JPH04146437A - 位相シフト用マスクの検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体回路パターン露光用のレチクルやマス
クに形成された位相シフター（透明薄膜）の膜厚の検査
に関するものである。

〔従来の技術〕

位相シフト方式のレチクルは基板となるガラス又は石英
ガラス上にクロム等の遮光材と位相シフターと呼ばれる
誘電体薄膜をパターニングすることにより製作される。

位相シフターは、フォトリソグラフィーで使用する露光
波長のもとで、位相シフターの被覆部を透過する光と、
位相シフターの無いレチクル基板の非被覆部を透過する
光とが特定の位相差を持つようにその屈折率及び膜厚が
設計されている。

この位相シフターの膜厚を測定するために、従来はエリ
プソメーター等の膜厚測定器が使われていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このエリプソメーターによる測定は、レ
チクル基板と位相シフターとの界面と、位相シフターと
空気との界面との多重反射を利用しているため、レチク
ル基板と位相シフターの屈折率が等しい場合には原理的
に測定が不可能となる。一方、半導体回路パターンの微
細化に伴い露光波長は短波長化し、露光光に対して高い
透過率を有し、且つ製造が容易なレチクル基板及び位相
シフターとしては、共に石英ガラスが最適である。

即ち、レチクル基板と位相シフターの両者に石英ガラス
を使用すると、両者の屈折率は等しいのでエリプソメー
ターでの膜厚測定は不可能になるという問題があった。

〔課題を解決する為の手段〕

上記問題点解決の為、本発明では、光の位相を変化させ
る位相シフターを所望のパターン形状に対応させて部分
的に被着させた位相シフト用マスク（１０）を検査する
方法において、マスク（１０）を照明し、位相シフター
の被着部分（１１ｂ）を通過した光と位相シフターの非
被着部分（ｌｌａ）を通過した光とによって形成される
像を所定の結像位置に投影する工程と、マスク（１０）
の結像位置から光軸方向に所定量移動した位置で位相シ
フターの被着部分（ｌｌｂ）を通ってきた光量に応じた
第１の情報（２０ｂ、２１ｂ。

２２ｂ）と、位相シフターの非被着部分（１１ａ）を通
ってきた光量に応じた第２の情報（２０ａ、２１ａ、２
２ａ）とを検出する工程と、第１の情報（２０ｂ、２１
ｂ、２２ｂ）と第２の情報（２０ａ、２１ａ、２２ａ）
との比に基づいて、位相シフターの被着部分（ｌｌｂ）
を通った光と位相シフターの非被着部分（ｌｌａ）を通
った光との位相差を算出する工程とを含む検査方法を用
いることとした。

又、光の位相を変化させる位相シフターを所望のパター
ン形状に対応させて部分的に被着させた位相シフト用マ
スクを検査する装置において、マスク（１０）を照明す
る光源（１）と、位相シフターの被着部分（ｌｌｂ）を
通過した光と位相シフターの非被着部分（ｌｌａ）を通
過した光とによって形成される像を所定の結像位置に投
影する結像手段（１３ａ、１３ｂ）と、位相シフターの
被着部分（１１ｂ）を通ってきた光量に応じた第１の情
報（２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ）と、位相シフターの非被
着部分（ｌｌａ）を通ってきた光量に応じた第２の情報
（２０ａ、２１ａ、２２ａ）とを検出する検８手段（１
６）と、結儂手段（１３ａ、１３ｂ）の結像位置と検出
手段（１６）とを光軸方向に相対的に所定量だけ移動さ
せる移動手段（１２，１７）と、移動手段（１２，１７
）によって所定量だけ移動させた状態で検出された第１
の情報（２０ａ、２１ａ、２２ａ）と第２の情報（２０
ｂ、２１ｂ、２２ｂ）との比に基づいて、位相シフター
の被着部分（ｌｌｂ）を通った光と位相シフターの非被
着部分（ｌｌａ）を通った光との位相差を算出する処理
手段（１８）とを含む検査装置を用いることとした。

