KR101216803B1

KR101216803B1 - Pattern inspection method, pattern inspection device, photomask manufacturing method, and pattern transfer method

Info

Publication number: KR101216803B1
Application number: KR1020100010807A
Authority: KR
Inventors: 후미아끼 히가시; 다까시 이이즈까; 쯔네히꼬 소노다
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2012-12-28
Also published as: CN101799433A; TWI413768B; KR20100090657A; TW201033606A; CN101799433B; JP2010181296A; JP5178561B2

Abstract

포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 간이하게 또한 신속하게 검사하는 데에 바람직한 패턴 검사 방법을 제공하는 것이다. 반복 패턴을 소정의 광속에 의해 조사하는 조사 스텝과, 광속에 의한 반복 패턴의 조사에 의해 생긴 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 푸리에 변환상 검출 스텝과, 검출된 푸리에 변환상에 기초하여 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 패턴 얼룩 판정 스텝을 포함하고, 푸리에 변환상 검출 스텝에서, 포토마스크의 패턴 얼룩에 대응하는 푸리에 변환상과, 정상 패턴에 대응하는 푸리에 변환상이 공간적으로 분리되도록, 회절광 중 소정의 고차 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하도록 패턴 검사 방법을 구성한다.It is to provide a pattern inspection method which is preferable for the simple and rapid inspection of the presence or absence of the pattern stain of the photomask. On the basis of the irradiation step of irradiating the repeating pattern with a predetermined luminous flux, the Fourier transformed phase detecting step of detecting a Fourier transformed image corresponding to the diffracted light generated by the irradiation of the repeating pattern by the luminous flux, and the detected Fourier transformed image And a pattern spot determination step for determining the presence or absence of pattern spots in the photomask, wherein in the Fourier transform image detection step, the Fourier transform image corresponding to the pattern spots of the photomask and the Fourier transform image corresponding to the normal pattern are spatially separated. The pattern inspection method is configured to detect a Fourier transform image corresponding to the predetermined high order diffracted light among the diffracted light.

Description

Pattern inspection method, pattern inspection device, photomask manufacturing method, and pattern transfer method {PATTERN INSPECTION METHOD, PATTERN INSPECTION DEVICE, PHOTOMASK MANUFACTURING METHOD, AND PATTERN TRANSFER METHOD}

본 발명은, 단위 패턴의 주기적 배열로 이루어지는 반복 패턴이 투명 기판 상에 형성된 이미지 디바이스용 포토마스크의 패턴 얼룩(パタ-ンムラ)을 검사하는 패턴 검사 방법, 패턴 검사 장치, 그 패턴 검사 방법을 실시하여 포토마스크를 제조하는 포토마스크 제조 방법, 및 그 포토마스크 제조 방법을 실시하여 제조된 포토마스크를 사용하여 전사 대상에 전사 패턴을 전사하는 패턴 전사 방법에 관한 것이다.The present invention provides a pattern inspection method, a pattern inspection apparatus, and a pattern inspection method for inspecting a pattern unevenness of a photomask for an image device in which a repeating pattern composed of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate. A photomask manufacturing method for producing a photomask, and a pattern transfer method for transferring a transfer pattern to a transfer target using a photomask manufactured by carrying out the photomask manufacturing method.

포토리소그래피 기술을 이용한 포토마스크의 기술 분야에서는, 마스크 블랭크에 전사된 패턴이 설계 패턴을 정확하게 재현하고 있는지의 여부를 판단하는 기준으로서 소정의 마스크 품질 사양이 알려져 있다. 대표적인 품질 항목으로서는, 예를 들면 패턴 형상 정밀도, 패턴 치수(CD : Critical dimension) 정밀도, 패턴 위치 정밀도 등이 있다. 실장 제품 상에서 오동작이 일어나지 않도록 정확한 회로 패턴을 디바이스용 기판에 전사시키기 위해서는, 각 품질 항목이 소정의 품질 사양을 만족시키는, 즉 실질적으로 결함이 없는 포토마스크를 제조할 필요가 있다. 한편, 상기 반복 패턴에 생긴 주기 흐트러짐(또는 반복 오차)을 검사하는 패턴 검사 방법이나 패턴 검사 장치는, 예를 들면 특허 문헌 1이나 2 등의 문헌에 개시되어 있다.In the technical field of photomasks using photolithography techniques, predetermined mask quality specifications are known as criteria for determining whether a pattern transferred to a mask blank accurately reproduces a design pattern. Representative quality items include, for example, pattern shape precision, pattern dimension (CD) precision, pattern position precision, and the like. In order to transfer the correct circuit pattern onto the device substrate so that no malfunction occurs on the packaged product, it is necessary to manufacture a photomask in which each quality item satisfies a predetermined quality specification, that is, substantially free of defects. On the other hand, a pattern inspection method and a pattern inspection apparatus for inspecting periodic disturbances (or repetition errors) generated in the repeating pattern are disclosed in, for example, documents such as Patent Documents 1 and 2.

특허 문헌 1에 기재된 패턴 검사 방법 및 패턴 검사 장치는, 포토마스크에 의한 소정 차수 이상의 회절광을 결상 광학계에 선택적으로 입사시킨다. 다음으로, 입사된 회절광을 재합성시키고, 그에 의해 얻어지는 상을 검출하여 CD 결함 등을 검사한다.The pattern inspection method and pattern inspection apparatus described in Patent Document 1 selectively enter diffracted light of a predetermined order or more by a photomask into an imaging optical system. Next, the incident diffraction light is resynthesized, and the resulting image is detected to check for CD defects and the like.

특허 문헌 2에 기재된 패턴 검사 방법 및 패턴 검사 장치는, 포토마스크를 푸리에 변환하여 얻은 공간 주파수 스펙트럼 중의 소정 주파수 이상의 성분을 제거하고, 제거 후의 공간 주파수 스펙트럼을 분석하여 포토마스크 중의 반복 오차 패턴을 정량적으로 평가(검사)한다.The pattern inspection method and the pattern inspection apparatus described in Patent Literature 2 remove components having a predetermined frequency or more in the spatial frequency spectrum obtained by Fourier transforming the photomask, and analyze the spatial frequency spectrum after removal to quantitatively determine the repetition error pattern in the photomask. Evaluate (inspect).

[특허문헌1]일본특허공개제2005-233869호공보[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2005-233869 [특허문헌2]일본특허공개평8-194305호공보[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-194305

그런데, 포토마스크의 제조 기술의 분야에서는, 포토마스크에 형성된 전사 패턴의 형상 검사가 행해지고, 필요에 따라서 결함 수정이 행해진 후에, 출하가 된다. 특히 이미지 디바이스용의 포토마스크의 양산 시에는, 출하에 앞서서, 패턴 형상 결함뿐만 아니라, 패턴 얼룩의 유무를 판정하여 품질 보증을 간이하게 또한 신속하게 얻는 것이 중요하다.By the way, in the field of the manufacturing technique of a photomask, shape inspection of the transfer pattern formed in the photomask is performed, and defect correction is performed as needed, and it ships. In the mass production of the photomask for an image device, it is important to determine not only the pattern shape defect but also the presence of the pattern unevenness before shipment, and to simply and quickly obtain the quality assurance.

일반적으로, 포토마스크의 결함의 기준은, 소정의 품질 사양(실장 제품을 오동작시키지 않기 위해, 정확한 회로 패턴을 디바이스용 기판에 전사시키는 데에 필요한 품질 사양)을 기초로 설정된다. 따라서, 일반적인 LSI(Large Scale Integration)용 포토마스크에서는, 상기 기준을 만족시키는 것이 긴요하다. 한편, 이미지 디바이스용 포토마스크에서는 상기한 바와 같은 결함에 관한 품질 사양 이외에도 고려할 사항이 있다. 예를 들면 규칙적으로 배열된 정확한 패턴에, 그것과는 상이한 규칙성을 갖는 에러가 포함되는 경우를 생각한다. 이러한 에러는, 설령, 상기한 결함에 관한 품질 사양을 만족시켰다고 하여도, 반드시 충분한 제품 성능을 갖는다고는 할 수 없다. 이러한 에러를 간과하여 제조된 이미지 디바이스의 영상에는, 그 에러에 기인하는 표시 얼룩(表示ムラ)이 발생할 우려가 있다. 예를 들면, 반복 패턴을 구성하는 단위 패턴으로서는 품질상 문제가 없을 정도의 미소한 선폭이나 위치 어긋남의 에러라도, 영역으로서 보았을 때에, 임의의 규칙을 갖고 다수 배열되거나, 임의의 부분에 다수가 밀집되거나 하면, 상기 표시 디바이스 등의 최종 제품에서는, 주위와 상이한 색이나 농도로서 시각에 의해 인식되어, 마치 결함으로서 식별되는 경우가 있다. 이들 표시 얼룩은, 이미지 디바이스의 화질을 저하시키는 원인이기 때문에 바람직하지 않다. 본 명세서에서는, 단위 패턴으로서는 결함이라고 판단되지 않을 정도의 미세한 에러라도, 일정한 면적에 포함되는 반복 패턴을 평가하였을 때에 표시 얼룩을 발생시키는 등의 문제점이 생기는 에러를 「패턴 얼룩(パタ-ンムラ)」이라고 표현한다.Generally, the criterion of the defect of a photomask is set based on a predetermined quality specification (quality specification required for transferring an accurate circuit pattern to a device substrate in order not to malfunction the packaged product). Therefore, in a general LSI (large scale integration) photomask, it is essential to satisfy the above criteria. On the other hand, in the photomask for an image device, there are matters to consider in addition to the quality specification regarding the defect mentioned above. For example, consider a case in which the correct pattern regularly arranged includes an error having a different regularity from that. Such an error does not necessarily have sufficient product performance even if the quality specification for the above-described defect is satisfied. In an image of an image device manufactured by overlooking such an error, there is a possibility that a display unevenness due to the error may occur. For example, as a unit pattern constituting the repeating pattern, even a minute line width or positional deviation error that does not have a problem in quality, when viewed as an area, is arranged in a large number with an arbitrary rule, or a large number is concentrated in an arbitrary part. In the case of the final product such as the display device, it may be recognized by time as a color or density different from the surroundings, and may be identified as a defect. These display unevenness is not preferable because it causes the image quality of the image device to deteriorate. In the present specification, even if a minute error that is not considered to be a defect as a unit pattern, an error that causes a problem such as generating a display unevenness when evaluating a repeating pattern included in a certain area is referred to as "pattern unevenness". Express

특허 문헌 1에 기재된 패턴 검사 방법 및 패턴 검사 장치에서는, 예를 들면 소정의 검사 대상을 이용하여, 고차 회절상을 얻은 결과, 문제점이 발견되지 않았다고 하여도, 그 검사 대상이 품질 보증을 충족시키는지의 여부를 판단할 수는 없다. 그 문헌에서는, 회절상의 실상을 관찰하기 위해, 소정 위치에 촬상면을 배치하지만, 그 촬상면에서는 검출할 수 없는 패턴 얼룩이 존재하는 경우가 있기 때문이다. 바꿔 말하면, 동일 검사 대상이라도, 검사할 결함 종별에 따라서 검출할 수 있는 검사 조건(예를 들면 포커스 조건)이 서로 다르므로, 포토마스크와 대물 렌즈의 간격을 변화시켜 포커스를 조정하는 등 검사 조건을 변경하여, 동일 검사 대상의 검사를 복수회 실시할 필요가 있다. 그 때문에, 결함의 유무를 판정하는 것만으로도, 복수의 검사 조건에 의해 검사를 행하는 것으로 되어, 검사 시간이 길어 리드 타임면에서 불리하다. 또한, 검사 데이터가 결함 종별마다 존재하기 때문에, 데이터 해석 장치측의 처리 부하를 증대시키는 문제도 있다.In the pattern inspection method and the pattern inspection apparatus described in Patent Document 1, for example, whether or not the inspection object satisfies the quality assurance even if no problem is found as a result of obtaining a high order diffraction image using a predetermined inspection object. You cannot judge. In this document, although the imaging surface is arrange | positioned in a predetermined position in order to observe the real image of a diffraction image, there exists a case where the pattern spot which cannot be detected in the imaging surface exists. In other words, even if the same inspection object is detected, the inspection conditions (for example, focus conditions) that can be detected differ depending on the type of defect to be inspected, so that inspection conditions such as adjusting the focus by changing the distance between the photomask and the objective lens are different. It is necessary to change and to perform the test of the same test object multiple times. Therefore, only by determining the presence or absence of a defect, an inspection is performed under a plurality of inspection conditions, and the inspection time is long, which is disadvantageous in terms of lead time. In addition, since the inspection data exists for each defect type, there is also a problem of increasing the processing load on the data analysis device side.

