KR102045680B1 - Phase difference measuring apparatus and phase difference measuring method - Google Patents

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Abstract

(과제) 상이한 굴절률 영역을 투과하는 광의 위상차를 높은 정밀도로 반영한 파라미터의 취득에 기여하는 위상차 측정 장치를 제공한다.
(해결 수단) 위상차 측정 장치 (1) 는, 조사 수단 (10) 과 슬릿 마스크 (23) 와 검출 수단 (30) 을 구비한다. 조사 수단 (10) 은 측정 대상물 (8) 에 광을 조사한다. 슬릿 마스크 (23) 는 슬릿 (23a ∼ 23d) 을 갖는다. 슬릿 (23a) 은 제 1 굴절률 영역 (8a) 을 투과하는 광의 경로 상에 배치된다. 슬릿 (23b) 은 제 2 굴절률 영역 (8b) 을 투과하는 광의 경로 상에 배치되고, 슬릿 (23a) 과 간격을 두고 이웃한다. 슬릿 (23c, 23d) 은 제 2 굴절률 영역 (8b) 을 투과한 광의 경로 상에 각각 배치되고, 서로 간격을 두고 이웃한다. 검출 수단 (30) 은, 슬릿 (23a, 23b) 을 각각 통과한 광의 간섭에 의한 제 1 간섭 무늬와, 슬릿 (23c, 23d) 을 각각 통과한 광의 간섭에 의한 제 2 간섭 무늬를 검출한다.
(Problem) Provided is a phase difference measuring apparatus that contributes to acquisition of a parameter in which the phase difference of light passing through different refractive index regions is accurately reflected.
(Remedy means) The phase difference measuring apparatus 1 includes an irradiation means 10, a slit mask 23, and a detection means 30. The irradiation means 10 irradiates light to the measurement object 8. The slit mask 23 has slits 23a to 23d. The slit 23a is disposed on a path of light passing through the first refractive index region 8a. The slits 23b are disposed on a path of light passing through the second refractive index region 8b and are adjacent to the slits 23a at intervals. The slits 23c and 23d are respectively disposed on the paths of light transmitted through the second refractive index region 8b, and are adjacent to each other at intervals. The detection means 30 detects the 1st interference fringe by the interference of the light which passed through the slit 23a, 23b, respectively, and the 2nd interference fringe by the interference of the light which respectively passed through the slit 23c, 23d.

Description

위상차 측정 장치 및 위상차 측정 방법{PHASE DIFFERENCE MEASURING APPARATUS AND PHASE DIFFERENCE MEASURING METHOD}Phase difference measuring device and phase difference measuring method {PHASE DIFFERENCE MEASURING APPARATUS AND PHASE DIFFERENCE MEASURING METHOD}

이 발명은, 위상차 측정 장치 및 위상차 측정 방법에 관한 것으로서, 특히 간섭 무늬를 이용한 위상차 측정에 관한 것이다.The present invention relates to a phase difference measuring apparatus and a phase difference measuring method, and more particularly, to phase difference measurement using an interference fringe.

최근에는, 반도체 기판 또는 표시 디스플레이용의 기판 등의 기판에 대하여 높은 해상도로 패턴을 전사하기 위해, 위상 시프트 마스크가 이용되고 있다. 이 위상 시프트 마스크에는, 반파장만 광의 위상을 지연시키는 위상 시프트막이 형성되어 있다.In recent years, a phase shift mask is used to transfer a pattern with high resolution with respect to a board | substrate, such as a semiconductor substrate or a board | substrate for display displays. In this phase shift mask, the phase shift film which delays the phase of light only half wavelength is formed.

이 위상 시프트막에 의한 위상의 지연을 측정하는 측정 장치로서 특허문헌 1 이 개시되어 있다. 특허문헌 1 에 기재된 측정 장치는, 위상 시프트 마스크 (특허문헌 1 에서는 위상차 마스크) 에 광을 조사하는 조사부, 1 쌍의 슬릿을 갖는 슬릿 마스크, 및 1 쌍의 슬릿을 통과한 광에 의한 간섭 무늬를 검출하는 검출부를 구비하고 있다.Patent document 1 is disclosed as a measuring apparatus which measures the delay of the phase by this phase shift film. The measuring device described in Patent Literature 1 includes an irradiation part for irradiating light to a phase shift mask (a phase difference mask in Patent Literature 1), a slit mask having a pair of slits, and an interference fringe by light passing through the pair of slits. It is provided with the detection part which detects.

이 측정 장치에 있어서, 위상 시프트막을 투과하는 제 1 광은 일방의 슬릿을 통과하고, 위상 시프트막과 이웃하는 위치에서 위상 시프트 마스크를 투과하는 제 2 광은 타방의 슬릿을 통과한다. 1 쌍의 슬릿을 통과한 제 1 광 및 제 2 광은 회절되어 서로 간섭하고, 그 간섭에 의해 발생하는 간섭 무늬가 검출부에 의해 검출된다.In this measuring apparatus, the first light passing through the phase shift film passes through one slit, and the second light passing through the phase shift mask passes through the other slit at a position adjacent to the phase shift film. The first light and the second light passing through the pair of slits are diffracted to interfere with each other, and the interference fringe generated by the interference is detected by the detection unit.

이 간섭 무늬의 위치는 제 1 광과 제 2 광의 위상차 (요컨대 위상 시프트막에 의한 위상의 지연) 에 의존하므로, 측정 장치는 이 간섭 무늬의 위치에 기초하여 위상차를 산출하고 있다.Since the position of the interference fringe depends on the phase difference between the first light and the second light (in other words, the delay of the phase by the phase shift film), the measuring device calculates the phase difference based on the position of the interference fringe.

일본 공개특허공보 2015-187573호Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-187573

위상 시프트 마스크의 전체면을 측정하는 경우를 고려한다. 예를 들어 광학계 (조사부, 슬릿 마스크 및 검출부의 1 세트) 를 위상 시프트 마스크에 대하여 이동시킴으로써, 광학계가 위상 시프트 마스크의 전체면을 주사하여 각 측정 위치에서 측정을 실시할 수 있다.Consider the case of measuring the entire surface of the phase shift mask. For example, by moving the optical system (one set of irradiation unit, slit mask and detection unit) with respect to the phase shift mask, the optical system can scan the entire surface of the phase shift mask and measure at each measurement position.

그러나, 광학계의 이동에 수반되는 관성력이 당해 광학계에 작용하므로, 각 측정 위치에 있어서, 광학계의 광축에 어긋남 (광축의 기울기, 또는 광축의 위치 어긋남) 이 발생할 수 있다. 간섭 무늬의 위치는 이와 같은 광축의 어긋남량에도 의존하므로, 간섭 무늬의 위치에 기초하여 높은 정밀도로 위상차를 산출하는 것은 어렵다. 바꿔 말하면, 이 간섭 무늬의 위치는 높은 정밀도로는 위상차를 반영하고 있지 않다.However, since the inertial force accompanying the movement of the optical system acts on the optical system, a shift (an inclination of the optical axis or a position shift of the optical axis) may occur at each measurement position. Since the position of the interference fringe also depends on the amount of shift of the optical axis, it is difficult to calculate the phase difference with high precision based on the position of the interference fringe. In other words, the position of this interference fringe does not reflect the phase difference with high precision.

그래서, 본 발명은, 상이한 굴절률 영역을 투과하는 광의 위상차를 높은 정밀도로 반영한 파라미터의 취득에 기여하는 위상차 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Then, an object of this invention is to provide the phase difference measuring apparatus which contributes to acquisition of the parameter which reflected the phase difference of the light which permeate | transmits a different refractive index area with high precision.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 1 양태는, 제 1 굴절률 영역 및 제 2 굴절률 영역을 갖는 측정 대상물의 상기 제 1 굴절률 영역을 투과한 광과, 상기 제 2 굴절률 영역을 투과한 광 사이의 위상차를 측정하는 위상차 측정 장치로서, 상기 측정 대상물에 광을 조사하는 조사 수단과, 상기 제 1 굴절률 영역을 투과하는 광의 경로 상에 배치된 제 1 슬릿과, 제 2 굴절률 영역을 투과하는 광의 경로 상에 배치되고, 상기 제 1 슬릿과 간격을 두고 이웃하는 제 2 슬릿과, 상기 제 2 굴절률 영역을 투과한 광의 경로 상에 각각 배치되고 서로 간격을 두고 이웃하는 제 3 슬릿 및 제 4 슬릿을 갖는 슬릿 마스크와, 상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿을 각각 통과한 광의 간섭에 의한 제 1 간섭 무늬와, 상기 제 3 슬릿 및 상기 제 4 슬릿을 각각 통과한 광의 간섭에 의한 제 2 간섭 무늬를 검출하는 검출 수단을 구비한다.In order to solve the said subject, the 1st aspect of the phase difference measuring apparatus which concerns on this invention is the light which permeate | transmitted the said 1st refractive index area | region of the measurement object which has a 1st refractive index area | region and a 2nd refractive index area | region, and the said 2nd refractive index area | region A phase difference measuring device for measuring a phase difference between light transmitted through a light source, comprising: irradiation means for irradiating light to the measurement object, a first slit disposed on a path of light passing through the first refractive index area, and a second refractive index area A second slit disposed on a path of light that transmits light and is adjacent to the first slit at intervals, and a third slit that is disposed on a path of light transmitted through the second refractive index area and adjacent to each other, and A slit mask having a fourth slit, a first interference fringe caused by interference of light passing through the first slit and the second slit, and the third slit and the fourth slit, respectively. And a detecting means for detecting a second interference pattern by interference of light passing through.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 2 양태는, 제 1 양태에 관련된 위상차 측정 장치로서, 상기 제 2 간섭 무늬의 소정 차수의 명선 (明線) 의 위치에 대한 상기 제 1 간섭 무늬의 상기 소정 차수의 명선의 위치의 변위량을 구하는 연산 처리 수단을 추가로 구비한다.A second aspect of the phase difference measuring apparatus according to the present invention is a phase difference measuring apparatus according to the first aspect, wherein the predetermined degree of the first interference fringe is relative to a position of a bright line of a predetermined degree of the second interference fringe. It further comprises arithmetic processing means for calculating the displacement amount of the position of the bright line.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 3 양태는, 제 2 양태에 관련된 위상차 측정 장치로서, 상기 소정 차수는 0 차이다.A third aspect of the phase difference measuring device according to the present invention is the phase difference measuring device according to the second aspect, wherein the predetermined order is zero degree.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 4 양태는, 제 1 양태에 관련된 위상차 측정 장치로서, 연산 처리 수단과, 상기 조사 수단, 상기 슬릿 마스크 및 상기 검출 수단을 이동시키는 이동 수단을 추가로 구비하고, 상기 이동 수단은 상기 조사 수단, 상기 슬릿 마스크 및 상기 검출 수단의 1 세트를 기준 위치 및 측정 위치의 각각으로 이동시키고, 상기 기준 위치는, 상기 조사 수단으로부터 상기 제 2 굴절률 영역을 경유하는 광이 상기 제 1 슬릿 내지 상기 제 4 슬릿을 통과하는 위치이고, 상기 측정 위치는, 상기 조사 수단으로부터 상기 제 1 굴절률 영역을 경유하는 광이 상기 제 1 슬릿을 통과하고, 상기 조사 수단으로부터 상기 제 2 굴절률 영역을 경유하는 광이 상기 제 2 슬릿 내지 상기 제 4 슬릿을 통과하는 위치이고, 상기 검출 수단은, 상기 기준 위치에 있어서, 상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿을 통과한 광의 간섭에 의한 제 1 기준 간섭 무늬, 및 상기 제 3 슬릿 및 상기 제 4 슬릿을 통과한 광의 간섭에 의한 제 2 기준 간섭 무늬를 검출하고, 상기 연산 처리 수단은, 상기 제 1 기준 간섭 무늬의 명선의 위치에 대한 상기 제 1 간섭 무늬의 명선의 위치의 제 1 변위량으로부터, 상기 제 2 기준 간섭 무늬의 명선의 위치에 대한 상기 제 2 간섭 무늬의 명선의 위치의 제 2 변위량을 감산한다.A fourth aspect of the phase difference measuring device according to the present invention is a phase difference measuring device according to the first aspect, further comprising: arithmetic processing means, moving means for moving the irradiation means, the slit mask, and the detection means; The moving means moves the set of the irradiation means, the slit mask and the detection means to each of a reference position and a measurement position, wherein the reference position is such that light passing from the irradiation means through the second refractive index region is A position passing through the first slit to the fourth slit, and in the measurement position, light passing through the first refractive index region from the irradiation means passes through the first slit, and from the irradiation means, the second refractive index region Light passing through the light passes through the second to fourth slits, and the detection means is the reference position. Wherein the first reference interference fringe is detected by interference of light passing through the first slit and the second slit, and the second reference interference fringe is detected by interference of light passing through the third slit and the fourth slit. And the arithmetic processing means performs the second interference with respect to the position of the bright line of the second reference interference fringe from the first displacement amount of the position of the bright line of the first interference fringe with respect to the position of the bright line of the first reference interference fringe. The second displacement amount at the position of the bright line of the pattern is subtracted.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 5 양태는, 제 1 내지 제 4 중 어느 하나의 양태에 관련된 위상차 측정 장치로서, 상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿의 길이 방향을 따른 길이는, 상기 제 3 슬릿 및 상기 제 4 슬릿의 길이 방향을 따른 길이의 양방보다 길다.A fifth aspect of the phase difference measuring device according to the present invention is the phase difference measuring device according to any one of the first to fourth aspects, wherein a length along the longitudinal direction of the first slit and the second slit is the third. It is longer than both the slit and the length along the longitudinal direction of the said fourth slit.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 6 양태는, 제 1 내지 제 5 중 어느 하나의 양태에 관련된 위상차 측정 장치로서, 상기 제 3 슬릿과 상기 제 4 슬릿 사이의 피치는, 상기 제 1 슬릿과 상기 제 2 슬릿 사이의 피치보다 좁다.A sixth aspect of the phase difference measuring device according to the present invention is the phase difference measuring device according to any one of the first to fifth aspects, wherein a pitch between the third slit and the fourth slit is the first slit and the above. Narrower than the pitch between the second slits.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 7 양태는, 제 1 내지 제 6 중 어느 하나의 양태에 관련된 위상차 측정 장치로서, 상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿은 제 1 방향에 있어서 이웃하고 있고, 상기 제 3 슬릿 및 상기 제 4 슬릿은 상기 제 1 방향에 있어서 이웃하고 있고, 상기 제 3 슬릿은 상기 제 2 슬릿과 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향에 있어서 이웃하고 있다.A seventh aspect of the phase difference measuring device according to the present invention is the phase difference measuring device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the first slit and the second slit are adjacent in the first direction. The third slit and the fourth slit are adjacent in the first direction, and the third slit is adjacent in the second direction orthogonal to the second slit.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 8 양태는, 제 1 내지 제 7 중 어느 하나의 양태에 관련된 위상차 측정 장치로서, 상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿을 각각 통과한 광과, 상기 제 3 슬릿 및 상기 제 4 슬릿을 각각 통과한 광을 분리하는 분리 소자를 추가로 구비한다.An eighth aspect of the phase difference measuring apparatus according to the present invention is a phase difference measuring apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the light passes through the first slit and the second slit, respectively, and the third slit. And a separating element that separates the light passing through the fourth slit, respectively.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 9 양태는, 제 1 내지 제 7 중 어느 하나의 양태에 관련된 위상차 측정 장치로서, 화상 센서와, 상기 슬릿 마스크로부터의 광을 상기 화상 센서에 결상시키는 푸리에 변환 렌즈와, 상기 화상 센서에 의해 검출된 광의 강도의 각 피크값이, 상기 제 1 간섭 무늬 및 상기 제 2 간섭 무늬의 명선 중 어느 것을 나타내는 것인지를 당해 피크값에 기초하여 특정하는 연산 처리 수단을 구비한다.A ninth aspect of the phase difference measuring device according to the present invention is a phase difference measuring device according to any one of the first to seventh aspects, wherein the image sensor and a Fourier transform lens for forming light from the slit mask into the image sensor And arithmetic processing means for specifying, based on the peak value, each peak value of the intensity of light detected by the image sensor indicates which of the bright lines of the first and second interference fringes. .

