JP2006162891A

JP2006162891A - ムラ欠陥検査装置及び方法、並びにフォトマスクの製造方法

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Publication number: JP2006162891A
Application number: JP2004353249A
Authority: JP
Inventors: Junichi Tanaka; 淳一田中
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2024-12-06
Also published as: CN100454511C; KR20060063732A; US7724361B2; TW200626870A; CN1786698A; KR100710721B1; JP4480009B2; US20060158642A1; TWI266861B

Abstract

【課題】ムラ欠陥を高精度に検出できるムラ欠陥検査装置を提供すること。
【解決手段】単位パターンが規則的に配列されてなる繰り返しパターンを、透明基板５２の表面５２Ａに備えたフォトマスク５０へ光を照射する光源１２と、フォトマスクからの反射光を受光して受光データとする受光器１３とを有し、この受光データを解析装置１４が解析して繰り返しパターンに発生したムラ欠陥を検出するムラ欠陥検査装置１０であって、上記光源１２は、フォトマスクにおける透明基板の裏面５２Ｂ側へ光を照射するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像デバイスを製造するためのフォトマスクにおけるパターンのムラ欠陥を検出するムラ欠陥検査装置及び方法、並びにフォトマスクの製造方法に関する。

従来、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ためのフォトマスクにおいては、表面に形成されたパターンの検査項目としてムラ欠陥検査がある。ムラ欠陥とは、規則的に配列したパターンに、意図せずに発生した異なる規則性をもつエラーであり、製造工程等において何らかの原因により発生する。

撮像デバイスや表示デバイスを製造する際に用いられるフォトマスクにおいて、フォトマスクのパターンにムラ欠陥が発生すると、そのムラ欠陥が映像デバイスのパターンに転写されるため、映像デバイスに感度ムラや表示ムラが発生して、映像デバイスの性能が低下する恐れがある。

従来、映像デバイスのパターンやフォトマスクのパターンにおけるムラ欠陥は、通常微細な欠陥が規則的に配列していることにより、個々のパターンの形状検査においては検出できない場合が多いものの、領域全体として見たときに、他の部分と異なる状態となってしまうものである。そのため、ムラ欠陥検査は、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る。

しかしながら、この目視検査は主観的な検査であるため、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る。そこで、従来、映像デバイス(例えば液晶ＴＦＴ基板など)においては、例えば、特許文献１のようなムラ欠陥検査装置が提案されている。この特許文献１のムラ欠陥検査装置は、表面にパターンが形成された基板に光を照射し、パターンのエッジ部からの散乱光を、ＣＣＤラインセンサで感知することによってムラを検出するものである。
特開平１０−３００４４７号公報

フォトマスクにあっても、上記特許文献１と同様に、単位パターンが規則的に配列されてなる繰り返しパターンを、透明基板５２（図８）の表面５２Ａに備えたフォトマスク５０へ光源６２から斜め下方に向かって光を照射し、受光器６３が、フォトマスク５０の繰り返しパターンからの反射光を受光して受光データとし、この受光データを解析装置６４が解析することで、上記繰り返しパターンに発生したムラ欠陥を検出するムラ欠陥検査装置を想定することができる。

尚、この図８において、符号５５は、フォトマスク５０の透明基板５２における表面５２Ａに上記繰り返しパターンが形成されてなるチップである。また、この透明基板５２の表面５２Ａには、上記繰り返しパターンを塵埃から保護するペリクル膜５６がペリクルフレーム５７を用いて装着されている。更に、フォトマスク５０は、透明基板５２の裏面５２Ｂをステージ６１に接触して当該ステージ６１に載置されている。

ところが、図８に示すようなムラ欠陥検査装置では、次のような課題が考えられる。
まず、図４（Ｂ）に示すように、受光器６３がフォトマスク５０の繰り返しパターンにおける単位パターンのエッジ部にて散乱して反射したパターン情報を有する光６５を受光する他、上記繰り返しパターンの単位パターン間を通過して透明基板５２の裏面５２Ｂにて反射したパターン情報を有する光６６をも受光してしまう。このため、この受光器６３からの受光データを解析する解析装置６４が、ムラ欠陥を高精度に検出できない恐れがある。

