KR101320183B1 - 패턴 결함 검사 방법, 패턴 결함 검사 장치, 포토마스크의 제조 방법, 및 표시 디바이스용 기판의 제조 방법 - Google Patents

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KR101320183B1 KR1020070060078A KR20070060078A KR101320183B1 KR 101320183 B1 KR101320183 B1 KR 101320183B1 KR 1020070060078 A KR1020070060078 A KR 1020070060078A KR 20070060078 A KR20070060078 A KR 20070060078A KR 101320183 B1 KR101320183 B1 KR 101320183B1
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가쯔히꼬 나까니시
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Abstract

본 발명의 과제는, 피검사체의 투명 기판 상에 형성된 반복 패턴에서의 결함을 양호하게 검출할 수 있는 것에 있다. 본 발명은, 투명 기판(52) 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴(51)이 형성된 포토마스크(50)의, 상기 반복 패턴(51)에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법으로서, 조명 장치(12)에 의해, 상기 반복 패턴(51)에 소정의 입사각으로 광을 조사하고, 상기 반복 패턴(51) 상의 소정의 관찰 영역(58)에서, 조사광에 의해 생기는 회절광을 관찰 장치(13)에 의해 관찰함으로써, 상기 반복 패턴(51)의 결함의 유무를 검사하고, 포토마스크(50)의 상기 관찰 영역(58) 이외의 적어도 일부분을 차광하여, 투명 기판(52) 내를 통과하는 미광이 관찰 영역(58) 내에 입사되지 않도록 한 것이다.
패턴 결함 검사 장치, 반복 패턴, 관찰 영역, 포토마스크, 투명 기판, 어퍼쳐, 회절광, 관찰 장치, 차광막, 입사광, 반사광

Description

패턴 결함 검사 방법, 패턴 결함 검사 장치, 포토마스크의 제조 방법, 및 표시 디바이스용 기판의 제조 방법{METHOD FOR INSPECTING PATTERN DEFECT, APPARATUS FOR INSPECTING PATTERN DEFECT, METHOD OF MANUFACTURING PHOTOMASK, AND METHOD OF MANUFACTURING SUBSTRATE FOR DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명에 따른 패턴 결함 검사 방법의 제1 실시 형태를 실시하기 위한 패턴 결함 검사 장치를 도시하는 개략 측면도.
도 2는 도 1의 패턴 결함 검사 장치에서, 입사광과 회절광과의 관계를 도시하는 개략 측면도.
도 3은 도 1 및 도 2에서의 포토마스크의 반복 패턴과, 이 반복 패턴으로부터의 회절광 등을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 1∼도 3의 포토마스크에서의 반복 패턴에 발생한 결함을 도시하는 도면으로, (A) 및 (B)가 좌표 위치 변동계의 결함, (C) 및 (D)가 치수 변동계의 결함을 각각 도시하는 개략도.
도 5는 관찰 영역의 최대 폭을 결정하기 위한 설명도.
도 6은 도 1, 도 9의 관찰 장치에서 관찰된 화상을 도시하는 도면으로, (A)가 도 1의 관찰 장치의 화상, (B)가 도 9의 관찰 장치의 화상을 각각 도시하는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 패턴 결함 검사 방법의 제2 실시 형태를 실시하기 위 한 패턴 결함 검사 장치를 도시하는 개략 측면도.
도 8은 도 7에 이용된 퀼러 조명을 설명하기 위한 광로도.
도 9는 종래의 패턴 결함 검사 장치를 도시하는 개략 측면도.
도 10은 투명 기판에 입사한 광이 투명 기판의 이측에서 반사되는 모습을 도시하는 개략 측면도.
도 11은 포토마스크에 입사한 광이 투명 기판의 이면에서 반사되는 모습을 도시하는 개략 측면도로서, (a)는 종래와 같이 입사각이 작은 경우의 모습을, (b)는 본 실시 형태에 따라서 입사각이 설정된 경우의 모습을 각각 도시하고 있는 도면.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치, 관찰 장치, 및 포토마스크의 배치를 도시하는 개략도로서, (a)는 포토마스크의 표면측으로부터 광을 조사하여 그 반사광을 수광하는 모습을 도시하고, (b)는 포토마스크의 이면측으로부터 광을 조사하여 그 반사광을 수광하는 모습을 도시하고, (c)는 포토마스크의 이면측으로부터 광을 조사하여 그 투과광을 수광하는 모습을 도시하고, (d)는 포토마스크의 표면측으로부터 광을 조사하여 그 투과광을 수광하는 모습을 도시하고 있는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 패턴 결함 검사 장치
11 : 스테이지
12 : 조명 장치
13 : 관찰 장치
14 : 수광 광학계
15 : 어퍼쳐
50 : 포토마스크
51 : 반복 패턴
52 : 투명 기판
55 : 차광막
[특허 문헌1] 일본 특개평 9-329555호 공보
본 발명은, 피검사체에서의 반복 패턴의 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법, 패턴 결함 검사 장치, 이 패턴 결함 검사를 실시하여 포토마스크 제품을 제조하는 포토마스크의 제조 방법, 및 이 포토마스크 제품을 이용하여 표시 디바이스용 기판을 제조하는 표시 디바이스용 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
피검사체로서의 디바이스용 기판, 혹은, 이 디바이스용 기판을 제조하기 위한 포토마스크 제품(이하, 간단하게 포토마스크라고도 함)에서는, 표면에 형성된 패턴의 결함을 검사할 필요가 있다. 이 패턴의 결함에는, 규칙적으로 배열한 패턴에, 의도하지 않게 발생한 상이한 규칙성을 갖는 에러가 포함된다. 이것은 불균일 결함으로도 불리며, 제조 공정 등에서 어떠한 원인에 의해 발생한다.
특히, 표시 디바이스용 기판에서 상기 결함이 존재하면 표시 불균일이 발생하여, 표시 디바이스의 성능 저하로 이어질 우려가 있다. 이 표시 디바이스용 기판을 제조할 때에 이용되는 포토마스크에서도, 포토마스크의 패턴에 결함이 발생하면, 그 결함이 표시 디바이스용 기판의 패턴에 전사되기 때문에, 표시 디바이스의 성능이 저하될 우려가 있다.
전술한 바와 같은 표시 디바이스용 기판의 패턴이나 포토마스크의 패턴에서의 결함은, 통상 미세한 결함이 규칙적으로 배열된 것으로, 개개의 패턴의 형상 검사에서는 검출할 수 없는 경우가 많지만, 영역 전체로서 보았을 때에 다른 부분과 상이한 상태로 되게 되는 것이다. 그 때문에, 이 결함 검사는, 눈으로 보는 것에 의한 사광(斜光) 검사 등의 외관 검사에 의해 주로 실시되고 있다.
그러나, 이 눈으로 보는 것에 의한 검사는, 작업자에 의해 검사 결과에 변동이 발생한다고 하는 문제가 있기 때문에, 결함 검사 장치의 자동화가 요망되었다.
눈으로 보는 것에 의한 사광 검사를 자동화한 장치로서는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼로부터 제조되는 반도체 디바이스용 기판의 매크로 검사 장치가 그 하나이다. 예를 들면, 특허 문헌1에는, 반도체 웨이퍼의 표면에 형성되는 주기적 구조(반복 패턴)에 원하는 파장의 광을 조사하는 광원과, 기판의 표면으로부터의 회절광을 수광하는 카메라와, 이 카메라에 의해 촬영한 화상 데이터와 무결함의 기준 데이터를 비교함으로써 결함을 검출하기 위한 검출 수단을 갖는 장치가 개시되어 있다. 이 매크로 검사 장치는, 초점의 오프셋, 웨이퍼의 하면에 먼지(입자)가 존재하여 웨이퍼 상하 위치가 변동되는 것에 의한 디포커스, 웨이퍼의 현상/에칭/박 리 공정에서의 과오 등에 기인하는 반도체 웨이퍼 표면의 주기적 구조에서의 결함을, 웨이퍼 전체면을 단일 시야에 넣고 검사한다고 하는 것이다.
