(57)【要約】【課題】露光装置より照射されたフォトマスクに垂直な平行光を被照射体に傾斜させて出射する構造を有し、一度の露光で複数の角度の斜め露光を行うことのできるフォトマスク、の欠陥やパターン形状を評価するための検査方法および検査装置を提供すること。【解決手段】フォトマスク表面の特定の位置をその位置のフォトマスク部位に対応する斜め角度の平行光で照明することにより、フォトマスク表面に垂直な出射光を得られるか否かの検査を、照明するフォトマスク表面の位置を変えつつ順次繰り返し、フォトマスクの有効面内からの撮像された画像情報を累積して評価することにより検査結果を判定する。【選択図】図１
2013092494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置より照射されたフォトマスクに垂直な平行光を、被照射体に傾斜させて出射する構造を有するフォトマスクの検査方法であって、フォトマスク表面の特定の位置をその位置のフォトマスク部位に対応する斜め角度の平行光で照明することにより、フォトマスク表面に垂直な出射光を得られるか否かの検査を、照明するフォトマスク表面の位置を変えつつ順次繰り返し、フォトマスクの有効面内からの撮像された画像情報を累積して評価することにより検査結果を判定することを特徴とするフォトマスクの検査方法。
【請求項２】
被照射体に傾斜させて光を出射する構造を有するフォトマスクが、透明基板の出射面側に、光透過部のパターンが形成され、出射面側と反対面である照射面側の前記パターンに対応した透明基板部位に斜面が形成されるか、または、前記パターンに対応した同一面側にある部位の透明基板底面に斜面状の孔が形成されるか、いずれかの構造を有するフォトマスクであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの検査方法。
【請求項３】
被照射体に傾斜させて光を出射する構造を有するフォトマスクが、透明基板の照射面側に、光透過部のパターンが形成され、透明基板の出射面側の、前記パターンに対応した透明基板の反対面である部位に斜面が形成されるか、または、前記パターンに対応した同一面側にある透明基板部位に斜面状の孔が形成されるか、いずれかの構造を有するフォトマスクであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの検査方法。
【請求項４】
検査対象のフォトマスクを斜め角度の平行光で照明する光学系を、フォトマスクの検査対象位置とその構造に応じて動かすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフォトマスクの検査方法。
【請求項５】
撮像された画像情報を評価するにあたり、フォトマスクの異なる検査対象位置で同一の構造を有する領域からの画像情報を互いに比較することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフォトマスクの検査方法。
【請求項６】
撮像された画像情報を評価するにあたり、フォトマスク有効面内の同一の構造を有する領域の構造情報と照明光の角度情報を予めデータベース化しておき、各領域毎の画像情報をデータベース情報と比較することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフォトマスクの検査方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のフォトマスクの検査方法を実施するための検査装置であって、画像を撮像するカメラとカメラを光軸に平行に設けた撮像側平行光学系と、
検査対象フォトマスクを載置し位置の認知とＸ軸及びＹ軸方向に駆動する手段を具備するＸＹステージを有する被検査体保持部と、
上下方向移動と前記ＸＹステージとの平行方向移動と光軸を中心とする回転移動を可能とする上下左右回転駆動部に照明光源を設けた斜め透過照明部と、
前記撮像側平行光学系と被検査体保持部と斜め透過照明部とを制御してフォトマスクの検査の工程を逐次処理するための制御部と、
を備えたフォトマスクの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜方露光用フォトマスクの検査に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ技術を利用した電子部品や光部品は、従来より研究開発され、数多く生産されている。フォトリソグラフィは、フォトレジストを塗布した基板（被照射体）の表面を、フォトマスクを介して、露光機により平行光で露光し、露光された部分と露光されていない部分からなるパターンを生成する技術であって、現像後フォトレジストを除去された部位に表面処理を施す。あるいは、現像された後に残されたフォトレジストをそのまま利用する。現像後のフォトレジストや表面処理された基板のパターンの端部は、一般的には、ほぼ垂直、あるいは若干傾いた形状をしている。しかし、近年、この端部パターンの形状を、断面視で傾斜した形状、もしくは針立したパターンにするフォトリソグラフィ技術が利用されるようになっている。