(57)【要約】【課題】パターンの寸法ズレ及び位置ズレに起因するムラ欠陥を可視化・数値化することでパターン描画装置の描画精度状態管理を行い、描画装置の調整・管理を適切な時期に無駄なく実施でき、描画装置の維持管理費用削減及び製品歩留まり向上に寄与するパターン描画装置管理用基板を提供する。【解決手段】基板上にパターンを形成するためのパターン描画装置の描画精度維持管理のための管理用基板であって、前記基板と同一の材料で且つ同一の製法でパターンが形成され、該パターンが互いに直行するＸ方向及びＹ方向に配列した複数の矩形領域からなり、少なくとも１台以上のパターン描画装置を管理対象とすべく、管理用の矩形領域群を少なくとも１種類以上有していることを特徴とするパターン描画装置管理用基板を備えたことを特徴とする。【選択図】    図１
2013205484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に電子線やレーザー光を用いてパターンを形成するためのパターン描画装置におけるパターン描画精度の調整・管理を行うための管理用基板であって、前記基板と同一の材料で且つ同一の製法でパターンが形成され、該パターンが互いに直行するＸ方向及びＹ方向に配列した複数の矩形領域からなり、少なくとも１台以上のパターン描画装置を管理対象とすべく、管理用の矩形領域群を少なくとも１種類以上有していることを特徴とするパターン描画装置管理用基板。
【請求項２】
前記矩形領域群のうち、パターン描画装置管理用の矩形領域群において、少なくとも１種類の矩形領域群は、Ｘ又はＹ方向がパターンピッチｄｘに対し、最小値をｄｘ＿ｍｉｎ、最大値をｄｘ＿ｍａｘ、パターンピッチｄｘの増分量をΔｄｘ、とした場合、前記パターンはＸ方向に、ｄｘ＿ｍｉｎ、ｄｘ＿ｍｉｎ＋Δｄｘ、ｄｘ＿ｍｉｎ＋２×Δｄｘ、・・・、ｄｘ＿ｍｉｎ＋Ｎ×Δｄｘ（Ｎは自然数）、ｄｘ＿ｍａｘ、のうち少なくとも１種類のパターンピッチにてパターンが配列し、又は及び、Ｘ又はＹ方向がパターンピッチｄｙに対し、最小値をｄｙ＿ｍｉｎ、最大値をｄｙ＿ｍａｘ、パターンピッチｄｙの増分量をΔｄｙ、とした場合、前記パターンはＹ方向に、ｄｙ＿ｍｉｎ、ｄｙ＿ｍｉｎ＋Δｄｙ、ｄｙ＿ｍｉｎ＋２×Δｄｙ、・・・、ｄｙ＿ｍｉｎ＋Ｍ×Δｄｙ（Ｍは自然数）、ｄｙ＿ｍａｘ、のうち少なくとも１種類のパターンピッチにて、パターンがマトリクス状にＸ、又はＹ方向に等間隔で配列していることを特徴とする請求項１に記載のパターン描画装置管理用基板。
【請求項３】
請求項１、２に記載のパターン描画装置管理用基板は、所定の波長域の光を露光するためのフォトマスクであることを特徴とするパターン描画装置管理用基板。
【請求項４】
前記パターン描画装置は、波長が４１３ｎｍのクリプトンイオンレーザーを基板上で走査させることによりパターンを描画するラスター式パターン描画装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパターン描画装置管理用基板。
【請求項５】
前記請求項１〜４に記載のパターン描画装置管理用基板を対象とし、前記基板に対し照明光を斜め方向から照射することで、前記パターンにより生じる回折光を画像として取得し、処理判定を行うパターン描画装置管理方法であって、
前記パターンのピッチ、サイズ等の情報、及び前記基板上へのパターン描画条件、前記パターン描画装置の種類等の描画情報を入力するパターン情報入力工程と、
前記基板の被撮像面内方向における位置決めを行う位置決め工程と、
前記パターン情報入力工程において入力された前記パターンに関する情報を基に、パターンピッチと撮像分解能の関係から撮像倍率を決定するための撮像倍率設定工程と、
前記基板の周期性パターンが形成された面を被撮像面とし、合焦点位置を被撮像面に対して鉛直方向に所定量ずらすデフォーカス工程と、
前記合焦点位置から所定量デフォーカスさせた位置において、前記基板上のパターンを撮像し、被処理画像を取得する撮像工程と、
前記被処理画像上で確認される前期基板上で発生しているムラ欠陥の評価値を求めるムラ評価値算出工程と、
前記被処理画像上で確認される前記基板上で発生しているムラ欠陥の発生周期を求めるムラ欠陥周期算出工程と、
前記ムラ評価値と、前記ムラ周期から前記パターン描画装置が正常に機能しているかを判定する判定工程と、
