JP4591928B2 - Photomask defect inspection method and defect inspection apparatus - Google Patents
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本発明は、グレートーンマスクや微細パターンを含むフォトマスクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置等に関する。 The present invention relates to a defect inspection method and a defect inspection apparatus for a photomask including a gray tone mask and a fine pattern.
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(非特許文献1:月刊FPD Intelligence,1999年5月)。
ここで、グレートーンマスクは、図6(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6(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6(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。
Here, as shown in FIG. 6A, the gray tone mask has a
The resolution limit of a large LCD exposure machine using a gray tone mask is about 3 μm for a stepper type exposure machine and about 4 μm for a mirror projection type exposure machine. For this reason, for example, in FIG. 6A, the space width of the
従来、遮光部及び透過部のみからなるマスクの検査方法としては、例えば、2つの光学系を用いてマスクパターン同士を比較する比較検査方法がある。以下、その方法について具体的に説明する。
図7(1)は、遮光部1に白欠陥11(ピンホール)、透過部2に黒欠陥12(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率信号13を示す。透過率信号13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。透過率信号13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。透過率信号13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11’、透過部2に発生した黒欠陥信号12’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)で得られる透過率信号13’を示す。
図7(4)は、各レンズで得られた透過率信号を引き算(差分)して求めた差信号14である。より具体的には、図7(2)の透過率信号13から図7(3)の透過率信号13’を引き算して求めた差信号である。差信号14では、各レンズの透過率信号からパターンエッジライン信号が除かれ、パターン欠陥信号11’、12’のみが抽出される。
図7(5)は、パターン欠陥信号のみを抽出した差信号14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15aで白欠陥が、マイナス側の閾値15b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、疑似欠陥を検出し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。
Conventionally, as a mask inspection method including only a light shielding portion and a transmission portion, for example, there is a comparative inspection method in which mask patterns are compared with each other using two optical systems. The method will be specifically described below.
FIG. 7A shows a state in which a white defect 11 (pinhole) is generated in the
FIG. 7B shows a
FIG. 7 (3) shows a
FIG. 7 (4) shows a
FIG. 7 (5) shows that the
In order to determine what kind of defect has occurred in which lens, for example, the upper lens circuit compares it with the signal of the lower lens (subtracts the signal of the lower lens from the signal of the upper lens), and When a white defect occurs in the
上述した従来の比較検査方法は、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のに適していない。
詳しくは、従来の比較検査方法は、グレートーンマスクを検査するにあたり、以下のような問題点がある。
即ち、グレートーン部の欠陥信号は、欠陥自体が微小であるために弱く、従来の比較検査装置を用いた場合、その閾値を通常の遮光部の検査に用いる閾値よりも下げなければ検出が困難である。しかしながら、例え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微細パターンを形成した領域である場合、この微細パターンに対応して図8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(ノイズバンド)16を生じる。比較検査においては各レンズで得られた透過率信号を引き算(差分)して差信号を求め、パターン欠陥信号のみを抽出しているが、グレートーン部における微細遮光パターン間に若干のパターンずれが生じた場合、ベース信号レベルが増幅され(最大2倍)、本来欠陥となるべきではないものが欠陥(疑似欠陥)として検出されてしまうため、閾値を下げることが不可能であり、高感度の検査ができないという問題点がある。
さらに、従来の比較検査は、白欠陥や黒欠陥を検査するものであるため、グレートーンマスクにおいて最も重要な要素である透過率の保証まで行うことが困難である。即ち、例えば、マスク全域において、グレートーン部の遮光パターンの線幅が設計寸法に対してアンダー(線幅大)又はオーバー(線幅小)であって透過率の許容値を超えている場合や、グレートーン部を構成する半透過膜の透過率が許容値を超えている場合、比較検査においては各レンズで得られた透過率信号を引き算して差信号を求めているので、差が現れず、このような透過率欠陥を検出できないという問題がある。このことは、特にグレートーン部に形状欠陥がない場合に問題となる。さらに、グレートーン部においてはその透過率さえ許容範囲であれば欠陥として検出する必要はないが、従来の比較検査では、あくまでも形状欠陥として検出されるため、従来の検査で検出されたものであっても、透過率が許容範囲である場合もあった。その結果、本来欠陥として検出しなくてもよいものまで検出してしまい、検査の正確性(能力)に問題点があった。
また、同様の問題が、例えば、TFTチャンネル部形成用フォトマスク等の微細パターンを有するフォトマスクや、線幅が3μm以下のライン&スペースのような微細かつ高精度なパターンを有するフォトマスクについても言える。例えば、TFTチャンネル形成用フォトマスクにおいては、TFTチャンネル部の微細化に伴い、急激な勢いでパターンの微細化の傾向にある。このようなパターンについても、従来の方法を用いて検査を行った場合、検査機のステージの振動や上下レンズの画像ずれによる疑似欠陥、その他微細パターンに特有の疑似欠陥が発生してしまい、疑似欠陥が検出されないレベルに感度を落とすと欠陥検出保証レベルの感度がとれないという問題があった。
The above-described conventional comparative inspection method is an apparatus for inspecting a conventional mask including only a light-shielding portion and a transmission portion, and thus is not suitable for inspecting a gray-tone mask having a gray-tone portion.
