KR19980067825A - 180 degree phase measurement method of phase inversion mask - Google Patents

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Abstract

위상반전마스크에서 180 위상이 형성된 부분의 위상 차이를 측정할 수 있는 측정방법에 관하여 개시한다. 이를 위하여 본 발명은, 광을 방출하는 광원과 상기 광의 상태를 조절하는 집광렌즈(condenser)와, 피사체가 위치하는 스테이지 블록과, 상기 피사체의 이미지를 확대하기 위한 현미경 렌즈(objective lens)와, 상기 피사체 이미지의 광의 강도를 전기적 신호를 변환하는 위상 검출기(phase detector)를 포함하여 구성된 위상 측정 장치를 사용하여 위상반전마스크의 180도 위상을 측정하는 방법에 있어서, 상기 현미경 렌즈에서 위상을 90도 변환시킬 수 있는 위상평판을 위상 측정 장치에 장착하는 제1 단계와, 상기 위상 측정 장치의 조명을 현미경 렌즈에서 최대 광의 강도(intensity of light)를 나타내도록 쾰러 조명(koehler illumination) 방식으로 조성하는 제2 단계와, 상기 위상반전마스크를 상기 위상 측정 장치의 스테이지 블록에 위치시키는 제3 단계 및 상기 현미경 렌즈를 통하여 위상 검출기에 도달한 이미지의 광의 강도를 전기적인 신호로 변환하여 위상을 측정하는 제4 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 180도 위상 측정방법을 제공한다.A measurement method capable of measuring a phase difference of a portion in which a 180 phase is formed in a phase inversion mask is described. To this end, the present invention is a light source for emitting light, a condenser for adjusting the state of the light (condenser), a stage block in which the subject is located, a microscope lens (objective lens) for magnifying the image of the subject, A method of measuring a 180 degree phase of a phase inversion mask using a phase measuring device comprising a phase detector configured to convert an electrical signal to an intensity of light of a subject image, wherein the phase is converted by 90 degrees in the microscope lens A first step of mounting a phase plate that can be made to the phase measuring device, and a second method of constructing the illumination of the phase measuring device in a Koehler illumination manner so as to exhibit the maximum intensity of light in the microscope lens. And a third step of placing the phase inversion mask in a stage block of the phase measurement device and the microscope Of the phase shift mask comprising the step 4 to convert the light intensity of the image reaching the phase detector's through to an electrical signal to measure the phase 180 degrees, it provides a phase measurement method.

Description

위상반전마스크의 180도 위상 측정방법180 degree phase measurement method of phase inversion mask

본 발명은 반도체 제조공정에 사용되는 위상반전마스크(PSM)에 관한 것으로, 특히 위상반전마스크에서 180 위상이 형성된 부분의 위상 차이를 측정할 수 있는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase inversion mask (PSM) used in a semiconductor manufacturing process, and more particularly, to a method capable of measuring a phase difference of a portion where 180 phases are formed in a phase inversion mask.

최근 점차 고집적화되는 반도체 소자의 추세에 부응하는 미세 패턴 형성에 대한 요구가 절실해짐에 따라, 마스크의 패턴을 이용하여 노광 공정에서 해상도를 높이려는 방법이 제안되었는데, 그 대표적인 것으로 위상반전마스크(PSM: Phase shift mask)를 들 수 있다. 위상반전마스크는 광의 간섭 또는 부분 간섭을 이용하여 원하는 크기의 패턴을 노광시킴으로써 해상도나 촛점심도를 향상시키는 마스크이다.Recently, as the demand for the formation of a fine pattern that meets the trend of increasingly high-density semiconductor devices is urgent, a method of increasing the resolution in an exposure process using a mask pattern has been proposed, and a representative phase reversal mask (PSM: Phase shift mask). The phase inversion mask is a mask that improves the resolution or the depth of focus by exposing a pattern having a desired size using interference or partial interference of light.

