JP4583155B2

JP4583155B2 - 欠陥検査方法及びシステム、並びにフォトマスクの製造方法

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Publication number: JP4583155B2
Application number: JP2004360196A
Authority: JP
Inventors: 輝昭吉田
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-12-13
Also published as: CN1983023A; KR20060066658A; JP2006170664A; TW200628758A; TWI270660B; US20060158643A1

Description

本発明は、映像デバイスにおけるパターンのムラ欠陥を検出し、または映像デバイスを製造するためのフォトマスクにおけるパターンのムラ欠陥を検出するムラ欠陥検査方法及びシステム、並びにフォトマスクの製造方法に関する。

従来、撮像デバイス及び表示デバイス等の映像デバイス、或いは、それらを製造するためのフォトマスクにおいては、表面に形成されたパターンの検査項目としてムラ欠陥検査がある。ムラ欠陥とは、規則的に配列したパターンに、意図せずに発生した異なる規則性をもつエラーであり、製造工程等において何らかの原因により発生する。

撮像デバイスや表示デバイスにおいて、ムラ欠陥が存在すると、感度ムラ及び表示ムラが発生し、デバイス性能の低下につながる恐れがある。撮像デバイスや表示デバイスを製造する際に用いられるフォトマスクにおいても、フォトマスクのパターンにムラ欠陥が発生すると、そのムラ欠陥が映像デバイスのパターンに転写されるため、映像デバイスの性能が低下する恐れがある。

従来、上述のような映像デバイスのパターンやフォトマスクのパターンにおけるムラ欠陥は、通常微細な欠陥が規則的に配列していることにより、個々のパターンの形状検査においては検出できない場合が多いものの、領域全体として見たときに、他の部分と異なる状態となってしまうものである。そのため、ムラ欠陥検査は、目視による斜光検査等の外観検査によって主に実施されている。

一方、映像デバイス基板(例えば、液晶ＴＦＴ基板等)においては、ムラ欠陥を検査する装置が、例えば特許文献１に開示されている。このムラ欠陥検査装置は、基板表面に光を照射し、この表面に形成されたパターンのエッジ部からの散乱光を観察することによって、ムラ欠陥を検出するものである。
特開平１０−３００４４７号公報

しかしながら、上述のような目視によるムラ欠陥の検査は主観による検査であるため、検査を行う作業者によって検査結果にばらつきが生ずる。このため、フォトマスクや映像デバイスのパターンにおけるムラ欠陥を高精度に検出できない恐れがある。

また、特許文献１に記載のムラ欠陥検査装置は、映像デバイスにおけるパターンのムラ欠陥を検出するものであり、この映像デバイスを製造するためのフォトマスクのパターンについてムラ欠陥を検出するものではない。

更に、フォトマスクや映像デバイスのパターン(繰り返しパターン)においては、その種類によって個々のパターン(単位パターン)の形状やピッチなどのパターン情報が異なり、ムラ欠陥の検査条件を繰り返しパターンの上記パターン情報に応じて変更する必要がある。ところが、特許文献１に記載のムラ欠陥検査装置では、検査を必要とする繰り返しパターンのパターン情報に応じてムラ欠陥検査の検査条件を変更するものではなく、この結果、ムラ欠陥を高精度に検出することができない。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、ムラ欠陥の検査を効率的且つ高精度に実施できるムラ欠陥検査方法及びシステム、並びにフォトマスクの製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明に係るムラ欠陥検査方法は、多数の単位パターンが規則的に配列された繰り返しパターンを有する被検査体の上記繰り返しパターンに発生したムラ欠陥を検査するムラ欠陥検査方法において、上記被検査体の全体画像からムラ欠陥検査の検査対象となる検査エリアを指定し、この検査エリアにおける上記繰り返しパターンの画像から当該繰り返しパターンのパターン情報を取得し、このパターン情報に基づきムラ欠陥検査の検査条件を決定し、この検査条件に基づいてムラ欠陥検査を実施することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明に係るムラ欠陥検査方法は、請求項１に記載の発明において、上記被検査体が、映像デバイスまたはこの映像デバイスを製造するためのフォトマスクであることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明に係るムラ欠陥検査システムは、多数の単位パターンが規則的に配列された繰り返しパターンを有する被検査体の上記繰り返しパターンに発生したムラ欠陥を検査するムラ欠陥検査システムにおいて、上記被検査体の全体画像からムラ欠陥検査の検査対象となる検査エリアを指定可能とし、この検査エリアにおける上記繰り返しパターンの画像から当該繰り返しパターンのパターン情報を取得するパターン情報取得手段と、このパターン情報取得手段により取得されたパターン情報に基づき決定された検査条件に基づいて、上記繰り返しパターンに発生したムラ欠陥を検査するムラ欠陥検査手段と、を有することを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明に係るムラ欠陥検査方法は、請求項３に記載の発明において、上記被検査体が、映像デバイスまたはこの映像デバイスを製造するためのフォトマスクであることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明に係るフォトマスクの製造方法は、透光性基板上に所定の遮光膜パターンを備えたフォトマスクを製造するフォトマスクの製造方法において、上記透光性基板上に、多数の単位パターンが規則的に配列された繰り返しパターンからなる遮光膜パターンを形成する遮光膜パターン形成工程と、上記繰り返しパターンに発生したムラ欠陥を、請求項１に記載のムラ欠陥検査方法を実施して検査するムラ欠陥検査工程と、を有することを特徴とするものである。

