JP3209645B2 - 位相シフトマスクの検査方法およびその方法に用いる検査装置 - Google Patents
位相シフトマスクの検査方法およびその方法に用いる検査装置Info
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- JP3209645B2 JP3209645B2 JP20846394A JP20846394A JP3209645B2 JP 3209645 B2 JP3209645 B2 JP 3209645B2 JP 20846394 A JP20846394 A JP 20846394A JP 20846394 A JP20846394 A JP 20846394A JP 3209645 B2 JP3209645 B2 JP 3209645B2
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- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＬＳＩ（大規模集積
回路）の製造に用いられるフォトリソグラフィ用位相シ
フトマスクの検査方法およびその方法に用いる検査装置
に関し、より特定的には、位相シフト量および透過率の
正確な測定に関するものである。
回路）の製造に用いられるフォトリソグラフィ用位相シ
フトマスクの検査方法およびその方法に用いる検査装置
に関し、より特定的には、位相シフト量および透過率の
正確な測定に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ステッパを用いて所望のＬＳＩパター
ンを半導体ウェハ上に形成するフォトリソグラフィ技術
はよく知られている。光ステッパは、フォトマスク上の
拡大されたパターンをウェハ上に縮小してステップ・ア
ンド・リピート様式で投影する露光器である。
ンを半導体ウェハ上に形成するフォトリソグラフィ技術
はよく知られている。光ステッパは、フォトマスク上の
拡大されたパターンをウェハ上に縮小してステップ・ア
ンド・リピート様式で投影する露光器である。
【０００３】図２２は、そのような光ステッパの主要な
構成要素を概略的に図解している。すなわち、光ステッ
パは、光源３１、コンデンサレンズ３２、縮小レンズ３
３およびＸ−Ｙステージ３４を含んでいる。光源３１か
ら射出された光はコンデンサレンズ３２によってフォト
マスク１上に照射される。フォトマスク１を通過した光
は、縮小レンズ３３によって、Ｘ−Ｙステージ上にセッ
トされたウェハ３５上に投影される。
構成要素を概略的に図解している。すなわち、光ステッ
パは、光源３１、コンデンサレンズ３２、縮小レンズ３
３およびＸ−Ｙステージ３４を含んでいる。光源３１か
ら射出された光はコンデンサレンズ３２によってフォト
マスク１上に照射される。フォトマスク１を通過した光
は、縮小レンズ３３によって、Ｘ−Ｙステージ上にセッ
トされたウェハ３５上に投影される。
【０００４】図２３を参照して、光ステッパにおいて用
いられる従来のフォトマスクの一例が図解されている。
図２３（Ａ）において、フォトマスク１Ａはガラス板な
どからなる透明基板１ａを含んでいる。透明基板１ａ上
には、ＭｏＳｉなどからなる遮光パターン２が形成され
ている。遮光パターン２の材料は、フォトリソグラフィ
で用いられる光を十分に遮断し得るものであればよい。
フォトリソグラフィには、たとえば水銀ランプの輝線で
あるｇ線（波長λ＝０．４３６μｍ）もしくはｉ線（λ
＝０．３６５μｍ）またはエキシマレーザーなどが用い
られ得る。すなわち、フォトマスク１Ａは、光透過部１
ｂにおいてのみ光を通過させる。
いられる従来のフォトマスクの一例が図解されている。
図２３（Ａ）において、フォトマスク１Ａはガラス板な
どからなる透明基板１ａを含んでいる。透明基板１ａ上
には、ＭｏＳｉなどからなる遮光パターン２が形成され
ている。遮光パターン２の材料は、フォトリソグラフィ
で用いられる光を十分に遮断し得るものであればよい。
フォトリソグラフィには、たとえば水銀ランプの輝線で
あるｇ線（波長λ＝０．４３６μｍ）もしくはｉ線（λ
＝０．３６５μｍ）またはエキシマレーザーなどが用い
られ得る。すなわち、フォトマスク１Ａは、光透過部１
ｂにおいてのみ光を通過させる。
【０００５】図２３（Ｂ）においては、フォトマスク１
Ａを通過した直後の光による電場の分布が示されてい
る。すなわち、光がフォトマスク１Ａを通過した直後に
おいては、電場の分布は光透過部１ｂのパターンを忠実
に反映している。
Ａを通過した直後の光による電場の分布が示されてい
る。すなわち、光がフォトマスク１Ａを通過した直後に
おいては、電場の分布は光透過部１ｂのパターンを忠実
に反映している。
【０００６】しかし、ＬＳＩの集積度を高めるために透
光部１ｂの間隔が小さくされるとき、半導体ウェハ３５
上の光の振幅は図２３（Ｃ）に示されているようにな
る。すなわち、フォトマスク１Ａを通過した光は進行す
るに従って回折現象によって横方向へも少し広がるの
で、隣接する２つの光透過部１ｂを通過した光が互いに
干渉することになる。したがって、隣接する２つの光透
過部１ｂがある限度を越えて近接させられるとき、半導
体ウェハ上において、光強度分布は図２３（Ｄ）に示さ
れるように、隣接する２つの透光部１ｂを識別し得なく
なる。このことは、フォトマスク１Ａ上のパターンが解
像され得ないことを意味する。なお、図２３（Ｃ），図
２３（Ｄ）における横軸は、フォトマスク１Ａとの対応
関係を明確にするために拡大されて示されている。
光部１ｂの間隔が小さくされるとき、半導体ウェハ３５
上の光の振幅は図２３（Ｃ）に示されているようにな
る。すなわち、フォトマスク１Ａを通過した光は進行す
るに従って回折現象によって横方向へも少し広がるの
で、隣接する２つの光透過部１ｂを通過した光が互いに
干渉することになる。したがって、隣接する２つの光透
過部１ｂがある限度を越えて近接させられるとき、半導
体ウェハ上において、光強度分布は図２３（Ｄ）に示さ
れるように、隣接する２つの透光部１ｂを識別し得なく
なる。このことは、フォトマスク１Ａ上のパターンが解
像され得ないことを意味する。なお、図２３（Ｃ），図
２３（Ｄ）における横軸は、フォトマスク１Ａとの対応
関係を明確にするために拡大されて示されている。
【０００７】その結果、ウエハ３５には図２３（Ｅ）に
示されるように、フォトマスク１Ａ上のパターンが忠実
に反映されないこととなる。
示されるように、フォトマスク１Ａ上のパターンが忠実
に反映されないこととなる。
【０００８】ところで、ＬＳＩパターンの微細化に寄与
する光ステッパの解像限界Ｒは、次式（１）で表わされ
る。
する光ステッパの解像限界Ｒは、次式（１）で表わされ
る。
【０００９】 Ｒ＝ｋ・λ／ＮＡ …（１） この解像限界Ｒの値が小さい程、光ステッパの解像度は
高くなる。ここで、ｋはフォトレジストのプロセスに依
存する定数であり、約０．５の値まで小さくすることが
可能である。λは露光に用いられる光の波長を表し、Ｎ
Ａはレンズの開口数を表わす。
高くなる。ここで、ｋはフォトレジストのプロセスに依
存する定数であり、約０．５の値まで小さくすることが
可能である。λは露光に用いられる光の波長を表し、Ｎ
Ａはレンズの開口数を表わす。
【００１０】上式（１）から、定数ｋと波長λを小さく
し、かつレンズの開口数ＮＡを大きくすれば、解像限界
Ｒが小さくなる（すなわち、解像度は高くなる）ことが
わかる。現在、開口数ＮＡの値は約０．５まで高めるこ
とが可能であるので、ｉ線（λ＝０．３６５μｍ）を用
いれば、解像限界Ｒの値は約０．４μｍまで小さくする
ことができる。
し、かつレンズの開口数ＮＡを大きくすれば、解像限界
Ｒが小さくなる（すなわち、解像度は高くなる）ことが
わかる。現在、開口数ＮＡの値は約０．５まで高めるこ
とが可能であるので、ｉ線（λ＝０．３６５μｍ）を用
いれば、解像限界Ｒの値は約０．４μｍまで小さくする
ことができる。
【００１１】この値よりも小さい解像限界Ｒを得るため
には、開口数ＮＡをさらに大きくするか、またはさらに
短い波長λを有する光を用いればよいが、光源やレンズ
の設計が技術的に困難になる。また、焦点深度δは次式
（２）で表されるので、解像限界Ｒを小さくするために
波長λを小さくして開口数ＮＡを大きくすれば、焦点深
度δも小さくなる。
には、開口数ＮＡをさらに大きくするか、またはさらに
短い波長λを有する光を用いればよいが、光源やレンズ
の設計が技術的に困難になる。また、焦点深度δは次式
（２）で表されるので、解像限界Ｒを小さくするために
波長λを小さくして開口数ＮＡを大きくすれば、焦点深
度δも小さくなる。
【００１２】 δ＝λ／｛２（ＮＡ）2 ｝ …（２） したがって、総合的に解像度を高めることが困難である
という問題がある。このような問題を回避するために、
先行技術において位相シフトマスクを用いることが知ら
れている。
という問題がある。このような問題を回避するために、
先行技術において位相シフトマスクを用いることが知ら
れている。
【００１３】図２４は、特開昭５８−１７３７４４号公
報に開示されているような位相シフトマスクを図解して
いる。図２４（Ａ）の位相シフトマスク１Ｂは図２３
（Ａ）のフォトマスク１Ａと類似しているが、ＳｉＯ2
などの透明材料からなる位相シフタ部３を備えている点
において異なっている。透明基板が露出する光透過部１
ｂと位相シフト部３は交互に配置されている。位相シフ
タ部３を通過した光の位相は、光透過部１ｂを通過した
光に関して１８０°だけシフトさせられる。
報に開示されているような位相シフトマスクを図解して
いる。図２４（Ａ）の位相シフトマスク１Ｂは図２３
（Ａ）のフォトマスク１Ａと類似しているが、ＳｉＯ2
などの透明材料からなる位相シフタ部３を備えている点
において異なっている。透明基板が露出する光透過部１
ｂと位相シフト部３は交互に配置されている。位相シフ
タ部３を通過した光の位相は、光透過部１ｂを通過した
光に関して１８０°だけシフトさせられる。
【００１４】図２４（Ｂ）において、位相シフトマスク
１を通過した直後における光による電場の強度分布が示
されている。マイナス側の強度分布はプラス側の強度分
布に関して位相が反転していることを表している。
１を通過した直後における光による電場の強度分布が示
されている。マイナス側の強度分布はプラス側の強度分
布に関して位相が反転していることを表している。
【００１５】図２４（Ｃ）は、図２４（Ｂ）のような電
場分布を有する光が投影されたときにおけるウェハ上の
光の振幅を示している。図２４（Ａ）のマスクを通過し
た光は、図２３（Ａ）のマスクを通過した場合と同様
に、回折現象によって少し横方向に広がる。しかし、隣
接する光透過部１ｂと位相シフタ部３を通過した光は互
いに逆位相の関係にあるので、それらの光の間における
干渉は光強度を打ち消すように作用する。したがって、
ウェハ３５上の光強度パターンは、図２４（Ｄ）に示さ
れるように、光透過部１ｂと位相シフト部３との間隔が
小さくても、それらを識別することを可能ならしめる。
実験によれば、図２４の位相シフトマスク１Ｂは、図２
４のフォトマスク１Ａに比べて、最小の解像パターン幅
を約半分にすることができる。
場分布を有する光が投影されたときにおけるウェハ上の
光の振幅を示している。図２４（Ａ）のマスクを通過し
た光は、図２３（Ａ）のマスクを通過した場合と同様
に、回折現象によって少し横方向に広がる。しかし、隣
接する光透過部１ｂと位相シフタ部３を通過した光は互
いに逆位相の関係にあるので、それらの光の間における
干渉は光強度を打ち消すように作用する。したがって、
ウェハ３５上の光強度パターンは、図２４（Ｄ）に示さ
れるように、光透過部１ｂと位相シフト部３との間隔が
小さくても、それらを識別することを可能ならしめる。
実験によれば、図２４の位相シフトマスク１Ｂは、図２
４のフォトマスク１Ａに比べて、最小の解像パターン幅
を約半分にすることができる。
【００１６】その結果、ウエハ３５には、図２４（Ｅ）
に示されるように、位相シフトマスク１Ｂ上のパターン
が忠実に反映されることとなる。
に示されるように、位相シフトマスク１Ｂ上のパターン
が忠実に反映されることとなる。
【００１７】図２４の位相シフトマスク１Ｂにおいて
は、光透過部１ｂと位相シフタ部３とを交互に配置しな
ければならない。したがって、図２４の位相シフトマス
クは、ラインパターンやスペースパターンのような単純
で周期的なパターンに対して容易に適用することができ
るが、任意の形状を有するパターンのすべての領域にお
いて解像度を高めることは困難である。
は、光透過部１ｂと位相シフタ部３とを交互に配置しな
ければならない。したがって、図２４の位相シフトマス
クは、ラインパターンやスペースパターンのような単純
で周期的なパターンに対して容易に適用することができ
るが、任意の形状を有するパターンのすべての領域にお
いて解像度を高めることは困難である。
【００１８】このような問題を解決するために、任意の
パターンに対しても適用可能でかつ容易に製造し得る図
２５に示されているような位相シフトマスク１Ｃが、Ni
tayama et al. によってＩＥＤＭ（１９８９，ｐｐ．５
７−６０）において開示されている。この位相シフトマ
スクは、セルフアライン様式によって形成され得る。図
２５（Ａ）において、位相シフタ３は、遮光パターン２
より広い幅を有している。したがって、遮光パターン２
の縁部近傍を通過する光は、図２５（Ｂ）に示されるよ
うに、位相シフタ３によって位相が反転させられる。そ
のため、ウエハ３５上の光の振幅は、図２５（Ｃ）に示
されるようになる。その結果、図２５（Ａ）の位相シフ
トマスク１Ｃは、どのような形状のパターンを有してい
ても、図２５（Ｄ）に示されているように、光透過部１
ｂに忠実に対応した光強度分布をウェハ上に実現するこ
とができる。したがって、ウエハ３５には、図２５
（Ｅ）に示されるように、位相シフトマスク１Ｃ上のパ
ターンが忠実に反映されることとなる。
パターンに対しても適用可能でかつ容易に製造し得る図
２５に示されているような位相シフトマスク１Ｃが、Ni
tayama et al. によってＩＥＤＭ（１９８９，ｐｐ．５
７−６０）において開示されている。この位相シフトマ
スクは、セルフアライン様式によって形成され得る。図
２５（Ａ）において、位相シフタ３は、遮光パターン２
より広い幅を有している。したがって、遮光パターン２
の縁部近傍を通過する光は、図２５（Ｂ）に示されるよ
うに、位相シフタ３によって位相が反転させられる。そ
のため、ウエハ３５上の光の振幅は、図２５（Ｃ）に示
されるようになる。その結果、図２５（Ａ）の位相シフ
トマスク１Ｃは、どのような形状のパターンを有してい
ても、図２５（Ｄ）に示されているように、光透過部１
ｂに忠実に対応した光強度分布をウェハ上に実現するこ
とができる。したがって、ウエハ３５には、図２５
（Ｅ）に示されるように、位相シフトマスク１Ｃ上のパ
ターンが忠実に反映されることとなる。
【００１９】さらに、上記と同様に任意のパターンに対
しても適用可能で、かつ、製造上の面からも容易に実現
可能なものとして、「JJAP Series5 Proc. of 1991 Int
ern.Micro Process Conference Opp. ３−９」および
「特開平４−１３６８５４号公報」において、減衰型の
位相シフトマスクが示されている。図２６に、この減衰
型位相シフトマスクを図解している。この減衰型位相シ
フトマスク１Ｄは、図２６（Ａ）に示すように光透過率
が５〜４０％となるクロム層３５と、透過光に１８０°
の位相差を与えるシフタ層３との２層構造からなる位相
シフタ部を有している。
しても適用可能で、かつ、製造上の面からも容易に実現
可能なものとして、「JJAP Series5 Proc. of 1991 Int
ern.Micro Process Conference Opp. ３−９」および
「特開平４−１３６８５４号公報」において、減衰型の
位相シフトマスクが示されている。図２６に、この減衰
型位相シフトマスクを図解している。この減衰型位相シ
フトマスク１Ｄは、図２６（Ａ）に示すように光透過率
が５〜４０％となるクロム層３５と、透過光に１８０°
の位相差を与えるシフタ層３との２層構造からなる位相
