CN1216285C - 灰调掩模缺陷检查方法及装置和光掩模缺陷检查方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种保证灰调掩模中灰调部的透射率的缺陷检查方法及缺陷检查装置。该缺陷检查方法，用来检查具有遮光部、透射部和灰调部的灰调掩模的缺陷，其中灰调部是调整透射量的区域，目的是减少透射过该区域的光的透射量而可选地改变光敏抗蚀剂的膜厚。使用扫描掩模内的图形所得到的透射率信号，针对该透射率信号7，设定灰调部中透射率缺陷的阈值为8a、8b，在超过该阈值8a、8b时，判断为灰调部中发生透射率缺陷。

Description

灰调掩模缺陷检查方法及装置 和光掩模缺陷检查方法及装置

技术领域

本发明涉及灰调(grey tone)掩模和包含细微图形的光掩模的缺陷检查方法及缺陷检查装置。

背景技术

近年来，在大型LCD用掩模的领域中，正尝试使用灰调掩模来减少掩模的个数(月刊FPT Intelligence 1999年5月)。

这里，灰调掩模，如图6(1)所示，在透明衬底上具有遮光部1、透射部2和灰调部3。灰调部3，例如是形成使用灰调掩模的大型LCD用曝光机分辨率界限以内的遮光图形3a的区域，其形成目的是减少透射过该区域的光的透射量，减少该区域的照射量而可选地改变光敏抗蚀剂的膜厚。3b是灰调部3中曝光机分辨率界限以内的微细透射部。遮光部1和遮光部图形3a通常都是由铬和铬化合物等相同材料形成的相同厚度的膜形成。透射部2和微细透射部3b都是透明衬底上没有形成遮光膜等的透明衬底部分。

使用灰调掩模的大型LCD用曝光机的分辨率界限，用步进方式的曝光机约为3μm，用镜面投影方式的曝光机约为4μm。因此，例如，假设图6(1)中灰调部3中的透射部3b的空白宽度为小于3μm，曝光机的分辨率界限以内的遮光图形3a的线宽为小于3μm。在用上述的大型LCD用曝光机曝光时，由于通过灰调部3的曝光光整体上曝光量不足，经过该灰调部3曝光的正型光敏抗蚀剂的膜厚仅变薄而残留在衬底上。也就是说，抗蚀剂随着曝光量的不同，对应通常的遮光部1的部分与对应灰调部3的部分相对于显影液的溶解度有差别，因此显影后抗蚀剂的形状，如图6(2)所示，对应通常的遮光部1的部分1’例如约为1.3μm，对应灰调部3的部分3’例如约为0.3μm，对应透射部2的部分成为无抗蚀剂的部分2’。用无抗蚀剂的部分2’对被加工衬底进行第一蚀刻，通过研磨加工等除去对应灰调部3的较薄部分3’的抗蚀剂来在该部分进行第二蚀刻，从而在一个掩模上进行传统的2个掩模的工序，减少掩模的个数。

对仅由遮光部和透射部构成的传统的掩模的检查方法，说明如下。

图9(1)表示遮光部1中产生白缺陷11(针孔)，透射部2中产生黑缺陷12(斑点)的状态，箭头表示比较检查装置的一方透镜(以下称为上透镜)的扫描情况。

图9(2)表示沿上述透镜的扫描线得到的透射量信号13。透射量信号13，例如由各透镜单元中配置的CCD线型传感器检测。透射量信号13的水平，遮光部1上为B，透射部2上为W，将遮光部1的透射率和透射部2的透射率分别设为0％和100％。透射量信号13基本上由图形的边缘(遮光部与透射部之间的边界)产生的图形边缘线信号(图形形状信号)构成，产生缺陷时，在遮光部1中出现产生的白缺陷信号11’，在透射部2中出现产生的黑缺陷信号12’。

图9(3)表示与图9(1)相同的图形不产生缺陷时，在另一方透镜(以下称为下透镜)得到的透射量信号13’。

图9(4)是对各透镜得到的透射量信号相减(差分)求出的差信号14。具体来说，是从图9(2)的透射量信号13减去图9(3)的透射量信号13’求出的差信号。差信号14中，从各透镜的透射量信号中除去图形边线信号，只抽出缺陷信号4’、5’。