〔作　用〕

本発明は、露光波長において、例えばλ／２の光路差、
即ち１８０°の位相差を生じさせるべく設計された位相
シフターのラインパターン（被着部）と、位相シフター
の被覆されていない、即ちレチクル透明部が露出してい
るラインパターン（非被着部）とが交互に並ぶパターン
、若しくはクロム等の遮光部を挟んで被着部と非被着部
とが交互に並ぶ、所謂１：１ライン・アンド・スペース
・パターン等を検査対象としている。そして、これらの
パターンを光学系を介して検出器に投影し、結像位置付
近での投影像の光量分布を測定する構成とした。このと
き、結像位置より僅かに光学系の光軸方向にずれた位置
で測定を行うと、位相シフターの被着部からの光量と非
被着部からの光量との差が検出される。即ち、光量比が
１＝１でなくなる。このことは、実施例中に詳述する。

この光量差は、光軸方向への検出器の位置ずれ量と位相
シフターによる位相シフト量の誤差とパターンサイズ（
線幅等）によって決まる量である。

従ってパターンサイズが既知であり、光軸方向への検出
器の位置ずれ量が測定され、光量差（実施例中では光量
比）が測定されれば、位相シフターの位相シフト量の誤
差を求めることができる。

本発明に於いては、上記の原理を用いるとともに、更に
光軸方向の２点以上の位置に設定した検出器で光量差を
計測し、計測結果を平均化することも行うので、より精
度の高い計測ができる。

〔実　施　例〕

第１図は、本発明の実施例による位相シフトレチクル検
査装置の概略的な構成を示す図である。

光源ｌからの光束Ｌｌは、楕円鏡２２反射鏡３゜光学系
４を介して干渉フィルター５に照射される。

干渉フィルター５で選択された露光波長とほぼ等しい波
長の光束Ｌ２は、可変絞り６．光学系８゜ミラー９を介
してレチクルｌＯをクリティカル照明法によって照射す
る。尚、光源！から符号順にミラー９までの部材によっ
て照明光学系が形成されており、可変絞り６は照明光学
系のほぼ瞳面、又は瞳共役面、及びその近傍に配置され
ている。

レチクルｌＯを透過した光束は、光学系１３ａ。

１３ｂ、可変絞り１４から成る検査光学系を介して検出
器１６に集光する。可変絞り６と１４とは互いに共役に
配置され、可変絞り１４は光学系１３ａ、１３ｂの瞳面
、又は瞳共役面、及びその近傍に配置されている。検出
器１６で検出された光量分布に関する情報は、演算処理
回路１８に入力する。演算処理回路１８は、入力された
光量分布に関する情報に基づいて光量比を演算する。尚
、可変絞り６、及び検査光学系中の可変絞り１４は夫々
モータ７．１５により開口部が可変となっている。また
レチクル１０、及び検出器１６は夫々駆動部１２．１７
により保持され、少なくとも光軸ＡＸ方向に移動可能に
なっている。

このとき、光束Ｌ２で照明されたレチクル１０からは、
透過光及び回折光が発生し、検査光学系１３ａ、１３ｂ
により検出器１６近傍に集光してレチクル１０の投影像
が結像される。検出器１６は撮像管や撮像素子等の２次
元イメージセンサ−又は１次元ラインセンサーであり、
レチクルｌＯの投影像の一部分の光量分布を検出する。

尚、可動部材１７が検査光学系の光軸ＡＸと垂直な面内
についても可動であるとすれば、検出器１６は、単スリ
ット又は複スリットとフォトマル又はフォトダイオード
とを組み合わせたものであっても良い。この場合、可動
部材１７を光軸ＡＸと垂直な面内で移動させながら光量
を検出し、レチクルパターン像の光量分布を検出する。

