JP3879904B2 - グレートーンマスクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グレートーンマスクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大型ＬＣＤ用マスクの分野において、グレートーンマスクを用いてマスク枚数を削減する試みがなされている（月刊ＦＰＤ Intelligence，1999年5月）。
ここで、グレートーンマスクは、図４（１）に示すように、透明基板上に、遮光部１と、透過部２と、グレートーン部３とを有する。グレートーン部３は、例えば、グレートーンマスクを使用する大型ＬＣＤ用露光機の解像限界以下の遮光パターン３ａを形成した領域であって、この領域を透過する光の透過量を低減しこの領域による照射量を低減してフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的として形成される。３ｂはグレートーン部３における露光機の解像限界以下の微細透過部である。遮光部１と遮光パターン３ａは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通常形成されている。透過部２と微細透過部３ｂはともに、透明基板上において遮光膜等が形成されていない透明基板の部分である。
グレートーンマスクを使用する大型ＬＣＤ用露光機の解像限界は、ステッパ方式の露光機で約３μｍ、ミラープロジェクション方式の露光機で約４μｍである。このため、例えば、図４（１）でグレートーン部３における透過部３ｂのスペース幅を３μｍ未満、露光機の解像限界以下の遮光パターン３ａのライン幅を３μｍ未満とする。上記大型ＬＣＤ用露光機で露光した場合、グレートーン部３を通過した露光光は全体として露光量が足りなくなるため、このグレートーン部３を介して露光したポジ型フォトレジストは膜厚が薄くなるだけで基板上に残る。つまり、レジストは露光量の違いによって通常の遮光部１に対応する部分とグレートーン部３に対応する部分で現像液に対する溶解性に差ができるため、現像後のレジスト形状は、図４（２）に示すように、通常の遮光部１に対応する部分１’が例えば約１．３μｍ、グレートーン部３に対応する部分３’が例えば約０．３μｍ、透過部２に対応する部分はレジストのない部分２’となる。そして、レジストのない部分２’で被加工基板の第１のエッチングを行い、グレートーン部３に対応する薄い部分３’のレジストをアッシング等によって除去しこの部分で第２のエッチングを行うことによって、１枚のマスクで従来のマスク２枚分の工程を行い、マスク枚数を削減する。
【０００３】
遮光部及び透過部のみからなる従来のマスクの検査方法について説明する。
図７（１）は、遮光部１に白欠陥４（ピンホール）、透過部２に黒欠陥５（スポット）が発生した状態を示し、矢印は比較検査装置の一方のレンズ（以下、上レンズという）の走査の様子を示す。
図７（２）は、上記レンズの走査線に沿って得られる透過量信号７を示す。透過量信号７は、例えば各レンズユニット内に配置されたＣＣＤラインセンサによって検出する。透過量信号７のレベルは、遮光部１でＢ、透過部２でＷであり、遮光部１の透過率を０％、透過部２の透過率を１００％、にそれぞれ設定する。透過量信号７は、パターンのエッジ（遮光部と透過部との境界）で生じるパターンエッジライン信号（パターン形状信号）で基本的に構成され、欠陥が発生した場合は、遮光部１に発生した白欠陥信号４’、透過部２に発生した黒欠陥信号５’が現れる。
図７（３）は、図７（１）と同じパターンであって欠陥が発生していない場合に、他方のレンズ（以下、下レンズという）で得られる透過量信号７’を示す。図７（４）は、各レンズで得られた透過量信号を引き算（差分）して求めた差信号８である。より具体的には、図７（２）の透過量信号７から図７（３）の透過量信号７’を引き算して求めた差信号である。差信号８では、各レンズの透過量信号からパターンエッジライン信号が除かれ、欠陥信号４’、５’のみが抽出される。
図７（５）は、欠陥信号のみを抽出した差信号８において、遮光部１及び透過部２の欠陥を抽出するのに必要な閾値を設定し、プラス側の閾値９ａで白欠陥が、マイナス側の閾値９ｂで黒欠陥がそれぞれ検出された状態を示す。閾値は低くすれば検出感度が上がるが、疑似欠陥を拾はないレベルに設定する必要がある。どちらのレンズにどのような欠陥が発生したかを見極めるためには、例えば、上レンズの回路では下レンズの信号と比較し（上レンズの信号から下レンズの信号を引き算し）、上レンズの遮光部１に白欠陥が発生した場合はプラス側、上レンズの透過部２に黒欠陥が発生した場合はマイナス側に欠陥信号が出ることによって、上レンズの白欠陥、黒欠陥を検出する（上記図７（２）〜（５））。同様に、例えば、下レンズの回路では上レンズの信号と比較し（下レンズの信号から上レンズの信号を引き算し）、下レンズの遮光部１に白欠陥が発生した場合はプラス側、下レンズの透過部２に黒欠陥が発生した場合はマイナス側に欠陥信号が出ることによって、下レンズの白欠陥、黒欠陥を検出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の比較検査装置は、遮光部及び透過部のみからなる従来のマスクを検査するための装置であるため、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できない。
詳しくは、上述したように遮光部及び透過部の欠陥を抽出するのに必要な閾値に合わせた場合、グレートーン部の欠陥信号は、グレートーン部を構成するパターンが微細であり通常欠陥自体が微小であるため弱く、閾値が高すぎて、グレートーン部の欠陥を抽出できない。
仮に、グレートーン部の欠陥を抽出するのに必要な閾値に合わせた場合、遮光部及び透過部の疑似欠陥を拾ってしまうため遮光部及び透過部の欠陥を抽出できないばかりか、これらの疑似欠陥とグレートーン部の欠陥とを区別できず、したがってグレートーン部の欠陥を検査できない。
さらに、従来装置では、欠陥抽出閾値をプラス側・マイナス側に各一ラインづつしか設定できない。
【０００５】
本発明は、グレートーン部を有するグレートーンマスクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の構成を有する。
【０００７】
