JPH10254118A - Method for measuring phase of phase shift mask and apparatus therefor - Google Patents

Method for measuring phase of phase shift mask and apparatus therefor

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Publication number
JPH10254118A
JPH10254118A JP5333397A JP5333397A JPH10254118A JP H10254118 A JPH10254118 A JP H10254118A JP 5333397 A JP5333397 A JP 5333397A JP 5333397 A JP5333397 A JP 5333397A JP H10254118 A JPH10254118 A JP H10254118A
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JP
Japan
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phase shift
light
phase
shift mask
beam splitter
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Application number
JP5333397A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Fujiwara
剛 藤原
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the phase difference of a phase shift film and the uniformity of the phase shift film at high speed. SOLUTION: A DUV(deep ultraviolet) laser beam is made into two-frequency orthogonal linearly polarized light R by a frequency shifter 14. This two- frequency orthogonal linearly polarized light R is separated by every polarized light component by a second polarization beam splitter 23. One of the light beams is transmitted through the entire surface of a photomask 10 and the other is passed through respective mirrors 25, 26 and again these light rays are synthesized again by a third polarization beam splitter 27. The interference light generated at this time is converted to an interference signal Q by a photodetector 29. The phase difference of the phase shift film 2 is determined from the phase difference between this interference signal Q and the reference signal (s).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子を製造
するときのリソグラフィー工程において被投影原版とし
て用いられる短長用フォトマスク(レチクル)の検査に
係わり、特に位相シフトマスクの位相シフト膜の位相差
を測定する位相シフトマスクの位相測定方法及びその装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to inspection of a short-length photomask (reticle) used as a projection master in a lithography process for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a phase shift film of a phase shift mask. The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a phase of a phase shift mask for measuring a phase difference.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子を製造するときのリソグラフ
ィー工程では、例えば位相シフト露光が行われている。
この位相シフト露光は、例えば図3に示すようにガラス
基板1上に光の位相を180°反転させる位相シフト膜
(シフター)2を形成した位相シフトマスクを用いて露
光するもので、パターンの境界部で光強度が零となり、
レジストの解像度を大幅に向上でき、焦点深度も大きく
向上する。
2. Description of the Related Art In a lithography process for manufacturing a semiconductor device, for example, phase shift exposure is performed.
This phase shift exposure is performed by using a phase shift mask in which a phase shift film (shifter) 2 for inverting the phase of light by 180 ° on a glass substrate 1 as shown in FIG. The light intensity becomes zero at the part,
The resolution of the resist can be greatly improved, and the depth of focus can be greatly improved.

【0003】このような位相シフト露光に用いられる位
相シフトマスクは、位相シフト膜2での位相差が均一で
あることが必要であり、このために位相シフト膜2の膜
厚測定が行われている。
The phase shift mask used for such phase shift exposure needs to have a uniform phase difference in the phase shift film 2, and therefore, the thickness of the phase shift film 2 is measured. I have.

【0004】この位相シフト膜2の膜厚測定としては、
例えばエリプソメータが用いられている。このエリプソ
メータは、図4に示すように光源3から楕円偏光を位相
シフト膜2に照射し、その反射光を直線偏光となるよう
に、その偏光面を検光子4により測定する。このとき、
位相シフト膜2からの反射光の光量を最小とする偏光
子、検光子4の設定する角度に基づいて位相シフト膜2
の膜厚を測定するものである。
The measurement of the film thickness of the phase shift film 2 includes:
For example, an ellipsometer is used. This ellipsometer irradiates the phase shift film 2 with elliptically polarized light from a light source 3 as shown in FIG. 4, and measures the polarization plane with an analyzer 4 so that the reflected light becomes linearly polarized light. At this time,
A polarizer that minimizes the amount of reflected light from the phase shift film 2 and a phase shift film 2 based on an angle set by the analyzer 4
Is to measure the thickness of the film.

【0005】しかしながら、このような膜厚測定は、位
相シフト膜2において直線偏光を照射した一部分に対す
る膜厚測定、すなわち位相差の絶対値測定はできるもの
の、位相シフト膜2の膜厚が全面に亘って均一に形成さ
れていることを測定することには時間がかかる。
However, such film thickness measurement can measure the film thickness of a part of the phase shift film 2 irradiated with linearly polarized light, that is, can measure the absolute value of the phase difference. It takes time to measure that it is formed uniformly over the entire surface.

【0006】すなわち、位相シフトマスクは、マスクパ
ターンを形成する前に、ガラス基板1の表面上に位相シ
フト膜2が全面に亘って形成されている。一方、エリプ
ソメータでの膜厚測定は、1点の膜厚測定に対して例え
ば3〜5分の測定時間を要してしまう。
That is, in the phase shift mask, the phase shift film 2 is formed on the entire surface of the glass substrate 1 before forming the mask pattern. On the other hand, film thickness measurement using an ellipsometer requires, for example, 3 to 5 minutes of measurement time for one point of film thickness measurement.

