JP4500908B2

JP4500908B2 - 位相ずれ量測定装置及び位相ずれ量測定方法並びに位相シフトマスクの製造方法

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Publication number: JP4500908B2
Application number: JP2003318278A
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Inventors: 治彦楠瀬; 幸司宮崎
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Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2010-07-14
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Description

本発明は位相ずれ量測定装置及び位相ずれ量測定方法並びに位相シフトマスクの製造方法に関し、特に詳しくは光を透過する光透過部と位相のずれを生じさせるシフターが形成されたシフター部との間の位相ずれ量を測定する位相ずれ量装置及び位相ずれ量測定方法に関する。

半導体集積回路の高集積化・微細化に伴い、フォトリソグラフィー工程で解像限界の高い位相シフトマスク（ＰＳＭ，ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＭａｓｋ）が用いられるようになっている。ＰＳＭは透明なガラス基板上に形成された遮光パターンに加え、遮光パターンが設けられていない光透過部の一部に凹凸が設けられ、透過する光にλ／２の位相差を与えるように構成されている。すなわち、位相を反転する為にシフターと呼ばれる薄膜を形成する。あるいは、石英基板をエッチングにより掘り込むことでシフターを形成する。このシフターの光学的高さが露光波長のλ／２の波長になるように構成されており、シフターを通過する光はシフターを通過しない光に比べて伝播速度が遅れ、λ／２の位相差が生じることになる。

このシフターの光学的高さすなわち位相差は露光波長及びガラス基板の屈折率によって決定される。位相差が設計値からずれたＰＳＭを使用した場合、期待通りの解像度が得られないだけでなく、フォーカスオフセットやパターンサイズのばらつき等に悪影響があるため、正確にコントロールする必要がある。このため、ＰＳＭの製造工程において、シフターの位相シフト量の検査をすることが必要である。

ＰＳＭの検査は、光をＰＳＭに照射して、シフターが形成されていない部分を透過する光とシフターが形成されている部分を透過する光との位相のずれを検出する。さらに、シフターの透過率を求めることも重要である。ＰＳＭの測定に用いる光はウェハ露光と同一波長で、位相差と透過率を直接測定する方法と、異なる波長で測定して計算により求める２種類の方法が考えられる。露光波長とは異なる波長での測定値から露光波長での位相差と透過率を換算で求めた場合には誤差を生ずることがある。これを回避するために露光波長と同一波長の光を用いて、直接測定することが重要である。

ＰＳＭの検査装置にはシャリング干渉計を用いた検査装置が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。このＰＳＭの検査装置について図１１を用いて説明する。図１１はＰＳＭの検査装置の構成を示す図である。図１１に示す従来の検査装置について以下に簡単な説明を行う。光源１２５から出た光束はフィルタ１０７、１０８によって、単一な波長を有する光線にされる。この波長は露光波長と同一な波長である。この光線はレンズ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃにより適当なスポットにされてＰＳＭ１０１の裏面に照射される。ＰＳＭ１０１は位相差を設けるためのシフターが形成されたシフター部１０３を備えている。シフター部１０３が形成されていない部分を光透過部１０１ｂとする。この光透過部１０１ｂ及びシフター部１０３に光源１２５からの光が照射される。

ＰＳＭ１０１を透過した光はハーフミラー１０５ａによって２つの光束に分離される。２つに分離された光束のうちの一方は右方向に反射されて第１の光束１１１ａを形成する。他方、ハーフミラー１０５ａを透過した第２の光束１１１ｂは全反射ミラー１０６ｂによって右方向に反射される。第１の光束１１１ａ及び第２の光束１１１ｂはそれぞれ光透過部１０１ｂを透過した光透過部透過領域とシフター部１０３を透過したシフター部透過領域の２つの領域から構成される。光透過部透過領域とシフター部透過領域とでは光路長が異なり、位相差が生じている。

第２の光束１１１ｂは光学シャリング部材１１６によって、光路が横方向にずらされる。ハーフミラー１０５ａによって反射された第１の光束１１１ａは光学くさび１１５を通過することによって、光路長が調整される。光学シャリング部材１１６を通過した第２の光束１１１ｂ'と光学くさび１１５を通過した第１の光束１１１ａ'はハーフミラー１０５ｂによって重ね合わされ、干渉光１１３となる。光学シャリング部材１１６によって、異なる領域である光透過部１０１ｂとシフター部１０３を透過した第１の光束１１１ａ'と第２の光束１１１ｂ'とが干渉可能に合成するように第１の光束１１１ａ'の位置を変化させる。これにより、干渉光１１３は図１２に示すように干渉縞が形成される。

図１２において、領域５１は第１の光束１１１ａ'のシフター部透過領域と第２の光束１１１ｂ'のシフター部透過領域とが重ね合わされた領域の干渉光１１３を示しており、この領域５１をシフター部／シフター部領域５１とする。領域５２は第１の光束１１１ａ'のシフター部透過領域と第２の光束１１１ｂ'の光透過部透過領域とが重ね合わされた領域の干渉光１１３を示しており、この領域５２をシフター部／光透過部領域５２とする。領域５３は、第１の光束１１１ａ'の光透過部透過領域と第２の光束１１１ｂ'のシフター部透過領域とが重ね合わされた領域の干渉光１１３を示しており、この領域５３を光透過部／シフター部領域５３とする。領域５４は第１の光束１１１ａ'の光透過部透過領域と第２の光束１１１ｂ'の光透過部透過領域とが重ね合わされた領域の干渉光１１３を示しており、この領域５４を光透過部／光透過部領域５４とする。

干渉光１１３の一部は測光ターゲット１１７によって上方に反射され、フォトマルチプライア１１８に入射する。フォトマルチプライア１１８の出力は電流／電圧変換アンプ２２及びＡ／Ｄ変換機２３によって、デジタル値に変換されてコンピュータに入力される。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内蔵されているメモリに記憶する。干渉光１３の残りの部分は測光ターゲット１７の外側を通過して、紫外線用のＴＶカメラ上に投影される。すなわち、測定者はＴＶ画面（図示せず）で測定箇所を観察できる。

ここで図１２（ａ）に示すように測光ターゲット１１７はシフター部／光透過部領域５２に配置されている。光学くさび１１５はコンピュータ１２１により制御される直線駆動機構１２０によって光路と垂直方向に移動される。これにより、光学くさび１１５が図１１に示す矢印の方向に移動して、第１の光束１１１ａ'の光路長を変化させることができる。従って、第１の光束１１１ａ'の位相は第２の光束１１１ｂ'に対して相対的に変化する。第１の光束１１１ａ'に位相にしたがって干渉光１１３の強度は変化する。フォトマルチプライア１１８により検出される光の強度は光学くさび１１５の位置にしたがって正弦波状に変化する。光学くさび１１５を移動させて、１周期分のデータを測定することにより、１回目の測定が終了する。

