JP2009134145A - プロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置、プロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法、プロキシミティ露光用フォトマスク、パターン転写方法及びプロキシミティ露光用フォトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プロキシミティ露光用フォトマスクのパターン形状の良否を実際の露光に先立って把握できるプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置及び検査方法を提供する。
【解決手段】被検体であるプロキシミティ露光用フォトマスク３に対して少なくともフォトマスク３を用いたプロキシミティ露光において使用される波長の光束を含む照明光を開口数が可変となされた照明光学系２を介して略平行光として照射し、フォトマスク３に照明光として照射されフォトマスク３を透過した光束を対物レンズ系４に入射させて結像させ対物レンズ系４を経た光束を撮像手段５により受光する。照明光学系２の開口数はプロキシミティ露光を行う露光機における光源からの照明光の平行度調整に必要とされる範囲において設定可能で、対物レンズ系４は、前側焦点面がフォトマスク３のパターン面から露光機におけるプロキシミティギャップに対応する距離だけ移動可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の製造に使用されるプロキシミティ露光用フォトマスクを検査するためのプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置及びプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法、これらの検査を経たプロキシミティ露光用フォトマスク、パターン転写方法及びプロキシミティ露光用フォトマスクの製造方法に関する。

従来、電子部品の製造においては、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、所定のパターンを有するプロキシミティ露光用フォトマスクを用いてプロキシミティ露光（近接露光）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ことが行われている。

図２は、プロキシミティ露光を行う露光機の構成を示す側面図である。

プロキシミティ露光を行う露光機は、図２に示すように、光源１０１を有し、この光源１０１から発せられた光束を、集光ミラー（楕円ミラー）１０２、インテグレータ１０３及びコリメータレンズ１０４により、均一な照度の平行光束とするようになっている。この平行光束は、プロキシミティ露光用のフォトマスク３に照射される。フォトマスク３を透過した光束は、このフォトマスク３から所定のプロキシミティギャップpgを隔てて配置された露光基板１０５の被加工層１０６上のレジスト膜を露光する。プロキシミティギャップpgは、数μｍ乃至数１００μｍ程度である。

プロキシミティ露光は、プロジェクション露光（投影露光）に比べ、得られるパターンの解像度においては劣るものの、露光機のコスト、スループットなどにおいて大幅に有利である。また、プロキシミティ露光は、コンタクト露光（密着露光）のようにマスクと基板が接触することがないため、マスクの汚れや消耗が少ないなどの利点をもち、液晶表示装置のカラーフィルターや、ブラックマトリックスを製造するフォトマスクなどに多く使用されている。

特許文献１には、カラーフィルタ製造のパターニング露光に、近接(プロキシミティ)露光方式を用いる方法が記載されている。近接露光方式の欠点として、平行光のフォトマスク透過時における光の回折、干渉が上げられており、該公報によると、これらの影響によってパターンコーナー部が丸みを帯びる問題を指摘し、これを補償するための補助パターンを開示している。

特許文献２には、マスクの透過照明光の強度分布により、欠陥を検査するマスクの検査装置が記載されている。

特開２００７−２５６８８０ 特開２００４−３０９３２７公報

カラーフィルタなどの製品は、パターンサイズが数十μｍであるものが多く、高価なプロジェクション露光用の露光機を用いなくても、プロキシミティ露光用の露光機によって十分にパターン形成を行うことができる一方、パターンサイズのより小さなものに対しても、プロキシミティ露光を利用する期待がある。

しかながら、プロキシミティ露光による転写像は、上記のとおり解像度に劣るため、プロキシミティ露光用フォトマスクの製造においては露光機による転写性の評価や、パターン形状の検査及び決定は、所望のレジストパターンが得られるプロキシミティ露光用フォトマスクを製造するための重要なファクタとなっている。プロキシミティ露光においては、フォトマスクとレジスト膜との間には、数μｍ乃至数十μｍのプロキシミティギャップが形成されるため、フォトマスク上のパターンと、レジスト膜上に形成されるパターンとは、照明光の回折等の影響により、同一のものとはならない。