본 발명에 관련된 위상차 측정 방법의 제 10 양태는, 제 1 굴절률 영역 및 제 2 굴절률 영역을 갖는 측정 대상물의 상기 제 1 굴절률 영역을 투과한 광과, 상기 제 2 굴절률 영역을 투과한 광 사이의 위상차를 측정하는 위상차 측정 방법으로서, 상기 측정 대상물에 광을 조사하는 공정과, 상기 제 1 굴절률 영역 및 제 1 슬릿을 통과한 제 1 광과, 상기 제 2 굴절률 영역 및 제 2 슬릿을 통과한 제 2 광의 간섭에 의한 제 1 간섭 무늬와, 상기 제 2 굴절률 영역 및 제 3 슬릿을 통과한 제 3 광과, 상기 제 2 굴절률 영역 및 제 4 슬릿을 통과한 제 4 광의 간섭에 의한 제 2 간섭 무늬를 검출하는 공정을 구비한다.A tenth aspect of the phase difference measuring method according to the present invention is a phase difference between light transmitted through the first refractive index region of a measurement object having a first refractive index region and a second refractive index region, and light transmitted through the second refractive index region. A phase difference measuring method for measuring a light source, the method comprising: irradiating light to the measurement object, first light passing through the first refractive index region and the first slit, and second passing through the second refractive index region and the second slit. A second interference fringe caused by interference of a first interference fringe due to interference of light, a third light passing through the second refractive index region and a third slit, and a fourth light passing through the second refractive index region and a fourth slit; The process of detecting is provided.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 1 양태 및 위상차 측정 방법의 제 10 양태에 의하면, 제 1 간섭 무늬의 명암의 위치는 제 1 슬릿 및 제 2 슬릿을 각각 통과한 광의 위상차와, 조사 수단, 슬릿 마스크 및 검출 수단의 어긋남 (광축의 어긋남) 에 의존한다. 제 2 간섭 무늬의 명암의 위치는 광축의 어긋남량에 의존한다. 따라서, 제 2 간섭 무늬의 명선의 위치에 대한 제 1 간섭 무늬의 위치의 변위량은 광축의 어긋남에 거의 의존하지 않고, 위상차를 높은 정밀도로 반영한다.According to the 1st aspect of the phase difference measuring apparatus which concerns on this invention, and the 10th aspect of the phase difference measuring method, the position of the contrast of a 1st interference fringe is the phase difference of the light which respectively passed the 1st slit and the 2nd slit, irradiation means, a slit It depends on the deviation of the mask and the detection means (deviation of the optical axis). The position of the contrast of the second interference fringe depends on the amount of deviation of the optical axis. Therefore, the amount of displacement of the position of the first interference fringe with respect to the position of the bright line of the second interference fringe almost does not depend on the deviation of the optical axis, and reflects the phase difference with high precision.

이상과 같이, 위상차 측정 장치는, 위상차를 높은 정밀도로 반영하는 파라미터 (상기 변위량) 의 취득에 기여할 수 있다. 따라서, 높은 정밀도로 위상차를 산출할 수 있다.As described above, the phase difference measuring device can contribute to the acquisition of a parameter (the amount of displacement) that reflects the phase difference with high accuracy. Therefore, the phase difference can be calculated with high precision.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 2 양태에 의하면, 연산 처리 수단에 의해 구해지는 변위량은 높은 정밀도로 위상차를 반영한다. 요컨대 위상차 측정 장치는 높은 정밀도로의 위상차의 산출에 기여한다.According to the 2nd aspect of the phase difference measuring apparatus which concerns on this invention, the displacement amount calculated | required by arithmetic processing means reflects a phase difference with high precision. In short, the phase difference measuring device contributes to the calculation of the phase difference with high precision.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 3 양태에 의하면, 제 1 간섭 무늬의 명선의 피치와 제 2 간섭 무늬의 명선의 피치가 서로 상이한 경우에도, 변위량을 구하기 쉽다.According to the 3rd aspect of the phase difference measuring apparatus which concerns on this invention, even if the pitch of the bright line of a 1st interference fringe and the pitch of the bright line of a 2nd interference fringe are mutually different, it is easy to calculate the displacement amount.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 4 양태에 의하면, 보다 높은 정밀도로 위상차를 반영하는 파라미터 (제 1 변위량으로부터 제 2 변위량을 감산한 값) 를 얻을 수 있다.According to the 4th aspect of the phase difference measuring apparatus which concerns on this invention, the parameter (value which subtracted the 2nd displacement amount from the 1st displacement amount) which reflects a phase difference with higher precision can be obtained.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 5 양태에 의하면, 제 1 간섭 무늬의 명선의 강도와 제 2 간섭 무늬의 명선의 강도의 차를 저감시킬 수 있다.According to the 5th aspect of the phase difference measuring apparatus which concerns on this invention, the difference of the intensity | strength of the bright line of a 1st interference fringe, and the intensity of the bright line of a 2nd interference fringe can be reduced.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 6 양태에 의하면, 제 2 굴절률 영역의 폭이 좁은 측정 대상물에도 적용할 수 있다.According to the 6th aspect of the phase difference measuring apparatus which concerns on this invention, it is applicable also to the measurement object with a narrow width | variety of a 2nd refractive index area | region.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 7 양태에 의하면, 제 2 굴절률 영역의 폭이 보다 좁은 측정 대상물에도 적용할 수 있다.According to the 7th aspect of the phase difference measuring apparatus which concerns on this invention, it is applicable also to the measurement object whose width | variety of a 2nd refractive index area | region is narrower.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 8 양태에 의하면, 제 1 간섭 무늬와 제 2 간섭 무늬를 분리하여 검출할 수 있다.According to the 8th aspect of the phase difference measuring apparatus which concerns on this invention, a 1st interference fringe and a 2nd interference fringe can be isolate | separated and detected.

본 발명에 관련된 위상차 측정 장치의 제 9 양태에 의하면, 분리 소자를 필요로 하지 않으므로, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.According to the 9th aspect of the phase difference measuring apparatus which concerns on this invention, since a separate element is not needed, manufacturing cost can be reduced.

도 1 은 위상차 측정 장치의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는 슬릿 마스크의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3 은 위상차 측정 장치의 동작의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 4 는 간섭 무늬의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5 는 간섭 무늬의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6 은 위상차 측정 장치의 동작의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 7 은 기준 위치에 있어서의 위상차 측정 장치의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8 은 간섭 무늬 및 기준 간섭 무늬의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9 는 간섭 무늬 및 기준 간섭 무늬의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10 은 슬릿 마스크의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 11 은 슬릿 마스크의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 12 는 위상차 측정 장치의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a phase difference measuring apparatus.
2 is a plan view schematically showing an example of the configuration of a slit mask.
3 is a flowchart showing an example of the operation of the phase difference measuring apparatus.
4 is a diagram schematically showing an example of an interference fringe.
5 is a diagram schematically showing an example of an interference fringe.
6 is a flowchart showing an example of the operation of the phase difference measuring apparatus.
It is a figure which shows roughly an example of the structure of the phase difference measuring apparatus in a reference position.
8 is a diagram schematically showing an example of an interference fringe and a reference interference fringe.
9 is a diagram schematically showing an example of an interference fringe and a reference interference fringe.
10 is a plan view schematically illustrating an example of a configuration of a slit mask.
11 is a plan view schematically illustrating an example of a configuration of a slit mask.
It is a figure which shows schematically an example of a structure of a phase difference measuring apparatus.

이하, 도면을 참조하면서 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또 이해를 용이하게 할 목적으로, 필요에 따라 각 부의 치수나 수를 과장하거나 또는 간략화하여 도시하고 있다. 또한, 도면에 있어서는 동일한 구성 및 기능을 갖는 부분에 대해서는 동일한 부호가 부여되어 있고, 하기 설명에서는 중복 설명이 생략된다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment is described in detail, referring drawings. In order to facilitate understanding, the dimensions and numbers of the parts are exaggerated or simplified as necessary. In addition, in the figure, the same code | symbol is attached | subjected about the part which has the same structure and function, and the overlapping description is abbreviate | omitted in the following description.

도 1 은 위상차 측정 장치 (1) 의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 이 위상차 측정 장치 (1) 는 측정 대상물 (8) 을 투과한 광의 위상차를 측정하는 장치이다. 이 측정 대상물 (8) 은 굴절률이 서로 상이한 제 1 굴절률 영역 (8a) 및 제 2 굴절률 영역 (8b) 을 갖고 있고, 위상차 측정 장치 (1) 는, 각각 제 1 굴절률 영역 (8a) 및 제 2 굴절률 영역 (8b) 에 있어서 측정 대상물 (8) 을 투과한 광의 위상차를 측정한다. 이하에서는, 제 1 굴절률 영역 (8a) 및 제 2 굴절률 영역 (8b) 을 각각 간단히 영역 (8a, 8b) 으로 부른다.1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the phase difference measuring apparatus 1. This retardation measuring device 1 is a device for measuring the retardation of light transmitted through the measurement target 8. This measurement object 8 has the 1st refractive index area | region 8a and the 2nd refractive index area | region 8b from which refractive indices differ, and the phase difference measuring apparatus 1 is the 1st refractive index area | region 8a and the 2nd refractive index, respectively. In the region 8b, the phase difference of the light transmitted through the measurement target 8 is measured. In the following, the first refractive index region 8a and the second refractive index region 8b are simply referred to as regions 8a and 8b, respectively.

<측정 대상물><Measurement object>

먼저 측정 대상물 (8) 의 일례에 대해 상세히 서술한다. 측정 대상물 (8) 은 예를 들어 위상 시프트 마스크 (80) 이다. 위상 시프트 마스크 (80) 는 포토마스크의 일종으로서, 소정의 기판 (반도체 기판 또는 디스플레이용 기판 등) 에 패턴을 형성하기 위해 사용된다.First, an example of the measurement object 8 is explained in full detail. The measurement object 8 is a phase shift mask 80, for example. The phase shift mask 80 is a kind of photomask and is used to form a pattern on a predetermined substrate (semiconductor substrate or display substrate).

위상 시프트 마스크 (80) 는 판상의 형상을 갖고 있고, 평면에서 봤을 때 (요컨대 두께 방향을 따라 봤을 때), 서로 굴절률이 상이한 영역 (8a, 8b) 을 갖고 있다. 예를 들어 위상 시프트 마스크 (80) 는 기재 (81) 와 위상 시프트막 (82) 을 갖고 있다. 기재 (81) 는 위상 시프트막 (82) 을 지지하기 위한 기판으로서, 판상의 형상을 가진 투광성의 기판이다. 기재 (81) 는 투과율이 높은 재료 (예를 들어 석영) 에 의해 형성된다. 기재 (81) 의 일방의 주면에는, 소정의 패턴으로 위상 시프트막 (82) 이 형성되어 있다. 위상 시프트막 (82) 은 위상 시프터로도 불릴 수 있다. 위상 시프트막 (82) 은 기재 (81) 와는 굴절률이 상이한 재료로 형성되어 있고, 또, 이 위상 시프트막 (82) 의 투과율은 기재 (81) 의 투과율에 비해 낮다. 위상 시프트막 (82) 은 예를 들어 탄탈옥사이드에 의해 형성된다.The phase shift mask 80 has a plate-like shape, and when viewed in a plane (ie, viewed along the thickness direction), the phase shift mask 80 has regions 8a and 8b having different refractive indices from each other. For example, the phase shift mask 80 has the base material 81 and the phase shift film 82. The base material 81 is a substrate for supporting the phase shift film 82, and is a light-transmissive substrate having a plate shape. The base material 81 is formed of a material with high transmittance (for example, quartz). The phase shift film 82 is formed in the one main surface of the base material 81 by a predetermined pattern. The phase shift film 82 may also be called a phase shifter. The phase shift film 82 is formed of a material having a refractive index different from that of the base material 81, and the transmittance of the phase shift film 82 is lower than that of the base material 81. The phase shift film 82 is formed of tantalum oxide, for example.

이와 같은 위상 시프트 마스크 (80) 에 있어서, 위상 시프트막 (82) 이 형성된 영역과 위상 시프트막 (82) 이 형성되지 않은 영역이, 각각 영역 (8a, 8b) 에 상당한다.In such a phase shift mask 80, the area | region in which the phase shift film 82 was formed, and the area | region in which the phase shift film 82 was not formed are corresponded to the area | regions 8a and 8b, respectively.

위상 시프트 마스크 (80) 의 영역 (8a, 8b) 에 대하여 예를 들어 그 두께 방향으로 광을 조사하면, 광은 각 영역 (8a, 8b) 에 있어서 위상 시프트 마스크 (80) 를 투과한다. 영역 (8a) 에서는 위상 시프트막 (82) 이 형성되어 있고, 영역 (8b) 에서는 위상 시프트막 (82) 이 형성되어 있지 않으므로, 영역 (8a) 에 있어서 위상 시프트 마스크 (80) 를 투과한 광의 위상은, 영역 (8b) 에 있어서 위상 시프트 마스크 (80) 를 투과한 광의 위상에 대하여 지연된다. 따라서, 이들 광에는 위상차가 발생한다.When light is irradiated to the area | region 8a, 8b of the phase shift mask 80, for example in the thickness direction, light passes through the phase shift mask 80 in each area | region 8a, 8b. Since the phase shift film 82 is formed in the area | region 8a, and the phase shift film 82 is not formed in the area | region 8b, the phase of the light which permeate | transmitted the phase shift mask 80 in the area | region 8a is carried out. Is delayed with respect to the phase of the light transmitted through the phase shift mask 80 in the region 8b. Therefore, a phase difference arises in these lights.

위상 시프트막 (82) 의 투과율은 낮으므로, 영역 (8b) 에 있어서 위상 시프트 마스크 (80) 를 투과하는 광의 진폭은 영역 (8a) 에 있어서 위상 시프트 마스크 (80) 를 투과하는 광에 비해 작다. 또 위상차가 180 도인 경우에는, 영역 (8a, 8b) 에 있어서 위상 시프트 마스크 (80) 를 투과한 광은 서로 약화시킨다. 그래서, 영역 (8a) 을 투과한 광의 강도는 그 영역 (8a) 의 중심으로부터 확산됨에 따라 저하되는 분포를 갖고 있고, 그 단부측에 있어서, 영역 (8b) 을 투과한 광과 서로 약화시킨다. 이로써, 위상 시프트 마스크 (80) 를 투과한 광의 공간적인 분포에 있어서, 그 강약의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 따라서, 위상 시프트 마스크 (80) 를 사용한 노광 처리에 있어서, 높은 해상도로 패턴을 기판 (반도체 기판 또는 디스플레이용의 기판 등) 에 전사할 수 있다.Since the transmittance of the phase shift film 82 is low, the amplitude of the light transmitted through the phase shift mask 80 in the region 8b is smaller than the light transmitted through the phase shift mask 80 in the region 8a. When the phase difference is 180 degrees, the light transmitted through the phase shift mask 80 in the areas 8a and 8b is weakened. Therefore, the intensity of light transmitted through the region 8a has a distribution that decreases as it diffuses from the center of the region 8a, and weakens each other with the light transmitted through the region 8b on the end side thereof. Thereby, the contrast of the intensity | strength can be improved in the spatial distribution of the light which permeate | transmitted the phase shift mask 80. FIG. Therefore, in the exposure process using the phase shift mask 80, a pattern can be transferred to a board | substrate (semiconductor board | substrate, a board | substrate for display, etc.) with high resolution.

<위상차 측정 장치><Phase difference measuring device>

<개요><Summary>

위상차 측정 장치 (1) 는 상기 위상차를 측정하는 장치이다. 바꿔 말하면, 위상차 측정 장치는, 영역 (8a) 을 투과함으로써 발생하는 광의 위상 지연을 측정하는 장치이다. 또한 바꿔 말하면, 위상차 측정 장치 (1) 는 위상 시프트막 (82) 에 의한 위상의 시프트량 (지연) 을 측정하는 장치이다.The phase difference measuring device 1 is a device for measuring the phase difference. In other words, the retardation measuring device is a device for measuring the phase retardation of light generated by passing through the region 8a. In other words, the phase difference measuring device 1 is a device for measuring the amount of shift (delay) of the phase by the phase shift film 82.

