JP2013218339A - フォトマスクの検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＳＩやＴＦＴ−ＬＣＤ等の製造において、ＴＦＴ等の電子デバイスのパターンをより精度よく製造することができるフォトマスクの製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】描画機のステージ１０上に配置された場合のフォトマスクブランク１３の表面形状の変形を高さ測定手段１２で測定し、描画データ作成手段１５により、その表面形状の変形要因の中でフォトマスクが露光装置で使用される際には無くなる変形要因に起因する描画のずれについて、設計描画データを補正して描画データを得ることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＳＩや液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：以下、ＬＣＤと呼ぶ）等の製造に使用されるフォトマスクの製造方法、描画装置、フォトマスクの検査方法及びフォトマスクの検査装置に関する。

薄膜トランジスタ液晶表示装置（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと呼ぶ）は、ＣＲＴ（陰極線管）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、現在商品化され、大型化が急速に進んでいる。ＴＦＴ−ＬＣＤは、マトリックス状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、グリーン、及びブルーの画素パターンが配列されたカラーフィルタが液晶相の介在の下に重ね合わされた概略構造を有する。

ＴＦＴ−ＬＣＤの製造においては、ＬＳＩの製造と同様に、投影露光技術によるリソグラフィー工程が必須である。この投影露光を行う際にマスクとして用いられるフォトマスクは、透明基板上に薄膜を形成し、パターニングを経て、透光部と遮光部を含む露光用転写パターンを形成したものである（更に半透光部を含む場合もある）。この転写パターンは、設計された所定の座標に対して個々のパターンが正確に所定の位置関係になっている必要がある。この位置関係の正確性はパターンのより微細化、高解像度化に比例してより高度な正確性が要求される。

この転写パターンは、通常、透光性基板の表面に遮光膜、及び／又は半透光膜（以下、単に薄膜ともいう）が形成されたフォトマスクブランクにレジスト膜を形成して、レジスト膜付フォトマスクブランクとなし、このレジスト膜にレーザーや電子線等のエネルギービームで転写パターンを描画した後、現像後のレジストパターンを用いてエッチングにより形成される。この描画工程では、レジスト膜付のフォトマスクブランクをステージに保持し、描画すべきパターンを設計描画データとしてコンピュータに格納し、この設計描画データに基づいて描画光照射位置及び／又はステージの位置を制御して描画を行う。

ここで、この描画によって露光し、レジストの現像、薄膜のエッチングによってフォトマスクに実際に形成した転写パターンと、マスクユーザが指定した、設計描画データで示される転写パターンとが正確に一致している必要があると考えられている。そして、このマスクを用いて被転写体（液晶パネル等のデバイス）上に転写したパターンが、マスクユーザの求める仕様を満足することが必要である。この条件が満たされないフォトマスクを用いてパターン転写を行った場合、大量の不良デバイスを造ることになる。

例えば、下記特許文献１には、製造されたフォトマスクについて、実際に形成された転写パターンと、設計描画データで示される転写パターンとが所定以上の精度で一致しているか否かを調べ、フォトマスクパターンの評価をする方法について記載されている。

また、下記特許文献２には、露光装置で使用する表面にパターンを書き込む方法であって、厚さＴのフォトマスクブランクを描画機（描画装置）のステージ上に配置し、表面を多数の測定ポイントに分割し、各測定ポイントにおいて表面の勾配を測定し、各ポイントのＸ−Ｙ平面における二次元局部オフセットｄを計算し、この二次元局部オフセットｄを使用して、パターンを修正する方法が記載されている。

特開平７−２７３１６０号公報 特表２００７−５１２５５１号公報

ところで、特許文献１によって、パターンの評価が的確に行えるようにはなったが、フォトマスクに形成された転写パターンが露光により被転写体に転写された際に、その座標精度そのものを高くすることはできない。

また特許文献２においては、露光システムなどにおいて、パターンを書き込む際に生じるあらゆる物理的変形に無関係にオブジェクトにパターンを書き込む方法としているが、描画工程や露光工程といった異なる工程における、オブジェクトの物理的変形の要因の相違を考慮、区別していないため、特許文献２における方法で、設計描画データ対して十分な精度のパターンを有するフォトマスクを形成するのは困難である。ここで、「設計描画データ」とは、得ようとするデバイスのパターン形状を反映した設計上のパターンデータをいう。

本発明は、ＬＳＩやＬＣＤ等電子デバイスの製造において、ＴＦＴ等のデバイスパターンをより精度よく製造することができるフォトマスクの製造方法、検査方法及び装置を提供することを目的とする。

