專利名稱：圖案檢查方法及裝置、光掩模制造方法以及圖案轉(zhuǎn)印方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對在透明基板上形成有由周期排列的單位圖案構(gòu)成的重復圖案的圖 像設(shè)備用光掩模的圖案不均進行檢查的圖案檢查方法、圖案檢查裝置、實施該圖案檢查方 法來制造光掩模的光掩模制造方法、以及使用實施該光掩模制造方法制造出的光掩模來將轉(zhuǎn)印圖案轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印對象上的圖案轉(zhuǎn)印方法。
背景技術(shù)：
在采用光刻技術(shù)的光掩模的技術(shù)領(lǐng)域中，公知以預定的掩模質(zhì)量規(guī)范作為判斷轉(zhuǎn) 印到掩模坯體上的圖案是否準確地再現(xiàn)了設(shè)計圖案的標準。作為代表性的質(zhì)量項目，例如 有圖案形狀精度、圖案尺寸(⑶CritiCalDimensi0n，臨界尺寸)精度、圖案位置精度等。為了將準確的電路圖案轉(zhuǎn)印到設(shè)備用基板上以不在安裝產(chǎn)品上發(fā)生誤動作，需要各質(zhì)量項目 滿足預定的質(zhì)量規(guī)范，即需要制造實質(zhì)上無缺陷的光掩模。另一方面，例如在專利文獻1和 2等的文獻中公開了對在上述重復圖案中產(chǎn)生的周期紊亂(或重復誤差)進行檢查的圖案 檢查方法和圖案檢查裝置。專利文獻1所述的圖案檢查方法以及圖案檢查裝置使光掩模產(chǎn)生的預定次數(shù)以 上的衍射光有選擇地入射到成像光學系統(tǒng)。接著，對入射的衍射光進行再合成，檢測由此得 到的像并檢查⑶缺陷等。專利文獻2所述的圖案檢查方法以及圖案檢查裝置去除對光掩模進行傅里葉變 換而得到的空間頻譜中的預定頻率以上的成分，對去除后的空間頻譜進行分析而定量地評 價(檢查)光掩模中的重復誤差圖案。專利文獻1 日本特開2005-233869號公報專利文獻2 日本特開平8-194305號公報但是，在光掩模制造技術(shù)的領(lǐng)域中，對形成在光掩模上的轉(zhuǎn)印圖案進行形狀檢查， 根據(jù)需要進行缺陷修正后出廠。尤其是在圖像設(shè)備用光掩模的量產(chǎn)時，在出廠之前，不光判 定圖案形狀缺陷，還判定有無圖案不均，簡單且迅速地獲得質(zhì)量保證是很重要的。一般地，光掩模的缺陷標準是根據(jù)預定的質(zhì)量規(guī)范(為了將準確的電路圖案轉(zhuǎn)印 到設(shè)備用基板上、使安裝產(chǎn)品不發(fā)生誤動作所需的質(zhì)量規(guī)范)來設(shè)定的。因此，對于一般的 LSI (Large Scale Integration，大規(guī)模集成電路)用光掩模而言，滿足上述標準是很重要 的。另一方面，對于圖像設(shè)備用光掩模而言，除了與上述缺陷有關(guān)的質(zhì)量規(guī)范以外，還有應 考慮的事項。例如設(shè)想在規(guī)則排列的準確的圖案中包含具有與其不同的規(guī)則性的誤差的情 況。這種誤差即使例如滿足與上述缺陷有關(guān)的質(zhì)量規(guī)范，也未必具有充分的產(chǎn)品性能。在忽 視這種誤差而制造出的圖像設(shè)備的圖像中，有可能發(fā)生由該誤差導致的顯示不均。例如，即 使是作為構(gòu)成重復圖案的單位圖案在質(zhì)量上沒問題這種程度的、微細的線寬或位置偏差的 誤差，在當作為區(qū)域來觀察時，在按某種規(guī)則多個排列、或在某部分中多個集中的情況下， 在上述顯示設(shè)備等最終產(chǎn)品中，有時在視覺上會被看成為與周圍不同的顏色或濃度，猶如 缺陷一樣。這些顯示不均是使圖像設(shè)備的畫質(zhì)降低的原因，因此是不期望的。在本說明書中，將即使是作為單位圖案不被判斷為缺陷這種程度的微細誤差，但在對一定面積中包含 的重復圖案進行評價時，會出現(xiàn)產(chǎn)生顯示不均等問題的誤差表示為“圖案不均”。 對于專利文獻1所述的圖案檢查方法以及圖案檢查裝置，例如即使作為使用預定 的檢查對象而得到高次衍射像的結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)問題，也不能判斷該檢查對象是否能保證充 分的質(zhì)量。在該專利文獻中，為了觀察衍射像的實像而將攝像面配置在預定位置處，這是因 為有時存在該攝像面處無法檢測的圖案不均。換言之，即使是同一檢查對象，根據(jù)要檢查的 缺陷種類，可檢測的檢查條件(例如焦點條件)也會不同，因此需要改變光掩模與物鏡之間 的間隔來調(diào)整焦點等而變更檢查條件，多次對同一檢查對象進行檢查。因此，即便僅判定有 無缺陷，也要通過多個檢查條件來進行檢查，因而檢查時間延長，在前置時間(Lead Time) 方面是不利的。并且針對每個缺陷種類都存在檢查數(shù)據(jù)，因此也存在數(shù)據(jù)分析裝置側(cè)的處 理負荷增大的問題。對于專利文獻2所述的圖案檢查方法以及圖案檢查裝置，為了高靈敏度地檢測光 掩模的缺陷，使用空間濾波器選擇性地去除與單位單元的內(nèi)部及理想的重復周期有關(guān)的信 息。但是，存在必須針對作為被檢體的光掩模的每個圖案形狀，準備并設(shè)置濾波用掩模的問 題，難以去除低次衍射光的噪聲而以足夠的靈敏度進行檢測，因此不能容易地采用該方法 以及裝置。