次にＸＹステージ１０１Ａを移動して１回目の測定と同様の測定を行う。ここでは図１１に示すＸＹステージ１０１Ａを移動して測光ターゲット１１７の位置が光透過部／シフター部領域５３となるようにする。これにより、図１２（ｂ）に示すよう、測光ターゲット１１７の位置は光透過部／シフター部領域５３に移動する。１回目の測定と同様に光学くさび１１５を移動して測定を行うと、光の強度は光学くさび１１５の位置にしたがって正弦波状に変化する。光学くさび１１５の位置を変化させ１周期分のデータを測定することにより、２回目の測定が終了する。

干渉光の測定から位相差を求める方法について図１３を用いて説明する。図１３はＰＳＭ１０１と透過した光の波面を示す図である。図１３において波面１は第１の光束１１１ａの波面を示しており、波面２は第２の光束１１１ｂの波面を示している。各波面における凸部はシフター部透過領域を示している。波面１と波面２は光学シェアリング部材１１６と光学くさびの分だけ位相がずれている。さらに波面１と波面２では光学シェアリング部材１１６によって、光透過領域の位置が横方向にずれている。

図１３において、φはＰＳＭ１０１の光透過部１０１ｂとシフター部１０３との位相差すなわちシフター部１０３による位相シフト量を示している。位相差φ_１は光束１１１ａにおける光透過部１０１ｂを透過した光の位相と光束１１１ｂにおけるシフター部１０３を透過した光の位相との差を示している。位相差φ_２は光束１１１ａにおけるシフター部１０３を透過した光の位相と光束１１１ｂにおける光透過部１０１ｂを透過した光の位相との差を示している。φ_０は光束１１１ａにおける光透過部１０１ｂを透過した光の位相と光束１１１ｂにおける光透過部１０１ｂを透過した光の位相との差を示している。

位相シフト量φは各光束における光透過部１０１ｂを透過した光とシフター部１０３を透過した光の位相のずれであるため、φ＝φ_０−φ_１であり、φ＝φ_２−φ_０となる。φ_０を消すために左辺同士、右辺同士を足すとφ＝（φ_２−φ_１）／２となる。従って、φ_２及びφ_１を測定することによりシフター部１０３による位相のずれを求めることができる。

φ_１及びφ_２はそれぞれ上述した１回目の測定と２回目の測定により求めることができる。１回目の測定ではシフター部／光透過部領域５２における干渉光の強度を測定しているため、φ_１を求めることができる。この干渉光と測光ターゲットの関係を図１４（ａ）に示す。図１４において波面１は第１の光束１１１ａの波面であり、波面２は第２の光束１１１ｂの波面である。矢印の位置が測光ターゲットの位置を示している。φ１を求めるため、１回目の測定で得られた正弦波のデータを、フーリエ変換する。実数部の虚数部に対する正接を求めることにより、位相φ_１を求める。２回目の測定では図１４（ｂ）に示すようにステージを移動させて、ＰＳＭ１０１の位置を変えているため、測光ターゲット１１７との相対位置が変化する。これにより、光学系を変化させずに光透過部／シフター部領域５３における干渉光の強度を測定ができる。２回目の測定で得られた正弦波のデータから１回目の測定と同様に位相φ_２を求めることができる。

位相φ_２とφ_１との差からシフター部１０３による位相のずれφを算出する。具体的にはφ＝（φ_２−φ_１）／２となる。上述の検査装置ではφ_０を求めることなく、位相のずれを検出することができる。すなわち、１回目と２回目の測定におけるφを平均化することによって、干渉計内部にある位相φ_０に影響されることなく、位相シフト量φを求めることができる。これにより、正確な測定を行うことができる。

さらに上述の検査装置でシフター部１０３における透過率を求めることも可能である。具体的には測光ターゲット１１７を光透過部／光透過部領域５４に移動させて、光透過部／光透過部領域５４における干渉光の強度の変化を測定する。この干渉光の波面と検出点の関係は図１５（ａ）に示す構成となる。フォトマルチプライア１１８により検出される光の強度は光学くさび１１５の位置にしたがって正弦波状に変化する。光学くさび１１５を移動させて、１周期分のデータを測定することにより、１回目の測定が終了する。

ＸＹステージ１０１Ａを移動させて、測光ターゲット１１７の位置はシフター部／シフター部領域５１に移動する。この干渉光の波面と検出点の関係は図１５（ｂ）に示す構成となる。１回目の測定と同様に光学くさび１１５を移動して測定を行うと、光の強度は光学くさび１１５の位置にしたがって正弦波状に変化する。１周期分のデータを測定することにより、２回目の測定が終了する。

この１回目と２回目の測定におけるデータをフーリエ変換する。そして、１回目の測定における干渉光の振幅Ａ１と２回目の測定における干渉光の振幅を求める。この振幅の比から透過率を求めることができる。このように、上述の検査装置では、光学系に基づく位相に影響を受けず正確に位相差及び透過率の測定を行うことができる。

一方、半導体集積回路の高集積化・微細化に伴い、フォトリソグラフィーの露光波長としてますます短波長の光が利用されるようになってきている。次世代のリソグラフィ技術は、０．１５μｍ以下のデザイン・ルールを必要とする１ギガビットＤＲＡＭをターゲットとしており、ＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマ・レーザを利用したリソグラフィ技術が最も有力視されている。ＡｒＦエキシマ・レーザによる露光波長は１９３ｎｍであり、露光光は真空紫外の領域に入っている。さらにＡｒＦ以降のリソグラフィ技術は、Ｆ_２（フッ素ダイマ）レーザ・リソグラフィ（露光波長１５７ｎｍ）、もしくはＸ線を利用するリソグラフィ技術などが検討されており、光源の波長はますます短いものとなっていく。従って検査装置の光源の波長をそれに合わせて短波長のものを用いる必要がある。

２００ｎｍ以下の真空紫外領域においては、大気中の酸素分子、水分子による光の吸収が起こりうる。特に、Ｆ_２レーザ・リソグラフィによる１５７ｎｍ以下の短波長領域においては、酸素分子もしくは水分子による光の大きな吸収があるため、大気中で検査を行うことが困難となる。従って、真空中、もしくは高純度の窒素やヘリウムなどの雰囲気中に光学系を配置することが必要とされる。しかし、検査装置全体を真空チャンバに配置して、真空中で検査を行う構成とすると、装置が大型化してしまう。さらに、検査するマスクを交換する毎に排気等を行う必要があり、実用的ではない。従って、検査装置を高純度の窒素もしくはヘリウムによってパージすることによって、酸素分子もしくは水分子による光の吸収を防止することが望まれる。

従来の検査装置における光学系において窒素パージを行いながら、検査を行った場合、以下に示す問題点が発生した。光路中において窒素パージを行うと、窒素ガスの空間分布が時間とともに揺らぎ、測定光の位相に影響を与えてしまう。上記の測定では１回目の測定と２回目の測定の間でステージを移動するため、約１０秒程度の時間が経過する。この間に窒素の空間分布が変化して、屈折率の空間分布が変動する。従って、１回目の測定と２回目の測定で異なる光路長となってしまう。これにより、位相にずれが生じ、位相差及び透過率の測定結果にばらつきが生じてしまうという問題点があった。この位相のずれにより、検査装置として要求されている仕様を満足することできなくなってしまった。特に露光波長が１５７ｎｍのＰＳＭに対しては、従来のＰＳＭに比べて厳しい仕様が要求されるため、この問題点は顕在化する。

