TWI387844B - 灰階遮罩的缺陷檢查方法及缺陷檢查裝置、光罩的缺陷檢查方法、灰階遮罩的製造方法以及圖案轉印方法 - Google Patents

Description

灰階遮罩的缺陷檢查方法及缺陷檢查裝置、光罩的缺陷檢查方法、灰階遮罩的製造方法以及圖案轉印方法

本發明係關於包含用於製造液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display：以下，稱為LCD)等之灰階遮罩、微細圖案的光罩之缺陷檢查方法以及缺陷檢查裝置等。此外，還關於一種形成於遮罩之圖案的轉印方法。

現在，在LCD的領域中，薄膜電晶體液晶顯示裝置(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display：以下稱為TFT－LCD)相較於CRT(陰極射線管)，因為有能輕易薄型化且消耗電力低的優點，所以現在正迅速地商品化。TFT－LCD具有以矩陣狀排列的各畫素上排列有TFT之構造的TFT基板、及對應各畫素而排列有紅色、綠色以及藍色之畫素圖案的彩色濾色片而在液晶層的介入下所重合的概略構造。在TFT－LCD中，製造步驟數很多，光是製造TFT基板就要使用5~6片光罩。在這種狀況下，在「月刊FPD Intelligence」、1999年5月、P.31~35(非專利文獻1)中，提出了使用4片光罩來進行TFT基板之製造的方法。

此方法係藉由使用具有遮光部、透光部和半透光部的光罩(以下稱為灰階遮罩)，來減低使用的遮罩片數。在此，半透光部就是指在使用遮罩並將圖案轉印至被轉印體上時，使透過之曝光光線的透過量減低既定量，且控制被轉印體上之光阻膜的顯影後之殘膜量的部分，這種同時具備半透光部、遮光部、透光部的光罩則被稱為灰階遮罩。

作為能在此使用的灰階遮罩，已知有半透光部以微細圖案所形成之構造者。例如，如第4(a)圖所示，具有與源極/汲極對應之遮光部1、透光部2及與通道部對應之半透光部3，半透光部3係在使用灰階遮罩之LCD用曝光機的曝光條件下，形成由解析極限以下之微細圖案所組成的遮光圖案3a的區域。3b係半透光部3在曝光機之曝光條件下的解析極限以下的微細透過部。遮光部1和遮光圖案3a通常是由一起以鉻和鉻化合物等的相同材料組成之相同厚度的膜所形成。透過部2與微細透過部3b係－起在透明基板上未形成遮光膜等之透明基板的部分。使用灰階遮罩之LCD用曝光機的解析極限在大部分的情況下，步進式之曝光機則是大約3μm，鏡面投影式之曝光機則是大約4μm左右。因此，例如，第4(a)圖中，可將半透光部3之微細透過部3b的空間寬度設為未滿3μm，將遮光圖案3a之線寬設為未滿3μm而作為曝光機之解析極限以下的圖案。或者，可藉由調整曝光機的解析條件，來設定上述微細圖案為實質地非解析的條件。

上述微細圖案型的半透光部在設計時能考慮到，在半透光部的設計，具體而言，會有把用於維持遮光部和透光部之中間半色調效果的微細圖案做成線與間隙(line and space)型或做成點狀(網點)型，或者做成其他圖案的選擇，此外，在線與間隙型的情況下，線寬要做到什麼程度，要怎麼處理光透過部分和遮光部分的比率，要將全體的透過率設計到什麼程度等。

在以上述大型LCD用曝光機進行曝光的時候，因為通過半透光部3的曝光光線就全體而言，曝光量變得比透光部還要少，所以在通過透光部2的曝光光線而使被轉印體之正型光阻在顯影後消失之條件的時候，介由此半透光部3而曝光之被轉印體上的正型光阻方面，在顯影後只有膜厚變薄而殘留於基板上。此時，光阻會因為曝光量的差異，與通常的遮光部1對應之部分及與半透光部3對應之部分方面，對顯影液的溶解度會產生差異，所以顯影後的光阻形狀係如第4(b)圖所示，與通常的遮光部1對應之部分41為例如大約1.3μm，與半透光部3對應之部分43為例如大約0.3μm，與透光部2對應之部分就是無光阻的部分42，來使膜厚選擇性地變化。然後，在無光阻的部分42進行被加工基板的第1蝕刻，由灰化等來除去與半透光部3對應之薄的部分43之光阻，在此部分進行第2蝕刻，藉以利用1片遮罩來進行以往2片份量遮罩的步驟，可減少遮罩片數。

