(57)【要約】【課題】映像デバイスの製造に用いるフォトマスクの欠陥検査装置において、正確にムラ欠陥を検出することを課題とする。【解決手段】照明装置１２と受光器１３を固定にして、ムラ欠陥の見えやすい次数の回折光が受光器１３で受光できるように、ステージ回転装置１５により、ステージ１１及びそれに保持されたフォトマスク１０をフォトマスク１０表面と平行な面内で回転させることにより、回折光の発生に寄与する繰り返しパターンの周期ｄｅを変化させ、より正確なムラ欠陥検査をすることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位パターンが規則的に配列している繰り返しパターンを表面に有するフォトマスクにおける、前記単位パターン配列の規則とは異なる規則性をもって複数の前記単位パターンに生じる形状異常もしくは配列異常、又は隣接する複数の前記単位パターンに生じる形状異常もしくは配列異常であって、異常の寸法が、前記フォトマスクが用いられる露光光学系の解像限界以下である形状異常又は配列異常を含む欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
前記フォトマスクを支持するステージと、
前記ステージに支持された前記フォトマスク表面の前記繰り返しパターンを含む検査領域に、所定の入射角で所定の波長の光を照射する光源手段と、
前記検査領域からの前記繰り返しパターンによる回折光を受光して受光データに光電変換する受光手段と、
前記受光データから前記欠陥の有無を判定する解析手段と、
前記繰り返しパターンにおける前記回折光の発生に寄与するパターン周期を変更することにより、前記検査領域から前記受光手段が受光する回折光の回折次数を変化させる回折次数変更手段と、
を有するフォトマスクの欠陥検査装置。
【請求項２】
前記回折次数変更手段が、前記検査領域における前記入射角及び前記波長を一定に保持したまま、前記繰り返しパターンにおける前記回折光の発生に寄与するパターン周期を変更する手段である請求項１記載のフォトマスクの欠陥検査装置。
【請求項３】
前記回折次数変更手段が、前記フォトマスクを所定の角度だけ回転させる手段である請求項１又は２記載のフォトマスクの欠陥検査装置。
【請求項４】
前記回折次数変更手段が、前記光源手段を所定の角度だけ回転させる手段である請求項１又は２記載のフォトマスクの欠陥検査装置。
【請求項５】
前記解析手段が、前記受光データに含まれる光強度分布において、所定の閾値を超えたデータを検出した場合に欠陥と判定する請求項１乃至４のいずれか記載のフォトマスクの欠陥検査装置。
【請求項６】
前記受光手段が、受光する回折光の次数に応じて撮像時間を調整する請求項１乃至５のいずれか記載のフォトマスクの欠陥検査装置。
【請求項７】
前記光源手段が、複数の不連続の波長で強度ピークを有する光源である請求項１乃至６のいずれか記載のフォトマスクの欠陥検査装置。
【請求項８】
単位パターンが規則的に配列している繰り返しパターンを表面に有するフォトマスクにおける、前記単位パターン配列の規則とは異なる規則性をもって複数の前記単位パターンに生じる形状異常もしくは配列異常、又は隣接する複数の前記単位パターンに生じる形状異常もしくは配列異常であって、異常の寸法が、前記フォトマスクが用いられる露光光学系の解像限界以下である形状異常又は配列異常を含む欠陥を検査する欠陥検査方法であって、
ステージに支持された前記フォトマスク表面の前記繰り返しパターンを含む検査領域に、所定の入射角で所定の波長の光を光源手段から照射する光照射工程と、
前記検査領域からの前記繰り返しパターンによる回折光を受光して受光データに光電変換する受光工程と、
前記受光データから前記欠陥の有無を判定する解析工程と、
前記受光工程において前記繰り返しパターンにおける前記回折光の発生に寄与するパターン周期を変更することによって前記検査領域から受光する回折光の回折次数を変化させる回折次数変更工程と、
を有するフォトマスクの欠陥検査方法。
【請求項９】
前記回折次数変更工程が、前記検査領域における前記入射角及び前記波長を一定に保持したまま、前記繰り返しパターンにおける前記回折光の発生に寄与するパターン周期を変更する工程である請求項８記載のフォトマスクの欠陥検査方法。
【請求項１０】
前記回折次数変更工程が、前記フォトマスクを所定の角度だけ回転させる工程である請求項８又は９記載のフォトマスクの欠陥検査方法。
【請求項１１】
前記回折次数変更工程が、前記光源手段を所定の角度だけ回転させる工程である請求項８又は９記載のフォトマスクの欠陥検査方法。
【請求項１２】
前記解析工程が、前記受光データに含まれる光強度分布において、所定の閾値を超えたデータを検出した場合に欠陥と判定する請求項８乃至１１のいずれか記載のフォトマスクの欠陥検査方法。