그러나, 특허 문헌1에서의 피검사체는 투명체가 아니다. 도 9에 도시한 바와 같이, 투명 기판(101) 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴(102)이 형성된 포토마스크(100)에서, 상기 반복 패턴(102)에 조명 장치(91)에 의해 광을 조사하여, 반복 패턴(102) 상의 관찰 영역(103)으로부터 생기는 회절광을 관찰 장치(92)가 관찰함으로써, 상기 반복 패턴(102)에 생긴 결함을 검사하는 경우에는, 이하와 같은 과제가 있다.
즉, 투명 기판(101)의 주변측의 표면(101A)에서, 반복 패턴(102)이나 차광막(104)이 형성되어 있지 않은 간극 L로부터 투명 기판(101) 내에 광이 입사되면, 이 광은, 투명 기판(101)의 이면(101B)에서 반사되어 관찰 영역(103) 내에 입사되는 경우가 있다. 이러한 광은, 투과광 양이 크므로, 관찰 영역(103) 내에 입사되면 미광으로 되어, 관찰 장치(92)의 촬상 장치(예를 들면 CCD(Charge Coupled Device) 카메라)에 그림자(105)(도 6의 (B))로 되어 찍혀, 회절광의 산란으로서 인식되게 된다.
이와 같이, 반복 패턴(102) 상에 설정된 관찰 영역(103)으로부터의 회절광에 기초하여, 그 반복 패턴(102)의 결함을 검사하는 경우에는, 상기 미광이 문제점을 발생시키게 되어, 반복 패턴(102)에 생기는 결함을 양호하게 검출할 수 없을 우려가 있다.
특히, 반복 패턴(102)의 외측(포토마스크(100)의 외주)이며 반복 패턴(102)에 근접하는 영역에는, 반복 패턴(102)과는 다른 규칙성을 갖는 패턴(104')(예를 들면, 얼라인먼트 마크, 제품 식별 마크 등)이 존재한다. 그 때문에, 관찰 영역(103)이 반복 패턴(102)의 외주에 가까운 경우에는, 반복 패턴(102)으로부터의 반사광(또는 포토마스크의 투과광으로써 검사하는 경우에는 투과광)뿐만 아니라, 서로 다른 규칙성을 갖는 패턴(104')(얼라인먼트 마크, 제품 식별 마크 등)으로부터의 반사광(또는 투과광)도 관찰 장치(92)에 의해 동시에 수광되게 되어, 잘못된 결함 검사 결과를 얻기 쉬워진다. 또한, 관찰 영역(103) 내에 입사한 조명 장치(91)로부터의 조명광이, 투명 기판(101)의 이면(광이 입사하는 주면과는 반대측의 투명 기판(101)의 주면)에서 반사되어, 관찰 영역(103) 내에서 관찰하고자 하는 촬상 화상에 겹쳐져, 이것이 결함의 존재를 시사하는 회절광의 산란으로 오인식되는 경우도 있다.
본 발명의 목적은, 전술한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 피검사체의 투명 기판 상에 형성된 반복 패턴에서의 결함을 양호하게 검출할 수 있는 패턴 결함 검사 방법, 패턴 결함 검사 장치, 이 패턴 결함 검사 방법을 실시하는 포토마스크 제품의 제조 방법, 및 이 포토마스크 제품을 이용하여 표시 디바이스용 기판을 제조하는 표시 디바이스용 기판의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
청구항 1에 기재된 발명에 따른 패턴 결함 검사 방법은, 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법에 있어서, 조명 수단에 의해, 상기 반복 패턴에 소정의 입사각 θi로 광을 조사하고, 상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 조사광에 의해 생기는 회절광을 관찰 수단에 의해 관찰함으로써, 상기 반복 패턴의 결함의 유무를 검사하고, 상기 피검사체의 상기 관찰 영역 이외의 적어도 일부분을 차광한다.
청구항 2에 기재된 발명에 따른 패턴 결함 검사 방법은, 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법에 있어서, 조명 수단에 의해, 상기 반복 패턴에 소정의 입사각 θi로 광을 조사하고, 상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 조사광에 의해 생기는 회절광을 관찰 수단에 의해 관찰함으로써, 상기 반복 패턴의 결함의 유무를 검사하고, 상기 피검사체의 상기 관찰 영역 이외의 부분에의 조사를 제한하도록 조사광의 조사 영역을 제어한다.
청구항 3에 기재된 발명에 따른 패턴 결함 검사 방법은, 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법으로서,
조명 수단에 의해, 상기 반복 패턴에 소정의 입사각 θi로 광을 조사하고,
상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 조사광에 의해 생기는 회절광을 관찰 수단에 의해 관찰함으로써, 상기 반복 패턴의 결함의 유무를 검사하고,
상기 투명 기판의 상기 관찰 영역의 이면에 의한 반사광이 해당 관찰 영역에 입사하지 않도록, 상기 투명 기판의 두께를 T, 상기 관찰 영역의 최대 폭을 W, 상 기 투명 기판의 굴절율을 n으로 할 때, 이하의 수학식 A를 만족시키도록, 관찰 영역의 최대 폭 W를 설정한다.
[수학식 A]
Figure 112007044353572-pat00001
청구항 4에 기재된 발명에 따른 패턴 결함 검사 방법은, 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법에 있어서, 조명 수단에 의해, 상기 반복 패턴에 소정의 입사각 θi로 광을 조사하고, 상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 조사광에 의해 생기는 회절광을 관찰 수단에 의해 관찰함으로써, 상기 반복 패턴의 결함의 유무를 검사하고, 상기 투명 기판의 상기 관찰 영역의 이면에 의한 반사광이 해당 관찰 영역에 입사하지 않도록, 상기 투명 기판의 두께를 T, 상기 관찰 영역의 최대 폭을 W, 상기 투명 기판의 굴절율을 n으로 할 때, 이하의 수학식 A를 만족시키도록, 관찰 영역의 최대 폭 W를 설정하고, 상기 피검사체의 상기 관찰 영역 이외의 적어도 일부분을 차광한다.
[수학식 A]
Figure 112007044353572-pat00002
청구항 5에 기재된 발명에 따른 패턴 결함 검사 방법은, 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법에 있어서, 조명 수단에 의해, 상기 반복 패턴에 소정의 입사각 θi로 광을 조사하고, 상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 조사광에 의해 생기는 회절광을 관찰 수단에 의해 관찰함으로써, 상기 반복 패턴의 결함의 유무를 검사하고, 상기 투명 기판의 상기 관찰 영역의 이면에 의한 반사광이 해당 관찰 영역에 입사하지 않도록, 상기 투명 기판의 두께를 T, 상기 관찰 영역의 최대 폭을 W, 상기 투명 기판의 굴절율을 n으로 할 때, 이하의 수학식 A를 만족시키도록, 관찰 영역의 최대 폭 W를 설정하고, 상기 피검사체의 상기 관찰 영역 이외의 부분에의 조사를 제한하도록 조사광의 조사 영역을 제어한다.
[수학식 A]
Figure 112007044353572-pat00003
청구항 6에 기재된 발명에 따른 패턴 결함 검사 방법은, 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법에 있어서, 퀼러 조명을 이용한 조명 수단에 의해, 상기 반복 패턴에 소정의 입사각 θi로 광을 조사하고, 상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 조사광에 의해 생기는 회절광을 관찰 수단에 의해 관찰함으로써, 상기 반복 패턴의 결함의 유무를 검사하고, 상기 퀼러 조명을 이용하여, 어퍼쳐상을 상기 피검사체의 표면에 형성함으로써, 상기 피검사체의 상기 관찰 영역 이외의 부분에의 조사를 제한하도록 조사광의 조사 영역을 제어한다.
