JP2008298932A - Method for inspecting photomask, method for manufacturing photomask, method for manufacturing electronic component, and test mask - Google Patents

Method for inspecting photomask, method for manufacturing photomask, method for manufacturing electronic component, and test mask Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To successfuly carry out condition matching with an exposure device for actual exposure in an inspection method for a photomask in which a photomask as an inspection object is irradiated with a beam at a predetermined wavelength and the beam passing through the photomask is picked up by an imaging means to obtain intensity data of the light. <P>SOLUTION: A test mask is used for exposure and development to obtain a test resist pattern, which is measured to obtain a real exposure test pattern data. The test mask is irradiated with light under predetermined optical conditions to obtain a light transmission pattern by an imaging means, and a light transmission test pattern data is obtained based on the light transmission pattern. The real exposure test pattern data is compared with the light transmission test pattern data. Optical conditions are set based on the comparison results; a photomask as an inspection object is irradiated with light to obtain a light transmission pattern; and the photomask is inspected based on the obtained pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子部品の製造に使用されるフォトマスクの性能を検査するためのフォトマスクの検査方法、この検査方法による検査工程を含むフォトマスクの製造方法、この製造方法によって得られたフォトマスクを用いた電子部品製造方法、及び前記フォトマスクの検査方法に用いることができるテストマスクに関する。   The present invention relates to a photomask inspection method for inspecting the performance of a photomask used for manufacturing an electronic component, a photomask manufacturing method including an inspection step by this inspection method, and a photomask obtained by this manufacturing method The present invention relates to a method for manufacturing an electronic component using a photomask and a test mask that can be used for the method for inspecting the photomask.

特に、電子部品としては、フラット・パネル・ディスプレイ(FPD)装置に代表される表示装置製造用のフォトマスク、とりわけ、液晶ディスプレイ装置製造用、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)製造用、カラーフィルター(CF)製造用に有用なフォトマスクの製造に使用される検査方法等に関する。   In particular, as an electronic component, a photomask for manufacturing a display device represented by a flat panel display (FPD) device, in particular, for manufacturing a liquid crystal display device, for example, for manufacturing a thin film transistor (TFT), a color filter (CF) The present invention relates to an inspection method used for manufacturing a photomask useful for manufacturing.

従来、フォトマスクの性能の検査について、特許文献1には、検査対象となる露光用フォトマスクの透過照明光の強度分布を撮像素子(CCD)により検出して、フォトマスクの欠陥を検査する装置が記載されている。この装置においては、0.3μmピッチ程度の微細なパターンが形成されたフォトマスクに検査光を集光して照射し、このフォトマスクを透過した検査光を拡大照射して、分解能7μm程度のCCDで撮像するようにしている。この検査装置は、撮像素子を焦点位置からずらして撮像させる制御手段を有している。この検査装置においては、実際の露光時における焦点ずれの影響を含めてフォトマスクを検査し評価できるという効果があるとされている。   Conventionally, for inspection of the performance of a photomask, Patent Document 1 discloses an apparatus for inspecting a defect of a photomask by detecting an intensity distribution of transmitted illumination light of an exposure photomask to be inspected by an image sensor (CCD). Is described. In this apparatus, the inspection light is condensed and irradiated onto a photomask having a fine pattern with a pitch of about 0.3 μm, and the inspection light transmitted through the photomask is enlarged to irradiate the CCD with a resolution of about 7 μm. I am trying to pick up images. This inspection apparatus includes a control unit that causes an image pickup element to shift an image from a focal position. This inspection apparatus is said to have an effect that the photomask can be inspected and evaluated including the influence of defocus during actual exposure.

また、特許文献2には、露光装置によりウェハに実際に転写されるフォトマスクの欠陥や異物を検出可能とする検査装置が記載されている。この装置においては、従来の検査装置で検出可能であった欠陥や異物の他に、位相シフトマスクやレチクルの透過部のシフタの欠陥や、露光波長依存性のマスク基板部の欠陥などについても検査可能となっている。   Further, Patent Document 2 describes an inspection apparatus that can detect defects and foreign matter of a photomask that is actually transferred to a wafer by an exposure apparatus. In addition to defects and foreign matter that could be detected by conventional inspection equipment, this equipment also inspects phase shift masks and reticle shifter defects, and exposure wavelength-dependent mask substrate defects. It is possible.

特開平5−249646号公報JP-A-5-249646 特開平4−328548号公報JP-A-4-328548

ところで、前述のような検査装置を使用してフォトマスクの検査を行うにあたっては、使用する検査装置における撮像時の条件が、フォトマスクを使用する実際の露光時の条件と整合していなければ、検査結果を正しく評価することは困難である。   By the way, when inspecting a photomask using the inspection apparatus as described above, if the conditions at the time of imaging in the inspection apparatus to be used are not consistent with the conditions at the time of actual exposure using the photomask, It is difficult to correctly evaluate the test results.

また、例えば、IC製造に用いられる縮小投影型の露光装置を使用する場合においては、露光装置において使用される光源は単一波長光源であるため、光源の分光特性や、レジスト膜の分光感度特性や、撮像手段の分光感度特性等の要素は問題とならない。しかし、種々の電子部品の製造工程においては、光源の分光特性や、レジスト膜、または、現像手段の分光感度特性等の要素が影響する露光条件が適用されるので、従来の検査装置によっては、正確な検査が行えない。   Further, for example, when a reduction projection type exposure apparatus used for IC manufacturing is used, the light source used in the exposure apparatus is a single wavelength light source. Therefore, the spectral characteristics of the light source and the spectral sensitivity characteristics of the resist film are used. In addition, factors such as the spectral sensitivity characteristics of the imaging means do not matter. However, in the manufacturing process of various electronic components, since exposure conditions influenced by the spectral characteristics of the light source, the resist film, or the spectral sensitivity characteristics of the developing means are applied, depending on the conventional inspection apparatus, Accurate inspection cannot be performed.

ところで、本件発明者らは、先に、検査対象であるフォトマスクに所定波長の光束を照射し、このフォトマスクを経た光束を撮像手段によって撮像して、光強度データを求めるフォトマスクの検査方法において、照射する光束として、少なくとも、g線、h線、または、i線のいずれかを含み、あるいは、これらのうち任意の二以上を混合した光束を含むものを用い、この光束を、波長選択フィルタを介して、フォトマスクに照射すること、更にそれに用いる検査装置を提案している。   By the way, the inventors of the present invention first irradiate a photomask to be inspected with a light beam having a predetermined wavelength, and image the light beam that has passed through the photomask with an imaging means to obtain light intensity data. In this case, a light beam that includes at least one of g-line, h-line, and i-line, or a light beam that is a mixture of any two or more of these is used, and this light beam is wavelength-selected. It has been proposed to irradiate a photomask through a filter and to inspect an inspection apparatus used therefor.

この検査方法においては、フォトマスクを用いて実際に露光を行う露光装置と同様の分光特性をもつ光源を用いてフォトマスクを検査することができ、実際の露光時における光透過量及び解像度をある程度正しく再現、または、近似することができる。   In this inspection method, a photomask can be inspected using a light source having spectral characteristics similar to those of an exposure apparatus that actually performs exposure using a photomask, and the light transmission amount and resolution at the time of actual exposure are limited to some extent. It can be reproduced or approximated correctly.

したがって、この検査方法においては、フォトマスクを用いた実際の露光によって形成されるレジストパターン、または、このレジストパターンをマスクとして被加工層をエッチングして得られる被加工層パターンの良否を、実際の露光及び現像を行うことなく予測できる。また、この検査方法により、フォトマスクの良否判断のみならず、フォトマスクの修正の要否判断、修正の可否、修正方法などの知見をある程度把握することができる。   Therefore, in this inspection method, the quality of the resist pattern formed by actual exposure using a photomask or the pattern of the processed layer obtained by etching the processed layer using this resist pattern as a mask is determined. Predictions can be made without exposure and development. In addition, this inspection method can not only determine the quality of the photomask but also know to some extent knowledge such as whether the photomask needs to be corrected, whether it can be corrected, and how to correct it.

しかしながら、この検査方法においては、実際の露光に使われる露光装置の露光条件、すなわち、光源の分光特性や解像度などを完全に反映することが困難な場合がある。また、レジスト膜をなすレジスト材料の分光感度や、透過光のデータを取得するために用いる撮像手段(CCDなど)の分光感度特性など、露光装置以外に起因する要因は、さらに条件整合が困難である。   However, in this inspection method, it may be difficult to completely reflect the exposure conditions of the exposure apparatus used for actual exposure, that is, the spectral characteristics and resolution of the light source. In addition, factors that are caused by other than the exposure device, such as the spectral sensitivity of the resist material forming the resist film and the spectral sensitivity characteristics of the imaging means (CCD, etc.) used to acquire transmitted light data, are more difficult to match. is there.

そこで、本発明は、検査対象であるフォトマスクに所定波長の光束を照射し、このフォトマスクを経た光束を撮像手段によって撮像して、光強度データを求めるフォトマスクの検査方法において、実際の露光を行う露光装置との条件整合を良好に行い、または、実際の露光条件やその他の条件との相関を定量的に把握することができるようになされたフォトマスクの検査方法を提供し、この検査方法による検査工程を含むフォトマスクの製造方法を提供し、この製造方法によって得られたフォトマスクを用いた電子部品製造方法を提供し、また、このフォトマスクの検査方法に用いるテストマスクを提供することを目的とする。   In view of this, the present invention provides a photomask inspection method for irradiating a photomask to be inspected with a light beam having a predetermined wavelength and imaging the light beam that has passed through the photomask with an imaging means to obtain light intensity data. Provides a photomask inspection method that can be well matched with the exposure apparatus that performs the inspection, or can quantitatively grasp the correlation with the actual exposure conditions and other conditions. Provided is a photomask manufacturing method including an inspection step by the method, an electronic component manufacturing method using the photomask obtained by the manufacturing method, and a test mask used for the photomask inspection method are provided. For the purpose.

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本件発明者らは、鋭意検討の結果、前述の検査方法の実行において使用する検査装置(シミュレータ)と実際の露光を行う露光装置との間を仲介し、あるいは、検査装置が検査にふさわしい条件を設定できるような知見を提供するためのテストマスクを用いることが有用であるという知見を得た。   In order to solve the above-mentioned problems and achieve the above-mentioned object, the present inventors, as a result of intensive studies, have found that between an inspection apparatus (simulator) used in execution of the above-described inspection method and an exposure apparatus that performs actual exposure. It has been found that it is useful to use a test mask to provide knowledge that enables the inspection apparatus to set conditions suitable for inspection.

すなわち、本発明に係るフォトマスクの検査方法は、以下の構成のいずれか一を有するものである。   That is, the photomask inspection method according to the present invention has any one of the following configurations.

〔構成1〕
エッチング加工がなされる被加工層上に形成されたレジスト膜に対してフォトマスクを用いて露光光の露光を行いこのレジスト膜をエッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなすための所定のパターンの露光を行うことに用いるフォトマスクの検査方法であって、所定のテストパターンが形成されたテストマスクを用いテスト用レジスト膜に対して露光を行い現像したテスト用レジストパターンを得る工程と、テスト用レジストパターン、または、該テスト用レジストパターンをマスクとして被加工層をエッチングして得られるテスト用被加工層パターンを測定して実露光テストパターンデータを得る工程と、テストマスクに対して所定の光学的条件で光照射を行い該テストマスクの光透過パターンを撮像手段により取得し得られた光透過パターンに基づいて光透過テストパターンデータを得る工程と、実露光テストパターンデータと光透過テストパターンデータとを比較する工程と、検査対象となるフォトマスクに対して所定の光学的条件と同一又は異なる条件によって光照射を行って該検査対象フォトマスクの光透過パターンを撮像手段により取得する工程とを有し、比較工程によって得られた比較結果に基づいて、検査対象となるフォトマスクの評価を行うことを特徴とするものである。
[Configuration 1]
Exposure of exposure light using a photomask to the resist film formed on the layer to be etched is performed with a predetermined pattern to make this resist film a resist pattern that serves as a mask in the etching process. A method of inspecting a photomask used for performing a test resist pattern, wherein a test resist film on which a predetermined test pattern is formed is exposed to a test resist film to obtain a developed test resist pattern, and a test resist Measuring a test layer pattern obtained by etching a pattern or a test layer using the test resist pattern as a mask to obtain actual exposure test pattern data; The light transmission pattern of the test mask can be obtained by the imaging means by performing light irradiation under conditions A step of obtaining light transmission test pattern data based on the transmitted light transmission pattern, a step of comparing actual exposure test pattern data and light transmission test pattern data, and a predetermined optical condition for a photomask to be inspected And a step of obtaining a light transmission pattern of the photomask to be inspected by an imaging means by irradiating light under the same or different conditions, and a photomask to be inspected based on a comparison result obtained in the comparison step It is characterized by performing evaluation.

なお、ここで、被加工層とは、被転写体が有する所望の機能性の層であって、単層でも積層でもよい。この被加工層は、被転写体の用途に応じて設計されるものである。   Here, the layer to be processed is a layer having a desired functionality of the transfer target, and may be a single layer or a stacked layer. This layer to be processed is designed according to the intended use of the transfer target.

〔構成2〕
構成1を有するフォトマスクの検査方法において、検査対象となるフォトマスクの光透過パターンの取得に適用する光学的条件は、比較工程によって得られた比較結果に基づいて設定することを特徴とするものである。
[Configuration 2]
In the photomask inspection method having Configuration 1, the optical condition applied to the acquisition of the light transmission pattern of the photomask to be inspected is set based on the comparison result obtained in the comparison step It is.

〔構成3〕
構成1、または、構成2を有するフォトマスクの検査方法において、テスト用レジストパターンは、レジストの厚みが、段階的、または、連続的に変化している部分を有することを特徴とするものである。
[Configuration 3]
In the photomask inspection method having Configuration 1 or Configuration 2, the test resist pattern has a portion where the thickness of the resist changes stepwise or continuously. .

〔構成4〕
構成1乃至構成3のいずれか一を有するフォトマスクの検査方法において、テストマスクの光透過パターンを撮像手段により取得するにあたっては、所定の光学的条件として複数の条件を設定し、複数回に亘って取得することを特徴とするものである。
[Configuration 4]
In the photomask inspection method having any one of Configurations 1 to 3, when acquiring the light transmission pattern of the test mask by the imaging unit, a plurality of conditions are set as predetermined optical conditions, and a plurality of times are obtained. It is characterized by acquiring.

〔構成5〕
構成2乃至構成4のいずれか一を有するフォトマスクの検査方法において、比較結果に基づいて光学的条件を設定した後、この設定により再びテストマスクに光照射を行って光透過パターンを撮像手段により取得して光透過テストパターンデータを得て、再び実露光テストパターンデータとの比較を行って比較結果とする工程を含むことを特徴とするものである。
[Configuration 5]
In the photomask inspection method having any one of Configurations 2 to 4, after setting the optical conditions based on the comparison result, the test mask is again irradiated with light by this setting, and the light transmission pattern is obtained by the imaging unit. The method includes the step of obtaining the light transmission test pattern data to obtain the comparison result, and again comparing with the actual exposure test pattern data to obtain a comparison result.

〔構成6〕
構成1乃至構成5のいずれか一を有するフォトマスクの検査方法において、光学的条件は、光透過パターンを取得するために使用する対物レンズ系の開口数、照明光学系の開口数の対物レンズ系の開口数に対する比、照射光の分光特性、及びでフォーカス量の少なくともいずれかを含むことを特徴とするものである。
[Configuration 6]
In the photomask inspection method having any one of Configurations 1 to 5, the optical conditions are an objective lens system having a numerical aperture of an objective lens system used for acquiring a light transmission pattern and a numerical aperture of an illumination optical system. It includes at least one of a ratio to the numerical aperture, a spectral characteristic of irradiation light, and a focus amount.

〔構成7〕
構成1乃至構成5のいずれか一を有するフォトマスクの検査方法において、テスト用レジストパターンをなすレジスト材料は、検査対象となるフォトマスクを用いて露光されるレジスト膜をなすレジスト材料と同一の材料であることを特徴とするものである。
[Configuration 7]
In the photomask inspection method having any one of Configurations 1 to 5, the resist material forming the test resist pattern is the same material as the resist material forming the resist film exposed using the photomask to be inspected It is characterized by being.

〔構成8〕
構成1乃至構成7のいずれか一を有するフォトマスクの検査方法において、比較工程によって得られた比較結果に基づいて、実露光テストパターンデータと、光透過テストパターンとの間の相関関係を把握し、この相関関係に基づき、検査対象となるフォトマスクの評価を行うことを特徴とするものである。
[Configuration 8]
In the photomask inspection method having any one of Configurations 1 to 7, the correlation between the actual exposure test pattern data and the light transmission test pattern is grasped based on the comparison result obtained in the comparison step. The photomask to be inspected is evaluated based on this correlation.

〔構成9〕
構成1乃至構成8のいずれか一を有するフォトマスクの検査方法において、検査対象となるフォトマスクは、露光光を透過させる透過部、露光光を遮光する遮光部、及び、露光光の一部を低減させて透過させるグレートーン部とを有することを特徴とするものである。
[Configuration 9]
In the photomask inspection method having any one of Configurations 1 to 8, the photomask to be inspected includes a transmission portion that transmits exposure light, a light-shielding portion that blocks exposure light, and a part of the exposure light. And a gray tone portion that is reduced and transmitted.

〔構成10〕
構成1乃至構成9のいずれか一を有するフォトマスクの検査方法において、テストマスクには、複数の単位パターンが配列された部分を含むテストパターンが形成されており、複数の単位パターンは、一定の規則に基づいてパターン形状が逐次変化されたものであることを特徴とするものである。
[Configuration 10]
In the photomask inspection method according to any one of Configurations 1 to 9, a test pattern including a portion in which a plurality of unit patterns are arranged is formed on the test mask. The pattern shape is sequentially changed based on a rule.

〔構成11〕
構成1乃至構成9のいずれか一を有するフォトマスクの検査方法において、テストマスクには、複数の単位パターンが配列された部分を含むテストパターンが形成されており、複数の単位パターンは、一定の規則に基づいてパターン形状が逐次変化された部位を有するものであることを特徴とするものである。
[Configuration 11]
In the photomask inspection method according to any one of Configurations 1 to 9, a test pattern including a portion in which a plurality of unit patterns are arranged is formed on the test mask. It has a portion whose pattern shape is sequentially changed based on a rule.

