JPH09203710A - Inspecting method and device for micro-flaw in photo-mask pattern - Google Patents
Inspecting method and device for micro-flaw in photo-mask patternInfo
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- JPH09203710A JPH09203710A JP30447296A JP30447296A JPH09203710A JP H09203710 A JPH09203710 A JP H09203710A JP 30447296 A JP30447296 A JP 30447296A JP 30447296 A JP30447296 A JP 30447296A JP H09203710 A JPH09203710 A JP H09203710A
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- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はフォトマスクのパタ
ーンの微小欠陥検査方法及びその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photomask pattern microdefect inspection method and apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】フォトマスク１は半導体集積回路の製作
の際に使用される。このフォトマスク１は図１に示すよ
うに透明基板２を有する。透明基板２上には、例えば、
約１０×２０ｍｍのチップ３が２個形成されている。こ
のチップ３には回路パターン４が高密度に形成されてい
る。この回路パターン４はクロムＣｒ等の遮光膜からな
る。その回路パターン４の幅は例えば１μｍ〜３μｍで
ある。2. Description of the Related Art A photomask 1 is used when manufacturing a semiconductor integrated circuit. This photomask 1 has a transparent substrate 2 as shown in FIG. On the transparent substrate 2, for example,
Two chips 3 of about 10 × 20 mm are formed. The circuit patterns 4 are formed on this chip 3 at a high density. The circuit pattern 4 is made of a light shielding film such as chromium Cr. The width of the circuit pattern 4 is, for example, 1 μm to 3 μm.
【０００３】図２に拡大して示すように、その回路パタ
ーン４の一部に、ピンホール５及び突起８等の欠陥、断
線６及び欠け７等の傷、又は異物が存在する場合があ
る。このようなフォトマスク１を用いて露光を行うと、
所望の回路パターン４とは異なる回路パターンが半導体
基板（ウエーハ）に形成される。すなわち、パターン欠
陥を有する半導体集積回路が作成される。このため、作
成されたフォトマスク１に欠陥があるかないかを予め検
査している。As shown in an enlarged view in FIG. 2, there may be a defect such as a pinhole 5 and a projection 8, a scratch such as a disconnection 6 and a chip 7, or a foreign substance in a part of the circuit pattern 4. When exposure is performed using such a photomask 1,
A circuit pattern different from the desired circuit pattern 4 is formed on the semiconductor substrate (wafer). That is, a semiconductor integrated circuit having a pattern defect is created. Therefore, it is inspected in advance whether the created photomask 1 has a defect.
【０００４】このフォトマスク１のパターンの欠陥検査
方法には各種の方法がある。There are various methods for inspecting the pattern defect of the photomask 1.
【０００５】代表的には、隣接パターン比較法と設計デ
ータ比較法とが知られている。Representatively, the adjacent pattern comparison method and the design data comparison method are known.
【０００６】隣接パターン比較法 この方法は、隣接する２個のチップ３を比較し、不一致
部分を発見したときに欠陥が存在すると判定するもので
ある。これは、隣接する２個のチップ３内の同一回路パ
ターン箇所には同一欠陥が存在する確率は極めて小さい
という仮定を前提としている。Adjacent pattern comparison method This method compares two adjacent chips 3 and determines that a defect exists when a mismatched portion is found. This is based on the assumption that the probability that the same defect exists in the same circuit pattern location in two adjacent chips 3 is extremely small.
【０００７】設計データ比較法 この方法は、欠陥検査装置により回路パターンを観察
し、観察箇所とその観察箇所に対応する設計データとを
比較するものである。Design Data Comparison Method This method is for observing a circuit pattern by a defect inspection device and comparing an observed portion with design data corresponding to the observed portion.
【０００８】これらの欠陥検査方法は目的、用途に応じ
て使い分けられている。These defect inspection methods are properly used according to the purpose and application.
【０００９】図３はそのフォトマスク１のパターン欠陥
検査装置の一例を示している。このパターン欠陥検査装
置は、ＣＰＵ１０、磁気ディスク装置１１、磁気テープ
装置１２、フロッピーディスクドライブ装置１３、コン
ソールＣＲＴ１４、パターンモニタ１５、磁気カード装
置１６、ミニプリンタ１７、ＲＳ−２３２Ｃアダプタ１
８等の情報処理系、オートローダ制御回路１９、テーブ
ル制御回路２０、ＸモータＭ１、ＹモータＭ２、θモー
タＭ３、オートフォーカス制御回路２１、ピエゾ素子２
１ａ、位置回路２２、レーザー測長システム等の制御回
路２２´、ビット展開回路２３、データ比較回路２４等
のパターン比較検査回路、各種のフォトマスク１を保管
したオートローダ２５、照明光源２６、照明野絞り２
７、集光レンズ２８、ＸＹテーブル２９、対物レンズ３
０、フォトダイオードアレイ３１、センサ回路３２等の
検出光学系、反射ミラー３３、３４、接眼レンズ３５等
の観察スコープからなる（Mask Defect Inspection Met
hod by Database Comparisonwith 0.25〜0.35μm Sensi
tivity, Jpn. J.Appl.Phys.Vol 33(1994)7156.の文献参
照）。フォトダイオードアレイ３１によって、図４
（ａ）に示すように、フォトマスク１の約３００μｍの
幅が観測されている。このフォトダイオードアレイ３１
は回路パターン像の結像箇所に配置されている。フォト
マスク１はＸＹテーブル２９に載置され、照明光源２６
によって照明される。FIG. 3 shows an example of a pattern defect inspection apparatus for the photomask 1. This pattern defect inspection apparatus includes a CPU 10, a magnetic disk device 11, a magnetic tape device 12, a floppy disk drive device 13, a console CRT 14, a pattern monitor 15, a magnetic card device 16, a mini printer 17, and an RS-232C adapter 1.
8 and other information processing systems, autoloader control circuit 19, table control circuit 20, X motor M1, Y motor M2, θ motor M3, autofocus control circuit 21, piezo element 2
1a, position circuit 22, control circuit 22 'such as laser measuring system, bit expansion circuit 23, pattern comparison inspection circuit such as data comparison circuit 24, autoloader 25 storing various photomasks 1, illumination light source 26, illumination field Aperture 2
7, condensing lens 28, XY table 29, objective lens 3
0, a photodiode array 31, a detection optical system such as a sensor circuit 32, and an observation scope such as reflection mirrors 33 and 34 and an eyepiece 35 (Mask Defect Inspection Met).
hod by Database Comparison with 0.25 ~ 0.35 μm Sensi
tivity, Jpn. J. Appl. Phys. Vol 33 (1994) 7156.). As shown in FIG.
As shown in (a), a width of about 300 μm of the photomask 1 is observed. This photodiode array 31
Are arranged at the image formation positions of the circuit pattern image. The photomask 1 is placed on the XY table 29, and the illumination light source 26
Illuminated by
【００１０】ＸＹテーブル２９は図４（ｂ）に示すよう
に所定ピッチｐ毎に矢印Ａ１方向に送られる。そして、
ＸＹテーブル２９は矢印Ａ１方向の測定が終了すると矢
印Ａ２方向に幅Ｗだけ送られた後、矢印Ａ３方向に所定
ピッチｐ毎に送られる。同様の手順で、ＸＹテーブル２
９は順次Ａ４、Ａ５…方向に送られて、フォトマスク１
の全領域が検査される。As shown in FIG. 4B, the XY table 29 is sent in the direction of arrow A1 at every predetermined pitch p. And
When the measurement of the XY table 29 in the arrow A1 direction is completed, the XY table 29 is fed by the width W in the arrow A2 direction and then is fed in the arrow A3 direction at a predetermined pitch p. In the same procedure, XY table 2
9 are sequentially sent in the A4, A5 ... direction, and the photomask 1
The entire area of is inspected.
【００１１】オートフォーカス制御回路２１は、対物レ
ンズ３０とフォトダイオードアレイ３１との距離が一定
に保たれるようにその光軸方向に対物レンズ３０をオー
トフォーカス駆動する。これにより、正確な測定データ
を得ることができる。なお、θモータＭ３はフォトマス
ク１とフォトダイオードアレイ３１との平行性が保たれ
るようにＸＹテーブル２９を制御する。The autofocus control circuit 21 drives the objective lens 30 in the direction of the optical axis thereof so that the distance between the objective lens 30 and the photodiode array 31 is kept constant. As a result, accurate measurement data can be obtained. The θ motor M3 controls the XY table 29 so that the photomask 1 and the photodiode array 31 are kept parallel to each other.
