(57)【要約】【課題】マスク使用時の露光条件下での解像限界以下の微細パターンを形成した領域を有するグレートーンマスクにおける半透光部の欠陥有無を正確に判定でき、欠陥検査の信頼性を向上させたグレートーンマスクの欠陥検査方法を提供する。【解決手段】遮光部と透光部と半透光部とを有し、半透光部がマスク使用時に露光する露光条件下での解像限界以下の微細遮光パターンを形成した領域を有するグレートーンマスクの欠陥検査方法であって、半透光部を走査して透過率信号を得る工程と、該透過率信号を予め設けられた半透光部における透過率許容値と比較し、半透光部の欠陥有無を判定する判定工程を有する。上記透過率信号を得る工程では、半透光部を所定の光源によって照射し、半透光部を透過した透過光束によるジャストフォーカス位置から所定量デフォーカスされた像を撮像手段により撮像し、該撮像画像から透過率信号を得る。【選択図】図１
2008216590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮光部と、透光部と、透過量を調整した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減して被転写体上のフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とする半透光部とを有するグレートーンマスクであって、前記半透光部がグレートーンマスク使用時に露光する露光条件下での解像限界以下の微細遮光パターンを形成した領域を有するグレートーンマスクの欠陥検査方法であって、
前記半透光部を走査して透過率信号を得る工程と、
前記透過率信号を、予め設けられた半透光部における透過率許容値と比較し、前記半透光部の欠陥有無を判定する判定工程とを有し、
前記透過率信号を得る工程では、前記半透光部を所定の光源によって照射し、前記半透光部を透過した透過光束による、ジャストフォーカス位置から所定量デフォーカスされた像を撮像手段により撮像し、該撮像画像から透過率信号を得ることを特徴とするグレートーンマスクの欠陥検査方法。
【請求項２】
前記撮像に際し、前記半透光部のパターン形状又は寸法に応じ、又は、検査機の能力に応じて、又は、マスク使用時の露光条件に応じ、或はマスク露光後の処理工程条件に応じて、前記デフォーカス量を決定することを特徴とする請求項１に記載のグレートーンマスクの欠陥検査方法。
【請求項３】
前記デフォーカス量の決定は、前記半透光部内の正常な前記微細遮光パターン形成領域を撮像する際に、配列する撮像手段のピクセルのうち、隣合うピクセルの光強度差が５％以下であるような条件とすることを特徴とする請求項１又は２記載のグレートーンマスクの欠陥検査方法。
【請求項４】
前記撮像手段のピクセルサイズと、前記微細遮光パターン形成領域における遮光パターン又は透光パターンの線幅のとの比が、1/2〜2の範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のグレートーンマスクの欠陥検査方法。
【請求項５】
前記半透光部の透過率許容値は、グレートーンマスクにおける半透光部の微細遮光パターン形成領域を前記撮像手段で、デフォーカスせずに撮像し、該撮像画像に信号平坦化するための画像処理を行って得られる透過率信号を用いた場合の判定結果と、前記デフォーカスを行って撮像して得られる透過率信号を用いた場合の判定結果が異なるものとなる範囲に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のグレートーンマスクの欠陥検査方法。
【請求項６】
微細パターン部を有するフォトマスクにおける微細パターン部の欠陥検査方法であって、
前記微細パターン部を走査して透過率信号を得る工程と、
前記透過率信号を、予め設けられた微細パターン部における許容透過率値と比較し、前記微細パターン部の欠陥有無を判定する判定工程とを有し、
前記透過率信号を得る工程では、前記微細パターン部を所定の光源によって照射し、前記微細パターン部を透過した透過光束による、ジャストフォーカス位置から所定量デフォーカスされた像を撮像手段により撮像し、該撮像画像から透過率信号を得ることを特徴とするフォトマスクの欠陥検査方法。
【請求項７】
遮光部と、透過部と、透過量を調整した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減して被転写対上のフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とする半透光部とを有するグレートーンマスクの欠陥検査装置であって、
前記マスク内に形成されたパターンを平行光源及び受光レンズによって走査し、透過光束を受光する光学系と、
受光された透過光を撮像する撮像手段と、
該撮像手段による撮像画像から得られる透過率信号を用い、予め設けられた半透光部における透過率許容値と比較し、前記半透光部の欠陥有無を判定する判定手段とを有し、
前記光学系及び／又は前記撮像手段は、前記透過光束による像が、ジャストフォーカス位置から所定量デフォーカスされた像が撮像手段によって撮像されるように、デフォーカス手段を有していることを特徴とするグレートーンマスクの欠陥検査装置。
【請求項８】
前記半透光部のパターン形状又は寸法、又は、検査機の能力、又は、マスク使用時の露光条件、又はマスク露光後の処理工程条件に関するデフォーカス量の決定要素データの入力に応じて、前記光学系又は前記撮像手段を、該デフォーカス量を充足する位置に駆動し、維持する制御手段を有することを特徴とする請求項７記載のグレートーンマスクの欠陥検査装置。