作為如同上述灰階遮罩之由微細圖案所組成的半透光部之檢查方法，已知道有特開2003－307501號公報(專利文獻1)所揭露的檢查方法。亦即，專利文獻1中記載了一種灰階遮罩之缺陷檢查方法，該灰階遮罩具有：遮光部；透光部；以及半透光部，其以減低透過已調整透過量之區域的此區域之光之透過量而選擇性地改變光阻的膜厚為目標，且前述半透光部於灰階遮罩上具有形成在使用灰階遮罩的曝光機之解析極限以下之遮光圖案的區域所組成，該 缺陷檢查方法包含：掃描前述半透光部而獲得透過率信號的步驟；對前述透過率信號實施使用前述灰階遮罩時近似於半透光部之透過率特性的修正處理的步驟；以及前述修正處理後之透過率信號當超過預設之半透光部的透過率缺陷之臨界值時，判斷為在半透光部中發生缺陷的步驟。

在上述專利文獻1揭露的先前技術中，有鑑於檢查灰階遮罩之半透光部時，在對僅由以往之遮光部和透明部所組成之遮罩所進行的比較檢查中不充足的觀點，而提出了預先設定透過率之臨界值，而檢測出缺陷的方法。亦即，在掃描遮罩內之圖案而獲得的透過率信號方面，使用預定之透過率缺陷的臨界值而檢測出缺陷。另外，在檢查由微細圖案所組成之半透光部時，掃描該部分而獲得透過率信號時，因為在此透過率信號中有時會發生週期性變動，所以會施行用於使此信號平坦化的模糊處理。而且，藉由進行缺陷檢查，能避免檢測出疑似缺陷的情形。作為此時的模糊處理，能採用被以往畫像處理所使用的模糊功能。

不過，本發明人等發現了會產生即使藉由上述檢查方法也無法排除的疑似缺陷(並非缺陷，而是被判定為疑似缺陷者)，或者無法以足夠的精度來檢測出缺陷等在遮罩之檢查精度方面不佳的情形。

例如，第5圖係表示包含遮光部與由透光部之線與間隙的微細圖案所構成之半透光部3的遮罩圖案。中央之遮光部(遮光圖案3a)和此兩側透光部(微細透過部3b)的線寬 皆為1μm。這就是藉由上述先前技術的方法來掃描圖案並獲得透過率信號。換言之，使具備光源以及照明光學系統、物鏡的光學系統以及攝影手段(能適當地選擇採用線CCD(Charge Coupled Device)或者TDI(Time Delay Integration)的CCD等)平行於遮罩主平面地對遮罩進行掃描(或者，對上述光學系統以及攝影手段，使遮罩移動並掃描)，藉以獲得透過率信號。因為攝影手段(在此為線CCD)的畫素尺寸在此為1μm，所以掃描時，攝影手段之各畫素(在此表示畫素A~F)和圖案的相對關係係如第5圖的1~10(圖中附加圓形之數字而表示)所示，會有各式各樣的時候。

若為「1」之位置關係時，作為CCD的攝影畫像，理論上考慮到如同第6圖之61的梳型畫像。這是因為第5圖之「1」的位置關係的情況下，畫素C、D、E會分別與透光部、遮光部、透光部的位置一致，作為此時的CCD之輸出，C之透光部是100%(在此以100%來表示透光部的透過率)，D為零，E為100%，所以理論上成為第6圖中以虛線表示的透過率分佈曲線61。但是，由於光的干涉，透過率分佈會變寬至某個程度，實際上會取得第6圖之實線所示的透過率分佈曲線62之狀態。

接著，在CCD的畫素和微細圖案處於如第5圖之「5」的位置關係時，取得第6圖中以一點鏈線所示之透過率分佈曲線63的狀態。這時候，能獲得畫素B為40%左右，C為60%左右，D為40%左右，E為60%左右的透過率信號。

然後，按照專利文獻1的方法，分別對第6圖之透過率分佈曲線62和63施行畫像處理技術所使用的模糊處理，接著比較施行模糊處理後的透過率和預設之臨界值。不過，在此，從完全相同之圖案所獲得的透過率分佈之曲線，便有62(「1」之位置關係的情況)和63(「5」之位置關係的情況)不同。因此，對該等進行相同模糊處理而獲得的透過率分佈也如第7圖中之曲線71(對曲線62進行模糊處理)和72(對曲線63進行模糊處理)般之不同。因此，按照半透光部之臨界值的設定方法，上述「1」之位置關係時與「5」之位置關係時，會發生缺陷判定之結論不同的情況。此缺陷判定雖取決於半透光部的透過率容許範圍，但在例如50±10%的時候，即使依據例如「5」之位置關係時所得的模糊處理後之透過率分佈曲線72而判定該遮罩為良品，在「1」之位置關係時，模糊處理後之透過率分佈曲線71也會發生超過透過率容許範圍的部分，且該遮罩被判斷為不良的情況。在此，雖可暫時將臨界值設定為即使在「1」之位置關係時也不會被判定為不良的程度(換言之，使透過率容許範圍的寬度△T擴大)，但這麼做的話，會發生檢查精度下降的問題。

