CN101275920A - 图案缺陷检查方法、光掩模制造方法以及图案转印方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种图案缺陷检查方法，对具备单位图案被周期性排列的重复图案的被检查体的，在重复图案产生的缺陷进行检查，其中，其具备：以规定的入射角将光照射向重复图案，产生衍射光的工序；接收来自重复图案的衍射光并使其成像的工序；以及通过观察使衍射光成像后的像，检测出在重复图案产生的缺陷的工序，单位图案的排列间距为1μm～8μm。

Description

图案缺陷检查方法、光掩模制造方法以及图案转印方法
技术领域
本发明涉及图案缺陷检查方法，检查具备单位图案被周期性排列的重复图案的被检查体的、重复图案中产生的缺陷。
背景技术
例如，在用于液晶显示装置、等离子显示装置、EL显示装置、LED显示装置、DMD显示装置等显示装置(Flat Panel Display；FPD)的显示器件用基板的表面、在用于CCD摄像装置的摄像器件用基板的表面、以及用于该显示摄像器件用基板的制造工序的光掩模的表面，有形成单位图案被周期性排列的重复图案的情况。该单位图案是按照规定的规则排列的图案。但是，由于制造工序上的某种原因，一部分单位图案有时包含按照与规定规则不同的规则排列的缺陷。所述缺陷也可以称为不规则缺陷(irregularity defect)。
在日本特开2005-233869号公报(以下，称为“专利文献1”)中，公开有向光掩模的检查区域照明以产生衍射光，使上述衍射光中的规定次数以上的高次衍射光选择性入射的技术。另外，作为上述规定的次数，记载有采用+11次或-11次。
所述缺陷就算是作为各个图案形状处于许可范围内，但是由于按照一定的规则(例如，周期性)排列，所以在通过显示器件或摄像器件形成图像时，有容易被人看出的倾向。
例如，在描绘图案时由于描绘装置的性能、或描绘环境的变动，有时产生一定的规则性的描绘错误。进一步，根据发明人的研究，如果图案的面积变大，则由于在面内的图案形成(包括蚀刻、抗蚀图案显影等工序)的不均匀，有时还产生在一定区域内的邻接的多个所述单位图案中产生的形状异常或排列异常构成的缺陷。在发生此种缺陷的情况下，由于形状异常或排列异常密集存在于某区域，所以在通过显示器件或摄像器件形成摄像图像时，也容易被看出。这些缺陷通常不是给器件的动作带来异常的形状、排列异常，是极细微的缺陷，是通常采用掩模的曝光光学系统的析像限度以下的缺陷。但是，由于如上所述可以被检测感知，因此有必要将这些形状异常、排列异常作为缺陷，与其他识别。但是，就算为了检测感知这些缺陷于未然，实施个别测定各单位图案的尺寸和坐标的微观检查，由于单位图案的个数非常多，从时间、成本的观点来看很困难。
根据上述专利文献1，因为高次的衍射光包含着物体构造的细微的信息，所以使高次的衍射光再衍射(合成)而得到的像，与只使低次的衍射光再衍射而得到的像相比，细微部分的再现性优良。但是，根据本发明人的研究，发现为了高精度地检测出图案的缺陷，只选择高次衍射光是不够的。即，发现为了高精度地判断缺陷的存在，在接收向重复图案照射光而得到的衍射光并进行观察时，能够明确区分起因于缺陷的信息和起因于无缺陷的原有的重复图案的信息的SN比是必要的。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种图案缺陷检查方法以及图案缺陷检查装置，在观察从重复图案产生的衍射光来检查缺陷时，能够明确区分起因于缺陷的信息和起因于无缺陷的重复图案的信息。
本发明的第一方式，是一种图案缺陷检查方法，对具备单位图案被周期性排列的重复图案的被检查体的，在所述重复图案产生的缺陷进行检查，对在具有规则性的多个所述单位图案产生的或在一定区域的邻接的多个单位图案产生的缺陷进行检查，其中，其具备：以规定的入射角将光照射向所述重复图案，产生衍射光的工序；接收来自所述重复图案的衍射光并使其成像的工序；以及通过观察使所述衍射光成像后的像，对在所述重复图案产生的所述缺陷引起的信号与所述重复图案的信号进行识别而检测出的工序，所述单位图案的排列间距为1μm～8μm。
本发明的第二方式，是如第一方式所述的图案缺陷检查方法，在接收所述衍射光并使其成像的工序中，选择接收来自所述重复图案的衍射光中的次数的绝对值为1～10的衍射光。
本发明的第三方式，是如第一与第二方式的任意一项所述的图案缺陷检查方法，向所述重复图案照射的光的波长为380nm至780nm。
本发明的第四方式，是如第一至第三方式的任意一项所述的图案缺陷检查方法，来自所述重复图案的衍射光的接收是相对于所述重复图案的主面呈90°的受光角进行的。
本发明的第五方式，是如第一至第四方式的任意一项所述的图案缺陷检查方法，向所述重复图案的光的照射是相对于所述重复图案的主面呈30°～60°的入射角进行的。
本发明的第六方式，是如第一至第五方式的任意一项所述的图案缺陷检查方法，所述被检查体具备透明性基板，所述重复图案在所述透明性基板的主面上由遮光性材料或半遮光性材料构成。