【請求項９】
前記判定手段には、前記半透光部における透過率許容値範囲と、前記透光部における透過率許容範囲と、前記遮光部における透過率許容範囲が予め記憶され、前記透過率信号との比較が行われることを特徴とする請求項７又は８記載のグレートーンマスクの欠陥検査装置。
【請求項１０】
請求項１乃至５のいずれか一に記載の欠陥検査方法を用いて欠陥検査を行う欠陥検査工程を有することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の製造方法により得られるグレートーンマスクに露光光を照射し、前記グレートーンマスクに形成されたパターンを被転写体に転写することを特徴とするパターン転写方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置（Liquid Crystal Display：以下、ＬＣＤと呼ぶ）製造等に用いられるグレートーンマスクや微細パターンを含むフォトマスクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置等に関する。更に、マスクに形成されたパターンの転写方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＬＣＤの分野において、薄膜トランジスタ液晶表示装置（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display：以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと呼ぶ）は、ＣＲＴ（陰極線管）に比較して、薄型にしやすく消費電力が低いという利点から、現在商品化が急速に進んでいる。ＴＦＴ−ＬＣＤは、マトリックス状に配列された各画素にＴＦＴが配列された構造のＴＦＴ基板と、各画素に対応して、レッド、グリーン、及びブルーの画素パターンが配列されたカラーフィルターが液晶相の介在の下に重ね合わされた概略構造を有する。ＴＦＴ−ＬＣＤでは、製造工程数が多く、ＴＦＴ基板だけでも５〜６枚のフォトマスクを用いて製造されていた。このような状況の下、ＴＦＴ基板の製造を４枚のフォトマスクを用いて行う方法が提案された（例えば下記非特許文献１）。
【０００３】
この方法は、遮光部と透光部と半透光部（半透光部）を有するフォトマスク（以下、グレートーンマスクという）を用いることにより、使用するマスク枚数を低減するというものである。ここで、半透光部とは、マスクを使用してパターンを被転写体に転写する際、透過する露光光の透過量を所定量低減させ、被転写体上のフォトレジスト膜の現像後の残膜量を制御する部分をいい、そのような半透光部を、遮光部、透光部とともに備えているフォトマスクをグレートーンマスクという。
【０００４】
ここで用いられるグレートーンマスクとしては、半透光部が微細パターンで形成されている構造のものが知られている。例えば図４（１）に示されるように、ソース／ドレインに対応する遮光部１と、透光部２と、チャネル部に対応する半透光部３とを有し、半透光部３は、グレートーンマスクを使用するＬＣＤ用露光機の露光条件下で、解像限界以下の微細パターンからなる遮光パターン３ａを形成した領域である。３ｂは半透光部３における露光機の露光条件下で解像限界以下の微細透過部である。遮光部１と遮光パターン３ａはともにクロムやクロム化合物等の同じ材料からなる同じ厚さの膜から形成することができる。透過部２と微細透過部３ｂはともに、透明基板上において遮光膜等が形成されていない透明基板の部分である。グレートーンマスクを使用するＬＣＤ用露光機の解像限界は、多くの場合、ステッパ方式の露光機で約３μｍ、ミラープロジェクション方式の露光機で約４μｍ程度である。このため、例えば、図４（１）で半透光部３における微細透過部３ｂのスペース幅を３μｍ未満、遮光パターン３ａのライン幅を３μｍ未満とすることで露光機の解像限界以下のパターンとすることができる。または、露光機の解像条件を調整することにより、上記微細パターンが実質的に解像しない条件とすることができる。
【０００５】
上述の微細パターンタイプの半透光部は、半透光部分の設計、具体的には遮光部と透光部の中間的なハーフトーン効果を持たせるための微細パターンをライン・アンド・スペースタイプにするのかドット（網点）タイプにするのか、或いはその他のパターンにするのかの選択があり、さらにライン・アンド・スペースタイプの場合、線幅をどのくらいにするのか、光が透過する部分と遮光される部分の比率をどうするか、全体の透過率をどの程度に設計するかなどを考慮し設計することができる。
【０００６】
上記大型ＬＣＤ用露光機で露光した場合、半透光部３を通過した露光光は全体として露光量が透光部より少なくなるため、透光部２を通過した露光光によって被転写体のポジ型フォトレジストが、現像後に消失する条件であるとき、この半透光部３を介して露光した被転写体上のポジ型フォトレジストについては現像後に膜厚が薄くなるだけで基板上に残すことができる。このとき、レジストは露光量の違いによって通常の遮光部１に対応する部分と半透光部３に対応する部分で現像液に対する溶解性に差ができるため、現像後のレジスト形状は、図４（２）に示すように、通常の遮光部１に対応する部分４１が例えば約１．３μｍ、半透光部３に対応する部分４３が例えば約０．３μｍ、透光部２に対応する部分はレジストのない部分４２といったように選択的に膜厚を変化させることができる。そして、レジストのない部分４２で被加工基板の第１のエッチングを行い、半透光部３に対応する薄い部分４３のレジストをアッシング等によって除去しこの部分で第２のエッチングを行うことによって、１枚のマスクで従来のマスク２枚分の工程を行い、マスク枚数を削減することができる。