次に、図５（Ｂ）に示すように、ペリクル膜５６にて保護されたフォトマスク５０の繰り返しパターンへ光源６２から斜め下方に向かって光を照射すると、この繰り返しパターンには、光源６２からの照射光がペリクルフレーム５７に遮られて、受光器６３が反射光を受光できない領域が発生し、ムラ欠陥を高精度に検出できない恐れがある。

また、図６（Ｂ）に示すように、光源６２からの光がペリクル膜５６を通過して、繰り返しパターンにおける単位パターンのエッジ部で反射し、再びペリクル膜５６を通過する際に、このペリクル膜５６の透過率の影響で光強度が低下し、受光器６３による受光データのコントラストが低下して、ムラ欠陥を高精度に検出できない恐れがある。

更に、図７（Ｂ）に示すように、ステージ６１が透明基板５２の裏面５２Ｂに接触してフォトマスク５０を支持しているため、透明基板５２の板厚にばらつきがあると、この透明基板５２において繰り返しパターンが形成された表面５２Ａの位置がステージ６１に対して変動してしまう。このため、受光器６３におけるフォーカス面を、フォトマスク５０毎に透明基板５２の表面５２Ａの位置に対応して調整しなければならない。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、ムラ欠陥を高精度に検出できるムラ欠陥検査装置及び方法、並びにフォトマスクの製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明に係るムラ欠陥検査装置は、単位パターンが規則的に配列されてなる繰り返しパターンを、透光性基板の表面に備えた被検査体へ光を照射する光源と、上記被検査体からの反射光または透過光を受光して受光データとする受光器とを有し、この受光データを解析して上記繰り返しパターンに発生したムラ欠陥を検出するムラ欠陥検査装置であって、上記光源は、上記被検査体における上記透光性基板の裏面側へ光を照射することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明に係るムラ欠陥検査装置は、請求項１に記載の発明において、上記被検査体を載置して支持するステージは、上記被検査体における透光性基板の表面に接触して当該被検査体を支持することを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明に係るムラ欠陥検査装置は、請求項１または２に記載の発明において、上記被検査体における透光性基板の表面には、繰り返しパターンを被覆して保護するペリクル膜が設けられたことを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明に係るムラ欠陥検査装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、上記被検査体が、映像デバイスを製造するためのフォトマスクであることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明に係るムラ欠陥検査方法は、単位パターンが規則的に配列されてなる繰り返しパターンを、透光性基板の表面に備えた被検査体へ光を照射し、上記被検査体からの反射光または透過光を受光して受光データとし、この受光データを解析して上記繰り返しパターンに発生したムラ欠陥を検出するムラ欠陥検査方法であって、上記被検査体における上記透光性基板の裏面側から、当該被検査体へ光を照射することを特徴とするものである。

請求項６に記載の発明に係るフォトマスクの製造方法は、透光性基板上に所定の遮光膜パターンを備えたフォトマスクを製造するフォトマスクの製造方法において、上記透光性基板上に、多数の単位パターンが規則的に配列された繰り返しパターンからなる遮光膜パターンを形成する遮光膜パターン形成工程と、上記繰り返しパターンに発生したムラ欠陥を、請求項５に記載のムラ欠陥検査方法を実施して検査するムラ欠陥検査工程と、を有することを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、光源が、被検査体における透光性基板の裏面側へ光を照射することから、受光器が繰り返しパターンからの反射光を受光する場合、この受光器は、繰り返しパターンの単位パターンのエッジ部にて散乱して反射したパターン情報を有する反射光を受光し、他のパターン情報を有する光を受光しないので、被検査体の繰り返しパターンに発生したムラ欠陥を高精度に検出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、被検査体を載置して支持するステージが、被検査体において繰り返しパターンが形成される透光性基板の表面に接触して当該被検査体を支持することから、透光性基板の板厚がばらつく場合にも、ステージに対する繰り返しパターンの位置が一定となるので、この繰り返しパターンの反射光を受光する受光器のフォーカス面を一定とすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、被検査体における透光性基板の表面に、繰り返しパターンを被覆して保護するペリクル膜が設けられた場合にも、光源からの光が上記ペリクル膜を通過することがないので、このペリクル膜によって光強度が低下することがなく、従って、受光器による受光データのコントラストの低下を防止できると共に、ペリクル膜を支持するペリクルフレームによって光が遮られる事態を回避できる。