图9(5)表示在只抽出缺陷信号的差信号14中，设定抽出遮光部1和透射部2所需要的阈值，分别用正侧的阈值9a检测白缺陷，用负侧的阈值9b检测黑缺陷的状态。阈值设低，则检测灵敏度变高，但必须设定为不检测疑似缺陷的水平。为了辨别在哪个透镜上产生了哪种缺陷，例如，在上透镜的电路中，与下透镜的信号比较(从上透镜信号中减去下透镜信号)，上透镜的遮光部1中产生白缺陷时在正侧出现缺陷信号，上透镜的透射部2中产生黑缺陷时在负侧出现缺陷信号，由此检测上透镜的白缺陷、黑缺陷(上述图9(2)～(5))。同样，例如在下透镜的电路中，与上透镜的信号比较(从下透镜信号中减去上透镜信号)，下透镜的遮光部1中产生白缺陷时在正侧出现缺陷信号，下透镜的透射部2中产生黑缺陷时在负侧出现缺陷信号，由此检测下透镜的白缺陷、黑缺陷。

发明内容

上述传统的比较检查装置，由于用来检查仅由遮光部和透射部组成的传统掩模，因此不适于检查具有灰调部的灰调掩模。

具体来说，传统的比较装置在检查灰调掩模时，存在下列问题。

即，灰调部的缺陷信号由于缺陷本身很小所以较弱，在使用传统的比较装置时，必须使其阈值低于普通遮光部检查所用的阈值，否则不易检测。但是，例如灰调部是形成使用灰调掩模的曝光机的分辨率界限以内的细微图形的区域时，对应该细微图形如图5所示，产生灰调部中特有的基本信号水平(噪音频带)16。在比较检查装置中，将各透镜所得的透射量信号相减(差分)求出差信号，只抽出缺陷信号，但由于在灰调部中的细微图形之间产生一些图形误差时，基本信号水平增大(最大2倍)，本来不应成为缺陷的部分被检测为缺陷(疑似缺陷)，因此存在无法降低阈值，不能进行高灵敏度地检查的问题。

而且，传统的比较装置用于检查白缺陷和黑缺陷，因此不易确保灰调掩模中最重要的要素-透射率。即，例如在整个掩模区域中，在灰调部的遮光部图形的线宽相对于设计尺寸过低(线宽大)或过大(线宽小)超过透射率的允许值时，或构成灰调部的半透射膜的透射率超过允许值时，由于在比较检查中通过将各透镜所得的透射量信号相减求出差信号，所以不出现差别，存在不能检测这种透射率缺陷的问题。这种情况在灰调部中无形状缺陷时尤其成为问题。而且，在灰调部中，只要其透射率在允许范围内，则不必检测为缺陷，但传统的比较检查中，总是作为形状缺陷检测出，因此传统的检查中检测出的缺陷有时透射率也在允许范围内。其结果，本来不必当作缺陷检测的部分也被检测出来，检查正确性(能力)方面存在问题。

另外，同样的问题在例如用于形成TFT沟道部的光掩模等具有细微图形的光掩模中也存在。例如，在用于形成TFT沟道部的光掩模中，随着TFT沟道部的微细化，图形也有急剧微细化的趋势。对这种图形来说，使用传统的方法进行检查时，由于检查机台振动或上下透镜的图像误差会发生疑似缺陷、或其它细微图形中特有的疑似缺陷，如果将灵敏度降低到不检测疑似缺陷的水平，则存在不能取得确保缺陷检测水平的灵敏度的问题。

