KR20100090657A

KR20100090657A - 패턴 검사 방법, 패턴 검사 장치, 포토마스크 제조 방법, 및 패턴 전사 방법

Info

Publication number: KR20100090657A
Application number: KR1020100010807A
Authority: KR
Inventors: 후미아끼 히가시; 다까시 이이즈까; 쯔네히꼬 소노다
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2010-08-16
Also published as: TW201033606A; KR101216803B1; JP5178561B2; CN101799433B; JP2010181296A; TWI413768B; CN101799433A

Abstract

포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 간이하게 또한 신속하게 검사하는 데에 바람직한 패턴 검사 방법을 제공하는 것이다. 반복 패턴을 소정의 광속에 의해 조사하는 조사 스텝과, 광속에 의한 반복 패턴의 조사에 의해 생긴 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 푸리에 변환상 검출 스텝과, 검출된 푸리에 변환상에 기초하여 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 패턴 얼룩 판정 스텝을 포함하고, 푸리에 변환상 검출 스텝에서, 포토마스크의 패턴 얼룩에 대응하는 푸리에 변환상과, 정상 패턴에 대응하는 푸리에 변환상이 공간적으로 분리되도록, 회절광 중 소정의 고차 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하도록 패턴 검사 방법을 구성한다.

Description

패턴 검사 방법, 패턴 검사 장치, 포토마스크 제조 방법, 및 패턴 전사 방법{PATTERN INSPECTION METHOD, PATTERN INSPECTION DEVICE, PHOTOMASK MANUFACTURING METHOD, AND PATTERN TRANSFER METHOD}

본 발명은, 단위 패턴의 주기적 배열로 이루어지는 반복 패턴이 투명 기판 상에 형성된 이미지 디바이스용 포토마스크의 패턴 얼룩(パタ-ンムラ)을 검사하는 패턴 검사 방법, 패턴 검사 장치, 그 패턴 검사 방법을 실시하여 포토마스크를 제조하는 포토마스크 제조 방법, 및 그 포토마스크 제조 방법을 실시하여 제조된 포토마스크를 사용하여 전사 대상에 전사 패턴을 전사하는 패턴 전사 방법에 관한 것이다.

포토리소그래피 기술을 이용한 포토마스크의 기술 분야에서는, 마스크 블랭크에 전사된 패턴이 설계 패턴을 정확하게 재현하고 있는지의 여부를 판단하는 기준으로서 소정의 마스크 품질 사양이 알려져 있다. 대표적인 품질 항목으로서는, 예를 들면 패턴 형상 정밀도, 패턴 치수(CD : Critical dimension) 정밀도, 패턴 위치 정밀도 등이 있다. 실장 제품 상에서 오동작이 일어나지 않도록 정확한 회로 패턴을 디바이스용 기판에 전사시키기 위해서는, 각 품질 항목이 소정의 품질 사양을 만족시키는, 즉 실질적으로 결함이 없는 포토마스크를 제조할 필요가 있다. 한편, 상기 반복 패턴에 생긴 주기 흐트러짐(또는 반복 오차)을 검사하는 패턴 검사 방법이나 패턴 검사 장치는, 예를 들면 특허 문헌 1이나 2 등의 문헌에 개시되어 있다.

특허 문헌 1에 기재된 패턴 검사 방법 및 패턴 검사 장치는, 포토마스크에 의한 소정 차수 이상의 회절광을 결상 광학계에 선택적으로 입사시킨다. 다음으로, 입사된 회절광을 재합성시키고, 그에 의해 얻어지는 상을 검출하여 CD 결함 등을 검사한다.

특허 문헌 2에 기재된 패턴 검사 방법 및 패턴 검사 장치는, 포토마스크를 푸리에 변환하여 얻은 공간 주파수 스펙트럼 중의 소정 주파수 이상의 성분을 제거하고, 제거 후의 공간 주파수 스펙트럼을 분석하여 포토마스크 중의 반복 오차 패턴을 정량적으로 평가(검사)한다.

[특허문헌1]일본특허공개제2005-233869호공보 [특허문헌2]일본특허공개평8-194305호공보

그런데, 포토마스크의 제조 기술의 분야에서는, 포토마스크에 형성된 전사 패턴의 형상 검사가 행해지고, 필요에 따라서 결함 수정이 행해진 후에, 출하가 된다. 특히 이미지 디바이스용의 포토마스크의 양산 시에는, 출하에 앞서서, 패턴 형상 결함뿐만 아니라, 패턴 얼룩의 유무를 판정하여 품질 보증을 간이하게 또한 신속하게 얻는 것이 중요하다.

일반적으로, 포토마스크의 결함의 기준은, 소정의 품질 사양(실장 제품을 오동작시키지 않기 위해, 정확한 회로 패턴을 디바이스용 기판에 전사시키는 데에 필요한 품질 사양)을 기초로 설정된다. 따라서, 일반적인 LSI(Large Scale Integration)용 포토마스크에서는, 상기 기준을 만족시키는 것이 긴요하다. 한편, 이미지 디바이스용 포토마스크에서는 상기한 바와 같은 결함에 관한 품질 사양 이외에도 고려할 사항이 있다. 예를 들면 규칙적으로 배열된 정확한 패턴에, 그것과는 상이한 규칙성을 갖는 에러가 포함되는 경우를 생각한다. 이러한 에러는, 설령, 상기한 결함에 관한 품질 사양을 만족시켰다고 하여도, 반드시 충분한 제품 성능을 갖는다고는 할 수 없다. 이러한 에러를 간과하여 제조된 이미지 디바이스의 영상에는, 그 에러에 기인하는 표시 얼룩(表示ムラ)이 발생할 우려가 있다. 예를 들면, 반복 패턴을 구성하는 단위 패턴으로서는 품질상 문제가 없을 정도의 미소한 선폭이나 위치 어긋남의 에러라도, 영역으로서 보았을 때에, 임의의 규칙을 갖고 다수 배열되거나, 임의의 부분에 다수가 밀집되거나 하면, 상기 표시 디바이스 등의 최종 제품에서는, 주위와 상이한 색이나 농도로서 시각에 의해 인식되어, 마치 결함으로서 식별되는 경우가 있다. 이들 표시 얼룩은, 이미지 디바이스의 화질을 저하시키는 원인이기 때문에 바람직하지 않다. 본 명세서에서는, 단위 패턴으로서는 결함이라고 판단되지 않을 정도의 미세한 에러라도, 일정한 면적에 포함되는 반복 패턴을 평가하였을 때에 표시 얼룩을 발생시키는 등의 문제점이 생기는 에러를 「패턴 얼룩(パタ-ンムラ)」이라고 표현한다.