這樣，現(xiàn)有型的圖案檢查方法以及圖案檢查裝置存在檢查冗長和裝置設(shè)定困難等 問題，是不適于容易且迅速地檢查光掩模有無圖案不均的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供適于容易且迅速地對圖像 設(shè)備用光掩模有無圖案不均進行檢查的圖案檢查方法、圖案檢查裝置、實施該圖案檢查方 法來制造光掩模的光掩模制造方法、以及使用實施該光掩模制造方法而制造出的光掩模來 將轉(zhuǎn)印圖案轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印對象上的圖案轉(zhuǎn)印方法。解決上述課題的本發(fā)明的一個實施方式的圖案檢查方法涉及對在透明基板上形 成有由周期排列的單位圖案構(gòu)成的重復圖案的光掩模的圖案不均進行檢查的方法，且具有 下述特征。即，該圖案檢查方法包括下述步驟照射步驟，利用預定的光束照射重復圖案； 傅里葉變換像檢測步驟，檢測傅里葉變換像，該傅里葉變換像與通過光束照射重復圖案而 產(chǎn)生的衍射光對應；以及圖案不均判定步驟，根據(jù)檢測出的傅里葉變換像，判定光掩模有無 圖案不均。在傅里葉變換像檢測步驟中，以使得與光掩模的圖案不均對應的傅里葉變換像 和與正常圖案對應的傅里葉變換像在空間上分離的方式，對與衍射光中的預定的高次衍射 光對應的傅里葉變換像進行檢測。這樣，通過觀測傅里葉變換像而不是光掩模的實像，能容易且迅速地判定光掩模 有無圖案不均，迅速獲得光掩模的質(zhì)量保證，因此提高了光掩模的制造效率。在本發(fā)明的圖案檢查方法中，為了使與光掩模的圖案不均對應的傅里葉變換像和 與正常圖案對應的傅里葉變換像在空間上分離，優(yōu)選使用例如次數(shù)的絕對值為20 700的 高次衍射光生成傅里葉變換像。解決上述課題的本發(fā)明的另一方面的圖案檢查方法涉及對在透明基板上形成有 由周期排列的單位圖案構(gòu)成的重復圖案的光掩模的圖案不均進行檢查的方法，且具有下述特征。即，該圖案檢查方法包括下述步驟照射步驟，利用預定的光束照射重復圖案；傅里 葉變換像檢測步驟，檢測傅里葉變換像，該傅里葉變換像與通過光束照射重復圖案而產(chǎn)生 的衍射光對應；以及圖案不均判定步驟，根據(jù)所檢測出的傅里葉變換像，判定光掩模有無圖 案不均。當將光束的波長定義為λ (單位μ m)、將單位圖案的間距定義為ω (單位μ m)、 將含有圖案不均的該單位圖案間距定義為ω ’(單位μ m)、將光學系統(tǒng)的焦距定義為f (單 位mm)、將檢測傅里葉變換像的傅里葉變換面的分辨率定義為ρ (單位mm)、將η次衍射光 與O次衍射光構(gòu)成的角度定義為θ η(單位deg)時，在傅里葉變換像檢測步驟中，對與衍 射光中的滿足下述條件的η次衍射光對應的傅里葉變換像進行檢測
<formula>formula see original document page 7</formula>這里，本發(fā)明的圖案檢查方法優(yōu)選的是，當將檢測傅里葉變換像的傅里葉變換面 的法線與在照射步驟中照射光束的照明光學系統(tǒng)的光軸構(gòu)成的角度定義為θ i時，滿足O < θ i < 90。對于在照射步驟中照射的光束，為了生成傅里葉變換像，優(yōu)選至少在空間上實質(zhì) 上相干且單波長的平行光束。在圖案不均判定步驟中，將在傅里葉變換像檢測步驟中檢測出的傅里葉變換像與 預定的基準像進行比較，根據(jù)比較結(jié)果自動地判定光掩模有無圖案不均，這在提高檢查效 率方面為優(yōu)選。本發(fā)明的圖案檢查方法優(yōu)選的是，在一次可檢查的檢查區(qū)域比光掩模的整個檢查 對象區(qū)域窄時，移動光掩模而連續(xù)地掃描檢查區(qū)域，并對該檢查區(qū)域?qū)嵤┱丈洳襟E、傅里葉 變換像檢測步驟、圖案不均判定步驟的各個步驟，判定光掩模有無圖案不均。另外，解決上述課題的本發(fā)明的一個實施方式的光掩模制造方法在掩模坯體上形 成預定的掩模圖案來制造光掩模，其特征在于，該光掩模制造方法包括下述步驟實施上述 圖案檢查方法來判定形成有掩模圖案的光掩模有無圖案不均的步驟。解決上述課題的本發(fā)明的一個實施方式的圖案轉(zhuǎn)印方法的特征在于，使用實施上 述的光掩模制造方法而制造出的光掩模，將掩模圖案轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印對象基板上。解決上述課題的本發(fā)明的一個實施方式的圖案檢查裝置涉及對在透明基板上形 成有由周期排列的單位圖案構(gòu)成的重復圖案的光掩模的圖案不均進行檢查的裝置，且具有 下述特征。即，該圖案檢查裝置具有照射單元，其利用預定的光束照射重復圖案；傅里葉 變換像檢測單元，其檢測傅里葉變換像，該傅里葉變換像與通過照射單元照射重復圖案時 產(chǎn)生的衍射光對應；以及圖案不均判定單元，根據(jù)檢測出的傅里葉變換像，判定光掩模有無 圖案不均。傅里葉變換像檢測單元以使得與光掩模的圖案不均對應的傅里葉變換像和與正 常圖案對應的傅里葉變換像在空間上分離的方式，對與衍射光中的預定的高次衍射光對應 的傅里葉變換像進行檢測。在本發(fā)明的圖案檢查裝置中，為了使與光掩模的圖案不均對應的傅里葉變換像和 與正常圖案對應的傅里葉變換像在空間上分離，優(yōu)選使用例如次數(shù)的絕對值為20 700的 高次衍射光生成傅里葉變換像。