【０００７】
上記のようなグレートーンマスクにおける微細パターンからなる半透光部の検査方法としては、特許文献１に開示された検査方法が知られている。すなわち、特許文献１には、遮光部と、透過部と、透過量を調整した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減してフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とする半透光部とを有するグレートーンマスクであって、前記半透光部がグレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域からなるグレートーンマスクにおける半透光部の欠陥検査方法であって、前記半透光部を走査して透過率信号を得る工程と、前記透過率信号に、前記グレートーンマスクの使用時における半透光部の透過率特性に近似させる修正処理を施す工程と、前記修正処理後の透過率信号が、予め設けられた半透光部における透過率欠陥の閾値を超えた場合に半透光部において欠陥が発生したと判断する工程と、を含むグレートーンマスクの欠陥検査方法が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３０７５０１号公報
【非特許文献１】「月刊エフピーディ・インテリジェンス（ＦＰＤ Intelligence）」、１９９９年５月、ｐ．３１−３５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に開示された先行技術においては、グレートーンマスクの半透光部の検査には、従来の遮光部と透明部のみからなるマスクに対して行われていた比較検査では不十分である点に鑑みて、予め透過率の閾値を設け、欠陥を検出する方法を提案している。すなわち、マスク内のパターンを走査し、得られる透過率信号について、予め定めた透過率欠陥の閾値を用いて欠陥を検出する。また、微細パターンからなる半透光部の検査の際、該部分を走査して透過率信号を得ると、この透過率信号には周期的な変動が生じる場合があるので、その信号を平坦化するためのぼかし処理を施す。その上で、欠陥検査を行うことにより、擬似欠陥を検出することが避けられる。この場合のぼかし処理としては、従来画像処理によって用いられているぼかし機能を用いることができるとしている。
しかしながら、本発明者らは、上記の検査方法によっても排除しきれない擬似欠陥（欠陥でないが擬似的に欠陥と判定されるもの）が生じ、または、欠陥を充分な精度で検出することができないなど、マスクの検査精度に不都合が生じることを見出した。
【００１０】
例えば、図５は、遮光部と透光部のラインアンドスペースによる微細パターンから構成される半透光部３を含むマスクパターンを示す。中央の遮光部（遮光パターン３ａ）と、その両側の透光部（微細透過部３ｂ）の線幅は、いずれも１μｍである。これを、上記先行技術の方法により、パターンを走査し、透過率信号を得る。つまり、光源及び照明光学系、対物レンズを備えた光学系及び撮像手段（ラインＣＣＤ或いは、TDI (Time Delay Integration)を採用したＣＣＤなど適宜選択できる）を、マスクに対してマスク主平面と平行に走査する（又は、上記光学系及び撮像手段に対して、マスクを移動させて走査する）ことによって、透過率信号が得られる。撮像手段（ここではラインＣＣＤ）のピクセルサイズはここでは1μｍであるので、走査時に撮像手段の各ピクセル（ここではピクセルＡ〜Ｆを示す）と、パターンの相対関係は、図５の１〜１０（図中では丸付き数字で表記している）に示すように様々な場合がある。
【００１１】
「１」の位置関係の場合、CCDによる撮像画像としては、理論的には図６の６１のような櫛型の画像が考えられる。これは、図５の「１」の位置関係の場合、ピクセルC、D、Eがそれぞれ、透光部、遮光部、透光部の位置に合致し、この場合のCCDの出力としては、Cの透光部が100％（ここでは、透光部の透過率を100％とする）、Dではゼロ、Eでは100％となるため、理論的には、図６中に破線で示す透過率分布曲線６１となる。但し、光の干渉により、透過率分布は若干ブロードになるため、実際には図６における実線で示す透過率分布曲線６２の状態のものが取得される。
【００１２】
次に、CCDのピクセルと微細パターンが図５の「５」のような位置関係にある場合は、図６における一点鎖線で示す透過率分布曲線６３の状態のものが取得される。このとき、ピクセルBには、40％程度、Cには60％程度、Dには40％程度、Eは60％程度の透過率信号が得られる。
【００１３】