Specifically, the conventional comparative inspection method has the following problems in inspecting the gray tone mask.
That is, the defect signal in the gray tone portion is weak because the defect itself is minute, and when a conventional comparative inspection apparatus is used, it is difficult to detect unless the threshold value is lower than the threshold value used for the normal light shielding portion inspection. It is. However, for example, when the gray tone portion is a region where a fine pattern below the resolution limit of an exposure apparatus using a gray tone mask is formed, the gray tone portion corresponds to the fine pattern as shown in FIG. A unique base signal level (noise band) 16 is produced. In the comparison inspection, the transmittance signal obtained by each lens is subtracted (difference) to obtain a difference signal, and only the pattern defect signal is extracted, but there is a slight pattern deviation between the fine light-shielding patterns in the gray tone portion. If it occurs, the base signal level is amplified (up to 2 times), and what should not be a defect is detected as a defect (pseudo defect). There is a problem that inspection is not possible.
Furthermore, since the conventional comparative inspection is for inspecting white defects and black defects, it is difficult to perform the guarantee of transmittance, which is the most important element in the gray tone mask. That is, for example, in the entire mask area, the line width of the light-shielding pattern of the gray tone portion is under (large line width) or over (small line width) with respect to the design dimension and exceeds the allowable transmittance. When the transmissivity of the semi-transmissive film constituting the gray tone part exceeds the allowable value, the difference signal is obtained because the difference signal is obtained by subtracting the transmissivity signal obtained by each lens in the comparative inspection. Therefore, there is a problem that such a transmittance defect cannot be detected. This is a problem particularly when there is no shape defect in the gray tone portion. Furthermore, in the gray tone part, it is not necessary to detect a defect as long as the transmittance is within an allowable range. However, in the conventional comparative inspection, since it is detected as a shape defect, it was detected by the conventional inspection. In some cases, however, the transmittance is within an allowable range. As a result, even those that do not necessarily have to be detected as defects are detected, and there is a problem in the accuracy (ability) of inspection.
The same problem also occurs with photomasks having fine patterns such as TFT channel portion formation photomasks and photomasks having fine and high-precision patterns such as lines and spaces with a line width of 3 μm or less. I can say that. For example, in a photomask for forming a TFT channel, there is a tendency of pattern miniaturization at a rapid pace as the TFT channel portion is miniaturized. When such a pattern is also inspected using a conventional method, a pseudo defect due to vibration of the stage of the inspection machine or image displacement of the upper and lower lenses, and other pseudo defects peculiar to a fine pattern are generated. If the sensitivity is lowered to a level at which no defect is detected, there is a problem that the sensitivity at the defect detection guarantee level cannot be obtained.
このような問題点を解決するために、本出願人は、先に、比較による検査ではなく、マスク内のパターンを走査して得られる透過率信号について、予め設けた透過率欠陥の閾値を用いて欠陥を検出する方法(以下、単眼透過率検査と呼ぶ)について、出願を行った(特願2001−244071号)。
以下、この方法の具体例を説明する。
図9(1)は、遮光部1、透過部2、グレートーン部3、5のいずれにもに欠陥が発生していない場合を示し、矢印は検査装置のレンズの走査方向(検査方向)を示す。
図9(2)は、上記走査方向に沿って得られる透過率信号7を示す。透過率信号は、遮光部1で透過率0%、透過部2で透過率100%、グレートーン部3、5で透過率50%である。
ここで、図9(2)に示すように、例えばグレートーン部における透過率欠陥の閾値(上限側8a、下限側8b)を設け、これらの閾値を超えた場合にグレートーン部において透過率欠陥が発生したと判断する。
この場合、図9(2)に示すように、通常の遮光部及び透過部における透過率欠陥の閾値(透過部側9a、遮光部側9b)をさらに設け、これらの閾値を超えた場合に遮光部又は透過部において透過率欠陥が発生したと判断することによって、遮光部における遮光性の低下欠陥や透過部における透過性の低下欠陥などの、半透過性の透過率欠陥を同時に検出できるため好ましい。
さらにこの場合、グレートーン部用の透過率欠陥抽出閾値8a、8bと通常の遮光部及び透過部の透過率欠陥抽出閾値9a、9bとによって形成される透過率欠陥域10a、10bを用いることで、検査領域によらず透過率欠陥を検出できる。つまり、この透過率欠陥域10a、10bに入っていれば、検査領域によらず透過率欠陥があると判断できる。
上記検査方法によれば、透過率自体の直接検査を行うことができ、したがって、グレートーン部における透過率保証を行うことができる。
また、パターン認識をしない検査方法であるため、微細パターン検査時に特有のパターン形状に起因する疑似欠陥が発生する問題(閾値を下げることができない問題)を回避でき、したがって、閾値を下げることが可能で、グレートーンマスクや微細パターンを含むフォトマスクの要求精度(スペック)を満たす感度を得ることが可能である。
また、パターンの比較に基づくパターン欠陥信号ではなく、透過率信号について予め設けた透過率欠陥抽出閾値を用いているので、比較検査において透過率信号同士の差信号をとることによって問題となる微細パターンに特有のベース信号レベルの増幅の問題(閾値を下げることができない問題)を回避でき、したがって、閾値を下げることが可能で、グレートーンマスクや微細パターンを含むフォトマスクの要求精度を満たす感度を得ることが可能である。
さらに、比較対象物を必要としないため、単眼による検査が可能である。さらに、グレートーン部用の透過率欠陥抽出閾値を変更することによって、ユーザーが使用するグレートーンマスクの露光条件に合わせた透過率保証が可能となる。
In order to solve such a problem, the applicant first uses a threshold value of a transmittance defect provided in advance for a transmittance signal obtained by scanning a pattern in a mask, not by inspection by comparison. An application was filed for a method for detecting defects (hereinafter referred to as monocular transmittance inspection) (Japanese Patent Application No. 2001-244071).