특허 문헌 1에 기재된 패턴 검사 방법 및 패턴 검사 장치에서는, 예를 들면 소정의 검사 대상을 이용하여, 고차 회절상을 얻은 결과, 문제점이 발견되지 않았다고 하여도, 그 검사 대상이 품질 보증을 충족시키는지의 여부를 판단할 수는 없다. 그 문헌에서는, 회절상의 실상을 관찰하기 위해, 소정 위치에 촬상면을 배치하지만, 그 촬상면에서는 검출할 수 없는 패턴 얼룩이 존재하는 경우가 있기 때문이다. 바꿔 말하면, 동일 검사 대상이라도, 검사할 결함 종별에 따라서 검출할 수 있는 검사 조건(예를 들면 포커스 조건)이 서로 다르므로, 포토마스크와 대물 렌즈의 간격을 변화시켜 포커스를 조정하는 등 검사 조건을 변경하여, 동일 검사 대상의 검사를 복수회 실시할 필요가 있다. 그 때문에, 결함의 유무를 판정하는 것만으로도, 복수의 검사 조건에 의해 검사를 행하는 것으로 되어, 검사 시간이 길어 리드 타임면에서 불리하다. 또한, 검사 데이터가 결함 종별마다 존재하기 때문에, 데이터 해석 장치측의 처리 부하를 증대시키는 문제도 있다.

특허 문헌 2에 기재된 패턴 검사 방법 및 패턴 검사 장치에서는, 포토마스크의 결함을 고감도로 검지하기 위해, 공간 필터를 이용하여 단위 셀의 내부와 이상적인 반복 주기에 관한 정보가 선택적으로 제거된다. 그러나, 피검체로 되는 포토마스크의 패턴 형상마다 필터링용 마스크를 준비하고, 또한 설치하지 않으면 안되는 문제점이 있어, 저차 회절광의 노이즈를 제거하여 충분한 감도로 검출하는 것은 곤란하기 때문에, 상기 방법 및 장치를 안이하게 채용할 수는 없다.

이와 같이, 종래형의 패턴 검사 방법 및 패턴 검사 장치는, 검사의 용장성이나 장치 설정의 곤란성 등의 문제가 있어, 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 간이하게 또한 신속하게 검사하기 위해서는 부적합한 구성이었다.

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 부분은, 이미지 디바이스용 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 간이하게 또한 신속하게 검사하는 데에 바람직한 패턴 검사 방법, 패턴 검사 장치, 그 패턴 검사 방법을 실시하여 포토마스크를 제조하는 포토마스크 제조 방법, 및 그 포토마스크 제조 방법을 실시하여 제조된 포토마스크를 사용하여 전사 대상에 전사 패턴을 전사하는 패턴 전사 방법을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하는 본 발명의 일 형태에 따른 패턴 검사 방법은, 단위 패턴의 주기적 배열로 이루어지는 반복 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크의 패턴 얼룩을 검사하는 방법에 관하여, 이하의 특징을 갖는다. 즉, 이러한 패턴 검사 방법은, 반복 패턴을 소정의 광속에 의해 조사하는 조사 스텝과, 광속에 의한 반복 패턴의 조사에 의해 생긴 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 푸리에 변환상 검출 스텝과, 검출된 푸리에 변환상에 기초하여 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 패턴 얼룩 판정 스텝을 포함한다. 푸리에 변환상 검출 스텝에서는, 포토마스크의 패턴 얼룩에 대응하는 푸리에 변환상과, 정상 패턴에 대응하는 푸리에 변환상이 공간적으로 분리되도록, 회절광 중 소정의 고차 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출한다.

이와 같이 포토마스크의 실상이 아니라 푸리에 변환상을 관측함으로써, 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 간이하게 또한 신속하게 판정하여 포토마스크의 품질 보증을 신속하게 얻을 수 있기 때문에, 포토마스크의 제조 효율이 향상되게 된다.

본 발명에 따른 패턴 검사 방법에서는, 포토마스크의 패턴 얼룩에 대응하는 푸리에 변환상과, 정상 패턴에 대응하는 푸리에 변환상을 공간적으로 분리시키기 위해, 예를 들면 차수의 절대값이 20∼700인 고차 회절광을 이용하여 푸리에 변환상을 생성하는 것이 바람직하다.

상기의 과제를 해결하는 본 발명의 다른 측면에 따른 패턴 검사 방법은, 단위 패턴의 주기적 배열로 이루어지는 반복 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크의 패턴 얼룩을 검사하는 방법에 관하여, 이하의 특징을 갖는다. 즉, 이러한 패턴 검사 방법은, 반복 패턴을 소정의 광속에 의해 조사하는 조사 스텝과, 광속에 의한 반복 패턴의 조사에 의해 생긴 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 푸리에 변환상 검출 스텝과, 검출된 푸리에 변환상에 기초하여 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 패턴 얼룩 판정 스텝을 포함한다. 푸리에 변환상 검출 스텝에서는, 광속의 파장을 λ(단위 : ㎛)로 정의하고, 단위 패턴의 피치를 ω(단위 : ㎛)로 정의하고, 패턴 얼룩을 포함하는 그 단위 패턴의 피치를 ω'(단위 : ㎛)로 정의하고, 광학계의 초점 거리를 f(단위 : ㎜)로 정의하고, 푸리에 변환상이 검출되는 푸리에 변환면의 분해능을 p(단위 : ㎜)로 정의하고, 0차 회절광에 대해 n차 회절광이 이루는 각도를 θn(단위 : deg)으로 정의한 경우에, 회절광 중 다음의 조건을 충족시키는 n차 회절광,

f(tan(Δθn))>p

단, Δθn=sin^-1(nλ/ω)-sin^-1(nλ/ω')

에 대응하는 푸리에 변환상을 검출한다.

여기서, 본 발명에 따른 패턴 검사 방법은, 바람직하게는, 푸리에 변환상이 검출되는 푸리에 변환면의 법선과, 조사 스텝에서 광속을 조사하는 조명 광학계의 광축이 이루는 각도를 θi로 정의한 경우에,

0<θi<90

을 충족시킨다.

조사 스텝에서 조사되는 광속에는, 푸리에 변환상을 생성하기 위해, 적어도 공간적으로 실질적으로 코히어런트로서 단파장의 평행 광속이 바람직하다.

패턴 얼룩 판정 스텝에서는, 푸리에 변환상 검출 스텝에서 검출된 푸리에 변환상과 소정의 레퍼런스상을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 자동적으로 판정하는 것이 검사 효율을 향상시키는 점에서 바람직하다.