另外，解決上述課題的本發(fā)明的另一方面的圖案檢查裝置涉及對在透明基板上形 成有由周期排列的單位圖案構(gòu)成的重復圖案的光掩模的圖案不均進行檢查的裝置，且具有下述特征。即，該圖案檢查裝置具有照射單元，其利用預定的光束照射重復圖案；傅里葉變換像檢測單元，其檢測傅里葉變換像，該傅里葉變換像與通過照射單元照射重復圖案時產(chǎn)生的衍射光對應；以及圖案不均判定單元，根據(jù)檢測出的傅里葉變換像，判定光掩模有無圖案不均。傅里葉變換像檢測單元構(gòu)成為，當將光束的波長定義為λ(單位μπ1)、將單位圖案的間距定義為ω(單位μ m)、將含有圖案不均的該單位圖案間距定義為ω’(單 位ym)、將光學系統(tǒng)的焦距定義為f(單位mm)、將檢測傅里葉變換像的傅里葉變換面的分辨率定義為P(單位mm)、將η次衍射光與O次衍射光構(gòu)成的角度定義為θη(單位deg)時，對與衍射光中的滿足下述條件的η次衍射光對應的傅里葉變換像進行檢測，<formula>formula see original document page 8</formula>其中，<formula>formula see original document page 8</formula>
本發(fā)明的圖案檢查裝置優(yōu)選構(gòu)成為，上述照射單元具有用于照射光束的照明光學系統(tǒng)，當將檢測傅里葉變換像的傅里葉變換面的法線與照明光學系統(tǒng)的光軸構(gòu)成的角度定義為θ i時，滿足0 < θ i < 90。這里，優(yōu)選由上述的照射單元照射的光束是至少在空間上實質(zhì)上相干且單波長的平行光束。另外，上述的圖案不均判定單元也可以構(gòu)成為，將傅里葉變換像檢測單元檢測出的傅里葉變換像與預定的基準像進行比較，根據(jù)比較結(jié)果自動地判定光掩模有無圖案不均。本發(fā)明的圖案檢查裝置也可以構(gòu)成為還具有檢查區(qū)域掃描單元，該檢查區(qū)域掃描單元在一次可檢查的檢查區(qū)域比光掩模的整個檢查對象區(qū)域窄時，移動光掩模而連續(xù)地掃描檢查區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的圖案檢查方法、圖案檢查裝置、以及光掩模制造方法，能簡單且迅速地判定光掩模有無圖案不均而迅速地獲得光掩模的質(zhì)量保證，因此提高了光掩模的制造效率。


圖1是概要地示出本發(fā)明的實施方式的圖案檢查裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖2是概要地示出本發(fā)明的實施方式的圖案檢查裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是概要地示出不存在圖案不均的理想的光掩模的圖。圖4是示出光掩模的圖案形成面上形成的圖案不均的一個示例的圖。圖5是示出本發(fā)明的實施方式的圖案檢查裝置具有的攝像裝置所拍攝的空間頻 譜的圖。標號說明1圖案檢查裝置10光掩模20工作臺30照明裝置40攝像裝置50數(shù)據(jù)處理裝置60顯示器
具體實施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式的圖案檢查方法、圖案檢查裝置、光掩模制造 方法以及圖案轉(zhuǎn)印方法進行說明。并且，在各圖中為了便于說明，部分省略了關(guān)于對各種結(jié) 構(gòu)部件進行支撐的支撐部的圖示。在本實施方式中，作為檢查對象的光掩模是用于制造例如FPD(FlatPanel Display 平面顯示器，例如液晶顯示裝置)、等離子顯示裝置、EL (Electro Luminescence 電致發(fā)光)顯示裝置、LED (Light Emitting Diode 發(fā)光二極管)顯示裝置、DMD (Digital Mirror Device 數(shù)字微鏡器件)顯示裝置等的圖像設(shè)備用基板的曝光用掩模，這種光掩模 在一邊例如超過lm的大型方形基板上形成有1個或多個圖像設(shè)備用轉(zhuǎn)印圖案。各個轉(zhuǎn)印 圖案中包含有重復多個同一圖案而形成的重復圖案。圖1是概要地示出本實施方式的圖案檢查裝置1的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖案檢查裝置 1具有適于對在透明基板11的表面上形成有重復圖案12的光掩模10的圖案不均進行檢查 的結(jié)構(gòu)。在本實施方式中，詳細內(nèi)容將在后文敘述，采用了從作為被檢體的光掩模10的背 面?zhèn)?沒有圖案的一側(cè))照射光、在正面(圖案形成面)側(cè)接收光的結(jié)構(gòu)。在其它實施方 式中，也可以構(gòu)成為從光掩模10的正面?zhèn)日丈涔狻⒃诒趁鎮(zhèn)冉邮展?。在本實施方式中，對作為檢查對象的光掩模10的制造方法進行說明。光掩模10是 經(jīng)過掩模坯體制造工序、抗蝕劑圖案形成工序、掩模圖案形成工序、圖案缺陷檢查工序的各 個工序而制造的。此外，檢查對象也可以是作為上述光掩模10的中間體的、形成了抗蝕劑 圖案的產(chǎn)物、以抗蝕劑圖案為掩模而形成了掩模圖案的產(chǎn)物(抗蝕劑圖案剝離前的產(chǎn)物)。 