Hereinafter, a specific example of this method will be described.
FIG. 9 (1) shows a case where no defect has occurred in any of the
FIG. 9B shows the
Here, as shown in FIG. 9 (2), for example, threshold values of the transmittance defect in the gray tone portion (
In this case, as shown in FIG. 9 (2), thresholds of transmittance defects in the normal light shielding part and the transmissive part (
Furthermore, in this case, the
According to the above inspection method, the transmittance itself can be directly inspected, and therefore, the transmittance can be guaranteed in the gray tone portion.
In addition, since it is an inspection method that does not perform pattern recognition, it is possible to avoid problems (problems in which the threshold cannot be lowered) that are caused by peculiar pattern shapes at the time of fine pattern inspection, and therefore the threshold can be lowered. Thus, it is possible to obtain a sensitivity that satisfies the required accuracy (spec) of a photomask including a gray tone mask and a fine pattern.
In addition, since a transmittance defect extraction threshold provided in advance for the transmittance signal is used instead of a pattern defect signal based on pattern comparison, a fine pattern that becomes a problem by taking a difference signal between the transmittance signals in the comparison inspection Can avoid the problem of amplification of the base signal level peculiar to the problem (the problem that the threshold cannot be lowered), and therefore the threshold can be lowered, and the sensitivity that satisfies the required accuracy of the photomask including the gray-tone mask and fine pattern can be achieved. It is possible to obtain.
Furthermore, since a comparison object is not required, inspection with a single eye is possible. Furthermore, by changing the transmittance defect extraction threshold value for the gray tone portion, it is possible to guarantee the transmittance according to the exposure conditions of the gray tone mask used by the user.
しかしながら、上記のような単独の透過率信号及びその透過率欠陥抽出閾値を用いて透過率自体の直接検査を行う単眼透過率検査では、パターン認識をしない検査方法であるため、遮光部及び透過部の形状欠陥(白欠陥、黒欠陥)の検査を行うことが困難である。従って、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において高精度な検査を行うためには、パターン認識を伴う比較検査とパターン認識を伴わない透過率検査の両方を行う必要があり、多くの検査時間を要するという問題があった。同様の問題が、例えば、TFTチャンネル部形成用フォトマスク等の微細パターンを有するフォトマスクや、線幅が3μm以下のライン&スペースのような微細かつ高精度なパターンを有するフォトマスクについても言える。 However, in the monocular transmittance inspection in which the transmittance itself is directly inspected using the single transmittance signal and the transmittance defect extraction threshold as described above, since the inspection method does not perform pattern recognition, the light shielding portion and the transmissive portion It is difficult to inspect shape defects (white defects, black defects). Therefore, in order to perform high-precision inspection in a gray-tone mask having a light-shielding portion, a light-transmitting portion, and a gray-tone portion, it is necessary to perform both a comparative inspection with pattern recognition and a transmittance inspection without pattern recognition. There is a problem that a lot of inspection time is required. The same problem applies to, for example, a photomask having a fine pattern such as a TFT channel portion forming photomask, or a photomask having a fine and high-precision pattern such as a line and space having a line width of 3 μm or less.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、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おいて、短時間でかつ高精度な欠陥検査を行うことができる方法及び装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can perform defect inspection with high accuracy in a short time in a gray tone mask having a light shielding portion, a transmission portion, and a gray tone portion. It is an object to provide a method and apparatus that can.