본 발명에 따른 패턴 검사 방법은, 한 번에 검사 가능한 검사 영역이 포토마스크의 검사 대상 전역보다 좁은 경우에, 포토마스크를 이동시켜 검사 영역을 연속적으로 주사하면서, 그 검사 영역에 대해, 조사 스텝, 푸리에 변환상 검출 스텝, 패턴 얼룩 판정 스텝의 각 스텝을 실시하여, 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 과제를 해결하는 본 발명의 일 형태에 따른 포토마스크 제조 방법은, 마스크 블랭크에 소정의 마스크 패턴을 형성하여 포토마스크를 제조하는 방법으로서, 상기에 기재된 패턴 검사 방법을 실시하여, 마스크 패턴이 형성된 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 과제를 해결하는 본 발명의 일 형태에 따른 패턴 전사 방법은, 상기에 기재된 포토마스크 제조 방법을 실시하여 제조된 포토마스크를 이용하여 전사 대상 기판에 마스크 패턴을 전사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 과제를 해결하는 본 발명의 일 형태에 따른 패턴 검사 장치는, 단위 패턴의 주기적 배열로 이루어지는 반복 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크의 패턴 얼룩을 검사하는 장치에 관하여, 이하의 특징을 갖는다. 즉, 이러한 패턴 검사 장치는, 반복 패턴을 소정의 광속에 의해 조사하는 조사 수단과, 조사 수단에 의해 반복 패턴을 조사하였을 때에 생긴 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 푸리에 변환상 검출 수단과, 검출된 푸리에 변환상에 기초하여 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 패턴 얼룩 판정 수단을 갖는다. 푸리에 변환상 검출 수단은, 포토마스크의 패턴 얼룩에 대응하는 푸리에 변환상과, 정상 패턴에 대응하는 푸리에 변환상이 공간적으로 분리되도록, 회절광 중 소정의 고차 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하도록 구성된다.

본 발명에 따른 패턴 검사 장치에서는, 포토마스크의 패턴 얼룩에 대응하는 푸리에 변환상과, 정상 패턴에 대응하는 푸리에 변환상을 공간적으로 분리시키기 위해, 예를 들면 차수의 절대값이 20∼700인 고차 회절광을 이용하여 푸리에 변환상을 생성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 과제를 해결하는 본 발명의 다른 측면에 따른 패턴 검사 장치는, 단위 패턴의 주기적 배열로 이루어지는 반복 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크의 패턴 얼룩을 검사하는 장치에 관하여, 이하의 특징을 갖는다. 즉, 이러한 패턴 검사 장치는, 반복 패턴을 소정의 광속에 의해 조사하는 조사 수단과, 조사 수단에 의해 반복 패턴을 조사하였을 때에 생긴 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 푸리에 변환상 검출 수단과, 검출된 푸리에 변환상에 기초하여 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 패턴 얼룩 판정 수단을 갖는다. 푸리에 변환상 검출 수단은, 광속의 파장을 λ(단위 : ㎛)로 정의하고, 단위 패턴의 피치를 ω(단위 : ㎛)로 정의하고, 패턴 얼룩을 포함하는 그 단위 패턴의 피치를 ω'(단위 : ㎛)로 정의하고, 광학계의 초점 거리를 f(단위 : ㎜)로 정의하고, 푸리에 변환상이 검출되는 푸리에 변환면의 분해능을 p(단위 : ㎜)로 정의하고, 0차 회절광에 대해 n차 회절광이 이루는 각도를 θn(단위 : deg)으로 정의한 경우에, 회절광 중 다음의 조건을 충족시키는 n차 회절광,

f(tan(Δθn))>p

단, Δθn=sin^-1(nλ/ω)-sin^-1(nλ/ω')

에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하도록 구성된다.

본 발명에 따른 패턴 검사 장치는, 바람직하게는, 상기의 조사 수단이 광속을 조사하기 위한 조명 광학계를 갖고, 푸리에 변환상이 검출되는 푸리에 변환면의 법선과, 조명 광학계의 광축이 이루는 각도를 θi로 정의한 경우에,

0<θi<90

을 충족시키도록 구성된다.

여기서, 상기의 조사 수단에 의해 조사되는 광속은, 적어도 공간적으로 실질적으로 코히어런트로서 단파장의 평행 광속인 것이 바람직하다.

또한, 상기의 패턴 얼룩 판정 수단은, 푸리에 변환상 검출 수단에 의해 검출된 푸리에 변환상과 소정의 레퍼런스상을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 자동적으로 판정하는 구성으로 하여도 된다.

본 발명에 따른 패턴 검사 장치에서는, 한 번에 검사 가능한 검사 영역이 포토마스크의 검사 대상 전역보다 좁은 경우에, 포토마스크를 이동시켜 검사 영역을 연속적으로 주사시키는 검사 영역 주사 수단을 더 갖는 구성으로 하여도 된다.

본 발명에 따른 패턴 검사 방법, 패턴 검사 장치, 및 포토마스크 제조 방법에 따르면, 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 간이하게 또한 신속하게 판정하여 포토마스크의 품질 보증을 신속하게 얻을 수 있기 때문에, 포토마스크의 제조 효율이 향상되게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 패턴 검사 장치의 전체의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 형태의 패턴 검사 장치의 주요 부분의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 3은 패턴 얼룩이 없는 이상적인 포토마스크를 개략적으로 도시하는 도면.
도 4는 포토마스크의 패턴 형성면에 형성되는 패턴 얼룩의 일례를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 패턴 검사 장치가 갖는 촬상 장치에 의해 촬영되는 공간 주파수 스펙트럼을 도시하는 도면.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태의 패턴 검사 방법, 패턴 검사 장치, 포토마스크 제조 방법, 및 패턴 전사 방법에 대해서 설명한다. 또한, 각 도면에서는 설명의 편의상, 각종 구성 부품을 지지하는 지지부에 대한 도시를 일부 생략하고 있다.

본 실시 형태에서 검사 대상으로 되는 포토마스크는, 예를 들면 FPD(Flat Panel Display, 예를 들면 액정 표시 장치), 플라즈마 표시 장치, EL(Electro Luminescence) 표시 장치, LED(Light Emitting Diode) 표시 장치, DMD(Digital Mirror Device) 표시 장치 등의 이미지 디바이스용 기판을 제조하기 위해 이용되는 노광용 마스크이다. 이러한 포토마스크는, 1변이 예를 들면 1m를 초과하는 대형의 사각형 기판 상에 1개 또는 복수개의 이미지 디바이스용 전사 패턴이 형성된 것이다. 각각의 전사 패턴에는, 다수의 동일 패턴이 반복하여 형성된 반복 패턴이 포함된다.

도 1은, 본 실시 형태의 패턴 검사 장치(1)의 전체의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 패턴 검사 장치(1)는, 투명 기판(11)의 표면에 반복 패턴(12)이 형성된 포토마스크(10)의 패턴 얼룩(パタ-ンムラ)을 검사하는 데에 적합한 구성을 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 상세하게는 후술하지만, 피검체로 되는 포토마스크(10)의 이면측(패턴이 없는 측)으로부터 광을 조사하고, 표면(패턴 형성면)측에서 수광하는 구성이 채용되어 있다. 다른 실시 형태에서는, 포토마스크(10)의 표면측으로부터 광을 조사하고, 이면측에서 수광하는 구성으로 하여도 된다.