【0007】このため、エリプソメータによる膜厚測定
では、位相シフト膜2の膜厚を全面に亘って測定するに
は非常に時間がかかる。又、位相シフトマスクの位相差
測定としては、シアリング干渉計やマッハツェンダー干
渉計を用いた方法があるが、これらの測定方法も位相差
の絶対値測定であり、位相シフト膜2の膜厚を全面に亘
って測定するには非常に時間がかかる。
For this reason, in the film thickness measurement using an ellipsometer, it takes a very long time to measure the film thickness of the phase shift film 2 over the entire surface. Further, as a method of measuring the phase difference of the phase shift mask, there are methods using a shearing interferometer or a Mach-Zehnder interferometer, and these measuring methods are also absolute value measurements of the phase difference. It takes a very long time to measure over the entire surface.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】以上のように位相シフ
トマスクの位相差測定は、いずれの方法も位相差の絶対
値測定であり、位相シフト膜2の膜厚を全面に亘って測
定するには非常に時間がかかる。
As described above, the phase difference measurement of the phase shift mask is a method of measuring the absolute value of the phase difference in any of the methods, and it is necessary to measure the thickness of the phase shift film 2 over the entire surface. Is very time consuming.

【0009】そこで本発明は、位相シフト膜の位相差を
簡単に測定できる位相シフトマスクの位相測定方法を提
供することを目的とする。又、本発明は、位相シフト膜
の位相差を簡単に測定できる位相シフトマスクの位相測
定装置を提供することを目的とする。又、本発明は、位
相シフト膜の位相差及び位相シフト膜の均一性を高速に
測定できる位相シフトマスクの位相測定装置を提供する
ことを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a phase shift mask phase measuring method which can easily measure the phase difference of a phase shift film. It is another object of the present invention to provide a phase shift mask phase measuring apparatus capable of easily measuring the phase difference of a phase shift film. Another object of the present invention is to provide a phase shift mask phase measuring apparatus capable of measuring the phase difference of the phase shift film and the uniformity of the phase shift film at high speed.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1によれば、深紫
外光用の位相シフトマスクにおける位相シフト膜の位相
差を測定する位相シフトマスクの位相測定方法におい
て、深紫外光の2周波直交直線偏光を偏光成分毎に分離
して一方を位相シフトマスクに透過させるとともに他方
を少なくとも空気中に通過させる第1の工程と、位相シ
フトマスクを透過した光と少なくとも空気中を通過した
光とを再合成して干渉光を得る第2の工程と、この第2
の工程で得られる干渉光に応じた干渉信号と2周波直交
直線偏光に対応した参照信号との位相差から位相シフト
膜の位相差を求める第3の工程と、を有する位相シフト
マスクの位相測定方法である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a phase shift mask phase measuring method for measuring a phase difference of a phase shift film in a phase shift mask for deep ultraviolet light. A first step of separating linearly polarized light for each polarization component and transmitting one through a phase shift mask and passing the other through at least air, and separating the light transmitted through the phase shift mask and the light passed through at least air. A second step of re-combining to obtain interference light;
Measuring the phase difference of the phase shift film from the phase difference between the interference signal corresponding to the interference light obtained in the step and the reference signal corresponding to the two-frequency orthogonal linearly polarized light. Is the way.

【0011】請求項2によれば、深紫外光用の位相シフ
トマスクにおける位相シフト膜の位相差を測定する位相
シフトマスクの位相測定装置において、深紫外光の強度
変調された2周波直交直線偏光を出力する深紫外光源
と、この深紫外光源から出力された2周波直交直線偏光
を、位相シフトマスクの透過用と少なくとも空気中への
通過用とにそれぞれ偏光成分毎に分離する偏光ビームス
プリッタと、位相シフトマスクを透過した光と少なくと
も空気中を通過した光との干渉光に応じた干渉信号を得
る干渉手段と、この干渉手段により得られる干渉信号と
深紫外光源から出力される2周波直交直線偏光に対応し
た参照信号との位相差から位相シフト膜の位相差を求め
る位相算出手段と、を備えた位相シフトマスクの位相測
定装置である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a phase shift mask phase measurement apparatus for measuring a phase difference of a phase shift film in a phase shift mask for deep ultraviolet light. And a polarization beam splitter that separates the two-frequency orthogonal linearly polarized light output from the deep ultraviolet light source for each polarization component for transmission through a phase shift mask and at least for passage through air. Interfering means for obtaining an interference signal corresponding to interference light between the light transmitted through the phase shift mask and at least the light passed through the air, and an interference signal obtained by the interference means and a two-frequency orthogonal signal output from the deep ultraviolet light source A phase calculating means for calculating a phase difference of the phase shift film from a phase difference with a reference signal corresponding to linearly polarized light.

【0012】このような位相シフトマスクの位相測定装
置であれば、深紫外光源から出力された2周波直交直線
偏光は、偏光ビームスプリッタにより位相シフトマスク
の透過用と少なくとも空気中への通過用とにそれぞれ偏
光分離され、このうち位相シフトマスク透過用の光は位
相シフトマスクに透過し、これと共に空気中通過用の光
を空気中に通過する。
In such a phase shift mask phase measuring apparatus, the two-frequency orthogonal linearly polarized light output from the deep ultraviolet light source is transmitted through the phase shift mask and at least through the air by the polarizing beam splitter. The light for transmission through the phase shift mask is transmitted through the phase shift mask, and the light for passing through the air passes through the air.

【0013】この後、位相シフトマスクを透過した光と
空気中を通過した光との干渉光が得られ、この干渉光に
応じた干渉信号と深紫外光源から出力される2周波直交
直線偏光に対応した参照信号との位相差から位相シフト
膜の位相差が求められる。
Thereafter, interference light between the light transmitted through the phase shift mask and the light passed through the air is obtained, and an interference signal corresponding to the interference light and two-frequency orthogonal linearly polarized light output from the deep ultraviolet light source are obtained. The phase difference of the phase shift film is obtained from the phase difference with the corresponding reference signal.