此外，為了進一步發展上述專利文獻1的手法，則考慮了反映遮罩使用時之曝光機的解析條件，以正確地把握無法解析之微細圖案部的透過率，所以取得更微細的透過率信號，使其趨近於曝光條件的模糊狀態下進行平坦化即可。例如，如第8(a)圖、第8(b)圖所圖示，相對於圖案的 尺寸，使用相對較小之畫素的攝影手段即可。第8(a)圖係表示1/2畫素尺寸的情況，第8(b)圖係表示1/5畫素尺寸的情況。不過，具備較小畫素的攝影手段會超過用來作為一般液晶裝置製造用之缺陷檢查裝置的規格，不但裝置的成本增加，且檢查時間會變得非常長。當然，因為取得的透過率信號之資料量也會膨脹，所以資料處理變得困難。最初，採用微細圖案的半透光部方面，該部分之曝光光線透過率能滿足所需規格是首要任務，雖然逐一檢查微細圖案的形狀的意義不大，但如果要同上述般準備微細的畫素尺寸之裝置方面，則不論從成本的角度看來、或從檢查時間的角度看來都不具效率。

如同上述，在藉由微細圖案而形成半透光部的灰階遮罩中，該微細圖案的尺寸與對其進行檢查的檢查機之攝影畫素尺寸彼此接近時，檢查時的彼等相互位置關係會使透過率分佈的輸出發生變動，有無缺陷的判斷也不一致。這是因為拍攝半透光部時由於攝影元件之畫素尺寸而導致漏失的畫像資訊會影響缺陷判定。近幾年，半透光部(例如，薄膜電晶體的通道部)之尺寸也有變得更加小的趨勢，另外，遮罩使用者所期望之半透光部的轉印性之需求也會多樣化，因此，半透光部的微細圖案尺寸也必須要小，會發生無法忽視與畫素尺寸之抗衡的狀況。

特別是，用於製造液晶表示裝置的灰階遮罩為大型，一邊為30cm以上，根據情況有時會成為100cm以上的尺寸，所以不但檢查效率極為重要，還因為單價高，所以缺 陷判定方面要求要有高可靠度。

本發明係有鑑於上述以往的問題點而完成者，第1目的在於提供灰階遮罩的缺陷檢查方法以及缺陷檢查裝置等，能夠正確地判定半透光部具有形成在使用灰階遮罩時曝光之曝光條件下的解析極限以下之微細圖案之區域的灰階遮罩在半透光部有無缺陷，並提升缺陷檢查的可靠度。另外，本發明之第2目的為提供具有採用這種缺陷檢查方法之缺陷檢查步驟的灰階遮罩之製造方法。此外，第3目的為提供一種圖案的轉印方法，該圖案係形成於實施上述缺陷檢查步驟而獲得的灰階遮罩。

為了解決上述課題，本發明有以下的構成。

(構成1)一種灰階遮罩之缺陷檢查方法，該灰階遮罩具有：遮光部；透光部；以及半透光部，其減低透過已調整透過量之區域的此區域光之透過量而選擇性地改變被轉印體上之光阻的膜厚為目標，且前述半透光部具有形成在使用灰階遮罩時曝光之曝光條件下的解析極限以下之微細遮光圖案的區域，該缺陷檢查方法之特徵為具有：掃描前述半透光部而獲得透過率信號的步驟；以及比較前述透過率信號和預設之半透光部的透過率容許值，來判定前述半透光部有無缺陷的判定步驟，在獲得前述透過率信號的步驟中，以既定光源來照射前述半透光部並透過前述半透光部之透過光束從正焦位置以既定量錯焦的像，會被攝影手段所拍攝，且由該拍攝畫像獲得透過率信號。

(構成2)如構成1的灰階遮罩之缺陷檢查方法，其中， 在前述攝影時，根據前述半透光部之圖案形狀或者尺寸、或者根據檢查機的能力、或者根據遮罩使用時的曝光條件、或者根據遮罩曝光後之處理步驟條件，來決定前述錯焦量。

(構成3)如構成1或構成2的灰階遮罩之缺陷檢查方法，其中，以在拍攝前述半透光部內之正常前述微細遮光圖案形成區域時，排列之攝影手段的畫素當中，相鄰之畫素的光強度差為5%以下，來作為決定前述錯焦量的條件。

(構成4)如構成1至構成3中任一構成的灰階遮罩之缺陷檢查方法，其中，前述攝影手段之畫素尺寸和前述微細遮光圖案形成區域之遮光圖案或者透光圖案的線寬比範圍係1/2~2。

(構成5)如構成1至構成4中任一構成的灰階遮罩之缺陷檢查方法，其中，前述半透光部的透過率容許值係被設定在使用以下兩種透過率信號時之判定結果相異的範圍中：藉由前述攝影手段，不錯焦而拍攝灰階遮罩之半透光部的微細遮光圖案形成區域，並對該攝影畫像進行用以信號平坦化的畫像處理而得的透過率信號；以及進行前述錯焦而拍攝獲得的透過率信號。