위상차 측정 장치 (1) 는 도시가 생략된 유지부을 갖고 있고, 측정 대상이 되는 위상 시프트 마스크 (80) 는 이 유지부에 의해 유지된다. 도 1 의 예에서는, 서로 직교하는 X 축, Y 축 및 Z 축을 갖는 XYZ 좌표가 부기되어 있고, 위상 시프트 마스크 (80) 는 그 두께 방향이 Z 축 방향을 따른 자세로 유지되어 있다. 도 1 의 예에서는, Z 축 방향은 연직 방향이다. 도 1 의 예에서는, 위상 시프트 마스크 (80) 은 2 개의 위상 시프트막 (82) 이 형성되어 있고, 이 2 개의 위상 시프트막 (82) 은 X 축 방향에 있어서 간격을 두고 이웃하고 있다.The phase difference measuring apparatus 1 has the holding part which illustration is abbreviate | omitted, and the phase shift mask 80 used as a measurement object is hold | maintained by this holding part. In the example of FIG. 1, the XYZ coordinate which has the X-axis, Y-axis, and Z-axis orthogonal to each other is added, and the phase shift mask 80 is hold | maintained in the attitude | position along the Z-axis direction. In the example of FIG. 1, the Z axis direction is a vertical direction. In the example of FIG. 1, two phase shift films 82 are formed in the phase shift mask 80, and these two phase shift films 82 are adjacent at intervals in the X axis direction.

위상차 측정 장치 (1) 는 조사부 (10) 와 간섭 무늬 발생부 (20) 와 검출부 (30) 와 이동 기구 (40) 와 제어부 (50) 를 구비하고 있다. 이하에서는, 먼저 이것들의 개요에 대해 서술한다.The phase difference measuring apparatus 1 is provided with the irradiation part 10, the interference fringe generation part 20, the detection part 30, the moving mechanism 40, and the control part 50. As shown in FIG. Below, these outline | summary is demonstrated first.

조사부 (10) 는 광을 Z 축 방향을 따라 조사하여, 위상 시프트 마스크 (80) 의 일부에 입사시킨다. 위상 시프트 마스크 (80) 의 당해 일부에는, 영역 (8a) 의 일부 및 영역 (8b) 의 일부의 양방이 포함되어 있다. 간섭 무늬 발생부 (20) 는, 위상 시프트 마스크 (80) 의 당해 일부를 투과한 광을 서로 간섭시켜, 간섭 무늬를 발생시킨다. 검출부 (30) 는 이 간섭 무늬를 검출하고, 그 검출 결과를 제어부 (50) 에 출력한다.The irradiation unit 10 irradiates light along the Z axis direction and enters a part of the phase shift mask 80. The said part of phase shift mask 80 contains both a part of area | region 8a and a part of area | region 8b. The interference fringe generating unit 20 interferes with light transmitted through the part of the phase shift mask 80 to each other to generate an interference fringe. The detection unit 30 detects this interference fringe and outputs the detection result to the control unit 50.

제어부 (50) 는 검출부 (30) 에 의해 검출된 간섭 무늬에 기초하여, 영역 (8a, 8b) 을 각각 투과한 광의 위상차를 산출한다. 제어부 (50) 는 위상차가 소정의 범위 내인지의 여부를 판단하고, 긍정적인 판단이 이루어졌을 때, 위상 시프트 마스크 (80) 의 당해 일부는 적절히 제조된 것으로 판단해도 된다. 한편으로, 제어부 (50) 는 위상차가 소정의 범위 내에는 없는 것으로 판단하였을 때, 위상 시프트 마스크 (80) 는 불량품인 것으로 판단해도 된다.The control part 50 calculates the phase difference of the light which permeate | transmitted the area | regions 8a and 8b based on the interference fringe detected by the detection part 30, respectively. The controller 50 determines whether the phase difference is within a predetermined range, and when affirmative determination is made, the part of the phase shift mask 80 may be determined to be appropriately manufactured. On the other hand, when the control part 50 judges that a phase difference does not exist in a predetermined range, you may judge that the phase shift mask 80 is a defective article.

이동 기구 (40) 는 조사부 (10), 간섭 무늬 발생부 (20) 및 검출부 (30) 를 XY 평면에 있어서 이동시킨다. 이동 기구 (40) 는 예를 들어 X 축 방향에 대한 볼 나사 기구와, Y 축 방향에 대한 볼 나사 기구 등을 갖고 있다. 이 이동 기구 (40) 는 제어부 (50) 에 의해 제어된다.The moving mechanism 40 moves the irradiation part 10, the interference fringe generation part 20, and the detection part 30 in an XY plane. The moving mechanism 40 has, for example, a ball screw mechanism in the X axis direction, a ball screw mechanism in the Y axis direction, and the like. This moving mechanism 40 is controlled by the controller 50.

이동 기구 (40) 가 조사부 (10), 간섭 무늬 발생부 (20) 및 검출부 (30) 를 이동시킴으로써, 위상 시프트 마스크 (80) 의 전체면을 주사할 수 있다. 구체적으로는, 제어부 (50) 는 조사부 (10), 간섭 무늬 발생부 (20) 및 검출부 (30) 의 Z 축 방향에 있어서의 나열 (상대 위치) 을 유지한 상태로, 이것들을 각 측정 위치에서 정지시킨다. 이로써, 위상차 측정 장치 (1) 는 위상 시프트 마스크 (80) 의 복수의 지점에 대하여 측정을 실시할 수 있다.The moving mechanism 40 can scan the whole surface of the phase shift mask 80 by moving the irradiation part 10, the interference fringe generation part 20, and the detection part 30. FIG. Specifically, the control unit 50 maintains the alignment (relative position) in the Z axis direction of the irradiation unit 10, the interference fringe generation unit 20, and the detection unit 30, and at the respective measurement positions. Stop it. Thereby, the phase difference measuring apparatus 1 can measure a some point of the phase shift mask 80. FIG.

이것에 의하면, 위상 시프트 마스크 (80) 의 면적이 크더라도, 위상 시프트 마스크 (80) 를 전면적으로 주사하여 측정을 실시할 수 있다. 위상 시프트 마스크 (80) 는 평면에서 봤을 때에 예를 들어 사각형상의 형상을 갖고 있으며, 장변의 길이는 예를 들어 천 수백 [㎜] 정도이고, 단변의 길이는 예를 들어 수백 [㎜] 정도이다.According to this, even if the area of the phase shift mask 80 is large, measurement can be performed by scanning the phase shift mask 80 whole surface. The phase shift mask 80 has a rectangular shape, for example in plan view, the length of the long side is, for example, several thousand [mm], and the length of the short side is, for example, several hundred [mm].

그 한편으로, 이동 기구 (40) 가 광학계 (조사부 (10), 간섭 무늬 발생부 (20) 및 검출부 (30) 의 1 세트) 를 이동시키므로, 그 이동에 수반되는 관성력 등에서 기인하여, 광학계에 속하는 각 광학 소자 (후술) 의 광축의 상태가 변동될 수 있다. 구체적으로는, 각 광학 소자의 광축의 기울기가 서로 어긋나거나, 혹은 광축의 축심이 서로 어긋나거나 할 수 있다. 그 어긋남량은 측정 위치마다 상이할 수 있다.On the other hand, since the moving mechanism 40 moves the optical system (one set of the irradiating portion 10, the interference fringe generating portion 20, and the detecting portion 30), the moving mechanism 40 belongs to the optical system due to the inertial force or the like accompanying the movement. The state of the optical axis of each optical element (described later) may vary. Specifically, the inclination of the optical axis of each optical element may shift | deviate from each other, or the axis of an optical axis may mutually shift | deviate. The amount of deviation may be different for each measurement position.

간섭 무늬의 명암의 위치는 광의 위상차에도 의존하지만, 광축의 어긋남량에도 의존한다. 따라서, 이동 기구 (40) 에 의한 광학계의 이동에서 기인하여, 간섭 무늬의 명암의 위치가 변동될 수 있다. 따라서, 간섭 무늬의 위치에 기초하여 위상차를 산출하면, 그 산출값에는, 광축의 어긋남에서 기인되는 오차가 발생한다. 본 실시형태에서는, 이러한 산출 정밀도의 저하를 억제하는 것을 기도 (企圖) 한다.The position of the contrast of the interference fringe depends on the phase difference of the light, but also on the amount of deviation of the optical axis. Therefore, due to the movement of the optical system by the moving mechanism 40, the position of the contrast of the interference fringe can be varied. Therefore, when the phase difference is calculated based on the position of the interference fringe, an error caused by the deviation of the optical axis occurs in the calculated value. In this embodiment, suppression of such a fall of calculation precision is also prayed.

이하, 각 구성에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each structure is demonstrated more concretely.

<조사부><Irradiation department>

조사부 (10) 는 위상 시프트 마스크 (80) 의 일부에 광을 조사한다. 도 1 의 예에서는, 조사부 (10) 는 위상 시프트 마스크 (80) 와 Z 축 방향에 있어서 간격을 두고 대향하고 있고, 광원 (11) 과 집광 렌즈 (12) 와 밴드 패스 필터 (13) 와 릴레이 렌즈 (14) 와 핀홀판 (15) 과 콘덴서 렌즈 (16) 를 구비하고 있다.The irradiation unit 10 irradiates a part of the phase shift mask 80 with light. In the example of FIG. 1, the irradiation unit 10 faces the phase shift mask 80 at intervals in the Z axis direction, and the light source 11, the condenser lens 12, the band pass filter 13, and the relay lens are opposed to each other. 14, the pinhole plate 15, and the condenser lens 16 are provided.

광원 (11) 은 광을 조사한다. 광원 (11) 은 예를 들어 자외선 조사기이다. 이 자외선 조사기로는 예를 들어 수은 램프를 채용할 수 있다. 광원 (11) 의 광의 조사/정지는 제어부 (50) 에 의해 제어된다.The light source 11 irradiates light. The light source 11 is an ultraviolet irradiator, for example. As this ultraviolet irradiator, a mercury lamp can be employ | adopted, for example. Irradiation / stop of the light of the light source 11 is controlled by the control part 50.

집광 렌즈 (12), 밴드 패스 필터 (13), 릴레이 렌즈 (14), 핀홀판 (15) 및 콘덴서 렌즈 (16) 는 Z 축 방향을 따라 나열되어 있고, 광원 (11) 과 위상 시프트 마스크 (80) 사이에 있어서, 이 순서로 배치되어 있다.The condenser lens 12, the band pass filter 13, the relay lens 14, the pinhole plate 15 and the condenser lens 16 are listed along the Z axis direction, and the light source 11 and the phase shift mask 80 Are arranged in this order.

집광 렌즈 (12) 는 볼록 렌즈로서, 그 초점이 광원 (11) 에 위치하도록 배치되어 있다. 광원 (11) 으로부터 조사된 광은 집광 렌즈 (12) 에 의해, XY 평면에 있어서 위상이 맞춰진 평행광이 되고, 이 평행광은 밴드 패스 필터 (13) 에 입사된다. 밴드 패스 필터 (13) 는 당해 평행광 중 소정의 파장 대역 (투과 대역) 을 갖는 광만을 투과시킨다. 밴드 패스 필터 (13) 의 파장 대역은 좁게 설정되어 있어, 실질적으로 단파장의 광 (이른바 단색광) 이 밴드 패스 필터 (13) 를 투과한다. 밴드 패스 필터 (13) 를 투과한 광은 릴레이 렌즈 (14) 에 입사된다.The condenser lens 12 is a convex lens, and is disposed so that its focus is located on the light source 11. The light irradiated from the light source 11 becomes parallel light in which phases are aligned in the XY plane by the condenser lens 12, and the parallel light is incident on the band pass filter 13. The band pass filter 13 transmits only light having a predetermined wavelength band (transmission band) among the parallel lights. The wavelength band of the band pass filter 13 is set narrow, and substantially short wavelength light (so-called monochromatic light) passes through the band pass filter 13. Light passing through the band pass filter 13 is incident on the relay lens 14.

릴레이 렌즈 (14) 는 볼록 렌즈로서, 입사된 평행광을 핀홀판 (15) 의 핀홀 (151) 에 집광시킨다. 핀홀 (151) 은 핀홀판 (15) 을 그 두께 방향으로 관통하고 있다. 핀홀판 (15) 은 핀홀 (151) 이 릴레이 렌즈 (14) 의 초점이 되는 위치에 배치되어 있다. 핀홀 (151) 을 통과한 광은, 실질적으로 점 광원으로부터 조사된 광이 되고, 콘덴서 렌즈 (16) 에 입사된다. 콘덴서 렌즈 (16) 는 볼록 렌즈로서, 그 초점이 핀홀 (151) 이 되는 위치에 배치된다. 콘덴서 렌즈 (16) 는 입사된 광을 평행광으로 변환시킨다. 조사부 (10) 는 이 광을 Z 축 방향을 따라 위상 시프트 마스크 (80) 의 일부에 조사한다.The relay lens 14 is a convex lens, and focuses the incident parallel light on the pinhole 151 of the pinhole plate 15. The pinhole 151 penetrates the pinhole plate 15 in the thickness direction. The pinhole plate 15 is disposed at a position where the pinhole 151 is the focal point of the relay lens 14. Light passing through the pinhole 151 becomes light irradiated from the point light source substantially and is incident on the condenser lens 16. The condenser lens 16 is a convex lens, and is disposed at a position at which the focal point becomes the pinhole 151. The condenser lens 16 converts the incident light into parallel light. The irradiation unit 10 irradiates this light to a part of the phase shift mask 80 along the Z axis direction.

간섭 무늬 발생부 (20) 는 위상 시프트 마스크 (80) 에 대하여 조사부 (10) 와는 반대측에 배치되어 있다. 요컨대, 위상 시프트 마스크 (80) 는 조사부 (10) 및 간섭 무늬 발생부 (20) 의 사이에서 유지된다. 도 1 의 예에서는, 간섭 무늬 발생부 (20) 는 대물 렌즈 (21) 와 결상 렌즈 (22) 와 슬릿 마스크 (23) 를 구비하고 있다. 대물 렌즈 (21), 결상 렌즈 (22) 및 슬릿 마스크 (23) 는 위상 시프트 마스크 (80) 로부터 Z 축 방향을 따라 떨어짐에 따라, 이 순서로 배치되어 있다. 위상 시프트 마스크 (80) 의 당해 일부를 투과한 광은 대물 렌즈 (21) 및 결상 렌즈 (22) 를 통하여 확대되어 평행광이 되고, 슬릿 마스크 (23) 에 입사된다.The interference fringe generator 20 is disposed on the side opposite to the irradiator 10 with respect to the phase shift mask 80. In other words, the phase shift mask 80 is held between the irradiating portion 10 and the interference fringe generating portion 20. In the example of FIG. 1, the interference fringe generator 20 includes an objective lens 21, an imaging lens 22, and a slit mask 23. The objective lens 21, the imaging lens 22, and the slit mask 23 are arranged in this order as they fall from the phase shift mask 80 along the Z axis direction. The light transmitted through the part of the phase shift mask 80 is enlarged through the objective lens 21 and the imaging lens 22 to become parallel light, and is incident on the slit mask 23.

도 2 는 슬릿 마스크 (23) 의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다. 또한 도 2 에서는, 슬릿 마스크 (23) 에 대한 위상 시프트막 (82) 의 광학적인 위치 관계를 나타내기 위해, 가상적으로 이점쇄선으로 위상 시프트막 (82) 도 도시되어 있다.2 is a plan view illustrating an example of a configuration of the slit mask 23. In addition, in FIG. 2, in order to show the optical positional relationship of the phase shift film | membrane 82 with respect to the slit mask 23, the phase shift film | membrane 82 is also shown by virtually double-dotted line.

슬릿 마스크 (23) 는 슬릿 (23a ∼ 23d) 을 갖고 있다. 슬릿 (23a, 23b) 은, 평면에서 봤을 때에 제 1 방향 (여기서는 Y 축 방향) 으로 연장되는 장척상의 형상 (예를 들어 장방형) 을 갖고 있다. 요컨대 슬릿 (23a, 23b) 은 서로 평행이다. 또 슬릿 (23a, 23b) 은 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향 (여기서는 X 축 방향) 에 있어서 서로 이웃하여 배치되어 있다. 슬릿 (23c, 23d) 은 평면에서 봤을 때에 Y 축 방향으로 연장되는 장척상의 형상을 갖고 있다. 요컨대 슬릿 (23a ∼ 23d) 은 서로 평행이다. 또 슬릿 (23c, 23d) 은 X 축 방향에 있어서 서로 이웃하여 배치되어 있다. 도 1 의 예에서는, 4 개의 슬릿 (23a ∼ 23d) 이 X 축 방향에 있어서 이 순서로 나열되어 배치되어 있다.The slit mask 23 has slits 23a to 23d. The slits 23a and 23b have a long shape (for example, a rectangle) extending in the first direction (here, the Y axis direction) when viewed in a plan view. In short, the slits 23a and 23b are parallel to each other. The slits 23a and 23b are arranged next to each other in a second direction (here, the X axis direction) orthogonal to the first direction. The slits 23c and 23d have a long shape extending in the Y axis direction when viewed in a plan view. In short, the slits 23a to 23d are parallel to each other. The slits 23c and 23d are arranged next to each other in the X axis direction. In the example of FIG. 1, four slits 23a to 23d are arranged in this order in the X axis direction.

