JPH06174550A - 光学測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学部品を光が透過するときの位相変化量と
振幅透過率もしくはエネルギー透過率とを、簡便にかつ
正確に実測できるようにすることである。 【構成】 収束させ平行光束とし、単色光とした光をハ
ーフミラー１０４を２分割し、一方の光を直線偏光子１
０６で直線偏光とし測定対象のフォトマスク１０８の基
板部１０９を通過させ、他方の光を直線偏光子１０７で
偏光方向が９０度異なる直線偏光とする。この２つの直
線偏光のハーフミラー１０９の所における位相差が、２
ｎπ（ｎは整数）となるように光路長を調整し、この
後、フォトマスク１０８を移動させて直線偏光子１０６
を通過した光がパターン部１１０を通過するようにす
る。そして、ハーフミラー１１２で重ね合わされた光の
偏光状態を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、フォトリソグラフィ
ー技術において用いられるフォトマスクなどの光学部品
の光学特性を測定する光学測定方法および装置に関し、
測定対象の各部を光が通過することによる位相変化と、
振幅透過率またはエネルギー透過率とを測定する技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路などのパターンを微細化
するため、このパターンを形成するためのフォトリソグ
ラフィ技術に用いられている縮小投影露光装置の高解像
化が図られている。縮小投影露光装置に通常用いられて
いるフォトマスクは、ガラス基板に露光光をほとんど全
て吸収してしまう程度の厚さのクロム膜を形成した後、
これをパターン化したものである。ここで、上述した微
細化のため、フォトマスクの透過部を通過する光に位相
差を与えるようにしたフォトマスクや、パターン部にあ
る程度の透過性と位相変化とを与えるようにしたフォト
マスクを用いる技術が脚光を浴びている。

【０００３】この前者の改良されたフォトマスクを用い
る技術は位相シフト技術と称され、文献（月刊日計マイ
クロディバイス１９９０年７月号第１０３〜１１４頁）
や、特開昭５８−１７３７４４号公報に開示されてい
る。後者の改良されたフォトマスクを用いる技術は、文
献（Ｔｈｅ ３６ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ，Ｉｏｎ
ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｎ ＢｅａｍｓのＪ４論文）や特
開平４−１３６８５４号公報，特開平４−１６２０３９
号公報に開示されている。

【０００４】これらの改良されたフォトマスクを用いる
技術は、フォトマスクの各部からの光の干渉の結果とし
て、フォトマスク上のパターンが結像する像面における
光強度分布を改善する技術である。以下に、この位相シ
フト技術を例に、通常のフォトマスクを用いた場合と対
比させて説明する。図７（ａ）は、ストライプ状の遮光
パターンが並んでいる通常のフォトマスクを用いたとき
の、像面における光の振幅分布と、光強度分布とを示す
相関図である。また、図７（ｂ）は、位相シフトマスク
を用いた場合の像面における光の振幅分布と、光強度分
布とを示す相関図である。図７において、振幅に関する
相関図では、点線がフォトマスク上のストライプ状の光
透過部からの透過光の振幅分布を示し、実線がそれらが
干渉をした結果としての振幅分布を示している。そし
て、光強度に関する相関図では、上記の実線で示した振
幅分布を２乗したものである。

【０００５】図７（ａ）からも明らかなように、通常の
フォトマスクでは、フォトマスク上の隣あう透過部から
の回折光が同位相で重ね合わされるため、遮光部の光強
度は０にならない。一方、位相シフトフォトマスクで
は、フォトマスク上の隣会う透過部からの回折光は逆位
相で重ね合わされるため、遮光部の光強度は０になる。
したがって、位相シフトマスクでは像のコントラストが
改善される。ここで注意しなければならないのは、隣会
う透過部からの光の位相がπよりずれた場合、ずれれば
ずれるほどコントラストの改善効果が減少することであ
る。また、位相シフト部材の光吸収に起因する位相シフ
ト部材を透過した光の振幅低下が大きいほど、やはりコ
ントラスト改善効果は減少する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
位相シフトフォトマスクなど改良されたフォトマスクで
は、各部の透過光の位相変化量と振幅透過率の制御とが
極めて重要である。フォトマスク製作に用いる各材料の
屈折率と消衰係数が正確に測定できれば、各材料の厚さ
を制御することで、位相と振幅透過率は制御できる。し
かしながら、各材料の屈折率と消衰係数を正確に測定す
るのは困難な場合が多く、また、製作する上で各材料に
不純物が混入して屈折率と消衰係数に差が生じたり、更
に、各材料の厚さには製作誤差が必ず付随する。

