TWI422962B - 灰階光罩之檢查方法、液晶裝置製造用灰階光罩之製造方法以及圖案轉印方法 - Google Patents

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Description

灰階光罩之檢查方法、液晶裝置製造用灰階光罩之製造方法以及圖案 轉印方法
本發明係有關於一種用於檢查曝光用的灰階光罩的性能的灰階光罩的檢查方法，特別主要是有關於一種平坦面板顯示器(以下稱FPD)裝置製造用的大型灰階光罩的檢查方法。又，本發明係有關於液晶裝置製造用灰階光罩的製造方法及圖案轉印方法。
習知技術中，關於光罩性能的檢查，在專利文獻1(特開平5-249656號公報)中，成為被檢查體的光罩的照明光穿透的強度分佈由攝影元件(以下稱CCD)檢測出，而記載為檢查缺陷的裝置。在該檢查裝置中，將檢查光線將光而照射至形成大約0.3μm間距的微細圖案的光罩，穿透該光罩的檢查光擴大照射，而以分解能力大約7μm的CCD作攝影。
即，在該檢查裝置中，使光罩成為水平而載置於台座上，來自光源的檢查光經由照明光學系而照射至該光罩。台座可於光罩的面內方向移動操作。然後，在該檢查裝置中，通過光罩的檢查光擴大照射至攝影元件上成像，而得到光罩的像。
在專利文獻2(特開平4-328548號公報)中，記載著藉由曝光裝置檢測出實際轉印至晶圓的光罩的缺陷及異物的檢查裝置。在該檢查裝置中，以習知的檢查裝置所檢測出 的缺陷及異物之外，相位偏移光罩及光罩的穿透不的偏移缺陷及曝光波長依存性的光罩基板部的缺陷等也可以檢查。
在專利文獻1中，並未提及對光罩面內的既定部位作攝影的方法。但是，台座可在光罩的面內方向移動操作，又，由於光罩為一邊是大約5英吋至6英吋的角形基板，在專利文獻1所記載的檢查裝置中，會有不適於檢查光罩整面的情況。
又，在專利文獻1中，為了評估具有微細凹凸圖案的相位偏移光罩的缺陷及使用光罩的曝光程序中的光阻厚度所造成的焦點偏移的影響，將攝影元件從檢查光的焦點位置偏移而作攝影所得到的影像與設計上的光罩圖案所形成的影像訊號以及以攝影元件為焦點位置而攝影的影像訊號作比較而記載。
即，在實際的IC製造工程中，由於薄膜的層積反覆進行好幾層，在使用光罩的曝光過程中，會有光阻的厚度使焦點偏移而縮小照射的情況。若考慮該等光罩的微細圖案間距，則焦點偏移的影響是可以忽略，又使用焦點深度變深的相位光罩的情況下，評估焦點偏移的影響是重要的。
因此，專利文獻1所記載的檢查裝置中，為了評估起因於使用相位偏移光罩的情況等的被轉印面的段差等的焦點偏移的影響，設置了使攝影元件可於檢查光的光軸方向 變位的攝影位置變位裝置，對應於在使用光罩的曝光過程中的被轉印面的攝影元件在光軸方向上從焦點位置偏移，而檢查其影響。
於此，所謂的液晶顯示面板等稱為FPD的顯示裝置的製造中所使用的大型的光罩中，在透明基板的主表面形成以Cr等為主成分的遮光膜，在該遮光膜上藉由顯影而形成既定的圖案，除了形成具有遮光部及透光部的二元光罩(binary mask)之外，在透明基板的主表面上也廣泛地使用具有遮光部、透光部以及半透光部的灰階光罩。而且，所謂的半透光部為穿透曝光光線的一部份，以下稱為灰階部。又，灰階光罩使穿透光罩的曝光光量選擇性地減少，其目的在於選擇性地調整被轉印體上的光阻的顯像後的殘膜厚度。使穿透光罩的曝光光線選擇性地減少，穿透一部份的半透光部為其中一種(三階的灰階光罩)，四階以上的多階光罩也包含於本發明的灰階光罩中。
而且，在半透光部中，包含有半透光膜形成的半透光部(以下稱「半透光膜形式」)以及以曝光條件在解析界限以下的微細圖案而形成半透光部(以下稱為「微細圖案形式」)。
在進行如此的灰階光罩的缺陷檢查及性能評估的檢查中，存在有以下的問題。
即，在如此的灰階光罩中，形成於光罩的圖案與實際上光罩的使用而轉印至被轉印體表面的光阻膜的圖案(實際而言，將轉印圖案做顯像而得到的光阻圖案)不同。因 此，對所使用的曝光裝置的曝光條件，重現圖案轉印狀態，藉由評估重現的轉印像而評估是重要的。
例如，對於「微細圖案形式」的半透光部，藉由曝光裝置的對物透鏡系的解像度還有刻意進行的散焦，由於使該微細圖案成為非解像狀態而形成轉印像，做為該轉印像而形成的光阻圖案的形狀與形成於光罩的圖案不同。而且，雖然上述解像度係與曝光裝置的透鏡系以及曝光光線的波長有關，曝光裝置的照明的波長特性隨著曝光裝置而異，而且隨著時間變化。因此，使用光罩而在被轉印體上所得到的光阻圖案形狀，必須對既定部分的膜厚是否在既定的範圍內預先做模擬而掌握而判斷其性能。
而且，即使對於「半透光膜形式」的半透光部，根據該半透光部的尺寸、形狀，在曝光裝置的曝光條件下，受到鄰接的遮光部等的影響，形成與形成於光罩上的圖案不同的轉印像。而且，用於該半透光部的半透光膜的光穿透率係根據曝光光線的波長而變化，曝光光線的波長特性係根據曝光裝置而異，而且，隨著該照明光源的隨著時間的變化而變化。因此，在近似特定的曝光裝置的曝光條件的曝光條件下而得到的轉印像由檢查裝置所得到的穿透光的強度分佈做模擬等，可以見到上述的評估、判定方法是必要的。
又，在上述灰階光罩的灰階部產生缺陷時，該缺陷與遮光部及透光部的缺陷不同，對應於該尺寸及形狀，由於瞭解是否成為光罩使用時的障礙而預先進行該評估，光罩 的良率管理上，具有極大的意義。又，對於灰階部的缺陷而實施修正之際，本發明的發明人認為該修正對於判斷光罩使用時的性能是否充分是極為重要的。灰階部的修正與透光部、遮光部不同，缺陷不僅根據其形狀，也必須根據實際的光罩使用時的條件下，該部分的穿透光的強度分佈來判斷。特別的評估是必要的。
因此，本發明的發明人看出對應於上述的光罩的特異的使用法的檢查方法是必要的。
有鑑於上述實際的情況，本發明的目的在於提供一種灰階光罩的檢查方法，用於光罩的性能評估以及缺陷檢查。
本發明的目的在於提供使用該光罩的檢查方法的液晶裝置製造用灰階光罩的製造方法以及圖案轉印方法。
為解決上述問題而達成上述目的，本發明的灰階光罩的檢查方法具有以下構造的其中之一。
[構造1]
構造1的灰階光罩的檢查方法，在透明基板上形成包含遮光部、透光部以及使曝光光線的一部份穿透的半透光部的圖案，藉由曝光裝置的曝光將上述圖案轉印至被轉印體上，藉此用於製造顯示裝置之際的灰階光罩的檢查方法，具有求出攝影影像資料的工程，從光源發出的既定波長的光束經由照明光學系而照射至上述灰階光罩，穿透該灰階光罩的光束經由對物鏡系，藉由攝影裝置而做攝影，其中由上述攝影影像資料取得包含上述灰階光罩的半透光部的穿透光線的強度分佈資料。
在具有構造1的本發明的灰階光罩的檢查方法中，從光源發出的既定波長的光束經由照明光學系而照射至上述灰階光罩，穿透該灰階光罩的光束經由對物鏡系，藉由攝影裝置而做攝影，由上述攝影影像取得包含上述灰階光罩的半透光部的穿透光線的強度分佈資料，因此，可良好地進行灰階光罩的性能評估及缺陷檢查。
[構造2]
在具有構造1的灰階光罩的檢查方法中，上述光源發出至少g線、h線或i線其中之一，或者是以上任意二種以上混合的光束。
在具有構造2的本發明的灰階光罩的檢查方法中，由於上述光源發出至少g線、h線或i線其中之一，或者是以上任意二種以上混合的光束，可重現曝光裝置中的曝光條件，可良好地進行灰階光罩的性能評估及缺陷檢查。
