KR101374976B1 - 그레이톤 마스크의 검사 방법, 액정 장치 제조용 그레이톤마스크의 제조 방법 및 패턴 전사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 광원(1)으로부터 발하여진 소정 파장의 광속을 조명 광학계(2)를 통해서 그레이톤 마스크(3)에 조사하고, 그레이톤 마스크(3)를 거친 광속을 대물 렌즈계(4)를 통해서 촬상 소자(5)에 의해 촬상하여 촬상 화상 데이터를 구하고, 이 촬상 화상 데이터로부터, 그레이톤 마스크의 반투광부를 포함하는 영역의 투과광의 강도 분포 데이터를 취득한다.

포토마스크, 조명 광학계, 광원 렌즈계, 촬상 소자, 파장 선택 필터, 개구 조리개 기구

Description

그레이톤 마스크의 검사 방법, 액정 장치 제조용 그레이톤 마스크의 제조 방법 및 패턴 전사 방법{METHOD FOR INSPECTING GRAY TONE MASK, METHOD FOR MANUFACTURING GRAY TONE MASK FOR LIQUID CRYSTAL DEVICE FABRICATION AND METHOD FOR TRANSFERRING PATTERN}

본 발명은, 노광용의 그레이톤 마스크의 성능을 검사하기 위한 그레이톤 마스크의 검사 방법에 관한 것으로서, 특히, 주로 플랫 패널 디스플레이(이하, FPD라고 함) 장치 제조용의 대형의 그레이톤 마스크의 검사 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 액정 장치 제조용 그레이톤 마스크의 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 영향의 평가는 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 대형의 포토마스크에서는, 투명 기판의 주표면에 Cr 등을 주성분으로 하는 차광막을 형성하고 이 차광막에 소정의 패턴을 포토리소그래피에 의해 형성해서 차광부 및 투광부를 갖는 패턴을 형성한 바이너리 마스크뿐만 아니라, 투명 기판의 주표면에 차광부, 투광부 및 반투광부를 갖는 그레이톤 마스크가 널리 사용되고 있다. 또한, 반투광부라고 하는 것은 노광광의 일부를 투과하는 부분이며, 이하에서는 그레이톤부라고 부르는 경우가 있다. 또한, 그레이톤 마스크란, 마스크를 투과하는 노광광의 양을 선택적으로 감소시키고, 피전사체 상의 포토레지스트의 현상 후의 잔막 두께를 선택적으로 조정하는 것을 목적으로 하는 포토마스크를 말한다. 마스크를 투과하는 노광광을 선택적으로 감소시키고, 그 일부를 투과시키는 반투광부를 1종류 갖는 것(3계조의 그레이톤 마스크) 외에, 4계조 이상의 멀티톤 마스크도, 본원에서 말하는 그레이톤 마스크에 포함된다.

또한, 반투광부에는, 반투광막이 형성된 반투광부(이하, 「반투광막 타입」이라고 함)와, 노광 조건에서의 해상 한계 이하의 미세 패턴에 의해 반투광부로 하는 것(이하, 「미세 패턴 타입」이라고 함)의 양쪽이 포함된다.

이와 같은 그레이톤 마스크의 결함 검사나 성능 평가를 행하는 검사에서는, 다음과 같은 과제가 존재한다.

즉, 이와 같은 그레이톤 마스크에서는, 마스크에 형성된 패턴과, 실제의 마스크 사용에 의해, 피전사체 표면의 레지스트막에 전사되는 패턴(현실에서는, 전사 패턴을 현상해서 얻어지는 레지스트 패턴)이 서로 다른 경우가 있다. 이 때문에, 사용하는 노광 장치의 노광 조건에 의거하여, 패턴 전사 상태를 재현하고, 재현된 전사상을 평가함으로써, 마스크의 성능을 평가하는 것이 긴요하다.

예를 들면, 「미세 패턴 타입」의 반투광부에 대해서는, 노광 장치의 대물 렌즈계의 해상도에 의해, 의도적으로 디포커싱을 또한 행함으로써, 그 미세 패턴을 비해상의 상태로 하여 전사상을 형성하는 것을 의도하기 때문에, 그 전사상으로서 형성되는 레지스트 패턴의 형상은, 마스크에 형성된 패턴과는 서로 다른 것으로 된 다. 또한, 상기한 해상도는, 노광 장치의 렌즈계와 노광광의 파장에 의존하지만, 노광 장치의 조명의 파장 특성은, 노광 장치마다 서로 다르고, 또한 경시 변화한다. 따라서, 마스크를 사용하여 피전사체 상에 얻어지는 레지스트 패턴 형상, 소정 부분의 막 두께가 원하는 범위 내로 될 것인지의 여부 등을, 미리 시뮬레이션에 의해 파악하고, 그 성능을 판정할 필요가 생겼다.

또한, 「반투광막 타입」의 반투광부에 대해서도, 그 반투광부의 치수, 형상에 의해, 노광 장치의 노광 조건 하, 인접하는 차광부 등의 영향을 받아, 마스크에 형성한 패턴과는 서로 다른 전사상을 형성하는 경우가 있다. 또한, 이 반투광부에 이용되는 반투광막의 광투과율은, 노광광의 파장에 따라 변화되는 바, 노광광의 파장 특성은, 노광 장치마다 서로 다르고, 또한 그 조명 광원의 경시 변화에 따라 변화된다. 따라서, 특정한 노광 장치에 의한 노광 조건을 근사한 노광 조건 하에서 얻어지는 전사상을, 검사 장치에 의해 얻어지는 투과광의 강도 분포를 이용하여 시뮤레이션하는 등, 어떤 평가, 판정 방법이 필요한 것이 발견되었다.

또한, 상기 그레이톤 마스크의 그레이톤부에 결함이 생겼을 때, 그 결함은, 차광부나 투광부의 결함과 달리, 그 치수나 형상에 따라서, 마스크 사용 시의 지장으로 되는지의 여부를 알 수 있는 경우가 많기 때문에, 이를 미리 평가하는 것은, 마스크의 수율 관리상, 매우 큰 의의를 갖는다. 또한, 그레이톤부의 결함에 대하여 수정을 실시했을 때에, 이 수정이 마스크 사용 시의 성능에 대하여 충분한 것인지의 여부를 판정하는 것도 매우 중요한 것이 본 발명자들에 의해 인식되었다. 그레이톤부의 수정은, 투광부, 차광부와 달리, 결함은, 그 형상에 의해서만이 아니 라, 실제의 마스크 사용 시의 조건 하에서의, 그 부분의 투과광의 강도 분포에 의해 판단할 필요가 있는데다가, 특이한 평가가 필요하기 때문이다.

따라서, 상기한, 그레이톤 마스크의 특이한 사용법에 의거한 검사 방법이 필요한 것이, 본 발명자들에 의해 발견되었다.

본 발명은, 전술한 실정을 감안하여 제안되는 것으로서, 그레이톤 마스크의 성능 평가 및 결함 검사를 양호하게 행할 수 있는 그레이톤 마스크의 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

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

전술한 과제를 해결하고, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법은, 이하의 구성 중 어느 하나를 갖는 것이다.

[구성 1]

구성 1에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법은, 투명 기판 상에 차광부, 투광부 및 노광광의 일부를 투과하는 반투광부를 포함하는 패턴이 형성되어 이루어지고, 노광 장치에 의한 노광에 의해 패턴을 피전사체 상에 전사함으로써 표시 장치를 제조할 때에 이용되는 그레이톤 마스크의 검사 방법으로서, 광원으로부터 발하여진 소정 파장의 광속을 조명 광학계를 통해서 그레이톤 마스크에 조사하고 그 그레이톤 마스크를 투과한 광속을 대물 렌즈계를 통해서 촬상 수단에 의해 촬상해서 촬상 화상 데이터를 구하는 공정을 구비하고, 촬상 화상 데이터로부터, 그레이톤 마스크의 반투광부를 포함하는 영역의 투과광의 강도 분포 데이터를 취득하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성 1을 갖는 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 광원으로부터 발하여진 소정 파장의 광속을 조명 광학계를 통해서 그레이톤 마스크에 조사하고 그 그레이톤 마스크를 거친 광속을 대물 렌즈계를 통해서 촬상 수단에 의해 촬상해서 촬상 화상 데이터를 구하는 공정을 구비하고, 촬상 화상 데이터로부터, 그레이톤 마스크의 반투광부를 포함하는 영역의 투과광의 강도 분포 데이터를 취득하기 때문에, 그레이톤 마스크의 성능 평가 및 결함 검사를 양호하게 행할 수 있다.