本发明的第七方式，是如第六方式所述的图案缺陷检查方法，所述重复图案是测试用图案，与具有和该重复图案以不同周期排列的重复图案的主图案被同时描绘在所述透明基板上。
本发明的第八方式，是一种图案缺陷检查方法，其检查具备单位图案被周期性排列的重复图案的被检查体的、在所述重复图案产生的缺陷，其中，具备：以规定的入射角将光照射向所述重复图案，产生衍射光的工序；接收来自所述重复图案的衍射光并使其成像的工序；以及通过观察使所述衍射光成像后的像，检测出在所述重复图案产生的缺陷的工序，在接收所述衍射光并使其成像的工序中，选择接收来自所述重复图案的衍射光中的次数的绝对值为1～10的衍射光。
本发明的第九方式，是一种图案缺陷检查方法，其检查具备单位图案被周期性排列的重复图案的被检查体的、在所述重复图案产生的缺陷，其中，具备：通过在所述重复图案以外的区域与所述重复图案同时描绘，形成以与所述单位图案不同的间距周期性排列了测试用单位图案的测试用图案的工序；以规定的入射角将光照射向所述测试用图案，产生衍射光的工序；接收来自所述测试用图案的衍射光并使其成像的工序；以及通过观察使所述衍射光成像后的像，检测出在所述重复图案产生的缺陷的工序，所述测试用单位图案的排列间距为1μm～8μm。
本发明的第十方式，是如第九方式所述的图案缺陷检查方法，在接收所述衍射光并使其成像的工序中，选择接收来自所述测试用图案的衍射光中的次数的绝对值为1～10的衍射光。
本发明的第十一方式，是如第九或第十方式中所述的图案缺陷检查方法，向所述测试用图案照射的光的波长为380nm至780nm。
本发明的第十二方式，是如第九至第十一方式的任意一项所述的图案缺陷检查方法，来自所述测试用图案的衍射光的接收是相对于所述测试用图案的主面呈90°的受光角进行的。
本发明的第十三方式，是如第九至第十二方式的任意一项所述的图案缺陷检查方法，向所述测试用图案的光的照射是相对于所述测试用图案的主面呈30°～60°的入射角进行的。
本发明的第十四方式，是如第九至第十三方式的任意一项所述的图案缺陷检查方法，所述被检查体具备透明性基板，所述重复图案以及所述测试用图案在所述透明性基板的主面上，由遮光性材料或半遮光性材料构成。
本发明的第十五方式，是如第一至第十四方式的任意一项所述的图案缺陷检查方法，所述衍射光是照射向所述重复图案的光的反射光引起的衍射光。
本发明的第十六方式，是如第一至第十五方式的任意一项所述的图案缺陷检查方法，所述被检查体是对365nm～436nm的波长范围内的规定波长范围的光进行曝光的光掩模。
本发明的第十七方式，是如第十六方式所述的图案缺陷检查方法，所述光掩模是液晶显示装置制造用的光掩模。
本发明的第十八方式，是一种光掩模的制造方法，具有利用第一方式至第十七方式的任意一项所述的图案缺陷检查方法检查缺陷的工序。
本发明的第十九方式，是一种光掩模的制造方法，具有利用第一至第十七方式的任意一项所述的图案缺陷检查方法检查缺陷，并根据所述检查的结果对描绘所述重复图案的描绘机的描绘精度进行评价的工序。
本发明的第二十方式，是一种图案转印方法，在利用第十八或第十九方式所述的光掩模的制造方法制造的光掩模上，对365nm～436nm的波长范围内的规定波长范围的光进行曝光，将在所述光掩模上形成的图案转印到被转印体上。
根据本发明所述的图案缺陷检查方法以及图案缺陷检查装置，能够明确区分起因于缺陷的信息和起因于原来的重复图案的信息。
附图说明
图1是例示作为本发明的一个实施方式的被检查体的光掩模构成的概略图，(a)表示光掩模的俯视图；(b)表示光掩模的横截面图；
图2是例示具备作为本发明的一个实施方式的被检查体的光掩模的重复图案的构成的概略图；
图3是表示本发明的一个实施方式的图案缺陷检查装置的构成的概略图；
图4是表示以入射角θi向重复图案照射光，以受光角90°接收衍射光的状态的概略图，(a)表示单位图案的间距为10μm时的衍射光的状态，(b)表示间距为10μm时的衍射光的次数与入射角的关系，(c)表示单位图案的间距为1μm时的衍射光的状态，(d)表示间距为1μm时的衍射光的次数与入射角的关系；
图5是例示在重复图案中产生的缺陷的概略图，(a)以及(b)例示坐标位置变动系列的缺陷，(c)以及(d)例示尺寸变动系列的缺陷；
图6(a)表示产生了缺陷的重复图案，图6(b)表示接收从该重复图案产生的衍射光并使其成像的区域图像，图6(c)表示对该区域图像的光强度进行微分，强调了光强度分布变动的微分图像，图6(d)表示显示该光强度变化的变动的坐标图。
图7(a)是摘要了本发明的实施例以及比较例的缺陷检测能力的坐标图，图7(b)是表示间距d为4μm时(实施例1)的光强度变化率分布的坐标图，图7(c)是表示间距d为8μm时(实施例2)的光强度变化率分布的坐标图，图7(d)是表示间距d为12μm时(比较例1)的光强度变化率分布的坐标图，图7(e)是表示间距d为20μm时(比较例2)的光强度变化率分布的坐标图。
图8是例示作为本发明的其他实施方式的被检查体的光掩模构成的概略图，(a)表示光掩模的俯视图；(b)表示光掩模的横截面图。
具体实施方式
(A)本发明的一个实施方式