특허 문헌 2에 기재된 패턴 검사 방법 및 패턴 검사 장치에서는, 포토마스크의 결함을 고감도로 검지하기 위해, 공간 필터를 이용하여 단위 셀의 내부와 이상적인 반복 주기에 관한 정보가 선택적으로 제거된다. 그러나, 피검체로 되는 포토마스크의 패턴 형상마다 필터링용 마스크를 준비하고, 또한 설치하지 않으면 안되는 문제점이 있어, 저차 회절광의 노이즈를 제거하여 충분한 감도로 검출하는 것은 곤란하기 때문에, 상기 방법 및 장치를 안이하게 채용할 수는 없다.In the pattern inspection method and the pattern inspection apparatus described in Patent Document 2, in order to detect defects in the photomask with high sensitivity, information about the inside of the unit cell and the ideal repetition period is selectively removed using a spatial filter. However, there is a problem that a filtering mask must be prepared and provided for each pattern shape of the photomask to be inspected, and it is difficult to remove noise of low-order diffracted light and detect it with sufficient sensitivity, thus making the method and apparatus easy. It cannot be adopted.

이와 같이, 종래형의 패턴 검사 방법 및 패턴 검사 장치는, 검사의 용장성이나 장치 설정의 곤란성 등의 문제가 있어, 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 간이하게 또한 신속하게 검사하기 위해서는 부적합한 구성이었다.As described above, the conventional pattern inspection method and the pattern inspection apparatus have problems such as redundancy of inspection and difficulty of device setting, and have been inadequate in order to easily and quickly inspect the presence or absence of pattern irregularities of a photomask.

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 부분은, 이미지 디바이스용 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 간이하게 또한 신속하게 검사하는 데에 바람직한 패턴 검사 방법, 패턴 검사 장치, 그 패턴 검사 방법을 실시하여 포토마스크를 제조하는 포토마스크 제조 방법, 및 그 포토마스크 제조 방법을 실시하여 제조된 포토마스크를 사용하여 전사 대상에 전사 패턴을 전사하는 패턴 전사 방법을 제공하는 것이다.This invention is made | formed in view of the said situation, The part made into the objective is a pattern inspection method, a pattern inspection apparatus, and the pattern which are preferable for quick and easy inspection of the presence or absence of the pattern unevenness of the photomask for image devices. A photomask manufacturing method for performing a test method to produce a photomask, and a pattern transfer method for transferring a transfer pattern to a transfer target using a photomask manufactured by carrying out the photomask manufacturing method.

상기의 과제를 해결하는 본 발명의 일 형태에 따른 패턴 검사 방법은, 단위 패턴의 주기적 배열로 이루어지는 반복 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크의 패턴 얼룩을 검사하는 방법에 관하여, 이하의 특징을 갖는다. 즉, 이러한 패턴 검사 방법은, 반복 패턴을 소정의 광속에 의해 조사하는 조사 스텝과, 광속에 의한 반복 패턴의 조사에 의해 생긴 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 푸리에 변환상 검출 스텝과, 검출된 푸리에 변환상에 기초하여 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 패턴 얼룩 판정 스텝을 포함한다. 푸리에 변환상 검출 스텝에서는, 포토마스크의 패턴 얼룩에 대응하는 푸리에 변환상과, 정상 패턴에 대응하는 푸리에 변환상이 공간적으로 분리되도록, 회절광 중 소정의 고차 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출한다.The pattern inspection method of one embodiment of the present invention, which solves the above problems, has the following features with respect to a method for inspecting a pattern unevenness of a photomask in which a repeating pattern formed of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate. . That is, such a pattern inspection method includes an irradiation step of irradiating a repeating pattern with a predetermined luminous flux, a Fourier transformed phase detecting step of detecting a Fourier transform image corresponding to the diffracted light generated by irradiation of the repeating pattern by the luminous flux, And a pattern spot determination step of determining the presence or absence of pattern spots of the photomask based on the detected Fourier transform image. In the Fourier transform image detection step, a Fourier transform image corresponding to a predetermined higher-order diffraction light is detected among the diffracted light so that the Fourier transform image corresponding to the pattern unevenness of the photomask and the Fourier transform image corresponding to the normal pattern are spatially separated. .

이와 같이 포토마스크의 실상이 아니라 푸리에 변환상을 관측함으로써, 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 간이하게 또한 신속하게 판정하여 포토마스크의 품질 보증을 신속하게 얻을 수 있기 때문에, 포토마스크의 제조 효율이 향상되게 된다.By observing the Fourier transform image rather than the actual state of the photomask in this way, it is possible to easily and quickly determine the presence or absence of pattern unevenness of the photomask, so that the quality assurance of the photomask can be obtained quickly, thereby improving the manufacturing efficiency of the photomask. Will be.

본 발명에 따른 패턴 검사 방법에서는, 포토마스크의 패턴 얼룩에 대응하는 푸리에 변환상과, 정상 패턴에 대응하는 푸리에 변환상을 공간적으로 분리시키기 위해, 예를 들면 차수의 절대값이 20～700인 고차 회절광을 이용하여 푸리에 변환상을 생성하는 것이 바람직하다.In the pattern inspection method according to the present invention, in order to spatially separate a Fourier transform image corresponding to a pattern unevenness of a photomask and a Fourier transform image corresponding to a normal pattern, for example, a high order having an absolute value of order 20 to 700 It is preferable to generate a Fourier transform image using the diffracted light.

상기의 과제를 해결하는 본 발명의 다른 측면에 따른 패턴 검사 방법은, 단위 패턴의 주기적 배열로 이루어지는 반복 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크의 패턴 얼룩을 검사하는 방법에 관하여, 이하의 특징을 갖는다. 즉, 이러한 패턴 검사 방법은, 반복 패턴을 소정의 광속에 의해 조사하는 조사 스텝과, 광속에 의한 반복 패턴의 조사에 의해 생긴 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 푸리에 변환상 검출 스텝과, 검출된 푸리에 변환상에 기초하여 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 패턴 얼룩 판정 스텝을 포함한다. 푸리에 변환상 검출 스텝에서는, 광속의 파장을 λ(단위 : ㎛)로 정의하고, 단위 패턴의 피치를 ω(단위 : ㎛)로 정의하고, 패턴 얼룩을 포함하는 그 단위 패턴의 피치를 ω'(단위 : ㎛)로 정의하고, 광학계의 초점 거리를 f(단위 : ㎜)로 정의하고, 푸리에 변환상이 검출되는 푸리에 변환면의 분해능을 p(단위 : ㎜)로 정의하고, 0차 회절광에 대해 n차 회절광이 이루는 각도를 θn(단위 : deg)으로 정의한 경우에, 회절광 중 다음의 조건을 충족시키는 n차 회절광,The pattern inspection method according to another aspect of the present invention, which solves the above problems, has the following features with respect to a method for inspecting a pattern unevenness of a photomask in which a repeating pattern composed of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate. . That is, such a pattern inspection method includes an irradiation step of irradiating a repeating pattern with a predetermined luminous flux, a Fourier transformed phase detecting step of detecting a Fourier transform image corresponding to the diffracted light generated by irradiation of the repeating pattern by the luminous flux, And a pattern spot determination step of determining the presence or absence of pattern spots of the photomask based on the detected Fourier transform image. In the Fourier transform image detection step, the wavelength of the light beam is defined as λ (unit: μm), the pitch of the unit pattern is defined by ω (unit: μm), and the pitch of the unit pattern including the pattern unevenness is defined by ω '( Unit: μm), the focal length of the optical system is defined as f (unit: mm), and the resolution of the Fourier transform plane where the Fourier transform image is detected is defined as p (unit: mm), and for the 0th order diffracted light. When the angle formed by the n-th diffracted light is defined as θ n (unit: deg), the n-th diffracted light satisfying the following conditions among the diffracted light,

f(tan(Δθn))>pf (tan (Δθn))> p

단, Δθn=sin^-1(nλ/ω)-sin^-1(nλ/ω')However, Δθn = sin ^-1 (nλ / ω) -sin ^-1 (nλ / ω ')

에 대응하는 푸리에 변환상을 검출한다.The Fourier transform image corresponding to is detected.

여기서, 본 발명에 따른 패턴 검사 방법은, 바람직하게는, 푸리에 변환상이 검출되는 푸리에 변환면의 법선과, 조사 스텝에서 광속을 조사하는 조명 광학계의 광축이 이루는 각도를 θi로 정의한 경우에,Here, in the pattern inspection method according to the present invention, preferably, when the angle formed by the normal of the Fourier transform plane where the Fourier transform image is detected and the optical axis of the illumination optical system that irradiates the light beam in the irradiation step is defined as θ i,

0<θi<900 <θi <90

을 충족시킨다..

조사 스텝에서 조사되는 광속에는, 푸리에 변환상을 생성하기 위해, 적어도 공간적으로 실질적으로 코히어런트로서 단파장의 평행 광속이 바람직하다.In order to generate a Fourier transform image, the light beam irradiated at the irradiation step is preferably a parallel light beam having a short wavelength as at least spatially substantially coherent.