請求項５または６に記載の発明によれば、被検査体における透光性基板の裏面側から当該被検査体へ光を照射することから、繰り返しパターンの単位パターンのエッジ部にて散乱して反射したパターン情報を有する反射光が受光され、他のパターン情報を有する光が受光されないので、被検査体の繰り返しパターンに発生したムラ欠陥を高精度に検出することができる。

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、本発明に係るムラ欠陥検査装置の一実施の形態を示す側断面図である。図２は、図１のII矢視図である。

これらの図１及び図２に示すムラ欠陥検査装置１０は、被検査体としてのフォトマスク５０における透光性基板としての透明基板５２の表面に形成された繰り返しパターン５１（図３）に発生するムラ欠陥を検出するものであり、ステージ１１、光源１２、受光器１３及び解析装置１４を有して構成される。上記フォトマスク５０は、映像デバイスを製造するための露光マスクである。

ここで、映像デバイスは、多数の画素パターンが最終的に画像処理または画面表示されるようなデバイスであり、撮像デバイスと表示デバイスが挙げられる。撮像デバイスはＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＶＭＩＳなどの固体撮像装置が代表的なものである。また、表示デバイスは、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表示装置が代表的なものである。従って、撮像デバイスの撮像面を形成する上記画素パターンは、具体的には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの受光部を形成する繰り返しパターンである。また、表示デバイスの表示面を形成する画素パターンは、具体的には、液晶表示パネルの薄膜トランジスタや対向基板、カラーフィルタなどの繰り返しパターンである。

上記フォトマスク５０は、ガラスなどの透明基板５２の表面５２Ａ上にクロム膜などの遮光膜が部分的に除去されて形成された遮光膜パターンからなる所望の繰り返しパターン５１（図３）を有するものである。この繰り返しパターン５１は、上記映像デバイスの多数の画素パターンをリソグラフィー法を用いて転写するのに用いられるパターンであり、画素パターンに対応して多数の単位パターン５３が規則的に配列されて構成される。図１及び図２における符号５５は、繰り返しパターン５１が形成されてなるチップを示し、フォトマスク５０に例えば５×５個程度設けられる。

上記フォトマスク５０には、更に、繰り返しパターン５１を被覆して、この繰り返しパターン５１を塵埃から保護するペリクル膜５６が、透明基板５２の表面５２Ａに設けられている。このペリクル膜５６は、透光性を備えた例えばニトロセルロースなどの材質から成り、枠形状のペリクルフレーム５７の上面に張設される。このペリクルフレーム５７の下面が、透明基板５２の表面５２Ａにおいてチップ５５の周囲に固着されて、ペリクル膜５６がフォトマスク５０に装着される。

上記フォトマスク５０の製造方法は、多数の単位パターン５３が規則的に配列された繰り返しパターン５１からなる遮光膜パターンを形成する遮光膜パターン形成工程と、繰り返しパターン５１に発生したムラ欠陥を、ムラ欠陥検査装置１０を用いたムラ欠陥検査方法を実施して検査するムラ欠陥検査工程とを有するものである。

遮光膜パターン形成工程は、まず、透明基板５２の表面５２Ａ上に遮光膜を形成し、その遮光膜上にレジスト膜を形成する。次に、このレジスト膜に描画機における電子線またはレーザのビームを照射して描画を施し、所定のパターンを露光する。次に、描画部と非描画部を選択的に除去して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し、この遮光膜に、多数の単位パターン５３(図３)からなる繰り返しパターン５１を形成して遮光膜パターンを形成する。

上述の遮光膜パターン形成工程では、電子線またはレーザのビームの走査により、レジスト膜に描画を施す際に、ビームのスキャン幅やビームの径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、これが前記ムラ欠陥発生の原因となっている。

