JP3340792B2 - Microstructure measuring device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体集積回路
の製造に用いられている位相シフトマスクの位相シフタ
による位相シフト量や位相シフタの膜厚を測定したり、
微細な凹凸を測定する技術に関するものであり、特に差
動光ヘテロダイン法を利用して微細構造を精密に測定す
ることができる微細構造の測定装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a phase shift amount and a phase shifter film thickness of a phase shift mask of a phase shift mask used for manufacturing a semiconductor integrated circuit.
The present invention relates to a technique for measuring fine irregularities, and more particularly to a fine structure measuring apparatus capable of precisely measuring a fine structure using a differential optical heterodyne method.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路の集積度が高くなるに伴
って一層微細なパターンを形成することができるリソグ
ラフィ技術の開発が要求されるようになってきている。
例えば16MbitDRAMの製造においては最小線幅0.5 μm の
パターンを形成する必要があり、64MbitDRAMにおいては
0.3 μm の最小線幅を実現する必要がある。このような
サブミクロンまたはサブハーフミクロンの最小線幅を実
現する加工技術の一つとして位相シフトマスクの使用が
提案されている。2. Description of the Related Art As the degree of integration of a semiconductor integrated circuit increases, the development of a lithography technique capable of forming a finer pattern has been required.
For example, in the manufacture of 16Mbit DRAM, it is necessary to form a pattern with a minimum line width of 0.5 μm.
A minimum line width of 0.3 μm must be achieved. The use of a phase shift mask has been proposed as one of processing techniques for realizing such a minimum line width of submicron or subhalf micron.
【0003】位相シフトマスクは図1に示すように透明
基板1の一方の表面に金属パターン2が形成され、この
金属パターンの上にさらに透明なシフタ3を設けたもの
である。このようなシフタ3を設けると位相シフトマス
クを透過した光の振幅分布はシフタの部分で位相が反転
したものとなり、したがってウエファ4上に投射した場
合には光強度分布は大きなコントラストを有するものと
なる。このような位相シフトマスクとしては種々のもの
が提案されている。例えば金属パターンが周期的なパタ
ーンの場合には繰り返しの一つ置きにシフタを設けた繰
り返しパターン用位相シフトマスクや、孤立したパター
ンの周囲にシフタを設けた孤立パターン用位相シフトマ
スクなどが知られている。As shown in FIG. 1, the phase shift mask has a metal pattern 2 formed on one surface of a transparent substrate 1, and a transparent shifter 3 is further provided on the metal pattern. When such a shifter 3 is provided, the amplitude distribution of the light transmitted through the phase shift mask is such that the phase is inverted at the shifter portion. Therefore, when the light is projected on the wafer 4, the light intensity distribution has a large contrast. Become. Various types of such phase shift masks have been proposed. For example, when the metal pattern is a periodic pattern, a phase shift mask for a repetitive pattern provided with a shifter every other repetition, a phase shift mask for an isolated pattern provided with a shifter around an isolated pattern, and the like are known. ing.
【0004】このような位相シフトマスクを用いて微細
なパターンを加工するに際しては、シフタによる位相シ
フト量が正確に規定した値になっていることが重要であ
る。そのためには位相シフトマスクの位相シフト量を定
量的に検査する必要があるが、従来はシフタの表面と透
明基板とシフタとの界面との多重反射を利用して膜厚を
測定するエリプソメータが用いられていた。しかしなが
ら、エリプソメータでは透明基板とシフタの屈折率の差
が小さい場合には測定が非常に困難となるとともに位相
シフト量はシフタの膜厚とその屈折率とから算出してい
たため、シフタの膜厚全体に亘って屈折率が一様でない
場合には位相シフト量を正確に測定することができない
欠点があった。また、実際に位相シフトマスクを用いる
場合には露光用の光はシフタだけでなく、透明基板も透
過するので、位相シフタによる位相シフト量だけを測定
しても実際の位相シフト量と一致しない場合もある。When a fine pattern is processed using such a phase shift mask, it is important that the amount of phase shift by the shifter is a value that is accurately specified. For this purpose, it is necessary to quantitatively inspect the phase shift amount of the phase shift mask, but conventionally, an ellipsometer that measures the film thickness using multiple reflection between the surface of the shifter and the interface between the transparent substrate and the shifter is used. Had been. However, in the ellipsometer, when the difference between the refractive index of the transparent substrate and the refractive index of the shifter is small, the measurement becomes extremely difficult, and the amount of phase shift is calculated from the thickness of the shifter and its refractive index. When the refractive index is not uniform over the range, the phase shift amount cannot be measured accurately. Also, when the phase shift mask is actually used, the light for exposure passes not only through the shifter but also through the transparent substrate, so that even if only the phase shift amount measured by the phase shifter does not match the actual phase shift amount. There is also.
【0005】このような位相シフトマスクの検査装置の
欠点を解消するものとして、例えば特開平4-151662号公
報、同4-181251号公報、同4-181252号公報などには位相
シフトマスクに単一周波数の光ビームを入射させる角度
を変化させたり、光路中に配置した遮光部材を移動させ
ることによって位相シフトマスク上の周期的パターンに
より形成される干渉縞を移動させ、その移動量を測定し
て位相シフト量を検出するようにした位相シフトマスク
の検査装置が開示されている。[0005] To solve the drawbacks of such a phase shift mask inspection apparatus, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 4-151662, 4-181251 and 4-181252 disclose a simple phase shift mask. The interference fringes formed by the periodic pattern on the phase shift mask are moved by changing the angle at which the light beam of one frequency is incident, or by moving the light shielding member arranged in the optical path, and the amount of movement is measured. An apparatus for inspecting a phase shift mask which detects the amount of phase shift by using the method is disclosed.
【0006】さらに、微細構造の表面の3次元的構造を
精度良く測定する技術として、差動型光ヘテロダイン干
渉法が提案されており、例えば特開昭59-211810 号公報
に記載されている。この測定方法は、周波数が僅かに異
なる2本の光ビームを物体面上に照射し、物体面からの
反射光ビームのビート成分を検出し、参照光ビームのビ
ート成分との位相を比較して物体表面の形状を測定する
ものである。このように周波数が僅かに異なる2本の光
ビームを発生させるために、音響光学素子を互いに独立
した周波数を持つ2つの交流信号で駆動して駆動周波数
に応じた方向に回折される周波数の異なる2本の光ビー
ムを発生させ、これらの光ビームを物体表面の互いに接
近した部位に入射させるようにしている。Further, as a technique for accurately measuring the three-dimensional structure of the surface of a fine structure, a differential optical heterodyne interferometry has been proposed, which is described in, for example, JP-A-59-211810. This measurement method irradiates two light beams having slightly different frequencies onto an object surface, detects a beat component of a light beam reflected from the object surface, and compares the phase with the beat component of the reference light beam. It measures the shape of the object surface. In order to generate two light beams having slightly different frequencies as described above, the acousto-optic device is driven by two AC signals having frequencies independent of each other, and the frequencies diffracted in a direction corresponding to the driving frequency are different. Two light beams are generated, and these light beams are incident on portions of the object surface that are close to each other.
【0007】上述したように干渉縞を形成し、その移動
量から位相シフト量を検出する従来の装置では、干渉縞
を検出する際に、光強度に基づいた測定を行っているた
め、例えばレーザパワーの変動が測定誤差となる。ま
た、干渉縞を移動させるために位相シフトマスクに入射
する光ビームの入射角を変化させたり、遮光部材を移動
させたりする必要があるが、そのための機械的機構の誤
差が避けられず、この誤差が移動シフト量の測定誤差と
なる。このように従来の位相シフトマスクの検査装置に
おいては、位相シフトマスクによる位相シフト量を正確
に測定することができない欠点がある。[0007] In the conventional apparatus for forming interference fringes as described above and detecting the amount of phase shift based on the amount of movement, when detecting interference fringes, measurement based on light intensity is performed. Power fluctuations result in measurement errors. In addition, in order to move the interference fringes, it is necessary to change the incident angle of the light beam incident on the phase shift mask or to move the light shielding member. However, an error of the mechanical mechanism is inevitable. The error becomes a measurement error of the movement shift amount. As described above, the conventional phase shift mask inspection apparatus has a disadvantage that the amount of phase shift by the phase shift mask cannot be accurately measured.
【0008】さらに、上述した差動型光ヘテロダイン干
渉法を用いれば、位相シフトマスクの表面の形状、した
がって位相シフタの膜厚を測定できる可能性があるが、
膜厚が正確に位相シフト量を正確に表さない場合があ
る。すなわち、位相シフト量は位相シフタの膜厚とその
屈折率で計算できるが、屈折率が正確でない場合がある
とともに位相シフタの屈折率が一様でない場合があり、
実際に導入される位相シフト量が計算によって求めた位
相シフト量と一致しない場合がしばしばある。すなわ
ち、位相シフタにおいて重要なことは膜厚ではなく、そ
れによって導入される位相シフト量であり、上述した従
来の差動型光ヘテロダイン干渉法によっては位相シフト
量を正確に測定することができない問題がある。Further, if the above-mentioned differential optical heterodyne interferometry is used, there is a possibility that the shape of the surface of the phase shift mask, that is, the thickness of the phase shifter can be measured.
In some cases, the film thickness does not accurately represent the amount of phase shift. That is, the amount of phase shift can be calculated from the thickness of the phase shifter and its refractive index, but the refractive index may not be accurate and the refractive index of the phase shifter may not be uniform,
The amount of phase shift actually introduced often does not match the amount of phase shift calculated. In other words, what is important in the phase shifter is not the film thickness but the phase shift introduced by the thickness, and the phase shift cannot be accurately measured by the above-described conventional differential optical heterodyne interferometry. There is.