當形成掩模圖案的前階段的基板是檢查對象時，可通過變更觀察透射光的圖1的裝置并觀 察反射光來進行檢查。在掩模坯體制造工序中，在透明基板11的表面上形成遮光膜等薄膜。例如合成石 英玻璃基板等是適于透明基板11的材料。另外，例如鉻等具有遮光性的材料或半透明性的 材料是適于構(gòu)成重復圖案12的薄膜的材料。通過在這種薄膜上涂敷抗蝕劑而形成抗蝕劑 膜來完成掩模坯體。接著，在抗蝕劑圖案形成工序中，描繪機對掩模坯體的抗蝕劑膜照射激 光束。進行應用了光柵描繪方式等任意的描繪方式的描繪處理，在抗蝕劑膜上對預定的圖 案進行曝光。在對預定的圖案進行曝光后，通過顯影，根據(jù)所使用的抗蝕劑(正性抗蝕劑或 負性抗蝕劑)有選擇地去除描繪部或非描繪部，形成抗蝕劑圖案。在掩模圖案形成工序中， 以抗蝕劑圖案為掩模對薄膜進行蝕刻，形成重復圖案(遮光膜圖案)12。接著，去除殘存抗 蝕劑。對于光掩模10，在去除殘存抗蝕劑之后，實施作為光掩模10的制造工藝的一個環(huán)節(jié) 的圖案缺陷檢查工序。并且，上述光掩模10除了是對單層的遮光膜進行構(gòu)圖而形成的所謂 的二值掩模以外，還可以是對層疊的遮光膜或半透光膜分別進行構(gòu)圖而成的多色調(diào)掩模。 當對層疊膜進行構(gòu)圖時，多次實施從掩模坯體制造工序到掩模圖案形成工序的上述光刻工 序。在圖案缺陷檢查工序中，可以對各個圖案進行形狀缺陷的檢查。當發(fā)現(xiàn)了缺陷時， 可以根據(jù)缺陷種類對該光掩模10進行黑缺陷修正處理或白缺陷修正處理等。并且，在去除 上述抗蝕劑之后或在基于上述圖案缺陷檢查的修正處理之后，對光掩模10進行圖案不均 檢查。為了進行該檢查，將上述光掩模10設(shè)置在圖案檢查裝置1中。對在圖案缺陷檢查工序中檢查合格的光掩模10安裝保護膜(Pellicle)。使用安裝有保護膜的光掩模10實施圖案轉(zhuǎn)印工序。在圖案轉(zhuǎn)印工序中，包含重復 圖案12的轉(zhuǎn)印圖案被轉(zhuǎn)印到圖像設(shè)備用基板的抗蝕劑膜上，在圖像設(shè)備用基板的表面上 形成基于轉(zhuǎn)印圖案的像素圖案。上述像素圖案例如是液晶顯示面板的薄膜晶體管或?qū)χ没?板、濾色器等的重復圖案。接著，對用于在圖案缺陷檢查工序中檢查光掩模10的圖案不均的圖案檢查裝置1 的結(jié)構(gòu)進行說明。光掩模10在經(jīng)過掩模圖案(或抗蝕劑圖案)形成工序之后，如圖1所示那樣被工 作臺20支撐。工作臺20例如構(gòu)成為XY工作臺，以在X方向或Y方向移動自由的方式支撐 光掩模10。在本說明書中，將圖1中與紙面垂直的方向定義為X方向，將與X方向垂直且彼 此垂直的2個方向定義為Y方向、Z方向。根據(jù)這種定義，工作臺20以形成有重復圖案12 的光掩模10的表面(以下記為“圖案形成面12a”)與XY平面平行的方式支撐光掩模10。 另外，以攝像裝置40的光軸AX與Z軸平行的方式支撐攝像裝置40。對于圖案檢查裝置1，需要通過攝像裝置40對由來自照明裝置30的照射光照射的 光掩模10的像進行拍攝。為了不遮擋照射光，工作臺20具有的支撐體形成為框狀，以只對 例如光掩模10的外周部分進行支撐。由工作臺20使光掩模10在X方向或Y方向上移動，由此來移動(掃描)攝像裝 置40的拍攝范圍(檢查視場)。并且，當工作臺20是固定工作臺時，為了掃描檢查視場，構(gòu) 成為照明裝置30和攝像裝置40均可相對于工作臺20在X方向或Y方向上自由移動。圖2是概要地示出圖案檢查裝置1的主要部分的結(jié)構(gòu)的圖。如圖2所示，照明裝 置30具有光源部31和照明光學系統(tǒng)32。例如照射至少在空間上實質(zhì)上相干且單波長的光 的光源適于光源部31。例如半導體激光等激光可用于這種光源。照明光學系統(tǒng)32配置在光掩模10與光源部31之間。照明光學系統(tǒng)32對來自光 源部31的相干光進行平行化后，使其以入射角0i(單位deg(度))入射到透明基板11 上。并且，在圖2中，為了便于使附圖清晰，省略了在透明基板11內(nèi)部前進的光線的圖示。光源部31以及照明光學系統(tǒng)32被配置構(gòu)成為，入射角0 i(根據(jù)其它表示，后述 的傅里葉變換面的法線(光軸AX)與照明光學系統(tǒng)32的光軸構(gòu)成的角度)收斂于例如0 < 9 i <90的范圍(更優(yōu)選20 < 0 i <80的范圍)內(nèi)。照明光學系統(tǒng)32對至少包含攝 像裝置40的檢查視場在內(nèi)的圖案形成面12a上的一部分區(qū)域(例如，(p60 70mm左右的 區(qū)域)進行照射。通過使用構(gòu)成為使照射光相對于光掩模10斜入射的裝置，可以利用與入 射角對應的期望次數(shù)的衍射光，容易地檢測在例如液晶顯示裝置制造用等的顯示設(shè)備中產(chǎn) 生的圖案不均。透明基板11是兩面為平行平面的光學基板。因此，相干光從透明基板11以出射 角ei(即與入射角ei相同的角度)射出。當由出射角ei的相干光照射圖案形成面i2a 時，通過形成在圖案形成面12a上的周期性的結(jié)構(gòu)(即重復圖案12)產(chǎn)生衍射光。這里，相 干光與攝像裝置40的光軸AX呈角度。因此，包括0次在內(nèi)的低次衍射光被衍射到與攝像 裝置40所處的方向不同的方向。與0次光呈角度0n(單位deg)的-n次附近的高次衍射 光在與攝像裝置40的光軸AX平行的光路上行進。實質(zhì)上，僅有預定次數(shù)以及更高次(絕 對值大)的衍射光入射到攝像裝置40具有的成像鏡頭41上。
