JP2007271425A - パターン欠陥検査装置、パターン欠陥検査方法、及びフォトマスクの製造方法 - Google Patents

パターン欠陥検査装置、パターン欠陥検査方法、及びフォトマスクの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】被検査体の表面の、複雑な形状の単位パターンからなる繰り返しパターンに生じた欠陥を良好に検出できると共に、被検査体を支持するステージを含む装置構成を容易化できること。
【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表面に備えたフォトマスク５０の、上記繰り返しパターンに発生した欠陥を検査するパターン欠陥検査装置１０であって、フォトマスク５０の分割検査領域５８に所望の入射角で光を照射する光源装置１２と、上記フォトマスクを支持する支持面を備えたステージと、上記フォトマスクの繰り返しパターンからのｎ次回折光を受光する観察装置１３と、上記フォトマスクへ異なる方向から光を照射するために、光源装置のコリメータレンズ１９をステージの支持面と平行な面内で所定角度回転させる回転装置１６とを有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検査体における繰り返しパターンの欠陥を検査するパターン欠陥検査装置及びパターン欠陥検査方法、並びにこれらの欠陥検査を実施してフォトマスクを製造するフォトマスクの製造方法に関する。
従来、被検査体としてのデバイス、或いは、この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欠陥を検査する必要がある。このパターンの欠陥には、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が含まれる。これはムラ欠陥とも称され、製造工程等において何らかの原因により発生する。
特に、表示デバイスにおいて上記欠陥が存在すると表示ムラが発生し、デバイス性能の低下につながる恐れがある。この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も、フォトマスクのパターンに欠陥が発生すると、その欠陥が表示デバイスのパターンに転写されるため、表示デバイスの性能が低下する恐れがある。
従来、上述のような表示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、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、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ため、欠陥検査装置の自動化が望まれていた。
目視の斜光検査を自動化した装置としては、例えば、半導体ウエハのマクロ検査装置がその一つである。例えば、特許文献１には、半導体ウエハ上の周期的構造(繰り返しパターン)に所望の波長の光を照射する光源と、基板の表面からの回折光を受光するカメラと、このカメラによって撮影した画像データと無欠陥の基準データとを比較することによって欠陥を検出するための検出手段と、を有する装置が開示されている。このマクロ検査装置は、焦点のオフセット、ウエハの下面にゴミ（粒子）が存在してウエハ上下位置が変動することによるデフォーカス、ウエハの現像／エッチング／剥離工程に起因する半導体ウエハの構造における表面欠陥を、ウエハ全面を単一視野に収めて検査するというものである。
特開平９‐３２９５５５号公報
このように、半導体ウェハの繰り返しパターンからの回折光を用いて当該繰り返しパターンの欠陥を検査する場合、上記半導体ウェハを、当該半導体ウェハを支持する支持面内において回転させる必要がある。これは、繰り返しパターンを構成する単位パターンの形状が単純な直線形状ではなく、２次元形状を有する場合があることから、上述のように半導体ウェハを回転させることにより繰り返しパターンへ異なった方向から光を照射して、この繰り返しパターンの欠陥を良好に検査するためである。
特許文献１での被検査体は半導体ウェハが対象であり、この半導体ウェハはそのサイズが直径２００ｍｍ、最大でも直径３００ｍｍ程度である。しかも、当該特許文献１に記載の欠陥検査装置では、図７に示すように、この半導体ウェハ１００の全面をカメラの単一視野１０４で検査しており、半導体ウェハ１００は、その中心がステージ１０１の回転中心１０２と一致するように当該ステージ１０１に支持されて回転される。従って、半導体ウェハ１００を支持するステージ１０１のサイズは、半導体ウェハ１００のサイズとほぼ等しく設定される。
ところで、液晶パネルなどの表示デバイスや、この液晶パネル製造用のフォトマスクにあっては、一辺が１ｍを超え、更には２ｍを超える大型の基板１０３（図８）が存在する。このような大型基板１０３における繰り返しパターンの欠陥を特許文献１に記載の欠陥検査装置を用いて検査しようとする場合には、次のような種々の課題が存在する。