特許文献１には、パターンの転写精度の劣化を、補助パターンで補償しているが、転写精度の劣化の有無やその程度を、まず定量的に評価することが必要である。

一方、前述したようなプロキシミティ露光を用いて製造する製品であっても、近年において、パターン微細化の要求が顕著になってきている。例えば、ブラックマトリックスについては、パターンのピッチは、従来、８０μｍ乃至１００μｍ程度であり、格子パターンの線幅も２０μｍ程度であったが、線幅をより細くすれば、より明るい表示画面を有する液晶表示装置が製造できることが知られている。しかし、微細化したパターンを解像するために、プロジェクション露光を用いてパターンを転写することとすると、高価なプロジェクション露光機を導入する必要があり、製品単価が大幅に上昇してしまう。したがって、プロキシミティ露光を利用しながら、パターンの微細化に対応できれば、極めて有用な技術となる。

パターンの微細化を進めていったときには、そのマスクを用いて形成する被転写体上のレジストパターンがどのような形状になるか、レジストパターンの処理に充分耐えられるようなパターン形状となるか、あるいは、製品の動作不良を導くリスクのあるレジストパターンとなってしまうかなどを、実際の露光に先立って把握することが有用である。これは、マスクのパターン形状を顕微鏡で見るだけでは、把握しきれない要素が多くあるからである。

例えば、プロキシミティ露光用の露光機は、一般に、ｉ線乃至ｇ線にかけての波長域を含む光源を用いる。このような波長域をもつ光源を使って、被転写体上のレジストをパターニングすると、例えばパターンの端部においては、異なる波長同士の複雑な回折の相互作用が生じる。このような現象は、マスクと被転写体が非常に近接した位置にあるプロキシミティ露光における独特の問題である。

さらに、ブラックマトリックスやカラーフィルターを製造する際のパターン転写では、ポジでなくネガ型の感光性材料を用いることが多く、一般的にポジレジストと比較してレジストパターンの予測がしにくいという事情もある。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、プロキシミティ露光用フォトマスクのパターン形状の良否を実際の露光に先立って把握することができるプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置及びプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法を提供し、このような検査を工程に含むプロキシミティ露光用フォトマスクの製造方法及びパターン転写方法を提供することを目的とする。

本発明者は、プロキシミティ露光用フォトマスクについて、繰り返し試行して最適の露光や、レジストの現像プロセスなどの工程の条件出しをするよりも、実際の露光によってどのようなレジストパターンが形成されるかを、該露光条件との対応づけによって客観的に把握すれば、条件出しの作業を効率化できるという知見を有するに至った。

すなわち、実際の露光工程を近似した露光、または、実際の露光工程との相関が把握された擬似的な露光によって、得られるレジストパターンを推測（シミュレートする）することが有用であることに発明者らは注目した。

そこで、本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置は、前述の課題を解決し前記目的を達成するため、以下の構成のいずれか一を有するものである。

〔構成１〕
被検体であるプロキシミティ露光用フォトマスクを保持する保持手段と、少なくともフォトマスクを用いたプロキシミティ露光において使用される波長の光束を含む照明光を発する光源と、光源からの照明光を導き、マスク保持手段により保持されたフォトマスクに対し照明光を略平行光として照射する開口数が可変となされた照明光学系と、フォトマスクに照明光として照射されフォトマスクを透過した光束が入射されこの光束を結像させる対物レンズ系と、対物レンズ系を経た光束を受光する撮像手段と、撮像手段により取得された情報を解析する演算手段と、照明光学系、対物レンズ系及び撮像手段をそれぞれの光軸を一致させた状態でフォトマスクの主面部に平行な面内で移動可能とする第１の移動手段と、対物レンズ系及び撮像手段を光軸方向に移動可能とする第２の移動手段と、第１及び第２の移動手段を制御する制御手段とを備え、照明光学系の開口数は、フォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行う露光機における光源からの照明光の平行度調整に必要とされる範囲において設定可能であり、対物レンズ系は、その前側焦点面が、フォトマスクのパターン面から、露光機におけるプロキシミティギャップに対応する距離だけ移動可能であることを特徴とするものである。