相對于正常圖案，光掩模10的典型的圖案不均是微細的。為了高精度地進行缺陷 檢查，優(yōu)選利用包含了與物體的微細結(jié)構(gòu)有關(guān)的信息的高次衍射光。因此，圖案檢查裝置1 構(gòu)成為，在排除低次衍射光的同時，利用高次衍射光檢查光掩模10有無圖案不均。攝像裝置40是對在由照明光學系統(tǒng)32照射的圖案形成面12a上所生成的衍射 光進行拍攝的面陣攝像機(Area Camera)。攝像裝置40被配置為使成像鏡頭41的物體側(cè) 焦面位于圖案形成面12a上。另外，攝像裝置40具有固體攝像元件42 (例如(XD (Charge Coupled Device，電荷耦合器件))。固體攝像元件42被配置為，受光面42a位于成像鏡頭 41的像側(cè)焦面上。因此，透過圖案形成面12a的相干光通過成像鏡頭41的傅里葉變換作 用，在受光面42a上形成與置于圖案形成面12a上的透射圖像對應的傅里葉變換像。固體 攝像元件42檢測受光面42a上的傅里葉變換像作為光強度分布，作為與檢測光量對應的電 荷而蓄積所得到的空間頻譜，并將其轉(zhuǎn)換成圖像信號。轉(zhuǎn)換后的圖像信號被輸出到數(shù)據(jù)處 理裝置50中。這里，圖3概要地示出了不存在圖案不均的理想的光掩模10。如圖3所示，在理想 的圖案形成面12a上，構(gòu)成重復圖案12的多個單位圖案13以預定的間距(0 (單位ii m)排 列成矩陣狀。在本實施方式中設(shè)想的各單位圖案13具有收斂于例如50 600 (單位y m) 的范圍內(nèi)的間距。優(yōu)選線寬為1 300 (單位y m)。并且，圖3示出的單位圖案13的數(shù)量 是為了方便起見。在圖案形成面12a上實際形成的單位圖案13數(shù)量更多。圖4(A) 圖4(D)的各圖示出了在圖案形成面12a上形成的圖案不均的一個示 例。在圖4(A) 圖4(D)的各圖中，對于存在圖案不均的圖案形成面12a上的缺陷區(qū)域標 注標號14。圖4(A)示出特定的單位圖案13組的間距不同于間距(0的圖案不均。圖4(B) 示出特定的單位圖案13組的位置相對于其它單位圖案13組偏離的圖案不均。圖4(A)以 及圖4(B)所示的圖案不均與圖案位置精度有關(guān)，是由于例如在激光束的描繪接續(xù)處產(chǎn)生 的位置偏離而產(chǎn)生的圖案不均。圖4(C)以及圖4(D)示出特定的單位圖案13組比其它的 單位圖案13組更細或粗的圖案不均。圖4(C)以及圖4(D)所示的圖案不均與CD精度有 關(guān)，是由于例如在描繪時的激光束的強度變動而產(chǎn)生的圖案不均。另外，除了圖4(A) 圖 4(D)的各圖中所例示的圖案不均以外，例如產(chǎn)生了與特定的單位圖案13組相同的形狀缺 陷的情況等在圖案檢查裝置1中也是作為對象的圖案不均。圖5(A)、圖5(B)的各圖示出了由攝像裝置40拍攝的空間頻譜。并且，在圖5(A)、 圖5 (B)的各圖中，為了使附圖清晰，明暗顛倒地示出了空間頻譜。如圖3所示，當單位圖案13組沒有圖案不均而規(guī)則排列時，因各單位圖案13的排 列而產(chǎn)生的衍射光按照某個周期規(guī)則地分布在傅里葉變換面(受光面42a)上。在這種情 況下，在受光面42上，檢測到十字形圖案100以相等間距排列的空間頻譜(參照圖5(A))。另一方面，如圖4(A) 圖4(D)的各圖所示，當在圖案形成面12a上形成有圖案不 均時，傅里葉變換面中的衍射光的分布因圖案不均而紊亂。此時的紊亂表現(xiàn)為出現(xiàn)空間頻 率成分110。空間頻率成分110是由于典型的圖案不均而在正常的單位圖案13的形狀中 產(chǎn)生的空間頻率高的異常成分，因此如圖5(B)所示，分布在與各十字形圖案100 (的中心) 分開的位置處。為了高精度地檢測有無圖案不均，需要使空間頻率成分110與十字形圖案 100分離而分布。這里，“分離”表示例如通過普通信息終端的畫像分析處理等，將彼此的圖 像在空間上分離成可明確地區(qū)分空間頻率成分110與十字形圖案100的程度。
具體而言，當將由于圖案形成面12a上形成的周期性結(jié)構(gòu)而生成的衍射光的衍射 次數(shù)的絕對值定義為n、將光源部31照射的相干光的波長定義為X (單位y m)、將單位圖 案13的間距定義為(0 (單位y m)時，n次衍射光相對于0次衍射光以滿足下述條件⑴ 的角度射出。<formula>formula see original document page 12</formula>當將與圖案形成面12a相距L (單位mm)的觀察面上的0次衍射光的位置與n次 衍射光的位置之間的差異(距離)定義為h(單位mm)時，距離h滿足下述條件(2)。<formula>formula see original document page 12</formula>
并且，當將期望檢測的誤差量定義為A (0 (單位y m)、將包含誤差的部分的單位 圖案13的間距定義為w’，(= ±Aco，單位iim)、將單位圖案13的間距為w、w‘，時 的各個n次衍射光的上述觀察面上的位置差異(距離)定義為Ah(單位mm)時，距離Ah 滿足下述條件(3)。<formula>formula see original document page 12</formula>當將觀測距離Ah的攝像裝置40 (成像鏡頭41)的焦距定義為f (單位mm)、將單 位圖案13的間距為w、w’時的各個n次衍射光的受光面42a上的位置差異(距離)定義 為Ah’(單位mm)時，距離Ah’滿足下述條件(4)。<formula>formula see original document page 12</formula>