【0009】さらに、従来の差動型光ヘテロダイン干渉
法においては、位相の基準となる参照光ビームを得るた
めに音響光学素子から射出される2本の光ビームをビー
ム分割手段によって分割し、その一方を被検物体に照射
し、他方を参照光ビームとして受光手段に入射させてい
る。しかし、このように光ビームを分割して使用してい
るので、物体に照射される光ビームの光量は減少し、そ
れだけS/Nが低下してしまう欠点がある。Further, in the conventional differential optical heterodyne interferometry, two light beams emitted from the acousto-optic element are split by a beam splitting means in order to obtain a reference light beam serving as a phase reference. One is irradiated on the object to be inspected, and the other is incident on the light receiving means as a reference light beam. However, since the light beam is divided and used as described above, the light amount of the light beam applied to the object is reduced, and there is a disadvantage that the S / N is reduced accordingly.
【0010】上述した差動型光ヘテロダイン干渉法の原
理を応用して、位相シフトマスクによる位相シフト量は
もとより微細構造によって導入される位相差をも正確に
測定することができる位相シフトマスクの測定装置を本
発明者は先に提案している(特願平5−20291
号)。この微細構造の測定装置は、僅かにずれた周波数
を有し、互いに異なる方向に出射する2本の光ビームを
含む光束を放射する光源手段と、この光源手段から出射
される2本の光ビームを、測定すべき微細構造に入射さ
せる光学手段と、前記光源手段から放射される2本の光
ビームのビート成分を表す第1の電気信号を発生する第
1の受光手段と、前記微細構造を透過した光束を受光し
て、前記2本の光ビームのビート成分を表す第2の電気
信号を発生する第2の受光手段と、前記第1および第2
の受光手段から発生される第1および第2の電気信号の
位相を比較して前記微細構造による位相シフト量を検出
する位相比較手段とを具えるものである。By applying the principle of the above-mentioned differential optical heterodyne interferometry, a phase shift mask capable of accurately measuring not only the amount of phase shift caused by a phase shift mask but also the phase difference introduced by a fine structure. The present inventor has previously proposed an apparatus (Japanese Patent Application No. Hei 5-20291).
issue). The microstructure measuring apparatus includes a light source unit that emits a light beam including two light beams having slightly shifted frequencies and emitted in different directions, and two light beams emitted from the light source unit. Optical means for causing the microstructure to be measured, first light receiving means for generating a first electric signal representing a beat component of two light beams emitted from the light source means, and A second light receiving means for receiving the transmitted light flux and generating a second electric signal representing a beat component of the two light beams; and the first and second light receiving means.
Phase comparing means for comparing the phases of the first and second electric signals generated from the light receiving means and detecting the amount of phase shift by the fine structure.
【0011】このような微細構造の測定検査装置では従
来の光の干渉縞の移動量から位相シフト量を測定するの
ではなく、僅かに異なる周波数の2つの光波を干渉さ
せ、この干渉位相をビート信号の位相に変換する差動型
光ヘテロダイン法の原理に基づいて位相シフトマスクに
よる位相シフト量を測定しているので、本質的にきわめ
て精度の高い測定が可能になるとともに光源の光強度変
動があっても測定誤差とならないとともに機械的な移動
機構を必要としないため位相シフトマスクによる位相シ
フト量をきわめて正確にかつ再現性良く測定することが
できる。さらに、微細構造を透過した光ビームのビート
成分を取り出すようにする場合には、従来の差動型光ヘ
テロダイン干渉法とは相違して、微細構造を透過した2
本の光ビームのビート成分を検出するようにしているの
で、被検物体を透過した光に与えられる位相シフト量を
正確に測定することができる。さらに、参照光ビームを
音響光学素子の零次光ビームから取り出すようにした場
合には、参照光ビームを得るために光ビームを分割する
必要がないので、微細構造に照射される光ビームの光量
が減少されてしまうことがなく、S/Nの高い信号を得
ることができ、一層正確な測定を行うことができる。In such a microstructure measuring and inspecting apparatus, two light waves having slightly different frequencies interfere with each other, instead of measuring the phase shift amount based on the movement amount of the interference fringes of the light, and the interference phase is beaten. Since the amount of phase shift by the phase shift mask is measured based on the principle of the differential optical heterodyne method that converts the signal into the signal phase, it is possible to essentially measure extremely high accuracy and reduce the light intensity fluctuation of the light source. Even if it does, no measurement error occurs and no mechanical moving mechanism is required, so that the amount of phase shift by the phase shift mask can be measured very accurately and with good reproducibility. Further, when the beat component of the light beam transmitted through the microstructure is to be extracted, unlike the conventional differential optical heterodyne interferometry, the beat component transmitted through the microstructure is extracted.
Since the beat component of the light beam of the book is detected, the amount of phase shift given to the light transmitted through the test object can be accurately measured. Further, when the reference light beam is extracted from the zero-order light beam of the acousto-optic element, it is not necessary to split the light beam to obtain the reference light beam, so that the light amount of the light beam applied to the fine structure Is not reduced, a signal having a high S / N can be obtained, and more accurate measurement can be performed.
【0012】上述したように改良された差動型光ヘテロ
ダイン干渉法によって、例えば位相シフトマスクの位相
シフタによって導入される位相シフト量を測定する場
合、図1に示すように位相シフタ1が形成された部分
と、位相シフタが形成されていない部分とに2本の光ビ
ームを照射させる必要がある。一方、位相シフトマスク
としては種々のライン・アンド・スペースのものが用い
られており、これらを検査する場合には2本の光ビーム
スポット2および3の間隔Dを種々に変える必要があ
る。このために、2本の光ビームの間隔Dを光学系を調
整して変化させることが考えられるが、可動部による光
軸の乱れを避けることができず、測定精度が低下してし
まう欠点がある。また、可動部を微調整する操作が面倒
であり、操作性が悪いという欠点もある。When the phase shift introduced by the phase shifter of the phase shift mask is measured by the improved differential optical heterodyne interferometry as described above, the phase shifter 1 is formed as shown in FIG. It is necessary to irradiate two light beams to a portion where the phase shifter is not formed and a portion where the phase shifter is not formed. On the other hand, various line-and-space masks are used as phase shift masks. When inspecting these, it is necessary to change the distance D between the two light beam spots 2 and 3 in various ways. For this purpose, it is conceivable to change the interval D between the two light beams by adjusting the optical system. However, it is impossible to avoid disturbance of the optical axis due to the movable part, and the measurement accuracy is reduced. is there. Further, there is a disadvantage that the operation of finely adjusting the movable portion is troublesome, and the operability is poor.
【0013】本発明の目的は上述した欠点を除去し、微
細構造に照射される2本の光ビームの間隔を光学系を調
整して変化させるのではなく、電気的に変化させること
によって測定精度および操作性を向上することができる
ようにした微細構造の測定装置を提供しようとするもの
である。An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to measure the accuracy of measurement by electrically changing the distance between two light beams irradiated on the fine structure, not by adjusting the optical system. It is another object of the present invention to provide a fine structure measuring apparatus capable of improving operability.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は、単一周波数の
光ビームを放射する光源と、該光源から放射される単一
周波数の光ビームを受け、周波数が僅かに相違し、出射
方向が異なる2本の光ビームを発生する音響光学素子
と、該音響光学素子に僅かに周波数が異なる第1および
第2の駆動信号を供給する駆動回路と、前記音響光学素
子から出射される2本の光ビームを、測定すべき微細構
造に入射させる光学手段と、前記音響光学素子から放射
される2本の光ビームのビート成分を表す第1の電気信
号を発生する第1の受光手段と、前記微細構造を透過し
た光束または微細構造で反射された光束を受光して、前
記2本の光ビームのビート成分を表す第2の電気信号を
発生する第2の受光手段と、前記第1および第2の受光
手段から発生される第1および第2の電気信号の位相を
比較して前記微細構造による位相シフト量を検出する位
相比較手段とを具える微細構造の測定装置において、前
記音響光学素子に供給される僅かに周波数が異なる信号
を作成する駆動回路に可変発振回路を設け、これら周波
数を変化させることによって微細構造に入射する2本の
光ビーム間の距離を変えるように構成し、さらに前記可
変発振回路の出力信号を前記位相比較手段に供給し、前
記第1および第2の受光手段から出力される第1および
第2の電気信号とそれぞれ混合して差の周波数を有する
第3および第4の電気信号を取り出し、これら第3およ
び第4の電気信号の位相を比較して微細構造による位相
シフト量を検出するように構成したことを特徴とするも
のである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a light source that emits a single-frequency light beam and a single-frequency light beam emitted from the light source. An acousto-optic element for generating two different light beams, a drive circuit for supplying first and second drive signals having slightly different frequencies to the acousto-optic element, and two acousto-optic elements emitted from the acousto-optic element An optical unit for causing a light beam to be incident on a microstructure to be measured; a first light receiving unit for generating a first electric signal representing a beat component of two light beams emitted from the acousto-optic element; A second light receiving means for receiving a light beam transmitted through the fine structure or a light beam reflected by the fine structure, and generating a second electric signal representing a beat component of the two light beams; Generated from two light receiving means A fine structure measuring device comprising: a phase comparing means for comparing the phases of the first and second electric signals to detect a phase shift amount due to the fine structure, wherein the frequency supplied to the acousto-optical element is slightly different. A variable oscillation circuit is provided in a drive circuit for generating a signal, the frequency is changed to change the distance between two light beams incident on the fine structure, and the output signal of the variable oscillation circuit is further changed. The first and second electric signals supplied to the phase comparing means and mixed with the first and second electric signals output from the first and second light receiving means are respectively extracted to obtain third and fourth electric signals having a difference frequency. It is characterized in that the phase of the third and fourth electric signals is compared to detect the amount of phase shift due to the fine structure.