〔構成12〕
構成10、または、構成11を有するフォトマスクの検査方法において、一定の規則に基づくパターン形状の逐次変化は、線幅の変化であることを特徴とするものである。
[Configuration 12]
In the photomask inspection method having the configuration 10 or the configuration 11, the sequential change of the pattern shape based on a certain rule is a change of the line width.

〔構成13〕
構成10、または、構成11を有するフォトマスクの検査方法において、一定の規則に基づくパターン形状の逐次変化は、露光光に対する実効透過率の変化であることを特徴とするものである。
[Configuration 13]
In the photomask inspection method having the configuration 10 or the configuration 11, the sequential change in the pattern shape based on a certain rule is a change in the effective transmittance with respect to the exposure light.

また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、以下の構成を有するものである。   The photomask manufacturing method according to the present invention has the following configuration.

〔構成14〕
構成1乃至構成13のいずれか一を有するフォトマスクの検査方法を行う検査工程を有することを特徴とするものである。
[Configuration 14]
An inspection process for performing a photomask inspection method having any one of Configurations 1 to 13 is provided.

本発明に係る電子部品の製造方法は、以下の構成を有するものである。   An electronic component manufacturing method according to the present invention has the following configuration.

〔構成15〕
構成14を有するフォトマスクの製造方法により製造されたフォトマスクを使用して、電子部品製造用の被加工層上に形成されたレジスト膜に対する露光を行う工程を有することを特徴とするものである。
[Configuration 15]
Using the photomask manufactured by the photomask manufacturing method having the structure 14, the method includes exposing the resist film formed on the processing layer for manufacturing the electronic component. .

本発明に係るテストマスクは、以下の構成を有するものである。   The test mask according to the present invention has the following configuration.

〔構成16〕
エッチング加工がなされる被加工層上に形成されたレジスト膜に対してフォトマスクを用いて露光を行いこのレジスト膜をエッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなすための所定のパターンの露光を行うことに用いるフォトマスクの検査に用いるテストマスクであって、露光光を透過させる透過部、露光光を遮光する遮光部、及び、露光光の一部を低減させて透過させるグレートーン部とを有するテストパターンを形成したテストマスクにおいて、テストパターンは、一定の規則に基づいてパターン形状が逐次変化された複数の単位パターンが配列された部分を含み、各単位パターンにおけるグレートーン部の面積は、一定の規則に基づいてそれぞれ異なっていることを特徴とするものである。
[Configuration 16]
A resist film formed on a layer to be etched is exposed using a photomask, and a predetermined pattern is exposed to make this resist film a resist pattern that serves as a mask in the etching process. A test mask used for inspecting a photomask used in the test, comprising a transmission part that transmits exposure light, a light shielding part that blocks exposure light, and a gray tone part that reduces and transmits part of the exposure light In the test mask in which the pattern is formed, the test pattern includes a portion in which a plurality of unit patterns whose pattern shapes are sequentially changed based on a certain rule are arranged, and the area of the gray tone portion in each unit pattern is constant. It is characterized by being different based on the rules.

このようなテストマスクは、薄膜トランジスタ製造用のグレートーンマスクにおける、チャネル部の広さの相違に対して、形成されるレジストパターン形状を近似、評価できる上で有用である。   Such a test mask is useful for approximating and evaluating the shape of a resist pattern to be formed with respect to the difference in the width of a channel portion in a gray-tone mask for manufacturing a thin film transistor.

〔構成17〕
エッチング加工がなされる被加工層上に形成されたレジスト膜に対してフォトマスクを用いて露光を行いこのレジスト膜をエッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなすための所定のパターンの露光を行うことに用いるフォトマスクの検査に用いるテストマスクであって、露光光を透過させる透過部、露光光を遮光する遮光部、及び、露光光の一部を低減させて透過させるグレートーン部とを有するテストパターンを形成したテストマスクにおいて、テストパターンには、一定の規則に基づいてパターン形状が逐次変化された複数の単位パターンが配列された部分を含み、各単位パターンにおけるグレートーン部の所定露光条件下における実効透過率は、一定の規則に基づいてそれぞれ異なっていることを特徴とするものである。
[Configuration 17]
A resist film formed on a layer to be etched is exposed using a photomask, and a predetermined pattern is exposed to make this resist film a resist pattern that serves as a mask in the etching process. A test mask used for inspecting a photomask used in the test, comprising a transmission part that transmits exposure light, a light shielding part that blocks exposure light, and a gray tone part that reduces and transmits part of the exposure light In the test mask in which the pattern is formed, the test pattern includes a portion in which a plurality of unit patterns whose pattern shapes are sequentially changed based on a certain rule are arranged, and a predetermined exposure condition of the gray tone portion in each unit pattern The effective transmittance in each is different based on certain rules. .

ここで、実効透過率とは、十分に広い面積の透光部の露光量透過率を100%とするとき、それより所定量低減された透過率(例えば40.〜60%)を有するグレートーン部を有するグレートーンマスクにおいて、該グレートーンマスクを露光装置によって露光したとき、グレートーン部の実効的な露光光の透過率は、パターンの面積、露光装置に用いる光学系の解像度などによって異なることに由来して、定義するものである。すなわち、グレートーンマスクの露光条件下において、露光光に対する透光部の透過率を100%、遮光部の透過率を0%とするとき、グレートーン部を実際に透過する透過光の透過率をいう。例えば、グレートーン部に透過光量が100%より小さい(例えば20〜80%)半透光性の膜が成膜されたグレートーン部をもつフォトマスク(以下、「半透光膜型グレートーンマスク」という)を用いてグレートーンマスクを作製する際、遮光膜が形成された部分に隣接した半透光膜部分の光透過率が、露光装置の解像度においては完全に解像されずにぼける(にじむ)ため、同一の膜が形成された無限の広さをもつ半透光膜部分よりも低くなることを含めた透過率である。   Here, the effective transmittance is a gray tone having a transmittance (for example, 40 to 60%) reduced by a predetermined amount when the exposure amount transmittance of a light-transmitting portion having a sufficiently large area is defined as 100%. In a gray-tone mask having a portion, when the gray-tone mask is exposed by an exposure device, the effective exposure light transmittance of the gray-tone portion varies depending on the pattern area, the resolution of the optical system used in the exposure device, and the like. It is derived from and defined. That is, under the exposure conditions of the gray tone mask, when the transmittance of the light transmitting portion with respect to the exposure light is 100% and the transmittance of the light shielding portion is 0%, the transmittance of the transmitted light that is actually transmitted through the gray tone portion is Say. For example, a photomask having a gray tone portion in which a translucent film having a transmitted light amount smaller than 100% (for example, 20 to 80%) is formed in the gray tone portion (hereinafter referred to as “semi-transparent film type gray tone mask”). )), The light transmittance of the semi-transparent film portion adjacent to the portion where the light-shielding film is formed is blurred without being completely resolved at the resolution of the exposure apparatus ( Therefore, it is a transmittance including that it is lower than a semi-transparent film portion having an infinite width where the same film is formed.

すなわち、実際に半透光膜型グレートーンマスクを使用するときに、グレートーン部として形成されるレジストパターンの形状を決定するのは、半透光膜としての透過率ではなく、露光条件下でのぼけた(にじんだ)状態での透過率であり、これを実効透過率と呼ぶ。実効透過率は、上述のとおり膜自体の透過率のほか、露光装置の解像度やパターンの形状が影響を与えた結果としての透過率である。半透光膜形成部分が微小になり、隣接する遮光膜の影響が大きくなるほど、実効透過率は下がる。   That is, when actually using a semi-transparent film type gray tone mask, the shape of the resist pattern formed as the gray tone portion is determined not by the transmissivity as the semi-transparent film but under the exposure conditions. This is the transmittance in a blurred state, and this is called effective transmittance. The effective transmittance is a transmittance resulting from the influence of the resolution of the exposure apparatus and the shape of the pattern in addition to the transmittance of the film itself as described above. The effective transmittance decreases as the semi-transparent film forming portion becomes minute and the influence of the adjacent light shielding film increases.

同様に、露光条件下での解像限界以下の遮光性、または、半透光性の微細パターンを有することにより、透過光量を低減するグレートーン部をもつフォトマスク(以下、「微細パターン型グレートーンマスク」という。)においても、露光装置の解像度やパターンの形状を反映した実際の露光条件下での透過率を、実効透過率として扱うことができる。   Similarly, a photomask having a gray tone portion that reduces the amount of transmitted light by having a light-shielding or semi-transparent fine pattern below the resolution limit under exposure conditions (hereinafter referred to as “fine pattern type gray”). Also in “tone mask”, the transmittance under actual exposure conditions reflecting the resolution of the exposure apparatus and the pattern shape can be treated as the effective transmittance.

〔構成18〕
構成16、または、構成17を有するテストマスクにおいて、テストパターンは、2以上の遮光部に隣接しこれら遮光部によって挟まれたグレートーン部を有することを特徴とするものである。
[Configuration 18]
In the test mask having the configuration 16 or the configuration 17, the test pattern has a gray tone portion adjacent to two or more light shielding portions and sandwiched between the light shielding portions.

〔構成19〕
構成19を有するテストマスクにおいて、複数の遮光部は、段階的に線幅が異なっていることによって、2つの遮光部の間の間隔が段階的に変化していることを特徴とするものである。
[Configuration 19]
In the test mask having the configuration 19, a plurality of light shielding portions are characterized in that the interval between the two light shielding portions changes stepwise because the line widths differ stepwise. .

このようなテストマスクは、薄膜トランジスタ製造用のグレートーンマスクにおける、チャネル部の広さの変化に対して、形成されるレジストパターン形状を近似、評価できる上で有用である。   Such a test mask is useful for approximating and evaluating the shape of a resist pattern to be formed with respect to a change in the width of a channel portion in a gray-tone mask for manufacturing a thin film transistor.

〔構成20〕
構成16乃至構成19のいずれか一を有するテストマスクにおいて、テストパターンは、露光時の所定の光学的条件下における解像限界以下の線幅のパターンを有するグレートーン部を有することを特徴とするものである。
[Configuration 20]
In the test mask having any one of Configurations 16 to 19, the test pattern has a gray tone portion having a pattern with a line width less than or equal to a resolution limit under a predetermined optical condition at the time of exposure. Is.

このようなグレートーン部のパターンを評価することは、薄膜トランジスタ製造用のフォトマスクにおいて、ソース、ドレイン部に隣接し、これらによって挟まれたチャネル部を作製するレジストパターン形状を評価する上で非常に有用である。   The evaluation of such a gray-tone pattern is very important in evaluating the resist pattern shape for producing a channel part adjacent to and sandwiched between a source and a drain part in a photomask for manufacturing a thin film transistor. Useful.

〔構成21〕
構成16乃至構成19のいずれか一を有するテストマスクにおいて、単位パターンは、露光光を所定量低減させて透過させる半透光性の膜が形成されたグレートーン部を有することを特徴とするものである。
[Configuration 21]
In the test mask having any one of Configurations 16 to 19, the unit pattern has a gray tone portion in which a semi-transparent film that transmits the exposure light with a predetermined amount reduced is formed. It is.

構成1を有する本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、所定のテストパターンが形成されたテストマスクを用い、テスト用レジスト膜に対して露光を行い現像したテスト用レジストパターンを得る工程と、テスト用レジストパターン、または、該テスト用レジストパターンをマスクとして被加工層をエッチングして得られるテスト用被加工層パターンを測定して実露光テストパターンデータを得る工程と、テストマスクに対して所定の光学的条件で光照射を行い該テストマスクの光透過パターンを撮像手段により取得し得られた光透過パターンに基づいて光透過テストパターンデータを得る工程と、実露光テストパターンデータと光透過テストパターンデータとを比較する工程と、検査対象となるフォトマスクに対して所定の光学的条件と同一又は異なる条件によって光照射を行って該検査対象フォトマスクの光透過パターンを撮像手段により取得する工程とを有し、比較工程によって得られた比較結果に基づいて、検査対象となるフォトマスクの評価を行うので、実際の露光を行う露光装置との条件整合を良好に行うことができる。   In the photomask inspection method according to the present invention having Configuration 1, using a test mask on which a predetermined test pattern is formed, exposing the test resist film to obtain a developed test resist pattern; A test resist pattern, or a step of measuring a test target layer pattern obtained by etching a target layer using the test resist pattern as a mask to obtain actual exposure test pattern data; A step of obtaining light transmission test pattern data based on the light transmission pattern obtained by irradiating light under the optical conditions of the above and obtaining the light transmission pattern of the test mask by the imaging means, and actual exposure test pattern data and light transmission test A process for comparing pattern data and a predetermined optical for the photomask to be inspected A step of obtaining light transmission patterns of the photomask to be inspected by the imaging means by irradiating light under the same or different conditions, and a photo to be inspected based on the comparison result obtained in the comparison Since the mask is evaluated, it is possible to satisfactorily match the conditions with the exposure apparatus that performs actual exposure.

なお、本発明は、検査対象となるフォトマスクが表示装置製造用フォトマスクである場合に特に有効である。表示装置製造用フォトマスクは、電子部品製造用フォトマスクのうち、フラットパネルディスプレイ装置に代表される表示装置製造用のフォトマスクであり、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル、エレクトロルミネッセンス製造用のものなど、用途に限定はない。特に、液晶ディスプレイ装置製造用、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)製造用、カラーフィルター(CF)製造用のフォトマスクについて、本発明は、顕著な効果を奏する。   The present invention is particularly effective when the photomask to be inspected is a display device manufacturing photomask. The photomask for manufacturing a display device is a photomask for manufacturing a display device typified by a flat panel display device among the photomasks for manufacturing an electronic component. For example, a liquid crystal display, a plasma display panel, an electroluminescence manufacturing photomask There is no limitation on the application. In particular, the present invention has a remarkable effect for a photomask for manufacturing a liquid crystal display device, for example, a thin film transistor (TFT) or a color filter (CF).

構成2を有する本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、検査対象となるフォトマスクの光透過パターンの取得に適用する光学的条件は、比較工程によって得られた比較結果に基づいて設定するので、実際の露光を行う露光装置との条件整合を良好に行うことができる。   In the photomask inspection method according to the present invention having the configuration 2, the optical condition applied to the acquisition of the light transmission pattern of the photomask to be inspected is set based on the comparison result obtained in the comparison step. Thus, it is possible to satisfactorily match the conditions with the exposure apparatus that performs the actual exposure.

構成3を有する本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、テスト用レジストパターンは、レジストの厚みが、段階的、または、連続的に変化している部分を有することを特徴とするものであって、遮光部、透光部、及び、フォトマスク使用時に用いられる露光光の透過量を所定量低減させるグレートーン部とを有し、被転写体上に膜厚が段階的、または、連続的に異なるレジストパターンを形成するためのフォトマスクの検査を良好に行うことができる。   In the photomask inspection method according to the present invention having Configuration 3, the test resist pattern has a portion in which the resist thickness changes stepwise or continuously. And a gray tone portion that reduces the amount of exposure light used when using a photomask by a predetermined amount, and the film thickness is stepwise or continuous on the transfer target. In addition, it is possible to satisfactorily inspect a photomask for forming different resist patterns.

ただし、本発明において検査対象となるフォトマスクは、バイナリマスクでも、グレートーンマスクでもよい。特に、本発明の効果が顕著なのは、遮光部、透光部、及び、露光光の透過量を所定量低減させるグレートーン部とを有し、被転写体上に膜厚が段階的、または、連続的に異なるレジストパターンを形成するためのグレートーンマスクの検査に有効である。さらには、複数の露光光透過率のグレートーン部を有し、レジストパターンに複数の段差を形成する、マルチトーンマスクでも良い。   However, the photomask to be inspected in the present invention may be a binary mask or a gray tone mask. In particular, the effect of the present invention is remarkable, having a light-shielding portion, a light-transmitting portion, and a gray tone portion that reduces the amount of exposure light transmitted by a predetermined amount, and the film thickness is stepwise on the transfer object, or This is effective for inspecting a gray-tone mask for forming different resist patterns continuously. Further, it may be a multi-tone mask having a plurality of gray-tone portions with exposure light transmittance and forming a plurality of steps in the resist pattern.

グレートーンマスクは、透明基板が露出した透光部、透明基板上に露光光を遮光する遮光膜が形成された遮光部、透明基板上に遮光膜、または、半透光膜が形成され透明基板の光透過率を100%としたときにそれより透過光量を低減させて所定量の光を透過するグレートーン部とを有するものである。このようなグレートーンマスクとしては、微細パターン型グレートーンマスク、あるいは半透光膜型グレートーンのいずれについても本発明が適用できる。   The gray tone mask is a transparent part in which a transparent substrate is exposed, a light shielding part in which a light shielding film for shielding exposure light is formed on the transparent substrate, a light shielding film or a semi-transparent film on the transparent substrate. And a gray tone portion that transmits a predetermined amount of light by reducing the amount of transmitted light when the light transmittance is 100%. As such a gray tone mask, the present invention can be applied to either a fine pattern type gray tone mask or a semi-transparent film type gray tone.

構成4を有する本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、テストマスクの光透過パターンを撮像手段により取得するにあたっては、所定の光学的条件として複数の条件を設定し、複数回に亘って取得するので、より正確な条件設定を行うことができる。   In the photomask inspection method according to the present invention having configuration 4, when the light transmission pattern of the test mask is acquired by the imaging means, a plurality of conditions are set as predetermined optical conditions, and acquired multiple times. Therefore, more accurate condition setting can be performed.

構成5を有する本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、比較結果に基づいて光学的条件を設定した後、この設定により再びテストマスクに光照射を行って光透過パターンを撮像手段により取得して光透過テストパターンデータを得て、再び実露光テストパターンデータとの比較を行って比較結果とする工程を含むので、より正確な条件設定を行うことができる。   In the photomask inspection method according to the present invention having the configuration 5, after setting the optical conditions based on the comparison result, the test mask is again irradiated with light by this setting, and the light transmission pattern is obtained by the imaging means. Thus, a process of obtaining light transmission test pattern data and comparing it with actual exposure test pattern data again to obtain a comparison result is included, so that more accurate condition setting can be performed.

