JPH0763676A - 位相シフトレティクル性能検査装置及び性能検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機構的な構成を必要とせず、光路長が初期設
定値（理想的な光路長）からずれてしまった場合にも、
これを逐次高精度に補正することができ、精度の高い検
査を常に安定に行うことができる位相シフトレティクル
性能検査装置を得る。 【構成】 レーザユニット１から出射するレーザビーム
を２つの光束に分離するビームスプリッタ２ａと、該ビ
ームスプリッタ２ａで分離された２つの光束のうちビー
ムスプリッタ２ａの内部を通過しない方の光束を反射す
る反射鏡８ａとの間に、平板状のガラス板からなる光路
長補正用フィルタ７を挿入するとともに、レーザ干渉計
９によって得られた上記２つの光束の位相差に基づい
て、上記光路長補正用フィルタ７を所要量膨張或いは収
縮させる光路長制御手段（加熱手段１０，制御装置１
１）を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の製造工程
で使用される位相シフトレティクル性能検査装置及び性
能検査方法に関し、特に、実際に出荷すべき位相シフト
レティクルに対して非接触でその性能を検査することが
できる位相シフトレティクル性能検査装置及び性能検査
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は位相シフトレティクルの構造を示
す断面図であり、図において、１００は位相シフトレテ
ィクルで、これは、石英ガラス等からなる透明基板３
と、透明基板３の一方の主面に形成されたＣｒ等からな
る遮光膜パターン５と、透明基板３上の遮光膜パターン
５によって形成された開口部に形成されたＰＭＭＡ（ポ
リメタクリル酸メチル）等の有機樹脂膜やＳｉＯ2 （酸
化シリコン）等の無機物質膜からなるシフタ４とから構
成されている。

【０００３】図９は上記図８に示す位相シフトレティク
ル１００の機能を説明するための図で、図(a) 〜図(e)
は通常のレティクル（マスク）を用いた時のウエハ上に
照射される光の強度分布を示す図であり、図(f) 〜図
(j) は上記位相シフトレティクル１００を用いた時のウ
エハ上に照射される光の強度分布を示す図である。図に
おいて、図８と同一符号は同一または相当する部分を示
している。

【０００４】先ず、図(a) 〜図(e) について説明する
と、図(a) は通常のレティクル（マスク）の断面を示
し、透明基板３の所定領域に遮光膜パターン５が設けら
れ、透明基板３の裏面より光（矢印）を照射した図であ
る。図(b) 〜(d) はウエハ上における光照射による電場
の強さＥを示し、図(e) はウエハ上の光の強度Ｉを示し
ている。即ち、レティクルの左側の光透過部による電場
の強さＥを図(b) に、レティクルの右側の光透過部によ
る電場の強さＥを図(c) に示し、これら左側の光透過部
と右側の光透過部による電場を合計した電場の強さΣＥ
を図(d) に示している。光の強度Ｉは電場の強さの自乗
に比例し、これを図(e) に示している。これらの図よ
り、通常のレティクルでは、近接する遮光膜パターンが
影響しあい、光透過部間の小さい幅の遮光膜パターンに
対応して光強度が低下せず、得られる露光パターンはコ
ントラストが悪くなり、これが解像限界となることがわ
かる。

【０００５】次に、図(f) 〜図(j) について説明する
と、図(g) は上記位相シフトレティクル１００の断面を
示し、透明基板３の所定領域に遮光膜パターン５とシフ
タ４が設けられており、裏面より光（矢印）を照射した
図である。図(g）〜(i）はウエハ上における光照射によ
る電場の強さＥを示し、図(j) はウエハ上の光の強度Ｉ
を示している。即ち、レティクルの左側の光透過部によ
る電場の強さＥを図(g）に、レティクルの右側の光透過
部による電場の強さＥを図(h）に示し、これら左側の光
透過部と右側の光透過部による電場を合計した電場の強
さΣＥを図(i) に示している。光の強度Ｉは電場の強さ
の自乗に比例しているからこれを図(j) に示している。
これらの図より、位相シフトレティクルではシフタを設
けたことにより、この部分の透過する光の位相が反転す
るので、近接した光透過部間の小さい幅の遮光膜パター
ンで生ずる回折光が打ち消されて、得られる露光パター
ンは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レティクルを用いれば、例えば、縮
小率１／５のレティクルに最小幅２．５μｍの遮光膜パ
ターンを設けることにより、０．５μｍ幅のパターンを
形成することができ、特に照射光にエキシマレーザ光を
用いれば、０．２μｍ幅のパターンも作成可能となる。