【0015】[0015]
【作用】本発明においては、音響光学素子に与える駆動
信号の周波数によって音響光学素子から射出される光ビ
ームの方向が変化するという特性を有効に利用し、微細
構造に入射する2本の光ビームの間隔を微小にしかもき
わめて正確に変化させることができるものである。この
ように駆動信号の周波数を変化させるものであるので、
光学系に可動部を設ける必要がなく、したがって測定精
度を低下させることはないとともに操作性も非常に良好
なものとなる。さらに、駆動信号を変化させるための可
変発振回路の出力信号を、位相比較手段に供給して第1
および第2の電気信号と混合するようにした発明では、
スーパーヘテロダイン方式と同様の利点が得られ、微細
構造による位相シフト量をきわめて高精度で測定するこ
とができる。According to the present invention, two light beams incident on a fine structure are effectively utilized by effectively utilizing the characteristic that the direction of a light beam emitted from the acousto-optical element changes depending on the frequency of a drive signal applied to the acousto-optical element. Can be changed very minutely and very accurately. Since the frequency of the drive signal is changed in this manner,
There is no need to provide a movable part in the optical system, so that the measurement accuracy is not reduced and the operability is very good. Further, the output signal of the variable oscillation circuit for changing the drive signal is supplied to the phase comparing means,
And the invention that mixes with the second electric signal,
The same advantages as the superheterodyne method can be obtained, and the phase shift amount due to the fine structure can be measured with extremely high accuracy.
【0016】[0016]
【実施例】図2は本発明による微細構造の測定装置の第
1の実施例の構成を示す線図である。本例では単一周波
数のレーザ光を放射するレーザ光源11を設ける。このレ
ーザ光源11としては、例えば波長6328Åのレーザ光を放
射するHe-Ne ガスレーザとすることができる。このレー
ザ光を音響光学素子12に所定の入射角を以て音響光学素
子12に入射させる。この音響光学素子12には、互いに僅
かに周波数の異なる2つの発振器13a, 13bおよび二重平
衡変調器(Double Balanced Modulator の頭文字をとっ
てDBM と略記する)14から僅かに周波数が異なる2つの
駆動信号を与える。本発明においては、第1の発振器13
a は固定の発振器として構成し、第2の発振器13b は可
変発振器として構成する。例えば第1の発振器13a の発
振周波数を70.5MHz とし、第2の発振器13b の発振周波
数を535/2 〜 1605/2KHzとすることができる。この場合
には、DBM15 からは70.5MHz ±535/2 〜 70.5MHz±1605
/2KHz の駆動信号が出力されることになる。当分の間、
第2の発振器13b の出力周波数は500KHzに固定されてい
るものとして説明する。このように音響光学素子12を周
波数( ν1 およびν2)の異なる2つの駆動信号で駆動す
ると、音響光学素子からは周波数が異なる2つのレーザ
光ビームが異なる方向に出射されることになる。すなわ
ち、入射レーザ光の周波数をνとすると、ν+70MHz の
周波数の光ビームとν+ 71MHz の周波数の光ビームとが
互いに異なる方向へ出射されるようになる。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a fine structure measuring apparatus according to the present invention. In this example, a laser light source 11 that emits laser light of a single frequency is provided. As the laser light source 11, for example, a He-Ne gas laser that emits a laser beam having a wavelength of 6328 ° can be used. The laser light is made to enter the acousto-optical element 12 at a predetermined incident angle. The acousto-optic device 12 includes two oscillators 13a and 13b having slightly different frequencies and a double balanced modulator (abbreviated as DBM for short) and two slightly different frequencies from each other. Give a drive signal. In the present invention, the first oscillator 13
a is configured as a fixed oscillator, and the second oscillator 13b is configured as a variable oscillator. For example, the oscillation frequency of the first oscillator 13a can be set to 70.5 MHz, and the oscillation frequency of the second oscillator 13b can be set to 535/2 to 1605 / 2KHz. In this case, from DBM15, 70.5MHz ± 535/2 to 70.5MHz ± 1605
A / 2KHz drive signal will be output. For the time being,
The description will be made on the assumption that the output frequency of the second oscillator 13b is fixed to 500 KHz. When the acousto-optic device 12 is driven by two drive signals having different frequencies (ν1 and ν2), two laser light beams having different frequencies are emitted from the acousto-optic device in different directions. That is, assuming that the frequency of the incident laser light is ν, a light beam having a frequency of ν + 70 MHz and a light beam having a frequency of ν + 71 MHz are emitted in different directions.
【0017】このようにして音響光学素子12から射出さ
れる2つの光ビームをビームスプッリタ15に入射させ、
その反射面で反射される第1の光束と反射面を透過する
第2の光束とに分割する。第1の光束を第1の集光レン
ズ16で集光して第1の受光器17に入射させ、この第1の
受光器から発生される第1の電気信号を第1のプリアン
プ18で増幅する。この第1の受光器17に入射される第1
の光束は位相シフトマスクの影響を受けておらず、した
がって第1のプリアンプ18から出力される第1の電気信
号は位相基準信号として作用するものである。In this way, two light beams emitted from the acousto-optic element 12 are made incident on the beam splitter 15,
The light beam is split into a first light beam reflected by the reflection surface and a second light beam transmitted through the reflection surface. The first light beam is condensed by a first condenser lens 16 and made incident on a first light receiver 17, and a first electric signal generated from the first light receiver is amplified by a first preamplifier 18. I do. The first light incident on the first light receiver 17
Are not affected by the phase shift mask, and therefore, the first electric signal output from the first preamplifier 18 functions as a phase reference signal.
【0018】ビームスプリッタ15を透過する第2の光束
を対物レンズ19を介して検査すべき位相シフトマスク20
に入射させる。この位相シフトマスク20を透過した光束
を第2の集光レンズ21で集光して第2の受光器22に入射
させ、この第2の受光器から発生させる第2の電気信号
を第2のプリアンプ23で増幅する。上述した第1および
第2のプリアンプ18および23から出力される第1および
第2の電気信号を位相比較器24に供給して、これら両信
号の位相差を検出し、この位相差信号を出力端子25に出
力する。後述するようにこの位相比較器24から出力され
る位相差信号は被検体である位相シフトマスク20の位相
シフタを設けた部分と設けない部分とを透過する光の位
相差を表すものとなり、したがってこの位相差信号に基
づいて位相シフトマスク20の位相シフタによって生ずる
位相差を検出することができる。The phase shift mask 20 to inspect the second light beam transmitted through the beam splitter 15 through the objective lens 19
Incident on The light beam transmitted through the phase shift mask 20 is condensed by the second condenser lens 21 and made incident on the second light receiver 22, and the second electric signal generated from the second light receiver is converted into the second electric signal. It is amplified by the preamplifier 23. The first and second electric signals output from the first and second preamplifiers 18 and 23 are supplied to a phase comparator 24 to detect a phase difference between these two signals, and output the phase difference signal. Output to terminal 25. As will be described later, the phase difference signal output from the phase comparator 24 indicates the phase difference of the light transmitted through the portion of the phase shift mask 20 that is the subject, where the phase shifter is provided and the portion that is not provided with the phase shifter. The phase difference generated by the phase shifter of the phase shift mask 20 can be detected based on the phase difference signal.
【0019】次に、本例の微細構造の測定装置の動作を
説明する。図3は本例における音響光学素子12の作用を
示すものである。この音響光学素子12には周波数がνの
レーザ光ビームを所定の入射角度θで入射させる。音響
光学素子12の電極に周波数がそれぞれν1 およびν2
(ν1 <ν2 )の駆動信号をDBM 14から与えると、周波
数の変調を受けない透過光が入射方向と一致する方向に
射出するとともに周波数がν+ν1 の回折光とν+ν2
の回折光とが零次回折光に対して対称的に出射されるこ
とになる。このように、音響光学素子12は光の偏向のみ
ならず、周波数の変調も同時に行うものであるが、この
ような作用そのものは既知であり、例えば1992年5月発
行の「光学」、第21巻第5号、pp. 327-332 に記載され
ている。本発明においては、さらに音響光学素子12から
出射される回折光の方向が駆動信号の周波数によって変
化することを利用するものである。すなわち、駆動信号
の周波数がν1, ν2 のときの零次回折光に対する角度
がθ1 であるとすると、駆動信号の周波数がν1 ′,
ν2 ′に変化すると上記の角度はθ2 に変化することに
なる。本発明においては、音響光学素子12の上述した特
性を利用して互いに周波数が僅かに相違しているととも
に僅かに異なる出射方向が変化する2本の光ビームを発
生させるようにしている。Next, the operation of the microstructure measuring apparatus of this embodiment will be described. FIG. 3 shows the operation of the acousto-optic device 12 in this example. A laser light beam having a frequency ν is incident on the acousto-optic element 12 at a predetermined incident angle θ. The frequencies of the electrodes of the acousto-optic element 12 are ν1 and ν2, respectively.
When a drive signal (ν1 <ν2) is given from the DBM 14, transmitted light that is not frequency-modulated is emitted in a direction coinciding with the incident direction, and diffracted light with a frequency of ν + ν1 and ν + ν2.
Will be emitted symmetrically with respect to the zero-order diffracted light. As described above, the acousto-optic element 12 simultaneously performs not only the deflection of light but also the modulation of the frequency. Such an operation itself is known, for example, “Optics” published in May 1992, Vol. 5, No. 5, pp. 327-332. The present invention further utilizes the fact that the direction of the diffracted light emitted from the acousto-optic element 12 changes according to the frequency of the drive signal. That is, assuming that the angle with respect to the zero-order diffracted light when the frequency of the drive signal is ν1 and ν2 is θ1, the frequency of the drive signal is ν1 ′,
When the angle changes to ν2 ', the above angle changes to θ2. In the present invention, utilizing the above-described characteristics of the acousto-optic element 12, two light beams whose frequencies are slightly different from each other and whose emission directions change slightly are generated.
【0020】図4は位相シフトマスク20の構成を拡大し
て示すものであり、透明基板20a の上に位相シフタ20b
が選択的に形成されている。ここで、位相シフタ20b が
形成されていない部分と、位相シフタが形成された部分
とを光ビームが透過すると、位相のずれが生じることに
なる。すなわち、位相シフタ20b の厚さをdとし、屈折
率をnとし、光ビームの波長をλとし、位相差をΔφと
すると、これらの間には以下の式(1)で示すような関
係が成立する。FIG. 4 is an enlarged view showing the structure of the phase shift mask 20. A phase shifter 20b is provided on a transparent substrate 20a.
