KR20080067303A - 패턴 결함 검사 방법, 및 패턴 결함 검사 장치 - Google Patents

Abstract

단위 패턴이 주기적으로 배열된 반복 패턴을 구비한 피검사체의, 반복 패턴에 생긴 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법이다. 이 패턴 결함 검사 방법은, 반복 패턴에 소정의 입사각으로 광을 조사하여 회절광을 발생시키는 공정과, 반복 패턴으로부터의 회절광을 수광하여 결상시키는 공정과, 회절광을 결상시킨 상을 관찰하는 것에 의해 반복 패턴에 생긴 결함을 검출하는 공정을 갖는다. 회절광을 수광하여 결상시키는 공정에서는, 반복 패턴으로부터의 회절광 중, 절대값이 45차∼1600차인 초고차 회절광을 수광한다.

단위 패턴, 반복 패턴, 피검사체, 패턴 결함, 입사각, 회절광, 초고차 회절광

Description

패턴 결함 검사 방법, 및 패턴 결함 검사 장치{PATTERN DEFECT INSPECTING METHOD, AND PATTERN DEFECT INSPECTING DEVICE}

본 발명은, 단위 패턴이 주기적으로 배열된 반복 패턴을 구비한 피검사체의, 반복 패턴에 생긴 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법, 및 패턴 결함 검사 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, EL 표시 장치, LED 표시 장치, DMD 표시 장치 등의 디스플레이 장치(Flat Panel Display : FPD)에 이용되는 표시 디바이스용 기판의 표면, 및 그 표시 디바이스용 기판의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크의 표면에는, 화소 패턴으로 대표되는 단위 패턴이 주기적으로 배열된 반복 패턴이 형성되는 경우가 있다. 이 단위 패턴은, 소정의 규칙에 따라서 배열되는 것이지만, 제조 공정에서의 어떤 원인에 의해, 예를 들면 일부의 단위 패턴이, 소정의 규칙과는 다른 규칙에 따라서 배열된 결함을 포함하는 경우가 있다. 이러한 결함은 얼룩 결함이라고 칭할 수도 있다.

표시 디바이스용 기판에 있어서 상기 결함이 생기면, 결함의 크기가 가령 표시 디바이스의 동작에 이상을 주지 않고, 따라서 제조 공정에 있어서의 허용 범위 내로 되는 미소한 것이었다고 해도, 그것이 규칙적 배열을 갖거나, 인접하는 단위 패턴의 복수에 발생하거나 하는 것에 의해, 제조된 표시 장치에 있어서 육안에 의해 감지할 수 있는 표시 얼룩으로 되는 경우가 있다. 또한, 표시 디바이스용 기판의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크에 상기 결함이 생기면, 표시 디바이스용 기판에 형성되는 패턴에 그 결함이 전사되게 되는 경우가 있어, 문제의 영향이 커진다. 그 때문에, 디바이스용 기판, 및 그 디바이스용 기판의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크는, 피검사체로서, 반복 패턴에 생긴 결함이 검사될 필요가 있다.

통상적으로, 화소 패턴과 같은 반복 패턴을 갖는 포토마스크를 제조할 때에는, 소정의 패턴 정밀도가, 허용 범위를 정해서 관리되고 있는데, 예를 들면 묘화 장치의 기계 오차나 환경 요인에 의한 묘화 성능의 변동, 또는 현상 공정 등에서의 면내 불균일 등에 기인하는, 허용 변동 범위 이하의 미세한(예를 들면 10∼100nm 오더) 변동이 포토마스크에 규칙적 또는 국소적으로 생기는 경우가 있다. 이와 같은 규칙적 또는 국소적으로 있는 극히 미세한 변동은, 노광 장치의 해상 한계 이하이므로 통상적으로는 그 형상대로는 전사되지 않고, 또한 최종적인 전자 디바이스에 오동작을 발생시키는 경우도 거의 없다. 그러나, 미해상의 상태이어도 영상 디바이스 상에 전사되는 경우가 있고, 그것이 규칙적으로 배열하고 있거나, 또는 복수의 결함이 밀집해서 다발하고 있기 때문에, 표시 디바이스 등 영상 디바이스로 했을 때에, 인간의 눈에는 보이게 되어 결함으로서 인식되는 것도 있다. 이들 중에는, 노광 장치의 해상 한계보다 대폭 작은 치수(1/10∼1/100)의 것도 포함된다.

이러한 노광 장치의 해상 한계 이하의 극히 미세한 변동에는, 단위 패턴이 부분적으로 가늘게 되거나 굵게 되는 형상 이상이나, 단위 패턴의 위치가 어긋나거나, 단위 패턴끼리의 간격이 부분적으로 서로 다른 배열 이상이 있고, 이들 이상은, 규칙적으로 발생하는 경우가 있다. 또한, 규칙성은 없어도 특정한 범위에 다발하는 경우가 있다.

종래, 상기한 바와 같은, 단위 패턴이 규칙적으로 배열한 반복 패턴을 표면에 갖는 포토마스크에 있어서의, 단위 패턴의 규칙과는 다른 규칙성을 갖고 복수의 단위 패턴에 생긴 형상 이상 또는 배열 이상이나, 규칙성이 없이 인접하는 복수의 단위 패턴에 다발한 형상 이상 또는 배열 이상으로서, 이상의 치수가, 포토마스크를 영상 디바이스의 제조에 이용할 때의 노광 광학계의 해상 한계 이하인 형상 이상 또는 배열 이상을 검사하는 데 있어서는, 눈으로 확인함에 의한 사광 검사 등의 외관 검사에 의해 주로 실시되고 있었다.

그러나, 작업자에 따라서는 검사 결과에 변동이 생기기 때문에, 신뢰성의 면에서 문제가 있다. 또한 예를 들면, 상기 결함에 대해서, 각 단위 패턴의 치수나 좌표를 개별로 측정하는 마이크로 검사를 실시하려고 하여도, 단위 패턴의 개수는 방대하기 때문에, 시간적, 코스트적인 관점으로부터 곤란하다.

한편, 집적 회로를 구비한 반도체 장치(IC나 LSI 등)용 기판의 표면이나, 상기 반도체 장치용 기판의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크의 표면에 생긴 결함을 검사하는 방법이 알려져 있다.

일본 특개2005―233869호 공보(특허 문헌1)에는, 반도체 장치용 기판의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크의 표면에 생긴 결함을, 단시간에 검사하는 방법이 개시되어 있다. 특허 문헌1에 개시된 방법에서는, 검사 대상의 물체를, 검사 영역의 전체면에 걸쳐 대략 균일한 광량으로 그 물체에 의한 회절광이 발생하도록 조명하고, 상기 회절광 중 소정의 차수(예를 들면 11차) 이상의 고차 회절광을 선택적으로 입사시키는 위치에 대물 렌즈를 배치하고, 그 대물 렌즈에 의한 상기 물체의 상의 광강도 분포를 센서에 의해 검출하고, 그 센서에 의한 검출 결과를 해석 수단에 의해 해석하여 상기 물체의 미세 구조에 관한 정보를 취득한다.