도 1 의 예에서는, 슬릿 마스크 (23) 는 기재 (231) 와 차광막 (232) 을 갖고 있다. 기재 (231) 는 차광막 (232) 을 지지하기 위한 기판으로서, 판상의 형상을 가진 투광성의 기판이다. 기재 (231) 는 투과율이 높은 재료 (예를 들어 석영) 에 의해 형성된다. 기재 (231) 는 그 두께 방향이 Z 축 방향을 따른 자세로 배치되어 있다. 기재 (231) 의 일방의 주면에는, 차광막 (232) 이 형성되어 있다. 차광막 (232) 은 광을 차단하는 재료에 의해 형성되며, 예를 들어 크롬에 의해 형성된다. 차광막 (232) 에는 슬릿 (23a ∼ 23d) 이 형성되어 있다.In the example of FIG. 1, the slit mask 23 has a substrate 231 and a light shielding film 232. The base material 231 is a substrate for supporting the light shielding film 232, and is a light-transmissive substrate having a plate shape. The substrate 231 is formed of a material having high transmittance (for example, quartz). The base material 231 is arrange | positioned at the posture along the Z axis direction in the thickness direction. The light shielding film 232 is formed in one main surface of the base material 231. The light shielding film 232 is formed of a material that blocks light, and is formed of, for example, chromium. Slits 23a to 23d are formed in the light shielding film 232.

도 2 의 예에서는, 슬릿 (23a, 23b) 의 길이 (Y 축 방향을 따른 길이) 는 서로 동일한 정도이고, 슬릿 (23a) 의 폭 (X 축 방향을 따른 폭) 은 슬릿 (23b) 의 폭보다 넓다. 또 도 2 의 예에서는, 슬릿 (23c, 23d) 의 길이는 서로 동일한 정도이고, 그 폭도 서로 동일한 정도이다. 요컨대 슬릿 (23c, 23d) 은 대략 동일 형상을 갖고 있다. 슬릿 (23c, 23d) 의 길이는 슬릿 (23a, 23b) 의 양방의 길이보다 짧다. 슬릿 (23a, 23b) 의 피치 (d1) 는 슬릿 (23c, 23d) 의 피치 (d2) 와 동일한 정도이다. 또한 여기서 말하는 피치란, 각 슬릿의 중선을 연결하는 사이의 거리이다. 이것들의 기술적 의의에 대해서는 이후에 상세히 서술한다.In the example of FIG. 2, the lengths (lengths along the Y axis direction) of the slits 23a and 23b are about the same, and the widths (widths along the X axis direction) of the slits 23a are larger than the widths of the slits 23b. wide. In the example of FIG. 2, the lengths of the slits 23c and 23d are about the same as each other, and the widths are also about the same as each other. In short, the slits 23c and 23d have substantially the same shape. The lengths of the slits 23c and 23d are shorter than the lengths of both the slits 23a and 23b. The pitch d1 of the slits 23a and 23b is about the same as the pitch d2 of the slits 23c and 23d. In addition, the pitch here is the distance between connecting the midline of each slit. These technical meanings are described in detail later.

도 1 을 참조하여, 결상 렌즈 (22) 로부터의 광은 슬릿 (23a ∼ 23d) 을 통과한다. 1 쌍의 슬릿 (23a, 23b) 을 각각 통과한 광은 회절되어 서로 간섭하고, 1 쌍의 슬릿 (23c, 23d) 을 각각 통과한 광은 회절되어 서로 간섭한다.Referring to Fig. 1, light from the imaging lens 22 passes through the slits 23a to 23d. Light passing through each pair of slits 23a and 23b is diffracted to interfere with each other, and light passing through each pair of slits 23c and 23d is diffracted to interfere with each other.

도 1 의 예에서는, 슬릿 (23a, 23b) 을 각각 통과한 광, 및 슬릿 (23c, 23d) 을 각각 통과한 광을 서로 분리하는 분리 소자 (60) 이 형성되어 있다. 분리 소자 (60) 는 예를 들어 웨지 프리즘으로서, 1 쌍의 슬릿 (23c, 23d) 과 Z 축 방향에 있어서 대향하는 위치에 배치되어 있다. 도 1 의 예에서는, 기재 (231) 의 일방의 주면 (위상 시프트 마스크 (80) 측의 일 주면) 에는 차광막 (232) 이 형성되어 있고, 기재 (231) 의 타방의 주면에는 분리 소자 (60) 가 배치되어 있다. 슬릿 (23c, 23d) 을 각각 통과한 광의 진행 방향은 분리 소자 (60) 에 의해 구부러진다. 구체적으로는, 슬릿 (23c, 23d) 을 통과한 광은 슬릿 (23a, 23b) 을 통과한 광으로부터 멀어지는 방향으로, 웨지 프리즘에 의해 구부러진다. 분리 소자 (60) 는 예를 들어 수 도 이하 정도 (예를 들어 콤마 수 도) 로 진행 방향을 변화시킨다.In the example of FIG. 1, the separating element 60 which isolate | separates the light which passed through the slit 23a, 23b, respectively, and the light which passed through the slit 23c, 23d, from each other is formed. The separating element 60 is, for example, a wedge prism and is disposed at a position opposite to the pair of slits 23c and 23d in the Z axis direction. In the example of FIG. 1, the light shielding film 232 is formed in one main surface (one main surface of the phase shift mask 80 side) of the base material 231, and the separation element 60 is provided in the other main surface of the base material 231. Is arranged. The traveling direction of the light passing through the slits 23c and 23d, respectively, is bent by the separating element 60. Specifically, the light passing through the slits 23c and 23d is bent by the wedge prism in a direction away from the light passing through the slits 23a and 23b. The separating element 60 changes the advancing direction to about a few degrees (for example, comma number), for example.

검출부 (30) 는, 1 쌍의 슬릿 (23a, 23b) 을 각각 통과한 광의 간섭에 의해 발생하는 제 1 간섭 무늬와, 1 쌍의 슬릿 (23c, 23d) 을 각각 통과한 광의 간섭에 의해 발생하는 제 2 간섭 무늬를 검출한다. 도 1 의 예에서는, 검출부 (30) 는 간섭 무늬 발생부 (20) 에 대하여 위상 시프트 마스크 (80) 와는 반대측에 배치되어 있고, 푸리에 변환 렌즈 (31) 와 화상 센서 (32) 를 구비하고 있다. 푸리에 변환 렌즈 (31) 및 화상 센서 (32) 는 슬릿 마스크 (23) 로부터 Z 축 방향을 따라 떨어짐에 따라, 이 순서로 배치되어 있다. 슬릿 마스크 (23) 및 분리 소자 (60) 로부터의 광은 푸리에 변환 렌즈 (31) 를 경유하여, 화상 센서 (32) 의 수광면에서 결상된다. 이로써, 화상 센서 (32) 는 제 1 간섭 무늬 및 제 2 간섭 무늬를 검출할 수 있다. 화상 센서 (32) 는 예를 들어 CCD 센서이다. 화상 센서 (32) 는 검출 결과 (예를 들어 화상) 를 제어부 (50) 에 출력한다.The detection unit 30 generates the first interference fringe generated by the interference of light passing through the pair of slits 23a and 23b, respectively, and the interference generated by the light passing through the pair of slits 23c and 23d, respectively. The second interference fringe is detected. In the example of FIG. 1, the detection unit 30 is disposed on the side opposite to the phase shift mask 80 with respect to the interference fringe generation unit 20, and includes a Fourier transform lens 31 and an image sensor 32. The Fourier transform lens 31 and the image sensor 32 are arranged in this order as they fall away from the slit mask 23 along the Z axis direction. Light from the slit mask 23 and the separating element 60 is imaged on the light receiving surface of the image sensor 32 via the Fourier transform lens 31. Thereby, the image sensor 32 can detect a 1st interference fringe and a 2nd interference fringe. The image sensor 32 is a CCD sensor, for example. The image sensor 32 outputs the detection result (for example, image) to the control part 50.

제어부 (50) 는 전자 회로 기기로서, 예를 들어 데이터 처리 장치 및 기억 매체을 갖고 있어도 된다. 데이터 처리 장치는 예를 들어 CPU (Central Processor Unit) 등의 연산 처리 장치여도 된다. 기억부는 비일시적인 기억 매체 (예를 들어 ROM (Read Only Memory) 또는 하드 디스크) 및 일시적인 기억 매체 (예를 들어 RAM (Random Access Memory)) 를 갖고 있어도 된다. 비일시적인 기억 매체에는, 예를 들어 제어부 (50) 가 실행하는 처리를 규정하는 프로그램이 기억되어 있어도 된다. 처리 장치가 이 프로그램을 실행함으로써, 제어부 (50) 가 프로그램에 규정된 처리를 실행할 수 있다. 물론, 제어부 (50) 가 실행하는 처리의 일부 또는 전부가 하드웨어에 의해 실행되어도 된다.The control part 50 may have a data processing apparatus and a storage medium as an electronic circuit device, for example. The data processing device may be, for example, an arithmetic processing device such as a central processor unit (CPU). The storage unit may have a non-transitory storage medium (for example, a ROM (Read Only Memory) or a hard disk) and a temporary storage medium (for example, a random access memory (RAM)). In the non-transitory storage medium, for example, a program that defines a process to be executed by the control unit 50 may be stored. By the processor executing this program, the control unit 50 can execute the processing prescribed in the program. Of course, some or all of the processing executed by the controller 50 may be executed by hardware.

제어부 (50) 는 이동 기구 (40) 를 제어한다. 또 제어부 (50) 는, 검출부 (30) 에 의해 검출된 제 1 간섭 무늬 및 제 2 간섭 무늬의 위치에 기초하여, 위상차를 반영한 파라미터 (후술) 로서 광축의 어긋남에는 잘 의존하지 않는 파라미터를 구한다. 이로써, 제어부 (50) 는 당해 파라미터에 기초하여 높은 정밀도로 위상차를 산출할 수 있다. 이하에 구체예를 상세히 서술한다.The control unit 50 controls the moving mechanism 40. Moreover, the control part 50 calculates | requires the parameter which does not depend well on an optical axis shift as a parameter (after-mentioned) which reflected the phase difference based on the position of the 1st interference fringe and the 2nd interference fringe detected by the detection part 30. FIG. Thereby, the control part 50 can calculate a phase difference with high precision based on the said parameter. A specific example is explained in full detail below.

<측정시의 동작><Operation at the time of a measurement>

도 3 은 위상차 측정 장치 (1) 의 동작의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 먼저 스텝 S1 에서, 제어부 (50) 는 값 k 를 초기값 (= 1) 으로 설정한다. 이 값 k 는 복수의 측정 위치 P[k] 의 번호를 나타낸다.3 is a flowchart showing an example of the operation of the phase difference measuring apparatus 1. First, in step S1, the control part 50 sets the value k to an initial value (= 1). This value k shows the number of several measuring position P [k].

다음으로 스텝 S2 에서, 제어부 (50) 는 이동 기구 (40) 를 제어하여, 조사부 (10), 간섭 무늬 발생부 (20) 및 검출부 (30) 를 측정 위치 P[k] 로 이동시킨다. 이 측정 위치 P[k] 는, 도 1 을 참조하여, 조사부 (10) 로부터의 광이 위상 시프트 마스크 (80) 의 영역 (8a) 의 일부 및 영역 (8b) 의 일부의 양방을 투과하는 위치이며, 보다 구체적으로는, 영역 (8a) (요컨대 위상 시프트막 (82)) 을 투과한 광 (L1) 이 슬릿 (23a) 을 통과하고, 영역 (8b) (요컨대 위상 시프트막 (82) 이 형성되지 않은 영역) 을 투과한 광 (L2 ∼ L4) 이 각각 슬릿 (23b ∼ 23d) 을 통과하는 위치이다. 바꿔 말하면, 측정 위치 P[k] 에 있어서, 슬릿 (23a) 은 영역 (8a) 을 투과하는 광 (L1) 의 경로 상에 배치되고, 슬릿 (23b ∼ 23d) 은 영역 (8b) 을 투과하는 광 (L2 ∼ L4) 의 경로 상에 각각 배치된다.Next, in step S2, the control part 50 controls the moving mechanism 40, and moves the irradiation part 10, the interference fringe generation part 20, and the detection part 30 to the measurement position P [k]. This measurement position P [k] is a position which the light from the irradiation part 10 transmits both part of the area | region 8a of the phase shift mask 80, and a part of area | region 8b with reference to FIG. More specifically, the light L1 transmitted through the region 8a (ie, the phase shift film 82) passes through the slit 23a, and the region 8b (ie, the phase shift film 82 is not formed). The light L2 through L4 that have passed through the unlit regions pass through the slits 23b to 23d, respectively. In other words, in the measurement position P [k], the slit 23a is arrange | positioned on the path | route of the light L1 which permeate | transmits the area | region 8a, and the slit 23b-23d is the light which permeate | transmits the area | region 8b. It is arrange | positioned on the path | route of L2-L4, respectively.

다음으로 스텝 S3 에서, 제어부 (50) 는 조사부 (10) 에 광을 조사시킨다. 이로써, 조사부 (10) 로부터의 광이 위상 시프트 마스크 (80) 의 일부를 투과하면서, 슬릿 마스크 (23) 의 슬릿 (23a ∼ 23d) 을 통과함으로써, 제 1 간섭 무늬 및 제 2 간섭 무늬가 화상 센서 (32) 의 수광면에 있어서 결상된다. 스텝 S4 에서, 화상 센서 (32) 는 검출 결과 (예를 들어 화상) 를 제어부 (50) 에 출력한다.Next, in step S3, the control part 50 irradiates the irradiation part 10 with light. As a result, the first interference fringe and the second interference fringe pass through the slits 23a to 23d of the slit mask 23 while the light from the irradiating portion 10 passes through a part of the phase shift mask 80. It forms in the light receiving surface of (32). In step S4, the image sensor 32 outputs the detection result (for example, image) to the control unit 50.

그런데, 제 1 간섭 무늬는, 위상 시프트막 (82) (영역 (8a)) 및 슬릿 (23a) 을 통과한 광 (L1) 과, 위상 시프트막 (82) 이외의 영역 (8b) 및 슬릿 (23b) 을 통과한 광 (L2) 의 간섭에 의해 발생하는 간섭 무늬이다. 따라서, 이 제 1 간섭 무늬의 명암의 위치는 위상 시프트막 (82) 을 투과한 광 (L1) 과, 위상 시프트막 (82) 이외의 영역 (8b) 을 투과한 광 (L2) 사이의 위상차에 의존한다. 또 제 1 간섭 무늬의 명암의 위치는 광학계의 광축의 어긋남량에도 의존한다.By the way, the 1st interference fringe is the light L1 which passed the phase shift film 82 (region 8a) and the slit 23a, the area | region 8b other than the phase shift film 82, and the slit 23b. ) Is an interference fringe generated by interference of light L2 passing through Therefore, the position of the contrast of the first interference fringe is determined by the phase difference between the light L1 transmitted through the phase shift film 82 and the light L2 transmitted through the region 8b other than the phase shift film 82. Depends. The position of the contrast of the first interference fringe also depends on the amount of deviation of the optical axis of the optical system.

한편으로, 제 2 간섭 무늬는, 영역 (8b) 및 슬릿 (23c) 을 통과한 광 (L3) 과, 영역 (8b) 및 슬릿 (23d) 을 통과한 광 (L4) 의 간섭에 의해 발생하는 간섭 무늬이다. 광 (L3, L4) 의 위상차는 그 측정 위치 P[k] 에 상관없이, 이상적으로는 제로이다. 따라서 제 2 간섭 무늬의 명암의 위치는 광 (L3, L4) 의 위상차에는 의존하지 않고, 광학계의 광축의 어긋남량에 의존한다.On the other hand, the second interference fringe is interference generated by interference of light L3 passing through the region 8b and the slit 23c and light L4 passing through the region 8b and the slit 23d. It is a pattern. The phase difference between the lights L3 and L4 is ideally zero regardless of the measurement position P [k]. Therefore, the position of the contrast of the second interference fringe does not depend on the phase difference between the lights L3 and L4, but depends on the amount of shift of the optical axis of the optical system.

