專利名稱：多色調(diào)光掩模評價方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在光刻工藝中使用的多色調(diào)光掩模的評價方法。
背景技術(shù)：
以往，在液晶顯示裝置等電子設(shè)備的制造中，利用光刻工藝，對形成在要被蝕刻的被加工層上的抗蝕劑膜，使用具有預(yù)定圖案的光掩模在預(yù)定的曝光條件下進行曝光來轉(zhuǎn)印 圖案，并對該抗蝕劑膜進行顯影，由此形成抗蝕劑圖案。然后，將該抗蝕劑圖案作為掩模對 被加工層進行蝕刻。在光掩模中存在如下的多色調(diào)光掩模，該多色調(diào)光掩模具有遮蔽曝光光的遮光區(qū) 域、透射過曝光光的透光區(qū)域以及透射過曝光光一部分的半透光區(qū)域。在使用這種包含遮 光區(qū)域、半透光區(qū)域和透光區(qū)域的多色調(diào)光掩模在被轉(zhuǎn)印體上的抗蝕劑膜上轉(zhuǎn)印期望圖案 的情況下，經(jīng)由多色調(diào)光掩模的透光區(qū)域和半透光區(qū)域照射光。此時，經(jīng)由半透光區(qū)域照射 的光量比經(jīng)由透光區(qū)域照射的光量少。因此，在對像這樣照射了光的抗蝕劑膜進行顯影時， 抗蝕劑膜的殘膜值根據(jù)所照射的光量而不同。即，如果是正性抗蝕劑，則經(jīng)由多色調(diào)光掩模 的半透光區(qū)域照射了光的區(qū)域的抗蝕劑殘膜值比由遮光區(qū)域遮蔽了光的區(qū)域的抗蝕劑殘 膜值薄。此外，經(jīng)由透光區(qū)域照射了光的區(qū)域的抗蝕劑殘膜值為0(零)。像這樣，通過使 用多色調(diào)光掩模進行曝光/顯影，由此可以形成具有至少3種厚度的殘膜值(包括殘膜值 零)的抗蝕劑圖案。在像這樣使用包含不同殘膜值的區(qū)域的抗蝕劑膜，對形成有抗蝕劑膜的被轉(zhuǎn)印體 進行蝕刻的情況下，首先蝕刻殘膜值零的區(qū)域(露出被轉(zhuǎn)印體的區(qū)域與多色調(diào)光掩模的 透光區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域)，之后，通過灰化來減薄抗蝕劑膜。由此，去除厚度相對較薄的抗蝕劑 膜的區(qū)域(與多色調(diào)光掩模的半透光區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域)，露出該部分的被轉(zhuǎn)印體。接著，對 該露出的被轉(zhuǎn)印體進行蝕刻。由此，對于實現(xiàn)具有多個不同殘膜值的抗蝕劑圖案的多色調(diào) 光掩模，可以通過減少所使用的光掩模的片數(shù)來提高光刻工藝的效率，因此非常有用。在日本特開2004-309327號公報(專利文獻1)中，記載了以下的方法在灰度掩 模的缺陷檢查方法中，生成灰度部的圖像數(shù)據(jù)，實施可以識別灰度部的缺陷的圖像處理，進 行缺陷檢查。如上所述在多色調(diào)光掩模中，半透光區(qū)域相對于遮光區(qū)域成為厚度相對較薄的抗 蝕劑膜的形成區(qū)域。例如，在用于液晶顯示裝置的TFT(薄膜晶體管)中，該部分可以形成 與溝道部對應(yīng)的區(qū)域，另一方面，遮光區(qū)域形成與源區(qū)、漏區(qū)等對應(yīng)的區(qū)域。通過半透光區(qū) 域形成的部分在多數(shù)情況下會較大程度地影響液晶顯示裝置等所希望得到的電子設(shè)備的 性能。具體而言，如果不嚴格控制半透光區(qū)域的線寬、曝光光透射率，則會在希望得到的設(shè) 備的精度和成品率中產(chǎn)生不良狀況。因此，針對該半透光區(qū)域，需要在曝光/轉(zhuǎn)印工序中， 預(yù)先對形成在被轉(zhuǎn)印體上的抗蝕劑圖案的形狀進行預(yù)測、評價，并且容易且高精度地進行 該預(yù)測和評價。但是，在專利文獻1中，僅對圖像數(shù)據(jù)實施高斯模糊處理(Gaussianblur)來進行缺陷檢查，而不是在反映了實際使用光掩模時的照射條件和光學(xué)條件的狀態(tài)下對光掩模進 行評價。因此，不能實施以實際上該光掩模在被轉(zhuǎn)印體上形成的抗蝕劑圖案形狀為依據(jù)的、 精密的多色調(diào)光掩模的評價。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種多色調(diào)光掩模評價方 法，在該方法中，能夠掌握多色調(diào)光掩模在實際轉(zhuǎn)印條件下形成的空間圖像，利用正確反映 了多色調(diào)光掩模在被轉(zhuǎn)印體上形成的抗蝕劑圖案的圖像數(shù)據(jù)來評價多色調(diào)光掩模。