このような技術としては、ＭＥＭＳ、光導波路の形状作成、液晶配向処理、液晶配向用突起作成などである。例えば、基板に対し、斜方露光することによって、砒化ガリウム電界効果トランジスタの特性を向上する手法が開示されている（特許文献２）。また、液晶表示装置の配向膜の異なる配向を形成するために、位置合わせをしたマスクと基板に対し、斜方露光する技術が開示されている（特許文献６）。さらに、基板上にテーパー形状の部分を形成するために、位置合わせをしたマスクと基板に対し、斜方露光する技術が維持されている（特許文献８）。そのほかに斜方露光技術の応用として、光導波路（特許文献１）、薄膜トランジスタ（特許文献３）、光回折格子（特許文献４）、プラズマ表示パネル用電極（特許文献５）、反射型液晶表示パネルの凹凸を有する反射板（特許文献７）、凹凸を有するマイクロミキサー（特許文献９）など数多く開示されている。
【０００３】
以上のような斜方露光技術では、露光装置で出射された平行光を、フォトマスクおよび被照射体に、斜方から照射している。このため、露光装置の出射光の面をフォトマスクに対して斜めに設置する必要がある。したがって従来の平行光を出射する露光装置はそのままでは利用できず、新たな機能を備えた装置が必要となる。また、被照射体を傾けるため、大きな被照射体では被照射面内において、照射エネルギーのバラツキが生じる。さらに、被照射体に同時に照射するため、１つの角度での露光しか出来ない。したがって、異なる角度のテーパー形状の部分を形成したい場合は、同じ被照射体に対し、複数回露光する必要がある。
以上のような問題を解決して、被照射体を傾ける必要がなく、通常の密着露光装置または近接露光装置で、１度の露光で複数の異なる角度の斜め露光を被照射体に対して行うことができるフォトマスクが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２６４８３３号公報
【特許文献２】特開平６−４５３６３号公報
【特許文献３】特開平７−２２６５１９
【特許文献４】特開平１０−１０３０７号公報
【特許文献５】特開２０００−３０６０７号公報
【特許文献６】特開２０００−１２２３０２号公報
【特許文献７】特開２００１−２０１６１９号公報
【特許文献８】特開２００１−２３５８７３号公報
【特許文献９】特開２００５−１９９２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１度の露光で複数の異なる角度の斜め露光を被照射体に対して行うことができる改良型のフォトマスクを、露光装置より照射された平行光を、被照射体に傾斜させて出射する構造を有するフォトマスクとすることにより、後述する形態で提供できるようになった。しかし、構造が複雑になったため、フォトマスク形成後に、適正な形態でフォトマスクが出来上がっているかどうかを検査し品質を保証することが困難となった。通常の光を透過するタイプの検査装置を用いる場合は、検査対象物であるフォトマスクへの入射光とそこからの透過出力光とが同じ角度を有するものでないと、フォトマスクを構成する形態の欠陥やパターン形状を評価できない。また、検査対象物に入射した光の反射光を検出するタイプの反射型の検査装置を用いる場合も、後述のフォトマスクの形態に従って光が設計された通りの角度で出ており欠陥やパターン形状の不具合がないことを保証できない。
【０００６】
本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、露光装置より照射された平行光を被照射体に傾斜させて出射する構造を有し、一度の露光で複数の角度の斜め露光を行うことのできるフォトマスク、の欠陥やパターン形状を評価するための検査方法および検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、露光装置より照射されたフォトマスクに垂直な平行光を、被照射体に傾斜させて出射する構造を有するフォトマスクの検査方法であって、フォトマスク表面の特定の位置をその位置のフォトマスク部位に対応する斜め角度の平行光で照明することにより、フォトマスク表面に垂直な出射光を得られるか否かの検査を、照明するフォトマスク表面の位置を変えつつ順次繰り返し、フォトマスクの有効面内からの撮像された画像情報を累積して評価することにより検査結果を判定することを特徴とするフォトマスクの検査方法である。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、被照射体に傾斜させて光を出射する構造を有するフォトマスクが、透明基板の出射面側に、光透過部のパターンが形成され、出射面側と反対面である照射面側の前記パターンに対応した透明基板部位に斜面が形成されるか、または、前記パターンに対応した同一面側にある部位の透明基板底面に斜面状の孔が形成されるか、いずれかの構造を有するフォトマスクであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの検査方法である。