패턴 얼룩 판정 스텝에서는, 푸리에 변환상 검출 스텝에서 검출된 푸리에 변환상과 소정의 레퍼런스상을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 자동적으로 판정하는 것이 검사 효율을 향상시키는 점에서 바람직하다.In the pattern spot determination step, comparing the Fourier transform image detected in the Fourier transform image detection step with a predetermined reference image and automatically determining the presence or absence of pattern spots in the photomask based on the comparison result improves the inspection efficiency. Preferred at

본 발명에 따른 패턴 검사 방법은, 한 번에 검사 가능한 검사 영역이 포토마스크의 검사 대상 전역보다 좁은 경우에, 포토마스크를 이동시켜 검사 영역을 연속적으로 주사하면서, 그 검사 영역에 대해, 조사 스텝, 푸리에 변환상 검출 스텝, 패턴 얼룩 판정 스텝의 각 스텝을 실시하여, 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 것이 바람직하다.In the pattern inspection method according to the present invention, when the inspection region that can be inspected at one time is narrower than the entire inspection object of the photomask, the inspection region is continuously irradiated to the inspection region while moving the photomask to continuously scan the inspection region. It is preferable to perform each step of a Fourier transform image detection step and a pattern spot determination step, and to determine the presence or absence of pattern spots of a photomask.

또한, 상기의 과제를 해결하는 본 발명의 일 형태에 따른 포토마스크 제조 방법은, 마스크 블랭크에 소정의 마스크 패턴을 형성하여 포토마스크를 제조하는 방법으로서, 상기에 기재된 패턴 검사 방법을 실시하여, 마스크 패턴이 형성된 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.Moreover, the photomask manufacturing method which concerns on one form of this invention which solves the said subject is a method of manufacturing a photomask by forming a predetermined | prescribed mask pattern in a mask blank, and performing a pattern inspection method as described above, and performing a mask And determining the presence or absence of the pattern unevenness of the patterned photomask.

또한, 상기의 과제를 해결하는 본 발명의 일 형태에 따른 패턴 전사 방법은, 상기에 기재된 포토마스크 제조 방법을 실시하여 제조된 포토마스크를 이용하여 전사 대상 기판에 마스크 패턴을 전사하는 것을 특징으로 한다.The pattern transfer method of one embodiment of the present invention, which solves the above-mentioned problems, transfers a mask pattern to a transfer target substrate using a photomask manufactured by carrying out the photomask manufacturing method described above. .

또한, 상기의 과제를 해결하는 본 발명의 일 형태에 따른 패턴 검사 장치는, 단위 패턴의 주기적 배열로 이루어지는 반복 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크의 패턴 얼룩을 검사하는 장치에 관하여, 이하의 특징을 갖는다. 즉, 이러한 패턴 검사 장치는, 반복 패턴을 소정의 광속에 의해 조사하는 조사 수단과, 조사 수단에 의해 반복 패턴을 조사하였을 때에 생긴 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 푸리에 변환상 검출 수단과, 검출된 푸리에 변환상에 기초하여 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 패턴 얼룩 판정 수단을 갖는다. 푸리에 변환상 검출 수단은, 포토마스크의 패턴 얼룩에 대응하는 푸리에 변환상과, 정상 패턴에 대응하는 푸리에 변환상이 공간적으로 분리되도록, 회절광 중 소정의 고차 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하도록 구성된다.Moreover, the pattern inspection apparatus which concerns on one form of this invention which solves the said subject is the following characteristics about the apparatus which inspects the pattern spot of the photomask in which the repeating pattern which consists of periodic arrangement of a unit pattern was formed on the transparent substrate. Has That is, such a pattern inspection apparatus includes irradiation means for irradiating a repeating pattern with a predetermined luminous flux, Fourier transformed image detecting means for detecting a Fourier transform image corresponding to diffracted light generated when the repeating pattern is irradiated with the irradiation means; And pattern spot determining means for determining the presence or absence of pattern spots of the photomask based on the detected Fourier transform image. The Fourier transform image detecting means detects the Fourier transform image corresponding to the predetermined higher order diffracted light among the diffracted light so that the Fourier transform image corresponding to the pattern unevenness of the photomask and the Fourier transform image corresponding to the normal pattern are spatially separated. It is composed.

본 발명에 따른 패턴 검사 장치에서는, 포토마스크의 패턴 얼룩에 대응하는 푸리에 변환상과, 정상 패턴에 대응하는 푸리에 변환상을 공간적으로 분리시키기 위해, 예를 들면 차수의 절대값이 20～700인 고차 회절광을 이용하여 푸리에 변환상을 생성하는 것이 바람직하다.In the pattern inspection apparatus according to the present invention, in order to spatially separate a Fourier transform image corresponding to a pattern unevenness of a photomask and a Fourier transform image corresponding to a normal pattern, for example, a high order having an absolute value of order 20 to 700 It is preferable to generate a Fourier transform image using the diffracted light.

또한, 상기의 과제를 해결하는 본 발명의 다른 측면에 따른 패턴 검사 장치는, 단위 패턴의 주기적 배열로 이루어지는 반복 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크의 패턴 얼룩을 검사하는 장치에 관하여, 이하의 특징을 갖는다. 즉, 이러한 패턴 검사 장치는, 반복 패턴을 소정의 광속에 의해 조사하는 조사 수단과, 조사 수단에 의해 반복 패턴을 조사하였을 때에 생긴 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 푸리에 변환상 검출 수단과, 검출된 푸리에 변환상에 기초하여 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 패턴 얼룩 판정 수단을 갖는다. 푸리에 변환상 검출 수단은, 광속의 파장을 λ(단위 : ㎛)로 정의하고, 단위 패턴의 피치를 ω(단위 : ㎛)로 정의하고, 패턴 얼룩을 포함하는 그 단위 패턴의 피치를 ω'(단위 : ㎛)로 정의하고, 광학계의 초점 거리를 f(단위 : ㎜)로 정의하고, 푸리에 변환상이 검출되는 푸리에 변환면의 분해능을 p(단위 : ㎜)로 정의하고, 0차 회절광에 대해 n차 회절광이 이루는 각도를 θn(단위 : deg)으로 정의한 경우에, 회절광 중 다음의 조건을 충족시키는 n차 회절광,In addition, the pattern inspection apparatus according to another aspect of the present invention to solve the above problems, with respect to the device for inspecting the pattern unevenness of the photomask, the repeating pattern consisting of a periodic arrangement of the unit pattern formed on the transparent substrate, Has That is, such a pattern inspection apparatus includes irradiation means for irradiating a repeating pattern with a predetermined luminous flux, Fourier transformed image detecting means for detecting a Fourier transform image corresponding to diffracted light generated when the repeating pattern is irradiated with the irradiation means; And pattern spot determining means for determining the presence or absence of pattern spots of the photomask based on the detected Fourier transform image. The Fourier transform image detecting means defines the wavelength of the light beam as λ (unit: μm), defines the pitch of the unit pattern as ω (unit: μm), and defines the pitch of the unit pattern including the pattern unevenness as ω '( Unit: μm), the focal length of the optical system is defined as f (unit: mm), and the resolution of the Fourier transform plane where the Fourier transform image is detected is defined as p (unit: mm), and for the 0th order diffracted light. When the angle formed by the n-th diffracted light is defined as θ n (unit: deg), the n-th diffracted light satisfying the following conditions among the diffracted light,

f(tan(Δθn))>pf (tan (Δθn))> p

에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하도록 구성된다.Is configured to detect a Fourier transform image corresponding to.

본 발명에 따른 패턴 검사 장치는, 바람직하게는, 상기의 조사 수단이 광속을 조사하기 위한 조명 광학계를 갖고, 푸리에 변환상이 검출되는 푸리에 변환면의 법선과, 조명 광학계의 광축이 이루는 각도를 θi로 정의한 경우에,The pattern inspection apparatus according to the present invention preferably has an illumination optical system for irradiating the light flux by the irradiation means, and sets an angle between the normal of the Fourier transform surface where the Fourier transform image is detected and the optical axis of the illumination optical system to be θ i. If defined,

0<θi<900 <θi <90

을 충족시키도록 구성된다.Is configured to meet.

여기서, 상기의 조사 수단에 의해 조사되는 광속은, 적어도 공간적으로 실질적으로 코히어런트로서 단파장의 평행 광속인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the luminous flux irradiated by said irradiation means is a parallel luminous flux of short wavelength as at least spatially substantially coherent.

또한, 상기의 패턴 얼룩 판정 수단은, 푸리에 변환상 검출 수단에 의해 검출된 푸리에 변환상과 소정의 레퍼런스상을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 자동적으로 판정하는 구성으로 하여도 된다.In addition, the said pattern spot determination means is a structure which compares the predetermined | prescribed reference image with the Fourier transform image detected by the Fourier transform image detection means, and automatically determines the presence or absence of the pattern spot of a photomask based on a comparison result. You may also do it.

본 발명에 따른 패턴 검사 장치에서는, 한 번에 검사 가능한 검사 영역이 포토마스크의 검사 대상 전역보다 좁은 경우에, 포토마스크를 이동시켜 검사 영역을 연속적으로 주사시키는 검사 영역 주사 수단을 더 갖는 구성으로 하여도 된다.In the pattern inspection apparatus according to the present invention, when the inspection region that can be inspected at one time is narrower than the entire inspection object of the photomask, the pattern inspection apparatus further includes inspection region scanning means for continuously scanning the inspection region by moving the photomask. You may also

본 발명에 따른 패턴 검사 방법, 패턴 검사 장치, 및 포토마스크 제조 방법에 따르면, 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 간이하게 또한 신속하게 판정하여 포토마스크의 품질 보증을 신속하게 얻을 수 있기 때문에, 포토마스크의 제조 효율이 향상되게 된다.According to the pattern inspection method, the pattern inspection apparatus, and the photomask manufacturing method according to the present invention, it is possible to quickly and quickly determine the presence or absence of the pattern unevenness of the photomask, so that the quality assurance of the photomask can be quickly obtained. The manufacturing efficiency of the is improved.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 패턴 검사 장치의 전체의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 형태의 패턴 검사 장치의 주요 부분의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 3은 패턴 얼룩이 없는 이상적인 포토마스크를 개략적으로 도시하는 도면.
도 4는 포토마스크의 패턴 형성면에 형성되는 패턴 얼룩의 일례를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 패턴 검사 장치가 갖는 촬상 장치에 의해 촬영되는 공간 주파수 스펙트럼을 도시하는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows roughly the whole structure of the pattern inspection apparatus of embodiment of this invention.
2 is a diagram schematically showing a configuration of main parts of a pattern inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 schematically illustrates an ideal photomask without pattern stains.
4 is a diagram showing an example of pattern unevenness formed on the pattern formation surface of the photomask.
FIG. 5 is a diagram showing a spatial frequency spectrum captured by an imaging device included in the pattern inspection device according to the embodiment of the present invention. FIG.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태의 패턴 검사 방법, 패턴 검사 장치, 포토마스크 제조 방법, 및 패턴 전사 방법에 대해서 설명한다. 또한, 각 도면에서는 설명의 편의상, 각종 구성 부품을 지지하는 지지부에 대한 도시를 일부 생략하고 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to drawings, the pattern inspection method, the pattern inspection apparatus, the photomask manufacturing method, and the pattern transfer method of embodiment of this invention are demonstrated. In addition, in each figure, illustration of the support part which supports various component parts is abbreviate | omitted for convenience of description.