即，在曝光裝置中，灰階光罩為包含液晶裝置的FPD等的大型裝置的情況下，對應於該圖案尺寸，來自曝光光率的面的曝光光量比解像度優先，曝光光線不是單色光，而是使用混合複數個波長區域的光的光束。在本發明中，與以單色光檢查光的光源的習知的檢查方法比較，可修正而重現在曝光裝置中所得到的曝光圖案。
[構造3]
在具有構造1或2的灰階光罩的檢查方法中，照明光學系的開口數及上述對物透鏡系的開口數分別大略相等於上述曝光裝置中的照明光學系的開口數以及對物透鏡系的 開口數。
在具有構造3的本發明的灰階光罩的檢查方法中，由於照明光學系的開口數及上述對物透鏡系的開口數分別大略相等於上述曝光裝置中的照明光學系的開口數以及對物透鏡系的開口數，因此可重現曝光裝置中的曝光條件，可良好地進行灰階光罩的性能評估及缺陷檢查。
例如，關於「微細圖案形式」的半透光部，使穿透灰階光罩的曝光光線成像的對物透鏡系的解析度由於對穿夠該半透光部的曝光光量有大的影響，若檢查裝置中對物透鏡系的解像度與曝光裝置中的解像度不同，則無法良好地進行灰階光罩的性能評估及缺陷檢查。即使是「半透光膜形式」，對於鄰接於遮光部而夾著兩側的區域，從該遮光部的成像狀態，由於使曝光光線成像的對物透鏡系的解析度使穿透半透光部的曝光光線的光量受影響，當在檢查裝置中的對物透鏡系的解析度與曝光裝置中的解析度不同時，則無法良好地進行灰階光罩的性能評估及缺陷檢查。因此上述本發明可良好地進行評估。
[構造4]
在具有構造1至構造3其中之一的灰階光罩的檢查方法中，夠具有下列工程：從上述攝影影像資料取得上述灰階光罩的半透光部、透光部以及遮光部的區域的穿透光線的強度分佈資料，並掌握上述半透光部的穿透光強度與上述透光部或上述遮光部的穿透光強度的差及/或比例。
在具有構造4的本發明的灰階光罩的檢查方法中，由 於從上述攝影影像資料取得上述灰階光罩的半透光部、透光部以及遮光部的區域的穿透光線的強度分佈資料，並掌握上述半透光部的穿透光強度與上述透光部或上述遮光部的穿透光強度的差及/或比例，根據該穿透光強度的差及/或比，可正確地評估灰階光罩的特性。該差或比由於光罩的使用而密切地與被轉印體上形成的光罩圖案的形狀相關，與光阻圖案上所產生的斷差的高度差或比有關。
[構造5]
在具有構造1至構造4其中之一的灰階光罩的檢查方法中，從上述攝影影像資料所得到的灰階光罩的上述穿透光的強度分佈資料，掌握既定的門檻值以上及/或既定門檻值以下的區域的尺寸，而求出使用上述灰階光罩做曝光時所轉印的上述遮光部、上述透光部或上述半透光部所對應的圖案的尺寸。
在具有構造5的本發明的灰階光罩的檢查方法中，由於從上述攝影影像資料所得到的灰階光罩的上述穿透光的強度分佈資料，掌握既定的門檻值以上及/或既定門檻值以下的區域的尺寸，而求出使用上述灰階光罩做曝光時所轉印的上述遮光部、上述透光部或上述半透光部所對應的圖案的尺寸，因此可重現曝光裝置中的曝光條件，可良好地進行灰階光罩的性能評估及缺陷檢查。
[構造6]
在具有構造1至構造5其中之一的灰階光罩的檢查方法中，從上述攝影影像資料所得到的灰階光罩的上述穿透 光的強度分佈資料，掌握既定的門檻值以上及/或既定門檻值以下的區域的有無及區域的尺寸，檢測出使用上述灰階光罩而曝光時所轉印的缺陷的有無以及轉印的情況的尺寸。
在具有構造6的本發明的灰階光罩的檢查方法中，由於從上述攝影影像資料所得到的灰階光罩的上述穿透光的強度分佈資料，掌握既定的門檻值以上及/或既定門檻值以下的區域的有無及區域的尺寸，檢測出使用上述灰階光罩而曝光時所轉印的缺陷的有無以及轉印的情況的尺寸，因此可重現曝光裝置中的曝光條件，可判斷缺陷是否要修正，並可良好地進行灰階光罩的缺陷檢查。
[構造7]
在具有構造1至構造6其中之一的灰階光罩的檢查方法中，上述灰階光罩的半透光部具有鄰接於一或以上的上述遮光部的區域，藉由獲得鄰接於上述半透光部的上述遮光部的區域的穿透光線的強度分佈資料，求出在曝光裝置中穿透該區域的曝光光線的光強度以及由該曝光光線所轉印的圖案的形狀。
在具有構造7的本發明的灰階光罩的檢查方法，由於上述灰階光罩的半透光部具有鄰接於一或以上的上述遮光部的區域，藉由獲得鄰接於上述半透光部的上述遮光部的區域的穿透光線的強度分佈資料，求出在曝光裝置中穿透該區域的曝光光線的光強度以及由該曝光光線所轉印的圖案的形狀，因此可重現曝光裝置中的曝光條件，可良好地 進行灰階光罩的性能評估。
[構造8]
在具有構造1至構造7其中之一的灰階光罩的檢查方法中，上述灰階光罩中的半透光部為具有在上述曝光條件下的解析界限以下的微細圖案的元件，藉由調節上述對物透鏡系及上述攝影裝置至少其中之一的光軸方向的位置，得到該微細圖案被散焦而成為非解析狀態的攝影影像資料。
在具有構造8的本發明的灰階光罩的檢查方法中，由於上述灰階光罩中的半透光部為具有在上述曝光條件下的解析界限以下的微細圖案的元件，藉由調節上述對物透鏡系及上述攝影裝置至少其中之一的光軸方向的位置，得到該微細圖案被散焦而成為非解析狀態的攝影影像資料，因此可重現曝光裝置中的曝光條件，可良好地進行使用微細圖案而形成的灰階光罩的性能評估。
[構造9]
在具有構造1至構造8其中之一的灰階光罩的檢查方法中，灰階光罩為修正白缺陷或黑缺陷的元件。於此，白缺陷為曝光光線的穿透量比所希望的量大的缺陷，黑缺陷為曝光光線的穿透量比所希望的量小的缺陷。
在具有構造9的本發明的灰階光罩的檢查方法中，由於灰階光罩為修正白缺陷或黑缺陷的元件，因此可判斷修正是否可良好地進行。
[構造10]
在具有構造1至構造7其中之一的灰階光罩的檢查方法中，上述灰階光罩的半透光部為在上述透明基板上由半透光膜形成。
在具有構造10的本發明的灰階光罩的檢查方法中，由於上述灰階光罩的半透光部為在上述透明基板上由半透光膜形成，可良好地進行使用半透光膜所形成的灰階光罩的性能評估。
[構造11]
在具有構造10的灰階光罩的檢查方法中，上述灰階光罩為修正白缺陷或黑缺陷的元件。
在具有構造11的本發明的灰階光罩的檢查方法中，由於灰階光罩為修正白缺陷或黑缺陷的元件，因此可判斷修正是否可良好地進行。
[構造12]
在具有構造11的灰階光罩的檢查方法中，白缺陷或黑缺陷的修正係由形成與上述半透光膜不同的組成的修正膜實施。
在具有構造12的本發明的灰階光罩的檢查方法中，由於白缺陷或黑缺陷的修正係由形成與上述半透光膜不同的組成的修正膜實施，因此可判斷修正是否可良好地進行。
然後，本發明的液晶裝置製造用灰階光罩的製造方法具有以下的構造。
[構造13]
其特徵為具有構造1至構造12的其中之一的灰階光罩 的檢查方法的檢查工程。
在具有構造13的本發明的液晶裝置製造用灰階光罩的製造方法中，由於具有構造1至構造12的其中之一的灰階光罩的檢查方法的檢查工程，可製造缺陷被充分地修正的良好的液晶裝置製造用灰階光罩。
而且，本發明的圖案轉印方法具有以下的構造。
[構造14]
其特徵為使用構造13的灰階光罩的製造方法所製造的液晶裝置製造用灰階光罩，由曝光裝置以既定波長的光線進行曝光，而將圖案轉印至被轉印體。