(構成6)一種光罩的缺陷檢查方法，其係具有微細圖案部之光罩的微細圖案部的缺陷檢查方法，該方法之特徵為具有：掃描前述微細圖案部而獲得透過率信號的步驟；比較前述透過率信號和預設之微細圖案部的透過率容許值，來判定前述半透光部有無缺陷的判定步驟，在獲得前 述透過率信號的步驟中，以既定光源來照射前述微細圖案部並透過前述微細圖案部之透過光束從正焦位置以既定量錯焦的像，會被攝影手段所拍攝，且由該拍攝畫像獲得透過率信號。

(構成7)一種灰階遮罩之缺陷檢查裝置，該灰階遮罩具有：遮光部；透光部；以及半透光部，其減低透過已調整透過量之區域的此區域光之透過量而選擇性地改變被轉印體上之光阻的膜厚為目標，該裝置之特徵為具有：光學系統，其藉由平行光源以及受光透鏡來掃描形成於前述遮罩內的圖案，並接收透過光束；攝影手段，其拍攝所接受的透過光；以及判定手段，其使用從該攝影手段之攝影畫像中獲得的透過率信號，來和預設之半透光部的透過率容許值做比較，來判定前述半透光部有無缺陷，而前述光學系統以及/或者前述攝影手段係具有錯焦手段，使得使前述透過光束的像以既定量從正焦位置錯焦而得的像會被攝影手段所拍攝。

(構成8)如構成7的灰階遮罩之缺陷檢查裝置，其中，具有控制手段，其根據前述半透光部之圖案形狀或尺寸、或者檢查機之能力、或者遮罩使用時的曝光條件、或者與遮罩曝光後之處理步驟條件相關的錯焦量之決定要件資料的輸入，來將前述光學系統或者前述攝影手段驅動並維持於滿足該錯焦量的位置。

(構成9)如構成7或構成8的灰階遮罩之缺陷檢查裝置，其中，前述判定手段中係預先記憶有前述半透光部之 透過率容許值範圍、前述透光部之透過率容許範圍、前述遮光部之透過率容許範圍，並進行和前述透過率信號的比較。

(構成10)一種灰階遮罩的製造方法，其特徵為具有缺陷檢查步驟，其使用構成1至構成5中任一構成所記載之缺陷檢查方法來進行檢查缺陷。

(構成11)一種圖案轉印方法，其特徵為：將曝光光線照射於構成10記載之製造方法所獲得的灰階遮罩，將形成於前述灰階遮罩上的圖案轉印至被轉印體上。

藉由本發明之灰階遮罩的缺陷檢查方法，具有：掃描半透光部而獲得透過率信號的步驟，而該半透光部具有形成在使用灰階遮罩時曝光之曝光條件下的解析極限以下之微細遮光圖案的區域；以及比較前述透過率信號和預設之半透光部的透過率容許值，來判定前述半透光部有無缺陷的判定步驟，在獲得前述透過率信號的步驟中，以既定光源來照射前述半透光部並透過前述半透光部之透過光束從正焦位置以既定量錯焦的像，會被攝影手段所拍攝，且由該拍攝畫像獲得透過率信號，並使用以此方式獲得之透過率信號來進行前述判定步驟。藉此，即使是相同的被檢查圖案，因為也能迴避由於攝影手段之畫素和圖案的相對位置而使缺陷檢查判定變得各不相同的問題，能高精度地判定半透光部具有形成在使用灰階遮罩時曝光之曝光條件下的解析極限以下之微細圖案之區域的灰階遮罩在半透光部有無缺陷，所以可以提升缺陷檢查的可靠度。另外，該缺 陷檢查方法並不侷限於所謂的灰階遮罩，也可以適當地應用於包含微細圖案之光罩的微細圖案部的缺陷檢查。

另外，藉由本發明的缺陷檢查裝置，能適當地實施本發明的缺陷檢查方法。

另外，藉由本發明的灰階遮罩的製造方法，由於具有採用這種本發明之缺陷檢查方法的缺陷檢查步驟，所以能獲得已實施高可靠度之缺陷檢查的灰階遮罩。

進一步，藉由將曝光光線照射於實施上述缺陷檢查步驟而獲得之灰階遮罩，並將形成於該遮罩的圖案轉印至被轉印體上的圖案轉印方法，因為使用已實施高可靠度之缺陷檢查的灰階遮罩，所以特別能夠防止半透光部的轉印不良。

以下，參照圖式來說明用於實施本發明之最佳形態。本發明係一種灰階遮罩之缺陷檢查方法，該灰階遮罩具有：遮光部；透光部；以及半透光部，其減低透過已調整透過量之區域的此區域光之透過量而選擇性地改變被轉印體上之光阻的膜厚為目標，且前述半透光部具有形成在使用灰階遮罩時曝光之曝光條件下的解析極限以下之微細遮光圖案的區域，該缺陷檢查方法具有：掃描前述半透光部而獲得透過率信號的步驟；以及比較前述透過率信號和預設之半透光部的透過率容許值，來判定前述半透光部有無缺陷的判定步驟。然後，在獲得前述透過率信號的步驟中，以既定光源來照射前述半透光部並透過前述半透光部之透 過光束從正焦位置以既定量錯焦的像，會被攝影手段所拍攝，且由該拍攝畫像獲得透過率信號。使用這樣獲得的透過率信號來進行前述判定步驟。