まず第一に、上述のような大型基板１０３の全面を単一視野で検査することはできないため、大型基板１０３の検査領域を、単一視野１０４を単位とする複数の分割検査領域１０５に分割し、各分割検査領域１０５内での欠陥検査毎にステージ１０１を回転させて、繰り返しパターンに存在する欠陥を検査する。しかし、この場合、大型基板１０３の端部に位置する分割検査領域１０５において欠陥を検査するときには、この大型基板１０３を回転させたときの回転範囲１０６は、当該大型基板１０３の対角線１０７を回転半径とする円となり、ステージ１０１は、この回転範囲１０６とほぼ等しいサイズが必要となる。更に、ステージ１０１に重量の大きな大型基板１０３が支持されることになるので、このステージ１０１において重量が偏在してしまう。従って、大型基板１０３に撓みが生じて検査精度に悪影響を及ぼすことのないように基板を支持しつつ、ステージを回転駆動させることは、装置構成上、複雑且つ困難である。
また、大型基板１０３を回転させ、分割検査領域１０５を撮影するカメラを回転させない場合には、図９（Ａ）に示すように、大型基板１０３の検査領域を分割する分割検査領域１０５は、例えば１９個必要になり、検査時間が長時間となってしまう。この場合、カメラにより撮影された各分割検査領域１０５の画像は、図９（Ｂ）に示すように、画像処理によって正規位置に回転して修正されることになるが、分割検査領域１０５の数が多いため画像処理に時間を要し、これも検査時間を長時間とする一因になっている。
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、被検査体の表面の、複雑な形状の単位パターンからなる繰り返しパターンに生じた欠陥を良好に検出できると共に、被検査体を支持するステージを含む装置構成を容易化できるパターン欠陥検査装置、パターン欠陥検査方法、及びフォトマスクの製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、被検査体の検査領域を分割して検査する場合には、分割検査領域の数を最小化して、被検査体の繰り返しパターンに生じた欠陥の検査時間を短縮できるパターン欠陥検査装置、パターン欠陥検査方法、及び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パターン欠陥検査装置は、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表面に備えた被検査体の、上記繰り返しパターンに発生した欠陥を検査するパターン欠陥検査装置であって、上記被検査体の検査領域に所望の入射角で光を照射する光源手段と、上記被検査体を支持する支持面を備えたステージと、上記被検査体の上記繰り返しパターンからの回折光を受光する観察手段と、上記被検査体へ異なる方向から光を照射し、または／及び上記被検査体からの回折光を異なる方向から受光するために、上記光源手段と上記観察手段の少なくとも一方を上記ステージに対し所定角度回転させる回転手段と、を有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パターン欠陥検査装置は、請求項１に記載の発明において、上記回転手段は、光源手段と観察手段の少なくとも一方を、ステージの支持面と平行な面内で所定角度回転させるよう構成された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パターン欠陥検査装置は、請求項１または２に記載の発明において、上記ステージの支持面に対して垂直に、または所定の角度をもって対向する位置に観察手段が配置され、上記支持面に対して斜めに光を照射する位置に光源手段が配置され、上記回転手段が、上記光源手段を上記支持面と平行な面内で所定角度回転させるよう構成さ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パターン欠陥検査装置は、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表面に備えた被検査体の、上記繰り返しパターンに発生した欠陥を検査するパターン欠陥検査装置であって、上記被検査体の検査領域に所望の入射角で光を照射する光源手段と、上記被検査体を支持する支持面を備えたステージと、上記被検査体の上記繰り返しパターンからの回折光を受光する観察手段とを有し、上記被検査体へ異なる方向から光を照射し、または上記被検査体からの回折光を異なる方向から受光するために、上記光源手段と上記観察手段の少なくとも一方が、上記ステージに対し複数個設置された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パターン欠陥検査装置は、請求項４に記載の発明において、上記光源手段と上記観察手段の少なくとも一方は、ステージの支持面と平行な面内に複数個設置された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パターン欠陥検査装置は、請求項４または５に記載の発明において、上記観察手段は、ステージの支持面に対し垂直方向に対向する位置に１個配置され、上記光源手段は、上記支持面と平行な面内に複数の光源を配置して構成されたことを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明に係るパターン欠陥検査装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