構成6を有する本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、光学的条件は、光透過パターンを取得するために使用する対物レンズ系の開口数(NA)、照明光学系の開口数の対物レンズ系の開口数に対する比(シグマ値(σ:コヒーレンス))、照射光の分光特性、及びデフォーカス量の少なくともいずれかを含むので、実際の露光を行う露光装置との条件整合を良好に行うことができる。   In the photomask inspection method according to the present invention having the configuration 6, the optical conditions are an objective lens having a numerical aperture (NA) of an objective lens system used for acquiring a light transmission pattern, and a numerical aperture of an illumination optical system. Since it includes at least one of the ratio to the numerical aperture of the system (sigma value (σ: coherence)), the spectral characteristics of the irradiation light, and the defocus amount, the condition matching with the exposure apparatus that performs the actual exposure should be performed well. Can do.

構成7を有する本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、テスト用レジストパターンをなすレジスト材料は、検査対象となるフォトマスクを用いて露光されるレジスト膜をなすレジスト材料と同一の材料であるので、実際の露光を行う露光装置との条件整合を良好に行うことができる。   In the photomask inspection method according to the present invention having configuration 7, the resist material forming the test resist pattern is the same material as the resist material forming the resist film exposed using the photomask to be inspected. Therefore, it is possible to satisfactorily match the conditions with the exposure apparatus that performs actual exposure.

構成8を有する本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、比較工程によって得られた比較結果に基づいて、実露光テストパターンデータと、光透過テストパターンとの間の相関関係を把握し、この相関関係に基づき、検査対象となるフォトマスクの評価を行うので、実際の露光を行う露光装置と検査装置との相関関係に基づく良好な評価を行うことができる。また、露光装置による条件以外の、レジストパターン形成条件や被加工層形成条件による、パターン形成に対する影響も、光透過テストパターンとの相関として把握することができる。   In the photomask inspection method according to the present invention having configuration 8, based on the comparison result obtained in the comparison step, the correlation between the actual exposure test pattern data and the light transmission test pattern is grasped, and this Since the photomask to be inspected is evaluated based on the correlation, good evaluation can be performed based on the correlation between the exposure apparatus that performs actual exposure and the inspection apparatus. Further, the influence on the pattern formation by the resist pattern formation condition and the processing layer formation condition other than the conditions by the exposure apparatus can be grasped as a correlation with the light transmission test pattern.

構成9を有する本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、検査対象となるフォトマスクは、露光光を透過させる透過部、露光光を遮光する遮光部、及び、露光光の一部を低減させて透過させるグレートーン部とを有するので、グレートーンマスクについての光学的条件の設定を良好に行うことができる。   In the photomask inspection method according to the present invention having the configuration 9, the photomask to be inspected reduces a transmission part that transmits exposure light, a light shielding part that blocks exposure light, and a part of the exposure light. Therefore, the optical condition of the gray tone mask can be set satisfactorily.

構成10を有する本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、テストマスクには、複数の単位パターンが配列された部分を含むテストパターンが形成されており、複数の単位パターンは、一定の規則に基づいてパターン形状が逐次変化されたものであるので、光学的条件の設定を良好に行うことができる。   In the photomask inspection method according to the present invention having configuration 10, a test pattern including a portion in which a plurality of unit patterns are arranged is formed on the test mask, and the plurality of unit patterns conform to a certain rule. Since the pattern shape is sequentially changed based on this, the optical conditions can be set satisfactorily.

構成11を有する本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、テストマスクには、複数の単位パターンが配列された部分を含むテストパターンが形成されており、複数の単位パターンは、一定の規則に基づいてパターン形状が逐次変化された部位を有するので、光学的条件の設定を良好に行うことができる。   In the photomask inspection method according to the present invention having the structure 11, a test pattern including a portion in which a plurality of unit patterns are arranged is formed on the test mask, and the plurality of unit patterns conform to a certain rule. Since the pattern shape is sequentially changed based on this, the optical conditions can be set satisfactorily.

構成12を有する本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、一定の規則に基づくパターン形状の逐次変化は、線幅の変化であるので、パターンの線幅の変化に応じた光学的条件の設定を行うことができる。   In the photomask inspection method according to the present invention having the structure 12, since the sequential change of the pattern shape based on a certain rule is a change of the line width, the optical condition is set according to the change of the line width of the pattern. It can be performed.

構成13を有する本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、一定の規則に基づくパターン形状の逐次変化は、露光光に対する実効透過率の変化であるので、透過率の変化に応じた光学的条件の設定を行うことができる。   In the photomask inspection method according to the present invention having the configuration 13, since the sequential change of the pattern shape based on a certain rule is a change of the effective transmittance with respect to the exposure light, the optical condition according to the change of the transmittance Can be set.

構成14を有する本発明に係るフォトマスクの製造方法においては、構成1乃至構成13のいずれか一を有するフォトマスクの検査方法を行う検査工程を有するので、実際の露光を行う露光装置との条件整合がなされた検査工程を経た良好なフォトマスクを製造することができる。     Since the photomask manufacturing method according to the present invention having the configuration 14 includes an inspection process for performing the photomask inspection method having any one of the configurations 1 to 13, the conditions for the exposure apparatus that performs the actual exposure are provided. A good photomask that has undergone a matching inspection process can be manufactured.

構成15を有する本発明に係る電子部品の製造方法においては、構成14を有するフォトマスクの製造方法により製造されたフォトマスクを使用して電子部品製造用の被加工層上に形成されたレジスト膜に対する露光を行う工程を有するので、良好なフォトマスクを使用して良好な電子部品を製造することができる。   In the manufacturing method of the electronic component according to the present invention having the configuration 15, the resist film formed on the processing layer for manufacturing the electronic component using the photomask manufactured by the photomask manufacturing method having the configuration 14. Therefore, a good electronic component can be manufactured using a good photomask.

構成16を有する本発明に係るフォトマスクにおいては、露光光を透過させる透過部、露光光を遮光する遮光部、及び、露光光の一部を低減させて透過させるグレートーン部とを有するテストパターンを形成したテストマスクにおいて、テストパターンは、一定の規則に基づいてパターン形状が逐次変化された複数の単位パターンが配列された部分を含み、各単位パターンにおけるグレートーン部の面積は、一定の規則に基づいてそれぞれ異なっているので、本発明に係る検査方法において、光学的条件の設定を良好に行うことができる。   In the photomask according to the present invention having the configuration 16, the test pattern includes a transmissive portion that transmits the exposure light, a light shielding portion that blocks the exposure light, and a gray tone portion that transmits the exposure light while reducing a part of the exposure light. In the test mask formed, the test pattern includes a portion in which a plurality of unit patterns whose pattern shapes are sequentially changed based on a certain rule are arranged, and the area of the gray tone portion in each unit pattern is a certain rule Therefore, in the inspection method according to the present invention, the optical conditions can be set satisfactorily.

このようなテストマスクは、薄膜トランジスタ製造用のグレートーンマスクにおける、チャネル部の広さの相違に対して、形成されるレジストパターン形状を近似、評価できる上で有用である。   Such a test mask is useful for approximating and evaluating the shape of a resist pattern to be formed with respect to the difference in the width of a channel portion in a gray-tone mask for manufacturing a thin film transistor.

構成17を有する本発明に係るフォトマスクにおいては、露光光を透過させる透過部、露光光を遮光する遮光部、及び、露光光の一部を低減させて透過させるグレートーン部とを有するテストパターンを形成したテストマスクにおいて、テストパターンには、一定の規則に基づいてパターン形状が逐次変化された複数の単位パターンが配列された部分を含み、各単位パターンにおけるグレートーン部の所定露光条件下における実効透過率は、一定の規則に基づいてそれぞれ異なっているので、本発明に係る検査方法において、光学的条件の設定を良好に行うことができる。   In the photomask according to the present invention having the structure 17, the test pattern includes a transmission part that transmits the exposure light, a light-shielding part that blocks the exposure light, and a gray tone part that reduces a part of the exposure light and transmits the light. In the test mask formed, the test pattern includes a portion in which a plurality of unit patterns whose pattern shapes are sequentially changed based on a certain rule are arranged, and the gray tone portion in each unit pattern is subjected to a predetermined exposure condition. Since the effective transmittance is different based on a certain rule, the optical conditions can be set satisfactorily in the inspection method according to the present invention.

構成18を有する本発明に係るフォトマスクにおいては、テストパターンは、2以上の遮光部に隣接しこれら遮光部によって挟まれたグレートーン部を有するので、本発明に係る検査方法において、光学的条件の設定を良好に行うことができる。   In the photomask according to the present invention having the structure 18, since the test pattern has a gray tone portion adjacent to two or more light-shielding portions and sandwiched between these light-shielding portions, in the inspection method according to the present invention, the optical condition Can be set satisfactorily.

構成19を有する本発明に係るフォトマスクにおいては、複数の遮光部は、段階的に線幅が異なっていることによって、2つの遮光部の間の間隔が段階的に変化しているので、本発明に係る検査方法において、光学的条件の設定を良好に行うことができる。   In the photomask according to the present invention having the structure 19, since the interval between the two light shielding portions changes stepwise because the line widths of the plurality of light shielding portions change stepwise, the book In the inspection method according to the invention, the optical conditions can be set satisfactorily.

このようなテストマスクは、薄膜トランジスタ製造用のグレートーンマスクにおける、チャネル部の広さの変化に対して、形成されるレジストパターン形状を近似、評価できる上で有用である。   Such a test mask is useful for approximating and evaluating the shape of a resist pattern to be formed with respect to a change in the width of a channel portion in a gray-tone mask for manufacturing a thin film transistor.

構成20を有する本発明に係るフォトマスクにおいては、テストパターンは、露光時の所定の光学的条件下における解像限界以下の線幅のパターンを有するグレートーン部を有するので、グレートーンマスクについて、光学的条件の設定を良好に行うことができる。   In the photomask according to the present invention having the structure 20, since the test pattern has a gray tone portion having a line width pattern equal to or lower than the resolution limit under a predetermined optical condition at the time of exposure, for the gray tone mask, The optical conditions can be set satisfactorily.

このようなグレートーン部のパターンを評価することは、薄膜トランジスタ製造用のフォトマスクにおいて、ソース、ドレイン部に隣接し、これらによって挟まれたチャネル部を作製するレジストパターン形状を評価する上で非常に有用である。   The evaluation of such a gray-tone pattern is very important in evaluating the resist pattern shape for producing a channel part adjacent to and sandwiched between a source and a drain part in a photomask for manufacturing a thin film transistor. Useful.

構成21を有する本発明に係るフォトマスクにおいては、単位パターンは、露光光を所定量低減させて透過させる半透光性の膜が形成されたグレートーン部を有するので、本発明に係る検査方法において、グレートーンマスクについて、光学的条件の設定を良好に行うことができる。   In the photomask according to the present invention having the structure 21, since the unit pattern has a gray tone portion in which a semi-transparent film that transmits the exposure light with a predetermined amount reduced is formed, the inspection method according to the present invention The optical conditions can be satisfactorily set for the gray tone mask.

すなわち、本発明は、検査対象であるフォトマスクに所定波長の光束を照射し、このフォトマスクを経た光束を撮像手段によって撮像して、光強度データを求めるフォトマスクの検査方法において、実際の露光を行う露光装置との条件整合を良好に行い、または、実際の露光条件との相関を定量的に把握することができるようになされたフォトマスクの検査方法を提供し、また、この検査方法による検査工程を含むフォトマスクの製造方法を提供し、この製造方法によって得られたフォトマスクを用いた電子部品製造方法を提供し、さらに、このフォトマスクの検査方法に用いるテストマスクを提供することができるものである。   That is, the present invention provides an actual exposure in a photomask inspection method for irradiating a photomask to be inspected with a light beam having a predetermined wavelength, imaging the light beam that has passed through the photomask with an imaging means, and obtaining light intensity data. Provides a photomask inspection method that can be satisfactorily matched with an exposure apparatus that performs the above, or that can quantitatively grasp the correlation with the actual exposure conditions. Provided is a photomask manufacturing method including an inspection process, an electronic component manufacturing method using the photomask obtained by the manufacturing method, and a test mask used for the photomask inspection method. It can be done.

以下、本発明を実施するための最良の実施の形態について説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below.

〔本発明に係るフォトマスクの検査方法の概要〕
本発明に係るフォトマスクの検査方法は、透明基板上に所定のパターンが形成されたフォトマスクを用いて被転写体(ガラス基板または、シリコンウェハ)に対して露光装置を用いて露光を行うにあたり、露光装置における露光によって被転写体に転写されるイメージを撮像手段によって捉えた光強度分布から予測し、フォトマスクを検査する方法である。
[Outline of Photomask Inspection Method According to the Present Invention]
The method for inspecting a photomask according to the present invention involves performing exposure on an object to be transferred (glass substrate or silicon wafer) using an exposure apparatus using a photomask having a predetermined pattern formed on a transparent substrate. This is a method for inspecting a photomask by predicting an image transferred to a transfer medium by exposure in an exposure apparatus from a light intensity distribution captured by an imaging means.

より具体的には、、露光装置におけるものと近似する露光条件を作り出し、露光装置における露光によって被転写体に転写されるイメージと近似するイメージを撮像手段によって捉えて検査する方法、または、露光装置における露光条件で形成されるレジストパターンと、撮像手段による光強度分布との相関を定量的に把握し、この相関を用いて、被検査対象となるフォトマスクが露光によって形成するレジストパターンを推測(エミュレート)して検査する方法が含まれる。なお、露光装置は、フォトマスクに形成されたパターンを、一定の露光条件にて被転写体上に転写させる装置である。   More specifically, a method of creating an exposure condition that approximates that in an exposure apparatus, and capturing and inspecting an image that approximates an image transferred to a transfer object by exposure in the exposure apparatus, or an exposure apparatus Quantitatively grasp the correlation between the resist pattern formed under the exposure conditions in and the light intensity distribution by the imaging means, and use this correlation to estimate the resist pattern formed by exposure by the photomask to be inspected ( Emulated) and inspecting methods. Note that the exposure apparatus is an apparatus that transfers a pattern formed on a photomask onto a transfer target under certain exposure conditions.

そして、このフォトマスクの検査方法においては、撮像手段により得られた光強度分布に基づいて、被転写体上のレジストパターン、または、そのレジストパターンをマスクとして加工した被加工層パターン寸法の仕上がり値、フォトマスクの透過率の変動によるそれらの形状変動などを含む様々な解析、評価を行なうことができる。なお、この検査装置よって検査されるフォトマスクは、最終製品であるフォトマスクのみならず、フォトマスクを製造する途中での中間体をも含む。   And in this photomask inspection method, based on the light intensity distribution obtained by the imaging means, the finished pattern value of the resist pattern on the transfer object or the processed layer pattern dimension processed using the resist pattern as a mask Various analyzes and evaluations can be performed including variations in the shape of the photomask due to variations in transmittance. Note that the photomask to be inspected by this inspection apparatus includes not only the photomask that is the final product but also an intermediate during the production of the photomask.

〔本発明において使用する検査装置の構成〕
このフォトマスクの検査方法においては、図1に示すように、検査装置を使用する。この検査装置においては、検査対象であるフォトマスク3は、マスク保持手段3aによって保持される。このマスク保持手段3aは、フォトマスク3の主平面を略鉛直とした状態で、このフォトマスクの下端部及び側縁部近傍を支持し、このフォトマスク3を傾斜させて固定して保持するようになっている。このマスク保持手段3aは、フォトマスク3として、大型(例えば、主平面が1220mm×1400mm、厚さ13mmのもの)、かつ、種々の大きさのフォトマスク3を保持できるようになっている。すなわち、このマスク保持手段3aにおいては、主平面を略鉛直とした状態のフォトマスク3の下端部を主に支持するので、フォトマスク3の大きさが異なっても、同一の支持部材によってフォトマスク3の下端部を支持することができる。
[Configuration of the inspection apparatus used in the present invention]
In this photomask inspection method, an inspection apparatus is used as shown in FIG. In this inspection apparatus, the photomask 3 to be inspected is held by the mask holding means 3a. The mask holding means 3a supports the lower end portion and the vicinity of the side edge portion of the photomask 3 in a state where the main plane of the photomask 3 is substantially vertical, and holds the photomask 3 tilted and fixed. It has become. The mask holding means 3a can hold the photomask 3 having a large size (for example, a main plane of 1220 mm × 1400 mm and a thickness of 13 mm) and various sizes as the photomask 3. That is, since the mask holding means 3a mainly supports the lower end portion of the photomask 3 in a state where the main plane is substantially vertical, even if the size of the photomask 3 is different, the photomask 3 is different by the same support member. 3 lower end portions can be supported.

ここで、略鉛直とは、図1中θで示す鉛直からの角度が10度程度以内となるように保持することが好ましく、さらには、鉛直から2度乃至10度の角度、さらに好ましくは、鉛直から4度乃至10度だけ傾斜した状態とするのが好ましい。   Here, “substantially vertical” is preferably held so that the angle from the vertical indicated by θ in FIG. 1 is within about 10 degrees, more preferably an angle of 2 degrees to 10 degrees from the vertical, more preferably It is preferable to be in a state inclined by 4 to 10 degrees from the vertical.

このように、フォトマスク3を傾斜させて支持するマスク保持手段3aを用いることにより、フォトマスク3を保持させる過程において、フォトマスク3を転倒させてしまうことを防止し、安定してフォトマスク3の保持、固定を行うことができる。さらに、フォトマスク3を完全に鉛直として保持することとすると、フォトマスク3の全重量が下端部に集中してしまい、フォトマスク3が損傷を被る可能性が増大する。フォトマスク3を傾斜させて支持するマスク保持手段3aを用いることにより、フォトマスク3の重量を複数の支持点に分散させ、フォトマスク3の損傷を防止することができる。   In this manner, by using the mask holding means 3a that supports the photomask 3 at an angle, the photomask 3 is prevented from being overturned in the process of holding the photomask 3, and the photomask 3 is stably provided. Can be held and fixed. Furthermore, if the photomask 3 is held completely vertical, the total weight of the photomask 3 is concentrated on the lower end portion, and the possibility that the photomask 3 is damaged increases. By using the mask holding means 3a that supports the photomask 3 at an angle, the weight of the photomask 3 can be dispersed to a plurality of support points, and damage to the photomask 3 can be prevented.