【0014】請求項3によれば、請求項2記載の位相シ
フトマスクの位相測定装置において、位相シフトマスク
を載置するテーブルと、このテーブルを移動制御して、
偏光ビームスプリッタにより偏光分離された一方の光を
位相シフトマスクの全面に透過させるテーブルコントロ
ーラと、を付加した。
According to a third aspect of the present invention, in the phase shift mask phase measuring apparatus according to the second aspect, a table on which the phase shift mask is mounted, and movement control of the table,
A table controller for transmitting one of the lights separated by the polarization beam splitter through the entire surface of the phase shift mask is added.

【0015】このような位相シフトマスクの位相測定装
置であれば、位相シフトマスクを載置するテーブルの移
動制御により、偏光ビームスプリッタにより偏光分離さ
れた一方の光は位相シフトマスクの全面に対して透過す
る。
With such a phase shift mask phase measuring apparatus, one of the lights polarized and separated by the polarization beam splitter is applied to the entire surface of the phase shift mask by controlling the movement of the table on which the phase shift mask is mounted. To Penetrate.

【0016】従って、位相シフトマスクの全面に透過す
る光と空気中を通過した光との干渉光に応じた干渉信号
と深紫外光源から出力される2周波直交直線偏光に対応
した参照信号との位相差から位相シフトマスク全面にお
ける位相シフト膜の位相差が求められる。
Therefore, the interference signal corresponding to the interference light between the light transmitted through the entire surface of the phase shift mask and the light passing through the air and the reference signal corresponding to the two-frequency orthogonal linearly polarized light output from the deep ultraviolet light source. The phase difference of the phase shift film over the entire surface of the phase shift mask is determined from the phase difference.

【0017】請求項4によれば、深紫外光用の位相シフ
トマスクにおける位相シフト膜の位相差を測定する位相
シフトマスクの位相測定装置において、深紫外レーザ光
を出力するレーザ発振器と、このレーザ発振器から出力
された深紫外レーザ光を強度変調された2周波直交直線
偏光として出力する周波数シフタと、この周波数シフタ
から出力された2周波直交直線偏光を、位相シフトマス
クの透過用と空気中又は石英中への通過用とにそれぞれ
偏光成分毎に分離する偏光ビームスプリッタと、この偏
光ビームスプリッタにより偏光分離された空気中又は石
英中の通過用の光を空気中又は石英中に通過させる基準
光学系と、位相シフトマスクを載置するテーブルと、こ
のテーブルを移動制御して、偏光ビームスプリッタによ
り偏光成分毎に分離された一方の光を位相シフトマスク
の全面に透過させるテーブルコントローラと、位相シフ
トマスクを透過した光と基準光学系により空気中又は石
英中を通過した光とを合成して干渉光を得るビームスプ
リッタと、このビームスプリッタにより得られる干渉光
に応じた干渉信号に変換するフォト検出器と、このフォ
ト検出器から出力される干渉信号と周波数シフタを駆動
する発振器に同期した参照信号との位相差から位相シフ
ト膜の全面における位相差を求める位相算出手段と、を
備えた位相シフトマスクの位相測定装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, in a phase shift mask phase measuring apparatus for measuring a phase difference of a phase shift film in a phase shift mask for deep ultraviolet light, a laser oscillator for outputting deep ultraviolet laser light, A frequency shifter that outputs the deep ultraviolet laser light output from the oscillator as intensity-modulated two-frequency orthogonal linearly polarized light, and the two-frequency orthogonal linearly polarized light that is output from the frequency shifter is used for transmission through a phase shift mask and in air or A polarizing beam splitter that separates each polarized light component for passing through quartz, and reference optics that allows light passing through air or quartz that has been polarized and separated by the polarizing beam splitter to pass through air or quartz. System, a table on which a phase shift mask is mounted, and movement control of this table, and a polarization beam splitter separates each polarization component. A table controller for transmitting one of the divided lights through the entire surface of the phase shift mask, and a beam splitter for combining the light transmitted through the phase shift mask with the light passed through the air or quartz by the reference optical system to obtain interference light. And a photodetector that converts an interference signal corresponding to the interference light obtained by the beam splitter, and a phase difference between the interference signal output from the photodetector and a reference signal synchronized with an oscillator that drives a frequency shifter. A phase measurement device for a phase shift mask, comprising: a phase calculation means for determining a phase difference over the entire surface of the phase shift film.

【0018】このような位相シフトマスクの位相測定装
置であれば、レーザ発振器から出力された深紫外レーザ
光は周波数シフタを通して強度変調された2周波直交直
線偏光となり、この2周波直交直線偏光は、偏光ビーム
スプリッタにより位相シフトマスクの透過用と少なくと
も空気中への通過用とにそれぞれ偏光分離され、このう
ち位相シフトマスク透過用の光は位相シフトマスクに透
過し、空気中通過用の光は空気中に通過する。
In such a phase shift mask phase measuring apparatus, the deep ultraviolet laser light output from the laser oscillator becomes intensity-modulated two-frequency orthogonal linearly polarized light through a frequency shifter. The polarization beam splitter separates the polarized light into light for transmission through the phase shift mask and at least light for passage through the air, of which light for transmission through the phase shift mask is transmitted through the phase shift mask, and light for transmission through the air is air. Pass through.