、上記観察手段は、被検査体からの回折光のうち、０次よりも絶対値の大きな次数の回折光を受光することを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明に係るパターン欠陥検査方法は、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表面に備えた被検査体をステージの支持面に支持し、このステージに支持された上記被検査体の検査領域に光源手段から所望の入射角で光を照射し、この照射によって上記被検査体の上記繰り返しパターンから生ずる回折光を観察手段により受光し、この受光した回折光から、上記繰り返しパターンに発生した欠陥に起因する回折光を検出して、当該欠陥を検査するパターン欠陥検査方法において、上記被検査体へ複数の異なる方向から光を照射し、または回折光を複数の異なる方向から受光するために、上記光源手段と上記観察手段の少なくとも一方を、上記ステージの支持面と平行な面内の複数位置に配置して前記欠陥を検査することことを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明に係るパターン欠陥検査方法は、請求項８に記載の発明において、上記光源手段と上記観察手段の少なくとも一方を、ステージの支持面に平行な面内で所定角度回転させて当該面内の複数位置に配置することを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明に係るパターン欠陥検査方法は、請求項８に記載の発明において、上記光源手段と上記観察手段の少なくとも一方を、ステージの支持面に平行な面内に複数個設置して当該面内の複数位置に配置することを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明に係るパターン欠陥検査方法は、請求項８乃至１０のいずれかに記載の発明において、上記被検査体からの回折光のうち、０次よりも絶対値の大きな次数の回折光を観察手段が受光することを特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明に係るフォトマスクの製造方法は、基板上に遮光膜パターンを形成して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、
請求項８乃至１１のいずれかに記載の欠陥検査を行う工程を含むことを特徴とするものである。
請求項1、２、３、８、９、１０または１２に記載の発明によれば、被検査体へ異なる方向から光を照射し、または／及び被検査体からの回折光を異なる方向から受光するために、光源手段と観察手段の少なくとも一方をステージに対し所定角度回転させる態様を含む。このことから、被検査体の表面における繰り返しパターンを構成する単位パターンが複雑な形状であっても、この繰り返しパターンに生じた欠陥を回折光を用いて良好に検出することができる。
また、被検査体へ異なる方向から光を照射し、または／及び被検査体からの回折光を異なる方向から受光するために、光源手段と観察手段の少なくとも一方をステージに対し所定角度回転させ、被検査体を支持するステージを回転させる必要がない。このため、被検査体の一辺が１ｍを超える大型基板の場合にも、ステージの大型化を回避でき、大型で重量の大きな被検査体を回転駆動する装置上の問題を回避できるなど、ステージを含む装置構成を容易化できる。
光源手段をステージに対して所定角度回転させる場合には、被検査体の検査領域を分割して検査する際に、検査領域の辺に沿って分割検査領域を設定できるので、分割検査領域の数を最小化できる。この結果、被検査体の繰り返しパターンに生じた欠陥の検査時間を短縮できる。
請求項４、５、６又は８に記載の発明によれば、被検査体へ異なる方向から光を照射し、または被検査体からの回折光を異なる方向から受光するために、光源手段と観察手段の少なくとも一方がステージに対し複数個設置される態様が含まれる。このことから、被検査体の表面における繰り返しパターンを構成する単位パターンが複雑な形状であっても、この繰り返しパターンに生じた欠陥を回折光を用いて良好に検出することができる。
また、被検査体へ異なる方向から光を照射し、または／及び被検査体からの回折光を異なる方向から受光するために、光源手段と観察手段の少なくとも一方がステージに対し複数個設置され、被検査体を支持するステージを回転させる必要がない。このため、被検査体の基準長が１ｍを超える大型の場合にも、ステージの大型化を回避でき、大型で重量の大きな被検査体を支持して回転駆動することを回避できるなど、ステージを含む装置構成を容易化できる。
光源手段がステージに対し複数個設置された場合には、被検査体の検査領域を分割して検査する際に、検査領域の辺に沿って分割検査領域を設定できるので、分割検査領域の数を最小化できる。この結果、被検査体の繰り返しパターンに生じた欠陥の検査時間を短縮できる。
請求項７または１１に記載の発明によれば、被検査体の繰り返しパターンに生じた欠陥の情報を含む回折光を観察手段が受光することで、上記欠陥を良好に検査することができる。
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。