〔構成２〕
構成１を有するプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置において、対物レンズ系の倍率及び撮像手段の画素サイズによって決まる取得画像の解像度は、フォトマスクを用いたプロキシミティ露光における分解能よりも高く、かつ、対物レンズ系の開口数及び照明光の波長によって導かれる対物レンズ系の分解能は、プロキシミティ露光において得られる像における最小パターン間隔未満であることを特徴とするものである。

〔構成３〕
構成１、または、構成２を有するプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置において、照明光学系の開口数は、フォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行う露光機における照明光学系のコリメーションアングルに基づいて設定されていることを特徴とするものである。

〔構成４〕
構成１、または、構成２を有するプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置において、照明光学系の開口数は、０．００５乃至０．０４であることを特徴とするものである。

また、本発明に係るプロキシミティ露光用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。

〔構成５〕
被検体であるプロキシミティ露光用フォトマスクに対して少なくともフォトマスクを用いたプロキシミティ露光において使用される波長の光束を含む照明光を開口数が可変となされた照明光学系を介して略平行光として照射し、フォトマスクに照明光として照射されフォトマスクを透過した光束を対物レンズ系に入射させて結像させ、対物レンズ系を経た光束を撮像手段により受光するプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法において、照明光学系の開口数は、フォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行う露光機における光源からの照明光の平行度に基づいて設定し、対物レンズ系の前側焦点面の位置は、フォトマスクのパターン面に合焦させた後に、露光機におけるプロキシミティギャップに対応する距離だけ対物レンズ系を後退させることによって、パターン面からプロキシミティギャップに対応する距離だけ遠ざかった位置とし、該位置において照明光の、フォトマスク透過光を撮像手段により受光し、撮像することを特徴とするものである。

〔構成６〕
構成５を有するプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法において、対物レンズ系の倍率及び撮像手段の画素サイズによって決まる取得画像の解像度を、フォトマスクを用いたプロキシミティ露光における分解能よりも高く設定し、かつ、対物レンズ系の開口数及び照明光の波長によって導かれる対物レンズ系の分解能を、プロキシミティ露光において得られる像における最小パターン間隔未満に設定することを特徴とするものである。

〔構成７〕
構成５、または、構成６を有するプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法において、照明光学系の開口数を、フォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行う露光機における照明光学系のコリメーションアングルに基づいて設定することを特徴とするものである。

〔構成８〕
構成５乃至構成６のいずれか一を有するプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法において、照明光学系の開口数を、０．００５乃至０．０４とすることを特徴とするものである。

本発明に係るプロキシミティ露光用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。

〔構成９〕
構成１乃至構成８のいずれか一を有するプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法を検査工程として含むことを特徴とするものである。

本発明に係るパターン転写方法は、以下の構成を有するものである。

〔構成１０〕
所定のパターンが形成され、構成５乃至構成８のいずれか一を有するプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法によって検査されたプロキシミティ露光用フォトマスク、または、構成９を有するプロキシミティ露光用フォトマスクの製造方法によって製造されたプロキシミティ露光用フォトマスクを用い、露光機によるプロキシミティ露光を行うことを特徴とするものである。

本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置は、構成１を有することにより、照明光学系の開口数は、フォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行う露光機における光源からの照明光の平行度調整に必要とされる範囲において設定可能であり、対物レンズ系は、その前側焦点面が、フォトマスクのパターン面から、露光機におけるプロキシミティギャップに対応する距離だけ移動可能であるので、実際のプロキシミティ露光を近似した露光、または、実際のプロキシミティ露光との相関が把握された擬似的な露光によって、得られるレジストパターンを推測することができる。