【0019】このとき、位相シフトマスク透過用の光
は、位相シフトマスクを載置するテーブルの移動制御に
より、位相シフトマスクの全面に対して透過する。この
後、位相シフトマスクを透過した光と空気中を通過した
光との干渉光が得られ、この干渉光に応じた干渉信号と
深紫外光源から出力される2周波直交直線偏光に対応し
た参照信号との位相差から位相シフト膜の位相差が求め
られる。
At this time, the light for transmitting the phase shift mask is transmitted through the entire surface of the phase shift mask by controlling the movement of the table on which the phase shift mask is mounted. Thereafter, interference light between the light transmitted through the phase shift mask and the light transmitted through the air is obtained. An interference signal corresponding to the interference light and a reference corresponding to the two-frequency orthogonal linearly polarized light output from the deep ultraviolet light source are obtained. The phase difference of the phase shift film is obtained from the phase difference with the signal.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。この発明の位相シフトマ
スクの位相測定方法は、単一周波数の深紫外レーザ光
(DUVレーザ光:Deep Ultra Violet )の2周波
直交直線偏光を偏光成分毎に分離して、その一方を位相
シフトマスクに透過させるとともに他方を空気中又は石
英中に通過させる第1の工程と、この位相シフトマスク
を透過した光と空気中又は石英中を通過した光とを再合
成して干渉光を得る第2の工程と、この第2の工程で得
られる干渉光に応じた干渉信号と2周波直交直線偏光に
対応した参照信号との位相差から位相シフト膜の位相差
を求める第3の工程とを有している。なお、ここで言
う、2周波直交直線偏光とは、互いに直交した2つの直
線偏光が合成されて形成が行われるものであり、双方の
直線偏光が異なった周波数を持つものである。従って、
各直線偏光毎に異なる情報を伝達することができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. According to the phase shift mask phase measuring method of the present invention, two frequency orthogonal linearly polarized light of a single frequency deep ultraviolet laser beam (DUV laser beam: Deep Ultra Violet) is separated for each polarization component, and one of the two components is separated by a phase shift mask. And a second step of recombining light transmitted through the phase shift mask and light transmitted through air or quartz to obtain interference light. And a third step of obtaining the phase difference of the phase shift film from the phase difference between the interference signal corresponding to the interference light obtained in the second step and the reference signal corresponding to the two-frequency orthogonal linearly polarized light. doing. Here, the two-frequency orthogonal linearly polarized light means that two linearly polarized light beams orthogonal to each other are combined and formed, and both linearly polarized light beams have different frequencies. Therefore,
Different information can be transmitted for each linearly polarized light.

【0021】図1は位相シフトマスクの位相測定方法を
適用した請求項1〜4に対応する位相シフトマスクの位
相測定装置の構成図である。位相シフトマスク10は、
マスクパターン形成前のもので、ガラス基板1の表面上
に位相シフト膜2がほぼ全面に形成されている。
FIG. 1 is a block diagram of a phase shift mask phase measuring apparatus according to claims 1 to 4 to which the phase shift mask phase measuring method is applied. The phase shift mask 10
The phase shift film 2 is formed over the entire surface of the glass substrate 1 before the mask pattern is formed.

【0022】この位相シフトマスク10は、XY平面上
に移動自在なXYテーブル11上に載置されている。こ
のXYテーブル11は、テーブルコントローラ12によ
る駆動制御により、位相シフトマスク10の全面に光が
照射されるようにXY平面上に移動制御されるようにな
っている。
This phase shift mask 10 is mounted on an XY table 11 which is movable on an XY plane. The XY table 11 is moved and controlled on the XY plane by the drive control of the table controller 12 so that the entire surface of the phase shift mask 10 is irradiated with light.

【0023】一方、レーザ発振器13は、単一周波数の
DUVレーザ光(波長248nm)を出力する機能を有
している。このレーザ発振器13のレーザ光路上には、
周波数シフタ14が配置されている。
On the other hand, the laser oscillator 13 has a function of outputting a single-frequency DUV laser beam (wavelength: 248 nm). On the laser beam path of the laser oscillator 13,
A frequency shifter 14 is provided.

【0024】これらレーザ発振器13及び周波数シフタ
14の組み合わせによりヘテロダイン光源が構成されて
いる。周波数シフタ14は、レーザ発振器13から出力
されたDUVレーザ光を強度変調された2周波直交直線
偏光R(ω、ω+Δω)とする機能を有するもので、図
2はかかる周波数シフタ14の構成図を示す。
A combination of the laser oscillator 13 and the frequency shifter 14 constitutes a heterodyne light source. The frequency shifter 14 has a function of converting the DUV laser light output from the laser oscillator 13 into intensity-modulated two-frequency orthogonal linearly polarized light R (ω, ω + Δω). FIG. 2 is a configuration diagram of the frequency shifter 14. Show.

【0025】レーザ発振器13から出力されるDUVレ
ーザ光の光軸上には、第1の偏光ビームスプリッタ(P
BS)15が配置され、かつレーザ発振器13から第1
の偏光ビームスプリッタ15を介して対向側に1/4波
長板16、固定ミラー17が配置されている。
On the optical axis of the DUV laser light output from the laser oscillator 13, a first polarization beam splitter (P
BS) 15 and the first from the laser oscillator 13
A quarter-wave plate 16 and a fixed mirror 17 are arranged on the opposite side via the polarization beam splitter 15.

【0026】又、第1の偏光ビームスプリッタ15の一
分岐方向には、1/4波長板18、可動ミラー19が配
置されている。このうち可動ミラー19は、裏面に変調
用の圧電アクチュエータ(PZT:ピエゾ素子)20が
設けられ、第1の偏光ビームスプリッタ15の一分岐光
軸上に沿って移動自在となっている。
A quarter-wave plate 18 and a movable mirror 19 are arranged in one branching direction of the first polarizing beam splitter 15. The movable mirror 19 is provided with a modulation piezoelectric actuator (PZT: piezo element) 20 on the back surface, and is movable along one branch optical axis of the first polarization beam splitter 15.