在具有構造14的本發明的圖案轉印方法中，由於使用構造13的灰階光罩的製造方法所製造的液晶裝置製造用灰階光罩，由曝光裝置以既定波長的光線進行曝光，而將圖案轉印至被轉印體，可進行良好的圖案轉印。
[構造15]
使用在透明基板上形成包含遮光部、透光部以及穿透曝光光線的一部份的半透光部的圖案的灰階光罩，藉由曝光裝置的曝光，將圖案轉印至被轉印體上，其中預先從檢查裝置的光源所發出的既定波長的光束經由照明光學系照射至上述灰階光罩，穿透該灰階光罩的光束經由對物透鏡系而由攝影裝置做攝影，而取得複數個照射條件中的攝影影像資料，根據由上述複數個照射條件所得到的攝影影像，決定上述曝光裝置進行圖案轉印時的曝光條件。
在具有構造15的本發明的圖案轉印方法中，由於預先 從檢查裝置的光源所發出的既定波長的光束經由照明光學系照射至上述灰階光罩，穿透該灰階光罩的光束經由對物透鏡系而由攝影裝置做攝影，而取得複數個照射條件中的攝影影像資料，根據由上述複數個照射條件所得到的攝影影像，決定上述曝光裝置進行圖案轉印時的曝光條件，因此對於既定的灰階光罩，可預先知道得到光罩使用者最希望得到的轉印圖案的曝光條件。
又，由具有構造15的圖案轉印方法，根據預先由複數個照射條件所得到的攝影影像，決定曝光裝置的圖案轉印時的曝光條件，因此對於既定的灰階光罩，提供一種圖案轉印方法，可預先知道得到光罩使用者最希望的轉印圖案的曝光條件。
如上所述，本發明提供可良好地進行灰階光罩的性能評估及缺陷檢查的灰階光罩的檢查方法，又，提供一種使用該灰階光罩的檢查方法的液晶裝置製造用灰階光罩的製造方法及圖案轉印方法。
而且，本發明的光罩的檢查方法具有以下的構造。
[構造16]
使用在透明基板上形成包含微細圖案的遮光圖案，在既定的曝光條件下，對該光罩照射曝光光線，在該曝光條件下，為了使該微細圖案成為非解像，使用將與該遮光圖案不同的圖案形狀形成於被轉印體上的圖案轉印方法，其中藉由預先近似上述曝光條件的曝光條件或者是掌握與上述曝光條件的相關的假定曝光條件而對該光罩做測試曝 光，藉由該測試曝光，取得該光罩的在該曝光條件下或該假定曝光條件下的穿透光的光強度分佈資料。
根據構造16的光罩的檢查方法，由於使用在透明基板上形成包含微細圖案的遮光圖案，在既定的曝光條件下，對該光罩照射曝光光線，在該曝光條件下，為了使該微細圖案成為非解像，使用將與該遮光圖案不同的圖案形狀形成於被轉印體上的圖案轉印方法，其中藉由預先近似上述曝光條件的曝光條件或者是掌握與上述曝光條件的相關的假定曝光條件而對該光罩做測試曝光，藉由該測試曝光，取得該光罩的在該曝光條件下或該假定曝光條件下的穿透光的光強度分佈資料，因此可評估實際的光罩使用時的轉印像。於此，假定曝光條件相對於實際的曝光機的曝光條件，即使曝光強度及曝光波長不同，藉由將係數乘上測試曝光所得到的光強度分佈資料等的演算，可容易地模擬實際的曝光裝置的曝光條件下的光強度分佈，而稱為曝光條件。
[構造17]
在透明基板上形成有透光部、遮光部以及半透光部，該半透光部為在該透明基板上所形成的穿透曝光光線的一部份的半透光膜，在該光罩的檢查方法中，該半透光膜係由光穿透率具有波長依存性的材料製成，藉由預先近似上述曝光條件的曝光條件或者是掌握與上述曝光條件的相關的假定曝光條件而對該光罩做測試曝光，藉由該測試曝光，取得該光罩的在該曝光條件下或該假定曝光條件下的 穿透光的光強度分佈資料。
根據構造17的光罩的檢查方法，由於在透明基板上形成有透光部、遮光部以及半透光部，該半透光部為在該透明基板上所形成的穿透曝光光線的一部份的半透光膜，在該光罩的檢查方法中，該半透光膜係由光穿透率具有波長依存性的材料製成，藉由預先近似上述曝光條件的曝光條件或者是掌握與上述曝光條件的相關的假定曝光條件而對該光罩做測試曝光，藉由該測試曝光，取得該光罩的在該曝光條件下或該假定曝光條件下的穿透光的光強度分佈資料，因此可評估實際的光罩的使用時的轉印像。
[構造18]
在具有構造16或構造17的光罩的檢查方法中，上述測試曝光係由包含於上述曝光條件中的曝光光線的一或二種以上的波長進行，藉由演算所得到的上述光強度分佈資料，而近似上述曝光條件。
根據構造18的光罩的檢查方法，可製造良率高的光罩。
[構造19]
包含構造16至構造18的其中之一的光罩的檢查方法的光罩的製造方法。
根據構造19的光罩的製造方法，在使用光罩而曝光的階段中，由於正確地掌握曝光條件，因此可穩定地生產顯示裝置等的電子顯示器。
[構造20]
在構造16至構造18的其中之一中，上述測試曝光在不同的曝光條件下進行複數次所得到的複數個該光強度分佈資料，而決定對該光罩進行曝光的曝光條件的圖案轉印方法。
根據構造20的圖案轉印方法，由於上述測試曝光在不同的曝光條件下進行複數次所得到的複數個該光強度分佈資料，而決定對該光罩進行曝光的曝光條件，藉由反覆進行光罩的曝光而減少求得最佳條件的負荷。
以下，針對實施本發明的最佳實施型態作說明。
[本發明的灰階光罩的檢查方法的概要]
在本發明的灰階光罩的檢查方法中，成為被檢查體的灰階光罩為在透明基板的主表面上形成遮光部、透光部以及半透光部，不僅包含做為產品的已完成的灰階光罩，也包含在製造灰階光罩的過程中的中間體。
本發明的灰階光罩的檢查方法為在灰階光罩使用時，做出近似於與進行曝光的曝光裝置的曝光條件相同的曝光條件，藉由曝光裝置中的曝光將轉印至被轉印體的影像以攝影裝置而得到所捕捉的光強度分佈資料的方法。
然後，在該灰階光罩的檢查方法中，根據由攝影裝置所得到的光強度分佈，被轉印體上的顯像後的光阻的圖案尺寸的修正值，而進行包含影響殘膜量的光罩的穿透率的變動的各種解析、評估。
因此，該檢查方法具有檢查FPD製造用的光罩的情況下顯著的效果，而且，即使在液晶裝置製造用的灰階光罩中，最適合薄膜電晶體(以下稱TFT)製造用的方法。在該領域中，由於製造效率及成本上有利，除了多使用灰階光罩之外，半透光部的尺寸為極細微，而且必須是精緻的。
[實施本發明的灰階光罩的檢查方法的檢查裝置的構造]
在實施本發明的灰階光罩的檢長方法時使用檢查裝置。在該檢查裝置中，如第1圖所示，成為被檢查體的灰階光罩3由光罩保持部(光罩保持裝置)3a所保持。該光罩保持部3a在灰階光罩3的主平面呈略鉛直的狀態下，支持該灰階光罩3的下端部及側緣部附近，使該灰階光罩3傾斜而固定保持。該光罩保持部3a可保持作為灰階光罩3的大型、各種尺寸的灰階光罩3。即，在該光罩保持部3a中，由於主要支持主平面略呈鉛直的狀態的灰階光罩3的下端部，即使灰階光罩3的尺寸不同，可用相同支持構件支持灰階光罩3的下端部。於此，所謂的大型灰階光罩是指主平面的一邊超過1000mm的尺寸的光罩，例如主平面為1220mm×1400mm而厚度為13mm的尺寸的光罩。
於此，所謂略鉛直為鉛直或略傾斜狀態，即第1圖中以θ表示，從鉛直(鉛直面)起的角度在10度以內的狀態，最好是從鉛直起2度至10度的角度，更佳的是從鉛直起4度至10度傾斜的狀態。
如此，藉由使用使灰階光罩3傾斜而支持的光罩保持部3a在保持灰階光罩3的過程中，可防止灰階光罩3倒 轉，可穩定地進行光罩3的保持、固定。而且，當完全鉛直地保持灰階光罩3時，灰階光罩3的全部重量集中在下端部，灰階光罩3損傷的可能性增加。藉由使用使灰階光罩3傾斜而支持的的光罩保持部3a，由複數個支持點分散灰階光罩3的重量，可防止灰階光罩3的損傷。