【０００７】したがって、所定のコントラスト改善効果
を有する改良さえたフォトマスクを作製するためには、
一旦製作したフォトマスクについて、各部の位相と振幅
透過率を実施し、その結果を同一製作プロセスにフィー
ドバックする作業を繰り返し、所望のフォトマスクを実
現することになる。しかし従来では、それらフォトマス
クなど光学部品の位相と振幅透過率の有効な実測手段が
ないという問題があった。

【０００８】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされてものであり、その目的は、光学部品を光
が透過するときの位相変化量と振幅透過率もしくはエネ
ルギー透過率とを、簡便にかつ正確に実測できるように
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の光学測定方法
は、光を分割して異なる第１および第２の光路を通過さ
せ、第１の光路には第１の方向に偏光した第１の直線偏
光を出射させ、第２の光路には第１の方向とは異なる第
２の方向に偏光した第２の直線偏光を出射させ、第１と
第２の直線偏光の位相差が円周率の整数倍となるように
して重ね合わせ、第１の光路と第２の光路の少なくとも
一方に測定対象物を配置し、重ね合わせた光の偏光状態
を測定することを特徴とする。

【００１０】また、この発明の光学測定装置は、光を分
割して異なる第１および第２の光路を通過させる分割手
段と、第１の光路に配置され通過する光を偏光して第１
の直線偏光とする第１の偏光手段と、第２の光路に配置
され通過する光を第１の直線偏光とは異なる方向に偏光
して第２の直線偏光とする第２の偏光手段と、第１の直
線偏光と第２の直線偏光との少なくとも一方の位相を変
化させる位相調整手段と、第１の直線偏光と第２の直線
偏光とを重ね合わせる光合成手段と、第１の偏光手段も
しくは第２の偏光手段の少なくとも一方と光合成手段と
の間の光路中に測定対象物を配置する配置手段と、光合
成手段により重ね合わされた光の偏光状態を測定する測
定手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】第１の光路と第２の偏光の位相が揃わないと、
位相が揃っているときと異なり、重ね合わされた光の偏
光状態が変化する。

【００１２】

【実施例】以下この発明の１実施例を図を参照して説明
する。 （実施例１）図１はこの発明の実施例を示す説明図であ
る。同図において、１０１は内圧が５０〜２００ａｔｍ
であり主に連続スペクトルの光を発する超高圧水銀灯、
１０２は超高圧水銀灯１０１からの光を集光し平行光線
束とする光学系、１０３は、例えば波長４３５ｎｍのｇ
線または波長３６５ｎｍのｉ線などの単色光を取り出す
ためのフィルタである。

【００１３】平行光線束となり単色化された光は、ハー
フミラー１０４によって波面分割され、一方は直進し、
他方は９０度曲がった方向に進む。９０度曲がった光
は、更に全反射ミラー１０５により９０度曲げられる。
このそれぞれの光は、直線偏光子１０６，１０７により
偏光方向が互いに直交する直線偏光にされる。直線偏光
子１０６を透過し直線偏光にされた直進する光は、検査
対象のフォトマスク１０８の基板部１０９を通過する。
フォトマスク１０８は透明度の高い基板部１０９と、そ
の上に形成されたパターン部１１０とから構成されてい
る、