【0027】この圧電アクチュエータ20は、アンプ2
1を介してPZT駆動用発振器22が接続されており、
このPZT駆動用発振器22から出力されるのこぎり波
信号に従って微動するものとなっている。
The piezoelectric actuator 20 includes an amplifier 2
1, a PZT driving oscillator 22 is connected,
It is finely moved in accordance with the sawtooth signal output from the PZT driving oscillator 22.

【0028】なお、PZT駆動用発振器22は、のこぎ
り波信号出力動作の同期信号を参照信号sとして出力し
ている。周波数シフタ14から出力される2周波直交直
線偏光R(ω、ω+Δω)の光路上には、第2の偏光ビ
ームスプリッタ23が配置されている。
The PZT driving oscillator 22 outputs a synchronizing signal for the sawtooth signal output operation as a reference signal s. A second polarization beam splitter 23 is arranged on the optical path of the two-frequency orthogonal linearly polarized light R (ω, ω + Δω) output from the frequency shifter 14.

【0029】この第2の偏光ビームスプリッタ23は、
周波数シフタ14から出力された2周波直交直線偏光R
を、位相シフトマスク10への透過用と、空気中又は石
英中への通過用とにそれぞれ偏光成分毎に分離する機能
を有するものである。
This second polarization beam splitter 23
Two-frequency orthogonal linearly polarized light R output from the frequency shifter 14
Is separated for each polarization component for transmission through the phase shift mask 10 and for transmission through air or quartz.

【0030】このうち位相シフトマスク10への透過用
の光路は位相シフトマスク10の配置された方向に設定
され、かつ空気中又は石英中への通過用の光路上には基
準光学系24が配置されている。
Of these, the optical path for transmission to the phase shift mask 10 is set in the direction in which the phase shift mask 10 is arranged, and the reference optical system 24 is arranged on the optical path for passage into the air or quartz. Have been.

【0031】この基準光学系24は、第2の偏光ビーム
スプリッタ23により偏光成分毎に分離された光を空気
中に通過させるもので、2つのミラー25、26を配置
して構成されている。
The reference optical system 24 allows the light separated for each polarization component by the second polarization beam splitter 23 to pass through the air, and includes two mirrors 25 and 26.

【0032】第3の偏光ビームスプリッタ27は、位相
シフトマスク10を透過した光と基準光学系24により
空気中を通過した光とを合成して干渉光を得るものであ
り、この第3の偏光ビームスプリッタ27の干渉光出力
側には、波面を合わせる偏光板28を介してフォト検出
器29が配置されている。
The third polarization beam splitter 27 combines the light transmitted through the phase shift mask 10 and the light passed through the air by the reference optical system 24 to obtain interference light. On the interference light output side of the beam splitter 27, a photodetector 29 is disposed via a polarizing plate 28 for adjusting the wavefront.

【0033】このフォト検出器29は、干渉光を光電変
換して干渉信号Qを出力するもので、例えばフォトダイ
オード、フォトマルが用いられる。位相計30は、フォ
ト検出器29から出力される干渉信号Qと周波数シフタ
14のPZT駆動用発振器22から出力される参照信号
sとの位相差から位相シフト膜2の位相差を測定する機
能を有している。
The photo detector 29 photoelectrically converts interference light and outputs an interference signal Q. For example, a photodiode and a photomultiplier are used. The phase meter 30 has a function of measuring the phase difference of the phase shift film 2 from the phase difference between the interference signal Q output from the photo detector 29 and the reference signal s output from the PZT driving oscillator 22 of the frequency shifter 14. Have.

【0034】コンピュータ31は、位相計30により測
定された位相シフト膜2の位相差を取り込み、かつテー
ブルコントローラ12に対して発するXYテーブル11
の移動位置信号に基づいて位相シフトマスク10の全面
における位相シフト膜2の位相差を求める機能を有して
いる。
The computer 31 captures the phase difference of the phase shift film 2 measured by the phase meter 30 and issues the XY table 11 to the table controller 12.
Has the function of calculating the phase difference of the phase shift film 2 over the entire surface of the phase shift mask 10 based on the movement position signal of the phase shift mask 10.

【0035】この場合、コンピュータ31は、基準光学
系24において光を空気中に通過させた場合、位相シフ
ト膜2の位相変化を求めるものとなり、又、基準光学系
24において光を石英中に通過させた場合、位相シフト
膜2による位相差の絶対値を求めるものとなる。
In this case, the computer 31 determines the phase change of the phase shift film 2 when the light passes through the air in the reference optical system 24, and passes the light through the quartz in the reference optical system 24. In this case, the absolute value of the phase difference due to the phase shift film 2 is obtained.

【0036】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。レーザ発振器13から単一周波数のDU
Vレーザ光が出力されると、このDUVレーザ光は、周
波数シフタ14の第1の偏光ビームスプリッタ15に入
射し、この偏光ビームスプリッタ15により互いに直交
した2偏光ω、ω+Δωに分離偏光され、それぞれ1/
4波長板16、18を透過して固定ミラー17、可動ミ
ラー19に到達して折り返される。
Next, the operation of the device configured as described above will be described. Single frequency DU from laser oscillator 13
When the V laser light is output, the DUV laser light enters the first polarization beam splitter 15 of the frequency shifter 14, and is separated and polarized by the polarization beam splitter 15 into two polarized lights ω and ω + Δω orthogonal to each other. 1 /
The light passes through the four-wavelength plates 16 and 18 and reaches the fixed mirror 17 and the movable mirror 19 and is folded.