（構成１） 遮光部と、透過部と、透過量を調整した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減してフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とするグレートーン部とを有するグレートーンマスクの欠陥検査方法であって、遮光部及び透過部が形成されている領域とグレートーン部が形成されている領域とを識別し、それぞれの領域に適した欠陥検査手段を用いてそれぞれの領域を検査することを特徴とするグレートーンマスクの欠陥検査方法。
【０００８】
（構成２） 前記グレートーン部が、グレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域であることを特徴とする構成１に記載の欠陥検査方法。
【０００９】
（構成３） 遮光部と、透過部と、透過量を調整した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減して該領域を介して露光したフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とするグレートーン部とを有するグレートーンマスクの欠陥検査方法であって、 マスク内に形成された同一パターンの透過光を各々レンズで受光し、パターンの相違に応じて現れる透過量信号同士を相互に比較して差信号を得ることによって欠陥を検出する比較検査手法を用い、
該差信号の閾値として、遮光部・透過部用欠陥抽出閾値と、グレートーン部専用欠陥抽出閾値を設け、かつ、 遮光部及び透過部と、グレートーン部とのいずれの領域を検査しているのかを前記透過量信号に基づいて識別し、遮光部又は透過部を検査している場合は遮光部・透過部用欠陥抽出閾値を用いて欠陥の検査を行い、グレートーン部を検査している場合はグレートーン部専用欠陥抽出閾値を用いてグレートーン部の欠陥検査を行うことを特徴とするグレートーンマスクの欠陥検査方法。
【００１０】
（構成４） 前記グレートーン部は、グレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域であって、該グレートーン部に特有のベース信号レベルを超えるレベルに欠陥抽出閾値を設定することを特徴とする構成３に記載の欠陥検査方法。
【００１１】
（構成５） 前記グレートーン部は、膜を透過する光の透過量を制御しうる半透過膜を形成した領域であって、該グレートーン部の許容透過量を超えるレベルに欠陥抽出閾値を設定することを特徴とする構成３に記載の欠陥検査方法。
【００１２】
（構成６） 遮光部と、透過部と、透過量を調整した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減してフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とするグレートーン部とを有するグレートーンマスクの欠陥検査装置であって、
マスク内に形成された同一パターン部分を平行光源及び受光レンズによってそれぞれ走査し、透過量信号をそれぞれ検出する手段と、前記透過量信号同士を相互に比較して差信号を得る手段と、
前記透過量信号に基づいて遮光部・透過部とグレートーン部とのいずれの領域を検査しているのかを識別する手段と、
遮光部・透過部を検査していると判断した場合は、遮光部・透過部用欠陥抽出閾値を用い、前記差信号が遮光部・透過部用欠陥抽出閾値を超えた場合欠陥と判定する手段と、
グレートーン部を検査していると判断した場合は、グレートーン部専用欠陥抽出閾値を用い、前記差信号がグレートーン部専用欠陥抽出閾値を超えた場合欠陥と判定する手段と、
を有することを特徴とする欠陥検査装置。
【００１３】
（構成７） グレートーンマスクが表示装置製造用マスクであることを特徴とする構成１〜５のいずれかに記載の欠陥検査方法。
【００１４】
【作用】
構成１及び構成２によれば、遮光部及び透過部が形成されている領域とグレートーン部が形成されている領域とを識別し、それぞれの領域に適した欠陥検査手段を用いてそれぞれの領域を検査することによって、遮光部及び透過部とグレートーン部とを別々に検査することができるため、それぞれの領域の欠陥を高精度に検出することが可能であり、グレートーン部を含むマスク全体を高精度に検査することが可能である。ここで、それぞれの領域に適した欠陥検査手段とは、同種の検査方法（例えば、比較検査手法）を用いて、欠陥検出のための基準（閾値）をそれぞれの領域に適した基準としたものや、それぞれの領域に適した別の検査方法を用いるものも含まれる。また、それぞれの領域に適した欠陥検査手段を用いてそれぞれの領域を検査する際は、一方の領域の検査の際に他方の領域を検査対象から除いた上で行うことが、検査精度を高める上で望ましい。その場合、一方の領域の検査と他方の領域の検査とを順次行っても良いが、同時に行うようにすることによって、検査時間を短縮することができる。本発明の方法は、特にグレートーン部が、グレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域である場合は、遮光部及び透過部とグレートーン部の欠陥を同じ欠陥検査手段（例えば、比較検査手法において同じ欠陥検出閾値を用いた場合）を用いた場合に、疑似欠陥が生じてしまい両方の領域の欠陥を高精度に検出することが極めて困難であるため、非常に有効である。
【００１５】
構成３によれば、通常の遮光部及び透過部の欠陥抽出閾値に加え、グレートーン部専用の欠陥抽出閾値を新たに設け、かつ、現在検査（走査）を行っている箇所が、遮光部及び透過部であるか、グレートーン部であるかを透過率等によって判定し、いずれの閾値を用いて欠陥判定するか振り分けることで、遮光部と透過部とグレートーン部とを有するグレートーンマスクについて一括検査を実現できる。したがって、グレートーン部を含めたマスク全体の欠陥検査保証が可能となる。
【００１６】
構成４によれば、グレートーン部が、グレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域である場合に、このグレートーン部に特有のベース信号レベルを超えるレベルに欠陥抽出閾値を設定することによって、グレートーン部に特有のベース信号レベルの影響を排除できる。また、グレートーン部の許容透過量を超えるレベルに欠陥抽出閾値を設定することによって、グレートーン部の透過量保証が可能となる。
【００１７】