【００１４】一方、直線偏光子１０７を通過し直線偏光
された光は、全反射ミラー１１１で９０度方向に曲げら
れ、ハーフミラー１１２でフォトマスク１０８の基板部
１０９を通過してきた直進する光と重ね合わされる。と
ころで、図示されていない光路調整手段により、直線偏
光子１０６と直線偏光子１０７とを通過する光の光路差
は、この重ね合わされた光が直線偏光となるように調整
されている。また、ハーフミラー１１２で重ね合わされ
た光は、直線偏光子１１３を介して光強度を測定するた
めの光検出器１１４に入射する。

【００１５】検査対象のフォトマスク１０８を移動さ
せ、直線偏光子１０６を通過した光がパターン部１１０
を通過するようにすると、ハーフミラー１１２で重ね合
わされる光は一般に楕円偏光となる。この楕円偏光の長
軸の傾き角，長軸方向および短軸方向の光強度と基板部
１０９を通過させたときに重ね合わされて生じている直
線偏光の偏光角，その光強度とをそれぞれ測定すること
により、パターン部１１０の振幅透過率またはエネルギ
ー透過率、およびこのパターン部１１０を光が通過する
ことによる位相変化量が求められる。ここで、偏光角と
は重ね会わされる前の直線偏光の偏光方向と、重ね合わ
されて生じた直線偏光の偏光方向とのなす角である。

【００１６】ここで、この発明の原理を図２を参照して
説明する。図２（ａ）において、１はこの図２が描かれ
ている紙面内を進行方向とする光、２０１は光１を二分
するためのビームスプリッタ、２０２はビームスプリッ
タ２０１で反射され光路を９０度曲げられた光の光路を
さらに９０度曲げる全反射ミラーである。また、２０３
は入射した光を紙面上で左右方向であるｘ方向に偏光す
る直線偏光子、２０４は入射した光を紙面の裏から表に
向かう方向であるｙ方向に偏光する直線偏光子である。
ビームスプリッタ２０１を通過して直進した光は、直線
偏光子２０３によりｘ方向に偏光された直線偏光２０５
となり、全反射ミラー２０２で反射された光は直線偏光
子２０４によりｙ方向に偏光された直線偏光２０６とな
る。そして、直線偏光２０６は全反射ミラー２０７で進
行方向を９０度曲げられ、ハーフミラー２０８で直線偏
光２０５と合成され、直線偏光２０９となる。

【００１７】位相差が２ｎπ（ｎは整数）の偏光方向の
異なる２つの直線偏光を重ね合わせると、この重ね合わ
せた光はやはり直線偏光となる。直線偏光２０５と直線
偏光２０６とが、ハーフミラー２０８の所でその位相差
が２ｎπ（ｎは整数）となるように、ビームスプリッタ
２０１と全反射ミラー２０２との距離、および全反射ミ
ラー２０７とハーフミラー２０８との距離は調整されて
いる。図２（ｃ）は、この重ね合わされた直線偏光２０
９の偏光状態を示した説明図であり、直線偏光２０５と
直線偏光２０９のなす角である偏光角αは、直線偏光２
０５の光強度と直線偏光２０６の光強度とが等しいとき
４５度となる。

【００１８】一方、図２（ｂ）は直線偏光子２０３とハ
ーフミラー２０８との間の光路の途中に、測定対象のフ
ォトマスクの検査対象部２１０を配置した状態を示す説
明図であり、すなわち、直線偏光２０５の光路の途中に
フォトマスクの検査対象部２１０が存在する場合を示し
ている。直線偏光２０５の光路の途中にフォトマスクの
検査対象部２１０が存在すると、直線偏光２０５は位相
が変化して直線偏光２０５ａとなり、直線偏光２０６と
の位相差が２ｎπ（ｎは整数）ではなくなる。位相差が
２ｎπでない直線偏光２０５ａと直線偏光２０６とを、
ハーフミラー２０８で合成すると、図２（ｄ）に示すよ
うな、楕円偏光２０９ａとなる。