検出された光量分布は演算処理回路１８により演算され
、ライン・アンド・スペース・パターンの投影像の各部
での光量を求める。必要によっては、光量分布を処理回
路１８中に記憶しても良い。

本実施例での照明方法はクリティカル照明とするが、ケ
ーラー照明系を採用しても同様の効果が得られる。また
光源は、水銀ランプ等の輝線ランプ又はレーザーである
。

第２図は、本発明の実施例に用いられる位相シフトレチ
クルのパターンの様子を示す断面図である。レチクル１
０表面には位相シフターの被着部１１１）と非被着部１
１ａがほぼ１：１の比率で交互に、且つ同数だけ並んで
おり、各部は紙面に垂直な方向に−様なラインとなって
いる。また被着部１１ｂと非被着部１１ａとの領域以外
はクロム膜１１ｃで遮光しである。本実施例では被着部
１１ｂと非被着部１１ａは共に７本となっているか、本
数を特に限定する必要はない。

第３図は、本発明の実施例に用いられる他の例の位相シ
フトレチクルのパターンの様子を示す断面図である。ク
ロム膜１１ｃはほぼｌ、ｌの比でライン・アンド・スペ
ース状に形成され（デユーティ−比が１：１）、その開
口部に対して１つおきに位相シフターが形成されている
。位相シフターの被着部１１ｂと非被着部１１ａの配置
は第２図の例と同様である。

次に、本発明の実施例による位相シフト量の誤差を求め
る方法について説明するが、本発明においては、第２図
及び第３図の何れのレチクルを使用しても位相シフター
による位相差の誤差量を全く同様に測定することが可能
であるので、本実施例では第３図のパターンを使用した
場合を例に挙げて説明する。

先ず、第３図のレチクルにおいて、クロム膜１１ｃがピ
ッチ２Ｉ！のライン・アンド・スペースであるとする。

このとき、被着部１１ｂのピッチは４Ｉ！となり、レチ
クルＩＯの被着部１１ｂより発生する±１次回折光は、
入射光及び非被着部１１ａを透過した透過光（０次光）
に対して±θ（ｒａｄ）の角度を持った方向に発生する
。このθは、ｓｉｎθ＝λ／４１ 〔λ：入射光（照明光）波長〕 て与えられる角度である。

第３図の様なピッチ２Ｉ！のライン・アンド・スペース
・パターンｌｌａ〜ｌｌｃを有する位相シフト用レチク
ルを検査する場合には、検査光学系１３ａ、１３ｂの開
口数Ｎ、　Ａ、がＮ、　Ａ、　＝１゜５ＸＳ　ｉｎθ程
度になるように開口絞り１４を設定し、２次以上の高次
回折光が検査光学系１３ａ。

１３ｂに入射しないようにする。また、光学系４及び光
学系８の開口数が０．３Ｘ１．５Ｘｓｉｎθ程度になる
ように開口絞り６を設定し、ライン・アンド・スペース
・パターンｌｌａ〜ｌｌｃ上での照明光のコヒーレンシ
ーを高くする。この状態で、レチクル１０または検出器
１６を駆動部１２または１７にて検査光学系１３ａ、１
３ｂの光軸ＡＸ方向の所定の位Ｉｔ（デフォーカス位置
）に設定し、検出器１６により光量分布を検出する。

このときレチクル１０及び検出器１６の位置を確認する
ために駆動部１２及び１７にリニアエンコーダーや干渉
計等の位置計測手段を設けておくと良い。

レチクル１０を光源１からの照明光Ｌ２で照明し、レチ
クル１０の投影像の光量を検出器１６で受光することに
よって得られた光量分布は、電気信号として処理回路１
８へ転送される。処理回路１８では、光量分布信号のう
ち、レチクル１０の被着部１１ｂの像の光量と、非被着
部１１ａの像の光量を夫々計測し、その光量比を求める
。得られた光量比と、測定したパターンのパターンサイ
ズ（この場合、クロム膜１１ｃの輻ｌ）と、レチクルｌ
Ｏ及び検出器１６の光軸ＡＸ方向での設定位置（デフォ
ーカス量）より、位相シフター１１ｂによる位相シフト
量の誤差が求まる。