그러나, 예를 들면 액정 표시 장치의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크에 있어서의 단위 패턴의 피치는, 일반적으로 50㎛∼1000㎛ 정도의 것을 포함하고, 집적 회로를 구비한 반도체 장치용 기판이나, 상기 반도체 장치용 기판의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크에 있어서의 단위 패턴(예를 들면, 특허 문헌1에 기재된 0.1㎛∼0.4㎛의 피치의 단위 패턴)과 비교하여, 그 크기는 500배∼10000배이다. 그 때문에, 액정 표시 장치 등의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크를 피검사체로 한 경우에는, 특허 문헌1에 개시된 방법을 이용해도, 반복 패턴에 생긴 결함을 검사하는 것은 곤란한 것을 발명자들은 발견하였다.

따라서 본 발명은, 단위 패턴의 피치가 예를 들면 50㎛∼1000㎛인 반복 패턴에 생긴 결함을, 단시간에, 고신뢰로 검사하는 것이 가능한 패턴 결함 검사 방법, 및 패턴 결함 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 단위 패턴이 주기적으로 배열된 반복 패턴을 구비한 피검사체의, 상기 반복 패턴에 생긴 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법으로서, 상기 반복 패턴에 소정의 입사각으로 광을 조사하여 회절광을 발생시키는 공정과, 상기 반복 패턴으로부터의 회절광을 수광하여 결상시키는 공정과, 상기 회절광을 결상시킨 상을 관찰하는 것에 의해 상기 반복 패턴에 생긴 결함을 검출하는 공정을 갖고, 상기 회절광을 수광하여 결상시키는 공정에서는, 상기 반복 패턴으로부터의 회절광 중, 절대값이 45차∼1600차인 초고차 회절광을 수광하는 패턴 결함 검사 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 결함이란, 상기 주기와는 다른 규칙성을 갖는 것이다. 결함이, 상기 주기와는 다른 주기로 배열된 단위 패턴을 갖는 반복 패턴일 때에 본 발명의 효과가 특히 유리하게 얻어진다.

바람직하게는, 상기 회절광을 수광하여 결상시키는 공정에서는, 상기 반복 패턴으로부터의 회절광 중, 절대값이 90차∼1600차인 초고차 회절광을 수광한다.

바람직하게는, 상기 회절광을 수광하여 결상시키는 공정에서는, 상기 반복 패턴의 주평면에 대하여 90°의 수광각으로 상기 회절광을 수광한다.

바람직하게는, 상기 반복 패턴에 소정의 입사각으로 광을 조사하여 회절광을 발생시키는 공정에서는, 상기 반복 패턴의 주평면에 대하여 30°∼60°의 입사각이며, 상기 수광하여 결상시키는 공정에서, 상기 초고차 회절광을 수광 가능한 입사각으로 광을 조사한다.

바람직하게는, 상기 단위 패턴의 피치는, 50㎛ 내지 1000㎛이다.

바람직하게는, 상기 피검사체란, 365㎚∼436㎚의 파장 범위 내의 소정 파장 범위의 광을 노광하는 포토마스크이다.

상기 포토마스크는, 액정 표시 장치 제조용의 것이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 단위 패턴이 주기적으로 배열된 반복 패턴을 구비한 피검사체의, 상기 반복 패턴에 생긴 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 장치로서, 상기 반복 패턴에 소정의 입사각으로 광을 조사하여 회절광을 발생시키는 조명 수단과, 상기 반복 패턴으로부터의 회절광을 수광하여 결상시키는 수광 수단과, 상기 회절광을 결상시킨 상을 관찰하는 것에 의해, 상기 반복 패턴에 생긴 결함을 검출하는 해석 수단을 갖고, 상기 수광 수단은, 상기 반복 패턴으로부터의 회절광 중, 절대값이 45차∼1600차인 초고차 회절광을 수광하는 패턴 결함 검사 장치가 제공된다.

바람직하게는, 상기 수광 수단은, 상기 반복 패턴으로부터의 회절광 중, 절대값이 90차∼1600차인 초고차 회절광을 수광한다.

바람직하게는, 상기 수광 수단은, 상기 반복 패턴의 주평면에 대하여 90°의 수광각으로 상기 회절광을 수광한다.

바람직하게는, 상기 조명 수단은, 상기 반복 패턴의 주평면에 대하여 30°∼60°의 입사각이며 상기 수광 수단이, 상기 초고차 회절광을 수광 가능한 입사각으로 광을 조사한다.

바람직하게는, 상기 단위 패턴의 피치는, 50㎛ 내지 1000㎛이다.

바람직하게는, 상기 피검사체란, 365㎚∼436㎚의 파장 범위 내의 소정 파장 범위의 광을 노광하는 포토마스크이다.

바람직하게는, 상기 포토마스크는, 액정 표시 장치 제조용의 것이다.

본 발명에 따르면, 단위 패턴의 피치가 예를 들면 50㎛∼1000㎛인 반복 패턴에 생긴 결함을, 단시간에, 고신뢰로 검사하는 것이 가능한 패턴 결함 검사 방법, 및 패턴 결함 검사 장치를 얻을 수 있다.

전술한 바와 같이, 특허 문헌1에는, 예를 들면 집적 회로를 구비한 반도체 장치용 기판의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크 등을 피검사체로 하여, 그 포토마스크가 구비하는 반복 패턴에 생긴 결함을 단시간에 검사하는 방법이 개시되어 있다. 여기에서, 특허 문헌1에 개시된 방법이 해결하고자 하는 과제는, 대략 이하와 같다.

종래, 집적 회로를 구비한 반도체 장치용 기판의 단위 패턴의 치수가 0.1㎛ 인 경우에는, 단위 패턴의 치수 변동의 크기가, 단위 패턴의 치수의 1할 정도(즉 0.01㎛ 정도)의 허용 범위 내에 들어가 있는지의 여부가 검사되어 왔다. 또한 마찬가지로, 반도체 장치용 기판의 제조 공정에서 이용되는 포토 마스크의 단위 패턴의 치수가 0.4㎛인 경우(예를 들면 1/4의 노광 공정의 경우)에도, 단위 패턴의 치수 변동의 크기가 0.04㎛ 정도의 허용 범위 내에 들어가 있는지의 여부가 검사되어 왔다. 이러한 검사는, 최종 검사 공정에서의 단위 패턴의 치수와 설계 단계에서의 단위 패턴의 치수를 비교하는, 소위 「치수 계측」에 의해 실시되어 왔다.

그러나, 소위 「치수 계측」의 결과가 양호하여도, 즉, 가령 단위 패턴의 치수 변동의 크기가 허용 범위 내이어도, 허용 범위 내의 미소한 치수 변동이 반복 패턴의 곳곳에 존재하는 경우에는, 포토마스크를 이용하여 제조되는 반도체 장치의 성능 등에 중대한 악영향을 미치는 것이 문제시되어 있었다. 즉, 소위 「치수 계측」에서는 분해능이 부족하여 검출하는 것이 곤란한 미세한 치수 변동에 대해서도, 검사의 필요가 있다고 인식되어 있었다. 또한, 이러한 미세한 치수 변동을, 극단자외선을 이용한 광학 현미경 등에 의해 개별로 검사하는 것은, 실용적이지 않다고 되어 있었다.