シフタ部を有している。
【００２０】この位相シフタ部を通過する光は、図２６
（Ｂ）に示されるように、位相が反転させられ、かつ光
透過率が５〜４０％となる。そのため、ウェハ３５上の
光の振幅は、図２６（Ｃ）に示されるようになる。つま
り、パターンのエッジで位相が反転するため、露光パタ
ーンのエッジでの光強度が０となり高い解像度を得るこ
とができる。したがって、図２６（Ａ）の減衰型位相シ
フトマスク１Ｄは、どのような形状のパターンを有して
いても、図２６（Ｄ）に示されるように光透過部１ｂに
忠実に対応した光強度分布をウェハ上に実現することが
できる。したがって、ウェハ３５には、図２６（Ｅ）に
示されるように、減衰型位相シフトマスク１Ｄ上のパタ
ーンが忠実に反映されることとなる。
（Ｂ）に示されるように、位相が反転させられ、かつ光
透過率が５〜４０％となる。そのため、ウェハ３５上の
光の振幅は、図２６（Ｃ）に示されるようになる。つま
り、パターンのエッジで位相が反転するため、露光パタ
ーンのエッジでの光強度が０となり高い解像度を得るこ
とができる。したがって、図２６（Ａ）の減衰型位相シ
フトマスク１Ｄは、どのような形状のパターンを有して
いても、図２６（Ｄ）に示されるように光透過部１ｂに
忠実に対応した光強度分布をウェハ上に実現することが
できる。したがって、ウェハ３５には、図２６（Ｅ）に
示されるように、減衰型位相シフトマスク１Ｄ上のパタ
ーンが忠実に反映されることとなる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】位相シフトマスク１
Ｂ，１Ｃ，１Ｄにおいて、光透過部１ｂを通過した光と
位相シフタ部３を通過した光との間における位相差は１
８０°になるように設計されており、実際の位相差が１
８０°からずれるに従って解像力改善の効果が減少す
る。したがって、位相シフトマスクの作成工程におい
て、実際の位相シフト量を検査することが必要である。
従来、位相シフトマスクにおける位相シフト量の検査
は、位相シフタ部３の屈折率と厚さをそれぞれ測定し、
それらの結果から位相シフト量が計算によって求められ
る。
Ｂ，１Ｃ，１Ｄにおいて、光透過部１ｂを通過した光と
位相シフタ部３を通過した光との間における位相差は１
８０°になるように設計されており、実際の位相差が１
８０°からずれるに従って解像力改善の効果が減少す
る。したがって、位相シフトマスクの作成工程におい
て、実際の位相シフト量を検査することが必要である。
従来、位相シフトマスクにおける位相シフト量の検査
は、位相シフタ部３の屈折率と厚さをそれぞれ測定し、
それらの結果から位相シフト量が計算によって求められ
る。
【００２２】屈折率の測定において、たとえばエリプソ
メータ（偏光回析装置）を使用する場合、位相シフタ部
３が透明基板１ａ上に形成されていれば基板界面からの
反射が小さいので測定が行なえない。したがって、実際
には、シリコン基板などの上に形成された位相シフタの
屈折率が測定される。しかし、実際に作成される位相シ
フトマスクの透明基板とシリコン基板とは材質が異なる
ので、それらの基板上に形成される位相シフタの膜質が
異なり、その結果として屈折率も異なるという問題があ
る。
メータ（偏光回析装置）を使用する場合、位相シフタ部
３が透明基板１ａ上に形成されていれば基板界面からの
反射が小さいので測定が行なえない。したがって、実際
には、シリコン基板などの上に形成された位相シフタの
屈折率が測定される。しかし、実際に作成される位相シ
フトマスクの透明基板とシリコン基板とは材質が異なる
ので、それらの基板上に形成される位相シフタの膜質が
異なり、その結果として屈折率も異なるという問題があ
る。
【００２３】また、位相シフタの厚さを測定するために
触針式の段差測定器を用いる場合、針の先端部の大きさ
による制限のために、実際に使用する１μｍ〜２μｍ程
度のパターン間隔を有する位相シフタの厚さを測定する
ことができない。したがって、触針式の段差測定器で位
相シフタの厚さを決定する場合には、測定用の荒いパタ
ーンを形成して、そのパターンに含まれる位相シフタの
厚さが測定される。しかし、実際の位相シフトマスクの
パターンに含まれる位相シフタの厚さと測定用の荒いパ
ターンに含まれる位相シフタの厚さとが異なる場合に
は、実パターン上の位相シフタの厚さを知ることはでき
ない。
触針式の段差測定器を用いる場合、針の先端部の大きさ
による制限のために、実際に使用する１μｍ〜２μｍ程
度のパターン間隔を有する位相シフタの厚さを測定する
ことができない。したがって、触針式の段差測定器で位
相シフタの厚さを決定する場合には、測定用の荒いパタ
ーンを形成して、そのパターンに含まれる位相シフタの
厚さが測定される。しかし、実際の位相シフトマスクの
パターンに含まれる位相シフタの厚さと測定用の荒いパ
ターンに含まれる位相シフタの厚さとが異なる場合に
は、実パターン上の位相シフタの厚さを知ることはでき
ない。
【００２４】大出孝博は、レーザ顕微鏡研究会第１１回
講演会論文集（１９９３年）ｐｐ．２２−２９におい
て、光ヘテロダイン方式の位相シフト量測定装置を開示
している。この位相シフト量測定装置は、０．６３３μ
ｍの波長を有するＨｅＮｅレーザを光源として用いる。
このような長い波長を有するＨｅＮｅレーザは、位相シ
フトマスクを用いるフォトリソグラフィにおいては使用
されない。すなわち、ＨｅＮｅレーザに関して測定され
た位相シフタの屈折率は、フォトリソグラフィにおいて
用いられるたとえば０．３６５μｍの波長を有する紫外
線に関する屈折率と異なる。すなわち、光ヘテロダイン
式の位相差測定装置では、光源として紫外線を用いるこ
とができないので、フォトリソグラフィにおいて実際に
用いられる紫外線に関して位相シフトマスクにおける位
相差を正確に求めることができないという問題がある。
講演会論文集（１９９３年）ｐｐ．２２−２９におい
て、光ヘテロダイン方式の位相シフト量測定装置を開示
している。この位相シフト量測定装置は、０．６３３μ
ｍの波長を有するＨｅＮｅレーザを光源として用いる。
このような長い波長を有するＨｅＮｅレーザは、位相シ
フトマスクを用いるフォトリソグラフィにおいては使用
されない。すなわち、ＨｅＮｅレーザに関して測定され
た位相シフタの屈折率は、フォトリソグラフィにおいて
用いられるたとえば０．３６５μｍの波長を有する紫外
線に関する屈折率と異なる。すなわち、光ヘテロダイン
式の位相差測定装置では、光源として紫外線を用いるこ
とができないので、フォトリソグラフィにおいて実際に
用いられる紫外線に関して位相シフトマスクにおける位
相差を正確に求めることができないという問題がある。
【００２５】また、「JENA REVIEW 10(1965)99-105,
“Interferenzeinrichtung fur Durchlichtmicroskopie
" Beyer, H. and Shoppe, G. 」および「JENA REVIEW
16(1971)82-88. Special Fair Issue “Auflicht-Inter
ferenz-microscop EPIVAL interphako" Beyer, H. 」で
示された可視光用のシヤリングタイプのシヤリング方式
のマッハツェンダー干渉計を用いた数々の信号処理方式
の場合、位相シフト量の測定に使用する光の波長は可視
光帯域であるため、位相シフトマスクの位相シフトパタ
ーン材料の屈折率と、実際の露光に使用するたとえば３
６５ｎｍの波長における屈折率とが異なってしまう。
“Interferenzeinrichtung fur Durchlichtmicroskopie
" Beyer, H. and Shoppe, G. 」および「JENA REVIEW
16(1971)82-88. Special Fair Issue “Auflicht-Inter
ferenz-microscop EPIVAL interphako" Beyer, H. 」で
示された可視光用のシヤリングタイプのシヤリング方式
のマッハツェンダー干渉計を用いた数々の信号処理方式
の場合、位相シフト量の測定に使用する光の波長は可視
光帯域であるため、位相シフトマスクの位相シフトパタ
ーン材料の屈折率と、実際の露光に使用するたとえば３
６５ｎｍの波長における屈折率とが異なってしまう。
【００２６】そのため、実際に求めたい露光に使用する
波長での位相シフトパターン材料の位相シフト量を求め
ることはできないという問題があった。さらに、上述の
信号処理方式は、ホモダイン方式を用いているため、微
弱な光干渉信号しか得られない場合には、正確な位相シ
フト量を求めることはできないという問題点があった。
波長での位相シフトパターン材料の位相シフト量を求め
ることはできないという問題があった。さらに、上述の
信号処理方式は、ホモダイン方式を用いているため、微
弱な光干渉信号しか得られない場合には、正確な位相シ
フト量を求めることはできないという問題点があった。
【００２７】一方「特開平３−１８１８０５号公報」に
は、マッハツェンダー干渉計の光路の途中に試料が配置
される位相シフトマスクのシフタ膜厚測定器が開示され
ている。図２７を参照して、このシフタ膜厚測定器の概
略について説明する。白色光源４８から照射された光
は、レンズ５６で平行光線となり、ハーフミラー４６ａ
で、光路４６Ａと光路４６Ｂとに分岐される。光路４６
Ａは、位相シフトマスク５２のシフタ部５９を透過する
が、その際にレンズ５６ａでスポット光としてシフタ部
５９を透過させてレンズ５６ｂで平行光に戻し、粗調用
くさび状ガラス４９とハーフミラー４６ｂを通してハー
フミラー４６ｃで光路４６ｂと合流させる。この粗調用
くさび状ガラス４９は光路４６Ａが光路４６Ｂと大きく
光路長がはずれたときに粗く調整する目的で配置されて
いる。
は、マッハツェンダー干渉計の光路の途中に試料が配置
される位相シフトマスクのシフタ膜厚測定器が開示され
ている。図２７を参照して、このシフタ膜厚測定器の概
略について説明する。白色光源４８から照射された光
は、レンズ５６で平行光線となり、ハーフミラー４６ａ
で、光路４６Ａと光路４６Ｂとに分岐される。光路４６
Ａは、位相シフトマスク５２のシフタ部５９を透過する
が、その際にレンズ５６ａでスポット光としてシフタ部
５９を透過させてレンズ５６ｂで平行光に戻し、粗調用
くさび状ガラス４９とハーフミラー４６ｂを通してハー
フミラー４６ｃで光路４６ｂと合流させる。この粗調用
くさび状ガラス４９は光路４６Ａが光路４６Ｂと大きく
光路長がはずれたときに粗く調整する目的で配置されて
いる。
【００２８】また、ハーフミラー４６ｂは、分岐した光
を検出器４５ａに入射させて光強度を検出させるもの
で、この検出器４５ａを設けることにより、遮光パター
ンの有無、透過部の欠陥部分を測定することができる。
光路４６Ｂは、ハーフミラー４６ａで分岐されてミラー
４７で反射した光がダミーガラス基板５４および微調用
のくさび状ガラス５０を透過してハーフミラー４６ｃに
よって光路４６Ａと合流させる。このダミーガラス基板
５４は光路４６Ｂの光路長を光路４６Ａの光路長に近接
させるためで、位相シフトマスク５２のガラス基板と同
一厚みのものを配置する。また、くさび状ガラス５０は
パルスモータ５１で微動して制御されるように構成され
ている。
を検出器４５ａに入射させて光強度を検出させるもの
で、この検出器４５ａを設けることにより、遮光パター
ンの有無、透過部の欠陥部分を測定することができる。
光路４６Ｂは、ハーフミラー４６ａで分岐されてミラー
４７で反射した光がダミーガラス基板５４および微調用
のくさび状ガラス５０を透過してハーフミラー４６ｃに
よって光路４６Ａと合流させる。このダミーガラス基板
５４は光路４６Ｂの光路長を光路４６Ａの光路長に近接
させるためで、位相シフトマスク５２のガラス基板と同
一厚みのものを配置する。また、くさび状ガラス５０は
パルスモータ５１で微動して制御されるように構成され
ている。
【００２９】上記構成を有するシフタ膜厚測定器におい
て、パルスモータ５１と光干渉信号の検出器４５ａと光
強度の検出器４５ｂおよび位相シフトマスク５２を左右
上下に動かすＸ−Ｙステージ５３とが制御装置４４によ
って制御されて、シフタ部５９の有無や膜厚を測定す
る。また、位相シフトマスクのパターン形状も検出す
る。
て、パルスモータ５１と光干渉信号の検出器４５ａと光
強度の検出器４５ｂおよび位相シフトマスク５２を左右
上下に動かすＸ−Ｙステージ５３とが制御装置４４によ
って制御されて、シフタ部５９の有無や膜厚を測定す
る。また、位相シフトマスクのパターン形状も検出す
る。
【００３０】しかしながら、上述したシフタ膜厚測定器
においては、まず白色光源４８を使用しているため干渉
性が乏しく、干渉計干渉内部の光路長に差がある場合は
干渉波形を得ることができない。したがって、試料の厚
さと同一の厚さを有するダミーガラス基板５４を準備す
る必要がある。また、白色光源４８を使用しているた
め、実際にウェハ露光に使用する波長での位相が正確に
測定することができないという問題点がある。
においては、まず白色光源４８を使用しているため干渉
性が乏しく、干渉計干渉内部の光路長に差がある場合は
干渉波形を得ることができない。したがって、試料の厚
さと同一の厚さを有するダミーガラス基板５４を準備す
る必要がある。また、白色光源４８を使用しているた
め、実際にウェハ露光に使用する波長での位相が正確に
測定することができないという問題点がある。
【００３１】さらに、干渉計の内部の空気に揺らぎや干
渉計を構成する部品の振動などによって、２光路長に差
が生じて干渉信号強度に揺らぎが現れる。２光路長の差
の変動はλ／１０００程度に抑えることが望ましいが、
これを防ぐためには、一般的に、外部環境から遮閉する
構造および除振機構を設ける必要がある。しかし、完全
な空気の遮閉を行なったとしても、位相シフトマスクや
ダミーガラス基板の出し入れおよび測定の際のパターン
位置決めに際してＸ−Ｙステージ５３を動かす必要があ
るため、結果的には、干渉計の内部の空気の揺らぎをλ
／１０００以下に抑えることは困難である。
渉計を構成する部品の振動などによって、２光路長に差
が生じて干渉信号強度に揺らぎが現れる。２光路長の差
の変動はλ／１０００程度に抑えることが望ましいが、
これを防ぐためには、一般的に、外部環境から遮閉する
構造および除振機構を設ける必要がある。しかし、完全
な空気の遮閉を行なったとしても、位相シフトマスクや
ダミーガラス基板の出し入れおよび測定の際のパターン
位置決めに際してＸ−Ｙステージ５３を動かす必要があ
るため、結果的には、干渉計の内部の空気の揺らぎをλ
／１０００以下に抑えることは困難である。
【００３２】一方、減衰型の位相シフトマスクを用いる
場合、一般的には位相シフトパターンは５〜４０％程度
の範囲の中から選択された光透過率を有している。しか
し、この光透過率が設計値から外れたり、たとえば光透
過率が低すぎる場合は位相シフトマスクとしての効果が
薄れ、通常の遮光パターンを有するフォトマスクの特性
に近づいてしまう。また、光透過率が高すぎる場合に
は、本来遮光すべき場所の光が洩れてくることになり、
かぶり現象が現れてしまう。したがって、位相シフトパ
ターンの光透過率は、適正な値に設定する必要がある。
場合、一般的には位相シフトパターンは５〜４０％程度
の範囲の中から選択された光透過率を有している。しか
し、この光透過率が設計値から外れたり、たとえば光透
過率が低すぎる場合は位相シフトマスクとしての効果が
薄れ、通常の遮光パターンを有するフォトマスクの特性
に近づいてしまう。また、光透過率が高すぎる場合に
は、本来遮光すべき場所の光が洩れてくることになり、
かぶり現象が現れてしまう。したがって、位相シフトパ
ターンの光透過率は、適正な値に設定する必要がある。
【００３３】ところが、微細なパターンの光透過率測定
は、たとえば１９４２年の「照明学会雑誌“微小部濃度
計に関する諸問題“***」に示されるようにSchwarzsch
ild-Villiger効果と呼ばれる現象、つまり対物レンズ表
面と位相シフトマスク間の光の反射、または対物レンズ
内部での反射光による迷光等のため測定値に大きな誤差
が生じる問題があった。この状態について図２８を参照
して説明する。
