JP3439119B2 - 位相シフトマスク基板用位相シフト量測定方法及び装置 - Google Patents
位相シフトマスク基板用位相シフト量測定方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位相シフトマスク
基板用位相シフト量測定装置に関し、特に、半導体素子
を製造する際のリソグラフィー工程において、被投影原
板として用いられるフォトマスクの中でもハーフトーン
型位相シフトマスクを作製する前段階の位相シフトマス
クブランクスの位相シフト量を直接測定するための装置
に関する。
基板用位相シフト量測定装置に関し、特に、半導体素子
を製造する際のリソグラフィー工程において、被投影原
板として用いられるフォトマスクの中でもハーフトーン
型位相シフトマスクを作製する前段階の位相シフトマス
クブランクスの位相シフト量を直接測定するための装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】位相シフトマスクの１つとしてハーフト
ーン型位相シフトマスクが知られている。ハーフトーン
型位相シフトマスクは、例えば図３に示すような工程で
作製される。まず、図３（ａ）に示すように、光学研磨
され、よく洗浄された高純度合成石英基板２１を用意
し、次に、図３（ｂ）に示すように、その基板２１上に
クロム化合物等の半透明膜２２を、使用波長λの光の位
相シフト量が半透明膜２２を設けない部分に比べて１８
０°あるいはその奇数倍ずれるように成膜して位相シフ
トマスクブランクス２３を得る。次に、図３（ｃ）に示
すように、そのブランクス２３上にリソグラフィー法に
よりレジストパターン２４を形成する。次に、図３
（ｄ）に示すように、レジストパターン２４から露出さ
れた半透明膜２２を高周波プラズマ中にさらすことによ
って、選択的にドライエッチングを行い、所望の半透明
膜パターン２５を得る。最後に、残ったレジスト２４を
剥離し、同図（ｅ）に示すように、ハーフトーン位相シ
フト部２５の使用波長λの透過率が１％〜５０％である
ハーフトーン型位相シフトフォトマスク２６が得られ
る。
ーン型位相シフトマスクが知られている。ハーフトーン
型位相シフトマスクは、例えば図３に示すような工程で
作製される。まず、図３（ａ）に示すように、光学研磨
され、よく洗浄された高純度合成石英基板２１を用意
し、次に、図３（ｂ）に示すように、その基板２１上に
クロム化合物等の半透明膜２２を、使用波長λの光の位
相シフト量が半透明膜２２を設けない部分に比べて１８
０°あるいはその奇数倍ずれるように成膜して位相シフ
トマスクブランクス２３を得る。次に、図３（ｃ）に示
すように、そのブランクス２３上にリソグラフィー法に
よりレジストパターン２４を形成する。次に、図３
（ｄ）に示すように、レジストパターン２４から露出さ
れた半透明膜２２を高周波プラズマ中にさらすことによ
って、選択的にドライエッチングを行い、所望の半透明
膜パターン２５を得る。最後に、残ったレジスト２４を
剥離し、同図（ｅ）に示すように、ハーフトーン位相シ
フト部２５の使用波長λの透過率が１％〜５０％である
ハーフトーン型位相シフトフォトマスク２６が得られ
る。
【０００３】このようなハーフトーン型位相シフトマス
ク２６を作製する場合、位相シフター層を構成する半透
明膜２２を位相シフト量が正確に１８０°（あるいはそ
の奇数倍）になるように形成することが重要である。そ
の測定には、従来、主に以下の２つの方法があった。
ク２６を作製する場合、位相シフター層を構成する半透
明膜２２を位相シフト量が正確に１８０°（あるいはそ
の奇数倍）になるように形成することが重要である。そ
の測定には、従来、主に以下の２つの方法があった。
【０００４】ａ）破壊検査：ハーフトーン型位相シフト
マスクブランクス上に、リフトオフ法あるいはフォトリ
ソグラフィー法によって位相シフターパターンを形成
し、位相シフター部と非位相シフター部を作製した後、
ステッパー露光で用いられる波長と同一波長の光による
干渉を利用した位相差測定装置により位相シフター部と
非位相シフター部の位相シフト量の測定を行う。
マスクブランクス上に、リフトオフ法あるいはフォトリ
ソグラフィー法によって位相シフターパターンを形成
し、位相シフター部と非位相シフター部を作製した後、
ステッパー露光で用いられる波長と同一波長の光による
干渉を利用した位相差測定装置により位相シフター部と
非位相シフター部の位相シフト量の測定を行う。
【０００５】ｂ）非破壊検査：位相シフター層の膜厚を
光学式膜厚計により計測後、既知の位相シフター層の屈
折率と計測された膜厚から計算によって位相シフト量を
求める。
光学式膜厚計により計測後、既知の位相シフター層の屈
折率と計測された膜厚から計算によって位相シフト量を
求める。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来法では、非破
壊検査でハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを
直接シフト量の測定を行うことができなかったため、マ