如此，在檢查裝置中，由於使灰階光罩3的主平面略呈鉛直而保持灰階光罩3，抑制檢查裝置的設置面積的增大，同時抑制粒子落下至灰階光罩3上。
該檢查裝置具有發出既定波長的光束的光源1。該光源1可使用鹵素燈、金屬高亮度燈、UHP燈(超高壓水銀燈)等。
該光源1為經過檢查而使用灰階光罩3進行曝光的曝光裝置中的曝光光線相同，又最好使用發出具有大略相等的波長分佈的檢查光。具體而言，該檢查光包含至少g線(波長436nm)、h線(波長405nm)或i線(波長365nm)其中之一，最好包含全部的波長成分，而且，可適用包含該等各波長成分中任意二種以上的混合光。而且，在調整該等各波長成分的混合比時，可使用光學濾光器等的波長選擇濾光器6。
通常，在製造FPD製造用的大型光罩的曝光之際，由於多使用上述波長的混合光，在該檢查裝置中，在適用所希望的光強度比例的混合光時，所希望的光強度比例最好根據實際所使用的曝光裝置的光源特性而決定。
在該檢查裝置中，從光源1發出的檢查光的波長分佈 與曝光裝置中所使用的曝光光線的波長分佈相同或大略相等，可進行反應實際的曝光條件的檢查。即，藉由曝光光線，在白色光下見到缺陷者在曝光裝置中作為正常圖案而操作，相反地，在白色光下未見到缺陷者在曝光裝置中不作為正常圖案而操作。
或者，其他較佳樣態，本檢查裝置的光源1可照射單一波長的曝光光線，除了可進行單一波長的灰階光罩的穿透光的解析之外，單一波長的曝光光線由複數個單一波長攝影而得到的攝影資料，同時由演算適用複數個波長的混合光時的穿透光而推導，可做模擬混合光曝光。即，由單一波長的假定曝光條件做測試曝光，藉由與預先掌握的實際的曝光條件相關，可模擬在實際曝光條件下的曝光。
上述係有關於實際上由灰階光罩曝光而轉印之際，若曝光光線的分光特性不同，則解像度會不同的情況。即，最小的解像尺寸與對物透鏡系的開口數(NA)成反比，而且與曝光光線波長成正比，成為曝光裝置的曝光光線的i線～g線的波長分佈中，特別是在i線的強度為支配性的曝光光線中，其解像力高，而在g線為支配性的光線中，其解像力低。對應於此，由於灰階光罩的解像狀態不同，對於灰階光罩的檢查，近似該點或演算，而必須得到對實際曝光的檢查結果。
而且，在使用半透光膜的灰階光罩的情況下，該半透光膜的光穿透率具有波長依存性的情況下，藉由曝光光線的分光特性使穿透率產生變化。如此，進行預先反應實際 的曝光條件的檢查是重要的，因此，本發明的方法是特別有效的。
該檢查裝置具有照明光學部2，其導引來自光源1的檢查光線，並將檢查光線照射至由光罩保持部3a所保持的灰階光罩3上。該照明光學系2為了使開口數(NA)為可變，而具備開口光圈機構2-1。而且，該照明光學系2最好更具備視野光圈2-2，用於調整灰階光罩3中的檢查光線的照射範圍。通過該照明光學系3的檢查光線照射至由光罩保持部3a所保持的灰階光罩3。
照射至灰階光罩3的檢查光線係穿透該灰階光罩3而入射對物透鏡系4。該對物透鏡系4具備開口光圈機構4-1而使開口數(NA)為可變。該對物透鏡系4包括供穿透灰階光罩3的檢查光線入射而對該光束做無限遠修正而使其成為平行光線的第一群(模擬透鏡)4a、以及使通過該第一群的光束成像的第二群(成像透鏡)4b。
在該檢查裝置中，照明光學系2的開口數與對物透鏡系4的開口數的比為可變，即σ值(相關性)為可變。而且，如上所述，由於開口數及σ值為可調整，可近似於適用成為被檢查體的光罩3的曝光裝置的光學系，可對該灰階部的轉印像做相當實際的模擬。
經過對物透鏡系4的光束係從攝影元件(攝影裝置)5受光。該攝影元件5拍攝灰階光罩3的像。該攝影元件5可使用例如CCD等的攝影元件。
然後，在該檢查裝置中，設有演算部(演算裝置)11、 控制部(控制裝置)14以及顯示部(顯示裝置)12，進行對於攝影元件5所得到的攝影影像的影像處理、演算與既定的門檻直的比較與顯示等。演算部11可由控制部14的演算功能實現。
又，在該檢查裝置中，對於使用既定的曝光光線所得到的攝影影像或根據此所得到的光強度分佈資料，由演算部11進行既定的演算，可求出在使用其他曝光光線的條件下的攝影影像或光強度分佈資料。例如，在該檢查裝置中，g線、h線以及i線為相同強度比的曝光條件下得到光強度分佈時，可求出g線、h線及i線為1:2:1的強度比的曝光條件下進行曝光的情況的光強度分佈。藉此，在該檢查裝置中，對灰階光罩曝光的曝光裝置的個體差異及隨著時間變化的波長變動也包含在內，可進行重現或近似實際上所使用的曝光裝置的曝光條件的評估。又，使用該灰階光罩而將圖案轉印至被轉印體上時，對所形成的光阻圖案，在假設所希望的光阻的殘膜量的情況下，判斷是否達成此情況或簡便地求出達成的最佳的曝光條件。
在使用該檢查裝置的本發明的灰階光罩的檢查方法中，照明光學系2、對物透鏡系4以及攝影元件5分別配置於夾持使主平面略鉛直保持的灰階光罩3而相向的位置上，在使兩者的光軸一致的狀態下，進行檢查光線的照射及受光。該等照明光學系2、對物透鏡4以及攝影元件5由支持部13-1、13-2及移動操作部(移動操作裝置)15可移動操作地支持。該移動操作部15使照明光學系2、對物 透鏡系4以及攝影元件5彼此的光軸一致之同時，對於灰階光罩3的主平面做平行移動。在該檢查裝置中，藉由設置如此的移動操作部15，即使在檢查大型的灰階光罩時，使該灰階光罩3不於平行於主平面的方向移動，而可橫越灰階光罩3的主平面的全面進行檢查，又可選擇性地檢查主平面上的所希望的部位。
如此，由支持部13-1、13-2以及移動操作部15所支持的照明光學系2及對物透鏡系4，如第2圖所示，與光軸略呈正交的方向上接受由個別的本身重量所產生的重力。因此，在該照明光學系2以及對物透鏡系4之間，有光軸容易偏移之虞。因此，在該檢查裝置中，即使照明光學系2底及對物透鏡4其中之一的光軸相對於另一的光軸產生偏移的情況下也不會妨礙檢查，如第3圖及第4圖所示，由照明光學系2使檢查光線照射至灰階光罩3上的範圍係包含對物透鏡系4的視野，而且，比該對物透鏡系4的視野還寬。照明範圍的直徑最好相對於對物透鏡系4的視野的直徑大30%以上，而且最好大30%以上且小300%以下。檢查光線照射的範圍可由光源1的位置及照明光學系2的視野光圈2-2調整。
而且，由照明光學系2照射至灰階光罩3上的檢查光線的光束內的光量分佈(照度分佈)最好如第5圖所示地小，滿足5%以內的照度分佈的照明範圍的直徑最好比對物透鏡系4的視野的直徑大30%以上。更好的是在30%以上、100%以下的範圍。而且，更好的是，上述直徑的照明範圍 的照度分佈為2%以內。在檢查光的光束內的光量分佈大的情況下，特別是對物透鏡系4的光軸偏移的情況下，即使求出灰階光罩3的穿透光的光強度分佈，會有無法正確地檢查灰階光罩3的狀態之虞。
又，在該檢查裝置中，為了使照明光學系2以及對物透鏡系4的光軸在一定以上的偏移時可進行修正，最好具備微調整該照明光學系2及對物透鏡系4的光軸的相對角度的角度微調機構。藉由具備如此的角度調整機構，容易操作而可使該照明光學系2及對物透鏡系4的光軸經常地一致。角度調整機構中，以支持部13-1支持照明光學系2的一方，以支持部13-2支持對物透鏡系4及攝影元件5，以移動操作部15驅動該等元件，而已控制部14控制。