Are selectively formed. Here, when the light beam passes through a portion where the phase shifter 20b is not formed and a portion where the phase shifter is formed, a phase shift occurs. That is, assuming that the thickness of the phase shifter 20b is d, the refractive index is n, the wavelength of the light beam is λ, and the phase difference is Δφ, the relationship expressed by the following equation (1) is obtained. To establish.
【数1】 (Equation 1)
【0021】本発明においては、このように周波数が僅
かに相違する2本の光ビームを用いるので、これらの光
ビームがビートを生じることになる。このビートの周波
数は2本の光ビームの周波数の差に等しく、上述した位
相差Δφに等しい位相を有するものとなる。したがっ
て、このビート成分の位相を基準の位相と比較すること
によって位相シフトマスクの位相シフタによって導入さ
れる位相シフト量Δφを検出することができる。In the present invention, since two light beams having slightly different frequencies are used, these light beams generate a beat. The frequency of this beat is equal to the difference between the frequencies of the two light beams, and has a phase equal to the above-described phase difference Δφ. Therefore, the phase shift amount Δφ introduced by the phase shifter of the phase shift mask can be detected by comparing the phase of the beat component with the reference phase.
【0022】図5は第2の光束を構成する2本の光ビー
ムがともに位相シフトマスク20の位相シフタ20b を形成
していない部分を透過した場合に第1および第2のプリ
アンプ18および23から出力される第1および第2の電気
信号S1およびS2を示すものである。この場合にはこれら
第1および第2の電気信号S1およびS2の間には位相差Δ
t1が生じる。図6は2本の光ビームの一方が位相シフト
マスク20の位相シフタ20b を形成していない部分を透過
し、他方が位相シフタを形成した部分を透過した場合に
第1および第2のプリアンプ18および23から出力される
第1および第2の電気信号S1およびS2を示すものであ
る。この場合にはこれら第1および第2の電気信号S1お
よびS2の間には位相差Δt2が生じる。このように2本の
光ビームが位相シフタ20b を透過する場合と、しない場
合とでビート成分の位相が異なることになる。すなわ
ち、これらの位相差Δt1と、Δt2とを求めることによっ
て位相シフタによって導入される位相シフト量Δφを以
下の式(2)から求めることができる。なお、Tは第2
の電気信号S2の周期を示すものである。FIG. 5 shows that the first and second preamplifiers 18 and 23 transmit the two light beams constituting the second light beam when both light beams pass through the portion of the phase shift mask 20 where the phase shifter 20b is not formed. FIG. 3 shows first and second electric signals S1 and S2 to be output. In this case, there is a phase difference Δ between these first and second electric signals S1 and S2.
t1 occurs. FIG. 6 shows the first and second preamplifiers 18 when one of the two light beams passes through the portion of the phase shift mask 20 where the phase shifter 20b is not formed and the other passes through the portion where the phase shifter is formed. And 23 show the first and second electric signals S1 and S2 output from the first and second electric signals. In this case, a phase difference Δt2 occurs between the first and second electric signals S1 and S2. As described above, the phase of the beat component differs between when two light beams pass through the phase shifter 20b and when they do not. That is, by obtaining these phase differences Δt1 and Δt2, the phase shift amount Δφ introduced by the phase shifter can be obtained from the following equation (2). T is the second
Of the electric signal S2 of FIG.
【数2】 (Equation 2)
【0023】本発明においては、第1および第2の受光
器17および22では2本のコヒーレントな光ビームを重畳
して受光しているので、これらの受光器から出力される
第1および第2の電気信号S1およびS2は2本の光ビーム
のビート成分を表すものとなる。すなわち、受光器で検
出されるビート信号は、2つの光波による干渉縞が毎秒
2つの光波の周波数の差に等しい個数の縞だけ移動する
ようなものとなる。したがって、第1および第2の電気
信号S1およびS2の位相差を検出することによって位相シ
フトマスク20の位相シフタ20b によって導入される位相
差を検出することができる。この位相差は光強度そのも
ののを検出しているのではないので、光源の光強度の変
動に影響されることはなく、正確な測定ができる。In the present invention, the first and second light receivers 17 and 22 receive two coherent light beams in a superimposed manner, so that the first and second light receivers 17 and 22 output the first and second light beams. The electric signals S1 and S2 indicate the beat components of the two light beams. That is, the beat signal detected by the light receiver is such that the interference fringes due to the two light waves move by the number of fringes equal to the difference between the frequencies of the two light waves per second. Therefore, by detecting the phase difference between the first and second electric signals S1 and S2, the phase difference introduced by the phase shifter 20b of the phase shift mask 20 can be detected. Since this phase difference does not detect the light intensity itself, accurate measurement can be performed without being affected by fluctuations in the light intensity of the light source.
【0024】さらに、本発明においては上述したように
第2の発振器13b の発振周波数を変化させることによっ
て音響光学素子12から出射される光ビームの方向を変
えることができるので、位相シフトマスクのライン・ア
ンド・スペースに合うように2本の光ビームの間隔を調
整することができる。この場合、光ビームの周波数も変
化することになるが、この変調は2本の光ビームに対し
て同じように現れるので、そのビート成分には全く影響
はない。Further, in the present invention, as described above, the direction of the light beam emitted from the acousto-optic device 12 can be changed by changing the oscillation frequency of the second oscillator 13b. The distance between the two light beams can be adjusted to match the space. In this case, the frequency of the light beam also changes, but since this modulation appears in the same way for the two light beams, there is no effect on the beat component.
【0025】図7は本発明による微細構造の測定装置の
第2の実施例を示すものであり、前例と同一の部分には
同じ符号を付けて示した。単一周波数レーザ11としてHe
-Neレーザを用い、このレーザから放射されるレーザビ
ームをビームエキスパンダ51を経てビームの断面形状を
補正した後、音響光学素子12に所定の角度で入射させ
る。上述したようにこの音響光学素子12にはDBM14 から
可変周波数ν1 およびν2 の駆動信号を供給する。上述
したように音響光学素子12に入射されたレーザビームは
周波数が異なるとともに方向が異なる2本のレーザビー
ムとして出射される。これら2本のレーザビームをリレ
ーレンズ53および54を経て偏光ビームスプリッタ55に入
射させる。この偏光ビームスプリッタ55の偏光面は、こ
れらのレーザビームを透過するようなものに設定されて
いる。FIG. 7 shows a second embodiment of the fine structure measuring apparatus according to the present invention, in which the same parts as those in the previous example are denoted by the same reference numerals. He as a single frequency laser 11
Using a -Ne laser, a laser beam emitted from the laser is corrected for a cross-sectional shape of the beam via a beam expander 51, and then is incident on the acousto-optic element 12 at a predetermined angle. As described above, the acousto-optical element 12 is supplied with drive signals of variable frequencies ν1 and ν2 from the DBM 14. As described above, the laser beam incident on the acousto-optic element 12 is emitted as two laser beams having different frequencies and different directions. These two laser beams are made incident on a polarizing beam splitter 55 via relay lenses 53 and 54. The polarization plane of the polarization beam splitter 55 is set so as to transmit these laser beams.
【0026】上述した実施例においては、参照光ビーム
を取り出すために、ビームスプリッタを用いたが、本例
においては2本のレーザビームはビームスプリッタ55を
透過する。本例では参照光ビームを音響光学素子12から
出射される透過光ビームを用いる。この透過光ビームの
周波数はレーザ11から出射されるレーザビームの周波数
と同じであるが、その輝度は2周波発振器52から発生さ
れる2つの交流駆動信号の周波数の差に等しいことを確
かめた。すなわち、音響光学素子12から出射される透過
光ビームを利用することによって参照光を得ることがで
きることが判った。このように音響光学素子12から出射
される透過光ビームを用いると、上述した実施例のよう
に光ビームを分割するためのビームスプリッタが必要で
なくなり、その結果として位相シフトマスクに高輝度の
光ビームを入射させることができ、S/N が良好となり、
測定精度が向上する利点がある。さらに、前例において
は、参照ビームのビート成分を取るために2本の光ビー
ムを干渉させて受光する必要があるため、受光器を含め
た光学系の設定、調整が非常に微妙であったが、本例に
おいては単一の光ビームを受光すれば良いので、光学系
の設定、調整が非常に容易になる利点もある。また、測
定精度を向上するためには測定光ビームの光路長と参照
光ビームの光路長とを一致させるのが望ましいが、参照
用の2本の光ビームの光路長を長くすると安定性に欠け
るようになるが、本例においては参照光ビームは1本で
あるので、その光路長を長くしても安定となる効果があ
る。さらに、被検物体に入射される光ビームの光量の減
少を防止するためには、基準位相を与える参照信号を音
響光学素子12の駆動信号から電気的に形成することも考
えられるが、このようにして取り出した基準信号は、音
響光学素子を通ったものではないので、本質的に参照信
号としての位相精度を持っていないので、高い測定精度
を確保することはできない。In the above embodiment, a beam splitter is used to extract the reference light beam. In this embodiment, two laser beams pass through the beam splitter 55. In this example, a transmitted light beam emitted from the acousto-optic element 12 is used as the reference light beam. Although the frequency of the transmitted light beam was the same as the frequency of the laser beam emitted from the laser 11, it was confirmed that the luminance was equal to the difference between the frequencies of the two AC drive signals generated from the two-frequency oscillator 52. That is, it has been found that the reference light can be obtained by using the transmitted light beam emitted from the acousto-optic element 12. When the transmitted light beam emitted from the acousto-optic element 12 is used in this manner, a beam splitter for splitting the light beam as in the above-described embodiment is not required, and as a result, a high-brightness light is applied to the phase shift mask. Beam can be incident, S / N becomes good,
There is an advantage that measurement accuracy is improved. Furthermore, in the previous example, the setting and adjustment of the optical system including the photodetector were very delicate because it was necessary to interfere and receive the two light beams in order to take the beat component of the reference beam. In this example, since only a single light beam needs to be received, there is an advantage that the setting and adjustment of the optical system becomes very easy. In order to improve the measurement accuracy, it is desirable to make the optical path length of the measurement light beam coincide with the optical path length of the reference light beam. However, if the optical path length of the two reference light beams is increased, the stability is lacking. However, in this example, since the number of reference light beams is one, there is an effect that even if the optical path length is increased, the reference light beam becomes stable. Further, in order to prevent the light amount of the light beam incident on the test object from decreasing, it is conceivable that a reference signal for giving a reference phase is electrically formed from the drive signal of the acousto-optic element 12. Since the reference signal extracted in this manner does not pass through the acousto-optic element, it does not essentially have the phase accuracy as a reference signal, so that high measurement accuracy cannot be ensured.