を含むことを特徴とするパターン描画装置管理方法。
【請求項６】
前記撮像工程における画像取得手段は、前記パターンからの回折光を、光電変換素子を利用した撮像手段によって実施し、且つ前記撮像手段は、前記パターンにより生じる回折光のうち、前記基板の被撮像面に対して垂直な回折光のみを抽出する光学系を有することを特徴とする請求項５に記載のパターン描画装置管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン描画装置によって周期性パターンが形成された基板を管理対象とし、パターンの寸法ズレ及び位置ズレに起因するムラ欠陥を可視化・数値化することでパターン描画装置の描画精度状態管理を行うためのパターン描画装置管理用基板及びパターン描画装置管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パターンとは、一定の間隔を有するパターンの集合体を称し、例えば、パターンが所定のピッチで配列したストライプ状のパターン、又は開口部のパターンが所定の周期で２次元的に配列したマトリクス状のパターン等が該当する。このようなパターンを有する基板としては特に、半導体装置、撮像デバイス及び表示デバイス等を製造する際にフォトリソグラフィー処理の露光工程で用いられるフォトマスクが挙げられる。
【０００３】
従来、半導体装置、撮像デバイス及び表示デバイス等の製造工程で用いられるフォトマスクとしては、ガラス等の透明基板上にクロム等の遮光膜が一定のパターンに部分的に除去されて構成されたものが知られている。
【０００４】
フォトマスクのようなパターンにおけるムラ欠陥は、通常パターンの微細な寸法ズレや位置ズレが規則的に配列していることが原因であることが多いため、個々のパターン検査では発見することが困難であるが、パターンを広い領域において観察した時に初めて認識される欠陥である。
【０００５】
周期性のあるパターン、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳ画像センサー製造用フォトマスクのムラを安定的、高精度に撮像、検出可能な周期性パターンムラ検査装置を提供することを目的として、照明光が被検査体に照射され、周期性パターンによって生じる透過回折光を画像検査する検査装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
このような周期性パターンの正常部では開口部の形状・ピッチが一定となるため互いに干渉し合って一定の方向に回折光が生じるのに対して、ムラ部では開口部の形状・ピッチが不規則となるため、その形状・ピッチに応じて、その次数毎に種々の方向に種々の強さで回折光が生じる。そこで、特許文献１の検査装置では、正常部とムラ部における回折光強度コントラストの違いから、ムラ部を検出する検査方式をとっている。
【０００７】
しかしながら、従来、以上のような検査方式のもとに製品の検査をした結果、不良と判定されてしまった製品は、不良品として廃棄するしかなかったのが実情である。近年ではレーザーリペア装置等に代表されるパターン修正技術の開発も進んでいるが、その修正精度には限界があり、ムラ欠陥が発生している箇所のように、数ｎｍ〜数１０ｎｍオーダーの欠陥を修正することは現実的に難しい。
【０００８】
またＬＣＤ製造用フォトマスク、特に第８世代や第１０世代と呼ばれるガラスサイズ向けのものはその大きさ故に材料・製造コストが極めて高く、ムラ欠陥のように修正困難な欠陥が発生した場合には不良品として製品を取り扱うしかないため、損失金額が極めて大きくなってしまうという問題点がある。
【０００９】
ところで、パターン描画装置における描画方式はベクター方式とラスター方式に分類される。ＣＣＤ、ＣＭＯＳ画像センサー製造用フォトマスクや半導体装置用基板製造用フォトマスクにおけるパターン描画にはＥＢ（電子線）描画装置が用いられ、その殆どが描画部のみビーム走査を行うベクター方式によるものである。一方で、ＬＣＤ製造用フォトマスクにおけるパターン描画ではレーザー描画装置が用いられており、領域全体をスキャンし、描画部のみビームをＯＮするラスター方式が用いられている。
【００１０】