특허 문헌1에 개시된 방법은, 이와 같이, 소위 「치수 계측」에서는 분해능이 부족하여 검출하는 것이 곤란한 미소한 치수 변동을 정밀하게 검사하는 것을 목적으로 하는 것이다. 즉, 단위 패턴의 치수가 예를 들면 0.1㎛ ∼0.4㎛ 정도인 반복 패턴에 생긴, 0.01㎛∼0.04㎛에 미치지 않는 미소한 치수 변동을 검사하는 것을 목적으로 하는 것이다.

이것에 대하여, 예를 들면 액정 표시 장치의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크에 있어서의 단위 패턴의 피치는, 상기 반도체 장치 제조용의 포토마스크와 비교하여 패턴의 주기가 커서, 일반적으로 50㎛∼1000㎛ 정도의 것을 포함한다. 즉, 반도체 장치용 기판의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크 등에 있어서의 단위 패턴의 피치와 비교하여, 전술한 대로 그 크기는 500배∼10000배이다. 본 발명자들의 조사에 따르면, 이와 같이 패턴 피치가 큰 경우, 그 피치의 1/100∼1/1000로 되는 치수의 결함으로서, 또한 후술하는 바와 같이, 노광기의 해상 한계보다 훨씬 작 은 결함이기 때문에, 디바이스의 동작에 영향을 미치지 않는 결함이 생기고, 또한, 그들이 규칙적으로 배열하거나, 어떤 영역에 다발하거나 하면, 액정 표시 장치 등의 디바이스에 있어서 결함으로서 눈으로 인식될 가능성을 배제할 수 없는 것을 발견하였다. 또한, 이러한 결함의 검사에는, 소정의 방법에 의하지 않으면 검출할 수 없는 것을 발견하였다. 이 점은, 예측을 초과하는 것이었다. 특허 문헌1에 개시된 방법은, 단위 패턴의 피치가 예를 들면 0.1㎛∼0.4㎛ 정도의 초미세한 반복 패턴에 생긴 결함의 검사에는 유효했다고 해도, 단위 패턴의 피치가 비교적 큰 반복 패턴에 생긴 결함의 검사에는 반드시 유효한 것은 아니라는 것이 판명되었다. 즉, 발명자들의 조사에 따르면, 액정 표시 디바이스용 기판이나, 액정 표시 디바이스용 기판의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크를 피검사체로 한 경우에는, 특허 문헌1에 개시된 방법을 이용하여, 반복 패턴에 생긴 결함을 검사하는 것은 곤란한 것이 판명되었다.

한편, 액정 표시 패널 등의 제조에 이용되는 포토마스크에서, 패턴 내에, 묘화 장치의 불안정 요인 등에 의해, 구조 결함(선폭 어긋남, 좌표 어긋남, 형상 이상)이 잠재하고 있는 경우가 있다. 또한, 이들 용도의 포토마스크는, 대형(한 변이 300㎜ 이상, 최근의 대형화 경향에 따르면, 한 변이 1000㎜ 이상인 것도 흔함)화가 현저해서, 마스크 사용 시에는 노광기에 의해 전체면의 노광을 행한다. 이 때문에, 특허 문헌1에 개시된 포토마스크와는 달리, 해상도보다 노광 광량을 우선 할 필요가 생기기 때문에, 노광 광에는, 파장 365∼436㎚의 범위에서 소정의 파장영역을 갖는 광원을 이용한다. 따라서, 마스크의 검사에 있어서도, 초고해상도의 패턴 형상 검사를 행할 의의는 작고, 효율도 나쁘다. 또한, 노광 조건을 반영한 해상도 정도의 검사에서 허용 범위 이하의 패턴 이상은, 특별히 결함으로서 취급할 필요가 없기 때문에, 전술한, 규칙적 배열을 갖는 것에 의해 육안에 의해 감지할 수 있는 에러에 관한 검사 방법이 확립되어 있지 않았다.

따라서, 발명자들은, 표시 디바이스용 기판의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크 등의 반복 패턴에 생긴 결함을, 단시간에, 고신뢰로 검사하기 위해서는, 회절광을 이용하는 방법이 유효하다라는 지견을 얻고, 예의 연구를 행하였다. 그 결과, 단위 패턴의 피치가 비교적 큰 반복 패턴에 생긴 결함의 검사에 있어서는, 그 반복 패턴으로부터 수광하는 회절광의 차수를 크게 할 필요가 있는 것을 밝혀낸 것이다. 즉, 단위 패턴의 피치가 50㎛∼1000㎛ 정도인 반복 패턴에 생긴 결함을 검사하기 위해서는, 45차∼1600차의 초고차 회절광을 선택적으로 수광하여 결함의 검사를 행하는 것이 유효한 것을 발견하였다. 본 발명은, 발명자들이 얻은 전술한 지견에 기초하여 이루어진 것이다.

또한, 본원에서 말하는 결함은, 예를 들면 이하와 같은 것인 것이 가능하다.

표시 디바이스, 또는 촬상 디바이스를 포함하는 영상 디바이스 제조용의 포토마스크에는, 단위 패턴이 규칙적으로 배열한 반복 패턴이 형성되는 경우가 있다. 이러한 반복 패턴에서, 복수의 상기 단위 패턴에 생긴, 상기와는 다른 규칙성을 갖고서 복수 배열한 패턴의 형상 이상, 또는 배열 이상일 수 있다. 또는, 상기 반복 패턴에서, 인접하는 복수의 단위 패턴에 발생한, 패턴의 형상 이상, 또는 배열 이상일 수 있다. 이들 형상 이상, 또는 배열 이상에 있어서의, 그 이상의 치수는, 상기 마스크의 노광 광학계의 해상 한계 이하인 경우에, 본 발명의 효과가 현저하고, 또한, 해상 한계에 대하여 1/10 이하인 경우의 상기 결함에 대하여, 본 발명은 매우 유효하다.

이하에, 본 발명의 일 실시 형태로서, (1) 피검사체로서의 포토마스크의 구성, (2) 포토마스크에 생긴 결함, (3) 패턴 결함 검사 장치의 구성, (4) 본 발명의 일 실시 형태에 관한 패턴 결함 검사 방법을 순서대로 설명한다.

(1) 포토마스크의 구성

본 발명의 일 실시 형태에 관한 패턴 결함 검사 장치 및 패턴 검사 방법에서는, 예를 들면, 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, EL 표시 장치, LED 표시 장치, DMD 표시 장치 등에 이용되는 표시 디바이스용 기판이나, 그 표시용 디바이스용 기판의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크를, 피검사체로서 이용할 수 있다. 특히, 액정 표시 장치 제조용 마스크에 있어서 본 발명은 유용하다.