【００１９】ここで、直線偏光２０５の振動電場をＥ
_x ，直線偏光２０６の振動電場をＥ_yとすると、それぞ
れ以下の式（１）と式（２）で示される。

【００２０】 Ｅ_x ＝ａ_x ｃｏｓ（ωｔ−δ₁） ・・・（１）

【００２１】 Ｅ_y ＝ａ_y ｃｏｓ（ωｔ−δ₂） ・・・（２）

【００２２】ここで、ａ_x ，ａ_y は振動電場の振幅であ
る。また、２つの直線偏光の位相差はδ₁ ，δ₂ より以
下に式（３）により示される。

【００２３】 位相差＝δ₁ −δ₂ ・・・（３）

【００２４】直線偏光２０５と直線偏光２０６の場合は
この位相差が２ｎπとなる。そして、直線偏光２０９は
以下の式（４）で示される角αだけｘ 軸より傾き、そ
の振幅は（ａ_x ²＋ａ_y ²）^1/2 である。

【００２５】 ｔａｎα＝ａ_y ／ａ_x ・・・（４）

【００２６】直線偏光２０９の光強度を回転可能な直線
偏光子を介して光強度測定手段により測定することで、
この角αは求められる。すなわち、直線偏光子を回転さ
せながら光強度を測定し、測定している光強度が最大と
なるときのこの直線偏光子の偏光方向とｘ軸との角度が
αである。ここで、このとき測定できる光強度Ｉ_L は以
下に示す等式を成立させる。

【００２７】 Ｉ_L＝ａ_x ²＋ａ_y ² ・・・（５） ａ_x＝（Ｉ_L）^1/2ｃｏｓα ・・・（６） ａ_y＝（Ｉ_L）^1/2ｓｉｎα ・・・（７）

【００２８】一方、図２（ｂ）に示すように、フォトマ
スクの検査対象部２１０により位相が変化した直線偏光
２０５ａの振幅電場はＥ_x ’は以下の式（８）で示され
る。

【００２９】 Ｅ_x ’＝ｂ_x ｃｏｓ（ωｔ−δ₁−θ） ・・・（８） ここでｂ_x は直線偏光２０５ａの振幅、θは直線偏光２
０５と直線偏光２０５ａの位相変化分である。

【００３０】また、直線偏光２０５ａと直線偏光２０６
とを重ね合わせた、図２（ｄ）に示す、楕円偏光の長軸
の半分をＡ，短軸の半分をＢとすると、以下に示す等式
が成立する。

【００３１】 Ａ²＋Ｂ²＝ｂ_x ²＋ａ_x ² ・・・（９） Ａ²−Ｂ²＝（ｂ_x ²−ａ_x ²）cos２φ＋２ｂ_xsin２φconθ ・・・（１０） ここで、φはこの楕円偏光の長軸とｘ 軸とのなす角で
ある。

【００３２】そしてＡ，Ｂ，φはそれぞれ測定により求
めることが可能であり、Ａは楕円偏光の長軸方向の振幅
であるので、これの２乗と等しい光強度を求めることに
よりＡ² が測定可能で、同様にＢ² が測定可能である。
すなわち、前述したように回転可能な直線偏光子を介し
て、楕円偏光の光強度を測定すれば、この直線偏光子の
偏光方向が楕円偏光の長軸方向と一致したとき、その光
強度は最大値を示し、このときの直線偏光子の偏光方向
とｘ 軸とのなす角がφであり、その光強度がＡ² であ
る。また、求められた角φより９０度足したところに直
線偏光子の偏光方向を位置したときの楕円偏光の光強度
が、Ｂ² である。

【００３３】ここで、以上に示した式（６），（７）、
（８）より、ｂ_x ／ａ_x が以下に示す式（１１）により
求められ、このｂ_x ／ａ_x がフォトマスクの検査対象部
２１０の振幅透過率Ｔである。