【0037】これら固定ミラー17、可動ミラー19で
それぞれ折り返された各光ω、ω+Δωは、それぞれ再
び1/4波長板16、18を透過して第1の偏光ビーム
スプリッタ15に入射し、ここで再合成されて出射され
る。
The lights ω and ω + Δω turned back by the fixed mirror 17 and the movable mirror 19 respectively pass through the quarter-wave plates 16 and 18 again and enter the first polarizing beam splitter 15, where Recombined and emitted.

【0038】このとき、可動ミラー19は、PZT駆動
用発振器22から出力されるのこぎり波信号に従って微
動しているので、第1の偏光ビームスプリッタ15から
は、のこぎり波状に強度変調された2周波直交直線偏光
(ビート信号)R(ω、ω+Δω)として出射される。
At this time, since the movable mirror 19 is finely moved in accordance with the sawtooth signal output from the PZT driving oscillator 22, the first polarization beam splitter 15 outputs a two-frequency quadrature orthogonally modulated in a sawtooth shape. It is emitted as linearly polarized light (beat signal) R (ω, ω + Δω).

【0039】この2周波直交直線偏光R(ω、ω+Δ
ω)は、第2の偏光ビームスプリッタ23により位相シ
フトマスク10への透過用と、空気中又は石英中への通
過用とにそれぞれ偏光成分毎いに分離される。
The two-frequency orthogonal linearly polarized light R (ω, ω + Δ
ω) is separated by the second polarizing beam splitter 23 for each polarization component for transmission through the phase shift mask 10 and for transmission through air or quartz.

【0040】このうち位相シフトマスク10への透過用
の光路は、位相シフトマスク10の配置された方向に設
定されているので、この光は、位相シフトマスク10を
透過して第3の偏光ビームスプリッタ27に入射する。
Since the optical path for transmission to the phase shift mask 10 is set in the direction in which the phase shift mask 10 is arranged, this light is transmitted through the phase shift mask 10 and travels through the third polarization beam. The light enters the splitter 27.

【0041】このとき、コンピュータ31は、テーブル
コントローラ12に対してXYテーブル11の移動位置
信号を発するので、XYテーブル11は、載置している
位相シフトマスク10の全面に対して第2の偏光ビーム
スプリッタ23により偏光分離された光が透過するよう
に移動する。
At this time, since the computer 31 issues a movement position signal of the XY table 11 to the table controller 12, the XY table 11 applies the second polarization to the entire surface of the phase shift mask 10 placed thereon. It moves so that the light polarized and separated by the beam splitter 23 is transmitted.

【0042】従って、第2の偏光ビームスプリッタ23
により偏光成分毎に分離された光は、位相シフトマスク
10の全面に対して走査されて第3の偏光ビームスプリ
ッタ27に入射する。
Accordingly, the second polarization beam splitter 23
The light separated for each polarization component is scanned over the entire surface of the phase shift mask 10 and enters the third polarization beam splitter 27.

【0043】これと共に、第2の偏光ビームスプリッタ
23により偏光成分毎に分離された他方の光は、基準光
学系24の各ミラー25、26の空気中を通って第3の
偏光ビームスプリッタ27に入射する。
At the same time, the other light separated for each polarization component by the second polarization beam splitter 23 passes through the mirrors 25 and 26 of the reference optical system 24 in the air and is transmitted to the third polarization beam splitter 27. Incident.

【0044】この第3の偏光ビームスプリッタ27で
は、位相シフトマスク10を透過した光と基準光学系2
4により空気中を通過した光とが入射することにより、
これら光が合成されて干渉光が生じる。
In the third polarization beam splitter 27, the light transmitted through the phase shift mask 10 and the reference optical system 2
4 and the light that has passed through the air is incident,
These lights are combined to generate interference light.

【0045】この干渉光は、波面を合わせる偏光板28
を透過してフォト検出器29に入射する。このフォト検
出器29は、入射する干渉光を光電変換して干渉信号Q
を出力する。この干渉信号Qには、位相シフトマスク1
0の位相シフト膜2による位相差情報が含まれている。
The interference light is applied to a polarizing plate 28 for adjusting the wavefront.
And enters the photodetector 29. The photodetector 29 photoelectrically converts the incident interference light into an interference signal Q.
Is output. This interference signal Q has a phase shift mask 1
The phase difference information by the 0 phase shift film 2 is included.

【0046】従って、位相計30は、フォト検出器29
から出力される干渉信号Qを入力するとともに周波数シ
フタ14のPZT駆動用発振器22から出力される参照
信号sを入力し、これら干渉信号Qと参照信号sの位相
差から位相シフト膜2の位相差を測定する。
Therefore, the phase meter 30 is connected to the photo detector 29
, A reference signal s output from the PZT driving oscillator 22 of the frequency shifter 14, and a phase difference of the phase shift film 2 based on a phase difference between the interference signal Q and the reference signal s. Is measured.

【0047】コンピュータ31は、位相計30により測
定された位相シフト膜2の位相差を取り込み、かつテー
ブルコントローラ12に対して発するXYテーブル11
の移動位置信号に基づいて位相シフトマスク10の全面
における位相シフト膜2の位相差を求める。
The computer 31 captures the phase difference of the phase shift film 2 measured by the phase meter 30 and issues the XY table 11 to the table controller 12.
The phase difference of the phase shift film 2 over the entire surface of the phase shift mask 10 is obtained based on the moving position signal of the above.

