KR101343147B1 - 포토마스크의 검사 장치, 포토마스크의 검사 방법, 액정장치 제조용 포토마스크의 제조 방법 및 패턴 전사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치에서는, 포토마스크 유지부(3a)에 의해 포토마스크(3)를 유지하고, 광원(1)으로부터의 소정 파장의 광속을 조명 광학계(2)를 통하여 포토마스크(3)에 조사하고, 대물 렌즈계(4)를 통하여, 촬상 소자(5)에 의해 포토마스크(3)의 상을 촬상한다. 조명 광학계(2), 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)의 광축을 일치시키고, 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를 광축 방향으로 서로 독립적으로 이동 조작하여, 포토마스크(3)의 상을 촬상한다.

대물 렌즈계, 포토마스크, 전사 패턴, 포커싱 마진, 포커스 오프셋, 조명 광학계, 촬상 수단, 액정 장치

Description

포토마스크의 검사 장치, 포토마스크의 검사 방법, 액정 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법 및 패턴 전사 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INSPECTING PHOTOMASK, METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOMASK FOR LIQUID CRYSTAL DEVICE FABRICATION AND METHOD FOR TRANSFERRING PATTERN}

본 발명은, 노광용의 포토마스크의 성능을 검사하기 위한 포토마스크의 검사 장치 및 포토마스크의 검사 방법에 관한 것으로, 특히, 플랫 패널 디스플레이(이하, FPD라고 함) 장치 제조용의 대형의 포토마스크의 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 액정 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법 및 패턴 전사 방법에 관한 것이다.

종래, 포토마스크의 성능의 검사에 대하여, 특허 문헌 1(일본 특개평 5-249656 호 공보)에는, 피검체로 되는 포토마스크의 투과 조명광의 강도 분포를 촬상 소자(이하, CCD라고 함)에 의해 검출하여, 결함을 검사하는 장치가 기재되어 있다. 이 검사 장치에서는, 0.3㎛ 피치 정도의 미세한 패턴이 형성된 포토마스크에 검사광을 집광하여 조사하고, 이 포토마스크를 투과한 검사광을 확대 조사하여, 분해능 7㎛ 정도의 CCD로 촬상하도록 하고 있다.

즉, 이 검사 장치에서는, 포토마스크를 수평으로 하여 스테이지 상에 재치하고, 이 포토마스크에, 광원으로부터의 검사광을, 조명 광학계를 통하여 조사한다. 스테이지는, 포토마스크의 면내 방향으로 이동 조작 가능하게 되어 있다. 그리고, 이 검사 장치에서는, 포토마스크를 거친 검사광을 촬상 소자 상에 확대 조사하여 결상시켜서, 포토마스크의 상을 얻도록 하고 있다.

특허 문헌 2(일본 특개평 4-328548호 공보)에는, 노광 장치에 의해 웨이퍼에 실제로 전사되는 포토마스크의 결함이나 이물을 검출 가능하게 하는 검사 장치가 기재되어 있다. 이 검사 장치에서는, 종래의 검사 장치에서 검출 가능하였던 결함이나 이물 외에, 위상 시프트 마스크나 레티클의 투과부의 시프터의 결함이나, 노광 파장 의존성의 마스크 기판부의 결함 등에 대해서도 검사 가능하게 되어 있다.

특허 문헌 1에는, 포토마스크 면내의 소정의 부위에 대하여 촬상을 행하는 방법에 대해서는 언급되어 있지 않다. 그러나, 스테이지가 포토마스크의 면내 방향으로 이동 조작 가능하며, 또한, 포토마스크는 1변이 5인치 내지 6인치 정도인 각형 기판이기 때문에, 특허 문헌 1에 기재된 검사 장치에서는, 포토마스크의 전체면에 걸친 검사를 문제없이 행할 수 있는 것이라고 생각된다.

또한, 특허 문헌 1에는, 미세한 요철 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크의 결함이나 포토마스크를 이용한 노광 프로세스에서의 레지스트 두께에 의한 초점 어긋남의 영향을 평가하기 위해, 촬상 소자를 검사광의 초점 위치로부터 어긋나게 하여 촬상된 상과, 설계상의 마스크 패턴에 의한 화상 신호나 촬상 소자를 초점 위치로 하여 촬상한 화상 신호를 비교하는 것이 기재되어 있다.

즉, 실제의 IC의 제조 공정에서는, 박막의 적층이 몇 번이고 반복하여 행하여지기 때문에, 포토마스크를 이용한 노광 프로세스에서는 레지스트 두께 분만큼 초점이 어긋나서 축소 조사되는 경우가 있다. 이들 포토마스크의 미세한 패턴 피치를 고려하면 초점 어긋남에 의한 영향은 간과할 수 없으며, 또한, 초점 심도를 깊게 취할 수 있는 위상 시프트 마스크를 이용하는 경우에는, 초점 어긋남의 영향을 평가하는 것이 중요하다고 생각된다.

그 때문에, 특허 문헌 1에 기재된 검사 장치에서는, 위상 시프트 마스크를 사용하는 경우 등의 피전사면의 단차 등에 기인하는 초점 어긋남의 영향을 평가하기 위해, 촬상 소자를 검사광의 광축 방향으로 변위 가능하게 하는 촬상 위치 변위 수단을 설치하고, 포토마스크를 이용한 노광 프로세스에서의 피전사면에 상당하는 촬상 소자를 광축 방향으로 초점 위치로부터 어긋나게 하여, 그 영향을 검사하도록 하고 있다.

그런데, 소위 액정 표시 패널 등, FPD라고 불리는 표시 디바이스의 제조에 사용되는 포토마스크에서는, 1변이 1m을 초과하는 대형의 것이 존재한다. 표시 디바이스의 제조에는, 예를 들면, 주평면이 1220㎜×1400㎜, 두께 13㎜이라고 하는 사이즈의 포토마스크가 사용되고 있다. 이와 같은 포토마스크는, 사이즈의 대형화에 따라 중량도 증가하여, 예를 들면, 50㎏ 정도의 중량을 갖는 포토마스크가 사용되고 있다. 패턴 피치는, 통상적으로, 수㎛~수백㎛ 정도이다.

이와 같은 대형의 포토마스크의 결함 검사나 성능 평가를 행하는 검사에서는, 다음과 같은 과제가 존재한다.

즉, 이와 같은 대형의 포토마스크를, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 스테이지 상에 수평으로 하여 재치하면, 검사 장치의 설치 면적이 커지게 된다. 또한, 대형의 포토마스크는 전체면을 단일 시야에 의해 검사할 수는 없기 때문에, 검사 영역을 복수의 영역으로 분할하여 검사를 행할 필요가 생긴다. 이 경우, 촬상 소자에 대하여 포토마스크를 수평한 면내에서 이동시키는 것으로 하면, 검사 장치의 설치 면적이 더욱 커지게 된다고 하는 문제가 있다.

또한, 포토마스크를 수평으로 하여 유지하면, 이 포토마스크에 중력에 의하여 공중을 낙하해 오는 파티클(진애)이 부착될 확률이 높아진다고 하는 문제가 있다.

특허 문헌 2에 기재된 검사 장치에서도, 사이즈가 비교적 작은 레티클에 대해서는 대응할 수 있지만, 대형의 포토마스크를 검사하는 경우에는, 상술한 바와 같은 문제가 발생한다.

그리고, 포토마스크를 수평으로 하여 유지하였을 때의 자중에 의한 휨은, 이 포토마스크를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치에서 발생하고 있다고 생각되는데, 노광 장치에서는, 포토마스크의 휨에 따라서 초점 조절을 하면서 노광이 행하여진다. 따라서, 촬상 소자만을 광축 방향으로 이동 조작하여 초점 조절을 행하도록 한 종래의 검사 장치에서는, 노광 장치의 포커싱 동작, 노광 장치에서 얻어지는 노광 패턴을 올바르게 재현할 수 없어, 대형의 포토마스크의 성능 평가 및 결함 검사 를 양호하게 행할 수 없다.

즉, 촬상 소자만을 광축 방향으로 이동 조작하여 초점 조절을 행하도록 한 검사 장치에서는, 포토마스크가 자중에 의해 휨을 발생한 상태에서 노광을 행하는 노광 장치에서의 포토마스크에 의한 상을, 실제의 노광 전에 검사 장치 상에서 재현하고, 그것에 의해서 노광 시의 포커스 마진을 정치하게 평가할 수 없다. 구체적으로는, 포토마스크의 노광에 허용되는 포커싱 마진을 검증하기 위해, 노광 장치에서 대물 렌즈 및 피노광체(피전사체)의 각각을 어떻게 위치 결정할지에 대하여, 정량적으로 시뮬레이트할 수 없다.

또한, 이와 같은 검사 장치에서는, 대형의 포토마스크를 사용하는 노광 장치에서 디포커스시킬 때의 대물 렌즈계 및 피노광체의 이동량을 정량적으로 시뮬레이트할 수 없다. 이것에 의해, 종래의 검사 장치는, 노광에서의 포커스 마진의 평가나, 의도적으로 디포커스시키는 경우가 발생하는 미세 패턴을 갖는 그레이톤 마스크의 검사에는 적용할 수 없다. 또한, 그레이톤 마스크란, 마스크를 투과하는 노광광의 양을 선택적으로 감소시켜서, 피전사체 상의 포토레지스트의 현상 후의 잔막 두께를 선택적으로 조정하는 것을 목적으로 하는 포토마스크를 말한다.

액정 표시 장치 제조용 등의 대형 포토마스크는, 통상적으로, i선~g선의 파장 대역의 노광광으로 노광된다. 피전사체 상의 레지스트막이 노광 시에 받는 포토마스크 투과광을 근사한 상태를 형성하고, 피전사체 상에 얻어지는 레지스트 패턴, 또는, 그것을 이용하여 제작한 막 패턴을 예측하고 평가하기 위해서는, 현실의 노광 상태를 가장 합리적으로 재현하는 것이 필요하다.

본 발명은, 상술한 실정을 감안하여 제안되는 것으로서, 장치의 설치 면적의 증대를 억제하면서, 대형의 포토마스크의 성능 평가 및 결함 검사를, 실제의 포토마스크의 사용 조건에 의거한 조건에서, 높은 정밀도로 양호하게 행할 수 있는 포토마스크의 검사 장치 및 포토마스크의 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 또한, 대형의 포토마스크에 대한 안전성이나 핸들링성이 확보된 포토마스크의 검사 장치 및 포토마스크의 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 이들 포토마스크의 검사 장치 및 포토마스크의 검사 방법을 이용한 액정 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법 및 패턴 전사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 과제를 해결하고, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치는, 이하의 구성 중 어느 하나를 갖는 것이다.