도 1은 종래기술의 문제점을 설명하기 위하여 도시한 위상반전마스크의 단면도이다. 일반적으로 위상반전마스크는 석영 기판(1)에 차광막으로 크롬(3)을 코팅하여 패터닝함으로써 광이 투과되는 투과부(5,7)와 차단부(9)를 형성하고, 상기 투과부에 대하여 입사광의 위상과 위상이 동일한 부분(5)과, 투과부에서 석영기판 일부를 식각하여 입사광에 대하여 위상이 180도 차이나는 부분(7)을 형성한 마스크이다. 최근에는 위상반전마스크(PSM)의 개발에 있어서 마스크 상의 투과부에 형성된 위상의 정확한 컨트롤이 중요한 문제가 되고 있다. 그러나, 이러한 위상반전마스크(PSM)를, 광의 강도를 전기적인 신호로 변환하여 위상을 측정하는 방식의 위상 반전 장치에서, 마스크의 투과부에 형성된 180도 위상이 정확한지를 검사할 때, 0도와 180도의 위상차가 발생하는 부분을 통과한 광은 서로 광의 강도(intensity) 차이가 없으므로 180에서 위상 차이가 발생하는 것을 쉽게 측정하기 어려운 문제점이 있다.1 is a cross-sectional view of the phase inversion mask shown to explain the problems of the prior art. In general, the phase inversion mask is formed by coating and patterning the chromium 3 with a light shielding film on the quartz substrate 1 to form transmission parts 5 and 7 and a blocking part 9 through which light is transmitted, and the phase of incident light with respect to the transmission part. The mask is formed by forming a portion 5 having the same phase as that of 5 and a portion 7 having a phase difference of 180 degrees with respect to incident light by etching part of the quartz substrate in the transmission portion. In recent years, in the development of a phase inversion mask (PSM), accurate control of the phase formed in the transmission portion on the mask has become an important problem. However, in a phase inversion device in which a phase inversion mask (PSM) is measured by converting the intensity of light into an electrical signal and measuring the phase, when checking whether the 180 degree phase formed in the transmission part of the mask is correct, Since the light passing through the portion where the phase difference occurs does not have a difference in intensity of light from each other, it is difficult to easily measure that the phase difference occurs at 180.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 위상반전마스크(PSM)에서 0도와 180도에서의 광의 강도가 같다는 성질을 이용하여 180도에서 차이가 나는 정도를 위상 대조 방법(phase contrast method)을 사용하여 위상차를 측정함으로써 간접적으로 180도의 위상을 측정할 수 있는 위상반전마스크의 180도 위상 측정방법을 제공하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to use the phase contrast mask (PSM) to determine the degree of difference in 180 degrees by using the same intensity of light at 0 and 180 degrees phase difference using a phase contrast method (phase contrast method) The present invention provides a 180 degree phase measurement method of a phase inversion mask capable of indirectly measuring a phase of 180 degrees.

도 1은 종래기술의 문제점을 설명하기 위하여 도시한 위상반전마스크의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of the phase inversion mask shown to explain the problems of the prior art.

도 2 내지 도 5는 본 발명에 의한 위상반전마스크의 180도 위상을 측정하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면들이다.2 to 5 are diagrams for explaining a method of measuring the 180-degree phase of the phase inversion mask according to the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명Brief description of symbols for the main parts of the drawings