【０００６】一方、図１０はシフタのエッジを用いて露
光パターンを得る位相シフトレティクルの構成と原理を
説明するための図で、図８(a) は位相シフトレティクル
の構成を示す断面図、図８(b) は図８(a) の位相シフト
レティクルに局所的にコヒーレント光を照射し、レンズ
で回折光の焦点を結像させた場合のレンズ光軸に垂直な
面での光強度の分布を示す図である。図において、２０
０は位相シフトレティクルで、これは、石英ガラス等か
らなる透明基板３と、透明基板３上にそのエッジが所定
角度となるように形成されたシフタ４ａとから構成され
ている。この図からわかるように、この位相シフトレテ
ィクル２００は図８に示した位相シフトレティクル１０
０と異なり、シフタ４ａのエッジによって光強度の低下
領域が形成され、露光パターンが得られるものである。

【０００７】図１１は露光用光源として縮小投影露光装
置（光源波長３６５ｎｍ）を用い、この位相シフトレテ
ィクル２００を用いて、露光パターンを得た時のシフタ
のエッジ角度（θ）と下記式(1) より得られる光強度の
コントラスト（Ｃ）との関係を示した図である。尚、図
中ＮＡは縮小投影露光装置の開口数，σはコヒーレンシ
値を示している。 Ｃ＝（Imax−Imin）／（Imax＋Imin） ……(1) 式中、Imaxは最大の光強度値，Iminは最小の光強度値で
ある。この図より、この種の位相シフトレティクルを用
いて露光パターンを得る場合、シフタ４ａのエッジの角
度（θ）が露光パターンにおける光強度のコントラスト
（Ｃ）に影響を与えることがわかる。即ち、シフタを、
そのエッジ角度が一定角度（図１１の場合約６０°）以
上となるように形成していないと、光強度のコントラス
ト（Ｃ）が安定しないことがわかる。従って、この種の
位相シフトレティクルにおいては、シフタのエッジ角度
がその性能に影響を与える。

【０００８】ところで、図８に示す位相シフトレティク
ル１００においては、シフタ４が形成された側の光透過
部を透過する光が、シフタ４がない側の光透過部を透過
する光にくらべて、その位相がπ（１８０°）だけ変化
するよう、即ち、シフタにおける光路長が空気中の光路
長よりもλ／２だけ異なるようにシフタ４が形成されて
いると、最大の効果（性能）を得ることができる。従っ
て、この種の位相シフトレティクルでは、下記式(2) を
満足するようにシフタが形成されている必要がある。 ｄ＝λ／２（ｎ−１） ……(2) 式中、ｄはシフタの厚み、λは照射光の波長，ｎはシフ
タの屈折率である。

【０００９】そこで、従来は所定の工程を経て製造され
た位相シフトレティクルの性能検査は、透明基板上に形
成されたシフタの厚みを該シフタに測定器を接触させて
実測し、シフタの屈折率をシフタを構成する材料の屈折
率，或いは，経験的に得られたシフタの屈折率で代行
し、これらシフタの厚みとシフタの屈折率を上記式(2)
にあてはめることにより行っていた。

【００１０】しかるに、この方法では、シフタの厚みを
測定（実測）する際、測定器がシフタに接触することか
らシフタにキズが生じ、製品として使用できなくなるの
で、同一の製造工程により製造された複数の位相シフト
レティクルの内（例えば、同一ロットで製造された複数
の位相シフトレティクルの内）の任意の１つを試験用サ
ンプルとして検査することにより、他の実際に出荷すべ
き製品（以下、実製品とも呼ぶ。）の検査をこの検査に
よって代行していた。従って、この方法は、実製品その
ものの性能を検査しているとはいえないものであった。

【００１１】一方、かかる問題点を解消できるものとし
て、同一光源からの光を２光束に分離し、この分離した
光を、一方が位相シフトレティクルのシフタが形成され
た光透過部を透過し、他方がシフタがない透明基板のみ
の光透過部（或いはダミー透明基板）を透過するよう
に、光路長が同一の（厳密には、シフタによる光路長分
だけ互いの光路長が異なるように）異なる経路を進行さ
せ、この後、これら異なる経路を進行してきた光の干渉
光の位相差を検出することにより、位相シフトレティク
ルの性能を検査する方法がある。

【００１２】図１２はこの検査方法に用いる検査装置の
概略構成図であり、図において、図６と同一符号は同一
または相当する部分を示し、１はレーザ光源、２ａ，２
ｂはビームスプリッタ、７は平板状のガラス板からなる
光路長補正用フィルタ、８ａ，８ｂは反射ミラー、９は
レーザ干渉計である。

【００１３】次に、動作について説明する。レーザ光源
１から出射したレーザ光は、ビームスプリッタ２ａで２
つ光束に分離される。そのうち一方は、位相シフトレテ
ィクルのシフタ４がない光透過部を通過し、もう一方は
シフタ４が形成された光透過部を通過し、その後、各々
の光束はビームスプリッタ２ｂで再び合成される。そし
て、この合成光はレーザ干渉計９に入射し、該レーザ干
渉計９により、この合成光を構成する上記２つの光束の
位相差が測定される。