［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図５）
図１は、本発明に係るパターン欠陥検査装置における第１の実施の形態を示す概略斜視図である。図２は、図１のパターン欠陥検査装置を示す概略側面図である。
これらの図１及び図２に示すパターン欠陥検査装置１０は、被検査体としてのフォトマスク５０の表面に形成された繰り返しパターン５１に発生した欠陥を検査するものであり、ステージ１１、光源手段としての光源装置１２、観察手段としての観察装置１３、この観察装置１３に備えられた受光光学系１４、回転手段としての回転装置１６を有して構成される。
ここで、フォトマスク５０は、例えば液晶表示装置（特にFlat Panel Display：ＦＰＤ）、プラズマ表示装置、ＥＬ表示装置、ＬＥＤ表示装置、ＤＭＤ表示装置などの表示デバイスを製造する際に用いられる露光用マスクである。
次に、被検査体であるフォトマスク５０について説明する。このフォトマスク５０は、通常、合成石英ガラス基板等の透明基板上にクロム膜等の遮光膜が設けられ、この遮光膜が所望のパターンとなるように部分的に除去されて遮光膜パターンが形成されたものである。本実施形態において検査されるフォトマスク５０は、単位パターン５３が規則的に配列して構成された繰り返しパターン５１が、その表面に形成されている。
このフォトマスク５０は、図５に示すように、互いに直交する辺Ｌ１、Ｌ２の少なくとも一方が１ｍを越す大型フォトマスクである。また、図２に示すように、このフォトマスク５０における繰り返しパターン（画素パターン）５１のピッチ（画素ピッチ）ｄは、例えば５０〜１０００μｍ程度である。
一般的に、この種のフォトマスク５０の製造方法としては、まず、透明基板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、このレジスト膜に描画機における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、この遮光膜に繰り返しパターン(遮光膜パターン)５１を形成し、最後に、残存レジストを除去してフォトマスク５０を製造する。
上述の製造工程では、レーザのビームの走査により、レジスト膜に直接描画を施す際に、スキャン走査精度や、ビームの径やスキャン幅に依存して生ずる繋ぎ目に起因して、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、これが繰り返しパターン５１における前記欠陥発生の一因となっている。その他、種々の原因で規則性のあるパターン欠陥が生じることがある。
この欠陥の一例を図４に示す。この図４では、欠陥領域を符号５４で示す。図４（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５１における単位パターン５３の間隔が部分的に異なってしまうことによる欠陥を示す。図４（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５１における単位パターン５３の位置が、他の単位パターン５３に対しずれてしまうことによる欠陥を示す。これらの図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す欠陥を座標位置変動系の欠陥と称する。また、図４（Ｃ）及び（Ｄ）は、描画機のビーム強度がばらつくこと等によって、繰り返しパターン５１の単位パターン５３が部分的に細くなったり、太くなる欠陥であり、これらの欠陥を寸法変動系の欠陥と称する。
さて、図１及び図２に示すパターン欠陥検査装置１０における前記ステージ１１は、フォトマスク５０を支持する支持面を備えた台である。このステージ１１は、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能なＸ−Ｙステージとすることで、フォトマスク５０の各分割検査領域５８(後述)を所定位置に設定することができる。
光源装置１２は、高輝度（照度が３０００００Ｌｘ以上）で、平行性が高い（平行度が２°以内）の光源を用いる。このような条件を満足することができる光源としては、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプが好ましい。
この光源装置１２は、上記光源を収納した装置本体１７からライトガイド１８を経てコリメータレンズ１９へ光を導くものであり、ステージ１１の下方に配置される。この光源装置１２は、ステージ１１の支持面に支持されたフォトマスク５０の表面の、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へ斜め下方から所望の入射角θｉで光を照射する。
観察装置１３は、例えば対物レンズを備えたＣＣＤカメラを撮像装置として用いることができ、ステージ１１における支持面に対し垂直方向に対向する位置に、または支持面に対して所定角度で対向する位置に配置される。観察装置１３は、受光光学系１４にて受光された、フォトマスク５０を透過した光の回折光を受光し、ＣＣＤカメラに画像情報として取り込む。受光光学系１４を備えた観察装置１３が、ステージ１１における支持面に対し垂直方向に対向する位置に配置される場合には、斜めに配置されることにより受光光学系１４の対物レンズとフォトマスク５０との距離が均一にならず、面内で遠近感が生じて、本来均一な寸法の繰り返しパターン像が不均一になったり、面内でフォーカスがずれるという問題を低減できる。