は、たとえば１９４２年の「照明学会雑誌“微小部濃度
計に関する諸問題“***」に示されるようにSchwarzsch
ild-Villiger効果と呼ばれる現象、つまり対物レンズ表
面と位相シフトマスク間の光の反射、または対物レンズ
内部での反射光による迷光等のため測定値に大きな誤差
が生じる問題があった。この状態について図２８を参照
して説明する。
【００３４】図２８において、減衰型の位相シフトマス
ク１の下方には、対物レンズ４および光源３９が配置さ
れている。また、減衰型の位相シフトマスク１の上方に
は、光学系４、***を有する隔壁３７および受光器３６
が設けられている。
ク１の下方には、対物レンズ４および光源３９が配置さ
れている。また、減衰型の位相シフトマスク１の上方に
は、光学系４、***を有する隔壁３７および受光器３６
が設けられている。
【００３５】また、図中において実線で示した光線は正
常な光路を通過した光線を示している。また点線で示し
た光線は対物レンズ４と減衰型の位相シフトマスク１の
表面で反射し、受光器３６に入射する迷光を示してい
る。
常な光路を通過した光線を示している。また点線で示し
た光線は対物レンズ４と減衰型の位相シフトマスク１の
表面で反射し、受光器３６に入射する迷光を示してい
る。
【００３６】一方、微小な位相シフトパターンの位相シ
フト量を測定する場合、対物レンズの試料面に対するデ
フォーカスによる波面収差によって、実際の位相シフト
量と異なる測定値を示す場合がある。この状態を図２９
に示す。この状態は、周辺パターンからの回折光の波面
４０が、被測定パターンのゼロ次光の波面４４に対して
焦点４１からずれるに従って収差４３が徐々に大きくな
ることを示している。
フト量を測定する場合、対物レンズの試料面に対するデ
フォーカスによる波面収差によって、実際の位相シフト
量と異なる測定値を示す場合がある。この状態を図２９
に示す。この状態は、周辺パターンからの回折光の波面
４０が、被測定パターンのゼロ次光の波面４４に対して
焦点４１からずれるに従って収差４３が徐々に大きくな
ることを示している。
【００３７】本発明は、上述のような先行技術における
課題に鑑み、実際の位相シフトマスク上の位相シフタに
よる位相シフト量および光透過率を、フォトリソグラフ
ィで実際に用いられる紫外線に関して正確に求める方法
とその方法に使用される装置を提供することを目的とし
ている。
課題に鑑み、実際の位相シフトマスク上の位相シフタに
よる位相シフト量および光透過率を、フォトリソグラフ
ィで実際に用いられる紫外線に関して正確に求める方法
とその方法に使用される装置を提供することを目的とし
ている。
【００３８】
【課題を解決するための手段】請求項１における位相シ
フトマスクの検査方法は、以下の工程を備えている。ま
ず、位相シフタ部と光透過部とを含む位相シフトマスク
に紫外線が照射される。その後、上記位相シフトマスク
を透過した紫外線が、第１光路を通過する第１光束と、
第２光路を通過する第２光束とに分岐される。
フトマスクの検査方法は、以下の工程を備えている。ま
ず、位相シフタ部と光透過部とを含む位相シフトマスク
に紫外線が照射される。その後、上記位相シフトマスク
を透過した紫外線が、第１光路を通過する第１光束と、
第２光路を通過する第２光束とに分岐される。
【００３９】次に、上記第１光路と上記第２光路との間
に光学くさびを用いて相対的な光路長差を生じさせ、上
記第１光束と上記第２光束とを重ね合わせて干渉光が形
成される。その後、上記干渉光の上記第１光束の位相シ
フタ部透過領域と上記第２光束の光透過部透過領域とが
重ね合わされた領域に測光ターゲットの位置決めが行な
われる。
に光学くさびを用いて相対的な光路長差を生じさせ、上
記第１光束と上記第２光束とを重ね合わせて干渉光が形
成される。その後、上記干渉光の上記第１光束の位相シ
フタ部透過領域と上記第２光束の光透過部透過領域とが
重ね合わされた領域に測光ターゲットの位置決めが行な
われる。
【００４０】次に、上記測光ターゲットを用いて、上記
光学くさびの第１の移動によって上記光路長差の変化に
依存する上記干渉光による第１光強度信号が測定され
る。その後、上記干渉光の上記第１光束の光透過部透過
領域と上記第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わさ
れた領域に、上記測光ターゲットの位置決めが行なわれ
る。
光学くさびの第１の移動によって上記光路長差の変化に
依存する上記干渉光による第１光強度信号が測定され
る。その後、上記干渉光の上記第１光束の光透過部透過
領域と上記第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わさ
れた領域に、上記測光ターゲットの位置決めが行なわれ
る。
【００４１】次に、上記測光ターゲットを用いて、上記
光学くさびの第２の移動によって上記光路長差の変化に
依存する上記干渉光による第２光強度信号が測定され
る。その後、上記第１光強度信号と上記第２光強度信号
とに基づいて、上記位相シフトマスクの光学特性が求め
られる。
光学くさびの第２の移動によって上記光路長差の変化に
依存する上記干渉光による第２光強度信号が測定され
る。その後、上記第１光強度信号と上記第２光強度信号
とに基づいて、上記位相シフトマスクの光学特性が求め
られる。
【００４２】次に、請求項２における位相シフトマスク
の検査方法においては、上記位相シフトマスクの光学特
性を求める工程は、上記第１光強度信号と上記第２光強
度信号の１周期に対応する上記光学くさびの第1移動量
（ｔ 0 ）を求める工程と、上記第１光強度信号と上記第
２光強度信号の位相シフト量に対応する上記光学くさび
の第２移動量（ｔ 1 ）を求める工程と、上記第２移動量
（ｔ 1 ）を上記第1移動量（ｔ 0 ）で割った商に２πを乗
ずることにより、上記位相シフタ部の位相シフト量
（φ）を求める工程とを含んでいる。
の検査方法においては、上記位相シフトマスクの光学特
性を求める工程は、上記第１光強度信号と上記第２光強
度信号の１周期に対応する上記光学くさびの第1移動量
（ｔ 0 ）を求める工程と、上記第１光強度信号と上記第
２光強度信号の位相シフト量に対応する上記光学くさび
の第２移動量（ｔ 1 ）を求める工程と、上記第２移動量
（ｔ 1 ）を上記第1移動量（ｔ 0 ）で割った商に２πを乗
ずることにより、上記位相シフタ部の位相シフト量
（φ）を求める工程とを含んでいる。
【００４３】次に、請求項３における位相シフトマスク
の検査方法においては、上記位相シフトマスクの光学特
性を求める工程は、上記第１光強度信号の第１の干渉光
強度振幅（Ｂ1 ）を求める工程と、上記第２光強度信号
の第２の干渉光強度振幅（Ｂ 2 ）を求める工程と、上記
第１の干渉光強度振幅（Ｂ1 ）を上記第２の干渉光強度
振幅（Ｂ2 ）で割った商を２乗したものに、上記光透過
部の光透過率（Ｔ2 ）を乗ずることにより、上記位相シ
フタ部の光透過率（Ｔ）を求める工程とを含んでいる。
の検査方法においては、上記位相シフトマスクの光学特
性を求める工程は、上記第１光強度信号の第１の干渉光
強度振幅（Ｂ1 ）を求める工程と、上記第２光強度信号
の第２の干渉光強度振幅（Ｂ 2 ）を求める工程と、上記
第１の干渉光強度振幅（Ｂ1 ）を上記第２の干渉光強度
振幅（Ｂ2 ）で割った商を２乗したものに、上記光透過
部の光透過率（Ｔ2 ）を乗ずることにより、上記位相シ
フタ部の光透過率（Ｔ）を求める工程とを含んでいる。
【００４４】次に、請求項４における位相シフトマスク
の検査方法においては、上記位相シフトマスクの光学特
性を求める工程は、上記第１と上記第２の光強度信号の
相互相関関数を求める工程と、上記相互相関関数の中央
点に最も近い第１の極大点と第２に近い第２の極大点と
の間隔から上記光強度信号の周期（ｔ 0 ）を求める工程
と、上記中央点と上記第１極大点との間隔から上記光強
度信号の位相差（ｔ 1 ）を求める工程と、上記位相差
（ｔ 1 ）を上記周期（ｔ 0 ）で割った商に２πを乗ずるこ
とにより、上記位相シフタ部の位相シフト量（φ）を求
める工程とを含んでいる。次に、請求項５における位相
シフトマスクの検査方法においては、上記第２光強度信
号を測定する工程は、上記光学くさびの第２の移動が、
上記第１の移動に対して２周期分以上狭い範囲の移動で
ある。
の検査方法においては、上記位相シフトマスクの光学特
性を求める工程は、上記第１と上記第２の光強度信号の
相互相関関数を求める工程と、上記相互相関関数の中央
点に最も近い第１の極大点と第２に近い第２の極大点と
の間隔から上記光強度信号の周期（ｔ 0 ）を求める工程
と、上記中央点と上記第１極大点との間隔から上記光強
度信号の位相差（ｔ 1 ）を求める工程と、上記位相差
（ｔ 1 ）を上記周期（ｔ 0 ）で割った商に２πを乗ずるこ
とにより、上記位相シフタ部の位相シフト量（φ）を求
める工程とを含んでいる。次に、請求項５における位相
シフトマスクの検査方法においては、上記第２光強度信
号を測定する工程は、上記光学くさびの第２の移動が、
上記第１の移動に対して２周期分以上狭い範囲の移動で
ある。
【００４５】次に、請求項６における位相シフトマスク
の検査方法は、以下の工程を備えている。
の検査方法は、以下の工程を備えている。
【００４６】位相シフタ部と光透過部とを含む位相シフ
トマスクに紫外線が照射される。その後、上記位相シフ
トマスクを透過した紫外線が第１光路を通過する第１光
束と、第２光路を通過する第２光束とに分岐される。
トマスクに紫外線が照射される。その後、上記位相シフ
トマスクを透過した紫外線が第１光路を通過する第１光
束と、第２光路を通過する第２光束とに分岐される。
【００４７】次に、上記第１光路と上記第２光路との間
に光学くさびを用いて相対的な光路長差を生じさせ、上
記第１光束と上記第２光束とを重ね合わせて干渉光が形
成される。その後、上記干渉光の、上記第１光束の位相
シフタ部透過領域と上記第２光束の光透過部透過領域と
が重ね合わされた領域に測光ターゲットの位置決めが行
なわれる。
に光学くさびを用いて相対的な光路長差を生じさせ、上
記第１光束と上記第２光束とを重ね合わせて干渉光が形
成される。その後、上記干渉光の、上記第１光束の位相
シフタ部透過領域と上記第２光束の光透過部透過領域と
が重ね合わされた領域に測光ターゲットの位置決めが行
なわれる。
【００４８】次に、上記測光ターゲットを用いて、上記
光学くさびの第１の移動によって上記光路長差の変化に
依存する上記干渉光による第１光強度信号が測定され
る。その後、上記干渉光の上記第１光束の光透過部透過
領域と上記第２高速の位相シフタ透過領域とが重ね合わ
された領域に上記測光ターゲットの位置決めが行なわれ
る。
光学くさびの第１の移動によって上記光路長差の変化に
依存する上記干渉光による第１光強度信号が測定され
る。その後、上記干渉光の上記第１光束の光透過部透過
領域と上記第２高速の位相シフタ透過領域とが重ね合わ
された領域に上記測光ターゲットの位置決めが行なわれ
る。
【００４９】次に、上記測光ターゲットを用いて、上記
光学くさびの第２の移動によって上記光路長差の変化に
依存する上記干渉光による第２光強度信号が測定され
る。その後、上記第１光強度信号と上記第２光強度信号
とに基づいて上記位相シフトマスクの光学特性が求めら
れる。
光学くさびの第２の移動によって上記光路長差の変化に
依存する上記干渉光による第２光強度信号が測定され
る。その後、上記第１光強度信号と上記第２光強度信号
とに基づいて上記位相シフトマスクの光学特性が求めら
れる。
【００５０】次に、請求項７における位相シフトマスク
の検査方法は、以下の工程を備えている。
の検査方法は、以下の工程を備えている。
【００５１】位相シフタ部と光透過部とを含む位相シフ
トマスクに紫外線が照射される。その後、上記位相シフ
トマスクを透過した紫外線が第１光路を通過する第１光
束と、第２光路を通過する第２光束とに分岐される。
トマスクに紫外線が照射される。その後、上記位相シフ
トマスクを透過した紫外線が第１光路を通過する第１光
束と、第２光路を通過する第２光束とに分岐される。
【００５２】次に、上記第１光路と上記第２光路との間
に光学くさびを用いて相対的な光路長差を生じさせ、上
記第１光束と上記第２光束とを重ね合わせて干渉光が形
成される。その後、上記干渉光の、上記第１光束の位相
シフタ部透過領域と上記第２光束の光透過部透過領域と
が重ね合わされた領域に測光ターゲットの位置決めが行
なわれる。
に光学くさびを用いて相対的な光路長差を生じさせ、上
記第１光束と上記第２光束とを重ね合わせて干渉光が形
成される。その後、上記干渉光の、上記第１光束の位相
シフタ部透過領域と上記第２光束の光透過部透過領域と
が重ね合わされた領域に測光ターゲットの位置決めが行
なわれる。
【００５３】次に、上記測光ターゲットを用いて、上記
光学くさびを１波長分以上駆動させて、上記光路長差の
変化に依存する上記干渉光による第１光強度信号が測定
される。その後、上記第１光強度信号において、１波長
前後の範囲で、上記第１光強度信号の長さを変化させた
場合に対してフーリエ変換を行ない、第１パワースペク
トラムが測定される。
光学くさびを１波長分以上駆動させて、上記光路長差の
変化に依存する上記干渉光による第１光強度信号が測定
される。その後、上記第１光強度信号において、１波長
前後の範囲で、上記第１光強度信号の長さを変化させた
場合に対してフーリエ変換を行ない、第１パワースペク
トラムが測定される。
【００５４】次に、上記第１パワースペクトラムにより
第１のＳＮ比が求められる。その後、上記第１のＳＮ比
の最大点を求めることにより、上記第１光強度信号の周
期の範囲に対してフーリエ変換を行ない、得られた第１
複素ベクトルの極座標における第１の角度（φ1 ）と第
１のベクトル長さ（Ｂ1 ）とが求められる。
第１のＳＮ比が求められる。その後、上記第１のＳＮ比
の最大点を求めることにより、上記第１光強度信号の周
期の範囲に対してフーリエ変換を行ない、得られた第１
複素ベクトルの極座標における第１の角度（φ1 ）と第
１のベクトル長さ（Ｂ1 ）とが求められる。
【００５５】次に、上記干渉光の、上記第１光束の光透
過部透過領域と上記第２光束の光透過部透過領域とが重
ね合わされた領域に上記測光ターゲットの位置決めが行
なわれる。その後、上記測光ターゲットを用いて、上記
光学くさびを１波長分以上駆動させて、上記光路長差の
変化に依存する上記干渉光による第２光強度信号が測定
される。
過部透過領域と上記第２光束の光透過部透過領域とが重
ね合わされた領域に上記測光ターゲットの位置決めが行
なわれる。その後、上記測光ターゲットを用いて、上記
光学くさびを１波長分以上駆動させて、上記光路長差の
変化に依存する上記干渉光による第２光強度信号が測定
される。
【００５６】次に、上記第２光強度信号において、１波
長前後の範囲で、上記第２光強度信号の長さを変化させ
た場合に対してフーリエ変換を行ない、第２パワースペ
クトラムが測定される。その後、上記第２パワースペク
トラムにより第２のＳＮ比が求められる。
長前後の範囲で、上記第２光強度信号の長さを変化させ
た場合に対してフーリエ変換を行ない、第２パワースペ
クトラムが測定される。その後、上記第２パワースペク
トラムにより第２のＳＮ比が求められる。
【００５７】次に、上記第２のＳＮ比の最大点を求める
ことにより上記第２光強度信号の周期の範囲に対してフ
ーリエ変換を行ない、得られた第２複素ベクトルの極座
標における第２の角度（φ2 ）と第２のベクトル長さ
（Ｂ2 ）とが求められる。その後、上記第１の角度（φ
1 ）と上記第２の角度（φ2 ）との差より上記位相シフ
タ部の位相シフト量（φ）が求められる。
ことにより上記第２光強度信号の周期の範囲に対してフ
ーリエ変換を行ない、得られた第２複素ベクトルの極座
標における第２の角度（φ2 ）と第２のベクトル長さ
（Ｂ2 ）とが求められる。その後、上記第１の角度（φ
1 ）と上記第２の角度（φ2 ）との差より上記位相シフ
タ部の位相シフト量（φ）が求められる。
【００５８】次に、上記第１のベクトル長さ（Ｂ1 ）を
前記第２のベクトル長さ（Ｂ2 ）で割った商を２乗した
ものに上記光透過部の光透過率（Ｔ2 ）を乗ずることに
より、前記位相シフタ部の光透過率が求められる。