【００１４】ところで、この装置においては、高精度な
検査を行うためには、位相シフトレティクルを配置する
前の状態、即ち、検査前の状態において、２つの光束は
ビームスプリッタ２ａで分離されてからビームスプリッ
タ２ｂで再び合成されるまでその光路長が互いに等しく
なっていることが必要である。従って、通常、ビームス
プリッタ２ａと反射ミラー８ａの間隔と、ビームスプリ
ッタ２ｂと反射ミラー８ｂの間隔を等しく、また、ビー
ムスプリッタ２ａと反射ミラー８ｂの間隔と、ビームス
プリッタ２ｂと反射ミラー８ａの間隔が等しくなるよう
に、これらビームスプリッタ２ａ，２ｂ及び反射ミラー
８ａ，８ｂを配置される。しかしながら、ビームスプリ
ッタ２ａで分離される一方の光束は、ビームスプリッタ
２ａ，２ｂの内部を通過し、他方の光束はビームスプリ
ッタ２ａ，２ｂの内部を通過しないので、厳密には、こ
れら２つの光束の光路は、このビームスプリッタ２ａ，
２ｂの内部を通過する分だけわずかに距離が異なること
になる。このため、このわずかに異なる距離を補正する
ために、一方の光束の光路に光路長補正用フィルタ７を
挿入している。

【００１５】上記図１２に示す従来の検査装置は上記の
ように２つの光束が通過する光路の長さが等しくなるよ
うに構成されている。しかるに、この装置の移動時、或
いは、この装置を用いて実際に検査作業を行う前になん
らかの原因によって外部から振動が加わり、ビームスプ
リッタや反射ミラーの位置の設定位置が所定の設定位置
からずれてしまった場合は、上記２つの光束が通過する
光路の長さが変動し、検査精度が低下してしまうという
問題点があった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、特開平３−１
８１８０５号公報には、この種の検査装置において、上
記光路長補正用フィルタとしてくさび状のガラス板を用
い、これをパルスモータで所定方向に移動できるように
し、これにより、必要に応じて光路に挿入するガラスの
厚みを変え、上記光束が通過する光路の長さ、即ち、光
路長を微調整できるようにしたものが開示されている。
図１３はこの検査装置の概略構成図であり、図におい
て、図１２と同一符号は同一または相当する部分を示
し、７ａはくさび状のガラス板、２０はくさび状のガラ
ス板７を水平方向に移動させるパルスモータ、３０はレ
ーザ干渉計９で検出された位相差に基づいてパルスモー
タの駆動を制御する制御装置である。尚、ここでは具体
的には図示していないが、くさび状のガラス板７ａとパ
ルスモータ２０は、パルスモータ２０の回転運動を、く
さび状のガラス板７ａの水平運動に変えるための駆動機
構を介して接続されている。

【００１７】この装置では、実際に検査作業を行う前
に、レーザ干渉計９で測定される位相差が０°となるよ
うに、くさび状のガラス板７ａを移動させて、光路長を
微調整することができるので、図１２に示した検査装置
に比べて検査精度を向上することができる。

【００１８】しかるに、この装置においては、上述した
ように、パルスモータ２０の回転運動を、くさび状のガ
ラス板７ａの水平運動に変えるための駆動機構（例え
ば、パルスモータの回転軸先端をねじ切りし、くさび状
のガラス板７ａにめねじを取付け、互いのねじを螺合す
るとともに、パルスモータの回転軸の回転によって、く
さび状のガラス板７ａが回転してないように該くさび状
のガラス板７ａを支持する支持部材を設けることが考え
られる。）が必要であり、更に、高精度に光路長を調整
するためには、くさび状のガラス板７ａの傾斜面の傾斜
角度を小さくし、上記駆動機構をモータの回転角に対し
てできるだけ少ない移動量でくさび状のガラス板７ａが
移動するような機構（例えば、上記ねじのピッチをでき
るだけ小さくする。）にしなければならず、くさび状の
ガラス板７ａの加工，及び，駆動機構の作製自体が非常
に面倒であるという問題点がある。また、装置の使用と
ともに、駆動機構が経時的に劣化し、機構的な精度が低
下していくので、次第に光路長の調整精度が低下してい
くという問題点がある。また、実際の検査作業中に、装
置外部からの振動等により、くさび状のガラス板７ａの
設定位置が変動して、ガラス板７ａ内の光の通過経路が
変わると、ガラス板７ａの形状がくさび状であるので、
光路長が大きく変動し、検査精度が低下してしまう問題
点がある。

【００１９】一方、図１０に示したシフタエッジによっ
て解像パターンを得るタイプの位相シフトレチクル２０
０では、上記のように、シフタのエッジ角度が解像パタ
ーンの光強度のコントラストに影響を与える。従って、
このタイプの位相シフトレチクルでは、シフタのエッジ
角度がわかればその性能を検査することができる。しか
るに、このタイプの位相シフトレチクルにおいては、現
状ではシフタに検査装置の一部を接触させることなく、
シフタのエッジ角度を測定できる方法はなく、同一の製
造工程で得られた複数の製品の内の１つを試験用のサン
プルとして、これを破壊し、電子顕微鏡でその断面形状
を観察することにより、実際に出荷されるべき製品の検
査を代行していた。従って、このタイプの位相シフトレ
チクルでは、未だ実製品の性能を厳密に検査することが
できないという問題点があった。