【００１２】磁気ディスク装置１１には回路パターンと
しての図形データが予め記憶されている。フォトマスク
１の回路パターン４は対物レンズ３０によりフォトダイ
オードアレイ３１に拡大投影される。フォトダイオード
アレイ３１には回路パターン像が形成される。フォトダ
イオードアレイ３１はその回路パターン像を光電変換し
て、センサ回路３２に測定データとして出力する。その
測定データはＡ／Ｄ変換されて、データ比較回路２４の
第１入力端子に入力される。Graphic data as a circuit pattern is previously stored in the magnetic disk device 11. The circuit pattern 4 of the photomask 1 is enlarged and projected onto the photodiode array 31 by the objective lens 30. A circuit pattern image is formed on the photodiode array 31. The photodiode array 31 photoelectrically converts the circuit pattern image and outputs it to the sensor circuit 32 as measurement data. The measurement data is A / D converted and input to the first input terminal of the data comparison circuit 24.
【００１３】一方、図形データが位置回路２２の検出出
力に応じてビット展開回路２３に送信される。ビット展
開回路２３は図形データを２値化し、データ比較回路２
４の第２入力端子に送信する。データ比較回路２４の第
３入力端子には位置回路２２の出力が入力される。デー
タ比較回路２４は２値のビットパターンデータを適当な
フィルタによって処理する。これにより、２値のビット
パターンデータが多値化される。On the other hand, the graphic data is transmitted to the bit expansion circuit 23 according to the detection output of the position circuit 22. The bit expansion circuit 23 binarizes the graphic data, and the data comparison circuit 2
4 to the second input terminal. The output of the position circuit 22 is input to the third input terminal of the data comparison circuit 24. The data comparison circuit 24 processes the binary bit pattern data with an appropriate filter. As a result, the binary bit pattern data is multivalued.
【００１４】２値のビットパターンデータをフィルタに
よって処理するわけは、測定データは対物レンズ３０の
解像特性、フォトダイオードアレイ３１のアパーチャ効
果によってフィルターがかかった状態となっているから
である。The reason why binary bit pattern data is processed by a filter is that the measurement data is filtered by the resolution characteristic of the objective lens 30 and the aperture effect of the photodiode array 31.
【００１５】データ比較回路２４は観察箇所とパターン
設計データの対応する箇所のデータとを所定のアルゴリ
ズムに従って比較する。これにより、設計データと測定
データとの不一致箇所が欠陥と判定される。この種のパ
ターン比較欠陥検査では、微細な欠陥検出を行うため、
検査手段の光学系の解像度の向上、比較を行うためのア
ルゴリズムの改良、測定信号の処理の改良等が行われて
いる。The data comparison circuit 24 compares the observed portion with the data of the corresponding portion of the pattern design data according to a predetermined algorithm. As a result, a portion where the design data and the measurement data do not match is determined to be a defect. In this type of pattern comparison defect inspection, since fine defects are detected,
Improvements in the resolution of the optical system of the inspection means, improvements in algorithms for comparison, improvements in the processing of measurement signals, etc. have been made.
【００１６】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パター
ン欠陥の種類によってその欠陥の検出感度が大きく異な
る。図２に示すように、回路パターン４のパターン欠陥
がピンホール５である場合、特にその検出が難しく、
０．３５μｍ以下のピンホール欠陥はほとんど検出でき
ない。However, the detection sensitivity of the pattern defect greatly differs depending on the type of the pattern defect. As shown in FIG. 2, when the pattern defect of the circuit pattern 4 is the pinhole 5, its detection is particularly difficult,
Almost no pinhole defect of 0.35 μm or less can be detected.
【００１７】近時、フォトマスク１として図５に示す従
来の振幅型のものの代わりに図６に示す位相シフト型の
ものが採用されつつある。振幅型のフォトマスク１の場
合、照明光Ｐ１は図５（ａ）に示すようにクロムＣｒか
らなる遮光部３６により完全に遮光される。透過部３７
のみを通過した照明光Ｐ１がフォトダイオードアレイ３
１に導かれる。フォトダイオードアレイ３１には光の振
幅強度によって回路パターン像が形成される。図５
（ｂ）は結像箇所３８における回路パターン像の光強度
分布を示している。その図５（ｂ）において、３６´は
遮光部３６に対応する遮光像箇所、３７´は透過部３７
に対応する透過像箇所、３９はその結像箇所３８におけ
る回路パターン像の光強度分布を示す。Recently, as the photomask 1, the phase shift type shown in FIG. 6 is being adopted instead of the conventional amplitude type shown in FIG. In the case of the amplitude type photomask 1, the illumination light P1 is completely shielded by the light shielding portion 36 made of chromium Cr as shown in FIG. Transmission part 37
The illumination light P1 that has passed through only the photodiode array 3
Guided to 1. A circuit pattern image is formed on the photodiode array 31 by the amplitude intensity of light. FIG.
(B) shows the light intensity distribution of the circuit pattern image at the image forming portion 38. In FIG. 5B, 36 'is a light-shielding image portion corresponding to the light-shielding portion 36, and 37' is a light-transmitting portion 37.
Indicates the light intensity distribution of the circuit pattern image at the image formation spot 38.
【００１８】この従来の振幅型のフォトマスク１の場
合、回路パターン４の微小欠陥検出の感度を増大させる
ために、フォトダイオードアレイ３１上に結像されるフ
ォトマスク１の回路パターン像の光の振幅強度を極力大
きくするようにしている。すなわち、解像力を増大させ
るために、フォトマスク１の照明光Ｐ１の波長λが短波
長とされ、かつ、対物レンズ３０の開口数ＮＡが大きく
されている。これは、像の光学強度は、照明条件が一定
であれば、λ／ＮＡの値が小さいほど大きいという光学
理論に基づいている。In the case of the conventional amplitude type photomask 1, the light of the circuit pattern image of the photomask 1 imaged on the photodiode array 31 is increased in order to increase the sensitivity of detecting the minute defects of the circuit pattern 4. The amplitude intensity is made as large as possible. That is, in order to increase the resolution, the wavelength λ of the illumination light P1 of the photomask 1 is set to a short wavelength and the numerical aperture NA of the objective lens 30 is increased. This is based on the optical theory that the optical intensity of an image increases as the value of λ / NA decreases under constant illumination conditions.
【００１９】回路パターン欠陥がないと判断されたフォ
トマスク１は露光装置にセットされる。そして、この露
光装置の照明光Ｐ１によりウエハ上に回路パターン４の
像が形成される。その露光装置には、開口数ＮＡが大き
い対物レンズが用いられる。しかし、以下に説明する理
由から、λ／ＮＡの値は所定値以上に小さくできない。The photomask 1 determined to have no circuit pattern defect is set in the exposure device. Then, an image of the circuit pattern 4 is formed on the wafer by the illumination light P1 of this exposure apparatus. An objective lens having a large numerical aperture NA is used for the exposure apparatus. However, for the reason described below, the value of λ / NA cannot be made smaller than a predetermined value.
【００２０】ウエハ上には感光剤としてレジストが塗布
されている。このレジストの膜厚は露光後の下地のエッ
チングを考慮して１μｍ以上である。このレジストをそ
の膜厚方向に関して、像の輪郭を鮮明に保ちつつ露光す
るためには、１μｍ以上の焦点深度が必要である。A resist is applied as a photosensitizer on the wafer. The film thickness of this resist is 1 μm or more in consideration of the etching of the underlying layer after exposure. In order to expose this resist in the film thickness direction while keeping the contour of the image clear, a depth of focus of 1 μm or more is required.
【００２１】しかし、焦点深度と波長λと開口数ＮＡと
の間には、焦点深度はλ／（ＮＡ）2に比例して浅くな
るという関係式がある。特に、開口数ＮＡは焦点深度に
対して２乗で寄与する。焦点深度は０．６μｍ前後が限
界である。従って、従来の露光方法では、回路パターン
像の解像度の向上を図るのに限界がある。However, between the depth of focus, the wavelength λ and the numerical aperture NA, there is a relational expression that the depth of focus becomes shallow in proportion to λ / (NA) 2 . In particular, the numerical aperture NA contributes squarely to the depth of focus. The depth of focus is limited to around 0.6 μm. Therefore, the conventional exposure method has a limit in improving the resolution of the circuit pattern image.
【００２２】このようなわけで、図６に示す位相シフト
フォトマスク４０（ハーフトーンフォトマスク）が用い
られ、従来の露光装置を用いて、従来以上の解像力を得
る工夫が採用されつつある。For this reason, the phase shift photomask 40 (halftone photomask) shown in FIG. 6 is used, and the conventional exposure apparatus is being used to obtain a resolution higher than the conventional one.
【００２３】この位相シフトフォトマスク４０の構造を
以下に説明する。The structure of the phase shift photomask 40 will be described below.
【００２４】図６（ａ）に示すように、ガラス基板２上
に透過部４１の屈折率よりも高い屈折率物質からなる遮
光部４２が形成されている。この遮光部４２は照明光Ｐ
１の一部を透過させる。この遮光部４２を透過した照明
光Ｐ１の位相は透過部４１を透過した照明光Ｐ１に対し
て遅延されている。As shown in FIG. 6A, a light shielding portion 42 made of a substance having a refractive index higher than that of the transmitting portion 41 is formed on the glass substrate 2. The light shielding portion 42 is illuminated by the illumination light P.