さらに詳述すると、ここでは、レチクルｌＯが固定され
ているとして、ピッチ２Ｉ！のクロム膜ｌ】Ｃの幅を１
、検出器１６の最良結像面からずれた設定位置をΔＦ（
結像位置を０として検出光学系に近づく方向を“−°　
とする）、照明光の波長をλとし、位相シフター１１ｂ
の位相シフト量をπ（ｒａｄ）を基準としてその誤差を
δ（ｒａｄ）とすると、検出器１６上での投影像の強度
分布は、 て表されるからである。（但し、ｉは複素数を表し、又
第３図において、位相シフターの被着部ｌｌｂと非被覆
部１１ａとの境界を通る中心線ＣＬをｘ＝０とし、右側
を“十′　とする。）従って、得られた光量分布から求
めた光量比と、強度分布を表す（１）式の０＜ｘ＜２１
での積分値、と−２１＜ｘ＜０での積分値との比とを比
較することにより、位相シフター１１ｂによる位相シフ
ト量の誤差δ（ｒａｄ）が求まる。即ちこれは、（１）
式より求めた位相差と光量比との設計上の関係と、測定
の結果求めた光量比とを照合してレチクル１０の位相シ
フター１１ｂで生じる位相差を求め、その位相差と設計
値の位相差（π）との差を求めるものである。

または、処理回路１８で被着部１１ｂの像のピーク強度
と非被着部１１ａの像のピーク強度を求め、その強度比
と（１）式にＸ＝＋１とｘ＝−１とを夫々代入して得ら
れる値の比とを比較することによっても誤差δを求める
ことができる。

尚、測定の精度を向上するために、検出器１６の位置、
又はレチクル１０の位置を検査光学系１３ａ、１３ｂの
光軸ＡＸ方向の他の位置へ移動して再度測定を行い、そ
れら複数の測定結果を平均しても良い。

ところで、位相シフター１１ｂに光の吸収があるとき、
又はクロム膜１１ｃのライン・アンド・スペース比が１
：ｌになっていない場合は、位相差に誤差がなく、且つ
結像位置で計測を行っても、被着部１１ｂと非被着部１
１ａとの像の光量比が等しくならないことが予想される
。この場合は、被着部１１ｂと非被着部１１ａの各部毎
の透過率を測定し、前述の光量比に適当な補正を加える
必要がある。後述のように、位相シフター１１ｂに光の
吸収がなく、クロム膜１１ｃのライン・アンド・スペー
ス比９月＝１で、位相差にも誤差がないとすれば、結像
位置で検出を行った場合、得られる像の光量比はｌ：１
になる。

ここで、被着部１１ｂと非被着部１１ａの各部の透過率
の測定について説明する。これは、検査光学系の開口数
が３，０ＸＳｉｎθ（ｓｉｎθ＝λ／４１）程度以上に
なるように開口絞り１４を設定し、さらに光学系４及び
光学系８の開口数が３．０Ｘｓｉｎθ程度以上になるよ
うに開口絞り６も同様に設定し、コヒーレンス・ファク
ターσがほぼ１になるような照明を行う。このとき、レ
チクルＩＯでの照明光のコヒーレンシーは極めて低下し
、被着部１１ｂからの透過光と、それに隣接する非被着
部１１ａからの透過光とは殆ど干渉しない。この結果、
検出器１６上には透過率のみに比例したライン・アンド
・スペース・パターンか投影され、各被着部１１ｂと非
被着部１１ａとの単純な透過率を測定することができる
。この結果を前述の照明光のコヒーレンシーの高い状態
での測定結果にフィードバックする。これは例えば、得
られた光量分布を各パターンの透過率で割る等の処理を
すればよい。