上記観察装置１３は、フォトマスク５０を透過した光の回折光のうち、０次よりも絶対値の大きな次数の回折光を受光する。ここで、繰り返しパターン５１を備えたフォトマスク５０へ照射される照射光（入射光）と、繰り返しパターン５１からの回折光との間には、図２及び図３に示すように、繰り返しパターン５１のピッチをｄ、入射角をθｉ、次数がｎのｎ次回折光の回折角をθｎ、入射光の波長λとしたとき、次の関係式（１）が成立する。
ｄ（ｓｉｎθｎ±ｓｉｎθｉ）＝ｎλ …（１）
０次回折光（直接光）は、微細な欠陥情報が相対的に極めて少なく、０次よりも絶対値の大きな次数の回折光ほど微細な欠陥情報が相対的に多く含まれることから、微細欠陥情報を得ためには、前述のごとく、０次回折光よりも絶対値の大きな次数の回折光(ｎ次回折光)を観察装置１３が受光する必要がある。また、回折次数ｎは、繰り返しパターン５１のピッチｄに基づいて決定される。従って、式（１）から、繰り返しパターン５１の所定のピッチｄに対し、観察装置１３が所定のｎ次回折光を受光するために、ｎ次回折光の方向（ｎ次回折角θｎ）や入射光の波長λ、入射角θｉが適宜変更して設定される。尚、図２及び図３中におけるｎ次回折角θｎは、−１次回折光の回折角を示している。
また、観察装置１３がＣＣＤカメラ等のカメラを撮像装置として用いることにより、このＣＣＤカメラより取り込まれた画像を表示画面に表示させることができ、また、その画像を画像データとして解析装置（図示せず）により解析させることができる。このＣＣＤカメラは、２次元の画像を撮影するエリアカメラである。また、この観察装置１３に接眼レンズを装備してもよい。
観察装置１３にて得られた画像データは、図示しない解析装置へ送信される。この解析装置は、観察装置１３からの画像データそのものに閾値を設けるなどによって、フォトマスク５０における繰り返しパターン５１の欠陥を顕在化して検査する。
ところで、図２及び図３に示すフォトマスク５０における繰り返しパターン５１の単位パターン５３は、単なる直線形状ではなく、２次元的に複雑な形状の場合がある。このような場合には、フォトマスク５０の繰り返しパターン５１へ照射される光を、当該フォトマスク５０と平行な面内において所定角度ずらした位置からも再度照射し、回折光を受光して、繰り返しパターン５１の欠陥を検査する必要がある。そのため、本実施の形態のパターン欠陥検査装置１０には、ステージ１１上のフォトマスク５０へ異なる方向から光を照射するために、光源装置１２のコリメータレンズ１９をステージ１１の支持面と平行な面内で所定角度回転させる前記回転装置１６が設置されている。
また、フォトマスク５０は、図１及び図５に示すように、互いに直交する辺Ｌ１、Ｌ２の少なくとも一方が１ｍを超える大型基板であるため、欠陥検査においては、フォトマスク５０の検査領域５７を分割し、各分割検査領域５８毎に光を照射し、回折光を受光して欠陥を検査する必要がある。これらの分割検査領域５８は、フォトマスク５０の互いに直交する辺Ｌ１、Ｌ２に沿って並設される。前記ステージ１１は、支持されたフォトマスク５０の各分割検査領域５８を観察装置１３の真下（各分割検査領域５８の中央位置と、受光光学系１４における対物レンズの光軸とが一致する位置）に位置付けるようにフォトマスク５０をＸ方向、Ｙ方向に移動させる。
上記回転装置１６は、具体的には、各分割検査領域５８における中央位置に頂点が位置付けられ、ステージ１１の支持面に平行な面に底面が位置付けられた円錐の側面に沿って、コリメータレンズ１９から照射される光を所定角度回転させ、コリメータレンズ１９を複数位置に配置可能とするものである。上記円錐の中心軸にコリメータレンズ１９の回転軸２０が一致し、この回転軸２０と観察装置１３の光軸２１とが一致して設定される。また、コリメータレンズ１９から照射される光の照射範囲２２は、フォトマスク５０の単一の分割検査領域５８を含むサイズに設定される。
上記回転装置１６は、例えば回転軸２０に一致して駆動軸を設け、この駆動軸から、一端にコリメータレンズ１９が設置されたアームを延設させ、駆動軸をモータなどにより所定角度回転可能に構成したものである。尚、図１中の符号２３は、コリメータレンズ１９からの入射光の光軸を示す。
上述のようなパターン欠陥検査装置１０を用いてフォトマスク５０における繰り返しパターン５１（遮光膜パターン）に生じた欠陥を検査する場合には、まず、フォトマスク５０をステージ１１の支持面に支持し、このステージ１１によりフォトマスク５０をＸ方向及びＹ方向に移動させて、当該フォトマスク５０の任意の分割欠陥領域５８を観察装置１３の真下に設定する。
次に、光源装置１２のコリメータレンズ１９からフォトマスク５０の上記任意の分割検査領域５８へ所望の入射角θｉで光を照射し、フォトマスク５０からの回折光のうち、０次よりも絶対値の大きな次数の回折光（ｎ次回折光）を観察装置１３が受光して、当該分割検査領域５８における画像データを取得する。この画像データから、解析装置は当該分割検査領域５８における繰り返しパターン５１の欠陥を検査する。