さて、図１に示すムラ欠陥検査装置１０における前記ステージ１１は、フォトマスク５０を載置する台である。このステージ１１は、図２に示すように、例えば四角枠形状のプレートであり、上面１１Ａがフォトマスク５０における透明基板５２の表面５２Ａに接触することで、このフォトマスク５２を、透明基板５２の裏面５２Ｂを上方にして載置して支持する。

また、前記光源１２は、図１に示すように、ステージ１１の一方側斜め上方に配置されて、フォトマスク５０における透明基板５２の裏面５２Ｂへ斜め上方から光を照射するものである。この光源１２からの光は、フォトマスク５０の透明基板５２を透過し、この透明基板５２の表面５２Ａに形成された繰り返しパターン５１へ至る。

前記受光器１３は、ステージ１１の他方側斜め上方に配置されて、フォトマスク５０の繰り返しパターン５１から反射された反射光、特に、繰り返しパターン５１における単位パターン５３のエッジ部にて散乱された散乱光を斜め上方で受光して受光データに変換するものである。例えば、この受光器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る。受光器１３により変換された受光データにおいては、フォトマスク５０の繰り返しパターン５１にムラ欠陥が生じていると、受光データの規則性に乱れが生じる。従って、前記解析装置１４によって、この受光データを解析することによりムラ欠陥が検出される。

フォトマスク５０の製造方法における前記ムラ欠陥検査工程は、ムラ欠陥検査装置１０の光源１２からフォトマスク５０の繰り返しパターン５１へ光を照射し、繰り返しパターン５１の単位パターン５３のエッジ部にて散乱した散乱光を受光器１３が受光し、受光データを解析装置１４が解析する、ムラ欠陥検査装置１０を用いたムラ欠陥検査方法を実施することによって、フォトマスク５０の繰り返しパターン５１に発生したムラ欠陥を検査（検出）する。

従って、上記実施の形態によれば、次の効果（１）〜（４）を奏する。
（１）図４（Ａ）に示すように、光源１２が、フォトマスク５０における透明基板５２の裏面５２Ｂ側へ光を照射することから、受光器１３は、フォトマスク５０における繰り返しパターン５１の単位パターン５３のエッジ部で散乱して反射したパターン情報を有する反射光１５を受光し、他のパターン情報を有する光、つまり、図４（Ｂ）に示すように、繰り返しパターン５１の単位パターン５３間を通過して透明基板５２の裏面５２Ｂにて反射したパターン情報を有する光６６を受光することがない。尚、受光器１３は、透明基板５２の裏面５２Ｂで反射した光１６を受光するが、この光１６にはパターン情報が含まれていないため、ムラ欠陥の検出に影響を及ぼすことがない。従って、受光器１３が受光して変換した受光データを解析装置１４が解析することによって、繰り返しパターン５１に発生したムラ欠陥を高精度に検出することができる。

（２）図５（Ａ）に示すように、フォトマスク５０における透明基板５２の表面５２Ａに、繰り返しパターン５１を被覆して保護するペリクル膜５６がペリクルフレーム５７によって装着されている場合に、光源１２からフォトマスク５０へ斜め下方に光が照射される場合にも、ペリクルフレーム５７によって光源１２からの光が遮られることがなく、フォトマスク５０における全ての繰り返しパターン５１へ光が照射されるので、この繰り返しパターン５１にて発生したムラ欠陥を高精度に検出できる。

（３）図６（Ａ）に示すように、フォトマスク５０における透明基板５２の表面５２Ａに、繰り返しパターン５１を被覆して保護するペリクル膜５６がペリクルフレーム５７によって装着されている場合でも、光源１２からの光がペリクル膜５６を通過することがない。この結果、光源１２から繰り返しパターン５１へ向かう照射光の強度と、繰り返しパターン５１から受光器１３へ向かう反射光の強度とがペリクル膜５６によって低下することがないので、受光器１３が受光して変換した受光データのコントラストが低下せず、このため、繰り返しパターン５１に発生したムラ欠陥を高精度に検出することができる。