構成５によれば、グレートーン部が、膜を透過する光の透過量を制御しうる半透過膜を形成した領域である場合に、このグレートーン部の許容透過量を超えるレベルに欠陥抽出閾値を設定することによって、グレートーン部の透過量保証が可能となる。また、ピンホール等の検出が可能となる。
【００１８】
構成６によれば、遮光部・透過部とグレートーン部とのいずれの領域を検査いているのかを識別する手段と、この判断結果に応じて、遮光部・透過部用欠陥抽出閾値とグレートーン部専用欠陥抽出閾値のうちのいずれの閾値を用いて欠陥判定するか振り分ける手段を有することで、遮光部と透過部とグレートーン部とを有するグレートーンマスクについて一括検査できる自動検査装置を実現できる。
【００１９】
構成７によれば、通常の半導体用グレートーンマスクはサイズが小さいのである程度手間や時間がかかっても顕微鏡等による目視検査等でグレートーン部の検査を行うことが可能であるが、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）製造用グレートーンマスクのようなＬＣＤ製造用グレートーンマスクやＰＤＰ等の他の表示装置製造用グレートーンマスク場合、サイズが大きくその分欠陥箇所も多いのでこのような検査方法では工程負担が極めて大きく実際上このような検査は困難であり、したがって、本発明の欠陥検査方法はＬＣＤ用グレートーンマスクを実用化する上で必要不可欠である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、グレートーン部を有するグレートーンマスクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置について具体的に説明する。
図１（１）は、遮光部１に白欠陥４（ピンホール）、透過部２に黒欠陥５（スポット）、グレートーン部３に白欠陥６（パターン欠落）が発生した状態を示し、矢印は比較検査装置の一方のレンズ（上レンズ）の走査の様子を示す。
図１（２）は、上記走査線に沿って得られる透過量信号７を示す。透過量信号の７レベルは、遮光部１でＢ、透過部２でＷ、グレートーン部３でＧであり、遮光部１の透過率を０％、透過部２の透過率を１００％、にそれぞれ設定する。透過量信号７は、パターンのエッジ（遮光部、透過部、グレートーン部の各境界）で生じるパターンエッジライン信号（パターン形状信号）で基本的に構成され、欠陥が発生した場合は、遮光部１に発生した白欠陥信号４’、透過部２に発生した黒欠陥信号５’、グレートーン部３に発生した白欠陥信号６’等が現れる。
図１（３）は、図１（１）と同じパターンであって欠陥が発生していない場合に、他方のレンズ（下レンズ）で得られる透過量信号７’を示す。なお、グレートーン部３は微細Ｌ＆Ｓパターンであるため、この微細パターンに対応して図５に示すようにグレートーン部に特有のベース信号レベル６’’（ノイズバンド）を生じる。
図１（４）は、各レンズで得られた透過量信号を引き算（差分）して求めた差信号である。より具体的には、図１（２）の透過量信号７から図１（３）の透過量信号７’を引き算して求めた差信号８である。差信号８では、各レンズの透過量信号からパターンエッジライン信号が除かれ、欠陥信号４’、５’、６’のみが抽出される。
図１（５）は、欠陥信号のみを抽出した差信号８において、遮光部１及び透過部２の欠陥を抽出するのに必要な閾値（プラス側９ａ、マイナス側９ｂ）、及びグレートーン部３の欠陥を抽出するのに必要な閾値（プラス側１０ａ、マイナス側１０ｂ）、をそれぞれを設定した状態を示す。このように単に閾値を分けて設定しただけではグレートーンマスクの検査はできない。これは、上述したようにグレートーン部３の欠陥を抽出するのに必要な閾値では、遮光部・透過部の疑似欠陥を拾ってしまうためである。
本発明では、現在検査（走査）を行っている箇所が、遮光部１及び透過部２であるか、グレートーン部３であるかを透過率等によって判定し、遮光部・透過部用欠陥抽出閾値とグレートーン部専用欠陥抽出閾値のうちのいずれのいずれの閾値を用いて欠陥判定するか振り分けることで、遮光部と透過部とグレートーン部とを有するグレートーンマスクについて一括検査が可能となる。また、グレートーン部のみを有するグレートーンマスクについても閾値の変更なしに検査することができ、遮光部及び透過部のみからなる通常のマスクと遮光部と透過部とグレートーン部とを有するグレートーンマスクとが混在している場合であっても検査できる。
【００２１】
本発明においては、上記グレートーン部が、グレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域である場合には、図２に示すグレートーン部に特有のベース信号レベル６’’を超えるレベルに欠陥抽出閾値（プラス側１０ａ、マイナス側１０ｂ）を設定する。これにより、グレートーン部に特有のベース信号レベルの影響を排除できる。この場合、欠陥抽出閾値はベース信号レベル６’’の中心値を基準に設けることが好ましい。また、グレートーン部の許容透過量を超えるレベルに欠陥抽出閾値を設定することによって、グレートーン部の透過量保証が可能となる。
上記グレートーン部が、膜を透過する光の透過量を制御しうる半透過膜を形成した領域である場合にあっては、グレートーン部の許容透過量を超えるレベルに欠陥抽出閾値を設定する。これにより、グレートーン部の透過量保証が可能となる。また、ピンホールやハーフ欠陥の検出が可能となる。
【００２２】
次に、本発明の比較検査装置について説明する。
本発明の比較検査装置は、マスク内に形成された同一パターン部分を平行光源及び受光レンズによってそれぞれ走査し、透過量信号をそれぞれ検出する手段を有する。具体的には、例えば、マスクの一側に設けられた平行光源（レンズに対応するスポット光源又はマスク全面照射光源）と、マスクの他側に設けられた２本のレンズと、マスクとレンズとを相対的に移動させマスクの全領域を走査する手段（通常はマスクステージ移動手段）とを有し、これらによって、マスク内に形成された同一パターン部分をそれぞれ走査し、透過光をレンズで受光する。また、例えば、各レンズユニット内に配置されたＣＣＤラインセンサによって、透過量信号をそれぞれ検出する。マスク内に形成された同一パターン部分に各レンズを位置合わせする機構を有する。
透過量信号同士を相互に比較する手段は、具体的には、透過量信号を相互に引き算（差分）して差信号を得る回路（差分回路）である。
