JP2015108702A - 位相シフト量測定装置及び測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シアリング干渉計6を用いてモニタパターンの位相シフト量及び透過率を同時に測定する。モニタパターンを通過した光と非パターンエリアを通過した光との干渉光の位相差から位相シフト量を求める。また、モニタパターンを通過した光と非パターンエリアを通過した光との干渉光の振幅及び非パターンエリアを通過した光同士の干渉光の振幅を用いてモニタパターンの透過率を求める。
【選択図】図1
Description
位相シフトマスクに形成されたモニタパターン及びその周辺のエリアに向けて照明ビームを投射する光源装置と、
位相シフトマスクから出射した光を集光する対物レンズと、
前記対物レンズにより集光された光から、互いに横ずらしされた第1及び第2のシアリングビームを形成する手段、これら第1及び第2のシアリングビームについて1周期分の位相変調を行う手段、及び、位相変調された第1及び第2のシアリングビームを合成して干渉ビームを形成する手段を有するシアリング干渉計と、
前記シアリング干渉装置から出射した干渉ビーム受光し、前記第1のシアリングビームのモニタパターンを通過した光と第2のシアリングビームの周辺エリアを通過した光との干渉光である第1の干渉光の輝度、前記第2のシアリングビームのモニタパターンを通過した光と第1のシアリングビームの周辺エリアを通過した光との干渉光である第2の干渉光の輝度、及び、前記第1のシアリングビームの周辺エリアを通過した光と第2のシアリングビームの周辺エリアを通過した光との干渉光である第3の干渉光の輝度を検出する光検出手段と、
前記光検出手段からの出力信号を受け取り、位相シフターの透過率及び位相シフト量を算出する信号処理装置とを有し、
前記信号処理装置は、前記第1の干渉光と第2の干渉光との位相差から位相シフターの位相シフト量を求め、前記第1の干渉光の振幅と第3の干渉光の振幅から位相シフターの透過率を求めることを特徴とする。
位相シフトマスクに形成されているモニタパターンとその周辺のエリアに向けて照明ビームを投射する工程と、
シアリング干渉計のシアリング量を、モニタパターンの2つの画像同士が重なり合わないように設定する工程と、
位相シフトマスクから出射した透過光から、横ずらしされた2本の透過ビームを形成し、これら2本の透過ビームについて1周期分の位相変調を行う工程と、
モニタパターンの第1の画像と周辺エリアの画像との干渉画像を形成する第1の干渉光の輝度、モニタパターンの第2の画像と周辺エリアの画像との干渉画像を形成する第2の干渉光の輝度、及び、周辺エリア同士の干渉画像を形成する第3の干渉光の輝度を検出する工程と、
前記第1〜第3の干渉光について、位相変調量と輝度変化との関係を示す位相変調データを取得する工程と、
前記第1及び第2の干渉光の位相変調データから位相シフターの位相シフト量を算出し、前記第1の干渉光の位相変調データと第3の干渉光の位相変調データから位相シフターの透過率を算出する工程とを含むことを特徴とする。
φ=φ0−φ1
φ=φ2−φ0
モニタパターンの位相シフト量φは以下の式により与えられる。
φ=(φ2 − φ1 )/2
従って、横ずらし干渉画像中に含まれる第1及び第2の干渉画像の位相差φ1 及びφ2 からモニタパターンの位相シフト量が求まる。
I=A1 2+A2 2+2√A1×√A2×cosφ
ここで、モニタパターン(光透過部:開口部)の画像同士の干渉画像の輝度をI1とし、モニタパターンの画像と周辺エリア(ハーフトーン膜領域)の画像との干渉画像の輝度をI2とし、周辺エリアの画像同士の干渉画像の輝度をI3とする。また、モニタパターンを通過した光の輝度をAQZとし、周辺エリアを通過した光の輝度をATHとする。上記3つの干渉画像の輝度は以下の式で表される。
I1=AQZ 2+AQZ 2+2√AQZ×√AQZ×cosφ
I2=AQZ 2+AHT 2+2√AQZ×√AHT×cosφ
I3=AHT 2+AHT 2+2√AHT×√AHT×cosφ
Amp1=2√AQZ×√AQZ
Amp2=2√AQZ×√AHT
Amp3=2√AHT×√AHT
T=Amp3/Amp1
=AHT/AQZ
上記式により規定される透過率は、従来の透過率測定である。
T=AHT/AQZ
=(√AHT/√AQZ)2