スクパターンが形成されるまでハーフトーン型位相シフ
トマスクの位相シフト量の検査をすることができず、位
相シフト量の初期不良を完全に回避することは困難とい
う問題があった。
壊検査でハーフトーン型位相シフトマスクブランクスを
直接シフト量の測定を行うことができなかったため、マ
スクパターンが形成されるまでハーフトーン型位相シフ
トマスクの位相シフト量の検査をすることができず、位
相シフト量の初期不良を完全に回避することは困難とい
う問題があった。
【０００７】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、透明基板上に位
相シフター層を成膜した時点でその位相シフト量を非接
触・非破壊で正確に直接測定する方法と装置を提供する
ことである。
みてなされたものであり、その目的は、透明基板上に位
相シフター層を成膜した時点でその位相シフト量を非接
触・非破壊で正確に直接測定する方法と装置を提供する
ことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の位相シフトマス
ク基板用位相シフト量測定方法は、透明基板上に位相シ
フター層を形成する前後にその透明基板の同一箇所の透
過光の位相差を二光束干渉計を用いて測定する位相シフ
トマスク基板用位相シフト量測定方法において、前記透
明基板に位相シフター層を形成する間に、前記透明基板
を載置する干渉計のサンプルステージ上にダミー透明基
板を代わりに載置して、その間の前記ダミー透明基板を
透過する光の位相変動を検出し、前記透明基板に位相シ
フター層を形成した後の前記透明基板を透過する光の位
相を測定する際に、その位相変動分を干渉計の一方の光
路の光路長補正を行って相殺することを特徴とする方法
である。
ク基板用位相シフト量測定方法は、透明基板上に位相シ
フター層を形成する前後にその透明基板の同一箇所の透
過光の位相差を二光束干渉計を用いて測定する位相シフ
トマスク基板用位相シフト量測定方法において、前記透
明基板に位相シフター層を形成する間に、前記透明基板
を載置する干渉計のサンプルステージ上にダミー透明基
板を代わりに載置して、その間の前記ダミー透明基板を
透過する光の位相変動を検出し、前記透明基板に位相シ
フター層を形成した後の前記透明基板を透過する光の位
相を測定する際に、その位相変動分を干渉計の一方の光
路の光路長補正を行って相殺することを特徴とする方法
である。
【０００９】この場合、二光束干渉計の何れか一方の光
路長を常時干渉縞一周期分変調するようにすることが望
ましい。
路長を常時干渉縞一周期分変調するようにすることが望
ましい。
【００１０】また、本発明の位相シフトマスク基板用位
相シフト量測定装置は、透明基板上に位相シフター層を
形成する前後にその透明基板の同一箇所の透過光の位相
差を測定する位相シフトマスク基板用位相シフト量測定
装置において、同一光源からの光を測定光路と参照光路
に分割する光路分割手段と、測定光路中に配置され、測
定サンプルを交換可能に載置するサンプルステージと、
測定光路と参照光路を合成する光路合成手段と、測定光
路と参照光路の何れか一方に配置された位相変調手段
と、測定光路と参照光路の何れか一方に配置された第１
の光路長補正手段と、測定光路と参照光路の何れか一方
に配置された第２の光路長補正手段と、前記光路合成手
段で合成され干渉した光を光電変換する手段と、前記光
電変換からの検出信号を受け、前記位相変調手段、前記
第１の光路長補正手段、前記第２の光路長補正手段を制
御する制御装置と、前記制御装置に接続された記憶手段
とを備え、前記制御装置は、前記位相変調手段に干渉縞
を一周期分変調するための信号を送り、測定サンプルを
位相シフター層形成前の透明基板からダミー透明基板
へ、また、ダミー透明基板から位相シフター層形成後の
透明基板へ切り換える際に、位相シフター層形成前の透
明基板とダミー透明基板との間の光路長差を補正するた
めの信号を前記第１の光路長補正手段に送と共に、ダミ
ー透明基板を透過する光の位相変動を検出し、測定サン
プルをダミー透明基板から位相シフター層形成後の透明
基板へ切り換えた場合に、前記位相変動分の光路長補正
信号を前記第２の光路長補正手段に送ることを特徴とす
るものである。
相シフト量測定装置は、透明基板上に位相シフター層を
形成する前後にその透明基板の同一箇所の透過光の位相
差を測定する位相シフトマスク基板用位相シフト量測定
装置において、同一光源からの光を測定光路と参照光路
に分割する光路分割手段と、測定光路中に配置され、測
定サンプルを交換可能に載置するサンプルステージと、
測定光路と参照光路を合成する光路合成手段と、測定光
路と参照光路の何れか一方に配置された位相変調手段
と、測定光路と参照光路の何れか一方に配置された第１
の光路長補正手段と、測定光路と参照光路の何れか一方
に配置された第２の光路長補正手段と、前記光路合成手
段で合成され干渉した光を光電変換する手段と、前記光
電変換からの検出信号を受け、前記位相変調手段、前記
第１の光路長補正手段、前記第２の光路長補正手段を制