以下，作为本发明的一个实施方式，按顺序说明(1)作为被检查体的光掩模的构成；(2)光掩模产生的缺陷；(3)图案缺陷检查装置的构成；(4)本实施方式的图案缺陷检查方法。
(1)光掩模的构成
在本实施方式的图案缺陷检查装置以及图案缺陷检查方法中，例如，用于液晶显示装置、等离子显示装置、EL显示装置、LED显示装置、DMD显示装置等的显示器件用基板，或用于CCD等的摄像器件用基板，进而在该显示摄像用元件用基板的制造工序使用的光掩模，可以作为被检查体使用。此外，半导体器件用基板、以及在该半导体器件用基板的制造工序使用的光掩模，也可以作为被检查体使用。
以下，关于作为被检查体的光掩模50的构成参照附图来进行说明。在参照的附图中，图1是例示作为本发明的一个实施方式的被检查体的光掩模构成的概略图，(a)模式地表示光掩模的俯视图；(b)模式地表示光掩模的横截面图。另外，图2是例示作为本发明的一个实施方式的被检查体的光掩模所具备的重复图案的结构的模式概略图。
所谓光掩模50是指用光刻技术制造细微构造时使用的曝光用掩模。例如，在显示器件基板用的光掩模的情况下，如图1(a)的例示所示，大多情况下作为具备边L1、边L2的基板构成。如上所述，在显示器件用基板的制造工序中使用的光掩模50，大多情况下边L1或边L2超过300mm，有时也会作为超过1m的大型基板构成。并且，利用该种大型光掩模50进行全面曝光，由于光量优先于析像度，所以作为曝光用光源，大多情况下使用发出包含365nm～436nm的波长的规定波长区域的光的光源。
如图1(b)所示，光掩模50具备作为透明支承体的透明基板57、和由形成于透明基板57的主表面上的薄膜(遮光膜或半遮光膜)构成的重复图案56。
作为透明基板57的材料，例如使用合成石英玻璃等。另外，作为构成重复图案56的薄膜的材料，例如使用铬等具有遮光性的材料、或具有半透光性的材料等。另外，薄膜不限于单层，也可以层叠构成。该种情况下，除遮光膜以外还可以伴有半透光性的膜，另外还可以伴有蚀刻阻止等功能性的膜。进一步，在上述薄膜上也可以伴有抗蚀剂膜。
显示器件用的光掩模50的重复图案56的形状，例如如图2所示，呈格子状的单位图案53被周期性排列的形状。以下，称单位图案53的排列周期为单位图案53的间距d。并且，单位图案53的形状不仅限于格子状，也可以是线与空间(line and space)形状、矩形或其他形状的单位图案等，还可以作为其他形状的重复图案构成。
(2)光掩模产生的缺陷
在上述中，单位图案53应该按照规定的规则排列。但是，由于制造工序等的某种原因，有时会产生一部分单位图案按照与上述规则不同的规则排列的缺陷，或产生邻接的多个单位图案中产生的缺陷(所谓不规则缺陷)的情况。
本发明在以下缺陷的检查中产生显著效果。即，在表面具有单位图案被规则性排列的重复图案的光掩模中，缺陷包含：具有与所述单位图案排列的规则不同的规则性的在多个所述单位图案中产生的形状异常或排列异常；或邻接的多个所述单位图案中产生的形状异常或排列异常，异常的尺寸为采用所述光掩模的曝光光学系统的析像限度以下的形状异常或排列异常。本发明尤其是在相对于曝光光学系统的析像限度，缺陷量(作为单位图案的错位或线宽偏离的量)为1/10以下的情况下有用。
以下，对于在重复图案56中产生的缺陷，与光掩模50的制造方法一起说明。另外，如上所述，线与空间状的单位图案中的线宽异常以及位置偏离也属于本实施方式的检查对象的缺陷。
在制造光掩模50时，大多数情况下，实施以下[1]～[5]的工序。
[1]首先，在透明基板57上形成薄膜(遮光膜等)，进一步在该薄膜上形成抗蚀剂膜。
[2]接着，在形成的抗蚀剂膜上，利用描绘机通过例如光栅描绘方法等描绘方法照射激光等，对规定的图案进行曝光。
[3]接着进行显影，选择性除去描绘部或非描绘部的抗蚀剂膜，在薄膜上形成抗蚀图案。
[4]之后，通过蚀刻选择性除去没有被抗蚀图案覆盖的薄膜，形成重复图案56。
[5]接着，除去重复图案56上的残留抗蚀剂。并且，如果是多层膜的情况下，可以对应膜的材料设置追加工序。
此处，在上述的[2]工序中，由于激光的扫描精度突然恶化，或光束直径突然变化，或环境因素变动等，重复图案56中有产生缺陷的情况。另外，上述[3]、[4]的工序中，当在显影或蚀刻中产生面内不均时，在某区域，相邻的多个单位图案有可能同时产生形状异常或排列异常。图5是例示重复图案中产生的具有不同规则性的缺陷的概略图，(a)以及(b)例示坐标位置变动系列的缺陷，(c)以及(d)例示尺寸变动系列的缺陷。另外，在图5中，用符号54表示产生缺陷的部位。
例如，图5(a)表示由于在激光的描绘的衔接处发生了错位，使得单位图案53的间距d局部变宽的缺陷。另外，图5(b)表示由于在激光的描绘衔接处发生了错位，使得单位图案53’的位置相对于其他单位图案53发生了相对偏移的缺陷。这些缺陷可以称为坐标位置变动系列的缺陷。
另外，图5(c)以及图5(d)表示由于描绘机的光束强度或光束直径发生变动等，使得单位图案53’的大小、即格子框53a’的宽度发生变动的缺陷。这些缺陷可以称为尺寸变动系列的缺陷。