이하에, 피검사체로서의 포토마스크(50)의 구성에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 참조하는 도면에 있어서, 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 피검사체로서의 포토마스크의 구성을 예시하는 개략도로서, (a)는 포토마스크의 평면도를, (b)는 포토마스크의 횡단면도를 각각 모식적으로 도시하고 있다. 또한, 도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 피검사체로서의 포토마스크가 구비하는 반복 패턴의 구성을 모식적으로 예시하는 개략도이다.

포토마스크(50)란, 포토리소그래피 기술을 이용하여 미세 구조를 제조할 때에 이용되는 노광용 마스크이며, 도 1의 (a)에 예시하는 바와 같이, 변 L1, 변 L2 을 구비하는 기판으로서 구성되어 있는 경우가 많다. 전술한 바와 같이, 표시 디바이스용 기판의 제조 공정에서 이용되는 포토마스크(50)는, 변 L1 또는 변 L2이 300㎜을 초과하는 경우가 많고, 때로는 1m을 초과하는 대형 기판으로서 구성되는 경우도 있다. 그리고, 이러한 대형의 포토마스크(50)를 이용하여 전체면 일괄 노광을 행하기 위해서는, 해상도보다도 광량이 우선되기 때문에, 노광용 광원으로서는, 365㎚∼436㎚의 파장을 포함하는 소정 파장 영역의 광을 발하는 광원이 이용되는 경우가 많다.

포토마스크(50)는, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 투명 지지체로서의 투명 기판(57)과, 투명 기판(57)의 주표면 상에 형성된 박막(차광막)으로 이루어지는 반복 패턴(56)을 갖고 있다.

투명 기판(57)의 재료로서는, 예를 들면, 합성 석영 글래스 등이 이용된다. 또한, 반복 패턴(56)을 구성하는 박막의 재료로서는, 예를 들면, 크롬 등의 차광성을 갖는 재료나, 반투광성의 재료 등이 이용된다. 또한, 박막은, 단층에 한하지 않고 적층으로서 구성되어도 되고, 그 경우, 차광막 이외에 반투광성의 막을 수반해도 되고, 또한, 에칭 스토퍼 등의 기능성의 막을 수반해도 된다. 또한, 상기 박막 상에 레지스트 막을 동반해도 된다.

표시 디바이스용의 포토마스크(50)의 반복 패턴(56)의 형상은, 예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같이 격자 형상의 단위 패턴(53)이 주기적으로 배열된 형상으로 되어 있다. 단위 패턴(53)의 피치 d(즉 단위 패턴(53)의 배열 주기)는, 예를 들면 50㎛∼1000㎛로 되도록 구성되어 있다.

(2) 포토마스크에 생긴 결함

상기에서, 단위 패턴(53)은 소정의 규칙에 따라서 배열한 것이다. 본 발명에서는, 도 2에 도시한 바와 같은, 직각 방향으로 일정 형상의 단위 패턴의 배열을 갖는 것뿐만 아니라, 예를 들면 라인 앤드 스페이스와 같이 일정한 선폭이나 위치의 규칙성을 갖는 패턴도, 소정의 규칙에 따라서 배열한 패턴에 포함된다. 그러나, 제조 공정 등에 있어서의 어떤 원인에 의해, 상기 규칙성과는 다른 규칙성을 갖고 일부의 단위 패턴이 배열되게 되는 결함(소위 얼룩 결함)이 생기는 경우가 있다. 이하에, 반복 패턴(56)에 생기는 결함에 대해서, 포토마스크(50)의 제조 방법과 함께 설명한다. 또한, 예를 들면 일정한 선폭을 갖는 라인 형상의 패턴에 있어서의, 일정 폭의 선폭 이상이나, 위치 어긋남도, 전술한, 소정의 규칙과는 다른 규칙에 따라서 배열된 결함에 포함되는 것으로 한다. 즉, 라인 앤드 스페이스의 패턴에 있어서의 선폭 이상, 위치 어긋남 이상도, 후술하는 본 발명의 방법이 우위로 검사할 수 있는 대상으로 되는 결함이다.

포토마스크(50)의 제조 시에는, 대부분의 경우, 이하의 〔1〕∼〔5〕의 공정이 실시된다. 〔1〕우선, 투명 기판(57) 상이 박막(차광막 등)을 형성하고, 또한, 이 박막 상에 레지스트 막을 형성한다. 〔2〕다음으로, 형성한 레지스트 막에, 묘화기를 이용하여, 예를 들면 래스터 묘화 방법 등의 묘화 방법에 의해 레이저광 등을 조사하여, 소정의 패턴을 노광한다. 〔3〕다음으로 현상을 행하고, 묘화부 또는 비묘화부의 레지스트 막을 선택적으로 제거하고, 박막 상에 레지스트 패턴을 형성한다. 〔4〕그 후, 레지스트 패턴에 덮어져 있지 않은 박막을 에칭에 의해 선택 적으로 제거하여, 반복 패턴(56)을 형성한다. 〔5〕계속해서, 반복 패턴(56) 상의 잔존 레지스트를 제거한다. 또한, 다층막의 경우에는, 막의 재료에 따른 추가 공정을 설정할 수 있다.

여기에서, 전술한 〔2〕의 공정에서, 레이저광의 주사 정밀도가 갑자기 악화하거나, 또는 빔 직경이 불시에 변동하거나, 또는 환경 요인이 변동하거나 하는 것 등에 의해, 반복 패턴(56)에 결함이 발생하는 경우가 있다. 도 6은, 반복 패턴에 생긴 결함을 예시하는 개략도로서, (a) 및 (b)는 좌표 위치 변동계의 결함을, (c) 및 (d)는 치수 변동계의 결함을 각각 예시하고 있다. 또한, 도 6에서는, 결함이 생긴 개소를 참조 부호 54로 나타내고 있다.

예를 들면, 도 6의 (a)는, 레이저광에 의한 묘화의 이음매에 위치 어긋남이 발생한 것에 의해, 단위 패턴(53)의 피치 d가 부분적으로 넓게 된 결함을 나타낸다. 또한, 도 6의 (b)는, 레이저광에 의한 묘화의 이음매에 위치 어긋남이 발생한 것에 의해, 단위 패턴(53')의 위치가 다른 단위 패턴(53)에 대하여 상대적으로 어긋나게 된 결함을 나타낸다. 이들 결함은 좌표 위치 변동계의 결함으로 칭할 수 있다.

또한, 도 6의 (c) 및 도 6의 (d)는, 묘화기 빔 강도나 빔 직경이 변동한 것 등에 의해, 단위 패턴(53')의 크기, 즉 격자틀(53a')의 폭이 변동하게 된 결함을 나타낸다. 이들 결함은 치수 변동계의 결함으로 칭할 수 있다.

또한, 이러한 결함의 발생 원인은, 반드시 상기에 한정되지 않고, 그 외 여러 가지의 원인에 의해 생기는 경우가 있다.