請求項１、２または５に記載の発明によれば、ムラ欠陥検査の実施前に、被検査体の全体画像からムラ欠陥検査の検査対象となる検査エリアを指定し、この検査エリアにおける繰り返しパターンの画像から当該繰り返しパターンのパターン情報を取得し、このパターン情報に基づきムラ欠陥検査の検査条件を決定することから、このムラ欠陥検査の検査条件を検査対象となる繰り返しパターンに応じて最適化できるので、被検査体の繰り返しパターンに発生したムラ欠陥の検査を効率的且つ高精度に実施できる。

請求項３または４に記載の発明によれば、ムラ欠陥検査手段によるムラ欠陥検査の実施前に、パターン情報取得手段が、被検査体の全体画像からムラ欠陥検査の検査対象となる検査エリアを指定可能とし、この検査エリアにおける繰り返しパターンの画像から当該繰り返しパターンのパターン情報を取得し、このパターン情報取得手段にて取得された繰り返しパターンのパターン情報に基づいて、ムラ欠陥検査手段によるムラ欠陥検査の検査条件を決定することから、この検査条件を、検査対象となる繰り返しパターンに応じて最適化できる。この結果、被検査体の繰り返しパターンに発生したムラ欠陥の検査を効率的且つ高精度に実施できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係るムラ欠陥検査システムの一実施の形態を示すシステム構成図である。図４は、図１のムラ欠陥検査装置が実施するムラ欠陥の検査状況を示す斜視図である。

図１に示すムラ欠陥検査システム３０は、被検査体としてのフォトマスク５０の表面に形成された繰り返しパターン５１（図５）に発生するムラ欠陥を検出するシステムであり、パターン情報取得手段としてのパターン情報取得装置２０と、ムラ欠陥検査手段としてのムラ欠陥検査装置１０とを有して構成される。上記フォトマスク５０は、映像デバイスを製造するための露光マスクである。

ここで、映像デバイスは、多数の画素パターンが最終的に画像処理または画面表示されるようなデバイスであり、撮像デバイスと表示デバイスが挙げられる。撮像デバイスはＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＶＭＩＳなどの固体撮像装置が代表的なものである。また、表示デバイスは、液晶表示装置、プラズマ表示装置、ＥＬ表示装置、ＬＥＤ表示装置、ＤＭＤ表示装置が代表的なものである。従って、撮像デバイスの撮像面を形成する上記画素パターンは、具体的には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの受光部を形成する繰り返しパターンである。また、表示デバイスの表示面を形成する画素パターンは、具体的には、液晶表示パネルの薄膜トランジスタや対向基板、カラーフィルタなどの繰り返しパターンである。

上記フォトマスク５０は、ガラスなどの透明基板５２（図４）上にクロム膜などの遮光膜が部分的に切除されて形成された遮光パターンからなる所望の繰り返しパターン５１（図５）を有するものである。この繰り返しパターン５１は、上記映像デバイスの多数の画素パターンをリソグラフィー法を用いて転写するのに用いられるパターンであり、画素パターンに対応して多数の単位パターン５３が規則的に配列されて構成される。図４及び図５における符号５５は、繰り返しパターン５１が形成されてなるチップを示し、フォトマスク５０に例えば５×５個程度設けられる。

このフォトマスク５０の製造方法は、多数の単位パターン５３が規則的に配列された繰り返しパターン５１からなる遮光膜パターンを形成する遮光膜パターン形成工程と、繰り返しパターン５１に発生したムラ欠陥を、図１に示すムラ欠陥検査システム３０を用いたムラ欠陥検査方法を実施して検査するムラ欠陥検査工程とを有するものである。