본 실시 형태에서 검사 대상인 포토마스크(10)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 포토마스크(10)는, 마스크 블랭크 제조 공정, 레지스트 패턴 형성 공정, 마스크 패턴 형성 공정, 패턴 결함 검사 공정의 각 공정을 거쳐서 제조된다. 또한 검사 대상은 상기 포토마스크(10)의 중간체인, 레지스트 패턴이 형성된 것, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 마스크 패턴이 형성된 것(레지스트 패턴 박리 전의 것)이어도 상관없다. 마스크 패턴이 형성되는 전단계의 기판이 검사 대상인 경우에는, 투과광을 관찰하는 도 1의 장치를 변경하여, 반사광을 관찰함으로써 검사를 행할 수 있다.

마스크 블랭크 제조 공정에서는, 투명 기판(11)의 표면에 차광막 등의 박막이 형성된다. 투명 기판(11)의 재료에는, 예를 들면 합성 석영 글래스 기판 등이 적합하다. 또한, 반복 패턴(12)을 구성하는 박막의 재료에는, 예를 들면 크롬 등의 차광성을 갖는 재료나 반투광성의 재료가 적합하다. 이러한 박막 상에 레지스트가 도포되어 레지스트막이 형성됨으로써, 마스크 블랭크가 완성된다. 다음으로, 레지스트 패턴 형성 공정에서, 묘화기에 의한 레이저 빔이 마스크 블랭크의 레지스트막에 조사된다. 래스터 묘화 방식 등의 임의의 묘화 방식을 이용한 묘화 처리가 실시되어, 소정의 패턴이 레지스트막에 노광된다. 소정의 패턴을 노광한 후, 현상에 의해, 사용한 레지스트(포지티브 레지스트 또는 네가티브 레지스트)에 따라서, 묘화부 또는 비묘화부가 선택적으로 제거되어 레지스트 패턴이 형성된다. 마스크 패턴 형성 공정에서는, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 박막이 에칭되어, 반복 패턴(차광막 패턴)(12)이 형성된다. 다음으로, 잔존 레지스트가 제거된다. 포토마스크(10)는, 잔존 레지스트가 제거된 후, 포토마스크(10)의 제조 공정의 일환으로서 패턴 결함 검사 공정이 실시된다. 또한, 상기 포토마스크(10)는, 단층의 차광막이 패터닝된 소위 바이너리 마스크인 것 외에, 적층된 차광막이나 반투광막이 각각 패터닝되어 이루어지는, 다계조 마스크이어도 된다. 적층막을 패터닝하는 경우에는, 마스크 블랭크 제조 공정부터 마스크 패턴 형성 공정까지의 상기 포토리소그래피 공정이 복수회 실시된다.

패턴 결함 검사 공정에서는, 개개의 패턴에 대해 형상 결함의 검사를 행할 수 있다. 결함이 발견된 경우에는, 상기 포토마스크(10)에, 결함 종별에 따라서 흑결함 수정 처리나 백결함 수정 처리 등을 실시할 수 있다. 또한, 상기 레지스트 제거 후, 또는, 상기 패턴 결함 검사에 의한 수정 처리 후에, 포토마스크(10)에는 패턴 얼룩의 검사가 행해진다. 이 검사를 위해, 상기 포토마스크(10)는, 패턴 검사 장치(1)에 세트된다. 패턴 결함 검사 공정에서 검사에 합격한 포토마스크(10)에는 페리클이 장착된다.

페리클이 장착된 포토마스크(10)를 이용하여, 패턴 전사 공정이 실시된다. 패턴 전사 공정에서는, 반복 패턴(12)을 포함하는 전사 패턴이 이미지 디바이스용 기판의 레지스트막에 전사되어, 전사 패턴에 기초하는 화소 패턴이 이미지 디바이스용 기판의 표면에 형성된다. 상기 화소 패턴은, 예를 들면 액정 표시 패널의 박막 트랜지스터나 대향 기판, 컬러 필터 등의 반복 패턴이다.

다음으로, 패턴 결함 검사 공정에서 포토마스크(10)의 패턴 얼룩을 검사하기 위해 이용되는 패턴 검사 장치(1)의 구성을 설명한다.

포토마스크(10)는, 마스크 패턴(또는 레지스트 패턴) 형성 공정을 거친 후, 도 1에 도시된 바와 같이 스테이지(20)에 지지된다. 스테이지(20)는, 예를 들면 XY 스테이지로서 구성되어 있고, 포토마스크(10)를 X 방향 또는 Y 방향으로 이동 가능하게 지지한다. 본 명세서에서는, 도 1에서 지면에 수직인 방향을 X 방향으로 정의하고, X 방향과 직교하고 또한 서로 직교하는 2 방향을 Y 방향, Z 방향으로 정의한다. 이러한 정의에 의하면, 스테이지(20)는, 반복 패턴(12)이 형성된 포토마스크(10)의 표면(이하, 「패턴 형성면(12a)」이라고 기재함)이 XY 평면과 평행을 이루도록 포토마스크(10)를 지지한다. 또한, 촬상 장치(40)는, 그 광축 AX가 Z축과 평행을 이루도록 지지되어 있다.

패턴 검사 장치(1)에서는, 조명 장치(30)로부터의 조사광에 의해 조사된 포토마스크(10)의 상을 촬상 장치(40)에 의해 촬영할 필요가 있다. 조사광을 방해하지 않기 위해, 스테이지(20)가 갖는 지지체는, 예를 들면 포토마스크(10)의 외주 부분만을 지지하도록 틀 형상으로 형성되어 있다.

스테이지(20)에 의한 포토마스크(10)의 X 방향 또는 Y 방향의 이동에 의해, 촬상 장치(40)에 의한 촬영 범위(검사 시야)가 이동(주사)된다. 또한, 스테이지(20)를 고정 스테이지로 한 경우에는, 검사 시야를 주사하기 위해, 조명 장치(30)와 촬상 장치(40)를 모두 스테이지(20)에 대해 X 방향 또는 Y 방향으로 이동 가능하게 구성한다.

도 2는, 패턴 검사 장치(1)의 주요 부분의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 조명 장치(30)는, 광원부(31)와 조명 광학계(32)를 갖고 있다. 광원부(31)에는, 예를 들면, 적어도 공간적으로 실질적으로 코히어런트로서 단파장의 광을 조사하는 광원이 적합하다. 이러한 광원에는 예를 들면 반도체 레이저 등의 레이저를 사용할 수 있다.