(3) 패턴 결함 검사 장치의 구성

계속해서, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 패턴 결함 검사 장치(10)의 구성예에 대해서, 도 3을 이용하여 설명한다. 패턴 결함 검사 장치(10)는, 유지 수단으로서의 스테이지(11)와, 조명 수단으로서의 광원 장치(12)와, 수광 수단으로서의 촬상 장치(14)와, 해석 수단으로서의 화상 해석 장치(16)를 갖고 있다. 이하에, 각각에 대하여 설명한다.

〔스테이지〕

유지 수단으로서의 스테이지(11)는, 피검사체로서의 포토마스크(50)를 유지하도록 구성되어 있다.

스테이지(11)는, 반복 패턴(56)의 주평면에 대하여 비스듬히 아래쪽으로부터 광을 조사할 수 있도록, 포토마스크(50)를 유지한다. 예를 들면, 스테이지(11)는, 포토마스크(50)의 외주부를 유지하는 틀 형상으로서 구성되어 있어도 되고, 조사하는 광에 대하여 투명한 부재로 구성되어 있어도 된다.

또한, 스테이지(11)는, 예를 들면, X방향 및 Y방향으로 이동 가능한 X―Y 스테이지로서 구성되어 있다. 그리고, 스테이지(11) 상에 유지되는 포토마스크(50)를, 후술하는 광원 장치(12) 및 촬상 장치(14)에 대하여 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 검사 시야를 이동시킬 수 있게 구성되어 있다. 또한, 스테이지(11)를 광원 장치(12) 및 촬상 장치(14)에 대하여 이동 가능하게 구성하지 않은 경우에는, 광원 장치(12) 및 촬상 장치(14)를 스테이지(11)에 대하여 이동 가능하게 구성하여도 된다.

〔광원 장치〕

조명 수단으로서의 광원 장치(12)는, 스테이지(11)에 유지된 포토마스크(50)의 반복 패턴(56)에, 소정의 입사각으로 광을 조사하여 회절광을 발생시키도록 구성되어 있다.

광원 장치(12)는, 충분한 휘도(예를 들면 조도가 1만Lx∼60만Lx 이상, 바람직하게는 30만 Lx 이상)를 갖고, 평행성이 높은(평행도가 2°이내인) 광원(12a)을 이용하고 있다. 이러한 조건을 만족할 수 있는 광원(12a)으로서는, 예를 들면, 초고압 수은 램프, 크세논 램프, 메탈 할로겐 램프 등을 들 수 있다.

광원 장치(12)는, 렌즈를 포함하는 조사 광학계(12b)를 구비하고 있다. 조사 광학계(12b)는, 스테이지(11)의 지지면(즉 반복 패턴(56)의 주평면)과 광원(12a) 사이에 배치되어, 광원(12a)으로부터의 광을 평행화한다.

조사 광학계(12b)에 의해 평행화된 광은, 반복 패턴(56)의 주평면을 비스듬히 아래쪽으로부터 입사각 θi로 조사하여, 회절광을 발생시킨다. 또한, 여기서 입사각 θi란, 스테이지(11)의 지지면의 법선과, 반복 패턴(56)에 조사되는 광의 광축 사이의 각도를 말한다. 또한, 도 1에서, 광원 장치(12)는, 스테이지(11)의 지지면에 대하여 비스듬히 아래쪽으로 배치되어 있지만, 그 외에, 면에 대하여 비스듬하게 위쪽으로 배치되어 있어도 된다.

〔촬상 장치〕

수광 수단으로서의 촬상 장치(14)는, 반복 패턴(56)으로부터의 회절광을 수광하고, 결상시키도록 구성되어 있다.

촬상 장치(14)는, 예를 들면 CCD 카메라 등의 2차원의 화상을 촬영할 수 있는 에리어 카메라(14a)를 갖고 있다. 에리어 카메라(14a)의 수광면은, 스테이지(11)의 지지면(즉 반복 패턴(56)의 주평면)과 대향하도록 설치되어 있다.

촬상 장치(14)는, 대물 렌즈를 갖는 수광 광학계(14b)를 더 갖고 있다. 수광 광학계(14b)는, 반복 패턴(56)으로부터 소정의 차수의 회절광을 수광하고, 수광한 회절광을, 에리어 카메라(14a)의 수광면 상에 결상시킨다. 수광 광학계(14b)를 통한 촬상 장치(14)의 시야는, 예를 들면, 한 변이 10㎜∼50㎜인 정방형 혹은 장방형으로 되도록 설정된다.

에리어 카메라(14a)의 수광면 상에 결상시킨 회절광의 상은, 화상 데이터로서, 화상 해석 장치(16)에 출력하는 것이 가능하다.

촬상 장치(14)는, 스테이지(11)의 지지면에 대하여 위쪽에 배치되어 있고, 수광각 θr로 회절광을 수광한다. 여기서 수광각 θr이란, 스테이지(11)의 지지면(즉 반복 패턴(56)의 주평면)과, 수광 광학계(14b)의 광축 사이의 각도를 말한다. 또한, 수광각 θr를 실질적으로 직각으로 한 경우, 즉, 촬상 장치(14)가 스테이지(11)의 지지면의 법선 상에 배치되어 있는 경우에는, 촬상 장치(14)가 스테이지(11)의 지지면에 대하여 비스듬히 배치되어 있는 경우와 비교하여, 에리어 카메라(14a)의 수광면과 반복 패턴(56)의 거리가 균일하게 된다. 그 경우, 동일한 검사 시야 내에 있어서 균일한 상을 얻기 쉬워지고, 또한, 동일한 검사 시야 내에 있어서 디포커스를 방지하는 것이 용이하게 되어 바람직하다.

〔화상 해석 장치〕

해석 수단으로서의 화상 해석 장치(16)는, 회절광을 결상시킨 상, 즉 촬상 장치(14)로부터 출력된 화상 데이터를 관찰하는 것에 의해, 반복 패턴(56)에 생긴 결함의 유무를 검출할 수 있도록 구성되어 있다.

화상 해석 장치(16)는, 촬상 장치(14)로부터 화상 데이터를 수신하면, 예를 들면, 수신한 화상 데이터의 각 부위의 광강도를 수치화하여 수치 데이터를 작성하도록 구성되어 있다. 그리고, 작성한 수치 데이터와, 이하의 기준 데이터를 비교함으로써, 결함의 유무를 자동 검출하도록 구성되어 있다.

기준 데이터로서는, 예를 들면, 결함이 없는 반복 패턴(56)으로부터의 회절광을 결상시킨 상에 기초하여 작성한 수치 데이터를 이용할 수 있다. 기타, 기준 데이터로서, 회절광을 결상시킨 상을 단위 패턴(53)의 배열 방향으로 이동시킨 상에 기초하여 작성한 수치 데이터를 이용할 수도 있다. 후자에서는, 수치 데이터로부터 기준 데이터를 감산하면, 결함에 대응하여 한 쌍의 플러스와 마이너스의 피크가 형성되기 때문에, 결함의 검출이 보다 용이해지는 경우가 있다.

(4) 패턴 결함 검사 방법

계속해서, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 패턴 결함 검사 방법에 대하여 설명한다. 본 패턴 결함 검사 방법은, 전술한 패턴 결함 검사 장치에 의해 실시된다.