도 4 및 도 5 는 간섭 무늬의 일례를 모식적으로 나타내고 있다. 도 4 의 예에서는, 광 (L1, L2) 의 간섭에 의한 제 1 간섭 무늬 (IF1) 와, 광 (L3, L4) 의 간섭에 의한 제 2 간섭 무늬 (IF2) 가 도시되어 있다. 도 4 의 예에서는, 간섭 무늬의 명선을 장척상의 사각형으로 모식적으로 나타내고 있다. 도 4 의 예에서는, 간섭 무늬는 홀수 개의 명선을 갖고 있고, 그 중앙에 위치하는 명선이 0 차의 명선에 상당한다. 또한 도 4 의 예에서는, 각 광학계의 광축이 일치한 상태에 있어서의 광 (L3, L4) 의 간섭에 의한 간섭 무늬 (IF0) 를 이점쇄선으로 나타내고 있다. 이 간섭 무늬 (IF0) 는 검출부 (30) 에 의해 검출된 간섭 무늬가 아니라, 각 광학계의 광축이 일치한 이상적인 간섭 무늬이다. 도 5 는 간섭 무늬 (IF0 ∼ IF2) 에 있어서의 광의 강도의 일례를 개략적으로 나타내고 있다. 도 5 의 예시에서는, 간섭 무늬 (IF0 ∼ IF2) 에 있어서의 광의 강도가 중첩되어 도시되어 있다.4 and 5 schematically show an example of an interference fringe. In the example of FIG. 4, the first interference fringe IF1 due to the interference of the lights L1 and L2 and the second interference fringe IF2 due to the interference of the lights L3 and L4 are shown. In the example of FIG. 4, the bright line of the interference fringe is typically shown by the long rectangle. In the example of FIG. 4, the interference fringe has an odd number of bright lines, and the bright line located in the center corresponds to the 0th bright line. In addition, in the example of FIG. 4, the interference fringe IF0 by the interference of the lights L3 and L4 in the state where the optical axis of each optical system was coincided is shown by the dashed-dotted line. This interference fringe IF0 is not an interference fringe detected by the detection unit 30, but an ideal interference fringe in which the optical axes of the respective optical systems coincide. 5 schematically shows an example of the intensity of light in the interference fringes IF0 to IF2. In the example of FIG. 5, the intensity of light in the interference fringes IF0 to IF2 is shown overlapping.

도 1 의 예에서는, 분리 소자 (60) 는, 슬릿 (23c, 23d) 을 통과한 광 (L3, L4) 의 진행 방향을, Z 축 방향에서 X 축 방향의 일방측으로 경사진 방향으로 구부리고 있다. 따라서, 도 1 의 예에서는, 광 (L1, L2) 은 화상 센서 (32) 의 수광면에 있어서, 광 (L3, L4) 과는 X 축 방향으로 떨어진 위치에서 결상되어 있다. 따라서, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 는 화상 센서 (32) 의 수광면에 있어서 X 축 방향에 있어서 떨어진 위치에 결상된다.In the example of FIG. 1, the separating element 60 bends the traveling direction of the lights L3 and L4 that have passed through the slits 23c and 23d in a direction inclined to one side of the X-axis direction from the Z-axis direction. Therefore, in the example of FIG. 1, the lights L1 and L2 are formed at positions separated from the light L3 and L4 in the X axis direction on the light receiving surface of the image sensor 32. Therefore, the first interference fringe IF1 and the second interference fringe IF2 are imaged at positions apart in the X-axis direction on the light receiving surface of the image sensor 32.

그러나, 도 4 의 예에서는, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 명암의 위치 관계를 보기 쉽게 하기 위해, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 를 Y 축 방향으로 떨어진 위치에 나타내고 있다. 물론, 실제로 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 를 화상 센서 (32) 의 수광면에 있어서 Y 축 방향으로 떨어진 위치에서 결상시켜도 된다. 요컨대, 분리 소자 (60) 는 광 (L3, L4) 의 진행 방향을, Z 축 방향에서 Y 축 방향의 일방측으로 경사진 방향으로 구부려도 된다.However, in the example of FIG. 4, in order to make it easier to see the positional relationship between the contrasts of the first and second interference fringes IF1 and IF2, the first and second interference fringes IF1 and IF2 are arranged. It is shown in the position away in the Y-axis direction. Of course, you may actually form the 1st interference fringe IF2 and the 2nd interference fringe IF2 in the position which fell to the Y-axis direction in the light receiving surface of the image sensor 32. As shown in FIG. That is, the separating element 60 may bend the advancing direction of the lights L3 and L4 in the direction inclined to one side of the Y-axis direction from the Z-axis direction.

그런데, 간섭 무늬 (IF0) 의 명선의 위치와, 대응하는 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 명선의 위치 사이의 변위량 (x1) 에는, 주로 광 (L1, L2) 사이의 위상차에서 기인된 변위량 (x0) 과, 광축의 어긋남량에서 기인된 변위량 (x2) 이 포함되어 있다. 요컨대, 변위량 (x1) 은 변위량 (x0) 과 변위량 (x2) 의 합이다. 또한 대응하는 명선의 위치란, 동일한 차수의 명선의 위치로서, 예를 들어 0 차의 명선의 위치이다. 따라서 변위량 (x1) 은, 간섭 무늬 (IF0) 의 소정 차수 (예를 들어 0 차) 의 명선의 위치에 대한 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 소정 차수의 명선의 위치의 변위량이라고도 설명할 수 있다. 다른 변위량에 대해서도 동일하다. 혹은, 간섭 무늬 (IF0) 의 어느 명선에 대응하는 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 명선이란, 제 1 간섭 무늬의 명선 중 간섭 무늬 (IF0) 의 당해 명선과 이웃하는 명선이라고도 설명할 수 있다.By the way, in the displacement amount x1 between the position of the bright line of the interference fringe IF0 and the position of the bright line of the corresponding first interference fringe IF1, the displacement amount x0 mainly caused by the phase difference between the lights L1 and L2. ) And the displacement amount x2 caused by the displacement amount of the optical axis. In other words, the displacement amount x1 is the sum of the displacement amount x0 and the displacement amount x2. In addition, the position of a corresponding bright line is a position of the bright line of the same order, for example, it is a position of the 0th bright line. Therefore, the displacement amount x1 can also be described as the displacement amount of the position of the bright line of the predetermined order of the 1st interference fringe IF1 with respect to the position of the bright line of the predetermined order (for example, 0th order) of the interference fringe IF0. The same applies to other displacement amounts. Or the bright line of the 1st interference fringe IF1 corresponding to the bright line of the interference fringe IF0 can also be described as the bright line which adjoins the bright line of the interference fringe IF0 among the bright lines of a 1st interference fringe.

한편으로 간섭 무늬 (IF0) 의 명선의 위치와, 대응하는 간섭 무늬 (IF2) 의 명선의 위치 사이의 변위량은 광축의 어긋남에서 기인된 변위량 (x2) 과 일치한다. 왜냐하면, 영역 (8b) 을 통과하는 광 (L3, L4) 에는 거의 위상차가 없고, 게다가 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 는 공통의 광학계로 검출되므로, 그 광축의 어긋남이 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 에 대하여 공통으로 작용하기 때문이다. 요컨대, 광축의 어긋남에서 기인되는 변위량이 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 에 있어서 동일한 양으로 관측되기 때문이다.On the other hand, the displacement amount between the position of the bright line of the interference fringe IF0 and the position of the bright line of the corresponding interference fringe IF2 coincides with the displacement amount x2 caused by the deviation of the optical axis. This is because there is almost no phase difference in the lights L3 and L4 passing through the region 8b, and since the first interference fringe IF2 and the second interference fringe IF2 are detected by a common optical system, the optical axis shifts. This is because the first interference fringe IF1 and the second interference fringe IF2 act in common. In other words, it is because the amount of displacement caused by the deviation of the optical axis is observed in the same amount in the first interference pattern IF1 and the second interference pattern IF2.

그래서, 스텝 S5 에서, 제어부 (50) 는 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 서로 대응하는 명선의 위치에 기초하여 광 (L1, L2) 의 위상차를 산출한다. 구체적으로는, 제어부 (50) 는 검출부 (30) 로부터의 화상의 각 화소값 (광의 강도에 상당) 에 기초하여, 간섭 무늬 (IF1, IF2) 의 명선의 위치를 특정하고, 이 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 소정 차수 (예를 들어 0 차) 의 명선의 위치 간의 변위량 (x0) 을 구한다. 이 변위량 (x0) 은 변위량 (x1) 과는 상이하게 광축의 어긋남량에 거의 의존하지 않으므로, 높은 정밀도로 광 (L1, L2) 의 위상차를 반영한다. 그리고 제어부 (50) 는 이 변위량 (x0) 에 기초하여 위상차를 산출한다. 변위량 (x0) 과 위상차의 관계는 미리 설정되어 있으며, 예를 들어 소정의 관계식, 시뮬레이션 또는 실험에 의해 결정되어도 된다. 혹은, 예를 들어 특허문헌 1 과 동일하게 하여, 제어부 (50) 는 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 명선 간의 피치 (Δx) 및 변위량 (x0) 을 각각 분모 및 분자로 한 몫 (x0/Δx) 에 기초하여 위상차를 산출해도 된다.So, in step S5, the control part 50 calculates the phase difference of the lights L1 and L2 based on the position of the bright line corresponding to each other of the 1st interference fringe IF1 and the 2nd interference fringe IF2. Specifically, the control part 50 specifies the position of the bright line of the interference fringes IF1 and IF2 based on each pixel value (equivalent to the intensity of light) of the image from the detection part 30, and this 1st interference fringe The displacement amount x0 between the position of the bright line of the predetermined order (for example, 0th order) of the IF1 and the second interference fringe IF2 is obtained. Since the displacement amount x0 hardly depends on the displacement amount of the optical axis differently from the displacement amount x1, the displacement amount x0 reflects the phase difference between the lights L1 and L2 with high accuracy. And the control part 50 calculates a phase difference based on this displacement amount x0. The relationship between the displacement amount x0 and the phase difference is set in advance, and may be determined by, for example, a predetermined relationship, simulation or experiment. Or, for example, similarly to patent document 1, the control part 50 has the quotient (x0 / deltax) which made the pitch (DELTA) x and the displacement amount (x0) between the bright lines of the 1st interference fringe (IF1) into denominator and a molecule, respectively. You may calculate a phase difference based on.

다음으로 스텝 S6 에서, 제어부 (50) 는 값 k 가 소정값 kref 보다 큰지의 여부를 판단한다. 요컨대, 제어부 (50) 는 모든 측정 위치 P[k] 에서의 측정이 종료되었는지의 여부를 판단한다. 부정적인 판단이 이루어지면, 스텝 S7 에서, 제어부 (50) 는 값 k 에 1 을 가산하고, 스텝 S2 ∼ S6 을 다시 실행한다. 스텝 S7 에 있어서 긍정적인 판단이 이루어지면, 제어부 (50) 는 처리를 종료한다.Next, in step S6, the control part 50 determines whether the value k is larger than the predetermined value kref. In short, the control part 50 determines whether the measurement in all the measurement positions P [k] is complete | finished. If a negative judgment is made, in step S7, the controller 50 adds 1 to the value k, and executes steps S2 to S6 again. If affirmative judgment is made in step S7, the control part 50 complete | finishes a process.

이상과 같이, 제어부 (50) 는, 광 (L1, L2) 의 위상차 및 광축의 어긋남량에 의존한 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 명선의 위치와, 광 (L1, L2) 의 위상차에는 의존하지 않고, 광축의 어긋남량에 의존한 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 명선의 위치에 기초하여, 광 (L1, L2) 의 위상차를 산출한다. 구체적으로는 제어부 (50) 는, 광축의 어긋남량에는 거의 의존하지 않고 광 (L1, L2) 의 위상차에 의존한 변위량 (x0) 을 구하고, 이 변위량 (x0) 에 기초하여 위상차를 산출한다. 따라서, 보다 높은 정밀도로 광 (L1, L2) 의 위상차를 산출할 수 있다.As mentioned above, the control part 50 does not depend on the position of the bright line of the 1st interference fringe IF1 which depended on the phase difference of the light L1, L2, and the optical axis shift | deviation, and the phase difference of the light L1, L2. Instead, the phase difference between the lights L1 and L2 is calculated based on the position of the bright lines of the second interference fringe IF2 depending on the amount of displacement of the optical axis. Specifically, the control part 50 obtains the displacement amount x0 which depended on the phase difference of the light L1, L2 hardly dependent on the shift amount of an optical axis, and calculates a phase difference based on this displacement amount x0. Therefore, the phase difference of the lights L1 and L2 can be calculated with higher precision.

<광학계의 광학 특성><Optical characteristics of the optical system>

상기 서술한 예에서는, 광 (L1 ∼ L4) 이 통과하는 각 경로에 있어서의 광학 특성의 상이에 대해서는 고려하지 않았다. 그러나, 실제로는 각 경로에 있어서의 광학 특성은 서로 상이한 경우가 있다. 예를 들어 대물 렌즈 (21) 및 결상 렌즈 (22) 에는 수차가 있어, 그 광학 특성은 각 경로에 따라 근소하게 상이할 수 있다. 이 경우, 예를 들어 위상 시프트 마스크 (80) 에 입사될 때의 광 (L1 ∼ L4) 의 상태 (예를 들어 위상) 는 서로 상이할 수 있다.In the above-mentioned example, the difference of the optical characteristic in each path | route which light L1-L4 passes is not considered. In reality, however, optical characteristics in each path may be different from each other. For example, the objective lens 21 and the imaging lens 22 have aberrations, and their optical characteristics may slightly differ along each path. In this case, for example, states (for example, phases) of the lights L1 to L4 at the time of being incident on the phase shift mask 80 may be different from each other.

상기 서술한 광축의 어긋남은 각 경로에 대해 공통으로 작용하므로, 광 (L1 ∼ L4) 에 대하여 공통으로 작용하지만, 이 광학 특성은 각 경로에 있어서 상이할 수 있으므로, 이 광학 특성의 상이는 광 (L1 ∼ L4) 에 대하여 개별적으로 작용한다. 따라서, 광학 특성의 상이는 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 에 공통되어 작용하는 것이 아니라, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 에 대하여 개별적으로 작용한다. 요컨대, 광학 특성의 상이에서 기인되는 변위량은 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 에 있어서 상이한 값으로 관측된다.Since the above-described misalignment of the optical axes acts in common for each path, it works in common for the lights L1 to L4. However, since the optical properties may be different in each path, the difference in the optical properties is different from the light ( L1 to L4) act individually. Therefore, the difference in the optical characteristics does not act in common with the first interference fringe IF2 and the second interference fringe IF2, but acts separately for the first interference fringe IF1 and the second interference fringe IF2. do. In short, the amount of displacement resulting from the difference in the optical properties is observed at different values in the first interference fringe IF1 and the second interference fringe IF2.

따라서, 변위량 (x1) 으로부터 변위량 (x2) 을 감산한 변위량 (x0) 은, 광 (L1, L2) 의 위상차에서 기인되는 변위량뿐만 아니라, 광학 특성의 상이에서 기인된 변위량에도 의존한다. 요컨대, 위상차의 산출 정밀도에는, 또한 개선의 여지가 있다. 여기서는, 광 (L1 ∼ L4) 의 각 경로에 있어서의 광학 특성의 상이에서 기인된 위상차의 산출 정밀도의 저하를 억제하는 것을 기도한다.Therefore, the displacement amount x0 obtained by subtracting the displacement amount x2 from the displacement amount x1 depends not only on the displacement amount caused by the phase difference between the lights L1 and L2 but also on the displacement amount caused by the difference in the optical characteristics. In short, there is room for improvement in the calculation accuracy of the phase difference. In this case, it is also intended to suppress a decrease in the calculation accuracy of the phase difference caused by the difference in the optical characteristics in the respective paths of the lights L1 to L4.

