JP2500754B2 - 位相差測定装置 - Google Patents
位相差測定装置Info
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- JP2500754B2 JP2500754B2 JP13634593A JP13634593A JP2500754B2 JP 2500754 B2 JP2500754 B2 JP 2500754B2 JP 13634593 A JP13634593 A JP 13634593A JP 13634593 A JP13634593 A JP 13634593A JP 2500754 B2 JP2500754 B2 JP 2500754B2
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- Japan
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- optical path
- light
- phase difference
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は位相差測定装置に関する
ものである。
ものである。
【０００２】
【従来の技術】位相シフトマスクは超解像露光の一方式
としてメモリ等の高集積化に有望視されている。位相シ
フト量はシフタとなる薄膜の屈折率と膜厚の積で算出さ
れるため両者を正確に測定することが必要である。しか
しながら露光波長によっては膜厚、屈折率を正確に測定
することが容易でないため、直接位相差を測定すること
が望ましい。位相差を測定する方法として最も簡易なも
のは、マッハツェンダ等の干渉光学系を組み、光路に試
料を挿入した場合と、参照試料を挿入した場合とのそれ
ぞれ生じる干渉フリンジのずれ量から位相差を換算する
方法である。この方法は明線と暗線との境界が必ずしも
明確でないため、読み取りに誤差を生じ易く精度が低
い。フリンジが１本になるまで厳密に光軸を調整し、干
渉部分の明暗強度を測定する方法は、先の方法より原理
的には精度が高いが、調整に時間がかかる上、露光の大
部分をなす空気の擾乱の影響を受け易く測定が困難であ
る。調整、測定を容易にした方法としては、ビームをダ
ブルイメージプリズムを用いて分岐し、両者の位相を電
気光学素子によって逐次変化させながら、位相差を測定
すべき試料と参照部分とに同時に照射し、その後合波し
て偏光を一致させた後、干渉強度をみる方法が、Ａ．
Ｐ．Ｇｈｏｓｈ（エー．ピー．ゴーシュ）により１９９
２年（ＳＰＩＥ（エス．ピー．アイ．イー），Ｖｏｌ１
６７３，２４２頁から２５４頁）に報告されている。こ
の方法は光学部品に適合した波長で測定する場合は高精
度の測定結果が得られるが、方解石などの複屈折結晶を
多数用いる必要があり、露光で用いる紫外光での直接測
定は難しい。
としてメモリ等の高集積化に有望視されている。位相シ
フト量はシフタとなる薄膜の屈折率と膜厚の積で算出さ
れるため両者を正確に測定することが必要である。しか
しながら露光波長によっては膜厚、屈折率を正確に測定
することが容易でないため、直接位相差を測定すること
が望ましい。位相差を測定する方法として最も簡易なも
のは、マッハツェンダ等の干渉光学系を組み、光路に試
料を挿入した場合と、参照試料を挿入した場合とのそれ
ぞれ生じる干渉フリンジのずれ量から位相差を換算する
方法である。この方法は明線と暗線との境界が必ずしも
明確でないため、読み取りに誤差を生じ易く精度が低
い。フリンジが１本になるまで厳密に光軸を調整し、干
渉部分の明暗強度を測定する方法は、先の方法より原理
的には精度が高いが、調整に時間がかかる上、露光の大
部分をなす空気の擾乱の影響を受け易く測定が困難であ
る。調整、測定を容易にした方法としては、ビームをダ
ブルイメージプリズムを用いて分岐し、両者の位相を電
気光学素子によって逐次変化させながら、位相差を測定
すべき試料と参照部分とに同時に照射し、その後合波し
て偏光を一致させた後、干渉強度をみる方法が、Ａ．
Ｐ．Ｇｈｏｓｈ（エー．ピー．ゴーシュ）により１９９
２年（ＳＰＩＥ（エス．ピー．アイ．イー），Ｖｏｌ１
６７３，２４２頁から２５４頁）に報告されている。こ
の方法は光学部品に適合した波長で測定する場合は高精
度の測定結果が得られるが、方解石などの複屈折結晶を
多数用いる必要があり、露光で用いる紫外光での直接測
定は難しい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の方法
では露光に用いる波長と同一の波長で、位相シフトマス
クの位相差を、高精度で直接測定することは困難であ
る。本発明の目的はこのような従来方法の問題点を解決
した位相差測定装置を得ることにある。
では露光に用いる波長と同一の波長で、位相シフトマス
クの位相差を、高精度で直接測定することは困難であ
る。本発明の目的はこのような従来方法の問題点を解決
した位相差測定装置を得ることにある。
【０００４】本発明の位相差測定装置は、光源からの光
束を２つの光路へと分割する第１面と、前記２つの光路
の各々の光束を重ね合わせる第２面と、前記第１面から
の光束を前記第２面へ導く反射手段と、一方の光路に被
測定試料を、他方の光路には光路長微調整手段を有し、