遮光部・透過部とグレートーン部とのいずれの領域を検査いているのかを識別する手段は、例えば、上記透過量信号に基づいて、いずれかのレンズにおける透過量信号のレベルが、遮光部レベル（透過率０％）、透過部レベル（透過率１００％）、グレートーンレベル（透過率５０％前後）にあれば、それぞれの領域を検査していると判定する回路である。この回路は、検査領域に応じて例えば閾値振り分け用のトリガ信号を出す。なお、どちらか一方のレンズにおける透過量信号のレベルから領域を判定してもよいが、そのレンズで欠陥部分を受光している場合、判断の誤りを生じることを考慮すると、両方のレンズからの情報に基づいて領域を判定することが好ましい。
【００２３】
振り分けについて図３を用いて説明する。いずれかのレンズにおける透過率信号のレベルが、遮光部レベル、透過部レベル、又はグレートーンレベルにあれば、それぞれの領域を検査していると判定する。この際、検査領域に応じて例えば閾値振り分け用のトリガ信号を出す。差信号は、トリガ信号によってグレートーン欠陥抽出閾値を有する欠陥検出回路又は通常欠陥抽出閾値を有する欠陥検出回路に振り分けられ、振り分けられた欠陥検出回路によって欠陥判定される。通常欠陥抽出閾値を有する欠陥検出回路では、差信号が遮光部・透過部用欠陥抽出閾値を超えた場合、通常欠陥と判定する。グレートーン欠陥抽出閾値を有する欠陥検出回路では、差信号がグレートーン部専用欠陥抽出閾値を超えた場合、グレートーン欠陥と判定する。各欠陥検出回路では、各閾値を任意の値に設定可能である。また、欠陥の自動検査が可能である。
なお、差信号を両回路に送り、トリガ信号によって各欠陥検出回路のＯＮ，ＯＦＦを行う方式であっても良い。
【００２４】
どちらのレンズにどのような欠陥が発生したかを見極めるためには、例えば、上レンズの回路では下レンズの信号と比較し（上レンズの信号から下レンズの信号を引き算し）、上レンズの遮光部１又はグレートーン部３に白欠陥が発生した場合はプラス側、上レンズの透過部２又はグレートーン部３に黒欠陥が発生した場合はマイナス側に欠陥信号が出ることによって、上レンズの白欠陥、黒欠陥を検出する（上記図１（２）〜（５））。同様に、例えば、下レンズの回路では上レンズの信号と比較し（下レンズの信号から上レンズの信号を引き算し）、下レンズの遮光部１又はグレートーン部３に白欠陥が発生した場合はプラス側、下レンズの透過部２又はグレートーン部３に黒欠陥が発生した場合はマイナス側に欠陥信号が出ることによって、下レンズの白欠陥、黒欠陥を検出する。
【００２５】
なお、本発明は上述した実施の形態等に限定されるものではない。
例えば、図５に示すようにグレートーン部３における遮光パターン３ａが点線タイプの場合や、図６に示すようにグレートーン部３が半透過膜１１で構成されている場合であっても、本発明の適用が可能である。
また、１本のレンズから得られるパターン信号とパターンの設計データ等とを比較するタイプの装置についても適用可能である。さらに、マスクを縦置きで検査するタイプやマスクを横置きで検査するタイプのいずれも可能である。
さらに、遮光部・透過部とグレートーン部とのいずれの領域を検査いているのかを識別する手段は、反射光（反射率信号）によっても可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のグレートーンマスクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置によれば、遮光部と透過部とグレートーン部とを有するグレートーンマスクについて高精度に一括検査を実現できる。したがって、グレートーン部を含めたマスク全体の欠陥検査保証が可能となる。
特に、本発明の検査方法は、ＬＣＤ等表示装置製造用グレートーンマスクを実用化する上で必要不可欠である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる欠陥検査方法を説明するための図である。
【図２】グレートーン部に特有のベース信号レベルを説明するための図である。
【図３】いずれの閾値を用いて欠陥判定するか振り分けを行う手順等を説明するための図である。
【図４】グレートーンマスクを説明するための図であり、（１）は部分平面図、（２）は部分断面図である。
【図５】グレートーン部の他の態様を説明するための部分平面図である。
【図６】グレートーン部のさらに他の態様を説明するための部分平面図である。
【図７】従来の欠陥検査方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 遮光部
２ 透過部
３ グレートーン部
３ａ 遮光パターン
３ｂ 透過部
４ 白欠陥
４’ 欠陥信号
５ 黒欠陥
５’ 欠陥信号
６ 白欠陥
６’ 欠陥信号
７ 透過量信号
８ 差信号
９ａ 遮光部・透過部用欠陥抽出閾値（プラス側）
９ｂ 遮光部・透過部用欠陥抽出閾値（マイナス側）
１０ａ グレートーン部専用欠陥抽出閾値（プラス側）
１０ｂ グレートーン部専用欠陥抽出閾値（マイナス側）
１１ 半透過膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、グレートーンマスクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大型ＬＣＤ用マスクの分野において、グレートーンマスクを用いてマスク枚数を削減する試みがなされている（月刊ＦＰＤ Intelligence，1999年5月）。
ここで、グレートーンマスクは、図４（１）に示すように、透明基板上に、遮光部１と、透過部２と、グレートーン部３とを有する。グレートーン部３は、例えば、グレートーンマスクを使用する大型ＬＣＤ用露光機の解像限界以下の遮光パターン３ａを形成した領域であって、この領域を透過する光の透過量を低減しこの領域による照射量を低減してフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的として形成される。３ｂはグレートーン部３における露光機の解像限界以下の微細透過部である。遮光部１と遮光パターン３ａは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通常形成されている。透過部２と微細透過部３ｂはともに、透明基板上において遮光膜等が形成されていない透明基板の部分である。