前記第２のベクトル長さ（Ｂ2 ）で割った商を２乗した
ものに上記光透過部の光透過率（Ｔ2 ）を乗ずることに
より、前記位相シフタ部の光透過率が求められる。
【００５９】次に、請求項８における位相シフトマスク
の検査装置においては、紫外線を発する光源と、位相シ
フタ部と光透過部とを含み、上記紫外線が透過する位相
シフトマスクを支持するための位相シフトマスク支持手
段と、上記位相シフトマスクを透過した紫外線を第１光
路を通過する第１光束と第２光路を通過する第２光束と
に分岐するための紫外線分岐手段と、上記第１光束と上
記第２光束とを重ね合わせて干渉光を作るための重ね合
わせ手段と、上記干渉光の光特性により上記位相シフト
マスクの光学特性を検査するための検査手段とを備えて
いる。さらに、上記第１光路または前記第２光路内に
は、上記第１光束と上記第２光束との間に位相差を与え
るため、上記第１光路の長さと前記第２光路の長さとの
相対的な関係を調整するための光路長調整手段と、上記
第１透過光と上記第２透過光との重ね合わせにおいて、
上記第１透過光の上記位相シフトマスクのパターン像
と、上記第２透過光の上記位相シフトマスクのパターン
像との間に所定のずれを生じさせるためのシヤリング手
段とを備えている。さらに、上前記検査手段は、上記干
渉光の、上記第１光束の位相シフタ部透過領域と上記第
２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされた領域に、
測光ターゲットの位置決めを行なうための第1測光ター
ゲット位置決手段と、上記測光ターゲットを用いて、上
記光学くさびの第１の移動によって、上記光路長差の変
化に依存する上記干渉光による第１光強度信号を測定す
るための第1光強度信号測定手段と、上記干渉光の、上
記第１光束の光透過部透過領域と上記第２光束の光透過
部透過領域とが重ね合わされた領域に、上記測光ターゲ
ットの位置決めを行なうための第２測光ターゲット位置
決手段と、上記測光ターゲットを用いて、上記光学くさ
びの第２の移動によって上記光路長差の変化に依存する
上記干渉光による第２光強度信号を測定するための第２
光強度信号測定手段と、上記第1光強度信号測定手段か
ら得られる上記第１光強度信号と、上記第２光強度信号
測定手段から得られる上記第２光強度信号とに基づい
て、上記位相シフトマスクの光学特性を求める手段とを
有する。
の検査装置においては、紫外線を発する光源と、位相シ
フタ部と光透過部とを含み、上記紫外線が透過する位相
シフトマスクを支持するための位相シフトマスク支持手
段と、上記位相シフトマスクを透過した紫外線を第１光
路を通過する第１光束と第２光路を通過する第２光束と
に分岐するための紫外線分岐手段と、上記第１光束と上
記第２光束とを重ね合わせて干渉光を作るための重ね合
わせ手段と、上記干渉光の光特性により上記位相シフト
マスクの光学特性を検査するための検査手段とを備えて
いる。さらに、上記第１光路または前記第２光路内に
は、上記第１光束と上記第２光束との間に位相差を与え
るため、上記第１光路の長さと前記第２光路の長さとの
相対的な関係を調整するための光路長調整手段と、上記
第１透過光と上記第２透過光との重ね合わせにおいて、
上記第１透過光の上記位相シフトマスクのパターン像
と、上記第２透過光の上記位相シフトマスクのパターン
像との間に所定のずれを生じさせるためのシヤリング手
段とを備えている。さらに、上前記検査手段は、上記干
渉光の、上記第１光束の位相シフタ部透過領域と上記第
２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされた領域に、
測光ターゲットの位置決めを行なうための第1測光ター
ゲット位置決手段と、上記測光ターゲットを用いて、上
記光学くさびの第１の移動によって、上記光路長差の変
化に依存する上記干渉光による第１光強度信号を測定す
るための第1光強度信号測定手段と、上記干渉光の、上
記第１光束の光透過部透過領域と上記第２光束の光透過
部透過領域とが重ね合わされた領域に、上記測光ターゲ
ットの位置決めを行なうための第２測光ターゲット位置
決手段と、上記測光ターゲットを用いて、上記光学くさ
びの第２の移動によって上記光路長差の変化に依存する
上記干渉光による第２光強度信号を測定するための第２
光強度信号測定手段と、上記第1光強度信号測定手段か
ら得られる上記第１光強度信号と、上記第２光強度信号
測定手段から得られる上記第２光強度信号とに基づい
て、上記位相シフトマスクの光学特性を求める手段とを
有する。
【００６０】
【作用】請求項１に係る位相シフトマスクの検査方法で
は、干渉光の、第１光束の位相シフタ部透過領域と第２
光束の光透過部透過領域とが重ね合わされた領域におけ
る第１光強度信号と、干渉光の、第１光束の光透過部透
過領域と第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされ
た領域における第２光強度信号とに基づいて位相シフト
マスクの光学特性が求められている。
は、干渉光の、第１光束の位相シフタ部透過領域と第２
光束の光透過部透過領域とが重ね合わされた領域におけ
る第１光強度信号と、干渉光の、第１光束の光透過部透
過領域と第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされ
た領域における第２光強度信号とに基づいて位相シフト
マスクの光学特性が求められている。
【００６１】これにより、従来のように、位相シフトマ
スクの交換、移動または外部環境の空気の振動などに伴
う空気の揺らぎなどが第１光路と第２光路とで同一の条
件となる。その結果、正確な第１光強度信号および第２
光強度信号を得ることができ、位相シフトマスクの光学
特性を高精度に検査することが可能となる。
スクの交換、移動または外部環境の空気の振動などに伴
う空気の揺らぎなどが第１光路と第２光路とで同一の条
件となる。その結果、正確な第１光強度信号および第２
光強度信号を得ることができ、位相シフトマスクの光学
特性を高精度に検査することが可能となる。
【００６２】次に、請求項２に係る位相シフトマスクの
検査方法では、位相シフトマスクの位相シフタ部の実際
に使用する露光光の波長における位相角を求めている。
検査方法では、位相シフトマスクの位相シフタ部の実際
に使用する露光光の波長における位相角を求めている。
【００６３】次に、請求項３に係る位相シフトマスクの
検査方法では、第１光強度信号および第２光強度信号か
ら間接的に位相シフタ部の光透過率を求めている。これ
は、直接位相シフタ部の透過光の光強度を用いて光透過
率を測定するのに比べて、位相シフトマスクと対物レン
ズとの間および対物レンズ内部での反射などによる迷光
は、正規の光路を透過してきた光に対して干渉性を失っ
ているため、第１光強度信号および第２光強度信号に影
響を与えない。そのため、非常に正確な光透過率を求め
ることができる。
検査方法では、第１光強度信号および第２光強度信号か
ら間接的に位相シフタ部の光透過率を求めている。これ
は、直接位相シフタ部の透過光の光強度を用いて光透過
率を測定するのに比べて、位相シフトマスクと対物レン
ズとの間および対物レンズ内部での反射などによる迷光
は、正規の光路を透過してきた光に対して干渉性を失っ
ているため、第１光強度信号および第２光強度信号に影
響を与えない。そのため、非常に正確な光透過率を求め
ることができる。
【００６４】次に、請求項４に係る位相シフトマスクの
検査方法では、第１光強度信号および第２光強度信号の
信号処理において、相互相関関数を用いて、周期および
位相を求めている。これにより、第１光強度信号および
第２光強度信号が微弱な信号であっても、正確な位相差
を求めることができる。次に、請求項５に係る位相シフ
トマスクの検査方法では、請求項４に記載の位相シフト
マスクの検査方法において、第２光強度信号を測定する
工程は、光学くさびの第２の移動が、第１の移動に対し
て２周期分以上狭い範囲の移動のもとで測定される。
検査方法では、第１光強度信号および第２光強度信号の
信号処理において、相互相関関数を用いて、周期および
位相を求めている。これにより、第１光強度信号および
第２光強度信号が微弱な信号であっても、正確な位相差
を求めることができる。次に、請求項５に係る位相シフ
トマスクの検査方法では、請求項４に記載の位相シフト
マスクの検査方法において、第２光強度信号を測定する
工程は、光学くさびの第２の移動が、第１の移動に対し
て２周期分以上狭い範囲の移動のもとで測定される。
【００６５】次に、請求項６に係る位相シフトマスクの
検査方法では、干渉光の、第１光束の位相シフタ部透過
領域と、第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされ
た領域における第１光強度信号と、干渉光の、第１光束
の光透過部透過領域と第２光束の位相シフタ部透過領域
とが重ね合わされた領域における第２光強度信号とに基
づいて位相シフトマスクの光学特性が求められている。
検査方法では、干渉光の、第１光束の位相シフタ部透過
領域と、第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされ
た領域における第１光強度信号と、干渉光の、第１光束
の光透過部透過領域と第２光束の位相シフタ部透過領域
とが重ね合わされた領域における第２光強度信号とに基
づいて位相シフトマスクの光学特性が求められている。
【００６６】これにより、従来のように、位相シフトマ
スクの交換、移動および外部環境の空気の振動等に伴う
空気の揺らぎなどが第１光路と第２光路とで同一の条件
となる。その結果、正確な第１光強度信号および第２光
強度信号を得ることができ、高精度に位相シフトマスク
の光特性を検査することができる。
スクの交換、移動および外部環境の空気の振動等に伴う
空気の揺らぎなどが第１光路と第２光路とで同一の条件
となる。その結果、正確な第１光強度信号および第２光
強度信号を得ることができ、高精度に位相シフトマスク
の光特性を検査することができる。
【００６７】次に、請求項７に係る位相シフトマスクの
検査方法では、第１光強度信号および第２光強度信号の
信号処理において、フーリエ関数を用いて位相シフト部
の位相シフト量および透過率が求められている。これに
より、第１光強度信号および第２光強度信号が微弱な信
号であっても正確な位相差を求めることが可能となる。
検査方法では、第１光強度信号および第２光強度信号の
信号処理において、フーリエ関数を用いて位相シフト部
の位相シフト量および透過率が求められている。これに
より、第１光強度信号および第２光強度信号が微弱な信
号であっても正確な位相差を求めることが可能となる。
【００６８】次に、請求項８に係る位相シフトマスクの
検査装置では、光源と紫外線分岐手段との間に位相シフ
トマスク支持手段を設けている。これにより、位相シフ
トマスクの交換、移動および外部環境の空気の振動など
に伴う空気の揺らぎなどは、第１光路および第２光路に
対し同一の条件となる。また、第１光路または第２光路
内には、第１光束と前記第２光束との間に位相差を与え
るため、第１光路の長さと第２光路の長さとの相対的な
関係を調整するための光路長調整手段が設けられること
により、干渉光に、第１光束と前記第２光束との間の位
相差に依存したする強度を与えることが可能になる。こ
れにより、従来のように、位相シフトマスクの交換、移
動、または外部環境の空気の振動などに伴う空気の揺ら
ぎなどが第1光路と第２光路とで同一の条件となる。そ
の結果、正確な第１光強度信号、および第２光強度信号
を得ることができ、位相シフトマスクの光学特性を高精
度に検査することが可能になる。
検査装置では、光源と紫外線分岐手段との間に位相シフ
トマスク支持手段を設けている。これにより、位相シフ
トマスクの交換、移動および外部環境の空気の振動など
に伴う空気の揺らぎなどは、第１光路および第２光路に
対し同一の条件となる。また、第１光路または第２光路
内には、第１光束と前記第２光束との間に位相差を与え
るため、第１光路の長さと第２光路の長さとの相対的な
関係を調整するための光路長調整手段が設けられること
により、干渉光に、第１光束と前記第２光束との間の位
相差に依存したする強度を与えることが可能になる。こ
れにより、従来のように、位相シフトマスクの交換、移
動、または外部環境の空気の振動などに伴う空気の揺ら
ぎなどが第1光路と第２光路とで同一の条件となる。そ
の結果、正確な第１光強度信号、および第２光強度信号
を得ることができ、位相シフトマスクの光学特性を高精
度に検査することが可能になる。
【００６９】また、第１光路および第２光路内に位相シ
フトマスクおよびダミーマスクを入れる必要がないた
め、装置の測定精度の向上が図れ、また、検査装置の大
きさを位相シフトマスクの大きさに関係なく小さくする
ことができる。
フトマスクおよびダミーマスクを入れる必要がないた
め、装置の測定精度の向上が図れ、また、検査装置の大
きさを位相シフトマスクの大きさに関係なく小さくする
ことができる。
【００７０】
（実施例１）図１において、本発明の一実施例による位
相シフトマスクの検査方法に用いられる装置が、概略的
なブロック図で図解されている。この装置において、水
銀ランプ２５から射出された光束１１は、コールドミラ
ー２４によってレンズ４ａに向けて集光される。図１の
装置において、レンズなどの透光部材は、紫外線に関し
て高い透過率を有するたとえば石英によって形成されて
いる。コールドミラー２４は、紫外線のように短い波長
を有する光を選択的に反射するミラーである。コールド
ミラー２４によって反射された光束１１はレンズ４ａに
よって平行光線にされ、さらにコールドフィルタ７と干
渉フィルタ８によって単一波長を有する紫外光線にされ
る。コールドフィルタ７は、短い波長を有する光を選択
的に透過するフィルタである。この単一波長は、光ステ
ッパにおいて用いられる光の波長と同一の波長が選択さ
れ、たとえば０．３６５μｍまたは０．４３６μｍなど
のうちのいずれかが選択される。単一波長の光線はレン
ズ４ｂを通過した後に全反射ミラー６ａによって上方に
反射される。なお、図においては、光束１１のみを図示
している。
相シフトマスクの検査方法に用いられる装置が、概略的
なブロック図で図解されている。この装置において、水
銀ランプ２５から射出された光束１１は、コールドミラ
ー２４によってレンズ４ａに向けて集光される。図１の
装置において、レンズなどの透光部材は、紫外線に関し
て高い透過率を有するたとえば石英によって形成されて
いる。コールドミラー２４は、紫外線のように短い波長
を有する光を選択的に反射するミラーである。コールド
ミラー２４によって反射された光束１１はレンズ４ａに
よって平行光線にされ、さらにコールドフィルタ７と干
渉フィルタ８によって単一波長を有する紫外光線にされ
る。コールドフィルタ７は、短い波長を有する光を選択
的に透過するフィルタである。この単一波長は、光ステ
ッパにおいて用いられる光の波長と同一の波長が選択さ
れ、たとえば０．３６５μｍまたは０．４３６μｍなど
のうちのいずれかが選択される。単一波長の光線はレン
ズ４ｂを通過した後に全反射ミラー６ａによって上方に
反射される。なお、図においては、光束１１のみを図示
している。
【００７１】全反射ミラー６ａによって反射された光束
１１は、レンズ４ｃ、開口絞り９およびレンズ４ｄを通
過した後に位相シフトマスク１に照射される。この位相
シフトマスク１は、図２に示すように、光透過部１ｂと
位相シフタ部３とを有している。なお、図２（ａ）は、
位相シフトマスク１の平面図、図２（ｂ）は、図２
（ａ）中Ｘ−Ｘ線矢視断面図を示している。
１１は、レンズ４ｃ、開口絞り９およびレンズ４ｄを通
過した後に位相シフトマスク１に照射される。この位相
シフトマスク１は、図２に示すように、光透過部１ｂと
位相シフタ部３とを有している。なお、図２（ａ）は、
位相シフトマスク１の平面図、図２（ｂ）は、図２
（ａ）中Ｘ−Ｘ線矢視断面図を示している。
【００７２】その後、再び図１を参照して、位相シフト
マスク１を通過した光束１１は、レンズ４ｅによって拡
大され、ハーフミラー５ａによって分離され、１部は右
方向に反射されて第１の光束１１ａを形成する。他方、