特開平７−１５９９７８号公報特開２０００−２４１１２１号公報

上述のように、従来の位相シフトマスクの検査装置では光路の少なくとも一部がパージガスによりパージされている場合には、精度よく検査を行うことができないという問題点があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、位相シフターの位相シフト量を精度良く検出することができる位相シフト量測定装置及び位相シフト量測定方法並びに生産性の優れた位相シフトマスクの製造方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる位相シフト量測定方法は、光を透過する光透過部（例えば、本発明に実施の形態における光透過部１６ｃ）と、透過した光に前記光透過部を透過した光と位相差を生じさせる位相シフター（例えば、本発明に実施の形態におけるシフター１７）が形成されたシフター部（例えば、本発明に実施の形態における１６ｂ）とを有する基板（例えば、本発明に実施の形態における基板１６ａ）において前記位相シフターの位相シフト量（例えば、本発明に実施の形態における位相シフト量φ）を測定する位相シフト量測定装置であって、光を発生する光源（例えば、本発明に実施の形態における光源１１）と、前記光源から発生した光から第１の可干渉光と第２の可干渉光とを生成する可干渉光生成手段（例えば、本発明に実施の形態におけるグレーティング１５）と、前記基板の光透過部及びシフター部に前記第１の可干渉光と第２の可干渉光の一部を重ね合わせて入射させる光学手段（例えば、本発明に実施の形態におけるレンズ１３ｂ）と、前記基板を透過した第１の可干渉光及び第２の可干渉光を第１の光束と第２の光束に分岐する光分岐手段（例えば、本発明に実施の形態におけるビームスプリッター２５ａ）と、光分岐手段によって分岐された前記第１の光束と前記第２の光束との間に位相差を与える位相差生成手段（例えば、本発明に実施の形態における光学くさび２８）と、前記位相差生成手段により位相差が与えられた前記第１の光束と前記第２の光束を重ね合わせて干渉光を生成する干渉光生成手段（例えば、本発明に実施の形態におけるビームスプリッター２５ｂ）と、前記第１の光束と前記第２の光束の重ね合わせにおいて、前記第１の光束と前記第２の光束との間に横方向のずれを生じさせるシャリング手段（例えば、本発明に実施の形態における光学シャリング部材２６）と、前記位相差生成手段を移動させ、前記位相差生成手段によって生成された前記第１の光束と前記第２の光束との間の位相差を変化させる位相差変化手段（例えば、本発明に実施の形態における直線駆動機構２９）と、前記位相差変化手段による位相差の変化に応じた前記干渉光の光強度を異なる２つの検出点（例えば、本発明に実施の形態における検出点５５ａ、５５ｂ）で略同時に検出する光検出手段（例えば、本発明に実施の形態における検出器３０）とを備え、前記２つの検出点における光強度の信号の位相差に基づいて前記位相シフターの位相シフト量を測定するものである。これにより精度良く位相シフト量を測定することができる。

上述の位相シフト量測定装置において、前記基板を載置して移動可能なステージをさらに備え、前記２つの検出点における光強度の信号の振幅に基づいて前記位相シフターの透過率を測定することが望ましい。これにより、さらに透過率も精度良く測定することができる。

上述の位相シフト量測定装置の好適な実施例は、前記光源が真空紫外光を発生する真空紫外光源であり、前記光源から前記検出器までの光路の少なくとも一部がパージガスによりパージされているものである。これにより、パージガスによる位相のずれの影響を低減することができ、精度よく測定を行うことができる。

本発明にかかる位相シフト量測定方法は、光を透過する光透過部と、透過した光に前記光透過部を透過した光と位相差を生じさせる位相シフターが形成されたシフター部とを有する基板において前記位相シフターの位相シフト量を測定する位相シフト量測定方法であって、第１の可干渉光及び第２の可干渉光を生成するステップと、前記第１の可干渉光と前記第２の可干渉光の重なり合う領域を前記基板の前記光透過部及び前記シフター部に照射するステップと、前記基板を透過した第１の干渉光及び前記第２の干渉光を第１の光束と第２の光束に分岐するステップと、前記第１の光束と前記第２の光束との間に位相差を与える位相差生成手段を移動して、前記第１の光束と前記第２の光束との間の位相差を変化させるステップと、前記第１の光束と前記第２の光束との間に横方向のずれを生じさせ、前記第１の光束と前記第２の光束を重ね合わせて干渉光を生成するステップと、前記位相差の変化に応じた前記干渉光の光強度を異なる２つの検出点で略同時に検出するステップと、前記２つの検出点における光強度の信号の位相差に基づいて前記位相シフターの位相シフト量を測定するステップとを備えるものである。これにより、位相シフト量を精度良く測定することが出来る。

上述の位相シフト量の測定において、前記２つの検出点の一方は、前記第１の光束の前記シフター部を透過したシフター部透過領域と前記第２の光束の前記光透過部を透過した光透過部透過領域とを重ね合わせたシフター部／光透過部領域に配置され、前記２つの検出点の他方は、前記第１の光束の前記光透過部透過領域と前記第２の光束の前記シフター部透過領域とを重ね合わせた光透過部／シフター部領域に配置され、前記シフター部／光透過部領域と光透過部／シフター部領域との間の光強度の信号の位相差に基づいて、前記位相シフターの位相シフト量が測定されることが望ましい。これにより、光学系における位相のずれを低減することができ、位相シフト量を精度よく測定することができる。

上述の位相シフト量測定方法において、前記基板が載置されたステージを移動して前記２つの検出点を、前記干渉光の同じ領域に配置するステップと、前記干渉光の同じ領域に配置された２つの検出点における光強度の信号の位相差に基づいて、前記第１の光束の波面と第２の光束の波面との間の傾きの差によって、前記２つの検出点の間に生じるチルト量を測定するステップとをさらに備え、前記チルト量に基づいて前記位相シフト量が測定されることが望ましい。これにより、検出点の違いによる位相のずれが低減され、精度良く測定することができる。

本発明にかかる位相シフトマスクの製造方法は、上述の位相シフト量測定方法により、位相シフトマスクに設けられた位相シフターの位相シフト量を測定するステップと、前記位相シフト量が設定された許容範囲に含まれるか否かを判別するステップと、前記位相シフト量が許容範囲に含まれていない位相シフターを修復するステップとを有するものである。これにより、位相シフトマスクの生産性を向上することができる。

本発明によれば、位相シフターの位相シフト量を精度良く検出することができる位相シフト量測定装置及び位相シフト量測手方法並びに生産性の優れた位相シフトマスクの製造方法を提供することできる。

本発明の実施の形態について以下に図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施例を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施例に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものを実質的に同様の内容を示している。