本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置は、構成２を有することにより、対物レンズ系の倍率及び撮像手段の画素サイズによって決まる取得画像の解像度は、フォトマスクを用いたプロキシミティ露光における分解能よりも高く、かつ、対物レンズ系の開口数及び照明光の波長によって導かれる対物レンズ系の分解能は、プロキシミティ露光において得られる像における最小パターン間隔未満であるので、実際のプロキシミティ露光において得られるレジストパターンを正確に推測することができる。

本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置は、構成３を有することにより、照明光学系の開口数は、フォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行う露光機における照明光学系のコリメーションアングルに基づいて設定されているので、実際のプロキシミティ露光において得られるレジストパターンを正確に推測することができる。

本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置は、構成４を有することにより、照明光学系の開口数は、０．００５乃至０．０４であるので、実際のプロキシミティ露光において得られるレジストパターンを正確に推測することができる。

本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法は、構成５を有することにより、照明光学系の開口数は、フォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行う露光機における光源からの照明光の平行度に基づいて設定し、対物レンズ系の前側焦点面の位置は、フォトマスクのパターン面に合焦させた後に、露光機におけるプロキシミティギャップに対応する距離だけ対物レンズ系を後退させることによって、パターン面からプロキシミティギャップに対応する距離だけ遠ざかった位置とし、該位置において照明光の、フォトマスク透過光を撮像手段により受光し、撮像するので、実際のプロキシミティ露光を近似した露光、または、実際のプロキシミティ露光との相関が把握された擬似的な露光によって、得られるレジストパターンを推測することができる。

本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法は、構成６を有することにより、対物レンズ系の倍率及び撮像手段の画素サイズによって決まる取得画像の解像度を、フォトマスクを用いたプロキシミティ露光における分解能よりも高く設定し、かつ、対物レンズ系の開口数及び照明光の波長によって導かれる対物レンズ系の分解能を、プロキシミティ露光において得られる像における最小パターン間隔未満に設定するので、実際のプロキシミティ露光において得られるレジストパターンを正確に推測することができる。

本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法は、構成７を有することにより、照明光学系の開口数を、フォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行う露光機における照明光学系のコリメーションアングルに基づいて設定するので、実際のプロキシミティ露光において得られるレジストパターンを正確に推測することができる。

本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法は、構成８を有することにより、照明光学系の開口数を、０．００５乃至０．０４とするので、実際のプロキシミティ露光において得られるレジストパターンを正確に推測することができる。

本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの製造方法は、構成９を有することにより、本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法を検査工程として含むので、実際のプロキシミティ露光において所望のレジストパターンが得られるプロキシミティ露光用フォトマスクを製造することができる。

本発明に係るパターン転写方法は、構成１０を有することにより、所定のパターンが形成された本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法によって検査されたプロキシミティ露光用フォトマスク、または、本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの製造方法によって製造されたプロキシミティ露光用フォトマスクを用い、露光機によるプロキシミティ露光を行うので、所望のレジストパターンを得ることができる。

すなわち、本発明は、プロキシミティ露光用フォトマスクのパターン形状の良否を実際の露光に先立って把握することができるプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置及びプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法を提供し、このような検査を工程に含むプロキシミティ露光用フォトマスクの製造方法及びパターン転写方法を提供することができるものである。

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。

〔本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置の構成〕
図１は、本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置の構成を示す側面図である。

この検査装置においては、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を傾斜させて保持するようになっている。

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。この光源１は、プロキシミティ露光用の露光機において使用される光源に近似した光源とすることができる。或いは、露光機において使用される光源波長域に含まれる波長光を含むことができる。そして、この検査装置は、光源１からの照明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に照明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における照明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を経た照明光は、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。

照明光学系２は、光源１から出射された照明光をほぼ平行光として、フォトマスク３に照射する。この照明光の平行度は、このフォトマスク３を用いるプロキシミティ露光用の露光機のコリメーションアングルに基づいて設定され、該コリメーションアングルと同一にすることができ、一般には、０°乃至２°程度である。この照明光学系２は、開口数（ＮＡ）が可変となっているので、コリメーションアングルθを、〔ＮＡ＝ｎsinθ（ｎは屈折率、空気中では１）〕の式に代入して得られる開口数を、照明光学系２の開口数として設定することにより、プロキシミティ露光用の露光機の照明光を再現することができる。なお、照明光学系２の開口数は、０．００５乃至０．０４とすることが好ましい。

