JPH03181805A - 位相シフトマスクのシフター膜厚測定器 - Google Patents

位相シフトマスクのシフター膜厚測定器

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JPH03181805A
JPH03181805A JP1322331A JP32233189A JPH03181805A JP H03181805 A JPH03181805 A JP H03181805A JP 1322331 A JP1322331 A JP 1322331A JP 32233189 A JP32233189 A JP 32233189A JP H03181805 A JPH03181805 A JP H03181805A
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JP
Japan
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shifter
optical path
light
phase shift
shift mask
Prior art date
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Pending
Application number
JP1322331A
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English (en)
Inventor
Kenji Nakagawa
健二 中川
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (概 要) 位相シフトマスクのシフター膜厚測定器に関し、位相シ
フトマスクにおけるシフターの膜厚を容易に正確に測定
することを目的とし、 光源から照射した光の光路を2つに分岐し、一方の光路
は位相シフトマスクのシフターを透過させた後に他方の
光路と合流させ、前記2つの光路のいずれかにガラス厚
みが変化できるように可動するくさび状ガラスを配置し
、該くさび状ガラスの可動によって光路長を調整して、
光の干渉信号を得て位相シフトマスクのシフターの膜厚
が測定できるように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、例えば、位相シフトマスクの膜厚測定などの
厚み測定器に関する。
例えば、半導体装置の製造方法においては、フォトリソ
グラフィ技術が必須の処理技術で、そのフォトリソグラ
フィ技術に用いるフォトマスクに位相シフトマスクが提
唱されており、その位相シフトマスクのシフターの膜厚
を測定する測定器に関している。
〔従来の技術〕
フォトリソグラフィ技術で用いられるフォトマスクには
2種類があって、1:1の大きさに転写するものをマス
ク(狭義)と呼び、5〜10倍の拡大パターンをウェハ
ー上に縮小投影するものをレチクルと称しているが、最
近、レチクルの方が汎用されており、本発明は主にレチ
クルに関しているが、レンズを用いて結像させる場合は
、マスクにも適用でき、従って、レチクルを只単にマス
ク(広義)として以下に説明する。
近年、紫外線露光法による解像度の限界から、微細化に
適した電子ビーム露光法が重用されているが、この電子
ビーム露光法は個々のパターンを一つ一つビームで描画
する等の露光処理が必要なために、スループットの向上
に難点がある。
従って、紫外線露光法、遠紫外線露光法などのフォトリ
ソグラフィ技術が見立されて、先年、位相シフトマスク
(Phase−Shifting Mask )による
露光法が提案されている。
参考文献: TEEE Transaction On
 Electron Devices、 Vol、HD
−29,No、12. DECEMBER1982、p
p、1828〜1836 その方法は、所定のパターン部分を他のパターン部分と
は異なる光路長にして、ウェハー上で光の位相を両パタ
ーン間で反転させることによって、ウェハー上での光の
コントラストを向上させ、従来のフォト露光装置を用い
て解像度を大幅に改善しようというものである。
第5図(a)、 (b)はその位相シフトの原理を説明
する図で、同図(a)は通常のマスクによるウェハー上
における光の強度分布を説明する図、同図(1))は位
相シフトマスクによるウェハー上における光の強度分布
を説明する図である。まず、第5図(a)を説明すると
、(a−1)は通常のマスクの断面を示しており、ガラ
ス基板に遮光パターンが設けられており、裏面より光(
矢印)を照射した図である。(a−2)から(a−4)
まではウェハー上の光照射による電場の強さEを示し、
(a−5)はウェハー上の光の強度Iを示している。即
ち、マスクに設けた左側の光透過部による電場の強さE
を(a−2)、に示し、右側の光透過部による電場の強
さEを(a−3)に示し、(a−4)は合計した電場の
強さΣEである。光の強度■は電場の強さの自乗に比例
しているから、それを(a−5)に示している。これか
ら判るように、通常のマスクでは隣接パターンが影響し
て、近接した露光間隙の遮光パターンは回折光に影響さ
れる。従って、コントラストが悪くなって、これが解像
限界となる。
位相シフトマスクの原理を第5図(ロ)によって説明す
ると、(b−1,)は位相シフトマスクの断面を示し、
ガラス基板に遮光パターンとシフター(Shiftor
  i位相変換用透明#)が設けられており、裏面より