これらのパターン描画装置では、固有の描画パラメータが設けられている例が多い。例えば、ＬＣＤ製造用フォトマスク向けレーザー描画装置では、１回のビームの走査幅を示すＳＨというパラメータが設けられている。パターンピッチとパラメータＳＨが異なる場合、パターンエッジとパラメータＳＨの境界部が重なる時にパターンの寸法変動が生じることがある。
【００１１】
また、ＥＢ描画装置では、描画ＦＩＥＬＤと呼ばれる正方形状の描画領域が設定され、この描画領域境界部でパターンの寸法変動や位置変動が生じることが確認されている。
【００１２】
上述したような、描画装置におけるパターンの寸法変動や位置変動の発生を防ぐためには描画装置の定期的な画質管理が欠かせない。レーザー描画装置では、パターン寸法変動及び位置変動の発生を防ぐために、レーザーフォーカス、レーザーオーバーラップ量、マルチビーム間距離などを管理・調整する必要があり、ＥＢ描画装置では、ステージ位置や電子ビームの軸を調整・管理する必要がある。
【００１３】
上記のような調整・管理は４回／年などの周期で定期的に行われるが、描画装置の不具合の有無に関わらず実施される。通常、描画装置の調整・管理には長期間を要し、相応の維持管理費用が定期的に発生するという問題があった。したがって、描画装置の調整・管理を適切な時期に無駄なく実施することで、描画装置の維持管理費用削減を実現でき、更にはムラ欠陥のような修正困難な欠陥の発生を未然に防ぐことで、製品歩留まりを向上できるような手法確立が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−２７５６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パターン描画装置によって周期性パターンが形成された基板を管理対象とし、パターンの寸法ズレ及び位置ズレに起因するムラ欠陥を可視化・数値化することでパターン描画装置の描画精度状態管理を行い、描画装置の調整・管理を適切な時期に無駄なく実施でき、描画装置の維持管理費用削減及び製品歩留まり向上に寄与するパターン描画装置管理用基板及びパターン描画装置管理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために為された請求項１に記載の発明は、基板上に電子線やレーザー光を用いてパターンを形成するためのパターン描画装置におけるパターン描画精度の調整・管理を行うための管理用基板であって、前記基板と同一の材料で且つ同一の製法でパターンが形成され、該パターンが互いに直行するＸ方向及びＹ方向に配列した複数の矩形領域からなり、少なくとも１台以上のパターン描画装置を管理対象とすべく、管理用の矩形領域群を少なくとも１種類以上有していることを特徴とするパターン描画装置管理用基板である。
【００１７】
また請求項２に記載の発明は、前記矩形領域群のうち、パターン描画装置管理用の矩形領域群において、少なくとも１種類の矩形領域群は、Ｘ又はＹ方向がパターンピッチｄｘに対し、最小値をｄｘ＿ｍｉｎ、最大値をｄｘ＿ｍａｘ、パターンピッチｄｘの増分量をΔｄｘ、とした場合、前記パターンはＸ方向に、ｄｘ＿ｍｉｎ、ｄｘ＿ｍｉｎ＋Δｄｘ、ｄｘ＿ｍｉｎ＋２×Δｄｘ、・・・、ｄｘ＿ｍｉｎ＋Ｎ×Δｄｘ（Ｎは自然数）、ｄｘ＿ｍａｘ、のうち少なくとも１種類のパターンピッチにてパターンが配列し、又は／及び、Ｘ又はＹ方向がパターンピッチｄｙに対し、最小値をｄｙ＿ｍｉｎ、最大値をｄｙ＿ｍａｘ、パターンピッチｄｙの増分量をΔｄｙ、とした場合、前記パターンはＹ方向に、ｄｙ＿ｍｉｎ、ｄｙ＿ｍｉｎ＋Δｄｙ、ｄｙ＿ｍｉｎ＋２×Δｄｙ、・・・、ｄｙ＿ｍｉｎ＋Ｍ×Δｄｙ（Ｍは自然数）、ｄｙ＿ｍａｘ、のうち少なくとも１種類のパターンピッチにて、パターンがマトリクス状にＸ、又はＹ方向に等間隔で配列していることを特徴とする請求項１に記載のパターン描画装置管理用基板である。
【００１８】
また請求項３に記載の発明は、請求項１、２に記載のパターン描画装置管理用基板は、所定の波長域の光を露光するためのフォトマスクであることを特徴とするパターン描画装置管理用基板である。
【００１９】
また請求項４に記載の発明は、前記パターン描画装置は、波長が４１３ｎｍのクリプトンイオンレーザーを基板上で走査させることによりパターンを描画するラスター式パターン描画装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパターン描画装置管理用基板である。