在該檢查裝置中，藉由控制部14及移動操作部15，對物透鏡系4以及攝影元件5可分別於光軸方向移動操作。藉此，該等對物透鏡系4以及攝影元件5彼此獨立地使相對於灰階光罩3的相對距離做變化。在該檢查裝置中，藉由對物透鏡系4及攝影元件5獨立地於光軸方向移動，可在近似使用灰階光罩3而進行曝光的曝光裝置的狀態下進行攝影。在近似曝光中由於本身重量而產生彎曲的灰階光罩的目的中，該檢查裝置的對物透鏡系4最好可於光軸方向移動。又，刻意地使對物透鏡系4的位置乃至攝影元件6的位置產生偏移，藉由攝影元件5，可對灰階光罩3的模糊的像做攝影。如此，藉由評估模糊的像(散焦影像)，如後所述，可判斷灰階光罩的性能及缺陷的有無。又， 對於近似灰階光罩3的模糊像的轉印像，可調整對物透鏡系4的開口數(NA)，此為較佳的方法。
該檢查裝置的控制部14係控制照明光學系2的開口光圈機構2-1及視野光圈2-2、對物透鏡系4的開口光圈機構4-1及操作移動部15。該控制部14在使用該檢查裝置的灰階光罩的檢查方法中，在對物透鏡系4的開口數及σ值維持於既定值的狀態下，藉由操作部15使照明光學系2、對物透鏡系4及攝影元件5的光軸一致的狀態下，由光罩保持部3a所保持的灰階光罩3於平行於主平面的方向上移動操作之同時，使對物透鏡系4及攝影元件5對光軸方向彼此獨立地移動操作。所謂的σ值，如前所述，意義為照明光學系2的開口數及對物透鏡系4的開口數的比。
如此，在該檢查裝置中，曝光條件，即對物透鏡系4的開口數及σ值可自由調整。該檢查裝置，又在使物透鏡系4乃至攝影元件5的位置做偏移而散焦的狀態下，進行攝影，可檢查焦點偏移所造成的線寬變動及灰階光罩的轉印像等。又，如第6圖所示，由攝影元件5所得到的光強度分佈可做數值化而得到，藉由將該光強度與既定的門檻值做比較，在曝光裝置中轉印的形狀(形成於被轉印體上的光阻膜的轉印形狀)。又，藉由攝影元件5所得到的光強度與既定的門檻值比較，對轉印圖案中所希望的光阻殘膜量部分的尺寸做數值化而得到。
[本發明的光罩的檢查方法]
第7圖為使用上述的檢查裝置而實施的光罩的檢查方 法的順序的流程圖。該檢查方法不僅是光罩，灰階光罩也同樣適用。
使用該檢查裝置而進行的本發明的光罩的檢查方法中，如第7圖所示，在步驟st1中，使主平面略呈鉛直面而將光罩3載置保持於光罩保持部3a上。如上所述，光罩3最好稍微傾斜。接著，在步驟st2中，設定光源1的波長(λ)、對物透鏡系4的開口數(NA)、σ值(σ)等光學條件。在以後的步驟中，由控制部14可自動地執行。即，控制部14具備記憶控制程式的記憶裝置(未圖示)，在控制之際，從記憶裝置讀出控制程式而可實施控制動作。
接著，在步驟st3中，判斷必須做波長合成演算的情況為何。在不必波長合成演算的情況下，進入步驟st4，在必須波長合成演算的情況下，進入步驟st8。
在步驟si4中，照明光學系2與對物透鏡系4以及攝影元件5分別配置於夾持著主平面略呈鉛直的光罩3而相向的位置上，在使兩者的光軸一致的狀態下，使移動(平行移動)至光罩3的觀察位置上。然後，在步驟st5中，進行光軸方向的位置調整(焦點調整)。接著，在步驟st6中，檢查光的照射及攝影元件5受光而進行攝影，進入步驟st7。
另一方面，在步驟st8中，照明光學系2與對物透鏡系4以及攝影元件5分別配置於夾持著主平面略呈鉛直的光罩3而相向的位置上，在使兩者的光軸一致的狀態下，使移動至光罩3的觀察位置上。然後，在步驟st9中，進 行光軸方向的位置調整(焦點調整)。接著，在步驟st10中，既定波長條件的檢查光的照射及攝影元件5受光而進行攝影，進入步驟st11。
在步驟st11中，判斷是否對波長合成演算所必要的影像全部做攝影。若不對必要的圖像全部做攝影，則進入步驟st12，變更波長條件，回到步驟st10。若對必要的影像全部做攝影，則進入步驟st13，進行波長合成演算，進入步驟st7。
在步驟st7中，對所得到的資料進行解析，取得光強度分佈資料。接著，進入步驟st14而進行穿透率的計算。
[關於灰階光罩]
於此，針對在本發明的灰階光罩的檢查方法中成為被檢查體的灰階光罩做說明。
具備TFT的液晶顯示器(以下稱LCD)與陰極線管(CRT)由於具有薄型及低耗電的有利點，現在受到廣泛的使用。在LCD中的TFT中，具有設置在配列在陣列上的各畫素的TFT的構造的TFT基板以及對應於各畫素而配置紅(R)、綠(G)、藍(B)的畫素圖案的彩色濾光器經由液晶相而重疊的構造。如此的LCD製造工程數多，即使是TFT基板也要使用5至6片的光罩來製造。
在如此的狀況下，提出以四片光罩製造TFT基板的方法。該方法藉由使用具有遮光部、透光部以及半透光部(灰階部)的灰階光罩而減少使用光罩的片數。
在第8圖及第9圖中，其為使用灰階光罩的TFT基板 的製造工程的一例。
首先，如第8A圖所示，在玻璃基板201上，形成閘極用金屬膜，藉由使用光罩的顯影工程形成閘極202。之後，依序形成閘極絕緣膜203、第一半導體膜(a-Si)204、第二半導體膜(N+a-Si)205、源極汲極用金屬膜206及正型光阻膜207。
接著，如第8B圖所示，使用具有遮光部101、透光部102及半透光部(灰階部)103的灰階光罩100，對正型光阻膜207做曝光顯影，而形成第一光阻圖案207A。該第一光阻圖案207A係覆蓋TFT通道部、源極汲極形成區域及資料線形成區域，而且TFT通道形成區域比源極汲極形成區域還薄。
接著，如第8C圖所示，以第一光阻圖案207A作為光罩，對源極汲極用金屬膜206、第二及第一半導體膜205、204做蝕刻。接著，如第9A圖所示，氧氣所造成的灰化(ashing)使光阻膜207全體減少，除去TFT通道部形成區域的薄的光阻膜，形成第二光阻圖案207B。之後，如第9B圖所示，以第二光阻圖案207B作為光罩，蝕刻源極汲極用金屬膜206而形成源極/汲極206A、206B，接著，蝕刻第二半導體膜205。最後，如第9C圖所示，使殘留的第二光阻圖案207B剝離。
在此所使用的灰階光罩100，如第10圖所示，具有對應於源極/汲極的遮光部101A、101B、透光部102及TFT通道部103。該灰階部103為形成遮光圖案103A的區域， 遮光圖案103A係由使用灰階光罩100的大型LCD用曝光裝置的解像界限以下的微細圖案所構成。遮光部101A、101B及遮光圖案103A通常以鉻及鉻化合物等的相同材料所構成的相同厚度的膜所形成。使用如此灰階光罩的大型LCD用曝光裝置的解像界限在階段方式的曝光裝置中約為3μm，鏡面投射式的曝光裝置中約為4μm。因此，在灰階部103中，穿透部103B的空間寬度及遮光圖案103A的線寬分別在曝光裝置的解像界限以下，例如不滿3μm。
在如此細微圖案型的灰階部103的設計中，將具有遮光部101A、101B與透光部102的中間半透光(灰階)效果的微細圖案選擇成線與空間型、網點型、或其他的圖案。又，在線與空間型的情況下，考慮線寬多大、光穿透的部分與遮光的部分的比率為何以及全體的穿透率設計到何程度而做設計。但是實際上在使用光罩時，如此微細的圖案要如何掌握是否能轉印至被轉印體上的方法。又，即使在灰階光罩的製造中，線寬的中心值的管理及光罩內的線寬變動管理等，雖然要求相當難的生產技術，在實際的光罩使用環境中，簡單地掌握可容許何種程度的變動等的生產管理及良率的平衡。