そして、特許文献１の方法に従い、図６の透過率分布曲線６２と６３にそれぞれ、画像処理技術にて用いられるぼかし処理を施し、次いでぼかし処理後の透過率と予め設定した閾値とを比較する。しかしながら、ここでは、全く同じパターンから得られる透過率分布の曲線が、６２（「１」の位置関係の場合）と６３（「５」の位置関係の場合）とでは異なったものとなっている。従って、それらに同一のぼかし処理して得られた透過率分布も、図７中の曲線７１（曲線６２にぼかし処理）と７２（曲線６３にぼかし処理）のように異なったものとなる。従って、半透光部の閾値の設け方によっては、上記「１」の位置関係の場合と「５」の位置関係の場合とでは、欠陥判定の結論が異なってしまう場合が生じる。この欠陥判定は、半透光部の透過率許容範囲に依存するが、例えば50±10％とした場合、例えば「５」の位置関係の場合に得られたぼかし処理後の透過率分布曲線７２に基づいて該マスクが良品と判定されても、「１」の位置関係の場合には、ぼかし処理後の透過率分布曲線７１が透過率許容範囲を超える部分が生じ、該マスクが不良と判断される場合が生じる。ここで、仮に、「１」の位置関係の場合でも不良と判断されない程度に、閾値を設定する（つまり透過率許容範囲の幅ΔＴを大きくする）ことは可能であるが、このようにすれば、検査精度が低下するという問題が生じる。
【００１４】
なお、上記特許文献１の手法を更に発展させれば、マスク使用時の露光機の解像条件を反映して、解像できない微細パターン部の透過率を正確に把握するためには、より微細な透過率信号を取得し、これを、露光条件に近いぼかし状態で平坦化すればよいと考えられる。例えば、図８（ａ），（ｂ）に図示するように、パターンの寸法に対し、相対的によりピクセルの小さい撮像手段を用いればよいといえる。図８（ａ）は、1/2ピクセルサイズの場合、（ｂ）は、1/5ピクセルサイズの場合を示している。しかしながら、より小さなピクセルを備えた撮像手段は、通常液晶装置製造用の欠陥検査装置として用いられる仕様を超えるものとなり、装置のコストが増大する上、検査時間が非常に長くなる。当然、取得される透過率信号のデータ量も膨大となるため、データ処理が困難になる。そもそも、微細パターンを用いた半透光部は、その部分の露光光透過率が所望の仕様を充足することが肝要なのであって、微細パターンの形状を逐一検査する意義は薄いのにもかかわらず、上記のように微細なピクセルサイズの装置を用意することは、コストの点からも、検査時間の点からも効率的ではない。
【００１５】
上述のように、微細パターンによって半透光部を形成するグレートーンマスクにおいて、該微細パターンの寸法と、それを検査する検査機の撮像ピクセルサイズが接近してくると、検査時のそれらの相互位置関係によって透過率分布の出力が変動し、欠陥有無の判断も一貫しない。これは、半透光部を撮像する際に撮像素子のピクセルサイズに起因して、失われる画像情報が、欠陥判定に影響するためである。近年、半透光部（例えば薄膜トランジスタにおけるチャネル部）の寸法もより一層小さくなる傾向があり、また、マスクユーザの所望する半透光部の転写性の希望も多様化しており、これに応じて、半透光部の微細パターン寸法も小さいものが必要となり、ピクセルサイズ寸法との拮抗が無視できない状況が生じる。
特に、液晶表示装置製造用のグレートーンマスクは大型であり、一辺が30ｃｍ以上、場合によっては100ｃｍ以上のサイズとなるため、検査効率が極めて重要である上、単価が高いために欠陥判定には重い信頼性が要求される。
【００１６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、半透光部がグレートーンマスク使用時に露光する露光条件下での解像限界以下の微細パターンを形成した領域を有するグレートーンマスクにおける半透光部の欠陥有無を正確に判定でき、欠陥検査の信頼性を向上させたグレートーンマスクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置等を提供することを第１の目的とする。また、本発明は、このような欠陥検査方法を適用した欠陥検査工程を有するグレートーンマスクの製造方法を提供することを第２の目的とする。さらには、上記欠陥検査工程を実施して得られるグレートーンマスクに形成されたパターンの転写方法を提供することを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）遮光部と、透光部と、透過量を調整した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減して被転写体上のフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とする半透光部とを有するグレートーンマスクであって、前記半透光部がグレートーンマスク使用時に露光する露光条件下での解像限界以下の微細遮光パターンを形成した領域を有するグレートーンマスクの欠陥検査方法であって、前記半透光部を走査して透過率信号を得る工程と、前記透過率信号を、予め設けられた半透光部における透過率許容値と比較し、前記半透光部の欠陥有無を判定する判定工程とを有し、前記透過率信号を得る工程では、前記半透光部を所定の光源によって照射し、前記半透光部を透過した透過光束による、ジャストフォーカス位置から所定量デフォーカスされた像を撮像手段により撮像し、該撮像画像から透過率信号を得ることを特徴とするグレートーンマスクの欠陥検査方法である。
【００１８】
（構成２）前記撮像に際し、前記半透光部のパターン形状又は寸法に応じ、又は、検査機の能力に応じて、又は、マスク使用時の露光条件に応じ、或はマスク露光後の処理工程条件に応じて、前記デフォーカス量を決定することを特徴とする構成１に記載のグレートーンマスクの欠陥検査方法である。
（構成３）前記デフォーカス量の決定は、前記半透光部内の正常な前記微細遮光パターン形成領域を撮像する際に、配列する撮像手段のピクセルのうち、隣合うピクセルの光強度差が５％以下であるような条件とすることを特徴とする構成１又は２記載のグレートーンマスクの欠陥検査方法である。