【0027】図7に示すように音響光学素子12を直進す
る光レーザビーム56をリレーレンズ53を経て反射鏡57に
入射させた後、集光レンズ58によって第1のスリット付
きの受光器17に入射させる。このようにしてこの受光器
17から位相の基準となる第1の信号を発生させ、これを
プリアンプ18を経て位相比較器24の一方の入力端子に供
給する。偏光ビームスプリッタ55を透過した2本のレー
ザビームはリレーレンズ59、1/4 波長板60、スリット61
およびビームスプリッタ62を経て対物レンズ19に入射さ
せ、位相シフトマスク20の互いに接近した2つの部位に
集束して入射させる。この位相シフトマスク20はXYス
テージ63の上に載置する。位相シフトマスク20を透過し
た2本のレーザビームをコリメータレンズ64で平行光束
とし、ビームスプリッタ65を経てスリット付きの第2受
光器22に入射させる。この受光器22の出力端子をプリア
ンプ23を経てスイッチ66の一方の入力端子a に接続す
る。このスイッチ66の出力端子は位相比較器24の他方の
入力端子に接続する。したがって、スイッチ66を端子a
に接続する場合には、第1の受光器17からの第1の電気
信号の位相と、第2の受光器22からの第2の電気信号の
位相とを位相比較器24で比較することによって前例と同
様に位相シフトマスク20の位相シフタによって導入され
る位相シフト量を測定することができる。As shown in FIG. 7, an optical laser beam 56 which travels straight through the acousto-optic device 12 is made incident on a reflecting mirror 57 via a relay lens 53, and is then condensed by a condensing lens 58 to a photodetector 17 having a first slit. Make it incident. Thus this receiver
A first signal serving as a phase reference is generated from 17 and supplied to one input terminal of a phase comparator 24 via a preamplifier 18. The two laser beams transmitted through the polarizing beam splitter 55 are transmitted through a relay lens 59, a quarter-wave plate 60, and a slit 61.
Then, the light is made incident on the objective lens 19 via the beam splitter 62, and is focused and made incident on two portions of the phase shift mask 20 which are close to each other. The phase shift mask 20 is mounted on the XY stage 63. The two laser beams transmitted through the phase shift mask 20 are converted into parallel light beams by the collimator lens 64, and are incident on the second light receiver 22 having a slit via the beam splitter 65. The output terminal of the light receiver 22 is connected to one input terminal a of the switch 66 via the preamplifier 23. The output terminal of the switch 66 is connected to the other input terminal of the phase comparator 24. Therefore, switch 66 is connected to terminal a.
, The phase of the first electric signal from the first light receiver 17 and the phase of the second electric signal from the second light receiver 22 are compared by the phase comparator 24. As in the previous example, the amount of phase shift introduced by the phase shifter of the phase shift mask 20 can be measured.
【0028】本実施例においては、さらに位相シフトマ
スク20の表面で反射される2本のレーザビームを対物レ
ンズ19で集光し、ビームスプリッタ62、スリット61およ
び1/4 波長板60を経て偏光ビームスプリッタ55に入射さ
せる。このレーザビームは1/4 波長板60を2回透過して
いるので偏光方向が90°回転され、したがって偏光ビー
ムスプリッタ55で反射されることになる。このように偏
光ビームスプリッタ55で反射されたレーザビームをコリ
メータレンズ54によって平行光束とし、スリット付きの
第3の受光器68に入射させる。したがって、この第3の
受光器68は、位相シフトマスク20で反射された2本のレ
ーザビームの干渉成分であるビート成分を検出すること
になる。この第3の受光器68の出力信号をプリアンプ69
を経てスイッチ66の他方の入力端子b に供給する。した
がって、スイッチ66を端子b に切換えると、位相シフト
マスク20の表面の凹凸、すなわち位相シフタの膜厚を測
定することができる。なお、スリット61は、主として対
物レンズ19による散乱光を除去するために、いわゆるコ
ンフォーカル光学系を構成するもので図7の平面に垂直
な方向の巾が小さく、図7の平面に平行な方向に細長い
ものである。また、受光器17, 22および68に設けたスリ
ットは、受光面に入射する干渉縞の個数を制限して測定
感度を上げるもので、図7の紙面に平行な方向の巾が狭
いものである。In this embodiment, two laser beams reflected on the surface of the phase shift mask 20 are further condensed by the objective lens 19, and are polarized through the beam splitter 62, the slit 61 and the quarter-wave plate 60. The light is incident on the beam splitter 55. Since this laser beam has passed through the quarter-wave plate 60 twice, the polarization direction is rotated by 90 °, and is therefore reflected by the polarization beam splitter 55. The laser beam reflected by the polarizing beam splitter 55 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 54, and is incident on a third light receiver 68 having a slit. Therefore, the third light receiver 68 detects a beat component which is an interference component between the two laser beams reflected by the phase shift mask 20. The output signal of the third light receiver 68 is converted to a preamplifier 69.
To the other input terminal b of the switch 66. Therefore, when the switch 66 is switched to the terminal b, the unevenness on the surface of the phase shift mask 20, that is, the thickness of the phase shifter can be measured. The slit 61 constitutes a so-called confocal optical system for mainly removing scattered light from the objective lens 19, and has a small width in a direction perpendicular to the plane of FIG. 7 and a direction parallel to the plane of FIG. It is elongated. The slits provided in the light receivers 17, 22, and 68 increase the measurement sensitivity by limiting the number of interference fringes incident on the light receiving surface, and have a narrow width in a direction parallel to the paper of FIG. .
【0029】上述したように本実施例においては、スイ
ッチ66を切換えることによって位相シフトマスク20の位
相シフタによって導入される位相シフト量および位相シ
フタの膜厚を測定することができる。従来、位相シフト
マスクの特性を特定するために、位相シフタの膜厚が測
定されてきたが、実際の測定はプローブを用いる接触法
で行われている。しかし、この方法は非常に精度の悪い
ものであるととともに測定も面倒なものであった。本実
施例では、非接触で位相シフタの膜厚を簡単にかつ非常
に高精度で測定することができ、しかも同時に位相シフ
ト量も測定されるので、位相シフトマスクに関するきわ
めて有用な情報を与えるものである。本実施例によって
実際に位相シフトマスクの位相シフタの位相シフト量お
よび膜厚を測定した結果を次表に示す。なお、位相シフ
ト量は角度で表し、膜厚はnmの単位で表している。ま
た、上段の結果は対物レンズの倍率を10倍とし、石英基
板の上にクロムパターンを形成し、その上に位相シフタ
として石英の屈折率と殆ど同じ材料を形成したものであ
り、下段の結果は20倍の対物レンズを用い、石英基板の
表面に凹凸を形成した位相シフトマスクを測定したもの
である。さらに、それぞれ同一の部位を5回測定するよ
うにしているが、順次の測定の間でXYステージを移動
させているので、厳密には全く同一の点を測定している
ものではない。As described above, in this embodiment, by switching the switch 66, the amount of phase shift introduced by the phase shifter of the phase shift mask 20 and the thickness of the phase shifter can be measured. Conventionally, the film thickness of the phase shifter has been measured in order to specify the characteristics of the phase shift mask, but the actual measurement is performed by a contact method using a probe. However, this method is very inaccurate and the measurement is troublesome. In this embodiment, the thickness of the phase shifter can be measured easily and with very high accuracy in a non-contact manner, and at the same time, the amount of phase shift is also measured. It is. The results of actually measuring the phase shift amount and the film thickness of the phase shifter of the phase shift mask according to the present embodiment are shown in the following table. The phase shift amount is represented by an angle, and the film thickness is represented by a unit of nm. The results in the upper row were obtained by setting the magnification of the objective lens to 10 times, forming a chromium pattern on a quartz substrate, and forming a phase shifter on top of the same material as the refractive index of quartz. Shows a measurement of a phase shift mask having irregularities formed on the surface of a quartz substrate using a 20 × objective lens. Furthermore, the same part is measured five times. However, since the XY stage is moved between successive measurements, exactly the same point is not measured exactly.
【表1】 [Table 1]
【0030】さらに、図7に示す実施例においては、照
明ランプ70を設け、それから放射される光を集光レンズ
71、ビームスプリッタ65を経て位相シフトマスク20の下
方から照射して位相シフトマスクを照明し、さらに位相
シフトマスクの像を対物レンズ19およびビームスプリッ
タ62を介してCCDカメラ72で撮像するようにしてい
る。このCCDカメラ72の出力画像信号をモニタ73に供
給して位相シフトマスク20の測定部位を観察できるよう
に構成する。Further, in the embodiment shown in FIG. 7, an illumination lamp 70 is provided, and the light radiated therefrom is condensed by a condenser lens.
71, illuminate the phase shift mask by irradiating from below the phase shift mask 20 through the beam splitter 65, and further take an image of the phase shift mask with the CCD camera 72 via the objective lens 19 and the beam splitter 62. I have. The output image signal of the CCD camera 72 is supplied to the monitor 73 so that the measurement site of the phase shift mask 20 can be observed.