御する制御装置と、前記制御装置に接続された記憶手段
とを備え、前記制御装置は、前記位相変調手段に干渉縞
を一周期分変調するための信号を送り、測定サンプルを
位相シフター層形成前の透明基板からダミー透明基板
へ、また、ダミー透明基板から位相シフター層形成後の
透明基板へ切り換える際に、位相シフター層形成前の透
明基板とダミー透明基板との間の光路長差を補正するた
めの信号を前記第１の光路長補正手段に送と共に、ダミ
ー透明基板を透過する光の位相変動を検出し、測定サン
プルをダミー透明基板から位相シフター層形成後の透明
基板へ切り換えた場合に、前記位相変動分の光路長補正
信号を前記第２の光路長補正手段に送ることを特徴とす
るものである。
【００１１】この場合、位相変調手段と第２の光路長補
正手段を同一のリニア駆動のダブルウェッジプリズムか
ら構成することができる。
正手段を同一のリニア駆動のダブルウェッジプリズムか
ら構成することができる。
【００１２】また、第１の光路長補正手段をリニア駆動
のダブルウェッジプリズムから構成することができる。
のダブルウェッジプリズムから構成することができる。
【００１３】さらに、位相変調手段と第１の光路長補正
手段と第２の光路長補正手段を同一のリニア駆動のダブ
ルウェッジプリズムから構成することもできる。
手段と第２の光路長補正手段を同一のリニア駆動のダブ
ルウェッジプリズムから構成することもできる。
【００１４】本発明においては、透明基板に位相シフタ
ー層を形成する間に、透明基板を載置する干渉計のサン
プルステージ上にダミー透明基板を代わりに載置して、
その間のダミー透明基板を透過する光の位相変動を検出
し、透明基板に位相シフター層を形成した後の透明基板
を透過する光の位相を測定する際に、その位相変動分を
干渉計の一方の光路の光路長補正を行って相殺するの
で、基板上に位相シフター層を形成した時点で、サンプ
ルに対して非接触・非破壊で位相シフト量を測定でき
る。また、膜厚、屈折率の測定による間接的な保証と異
なり、位相シフター層形成前後での測定間隔が長時問に
わたっても位相シフト量を正確に測定できる。
ー層を形成する間に、透明基板を載置する干渉計のサン
プルステージ上にダミー透明基板を代わりに載置して、
その間のダミー透明基板を透過する光の位相変動を検出
し、透明基板に位相シフター層を形成した後の透明基板
を透過する光の位相を測定する際に、その位相変動分を
干渉計の一方の光路の光路長補正を行って相殺するの
で、基板上に位相シフター層を形成した時点で、サンプ
ルに対して非接触・非破壊で位相シフト量を測定でき
る。また、膜厚、屈折率の測定による間接的な保証と異
なり、位相シフター層形成前後での測定間隔が長時問に
わたっても位相シフト量を正確に測定できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の位相シフトマスク基板用
位相シフト量測定方法は、干渉計を用いて非破壊・非接
触でハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの位相
差測定を直接行うために、位相シフター層形成前後に、
被測定基板の透過光位相量を同一基板の同一箇所で計測
し、それらの結果を自動記録し、かつ、両者の差を計算
することで位相差を求めるものである。ただし、このと
き、位相シフター層成膜に長時間を要するため、位相シ
フター層形成前後での測定データ取り込みの時間間隔が
長くなり、干渉計の温度ドリフトによる誤差が生じる可
能性が高い。
位相シフト量測定方法は、干渉計を用いて非破壊・非接
触でハーフトーン型位相シフトマスクブランクスの位相
差測定を直接行うために、位相シフター層形成前後に、
被測定基板の透過光位相量を同一基板の同一箇所で計測
し、それらの結果を自動記録し、かつ、両者の差を計算
することで位相差を求めるものである。ただし、このと
き、位相シフター層成膜に長時間を要するため、位相シ
フター層形成前後での測定データ取り込みの時間間隔が
長くなり、干渉計の温度ドリフトによる誤差が生じる可
能性が高い。
【００１６】本発明では、サンプル測定時以外の時間
は、サンプルステージ上にダミー透明基板を置き、温度
等に起因するドリフトを干渉縞の変化から検出し、ドリ
フトによる干渉縞の経時変化分を常にモニターする。そ
して、その信号からドリフト分を相殺するために必要な
光路長補正を負帰還制御により行う。そのため、位相シ
フター層形成前後での測定間隔が長時問にわたっても、
位相シフター層の位相シフト量の正確な測定が可能とな
る。
は、サンプルステージ上にダミー透明基板を置き、温度
等に起因するドリフトを干渉縞の変化から検出し、ドリ
フトによる干渉縞の経時変化分を常にモニターする。そ
して、その信号からドリフト分を相殺するために必要な
光路長補正を負帰還制御により行う。そのため、位相シ
フター層形成前後での測定間隔が長時問にわたっても、
位相シフター層の位相シフト量の正確な測定が可能とな
る。
【００１７】図１に本発明による位相シフトマスク基板
用位相シフト量測定装置の１実施例の概略の構成を示
す。この実施例においては、サンプルである位相シフタ