【００１９】
（構成４）前記撮像手段のピクセルサイズと、前記微細遮光パターン形成領域における遮光パターン又は透光パターンの線幅のとの比が、1/2〜2の範囲であることを特徴とする構成１乃至３のいずれか一に記載のグレートーンマスクの欠陥検査方法である。
（構成５）前記半透光部の透過率許容値は、グレートーンマスクにおける半透光部の微細遮光パターン形成領域を前記撮像手段で、デフォーカスせずに撮像し、該撮像画像に信号平坦化するための画像処理を行って得られる透過率信号を用いた場合の判定結果と、前記デフォーカスを行って撮像して得られる透過率信号を用いた場合の判定結果が異なるものとなる範囲に設定されていることを特徴とする構成１乃至４のいずれか一に記載のグレートーンマスクの欠陥検査方法である。
【００２０】
（構成６）微細パターン部を有するフォトマスクにおける微細パターン部の欠陥検査方法であって、前記微細パターン部を走査して透過率信号を得る工程と、前記透過率信号を、予め設けられた微細パターン部における許容透過率値と比較し、前記微細パターン部の欠陥有無を判定する判定工程とを有し、前記透過率信号を得る工程では、前記微細パターン部を所定の光源によって照射し、前記微細パターン部を透過した透過光束による、ジャストフォーカス位置から所定量デフォーカスされた像を撮像手段により撮像し、該撮像画像から透過率信号を得ることを特徴とするフォトマスクの欠陥検査方法である。
【００２１】
（構成７）遮光部と、透過部と、透過量を調整した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減して被転写対上のフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とする半透光部とを有するグレートーンマスクの欠陥検査装置であって、前記マスク内に形成されたパターンを平行光源及び受光レンズによって走査し、透過光束を受光する光学系と、受光された透過光を撮像する撮像手段と、該撮像手段による撮像画像から得られる透過率信号を用い、予め設けられた半透光部における透過率許容値と比較し、前記半透光部の欠陥有無を判定する判定手段とを有し、前記光学系及び／又は前記撮像手段は、前記透過光束による像が、ジャストフォーカス位置から所定量デフォーカスされた像が撮像手段によって撮像されるように、デフォーカス手段を有していることを特徴とするグレートーンマスクの欠陥検査装置である。
【００２２】
（構成８）前記半透光部のパターン形状又は寸法、又は、検査機の能力、又は、マスク使用時の露光条件、又はマスク露光後の処理工程条件に関するデフォーカス量の決定要素データの入力に応じて、前記光学系又は前記撮像手段を、該デフォーカス量を充足する位置に駆動し、維持する制御手段を有することを特徴とする構成７記載のグレートーンマスクの欠陥検査装置である。
（構成９）前記判定手段には、前記半透光部における透過率許容値範囲と、前記透光部における透過率許容範囲と、前記遮光部における透過率許容範囲が予め記憶され、前記透過率信号との比較が行われることを特徴とする構成７又は８記載のグレートーンマスクの欠陥検査装置である。
【００２３】
（構成１０）構成１乃至５のいずれか一に記載の欠陥検査方法を用いて欠陥検査を行う欠陥検査工程を有することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法である。
（構成１１）構成１０に記載の製造方法により得られるグレートーンマスクに露光光を照射し、前記グレートーンマスクに形成されたパターンを被転写体に転写することを特徴とするパターン転写方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のグレートーンマスクの欠陥検査方法によれば、グレートーンマスク使用時に露光する露光条件下での解像限界以下の微細遮光パターンを形成した領域を有する半透光部を走査して透過率信号を得る工程と、前記透過率信号を、予め設けられた半透光部における透過率許容値と比較し、前記半透光部の欠陥有無を判定する判定工程とを有し、前記透過率信号を得る工程では、前記半透光部を所定の光源によって照射し、前記半透光部を透過した透過光束による、ジャストフォーカス位置から所定量デフォーカスされた像を撮像手段により撮像し、該撮像画像から透過率信号を得、このようにして得られる透過率信号を用いて前記判定工程を行う。これにより、同一の被検査パターンであっても、撮像手段のピクセルとパターンの相対位置によって欠陥検査判定がまちまちになる問題を回避することができ、半透光部がグレートーンマスク使用時に露光する露光条件下での解像限界以下の微細パターンを形成した領域を有するグレートーンマスクにおける半透光部の欠陥有無を精度高く判定できるため、欠陥検査の信頼性を向上させることが可能になる。また、かかる欠陥検査方法は、いわゆるグレートーンマスクに限らず、微細パターンを含むフォトマスクにおける微細パターン部の欠陥検査にも好ましく適用することができる。
【００２５】
また、本発明の欠陥検査装置によれば、本発明の欠陥検査方法を好適に実施することができる。
また、本発明のグレートーンマスクの製造方法によれば、このような本発明の欠陥検査方法を適用した欠陥検査工程を有することにより、信頼性の高い欠陥検査が実施されたグレートーンマスクを得ることができる。