【００３４】 ｂ_x／ａ_x＝Ｔ ＝（Ａ²＋Ｂ²−Ｉ_Lsin²α）^1/2／（Ｉ_L）^1/2cosα ・・・（１１）

【００３５】また、位相変化θは、式（７），（１
０），（１１）により以下に示す式（１２）により求め
られる。

【００３６】 cosθ= ｛A²-B²-(A²+B²-²I_Lsin²α)cos²φ｝/｛²(A²+B²-I_Lsinα)^1/2I_Lsinαsin²φ｝ ・・・（１２）

【００３７】すなわち、実施例１においては、直線偏光
子１０７で偏光される光の光路長を調整し、透明度の高
い基板部１０９を透過する直線偏光と直線偏光子１０７
を透過して全反射ミラー１１１を反射する直線偏光との
位相差が２ｎπ（ｎは整数）となるようにしてあるの
で、以上に説明したようにして求められる位相変化と振
幅変化は、基板部１０９を基準にした値となる。

【００３８】なお、上記実施例では、超高圧水銀灯１０
１からの光が直進する光路中に検査対象物を配置するよ
うにしたが、これに限るものではなく、直線偏光子１０
７と全反射ミラー１１１との間に検査対象物を配置する
ようにしても良い。また、偏光方向が９０度異なる２つ
の直線偏光の位相差はｎπ（ｎは整数）であれば良く、
ｎが奇数の時は、この２つの直線偏光を重ね合わせる
と、１つの直線偏光の偏光方向をそれぞれｘ座標，ｙ座
標とする座標系で左上がりの直線偏光となる

【００３９】（実施例２）ところで、検査対象のマスク
が非常に大きい場合、図１におけるハーフミラー１０４
と全反射ミラー１０５との距離，全反射ミラー１１１と
ハーフミラー１１２との距離が大きくなり、この光路を
通る光と直進する光との光路差が大きくなる。光路差が
大きくなることにより光路長が大きくなり、これがフィ
ルタ１０３で単色化した単色光で実現できる可干渉距離
を越えたばあい、ハーフミラー１１２で重ね合わせる２
つの直線偏光の位相差を２ｎπ（ｎは整数）とすること
ができなくなる。

【００４０】実在する光源から放出される光波は波連の
連続時間が有限であり、また振動数にも有限の幅がある
ので、その干渉できる性質である可干渉性は部分的であ
る。この可干渉性（コヒーレンス）の継続時間と光源の
スペクトルの幅の逆数との間にはおおよそ比例の関係が
あり、光源のスペクトルの幅が狭いほど可干渉距離（可
干渉時間）は長くなる。したがって、光路長を長くする
ためには光源の波長のスペクトル幅（帯域）を狭くする
必要がある。

【００４１】図３（ａ）は、大きなフォトマスクに対し
てもこの発明を対応させるとき、光路長を長くするため
に、光源より帯域を狭くした光を取り出すための構成を
示す構成図である。同図において、３０１は発する光が
輝線スペクトルである低圧水銀灯、３０２は低圧水銀灯
３０１からの光を集光し平行とする光学系、３０３は図
３（ｂ）に示すように複数の透過帯域幅を有するバンド
パスフィルタであるエタロンである。エタロン３０３
は、図３（ａ）に示すように、２枚の同一形状の透明体
を平行に対向させた構成であり、その対向する２つの面
は半めっきが施されている。

【００４２】図３（ｂ）に示す間隔と半値全幅は、エタ
ロン３０３の対向する平行平面の間隔と、半めっきによ
る反射膜の反射率とで決定される。しかし、透過帯域の
位置そのものは、対向する平行平面と入射する光線との
なす角により決定される。低圧水銀灯３０１からの光は
連続スペクトルでなく輝線スペクトルであり、これをエ
タロン３０３で分光するので、より帯域幅の狭い光が取
り出せる。なお、光源にレーザ光を用いる場合はこれに
限るものではなく、レーザ光はコヒーレントでありスペ
クトル幅の非常にせまい単色光なので、光路が長くなっ
てもそのまま使用できる。