조명 광학계(32)는, 포토마스크(10)와 광원부(31) 사이에 배치되어 있다. 조명 광학계(32)는, 광원부(31)로부터의 코히어런트광을 평행화하여 투명 기판(11)에 입사각 θi(단위 : deg)로 입사시킨다. 또한, 도 2에서는 도면을 명료화하는 편의상, 투명 기판(11) 내부를 진행하는 광선의 도시는 생략하고 있다.

광원부(31) 및 조명 광학계(32)는, 입사각 θi(다른 표현에 의하면, 후술하는 푸리에 변환면의 법선(광축 AX)과 조명 광학계(32)의 광축이 이루는 각도)가 예를 들면 0<θi<90의 범위(보다 바람직하게는 20<θi<80의 범위)에 들어가도록 배치, 구성되어 있다. 조명 광학계(32)는, 적어도 촬상 장치(40)에 의한 검사 시야를 포함하는 패턴 형성면(12a) 상의 일부의 영역(예를 들면 φ60∼70㎜ 정도의 영역)을 조사한다. 포토마스크(10)에 대해 조사광을 사입사시키도록 구성된 장치를 이용함으로써, 입사각에 따른 원하는 차수의 회절광을 이용하여 예를 들면 액정 표시 장치 제조용 등의 표시 디바이스에 생기는 패턴 얼룩을 용이하게 검출할 수 있게 된다.

투명 기판(11)은 양면이 평행 평면인 광학 기판이다. 그 때문에, 코히어런트광은, 투명 기판(11)으로부터 사출각 θi(즉 입사각 θi와 동일한 각도)로 사출된다. 패턴 형성면(12a)이 사출각 θi의 코히어런트광에 의해 조사되었을 때, 패턴 형성면(12a)에 형성된 주기적 구조(즉 반복 패턴(12))에 의해 회절광이 생긴다. 여기서, 코히어런트광은, 촬상 장치(40)의 광축 AX에 대해 각도를 이루고 있다. 그 때문에, 0차를 포함하는 저차의 회절광은, 촬상 장치(40)가 위치하는 방향과는 상이한 방향으로 회절된다. 촬상 장치(40)의 광축 AX에 평행한 광로에는, 0차광과 각도 θn(단위 : deg)을 이루는 -n차 부근의 고차 회절광이 진행된다. 촬상 장치(40)가 갖는 결상 렌즈(41)에는, 실질적으로, 소정 차수 및 그것보다 고차(절대값이 큼) 회절광만이 입사된다.

포토마스크(10)의 전형적인 패턴 얼룩은 정상 패턴에 대해 미세하다. 결함 검사를 정밀도 좋게 행하기 위해서는, 물체의 미세 구조에 관한 정보를 포함하는 고차 회절광을 이용하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 패턴 검사 장치(1)는, 저차 회절광을 배제함과 동시에 고차 회절광을 이용하여, 포토마스크(10)의 패턴 얼룩의 유무를 검사하도록 구성되어 있다.

촬상 장치(40)는, 조명 광학계(32)에 의해 조사된 패턴 형성면(12a) 상에서 생긴 회절광을 촬영하는 에리어 카메라이다. 촬상 장치(40)는, 결상 렌즈(41)의 물체측 초점면을 패턴 형성면(12a)에 위치시키도록 배치되어 있다. 또한, 촬상 장치(40)는, 고체 촬상 소자(42)(예를 들면 CCD(Charge Coupled Device))를 갖고 있다. 고체 촬상 소자(42)는, 수광면(42a)이 결상 렌즈(41)의 상측 초점면에 위치하도록 배치되어 있다. 그 때문에, 패턴 형성면(12a)을 투과한 코히어런트광은, 결상 렌즈(41)에 의한 푸리에 변환 작용에 의해, 패턴 형성면(12a)에 놓여진 투과 화상에 따른 푸리에 변환상을 수광면(42a) 상에 형성한다. 고체 촬상 소자(42)는, 수광면(42a) 상의 푸리에 변환상을 광 강도 분포로서 검출하여, 얻어진 공간 주파수 스펙트럼을 검출 광량에 따른 전하로서 축적하여 화상 신호로 변환한다. 변환된 화상 신호는, 데이터 처리 장치(50)에 출력된다.

여기서, 도 3에, 패턴 얼룩이 없는 이상적인 포토마스크(10)를 개략적으로 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이상적인 패턴 형성면(12a)에는, 반복 패턴(12)을 이루는 복수의 단위 패턴(13)이 매트릭스 형상으로 소정의 피치 ω(단위 : ㎛)로 배열된다. 본 실시 형태에서 상정되는 각 단위 패턴(13)은, 예를 들면 50∼600(단위 : ㎛)의 범위에 들어가는 피치를 갖는다. 선폭은 1∼300(단위 : ㎛)이 바람직하다. 또한, 도 3에 도시되는 단위 패턴(13)의 수는 편의상이다. 패턴 형성면(12a)에 실제상 형성되는 단위 패턴(13)의 수는 보다 다수이다.

도 4의 (A) 내지 도 4의 (D)의 각 도면에, 패턴 형성면(12a)에 형성되는 패턴 얼룩의 일례를 도시한다. 도 4의 (A) 내지 도 4의 (D)의 각 도면에서는, 패턴 얼룩이 존재하는 패턴 형성면(12a) 상의 결함 영역에 참조 부호 14를 붙인다. 도 4의 (A)는, 특정한 단위 패턴(13)군의 피치가 피치 ω와 상이한 패턴 얼룩을 도시한다. 도 4의 (B)는, 특정한 단위 패턴(13)군의 위치가 다른 단위 패턴(13)군에 대해 어긋난 패턴 얼룩을 도시한다. 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)에 도시되는 패턴 얼룩은, 패턴 위치 정밀도에 관한 것으로, 예를 들면 레이저 빔에 의한 묘화의 이음매에 생기는 위치 어긋남이 원인으로 발생한다. 도 4의 (C) 및 도 4의 (D)는, 특정한 단위 패턴(13)군이 다른 단위 패턴(13)군보다 가늘게 또는 굵게 되는 패턴 얼룩을 도시한다. 도 4의 (C) 및 도 4의 (D)에 도시되는 패턴 얼룩은, CD 정밀도에 관한 것으로, 예를 들면 묘화 시에서의 레이저 빔의 강도 변동이 원인으로 발생한다. 도 4의 (A) 내지 도 4의 (D)의 각 도면에 예시되는 패턴 얼룩 이외에, 예를 들면 특정한 단위 패턴(13)군에 동일한 형상 결함이 생긴 경우 등도, 패턴 검사 장치(1)에서 대상으로 되는 패턴 얼룩인 것을 덧붙여 말해 둔다.