通常、描画機に載置した状態のフォトマスクブランク膜面は、理想的な平面形状ではなく、様々な要因により変形している。更に、フォトマスクブランクを描画機に配置した際の変形要因と、出来上がったフォトマスクを露光するときの変形要因とは同一ではない。すなわち、上記のように理想的な平面から変形した膜面に描画を行い、形成されたマスクパターン面が露光の際に描画時とは異なった形状になると、設計描画データによって決められた所望のパターンが、正確に被転写体上に転写されないことが生じる。

本発明者らは、描画機のステージ上に配置された場合のフォトマスクブランクの表面形状の変形要因を詳細に分析し、その変形要因の中でフォトマスクが露光装置で使用される際に残存する変形要因と、残存しない変形要因を明らかにした。そして、露光時には消失する要因に起因する座標ずれについてのみ、設計描画データを補正して描画データを得ることを考えた。

フォトレジスト付きのフォトマスクブランクに描画機によりパターンを描画する際には、フォトマスクブランクは、描画機のステージ上に膜面を上向きに配置される。その際に、フォトマスクブランクの膜面の表面形状の、理想的なフラット面からの変形の要因となるのは、（１）ステージの不十分なフラットネス、（２）ステージ上の異物挟み込みによる基板の撓み、（３）フォトマスクブランクの基板の表面の凹凸、（４）当該基板の裏面の凹凸に起因する変形、の４つがあると考えられる。つまり、この状態におけるフォトマスクブランクの表面形状の変形は、上記４つの要因の積み重ねによるものである。そして、この状態のフォトマスクブランクに描画が行われる。

一方、フォトマスクが露光装置で使用される際には、膜面を下向きにして端部のみを支持することにより固定される。レジスト膜を形成した被転写体をフォトマスクの下に配置して、フォトマスクの上から露光光を照射する。この状態においては、上記４つの変形要因のうち、（１）ステージの不十分なフラットネス、及び（２）ステージ上の異物挟み込みによる基板の撓みは、消失する。また、（４）基板の裏面の凹凸は、この状態でも残るが、パターンが形成されていない裏面の表面形状は、表面（パターン形成面）の転写には影響しない。一方、（３）フォトマスクブランクの基板の表面の凹凸は、フォトマスクが露光装置で使用される際にも残存する変形要因である。尚、フォトマスクを露光機にセットする際には、端部を支持する際に、マスク重量による撓みが生じるが、この撓み成分については、各露光機に搭載された補償方法により、一般には転写性に悪影響を及ぼさない。

よって、上記例では、膜面を上向きにして描画機のステージ上に配置された状態におけるフォトマスクブランクの上面側の表面形状を測定し、その表面形状のうち、上記（１）、（２）、（４）が要因となっている、表面形状の理想平面からの変化分について、設計描画データを補正して描画データとする一方、（３）が要因となっている表面形状変化分は、上記補正に反映させないこととすれば、より正確な、座標設計データの転写性能をもつフォトマスクが得られることになる。

尚、上記表面形状の測定に際しては、マスクとなるときには剥離されてしまうレジスト膜上から測定することになるが、（１）〜（４）の変形要因によって座標精度に影響を与える変形に対し、レジスト膜の膜厚はごく小さく（通常８００〜１０００ｎｍ程度）その変動はさらに小さいものであるので、レジスト膜上からの表面測定でも支障は生じない。

つまり本発明に係るフォトマスクの製造方法は、透明基板上に、薄膜と、該薄膜上のフォトレジスト膜とを有するフォトマスクブランクに、描画機を用いて、所定の描画データに従ってエネルギービームを照射することにより、所定の転写パターンを描画する描画工程を含むフォトマスクの製造方法であって、前記描画データは、前記フォトマスクブランクの描画工程における膜面側の形状と、前記フォトマスクに露光を行う際の膜面側の形状との形状変化分を算定し、算定された形状変化分に基づいて、前記所定の転写パターンの設計描画データを補正することにより得る。

尚、ここでいう形状変化分とは、フォトマスクを露光機にセットしたときに生じる、フォトマスク自重による撓み成分を含まないものとする。何故なら、この撓みによるパターンの座標ずれの補償は、露光装置に搭載された方法により行われるため、マスク製造方法においては考慮しないものとできる。