【請求項１３】
前記受光工程が、受光する回折光の次数に応じて撮像時間を調整する請求項８乃至１２のいずれか記載のフォトマスクの欠陥検査方法。
【請求項１４】
前記光源手段が、複数の不連続の波長で強度ピークを有する光源である請求項８乃至１３のいずれか記載のフォトマスクの欠陥検査方法。
【請求項１５】
請求項８乃至１４のいずれか記載のフォトマスクの欠陥検査方法によりフォトマスク表面の欠陥検査を行う工程を具備するフォトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像デバイス及び表示デバイス等の映像デバイスの製造に用いるフォトマスクの欠陥検査装置、欠陥検査方法及び製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像デバイス及び表示デバイス等の映像デバイスを製造するには、μｍオーダーの単位パターンが規則的に配列した繰り返しパターンを有するフォトマスクによるフォトリソグラフィ工程が必要である。フォトリソグラフィ技術においてフォトマスクは、印刷における原版と同じであり、フォトマスクのパターン形状が大量に転写コピーされる。よってフォトマスクのパターン形状に瑕疵があると、それを用いて製造された映像デバイスすべてに影響が及ぶことになるため、フォトマスクのパターン形状には高精度が要求される。
【０００３】
ところで、フォトリソグラフィ技術で使われる露光装置で加工することができる最小加工寸法は、下記（１）式で表わされるレイリー解像限界Ｒで表わされる。
Ｒ＝０．６１λ／ＮＡ        （１）
ここで、λは露光に用いる光の波長である。ＮＡは光学系の開口数であり、光学系の口径を示し、空気中では点状のレンズのＮＡはゼロで、無限大口径レンズのＮＡは１である。つまり、現実のレンズは０より大きく１より小さいＮＡを持つことになる。
【０００４】
通常、μｍ〜数百μｍオーダーのパターンを有するフォトマスクを製造する際には、例えば、１００ｎｍオーダーの変動を許容変動範囲として管理している。このように管理されている場合、描画装置の機械誤差や環境要因による描画性能の変動、或いは現像工程、エッチング工程等での面内条件不均一に起因する許容変動範囲以下のごく微細（例えば１０〜数１００ｎｍオーダー）な変動がフォトマスクに規則的又は局所的に生じることがある。このような規則的又は局所的にあるごく微細な変動は、露光装置の解像限界以下なので通常はその形状どおりには転写されず、また最終的な電子デバイスの動作に影響を与えることも殆どない。しかしながら、未解像の状態であっても、これらのごく微細な変動が映像デバイス上に転写されることがあり、規則的に配列しているため、又は複数の欠陥が一定領域に多発しているためなどの理由で、映像デバイスにしたときに、人間の目には見えてしまい欠陥として認識されるものもある。
【０００５】
このような露光装置の解像限界以下のごく微細な変動には、単位パターンが部分的に細くなったり太くなるような形状異常や、単位パターンの位置がずれたり、単位パターン同士の間隔が部分的に異なるような配列異常があり、これらの異常は、規則的に発生する場合と、規則性はなくても、特定の範囲に多発する場合がある。
【０００６】
従来、上記のような、単位パターンが規則的に配列した繰り返しパターンを表面に有するフォトマスクにおける、単位パターンの規則とは異なる規則性をもって複数の単位パターンに生じた形状異常又は配列異常や、規則性がなくても隣接する複数の単位パターンに生じた形状異常又は配列異常であって、異常の寸法が、フォトマスクを映像デバイスの製造に用いる際の露光光学系の解像限界以下である形状異常又は配列異常（以下、ムラ欠陥という）を検査するには、目視による斜光検査等の外観検査によって主に実施されていた。
【０００７】
しかし、この目視検査は主観的に検査であるため、作業者によって検査結果にばらつきが発生するという問題があった。そこで、例えば特許文献１のような、フォトマスク表面に光を照射し、フォトマスク上の繰り返しパターンによる回折光を利用したムラ欠陥検査方法が提案されている。
【０００８】