このように、この検査装置においては、フォトマスク3の主平面を上記のようにしてフォトマスク3を保持するので、検査装置の設置面積の増大が抑えられるとともに、フォトマスク上へのパーティクルの落下を抑止することができる。   As described above, in this inspection apparatus, the main plane of the photomask 3 is held as described above, so that an increase in the installation area of the inspection apparatus can be suppressed, and particles fall on the photomask. Can be suppressed.

そして、この検査装置は、所定波長の光束を発する光源1を有している。この光源1としては、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、UHPランプ(超高圧水銀ランプ)等を使用することができる。   And this inspection apparatus has the light source 1 which emits the light beam of a predetermined wavelength. As the light source 1, for example, a halogen lamp, a metal halide lamp, a UHP lamp (ultra-high pressure mercury lamp) or the like can be used.

そして、この検査装置は、光源1からの検査光を導きマスク保持手段3aにより保持されたフォトマスク3に検査光を照射する照明光学系2を有している。この照明光学系2は、開口数(NA)を可変とするため、絞り機構を備えている。さらに、この照明光学系2は、フォトマスク3における検査光の照射範囲を調整するための視野絞りを備えていることが好ましい。この照明光学系2を経た検査光は、マスク保持手段3aにより保持されたフォトマスク3に照射される。   The inspection apparatus includes an illumination optical system 2 that guides the inspection light from the light source 1 and irradiates the photomask 3 held by the mask holding unit 3a with the inspection light. The illumination optical system 2 includes a diaphragm mechanism in order to make the numerical aperture (NA) variable. Furthermore, the illumination optical system 2 preferably includes a field stop for adjusting the irradiation range of the inspection light on the photomask 3. The inspection light that has passed through the illumination optical system 2 is irradiated onto the photomask 3 held by the mask holding means 3a.

フォトマスク3に照射された検査光は、このフォトマスク3を透過して、対物レンズ系4に入射される。この対物レンズ系4は、絞り機構を備えることにより、開口数(NA)が可変となされている。この対物レンズ系4は、例えば、フォトマスク3を透過した検査光が入射されこの光束に無限遠補正を加えて平行光とする第1群(シミュレータレンズ)4aと、この第1群を経た光束を結像させる第2群(結像レンズ)4bとを備えたものとすることができる。   The inspection light applied to the photomask 3 passes through the photomask 3 and enters the objective lens system 4. The objective lens system 4 includes a diaphragm mechanism, so that the numerical aperture (NA) is variable. The objective lens system 4 includes, for example, a first group (simulator lens) 4a in which inspection light that has passed through the photomask 3 is incident and this light beam is corrected to infinity to obtain parallel light, and a light beam that has passed through the first group. And a second group (imaging lens) 4b for forming an image.

この検査装置においては、照明光学系2の開口数と対物レンズ系4の開口数とがそれぞれ可変となっているので、照明光学系2の開口数の対物レンズ系4の開口数に対する比、すなわち、シグマ値(σ:コヒーレンス)を可変することができる。   In this inspection apparatus, since the numerical aperture of the illumination optical system 2 and the numerical aperture of the objective lens system 4 are variable, the ratio of the numerical aperture of the illumination optical system 2 to the numerical aperture of the objective lens system 4, that is, The sigma value (σ: coherence) can be varied.

対物レンズ系4を経た光束は、撮像手段5により受光される。この撮像手段5は、フォトマスク3の像を撮像する。この撮像手段5としては、例えば、CCD等の撮像素子を用いることができる。   The light beam that has passed through the objective lens system 4 is received by the imaging means 5. The imaging unit 5 captures an image of the photomask 3. As this imaging means 5, for example, an imaging element such as a CCD can be used.

そして、この検査装置においては、撮像手段5によって得られた撮像画像についての画像処理、演算、所定の閾値との比較及び表示などを行う図示しない制御手段及び表示手段が設けられている。   In this inspection apparatus, there are provided control means and display means (not shown) that perform image processing, calculation, comparison with a predetermined threshold value, display, and the like for the captured image obtained by the imaging means 5.

また、この検査装置においては、所定の露光光を用いて得られた撮像画像、または、これに基づいて得られた光強度分布に対して、制御手段によって所定の演算を行い、他の露光光を用いた条件下での撮像画像、または、光強度分布を求めることができる。例えば、この検査装置においては、g線、h線及びi線が同一である強度比の露光条件において光強度分布を得たとき、g線、h線及びi線が1:2:1の強度比の露光条件において露光した場合の光強度分布を求めることができる。これにより、この検査装置においては、露光装置に使用する照明光源の種類、個体差や露光装置に用いられている照明の経時変化による波長毎の強度変動も含めて、実際に用いる露光装置における露光条件を再現した評価を行うことが可能であり、また、所望のフォトレジストの残膜量を想定した場合に、これを達成できる最適な露光条件を簡便に求めることが可能である。   Further, in this inspection apparatus, the control means performs a predetermined calculation on the captured image obtained using the predetermined exposure light or the light intensity distribution obtained based on the captured image to obtain another exposure light. The captured image or the light intensity distribution under the condition using can be obtained. For example, in this inspection apparatus, when the light intensity distribution is obtained under exposure conditions with the same intensity ratio of g-line, h-line and i-line, the intensity of g-line, h-line and i-line is 1: 2: 1. It is possible to obtain the light intensity distribution when the exposure is performed under the ratio exposure conditions. As a result, in this inspection apparatus, the exposure in the exposure apparatus that is actually used, including the type of illumination light source used in the exposure apparatus, individual differences, and fluctuations in intensity for each wavelength due to temporal changes in illumination used in the exposure apparatus. It is possible to perform an evaluation that reproduces the conditions, and it is possible to easily obtain an optimum exposure condition that can achieve this when a desired residual film amount of the photoresist is assumed.

この検査装置を用いて行う本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、照明光学系2と、対物レンズ4系及び撮像手段5とは、主平面を略鉛直として保持されたフォトマスク3を挟んで対峙する位置にそれぞれ配設され、両者の光軸を一致させた状態で、検査光の照射及び受光を行う。これら照明光学系2、対物レンズ4系及び撮像手段5は、図示しない移動操作手段によって移動操作可能に支持されている。この移動手段は、照明光学系2、対物レンズ系4及び撮像手段5を、それぞれの光軸を互いに一致させつつ、フォトマスク3の主平面に対して平行に移動させることができる。この検査装置においては、このような移動操作手段が設けられていることにより、大型のフォトマスクを検査する場合であっても、このフォトマスク3を主平面に平行な方向に移動させることなく、フォトマスク3の主平面の全面に亘る検査が可能であり、また、主平面上の所望の部位の選択的な検査が可能である。   In the photomask inspection method according to the present invention performed using this inspection apparatus, the illumination optical system 2, the objective lens 4 system, and the imaging means 5 sandwich the photomask 3 held with the main plane being substantially vertical. The test light is irradiated and received in a state where the optical axes of the two are coincident with each other. The illumination optical system 2, the objective lens 4 system, and the imaging means 5 are supported by a movement operation means (not shown) so as to be movable. This moving means can move the illumination optical system 2, the objective lens system 4, and the imaging means 5 in parallel to the main plane of the photomask 3 while matching the respective optical axes. In this inspection apparatus, by providing such a moving operation means, even when inspecting a large photomask, without moving this photomask 3 in a direction parallel to the main plane, Inspection over the entire main plane of the photomask 3 is possible, and a desired inspection on the main plane can be selectively performed.

そして、この検査装置においては、制御手段により、対物レンズ系4及び撮像手段5がそれぞれ光軸方向に移動操作可能となっており、これら対物レンズ系4及び撮像手段5を、互いに独立的に、フォトマスク3に対する相対距離を変化させることができる。この検査装置においては、対物レンズ系4及び撮像手段5が独立的に光軸方向に移動可能であることにより、フォトマスク3を用いて露光を行う露光装置に近い状態での撮像を行うことができる。また、対物レンズ系4のフォーカスをオフセットし、撮像手段5により、フォトマスク3のぼかされた像を撮像することも可能である。このようにぼかされた像を評価することによって、後述するように、グレートーンマスクの性能及び欠陥の有無を判断することもできる。   In this inspection apparatus, the objective lens system 4 and the imaging means 5 can be moved in the direction of the optical axis by the control means, and the objective lens system 4 and the imaging means 5 can be operated independently of each other. The relative distance to the photomask 3 can be changed. In this inspection apparatus, the objective lens system 4 and the imaging means 5 can be independently moved in the optical axis direction, so that imaging can be performed in a state close to an exposure apparatus that performs exposure using the photomask 3. it can. It is also possible to offset the focus of the objective lens system 4 and capture the blurred image of the photomask 3 by the imaging means 5. By evaluating the blurred image, it is possible to determine the performance of the gray-tone mask and the presence or absence of defects, as will be described later.

そして、この検査装置の制御手段は、照明光学系2の視野絞り及び絞り機構、対物レンズ系4の絞り機構、移動操作手段を制御する。この制御手段は、この検査装置を用いたフォトマスクの検査方法において、対物レンズ系4の開口数(NA)及びシグマ値(照明光学系2の開口数の対物レンズ系4の開口数に対する比)を所定の値に維持した状態で、移動操作手段により、照明光学系2、対物レンズ系4及び撮像手段5を、これらの光軸を一致させた状態で、マスク保持手段により保持されたフォトマスク3の主平面に平行な方向に移動操作するとともに、対物レンズ系4及び撮像手段5を光軸方向について互いに独立的に移動操作する。   The control means of this inspection apparatus controls the field stop and stop mechanism of the illumination optical system 2, the stop mechanism of the objective lens system 4, and the moving operation means. In the photomask inspection method using this inspection apparatus, this control means provides the numerical aperture (NA) and sigma value of the objective lens system 4 (ratio of the numerical aperture of the illumination optical system 2 to the numerical aperture of the objective lens system 4). The photomask held by the mask holding means with the optical axes of the illumination optical system 2, the objective lens system 4 and the imaging means 5 made to coincide with each other by the moving operation means in a state where is maintained at a predetermined value. The objective lens system 4 and the imaging means 5 are moved and operated independently of each other in the optical axis direction.

〔本発明に係るフォトマスクの検査方法の検査対象〕
本発明に係るフォトマスクの検査方法において検査対象となるフォトマスクは、製品として完成したフォトマスクのみならず、フォトマスクを製造する途中での中間体をも含み、また、このフォトマスクの種類や用途には特に制限はない。
[Inspection Object of Photomask Inspection Method According to the Present Invention]
The photomask to be inspected in the photomask inspection method according to the present invention includes not only a photomask completed as a product, but also an intermediate in the course of manufacturing the photomask. There are no particular restrictions on the application.

すなわち、この検査装置においては、透明基板の主表面にCrなどを主成分とする遮光膜を形成しこの遮光膜に所定のパターンをフォトリソグラフィーにより形成して遮光部及び透光部を有するパターンを形成したバイナリーマスクのみならず、透明基板の主表面に遮光部、透光部及びグレートーン部を有するグレートーンマスクを検査することが可能である。この検査装置においては、このようなグレートーンマスクを検査する場合に、特に顕著な効果が得られる。   That is, in this inspection apparatus, a light shielding film mainly composed of Cr or the like is formed on the main surface of the transparent substrate, and a predetermined pattern is formed on the light shielding film by photolithography to form a pattern having a light shielding part and a light transmitting part. It is possible to inspect not only the formed binary mask but also a gray tone mask having a light shielding portion, a light transmitting portion and a gray tone portion on the main surface of the transparent substrate. In this inspection apparatus, a particularly remarkable effect is obtained when such a gray-tone mask is inspected.

したがって、この検査装置は、FPDの製造用のフォトマスクを検査する場合に顕著な効果があり、さらに、液晶装置製造用のフォトマスクの中でも薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下、「TFT」という。)製造用のものに最も適している。これは、これらの分野では、製造効率及びコスト上の有利さから、グレートーンマスクが多用されることに加え、グレートーン部の寸法が極めて微細であり、かつ、精緻である必要があるためである。   Therefore, this inspection apparatus has a remarkable effect when inspecting a photomask for manufacturing an FPD, and among the photomasks for manufacturing a liquid crystal device, a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT”). Most suitable for manufacturing. This is because in these fields, graytone masks are frequently used due to manufacturing efficiency and cost advantages, and in addition, the graytone part needs to be extremely fine and precise. is there.

なお、グレートーン部には、半透光膜が形成された半透光部(「半透光膜型」という。)と、露光条件での解像限界以下の微細パターンによってグレートーン部とするもの(「微細パターン型」という。)の両方が含まれる。すなわち、グレートーンマスクには、グレートーン部に透過光量が100%より小さい(例えば40〜60%)半透光性の膜が成膜されたグレートーン部をもつフォトマスク(半透光膜型グレートーンマスク)と、露光条件下での解像限界以下の遮光性、または、半透光性の微細パターンを有することにより透過光量を低減するグレートーン部をもつフォトマスク(微細パターン型グレートーンマスク)との両方が含まれる。   The gray tone portion is formed by a semi-transparent portion (referred to as a “semi-transparent film type”) on which a semi-transparent film is formed and a fine pattern below a resolution limit under exposure conditions. Both of those (referred to as “fine pattern type”) are included. That is, the gray tone mask is a photomask having a gray tone portion in which a translucent film having a transmitted light amount smaller than 100% (for example, 40 to 60%) is formed in the gray tone portion (semi-transparent film type). A gray-tone mask) and a photomask with a gray-tone part that reduces the amount of transmitted light by having a light-shielding property that is less than the resolution limit under exposure conditions or a semi-transparent fine pattern (fine-pattern gray tone) And (mask).

〔グレートーンマスクについて〕
ここで、本発明に係るフォトマスクの検査装置において検査対象となるグレートーンマスクについて説明する。
[About gray tone mask]
Here, a gray-tone mask to be inspected in the photomask inspection apparatus according to the present invention will be described.

TFTを備えた液晶表示デバイス(LiquidCrystalDisplay:以下、「LCD」という。)は、陰極線管(CRT)に比較して、薄型にしやすく消費電力が低いという利点から、現在、広く使用されるに至っている。LCDにおけるTFTは、マトリックス上に配列された各画素にTFTが配列された構造のTFT基板と、各画素に対応してレッド(R)、グリーン(G)及びブルー(B)の画素パターンが配列されたカラーフィルタとが液晶相を介して重ね合わされた構造を有している。このようなLCDは、製造工程数が多く、TFT基板だけでも、5乃至6枚のフォトマスクを用いて製造されていた。   Liquid crystal display devices with TFTs (Liquid Crystal Display: hereinafter referred to as “LCD”) are now widely used due to the advantages of being thin and easy to consume compared to cathode ray tubes (CRT). . The TFT in the LCD is a TFT substrate having a structure in which a TFT is arranged in each pixel arranged on a matrix, and pixel patterns of red (R), green (G) and blue (B) are arranged corresponding to each pixel. The color filter thus formed is superposed via a liquid crystal phase. Such an LCD has a large number of manufacturing processes, and even a TFT substrate alone is manufactured using 5 to 6 photomasks.

このような状況の下、TFT基板の製造を4枚のフォトマスクを用いて行う方法が提案されている。この方法は、遮光部、透光部及びグレートーン部を有するグレートーンマスクを用いることにより、使用するマスクの枚数を低減するものである。図2及び図3に、グレートーンマスクを用いたTFT基板の製造工程の一例を示す。   Under such circumstances, a method of manufacturing a TFT substrate using four photomasks has been proposed. In this method, the number of masks to be used is reduced by using a gray tone mask having a light shielding portion, a light transmitting portion, and a gray tone portion. 2 and 3 show an example of a manufacturing process of a TFT substrate using a gray tone mask.

まず、図2中の(A)に示すように、ガラス基板201上に、ゲート電極用金属膜を形成し、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィー工程によりゲート電極202を形成する。その後、ゲート絶縁膜203、第1半導体膜(a−Si)204、第2半導体膜(N+a−Si)205、ソースドレイン用金属膜206及びポジ型フォトレジスト膜207を形成する。   First, as shown in FIG. 2A, a gate electrode metal film is formed on a glass substrate 201, and a gate electrode 202 is formed by a photolithography process using a photomask. Thereafter, a gate insulating film 203, a first semiconductor film (a-Si) 204, a second semiconductor film (N + a-Si) 205, a source / drain metal film 206, and a positive photoresist film 207 are formed.

次に、図2中の(B)に示すように、遮光部101、透光部102及びグレートーン部103を有するグレートーンマスク100を用いて、ポジ型フォトレジスト膜207を露光し、現像して、第1レジストパターン207Aを形成する。この第1レジストパターン207Aは、TFTチャンネル部、ソースドレイン形成領域及びデータライン形成領域を覆い、かつ、TFTチャンネル部形成領域がソースドレイン形成領域よりも薄くなっている。   Next, as shown in FIG. 2B, the positive photoresist film 207 is exposed and developed using a gray tone mask 100 having a light shielding portion 101, a light transmitting portion 102, and a gray tone portion 103. Thus, a first resist pattern 207A is formed. The first resist pattern 207A covers the TFT channel portion, the source / drain formation region, and the data line formation region, and the TFT channel portion formation region is thinner than the source / drain formation region.

次に、図2中の(C)に示すように、第1レジストパターン207Aをマスクとして、ソースドレイン金属膜206、第2及び第1半導体膜205、204をエッチングする。次に、図3中の(A)に示すように、酸素によるアッシングによってレジスト膜207を全体的に減少させて、チャンネル部形成領域の薄いレジスト膜を除去し、第2レジストパターン207Bを形成する。その後、図3中の(B)に示すように、第2レジストパターン207Bをマスクとして、ソースドレイン用金属膜206をエッチングしてソース/ドレイン206A、206Bを形成し、次いで第2半導体膜205をエッチングする。最後に、図3中の(C)に示すように、残存した第2レジストパターン207Bを剥離させる。   Next, as shown in FIG. 2C, the source / drain metal film 206 and the second and first semiconductor films 205 and 204 are etched using the first resist pattern 207A as a mask. Next, as shown in FIG. 3A, the resist film 207 is entirely reduced by ashing with oxygen to remove the thin resist film in the channel portion formation region, thereby forming a second resist pattern 207B. . Thereafter, as shown in FIG. 3B, the source / drain metal film 206 is etched using the second resist pattern 207B as a mask to form source / drains 206A and 206B, and then the second semiconductor film 205 is formed. Etch. Finally, as shown in FIG. 3C, the remaining second resist pattern 207B is peeled off.