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、被照射体に傾斜させて光を出射する構造を有するフォトマスクが、透明基板の照射面側に、光透過部のパターンが形成され、透明基板の出射面側の、前記パターンに対応した透明基板の反対面である部位に斜面が形成されるか、または、前記パターンに対応した同一面側にある透明基板部位に斜面状の孔が形成されるか、いずれかの構造を有するフォトマスクであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの検査方法である。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、検査対象のフォトマスクを斜め角度の平行光で照明する光学系を、フォトマスクの検査対象位置とその構造に応じて動かすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフォトマスクの検査方法である。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、撮像された画像情報を評価するにあたり、フォトマスクの異なる検査対象位置で同一の構造を有する領域からの画像情報を互いに比較することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフォトマスクの検査方法である。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、撮像された画像情報を評価するにあたり、フォトマスク有効面内の同一の構造を有する領域の構造情報と照明光の角度情報を予めデータベース化しておき、各領域毎の画像情報をデータベース情報と比較することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフォトマスクの検査方法である。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載のフォトマスクの検査方法を実施するための検査装置であって、画像を撮像するカメラとカメラを光軸に平行に設けた撮像側平行光学系と、検査対象フォトマスクを載置し位置の認知とＸ軸及びＹ軸方向に駆動する手段を具備するＸＹステージを有する被検査体保持部と、上下方向移動と前記ＸＹステージとの平行方向移動と光軸を中心とする回転移動とを可能とする上下左右回転駆動部に照明光源を設けた斜め透過照明部と、前記撮像側平行光学系と被検査体保持部と斜め透過照明部とを制御してフォトマスクの検査の工程を逐次処理するための制御部と、を備えたフォトマスクの検査装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、フォトマスク表面の特定の位置をその位置のフォトマスク部位に対応する斜め角度の平行光で照明することにより、フォトマスク表面に垂直な出射光を得て撮像することを、照明するフォトマスク表面の位置を変えつつ順次繰り返し、フォトマスクの有効面内からの撮像された画像情報を累積して評価することにより検査結果を判定するので、露光装置より照射されたフォトマスクに垂直な平行光を、被照射体に傾斜させて出射する構造を有し、一度の露光で複数の角度の斜め露光を行うことのできるフォトマスク、の欠陥やパターン形状を評価するための検査方法および検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の検査方法について、その一例を説明するための模式断面図であって、（ａ）と（ｂ）とは、それぞれ異なる光透過部におけるフォトマスク構造に対応して異なる方法で照明することを示す。
【図２】本発明の検査方法において、光学系の設置状態を説明するための概略図である。
【図３】本発明の検査装置の機能構成の例を説明するための概略図である。
【図４】（ａ）本発明の検査対象となるフォトマスクの第１の例を断面で示した説明図、（ｂ）露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【図５】露光光を第１の例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した他の例を、断面で示した説明図である。
【図６】本発明の検査対象となるフォトマスクの第２の例を示し、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【図７】（ａ）本発明の検査対象となるフォトマスクの第３の例を断面で示した説明図、（ｂ）露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【図８】本発明の検査対象となるフォトマスクの第４の例を示し、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【図９】（ａ）本発明の検査対象となるフォトマスクの第５の例を断面で示した説明図、（ｂ）露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【図１０】（ａ）本発明の検査対象となるフォトマスクの第６の例を断面で示した説明図、（ｂ）露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【図１１】本発明の検査対象となるフォトマスクの第７の例を示し、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【図１２】（ａ）本発明の検査対象となるフォトマスクの第８の例を断面で示した説明図、（ｂ）露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に従って、本発明を実施するための形態について説明する。