ハーフミラー５ａを通過した光束１１ｂは、全反射ミラ
ー６ｂによって右方向に反射される。全反射ミラー６ｂ
によって反射された光束１１ｂは、光学シヤリング部材
１６によって光路が横方向にずらされる。また、ハーフ
ミラー５ａによって反射された光束１１ａは光学くさび
１５を通過することによって、その光路長が調節され
る。光学くさび１５を通過した光束１１ａ′は、全反射
ミラー６ｃによってハーフミラー５ｂに向けて反射され
る。
マスク１を通過した光束１１は、レンズ４ｅによって拡
大され、ハーフミラー５ａによって分離され、１部は右
方向に反射されて第１の光束１１ａを形成する。他方、
ハーフミラー５ａを通過した光束１１ｂは、全反射ミラ
ー６ｂによって右方向に反射される。全反射ミラー６ｂ
によって反射された光束１１ｂは、光学シヤリング部材
１６によって光路が横方向にずらされる。また、ハーフ
ミラー５ａによって反射された光束１１ａは光学くさび
１５を通過することによって、その光路長が調節され
る。光学くさび１５を通過した光束１１ａ′は、全反射
ミラー６ｃによってハーフミラー５ｂに向けて反射され
る。
【００７３】光学シヤリング部材１６を通過した光束１
１ｂ′と光学くさび１５を通過した光束１１ａ′は、ハ
ーフミラー５ｂによって重ね合わされ、干渉光１３とな
る。ここで干渉光１３の波面は図３に示すようになる。
さらに、光学シヤリング部材１６により、異なる領域で
ある光透過部１ｂと位相シフト部３を通過した２つの光
束１１ａ′と１１ｂ′とが干渉可能に合成するように、
光束１１ａ′の位置を変化させる。干渉光１３は、２つ
の光束１１ａ′と１１ｂ′の間の位相差に依存する強度
をもつことになる。
１ｂ′と光学くさび１５を通過した光束１１ａ′は、ハ
ーフミラー５ｂによって重ね合わされ、干渉光１３とな
る。ここで干渉光１３の波面は図３に示すようになる。
さらに、光学シヤリング部材１６により、異なる領域で
ある光透過部１ｂと位相シフト部３を通過した２つの光
束１１ａ′と１１ｂ′とが干渉可能に合成するように、
光束１１ａ′の位置を変化させる。干渉光１３は、２つ
の光束１１ａ′と１１ｂ′の間の位相差に依存する強度
をもつことになる。
【００７４】干渉光１３の一部は、測光ターゲット１７
によって上方に全反射され、フォトマルチプライヤ１８
に入射する。フォトマルチプライヤ１８は、入射する光
の強度に応じた電流を電流／電圧変換アンプ２２に入力
する。電流／電圧変換アンプ２２は、入力電流を電圧出
力に変換する。この電圧出力はＡ／Ｄ変換器２３によっ
てデジタル値に変換され、コンピュータ２１に入力され
る。すなわち、コンピュータ２１は、干渉光１３の強度
信号をデジタル信号として取り込んでメモリに記録す
る。
によって上方に全反射され、フォトマルチプライヤ１８
に入射する。フォトマルチプライヤ１８は、入射する光
の強度に応じた電流を電流／電圧変換アンプ２２に入力
する。電流／電圧変換アンプ２２は、入力電流を電圧出
力に変換する。この電圧出力はＡ／Ｄ変換器２３によっ
てデジタル値に変換され、コンピュータ２１に入力され
る。すなわち、コンピュータ２１は、干渉光１３の強度
信号をデジタル信号として取り込んでメモリに記録す
る。
【００７５】他方、干渉光１３の残りの部分は、測光タ
ーゲット１７の外側を通過し、レンズ４ｆによって紫外
線用テレビカメラ１９上に投影される。すなわち、測定
者はテレビ画面（図示せず）上で測定個所を観察するこ
とができる。このとき、測光ターゲット１７に対応する
部分はテレビ画面上で暗いスポットとして観察される。
したがって、このスポットと投影されたマスクパターン
との関係から、位相シフトマスク１の測定されるべき個
所の位置合わせが行なわれ得る。
ーゲット１７の外側を通過し、レンズ４ｆによって紫外
線用テレビカメラ１９上に投影される。すなわち、測定
者はテレビ画面（図示せず）上で測定個所を観察するこ
とができる。このとき、測光ターゲット１７に対応する
部分はテレビ画面上で暗いスポットとして観察される。
したがって、このスポットと投影されたマスクパターン
との関係から、位相シフトマスク１の測定されるべき個
所の位置合わせが行なわれ得る。
【００７６】ここで、図３に示すように光束１１ａ′の
位相シフタ部透過領域と、光束１１ｂ′の光透過部透過
領域とが重ね合わされた干渉光１３の重ね合わせ領域２
７に測光ターゲット１７の位置合わせを行なう。
位相シフタ部透過領域と、光束１１ｂ′の光透過部透過
領域とが重ね合わされた干渉光１３の重ね合わせ領域２
７に測光ターゲット１７の位置合わせを行なう。
【００７７】次に、光学くさび１５は、コンピュータ２
１によって制御される直線駆動機構２０によって移動さ
せられる。光学くさび１５が、図中の矢印で示されてい
るように動かされれば、光束１１ａ′の光路長が変化
し、光束１１ａ′の位相は光束１１ｂ′に関して相対的
に変化する。したがって、この位相の変化に依存して、
干渉光１３の強度が変化する。このとき、干渉光１３の
第１光強度Ｉは、以下の式（３）〜（５）で表わすこと
ができる。
１によって制御される直線駆動機構２０によって移動さ
せられる。光学くさび１５が、図中の矢印で示されてい
るように動かされれば、光束１１ａ′の光路長が変化
し、光束１１ａ′の位相は光束１１ｂ′に関して相対的
に変化する。したがって、この位相の変化に依存して、
干渉光１３の強度が変化する。このとき、干渉光１３の
第１光強度Ｉは、以下の式（３）〜（５）で表わすこと
ができる。
【００７８】 Ｉ＝Ａ1 2＋Ａ2 2＋２Ａ1 Ａ2 ｃｏｓ（φ1 −φ2 ＋ｐ） …（３） φ1 −φ2 ＝φ …（４） ｐ＝２φｔＭ／λ …（５） ここで、Ａ1 とＡ2 はそれぞれ光束１１ａ′と１１ｂ′
の振幅を表し、φ1 とφ 2 はそれぞれ位相シフタ部３と
光透過部１ｂを通過した直後における光束１１ａ′と１
１ｂ′の位相を表している。φは位相φ1 とφ2 との間
の差を表し、すなわち位相シフタ部３による位相シフト
量を表している。ｐは、光束１１ａ′と光束１２ａ′と
の間における光路差によって生じる位相シフト量を表し
ている。λは測定光の波長を表し、ｔは光学くさび１３
の位置を表し、そしてＭは光学くさびの移動量に対する
光路差の変化率を表している。
の振幅を表し、φ1 とφ 2 はそれぞれ位相シフタ部３と
光透過部１ｂを通過した直後における光束１１ａ′と１
１ｂ′の位相を表している。φは位相φ1 とφ2 との間
の差を表し、すなわち位相シフタ部３による位相シフト
量を表している。ｐは、光束１１ａ′と光束１２ａ′と
の間における光路差によって生じる位相シフト量を表し
ている。λは測定光の波長を表し、ｔは光学くさび１３
の位置を表し、そしてＭは光学くさびの移動量に対する
光路差の変化率を表している。
【００７９】式（３）で与えられる光強度Ｉは、ｐの値
の変化に関して正弦波状に変化し、φ1 −φ2 ＋ｐ＝２
ｍπ（ｍは整数）のときに極大値を示し、φ1 −φ2 ＋
ｐ＝（２ｍ−１）πのときに極小値を示す。
の変化に関して正弦波状に変化し、φ1 −φ2 ＋ｐ＝２
ｍπ（ｍは整数）のときに極大値を示し、φ1 −φ2 ＋
ｐ＝（２ｍ−１）πのときに極小値を示す。
【００８０】図４は、図３に示された測定によって得ら
れた干渉光１３の強度変化を示すグラフである。このグ
ラフにおいて、横軸は光学くさび１５の位置を表し、縦
軸は光強度Ｉを任意単位で表している。図４における干
渉光強度信号ｘ（ｔ）は、水銀ランプのｉ線（λ＝０．
３６５μｍ）を測定光として用い、Ｍ＝１／１０００を
有する光学くさび１５を１μｍのピッチで移動させるこ
とによって得られたものである。図４における１周期の
長さｔ0 は、光強度信号ｘ（ｔ）における隣接する２つ
の極大点の間隔として求められる。
れた干渉光１３の強度変化を示すグラフである。このグ
ラフにおいて、横軸は光学くさび１５の位置を表し、縦
軸は光強度Ｉを任意単位で表している。図４における干
渉光強度信号ｘ（ｔ）は、水銀ランプのｉ線（λ＝０．
３６５μｍ）を測定光として用い、Ｍ＝１／１０００を
有する光学くさび１５を１μｍのピッチで移動させるこ
とによって得られたものである。図４における１周期の
長さｔ0 は、光強度信号ｘ（ｔ）における隣接する２つ
の極大点の間隔として求められる。
【００８１】次に、Ｘ−Ｙステージ１Ａを移動させて、
図５に示すように、第１光束１１ａ′の光透過部透過領
域と、第２光束１１ｂ′の光透過部透過領域とが重ね合
わされた干渉光１３の重ね合わせ領域２８に測光ターゲ
ット１７の位置合わせを行なう。
図５に示すように、第１光束１１ａ′の光透過部透過領
域と、第２光束１１ｂ′の光透過部透過領域とが重ね合
わされた干渉光１３の重ね合わせ領域２８に測光ターゲ
ット１７の位置合わせを行なう。
【００８２】ここで得られる第２光強度Ｉ′は以下の式
（６）で表わすことができる。 Ｉ′＝Ａ2 2 ＋Ａ2 2 ＋２Ａ2 Ａ2 ｃｏｓ（φ2 −φ2 ＋ｐ） ＝２Ａ2 2 （１＋ｃｏｓｐ） …（６） この測定における位相シフトマスク１の透過光の波面に
対する測定位置の関係を図６に示す。図６において波面
１は、第１光束１１ａ′の波面を示し、波面２は、第２
光束１１ｂ′の波面を示している。
（６）で表わすことができる。 Ｉ′＝Ａ2 2 ＋Ａ2 2 ＋２Ａ2 Ａ2 ｃｏｓ（φ2 −φ2 ＋ｐ） ＝２Ａ2 2 （１＋ｃｏｓｐ） …（６） この測定における位相シフトマスク１の透過光の波面に
対する測定位置の関係を図６に示す。図６において波面
１は、第１光束１１ａ′の波面を示し、波面２は、第２
光束１１ｂ′の波面を示している。
【００８３】式（６）において、光透過部を透過した光
の振幅Ａ2 は一定であるので、Ｉ′は検査装置内部の光
束１１ａ′および光束１２ａ′の位相シフト量ｐのみの
関数となっている。
の振幅Ａ2 は一定であるので、Ｉ′は検査装置内部の光
束１１ａ′および光束１２ａ′の位相シフト量ｐのみの
関数となっている。
【００８４】図７は、図４と同様なグラフを示している
が、図５において測定された干渉光強度信号ｙ（ｔ）を
示している。図４と図７に示された例においては、図面
の明瞭化のために、位相シフト部３に基づく位相シフト
量φがπである場合を示している。ところで、ｘ
（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｔ0 、およびｔ1 の関係は、次の式
（７）と式（８）によって表される。
が、図５において測定された干渉光強度信号ｙ（ｔ）を
示している。図４と図７に示された例においては、図面
の明瞭化のために、位相シフト部３に基づく位相シフト
量φがπである場合を示している。ところで、ｘ
（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｔ0 、およびｔ1 の関係は、次の式
（７）と式（８）によって表される。
【００８５】 ｘ（ｔ）＝ｘ（ｔ＋ｎｔ0 ） …（７） ｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ＋ｎｔ1 ） …（８） ここで、ｎは整数を表し、ｔ0 は光強度信号ｘ（ｔ）と
ｙ（ｔ）の１周期に対応する光学くさび１５の移動量を
表し、ｔ1 は光強度信号ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）の位相シフ
ト量に対応する光学くさび１３の移動量を表している。
ｙ（ｔ）の１周期に対応する光学くさび１５の移動量を
表し、ｔ1 は光強度信号ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）の位相シフ
ト量に対応する光学くさび１３の移動量を表している。
【００８６】以上から、位相シフト部３を通過した光束
と光透過部１ｂを通過した光束との位相シフト量φは間
接的に次式（９）で与えられる。
と光透過部１ｂを通過した光束との位相シフト量φは間
接的に次式（９）で与えられる。
【００８７】 φ＝２πｔ1 ／ｔ0 …（９） 次に、光透過率を求める方法について述べる。光透過率
Ｔは以下の式で表わすことができる。
Ｔは以下の式で表わすことができる。
【００８８】 Ｔ＝Ｔ2 Ａ1 2 ／Ａ2 2 …（１０） ここで、Ａ1 は、位相シフト部３を透過した光束の振幅
を表わし、Ａ2 は、光透過部を透過した光束の振幅を表
わし、Ｔ2 は、光透過部の光透過率を表わしている。一
般的に、石英基板を光透過部に使用するため、この場合
の光透過率はたとえば３６５ｎｍの紫外線に対しては９
２．５％となる。
を表わし、Ａ2 は、光透過部を透過した光束の振幅を表
わし、Ｔ2 は、光透過部の光透過率を表わしている。一
般的に、石英基板を光透過部に使用するため、この場合
の光透過率はたとえば３６５ｎｍの紫外線に対しては９
２．５％となる。
【００８９】一方、式（３）の直流成分を除いた値、つ
まり正弦波信号の振幅をＢで表わし、Ｂ2 を光透過部同
士を干渉させた場合の光強度振幅、Ｂ1 を位相シフト部
と光透過部とを干渉させた場合の光強度振幅とすると、
Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂ1 およびＢ2は以下の関係式で表わすこ
とができる。
まり正弦波信号の振幅をＢで表わし、Ｂ2 を光透過部同
士を干渉させた場合の光強度振幅、Ｂ1 を位相シフト部
と光透過部とを干渉させた場合の光強度振幅とすると、
Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂ1 およびＢ2は以下の関係式で表わすこ
とができる。
【００９０】 Ｂ1 ＝２Ａ1 Ａ2 …（１１） Ｂ2 ＝２Ａ2 Ａ2 …（１２） したがって、式（１０）、式（１１）および式（１２）
より以下の式を導くことができる。
より以下の式を導くことができる。
【００９１】 Ｔ＝Ｔ2 （Ｂ1 ／Ｂ2 ）2 …（１３） （実施例２）第１図の検査装置においては、紫外線に関
して高い透過率を有するレンズなどの光学部材が用いら
れている。
して高い透過率を有するレンズなどの光学部材が用いら
れている。
【００９２】しかし、検査装置において通常の可視光用
の光学部材が用いられている場合、紫外線がそれらの光
学部品に吸収または反射されやすいので、干渉光１３の
強度信号の振幅が小さくなって十分なＳＮ比を得ること
が困難となる。したがって、求められた光強度信号の極
大点の位置が不正確となる。このような場合、以下に述
べる相互相関関数を用いた信号処理を行なうことによっ
て位相差検出精度を向上させることができる。
の光学部材が用いられている場合、紫外線がそれらの光
学部品に吸収または反射されやすいので、干渉光１３の
強度信号の振幅が小さくなって十分なＳＮ比を得ること
が困難となる。したがって、求められた光強度信号の極
大点の位置が不正確となる。このような場合、以下に述
べる相互相関関数を用いた信号処理を行なうことによっ
て位相差検出精度を向上させることができる。
【００９３】図８は、図４や図７における場合よりも低
いＳＮ比を有する光強度信号ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）を示し
ている。図８において、縦軸の光強度Ｉは、平均強度を
差し引いたものを示している。このような光強度信号ｘ
（ｔ）とｙ（ｔ）に関して、次式（１４）の相互相関関
数が求められる。
いＳＮ比を有する光強度信号ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）を示し
ている。図８において、縦軸の光強度Ｉは、平均強度を
差し引いたものを示している。このような光強度信号ｘ
（ｔ）とｙ（ｔ）に関して、次式（１４）の相互相関関
数が求められる。
【００９４】
【数１】
【００９５】ここで、Ｒxy（ｕ）は相互相関関数を表
し、ｕは相互相関関数の変数を表す。図９は、図８中の
光強度信号ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）に関して得られた相互相
関関数を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸
は変数ｕを表し、縦軸は相互相関関数Ｒxyを表してい
る。図９の相互相関関数Ｒxyにおいては、ノイズ振幅が
減少させられており、周期ｔ0 と位相差ｔ1 が図８にお