도 6 은 위상차 측정 장치 (1) 의 동작의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 먼저 스텝 S11 에서, 제어부 (50) 는 이동 기구 (40) 를 제어하여, 광학계 (조사부 (10), 간섭 무늬 발생부 (20) 및 검출부 (30) 의 1 세트) 를 기준 위치 P[0] 으로 이동시킨다. 도 7 은 광학계가 기준 위치 P[0] 에 위치하였을 때의 위상차 측정 장치 (1) 의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 이 기준 위치 P[0] 은, 조사부 (10) 로부터의 광이 위상 시프트 마스크 (80) 의 영역 (8b) 을 통과하는 위치이며, 보다 구체적으로는, 영역 (8b) 을 투과한 광 (L1 ∼ L4) 이 각각 슬릿 (23a ∼ 23d) 을 통과하는 위치이다.6 is a flowchart showing an example of the operation of the phase difference measuring apparatus 1. First, in step S11, the control unit 50 controls the moving mechanism 40 to set the optical system (one set of the irradiating unit 10, the interference fringe generating unit 20, and the detecting unit 30) to the reference position P [0]. Move it. 7 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the phase difference measuring apparatus 1 when the optical system is located at the reference position P [0]. This reference position P [0] is a position at which the light from the irradiation section 10 passes through the region 8b of the phase shift mask 80, and more specifically, the light L1 through the region 8b. L4) is a position passing through the slits 23a to 23d, respectively.

다음으로 스텝 S12 에서, 제어부 (50) 는 조사부 (10) 에 광을 조사시킨다. 이 광의 조사에 의해, 1 쌍의 슬릿 (23a, 23b) 을 통과한 광 (L1, L2) 의 간섭에 의한 간섭 무늬 (이하, 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 로 부른다) 와, 1 쌍의 슬릿 (23c, 23d) 을 통과한 광 (L3, L4) 의 간섭에 의한 간섭 무늬 (이하, 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 로 부른다) 가, 화상 센서 (32) 의 수광면에 있어서 결상된다. 스텝 S13 에서, 화상 센서 (32) 는 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 및 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 를 검출하고, 그 검출 결과 (예를 들어 화상) 를 제어부 (50) 에 출력한다. 제어부 (50) 는 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 및 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 의 명선의 위치를 제어부 (50) 의 기억 장치에 기억한다.Next, in step S12, the control part 50 irradiates the irradiation part 10 with light. By the irradiation of this light, an interference fringe (hereinafter referred to as a first reference interference fringe IF10) and an pair of slits caused by interference of the lights L1 and L2 passing through the pair of slits 23a and 23b. An interference fringe (hereinafter referred to as a second reference interference fringe IF20) due to the interference of the lights L3 and L4 passing through the 23c and 23d is formed on the light receiving surface of the image sensor 32. In step S13, the image sensor 32 detects the first reference interference fringe IF10 and the second reference interference fringe IF20, and outputs the detection result (for example, an image) to the controller 50. The control unit 50 stores the positions of the bright lines of the first reference interference fringe IF10 and the second reference interference fringe IF20 in the storage device of the control unit 50.

다음으로 제어부 (50) 는 스텝 S14 ∼ S16 을 실행한다. 스텝 S14 ∼ S16 은 각각 스텝 S1, S2, S4 와 동일하다.Next, the control part 50 performs steps S14-S16. Steps S14 to S16 are the same as step S1, S2 and S4, respectively.

다음으로 스텝 S17 에서, 제어부 (50) 는, 스텝 S16 에 있어서 검출된 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 위치와, 스텝 S13 에 있어서 검출된 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 및 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 의 위치에 기초하여, 측정 위치 P[k] 에 있어서의 광 (L1, L2) 의 위상차를 산출한다. 이하, 구체적으로 설명한다.Next, in step S17, the controller 50 controls the positions of the first interference fringe IF1 and the second interference fringe IF2 detected in step S16, and the first reference interference fringe IF10 detected in step S13. ) And the phase difference of the lights L1 and L2 at the measurement position P [k] based on the position of the 2nd reference interference fringe IF20. It demonstrates concretely below.

도 8 및 도 9 는 제 1 간섭 무늬 (IF1), 제 2 간섭 무늬 (IF2), 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 및 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 9 에서는, 제 1 간섭 무늬 (IF1), 제 2 간섭 무늬 (IF2), 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 및 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 에 있어서의 광의 강도의 일례가 도시되어 있다. 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 는, 각각 측정 위치 P[k] 및 기준 위치 P[0] 에 있어서의 광 (L1, L2) 의 간섭에 의한 간섭 무늬이다. 따라서, 광 (L1, L2) 을 통과시키는 경로의 광학 특성은 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 에 대하여 공통으로 작용한다. 따라서, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 명선의 위치와, 대응하는 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 의 명선의 위치 사이의 변위량 (x10) 에 있어서, 당해 경로의 광학 특성의 영향이 없어진다. 요컨대, 변위량 (x10) 은 당해 경로의 광학 특성 (예를 들어 수차) 에 거의 의존하지 않는다.8 and 9 are diagrams schematically showing examples of the first interference fringe IF1, the second interference fringe IF2, the first reference interference fringe IF10 and the second reference interference fringe IF20. In FIG. 9, an example of the intensity of the light in the 1st interference fringe IF1, the 2nd interference fringe IF2, the 1st reference interference fringe IF10, and the 2nd reference interference fringe IF20 is shown. The 1st interference fringe IF1 and the 1st reference interference fringe IF10 are interference fringes by the interference of the lights L1 and L2 in the measurement position P [k] and the reference position P [0], respectively. Therefore, the optical characteristics of the path through which the lights L1 and L2 pass are common to the first interference fringe IF1 and the first reference interference fringe IF10. Therefore, in the displacement amount x10 between the position of the bright line of the 1st interference fringe IF1 and the position of the bright line of the corresponding 1st reference interference fringe IF10, the influence of the optical characteristic of the said path | route disappears. In short, the displacement amount x10 is hardly dependent on the optical properties (eg aberration) of the path.

이에 대하여, 1 쌍의 슬릿 (23a, 23b) 에 각각 입사되는 광 (L1, L2) 의 위상차는 기준 위치 P[0] (도 7) 에 있어서 거의 제로인 반면, 측정 위치 P[k] (도 1) 에 있어서는 위상 시프트막 (82) 에 의한 위상 지연에 따른 값을 취한다. 또 광학계의 광축의 상태는 기준 위치 P[0] 및 측정 위치 P[k] 에 있어서 상이하다. 따라서, 변위량 (x10) 은 측정 위치 P[k] 에 있어서의 광 (L1, L2) 의 위상차와, 광학계의 광축의 어긋남량에 의존한다.In contrast, the phase difference of the lights L1 and L2 incident on the pair of slits 23a and 23b, respectively, is almost zero at the reference position P [0] (FIG. 7), while the measurement position P [k] (FIG. 1). ), The value according to the phase delay by the phase shift film 82 is taken. The state of the optical axis of the optical system is different at the reference position P [0] and the measurement position P [k]. Therefore, the displacement amount x10 depends on the phase difference of the lights L1 and L2 in the measurement position P [k], and the shift amount of the optical axis of an optical system.

제 2 간섭 무늬 (IF2) 및 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 는, 각각 측정 위치 P[k] 및 기준 위치 P[0] 에 있어서의 광 (L3, L4) 의 간섭에 의한 간섭 무늬이다. 따라서, 광 (L3, L4) 의 경로의 광학 특성은 제 2 간섭 무늬 (IF2) 및 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 에 대하여 공통으로 작용한다. 따라서, 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 명선의 위치와, 대응하는 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 의 명선의 위치 사이의 변위량 (x20) 에 있어서, 당해 경로의 광학 특성의 영향이 없어진다. 요컨대, 변위량 (x20) 은 당해 경로의 광학 특성 (예를 들어 수차) 에는 거의 의존하지 않는다.The second interference fringe IF2 and the second reference interference fringe IF20 are interference fringes caused by interference of the lights L3 and L4 at the measurement position P [k] and the reference position P [0], respectively. Therefore, the optical characteristics of the paths of the lights L3 and L4 act in common with the second interference fringe IF2 and the second reference interference fringe IF20. Therefore, in the displacement amount x20 between the position of the bright line of the 2nd interference fringe IF2, and the position of the bright line of the corresponding 2nd reference interference fringe IF20, the influence of the optical characteristic of the said path | route disappears. In other words, the displacement amount x20 hardly depends on the optical properties (eg aberration) of the path.

또 슬릿 (23c, 23d) 에 각각 입사되는 광 (L3, L4) 의 위상차는 기준 위치 P[0] 및 측정 위치 P[k] 에 있어서 서로 거의 동등하다. 따라서, 변위량 (x20) 은 광 (L3, L4) 의 위상차에는 거의 의존하지 않고, 광학계의 광축의 어긋남량에 의존한다.Moreover, the phase differences of the lights L3 and L4 incident on the slits 23c and 23d, respectively, are substantially equal to each other at the reference position P [0] and the measurement position P [k]. Therefore, the displacement amount x20 hardly depends on the phase difference of the lights L3 and L4, but depends on the amount of displacement of the optical axis of the optical system.

제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 및 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 는 기준 위치 P[0] 에 있어서 공통의 광학계로 검출되고, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 는 측정 위치 P[k] 에 있어서 공통의 광학계로 검출되므로, 기준 위치 P[0] 에 대한 측정 위치 P[k] 에 있어서의 광축의 어긋남량은 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 에 있어서 동일한 변위량으로서 관측된다. 요컨대, 변위량 (x10) 은, 광 (L1, L2) 의 위상차에 의존하는 변위량 (x0) 과, 광축의 어긋남량에 의존하는 변위량 (x20) 의 합이 된다. 따라서, 변위량 (x10) 으로부터 변위량 (x20) 을 감산한 변위량 (x0) 은 보다 높은 정밀도로 광 (L1, L2) 의 위상차를 반영한다.The first reference interference fringe IF10 and the second reference interference fringe IF20 are detected by a common optical system at the reference position P [0], and the first interference fringe IF1 and the second interference fringe IF2 are measured. Since it is detected by a common optical system at the position P [k], the amount of deviation of the optical axis at the measurement position P [k] relative to the reference position P [0] is determined by the first interference fringe IF1 and the second interference fringe IF2. Is observed as the same displacement amount. In other words, the displacement amount x10 is the sum of the displacement amount x0 depending on the phase difference between the lights L1 and L2 and the displacement amount x20 depending on the displacement amount of the optical axis. Therefore, the displacement amount x0 which subtracted the displacement amount x20 from the displacement amount x10 reflects the phase difference of the lights L1 and L2 with higher precision.

그래서, 먼저 제어부 (50) 는, 스텝 S16 에서 검출한 제 1 간섭 무늬 (IF1) 와 스텝 S13 에서 검출한 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 의 서로 대응하는 명선의 위치의 변위량 (x10) 을 구하고, 동일하게, 스텝 S16 에서 검출한 제 2 간섭 무늬 (IF2) 와 스텝 S13 에서 검출한 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 의 서로 대응하는 명선의 위치의 변위량 (x20) 을 구한다. 다음으로, 제어부 (50) 는 변위량 (x10) 으로부터 변위량 (x20) 을 감산하여 변위량 (x0) 을 구하고, 이 변위량 (x0) 에 기초하여 상기 서술한 바와 같이 광 (L1, L2) 의 위상차를 구한다. 예를 들어 제어부 (50) 는 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 피치 (Δx) 및 변위량 (x0) 을 각각 분모 및 분자로 한 몫에 기초하여, 위상차를 구해도 된다.Therefore, first, the control part 50 calculates the displacement amount x10 of the position of the bright line corresponding to each other of the 1st interference fringe IF1 detected by step S16, and the 1st reference interference fringe IF10 detected by step S13, Similarly, the displacement amount x20 of the position of the bright line corresponding to each other of the 2nd interference fringe IF2 detected by step S16 and the 2nd reference interference fringe IF20 detected by step S13 is calculated | required. Next, the control part 50 calculates the displacement amount x0 by subtracting the displacement amount x20 from the displacement amount x10, and calculates the phase difference of the light L1, L2 as mentioned above based on this displacement amount x0. . For example, the controller 50 may obtain the phase difference based on the quotient and the numerator of the pitch Δx and the displacement amount x0 of the first interference fringe IF1, respectively.

다음으로 스텝 S18 에서, 제어부 (50) 는 값 k 가 소정값 kref 보다 큰지의 여부를 판단한다. 스텝 S18 에 있어서 부정적인 판단이 이루어졌을 때, 스텝 S19 에서, 제어부 (50) 는 값 k 에 1 을 가산한다. 다음으로, 제어부 (50) 는 스텝 S15 ∼ S18 을 다시 실행한다. 스텝 S18 에 있어서 긍정적인 판단이 이루어졌을 때에는, 제어부 (50) 는 동작을 종료한다.Next, in step S18, the control part 50 determines whether the value k is larger than the predetermined value kref. When a negative judgment is made in step S18, in step S19, the control part 50 adds 1 to the value k. Next, the control part 50 performs steps S15-S18 again. When affirmative judgment is made in step S18, the control part 50 complete | finishes an operation.

이상과 같이, 제어부 (50) 는, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 와 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 의 서로 대응하는 명선 간의 변위량 (x10), 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 와 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 의 서로 대응하는 명선 간의 변위량 (x20) 에 기초하여 위상차를 산출한다. 구체적으로는, 제어부 (50) 는 변위량 (x10) 으로부터 변위량 (x20) 을 감산한 변위량 (x0) 에 기초하여 위상차를 산출한다. 변위량 (x10, x20) 에 있어서는, 광학계의 각 경로에 있어서의 광학 특성의 상이의 영향이 없어졌으므로, 변위량 (x0) 은 당해 광학 특성의 상이에 거의 의존하지 않고, 보다 높은 정밀도로 광 (L1, L2) 의 위상차를 반영한다. 따라서, 보다 높은 정밀도로 위상차를 산출할 수 있다.As described above, the control unit 50 includes the displacement amount x10 between the bright lines corresponding to each other of the first interference fringe IF1 and the first reference interference fringe IF10, and the second interference fringe IF2 and the second reference interference. The phase difference is calculated based on the displacement amount x20 between bright lines corresponding to the patterns IF20. Specifically, the control part 50 calculates a phase difference based on the displacement amount x0 which subtracted the displacement amount x20 from the displacement amount x10. In the displacement amounts x10 and x20, since the influence of the difference of the optical characteristic in each path | route of the optical system has disappeared, the displacement amount x0 hardly depends on the difference of the said optical characteristic, and it has high precision with the light L1, Reflects the phase difference of L2). Therefore, the phase difference can be calculated with higher precision.

또한, 위상차 측정 장치 (1) 에 대하여 복수 장의 위상 시프트 마스크 (80) 가 순차적으로 반입되는 경우, 도 6 의 동작에 의하면, 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 및 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 의 검출 (스텝 S11 ∼ S13) 은 그 위상 시프트 마스크 (80) 마다 실시된다. 그런데, 이 검출은 위상 시프트 마스크 (80) 의 1 장마다 실시될 필요는 없다. 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 및 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 의 검출은 1 번만 실시되고, 검출된 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 및 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 가 복수 장의 위상 시프트 마스크 (80) 에 대하여 공통으로 사용되어도 된다. 또, N 장의 위상 시프트 마스크 (80) 마다, 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 및 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 를 검출하여, 이것들을 갱신해도 된다.In addition, when a plurality of phase shift masks 80 are sequentially loaded into the phase difference measuring apparatus 1, according to the operation of FIG. 6, the first reference interference fringe IF10 and the second reference interference fringe IF20 are obtained. Detection (steps S11 to S13) is performed for each phase shift mask 80. By the way, this detection need not be carried out for each sheet of the phase shift mask 80. The detection of the first reference interference fringe IF10 and the second reference interference fringe IF20 is carried out only once, and the detected first reference interference fringe IF10 and the second reference interference fringe IF20 are provided with a plurality of phase shift masks. You may use in common about (80). The first reference interference fringe IF10 and the second reference interference fringe IF20 may be detected for each of the N phase shift masks 80 and updated.

<슬릿 마스크><Slit mask>

<슬릿 (23a, 23b) 의 폭><Width of slit 23a, 23b>

위상 시프트 마스크 (80) 에 있어서, 위상 시프트막 (82) 의 투과율은 기재 (81) 의 투과율에 비해 작다. 예를 들어 기재 (81) 의 투과율에 대한 위상 시프트막 (82) 의 투과율의 비는, 예를 들어 수 % 정도이다. 따라서, 영역 (8a) 을 투과하는 광 (L1) 의 양은 영역 (8b) 을 투과하는 광 (L2) 보다 작아진다. 따라서, 슬릿 (23a) 에 입사되는 광 (L1) 의 양은 슬릿 (23b) 에 입사되는 광 (L2) 의 양보다 작아진다. 그리고, 이 광 (L1, L2) 의 광량차가 클수록, 광 (L1, L2) 의 간섭에 의해 발생하는 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 콘트라스트는 나빠진다.In the phase shift mask 80, the transmittance of the phase shift film 82 is smaller than that of the base material 81. For example, the ratio of the transmittance | permeability of the phase shift film 82 with respect to the transmittance | permeability of the base material 81 is about several%, for example. Therefore, the amount of light L1 passing through the region 8a becomes smaller than the light L2 passing through the region 8b. Therefore, the amount of light L1 incident on the slit 23a becomes smaller than the amount of light L2 incident on the slit 23b. And the larger the light quantity difference between the lights L1 and L2, the worse the contrast of the first interference fringe IF1 caused by the interference of the lights L1 and L2.