本発明にかかる位相シフトマスクの検査装置について図１を用いて説明する。図１は検査装置の構成を示す図である。１１は光源、１２はビームホモジェナイザー、１３ａ、１３ｂ、１３ｃはレンズ、１４はエネルギーモニタ、１５はグレーティング、１６は位相シフトマスク（ＰＳＭ）、１７はシフターである。これらは窒素パージ空間１０に配置されており、大気中の酸素分子や水分子による真空紫外光の吸収を防いでいる。２１ａ、２１ｂ、２１ｃはレンズ、２２ａ、２２ｂはミラー、２５ａ、２５ｂはビームスプリッター、２６は光学シェアリング部材、２７ａ、２７ｂは全反射ミラー、２８は光学くさび、３０は検出器である。これらは真空チャンバー内に配置され真空空間２０の内部に設けられており、空気中の酸素や水分による紫外線の吸収を防いでいる。２９は光学くさび２８を移動させる直線駆動機構、３１は検出信号３０の検出結果の処理を行うコンピュータである。上述の光学部品は真空紫外光に対する吸収を低減するよう、フッ素ドープした材料等を用いている。

本実施の形態では、光源１１としてＦ２レーザー光源を用いている。Ｆ２レーザー光源は露光波長と同じ１５７ｎｍの真空紫外線のレーザー光を出射する。レーザー光はビームホモジェナイザー１２に入射する。ビームホモジェナイザー１２はＰＳＭ１６上の視野を均一な照明光で照明するため、レーザー光を空間的に均一にする。ビームホモジェナイザー１１２によって均一化された光４０はレンズ１３ａと通過して、エネルギーモニタ１４に入射する。エネルギーモニタ１４はレーザー光の一部を分岐して、分岐された光の強度を測定している。この光４０の強度からレーザー光の出力の変化をモニターしている。このレーザー光の出力の変動がコンピューター３１に検出信号にフィードバックされる。

エネルギーモニタ１４を通過した光はグレーティング１５に入射する。グレーティング１５は入射瞳の位置に配置されている。グレーティング１５を通過した光は回折されて、０次、±１次、±２次・・・の回折光に分岐される。すなわち、光は次数に基づいた所定の回折角で回折されるため、複数の回折光が生成される。それぞれの回折光は可干渉性を有する光である。このグレーティング１５を通過した光はレンズ１３ｂに入射する。対物レンズであるレンズ１３ｂに入射した光は平行光束となりＰＳＭ１６の裏面側に入射する。

ＰＳＭ１６には表面側に位相差を設けるためのシフター１７が形成されている。このシフター１７は例えば、屈折率が約１．５のＳｉＯ２からなる薄膜が形成されている。シフター１７は露光波長１５７ｎｍの光が透過した場合、所定の位相差を生じさせるように膜厚及び屈折率が調整されている。もちろん、エッチングにより基板の一部を薄くしてシフター部を形成してもよい。

このＰＳＭ１６の構成について図２を用いて説明する。図２はＰＳＭ１６の構成を示す断面図である。ＰＳＭ１６において基板１６にシフターが形成されている部分をシフター部１６ｂとし、シフターが形成されていない部分を光透過部１６ｃとする。この光透過部１６ｃとシフター部１６ｂとの屈折率と厚さの差に基づいて、それぞれを透過する光に位相差が生じることになる。ＰＳＭ１６には光４０が裏面側から照射されている。ＰＳＭ１６の観察点には０次の回折光４０ａ及び１次の回折光４０ｂが重ね合わされて面状に照射されるようにレンズ１３ｂ等の光学系が配置されている。すなわち、グレーティング１５によって生成された０次の回折光４０ａと０次の回折光と特定の回折角を有する１次の回折光４０ｂとは、レンズ１３ｂによって一部が重ね合わされた平行光束となりＰＳＭ１６を照明する。すなわち、シフター部１６ｂ及び光透過部１６ｃには０次の回折光４０ａと１次の回折光４０ｂの両方が投射されている。

この０次の回折光４０ａと１次の回折光４０ｂとのＰＳＭ上でのずれ量は、後述するシャリング干渉計における光学シェアリング部材２６による横ずらしの量と略同じになっている。回折光を用いることにより、ＰＳＭ１６上の異なる２点をコヒーレントに照明できる。もちろん、０次と１次の回折光に限らず、これ以外の次数の回折光を用いてもよい。

光源１からレンズ１３ｃまでの光路は窒素パージ空間１０に設けられている。窒素パージ空間１０は、例えば、光源１１からＰＳＭ１６の間に光路を囲む円筒（図示せず）を設け、円筒内にパージガスであるＮ_２ガスを供給することによって形成される。円筒とＰＳＭ１６との間はわずかな隙間が開いており、Ｎ２の圧力を周辺の大気圧よりも高くすることにより、この隙間からＮ_２ガスが流出する。これにより光源１１からＰＳＭ１６までの光路がＮ_２でパージされる。同様にＰＳＭ１６からレンズ１３ｃの間に円筒を設けＮ_２パージ空間１０を形成する。これにより、簡易な構成でＮ_２パージでき、空気中の酸素や水分による紫外線の吸収を防ぐことができる。さらに、ＰＳＭ１６の測定箇所のみを円筒で囲み窒素パージすればよいため、ＰＳＭ１６の外周部を大気中に配置できる。これにより、ＰＳＭ１６の移動や交換などの操作を容易に行うことができ、利便性を向上できる。さらにＰＳＭ１６は外周部が移動可能なＸＹステージ（図示せず）に載置されており、任意の位置を検査することができるようになっている。

ＰＳＭ１６を透過した光はレンズ１３ｃを介してレンズ２１ａに入射する。レンズ２１ａから検出器３０までの光学部品は空気中の酸素や水分による紫外線の吸収を防ぐため、真空空間２０内に設けられている。レンズ２１ａからの光はミラー２２ａ、ミラー２２ｂ及びレンズ２１ｂを通過し、光束はビームスプリッター２５ａに入射する。このビームスプリッター２５ａからの光学系はマッハ・ツェンダー型のシャリング干渉計が構成されている。このマッハ・ツェンダー型のシャリング干渉計について以下に説明する。

ビームスプリッター２５ａは入射した光の一部を透過して第１の光束４１ａを形成する。他方、ビームスプリッター２５ａで左に反射した第２の光束４１ｂは光学シェアリング部材２６に入射する。第１の光束４１ａと第２の光束４１ｂはそれぞれ０次の回折光及び１次の回折光が含まれている。第２の光束４１ｂは光学シャリング部材２６によって、光路が横方向にずらされる。ハーフミラー２７ａによって反射された第１の光束４１ａは光学くさび２８を通過することによって、光路長が調整され、位相ずれが生じる。光学くさび２８は対向する２面が異なる角度の平面で形成され、位置を変えることにより、光の位相差を変化させることができる。光学シャリング部材２６を通過した第２の光束４１ｂと光学くさび２８を通過した第１の光束４１ａはビームスプリッター２５ｂによって重ね合わされ、干渉光４２となる。ビームスプリッター２５ａとビームスプリッター２５ｂは例えば、ハーフミラーであり、同じ光量の光束が重ね合わされる。干渉光４２はレンズ２１ｃを介して検出器３０に入射される。光学シャリング部材２６によって、異なる領域である光透過部１６ｃとシフター部１６ｂを透過した第１の光束４１ａと第２の光束４１ｂとが干渉可能に合成するように第１の光束１１１ａの位置を変化させる。これにより、干渉光１１３は図３に示すように干渉縞が形成される。