Part 1 is transmitted. The phase of the illumination light P1 transmitted through the light shielding portion 42 is delayed with respect to the illumination light P1 transmitted through the transmission portion 41.
【００２５】透過部４１を透過した照明光Ｐ１と遮光部
４２を透過した照明光Ｐ１とには位相差があるので、干
渉が生じる。従って、結像箇所３８上での回路パターン
像は単なる光の振幅強度のみでなく、位相差に基づく干
渉作用により形成される。Since there is a phase difference between the illumination light P1 transmitted through the transmission part 41 and the illumination light P1 transmitted through the light shielding part 42, interference occurs. Therefore, the circuit pattern image on the image forming portion 38 is formed not only by the amplitude intensity of light but also by the interference action based on the phase difference.
【００２６】図６（ｂ）は結像箇所３８における回路パ
ターン像の光強度分布を示している。その図６（ｂ）に
おいて、４１´は透過部４１に対応する透過像箇所、４
２´は遮光部４２に対応する遮光像箇所、４３はその結
像箇所３８における回路パターン像の光強度分布であ
る。FIG. 6B shows the light intensity distribution of the circuit pattern image at the image forming portion 38. In FIG. 6 (b), 41 ′ is a transmission image portion corresponding to the transmission part 41, 4
2'is a light-shielded image portion corresponding to the light-shielding portion 42, and 43 is a light intensity distribution of the circuit pattern image at the image-formed portion 38.
【００２７】このフォトマスク４０によれば、その光強
度の分布４３の極小値δを、フォトマスク１の光強度の
分布３９の極小値δ´に較べて小さくできる。従って、
照明光Ｐ１の波長λ以下の回路パターン像のコントラス
トの向上を期待でき、回路パターン像の輪郭が強調され
る。ウエハに塗布されるレジストは、コントラストを強
調する性質があるので、この効果は更に助長される。According to this photomask 40, the minimum value δ of the light intensity distribution 43 can be made smaller than the minimum value δ ′ of the light intensity distribution 39 of the photomask 1. Therefore,
It is possible to expect an improvement in the contrast of the circuit pattern image having the wavelength λ of the illumination light P1 or less, and the contour of the circuit pattern image is emphasized. This effect is further enhanced because the resist applied to the wafer has the property of enhancing contrast.
【００２８】しかしながら、この位相シフトフォトマス
ク４０の場合、遮光部４２を一部の光が透過する。従っ
て、露光波長と同一波長の検査光を用いて検査を行った
場合、０．３５μｍ以下のピンホール等のパターン欠陥
の検出が更に一層困難である。However, in the case of this phase shift photomask 40, a part of light is transmitted through the light shielding portion 42. Therefore, when the inspection is performed by using the inspection light having the same wavelength as the exposure wavelength, it is more difficult to detect the pattern defect such as the pinhole of 0.35 μm or less.
【００２９】本発明の目的は、０．３５μｍ以下のピン
ホール等の微小欠陥を確実に検査できるフォトマスクの
パターンの微小欠陥検査方法及びその検査装置を提供す
ることにある。It is an object of the present invention to provide a photomask pattern microdefect inspection method and an inspection apparatus therefor capable of surely inspecting microdefects such as pinholes of 0.35 μm or less.
【００３０】[0030]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載のフォト
マスクのパターンの微小欠陥検査方法は、露光用の照明
光により結像箇所に投影されるパターンが、透明基板上
に形成された透過部と該透過部を透過する照明光の位相
に対して位相を遅延させて一部の照明光を透過させる遮
光部とから形成されたフォトマスクパターンの微小欠陥
検査方法であって、検査光の波長における遮光部の透過
率Ｔが、信号検出限界Ｔｈｒに対して以下に記載する関
係式を満たす露光用の波長とは異なる波長の検査光で照
明することにより得られた信号に基づき欠陥を検出する
ことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of inspecting a pattern of a photomask for a fine defect, wherein a pattern projected onto an image forming portion by exposure illumination light is formed on a transparent substrate. A method for inspecting micro defects of a photomask pattern formed of a light shielding portion that transmits a part of illumination light by delaying a phase with respect to a phase of illumination light that passes through the transmission portion. A defect is detected based on a signal obtained by illuminating with an inspection light having a wavelength T that is different from the wavelength for exposure that satisfies the following relational expression with respect to the signal detection limit Thr. It is characterized by doing.
【００３１】Ｔ≧（Ｔｈｒ−０．０１）1/1.8 ここで、信号検出限界Ｔｈｒは、透過部を透過する検査
光による信号レベルが１であるとして求められている。T ≧ (Thr-0.01) 1 / 1.8 Here, the signal detection limit Thr is calculated on the assumption that the signal level of the inspection light passing through the transmitting portion is 1.
【００３２】本発明によれば、検査の際に、フォトマス
クは露光波長と異なる波長、特にそれよりも長い波長の
照明光により照明される。遮光部を透過する照明光の位
相は透過部を透過する照明光の位相に対して遅延され
る。このように、露光波長よりも長い波長の照明光を用
いて検査を行うと、パターンに微小欠陥が存在する場合
にその光強度分布を大きく変化させることができる。According to the present invention, at the time of inspection, the photomask is illuminated with illumination light having a wavelength different from the exposure wavelength, in particular, a longer wavelength. The phase of the illumination light that passes through the light blocking portion is delayed with respect to the phase of the illumination light that passes through the transmission portion. As described above, when the inspection is performed using the illumination light having a wavelength longer than the exposure wavelength, the light intensity distribution can be largely changed when the pattern has a minute defect.
【００３３】[0033]
【発明の実施の形態】位相シフトフォトマスク４０は、
一般に照明光Ｐ１の波長を露光波長λとしたときに、遮
光部４２における光波の透過率が１〜４％で、かつ、遮
光部４２を透過した照明光Ｐ１の位相が透過部４１を透
過した照明光Ｐ１の位相に対してπだけ遅れるように製
作される。この位相シフトフォトマスク４０の回路パタ
ーンの欠陥を図３に示すパターン欠陥検査装置を用いて
検査する場合について考える。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The phase shift photomask 40 comprises:
Generally, when the wavelength of the illumination light P1 is the exposure wavelength λ, the transmittance of the light wave in the light shield portion 42 is 1 to 4%, and the phase of the illumination light P1 transmitted through the light shield portion 42 is transmitted through the transmission portion 41. It is manufactured so as to be delayed by π with respect to the phase of the illumination light P1. Consider a case where the circuit pattern defect of the phase shift photomask 40 is inspected by using the pattern defect inspection apparatus shown in FIG.
【００３４】位相シフトフォトマスク４０の回路パター
ンの最小寸法は、検出光学系の解像限界に較べて大き
い。フォトダイオードアレイ３１に投影される回路パタ
ーン像は、回路パターンの形状を保っている。これに対
して、異物、傷等のパターン欠陥は、パターンの寸法に
較べてはるかに大きいものから小さいものまで存在す
る。大きいパターン欠陥は、フォトダイオードアレイ３
１にパターン欠陥に対応した形状を保ったまま投影され
る。The minimum size of the circuit pattern of the phase shift photomask 40 is larger than the resolution limit of the detection optical system. The circuit pattern image projected on the photodiode array 31 maintains the shape of the circuit pattern. On the other hand, pattern defects such as foreign matters and scratches exist from a size that is much larger to a size that is much smaller than the size of the pattern. The large pattern defect is caused by the photodiode array 3
No. 1 is projected while maintaining the shape corresponding to the pattern defect.
【００３５】従って、光強度分布４４（像）はその大き
いパターン欠陥に対応した形を示す（図７参照）。小さ
いパターン欠陥に基づく像は、解像限界以下となると、
パターン欠陥に対応した形状が保たれない。すなわち、
小さいパターン欠陥に基づく像は、検出光学系の解像力
によって定まる点状の像となる。図７において、４５は
その解像限界以下のパターン欠陥による光強度分布を示
している。大きなパターン欠陥は、従来のパターン欠陥
検査で十分容易に検出可能であるので、ここでは、我々
は考察しない。我々は、小さなパターン欠陥について考
察する。Therefore, the light intensity distribution 44 (image) shows a shape corresponding to the large pattern defect (see FIG. 7). If the image based on small pattern defects is below the resolution limit,
The shape corresponding to the pattern defect cannot be maintained. That is,
The image based on the small pattern defect becomes a dot-like image determined by the resolution of the detection optical system. In FIG. 7, reference numeral 45 indicates a light intensity distribution due to a pattern defect below the resolution limit. Large pattern defects are sufficiently easy to detect with conventional pattern defect inspection, so we will not discuss them here. We consider small pattern defects.