（４）図７（Ａ）に示すように、フォトマスク５０を載置して支持するステージ１１が、フォトマスク５０において繰り返しパターン５１が形成される透明基板５２の表面５２Ａに接触して当該フォトマスク５０を支持することから、透明基板５２の板厚にばらつきがある場合であっても、フォトマスク５０における繰り返しパターン５１のステージ１１に対する位置（つまり、透明基板５２における表面５２Ａのステージ１１に対する位置）が一定となる。この結果、繰り返しパターン５１からの反射光を受光する受光器１３のフォーカス面を一定にすることができるので、ムラ欠陥検査作業の作業性を向上させることができる。

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ムラ欠陥検査装置１０における受光器１３は、フォトマスク５０における繰り返しパターン５１の単位パターン５３のエッジ部で散乱された光を受光するものを述べたが、このフォトマスク５０の繰り返しパターン５１における単位パターン５３間を透過する透過光、特にこの透過光のうち、単位パターン５３のエッジ部で回析された回析光を受光してもよい。

また、本実施の形態では、フォトマスク５０にペリクル膜５６が装着されるものを述べたが、このペリクル膜５６が装着されないものに対しても本発明を適用できる。

本発明に係るムラ欠陥検査装置の一実施の形態を示す側断面図である。図１のII矢視図である。図２のフォトマスクにおける繰り返しパターンを示す平面図である。図１のムラ欠陥検査装置によるムラ欠陥検査状況を、図８の比較例とともに示す部分側断面図である。図１のムラ欠陥検査装置によるムラ欠陥検査状況を、図８の比較例とともに示す部分側断面図である。図１のムラ欠陥検査装置によるムラ欠陥検査状況を、図８の比較例とともに示す部分側断面図である。図１のムラ欠陥検査装置によるムラ欠陥検査状況を、図８の比較例とともに示す部分側断面図である。図４（Ｂ）〜図７（Ｂ）のムラ欠陥検査装置（比較例）を示す斜視図である。

符号の説明

１０ムラ欠陥検査装置
１１ステージ
１２光源
１３受光器
１４解析装置
５０フォトマスク（被検査体）
５１繰り返しパターン
５２透明基板（透光性基板）
５２Ａ透明基板の表面
５２Ｂ透明基板の裏面
５３単位パターン
５６ペリクル膜
５７ペリクルフレーム

Claims

単位パターンが規則的に配列されてなる繰り返しパターンを、透光性基板の表面に備えた被検査体へ光を照射する光源と、上記被検査体からの反射光または透過光を受光して受光データとする受光器とを有し、この受光データを解析して上記繰り返しパターンに発生したムラ欠陥を検出するムラ欠陥検査装置であって、
上記光源は、上記被検査体における上記透光性基板の裏面側へ光を照射することを特徴とするムラ欠陥検査装置。
上記被検査体を載置して支持するステージは、上記被検査体における透光性基板の表面に接触して当該被検査体を支持することを特徴とする請求項１に記載のムラ欠陥検査装置。
上記被検査体における透光性基板の表面には、繰り返しパターンを被覆して保護するペリクル膜が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のムラ欠陥検査装置。
上記被検査体が、映像デバイスを製造するためのフォトマスクであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のムラ欠陥検査装置。
単位パターンが規則的に配列されてなる繰り返しパターンを、透光性基板の表面に備えた被検査体へ光を照射し、上記被検査体からの反射光または透過光を受光して受光データとし、この受光データを解析して上記繰り返しパターンに発生したムラ欠陥を検出するムラ欠陥検査方法であって、
上記被検査体における上記透光性基板の裏面側から、当該被検査体へ光を照射することを特徴とするムラ欠陥検査方法。
透光性基板上に所定の遮光膜パターンを備えたフォトマスクを製造するフォトマスクの製造方法において、
上記透光性基板上に、多数の単位パターンが規則的に配列された繰り返しパターンからなる遮光膜パターンを形成する遮光膜パターン形成工程と、
上記繰り返しパターンに発生したムラ欠陥を、請求項５に記載のムラ欠陥検査方法を実施して検査するムラ欠陥検査工程と、を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。