ける場合よりも正確に求めることができる。
し、ｕは相互相関関数の変数を表す。図９は、図８中の
光強度信号ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）に関して得られた相互相
関関数を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸
は変数ｕを表し、縦軸は相互相関関数Ｒxyを表してい
る。図９の相互相関関数Ｒxyにおいては、ノイズ振幅が
減少させられており、周期ｔ0 と位相差ｔ1 が図８にお
ける場合よりも正確に求めることができる。
【００９６】すなわち、図９において示された相互相関
関数Ｒxyの極大点のピッチｔ0 は、干渉光強度信号の１
周期の長さを表している。相互相関関数Ｒxy（ｕ）の変
数ｕの範囲はｘ（ｔ）とｙ（ｔ）が互いに重なる領域だ
けを畳込み積分した範囲、すなわち相互相関関数の値が
連続して０になる領域を除いた部分で考慮し、その部分
の中央（この場合、３６５μｍ×２＝７３０μｍ）から
最も近い極大点までの間隔をｔ1 とする。このとき、ｔ
1 は位相差に相当する光学くさびの移動量を表してい
る。図９においてこうして得られたｔ1 とｔ0 に関して
式（１４）を適用し、位相シフタ部３を通過した光と光
透過部１ｂを通過した光との間の位相差をより正確に求
めることができる。
関数Ｒxyの極大点のピッチｔ0 は、干渉光強度信号の１
周期の長さを表している。相互相関関数Ｒxy（ｕ）の変
数ｕの範囲はｘ（ｔ）とｙ（ｔ）が互いに重なる領域だ
けを畳込み積分した範囲、すなわち相互相関関数の値が
連続して０になる領域を除いた部分で考慮し、その部分
の中央（この場合、３６５μｍ×２＝７３０μｍ）から
最も近い極大点までの間隔をｔ1 とする。このとき、ｔ
1 は位相差に相当する光学くさびの移動量を表してい
る。図９においてこうして得られたｔ1 とｔ0 に関して
式（１４）を適用し、位相シフタ部３を通過した光と光
透過部１ｂを通過した光との間の位相差をより正確に求
めることができる。
【００９７】（実施例３）以下において、もう１つの信
号処理の方法が述べられる。
号処理の方法が述べられる。
【００９８】図１０は、図８のものと類似したグラフを
示しているが、図１０においては、コンピュータ２１に
取り込まれる光強度信号ｘ（ｔ）は他方の光強度信号ｙ
（ｔ）に比べて２周期狭い範囲に限定されている。この
とき、光強度信号ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）を取り込むとき
に、光学くさび１５の移動の中心地は同一点に設定され
る。
示しているが、図１０においては、コンピュータ２１に
取り込まれる光強度信号ｘ（ｔ）は他方の光強度信号ｙ
（ｔ）に比べて２周期狭い範囲に限定されている。この
とき、光強度信号ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）を取り込むとき
に、光学くさび１５の移動の中心地は同一点に設定され
る。
【００９９】図１１は、図９のものに類似したグラフで
あるが、図１０における光強度信号ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）
を用いた相互相関関数Ｒxy（ｕ）を示している。図９の
相互相関関数Ｒxyは図８に示されているような同一の周
期長さを有する光強度信号ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）の相互相
関関数演算を行なったものであるので、相互相関関数Ｒ
xyの極大点および極小点を結ぶ包絡線はＲxyの正と負の
それぞれの領域において三角形を形成することになる。
このような場合、曲線Ｒxyの極大点と極小点は相互相関
関数の中央点（この場合７３０μｍ）に少し近寄る傾向
にあるので、図９から得られる周期ｔ0 と位相差ｔ1 の
値は実際の光強度信号ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）の周期および
位相差より少し小さくなる傾向にある。
あるが、図１０における光強度信号ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）
を用いた相互相関関数Ｒxy（ｕ）を示している。図９の
相互相関関数Ｒxyは図８に示されているような同一の周
期長さを有する光強度信号ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）の相互相
関関数演算を行なったものであるので、相互相関関数Ｒ
xyの極大点および極小点を結ぶ包絡線はＲxyの正と負の
それぞれの領域において三角形を形成することになる。
このような場合、曲線Ｒxyの極大点と極小点は相互相関
関数の中央点（この場合７３０μｍ）に少し近寄る傾向
にあるので、図９から得られる周期ｔ0 と位相差ｔ1 の
値は実際の光強度信号ｘ（ｔ）とｙ（ｔ）の周期および
位相差より少し小さくなる傾向にある。
【０１００】これに対して、図１１における相互相関関
数Ｒxyは図１０における光強度信号ｘ（ｔ）およびそれ
より２周期長い光強度信号ｙ（ｔ）を用いて求められて
いるので、相互相関関数の包絡線はＲxyの正側と負側の
それぞれにおいて台形状になる。このとき、相互相関関
数の中央に最も近い極大点および極小点は包絡線の水平
な範囲内にあるので、それらの極点の位置が中央に近寄
ることがない。したがって、図１１において測定される
ｔ0 と位相差ｔ1 の値は図１０における光強度信号ｘ
（ｔ）とｙ（ｔ）の周期および位相差をより正確に表し
ている。
数Ｒxyは図１０における光強度信号ｘ（ｔ）およびそれ
より２周期長い光強度信号ｙ（ｔ）を用いて求められて
いるので、相互相関関数の包絡線はＲxyの正側と負側の
それぞれにおいて台形状になる。このとき、相互相関関
数の中央に最も近い極大点および極小点は包絡線の水平
な範囲内にあるので、それらの極点の位置が中央に近寄
ることがない。したがって、図１１において測定される
ｔ0 と位相差ｔ1 の値は図１０における光強度信号ｘ
（ｔ）とｙ（ｔ）の周期および位相差をより正確に表し
ている。
【０１０１】（実施例４）なお、予め干渉強度信号の周
期を求めておき、この周期を有する正弦波形信号をリフ
ァレンス信号として計算によって発生させたものを利用
してもよい。すなわち、位相シフタ部３と光透過部１ｂ
を通過した光束を干渉させた光強度信号とリファレンス
信号との位相差を求めるとともに、第１および第２の光
透過部１ｂを通過した光束を干渉させた光強度信号とリ
ファレンス信号との位相差を求めることによって、リフ
ァレンス信号を基準にして間接的に位相シフタ部３の位
相シフト量を求めてもよい。このとき、リファレンス信
号と実測された光強度信号とから相互相関関数を求めれ
ばよく、実測される光強度信号は最低で１周期分の長さ
を有していればよい。
期を求めておき、この周期を有する正弦波形信号をリフ
ァレンス信号として計算によって発生させたものを利用
してもよい。すなわち、位相シフタ部３と光透過部１ｂ
を通過した光束を干渉させた光強度信号とリファレンス
信号との位相差を求めるとともに、第１および第２の光
透過部１ｂを通過した光束を干渉させた光強度信号とリ
ファレンス信号との位相差を求めることによって、リフ
ァレンス信号を基準にして間接的に位相シフタ部３の位
相シフト量を求めてもよい。このとき、リファレンス信
号と実測された光強度信号とから相互相関関数を求めれ
ばよく、実測される光強度信号は最低で１周期分の長さ
を有していればよい。
【０１０２】すなわち、実測された光強度信号より２周
期以上長いリファレンス信号は計算によって容易に得る
ことができるので、リファレンス信号と実測された光強
度信号とから図１１に示されているような相互相関関数
を求めるとき、実測される光強度信号は最低で１波長分
の長さを有すればよいことになる。したがって、位相シ
フタ部３と光透過部１ｂを通過する光束に基づく光強度
信号と第１および第２の光透過部１ｂを通過する光束に
基づく光強度信号とのいずれについても１波長の長さだ
け測定すればよいことになり、測定時間の短縮化が図れ
るという利点がある。
期以上長いリファレンス信号は計算によって容易に得る
ことができるので、リファレンス信号と実測された光強
度信号とから図１１に示されているような相互相関関数
を求めるとき、実測される光強度信号は最低で１波長分
の長さを有すればよいことになる。したがって、位相シ
フタ部３と光透過部１ｂを通過する光束に基づく光強度
信号と第１および第２の光透過部１ｂを通過する光束に
基づく光強度信号とのいずれについても１波長の長さだ
け測定すればよいことになり、測定時間の短縮化が図れ
るという利点がある。
【０１０３】（実施例５）また一方、得られた干渉光強
度信号の振幅が小さく十分なＳＮ比が得られないため、
求めた極大点の位置が不正確となる場合は、以下に示す
フーリエ変換を用いた信号処理方法によって、位相シフ
ト量を検出する精度を向上することができる。この場
合、上述した相互相関関数を用いた場合と同様の操作
で、干渉光信号波形を取込む。ただし、干渉光強度信号
波形を取込む際の光学くさびの移動範囲には、図１２で
示すように、ｘ（ｔ）およびｙ（ｔ）は光学くさびを同
じ範囲で移動させ、たとえば、ここでは１周期分より１
０％程度広い範囲を取込むものとする。
度信号の振幅が小さく十分なＳＮ比が得られないため、
求めた極大点の位置が不正確となる場合は、以下に示す
フーリエ変換を用いた信号処理方法によって、位相シフ
ト量を検出する精度を向上することができる。この場
合、上述した相互相関関数を用いた場合と同様の操作
で、干渉光信号波形を取込む。ただし、干渉光強度信号
波形を取込む際の光学くさびの移動範囲には、図１２で
示すように、ｘ（ｔ）およびｙ（ｔ）は光学くさびを同
じ範囲で移動させ、たとえば、ここでは１周期分より１
０％程度広い範囲を取込むものとする。
【０１０４】次に、ｔ0 を求めるためにｘ（ｔ）に対し
てＳＩＮＡＤ値を求める。ここで、ＳＩＮＡＤ値とは、
信号／（雑音＋歪み）のことで、１周期分の信号を扱う
場合は、通常信号のパワースペクトラムにおいて１次の
成分を［信号］の電力とし、２次〜９次までの成分の総
和を［雑音＋歪み］の電力とする。この関数の値の例を
図１３に示す。
てＳＩＮＡＤ値を求める。ここで、ＳＩＮＡＤ値とは、
信号／（雑音＋歪み）のことで、１周期分の信号を扱う
場合は、通常信号のパワースペクトラムにおいて１次の
成分を［信号］の電力とし、２次〜９次までの成分の総
和を［雑音＋歪み］の電力とする。この関数の値の例を
図１３に示す。
【０１０５】図１３において、横軸には光学くさびの位
置が示され、縦軸にはＳＩＮＡＤの値が示されている。
置が示され、縦軸にはＳＩＮＡＤの値が示されている。
【０１０６】本方式は、フーリエ変換される信号の範囲
が信号の周期と一致していない場合に折返し雑音が発生
する原理に基づいている。フーリエ変換される信号が正
弦波の場合、ＳＩＮＡＤ値が最大となる信号の範囲が正
しい信号の周期を表わしている。
が信号の周期と一致していない場合に折返し雑音が発生
する原理に基づいている。フーリエ変換される信号が正
弦波の場合、ＳＩＮＡＤ値が最大となる信号の範囲が正
しい信号の周期を表わしている。
【０１０７】次に、上記で求めた信号の周期の範囲で、
ｘ（ｔ）およびｙ（ｔ）に対してフーリエ変換を行な
い、得られた複素ベクトルの極部座標における角度およ
びベクトルの長さを同時に求める。これらの角度をそれ
ぞれφ1 およびφ2 とすると、式（４）より、位相シフ
タ部と光透過部との位相差を求めることができる。また
ベクトルの長さをそれぞれＢ1 およびＢ2 とすると、式
（１３）により光透過率を求めることができる。
ｘ（ｔ）およびｙ（ｔ）に対してフーリエ変換を行な
い、得られた複素ベクトルの極部座標における角度およ
びベクトルの長さを同時に求める。これらの角度をそれ
ぞれφ1 およびφ2 とすると、式（４）より、位相シフ
タ部と光透過部との位相差を求めることができる。また
ベクトルの長さをそれぞれＢ1 およびＢ2 とすると、式
（１３）により光透過率を求めることができる。
【０１０８】また、上述したＳＩＮＡＤ値がたとえば１
０（ｄＢ）より大きい場合が正常であるという判断基準
を設けておくことにより、検査装置の異常を検出するこ
とが可能となる。
０（ｄＢ）より大きい場合が正常であるという判断基準
を設けておくことにより、検査装置の異常を検出するこ
とが可能となる。
【０１０９】（実施例６）なお、以上の実施例では、図
３，図５，図６および式（４）で示したように、光束１
１ａ′の位相シフタ部透過領域と光束１２ａ′の光透過
部透過領域とが重ね合わされた領域と、光束１１ａ′の
光透過部透過領域と光束１２ａ′の光透過部透過領域と
が重ね合わされた領域を干渉させた場合の第１および第
２光強度信号により、位相シフト部の位相差を求めた
が、図１４，図１５，図１６に示すように、光束１１
ａ′の位相シフタ部透過領域と光束１２ａ′の光透過部
透過領域とが重ね合わされた領域２７および光束１１
ａ′の光透過部透過領域と光束１２ａ′の位相シフタ部
透過領域とが重ね合わされた領域２９の領域を用いて
も、同様に位相シフト部の位相差を求めることができ
る。
３，図５，図６および式（４）で示したように、光束１
１ａ′の位相シフタ部透過領域と光束１２ａ′の光透過
部透過領域とが重ね合わされた領域と、光束１１ａ′の
光透過部透過領域と光束１２ａ′の光透過部透過領域と
が重ね合わされた領域を干渉させた場合の第１および第
２光強度信号により、位相シフト部の位相差を求めた
が、図１４，図１５，図１６に示すように、光束１１
ａ′の位相シフタ部透過領域と光束１２ａ′の光透過部
透過領域とが重ね合わされた領域２７および光束１１
ａ′の光透過部透過領域と光束１２ａ′の位相シフタ部
透過領域とが重ね合わされた領域２９の領域を用いて
も、同様に位相シフト部の位相差を求めることができ
る。
【０１１０】（実施例７）次に、上述した実施例におい
て、図１７に示すような、位相シフタ部３の光透過率が
１０％、光透過部１ｂの一辺が３μｍの正方形パターン
を有する減衰型の位相シフトマスクを検査した場合の、
減衰型の位相シフトマスクと対物レンズとの距離を変化
させて位相差を測定した場合の測定結果を図１８に示
す。
て、図１７に示すような、位相シフタ部３の光透過率が
１０％、光透過部１ｂの一辺が３μｍの正方形パターン
を有する減衰型の位相シフトマスクを検査した場合の、
減衰型の位相シフトマスクと対物レンズとの距離を変化
させて位相差を測定した場合の測定結果を図１８に示
す。
【０１１１】光透過部１ｂの一辺が３μｍの正方形のパ
ターンの場合、１μｍ程度のフォーカスずれに対して約
１°の位相差測定誤差が生ずる。これを回避するため
に、上述した実施例において、図１９に示すようなオー
トフォーカス機構を設けることができる。図１９におい
て、対物レンズ４と減衰型の位相シフトマスク１との距
離を測定するために装置を対物レンズの外側に固定し、
減衰型の位相シフトマスク用の固定ステージの高さを制
御する機構に誤差をフィードバックすることによって、
位相差および透過率測定時には、対物レンズの焦点位置
を減衰型位相シフトマスク面に合わせる。動作として
は、レーザ光源３０から発せられたレーザ光３１は、減
衰型の位相シフトマスク１表面で反射され光位置センサ
３２に入射する。このとき、減衰型の位相シフトマスク
１の高さに応じて、光位置センサに入射する光線の位置
が変化する。この光線位置が所定の位置になるように、
ステージ高さが駆動機構３３およびサーボコントローラ
３４によって制御される。本方式を用いることにより、
フォーカス調整誤差は０．１μｍ以下に抑えることがで
きる。また、図１８のデータから、光透過率が１０％で
光透過部の一辺が３μｍの正方形のパターンの場合は、
位相差測定誤差を０．１°程度に抑えることが可能とな
る。
ターンの場合、１μｍ程度のフォーカスずれに対して約
１°の位相差測定誤差が生ずる。これを回避するため
に、上述した実施例において、図１９に示すようなオー
トフォーカス機構を設けることができる。図１９におい
て、対物レンズ４と減衰型の位相シフトマスク１との距