ー層の形成前後のハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクス（位相シフター層形成前は透明基板）とダミー透
明基板との位相量を測定するための干渉計としては、マ
ッハ・ツェンダー干渉計を用いているが、他の干渉計を
用いてもよいことは自明である。
用位相シフト量測定装置の１実施例の概略の構成を示
す。この実施例においては、サンプルである位相シフタ
ー層の形成前後のハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクス（位相シフター層形成前は透明基板）とダミー透
明基板との位相量を測定するための干渉計としては、マ
ッハ・ツェンダー干渉計を用いているが、他の干渉計を
用いてもよいことは自明である。
【００１８】図１において、符号１は光源、２はレン
ズ、３は光路分割用ビームスプリッター、４はサンプル
ステージ、５は測定サンプルで、位相シフター層形成前
の透明基板（図３の２１）、位相シフター層（図３の２
２）形成後のハーフトーン型位相シフトマスクブランク
ス（図３の２３）及びダミー透明基板の何れか、６はミ
ラー、７は測定サンプル５を切り換えるときの光路長補
正用ダブルウェッジプリズム、８はダブルウェッジプリ
ズム７駆動用リニアモータ、９は測定光路と参照光路の
光路差補償用コンペンセータ、１０はミラー、１１は変
調用及びドリフト補正用ダブルウェッジプリズム、１２
はダブルウェッジプリズム１１駆動用リニアモータ、１
３は光路合成用ビームスプリッター、１４は光検出用ホ
トマル、１５は制御装置、１６はメモリーである。
ズ、３は光路分割用ビームスプリッター、４はサンプル
ステージ、５は測定サンプルで、位相シフター層形成前
の透明基板（図３の２１）、位相シフター層（図３の２
２）形成後のハーフトーン型位相シフトマスクブランク
ス（図３の２３）及びダミー透明基板の何れか、６はミ
ラー、７は測定サンプル５を切り換えるときの光路長補
正用ダブルウェッジプリズム、８はダブルウェッジプリ
ズム７駆動用リニアモータ、９は測定光路と参照光路の
光路差補償用コンペンセータ、１０はミラー、１１は変
調用及びドリフト補正用ダブルウェッジプリズム、１２
はダブルウェッジプリズム１１駆動用リニアモータ、１
３は光路合成用ビームスプリッター、１４は光検出用ホ
トマル、１５は制御装置、１６はメモリーである。
【００１９】光源１からの単色光は、レンズ２により平
行光に変換され、光路分割用ビームスプリッター３で測
定光（透過光）と参照光（反射光）に分割され、測定光
はサンプルステージ４上の所定の位置に位置調節されて
載置された測定サンプル５を透過し、ミラー６で反射さ
れ、光路長補正用ダブルウェッジプリズム７を経て光路
合成用ビームスプリッターに達する。一方、光路分割用
ビームスプリッター３で反射された参照光は、ミラー１
０で反射され、変調用及びドリフト補正用ダブルウェッ
ジプリズム１１を経て光路合成用ビームスプリッターに
達し、ここで測定光と合成されて、測定光の光路と参照
光の光路の光路差に応じて干渉し、その干渉縞は光検出
用ホトマル１４で光電変換され、その検出信号は制御装
置１５に入力される。
行光に変換され、光路分割用ビームスプリッター３で測
定光（透過光）と参照光（反射光）に分割され、測定光
はサンプルステージ４上の所定の位置に位置調節されて
載置された測定サンプル５を透過し、ミラー６で反射さ
れ、光路長補正用ダブルウェッジプリズム７を経て光路
合成用ビームスプリッターに達する。一方、光路分割用
ビームスプリッター３で反射された参照光は、ミラー１
０で反射され、変調用及びドリフト補正用ダブルウェッ
ジプリズム１１を経て光路合成用ビームスプリッターに
達し、ここで測定光と合成されて、測定光の光路と参照
光の光路の光路差に応じて干渉し、その干渉縞は光検出
用ホトマル１４で光電変換され、その検出信号は制御装
置１５に入力される。
【００２０】制御装置１５からは、測定サンプル５を位
相シフター層形成前の透明基板からダミー透明基板へ、
また、ダミー透明基板から位相シフター層形成後のハー
フトーン型位相シフトマスクブランクスへ切り換える毎
に、位相シフター層形成前の透明基板とダミー透明基板
との間の光路長差を補正するための、ダブルウェッジプ
リズム７駆動信号がリニアモータ８へ出力されると共
に、リニアモータ１２へ、光検出用ホトマル１４で検出
される干渉縞を一周期分（光路差で１波長分：位相量で
３６０°）変調するための信号と、その変調のベースラ
イン（変調の中心位置）を補正するための信号とが重畳
した信号を駆動信号として出力される。また、制御装置
１５からは、光検出用ホトマル１４で検出される干渉縞
の位相信号が記憶される。
相シフター層形成前の透明基板からダミー透明基板へ、
また、ダミー透明基板から位相シフター層形成後のハー
フトーン型位相シフトマスクブランクスへ切り換える毎
に、位相シフター層形成前の透明基板とダミー透明基板
との間の光路長差を補正するための、ダブルウェッジプ
リズム７駆動信号がリニアモータ８へ出力されると共
に、リニアモータ１２へ、光検出用ホトマル１４で検出