特許文献１には、被検査体であるフォトマスクに光を照射して、フォトマスク表面のパターンによる像を受光して、その光強度分布を解析することによりパターンの微細構造を検査する装置であって、特定の次数の回折光を受光するために、入射光の入射角を調整し、さらに入射光の波長を変化するものが記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２３３８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の方法を、本発明のムラ欠陥の検出に使用しようとすると、ムラ欠陥が検出しやすい特定の次数の回折光を受光するために、入射光の入射角を変更する場合は、その都度光学系の位置や角度を調整する必要があり、そのための駆動機構が必要である。また、入射光の波長を変更する場合には、その都度光源を取り換える必要がある。一方、検出する回折光の次数は、被検査体であるフォトマスクの単位パターンが繰り返された繰り返しパターンの周期によっても変化する。従って、周期が異なる被検査体であれば、ムラ欠陥が容易に検出できる場合がある一方、極めて検出しにくいパターンもある。
【００１０】
検査によって、欠陥の有無を判定しようとする被検査体は、通常既に所定のパターンが形成されているから、このパターンの周期を変更して、ムラ欠陥の検出を容易にするということは、通常考えられなかった。
【００１１】
本発明は、入射光の入射角を変更することなしに、又は入射光の波長を変更することを必要とせず、被検査体のパターンによって影響を受けずに、ムラ欠陥を精度よく検査できる欠陥検査装置または欠陥検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明者らは、回折光の発生に寄与する繰り返しパターンの周期を調整することにより、ムラ欠陥が見えやすい次数の回折光を受光して、ムラ欠陥を精度良く検査することを考えた。
【００１３】
一般に、繰り返しパターンに光照射した場合に発生する回折光のうち、ｎ次（ｎは整数）の回折光の回折角θｎ（繰り返しパターンを含む平面の垂線と回折光のなす角）は、以下の式で表わされる。
ｓｉｎθｎ＝（ｎλ／ｄｅ）・ｓｉｎθｉ            （２）
ここで、λは入射光の波長、ｄｅは回折光の発生に寄与する繰り返しパターンの周期、θｉは入射光の入射角（繰り返しパターンを含む平面の垂線と入射光のなす角）である。
【００１４】
繰り返しパターンの周期が一様であれば、ｎ次回折光は（２）式で表わされるθｎの方向で強め合うような干渉縞になるが、ある単位パターンにムラ欠陥があった場合、その部分だけ周期ｄｅが異なるため、回折光に特異成分が含まれることになる。よって、回折光を観察して特異成分の有無からムラ欠陥の有無を判定することができる。
【００１５】
一般に、正常な繰り返しパターンからの回折光は、回折次数が大きくなるほど光強度が弱まるが、ムラ欠陥がある単位パターンからの回折光の強度は次数にほとんど依存しない。よって、次数の大きな回折光を観察すれば、ムラ欠陥からの回折光を見つけやすくなるが、次数が大きすぎると、受光器１３で受光される回折光の光強度自体が小さくなり観察しづらくなるので、ムラ欠陥を観察しやすい回折次数が存在する。
【００１６】
上記（２）式より、入射光の入射角θｉ及び波長λの値を固定にした場合、回折光の発生に寄与する繰り返しパターンの周期ｄｅを変化させれば、それに応じてｎ次回折光の回折角θｎが変化することになる。つまり、入射光の入射角θｉ及び波長λの値を固定にするとともに、回折光の受光手段の位置を固定にした場合、回折光の発生に寄与する繰り返しパターンの周期ｄｅを変化させれば、受光手段で受光される回折光の次数ｎが変化することになる。本発明に係る欠陥検査装置は、ムラ欠陥の検出しやすい次数の回折光が受光手段で受光できるように、回折光の発生に寄与する繰り返しパターンの周期ｄｅを変化させることにより、より正確なムラ欠陥検査をすることを特徴とする。
【００１７】
つまり、本発明に係るフォトマスクの欠陥検査装置は、単位パターンが規則的に配列している繰り返しパターンを表面に有するフォトマスクにおける、単位パターン配列の規則とは異なる規則性をもって複数の単位パターンに生じる形状異常もしくは配列異常、又は隣接する複数の単位パターンに生じる形状異常もしくは配列異常であって、異常の寸法が、フォトマスクが用いられる露光光学系の解像限界以下である形状異常又は配列異常を含む欠陥を検査する欠陥検査装置であって、フォトマスクを支持するステージと、ステージに支持されたフォトマスクの表面の繰り返しパターンを含む検査領域に、所定の入射角で所定の波長の光を照射する光源手段と、検査領域からの繰り返しパターンによる回折光を受光して受光データに光電変換する受光手段と、受光データから欠陥の有無を判定する解析手段と、検査領域から受光手段が受光する回折光の回折次数を変化させる回折次数変更手段とを有することを特徴とする。この回折次数変化手段は、繰り返しパターンにおける回折光の発生に寄与するパターン周期を変更することにより次数を変化する。この構成によれば、入射光の入射角又は波長を変更する必要なしに、ムラ欠陥を精度よく検査することができる。
【００１８】