離を測定するために装置を対物レンズの外側に固定し、
減衰型の位相シフトマスク用の固定ステージの高さを制
御する機構に誤差をフィードバックすることによって、
位相差および透過率測定時には、対物レンズの焦点位置
を減衰型位相シフトマスク面に合わせる。動作として
は、レーザ光源３０から発せられたレーザ光３１は、減
衰型の位相シフトマスク１表面で反射され光位置センサ
３２に入射する。このとき、減衰型の位相シフトマスク
１の高さに応じて、光位置センサに入射する光線の位置
が変化する。この光線位置が所定の位置になるように、
ステージ高さが駆動機構３３およびサーボコントローラ
３４によって制御される。本方式を用いることにより、
フォーカス調整誤差は０．１μｍ以下に抑えることがで
きる。また、図１８のデータから、光透過率が１０％で
光透過部の一辺が３μｍの正方形のパターンの場合は、
位相差測定誤差を０．１°程度に抑えることが可能とな
る。
【０１１２】なお、上述したオートフォーカス機構にお
いて、減衰型位相シフトマスクの高さを検出するため
に、フォーカシングレンズは対物レンズではなく独立し
たものを使用したが、図２０に示すように対物レンズを
利用しても構わない。
いて、減衰型位相シフトマスクの高さを検出するため
に、フォーカシングレンズは対物レンズではなく独立し
たものを使用したが、図２０に示すように対物レンズを
利用しても構わない。
【０１１３】（実施例８）さらに、図１の装置において
は水銀ランプ２５が光源として用いられているが、測定
のために十分な紫外線量が得られればどのような光源を
用いてもよく、たとえばレーザ光、タングステンラン
プ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、重水素ランプな
どを光源として用いることも可能である。
は水銀ランプ２５が光源として用いられているが、測定
のために十分な紫外線量が得られればどのような光源を
用いてもよく、たとえばレーザ光、タングステンラン
プ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、重水素ランプな
どを光源として用いることも可能である。
【０１１４】（実施例９）さらに、以上の実施例では光
ステッパで用いられるのと同一の波長の紫外線を用いて
位相シフタの位相シフト量が測定されるが、たとえば
０．２４８μｍの波長を有するＫｒＦエキシマレーザー
のように、それ以外の光源では十分な強度が得られない
場合には、複数の波長（たとえば水銀ランプの輝線であ
る０．２４６μｍ、０．３６５μｍ、０．４６５μｍ、
０．４３６μｍ、および０．５４６μｍのうちのいくつ
か）を用いて位相差を測定し、それらの値からの内挿ま
たは外挿によって、エキシマレーザーの波長０．２４８
μｍに関する位相差を求めてもよい。この方法が有用な
のは、ＫｒＦエキシマレーザーが光ステッパの光源とし
て用いられ得るが、パルスレーザであるので図１に示さ
れた検査装置の光源として用いることが困難だからであ
る。
ステッパで用いられるのと同一の波長の紫外線を用いて
位相シフタの位相シフト量が測定されるが、たとえば
０．２４８μｍの波長を有するＫｒＦエキシマレーザー
のように、それ以外の光源では十分な強度が得られない
場合には、複数の波長（たとえば水銀ランプの輝線であ
る０．２４６μｍ、０．３６５μｍ、０．４６５μｍ、
０．４３６μｍ、および０．５４６μｍのうちのいくつ
か）を用いて位相差を測定し、それらの値からの内挿ま
たは外挿によって、エキシマレーザーの波長０．２４８
μｍに関する位相差を求めてもよい。この方法が有用な
のは、ＫｒＦエキシマレーザーが光ステッパの光源とし
て用いられ得るが、パルスレーザであるので図１に示さ
れた検査装置の光源として用いることが困難だからであ
る。
【０１１５】（実施例１０）さらに、図１の検査装置に
おいては、紫外線用テレビカメラ１９によって測定位置
が観察されるが、位相シフトマスク１の位置合わせのと
きにのみ可視光を用いて、テレビカメラ１９の位置にお
いて接眼レンズを介して直接目で観察してもよい。
おいては、紫外線用テレビカメラ１９によって測定位置
が観察されるが、位相シフトマスク１の位置合わせのと
きにのみ可視光を用いて、テレビカメラ１９の位置にお
いて接眼レンズを介して直接目で観察してもよい。
【０１１６】（実施例１１）さらに、図２１において示
されているように、位相シフトマスクの位置合わせのと
きには、反射照明系を用いて測定領域を観察してもよ
い。この場合、多くの可視光を射出するタングステンラ
ンプ２６と通常の反射ミラー２４ａを用いることができ
る。反射ミラー２４ａからの光はレンズ４ａによって平
行ビームにされ、ハーフミラー５によってレンズ４ｇに
向けて反射される。レンズ４ｇはハーフミラー５によっ
て反射された光を位相シフトマスク１上に照射する。位
相シフトマスク１から反射された光は、レンズ４ｇとハ
ーフミラー５を通過した後に観測者によって観察され
る。
されているように、位相シフトマスクの位置合わせのと
きには、反射照明系を用いて測定領域を観察してもよ
い。この場合、多くの可視光を射出するタングステンラ
ンプ２６と通常の反射ミラー２４ａを用いることができ
る。反射ミラー２４ａからの光はレンズ４ａによって平
行ビームにされ、ハーフミラー５によってレンズ４ｇに
向けて反射される。レンズ４ｇはハーフミラー５によっ
て反射された光を位相シフトマスク１上に照射する。位
相シフトマスク１から反射された光は、レンズ４ｇとハ
ーフミラー５を通過した後に観測者によって観察され
る。
【０１１７】
【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、干渉光の第１光束の位相シフタ部透過領域と第
２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされた領域にお
ける第１光強度信号と、干渉光の第１光束の光透過部透
過領域と第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされ
た領域における第２光強度信号とに基づいて位相シフト
マスクの光学特性が求められている。これにより、従来
のように、位相シフトマスクの交換、移動および外部環
境の空気の振動などに伴う空気の揺らぎ等が第１光路と
第２光路とで同一の条件となる。その結果、正確な第１
光強度信号および第２光強度信号を得ることができ、高
精度に位相シフトマスクの光特性を検査することが可能
となる。
よれば、干渉光の第１光束の位相シフタ部透過領域と第
２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされた領域にお
ける第１光強度信号と、干渉光の第１光束の光透過部透
過領域と第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされ
た領域における第２光強度信号とに基づいて位相シフト
マスクの光学特性が求められている。これにより、従来
のように、位相シフトマスクの交換、移動および外部環
境の空気の振動などに伴う空気の揺らぎ等が第１光路と
第２光路とで同一の条件となる。その結果、正確な第１
光強度信号および第２光強度信号を得ることができ、高
精度に位相シフトマスクの光特性を検査することが可能
となる。
【０１１８】また、請求項２に記載の発明によれば、位
相シフトマスクの位相シフタ部の実際に使用する露光光
の波長における位相角を求めることが可能となる。
相シフトマスクの位相シフタ部の実際に使用する露光光
の波長における位相角を求めることが可能となる。
【０１１９】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
第１光強度信号および第２光強度信号から間接的に位相
シフタ部の光透過率を求めることができる。これは、直
接位相シフタ部の透過光の光強度を用いて、光透過率を
測定するのに比べて、位相シフトマスクと対物レンズと
の間および対物レンズ内部での反射などによる迷光は、
正規の光路を通過してきた光に対して干渉性を失ってい
るため、第１光強度信号および第２光強度信号に影響を
与えることはない。そのため、非常に正確な光透過率を
求めることができる。
第１光強度信号および第２光強度信号から間接的に位相
シフタ部の光透過率を求めることができる。これは、直
接位相シフタ部の透過光の光強度を用いて、光透過率を
測定するのに比べて、位相シフトマスクと対物レンズと
の間および対物レンズ内部での反射などによる迷光は、
正規の光路を通過してきた光に対して干渉性を失ってい
るため、第１光強度信号および第２光強度信号に影響を
与えることはない。そのため、非常に正確な光透過率を
求めることができる。
【０１２０】さらに、請求項４および５に記載の発明に
よれば、第１光強度信号および第２光強度信号の信号処
理において、相互相関関数を用いて、周期および位相を
求めている。これにより、第１光強度信号および第２光
強度信号が微弱な信号であっても、正確な位相差を求め
ることができる。
よれば、第１光強度信号および第２光強度信号の信号処
理において、相互相関関数を用いて、周期および位相を
求めている。これにより、第１光強度信号および第２光
強度信号が微弱な信号であっても、正確な位相差を求め
ることができる。
【０１２１】次に、請求項６に記載の発明によれば、干
渉光の第１光束の位相シフタ部透過領域と第２光束の光
透過部透過領域とが重ね合わされた領域における第１光
強度信号と、干渉光の第１光束の光透過部透過領域と第
２光束の位相シフタ部透過領域とが重ね合わされた領域
における第２光強度信号とに基づいて位相シフトマスク
の光学特性が求められている。
渉光の第１光束の位相シフタ部透過領域と第２光束の光
透過部透過領域とが重ね合わされた領域における第１光
強度信号と、干渉光の第１光束の光透過部透過領域と第
２光束の位相シフタ部透過領域とが重ね合わされた領域
における第２光強度信号とに基づいて位相シフトマスク
の光学特性が求められている。
【０１２２】これにより、従来のように、位相シフトマ
スクの交換、移動および外部環境の空気の振動などに伴
う空気の揺らぎなどが第１光路と第２光路とで同一の条
件となる。その結果、正確な第１光強度信号および第２
光強度信号を得ることができ、高精度に位相シフトマス
クの光特性を検査することができる。
スクの交換、移動および外部環境の空気の振動などに伴
う空気の揺らぎなどが第１光路と第２光路とで同一の条
件となる。その結果、正確な第１光強度信号および第２
光強度信号を得ることができ、高精度に位相シフトマス
クの光特性を検査することができる。
【０１２３】次に、請求項７に記載の発明によれば、第
１光強度信号および第２光強度信号の信号処理におい
て、フーリエ関数を用いて位相シフタ部の位相差および
透過率を求めている。これにより、第１光強度信号およ
び第２光強度信号が微弱な信号であっても正確な位相差
を求めることができる。
１光強度信号および第２光強度信号の信号処理におい
て、フーリエ関数を用いて位相シフタ部の位相差および
透過率を求めている。これにより、第１光強度信号およ
び第２光強度信号が微弱な信号であっても正確な位相差
を求めることができる。
【０１２４】次に、請求項８に記載の発明によれば、光
源と紫外線分岐手段との間に位相シフトマスク支持手段
を設けている。これにより、位相シフトマスクの交換、
移動および外部環境の空気の振動等に伴う空気の揺らぎ
などは、第１光路および第２光路に対して同じ条件とな
る。また、第１光路および第２光路内に、位相シフトマ
スクおよびダミーマスクを入れる必要がないため、装置
の測定精度の向上が図れ、また装置の大きさを位相シフ
トマスクの大きさに関係なく小さくすることができる。
また、第１光路または第２光路内には、第１光束と前記
第２光束との間に位相差を与えるため、第１光路の長さ
と第２光路の長さとの相対的な関係を調整するための光
路長調整手段が設けられることにより、干渉光に、第１
光束と前記第２光束との間の位相差に依存したする強度
を与えることが可能になる。これにより、従来のよう
に、位相シフトマスクの交換、移動、または外部環境の
空気の振動などに伴う空気の揺らぎなどが第1光路と第
２光路とで同一の条件となる。その結果、正確な第１光
強度信号、および第２光強度信号を得ることができ、位
相シフトマスクの光学特性を高精度に検査することが可
能になる。
源と紫外線分岐手段との間に位相シフトマスク支持手段
を設けている。これにより、位相シフトマスクの交換、
移動および外部環境の空気の振動等に伴う空気の揺らぎ
などは、第１光路および第２光路に対して同じ条件とな
る。また、第１光路および第２光路内に、位相シフトマ
スクおよびダミーマスクを入れる必要がないため、装置
の測定精度の向上が図れ、また装置の大きさを位相シフ
トマスクの大きさに関係なく小さくすることができる。
また、第１光路または第２光路内には、第１光束と前記
第２光束との間に位相差を与えるため、第１光路の長さ
と第２光路の長さとの相対的な関係を調整するための光
路長調整手段が設けられることにより、干渉光に、第１
光束と前記第２光束との間の位相差に依存したする強度
を与えることが可能になる。これにより、従来のよう
に、位相シフトマスクの交換、移動、または外部環境の
空気の振動などに伴う空気の揺らぎなどが第1光路と第
２光路とで同一の条件となる。その結果、正確な第１光
強度信号、および第２光強度信号を得ることができ、位
相シフトマスクの光学特性を高精度に検査することが可
能になる。
【図１】 本発明による位相シフトマスクの検査方法に
おける測定状態の一例を示すブロック図である。
おける測定状態の一例を示すブロック図である。
【図２】 （ａ）は、減衰型位相シフトマスクの平面図
である。（ｂ）は、（ａ）中Ｘ−Ｘ線矢視断面図であ
る。
である。（ｂ）は、（ａ）中Ｘ−Ｘ線矢視断面図であ
る。
【図３】 本発明による位相シフトマスクの検査方法に
おける干渉光の波面を示す第１の模式図である。
おける干渉光の波面を示す第１の模式図である。
【図４】図１に示された測定によって得られた干渉光強
度信号を示すグラフである。
度信号を示すグラフである。
【図５】 この発明による位相シフトマスク検査方法に
おける干渉光の波面を示す第２の模式図である。
おける干渉光の波面を示す第２の模式図である。
【図６】 第１光強度信号と第２光強度信号の波面の関
係を示す第１の模式図である。
係を示す第１の模式図である。
【図７】 本発明による干渉光強度信号を示すグラフで
ある。
ある。
【図８】 Ｓ／Ｎ比の低い干渉光強度信号を示すグラフ
である。
である。
【図９】 図８における２つの干渉光強度信号から得ら
れた相互相関関数を示すグラフである。
れた相互相関関数を示すグラフである。
【図１０】 異なる周期数を有する２つの干渉光強度信
号を示すグラフである。
号を示すグラフである。
【図１１】 図１０における２つの干渉光強度信号から
得られた相互相関関数を示すグラフである。
得られた相互相関関数を示すグラフである。
【図１２】 １周期分より約１０％広い範囲の長さを有
する光干渉強度信号を示す図である。
する光干渉強度信号を示す図である。
【図１３】 １周期分前後の周期に対して求めたＳＩＮ
ＡＤ値を示す図である。
ＡＤ値を示す図である。
【図１４】 本発明の他の実施例における位相シフトマ
スクの検査方法における干渉光の状態を示す第１の図で
ある。
スクの検査方法における干渉光の状態を示す第１の図で
ある。
【図１５】 本発明の他の実施例における位相シフトマ
スクの検査方法における干渉光の状態を示す第２の図で
ある。
スクの検査方法における干渉光の状態を示す第２の図で
ある。
【図１６】 第１光強度信号と第２光強度信号との関係
を示す第２の模式図である。
を示す第２の模式図である。
【図１７】 （ａ）は光透過部が３μｍ□の減衰型位相
シフトマスクの平面図である。（ｂ）は（ａ）中Ｘ−Ｘ
線矢視断面図である。
シフトマスクの平面図である。（ｂ）は（ａ）中Ｘ−Ｘ
線矢視断面図である。
【図１８】 減衰型位相シフトマスクの位相差の測定に
おける焦点ずれと位相差の関係を示す図である。
おける焦点ずれと位相差の関係を示す図である。
【図１９】 オートフォーカス機構の構造を示す第１の
図である。
図である。