光(矢印)を照射した図である。次の(b−2)から(
b−4)まではウェハー上の光照射による電場の強さE
、(b−5)はウェハー上の光の強度Iを示し、(b−
2)はマスクに設けた左側の光透過部による電場の強さ
E、(b−3)は右側の光透過部による電場の強さEを
示して、(b−4)は合計した電場の強さΣEである。
且つ、(b−5)は電場の強さの自乗に比例した光の強
度Iを示す図である。こシ のように、シフターを設けると位相が反転して狭い間隙
の遮蔽パターンは回折光による電場の影響が打ち消され
て、コントラストが良くなり、解像限界が向上する。
このような位相シフトマスクを用いれば、例えば、縮小
率115のマスク(レチクル)に最小幅285μmの遮
光パターンを設けて、0.5μm幅のパターンを設ける
ことができ、また、照射光にエキシマレーザ光を用いれ
ば、0.2μm幅のパターンも作製が可能と言われてい
る。
次に、第6図はそのような位相シフトマスクの断面図を
示しており、図中の記号lはガラス基板(透明基板)、
2はクロム(Cr)からなる遮光パターン、3はシフタ
ーである。このシフターはりソグラフィに用いる光を透
過する透明膜であれば良く、例えば、PMMA (ポリ
メタクリル酸メチル)のような有機樹脂膜や酸化シリコ
ン(Stow)ps、のような無機物質膜などが使用さ
れるが、その膜厚をDとすると D=λ/2(n−1)・−(1) ここに、λは照射光の波長、nはシフターの屈折率 なる式に一致させると、位相のシフト量が18o。
となって効果が最大になる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、第6図に図示した位相シフトマスクにおける
シフター3は透明なために、通常の透過型顕微鏡や反射
型顕微鏡ではその有無が判りにくくて、そのシフターに
特に重要な膜厚りの測定が非常に困難であるという問題
がある。
本発明はそのような問題点を解決して、位相シフトマス
クにおけるシフターの膜厚を容易に正確に測定すること
を目的とした位相シフトマスクのシフター膜厚測定器を
提案するものである。
〔課題を解決するための手段〕
その課題は、第1図に示す測定器の原理図のように、白
色光源6から照射した光の光路を2つに分岐し、一方の
光路11を位相シフトマスク7のシフター10を透過さ
せた後に他方の光路12と合流させ、前記2つの光路の
いずれかにガラス厚みが変化できるように可動するくさ
び状ガラス8を配置して、該くさび状ガラス8の可動に
よって光路長を調整し、光の干渉信号を得てシフターの
膜厚が測定できるように構成した位相シフトマスクのシ
フター膜厚測定器によって解決される。
〔作 用〕
即ち、本発明は、シフターを透過させた光路11とシフ
ターのない光路12との光路差をくさび状ガラス8の厚
みを変化させて一致させ、シフターの厚みをガラスの厚
みに換算して測定するものである。計算式を以下に示す
n、 t−t=n、 k (a−b) −k (a−b
)・・・・・・・・・・(2) シフターの厚み シフター材の屈折率 ガラスの屈折率 くさび状ガラスの傾斜 シフターのある場合に干渉が 現れるくさび状ガラスの位置 bニジフタ−のない場合に干渉が 現れるくさび状ガラスの位置 〔実 施 例] 以下に図面を参照して詳細に説明する。
第1図に示す測定器の原理図を更に詳しく説明すると、
図中の記号4は光を分岐するためのハーフミラ−25は
光を反射するためのミラー 6は白色光源、7は被測定
用の位相シフトマスク、8はくさび状ガラス、9は光の
干渉信号を検知する検出器、10は位相シフトマスクの
シフター、 11はシフター10を透過する光路I、1
2はシフターのない光路■である。
白色光源6から照射した光はハーフミラ−4によって2
つの光路に分岐され、そのうちの光路Iはシフター10
を透過してミラー5によって反射してもう一つのハーフ
ミラ−4を通って検出器9に入射する。ハーフミラ−4
によって分岐された他の光路■はそのままミラー5によ
って反射されてくさび状ガラス8を透過してもう一つの
ハーフもラー4で上記の光路Iと合流して検出器9に入
射する。
かくして、光路■と光路■との空気(光の屈折率=1)
に換算した光路長が等しくなったとき、換言すれば、光
路■を通る光の通過時間と光路■を通る光の通過時間と
が等しくなったときに光の干渉信号が検出器9に検出で
きる。
第2図は検出器の光干渉信号図を示しており、信号Aは
光路IがシフターIOを透過して、それに光路■を一致
させたもので、aが光の干渉によって光強度が増したピ
ーク点である。また、信号Bは光路1がシフターのない
部分を透過して、それに光路■を一致させたもので、b
がピーク点である。この両方の信号Aと信号Bとを記憶
させて、そのピーク点の差(a−b)を上記の計算式(
2)に導入して計算すればシフターの膜厚りが求められ
る。第3図は計算式の基礎を示す図で、光路Aは信号A
が得られる光路、光路Bは信号Bが得られる光路を図示
している。図中の記号は上記の計算式(2)で説明した
記号と同じであり、また、y/x=にであって、この第
3図を参照すれば計算式(2)によってシフターの膜厚
tが得られることが明白になる。
次に、第4図は本発明にかかるシフター膜厚測定器の一
実施例を示しており、図中の記号41.42゜43は光
を分岐するハーフミラ−15は光を反射するミラー16
は白色光源、7は被測定用の位相シフトマスク、8はく
さび状ガラス、9は光干渉信号の検出器、 10はシフ
ター、 11は光路I、12は光路n、 13.14.
15はレンズ、 17はダミーガラス基板、18は粗調