【００２６】
さらには、上記欠陥検査工程を実施して得られるグレートーンマスクに露光光を照射し、該マスクに形成されたパターンを被転写体に転写するパターン転写方法によれば、信頼性の高い欠陥検査が実施されたグレートーンマスクを用いるため、特に半透光部の転写不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明は、遮光部と、透光部と、透過量を調整した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減して被転写体上のフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とする半透光部とを有するグレートーンマスクであって、前記半透光部がグレートーンマスク使用時に露光する露光条件下での解像限界以下の微細遮光パターンを形成した領域を有するグレートーンマスクの欠陥検査方法であって、前記半透光部を走査して透過率信号を得る工程と、前記透過率信号を、予め設けられた半透光部における透過率許容値と比較し、前記半透光部の欠陥有無を判定する判定工程とを有する。そして、前記透過率信号を得る工程では、前記半透光部を所定の光源によって照射し、前記半透光部を透過した透過光束による、ジャストフォーカス位置から所定量デフォーカスされた像を撮像手段により撮像し、該撮像画像から透過率信号を得る。このように得られた透過率信号を用いて前記判定工程を行う。
【００２８】
本発明では、上記のようにグレートーンマスクの半透光部を構成する微細パターンを走査して検査する場合、撮像の際に適用するデフォーカス条件、具体的にはジャストフォーカス位置からデフォーカスする所定量、つまりデフォーカス量を決定することが必要である。このデフォーカス量は、具体的には、たとえば前記半透光部のパターン形状又は寸法に応じ、又は、検査装置の能力に応じて、又は、マスク使用時の露光条件に応じ、或はマスク露光後の処理工程条件に応じて決定することができる。ここで、検査装置の能力とは、例えば、検査装置の光学系又は撮像手段（例えばCCD）の光軸方向の動作精度が挙げられる。また、マスク使用時の露光条件とは、露光機の解像度などが挙げられる。更には、露光後のマスクの処理工程条件には、マスクユーザの所望するレジスト膜厚量許容範囲、膜厚変動量許容範囲、又は、レジスト残膜の形状などがある。これらの少なくともひとつをデフォーカス量の決定に用いることが好ましい。特に、半透光部のパターン形状又はパターン寸法は重要な決定要素である。
【００２９】
また、デフォーカスされた撮像画像は、半透光部の正常な該微細遮光パターン形成領域を撮像する際において、該部分の透過率が略平坦になることに起因して、撮像される光強度がほぼ平坦になる場合が典型的であり、上記デフォーカス量の決定に際しては、例えば、前記半透光部内を撮像する際に、配列する撮像手段のピクセルにおいて隣合うピクセル同士の光強度差が所定量以下(例えば５％以下)であるような条件を選択することができるが、もちろんこれに限定されるわけではない。
【００３０】
また、本発明は、検査対象としての半透光部のパターン寸法には限定されず、例えば微細遮光パターンの線幅が0.5〜2.5μｍ程度のものに適用可能である。同様に、微細遮光パターン中の透光パターンの線幅も、0.5〜2.5μm程度の場合に有効に適用できる。さらに、本発明は、微細パターン形状にも特に限定は無いが、例えば１〜２μｍ線幅程度のラインアンドスペースの場合や、上記線幅の矩形パターンが配列した形状などに有用に適用できる。
また、CCD等の撮像手段のピクセルサイズは、特に限定されないが、例えば0.2μｍ以上のピクセルサイズを有するときに、本発明が有効に適用される。
【００３１】
なお、本発明においては、検査対象である半透光部の微細パターンの線幅と、撮像手段のピクセルサイズとの相関としては特に制約を設ける必要は無いが、例えば、微細パターンの線幅が撮像手段のピクセルサイズに対して過大に大きい場合には、該撮像手段において検査対象のパターンが充分に撮像できるため、一般の形状欠陥の検査と同様の検査(例えば、die-to-dieやdie-to-dataの比較検査)が適用できる。一方、上記と逆の場合には、本発明のデフォーカスによる光学的ぼかしを用いても、充分な効果が得られにくい。したがって、撮像手段のピクセルサイズと微細遮光パターン形成領域の線幅との比が、1/2〜2の範囲である場合に本発明による効果が顕著に得られる。ここでいう線幅とは、半透光部に形成された、遮光パターンの線幅、又は透光パターンのいずれの場合も含む。
【００３２】
上記デフォーカス条件（デフォーカス量）を決定し、その条件の下で得られた撮像画像を基にした透過率信号を用い、予め設定された半透光部における透過率許容値との比較による欠陥判定工程においては、例えば、透光部の透過率を100％としたときに、半透光部の透過率の中央値を50％とし、50±10％の透過率分布を許容値とすることができる。なお、この透過率許容値は、マスクユーザの露光機により、又はマスクユーザのレジストプロセス等の条件により適宜決定することができる。更に、半透光部の透過率の中央値も、上記では50％を例示しているが、マスクユーザのプロセス条件等により、20〜60％の範囲で適宜選択することができる。
【００３３】