并且，这些缺陷的产生原因，不一定限定于上述，也有由于其他种种原因而产生的情况。但是这些缺陷的特征是，由于在映像器件(显示器件或摄像器件)的制造中使用的图案中产生，所以大多数情况下，是在掩模使用时采用的曝光机的析像限度以下的缺陷量(错位量、尺寸变动量)，虽然不会给器件的动作带来异常，但是有必要作为缺陷，与正常图案识别开。
(3)图案缺陷检查装置的构成
接着，关于本发明的一个实施方式的图案缺陷检查装置10的构成例，参照图3进行说明。图案缺陷检查装置10具有作为保持装置的工作台11、作为照明装置的光源装置12、作为受光装置的摄像装置14、以及作为解析装置的图像解析装置16。
[工作台]
作为保持装置的工作台11构成为对作为被检查体的光掩模50进行保持。
工作台11保持掩模50，使得能够相对于重复图案56的主平面从斜下方照射光。例如，工作台11可以以保持光掩模50外周部的框状形状构成，也可以相对于照射的光由透明构件构成。
另外，工作台11例如作为在X方向以及Y方向上可以移动的X-Y工作台构成。而且，通过使在工作台11上保持的光掩模50相对于后述的光源装置12以及摄像装置14进行相对移动，可以移动检查视野。并且，在工作台11构成为不可以自由移动的情况下，也可以将光源装置12以及摄像装置14构成为相对于工作台11可以自由移动。在这种情况下，能够使光源装置12以及摄像装置同步相对于被检查体移动。此时，相对于被检查体将光源装置12以及摄像装置14配置在相同一侧并构成为一体，并且形成接收来自于被检查体的反射光的装置结构是有利的。这是因为，如此构成，在防止光源装置12与摄像装置14的光轴错开的同时，同步移动也变得容易。
[光源装置]
作为照明装置的光源装置12构成为，向保持于工作台11的光掩模50的重复图案56，以一定的入射角照射光，并产生衍射光。
光源装置12优选使用具有足够的辉度(例如，照度为1万Lx～60万Lx以上，优选30万Lx以上)，平行性高的(平行度为2°以内的)光源12a。而且，来自于光源装置12的光的波长λ，为了能够廉价地得到上述辉度，并且为了廉价地实现后述的摄像装置14，优选采用波长380nm～780nm(可见光域)。作为可以满足这样的条件的光源12a，例如可以列举超高压水银灯、氙气灯、金属卤素灯等。
光源装置12具备含有透镜的照射光学系统12b。照射光学系统12b被配置于工作台11的支承面(即重复图案56的主平面)与光源12a之间，将来自于光源12a的光平行化。
通过照射光学系统12b被平行化了的光，从斜下方以入射角θi照射重复图案56的主平面，产生衍射光。另外，此处所说的入射角θi，指的是工作台11的支承面的法线与照射光的光轴所夹的角度。另外在图1中，光源装置12相对于工作台11的支承面被配置于斜下方，后述的受光装置接收来自于重复图案的透过光，其也可以相对于工作台11的支承面被配置在斜上方。此时的受光装置接收重复图案产生的反射光。并且，根据利用反射光的方法，也可以适用在透明以外的基板上形成图案的基板作为被检查体。进而，如上所述，利用反射光的方法，由于可以将照射光学系统和摄像装置相对于被检查体设置在同一侧，所以可以构成一体，在稳定保持检查时的光轴这一点上有利。进一步，在利用反射光的方法中，与接收透过光的情况相比，在受光光量大(不必考虑基板吸收光造成的光量减弱)、光学系统的角度控制容易(不必考虑基板厚度引起的折射的影响)的方面，有检查精度上的优点。
并且，入射角θi优选采用30°～60°。如果入射角θi过大，在后述的摄像装置14处接收的衍射光的次数的绝对值变大，衍射光的光量减少，缺陷的检测变得困难。还有，如前所述，虽然重复图案56形成在透明基板57上，但如果入射角θi过大，在被检查区域中难以以均匀的照度照射光，并不优选。另一方面，如果入射角θi过小，则在摄像装置14处接收透过了重复图案56的透过光，高强度的透过光(0次光)中埋入含有缺陷信号的衍射光，缺陷的检测变得困难。
[摄像装置]
作为受光装置的摄像装置14，接收来自于重复图案56的衍射光，使其结像。
摄像装置14具备例如CCD相机等能够拍摄二维图像的区域相机(areacamera)14a。区域相机14a的受光面被设置成与工作台11的支承面(即重复图案56的主平面)相对。
摄像装置14还具有带有物镜的受光光学系统14b。受光光学系统14b从重复图案56接收规定次数的衍射光，使其在区域相机14a的受光面上成像。另外，如图4所示，受光光学系统14b具有集中衍射光的物镜14c和光圈14d。而且，物镜14c的开口NA构成为通过对物光圈14d，要小于波长λ/间距d。另外，通过受光光学系统14b的摄像装置14的视野构成为，例如一边为10mm～50mm的正方形或长方形。
摄像装置14相对于工作台11的支承面被配置在上方，以受光角θr接收衍射光。此处所说的受光角θr，指的是工作台11的支承面(即重复图案56的主平面)与受光光学系统14b的光轴所夹的角度。并且，优选使受光角θr实质上为90°。这是因为，在摄像装置14被配置于工作台11的支承面的法线上的情况下，与摄像装置14相对于工作台11的支承面被配置于倾斜方向的情况相比，不容易产生变形(离区域相机14a的受光面远的一方像变小，同时近的一方像变大，像成为梯形的变形)。即，在同一检查视野内，容易得到均匀的像。