본 실시 형태에서 검사 대상으로 되는 포토마스크는, 예를 들면 FPD(Flat Panel Display, 예를 들면 액정 표시 장치), 플라즈마 표시 장치, EL(Electro Luminescence) 표시 장치, LED(Light Emitting Diode) 표시 장치, DMD(Digital Mirror Device) 표시 장치 등의 이미지 디바이스용 기판을 제조하기 위해 이용되는 노광용 마스크이다. 이러한 포토마스크는, 1변이 예를 들면 1m를 초과하는 대형의 사각형 기판 상에 1개 또는 복수개의 이미지 디바이스용 전사 패턴이 형성된 것이다. 각각의 전사 패턴에는, 다수의 동일 패턴이 반복하여 형성된 반복 패턴이 포함된다.In this embodiment, the photomask to be inspected may be, for example, a flat panel display (FPD), a plasma display device, an electroluminescence (EL) display device, a light emitting diode (LED) display device, It is an exposure mask used for manufacturing the board | substrate for image devices, such as a digital mirror device (DMD) display apparatus. In such a photomask, one or more transfer patterns for image devices are formed on a large rectangular substrate on which one side exceeds 1 m, for example. Each transfer pattern includes a repeating pattern in which a plurality of identical patterns are formed repeatedly.

도 1은, 본 실시 형태의 패턴 검사 장치(1)의 전체의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 패턴 검사 장치(1)는, 투명 기판(11)의 표면에 반복 패턴(12)이 형성된 포토마스크(10)의 패턴 얼룩(パタ-ンムラ)을 검사하는 데에 적합한 구성을 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 상세하게는 후술하지만, 피검체로 되는 포토마스크(10)의 이면측(패턴이 없는 측)으로부터 광을 조사하고, 표면(패턴 형성면)측에서 수광하는 구성이 채용되어 있다. 다른 실시 형태에서는, 포토마스크(10)의 표면측으로부터 광을 조사하고, 이면측에서 수광하는 구성으로 하여도 된다.FIG. 1: is a figure which shows roughly the whole structure of the pattern inspection apparatus 1 of this embodiment. The pattern inspection apparatus 1 has a structure suitable for inspecting the pattern unevenness of the photomask 10 in which the repeating pattern 12 was formed in the surface of the transparent substrate 11. In this embodiment, although it mentions later in detail, the structure which irradiates light from the back surface side (side without a pattern) of the photomask 10 used as a to-be-tested object, and receives it from the surface (pattern formation surface) side is employ | adopted. In another embodiment, it is good also as a structure which irradiates light from the surface side of the photomask 10, and receives it from the back surface side.

본 실시 형태에서 검사 대상인 포토마스크(10)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 포토마스크(10)는, 마스크 블랭크 제조 공정, 레지스트 패턴 형성 공정, 마스크 패턴 형성 공정, 패턴 결함 검사 공정의 각 공정을 거쳐서 제조된다. 또한 검사 대상은 상기 포토마스크(10)의 중간체인, 레지스트 패턴이 형성된 것, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 마스크 패턴이 형성된 것(레지스트 패턴 박리 전의 것)이어도 상관없다. 마스크 패턴이 형성되는 전단계의 기판이 검사 대상인 경우에는, 투과광을 관찰하는 도 1의 장치를 변경하여, 반사광을 관찰함으로써 검사를 행할 수 있다.In this embodiment, the manufacturing method of the photomask 10 which is a test object is demonstrated. The photomask 10 is manufactured through each process of a mask blank manufacturing process, a resist pattern formation process, a mask pattern formation process, and a pattern defect inspection process. In addition, the inspection object may be one in which a resist pattern, which is an intermediate of the photomask 10, and one in which a mask pattern is formed using the resist pattern as a mask (before stripping of the resist pattern). When the board | substrate of the previous stage in which a mask pattern is formed is an inspection object, inspection can be performed by changing the apparatus of FIG. 1 which observes the transmitted light, and observing reflected light.

마스크 블랭크 제조 공정에서는, 투명 기판(11)의 표면에 차광막 등의 박막이 형성된다. 투명 기판(11)의 재료에는, 예를 들면 합성 석영 글래스 기판 등이 적합하다. 또한, 반복 패턴(12)을 구성하는 박막의 재료에는, 예를 들면 크롬 등의 차광성을 갖는 재료나 반투광성의 재료가 적합하다. 이러한 박막 상에 레지스트가 도포되어 레지스트막이 형성됨으로써, 마스크 블랭크가 완성된다. 다음으로, 레지스트 패턴 형성 공정에서, 묘화기에 의한 레이저 빔이 마스크 블랭크의 레지스트막에 조사된다. 래스터 묘화 방식 등의 임의의 묘화 방식을 이용한 묘화 처리가 실시되어, 소정의 패턴이 레지스트막에 노광된다. 소정의 패턴을 노광한 후, 현상에 의해, 사용한 레지스트(포지티브 레지스트 또는 네가티브 레지스트)에 따라서, 묘화부 또는 비묘화부가 선택적으로 제거되어 레지스트 패턴이 형성된다. 마스크 패턴 형성 공정에서는, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 박막이 에칭되어, 반복 패턴(차광막 패턴)(12)이 형성된다. 다음으로, 잔존 레지스트가 제거된다. 포토마스크(10)는, 잔존 레지스트가 제거된 후, 포토마스크(10)의 제조 공정의 일환으로서 패턴 결함 검사 공정이 실시된다. 또한, 상기 포토마스크(10)는, 단층의 차광막이 패터닝된 소위 바이너리 마스크인 것 외에, 적층된 차광막이나 반투광막이 각각 패터닝되어 이루어지는, 다계조 마스크이어도 된다. 적층막을 패터닝하는 경우에는, 마스크 블랭크 제조 공정부터 마스크 패턴 형성 공정까지의 상기 포토리소그래피 공정이 복수회 실시된다.In the mask blank manufacturing process, a thin film such as a light shielding film is formed on the surface of the transparent substrate 11. As the material of the transparent substrate 11, for example, a synthetic quartz glass substrate is suitable. In addition, as a material of the thin film which comprises the repeating pattern 12, the material which has light-shielding properties, such as chromium and a semi-transmissive material, is suitable, for example. By applying a resist on such a thin film to form a resist film, a mask blank is completed. Next, in the resist pattern forming step, the laser beam by the writing machine is irradiated to the resist film of the mask blank. The drawing process using arbitrary drawing methods, such as a raster drawing method, is performed and a predetermined pattern is exposed to a resist film. After exposing the predetermined pattern, the developing portion or the non-drawing portion is selectively removed depending on the resist (positive resist or negative resist) used by development to form a resist pattern. In a mask pattern formation process, a thin film is etched using a resist pattern as a mask, and the repeating pattern (light shielding film pattern) 12 is formed. Next, the remaining resist is removed. After the remaining resist is removed, the photomask 10 is subjected to a pattern defect inspection process as part of the manufacturing process of the photomask 10. The photomask 10 may be a multi-gradation mask in which a single light shielding film is patterned and a stacked light shielding film or semi-transmissive film is patterned, respectively. When patterning a laminated film, the said photolithography process from a mask blank manufacturing process to a mask pattern formation process is performed in multiple times.

패턴 결함 검사 공정에서는, 개개의 패턴에 대해 형상 결함의 검사를 행할 수 있다. 결함이 발견된 경우에는, 상기 포토마스크(10)에, 결함 종별에 따라서 흑결함 수정 처리나 백결함 수정 처리 등을 실시할 수 있다. 또한, 상기 레지스트 제거 후, 또는, 상기 패턴 결함 검사에 의한 수정 처리 후에, 포토마스크(10)에는 패턴 얼룩의 검사가 행해진다. 이 검사를 위해, 상기 포토마스크(10)는, 패턴 검사 장치(1)에 세트된다. 패턴 결함 검사 공정에서 검사에 합격한 포토마스크(10)에는 페리클이 장착된다.In a pattern defect inspection process, a shape defect can be inspected about an individual pattern. If a defect is found, the photomask 10 can be subjected to black defect correction, white defect correction, or the like depending on the type of the defect. In addition, after removing the resist or after correcting by the pattern defect inspection, the pattern mask is inspected for pattern unevenness. For this inspection, the photomask 10 is set in the pattern inspection apparatus 1. The photomask 10 which passed the inspection in the pattern defect inspection process is equipped with a ferrule.

페리클이 장착된 포토마스크(10)를 이용하여, 패턴 전사 공정이 실시된다. 패턴 전사 공정에서는, 반복 패턴(12)을 포함하는 전사 패턴이 이미지 디바이스용 기판의 레지스트막에 전사되어, 전사 패턴에 기초하는 화소 패턴이 이미지 디바이스용 기판의 표면에 형성된다. 상기 화소 패턴은, 예를 들면 액정 표시 패널의 박막 트랜지스터나 대향 기판, 컬러 필터 등의 반복 패턴이다.The pattern transfer process is performed using the photomask 10 equipped with a pericle. In the pattern transfer step, the transfer pattern including the repeating pattern 12 is transferred to the resist film of the image device substrate, and a pixel pattern based on the transfer pattern is formed on the surface of the image device substrate. The pixel pattern is, for example, a repeating pattern such as a thin film transistor, an opposing substrate, a color filter of a liquid crystal display panel.

다음으로, 패턴 결함 검사 공정에서 포토마스크(10)의 패턴 얼룩을 검사하기 위해 이용되는 패턴 검사 장치(1)의 구성을 설명한다.Next, the structure of the pattern inspection apparatus 1 used for inspecting the pattern unevenness of the photomask 10 in a pattern defect inspection process is demonstrated.

포토마스크(10)는, 마스크 패턴(또는 레지스트 패턴) 형성 공정을 거친 후, 도 1에 도시된 바와 같이 스테이지(20)에 지지된다. 스테이지(20)는, 예를 들면 XY 스테이지로서 구성되어 있고, 포토마스크(10)를 X 방향 또는 Y 방향으로 이동 가능하게 지지한다. 본 명세서에서는, 도 1에서 지면에 수직인 방향을 X 방향으로 정의하고, X 방향과 직교하고 또한 서로 직교하는 2 방향을 Y 방향, Z 방향으로 정의한다. 이러한 정의에 의하면, 스테이지(20)는, 반복 패턴(12)이 형성된 포토마스크(10)의 표면(이하, 「패턴 형성면(12a)」이라고 기재함)이 XY 평면과 평행을 이루도록 포토마스크(10)를 지지한다. 또한, 촬상 장치(40)는, 그 광축 AX가 Z축과 평행을 이루도록 지지되어 있다.The photomask 10 is supported by the stage 20 as shown in FIG. 1 after undergoing a mask pattern (or resist pattern) forming process. The stage 20 is comprised as an XY stage, for example, and supports the photomask 10 so that a movement to an X direction or a Y direction is possible. In this specification, the direction perpendicular to the ground in FIG. 1 is defined as the X direction, and two directions perpendicular to the X direction and orthogonal to each other are defined as the Y direction and the Z direction. According to this definition, the stage 20 has a photomask so that the surface of the photomask 10 in which the repeating pattern 12 was formed (hereinafter, referred to as "pattern forming surface 12a") is parallel to the XY plane ( 10) Support. In addition, the imaging device 40 is supported such that the optical axis AX is parallel to the Z axis.