另一方面，提出灰階部由半透光性的膜所形成。藉由將半透光膜用於灰階部上，灰階部的曝光量變少，而可實施網點曝光(half-tone)。又藉由使用半透光膜於灰階部上，在設計中，僅需檢討全體透光率為多少是必要的，即使在灰階的製造中，藉由選擇半透光膜的膜種(膜材質)及 膜厚而可生產灰階光罩。因此，在如此的半透光膜型的灰階光罩的製造中，僅需進行半透光膜的膜厚控制，比較容易管理。又，在灰階光罩的灰階部形成TFT通道部的情況下，由於只要是半透光膜就很容易實施曝光構圖，TFT通道部的形狀也可能是複雜的形狀。
半透光膜型的灰階光罩例如可㚳如下所述地製造。於此，舉TFT基板的圖案為一例而做說明。該圖案，如前所述，由對應於TFT基板的源極及汲極的圖案所構成的遮光部101、對應於TFT基板的通道部的圖案所構成的半透光部103、以及形成於該等圖案的周圍的透光部102所構成。
首先，準備在透明基板上依次形成半透光膜與遮光膜的光罩胚料，於該光罩胚料上形成光阻膜。接著，藉由進行圖案描繪而顯像，在對應於圖案的遮光部及半透光部的區域形成光阻圖案。接著，以適當的方法進行蝕刻，藉此除去對應於未形成光阻圖案的透光部的區域的遮光膜與其下層的半透光膜而形成圖案。
如此，形成透光部102，同時，形成對應於圖案的遮光部101與半透光部103的區域的遮光圖案。然後，除去殘留的光阻圖案之後，再度在基板上形成光阻膜，而進行圖案描繪而顯像，藉此在對應於圖案的遮光部101的區域上形成光阻圖案。
接著，藉由適當的蝕刻，除去未形成光阻圖案的半透光部103的區域的遮光膜。藉此，形成半透光膜的圖案的半透光部103，同時，形成遮光部101的圖案。
使用如此的半透光膜的灰階光罩中也會有生產管理上的問題。例如，半透光膜的光穿透率及曝光裝置的解像條件由曝光光線的波長而變化，而且曝光光線的波長特性隨著曝光裝置而異，由於光罩的性能要素很多，在光罩生產階段很難掌握。
[關於灰階光罩的檢查方法]
在本發明的灰階光罩的檢查方法中，進行如前所述的灰階光罩中的缺陷及性能上的檢查，進行反應實際曝光條件的模擬，而評估缺陷的有無、性能的優劣。
而且，在灰階光罩中，形成於光罩的圖案形狀由使用該光罩的曝光而影響所形成的被轉印體上的光阻的膜厚及光阻圖案的形狀。例如，必須評估半透光部的透光率是否在適當的範圍內，半透光部與遮光部的邊界上直立是如何(銳利度或模糊度)。
(1)「微細圖案型」
具有微細圖案所構成的半透光部的「微細圖案型」的灰階光罩的情況下，在使用灰階光罩而實際進行曝光時，微細圖案未解像，以實質上平均的穿透率與假想上非解像的狀態下使用。該狀態在灰階光罩的製造過程中，或在出貨的階段，甚至在進行缺陷修正的階段中，必須做檢查。對於如此的問題，本發明的發明人提出使用本發明的檢查裝置的檢查方法會有顯著效果。
即，在本發明的灰階光罩的檢查方法中，減少穿透半透光部的曝光光線的量，藉由減低照射至該區域中的光阻 的照射量而選擇性地改變光阻的膜厚的灰階光罩，重現實際的曝光條件而進行高精度的檢查。或者是課由計算實際的曝光條件而算出，適用於預先掌握與實際曝光條件的關連的條件而進行曝光(測試曝光)。由測試曝光所得到的光強度分佈資料藉由該關連而加工，可進行在實際的曝光條件下的資料的模擬。
然後，在該檢查方法中所取得得資料，對於給檢查裝置的光學條件(略等於使用的曝光裝置的光學條件)做適當的設計，若為適當形成的光罩圖案，如第11圖(右圖)所示，形成於半透光部的微細圖案成為如實質上略單一濃度般的非解像狀態。此部分的濃度表示使用該灰階光罩的情況下的該部分的穿透率，藉由該部分由半透光部形成的光阻膜的殘留量決定。另一方面，光罩的設計相對於曝光光學條件為不適當的情況以及在製造工程中圖案形未成既定的形狀、尺寸的情況，由於半透光部的濃度及半透光部的形狀等顯示與上述的正常狀態相異的狀態，藉由與正常狀態的比較，可判斷檢查部分的良宥。
因此，藉由上述檢查裝置而檢查灰階光罩的情況下，出現上述的適當的非解像部分(即，出現灰階部)的曝光條件若與實際上適用於灰階光罩的曝光條件大體上一致，則可說灰階光罩的性能充足。
而且，在上述的非解像狀態中得到攝影影像時，經過必要的適當計算，評估半透光部與遮光部的邊界部分的銳利度，可預測該部分的光阻圖案的立體形狀。例如，該灰 階光罩為製造薄膜電晶體的情況下，可預測對應於薄膜電晶體的性能上特別重要的通道部與源極部及汲極部的邊界的光阻圖案的立體形狀。
因此，本發明的灰階光罩的檢查方法，在實際的曝光條件下，可適用於檢查具有解像界限以下的微細遮光圖案的灰階部的灰階光罩。
此時，具有解像度界限以下的微細圖案的光罩3作為被檢查體被設置於檢查裝置，預先掌握使用該光罩的曝光裝置的曝光條件，例如對物透鏡系4的開口數及σ值為既定的值。除此之外，可用根據曝光條件而決定的分光特性。又，藉由於光軸方向上適當地調整對物透鏡系4的位置，在攝影元件5的攝影面上，得到微細圖案的非解像狀態的影像。然後，攝影後的影像資料由演算部11處理，藉此可得到光罩圖案的光強度分佈。從該攝影影像的形狀及既定評估點中的光強度資料，可評估光罩3的性能的優劣、缺陷的有無。
而且，在該檢查裝置中，如第12圖所示，對物透鏡系4及攝影元件5分別可於光軸方向移動操作，使該等對物透鏡系4及攝影元件5彼此獨立而相對光罩3做相對距離的變化，藉此，使用光罩3而進行曝光的曝光裝中，即使光罩3由於本身重量產生反轉的情況下，可在近似於該曝光裝置的狀態下進行攝影。即，在該檢查裝置中，可任意分別調整從光罩3到對物透鏡系4的距離L1以及從對物透鏡系4至攝影元件5的距離L2。又，使對物透鏡4的位置 乃至攝影元件5的位置偏移，藉由攝影元件5可對光罩的模糊的影像做攝影。如此藉由評估模糊的影像，可判斷灰階光罩的性能及缺陷的有無。
(2)「半透光膜型」
在本發明的灰階光罩的檢查方法中，不只是解像界限以下的微細圖案所構成的半透光部，也可對具有由半透光膜所形成的半透光部的「半透光膜型」灰階光罩進行檢查。半透光性的膜，其曝光光線相對於例如透光部的透光率為10%乃至60%，更好的是可使用40%乃至60%的膜。
例如，如第13圖所示，當在攝影的影像資料中的半透光部的光強度的峰值成為Ig，足夠寬的透光部的光強度為Iw，遮光部的光強度為Ib時，對於半透光部的透光部的穿透比率以Ig/(Iw-Ib)表示，可使其成為灰階光罩的評估項目。藉由該評估項目，可評估是否為具有既定範圍的穿透率(即，在實際曝光時形成的光阻圖案的光阻厚度成為既定的厚度)的灰階光罩。
又，給予半透光部(例如通道部)的既定的寬度尺寸的光強度為Ig時，如下所述，使用複數個評估項目(參數)，藉由比較該等參數而可進行參數的評估。
Ig/(Iw-Ib)=Tg
Ig'/(Iw-Ib)=Tg'(通道部的穿透率的最低值)
(Tg-Tg')/2=Tgc(通道部內穿透率的中央值)
｜Tg-Tg'｜＝Tgd(通道部內穿透率的變化量，範圍)