【００４３】（実施例３）ところで、上記実施例では光
源からの光を二分して、一方の光を基準とするようにし
ていたが、これに限るものではなく、光源からの光を多
数に分配して複数のフォトマスクを検査することもでき
る。図４は、同時に２枚のフォトマスクの検査ができ
る、この発明の実施例３の光学測定装置の構成を示す構
成図である。同図において、４０１は集光され平行光束
とされかつ単色化された光源光、４０２は光源光４０１
の４分の１の強度だけ直進透過し、残りは反射するビー
ムスプリッタ、４０３は入射した光の３分の１だけ反射
して残りは透過するハーフミラー、４０４は全反射ミラ
ー、４０５，４０６は入射した光を図４が描かれている
紙面と垂直方向に偏光する直線偏光子、４０７は入射し
た光を直線偏光子４０５，４０６と直交する方向に偏光
する直線偏光子である。以上の構成により、光源光４０
１は同一の方向に進む３つの直線偏光４０８，４０９，
４１０に変換される。直線偏光４０８と直線偏光４０９
の偏光方向は同一であり、直線偏光４１０の偏光方向は
はそれらと直交する。

【００４４】また、４１１，４１２は検査対象のフォト
マスクであり、フォトマスク４１１には直線偏光４０８
が入射し、フォトマスク４１２には直線偏光４０９が入
射する。そして、直線偏光４１０はフォトマスクなどを
介すること無く、その強度の半分の直線偏光４１０ａが
ハーフミラー４１３でその進行方向を９０度曲げられ、
ハーフミラー４１５に入射する。ここで透過した直線偏
光４１０ｂは全反射ミラー４１４でその方向を９０度曲
げられ、ハーフミラー４１６に入射する。ハーフミラー
４１５ではフォトマスク４１２を通過した直線偏光４０
９ａも入射し、ここで直線偏光４１０ａと合成されて偏
光４０９ｂとなる。同様に、ハーフミラー４１６では、
フォトマスク４１１を透過した直線偏光４０８ａが入射
し、直線偏光４１０ｂと合成されて偏光４０８ｂとな
る。

【００４５】偏光４０８ｂと偏光４０９ｂは、それぞれ
直線偏光子４１７，４１８を介して光強度検出器４１
９，４２０に入射する。前述実施例と同様に、この直線
偏光子４１７，４１８をそれぞれ回転させながら偏光４
０８ｂと偏光４０９ｂの強度を測定することにより、フ
ォトマスク４１１，４１２の検査対象領域の振幅透過率
と位相変化量とが測定できる。

【００４６】ここで、フォトマスク４１１，４１２がそ
れぞれの光路に配置されていないとき、ハーフミラー４
１５に入射する直線偏光４０９と直線偏光４１０ａと
は、位相差が２ｎπ（ｎは整数）なっていなくてはなら
ない。ハーフミラー４１６に入射する直線偏光４０８と
直線偏光４１０ｂについても同様である。ハーフミラー
４０３，４１５を矢印４２１の方向に移動させ、全反射
ミラー４０４，４１４，ハーフミラー４１３を矢印４２
２の方向に移動させて光路長を調整し、その位相差を２
ｎπになるようにする。

【００４７】（実施例４）上記実施例では、収束し平行
光束とし、そして単色化した光源光を複数に分岐し、こ
の分岐した内の１つの光路には検査対象フォトマスクを
配置せず、残りの光路に検査対象フォトマスクを配置す
るようにしていた。しかし、これに限るものではなく、
光源光を２つに分けた光路のどちらにもフォトマスクを
配置するようにしても良い。このようにすることで、こ
の２つののフォトマスクを比較検査することができる。

【００４８】図５は、同一のパターンを形成した同一の
２つのフォトマスクを比較して、異なる部分を欠陥とし
て検出できる光学測定装置の構成を示す構成図である。
同図において、５０１は上記実施例と同様にコリメート
され単色化された光源光、５０２は光源光５０１を２分
化するハーフミラー、５０３，５０４は全反射ミラー、
５０５は入射した光を図４が描かれている紙面と垂直方
向に偏光する直線偏光子、５０６は入射した光を直線偏
光子５０５と直交する方向に偏光する直線偏光子であ
る。