本発明は以下の構成を有する。
(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、
少なくとも遮光部及び透過部が形成されている領域については、マスク内のパターンを走査して得られる透過率信号を用い、パターンの比較に基づくパターン欠陥信号について予め設けたパターン欠陥の閾値を用いて欠陥を検出する比較検査手法によって欠陥を検出し、
少なくともグレートーン部については、マスク内のパターンを走査して得られる透過率信号について予め設けた透過率欠陥の閾値を用いて欠陥を検出する手法によって欠陥を検出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。
(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からなることを特徴とする構成1記載のグレートーンマスクの欠陥検査方法。
(構成3) 遮光部と、透過部と、微細パターン部とを有するフォトマスクの欠陥検査方法であって、
少なくとも遮光部及び透過部が形成されている領域については、マスク内のパターンを走査して得られる透過率信号を用い、パターンの比較に基づくパターン欠陥信号について予め設けたパターン欠陥の閾値を用いて欠陥を検出する比較検査手法によって欠陥を検出し、
少なくとも微細パターン部については、マスク内のパターンを走査して得られる透過率信号について予め設けた透過率欠陥の閾値を用いて欠陥を検出する手法によって欠陥を検出することを特徴とするフォトマスクの欠陥検査方法。
(構成4) 前記微細パターン部が、比較検査が困難な微細パターンであることを特徴とする構成3記載のフォトマスクの欠陥検査方法。
(構成5) 前記グレートーン部における検査は、マスク内のパターンを走査して得られる透過率信号が複数の透過率検出手段を用いて得られた場合に、それぞれ別々に独立して検査を行うことを特徴とする構成1〜4のいずれかに記載のフォトマスクの欠陥検査方法。
(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パターンを走査し、透過率信号を検出する手段と、
遮光部、透過部とグレートーン部とのいずれの領域であるかを識別する手段と、
少なくとも遮光部及び透過部が形成されている領域については、前記マスク内のパターンを走査して得られる透過率信号を用い、パターンの比較に基づくパターン欠陥信号について予め設けたパターン欠陥の閾値を用いて欠陥を検出する比較検査手法によって欠陥を検出する手段と、
少なくともグレートーン部については、前記マスク内のパターンを走査して得られる透過率信号について予め設けた透過率欠陥の閾値を用いて欠陥を検出する手法によって欠陥を検出する手段と、
を有することを特徴とする欠陥検査装置。
(構成7) 遮光部と、透過部と、微細パターン部とを有するフォトマスクの欠陥検査装置であって、
マスク内に形成されたパターンを走査し、透過率信号を検出する手段と、
遮光部、透過部と微細パターン部とのいずれの領域であるかを識別する手段と、
少なくとも遮光部及び透過部が形成されている領域については、前記マスク内のパターンを走査して得られる透過率信号を用い、パターンの比較に基づくパターン欠陥信号について予め設けたパターン欠陥の閾値を用いて欠陥を検出する比較検査手法によって欠陥を検出する手段と、
少なくとも微細パターン部については、前記マスク内のパターンを走査して得られる透過率信号について予め設けた透過率欠陥の閾値を用いて欠陥を検出する手法によって欠陥を検出する手段と、
を有することを特徴とする欠陥検査装置。
(構成8) 構成1又は2記載の方法を用いて欠陥検査を行う欠陥検査工程を有することを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。
(構成9) 構成3又は4記載の方法を用いて欠陥検査を行う欠陥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。
The present invention has the following configuration.
(Structure 1) A light-shielding portion, a transmission portion, and a region in which the transmission amount is adjusted, and is a gray for the purpose of selectively changing the thickness of the photoresist by reducing the transmission amount of light transmitted through this region. A gray-tone mask defect inspection method having a tone portion,
For at least the region where the light-shielding part and the transmission part are formed, the transmittance signal obtained by scanning the pattern in the mask is used, and the pattern defect threshold value provided in advance for the pattern defect signal based on the pattern comparison is used. Detect defects by comparative inspection methods that detect defects,
At least for the gray tone portion, a gray tone mask is characterized in that a defect is detected by a method of detecting a defect using a threshold value of a transmittance defect provided in advance for a transmittance signal obtained by scanning a pattern in the mask. Defect inspection method.
(Structure 2) The gray-tone mask defect inspection method according to
(Configuration 3) A photomask defect inspection method having a light-shielding portion, a transmission portion, and a fine pattern portion,
For at least the region where the light-shielding part and the transmission part are formed, the transmittance signal obtained by scanning the pattern in the mask is used, and the pattern defect threshold value provided in advance for the pattern defect signal based on the pattern comparison is used. Detect defects by comparative inspection methods that detect defects,
At least for a fine pattern portion, a defect is detected by a method of detecting a defect using a threshold value of a transmittance defect provided in advance for a transmittance signal obtained by scanning a pattern in the mask. Defect inspection method.