[구성 2]

구성 1을 갖는 그레이톤 마스크의 검사 방법에서, 광원으로서, 적어도 g선, h선, 또는, i선 중 어느 하나를 포함하는 광속, 혹은, 이들 중 임의의 2 이상이 혼합된 광속을 발하는 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성 2를 갖는 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 광원으로서, 적어도 g선, h선, 또는, i선 중 어느 하나를 포함하는 광속, 혹은, 이들 중 임의의 2 이상이 혼합된 광속을 발하는 것을 이용하기 때문에, 노광 장치에서의 노광 조건을 재현할 수 있어, 그레이톤 마스크의 성능 평가 및 결함 검사를 양호하게 행할 수 있다.

즉, 노광 장치에서는, 그레이톤 마스크가, 액정 장치를 포함하는 FPD용 등의 대형의 것인 경우, 그 패턴 치수에 따라서, 해상도보다도 노광광율의 면으로부터 노광광량이 우선되고, 노광광으로서, 단색광이 아니라, 복수의 파장 대역의 광이 혼합된 광속을 이용한다. 본 발명에서는, 검사광의 광원으로서 단색광을 사용하는 종래의 검사 방법과 비교하여, 노광 장치에서 얻어지는 노광 패턴을 정확하게 재현할 수 있다.

[구성 3]

구성 1, 또는, 구성 2를 갖는 그레이톤 마스크의 검사 방법에서, 조명 광학계의 개구수 및 대물 렌즈계의 개구수를, 노광 장치에서의 조명 광학계의 개구수 및 대물 렌즈계의 개구수에 각각 대략 동일한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성 3을 갖는 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 조명 광학계의 개구수 및 대물 렌즈계의 개구수를, 노광 장치에서의 조명 광학계의 개구수 및 대물 렌즈계의 개구수에 각각 대략 동일한 것으로 하기 때문에, 노광 장치에서의 노광 조건을 재현할 수 있어, 그레이톤 마스크의 성능 평가 및 결함 검사를 양호하게 행할 수 있다.

예를 들면 「미세 패턴 타입」의 반투광부에 대해서는, 그레이톤 마스크를 투과한 노광광을 결상시키는 대물 렌즈계의 해상도에 의해, 이 반투광부를 투과한 노광광의 광량이 크게 영향을 받게 되기 때문에, 검사 장치에서의 대물 렌즈계의 해상도가 노광 장치에서의 해상도와 서로 다르게 되어 있으면, 그레이톤 마스크의 성능 평가 및 결함 검사를 양호하게 행할 수 없다.　 「반투광막 타입」의 반투광 부에 대해서도, 양측이 차광부에 인접하여 사이에 배치되어 있는 영역에 대해서는, 그 차광부의 결상 상태에 의해, 노광광을 결상시키는 대물 렌즈계의 해상도에 의해 반투광부를 투과한 노광광의 광량이 영향을 받기 때문에, 검사 장치에서의 대물 렌즈계의 해상도가 노광 장치에서의 해상도와 서로 다르게 되어 있으면, 그레이톤 마스크의 성능 평가 및 결함 검사를 양호하게 행할 수 없다. 그러나, 상기 본 발명에 따르면, 양호하게 평가 가능하다.

[구성 4]

구성 1 및 구성 3 중 어느 하나를 갖는 그레이톤 마스크의 검사 방법에서, 촬상 화상 데이터로부터, 그레이톤 마스크의 반투광부, 투광부 및 차광부를 포함하는 영역의 투과광의 강도 분포 데이터를 취득하고, 반투광부의 투과광 강도와, 투광부 또는 차광부의 투과광 강도와의 차, 및/또는, 비를 파악하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성 4를 갖는 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 촬상 화상 데이터로부터, 그레이톤 마스크의 반투광부, 투광부 및 차광부를 포함하는 영역의 투과광의 강도 분포 데이터를 취득하고, 반투광부의 투과광 강도와, 투광부 또는 차광부의 투과광 강도와의 차, 및/또는, 비를 파악하는 공정을 갖기 때문에, 이들 투과광 강도의 차 및/또는 비에 기초하여, 그레이톤 마스크의 특성을 적확하게 평가할 수 있다. 이들의 차, 또는 비는, 마스크 사용에 의해, 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴의 형상에 밀접하게 관계되고, 레지스트 패턴에 생기는 단차의 높이의 차나 비와의 상관이 있다.

[구성 5]

구성 1 및 구성 4 중 어느 하나를 갖는 그레이톤 마스크의 검사 방법에서, 촬상 화상 데이터로부터 얻은 그레이톤 마스크의 투과광의 강도 분포 데이터로부터, 소정의 임계값 이상, 및/또는, 소정의 임계값 이하로 되어 있는 영역의 크기를 파악하고, 그레이톤 마스크를 이용하여 노광했을 때에 전사되는 차광부, 투광부, 또는, 반투광부에 대응하는 패턴의 치수를 구하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성 5를 갖는 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 촬상 화상 데이터로부터 얻은 그레이톤 마스크의 투과광의 강도 분포 데이터로부터, 소정의 임계값 이상, 및/또는, 소정의 임계값 이하로 되어 있는 영역의 크기를 파악하고, 그레이톤 마스크를 이용하여 노광했을 때에 전사되는 차광부, 투광부, 또는, 반투광부에 대응하는 패턴의 치수를 구하기 때문에, 노광 장치에서의 노광 조건을 재현할 수 있어, 그레이톤 마스크의 성능 평가를 양호하게 행할 수 있다.

[구성 6]

구성 1 및 구성 5 중 어느 하나를 갖는 그레이톤 마스크의 검사 방법에서, 촬상 화상 데이터로부터 얻은 그레이톤 마스크의 투과광의 강도 분포 데이터로부터 소정의 임계값 이상, 및/또는, 소정의 임계값 이하로 되어 있는 영역의 유무 및 그 영역의 크기를 파악하고, 그레이톤 마스크를 이용하여 노광했을 때에 전사되는 결함의 유무 및 전사되는 경우의 크기를 검출하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성 6을 갖는 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 촬상 화상 데이터로부터 얻은 그레이톤 마스크의 투과광의 강도 분포 데이터로부터 소정의 임계값 이상, 및/또는, 소정의 임계값 이하로 되어 있는 영역의 유무 및 그 영역의 크기를 파악하고, 그레이톤 마스크를 이용하여 노광했을 때에 전사되는 결함의 유무 및 전사되는 경우의 크기를 검출하기 때문에, 노광 장치에서의 투광 조건을 재현하고, 결함의 수정의 필요 여부를 판단할 수 있어, 그레이톤 마스크의 결함 검사를 양호하게 행할 수 있다.

[구성 7]

구성 1 및 구성 6 중 어느 하나를 갖는 그레이톤 마스크의 검사 방법에서, 그레이톤 마스크에서의 반투광부는, 1 또는 그 이상의 차광부에 인접한 영역을 가지고 있으며, 반투광부의, 상기 차광부에 인접한 영역의 투과광의 강도 분포 데이터를 얻음으로써, 노광 장치에서 그 영역을 투과한 노광광의 광강도 및 이 노광광에 의해 전사되는 패턴의 형상을 구하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성 7을 갖는 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 그레이톤 마스크에서의 반투광부는, 1 또는 그 이상의 차광부에 인접한 영역을 가지고 있으며, 반투광부에서의 인접한 영역의 투과광의 강도 분포 데이터를 얻음으로써, 노광 장치에서 그 영역을 투과한 노광광의 광강도 및 이 노광광에 의해 전사되는 패턴의 형상을 구하기 때문에, 노광 장치에서의 노광 조건을 재현할 수 있어, 그레이톤 마스크의 성능 평가를 양호하게 행할 수 있다.