図３において、領域５１は第１の光束４１ａのシフター部透過領域と第２の光束４１ｂのシフター部透過領域とが重ね合わされた干渉光４２を示しており、この領域５１をシフター部／シフター部領域５１とする。領域５２は第１の光束４１ａのシフター部透過領域と第２の光束４１ｂの光透過部透過領域とが重ね合わされた干渉光４２を示しており、この領域５２をシフター部／光透過部領域５２とする。領域５３は、第１の光束４１ａの光透過部透過領域と第２の光束４１ｂのシフター部透過領域とが重ね合わされた干渉光４２を示しており、この領域５３を光透過部／シフター部領域５３とする。領域５４は第１の光束４１ａの光透過部透過領域と第２の光束４１ｂの光透過部透過領域とが重ね合わされた干渉光４２を示しており、この領域５４を光透過部／光透過部領域５４とする。また、シフター部／光透過部領域５２又は光透過部／シフター部領域５３の幅が光学シェアリング部材による横ずらし量である。この横ずらし量は０次の回折光４０ａと１次の回折光４０ｂによるずれと同一である。

検出器３０はＣＣＤカメラ等のイメージセンサであり、各画素にて受光した光の強度に応じた信号を出力する。検出器３０は図３に示すような干渉光４２の干渉縞の画像を撮像して光強度を検出する。さらに検出器３０によって検出された信号は、コンピュータ３１のメモリに記憶され、位相差及び透過率を求めるための演算処理がなされる。コンピュータ３１を操作して、検出された画像における任意の２点を指定する。図３に指定された２つの検出点を示す。２つの検出点の一方の検出点５５ａはシフター部／光透過部領域５２の点であり、２つの検出点の他方の検出点５５ｂは光透過部領域／シフター部５３の点である。この２つの検出点５５ａ、５５ｂにおける光強度の信号波形により、シフター１７の位相シフト量が測定される。検出点５５ａ、５５ｂはＣＣＤカメラの特定の画素に対応しており、その画素において受光した光の強度がコンピュータ３１に記憶される。検出点５５ａ、５５ｂが複数の画素から構成される場合は、各画素において検出された光の強度の積分値が、光強度として記憶される。コンピュータ３１は２つの検出点５５ａ、５５ｂにおける光強度の信号を順に記憶していく。なお、検出器３０はイメージセンサでなく、２つの光検出器によって構成してもよい。

次に光学くさび２８をコンピュータ３１により制御される直線駆動機構２９によって光路と垂直方向に移動させる。これにより、光学くさび２８が図１に示す矢印の方向に移動して、第１の光束４１ａの光路長を変化させることができる。従って、第１の光束４１ａの位相は第２の光束４１ｂに対して相対的に変化する。第１の光束４１ａの位相の変化にしたがって干渉光４２の強度は変化するため、検出器３０により検出される光の強度は光学くさび４２の位置にしたがって変化する。コンピュータ３１には光学くさび２８の移動量が直線駆動機構２９により伝送される。この光学くさび２８は直線駆動機構２９により、一定の速度で移動する。コンピュータ３１には検出点５５ａ、５５ｂにおける光の強度の時間変動すなわち光学くさび４２の位置による光強度の変化が記憶される。

図４は光学くさび４２の位置による光強度信号の変化を示す図である。図４において横軸は光学くさびの相対位置Ｘであり、縦軸は検出器によって検出された光の強度Ｉを示している。Ａの信号は検出点５５ａすなわちシフター部／光透過部領域５２における干渉光の強度の変化を示しており、Ｂの信号は検出点５５ｂすなわち光透過部領域／シフター部５３における干渉光の強度の変化を示している。信号波形Ａ及び信号波形Ｂは同じ振幅で光学くさび４２に位置に対して正弦波状に変化する。信号波形Ａと信号波形Ｂはそれぞれ異なる位相で変化している。検出点５５ａと検出点５５ｂの検出を同時に行っているため、信号波形Ａと信号波形Ｂとを同時に測定することができる。これにより、パージガスの変動による位相のばらつきを排除することができる。

図１３を用いて説明したようにシフター１７の位相シフト量φは光透過部１６ｃを透過した光とシフター部１６ｂを透過して光の位相差である。光束４１ａの波面１における光透過部１６ｃと光束４１ｂの波面２におけるシフター部１６ｂの位相差及び光束４１ｂの波面１におけるシフター部１６ｂと光束４１ｂの波面における光透過部１６ｃの位相差に基づいて求められる。すなわち、図１３における（φ_２−φ_１）／２が位相のずれφとなる。この位相差について図５を用いて説明する。

図５はＰＳＭ１６と透過した光の波面を示す図である。図５において波面１は第１の光束４１ａの波面を示しており、波面２は第２の光束４１ｂの波面を示している。図５における波面上の左側の矢印は図３における検出点５５ａの位置を示している。一方、波面上の右側の矢印は図３における検出点５５ｂの位置を示している。なお、図５と同様の構成の他の図においても波面１は第１の光束４１ａの波面、波面２は第２の光束４１ｂの波面を示しており、波面上の矢印は検出点の位置を示している。各波面における凸部はシフター部透過領域を示している。波面１と波面２は光学シェアリング部材２６と光学くさび２８の分だけ位相がずれている。さらに波面１と波面２では光学シェアリング部材２６によって、光透過部の位置が横方向にずれている。このずれ量は上述のように、０次の回折光と１次の回折光のずれ量と同じである。

本発明では図５に示すように２つの検出点における光強度を測定することにより、波面１における光透過部１６ｃと波面２におけるシフター部１６ｂの位相差φ_Ｌ及び光束４１ｂの波面１におけるシフター部１６ｂと波面２における光透過部１６ｃの位相差φ_Ｒを同時に測定している。このφ_Ｒ−φ_Ｌに基づいて位相シフト量φが検出される。具体的には（φ_Ｒ−φ_Ｌ）／２＝φとなる。

次にφの算出方法について説明する。検出点５５ａ、５５ｂにおける干渉光の光強度Ｉ_１、Ｉ_２はそれぞれ次式で表すことができる。

Ｉ_１＝Ａ_１ ^２＋Ａ_２ ^２＋２Ａ_１Ａ_２ｃｏｓ（φ_Ｌ＋ｐ）
Ｉ_２＝Ａ_１ ^２＋Ａ_２ ^２＋２Ａ_１Ａ_２ｃｏｓ（φ_Ｒ＋ｐ）

ここでＡ_１は光透過部１６ｃを透過した光の振幅、Ａ_２はシフター部１６ｂを透過した光の振幅である。Ｉ_１の式において、Ａ_１は第１の光束４１ａの振幅であり、Ａ_２は第２の光束４２ｂの振幅である。一方、Ｉ_２の式において、Ａ_１は第２の光束４１ｂの振幅であり、Ａ_２は第１の光束４２ａの振幅である。ｐは光学くさび４２による光路長の変化量を示している。光学くさび２８を移動して、第１の光束４１ａの位相を光の１波長分変化させる周期をｆとするとｐ＝２πｆｔとなる。