(Structure 4) The photomask defect inspection method according to
(Structure 5) The inspection in the gray tone portion is performed separately and independently when the transmittance signal obtained by scanning the pattern in the mask is obtained by using a plurality of transmittance detecting means. The defect inspection method for a photomask according to any one of
(Configuration 6) A light-shielding portion, a transmission portion, and a region in which the amount of transmission is adjusted. The gray is intended to selectively change the film thickness of the photoresist by reducing the amount of light transmitted through this region. A gray-tone mask defect inspection apparatus having a tone portion,
Means for scanning a pattern formed in the mask and detecting a transmittance signal;
Means for identifying which region is a light-shielding portion, a transmission portion and a gray-tone portion;
For at least the region where the light-shielding part and the transmission part are formed, the transmittance signal obtained by scanning the pattern in the mask is used, and the pattern defect threshold value provided in advance for the pattern defect signal based on the pattern comparison is used. Means for detecting defects by a comparative inspection method for detecting defects,
At least for the gray tone portion, a means for detecting a defect by a technique for detecting a defect using a threshold value of a transmittance defect provided in advance for a transmittance signal obtained by scanning the pattern in the mask;
A defect inspection apparatus comprising:
(Configuration 7) A photomask defect inspection apparatus having a light shielding part, a transmission part, and a fine pattern part,
Means for scanning a pattern formed in the mask and detecting a transmittance signal;
Means for identifying which region is the light-shielding portion, the transmission portion and the fine pattern portion;
For at least the region where the light-shielding part and the transmission part are formed, the transmittance signal obtained by scanning the pattern in the mask is used, and the pattern defect threshold value provided in advance for the pattern defect signal based on the pattern comparison is used. Means for detecting defects by a comparative inspection method for detecting defects,
Means for detecting a defect by a technique for detecting a defect using a threshold value of a transmittance defect provided in advance for a transmittance signal obtained by scanning a pattern in the mask at least for a fine pattern portion;
A defect inspection apparatus comprising:
(Structure 8) A method for producing a gray-tone mask, comprising a defect inspection step of performing a defect inspection using the method according to
(Structure 9) A photomask manufacturing method comprising a defect inspection step of performing a defect inspection using the method according to
(発明の実施の形態)
まず、図1を用いて本発明の検査方法を説明する。
工程1:遮光部、透光部、グレートーン部を有するグレートーンマスクの透過率信号を得る。
工程2:工程1で得られた透過率信号を比較検査用の欠陥判定回路に入力し、比較検査が行われる。
工程3:工程1で得られた透過率信号について遮光部・透光部とグレートーン部との何れの領域の透過率信号かを識別し、グレートーンレベルにある透過率信号のみを抽出する。
工程4:工程3で抽出された透過率信号を透過率検査用の欠陥判定回路に入力し、透過率検査が行われる。
(Embodiment of the Invention)
First, the inspection method of the present invention will be described with reference to FIG.
Step 1: A transmittance signal of a gray tone mask having a light shielding portion, a light transmitting portion, and a gray tone portion is obtained.
Step 2: The transmittance signal obtained in
Step 3: The transmittance signal obtained in
Step 4: The transmittance signal extracted in
工程1について詳しく説明する。
この工程においては、工程2における比較検査に用いることができるような透過率信号を得る。即ち、工程2における比較検査が同一マスク内の同じパターン同士を比較する検査である場合は、比較対象となる同じパターンのそれぞれの透過率信号を2つの透過率検出手段を用いて検出(2本のレンズで測定)し、工程2における比較検査がパターンとデータを比較する検査である場合は、1つの透過率検出手段(1本のレンズ)でパターンの透過率信号を得る。
In this step, a transmittance signal that can be used for the comparative inspection in
次に、工程2においては、例えば、次に説明するようなパターン同士の比較を行う比較検査のような、通常の比較検査が行われる。
図2(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2(2)は、上記走査線に沿って得られる透過率信号7を示す。透過率信号の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。透過率信号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2(3)は、図2(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)で得られる透過率信号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8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2(4)は、各レンズで得られた透過率信号を引き算(差分)して求めた差信号である。より具体的には、図2(2)の透過率信号7から図2(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、パターン欠陥信号4’、5’、6’のみが抽出される。
図2(5)は、パターン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)を設定した状態を示す。ここでは、グレートーン部3の欠陥を抽出することができない。
Next, in
FIG. 2A shows a state in which a white defect 4 (pinhole) is generated in the
FIG. 2 (2) shows the
FIG. 2 (3) shows the
FIG. 2 (4) is a difference signal obtained by subtracting (difference) the transmittance signals obtained by the respective lenses. More specifically, the
FIG. 2 (5) shows a state in which threshold values (plus
次に、工程3について詳しく説明する。
遮光部・透過部とグレートーン部とのいずれの領域であるかを識別する方法としては、例えば、工程1で得られた透過率信号に基づいて、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)にあるかを識別する方法がある。図3(1)は遮光部、透過部及びグレートーン部を有するフォトマスクを示し、矢印は検査装置のレンズの走査方向(検査方向)を示す。ここでは、図3(2)に示されるように、ある一定の中間域の透過率をグレートーン領域抽出用閾値として設定し、その閾値を超えない透過率信号7をグレートーン領域の透過率信号として抽出する。
なお、上記グレートーン部における透過率欠陥の閾値は、図8に示すグレートーン部に特有のベース信号レベル16を超えるレベルに透過率欠陥抽出閾値を設定することが好ましい。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、透過率欠陥抽出閾値はベース信号レベル16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率の上限及び下限に透過率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率保証が可能となる。
Next,
As a method for identifying which region is a light shielding portion / transmission portion and a gray tone portion, for example, based on the transmittance signal obtained in
Note that the transmittance defect extraction threshold value is preferably set to a level exceeding the
次に工程4において行われる検査は以下のとおりである。
工程4においては、1本のレンズの場合は1つの透過率信号について以下の検査を行い、2本のレンズの場合はそれぞれの透過率信号について別々に以下の検査を行う。
工程3において抽出された透過率信号について、図4(1)は、グレートーン部に欠陥が発生していない場合を示し、矢印は検査装置のレンズの走査方向(検査方向)を示す。図4(2)は、上記走査方向に沿って得られる透過率信号7を示す。透過率信号は、グレートーン部で例えば透過率50%である。そして、図4(2)に示すように、例えばグレートーン部における透過率欠陥の閾値(上限側8a、下限側8b)を設け、これらの閾値を超えた場合にグレートーン部において透過率欠陥が発生したと判断する。
図5(1)は、グレートーン部に欠陥がある場合を示し、図5(2)に示すように、欠陥部分の透過率レベルに変化が現れ、この透過率変化が透過率欠陥の閾値を超えた場合にグレートーン部において透過率欠陥が発生したと判断する。
Next, the inspection performed in
In
Regarding the transmittance signal extracted in
FIG. 5 (1) shows a case where there is a defect in the gray tone portion. As shown in FIG. 5 (2), a change appears in the transmittance level of the defective portion. If it exceeds, it is determined that a transmittance defect has occurred in the gray tone portion.