另外其构成为，在区域相机14a的受光面上成像的衍射光的像(以下，称为区域图像)，可以作为图像数据向图像解析装置16输出。
[图像解析装置]
作为解析装置的图像解析装置16构成为，通过观察从摄像装置14输出的区域图像，检测出区域图像内的光强度分布的异常，能够检测出重复图案56有无产生缺陷。另外，关于通过检测出光强度分布的异常而能够检测出缺陷的理由，在(4)图案缺陷检查方法一项后述。
即，图像解析装置16构成为，在从摄像装置14接收了区域图像的图像数据后，生成将区域图像的光强度分布进行了数值化后的数值数据。然后，图像解析装置16通过将所述数值数据与基于无缺陷情况的区域图像的数值数据(基准数据)进行定量比较，从而客观地检测出光强度分布的异常。
另外，图像解析装置16构成为，在接收了区域图像的图像数据后，对区域图像进行微分，生成表示光强度变化率的分布的微分图像，并且生成将光强度变化率的分布进行了数值化的数值数据。然后，图像解析装置16通过将所述数值数据与对无缺陷情况的区域图像进行微分后得到的数值数据(基准数据)进行定量比较，从而提高光强度分布的异常的检测灵敏度。
(4)图案缺陷检查方法
接着，对于本发明的一个实施方式的图案缺陷检查方法进行说明。本图案缺陷检查方法，通过上述的图案缺陷检查装置实施。
本图案缺陷检查方法，具有以下工序：以规定的入射角将光照射向重复图案56，产生衍射光的工序(S1)；接收来自重复图案56的衍射光，使其成像的工序(S2)；通过观察使衍射光成像的像，检测出重复图案56有无产生缺陷的工序(S3)。以下，按顺序说明各工序。
[产生衍射光的工序(S1)]
首先，将具备重复图案56的光掩模50保持在图案检查装置的工作台11上。然后利用光源装置12，相对于重复图案56的主平面从斜下方以入射角θi照射光。
于是，在重复图案56的透过光侧以及反射光侧，发生衍射光。然后，当单位图案53的间距为d、从光源装置12入射的光的波长为λ、入射角为θi时，在满足d(sinθi±sinθn)＝nλ的关系的衍射角θn的方向，观测到n次的衍射光。
图4是表示以入射角θi向重复图案56照射光，以受光角90°接收衍射光的状态的概略图，(a)表示单位图案的间距d为10μm时的衍射光的状态，(b)表示所述情况时的衍射光的次数与入射角的关系。还有，(c)表示单位图案的间距d为1μm时的衍射光的状态，(d)表示所述情况时的衍射光的次数与入射角的关系。根据图4可以得知，单位图案53的间距d越大，邻接的衍射光彼此的衍射角之差Δθ(即，θn±1与θn之差)越小。
[接收衍射光并使其成像的工序(S2)]
接着通过摄像装置14接收来自重复图案56的衍射光并使其成像。即，通过受光光学系统14b接收来自于重复图案56的衍射光，使其向区域相机14a的受光面上成像，得到区域图像。
此处，在无缺陷的重复图案56中，因为各单位图案53的间距d均匀，所以只要波长λ、入射角θi、衍射角θn相同，使特定次数的折射光成像的像就应该具有一定的规则性。相对于此，产生了缺陷的重复图案56’的间距d’，与无缺陷的重复图案56的间距d不同。因此，在波长λ、入射角θi、衍射角θn相同的情况下，基于产生了缺陷的重复图案56’的区域图像，与基于无缺陷的重复图案56的区域图像，会产生某种不同。具体来说，在前者的区域图像内，会出现起因于缺陷的光强度分布的异常。并且，该光强度分布的异常，不会出现于后者的区域图像中。
然后，摄像装置14将区域图像的图像数据向图像解析装置16输出。
另外，在上述中，以从重复图案56的斜下方照射光，并在透过面接收衍射光的情况作为例子进行了说明，关于从重复图案56的斜上方照射光，并在反射面接收衍射光的情况，也可以得到相同的结果。
[检测缺陷有无的工序(S3)]
如上所述，来自产生了缺陷的重复图案56’的区域图像，会出现表示缺陷存在的光强度分布的异常。因此，利用图像解析装置16观察区域图像，检查在重复图案56中有无产生缺陷。
具体来说，图像解析装置16接受从摄像装置14输出的区域图像的图像数据，对区域图像的光强度分布进行微分，生成强调其变化的微分图像，通过观察光强度分布的变化(异常)，检测有无缺陷。
并且如上所述，优选入射光的波长λ为380nm～780nm、入射角θi为30°～60°、受光角θr实质为90°。而且，此时，单位图案53的间距d优选1μm～8μm。此时，观察上述区域图像或其微分图像，起因于缺陷的信号相对于起因于原有重复图案(无缺陷的重复图案)的信号，SN比为1.2以上，可以明确区别。进而，根据上述d(sinθn±sinθi)＝nλ的关系式，波长λ、入射角θi、受光角θr、间距d如果为上述条件，则在摄像装置14能够接收次数的绝对值为1～10的衍射光。次数的绝对值为1～10的衍射光的光量多，可以得到明亮的区域图像，能够高可靠性地检测出表示缺陷存在的光强度分布的变动(异常)。
(5)本实施方式的效果
根据本实施方式，能够起到以下的[1]～[4]效果。