본 패턴 결함 검사 방법은, 반복 패턴(56)에 소정의 입사각으로 광을 조사하여 회절광을 발생시키는 공정(S1)과, 반복 패턴(56)으로부터의 회절광을 수광하여 결상시키는 공정(S2)과, 회절광을 결상시킨 상을 관찰하는 것에 의해, 반복 패 턴(56)에 생긴 결함의 유무를 검출하는 공정(S3)을 갖고 있다. 이하, 각 공정에 대하여 순서대로 설명한다.

〔회절광을 발생시키는 공정(S1)〕

우선, 반복 패턴(56)을 구비한 포토마스크(50)를, 패턴 검사 장치의 스테이지(11) 상에 유지한다. 그리고, 광원 장치(12)를 이용하여, 반복 패턴(56)의 주평면에, 비스듬히 아래쪽으로부터 입사각 θi로 광을 조사한다.

그렇게 하면, 반복 패턴(56)의 투과광측 및 반사광측에, 회절광이 발생한다. 즉, 반복 패턴(56)에 있어서의 단위 패턴(53)의 피치가 d이며, 광원 장치(12)로부터 입사하는 광의 파장이 λ이며, 입사각 θi일 때에는, d(sinθi±sinθn)=nλ의 관계를 충족시키는 회절각 θn의 방향으로, n차의 회절광이 관측된다.

도 4는, 예를 들면 입사각 θi가 0°일 때의 (즉, 반복 패턴(56)의 주평면의 연직 하방으로부터 광을 조사했을 때의), 반복 패턴(56)으로부터의 회절광의 모습을 도시한 개략도로서, (a)는, 단위 패턴(53)의 피치 d가 10㎛인 CCD용 포토마스크의 반복 패턴(56)으로부터 생기는 회절광의 모습을, (b)는, 단위 패턴(53)의 피치 d가 200㎛인 액정 표시 장치용 포토마스크의 반복 패턴(56)으로부터 생기는 회절광의 모습을 각각 나타낸다. 또한, 도 5에는, 입사각 θi가 0°이며, 단위 패턴(53)의 피치 d가 10㎛, 100㎛, 1000㎛일 때의 회절각 θn을 각각 나타낸다.

도 4 및 도 5에 따르면, 단위 패턴(53)의 피치 d가 클수록, 인접하는 회절광끼리의 회절각의 차 dθ(즉, θn±1과 θn의 차)가 작아져서, 차수가 서로 다른 회절광이 근접하고 있는 것을 알 수 있다.

〔회절광을 수광하여 결상시키는 공정(S2)〕

계속해서, 촬상 장치(14)를 이용하여, 반복 패턴(56)으로부터의 회절광을 수광하여 결상시킨다. 즉, 수광 광학계(14b)에 의해, 반복 패턴(56)으로부터의 회절광을 수광시켜서, 에리어 카메라(14a)의 수광면 상에 결상시킨다.

여기에서, 결함이 없는 반복 패턴(56)에서는, 각 단위 패턴(53)의 피치 d는 균일하기 때문에, 파장 λ, 입사각 θi, 회절각 θn이 동일한 한, 특정한 차수의 회절광을 결상시킨 상은 일정한 규칙성을 갖는 것으로 된다.

이것에 대하여, 결함이 생긴 반복 패턴(56')의 피치 d'은, 결함이 없는 반복 패턴(56)의 피치 d와는 다르다. 그 때문에, 파장 λ, 입사각 θi, 회절각 θn이 동일했다고 해도, 결함이 생긴 반복 패턴(56')으로부터의 회절광을 결상시킨 상과, 결함이 없는 반복 패턴(56)으로부터의 회절광을 결상시킨 상과는, 어떤 상위가 생기게 된다. 구체적으로는, 전자의 상 내에는, 반복 패턴(56)에 생긴 결함에 기인하여, 광강도 분포의 이변이 나타나게 된다. 또한, 이러한 광강도 분포의 이변은, 결함이 없는 반복 패턴(56)으로부터의 회절광을 결상시킨 상에는 나타나지 않는다.

여기에서, 결함의 존재를 시사하는 광강도 분포의 이변은, 회절광의 차수를 적절하게 선택함으로써 현저하게 관찰 가능하게 된다. 예를 들면, 단위 패턴(53)의 피치 d가 50㎛∼1000㎛인 반복 패턴(56)에서 생긴 50㎚∼100㎚의 미세한 결함은, 45차 이상, 보다 바람직하게는 90차 이상(또는 ―45차 이하, 보다 바람직하게는 ―90차 이하)의 초고차 회절광을 결상시킨 상 내에, 광강도 분포의 이변으로서 검출하는 것이 가능하다. 이것에 대하여, 상기보다 절대값이 작은 회절광을 결상 시킨 상 내에는, 전술한 결함의 존재를 시사하는 광강도 분포의 이변을 검출하는 것이 곤란하게 되기 쉽다.

또한, 차수가 높게 될수록 회절광의 강도는 저하하게 되지만, 1600차 이하(또는 ―1600차 이상)의 회절광을 수광하여 결상시킨 상이면, 충분한 조도의 광원이나, 고감도의 촬상 소자를 사용하는 것에 의해 전술한 결함의 존재를 시사하는 광강도 분포의 이변을 검출하는 것이 가능한 것이, 발명자들의 연구에 의해 분명하게 되었다.

또한, 전술한 d(sinθi±sinθn)=nλ라고 하는 관계식에 따르면, 반복 패턴(56)에 형성되는 단위 패턴(53)의 피치 d가 50㎛∼1000㎛이며, 광원 장치(12)로부터의 광의 파장 λ가 0.55㎛이며, 촬상 장치(14)의 수광각 θr가 90°인 경우에는, 광원 장치(12)로부터의 광의 입사각 θi를 30°∼60°로 함으로써, 촬상 장치(14)에 있어서 45차∼1600차(또는 ―50차∼―1600차)의 초고차 회절광을 수광할 수 있다.

그 후, 촬상 장치(14)는, 에리어 카메라(14a)의 수광면 상에 결상시킨 상을, 화상 데이터로서, 화상 해석 장치(16)에 출력한다.

또한, 상기에서는, 촬상 장치(14)에서 반복 패턴(56)의 투과광측의 회절광을 수광하는 경우를 예로 들어서 설명했지만, 촬상 장치(14)에서 반복 패턴(56)의 반사광측의 회절광을 수광하는 경우에 대해서도, 마찬가지의 결과를 얻을 수 있다.

〔결함의 유무를 검출하는 공정(S3)〕

전술한 바와 같이, 45차∼1600차(또는―45차∼―1600차)의 초고차 회절광을 결상시킨 상에는, 결함의 존재를 시사하는 광강도 분포의 이변이 나타난다. 따라서, 이러한 상을 관찰하는 것에 의해, 반복 패턴(56)에 생긴 결함의 유무를 검사하는 것이 가능하다.