100: 광원,102: 집광렌즈,100: light source, 102: condenser lens,

104: 스테이지 블록,106: 현미경 렌즈,104: stage block, 106: microscope lens,

108: 위상 검출기, 110: 위상평판,108: phase detector, 110: phase plate,

112: 화이버 뭉치(fiber bundle).112: Fiber bundle.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 광을 방출하는 광원과 상기 광의 상태를 조절하는 집광렌즈(condenser)와, 피사체가 위치하는 스테이지 블록과, 상기 피사체의 이미지를 확대하기 위한 현미경 렌즈(objective lens)와, 상기 피사체 이미지의 광의 강도를 전기적 신호를 변환하는 위상 검출기(phase detector)를 포함하여 구성된 위상 측정 장치를 사용하여 위상반전마스크의 180도 위상을 측정하는 방법에 있어서, 상기 현미경 렌즈에서 위상을 90도 변환시킬 수 있는 위상평판을 위상 측정 장치에 장착하는 제1단계와, 상기 위상 측정 장치의 조명을 현미경 렌즈에서 최대 광의 강도(intensity of light)를 나타내도록 쾰러 조명(koehler illumination) 방식으로 조성하는 제2단계와, 상기 위상반전마스크를 상기 위상 측정 장치의 스테이지 블록에 위치시키는 제3단계 및 상기 현미경 렌즈를 통하여 위상 검출기에 도달한 이미지의 광의 강도를 전기적인 신호로 변환하여 위상을 측정하는 제4단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 180도 위상 측정방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a light source for emitting light, a condenser for adjusting the state of the light, a stage block on which a subject is located, and a microscope lens for enlarging an image of the subject ( A method for measuring a 180-degree phase of a phase inversion mask using a phase measuring device including an objective lens and a phase detector configured to convert an electrical signal into an intensity of light of the subject image, the microscope lens comprising: A first step of attaching a phase plate to a phase measuring device capable of converting a phase by 90 degrees in the phase measuring device, and Koehler illumination so that the illumination of the phase measuring device exhibits the maximum intensity of light in the microscope lens. A second step of composition, and positioning the phase inversion mask in a stage block of the phase measurement device. And a fourth step of measuring a phase by converting the intensity of the light of the image reaching the phase detector through the microscope lens into an electrical signal, and measuring the phase of the phase inversion mask. .

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제1단계에서 위상평판은 광의 위상을 90도 앞서게 하는 음각된 위상평판이거나, 광의 위상을 90도 지연시키는 양각된 위상평판인 것이 적합하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the phase plate in the first step is preferably an intaglio phase plate that advances the phase of light by 90 degrees or an embossed phase plate that delays the phase of light by 90 degrees.

또한, 상기 제1단계의 위상평판을 위상 측정 장치에 장착하는 방법은 양각 또는 음각된 면이 위상 검출기쪽을 향하게 하고, 평면이 현미경 렌즈의 푸필 플레인(pupil plane)에 위치하도록 장착하는 것이 바람직하다.In addition, the method of mounting the phase plate of the first step to the phase measuring device is preferably mounted so that the embossed or engraved surface is directed toward the phase detector, and the plane is located in the pupil plane of the microscope lens. .

바람직하게는, 상기 제3단계의 위상반전마스크는 레벤손 타입(levenson type) 또는 하프톤 타입(halftone type)의 위상반전마스크인 것이 적합하다.Preferably, the phase inversion mask of the third step is suitably a phase inversion mask of a Levenson type or a halftone type.

상기 제4단계의 광의 강도를 전기적인 신호로 변환하는 방법은 포토다이오드(photo diode)를 이용하여 광의 강도를 전류로 변환하고 상기 전류를 전압으로 전환한 전압 신호인 것이 바람직하다.The method of converting the intensity of light in the fourth step into an electrical signal is preferably a voltage signal obtained by converting the intensity of light into a current using a photodiode and converting the current into a voltage.

본 발명에 따르면, 90도 위상차를 발생시키는 위상평판을 기존의 위상 측정 장치에 추가하여 위상반전마스크의 180도 위상을 간접적으로 측정할 수 있다.According to the present invention, it is possible to indirectly measure the 180 degree phase of the phase inversion mask by adding a phase plate generating a 90 degree phase difference to an existing phase measuring apparatus.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따라서 위상반전마스크의 180도 위상을 측정하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면들이다.2 to 5 are diagrams for explaining a method of measuring the 180-degree phase of the phase inversion mask in accordance with the present invention.