本発明の検査方法と検査装置について説明する前提として、まず、図４から図１２に示す本発明の検査対象となるフォトマスクの８種類の例に従って、フォトマスクの構造とその使用方法、すなわち、それを用いて被照射体に露光した例について説明する。
【００１７】
図４は、（ａ）本発明の検査対象となるフォトマスクの第１の例を断面で示した説明図、（ｂ）露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
本例のフォトマスクは、露光装置より照射され入射したフォトマスクに垂直な平行光７を、被照射体４に傾斜させて出射するフォトマスク１であって、透明基板２の出射光の面側（以下、出射面側と記す）に、光透過部３１のパターンが形成され、照射光が入射する面側（以下、入射面側と記す）の前記パターンに対応した透明基板部位に斜面２１、２２が形成されている。本例では、フォトマスク１はガラス基板２に、遮光膜３が形成され、光透過部３１のパターンを設けられている。
【００１８】
このフォトマスク１を、基板５にフォトレジスト６を塗布、形成した被照射体４に位置合わせをし、フォトマスク１側から、露光装置によりフォトマスクに垂直な平行光７を露光する。斜面２１、２２が形成されている部位では、平行光７が屈折し照射光の光路が傾き、斜めの照射光を作り出し、フォトマスク１の出射面の光透過部３１のパターンに、斜め露光を行う。そしてパターンから出た斜め光は、パターンに従った形状で被照射体４のレジスト６に所望する角度となった斜め露光光を照射することができる。また、傾斜の角度を変えた斜面２１、２２を形成することで、角度の異なる斜め露光が、一度の平行光露光で、同時にできる。図の例では、レジストがポジレジストであって、現像することによってテーパーを有する斜め方向に掘り下げられた形状の孔が形成できる。
【００１９】
図５は、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した他の例を、断面で示した説明図である。本例では、レジストがネガレジストであって、露光し、現像した後の状態を示す。このように本例のフォトマスクを用い、斜め露光光の角度に応じた傾斜角度のテーパーを有する、針立、斜立した３次元形成物を得ることができる。以下のフォトマスクの例では、レジストとしてネガレジストを用いる例を省略するが、本例と同様に、斜め露光光の角度に応じた傾斜角度のテーパーを有する、針立、斜立した３次元形成物を得ることができることは言うまでもない。
【００２０】
図６は、本発明の検査対象となるフォトマスクの第２の例を断面で示し、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。本例では、図４に示した光透過部の一部にグレースケール膜８が形成されている。グレースケール膜は、半透過膜、またはグレートーン膜を利用できる。グレースケール膜は、この膜が形成されていない光透過部に対し、透過する光を減少するので、現像後のレジストの膜厚を制御できる。グレートーン膜は、濃淡フォトマスクに利用されている膜で、露光機の平行光での解像度の限界以下の大きさの微細なパターンを有し、透過光の強度に濃淡を生じ、それに応じてレジストが露光される。その結果、現像後のレンジストが滑らかな凹凸を持つ形状となる。従ってこの場合、現像後のレジストの膜を、厚みだけでなく、形状も制御できる。本例のレジストは、ポジレジストの例である。
【００２１】
以上のような、図４〜６で示した第１の例、第２の例のフォトマスクでは、光透過部３
１のパターンとは反対側の透明基板の照射面側に斜面を形成することから、斜面部分を広くとれる。したがって加工が容易である。また、図６のように、グレースケール膜８との併用ができる。さらに、光透過部を被照射体に向けられるので、密着露光を行った場合、解像度が向上する。
【００２２】
図７（ａ）は、本発明の検査対象となるフォトマスクの第３の例を断面で示した説明図、図７（ｂ）は、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【００２３】
本例のフォトマスクは、露光装置より照射されたフォトマスクに垂直な平行光７を、被照射体４に傾斜させて出射するフォトマスク１であって、透明基板２の出射面側に、光透過部３１のパターンが形成され、パターンに対応した部位の透明基板の底面に底面１２１、１２３が斜面状となった孔が形成されている。本例では、フォトマスク１はガラス基板２に、遮光膜３が形成され、光透過部３１のパターンを設けられている。