ここで用いられるグレートーンマスク100は、図4に示すように、ソース/ドレインに対応する遮光部101A、101B、透光部102及びTFTチャンネル部に対応するグレートーン部103を有する。このグレートーン部103は、グレートーンマスク100を使用する大型LCD用露光装置の露光条件下で解像限界以下の微細パターンからなる遮光パターン103Aが形成された領域である。遮光部101A、101B及び遮光パターン103Aは、通常、ともにクロムやクロム化合物等の同じ材料からなる同じ厚さの膜から形成されている。このようなグレートーンマスクを使用する大型LCD用露光装置の解像限界は、ステッパ方式の露光装置で約3μm、ミラープロジェクション方式の露光装置で約4μmである。このため、グレートーン部103においては、透過部103Bのスペース幅及び遮光パターン103Aのライン幅のそれぞれを、露光装置の露光条件下の解像限界以下の、例えば、3μm未満とする。   As shown in FIG. 4, the gray tone mask 100 used here includes light shielding portions 101A and 101B corresponding to the source / drain, a light transmitting portion 102, and a gray tone portion 103 corresponding to the TFT channel portion. The gray tone portion 103 is an area where a light shielding pattern 103A having a fine pattern below the resolution limit is formed under the exposure conditions of a large LCD exposure apparatus using the gray tone mask 100. The light shielding portions 101A and 101B and the light shielding pattern 103A are usually formed from films of the same thickness made of the same material such as chromium or a chromium compound. The resolution limit of an exposure apparatus for a large LCD using such a gray tone mask is about 3 μm for a stepper type exposure apparatus and about 4 μm for a mirror projection type exposure apparatus. For this reason, in the gray tone portion 103, the space width of the transmissive portion 103B and the line width of the light shielding pattern 103A are set to be less than the resolution limit under the exposure conditions of the exposure apparatus, for example, less than 3 μm.

このような微細パターンタイプのグレートーン部103の設計においては、遮光部101A、101Bと透光部102との中間的な半透光(グレートーン)効果を持たせるための微細パターンを、ライン・アンド・スペースタイプにするか、ドット(網点)タイプにするか、あるいはその他のパターンにするかという選択がある。また、ライン・アンド・スペースタイプの場合、線幅をどのくらいにするか、光が透過する部分と遮光される部分の比率をどうするか、全体の透過率をどの程度に設計するかなど、非常に多くのことを考慮して設計がなされなければならない。また、グレートーンマスクの製造においても、線幅の中心値の管理及びマスク内の線幅のばらつき管理など、非常に難しい生産技術が要求されていた。   In the design of such a fine pattern type gray tone portion 103, a fine pattern for providing an intermediate semi-transmission (gray tone) effect between the light shielding portions 101A and 101B and the light transmitting portion 102 is formed by a line- There is a choice between an and space type, a dot (halftone dot) type, or another pattern. In the case of the line-and-space type, the line width, how much the line width, the ratio of the part that transmits light and the part that is shielded, how much the overall transmittance is designed, etc. The design must be made in consideration of the above. Also in the production of gray tone masks, very difficult production techniques such as the management of the center value of the line width and the management of variations in the line width within the mask have been required.

そこで、従来、グレートーン部を半透光性の膜によって形成することが提案されている。グレートーン部に半透光膜を用いることにより、グレートーン部による露光量を少なくして、ハーフトーン露光を実施することができる。また、グレートーン部に半透光膜を用いることにより、設計においては、全体の透過率がどのくらい必要かを検討するのみで足り、グレートーンマスクの製造においても、半透光膜の膜種(膜材質)や膜厚を選択するだけで、グレートーンマスクの生産が可能となると考えられていた。したがって、このような半透光膜タイプのグレートーンマスクの製造では、半透光膜の膜厚制御を行うだけで足り、比較的管理が容易との見方も存在した。また、TFTチャンネル部をグレートーンマスクのグレートーン部で形成する場合には、半透光膜であればフォトリソグラフィー工程により容易にパターニングが実施できるので、TFTチャンネル部の形状も複雑な形状とすることが可能となる。   Therefore, conventionally, it has been proposed to form the gray tone portion with a semi-translucent film. By using a semi-transparent film in the gray tone portion, it is possible to reduce the exposure amount by the gray tone portion and perform half tone exposure. In addition, by using a semi-transparent film in the gray tone part, it is only necessary to consider how much the entire transmittance is necessary in the design. In the production of the gray tone mask, the film type of the semi-transparent film ( It was thought that gray tone masks could be produced simply by selecting the film material) and film thickness. Therefore, in the production of such a semi-transparent film type gray tone mask, it is only necessary to control the thickness of the semi-transparent film, and there is a view that it is relatively easy to manage. Further, when the TFT channel portion is formed by the gray tone portion of the gray tone mask, since the patterning can be easily performed by a photolithography process if it is a semi-transparent film, the shape of the TFT channel portion is also complicated. It becomes possible.

半透光膜タイプのグレートーンマスクは、例えば、以下のようにして製造することができる。ここでは、一例として、TFT基板のパターンを挙げて説明する。このパターンは、前述したように、TFT基板のソース及びドレインに対応するパターンからなる遮光部101と、TFT基板のチャネル部に対応するパターンからなるグレートーン部103と、これらパターンの周囲に形成される透光部102とで構成される。   The semi-transparent film type gray tone mask can be manufactured, for example, as follows. Here, as an example, a pattern of a TFT substrate will be described. As described above, this pattern is formed around the light shielding portion 101 made of a pattern corresponding to the source and drain of the TFT substrate, the gray tone portion 103 made of a pattern corresponding to the channel portion of the TFT substrate, and the periphery of these patterns. And the translucent part 102.

まず、透明基板上に半透光膜及び遮光膜を順次形成したマスクブランクを準備し、このマスクブランク上にレジスト膜を形成する。次に、パターン描画を行って、現像することにより、パターンの遮光部及びグレートーン部に対応する領域にレジストパターンを形成する。次に、適当な方法でエッチングすることにより、レジストパターンが形成されていない透光部に対応する領域の遮光膜とその下層の半透光膜を除去し、パターンを形成する。   First, a mask blank in which a semi-transparent film and a light-shielding film are sequentially formed on a transparent substrate is prepared, and a resist film is formed on the mask blank. Next, a pattern is drawn and developed to form a resist pattern in regions corresponding to the light-shielding part and the gray-tone part of the pattern. Next, by etching with an appropriate method, the light shielding film in the region corresponding to the light-transmitting portion where the resist pattern is not formed and the semi-light-transmitting film below it are removed to form a pattern.

このようにして、透光部102が形成され、同時に、パターンの遮光部101とグレートーン部103に対応する領域の遮光パターンが形成される。そして、残存するレジストパターンを除去してから、再び、レジスト膜を基板上に形成し、パターン描画を行って、現像することにより、パターンの遮光部101に対応する領域にレジストパターンを形成する。   In this way, the translucent part 102 is formed, and at the same time, the light shielding pattern of the area corresponding to the light shielding part 101 and the gray tone part 103 of the pattern is formed. Then, after removing the remaining resist pattern, a resist film is formed again on the substrate, pattern drawing is performed, and development is performed, thereby forming a resist pattern in a region corresponding to the light shielding portion 101 of the pattern.

次に、適当なエッチングにより、レジストパターンの形成されていないグレートーン部103の領域の遮光膜のみを除去する。これにより、半透光膜のパターンによるグレートーン部103が形成され、同時に、遮光部101のパターンが形成される。   Next, only the light shielding film in the region of the gray tone portion 103 where the resist pattern is not formed is removed by appropriate etching. As a result, the gray tone portion 103 is formed by the pattern of the semi-transparent film, and at the same time, the pattern of the light shielding portion 101 is formed.

〔グレートーンマスクの検査について〕
前述のようなグレートーンマスクにおける欠陥や性能上の検査を行うには、実際の露光条件を反映したシミュレーションを行い、欠陥の有無、性能の優劣を評価しなければならない。
[About inspection of gray tone mask]
In order to inspect defects and performance in the gray tone mask as described above, it is necessary to perform a simulation reflecting actual exposure conditions to evaluate the presence of defects and the superiority or inferiority of performance.

グレートーンマスクにおいては、マスクに形成されたパターン形状が、このマスクを使用した露光によって形成されるレジスト膜厚やレジスト膜の形状に影響する。例えば、平面的なパターン形状の評価のみでなく、グレートーン部の光透過率が適切な範囲内にあるか、グレートーン部と遮光部の境界の立ち上がり(シャープネス、または、ぼかし具合)がどのようであるかを評価する必要がある。   In a gray tone mask, the pattern shape formed on the mask affects the resist film thickness and the resist film shape formed by exposure using the mask. For example, not only the evaluation of the planar pattern shape, but also the light transmittance of the gray tone part is within an appropriate range, and the rise of the boundary between the gray tone part and the light shielding part (sharpness or blurring condition) It is necessary to evaluate whether it is.

特に、微細パターンからなるグレートーン部を有するグレートーンマスクの場合には、フォトマスクを用いて実際に露光する時には、微細パターンが解像されずに、実質的に均一な透過率とみなされる程度に非解像の状態で使用される。この状態をマスクの製造過程において、または、出荷前の段階において、さらには、欠陥修正を行った段階において検査する必要がある。   In particular, in the case of a gray-tone mask having a gray-tone portion composed of a fine pattern, when the exposure is actually performed using a photomask, the fine pattern is not resolved and is regarded as a substantially uniform transmittance. Used in a non-resolved state. It is necessary to inspect this state in the mask manufacturing process, in a stage before shipment, and further in a stage where defect correction is performed.

本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、グレートーン部を透過する露光光の量を低減しこの領域におけるフォトレジストのへの照射量を低減することによりフォトレジストの膜厚を選択的に変えるものであるようなグレートーンマスクの検査を、実際の露光条件を近似して、高精度で行うことができる。さらに、近似できない要因あっても、実際の露光によって得られるフォトレジストのパターン形状を、高精度に予測することができる。   In the photomask inspection method according to the present invention, the film thickness of the photoresist is selectively changed by reducing the amount of exposure light transmitted through the gray tone portion and reducing the amount of irradiation of the photoresist in this region. The inspection of the gray tone mask which is a thing can be performed with high accuracy by approximating the actual exposure condition. Furthermore, even if there are factors that cannot be approximated, the pattern shape of the photoresist obtained by actual exposure can be predicted with high accuracy.

そして、この検査装置において取得するデータでは、装置に与える光学条件(使用する露光装置の光学条件に略略等しい条件)に対して適切に設計され、適切に形成されたパターンであれば、図5に示すように、グレートーン部に形成された微細パターンが、実際の露光時に生じるであろう状態と同様に、実質的に略々単一の濃度となるような非解像の状態となる。この部分の濃度が、このグレートーンマスクを使用した場合のこの部分の透過率を示し、これによってグレートーン部により形成されるレジスト膜の残膜量が決定される。一方、もし設計が光学条件に対して不適切だった場合や、製造工程で所定の形状、寸法にパターンが形成されていない場合は、半透光部の濃度や、グレートーン部の形状などが上記の正常な状態とは異なる状態を示すことになるため、正常な状態との比較により、検査部分の良否を判定することができる。   In the data acquired by this inspection apparatus, if the pattern is appropriately designed and appropriately formed with respect to the optical conditions given to the apparatus (conditions substantially equal to the optical conditions of the exposure apparatus to be used), FIG. As shown, the fine pattern formed in the gray tone portion is in a non-resolved state that substantially has a single density, similar to the state that would occur during actual exposure. The density of this portion indicates the transmittance of this portion when this gray tone mask is used, and this determines the remaining film amount of the resist film formed by the gray tone portion. On the other hand, if the design is inappropriate for the optical conditions, or if the pattern is not formed in the predetermined shape and dimensions in the manufacturing process, the density of the semi-translucent part, the shape of the gray tone part, etc. Since this indicates a state different from the normal state, the quality of the inspection portion can be determined by comparison with the normal state.

したがって、本発明に係る検査装置によってグレートーンマスクを検査する場合には、上記のような適切な非解像部分が出現する(すなわち、グレー部が出現する)露光条件が、実際にフォトマスクに適用する露光条件とほぼ一致していれば、フォトマスクの性能が十分であると言える。   Therefore, when a gray-tone mask is inspected by the inspection apparatus according to the present invention, an exposure condition in which an appropriate non-resolution part as described above appears (that is, a gray part appears) is actually applied to the photomask. If the exposure conditions to be applied substantially match, it can be said that the performance of the photomask is sufficient.

さらに、上記のような非解像の状態において撮像画像を得たときに、必要により適切な演算を経て、チャネル部と、ソース、ドレイン部との境界部分のシャープネスを評価し、フォトレジストの立体形状を予測することも可能である。   Furthermore, when a captured image is obtained in the non-resolved state as described above, the sharpness of the boundary portion between the channel portion and the source and drain portions is evaluated through an appropriate calculation as necessary, and the three-dimensionality of the photoresist is evaluated. It is also possible to predict the shape.

したがって、本発明に係る検査装置は、実際の露光条件では解像限界以下となるような微細な遮光パターンからなるグレートーン部を有するフォトマスクの検査に有利に適用することができる。   Therefore, the inspection apparatus according to the present invention can be advantageously applied to inspection of a photomask having a gray tone portion composed of a fine light-shielding pattern that is below the resolution limit under actual exposure conditions.

この場合、解像限界以下の微細パターンを有するフォトマスク3を検査対象として検査装置に設置し、例えば、対物レンズ系4の開口数及びシグマ値(照明光学系2の開口数の対物レンズ系4の開口数に対する比)を所定の値とし、また、対物レンズ系4の位置を適切に光軸方向に調節することにより、撮像手段5における撮像面には、微細パターンの非解像な状態の像が得られる。そして、撮像された画像データを演算手段によって処理することにより、マスクパターンの光強度分布を得ることができる。この撮像画像の形状及び所定の評価点における光強度データから、フォトマスク3の性能の優劣、欠陥の有無を評価することができる。   In this case, a photomask 3 having a fine pattern below the resolution limit is set in the inspection apparatus as an inspection target, and for example, the numerical aperture and sigma value of the objective lens system 4 (the objective lens system 4 having the numerical aperture of the illumination optical system 2). The ratio of the numerical aperture to the numerical aperture) is set to a predetermined value, and the position of the objective lens system 4 is appropriately adjusted in the optical axis direction. An image is obtained. And the light intensity distribution of a mask pattern can be obtained by processing the imaged image data by a calculation means. From the shape of the captured image and the light intensity data at a predetermined evaluation point, the superiority or inferiority of the performance of the photomask 3 and the presence or absence of defects can be evaluated.

〔テストマスクについて〕
本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、図6に示すように、テストマスク11を使用する。
[About test mask]
In the photomask inspection method according to the present invention, a test mask 11 is used as shown in FIG.

このテストマスク11は、前述の検査装置を使用したフォトマスクの検査においては、露光装置との光学的条件を、的確に、迅速に行うための仲介を行うものである。これに加え、または、これに代えて、レジスト膜の分光感度や、撮像手段の分光感度特性など、露光装置との条件整合が不可能であるような因子も含めた条件についても、検査装置と露光装置との間を仲介し、あるいは、検査結果と露光によるレジストパターン形成結果の間の相関を導くものである。相関を定量的に把握できれば、それを相殺するオフセットパラメータを算出し、以後、検査対象となるフォトマスクの検査結果に、このパラメータを反映させれば、正確な露光結果が推測できる。具体的には、例えばテストマスクによる本発明の検査方法により、検査装置における露光条件のうち、基本的な特性を露光装置の露光条件と一致させておき、その後、露光装置一台一台の個体差や、露光装置以外のプロセスに起因する条件相違を、このテストマスクを用いた検査工程により、変換係数として把握することができる。   This test mask 11 mediates in order to perform optical conditions with the exposure apparatus accurately and quickly in the inspection of the photomask using the above-described inspection apparatus. In addition to this, or in place of this, with respect to conditions including factors that cannot be matched with the exposure apparatus, such as the spectral sensitivity of the resist film and the spectral sensitivity characteristics of the imaging means, It mediates between the exposure apparatus or leads to a correlation between the inspection result and the resist pattern formation result by exposure. If the correlation can be grasped quantitatively, an offset parameter that cancels the correlation is calculated. Thereafter, if this parameter is reflected in the inspection result of the photomask to be inspected, an accurate exposure result can be estimated. Specifically, for example, by the inspection method of the present invention using a test mask, the basic characteristics of the exposure conditions in the inspection apparatus are matched with the exposure conditions of the exposure apparatus. Differences and differences in conditions caused by processes other than the exposure apparatus can be grasped as conversion coefficients by the inspection process using this test mask.

このテストマスク11においては、図6中の(a)に示すように、例えば、800mm×920mmの基板上に、同一のテストパターン12が、X軸方向及びY軸方向のそれぞれにマトリクス状に配列されている。個々のテストパターン12は、図6中の(b)に示すように、X軸方向及びY軸方向に1列ずつ配列された単位パターン13を有して形成されている。余剰の部分には、適宜他のテストパターンなどを配置してもよい。例えば、図6中の(b)では、周縁部に、位置基準マーク、中央部に、一般的な解像度パターンを配置した例である。   In this test mask 11, as shown in FIG. 6A, for example, the same test pattern 12 is arranged in a matrix in each of the X-axis direction and the Y-axis direction on an 800 mm × 920 mm substrate. Has been. As shown in FIG. 6B, each test pattern 12 is formed having unit patterns 13 arranged in a line in the X-axis direction and the Y-axis direction. You may arrange | position another test pattern etc. to a surplus part suitably. For example, FIG. 6B shows an example in which a position reference mark is arranged at the peripheral portion and a general resolution pattern is arranged at the central portion.

本発明のテストパターンにおいて、個々の単位パターン13は、それぞれ同一のパターンでもよいが、例えば、図7に示すように、後述する評価工程において有用な、それぞれ異なるパターンを配列させることが好ましい。ここでは、単位パターン13(ウェッジパターン)がX方向に21個配列され、それぞれの単位パターン13においてY方向に21段階に形状が変化されている例を示している。すなわち、各単位パターン13は、X方向にもY方向にも、配列順に一定の規則に基づいて変化している。   In the test pattern of the present invention, each unit pattern 13 may be the same pattern. For example, as shown in FIG. 7, it is preferable to arrange different patterns that are useful in the evaluation process described later. In this example, 21 unit patterns 13 (wedge patterns) are arranged in the X direction, and the shape of each unit pattern 13 is changed in 21 steps in the Y direction. That is, each unit pattern 13 changes based on a certain rule in the arrangement order in both the X direction and the Y direction.