される干渉縞を一周期分（光路差で１波長分：位相量で
３６０°）変調するための信号と、その変調のベースラ
イン（変調の中心位置）を補正するための信号とが重畳
した信号を駆動信号として出力される。また、制御装置
１５からは、光検出用ホトマル１４で検出される干渉縞
の位相信号が記憶される。
【００２１】このような構成の位相シフトマスク基板用
位相シフト量測定装置の位相シフト量測定過程を図２を
参照にして説明する。まず、図２（ａ）に示すように、
図１のサンプルステージ４上に位相シフター層形成前の
透明基板を載置し、サンプルステージ４を光軸に直交す
るＸ−Ｙ方向へ位置調節して、透明基板の予め決められ
て位置を光軸上に位置出しする。この状態で、制御装置
１５からリニアモータ１２へ変調信号を送ってダブルウ
ェッジプリズム１１を図１の両矢符のように往復動さ
せ、参照光光路の光路長を１波長分位相変調する。この
状態で光検出用ホトマル１４から検出される信号は、図
２（ａ）に示すような一周期のｓｉｎ曲線となる。この
状態での光路長補正用ダブルウェッジプリズム７の位置
をａ、変調用及びドリフト補正用ダブルウェッジプリズ
ム１１の中心位置をｃとする。
位相シフト量測定装置の位相シフト量測定過程を図２を
参照にして説明する。まず、図２（ａ）に示すように、
図１のサンプルステージ４上に位相シフター層形成前の
透明基板を載置し、サンプルステージ４を光軸に直交す
るＸ−Ｙ方向へ位置調節して、透明基板の予め決められ
て位置を光軸上に位置出しする。この状態で、制御装置
１５からリニアモータ１２へ変調信号を送ってダブルウ
ェッジプリズム１１を図１の両矢符のように往復動さ
せ、参照光光路の光路長を１波長分位相変調する。この
状態で光検出用ホトマル１４から検出される信号は、図
２（ａ）に示すような一周期のｓｉｎ曲線となる。この
状態での光路長補正用ダブルウェッジプリズム７の位置
をａ、変調用及びドリフト補正用ダブルウェッジプリズ
ム１１の中心位置をｃとする。
【００２２】次に、図３（ｂ）に示すような位相シフタ
ー層成膜を行うために、図２（ａ）の位置の位相シフタ
ー層形成前の透明基板をサンプルステージ４から外し、
その代わりに、サンプルステージ４上にダミー透明基板
を載置し、制御装置１５からリニアモータ８へ駆動信号
を送ってダブルウェッジプリズム７を図１の両矢符のよ
うに往復調整すると共に、制御装置１５からリニアモー
タ１２へ変調信号を送って図２（ａ）の場合と同様に参
照光光路の光路長を１波長分位相変調する。この状態
で、光検出用ホトマル１４から検出される信号が、図２
（ｂ）に示すように、図２（ａ）の検出信号と同一位相
になるように、光路長補正用ダブルウェッジプリズム７
の位置を調節する。その位置をｂとする。なお、この状
態では、変調用及びドリフト補正用ダブルウェッジプリ
ズム１１の中心位置はｃのままである。
ー層成膜を行うために、図２（ａ）の位置の位相シフタ
ー層形成前の透明基板をサンプルステージ４から外し、
その代わりに、サンプルステージ４上にダミー透明基板
を載置し、制御装置１５からリニアモータ８へ駆動信号
を送ってダブルウェッジプリズム７を図１の両矢符のよ
うに往復調整すると共に、制御装置１５からリニアモー
タ１２へ変調信号を送って図２（ａ）の場合と同様に参
照光光路の光路長を１波長分位相変調する。この状態
で、光検出用ホトマル１４から検出される信号が、図２
（ｂ）に示すように、図２（ａ）の検出信号と同一位相
になるように、光路長補正用ダブルウェッジプリズム７
の位置を調節する。その位置をｂとする。なお、この状
態では、変調用及びドリフト補正用ダブルウェッジプリ
ズム１１の中心位置はｃのままである。
【００２３】位相シフター層成膜を行っている間、温度
変動等により図１の干渉計の測定光光路と参照光光路の
間に光路差変動（ドリフト）が生じる可能性がある。こ
のようなドリフトがあると、光検出用ホトマル１４から
検出される信号は、図２（ｃ）に示すように、図２
（ｂ）の信号に対して位相差が生じる。制御装置１５は
メモリー１６に記憶してある図２（ｂ）の信号に対して
図２（ｃ）の検出信号に位相差があると、リニアモータ
１２へ送る変調信号に負帰還をかけてそのベースライン
を変化させ、図２（ｄ）に示すように、その位相差をな
くす。この状態での変調用及びドリフト補正用ダブルウ
ェッジプリズム１１の中心位置をｃ＋Δｃとする。な
お、この状態では、光路長補正用ダブルウェッジプリズ
ム７の位置はｂのままである。
変動等により図１の干渉計の測定光光路と参照光光路の
間に光路差変動（ドリフト）が生じる可能性がある。こ
のようなドリフトがあると、光検出用ホトマル１４から
検出される信号は、図２（ｃ）に示すように、図２
（ｂ）の信号に対して位相差が生じる。制御装置１５は
メモリー１６に記憶してある図２（ｂ）の信号に対して
図２（ｃ）の検出信号に位相差があると、リニアモータ
１２へ送る変調信号に負帰還をかけてそのベースライン
を変化させ、図２（ｄ）に示すように、その位相差をな
くす。この状態での変調用及びドリフト補正用ダブルウ
ェッジプリズム１１の中心位置をｃ＋Δｃとする。な