上記本発明に係るフォトマスクの欠陥検査装置においては、回折次数変更手段が、検査領域における入射角及び波長を一定に保持したまま、繰り返しパターンにおける回折光の発生に寄与するパターン周期を変更する手段であっても良い。
【００１９】
上記本発明に係るフォトマスクの欠陥検査装置においては、回折次数変更手段が、フォトマスクを所定の角度だけ回転させる手段であっても良い。または、回折次数変更手段は、光源手段を所定の角度だけ回転させる手段であっても良い。
【００２０】
上記本発明に係るフォトマスクの欠陥検査装置においては、解析手段が、受光データに含まれる光強度分布において所定の閾値を超えたデータを検出した場合に欠陥と判定するものであっても良い。
【００２１】
上記本発明に係るフォトマスクの欠陥検査装置においては、受光手段が、受光する回折光の次数に応じて撮像時の光量を調整するものであってよく、その具体的手段としては撮像時間を調整するものであっても良い。
【００２２】
上記本発明に係るフォトマスクの欠陥検査装置においては、光源手段が、不連続な複数の波長における強度ピークを有する光源であっても良い。
【００２３】
また、本発明に係るフォトマスクの欠陥検査方法は、単位パターンが規則的に配列している繰り返しパターンを表面に有するフォトマスクにおける、単位パターン配列の規則とは異なる規則性をもって複数の単位パターンに生じる形状異常もしくは配列異常、又は隣接する複数の単位パターンに生じる形状異常もしくは配列異常であって、異常の寸法が、フォトマスクが用いられる露光光学系の解像限界以下である形状異常又は配列異常を含む欠陥を検査する欠陥検査方法であって、ステージに支持された被検査体の表面の繰り返しパターンを含む検査領域に、所定の入射角で所定の波長の光を光源手段から照射する光照射工程と、検査領域からの繰り返しパターンによる回折光を受光して受光データに光電変換する受光工程と、受光データからムラ欠陥の有無を判定する解析工程と、受光工程において前記繰り返しパターンにおける前記回折光の発生に寄与するパターン周期を変更することによって、検査領域から受光する回折光の回折次数を変化させる回折次数変更工程とを有し、検査領域において、次数の異なる複数の回折光により欠陥の検査を行うことを特徴とする。この方法によれば、入射光の入射角又は波長を変更することを必要とせずに、ムラ欠陥を精度よく検査することができる。
【００２４】
上記本発明に係るフォトマスクの欠陥検査方法においては、回折次数変更工程が、検査領域における入射角及び波長を一定に保持したまま、繰り返しパターンにおける回折光の発生に寄与するパターン周期を変更する工程であっても良い。
【００２５】
上記本発明に係るフォトマスクの欠陥検査方法においては、回折次数変更工程が、フォトマスクを所定の角度だけ回転させる工程であっても良い。又は、回折次数変更工程は、光源手段を所定の角度だけ回転させる手工程であっても良い。
【００２６】
上記本発明に係るフォトマスクの欠陥検査方法においては、解析工程が、受光データに含まれる光強度分布において、所定の閾値を超えたデータを検出した場合に欠陥と判定するものであっても良い。
【００２７】
上記本発明に係るフォトマスクの欠陥検査方法においては、受光工程が、受光する回折光の次数に応じて、光量を調整するものであってよく、具体的手段としては、撮像時間を調整するものであっても良い。
【００２８】
上記本発明に係るフォトマスクの欠陥検査方法においては、光源手段が、複数の波長でピークを有するものであっても良い。
【００２９】
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、上記本発明に係るフォトマスクの欠陥検査方法によりフォトマスク表面の欠陥検査を行う工程を具備することを特徴とする。この方法によれば、ムラ欠陥の検出確度が高く、かつ精度よく検査できるので、ムラ欠陥の少ないフォトマスクを製造することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係るフォトマスクの欠陥検査装置又はフォトマスクの欠陥検査方法では、入射光の入射角又は波長を変更することを必要とせずに、ムラ欠陥が検出しやすい次数の回折光を選択的に受光して、ムラ欠陥を確率高く、精度よく検査することができる。また、本発明に係るフォトマスクの製造方法においては、入射光の入射角又は波長を変更することを必要とせずに、ムラ欠陥が検出しやすい次数の回折光を受光して、ムラ欠陥を確実に精度よく検査できる工程を含むので、許容値を超えたムラ欠陥のないフォトマスクを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。図１は、本発明に係る欠陥検査装置の概略構成を示す斜視図である。図１に示すとおり、欠陥検査装置は、被検査体としてのフォトマスク１０を保持するためのステージ１１と、フォトマスク１０の表面の一部である検査領域に斜め上方から光照射する照明装置１２と、フォトマスク１０表面からの回折光を受光する受光器１３と、受光器１３からの受光データからムラ欠陥の有無を判定する解析装置１４と、ステージ１１及びフォトマスク１０をフォトマスク１０表面と平行な面内で回転させるステージ回転装置１５を具備する。