次に、回転装置１６により光源装置１２のコリメータレンズ１９を、ステージ１１の支持面と平行な面内で所定角度回転させ、この位置で、上記任意の分割検査領域５８へ所望の入射角θｉで同様に光を照射する。このときのフォトマスク５０からの０次よりも絶対値の大きな次数の回折光(ｎ次回折光)を観察装置１３が受光し、解析装置が観察装置１３からの画像データに基づいて、当該分割検査領域５８における繰り返しパターン５１の欠陥を検査する。
当該任意の分割検査領域５８について、上述のような光の照射方向を変更して実施する繰り返しパターン５１の欠陥検査を複数回実施した後、ステージ１１を動作させて、隣接した分割検査領域５８について、光の照射方向を変更して実施する繰り返しパターン５１の欠陥検査を複数回実施する。フォトマスク５０の全ての分割検査領域５８について、光の照射方向を変更して実施する繰り返しパターン５１の欠陥検査を複数回実施して、このフォトマスク５０の欠陥検査を終了する。これをフォトマスク５０の製造工程の一環として行う。
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）光源装置１２のコリメータレンズ１９からフォトマスク５０の各欠陥検査領域５８へ異なる複数の方向から光を照射するために、回転装置１６が、光源装置１２のコリメータレンズ１９をステージ１１の支持面に平行な面内で所定角度回転させる。このことから、フォトマスク５０の表面における繰り返しパターン５１を構成する単位パターン５３が複雑な２次元形状であっても、この繰り返しパターン５１に生じた欠陥を、０次よりも大きな次数の回折光（ｎ次回折光）を用いて良好に検査することができる。
（２）光源装置１２のコリメータレンズ１９からフォトマスク５０の各分割検査領域５８へ異なる複数の方向から光を照射するために、光源装置１２のコリメータレンズ１９をステージ１１の支持面に平行な面内で所定角度回転させ、フォトマスク５０を支持するステージ１１を回転させることがない。このため、フォトマスク５０の辺Ｌ１、Ｌ２の少なくとも一方が１ｍを超える大型基板の場合にも、ステージ１１の大型化を回避でき、また、大型で重量の大きなフォトマスク５０が支持されるステージ１１の複雑な回転駆動を必要とせず、ステージ１１を含む装置構成を容易化できる。
（３）フォトマスク５０の検査領域５７を分割して分割検査領域５８毎にフォトマスク５０の繰り返しパターン５１における欠陥を検査する際に、各分割検査領域５８を検査領域５７の辺に沿って設定できるので、これらの分割検査領域５８の数を最小化できる。例えば、従来の如く大型基板１０３(図８)を支持するステージ１０１を回転させ、カメラをステージ１０１と同期して回転させない場合には、図９に示すように、大型基板１０３の検査領域を分割する分割検査領域１０５は、例えば１９個必要になるが、図５に示すように、本実施の形態では、分割検査領域５８を１５個と最小個数にすることができる。この結果、検査回数を低減できるので、フォトマスク５０の繰り返しパターン５１に生じた欠陥の検査時間を短縮できる。
（４）フォトマスク５０の繰り返しパターン５１に生じた欠陥の情報を含む０次よりも大きな次数の回折光（ｎ次回折光）を観察装置１３が受光することから、上記欠陥を良好に検査することができる。
［Ｂ］第２の実施の形態（図６）
図６は、本発明に係るパターン欠陥検査装置における第２の実施の形態を示す概略斜視図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
本実施の形態のパターン欠陥検査装置３０では、観察装置１３の撮像装置（ＣＣＤカメラなど）が１次元の画像を検査するラインカメラである。従って、光源装置１２のコリメータレンズ１９及び観察装置１３は、ラインカメラの撮影方向（例えばＹ方向）と直交するＸ方向に走査可能に設けられる。また、フォトマスク５０の繰り返しパターン５１を分割する分割検査領域５９は、フォトマスク５０のＸ方向に延在した帯状であり、フォトマスク５０のＹ方向に並設される。従って、ステージ１１は、支持したフォトマスク５０を上記Ｙ方向に沿って移動可能に構成される。
従って、このパターン欠陥検査装置３０によるフォトマスク５０の繰り返しパターン５１の欠陥検査では、ステージ１１に支持されたフォトマスク５０の任意の分割検査領域５９を観察装置１３の真下に位置づけた後、光源装置１２のコリメータレンズ１９から所望の入射角θｉで光を照射し、この状態でコリメータレンズ１９及び観察装置１３をＸ方向に走査して、観察装置１３がｎ次回折光を受光し、この画像データから解析装置が、当該分割検査領域５９における繰り返しパターン５１の欠陥を検査する。
次に、光源装置１２のコリメータレンズ１９と観察装置１３を元の位置に戻し、回転装置１６によりコリメータレンズ１９を、ステージ１１の支持面と平行な面内で所定角度回転させて、コリメータレンズ１９によるフォトマスク５０への光の照射方向を変更する。この状態でコリメータレンズ１９及び観察装置１３をＸ方向に走査して、観察装置１３がｎ次回折光を受光し、その画像データから当該分割検査領域５９におけるフォトマスク５１の欠陥を検査する。