上記において、工程2と工程3〜4については、同一の装置で同時に行うことができる。
In the above,
次に、本発明の検査装置について説明する。
本発明の検査装置は、マスク内に形成されたパターンを走査し、透過率信号を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レンズと、マスクの他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、この平行光源及び受光レンズによってマスク内に形成されたパターンを走査し、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、透過率信号を検出する。
本発明の検査装置は、レンズが1本である単眼検査機の場合と、レンズが2本以上である複眼検査機の場合と、がある。複眼検査機の場合、例えば、マスク内に形成された同一パターン部分を2本のレンズでそれぞれ走査し、各レンズに対応する透過率信号をそれぞれ検出する機構、及び、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等を有する。
本発明の装置には、比較検査用の欠陥判定回路を有する。具体的には、パターン同士を比較して検査する場合は、2つの透過率検出手段(2本のレンズ)で得られる2つの透過率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。比較検査がパターンとデータを比較する検査である場合は、1つの透過率検出手段(1本のレンズ)で得られる1つの透過率信号とデータとを相互に引き算(差分)して差信号を得る回路(差分回路)である。比較検査用の欠陥判定回路では、少なくとも遮光部及び透過部が形成されている領域について検査を行う。
さらに、本発明の装置には、透過率検査用の欠陥判定回路を有する。透過率検査用の欠陥判定回路では、少なくともグレートーン部について検査を行う。具体的には、グレートーン領域における透過率信号がグレートーン部用の透過率欠陥域に入った場合、グレートーン部の透過率欠陥と判定する。単眼検査機の場合、1本のレンズで得られる1つの透過率信号について透過率検査用の欠陥判定回路を1つ有する。複眼検査機の場合、2本のレンズで得られる2つの透過率信号についてそれぞれ別々に独立して検査を行うために、透過率検査用の欠陥判定回路を2つ有する。
本発明の装置には、遮光部・透過部とグレートーン部とのいずれの領域であるかを識別する手段(例えば識別回路等)を有する。
Next, the inspection apparatus of the present invention will be described.
The inspection apparatus of the present invention has means for scanning a pattern formed in a mask and detecting a transmittance signal.
Specifically, for example, a lens provided on one side of the mask, a parallel light source provided on the other side of the mask (a spot light source corresponding to the lens or a mask full-surface irradiation light source), and the mask and the lens are relative to each other. And a means for scanning the entire area of the mask (usually a mask stage moving means). The pattern formed in the mask is scanned by the parallel light source and the light receiving lens, and is arranged in each lens unit, for example. The transmittance signal is detected by the CCD line sensor.
The inspection apparatus of the present invention includes a monocular inspection machine having one lens and a compound eye inspection machine having two or more lenses. In the case of a compound eye inspection machine, for example, the same pattern portion formed in the mask is scanned with two lenses, respectively, and a transmittance signal corresponding to each lens is detected, and the same pattern formed in the mask. It has a mechanism for aligning each lens with the pattern portion.
The apparatus of the present invention has a defect determination circuit for comparison inspection. Specifically, when inspecting by comparing patterns, a circuit for obtaining a difference signal by subtracting (differing) two transmittance signals obtained by two transmittance detection means (two lenses). (Difference circuit). When the comparison inspection is an inspection for comparing the pattern and the data, one transmittance signal obtained by one transmittance detecting means (one lens) and the data are subtracted (differed) from each other to obtain a difference signal. The circuit to obtain (difference circuit). In the defect determination circuit for comparative inspection, inspection is performed on at least a region where the light shielding portion and the transmission portion are formed.
Furthermore, the apparatus of the present invention has a defect determination circuit for transmittance inspection. In the defect determination circuit for transmittance inspection, at least the gray tone portion is inspected. Specifically, when the transmittance signal in the gray tone region enters the transmittance defect area for the gray tone portion, it is determined that the transmittance defect is in the gray tone portion. In the case of a monocular inspection machine, one defect determination circuit for transmittance inspection is provided for one transmittance signal obtained by one lens. In the case of a compound eye inspection machine, two defect determination circuits for transmittance inspection are provided in order to separately and independently inspect two transmittance signals obtained by two lenses.