【００２４】
このフォトマスク１を、基板５にレジスト６を塗布、形成した被照射体４に位置合わせをし、フォトマスク１側から、露光装置によりフォトマスクに垂直な平行光７を露光する。透明基板内の斜面状の底面１２１、１２３が形成されている部位では、平行光７が屈折し照射光の光路を傾け、斜めの照射光を作り出し、フォトマスク１の出射面の光透過部３１のパターンに、斜め露光を行う。そして、パターンから出た斜めの光はパターンに従った形状で被照射体４のレジスト６に所望する角度となった斜め露光光を照射することができる。また、傾斜の角度を変えた斜面状の底面１２１、１２３を形成することで、角度の異なる斜め露光が、一度の平行光露光で、同時にできる。図の例では、レジストがポジレジストであって、現像することによって所望する角度となったテーパーを有する斜め方向に掘り下げた形状の孔がレジスト中に形成できる。
【００２５】
図８は、本発明の検査対象となるフォトマスクの第４の例を断面で示し、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。本例では、透明基板の照射面側に、光透過部の一部に対応した部位にグレースケール膜８が形成されている。グレースケール膜は、半透過膜、またはグレートーン膜を利用できる。グレースケール膜は、この膜が形成されていない光透過部に較べて、透過する光を減少するので、現像後のレジストの膜厚を制御できる。グレートーン膜は、濃淡フォトマスクに利用されている膜で、露光機の平行光での解像度の限界以下の大きさの微細なパターンを有し、透過光の強度に濃淡を生じ、それに応じてレジストが露光される。その結果、現像後のレンジストが滑らかな凹凸を持つ形状となる。従ってこの場合、現像後のレジストの膜を、厚みだけでなく、形状も制御できる。本例のレジストは、ポジレジストの例である。
【００２６】
以上のような、図７、図８で示した第３の例、第４の例では、光透過部のパターンと斜面を同じ部位に形成することから、照射面から、複数の経路で光が入ることで生じる光のクロストークがない。また、図８のように、グレースケールとの併用ができる。さらに、光透過部を被照射体に向けられるので、密着露光による解像度が向上する。
【００２７】
図９（ａ）は、本発明の検査対象となるフォトマスクの第５の例を断面で示した説明図、図９（ｂ）は、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【００２８】
本例のフォトマスクは、露光装置より照射されたフォトマスクに垂直な平行光７を、被照射体４に傾斜させて出射するフォトマスク１であって、透明基板の出射面側に、光透過部３１のパターンが形成され、パターンに対応した部位の透明基板の底面に底面１２１、１２３が斜面状となった孔が形成され、透明基板の照射面側に、パターンに対応した部位
に斜面２１、２２が形成されている。本例では、フォトマスク１はガラス基板２に、遮光膜３が形成され、光透過部３１のパターンを設けられている。
【００２９】
このフォトマスク１を、基板５にレジスト６を塗布、形成した被照射体４に位置合わせをし、フォトマスク１側から、露光装置によりフォトマスクに垂直な平行光７を露光する。斜面２１、２２が形成されている部位では、平行光７が屈折し照射光の光路が傾き、斜めの照射光を作り出す。斜面状となった底面１２１、１２３が形成されている部位では、斜面２１、２２で傾けられた照射光の光路をさらに傾け、斜めの照射光を作り出し、フォトマスク１の出射面の光透過部３１のパターンに、斜め露光を行う。そして、パターンに従った形状で被照射体４のレジスト６に斜め露光光を照射することができる。また、傾斜の角度を変えた照射面の斜面２１、２２と、底面１２１、１２３に傾斜を変えた斜面を形成することで、角度の異なる各々所望する角度となった斜め露光が、一度の平行光露光で、同時にできる。図の例では、レジストがポジレジストであって、現像することによって所望する角度となったテーパーを有する斜め方向に掘り下げた形状の孔がレジスト中に形成できる。
【００３０】
以上のような、図９で示した第５の例では、光透過部のパターンとは反対側の透明基板の照射面に斜面を形成し、さらに出射面の光透過部のパターンの底面の透明基板部位に斜面を有する孔を形成する。したがって、照射された平行光を２回屈折できるので、多種類の角度の斜面を形成できる。また、光透過部を被照射体に向けられるので、密着露光を行った場合、解像度が向上する。
【００３１】
上述の、被照射体に傾斜させて光を出射する構造を有する、図４〜図９に示したフォトマスクは、透明基板の出射面側に光透過部３１のパターンを有する例であった。次に、フォトマスクが透明基板の照射面側に光透過部３１のパターンを有する例について、図１０〜図１２により説明する。
【００３２】
図１０（ａ）は、本発明の検査対象となるフォトマスクの第６の例を断面で示した説明図、図１０（ｂ）は、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