[구성1]

구성1에 의한 포토마스크의 검사 장치는, 피검체인 포토마스크를 유지하는 마스크 유지 수단과,

소정 파장의 광속을 발생하는 광원과,

광원으로부터의 광속을 유도하고 마스크 유지 수단에 의해 유지된 포토마스크에 그 광속을 조사하는 조명 광학계와,

포토마스크에 조사되고 그 포토마스크를 거친 광속이 입사되는 대물 렌즈계 와,

대물 렌즈계를 거친 광속을 수광하고 포토마스크의 상을 촬상하는 촬상 수단과,

조명 광학계, 대물 렌즈계 및 촬상 수단을 각각 지지하는 지지 수단과,

각각의 지지 수단을 이동 조작하는 이동 조작 수단과,

이동 조작 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고, 제어 수단은, 이동 조작 수단을 제어함으로써, 조명 광학계, 대물 렌즈계 및 촬상 수단을 마스크 유지 수단에 의해 유지된 포토마스크의 주평면에 평행한 면내에서 이동 조작하고, 이들 광축을 일치시킨 상태에서 소정 위치에 위치시키고, 또한, 대물 렌즈계 및 촬상 수단 중 적어도 한쪽을, 광축 방향에 대하여 위치 조정 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 것이다. 바람직하게는, 대물 렌즈계의 위치 조정 가능으로 한다.

구성1을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치에서는, 제어 수단은, 조명 광학계, 대물 렌즈계 및 촬상 수단을 각각 지지하는 지지 수단을 이동 조작하는 이동 조작 수단을 제어함으로써, 조명 광학계, 대물 렌즈계 및 촬상 수단을 마스크 유지 수단에 의해 유지된 포토마스크의 주평면에 평행한 면내에서 이동 조작하고, 이들 광축을 일치시킨 상태에서 소정 위치에 위치시키고, 또한, 대물 렌즈계 및 촬상 수단 중 적어도 한쪽을, 광축 방향에 대하여 위치 조정 가능하게 하므로, 그 마스크를 사용할 때에 이용하는 노광 장치의 포커싱 동작, 노광 장치에서 얻어지는 노광 패턴을, 현실에 의거한 조건에서 재현할 수 있다.

즉, 이 검사 장치에서는, 포토마스크가 자중에 의해 휨(휘어짐)을 발생한 상 태에서 노광을 행하는 노광 장치에서의 포커스 마진을 평가할 수 있다. 구체적으로는, 포토마스크의 노광에 허용되는 포커싱, 마진을 검증하기 위해, 노광 장치에서 대물 렌즈 및 피노광체(피전사체)의 각각을 어떻게 위치 결정할지에 대하여, 정량적으로 시뮬레이트할 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 대물 렌즈를 광축 방향으로 위치 조정함으로써, 보다 정확하게, 포토마스크의 휘어짐을 근사한 검사를 행할 수 있다.

혹은, 대물 렌즈와 피노광체의 상대 위치를 조정함으로써, 포토마스크 사용시의 노광 장치의 광학계를 고려하였을 때의 포토마스크의 투과광 분포를 평가할 수 있다. 또한, 이 검사 장치에서는, 디포커스시켰을 때의 대물 렌즈계 및 피노광체의 이동량을 정량적으로 시뮬레이트할 수 있다. 이것에 의해, 이 검사 장치는, 노광에서 의도적으로 디포커스(포커스 오프셋)시키는 경우가 발생하는 그레이톤 마스크의 검사에도 적용할 수 있다.

[구성2]

구성1을 갖는 포토마스크의 검사 장치에서, 대물 렌즈계 및 조명 광학계는, 각각 개구수가 가변으로 이루어져 있고, 제어 수단은, 대물 렌즈계의 개구수, 또는, 조명 광학계의 개구수를 소정값으로 함으로써, 조명 광학계의 개구수의 대물 렌즈계의 개구수에 대한 비를 소정의 값으로 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성2를 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치에서는, 제어 수단은, 대물 렌즈계의 개구수 및 조명 광학계의 개구수의 대물 렌즈계의 개구수에 대한 비를 소정의 값으로 제어하므로, 노광 장치에서의 노광 패턴을 양호하게 시뮬레이트 할 수 있다.

[구성3]

구성1, 또는, 구성2를 갖는 포토마스크의 검사 장치에서, 촬상 수단에 의해 얻어진 화상에 기초하여, 포토마스크의 소정 영역의 투과광의 광강도 분포 데이터를 이용하여 연산을 행하는 연산 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

구성3을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치에서는, 촬상 수단에 의해 얻어진 화상에 기초하여, 포토마스크의 소정 영역의 투과광의 광강도 분포 데이터를 이용하여 연산을 행하는 연산 수단을 구비하므로, 원하는 연산 방법에 의해, 포토마스크로부터 얻어지는 전사 패턴을 예측하고, 평가하고, 나아가서는 포토마스크의 양부를 판정하고, 결함 수정의 가능성이나 필요성을 판정할 수 있다.

[구성4]

구성1 내지 구성3 중 어느 하나를 갖는 포토마스크 검사 장치에서, 마스크 유지 수단은, 포토마스크의 주평면을 대략 연직으로 하여 그 포토마스크를 고정하여 유지하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성4를 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치에서는, 마스크 유지 수단은, 포토마스크의 주평면을 대략 연직으로 하여 그 포토마스크를 고정하여 유지하므로, 검사 장치의 설치 면적의 증대를 억제하면서, 대형의 포토마스크에 대한 안전성이나 핸들링성을 확보할 수 있다.

[구성5]

구성1, 또는, 구성2를 갖는 포토마스크의 검사 장치에서, 마스크 유지 수단 은, 포토마스크의 주평면을 연직으로부터 경사시킨 각도이며, 또한, 연직으로부터 10도 이내의 각도로서 그 포토마스크를 유지하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성5를 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치에서는, 포토마스크의 주평면을 연직으로부터 경사시킨 각도이며, 또한, 연직으로부터 10도 이내의 각도로 하여 그 포토마스크를 유지하므로, 검사 장치의 설치 면적의 증대를 억제하면서, 대형의 포토마스크에 대한 안전성이나 핸들링성을 확보할 수 있다.

[구성6]

구성1 내지 구성5 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 검사 장치에서, 광원으로부터 발생되고 조명 광학계를 거친 광속은, 적어도, g선, h선, 또는, i선 중 어느 하나를 포함하거나, 혹은, 이들 중 임의의 2 이상을 혼합한 광속을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성6을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치에서는, 광원으로부터 발생되고 조명 광학계를 거친 광속은, 적어도, g선, h선, 또는, i선 중 어느 하나를 포함하거나, 혹은, 이들 중 임의의 2 이상을 혼합한 광속을 포함하므로, 대형의 포토마스크를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치에서 얻어지는 노광 패턴을 올바르게 재현할 수 있다.

[구성7]

구성1 내지 구성6 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 검사 장치에서, 조명 광학계는, 포토마스크에 광속을 조사하는 범위가, 촬상 수단의 촬상 시야보다도 넓은 것을 특징으로 하는 것이다.

구성7을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치에서는, 조명 광학계는, 포토마스크에 광속을 조사하는 범위가 촬상 수단의 촬상 시야보다도 넓으므로, 조명 광학계에 대한 대물 렌즈계 및 촬상 수단의 광축 어긋남의 허용 범위를 넓게 할 수 있다.

[구성8]

구성1 내지 구성7 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 검사 장치에서, 조명 광학계는, 시야 조리개를 구비하고, 이 시야 조리개에 의해, 포토마스크에 광속을 조사하며, 또한, 포토마스크 상에서 광량 분포가 5% 이내로 되는 부분의 직경이, 촬상 수단의 촬상 시야의 직경에 대하여 30% 이상 크게 되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성8을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치에서는, 조명 광학계의 시야 조리개에 의해, 포토마스크 상에 조사된 광속의 광량 분포가 5% 이내로 되는 부분의 직경이, 촬상 수단의 촬상 시야의 직경에 대하여 30% 이상 크게 되어 있으므로, 조명 광학계에 대한 대물 렌즈계 및 촬상 수단의 광축 어긋남의 허용 범위를 넓게 할 수 있다.

[구성9]

구성1 내지 구성8 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 검사 장치에서, 조명 광학계, 또는, 대물 렌즈계 및 촬상 수단 중 적어도 한쪽의 광축의 미세 조정을 행하는 각도 조정 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성9를 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치에서는, 조명 광학계, 또는, 대물 렌즈계 및 촬상 수단 중 적어도 한쪽의 광축의 미세 조정을 행하는 각도 조정 기구를 구비하므로, 조명 광학계에 대한 대물 렌즈계 및 촬상 수단의 광축 어긋남을 억제할 수 있다.

[구성10]

구성1 내지 구성9 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 검사 장치에서, 대물 렌즈계 및 조명 광학계는, 개구수를 가변으로 하는 조리개 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성10을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치에서는, 대물 렌즈계 및 조명 광학계는, 개구수를 가변으로 하는 조리개 기구를 구비하고 있으므로, 제어 수단에 의한 개구수의 제어를 용이하게 행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법은, 이하의 구성 중 어느 하나를 갖는 것이다.

[구성11]

투명 기판 상에 소정의 패턴을 갖는 막이 형성된 포토마스크를 마스크 유지 수단에 의해 유지하고 소정 파장의 광속을 발생하는 광원으로부터의 광속을 조명 광학계를 통하여 포토마스크에 조사하고 이 포토마스크를 거친 광속을 대물 렌즈계를 통하여 촬상 수단에 의해 수광하여 포토마스크의 상을 촬상하고 얻어진 촬상 화상에 기초하여 포토마스크를 검사하는 포토마스크의 검사 방법으로서, 조명 광학계, 대물 렌즈계 및 촬상 수단을, 마스크 유지 수단에 의해 유지된 포토마스크의 주평면에 평행한 면내에서 이동 조작하고, 이들 광축이 일치한 상태에서 소정 위치 에 위치시키고, 또한, 대물 렌즈계, 또는, 촬상 수단 중 적어도 한쪽을, 광축 방향에서 소정의 상대 위치로 되도록 위치 조정하고, 촬상 수단에 의해 포토마스크의 상을 촬상하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성11을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 대물 렌즈계, 또는, 촬상 수단 중 적어도 한쪽을 광축 방향에서 소정의 상대 위치로 되도록 위치 조정하고, 촬상 수단에 의해 포토마스크의 상을 촬상하므로, 노광 장치의 포커싱 동작, 노광 장치에서 얻어지는 노광 패턴을 올바르게 재현할 수 있다.

[구성12]

구성11을 갖는 포토마스크의 검사 방법에서, 촬상 수단에 의한 포토마스크의 상의 촬상은, 포토마스크를 사용할 때에 적용하는 노광 조건을 미리 파악하고, 그 노광 조건에 기초하여 결정한 분광 특성, 대물 렌즈계의 개구수 및 조명 광학계의 개구수의 대물 렌즈계의 개구수에 대한 비를 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성12를 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 포토마스크를 사용할 때에 적용하는 노광 조건을 미리 파악하고, 그 노광 조건에 기초하여 결정한 분광 특성, 대물 렌즈계의 개구수 및 조명 광학계의 개구수의 대물 렌즈계의 개구수에 대한 비를 이용하여 촬상 수단에 의한 포토마스크의 상의 촬상을 행하므로, 노광 장치에서의 노광 패턴을 양호하게 시뮬레이트할 수 있다.

[구성13]

구성11, 또는, 구성12를 갖는 포토마스크의 검사 방법에서, 포토마스크의 주 평면을 대략 연직으로 하여, 그 포토마스크를 고정하여 유지하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성13을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 포토마스크의 주평면을 대략 연직으로 하여 그 포토마스크를 고정하여 유지하므로, 검사 장치의 설치 면적의 증대를 억제하면서, 대형의 포토마스크에 대한 안전성이나 핸들링성을 확보할 수 있다.