本发明的目的是解决上述的问题，提供一种缺陷检查方法和缺陷检查装置，其能确保透射率，并可高灵敏度地检查，且能不检测出疑似缺陷和透射率在允许范围内等形状缺陷。

本发明具有下列的构成：

(构成1)一种缺陷检查方法，用来检查具有遮光部、透射部和灰调部的灰调掩模的缺陷，其中灰调部是调整透射量的区域，其特征在于，

使用扫描掩模内的图形所得到的透射率信号，

对于该透射率信号，设有灰调部中透射率缺陷的阈值，在超过该阈值时，判断为灰调部中发生透射率缺陷。

(构成2)如构成1所述的缺陷检查方法，其特征在于，还设有遮光部及透射部中透射率缺陷的阈值，在超过该阈值时，判断为遮光部或透射部中发生透射率缺陷。

(构成3)如构成1或2所述的缺陷检查方法，其特征在于，上述灰调部是形成使用灰调掩模的曝光机的分辨率界限以内的遮光图形的区域，并且将上述透射率缺陷的阈值设定为超过该灰调区域中特有的噪音频带的、位于该灰调部的允许透射率的上限和下限的水平。

(构成4)如构成1或2所述的缺陷检查方法，其特征在于，上述灰调部是形成可控制透射光的透射量的半透射膜区域，并且将上述透射率缺陷的阈值设定为该灰调部的允许透射率的上限和下限。

(构成5)如构成1或2所述的缺陷检查方法，其特征在于，灰调掩模是用于制造LCD的掩模或用于制造显示设备的掩模。

(构成6)一种缺陷检查装置，用来检查具有遮光部、透射部和灰调部的灰调掩模的缺陷，其中灰调部是调整透射量的区域，其特征在于，具有：

检测装置，用平行光源和受光透镜扫描掩模内形成的图形来检测透射率信号；

设定装置，对于上述透射率信号，至少设定灰调部中透射率缺陷的阈值；以及

判断装置，在超过上述阈值时，判断为灰调部中发生透射率缺陷。

(构成7)一种包含细微图形的光掩模的缺陷检查方法，其特征在于，

所述细微图形的缺陷检查是根据基于扫描掩模内的图形所得到的透射率信号，使用根据对应细微图形区域所设定的缺陷阈值来检查出所述细微图形的缺陷。

(构成8)如构成7所述的光掩模缺陷检查方法，其特征在于，上述光掩模是包含细微图形的用于制造LCD的掩模或包含细微图形的用于制造显示设备的掩模。

(构成9)一种缺陷检查装置，用来检查保护细微图形的光掩模，其特征在于，具有：

检测装置，用平行光源和受光透镜扫描掩模内形成的图形来检测透射率信号；

设定装置，对于上述透射率信号，根据细微图形区域设定透射率缺陷阈值；

判断装置，在超过上述阈值时，判断为该细微图形区域中发生透射率缺陷。

根据构成1和构成6，由于灰调部中设有透射率缺陷的阈值，用扫描掩模内的图形所得到的透射率信号，就能进行透射率自身的直接检查，因此，可以确保灰调掩模的灰调部中的透射率。

其次，由于存在不进行图形识别的检查方法，所以在检查细微图形时，就可以避免由特有的图形形状而导致的发生疑似缺陷的问题(无法降低阈值的问题)。因此，可以降低阈值，来获得满足灰调掩模所要求精度(规格)的灵敏度。

再次，使用透射率信号，可以避免在比较检查时由于获取差信号而导致的灰调部特有的基本信号水平的增大问题(无法降低阈值的问题)，因此，可以降低阈值，来获得满足灰调掩模所要求精度的灵敏度。

还有，由于可以不要比较对象物，因此可以用单眼进行检查。

再有，通过变更灰调部所用的透射率缺陷抽出阈值，能够确保与用户使用的灰调掩模的曝光条件一致的透射率。

根据构成2，可以同时检测出遮光部的遮光性的低下缺陷和透射部的透射性的低下缺陷等的半透射性(所谓的半状)的透射率缺陷。另外，如果遮光部中出现白缺陷或者透射部中出现黑缺陷，由于并不是透射率中有异常，因此判断为正常的透射部或遮光部。

此外，在构成2中，由于使用由灰调部用透射率缺陷抽出阈值和通常的遮光部及透射部透射率缺陷抽出阈值所形成的透射率缺陷域，所以能够不依赖于检查区域检测出透射率缺陷。也就是说，只要进入这个透射率缺陷域，不必根据检查区域就能判断为存在透射率缺陷。