도 5의 (A), 도 5의 (B)의 각 도면에, 촬상 장치(40)에 의해 촬영되는 공간 주파수 스펙트럼을 도시한다. 또한, 도 5의 (A), 도 5의 (B)의 각 도면에서는, 도면의 명료화를 위해, 명암을 반전시켜 공간 주파수 스펙트럼을 도시하고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 단위 패턴(13)군이 패턴 얼룩 없이 규칙적으로 배열되어 있는 경우, 각 단위 패턴(13)의 배열에 기인하여 생기는 회절광은, 푸리에 변환면(수광면(42a))에, 임의의 주기를 갖고 규칙적으로 분포된다. 이러한 경우, 수광면(42) 상에서, 십자형 패턴(100)이 등 피치로 나열되는 공간 주파수 스펙트럼이 검출된다(도 5의 (A) 참조).

한편, 도 4의 (A) 내지 도 4의 (D)의 각 도면에 도시된 바와 같이, 패턴 얼룩이 패턴 형성면(12a)에 형성되어 있는 경우, 푸리에 변환면에서의 회절광의 분포가 패턴 얼룩에 기인하여 흐트러진다. 이 때의 흐트러짐이 공간 주파수 성분(110)으로 되어 나타난다. 공간 주파수 성분(110)은, 전형적인 패턴 얼룩이 정상적인 단위 패턴(13)의 형상에 생긴 공간 주파수가 높은 이상 성분이므로, 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, 각 십자형 패턴(100)(의 중심)으로부터 떨어진 위치에 분포한다. 패턴 얼룩의 유무를 정밀도 좋게 검출하기 위해서는, 공간 주파수 성분(110)을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시켜 분포시킬 필요가 있다. 여기서 「분리」는, 예를 들면 일반적인 정보 단말기에 의한 화상 해석 처리 등에 의해, 공간 주파수 성분(110)과 십자형 패턴(100)을 명확하게 구별할 수 있을 정도로 서로의 화상이 공간적으로 떨어져 있는 상태를 나타낸다.

구체적으로는, 패턴 형성면(12a)에 형성된 주기적 구조에 의해 생기는 회절광의 회절 차수의 절대값을 n으로 정의하고, 광원부(31)가 조사하는 코히어런트광의 파장을 λ(단위 : ㎛)로 정의하고, 단위 패턴(13)의 피치를 ω(단위 : ㎛)로 정의한 경우에, n차 회절광은, 0차 회절광에 대해 다음의 조건 1

[조건 1]

θn=sin^-1(nλ/ω)

을 충족시키는 각도로 사출된다.

패턴 형성면(12a)으로부터 거리 L(단위 : ㎜) 떨어진 관찰면 상에서의 0차 회절광의 위치와 n차 회절광의 위치와의 차이(거리)를 h(단위 : ㎜)로 정의한 경우, 거리 h는, 다음의 조건 2

[조건 2]

h=L(tanθn)

를 충족시킨다.

또한, 검출하고자 하는 에러량을 Δω(단위 : ㎛)로 정의하고, 에러를 포함하는 부분의 단위 패턴(13)의 피치를 ω'(=ω±Δω, 단위 : ㎛)로 정의하고, 단위 패턴(13)의 피치가 ω, ω'일 때의 각각의 n차 회절광의 상기 관찰면 상에서의 위치의 차이(거리)를 Δh(단위 : ㎜)로 정의한 경우, 거리 Δh는, 다음의 조건 3

[조건 3]

Δh=h-h'

= L(tanθn-tanθ'n)

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

을 충족시킨다.

거리 Δh를 관측하는 촬상 장치(40)(결상 렌즈(41))의 초점 거리를 f(단위 : ㎜)로 정의하고, 단위 패턴(13)의 피치가 ω, ω'일 때의 각각의 n차 회절광의 수광면(42a) 상에서의 위치의 차이(거리)를 Δh'(단위 : ㎜)로 정의한 경우, 거리 Δh'는, 다음의 조건 4

[조건 4]

Δh'=f(tan(Δθn))

단, Δθn=θn-θ'n

=tan^-1(Δh'/f)

=sin^-1(nλ/ω)-sin^-1(nλ/ω')

를 충족시킨다.

또한, 고체 촬상 소자(42)의 수광면(42a)에 배열된 화소의 피치를 p(단위 : ㎜)로 정의한다. 이 때 패턴 얼룩에 기인하여 생긴 공간 주파수 성분(110)을 십자 패턴(100)으로부터 분리시켜 촬영하기 위해서는, 패턴 검사 장치(1)를 다음의 조건 5를 충족시키도록 구성한다.

[조건 5]

Δh'>p

그런데, 미세한 패턴 얼룩을 고정밀도로 검사하기 위해서는, 앞서 설명한 바와 같이 고차 회절광을 이용하는 것이 바람직하다. 본 출원인은, 포토마스크의 기술 분야에서의 기술 상식(즉 포토마스크의 실상을 보고 결함 검사를 행함)에 얽매이지 않고 발상을 전환하여, 푸리에 변환상을 보고 결함 검사를 행하는 것에 착상하였다. 그리고, 그 착상으로부터 또한, 패턴 얼룩의 유무를 간이하게 또한 신속하게 검사하기 위해, 전술한, 패턴 얼룩에 대응하는 스펙트럼(즉 공간 주파수 성분(110))을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시켜 관찰하는 방법을 상기하고 있다. 본 출원인은, 패턴 얼룩의 사이즈가 정상 패턴(단위 패턴(13))에 대해 미세할수록, 공간 주파수 성분(110)을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시킬 때에, 보다 높은 차수의 회절광의 이용이 바람직한 것을 발견하였다.

이미지 디바이스용인 포토마스크(10)의 단위 패턴(13)의 피치 ω와 전형적인 패턴 얼룩의 사이즈의 관계를 감안한 경우, 조건 5를 충족시키는 구성의 패턴 검사 장치(1)를 이용하여 공간 주파수 성분(110)과 십자형 패턴(100)을 분리시키기 위해서는, 결상 렌즈(41)에 입사시키는 n차 회절광이 다음의 조건 6을 충족시키는 것이 바람직하다.

[조건 6]

20≤n

n차 회절광이 조건 6을 충족시키는 경우에는, 공간 주파수 성분(110)을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시킬 수 있다. 한편, n차 회절광이 조건 6을 충족시키지 않는 경우에는, 공간 주파수 성분(110)을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시킬 수 없다.

여기서, 회절광은, 차수가 높아질수록 광량이 감소된다. 그 때문에, 노이즈가 증가되거나 하여 검사 정밀도가 저하될 염려가 있다. 그 때문에, n차 회절광은, 다음의 조건 7을 충족시키는 것이 보다 한층더 바람직하다.