[구성14]

구성11 내지 구성13 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 검사 방법에서, 포토마스크의 주평면을 연직으로부터 10도 이내의 각도로 하여 그 포토마스크를 유지하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성14를 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 포토마스크의 주평면을 연직으로부터 10도 이내의 각도로 하여 그 포토마스크를 유지하므로, 검사 장치의 설치 면적의 증대를 억제하면서, 대형의 포토마스크에 대한 안전성이나 핸들링성을 확보할 수 있다.

[구성15]

구성11, 또는, 구성12를 갖는 포토마스크의 검사 방법에서, 포토마스크의 주평면을 연직으로부터 경사시킨 각도이며, 또한, 연직으로부터 10도 이내의 각도로 하여 그 포토마스크를 유지하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성15를 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 포토마스크의 주평면을 연직으로부터 경사시킨 각도이며, 또한, 연직으로부터 10도 이내의 각도 로 하여 그 포토마스크를 유지하므로, 검사 장치의 설치 면적의 증대를 억제하면서, 대형의 포토마스크에 대한 안전성이나 핸들링성을 확보할 수 있다.

[구성16]

구성11 내지 구성15 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 검사 방법에서, 포토마스크에 조사하는 광속으로서, 적어도, g선, h선, 또는, i선 중 어느 하나를 포함하거나, 혹은, 이들 중 임의의 2 이상을 혼합한 광속을 이용하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성16을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 포토마스크에 조사하는 광속으로서, 적어도, g선, h선, 또는, i선 중 어느 하나를 포함하거나, 혹은, 이들 중 임의의 2 이상을 혼합한 광속을 이용하므로, 대형의 포토마스크를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치에서 얻어지는 노광 패턴을 올바르게 재현할 수 있다.

[구성17]

구성11 내지 구성16 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 검사 방법에서, 포토마스크에 조사하는 광속으로서, 이 포토마스크를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치에서 사용되는 조명광의 파장 분포를 미리 파악하고, 그 파장 분포에 기초하여 이것에 기초하여 결정한 파장 분포의 광속을 이용하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성17을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 포토마스크에 조사하는 광속으로서, 이 포토마스크를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치에서 사용되는 조명광의 파장 분포를 미리 파악하고, 그 파장 분포에 기초하여 이것에 기 초하여 결정한 파장 분포의 광속을 이용하므로, 대형의 포토마스크를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치에서 얻어지는 노광 패턴을 올바르게 재현할 수 있다.

[구성18]

구성11 내지 구성17 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 검사 방법에서, 촬상 수단의 촬상 시야보다도 넓은 범위에 걸쳐, 광원으로부터의 광속을 조사하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성18을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 촬상 수단의 촬상 시야보다도 넓은 범위에 걸쳐, 광원으로부터의 광속을 조사하므로, 조명 광학계에 대한 대물 렌즈계 및 촬상 수단의 광축 어긋남의 허용 범위를 넓게 할 수 있다.

[구성19]

구성11 내지 구성18 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 검사 방법에서, 포토마스크에 조사하는 광속 내에서, 광량 분포가 5% 이내로 되는 부분의 직경이, 촬상 수단의 촬상 시야의 직경에 대하여 30% 이상 큰 것으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성19를 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 포토마스크에 조사하는 광속 내에서, 광량 분포가 5% 이내로 되는 부분의 직경이, 촬상 수단의 촬상 시야의 직경에 대하여 30% 이상 큰 것으로 하므로, 조명 광학계에 대한 대물 렌즈계 및 촬상 수단의 광축 어긋남의 허용 범위를 넓게 할 수 있다.

[구성20]

구성11 내지 구성19 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 검사 방법에서, 조명 광학계, 또는, 대물 렌즈계 및 촬상 수단 중 적어도 한쪽의 광축의 미세 조정을 행하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성20을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 조명 광학계, 또는, 대물 렌즈계 및 촬상 수단 중 적어도 한쪽의 광축의 미세 조정을 행하는 공정을 가지므로, 조명 광학계에 대한 대물 렌즈계 및 촬상 수단의 광축 어긋남을 억제할 수 있다.

[구성21]

구성11 내지 구성20 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 검사 방법에서, 포토마스크는, 투명 기판 상에 차광부 및 투광부를 포함하는 패턴이 형성되어 이루어지고, 촬상 수단에 의해 얻어진 촬상 화상으로부터, 포토마스크의 소정 영역의 투과광의 광강도 분포 데이터를 취득하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성21을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 포토마스크는, 투명 기판 상에 차광부 및 투광부를 포함하는 패턴이 형성되어 이루어지고, 얻어진 촬상 화상으로부터, 포토마스크의 소정 영역의 투과광의 광강도 분포 데이터를 취득하므로, 노광 장치에서의 노광 패턴을 양호하게 시뮬레이트할 수 있다.

[구성22]

구성21을 갖는 포토마스크의 검사 방법에서, 포토마스크는, 차광부, 또는, 투광부에, 백 결함, 또는, 흑 결함을 갖고, 그 결함 부분의 촬상 화상, 또는, 그 결함 부분의 투과광의 광강도 분포 데이터를 얻어, 그 촬상 화상, 또는, 그 광강도 분포 데이터에 의해 그 포토마스크의 수정의 필요 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성22를 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 포토마스크는, 차광부, 또는, 투광부에, 백 결함, 또는, 흑 결함을 갖고, 그 결함 부분의 촬상 화상, 또는, 그 결함 부분의 투과광의 광강도 분포 데이터를 얻어, 그 데이터에 의해 그 포토마스크의 수정의 필요 여부를 판정하므로, 백 결함, 또는, 흑 결함의 유무, 이들 결함이 수정된 상태의 양부를 판단할 수 있다.

[구성23]

구성21, 또는, 구성22를 갖는 포토마스크의 검사 방법에서, 촬상 화상으로부터 취득한 광강도 분포 데이터에 의해, 소정의 임계값 이상 및/또는 소정의 임계값 이하로 되어 있는 영역을 검사하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성23을 갖는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 촬상 화상으로부터 취득한 광강도 분포 데이터에 의해, 소정의 임계값 이상 및/또는 소정의 임계값 이하로 되어 있는 영역을 검사하므로, 노광 장치에서의 노광 패턴을 양호하게 시뮬레이트할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액정 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법은, 이하의 구성을 갖는 것이다.

[구성24]

구성11 내지 구성23 중 어느 하나를 갖는 포토마스크의 검사 방법에 의한 검사 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성24를 갖는 본 발명에 따른 액정 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법에서는, 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에 의한 검사 공정을 가지므로, 결함이 충분히 수정된 양호한 액정 장치 제조용 포토마스크를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 패턴 전사 방법은, 이하의 구성을 갖는 것이다.

[구성25]

구성24를 갖는 액정 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법에 의해 제조된 액정 장치 제조용 포토마스크를 이용하여, 노광 장치에 의해 소정 파장의 광을 노광하고, 피전사체에 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성25를 갖는 본 발명에 따른 패턴 전사 방법에서는, 본 발명에 따른 액정 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법에 의해 제조된 액정 장치 제조용 포토마스크를 이용하여, 노광 장치에 의해 소정 파장의 광을 노광하고, 피전사체에 패턴을 전사하므로, 양호한 패턴 전사를 행할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 검사 장치의 설치 면적의 증대를 억제하면서, 대형의 포토마스크의 성능 평가 및 결함 검사를 양호하게 행할 수 있다. 본 발명에 따르면, 또한, 대형의 포토마스크에 대한 안전성이나 핸들링성이 확보된 포토마스크의 검사 장치 및 포토마스크의 검사 방법을 제공하며, 또한, 이들 포토마스크의 검사 장치 및 포토마스크의 검사 방법을 이용한 액정 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법 및 패턴 전사 방법을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 실시 형태에 대하여 설명한다.

[본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치의 개요]

본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치는, 투명 기판으로 이루어지는 포토마스크를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치에서의 노광 조건과 동등한 노광 조건, 또는, 상기 노광 장치의 노광 조건을 기초로 얻어진 노광 조건을 만들어내고, 노광 장치에서의 노광에 의해 피전사체에 전사되는 이미지를 시뮬레이트하고, 촬상 수단에 의해 포착하고, 또한 광강도 분포 데이터로서 얻는 것이 가능한 장치이다. 또한, 노광 장치는, 포토마스크에 형성된 패턴을, 일정한 노광 조건에서 피전사체 상에 전사시키는 장치이다. 또한, 피전사체라는 것은, 예를 들면 레지스트가 도포된 글래스 기판 등이다.

그리고, 이 포토마스크의 검사 장치에서는, 촬상 수단에 의해 얻어진 화상 데이터로부터 파악할 수 있는 포토마스크 투과광의 광강도 분포에 기초하여, 피전사체 상의 레지스트막에 형성되는 레지스트 패턴의 형상, 패턴 치수의 마무리값, 투과율의 변동을 포함하는 다양한 해석, 평가를 행할 수 있다. 또한, 이 검사 장치에 의해서 검사되는 포토마스크는, 최종 제품인 포토마스크뿐만 아니라, 포토마스크를 제조하는 도중에서의 중간체도 포함한다.

본 발명의 검사 장치, 및 검사 방법은, 노광에 의해 포토마스크에 형성된 패턴을, 피전사체 상에 전사할 때에, 그 전사상을 시뮬레이트할 목적으로, 노광 조건을 근사한 조건에서 투과광의 촬상을 행하거나, 또는, 연산에 의해 노광 조건을 근사할 수 있는 조건을 얻고, 얻어진 조건에서 촬상을 행하는 것이다. 본 발명의 검 사 장치, 및 검사 방법은, 특히, 액정 표시 장치 제조용 등의 대형 포토마스크의 시뮬레이션에 바람직하게 적용할 수 있다. 일반적인 결함 검사 장치와 같이, 라인 센서를 이용하여 패턴을 주사하고, 얻어진 데이터를 다른 패턴이나 데이터와 비교하는 검사 방법과는 달리, 마스크의 소정 영역을, 에리어 센서를 이용하여 촬상 화상으로서 파악한다. 따라서, 피검체인 포토마스크의 표면의 임의의 위치를 촬상할 수 있는 것이 바람직하지만, 고속으로 전체면을 주사하는 것은 특별히 필요로 하지 않는다. 면내의 일부의 영역에 관한 패턴의 전사 상태를 시뮬레이트 가능하다면, 전체면의 전사 상태를 파악할 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 검사 장치에는 연산 장치가 포함되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 적절한 파라미터를 도입하면, 노광 장치의 특성이나, 개별의 노광 장치의 개체차에 의한 전사에의 영향, 나아가서는, 노광 후에 피전사체의 현상이나 에칭을 거쳐, 회로 패턴 등이 형성되는 상태도, 연산에 의해 시뮬레이트할 수 있다.