フォトマスク３に照射された照明光は、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、例えば、フォトマスク３を透過した照明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。

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、対物レンズ系４の撮像面（前側焦点面）Ｐ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。

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演算手段１１、及び照明光学系２や対物レンズ系４の移動操作を制御する制御手段１２が設けられている。

対物レンズ系４及び撮像手段５の位置関係により決定される撮像面（前側焦点面）Ｐは、フォトマスク３のパターン面から所定の微小距離（数μｍ乃至数１００μｍ）だけ対物レンズ系４側に遠ざかった位置となっている。フォトマスク３のパターン面から撮像面Ｐまでの微小距離は、このフォトマスク３を用いてプロキシミティ露光を行う露光機におけるプロキシミティギャップに対応しており、撮像面Ｐの位置は、プロキシミティ露光用の露光機における、被転写体上のレジスト膜の位置に対応している。

この検査装置においては、プロキシミティ露光の際のプロキシミティギャップを模する構造として、フォトマスク３のパターン面に対して、対物レンズ系４を所定ギャップ量オフセットさせる。まず、対物レンズ系４を光軸と平行に移動させ、フォトマスク３のパターン面に焦点を合わせる。この状態は、プロキシミティギャップがない状態、すなわち、コンタクト露光の状態に相当する。その後、プロキシミティギャップと同じ量だけ、対物レンズ系４を光軸と平行、かつ、フォトマスク３から遠ざかる方向へシフトさせる。こうすることにより、この検査装置においては、フォトマスク３を用いてプロキシミティ露光する現実の状態に近似した状態となり、このときに、撮像手段５によって得られる画像情報は、プロキシミティ露光によって被転写体に照射される露光光になるのである。

この検査装置の特徴は、プロキシミティ露光を擬似的に再現する検査機でありながら、プロキシミティ露光用の露光機とは異なり、あたかも、プロジェクション露光機のように対物レンズ系４を有することである。ただし、この対物レンズ系４の機能は、プロジェクション露光機におけるものとは異なる。この対物レンズ系４は、プロキシミティ露光時にマスクと被転写体の間に形成されるギャップを決定する機能、およびそのギャップを以って転写を行ったときの転写像に相当する像を拡大して取得できる為の手段として機能する。すなわち、プロキシミティ露光を模して、フォトマスク３に露光を行い、その透過光を、光強度分布データとして得るとすると、そのパターン線幅ＣＤは、撮像素子のＣＤに近いものとなってしまう。このようにして得られた撮像画像は、撮像素子の画素の大きさに対して粗過ぎて、実際の露光におけるパターンの転写状態を反映できず、転写画像の評価に耐えない。そのため、パターン線幅ＣＤに対する撮像手段５の画素のサイズの比率が、フォトマスク上のパターンのＣＤを問題なく解像できるレベルとなっていなければならない。この比率は、例えば、１／５倍以上と考えられる。こうした考察に基づいて、本発明に係る検査機には、対物レンズ系４を備え、この対物レンズ系４の設計は、以下のようにして行う。

この検査装置においては、対物レンズ系４の倍率及び撮像手段５の画素サイズによって決まる取得画像の解像度は、フォトマスク３を用いたプロキシミティ露光における分解能に対して十分に高い必要があり、例えば、５倍以上、更には、１０倍以上が好ましい。また、対物レンズ系４の開口数及び照明光の波長によって導かれる対物レンズ系４の分解能は、プロキシミティ露光において得られる像における最小パターン間隔未満であることが必要である。