【0031】図8は本発明による微細構造の測定装置の
信号処理部分の他の実施例を示すものであり、これは図
2および図7に示された測定装置に適用できるものであ
る。固定周波数の信号を発生する第1の発振器13a は安
定に発振する水晶振動子を有する局部発振器を以て構成
する。この第1の発振器13a の発振周波数は、例えば7
1.5MHz とする。本例では可変周波数の信号を発生する
第2の発振器13b にバリキャップを用い、可変抵抗によ
ってそのバイアス電圧を制御して発振周波数を変化させ
るようにした可変LC発振器101 を以て構成する。本例で
は、この可変LC発振器101 の発振周波数を990 〜2060KH
z の範囲で変化させることができるものとする。この発
振器101 の出力信号を第1のDBM 102 の一方の入力端子
に供給する。このDBM 102 の他方の入力端子には水晶発
振器103 から455KHzの信号を供給する。したがって、DB
M 102 からはこれら2つの入力信号の周波数の和および
差の信号、すなわち990 ±455KHz〜2060±455KHzの信号
が出力されることになる。この出力信号をフィルタ104
に通して下側の周波数帯の信号、すなわち535 〜1650KH
z の信号のみを抽出する。さらに、この信号を増幅器10
5 で増幅した後、1/2分周器106 に供給して535/2 〜162
0/2KHz の信号を生成する。この信号の波形は矩形波に
近いものであり、音響光学素子12を駆動するのに適さな
いので、フィルタ107 に通して正弦波に近い信号とし、
これを増幅器108 を経て第2のDBM 14に供給する。した
がって、DBM 14からは、71.5MHz ± 535/2KHz 〜71.5MH
z ± 1620/2KHzの駆動信号が出力されることになる。FIG. 8 shows another embodiment of the signal processing portion of the fine structure measuring apparatus according to the present invention, which is applicable to the measuring apparatuses shown in FIGS. 2 and 7. The first oscillator 13a for generating a fixed frequency signal is constituted by a local oscillator having a crystal oscillator which oscillates stably. The oscillation frequency of the first oscillator 13a is, for example, 7
1.5MHz. In this example, a varicap is used for the second oscillator 13b that generates a signal of a variable frequency, and the variable oscillator is configured to control the bias voltage by a variable resistor to change the oscillation frequency. In this example, the oscillation frequency of the variable LC oscillator 101 is 990 to 2060 KH
It can be changed in the range of z. The output signal of the oscillator 101 is supplied to one input terminal of the first DBM 102. A 455 KHz signal is supplied from the crystal oscillator 103 to the other input terminal of the DBM 102. Therefore, DB
M 102 outputs a signal of the sum and difference of the frequencies of these two input signals, that is, a signal of 990 ± 455 KHz to 2060 ± 455 KHz. This output signal is filtered 104
Through the lower frequency band signal, i.e. 535 ~ 1650KH
Extract only the signal of z. In addition, this signal is
After amplification at 5, the signal is supplied to a 1/2 frequency divider 106 to be 535/2 to 162
Generates 0 / 2KHz signal. Since the waveform of this signal is close to a square wave and is not suitable for driving the acousto-optic element 12, the signal passes through the filter 107 to be a signal close to a sine wave.
This is supplied to the second DBM 14 via the amplifier 108. Therefore, from DBM 14, 71.5MHz ± 535 / 2KHz ~ 71.5MHZ
A drive signal of z ± 1620 / 2KHz will be output.
【0032】参照光ビームを受光する第1の受光器17の
出力信号はプリアンプ18を経て位相比較回路24に供給す
る。本例においては、この位相比較回路24には、第1の
DBM111 を設け、その一方の入力端子にはプリアンプ18
の出力信号を供給し、他方の入力端子には上述した可変
LC発振器101 の出力信号を供給する。プリアンプ18から
の出力信号は2本の光ビームのビート成分であるので、
その周波数は535KHz〜1605KHz の間にあり、可変LC発振
器101 からの出力信号の周波数は990 〜2060KHz である
ので、第1のDBM 111 からは990 ± 535KHz 〜2060±16
05KHz の信号が出力されるが、差の周波数は常に455KHz
となる。すなわち、可変LC発振器101 の発振周波数をど
のように変化させてもDBM 111 の出力信号には455KHzの
信号が含まれることになる。このDBM 111 の出力信号を
フィルタ112 に通してこの455KHzの信号を抽出する。こ
のフィルタ112 の出力信号を増幅器113 で増幅した後、
第2のDBM 114 の一方の入力端子に供給し、他方の入力
端子には固定発振器115 から発生される456KHzの信号を
供給する。この第2のDBM 114 の出力信号をフィルタ11
6 に通して差の周波数成分を取り出し、これを第1の電
気信号として位相比較器117 の一方の入力端子に供給す
る。The output signal of the first light receiver 17 for receiving the reference light beam is supplied to the phase comparison circuit 24 via the preamplifier 18. In this example, the phase comparison circuit 24 includes the first
DBM111 is provided, and one input terminal
Output signal, and the other input terminal
The output signal of the LC oscillator 101 is supplied. Since the output signal from the preamplifier 18 is a beat component of two light beams,
The frequency is between 535 KHz to 1605 KHz, and the frequency of the output signal from the variable LC oscillator 101 is 990 to 2060 KHz, so from the first DBM 111 990 ± 535 KHz to 2060 ± 16
05KHz signal is output, but the difference frequency is always 455KHz
Becomes That is, no matter how the oscillation frequency of the variable LC oscillator 101 is changed, the output signal of the DBM 111 includes a 455 KHz signal. The output signal of the DBM 111 is passed through a filter 112 to extract the 455 KHz signal. After the output signal of the filter 112 is amplified by the amplifier 113,
The signal is supplied to one input terminal of the second DBM 114, and the other input terminal is supplied with a 456 KHz signal generated from the fixed oscillator 115. The output signal of the second DBM 114 is filtered 11
6 to extract the difference frequency component, and supply this as a first electric signal to one input terminal of the phase comparator 117.
【0033】微細構造で位相シフトを受けた光ビームを
受光する第2の受光素子22から出力される信号も上述し
たところと全く同様に処理するために、第3のDBM 118
、フィルタ119 、増幅器120 、第4のDBM 121 および
フィルタ122 を設け、第4のDBM 121 には固定発振器11
5 の出力信号を供給する。このようにしてフィルタ122
から出力される1KHzの信号を第2の電気信号として位相
比較器117 の他方の入力端子に供給する。本例ではこの
位相比較器117 をディジタル位相比較器を以て構成する
が、上述したように第1および第2の電気信号の周波数
は1KHz となっているので、サンプリング数を飛躍的に
増大させることができ、したがって位相差を高精度で測
定することができる。このようにして測定した位相差を
表示器123から出力する。The signal output from the second light receiving element 22 that receives the light beam having the fine structure and having undergone the phase shift is processed in the same manner as described above.
, A filter 119, an amplifier 120, a fourth DBM 121 and a filter 122, and the fourth DBM 121 has a fixed oscillator 11.
5 output signal. Thus, the filter 122
Is supplied to the other input terminal of the phase comparator 117 as a second electric signal. In this embodiment, the phase comparator 117 is constituted by a digital phase comparator. However, since the frequencies of the first and second electric signals are 1 KHz as described above, the number of samplings can be drastically increased. Therefore, the phase difference can be measured with high accuracy. The phase difference measured in this way is output from the display 123.
【0034】図9は本実施例における信号波形を示すも
のである。例えば、図9Aおよび9Bに示す455KHzおよび99
0KHzの信号をDBM 102 に供給するとDBM からは図9Cに示
すように535KHzの信号と1525KHz の信号とが重畳された
信号が出力される。これをフィルタ104 に通すことによ
って535KHzの信号を抽出する。この信号は図9Dにしめす
ように正弦波に近いものであるが、この信号の周波数を
1/2 とするために図9Eに示すような矩形波に変換し、こ
れを分周器106 に供給すると、その出力信号は図9Fに示
すような矩形波となる。上述したようにこのような矩形
波は音響光学素子12を駆動するのに適していないので、
フィルタ107 に通して図9Gに示すような正弦波に変換す
る。FIG. 9 shows a signal waveform in this embodiment. For example, 455 KHz and 99 shown in FIGS. 9A and 9B.
When the 0 KHz signal is supplied to the DBM 102, the DBM outputs a signal in which the 535 KHz signal and the 1525 KHz signal are superimposed as shown in FIG. 9C. This is passed through a filter 104 to extract a 535 KHz signal. This signal is close to a sine wave as shown in FIG. 9D, but the frequency of this signal is
When the signal is converted into a rectangular wave as shown in FIG. 9E in order to reduce the frequency to 1/2 and supplied to the frequency divider 106, the output signal becomes a rectangular wave as shown in FIG. 9F. As described above, since such a square wave is not suitable for driving the acousto-optic element 12,
The signal passes through a filter 107 and is converted into a sine wave as shown in FIG. 9G.
【0035】上述した実施例においては、位相比較回路
24にDBM を設け、音響光学素子12の駆動信号を生成する
可変LC発振器101 の出力信号と、第1および第2の受光
器17および22から出力される信号とを混合するようにし
たが、次にその作用について説明する。本発明において
は音響光学素子12の駆動信号の周波数を変化させて微細
構造に入射する2本の光ビームの間隔を調整するように
している。したがって、第1および第2の受光器17およ
び22の出力信号の周波数は、上述した数値例では535 〜
1605KHz の範囲で変化することになる。そのため、これ
らの受光器の出力信号を処理する回路としては図10A に
示すように少なくとも1070KHz の広い帯域を有する必要
がある。一方、受光器17および22の出力信号には全帯域
に亘って大きなノイズNが重畳されている。したがっ
て、位相比較器117 に供給される第1および第2の電気
信号には非常に多くのノイズが含まれることになり、こ
れらの電気信号の位相差を正確に検出することができな
い。これに対し上述した実施例においては、DBM 111 お
よび118 を設け、駆動信号の周波数の変化に拘らず常に
455KHzの信号を取り出すようにしているので、後段の回
路は図10B に示すように3 〜5KHzの非常に狭い帯域を有
するもので足りるようになる。したがって、図10A の場
合と同じレベルのノイズNが存在していてもS/N は高く
なり、位相比較器117 における位相差の検出を正確に行
うことができるようになり、測定精度を向上することが
できる。In the above embodiment, the phase comparison circuit
24, a DBM is provided to mix the output signal of the variable LC oscillator 101 for generating the drive signal of the acousto-optic element 12 with the signals output from the first and second light receivers 17 and 22, Next, the operation will be described. In the present invention, the frequency of the drive signal of the acousto-optic element 12 is changed to adjust the interval between two light beams incident on the fine structure. Therefore, the frequency of the output signal of the first and second photodetectors 17 and 22 is 535 to 550 in the above numerical example.