【００３２】
照明装置１２は、不図示の光源と光学系とからなり、光源は蛍光灯、ハロゲンランプ、超高圧水銀ランプ又はキセノンランプなどを用いることができる。光学系はレンズやミラー等からなり、フォトマスク１０表面上の所望の位置に所望の大きさで光照射するように調整する。例えば、一度に検査する検査領域をフォトマスク１０の中心部で２５ｍｍ×２５ｍｍの広さとする場合は、フォトマスク１０の表面において２５ｍｍ×２５ｍｍの広さをカバーして、フォトマスク１０の中心部に光照射するよう、光学系を調整する。なお、検査領域は、後述するフォトマスク１０表面の繰り返しパターンを含む必要がある。
【００３３】
受光器１３は、ＣＣＤラインセンサまたはＣＣＤエリアセンサ等の撮像センサが用いられ、後述するフォトマスク１０表面にある繰り返しパターンによる回折光を受光する。受光された回折光は撮像センサにより受光データに変換される。
【００３４】
図１においては、照明装置１２はフォトマスク１０の斜め上方から所定の入射角でフォトマスク１０表面の検査領域に光照射し、受光器１３は検査領域の斜め上方で所定の回折角の回折光を受光するようになっているが、それぞれの位置はこれに限定されるものではなく、受光器１３が、照明装置１２からの入射光のフォトマスク１０による透過光または反射光から、所定次数の回折光を受光する位置であれば良い。例えば、受光器１３をフォトマスク１０表面の検査領域の真上（フォトマスク１０表面の垂線上）に下向きに設置し、照明装置１２を斜めから所定の入射角で検査領域に光照射するよう設置しても良い。照明装置１２は、裏面から照射しても良い。
【００３５】
解析装置１４においては、後述する原理により、受光器１３からの受光データから、フォトマスク１０の表面に設けられた繰り返しパターンのごく微細な欠陥の有無を判定する。
【００３６】
ステージ回転装置１５は、ステージ１１及びそれに保持されているフォトマスク１０を、フォトマスク１０表面と平行な面内で所望の角度だけ回転させることができる。すなわち、本実施の形態では、所望の角度の回転により、入射光と、被検査体であるフォトマスク１０上のパターンとの相対的な方位を変更することができる。これによって、回折光の発生に寄与するパターン周期を逐次変化させながら、所望の角度ごとの受光データを取得することが可能である。このときの角度単位の設定は、小さい方が、すなわち多くの角度による多くの受光データを得たほうが、ムラ欠陥の検査精度は上がり、検出確度が上がる。更に、角度を変化しつつ受光データを取得し、ムラ欠陥の検出精度のもっとも高いものを抽出し、これをもって、ムラ欠陥の発生部位を更に精密に検査することも可能である。この角度は、例えば３°ずつ回転させるごとに、解析装置１４で欠陥の有無を判定し、最も欠陥が顕著に現れる角度の結果を、欠陥検査の結果として採用することができる。
【００３７】
例えば、画素パターンに代表される、矩形のパターンがＸ、Ｙ方向に規則的に配列している場合、当該パターンの描画時の走査方向に一致する方向又は走査方向から９０°回転した方向のみではなく、回折光の発生に寄与するパターン周期が大きくなる（最大１．５倍程度になる）ような角度からの照射が好ましい。すなわち、後述する、図４（ｂ）のような相対位置による、受光データの取得を行うことが有用である。
【００３８】
次に被検査体であるフォトマスク１０について説明する。本発明に係る欠陥検査装置における被検査体であるフォトマスク１０は、撮像デバイスや表示デバイス等の映像デバイスの製造に用いられるものである。ここで、撮像デバイスとは、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＶＭＩＳ等の固体撮像装置が代表的なものであり、表示デバイスとは、液晶表示装置、プラズマ表示装置、ＥＬ表示装置、ＬＥＤ表示装置、ＤＭＤ表示装置等が代表的なものである。フォトマスク１０は、これらの映像デバイスのいずれかを製造するためのものである。例えば、本実施の形態におけるフォトマスク１０は、ＣＣＤの受光部の製造に用いられる露光マスクとする。
【００３９】