干渉光の光強度Ｉ_１、Ｉ_２をそれぞれフーリエ変換して、複素ベクトルの長さと向きにより、振幅と位相を求める。すなわち、実数部の虚数部に対する正接を求めることにより、位相φＲ、φＬを求める。このφＲとφＬの差に基づいて位相シフト量φを算出することができる。上述の方法では、ＰＳＭ１６上の異なる２点を同時に測定することができるため、窒素の分布のばらつきによる影響を低減することができる。これにより、位相シフタの位相シフト量を高い精度で測定することができる。なお、上述の説明ではシフター部／光透過部領域５２と光透過部領域／シフター部５３の差により位相ずれ量を求めたが、検出点５５ａと検出点５５ｂの一方を光透過部／光透過部領域５４又はシフター部／シフター部５１として位相ずれ量を求めてもよい。

本発明では異なる２点を測定しているため、光学系において波面の傾きが異なることがある。すなわち、第１の光束４１ａと第２の光束とで波面に傾きが生じてしまう。この場合、図６に示すように波面１と波面２が傾いて、位相ずれ量の検出に影響を与えてしまう。上述の位相シフト量φからこの傾きによる位相のずれを除去する方法について図６を用いて説明する。

まず、ＰＳＭ１６が載置されたＸＹステージを移動して２つの検出点を干渉光４２の同じ領域に配置する。干渉光の同じ領域とは、例えば、検出点５５ａがシフター部／シフター部領域５１に配置され、検出点５５ｂも検出点５５ａと同じシフター部／シフター部領域５１に配置されることを示す。もちろんシフター部／シフター部領域５１に限らず、光透過部／光透過部領域５４、シフター部／光透過部領域５２又は光透過部／シフター部領域５３でもよい。

２つの検出点のうち、検出点５５ａにおける波面１と波面２の位相差をφ_０Ｌとし、他方の検出点５５ｂにおける波面１と波面２の位相差をφ_０Ｒとする。このφ_０Ｌとφ_０Ｒは、シフター部／シフター部領域５１の干渉光を測定することにより、φ_Ｒとφ_Ｌと同様に求めることができる。すなわち、ＸＹステージを移動させて、２つの検出点でシフター部／シフター部領域５１を透過した第１の光束４１ａとシフター部／シフター部領域５１を透過した第２の光束４１ｂとの干渉光４２の強度を検出する。そして、光学くさび２８を移動させて、光強度の変化を検出して、フーリエ変換によりそれぞれの位相差φ_０Ｌ、φ_０Ｒを求める。

２つの検出点における位相差は同じシフター部／シフター部領域５１の干渉光なので、波面１と波面２との間に傾きが無いとき、φ_０Ｌ＝φ_０Ｒとなる。しかし、波面１と波面２が傾いているとφ_０Ｌとφ_０Ｒに差が生じる。この差が位相シフト量の測定におけるノイズとなって、測定精度を低下させる。この波面１と波面２との傾きにより生じる２点の検出点の位相差をチルト量φ_０tiltとすると、チルト量φ_０tilt＝φ_０Ｒ―φ_０Ｌとなる。このφ_０tiltが位相ずれ量φの測定において、それぞれにφ_Ｒとφ_Ｌに含まれることになる。よって、波面の傾きによるチルト量を除去した場合、φ＝（φ_Ｒ―φ_Ｌ―φ_０tilt）／２となる。これにより、波面の傾きにより生じるチルト量を除去することができ、より精度の高い測定を行うことができる。

実際の測定ではまずφ_０Ｌとφ_０Ｒを検出して、φ_０tiltを算出する。このφ_０tiltをコンピュータ３１に記憶しておく。そのあと、検出点５５ａ、５５ｂは移動させずにＸＹステージを移動させて、干渉光４２と検出点の相対位置を移動させる。シフター部／光透過部領域５２と光透過部／シフター部領域５３の干渉光を測定する。この測定により検出されたφ_Ｒとφ_Ｌとφ_０tiltに基づいてφを求める。これにより、波面の傾きにより生じる位相差を除去することができ、より精度の高い測定を行うことができる。

次にシフター部１０６ｂの透過率の測定について図７〜図９を用いて説明する。図７は検出器によって検出された干渉光の画像である。図８はこの検出された干渉光の強度の信号波形を示す図である。透過率の測定では光学くさび２８を移動させて１回目の測定を行った後に、ＸＹステージを移動して、もう１度光学くさび２８を移動させて２回目の測定を行う。図９（ａ）は１回目の測定における波面と検出点を示す図であり、図９（ｂ）は２回目の測定における波面と検出点を示す図である。

１回目の測定では、検出点５５ａを光透過部／光透過部領域５４に、検出点５５ｂをシフター部／シフター部領域５１に合わせる。そして、光学くさび２８を移動させて、第１の光束４１ａと第２の光束４１ｂとの間の位相を変化させる。直線駆動機構２９により光学くさび２８を１周期分移動させると１回目の測定が終了する。これにより、図８に示す正弦波上の検出信号が検出される。図８において横軸は光学くさび２８の移動量であり、縦軸は干渉光の光強度である。図８の信号波形Ｃは光透過部／光透過部領域５４における光強度の信号波形を示しており、信号波形Ｄはシフター部／シフター部領域５１における光強度の信号波形を示している。信号波形Ｃと信号波形Ｄでは振幅が異なり、位相が同じ波形となる。１回目の測定において、信号波形Ｃは検出点５５ａにて検出され、信号波形Ｄは検出点５５ｂにて検出される。

次に２回目の測定を行うためＰＳＭ１６が載置されているＸＹステージを移動して、検出点５５ａをシフター部／シフター部領域５１に、検出点５５ｂを光透過部／光透過部領域５４に合わせる。そして、同様に光学くさび２８を移動して、干渉光の光強度を１周期分検出していく。これにより、検出点５５ａでは正弦波状の信号波形Ｄが検出され、検出点５５ｂでは正弦波状の信号波形Ｃが検出される。２回の測定により検出点５５ａと検出点５５ｂの両方の検出点で、シフター部／シフター部領域５１と光透過部／光透過部領域５４の光強度の変化を検出する。

図９に示すように第１の光束４１ａの波面１と第２の光束４１の波面２は光学シェアリング部材２６により横方向にずれている。図９（ａ）に示すように１回目の測定における検出点５５ａにより検出された光強度の振幅をＡ_Ｌ１とし、検出点５５ｂにより検出された光強度の振幅をＡ_Ｒ１とする。Ａ_Ｌ１は光透過部／光透過部領域５４の光強度の振幅を示し、Ａ_Ｒ１はシフター部／シフター部領域５１の光強度の振幅を示している。すなわち、Ａ_Ｌ１は信号波形Ｃの振幅を示し、Ａ_Ｒ１は信号波形Ｄの振幅を示している。振幅Ａ_Ｌ１は１回目の測定における信号波形Ｃをフーリエ変換することにより、算出することができる。Ａ_Ｒ１は１回目の測定における信号波形Ｄをフーリエ変換することにより、算出することができる。このＡ_Ｌ１とＡ_Ｒ１の比により透過率を算出することができる。具体的には１回目の測定における透過率をＴ_１とするとＴ_１＝Ａ_Ｒ１／Ａ_Ｌ１となる。本発明では、Ａ_Ｒ１／Ａ_Ｌ１の測定は同時に行われているため、窒素パージの影響を受けることなく透過率を測定することができる。