用くさび状ガラス、 19はXYステージ、20は光強
度の検出器、 21は制御装置、22はパルスモータで
ある。
即ち、白色光源6から出射した光はレンズ13で平行光
線になってハーフミラ−41で光路111と光路111
2とに分岐される。光路■は位相シフトマスク7のシフ
ター10を透過するが、その際にレンズ14でスポット
光としてシフタ一部分を透過させてレンズ15で平行光
に戻し、粗調用くさび状ガラス18とハーフミラ−42
を通してハーフミラ−43で光路■と合流させる。この
粗調用くさび状ガラス18は光路Iが光路■と大きく光
路長が外れたときに粗く調整する目的で配置されている
ものである。
また、ハーフごラー42は分岐した光を検出器20に入
射させて光強度を検出させるもので、この検出器20を
設ければ遮光パターンの有無、透過部の欠陥部分を測定
させることができ、それを併置しているものである。
一方、光路■はハーフミラ−41で分岐されてミラー5
で反射した光がダミーガラス基板17および微調用のく
さび状ガラス8を透過してハーフミラー43によって光
路■と合流させる。このダミーガラス基板17は光路■
の光路長を光路Iのそれに近接させるためで、位相シフ
トマスク7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8はパルスモータ22で微動して
制御されるように構威しである。
かくして、パルスモータ22と光干渉信号の検出器9と
光強度の検出器20および位相シフトマスク7を左右上
下に動かすXYステージ19とが制御装置21によって
制御されて、シフター10の有無や膜厚を測定し、また
、マスクのパターン形状をも検出する。なお、シフター
10の有無はピーク点の差(a−b)=Oのときにはシ
フターは存在せず、それを検出するものである。
上記のように、本発明は非接触で位相シフトマスク、特
にシフターの膜厚測定が可能になり、その位相シフトマ
スクの安定化に役立てることができる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる位相シ
フトマスクのシフター膜厚測定器によれば容易に正確に
シフターの膜厚その他の位相シフトマスクを測定するこ
とができ、LSIなどの半導体装置の品質・信頼性の向
上に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は測定器の原理図、 第2図は検出器の光干渉信号図、 第3図は関係式の基礎を示す図、 第4図は本発明にかかるシフター膜厚測定器の一実施例
、 第5図は位相シフトの原理を説明する図、第6図は位相
シフトマスクの断面図である。 図において、 1はガラス基板、    2は遮光パターン、3はシフ
ター 4、41.42.43はハーフミラー 5はミラー      6は白色光源、7は被測定用の
位相シフトマスク、 8はくさび状ガラス、 9は光干渉信号の検出器、IO
はシフター 11は光路I5    12は光路■、13、14.1
5はレンズ、 I7はダミーガラス基板、18は粗調用
くさび状ガラス、 19はXYステージ、  20は光強度の検出器、21
は制御装置、    22はバルスモータを示している
。 第 図 →〈こひ′国iがクズの信置 第3図 4え勇ぢ明にかカム6シフター組も雪□身1定(1のl
’F&#j第4厘

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光源から照射した光の光路を2つに分岐し、一方の光路
    は位相シフトマスクのシフターを透過させた後に他方の
    光路と合流させ、前記2つの光路のいずれかにガラス厚
    みが変化できるように可動するくさび状ガラスを配置し
    、該くさび状ガラスの可動によって光路長を調整して、
    光の干渉信号を得て位相シフトマスクのシフターの膜厚
    が測定できるように構成したことを特徴とする位相シフ
    トマスクのシフター膜厚測定器。
JP1322331A 1989-12-11 1989-12-11 位相シフトマスクのシフター膜厚測定器 Pending JPH03181805A (ja)

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JP (1) JPH03181805A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5270796A (en) * 1990-11-13 1993-12-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Apparatus for inspecting a phase shift mask
US5426503A (en) * 1993-10-12 1995-06-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of testing a phase shift mask and a testing apparatus used therein in the ultraviolet wavelength range
JPH0972U (ja) * 1991-10-22 1997-02-07 ジェネラル・スキャンニング・インコーポレイテッド 位相板調節式レーザビームによる集積回路接続パスの切断装置

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