前記被測定試料、光路長微調整手段以外の光路の全ては
紫外線の透過率が高い固体からなることを特徴とする。
また、光源からの光束を２つの光路へと分割する第１面
と、前記２つの光路の各々の光束を重ね合わせる第２面
と、前記第１面からの光束を前記第２面へ導く反射手段
と、一方の光路に被測定試料及び光路長微調整手段を有
し、前記被測定試料、光路長微調整手段以外の光路の全
ては紫外線の透過率が高い固体からなることを特徴とす
る。また、前記第１面と第２面が同一面上にあることを
特徴とする。
束を２つの光路へと分割する第１面と、前記２つの光路
の各々の光束を重ね合わせる第２面と、前記第１面から
の光束を前記第２面へ導く反射手段と、一方の光路に被
測定試料を、他方の光路には光路長微調整手段を有し、
前記被測定試料、光路長微調整手段以外の光路の全ては
紫外線の透過率が高い固体からなることを特徴とする。
また、光源からの光束を２つの光路へと分割する第１面
と、前記２つの光路の各々の光束を重ね合わせる第２面
と、前記第１面からの光束を前記第２面へ導く反射手段
と、一方の光路に被測定試料及び光路長微調整手段を有
し、前記被測定試料、光路長微調整手段以外の光路の全
ては紫外線の透過率が高い固体からなることを特徴とす
る。また、前記第１面と第２面が同一面上にあることを
特徴とする。
【０００５】
【作用】本発明による位相差測定装置は、最も平易な例
としては直角二等辺三角柱の直角の頂角部分を二等辺三
角形の斜辺面に平行に切落とし切落とした面に反射膜を
蒸着した四角柱２つを、その斜辺面同志を接着すること
により１体化したもので構成される。この形状はプリズ
ムの直角部分を接着面に平行に切り落としたものに等し
い。材料として合成石英を用いれば紫外光による測定も
可能となる。光を反射させる測定の接着面には誘電体多
層膜等を蒸着し、屈折率が合成石英に近く、紫外光を十
分に透過するカナダバルサム等で接着すれば、反射光量
と透過光量をほぼ等しくうることが可能である。この接
着面に対して４５度の角度で入射した光は斜面で反射す
るものと直進するものとの２つにほぼ等分の光量で分割
される。
としては直角二等辺三角柱の直角の頂角部分を二等辺三
角形の斜辺面に平行に切落とし切落とした面に反射膜を
蒸着した四角柱２つを、その斜辺面同志を接着すること
により１体化したもので構成される。この形状はプリズ
ムの直角部分を接着面に平行に切り落としたものに等し
い。材料として合成石英を用いれば紫外光による測定も
可能となる。光を反射させる測定の接着面には誘電体多
層膜等を蒸着し、屈折率が合成石英に近く、紫外光を十
分に透過するカナダバルサム等で接着すれば、反射光量
と透過光量をほぼ等しくうることが可能である。この接
着面に対して４５度の角度で入射した光は斜面で反射す
るものと直進するものとの２つにほぼ等分の光量で分割
される。
【０００６】分割された光はそれぞれ反射膜蒸着面で反
射されて再び斜面で合流し、それぞれの反射光と透過光
とが干渉し合う。上記四角柱の光路の２箇所に溝を切
り、その一方に光透過率が十分に高い材料で作られたく
さびを挿入し、これを摺動することによって、光路長を
制御する。また他方の溝に、位相量を測定しようとする
試料を挿入する。くさびの摺動により干渉光の強度は周
期的に変化し両光路の光路長差が半波長の偶数倍となっ
た時に最大となり、半波長の奇数倍となったときに最小
となる。くさびの摺動により光路長は連続的に可変であ
るので、摺動距離を変数とする強度変化の周期パターン
が個々に試料で得られる。したがって最大値、あるいは
最小値を目安として、これらのパターンの摺動距離方向
のシフト両を測定すれば、異なる物質間の位相差を測定
することが可能となる。
射されて再び斜面で合流し、それぞれの反射光と透過光
とが干渉し合う。上記四角柱の光路の２箇所に溝を切
り、その一方に光透過率が十分に高い材料で作られたく
さびを挿入し、これを摺動することによって、光路長を
制御する。また他方の溝に、位相量を測定しようとする
試料を挿入する。くさびの摺動により干渉光の強度は周
期的に変化し両光路の光路長差が半波長の偶数倍となっ
た時に最大となり、半波長の奇数倍となったときに最小
となる。くさびの摺動により光路長は連続的に可変であ
るので、摺動距離を変数とする強度変化の周期パターン
が個々に試料で得られる。したがって最大値、あるいは
最小値を目安として、これらのパターンの摺動距離方向
のシフト両を測定すれば、異なる物質間の位相差を測定
することが可能となる。
【０００７】この測定系の光路において溝の部分は試料
挿入部とくさび挿入部のごくわずかな隙間だけなので、
気圧変動、温度変動などが空気の屈折率を変化させ光路
長を変化させるおそれはほとんどない。紫外線の透過率
の高い固体は露光で用いる波長に対して吸収が小さい。
したがって干渉強度の測定が可能な程度に十分強度を下
げることによって損傷を最小限に抑えることで長期間の
使用が可能である。
挿入部とくさび挿入部のごくわずかな隙間だけなので、
気圧変動、温度変動などが空気の屈折率を変化させ光路
長を変化させるおそれはほとんどない。紫外線の透過率
の高い固体は露光で用いる波長に対して吸収が小さい。
したがって干渉強度の測定が可能な程度に十分強度を下
げることによって損傷を最小限に抑えることで長期間の