次に、検出器１６で得られた各光量分布に基づく透過率
の補正の処理について、第４図、第５図、及び第６図を
用いて説明する。

第４図は、照明光のコヒーレンシーが高く、且つ検査光
学系１３ａ、１３ｂの開口数を１．５×ｓｉｎθ程度と
して、検出器１６が結像位置よりずれた（デフォーカス
した）状態での光量分布を示す図である。同様に、第５
図は照明光のコヒーレンシーが低く、且つ検査光学系１
３ａ、１３ｂの開口数を３．０ＸＳｉｎθ程度として、
検出器１６が結像位ｉｔ（フォーカス位置）である場合
の光量分布を示す図である。各回の波形部２０ａ。

２１ａは非被着部１１ａを透過してきた光量を表し、波
形部２０ｂ、２１ｂは被着部１１ｂを透過してきた光量
を表す。

第５図中の波形部２１ａと２１ｂの差は透過率の差のみ
を表し、第４図中の波形部２０ａと２゜ｂの差は透過率
差と、位相差の誤差の両者を含んでいる。従って、波形
部２１ａ：波形部２１ｂの値（夫々の積分値の比でも、
ピーク値の比でも良い。）を求め、その結果の値で波形
部２０ｂの光量分布または積分値またはピーク値を割る
ことで、透過率の補正を行うことができる。

第６図は、透過率の補正を行った結果の光量分布を示す
図である。この分布を基に、波形部２２ａ、２２ｂの光
量比を求め、（１）式との比較を行うことにより、位相
シフター１１ｂによる光の吸収、及びクロム膜１１ｃの
バターニング誤差の影響（即ち、ライン・アンド・スペ
ース比がｌ＝１になっていないことによる影響）を受け
ずに位相シフト量を測定することが可能である。尚、照
明光のコヒーレンシーが高い場合でも結像位置（ベスト
フォーカス位置）であれば、パターンの透過率は測定可
能だが、隣接パターンの影響を受けるため、良好な精度
は期待できない。

因みに、結像位置の検出、及びキャリブレーションは、
照明光のコヒーレンシーを高くして検出器１６またはレ
チクル１０を光軸ＡＸ方向に移動させ、意識的に位相差
を１８０°からずらしである位相シフトライン・アンド
・スペース・パターンの透過光量を検出し、位相シフタ
ーの被着部１１ｂと非被着部１１ａとの光量比が、透過
率補正後に１＝１となる点を結像位置とすればよい。

また照明光のコヒーレンシーを低くし、検査光学系１３
ａ、１３ｂの開口数を３．０Ｘｓｉｎθ程度とした状態
で、位相シフト・ライン・アンド・スペース・パターン
のコントラストが最大となる点を結像位置としても良い
。

本発明においては、検査光学系１３ａ、１３ｂの倍率は
何倍であっても良いが、レチクル１０上のパターンｌｌ
ａ〜ｌｌｃを検出器１６上に拡大すると、光量分布の測
定か容易である。この場合には、レチクル１０を検査光
学系１３ａ、１３ｂの光軸ＡＸ方向へ移動するより、検
出器１６を移動させた方が倍率の２乗だけ位置設定の精
度が緩くなるので有利である。

また、検出器１６をライン・アンド・スペース状のマル
チスリットとフォトマル、またはフォトダイオードとの
組み合わせとする場合、マルチスリットの間隔をレチク
ル面側に倍率換算して４１とすると複数本の位相シフタ
ー付パターン（被着部１１ｂ）、及び複数本のレチクル
裸面パターン（非被着部１１ａ）の光量分布を同時に検
出できるので、検出時間の短縮が図れる。