フォトマスク１０は、図１に示すとおり、ガラス基板等の透明基板１６上にＣＣＤの受光部の形成に用いられるチップパターン１７が規則的に並んでいるものである。図２にチップパターン１７の拡大図を示す。図２に示すとおり、チップパターン１７は、クロム膜等の遮光膜からなる所望の形状の単位パターン２１が、規則的に配列した繰り返しパターンとして、透明基板１６上に形成されたものである。
【００４０】
次に、フォトマスク１０に形成されるムラ欠陥について説明する。ムラ欠陥は、上述のとおり、フォトマスクの製造工程において形成されるごく微細な形状異常又は配列異常である。フォトマスク１０の製造方法の概略を説明すると以下の通りである。まず、透明基板１６上に遮光膜を形成し、この遮光膜上にレジスト膜を形成する。次に描画装置により、このレジスト膜に電子線またはレーザビームを所望のパターン形状で照射して描画を施す。その結果、所望のパターン部分のレジスト膜だけが露光される。例えば、ネガ型のレジストを用いる場合は、フォトマスク１０において透明基板１６上に形成される遮光膜のパターンと同じ形状、つまり、単位パターン２１と同じ形状が規則的に配列した繰り返しパターンの形状で、描画すればよい。次に、レジスト膜を現像することにより、単位パターン２１と同じ形状のレジストが規則的に配列した繰り返しパターンのレジストパターンを形成する。その後、レジストパターンをマスクとして遮光膜をエッチングすることにより、単位パターン２１が規則的に配列した繰り返しパターンの遮光膜を形成する。最後に、残存レジストを除去する。なお、本発明に適用するフォトマスクは、上記の構造のバイナリマスクのほか、他の機能性の膜パターンを有するものでも良い。
【００４１】
上述の製造工程では、電子線またはレーザビームの走査により、レジスト膜に直接描画を施す際に、ビームの径やスキャン幅に依存して描画に繋ぎ目が生じ、この繋ぎ目に、描画不良によるエラーが描画単位ごとに周期的に発生することがあり、これがムラ欠陥発生の一因となっている。
【００４２】
このムラ欠陥の一例を図３に示す。図３（ａ）〜（ｄ）は、チップパターン１７に含まれる単位パターン２１が規則的に配列した繰り返しパターンの一部であり、ムラ欠陥領域３１（破線部分）において、ムラ欠陥が発生した例を示す。図３（ａ）は、ビームによる描画の繋ぎ目に位置ずれが発生することによって、繰り返しパターンにおける単位パターン２１の間隔が部分的に異なってしまうことによるムラ欠陥を示す。図３（ｂ）は、同じく、ビームによる描画の繋ぎ目に位置ずれが発生することによって、繰り返しパターンにおける単位パターン２１の位置が、他の単位パターン２１に対してずれてしまうことによるムラ欠陥を示す。これら図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すようなパターンの配列異常によるムラ欠陥を座標位置変動系のムラ欠陥と称する。また、図３（ｃ）は、描画装置のビーム強度のばらつき等によって、繰り返しパターンの単位パターン２１が部分的に細くなるムラ欠陥を示し、図３（ｄ）は同様の理由で単位パターン２１が部分的に太くなるムラ欠陥である。これらパターンの形状異常によるムラ欠陥を寸法変動系のムラ欠陥と称する。これらのムラ欠陥のずれ量はｎｍ〜数１００ｎｍオーダーである。これらのムラ欠陥は、規則性をもって発生する場合と不規則に隣接した複数の単位パターン２１に発生する場合がある。
【００４３】
次に、図１の欠陥検査装置の動作を説明する。波長λの入射光を入射角θｉで、周期ｄｅの繰り返しパターンに入射した場合のｎ次回折光の回折角θｎは、上述したとおり（２）式で表わされる。よって、図１の欠陥検査装置において、所定の位置に設置された照射装置１２から所定の入射角θｉで波長λの光をフォトマスク１０表面の検査領域に照射した場合、所定の位置に設置されている受光器１３で受光される回折光は、（２）式で求められる回折光のうち、回折角θｎが受光器１３の方向となるｎ次の回折光である。例えば、受光器１３を検査領域の真上（フォトマスク１０表面の垂線上）に下向きに設置した場合には、回折角θｎが０°の回折光のみが、受光器１３で受光される。（２）式からわかるように、入射光の波長λと入射角θｉが固定の場合は、受光器１３に入射する回折光の次数は、回折光の発生に寄与する繰り返しパターンの周期ｄｅに依存する。
【００４４】
ここで、回折光の発生に寄与する繰り返しパターンの周期ｄｅは、入射光の方向に対するフォトマスク１０表面の繰り返しパターンの向きによって変化する。図４を用いてその様子を説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、フォトマスク１０表面上のチップパターン１７に含まれる単位パターン２１が規則的に配列した繰り返しパターンの一部を上から見た図である。繰り返しパターンのうち、斜線を付した列に横方向の位置ずれのムラ欠陥がある例を示す。図４（ａ）における横方向のパターン周期がｄ１で、縦方向のパターン周期がｄ２とする。図４（ｂ）は、図４（ａ）を約４５°右に回転させており、図４（ｃ）は、図４（ａ）を９０°右に回転させたものである。