[1]根据本实施方式，在重复图案56产生的细微的缺陷，在区域图像内作为光强度分布的异常被明显地表现。因此，就算不实施个别测定各单位图案53的尺寸或坐标的检查(微观检查)，通过观察区域图像内的光强度分布的异常，就能够检查重复图案56的缺陷。而且，如果对包含多个单位图案53的微观区域(即一边为10mm～50mm的正方形或长方形的检查视野)进行所述检查，可以缩短光掩模50的检查时间，使生产率提高。
例如，在高清TV用的显示器件用基板(42V型、面积约为0.5m2)的制造中使用的光掩模50具有1920(垂直)×1080(水平)＝2,073,600个单位图案53。此处，如果用激光测长仪或显微镜等要对所有的单位图案53的尺寸或坐标进行微观检查，在设每个单位图案所需的测定时间为约10秒的情况下，大约需要240天。相对于此，根据本实施方式，例如微观检查的视野为一边25mm(但是，估计与邻接视野的重复为1成)，设一个视野的检查时间(即，上述的S1～S3的执行时间)为2.5秒左右，用40多分钟的检查时间就能够完成检查。即，可以大幅度缩短光掩模50的检查时间，大幅度提高光掩模50的生产率。
[2]根据本实施方式，在入射光的波长λ为380nm～780nm、入射角θi为30°～60°、受光角θr实质为90°的情况下，通过使单位图案53的间距d为1μm～8μm，能够用摄像装置14明显地观察到缺陷引起的光强度异常。此时，能够接收次数的绝对值为1～10的衍射光，由于次数的绝对值为1～10的衍射光的光量多，可以得到明亮的区域图像，因此能够高可靠性地检测出表示缺陷存在的光强度分布的变动(异常)。
[3]根据本实施方式，图像解析装置16通过对区域图像的光强度分布进行了数值化后的数值数据与基于无缺陷情况的区域图像的数值数据进行定量比较，由此检测光强度分布的异常(缺陷)。即，通过将光强度分布数值化而进行定量解析，可以不依赖于操作者的目视印象，而能够客观地检测出有无缺陷。由此，检查结果的偏差得到抑制，可以提高检查的可靠性。
[4]根据本实施方式，对区域图像进行微分，生成强调光强度分布变化的微分图像，通过将该微分图像的光强度变化分布进行数值化后的数值数据与对无缺陷情况的区域图像进行微分而得到的数值数据进行定量比较，能够进一步提高光强度分布的异常(缺陷)的检测精度。
<B>本发明的其他实施方式
接着，说明本发明的其他实施方式。
如上所述，优选使入射光的波长λ为380nm～780nm、入射角θi为30°～60°、受光角θr实质为90°。而且，此时通过使单位图案53的间距d为1μm～8μm，能够明确区别起因于缺陷的信息以及起因于无缺陷的重复图案的信息。但是，单位图案53的间距d是根据被检查体的用途及规格等决定的，实际中单位图案53的间距d有超过8μm的情况。
此处，在单位图案53的间距d大时，邻接的衍射光彼此的衍射角之差Δθ变小。因此，在波长λ、入射角θi、受光角θr、间距d为上述条件时，在摄像装置14处接收的衍射光的次数的绝对值，要远远大于1～10。由于这样的高次衍射光的光量少，所以区域图像变暗，有时难以高可靠性地检测出表示缺陷存在的光强度分布的变动(异常)。
但是，在单位图案53的间距d超过8μm的情况下，通过在重复图案56以外的区域上与重复图案56同时描绘，形成以与单位图案53不同的间距并周期性排列测试用单位图案的测试用图案56t，同时通过使测试用单位图案53t的间距d为1μm～8μm，能够解决上述问题。另外，本发明的测试用图案的间距不到1μm也没关系，但是出于确保测试图案的描绘精度的目的，以及防止描绘数据的容量过大的目的，优选1μm以上的间距。尤其对于后者做一下说明，由于本发明的被检查体是一边为300mm以上、效果更高的达到一边为1m以上的大型被检查体，因此抑制描绘容量的意义十分重大。
以下，按顺序说明有关本实施方式的(1)作为被检查体的光掩模的构成，(2)图案缺陷检查装置的构成，(3)有关本实施方式的图案缺陷检查方法。
(1)光掩模的构成
作为有关本实施方式的被检查体的光掩模，如图8所示，在作为透明支承体的透明基板57的主表面上，具有与重复图案56同时形成的薄膜(遮光膜)构成的测试用图案56t，这一点与上述实施方式不同。测试用图案56t设于重复图案56以外的区域，例如，透明基板57的主表面上的重复图案56的周围等。
还有，测试用图案56t的形状，例如是格子状的测试用单位图案53t被周期性排列的形状。此处，测试用单位图案53t的间距d可以与单位图案53的间距d独立决定，例如可以构成为1μm～8μm。并且，测试用图案56t的形状不仅限于格子状，也可以形成线与空间形状等，或其他形状的重复图案。
此处，测试用图案56t的描绘，与重复图案56的描绘同时进行。即，对于在透明基板57上形成的抗蚀剂膜，利用同一描绘机，连续描绘测试用图案56t和重复图案56。因此，在由于描绘机的扫描异常等而在重复图案56产生缺陷时，测试用图案56t也会产生相同的缺陷。
其他构成与上述实施方式的光掩模相同。
(2)图案缺陷检查装置的构成
接着，对于有关本发明其他实施方式的图案缺陷检查装置10的构成例进行说明。