お、この状態では、光路長補正用ダブルウェッジプリズ
ム７の位置はｂのままである。
【００２４】このようなダミー透明基板を用い、ドリフ
ト補正を行っている間に、図２（ａ）で用いた透明基板
上に位相シフター層が形成されるので、サンプルステー
ジ４上のダミー透明基板をこの位相シフター層形成後の
ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスに交換して
サンプルステージ４を位置調節してその位置出しする。
同時に、制御装置１５はリニアモータ８へ駆動信号を送
って光路長補正用ダブルウェッジプリズム７の位置を記
憶してある元のａの位置に戻すと共に、リニアモータ１
２へ送る変調信号のベースラインをドリフト補正をした
値のままとし、変調用及びドリフト補正用ダブルウェッ
ジプリズム１１の中心位置をｃ＋Δｃとする。この状態
で光検出用ホトマル１４から検出される信号は、位相シ
フター層を形成している間の温度等に起因する干渉計の
ドリフトが補正されたものであり、一般に、図２（ｅ）
に示すように、透明基板上に位相シフター層が形成され
る以前の図２（ａ）の状態で検出された信号に対して位
相差が生じている。制御装置１５は記憶してある図２
（ａ）の信号に対して図２（ｅ）の信号の位相差を検出
する。この位相差は形成された位相シフター層の厚さに
基づくもので、光源１からの単色光が作製されたハーフ
トーン型位相シフトマスクの使用波長と等しい場合に
は、図２（ｅ）に示すように、図２（ａ）の状態の位相
に比べて１８０°（あるいはその奇数倍）ずれているの
が目標とする位相シフター層の厚さであり（図２（ｅ）
にはその場合を図示してある。）、その位相差１８０°
±（許容量）より大きいかあるいは小さい場合に不良品
と判定する。また、光源１からの単色光が作製されたハ
ーフトーン型位相シフトマスクの使用波長と異なる場合
には、目標とする位相差は、使用波長をλ、測定波長を
λu 、使用波長λでの位相シフター層の屈折率をＮ、測
定波長λu での位相シフター層の屈折率をＮu とする
と、１８０°×｛（Ｎ−１）／（Ｎu −１）｝×（λu
／λ）となるので、検出された位相差がこの値±（許容
量）より大きいかあるいは小さい場合に不良品と判定す
る。
ト補正を行っている間に、図２（ａ）で用いた透明基板
上に位相シフター層が形成されるので、サンプルステー
ジ４上のダミー透明基板をこの位相シフター層形成後の
ハーフトーン型位相シフトマスクブランクスに交換して
サンプルステージ４を位置調節してその位置出しする。
同時に、制御装置１５はリニアモータ８へ駆動信号を送
って光路長補正用ダブルウェッジプリズム７の位置を記
憶してある元のａの位置に戻すと共に、リニアモータ１
２へ送る変調信号のベースラインをドリフト補正をした
値のままとし、変調用及びドリフト補正用ダブルウェッ
ジプリズム１１の中心位置をｃ＋Δｃとする。この状態
で光検出用ホトマル１４から検出される信号は、位相シ
フター層を形成している間の温度等に起因する干渉計の
ドリフトが補正されたものであり、一般に、図２（ｅ）
に示すように、透明基板上に位相シフター層が形成され
る以前の図２（ａ）の状態で検出された信号に対して位
相差が生じている。制御装置１５は記憶してある図２
（ａ）の信号に対して図２（ｅ）の信号の位相差を検出
する。この位相差は形成された位相シフター層の厚さに
基づくもので、光源１からの単色光が作製されたハーフ
トーン型位相シフトマスクの使用波長と等しい場合に
は、図２（ｅ）に示すように、図２（ａ）の状態の位相
に比べて１８０°（あるいはその奇数倍）ずれているの
が目標とする位相シフター層の厚さであり（図２（ｅ）
にはその場合を図示してある。）、その位相差１８０°
±（許容量）より大きいかあるいは小さい場合に不良品
と判定する。また、光源１からの単色光が作製されたハ
ーフトーン型位相シフトマスクの使用波長と異なる場合
には、目標とする位相差は、使用波長をλ、測定波長を
λu 、使用波長λでの位相シフター層の屈折率をＮ、測
定波長λu での位相シフター層の屈折率をＮu とする
と、１８０°×｛（Ｎ−１）／（Ｎu −１）｝×（λu
／λ）となるので、検出された位相差がこの値±（許容
量）より大きいかあるいは小さい場合に不良品と判定す
る。
【００２５】以上、本発明の位相シフトマスク基板用位
相シフト量測定方法及び装置を実施例に基づいて説明し
てきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変
形が可能である。例えば、変調用とドリフト補正用の光
路長変更手段を別体のものとしてもよいし、あるいは、
測定サンプルを切り換えるときの光路長補正用ダブルウ
ェッジプリズム７と変調用及びドリフト補正用ダブルウ
ェッジプリズム１１を１つのもので兼用させてもよい。
また、使用する干渉計としても、マッハ・ツェンダー干
渉計以外に、他のタイプの二光束干渉計を用いることも
できる。また、位相シフト量を測定する位相シフトマス
クブランクスとしては、ハーフトーン型位相シフトマス
クブランクスに限らず、他のタイプの位相シフトマスク