【図２０】 オートフォーカス機構の構造を示す第２の
図である。
図である。
【図２１】 位相シフトマスクの位置合わせを行なうた
めの反射型照明系を示す概略図である。
めの反射型照明系を示す概略図である。
【図２２】 光ステッパの主要構成要素を示す概略図で
ある。
ある。
【図２３】 （Ａ）は、フォトマスクの構造を示す断面
図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示すフォトマスクを用い
た場合のフォトマスク上の電場を示す図である。（Ｃ）
は、（Ａ）に示すフォトマスクを用いた場合のレジスト
膜上での光の振幅を示す図である。（Ｄ）は、（Ａ）に
示すフォトマスクを用いた場合のレジスト膜上の光強度
を示す図である。（Ｅ）は、（Ａ）に示すフォトマスク
を用いた場合のレジスト膜への転写パターンを示す断面
図である。
図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示すフォトマスクを用い
た場合のフォトマスク上の電場を示す図である。（Ｃ）
は、（Ａ）に示すフォトマスクを用いた場合のレジスト
膜上での光の振幅を示す図である。（Ｄ）は、（Ａ）に
示すフォトマスクを用いた場合のレジスト膜上の光強度
を示す図である。（Ｅ）は、（Ａ）に示すフォトマスク
を用いた場合のレジスト膜への転写パターンを示す断面
図である。
【図２４】 （Ａ）は、位相シフトマスクの構造を示す
断面図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示す位相シフトマス
クを用いた場合のフォトマスク上の電場を示す図であ
る。（Ｃ）は、（Ａ）に示す位相シフトマスクを用いた
場合のレジスト膜上での光の振幅を示す図である。
（Ｄ）は、（Ａ）に示す位相シフトマスクを用いた場合
のレジスト膜上での光強度を示す図である。（Ｅ）は、
（Ａ）に示す位相シフトマスクを用いた場合のレジスト
膜への転写パターンを示す断面図である。
断面図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示す位相シフトマス
クを用いた場合のフォトマスク上の電場を示す図であ
る。（Ｃ）は、（Ａ）に示す位相シフトマスクを用いた
場合のレジスト膜上での光の振幅を示す図である。
（Ｄ）は、（Ａ）に示す位相シフトマスクを用いた場合
のレジスト膜上での光強度を示す図である。（Ｅ）は、
（Ａ）に示す位相シフトマスクを用いた場合のレジスト
膜への転写パターンを示す断面図である。
【図２５】 （Ａ）は、位相シフトマスクの構造を示す
断面図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示す位相シフトマス
クを用いた場合のフォトマスク上の電場を示す図であ
る。（Ｃ）は、（Ａ）に示す位相シフトマスクを用いた
場合のレジスト膜上での光の振幅を示す図である。
（Ｄ）は、（Ａ）に示す位相シフトマスクを用いた場合
のレジスト膜上での光強度を示す図である。（Ｅ）は、
（Ａ）に示す位相シフトマスクを用いた場合のレジスト
膜への転写パターンを示す断面図である。
断面図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示す位相シフトマス
クを用いた場合のフォトマスク上の電場を示す図であ
る。（Ｃ）は、（Ａ）に示す位相シフトマスクを用いた
場合のレジスト膜上での光の振幅を示す図である。
（Ｄ）は、（Ａ）に示す位相シフトマスクを用いた場合
のレジスト膜上での光強度を示す図である。（Ｅ）は、
（Ａ）に示す位相シフトマスクを用いた場合のレジスト
膜への転写パターンを示す断面図である。
【図２６】 （Ａ）は、減衰型位相シフトマスクの構造
を示す断面図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示す減衰型位
相シフトマスクを用いた場合のフォトマスク上の電場を
示す図である。（Ｃ）は、（Ａ）に示す減衰型位相シフ
トマスクを用いた場合のレジスト膜上での光の振幅を示
す図である。（Ｄ）は、（Ａ）に示す減衰型位相シフト
マスクを用いた場合のレジスト膜上での光強度を示す図
である。（Ｅ）は、（Ａ）に示す減衰型位相シフトマス
クを用いた場合のレジスト膜への転写パターンを示す断
面図である。
を示す断面図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示す減衰型位
相シフトマスクを用いた場合のフォトマスク上の電場を
示す図である。（Ｃ）は、（Ａ）に示す減衰型位相シフ
トマスクを用いた場合のレジスト膜上での光の振幅を示
す図である。（Ｄ）は、（Ａ）に示す減衰型位相シフト
マスクを用いた場合のレジスト膜上での光強度を示す図
である。（Ｅ）は、（Ａ）に示す減衰型位相シフトマス
クを用いた場合のレジスト膜への転写パターンを示す断
面図である。
【図２７】 従来の位相シフトマスク検査装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２８】 微小領域光透過率測定器における迷光の影
響を示す模式図である。
響を示す模式図である。
【図２９】 デフォーカスによる波面収差を示す模式図
である。
である。
１ 位相シフトマスク、１Ａ Ｘ−Ｙステージ、１ｂ
光透過部、３ 位相シフタ部、４ａ〜４ｆ レンズ、５
ａ，５ｂ ハーフミラー、６ａ〜６ｃ 全反射ミラー、
１５ 光学くさび、１６ 光学シヤリング、１７ 測光
ターゲット、１８ フォトマルチプライヤ、２５ 光
源。 なお、図中同一符号は、同一または相当部分を示す。
光透過部、３ 位相シフタ部、４ａ〜４ｆ レンズ、５
ａ，５ｂ ハーフミラー、６ａ〜６ｃ 全反射ミラー、
１５ 光学くさび、１６ 光学シヤリング、１７ 測光
ターゲット、１８ フォトマルチプライヤ、２５ 光
源。 なお、図中同一符号は、同一または相当部分を示す。
Claims (8)
- 【請求項１】 位相シフタ部と光透過部とを含む位相シ
フトマスクに紫外線を照射する工程と、 前記位相シフトマスクを透過した紫外線を、第１光路を
通過する第１光束と、第２光路を通過する第２光束とに
分岐する工程と、 前記第１光路と前記第２光路との間に光学くさびを用い
て相対的な光路長差を生じさせ、前記第１光束と前記第
２光束とを重ね合わせて干渉光を形成する工程と、 前記干渉光の、前記第１光束の位相シフタ部透過領域と
前記第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされた領
域に、測光ターゲットの位置決めを行なう工程と、 前記測光ターゲットを用いて、前記光学くさびの第１の
移動によって、前記光路長差の変化に依存する前記干渉
光による第１光強度信号を測定する工程と、 前記干渉光の、前記第１光束の光透過部透過領域と前記
第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされた領域に
前記測光ターゲットの位置決めを行なう工程と、 前記測光ターゲットを用いて、前記光学くさびの第２の
移動によって前記光路長差の変化に依存する前記干渉光
による第２光強度信号を測定する工程と、 前記第１光強度信号と前記第２光強度信号とに基づい
て、前記位相シフトマスクの光学特性を求める工程と、 を備えた位相シフトマスクの検査方法。 - 【請求項２】 前記位相シフトマスクの光学特性を求め
る工程は、 前記第１光強度信号と前記第２光強度信号の１周期に対
応する前記光学くさびの第１移動量（ｔ0）を求める工
程と、 前記第１光強度信号と前記第２光強度信号の位相シフト
量に対応する前記光学くさびの第２移動量（ｔ1）を求
める工程と、 前記第２移動量（ｔ1）を前記第１移動量（ｔ1）で割っ
た商に２πを乗ずることにより、前記位相シフタ部の位
相シフト量（φ）を求める工程と、 を含む、請求項１に記載の位相シフトマスクの検査方
法。 - 【請求項３】 前記位相シフトマスクの光学特性を求め
る工程は、 前記第１光強度信号の第１の干渉光強度振幅（Ｂ1）を
求める工程と、 前記第２光強度信号の第２の干渉光強度振幅（Ｂ2）を
求める工程と、 前記第１の干渉光強度振幅（Ｂ1）を前記第２の干渉光
強度振幅（Ｂ2）で割った商を２乗したものに、前記光
透過部の光透過率（Ｔ2）を乗ずることにより、前記位
相シフタ部の光透過率（Ｔ）を求める工程と、 を含む、請求項１に記載の位相シフトマスクの検査方
法。 - 【請求項４】 前記位相シフトマスクの光学特性を求め
る工程は、 前記第１と前記第２の光強度信号の相互相関関数を求め
る工程と、 前記相互相関関数の中央点に最も近い第１の極大点と第
２に近い第２の極大点との間隔から前記光強度信号の周
期（ｔ0）を求める工程と、 前記中央点と前記第１極大点との間隔から前記光強度信
号の位相差（ｔ1）を求める工程と、 前記位相差（ｔ1）を前記周期（ｔ0）で割った商に２π
を乗ずることにより、前記位相シフタ部の位相シフト量
（φ）を求める工程と、 を含む、請求項１に記載の位相シフトマスクの検査方
法。 - 【請求項５】 前記第２光強度信号を測定する工程は、
前記光学くさびの第２の移動が、前記第１の移動に対し
て２周期分以上狭い範囲の移動である、請求項４に記載
の位相シフトマスクの検査方法。 - 【請求項６】 位相シフタ部と光透過部とを含む位相シ
フトマスクに紫外線を照射する工程と、 前記位相シフトマスクを透過した紫外線を第１光路を通
過する第１光束と、第２光路を通過する第２光束とに分
岐する工程と、 前記第１光路と前記第２光路との間に光学くさびを用い
て相対的な光路長差を生じさせ、前記第１光束と前記第
２光束とを重ね合わせて干渉光を形成する工程と、 前記干渉光の、前記第１光束の位相シフタ部透過領域と
前記第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされた領
域に測光ターゲットの位置決めを行なう工程と、前記測
光ターゲットを用いて、前記光学くさびの第１の移動に
よって前記光路長差の変化に依存する前記干渉光による
第１光強度信号を測定する工程と、 前記干渉光の、前記第１光束の光透過部透過領域と前記
第２光束の位相シフタ透過領域とが重ね合わされた領域
に前記測光ターゲットの位置決めを行なう工程と、 前記測光ターゲットを用いて、前記光学くさびの第２の
移動によって光路長差の変化に依存する前記干渉光によ
る第２光強度信号を測定する工程と、 前記第１光強度信号と前記第２光強度信号とに基づい
て、前記位相シフトマスクの光学特性を求める工程と、 を備えた位相シフトマスクの検査方法。 - 【請求項７】 位相シフタ部と光透過部とを含む位相シ
フトマスクに紫外線を照射する工程と、 前記位相シフトマスクを透過した紫外線を第１光路を通
過する第１光束と第２光路を通過する第２光束とに分岐
する工程と、 前記第１光路と前記第２光路との間に光学くさびを用い
て相対的な光路長差を生じさせ、前記第１光束と第２光
束とを重ね合わせて干渉光を形成する工程と、 前記干渉光の、前記第１光束の位相シフタ部透過領域と
前記第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされた領
域に測光ターゲットの位置決めを行なう工程と、 前記測光ターゲットを用いて、前記光学くさびを１波長
分以上駆動させて、前記光路長差の変化に依存する第１
光強度信号を測定する工程と、 前記第１光強度信号において、１波長前後の範囲で、前
記第１光強度信号の長さを変化させた場合に対してフー
リエ変換を行ない、第１パワースペクトラムを測定する
工程と、 前記第１パワースペクトラムにより第１のＳＮ比を求め
る工程と、 前記第１のＳＮ比の最大点を求めることにより、前記第
１光強度信号の周期の範囲に対してフーリエ変換を行な
い、得られた第１複素ベクトルの極座標における第１の
角度（φ１）と第１のベクトル長さ（Ｂ１）とを求める
工程と、 前記干渉光の、前記第１光束の光透過部透過領域と前記
第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされた領域に
前記測光ターゲットの位置決めを行なう工程と、 前記測光ターゲットを用いて、前記光学くさびを１波長
分以上駆動させて、前記光路長差の変化に依存する前記
干渉光による前記第２光強度信号を測定する工程と、 前記第２光強度信号において、１波長前後の範囲で、前
記第２光強度信号の長さを変化させた場合に対してフー
リエ変換を行ない、第２パワースペクトラムを測定する
工程と、 前記第２パワースペクトラムにより第２のＳＮ比を求め
る工程と、 前記第２のＳＮ比の最大点を求めることにより前記第２
光強度信号の周期の範囲に対してフーリエ変換を行な
い、得られた第２複素ベクトルの極座標における第２の
角度（φ2）と第２のベクトル長さ（Ｂ2）とを求める工
程と、 前記第１の角度（φ1）と前記第２の角度（φ2）との差
より前記位相シフタ部の位相シフト量（φ）を求める工
程と、 前記第１のベクトル長さ（Ｂ1）を前記第２のベクトル
長さ（Ｂ2）で割った商を２乗したものに前記光透過部
の光透過率（Ｔ2）を乗ずることにより、前記位相シフ
タ部の光透過率を求める工程と、 を備えた、位相シフトマスクの検査方法。 - 【請求項８】 紫外線を発する光源と、 位相シフタ部と光透過部とを含み、前記紫外線が透過す
る位相シフトマスクを支持するための位相シフトマスク
支持手段と、 前記位相シフトマスクを透過した紫外線を第１光路を通
過する第１光束と第２光路を通過する第２光束とに分岐
するための紫外線分岐手段と、 前記第１光束と前記第２光束とを重ね合わせて干渉光を
作るための重ね合わせ手段と、 前記干渉光の光特性により前記位相シフトマスクの光学
特性を検査するための検査手段と、 を備え、 前記第１光路または前記第２光路内には、前記第１光束と前記第２光束との間に位相差を与えるた
め、 前記第１光路の長さと前記第２光路の長さとの相対
的な関係を調整するための光路長調整手段と、 前記第１透過光と前記第２透過光との重ね合わせにおい
て、前記第１透過光の前記位相シフトマスクのパターン
像と、前記第２透過光の前記位相シフトマスクのパター
ン像との間に所定のずれを生じさせるためのシヤリング
手段と、が設けられ、 前記検査手段は、 前記干渉光の、前記第１光束の位相シフタ部透過領域と
前記第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされた領
域に、測光ターゲットの位置決めを行なうための第1測
光ターゲット位置決手段と、 前記測光ターゲットを用いて、前記光学くさびの第１の
移動によって、前記光路長差の変化に依存する前記干渉
光による第１光強度信号を測定するための第1光強度信
号測定手段と、 前記干渉光の、前記第１光束の光透過部透過領域と前記
第２光束の光透過部透過領域とが重ね合わされた領域
に、前記測光ターゲットの位置決めを行なうための第２
測光ターゲット位置決手段と、 前記測光ターゲットを用いて、前記光学くさびの第２の
移動によって前記光路長差の変化に依存する前記干渉光
による第２光強度信号を測定するための第２光強度信号
測定手段と、 前記第1光強度信号測定手段から得られる前記第１光強
度信号と、前記第２光強度信号測定手段から得られる前
記第２光強度信号とに基づいて、前記位相シフトマスク
の光学特性を求める手段とを有する、 位相シフトマスク
の検査装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20846394A JP3209645B2 (ja) | 1993-10-12 | 1994-09-01 | 位相シフトマスクの検査方法およびその方法に用いる検査装置 |
| US08/314,257 US5426503A (en) | 1993-10-12 | 1994-09-30 | Method of testing a phase shift mask and a testing apparatus used therein in the ultraviolet wavelength range |
Applications Claiming Priority (3)
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