個々の単位パターン13は、遮光膜によって形成されている。この単位パターン13は、図7中の(a)において「a〜u」で示すY軸方向について階段状に幅が変化している一対の遮光部に挟まれた透光部に、遮光膜による縦線が配されたラインアンドスペースのパターンとなっている。1つ1つの単位パターン13においては、両側の一対の遮光部は、図7中の(a)において「1〜21」で示すX軸方向についてについて同一であるが、中央の透光部に形成された遮光ライン部の線幅は、X軸方向について、「1〜21」に向けて、一定のピッチで細くなっている。   Each unit pattern 13 is formed of a light shielding film. This unit pattern 13 is formed by a light-shielding film on a light-transmitting portion sandwiched between a pair of light-shielding portions whose width changes stepwise in the Y-axis direction indicated by “au” in FIG. It is a line-and-space pattern with vertical lines. In each unit pattern 13, the pair of light shielding portions on both sides is the same in the X-axis direction indicated by “1 to 21” in FIG. The line width of the light-shielding line portion is narrowed at a constant pitch toward “1 to 21” in the X-axis direction.

このような単位パターン13を配列させることにより、図7中の(b)に示すように、遮光部に挟まれたグレートーン部の透過率が漸次大きくなっていくマスクに近似させることができる。例えば、薄膜トランジスタにおけるチャネル部形成用のグレートーンマスクにおいて、グレートーン部の光透過率を漸次変化させた態様に近似させることができる。   By arranging such unit patterns 13, it is possible to approximate a mask in which the transmittance of the gray tone portion sandwiched between the light shielding portions gradually increases as shown in FIG. For example, in a gray-tone mask for forming a channel portion in a thin film transistor, it can be approximated to a mode in which the light transmittance of the gray-tone portion is gradually changed.

一方、各単位パターン13において、Y方向については、「a〜u」にかけて、両側の遮光部の線幅が漸次小さくなっている。これは、例えば、薄膜トランジスタにおけるチャネル部形成用のグレートーンマスクにおいて、図7中の(b)に示すように、チャネル部の幅が漸次大きくなってゆく態様に近似させることができる。なお、ここで、各単位パターン13における一対の遮光部の線幅の変化ピッチは、中央の遮光ラインの線幅の変化ピッチに等しくしておくことが、後述の理由で好ましい。   On the other hand, in each unit pattern 13, in the Y direction, the line widths of the light shielding portions on both sides gradually decrease from “au”. For example, in a gray-tone mask for forming a channel portion in a thin film transistor, this can be approximated to a mode in which the width of the channel portion gradually increases as shown in FIG. Here, it is preferable for the reason described later that the change pitch of the line width of the pair of light shielding portions in each unit pattern 13 is equal to the change pitch of the line width of the central light shielding line.

一方、このように配列した単位パターン13は、斜め方向に観察、評価することにより、該マスクの線幅(CD)の変動による被転写体への転写の影響を評価することを可能にする。例えば、「a1、b2、c3…」という配列は、やはり一定の規則でパターン形状変化をしており、この規則は、中央の遮光ラインが一定のピッチで細くなるとともに、両側の遮光部の線幅も一定のピッチで細くなってゆく。これは、フォトマスク製造工程中の因子など、種々の理由によるフォトマスクのCD変動(線幅が所定量大きくなり、または、小さくなる)に近似させることができる。   On the other hand, the unit pattern 13 arranged in this way makes it possible to evaluate the influence of the transfer to the transfer target due to the variation of the line width (CD) of the mask by observing and evaluating in an oblique direction. For example, the arrangement of “a1, b2, c3...” Also changes the pattern shape with a constant rule. This rule is that the central light-shielding line becomes thin at a constant pitch, and the light-shielding part lines on both sides. The width gets thinner at a constant pitch. This can be approximated to a photomask CD variation (a line width is increased or decreased by a predetermined amount) due to various reasons such as factors in the photomask manufacturing process.

したがって、このようなテストマスクを使用する本発明に係るフォトマスクの検査方法を実施すると、検査装置で得られる光強度分布と、同一のテストマスクを用いて実際の露光を行って得られる被転写体上のレジストパターンとの相関を、各パターン形状の変化との関係において把握することが可能である。   Therefore, when the photomask inspection method according to the present invention using such a test mask is carried out, the light intensity distribution obtained by the inspection apparatus and the transferred image obtained by performing actual exposure using the same test mask It is possible to grasp the correlation with the resist pattern on the body in relation to the change of each pattern shape.

さらに、図6中の(b)に示すように、単位パターン13は、テストマスク11において、X方向及びY方向に90°の角度をもって配列されている。これは、電子部品、例えば、液晶パネルの製造時に生じ得るX方向及びY方向のパターンの解像度の不均一要因を評価することを可能とする。例えば、露光装置の走査方向とこれに垂直な方向とで、解像度に差異が生じていれば、このような解像度の差異の状態を評価することができる。   Further, as shown in FIG. 6B, the unit patterns 13 are arranged on the test mask 11 with an angle of 90 ° in the X direction and the Y direction. This makes it possible to evaluate non-uniform factors in the resolution of the X-direction and Y-direction patterns that can occur during the manufacture of electronic components such as liquid crystal panels. For example, if there is a difference in resolution between the scanning direction of the exposure apparatus and the direction perpendicular thereto, the state of such a difference in resolution can be evaluated.

なお、ここでは、単位パターン13として、図7に示すように、階段状に幅が変化している一対の遮光部に挟まれた透光部に遮光膜による遮光ラインを配したラインアンドスペースのパターン(ウェッジパターン)を有するテストマスク11について説明したが、本発明におけるテストマスクは、これに限定されない。異なるテストパターンを、図8及び図9に例示する。図8示す単位パターン13は、正方形枠状の透光部と、この透光部内に形成された正方形枠状の遮光部とを有するものであり、一つの単位パターン13において、4方向についての評価を行うことができる。図9示す単位パターン13は、正八角形枠状の透光部と、この透光部内に形成された正八角形枠状の遮光部とを有するものであり、一つの単位パターン13において、8方向についての評価を行うことができる。   Here, as the unit pattern 13, as shown in FIG. 7, a line-and-space pattern in which a light-shielding line made of a light-shielding film is arranged in a light-transmitting part sandwiched between a pair of light-shielding parts whose width changes stepwise. Although the test mask 11 having a pattern (wedge pattern) has been described, the test mask in the present invention is not limited to this. Different test patterns are illustrated in FIGS. The unit pattern 13 shown in FIG. 8 has a square frame-shaped light-transmitting portion and a square-frame-shaped light shielding portion formed in the light-transmitting portion. It can be performed. The unit pattern 13 shown in FIG. 9 has a regular octagonal frame-shaped light-transmitting part and a regular octagonal frame-shaped light-shielding part formed in the light-transmitting part. Can be evaluated.

さらに、異なる態様として、図7のテストパターンの階段状に幅が変化している一対の遮光部に挟まれた部分に半透光膜(透光部に対して所定量透過率を低減させる目的で設けられた膜)を成膜して、単位パターンとしてもよい。この場合には、このテストマスクを用いて、半透光膜が形成されたグレートーン部を有するグレートーンマスクの評価を行うことが可能となる。チャネル部に相当する部分に、半透光膜を配したTFT製造用グレートーンマスクを近似できる。   Further, as a different mode, a semi-transparent film (a purpose of reducing the transmittance by a predetermined amount with respect to the translucent part) between the pair of light-shielding parts whose width changes in a stepped manner in the test pattern of FIG. May be formed into a unit pattern. In this case, using this test mask, it is possible to evaluate a gray tone mask having a gray tone portion on which a semi-transparent film is formed. A gray-tone mask for TFT production in which a semi-transparent film is disposed in a portion corresponding to the channel portion can be approximated.

〔本発明に係るフォトマスクの検査方法〕
本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、まず、前述のテストマスク11を用いて、実際にフォトマスクの露光に使用する露光装置により露光を行い、被転写体にパターンを転写させる。被転写体の被加工層上には、レジスト膜が塗布されている。レジスト膜の下の被加工層は、被転写体の用途に応じて形成されたものである。
[Inspection Method for Photomask According to the Present Invention]
In the photomask inspection method according to the present invention, first, using the above-described test mask 11, exposure is performed by an exposure apparatus that is actually used for exposure of the photomask, and the pattern is transferred to the transfer target. A resist film is applied on the processed layer of the transfer object. The layer to be processed under the resist film is formed according to the use of the transfer target.

露光後、被転写体に形成されたレジスト膜を現像することにより、レジストパターンを形成する。このレジストパターンは、三次元形状測定器によって、その形状を測定し数値化することが好ましい。   After the exposure, the resist film formed on the transfer body is developed to form a resist pattern. The resist pattern is preferably digitized by measuring its shape with a three-dimensional shape measuring instrument.

なお、レジストパターンの形状によって本発明に係るフォトマスクの検査を行うようにしてもよいし、このレジストパターンをマスクとしてエッチング処理を施し、レジスト層の下の被加工層のパターン(被加工層パターン)を形成した上で、その被加工層パターンを測定し評価してもよい。その場合には、被加工層パターンを形状測定器によって測定し数値化することが好ましい。   Note that the photomask according to the present invention may be inspected according to the shape of the resist pattern, or an etching process is performed using the resist pattern as a mask to form a pattern of the processing layer under the resist layer (processing layer pattern). ) May be measured and the layer pattern to be processed may be measured and evaluated. In that case, it is preferable to measure and digitize the layer pattern to be processed with a shape measuring instrument.

このようにして、テストマスクを用いて露光し現像して形成されるレジストパターンの形状を数値化した「実露光テストパターンデータ」を得ることができる。   In this way, “actual exposure test pattern data” in which the shape of a resist pattern formed by exposure and development using a test mask is digitized can be obtained.

なお、前述の露光(実際の露光)工程においては、実際に使用する検査対象となるフォトマスク(実マスク)に適用する露光条件(露光装置、及び、露光時の光学条件)と同一条件を適用することが好ましい。さらに、用いるレジスト膜の素材、レジスト膜の現像条件も、検査対象となるフォトマスクを用いてパターンを転写した被転写体を処理する場合と同一とすることが好ましい。そのようにすることで、本発明に係るフォトマスクの検査によって得られた評価結果を、検査対象となるフォトマスクによる製品製造に対して適用することができる。   In the above-described exposure (actual exposure) process, the same conditions as the exposure conditions (exposure apparatus and optical conditions during exposure) applied to the photomask (actual mask) to be actually used for inspection are applied. It is preferable to do. Furthermore, it is preferable that the resist film material to be used and the development conditions of the resist film are the same as those in the case of processing the transfer object to which the pattern is transferred using the photomask to be inspected. By doing so, the evaluation result obtained by the inspection of the photomask according to the present invention can be applied to the manufacture of a product using the photomask to be inspected.

一方で、このテストマスクを、前述した検査装置における検査対象として設置し、所定の露光光を照射し、そ光透過量分布を、撮像手段によって取得する。具体的には、CCDカメラ等によって、テストマスクを透過した光束を捕らえ、得られた画像を数値化し、「光透過テストパターンデータ」を得る。   On the other hand, this test mask is set as an inspection object in the above-described inspection apparatus, irradiated with predetermined exposure light, and the light transmission amount distribution is acquired by the imaging means. Specifically, the light beam that has passed through the test mask is captured by a CCD camera or the like, and the obtained image is digitized to obtain “light transmission test pattern data”.

ここで適用する露光光の照射条件は、検査対象となるフォトマスクを用いて実際の製品を製造する際の露光条件と極力近似させることが好ましい。例えば、検査対象となるフォトマスクを用いて露光する際の露光装置の光源の波長特性を予め把握し、これに近似した波長特性の光源を検査機においても使用することが好ましい。さらに、露光装置における光学条件(対物光学系の開口数(NA)、シグマ値(σ)といった光学設計値)に近似させて検査を行うことが好ましい。そのようにすることで、検査対象となるフォトマスクを用いて露光して形成されるレジストパターン(または、被加工層パターン)に近似された条件下で、テストマスクによるレジストパターンを形成することができ、「実露光テストパターンデータ」と「光透過テストパターンデータ」との比較対照による解析が容易になる。   The exposure light irradiation condition applied here is preferably as close as possible to the exposure condition when an actual product is manufactured using a photomask to be inspected. For example, it is preferable to grasp in advance the wavelength characteristics of the light source of the exposure apparatus when performing exposure using a photomask to be inspected, and to use a light source having a wavelength characteristic approximate to this in the inspection machine. Furthermore, it is preferable to perform inspection by approximating the optical conditions in the exposure apparatus (optical design values such as the numerical aperture (NA) and sigma value (σ) of the objective optical system). By doing so, it is possible to form a resist pattern by a test mask under conditions approximate to a resist pattern (or a layer pattern to be processed) formed by exposure using a photomask to be inspected. This makes it easy to perform analysis by comparing and comparing “actual exposure test pattern data” and “light transmission test pattern data”.

検査結果を得たのち、「実露光テストパターンデータ」と「光透過テストパターンデータ」と比較対照結果を使用して、照射条件を変更し、より実際の露光における露光条件に近づけていくことが可能である。すなわち、検査装置における光学的条件を最適化し、実際の露光における露光条件に近いものとするために、テストマスクを用いて、2つの数値化データ(「実露光テストパターンデータ」及び「光透過テストパターンデータ」)を取得し、これらを比較対照する。そして、この比較結果を、以下のように使用することができる。   After obtaining the inspection results, using the "actual exposure test pattern data", the "light transmission test pattern data" and the comparison result, the irradiation conditions can be changed to bring the exposure conditions closer to the actual exposure. Is possible. That is, in order to optimize the optical conditions in the inspection apparatus and approximate the exposure conditions in actual exposure, two numerical data (“actual exposure test pattern data” and “light transmission test” are used using a test mask. Pattern data ") is obtained and compared. And this comparison result can be used as follows.

(1)検査装置の最適条件の設定
2つの数値化データ(「実露光テストパターンデータ」及び「光透過テストパターンデータ」)の差異にもとづき、検査装置における露光条件(検査装置における開口数(NA)及びシグマ値(σ)など)を変更(修正)することによって、検査装置における照射条件(例えば、解像度)を、実際の露光装置における露光条件に近づけることができる。
(1) Setting of optimum conditions for inspection apparatus Based on the difference between two digitized data ("actual exposure test pattern data" and "light transmission test pattern data"), the exposure conditions in the inspection apparatus (numerical aperture (NA in the inspection apparatus)) ) And sigma value (σ), etc.) can be changed (corrected), whereby the irradiation condition (for example, resolution) in the inspection apparatus can be brought close to the exposure condition in the actual exposure apparatus.

また、2つの数値化データの差異にもとづき、検査装置におけるの露光に用いた光源の分光特性(g線が強い、または、i線が強いという特性)を変更(修正)することによって、検査装置における照射条件を、実際の露光条件に近づけることができる。   Further, based on the difference between the two digitized data, the inspection device is changed (corrected) by changing (correcting) the spectral characteristic (characteristic that the g-line is strong or i-line is strong) used for exposure in the inspection device. The irradiation conditions in can be brought close to the actual exposure conditions.

(2)検査装置による光透過量分布と、実際の露光によるレジストパターン(または、被加工層膜パターン)の相関の把握
2つの数値化データの相関を把握し、フォトマスクのパターンを検査装置により測定して得たデータから、実際の露光により得られるレジストパターンを推定することができる。
(2) Grasping the correlation between the light transmission amount distribution by the inspection device and the resist pattern (or processed layer film pattern) by actual exposure Grasping the correlation between the two digitized data, and using the inspection device A resist pattern obtained by actual exposure can be estimated from data obtained by measurement.

例えば、検査装置によって得たデータについて分光特性の補正を行う場合の補正係数(オフセットパラメータ)を得ることができる。これによって実際の露光時の解像度及び実際の露光時の光透過量を推定することができる。なお、解像度は、波長に影響され、また、半透光膜のあるフォトマスクを使用する場合には、透過率は、波長によって異なる。したがって、検査機の照射光の分光特性が、露光装置のそれと完全に同一にできない場合でも、それらの相関を数値化できれば、被検査マスクの検査から、実際の露光結果が推定できる。   For example, it is possible to obtain a correction coefficient (offset parameter) when correcting spectral characteristics for data obtained by the inspection apparatus. Thereby, the resolution at the time of actual exposure and the light transmission amount at the time of actual exposure can be estimated. Note that the resolution is affected by the wavelength, and when a photomask having a semi-transparent film is used, the transmittance varies depending on the wavelength. Therefore, even if the spectral characteristics of the irradiation light of the inspection machine cannot be made completely the same as that of the exposure apparatus, the actual exposure result can be estimated from the inspection of the mask to be inspected if their correlation can be quantified.

このようにして得られた検査装置の適切な照射条件設定は、実際の露光に使用される露光装置ごと、または、製品ごとなどに行われ、検査装置に連設された制御装置によって記憶され保存されることができる。   Appropriate irradiation condition setting of the inspection apparatus obtained in this way is performed for each exposure apparatus used for actual exposure or for each product, and is stored and stored by a control apparatus connected to the inspection apparatus. Can be done.

また、フォトマスクのパターン修正を行うときに、相関を織り込んで修正データを算出することができる。例えば、検査装置で得られる光透過率と、実際の露光で得られるレジストパターンの残膜厚の相関を織り込んだ修正を行うことができる。   In addition, when performing photomask pattern correction, correction data can be calculated by incorporating the correlation. For example, it is possible to perform correction that incorporates the correlation between the light transmittance obtained by the inspection apparatus and the remaining film thickness of the resist pattern obtained by actual exposure.