[구성 8]

구성 1 및 구성 7 중 어느 하나를 갖는 그레이톤 마스크의 검사 방법에서, 그레이톤 마스크에서의 반투광부는, 노광 장치의 노광 조건 하에서의 해상 한계 이 하의 미세 패턴을 구비하여 이루어지는 것으로서, 대물 렌즈계 및 촬상 수단 중 적어도 한쪽의 광축 방향의 위치를 조절함으로써, 그 미세 패턴이 디포커스되어 비해상으로 된 상태의 촬상 화상 데이터를 얻는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성 8을 갖는 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 그레이톤 마스크에서의 반투광부는, 노광 장치의 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 미세 패턴을 구비하여 이루어지는 것으로서, 대물 렌즈계 및 촬상 수단 중 적어도 한쪽의 광축 방향의 위치를 조절함으로써, 그 미세 패턴이 디포커스되어 비해상으로 된 상태의 촬상 화상 데이터를 얻기 때문에, 노광 장치에서의 노광 조건을 재현할 수가 있어, 미세 패턴을 이용하여 형성된 그레이톤 마스크의 성능 평가를 양호하게 행할 수 있다.

[구성 9]

구성 1 및 구성 8 중 어느 하나를 갖는 그레이톤 마스크의 검사 방법에서, 그레이톤 마스크는, 백 결함, 또는, 흑 결함의 수정이 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다. 여기에서, 백 결함이란, 노광광의 투과량이 소망량보다 큰 결함, 흑 결함이란, 노광광의 투과량이 소망량보다 작은 결함이다.

구성 9를 갖는 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 그레이톤 마스크는, 백 결함, 또는, 흑 결함의 수정이 이루어진 것이기 때문에, 수정이 양호하게 행해지고 있는지의 여부를 판단할 수 있다.

[구성 10]

구성 1 및 구성 7 중 어느 하나를 갖는 그레이톤 마스크의 검사 방법에서, 그레이톤 마스크에서의 반투광부는, 투명 기판 상에 반투광막이 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.

구성 10을 갖는 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 그레이톤 마스크에서의 반투광부는, 투명 기판 상에 반투광막이 형성된 것으로서, 반투광막을 이용하여 형성된 그레이톤 마스크의 성능 평가를 양호하게 행할 수 있다.

[구성 11]

구성 10을 갖는 그레이톤 마스크의 검사 방법에서, 그레이톤 마스크는, 백 결함, 또는, 흑 결함의 수정이 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

구성 11을 갖는 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 그레이톤 마스크는, 백 결함, 또는, 흑 결함의 수정이 이루어진 것이기 때문에, 수정이 양호하게 행해지고 있는지의 여부를 판단할 수 있다.

[구성 12]

구성 11을 갖는 그레이톤 마스크의 검사 방법에서, 백 결함, 또는, 흑 결함의 수정은, 반투광막과 서로 다른 조성의 수정막을 형성함으로써 행해지고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성 12를 갖는 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 백 결함, 또는, 흑 결함의 수정은, 반투광막과 서로 다른 조성의 수정막을 형성함으로써 행해지고 있으며, 수정이 양호하게 행해지고 있는지의 여부를 판단할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 액정 장치 제조용 그레이톤 마스크의 제조 방법은, 이하의 구성을 갖는 것이다.

[구성 13]

구성 1 및 구성 12 중 어느 하나를 갖는 그레이톤 마스크의 검사 방법에 의한 검사 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성 13을 갖는 본 발명에 따른 액정 장치 제조용 그레이톤 마스크의 제조 방법에서는, 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에 의한 검사 공정을 갖기 때문에, 결함이 충분히 수정된 양호한 액정 장치 제조용 그레이톤 마스크를 제조할 수 있다.

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

[구성 14]

구성 13을 갖는 액정 장치 제조용 그레이톤 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 액정 장치 제조용 그레이톤 마스크를 이용하여, 노광 장치에 의해 소정 파장의 광을 노광하여, 피전사체에 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성 14를 갖는 본 발명에 따른 패턴 전사 방법에서는, 본 발명에 따른 액정 장치 제조용 그레이톤 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 액정 장치 제조용 그레이톤 마스크를 이용하여, 노광 장치에 의해 소정 파장의 광을 노광하여, 피전사체에 패턴을 전사하기 때문에, 양호한 패턴 전사를 행할 수 있다.

[구성 15]

투명 기판 상에 차광부, 투광부 및 노광광의 일부를 투과하는 반투광부를 포함하는 패턴이 형성된 그레이톤 마스크를 이용하여 노광 장치에 의한 노광에 의해, 피전사체 상에 패턴을 전사하는 패턴 전사 방법에서, 미리, 검사 장치의 광원으로 부터 발하여진 소정 파장의 광속을 조명 광학계를 통해서 그레이톤 마스크에 조사하고, 그 그레이톤 마스크를 투과한 광속을 대물 렌즈계를 통해서 촬상 수단에 의해 촬상함으로써, 복수의 조사 조건에서의 촬상 화상 데이터를 취득하고, 복수의 조사 조건에 따라 얻어진 촬상 화상에 기초하여, 노광 장치에 의한 패턴 전사시의 노광 조건을 결정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

구성 15를 갖는 본 발명에 따른 패턴 전사 방법에서는, 미리 검사 장치의 광원으로부터 발하여진 소정 파장의 광속을 조명 광학계를 통해서 그레이톤 마스크에 조사하고, 그 그레이톤 마스크를 거친 광속을 대물 렌즈계를 통해서 촬상 수단에 의해 촬상하여, 촬상 화상 데이터를 구하는 공정을, 복수의 조사 조건에서 실시하고, 복수의 조사 조건에 따라 얻어진 촬상 화상에 기초하여, 노광 장치에 의한 패턴 전사시의 노광 조건을 결정하기 때문에, 소정의 그레이톤 마스크에 대하여, 마스크 사용자가 가장 원하는 전사 패턴을 얻기 위한 노광 조건을 미리 알 수 있다.

또한, 구성 15를 갖는 패턴 전사 방법에 따르면, 미리 복수의 조사 조건에 따라 얻어진 촬상 화상에 기초하여, 노광 장치에 의한 패턴 전사시의 노광 조건을 결정하기 때문에, 소정의 그레이톤 마스크에 대하여, 마스크 사용자가 가장 원하는전사 패턴을 얻기 위한 노광 조건을 미리 아는 것을 가능하게 하는 패턴 전사 방법을 제공할 수 있는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은, 그레이톤 마스크의 성능 평가 및 결함 검사를 양호하게 행할 수 있는 그레이톤 마스크의 검사 방법을 제공하고, 또한, 이 그레이톤 마스크의 검사 방법을 이용한 액정 장치 제조용 그레이톤 마스크의 제조 방법 및 패턴 전사 방법을 제공할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법은, 이하의 구성을 갖는 것이다.

[구성 16]

투명 기판 상에 미세 패턴을 포함하는 차광 패턴이 형성된 포토마스크를 사용하고, 그 포토마스크에 소정의 노광 조건 하에서 노광광을 조사하고, 그 노광 조건 하에서는, 그 미세 패턴이 비해상으로 되는 것 때문에, 해당 차광 패턴과는 서로 다른 패턴 형상을, 피전사체 상에 형성하는 패턴 전사 방법에 이용하는 해당 포토마스크의 검사 방법에서, 미리, 상기 노광 조건을 근사한 노광 조건, 또는, 상기 노광 조건과의 상관이 파악되어 있는 가정 노광 조건에 의해, 해당 포토마스크를 테스트 노광하고, 해당 테스트 노광에 의해, 해당 포토마스크의, 해당 노광 조건 하 또는 해당 가정 노광 조건 하에서의 투과광의 광강도 분포 데이터를 취득하는 것을 특징으로 한다.

구성 16에 의한 포토마스크의 검사 방법에 따르면, 투명 기판 상에 차광 패턴이 형성된 포토마스크를 사용하고, 그 포토마스크에 소정 노광 조건 하에서 노광광을 조사하고, 해당 노광 조건 하에서는, 해당 미세 패턴이 비해상으로 되는 것 때문에, 해당 차광 패턴과는 서로 다른 패턴 형상을, 피전사체 상에 형성하는 패턴 전사 방법에 이용하는 해당 포토마스크의 검사 방법에서, 미리, 상기 노광 조건을 근사한 노광 조건, 또는, 상기 노광 조건을 연산에 의해 산정할 수 있는 가정 노광 조건에 의해, 해당 포토마스크를 테스트 노광하고, 포토마스크의, 해당 노광 조건 하에서의 투과광의 광강도 분포 데이터를 취득하기 때문에, 실제의 포토마스크 사용에서의 전사상을 평가할 수 있다. 여기에서, 가정 노광 조건이란, 실제의 노광기의 노광 조건에 대하여, 노광 강도나, 파장 분포가 서로 달라도, 테스트 노광으로 얻어진 광강도 분포 데이터에 계수를 곱하는 등의 연산에 의해, 용이하게, 실제의 노광 장치의 노광 조건 하에서의 광강도 분포의 시뮬레이션이 가능하도록 하는, 노광 조건을 말한다.