根据构成3，上述灰调部是使用灰调掩模的曝光机的分辨率界限以内形成的遮光图形的区域时，将透射率缺陷抽出阈值设定为超过如图5所示的灰调部特有的基本信号水平16的水平。由此，能够排除灰调部所特有基本信号水平的影响。优选地，在这种情况下，透射率缺陷抽出阈值以基本信号水平16的中心值为基准值设定。此外，由于把透射率缺陷抽出阈值设定为灰调部的允许透射率的上限和下限，可保证灰调部的透射率。

根据构成4，上述灰调部是在形成可控制透射膜的光的透射量的半透射膜的区域时，由于把透射率缺陷抽出阈值设定为灰调部的允许透射率的上限和下限，可保证灰调部的透射率。

根据构成5，由于通常半导体用的灰调掩模尺寸比较小，因此即使需要一定费用和时间，通过与显微镜一体化的透射率检查仪器，还是可以进行灰调部等的透射率检查；而对于LCD制造用的灰调掩模，不仅尺寸大，透射率缺陷部位也多，用类似的方法检查，工程负担特别大，实际中进行这种透射率检查也很困难。因此，本发明的缺陷检查方法在LCD制造用的灰调掩模的实际应用中是必不可少的。

这种情况不只限于LCD(液晶显示设备)制造用的掩模，对于其他的显示设备也同样适用。此外，在LCD制造用掩模中，包含制造LCD所必需的所有掩模，例如，包含用于形成TFT(薄膜晶体管)、低温多晶硅TFT、彩色过滤器等的掩模。其他显示设备制造用的掩模中，包含制造有机EL(场致发光)显示器、等离子体显示器等所必需的所有掩模。

根据构成7～9，由于能够检测出基于扫描掩模内图形所得透射率信号的透射率的异常变动导致的缺陷，且具有不进行图形识别的检查方法，特别地，例如，在检查光掩模中线宽小于3μm的线和空白等细微图形时，能够避免由特有的图形形状导致的产生疑似缺陷的问题(无法降低阈值的问题)。因此，可以降低阈值，来获得满足图形要求精度(规格)的灵敏度。

其次，由于使用了透射率信号，可以避免在比较检查时由获取差信号而导致的灰调部特有的基本信号水平的增大问题(无法降低阈值的问题)，因此，可以降低阈值，来获得满足灰调掩模所要求精度的灵敏度。

还有，由于可以不要比较对象物，因此可以进行单眼检查

作为包含有这种细微图形的掩模，可列举出：诸如LCD制造用光掩模和有机EL显示器、等离子体显示器等显示设备制造用的光掩模、具有用来形成TFT沟道部和连接孔部的细微图形的光掩模。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的缺陷检查方法的说明图。

图2是透射率缺陷的一种形态的说明图。

图3是透射率缺陷的另一种形态的说明图。

图4是透射率缺陷的再一种形态的说明图。

图5是灰调区域中特有的基本信号水平的说明图。

图6是灰调掩模的说明图。(1)是部分平面图；(2)是部分剖面图。

图7是用来说明灰调部的另一种形态的部分平面图。

图8是用来说明灰调部的再一种形态的部分平面图。

图9是现有的缺陷检查方法的说明图。

具体实施方式

以下，对于有灰调部的灰调掩模的缺陷检查方法和缺陷检测装置作具体地说明。

图1(1)表示在遮光部1、透射部2和灰调部3、5中都没有发生缺陷的情况，箭头表示检查装置的透镜的扫描方向(检查方向)。

图1(2)表示沿着上述的扫描方向而得到的透射率信号7。透射率信号在遮光部1透射率为0％、透射部2透射率为100％、灰调部3、5透射率为50％。

本发明的特征在于对上述透射率信号设定一定的阈值，用来检测透射率缺陷。

具体地，如图1(2)所示，在灰调部中设置透射率缺陷的阈值(上限侧为8a、下限侧为8b)、在超过该阈值时，判断为灰调部中发生了透射率缺陷。

优选地，在这种情况下，如图1(2)所示，在普通的遮光部和透射部中也设有透射率缺陷的阈值(透射部侧为9a、遮光部侧为9b)，在超过该阈值时，根据在遮光部还是在透射部中发生透射率缺陷的判断，能够同时检测出遮光部中遮光性的低下缺陷和透射部中透射性的低下缺陷等半透射性的透射率缺陷。