更に、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、透明基板上に、薄膜と、前記薄膜上のフォトレジスト膜とを有するフォトマスクブランクに、描画機を用いて、所定の描画データに従ってエネルギービームを照射することによって、所定の転写パターンを描画する工程を含むフォトマスクの製造方法であって、前記描画データは、前記フォトマスクブランクを、前記薄膜を有する面を上側にして描画機のステージに載置した状態で、前記フォトマスクブランクの上側の面の高さ分布を測定することによって得られるブランク面高さ分布データと、予め取得した前記フォトマスクブランクの膜面形状データと、を用いて前記所定の転写パターンの設計描画データを補正することにより得るものである。

また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、透明基板上に、薄膜と、前記薄膜上のフォトレジスト膜とを有するフォトマスクブランクを用意する工程と、前記フォトマスクブランクを、前記薄膜を有する面を上側にしてステージに載置する工程と、前記ステージ上の前記フォトマスクブランクの上側の面の高さ分布を測定することによってブランク面高さ分布データを得る工程と、予め取得した前記フォトマスクブランクの膜面形状データと、前記ブランク面高さ分布データとを用いて所定の転写パターンの設計描画データを補正することにより描画データを得る工程と、前記フォトレジスト膜に、前記描画データに従ってエネルギービームを照射することによって、前記所定の転写パターンを描画する工程と、を有するものである。

上記本発明に係るフォトマスクの製造方法において、前記設計描画データの補正は、前記ブランク面高さ分布データと前記膜面形状データの差分を求めることを含むと好適である。例えば、前記ブランク面高さ分布データから前記膜面形状データを差し引くことを含むことができる。また、上記本発明に係るフォトマスクの製造方法において、前記設計描画データの補正の際は、前記ブランク面高さ分布データと前記膜面形状データの差分を求めて得られた差分データを用いて、前記フォトマスクブランク表面上の複数位置における、前記フォトマスクブランクの高さ方向の勾配と、前記フォトマスクブランクの厚みに基づき、前記設計描画データの座標値を変換して行うことができる。又は、前記ブランク面高さ分布データと前記膜面形状データの差分を求めて得られた差分データを用いて、前記フォトマスクブランク表面上の複数位置における、前記フォトマスクブランクの高さ方向の勾配と、前記フォトマスクブランクの厚みに基づき、描画機の有する、描画座標系を補正して行われてもよい。すなわち、本発明において、「設計描画データの補正」とは、設計描画データ自体を補正する場合のみでなく、描画の際に、描画機が有する、描画座標系を補正することによって、同様の効果を得る場合を含むものとする。

また、描画された前記転写パターンを描画して得られたレジストパターンをマスクとして、前記薄膜をエッチングする工程をさらに有することができる。

また、本発明に係る描画装置は、表面にフォトレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクに所定の転写パターンを描画する描画装置であって、ステージ上に前記フォトレジスト膜を上向きに配置された前記フォトマスクブランクの表面の高さ分布を測定することによってブランク面高さ分布データを得る高さ測定手段と、予め取得した前記フォトマスクブランクの膜面形状データと、前記ブランク面高さ分布データとを用いて所定の転写パターンの設計描画データを補正することにより描画データを得る演算手段と、前記フォトレジスト膜に、前記描画データに従ってエネルギービームを照射する描画手段を有するものである。ここで、設計描画データの補正とは、前記したとおり、設計描画データ自体を補正する場合のほか、該設計描画データを用いて描画する際の、描画座標系を補正する場合を含む。このような、描画座標系を補正する手段（演算手段）を有する描画装置であることがより好ましい。

また、本発明に係るフォトマスクの検査方法は、透明基板上に薄膜からなる転写パターンを有するフォトマスクを検査するフォトマスクの検査方法であって、前記フォトマスクを、前記転写パターンを有する面を上側にしてステージに載置する工程と、前記ステージ上の前記フォトマスクの上側の面の高さ分布を測定することによってマスク面高さ分布データを得る工程と、前記ステージ上の前記フォトマスクの前記転写パターンの形状を測定してパターン測長データを得る工程と、予め取得した前記フォトマスクの膜面形状データと、前記マスク面高さ分布データとを用いて、前記転写パターンのパターン測長データ、又は前記転写パターンの設計描画データを補正する工程を有するものである。

例えば、予め取得した前記フォトマスクの膜面形状データと、前記マスク面高さ分布データとを用いて前記転写パターンのパターン測長データを補正し、補正後の前記パターン測長データと前記転写パターンの設計描画データとを比較する工程と、を有するものとすることができる。又は、予め取得した前記フォトマスクの膜面形状データと、前記マスク面高さ分布データとを用いて前記転写パターンの設計描画データを補正し、補正後の前記設計描画データと前記パターン測長データとを比較する工程を有するものとすることができる。このときに用いるフォトマスクの膜面形状データとしては、前記フォトマスク部の膜面形状データを用いて近似させることができる。