그래서, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 콘트라스트를 향상시키기 위해, 슬릿 (23a) 의 사이즈를 결정하는 것을 기도한다. 도 2 의 예에 있어서는, 슬릿 (23a, 23b) 의 길이 (길이 방향을 따른 길이) 는 서로 동일한 정도이고, 슬릿 (23a) 의 폭은 슬릿 (23d) 의 폭 (폭 방향을 따른 폭) 보다 넓다. 이것에 의하면, 슬릿 (23a, 23b) 을 통과한 광 (L1, L2) 의 광량차도 보다 작게 할 수 있다. 따라서, 슬릿 (23a, 23b) 을 통과한 광 (L1, L2) 의 간섭에 의한 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.Therefore, in order to improve the contrast of the first interference fringe IF1, the size of the slit 23a is determined. In the example of FIG. 2, the lengths (lengths along the length direction) of the slits 23a and 23b are about the same, and the width of the slits 23a is wider than the widths (width along the width direction) of the slit 23d. . According to this, the light quantity difference of the lights L1 and L2 which passed the slit 23a, 23b can also be made smaller. Therefore, the contrast of the 1st interference fringe IF1 by the interference of the light L1, L2 which passed the slit 23a, 23b can be improved.

<슬릿 (23a ∼ 23d) 의 길이><Length of Slits 23a to 23d>

상기 서술한 바와 같이, 위상 시프트막 (82) 의 투과율은 기재 (81) 의 투과율에 비해 작으므로, 영역 (8b) 을 통과하는 광 (L2 ∼ L4) 의 양은 영역 (8a) 을 통과하는 광 (L1) 의 양보다 작다. 따라서, 광 (L3, L4) 에 의한 제 2 간섭 무늬 (IF2) 에 있어서의 광의 양 (예를 들어 총량) 은, 광 (L1, L2) 에 의한 제 1 간섭 무늬 (IF1) 에 있어서의 광의 양 (예를 들어 총량) 보다 크다. 제 1 간섭 무늬 (IF1) 와 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 광량차가 큰 경우에는, 화상 센서 (32) 로서 측정 레인지가 넓은 센서를 채용할 필요가 있다. 이와 같은 센서는 고가이다.As described above, since the transmittance of the phase shift film 82 is smaller than the transmittance of the base material 81, the amount of light L2 to L4 passing through the region 8b is determined by the light passing through the region 8a ( Less than the amount of L1). Therefore, the amount (for example, the total amount) of light in the second interference fringe IF2 by the lights L3 and L4 is the amount of light in the first interference fringe IF1 by the lights L1 and L2. Greater than (eg total). In the case where the light quantity difference between the first interference fringe IF1 and the second interference fringe IF2 is large, it is necessary to employ a sensor having a wide measurement range as the image sensor 32. Such sensors are expensive.

그래서, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 와 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 광량차를 저감시키기 위해, 슬릿 (23a ∼ 23d) 의 사이즈를 결정하는 것을 기도한다. 도 2 의 예에서는, 슬릿 (23c, 23d) 의 길이는 서로 동일한 정도이고, 슬릿 (23a, 23b) 의 길이는 슬릿 (23c, 23d) 의 각각의 길이보다 길다. 이것에 의하면, 슬릿 (23c, 23d) 을 통과하는 광 (L3, L4) 의 양을 저감시킬 수 있으므로, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 와 제 2 간섭 무늬 (IF2) 간의 광량차를 저감시킬 수 있다. 이로써, 화상 센서 (32) 로서 보다 측정 레인지가 좁은 센서를 채용할 수 있다. 따라서, 화상 센서 (32) 의 비용을 저감시킬 수 있다.Therefore, in order to reduce the light quantity difference between the 1st interference fringe IF1 and the 2nd interference fringe IF2, it is prayed to determine the size of the slit 23a-23d. In the example of FIG. 2, the lengths of the slits 23c and 23d are about the same, and the lengths of the slits 23a and 23b are longer than the respective lengths of the slits 23c and 23d. According to this, since the quantity of the lights L3 and L4 which pass through the slit 23c, 23d can be reduced, the light quantity difference between the 1st interference fringe IF1 and the 2nd interference fringe IF2 can be reduced. . Thereby, the sensor with a narrower measurement range can be adopted as the image sensor 32. Therefore, the cost of the image sensor 32 can be reduced.

<슬릿 (23a, 23b) 의 피치와 슬릿 (23c, 23d) 의 피치><Pitch of Slits 23a and 23b and Pitch of Slits 23c and 23d>

도 10 은 슬릿 마스크 (23) 의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 10 의 예에서는, 슬릿 (23c, 23d) 의 피치 (d2) 는 슬릿 (23a, 23b) 의 피치 (d1) 보다 좁다. 간섭 무늬의 명암의 피치는 슬릿의 피치에 반비례하므로, 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 명암의 피치는 제 1 간섭 무늬의 명암의 피치보다 길어진다. 그러나, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 0 차의 명선의 위치는 슬릿의 피치에 의존하지 않는다. 따라서, 제어부 (50) 는 상기 서술한 바와 같이, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 와 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 0 차의 명선 간의 변위량 (x0) 에 기초하여 위상차를 산출함으로써, 높은 정밀도로 위상차를 산출할 수 있다.10 is a plan view illustrating an example of a configuration of the slit mask 23. In the example of FIG. 10, the pitch d2 of the slits 23c and 23d is narrower than the pitch d1 of the slits 23a and 23b. Since the pitch of the contrast of the interference fringe is inversely proportional to the pitch of the slit, the pitch of the contrast of the second interference fringe IF2 is longer than the pitch of the contrast of the first interference fringe. However, the position of the 0th order bright line of the 1st interference fringe IF1 and the 2nd interference fringe IF2 does not depend on the pitch of a slit. Therefore, the controller 50 calculates the phase difference based on the displacement amount x0 between the 0th order bright lines of the first interference fringe IF1 and the second interference fringe IF2 as described above, thereby calculating the phase difference with high accuracy. Can be calculated.

게다가, 슬릿 (23c, 23d) 의 피치 (d2) 를 슬릿 (23a, 23b) 의 피치 (d1) 보다 좁게 하고 있으므로, 그 반대에 비해, X 축 방향에 있어서 이웃하는 위상 시프트막 (82) 의 간극 (p1) 을 보다 좁게 할 수 있다. 바꿔 말하면, 간극 (p1) (요컨대 영역 (8b) 의 X 축 방향의 폭) 이 보다 좁은 위상 시프트 마스크 (80) 에 대해서도, 본 위상차 측정 장치 (1) 를 사용할 수 있다. 요컨대, 위상차 측정 장치 (1) 는 보다 정세한 위상 시프트 마스크 (80) 도 측정할 수 있다.In addition, since the pitch d2 of the slits 23c and 23d is narrower than the pitch d1 of the slits 23a and 23b, the gap between the neighboring phase shift films 82 in the X-axis direction is compared with the reverse. (p1) can be made narrower. In other words, the phase difference measuring device 1 can be used also for the phase shift mask 80 having a narrower gap p1 (ie, the width in the X-axis direction of the region 8b). In other words, the phase difference measuring apparatus 1 can also measure the finer phase shift mask 80.

<슬릿 (23a, 23b) 의 페어와 슬릿 (23c, 23d) 의 페어의 위치 관계><Position relation between pair of slits 23a and 23b and pair of slits 23c and 23d>

도 2 의 예에서는, 슬릿 (23a ∼ 23d) 은 X 축 방향에 있어서 나열되어 배치되어 있다. 그런데, 반드시 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어 1 쌍의 슬릿 (23a, 23b) 은 Y 축 방향을 따라 봤을 때에 1 쌍의 슬릿 (23c, 23d) 과 중첩되지 않도록 배치되어 있어도 된다. 바꿔 말하면, 1 쌍의 슬릿 (23c, 23d) 은 Y 축 방향에 있어서 1 쌍의 슬릿 (23a, 23b) 과 어긋난 위치에 배치되어도 된다. 도 11 은 슬릿 마스크 (23) 의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.In the example of FIG. 2, the slits 23a to 23d are arranged side by side in the X axis direction. By the way, it is not necessarily limited to this. For example, the pair of slits 23a and 23b may be disposed so as not to overlap with the pair of slits 23c and 23d when viewed along the Y axis direction. In other words, the pair of slits 23c and 23d may be disposed at positions shifted from the pair of slits 23a and 23b in the Y axis direction. 11 is a plan view illustrating an example of a configuration of the slit mask 23.

도 11 의 예에서는, 1 쌍의 슬릿 (23a, 23b) 은 X 축 방향에 있어서 이웃하고 있고, 1 쌍의 슬릿 (23c, 23d) 도 X 축 방향에 있어서 이웃하고 있다. 또 슬릿 (23b, 23c) 에 있어서 Y 축 방향에 있어서 서로 이웃하여 배치되어 있다.In the example of FIG. 11, the pair of slits 23a and 23b are adjacent in the X axis direction, and the pair of slits 23c and 23d are also adjacent in the X axis direction. Moreover, in the slit 23b, 23c, they are arrange | positioned adjacent to each other in the Y-axis direction.

이것에 의하면, 슬릿 (23b, 23c) 이 X 축 방향에 있어서 이웃하지 않고, Y 축 방향에 있어서 이웃하고 있다. 따라서, 위상차 측정 장치 (1) 는, X 축 방향에 있어서 이웃하는 위상 시프트막 (82) 의 간극 (p1) 이 보다 좁은 위상 시프트 마스크 (80) 에 대해서도 적용할 수 있다. 요컨대, 위상차 측정 장치 (1) 는 보다 정세한 위상 시프트 마스크 (80) 도 측정할 수 있다.According to this, the slits 23b and 23c do not neighbor in the X axis direction, but are adjacent in the Y axis direction. Therefore, the phase difference measuring apparatus 1 is applicable also to the phase shift mask 80 in which the clearance gap p1 of the adjacent phase shift film 82 in a X-axis direction is narrower. In other words, the phase difference measuring apparatus 1 can also measure the finer phase shift mask 80.

<알고리즘에 의한 간섭 무늬의 분리><Separation of interference fringe by algorithm>

상기 서술한 예에서는, 분리 소자 (60) 는 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 를 서로 분리한 위치에서 화상 센서 (32) 에 결상시키고 있다. 그런데, 분리 소자 (60) 는 반드시 필요하지는 않다. 도 12 는 위상차 측정 장치 (1A) 의 개념적인 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 위상차 측정 장치 (1A) 는 분리 소자 (60) 의 유무라는 점에서 위상차 측정 장치 (1) 와 상이하다. 이 위상차 측정 장치 (1A) 에 있어서는 분리 소자 (60) 가 형성되어 있지 않다. 따라서, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 는 동일한 위치에서 화상 센서 (32) 에 결상된다.In the above-mentioned example, the isolation | separation element 60 forms the image sensor 32 in the position which isolate | separated 1st interference fringe IF1 and 2nd interference fringe IF2 from each other. By the way, the isolation element 60 is not necessarily required. 12 is a diagram illustrating an example of a conceptual configuration of the phase difference measuring apparatus 1A. The phase difference measuring device 1A is different from the phase difference measuring device 1 in that the separation element 60 is present. In this phase difference measuring apparatus 1A, the separating element 60 is not formed. Therefore, the first interference fringe IF1 and the second interference fringe IF2 are formed in the image sensor 32 at the same position.

따라서 화상 센서 (32) 가 촬상하는 화상에는, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 가 동일 영역에 혼재한다. 제어부 (50) 는 화상 센서 (32) 로부터의 화상에 기초하여, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 명선의 위치를 특정해도 된다. 예를 들어, 슬릿 (23a, 23b) 을 통과한 광 (L1, L2) 의 양은 슬릿 (23c, 23d) 을 통과한 광 (L3, L4) 의 양과 상이하므로, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 서로 대응하는 차수의 명선의 강도는 상이하다. 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 명선 중 어느 쪽의 강도가 큰지는, 슬릿 마스크 (23) 의 형상에 의존하여 미리 결정되어 있다. 또한 통상적으로 하나의 간섭 무늬에 있어서, 차수가 커질수록 명선의 강도는 저하된다. 바꿔 말하면, 하나의 간섭 무늬에 있어서, 0 차의 명선의 강도는 다른 차수의 명선의 강도보다 높다.Therefore, in the image which the image sensor 32 picks up, the 1st interference fringe IF1 and the 2nd interference fringe IF2 are mixed in the same area. The control part 50 may specify the position of the bright line of the 1st interference fringe IF1 and the 2nd interference fringe IF2 based on the image from the image sensor 32. FIG. For example, since the amounts of light L1 and L2 passing through the slits 23a and 23b are different from the amounts of light L3 and L4 passing through the slits 23c and 23d, the first interference fringe IF1 and the first The intensity of the bright lines of the orders corresponding to the two interference fringes IF2 are different. Which of the bright lines of the first interference fringe IF1 and the second interference fringe IF2 is large is determined in advance depending on the shape of the slit mask 23. In general, in one interference fringe, the intensity of bright lines decreases as the degree increases. In other words, in one interference fringe, the intensity of light of order 0 is higher than the intensity of light of other order.

예를 들어 제어부 (50) 는 화상에 있어서의 화소값 (요컨대 광의 강도) 의 각 피크값이 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 명선 중 어느 쪽을 나타내는 것인지를, 당해 피크값에 기초하여 판단한다. 예를 들어 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 명선의 강도가 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 명선의 강도보다 높은 경우에는, 제어부 (50) 는, 화상 센서 (32) 로부터의 화상에 있어서 가장 강도가 높은 위치를, 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 0 차의 명선의 위치로 판단해도 된다. 또 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 명선 간의 피치는 슬릿 (23c, 23d) 간의 피치, 광의 파장 및 푸리에 변환 렌즈 (31) 의 초점 거리에 따라 미리 결정되어 있다. 따라서, 간섭 무늬 (IF2) 의 0 차의 명선의 위치가 결정되면, 다른 차수의 명선의 위치를 추측할 수 있다. 예를 들어 제어부 (50) 는, 미리 결정된 피치를 0 차의 명선의 위치에 가산한 위치를 1 차의 명선의 위치로서 추정한다. 제어부 (50) 는, 1 차의 명선의 위치로 추측된 위치의 근방에서 강도가 피크값을 취하는 위치를 그 1 차의 명선의 위치로 특정한다. 제어부 (50) 는 다른 차수의 명선의 위치도 동일하게 하여 특정할 수 있다.For example, the control part 50 determines whether each peak value of the pixel value (in other words, the intensity of light) in an image represents the bright line of the 1st interference fringe IF1 and the 2nd interference fringe IF2. Judgment is made based on the peak value. For example, when the intensity of the bright line of the second interference fringe IF2 is higher than that of the bright line of the first interference fringe IF1, the controller 50 has the highest intensity in the image from the image sensor 32. The high position may be determined as the position of the 0th order bright line of the second interference fringe IF2. The pitch between the bright lines of the second interference fringes IF2 is predetermined according to the pitch between the slits 23c and 23d, the wavelength of the light, and the focal length of the Fourier transform lens 31. Therefore, when the position of the 0th bright line of the interference fringe IF2 is determined, the position of the bright line of another order can be estimated. For example, the control part 50 estimates the position which added the predetermined pitch to the position of a 0 degree bright line as a position of a primary bright line. The control part 50 specifies the position where intensity takes a peak value in the vicinity of the position estimated as the position of a primary bright line as the position of the primary bright line. The control part 50 can also specify the position of the bright line of another order similarly.