청구항 7에 기재된 발명에 따른 패턴 결함 검사 방법은, 투명 기판 상에, 단 위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법으로서, 조명 수단에 의해, 상기 반복 패턴에 소정의 입사각 θi로 광을 조사하고, 상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 그 조사광에 의해 생기는 반사광 또는 투과광을 수광 수단에 의해 수광하고, 그 수광한 광을 관찰함으로써, 상기 반복 패턴의 결함의 유무를 검사하고, 상기 투명 기판의 두께를 T, 상기 관찰 영역의 최대 폭을 W, 상기 투명 기판의 굴절율을 n으로 하고, 상기 피검사체의 피조명 영역에서, 그 조사광의 입사측에서의 그 관찰 영역 밖의 조사 폭을 D로 할 때, 하기 수학식 B를 만족시키는 입사각 θi로 광을 조사한다.
[수학식 B]
Figure 112007044353572-pat00004
청구항 8에 기재된 발명에 따른 패턴 결함 검사 장치는, 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 장치로서, 상기 피검사체를 재치하는 재치대와, 상기 재치대에 재치된 피검사체 상의 상기 반복 패턴에, 소정의 입사각 θi로 광을 조사하는 조명 수단과, 상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 그 조사광에 의해 생기는 반사광 또는 투과광을 수광 수단에 의해 수광하는 관찰 수단 과, 그 수광 수단에 의해 수광된 광을 해석하는 해석 수단과, 상기 투명 기판의 상기 관찰 영역의 이면에 의한 반사광이 해당 관찰 영역에 입사하지 않도록, 상기 투명 기판의 두께를 T, 상기 관찰 영역의 최대 폭을 W, 상기 투명 기판의 굴절율을 n으로 할 때, 이하의 수학식 A를 만족시키도록, 상기 피검사체의 상기 관찰 영역 이외의 적어도 일부분을 차광하는 차광 수단을 갖는다.
[수학식 A]
Figure 112007044353572-pat00005
청구항 9에 기재된 발명에 따른 패턴 결함 검사 장치는, 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 장치로서, 상기 피검사체를 재치하는 재치대와, 상기 재치대에 재치된 피검사체 상의 상기 반복 패턴에, 소정의 입사각 θi로 광을 조사하는 조명 수단과, 상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 그 조사광에 의해 생기는 반사광 또는 투과광을 수광 수단에 의해 수광하는 관찰 수단과, 그 수광 수단에 의해 수광된 광을 해석하는 해석 수단을 갖고, 상기 조명 수단은, 상기 투명 기판의 상기 관찰 영역의 이면에 의한 반사광이 해당 관찰 영역에입사하지 않도록, 상기 투명 기판의 두께를 T, 상기 관찰 영역의 최대 폭을 W, 상기 투명 기판의 굴절율을 n으로 할 때, 이하의 수학식 A를 만족시키도록, 조사광의 조사 영역을 제한한다.
[수학식 A]
Figure 112007044353572-pat00006
청구항 10에 기개된 발명에 따른 패턴 결함 검사 장치는, 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 장치로서, 상기 피검사체를 재치하는 재치대와, 상기 재치대에 재치된 피검사체 상의 상기 반복 패턴에, 소정의 입사각 θi로 광을 조사하는 조명 수단과, 상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 그 조사광에 의해 생기는 반사광 또는 투과광을 수광 수단에 의해 수광하는 관찰 수단과, 그 수광 수단에 의해 수광된 광을 해석하는 해석 수단을 갖고, 상기 조명 수단은, 상기 투명 기판의 두께를 T, 상기 관찰 영역의 최대 폭을 W, 상기 투명 기판의 굴절율을 n으로 하고, 상기 피검사체의 피조명 영역에서, 그 조사광의 입사측에서의 그 관찰 영역 밖의 조사 폭을 D로 할 때, 하기 수학식 B를 만족시키는 입사각 θi로 광을 조사한다.
[수학식 B]
Figure 112007044353572-pat00007
청구항 11에 기재된 발명에 따른 패턴 결함 검사 장치는, 청구항 10에 기재된 패턴 결함 검사 장치에서, 상기 투명 기판의 두께 T가 5㎜ 이상 25㎜ 이하일 때, 상기 관찰 영역의 최대 폭 W를 1㎜ 이상 50㎜ 이하의 범위로 한다.
청구항 12에 기재된 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법은, 피검사체가 포토마스크이며, 청구항 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 패턴 결함 검사 방법을 실시하는 검사 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 13에 기재된 발명에 따른 표시 디바이스용 기판의 제조 방법은, 청구항 12에 기재된 포토마스크의 제조 방법에 의한 포토마스크를 이용하여 화소 패턴을 형성하여, 표시 디바이스용 기판을 제조하는 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 피검사체의 투명 기판 상의 반복 패턴에 관찰 영역을 설정하고, 이 관찰 영역에서, 조사광에 의해 생기는 회절광을 관찰함으로써 반복 패턴의 결함을 검사할 때에, 투명 기판의 상기 관찰 영역 이외의 적어도 일부분을 차광하기 때문에, 투명 기판 내를 통과하는 미광이 관찰 영역에 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 미광에 의해 생기는 결함 검사의 문제점을 해소할 수 있어, 반복 패턴에 생기는 결함을 양호하게 검출할 수 있다.
청구항 2 또는 6에 기재된 발명에 따르면, 피검사체의 투명 기판 상의 반복 패턴에 관찰 영역을 설정하고, 이 관찰 영역에서, 조사광에 의해 생기는 회절광을 관찰함으로써 반복 패턴의 결함을 검사할 때에, 피검사체의 상기 관찰 영역 이외의 부분에의 조사를 제한하도록 조사광의 조사 영역을 제어하기 때문에, 이 경우에도, 투명 기판 내를 통과하는 미광이 관찰 영역에 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 미광에 의해 생기는 결함 검사의 문제점을 해소할 수 있어, 반복 패턴에 생 기는 결함을 양호하게 검출할 수 있다.
청구항 3 내지 5, 청구항 8, 청구항 9에 기재된 발명에 따르면, 관찰 영역의 최대 폭 W가 수학식 A를 만족시키도록 설정되어, 투명 기판의 관찰 영역의 이면에 의한 반사광이 해당 관찰 영역에 입사하지 않도록 설정되어 있다. 이 때문에, 관찰 영역에 조사된 조사광에 의해서도, 그 관찰 영역에 미광이 입사되지 않아, 반복 패턴에 생기는 결함을 양호하게 검출할 수 있다.
청구항 7, 청구항 10, 및 청구항 11에 기재된 발명에 따르면, 입사각 θi가 수학식 B를 만족시키도록 설정되어, 투명 기판의 관찰 영역의 이면에 의한 반사광이 해당 관찰 영역에 입사하지 않도록 구성되어 있다. 이 때문에, 반복 패턴에 생기는 결함을 양호하게 검출할 수 있다.
청구항 12에 기재된 발명에 따르면, 청구항 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 패턴 결함 검사 방법을 실시하는 검사 공정을 포함하는 제조 공정에 의해 포토마스크가 제조되기 때문에, 이 포토마스크에서의 반복 패턴의 결함을 양호하게 검출할 수 있다.
청구항 13에 기재된 발명에 따르면, 청구항 12에 기재된 포토마스크의 제조 방법에 의한 포토마스크를 이용하여 화소 패턴을 형성하여, 표시 디바이스용 기판을 제조하기 때문에, 이 표시 디바이스용 기판의 품질을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를, 도면에 기초하여 설명한다.
[A] 제1 실시 형태(도 1∼도 6)
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도 1은 본 발명에 따른 패턴 결함 검사 방법에서의 제1 실시 형태를 실시하기 위한 패턴 결함 검사 장치를 도시하는 개략 측면도이다. 도 2는 도 1의 패턴 결함 검사 장치에서 입사광과 회절광의 관계를 도시하는 개략 측면도이다.
이들 도 1 및 도 2에 도시하는 패턴 결함 검사 장치(10)는, 피검사체로서의 포토마스크(50)의 표면에 형성된 반복 패턴(51)에 발생한 결함을 검사하는 것으로, 피검사체를 재치하는 재치대로서의 스테이지(11), 조명 수단으로서의 조명 장치(12), 관찰 수단으로서의 관찰 장치(13), 이 관찰 장치(13)에 구비된 수광 수단으로서의 수광 광학계(14), 차광 수단으로서의 어퍼쳐(15)를 갖고 구성된다. 또한, 이 어퍼쳐(15)는 필요에 따라서 설치된다.