[본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치의 구성]

이 포토마스크의 검사 장치의 일례에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 피검체인 포토마스크(3)는, 마스크 유지부(마스크 유지 수단)(3a)에 의해 유지된다. 이 마스크 유지부(3a)는, 포토마스크(3)의 주평면을 대략 연직으로 한 상태에서, 이 포토마스크의 하단부 및 측연부 근방을 지지하고, 이 포토마스크(3)를 경사시켜 고정하여 유지하도록 되어 있다. 이 마스크 유지부(3a)는, 포토마스크(3)로서, 대형, 또한, 여러 가지의 크기의 포토마스크(3)를 유지할 수 있게 되어 있다. 즉, 이 마스크 유지부(3a)에서는, 주평면을 대략 연직으로 한 상태의 포토마스크(3)의 하단부를 주로 지지하므로, 포토마스크(3)의 크기가 서로 달라도, 동일한 지지 부재에 의해 포토마스크(3)의 하단부를 지지할 수 있다. 여기서, 대형의 포토마스크라는 것은, 예를 들면 주평면의 1변의 사이즈가 300㎜ 이상인 것이며, 구체적으로는, 주평면의 사이즈가 1220㎜×1400㎜, 두께 13㎜인 것 등이 있다.

이 검사 장치에서는, 포토마스크(3)의 주평면을 대략 연직으로 한 상태에서 포토마스크(3)를 지지하므로, 검사 시에, 포토마스크(3)의 자중에 의한 휘어짐의 영향을 배제한 해석을 행할 수 있는 이점이 있다. 또한, 한정된 설치 면적에 재치 가능하며, 또한, 포토마스크(3) 상에의 파티클 낙하의 리스크를 저감할 수 있다.

여기서, 대략 연직이란, 연직 상태, 또는 약간의 경사 상태를 의미하며, 바람직하게는, 도 1 중에 θ로 나타내는 바와 같이 연직(연직면)으로부터의 각도가 10도 정도 이내로 되도록 경사진 상태를 말하며, 보다 바람직하게는, 연직으로부터 2도 내지 10도의 각도, 더욱 바람직하게는, 연직으로부터 4도 내지 10도만큼 경사진 상태를 말한다. 이 범위는, 포토마스크(3)를 본 발명의 검사 장치에 재치하였을 때에, 포토마스크를 가장 안정적으로 유지할 수 있고, 그 자세 그대로 포토마스크의 검사를 행할 수 있는 것이다.

즉, 포토마스크(3)를 경사시켜 지지하는 마스크 유지부(3a)를 이용함으로써, 포토마스크(3)를 유지시키는 과정에서, 포토마스크(3)를 전도시키게 되는 것을 방지하여, 안정하게 포토마스크(3)의 유지, 고정을 행할 수 있다. 또한, 포토마스크를 검사 장치에서 안정적으로 유지하기 위해서는, 포토마스크의 주연 근방을 지지하는 틀체(도시되지 않음)에 의해, 약간 경사진 상태의 포토마스크를 지지하는 것 이 바람직하다. 이것은, 포토마스크의 전체 자중이 포토마스크의 하측 단면에 집중함으로써 포토마스크에 손상을 주는 것을 방지할 뿐만 아니라, 포토마스크의 자중에 의한 휘어짐의 영향을 가장 작게 하기 때문에, 검사 정밀도에도 유리하다. 또한, 포토마스크(3)의 재치 후, 마스크 유지부(3a)를 이용하여 포토마스크(3)를 고정하는 것이 바람직하다. 단, 이와 같은 포토마스크의 경사 배치를 채용하는 경우, 광학계의 배치 시에는, 고려가 필요한데, 이 점에 대해서는, 후술한다.

이 포토마스크의 검사 장치는, 소정 파장(또는 파장 영역)의 광속을 발생하는 광원(1)을 갖고 있다. 광원(1)으로서는, 예를 들면, 할로겐 램프, 메탈 할로겐 램프, UHP 램프(초고압 수은 램프) 등을 사용할 수 있다.

광원(1)으로서는, 검사를 거친 포토마스크(3)를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치에서의 노광광을 근사한, 또는, 그 파장 성분의 적어도 일부를 포함하는 파장 분포를 갖는 검사광을 발생하는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 이 검사광은, 적어도 g선(파장 436㎚), h선(파장 405㎚), 또는, i선(파장 365㎚) 중 어느 하나를 포함하고 있으며, 또한, 이들 각 파장 성분을 모두 포함하고, 이들 각 파장 성분 중 임의의 2 이상이 포함되어 있는 혼합광을 적용하는 것도 가능하다. 또한, 이들 각 파장 성분의 혼합비를 조정하기 위해서는, 광학 필터 등의 파장 길이 선택 필터(6)를 이용할 수 있다.

통상적으로, FPD 제조용의 대형 마스크의 노광 시에는, 상기한 파장을 포함한 파장 영역을 갖는 광인, 소위 혼합광을 이용하는 경우가 많다. 이 때문에, 이 검사 장치에서도, 원하는 광강도 비율에서의 혼합광을 적용하는 경우에는, 원하는 광강도 비율은, 실제로 사용하는 노광 장치의 광원의 특성에 기초하여 결정하는 것이 바람직하다.

이 검사 장치에서는, 포토마스크를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치에서 사용되는 조명광의 파장 분포를 미리 파악하고, 광원(1)으로부터 발생되는 검사광의 파장 분포가 노광 장치에서 사용되는 노광광의 파장 분포와 동일, 또는, 대략 동일하게 되도록 설정함으로써, 실제의 노광 조건을 반영한 검사를 행할 수 있다. 즉, 노광광에 따라서는, 백색광 하에서 결함이라고 간주되는 것을 노광 장치에서 정상적인 패턴으로서 취급할 수 있는 경우나, 그 반대로, 백색광 하에서 결함이라고 간주되지 않는 것을 노광 장치에서 정상적인 패턴으로서 취급할 수 없는 경우가 있을 수 있기 때문이다.

또는, 다른 바람직한 양태로서, 본 검사 장치의 광원(1)은, 단독 파장의 노광광을 조사 가능하며, 단독 파장에 의한 포토마스크 투과광의 해석을 행할 수 있는 것 외에, 복수의 파장의 혼합광을 적용한 경우의 투과광을 연산에 의해서 도출하여, 혼합광 노광을 시뮬레이트하는 것 등이 가능하다.

이 검사 장치는, 광원(1)으로부터의 검사광을 유도하고 마스크 유지부(3a)에 의해 유지된 포토마스크(3)에 검사광을 조사하는 조명 광학계(2)를 갖고 있다. 이 조명 광학계(2)는, 개구수(NA)를 가변으로 하기 위해, 개구 조리개 기구(2-1)를 구비하고 있다. 또한, 이 조명 광학계(2)는, 포토마스크(3)에서의 검사광의 조사 범위를 조정하기 위한 시야 조리개(2-2)를 구비하는 것이 바람직하다. 이 조명 광학계(2)를 거친 검사광은, 마스크 유지부(3a)에 의해 유지된 포토마스크(3)에 조사된다.

포토마스크(3)에 조사된 검사광은, 포토마스크(3)를 투과하여, 대물 렌즈계(4)에 입사된다. 대물 렌즈계(4)는, 개구 조리개 기구(4-1)를 구비함으로써, 개구수(NA)가 가변으로 이루어져 있다. 이 대물 렌즈계(4)는, 예를 들면, 포토마스크(3)를 투과한 검사광이 입사되고 이 광속에 무한원 보정을 가하여 평행광으로 하는 제1군(시뮬레이터 렌즈)(4a)과, 이 제1군을 거친 광속을 결상시키는 제2군(결상 렌즈)(4b)을 구비한 것으로 할 수 있다.

이 검사 장치에서는, 조명 광학계(2)의 개구수와 대물 렌즈계(4)의 개구수가 각각 가변으로 되어 있으므로, 조명 광학계(2)의 개구수의, 대물 렌즈계(4)의 개구수에 대한 비, 즉, 시그마값(σ:코히어런스)을 가변할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 개구수가 조정 가능한 것에 의해, 피검사체인 포토마스크(3)에 적용하는 노광 장치의 광학계를 근사시키는 것이 가능하며, 이것에 의한 그레이톤부의 전사상을 시뮬레이트할 수 있다.

대물 렌즈계(4)를 거친 광속은, 촬상 소자(촬상 수단)(5)에 의해 수광된다. 이 촬상 소자(5)는, 포토마스크(3)의 상을 촬상한다. 이 촬상 소자(5)로서는, 예를 들면, CCD 등의 촬상 소자를 이용할 수 있다.

그리고, 이 검사 장치에서는, 촬상 소자(5)에 의해 얻어진 촬상 화상에 관한 화상 처리, 연산, 소정의 임계값과의 비교 및 표시 등을 행하는 연산부(연산 수단)(11) 및 표시부(표시 수단)(12)가 설치되어 있다.

또한, 이 검사 장치에서는, 소정의 노광광을 이용하여 얻어진 촬상 화상, 또 는, 이것에 기초하여 얻어진 광강도 분포 데이터에 대하여, 연산부(11)에 의해 소정의 연산(파장 합성 연산)을 행하여, 다른 노광광을 이용한 조건 하에서의 촬상 화상, 또는, 광강도 분포 데이터를 구할 수 있다. 예를 들면, 이 검사 장치에서는, g선, h선 및 i선이 동일한 강도비의 노광 조건에서 광강도 분포를 얻었을 때, g선, h선 및 i선이 1:2:1의 강도비의 노광 조건에서 노광한 경우의 광강도 분포를 구할 수 있다. 이에 의해, 이 검사 장치에서는, 포토마스크를 노광하는 노광 장치의 개체차나 경시 변화에 의한 파장 변동도 포함시켜, 실제로 이용하는 노광 장치에서의 노광 조건을 재현 또는 근사한 평가를 행하는 것이 가능하다. 또한, 이 검사 장치에서는, 포토마스크를 이용하여 피전사체 상에 패턴을 전사하였을 때에 형성되는 레지스트 패턴에 대하여, 원하는 포토레지스트 잔막량을 상정한 경우에, 이것을 달성할 수 있는지의 여부를 판단하거나, 혹은, 달성할 수 있는 최적의 노광 조건을 간편하게 구하는 것이 가능하다.

이와 같이 지지부(13-1, 13-2) 및 이동 조작부(이동 조작 수단)(15)(후술함)에 의해 지지된 조명 광학계(2) 및 대물 렌즈계(4)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 각각의 자중에 의한 중력을 광축에 대략 직교하는 방향으로 받는다. 따라서, 이들 조명 광학계(2) 및 대물 렌즈계(4) 사이에서는, 광축 어긋남이 발생하기 쉬워질 우려가 있다. 또한, 포토마스크(3)를 약간 경사시킨 상태에서 유지하는 경우, 이것에 따라서, 조명 광학계(2)와 대물 렌즈계(4)는, 경사면에 대하여 광축을 직교시켜 대치시킨다. 이 경우, 조명 광학계(2)와, 대물 렌즈계(4)에, 각각 자중에 의해, 무게 중심의 주위로 회전하는 위치 어긋남을 발생하기 쉽고, 그 결과, 적어도 한쪽 이 위치 어긋남을 일으키면, 양자의 광축은 정합하지 않는다. 이 때, 조명 광학계(2)가 포토마스크(3) 상에 광속을 조사하는 위치와, 대물 렌즈계(4)가 포토마스크(3) 상의 광을 광속으로서 파악하는 위치가 어긋나게 된다.