本例のフォトマスクは、露光装置より照射されたフォトマスクに垂直な平行光７を、被照射体４に傾斜させて出射するフォトマスク１であって、透明基板の照射面側に、光透過部３１のパターンが形成され、透明基板の出射面側の、前記パターンに対応した部位に斜面２１、２２が形成されている。本例では、フォトマスク１はガラス基板２に、遮光膜３が形成され、光透過部３１のパターンを設けられている。
【００３３】
このフォトマスク１を、基板５にフォトレジスト６を塗布、形成した被照射体４に位置合わせをし、フォトマスク１側から、露光装置によりフォトマスクに垂直な平行光７を露光する。フォトマスクの光照射面側に形成された光透過部３１のパターンを透過した平行光は、斜面２１、２２が形成されている部位では、屈折し照射光の光路が傾き、斜めの出射光を作り出し、斜め露光を行う。そして、パターンに従った形状で被照射体４のレジスト６に斜め露光光を照射することができる。また、傾斜の角度を変えた斜面２１、２２を形成することで、角度の異なる各々所望する角度となった斜め露光が、一度の平行光露光で、同時にできる。図の例では、レジストがポジレジストであって、現像することによって所望する角度となったテーパーを有する斜め方向に掘り下げた形状の孔が形成できる。
【００３４】
図１１は、本発明の検査対象となるフォトマスクの第７の例を断面で示し、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
本例では、図１０に示した光透過部の一部にグレースケール膜８が形成されている。グレースケール膜は、半透過膜、またはグレートーン膜を利用できる。グレースケール膜は、この膜が形成されていない光透過部に較べて、透過する光を減少するので、現像後のレジストの膜厚を制御できる。グレートーン膜は、濃淡フォトマスクに利用されている膜で、露光機の平行光での解像度の限界以下の大きさの微細なパターンを有し、透過光の強度に濃淡を生じ、それに応じてレジストが露光される。その結果、現像後のレンジスト表面が滑らかな凹凸を持つ形状となる。従ってこの場合、現像後のレジストの膜を、厚みだけでなく、形状も制御できる。本例のレジストは、ポジレジストの例である。
【００３５】
以上のような、図１０、図１１で示した第６の例、第７の例のフォトマスクでは、光透過部のパターンとは反対側の出射面に斜面を形成すことから、斜面部分を広くとれる。したがって加工が容易である。また、図１１のように、グレースケール膜との併用ができる。さらに、本例のフォトマスクは、以上に例示されているように、透明基板の照射面側にパターンが形成され、出射面側の透明基板に斜面が形成されている。このため、光線のクロストークがない、という大きな長所がある。
【００３６】
図１２（ａ）は、本発明の検査対象となるフォトマスクの第８の例を断面で示した説明図、図１２（ｂ）は、露光光を本例のフォトマスクを介し、被照射体に露光した例を、断面で示した説明図である。
【００３７】
本例のフォトマスクは、露光装置より照射されたフォトマスクに垂直な平行光７を、被照射体４に傾斜させて出射するフォトマスク１であって、透明基板２の照射面側に、光透過部３１のパターンが形成され、パターンに対応した透明基板部位に底面１２１、１２３が斜面状の孔が形成されている。本例では、フォトマスク１はガラス基板２に、遮光膜３が形成され、光透過部３１のパターンを設けられている。
【００３８】
このフォトマスク１を、基板５にレジスト６を塗布、形成した被照射体４に位置合わせをし、フォトマスク１側から、露光装置によりフォトマスクに垂直な平行光７を露光する。斜面１２１、１２３が形成されている部位では、平行光７が屈折し照射光の光路を傾け、斜めの照射光を作り出し、フォトマスク１の出射面から、斜め露光を行う。そして、パターンに従った形状で被照射体４のレジスト６に斜め露光光を照射することができる。また、傾斜の角度を変えた斜面１２１、１２３を形成することで、角度の異なる各々所望する角度となった斜め露光が、一度の平行光露光で、同時にできる。図の例では、被照射体４のレジスト６がポジレジストであって、現像することによって所望する角度となったテーパーを有する斜め方向に掘り下げられた形状の孔がレジスト中に形成できる。
【００３９】
次に、本発明の検査方法を実施するための具体的な形態について説明する。上記各種のフォトマスクを検査対象とする検査方法の内、図４に示したフォトマスクの第１の例、すなわち、透明基板の出射面側に、光透過部３１のパターンが形成され、出射面側と反対面である照射面側の前記パターンに対応した透明基板部位に角度の異なる斜面２１、２２が形成されている例に関して例示するが、検査対象とすべきフォトマスクの上述した他の例に関しても、同様の方法で検査することが可能である。
【００４０】
図１は、本発明の検査方法について、その一例を説明するための模式断面図であって、（ａ）と（ｂ）とは、それぞれ異なる光透過部におけるフォトマスク構造に対応して異なる方法で照明することを示す。