[구성 17]

투명 기판 상에, 투광부, 차광부, 반투광부를 갖는 포토마스크로서, 해당 반투광부는, 노광광의 일부를 투과하는 반투광막을 해당 투명 기판 상에 형성하여 이루어지며, 해당 포토마스크의 검사 방법에서, 해당 반투광막은, 광투과율에 파장 의존성을 갖는 재료로 이루어지고, 미리, 상기 노광 조건을 근사한 노광 조건, 또는, 상기 노광 조건과의 상관이 파악되어 있는 가정 노광 조건에 의해, 해당 포토마스크를 테스트 노광하고, 해당 테스트 노광에 의해, 해당 포토마스크의, 해당 노광 조건 하 또는 해당 가정 노광 조건 하에서의 투과광의 광강도 분포 데이터를 취득하는 것을 특징으로 한다.

구성 17에 의한 포토마스크의 검사 방법에 따르면, 투명 기판 상에, 투광부, 차광부, 반투광부를 갖는 포토마스크로서, 해당 반투광부는, 노광광의 일부를 투과하는 반투광막을 해당 투명 기판 상에 형성하여 이루어지는, 해당 포토마스크의 검사 방법에서, 해당 반투광막은, 광투과율에 파장 의존성을 갖는 재료로 이루어지고, 미리, 상기 노광 조건을 근사한 노광 조건, 또는, 상기 노광 조건을 연산에 의 해 산정할 수 있는 가정 노광 조건에 의해, 해당 포토마스크를 테스트 노광하고, 해당 테스트 노광에 의해, 해당 포토마스크의, 해당 노광 조건 하에서의 투과광의 광강도 분포 데이터를 취득하기 때문에, 실제의 포토마스크 사용시의 전사상을 평가할 수 있다.

[구성 18]

구성 16, 또는, 구성 17을 갖는 포토마스크의 검사 방법에서, 상기 테스트 노광은, 상기 노광 조건에서의 노광광에 포함되는 1 또는 2 이상의 파장에 의해 행하고, 얻어진 상기 광강도 분포 데이터를 연산함으로써, 상기 노광 조건에 근사하는 것을 특징으로 한다.

구성 18에 의한 포토마스크의 검사 방법에 따르면, 수율 좋게 포토마스크의 제조가 가능하다.

[구성 19]

구성 16 및 구성 18 중 어느 하나에 의한 포토마스크의 검사 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.

구성 19의 포토마스크의 제조 방법에 따르면, 마스크를 사용하여 노광하는 단계에서의, 노광 조건을 미리 정확하게 파악할 수 있기 때문에, 표시 장치 등의 전자 디바이스를 안정되게 생산할 수 있다.

[구성 20]

구성 16 및 구성 18 중 어느 하나에서, 테스트 노광을, 각각 서로 다른 노광 조건 하에서 복수회 행함으로써 얻어진, 복수의 해당 광강도 분포 데이터를 기초로 하여 해당 포토마스크를 노광하는 노광 조건을 결정하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.

구성 20의 패턴 전사 방법에 따르면, 복수의 테스트 노광에 의한 복수의 광강도 분포 데이터에 기초하여, 포토마스크 노광 시의 노광 조건을 결정할 수 있기 때문에, 포토마스크의 노광을 반복함으로써 최적 조건을 구하는 부하를 작게 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 그레이톤 마스크의 성능 평가 및 결함 검사를 양호하게 행할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 실시의 형태에 대해서 설명한다.

[본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법의 개요]

본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서 피검체로 이루어지는 그레이톤 마스크는, 투명 기판의 주표면에 차광부, 투광부 및 반투광부가 형성된 것으로서, 제품으로서 완성된 그레이톤 마스크뿐만 아니라, 그레이톤 마스크를 제조하는 도중에의 중간체도 포함한다.

본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법은, 그레이톤 마스크 사용 시에, 노광을 행하는 노광 장치에서의 노광 조건과 동등한 노광 조건 또는 근사한 노광 조건을 만들어내고, 노광 장치에서의 노광에 의해 피전사체에 전사되는 이미지를 촬상 수단에 의해 파악한 광강도 분포 데이터로서 얻는 방법이다.

그리고, 이 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 촬상 수단에 의해 얻어진 광강도 분포에 기초하여, 피전사체 상의 현상 후의 레지스트 패턴의 패턴 치수의 마무리 값, 잔막량을 좌우하는 마스크의 투과율의 변동을 포함하는 다양한 해석, 평가를 행할 수 있다.

따라서, 이 검사 방법은, FPD 제조용의 그레이톤 마스크를 검사하는 경우에 현저한 효과가 있고, 또한, 액정 장치 제조용의 그레이톤 마스크 중에서도 박막 트랜지스터(이하, TFT라고 함) 제조용의 것에 가장 알맞다. 이들 분야에서는, 제조 효율 및 코스트 상의 유리함으로부터, 그레이톤 마스크가 다용되는 것에 부가하여, 반투광부의 치수가 매우 미세하고, 또한, 정치할 필요가 있기 때문이다.

[본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법을 실시하는 검사 장치의 구성]

본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법을 실시하는 데에는, 검사 장치를 이용한다. 이 검사 장치에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 피검체인 그레이톤 마스크(3)는, 마스크 유지부(마스크 유지 수단)(3a)에 의해 유지된다. 이 마스크 유지부(3a)는, 그레이톤 마스크(3)의 주평면을 대략 연직으로 한 상태에서, 이 그레이톤 마스크(3)의 하단부 및 측연부 근방을 지지하고, 이 그레이톤 마스크(3)를 경사지게 하여 고정하여 유지하도록 되어 있다. 이 마스크 유지부(3a)는, 그레이톤 마스크(3)로서, 대형, 또한, 각종 크기의 그레이톤 마스크(3)를 유지할 수 있도록 되어 있다. 즉, 이 마스크 유지부(3a)에서는, 주평면을 대략 연직으로 한 상태의 그레이톤 마스크(3)의 하단부를 주로 지지하기 때문에, 그레이톤 마스크(3)의 크기가 서로 달라도, 동일한 지지 부재에 의해 그레이톤 마스크(3)의 하단부를 지 지할 수 있다. 여기에서, 대형의 그레이톤 마스크라고 하는 것은, 주평면의 한 변이 1000mm를 초과하는 치수의 것, 예를 들면, 주평면이 1220mm×1400mm, 두께 13mm라고 하는 사이즈의 것 등이 있다.

여기에서, 대략 연직이란, 연직, 혹은 약간의 경사 상태, 즉 도 1에 θ로 나타내는 바와 같이 연직(연직면)으로부터의 각도가 10도 정도 이내로 되는 상태를 말하며, 바람직하게는, 연직으로부터 2도 내지 10도의 각도, 더욱 바람직하게는, 연직으로부터 4도 내지 10도만큼 경사진 상태를 말한다.

이와 같이, 그레이톤 마스크(3)를 경사지게 하여 지지하는 마스크 유지부(3a)를 이용함으로써, 그레이톤 마스크(3)를 유지시키는 과정에서, 그레이톤 마스크(3)를 전도시키게 되는 것을 방지하고, 안정되게 그레이톤 마스크(3)의 유지, 고정을 행할 수 있다. 또한, 그레이톤 마스크(3)를 완전하게 연직으로서 유지하는 것으로 하면, 그레이톤 마스크(3)의 전체 중량이 하단부에 집중되게 되어, 그레이톤 마스크(3)가 손상을 입을 가능성이 증대한다. 그레이톤 마스크(3)를 경사지게 하여 지지하는 마스크 유지부(3a)를 이용함으로써, 그레이톤 마스크(3)의 중량을 복수의 지지점에 분산시켜, 그레이톤 마스크(3)의 손상을 방지할 수 있다.

이와 같이, 이 검사 장치에서는, 그레이톤 마스크(3)의 주평면을 대략 연직으로 하여 그레이톤 마스크(3)를 유지하기 때문에, 검사 장치의 설치 면적의 증대가 억제됨과 함께, 그레이톤 마스크(3) 상에의 파티클 낙하를 억지할 수 있다.