[조건 7]

20≤n≤700

n차 회절광이 조건 7을 충족시키는 경우에는, 수광면(42a) 상에서 검출되는 공간 주파수 스펙트럼의 노이즈에 의한 열화가 억제되기 때문에, 정밀도가 높은 검사가 보장된다. n차 회절광이 조건 7의 상한을 초과하는 경우에는, 공간 주파수 스펙트럼의 노이즈가 증가되어, 검사 정밀도가 저하될 우려가 있다.

또한, 검사 정밀도의 보다 한층 향상에는, n차 회절광을 예로 들면 다음의 조건 8을 충족시키도록 설정하는 것이 바람직하다.

[조건 8]

30<n<600

이하에, 패턴 검사 장치(1)의 구체적 수치 구성을 예시한다. 고체 촬상 소자(42)는, 예를 들면 1/3형이고 또한 VGA(Video Graphics Array)이다. 이 경우의 화소 피치 p는 6.35㎛이다. 또한, 광원부(31)가 조사하는 코히어런트광의 파장 λ, 결상 렌즈(41)의 초점 거리 f, 검사될 수 있는 전형적인 패턴 얼룩의 사이즈 Δω는 다음과 같다.

λ : 0.532㎛

f : 50㎜

Δω : 0.1㎛

단위 패턴(13)의 피치 ω가 100㎛일 때, 공간 주파수 성분(110)을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시키기 위해서는, -24차 이상(포토마스크(10)와 조명 장치(30)의 위치 관계에 따라서는 +24차 이상)의 차수의 회절광을 결상 렌즈(41)에 입사시키도록 패턴 검사 장치(1)를 구성한다. 또한, 단위 패턴(13)의 피치 ω가 200㎛, 300㎛일 때, 공간 주파수 성분(110)을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시키기 위해서는, 각각, -92차 이상(상기 위치 관계에 따라서는 +92차 이상), -200차 이상(상기 위치 관계에 따라서는 +200차 이상)의 차수의 회절광을 결상 렌즈(41)에 입사시키도록 패턴 검사 장치(1)를 구성한다.

예를 들면 단위 패턴(13)의 피치 ω가 400㎛, 500㎛ 또는 600㎛인 포토마스크(10)를 검사하는 경우를 생각한다. 피치 ω가 400㎛, 500㎛, 600㎛일 때, 공간 주파수 성분(110)을 십자형 패턴(100)으로부터 분리시키기 위해서는, 각각, -339차 이상(상기 위치 관계에 따라서는 +339차 이상), -502차 이상(상기 위치 관계에 따라서는 +502차 이상), -681차 이상(상기 위치 관계에 따라서는 +681차 이상)의 차수의 회절광을 결상 렌즈(41)에 입사시키도록 패턴 검사 장치(1)를 구성한다.

데이터 처리 장치(50)는, 예를 들면 일반적인 데스크탑 PC(Personal Computer)이며, 포토마스크(10)의 결함 검사를 행하기 위한 결함 검사용 어플리케이션이 인스톨되어 있다. 데이터 처리 장치(50)는, 결함 검사용 어플리케이션을 기동하여, 고체 촬상 소자(42)로부터 출력되는 화상 신호에 기초하여 검사 화상(예를 들면 도 5의 (A)나 도 5의 (B)에 도시되는 화상)을 생성한다. 다음으로, 생성된 검사 화상과 소정의 레퍼런스 화상(패턴 얼룩이 존재하지 않는 이상적인 포토마스크(10)의 공간 주파수 스펙트럼으로서, 실질적으로 공간 주파수 성분(110)이 나타나 있지 않은 화상)을 비교하여 차분을 검출한다. 데이터 처리 장치(50)는, 검출된 차분에 기초하여 포토마스크(10)에 대한 패턴 얼룩의 유무를 판정한다. 구체적으로는, 데이터 처리 장치(50)는, 공간 주파수 성분(110)이 십자형 패턴(100)으로부터 분리되어 나타나 있을 때에는, 포토마스크(10)가 패턴 얼룩을 포함한다고 판정한다. 한편, 공간 주파수 성분(110)이 나타나 있지 않을 때(공간 주파수 성분(110)이 십자형 패턴(100)으로부터 분리되어 있지 않을 때)에는, 포토마스크(10)에 패턴 얼룩이 포함되지 않는다고 판정한다. 데이터 처리 장치(50)에 의한 판정 결과는, 디스플레이(60)에 표시된다.

작업자는, 디스플레이(60)에 표시되는 판정 결과에 기초하여, 포토마스크(10)의 패턴 얼룩의 유무를 확실하게 파악할 수 있다. 포토마스크(10)에 대한 패턴 얼룩의 유무의 판정은, 예를 들면 포토마스크(10)의 유효 영역 전체의 주사가 완료된 시점, 혹은 패턴 얼룩이 검지된 시점에서 종료된다.

본 실시 형태의 패턴 검사 장치(1)에 의하면, 종래와 같이 결함 종별을 고려하여 검사 조건(포커스의 조정 등)을 변경하여 결함 종별에 따른 검사를 반복하여 행할 필요가 없다. 검사 조건을 변경하지 않고 포토마스크(10)를 연속적으로 주사하여 검사할 수 있기 때문에, 검사 시간이 대폭 단축된다. 포토마스크(10)의 유효 영역 전체를 주사하여 패턴 얼룩이 없다고 판정된 경우에는, 포토마스크(10)의 품질 보증이 간이하게 또한 신속하게 얻어지게 된다. 이 경우는, 패턴 얼룩의 구체적 내용을 검사하지 않고 다음 공정으로 진행할 수 있어, 제조 효율의 향상에 이바지한다. 또한, 패턴 얼룩의 구체적 내용을 검사, 해석하기 위해, 예를 들면 결상 렌즈(41)에 의한 푸리에 변환상을 실상으로 변환하고, 변환된 실상을 촬영하여 해석하는 구성을 패턴 검사 장치(1)에 내장하여도 된다.

이와 같이, 본 실시 형태의 패턴 검사 장치(1)에 의하면, 패턴 얼룩의 유무를 간이하게 또한 신속하게 검사할 수 있기 때문에, 검사 시간이 대폭 단축되어 리드 타임면 등에서 유리하다. 또한, 본 실시 형태의 패턴 검사 장치(1)는, 저차 회절광의 노이즈를 제거하기 위한 공간 필터를 필수로 하지 않는 간이한 구성이므로, 설계 개발 시 또는 제조 시의 부담이 경감된다.

이상이 본 발명의 실시 형태의 설명이다. 본 발명은, 상기의 구성에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 변형이 가능하다.