当該任意の分割検査領域５９について、上述のように光の照射方向を変更して実施する繰り返しパターン５１の欠陥検査を複数回実施した後、ステージ１１によりフォトマスク５０をＹ方向に移動させて、隣接した分割検査領域５９について、光の照射方向を変更して実施する繰り返しパターン５１の欠陥検査を複数回実施する。フォトマスク５０の全ての分割検査領域５９について、光の照射方向を変更して実施する繰り返しパターン５１の欠陥検査を複数回実施して、このフォトマスク５０の欠陥検査を終了する。これをフォトマスク５０の製造工程の一環として行う。
従って、本実施の形態においても、前記実施の形態の効果（１）〜（４）と同様な効果を奏する。
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、上記両実施の形態では、観察装置１３がフォトマスク５０を透過した光の回折光を受光するものを述べたが、光源装置１２をステージ１１に対し観察装置１３と同じ側に配置して、観察装置１３が、フォトマスク５０にて反射した光の回折光を受光してもよい。更に、観察装置１３は、フォトマスク５０のパターン形成面側から観察してもよく、その裏面である基板面側から観察してもよい。このように、観察装置１３の配置位置を適宜選択することができる。
また、上記両実施の形態における光源装置１２のコリメータレンズ１９と観察装置１３との設置位置を逆転させてもよい。つまり、光源装置１２のコリメータレンズ１９をステージ１１の支持面に対して垂直な位置に配置し、観察装置１３をステージ１１の支持面に対し斜めの位置に配置して、この観察装置１３にてｎ次回折光を受光する。そして、回転装置１６の作用で、観察装置１３をステージ１１の支持面に平行な面内で所定角度回転させ、これにより、観察装置１３がフォトマスク５０の繰り返しパターン５１からのｎ次回折光を複数の異なる方向から受光できるようにしてもよい。
更に、前記両実施の形態の観察装置１３を、ステージ１１の支持面に対して垂直な位置から一定角度ずらした位置に配置し、この観察装置１３と光源装置１２のコリメータレンズ１９との位置関係を、観察装置１３がフォトマスク５０の繰り返しパターン５１からｎ次回折光を受光する状態に保持して、観察装置１３、コリメータレンズ１９をそれぞれステージ１１の支持面に平行な面内で所定角度回転させるようにしてもよい。これにより、光源装置１２のコリメータレンズ１９がステージ１１上のフォトマスク５０へ複数の異なる方向から光を照射し、且つ観察装置１３がステージ１１上のフォトマスク５０からのｎ次回折光を複数の異なる方向から受光するようにしてもよい。
また、上記両実施の形態では、光源装置１２のコリメータレンズ１９がステージ１１の支持面と平行な面内で回転するものを述べたが、上記コリメータレンズ１９がステージ１１の支持面に平行な面内で円弧軌跡上に複数個配列され、それぞれが順次光を照射して、ステージ１１上のフォトマスク５０へ複数の異なる方向から光を照射するようにしてもよい。或いは、両実施形態における光源装置１２のコリメータレンズ１９と観察装置１３とを逆配置し、観察装置１３をステージ１１の支持面と平行な面内で円弧軌跡上に複数個配列し、それぞれの観察装置１３がステージ１１上のフォトマスク５０からのｎ次回折光を順次複数の異なる方向から受光してもよい。または、上記両実施の形態における光源装置１２のコリメータレンズ１９と観察装置１３とをそれぞれ、ステージ１１の支持面に平行な面内で円弧軌跡上に複数個を配置し、各コリメータレンズ１９がステージ１１上のフォトマスク５０へ複数の異なる方向から順次光を照射し、各観察装置１３がステージ１１上のフォトマスク５０からのｎ次回折光を複数の異なる方向から順次受光してもよい。
また、上記両実施の形態では被検査体がフォトマスク５０であり、パターン欠陥検査装置１０、３０は、表示デバイスを製造するための上記フォトマスク５０の繰り返しパターン５１に発生した欠陥を検査するものを述べたが、この被検査体は表示デバイスであってもよい。この場合には、パターン欠陥検査装置１０、３０は、表示デバイスにおける表示面を形成する画素パターン（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、カラーフィルタ等の繰り返しパターン）に生じた欠陥を検査するものであってもよい。
本発明に係るパターン欠陥検査装置における第１の実施の形態を示す概略斜視図である。 図１のパターン欠陥検査装置を示す概略側面図である。 図１及び図２におけるフォトマスクの繰り返しパターンと、この繰り返しパターンからの回折光等を説明するための図である。 図１〜図３のフォトマスクにおける繰り返しパターンに発生した欠陥を示し、（Ａ）及び（Ｂ）が座標変動系の欠陥、（Ｃ）及び（Ｄ）が寸法変動系の欠陥をそれぞれ示す概略図である。 図１〜図３のフォトマスクの検査領域を分割して検査するための分割検査領域を示すフォトマスクの平面図である。 本発明に係るパターン欠陥検査装置における第２の実施の形態を示す概略斜視図である。 従来の欠陥検査装置におけるカメラ視野を、被検査体としての半導体ウェハと共に示す平面図である。 上記従来の欠陥検査装置を用いて大型基板の欠陥を検査する場合の状況を示す平面図である。 上記従来の欠陥検査装置を用いて大型基板の欠陥を分割して検査したときの分割検査領域を示す大型基板の平面図である。
符号の説明
１０ パターン欠陥検査装置
１１ ステージ
１２ 光源装置（光源手段）
１３ 観察装置（観察手段）
１６ 回転装置（回転手段）
１９ コリメータレンズ