이 검사 장치는, 소정 파장의 광속을 발하는 광원(1)을 가지고 있다. 이 광원(1)으로서는, 예를 들면, 할로겐 램프, 메탈할라이드 램프, UHP 램프(초고압 수 은 램프) 등을 사용할 수 있다.

이 광원(1)으로서는, 검사를 거친 그레이톤 마스크(3)를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치에서의 노광광과 동일, 또는, 대략 동일한 파장 분포를 갖는 검사광을 발하는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 이 검사광은, 적어도 g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는, i선(파장 365nm) 중 어느 하나를 포함하고 있고, 바람직하게는, 이들 각 파장 성분을 모두 포함하고, 또한, 이들 각 파장 성분 중 임의의 2 이상이 포함된 혼합광을 적용하는 것도 가능하다. 또한, 이들 각 파장 성분의 혼합비를 조정하는 데에는, 광학 필터 등의 파장 선택 필터(6)를 이용할 수 있다.

통상적으로, FPD 제조용의 대형 마스크의 노광 시에는, 상기의 파장의 혼합광을 이용하는 경우가 많기 때문에, 이 검사 장치에서도, 원하는 광강도 비율의 혼합광을 적용하는 경우에는, 원하는 광강도 비율은, 실제로 사용하는 노광 장치의 광원의 특성에 기초하여 결정하는 것이 바람직하다.

이 검사 장치에서는, 광원(1)으로부터 발하여지는 검사광의 파장 분포가 노광 장치에서 사용되는 노광광의 파장 분포와 동일, 또는, 대략 동일함에 의해, 실제의 노광 조건을 반영한 검사를 행할 수 있다. 즉, 노광광에 따라서는, 백색광 하에서 결함으로 간주되는 것이 노광 장치에서 정상적인 패턴으로서 취급할 수 있는 경우나, 그 반대로, 백색광 하에서 결함으로 간주되지 않는 것이 노광 장치에서 정상적인 패턴으로서 취급할 수 없는 경우가 있을 수 있기 때문이다.

또는, 다른 바람직한 양태로서, 본 검사 장치의 광원(1)은, 단일 파장의 노 광광을 조사 가능하고, 단일 파장에 의한 그레이톤 마스크 투과광의 해석을 행할 수 있는 외에, 단일 파장의 노광에 의한 마스크 투과광을, 복수의 단일 파장에 의해 촬상하고, 얻어진 촬상 데이터에 기초하여, 복수의 파장의 혼합광을 적용한 경우의 투과광을 연산에 의해 유도하여, 혼합광 노광을 시뮬레이트하는 것 등이 가능하다. 즉, 단일 파장의 가정 노광 조건에 의해 테스트 노광하고, 미리 파악하고 있는 실제의 노광 조건과의 상관에 의해, 실제의 노광 조건 하에서의 노광을 시뮬레이트할 수 있다.

상기는, 실제로 그레이톤 마스크에 노광해서 전사를 행할 때에, 노광광의 분광 특성이 서로 다르면, 해상도가 서로 다른 것에 관계된다. 즉, 최소의 해상 치수는, 대물 렌즈계의 개구수(NA)에 반비례하고, 또한 노광광 파장에 비례하기 때문에, 노광 장치의 노광광인 i선 ~ g선의 파장 분포 중, 특히 i선의 강도가 지배적인 노광광에서는, 해상력이 높고, g선이 지배적이면 해상력이 낮아진다. 이에 따라서, 그레이톤부의 해상 상태가 서로 다르기 때문에, 그레이톤 마스크의 검사에 있어서는, 이 점을 근사하거나, 또는 연산하여, 실제의 노광에 의거한 검사 결과를 얻어야 한다.

또한, 반투광막을 이용한 그레이톤 마스크를 이용하는 경우에는, 해당 투광막의 광투과율은, 파장 의존성을 갖는 경우가 있어, 노광광의 분광 특성에 의해, 투과율이 변화된다. 이와 같이 현실의 노광 조건을 미리 반영한 검사를 행하는 것이 긴요하고, 이 때문에, 본 발명의 방법은 특히 유효하다.

이 검사 장치는, 광원(1)으로부터의 검사광을 유도하고 마스크 유지부(3a)에 의해 유지된 그레이톤 마스크(3)에 검사광을 조사하는 조명 광학계(2)를 가지고 있다. 이 조명 광학계(2)는, 개구수(NA)를 가변으로 하기 때문에, 개구 조리개 기구(2-1)를 구비하고 있다. 또한, 이 조명 광학계(2)는, 그레이톤 마스크(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 그레이톤 마스크(3)에 조사된다.

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

이 검사 장치에서는, 조명 광학계(2)의 개구수와 대물 렌즈계(4)의 개구수가 각각 가변으로 되어 있기 때문에, 조명 광학계(2)의 개구수의, 대물 렌즈계(4)의 개구수에 대한 비, 즉, 시그마 값(σ: 코히어런스)을 가변할 수 있다. 또한, 상기와 같이, 개구수, 및 시그마 값이 조정 가능함으로써, 피검체인 포토마스크(3)에 적용하는 노광 장치의 광학계를 근사시키는 것이 가능하고, 이에 의한 그레이톤부의 전사상을 보다 현실적으로 시뮬레이트할 수 있다.

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

그리고, 이 검사 장치에서는, 촬상 소자(5)에 의해 얻어진 촬상 화상에 대한 화상 처리, 연산, 소정의 임계값과의 비교 및 표시 등을 행하는 연산부(연산 수단)(11), 제어부(제어 수단)(14) 및 표시부(표시 수단)(12)가 설치되어 있다. 연산부(11)는 제어부(14)의 연산 기능에 의해 실현되어도 된다.

또한, 이 검사 장치에서는, 소정의 노광광을 이용하여 얻어진 촬상 화상, 또는, 이에 기초하여 얻어진 광강도 분포 데이터에 대하여, 연산부(11)에 의해 소정의 연산을 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 강도비인 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, 그레이톤 마스크를 노광하는 노광 장치의 개체차나 경시 변화에 따른 파장 변동도 포함시켜, 실제로 이용하는 노광 장치에서의 노광 조건을 재현 또는 근사한 평가를 행하는 것이 가능하다. 또한, 해당 그레이톤 마스크를 이용하여, 피전사체 상에 패턴을 전사했을 때에, 형성되는 레지스트 패턴에 대해서, 원하는 포토레지스트의 잔막량을 상정한 경우에, 이들을 달성할 수 있을지의 여부를 판단하거나, 혹은 달성할 수 있는 최적의 노광 조건을 간편하게 구하는 것이 가능하다.

그런데, 이 검사 장치를 이용하여 행하는 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 조명 광학계(2)와, 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)는, 주평면을 대략 연직으로 하여 유지된 그레이톤 마스크(3)를 사이에 두고 대치하는 위치에 각각 배설되고, 양자의 광축을 일치시킨 상태에서, 검사광의 조사 및 수광을 행한다. 이들 조명 광학계(2), 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)는, 지지부(지지 수단)(13-1, 13-2) 및 이동 조작부(이동 조작 수단)(15)에 의해 이동 조작 가능하게 지지되어 있다. 이 이동 조작부(15)는, 조명 광학계(2), 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를, 각각의 광축을 서로 일치시키면서, 그레이톤 마스크(3)의 주평면에 대하여 평행하게 이동시킬 수 있다. 이 검사 장치에서는, 이와 같은 이동 조작부(15)가 설치되어 있음에 의해, 대형의 그레이톤 마스크를 검사하는 경우이어도, 이 그레이톤 마스크(3)를 주평면에 평행한 방향으로 이동시키지 않고, 그레이톤 마스크(3)의 주평면의 전체면에 걸친 검사가 가능하고, 또한, 주평면 상의 원하는 부위의 선택적인 검사가 가능하다.