２回目の測定では図９（ｂ）に示すようにＰＳＭ１６を移動して、検出点５５ａでシフター部／シフター部領域５１の光強度を検出しており、検出点５５ｂで光透過部／光透過部領域５４の光強度を検出している。この２回目の測定における検出点５５ａによって検出されたシフター部／シフター部領域５１の光強度の振幅をＡ_Ｌ２とし、検出点５５ｂによって検出された光透過部／光透過部領域５４の光強度の振幅をＡ_Ｒ２とする。すなわち、Ａ_Ｌ２は信号波形Ｄの振幅を示し、Ａ_Ｒ２は信号波形Ｄの振幅を示している。この振幅Ａ_Ｌ２は２回目の測定における信号波形Ｄをフーリエ変換することにより、算出することができる。一方、振幅Ａ_Ｒ２は２回目の測定における信号波形Ｃをフーリエ変換することにより、算出することができる。２回目の測定における透過率Ｔ２は１回目の測定と同様にＡ_Ｒ２とＡ_Ｒ２により算出され、具体的にはＴ_２＝Ａ_Ｒ２／Ａ_Ｌ２となる。

本発明では透過率Ｔ_１と透過率Ｔ_２の相乗平均を透過率Ｔとしている。具体的には透過率Ｔ＝（Ｔ_１×Ｔ_２）^１／２で表される。Ａ_Ｒ１とＡ_Ｌ１を異なる２点で検出しているため、光学系において明るさの分布が生じることがある。この場合、シフター部／シフター部領域５１と光透過部／光透過部領域５４の光強度が検出点の位置で異なる信号となってしまう。すなわち、検出点によって振幅にばらつきが生じ、精度よく透過率を測定できない場合がある。本発明では検出点の違いによる、振幅の違いを除去するために同じ検出点における２回の測定を平均化している。すなわち、光透過部／光透過部領域５４とシフター部／シフター部領域５１の干渉光が検出点５５ａと検出点５５ｂでそれぞれ１度づつ検出されるため、光学系による明るさの分布がキャンセルすることができる。これにより、透過率を精度よく測定を行うことができる。

次に、上述の処理を行うためのコンピュータ３１の構成について図１０を用いて説明する。図１０はコンピュータ３１の構成を示すブロック図であるコンピュータは通常のパーソナルコンピュータ等であり、所定の処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ）及び処理結果や信号波形を記憶するメモリやハードディスク等の記憶装置を備えている。さらに、処理結果や信号波形を画面上に表示する表示装置及びマウスやキーボードなどの所定の処理を実行させるための入力装置を備えている。

コンピュータ３１には検出器３０において測定された光強度と光学くさび２８を移動させる直線移動機構２９からの光学くさび２８の位置との信号が入力される。コンピュータ３１のデータ記憶部３２には２つの検出点の光強度と光学くさび２８の位置が対応付けて記憶される。このデータ記憶部３２に記憶されたデータは例えば、図４や図８のような信号波形となる。このデータ記憶部３２に記憶されたデータに基づいて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が実行され、位相差や振幅等を算出する。

位相ずれ量の測定を行う前に、波面１と波面２との傾きにより生じる２点の検出点のチルト量φ_０tiltを測定してチルト記憶部３４に記憶する。位相差算出部３３では信号をフーリエ変換して、検出点５５ａと検出点５５ｂの位相差に基づいた値を算出する。φ_０tilt算出時には、今で記憶されていたφ_０tiltは考慮されず、そのまま検出点５５ａと検出点５５ｂの位相差が算出される。この位相差φ_０tiltがチルト量としてチルト記憶部３４に記憶される。このφ_０tiltは次のφ_０tiltが算出されるまでシフター１７の位相ずれ量φの算出時に使用される。チルト量が記憶されていない場合は、チルト量を０として算出する。

シフター１７の位相ずれ量を算出する時、位相差算出部３３は検出点５５ａと検出点５５ｂの信号をフーリエ変換して位相差を求め、さらにチルト記憶部３４に記憶されているφ_０tiltを考慮して位相すれ量φを算出する。透過率算出部３５は検出点５５ａと検出点５５ｂの信号をフーリエ変換して、振幅を求めて、振幅の比の相乗平均を透過率とする。オペレータの操作によって、シフタ１７の位相シフト量の測定、チルト量の測定又は透過率の測定であるかが指示され、コンピュータ３１は指示内容に応じた演算処理を実行する。このようにして位相シフト量等が測定される。

なお、上述の位相シフト量の測定により、シフター１７の位相シフト量が設定された位相シフト量の許容範囲よりもずれている場合、その箇所のシフター１７を修復する。これにより、位相シフトマスクをよく生産することができる。なお、測定対象は位相シフトマスクのみに、透過する光に位相ずれを生じさせる位相シフターが形成された基板、例えば、光導波路や光集積回路などに利用することができる。また、パージガスはＮ２に限らず、その他の気体を用いても良い。さらに、本発明においてパージとは、クリーンルーム内のダウンフロー等、気体に一定の流れがあるものを含むものとする。

本発明にかかる検査装置の構成を示す図である。位相シフトマスクの構成を示す断面図である。位相ずれ量測定時において検出器により検出された干渉光と検出点との構成を示す図である。位相ずれ量測定時において検出器により検出された光強度の信号波形を示す図である。位相ずれ量測定時における検出点と波面の関係を示す図である。チルト量測定時における検出点と波面の関係を示す図である。透過率測定時において検出器により検出された干渉光と検出点との関係を示す図である。透過率測定時において検出器によって検出された光強度の信号波形を示す図である。透過率測定時における検出点と波面の関係を示す図である。本発明にかかる検査装置のコンピュータの構成を示すブロック図である。従来の位相シフトマスクの検査装置の構成を示す図である。従来の検査装置における干渉光と検出点の関係を示す図である。シェアリング干渉計における干渉光の波面を示す図である。従来の検査装置の位相ずれ量測定時における検出点と波面の関係を示す図である。従来の検査装置の透過率測定時における検出点と波面の関係を示す図である。