【0048】この場合、基準光学系24において光を空
気中に通過させれば、コンピュータ31は、位相シフト
膜2の位相変化を求める。又、基準光学系24において
光を石英中に通過させれば、コンピュータ31は、位相
シフト膜2による位相差の絶対値を求める。
In this case, if light passes through the air in the reference optical system 24, the computer 31 obtains a phase change of the phase shift film 2. Further, if the light passes through the quartz in the reference optical system 24, the computer 31 obtains the absolute value of the phase difference by the phase shift film 2.

【0049】このように上記一実施の形態においては、
DUVレーザ光を2周波直交直線偏光して偏光成分毎に
分離し、その一方の光を位相シフトマスク10の全面に
透過されるとともに他方を空気中又は石英中に通過さ
せ、再びこれら光を合成したときの干渉光に応じた干渉
信号Qとその参照信号sとの位相差から位相シフト膜2
の位相差を求めるようにしたので、位相シフト膜2の位
相差を簡単に測定できるとともに位相シフト膜2の均一
性を高精度に測定でき、かつこれら位相シフト膜2の位
相差及び位相シフト膜2の均一性を高速に測定できる。
As described above, in one embodiment,
The DUV laser light is linearly polarized in two orthogonal frequencies and separated for each polarization component, and one of the lights is transmitted through the entire surface of the phase shift mask 10 and the other is passed through air or quartz, and these lights are combined again. The phase shift film 2 is obtained from the phase difference between the interference signal Q corresponding to the interference light and the reference signal s.
, The phase difference of the phase shift film 2 can be easily measured, the uniformity of the phase shift film 2 can be measured with high accuracy, and the phase difference and the phase shift film 2 can be measured at high speed.

【0050】従って、これら位相シフト膜2の位相差及
び位相シフト膜2の均一性の測定結果に基づいて位相シ
フトマスク10の全面における位相シフト膜2の均一性
の検査ができる。
Therefore, the uniformity of the phase shift film 2 over the entire surface of the phase shift mask 10 can be inspected based on the measurement result of the phase difference of the phase shift film 2 and the uniformity of the phase shift film 2.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項1に
よれば、位相シフト膜の位相差を簡単に測定できる位相
シフトマスクの位相測定方法を提供できる。又、本発明
の請求項2によれば、位相シフト膜の位相差を簡単に測
定できる位相シフトマスクの位相測定装置を提供でき
る。又、本発明の請求項3及び4によれば、位相シフト
膜の位相差及び位相シフト膜の均一性を高速に測定でき
る位相シフトマスクの位相測定装置を提供できる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a phase shift mask phase measuring method capable of easily measuring the phase difference of the phase shift film. Further, according to the second aspect of the present invention, it is possible to provide a phase shift mask phase measuring apparatus capable of easily measuring the phase difference of the phase shift film. Further, according to the third and fourth aspects of the present invention, it is possible to provide a phase shift mask phase measuring apparatus capable of measuring the phase difference of the phase shift film and the uniformity of the phase shift film at a high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わる位相シフトマスクの位相測定装
置の第1の実施の形態を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a phase measurement device for a phase shift mask according to the present invention.

【図2】周波数シフタの構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a frequency shifter.

【図3】位相シフトマスクの構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a phase shift mask.