【００３６】フォトダイオードアレイ３１に到達する光
強度４６はパターン欠陥の大きさが変化するに伴って図
８に示すように変化する。原理的には、フォトダイオー
ドアレイ３１のノイズをＮ、フォトダイオードアレイ３
１に到達した光の光電変換信号をＳとすると、Ｓ／Ｎ＝
１以上の光強度がフォトダイオードアレイ３１に到達し
たときにパターン欠陥を識別できる。Ｓ／Ｎ＝１に相当
する光強度が得られるパターン欠陥の大きさが検出可能
なパターン欠陥の最小寸法Ｑである。The light intensity 46 reaching the photodiode array 31 changes as shown in FIG. 8 as the size of the pattern defect changes. In principle, the noise of the photodiode array 31 is N, and the photodiode array 3
If the photoelectric conversion signal of the light reaching 1 is S, S / N =
A pattern defect can be identified when one or more light intensities reach the photodiode array 31. The size of the pattern defect capable of obtaining the light intensity corresponding to S / N = 1 is the minimum size Q of the pattern defect that can be detected.
【００３７】ところで、遮光部４２を構成する高屈折率
物質（例えば、シリコンナイトライドＳｉＮ、モリブデ
ンシリサイトＭｏＳｉ、シリコンカーバイドＳｉＣ）
は、照明光Ｐ１の波長を変化させると、屈折率と透過率
とが変化する。露光波長λよりも長い検査波長λ０を適
当に選択すると、照明光Ｐ１の検査波長λ０における遮
光部４２の透過率を露光波長λにおける遮光部４２の透
過率よりも大きくすることができる。例えば、照明光Ｐ
１の検査波長λ０における遮光部４２の透過率を５０
％、透過部４１を透過した照明光Ｐ１と遮光部４２を透
過した照明光Ｐ１との位相差をπとする。そして、図９
（ａ）から図９（ｈ）に示すようにピンホール欠陥５の
大きさを順次に変化させると、その光強度分布４７が変
化する。この図９において、４８は主として遮光部４２
を透過した照明光Ｐ１により得られる光強度（フォトダ
イオードアレイ３１で光電変換した場合にはベース出力
という）、４９は主としてピンホール欠陥５を透過した
照明光Ｐ１により得られる光強度、５０は遮光部４２を
透過した照明光Ｐ１とピンホール５を透過した照明光Ｐ
１との干渉作用により得られる光強度と考えられる。By the way, a high refractive index material (for example, silicon nitride SiN, molybdenum silisite MoSi, silicon carbide SiC) forming the light shielding portion 42.
Changes the refractive index and the transmittance when the wavelength of the illumination light P1 is changed. When the inspection wavelength λ0 longer than the exposure wavelength λ is appropriately selected, the transmittance of the light shield portion 42 at the inspection wavelength λ0 of the illumination light P1 can be made larger than the transmittance of the light shield portion 42 at the exposure wavelength λ. For example, the illumination light P
The transmittance of the light shielding part 42 at the inspection wavelength λ0 of 1 is 50
%, And the phase difference between the illumination light P1 transmitted through the transmission portion 41 and the illumination light P1 transmitted through the light shielding portion 42 is π. And in FIG.
When the size of the pinhole defect 5 is sequentially changed as shown in FIGS. 9A to 9H, the light intensity distribution 47 changes. In FIG. 9, reference numeral 48 is mainly a light shielding portion 42.
The intensity of light obtained by the illumination light P1 that has passed through (the base output when photoelectrically converted by the photodiode array 31), 49 is the intensity of light obtained by the illumination light P1 that has mainly passed through the pinhole defect 5, and 50 is the light shield. Illumination light P1 transmitted through the portion 42 and illumination light P transmitted through the pinhole 5
It is considered to be the light intensity obtained by the interference action with 1.
【００３８】ここで、図１０に示すように、遮光部４２
を透過した照明光Ｐ１に基づくベース出力をＢｓ、この
ベース出力Ｂｓよりも大きな検出出力の最大値をＳｂ、
このベース出力Ｂｓよりも小さな検出出力の最小値をＳ
ｓとする。図９（ａ）〜（ｈ）に示す光強度分布４７に
基いて、検査波長λ０における検出出力最大値Ｓｂとベ
ース出力Ｂｓとの差分の絶対値｜Ｓｂ−Ｂｓ｜、検査波
長λ０における検出出力最小値Ｓｓとベース出力Ｂｓと
の差分の絶対値｜Ｓｓ−Ｂｓ｜を計算する。また、同様
に露光波長λにおける検出出力最大値Ｓｂとベース出力
Ｂｓとの差分の絶対値｜Ｓｂ−Ｂｓ｜´と、露光波長λ
における検出出力の最小値Ｓｓとベース出力との差分の
絶対値｜Ｓｓ−Ｂｓ｜´とを計算する。この計算結果を
グラフにプロットすると、図１１に示すグラフが得られ
る。この図１１において、実線は検出出力最大値Ｓｂと
ベース出力Ｂｓとの差分の絶対値｜Ｓｂ−Ｂｓ｜を示し
ている。また、一点鎖線は検出出力最小値Ｓｓとベース
出力Ｂｓとの差分の絶対値｜Ｓｓ−Ｂｓ｜を示してい
る。Here, as shown in FIG. 10, the light shielding portion 42
Bs is the base output based on the illumination light P1 that has passed through, and the maximum value of the detection output larger than the base output Bs is Sb,
The minimum value of the detection output smaller than the base output Bs is S
s. Based on the light intensity distribution 47 shown in FIGS. 9A to 9H, the absolute value | Sb−Bs | of the difference between the detection output maximum value Sb and the base output Bs at the inspection wavelength λ0 and the detection output at the inspection wavelength λ0. The absolute value | Ss-Bs | of the difference between the minimum value Ss and the base output Bs is calculated. Similarly, the absolute value | Sb−Bs | ′ of the difference between the detection output maximum value Sb and the base output Bs at the exposure wavelength λ and the exposure wavelength λ
Then, the absolute value | Ss−Bs | ′ of the difference between the minimum value Ss of the detection output and the base output is calculated. When the calculation result is plotted on a graph, the graph shown in FIG. 11 is obtained. In FIG. 11, the solid line indicates the absolute value | Sb-Bs | of the difference between the maximum detection output value Sb and the base output Bs. The alternate long and short dash line indicates the absolute value | Ss-Bs | of the difference between the minimum detection output value Ss and the base output Bs.
【００３９】図１１において、露光波長λにおける検出
出力の最大値Ｓｂとベース出力Ｂｓとの差分の絶対値｜
Ｓｂ−Ｂｓ｜´及び露光波長λにおける検出出力の最小
値Ｓｓとベース出力Ｂｓとの差分の絶対値｜Ｓｓ−Ｂｓ
｜´を破線で示す。In FIG. 11, the absolute value of the difference between the maximum value Sb of the detection output at the exposure wavelength λ and the base output Bs |
Sb-Bs | 'and the absolute value of the difference between the minimum value Ss of the detection output at the exposure wavelength λ and the base output Bs | Ss-Bs
| ′ Is shown by a broken line.
【００４０】検査波長λ０における差分の絶対値｜Ｓｂ
−Ｂｓ｜は、露光波長λにおける差分の絶対値｜Ｓｂ−
Ｂｓ｜´よりもピンホール５の大きさが小さな範囲では
充分大きな信号レベルとして得られる。ここで、仮に信
号検出限界Ｔｈｒを図１１に示すように、測定対象範囲
における検査波長λ０における差分の絶対値｜Ｓｂ−Ｂ
ｓ｜と露光波長λにおける差分の絶対値｜Ｓｂ−Ｂｓ｜
´との間に設定する。Absolute value of difference at inspection wavelength λ0 | Sb
−Bs | is the absolute value of the difference at the exposure wavelength λ | Sb−
When the size of the pinhole 5 is smaller than Bs | ', a sufficiently high signal level can be obtained. Here, assuming that the signal detection limit Thr is shown in FIG. 11, the absolute value of the difference at the inspection wavelength λ0 in the measurement target range | Sb−B
s | and the absolute value of the difference between the exposure wavelength λ | Sb−Bs |
Set between ´ and.
【００４１】すると、露光波長λにおける出力の差｜Ｓ
ｂ−Ｂｓ｜´と信号検出限界Ｔｈｒとの交点から定まる
ピンホールの大きさが露光波長λにおいて検出され得る
ピンホール５の最小寸法Ｑとなる。露光波長λよりも長
い波長λ０の照明光Ｐ１を検出光として用いた場合、検
出出力Ｓｓとベース出力Ｂｓとの差分の絶対値｜Ｓｓ−
Ｂｓ｜と信号検出限界Ｔｈｒとの交点から定まるピンホ
ールの大きさが検出可能なピンホール５の最小寸法Ｑ´
となり、これが露光波長λにおける最小寸法Ｑより更に
一層小さくできる。Then, the output difference | S at the exposure wavelength λ
The size of the pinhole defined by the intersection of b−Bs | ′ and the signal detection limit Thr becomes the minimum dimension Q of the pinhole 5 that can be detected at the exposure wavelength λ. When the illumination light P1 having a wavelength λ0 longer than the exposure wavelength λ is used as the detection light, the absolute value of the difference between the detection output Ss and the base output Bs | Ss−
The minimum dimension Q ′ of the pinhole 5 in which the size of the pinhole determined by the intersection of Bs | and the signal detection limit Thr can be detected.