更に、本発明に係るフォトマスクの検査装置は、透明基板上に薄膜からなる転写パターンを有するフォトマスクを検査するフォトマスクの検査装置であって、ステージ上に前記転写パターンを上向きに配置された前記フォトマスクの表面の高さ分布を測定することによってマスク面高さ分布データを得る高さ測定手段と、前記ステージ上の前記フォトマスクの転写パターンの形状を測定してパターン測長データを得る測長手段と、予め取得した前記フォトマスクの膜面形状データと、前記マスク面高さ分布データとを用いて、前記転写パターンのパターン測長データ、又は前記転写パターンの設計描画データを補正する演算手段と、を有することができる。

例えば、予め取得した前記フォトマスクの膜面形状データと、前記マスク面高さ分布データとを用いて、前記転写パターンのパターン測長データを補正する演算手段と、補正後の前記パターン測長データと、前記転写パターンの設計描画データを比較する比較手段を有する、フォトマスクの検査装置を含む。更には、予め取得した前記フォトマスクの膜面形状データと、前記マスク面高さ分布データとを用いて、前記転写パターンの設計描画データを補正する演算手段と前記補正後の設計描画データと、前記パターン測長データとを比較する比較手段を有する、フォトマスクの検査装置を含む。

本発明に係るフォトマスクの製造方法は、描画機のステージ上に配置された状態におけるフォトマスクブランクの膜面側の表面形状を測定し、その表面形状の理想平面からの変形要因のうち、該フォトマスクブランクにパターンが形成されたフォトマスクとなり、露光装置に設置された状態において、上記表面形状が変化する変化分について、設計描画データを補正する。具体的には、描画時の膜面形状の理想平面からの変形要因のうち、露光時にも残留する分（膜面の凹凸）と、露光時には消失する分（異物による基板の撓み等）を区別し、露光時には消失する分に相当する座標ずれについて、設計描画データを補正して、描画データを得る。これにより、マスク使用時に、被転写体上に転写された転写パターンは、得ようとするデバイスパターンの設計描画データを正確に反映したものとなる。

更に、該マスクの検査工程においても、検査機のステージ上に載置された状態で得られた測長データに対し、異物による基板の撓み等、露光時には消失する変形分に相当する座標ずれについて、測長データ又は設計描画データを補正して、補正後の測長データを設計描画データと比較し又は補正後の設計描画データを測長データと比較し、マスクを評価する。これにより、マスクに形成されたパターンの良否を正しく評価できる。

本発明の実施の形態における描画装置の外観を示す図。 本発明の実施の形態におけるフォトマスクブランクの断面を示す図。 本発明の実施の形態におけるフォトマスクを用いた露光装置の外観を示す図。 本発明の実施の形態におけるフォトマスクブランク表面の高さ変動の分布を示す図。 本発明の実施の形態における実測データと設計描画データのずれを示す図。

以下に、本発明の実施の形態を図、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。

図１は、本発明の実施の形態にかかるフォトマスクの製造方法で用いられる描画装置の概念図である。この描画装置は、ステージ１０、描画手段１１、高さ測定手段１２及び描画データ作成手段１５（演算手段）を少なくとも有している。ステージ１０の上にはフォトマスクブランク１３が固定されている。フォトマスクブランクは片面に少なくとも遮光膜を含む薄膜１４が形成されており、薄膜１４が形成されている面を上向きに配置されている。描画手段１１は、例えばレーザーを照射し、描画工程において、ステージ１０上に固定されたフォトレジスト膜付きのフォトマスクブランク１３に所定の転写パターンを描画するためのものである。高さ測定手段１２は、例えば空気クッション等により、フォトマスクブランク１３表面から一定の距離を隔てて配置されている。高さ測定手段１２は、フォトマスクブランク１３の表面形状による高さの変化に応じて、高さが上下する機構になっており、フォトマスクブランク１３表面の高さ（Ｚ方向）の変化を測定することができる。

尚、表面の高さを測定する方法としては、上記のほか、高さ測定手段１２と同様な部材を一定位置に維持するためのエア流量を用いて測定する方法、ギャップ間の静電容量を測定する方法、レーザーを用いたパルスカウント、光学的なフォーカスによるもの、なども使用でき、限定されない。