패턴 검사 장치(1)에서는, 조명 장치(30)로부터의 조사광에 의해 조사된 포토마스크(10)의 상을 촬상 장치(40)에 의해 촬영할 필요가 있다. 조사광을 방해하지 않기 위해, 스테이지(20)가 갖는 지지체는, 예를 들면 포토마스크(10)의 외주 부분만을 지지하도록 틀 형상으로 형성되어 있다.In the pattern inspection apparatus 1, it is necessary to image the image of the photomask 10 irradiated by the irradiation light from the illumination device 30 with the imaging device 40. In order not to disturb irradiation light, the support body which the stage 20 has is formed in frame shape so that only the outer peripheral part of the photomask 10 may be supported, for example.

스테이지(20)에 의한 포토마스크(10)의 X 방향 또는 Y 방향의 이동에 의해, 촬상 장치(40)에 의한 촬영 범위(검사 시야)가 이동(주사)된다. 또한, 스테이지(20)를 고정 스테이지로 한 경우에는, 검사 시야를 주사하기 위해, 조명 장치(30)와 촬상 장치(40)를 모두 스테이지(20)에 대해 X 방향 또는 Y 방향으로 이동 가능하게 구성한다.By the movement of the photomask 10 in the X direction or the Y direction by the stage 20, the imaging range (inspection visual field) by the imaging device 40 is moved (scanned). In addition, in the case where the stage 20 is a fixed stage, both the illuminating device 30 and the imaging device 40 are configured to be movable in the X direction or the Y direction with respect to the stage 20 in order to scan the inspection field of view. do.

도 2는, 패턴 검사 장치(1)의 주요 부분의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 조명 장치(30)는, 광원부(31)와 조명 광학계(32)를 갖고 있다. 광원부(31)에는, 예를 들면, 적어도 공간적으로 실질적으로 코히어런트로서 단파장의 광을 조사하는 광원이 적합하다. 이러한 광원에는 예를 들면 반도체 레이저 등의 레이저를 사용할 수 있다.FIG. 2: is a figure which shows roughly the structure of the principal part of the pattern inspection apparatus 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 2, the lighting device 30 includes a light source unit 31 and an illumination optical system 32. As the light source unit 31, for example, a light source that irradiates light having a short wavelength as at least spatially substantially coherent is suitable. As such a light source, lasers, such as a semiconductor laser, can be used, for example.

조명 광학계(32)는, 포토마스크(10)와 광원부(31) 사이에 배치되어 있다. 조명 광학계(32)는, 광원부(31)로부터의 코히어런트광을 평행화하여 투명 기판(11)에 입사각 θi(단위 : deg)로 입사시킨다. 또한, 도 2에서는 도면을 명료화하는 편의상, 투명 기판(11) 내부를 진행하는 광선의 도시는 생략하고 있다.The illumination optical system 32 is disposed between the photomask 10 and the light source unit 31. The illumination optical system 32 parallelizes the coherent light from the light source unit 31 and enters the transparent substrate 11 at an incident angle θi (unit: deg). In addition, in FIG. 2, illustration of the light ray which advances inside the transparent substrate 11 is abbreviate | omitted for the sake of clarity of drawing.

광원부(31) 및 조명 광학계(32)는, 입사각 θi(다른 표현에 의하면, 후술하는 푸리에 변환면의 법선(광축 AX)과 조명 광학계(32)의 광축이 이루는 각도)가 예를 들면 0<θi<90의 범위(보다 바람직하게는 20<θi<80의 범위)에 들어가도록 배치, 구성되어 있다. 조명 광학계(32)는, 적어도 촬상 장치(40)에 의한 검사 시야를 포함하는 패턴 형성면(12a) 상의 일부의 영역(예를 들면 φ60～70㎜ 정도의 영역)을 조사한다. 포토마스크(10)에 대해 조사광을 사입사시키도록 구성된 장치를 이용함으로써, 입사각에 따른 원하는 차수의 회절광을 이용하여 예를 들면 액정 표시 장치 제조용 등의 표시 디바이스에 생기는 패턴 얼룩을 용이하게 검출할 수 있게 된다.The light source unit 31 and the illumination optical system 32 have an incidence angle θi (an angle formed by a normal line (optical axis AX) of the Fourier transform surface to be described later and an optical axis of the illumination optical system 32), for example, 0 <θi. It is arrange | positioned and comprised so that it may become in the range of <90 (more preferably, the range of 20 <(theta) i <80). The illumination optical system 32 irradiates a part of area | region (for example, about 60-70 mm) on the pattern formation surface 12a containing the inspection visual field by the imaging device 40 at least. By using the apparatus configured to inject the irradiated light into the photomask 10, the pattern unevenness generated in a display device, such as for manufacturing a liquid crystal display device, for example, using diffraction light of a desired order according to the incident angle is easily detected. You can do it.

투명 기판(11)은 양면이 평행 평면인 광학 기판이다. 그 때문에, 코히어런트광은, 투명 기판(11)으로부터 사출각 θi(즉 입사각 θi와 동일한 각도)로 사출된다. 패턴 형성면(12a)이 사출각 θi의 코히어런트광에 의해 조사되었을 때, 패턴 형성면(12a)에 형성된 주기적 구조(즉 반복 패턴(12))에 의해 회절광이 생긴다. 여기서, 코히어런트광은, 촬상 장치(40)의 광축 AX에 대해 각도를 이루고 있다. 그 때문에, 0차를 포함하는 저차의 회절광은, 촬상 장치(40)가 위치하는 방향과는 상이한 방향으로 회절된다. 촬상 장치(40)의 광축 AX에 평행한 광로에는, 0차광과 각도 θn(단위 : deg)을 이루는 -n차 부근의 고차 회절광이 진행된다. 촬상 장치(40)가 갖는 결상 렌즈(41)에는, 실질적으로, 소정 차수 및 그것보다 고차(절대값이 큼) 회절광만이 입사된다.The transparent substrate 11 is an optical substrate whose both surfaces are parallel planes. Therefore, the coherent light is emitted from the transparent substrate 11 at the exit angle θi (that is, the same angle as the incident angle θi). When the pattern forming surface 12a is irradiated with coherent light of the exit angle θ i, diffracted light is generated by the periodic structure (that is, the repeating pattern 12) formed on the pattern forming surface 12 a. Here, the coherent light forms an angle with respect to the optical axis AX of the imaging device 40. Therefore, the low-order diffracted light including the 0th order is diffracted in a direction different from the direction in which the imaging device 40 is located. The high-order diffraction light in the vicinity of the -n order, which forms an angle 0 and an angle? In the imaging lens 41 of the imaging device 40, substantially only the diffracted light is incident on a predetermined order and higher (absolute value) than that.

포토마스크(10)의 전형적인 패턴 얼룩은 정상 패턴에 대해 미세하다. 결함 검사를 정밀도 좋게 행하기 위해서는, 물체의 미세 구조에 관한 정보를 포함하는 고차 회절광을 이용하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 패턴 검사 장치(1)는, 저차 회절광을 배제함과 동시에 고차 회절광을 이용하여, 포토마스크(10)의 패턴 얼룩의 유무를 검사하도록 구성되어 있다.Typical pattern blotches of the photomask 10 are fine with respect to the normal pattern. In order to perform the defect inspection with high accuracy, it is preferable to use higher order diffracted light including information on the microstructure of the object. Therefore, the pattern inspection apparatus 1 is comprised so that the lower order diffraction light may be excluded and the presence or absence of the pattern unevenness of the photomask 10 is used using the higher order diffraction light.

촬상 장치(40)는, 조명 광학계(32)에 의해 조사된 패턴 형성면(12a) 상에서 생긴 회절광을 촬영하는 에리어 카메라이다. 촬상 장치(40)는, 결상 렌즈(41)의 물체측 초점면을 패턴 형성면(12a)에 위치시키도록 배치되어 있다. 또한, 촬상 장치(40)는, 고체 촬상 소자(42)(예를 들면 CCD(Charge Coupled Device))를 갖고 있다. 고체 촬상 소자(42)는, 수광면(42a)이 결상 렌즈(41)의 상측 초점면에 위치하도록 배치되어 있다. 그 때문에, 패턴 형성면(12a)을 투과한 코히어런트광은, 결상 렌즈(41)에 의한 푸리에 변환 작용에 의해, 패턴 형성면(12a)에 놓여진 투과 화상에 따른 푸리에 변환상을 수광면(42a) 상에 형성한다. 고체 촬상 소자(42)는, 수광면(42a) 상의 푸리에 변환상을 광 강도 분포로서 검출하여, 얻어진 공간 주파수 스펙트럼을 검출 광량에 따른 전하로서 축적하여 화상 신호로 변환한다. 변환된 화상 신호는, 데이터 처리 장치(50)에 출력된다.The imaging device 40 is an area camera which photographs diffracted light generated on the pattern formation surface 12a irradiated by the illumination optical system 32. The imaging device 40 is arrange | positioned so that the object side focal plane of the imaging lens 41 may be located in the pattern formation surface 12a. In addition, the imaging device 40 has a solid-state imaging element 42 (eg, a CCD (Charge Coupled Device)). The solid-state imaging element 42 is disposed such that the light receiving surface 42a is positioned at the image focal plane of the imaging lens 41. Therefore, the coherent light transmitted through the pattern forming surface 12a receives the Fourier transform image corresponding to the transmitted image placed on the pattern forming surface 12a by the Fourier transform action by the imaging lens 41. 42a). The solid-state imaging element 42 detects the Fourier transform image on the light receiving surface 42a as the light intensity distribution, accumulates the obtained spatial frequency spectrum as electric charge corresponding to the detected light amount, and converts it into an image signal. The converted image signal is output to the data processing device 50.

여기서, 도 3에, 패턴 얼룩이 없는 이상적인 포토마스크(10)를 개략적으로 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이상적인 패턴 형성면(12a)에는, 반복 패턴(12)을 이루는 복수의 단위 패턴(13)이 매트릭스 형상으로 소정의 피치 ω(단위 : ㎛)로 배열된다. 본 실시 형태에서 상정되는 각 단위 패턴(13)은, 예를 들면 50～600(단위 : ㎛)의 범위에 들어가는 피치를 갖는다. 선폭은 1～300(단위 : ㎛)이 바람직하다. 또한, 도 3에 도시되는 단위 패턴(13)의 수는 편의상이다. 패턴 형성면(12a)에 실제상 형성되는 단위 패턴(13)의 수는 보다 다수이다.Here, FIG. 3 schematically shows an ideal photomask 10 without pattern spots. As shown in Fig. 3, on the ideal pattern formation surface 12a, a plurality of unit patterns 13 constituting the repeating pattern 12 are arranged in a matrix at a predetermined pitch ω (unit: mu m). Each unit pattern 13 assumed by this embodiment has a pitch which falls in the range of 50-600 (unit: micrometer), for example. The line width is preferably 1 to 300 (unit: µm). In addition, the number of the unit patterns 13 shown in FIG. 3 is for convenience. The number of unit patterns 13 actually formed on the pattern formation surface 12a is larger.