Which can be made even smaller than the minimum dimension Q at the exposure wavelength λ.
【００４２】従って、比較すべき設計データを予めパタ
ーン欠陥検査に用いる照明光Ｐ１の波長λ０における遮
光部４２の透過率、位相差を考慮して出力の差のデータ
の形態に変換する。そして、データ比較回路２４が検出
出力の出力の差と出力の差のデータとを比較することに
より、微小なパターン欠陥を検出できる。Therefore, the design data to be compared is converted into the form of the output difference data in consideration of the transmittance and the phase difference of the light shielding portion 42 at the wavelength λ0 of the illumination light P1 used for the pattern defect inspection in advance. Then, the data comparison circuit 24 compares the output difference of the detection output and the data of the output difference to detect a minute pattern defect.
【００４３】次に、パターン欠陥検査に用いる照明光Ｐ
１の波長λ０における遮光部４２の透過率と位相差との
関係を更に詳細に検討する。Next, the illumination light P used for the pattern defect inspection.
The relationship between the transmittance of the light shield 42 and the phase difference at the wavelength λ0 of 1 will be examined in more detail.
【００４４】図１２は位相差を０．３πから１．７πま
で変化させたときの出力の差｜Ｓｂ−Ｂｓ｜、｜Ｓｓ−
Ｂｓ｜とパターン欠陥の大きさの関係を示すグラフであ
る。ただし、照明光Ｐ１の波長λ０における遮光部４２
の透過率は５０％である。この図１２から明らかなよう
に、出力の差は位相差πを中心にして対称である（例え
ば、０．３πと１．７πとの出力の差は同じ値であ
る）。また、出力の差｜Ｓｓ−Ｂｓ｜は位相差πのとき
に最大である。従って、遮光部４２を透過した照明光Ｐ
１の位相と透過部４１を透過した照明光Ｐ１の位相との
位相差をπとすると、微小なパターン欠陥の検出の確率
を上げることができる。FIG. 12 shows the output differences | Sb-Bs |, | Ss- when the phase difference is changed from 0.3π to 1.7π.
6 is a graph showing the relationship between Bs | and the size of a pattern defect. However, the light blocking portion 42 at the wavelength λ0 of the illumination light P1
Has a transmittance of 50%. As is apparent from FIG. 12, the output difference is symmetrical with respect to the phase difference π (for example, the output difference between 0.3π and 1.7π is the same value). The output difference | Ss-Bs | is maximum when the phase difference is π. Therefore, the illumination light P transmitted through the light shielding portion 42
If the phase difference between the phase of 1 and the phase of the illumination light P1 transmitted through the transmissive portion 41 is set to π, the probability of detecting a minute pattern defect can be increased.
【００４５】次に、図１３から図１９に示すように照明
光Ｐ１の波長λ０における遮光部４２の透過率を１０％
から７０％まで変化させ、位相差０．３π、０．５π、
０．７π、０．９πについて出力の差をプロットしてグ
ラフ化してみた。これらのグラフから明らかなように、
透過率が高いほどかつ位相差がπに近くなるほど出力の
差｜Ｓｓ−Ｂｓ｜の値が大きくなる一方、出力の差｜Ｓ
ｂ−Ｂｓ｜が小さくなる傾向にある。Next, as shown in FIGS. 13 to 19, the transmittance of the light shielding portion 42 at the wavelength λ0 of the illumination light P1 is 10%.
To 70%, the phase difference 0.3π, 0.5π,
The output difference was plotted for 0.7π and 0.9π and plotted. As is clear from these graphs,
The higher the transmittance and the closer the phase difference to π, the larger the value of the output difference | Ss−Bs |, while the output difference | S
b-Bs | tends to be small.
【００４６】このように、透過率及び位相差によってそ
の出力の差が変化すると、図２０に示すように、遮光部
４２の透過率と位相差との選定如何によって、出力の差
｜Ｓｓ−Ｂｓ｜の値が微小欠陥パターンの大きい側で信
号検出限界Ｔｈｒ以下となることがある。従って、この
場合、αからβまでの領域の微小欠陥パターンが検出で
きない。ただし、遮光部４２の透過率を十分大きくした
場合、図２１に示すように出力の差｜Ｓｓ−Ｂｓ｜の値
を信号検出限界Ｔｈｒ以上にすることができる。この場
合、出力の差｜Ｓｓ−Ｂｓ｜のみを用いて、微小欠陥パ
ターンの検出を行うことができる。図２２に示すよう
に、遮光部４２の透過率が小さく、出力の差｜Ｓｓ−Ｂ
ｓ｜が信号検出限界Ｔｈｒと略一致するときには、出力
の差｜Ｓｂ−Ｂｓ｜と出力の差｜Ｓｓ−Ｂｓ｜とを併用
してピンホール欠陥を検出する。As described above, when the output difference changes depending on the transmittance and the phase difference, as shown in FIG. 20, the output difference | Ss-Bs depends on the selection of the transmittance and the phase difference of the light shielding part 42. The value of | may be less than or equal to the signal detection limit Thr on the side where the small defect pattern is large. Therefore, in this case, the minute defect pattern in the area from α to β cannot be detected. However, when the transmittance of the light shielding unit 42 is sufficiently large, the value of the output difference | Ss-Bs | can be set to the signal detection limit Thr or more as shown in FIG. In this case, the minute defect pattern can be detected using only the output difference | Ss-Bs |. As shown in FIG. 22, the transmittance of the light shielding portion 42 is small, and the output difference | Ss−B
When s | substantially matches the signal detection limit Thr, the output difference | Sb-Bs | and the output difference | Ss-Bs | are used together to detect a pinhole defect.
【００４７】図２３のグラフは、位相差πのとき、信号
検出限界Ｔｈｒと同レベルの出力の差｜Ｓｓ−Ｂｓ｜が
得られる遮光部の透過率Ｔの最小値と信号検出限界Ｔｈ
ｒとの関係を示している。このグラフに示された曲線は
下記の数式に従っている。In the graph of FIG. 23, when the phase difference is π, the minimum value of the transmittance T of the light shielding portion and the signal detection limit Th at which the output difference | Ss-Bs | of the same level as the signal detection limit Thr is obtained.
The relationship with r is shown. The curve shown in this graph follows the following equation.
【００４８】Ｔ＝（Ｔｈｒ−０．０１）1/1.8 従って、露光波長とは異なる波長を有する検査光でパタ
ーンを照明することによって得られた信号に基づいてパ
ターン内の微小欠陥を検出することが可能である。T = (Thr-0.01) 1 / 1.8 Therefore, it is possible to detect minute defects in the pattern based on the signal obtained by illuminating the pattern with the inspection light having a wavelength different from the exposure wavelength. Is possible.
【００４９】検査光は公式Ｔ≧（Ｔｈｒ−０．０１）
1/1.8を満足させる。The inspection light has a formula T ≧ (Thr-0.01)
Satisfy 1 / 1.8 .
【００５０】ここで、Ｔは検査波長を有する検査光に関
する遮光部の透過率である。また、光透過部を通過した
検出光の信号レベルが１であるという条件のもとで、Ｔ
ｈｒは検査回路の信号検出限界である。Here, T is the transmittance of the light shielding portion for the inspection light having the inspection wavelength. Further, under the condition that the signal level of the detection light that has passed through the light transmitting portion is 1, T
hr is the signal detection limit of the inspection circuit.
【００５１】尚、この図２３では、０．３よりも大きい
信号検出限界Ｔｈｒについては曲線が描かれていない。
この透過率未満のときには、出力の差｜Ｓｓ−Ｂｓ｜は
信号検出限界Ｔｈｒを越えない。In FIG. 23, no curve is drawn for the signal detection limit Thr greater than 0.3.
When it is less than this transmittance, the output difference | Ss-Bs | does not exceed the signal detection limit Thr.
【００５２】次に、位相差について、透過率Ｔを１０％
から１００％変化させたときの出力の差｜Ｓｓ−Ｂｓ｜
の最小値を位相差毎に計算した。表１にはその計算値が
まとめて記載されている。Next, regarding the phase difference, the transmittance T is set to 10%.
Difference when changing from 100 to 100% | Ss-Bs |
The minimum value of was calculated for each phase difference. Table 1 shows the calculated values collectively.
【００５３】なお、その計算値は、フォトマスク４０が
ない場合にフォトダイオードアレイ３１に到達する光強
度が１であるとして計算した。The calculated value was calculated assuming that the light intensity reaching the photodiode array 31 is 1 when the photomask 40 is not provided.