第７図、第８図、及び第９図は、本発明の実施例による
検査方法を実施して得られた光量分布の一例を示す図で
ある。クロム膜パターンの幅ｌは各図共に２μｍであり
、照明光の波長はＨｇ輝線のｉ線（０，３６５μｍ）と
した。第７図は位相シフターによる位相差が正確に１８
０°の場合であり、第８図は同じく１７０°の場合、第
９図は同じ＜１９０’の場合である。各図中共に（ａ）
は、検出器１６が検査光学系を介したレチクルｌＯの結
像位置より、例えば＋７５μｍずれた（検査光学系から
離れた）位置にある場合に得られた光量分布波形を示す
。同じ＜（ｂ）は検出器１６とレチクル１０とが正確に
結像関係にある場合に得られた光量分布波形を示す。又
（ｅ）は検出器１６が例えば−７５μｍずれた（検査光
学系に近づいた）場合に得られた光量分布波形を示す。

各図とも図示したピークは５本であるが、検出して得ら
れるピークの数は５本に限定されるものではない。尚、
各図共、中心と両端の３つの波形は非被着部１１ａに相
当し、他の２つの波形は被着部１１ｂに相当している。

検出器１６の位置の結像位置からのずれ量（ΔＦ）の＋
７５μｍ、０μｍ、−７５μｍは検出器１６例のずれ量
に倍率換算すると、βを検査光学系の倍率として、夫々
＋７５／β２μｍ、０μｍ。

−７５／β２μｍに相当する。即ち、検出器１６を固定
してレチクル１０を＋７５／β２μｍ、　　０μｍ、−
７５／β２μｍとしても原理的に同等であり、第７図、
第８図、及び第９図と全く同一の結果が得られる。尚、
何れの場合も結像位置を０として検査光学系に近づく方
向を−゛　とする。

ここで、デフォーカス位置で被着部と非被着部の像に光
量差が生じる理由を述べる。

第３図に示す位相シフトレチクルパターンから発生する
回折光の振幅は、 ０次光：　１−ｅ’δ ＪＴ ＋１次光：　　　　（１＋ｅ”） π π である。

また、その方向については、 ０次光は光軸方向、＋１次光は光軸より十〇傾いた方向
、−１次光は光軸より一〇傾いた方向である。これら３
光束は、検査光学系により集光され、検出器に達すると
きには、＋１次光と一１次光の進行方向は入れ替わって
いる。

このとき、検出器が位相シフトレチクルパターンの正確
な像位置にない場合、つまりデフォーカスした状態であ
る場合、検出光学系中で光軸付近を通る０次光に対して
、光軸より離れた場所を通る＋１次光は位相差（デフォ
ーカスによる波面収差）を生じている。

デフォーカス量をΔＦとした場合、この位相差は、−π
ΔＦλ／１６Ｃ（ｒａｄ）で表される。

従って、 ０次光：　ｌ−ｅｘｐ（ｉδ） より、検出器上での３光束の振幅分布の和は、ｄ （１−ｅｘｐ（ｉδ））　＋　−Ｘ　（１＋ｅＸｐ　（
ｉδ））π となる。

尚、強度は（２）式の絶対値の２乗である。

また、 （１）式では、 位相シフター膜を被着したパターンと 被着していないパターンの境界ＣＬをｘ＝０としたため
、（２）式中のＣＯＳをｓｉｎとしである。

一方、０次光に対する１次光の位相ずれとしてｅｘｐ（
−πｉΔＦλ／１６１”　’）を１次光に乗する代わり
に、ｅｘｐ（＋ｘｉΔＦλ／１６ｆ”）を０次光に乗じ
ても良い。

すると、振幅分布の和は、（２）式に代わって、となる
。

今、δが小さい場合、即ちシフターの位相シフト量がほ
ぼπのとき、 （１−ｅｘｐ（ｉδ））＝１−ｃｏｓδ−ｉ　　ｓｉｎ
δζ−ｉ　　ｓｉｎδ （１＋ｅｘｐ（ｉδ））＝１＋ｃｏｓδ＋ｉ　ｓｉｎδ
ｈ９２ として良く、よって（３）式は、 となる。