遮光膜パターン形成工程は、まず、透明基板５２(図４)上に遮光膜を形成し、その遮光膜上にレジスト膜を形成する。次に、このレジスト膜に描画機における電子線またはレーザのビームを照射して描画を施し、所定のパターンを露光する。次に、描画部と非描画部を選択的に除去してレジストパターンを形成する。その後、レジストパターンをマスクとして遮光膜をエッチングし、この遮光膜に、多数の単位パターン５３(図５)からなる繰り返しパターン５１を形成して遮光膜パターンを形成する。

上述の遮光膜パターン形成工程では、電子線またはレーザのビームの走査により、レジスト膜に描画を施す際に、ビームのスキャン幅やビームの径に依存して描画に繋ぎ目が生じ、この繋ぎ目に、描画不良によるエラーが描画単位ごとに周期的に発生することがあり、これが前記ムラ欠陥発生の原因となっている。

図１に示すムラ欠陥検査システム３０は、フォトマスク５０における繰り返しパターン５１に発生するムラ欠陥を検出するものであり、このうちのムラ欠陥検査装置１０は、図４にも示すように、ステージ１１、光源１２、受光器１３及び解析装置１４を有して構成される。ステージ１１は、フォトマスク５０を載置する台である。また、光源１２は、ステージ１１の一方側上方に配置されて、フォトマスク５０の表面の繰り返しパターン５１へ斜め上方から光を照射するものである。

受光器１３は、ステージ１１の他方側上方に配置されて、フォトマスク５０の繰り返しパターン５１から反射された反射光、特に、繰り返しパターン５１における単位パターン５３のエッジ部にて散乱された散乱光を受光して受光データに変換するものである。例えば、この受光器１３は、ＣＣＤラインセンサまたはＣＣＤエリアセンサ等の撮像センサが用いられる。受光器１３により変換された受光データにおいては、フォトマスク５０の繰り返しパターン５１にムラ欠陥が生じていると、受光データの規則性に乱れが生じる。従って、解析装置１４によって、この受光データを解析することによりムラ欠陥が検出される。

ムラ欠陥検査システム３０の図１に示すパターン情報取得装置２０は、後に詳説するが、フォトマスク５０における繰り返しパターン５１のパターン情報を取得するものである。このパターン情報に基づいて、上述のムラ欠陥検査装置１０におけるムラ欠陥検査の検査条件（例えば、光源１２からフォトマスク５０へ照射される照射光の入射角や、受光器１３の撮像倍率など）が決定される。

フォトマスク５０の製造方法における前記ムラ欠陥検査工程は、パターン情報取得装置２０により取得された繰り返しパターン５１のパターン情報に基づきムラ欠陥検査装置１０の検査条件を決定し、この検査条件に基づいて、ムラ欠陥検査装置１０の光源１２からフォトマスク５０の繰り返しパターン５１へ光を照射し、繰り返しパターン５１の単位パターン５３のエッジ部にて散乱した散乱光を受光器１３が受光し、受光データを解析装置１４が解析する、ムラ欠陥検査システム３０を用いたムラ欠陥検査方法を実施することによって、フォトマスク５０の繰り返しパターン５１に発生したムラ欠陥を検査（検出）する。

さて、図１に示す上記パターン情報取得装置２０は、フォトマスク５０の全体を撮影可能な撮像カメラ２１と、フォトマスク５０の繰り返しパターン５１を撮影可能な顕微鏡２２と、撮像カメラ２１及び顕微鏡２２からの画像を取り込んで処理し表示する画像処理表示装置２３とを有して構成される。

図２に示すように、撮像カメラ２１はフォトマスク５０の全体を撮影し、このフォトマスク５０の全体画像が画像処理表示装置２３に取り込まれることによってマクロ検査が実施される。フォトマスク５０には、ムラ欠陥の検査対象となる繰り返しパターン５１以外に、ムラ欠陥の検査対象とならない繰り返しパターン５１が含まれる。画像処理表示装置２３は、フォトマスク５０の全体画像上で、ムラ欠陥の検査対象となる繰り返しパターン５１を有する領域を検査エリアとして指定可能に構成される。この指定は、例えば、単一または複数のチップ５５毎に実施される。

図３に示すように、顕微鏡２２は、指定された上記検査エリアにおける繰り返しパターン５１を撮影可能に構成され、この繰り返しパターン５１の画像が画像処理表示装置２３に取り込まれることによってミクロ検査が実施される。画像処理表示装置２３は、取り込んで表示した繰り返しパターン５１の画像から、この繰り返しパターン５１のパターン情報を取得する。このパターン情報は、繰り返しパターン５１を構成する単位パターン５３の形状やピッチなどである。