구체적으로는, 화상 해석 장치(16)에 의해, 촬상 장치(14)에 의해 출력된 화상 데이터를 수신시키고, 수신한 화상 데이터의 각 부위의 광강도를 수치화시켜서 수치 데이터를 작성시키고, 작성한 수치 데이터와, 상기 기준 데이터를 비교시킨다. 이와 같이, 광강도를 수치화하여 비교 데이터와 비교함으로써, 결함에 기인하는 광강도 분포의 이변(즉 결함의 유무)을, 눈으로 확인함에 의한 작업자의 인상이 아니라, 정량적으로 검출하는 것이 가능하게 된다.

(5) 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 효과

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 이하 〔1〕∼〔3〕의 효과를 발휘한다.

〔1〕본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 단위 패턴(53)의 피치 d가 50㎛∼1000㎛인 반복 패턴(56)에 생긴 50㎚∼100㎚의 미세한 결함은, 예를 들면 45차∼1600차(또는 ―45차∼―1600차)의 초고차 회절광을 결상시킨 상 내에, 광강도 분포의 이변으로서 나타난다. 따라서, 각 단위 패턴(53)의 치수나 좌표를 개별로 측정하는 검사(소위 마이크로적인 확대 검사)를 실시하지 않아도, 초고차 회절광을 결상시킨 상 내에 있어서의 광강도 분포의 이변의 유무를 관찰하는 것에 의해, 반복 패턴(56)에 생긴 결함의 유무를 검사하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 이러한 검사는, 복수의 단위 패턴(53)을 포함하는 매크로 영역(즉 한 변이 10㎜∼50㎜인 정방형 혹은 장방형인 검사 시야)에 대하여 행해지기 때문에, 포토마스크(50)의 검사 시간을 대폭 단축시키는 것이 가능하게 되어, 생산성을 대폭 향상시키는 것이 가능하게 된다.

예를 들면, 하이비젼 TV용의 표시 디바이스용 기판(42V형, 면적 약0.5㎡)의 제조에 이용되는 포토마스크(50)는, 1920(수직)×1080(수평)=2,073,600개의 단위 패턴(53)을 갖고 있다. 여기에서, 모든 단위 패턴(53)의 치수나 좌표를, 레이저 길이 측정기나 현미경 등을 이용하여 마이크로 검사하려고 하면, 단위 패턴 1개당의 측정 소요 시간을 약10초로 했을 경우에, 약240일 필요하게 된다. 이것에 대하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 예를 들면, 매크로 검사의 시야가 한 변25㎜(단 인접 시야와의 중복을 1할 예상함)이며, 하나의 시야에 있어서의 검사 시간(즉, 상기의 S1∼S3까지의 실행 시간)이 2.5초 정도인 것으로 하면, 40분간의 검사 시간으로 검사를 완료시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 포토마스크(50)의 검사 시간을 대폭 단축시켜, 포토마스크(50)의 생산성을 대폭 향상시키는 것이 가능하게 된다.

〔2〕본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 반복 패턴(56)에 생긴 결함은, 초고차 회절광을 결상시킨 상에서, 광강도 분포의 이변으로서 나타난다. 그리고, 화상 해석 장치(16)에 의해, 화상 데이터의 각 부위의 광강도를 수치화시켜서 수치 데이터를 작성시키고, 작성한 수치 데이터와, 상기 기준 데이터를 비교시킴으로써, 결함에 기인하는 광강도 분포의 이변(즉 결함의 유무)을 검출하는 것이 가능하게 된다. 즉, 광강도를 수치화하여 비교 데이터와 비교함으로써, 결함의 유무를, 눈으로 확인함에 의한 작업자의 인상이 아니라, 정량적으로 검출하는 것이 가능하게 된 다. 이에 의해, 검사 결과의 변동을 억제시켜, 검사 결과의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

〔3〕본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 표시 디바이스용 기판의 제조 공정에 있어서 전술한 패턴 결함 검사 방법을 실시하는 것에 의해, 그 표시 디바이스용 기판을 이용하여 제조한 표시 디바이스에서, 표시 얼룩의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 마찬가지로, 표시 디바이스용 기판의 제조 공정에서 이용하는 포토마스크(50)의 제조 공정에 있어서 전술한 패턴 결함 검사 방법을 실시하는 것에 의해, 포토마스크(50)를 이용하여 제조한 표시 디바이스에서, 표시 얼룩의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.

이하에, 본 발명의 실시예에 대해서, 비교예와 함께 설명한다.

우선, 실시예1로서, 격자 형상의 단위 패턴(53)의 피치 d를 200㎛로 하고, 그 배열 중의 1열에, 의도적으로 100㎚ 정도 선폭이 큰 결함을 발생시킨 반복 패턴(56')을 구비한 포토마스크(50)를, 피검사체로서 준비하였다. 그리고, 광원 장치(12)에 의해, 파장 λ가 0.55㎛인 광을, 반복 패턴(56')에 대하여, 입사각 θi를 45°로서 조사하였다. 그리고, 수광각 θr이 90°의 방향으로 설치된 촬상 장치(14)에 의해, 절대값이 257차에 상당하는 초고차 회절광을 수광시켜서 결상시키고, 이러한 상의 화상 데이터를 작성시켰다. 그리고, 화상 해석 장치(16)에 의해 이러한 화상 데이터를 해석하였다.

실시예1에 관한 화상 데이터를 도 7에 도시한다. 도 7에 따르면, 초고차 회 절광을 결상시킨 상 중에, 결함의 존재를 시사하는 광강도 분포의 이변(세로 방향의 줄무늬)이 인지되었다.

또한, 도 7에 도시하는 상에서는 수평 방향으로도 줄무늬 모양이 나타나고 있는데, 이러한 줄무늬 모양은, 정상적인 반복 패턴에 기인하는 것으로 생각된다. 본 발명에 따르면, 이러한 정상 패턴에 기인하는 간섭 줄무늬 중에, 결함이 생긴 반복 패턴(56')으로부터의 초고차 회절광을, 결함의 존재를 시사하는 광강도 분포의 이변으로서 식별하는 것이 가능해서, 반복 패턴(56)에 생긴 결함의 유무를 검사하는 것이 가능한 것이, 본 실시예에 의해 분명하게 되었다.

계속해서, 실시예2에서는, 단위 패턴(53)의 피치 d를 100㎛로 하였다. 그리고, 촬상 장치(14)에 의해, 절대값이 130차에 상당하는 초고차 회절광을 수광시켜서 결상시켰다. 그 밖의 조건은 실시예1와 마찬가지이다. 그 결과, 전술한 도 7과 마찬가지로, 결함의 존재를 시사하는 광강도 분포의 이변(세로 방향의 줄무늬)이 인지되었다.

다음으로, 실시예3에서는, 단위 패턴(53)의 피치 d를 50㎛인 도 4와 같은 격자 패턴을 이용하고, 그 중의 1열에 50㎚의 선폭 이상이 생긴 패턴을 피검체로서 이용하였다. 그리고, 절대값이 46차에 상당하는 초고차 회절광을 수광시켜서 결상시켰다. 그 밖의 조건은 실시예1과 마찬가지이다. 그 결과, 화상 데이터 중에, 결함의 존재를 나타내는 광강도 분포의 흐트러짐이 인지되었다.