５０ フォトマスク（被検査体）
５１ 繰り返しパターン
５３ 単位パターン
５７ 検査領域
５８ 分割検査領域
ｄ 繰り返しパターンのピッチ
ｎ 回折次数
θｎ ｎ次回折角
θｉ 入射角

Claims (12)

  1. 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表面に備えた被検査体の、上記繰り返しパターンに発生した欠陥を検査するパターン欠陥検査装置であって、
    上記被検査体の検査領域に所望の入射角で光を照射する光源手段と、
    上記被検査体を支持する支持面を備えたステージと、
    上記被検査体の上記繰り返しパターンからの回折光を受光する観察手段と、
    上記被検査体へ異なる方向から光を照射し、または／及び上記被検査体からの回折光を異なる方向から受光するために、上記光源手段と上記観察手段の少なくとも一方を上記ステージに対し所定角度回転させる回転手段と、を有することを特徴とするパターン欠陥検査装置。
  2. 上記回転手段は、光源手段と観察手段の少なくとも一方を、ステージの支持面と平行な面内で所定角度回転させるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載のパターン欠陥検査装置。
  3. 上記ステージの支持面に対して垂直に、または所定の角度をもって対向する位置に観察手段が配置され、上記支持面に対して斜めに光を照射する位置に光源手段が配置され、
    上記回転手段が、上記光源手段を上記支持面と平行な面内で所定角度回転させるよう構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のパターン欠陥検査装置。
  4. 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表面に備えた被検査体の、上記繰り返しパターンに発生した欠陥を検査するパターン欠陥検査装置であって、
    上記被検査体の検査領域に所望の入射角で光を照射する光源手段と、
    上記被検査体を支持する支持面を備えたステージと、
    上記被検査体の上記繰り返しパターンからの回折光を受光する観察手段とを有し、
    上記被検査体へ異なる方向から光を照射し、または上記被検査体からの回折光を異なる方向から受光するために、上記光源手段と上記観察手段の少なくとも一方が、上記ステージに対し複数個設置されたことを特徴とするパターン欠陥検査装置。
  5. 上記光源手段と上記観察手段の少なくとも一方は、ステージの支持面と平行な面内に複数個設置されたことを特徴とする請求項４に記載のパターン欠陥検査装置。
  6. 上記観察手段は、ステージの支持面に対し垂直方向に対向する位置に１個配置され、
    上記光源手段は、上記支持面と平行な面内に複数の光源を配置して構成されたことを特徴とする請求項４または５に記載のパターン欠陥検査装置。
  7. 上記観察手段は、被検査体からの回折光のうち、０次よりも絶対値の大きな次数の回折光を受光することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のパターン欠陥検査装置。
  8. 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表面に備えた被検査体をステージの支持面に支持し、
    このステージに支持された上記被検査体の検査領域に光源手段から所望の入射角で光を照射し、
    この照射によって上記被検査体の上記繰り返しパターンから生ずる回折光を観察手段により受光し、
    この受光した回折光から、上記繰り返しパターンに発生した欠陥に起因する回折光を検出して、当該欠陥を検査するパターン欠陥検査方法において、
    上記被検査体へ複数の異なる方向から光を照射し、または回折光を複数の異なる方向から受光するために、上記光源手段と上記観察手段の少なくとも一方を、上記ステージの支持面と平行な面内の複数位置に配置して前記欠陥を検査することを特徴とするパターン欠陥検査方法。
  9. 上記光源手段と上記観察手段の少なくとも一方を、ステージの支持面に平行な面内で所定角度回転させて当該面内の複数位置に配置することを特徴とする請求項８に記載のパターン欠陥検査方法。
  10. 上記光源手段と上記観察手段の少なくとも一方を、ステージの支持面に平行な面内に複数個設置して当該面内の複数位置に配置することを特徴とする請求項８に記載のパターン欠陥検査方法。
  11. 上記被検査体からの回折光のうち、０次よりも絶対値の大きな次数の回折光を観察手段が受光することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載のパターン欠陥検査方法。
  12. 基板上に遮光膜パターンを形成して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、
    請求項８乃至１１のいずれかに記載の欠陥検査を行う工程を含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
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