【００２０】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、光路長が初期設定値（理
想的な光路長）からずれてしまった場合にも、機構的な
構成を必要とせず、これを逐次高精度に補正することが
でき、精度の高い検査を常に安定に行うことができる位
相シフトレティクル性能検査装置を得ることを目的とす
る。

【００２１】更に、この発明の他の目的は、シフタのエ
ッジにより解像パターンを得るタイプの位相シフトレテ
ィクルの性能検査を、その実製品に対して行うことがで
きる位相シフトレティクル性能検査方法を得ることにあ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる位相シ
フトレティクル性能検査装置は、光路の途中に配置した
平板状のガラス板からなる光路長補正用フィルタを、必
要に応じて随時，必要量，膨張，または収縮できるよう
にし、該光路長補正用フィルタ自身がもつ光路長を所要
の長さに変更できるようにしたものである。

【００２３】更に、この発明にかかる位相シフトレティ
クル性能検査方法は、予め比較サンプル用の単数または
複数の位相シフトレティクルの各々について、レーザビ
ームを入射させながら該レーザビームを所定方向に走査
し、位相シフトレティクルを透過してくる上記レーザビ
ームの光強度特性を測定し、さらに、該位相シフトレテ
ィクルを破壊して、そのシフタのエッジ角度を顕微鏡観
察により実測しておき、出荷すべき位相シフトレティク
ルに上記レーザビームと同じレーザビームを用いて上記
と同様の操作でもって上記と同様の光強度特性を測定
し、この光強度特性と、上記比較サンプル用の位相シフ
トレティクルにおける上記光強度特性とを比較し、この
比較結果と上記実測した比較サンプル用の位相シフトレ
ティクルのシフタのエッジ角度とに基づいて、上記出荷
すべき位相シフトレティクルのシフタのエッジ角度を判
定するようにしたものである。

【００２４】

【作用】この発明においては、光路の途中に配置した平
板状のガラス板からなる光路長補正用フィルタを必要に
応じて逐次必要量，膨張，または収縮できるようにした
から、機構的な構成によって光路長補正用フィルタを移
動させることなく、光路長を所要の長さに調整すること
ができ、光路長のずれを常に高精度に補正することがで
きる。また、光路長補正用フィルタが平板状のガラス板
であることから、実際の検査作業中に、光路長補正用フ
ィルタが微動して、光路長補正用フィルタ内における光
の通過経路が変動した場合も、光路長の変動が大きくな
らず、精度の高い検査を行うことができる。また、光路
長補正用フィルタに特別な加工を施す必要がないので、
装置の作製も簡単に行うことができる。

【００２５】この発明においては、シフタに測定器を接
触させることなく、該シフタのエッジ角度を推定できる
ようにしたから、出荷すべき位相シフトレティクルの単
体毎に性能検査を行うことができる。

【００２６】

【実施例】

実施例１．図１は、この発明の実施例１による位相シフ
トレティクル性能検査装置の概略構成図であり、図にお
いて、図１２と同一符号は同一または相当とする部分を
示し、この位相シフトレティクル性能検査装置は、図１
２に示した従来の位相シフトレティクル性能検査装置の
構成に加え、平板状のガラス板からなる光路長補正用フ
ィルタ７を加熱する加熱量可変の加熱手段１０と、加熱
手段１０の加熱量を制御する制御装置１１が設けられて
いる。尚、図中の螺旋状の線は加熱手段１０の発熱源で
ある電熱線を示している。

【００２７】以下、検査工程について説明する。先ず、
加熱手段１０で平板状のガラス板からなる光路長補正用
フィルタ７を実際の検査を行う環境の温度より高い所定
温度まで加熱し、この状態で、レーザユニット１からレ
ーザビームを出力して、ビームスプリッタ２ａで分離さ
れ，反射ミラー８ａで反射した後，ビームスプリッタ２
ａに到達する一方の光束の光路長と、ビームスプリッタ
２ａで分離され，反射ミラー８ｂで反射した後，ビーム
スプリッタ２ｂに到達する他方の光束の光路長とが等し
くなるように（即ち、レーザ干渉計９による位相差が０
度となるように）、上記ビームスプリッタ２ａ，２ｂ及
び反射ミラー８ａ，８ｂを所要の位置に配置する。