なお、「取得画像の解像度」は、〔撮像手段（ＣＣＤ）の画素サイズ／対物レンズ系４の倍率〕（μｍ）によって定義される。また、分解能（μｍ）とは、物体の近接した２点がどれ程まで接近した距離まで見分け得るかを示す量であって、例えば、分解能１μｍは、１μｍ離れた２点を見分けられることを意味する。無収差レンズの光の回折による理論分解能εは、〔ε＝０．６１（λ／ＮＡ）（Rayleighの式）〕によって定義される。

プロキシミティ露光用の露光機においては、マスクのパターン面より規定のギャップだけ離れた位置に被転写体であるレジスト付き基板が配置される。前述したように、このプロキシミティ露光用の露光機と同様の光学的配置を取ろうとすれば、フォトマスク３のパターン面より規定のギャップだけ離れた位置に撮像手段５を配置することになる。しかし、この形態では、撮像手段５によって得られる像の解像度は、撮像手段５の画素サイズに依存してしまうことになる。ＣＣＤ等の撮像素子の画素サイズは、小さな物でも３μｍ、通常は５μｍ乃至２０μｍ程度の大きさを持つ。一方、プロキシミティ露光用の露光機で得られるレジスト転写像の解像度は、一般に、５μｍ乃至１０μｍ程度と言われており、この転写像を取得し解析するには、一般的な撮像素子の画素サイズでは大きすぎるため、マスクを通過した転写像を拡大する機構が必要である。

そのため、この検査装置においては、フォトマスク３と撮像手段５との間に像を拡大するための光学系として対物レンズ系４が配置されている。この対物レンズ系４の拡大率（倍率）は、得られる転写像の解像度に対して撮像手段５から得られる画像の解像度が十分に高くなるように決定される。また、同様の考え方から、対物レンズ系の開口数も、対物レンズ系の分解能が撮像手段５から得られる解像度と同じかそれ以下であることを条件として決定することが必要である。例えば、５μｍ乃至１０μｍのパターンを解析するのに十分な分解能としては、少なくとも最小パターンの１／５、のぞましくは、１／１０程度であることが望ましい。例えば、最小パターンが５μｍ、使用する撮像素子の画素サイズが１０μｍだとすると、対物レンズ系の倍率は少なくとも１０倍、望ましくは２０倍程度が必要であり、開口数はすくなくとも０．２５、望ましくは、０．５０程度が必要となる。

〔本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法〕
この検査装置においては、照明光学系２と、対物レンズ系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、照明光の照射及び受光を行うことにより、本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法を実施することができる。

これら照明光学系２、対物レンズ系４系及び撮像手段５は、制御手段１２が第１の移動手段１４を制御することによって移動操作可能となっている。この第１の移動手段１４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、図１中矢印Ａで示すフォトマスク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、このような第１の移動手段１４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。

そして、この検査装置においては、制御手段１２が第２の移動手段１５を制御することにより、対物レンズ系４及び撮像手段５がそれぞれ図１中矢印Ｂで示す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／又は撮像手段５を、移動することでフォトマスク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がそれぞれ光軸方向に移動可能であることにより、フォトマスク３を用いたプロキシミティ露光に近い状態での撮像を行うことができる。

そして、この検査装置の制御手段１２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１２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、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の主平面に平行な面内で移動操作するとともに、対物レンズ系４及び／又は撮像手段５を光軸方向について移動操作する。

〔照明光の分光特性について〕
プロキシミティ露光用の露光機において、光源の発光波長は、ｇ線乃至ｉ線の波長域を含んでおり、全波長同時の露光のほか、フィルタリングによって、ｇ線、ｈ線、ｉ線のそれぞれを単独照射すること、及び得られた各波長の撮像データを合成することによって、実際の露光機におけるｇ線乃至ｉ線のミックス光での露光をエミュレートすることも可能である。

本発明に係る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を用いたプロキシミティ露光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照明光を発するものを用いることができる。

具体的には、この照明光は、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。所望の光強度割合でのミックス光を適用する場合には、実際にプロキシミティ露光用の露光機において使用する露光機の光源の特性に基づいて決定することが好ましい。

そして、この照明光は、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、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。