그 때문에, 이 검사 장치에서는, 조명 광학계(2) 및 대물 렌즈계(4) 중 적어도 한쪽의 광축이 다른 쪽에 대하여 어긋난 경우에도 검사에 지장을 초래하지 않도록, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 조명 광학계(2)에 의해 검사광이 포토마스크(3) 상에 조사되는 범위는, 대물 렌즈계(4)의 시야를 포함하며, 또한, 이 대물 렌즈계(4)의 시야보다도 넓게 되도록 되어 있다. 포토마스크(3) 상에서의 검사광의 조사 범위의 직경은, 대물 렌즈(4)의 시야의 직경보다도 30% 이상 큰 것이 바람직하며, 또한, 30% 이상 크고, 300% 이하인 것이 바람직하다. 검사광의 조사 범위는, 광원(1)의 위치 및 조명 광학계(2)의 시야 조리개(2-2)에 의해 조정할 수 있다.

또한, 조명 광학계(2)에 의해 포토마스크(3) 상에 조사되는 검사광의 광속 내에서의 광량 분포(조도 분포)가, 도 5에 도시하는 바와 같이 작은 것이 바람직하며, 5% 이내의 조도 분포를 충족시키는 조명 범위의 직경이 대물 렌즈계(4)의 시야의 직경보다 30% 이상 큰 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 30% 이상, 100% 이하의 범위에서 큰 것이 요망된다. 또한, 보다 바람직하게는, 상기 직경의 조명 범위의 조도 분포가 2% 이내이다. 이것은, 검사광의 광속 내에서의 광량 분포가 큰 경우에는, 특히, 대물 렌즈계(4)의 광축이 어긋난 경우, 포토마스크(3)의 투과광의 광강도 분포를 구해도, 포토마스크(3)의 상태를 정확하게 검사하지 못할 우려가 있 기 때문이다.

또한, 이 검사 장치에서는, 조명 광학계(2) 및 대물 렌즈계(4)의 광축이 일정 이상으로 어긋났을 때에 보정을 할 수 있도록, 이들 조명 광학계(2) 및 대물 렌즈계(4)의 광축의 상대적인 각도를 미세 조정하는 각도 조정 기구를 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같은 각도 조정 기구를 구비함으로써, 용이한 조작에 의해, 이들 조명 광학계(2) 및 대물 렌즈계(4)의 광축을 항상 일치시켜 둘 수 있다. 각도 조정 기구는 이하와 같이 하여 실현된다.

이 검사 장치에서는, 지지부(지지 수단)(13-1, 13-2)에 의해 지지된 대물 렌즈계(4) 및 촬상 수단(5) 중 적어도 한쪽이, 제어부(제어 수단)(14) 및 이동 조작부(15)에 의해, 광축 방향으로 이동 조작 가능하게 되어 있어, 각각의 포토마스크(3)에 대한 상대 거리를 변화시킬 수 있다. 조명 광학계(2), 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)는, 제어부(14) 및 이동 조작부(15)에 의해 이동 조작 가능하게 이루어져 있다. 이 이동 조작부(15)는, 조명 광학계(2), 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를, 각각의 광축을 서로 일치시키면서, 포토마스크(3)의 주평면에 대하여 평행하게 이동시킬 수 있다. 이 검사 장치에서는, 이와 같은 이동 조작부(15)가 설치되어 있음으로써, 대형의 포토마스크를 검사하는 경우라도, 이 포토마스크(3)를 주평면에 평행한 방향으로 이동시키지 않고, 포토마스크(3)의 주평면의 전체면에 걸친 검사가 가능하며, 또한, 주평면 상의 원하는 부위의 선택적인 검사가 가능하다.

이 검사 장치에서 바람직하게는, 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)가 독립적 으로 광축 방향으로 이동 가능함으로써, 포토마스크(3)를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치를 근사한 상태에서의 촬상을 행할 수 있다. 또한, 대물 렌즈계(4)의 위치, 내지 촬상 소자(5)의 위치를 의도적으로 오프셋하여, 노광 장치에서의 마스크의 휘어짐을 근사하거나, 혹은, 촬상 소자(5)에 의해, 포토마스크(3)의 바림된 상(디포커스 화상)을 촬상하거나 하는 것도 가능하다. 이와 같이 바림된 상을 평가함으로써, 후술하는 바와 같이, 그레이톤 마스크의 성능 및 결함의 유무를 판단할 수도 있다.

이 검사 장치의 제어부(14)는, 조명 광학계(2)의 개구 조리개 기구(2-1) 및 시야 조리개(2-2), 대물 렌즈계(4)의 개구 조리개 기구(4-1)를 제어할 수 있다. 이 제어부(14)는, 이 검사 장치를 이용한 포토마스크의 검사 방법에서, 조명 광학계(2), 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를, 마스크 유지부(3a)에 의해 유지된 포토마스크(3)의 주평면에 평행한 방향으로 이동 조작하고, 포토마스크(3) 상의 원하는 위치에 도달한 후, 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를 광축 방향에 대하여 서로 독립적으로 이동 조작하는 것이 가능하다. 이 때, 대물 렌즈계(4)의 개구수 및, 시그마값을 소정의 값으로 유지한 상태에서 포토마스크(3)의 주평면에 평행하게 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를 이동 조작해도 되며, 또는, 이들을 포토마스크(3) 상의 원하는 위치에 평행 이동시키고나서 시그마값을 조정해도 된다. 시그마값이라는 것은, 전술한 바와 같이, 조명 광학계(2)의 개구수의, 대물 렌즈계(4)의 개구수에 대한 비(코히어런스)를 의미한다. 또한, 조명 광학계(2), 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)의 광축이 일치한 상태에서, 포토마스크(3)의 주평면에 평행하게 이동 조작하는 것이 바람직하지만, 포토마스크(3) 상의 소정 위치에 도달한 시점에서 광축을 일치시키는 제어를 행해도 된다.

이와 같이 하여, 이 검사 장치에서는, 노광 조건, 즉, 대물 렌즈계(4)의 개구수 및 시그마값을 자재로 조정할 수 있다. 이 검사 장치는 또한, 대물 렌즈계(4), 내지 촬상 소자(5)의 위치를 오프셋하여 디포커스시킨 상태에서의 포토마스크 상의 원하는 위치의 촬상도 행할 수도 있어, 포커스 오프셋에 의한 선폭 변동이나 그레이톤 마스크(즉 다계조 마스크)의 전사상 등을 검사할 수 있다. 또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 촬상 소자(5)에 의해 얻어지는 광강도 분포를 수치화하여 얻을 수 있고, 이 광강도를 소정의 임계값과 비교함으로써, 노광 장치에서 전사될 형상(피전사체 상의 레지스트막에 형성되는 레지스트 전사 패턴 형상)을 얻을 수 있다. 또한, 촬상 소자(5)에 의해 얻어지는 광강도를 소정의 임계값과 비교함으로써, 전사 패턴에서의 원하는 레지스트 잔막값 부분의 치수를 수치화하여 얻을 수 있다.

[본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법]

도 7은, 전술한 포토마스크의 검사 장치를 이용하여 실시되는 포토마스크의 검사 방법의 수순을 도시하는 플로우차트이다.

이 검사 장치를 이용하여 행하는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 스텝 st1에서, 주평면을 대략 연직으로 하여 포토마스크(3)를 마스크 유지부(3a)에 재치하여 유지시킨다. 상술한 바와 같이, 포토마스크(3)는, 약간 경사시키는 것이 바람직하다. 다음으로, 스텝 st2에서, 광 원(1)의 파장(λ), 대물 렌즈계(4)의 개구수(NA), 시그마값(σ) 등의 광학 조건을 설정한다. 이후의 스텝은, 제어부(14)에 의해 자동적으로 실행되어도 된다. 즉, 제어부(14)는 제어 프로그램을 기억한 기억 장치(도시되지 않음)를 구비하는 것으로 하고, 제어 시에는 기억 장치로부터 제어 프로그램을 읽어내어 제어 동작을 실행할 수도 있다.

다음으로, 스텝 st3에서, 파장 합성 연산이 필요한 경우인지의 여부를 판별한다. 파장 합성 연산이 필요하지 않은 경우에는, 스텝 st4로 진행하고, 파장 합성 연산이 필요한 경우에는, 스텝 st8로 진행한다.

스텝 st4에서는, 조명 광학계(2)와, 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를, 주평면을 대략 연직으로 하여 유지된 포토마스크(3)를 사이에 끼워 대치하는 위치에 각각 배설하고, 양자의 광축을 일치시킨 상태에서, 포토마스크(3)의 관찰 위치로 이동(평행 이동)시킨다. 그리고, 스텝 st5에서, 광축 방향의 위치 조정(포커스 조정)을 행한다. 다음으로, 스텝 st6에서, 검사광의 조사 및 촬상 소자(5)에 의한 수광, 촬상을 행하고, 스텝 st7로 진행한다.

한편, 스텝 st8에서는, 조명 광학계(2)와, 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를, 주평면을 대략 연직으로 하여 유지된 포토마스크(3)를 사이에 끼워 대치하는 위치에 각각 배설하고, 양자의 광축을 일치시킨 상태에서, 포토마스크(3)의 관찰 위치로 이동시킨다. 그리고, 스텝 st9에서, 광축 방향의 위치 조정(포커스 조정)을 행한다. 다음으로, 스텝 st10에서, 소정 파장 조건의 검사광의 조사 및 촬상 소자(5)에 의한 수광, 촬상을 행하고, 스텝 st11로 진행한다.

스텝 st11에서는, 파장 합성 연산을 위해 필요한 화상이 모두 촬상되었는지의 여부를 판별한다. 필요한 화상이 모두 촬상되어 있지 않으면, 스텝 st12로 진행하여, 파장 조건을 변경하고, 스텝 st10으로 되돌아간다. 필요한 화상이 모두 촬상되어 있으면, 스텝 st13으로 진행하여, 파장 합성 연산을 행하고, 스텝 st7로 진행한다.

스텝 st7에서는, 얻어진 데이터의 해석을 행하고, 광강도 분포 데이터를 취득한다. 다음으로, 스텝 st14로 진행하여, 투과율의 산출을 행한다.

[본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치의 사용 양태]

본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치에서의 피검체로 되는 포토마스크는, 전술한 바와 같이, 제품으로서 완성된 포토마스크뿐만 아니라, 포토마스크를 제조하는 도중에서의 중간체도 포함하며, 또한, 이 포토마스크의 종류나 용도에는 특별히 제한은 없다.

즉, 이 검사 장치에서는, 투명 기판의 주표면에 Cr 등을 주성분으로 하는 차광막을 형성하고 이 차광막에 소정의 패턴을 포토리소그래피에 의해 형성하여 차광부 및 투광부를 갖는 패턴을 형성한 바이너리 마스크뿐만 아니라, 투명 기판의 주표면에 차광부, 투광부 및 노광광의 일부를 투과하는 반투광부를 갖는 그레이톤 마스크를 검사하는 것이 가능하다.

이 검사 장치에서는, 이와 같은 그레이톤 마스크를 검사하는 경우에, 특히 현저한 효과가 얻어진다. 또한, 패턴 상에 결함을 갖는 바이너리 마스크, 그레이톤 마스크의 사용 가부를 판단하는 검사에도 적용 가능하다. 여기서, 결함은 백 결함, 흑 결함을 포함한다. 백 결함이란, 노광광의 투과량이 소정량보다 큰 결함, 흑 결함이란, 노광광의 투과량이 소정량보다 작은 결함을 말한다. 이 검사 장치에서는, 결함 부분의 촬상 화상, 또는, 결함 부분의 투과광의 광강도 분포 데이터를 얻고, 이 광강도 분포 데이터에 의해 포토마스크의 수정의 필요 여부를 판정할 수 있다.