【００２０】
また請求項５に記載の発明は、請求項１〜４に記載のパターン描画装置管理用基板を対象とし、前記基板に対し照明光を斜め方向から照射することで、前記パターンにより生じる回折光を画像として取得し、処理判定を行うパターン描画装置管理方法であって、前期パターンのピッチ、サイズ等の情報、及び前記基板上へのパターン描画条件、前記パターン描画装置の種類等の描画情報を入力するパターン情報入力工程と、前記基板の被撮像面内方向における位置決めを行う位置決め工程と、前記パターン情報入力工程において入力された前記パターンに関する情報を基に、パターンピッチと撮像分解能の関係から撮像倍率を決定するための撮像倍率設定工程と、前記基板の周期性パターンが形成された面を被撮像面とし、合焦点位置を被撮像面に対して鉛直方向に所定量ずらすデフォーカス工程と、前記合焦点位置から所定量デフォーカスさせた位置において、前記基板上のパターンを撮像し、被処理画像を取得する撮像工程と、前記被処理画像上で確認される前期基板上で発生しているムラ欠陥の評価値を求めるムラ評価値算出工程と、前記被処理画像上で確認される前記基板上で発生しているムラ欠陥の発生周期を求めるムラ欠陥周期算出工程と、前記ムラ評価値と、前記ムラ周期から前記パターン描画装置が正常に機能しているかを判定する判定工程と、を含むことを特徴とするパターン描画装置管理方法である。
【００２１】
また請求項６に記載の発明は、前記撮像工程における画像取得手段は、前記パターンからの回折光を、光電変換素子を利用した撮像手段によって実施し、且つ前記撮像手段は、前記パターンにより生じる回折光のうち、前記基板の被撮像面に対して垂直な回折光のみを抽出する光学系を有することを特徴とする請求項５に記載のパターン描画装置管理方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のパターン描画装置管理用基板及びパターン描画装置管理方法によれば、パターン描画装置によって周期性パターンが形成された基板を管理対象とし、パターンの寸法ズレ及び位置ズレに起因するムラ欠陥を可視化・数値化することでパターン描画装置の描画精度状態管理を行い、描画装置の調整・管理を適切な時期に無駄なく実施でき、描画装置の維持管理費用削減及び製品歩留まり向上へ寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るパターン描画装置管理用基板の一実施の形態に適用される管理用基板の模式図。
【図２】本発明に係るパターン描画装置管理方法の一実施形態を適用してなる管理装置の一部を概略的に示す構成図。
【図３】本発明に係るパターン描画装置管理方法の一実施形態を適用してなる描画装置におけるパターン描画方法を模式的に説明する図。
【図４】本発明に係るパターン描画装置管理方法の一実施形態を説明する処理手順を説明するフロー図。
【図５】本発明に係るパターン描画装置管理方法に関する管理用基板の入力情報を説明するための管理用基板と投光方向θ軸との対応関係を説明する図。
【図６】本発明に係るパターン描画装置管理方法で取り扱う被処理画像に対する矩形計算領域の定義方法を説明する図。
【図７】本発明に係るパターン描画装置管理方法の一実施形態の処理手順の中で被処理画像からの積算値ΣＩと比較基準値ΣＯの算出方法を説明する模式図。
【図８】本発明に係るパターン描画装置管理方法の一実施例におけるレーザーオーバーラップ量及びマルチビーム間距離の判定方法を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の適用するパターン描画装置管理用基板及びパターン描画装置管理方法の一実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、本発明に係るパターン描画装置管理用基板において、パターン形状がストライプである場合の管理用基板１の模式図である。なお、管理用基板１は、実サイズの基板と同じ材質の基材２上に、矩形領域４がマトリクス状に配置された矩形領域群３を形成したものである。矩形領域４に形成されるパターンとしては、例えばフォトマスクなど、フォトリソグラフィーやエッチングにより製作されるものを挙げることができる。ここで、管理用基板１は、１回／週或いは１回／月などの周期で定期的に製作されるものとし、本発明の適用するパターン描画装置管理方法も同様に、１回／週或いは１回／月などの周期で定期的に実施されるものとする。なお、図１には１種類の矩形領域群３のみ記載しているが、管理対象となる描画装置の数に応じて、２種類以上の矩形領域群３を設けても良い。