【００４５】
図４（ａ）〜（ｃ）において、照明装置１２からの入射光が紙面の左側から入射された場合に、回折光の発生に寄与する繰り返しパターンのエッジ部分の一例に丸を付した。白丸は正常なパターンのエッジで、黒丸がムラ欠陥により回折光における特異成分の要因となるエッジである。隣り合う白丸同士の距離が、回折光の発生に寄与する繰り返しパターンの周期ｄｅとなる。各図を見てわかる通り、回折光の発生に寄与する繰り返しパターンの周期ｄｅは、同じ繰り返しパターンでありながら、入射光の方向に対する繰り返しパターンの向きによって異なる値となる。すなわち、図４（ａ）の場合周期ｄｅは、繰り返しパターンの横方向のパターン周期ｄ１と同じ値であり、図４（ｃ）の場合周期ｄｅは、繰り返しパターンの縦方向のパターン周期ｄ２と同じ値である。図４（ｂ）の場合周期ｄｅは、ｄ１またはｄ２よりも大きな値となる。
【００４６】
つまり、照明装置１２からの入射光の波長λ及び入射角θｉを一定とし、受光器１３の位置を固定して、フォトマスク１０をその表面と平行な面内で回転させると、回折光の発生に寄与する繰り返しパターンの周期ｄｅが変化し、結果として、受光器１３で受光される回折光の次数が変化することになる。よって、ステージ１１とそれに保持されているフォトマスク１０をフォトマスク１０表面と平行な面で所定角度回転させるステージ回転装置１５は、受光器１３で受光される回折光の次数を変更する手段となる。すなわち、連続的に、又は非連続的に、受光データに反映されるパターンの回折次数を変化させ、当該変化の途中の所望の位置で、撮像による受光データを取得することができる。
【００４７】
ムラ欠陥である単位パターン２１からの回折光は、正常な繰り返しパターンによる回折光と共に受光器１３で受光される。上述のとおり正常な繰り返しパターンからの回折光は、回折次数が大きくなるほど光強度が弱まるが、ムラ欠陥である単位パターン２１からの回折光の強度は次数にほとんど依存しない。よって、次数の大きな回折光を観察すれば、ムラ欠陥からの回折光を、正常パターンによる回折光に対して識別しやすくなるが、同時に次数が大きくなるに従い、受光器１３で受光される回折光の光強度自体が小さくなり観察しづらくなるので、ムラ欠陥を観察しやすい回折次数を適切に選択する必要がある。
【００４８】
よって、図１に示す本発明に係る欠陥検査装置においては、ステージ回転装置１５により、フォトマスク１０をその表面に平行な面で回転ことにより、受光器１３で受光する回折光の次数を変化させながら、所望の角度において随時回折光を観察し、又は受光データを取得することができ、ムラ欠陥を観察しやすい回折次数の回折光を確実に捉えることができるので、ムラ欠陥を正確に検査することができる。例えば、ステージ回転装置１５でフォトマスク１０を３°回転ずつさせ、その都度受光器１３で受光する回折光の受光データについて解析装置１４でムラ欠陥の有無を判定して、ムラ欠陥に起因する、回折光の乱れ(異常値)がもっとも感度高く検出できる結果を当該フォトマスク１０のムラ欠陥検査データとして採用することができる。
【００４９】
解析装置１４においては、受光器１３で電気信号に変換された回折光の受光データからムラ欠陥の有無を判定する。正常な繰り返しパターンのみの場合は、回折光は一様な強度の光であるが、ムラ欠陥があると、その部分だけ他とは光強度が異なる。つまり光強度の濃淡のコントラストが他とは異なり、大きくなる。よって例えば、受光データのコントラストが所定の閾値を超えた場合にムラ欠陥があると判定することができる。ここで、コントラストとは、受光データの最大値と最小値の差や、最大値と最小値の比等の値を用いることができる。
【００５０】
例えば、図４（ａ）〜（ｃ）に示す繰り返しパターンを、本実施の形態における欠陥検査装置でムラ欠陥検査した際の受信データを、解析装置１４においてディスプレイ上で可視化した例をそれぞれ図５（ａ）〜（ｃ）に示す。これらの検出データは、複数の縞それぞれが、多数配列する単位パターン２１の中に出現した欠陥の位置を示している。その様子を図６を用いて説明する。図６（ａ）は図５（ａ）の拡大図であり、図６（ａ）の縞それぞれに、例えば図６（ｂ）に拡大して示したような欠陥が出現していることを示している。
【００５１】