在本發明中，如同上述地掃描構成灰階遮罩之半透光部的微細圖案並進行檢查的時候，具體而言，攝影時適用的錯焦條件係必須從正焦位置來決定錯焦的既定量，亦即，錯焦量。具體而言，根據例如前述半透光部的圖案形狀或者尺寸、或者根據檢查裝置的能力、或者根據遮罩使用時之曝光條件、或因應遮罩曝光後之處理步驟條件來決定此錯焦量。在此，檢查裝置的能力方面，則舉出例如檢查裝置的光學系統或者攝影手段(例如CCD)的光軸方向之動作精度。另外，遮罩使用時的曝光條件方面，則舉出曝光機的解析度等。此外，在曝光後的遮罩之處理步驟條件方面，會有遮罩使用者所期望之光阻膜厚量容許範圍、膜厚變動量容許範圍或者光阻殘膜的形狀等。最好是採用這些當中的至少一個來決定錯焦量。特別是半透光部的圖案形狀或者圖案尺寸是重要的決定要件。

另外，被錯焦的攝影畫像係在拍攝半透光部之正常該微細遮光圖案形成區域的時候，該部分之透過率便成略平坦所引起之使攝影的光強度變成大致平坦的情況是典型的，決定上述錯焦量的時候，例如，在拍攝前述半透光部內的時候，能選擇在排列的攝影手段之畫素中相鄰的畫素彼此的光強度差為既定量以下(例如5%以下)的條件，但當然不侷限於此。

另外，本發明在作為檢查對象的半透光部之圖案尺寸方面未被限定，也可應用於例如微細遮光圖案之線寬為0.5~2.5μm左右者。同樣地，微細遮光圖案中的透光圖案之線寬也能有效地應用於0.5~2.5μm左右的情況。此外，本發明在微細圖案形狀方面也無特別限制，可以有效地應用在例如1~2μm線寬左右的線與間隙之情形，或上述線寬之矩形圖案所排列的形狀等。

另外，CCD等的攝影手段之畫素尺寸並未被特別限定，在具有例如0.2μm以上之畫素尺寸的時候，能有效地採用本發明。

此外，在本發明中，作為檢查對象的半透光部之微細圖案之線寬和攝影手段之畫素尺寸的相對關係方面，並不需要特別設限，但例如，微細圖案之線寬相對於攝影手段之畫素尺寸為過大的情況下，因為在該攝影手段中能充分拍攝檢查對象的圖案，所以能採用和一般形狀缺陷之檢查相同的檢查(例如，die－to－die和die－to－data的比較檢查)。另一方面，在與上述相反的情況下，即使使用本發明之錯焦的光學模糊，也很難獲得充分的效果。因此，攝影手段之畫素尺寸和微細遮光圖案形成區域的線寬比範圍為1/2~2的時候，能顯著地獲得本發明的效果。在此所謂的線寬也包含形成於半透光部的遮光圖案之線寬、或透光圖案的任一種情況。

決定上述錯焦條件(錯焦量)，使用以在那種條件下獲得之攝影畫像為基礎的透過率信號，與預設之半透光部之 透過率容許值之比較的缺陷判定步驟中，例如，將透光部之透過率設為100%的時候，將半透光部之透過率的中央值設為50%，將50±10%的透過率分佈設為容許值。此外，藉由遮罩使用者的曝光機或者遮罩使用者之光阻處理等之條件來適當地決定此透過率容許值。此外，半透光部之透過率的中央值雖在上述舉例表示50%，但也能夠藉由遮罩使用者的處理條件等，而適當地在20~60%的範圍中進行選擇。

此外，前述半透光部的透過率容許值係被設定在使用以下兩種透過率信號時之判定結果相異的範圍中：如同前述習知技術，藉由前述攝影手段，不錯焦而拍攝灰階遮罩之半透光部的微細遮光圖案形成區域，並對該攝影畫像進行用以信號平坦化的畫像處理而得的透過率信號；以及如同本發明進行前述錯焦而拍攝獲得的透過率信號。在上述之情況下，藉由本發明，因為能避免前述以前習知技術造成缺陷判定結果變得各不相同的問題，能進行可靠度高的檢查缺陷，所以本發明的效果顯著。特別是藉由本發明的檢查方法，能有效地檢測出半透光部之微細圖案的線寬(CD)錯誤所引起的缺陷。

作為適合實施本發明之缺陷檢查方法的缺陷檢查裝置，根據本發明，具有：光學系統，其藉由平行光源以及受光透鏡來掃描形成於遮罩內的圖案，並接收透過光束；攝影手段，其拍攝所接受的透過光；以及判定手段，其使用從該攝影手段之攝影畫像中獲得的透過率信號，來和預 設之半透光部的透過率容許值做比較，來判定前述半透光部有無缺陷，而前述光學系統以及/或者前述攝影手段係具有錯焦手段，使得使前述透過光束的像從正焦位置以既定量錯焦而得的像會被攝影手段所拍攝。