使用が可能である。
【０００８】最も平易な例について説明したが、形状は
必ずしもこれに限定されるものではなく、干渉光が取り
出せる向きに反射膜をつけられ、試料を挿入する溝とく
さびを挿入する溝が切られていれば、いかなる形状でも
構わない。
必ずしもこれに限定されるものではなく、干渉光が取り
出せる向きに反射膜をつけられ、試料を挿入する溝とく
さびを挿入する溝が切られていれば、いかなる形状でも
構わない。
【０００９】
【実施例】以下ＫｒＦ露光用の位相シフトマスクの位相
シフト量測定に本発明による装置を適用した実施例を図
面を参照して詳細に説明する。
シフト量測定に本発明による装置を適用した実施例を図
面を参照して詳細に説明する。
【００１０】図１は本発明の装置を表す模式図である。
【００１１】合成石英光路１の位相シフトマスク挿入部
７に位相シフトマスク５を挿入し、ＫｒＦレーザ２の出
射光を合成石英光路１の左側面に適当な位置から入射さ
せる。光線は貼合わせ面９で２つに分岐し、１つは誘電
体多層膜８で反射させて位相シフトマスクを挿入した光
路に、１つは光路長可変素子３を挿入した光路に進ませ
る。光路長可変素子３を駆動回路４を用い矢印方向に摺
動することによって光路長可変素子３の挿入された光路
の光路長は連続的に変化する。２つの光線は貼合わせ面
９で再び合流してＳｉフォトディテクタ６に入る。干渉
強度に比例したＳｉフォトディテクタ６の出力をＸＹレ
コーダ７のＹ端子に入力する。ＸＹレコーダ７のＸ端子
には駆動回路４から出力された、光路長可変素子３の移
動量に比例した電圧を入力する。ＸＹレコーダ７には２
つの光路の光路長差が半波長の偶数倍となった場合を最
大値とし、半波長の奇数倍となった時を最小値とする干
渉強度パターンが描かれる。図２（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ位相シフトマスク５のシフト部分とシフトのない基
板部分を測定した際に得られた干渉強度パターンであ
る。パターンのシフト量は位相シフト量に対応してお
り、この測定から位相差を測定することができた。貼合
わせ面９の反射面には誘電体多層膜を蒸着しカナダバル
サムで接着したので、反射光と透過光はほぼ等分に得ら
れ、干渉の明暗コントラストは十分に高かった。本発明
は複雑な光軸合わせがほとんど必要ないので極めて短い
時間に測定準備を完了することができる。本装置は空気
による光路が短いので空気の擾乱の影響をうけにくく、
高精度の測定が可能である。本実施例では紫外線の透過
率が高い合成石英を用いているので、透過光強度の測定
を極めて容易に行うことができ、材料劣化がみられなか
った。
７に位相シフトマスク５を挿入し、ＫｒＦレーザ２の出
射光を合成石英光路１の左側面に適当な位置から入射さ
せる。光線は貼合わせ面９で２つに分岐し、１つは誘電
体多層膜８で反射させて位相シフトマスクを挿入した光
路に、１つは光路長可変素子３を挿入した光路に進ませ
る。光路長可変素子３を駆動回路４を用い矢印方向に摺
動することによって光路長可変素子３の挿入された光路
の光路長は連続的に変化する。２つの光線は貼合わせ面
９で再び合流してＳｉフォトディテクタ６に入る。干渉
強度に比例したＳｉフォトディテクタ６の出力をＸＹレ
コーダ７のＹ端子に入力する。ＸＹレコーダ７のＸ端子
には駆動回路４から出力された、光路長可変素子３の移
動量に比例した電圧を入力する。ＸＹレコーダ７には２
つの光路の光路長差が半波長の偶数倍となった場合を最
大値とし、半波長の奇数倍となった時を最小値とする干
渉強度パターンが描かれる。図２（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ位相シフトマスク５のシフト部分とシフトのない基
板部分を測定した際に得られた干渉強度パターンであ
る。パターンのシフト量は位相シフト量に対応してお
り、この測定から位相差を測定することができた。貼合
わせ面９の反射面には誘電体多層膜を蒸着しカナダバル
サムで接着したので、反射光と透過光はほぼ等分に得ら
れ、干渉の明暗コントラストは十分に高かった。本発明
は複雑な光軸合わせがほとんど必要ないので極めて短い
時間に測定準備を完了することができる。本装置は空気
による光路が短いので空気の擾乱の影響をうけにくく、
高精度の測定が可能である。本実施例では紫外線の透過
率が高い合成石英を用いているので、透過光強度の測定
を極めて容易に行うことができ、材料劣化がみられなか
った。
【００１２】本装置は必ずしもＫｒＦに対してのみ有効
なものではない。ＡｒＦレーザでも同様に用いることが
できる。
なものではない。ＡｒＦレーザでも同様に用いることが
できる。
【００１３】本発明は必ずしも図１に説明した装置と同
一形状である必要はない。図３に示した形状でも本発明
の趣旨を活かすことが可能である。また、光を分割する
面と重ね合わせる面が図１、図３のように同一面上でな
ければならいということはなく、同一面上になくとも同
様な効果を得ることができる。また位相シフトマスク挿
入部と光路長可変素子は必ずしも別々の光路にある必要
なく、同一の光路にあってもかまわない。
一形状である必要はない。図３に示した形状でも本発明
の趣旨を活かすことが可能である。また、光を分割する
面と重ね合わせる面が図１、図３のように同一面上でな