ブランクスにも適用できる。
相シフト量測定方法及び装置を実施例に基づいて説明し
てきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変
形が可能である。例えば、変調用とドリフト補正用の光
路長変更手段を別体のものとしてもよいし、あるいは、
測定サンプルを切り換えるときの光路長補正用ダブルウ
ェッジプリズム７と変調用及びドリフト補正用ダブルウ
ェッジプリズム１１を１つのもので兼用させてもよい。
また、使用する干渉計としても、マッハ・ツェンダー干
渉計以外に、他のタイプの二光束干渉計を用いることも
できる。また、位相シフト量を測定する位相シフトマス
クブランクスとしては、ハーフトーン型位相シフトマス
クブランクスに限らず、他のタイプの位相シフトマスク
ブランクスにも適用できる。
【００２６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の位相シフトマスク基板用位相シフト量測定方法及び装
置によると、透明基板に位相シフター層を形成する間
に、透明基板を載置する干渉計のサンプルステージ上に
ダミー透明基板を代わりに載置して、その間のダミー透
明基板を透過する光の位相変動を検出し、透明基板に位
相シフター層を形成した後の透明基板を透過する光の位
相を測定する際に、その位相変動分を干渉計の一方の光
路の光路長補正を行って相殺するので、基板上に位相シ
フター層を形成した時点で、サンプルに対して非接触・
非破壊で位相シフト量を測定できる。また、膜厚、屈折
率の測定による間接的な保証と異なり、位相シフター層
形成前後での測定間隔が長時問にわたっても位相シフト
量を正確に測定できる。
の位相シフトマスク基板用位相シフト量測定方法及び装
置によると、透明基板に位相シフター層を形成する間
に、透明基板を載置する干渉計のサンプルステージ上に
ダミー透明基板を代わりに載置して、その間のダミー透
明基板を透過する光の位相変動を検出し、透明基板に位
相シフター層を形成した後の透明基板を透過する光の位
相を測定する際に、その位相変動分を干渉計の一方の光
路の光路長補正を行って相殺するので、基板上に位相シ
フター層を形成した時点で、サンプルに対して非接触・
非破壊で位相シフト量を測定できる。また、膜厚、屈折
率の測定による間接的な保証と異なり、位相シフター層
形成前後での測定間隔が長時問にわたっても位相シフト
量を正確に測定できる。
【図１】本発明による位相シフトマスク基板用位相シフ
ト量測定装置の１実施例の概略の構成を示す図である。
ト量測定装置の１実施例の概略の構成を示す図である。
【図２】図１の測定装置の位相シフト量測定過程を説明
するための図である。
するための図である。
【図３】ハーフトーン型位相シフトマスクの作製工程の
一例を示す図である。
一例を示す図である。
１…光源
２…レンズ
３…光路分割用ビームスプリッター
４…サンプルステージ
５…測定サンプル
６…ミラー
７…光路長補正用ダブルウェッジプリズム
８…ダブルウェッジプリズム駆動用リニアモータ
９…光路差補償用コンペンセータ
１０…ミラー
１１…変調用及びドリフト補正用ダブルウェッジプリズ
ム １２…ダブルウェッジプリズム駆動用リニアモータ １３…光路合成用ビームスプリッター １４…光検出用ホトマル １５…制御装置 １６…メモリー ２１…高純度合成石英基板 ２２…半透明膜 ２３…位相シフトマスクブランクス ２４…レジストパターン ２５…半透明膜パターン（ハーフトーン位相シフト部） ２６…ハーフトーン型位相シフトフォトマスク
ム １２…ダブルウェッジプリズム駆動用リニアモータ １３…光路合成用ビームスプリッター １４…光検出用ホトマル １５…制御装置 １６…メモリー ２１…高純度合成石英基板 ２２…半透明膜 ２３…位相シフトマスクブランクス ２４…レジストパターン ２５…半透明膜パターン（ハーフトーン位相シフト部） ２６…ハーフトーン型位相シフトフォトマスク
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G03F 1/00 - 1/16
Claims (6)
- 【請求項１】 透明基板上に位相シフター層を形成する
前後にその透明基板の同一箇所の透過光の位相差を二光
束干渉計を用いて測定する位相シフトマスク基板用位相
シフト量測定方法において、前記透明基板に位相シフタ
ー層を形成する間に、前記透明基板を載置する干渉計の
サンプルステージ上にダミー透明基板を代わりに載置し
て、その間の前記ダミー透明基板を透過する光の位相変
動を検出し、前記透明基板に位相シフター層を形成した
後の前記透明基板を透過する光の位相を測定する際に、
その位相変動分を干渉計の一方の光路の光路長補正を行
って相殺することを特徴とする位相シフトマスク基板用
位相シフト量測定方法。 - 【請求項２】 前記二光束干渉計の何れか一方の光路長
を常時干渉縞一周期分変調することを特徴とする請求項
１記載の位相シフトマスク基板用位相シフト量測定方
法。 - 【請求項３】 透明基板上に位相シフター層を形成する
前後にその透明基板の同一箇所の透過光の位相差を測定