使用第1圖來具體說明上述缺陷檢查裝置。第1圖係表示本發明之缺陷檢查裝置的構成主要部分之立體圖。

如第1圖所示，缺陷檢查裝置20具備：光源21；用於射出平行光的照明光學系統22；接收透過光的物鏡23；以及檢測透過率信號的攝影手段24。在此，光源21、照明光學系統22、物鏡23以及攝影手段(例如CCD)24係在使各個光軸一致的狀態下，相對於作為在照明光學系統22和物鏡23之間配置之被檢查對象的灰階遮罩10之主平面而平行地相對移動。或者相反地，亦可藉由使光學系統處於固定位置，而遮罩10在其主平面方向上移動，結果使遮罩與光學系統相對移動，進行遮罩主平面上之任意點的攝影。

如同這般，缺陷檢查裝置20係具有攝影手段24，其藉由光源21、照明光學系統22以及物鏡23而相對地掃描在遮罩10內形成的圖案，並檢測出透過率信號。更具體地說明，具有使遮罩10與上述光學系統相對移動並掃描遮罩10主表面之整個區域的手段(通常是遮罩台座移動手段)，沿著掃描方向以物鏡23而接收來自遮罩10的透過光，進一步藉由具備CCD等之受光元件的攝影手段24來檢測出透過率信號。此外，此缺陷檢查裝置20具有能在從正焦位置而移動既定量的錯焦狀態下進行攝影的錯焦手段，因此 在第1圖例示之實施形態中具備控制手段，使上述物鏡23以及/或者攝影手段24相對於遮罩10主表面而在光軸方向(第1圖中的箭頭25)上相對地移動。此控制手段係根據前述半透光部的圖案形狀或者尺寸、或者根據檢查裝置的能力、或者根據遮罩使用時之曝光條件、或輸入與遮罩曝光後之處理步驟條件相關的錯焦量決定要件，根據這些決定要件來決定錯焦量時，則以滿足該錯焦量的方式，來將上述光學系統(在此為物鏡23)以及/或者攝影手段24從正焦驅動至以既定量偏移的錯焦位置，且檢查期間維持那種狀態。

此外，第1圖雖未圖示，但上述缺陷檢查裝置20係具備處理手段(CPU等)，其能夠進行裝置全體之控制機構、上述光學系統的移動、攝影畫像的演算處理(信號化)、或與判定手段之臨界值(透過率容許值)的比較、缺陷判定等。另外，前述判定手段中預先記憶有前述半透光部之透過率容許值範圍、前述透光部的透過率容許範圍、前述遮光部的透過率容許範圍，並進行和前述透過率信號的比較。

接著，說明採用本發明的缺陷檢查方法來進行檢查缺陷的具體事例。

以下，進行具備具有如同第4(a)圖之微細圖案區域的半透光部(在此透過率是50%)之灰階遮罩的缺陷檢查的範例。在此使用的缺陷檢查裝置係上述第1圖所示的構成。使用線CCD作為攝影手段，其畫素尺寸是1μm。作為檢查對象的灰階遮罩圖案係與第5圖相同，半透光部的微細圖 案係線與間隙之遮光部被夾在透光部間的形狀，中央之遮光部和其兩側透光部的線寬皆為1μm。

將作為被檢查對象的上述灰階遮罩安裝於第1圖的缺陷檢查裝置，於第2圖模式地表示本發明之光學錯焦狀態的攝影畫像。在第2圖中，掃描時之CCD的各畫素(A~F)和攝影畫像的相對位置關係也會如1~10(圖中用帶圓形數字記述)所示地呈現出各式各樣。此外，第2圖的模式圖中，雖不見得正確地表現實際的攝影畫像，但實際上，由於錯焦的光學模糊，所以遮罩之與遮光部1對應的畫像區域11及遮罩之與半透光部3對應的畫像區域13的交界並不明確。

第3圖係表示從光學錯焦之狀態的攝影畫像取得之透過率分佈。在此，不論CCD的畫素和攝影圖案之相對位置關係為「1」時之透過率分佈曲線31、或相對位置關係為「5」時之透過率分佈曲線32的任一情況下，半透光部的透過率都會變得大致平坦，且兩者的透過率分佈幾乎沒有差異，所以將半透光部之透過率容許值△T設定為例如50±10%的時候，在第3圖的範例中，任一種情況中都是相同的缺陷檢查判定，能夠迴避以往即使是相同的被檢查圖案，缺陷檢查判定也會變得各不相同的不佳狀態。亦即，藉由本發明，能防止缺陷檢查判定會由於攝影手段之畫素和圖案的相對位置而受到影響。