強度は、（４）式の絶対値の２乗であるが、（４）式の
虚数部分はＸを含まないので、位置の依存性がない。従
って、位置についてはコンスタントである。

位相シフターの被着部のパターンと、非被着部のパター
ンとの強度が異なることは、（４）式の実数部分だけを
考えれば説明できる。

（４）式の実数部分、即ち、 は、余弦関数に、δとΔＦで決まるオフセット項（位置
Ｘに依らない）が加わったものである。Ｓｉｎδが０で
ない（即ち、シフト量誤差がない）とすると、このオフ
セット項は、５ｉｎ（πΔＦλ／１６１’　）に比例す
る。また、ΔＦが小さいとき、５ｉｎ（πΔＦλ／１６
１’）＝πΔＦλ／Ｌ６１１！であるので、オフセット
項は近似的にデフォーカス量ΔＦに比例する。

第１０図は、この（４）式の実数部分、及びその２乗を
表すグラフである。第１θ図（ａ）は、オフセットが正
である場合の実数部分を表す。オフセットが正とは、例
えば、ｓｉｎδ〉０のときに、５ｉｎ（πΔＦλ／１６
Ｉ！”）が負である場合であり、ΔＦが微小のときには
ΔＦ＜０である場合である。

この振幅（の実数部分）を２乗したものが第１０図（ｂ
）となり光強度を表している。実際の像では、これに（
４）式の虚数部分の２乗がオフセットとして加わるが、
ピークの１つおき、つまり、位相シフターの被着部のパ
ターン部分と、非被着部のパターン部分とで、光量が明
らかに異なってくる。

一方、第１Ｏ図（Ｃ）、及び（山は、オフセットが０の
とき、つまり、ｓｉｎδ＝０、または５ｉｎ（πΔＦλ
／１６７’　）が０のときであり、全てのパターンの光
量は等しい。

第１０図（ｅ）、　（ｆ）は、オフセットが負の場合、
つまり、例えばｓｉｎδ〉０のときに、５ｉｎ（πΔＦ
λ／１６７’）が正である場合、即ちΔＦ〉０の場合で
ある。このときの第１Ｏ図（ｆ＋のピークの強弱は、第
１０図（ｂ）の場合の強弱関係と反転している。

以上の原理より、位相シフト量に誤差があり、且つデフ
ォーカス位置で光量検出した場合に、２つのパターン像
の光量に差が生じることが分かる。

第１１図は、本発明の実施例による検査に用いられるレ
チクルの検査用位相シフトパターンの配置例を示す図で
ある。半導体回路パターン３００周辺に検査専用の位相
シフトパターン１１が配置されている。この位相シフト
パターン１１は、少なくとも１つあれば良い。また半導
体回路パターン３０の内部に適当なパターンｌｉｄがあ
れば、これを利用して検査を行っても問題はない。検査
専用の位相シフトパターン１１はレチクルアライメント
マークとして使用しても良く、ウェハに転写してウェハ
アライメントマークとすることも可能である。

第１２図は、本発明の実施例による検査に用いられるレ
チクルの検査用位相シフトパターンの配置の他の例を示
す図である。１つのレチクル中に２つの半導体回路パタ
ーン３０ａ、３０ｂが存在しており、この場合、回路パ
ターン３０ａと３０ｂの間のストリート領域内に検査専
用の位相シフトパターン１１を設けても良い。このパタ
ーン１１についても第７図の例と同様に、アライメント
マークに使用することも可能である。

第１１図、及び第１２図の例のように、１枚のレチクル
内の任意の位置に設けた複数個の検査用位相シフトパタ
ーンを１つの検査光学系にて検出するためには、レチク
ル１０を移動させる可動部分１２を検査光学系の光軸Ａ
Ｘと垂直な面内、即ちレチクル１０と平行な面内で、は
ぼレチクル１０の大きさの範囲で可動とすれば良い。