其中<formula>formula see original document page 12</formula>并且，將排列在固體攝像元件42的受光面42a上的像素的間距定義為p (單位 mm)。此時，為了從十字圖案100中分離出因圖案不均而產(chǎn)生的空間頻率成分110并進行拍 攝，圖案檢查裝置1構(gòu)成為滿足下述條件(5)。<formula>formula see original document page 12</formula>
但是，為了高精度地檢查微細的圖案不均，如上所述，優(yōu)選利用高次衍射光。本申 請人不拘泥于光掩模技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)常識(即，觀察光掩模的實像來進行缺陷檢查)而 轉(zhuǎn)換構(gòu)思，立意于觀察傅里葉變換像來進行缺陷檢查。并且，為了簡單且迅速地檢查有無圖 案不均，進一步從該構(gòu)思出發(fā)，想出了上述的從十字形圖案100中分離出與圖案不均對應 的頻譜(即空間頻率成分110)來進行觀察的方法。本申請人發(fā)現(xiàn)圖案不均的尺寸相對于 正常圖案(單位圖案13)越微細，則在從十字形圖案100中分離出空間頻率成分110時適 合利用越高次的衍射光。當考慮圖像設(shè)備用的光掩模10的單位模式13的間距《與典型的圖案不均的尺 寸之間的關(guān)系時，為了使用滿足條件(5)的結(jié)構(gòu)的圖案檢查裝置1來將空間頻率成分110 與十字形圖案100分離，優(yōu)選入射到成像鏡頭41的n次衍射光滿足下述條件(6)。<formula>formula see original document page 12</formula>
當n次衍射光滿足條件(6)時，可以從十字形圖案100中分離出空間頻率成分 110。另一方面，當n次衍射光不滿足條件(6)時，不能從十字形圖案100中分離出空間頻率成分110。這里，對于衍射光，次數(shù)越高則光量越少。因此，存在噪聲增加等而檢查精度降低 的危險性。因此，更加優(yōu)選n次衍射光滿足下述的條件(7)。20 彡 n 彡 700. . . (7)當n次衍射光滿足條件(7)時，由受光面42a上檢測出的空 間頻譜的噪聲所導致 的劣化得到了抑制，因此保障了高精度的檢查。當n次衍射光超過條件(7)的上限時，存在 空間頻譜的噪聲增加，檢查精度降低的危險性。為了進一步提高檢查精度，優(yōu)選設(shè)定為n次衍射光滿足下述條件(8)。30 < n < 600. . . (8)下面，例示了圖案檢查裝置1的具體數(shù)值結(jié)構(gòu)。固體攝像元件42例如是1/3型且 是VGA (Video Graphics Array，視頻圖像陣列)。在該情況下的像素間距為6. 35 y m。另 外，光源部31照射的相干光的波長X、成像鏡頭41的焦距f、可檢查的典型圖案不均的尺 寸A (0為如下所述。入0. 532 umf :50mmA co ;0. 1 u m當單位圖案13的間距co為100 iim時，為了從十字形圖案100中分離出空間頻率 成分110，將圖案檢查裝置1構(gòu)成為，使-24次以上(根據(jù)光掩模10與照明裝置30之間的 位置關(guān)系的不同也可以是+24次以上)的次數(shù)的衍射光入射到成像鏡頭41上。另外，當單 位圖案13的間距《為200iim、300iim時，為了從十字形圖案100中分離出空間頻率成分 110，將圖案檢查裝置1構(gòu)成為，分別使-92次以上(根據(jù)上述位置關(guān)系的不同也可以是+92 次以上)、-200次以上(根據(jù)上述位置關(guān)系的不同也可以是+200次以上)的次數(shù)的衍射光 入射到成像鏡頭41上。設(shè)想例如對單位圖案13的間距co為400 ii m、500 ii m或600 ii m的光掩模10進 行檢查的情況。當間距《為40011111、50011111、60011111時，為了從十字形圖案100中分離出 空間頻率成分110，將圖案檢查裝置1構(gòu)成為，分別使-339次以上(根據(jù)上述位置關(guān)系的 不同也可以是+339次以上)、-502次以上(根據(jù)上述位置關(guān)系的不同也可以是+502次以 上)、-681次以上(根據(jù)上述位置關(guān)系的不同也可以是+681次以上)的次數(shù)的衍射光入射 到成像鏡頭41上。數(shù)據(jù)處理裝置50例如是普通臺式PC (Personal Computer，個人計算機)，且安裝 有用于進行光掩模10的缺陷檢查的缺陷檢查用應用程序。數(shù)據(jù)處理裝置50啟動缺陷檢查 用應用程序，根據(jù)從固體攝像元件42輸出的圖像信號，生成檢查圖像(例如圖5(A)和圖 5(B)所示的圖像)。接著，將所生成的檢查圖像與預定的基準圖像(不存在圖案不均的理 想的光掩模10的空間頻譜、且實質(zhì)上沒有出現(xiàn)空間頻率成分110的圖像)進行比較，檢測 差分。數(shù)據(jù)處理裝置50根據(jù)檢測出的差分，判定光掩模10有無圖案不均。具體而言，當與 十字形圖案100分離地出現(xiàn)空間頻率成分110時，數(shù)據(jù)處理裝置50判定為光掩模10含有 圖案不均。另一方面，當沒有出現(xiàn)空間頻率成分110時(空間頻率成分110沒有與十字形 圖案100分離時)，判定為光掩模10不含有圖案不均。數(shù)據(jù)處理裝置50的判定結(jié)果顯示在 顯示器60上。