이렇게 지지부(13-1, 13-2) 및 이동 조작부(15)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 생기기 쉬워질 우려가 있다. 그 때문에, 이 검사 장치에서는, 조명 광학계(2) 및 대물 렌즈계(4) 중 어느 한쪽의 광축이 다른 쪽에 대하여 어긋났을 경우에도 검사에 지장을 초래하지 않도록, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 조명 광학계(2)에 의해 검사광이 그레이톤 마스크(3) 상에 조사되는 범위는, 대물 렌즈계(4)의 시야를 포함하고, 또한, 이 대물 렌즈계(4)의 시야보다도 넓어지도록 되어 있다. 조명 범위의 직경은, 대물 렌즈계(4)의 시야의 직경에 대하여 30% 이상 큰 것이 바람직하고, 또한, 30% 이상 크고 300% 이하인 것이 바람직하다. 검사광이 조사되는 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 그레이톤 마스크(3) 상에 조사되는 검사광의 광속 내에서의 광량 분포(조도 분포)가, 도 5에 도시하는 바와 같이 작은 것이 바람직하고, 5% 이내의 조도 분포를 만족하는 조명 범위의 직경이 대물 렌즈계(4)의 시야의 직경보다 30% 이상 큰 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 30% 이상, 100% 이하의 범위에서 큰 것이 바람직하다. 또한, 보다 바람직하게는, 상기 직경의 조명 범위의 조도 분포가 2% 이내이다. 검사광의 광속 내에서의 광량 분포가 큰 경우에는, 특히, 대물 렌즈계(4)의 광축이 어긋난 경우, 그레이톤 마스크(3)의 투과광의 광강도 분포를 구하여도, 그레이톤 마스크(3)의 상태를 정확하게 검사할 수 없을 우려가 있기 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, 조명 광학계(2)를 지지부(13-1)에서 지지하는 한편, 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를 지지부(13-2)에서 지지하고, 각각을 이동 조작부(15)에서 구동하고, 제어부(14)에서 제어하도록 하여 실현된다.

이 검사 장치에서는, 제어부(14) 및 이동 조작부(15)에 의해, 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를 각각 광축 방향으로도 이동 조작 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 이들 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를, 서로 독립적으로, 그레이톤 마스크(3)에 대한 상대 거리를 변화시킬 수 있다. 이 검사 장치에서는, 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)가 독립적으로 광축 방향으로 이동 가능함으로써, 그레이톤 마스크(3)를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치를 근사한 상태에서의 촬상을 행할 수 있다. 노광 중에 자중에 의해 굴곡을 발생시키는 그레이톤 마스크를 근사하는 목적에서는, 해당 검사 장치의, 대물 렌즈계(4)를 광축 방향으로 이동 가능하게 하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 대물 렌즈계(4)의 위치, 내지 촬상 소자(5)의 위치를 의도적으로 오프셋시키고, 촬상 소자(5)에 의해, 그레이톤 마스크(3)가 바림된 상을 촬상하는 것도 가능하다. 이와 같이 바림된 상(디포커스 화상)을 평가함으로써, 후술하는 바와 같이, 그레이톤 마스크의 성능 및 결함의 유무를 판단할 수도 있다. 또한, 그레이톤 마스크(3)가 바림된 상의 전사상을 근사하는 데에 있어서는, 대물 렌즈계(4)의 개구수(NA)를 조정할 수도 있어, 바람직한 방법이다.

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), 이동 조작부(15)를 제어한다. 이 제어부(14)는, 이 검사 장치를 이용한 그레이톤 마스크의 검사 방법에서, 대물 렌즈계(4)의 개구수 및 시그마 값을 소정의 값으로 유지한 상태에서, 이동 조작부(15)에 의해, 조명 광학계(2), 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를, 이들 광축을 일치시킨 상태에서, 마스크 유지부(3a)에 의해 유지된 그레이톤 마스 크(3)의 주평면에 평행한 방향으로 이동 조작함과 함께, 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를 광축 방향에 대해서 서로 독립적으로 이동 조작한다. 시그마 값이라고 하는 것은, 전술한 바와 같이, 조명 광학계(2)의 개구수의, 대물 렌즈계(4)의 개구수에 대한 비를 의미한다.

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

[본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법]

도 7은 전술한 검사 장치를 이용하여 실시되는 포토마스크의 검사 방법의 순서를 나타내는 플로우차트이다. 이 검사 방법은, 포토마스크뿐만 아니라 그레이톤 마스크의 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.

이 검사 장치를 이용하여 행하는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법에서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 스텝 st1에서, 주평면을 대략 연직으로 하여 포 토마스크(3)를 마스크 유지부(3a)에 재치하여 유지시킨다. 상술한 바와 같이, 포토마스크(3)는, 약간 경사시키는 것이 바람직하다. 다음으로, 스텝 st2에서, 광원(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.

[그레이톤 마스크에 대해서]

여기에서, 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서 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 블루(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 행 하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법은, 차광부, 투광부 및 반투광부(그레이톤부)를 갖는 그레이톤 마스크를 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 환경 하에서, 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 용이하게 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 패턴 은, 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 반투광부(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 다 른 등, 마스크 생산 단계에서의 파악이 어려운 마스크 성능 요인이 여러 가지 있기 때문이다.

[그레이톤 마스크의 검사 방법에 대하여]

본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 전술한 바와 같은 그레이톰 마스크에서의 결함이나 성능 상의 검사를 행하기 위해서, 실제의 노광 조건을 반영한 시뮬레이션을 행하여, 결함의 유무, 성능의 우열을 평가한다.

또한, 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.

(1) 「미세 패턴 타입」의 경우

미세 패턴으로 이루어지는 반투광부를 갖는 「미세 패턴 타입」의 그레이톤 마스크의 경우에는, 그레이톤 마스크를 이용하여 실제로 노광할 때에는, 미세 패턴이 해상되지 않고, 실질적으로 균일한 투과율이라고 간주될 정도로 비해상의 상태에서 사용된다. 이 상태를 그레이톤 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 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 반투광부를 투과하 는 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. 또는, 실제의 노광 조건을 연산에 의해 산출할 수 있도록, 미리 실제의 노광 조건과의 상관이 파악되어 있는 조건을 적용하여, 노광(테스트 노광)을 행할 수 있다. 테스트 노광에 의해 얻어진 광강도 분포 데이터는, 해당 상관에 의해 가공하고, 현실의 노광 조건 하의 데이터의 시뮬레이션을 행할 수 있다.

그리고, 이 검사 방법에서 취득하는 데이터에서는, 그리고, 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 투과율을 나타내고, 이에 의해 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 의해, 검사 부분의 양부를 판정할 수 있다.

따라서, 전술한 검사 장치에 의해 그레이톤 마스크를 검사하는 경우에는, 상 기한 바와 같은 적절한 비해상 부분이 출현하는(즉, 그레이부가 출현하는) 노광 조건이, 실제로 그레이톤 마스크에 적용하는 노광 조건과 거의 일치하고 있으면, 그레이톤 마스크의 성능이 충분하다고 할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 비해상의 상태에서 촬상 화상을 얻었을 때에, 필요에 따라 적절한 연산을 거쳐, 반투광부와 차광부와의 경계 부분의 샤프니스를 평가하고, 해당 부분의 포토레지스트 패턴의 입체 형상을 예측할 수 있다. 예를 들면, 해당 그레이톤 마스크가 박막 트랜지스터 제조용의 것인 경우에는, 박막 트랜지스터의 성능 상, 특히 중요한 채널부와, 소스부, 드레인부와의 경계에 대응하는, 포토레지스트 패턴의 입체 형상을 예측하는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법은, 실제의 노광 조건에서는 해상 한계 이하로 되도록 하는 미세한 차광 패턴으로 이루어지는 그레이톤부를 갖는 그레이톤 마스크의 검사에 유리하게 적용할 수 있다.

이 경우, 해상 한계 이하의 미세 패턴을 갖는 그레이톤 마스크(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. 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 데이터로부터, 그레이톤 마스크(3)의 성능의 우열, 결함의 유무를 평가할 수 있다.

또한, 전술한 검사 장치를 이용하면, 도 12에 도시하는 바와 같이, 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)가 각각 광축 방향으로 이동 조작 가능하게 되어 있고, 이들 대물 렌즈계(4) 및 촬상 소자(5)를 서로 독립적으로 그레이톤 마스크(3)에 대한 상대 거리를 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 그레이톤 마스크(3)를 이용하여 노광을 행하는 노광 장치에서 그레이톤 마스크(3)가 자중 등에 의한 휘어짐을 발생시키는 경우이어도, 이 노광 장치에 가까운 상태에서의 촬상을 행할 수 있다. 즉, 이 검사 장치에서는, 그레이톤 마스크(3)로부터 대물 렌즈계(4)까지의 거리 L1과, 대물 렌즈계(4)로부터 촬상 소자(5)까지의 거리 L2의 각각을, 자유롭게 조정할 수 있다. 또한, 대물 렌즈계(4)의 위치, 내지는 촬상 소자(5)의 위치를 오프셋하고, 촬상 소자(5)에 의해, 그레이톤 마스크가 바림된 상을 촬상하는 것도 가능하다. 이와 같이 바림된 상을 평가함으로써, 그레이톤 마스크의 성능 및 결함의 유무를 판단할 수도 있다.