도 4의 (A) 내지 도 4의 (D)의 각 도면에, 패턴 형성면(12a)에 형성되는 패턴 얼룩의 일례를 도시한다. 도 4의 (A) 내지 도 4의 (D)의 각 도면에서는, 패턴 얼룩이 존재하는 패턴 형성면(12a) 상의 결함 영역에 참조 부호 14를 붙인다. 도 4의 (A)는, 특정한 단위 패턴(13)군의 피치가 피치 ω와 상이한 패턴 얼룩을 도시한다. 도 4의 (B)는, 특정한 단위 패턴(13)군의 위치가 다른 단위 패턴(13)군에 대해 어긋난 패턴 얼룩을 도시한다. 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)에 도시되는 패턴 얼룩은, 패턴 위치 정밀도에 관한 것으로, 예를 들면 레이저 빔에 의한 묘화의 이음매에 생기는 위치 어긋남이 원인으로 발생한다. 도 4의 (C) 및 도 4의 (D)는, 특정한 단위 패턴(13)군이 다른 단위 패턴(13)군보다 가늘게 또는 굵게 되는 패턴 얼룩을 도시한다. 도 4의 (C) 및 도 4의 (D)에 도시되는 패턴 얼룩은, CD 정밀도에 관한 것으로, 예를 들면 묘화 시에서의 레이저 빔의 강도 변동이 원인으로 발생한다. 도 4의 (A) 내지 도 4의 (D)의 각 도면에 예시되는 패턴 얼룩 이외에, 예를 들면 특정한 단위 패턴(13)군에 동일한 형상 결함이 생긴 경우 등도, 패턴 검사 장치(1)에서 대상으로 되는 패턴 얼룩인 것을 덧붙여 말해 둔다.4A to 4D show examples of pattern spots formed on the pattern formation surface 12a. In each of Figs. 4A to 4D, reference numeral 14 is attached to a defective area on the pattern formation surface 12a in which the pattern spot exists. 4A shows pattern irregularities in which the pitches of the group of specific unit patterns 13 differ from the pitch ω. FIG. 4B shows pattern unevenness shifted from the unit pattern 13 group in which the position of the specific unit pattern 13 group is different. The pattern unevenness shown in FIG. 4A and FIG. 4B is related to the pattern position precision, for example, arises from the position shift which arises in the joint of the drawing by a laser beam. 4C and 4D show pattern spots in which the specific unit pattern group 13 is thinner or thicker than the other unit pattern group 13. The pattern unevenness shown in FIG.4 (C) and FIG.4 (D) relates to CD precision, for example, arises from the intensity variation of the laser beam at the time of drawing. In addition to the pattern unevenness illustrated in each drawing of FIGS. 4A to 4D, for example, the same shape defect occurs in a specific unit pattern 13 group, and the like. I add that it is a pattern stain to become.

도 5의 (A), 도 5의 (B)의 각 도면에, 촬상 장치(40)에 의해 촬영되는 공간 주파수 스펙트럼을 도시한다. 또한, 도 5의 (A), 도 5의 (B)의 각 도면에서는, 도면의 명료화를 위해, 명암을 반전시켜 공간 주파수 스펙트럼을 도시하고 있다.The spatial frequency spectrum image | photographed by the imaging device 40 is shown by each figure of FIG. 5A and FIG. 5B. 5 (A) and 5 (B), the spatial frequency spectrum is shown by inverting the contrast for clarity of the drawing.

도 3에 도시된 바와 같이, 단위 패턴(13)군이 패턴 얼룩 없이 규칙적으로 배열되어 있는 경우, 각 단위 패턴(13)의 배열에 기인하여 생기는 회절광은, 푸리에 변환면(수광면(42a))에, 임의의 주기를 갖고 규칙적으로 분포된다. 이러한 경우, 수광면(42) 상에서, 십자형 패턴(100)이 등 피치로 나열되는 공간 주파수 스펙트럼이 검출된다(도 5의 (A) 참조).As shown in FIG. 3, when the group of unit pattern 13 is regularly arranged without pattern unevenness, the diffracted light generated due to the arrangement of each unit pattern 13 is a Fourier transform surface (light receiving surface 42a). ), They are distributed at regular intervals. In this case, on the light receiving surface 42, a spatial frequency spectrum in which the cross pattern 100 is arranged at equal pitch is detected (see Fig. 5A).

한편, 도 4의 (A) 내지 도 4의 (D)의 각 도면에 도시된 바와 같이, 패턴 얼룩이 패턴 형성면(12a)에 형성되어 있는 경우, 푸리에 변환면에서의 회절광의 분포가 패턴 얼룩에 기인하여 흐트러진다. 이 때의 흐트러짐이 공간 주파수 성분(110)으로 되어 나타난다. 공간 주파수 성분(110)은, 전형적인 패턴 얼룩이 정상적인 단위 패턴(13)의 형상에 생긴 공간 주파수가 높은 이상 성분이므로, 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, 각 십자형 패턴(100)(의 중심)으로부터 떨어진 위치에 분포한다. 패턴 얼룩의 유무를 정밀도 좋게 검출하기 위해서는, 공간 주파수 성분(110)을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시켜 분포시킬 필요가 있다. 여기서 「분리」는, 예를 들면 일반적인 정보 단말기에 의한 화상 해석 처리 등에 의해, 공간 주파수 성분(110)과 십자형 패턴(100)을 명확하게 구별할 수 있을 정도로 서로의 화상이 공간적으로 떨어져 있는 상태를 나타낸다.On the other hand, as shown in each of Figs. 4A to 4D, when pattern spots are formed on the pattern formation surface 12a, the distribution of diffracted light on the Fourier transform plane is applied to the pattern spots. Distracted due to The disturbance at this time appears as the spatial frequency component 110. Since the spatial frequency component 110 is an ideal component with a high spatial frequency generated in the shape of the normal unit pattern 13, which is a typical pattern unevenness, as shown in FIG. 5B, the center of each cross pattern 100 ( Distributed at) In order to accurately detect the presence or absence of pattern irregularities, the spatial frequency component 110 needs to be separated from the cross pattern 100 and distributed. Here, "separation" refers to a state in which the images of each other are spatially separated from each other so that the spatial frequency component 110 and the cross pattern 100 can be clearly distinguished, for example, by image analysis processing by a general information terminal. Indicates.

구체적으로는, 패턴 형성면(12a)에 형성된 주기적 구조에 의해 생기는 회절광의 회절 차수의 절대값을 n으로 정의하고, 광원부(31)가 조사하는 코히어런트광의 파장을 λ(단위 : ㎛)로 정의하고, 단위 패턴(13)의 피치를 ω(단위 : ㎛)로 정의한 경우에, n차 회절광은, 0차 회절광에 대해 다음의 조건 1Specifically, the absolute value of the diffraction order of the diffracted light generated by the periodic structure formed on the pattern formation surface 12a is defined as n, and the wavelength of the coherent light irradiated by the light source unit 31 is lambda (unit: μm). In the case where the pitch of the unit pattern 13 is defined as?

[조건 1][Condition 1]

θn=sin^-1(nλ/ω)θn = sin ^-1 (nλ / ω)

을 충족시키는 각도로 사출된다.Is injected at an angle to meet.

패턴 형성면(12a)으로부터 거리 L(단위 : ㎜) 떨어진 관찰면 상에서의 0차 회절광의 위치와 n차 회절광의 위치와의 차이(거리)를 h(단위 : ㎜)로 정의한 경우, 거리 h는, 다음의 조건 2When the difference (distance) between the position of the 0th order diffracted light and the position of the nth order diffracted light on the observation surface away from the pattern forming surface 12a (unit: mm) is defined as h (unit: mm), the distance h is , Condition 2

[조건 2][Condition 2]

h=L(tanθn)h = L (tanθn)

를 충족시킨다.Meets.

또한, 검출하고자 하는 에러량을 Δω(단위 : ㎛)로 정의하고, 에러를 포함하는 부분의 단위 패턴(13)의 피치를 ω'(=ω±Δω, 단위 : ㎛)로 정의하고, 단위 패턴(13)의 피치가 ω, ω'일 때의 각각의 n차 회절광의 상기 관찰면 상에서의 위치의 차이(거리)를 Δh(단위 : ㎜)로 정의한 경우, 거리 Δh는, 다음의 조건 3In addition, the error amount to be detected is defined as Δω (unit: μm), the pitch of the unit pattern 13 of the portion containing the error is defined as ω '(= ω ± Δω, unit: μm), and the unit pattern When the difference (distance) of the position on the observation surface of each of the nth-order diffracted light when the pitch of (13) is ω or ω 'is defined as Δh (unit: mm), the distance Δh is determined by the following condition 3

[조건 3][Condition 3]

Δh=h-h'Δh = h-h '

= L(tanθn-tanθ'n)= L (tanθn-tanθ'n)

= L{tan(sin^-1(nλ/ω))-tan(sin^-1(nλ/ω'))}= L (tan (sin ^-1 (nλ / ω))-tan (sin ^-1 (nλ / ω '))}

을 충족시킨다..

거리 Δh를 관측하는 촬상 장치(40)(결상 렌즈(41))의 초점 거리를 f(단위 : ㎜)로 정의하고, 단위 패턴(13)의 피치가 ω, ω'일 때의 각각의 n차 회절광의 수광면(42a) 상에서의 위치의 차이(거리)를 Δh'(단위 : ㎜)로 정의한 경우, 거리 Δh'는, 다음의 조건 4The focal length of the imaging device 40 (imaging lens 41) for observing the distance Δh is defined as f (unit: mm), and each nth order when the pitch of the unit pattern 13 is ω or ω ' When the difference (distance) of the position on the light-receiving surface 42a of the diffracted light is defined as Δh '(unit: mm), the distance Δh' is determined by the following condition 4

[조건 4][Condition 4]

Δh'=f(tan(Δθn))Δh '= f (tan (Δθn))

단, Δθn=θn-θ'nHowever, Δθn = θn-θ'n

=tan^-1(Δh'/f)= tan ^-1 (Δh '/ f)

=sin^-1(nλ/ω)-sin^-1(nλ/ω')= sin ^-1 (nλ / ω) -sin ^-1 (nλ / ω ')

를 충족시킨다.Meets.

또한, 고체 촬상 소자(42)의 수광면(42a)에 배열된 화소의 피치를 p(단위 : ㎜)로 정의한다. 이 때 패턴 얼룩에 기인하여 생긴 공간 주파수 성분(110)을 십자 패턴(100)으로부터 분리시켜 촬영하기 위해서는, 패턴 검사 장치(1)를 다음의 조건 5를 충족시키도록 구성한다.In addition, the pitch of the pixels arranged on the light receiving surface 42a of the solid-state imaging element 42 is defined as p (unit: mm). At this time, in order to photograph the spatial frequency component 110 resulting from the pattern unevenness from the cross pattern 100, the pattern inspection apparatus 1 is configured to satisfy the following condition 5.