操作人員根據(jù)顯示在顯示器60上的判定結(jié)果，能可靠地掌握光掩模10有無圖案 不均。例如在光掩模10的有效區(qū)域整體的掃描結(jié)束的時刻或檢測出圖案不均的時刻結(jié)束 光掩模10的有無圖案不均的判定。根據(jù)本實施方式的圖案檢查裝置1，不必如以往那樣考慮缺陷種類來變更檢查條 件(調(diào)整焦點等)，重復進行與缺陷種類對應的檢查。由于不必變更檢查條件就能連續(xù)地掃 描并檢查光掩模10，因此大幅度地縮短了檢查時間。當對光掩模10的有效區(qū)域整體進行掃 描后判定為不存在圖案不均時，可簡單且迅速地獲得光掩模10的質(zhì)量保證。在該情況下， 不必檢查圖案不均的具體內(nèi)容，就可以前進到下一工序，有利于提高制造效率。并且，為了 檢查并分析圖案不均的具體內(nèi)容，也可以將下述結(jié)構(gòu)安裝在圖案檢查裝置1中，即，例如將 成像鏡頭41的傅里葉變換像轉(zhuǎn)換成實像，拍攝并分析所轉(zhuǎn)換的實像。這樣，根據(jù)本實施方式的圖案檢查裝置1，由于能簡單且迅速地檢查有無圖案不 均，因此大幅度地縮短了檢查時間，在前置時間方面等是有利的。另外，由于本實施方式的 圖案檢查裝置1是不需要用于去除低次衍射光噪聲的空間濾波器的簡單結(jié)構(gòu)，因此減輕了 設(shè)計開發(fā)時或制造時的負擔。以上是本發(fā)明的實施方式的說明。本發(fā)明不限于上述結(jié)構(gòu)，可在本發(fā)明的技術(shù)思 想的范圍內(nèi)進行各種變形。
1權(quán)利要求
一種圖案檢查方法，對在透明基板上形成有由周期排列的單位圖案構(gòu)成的重復圖案的光掩模的圖案不均進行檢查，其特征在于，該圖案檢查方法包括下述步驟照射步驟，利用預定的光束照射所述重復圖案；傅里葉變換像檢測步驟，檢測傅里葉變換像，該傅里葉變換像與通過所述光束照射所述重復圖案而產(chǎn)生的衍射光對應；以及圖案不均判定步驟，根據(jù)所檢測出的所述傅里葉變換像，判定所述光掩模有無圖案不均，在所述傅里葉變換像檢測步驟中，以使得與所述光掩模的圖案不均對應的傅里葉變換像和與正常圖案對應的傅里葉變換像在空間上分離的方式，對與所述衍射光中的預定的高次衍射光對應的傅里葉變換像進行檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案檢查方法，其特征在于，所述高次衍射光的次數(shù)的絕對 值為20 700。
3.一種圖案檢查方法，對在透明基板上形成有由周期排列的單位圖案構(gòu)成的重復圖案 的光掩模的圖案不均進行檢查，其特征在于，該圖案檢查方法包括下述步驟照射步驟，利用預定的光束照射所述重復圖案；傅里葉變換像檢測步驟，借助預定的光學系統(tǒng)來檢測傅里葉變換像，該傅里葉變換像 與通過所述光束照射所述重復圖案而產(chǎn)生的衍射光對應；以及圖案不均判定步驟，根據(jù)所檢測出的所述傅里葉變換像，判定所述光掩模有無圖案不均，當將所述光束的波長定義為λ μ m、將所述單位圖案的間距定義為ω μ m、將含有所述 圖案不均的該單位圖案的間距定義為ω’ μ m、將所述光學系統(tǒng)的焦距定義為fmm、將檢測 所述傅里葉變換像的傅里葉變換面的分辨率定義為P mm、將η次的所述衍射光與0次的所 述衍射光構(gòu)成的角度定義為θ η deg時，在所述傅里葉變換像檢測步驟中，對與所述衍射光 中的滿足下述條件的η次的所述衍射光對應的傅里葉變換像進行檢測， <formula>formula see original document page 2</formula>其中，<formula>formula see original document page 2</formula>
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的圖案檢查方法，其特征在于，當將檢測所述傅 里葉變換像的傅里葉變換面的法線、與在所述照射步驟中照射所述光束的照明光學系統(tǒng)的 光軸構(gòu)成的角度定義為θ i時，滿足0 < θ i < 90。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的圖案檢查方法，其特征在于，在所述照射步驟 中照射的所述光束是至少在空間上實質(zhì)上相干且單波長的平行光束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的圖案檢查方法，其特征在于，在所述圖案不均 判定步驟中，將在所述傅里葉變換像檢測步驟中檢測出的傅里葉變換像與預定的基準像進 行比較，根據(jù)比較結(jié)果判定所述光掩模有無圖案不均。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的圖案檢查方法，其特征在于，在一次可檢查的檢查區(qū)域比所述光掩模的整個檢查對象區(qū)域窄時，移動所述光掩模而 連續(xù)地掃描所述檢查區(qū)域，并對該檢查區(qū)域?qū)嵤┧稣丈洳襟E、所述傅里葉變換像檢測步 驟、所述圖案不均判定步驟的各個步驟，判定所述光掩模有無圖案不均。