도 2는 본 발명에 따라서 위상반전마스크의 180도 위상 차이를 측정할 수 있는 위상 측정 장치의 사시도이다. 상세히 설명하면, 광을 방출시키는 광원(100)과, 상기 광을 조절하는 집광렌즈(102)와, 위상반전마스크 등과 같은 피사체를 위치시키는 스테이지 블록(stage block, 104)과, 상기 피사체의 이미지를 확대하기 위한 현미경 렌즈(106)와 상기 현미경 렌즈를 통과한 피사체 이미지의 광의 강도를 전기적인 신호로 변환시키는 위상 검출기(108)로 구성된 기존의 위상 측정 장치에, 본 발명에 핵심을 구성하는 90도 위상을 변환시켜 주는 위상 평판(110)이 추가되어 있다. 여기서 참조부호 112는 광원(100)에 의해 발생된 광의 초점을 집광렌즈(102)에 전달하는 역할을 하는 화이퍼 뭉치(fiber bundle)를 나타낸다.2 is a perspective view of a phase measuring apparatus capable of measuring a 180 degree phase difference of a phase inversion mask according to the present invention. In detail, a light source 100 for emitting light, a condenser lens 102 for adjusting the light, a stage block 104 for positioning a subject such as a phase inversion mask, and the image of the subject In the existing phase measurement device composed of a microscope lens 106 for enlarging and a phase detector 108 for converting the intensity of light of the subject image passing through the microscope lens into an electrical signal, 90 degrees constituting the core of the present invention. A phase plate 110 for converting phases is added. Here, reference numeral 112 denotes a fiber bundle that serves to transmit the focus of the light generated by the light source 100 to the condenser lens 102.

본 발명에 따른 위상반전마스크의 180도 위상 측정방법은, 먼저 90도의 위상을 변환시켜 주는 위상평판을 위상 측정 장치에 장착하고, 위상 측정 장치에서 조명 방식을 광의 세기가 현미경 렌즈(106)에서 최대가 되게 하는 쾰러 조명 방식으로 조정한다. 이어서, 측정하고자 하는 위상반전마스크, 예컨대 레벤손 타입(levenson type)이나 하프톤 타입(halfton type)의 위상반전마스크를 위상 측정 장치의 스테이지 블록(104)에 위치시키고, 현미경 렌즈(106)와 위상 평판(110)을 통하여 위상 검출기(108)에 도달한 이미지의 광의 강도를 포토다이오드(photo diode)를 이용하여 전류에서 전압신호로 전환하여 측정함으로써 위상반전마스크의 180도 위상을 측정할 수 있다.In the 180-degree phase measuring method of the phase inversion mask according to the present invention, a phase plate for converting a phase of 90 degrees is first mounted on the phase measuring device, and the illumination method in the phase measuring device has the maximum light intensity at the microscope lens 106. Adjust the Kohler illumination to make Subsequently, a phase inversion mask to be measured, for example, a Levenson type or a halftone type phase inversion mask, is placed on the stage block 104 of the phase measurement device, and the microscope lens 106 and the phase The 180 degree phase of the phase inversion mask may be measured by measuring the intensity of the light of the image reaching the phase detector 108 through the flat plate 110 by converting it from a current into a voltage signal using a photo diode.

도 3은 본 발명에서 위상 측정 장치에 추가되는 위상평판을 도시한 평면도 및 단면도이다. 상세히 설명하면, 석영의 기판(120)에 90도의 위상을 앞서게 할 수 있는 음각 부분(122)이 형성되어 있다. 좌측의 도면을 음각부분(122)을 설명하기 위한 단면도이고, 우측의 도면은 상기 음각부분(122)을 나타내는 평면도이다.3 is a plan view and a cross-sectional view showing a phase plate added to the phase measurement apparatus in the present invention. In detail, the engraved portion 122 is formed on the quartz substrate 120 to advance the phase of 90 degrees. The left figure is a sectional view for explaining the intaglio portion 122, and the right figure is a plan view showing the intaglio portion 122. As shown in FIG.