描画データ作成手段１５は、フォトマスクブランク１３の描画工程における膜面側の形状と、該フォトマスクブランク１３によってフォトマスクを作製するときの露光の際の膜面側の形状との形状変化に応じて、描画すべき転写パターン形状を特定する設計描画データを補正し、描画データを作成する。例えば、描画データ作成手段１５は、高さ測定手段１２からのフォトマスクブランク１３の表面形状の高さ変化を示すデータと、あらかじめ取得された、フォトマスクブランク１３の膜面形状データに基づき、設計描画データを補正して描画手段１１で描画するための描画データを作成する。尚、前記したとおり、この描画データの補正は、補正された描画データを作成する場合のみでなく、描画機の有する描画座標系に対して、上記データを反映させる補正を行ってもよいことは言うまでもない。

描画手段１１及び高さ測定手段１２はともに、ステージ１０上をｘ方向及びｙ方向に移動する機構に保持されることにより、ステージと平行な面内を移動可能である（図示せず）。なお、描画手段１１及び／又は高さ測定手段１２が固定され、ステージ１０上がｘ方向及び／又はｙ方向に平行移動する機構であっても良い。

図２は、描画装置のステージ１０上のフォトマスクブランク１３の断面の拡大図である。例えばｙ軸と垂直な面における断面（ｘ軸と平行な面）とする。薄膜１４は省略している。ステージ１０上に配置されたフォトマスクブランク１３の表面２０の形状は、上記のとおり複数の要因により理想平面から変形したものとなっている。

以下、図２を用いて高さ測定手段１２により、ステージ１０上のフォトマスクブランク１３の表面形状の変形を測定する方法を説明する。変形のない理想的な平面であった場合のフォトマスクブランク１３の表面を基準表面２１とする。所定の測定ポイント２２において、高さ測定手段１２により高さを測定し、その測定を所定の間隔Ｐｉｔｃｈで繰り返す。高さ測定手段１２により測定された高さと基準表面２１との差分をブランク面高さ分布データとする。

ブランク面高さ分布データが０の測定ポイント（つまり、高さが基準表面２１と一致する測定ポイント）に隣接する測定ポイントにおけるブランク面高さ分布データがＨだった場合、この高さの違いによるフォトマスクブランク１３の表面２０と基準表面２１とがなす角の角度Φは、
ｓｉｎΦ＝Ｈ／Ｐｉｔｃｈ・・・・・・（式１）
で表わされる。尚、上記において、Ｈ／Ｐｉｔｃｈは、フォトマスクブランク表面の高さ方向の勾配と考えることもできる。

尚、Φの値が十分に小さければ、
Φ＝Ｈ／Ｐｉｔｃｈ・・・・・・（式１’）
と近似することもできる。以下の説明では、（式１）を用いる。

上記の場合、この高さの違いに起因する測定ポイントのｘ軸方向のずれｄは、一般的に、
ｄ＝ｓｉｎΦ×ｔ／２＝Ｈ×（ｔ／２Ｐｉｔｃｈ）・・・・・（式２）
で求めることができる。

尚、上記においても、Φが十分に小さければ、
ｄ＝Φ×ｔ／２＝Ｈ×（ｔ／２Ｐｉｔｃｈ）・・・・・（式２’）
と近似することもできる。

なお、ここで、ｔはフォトマスクブランクの厚さである。

上記の測定を、フォトマスクブランク１３上のｘ方向、ｙ方向について、所定の間隔Ｐｉｔｃｈで行うことにより、各測定ポイントにおける表面形状の変化に起因する測定ポイントのずれを測定することができる。

以上の測定によって得られた結果には、上記のように、（１）ステージ１０の不十分なフラットネス、（２）ステージ１０上の異物挟み込みによる基板の撓み、（３）フォトマスクブランク１３の基板の表面の凹凸、（４）フォトマスクブランク１３の基板の裏面の凹凸、の４つのフォトマスクブランクの表面形状の理想平面からの変形要因による高さ変化が含まれていると考えられる。

一方、フォトマスクブランクに所定の転写パターンを転写して作製したフォトマスクの露光装置における使用例を図３に示す。図３は露光装置の概念図である。フォトマスク３０は、両端を支持体３１で支持され、膜面３２を下に向けて設置される。被転写体３３はフォトマスク３０の下に配置される。光源３４からの露光光はフォトマスク３０の上から照射され、フォトマスク３０を介して被転写体に照射される。