この検査装置においては、光源１から発せられる照明光の波長分布がプロキシミティ露光用の露光機において使用する光源からの露光光の波長分布と同一、または、略等しいことによって、実際のプロキシミティ露光に近似した検査を行うことができる。

なお、この検査装置において、ｇ線乃至ｉ線のミックス光を用いる場合には、画像の合成を行うため、単一波長で撮像した各画像の位置、倍率が同一であることが必要である。そのため、対物レンズ系４の光学設計においては、ｇ線乃至ｉ線の各波長において良好に収差補正されていることはもちろん、焦点位置が同一であることが望ましい。ただし、一般的に、焦点深度は、ＤＯＦ＝λ／ＮＡ^２で表されるため、対物レンズ系４の開口数から計算される焦点深度以下の範囲に各波長の焦点位置があれば、それは焦点位置が同一と見なすことができる。また、光学設計の都合により波長毎の焦点移動が生じたとしても、それに伴う倍率の変動量を把握しておき、合成前にその変動量に応じて画像に補正を施しても良い。対物レンズ系４の焦点深度は、１０μｍ以下の範囲内となっていることが好ましい。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、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。

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。

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。

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、プロキシミティ露光における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。

これらを加算したデータ、すなわち、〔ｆｇｄｇ＋ｆｈｄｈ＋ｆｉｄｉ〕が、プロキシミティ露光用の露光機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、演算手段１１により行うことができる。

〔プロキシミティ露光用フォトマスクの製造方法〕
本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの製造方法は、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（ガラス基板等に所望の膜が形成され、レジスト膜によって被覆されたもの）に対してプロキシミティ露光を行うにあたり、前述したプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置を用いて、プロキシミティ露光によって被転写体に転写されるパターンを撮像手段５によって捉え、光強度分布を求める工程を有する。ここで得られた光強度分布から、得られるレジストパターンを評価し、この評価に基づいてフォトマスクを製造する方法である。

より具体的には、前述したように、プロキシミティ露光用の露光機において使用される光源に近似した光源を使用し、フォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行う場合におけるレジスト膜の位置において、プロキシミティ露光によって被転写体に転写されるパターンと近似するパターンを対物レンズ系４及び撮像手段５によって捉えて検査し、または、プロキシミティ露光により形成されるレジストパターンと撮像手段５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、フォトマスクがプロキシミティ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）する方法が含まれる。

そして、このフォトマスクの製造方法においては、撮像手段５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。更に、該光強度分布データに基づき、欠陥の判定を行い、その修正の容易を判断することも可能である。

また、所定の単数又は複数のテストパターンを形成したテストマスクを用い、本発明の検査装置によって、該パターンの光強度分布を得、一方、該テストマスクを、実際のプロキシミティ露光機によって露光して、被転写体上にレジストパターンを得、上記光強度分布と、上記レジストパターンの間の相関を把握し、把握された相関に基づいて、実パターンを形成した実マスクのプロキシミティ露光条件、実転写によって得られたレジストパターンの処理条件等を決定することも可能である。

〔パターン転写方法〕
プロキシミティ露光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評価工程を含む工程とすることにより、設計が最適化され、また、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。

本発明においては、本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法によって検査された、又は製造方法によって製造されたフォトマスクを用いて、プロキシミティ露光により、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ることにより、電子部品を製造することが可能である。

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。

本発明に係るプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置の構成を示す側面図である。 プロキシミティ露光を行う露光機の構成を示す側面図である。

符号の説明

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

Claims (10)