【００５４】[0054]
【表１】 この表１に基づき信号検出限界Ｔｈｒの等値線Ｑ１〜Ｑ
５が図２４に示すように求められる。この図２４におい
ては、信号検出限界Ｔｈｒの数値が０．０３、０．０
５、０．１、０．２、０．３のときの等値線Ｑ１〜Ｑ５
が描かれている。この各等値線Ｑ１〜Ｑ５の右側の領域
で出力の差｜Ｓｓ−Ｂｓ｜が検出できる。[Table 1] Based on this table 1, the contour lines Q1 to Q of the signal detection limit Thr
5 is obtained as shown in FIG. In FIG. 24, the numerical values of the signal detection limit Thr are 0.03 and 0.0.
Isolines Q1 to Q5 for 5, 0.1, 0.2, and 0.3
Is drawn. The output difference | Ss-Bs | can be detected in the area on the right side of each of the isolines Q1 to Q5.
【００５５】図２４に示す縦軸φの数値をｓｉｎ（φ／
２）に変換して、等値線Ｑ１〜Ｑ３、Ｑ５を表現し直し
たグラフが図２５である。位相差φをｓｉｎ形式で変換
した透過率Ｔとは、一次関係式となる。The numerical value of the vertical axis φ shown in FIG. 24 is sin (φ /
FIG. 25 is a graph in which the contour lines Q1 to Q3 and Q5 are re-expressed after conversion into 2). The transmittance T obtained by converting the phase difference φ in the sin format is a linear relational expression.
【００５６】この表１から、位相差φとして以下の関係
式を満たすように波長を選択する。From Table 1, the wavelength is selected so as to satisfy the following relational expression as the phase difference φ.
【００５７】Ｔｈｒ＝０．０３かつＴ＝２５（％）未満
のとき、 ｓｉｎ（φ／２）＝１．１７−１．４Ｔ Ｔｈｒ＝０．０３かつＴ≧２５（％）のとき ｓｉｎ（φ／２）＝１．０−０．７５Ｔ Ｔｈｒ＝０．０５かつＴ＝３０（％）未満のとき、 ｓｉｎ（φ／２）＝１．２−１．２５Ｔ Ｔｈｒ＝０．０５かつＴ≧３０（％）のとき、 ｓｉｎ（φ／２）＝１．０６−０．７７Ｔ Ｔｈｒ＝０．１のとき、 ｓｉｎ（φ／２）＝１．１９−０．８１Ｔ Ｔｈｒ＝０．３のとき、 ｓｉｎ（φ／２）＝１．４０−０．７２Ｔ となる関係式を解いた時の位相差をφｍとしたとき、位
相差φは（２ｎπ＋φm）以上でかつ（２（ｎ＋１）π
−φｍ）以下の範囲内に存在し、ｎは０を含む正の整数
であり、検出限界Ｔｈｒがこれらの数値の中間値である
場合には、それらの透過率において内挿して得られる位
相差をφｍとしたとき、位相差φは（２ｎπ＋φm）以
上でかつ（２（ｎ＋１）π−φｍ）以下の範囲内に存在
し、ｎは０を含む正の整数である。When Thr = 0.03 and less than T = 25 (%), sin (φ / 2) = 1.17-1.4T When Thr = 0.03 and T ≧ 25 (%) sin (φ /2)=1.0-0.75T Thr = 0.05 and T = less than 30 (%), sin (φ / 2) = 1.2-1.25T Thr = 0.05 and T ≧ 30 (%), Sin (φ / 2) = 1.06−0.77T Thr = 0.1, sin (φ / 2) = 1.19−0.81T Thr = 0.3, When the phase difference when solving the relational expression sin (φ / 2) = 1.40−0.72T is φm, the phase difference φ is (2nπ + φm) or more and (2 (n + 1) π
-[Phi] m) or less, n is a positive integer including 0, and when the detection limit Thr is an intermediate value of these numerical values, the phase difference obtained by interpolating the transmittances thereof. Is represented by φm, the phase difference φ exists in the range of (2nπ + φm) or more and (2 (n + 1) π−φm) or less, and n is a positive integer including 0.
【００５８】以上述べたように、位相シフトフォトマス
ク４０の回路パターンの微小欠陥検査では、露光波長よ
りも長い波長の検査光を用いて回路パターンの微小欠陥
を検査する。このようにすれば、０．３５μｍ以下のピ
ンホール欠陥の検出を確実に行うことができる。フォト
マスク４０は露光波長λよりも長い波長領域で透過率が
増大する物質で構成するのが望ましい。As described above, in the micro defect inspection of the circuit pattern of the phase shift photomask 40, the micro defect of the circuit pattern is inspected by using the inspection light having the wavelength longer than the exposure wavelength. By doing so, it is possible to reliably detect a pinhole defect of 0.35 μm or less. The photomask 40 is preferably made of a substance whose transmittance increases in the wavelength region longer than the exposure wavelength λ.
【００５９】例えば、露光波長λとして、超高圧水銀ラ
ンプのｉ線（波長３６５ｎｍ）を使用するフォトマスク
４０の場合には、可視光線を用いて回路パターンの微小
欠陥検査を行うのが望ましい。また、露光波長として、
ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４９ｎｍ）を使用する
フォトマスク４０の場合には超高圧水銀ランプのｉ線
（波長３６５ｎｍ）を使用し、このｉ線の波長域におい
て図２３に示す関係を満たす物質を使用して遮光部４２
を構成するのが望ましい。更に、露光波長として、Ａｒ
Ｆエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）を使用するフォ
トマスク４０の場合には、ＫｒＦエキシマレーザー（波
長２４９ｎｍ）を使用し、このＫｒＦエキシマレーザー
の波長域において図２３に示す関係を満たす物質を使用
して遮光部４２を構成するのが望ましい。For example, in the case of the photomask 40 using the i-line (wavelength 365 nm) of an ultra-high pressure mercury lamp as the exposure wavelength λ, it is desirable to inspect the circuit pattern for microscopic defects using visible light. Also, as the exposure wavelength,
In the case of a photomask 40 using a KrF excimer laser (wavelength 249 nm), i line (wavelength 365 nm) of an ultra-high pressure mercury lamp is used, and a substance satisfying the relationship shown in FIG. 23 in the wavelength range of this i line is used. The light-shielding part 42
Is desirable. Furthermore, as the exposure wavelength, Ar
In the case of a photomask 40 using an F excimer laser (wavelength 193 nm), a KrF excimer laser (wavelength 249 nm) is used, and a substance that satisfies the relationship shown in FIG. It is desirable to configure the portion 42.
【００６０】本発明は、以上説明したように構成したの
で、位相シフトフォトマスクにおける回路パターンの微
小欠陥、すなわち、０．３５μｍ以下のピンホール欠陥
を確実に検出できる。Since the present invention is configured as described above, it is possible to reliably detect a minute defect of the circuit pattern in the phase shift photomask, that is, a pinhole defect of 0.35 μm or less.
【００６１】このフォトマスクの微小欠陥検査方法によ
れば、検査光の波長λ０として超高圧水銀ランプのｉ線
（波長３６５ｎｍ）を使用することにすれば、光学材料
の観点から色収差の補正、高ＮＡ化に対応できるパター
ン欠陥検査装置が開発可能である。According to this method for inspecting a micro defect of a photomask, if the i-line (wavelength 365 nm) of the ultra-high pressure mercury lamp is used as the wavelength λ0 of the inspection light, chromatic aberration can be corrected and high in terms of the optical material. It is possible to develop a pattern defect inspection device that can handle NA.
【００６２】上記実施例では、差分の絶対値｜Ｓｓ−Ｂ
ｓ｜を用いて、パターン欠陥検査を行うこととして説明
した。しかし、本発明はこれに限られるものではない。In the above embodiment, the absolute value of the difference | Ss-B
It has been described that the pattern defect inspection is performed using s |. However, the present invention is not limited to this.
【００６３】例えば、フォトダイオードアレイ３１の出
力を微分処理し、その微分結果に基づいてパターン欠陥
検査を行うことができる。この場合、フォトダイオード
アレイ３１のｎ番目の位置の微分値Δｎは次のようにし
て求める。For example, the output of the photodiode array 31 can be differentiated, and the pattern defect inspection can be performed based on the differentiated result. In this case, the differential value Δn at the nth position of the photodiode array 31 is obtained as follows.
【００６４】 微分値Δｎ＝（Ｓ（n+1）−Ｓ（n-1））／ｄ ここで、Ｓ（n+1）は第ｎ＋１番目の出力を示し、Ｓ（n
-1）は第ｎ−１番目の出力を示す。ｄは各絵素間のピッ
チに相当する。すなわち、その絵素の前後の出力値の差
に基づいて、その中間位置での微分値を求めている。Differential value Δn = (S (n + 1) −S (n−1)) / d where S (n + 1) represents the (n + 1) th output, and S (n
-1) indicates the (n-1) th output. d corresponds to the pitch between the picture elements. That is, the differential value at the intermediate position is obtained based on the difference between the output values before and after the picture element.