따라서, 이 검사 장치는, FPD 제조용의 포토마스크를 검사하는 경우에 현저한 효과가 있으며, 또한, 액정 장치 제조용의 포토마스크 중에서도 박막 트랜지스터(이하, TFT라고 부름) 제조용의 것에 가장 적합하다. 이것은, 이들 분야에서는, 제조 효율 및 코스트 상의 유리함으로부터, 그레이톤 마스크가 다용되는 것 외에, 반투광부의 치수가 매우 미세하며, 또한, 정미할 필요가 있기 때문이다.

또한, 반투광부에는, 반투광막이 형성된 반투광부(반투광막 타입이라고 함)와, 노광 조건에서의 해상 한계 이하의 미세 패턴에 의해 반투광부로 하는 것(미세 패턴 타입이라고 함)의 양방이 포함된다.

[그레이톤 마스크에 대해서]

여기서, 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치에서 피검체로 되는 그레이톤 마스크에 대하여 설명한다.

TFT를 구비한 액정 표시 디바이스(이하, LCD라고 함)는, 음극 선관(CRT)과 비교하여, 박형으로 하기 쉽고 소비 전력이 낮다고 하는 이점으로부터, 현재, 널리 사용되기에 이르러 있다. LCD에서의 TFT는, 매트릭스 형상으로 배열된 각 화소에 TFT가 배열된 구조의 TFT 기판과, 각 화소에 대응하여 레드(R), 그린(G) 및 블 루(B)의 화소 패턴이 배열된 컬러 필터가 액정상을 개재하여 서로 겹쳐진 구조를 갖고 있다. 이와 같은 LCD는, 제조 공정수가 많아, TFT 기판에서만도, 5 내지 6매의 포토마스크를 이용하여 제조되어 있었다.

이와 같은 상황 하에서, TFT 기판의 제조를 4매의 포토마스크를 이용하여 행하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법은, 차광부, 투광부 및 반투광부(그레이톤부)를 갖는 포토마스크(이하, 그레이톤 마스크라고 함)를 이용함으로써, 사용하는 마스크의 매수를 저감하는 것이다.

도 8 및 도 9에, 그레이톤 마스크를 이용한 TFT 기판의 제조 공정의 일례를 도시한다.

우선, 도 8의 (A)에 도시하는 바와 같이, 글래스 기판(201) 상에, 게이트 전극용 금속막을 형성하고, 포토마스크를 이용한 포토리소그래피 공정에 의해 게이트 전극(202)을 형성한다. 그 후, 게이트 절연막(203), 제1 반도체막(a-Si)(204), 제2 반도체막(N+a-Si)(205), 소스 드레인용 금속막(206) 및 포지티브형 포토레지스트막(207)을 순서대로 형성한다.

다음으로, 도 8의 (B)에 도시하는 바와 같이, 차광부(101), 투광부(102) 및 반투광부(그레이톤부)(103)를 갖는 그레이톤 마스크(100)를 이용하여, 포지티브형 포토레지스트막(207)을 노광하고, 현상하여, 제1 레지스트 패턴(207A)을 형성한다. 이 제1 레지스트 패턴(207A)은, TFT 채널부, 소스 드레인 형성 영역 및 데이터 라인 형성 영역을 덮고, 또한, TFT 채널부 형성 영역이 소스 드레인 형성 영역보다도 얇게 되어 있다.

다음으로, 도 8의 (C)에 도시하는 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(207A)을 마스크로 하여, 소스 드레인용 금속막(206), 제2 및 제1 반도체막(205, 204)을 에칭한다. 다음으로, 도 9의 (A)에 도시하는 바와 같이, 산소에 의한 애싱에 의해 레지스트막(207)을 전체적으로 감소시켜, TFT 채널부 형성 영역의 얇은 레지스트막을 제거하고, 제2 레지스트 패턴(207B)을 형성한다. 그 후, 도 9의 (B)에 도시하는 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(207B)을 마스크로 하여, 소스 드레인용 금속막(206)을 에칭하여 소스/드레인(206A, 206B)을 형성하고, 다음으로, 제2 반도체막(205)을 에칭한다. 마지막으로, 도 9의 (C)에 도시하는 바와 같이, 잔존한 제2 레지스트 패턴(207B)을 박리시킨다.

여기서 이용되는 그레이톤 마스크(100)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 소스/드레인에 대응하는 차광부(101A, 101B), 투광부(102) 및 TFT 채널부에 대응하는 그레이톤부(103)를 갖는다. 이 그레이톤부(103)는, 그레이톤 마스크(100)를 사용하는 대형 LCD용 노광 장치의 해상 한계 이하의 미세 패턴으로 이루어지는 차광 패턴(103A)이 형성된 영역이다. 차광부(101A, 101B) 및 차광 패턴(103A)은, 통상적으로, 모두 크롬이나 크롬 화합물 등의 동일한 재료로 이루어지는 동일한 두께의 막으로 형성되어 있다. 이와 같은 그레이톤 마스크를 사용하는 대형 LCD용 노광 장치의 해상 한계는, 스테퍼 방식의 노광 장치에서 약 3㎛, 미러 프로젝션 방식의 노광 장치에서 약 4㎛이다. 이 때문에, 그레이톤부(103)에서는, 투과부(103B)의 스페이스 폭 및 차광 패턴(103A)의 라인 폭의 각각을, 노광 장치의 해상 한계 이하인, 예를 들면, 3㎛ 미만으로 한다.

이와 같은 미세 패턴 타입의 그레이톤부(103)의 설계에서는, 차광부(101A, 101B)와 투광부(102)의 중간적인 반투광(그레이톤) 효과를 갖게 하기 위한 미세 패턴을, 라인 앤드 스페이스 타입으로 할지, 도트(망점) 타입으로 할지, 혹은 그 밖의 패턴으로 할지와 같은 선택이 있다. 또한, 라인 앤드 스페이스 타입의 경우, 선폭을 어느 정도로 할지, 광이 투과하는 부분과 차광되는 부분의 비율을 어떻게 할지, 전체의 투과율을 어느 정도로 설계할지 등을 고려하여 설계가 이루어진다. 그러나, 실제로 마스크 사용 시에, 이와 같은 미세 패턴이 어떻게, 피전사체 상에 전사되는지를 파악할 수 있는 방법이 없었다. 또한, 그레이톤 마스크의 제조에서도, 선폭의 중심값의 관리 및 마스크 내의 선폭의 변동 관리 등, 매우 어려운 생산 기술이 요구되고 있었지만, 실제의 마스크 사용 환경에서, 어느 정도의 변동이 허용되는지, 등 생산 관리와 수율의 밸런스를 간편하게 파악하는 방법이 없었다.

한편, 그레이톤부를 반투광성의 막에 의해 형성하는 것이 제안되어 있다. 그레이톤부에 반투광막을 이용함으로써, 그레이톤부에 의한 노광량을 적게 하여, 하프톤 노광을 실시할 수 있다. 또한, 그레이톤부에 반투광막을 이용함으로써, 설계에서는, 전체의 투과율이 어느 정도 필요한가를 검토하는 것만으로 충분하며, 그레이톤 마스크의 제조에서도, 반투광막의 막종(막 재질)이나 막두께를 선택하는 것만으로, 그레이톤 마스크의 생산이 가능하게 된다. 따라서, 이와 같은 반투광막 타입의 그레이톤 마스크의 제조에서는, 반투광막의 막두께 제어를 행하기만 하면 충분하여, 비교적 관리가 용이하다. 또한, TFT 채널부를 그레이톤 마스크의 그레이톤부에서 형성하는 경우에는, 반투광막이면 포토리소그래피 공정에 의해 용이하 게 패터닝을 실시할 수 있으므로, TFT 채널부의 형상도 복잡한 형상으로 하는 것이 가능하게 된다.

반투광막 타입의 그레이톤 마스크는, 예를 들면, 이하와 같이 하여 제조할 수 있다. 여기서는, 일례로서, TFT 기판의 패턴을 예로 들어 설명한다. 이 패턴은, 전술한 바와 같이, TFT 기판의 소스 및 드레인에 대응하는 패턴으로 이루어지는 차광부(101)와, TFT 기판의 채널부에 대응하는 패턴으로 이루어지는 반투광부(103)와, 이들 패턴의 주위에 형성되는 투광부(102)로 구성된다.

우선, 투명 기판 상에 반투광막 및 차광막을 순차적으로 형성한 마스크 블랭크를 준비하고, 이 마스크 블랭크 상에 레지스트막을 형성한다. 다음으로, 패턴 묘화를 행하고, 현상함으로써, 패턴의 차광부 및 반투광부에 대응하는 영역에 레지스트 패턴을 형성한다. 다음으로, 적당한 방법으로 에칭함으로써, 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않은 투광부에 대응하는 영역의 차광막과 그 하층의 반투광막을 제거하여, 패턴을 형성한다.

이와 같이 하여, 투광부(102)가 형성되고, 동시에, 패턴의 차광부(101)와 반투광부(103)에 대응하는 영역의 차광 패턴이 형성된다. 그리고, 잔존하는 레지스트 패턴을 제거하고나서, 다시, 레지스트막을 기판 상에 형성하고, 패턴 묘화를 행하고, 현상함으로써, 패턴의 차광부(101)에 대응하는 영역에 레지스트 패턴을 형성한다.

다음으로, 적당한 에칭에 의해, 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않은 반투광부(103)의 영역의 차광막만을 제거한다. 이에 의해, 반투광막의 패턴에 의한 반투 광부(103)가 형성되며, 동시에, 차광부(101)의 패턴이 형성된다.

이와 같은 반투광막을 이용한 그레이톤 마스크에서도, 생산 관리 상의 문제가 있다. 예를 들면, 반투광막의 광투과율이나, 노광 장치의 해상 조건은, 노광광의 파장에 따라서 변화되며, 또한, 노광광의 파장 특성은, 노광 장치마다 서로 다른 등, 마스크 생산 단계에서의 파악이 어려운 마스크 성능 요인이 여러 가지 있기 때문이다.

또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 차광부, 투광부 및 반투광부를 포함하는, 3계조의 그레이톤 마스크에 적용해도 되고, 또는, 서로 다른 광투과율을 갖는 복수의 반투광부를 가지며, 4계조 이상의 그레이톤 마스크에 적용해도 된다.

[그레이톤 마스크의 검사에 대해서]

전술한 바와 같은 그레이톤 마스크에서의 결함이나 성능상의 검사를 행하기 위해서는, 실제의 노광 조건을 반영한 시뮬레이션을 행하여, 결함의 유무, 성능의 우열을 평가하는 것이 바람직하다.

그레이톤 마스크에서는, 마스크에 형성된 패턴 형상이, 이 마스크를 사용한 노광에 의해 형성되는 피전사체 상의 레지스트 패턴 막두께나 레지스트 패턴의 형상에 영향을 준다. 예를 들면, 반투광부의 광투과율이 적절한 범위 내에 있는지, 반투광부와 차광부의 경계의 상승(샤프니스, 또는, 바림 상태)이 어떠한지를 평가할 필요가 있다.