即，在上述評估中，由攝影影像所得到的灰階光罩的 穿透光強度分佈資料而得到半透光部、透光部、遮光部的穿透光強度，從該等數值求得半透光部的穿透率的最大值，或者是求得半透光部的穿透率的最低值，或者是求得半透光部的穿透率的中央值，或者是求得半透光部的穿透率的範圍，藉此可進行光罩的評估。於此，所謂穿透率係指相對於遮光部與透光部的穿透量的差的半透光部的穿透量。
其他，藉由光強度分佈所得到的資訊，使用灰階光罩而對實際上在曝光裝置中曝光時所形成的光阻圖案做模擬，可進行該評估。
如此，在本發明的灰階光罩的檢長方法中，由於可得到與實際的曝光裝置的曝光條件相同的解像狀態的攝影影像，灰階光罩的性能、缺陷的有無可在實際的使用的條件下進行適當的評估。又，在該情況中，反應實際的曝光條件下，在半透光部所求得的既定範圍的穿透率是否充足的檢查，與前述相同，再得到攝影影像時，評估通道部、源極部與汲極部的邊界部分的銳利度，而可預測曝光後的光阻的立體形狀。
又，灰階光罩的半透光部，如第14圖所示，在具有鄰接於一或一個以上的區域的情況下，由如此區域的尺寸、形狀，產生不同的穿透率。例如，如第14A圖所示，由遮光部夾持兩側的半透光部的寬度為4μm時，在該半透光部的中央部上為半透光部的半透光膜的原本的穿透率。對此，由遮光部夾持兩側的半透光部的寬度變成3μm、2μm 般地窄，如第14B及14C圖所示，在該半透光部的中央部，比用於半透光部的半透光膜的原本的穿透率低。
與此線寬相依的穿透率的變化係相依於曝光裝置的解像度而產生的現象。因此，為了適當地預測此穿透率的變化，必須進行反應實際的曝光條件的模擬。在本發明的檢查方法中，由於檢查光線的波長分佈、對物透鏡系4的開口數及σ值配合曝光裝置的條件，可適當地球出與線寬相依的穿透率的變化。
(3)是否修正缺陷的判斷
而且，在本發明的灰階光罩的檢查方法中，如前所述，不僅適用於評估、檢查所製造的灰階光罩，還適用於判斷是否要做缺陷的修正以及經過修正後的灰階光罩的修正效果是否充足的檢查，極為有用。
在灰階光罩3上，如第15圖的左上所示，使用具有黑缺陷的光罩，在既定的曝光條件下做轉印時，如第15圖的右上所示，在該黑缺陷的部分，得到穿透率降低的攝影資料。又，在灰階光罩3上，如第16圖的左上所示，具有白缺陷的情況下，如第16圖的右上所示，在該白缺陷的部分，得到穿透率上升的攝影資料。
然後，即使為黑缺陷的情況下，如第17A圖所示，當該黑缺陷相當小時，在曝光的狀態下，如第17B圖所示，穿透率不會減少至門檻值，對轉印圖案不會出現影響。又，即使為白缺陷的情況下，如第18A圖所示，在該白缺陷足夠小的情況下，在曝光狀態下，如第18B圖所示，穿透率 的上升不會超過轉印的門檻值，對轉印圖案不會出現影響。
如此，在該檢查方法中，藉由適當地設定轉印的門檻值，在缺陷足夠小的情況下，由攝影元件5所得到的攝影資料中，可判斷是否有穿透率變化，而可判斷是否需要修正。
特別是，對於半透光部所產生的白缺陷、黑缺陷，與正常部分的穿透率的差變小，由圖案的缺陷檢查而判斷良宥是有困難的，因此若穿透率與該分佈在所希望的範圍內，不必判定是否為缺陷，由於有特異的事情，本發明的檢查方法是非常有利。
(4)缺陷修正後的檢查
而且，在該檢查方法中，半透光膜或微細圖案所構成的半透光部中，附加性地部分形成半透光膜或與微細圖案不同的形狀的微細圖案，而修正白缺陷的情況下，或者是在剝離包含缺陷的圖案的一部份之後，半透光膜或與原來的微細圖案具有不同形狀的微細圖案部分性地形成而修正黑缺陷或白缺陷時，可適當地檢查修正結果是否足夠。
於此，黑缺陷的修正可適用FIB (Focused Ion Deposition)等的方法，白缺陷的修正可適用雷射CVD (Chemical Vapor Deposition)等的方法。
而且，根據本發明，附加性地成膜於白缺陷部分而修正缺陷的情況與剝離缺陷的一部份而再度成膜而修正缺陷的情況中，即使再成膜的素材與原來的素材不同的情況下，也可正確地評估曝光時的轉印狀態。如此，由於為了 修正缺陷而再度成膜的膜與原來的膜素材具有不同的分光特性，藉由使用與曝光裝置中的曝光光線不同的波長的檢查光線做檢查，無法適當地測定穿透率。但是，採用反應曝光裝置中的曝光光線的條件，藉由適用本發明的方法而達到上述目的。
根據本發明的灰階光罩的檢查方法，在實際的曝光裝置的曝光條件下進行檢查，缺陷修正的結果可檢查是否具有充分的遮光效果或是否具有作為半透光部的效果。又，在修正之前，藉由實施本發明的灰階光罩的檢查方法而可決定再成膜的膜厚。
[液晶裝置製造用灰階光罩的製造方法]
在製造液晶裝置製造用灰階光罩中，在公知的工程中，藉由包含前述的本發明的灰階光罩的檢查方法的檢查工程的工程，可迅速地製造缺陷被充分地修正後的良好的液晶裝置製造用的灰階光罩。製造工程為在透明基板上依次(或與該順序相反)形成半透光膜與遮光膜，藉由使用光阻的蝕刻工程，使半透光部或半透光膜露出，透光部為使基板露出的方法，或對於形成於透明基板上的遮光膜，在半透光部中形成微細圖案，具有透光部使透明基板露出的方法。
[圖案轉印方法]
使用由上述的液晶裝置製造用灰階光罩的製造方法所製造的液晶裝置製造用灰階光罩，由曝光裝置將既定波長的光線做曝光，將既定的圖案轉印至被轉印體上。
而且，使用本發明的檢查方法，預先適用複數個照射條件而進行光罩的轉印檢查，由所得到的攝影影像，可決定實際使用灰階光罩時的曝光條件。光罩使用者在使用光罩之際，為了得到所希望的線寬等，可有效地預先獲知適用的曝光條件。
1‧‧‧光源
2‧‧‧照明光學系
2-1‧‧‧開口光圈機構
2-2‧‧‧視野光圈
3‧‧‧光罩
4‧‧‧對物透鏡系
4-1‧‧‧開口光圈機構
4a‧‧‧第一群(模擬透鏡)
4b‧‧‧第二群(成像透鏡)
5‧‧‧攝影元件
6‧‧‧波長選擇過濾器
11‧‧‧演算部(演算裝置)
12‧‧‧顯示部(顯示裝置)
13-1、13-2‧‧‧支持部
14‧‧‧控制部
100‧‧‧灰階光罩
101‧‧‧遮光部
102‧‧‧透光部
103‧‧‧半透光部(灰階部)
103A‧‧‧遮光圖案
103B‧‧‧穿透部
201‧‧‧玻璃基板
202‧‧‧閘極
203‧‧‧閘極絕緣膜
206‧‧‧源極汲極用金屬膜
206A、206B‧‧‧源極/汲極
207‧‧‧正型光阻膜
207A‧‧‧第一光阻圖案
207B‧‧‧第二光阻圖案
204‧‧‧第一半導體膜(a-Si)
205‧‧‧第二半導體膜(N+a-Si)
3a‧‧‧光罩保持部(光罩保持裝置)
15‧‧‧移動操作部(移動操作裝置)
101A、101B‧‧‧源極/汲極的遮光部
第1圖為實施本發明的灰階光罩的檢查方法的檢查裝置的構造的側視圖。
第2圖為上述檢查裝置的照明光學系與對物透鏡系的位置關係的側視圖。
第3圖為上述檢查裝置的照明光學系與對物透鏡系的位置關係的立體圖。
第4圖為上述檢查裝置中的照明光學系的照明範圍與對物透鏡系的攝影範圍的關係的正視圖。
第5圖為上述檢查裝置的照明光學系中照明範圍內的光強度分佈與對物透鏡系的攝影範圍的關係的圖。
第6圖為上述檢查裝置中所得到的攝影資料進行數值化的圖。
第7圖為表示上述檢查裝置中所實施的灰階光罩的檢查方法的順序的流程圖。