する位相シフトマスク基板用位相シフト量測定装置にお
いて、同一光源からの光を測定光路と参照光路に分割す
る光路分割手段と、測定光路中に配置され、測定サンプ
ルを交換可能に載置するサンプルステージと、測定光路
と参照光路を合成する光路合成手段と、測定光路と参照
光路の何れか一方に配置された位相変調手段と、測定光
路と参照光路の何れか一方に配置された第１の光路長補
正手段と、測定光路と参照光路の何れか一方に配置され
た第２の光路長補正手段と、前記光路合成手段で合成さ
れ干渉した光を光電変換する手段と、前記光電変換から
の検出信号を受け、前記位相変調手段、前記第１の光路
長補正手段、前記第２の光路長補正手段を制御する制御
装置と、前記制御装置に接続された記憶手段とを備え、
前記制御装置は、前記位相変調手段に干渉縞を一周期分
変調するための信号を送り、測定サンプルを位相シフタ
ー層形成前の透明基板からダミー透明基板へ、また、ダ
ミー透明基板から位相シフター層形成後の透明基板へ切
り換える際に、位相シフター層形成前の透明基板とダミ
ー透明基板との間の光路長差を補正するための信号を前
記第１の光路長補正手段に送と共に、ダミー透明基板を
透過する光の位相変動を検出し、測定サンプルをダミー
透明基板から位相シフター層形成後の透明基板へ切り換
えた場合に、前記位相変動分の光路長補正信号を前記第
２の光路長補正手段に送ることを特徴とする位相シフト
マスク基板用位相シフト量測定装置。 - 【請求項４】 前記位相変調手段と前記第２の光路長補
正手段が同一のリニア駆動のダブルウェッジプリズムか
らなることを特徴とする請求項３記載の位相シフトマス
ク基板用位相シフト量測定装置。 - 【請求項５】 前記第１の光路長補正手段がリニア駆動
のダブルウェッジプリズムからなることを特徴とする請
求項３又は４記載の位相シフトマスク基板用位相シフト
量測定装置。 - 【請求項６】 前記位相変調手段と前記第１の光路長補
正手段と前記第２の光路長補正手段が同一のリニア駆動
のダブルウェッジプリズムからなることを特徴とする請
求項３記載の位相シフトマスク基板用位相シフト量測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12445998A JP3439119B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | 位相シフトマスク基板用位相シフト量測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12445998A JP3439119B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | 位相シフトマスク基板用位相シフト量測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11327119A JPH11327119A (ja) | 1999-11-26 |
| JP3439119B2 true JP3439119B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=14886053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12445998A Expired - Fee Related JP3439119B2 (ja) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | 位相シフトマスク基板用位相シフト量測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3439119B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4490598B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2010-06-30 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 表面検査装置 |
| JP4521561B2 (ja) * | 2006-12-19 | 2010-08-11 | レーザーテック株式会社 | フォーカス制御方法及び位相シフト量測定装置 |
| US7643157B2 (en) | 2007-01-04 | 2010-01-05 | Lasertec Corporation | Phase shift amount measurement apparatus and transmittance measurement apparatus |
-
1998
- 1998-05-07 JP JP12445998A patent/JP3439119B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11327119A (ja) | 1999-11-26 |
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