そして、このパターン情報に基づいて、ムラ欠陥検査装置１０によりムラ欠陥検査を実施するための検査条件が決定される。この検査条件は、例えば、単位パターンの形状に応じて決定される、光源１２からフォトマスク５０へ照射される照射光の入射角であり、また、単位パターン５３のピッチに応じて決定される受光器１３の撮像倍率などである。この検査条件の決定は、画像処理表示装置２３が取得した繰り返しパターン５１のパターン情報に基づいて検査員により選択して決定される。或いは、パターン情報と検査条件との対応テーブルが画像処理表示装置２３に格納されている場合には、この画像処理表示装置２３が、取得したパターン情報から上記対応テーブルに基づいて検査条件を決定してもよい。

このようにして決定された検査条件に基づいて、ムラ欠陥検査装置１０によりフォトマスク５０の繰り返しパターン５１に発生したムラ欠陥が前述のようにして検査(検出)される。

次に、上述のように構成されたムラ欠陥検査システム３０の作用を、図６のフローチャートを用いて説明する。
まず、パターン情報取得装置２０の撮像カメラ２１がフォトマスク５０の全体を撮影し、このフォトマスク５０の全体画像を画像処理表示装置２３が取り込んで表示するマクロ検査を実施する（Ｓ１）。次に、画像処理表示装置２３におけるフォトマスク５０の画像上で、ムラ欠陥の検査対象となる繰り返しパターン５１を有する領域を検査エリアとして検査員が指定する（Ｓ２）。

すると、上記検査エリアについて顕微鏡２２が繰り返しパターン５１を撮影し、この繰り返しパターン５１の画像を画像処理表示装置２３が取り込んで表示するミクロ検査を実施する（Ｓ３）。そして、画像処理表示装置２３における繰り返しパターン５１の画像から、この繰り返しパターン５１のパターン情報（例えば単位パターン５３の形状やピッチなど）が取得される（Ｓ４）。

検査員は、取得されたパターン情報に基づいて、ムラ欠陥検査装置１０においてムラ欠陥検査を実施するための検査条件を選択して決定する（Ｓ５）。その後、この検査条件に基づいて、ムラ欠陥検査装置１０がフォトマスク５０の繰り返しパターン５１に発生したムラ欠陥を検査（検出）する（Ｓ６）。

以上のように構成されたことから、上記実施の形態によれば次の効果を奏する。
ムラ欠陥検査装置１０によりフォトマスク５０の繰り返しパターン５１に発生したムラ欠陥を検査する前に、パターン情報取得装置２０を用いて、撮像カメラ２１が撮影したフォトマスク５０の全体画像からムラ欠陥検査の対象となる繰り返しパターン５１を有する領域を検査エリアとして指定し、この検査エリアにおける繰り返しパターン５１の顕微鏡画像から当該繰り返しパターン５１のパターン情報を取得し、このパターン情報取得装置２０を用いて取得された繰り返しパターン５１のパターン情報に基づいて、ムラ欠陥検査装置１０によるムラ欠陥の検査条件を決定する。このため、フォトマスク５０における繰り返しパターン５１のパターン情報が不明確な場合にも、ムラ欠陥検査の検査条件を、検査対象となる繰り返しパターン５１に応じて最適化できる。この結果、フォトマスク５０の繰り返しパターン５１に発生したムラ欠陥の検査を、ムラ欠陥検査装置１０によって効率的且つ高精度に実施できる。

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態では被検査体がフォトマスク５０であり、ムラ欠陥検査システム３０は、映像デバイスを製造するための上記フォトマスク５０の繰り返しパターン５１に発生したムラ欠陥を検出するものを述べたが、この被検査体は、撮像デバイスや表示デバイス等の映像デバイスであってもよい。この場合には、ムラ欠陥検査システム３０は、撮像デバイスにおける撮像面を形成する画素パターン（具体的には、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光部を形成する繰り返しパターン）、または表示デバイスにおける表示面を形成する画素パターン（具体的には、液晶表示パネルの薄膜トランジスタや対向基板、カラーフィルタ等の繰り返しパターン）におけるそれぞれのパターン情報をパターン情報取得装置２０により取得し、このパターン情報に基づいてムラ欠陥検査の検査条件を決定し、この検査条件に基づき、ムラ欠陥検査装置１０を用いて上記画素パターンに生じたムラ欠陥を検出する。