第8A~8C圖為使用灰階光罩的TFT基板的製造工程(前半)的剖視圖。
第9A~9C圖為使用灰階光罩的TFT基板的製造工程 (後半)的剖視圖。
第10圖為灰階光罩的構造的正視圖。
第11圖為上述檢查裝置中所得到的攝影資料中半透光部的狀態的圖。
第12圖為上述檢查裝置中的灰階光罩、對物透鏡及攝影元件的位置關係的側視圖。
第13圖為上述檢查裝置中所得到的攝影資料數值化而說明半透光部的穿透率的圖。
第14A~14C圖為上述檢查裝置所得到的攝影資料中，說明由遮光部夾持兩側的半透光部的寬度所造成的穿透率的不同的圖。
第15圖為上述檢查裝置中所得到的攝影資料中的黑缺陷的位置的狀態的圖。
第16圖為上述檢查裝置中所得到的攝影資料中的白缺陷的位置的狀態的圖。
第17A圖、17B圖為上述檢查裝置中所得到的攝影資料中黑缺陷位置的轉印狀態的圖。
第18A圖、18B圖為上述檢查裝置中所得到的攝影資料中白缺陷位置的轉印狀態的圖。
1‧‧‧光源
2‧‧‧照明光學系
2-1‧‧‧開口光圈機構
2-2‧‧‧視野光圈
3‧‧‧光罩
4‧‧‧對物透鏡系
4-1‧‧‧開口光圈機構
4a‧‧‧第一群(模擬透鏡)
4b‧‧‧第二群(成像透鏡)
5‧‧‧攝影元件
6‧‧‧波長選擇過濾器
11‧‧‧演算部(演算裝置)
12‧‧‧顯示部(顯示裝置)
13-1、13-2‧‧‧支持部
14‧‧‧控制部
3a‧‧‧光罩保持部(光罩保持裝置)
15‧‧‧移動操作部(移動操作裝置)

Claims (15)

  1. 一種灰階光罩的檢查方法，該灰階光罩用於製造顯示裝置，在透明基板上形成包含遮光部、透光部以及使曝光光線的一部份穿透的半透光部的圖案，藉由曝光裝置的含g線、h線、i線的混合曝光光線將上述圖案轉印至被轉印體上，藉此形成阻劑圖案的灰階光罩的檢查方法，其中上述阻劑圖案在上述被轉印體上的對應於上述半透光部的部分的膜厚，較對應於上述遮光部的部分還薄，包含下列步驟：使用一檢查裝置，上述檢查裝置具有的光源包含i線、h線、g線且具備根據上述混合曝光光線而決定的各波長的強度比；求出攝影影像資料的工程，從上述光源發出的光束經由照明光學系而照射至上述灰階光罩，穿透該灰階光罩的光束經由對物鏡系，藉由攝影裝置而做攝影；以及求出上述阻劑圖案的形狀及膜厚的工程，由上述攝影影像資料取得包含上述灰階光罩的半透光部及遮光部的區域的穿透光線的強度分佈資料，藉由已取得的強度分佈資料，求出藉由上述混合曝光光線而形成於上述被轉印體上的上述阻劑圖案的形狀及膜厚。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之灰階光罩的檢查方法，其中上述照明光學系的開口數及上述對物透鏡系的開口數分別大略相等於上述曝光裝置中的照明光學系的開口數以及對物透鏡系的開口數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之灰階光罩的檢查方法，其更具有以下的工程：從上述攝影影像資料取得上述灰階光罩的半透光部、透光部以及遮光部的區域的穿透光線的強度分佈資料。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之灰階光罩的檢查方法，其中從上述穿透光的強度分佈資料，掌握既定的門檻值以上及/或既定門檻值以下的區域的尺寸。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之灰階光罩的檢查方法，其中從上述穿透光的強度分佈資料，掌握既定的門檻值以上及/或既定門檻值以下的區域的有無及區域的尺寸，檢測出使用上述灰階光罩而曝光時所轉印的缺陷的有無以及轉印的情況的尺寸。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之灰階光罩的檢查方法，其中上述灰階光罩的半透光部具有鄰接於一或以上的上述遮光部的區域，藉由獲得鄰接於上述半透光部的上述遮光部的區域的穿透光線的強度分佈資料，求出在曝光裝置中穿透該區域的曝光光線的光強度以及由該曝光光線所轉印的圖案的形狀。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之灰階光罩的檢查方法，其中上述灰階光罩中的半透光部為具有在上述曝光裝置的曝光條件下的解析界限以下的微細圖案的元件，藉由調節上述對物透鏡系及上述攝影裝置至少其中之一的光軸方向的位置，得到該微細圖案被散焦而成為非解析狀態的攝影影像資料。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之灰階光罩的檢查方法，其中上述灰階光罩為修正白缺陷或黑缺陷的元件。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之灰階光罩的檢查方法，其中上述灰階光罩的半透光部位在上述透明基板上由半透光膜形成。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之灰階光罩的檢查方法，其中上述灰階光罩為修正白缺陷或黑缺陷的元件。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之灰階光罩的檢查方法，其中上述白缺陷或黑缺陷的修正係由形成與上述半透光膜不同的組成的修正膜實施。
  12. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之灰階光罩的檢查方法，其中對上述已取得的強度分佈資料進行演算，求出使用其他曝光光線的條件下的穿透光的強度分佈資料。
  13. 一種灰階光罩的檢查方法，該灰階光罩用於製造顯示裝置，在透明基板上形成包含遮光部、透光部以及使曝光光線的一部份穿透的半透光部的圖案，藉由曝光裝置的含g線、h線、i線的混合曝光光線將上述圖案轉印至被轉印體上，藉此形成阻劑圖案的灰階光罩的檢查方法，其中上述阻劑圖案在上述被轉印體上的對應於上述半透光部的部分的膜厚，較對應於上述遮光部的部分還薄，包含下列步驟：使用一檢查裝置，上述檢查裝置具有的光源具備複數個單一波長； 求出攝影影像資料的工程，從上述光源發出的光束經由照明光學系而照射至上述灰階光罩，穿透該灰階光罩的光束經由對物鏡系，藉由攝影裝置而做攝影，而求出藉由複數個單一波長的攝影影像資料；以及求出上述阻劑圖案的形狀及膜厚的工程，由藉由複數個單一波長的上述攝影影像資料藉由演算，取得適用複數個波長的混合光時之包含上述灰階光罩的半透光部及遮光部的區域的穿透光線的強度分佈資料，藉由已取得的強度分佈資料，求出藉由上述混合曝光光線而形成於上述被轉印體上的上述阻劑圖案的形狀及膜厚。
  14. 一種製造液晶裝置用的灰階光罩的製造方法，包含申請專利範圍第1至13項中任一項所記載的灰階光罩的檢查方法。
  15. 一種圖案轉印方法，使用藉由申請專利範圍第14項所述之製造液晶裝置用的灰階光罩的製造方法製造的製造液晶裝置用的灰階光罩，藉由曝光裝置曝光於上述曝光光線，將圖案轉印至被轉印體。
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