It will change in the range of 1605KHz. Therefore, a circuit for processing the output signals of these light receivers needs to have a wide band of at least 1070 KHz as shown in FIG. 10A. On the other hand, a large noise N is superimposed on the output signals of the light receivers 17 and 22 over the entire band. Therefore, the first and second electric signals supplied to the phase comparator 117 contain a very large amount of noise, and the phase difference between these electric signals cannot be accurately detected. On the other hand, in the above-described embodiment, the DBMs 111 and 118 are provided, so that the
Since a signal of 455 KHz is taken out, a circuit having a very narrow band of 3 to 5 KHz is sufficient as shown in FIG. 10B. Therefore, even if noise N of the same level as in the case of FIG. 10A is present, the S / N is increased, and the phase difference can be accurately detected in the phase comparator 117, thereby improving the measurement accuracy. be able to.
【0036】図9は本発明による微細構造の測定装置の
信号処理回路の他の実施例を示すブロック図である。図
8に示した実施例においては、DBM 102 の出力信号を1/
2 に分周してDBM 108 に供給し、可変発振器101 の出力
信号をそのままDBM 111 および118 に供給するようにし
たが、本例においてはDBM 102 の出力信号を分周せずに
DBM 108 に供給し、可変発振器101 の出力信号を逓倍回
路130 によって2倍に逓倍してDBM 111 および118 に供
給するようにする。また、本例では増幅器113および120
の出力信号をそのまま位相比較器117 に供給する。そ
の他の構成を図8に示した実施例と同様であるので説明
を省略する。本例においても、音響光学素子12の駆動信
号の周波数を変化させることによって微細構造に入射す
る2本の光ビームの間隔を調整することができ、しかも
可変LC発振器101 の出力信号を位相比較回路24のDBM 11
1 および118 に供給して第1および第2の受光器17およ
び22から出力される信号と混合して一定の周波数の信号
を抽出するようにしたので、位相差を正確に検出するこ
とができる。FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of the signal processing circuit of the fine structure measuring apparatus according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 8, the output signal of DBM 102 is 1 /
The output signal of the variable oscillator 101 is supplied to the DBMs 111 and 118 as it is, while being divided by 2 and supplied to the DBM 108, but in this example, the output signal of the DBM 102 is not divided but divided.
The output signal of the variable oscillator 101 is supplied to the DBM 108 and doubled by the multiplier 130 to be supplied to the DBMs 111 and 118. Also, in this example, the amplifiers 113 and 120
Is supplied to the phase comparator 117 as it is. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG. Also in this example, by changing the frequency of the drive signal of the acousto-optical element 12, the interval between the two light beams incident on the fine structure can be adjusted, and the output signal of the variable LC oscillator 101 is compared with the phase comparison circuit. 24 DBMs 11
1 and 118 are mixed with the signals output from the first and second photodetectors 17 and 22 to extract a signal of a constant frequency, so that the phase difference can be accurately detected. .
【0037】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例では位相シフトマスクの位相シフタ
を測定するものとしたが、他の微細構造を測定すること
ができる。また、図7に示した実施例において、第2の
受光器を省き、被検物体の表面の形状のみを測定するよ
うに変更することができる。さらに、音響光学素子を駆
動するに当たって発振周波数の異なる2つの発振器を用
い、その何れか一方または双方の発振周波数を可変とし
て2本の光ビームの間隔を調整するようにしても良い。The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified and modified. For example, in the above-described embodiment, the phase shifter of the phase shift mask is measured. However, other fine structures can be measured. Further, the embodiment shown in FIG. 7 can be modified so that the second light receiver is omitted and only the shape of the surface of the test object is measured. Further, in driving the acousto-optic element, two oscillators having different oscillation frequencies may be used, and one or both of the oscillation frequencies may be made variable to adjust the interval between the two light beams.
【0038】[0038]
【発明の効果】上述した本発明による微細構造の測定装
置においては、差動光ヘテロダイン干渉計測の原理を応
用するものであるから、測定精度をきわめて高くするこ
とができ、しかも音響光学素子の駆動信号の周波数を変
化させることによって微細構造に照射される2本の光ビ
ームの間隔を変えるようにしたので、光学系の可動部が
なくなり、ビーム間隔を正確にかつ容易に変えることが
できる。また、第1および第2の受光器からの出力信号
の位相差を検出するものであるから、光源から放射され
る光ビームの強度が変動しても、測定誤差となならず、
例えば位相シフトマスクにより導入される位相差を非常
に正確に測定することができる。さらに、音響光学素子
の駆動信号を位相比較回路に供給して受光器の出力信号
と混合することによっていわゆるスーパーヘテロダイン
と同様の効果が得られ位相差をノイズに影響されること
なく正確に検出することができる。また、被検物体を透
過する光ビームのみでなく、これで反射される光ビーム
をも受光するようにした本発明による微細構造の測定装
置によれば、位相シフト量のみでなく、表面の形状まで
正確に測定することができ、一層有用な情報を得ること
ができる。さらに、音響光学素子の透過光ビームから参
照光ビームを得るようにした本発明による微細構造の測
定装置によれば、被検物体に高輝度の光ビームを入射さ
せることができるとともに測定の安定性をさらに向上す
ることができる。In the above-described measuring apparatus for a fine structure according to the present invention, since the principle of differential optical heterodyne interferometry is applied, the measuring accuracy can be extremely increased, and the driving of the acousto-optical element can be performed. By changing the frequency of the signal to change the interval between the two light beams irradiated to the fine structure, there is no movable part in the optical system, and the beam interval can be changed accurately and easily. Further, since the phase difference between the output signals from the first and second photodetectors is detected, even if the intensity of the light beam emitted from the light source fluctuates, no measurement error occurs,
For example, the phase difference introduced by a phase shift mask can be measured very accurately. Further, by supplying the drive signal of the acousto-optic element to the phase comparison circuit and mixing it with the output signal of the light receiver, the same effect as that of a so-called superheterodyne is obtained, and the phase difference is accurately detected without being affected by noise. be able to. In addition, according to the measuring apparatus for a fine structure according to the present invention, which receives not only a light beam transmitted through a test object but also a light beam reflected thereby, not only the phase shift amount but also the surface shape Can be measured accurately, and more useful information can be obtained. Further, according to the fine structure measuring apparatus according to the present invention in which the reference light beam is obtained from the transmitted light beam of the acousto-optic element, a high-brightness light beam can be made incident on the test object and the measurement stability can be improved. Can be further improved.
【図1】 図1は、位相シフトマスク上に照射される2
本の光ビームのスポットと位相シフタとの位置関係を示
す平面図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a phase shift mask irradiated on a phase shift mask.
It is a top view which shows the positional relationship of the spot of a book light beam, and a phase shifter.
【図2】 図2は、本発明による微細構造の測定装置の
一実施例の全体の構成を示す全図である。FIG. 2 is an overall view showing an entire configuration of an embodiment of a microstructure measuring apparatus according to the present invention.
【図3】 図3は、本発明において2本の光ビームの間
隔を変化させる状況を示す線図である。FIG. 3 is a diagram showing a situation in which the interval between two light beams is changed in the present invention.
【図4】 図4は、位相シフタを透過した光束と透過し
ない光束との位相差を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing a phase difference between a light beam transmitted through a phase shifter and a light beam not transmitted.
【図5】 図5は、位相シフタを透過しない場合に検出
される第1および第2の電気信号の位相関係を示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram illustrating a phase relationship between first and second electric signals detected when the electric signal does not pass through the phase shifter.
【図6】 図6は、一方の光ビームが位相シフタを透過
する場合に検出される第1および第2の電気信号を示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing first and second electric signals detected when one light beam passes through a phase shifter.
【図7】 図7は、本発明による微細構造の測定装置の
第2の実施例の構成を示す線図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of the fine structure measuring apparatus according to the present invention.
【図8】 図8は、本発明による信号処理回路部分の第
1の実施例の構成を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a first embodiment of a signal processing circuit according to the present invention.
【図9】 図9A〜Gは、同じその動作を示す信号波形
図である。9A to 9G are signal waveform diagrams showing the same operation.
【図10】 図10AおよびBは、同じくその動作を示
す波形図である。FIGS. 10A and 10B are waveform diagrams showing the same operation.
【図11】 図11は、本発明による信号処理部分の第
2の実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a second embodiment of the signal processing section according to the present invention.