여기서, 포토마스크(50)는, 예를 들면 액정 표시 장치(특히 Flat Panel Display : FPD), 플라즈마 표시 장치, EL(Electro Luminescence) 표시 장치, LED(Light Emitting Diode) 표시 장치, DMD(Digital Micromirror Device) 표시 장치 등의 표시 디바이스용 기판을 제조할 때에 이용되는 노광용 마스크이다.
다음으로, 피검사체인 포토마스크(50)에 대해서 설명한다. 이 포토마스크(50)는, 통상적으로, 합성 석영 글래스 기판 등의 투명 기판 상에 크롬막 등의 차광막이 형성되고, 이 차광막이 원하는 패턴으로 되도록 부분적으로 제거되어 차광막 패턴이 형성된 것이다. 본 실시 형태에서 검사되는 포토마스크(50)는, 단위 패턴(53)이 규칙적으로 배열되어 구성된 반복 패턴(51)이, 투명 기판(52)의 표 면(52A)의 주요 부분에 형성되어 있다. 또한, 투명 기판(52)의 표면(52A)의 주변부분에는, 반복 패턴(51)의 외측으로서 입사광측에 소정의 간극 L을 두고 차광막(55)이 형성되어 있다. 또한, 차광막(55) 이외에도, 상기 반복 패턴(51) 이외의 패턴(55')(반복 패턴(51)과는 다른 규칙성을 갖는 패턴)이, 반복 패턴(51)의 외측에 형성되어 있는 경우가 있다. 예를 들면, 얼라인먼트 마크나 제품 식별 마크 등이 그것에 포함된다.
일반적으로, 이러한 포토마스크(50)의 제조 방법으로서는, 우선, 투명 기판 상에 차광막을 형성하고, 이 차광막 상에 레지스트막을 형성한다. 다음으로, 이 레지스트막에 묘화기에서의 레이저의 빔을 조사하여 묘화를 실시하고, 소정의 패턴을 노광한다. 다음으로, 묘화부 또는 비묘화부를 선택적으로 제거하여 레지스트 패턴을 형성한다. 그 후, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막을 에칭하여, 이 차광막에 반복 패턴(차광막 패턴)(51)을 형성하고, 마지막으로, 잔존 레지스트를 제거하여 포토마스크(50)를 제조한다.
전술한 제조 공정에서는, 레이저의 빔의 주사에 의해, 레지스트막에 직접 묘화를 실시할 때에, 스캔 주사 정밀도나, 빔의 직경이나 스캔 폭에 의존하여 생기는 이음매 등에 기인하여, 묘화 불량에 의한 에러가 묘화 단위마다 주기적으로 발생하는 경우가 있고, 이것이 반복 패턴(51)에서의 상기 결함 발생의 한 원인으로 되고 있다. 그 밖에, 다양한 원인으로 규칙성이 있는 패턴 결함이 생기는 경우가 있다.
이 결함의 일례를 도 4에 도시한다. 이 도 4에서는, 결함 영역을 부호 54로 나타낸다. 도 4의 (A)는 빔에 의한 묘화의 이음매에 위치 어긋남이 발생함으로써, 반복 패턴(51)에서의 단위 패턴(53)의 간격이 부분적으로 서로 달라지게 되는 것에 의한 결함을 도시한다. 도 4의 (B)는, 동일하게, 빔에 의한 묘화의 이음매에 위치 어긋남이 발생함으로써, 반복 패턴(51)에서의 단위 패턴(53)의 위치가, 다른 단위 패턴(53)에 대하여 어긋나게 되는 것에 의한 결함을 나타낸다. 이들 도 4의 (A) 및 (B)에 도시하는 결함을 좌표 위치 변동계의 결함이라고 한다. 또한, 도 4의 (C) 및 (D)는, 묘화기의 빔 강도가 변동되는 것 등에 의해, 반복 패턴(51)의 단위 패턴(53)이 부분적으로 가늘게 되거나, 굵어지는 결함이며, 이들 결함을 치수 변동계의 결함이라고 한다. 그 밖에도, 반복 패턴(51)의 단위 패턴(53) 중 소정 부분의 것에 마찬가지의 형상 결함이 생긴 경우 등도, 본 발명의 대상으로 하는 결함에 포함된다.
그런데, 도 1 및 도 2에 도시하는 패턴 결함 검사 장치(10)에서의 상기 스테이지(11)는, 포토마스크(50)를 지지하는 지지면을 구비한 대이다. 이 스테이지(11)는, X방향 및 Y방향으로 이동 가능한 X-Y 스테이지로 함으로써, 포토마스크(50)의 관찰 영역(58)(후술)을 소정 위치에 설정할 수 있다.
상기 조명 장치(12)는, 고휘도(조도가 300000Lx 이상)이며, 평행성이 높은 (평행도가 2°이내) 광원을 이용한다. 이러한 조건을 만족시킬 수 있는 광원으로서는, 초고압 수은 램프, 크세논 램프, 메탈하라이드 램프가 바람직하다.
이 조명 장치(12)는, 스테이지(11)의 상방에 배치된다. 이 조명 장치(12)는, 스테이지(11)의 지지면에 지지된 포토마스크(50)의 표면의, 단위 패턴(53)이 규칙적으로 배열된 반복 패턴(51)에 경사 상방으로부터 원하는 입사각 θi로 광을 조사한다. 이 조사광의 조사에 의해, 반복 패턴(51)으로부터 회절광이 생긴다.
상기 관찰 장치(13)는, 예를 들면 대물 렌즈를 구비한 CCD 카메라를 촬상 장치로서 이용할 수 있으며, 스테이지(11)에서의 지지면에 대하여 수직 방향으로 대향하는 위치에, 또는 지지면에 대하여 소정 각도로 대향하는 위치에 배치된다. 관찰 장치(13)는, 포토마스크(50)의 반복 패턴(51) 상에 설정된 관찰 영역(58)에서, 수광 광학계(14)에서 수광된, 포토마스크(50)에서 반사된 광의 회절광을 수광하고, CCD 카메라에 화상 정보로서 공급한다. 수광 광학계(14)를 구비한 관찰 장치(13)가, 스테이지(11)에서의 지지면에 대하여 수직 방향으로 대향하는 위치에 배치되는 경우에는, 비스듬하게 배치됨으로써 수광 광학계(14)의 대물 렌즈와 포토마스크(50)와의 거리가 균일하게 되지 않아, 면 내에서 원근감이 생겨, 원래 균일한 치수의 반복 패턴상이 불균일하게 되거나, 면 내에서 포커스가 어긋난다고 하는 문제를 저감할 수 있다.
상기 관찰 장치(13)는, 포토마스크(50)에서 반사된 광의 회절광 중，0차보다도 절대값이 큰 차수의 회절광을 수광한다. 여기서, 반복 패턴(51)을 구비한 포토마스크(50)에 조사되는 조사광(입사광)과, 반복 패턴(51)으로부터의 회절광 사이에는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 반복 패턴(51)의 피치를 d, 입사각을 θi, 차수가 n인 n차 회절광의 회절각을 θn, 입사광의 파장을 λ로 하였을 때, 다음 수학식 C가 성립한다.
[수학식 C]
Figure 112007044353572-pat00008
0차 회절광(직접광)은, 미세한 결함 정보가 상대적으로 매우 적고, 0차보다도 절대값이 큰 차수의 회절광일수록 미세한 결함 정보가 상대적으로 많이 포함되기 때문에, 미세 결함 정보를 얻기 위해서는, 전술과 같이, 0차 회절광보다도 절대값이 큰 차수의 회절광(n차 회절광)을 관찰 장치(13)가 수광할 필요가 있다. 또한, 회절 차수 n은, 반복 패턴(51)의 피치 d에도 관계하여 결정할 수 있다. 따라서, 수학식 C로부터, 반복 패턴(51)의 소정의 피치 d에 대하여, 관찰 장치(13)가 소정의 n차 회절광을 수광하기 위해서, n차 회절광의 방향(n차 회절각 θn)이나 입사광의 파장 λ, 입사각 θi를 적절히 변경할 수 있다. 또한 후술하는 바와 같이, 수학식 B에 의해 입사각 θi를 결정할 수 있다.