本实施方式中的作为照明装置的光源装置12构成为，向保持于工作台11的光掩模50的测试用图案56t以规定的入射角照射光，产生衍射光，这一点与上述实施方式所述的图案缺陷检查装置10不同。另外，本实施方式中的作为受光装置的摄像装置14构成为，接收来自测试用图案56t的衍射光，使其成像，这一点与上述实施方式所述的图案缺陷检查装置10不同。另外，本实施方式中的作为解析装置的图像解析装置16构成为，通过观察使来自测试用图案56t的衍射光成像的像(摄像装置14接收并使其成像的区域图像)，能够间接检测出在重复图案56有无产生缺陷，这一点与上述实施方式所述的图案缺陷检查装置10不同。
其他构成与上述实施方式所述的图案缺陷检查装置10相同。
(3)图案缺陷检查方法
接着，对于有关本发明的一个实施方式的图案缺陷检查方法进行说明。本图案缺陷检查方法通过上述图案缺陷检查装置实施。
首先，在重复图案56以外的区域，与重复图案56同时描绘形成上述测试用图案56t。
接着，将具备重复图案56以及测试用图案56t的光掩模50保持在图案检查装置的工作台11上。然后，利用光源装置12，对于测试用图案56t的主平面，从斜下方以入射角θi照射光。
接着，利用摄像装置14接收来自测试用图案56t的衍射光并使其成像。即，利用受光光学系统14b接收来自测试用图案56t的衍射光，使其向区域相机14a的受光面上成像，得到区域图像。
接着，图像解析装置16接收测试用图案56t的区域图像的图像数据，对区域图像的光强度分布进行微分，生成强调其变化的微分图像，通过观察光强度分布的变化(异常)，检测在重复图案56有无产生缺陷。
其他构成与上述实施方式所述的图案缺陷检查方法相同。
(4)本实施方式的效果
根据本实施方式，除了取得上述本发明的一个实施方式中的[1]～[4]效果以外，还起到以下效果。
[5]根据本实施方式，就算在单位图案53的间距d超过8μm的情况下，也能利用衍射光在短时间内高可靠性地检测在重复图案56产生的缺陷。即，根据本实施方式，对以与单位图案53不同的间距周期性排列了测试用单位图案的测试用图案56t，在重复图案56以外的区域，与重复图案56同时进行描绘。在重复图案56产生缺陷时，由于同时描绘的测试用图案56t也产生缺陷，因此可以通过检查测试用图案56t间接检查重复图案56。
[6]根据本实施方式，测试用单位图案53t的间距d，可以独立于单位图案53的间距d来决定，可以是1μm～8μm。因此，在使入射光的波长λ为380nm～780nm、入射角θi为30°～60°、受光角θr实质为90°时，能够利用摄像装置14接收次数的绝对值是1～10的衍射光。因此，可以得到明亮的区域图像，能够清楚、高可靠性地检测出表示缺陷存在的光强度分布的变动(异常)。
[实施例]
以下，关于本发明的实施例，与比较例进行对比说明。在参照图中，图7(a)是摘要了有关本发明的实施例以及比较例的缺陷检测能力的坐标图，图7(b)是间距d为4μm时(实施例1)的光强度变化率分布的坐标图，图7(c)是间距d为8μm时(实施例2)的光强度变化率分布的坐标图，图7(d)是间距d为12μm时(比较例1)的光强度变化率分布的坐标图，图7(e)是间距d为20μm时(比较例2)的光强度变化率分布的坐标图。
首先，作为实施例1，设单位图案53的间距d为4μm。准备光掩模50作为被检查体，光掩模50具备故意使其排列中的一列产生线宽增大10nm左右的缺陷的重复图案56’。然后，通过光源装置12，将波长λ为546nm的光相对于重复图案56’以45°入射角θi进行照射。然后，通过在受光角θr为90°的方向上设置的摄像装置14，得到次数绝对值相当于5的衍射光的区域图像，之后生成微分图像，将其光强度变化分布数值化，表示在坐标图中。其结果如图7(b)所示，表示缺陷存在的光强度分布的异常(脉冲状的峰值)，S/N比很容易(1.7以上)被分辨。
接着，作为实施例2，设单位图案53的间距d为8μm。然后，相对于重复图案56’以45°入射角θi照射。然后，通过摄像装置14得到次数绝对值相当于10的衍射光的区域图像，之后生成微分图像，将其光强度变化分布数值化，表示在坐标图中。其结果如图7(c)所示，表示缺陷存在的光强度分布的异常(脉冲状的峰值)，S/N比很容易(1.5以上)被分辨。
接着，作为比较例1，设单位图案53的间距d为12μm。然后，相对于重复图案56’以45°入射角θi照射。然后，通过摄像装置14得到次数绝对值相当于15的衍射光的区域图像，之后生成微分图像，将其光强度变化分布数值化，表示在坐标图中。其结果如图7(d)所示，表示缺陷存在的光强度分布的异常(脉冲状的峰值)，难于清楚确认S/N比(S/N比不到1.1)。
接着，作为比较例2，设单位图案53的间距d为20μm。然后，相对于重复图案56’以45°入射角θi照射。然后，通过摄像装置14得到次数绝对值相当于25的衍射光的区域图像，之后生成微分图像，将其光强度变化分布数值化，表示在坐标图中。其结果如图7(e)所示，难以确认(S/N比不到0.01)表示缺陷存在的光强度分布的异常(脉冲状的峰值)。