ければならいということはなく、同一面上になくとも同
様な効果を得ることができる。また位相シフトマスク挿
入部と光路長可変素子は必ずしも別々の光路にある必要
なく、同一の光路にあってもかまわない。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の装置によれ
ば、露光に用いる波長で位相シフトマスクの位相差を、
高精度で直接測定することができる。
ば、露光に用いる波長で位相シフトマスクの位相差を、
高精度で直接測定することができる。
【図１】本発明を適用した実施例を示す模式図である。
【図２】位相差の測定を示す模式図である。
【図３】本発明を適用した他の実施例を示す模式図であ
る。
る。
１ 合成石英光路 ２ ＫｒＦレーザ ３ 光路長可変素子 ４ 駆動回路 ５ 位相シフトマスク ６ Ｓｉフォトディテクタ ７ 位相シフトマスク挿入部 ８ 誘電体多層膜 ９ 貼合わせ面
Claims (3)
- 【請求項１】 光源からの光束を２つの光路へと分割す
る第１面と、前記２つの光路の各々の光束を重ね合わせ
る第２面と、前記第１面からの光束を前記第２面へ導く
反射手段と、一方の光路に被測定試料を、他方の光路に
は光路長微調整手段を有し、前記被測定試料、光路長微
調整手段以外の光路の全ては紫外線の透過率が高い固体
からなることを特徴とする位相差測定装置。 - 【請求項２】 光源からの光束を２つの光路へと分割す
る第１面と、前記２つの光路の各々の光束を重ね合わせ
る第２面と、前記第１面からの光束を前記第２面へ導く
反射手段と、一方の光路に被測定試料及び光路長微調整
手段を有し、前記被測定試料、光路長微調整手段以外の
光路の全ては紫外線の透過率が高い固体からなることを
特徴とする位相差測定装置。 - 【請求項３】 前記第１面と第２面が同一面上にあるこ
とを特徴とする請求項１または請求項２記載の位相差測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13634593A JP2500754B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 位相差測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13634593A JP2500754B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 位相差測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347335A JPH06347335A (ja) | 1994-12-22 |
| JP2500754B2 true JP2500754B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=15173031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13634593A Expired - Lifetime JP2500754B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 位相差測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500754B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2403689A1 (en) * | 1999-11-23 | 2001-05-31 | Lnl Technologies, Inc. | Waveguide optical phase shifter |
| TWI245880B (en) * | 1999-11-23 | 2005-12-21 | L3 Optics Inc | Digital optical switches using an integrated Mach-Zehnder interferometer having a movable phase shifter |
| WO2001038922A2 (en) * | 1999-11-23 | 2001-05-31 | Nanovation Technologies, Inc. | Analog optical switch using an integrated mach-zehnder interferometer having a movable phase shifter |
| WO2001038923A1 (en) * | 1999-11-23 | 2001-05-31 | Nanovation Technologies, Inc. | Optical mach-zehnder switch with movable phase shifter |
-
1993
- 1993-06-08 JP JP13634593A patent/JP2500754B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06347335A (ja) | 1994-12-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960130 |