8. 一種光掩模制造方法，在掩模坯體上形成預定的掩模圖案來制造光掩模，其特征在于，所述光掩模制造方法包括實施權(quán)利要求1至3中任意一項所述的圖案檢查方法來判定 形成了所述掩模圖案的光掩模有無圖案不均的步驟。
9.一種圖案轉(zhuǎn)印方法，其特征在于，使用實施權(quán)利要求8所述的光掩模制造方法而制造出的光掩模，將所述掩模圖案轉(zhuǎn)印 到轉(zhuǎn)印對象基板上。
10.一種圖案檢查裝置，其對在透明基板上形成有由周期排列的單位圖案構(gòu)成的重復 圖案的光掩模的圖案不均進行檢查，其特征在于，該圖案檢查裝置具有照射單元，其利用預定的光束照射所述重復圖案；傅里葉變換像檢測單元，其檢測傅里葉變換像，該傅里葉變換像與通過所述照射單元 照射所述重復圖案時產(chǎn)生的衍射光對應；以及 圖案不均判定單元，其根據(jù)所檢測出的所述傅里葉變換像，判定所述光掩模有無圖案 不均，所述傅里葉變換像檢測單元以使得與所述光掩模的圖案不均對應的傅里葉變換像和 與正常圖案對應的傅里葉變換像在空間上分離的方式，對與所述衍射光中的預定的高次衍 射光對應的傅里葉變換像進行檢測。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖案檢查裝置，其特征在于，所述高次衍射光的次數(shù)的絕 對值為20 700。
12.—種圖案檢查裝置，其對在透明基板上形成有由周期排列的單位圖案構(gòu)成的重復 圖案的光掩模的圖案不均進行檢查，其特征在于，該圖案檢查裝置具有照射單元，其利用預定的光束照射所述重復圖案；傅里葉變換像檢測單元，其檢測傅里葉變換像，該傅里葉變換像與通過所述照射單元 照射所述重復圖案時產(chǎn)生的衍射光對應；以及圖案不均判定單元，其根據(jù)所檢測出的所述傅里葉變換像，判定所述光掩模有無圖案 不均，當將所述光束的波長定義為λ μ m、將所述單位圖案的間距定義為ω μ m、將含有所述 圖案不均的該單位圖案的間距定義為ω’ μ m、將所述光學系統(tǒng)的焦距定義為fmm、將檢測 所述傅里葉變換像的傅里葉變換面的分辨率定義為P mm、將η次的所述衍射光與0次的所 述衍射光構(gòu)成的角度定義為θ η deg時，所述傅里葉變換像檢測單元對與所述衍射光中的 滿足下述條件的η次的所述衍射光對應的傅里葉變換像進行檢測，<formula>formula see original document page 3</formula>其中，<formula>formula see original document page 3</formula>
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任意一項所述的圖案檢查裝置，其特征在于，所述照射單元具有用于照射所述光束的照明光學系統(tǒng)，當將檢測所述傅里葉變換像的傅里葉變換面的法線、與所述照明光學系統(tǒng)的光軸構(gòu)成 的角度定義為0i時，滿足0< 0i<9O。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任意一項所述的圖案檢查裝置，其特征在于，所述光束是 至少在空間上實質(zhì)上相干且單波長的平行光束。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任意一項所述的圖案檢查裝置，其特征在于，所述圖案不均判定單元將所述傅里葉變換像檢測單元檢測出的傅里葉變換像與預定的基準像進行比 較，根據(jù)比較結(jié)果判定所述光掩模有無圖案不均。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任意一項所述的圖案檢查裝置，其特征在于，所述圖案檢 查裝置還具有檢查區(qū)域掃描單元，該檢查區(qū)域掃描單元在一次可檢查的檢查區(qū)域比所述光 掩模的整個檢查對象區(qū)域窄時，移動所述光掩模而連續(xù)地掃描所述檢查區(qū)域。
全文摘要
圖案檢查方法及裝置、光掩模制造方法以及圖案轉(zhuǎn)印方法。本發(fā)明的課題是提供適于簡單且快速地檢查光掩模有無圖案不均的圖案檢查方法。作為解決手段，本發(fā)明的圖案檢查方法包括以下步驟照射步驟，利用預定的光束照射重復圖案；傅里葉變換像檢測步驟，檢測傅里葉變換像，該傅里葉變換像與通過光束照射重復圖案而產(chǎn)生的衍射光對應；以及圖案不均判定步驟，根據(jù)檢測出的傅里葉變換像，判定光掩模有無圖案不均，其中，在傅里葉變換像檢測步驟中，以使得與光掩模的圖案不均對應的傅里葉變換像和與正常圖案對應的傅里葉變換像在空間上分離的方式，對與衍射光中的預定的高次衍射光對應的傅里葉變換像進行檢測。
文檔編號G03F1/00GK101799433SQ20101011361
公開日2010年8月11日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月6日
發(fā)明者東文明, 園田恒彥, 飯塚隆之 申請人:Hoya株式會社