또한, 관찰 장치(13)가 CCD 카메라 등의 카메라를 촬상 장치로서 이용함으로써, 이 CCD 카메라로부터 취득된 화상을 표시 화면에 표시시킬 수 있으며, 또한, 그 화상을 화상 데이터로서 해석 장치(도시 생략)에 의해 해석시킬 수 있다. 이 CCD 카메라는, 2차원의 화상을 촬영하는 에리어 카메라이다. 또한, 이 관찰 장치(13)에 접안 렌즈를 장비하여도 된다.
관찰 장치(13)에서 얻어진 화상 데이터는, 도시하지 않은 해석 장치에 송신된다. 이 해석 장치는, 관찰 장치(13)로부터의 화상 데이터 그 자체에 임계값을 설정하거나 하여, 포토마스크(50)에서의 반복 패턴(51)의 결함을 현재화하여 검사 한다.
상기 어퍼쳐(15)는, 포토마스크(50)에서, 관찰 영역(58) 이외의 적어도 일부를 차광하는 것이다. 특히, 관찰 영역(58)이 반복 패턴(51)의 주변 영역에 있고, 조명 장치(12)로부터 조사된 조사광이 반복 패턴(51)과 차광막(55)의 간극 L에 입사되어 있는 경우에, 상기 어퍼쳐(15)는, 이 간극 L의 부분을 덮어, 이 간극 L의 부분에 입사되는 광을 차광한다. 이 경우, 어퍼쳐(15)는, 포토마스크(50)의 반복 패턴(51) 및 차광막(55)의 표면에 매우 가까운 위치, 예를 들면 반복 패턴(51) 및 차광막(55)의 표면으로부터 약 1㎜ 이내의 위치에 설치된다.
어퍼쳐(15)가 존재하지 않는 경우, 또는, 존재해도 피검사체 상의 피조명 영역이 큰 경우에는, 상기 간극 L에 대응하는 표면(52A)으로부터 투명 기판(52) 내에 입사되어 그 투명 기판(52)의 이면(52B)에서 반사된 광은, 배경 기술에서 설명한 바와 같이, 관찰 영역(58) 내에 입사되면 미광으로 되는 경우가 있다. 이 미광은, 관찰 장치(13)에서 촬상 장치에 그림자(105)로 되어 찍혀(도 6의 (B)), 회절광의 산란으로서 인식되어, 회절광에 기초하는 반복 패턴(51)의 결함 검사에 문제점을 발생시키게 된다. 이에 대하여, 전술한 바와 같이 어퍼쳐(15)를 존재시킴으로써, 반복 패턴(51)과 차광막(55)의 간극 L의 부분으로부터 투명 기판(52) 내에 입사되는 광이 존재하지 않게 되므로, 관찰 장치(13)에서의 촬상 장치에는 그림자(105)가 발생하지 않고 균일하게 되어(도 6의 (A)), 반복 패턴(51)의 결함 검사에 문제점이 발생하는 것이 회피된다.
또한, 상기 관찰 영역(58)에 입사된 조사광이, 투명 기판(52)에서의 관찰 영 역(58)에 대응하는 이면(52B)에서 반사되고, 이 반사광이 상기 관찰 영역(58)에 입사되지 않도록, 이 관찰 영역(58)의 최대 폭 W는, 하기의 수학식 A를 만족시키도록 설정된다. 여기서, 상기 수학식 A 내에서의 T는 투명 기판(52)의 두께이고, n은 투명 기판(52)의 굴절율이며, θi는 투명 기판(52)에의 조사광의 입사각이다.
[수학식 A]
Figure 112007044353572-pat00009
따라서, 이 수학식 A를 만족시키도록 관찰 영역(58)의 최대 폭 W를 설정함으로써, 관찰 영역(58)에 입사된 조사광에 의해서도, 관찰 영역(58)에 미광이 생기는 것이 회피된다.
상기 수학식 A는 다음과 같이 하여 구한다. 도 5에서, 투명 기판(52)의 표면(52A)에서의 점 A0에 입사한 광이 굴절각 θr로 굴절하여 투명 기판(52) 내로 진행하여, 이 투명 기판(52)의 이면(52B)에서의 점 A1에서 반사된 것으로 한다. 이 반사광이 관찰 영역(58)의 최대 폭 W 내에 입사하지 않기 위한 조건은, 점 A0, 점 A1간의 거리를 r로 하면,
Figure 112007044353572-pat00010
또한, 이 때 투명 기판(52)의 두께 T는,
Figure 112007044353572-pat00011
굴절율 n의 투명 기판(52)에 광을 입사하였을 때의 입사각 θi와 굴절각 θr과의 관계식은,
Figure 112007044353572-pat00012
상기 수학식 1 및 2로부터,
Figure 112007044353572-pat00013
수학식 3으로부터
[수학식 A]
Figure 112007044353572-pat00014
이 수학식 A에서, 입사각 θi는, 0≤θi≤90°이다. 또한, 상기 수학식 A에서 θi=45°, n=1.46(합성 석영 글래스)으로 하면,
W≤1.107·T
로 되어, 관찰 영역(58)의 최대 폭 W는, 투명 기판(52)의 두께 T에 비례하고 있는 것을 알 수 있다.
이하, 포토마스크(50)의 제조 공정을 설명한다.
이 포토마스크(50)의 제조 공정은, 마스크 블랭크 제조 공정, 레지스트 패턴 형성 공정, 마스크 패턴 형성 공정, 및 패턴 결함 검사 공정을 순차적으로 실시하는 것이다.
상기 마스크 블랭크 제조 공정은, 투명 기판(52)의 표면에 차광막 등의 박막을 형성하고, 이 박막 상에 레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성한다. 이에 의해, 적층 구조의 마스크 블랭크를 제조한다. 상기 레지스트 패턴 형성 공정은, 마스크 블랭크의 레지스트막에 묘화기에 의해, 예를 들면 레이저 빔을 조사하여, 래스터 묘화 방식 등 임의의 묘화 방식을 이용하여 묘화하고, 그 레지스트막에 소정의 패턴을 노광하고, 현상하여 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 마스크 패턴 형성 공정은, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 박막을 에칭하여, 이 박막에 반복 패턴(51)을 형성한다.
상기 패턴 결함 검사 공정은, 반복 패턴(51)의 형성 후에, 도 1 및 도 2의 패턴 결함 검사 장치(10)를 이용하여, 포토마스크(50)의 반복 패턴(51)에서의 임의의 위치에 관찰 영역(58)을 설정하고, 이 관찰 영역(58)에 조명 장치(12)로부터 조사광을 조사한다. 특히, 관찰 영역(58)이 반복 패턴(51)의 주변 부분에 위치하는 경우에는, 반복 패턴(51)과 차광막(55)의 간극 L을 덮도록 어퍼쳐(15)를 배치하여, 상기 간극 L에 대응하는 투명 기판(52)의 표면(52A)에 조사광이 조사되지 않도록 한다. 이 상태에서, 반복 패턴(51)의 관찰 영역(58)으로부터 생기는 회절광을 관찰 장치(13)가 수광함으로써, 이 관찰 영역(58)에서의 반복 패턴(51)의 결함을 검출한다. 반복 패턴(51)의 모든 영역에 관찰 영역(58)을 설정하여 상기 결함 검사를 실시한다.