【００２６】
図１において、Ｙ方向に対しては、管理対象となる描画パラメータに応じたパターンが配列した矩形領域４を、Ｙ方向に等間隔に配列させたものとする。例えば、本一実施形態では、１行目の矩形領域４にはレーザーオーバーラップ量を管理するためのパターンを配列させ、２行目の矩形領域４にはマルチビーム間距離を管理するためのパターンを配列させる。また、Ｘ方向に対しては、適用すべきパターンピッチｄｘ又はｄｙに対し、最小値をｄｘ＿ｍｉｎ又はｄｙ＿ｍｉｎ、最大値をｄｘ＿ｍａｘ又はｄｙ＿ｍａｘ、Ｘ方向又はＹ方向におけるパターンピッチ増分量をΔｄｘ又はΔｄｙとした場合、ｄｘ＿ｍｉｎ、ｄｘ＿ｍｉｎ＋Δｄｘ、ｄｘ＿ｍｉｎ＋２×Δｄｘ、・・・、ｄｘ＿ｍｉｎ＋Ｎ×Δｄｘ（Ｎは自然数）、ｄｘ＿ｍａｘ、又は、ｄｙ＿ｍｉｎ、ｄｙ＿ｍｉｎ＋Δｄｙ、ｄｙ＿ｍｉｎ＋２×Δｄｙ、・・・、ｄｙ＿ｍｉｎ＋Ｍ×Δｄｙ（Ｍは自然数）、ｄｙ＿ｍａｘ、というように、ｄｘ＿ｍｉｎ〜ｄｘ＿ｍａｘ又はｄｙ＿ｍｉｎ〜ｄｙ＿ｍａｘの範囲でパターンピッチが異なる矩形領域４を、Ｘ方向に等間隔に配列させたものとする。また、アライメントマークなど装置機械軸調整に必要とされるアクセサリーパターンを、適宜矩形領域４の周辺へ配置させても良い。
【００２７】
以上、代表的なパターン形状を用いた形態について上記の通り示したが、勿論描画対象となるパターン形状に応じ、同様の手法を用いて他形状のパターンを有する管理用基板１を作成しても良い。
【００２８】
図２は、本発明に係るパターン描画装置管理方法の一実施形態を適用してなる管理装置の一部を概略的に示す構成図である。図２では透過回折光を得るための装置構成例を示している。なお、本装置は外乱光や迷光を極力低減させた暗環境かつ管理用基板１への異物付着を防止するクリーン環境で稼動されることが望ましい。
【００２９】
図２に示すように、本装置は透過照明部１０と、管理用基板１の位置決め動作及び基板搬送動作が可能なＸ−Ｙステージ部２０と、管理用基板１の位置決めを実施するためのアライメント用撮像部３０と、管理用基板１からの回折像を撮像し、被処理画像取得を実施する撮像部４０と、処理・制御部１００から構成されている。
【００３０】
透過照明部１０では、円弧レール１１がターンテーブル１２上に設置されている。円弧レール１１には照明ヘッド１３が設けられており、光源１４からはライトガイド１５を用いて導光している。円弧レール１１上で照明ヘッド１３を駆動することによって管理用基板１の被撮像面に対して垂直方向の照射角度調整を可能としている（なお、この駆動軸をφ軸と定義する）。円弧レール１１上のどの位置にあっても照明ヘッド１３は、Ｘ−Ｙステージ部２０上の管理用基板１の被撮像面に対して、様々な照射角度からの透過照明が可能となっている。またターンテーブル１２により円弧レール１１を被撮像面に対して水平方向に回転させることが可能であり（この駆動軸をθ軸と定義する）、水平方向における任意方向からの照明光の照射が可能となっている。
【００３１】
なお、照明ヘッド１３には平行光学系が設けられている。光源１４としては十分な照度を有しているものが望ましく、本実施形態では光源１４にはメタルハライド光源装置を用いているが、ハイパワータイプのＬＥＤ光源装置を用いても良く、仮に光量がそれで不十分である場合には、複数台のＬＥＤ光源装置を用いても良い。なお、本実施形態では光源１４として、ピーク波長５４０ｎｍのバンドパスフィルタが内蔵されたメタルハライド光源装置を用いているが、対象とするパターンピッチに応じて、より短波長側又は長波長側にピークを有するようなバンドパスフィルタ等を用いても良い。また、光源１４にＬＥＤ光源装置を用いる場合には、緑色ＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤ光源装置を利用するものとするが、これも同様に、より短波長側又は長波長側にピークを有するような光を発するＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤ光源装置を利用してもよい。