【００４９】また、５０７，５０８は検査対象のフォト
マスク、５０９，５１０は直線偏光に対して透明で同一
の材料，同一の厚さであるフォトマスク５０７，５０８
を載置する支持テーブル、５１１，５１２はそれぞれフ
ォトマスク５０７，５０８および支持テーブル５０９，
５１０を通過してきた直線偏光の光路を変更する全反射
ミラー、５１３は全反射ミラー５１１を反射してきた直
線偏光、５１４は全反射ミラー５１２を反射してきた直
線偏光、５１５は直線偏光５１３と直線偏光５１４とを
重ね合わせるハーフミラーである。

【００５０】ハーフミラー５０２で２分割され、直線偏
光子５０５，５０６で互いに直交する方向に偏光された
直線偏光は、ハーフミラー５１５の所ではその位相差が
２ｎπ（ｎは整数）となるように、その光路長は調整さ
れている。そしてこのとき、直線偏光５１３と直線偏光
５１４は、ハーフミラー５１５で重ね合わされて特定の
偏光方向を持つ直線偏光となる。また、支持台５０９と
支持台５１０は、図示していない駆動手段によりそれぞ
れ同期して移動する。

【００５１】上記のように構成してあると、フォトマス
ク５０８がフォトマスク５０７の複製である場合、ハー
フミラー５１５で重ね合わされた光は、前述した特定の
偏光方向を持つ直線偏光になるはずである。しかし、複
製した方のフォトマスク５０８に、複製で生じた欠陥が
存在する場合、同期して移動する支持台５０９，５１０
が移動して、その欠陥が光路中に来たとき、直線偏光５
１４は直線偏光５１３との位相差が２ｎπ（ｎは整数）
ではなくなる。すなわち、ハーフミラー５１５で重ね合
わされる光は、直線偏光ではなくなり、楕円偏光とな
る。

【００５２】一方、前述の特定の偏光方向を持つ直線偏
光の偏光方向と同一の角度に直線偏光子５１６の角度を
設定しておけば、入射する光が楕円偏光となれば光強度
検出器５１７で検出する光強度が変化する。したがっ
て、光強度検出器５１７の検出する光強度が変化するこ
とにより、フォトマスク５０７とフォトマスク５０８と
の違い、すなわちフォトマスク５０８の欠陥が検出でき
る。

【００５３】ところで、前述実施例では、光強度検出器
の手前に配置した直線偏光子を回転させながら、光強度
を測定していたが、これに限るものではな。図６は、重
ね合わされて生じる偏光の偏光状態を、複数の光強度検
出器で観察するようにした光学測定装置の構成を示す構
成図である。同図において、６０１は重ね合わされて生
じた偏光であり、例えば、実施例３で示す図４の偏光４
０８ｂと同様の光である。

【００５４】また、６１１は偏光６０１が最初に入射す
る１番目のビームスプリッタ、６１２は２番目のビーム
スプリッタ、６１３は３番目のビームスプリッタ、６１
４はｎ−１番目のビームスプリッタ、６１５は全反射ミ
ラーである。１番目のビームスプリッタ６１１では、入
射する光のうちｎ分の１の強度を透過して直進させ、残
りは反射してその方向を９０度曲げる。２番目のビーム
スプリッタ６１２は、入射する光のうち１／（ｎ−１）
の強度を反射してその方向を９０度曲げ、残りは透過し
て直進させる。３番目のビームスプリッタ６１３は、入
射する光のうち１／（ｎ−２）の強度を反射してその方
向を９０度曲げ、残りは透過して直進させる。ｎ−１番
目のビームスプリッタ６１４は、入射する光のうち１／
（１＋１）の強度、すなわち半分を反射してその方向を
９０度曲げ、残りは透過して直進させる。