尚、本実施例においては、検査に使用する位相シフト・
ライン・アンド・スペース・パターンは、位相シフター
の被着部１１ｂと非被着部１１ａの数が等しくない場合
でも照明系のコヒーレンス・ファクターσが比較的大き
な値であれば特に問題はない。しかし、検査の精度を最
良にするためには、被着部１１ｂと非被着部１１ａの数
が等しいことが望ましい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、位相シフターによる位相
シフト量の誤差を正確に測定することができるため、レ
チクルの材質と同じ材質を位相シフターとして用いた場
合でも、正確に位相シフト用レチクル（マスク）の位相
シフターの膜厚の検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例による位相シフトレチクル検査
装置の概略的な構成を示す図、第２図、及び第３図は本
発明の実施例に用いられる位相シフトレチクルのパター
ンの様子を示す断面図、第４図は照明光のコヒーレンシ
ーが高く、且つ検査光学系の開口数を１．５ｘｓｉｎθ
程度として、検出器が結像位置よりずれた（デフォーカ
スした）状態での光量分布を示す図、第５図は照明光の
コヒーレンシーが低く、且つ検査光学系の開口数を３．
０Ｘｓｉｎθ程度として、検出器が結像位置（フォーカ
ス位置）である場合の光量分布を示す図、第６図は透過
率の補正を行った結果の光量分布を示す図、第７図、第
８図、第９図は本発明の実施例による検査によって得ら
れる光量分布の例を示す図、第１Ｏ図はデフォーカス時
の像に光量差が生じる原理を説明する図、第１１図は本
発明の実施例による検査に用いられるレチクルの検査用
位相シフトパターンの配置例を示す図、第１２図は本発
明の実施例による検査に用いられるレチクルの検査用位
相シフトパターンの配置の他の例を示す図である。〔主
要部分の符号の説明〕１・・・光源、１０・・・位相シ
フト用レチクル、１１・・・検査専用の位相シフトパタ
ーン、Ｉｌａ・・・位相シフター被着部、ｌｌｂ・・・
位相シフター非被着部、１２゜ １７・・・駆動部、 ６・・・検出器、 １８・・・演算 処理回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光の位相を変化させる位相シフターを所望のパタ
   ーン形状に対応させて部分的に被着させた位相シフト用
   マスクを検査する方法において、前記マスクを照明し、
   前記位相シフターの被着部分を通過した光と前記位相シ
   フターの非被着部分を通過した光とによって形成される
   像を所定の結像位置に投影する工程と、 前記マスクの結像位置から光軸方向に所定量移動した位
   置で前記位相シフターの被着部分を通ってきた光量に応
   じた第１の情報と、前記位相シフターの非被着部分を通
   ってきた光量に応じた第２の情報とを検出する工程と、 前記第１の情報と前記第２の情報との比に基づいて、前
   記位相シフターの被着部分を通った光と前記位相シフタ
   ーの非被着部分を通った光との位相差を算出する工程と
   を含むことを特徴とする位相シフト用マスクの検査方法
   。
2. （２）光の位相を変化させる位相シフターを所望のパタ
   ーン形状に対応させて部分的に被着させた位相シフト用
   マスクを検査する装置において、前記マスクを照明する
   光源と、 前記位相シフターの被着部分を通過した光と前記位相シ
   フターの非被着部分を通過した光とによって形成される
   像を所定の結像位置に投影する結像手段と、 前記位相シフターの被着部分を通ってきた光量に応じた
   第１の情報と、前記位相シフターの非被着部分を通って
   きた光量に応じた第２の情報とを検出する検出手段と、 前記結像手段の結像位置と前記検出手段とを光軸方向に
   相対的に所定量だけ移動させる移動手段と、 該移動手段によって所定量だけ移動させた状態で検出さ
   れた前記第１の情報と前記第２の情報との比に基づいて
   、前記位相シフターの被着部分を通った光と前記位相シ
   フターの非被着部分を通った光との位相差を算出する処
   理手段とを含むことを特徴とする位相シフト用マスクの
   検査装置。