도 4는 본 발명의 위상 측정 장치에 추가되는 다른 형태의 위상평판을 도시한 평면도 및 단면도이다. 상세히 설명하면, 석영의 기판(130)에 90도의 위상을 지연시킬 수 있는 양각 부분(132)이 형성되어 있다. 좌측의 도면은 양각 부분(132)을 도시한 단면도이고, 우측의 도면의 상기 단면도의 평면도를 가리킨다. 이러한 위상평판을 위상 측정 장치에 장착하는 방법은 양각 또는 음각된 면이 위상 검출기(도 2의 108)쪽을 향하게 하고, 평면을 현미경 렌즈(106)의 푸필 플레인(pupil plane)에 위치하도록 장착하는 것이 적합하다.4 is a plan view and a cross-sectional view showing another type of phase plate added to the phase measuring apparatus of the present invention. In detail, an embossed portion 132 is formed on the quartz substrate 130 to delay a phase of 90 degrees. The figure on the left is a sectional view of the embossed portion 132, and points to a plan view of the sectional view of the figure on the right. The method of mounting such a phase plate to the phase measuring device is such that the embossed or engraved surface is directed toward the phase detector (108 in FIG. 2), and the plane is mounted so as to be located in the pupil plane of the microscope lens 106. Is suitable.

도 5는 본 발명의 위상 측정 장치에 사용되는 위상 검출기의 메커니즘(mechanism)을 도시한 개략도이다. 상세히 설명하면, 상기 도 2의 현미경 렌즈의 위상 평판을 통과한 이미지를 포함하는 광(light, 140)이 위상 검출기의 포토다이오드(142)에 조사되면 광의 강도에 대응하는 전류(144)로 변환되게 된다. 이러한 전류는, 전류를 전압으로 변화시키는 V-I 전환회로(146)를 거치면서 전기적인 전압(148) 신호로 변환되며, 이러한 전기적인 전압신호(148)를 전압계(150)로 측정하여 위상을 측정할 수 있도록 되어 있다. 상술한 전압에 대응되는 위상값의 결과를 가지고 위상반전마스크의 투과부에 형성된 180도 위상 반전이 일어나는 영역의 위상의 정확도를 측정하는 것이 가능하다.5 is a schematic diagram showing the mechanism of the phase detector used in the phase measuring apparatus of the present invention. In detail, when the light 140 including the image passing through the phase plate of the microscope lens of FIG. 2 is irradiated to the photodiode 142 of the phase detector, it is converted into a current 144 corresponding to the intensity of the light. do. This current is converted into an electrical voltage 148 signal through a VI switching circuit 146 that converts the current into a voltage, and the electrical voltage signal 148 is measured by a voltmeter 150 to measure phase. It is supposed to be. It is possible to measure the accuracy of the phase of the region where the 180 degree phase inversion formed in the transmission portion of the phase inversion mask occurs with the result of the phase value corresponding to the above-described voltage.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit to which the present invention belongs.

따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 기존의 위상 측정 장치에 본 발명에 따른 90도의 위상을 변환시켜 주는 위상평판 및 위상 검출기를 부착하여 위상반전마스크의 180도 위상 측정이 가능하다.Therefore, according to the present invention described above, it is possible to measure the 180-degree phase of the phase inversion mask by attaching a phase plate and a phase detector for converting the phase of 90 degrees according to the present invention to the existing phase measuring apparatus.