还有，在这种情况下，通过使用根据灰调部用的透射率缺陷抽出阈值8a、8b和普通的遮光部及透射部的透射率缺陷抽出阈值9a、9b而形成的透射率缺陷域10a、10b，能够不依赖于检查区域检测出透射率缺陷。也就是说，如果进入这个透射率缺陷域10a、10b，不必根据检查区域就能判断为存在透射率缺陷。

下面对于透射率缺陷的形态进行说明。

第一，如图2(2)所示，即使在灰调部3、5没有形状缺陷(白缺陷或黑缺陷)时，如图2(2)所示，有时灰调部整个区域的透射率水平都大致相同地超过灰调部的透射率缺陷阈值(上限侧为8a、下限侧为8b)。本发明对于像这样，即使在灰调部没有形状缺陷，也能检测出透射率缺陷。在这种情况下，用比较检查法来检测透射率缺陷是困难的。

第二，如图3(1)所示，在灰调部3、5有形状缺陷(黑缺陷4和白缺陷6)时，根据这个形状缺陷，如图3(2)所示，有时灰调部整个区域的透射率水平都大致相同地变化。本发明在这种情况下，也能检测出透射率缺陷。

第三，如图4(1)所示，在灰调部3、5有形状缺陷(黑缺陷4和白缺陷6)时，根据这个形状缺陷，如图4(2)所示，有时在只在有形状缺陷的部分，透射率出现急剧变化。在这种情况下，能将灰调部中的形状缺陷作为透射率缺陷检测出。

本发明中，上述灰调部是形成使用灰调掩模的曝光机的分辨率界限以内的遮光图形的区域时，将透射率缺陷抽出阈值设定为超过如图5所示的灰调部特有的基本信号水平16的水平。由此，能够排除灰调部特有基本信号水平的影响。优选地，在这种情况下，透射率缺陷抽出阈值以基本信号水平16的中心值为基准值设定。此外，设定透射率缺陷抽出阈值(上限侧为8a，下限侧为8b)为灰调部允许透射率的上限和下限，可以保证灰调部的透射率。

本发明中，上述灰调部是形成可控制透射过膜的光的透射量的半透射膜的区域时，设定透射率缺陷抽出阈值为灰调部允许透射率的上限和下限。这样能保证灰调部的透射率。

本发明中，能够设定各阈值为任意值。特别是，通过变更灰调部的透射率抽出阈值，能确保与用户使用灰调掩模的曝光条件一致的透射率。

根据本发明，对于只有灰调部的灰调掩模也能够进行透射率检查，对于将只有遮光部和透射部的普通的掩模，和具有遮光部、透射部和灰调部的灰调掩模混在一起的情形也能够进行透射率检查。

下面，说明本发明的比较检查装置。

本发明的检查装置，用平行光源和受光透镜逐个扫描掩模内形成的图形来逐个检测透射率信号的方法。具体地说，例如，具有在掩模的一侧设置的平行光源(与透镜对应的点光源或者掩模全面照射光源)、在掩模的另一侧设置的受光透镜、和使掩模和透镜相对移动的对掩模的全部区域内进行扫描的装置(通常是掩模台移动装置)，通过这些装置，沿着扫描方向通过透镜接收透射光。或者，例如，用在透镜单元内配置的CCD线型传感器，检测出透射率信号。

透射率信号被发送到具有灰调部的透射率缺陷抽出阈值和通常部的透射率缺陷抽出阈值的缺陷检测电路，来判断透射率缺陷。缺陷检测电路中，在一定时间内有中间域透射率的透射率信号，如果超出灰调部用透射率缺陷抽出阈值的上限或者下限时，判断为灰调部的透射率缺陷。或者，在一定时间内透射率为0％附近的透射率信号，如果高于遮光部用的透射率缺陷抽出阈值时，判断为遮光部的透射率缺陷。同样的，在一定时间内透射率为100％附近的透射率信号，如果低于透射部用的透射率缺陷抽出阈值时，判断为透射部的透射率缺陷。在这些情况下，不能将边缘信号判断为透射率缺陷。根据由哪个阈值检测出透射率信号，能判断出在哪个区域发生了缺陷。