尚、実際には露光装置内に支持されたフォトマスクは、その重量により撓む。しかしながら、この撓みによるパターンの座標ずれの補償機構は露光装置に搭載されている。

この状態においては、上記したように、上記４つの変形要因のうち、（３）フォトマスクブランク１３の基板の表面（膜面３２）の凹凸のみが残存し、（１）、（２）及び（４）は消失しているため、パターン形成に影響しない。よって、描画時と露光時の、膜面（パターン形成面）の形状変化は、上記（１）、（２）、（４）の合計となり、それに起因するパターンの座標ずれもこの変化分を反映したものとなる。そこで、転写パターンを描画する際には、上記４つの変形要因によるずれのうち、（３）に起因するずれを除いた、（１）、（２）及び（４）に起因するずれの分だけ、転写パターンの設計描画データを補正する必要がある。

本発明においては、（３）フォトマスクブランクの基板の表面の凹凸ついてのデータ（フォトマスクブランクの膜面フラットネスデータ）を予め取得しておくことが有効である。このデータは、フォトマスクブランクを垂直に立て、基板重量による撓みを排除した状態で、フォトマスクブランクの表面形状を測定することで求めることができる。測定は、一般的な光学的な測定方法で行うことができる。この測定で求められた測定ポイントにおける高さ変動（高さの実測値と基準表面との差分）を膜面形状データとする。膜面形状データがＨ_１とすると、（１）、（２）及び（４）に起因する高さ変動は、Ｈ−Ｈ_１であり、（式２）より、（１）、（２）及び（４）に起因するずれは、
ｄ_１＝（Ｈ−Ｈ_１）×ｔ／２Ｐｉｔｃｈ・・・・・（式３）
で求めることができる。

描画データ作成手段１５において、上記ｄ_１を用いて転写パターンの設計描画データを補正して描画データを作成する。その描画データ基づいて描画手段１１を用いてフォトマスクブランク１３上のフォトレジスト膜に転写パターンを描画し、現像等の処理を行うことで、フォトマスクブランク１３上のフォトレジスト膜に所定の転写パターンを転写することができる。そのフォトレジスト膜をマスクとして、薄膜１４をエッチングすることで、フォトマスクを得ることができる。

（実施例）
以下、本発明の実施例について説明する。
厚さ１３ｍｍで、大きさ１２２０ｍｍ×１４００ｍｍのガラス基板を用意し、その基板に、Ｃｒを主成分とする遮光膜を１２５ｎｍの膜厚で形成してフォトマスクブランクを作製した。

上記ガラス基板は、垂直に立てた状態で遮光膜形成面側の表面形状を通常の光学測定により、所定の間隔で測定し、各測定ポイントにおける膜面形状データＨ_１を得たものである。遮光膜はスパッタ法により成膜され、Ｃｒ膜の表面部分に反射防止機能を有するＣｒＯが形成されたものである。尚、上記フォトマスクブランクの膜面側の表面形状を上記のように測定してもよい。

続いて、遮光膜の上に膜厚８００ｎｍのポジ型フォトレジスト膜をキャピラリーコータにより塗布したフォトマスクブランクを、図１に示す描画装置に、遮光膜を形成した面を上向きに配置した。この描画装置が有する高さ測定手段１２により、所定の間隔で高さ変動の測定を行い各測定ポイントにおけるブランク面高さ分布データＨを得た。測定ポイントは、垂直に立てて行った表面形状測定と同じポイントで行った。
各測定ポイントのおける高さ変動の差分Ｈ−Ｈ_１を求め、その分布を３次元グラフに表した図を図４に示す。

図４において、横方向がフォトマスクブランク表面のｘ軸方向で縦方向がｙ軸方向であり、奥行がフォトマスクブランクの厚さ方向である。図４において、領域Ｍ１が高さ変動の差分Ｈ−Ｈ_１が５μｍ〜１０μｍの領域である。同様に、領域Ｍ２が０μｍ〜５μｍの領域で、領域Ｍ３が−５μｍ〜０μｍの領域で、領域Ｍ４が−１０μｍ〜−５μｍの領域で、領域Ｍ５が−１５μｍ〜−１０μｍの領域である。図４からわかるとおり、フォトマスクブランクの中央付近においては、高さの変動の差分の変化が少なく、ｙ軸方向の両端になるほど変化が急激なものとなっている。

次に、このフォトマスクブランクに、所定の間隔でパターンが配置された設計描画データを用いて、補正をせずに描画した。そのパターンの座標測定した結果と、設計描画データのずれを図５に示す。図５において、横方向がｘ軸方向で、縦方向がｙ軸方向である。また、白丸が描画したパターンの実測データで、黒丸が設計描画データである。図５からわかるとおり、フォトマスクブランクの中央付近においては、実測データと設計描画データとのずれは小さく、ｙ軸方向の両端においてはずれが大きくなっている。