なお、半透光部における透過率許容値は、前述の従来技術のようにグレートーンマスクにおける半透光部の微細遮光パターンを前記撮像手段で、デフォーカスせずに撮像し、該撮像画像に信号平坦化するための画像処理を行って得られる透過率信号を用いた場合の判定結果と、本発明のように前記デフォーカスを行って撮像して得られる透過率信号を用いた場合の判定結果とが異なるものとなる範囲に設定されている場合、本発明によれば、前述の従来技術による欠陥判定結果がまちまちになる問題を回避でき、信頼性の高い欠陥検査が行えるので、本発明による効果が顕著である。特に本発明の検査方法によっては、半透光部の微細パターンの線幅（CD）エラーによる欠陥を効果的に検出することができる。
【００３４】
本発明の欠陥検査方法を好適に実施できる欠陥検査装置としては、本発明によれば、マスク内に形成されたパターンを平行光源及び受光レンズによって走査し、透過光束を受光する光学系と、受光された透過光を撮像する撮像手段と、該撮像手段による撮像画像から得られる透過率信号を用い、予め設けられた半透光部における透過率許容値と比較し、前記半透光部の欠陥有無を判定する判定手段とを有し、前記光学系及び／又は前記撮像手段は、前記透過光束による像が、ジャストフォーカス位置から所定量デフォーカスされた像が撮像手段によって撮像されるように、デフォーカス手段を有している。
【００３５】
図１を用いて上記欠陥検査装置を具体的に説明する。図１は、本発明に係る欠陥検査装置の構成要部を示す斜視図である。
図１にあるように、欠陥検査装置２０は、光源２１と、平行光を射出するための照明光学系２２と、透過光を受光する対物レンズ２３と、透過率信号を検出する撮像手段２４を備える。ここで、光源２１、照明光学系２２、対物レンズ２３、及び撮像手段（例えばCCD）２４は、各々の光軸を一致させた状態で、照明光学系２２と対物レンズ２３との間に配置される被検査対象であるグレートーンマスク１０の主平面に対して平行に相対移動することができる。あるいは、逆に光学系が固定位置にあり、マスク１０がその主平面方向に移動することによって、結果的にマスクと光学系とが相対的に移動し、マスク主平面上の任意の点の撮像を行うこととしてもよい。
【００３６】
このように、欠陥検査装置２０は、マスク１０内に形成されたパターンを、光源２１、照明光学系２２及び対物レンズ２３によって相対的に走査し、透過率信号を検出する撮像手段２４を有する。より具体的に説明すると、マスク１０と上記光学系とを相対的に移動させマスク１０主表面の全領域を走査する手段（通常はマスクステージ移動手段）を有し、走査方向に沿ってマスク１０からの透過光を対物レンズ２３で受光し、さらにCCD等の受光素子を備える撮像手段２４によって透過率信号を検出する。さらに、この欠陥検査装置２０は、ジャストフォーカス位置から所定量移動させたデフォーカス状態で撮像できるようにデフォーカス手段を有しており、そのため図１に例示する実施の形態では上記対物レンズ２３及び/又は撮像手段２４をマスク１０主表面に対して光軸方向（図１中の矢印２５）に相対的に移動させる制御手段を備えている。この制御手段は、前記半透光部のパターン形状又は寸法に応じ、又は、検査装置の能力に応じて、又は、マスク使用時の露光条件に応じ、或はマスク露光後の処理工程条件に関するデフォーカス量決定要素が入力され、これらの決定要素に基づいてデフォーカス量が決定されたら、該デフォーカス量を充足するように、上記光学系（ここでは対物レンズ２３）及び／又は撮像手段２４をジャストフォーカスから所定量ずれたデフォーカス位置に駆動し、検査中はその状態を維持する。
【００３７】
なお、図１には図示していないが、上記欠陥検査装置２０は、装置全体の制御機構、上記光学系の移動や、撮像画像の演算処理（信号化）、また判定手段における閾値（透過率許容値）との比較、欠陥判定等を可能とする処理手段（ＣＰＵなど）が備えられている。また、前記判定手段には、前記半透光部における透過率許容値範囲と、前記透光部における透過率許容範囲と、前記遮光部における透過率許容範囲が予め記憶され、前記透過率信号との比較が行われる。
【００３８】
次に、本発明の欠陥検査方法を適用して欠陥検査を行った具体例を説明する。
以下は、図４（１）のような微細パターン領域を有する半透光部（ここでは透過率５０％）を備えるグレートーンマスクの欠陥検査を行った例である。ここで使用した欠陥検査装置は上述の図１に示す構成のものである。撮像手段としてラインCCDを使用し、そのピクセルサイズは１μｍである。検査対象であるグレートーンマスクパターンは図５と同様に半透光部の微細パターンは、ラインアンドスペースによる遮光部が透光部に挟まれた形状であり、中央の遮光部とその両側の透光部の線幅はいずれも１μｍとした。
【００３９】
被検査対象である上記グレートーンマスクを図１の欠陥検査装置にセットし、本発明による光学的にデフォーカスさせた状態の撮像画像を、図２に模式的に示した。図２においても、走査時のＣＣＤの各ピクセル（Ａ〜Ｆ）と撮像画像との相対位置関係は、１〜１０（図中では丸付き数字で表記）に示すように様々な場合がある。なお、図２の模式図では、必ずしも実際の撮像画像を正確に表現しているものではないが、実際には、デフォーカスによる光学ぼかしのために、マスクの遮光部１に対応する画像領域１１とマスクの半透光部３に対応する画像領域１３との境界は明確ではない。
【００４０】