【００３２】
管理用基板１は、Ｘ―Ｙステージ部２０におけるワークストッパー２１にてＸ及びＹ方向で固定される。なお、ワークストッパー２１は基板サイズに応じて固定位置の調整が可能である。Ｘ―Ｙステージ部２０は、管理用基板１を図３のＸ軸方向及びＹ軸方向に平行移動する機能を有する。これによって、Ｘ―Ｙステージ部２０は、予め設定した動作手順にしたがって管理用基板１をＸ軸及びＹ軸方向に駆動する。
【００３３】
アライメント用撮像部３０は、カメラ３１、レンズ３２、照明３３、そして照明制御装置３４から構成される。管理用基板１上のアライメントマークを含む領域に対して同軸落射形式で照明光が照射され、その観察画像がカメラ３１により撮像される。なお、照明制御装置３４により、照明は点灯／消灯制御及び照明光強度の調節ができるようになっており、実際の制御動作は処理・制御部１００により実施される。なお、本実施形態ではカメラ３１にはエリアセンサーカメラを、レンズ３２には同軸落射タイプの固定倍率テレセントリックレンズを、そして照明３３には高輝度スポット型の白色ＬＥＤ照明を用いている。また、処理・制御部１００は、カメラ４１、３１により撮像された画像を情報処理手段１０１に入力する信号入力部１０２、１０３、この信号入力部１０２、１０３からの入力画像を処理し、透過照明部１０、Ｘ−Ｙステージ部２０、アライメント用撮像部３０、及び撮像部４０の動作管理及び制御を行う情報処理手段１０１、この情報処理手段１０１の処理情報を表示する表示部１０４、上記情報処理手段１０１に対する入力操作部１０５を備えている。
【００３４】
撮像部４０は、カメラ４１と、平行光学系４２と、Ｚステージ４３から構成される。カメラ４１としては、可視光域に分光感度特性を有している光電変換素子を具備していることが望ましい。本実施形態では、カメラ４１としてエリアセンサーカメラを用いているが、ラインセンサーカメラを用いても良い。平行光学系４２にはテレセントリックズームレンズを用いている。このとき、レンズのテレセントリシティとして０．５°以下を満足するようなものが望ましい。また、Ｚステージ４３によりカメラ４１と平行光学系４２が、管理用基板１上の被撮像面に対して鉛直方向に移動することができ、この動作によって焦点位置の調整が可能となる。
【００３５】
図３は、本発明に係る一実施形態による方法を適用する、描画装置におけるパターン描画方法を模式的に示したものである。本実施形態ではレーザー描画装置を使用し、ビームの描画方法は、描画する領域全体を走査し、描画部のみビームをＯＮするラスター方式である。すなわち、本実施形態では、パターン描画装置として例えば波長が４１３ｎｍのクリプトンイオンレーザーを基板上で走査させることによりパターンを描画するラスター式パターン描画装置を用いている。１回のビーム走査幅はパラメータＳＨの値によって決められる。なお、図示したように、各々のビーム走査幅がオーバーラップする領域幅が、レーザーオーバーラップ量である。また、図３に示すように、１回のビーム走査が行われる際、複数本のビームが描画Ｙ方向へマイクロスイープされた状態でパターンの描画が実施される。マルチビーム間距離とは、このビーム間隔のことを指すものとする。
【００３６】
図４は、本発明に係る一実施形態による方法を示すフローチャート図である。本発明に係る一実施形態による方法は、Ｓ１〜Ｓ８というステップによって行われる。以下、パターン描画装置管理方法として、図１に示した管理用基板１を用いた場合の実施形態を、各ステップ順に説明する。
【００３７】
対象となる描画装置や管理用基板１のパターン情報を、パターン描画装置管理方法の一実施形態を適用してなる管理装置の処理・制御部１００へ入力する（ステップＳ１）。またこの段階で、前述したθ軸の情報も入力する。ここで、図５に管理用基板１とθとの対応関係を示す（この場合は、例としてθ＝０°、９０°の２種類について定義した）。
【００３８】
Ｘ−Ｙステージ部２０とアライメント用撮像部３０により、管理用基板１に対するアライメント動作を実施する（ステップＳ２）。
【００３９】
平行光学系４２におけるレンズ倍率を設定する（ステップＳ３）。
【００４０】