제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 0 차의 명선은, 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 0 차의 명선과 1 차 (또는 -1 차) 의 명선 사이에 위치한다. 그래서, 제어부 (50) 는, 특정한 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 0 차의 명선과 1 차 (또는 -1 차) 의 명선 사이에서 강도가 피크값을 취하는 위치를, 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 0 차의 명선의 위치로서 특정한다. 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 명선 간의 피치도 미리 결정되어 있으므로, 제어부 (50) 는 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 m 차의 명선의 위치를, 제 2 간섭 무늬 (IF2) 와 동일하게 특정할 수 있다.The 0th order bright line of the 1st interference fringe IF1 is located between the 0th order bright line of the 2nd interference fringe IF2, and the 1st (or -1st order) bright line. Thus, the control unit 50 determines the position where the intensity takes the peak value between the 0th order bright line of the specific second interference fringe IF2 and the 1st order (or -1st order) bright line. Identifies as the location of the 0th bright line. Since the pitch between bright lines of the first interference fringe IF1 is also determined in advance, the control unit 50 can specify the position of the bright line of the mth order of the first interference fringe IF1 in the same manner as the second interference fringe IF2. Can be.

이상과 같이, 제어부 (50) 는 제 1 간섭 무늬 (IF1) 의 명선과 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 명선의 위치를 특정할 수 있다. 제어부 (50) 는 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 서로 대응하는 명선의 변위량 (x0) 을 구한다. 이로써, 높은 정밀도로 위상차를 반영하는 변위량 (x0) 을 얻을 수 있다.As mentioned above, the control part 50 can specify the position of the bright line of the 1st interference fringe IF1, and the bright line of the 2nd interference fringe IF2. The control part 50 calculates the displacement amount x0 of the bright line corresponding to each other of the 1st interference fringe IF1 and the 2nd interference fringe IF2. Thereby, the displacement amount x0 which reflects a phase difference with high precision can be obtained.

또 제어부 (50) 는 광학계를 기준 위치 P[0] 으로 이동시키고, 상기와 동일하게 하여 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 및 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 의 명선의 위치를 특정해도 된다. 그리고, 제어부 (50) 는 광학계를 측정 위치 P[k] 로 이동시키고, 상기와 동일하게 하여 제 1 간섭 무늬 (IF1) 및 제 2 간섭 무늬 (IF2) 의 명선의 위치를 특정한다. 제어부 (50) 는 제 1 간섭 무늬 (IF1), 제 2 간섭 무늬 (IF2), 제 1 기준 간섭 무늬 (IF10) 및 제 2 기준 간섭 무늬 (IF20) 에 기초하여, 상기 서술한 바와 같이 변위량 (x0) 을 구한다. 이로써, 더욱 높은 정밀도로 위상차를 반영하는 변위량 (x0) 을 얻을 수 있다.Moreover, the control part 50 may move an optical system to the reference position P [0], and may specify the position of the bright line of the 1st reference interference fringe IF10 and the 2nd reference interference fringe IF20 in the same manner to the above. And the control part 50 moves an optical system to the measurement position P [k], and specifies the position of the bright line of the 1st interference fringe IF1 and the 2nd interference fringe IF2 similarly to the above. The control part 50 is based on the 1st interference fringe IF1, the 2nd interference fringe IF2, the 1st reference interference fringe IF10, and the 2nd reference interference fringe IF20, as mentioned above, and the displacement amount x0 ) Thereby, the displacement amount x0 which reflects a phase difference with higher precision can be obtained.

또한 상기 서술한 예에서는, 측정 대상물 (8) 로서 위상 시프트 마스크 (80) 를 예시하고 있지만, 반드시 이것에 한정되지 않는다. 요컨대, 위상차 측정 장치 (1) 는, 굴절률 분포를 갖는 측정 대상물 (8) 에 대해, 그 상이한 굴절률 영역을 투과한 광의 위상차를 측정할 수 있다. 측정 대상물 (8) 의 다른 예로는, 광물 등이 예시된다.In addition, although the phase shift mask 80 is illustrated as the measurement object 8 in the example mentioned above, it is not necessarily limited to this. In short, the phase difference measuring apparatus 1 can measure the phase difference of the light which permeate | transmitted the different refractive index area with respect to the measurement object 8 which has refractive index distribution. As another example of the measurement object 8, a mineral etc. are illustrated.

이상과 같이, 기판 유지 장치 및 기판 처리 장치는 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은, 모든 국면에 있어서 예시로서, 이 개시가 그것에 한정되는 것은 아니다. 또, 상기 서술한 각종 변형예는, 서로 모순되지 않는 한 조합하여 적용 가능하다. 그리고, 예시되지 않은 다수의 변형예가, 이 개시의 범위에서 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것으로 해석된다.As mentioned above, although the board | substrate holding apparatus and the substrate processing apparatus were demonstrated in detail, the said description is an illustration in all aspects, This indication is not limited to it. In addition, the various modifications mentioned above can be applied in combination unless they are mutually inconsistent. And, it is understood that many modifications which are not illustrated can be assumed without departing from the scope of this disclosure.

1 : 위상차 측정 장치
8 : 측정 대상물
8a : 제 1 굴절률 영역
8b : 제 2 굴절률 영역
10 : 조사 수단 (조사부)
23 : 슬릿 마스크
23a : 제 1 슬릿 (슬릿)
23b : 제 2 슬릿 (슬릿)
23c : 제 3 슬릿 (슬릿)
23d : 제 4 슬릿 (슬릿)
30 : 검출 수단 (검출부)
31 : 푸리에 변환 렌즈
32 : 화상 센서
40 : 이동 기구
50 : 연산 처리 수단 (제어부)
60 : 분리 소자
IF1 : 제 1 간섭 무늬 (간섭 무늬)
IF2 : 제 2 간섭 무늬 (간섭 무늬)
IF10 : 제 1 기준 간섭 무늬 (기준 간섭 무늬)
IF20 : 제 2 기준 간섭 무늬 (기준 간섭 무늬)
P[0] : 기준 위치
P[k] : 측정 위치
1: phase difference measuring device
8: measuring object
8a: first refractive index region
8b: second refractive index region
10: investigation means (irradiation unit)
23: slit mask
23a: first slit (slit)
23b: second slit (slit)
23c: third slit (slit)
23d: fourth slit (slit)
30: detection means (detection unit)
31: Fourier Transform Lens
32: image sensor
40: moving mechanism
50: arithmetic processing means (control unit)
60: isolation element
IF1: first interference pattern (interference pattern)
IF2: second interference pattern (interference pattern)
IF10: first reference interference pattern (reference interference pattern)
IF20: second reference interference pattern (reference interference pattern)
P [0]: reference position
P [k]: measuring position

Claims (10)

제 1 굴절률 영역 및 제 2 굴절률 영역을 갖는 측정 대상물의 상기 제 1 굴절률 영역을 투과한 광과, 상기 제 2 굴절률 영역을 투과한 광 사이의 위상차를 측정하는 위상차 측정 장치로서,
상기 측정 대상물에 광을 조사하는 조사 수단과,
상기 제 1 굴절률 영역을 투과하는 광의 경로 상에 배치된 제 1 슬릿과, 제 2 굴절률 영역을 투과하는 광의 경로 상에 배치되고, 상기 제 1 슬릿과 간격을 두고 이웃하는 제 2 슬릿과, 상기 제 2 굴절률 영역을 투과한 광의 경로 상에 각각 배치되고 서로 간격을 두고 이웃하는 제 3 슬릿 및 제 4 슬릿을 갖고, 상기 측정 대상물과는 별개인 슬릿 마스크와,
상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿을 각각 통과한 광의 간섭에 의한 제 1 간섭 무늬와, 상기 제 3 슬릿 및 상기 제 4 슬릿을 각각 통과한 광의 간섭에 의한 제 2 간섭 무늬를 검출하는 검출 수단을 구비하고,
상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿의 길이 방향을 따른 길이는, 상기 제 3 슬릿 및 상기 제 4 슬릿의 길이 방향을 따른 길이의 양방보다 긴, 위상차 측정 장치.
A phase difference measuring apparatus for measuring a phase difference between light transmitted through the first refractive index region of a measurement object having a first refractive index region and a second refractive index region, and light transmitted through the second refractive index region,
Irradiation means for irradiating light to the measurement object;
A first slit disposed on a path of light passing through the first refractive index region, a second slit disposed on a path of light passing through a second refractive index region and adjacent to the first slit at intervals; A slit mask disposed on the path of light passing through the second index of refraction region and having a neighboring third slit and a fourth slit, the slit mask being separate from the measurement object,
Detecting means for detecting a first interference fringe by interference of light passing through the first slit and the second slit, and a second interference fringe by interference of light passing through the third slit and the fourth slit, respectively; Equipped,
The length in the longitudinal direction of a said 1st slit and a said 2nd slit is a phase difference measuring apparatus longer than both of the length along the longitudinal direction of a said 3rd slit and a 4th slit.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 간섭 무늬의 소정 차수의 명선 (明線) 의 위치에 대한 상기 제 1 간섭 무늬의 상기 소정 차수의 명선의 위치의 변위량을 구하는 연산 처리 수단을 추가로 구비하는, 위상차 측정 장치.
The method of claim 1,
And an arithmetic processing means for obtaining a displacement amount of a position of the bright line of the predetermined order of the first interference fringe with respect to a position of the bright line of the predetermined order of the second interference fringe.
제 2 항에 있어서,
상기 소정 차수는 0 차인, 위상차 측정 장치.
The method of claim 2,
And said predetermined order is zero order.
제 1 항에 있어서,
연산 처리 수단과,
상기 조사 수단, 상기 슬릿 마스크 및 상기 검출 수단을 이동시키는 이동 수단을 추가로 구비하고,
상기 이동 수단은 상기 조사 수단, 상기 슬릿 마스크 및 상기 검출 수단의 1 세트를 기준 위치 및 측정 위치의 각각으로 이동시키고,
상기 기준 위치는, 상기 조사 수단으로부터 상기 제 2 굴절률 영역을 경유하는 광이 상기 제 1 슬릿 내지 상기 제 4 슬릿을 통과하는 위치이고,
상기 측정 위치는, 상기 조사 수단으로부터 상기 제 1 굴절률 영역을 경유하는 광이 상기 제 1 슬릿을 통과하고, 상기 조사 수단으로부터 상기 제 2 굴절률 영역을 경유하는 광이 상기 제 2 슬릿 내지 상기 제 4 슬릿을 통과하는 위치이고,
상기 검출 수단은, 상기 기준 위치에 있어서, 상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿을 통과한 광의 간섭에 의한 제 1 기준 간섭 무늬, 및 상기 제 3 슬릿 및 상기 제 4 슬릿을 통과한 광의 간섭에 의한 제 2 기준 간섭 무늬를 검출하고,
상기 연산 처리 수단은, 상기 제 1 기준 간섭 무늬의 명선의 위치에 대한 상기 제 1 간섭 무늬의 명선의 위치의 제 1 변위량으로부터, 상기 제 2 기준 간섭 무늬의 명선의 위치에 대한 상기 제 2 간섭 무늬의 명선의 위치의 제 2 변위량을 감산하는, 위상차 측정 장치.
The method of claim 1,
Arithmetic processing means,
Further provided with a moving means for moving the irradiation means, the slit mask and the detection means,
Said moving means moves said set of said irradiation means, said slit mask and said detection means to each of a reference position and a measurement position,
The reference position is a position at which light passing through the second refractive index region from the irradiation means passes through the first to fourth slits,
The measurement position is that the light passing through the first refractive index region from the irradiation means passes through the first slit, and the light passing through the second refractive index region from the irradiation means passes through the second to fourth slits. Position through
The detection means is a first reference interference pattern due to interference of light passing through the first slit and the second slit at the reference position, and by interference of light passing through the third slit and the fourth slit. Detect a second reference interference fringe,
The arithmetic processing means is configured to perform the second interference fringe with respect to the position of the bright line of the second reference interference fringe from the first displacement amount of the position of the bright line of the first interference fringe with respect to the position of the bright line of the first reference interference fringe. The phase difference measuring apparatus which subtracts the 2nd displacement amount of the position of the bright line of the.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 슬릿과 상기 제 4 슬릿 사이의 피치는, 상기 제 1 슬릿과 상기 제 2 슬릿 사이의 피치보다 좁은, 위상차 측정 장치.
The method according to any one of claims 1 to 4,
And a pitch between the third slit and the fourth slit is narrower than a pitch between the first slit and the second slit.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿은 제 1 방향에 있어서 이웃하고 있고, 상기 제 3 슬릿 및 상기 제 4 슬릿은 상기 제 1 방향에 있어서 이웃하고 있고, 상기 제 3 슬릿은 상기 제 2 슬릿과 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향에 있어서 이웃하고 있는, 위상차 측정 장치.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The first slit and the second slit are adjacent in the first direction, the third slit and the fourth slit are adjacent in the first direction, and the third slit is the second slit and the The phase difference measuring apparatus which adjoins in the 2nd direction orthogonal to a 1st direction.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿을 각각 통과한 광과, 상기 제 3 슬릿 및 상기 제 4 슬릿을 각각 통과한 광을 분리하는 분리 소자를 추가로 구비하는, 위상차 측정 장치.
The method according to any one of claims 1 to 4,
And a separation element for separating the light passing through the first slit and the second slit, respectively, and the light passing through the third slit and the fourth slit, respectively.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
화상 센서와,
상기 슬릿 마스크로부터의 광을 상기 화상 센서에 결상시키는 푸리에 변환 렌즈와,
상기 화상 센서에 의해 검출된 광의 강도의 각 피크값이, 상기 제 1 간섭 무늬 및 상기 제 2 간섭 무늬의 명선 중 어느 것을 나타내는 것인지를 당해 피크값에 기초하여 특정하는 연산 처리 수단을 구비하는, 위상차 측정 장치.
The method according to any one of claims 1 to 4,
With an image sensor,
A Fourier transform lens for forming light from the slit mask into the image sensor;
A phase difference comprising calculation processing means for specifying, based on the peak value, each peak value of the intensity of light detected by the image sensor indicates which of the bright lines of the first interference fringe and the second interference fringe is represented. Measuring device.
적어도 슬릿 마스크를 구비하는 위상차 측정 장치에 있어서, 제 1 굴절률 영역 및 제 2 굴절률 영역을 갖는 측정 대상물의 상기 제 1 굴절률 영역을 투과한 광과, 상기 제 2 굴절률 영역을 투과한 광 사이의 위상차를 측정하는 위상차 측정 방법으로서,
상기 측정 대상물에 광을 조사하는 공정과,
상기 제 1 굴절률 영역 및 상기 슬릿 마스크의 제 1 슬릿을 통과한 제 1 광과, 상기 제 2 굴절률 영역 및 상기 슬릿 마스크의 제 2 슬릿을 통과한 제 2 광의 간섭에 의한 제 1 간섭 무늬와, 상기 제 2 굴절률 영역 및 상기 슬릿 마스크의 제 3 슬릿을 통과한 제 3 광과, 상기 제 2 굴절률 영역 및 상기 슬릿 마스크의 제 4 슬릿을 통과한 제 4 광의 간섭에 의한 제 2 간섭 무늬를 검출하는 공정을 구비하고,
상기 제 1 슬릿 및 상기 제 2 슬릿의 길이 방향을 따른 길이는, 상기 제 3 슬릿 및 상기 제 4 슬릿의 길이 방향을 따른 길이의 양방보다 긴, 위상차 측정 방법.
A phase difference measuring apparatus having at least a slit mask, comprising: a phase difference between light transmitted through the first refractive index region of a measurement object having a first refractive index region and a second refractive index region, and light transmitted through the second refractive index region; As a phase difference measuring method to measure,
Irradiating light to the measurement object;
A first interference fringe caused by interference of the first light passing through the first refractive index region and the first slit of the slit mask, the second light passing through the second refractive index region and the second slit of the slit mask, and Detecting a second interference fringe by interference of a third light passing through a second refractive index region and a third slit of the slit mask and a fourth light passing through the second refractive index region and a fourth slit of the slit mask And
The length along the longitudinal direction of a said 1st slit and a said 2nd slit is a phase difference measuring method longer than both of the length along the longitudinal direction of a said 3rd slit and a said 4th slit.
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JP3336358B2 (en) * 1991-11-26 2002-10-21 株式会社ニコン Photomask inspection apparatus and method, and phase change amount measurement apparatus
US6122056A (en) * 1998-04-07 2000-09-19 International Business Machines Corporation Direct phase shift measurement between interference patterns using aerial image measurement tool
US6018392A (en) * 1998-10-23 2000-01-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Apparatus and method for inspecting phase shifting masks
TWI417519B (en) * 2009-12-10 2013-12-01 Ind Tech Res Inst Interference phase difference measurement method and system
KR101373709B1 (en) * 2011-12-09 2014-04-21 지니포토닉스(주) The measurement device and the method of the principle axis and retardation of the 3-dimensional film
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