【００５５】そして、６２１〜６２５はそれぞれ、ビー
ムスプリッタ６１１〜６１４，全反射ミラー６１５を反
射した光を受ける直線偏光子，６３１〜６３５はそれぞ
れ直線偏光子６２１〜６２５を通過した光を受けその強
度を測定する光強度検出器である。直線偏光子６２２は
直線偏光子６２１とその偏光方向が３６０／ｎ度ずれて
いる。同様に、直線偏光子６２３は直線偏光子６２１と
その偏光方向が（３６０／ｎ）×２度ずれ、直線偏光子
６２４は直線偏光子直線偏光子６２１とその偏光方向が
（３６０／ｎ）×（ｎ−２）度ずれている。そして、直
線偏光子６１５は直線偏光子直線偏光子６２１とその偏
光方向が（３６０／ｎ）×（ｎ−１）度、すなわち逆方
向より見ると３６０／ｎ度ずれている。

【００５６】以上に示したように、直線偏光子と光強度
検出器とをｎ組設け、それぞれに入射する光の強度を偏
光６０１のｎ分の１となるように等しくし、そしてｎ個
の直線偏光子をその偏光方向が３６０／ｎ度づつずれる
ように配置しておけば、偏光６０１の偏光状態が、３６
０／ｎ度の精度で瞬時に測定できる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、測定対象の光学部品の各部の透過率と位相変化とが
簡便にかつ正確に測定することができる。また、測定対
象の光学部品の厚さがわかっていれば、測定した振幅透
過率と位相変化量とから、その光学部品の屈折率や吸収
係数、あるいは透過光の消衰係数が求められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例である光学測定装置の構成
を示す構成図である。

【図２】位相が揃った直線偏光を重ね合わせた状態と、
揃っていない直線偏光を重ね合わせた状態とを示す説明
図である。

【図３】この発明の他の実施例である光学測定装置を説
明するための説明図である。

【図４】この発明の他の実施例である光学測定装置の構
成を示す構成図である。

【図５】この発明の他の実施例である光学測定装置の構
成を示す構成図である。

【図６】この発明の他の実施例である光学測定装置の構
成を示す構成図である。

【図７】位相シフトマスクの効果を示す説明図である。

【符号の説明】

１０１ 高圧水銀灯 １０２ 光学系 １０３ フィルタ １０４ １１２ ハーフミラー １０５ １１１ 全反射ミラー １０６ １０７ １１３ 直線偏光子 １０８ フォトマスク １０９ 基板部 １１０ パターン部 １１４ 光強度検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を分割して異なる第１および第２の光
   路を通過させ、 第１の光路には第１の方向に偏光した第１の直線偏光を
   出射させ、 第２の光路には前記第１の方向とは異なる第２の方向に
   偏光した第２の直線偏光を出射させ、 前記第１と第２の直線偏光の位相差が円周率の整数倍と
   なるようにして重ね合わせ、 前記第１の光路と第２の光路の少なくとも一方に測定対
   象物を配置し、 重ね合わせた光の偏光状態を測定することを特徴とする
   光学測定方法。
2. 【請求項２】 光を分割して異なる第１および第２の光
   路を通過させる分割手段と、 第１の光路に配置され通過する光を偏光して第１の直線
   偏光とする第１の偏光手段と、 第２の光路に配置され通過する光を前記第１の直線偏光
   とは異なる方向に偏光して第２の直線偏光とする第２の
   偏光手段と、 前記第１の直線偏光と第２の直線偏光との少なくとも一
   方の位相を変化させる位相調整手段と、 前記第１の直線偏光と第２の直線偏光とを重ね合わせる
   光合成手段と、 前記第１の偏光手段もしくは第２の偏光手段の少なくと
   も一方と前記光合成手段との間の光路中に測定対象物を
   配置する配置手段と、 前記光合成手段により重ね合わされた光の偏光状態を測
   定する測定手段とを備えたことを特徴とする光学測定装
   置。