=(Amp3/Amp2)2
上式が示すように、石英ガラスの透過率を基準する位相シフターの相対透過率は、モニタパターンの画像と周辺エリアの画像との干渉画像の輝度の振幅と、周辺エリアの画像同士の干渉画像の輝度の振幅との比率により求めることができる。従って、石英ガラスの透過率を基準とする位相シフター(ハーフトーン膜:遮光膜)の透過率は、図3に示す干渉画像を1周期だけ変調して第1又は第2の干渉画像の振幅と第3の干渉画像の振幅を求め、求めた振幅の比率の2乗を求めることにより得ることができる。
さらに、上述した実施例では、シアリング干渉計としてマッファツェンダ干渉計を用いたが、ノマルスキープリズムやウォルストンプリズムを用いることも可能である。
2 集光レンズ
3 位相シフトマスク
4 対物レンズ
5 リレーレンズ
6 シアリング干渉計
7,10 ハーフミラー
8,12 ダブルウエッジプリズム
9,11 全反射ミラー
13 リニアモータ
14 結像レンズ
15 2次元撮像装置
16 増幅器
17 信号処理装置
位相シフトマスクに形成されたモニタパターン及びその周辺のエリアに向けて照明ビームを投射する光源装置と、
位相シフトマスクから出射した光を集光する対物レンズと、
前記対物レンズにより集光された光から、互いに横ずらしされた第1及び第2のシアリングビームを形成する手段、これら第1及び第2のシアリングビームについて1周期分の位相変調を行う手段、及び、位相変調された第1及び第2のシアリングビームを合成して干渉ビームを形成する手段を有するシアリング干渉計と、
前記シアリング干渉装置から出射した干渉ビーム受光し、前記第1のシアリングビームのモニタパターンを通過した光と第2のシアリングビームの周辺エリアを通過した光との干渉光である第1の干渉光の輝度、前記第2のシアリングビームのモニタパターンを通過した光と第1のシアリングビームの周辺エリアを通過した光との干渉光である第2の干渉光の輝度、及び、前記第1のシアリングビームの周辺エリアを通過した光と第2のシアリングビームの周辺エリアを通過した光との干渉光である第3の干渉光の輝度を検出する光検出手段と、
前記光検出手段からの出力信号を受け取り、位相シフターの透過率及び位相シフト量を算出する信号処理装置とを有し、
前記信号処理装置は、前記第1の干渉光と第2の干渉光との位相差から位相シフターの位相シフト量を求め、前記第1の干渉光の振幅と第3の干渉光の振幅から位相シフターの透過率を求めることを特徴とする。
ハーフトーン膜に形成した光透過部により構成され、又は光透過部に形成したハーフトーン膜により構成されるモニタパターンに向けて照明ビームを投射する工程と、
シアリング干渉計のシアリング量を調整し、モニタパターンを透過した透過光とモニタパターンの周辺エリアを透過した透過光とにより形成される第1及び第2の干渉画像、及びモニタパターンの周辺エリアを透過した透過光同士により形成される第3の干渉画像を含む横ずらし干渉画像を2次元撮像装置上に形成する工程と、
前記第1〜第3の干渉画像を含む横ずらし干渉画像について1周期分の位相変調を行って、第1〜第3の干渉画像について位相変調量と輝度値との関係を示す位相変調データをそれぞれ取得する工程と、
前記第1及び第2の干渉画像の位相変調データを用いて、第1の干渉画像と第2の干渉画像との間の位相シフト量を算出し、位相シフターの位相シフト量として出力する工程と、
前記第1の干渉画像の位相変調データの振幅と第3の干渉画像の位相変調データの振幅との比の2乗を算出し、位相シフターの透過率として出力する工程とを含むことを特徴とする。
Claims (8)
- 位相シフトマスクに形成されている位相シフターの位相シフト量及び透過率を測定する位相シフト量測定装置であって、
位相シフトマスクに形成されたモニタパターン及びその周辺のエリアに向けて照明ビームを投射する光源装置と、
位相シフトマスクから出射した光を集光する対物レンズと、
前記対物レンズにより集光された光から、互いに横ずらしされた第1及び第2のシアリングビームを形成する手段、これら第1及び第2のシアリングビームについて1周期分の位相変調を行う手段、及び、位相変調された第1及び第2のシアリングビームを合成して干渉ビームを形成する手段を有するシアリング干渉計と、