微細パターン方のグレートーンマスクの検査においては、グレートーン部への露光によって得られるレジストパターンの残膜厚(残膜値ともいう)の推定にも有効である。照射条件が適切となされた検査装置を使用し、さらに、ある形状の微細パターンを用いれば、どのような残膜厚でどのような形状のレジストパターン(または、被加工層パターン)が得られるかを推定することができる。   In the inspection of a gray-tone mask with a fine pattern, it is also effective in estimating the remaining film thickness (also referred to as a remaining film value) of a resist pattern obtained by exposure to a gray-tone portion. What kind of resist pattern (or layer pattern to be processed) can be obtained with what residual film thickness if a fine pattern with a certain shape is used using an inspection device with appropriate irradiation conditions Can be estimated.

また、検査装置における照射条件と実際の露光によるレジストパターンの相関のみでなく、条件変化による両者の変化の傾向も把握することが好ましい。そのため、照射条件を変えて複数の照射テストを行うほか、テストマスクにも、前述したように、条件を変化させた単位パターンを複数配列し、一回の照射テストでとれる情報を多くすることが好ましい。   It is also preferable to grasp not only the correlation between the irradiation conditions in the inspection apparatus and the resist pattern due to actual exposure, but also the tendency of both changes due to changes in conditions. Therefore, in addition to performing multiple irradiation tests by changing the irradiation conditions, it is also possible to increase the information that can be obtained in one irradiation test by arranging multiple unit patterns with different conditions on the test mask as described above. preferable.

ここで、本発明に係るフォトマスクの検査方法においては、露光条件を変更しつつ、複数回の照射を行い、おのおのの照射によるテストマスクの撮像画像を得ることが好ましい。この複数の異なる条件によるテストマスクの透過光光強度分布データは、該テストマスクの実際の露光によるレジストパターンとの比較対照に供することにより、さらに、多くの情報を得ることが可能となる。例えば、所定量ずつ開口数(NA)を変化させながら照射を行う、あるいは、所定量ずつ、開口数(NA)、または、コヒーレンス(σ)を変化させんながら照射を行うなどである。   Here, in the photomask inspection method according to the present invention, it is preferable to perform irradiation a plurality of times while changing the exposure conditions to obtain a captured image of the test mask by each irradiation. By using the transmitted light intensity distribution data of the test mask under a plurality of different conditions for comparison with a resist pattern by actual exposure of the test mask, more information can be obtained. For example, irradiation is performed while changing the numerical aperture (NA) by a predetermined amount, or irradiation is performed while changing the numerical aperture (NA) or coherence (σ) by a predetermined amount.

こうして得られた透過光の光強度分布データは、データベースとして蓄積することができる。このデータベースにより、検査対象となるフォトマスクを検査するときの検査装置の条件設定を精緻に行えるとともに、無駄な実験を少なくして最適条件に速く到達することができる。つまり、検査装置によって得たデータと、実際の露光によって得たデータとの差異を解析するとき、その差異の因果関係を導き、両者の相関を正確に把握し、検査装置の条件設定の変更や、フォトマスクを用いて実際に露光したときのレジストパターンのシミュレーションに利用できる。   The light intensity distribution data of the transmitted light thus obtained can be stored as a database. With this database, it is possible to precisely set the conditions of the inspection apparatus when inspecting the photomask to be inspected, and it is possible to quickly reach the optimum conditions with less wasteful experiments. In other words, when analyzing the difference between the data obtained by the inspection device and the data obtained by actual exposure, the causal relationship of the difference is derived, the correlation between both is accurately grasped, the condition setting of the inspection device is changed, It can be used for simulation of a resist pattern when it is actually exposed using a photomask.

さらに、テストマスクによるシミュレーション結果により、検査機の光源の分光特性に対する補正係数を求めることができる。   Furthermore, the correction coefficient for the spectral characteristic of the light source of the inspection machine can be obtained from the simulation result using the test mask.

〔検査光の分光特性について(1)〕
ところで、この検査装置における光源1としては、検査を経たフォトマスク3を用いて露光を行う露光装置における露光光と同一、または、略等しい波長分布を有する検査光を発するものを用いることが好ましい。
[Spectral characteristics of inspection light (1)]
By the way, as the light source 1 in this inspection apparatus, it is preferable to use a light source that emits inspection light having the same or substantially the same wavelength distribution as exposure light in an exposure apparatus that performs exposure using the photomask 3 that has undergone inspection.

具体的には、この検査光は、図10中の(a)に示すように、少なくともg線(436nm)、h線(405nm)、または、i線(365nm)のいずれかを含んでおり、これら各波長成分を全て含み、または、これら各波長成分のうち任意の2以上が混合されているミックス光とすることもできる。通常、FPD製造用の大型マスクの露光に際しては、露光光として、これらの波長のミックス光を用いるため、この検査装置においても、所望の光強度割合でのミックス光を適用する場合には、実際に使用する露光装置の光源の特性に基づいて決定することが好ましい。すなわち、前述したテストマスクによるシミュレーション結果により、検査機の光源の分光特性を、実際に使用する露光装置の光源の特性に基づくものとすることができる。   Specifically, the inspection light includes at least one of g-line (436 nm), h-line (405 nm), or i-line (365 nm) as shown in (a) of FIG. All of these wavelength components may be included, or mixed light in which any two or more of these wavelength components are mixed may be used. Usually, when exposing a large mask for manufacturing FPD, since mixed light of these wavelengths is used as exposure light, even in this inspection apparatus, when applying mixed light at a desired light intensity ratio, Preferably, it is determined based on the characteristics of the light source of the exposure apparatus used for the above. That is, the spectral characteristics of the light source of the inspection machine can be based on the characteristics of the light source of the exposure apparatus that is actually used, based on the simulation result using the test mask described above.

そして、この検査光は、光学フィルタなどの波長選択フィルタ6を透過してフォトマスク3に照射されることにより、フォトマスク3上における各波長成分の混合比が調整される。この波長選択フィルタ6としては、図10中の(b)に示すように、所定の波長以下、または、所定の波長以上の光束をカットする特性を有するフィルタを使用することができる。   The inspection light passes through a wavelength selection filter 6 such as an optical filter and is irradiated onto the photomask 3, thereby adjusting the mixing ratio of each wavelength component on the photomask 3. As the wavelength selection filter 6, as shown in FIG. 10B, a filter having a characteristic of cutting a light beam having a predetermined wavelength or less or a predetermined wavelength or more can be used.

この検査装置においては、光源1から発せられる検査光の波長分布が露光装置における露光光の波長分布と同一、または、略等しいことによって、実際の露光条件を反映した検査を行うことができる。すなわち、露光光によっては、白色光下で欠陥と見なされるものが露光装置において正常なパターンとして扱える場合や、その逆に、白色光下で欠陥と見なされないものが露光装置において正常なパターンとして扱えない場合があり得るからである。   In this inspection apparatus, the inspection light reflecting the actual exposure conditions can be performed when the wavelength distribution of the inspection light emitted from the light source 1 is the same as or substantially equal to the wavelength distribution of the exposure light in the exposure apparatus. That is, depending on the exposure light, what is regarded as a defect under white light can be treated as a normal pattern in the exposure apparatus, and conversely, what is not regarded as a defect under white light is regarded as a normal pattern in the exposure apparatus. This is because it may not be handled.

さらに、この検査装置においては、波長選択フィルタとして、図10中の(c)に示すように、光源1より発せられた主としてg線のみを透過させる特性を有する第1のフィルタと、光源1より発せられた主としてh線のみを透過させる特性を有する第2のフィルタと、光源1より発せられた主としてi線のみを透過させる特性を有する第3のフィルタとを選択的に使用することができる。   Furthermore, in this inspection apparatus, as shown in (c) of FIG. 10, as a wavelength selection filter, a first filter having a characteristic of mainly transmitting only g-line emitted from the light source 1, and a light source 1 It is possible to selectively use the second filter having the characteristic of transmitting only the emitted h-line and the third filter having the characteristic of transmitting only the i-line emitted from the light source 1 selectively.

この場合においては、第1のフィルタを使用したときに撮像手段5により得られる光強度データdgと、第2のフィルタを使用したときに撮像手段5により得られる光強度データdhと、第3のフィルタを使用したときに撮像手段5により得られる光強度データdiとをそれぞれ求める。   In this case, the light intensity data dg obtained by the imaging means 5 when the first filter is used, the light intensity data dh obtained by the imaging means 5 when the second filter is used, and the third The light intensity data di obtained by the imaging means 5 when the filter is used is obtained.

そして、これら各光強度データdg,dh,diを、それぞれに所定の重み付けを行った後、加算することにより、g線、h線及びi線が所定の強度比で混合された光束をフォトマスク3に照射したときに得られる光強度データを算出することができる。   Then, the light intensity data dg, dh, and di are each given a predetermined weight and then added to thereby add a light beam in which g-line, h-line and i-line are mixed at a predetermined intensity ratio to a photomask. The light intensity data obtained when 3 is irradiated can be calculated.

各光強度データdg,dh,diの重み付けは、例えば、この検査装置の光源1からの光束におけるg線、h線及びi線の強度比率が、〔1.00:1.20:1.30〕であって、露光装置の光源からの露光光におけるg線、h線及びi線の強度比率が、〔1.00:0.95:1.15〕であったとすると、dgに掛けるべき係数fgは、1.00、dhに掛けるべき係数fhは、0.95/1.20(=0.79)、diに掛けるべき係数fiは、1.15/1.30(=0.88)となる。   The weighting of each light intensity data dg, dh, di is such that, for example, the intensity ratio of g-line, h-line and i-line in the light beam from the light source 1 of this inspection apparatus is [1.00: 1.20: 1.30. If the intensity ratio of g-line, h-line and i-line in the exposure light from the light source of the exposure apparatus is [1.00: 0.95: 1.15], the coefficient to be multiplied by dg fg is 1.00, coefficient fh to be multiplied by dh is 0.95 / 1.20 (= 0.79), and coefficient fi to be multiplied by di is 1.15 / 1.30 (= 0.88). It becomes.

これらを加算したデータ、すなわち、〔fgdg+fhdh+fidi〕が、露光装置において露光光をフォトマスク3に照射したときに得られる光強度分布を示すデータとなる。なお、このような演算は、制御手段を演算手段として使用して、この制御手段により行うことができる。   Data obtained by adding them, that is, [fgdg + fhdh + fidi] is data indicating the light intensity distribution obtained when the exposure light is irradiated on the photomask 3 in the exposure apparatus. Note that such calculation can be performed by the control unit using the control unit as the calculation unit.

〔検査光の分光特性について(2)〕
この検査装置における光源1が発する検査光が、露光装置における露光光と異なる波長分布を有していても、以下のようにして、露光装置における露光状態をシミュレーションすることができる。
[Spectral characteristics of inspection light (2)]
Even if the inspection light emitted from the light source 1 in this inspection apparatus has a wavelength distribution different from that of the exposure light in the exposure apparatus, the exposure state in the exposure apparatus can be simulated as follows.

また、以下に述べる操作により、検査装置の光源の分光特性、露光装置の光源の分光特性及びレジストの分光感度特性等について整合をさせておき、さらに、前述したテストマスクを用いた「実露光テストパターンデータ」と「光透過テストパターンデータ」との比較を行うことにより、より迅速、かつ、適切に、フォトマスクの検査時のオフセットパラメータを得ることができ、フォトマスクの検査を容易、かつ、正確に行うことができる。   In addition, by performing the operations described below, the spectral characteristics of the light source of the inspection apparatus, the spectral characteristics of the light source of the exposure apparatus, the spectral sensitivity characteristics of the resist, etc. are matched, By comparing the `` pattern data '' with the `` light transmission test pattern data '', an offset parameter at the time of inspection of the photomask can be obtained more quickly and appropriately, and the inspection of the photomask is easy, and Can be done accurately.

この検査装置においては、前述したように、波長選択フィルタとして、光源1より発せられた主としてg線のみを透過させる特性を有する第1のフィルタと、光源1より発せられた主としてh線のみを透過させる特性を有する第2のフィルタと、光源1より発せられた主としてi線のみを透過させる特性を有する第3のフィルタとを選択的に使用することができる。   In this inspection apparatus, as described above, as the wavelength selection filter, the first filter having a characteristic of mainly transmitting only g-line emitted from the light source 1 and mainly transmitting only h-line emitted from the light source 1 are transmitted. It is possible to selectively use the second filter having the characteristic to be transmitted and the third filter having the characteristic to transmit mainly only the i-line emitted from the light source 1.

そこで、テストマスク11を用いて、図11に示すように、第1のフィルタを使用したときに撮像手段5により得られる第1の基準強度データIg、第2のフィルタを使用したときに撮像手段5により得られる第2の基準強度データIh、第3のフィルタを使用したときに撮像手段5により得られる第3の基準強度データIiを求める。これら各基準データIg,Ih,Iiは、光源1の分光分布と、撮像手段5の分光感度分布と、各フィルタの分光透過率とが乗算された結果であり、さらに、この検査装置において光源1からの検査光が透過する各光学素子の分光透過率もが乗算された結果である。   Therefore, using the test mask 11, as shown in FIG. 11, the first reference intensity data Ig obtained by the imaging means 5 when the first filter is used, and the imaging means when the second filter is used. The second reference intensity data Ih obtained by 5 and the third reference intensity data Ii obtained by the imaging means 5 when the third filter is used are obtained. Each of these reference data Ig, Ih, and Ii is a result of multiplying the spectral distribution of the light source 1, the spectral sensitivity distribution of the imaging means 5, and the spectral transmittance of each filter. Further, in this inspection apparatus, the light source 1 This is also the result of multiplication of the spectral transmittance of each optical element through which the inspection light from is transmitted.

光源1の分光分布、撮像手段5の分光感度分布及び各光学素子の分光透過率は、波長に対して一様ではない。そのため、ある欠陥について撮像されるパターンは、図11中の(a)に示すように、撮像に用いた各検査光(g線、h線、i線)の波長の違いにより、異なるパターンとなる。これらのパターンは、図11中の(b)に示すように、一定の閾値で切ったときに、大きさの異なるパターンとして認識される。   The spectral distribution of the light source 1, the spectral sensitivity distribution of the imaging means 5, and the spectral transmittance of each optical element are not uniform with respect to the wavelength. For this reason, as shown in FIG. 11A, the pattern imaged for a certain defect becomes a different pattern depending on the wavelength of each inspection light (g-line, h-line, i-line) used for imaging. . As shown in FIG. 11B, these patterns are recognized as patterns having different sizes when cut at a certain threshold.

次に、第1乃至第3の基準強度データIg,Ih,Iiを互いに等しいレベルとする各基準強度データIg,Ih,Iiについての第1乃至第3の係数α,β,γを求めておく。すなわち、図11に示すように、第1の基準強度データIgに第1の係数αを乗じた結果と、第2の基準強度データIhに第1の係数βを乗じた結果と、第3の基準強度データIiに第1の係数γを乗じた結果とが等しいレベルとなるような各係数α,β,γを求める。ここで、等しいレベルであるとは、例えば、各基準強度データIg,Ih,Iiのピーク強度が互いに等しいことをいう。   Next, first to third coefficients α, β, γ are obtained for the reference intensity data Ig, Ih, Ii that make the first to third reference intensity data Ig, Ih, Ii equal to each other. . That is, as shown in FIG. 11, the result obtained by multiplying the first reference intensity data Ig by the first coefficient α, the result obtained by multiplying the second reference intensity data Ih by the first coefficient β, Each coefficient α, β, γ is determined so that the result obtained by multiplying the reference intensity data Ii by the first coefficient γ is at the same level. Here, “equal level” means that the peak intensities of the reference intensity data Ig, Ih, Ii are equal to each other, for example.

この検査装置においては、各基準強度データIg,Ih,Iiを互いに等しいレベルとする第1乃至第3の係数α,β,γが予め求められており、これら係数α,β,γは、この検査装置を使用するユーザに把握されている。   In this inspection apparatus, the first to third coefficients α, β, γ that make the reference intensity data Ig, Ih, Ii equal to each other are obtained in advance, and these coefficients α, β, γ are It is understood by the user who uses the inspection apparatus.

そして、検査対象であるフォトマスクについて検査を行うときには、このフォトマスクについて、第1のフィルタを使用して撮像手段5により第1の光強度データJgを求め、第2のフィルタを使用して撮像手段5により第2の光強度データJhを求め、また、第3のフィルタを使用して撮像手段5により第3の光強度データJiを求める。   When a photomask to be inspected is inspected, the first light intensity data Jg is obtained by the imaging means 5 using the first filter for the photomask, and the second mask is used for imaging. The second light intensity data Jh is obtained by the means 5, and the third light intensity data Ji is obtained by the imaging means 5 using the third filter.

次に、第1の光強度データJgに第1の係数αを乗じ、第2の光強度データJhに第2の係数βを乗じ、第3の光強度データJiに第3の係数γを乗じることによって、光源1の分光分布、撮像手段5の分光感度分布及び検査装置の各光学素子の分光透過率による影響が補正され、当該フォトマスクを用いて被露光体であるレジストに露光したときの露光状態に対応した光強度データ〔αJg,βJh,γJi〕が求められる。   Next, the first light intensity data Jg is multiplied by the first coefficient α, the second light intensity data Jh is multiplied by the second coefficient β, and the third light intensity data Ji is multiplied by the third coefficient γ. As a result, the influence of the spectral distribution of the light source 1, the spectral sensitivity distribution of the image pickup means 5, and the spectral transmittance of each optical element of the inspection apparatus is corrected, and the resist as the exposure object is exposed using the photomask. Light intensity data [αJg, βJh, γJi] corresponding to the exposure state is obtained.

このような演算は、前述したように、制御手段を演算手段として使用して、この制御手段により行うことができる。   As described above, such a calculation can be performed by the control unit using the control unit as the calculation unit.

また、露光装置の分光特性、すなわち、露光装置の光源の分光分布及び露光装置の各光学素子の分光透過率が判っている場合には、これら分光特性に応じた係数u,v,wを定めておくことができる。この係数u,v,wとしては、例えば、g線の強度を1.0としたときのh線の強度(例えば、0.9104)及びi線の強度(例えば、1.0746)を求め、これらの合計が1となるようにした強度比(例えば、0.335:0.305:0.360)を使用することができる。   If the spectral characteristics of the exposure apparatus, that is, the spectral distribution of the light source of the exposure apparatus and the spectral transmittance of each optical element of the exposure apparatus are known, coefficients u, v, and w are determined according to these spectral characteristics. You can keep it. As the coefficients u, v, and w, for example, the h-line intensity (for example, 0.9104) and the i-line intensity (for example, 1.0746) when the g-line intensity is 1.0 are obtained. An intensity ratio (for example, 0.335: 0.305: 0.360) in which the sum of these values is 1 can be used.