図１（ａ）において、フォトマスク１の出射面側の特定の位置、この場合、フォトマスクの出射面側に形成された光透過部３１１、３１２に対して、反対側の面に共通の斜面２２を有するそのパターンの位置のフォトマスク構造に対応させて、特定の斜め角度の平行光３２で検査のための照明をする。これにより、斜め角度の平行光３２と同一方向の入射光３２１、３２２が各々の光透過部３１１、３１２から入射した後に、フォトマスク表面に垂直な方向の出射光３３１、３３２となって出射し、カメラ３５で撮像することができる
。なお、カメラ３５は、カメラの撮像面に垂直に入射する光のみを捉えるように工夫されている。例えば、撮像面の前面に、遮光した側壁面を有する円管状の治具を、その中心軸が撮像面に垂直になるように設けることにより、可能となる。一方、フォトマスクの光透過部に対応して反対側の面に設けられた斜面２１を有する図の左側近傍にある光透過部３１３に入射する前記と同一方向の入射光３２３は、フォトマスク表面に垂直ではない方向の出射光３３３となって、カメラ３５で撮像することができない。
【００４１】
次に、照明するフォトマスク表面の位置を変えて、検査対象とするフォトマスク部位を変える。すなわち、図１（ｂ）において、フォトマスク１の表面の特定の位置、この場合、フォトマスクの出射面側に形成された光透過部３１３に対して、反対側の面に斜面２１を有するそのパターンの位置のフォトマスク構造に対応させて、特定の斜め角度の平行光３４で検査のための照明をする。これにより、斜め角度の平行光３４と同一方向の入射光３４３が光透過部３１３から入射した後に、フォトマスク表面に垂直な方向の出射光３５３となって出射し、カメラ３５で撮像することができる。上記の条件に合致する特定の斜め角度の平行光３４は、斜面２１に対応して向きが決まるものである。従って、斜面２２が斜面２１と一般に異なる向きであれば、前述の図１（ａ）で説明した特定の斜め角度の平行光３２とは異なる向きに平行光３４が設定される。一方、フォトマスクの光透過部に対応して反対側の面に設けられた斜面２２を有する図の右側近傍にある光透過部３１１、３１２に入射する前記と同一方向の入射光３４１、３４２は、フォトマスク表面に垂直ではない方向の出射光３５１、３５２となって、カメラ３５で撮像することができない。
【００４２】
すなわち、本発明の検査対象となるフォトマスク１の表面の特定の位置をその位置のフォトマスク部位に対応する斜め角度の平行光３２または３４で照明することにより、フォトマスク表面に垂直な出射光３３１、３３２、または、３５３を得て撮像することができる。次に、照明するフォトマスク表面の位置を変えつつ、それぞれの位置のフォトマスク部位に対応する斜め角度の平行光で照明できるように照明の角度を特定して撮像することを順次繰り返すことにより、フォトマスクの有効面内からの撮像された画像情報を累積することができる。本発明は、さらに、前記の撮像され累積された画像情報を評価することにより、検査結果を判定するフォトマスクの検査方法である。
【００４３】
すなわち、本発明の検査方法によれば、フォトマスク部位に照明し、フォトマスクに垂直な出射光を得られる検査光の入射角度が、当該フォトマスク部位から被照射体に照射すべき斜め露光光の照射角度と同じであれば、検査光を照射したフォトマスク部位は欠陥の無い良品部ということが分かる。逆に、フォトマスク部位から被照射体に照射すべき斜め露光光の照射角度と同じ角度にて検査光を当該フォトマスク部位に入射させても、フォトマスクに垂直な出射光を得られなければ、そのフォトマスク部位は欠陥のある不良部として検出することが可能になる。
【００４４】
図２は、本発明の検査方法において、光学系の設置状態を説明するための概略図である。本発明の検査対象となるフォトマスク１は、ＸＹステージ１１上の所定の位置に設置して被検査体保持部１１０を構成し、図２の下部の斜め透過照明部１３０からの照明光１４を前述の斜め角度の平行光３２または３４として受けて、検査撮像用のカメラ３５に向けて、被検査体からの出射光３３を射出する。出射光３３の内、フォトマスク１の表面に垂直な方向の図の上向きの出射光のみがカメラ３５に入射することは、前述の通りである。出射光３３をカメラ３５に捉える光路には、必要に応じて、フィルターやレンズ等の光学部品を設けて、鮮明な画像を入力するための撮像側平行光学系３５０を形成する。
【００４５】
前記斜め透過照明部１３０は、平行な照明光１４を投じる照明光源１３の位置や照明角度を変化させられるように、仰角の角度調節を可能とする支点を有する照明光源支持部１５と、上下左右方向の平行移動と平面内の回転を可能とする上下左右回転駆動部１６によ
って、照明光源１３を支持する。可動方向を太線矢印で表示する。上部の被検査体保持部１１０を構成するＸＹステージ１１が設置面内で平行移動できることと相俟って、被検査体としてのフォトマスクの任意の位置に特定の角度を選択して平行な照明光１４を投じることができるように、検査対象のフォトマスクを斜め角度の平行光で照明する光学系を、フォトマスクの検査対象位置とその構造に応じて動かすことが可能となる。なお、照明光源１３は、適宜複数箇所に設けることができる。また、検査装置として使いやすくするために、上記各方向の移動に関しては、後述のように、被検査体としてのフォトマスクの構造情報に対応させた移動情報を、上記光学系の可動制御機構に与えることができる。
【００４６】