【００６５】微分値を求める方法は、これに限らず別の
方法を採用することもできる。The method of obtaining the differential value is not limited to this, and another method can be adopted.
【００６６】また、パターン欠陥検査方法として、隣接
パターン比較法を採用した場合には、検査対象の回路パ
ターンから得られた信号とこれに隣接する回路パターン
から得られた信号とを比較することにより行うことがで
きる。When the adjacent pattern comparison method is adopted as the pattern defect inspection method, the signal obtained from the circuit pattern to be inspected is compared with the signal obtained from the circuit pattern adjacent thereto. It can be carried out.
【００６７】更に、パターン欠陥検査方法として、設計
データ比較法を採用した場合には、露光波長と異なる波
長の検査光で理想的な回路パターンを照明したときに得
られる基準信号を形成して、これを予め記憶させ、この
基準信号と検査対象の回路パターンから得られた検出信
号とを比較することにより行うこともできる。Further, when the design data comparison method is adopted as the pattern defect inspection method, a reference signal obtained when an ideal circuit pattern is illuminated with inspection light having a wavelength different from the exposure wavelength is formed, It is also possible to store this in advance and compare this reference signal with the detection signal obtained from the circuit pattern to be inspected.
【００６８】[0068]
【発明の効果】本発明に係わるフォトマスク微小欠陥検
査方法及びその装置は、以上説明したように構成したの
で、０．３５μｍ以下のピンホール欠陥を確実に検出で
きるという効果を奏する。Since the photomask microdefect inspection method and the apparatus therefor according to the present invention are configured as described above, there is an effect that pinhole defects of 0.35 μm or less can be reliably detected.
【図１】 フォトマスクの一例を示す部分断面図であ
る。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an example of a photomask.
【図２】 フォトマスクに形成されたチップ内の回路パ
ターンの欠陥の一例を示す部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view showing an example of a defect of a circuit pattern in a chip formed on a photomask.
【図３】 フォトマスクのパターンの欠陥検査装置の一
例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a defect inspection apparatus for a photomask pattern.
【図４】 図３に示すフォトダイオードアレイとフォト
マスクとの対応関係を説明するための説明図であって、
（ａ）はフォトダイオードアレイの平面図、（ｂ）はフ
ォトマスクを載置したＸＹテーブルの斜視図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the correspondence relationship between the photodiode array and the photomask shown in FIG.
(A) is a plan view of a photodiode array, and (b) is a perspective view of an XY table on which a photomask is mounted.
【図５】 振幅型フォトマスクの一例を示す図であっ
て、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその結像箇所におけ
る光強度分布である。5A and 5B are diagrams showing an example of an amplitude type photomask, in which FIG. 5A is a cross-sectional view thereof, and FIG. 5B is a light intensity distribution at an image forming portion thereof.
【図６】 位相シフト型フォトマスクの一例を示す図で
あって、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその結像箇所に
おける光強度分布である。6A and 6B are diagrams showing an example of a phase shift photomask, in which FIG. 6A is a cross-sectional view thereof, and FIG. 6B is a light intensity distribution at an image forming portion thereof.
【図７】 パターン欠陥の大小による光強度分布の相違
を説明するためのグラフである。FIG. 7 is a graph for explaining a difference in light intensity distribution depending on the size of a pattern defect.
【図８】 パターン欠陥の大きさを変化させたときの光
強度の変化を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing changes in light intensity when the size of pattern defects is changed.
【図９】 露光波長よりも長い波長の照明光を検査光と
して用い、パターン欠陥の大きさを変化させたときの光
強度分布の変化を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing changes in the light intensity distribution when the size of a pattern defect is changed by using illumination light having a wavelength longer than the exposure wavelength as inspection light.
【図１０】 出力の差を説明するためのグラフである。FIG. 10 is a graph for explaining a difference in output.
【図１１】 出力の差と検出限界との関係を説明するた
めのグラフである。FIG. 11 is a graph for explaining the relationship between the output difference and the detection limit.
【図１２】 遮光部の透過率が５０％のとき、パターン
欠陥の大きさと出力の差との関係を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the size of a pattern defect and the output difference when the transmittance of the light-shielding portion is 50%.
【図１３】 遮光部の透過率が１０％のとき、位相差を
０．３πから０．９πまで０．２πずつ変化させた場合
の、パターン欠陥の大きさと出力の差との関係を示すグ
ラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the size of a pattern defect and the difference in output when the phase difference is changed from 0.3π to 0.9π in steps of 0.2π when the transmittance of the light-shielding portion is 10%. Is.
【図１４】 遮光部の透過率が２０％のとき、位相差を
０．３πから０．９πまで０．２πずつ変化させた場合
の、パターン欠陥の大きさと出力の差との関係を示すグ
ラフである。FIG. 14 is a graph showing the relationship between the pattern defect size and the output difference when the phase difference is changed from 0.3π to 0.9π by 0.2π when the transmittance of the light-shielding portion is 20%. Is.
【図１５】 遮光部の透過率が３０％のとき、位相差を
０．３πから０．９πまで０．２πずつ変化させた場合
の、パターン欠陥の大きさと出力の差との関係を示すグ
ラフである。FIG. 15 is a graph showing the relationship between the size of a pattern defect and the output difference when the phase difference is changed from 0.3π to 0.9π by 0.2π when the transmittance of the light-shielding portion is 30%. Is.
【図１６】 遮光部の透過率が４０％のとき、位相差を
０．３πから０．９πまで０．２πずつ変化させた場合
のパターン欠陥の大きさと出力の差との関係を示すグラ
フである。FIG. 16 is a graph showing the relationship between the size of a pattern defect and the difference in output when the phase difference is changed from 0.3π to 0.9π in steps of 0.2π when the transmittance of the light shielding unit is 40%. is there.
【図１７】 遮光部の透過率が５０％のとき、位相差を
０．３πから０．９πまで０．２πずつ変化させた場合
の、パターン欠陥の大きさと出力の差との関係を示すグ
ラフである。FIG. 17 is a graph showing the relationship between the size of a pattern defect and the difference in output when the phase difference is changed from 0.3π to 0.9π by 0.2π when the transmittance of the light shielding unit is 50%. Is.
【図１８】 遮光部の透過率が６０％のとき、位相差を
０．３πから０．９πまで０．２πずつ変化させた場合
のパターン欠陥の大きさと出力の差との関係を示すグラ
フである。FIG. 18 is a graph showing the relationship between the size of a pattern defect and the output difference when the phase difference is changed from 0.3π to 0.9π in steps of 0.2π when the transmittance of the light shielding unit is 60%. is there.
【図１９】 遮光部の透過率が７０％のとき、位相差を
０．３πから０．９πまで０．２πずつ変化させた場合
の、パターン欠陥の大きさと出力の差との関係を示すグ
ラフである。FIG. 19 is a graph showing the relationship between the pattern defect size and the output difference when the phase difference is changed from 0.3π to 0.9π in steps of 0.2π when the transmittance of the light-shielding portion is 70%. Is.
【図２０】 出力の差によりパターン欠陥の検出を行う
場合の良否を説明するためのグラフである。FIG. 20 is a graph for explaining whether the pattern defect is detected based on the output difference.
【図２１】 出力の差によりパターン欠陥の検出を行う
場合の良否を説明するためのグラフである。FIG. 21 is a graph for explaining whether the pattern defect is detected based on the output difference.
【図２２】 出力の差によりパターン欠陥の検出を行う
場合の良否を説明するためのグラフである。FIG. 22 is a graph for explaining whether the pattern defect is detected by the output difference.
【図２３】 位相差πのとき、信号検出限界Ｔｈｒと同
レベルの出力の差｜Ｓｓ−Ｂｓ｜が得られる遮光部の透
過率Ｔの最小値と信号検出限界Ｔｈｒとの関係を示すグ
ラフである。FIG. 23 is a graph showing the relationship between the signal detection limit Thr and the minimum value of the transmittance T of the light-shielding portion that gives the output difference | Ss−Bs | of the same level as the signal detection limit Thr when the phase difference is π. is there.
【図２４】 表１に基づき求められた信号検出限界Ｔｈ
ｒの等値線を示す図である。FIG. 24 is a signal detection limit Th obtained based on Table 1.
It is a figure which shows the isoline of r.
【図２５】 位相差φをｓｉｎ形式で変換して信号検出
限界Ｔｈｒの等値線Ｑを示したグラフである。FIG. 25 is a graph showing the contour line Q of the signal detection limit Thr by converting the phase difference φ in the sin format.