【００２８】今、外部からの振動等により、これら光学
部品の配置位置が上記設定位置からずれ、レーザ干渉計
９で測定される位相差が０°から外れたとする。この測
定結果は、制御装置１１に与えられ、制御装置１１はこ
の測定結果に応じて加熱手段１０の加熱量を多くする，
或いは、少なくするように制御して、光路長補正用フィ
ルタ７を所要量膨張，或いは，収縮させ、レーザ干渉計
９で測定される位相差が０°となるように、該光路長補
正用フィルタ７がもつ光路長を変更する。そして、この
レーザ干渉計９で測定される位相差を０°とした状態
で、例えば、図１２と同じ状態に検査されるべき位相シ
フトレティクル１００を配置し、従来と同様の動作によ
り、シフタを通過させた光束とシフタを通過させない光
束の位相差の測定を行って、位相シフトレティクル１０
０の性能検査を行う。

【００２９】尚、この際、位相シフトレティクルは、上
記光束が透過し、制御装置１１によってその移動が制御
される図示しないＸＹステージ上に配置されてＸ方向或
いはＹ方向に移動するようにしておけば、シフタの異な
る位置について連続的に評価することができる。

【００３０】このように本実施例の位相シフトレティク
ルの検査装置では、平板状のガラス板からなる光路長補
正用フィルタ７を必要に応じて必要量膨張，或いは，収
縮させることにより、機構的な手段を全く用いることな
く、該光路長補正用フィルタ７自身の光路長を所要の長
さに調整できるようにしたので、光路長の調整精度が経
時的に低下するということがなくなり、装置内の光路長
が理想的な光路長からはずれてしまった場合に、これを
常に高精度に補正することができる。また、該光路長補
正用フィルタ７が平板状であるので、光路長補正用フィ
ルタ７の設定位置が何らかの原因により変動して、光路
長補正用フィルタ７内を通過する光の通過経路が変動し
た時も、光路長補正用フィルタ７自身の光路長の変動は
殆どないので、精度の高い検査を安定に行うことができ
る。また、該装置の作製時、上記光路長補正用フィルタ
７には何ら加工を施す必要がなく、また、機構的な構成
を設ける必要がないので、装置の作製が簡単になる。

【００３１】尚、この実施例では制御装置１１により、
レーザ干渉計９で測定される位相差に基づいて、光路長
補正用フィルタ７の光路長が自動的に変更されるように
したが、レーザ干渉計９の検出結果に応じて手動で加熱
手段１０の加熱量を変更するようにしてもよい。また、
この実施例では電熱線を発熱源とする加熱手段１０を用
いたが、温風により光路長補正用フィルタを加熱するよ
うにしてもよい。

【００３２】実施例２．図２は、この発明の実施例２に
よる位相シフトレティクルの検査装置の構成を示す模式
図であり、図において、図１と同一符号は同一または相
当する部分を示し、１０ａはペルチェ効果により光路長
補正用フィルタ７を冷却する冷却量可変の冷却手段、１
１ａは冷却手段１０ａの冷却量を制御する制御装置１１
ａである。

【００３３】以下、検査工程を説明する。先ず、冷却手
段１０ａで光路長補正用フィルタ７を実際の検査を行う
環境の温度より低い所定温度まで冷却し、この状態で、
実施例１と同様に、レーザ干渉計９による位相差が０度
となるように、ビームスプリッタ２ａ，２ｂ及び反射ミ
ラー８ａ，８ｂを配置位置を調整する。

【００３４】今、外部からの振動により、これら光学部
品の配置位置が初期設定位置からずれ、レーザ干渉計９
で測定される位相差が０°から外れたとする。この測定
結果は制御装置１１ａに与えられ、制御装置１１ａはこ
の測定結果に応じて冷却手段１０ａの冷却量を多くす
る，或いは、少なくするようにして制御して、光路長補
正用フィルタ７を所要量収縮，或いは，膨張させ、レー
ザ干渉計９で測定される位相差が０°となるように、該
光路長補正用フィルタ７がもつ光路長を変更する。そし
て、このレーザ干渉計９で測定される位相差を０°とし
た状態で、上記実施例１と同じように、従来と同様の動
作により、シフタを通過させた光束とシフタを通過させ
ない光束の位相差の測定を行って、位相シフトレティク
ル１００の性能検査を行う。

【００３５】このように本実施例の位相シフトレティク
ルの検査装置においても、冷却手段１０ａ及びこの冷却
手段１０ａの冷却量を制御する制御装置１１ａにより、
機構的な手段を全く用いることなく、板状のガラス板か
らなる光路長補正用フィルタ７を必要に応じて必要量，
膨張，或いは，収縮させることができ、これによって、
該光路長補正用フィルタ７自身の光路長を所要の長さに
調整することができる。従って、本実施例装置において
も、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。

【００３６】実施例３．図３は、この発明の実施例３に
よる位相シフトレティクル性能検査方法で使用する装置
の概略構成図であり、図において、図１０及び図１と同
一符号は同一または相当する部分を示し、１２はＸＹス
テージ、１３はレーザビームの強度を検出するフォトダ
イオード、１４はＸＹステージ１２を一定速度で所定方
向に移動させるとともに、フォトダイオード１３より検
出されたレーザビームの強度を図４に示すような光強度
変化曲線としてグラフ化して出力する制御装置である。