次に、本発明の検査方法において、撮像され累積された画像情報を評価するための具体的な方法について述べる。
一般にフォトマスクに設けるパターンは、半導体集積回路や表示装置を形成する際に用いられるように、単位パターンの繰り返し配列を採ることが多い。本発明の検査対象とするフォトマスクの例においても、繰り返しの単位パターンを配列した構成が多い。このような場合に、撮像された画像情報を評価するにあたり、フォトマスクの異なる検査対象位置で同一の構造を有する領域からの画像情報を互いに比較することが有効である。すなわち、複数の異なる検査対象位置で同一の構造を有する領域からの画像情報が同一であれば、それらの複数の異なる検査対象位置の構造がいずれも正しく形成されていると判断する。従って、対象とする領域に関しては、欠陥やパターン形状の不具合が存在しないと判定して、他の検査対象位置の検査に移行する。また、複数の異なる検査対象位置で同一の構造を有する領域からの画像情報が異なる場合には、少数側の画像情報が欠陥やパターン形状の不具合を含んでいると判定する。２箇所の検査対象位置の画像情報のみで互いに結果が異なる場合には、他の同一構造を有する領域を選定して比較評価することにより、追加判定する。
【００４７】
撮像された画像情報を評価するための、より普遍的な他の方法も可能である。撮像された画像情報を評価するにあたり、フォトマスク有効面内の同一の構造を有する領域の構造情報と照明光の角度情報を予めデータベース化しておき、各領域毎の画像情報をデータベース情報と比較する。各領域の位置情報に対応するデータベース情報からデータベース化されたフォトマスク構造情報と照明光の角度情報によって透過光として撮像されるべきパターンが抽出され、抽出されたパターンを実際の画像情報のパターンと比較することにより、撮像された画像情報が評価される。
なお、上述の撮像された画像情報を評価するための２種類の方法は、随時併用することができるので、検査装置の情報処理能力や検査速度も考慮した実用的な検査方法を採用することができる。
【００４８】
図３は、本発明の検査装置の機能構成の例を説明するための概略図である。
本発明の検査装置は、露光装置より照射された平行光を、被照射体に傾斜させて出射する構造を有する上記各種の例で説明したフォトマスクを検査対象とする検査装置であって、上述の検査方法を実施するための装置である。
本発明の検査装置の機能構成は、先ず、鮮明な画像を撮像するためのカメラ３５と、カメラを一点鎖線で示す光軸に平行に設けた撮像側平行光学系３５０を備える。出射光３３をカメラ３５に捉える光路には、必要に応じて、フィルターやレンズ等の光学部品を設ける。次の構成要素として、検査対象となるフォトマスク１を載置し位置の認知とＸ軸及びＹ軸方向に駆動する手段を具備するＸＹステージ１１を有する被検査体保持部１１０を、光軸に垂直に配置する。ＸＹステージ１１の動きの制御は、ステージ制御部１９を通じて検査装置全体の制御を行う制御部１７と連結する。
さらに、上下方向移動と前記ＸＹステージとの平行方向移動と光軸を中心とする回転移動を可能とする上下左右回転駆動部１６に照明光源１３を設けた斜め透過照明部１３０を備える。照明光源１３は、照明光１４を検査対象となるフォトマスク１に向けて任意の角度
で照明できるように、角度変更可能な照明光源支持部１５を通して上下左右回転駆動部１６に連結される。斜め透過照明部１３０の制御は、照明制御部１８を通じて検査装置全体の制御を行う制御部１７と連結する。
また、本発明のフォトマスクの検査装置は、前記撮像側平行光学系３５０と被検査体保持部１１０と斜め透過照明部１３０との各構成要素を統一的に制御してフォトマスクの検査の工程を逐次処理するための制御部１７を備える。制御部１７は、前述のステージ制御部１９および照明制御部１８と連結する他、カメラ３５で撮像した画像情報を評価するための処理を行う画像情報処理部３５５とも連結することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・・フォトマスク
１１・・・ＸＹステージ
１１０・・被検査体保持部
１２１・・底面
１２３・・底面
１３・・・照明光源
１３０・・斜め透過照明部
１４・・・照明光
１５・・・照明光源支持部
１６・・・上下左右回転駆動部
１７・・・制御部
１８・・・照明制御部
１９・・・ステージ制御部
２・・・・ガラス基板
２１・・・斜面
２２・・・斜面
３・・・・遮光膜
３１、３１１、３１２、３１３・・・光透過部
３２、３２１、３２２、３２３・・・斜め角度の平行光
３３、３３１、３３２、３３３・・・被検査体からの出射光
３４、３４１、３４２、３４３・・・斜め角度の平行光
３５・・・カメラ
３５０・・撮像側平行光学系
３５１、３５２、３５３・・・被検査体からの出射光
３５５・・画像情報処理部
４・・・・被照射体
５・・・・基板
６・・・・レジスト
７・・・・平行光
８・・・・グレースケール膜
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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