以上のように、図４及び図５を比較してわかるとおり、図４で求めた高さ変動の差分Ｈ−Ｈ_１と、描画の実測データの設計描画データからのずれは相関があるのを確認した。よって、転写パターンを描画する際に、４つの変形要因によるずれのうち、露光装置でフォトマスクを使用する際にも残存する（３）フォトマスクブランク１３の基板の表面の凹凸に起因するずれを除いた、（１）ステージ１０のフラットネス、（２）ステージ１０上の異物挟み込みによる基板の撓み及び（４）フォトマスクブランク１３の基板の裏面の凹凸、に起因するずれの分だけ、転写パターンの設計描画データを補正して描画データとすることで、実際にフォトマスクに形成された転写パターンと設計描画データとのずれを少なくすることができることを確認した。

なお、上記フォトマスクの製造方法は、フォトマスクの検査方法にも転用できる。すなわち、検査機（図１に示す描画装置の記号を用いて説明する）のステージ１０の上に、フォトマスクを、膜面（パターン形成面）を上に配置し、高さ測定手段１２で上記と同様に、フォトマスクのマスク面高さ分布データを得る。このマスク面高さ分布データには、上記のブランク面高さ分布データと同様に、理想平面からの４つの変形要因による表面形状の変形が含まれている。続いて、当該フォトマスクのパターン形状を測長して、パターン測長データを得る。このパターン測長データには、４つの変形要因による表面形状の変形に起因するずれが含まれている。

さらに、当該フォトマスクの膜面の凹凸を、フォトマスクを垂直に立てた状態で、フォトマスクの膜面の表面形状を測定することにより求め、膜面形状データとする。測定は、一般的な光学的な測定方法で行うことができる。この膜面形状データは、上記のとおり、（３）フォトマスク表面の凹凸に起因する表面形状の変形が含まれる。尚、この膜面形状データは、フォトマスク製造前の段階（フォトマスクブランク又は基板の段階）で得た、上記膜面形状データを使用してもよい。

上記マスク面高さ分布データから膜面形状データを差し引いた値により（式３）を用いてパターン測長データを補正することで、当該フォトマスクを実際に露光装置で使用する際のパターン形状を計算できる。この補正後のパターン測長データと、パターンの設計描画データを比較することにより、当該フォトマスクの実際のずれを見積もることができ、フォトマスクを評価することができる。例えば、ずれが特定の範囲以内にあった場合にのみ、そのフォトマスクを合格品とすることができる。

又は、マスク面高さ分布データから膜面形状データを差し引いた値により（式３）を用いてパターンの設計描画データを補正することができる。この補正後の設計描画データと、上記のパターン測長データとを比較することにより、フォトマスクの評価をすることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、描画装置の描画手段としてレーザビームを示したが、これに限定されず、電子ビーム等のエネルギービームであれば良い。

また、フォトマスクとして、薄膜として遮光膜が一層形成されたものについて説明したが、遮光膜のほかに半透光膜を有する多階調フォトマスクであっても良い。その場合には、必要な転写パターンの数だけ、フォトレジスト膜形成、描画工程、エッチング工程を繰り返す。

一般に、二回以上のフォトリソグラフィ工程を必要とするフォトマスク製造過程においては、常に二回のパターニングによる、アライメントずれが大きな課題となる。しかしながら、本発明の描画データの補正を、複数回の描画工程毎に使用すると、該フォトマスクを露光してパターンを被転写体に転写する際の、パターン相互のアライメントが非常に正確に行えて、好適である。すなわち、基板上に形成された、複数の遮光膜をもつフォトマスクブランクに対し、複数回の描画、レジスト現像、薄膜エッチングを行って、最終的に所望の転写パターンを有するフォトマスクとする際、各描画毎に、本発明の描画方法／描画装置を適用することができる。

この場合、１回目の描画と２回目の描画においては、ブランク膜面の変形要因は異なるため、描画データの補正も異なるものとなる。そして、結果的に、この２回の描画を経て形成された、フォトマスクの１つの転写パターンが、被転写体に対して所望のパターンを正確に形成する。更に、各検査工程毎に、本発明の検査方法／検査装置を適用することもできる。

また、上記実施の形態における材料、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

１０ ステージ
１１ 描画手段
１２ 高さ測定手段
１３ フォトマスクブランク
１４ 薄膜
１５ 描画データ作成手段

Claims (7)