前記シアリング干渉装置から出射した干渉ビーム受光し、前記第1のシアリングビームのモニタパターンを通過した光と第2のシアリングビームの周辺エリアを通過した光との干渉光である第1の干渉光の輝度、前記第2のシアリングビームのモニタパターンを通過した光と第1のシアリングビームの周辺エリアを通過した光との干渉光である第2の干渉光の輝度、及び、前記第1のシアリングビームの周辺エリアを通過した光と第2のシアリングビームの周辺エリアを通過した光との干渉光である第3の干渉光の輝度を検出する光検出手段と、
前記光検出手段からの出力信号を受け取り、位相シフターの透過率及び位相シフト量を算出する信号処理装置とを有し、
前記信号処理装置は、前記第1の干渉光と第2の干渉光との位相差から位相シフターの位相シフト量を求め、前記第1の干渉光の振幅と第3の干渉光の振幅から位相シフターの透過率を求めることを特徴とする位相シフト量測定装置。 - 請求項1に記載の位相シフト量測定装置において、前記モニタパターンは、位相シフト膜中に細長いストライプ状の光透過部として形成され又は光透過部中に細長いストライプ状の位相シフト膜により形成され、
前記シアリング干渉計のシアリング量は、前記光検出手段上において、前記第1のシアリングビームにより形成されるモニタパターンの画像と第2のシアリングビームにより形成されるモニタパターンの画像とが重なり合わないように設定されていることを特徴とする位相シフト量測定装置。 - 請求項2に記載の位相シフト量測定装置において、前記信号処理装置は、前記1周期分の位相変調による第1及び第3の干渉光の位相変調量に対する輝度の変化から第1及び第3の干渉光の振幅を求めることを特徴とする位相シフト量測定装置。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の位相シフト量測定装置において、前記光検出手段は2次元撮像装置により構成され、
前記信号処理装置は、第1〜第3の干渉光をそれぞれ受光する第1〜第3の画素エリアからそれぞれ出力される輝度信号からモニタパターンの透過率及び位相シフト量を算出することを特徴とする位相シフト量測定装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の位相シフト量測定装置において、前記光検出手段は、前記第1〜第3の干渉光をそれぞれ受光する第1〜第3の光検出器により構成され、
前記信号処理装置は、前記第1〜第3の光検出器からそれぞれ出力される輝度信号からモニタパターンの透過率及び位相シフト量を算出することを特徴とする位相シフト量測定装置。 - シアリング干渉計を用いて位相シフトマスクに形成されている位相シフターの位相シフト量及び透過率を測定する測定方法であって、
位相シフトマスクに形成されているモニタパターンとその周辺のエリアに向けて照明ビームを投射する工程と、
シアリング干渉計のシアリング量を、モニタパターンの2つの画像同士が重なり合わないように設定する工程と、
位相シフトマスクから出射した透過光から、横ずらしされた2本の透過ビームを形成し、これら2本の透過ビームについて1周期分の位相変調を行う工程と、
モニタパターンの第1の画像と周辺エリアの画像との干渉画像を形成する第1の干渉光の輝度、モニタパターンの第2の画像と周辺エリアの画像との干渉画像を形成する第2の干渉光の輝度、及び、周辺エリア同士の干渉画像を形成する第3の干渉光の輝度を検出する工程と、
前記第1〜第3の干渉光について、位相変調量と輝度変化との関係を示す位相変調データを取得する工程と、
前記第1及び第2の干渉光の位相変調データから位相シフターの位相シフト量を算出し、前記第1の干渉光の位相変調データと第3の干渉光の位相変調データから位相シフターの透過率を算出する工程とを含むことを特徴とする測定方法。 - 請求項6に記載の測定方法において、前記第1〜第3の干渉光は2次元撮像装置により受光され、さらに、前記2次元撮像装置の第1〜第3の干渉光を受光する画素エリアを特定する工程を含み、
前記特定された3つの画素エリアからの出力信号を用いて位相シフターの位相シフト量及び透過率が同時に測定されることを特徴とする測定方法。 - 請求項6又は7に記載の測定方法において、前記照明ビームは、波長が193nmのコヒーレントな波長光又は部分的にコヒーレントな波長光により構成されることを特徴とする測定方法。
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