[조건 5][Condition 5]

Δh'>pΔh '> p

그런데, 미세한 패턴 얼룩을 고정밀도로 검사하기 위해서는, 앞서 설명한 바와 같이 고차 회절광을 이용하는 것이 바람직하다. 본 출원인은, 포토마스크의 기술 분야에서의 기술 상식(즉 포토마스크의 실상을 보고 결함 검사를 행함)에 얽매이지 않고 발상을 전환하여, 푸리에 변환상을 보고 결함 검사를 행하는 것에 착상하였다. 그리고, 그 착상으로부터 또한, 패턴 얼룩의 유무를 간이하게 또한 신속하게 검사하기 위해, 전술한, 패턴 얼룩에 대응하는 스펙트럼(즉 공간 주파수 성분(110))을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시켜 관찰하는 방법을 상기하고 있다. 본 출원인은, 패턴 얼룩의 사이즈가 정상 패턴(단위 패턴(13))에 대해 미세할수록, 공간 주파수 성분(110)을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시킬 때에, 보다 높은 차수의 회절광의 이용이 바람직한 것을 발견하였다.By the way, in order to test fine pattern unevenness with high precision, it is preferable to use high order diffracted light as mentioned above. The present applicant conceived the idea of performing a defect inspection by looking at a Fourier transform image by switching ideas without being bound by technical common sense in the technical field of the photomask (that is, performing defect inspection by looking at the actual state of the photomask). Then, in order to easily and quickly check the presence or absence of pattern spots from the idea, the above-described spectra corresponding to the pattern spots (that is, the spatial frequency component 110) are separated from the cross pattern 100 and observed. The method is recalled. Applicants note that the finer the size of the pattern spots with respect to the normal pattern (unit pattern 13), the higher the order of use of the higher order diffracted light when separating the spatial frequency component 110 from the cross pattern 100. Found.

이미지 디바이스용인 포토마스크(10)의 단위 패턴(13)의 피치 ω와 전형적인 패턴 얼룩의 사이즈의 관계를 감안한 경우, 조건 5를 충족시키는 구성의 패턴 검사 장치(1)를 이용하여 공간 주파수 성분(110)과 십자형 패턴(100)을 분리시키기 위해서는, 결상 렌즈(41)에 입사시키는 n차 회절광이 다음의 조건 6을 충족시키는 것이 바람직하다.In view of the relationship between the pitch ω of the unit pattern 13 of the photomask 10 for the image device and the size of the typical pattern spot, the spatial frequency component 110 is formed by using the pattern inspection apparatus 1 having the configuration that satisfies condition 5. ) And the cross-shaped pattern 100, it is preferable that the n-th order diffracted light incident on the imaging lens 41 satisfies the following condition 6.

[조건 6][Condition 6]

20≤n20≤n

n차 회절광이 조건 6을 충족시키는 경우에는, 공간 주파수 성분(110)을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시킬 수 있다. 한편, n차 회절광이 조건 6을 충족시키지 않는 경우에는, 공간 주파수 성분(110)을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시킬 수 없다.When the nth order diffracted light meets condition 6, the spatial frequency component 110 can be separated from the cross pattern 100. On the other hand, when the nth-order diffracted light does not satisfy condition 6, the spatial frequency component 110 cannot be separated from the cross pattern 100.

여기서, 회절광은, 차수가 높아질수록 광량이 감소된다. 그 때문에, 노이즈가 증가되거나 하여 검사 정밀도가 저하될 염려가 있다. 그 때문에, n차 회절광은, 다음의 조건 7을 충족시키는 것이 보다 한층더 바람직하다.Here, the amount of light decreases as the degree of diffracted light increases. Therefore, there is a fear that the noise is increased and the inspection accuracy is lowered. Therefore, it is more preferable that nth-order diffracted light satisfy | fills following condition 7.

[조건 7][Condition 7]

20≤n≤70020≤n≤700

n차 회절광이 조건 7을 충족시키는 경우에는, 수광면(42a) 상에서 검출되는 공간 주파수 스펙트럼의 노이즈에 의한 열화가 억제되기 때문에, 정밀도가 높은 검사가 보장된다. n차 회절광이 조건 7의 상한을 초과하는 경우에는, 공간 주파수 스펙트럼의 노이즈가 증가되어, 검사 정밀도가 저하될 우려가 있다.When the nth-order diffracted light satisfies condition 7, deterioration due to noise in the spatial frequency spectrum detected on the light receiving surface 42a is suppressed, so that a highly accurate inspection is ensured. When the nth-order diffracted light exceeds the upper limit of condition 7, noise in the spatial frequency spectrum increases, which may lower inspection accuracy.

또한, 검사 정밀도의 보다 한층 향상에는, n차 회절광을 예로 들면 다음의 조건 8을 충족시키도록 설정하는 것이 바람직하다.In order to further improve the inspection accuracy, it is preferable to set the nth-order diffracted light so as to satisfy the following condition 8.

[조건 8][Condition 8]

30<n<60030 <n <600

이하에, 패턴 검사 장치(1)의 구체적 수치 구성을 예시한다. 고체 촬상 소자(42)는, 예를 들면 1/3형이고 또한 VGA(Video Graphics Array)이다. 이 경우의 화소 피치 p는 6.35㎛이다. 또한, 광원부(31)가 조사하는 코히어런트광의 파장 λ, 결상 렌즈(41)의 초점 거리 f, 검사될 수 있는 전형적인 패턴 얼룩의 사이즈 Δω는 다음과 같다.Below, the specific numerical structure of the pattern inspection apparatus 1 is illustrated. The solid-state imaging element 42 is, for example, 1/3 type and is VGA (Video Graphics Array). The pixel pitch p in this case is 6.35 mu m. Further, the wavelength λ of the coherent light irradiated by the light source unit 31, the focal length f of the imaging lens 41, and the size Δω of the typical pattern spot that can be inspected are as follows.

λ : 0.532㎛λ: 0.532 μm

f : 50㎜f: 50mm

Δω : 0.1㎛Δω: 0.1 μm

단위 패턴(13)의 피치 ω가 100㎛일 때, 공간 주파수 성분(110)을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시키기 위해서는, -24차 이상(포토마스크(10)와 조명 장치(30)의 위치 관계에 따라서는 +24차 이상)의 차수의 회절광을 결상 렌즈(41)에 입사시키도록 패턴 검사 장치(1)를 구성한다. 또한, 단위 패턴(13)의 피치 ω가 200㎛, 300㎛일 때, 공간 주파수 성분(110)을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시키기 위해서는, 각각, -92차 이상(상기 위치 관계에 따라서는 +92차 이상), -200차 이상(상기 위치 관계에 따라서는 +200차 이상)의 차수의 회절광을 결상 렌즈(41)에 입사시키도록 패턴 검사 장치(1)를 구성한다.When the pitch ω of the unit pattern 13 is 100 占 퐉, in order to separate the spatial frequency component 110 from the cross pattern 100, -24 orders or more (positional relationship between the photomask 10 and the lighting device 30) According to this, the pattern inspection apparatus 1 is configured to cause the diffracted light of the order of +24 order or more to enter the imaging lens 41. In addition, when the pitch ω of the unit pattern 13 is 200 µm or 300 µm, in order to separate the spatial frequency component 110 from the cross-shaped pattern 100, each of -92 orders or more (+ depending on the positional relationship) 92 or more) and -200 or more orders (+200 degree or more depending on the said positional relationship), the pattern inspection apparatus 1 is comprised so that the imaging lens 41 may make incident light.

예를 들면 단위 패턴(13)의 피치 ω가 400㎛, 500㎛ 또는 600㎛인 포토마스크(10)를 검사하는 경우를 생각한다. 피치 ω가 400㎛, 500㎛, 600㎛일 때, 공간 주파수 성분(110)을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시키기 위해서는, 각각, -339차 이상(상기 위치 관계에 따라서는 +339차 이상), -502차 이상(상기 위치 관계에 따라서는 +502차 이상), -681차 이상(상기 위치 관계에 따라서는 +681차 이상)의 차수의 회절광을 결상 렌즈(41)에 입사시키도록 패턴 검사 장치(1)를 구성한다.For example, the case where the photomask 10 whose pitch ω of the unit pattern 13 is 400 micrometer, 500 micrometers, or 600 micrometers is examined is considered. When the pitch ω is 400 µm, 500 µm, or 600 µm, in order to separate the spatial frequency component 110 from the cross pattern 100, each of -339 order or more (+339 order or more depending on the positional relationship), Pattern inspection so that diffracted light of order of -502 or more (+502 or more depending on the positional relationship) or -681 or more (+681 or more, depending on the positional relationship) is incident on the imaging lens 41 Configure the device (1).

데이터 처리 장치(50)는, 예를 들면 일반적인 데스크탑 PC(Personal Computer)이며, 포토마스크(10)의 결함 검사를 행하기 위한 결함 검사용 어플리케이션이 인스톨되어 있다. 데이터 처리 장치(50)는, 결함 검사용 어플리케이션을 기동하여, 고체 촬상 소자(42)로부터 출력되는 화상 신호에 기초하여 검사 화상(예를 들면 도 5의 (A)나 도 5의 (B)에 도시되는 화상)을 생성한다. 다음으로, 생성된 검사 화상과 소정의 레퍼런스 화상(패턴 얼룩이 존재하지 않는 이상적인 포토마스크(10)의 공간 주파수 스펙트럼으로서, 실질적으로 공간 주파수 성분(110)이 나타나 있지 않은 화상)을 비교하여 차분을 검출한다. 데이터 처리 장치(50)는, 검출된 차분에 기초하여 포토마스크(10)에 대한 패턴 얼룩의 유무를 판정한다. 구체적으로는, 데이터 처리 장치(50)는, 공간 주파수 성분(110)이 십자형 패턴(100)으로부터 분리되어 나타나 있을 때에는, 포토마스크(10)가 패턴 얼룩을 포함한다고 판정한다. 한편, 공간 주파수 성분(110)이 나타나 있지 않을 때(공간 주파수 성분(110)이 십자형 패턴(100)으로부터 분리되어 있지 않을 때)에는, 포토마스크(10)에 패턴 얼룩이 포함되지 않는다고 판정한다. 데이터 처리 장치(50)에 의한 판정 결과는, 디스플레이(60)에 표시된다.The data processing apparatus 50 is a general desktop PC (personal computer), for example, and the defect inspection application for performing the defect inspection of the photomask 10 is installed. The data processing apparatus 50 activates a defect inspection application, and based on the image signal output from the solid-state imaging element 42, the data processing apparatus 50 (for example, FIG. 5A or FIG. 5B). Image shown) is generated. Next, a difference is detected by comparing the generated inspection image with a predetermined reference image (an image in which the spatial frequency spectrum of the ideal photomask 10 in which the pattern spot does not exist is substantially free of the spatial frequency component 110) is detected. do. The data processing device 50 determines the presence or absence of pattern spots on the photomask 10 based on the detected difference. Specifically, the data processing apparatus 50 determines that the photomask 10 includes pattern irregularities when the spatial frequency component 110 is shown separated from the cross pattern 100. On the other hand, when the spatial frequency component 110 does not appear (when the spatial frequency component 110 is not separated from the cross pattern 100), it is determined that the pattern unevenness is not included in the photomask 10. The determination result by the data processing apparatus 50 is displayed on the display 60.