グレートーンマスクを使用する大型ＬＣＤ用露光機の解像限界は、ステッパ方式の露光機で約３μｍ、ミラープロジェクション方式の露光機で約４μｍである。このため、例えば、図４（１）でグレートーン部３における透過部３ｂのスペース幅を３μｍ未満、露光機の解像限界以下の遮光パターン３ａのライン幅を３μｍ未満とする。上記大型ＬＣＤ用露光機で露光した場合、グレートーン部３を通過した露光光は全体として露光量が足りなくなるため、このグレートーン部３を介して露光したポジ型フォトレジストは膜厚が薄くなるだけで基板上に残る。つまり、レジストは露光量の違いによって通常の遮光部１に対応する部分とグレートーン部３に対応する部分で現像液に対する溶解性に差ができるため、現像後のレジスト形状は、図４（２）に示すように、通常の遮光部１に対応する部分１’が例えば約１．３μｍ、グレートーン部３に対応する部分３’が例えば約０．３μｍ、透過部２に対応する部分はレジストのない部分２’となる。そして、レジストのない部分２’で被加工基板の第１のエッチングを行い、グレートーン部３に対応する薄い部分３’のレジストをアッシング等によって除去しこの部分で第２のエッチングを行うことによって、１枚のマスクで従来のマスク２枚分の工程を行い、マスク枚数を削減する。
【０００３】
遮光部及び透過部のみからなる従来のマスクの検査方法について説明する。
図７（１）は、遮光部１に白欠陥４（ピンホール）、透過部２に黒欠陥５（スポット）が発生した状態を示し、矢印は比較検査装置の一方のレンズ（以下、上レンズという）の走査の様子を示す。
図７（２）は、上記レンズの走査線に沿って得られる透過量信号７を示す。透過量信号７は、例えば各レンズユニット内に配置されたＣＣＤラインセンサによって検出する。透過量信号７のレベルは、遮光部１でＢ、透過部２でＷであり、遮光部１の透過率を０％、透過部２の透過率を１００％、にそれぞれ設定する。透過量信号７は、パターンのエッジ（遮光部と透過部との境界）で生じるパターンエッジライン信号（パターン形状信号）で基本的に構成され、欠陥が発生した場合は、遮光部１に発生した白欠陥信号４’、透過部２に発生した黒欠陥信号５’が現れる。
図７（３）は、図７（１）と同じパターンであって欠陥が発生していない場合に、他方のレンズ（以下、下レンズという）で得られる透過量信号７’を示す。図７（４）は、各レンズで得られた透過量信号を引き算（差分）して求めた差信号８である。より具体的には、図７（２）の透過量信号７から図７（３）の透過量信号７’を引き算して求めた差信号である。差信号８では、各レンズの透過量信号からパターンエッジライン信号が除かれ、欠陥信号４’、５’のみが抽出される。
図７（５）は、欠陥信号のみを抽出した差信号８において、遮光部１及び透過部２の欠陥を抽出するのに必要な閾値を設定し、プラス側の閾値９ａで白欠陥が、マイナス側の閾値９ｂで黒欠陥がそれぞれ検出された状態を示す。閾値は低くすれば検出感度が上がるが、疑似欠陥を拾はないレベルに設定する必要がある。どちらのレンズにどのような欠陥が発生したかを見極めるためには、例えば、上レンズの回路では下レンズの信号と比較し（上レンズの信号から下レンズの信号を引き算し）、上レンズの遮光部１に白欠陥が発生した場合はプラス側、上レンズの透過部２に黒欠陥が発生した場合はマイナス側に欠陥信号が出ることによって、上レンズの白欠陥、黒欠陥を検出する（上記図７（２）〜（５））。同様に、例えば、下レンズの回路では上レンズの信号と比較し（下レンズの信号から上レンズの信号を引き算し）、下レンズの遮光部１に白欠陥が発生した場合はプラス側、下レンズの透過部２に黒欠陥が発生した場合はマイナス側に欠陥信号が出ることによって、下レンズの白欠陥、黒欠陥を検出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の比較検査装置は、遮光部及び透過部のみからなる従来のマスクを検査するための装置であるため、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できない。
詳しくは、上述したように遮光部及び透過部の欠陥を抽出するのに必要な閾値に合わせた場合、グレートーン部の欠陥信号は、グレートーン部を構成するパターンが微細であり通常欠陥自体が微小であるため弱く、閾値が高すぎて、グレートーン部の欠陥を抽出できない。
仮に、グレートーン部の欠陥を抽出するのに必要な閾値に合わせた場合、遮光部及び透過部の疑似欠陥を拾ってしまうため遮光部及び透過部の欠陥を抽出できないばかりか、これらの疑似欠陥とグレートーン部の欠陥とを区別できず、したがってグレートーン部の欠陥を検査できない。
さらに、従来装置では、欠陥抽出閾値をプラス側・マイナス側に各一ラインづつしか設定できない。
【０００５】
本発明は、グレートーン部を有するグレートーンマスクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の構成を有する。
【０００７】
（構成１） 遮光部と、透過部と、透過量を調整した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減してフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とするグレートーン部とを有するグレートーンマスクの欠陥検査方法であって、遮光部及び透過部が形成されている領域とグレートーン部が形成されている領域とを識別し、それぞれの領域に適した欠陥検査手段を用いてそれぞれの領域を検査することを特徴とするグレートーンマスクの欠陥検査方法。
【０００８】
（構成２） 前記グレートーン部が、グレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域であることを特徴とする構成１に記載の欠陥検査方法。
【０００９】
（構成３） 遮光部と、透過部と、透過量を調整した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減して該領域を介して露光したフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とするグレートーン部とを有するグレートーンマスクの欠陥検査方法であって、 マスク内に形成された同一パターンの透過光を各々レンズで受光し、パターンの相違に応じて現れる透過量信号同士を相互に比較して差信号を得ることによって欠陥を検出する比較検査手法を用い、