如同以上所說明，藉由本發明的灰階遮罩的缺陷檢查方法，即使是相同的被檢查圖案，也能迴避由於攝影手段 之畫素和圖案的相對位置造成缺陷檢查判定變得各不相同的問題，能高精度地判定半透光部具有形成在使用灰階遮罩時曝光之曝光條件下的解析極限以下之微細圖案之區域的灰階遮罩在半透光部有無缺陷，所以可以提升缺陷檢查的可靠度。

在大基板尺寸的LCD裝置製造用灰階遮罩中，採用以前的缺陷檢查方法時，常會有檢測為透過率信號之疑似缺陷的情況，檢查的可靠度不太高，所以本發明的缺陷檢查方法在實用化LCD製造用灰階遮罩方面有極大的效果。這種情況在LCD製造用遮罩以外的其他顯示裝置也相同。此外，在LCD製造用遮罩方面，包含對製造LCD時必要的所有遮罩，例如包含用於形成TFT(薄膜半導體)、低溫多晶矽的TFT、濾色片等的遮罩。在其他顯示裝置製造用遮罩方面，則包含製造有機EL(電致發光)顯示器、電漿顯示器等所必需的所有遮罩。

因為本發明係使用從錯焦之攝影畫像取得的透過率輸出信號，而不進行圖案辨識的檢查方法，所以能迴避微細圖案檢查時發生特有圖案形狀所引起之疑似缺陷的問題(無法降低臨界值的問題)，因此，可降低臨界值，能滿足包含灰階遮罩和微細圖案之光罩要求精度(規格)。

另外，藉由本發明的灰階遮罩的製造方法，由於具有採用這種本發明之缺陷檢查方法的缺陷檢查步驟，所以能獲得已實施可靠度高之檢查缺陷的灰階遮罩。此外，將曝光光線照射於實施上述缺陷檢查步驟而獲得的灰階遮罩， 透過將形成於該遮罩的圖案轉印至被轉印體的圖案轉印方法，因為使用已實施可靠度高的檢查缺陷的灰階遮罩，所以特別能防止半透光部的轉印不良。

另外，藉由本發明的缺陷檢查方法以及缺陷檢查裝置，除了灰階遮罩以外，也可以應用在如同光罩之線寬為3μm未滿之線與間隙的微細且高精度的圖案之缺陷檢查，而獲得掃描圖案部並施行錯焦之光學模糊的均勻透過率信號，並根據此信號，進行形狀及尺寸等之檢查缺陷，因而可檢測出微細及高精度的缺陷。作為包含這種微細圖案的光罩，可列舉出LCD製造用光罩和有機EL顯示器、電漿顯示器等的顯示裝置製造用光罩，亦即具有用於形成TFT通道部和接觸孔部等之微細圖案的光罩等。

此外，本申請案係以在2007年3月2日申請之日本專利申請案第2007－053273號之優先權為基礎而主張其利益，其所有內容在此作為參照文獻。

1‧‧‧遮光部

2‧‧‧透過部

3‧‧‧半透光部

3a‧‧‧遮光圖案

3b‧‧‧微細透過部

10‧‧‧灰階遮罩

11‧‧‧畫像區域

13‧‧‧畫像區域

20‧‧‧缺陷檢查裝置

21‧‧‧光源

22‧‧‧照明光學系統

23‧‧‧物鏡

24‧‧‧攝影手段

25‧‧‧箭頭

31‧‧‧透過率分佈曲線

32‧‧‧透過率分佈曲線

41‧‧‧與通常的遮光部1對應之部分

42‧‧‧與透光部2對應之部分

43‧‧‧與半透光部3對應之部分

61‧‧‧透過率分佈曲線

62‧‧‧透過率分佈曲線

63‧‧‧透過率分佈曲線

71‧‧‧曲線

72‧‧‧曲線

第1圖係表示本發明之缺陷檢查裝置的構成主要部分之立體圖。

第2圖係模式地表示在本發明之缺陷檢查方法中光學錯焦之狀態的攝影畫像之平面圖。

第3圖係表示從光學錯焦之狀態的攝影畫像取得之透過率分佈的圖。

第4(a)圖係表示微細圖案型之灰階遮罩的一例之平面圖。

第4(b)圖係使用灰階遮罩而獲得之光阻圖案的截面圖。

第5圖係表示藉由攝影手段來掃描微細圖案時之攝影手段的畫素和微細圖案之相對位置關係的平面圖。

第6圖係表示藉由攝影手段來掃描微細圖案時的攝影手段之輸出透過率信號的圖。

第7圖係表示對攝影手段之輸出透過率信號施行畫像處理之既定模糊處理而得的透過率分佈圖。

第8圖係表示藉由攝影手段來掃描微細圖案時之攝影手段的畫素和微細圖案之相對位置關係的平面圖，相對於第5圖所示的畫素尺寸，第8(a)圖係表示1/2畫素尺寸，第8(b)圖係表示1/5畫素尺寸的情況。