ムラ欠陥の可視化に最適とされる照明照射角度φを、管理対象となる描画パラメータ毎に設定する（ステップＳ４）。
【００４１】
Ｘ−Ｙステージ部２０を駆動させ、各矩形領域４が撮像中心位置に来るようにし、全ての矩形領域４に対して被処理用の画像取込を実施する（ステップＳ５）。
【００４２】
ステップＳ５にて得られた各矩形領域４の被処理画像６（図６に示す）に対し、ムラ評価値Ｃとムラ周期Ｆを算出する（ステップＳ６）。ここでムラ評価値Ｃとは、ステップＳ５にて得られた被処理画像におけるパターン正常部とパターン変動部における輝度値コントラストを取った値のことである。本一実施形態におけるステップＳ６でのムラ評価値Ｃ算出方法について、以下Ｃ１〜Ｃ３のステップ順に説明する。
【００４３】
図６に示すように、ステップＳ５にて得られた被処理画像６に対して矩形計算領域７を定義し、矩形計算領域７内の各画素における輝度値をＸ及びＹ方向に別個に積算し、積算値ΣＩを計算する（ステップＣ１）。なお、積算した画素数で割った平均値を取り扱う。図６では矩形計算領域７を被処理画像６内側へ内挿した状態を示したが、矩形計算領域７は被処理画像６の全面に設定してもよい。
【００４４】
ステップＣ１にて計算した積算値に対する比較基準値ΣＯを計算する（ステップＣ２）。積算値からの比較基準値導出について図７に模式的に示す。本一実施例では比較基準値の導出方法として移動平均処理を利用する。
【００４５】
以下の演算により、評価値Ｃを算出する（ステップＣ３）。
【００４６】
Ｃ＝｜ΣＩ−ΣＯ｜            ・・・・・（１）
以上、ステップＣ１〜Ｃ３を、ムラ評価値Ｃの算出方法に関する説明とする。
【００４７】
次に、本一実施形態におけるステップＳ６でのムラ周期Ｆの算出方法について、以下Ｆ１〜Ｆ３のステップ順に説明する。
【００４８】
ステップＳ５にて得られた被処理画像６において、画像中心を基準とし縦Ｒ画素、横Ｒ画素の矩形領域を定義し、矩形領域内にて２次元フーリエ変換を実行しパワースペクトル像を導出する（ステップＦ１）。なお、２次元フーリエ変換実行の前処理として、矩形領域内の画像に対する２値化処理を実施しても良い。ただし、計算に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用するため、１２８、２５６、５１２というように２のべき乗で表わされる数値となるようにＲの値を定義する必要がある。
【００４９】
パワースペクトル像から、画像Ｘ方向及びＹ方向それぞれにおいて、空間周波数ｆに対するパワースペクトル分布を求める（ステップＦ２）。ここで空間周波数ｆとは、ステップＦ１にて定義した矩形領域の一辺の長さにおける周波数として定義される値である。
【００５０】
ステップＦ２で求めたパワースペクトル分布において最も大きなスペクトルをとる空間周波数ｆを求め、被処理画像６における画像分解能から、空間周波数ｆをムラ周期Ｆの値へ変換する（ステップＦ３）。このとき、ムラ周期Ｆが、Ｆ＝ＳＨという条件を満たしている場合、描画装置起因のムラ欠陥が発生していると判断することが可能となる。ここで、ムラ周期ＦとパラメータＳＨの値は完全に一致している必要はなく、場合によっては数μｍの誤差を許容しても構わないものとする。以上ステップＦ１〜Ｆ３を、２次元フーリエ変換によるムラ周期Ｆ算出方法に関する説明とする。
【００５１】
ステップＳ６で得られた結果を基に、管理用基板１の１行目の矩形領域４に対して、以下の条件に基づいて判定を行い、レーザーオーバーラップ量が適正かどうかの判定を行う。矩形領域４がＫ個（Ｋは自然数）あり、パターンピッチがそれぞれｄｘ＿ｍｉｎ＝ｄｘ＿１、ｄｘ＿ｍａｘ＝ｄｘ＿Ｋ又はｄｙ＿ｍｉｎ＝ｄｙ＿１、ｄｙ＿ｍａｘ＝ｄｙ＿Ｋで、それぞれのムラ評価値ＣがＣ［１］〜Ｃ［Ｋ］となる場合、Ｃ［１］〜Ｃ［Ｋ］に対するレーザーオーバーラップ量判定用上限閾値を、それぞれＣ＿ＴｈＬ［１］〜Ｃ＿ＴｈＬ［Ｋ］と定義しておき、
Ｃ［Ｋ］  ＜  Ｃ＿ＴｈＬ［Ｋ］    ・・・・・（２）
という条件を満たしていれば、レーザーオーバーラップ量が適正であると判定する。
【００５２】
上記にてレーザーオーバーラップ量が適正でないと判定された場合、パターン描画装置のレーザーオーバーラップ量の補正・調整を行う（ステップＳ７）。
【００５３】