【００３７】以下、この装置の動作及びこの装置を用い
て位相シフトレティクルの性能検査を行う方法について
説明する。先ず、上記装置の動作について説明する。Ｘ
Ｙステージ１２はレーザユニット１から出射するレーザ
ビームを透過する透光性を有しており、制御装置１４に
よりＸ或いはＹ方向に移動する。このＸＹステージ１２
上に位相シフトレティクル２００を載置し、このＸＹス
テージ１２を所定方向に一定速度で移動させながら、レ
ーザユニット１から出射する所定のビーム径からなるレ
ーザビームをＸＹステージ１２の裏面側から該裏面に対
して垂直方向入射させ、位相シフトレティクル２００を
透過するレーザビームの強度を、レーザユニット１に対
してＸＹステージ１２を隔てて対向するように配置され
たフォトダイオード１３により検出する。この検出結果
は、制御装置１４のモニタに図４に示す光強度変化曲線
として表示される。図４において、横軸はＸＹステージ
１２の移動速度に対応する時間を示し、縦軸は検出器に
より得られる光強度を示している。

【００３８】次に、上記検出結果が図４に示す強度変化
曲線となる理由を図５に基づいて説明する。図５は図３
のレーザユニット１から出射したレーザビームが、所定
方向に移動する位相シフトレティクル２００へ入射し、
該位相シフトレティクル２００を透過したレーザビーム
の光強度をフォトダイオード１３が検出している様子を
模式的に示した図である。図において、図３と同一符号
は同一または相当する部分を示し、図中、レーザビーム
はその本数がレーザビームのビーム径に対応させた複数
の線で示され、位相シフトレティクル２００の移動方向
は矢印で示されている。また、図５(b) は図５(a) の状
態から位相シフトレティクル２００を図中の矢印の方向
に更に移動させた状態を示している。この図に示すよう
に、レーザビームのシフタ４ａのエッジ斜面６に当たる
成分は、シフタ４ａ内に反射され、フォトダイオード１
３には届かなくなる。このため、レーザビームがシフタ
４ａのエッジ斜面６にかからないように、位相シフトレ
ティクル２００内を透過している間は、フォトダイオー
ド１３は最大の光強度を検出し、位相シフトレティクル
２００が移動して、図５(a) に示すように、レーザビー
ムがシフタ４ａのエッジ斜面６にかかると、フォトダイ
オード１３に届くレーザビームの成分が減少し始め（フ
ォトダイオード１３が検出する光強度が低下し始め）、
位相シフトレティクル２００の移動とともに、図５(b)
に示すように、レーザビームのシフタ４ａのエッジの斜
面６にかかる成分が増え、フォトダイオード１３に届く
レーザビームの成分は更に減少する（フォトダイオード
１３が検出する光強度が更に低下する）。そして、この
図５(b) に示す状態を経て更に位相シフトレティクル２
００が移動すると、レーザヒームのシフタ４ａのエッジ
斜面６にかかる成分が次第に減少して、フォトダイオー
ド１３に届くレーザビームの成分は次第に増加し（フォ
トダイオード１３が検出する光強度が増加し）、最終的
にレーザビームのシフタ４ａのエッジ斜面６にかかる成
分が無くなり、フォトダイオード１３は再び上記最大の
光強度を検出する。以上説明した現象は、シフタのエッ
ジ毎に起こるので、図４に示す光強度変化曲線が得られ
る。

【００３９】次に、この光強度変化曲線により、シフタ
のエッジ角度が推定できる理由について説明する。図６
は、シフタの厚みが図５に示した位相シフトレティクル
のシフタの厚みとほぼ同じで、そのエッジ角度が図５に
示した位相シフトレティクルのシフタのエッジ角度より
小さいシフタを有する位相シフトレティクルを用いて、
上記と同様の動作を行っている状態を示す図である。図
において、図５と同一符号は同一または相当する部分を
示し、２００ａは位相シフトレティクル、６ａはシフタ
のエッジ斜面である。また、図７はこの図６に示す位相
シフトレティクル２００ａを用いて上記と同様の動作に
よって得られた光強度変化曲線を示した図で、図中実線
で示した曲線ａがそれであり、図中点線で示した曲線ｂ
は、上記図５に示す位相シフトレティクル２００を用い
て得られた光強度変化曲線である（図４に示した光強度
変化曲線）である。

【００４０】これらの図からわかるように、シフタの膜
厚がほぼ一定の場合、シフタのエッジ角度に応じて、得
られる光強度変化曲線が変化する。即ち、シフタのエッ
ジ角度が大きい程（図５のシフタ）、エッジ斜面６が短
くなるので、レーザビームの移動によってレーザビーム
の一部がエッジによって遮られる期間が短く、かつ、そ
の際の遮られる光の量が少なくなり、シフタのエッジ角
度が小さい程（図６のシフタ）、エッジ斜面６ａが長く
なるので、レーザビームの移動によってレーザビームの
一部がエッジによって遮られる期間が長く、かつ、その
際の遮られる光の量が多くなり、光強度変化曲線が図７
に示すように変化する。