특히, 미세 패턴으로 이루어지는 반투광부를 갖는 그레이톤 마스크의 경우에는, 포토마스크를 이용하여 실제로 노광할 때에는, 미세 패턴이 해상되지 않고, 실 질적으로 균일한 투과율이라고 간주될 정도로 비해상의 상태에서 사용된다. 이 상태를 마스크의 제조 과정에서, 또는, 출하 전의 단계에서, 나아가서는, 결함 수정을 행한 단계에서 검사할 필요가 있다. 이와 같은 과제에 대하여, 본건 발명자들은, 본 발명에 따른 검사 장치를 이용한 검사 방법에 현저한 효과가 있는 것을 발견하였다.

즉, 본 발명에 따른 검사 장치에서는, 반투광부를 투과하는 노광광의 양을 저감하여 이 영역에서의 포토레지스트에의 조사량을 저감함으로써 포토레지스트의 막두께를 선택적으로 변화시키는 것인 그레이톤 마스크의 검사를, 실제의 노광 조건을 재현하여, 고정밀도로 행할 수 있는 것이다.

그리고, 이 검사 장치에서 취득하는 데이터에서는, 검사 장치에 부여하는 광학 조건(사용하는 노광 장치의 광학 조건과 대략 동일한 조건)에 대하여 적절하게 설계되고, 적절하게 형성된 포토마스크 패턴이면, 도 11(우단)에 도시하는 바와 같이 반투광부에 형성된 미세 패턴이 실질적으로 대략 단일의 농도로 되는 비해상의 상태로 된다. 이 부분의 농도가, 이 그레이톤 마스크를 사용한 경우의 이 부분의 광투과량을 나타내고, 이 부분의, 반투광부에 대한 투과량의 저감 정도(또는 차광부에 대한 투과량의 증가 정도)에 따라, 마스크 사용 시에 반투광부에 의해 형성되는 레지스트막의 잔막량이 결정된다. 한편, 만일 마스크의 설계가 노광 광학 조건에 대하여 부적절한 경우나, 제조 공정에서 소정의 형상, 치수로 패턴이 형성되어 있지 않은 경우에는, 반투광부의 농도나, 반투광부의 형상 등이 상기한 정상적인 상태와는 다른 상태를 나타내는 것으로 되기 때문에, 정상적인 상태와의 비교에 의 해, 검사 부분의 양부를 판정할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 검사 장치에 의해 그레이톤 마스크를 검사하는 경우에는, 상기한 바와 같은 적절한 비해상 부분이 출현하는(즉, 그레이부가 출현하는) 노광 조건이, 실제로 포토마스크에 적용하는 노광 조건과 거의 일치하고 있으면, 포토마스크의 성능이 충분하다고 할 수 있다.

또한, 그레이톤 마스크가 박막 트랜지스터 제조용의 것인 경우에는, 상기한 바와 같은 비해상의 상태에서 촬상 화상을 얻었을 때에, 필요에 따라 적절한 연산를 거쳐, 채널부와, 소스부, 드레인부와의 경계 부분의 샤프니스를 평가하여, 그 부분의 포토레지스트 패턴의 입체 형상을 예측하는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명에 따른 검사 장치는, 실제의 노광 조건에서는 해상 한계 이하로 된 미세한 차광 패턴으로 이루어지는 그레이톤부를 갖는 포토마스크의 검사에 유리하게 적용할 수 있다.

이 경우, 해상 한계 이하의 미세 패턴을 갖는 포토마스크(3)를 피검체로 하여 검사 장치에 설치하여, 그 포토마스크를 사용하는 노광 장치의 노광 조건을 미리 파악한 후에, 예를 들면, 대물 렌즈계(4)의 개구수 및 시그마값을 소정의 값으로 한다. 이 대신에, 노광 조건에 기초하여 결정한 분광 특성을 이용해도 된다. 또한, 대물 렌즈계(4)의 위치를 적절하게 광축 방향으로 조절함으로써, 촬상 소자(5)에서의 촬상면에는, 미세 패턴의 비해상의 상태의 상이 얻어진다. 그리고, 촬상된 화상 데이터를 연산부(11)에 의해 처리함으로써, 마스크 패턴의 광강도 분포를 얻을 수 있다. 이 촬상 화상의 형상 및 소정의 평가 점에서의 광강도 데이터 로부터, 포토마스크(3)의 성능의 우열, 결함의 유무를 평가할 수 있다.

또한, 이 검사 장치에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)가 각각 광축 방향으로 이동 조작 가능하게 되어 있어, 이들 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를 서로 독립적으로 포토마스크(3)에 대한 상대 거리를 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 포토마스크(3)를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치에서 포토마스크(3)가 자중 등에 의한 휨을 발생하는 경우라도, 이 노광 장치에 근사시킨 상태에서의 촬상을 행할 수 있다. 즉, 이 검사 장치에서는, 포토마스크(3)로부터 대물 렌즈계(4)까지의 거리 L1과, 대물 렌즈계(4)로부터 촬상 소자(5)까지의 거리 L2의 각각을, 자재로 조정할 수 있다. 바람직하게는, 대물 렌즈계를, 광축 방향으로 이동 조작 가능하게 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 보다 정확하게, 포토마스크의 자중에 의한 휨을 근사할 수 있다. 또한, 대물 렌즈계(4)의 위치, 내지 촬상 소자(5)의 위치를 오프셋하여, 촬상 소자(5)에 의해, 포토마스크의 바림된 상을 촬상하는 것도 가능하다. 이와 같이 바림된 상을 평가함으로써, 그레이톤 마스크의 성능 및 결함의 유무를 판단할 수 있다. 또한, 상기 바림된 전사상의 평가 시에는, 대물 렌즈계의 NA나 시그마값을 조정하는 수단을 이용하는 것도 가능하며, 바람직한 방법이다.

그리고, 본 발명에 따른 검사 장치에서는, 해상 한계 이하의 미세 패턴으로 이루어지는 반투광부뿐만 아니라, 반투광성의 막에 의해 형성된 반투광부를 갖는 그레이톤 마스크에 관한 검사도 행할 수 있다. 반투광성의 막으로서는, 노광광의 차광률이, 예를 들면 투광부의 투광률에 대하여, 10% 내지 60%, 보다 바람직하게 는, 40% 내지 60%인 막을 사용할 수 있다.

예를 들면, 도 13에 도시하는 바와 같이, 촬상된 화상 데이터에서의 반투광부의 광강도의 피크 값을 Ig로 하고, 충분히 넓은 투광부의 광강도를 Iw로 하며, 차광부의 광강도를 Ib로 하였을 때, 반투광부의 투광부에 대한 투과 비율은, Ig(Iw-Ib)로 나타낼 수 있으며, 이것을 포토마스크의 평가 항목으로 할 수 있다(대부분의 경우 Ib는 실질적으로 제로로 됨). 이 평가 항목에 의해, 소정 범위의 투과율을 갖는(즉, 실제의 노광 시에 형성되는 레지스트 패턴의 레지스트막 두께가 소정의 막두께로 되는) 포토마스크인지의 여부의 평가를 행할 수 있다.

또한, 반투광부(예를 들면 채널부)의 소정의 폭 치수를 부여하는 광강도를 Ig'로 할 때, 이하와 같이, 복수의 평가 항목(파라미터)을 사용하여, 이들 파라미터를 비교함으로써, 패턴의 평가를 행할 수 있다.

Ig/(Iw-Ib)=Tg

Ig'/(Iw-Ib)=Tg'(채널부의 투과율의 최저값)

(Tg-Tg')/2=Tgc(채널내 투과율의 중간값)　

｜Tg-Tg'｜=Tgd(채널부내 투과율의 변화량, 레인지)

즉, 상기 평가에서는, 촬상 화상에 의해 얻어진, 그레이톤 마스크의 투과광강도 분포 데이터로부터, 반투광부, 투광부, 차광부의 투과광 강도를 얻고, 그들의 수치로부터, 반투광부의 투과율의 최대값을 구하거나, 혹은, 반투광부의 투과율의 최저값을 구하거나, 혹은, 반투광부의 투과율의 중간값을 구하거나, 혹은, 반투광부의 투과율의 범위를 구함으로써, 마스크의 평가를 행할 수 있다. 여기서, 투과 율이란, 차광부와 투광부의 투과량의 차에 대한 반투광부의 투과량을 말한다. 단, 통상적으로, 차광부의 투과량은 실질적으로 제로이다.

그 밖에, 광강도 분포로부터 얻어지는 정보에 의해, 포토마스크를 사용하여 실제로 노광 장치에서 노광한 경우에 형성되는 레지스트 패턴을 시뮬레이트하고, 그 평가를 행할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 검사 장치에서는, 실제의 노광 장치에 의한 노광 조건과 마찬가지의 해상 상태의 촬상 화상을 얻을 수 있기 때문에, 포토마스크의 성능, 결함의 유무를 현실의 사용에 의거한 조건 하에서 적절하게 평가할 수 있다. 또한, 이 경우에는, 실제의 노광 조건을 반영한 조건 하에서, 반투광부에 요구되는 소정 범위의 투과율을 충족시키고 있는지의 여부의 검사 외에, 전술한 것과 마찬가지로, 촬상 화상을 얻었을 때에, 채널부와, 소스부, 드레인부와의 경계 부분의 샤프니스를 평가하여, 노광 후의 포토레지스트의 입체 형상을 예측할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 검사 장치에서는, 전술한 바와 같은, 제조한 포토마스크의 검사, 평가뿐만 아니라, 도 14에 도시하는 바와 같이, 결함이 수정을 필요로 하는 것인지의 여부의 판단이나, 결함 수정을 거친 포토마스크의 수정 효과가 충분한지의 여부의 검사에도 적용할 수도 있어, 매우 유용하다. 포토마스크(3) 상에, 도 14의 (a)에 도시하는 바와 같이, 흑 결함이 있는 경우나, 도 14의 (b)에 도시하는 바와 같이, 백 결함이 있는 경우라도, 이들 결함이 충분히 작은 경우에는, 노광 장치의 해상도에 따라, 노광된 상태에서는, 그 영향이 나타나지 않는다. 이 검사 장치에서는, 촬상 소자(5)에 의해 얻어지는 촬상 데이터에서, 결함이 충분히 작은 경우에는, 광강도 변화가 거의 나타나지 않아, 수정을 필요로 하지 않는다고 판단할 수 있다.

또한, 이 검사 장치는, 미세 패턴으로 이루어지는 반투광부에서, 미세 패턴과는 다른 형상의 미세 패턴을 부가적으로 부분적으로 성막함으로써 백 결함을 수정한 경우나, 또는, 결함을 포함하는 패턴의 일부를 박리시킨 후에 원래의 미세 패턴과는 다른 형상의 미세 패턴을 부분적으로 성막함으로써 흑 결함 또는 백 결함을 수정한 경우에 대하여, 수정 결과가 충분한지의 여부의 검사를 바람직하게 행할 수 있다.