更に、被検査体としてＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等の半導体メモリーを製造するためのフォトマスクであってもよい。その場合には、ムラ欠陥検査システム３０は、該フォトマスクの繰り返しパターンにおけるパターン情報をパターン情報取得装置２０により取得し、このパターン情報に基づいてムラ欠陥検査の検査条件を決定し、この検査条件に基づき、ムラ欠陥検査装置１０を用いて上記繰り返しパターンに生じたムラ欠陥を検出することにより、ローカルＣＤエラー等のムラ欠陥を検査することができる。

また、ムラ欠陥検査装置１０における受光器１３は、フォトマスク５０における繰り返しパターン５１の単位パターン５３のエッジ部で散乱された光を受光するものを述べたが、このフォトマスク５０の繰り返しパターン５１における単位パターン５３間を透過する透過光、特にこの透過光のうち、単位パターン５３のエッジ部で回折された回折光を受光してもよい。

本発明に係るムラ欠陥検査システムの一実施の形態を示すシステム構成図である。図１のパターン情報取得装置が実施するマクロ検査などの実施状況を示す斜視図である。図１のパターン情報取得装置が実施するミクロ検査などの実施状況を示す斜視図である。図１のムラ欠陥検査装置が実施するムラ欠陥の検査状況を示す斜視図である。図１及び図４のフォトマスクにおける繰り返しパターンを示す平面図である。図１のムラ欠陥検査システムが実施する動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ムラ欠陥検査装置
２０パターン情報取得装置
２１撮像カメラ
２２顕微鏡
２３画像処理表示装置
５０フォトマスク（被検査体）
５１繰り返しパターン
５３単位パターン

Claims

多数の単位パターンが規則的に配列された繰り返しパターンを有する被検査体の前記繰り返しパターンに発生した、前記繰り返しパターンと異なる規則性を有する欠陥を検査する欠陥検査方法において、
前記被検査体は、映像デバイスまたは映像デバイス製造用のフォトマスクであり、
前記欠陥は、個々のパターンの形状検査では検出できないが、領域としてみたときに他の部分と異なる欠陥であり、
前記欠陥検査方法は、
前記被検査体の全体画像を取得し、取得した前記全体画像から、欠陥検査の検査対象とする繰り返しパターンを有する検査エリアを指定する、マクロ検査と、
前記指定された検査エリアにおける前記繰り返しパターンの画像から前記繰り返しパターンの単位パターン形状又は周期を含むパターン情報を取得する、ミクロ検査と、
取得された前記パターン情報に基づき、ムラ欠陥検査を実施するための照射光の照射角度、又は受光画像の撮像倍率を含む、検査条件を決定し、前記照射角度による照射光を前記被検査体に照射し、前記繰り返しパターンのエッジ部分で散乱された散乱光を受光し、受光データ中に、パターンの規則性と異なる乱れを検出する、ムラ欠陥検査とを含むことを特徴とする欠陥検査方法。
多数の単位パターンが規則的に配列された繰り返しパターンを有する被検査体の前記繰り返しパターンに発生した、前記繰り返しパターンと異なる規則性を有する欠陥を検査する欠陥検査システムにおいて、
前記被検査体は、映像デバイスまたは映像デバイス製造用のフォトマスクであり、
前記欠陥は、個々のパターンの形状検査では検出できないが、領域としてみたときに他の部分と異なる欠陥であり、
前記被検査体の全体画像を取得し、
取得された前記全体画像から欠陥検査の検査対象となる検査エリアを指定可能とする撮像装置と、
前記検査エリアにおける前記繰り返しパターンの画像から照射光の照射角度、又は受光画像の倍率を含む検査条件を決定可能とする、当該繰り返しパターンのパターン情報を取得する顕微鏡、及び画像表示装置を備えたパターン情報取得手段と、
前記パターン情報取得手段により取得されたパターン情報に基づき決定された前記検査条件に基づいて、前記照射角度による照射光を前記被検査体に照射し、前記繰り返しパターンのエッジ部分で散乱された散乱光を受光し、受光データ中に、パターンの規則性と異なる乱れを検出する、ムラ欠陥検査手段と、
を有し、
前記ムラ欠陥検査手段は、被検査体に光を照射する光源と、被検査体による散乱光、透過光、又は回折光を受光する受光器、及び解析装置を有することを特徴とする欠陥検査システム。
透光性基板上に所定の遮光膜パターンを備えた映像デバイス製造用のフォトマスクを製造するフォトマスクの製造方法において、
前記透光性基板上に、多数の単位パターンが規則的に配列された繰り返しパターンからなる遮光膜パターンを形成する遮光膜パターン形成工程と、
前記繰り返しパターンに発生した、前記繰り返しパターンと異なる規則性を有する欠陥を、請求項１に記載の欠陥検査方法を実施して検査する欠陥検査工程と、
を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。