11 単一周波数レーザ 12 音響光学素子 13a 固定発振器 13b 可変発振器 14 二重平衡変調器( DBM ) 15 ビームスプリッタ 16, 21 第1および第2の集光レンズ 17, 22 第1および第2の受光器 18, 23 第1および第2のプリアンプ 19 対物レンズ 20 位相シフトマスク 24 位相比較回路 51 ビームエキスパンダ 52 2周波発振器 53, 54, 59 リレーレンズ 55 偏光ビームスプリッタ 56 透過光ビーム 57 反射鏡 58, 71 集光レンズ 60 1/4 波長板 61 スリット 62, 65 ビームスプリッタ 63 XYステージ 64, 67 コリメータレンズ 66 スイッチ 68 第3の受光器 69 プリアンプ 70 照明ランプ 72 CCDカメラ 73 モニタ 101 可変LC発振器 102 DBM 103 固定発振器 104, 107 フィルタ 106 分周器 111, 118 DBM 112, 116, 119, 122 フィルタ 114. 121 DBM 115 固定発振器 117 ディジタル位相比較器 130 逓倍器 11 Single frequency laser 12 Acousto-optic device 13a Fixed oscillator 13b Variable oscillator 14 Double balanced modulator (DBM) 15 Beam splitter 16, 21 First and second condenser lenses 17, 22 First and second receiver 18, 23 First and second preamplifiers 19 Objective lens 20 Phase shift mask 24 Phase comparison circuit 51 Beam expander 52 Two-frequency oscillator 53, 54, 59 Relay lens 55 Polarizing beam splitter 56 Transmitted light beam 57 Reflecting mirror 58, 71 Condenser lens 60 1/4 wavelength plate 61 Slit 62, 65 Beam splitter 63 XY stage 64, 67 Collimator lens 66 Switch 68 Third light receiver 69 Preamplifier 70 Illumination lamp 72 CCD camera 73 Monitor 101 Variable LC oscillator 102 DBM 103 Fixed Oscillator 104, 107 Filter 106 Divider 111, 118 DBM 112, 116, 119, 122 Filter 114.121 DBM 115 Fixed oscillator 117 Digital phase comparator 130 Multiplier
Claims (7)
と、 該光源から放射される単一周波数の光ビームを受け、周
波数が僅かに相違し、出射方向が異なる2本の光ビーム
を発生する音響光学素子と、 該音響光学素子に僅かに周波数が異なる第1および第2
の駆動信号を供給する駆動回路と、 前記音響光学素子から出射される2本の光ビームを、測
定すべき微細構造に入射させる光学手段と、 前記音響光学素子から放射される2本の光ビームのビー
ト成分を表す第1の電気信号を発生する第1の受光手段
と、 前記微細構造を透過した光束または微細構造で反射され
た光束を受光して、前記2本の光ビームのビート成分を
表す第2の電気信号を発生する第2の受光手段と、 前記第1および第2の受光手段から発生される第1およ
び第2の電気信号の位相を比較して前記微細構造による
位相シフト量を検出する位相比較手段とを具える微細構
造の測定装置において、 前記音響光学素子に供給される僅かに周波数が異なる信
号を作成する駆動回路に可変発振回路を設け、これら周
波数を変化させることによって微細構造に入射する2本
の光ビーム間の距離を変えるように構成し、さらに前記
可変発振回路の出力信号を前記位相比較手段に供給し、
前記第1および第2の受光手段から出力される第1およ
び第2の電気信号とそれぞれ混合して差の周波数を有す
る第3および第4の電気信号を取り出し、これら第3お
よび第4の電気信号の位相を比較して微細構造による位
相シフト量を検出するように構成したことを特徴とする
微細構造の測定装置。1. A light source that emits a single-frequency light beam, and receives a single-frequency light beam emitted from the light source and generates two light beams having slightly different frequencies and different emission directions. Acousto-optic element, and first and second acousto-optic elements having slightly different frequencies
A driving circuit that supplies a driving signal of the following; an optical unit that causes two light beams emitted from the acousto-optic element to enter a fine structure to be measured; and two light beams emitted from the acousto-optic element A first light receiving means for generating a first electric signal representing a beat component of: a light flux transmitted through the fine structure or a light flux reflected by the fine structure; and a beat component of the two light beams. A second light receiving means for generating a second electric signal, and a phase shift amount by the fine structure by comparing the phases of the first and second electric signals generated from the first and second light receiving means. A fine structure measuring device comprising: a variable oscillation circuit provided in a drive circuit for generating a signal having a slightly different frequency to be supplied to the acousto-optical element; By configured to vary the distance between the two light beams incident on the microstructure, and further supplies an output signal of the variable oscillation circuit to said phase comparing means,
The third and fourth electric signals having different frequencies are extracted by mixing with the first and second electric signals output from the first and second light receiving means, respectively, and these third and fourth electric signals are extracted. An apparatus for measuring a fine structure, wherein a phase shift of the fine structure is detected by comparing signal phases.
子から出射される零次光ビームを受光して前記第1の電
気信号を発生するように構成したことを特徴とする請求
項2記載の微細構造測定装置。2. The apparatus according to claim 2, wherein said first light receiving means is configured to receive a zero-order light beam emitted from said acousto-optic element and generate said first electric signal. The microstructure measuring apparatus according to the above.
放射される2本の光ビームを分割するビーム分割手段を
設け、このビーム分割手段によって分割された一方の光
束を前記微細構造に入射させるようにし、前記第1の受
光手段を、前記ビーム分割手段によって分割された他方
の光束を受光して前記第1の電気信号を発生するように
構成したことを特徴とする請求項2記載の微細構造測定
装置。3. The optical means is provided with a beam splitting means for splitting two light beams radiated from the acousto-optic element, and one of the light beams split by the beam splitting means is incident on the fine structure. The first light receiving means is configured to receive the other light beam split by the beam splitting means and generate the first electric signal. Structure measuring device.
可変発振器と、第1の局部発振器と、これら可変発振器
および第1の局部発振器の出力信号を混合する第1の二
重平衡変調器と、この第1の二重平衡変調器の出力信号
を分周する分周手段と、第2の局部発振器と、前記分周
手段の出力信号と第2の局部発振器の出力信号とを混合
する第2の二重平衡変調器とを設け、この第2の二重平
衡変調器から出力される周波数が僅かに相違する2つの
信号を前記第1および第2の駆動信号として前記音響光
学素子に供給するように構成し、 前記位相比較手段には、前記可変発振器から出力される
信号を前記第1および第2の受光手段の出力信号とそれ
ぞれ混合して前記第3および第4の電気信号を出力する
第3および第4の二重平衡変調器と、これら第3および
第4の二重平衡変調器の出力信号から微細構造による位
相シフト成分を表す信号を抽出する第1および第2のフ
ィルタと、これら第1および第2のフィルタの出力信号
の位相を比較する位相比較器とを設けたことを特徴とす
る請求項2記載の微細構造の測定装置。4. A variable oscillation circuit provided in the drive circuit,
A variable oscillator, a first local oscillator, a first double balanced modulator for mixing the output signals of the variable oscillator and the first local oscillator, and an output signal of the first double balanced modulator. Frequency dividing means, a second local oscillator, and a second double balanced modulator for mixing an output signal of the frequency dividing means and an output signal of the second local oscillator. The two balanced signals output from the double balanced modulator are supplied to the acousto-optic element as the first and second drive signals, and the phase comparing means includes the variable signal. Third and fourth double balanced modulators for mixing the signal output from the oscillator with the output signals of the first and second light receiving means and outputting the third and fourth electric signals, respectively; From the output signals of the third and fourth double balanced modulators, A first and a second filter for extracting a signal representing a phase shift component by a fine structure, and a phase comparator for comparing the phases of output signals of the first and the second filters are provided. Item 3. An apparatus for measuring a microstructure according to Item 2.
可変発振器と、第1の局部発振器と、これら可変発振器
および第1の局部発振器の出力信号を混合する第1の二
重平衡変調器と、第2の局部発振器と、前記第1の二重
平衡変調器の出力信号と第2の局部発振器の出力信号と
を混合する第2の二重平衡変調器とを設け、この第2の
二重平衡変調器から出力される周波数が僅かに相違する
2つの信号を前記第1および第2の駆動信号として前記
音響光学素子に供給するように構成し、 前記位相比較手段には、前記可変発振器から出力される
信号の周波数を逓倍する逓倍回路と、この逓倍回路の出
力信号を前記第1および第2の受光手段の出力信号とそ
れぞれ混合して前記第3および第4の電気信号を出力す
る第3および第4の二重平衡変調器と、これら第3およ
び第4の二重平衡変調器の出力信号から微細構造による
位相シフト成分を表す信号を抽出する第1および第2の
フィルタと、これら第1および第2のフィルタの出力信
号の位相を比較する位相比較器とを設けたことを特徴と
する請求項2記載の微細構造の測定装置。5. A variable oscillation circuit provided in the drive circuit,
A variable oscillator, a first local oscillator, a first double balanced modulator for mixing the output signals of the variable oscillator and the first local oscillator, a second local oscillator, and the first double balanced A second double balanced modulator for mixing the output signal of the modulator and the output signal of the second local oscillator, wherein the frequency output from the second double balanced modulator is slightly different; The first and second drive signals are supplied to the acousto-optic element as the first and second drive signals, and the phase comparing means includes a multiplying circuit for multiplying a frequency of a signal output from the variable oscillator. Third and fourth double balanced modulators for mixing the output signal of the multiplier circuit with the output signals of the first and second light receiving means and outputting the third and fourth electric signals; Output signals of third and fourth double balanced modulators A first and a second filter for extracting a signal representing a phase shift component due to a fine structure from a signal, and a phase comparator for comparing phases of output signals of the first and the second filters. The apparatus for measuring a microstructure according to claim 2.
を以て構成したことを特徴とする請求項5または6記載
の微細構造の測定装置。6. An apparatus for measuring a fine structure according to claim 5, wherein said phase comparator comprises a digital phase comparator.
と、この第3の局部発振器の出力信号と、前記第1およ
び第2のフィルタから出力される第3および第4の電気
信号とを混合する第5および第6の二重平衡変調器とを
設け、これら第5および第6の二重平衡変調器の出力信
号を前記位相比較器に供給するように構成したことを特
徴とする請求項6または7記載の微細構造の測定装置。7. The phase comparison means includes a third local oscillator, an output signal of the third local oscillator, and third and fourth electric signals output from the first and second filters. And a fifth and a sixth double balanced modulator that mixes the output signals of the first and second double balanced modulators, and the output signals of the fifth and sixth double balanced modulators are supplied to the phase comparator. An apparatus for measuring a fine structure according to claim 6.
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JP12416493A JP3340792B2 (en) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | Microstructure measuring device |
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JPH06331321A JPH06331321A (en) | 1994-12-02 |
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1993
- 1993-05-26 JP JP12416493A patent/JP3340792B2/en not_active Expired - Lifetime
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