【図4】エリプソメータの概略構成図。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an ellipsometer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ガラス基板、 2…位相シフト膜、 10…位相シフトマスク、 11…XYテーブル、 12…テーブルコントローラ、 13…レーザ発振器、 14…周波数シフタ、 22…PZT駆動用発振器、 23…第2の偏光ビームスプリッタ、 24…基準光学系、 27…第3の偏光ビームスプリッタ、 29…フォト検出器、 30…位相計、 31…コンピュータ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass substrate, 2 ... Phase shift film, 10 ... Phase shift mask, 11 ... XY table, 12 ... Table controller, 13 ... Laser oscillator, 14 ... Frequency shifter, 22 ... PZT drive oscillator, 23 ... Second polarization Beam splitter, 24: reference optical system, 27: third polarizing beam splitter, 29: photodetector, 30: phase meter, 31: computer.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 深紫外光用の位相シフトマスクにおける
位相シフト膜の位相差を測定する位相シフトマスクの位
相測定方法において、 深紫外光の2周波直交直線偏光を偏光成分毎に分離して
一方を前記位相シフトマスクに透過させるとともに他方
を少なくとも空気中に通過させる第1の工程と、 前記位相シフトマスクを透過した光と少なくとも前記空
気中を通過した光とを再合成して干渉光を得る第2の工
程と、 この第2の工程で得られる干渉光に応じた干渉信号と前
記2周波直交直線偏光に対応した参照信号との位相差か
ら前記位相シフト膜の位相差を求める第3の工程と、を
有することを特徴とする位相シフトマスクの位相測定方
法。
In a phase shift mask phase measuring method for measuring a phase difference of a phase shift film in a phase shift mask for deep ultraviolet light, two-frequency orthogonal linearly polarized light of deep ultraviolet light is separated for each polarization component. A first step of transmitting light through the phase shift mask and passing the other through at least air, and recombining light transmitted through the phase shift mask and at least light passed through the air to obtain interference light A second step, and a third step of obtaining a phase difference of the phase shift film from a phase difference between an interference signal corresponding to the interference light obtained in the second step and a reference signal corresponding to the two-frequency orthogonal linearly polarized light. And a step of measuring the phase of the phase shift mask.
【請求項2】 深紫外光用の位相シフトマスクにおける
位相シフト膜の位相差を測定する位相シフトマスクの位
相測定装置において、 深紫外光の強度変調された2周波直交直線偏光を出力す
る深紫外光源と、 この深紫外光源から出力された2周波直交直線偏光を、
前記位相シフトマスクの透過用と少なくとも空気中への
通過用とにそれぞれ偏光成分毎に分離する偏光ビームス
プリッタと、 前記位相シフトマスクを透過した光と少なくとも空気中
を通過した光との干渉光に応じた干渉信号を得る干渉手
段と、 この干渉手段により得られる干渉信号と前記深紫外光源
から出力される2周波直交直線偏光に対応した参照信号
との位相差から前記位相シフト膜の位相差を求める位相
算出手段と、を具備したことを特徴とする位相シフトマ
スクの位相測定装置。
2. A phase measuring apparatus for a phase shift mask for measuring a phase difference of a phase shift film in a phase shift mask for deep ultraviolet light, wherein the deep ultraviolet light outputs intensity-modulated two-frequency orthogonal linearly polarized light of deep ultraviolet light. A light source and two-frequency orthogonal linearly polarized light output from the deep ultraviolet light source,
A polarization beam splitter that separates each of the polarization components for transmission through the phase shift mask and at least for passage through the air, and interference light between the light transmitted through the phase shift mask and at least the light transmitted through the air. An interfering means for obtaining a corresponding interference signal; and a phase difference between the interference signal obtained by the interfering means and a reference signal corresponding to two-frequency orthogonal linearly polarized light output from the deep ultraviolet light source. And a phase calculating means for calculating the phase.
【請求項3】 前記位相シフトマスクを載置するテーブ
ルと、 このテーブルを移動制御して、前記偏光ビームスプリッ
タにより偏光分離された一方の光を前記位相シフトマス
クの全面に透過させるテーブルコントローラと、を付加
したことを特徴とする請求項2記載の位相シフトマスク
の位相測定装置。
3. A table on which the phase shift mask is mounted, a table controller for controlling the movement of the table, and transmitting one light polarized and separated by the polarization beam splitter to the entire surface of the phase shift mask; 3. The phase shift mask phase measuring apparatus according to claim 2, wherein
【請求項4】 深紫外光用の位相シフトマスクにおける
位相シフト膜の位相差を測定する位相シフトマスクの位
相測定装置において、 深紫外レーザ光を出力するレーザ発振器と、 このレーザ発振器から出力された深紫外レーザ光を強度
変調された2周波直交直線偏光として出力する周波数シ
フタと、 この周波数シフタから出力された2周波直交直線偏光
を、前記位相シフトマスクの透過用と空気中又は石英中
への通過用とにそれぞれ偏光成分毎に分離する偏光ビー
ムスプリッタと、 この偏光ビームスプリッタにより偏光分離された空気中
又は石英中の通過用の光を空気中又は石英中に通過させ
る基準光学系と、 前記位相シフトマスクを載置するテーブルと、 このテーブルを移動制御して、前記偏光ビームスプリッ
タにより偏光成分毎に分離された一方の光を前記位相シ
フトマスクの全面に透過させるテーブルコントローラ
と、 前記位相シフトマスクを透過した光と前記基準光学系に
より空気中又は石英中を通過した光とを合成して干渉光
を得るビームスプリッタと、 このビームスプリッタにより得られる干渉光に応じた干
渉信号に変換するフォト検出器と、 このフォト検出器から出力される干渉信号と周波数シフ
タを駆動する発振器に同期した参照信号との位相差から
前記位相シフト膜の全面における位相差を求める位相算
出手段と、を具備したことを特徴とする位相シフトマス
クの位相測定装置。
4. A phase measuring device for a phase shift mask for measuring a phase difference of a phase shift film in a phase shift mask for deep ultraviolet light, comprising: a laser oscillator for outputting a deep ultraviolet laser beam; A frequency shifter that outputs deep ultraviolet laser light as intensity-modulated two-frequency orthogonal linearly polarized light; and a two-frequency orthogonal linearly polarized light that is output from the frequency shifter is transmitted through the phase shift mask and into air or quartz. A polarizing beam splitter that separates each polarization component for passing light, a reference optical system that passes light for passing in air or quartz, which is polarized and separated by the polarizing beam splitter, in air or quartz, A table on which a phase shift mask is mounted, and movement control of the table, and separation for each polarization component by the polarization beam splitter. A table controller for transmitting one of the light beams transmitted to the entire surface of the phase shift mask, and combining the light beam transmitted through the phase shift mask and the light beam passed through the air or quartz by the reference optical system to generate interference light. A beam splitter to be obtained, a photodetector that converts the interference signal according to the interference light obtained by the beam splitter, and a reference signal synchronized with an oscillator that drives the frequency shifter and the interference signal output from the photodetector. A phase calculating means for calculating a phase difference on the entire surface of the phase shift film from the phase difference.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7369254B2 (en) 2004-06-14 2008-05-06 Samsung Electronics Co., Ltd. System and method for measuring dimension of patterns formed on photomask
CN117147105A (en) * 2023-08-14 2023-12-01 成都瑞波科材料科技有限公司 System and method for measuring optical film phase difference
CN117147105B (en) * 2023-08-14 2024-05-17 成都瑞波科材料科技有限公司 System and method for measuring optical film phase difference

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