(2) 「반투광막 타입」의 경우

본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 전술한 바와 같은 해상 한계 이하의 미세 패턴으로 이루어지는 반투광부뿐만 아니라, 반투광성의 막에 의해 형성된 반투광부를 갖는 「반투광막 타입」의 그레이톤 마스크에 대한 검사도 행할 수 있다. 반투광성의 막으로서는, 노광광의 투과율이, 투광부에 대하여 예를 들면, 10% 내지 60%, 보다 바람직하게는, 40% 내지 60%의 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 그레이톤 마스크의 평가 항목으로 할 수 있다. 이 평가 항목에 의해, 소정 범위의 투과율을 갖는(즉, 실제의 노광 시에 형성되는 레지스트 패턴의 레지스트막 두께가 소정의 막두께로 되는) 그레이톤 마스크인지의 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, 투과율이란, 차광부와 투광부의 투과량의 차에 대한 반투광부의 투과량을 말한다.

그 밖에, 광강도 분포로부터 얻어지는 정보에 의해, 그레이톤 마스크를 사용하여 실제로 노광 장치에서 노광한 경우에 형성되는 레지스트 패턴을 시뮬레이트하 고, 그 평가를 행할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 실제의 노광 장치에 의한 노광 조건과 마찬가지의 해상 상태의 촬상 화상을 얻을 수 있기 때문에, 그레이톤 마스크의 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, 그레이톤 마스크에서의 반투광부가, 도 14에 도시하는 바와 같이, 1 또는 그 이상의 차광부에 인접하는 영역을 갖는 경우에는, 이와 같은 영역의 치수, 형상에 따라, 투과율에 차이가 생긴다. 예를 들면, 도 14의 (A)에 도시하는 바와 같이, 양측이 차광부 사이에 배치된 반투광부의 폭이 4㎛인 경우에는, 이 반투광부의 중앙부에서는 반투광부의 반투광막의 본래의 투과율로 된다. 이에 대하여, 양측이 차광부 사이에 배치된 반투광부의 폭이 3㎛, 2㎛로 좁아짐에 따라서, 도 14의 (B) 및 도 14의 (C)에 도시하는 바와 같이, 이 반투광부의 중앙부에서는, 반투광부에 이용한 반투광막의 본래의 투과율보다 낮아져 간다.

이와 같은 선폭에 의존한 투과율의 변화는, 노광 장치에서의 해상도에 의존해서 생기는 현상이다. 따라서, 이와 같은 투과율의 변화를 적절하게 예측하기 위해서는, 실제의 노광 조건을 반영한 시뮬레이션을 행할 필요가 있다. 본 발명에 따른 검사 방법에서는, 검사광의 파장 분포, 대물 렌즈계(4)의 개구수 및 시그마 값을 노광 장치에서의 조건에 합치시키기 때문에, 선폭에 의존한 투과율의 변화를 적절하게 구할 수 있다.

(3) 결함 수정의 필요 여부의 판단

또한, 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에서는, 전술한 바와 같은, 제조한 그레이톤 마스크의 검사, 평가뿐만 아니라, 결함이 수정을 필요로 하는 것인지의 판단이나, 결함 수정을 거친 그레이톤 마스크의 수정 효과가 충분한지의 여부의 검사에도 적용할 수도 있어, 매우 유용하다.

그레이톤 마스크(3) 상에, 도 15의 좌측 위에 도시하는 바와 같이, 흑 결함이 있는 마스크를 이용하여, 소정 노광 조건에서 전사한 경우에는, 도 15의 우측 위에 도시하는 바와 같이, 이 흑 결함의 부분에서, 투과율이 저하한 촬상 데이터가 얻어진다. 또한, 그레이톤 마스크(3) 상에, 도 16의 좌측 위에 도시하는 바와 같이, 백 결함이 있을 경우에는, 도 16의 우측 위에 도시하는 바와 같이, 이 백 결함의 부분에서, 투과율이 상승한 촬상 데이터가 얻어진다.

그리고, 이와 같이 흑 결함이 있는 경우이어도, 도 17의 (A)에 도시하는 바와 같이, 이 흑 결함이 충분히 작은 경우에는, 노광된 상태에서는, 도 17의 (B)에 도시하는 바와 같이, 투과율의 저하가 전사의 임계값을 하회하지 않아, 전사 패턴에 영향이 나타나지 않는다. 또한, 백 결함이 있는 경우이어도, 도 18의 (A)에 도시하는 바와 같이, 이 백 결함이 충분히 작은 경우에는, 노광된 상태에서는, 도 18의 (B)에 도시한 바와 같이, 투과율의 상승이 전사의 임계값을 초과하지 않아, 전 사 패턴에 영향이 나타나지 않는다.

이와 같이, 이 검사 방법에서는, 전사의 임계값을 적절하게 설정함으로써, 결함이 충분히 작은 경우에는, 촬상 소자(5)에 의해 얻어지는 촬상 데이터에서 투과율 변화가 거의 나타나지 않는다고 판단할 수 있어, 수정을 필요로 하지 않는다고 판단할 수 있다.

특히, 반투광부에 발생한 백 결함, 흑 결함에 대해서는, 정상적인 부분과의 투과율 차가 작고, 패턴의 결함 검사에 의해 양부를 판정하는 것이 곤란한데다가, 투과율과 그 분포가 소망 범위에 있으면, 결함으로서 판정할 필요가 없는 등, 특이한 사정이 있기 때문에, 본 발명의 검사 방법은 매우 유리하다.

(4) 결함 수정 후의 검사

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

여기에서, 흑 결함의 수정은, FIB(Focused　Ion　Deposition) 등의 방법, 백 결함의 수정은, 레이저 CVD(Chemical　Vapor　Deposition) 등의 방법을 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 백 결함 부분에 부가적으로 성막하여 결함 수정하 는 경우나, 흑 결함의 일부를 박리하여 재성막함으로써 결함 수정하는 경우에는, 재성막의 소재가, 원래의 막 소재와 서로 다른 것으로 하는 경우라도, 노광 시의 전사 상태를 적확하게 평가할 수 있다. 이와 같이 결함 수정 때문에 재성막된 막은, 원래의 막 소재와는 분광 특성이 서로 다르기 때문에, 노광 장치에서의 노광광과 서로 다른 파장의 검사광을 이용한 검사에 의해서는, 적절하게 투과율을 측정할 수 없다. 그러나, 노광 장치에서의 노광광을 반영한 조건을 채용하고, 본 발명의 방법을 적용함으로써, 상기 목적이 달성된다.

본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에 따르면, 실제의 노광 장치에 의한 노광 조건 하에서 검사를 행하기 때문에, 결함 수정의 결과가, 충분한 차광 효과, 또는, 반투광부로서의 효과를 갖는지의 여부를 검사할 수 있다. 또한, 수정을 행하기에 앞서 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법을 실행함으로써, 수정에 필요한 재성막의 막 두께를 결정할 수 있다.

[액정 장치 제조용 그레이톤 마스크의 제조 방법]

액정 장치 제조용 그레이톤 마스크를 제조함에 있어서는, 공지의 제조 공정에서, 전술한 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법에 의한 검사 공정을 포함하는 공정으로 함으로써, 결함이 필요 충분히 수정된 양호한 액정 장치 제조용 그레이톤 마스크를 신속하게 제조할 수 있다. 제조 공정으로서는, 투명 기판 상에, 반투광막과 차광막을 순차적으로(또는 이 반대의 순서로) 형성하고, 레지스트를 이용한 에칭 공정에 의해, 반투광부는 반투광막을 노출시키고, 투광부는 투명 기판을 노출시키는 방법, 또는 투명 기판 상에 형성한 차광막에 대하여, 반투광부 에서는 미세 패턴을 형성하고, 투광부는 투명 기판을 노출시키는 방법 등이 있다. [패턴 전사 방법]

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

또한, 본 발명의 검사 방법을 이용하여, 미리, 복수의 조사 조건을 적용하여 마스크의 전사 검사를 행하고, 얻어진 촬상 화상에 의해, 실제로 그레이톤 마스크를 사용할 때의 노광 조건을 결정하는 것이 가능하다. 이것은, 마스크 유저가, 마스크를 사용할 때에, 가장 소망에 가까운 선폭 등을 얻기 위해서, 적용할 노광 조건을 미리 알 수 있다고 하는 효과를 가져온다.