1. 被検体であるプロキシミティ露光用フォトマスクを保持する保持手段と、
   少なくとも前記フォトマスクを用いたプロキシミティ露光において使用される波長の光束を含む照明光を発する光源と、
   前記光源からの照明光を導き、前記マスク保持手段により保持された前記フォトマスクに対し、前記照明光を略平行光として照射する、開口数が可変となされた照明光学系と、
   前記フォトマスクに前記照明光として照射され、前記フォトマスクを透過した光束が入射され、この光束を結像させる対物レンズ系と、
   前記対物レンズ系を経た光束を受光する撮像手段と、
   前記撮像手段により取得された情報を解析する演算手段と、
   前記照明光学系、前記対物レンズ系及び前記撮像手段を、それぞれの光軸を一致させた状態で、前記フォトマスクの主面部に平行な面内で移動可能とする第１の移動手段と、
   前記対物レンズ系及び前記撮像手段を、光軸方向に移動可能とする第２の移動手段と、
   前記第１及び第２の移動手段を制御する制御手段と
   を備え、
   前記照明光学系の開口数は、前記フォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行う露光機における光源からの照明光の平行度調整に必要とされる範囲において設定可能であり、
   前記対物レンズ系は、その前側焦点面が、前記フォトマスクのパターン面から、前記露光機におけるプロキシミティギャップに対応する距離だけ移動可能である
   ことを特徴とするプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置。
2. 前記対物レンズ系の倍率及び前記撮像手段の画素サイズによって決まる取得画像の解像度は、前記フォトマスクを用いたプロキシミティ露光における分解能よりも高く、かつ、前記対物レンズ系の開口数及び照明光の波長によって導かれる前記対物レンズ系の分解能は、前記プロキシミティ露光において得られる像における最小パターン間隔未満である
   ことを特徴とする請求項１記載のプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置。
3. 前記照明光学系の開口数は、前記フォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行う露光機における照明光学系のコリメーションアングルに基づいて設定されている
   ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載のプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置。
4. 前記照明光学系の開口数は、０．００５乃至０．０４である
   ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載のプロキシミティ露光用フォトマスクの検査装置。
5. 被検体であるプロキシミティ露光用フォトマスクに対して少なくとも前記フォトマスクを用いたプロキシミティ露光において使用される波長の光束を含む照明光を開口数が可変となされた照明光学系を介して略平行光として照射し、前記フォトマスクに前記照明光として照射され前記フォトマスクを透過した光束を対物レンズ系に入射させて結像させ、前記対物レンズ系を経た光束を撮像手段により受光するプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法において、
   前記照明光学系の開口数は、前記フォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行う露光機における光源からの照明光の平行度に基づいて設定し、
   前記対物レンズ系の前側焦点面の位置は、前記フォトマスクのパターン面に合焦させた後に、前記露光機におけるプロキシミティギャップに対応する距離だけ前記対物レンズ系を後退させることによって、前記パターン面から前記プロキシミティギャップに対応する距離だけ遠ざかった位置とし、該位置において前記照明光の、前記フォトマスク透過光を撮像手段により受光し、撮像する
   ことを特徴とするプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法。
6. 前記対物レンズ系の倍率及び前記撮像手段の画素サイズによって決まる取得画像の解像度を、前記フォトマスクを用いたプロキシミティ露光における分解能よりも高く設定し、かつ、前記対物レンズ系の開口数及び照明光の波長によって導かれる前記対物レンズ系の分解能を、前記プロキシミティ露光において得られる像における最小パターン間隔未満に設定する
   ことを特徴とする請求項５記載のプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法。
7. 前記照明光学系の開口数を、前記フォトマスクを用いてプロキシミティ露光を行う露光機における照明光学系のコリメーションアングルに基づいて設定する
   ことを特徴とする請求項５、または、請求項６記載のプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法。
8. 前記照明光学系の開口数を、０．００５乃至０．０４とする
   ことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一に記載のプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載のプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法を検査工程として含む
   ことを特徴とするプロキシミティ露光用フォトマスクの製造方法。
10. 所定のパターンが形成され、請求項５乃至請求項８のいずれか一に記載のプロキシミティ露光用フォトマスクの検査方法によって検査されたプロキシミティ露光用フォトマスク、または、請求項９記載のプロキシミティ露光用フォトマスクの製造方法によって製造されたプロキシミティ露光用フォトマスクを用い、前記露光機によるプロキシミティ露光を行う
    ことを特徴とするパターン転写方法。

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