Claims (7)

광을 방출하는 광원과 상기 광의 상태를 조절하는 집광렌즈와, 피사체가 위치하는 스테이지 블록과, 상기 피사체의 이미지를 확대하기 위한 현미경 렌즈와, 상기 피사체 이미지의 광의 강도를 전기적 신호를 변환하는 위상 검출기를 포함하여 구성된 위상 측정 장치를 사용하여 위상반전마스크의 180도 위상을 측정하는 방법에 있어서,A light source that emits light, a condenser lens for adjusting the state of the light, a stage block on which the subject is located, a microscope lens for enlarging the image of the subject, and a phase detector for converting an electrical signal between the intensity of the light of the subject image In the method for measuring the 180-degree phase of the phase inversion mask using a phase measuring device configured to include, 상기 현미경 렌즈에서 위상을 90도 변환시킬 수 있는 위상평판을 위상 측정 장치에 장착하는 제1단계;A first step of attaching a phase plate capable of converting a phase by 90 degrees in the microscope lens to a phase measuring device; 상기 위상 측정 장치의 조명이 현미경 렌즈에서 최대 광의 강도를 나타내도록 쾰러 조명(koehler illumination) 방식으로 조성하는 제2단계;A second step of arranging the illumination of the phase measuring apparatus in a Koehler illumination manner so as to indicate the maximum intensity of light in the microscope lens; 상기 위상반전마스크를 상기 위상 측정 장치의 스테이지 블록에 위치시키는 제3단계; 및Placing the phase shift mask on a stage block of the phase measurement device; And 상기 현미경 렌즈를 통하여 위상 검출기에 도달한 이미지의 광의 강도를 전기적인 신호로 변환하여 위상을 측정하는 제4 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 180도 위상 측정방법.And a fourth step of measuring the phase by converting the intensity of the light of the image reaching the phase detector through the microscope lens into an electrical signal. 제1항에 있어서, 상기 제1 단계의 위상평판은 광의 위상을 90도 앞서게 하는 음각된 위상평판인 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 180도 위상 측정방법.2. The method of claim 1, wherein the phase plate of the first step is an engraved phase plate that advances the phase of light by 90 degrees. 제1항에 있어서, 상기 제1단계의 위상평판은 광의 위상을 90도 지연시키는 양각된 위상평판인 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 180도 위상 측정방법.The method of claim 1, wherein the phase plate of the first step is an embossed phase plate which delays the phase of light by 90 degrees. 제1항에 있어서, 상기 제1단계의 위상평판을 위상 측정 장치에 장착하는 방법은 양각 또는 음각된 면이 위상 검출기 쪽을 향하게 하고, 평면이 현미경 렌즈의 푸필 플레인(pupil plane)에 위치하도록 장착하는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 180도 위상 측정방법.The method of claim 1, wherein the method of mounting the phase plate of the first step to the phase measuring device comprises: an embossed or engraved surface facing toward the phase detector and a plane positioned on a pupil plane of the microscope lens. 180 degree phase measurement method of the phase inversion mask, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 제3단계의 위상반전마스크는 레벤손 타입(levenson type) 또는 하프톤 타입(halftone type)의 위상반전마스크인 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 180도 위상 측정방법.The method of claim 1, wherein the phase inversion mask of the third step is a phase inversion mask of a Levenson type or a halftone type. 제1항에 있어서, 상기 제4단계의 전기적 신호는 전류를 전압으로 전환한 전압 신호인 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 180도 위상 측정방법.The method of claim 1, wherein the electrical signal of the fourth step is a voltage signal obtained by converting a current into a voltage. 제1항에 있어서, 상기 제4단계의 광의 강도를 전기적인 신호로 변환하는 방법은 포토다이오드(photo diode)를 이용하는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 180도 위상 측정방법.The method of claim 1, wherein the method of converting the intensity of the light in the fourth step into an electrical signal comprises using a photo diode.
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KR1019970004134A KR100219538B1 (en) 1997-02-12 1997-02-12 Method of measuring 180 degree phase of phase shift mask

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100891252B1 (en) * 2002-05-20 2009-04-01 주식회사 하이닉스반도체 Method of measuring the degree of partial coherence in semiconductor lithographic system

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