1. 透明基板上に薄膜からなる転写パターンを有するフォトマスクを検査するフォトマスクの検査方法であって、
   前記フォトマスクを、前記転写パターンを有する面を上側にしてステージに載置する工程と、
   前記ステージ上の前記フォトマスクの上側の面の高さ分布を測定することによってマスク面高さ分布データを得る工程と、
   前記ステージ上の前記フォトマスクの前記転写パターンの形状を測定してパターン測長データを得る工程と、
   予め取得した前記フォトマスクの膜面形状データと、前記マスク面高さ分布データとを用いて前記転写パターンのパターン測長データ、又は前記転写パターンの設計描画データを補正する工程と、
   を有するフォトマスクの検査方法。
2. 透明基板上に薄膜からなる転写パターンを有するフォトマスクを検査するフォトマスクの検査方法であって、
   前記フォトマスクを、前記転写パターンを有する面を上側にしてステージに載置する工程と、
   前記ステージ上の前記フォトマスクの上側の面の高さ分布を測定することによってマスク面高さ分布データを得る工程と、
   前記ステージ上の前記フォトマスクの前記転写パターンの形状を測定してパターン測長データを得る工程と、
   予め取得した前記フォトマスクの膜面形状データと、前記マスク面高さ分布データとを用いて前記転写パターンのパターン測長データを補正する工程と、
   補正後の前記パターン測長データと前記転写パターンの設計描画データとを比較する工程と、
   を有するフォトマスクの検査方法。
3. 透明基板上に薄膜からなる転写パターンを有するフォトマスクを検査するフォトマスクの検査方法であって、
   前記フォトマスクを、前記転写パターンを有する面を上側にしてステージに載置する工程と、
   前記ステージ上の前記フォトマスクの上側の面の高さ分布を測定することによってマスク面高さ分布データを得る工程と、
   前記ステージ上の前記フォトマスクの前記転写パターンの形状を測定してパターン測長データを得る工程と、
   予め取得した前記フォトマスクの膜面形状データと、前記マスク面高さ分布データとを用いて前記転写パターンの設計描画データを補正する工程と、
   補正後の前記設計描画データと前記パターン測長データとを比較する工程と、
   を有するフォトマスクの検査方法。
4. 前記フォトマスクの膜面形状データとして、予め取得した、前記フォトマスクブランクの膜面形状データを用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載のフォトマスクの検査方法。
5. 透明基板上に薄膜からなる転写パターンを有するフォトマスクを検査するフォトマスクの検査装置であって、
   ステージ上に前記転写パターンを上向きに配置された前記フォトマスクの表面の高さ分布を測定することによってマスク面高さ分布データを得る高さ測定手段と、
   前記ステージ上の前記フォトマスクの転写パターンの形状を測定してパターン測長データを得る測長手段と、
   予め取得した前記フォトマスクの膜面形状データと、前記マスク面高さ分布データとを用いて、前記転写パターンのパターン測長データ、又は前記転写パターンの設計描画データを補正する演算手段と、
   を有するフォトマスクの検査装置。
6. 透明基板上に薄膜からなる転写パターンを有するフォトマスクを検査するフォトマスクの検査装置であって、
   ステージ上に前記転写パターンを上向きに配置された前記フォトマスクの表面の高さ分布を測定することによってマスク面高さ分布データを得る高さ測定手段と、
   前記ステージ上の前記フォトマスクの転写パターンの形状を測定してパターン測長データを得る測長手段と、
   予め取得した前記フォトマスクの膜面形状データと、前記マスク面高さ分布データとを用いて、前記転写パターンのパターン測長データを補正する演算手段と、
   補正後の前記パターン測長データと、前記転写パターンの設計描画データを比較する比較手段と、
   を有するフォトマスクの検査装置。
7. 透明基板上に薄膜からなる転写パターンを有するフォトマスクを検査するフォトマスクの検査装置であって、
   ステージ上に前記転写パターンを上向きに配置された前記フォトマスクの表面の高さ分布を測定することによってマスク面高さ分布データを得る高さ測定手段と、
   前記ステージ上の前記フォトマスクの転写パターンの形状を測定してパターン測長データを得る測長手段と、
   予め取得した前記フォトマスクの膜面形状データと、前記マスク面高さ分布データとを用いて、前記転写パターンの設計描画データを補正する演算手段と、
   前記補正後の設計描画データと、前記パターン測長データとを比較する比較手段と、
   を有するフォトマスクの検査装置。
   

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