작업자는, 디스플레이(60)에 표시되는 판정 결과에 기초하여, 포토마스크(10)의 패턴 얼룩의 유무를 확실하게 파악할 수 있다. 포토마스크(10)에 대한 패턴 얼룩의 유무의 판정은, 예를 들면 포토마스크(10)의 유효 영역 전체의 주사가 완료된 시점, 혹은 패턴 얼룩이 검지된 시점에서 종료된다.The operator can reliably grasp the presence or absence of the pattern unevenness of the photomask 10 based on the determination result displayed on the display 60. The determination of the presence or absence of pattern spots on the photomask 10 is terminated, for example, when the scanning of the entire effective area of the photomask 10 is completed or when the pattern spots are detected.

본 실시 형태의 패턴 검사 장치(1)에 의하면, 종래와 같이 결함 종별을 고려하여 검사 조건(포커스의 조정 등)을 변경하여 결함 종별에 따른 검사를 반복하여 행할 필요가 없다. 검사 조건을 변경하지 않고 포토마스크(10)를 연속적으로 주사하여 검사할 수 있기 때문에, 검사 시간이 대폭 단축된다. 포토마스크(10)의 유효 영역 전체를 주사하여 패턴 얼룩이 없다고 판정된 경우에는, 포토마스크(10)의 품질 보증이 간이하게 또한 신속하게 얻어지게 된다. 이 경우는, 패턴 얼룩의 구체적 내용을 검사하지 않고 다음 공정으로 진행할 수 있어, 제조 효율의 향상에 이바지한다. 또한, 패턴 얼룩의 구체적 내용을 검사, 해석하기 위해, 예를 들면 결상 렌즈(41)에 의한 푸리에 변환상을 실상으로 변환하고, 변환된 실상을 촬영하여 해석하는 구성을 패턴 검사 장치(1)에 내장하여도 된다.According to the pattern inspection apparatus 1 of this embodiment, it is not necessary to change the inspection conditions (adjustment of focus, etc.) in consideration of the defect type and repeat the inspection according to the defect type as in the prior art. Since the photomask 10 can be scanned continuously for inspection without changing the inspection conditions, the inspection time is greatly shortened. When it is determined that there is no pattern unevenness by scanning the entire effective area of the photomask 10, the quality assurance of the photomask 10 can be obtained simply and quickly. In this case, it can advance to a next process, without examining the specific content of a pattern unevenness, and it contributes to the improvement of manufacturing efficiency. In addition, in order to inspect and analyze the specific content of a pattern unevenness, the pattern inspection apparatus 1 is equipped with the structure which converts the Fourier transform image by the imaging lens 41 into a real image, and photographs and analyzes the converted real image. It may be built in.

이와 같이, 본 실시 형태의 패턴 검사 장치(1)에 의하면, 패턴 얼룩의 유무를 간이하게 또한 신속하게 검사할 수 있기 때문에, 검사 시간이 대폭 단축되어 리드 타임면 등에서 유리하다. 또한, 본 실시 형태의 패턴 검사 장치(1)는, 저차 회절광의 노이즈를 제거하기 위한 공간 필터를 필수로 하지 않는 간이한 구성이므로, 설계 개발 시 또는 제조 시의 부담이 경감된다.Thus, according to the pattern inspection apparatus 1 of this embodiment, since the presence or absence of a pattern spot can be examined simply and quickly, an inspection time is drastically shortened and it is advantageous in terms of a lead time. Moreover, since the pattern inspection apparatus 1 of this embodiment is a simple structure which does not require a spatial filter for removing the noise of a low order diffraction light, the burden at the time of design development or manufacture is reduced.

이상이 본 발명의 실시 형태의 설명이다. 본 발명은, 상기의 구성에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 변형이 가능하다.The above is description of embodiment of this invention. The present invention is not limited to the above configuration, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

1 : 패턴 검사 장치
10 : 포토마스크
20 : 스테이지
30 : 조명 장치
40 : 촬상 장치
50 : 데이터 처리 장치
60 : 디스플레이1: pattern inspection device
10: photomask
20: stage
30: lighting device
40: imaging device
50: data processing unit
60: display

Claims

A pattern inspection method for inspecting a pattern unevenness of a photomask in which a repeating pattern composed of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate,
An irradiation step of irradiating the repeating pattern with a predetermined luminous flux,
A Fourier transform image detection step of detecting a Fourier transform image corresponding to the diffracted light generated by the irradiation of the repeating pattern by the luminous flux;
Pattern spot determination step of determining the presence or absence of pattern spots of the photomask based on the detected Fourier transform image
Including,
In the Fourier transform image detecting step, a Fourier transform image corresponding to a predetermined higher order diffraction light among the diffracted lights is formed such that the Fourier transform image corresponding to the pattern unevenness of the photomask and the Fourier transform image corresponding to the normal pattern are spatially separated. Detect
In the pattern spot determination step, the presence or absence of pattern spots is determined by the presence or absence of spatial frequency components resulting from pattern spots spatially separated from the Fourier transform image for the normal pattern.

The method of claim 1,
The high-order diffraction light is a pattern inspection method, characterized in that the absolute value of the order is 20 ~ 700.

A pattern inspection method for inspecting pattern unevenness of a photomask in which a repeating pattern formed of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate,
An irradiation step of irradiating the repeating pattern with a predetermined luminous flux,
A Fourier transform image detection step of detecting a Fourier transform image corresponding to diffracted light generated by the irradiation of the repeating pattern by the light beam through a predetermined optical system;
Pattern spot determination step of determining the presence or absence of pattern spots of the photomask based on the detected Fourier transform image
Including,
The wavelength of the light beam is defined as λm, the pitch of the unit pattern is defined as ωμm, the pitch of the unit pattern including the pattern unevenness is defined as ω'μm, and the focal length of the optical system is fmm. The resolution of the Fourier transform plane at which the Fourier transform image is detected is defined as pmm, and the angle formed by the nth diffraction light with respect to the zero diffraction light is defined as θ n deg. In the phase detection step, the n-th diffracted light satisfying the following conditions among the diffracted light,
f (tan (Δθn))> p
However, Δθn = sin ^-1 (nλ / ω) -sin ^-1 (nλ / ω ')
Detects a Fourier transform image corresponding to
In the pattern spot determination step, the presence or absence of pattern spots is determined by the presence or absence of spatial frequency components resulting from pattern spots spatially separated from the Fourier transform image for the normal pattern.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
In the case where the angle formed by the normal of the Fourier transform plane from which the Fourier transform image is detected and the optical axis of the illumination optical system that irradiates the luminous flux in the irradiation step is defined as θ i,
0 <θi <90
Pattern inspection method characterized in that to satisfy.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The light beam irradiated in the irradiation step is a parallel light beam having a short wavelength as at least spatially coherent.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
In the pattern spot determination step, the pattern check is characterized by comparing the Fourier transform image detected in the Fourier transform image detecting step with a predetermined reference image and determining the presence or absence of pattern spots in the photomask based on the comparison result. Way.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
If the inspection area that can be inspected at one time is narrower than the entire inspection target of the photomask,
While moving the photomask and continuously scanning the inspection region, each inspection step of the irradiation step, the Fourier transform image detection step, and the pattern spot determination step is performed on the inspection area, and the pattern stain of the photomask is performed. The pattern inspection method characterized by determining the presence or absence.

A photomask manufacturing method for forming a photomask by forming a predetermined mask pattern on a mask blank,
A method of manufacturing a photomask, comprising performing the pattern inspection method according to any one of claims 1 to 3 to determine the presence or absence of pattern irregularities of the photomask on which the mask pattern is formed.

The pattern transfer method of claim 8, wherein the mask pattern is transferred onto a transfer target substrate using a photomask manufactured by carrying out the photomask manufacturing method of claim 8.

A pattern inspection apparatus for inspecting a photomask pattern stain formed on a transparent substrate with a repeating pattern consisting of a periodic arrangement of unit patterns,
Irradiation means for irradiating the repeating pattern with a predetermined luminous flux;
Fourier transform image detection means for detecting a Fourier transform image corresponding to the diffracted light generated when the irradiation pattern is irradiated by the irradiation means;
Pattern spot determining means for determining the presence or absence of pattern spots of the photomask based on the detected Fourier transform image
Lt; / RTI &
The Fourier transform image detecting means includes a Fourier transform image corresponding to a predetermined higher order diffraction light among the diffracted light so that the Fourier transform image corresponding to the pattern unevenness of the photomask and the Fourier transform image corresponding to the normal pattern are spatially separated. Detect
And the pattern spot determining means determines the presence or absence of pattern spots according to the presence or absence of spatial frequency components resulting from pattern spots spatially separated from the Fourier transform image for the normal pattern.

The method of claim 10,
The high-order diffraction light is a pattern inspection apparatus, characterized in that the absolute value of the order is 20 ~ 700.

A pattern inspection apparatus for inspecting pattern unevenness of a photomask in which a repeating pattern composed of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate,
Irradiation means for irradiating the repeating pattern with a predetermined luminous flux;
Fourier transform image detection means for detecting a Fourier transform image corresponding to the diffracted light generated when the repeating pattern is irradiated by the irradiation means through a predetermined optical system;
Pattern spot determining means for determining the presence or absence of pattern spots of the photomask based on the detected Fourier transform image
Lt; / RTI &
The Fourier transform image detecting means defines the wavelength of the luminous flux as λm, defines the pitch of the unit pattern as ωμm, defines the pitch of the unit pattern including the pattern unevenness as ω'μm, The focal length of the optical system is defined as fmm, the resolution of the Fourier transform plane in which the Fourier transform image is detected is defined as pmm, and the angle formed by the nth order diffraction light with respect to the diffraction light of order 0 is? N, the diffracted light of the nth order that satisfies the following conditions among the diffracted light,
f (tan (Δθn))> p
However, Δθn = sin ^-1 (nλ / ω) -sin ^-1 (nλ / ω ')
Detects a Fourier transform image corresponding to
And the pattern spot determining means determines the presence or absence of pattern spots by the presence or absence of a spatial frequency component resulting from the pattern spots spatially separated from the Fourier transform image for the normal pattern.

The method according to any one of claims 10 to 12,
The said irradiation means has the illumination optical system for irradiating the said light beam,
When the angle between the normal of the Fourier transform plane where the Fourier transform image is detected and the optical axis of the illumination optical system is defined as θ i,
0 <θi <90
Pattern inspection apparatus, characterized in that to satisfy.

The method according to any one of claims 10 to 12,
The light beam is a pattern light inspection apparatus, characterized in that at least spatially coherent as a short wavelength parallel light beam.

The method according to any one of claims 10 to 12,
The pattern spot determining means compares a Fourier transform image detected by the Fourier transform image detecting means with a predetermined reference image and determines the presence or absence of pattern spots of the photomask based on a comparison result. Inspection device.

The method according to any one of claims 10 to 12,
If the inspection area that can be inspected at one time is narrower than the entire inspection target of the photomask,
And inspection region scanning means for continuously scanning the inspection region by moving the photomask.