【００４１】尚、シフタの厚みがかわれば、シフタのエ
ッジ角度が同じでも、シフタのエッジ斜面の長さが変わ
ることになるが、製造工程で生ずる程度の厚みの変動で
は、同じエッジ角度にあるエッジの斜面の長さは殆ど変
わらない。従って、出荷すべき位相シフトレティクル以
外で、そのシフタが出荷すべき位相シフトレティクルの
シフタの膜厚とほぼ同じ膜厚に形成されている複数の位
相シフトレティクル、即ち、比較サンプル用の複数の位
相シフトレティクルの各々について、予め上記の動作に
より光強度変化曲線を得、従来と同様にして破壊して、
電子顕微鏡でシフタのエッジ角度を実測しておけば、出
荷すべき位相シフトレティクル、即ち、実製品について
上記の動作により光強度変化曲線を測定し、この光強度
変化曲線を上記比較サンプル用の複数の位相シフトレテ
ィクルの各々の光強度変化曲線と比較することにより、
実製品のシフタのエッジ角度を判定することができる。
ここで、出荷すべき位相シフトレティクル及び比較サン
プル用の位相シフトレティクルとしては、例えば、同じ
製造工程（製造条件）で製造された複数の位相シフトレ
ティクルの内から幾つかをサンプリングして、これらを
比較サンプル用の位相シフトレティクルとして用い、残
りのものを出荷用の位相シフトレティクル（出荷すべき
位相シフトレティクル）とする。又は、同じ製造ロット
で製造された複数の位相シフトレティクルの内の幾つか
を比較サンプル用の位相シフトレティクルとして用い、
残りのものを出荷用の位相シフトレティクル（出荷すべ
き位相シフトレティクル）とする。

【００４２】このように本実施例の位相シフトレティク
ル性能検査方法では、位相シフトレティクルのシフタの
エッジ角度を、該シフタに傷をつけることなく、知るこ
とができるので、出荷すべき位相シフトレティクルその
ものの性能検査を行うことができる。従って、従来に比
べて精度が高い性能検査を行うことができ、優れた性能
の製品のみを出荷することができる。

【００４３】尚、この実施例では位相シフトレティクル
を平行移動させる方式について説明したが、レーザユニ
ット１とフォトダイオード１３を対向させつつ，これら
を平行移動する方式にしても、上記実施例と同様の効果
が得られることは言うまでもない。

【００４４】

【発明の効果】この発明にかかる位相シフトレティクル
性能検査装置によれば、光路の途中に配置した平板状の
ガラス板からなる光路長補正用フィルタを、必要に応じ
て随時，必要量，膨張，または収縮させることにより、
光路長を所要の長さに調整するようにしたので、従来の
ように、機構的な構成によって光路長補正用フィルタを
移動させることなく、光路長のずれを常に高精度に補正
することができ、その結果、従来に比して精度の高い検
査を安定に行うことができる効果がある。また、光路長
補正用フィルタが平板状のガラス板であることから、実
際の検査作業中に光路長補正用フィルタ内における光の
通過経路が変動した場合も、該光路長補正用フィルタ自
身の光路長は大きく変動しないので、従来に比して検査
精度を向上できる効果がある。また、装置の作製時、光
路長補正用フィルタに特別な加工を施す必要がなく、ま
た、機構的な構成を用いる必要がないので、装置の作製
が簡単になる効果がある。

【００４５】更に、この発明にかかる位相シフトレティ
クル性能検査方法によれば、予め比較サンプル用の単数
または複数の位相シフトレティクルの各々について、レ
ーザビームを入射させながら該レーザビームを所定方向
に走査し、位相シフトレティクルを透過してくる上記レ
ーザビームの光強度の変化特性を測定し、さらに、該位
相シフトレティクルを破壊して、そのシフタのエッジ角
度を顕微鏡観察により実測しておき、出荷すべき位相シ
フトレティクルに上記レーザビームと同じレーザビーム
を用いて上記と同様の操作でもって上記と同様の光強度
の変化特性を測定し、この光強度の変化特性と、上記比
較サンプル用の位相シフトレティクルにおける上記光強
度の変化特性とを比較し、この比較結果と上記実測した
比較サンプル用の位相シフトレティクルのシフタのエッ
ジ角度とに基づいて、上記出荷すべき位相シフトレティ
クルのシフタのエッジ角度を判定するようにしたので、
出荷すべき位相シフトレティクルのシフタのエッジ角度
を、該シフタに傷をつけることなく、知ることができ
る。従って、出荷すべき位相シフトレティクルの性能検
査を、出荷すべき位相シフトレティクルそのものがもつ
特性に基づいて行うことができるので、従来に比べて精
度の高い性能検査を行うことができ、優れた性能の製品
のみを出荷できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による位相シフトレティクル
性能検査装置の概略構成図である。