또한, 실시예4에서는, 단위 패턴(53)의 피치가 1000㎛인 실시예3과 마찬가지의 격자 패턴을 이용하고, 그 중의 1열에 500㎚의 선폭 이상이 생긴 패턴을 피검체 로서 이용하였다. 그리고, 입사각을 60°로 하여 광을 입사시키고, 절대값이 1587차인 회절광에 상당하는 광을 수광시켜서 결상시켰다. 그 밖의 조건은 실시예1과 마찬가지이다. 그 결과, 화상 데이터 중에, 결함의 존재를 나타내는 광강도 분포의 흐트러짐이 인지되었다.

이에 대하여, 비교예에서는, 광원 장치(12)로부터 입사각 θi를 6.3°로 하여 광을 조사시켜, 회절광을 발생시켰다. 그리고, 촬상 장치(14)에 의해, 절대값이 40차인 고차 회절광을 수광시켜서 결상시켰다. 그 밖의 조건은 실시예1과 마찬가지이다.

그러나, 절대값이 40차인 고차 회절광을 결상시킨 상을 관찰해도, 결함의 존재를 나타내는 광강도 분포의 이변을 검출할 수는 없었다. 즉, 단위 패턴(53)의 피치 d가 큰 반복 패턴(56)에 대해서는, 예를 들면 절대값이 40차인 고차 회절광을 결상시켜도, 그 상은, 투과 조명을 결상시킨 상(즉 반복 패턴(56) 자체의 상)과 다르지 않기 때문에, 결함의 존재를 시사하는 광강도 분포의 이변을 검출할 수 없었다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 피검사체로서의 포토마스크의 구성을 예시하는 개략도로서, (a)는 포토마스크의 평면도를, (b)는 포토마스크의 횡단면도를 각각 도시하는 도면.

도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 피검사체로서의 포토마스크가 구비하는 반복 패턴의 구성을 예시하는 개략도.

도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 패턴 결함 검사 장치의 구성을 도시한 개략도.

도 4는, 입사각 θi가 0°일 때의 반복 패턴으로부터 생기는 회절광의 모습을 도시한 개략도로서, (a)는 단위 패턴의 피치 d가 10㎛인 CCD용 포토마스크의 반복 패턴으로부터 생기는 회절광의 모습을, (b)는, 단위 패턴의 피치 d가 200㎛인 표시 장치용 포토마스크의 반복 패턴으로부터 생기는 회절광의 모습을 각각 도시한 도면.

도 5는, 입사각 θi가 0°이며, 단위 패턴의 피치 d가 10㎛, 100㎛, 1000㎛일 때의 회절각 θn을 각각 나타내는 표도면.

도 6은, 직각 방향으로 각각 일정한 규칙성을 갖고서 배열한 반복 패턴에 생긴 결함을 예시하는 개략도로서, (a) 및 (b)는 좌표 위치 변동계의 결함을, (c) 및 (d)는 치수 변동계의 결함을 각각 예시하는 도면.

도 7은, 실시예1에 관한 화상 데이터를 나타내는 촬상도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 패턴 결함 검사 장치

11 : 스테이지

12 : 광원 장치

12a : 광원

12b : 조사 광학계

14 : 촬상 장치

14a : 에리어 카메라

14b : 수광 광학계

16 : 화상 해석 장치

50 : 포토마스크

53, 53' : 단위 패턴

53a' : 격자틀

56 : 반복 패턴

57 : 투명 기판

Claims (15)

1. 단위 패턴이 주기적으로 배열된 반복 패턴을 구비한 피검사체의, 상기 반복 패턴에 생긴 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 방법으로서,

   상기 반복 패턴에 소정의 입사각으로 광을 조사하여 회절광을 발생시키는 공정과,

   상기 반복 패턴으로부터의 회절광을 수광하여 결상시키는 공정과,

   상기 회절광을 결상시킨 상을 관찰하는 것에 의해 상기 반복 패턴에 생긴 결함을 검출하는 공정

   을 갖고,

   상기 회절광을 수광하여 결상시키는 공정에서는, 상기 반복 패턴으로부터의 회절광 중, 절대값이 45차∼1600차인 초고차 회절광을 수광하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 결함이란, 상기 주기와는 다른 규칙성을 갖는 것인 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 회절광을 수광하여 결상시키는 공정에서는, 상기 반복 패턴으로부터의 회절광 중, 절대값이 90차∼1600차인 초고차 회절광을 수광하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 회절광을 수광하여 결상시키는 공정에서는, 상기 반복 패턴의 주평면에 대하여 90°의 수광각으로 상기 회절광을 수광하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 반복 패턴에 소정의 입사각으로 광을 조사하여 회절광을 발생시키는 공정에서는, 상기 반복 패턴의 주평면에 대하여 30°∼60°의 입사각이며, 상기 수광하여 결상시키는 공정에서, 상기 초고차 회절광을 수광 가능한 입사각으로 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 단위 패턴의 피치는, 50㎛ 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 피검사체란, 365㎚∼436㎚의 파장 범위 내의 소정 파장 범위의 광을 노 광하는 포토마스크인 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 포토마스크는, 액정 표시 장치 제조용의 포토 마스크인 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 방법.
9. 단위 패턴이 주기적으로 배열된 반복 패턴을 구비한 피검사체의, 상기 반복 패턴에 생긴 결함을 검사하는 패턴 결함 검사 장치로서,

   상기 반복 패턴에 소정의 입사각으로 광을 조사하여 회절광을 발생시키는 조명 수단과,

   상기 반복 패턴으로부터의 회절광을 수광하여 결상시키는 수광 수단과,

   상기 회절광을 결상시킨 상을 관찰하는 것에 의해, 상기 반복 패턴에 생긴 결함을 검출하는 해석 수단

   을 갖고,

   상기 수광 수단은, 상기 반복 패턴으로부터의 회절광 중, 절대값이 45차∼1600차인 초고차 회절광을 수광하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 수광 수단은, 상기 반복 패턴으로부터의 회절광 중, 절대값이 90차∼1600차인 초고차 회절광을 수광하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
11. 제9항에 있어서,

    상기 수광 수단은, 상기 반복 패턴의 주평면에 대하여 90°의 수광각으로 상기 회절광을 수광하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
12. 제9항에 있어서,

    상기 조명 수단은, 상기 반복 패턴의 주평면에 대하여 30°∼60°의 입사각이며 상기 수광 수단이, 상기 초고차 회절광을 수광 가능한 입사각으로 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
13. 제9항에 있어서,

    상기 단위 패턴의 피치는, 50㎛ 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
14. 제9항에 있어서,

    상기 피검사체란, 365㎚∼436㎚의 파장 범위 내의 소정 파장 범위의 광을 노광하는 포토마스크인 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.
15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 포토마스크는, 액정 표시 장치 제조용의 포토마스크인 것을 특징으로 하는 패턴 결함 검사 장치.

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