該差信号の閾値として、遮光部・透過部用欠陥抽出閾値と、グレートーン部専用欠陥抽出閾値を設け、かつ、 遮光部及び透過部と、グレートーン部とのいずれの領域を検査しているのかを前記透過量信号に基づいて識別し、遮光部又は透過部を検査している場合は遮光部・透過部用欠陥抽出閾値を用いて欠陥の検査を行い、グレートーン部を検査している場合はグレートーン部専用欠陥抽出閾値を用いてグレートーン部の欠陥検査を行うことを特徴とするグレートーンマスクの欠陥検査方法。
【００１０】
（構成４） 前記グレートーン部は、グレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域であって、該グレートーン部に特有のベース信号レベルを超えるレベルに欠陥抽出閾値を設定することを特徴とする構成３に記載の欠陥検査方法。
【００１１】
（構成５） 前記グレートーン部は、膜を透過する光の透過量を制御しうる半透過膜を形成した領域であって、該グレートーン部の許容透過量を超えるレベルに欠陥抽出閾値を設定することを特徴とする構成３に記載の欠陥検査方法。
【００１２】
（構成６） 遮光部と、透過部と、透過量を調整した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減してフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とするグレートーン部とを有するグレートーンマスクの欠陥検査装置であって、
マスク内に形成された同一パターン部分を平行光源及び受光レンズによってそれぞれ走査し、透過量信号をそれぞれ検出する手段と、前記透過量信号同士を相互に比較して差信号を得る手段と、
前記透過量信号に基づいて遮光部・透過部とグレートーン部とのいずれの領域を検査しているのかを識別する手段と、
遮光部・透過部を検査していると判断した場合は、遮光部・透過部用欠陥抽出閾値を用い、前記差信号が遮光部・透過部用欠陥抽出閾値を超えた場合欠陥と判定する手段と、
グレートーン部を検査していると判断した場合は、グレートーン部専用欠陥抽出閾値を用い、前記差信号がグレートーン部専用欠陥抽出閾値を超えた場合欠陥と判定する手段と、
を有することを特徴とする欠陥検査装置。
【００１３】
（構成７） グレートーンマスクが表示装置製造用マスクであることを特徴とする構成１〜５のいずれかに記載の欠陥検査方法。
【００１４】
【作用】
構成１及び構成２によれば、遮光部及び透過部が形成されている領域とグレートーン部が形成されている領域とを識別し、それぞれの領域に適した欠陥検査手段を用いてそれぞれの領域を検査することによって、遮光部及び透過部とグレートーン部とを別々に検査することができるため、それぞれの領域の欠陥を高精度に検出することが可能であり、グレートーン部を含むマスク全体を高精度に検査することが可能である。ここで、それぞれの領域に適した欠陥検査手段とは、同種の検査方法（例えば、比較検査手法）を用いて、欠陥検出のための基準（閾値）をそれぞれの領域に適した基準としたものや、それぞれの領域に適した別の検査方法を用いるものも含まれる。また、それぞれの領域に適した欠陥検査手段を用いてそれぞれの領域を検査する際は、一方の領域の検査の際に他方の領域を検査対象から除いた上で行うことが、検査精度を高める上で望ましい。その場合、一方の領域の検査と他方の領域の検査とを順次行っても良いが、同時に行うようにすることによって、検査時間を短縮することができる。本発明の方法は、特にグレートーン部が、グレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域である場合は、遮光部及び透過部とグレートーン部の欠陥を同じ欠陥検査手段（例えば、比較検査手法において同じ欠陥検出閾値を用いた場合）を用いた場合に、疑似欠陥が生じてしまい両方の領域の欠陥を高精度に検出することが極めて困難であるため、非常に有効である。
【００１５】
構成３によれば、通常の遮光部及び透過部の欠陥抽出閾値に加え、グレートーン部専用の欠陥抽出閾値を新たに設け、かつ、現在検査（走査）を行っている箇所が、遮光部及び透過部であるか、グレートーン部であるかを透過率等によって判定し、いずれの閾値を用いて欠陥判定するか振り分けることで、遮光部と透過部とグレートーン部とを有するグレートーンマスクについて一括検査を実現できる。したがって、グレートーン部を含めたマスク全体の欠陥検査保証が可能となる。
【００１６】
構成４によれば、グレートーン部が、グレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域である場合に、このグレートーン部に特有のベース信号レベルを超えるレベルに欠陥抽出閾値を設定することによって、グレートーン部に特有のベース信号レベルの影響を排除できる。また、グレートーン部の許容透過量を超えるレベルに欠陥抽出閾値を設定することによって、グレートーン部の透過量保証が可能となる。
【００１７】
構成５によれば、グレートーン部が、膜を透過する光の透過量を制御しうる半透過膜を形成した領域である場合に、このグレートーン部の許容透過量を超えるレベルに欠陥抽出閾値を設定することによって、グレートーン部の透過量保証が可能となる。また、ピンホール等の検出が可能となる。
【００１８】
構成６によれば、遮光部・透過部とグレートーン部とのいずれの領域を検査いているのかを識別する手段と、この判断結果に応じて、遮光部・透過部用欠陥抽出閾値とグレートーン部専用欠陥抽出閾値のうちのいずれの閾値を用いて欠陥判定するか振り分ける手段を有することで、遮光部と透過部とグレートーン部とを有するグレートーンマスクについて一括検査できる自動検査装置を実現できる。
【００１９】
構成７によれば、通常の半導体用グレートーンマスクはサイズが小さいのである程度手間や時間がかかっても顕微鏡等による目視検査等でグレートーン部の検査を行うことが可能であるが、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）製造用グレートーンマスクのようなＬＣＤ製造用グレートーンマスクやＰＤＰ等の他の表示装置製造用グレートーンマスク場合、サイズが大きくその分欠陥箇所も多いのでこのような検査方法では工程負担が極めて大きく実際上このような検査は困難であり、したがって、本発明の欠陥検査方法はＬＣＤ用グレートーンマスクを実用化する上で必要不可欠である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、グレートーン部を有するグレートーンマスクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置について具体的に説明する。