また、ステップＳ６で得られた結果を基に、管理用基板１の２行目の矩形領域４に対して、以下の条件に基づいて判定を行い、マルチビーム間距離が適正かどうかの判定を行う。矩形領域４がＬ個（Ｌは自然数）あり、パターンピッチがそれぞれ＝ｄｘ＿ｍｉｎ＝ｄｘ＿１、ｄｘ＿ｍａｘ＝ｄｘ＿Ｌ又はｄｙ＿ｍｉｎ＝ｄｙ＿１、ｄｙ＿ｍａｘ＝ｄｙ＿Ｌで、それぞれのムラ評価値ＣがＣ［１］〜Ｃ［Ｌ］となる場合、Ｃ［１］〜Ｃ［Ｌ］に対するマルチビーム間距離判定用上限閾値を、それぞれＣ＿ＴｈＢ［１］〜Ｃ＿ＴｈＢ［Ｌ］と定義しておき、
Ｃ［Ｌ］  ＜  Ｃ＿ＴｈＢ［Ｌ］    ・・・・・（３）
という条件を満たしていれば、マルチビーム間距離が適正であると判定する。
【００５４】
上記にてマルチビーム間距離が適正でないと判定された場合、パターン描画装置のマルチビーム間距離の補正・調整を行う（ステップＳ８）。
【００５５】
以上説明したように、本発明に係る一実施の形態の方法によれば、パターン描画装置によって周期性パターンが形成された基板を管理対象とし、パターンの寸法ズレ及び位置ズレに起因するムラ欠陥を可視化・数値化することでパターン描画装置の描画精度状態管理を行い、描画装置の調整・管理を適切な時期に無駄なく実施でき、描画装置の維持管理費用削減及び製品歩留まり向上へ寄与することができる。
【実施例】
【００５６】
以下に、本発明における実施例について説明する。全ての実施例において使用したパターン描画装置は同一である。なお、パターン描画装置におけるビーム走査方向は全て図５におけるＸ方向である。
【００５７】
実施例として、図１に示す管理用基板１と同様に、レーザーオーバーラップ量管理用パターンとしてｄｙ＿ｍｉｎ＝ｄｙ＿１＝１６．０μｍ、ｄｙ＿ｍａｘ＝ｄｙ＿４＝６４．０μｍ、マルチビーム間距離管理用パターンとしてｄｘ＿ｍｉｎ＝ｄｘ＿１＝１６．０μｍ、ｄｘ＿ｍａｘ＝ｄｘ＿４＝６４μｍのストライプ形状パターンが描画された管理用基板を用いた結果を示す。ステップＳ１〜Ｓ８のフローに基づき、パターン描画装置管理方法の一実施形態を適用してなる管理装置を用いてレーザーオーバーラップ量及びマルチビーム間距離が適正かどうか判定を行った。このとき、レーザーオーバーラップ量管理用パターンではθ＝０°、φ＝５８．０°、撮像倍率は光学０．２倍であった。また、マルチビーム間距離管理用パターンではθ＝９０°、φ＝５８．０゜、撮像倍率は光学０．１４５倍であった。また、管理対象となるパターン描画装置のＳＨ＝３２０μｍであり、レーザーオーバーラップ量管理用パターンにおけるムラ周期Ｆ＝３２８．２μｍで、マルチビーム間距離管理用パターンにおけるムラ周期Ｆ＝３２３．７μｍであったため、両者共にパターン描画装置起因のムラが発生したものと判断した。判定結果としては、レーザーオーバーラップ量では全てにおいてＣ［Ｋ］＜Ｃ＿ＴｈＬ［Ｋ］を満たしておりＯＫ判定が得られたが、マルチビーム間距離ではＣ［３］＞Ｃ＿ＴｈＢ［３］、Ｃ［４］＞Ｃ＿ＴｈＢ［４］となってしまい、ＮＧ判定が得られた。したがって、ステップＳ８のマルチビーム量補正を描画装置に対して適用した。本実施例に係る、レーザーオーバーラップ量及びマルチビーム間距離の判定方法を図８に模式的に示す。
【００５８】
前述する発明の形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。前記実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５９】
１…管理用基板、２…基材、３…矩形領域群、４…矩形領域、６…被処理画像、７…矩形計算領域、１０…透過照明部、１１…円弧レール、１２…ターンテーブル、１３…照明ヘッド、１４…光源、１５…ライトガイド、２０…Ｘ−Ｙステージ部、２１…ワークストッパー、３０…アライメント用撮像部、３１…カメラ、３２…レンズ、３３…照明、３４…照明制御装置、４０…撮像部、４１…カメラ、４２…平行光学系、４３…Ｚステージ、１００…処理・制御部、１０１…情報処理手段、１０２、１０３…信号入力部、１０４…表示部、１０５…入力操作部。
【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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