1 : 패턴 검사 장치
10 : 포토마스크
20 : 스테이지
30 : 조명 장치
40 : 촬상 장치
50 : 데이터 처리 장치
60 : 디스플레이

Claims

단위 패턴의 주기적 배열로 이루어지는 반복 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크의 패턴 얼룩(パタ-ンムラ)을 검사하는 패턴 검사 방법으로서,
상기 반복 패턴을 소정의 광속에 의해 조사하는 조사 스텝과,
상기 광속에 의한 상기 반복 패턴의 조사에 의해 생긴 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 푸리에 변환상 검출 스텝과,
상기 검출된 푸리에 변환상에 기초하여 상기 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 패턴 얼룩 판정 스텝
을 포함하고,
상기 푸리에 변환상 검출 스텝에서, 상기 포토마스크의 패턴 얼룩에 대응하는 푸리에 변환상과, 정상 패턴에 대응하는 푸리에 변환상이 공간적으로 분리되도록, 상기 회절광 중 소정의 고차 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
제1항에 있어서,
상기 고차 회절광은, 차수의 절대값이 20∼700인 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
단위 패턴의 주기적 배열로 이루어지는 반복 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크의 패턴 얼룩을 검사하는 패턴 검사 방법으로서,
상기 반복 패턴을 소정의 광속에 의해 조사하는 조사 스텝과,
상기 광속에 의한 상기 반복 패턴의 조사에 의해 생긴 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 소정의 광학계를 통하여 검출하는 푸리에 변환상 검출 스텝과,
상기 검출된 푸리에 변환상에 기초하여 상기 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 패턴 얼룩 판정 스텝
을 포함하고,
상기 광속의 파장을 λ㎛로 정의하고, 상기 단위 패턴의 피치를 ω㎛로 정의하고, 상기 패턴 얼룩을 포함하는 그 단위 패턴의 피치를 ω'㎛로 정의하고, 상기 광학계의 초점 거리를 f㎜로 정의하고, 상기 푸리에 변환상이 검출되는 푸리에 변환면의 분해능을 p㎜로 정의하고, 0차의 상기 회절광에 대해 n차의 상기 회절광이 이루는 각도를 θn deg로 정의한 경우에, 상기 푸리에 변환상 검출 스텝에서, 상기 회절광 중 다음의 조건을 충족시키는 n차의 상기 회절광,
f(tan(Δθn))>p
단, Δθn=sin^-1(nλ/ω)-sin^-1(nλ/ω')
에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 푸리에 변환상이 검출되는 푸리에 변환면의 법선과, 상기 조사 스텝에서 상기 광속을 조사하는 조명 광학계의 광축이 이루는 각도를 θi로 정의한 경우에,
0<θi<90
을 충족시키는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조사 스텝에서 조사되는 상기 광속은, 적어도 공간적으로 실질적으로 코히어런트로서 단파장의 평행 광속인 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패턴 얼룩 판정 스텝에서는, 상기 푸리에 변환상 검출 스텝에서 검출된 푸리에 변환상과 소정의 레퍼런스상을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 상기 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
한 번에 검사 가능한 검사 영역이 상기 포토마스크의 검사 대상 전역보다 좁은 경우에,
상기 포토마스크를 이동시켜 상기 검사 영역을 연속적으로 주사하면서, 그 검사 영역에 대해, 상기 조사 스텝, 상기 푸리에 변환상 검출 스텝, 상기 패턴 얼룩 판정 스텝의 각 스텝을 실시하여, 상기 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
마스크 블랭크에 소정의 마스크 패턴을 형성하여 포토마스크를 제조하는 포토마스크 제조 방법으로서,
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 패턴 검사 방법을 실시하여, 상기 마스크 패턴이 형성된 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조 방법.
제8항의 포토마스크 제조 방법을 실시하여 제조된 포토마스크를 이용하여 전사 대상 기판에 상기 마스크 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
단위 패턴의 주기적 배열로 이루어지는 반복 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크 패턴 얼룩을 검사하는 패턴 검사 장치로서,
상기 반복 패턴을 소정의 광속에 의해 조사하는 조사 수단과,
상기 조사 수단에 의해 상기 반복 패턴을 조사하였을 때에 생긴 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 푸리에 변환상 검출 수단과,
상기 검출된 푸리에 변환상에 기초하여 상기 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 패턴 얼룩 판정 수단
을 갖고,
상기 푸리에 변환상 검출 수단은, 상기 포토마스크의 패턴 얼룩에 대응하는 푸리에 변환상과, 정상 패턴에 대응하는 푸리에 변환상이 공간적으로 분리되도록, 상기 회절광 중 소정의 고차 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
제10항에 있어서,
상기 고차 회절광은, 차수의 절대값이 20∼700인 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
단위 패턴의 주기적 배열로 이루어지는 반복 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크의 패턴 얼룩을 검사하는 패턴 검사 장치로서,
상기 반복 패턴을 소정의 광속에 의해 조사하는 조사 수단과,
상기 조사 수단에 의해 상기 반복 패턴을 조사하였을 때에 생긴 회절광에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 푸리에 변환상 검출 수단과,
상기 검출된 푸리에 변환상에 기초하여 상기 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 패턴 얼룩 판정 수단
을 갖고,
상기 푸리에 변환상 검출 수단은, 상기 광속의 파장을 λ㎛로 정의하고, 상기 단위 패턴의 피치를 ω㎛로 정의하고, 상기 패턴 얼룩을 포함하는 그 단위 패턴의 피치를 ω'㎛로 정의하고, 상기 광학계의 초점 거리를 f㎜로 정의하고, 상기 푸리에 변환상이 검출되는 푸리에 변환면의 분해능을 p㎜로 정의하고, 0차의 상기 회절광에 대해 n차의 상기 회절광이 이루는 각도를 θn deg로 정의한 경우에, 상기 회절광 중 다음의 조건을 충족시키는 n차의 상기 회절광,
f(tan(Δθn))>p
단, Δθn=sin^-1(nλ/ω)-sin^-1(nλ/ω')
에 대응하는 푸리에 변환상을 검출하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조사 수단은, 상기 광속을 조사하기 위한 조명 광학계를 갖고,
상기 푸리에 변환상이 검출되는 푸리에 변환면의 법선과, 상기 조명 광학계의 광축이 이루는 각도를 θi로 정의한 경우에,
0<θi<90
을 충족시키는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광속은, 적어도 공간적으로 실질적으로 코히어런트로서 단파장의 평행 광속인 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패턴 얼룩 판정 수단은, 상기 푸리에 변환상 검출 수단에 의해 검출된 푸리에 변환상과 소정의 레퍼런스상을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 상기 포토마스크의 패턴 얼룩의 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
한 번에 검사 가능한 검사 영역이 상기 포토마스크의 검사 대상 전역보다 좁은 경우에,
상기 포토마스크를 이동시켜 상기 검사 영역을 연속적으로 주사시키는 검사 영역 주사 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.