在本发明中，可以设置识别正在检查遮光部及透射部和灰调部中哪个区域的装置，由此，能够简单并准确地辨别出哪个区域发生了透射率缺陷。

本发明并不只限于上述的实施方式。

例如，如图7所示，灰调部3中的遮光图形3a为虚线型时，或如图8所示，灰调部3用半透射膜3c来构成时，也适用本发明。

本发明的缺陷检查方法及缺陷检查装置可以和比较检查方法及其装置组合使用。这种情况下，在用比较检查检测出图形形状缺陷的同时，可以通过本发明的透射率检查检测出透射率缺陷。

在上述实施例中，对于灰调掩模的灰调部检查进行了描述，但本发明并不仅限于此，例如，还可用于形成TFT沟道部的光掩模等、包含与上述灰调部相同的细微图形的光掩模。即使在这些应用中，也能进行高精度的缺陷检查而不检测疑似缺陷。

如上所述，根据本发明的灰调掩模缺陷检查方法和缺陷检查装置，可以确保灰调掩模的灰调部的透射率。

特别是，本发明的检查方法在LCD用的灰调掩模的实际应用上是必不可少的。

另外，本发明的光掩模检查方法可以对高检查标准的细微图形进行高精度(高灵敏度)的检查。

Claims (9)

1.一种缺陷检查方法，用来检查具有遮光部、透射部和灰调部的灰调掩模的缺陷，其中灰调部是调整透射量的区域，其特征在于，

使用扫描掩模内的图形所得到的透射率信号，

对于该透射率信号，设有灰调部中透射率缺陷的阈值，在超过该阈值时，判断为灰调部中发生透射率缺陷。

2.如权利要求1所述的缺陷检查方法，其特征在于，还设有遮光部及透射部中透射率缺陷的阈值，在超过该阈值时，判断为遮光部或透射部中发生透射率缺陷。

3.如权利要求1或2所述的缺陷检查方法，其特征在于，上述灰调部是形成使用灰调掩模的曝光机的分辨率界限以内的遮光图形的区域，并且将上述透射率缺陷的阈值设定为超过该灰调部中特有的噪音频带的、位于该灰调部的允许透射率的上限和下限的水平。

4.如权利要求1或2所述的缺陷检查方法，其特征在于，上述灰调部是形成可控制透射光的透射量的半透射膜区域，并且将上述透射率缺陷的阈值设定为该灰调部的允许透射率的上限和下限。

5.如权利要求1或2所述的缺陷检查方法，其特征在于，灰调掩模是用于制造LCD的掩模或用于制造显示设备的掩模。

6.一种缺陷检查装置，用来检查具有遮光部、透射部和灰调部的灰调掩模的缺陷，其中灰调部是调整透射量的区域，其特征在于，具有：

检测装置，用平行光源和受光透镜扫描掩模内形成的图形来检测透射率信号；

设定装置，对于上述透射率信号，至少设定灰调部中透射率缺陷的阈值；以及

判断装置，在超过上述阈值时，判断为灰调部中发生透射率缺陷。

7.一种包含细微图形的光掩模的缺陷检查方法，其特征在于，

所述细微图形的缺陷检查是根据基于扫描掩模内的图形所得到的透射率信号，使用根据对应细微图形区域所设定的缺陷阈值来检查出所述细微图形的缺陷。

8.如权利要求7所述的光掩模缺陷检查方法，其特征在于，上述光掩模是包含细微图形的用于制造LCD的掩模或包含细微图形的用于制造显示设备的掩模。

9.一种缺陷检查装置，用来检查包含细微图形的光掩模，其特征在于，具有：

检测装置，用平行光源和受光透镜扫描掩模内形成的图形来检测透射率信号；

设定装置，对于上述透射率信号，根据细微图形区域设定透射率缺陷阈值；

判断装置，在超过上述阈值时，判断为该细微图形区域中发生透射率缺陷。

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