Claims (21)

1.一种图案缺陷检查方法，所述缺陷是在具备单位图案被周期性排列的重复图案的被检查体的所述重复图案产生的缺陷，所述图案缺陷检查方法对在具有规则性的多个所述单位图案产生的或在一定区域的邻接的多个单位图案产生的缺陷进行检查，
其特征在于，其具备：
以规定的入射角将光照射向所述重复图案，产生衍射光的工序；
接收来自所述重复图案的衍射光并使其成像的工序；
以及通过观察使所述衍射光成像后的像，对在所述重复图案产生的所述缺陷引起的信号与所述重复图案的信号进行识别而检测出所述缺陷引起的信号的工序，
所述单位图案的排列间距为1μm～8μm。
2.如权利要求1所述的图案缺陷检查方法，其特征在于，
在接收所述衍射光并使其成像的工序中，选择接收来自所述重复图案的衍射光中的次数的绝对值为1～10的衍射光。
3.如权利要求1所述的图案缺陷检查方法，其特征在于，
向所述重复图案照射的光的波长为380nm至780nm。
4.如权利要求1所述的图案缺陷检查方法，其特征在于，
来自所述重复图案的衍射光的接收是以相对于所述重复图案的主面呈90°的受光角进行的。
5.如权利要求1所述的图案缺陷检查方法，其特征在于，
向所述重复图案的光的照射是以相对于所述重复图案的主面呈30°～60°的入射角进行的。
6.如权利要求1所述的图案缺陷检查方法，其特征在于，
所述被检查体具备透明性基板，
所述重复图案在所述透明性基板的主面上由遮光性材料或半遮光性材料构成。
7.如权利要求6所述的图案缺陷检查方法，其特征在于，
所述重复图案是测试用图案，其与具有和该重复图案以不同周期排列的重复图案的主图案被同时描绘在所述透明基板上。
8.一种图案缺陷检查方法，其检查具备单位图案被周期性排列的重复图案的被检查体的、在所述重复图案产生的缺陷，
其特征在于，具备：
以规定的入射角将光照射向所述重复图案，产生衍射光的工序；
接收来自所述重复图案的衍射光并使其成像的工序；
以及通过观察使所述衍射光成像后的像，检测出在所述重复图案产生的缺陷的工序，
在接收所述衍射光并使其成像的工序中，选择接收来自所述重复图案的衍射光中的次数的绝对值为1～10的衍射光。
9.一种图案缺陷检查方法，其检查具备单位图案被周期性排列的重复图案的被检查体的、在所述重复图案产生的缺陷，
其特征在于，具备：
通过在所述重复图案以外的区域与所述重复图案同时描绘，形成以与所述单位图案不同的间距周期性排列了测试用单位图案的测试用图案的工序；
以规定的入射角将光照射向所述测试用图案，产生衍射光的工序；
接收来自所述测试用图案的衍射光并使其成像的工序；
以及通过观察使所述衍射光成像后的像，检测出在所述重复图案产生的缺陷的工序，
其中，所述测试用单位图案的排列间距为1μm～8μm。
10.如权利要求9所述的图案缺陷检查方法，其特征在于，
在接收所述衍射光并使其成像的工序中，选择接收来自所述测试用图案的衍射光中的次数的绝对值为1～10的衍射光。
11.如权利要求9或10所述的图案缺陷检查方法，其特征在于，
向所述测试用图案照射的光的波长为380nm至780nm。
12.如权利要求9所述的图案缺陷检查方法，其特征在于，
来自所述测试用图案的衍射光的接收是以相对于所述测试用图案的主面呈90°的受光角进行的。
13.如权利要求9至12中的任意一项所述的图案缺陷检查方法，其特征在于，
向所述测试用图案的光的照射是以相对于所述测试用图案的主面呈30°～60°的入射角进行的。
14.如权利要求9所述的图案缺陷检查方法，其特征在于，
所述被检查体具备透明性基板，
所述重复图案以及所述测试用图案在所述透明性基板的主面上由遮光性材料或半遮光性材料构成。
15.如权利要求1所述的图案缺陷检查方法，其特征在于，
所述衍射光是由照射在所述重复图案上的光的反射光引起的衍射光。
16.如权利要求1所述的图案缺陷检查方法，其特征在于，
所述被检查体是对365nm～436nm的波长范围内的规定波长范围的光进行曝光的光掩模。
17.如权利要求16所述的图案缺陷检查方法，其特征在于，
所述光掩模是液晶显示装置制造用的光掩模。
18.一种光掩模的制造方法，其特征在于，
具有利用权利要求1至权利要求17中的任意一项所述的图案缺陷检查方法检查缺陷的工序。
19.一种光掩模的制造方法，其特征在于，
具有利用权利要求1至权利要求17中的任意一项所述的图案缺陷检查方法检查缺陷，并根据所述检查的结果对描绘所述重复图案的描绘机的描绘精度进行评价的工序。
20.一种图案转印方法，其特征在于，
在利用权利要求18所述的光掩模的制造方法制造的光掩模上，对365nm～436nm的波长范围内的规定波长范围的光进行曝光，将在所述光掩模上形成的图案转印到被转印体上。
21.一种图案转印方法，其特征在于，
在利用权利要求19所述的光掩模的制造方法制造的光掩模上，对365nm～436nm的波长范围内的规定波长范围的光进行曝光，将在所述光掩模上形成的图案转印到被转印体上。
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