전술한 패턴 결함 검사 공정을, 포토마스크(50)의 제조 공정의 일환으로서 실시한다. 이 포토마스크(50) 및 노광광을 이용하여, 표시 디바이스용 기판 상의 레지스트막에, 상기 포토마스크(50)의 마스크 패턴을 전사하고, 이 전사 패턴에 기초하는 화소 패턴을 표시 디바이스용 기판의 표면에 형성하여, 표시 디바이스용 기판을 제조한다. 상기 화소 패턴은, 예를 들면 액정 표시 패널의 박막 트랜지스터나 대향 기판, 컬러 필터 등의 반복 패턴이다.
이상과 같이 구성된 것으로부터, 상기 실시 형태에 따르면, 다음의 효과 (1)∼(5)를 발휘한다.
(1) 패턴 결함 검사 장치(10)를 이용한 패턴 결함 검사 방법에 의하면, 포토마스크(50)의 투명 기판(52) 상의 반복 패턴(51)에 관찰 영역(58)을 설정하고, 이 관찰 영역(58)에서, 조사광에 의해 생기는 회절광을 관찰함으로써 반복 패턴의 결함을 검사할 때에, 투명 기판(52)의 관찰 영역(58) 이외의 적어도 일부(특히 반복 패턴(51)과 차광막(55)의 간극 L)를 차광한다. 이 때문에, 관찰 영역(58) 이외로부터 투명 기판(52) 내에 입사되어, 이면(52B)에서 반사되어 투명 기판(52) 내를 통과하는 미광이, 관찰 영역(58)에 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 미광에 의해 생기는 결함 검사의 문제점을 해소할 수 있어, 반복 패턴(51)에 생기는 결함을 양호하게 검출할 수 있다.
(2) 패턴 결함 검사 장치(10)를 이용한 패턴 결함 검사 방법에 의하면, 관찰 영역(58)의 최대 폭 W가 수학식 A를 만족시키도록 설정되어, 투명 기판(52)의 관찰 영역(58)의 이면(52B)에 의한 반사광이 그 관찰 영역(58)에 입사하지 않도록 설정된다. 이 때문에, 관찰 영역(58)에 조사된 조사광에 의해서도, 그 관찰 영역(58)에 미광이 입사되지 않아, 반복 패턴(51)에 생기는 결함을 양호하게 검출할 수 있다.
(3) 상기 패턴 결함 검사 장치(10)를 이용한 패턴 결함 검사 방법을 실시하는 검사 공정을 포함하는 제조 공정에 의해 포토마스크(50)가 제조되기 때문에, 이 포토마스크(50)에서의 반복 패턴(51)의 결함을 양호하게 검출할 수 있다.
(4) 투명 기판(52)의 이면(52B)에 그리스나 크림을 도포하거나, 투명 기판(52)의 표면(52A)을 오일에 침지하는 등의 방법에 의해, 이 투명 기판(52)에 입사된 광이, 이면(52B)에서 반사되는 것을 억제하는 것도 가능하다. 그러나, 이 경우에는, 투명 기판(52)이 상기 그리스나 오일 등에 의해 오염되게 되어, 포토마스 크(50)의 품질 저하를 초래하는 경우가 있다. 이에 대하여, 본 실시 형태와 같이, 어퍼쳐(15)를 이용하여 투명 기판(52) 내에 입사되는 광을 억제하고, 이에 의해, 이면(52B)에서 반사되는 광을 억제함으로써, 포토마스크(50)의 품질을 확보하면서, 그 반복 패턴(51)에 생기는 결함을 검출할 수 있다.
(5) 패턴 결함 검사 장치(10)를 이용한 패턴 결함 검사 방법을 실시하여 제조된 포토마스크(50)를 이용하여 화소 패턴을 형성하여, 표시 디바이스용 기판(예를 들면 액정 표시 패널)을 제조하기 때문에, 이 표시 디바이스용 기판의 품질을 향상시킬 수 있다.
[B] 제2 실시 형태(도 7, 도 8)
도 7은 본 발명에 따른 패턴 결함 검사 방법의 제2 실시 형태를 실시하기 위한 패턴 결함 검사 장치를 도시하는 개략 측면도이다. 이 제2 실시 형태에서, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 부분은, 동일한 부호를 붙임으로써 설명을 생략한다.
이 제2 실시 형태가 상기 제1 실시 형태와 상이한 점은, 이 패턴 결함 검사 방법에서 이용되는 패턴 결함 검사 장치(20)에서는，퀼러 조명을 이용하고, 조명 장치로서의 광원(21)측의, 렌즈(22)에서의 전측 결상 위치에 어퍼쳐(23)를 설치하고, 렌즈(22)의 후측 결상 위치에서 포토마스크(50)의 표면에 어퍼쳐상(24)을 형성한다. 이 어퍼쳐상(24)에 의해, 포토마스크(50)에 조사되는 광원(21)으로부터의 조사광의 조사 영역이 포토마스크(50)의 관찰 영역(58)으로 되어, 이 관찰 영역(58) 이외의 부분에서 조사광이 조사되는 것이 제한된다.
상기 퀼러 조명은, 도 8에 도시한 바와 같이, 투광측 광학계와 수광측 광학계로 이루어지고, 투광측 광학계의 광원 렌즈(25) 및 컨덴서 렌즈(26)가 상기 렌즈(22)를 구성한다. 이들 광원 렌즈(25) 및 컨덴서 렌즈(26)의 전측 결상 위치에 배치한 어퍼쳐(23)의 어퍼쳐상(24)이, 광원 렌즈(25) 및 컨덴서 렌즈(26)의 후측 결상 위치에 형성된다. 이 후측 결상 위치는, 포토마스크(50)의 표면 위치이다. 상기 어퍼쳐상(24)에 의해, 포토마스크(50)의 관찰 영역(58)에 광원(21)으로부터 균일한 광이 조사되게 된다. 도 8에서의 수광 광학계의 렌즈(27)는, 도 7에 도시하는 수광 광학계(14)의 렌즈 등이며, 스크린(28)은, 예를 들면, 도 7에 도시하는 관찰 장치(13)의 CCD 카메라에서의 수광면이다.
또한, 전술한 퀼러 조명을 이용한 패턴 결함 검사 장치(20)에서도, 관찰 장치(13)가 관찰하는 포토마스크(50) 상의 관찰 영역(58)은, 그 최대 폭 W가, 상기 실시 형태의 수학식 A를 이용하여 설정된다.
따라서, 상기 실시 형태에 의해서도 다음의 효과 (6)을 발휘하는 것 외에, 상기 실시 형태의 효과 (2)∼(5)와 마찬가지의 효과를 발휘한다.
(6) 패턴 결함 검사 장치(20)를 이용한 패턴 결함 검사 방법에 따르면, 포토마스크(50)의 투명 기판(52) 상의 반복 패턴(51)에 관찰 영역(58)을 설정하고, 이 관찰 영역(58)에서, 조사광에 의해 생기는 회절광을 관찰함으로써 반복 패턴(51)의 결함을 검사할 때에, 퀼러 조명에 의한 어퍼쳐상(24)이, 포토마스크(50)의 상기 관찰 영역(58) 이외의 부분에의 조사를 제한하도록 조사광의 조사 영역을 제어한다. 이 때문에, 이 경우에도, 관찰 영역(58) 이외로부터 투명 기판(52) 내에 입사되어, 이면(52B)에서 반사되어 투명 기판(52) 내를 통과하는 미광이, 관찰 영역(58)에 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 미광에 의해 생기는 결함 검사의 문제점을 해소할 수 있어, 반복 패턴(51)에 생기는 결함을 양호하게 검출할 수 있다.
[C] 제3 실시 형태(도 10, 도 11)
상기의 제1 및 제2 실시 형태에서는, 피검사체로서의 포토마스크(50)의 피조명 영역(58')(조명 장치(12)에 의해 조사되는 영역)을 적절히 설정함으로써, 관찰 화상에의 오신호의 혼입(미광에 의한 찍혀 들어감)을 방지하고 있다. 즉, 피검사체로서의 포토마스크(50)의 피조명 영역(58')을 어퍼쳐(15)나 컬러 조명에 의해 제한하고, 관찰 영역(58)의 경계와 피조명 영역(58')의 경계를 적어도 조사광의 입사측(조명 장치(12)에 가까운 측)에서 일치시킴으로써, 관찰 영역(58) 밖으로부터 포토마스크(50) 내에 입사하는 광에 기인하는 미광을 방지하고 있었다.