図１（１）は、遮光部１に白欠陥４（ピンホール）、透過部２に黒欠陥５（スポット）、グレートーン部３に白欠陥６（パターン欠落）が発生した状態を示し、矢印は比較検査装置の一方のレンズ（上レンズ）の走査の様子を示す。
図１（２）は、上記走査線に沿って得られる透過量信号７を示す。透過量信号の７レベルは、遮光部１でＢ、透過部２でＷ、グレートーン部３でＧであり、遮光部１の透過率を０％、透過部２の透過率を１００％、にそれぞれ設定する。透過量信号７は、パターンのエッジ（遮光部、透過部、グレートーン部の各境界）で生じるパターンエッジライン信号（パターン形状信号）で基本的に構成され、欠陥が発生した場合は、遮光部１に発生した白欠陥信号４’、透過部２に発生した黒欠陥信号５’、グレートーン部３に発生した白欠陥信号６’等が現れる。
図１（３）は、図１（１）と同じパターンであって欠陥が発生していない場合に、他方のレンズ（下レンズ）で得られる透過量信号７’を示す。なお、グレートーン部３は微細Ｌ＆Ｓパターンであるため、この微細パターンに対応して図５に示すようにグレートーン部に特有のベース信号レベル６’’（ノイズバンド）を生じる。
図１（４）は、各レンズで得られた透過量信号を引き算（差分）して求めた差信号である。より具体的には、図１（２）の透過量信号７から図１（３）の透過量信号７’を引き算して求めた差信号８である。差信号８では、各レンズの透過量信号からパターンエッジライン信号が除かれ、欠陥信号４’、５’、６’のみが抽出される。
図１（５）は、欠陥信号のみを抽出した差信号８において、遮光部１及び透過部２の欠陥を抽出するのに必要な閾値（プラス側９ａ、マイナス側９ｂ）、及びグレートーン部３の欠陥を抽出するのに必要な閾値（プラス側１０ａ、マイナス側１０ｂ）、をそれぞれを設定した状態を示す。このように単に閾値を分けて設定しただけではグレートーンマスクの検査はできない。これは、上述したようにグレートーン部３の欠陥を抽出するのに必要な閾値では、遮光部・透過部の疑似欠陥を拾ってしまうためである。
本発明では、現在検査（走査）を行っている箇所が、遮光部１及び透過部２であるか、グレートーン部３であるかを透過率等によって判定し、遮光部・透過部用欠陥抽出閾値とグレートーン部専用欠陥抽出閾値のうちのいずれのいずれの閾値を用いて欠陥判定するか振り分けることで、遮光部と透過部とグレートーン部とを有するグレートーンマスクについて一括検査が可能となる。また、グレートーン部のみを有するグレートーンマスクについても閾値の変更なしに検査することができ、遮光部及び透過部のみからなる通常のマスクと遮光部と透過部とグレートーン部とを有するグレートーンマスクとが混在している場合であっても検査できる。
【００２１】
本発明においては、上記グレートーン部が、グレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域である場合には、図２に示すグレートーン部に特有のベース信号レベル６’’を超えるレベルに欠陥抽出閾値（プラス側１０ａ、マイナス側１０ｂ）を設定する。これにより、グレートーン部に特有のベース信号レベルの影響を排除できる。この場合、欠陥抽出閾値はベース信号レベル６’’の中心値を基準に設けることが好ましい。また、グレートーン部の許容透過量を超えるレベルに欠陥抽出閾値を設定することによって、グレートーン部の透過量保証が可能となる。
上記グレートーン部が、膜を透過する光の透過量を制御しうる半透過膜を形成した領域である場合にあっては、グレートーン部の許容透過量を超えるレベルに欠陥抽出閾値を設定する。これにより、グレートーン部の透過量保証が可能となる。また、ピンホールやハーフ欠陥の検出が可能となる。
【００２２】
次に、本発明の比較検査装置について説明する。
本発明の比較検査装置は、マスク内に形成された同一パターン部分を平行光源及び受光レンズによってそれぞれ走査し、透過量信号をそれぞれ検出する手段を有する。具体的には、例えば、マスクの一側に設けられた平行光源（レンズに対応するスポット光源又はマスク全面照射光源）と、マスクの他側に設けられた２本のレンズと、マスクとレンズとを相対的に移動させマスクの全領域を走査する手段（通常はマスクステージ移動手段）とを有し、これらによって、マスク内に形成された同一パターン部分をそれぞれ走査し、透過光をレンズで受光する。また、例えば、各レンズユニット内に配置されたＣＣＤラインセンサによって、透過量信号をそれぞれ検出する。マスク内に形成された同一パターン部分に各レンズを位置合わせする機構を有する。
透過量信号同士を相互に比較する手段は、具体的には、透過量信号を相互に引き算（差分）して差信号を得る回路（差分回路）である。
遮光部・透過部とグレートーン部とのいずれの領域を検査いているのかを識別する手段は、例えば、上記透過量信号に基づいて、いずれかのレンズにおける透過量信号のレベルが、遮光部レベル（透過率０％）、透過部レベル（透過率１００％）、グレートーンレベル（透過率５０％前後）にあれば、それぞれの領域を検査していると判定する回路である。この回路は、検査領域に応じて例えば閾値振り分け用のトリガ信号を出す。なお、どちらか一方のレンズにおける透過量信号のレベルから領域を判定してもよいが、そのレンズで欠陥部分を受光している場合、判断の誤りを生じることを考慮すると、両方のレンズからの情報に基づいて領域を判定することが好ましい。
【００２３】
振り分けについて図３を用いて説明する。いずれかのレンズにおける透過率信号のレベルが、遮光部レベル、透過部レベル、又はグレートーンレベルにあれば、それぞれの領域を検査していると判定する。この際、検査領域に応じて例えば閾値振り分け用のトリガ信号を出す。差信号は、トリガ信号によってグレートーン欠陥抽出閾値を有する欠陥検出回路又は通常欠陥抽出閾値を有する欠陥検出回路に振り分けられ、振り分けられた欠陥検出回路によって欠陥判定される。通常欠陥抽出閾値を有する欠陥検出回路では、差信号が遮光部・透過部用欠陥抽出閾値を超えた場合、通常欠陥と判定する。グレートーン欠陥抽出閾値を有する欠陥検出回路では、差信号がグレートーン部専用欠陥抽出閾値を超えた場合、グレートーン欠陥と判定する。各欠陥検出回路では、各閾値を任意の値に設定可能である。また、欠陥の自動検査が可能である。