The apparatus of the present invention has means (for example, an identification circuit) for identifying which region is a light shielding portion / transmission portion or a gray tone portion.
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、グレートーン部が半透過膜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、上記実施例においては、グレートーンマスクのグレートーン部の検査について述べたが、本発明はそれに限らず、例えば、TFTチャンネル部形成用フォトマスク等、上記グレートーン部と同様の微細パターンを含むフォトマスクについても適用可能である。
さらに、本発明では、図10(1)に示すようなグレートーン部を走査して得られる透過率信号について、図10(2)のような周期的な変動がある場合に、その信号を平坦化するためのぼかし処理を施すことによって、図10(3)のような透過率信号とすることができ、本来の透過率特性である例えば50%付近の均一な透過率信号を得ることができる。尚、本発明のぼかし処理とは、測定領域において最も信号が平坦化するようなポイントに、得られた信号をぼかす処理であり、このぼかし処理は、従来から画像処理において用いられているぼかし機能等を利用することができる。そして、このぼかし処理した信号をもとに透過率欠陥検査を行うことにより、グレートーンマスクのグレートーン部や微細パターンを含むフォトマスクについて、ぼかし処理をしない場合に透過率信号の疑似欠陥として検出されてしまう箇所を疑似欠陥として検出することなく検査することが可能となる。従って、ぼかし処理をしない場合に透過率信号の疑似欠陥として検出されてしまう箇所について透過率保証が可能となる。また、グレートーンマスクのグレートーン部や微細パターンを含むフォトマスクについて、ぼかし処理をしない場合に透過率信号の疑似欠陥として検出されてしまう箇所について線幅エラーに基づく透過率欠陥の検出や微小突起欠陥に基づく透過率欠陥の検出が可能となる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment.
For example, the present invention can be applied even when the gray tone portion is formed of a semi-permeable membrane.
In the above embodiment, the inspection of the gray tone portion of the gray tone mask has been described. However, the present invention is not limited thereto, and a fine pattern similar to that of the gray tone portion, such as a photomask for forming a TFT channel portion, may be used. It is applicable also to the photomask containing.
Further, in the present invention, when the transmittance signal obtained by scanning the gray tone portion as shown in FIG. 10 (1) has a periodic variation as shown in FIG. 10 (2), the signal is flattened. By performing the blurring process to achieve the same, a transmittance signal as shown in FIG. 10 (3) can be obtained, and a uniform transmittance signal of, for example, about 50%, which is the original transmittance characteristic, can be obtained. . The blurring process of the present invention is a process of blurring the obtained signal at a point where the signal is flattened most in the measurement region. This blurring process is a blurring function conventionally used in image processing. Etc. can be used. Then, by performing a transmittance defect inspection based on the blurred signal, a photomask including a gray-tone portion and a fine pattern of the gray-tone mask is detected as a pseudo-defect in the transmittance signal when the blur processing is not performed. It is possible to inspect without detecting a portion that has been processed as a pseudo defect. Therefore, it is possible to guarantee the transmittance of a portion that is detected as a pseudo defect in the transmittance signal when the blurring process is not performed. In addition, for photomasks containing gray-tone parts and fine patterns of gray-tone masks, detection of transmittance defects based on line width errors and minute protrusions at locations that are detected as pseudo-defects in the transmittance signal without blurring It becomes possible to detect a transmittance defect based on the defect.
尚、LCD製造用グレートーンマスクの場合、サイズが大きくその分検査に時間がかかるので、比較検査と透過率検査の両方を別々に行う検査方法では実用的でなく、したがって、本発明の欠陥検査方法はLCD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。このようなことは、LCD(液晶ディスプレイ)製造用マスクに限らず、他の表示ディバイスや、TFTチャンネル部形成用フォトマスク等の微細パターンを有するフォトマスクや、線幅が3μm以下のライン&スペースのような微細かつ高精度なパターンを有するフォトマスク等についても同様である。ここで、LCD製造用マスクには、LCDの製造に必要なすべてのマスクが含まれ、例えば、TFT(薄膜トランジスタ)、低温ポリシリコンTFT、カラーフィルタなどを形成するためのマスクが含まれる。他の表示ディバイス製造用マスクには、有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ、プラズマディスプレイなどの製造に必要なすべてのマスクが含まれる。また、微細パターンを含むフォトマスクとしては、LCD製造用フォトマスクや有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイなどの表示ディバイス製造用フォトマスクであって、TFTチャンネル部やコンタクトホール部などを形成するための微細パターンを有するフォトマスク等を挙げることができる。 In the case of a gray-tone mask for LCD production, since the size is large and the inspection takes time, it is not practical in an inspection method in which both a comparative inspection and a transmittance inspection are performed separately. Therefore, the defect inspection of the present invention is not practical. The method is indispensable for putting a gray tone mask for LCD production into practical use. This is not limited to LCD (liquid crystal display) manufacturing masks, but other display devices, photomasks having fine patterns such as photomasks for forming TFT channel portions, and lines and spaces having a line width of 3 μm or less. The same applies to a photomask having such a fine and highly accurate pattern. Here, the LCD manufacturing mask includes all masks necessary for manufacturing the LCD, for example, a mask for forming a TFT (thin film transistor), a low-temperature polysilicon TFT, a color filter, and the like. Other display device manufacturing masks include all masks necessary for manufacturing organic EL (electroluminescence) displays, plasma displays, and the like. The photomask including a fine pattern is a photomask for LCD production, a display device production photomask such as an organic EL display and a plasma display, and a fine pattern for forming a TFT channel portion, a contact hole portion, etc. And a photomask having
(発明の効果)
以上説明したように本発明によれば、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おいて、短時間でかつ高精度な欠陥検査を行うことができる方法及び装置を提供できる。
(The invention's effect)
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method and apparatus capable of performing a defect inspection with high accuracy in a short time in a gray tone mask having a light shielding portion, a transmission portion, and a gray tone portion. .