그러나, 피조명 영역(58')이 관찰 영역(58)에 대하여 작으면 작업 시에는 부적합하다. 이에 대하여, 본 실시 형태에 따르면, 피조명 영역(58')을 관찰 영역(58)보다도 큰 범위로 하면서, 신뢰성이 높은 결함 검사를 행하는 것이 가능하게 된다. 즉, 조사광의 입사측에서 피조명 영역(58')을 관찰 영역(58)보다도 큰 범위로 한 경우라도, 입사광의 입사각 θi를 적절히 조정함으로써, 관찰 화상에의 오신호의 혼입(미광에 의한 찍혀 들어감)을 방지하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 본 실시 형태에서는, 전술한 패턴 결함 검사 장치(10)를 이용하여, 조명 수단으로서의 조명 장치(12)로부터, 포토마스크(50)에 대하여, 하기 수학식 B을 만족시키는 입사각 θi로 광을 조사한다.
[수학식 B]
Figure 112007044353572-pat00015
또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 수학식 B에서도, T는 투명 기판(52)의 두께이고, W는 관찰 영역(58)의 최대 폭이며, n은 투명 기판(52)의 굴절율이다. 또한，D는, 피검사체로서의 포토마스크(50)의 피조명 영역(58')(조명 장치(12)에 의해 조사되는 영역)에서, 조사광의 입사측(조명 장치(12)에 가까운 측)에서의 관찰 영역(58) 밖의 조사 폭을 말한다. 즉, 피조명 영역(58')이 관찰 영역(58)보다도 조사광의 입사측으로 넓게 된 경우에서, 피조명 영역(58') 중 관찰 영역(58)을 초과한 영역의 폭이 D로 된다. 또한, 조사광의 입사측에서, 관찰 영역(58)과 피조명 영역(58')이 일치하는 경우에는, D=0으로 된다.
상기 수학식 B는 다음과 같이 하여 구해진다.
공기(굴절율 1)로부터, 투명 기판(52)의 표면(52A)에서의 점 A0에 입사한 광이, 굴절각 θr로 굴절하여 투명 기판(52)(굴절율 n) 내로 진행하여, 이 투명 기판(52)의 이면(52B)에서의 점 A1에서 반사한 것으로 한다.
이 경우, 스넬의 법칙에 의해,
Figure 112007044353572-pat00016
로 된다.
또한, 관찰 영역(58)의 최대 폭이 W이고, 반복 패턴(51)의 피조명 영역(58')에서, 조사광의 입사측에서의 관찰 영역(58) 밖의 조사 폭이 D일 때에는,
Figure 112007044353572-pat00017
로 된다.
수학식 4, 수학식 5를 θi에 대해서 풀면, 수학식 B가 얻어진다.
도 11은 포토마스크(50)에 입사한 광이 투명 기판(52)의 이면(52B)에서 반사되는 모습을 도시하는 개략 측면도로서, (a)는 종래와 같이 입사각이 작은 경우의 모습을, (b)는 본 실시 형태에 따라서 입사각이 설정된 경우의 모습을 각각 도시하고 있다. 종래와 같이 입사각이 작으면, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 반복 패턴(51) 이외의 패턴(55')을 투과하여, 투명 기판(52)의 관찰 영역(58)의 이면(52B)에 의해 반사된 광이, 관찰 영역(58)에 미광으로서 들어가 있는 것을 알 수 있다. 이 미광에 의해 형성되는 상(그림자)에 의해, 반복 패턴(51)에 결함이 생겨 있는 것으로 오인되는 경우가 있다. 이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 수학식 B를 만족시키는 입사각 θi로 광을 조사함으로써, 반복 패턴(51) 이외의 패턴(55')을 투과하여 투명 기판(52)의 관찰 영역(58)의 이면(52B)에 의해 반사된 광이, 관찰 영역(58)에 입사하지 않는 것을 알 수 있다. 즉, 수학식 B를 만족시키는 입사각 θi로 광을 조사함으로써, 반복 패턴(51)에서의 결함의 오검출을 방지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 예를 들면, 투명 기판(52)의 두께 T가 5㎜ 이상 25㎜ 이하인 포토마스크(50)를 피검사체로 할 수 있다. 또한，한 변의 길이가 30㎜ 이상 1500㎜ 이하인 장방형 혹은 정방형의 포토마스크(50)를 피검사체로 할 수 있다. 또한, 관찰 영역(58)의 크기(1회의 검사에 의해 촬상할 수 있는 시야)가 극단적으로 작으면, 검사 효율이 저하되어, 검사에 다대한 시간을 요하게 된다. 또한, 결함 검사를 포토마스크 제품의 제조 공정의 일 공정으로서 실시하는 경우에는, 생산 효율이 저하되게 된다. 따라서, 관찰 영역(58)의 크기(1회의 검사에 의해 촬상할 수 있는 시야)의 최대 폭 W은 1㎜ 이상 50㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.
[D] 다른 실시 형태(도 12)
이상, 본 발명을 상기 실시 형태에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 조명 장치(12) 또는 광원(21)을 스테이지(11)에 대하여 관찰 장치(13)와 반대의 위치에 배치하고, 포토마스크(50)를 통과한 광의 회절광을 관찰 장치(13)가 수광하도록 하고, 이 경우, 어퍼쳐(15) 또는 어퍼쳐상(24)을 포토마스크(50)의 이면(52B)의 외측 근방에 설치 또는 형성하여, 투명 기판(52) 내에서 반사된 광이 미광으로 되어 관찰 영역(58)에 입사하지 않도록 구성되어도 된다.
즉, 본 발명은, 도 12의 (a)에 도시하는 배치뿐만 아니라, 도 12의 (b)∼(d) 중 어느 배치에서도, 적합하게 적용할 수 있다. 도 12는 본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치(12), 관찰 장치(13), 및 포토마스크(50)의 배치를 도시하는 개략도로서, (a)는 포토마스크의 표면측으로부터 광을 조사하여 그 반사광을 수광하는 모습을 도시하고, (b)는 포토마스크의 이면측으로부터 광을 조사하여 그 반사광을 수광하는 모습을 도시하고, (c)는 포토마스크의 이면측으로부터 광을 조사하여 그 투과광을 수광하는 모습을 도시하고, (d)는 포토마스크의 표면측으로부터 광을 조사하여 그 투과광을 수광하는 모습을 도시하고 있다.
실시예:
이하에, 본 발명의 실시예에 대하여, 비교예를 섞어가면서 설명한다.
우선, 두께 T=13.0㎜, 굴절율 n=1.46의 합성 석영 글래스로 이루어지는 1220㎜×1400㎜의 평활한 투명 기판(52)의 표면 상에, 스퍼터법에 의해 Cr을 주성분으로 하는 차광막을 성막하였다. 그리고, 그 차광막 상에 포지티브형 레지스트를 도포하고, 액정 장치용 노광기에 의해, 단위 패턴이 반복되어 배열된 반복 패턴을 묘화하고, 레지스트 패턴을 현상하였다. 그리고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 차광막을 웨트 에칭하여 반복 패턴(51)을 구비한 차광막 패턴을 형성함으로써, 포토마스크(50)을 형성하였다. 반복 패턴(51)은 종횡 피치가 동일한 격자 형상의 패턴으로 하였다.
그리고, 포토마스크(50)를 피검사체로 하여, 결함 검사 장치의 스테이지(11) 상에 재치하였다. 계속해서, 조명 장치(12)로부터 포토마스크(50)에 대하여 광을조사하고, 포토마스크(50)로부터의 반사광을, 포토마스크(50)의 연직 상방에 배치한 관찰 장치(13)(CCD 카메라)에 의해 수광하여 촬영하였다. 그 때의 관찰 영 역(58)의 최대 폭 W는 18㎜로 하였다.