백 결함 부분에 부가적으로 성막하여 결함 수정하는 경우나, 흑 결함의 일부를 박리하여 재성막함으로써 결함 수정하는 경우에는, 재성막의 소재가, 원래의 막 소재와 서로 다른 경우가 있다. 또한, 흑 결함에 대해서는, 형성된 막의 일부를 제거하거나, 또는 그 막의 막두께를 감소시킴으로써 결함 수정을 행하는 경우가 있다. 이 중 어느 경우에 대해서도, 본 발명에 따른 검사 장치에 따르면, 결함 수정의 결과가, 실제의 노광 장치에 의한 노광 조건 하에서, 충분한 차광 효과, 또는, 반투광부로서의 효과를 갖는지의 여부를 검사할 수 있다.

[액정 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법]

액정 장치 제조용 포토마스크를 제조함에 있어서는, 일반적인 공지의 제조 공정에서, 전술한 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에 의한 검사 공정을 포함하는 공정으로 함으로써, 결함이 필요 충분하게 수정된 양호한 액정 장치 제조용 포토마스크를 신속하게 제조할 수 있다.

[패턴 전사 방법]

전술한 액정 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법에 의해 제조된 액정 장치 제조용 포토마스크를 이용하여, 노광 장치에 의해 소정 파장의 광을 노광함으로써, 피전사체에 대하여, 소정의 패턴을 양호하게 전사할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치의 구성을 도시하는 측면도.

도 2는 상기 포토마스크의 검사 장치에서의 조명 광학계와 대물 렌즈계의 위치 관계를 도시하는 측면도.

도 3은 상기 포토마스크의 검사 장치에서의 조명 광학계와 대물 렌즈계의 위치 관계를 도시하는 사시도.

도 4는 상기 포토마스크의 검사 장치에서의 조명 광학계에 의한 조명 범위와 대물 렌즈계에 의한 촬상 범위의 관계를 도시하는 정면도.

도 5는 상기 포토마스크의 검사 장치에서의 조명 광학계에 의한 조명 범위 내의 광강도 분포와 대물 렌즈계에 의한 촬상 범위의 관계를 도시하는 그래프.

도 6은 상기 포토마스크의 검사 장치에서 얻어진 촬상 데이터를 수치화한 그래프.

도 7은 상기 포토마스크의 검사 장치에서 실시되는 포토마스크의 검사 방법의 수순을 도시하는 플로우차트.

도 8의 (A)~도 8의 (C)은 그레이톤 마스크를 이용한 TFT 기판의 제조 공정(전반)을 도시하는 단면도.

도 9의 (A)~도 9의 (C)는 그레이톤 마스크를 이용한 TFT 기판의 제조 공정(후반)을 도시하는 단면도.

도 10은 그레이톤 마스크의 구성을 도시하는 정면도.

도 11은 상기 포토마스크의 검사 장치에서 얻어진 촬상 데이터에서의 반투광 부의 상태를 도시하는 도면.

도 12는 상기 포토마스크의 검사 장치에서의 포토마스크, 대물 렌즈계 및 촬상 수단의 위치 관계를 도시하는 측면도.

도 13은 상기 포토마스크의 검사 장치에서 얻어진 촬상 데이터를 수치화하고, 반투광부의 투과율을 설명하기 위한 그래프.

도 14의 (A), 도 14의 (B)는 상기 포토마스크의 검사 장치에서 얻어진 촬상 데이터에서의, 결함의 사이즈와 전사상의 관계를 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 광원

2 : 조명 광학계

2-1 : 개구 조리개 기구

3 : 포토마스크

3a : 마스크 유지부

4 : 대물 렌즈계

4-1 : 개구 조리개 기구

4a : 제1군(시뮬레이터 렌즈)

4b : 제2군(결상 렌즈)

5 : 촬상 소자

11 : 연산부

12 : 표시부

14 : 제어부

15 : 이동 조작부

Claims (25)

1. 피검체인 포토마스크를 유지하는 마스크 유지 수단과,

   소정 파장의 광속을 발생하는 광원과,

   상기 광원으로부터의 광속을 유도하고, 상기 마스크 유지 수단에 의해 유지된 포토마스크에 그 광속을 조사하는 조명 광학계와,

   상기 포토마스크에 조사되고 그 포토마스크를 거친 상기 광속이 입사되는 대물 렌즈계와,

   상기 대물 렌즈계를 거친 광속을 수광하고, 상기 포토마스크의 상을 촬상하는 촬상 수단과,

   상기 조명 광학계, 상기 대물 렌즈계 및 상기 촬상 수단을 각각 지지하는 지지 수단과,

   상기 각각의 지지 수단을 이동 조작하는 이동 조작 수단과,

   상기 이동 조작 수단을 제어하는 제어 수단

   을 구비하고,

   상기 제어 수단은, 상기 이동 조작 수단을 제어함으로써, 상기 조명 광학계, 상기 대물 렌즈계 및 상기 촬상 수단을, 상기 마스크 유지 수단에 의해 유지된 포토마스크의 주평면에 평행한 면내에서 이동 조작하고, 이들 광축을 일치시킨 상태에서 소정 위치에 위치시키며, 또한, 상기 대물 렌즈계 및 상기 촬상 수단 중 적어도 한쪽을, 광축 방향에 대하여 위치 조정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 대물 렌즈계 및 상기 조명 광학계는, 각각 개구수가 가변으로 이루어져 있고,

   상기 제어 수단은, 상기 대물 렌즈계의 개구수, 또는, 상기 조명 광학계의 개구수를 소정값으로 함으로써, 상기 조명 광학계의 개구수의 상기 대물 렌즈계의 개구수에 대한 비를 소정의 값으로 제어하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 촬상 수단에 의해 얻어진 화상에 기초하여, 상기 포토마스크의 소정 영역의 투과광의 광강도 분포 데이터를 이용하여 연산을 행하는 연산 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 마스크 유지 수단은, 상기 포토마스크의 주평면을, 연직으로부터 10도 이내 경사진 각도로 하여 그 포토마스크를 고정하여 유지하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 마스크 유지 수단은, 상기 포토마스크의 주평면을 연직으로부터 2도 내지 10도 경사진 각도로 하여 그 포토마스크를 유지하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 광원으로부터 발생되고, 상기 조명 광학계를 거친 광속은, 적어도, g선, h선, 또는, i선 중 어느 하나를 포함하거나, 혹은, 이들 중 임의의 2 이상을 혼합한 광속을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 조명 광학계는, 상기 포토마스크에 광속을 조사하는 범위가, 상기 촬상 수단의 촬상 시야보다도 넓은 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 조명 광학계는, 시야 조리개를 구비하고, 이 시야 조리개를 통하여 상기 포토마스크에 광속을 조사하며, 또한, 상기 포토마스크 상에서 광량 분포가 5% 이내로 되는 부분의 직경이, 상기 촬상 수단의 촬상 시야의 직경에 대하여 30% 이상 크게 되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 조명 광학계, 또는, 상기 대물 렌즈계 및 상기 촬상 수단 중 적어도 한쪽의 광축의 미세 조정을 행하는 각도 조정 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 대물 렌즈계 및 상기 조명 광학계는, 개구수를 가변으로 하는 조리개 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 장치.
11. 투명 기판 상에 소정의 패턴을 갖는 막이 형성된 포토마스크를 마스크 유지 수단에 의해 유지하고, 소정 파장의 광속을 발생하는 광원으로부터의 광속을 조명 광학계를 통하여 상기 포토마스크에 조사하며, 이 포토마스크를 거친 상기 광속을 대물 렌즈계를 통하여 촬상 수단에 의해 수광하고, 상기 포토마스크의 상을 촬상하여, 얻어진 촬상 화상에 기초하여, 상기 포토마스크를 검사하는 포토마스크의 검사 방법으로서,

    상기 조명 광학계, 상기 대물 렌즈계 및 상기 촬상 수단을, 상기 마스크 유지 수단에 의해 유지된 포토마스크의 주평면에 평행한 면내에서 이동 조작하고, 이들 광축이 일치한 상태에서 소정 위치에 위치시키며, 또한, 상기 대물 렌즈계 및 상기 촬상 수단 중 적어도 한쪽을, 광축 방향에서 소정의 상대 위치로 되도록 위치 조정하고, 상기 촬상 수단에 의해 상기 포토마스크의 상을 촬상하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 촬상 수단에 의한 상기 포토마스크의 상의 촬상은, 상기 포토마스크를 사용할 때에 적용하는 노광 조건을 미리 파악하고, 그 노광 조건에 기초하여 결정한 분광 특성, 상기 대물 렌즈계의 개구수 및 상기 조명 광학계의 개구수의 상기 대물 렌즈계의 개구수에 대한 비를 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 포토마스크의 주평면을, 연직으로부터 10도 이내 경사진 각도로 하여, 그 포토마스크를 고정하여 유지하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 방법.
14. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 포토마스크의 주평면을 연직으로부터 2도 내지 10도 경사진 각도로 하여 그 포토마스크를 유지하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 방법.
15. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 포토마스크에 조사하는 광속으로서, 적어도, g선, h선, 또는, i선 중 어느 하나를 포함하거나, 혹은, 이들 중 임의의 2 이상을 혼합한 광속을 이용하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 방법.
16. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 포토마스크에 조사하는 광속으로서, 이 포토마스크를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치에서 사용되는 조명광의 파장 분포를 미리 파악하고, 그 파장 분포에 기초하여 결정한 파장 분포의 광속을 이용하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 방법.
17. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 촬상 수단의 촬상 시야보다도 넓은 범위에 걸쳐, 상기 광원으로부터의 광속을 조사하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 방법.
18. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 포토마스크에 조사하는 광속 내에서, 광량 분포가 5% 이내로 되는 부분의 직경이, 상기 촬상 수단의 촬상 시야의 직경에 대하여 30% 이상 큰 것으로 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 방법.
19. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 조명 광학계, 또는, 상기 대물 렌즈계 및 상기 촬상 수단 중 적어도 한쪽의 광축의 미세 조정을 행하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검 사 방법.
20. 제11항에 있어서,

    상기 포토마스크는, 투명 기판 상에 차광부 및 투광부를 포함하는 패턴이 형성되어 이루어지고,

    상기 촬상 수단에 의해 얻어진 상기 촬상 화상으로부터, 상기 포토마스크의 소정 영역의 투과광의 광강도 분포 데이터를 취득하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 방법.
21. 제20항에 있어서,

    상기 포토마스크는, 차광부, 또는, 투광부에, 백 결함, 또는, 흑 결함을 갖고, 그 결함 부분의 촬상 화상, 또는, 그 결함 부분의 투과광의 광강도 분포 데이터를 얻어, 그 촬상 화상, 또는, 그 광강도 분포 데이터에 의해 그 포토마스크의 수정의 필요 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 방법.
22. 제20항 또는 제21항에 있어서,

    상기 촬상 화상으로부터 취득한 광강도를 소정의 임계값과 비교함으로써, 노광에 의해 피전사체 상에 형성되는 레지스트 전사 패턴 형상을 얻는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 검사 방법.
23. 제11항의 포토마스크의 검사 방법에 의한 검사 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법.
24. 제20항의 포토마스크의 검사 방법에 의한 검사 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법.
25. 제23항 또는 제24항의 액정 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법에 의해 제조된 액정 장치 제조용 포토마스크를 이용하여, 노광 장치에 의해 소정 파장의 광을 노광하고, 피전사체에 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.

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