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
3c 半透過膜
5 グレートーン部
7 透過率信号
8 差信号
8a グレートーン部用の透過率欠陥抽出閾値(上限)
8b グレートーン部用の透過率欠陥抽出閾値(下限)
9a 透過部用の透過率欠陥抽出閾値
9b 遮光部用の透過率欠陥抽出閾値
11 白欠陥
12 黒欠陥
13 透過率信号
DESCRIPTION OF
8b Transmissivity defect extraction threshold for gray tone part (lower limit)
9a Transmittance defect extraction threshold for
Claims (10)
前記遮光部、透光部、微細パターン部を有するフォトマスク内のパターンを走査して透過率信号を得て、
少なくとも遮光部及び透過部が形成されている領域については、マスク内の、同一パターン同士の比較、又はパターンとデータによる比較に基づく前記透過率信号の差信号により、予め設けたパターン欠陥の閾値を用いて欠陥を検出する比較検査手法によって欠陥を検出し、
少なくとも微細パターン部については、前記透過率信号により、前記透過率信号について予め設けた透過率欠陥の閾値を用いて欠陥を検出する手法によって欠陥を検出することを特徴とするフォトマスクの欠陥検査方法。 A photomask defect inspection method having a light shielding portion, a transmission portion, and a fine pattern portion,
Scan the pattern in the photomask having the light shielding part, the light transmitting part, and the fine pattern part to obtain a transmittance signal,
For at least the region where the light shielding part and the transmission part are formed, the threshold value of the pattern defect provided in advance is determined by the difference signal of the transmittance signal based on the comparison between the same patterns in the mask or the comparison between the pattern and the data. Detect defects using comparative inspection techniques to detect defects,
A defect inspection method for a photomask, wherein at least a fine pattern portion detects a defect by a method of detecting a defect using a threshold value of a transmittance defect provided in advance for the transmittance signal by the transmittance signal .
前記同一パターン同士の比較に基づく前記透過率信号の差信号を、検出した前記2つの透過率信号の差信号とする The difference signal of the transmittance signal based on the comparison between the same patterns is used as the difference signal of the detected two transmittance signals.
ことを特徴とする、請求項1記載のフォトマスクの欠陥検査方法。The photomask defect inspection method according to claim 1, wherein:
前記パターンとデータの比較に基づく透過率信号の差信号を、前記1つの透過率信号とデータの比較による差信号とする The difference signal of the transmittance signal based on the comparison between the pattern and the data is a difference signal based on the comparison between the one transmittance signal and the data.
ことを特徴とする、請求項1記載のフォトマスクの欠陥検査方法。The photomask defect inspection method according to claim 1, wherein:
マスク内に形成されたパターンを走査し、透過率信号を検出する手段と、
遮光部、透過部と微細パターン部とのいずれの領域であるかを識別する手段と、
少なくとも遮光部及び透過部が形成されている領域については、前記マスク内のパターンを走査して得られる透過率信号を用い、マスク内の、同一パターン同士の比較、又はパターンとデータの比較に基づく前記透過率信号の差信号により、予め設けたパターン欠陥の閾値を用いて欠陥を検出する比較検査手法によって欠陥を検出する手段と、
少なくとも微細パターン部については、前記透過率信号により、前記透過率信号について予め設けた透過率欠陥の閾値を用いて欠陥を検出する手法によって欠陥を検出する手段と、
を有することを特徴とする欠陥検査装置。 A photomask defect inspection apparatus having a light shielding part, a transmission part, and a fine pattern part,
Means for scanning a pattern formed in the mask and detecting a transmittance signal;
Means for identifying which region is the light-shielding portion, the transmission portion and the fine pattern portion;
At least for the region where the light shielding part and the transmission part are formed, the transmittance signal obtained by scanning the pattern in the mask is used, and the comparison is made between the same patterns in the mask or the comparison between the pattern and the data. Means for detecting a defect by a comparison inspection method for detecting a defect using a threshold value of a pattern defect provided in advance by a difference signal of the transmittance signal ;
At least for the fine pattern portion, means for detecting a defect by a technique for detecting a defect using a threshold value of a transmittance defect provided in advance for the transmittance signal by the transmittance signal;
A defect inspection apparatus comprising:
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