そして、これら露光装置の分光特性に応じた係数を、第1乃至第3の光強度データに対応させてさらに乗ずることにより、より正確に、この露光装置により当該フォトマスクを用いてレジストに露光したときの露光状態に対応した光強度データ〔uαJg,vβJh,wγJi〕を求めることができる。   Then, by further multiplying the coefficient according to the spectral characteristics of these exposure apparatuses in correspondence with the first to third light intensity data, the exposure apparatus exposes the resist more accurately using the photomask. The light intensity data [uαJg, vβJh, wγJi] corresponding to the exposure state at the time can be obtained.

さらに、レジストの分光感度特性(吸収スペクトル)が判っている場合には、この分光感度特性に応じた係数x,y,zを定めておくことができる。この係数x,y,zとしては、例えば、g線の吸収量を1.0としたときのh線の吸収量(例えば、1.6571)及びi線の吸収量(例えば、1.8812)を求め、これらの合計が1となるようにした吸収比(例えば、0.220:0.365:0.415)を使用することができる。   Furthermore, when the spectral sensitivity characteristic (absorption spectrum) of the resist is known, the coefficients x, y, and z can be determined in accordance with the spectral sensitivity characteristic. As the coefficients x, y, z, for example, the amount of absorption of h-line (for example, 1.6571) and the amount of absorption of i-line (for example, 1.8812) when the amount of absorption of g-line is 1.0. And an absorption ratio (for example, 0.220: 0.365: 0.415) in which the sum of these values is 1 can be used.

そして、この分光特性に応じた係数を、第1乃至第3の光強度データに対応させてさらに乗ずることにより、より正確に、この露光装置により当該フォトマスクを用いてレジストに露光したときの露光状態に対応した光強度データ〔xαJg,yβJh,zγJi〕(または、〔xuαJg,yvβJh,zwγJi〕)を求めることができる。このような演算も、制御手段を演算手段として使用して、この制御手段により行うことができる。   Then, by further multiplying the coefficient corresponding to the spectral characteristic in correspondence with the first to third light intensity data, exposure when the resist is exposed to the resist using the photomask by the exposure apparatus more accurately. Light intensity data [xαJg, yβJh, zγJi] (or [xuαJg, yvβJh, zwγJi]) corresponding to the state can be obtained. Such calculation can also be performed by the control means using the control means as the calculation means.

〔フォトマスクの製造方法〕
液晶装置製造用フォトマスクを製造するにあたっては、一般的な公知の製造工程において、前述した本発明に係るフォトマスクの検査方法による検査工程を含む工程とすることにより、欠陥が必要十分に修正された良好な液晶装置製造用フォトマスクを迅速に製造することができる。
[Photomask manufacturing method]
In manufacturing a photomask for manufacturing a liquid crystal device, defects are sufficiently and sufficiently corrected by adopting a process including an inspection process by the above-described photomask inspection method according to the present invention in a generally known manufacturing process. A good photomask for manufacturing a liquid crystal device can be manufactured quickly.

〔電子部品の製造方法〕
本発明においては、本発明に係るフォトマスクの検査方法によって製造されたフォトマスク、特に、本発明に係るフォトマスクの検査方法によって、性能が確認されたフォトマスクを用い、露光装置を用いて、被転写体の被加工層上に形成されたレジスト層に露光すとにより、電子部品を製造することが可能である。
[Method of manufacturing electronic parts]
In the present invention, a photomask manufactured by the photomask inspection method according to the present invention, in particular, a photomask whose performance has been confirmed by the photomask inspection method according to the present invention, and an exposure apparatus, An electronic component can be manufactured by exposing the resist layer formed on the processed layer of the transfer target.

これにより、電子部品に対する所望の性能を、歩留まりよく、短期間に、安定して得ることが可能となる。   This makes it possible to stably obtain desired performance for electronic components in a short time with a high yield.

本発明に係るフォトマスクの検査方法に使用する検査装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the inspection apparatus used for the inspection method of the photomask which concerns on this invention. グレートーンマスクを用いたTFT基板の製造工程(前半)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process (first half) of the TFT substrate using a gray tone mask. グレートーンマスクを用いたTFT基板の製造工程(後半)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process (latter half) of the TFT substrate using a gray tone mask. グレートーンマスクの構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of a gray tone mask. 前記検査装置において得られた撮像データにおけるグレートーン部の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the gray tone part in the imaging data obtained in the said inspection apparatus. 本発明に係るフォトマスクの検査方法に使用するテストマスクの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the test mask used for the inspection method of the photomask which concerns on this invention. 前記テストマスクにおける単位パターンを示す平面図である。It is a top view which shows the unit pattern in the said test mask. 前記テストマスクにおける単位パターンの他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the unit pattern in the said test mask. 前記テストマスクにおける単位パターンのさらに他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the further another example of the unit pattern in the said test mask. (a)は、前記フォトマスクの検査装置における光源の分光特性を示すグラフであり、(b)は、前記フォトマスクの検査装置において使用する波長選択フィルタの分光特性を示すグラフであり、(c)は、前記フォトマスクの検査装置において使用する波長選択フィルタの分光特性の他の例を示すグラフである。(A) is a graph which shows the spectral characteristic of the light source in the inspection apparatus of the said photomask, (b) is a graph which shows the spectral characteristic of the wavelength selection filter used in the inspection apparatus of the said photomask, (c ) Is a graph showing another example of the spectral characteristics of the wavelength selection filter used in the photomask inspection apparatus. 前記フォトマスクの検査装置における光源の分光特性、前記フォトマスクの撮像素子の分光感度分布及び各フィルタに対応して得られる基準強度データを示すグラフと、各基準強度データに対応する係数を乗じた状態を示すグラフである。The photomask inspection device is multiplied by a spectral characteristic of the light source, a spectral sensitivity distribution of the image sensor of the photomask and reference intensity data obtained corresponding to each filter, and a coefficient corresponding to each reference intensity data. It is a graph which shows a state.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 照明光学系
3 フォトマスク
4 対物レンズ系
5 撮像手段
6 波長選択フィルタ
11 テストマスク
12 テストパターン
13 単位パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Illumination optical system 3 Photomask 4 Objective lens system 5 Imaging means 6 Wavelength selection filter 11 Test mask 12 Test pattern 13 Unit pattern

Claims (21)

エッチング加工がなされる被加工層上に形成されたレジスト膜に対してフォトマスクを用いて露光光の露光を行い、このレジスト膜を前記エッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなすための所定のパターンの露光を行うことに用いるフォトマスクの検査方法であって、
所定のテストパターンが形成されたテストマスクを用い、テスト用レジスト膜に対して露光を行い、現像したテスト用レジストパターンを得る工程と、
前記テスト用レジストパターン、または、該テスト用レジストパターンをマスクとして前記被加工層をエッチングして得られるテスト用被加工層パターンを測定して、実露光テストパターンデータを得る工程と、
前記テストマスクに対して所定の光学的条件で光照射を行い、該テストマスクの光透過パターンを撮像手段により取得し、得られた光透過パターンに基づいて、光透過テストパターンデータを得る工程と、
前記実露光テストパターンデータと、前記光透過テストパターンデータとを比較する工程と、
検査対象となるフォトマスクに対して前記所定の光学的条件と同一又は異なる条件によって光照射を行って該検査対象フォトマスクの光透過パターンを前記撮像手段により取得する工程と
を有し、
前記比較工程によって得られた比較結果に基づいて、前記検査対象となるフォトマスクの評価を行う
ことを特徴とするフォトマスクの検査方法。
A predetermined pattern for exposing the resist film formed on the layer to be processed to be etched with exposure light using a photomask and forming the resist film as a resist pattern serving as a mask in the etching process A photomask inspection method used for performing the exposure of
Using a test mask on which a predetermined test pattern is formed, exposing the test resist film to obtain a developed test resist pattern;
Measuring the test resist pattern or the test target layer pattern obtained by etching the target layer using the test resist pattern as a mask to obtain actual exposure test pattern data;
Irradiating the test mask with light under predetermined optical conditions, obtaining a light transmission pattern of the test mask by an imaging means, and obtaining light transmission test pattern data based on the obtained light transmission pattern; ,
Comparing the actual exposure test pattern data with the light transmission test pattern data;
A step of irradiating the photomask to be inspected with light under the same or different condition as the predetermined optical condition and obtaining a light transmission pattern of the photomask to be inspected by the imaging means,
A photomask inspection method, wherein the photomask to be inspected is evaluated based on a comparison result obtained by the comparison step.
前記検査対象となるフォトマスクの光透過パターンの取得に適用する光学的条件は、前記比較工程によって得られた比較結果に基づいて設定する
ことを特徴とする請求項1記載のフォトマスクの検査方法。
The photomask inspection method according to claim 1, wherein an optical condition applied to acquisition of a light transmission pattern of the photomask to be inspected is set based on a comparison result obtained by the comparison step. .
前記テスト用レジストパターンは、レジストの厚みが、段階的、または、連続的に変化している部分を有する
ことを特徴とする請求項1、または、請求項2記載のフォトマスクの検査方法。
The photomask inspection method according to claim 1, wherein the test resist pattern has a portion in which the thickness of the resist changes stepwise or continuously.
前記テストマスクの光透過パターンを撮像手段により取得するにあたっては、前記所定の光学的条件として複数の条件を設定し、複数回に亘って取得する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載のフォトマスクの検査方法。
The light transmission pattern of the test mask is acquired by the imaging means by setting a plurality of conditions as the predetermined optical condition and acquiring the plurality of conditions over a plurality of times. The photomask inspection method according to any one of the above.
前記比較結果に基づいて光学的条件を設定した後、この設定により再び前記テストマスクに光照射を行って光透過パターンを撮像手段により取得して光透過テストパターンデータを得て、再び前記実露光テストパターンデータとの比較を行って前記比較結果とする工程を含む
ことを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか一に記載のフォトマスクの検査方法。
After setting the optical conditions based on the comparison result, the test mask is again irradiated with light by this setting, and a light transmission pattern is obtained by an imaging means to obtain light transmission test pattern data, and the actual exposure is again performed. The method for inspecting a photomask according to claim 2, further comprising a step of performing comparison with test pattern data to obtain the comparison result.
前記光学的条件は、前記光透過パターンを取得するために使用する対物レンズ系の開口数、照明光学系の開口数の対物レンズ系の開口数に対する比、照射光の分光特性、及びデフォーカス量の少なくともいずれかを含む
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一に記載のフォトマスクの検査方法。
The optical conditions include the numerical aperture of the objective lens system used for obtaining the light transmission pattern, the ratio of the numerical aperture of the illumination optical system to the numerical aperture of the objective lens system, the spectral characteristics of the irradiation light, and the defocus amount. The photomask inspection method according to claim 1, comprising at least one of the following.
前記テスト用レジストパターンをなすレジスト材料は、前記検査対象となるフォトマスクを用いて露光されるレジスト膜をなすレジスト材料と同一の材料である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一に記載のフォトマスクの検査方法。
6. The resist material forming the test resist pattern is the same material as the resist material forming a resist film that is exposed using the photomask to be inspected. The photomask inspection method according to claim 1.
前記比較工程によって得られた比較結果に基づいて、前記実露光テストパターンデータと、前記光透過テストパターンとの間の相関関係を把握し、この相関関係に基づき、前記検査対象となるフォトマスクの評価を行う
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載のフォトマスクの検査方法。
Based on the comparison result obtained by the comparison step, the correlation between the actual exposure test pattern data and the light transmission test pattern is grasped, and based on this correlation, the photomask to be inspected is determined. The photomask inspection method according to claim 1, wherein the evaluation is performed.
前記検査対象となるフォトマスクは、露光光を透過させる透過部、露光光を遮光する遮光部、及び、露光光の一部を低減させて透過させるグレートーン部とを有する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一に記載のフォトマスクの検査方法。
The photomask to be inspected includes a transmission part that transmits exposure light, a light-shielding part that blocks exposure light, and a gray tone part that reduces and transmits part of the exposure light. The photomask inspection method according to any one of claims 1 to 8.
前記テストマスクには、複数の単位パターンが配列された部分を含むテストパターンが形成されており、
前記複数の単位パターンは、一定の規則に基づいてパターン形状が逐次変化されたものである
ことを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一に記載のフォトマスクの検査方法。
The test mask includes a test pattern including a portion in which a plurality of unit patterns are arranged,
The photomask inspection method according to claim 1, wherein the plurality of unit patterns are obtained by sequentially changing a pattern shape based on a certain rule.
前記テストマスクには、複数の単位パターンが配列された部分を含むテストパターンが形成されており、
前記複数の単位パターンは、一定の規則に基づいてパターン形状が逐次変化された部位を有するものである
ことを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一に記載のフォトマスクの検査方法。
The test mask includes a test pattern including a portion in which a plurality of unit patterns are arranged,
The photomask inspection method according to any one of claims 1 to 9, wherein the plurality of unit patterns have a portion in which a pattern shape is sequentially changed based on a certain rule. .
前記一定の規則に基づくパターン形状の逐次変化は、線幅の変化である
ことを特徴とする請求項10、または、請求項11記載のフォトマスクの検査方法。
The photomask inspection method according to claim 10, wherein the sequential change of the pattern shape based on the predetermined rule is a change of a line width.
前記一定の規則に基づくパターン形状の逐次変化は、露光光に対する実効透過率の変化である
ことを特徴とする請求項10、または、請求項11記載のフォトマスクの検査方法。
The method for inspecting a photomask according to claim 10 or 11, wherein the sequential change of the pattern shape based on the predetermined rule is a change of an effective transmittance with respect to exposure light.
請求項1乃至請求項13のいずれか一に記載のフォトマスクの検査方法を行う検査工程を有する
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
A method for manufacturing a photomask, comprising: an inspection step for performing the method for inspecting a photomask according to claim 1.
請求項14記載のフォトマスクの製造方法により製造されたフォトマスクを使用して、電子部品製造用の被加工層上に形成されたレジスト膜に対する露光を行う工程を有する
ことを特徴とする電子部品の製造方法。
An electronic component comprising a step of exposing a resist film formed on a processing layer for manufacturing an electronic component using the photomask manufactured by the method for manufacturing a photomask according to claim 14. Manufacturing method.
エッチング加工がなされる被加工層上に形成されたレジスト膜に対してフォトマスクを用いて露光を行い、このレジスト膜を前記エッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなすための所定のパターンの露光を行うことに用いるフォトマスクの検査に用いるテストマスクであって、
露光光を透過させる透過部、露光光を遮光する遮光部、及び、露光光の一部を低減させて透過させるグレートーン部とを有するテストパターンを形成したテストマスクにおいて、
前記テストパターンは、一定の規則に基づいてパターン形状が逐次変化された複数の単位パターンが配列された部分を含み、
前記各単位パターンにおける前記グレートーン部の面積は、前記一定の規則に基づいてそれぞれ異なっている
ことを特徴とするテストマスク。
The resist film formed on the layer to be etched is exposed using a photomask, and a predetermined pattern is exposed to make this resist film a resist pattern that serves as a mask in the etching process. A test mask used for inspection of a photomask used for performing,
In a test mask formed with a test pattern having a transmission part that transmits exposure light, a light shielding part that blocks exposure light, and a gray tone part that reduces and transmits part of the exposure light,
The test pattern includes a portion in which a plurality of unit patterns whose pattern shapes are sequentially changed based on a certain rule are arranged,
An area of the gray tone portion in each unit pattern is different based on the certain rule.
エッチング加工がなされる被加工層上に形成されたレジスト膜に対してフォトマスクを用いて露光を行い、このレジスト膜を前記エッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなすための所定のパターンの露光を行うことに用いるフォトマスクの検査に用いるテストマスクであって、
露光光を透過させる透過部、露光光を遮光する遮光部、及び、露光光の一部を低減させて透過させるグレートーン部とを有するテストパターンを形成したテストマスクにおいて、
前記テストパターンには、
一定の規則に基づいてパターン形状が逐次変化された複数の単位パターンが配列された部分を含み、
前記各単位パターンにおける前記グレートーン部の所定露光条件下における実効透過率は、前記一定の規則に基づいてそれぞれ異なっている
ことを特徴とするテストマスク。
The resist film formed on the layer to be etched is exposed using a photomask, and a predetermined pattern is exposed to make this resist film a resist pattern that serves as a mask in the etching process. A test mask used for inspection of a photomask used for performing,
In a test mask formed with a test pattern having a transmission part that transmits exposure light, a light shielding part that blocks exposure light, and a gray tone part that reduces and transmits part of the exposure light,
The test pattern includes
Including a portion in which a plurality of unit patterns whose pattern shapes are sequentially changed based on a certain rule are arranged;
The test mask, wherein the effective transmittance of the gray tone portion in each unit pattern under a predetermined exposure condition is different based on the predetermined rule.
前記テストパターンは、2以上の遮光部に隣接しこれら遮光部によって挟まれたグレートーン部を有する
ことを特徴とする請求項17、または、請求項18記載のテストマスク。
The test mask according to claim 17, wherein the test pattern includes a gray tone portion adjacent to two or more light shielding portions and sandwiched between the light shielding portions.
前記複数の遮光部は、段階的に線幅が異なっていることによって、2つの遮光部の間の間隔が段階的に変化している
ことを特徴とする請求項18記載のテストマスク。
19. The test mask according to claim 18, wherein the plurality of light shielding portions have stepwise different line widths, whereby an interval between the two light shielding portions changes stepwise.
前記テストパターンは、露光時の所定の光学的条件下における解像限界以下の線幅のパターンを有するグレートーン部を有する
ことを特徴とする請求項16乃至請求項19のいずれか一に記載のテストマスク。
20. The test pattern according to claim 16, wherein the test pattern has a gray tone portion having a line width pattern equal to or less than a resolution limit under a predetermined optical condition at the time of exposure. Test mask.
前記単位パターンは、露光光を所定量低減させて透過させる半透光性の膜が形成されたグレートーン部を有する
ことを特徴とする請求項16乃至請求項19のいずれか一に記載のテストマスク。
20. The test according to claim 16, wherein the unit pattern includes a gray tone portion in which a semi-transparent film that transmits the exposure light with a predetermined amount reduced is formed. mask.
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