図４（ａ）の受信データである図５（ａ）では、ムラ欠陥の存在を示す縞模様が観察できるが、あまり顕著に見える角度ではないので、縞模様のコントラストは大きくない。図４（ｂ）の受信データである図５（ｂ）では、ムラ欠陥が顕著に見える角度なので、ムラ欠陥の存在を示す縞模様のコントラストが大きい。図４（ｃ）の受信データである図５（ｃ）では、ムラ欠陥の存在が見えない角度なので、縞模様が観察できない。この場合、図５（ｂ）に示す受信データのコントラストが所定の閾値を超えた場合にムラ欠陥があると判定する。
【００５２】
また、ムラ欠陥が上記のような位置ずれではなく、単位パターン２１の形状異常の場合を図７に示す。図７（ａ）〜（ｃ）は、フォトマスク１０表面上のチップパターン１７に含まれる単位パターン２１が規則的に配列した繰り返しパターンの一部を上から見た図である。繰り返しパターンのうち斜線を付した列に、複雑な形状の形状異常（ムラ欠陥）がある例を示す。図７（ａ）が回転していない（０°）場合を示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）を約４５°右に回転させており、図７（ｃ）は、図７（ａ）を９０°右に回転させたものである。このようなムラ欠陥があった場合、図７（ａ）及び（ｃ）（つまり０°及び９０°）における欠陥検査では、解析装置１４において縞模様は観察されず、ムラ欠陥の存在を検出できなかった。しかし、図７（ｂ）の場合、つまり０°〜９０°の間を細かく（例えば３°ずつ）回転させて、その都度欠陥検査をした場合には、縞模様が観察される角度があり、ムラ欠陥を検出することができた。
【００５３】
上記のように複数の方向から欠陥検査をすることにより、単純な形状の単位パターンに複雑な形状のムラ欠陥が発生した場合や、単位パターン自体が四角形のような単純な形状のではなく、複雑な形状のパターンにおいても、正確にムラ欠陥の検査ができる。
【００５４】
また、ムラ欠陥の少ないフォトマスクを製造するには、上述したフォトマスクの通常の製造方法の一工程として本発明に係るフォトマスクの欠陥検査装置よるムラ欠陥検査工程を実施すると良い。
【００５５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、照明装置１２と受光器１３を固定にして、フォトマスク１０及びステージ１１を回転させる例を示したが、フォトマスク１０を固定にして、照明装置１２及び受光器１３を、お互いの相対位置を維持したまま、フォトマスク１０表面と平行な面内で回転させても同様の効果が得られる。その場合、受光器１３を検索領域の真上（フォトマスク１０表面の垂線上）に配置すれば、受光器１３を固定しておくことができ、好適である。特にフォトマスク１０が大きい場合には、大型のフォトマスクを保持して回転させる装置を用いるよりも、簡易な装置となり、効果的である。
【００５６】
また、照明装置１２の光源として、複数の波長において特異ピークを有する波長スペクトルを有するものを用いると、同じ次数の回折光の回折角が複数発生するので、回転しながら、ムラ欠陥が見えやすい次数を見つけられる確率が高くなり、好適である。
【００５７】
また、上述のとおり、回折光は次数が高くなると光強度が減少するので、撮像画像が暗くなる不都合がある。従って、フォトマスク１０を回転させて次数を変更させ、高次の回折光になるに従い、撮像時の光量を増加させることが有用である。例えば、受光器１３では、撮像時間を調節しても良い。つまり、次数が高く光強度が小さい回折光の場合は、撮像時間を長くすることができる。所望の角度の変更ごとに、当該角度に対する受光回折次数を変更し、これに応じて、撮像時間を変更することにより、得られる角度ごとの受光データは、ほぼ同等の露出量とすることができる。これにより、比較分析が有利に行え、測定精度を上げることができる。
【００５８】
また、上記実施の形態における材料、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態における欠陥検査装置の外観を示す図。
【図２】本発明の実施の形態におけるフォトマスクのチップパターンの拡大図。
【図３】本発明の実施の形態におけるムラ欠陥を説明するための図。
【図４】本発明の実施の形態における欠陥検査装置の検査原理を説明するための図。
【図５】本発明の実施の形態における欠陥検査装置の検査結果を説明するための図。
【図６】本発明の実施の形態における欠陥検査装置の検査結果を説明するための図。
【図７】本発明の実施の形態における欠陥検査装置の検査結果を説明するための図。
【符号の説明】
【００６０】
１０  フォトマスク
１１  ステージ
１２  照明装置
１３  受光器
１４  解析装置
１５  ステージ回転装置
【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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