この光学的にデフォーカスさせた状態の撮像画像から取得した透過率分布を図３に示す。ここでは、CCDのピクセルと撮像パターンとの相対位置関係が「１」の場合の透過率分布曲線３１と、相対位置関係が「５」の場合の透過率分布曲線３２のいずれの場合も、半透光部の透過率がほぼ平坦になり、かつ両者の透過率分布にはほとんど差異がないため、半透光部の透過率許容値ΔＴを例えば５０±１０％と設定した場合、図３の例ではいずれの場合にも欠陥検査判定は同じになり、従来の同一の被検査パターンであっても欠陥検査判定がまちまちになる不具合を回避できる。すなわち、本発明によると、欠陥検査判定が、撮像手段のピクセルとパターンの相対位置によって影響を受けることが防止できる。
【００４１】
以上説明したように、本発明のグレートーンマスクの欠陥検査方法によれば、同一の被検査パターンであっても、撮像手段のピクセルとパターンの相対位置によって欠陥検査判定がまちまちになる問題を回避することができ、半透光部がグレートーンマスク使用時に露光する露光条件下での解像限界以下の微細パターンを形成した領域を有するグレートーンマスクにおける半透光部の欠陥有無を精度高く判定できるため、欠陥検査の信頼性を向上させることが可能になる。
【００４２】
基板サイズの大きいＬＣＤ装置製造用グレートーンマスクにおいては、従来の欠陥検査方法を適用すると透過率信号の疑似欠陥として検出されてしまう場合も多く検査の信頼性があまり高くないので、本発明の欠陥検査方法はＬＣＤ製造用グレートーンマスクを実用化する上で極めて効果が大きい。このようなことは、ＬＣＤ製造用マスク以外の他の表示デバイスについても同様である。なお、ＬＣＤ製造用マスクには、ＬＣＤの製造に必要なすべてのマスクが含まれ、例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、低温ポリシリコンＴＦＴ、カラーフィルタなどを形成するためのマスクが含まれる。他の表示デバイス製造用マスクには、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、プラズマディスプレイなどの製造に必要なすべてのマスクが含まれる。
【００４３】
本発明は、デフォーカスによる撮像画像から取得される透過率出力信号を使用し、パターン認識をしない検査方法であるため、微細パターン検査時に特有のパターン形状に起因する疑似欠陥が発生する問題（閾値を下げることができない問題）を回避でき、したがって、閾値を下げることが可能で、グレートーンマスクや微細パターンを含むフォトマスクの要求精度（スペック）を満たすことが可能である。
【００４４】
また、本発明のグレートーンマスクの製造方法によれば、このような本発明の欠陥検査方法を適用した欠陥検査工程を有することにより、信頼性の高い欠陥検査が実施されたグレートーンマスクを得ることができる。さらには、上記欠陥検査工程を実施して得られるグレートーンマスクに露光光を照射し、該マスクに形成されたパターンを被転写体に転写するパターン転写方法によれば、信頼性の高い欠陥検査が実施されたグレートーンマスクを用いるため、特に半透光部の転写不良を防止することができる。
【００４５】
また、本発明の欠陥検査方法及び欠陥検査装置によれば、グレートーンマスクのほかに、フォトマスクにおける線幅が３μｍ未満のラインアンドスペースのような微細かつ高精度なパターンの欠陥検査についても適用でき、パターン部を走査しつつデフォーカスによる光学的ぼかしを施してある均一な透過率信号を得て、この信号をもとに形状や寸法等の欠陥検査を行うことによって微細かつ高精度な欠陥の検出が可能となる。このような微細パターンを含むフォトマスクとしては、ＬＣＤ製造用フォトマスクや有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイなどの表示デバイス製造用フォトマスクであって、ＴＦＴチャネル部やコンタクトホール部などを形成するための微細パターンを有するフォトマスク等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る欠陥検査装置の構成要部を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る欠陥検査方法における、光学的にデフォーカスさせた状態の撮像画像を模式的に示す平面図である。
【図３】光学的にデフォーカスさせた状態の撮像画像から取得した透過率分布を示す図である。
【図４】（ａ）は微細パターンタイプのグレートーンマスクの一例を示す平面図、（ｂ）はグレートーンマスクを用いて得られるレジストパターンの断面図である。
【図５】微細パターンを撮像手段により走査する場合の撮像手段のピクセルと微細パターンとの相対位置関係を示す平面図である。
【図６】微細パターンを撮像手段により走査する場合の撮像手段の出力透過率信号を示す図である。
【図７】撮像手段の出力透過率信号に画像処理による所定のぼかし処理を施して得られる透過率分布を示す図である。
【図８】微細パターンを撮像手段により走査する場合の撮像手段のピクセルと微細パターンとの相対位置関係を示す平面図であり、図５に示すピクセルサイズに対し、（ａ）は1/2ピクセルサイズ、（ｂ）は1/5ピクセルサイズとした場合を示す。
【符号の説明】
【００４７】
１  遮光部
２  透光部
３  半透光部
３ａ  遮光パターン
３ｂ  微細透過部
１０  グレートーンマスク
２０  欠陥検査装置
２１  光源
２２  照明光学系
２３  対物レンズ
２４  撮像手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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