４０…位相シフトフォトマスク ４１…透過部 ４２…遮光部 Ｐ１…照明光（検査光） 40 ... Phase shift photomask 41 ... Transmissive part 42 ... Shading part P1 ... Illumination light (inspection light)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東條 徹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 田畑 光雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Tohru Tojo 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Corporate Research & Development Center, Toshiba (72) Inventor Mitsuo Tabata Komukai-shiba, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Town No. 1 Toshiba Corporation Research & Development Center
Claims (8)
れるパターンが、透明基板上に形成された透過部と該透
過部を透過する照明光の位相に対して位相を遅延させて
一部の照明光を透過させる遮光部とから形成されたフォ
トマスクのパターンの微小欠陥検査方法であって、 前記検査光の波長における遮光部の透過率Ｔが、信号検
出限界Ｔｈｒに基づいて以下に記載する関係式を満たす
露光用の波長とは異なる波長の検査光で照明することに
より得られた信号に基づき欠陥を検出することを特徴と
するフォトマスクのパターンの微小欠陥検査方法。前記
透過部を透過する検査光による信号レベルが１であると
して、前記検査回路の信号検出限界Ｔｈｒを計算したと
き、 Ｔ≧（Ｔｈｒ−０．０１）1／1.8 1. A pattern projected by an illumination light for exposure onto an image forming portion is delayed in phase with respect to a phase of a transmissive portion formed on a transparent substrate and an illumination light transmitted through the transmissive portion. A microdefect inspection method for a pattern of a photomask formed of a light-shielding portion that transmits the illumination light of a certain portion, wherein the transmittance T of the light-shielding portion at the wavelength of the inspection light is based on a signal detection limit Thr. A micro-defect inspection method for a pattern of a photomask, which comprises detecting a defect based on a signal obtained by illuminating with inspection light having a wavelength different from an exposure wavelength that satisfies the relational expression described. When the signal detection limit Thr of the inspection circuit is calculated on the assumption that the signal level of the inspection light transmitted through the transmission part is 1, T ≧ (Thr−0.01) 1 /1.8
波長が露光用の照明光の波長よりも長いことを特徴とす
るフォトマスクのパターンの微小欠陥検査方法。2. The method for inspecting microscopic defects in a photomask pattern according to claim 1, wherein the wavelength of the inspection light is longer than the wavelength of the illumination light for exposure.
記遮光部を透過する検査光の位相との位相差φが、前記
遮光部の透過率Ｔと信号検出限界Ｔｈｒとに応じて以下
に記載する関係式を満たすように選択されていることを
特徴とする請求項１に記載のフォトマスクのパターンの
微小欠陥検査方法。 Ｔｈｒ＝０．０３かつＴ＝２５（％）未満のとき、 ｓｉｎ（φ／２）＝１．１７−１．４Ｔ Ｔｈｒ＝０．０３かつＴ≧２５（％）のとき ｓｉｎ（φ／２）＝１．０−０．７５Ｔ Ｔｈｒ＝０．０５かつＴ＝３０（％）未満のとき、 ｓｉｎ（φ／２）＝１．２−１．２５Ｔ Ｔｈｒ＝０．０５かつＴ≧３０（％）のとき、 ｓｉｎ（φ／２）＝１．０６−０．７７Ｔ Ｔｈｒ＝０．１のとき、 ｓｉｎ（φ／２）＝１．１９−０．８１Ｔ Ｔｈｒ＝０．３のとき、 ｓｉｎ（φ／２）＝１．４０−０．７２Ｔ となる関係式を解いた時の位相差をφｍとしたとき、 位相差φは（２ｎπ＋φm）以上でかつ（２（ｎ＋１）
π−φｍ）以下の範囲内に存在し、ｎは０を含む正の整
数であり、 検出限界Ｔｈｒがこれらの数値の中間値である場合に
は、それらの透過率において内挿して得られる位相差を
φｍとしたとき、 位相差φは（２ｎπ＋φm）以上でかつ（２（ｎ＋１）
π−φｍ）以下の範囲内に存在し、ｎは０を含む正の整
数である。3. The phase difference φ between the phase of the inspection light that passes through the transmission part and the phase of the inspection light that passes through the light blocking part depends on the transmittance T of the light blocking part and the signal detection limit Thr. The method for inspecting micro defects of a photomask pattern according to claim 1, wherein the method is selected so as to satisfy the relational expression described in (1). When Thr = 0.03 and less than T = 25 (%), sin (φ / 2) = 1.17-1.4T When Thr = 0.03 and T ≧ 25 (%) sin (φ / 2) = 1.0-0.75T Thr = 0.05 and less than T = 30 (%), sin (φ / 2) = 1.2-1.25T Thr = 0.05 and T ≧ 30 (%) , Sin (φ / 2) = 1.06−0.77T Thr = 0.1, sin (φ / 2) = 1.19−0.81T Thr = 0.3, sin (φ /2)=1.40-0.72T When the phase difference when solving the relational expression is φm, the phase difference φ is (2nπ + φm) or more and (2 (n + 1)
π−φm) or less, n is a positive integer including 0, and when the detection limit Thr is an intermediate value of these numerical values, the value obtained by interpolation in their transmittances. When the phase difference is φm, the phase difference φ is (2nπ + φm) or more and (2 (n + 1)
π−φm) or less, and n is a positive integer including 0.
ンの微小欠陥検査方法において、 前記検査光によりフォトマスクから得られた信号の出力
の差を求め、この出力の差から欠陥を検出するフォトマ
スクのパターンの微小欠陥検査方法。4. The photomask pattern microdefect inspection method according to claim 1, wherein a difference in output of signals obtained from the photomask by the inspection light is obtained, and a defect is detected from the difference in output. A method for inspecting a mask pattern for small defects.
ンの微小欠陥検査方法において、前記検査光によりフォ
トマスクから得られた信号の微分出力を求め、この微分
出力から欠陥を検出するフォトマスクのパターンの微小
欠陥検査方法。5. The method of inspecting a micro defect of a photomask pattern according to claim 1, wherein a differential output of a signal obtained from the photomask by the inspection light is obtained, and a defect of the photomask is detected from the differential output. Inspection method for microscopic defects in patterns.
ンの微小欠陥検査方法において、前記検査光によりフォ
トマスク上の検出対象である回路パターンから得られた
信号とこれと隣接する回路パターンから得られた信号と
を比較することにより欠陥を検出するフォトマスクのパ
ターンの微小欠陥検査方法。6. The method for inspecting a micro defect of a photomask pattern according to claim 1, wherein the inspection light is used to obtain a signal obtained from a circuit pattern to be detected on the photomask and a circuit pattern adjacent to the signal. A microdefect inspection method for a pattern of a photomask, which detects a defect by comparing the received signal with the received signal.
ンの微小欠陥検査方法において、 前記検査光によりフォトマスク上の検査対象である回路
パターンから得られた信号と予め記憶された前記検査光
により理想的なフォトマスクを照明したときに得られる
基準信号とを比較することにより欠陥を検出するフォト
マスクのパターンの微小欠陥検査方法。7. The method for inspecting a micro defect of a photomask pattern according to claim 1, wherein a signal obtained from a circuit pattern to be inspected on the photomask by the inspection light and the inspection light stored in advance are used. A microdefect inspection method for a pattern of a photomask, which detects a defect by comparing with a reference signal obtained when an ideal photomask is illuminated.
記載のフォトマスクのパターンの微小欠陥検査方法を実
施するフォトマスクのパターンの微小欠陥検査装置。8. A photomask pattern microdefect inspection apparatus for carrying out the photomask pattern microdefect inspection method according to any one of claims 1 to 6. Description:
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|---|---|---|---|
| JP30447296A JP3247306B2 (en) | 1995-11-17 | 1996-11-15 | Photomask pattern defect inspection method and apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
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| JP29983095 | 1995-11-17 | ||
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Publications (2)
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| JP3247306B2 JP3247306B2 (en) | 2002-01-15 |
Family
ID=26562093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30447296A Expired - Fee Related JP3247306B2 (en) | 1995-11-17 | 1996-11-15 | Photomask pattern defect inspection method and apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3247306B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0977029A1 (en) * | 1998-07-30 | 2000-02-02 | Nidek Co., Ltd. | Pattern inspecting apparatus |
| JP2015078894A (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Testing system |
| WO2018221201A1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-06 | Hoya株式会社 | Mask blank, method for manufacturing transfer mask, and method for manufacturing semiconductor device |
-
1996
- 1996-11-15 JP JP30447296A patent/JP3247306B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US6735333B1 (en) | 1998-07-30 | 2004-05-11 | Nidek Co., Ltd. | Pattern inspection apparatus |
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| WO2018221201A1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-06 | Hoya株式会社 | Mask blank, method for manufacturing transfer mask, and method for manufacturing semiconductor device |
| JP2018205400A (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | Hoya株式会社 | Mask blank, manufacturing method of mask for transfer, and manufacturing method of semiconductor device |
| KR20200014272A (en) * | 2017-05-31 | 2020-02-10 | 호야 가부시키가이샤 | Mask blanks, manufacturing method of transfer mask and manufacturing method of semiconductor device |
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|---|---|
| JP3247306B2 (en) | 2002-01-15 |
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