符号の説明

１０窒素パージ空間、１１光源、１２ビームホモジナイザー、
１３ａ〜１３ｃレンズ、１４エネルギーモニター、１５グレーティング、
１６位相シフトマスク（ＰＳＭ）、１６ａ基板、１６ｂシフター部、
１６ｃ光透過部、１７シフター、
２０真空空間、２１ａ〜２１ｃレンズ、２２ａ、２２ｂミラー、
２５ａ、２５ｂビームスプリッター、２６光学シェアリング部材
２７ａ、２７ｂ全反射ミラー、２８光学くさび、２９直線駆動機構、３０検出器３１コンピューター、３２データ記憶部、３３位相差算出部、
３４チルト記憶部、３５透過率算出部、４０ａ０次の回折光、
４０ｂ１次の回折光、４１ａ第１の光束、４１ｂ第２の光束、４３干渉光
１０１位相シフトマスク（ＰＳＭ）、１０１ＡＸＹステージ、１０１ｂ光透過部、
１０３シフター部、１０４ａ〜１０４ｆレンズ、１０５ａ〜１０５ｂハーフミラー
１０６ａ〜１０６ｃミラー、１１１ａ第１の光束、１１１ｂ第２の光束、
１１３干渉光、１１７測光ターゲット、１１８フォトマルチプライア、
１１９ＴＶカメラ、１２１コンピューター、１２２電流／電圧変換器、
１２３Ａ／Ｄ変換器、１２５光源、

Claims

光を透過する光透過部と、透過した光に前記光透過部を透過した光と位相差を生じさせる位相シフターが形成されたシフター部とを有する基板において前記位相シフターの位相シフト量を測定する位相シフト量測定装置であって、
光を発生する光源と、
前記光源で発生した光から、ｍ次（ｍは整数）の回折光による第１の可干渉光とｎ次（ｎはｍと異なる整数）の回折光による第２の可干渉光とを生成するグレーティングと、
前記基板の光透過部及びシフター部に前記第１の可干渉光と第２の可干渉光の一部を重ね合わせて入射させる光学手段と、
前記基板を透過した第１の可干渉光及び第２の可干渉光を、それぞれ当該第１の可干渉光及び第２の可干渉光を含む第１の光束と第２の光束に分岐する光分岐手段と、
光分岐手段によって分岐された前記第１の光束と前記第２の光束との間に位相差を与える位相差生成手段と、
前記位相差生成手段により位相差が与えられた前記第１の光束と前記第２の光束を重ね合わせて干渉光を生成する干渉光生成手段と、
前記第１の光束と前記第２の光束の重ね合わせにおいて、前記第１の光束と前記第２の光束との間に、前記基板での前記第１の可干渉光と前記第２の可干渉光のずれ量に応じた横方向のずれを生じさせるシャリング手段と、
前記位相差生成手段を移動させ、前記位相差生成手段によって生成された前記第１の光束と前記第２の光束との間の位相差を変化させる位相差変化手段と、
前記位相差変化手段による位相差の変化に応じた前記干渉光の光強度を、一方が前記第１の光束の前記シフター部を透過したシフター部透過領域と前記第２の光束の前記光透過部を透過した光透過部透過領域とを重ね合わせたシフター部／光透過部領域に配置され、他方が前記第１の光束の前記光透過部透過領域と前記第２の光束の前記シフター部透過領域とを重ね合わせた光透過部／シフター部領域に配置される異なる２つの検出点で略同時に検出する光検出手段とを備え、
前記２つの検出点における前記光強度から前記第１の光束と前記第２の光束との位相差をそれぞれ算出し、当該第１の光束と第２の光束との位相差に基づいて前記位相シフターの位相シフト量を測定する位相シフト量測定装置。
前記基板を載置して移動可能なステージをさらに備え、
前記２つの検出点における光強度の信号の振幅に基づいて前記位相シフターの透過率を測定する請求項１記載の位相シフト量測定装置。
前記光源が真空紫外光を発生する真空紫外光源であり、
前記光源から前記検出器までの光路の少なくとも一部がパージガスによりパージされている請求項１又は２記載の位相シフト量測定装置。
光を透過する光透過部と、透過した光に前記光透過部を透過した光と位相差を生じさせる位相シフターが形成されたシフター部とを有する基板において前記位相シフターの位相シフト量を測定する位相シフト量測定方法であって、
グレーティングを用いて、ｍ次（ｍは整数）の回折光による第１の可干渉光とｎ次（ｎはｍと異なる整数）の回折光による第２の可干渉光とを生成するステップと、
前記第１の可干渉光と前記第２の可干渉光の重なり合う領域を前記基板の前記光透過部及び前記シフター部に照射するステップと、
前記基板を透過した第１の可干渉光及び前記第２の可干渉光を、それぞれ当該第１の可干渉光及び第２の可干渉光を含む第１の光束と第２の光束に分岐するステップと、
前記第１の光束と前記第２の光束との間に位相差を与える位相差生成手段を移動して、前記第１の光束と前記第２の光束との間の位相差を変化させるステップと、
前記第１の光束と前記第２の光束との間に、前記基板での前記第１の可干渉光と前記第２の可干渉光のずれ量に応じた横方向のずれを生じさせ、前記第１の光束と前記第２の光束を重ね合わせて干渉光を生成するステップと、
前記位相差の変化に応じた前記干渉光の光強度を、一方が前記第１の光束の前記シフター部を透過したシフター部透過領域と前記第２の光束の前記光透過部を透過した光透過部透過領域とを重ね合わせたシフター部／光透過部領域に配置され、他方が前記第１の光束の前記光透過部透過領域と前記第２の光束の前記シフター部透過領域とを重ね合わせた光透過部／シフター部領域に配置される異なる２つの検出点で略同時に検出するステップと、
前記２つの検出点における前記光強度から前記第１の光束と前記第２の光束との位相差をそれぞれ算出し、当該第１の光束と第２の光束との位相差に基づいて前記位相シフターの位相シフト量を測定するステップとを備える位相シフト量測定方法。
前記第１の光束と前記第２の光束が重ね合わされた前記干渉光のうち、前記第１の光束の前記シフター部を通過したシフター部透過領域と前記第２の光束の前記光透過部を透過した光透過部透過領域とが重ね合わされた領域をシフター部／光透過部領域とし、前記第１の光束の前記シフター部を通過したシフター部透過領域と前記第２の光束の前記シフター部を透過したシフター透過領域とが重ね合わされた領域をシフター部／シフター部領域とし、前記第１の光束の前記光透過部を通過した光透過部透過領域と前記第２の光束の前記光透過部を透過した光透過部透過領域とが重ね合わされた領域を光透過部／光透過部領域とし、前記第１の光束の前記光透過部を通過した光透過部透過領域と前記第２の光束の前記シフター部を透過したシフター透過領域とが重ね合わされた領域を光透過部／シフター部領域とした場合に、前記基板が載置されたステージを移動して前記２つの検出点を、前記干渉光の前記シフター部／光透過部領域、シフター部／シフター部領域、光透過部／光透過部領域及び光透過部／シフター部領域の中の同じ領域に配置するステップと、
前記干渉光の同じ領域に配置された２つの検出点における光強度の信号の位相差に基づいて、前記第１の光束の波面と第２の光束の波面との間の傾きの差によって、前記２つの検出点の間に生じるチルト量を測定するステップとをさらに備え、
前記チルト量に基づいて前記位相シフト量が測定される請求項４記載の位相シフト量測定方法。
請求項４又は５記載の位相シフト量測定方法により、位相シフトマスクに設けられた位相シフターの位相シフト量を測定するステップと、
前記位相シフト量が設定された許容範囲に含まれるか否かを判別するステップと、
前記位相シフト量が許容範囲に含まれていない位相シフターを修復するステップとを有する位相シフトマスクの製造方法。