10‧‧‧灰階遮罩

20‧‧‧缺陷檢查裝置

21‧‧‧光源

22‧‧‧照明光學系統

23‧‧‧物鏡

24‧‧‧攝影手段

25‧‧‧箭頭

Claims (11)

1. 一種灰階遮罩之缺陷檢查方法，該灰階遮罩具有：遮光部；透光部；以及半透光部，其係調整透過量之區域且以減低透過此區域光之透過量並選擇性地改變被轉印體上之光阻的膜厚為目標，且前述半透光部具有形成在使用灰階遮罩時曝光之曝光條件下的解析極限以下之微細遮光圖案的區域，該缺陷檢查方法之特徵為具有：掃描前述半透光部而獲得透過率信號的步驟；以及比較前述透過率信號和預設之半透光部的透過率容許值，來判定前述半透光部有無缺陷的判定步驟，在獲得前述透過率信號的步驟中，以既定光源來照射前述半透光部並利用攝影手段拍攝依據透過前述半透光部之透過光束所造成之從正焦位置以既定量錯焦的像，且由該拍攝畫像獲得透過率信號。
2. 如申請專利範圍第1項的灰階遮罩之缺陷檢查方法，其中，在前述攝影時，根據前述半透光部之圖案形狀或者尺寸、或者根據檢查機的能力、或者根據遮罩使用時的曝光條件、或者根據遮罩曝光後之處理步驟條件，來決定前述錯焦量。
3. 如申請專利範圍第1項的灰階遮罩之缺陷檢查方法，其中，以在拍攝前述半透光部內之正常的前述微細遮光圖 案形成區域時，排列之攝影手段的畫素當中，相鄰之畫素的光強度差為5%以下，來作為決定前述錯焦量的條件。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項的灰階遮罩之缺陷檢查方法，其中，前述攝影手段之畫素尺寸和前述微細遮光圖案形成區域之遮光圖案或者透光圖案的線寬比範圍係1/2~2。
5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項的灰階遮罩之缺陷檢查方法，其中，前述半透光部的透過率容許值係被設定在以下兩個判定結果相異的範圍：其一為，藉由前述攝影手段以不錯焦地拍攝灰階遮罩之半透光部的微細遮光圖案形成區域，使用對該攝影畫像進行用以信號平坦化的畫像處理而得的透過率信號時的判定結果；另一為，使用進行前述錯焦而拍攝獲得的透過率信號時之判定結果。
6. 一種光罩的缺陷檢查方法，其係具有微細圖案部之光罩的微細圖案部的缺陷檢查方法，該方法之特徵為具有：掃描前述微細圖案部而獲得透過率信號的步驟；比較前述透過率信號和預設之微細圖案部的透過率容許值，來判定前述半透光部有無缺陷的判定步驟，在獲得前述透過率信號的步驟中，以既定光源來照射前述微細圖案部並利用攝影手段拍攝依據透過前述微細圖案部之透過光束所造成之從正焦位置以既定量錯焦的像，且由該拍攝畫像獲得透過率信號。
7. 一種灰階遮罩之缺陷檢查裝置，該灰階遮罩具有：遮光 部；透光部；以及半透光部，其係調整透過量之區域且以減低透過此區域的光之透過量並選擇性地改變被轉印體上之光阻的膜厚為目標，該裝置之特徵為具有：光學系統，其藉由平行光源以及受光透鏡來掃描形成於前述遮罩內的圖案，並接收透過光束；攝影手段，其拍攝所接收的透過光；以及判定手段，其使用從該攝影手段之攝影畫像中獲得的透過率信號，來和預設之半透光部的透過率容許值做比較，來判定前述半透光部有無缺陷，而前述光學系統以及/或者前述攝影手段係具有錯焦手段，其係使前述透過光束的像從正焦位置以既定量錯焦後的像會被攝影手段所拍攝。
8. 如申請專利範圍第7項的灰階遮罩之缺陷檢查裝置，其中，具有控制手段，其根據前述半透光部之圖案形狀或尺寸、或者檢查機之能力、或者遮罩使用時的曝光條件、或者與遮罩曝光後之處理步驟條件相關的錯焦量之決定要件資料的輸入，來將前述光學系統或者前述攝影手段驅動至滿足該錯焦量的位置並予以維持。
9. 如申請專利範圍第7項或第8項的灰階遮罩之缺陷檢查裝置，其中，前述判定手段中係預先記憶有前述半透光部之透過率容許值範圍、前述透光部之透過率容許範圍、前述遮光部之透過率容許範圍，並進行和前述透過率信號的比較。
10. 一種灰階遮罩的製造方法，其特徵為具有缺陷檢查步 驟，其使用申請專利範圍第1項至第3項中任一項所記載之缺陷檢查方法來進行檢查缺陷步驟。
11. 一種圖案轉印方法，其特徵為：將曝光光線照射於利用申請專利範圍第10項記載之製造方法所獲得的灰階遮罩，將形成於前述灰階遮罩上的圖案轉印至被轉印體上。