조명 장치(12)로부터 입사각 θi=45°로 광을 조사한 바, 관찰 영역(58) 내에서의 관찰 영역(58)의 단부로부터 14㎜의 위치에, 관찰 영역(58) 밖으로부터 포토마스크(50)에 입사한 광에 기인하는 미광(상)이 인지되었다(비교예). 이것은, 전술한 수학식 B에 의해 도출되는 결과와 일치한다.
또한, 조명 장치(12)로부터 입사각 θi=30°로 광을 조사한 바, 관찰 영역(58) 내에는, 관찰 영역(58) 밖으로부터 포토마스크(50)에 입사한 광에 기인하는 미광은 인지되지 않았다(실시예). 이것은, 전술한 수학식 B에 의해 도출되는 결과(관찰 영역(58) 밖으로부터 포토마스크(50)에 입사한 광에 기인하는 미광(상)은, 관찰 영역(58)의 단부로부터 19.2㎜의 위치로 이동함)와 일치한다.
본 발명에 따르면, 피검사체의 투명 기판 상에 형성된 반복 패턴에서의 결함을 양호하게 검출할 수 있다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법으로서,
    조명 수단에 의해, 상기 반복 패턴에 소정의 입사각 θi로 광을 조사하고,
    상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 조사광에 의해 생기는 회절광을 관찰 수단에 의해 관찰함으로써, 상기 반복 패턴의 결함의 유무를 검사하고,
    상기 투명 기판의 상기 관찰 영역의 이면에 의한 반사광이 해당 관찰 영역에입사하지 않도록, 상기 투명 기판의 두께를 T, 상기 관찰 영역의 최대 폭을 W, 상기 투명 기판의 굴절율을 n으로 할 때, 이하의 수학식
    Figure 112007044353572-pat00018
    을 만족시키도록, 관찰 영역의 최대 폭 W를 설정하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 방법.
  4. 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법으로서,
    조명 수단에 의해, 상기 반복 패턴에 소정의 입사각 θi로 광을 조사하고,
    상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 조사광에 의해 생기는 회절광을 관찰 수단에 의해 관찰함으로써, 상기 반복 패턴의 결함의 유무를 검사하고,
    상기 투명 기판의 상기 관찰 영역의 이면에 의한 반사광이 해당 관찰 영역에 입사하지 않도록, 상기 투명 기판의 두께를 T, 상기 관찰 영역의 최대 폭을 W, 상기 투명 기판의 굴절율을 n으로 할 때, 이하의 수학식
    Figure 112007044353572-pat00019
    을 만족시키도록, 관찰 영역의 최대 폭 W를 설정하고,
    상기 피검사체의 상기 관찰 영역 이외의 적어도 일부분을 차광하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 방법.
  5. 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법으로서,
    조명 수단에 의해, 상기 반복 패턴에 소정의 입사각 θi로 광을 조사하고,
    상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 조사광에 의해 생기는 회절광을 관찰 수단에 의해 관찰함으로써, 상기 반복 패턴의 결함의 유무를 검사하고,
    상기 투명 기판의 상기 관찰 영역의 이면에 의한 반사광이 해당 관찰 영역에 입사하지 않도록, 상기 투명 기판의 두께를 T, 상기 관찰 영역의 최대 폭을 W, 상기 투명 기판의 굴절율을 n으로 할 때, 이하의 수학식
    Figure 112007044353572-pat00020
    을 만족시키도록, 관찰 영역의 최대 폭 W를 설정하고,
    상기 피검사체의 상기 관찰 영역 이외의 부분에의 조사를 제한하도록 조사광의 조사 영역을 제어하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    퀼러 조명을 이용한 조명 수단에 의해, 어퍼쳐상을 상기 피검사체의 표면에 형성함으로써, 상기 피검사체의 상기 관찰 영역 이외의 부분에의 조사를 제한하도록 조사광의 조사 영역을 제어하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 방법.
  7. 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법으로서,
    조명 수단에 의해, 상기 반복 패턴에 소정의 입사각 θi로 광을 조사하고,
    상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 그 조사광에 의해 생기는 반사광 또는 투과광을 수광 수단에 의해 수광하고, 그 수광한 광을 관찰함으로써, 상기반복 패턴의 결함의 유무를 검사하고,
    상기 투명 기판의 두께를 T, 상기 관찰 영역의 최대 폭을 W, 상기 투명 기판의 굴절율을 n으로 하고, 상기 피검사체의 피조명 영역에서, 그 조사광의 입사측에서의 그 관찰 영역 밖의 조사 폭을 D로 할 때, 하기 수학식
    Figure 112007044353572-pat00021
    을 만족시키는 입사각 θi로 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 방법.
  8. 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 장치로서,
    상기 피검사체를 재치하는 재치대와,
    상기 재치대에 재치된 피검사체 상의 상기 반복 패턴에, 소정의 입사각 θi로 광을 조사하는 조명 수단과,
    상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 그 조사광에 의해 생기는 반사광 또는 투과광을 수광 수단에 의해 수광하는 관찰 수단과,
    상기 수광 수단에 의해 수광된 광을 해석하는 해석 수단과,
    상기 투명 기판의 상기 관찰 영역의 이면에 의한 반사광이 해당 관찰 영역에입사하지 않도록, 상기 투명 기판의 두께를 T, 상기 관찰 영역의 최대 폭을 W, 상기 투명 기판의 굴절율을 n으로 할 때, 이하의 수학식
    Figure 112007044353572-pat00022
    을 만족시키도록, 상기 피검사체의 상기 관찰 영역 이외의 적어도 일부분을 차광하는 차광 수단
    을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
  9. 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 장치로서,
    상기 피검사체를 재치하는 재치대와,
    상기 재치대에 재치된 피검사체 상의 상기 반복 패턴에, 소정의 입사각 θi로 광을 조사하는 조명 수단과,
    상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 그 조사광에 의해 생기는 반사광 또는 투과광을 수광 수단에 의해 수광하는 관찰 수단과,
    상기 수광 수단에 의해 수광된 광을 해석하는 해석 수단
    을 갖고,
    상기 조명 수단은, 상기 투명 기판의 상기 관찰 영역의 이면에 의한 반사광이 해당 관찰 영역에 입사하지 않도록, 상기 투명 기판의 두께를 T, 상기 관찰 영역의 최대 폭을 W, 상기 투명 기판의 굴절율을 n으로 할 때, 이하의 수학식
    Figure 112012027293000-pat00023
    을 만족시키도록, 조사광의 조사 영역을 제한하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
  10. 투명 기판 상에, 단위 패턴을 주기적으로 배열한 반복 패턴이 형성된 피검사체의, 상기 반복 패턴에 발생한 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 장치로서,
    상기 피검사체를 재치하는 재치대와,
    상기 재치대에 재치된 피검사체 상의 상기 반복 패턴에, 소정의 입사각 θi로 광을 조사하는 조명 수단과,
    상기 반복 패턴 상의 소정의 관찰 영역에서, 그 조사광에 의해 생기는 반사광 또는 투과광을 수광 수단에 의해 수광하는 관찰 수단과,
    상기 수광 수단에 의해 수광된 광을 해석하는 해석 수단
    을 갖고,
    상기 조명 수단은, 상기 투명 기판의 두께를 T, 상기 관찰 영역의 최대 폭을 W, 상기 투명 기판의 굴절율을 n으로 하고, 상기 피검사체의 피조명 영역에서, 그 조사광의 입사측에서의 그 관찰 영역 밖의 조사 폭을 D로 할 때, 하기 수학식
    Figure 112007044353572-pat00024
    을 만족시키는 입사각 θi로 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 투명 기판의 두께 T가 5㎜ 이상 25㎜ 이하의 범위일 때, 상기 관찰 영역의 최대 폭 W가 1㎜ 이상 50㎜ 이하의 범위로 되는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
  12. 피검사체가 포토마스크이며 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항의 패턴 결함 검사 방법을 실시하는 검사 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  13. 삭제
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