なお、差信号を両回路に送り、トリガ信号によって各欠陥検出回路のＯＮ，ＯＦＦを行う方式であっても良い。
【００２４】
どちらのレンズにどのような欠陥が発生したかを見極めるためには、例えば、上レンズの回路では下レンズの信号と比較し（上レンズの信号から下レンズの信号を引き算し）、上レンズの遮光部１又はグレートーン部３に白欠陥が発生した場合はプラス側、上レンズの透過部２又はグレートーン部３に黒欠陥が発生した場合はマイナス側に欠陥信号が出ることによって、上レンズの白欠陥、黒欠陥を検出する（上記図１（２）〜（５））。同様に、例えば、下レンズの回路では上レンズの信号と比較し（下レンズの信号から上レンズの信号を引き算し）、下レンズの遮光部１又はグレートーン部３に白欠陥が発生した場合はプラス側、下レンズの透過部２又はグレートーン部３に黒欠陥が発生した場合はマイナス側に欠陥信号が出ることによって、下レンズの白欠陥、黒欠陥を検出する。
【００２５】
なお、本発明は上述した実施の形態等に限定されるものではない。
例えば、図５に示すようにグレートーン部３における遮光パターン３ａが点線タイプの場合や、図６に示すようにグレートーン部３が半透過膜１１で構成されている場合であっても、本発明の適用が可能である。
また、１本のレンズから得られるパターン信号とパターンの設計データ等とを比較するタイプの装置についても適用可能である。さらに、マスクを縦置きで検査するタイプやマスクを横置きで検査するタイプのいずれも可能である。
さらに、遮光部・透過部とグレートーン部とのいずれの領域を検査いているのかを識別する手段は、反射光（反射率信号）によっても可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のグレートーンマスクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置によれば、遮光部と透過部とグレートーン部とを有するグレートーンマスクについて高精度に一括検査を実現できる。したがって、グレートーン部を含めたマスク全体の欠陥検査保証が可能となる。
特に、本発明の検査方法は、ＬＣＤ等表示装置製造用グレートーンマスクを実用化する上で必要不可欠である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる欠陥検査方法を説明するための図である。
【図２】グレートーン部に特有のベース信号レベルを説明するための図である。
【図３】いずれの閾値を用いて欠陥判定するか振り分けを行う手順等を説明するための図である。
【図４】グレートーンマスクを説明するための図であり、（１）は部分平面図、（２）は部分断面図である。
【図５】グレートーン部の他の態様を説明するための部分平面図である。
【図６】グレートーン部のさらに他の態様を説明するための部分平面図である。
【図７】従来の欠陥検査方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 遮光部
２ 透過部
３ グレートーン部
３ａ 遮光パターン
３ｂ 透過部
４ 白欠陥
４’ 欠陥信号
５ 黒欠陥
５’ 欠陥信号
６ 白欠陥
６’ 欠陥信号
７ 透過量信号
８ 差信号
９ａ 遮光部・透過部用欠陥抽出閾値（プラス側）
９ｂ 遮光部・透過部用欠陥抽出閾値（マイナス側）
１０ａ グレートーン部専用欠陥抽出閾値（プラス側）
１０ｂ グレートーン部専用欠陥抽出閾値（マイナス側）
１１ 半透過膜
Claims (5)
- 遮光部と、透過部と、透過量を調整した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減して該領域を介して露光したフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とするグレートーン部とを有するグレートーンマスクの欠陥検査方法であって、
マスク内に形成された同一パターンの透過光を各々レンズで受光し、パターンの相違に応じて現れる透過量信号同士を相互に比較して差信号を得ることによって欠陥を検出する比較検査手法を用い、
該差信号の閾値として、遮光部・透過部用欠陥抽出閾値と、グレートーン部専用欠陥抽出閾値を設け、
かつ、遮光部及び透過部と、グレートーン部とのいずれの領域を検査しているのかを前記透過量信号に基づいて識別し、遮光部又は透過部を検査している場合は遮光部・透過部用欠陥抽出閾値を用いて欠陥の検査を行い、グレートーン部を検査している場合はグレートーン部専用欠陥抽出閾値を用いてグレートーン部の欠陥検査を行うことを特徴とするグレートーンマスクの欠陥検査方法。 - 前記グレートーン部は、グレートーンマスクを使用する露光機の解像限界以下の遮光パターンを形成した領域であることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査方法。
- 前記グレートーン部は、膜を透過する光の透過量を制御しうる半透過膜を形成した領域であることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査方法。
- 遮光部と、透過部と、透過量を調整した領域であってこの領域を透過する光の透過量を低減してフォトレジストの膜厚を選択的に変えることを目的とするグレートーン部とを有するグレートーンマスクの欠陥検査装置であって、
マスク内に形成された同一パターン部分を平行光源及び受光レンズによってそれぞれ走査し、透過量信号をそれぞれ検出する手段と、前記透過量信号同士を相互に比較して差信号を得る手段と、前記透過量信号に基づいて遮光部・透過部とグレートーン部とのいずれの領域を検査しているのかを識別する手段と、遮光部・透過部を検査していると判断した場合は、遮光部・透過部用欠陥抽出閾値を用い、前記差信号が遮光部・透過部用欠陥抽出閾値を超えた場合欠陥と判定する手段と、
グレートーン部を検査していると判断した場合は、グレートーン部専用欠陥抽出閾値を用い、前記差信号がグレートーン部専用欠陥抽出閾値を超えた場合欠陥と判定する手段と、
を有することを特徴とする欠陥検査装置。 - グレートーンマスクが表示装置製造用マスクであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の欠陥検査方法。
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