도 1은 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 검사 방법을 실시하는 검사 장치의 구성을 도시하는 측면도.

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

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

도 4는 상기 검사 장치에서의 조명 광학계에 의한 조명 범위와 대물 렌즈계에 의한 촬상 범위와의 관계를 나타내는 정면도.

도 5는 상기 검사 장치에서의 조명 광학계에 의한 조명 범위 내의 광강도 분포와 대물 렌즈계에 의한 촬상 범위와의 관계를 나타내는 그래프.

도 6은 상기 검사 장치에서 얻어진 촬상 데이터를 수치화한 그래프.

도 7은 상기 검사 장치에서 실시되는 그레이톤 마스크의 검사 방법의 수순을 나타내는 플로우차트.

도 8의 (A) ∼ 도 8의 (C)는 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 검사 장치에서 얻어진 촬상 데이터에서의 반투광부의 상태를 도시하는 도면.

도 12는 상기 검사 장치에서의 그레이톤 마스크, 대물 렌즈계 및 촬상 소자의 위치 관계를 도시하는 측면도.

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

도 14의 (A) ∼ 도 14의 (C)는 상기 검사 장치에서 얻어진 촬상 데이터에서, 양측이 차광부에 사이에 배치된 반투광부의 폭에 의한 투과율의 차이를 설명하기 위한 그래프.

도 15는 상기 검사 장치에서 얻어진 촬상 데이터에서의 흑 결함 개소의 상태를 도시하는 도면.

도 16은 상기 검사 장치에서 얻어진 촬상 데이터에서의 백 결함 개소의 상태를 도시하는 도면.

도 17의 (A), 도 17의 (B)는 상기 검사 장치에서 얻어진 촬상 데이터에서의 흑 결함 개소의 전사 상태를 도시하는 도면.

도 18의 (A), 도 18의 (B)는 상기 검사 장치에서 얻어진 촬상 데이터에서의 백 결함 개소의 전사 상태를 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 (20)

1. 표시 장치의 제조에 이용되는 그레이톤 마스크이며, 투명 기판 상에 차광부, 투광부 및 노광광의 일부를 투과하는 반투광부를 포함하는 패턴이 형성되어 이루어지고, 노광 장치에 의한 i선, h선, g선을 포함하는 혼합 노광광에 의해 상기 패턴을 피전사체 상에 전사함으로써, 상기 피전사체 상의, 상기 반투광부에 대응하는 부분에, 상기 차광부에 대응하는 부분보다 막 두께가 얇은 레지스트 패턴을 형성하는 그레이톤 마스크의 검사 방법으로서,

   i선, h선, g선을 포함하고, 또한, 상기 혼합 노광광의 특성에 기초하여 결정된 각 파장의 강도 비율을 갖는 광원을 구비한 검사 장치를 이용하여,

   상기 광원으로부터 발하여진 광속을 조명 광학계를 통해서 상기 그레이톤 마스크에 조사하고, 상기 그레이톤 마스크를 투과한 광속을 대물 렌즈계를 통해서, 촬상 수단에 의해 촬상하여, 촬상 화상 데이터를 구하는 공정과,

   상기 촬상 화상 데이터로부터, 상기 그레이톤 마스크의 반투광부 및 차광부를 포함하는 영역의 투과광의 강도 분포 데이터를 취득하고, 취득한 강도 분포 데이터에 의해, 상기 혼합 노광광에 의해 상기 피전사체 상에 형성되는 상기 레지스트 패턴의 형상 및 막 두께를 구하는 공정

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 검사 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 조명 광학계의 개구수 및 상기 대물 렌즈계의 개구수를, 상기 노광 장치에서의 조명 광학계의 개구수 및 대물 렌즈계의 개구수에 각각 동일한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 검사 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 촬상 화상 데이터로부터, 상기 그레이톤 마스크의 반투광부, 투광부 및 차광부를 포함하는 영역의 투과광의 강도 분포 데이터를 취득하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 검사 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 투과광의 강도 분포 데이터로부터, 소정의 임계값 이상, 또는, 소정의 임계값 이하로 되어 있는 영역의 크기를 파악하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 검사 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 투과광의 강도 분포 데이터로부터, 소정의 임계값 이상, 또는, 소정의 임계값 이하로 되어 있는 영역의 유무 및 그 영역의 크기를 파악하고, 상기 그레이톤 마스크를 이용하여 노광했을 때에 전사되는 결함의 유무 및 전사되는 경우의 크기를 검출하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 검사 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 그레이톤 마스크에서의 반투광부는, 1 또는 그 이상의 상기 차광부에 인접한 영역을 가지고 있으며,

   상기 반투광부의, 상기 차광부에 인접한 영역의 투과광의 강도 분포 데이터를 얻음으로써, 노광 장치에서 그 영역을 투과한 노광광의 광강도 및 이 노광광에 의해 전사되는 패턴의 형상을 구하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 검사 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 그레이톤 마스크에서의 반투광부는, 상기 노광 장치의 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 미세 패턴을 구비하여 이루어지는 것으로서, 상기 대물 렌즈계 및 상기 촬상 수단 중 적어도 한쪽의 광축 방향의 위치를 조절함으로써, 그 미세 패턴이 디포커스되어 비해상으로 된 상태의 촬상 화상 데이터를 얻는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 검사 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 그레이톤 마스크는, 백 결함, 또는, 흑 결함의 수정이 이루어진 것인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 검사 방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 그레이톤 마스크에서의 반투광부는, 상기 투명 기판 상에 반투광막이 형성된 것인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 검사 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 그레이톤 마스크는, 백 결함, 또는, 흑 결함의 수정이 이루어진 것인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 검사 방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 백 결함, 또는, 흑 결함의 수정은, 상기 반투광막과 서로 다른 조성의 수정막을 형성함으로써 행해지고 있는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 검사 방법.
12. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 취득한 강도 분포 데이터에 대해서 연산을 행하여, 다른 노광광을 이용한 조건하에서의, 투과광의 강도 분포 데이터를 구하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 검사 방법.
13. 표시 장치의 제조에 이용되는 그레이톤 마스크이며, 투명 기판 상에 차광부, 투광부 및 노광광의 일부를 투과하는 반투광부를 포함하는 패턴이 형성되어 이루어지며, 노광 장치에 의한 i선, h선, g선을 포함하는 혼합 노광광에 의해서 상기 패턴을 피전사체 상에 전사함으로써, 상기 피전사체 상의, 상기 반투광부에 대응하는 부분에, 상기 차광부에 대응하는 부분보다 막 두께가 얇은 레지스트 패턴을 형성하는 그레이톤 마스크의 검사 방법으로서,

    복수의 단일 파장을 갖는 광원을 구비한 검사 장치를 이용하여,

    상기 광원으로부터 발하여진 광속을 조명 광학계를 통해서 상기 그레이톤 마스크에 조사하고, 상기 그레이톤 마스크를 투과한 광속을 대물 렌즈계를 통해서, 촬상 수단에 의해서 촬상하여, 복수의 단일 파장에 의한 촬상 화상 데이터를 구하는 공정과,

    상기 복수의 단일 파장에 의한 촬상 화상 데이터로부터, 연산에 의해, 복수의 파장의 혼합광을 적용한 경우의, 상기 그레이톤 마스크의 반투광부 및 차광부를 포함하는 영역의 투과광의 강도 분포 데이터를 취득하고, 취득한 강도 분포 데이터에 의해, 상기 혼합 노광광에 의해서 상기 피전사체 상에 형성되는 상기 레지스트 패턴의 형상 및 막 두께를 구하는 공정

    을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 검사 방법.
14. 제1항 내지 제11항, 및 제13항 중 어느 한 항의 그레이톤 마스크의 검사 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 제조 방법.
15. 제14항에 기재된 액정 장치 제조용 그레이톤 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 액정 장치 제조용 그레이톤 마스크를 이용해서, 노광 장치에 의해 상기 노광광의 광을 노광하여, 피전사체에 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
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