【図２】本発明の実施例２による位相シフトレティクル
性能検査装置の概略構成図である。

【図３】本発明の実施例３による位相シフトレティクル
性能検査方法で用いる装置の概略構成図である。

【図４】図３の装置によって得られる光強度の変化特性
を示す特性曲線図である。

【図５】本発明の実施例３による位相シフトレティクル
性能検査方法の原理を説明するための図である。

【図６】本発明の実施例３による位相シフトレティクル
性能検査方法の原理を説明するための図である。

【図７】図３の装置によって得られる光強度の変化特性
を示す特性曲線図である。

【図８】位相シフトレティクルの構造を示す断面図であ
る。

【図９】位相シフトレティクルの機能を説明するための
図である。

【図１０】位相シフトレティクルの構造を示す断面図
（図(a) ）と機能を説明するための図である。

【図１１】位相シフトレティクルにより得られる露光パ
ターンの光強度とシフタのエッジ角度との関係を示した
図である。

【図１２】従来の位相シフトレティクル性能検査装置の
概略構成図である。

【図１３】従来の位相シフトレティクル性能検査装置の
概略構成図である。

【符号の説明】

１ レーザユニット ２ａ，２ｂ ビームスプリッタ ３ 透明基板 ４，４ａ シフタ ５ 遮光膜パターン ６，６ａ エッジ斜面 ７ 光路長補正用フィルタ ７ａ くさび状のガラス板 ８ａ，８ｂ 反射ミラー ９ レーザ干渉計 １０ 加熱手段 １０ａ 冷却手段 １１，１１ａ，３０ 制御装置 １２ ＸＹステージ １３ フォトダイオード ２０ パルスモータ １００，２００，２００ａ 位相シフトレティクル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板のみからなる第１の光の透過領
   域，及び，該透明基板とシフタとからなる第２の光の透
   過領域を有する位相シフトレティクル性能検査装置にお
   いて、 所定波長の単色光を出射する光源と、 上記単色光を偏向方向が異なる２つの光束に分離する第
   １の光学手段と、 上記２つの光束が同一長さの光路を経て合流するよう
   に、上記２つの光束をそれぞれ反射する第２の光学手段
   と、 上記２つの光束の合流点に配置され、これら２つの光束
   を再結合させる第３の光学手段と、 上記第１の光学手段と上記第２の光学手段の間の光路，
   または、上記第２の光学手段と上記第３の光学手段の間
   の光路に挿入され、上記２つの光束の光路長のずれを補
   正する光路長補正用フィルタと、 上記第３の光学手段で再結合された上記２つの光束の位
   相差を検出する位相差検出手段と、 上記位相差検出手段の検出結果に基づいて、上記２つの
   光束の光路長が同じになるように上記光路長補正用フィ
   ルタを膨張，または収縮させる光路長調整手段とを備え
   たことを特徴とする位相シフトレティクル性能検査装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の位相シフトレティクル
   性能検査装置において、 上記光路長調整手段は、 上記光路長補正用フィルタを加熱する加熱手段と、 上記位相差検出手段の検出結果に応じて上記加熱手段の
   加熱量を制御する加熱量制御手段とで構成されているこ
   とを特徴とする位相シフトレティクル性能検査装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の位相シフトレティクル
   性能検査装置において、 上記光路長調整手段は、 上記光路長補正用フィルタを冷却する冷却手段と、 上記位相差検出手段の検出結果に応じて上記冷却手段の
   冷却量を制御する冷却量調整手段とで構成されているこ
   とを特徴とする位相シフトレティクル性能検査装置。
4. 【請求項４】 シフタのエッジにより露光パターンを形
   成する位相シフトレティクル性能検査方法において、 比較サンプル用の単数または複数の位相シフトレティク
   ルの各々について、各位相シフトレティクルにレーザビ
   ームを入射させながら該レーザビームを所定方向へ走査
   し、該位相シフトレティクルから透過してくる上記レー
   ザビームの光強度特性を測定する第１の工程と、 上記測定した比較サンプル用の各位相シフトレティクル
   の各々を破壊し、該各位相シフトレティクルを構成する
   シフタのエッジ角度を顕微鏡観察により実測する第２の
   工程と、 実際に出荷すべき位相シフトレティクルに上記レーザビ
   ームと同じレーザビームを入射させながら該レーザビー
   ムを所定方向へ走査し、該位相シフトレティクルから透
   過してくる上記レーザビームの光強度特性を測定する第
   ３の工程と、 上記第１の工程で得られた単数または複数の光強度特性
   と、上記第３の工程で得られた光強度特性とを比較し、
   この比較結果と上記第２の工程で得られたシフタのエッ
   ジ角度に基づいて、上記実際に出荷すべき位相シフトレ
   ティクルを構成するシフタのエッジ角度を判定する工程
   とを含むことを特徴とする位相シフトレティクル性能検
   査方法。