本發(fā)明一個方式的多色調(diào)光掩模評價方法，該多色調(diào)光掩模通過對形成在透明基 板上的至少遮光膜進行構(gòu)圖，從而具有包含透光區(qū)域、遮光區(qū)域以及半透光區(qū)域的轉(zhuǎn)印圖 案，該多色調(diào)光掩模評價方法的特征在于包含以下工序針對作為評價對象的所述轉(zhuǎn)印圖 案，取得在曝光條件下的所述轉(zhuǎn)印圖案的空間圖像數(shù)據(jù)的工序；針對所述空間圖像數(shù)據(jù)，確 定預(yù)定的實效透射率的閾值的工序；以及使用所述閾值對所述空間圖像數(shù)據(jù)進行二值化， 使用所述二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)對所述轉(zhuǎn)印圖案進行評價的工序。
根據(jù)該方法，能夠使用實際轉(zhuǎn)印條件，利用正確反映了多色調(diào)光掩模形成在被轉(zhuǎn) 印體上的抗蝕劑圖案的圖像數(shù)據(jù)，來評價多色調(diào)光掩模。在該多色調(diào)光掩模評價方法中，可以預(yù)先取得針對具有正常轉(zhuǎn)印圖案的正常部的 空間圖像數(shù)據(jù)，使用該正常部的空間圖像數(shù)據(jù)來確定所述閾值。在該多色調(diào)光掩模評價方法中，所述閾值可以是根據(jù)使用所述多色調(diào)光掩模，將 所述轉(zhuǎn)印圖案轉(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn)印體上后的目標線寬而確定的閾值。在該多色調(diào)光掩模評價方法中，所述閾值還可以是根據(jù)形成在所述多色調(diào)光掩模 上的所述轉(zhuǎn)印圖案的線寬設(shè)計值而確定的閾值。在該多色調(diào)光掩模評價方法中，優(yōu)選評價所述轉(zhuǎn)印圖案的工序包含預(yù)先取得針 對具有正常轉(zhuǎn)印圖案的正常部的所述二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)，對所取得的空間圖像數(shù)據(jù) 與所述評價對象的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)進行比較。在該多色調(diào)光掩模評價方法中，優(yōu)選作為所述評價對象的轉(zhuǎn)印圖案與所述正常轉(zhuǎn) 印圖案一起包含在同一光掩模中。在該多色調(diào)光掩模評價方法中，優(yōu)選作為所述評價對象的轉(zhuǎn)印圖案是在所述比較 之前，掌握了所述轉(zhuǎn)印圖案中的半透光部包含缺陷部的轉(zhuǎn)印圖案。該多色調(diào)光掩模評價方法優(yōu)選包括通過對作為所述評價對象的轉(zhuǎn)印圖案中的二 值化后的空間圖像數(shù)據(jù)與所述正常部的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)進行比較，來判定是否需 要修正作為所述評價對象的轉(zhuǎn)印圖案。該多色調(diào)光掩模評價方法優(yōu)選包括線寬計算工序，在該線寬計算工序中，根據(jù)作 為所述評價對象的轉(zhuǎn)印圖案中的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)，來計算在將所述轉(zhuǎn)印圖案轉(zhuǎn)印 到被轉(zhuǎn)印體上時所述缺陷部的線寬。在該情況下，優(yōu)選在所述計算出的線寬相對于根據(jù)所 述正常部的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)得到的線寬超過了預(yù)定范圍而不同時，設(shè)為缺陷修正 對象。在該多色調(diào)光掩模評價方法中，所述半透光區(qū)域可以是在形成于所述透明基板上 的所述遮光膜上，形成曝光機分辨極限以下的細微圖案而成的。
在該多色調(diào)光掩模評價方法中，所述半透光區(qū)域可以是在所述透明基板上形成透 射過曝光光一部分的半透膜而成的。在該多色調(diào)光掩模評價方法中，優(yōu)選取得所述空間圖像數(shù)據(jù)的工序包含對形成 有所述轉(zhuǎn)印圖案的所述光掩模照射所述曝光條件下的曝光光，由攝像單元對所述轉(zhuǎn)印圖案 的透射光進行拍攝。本發(fā)明另一方式的多色調(diào)光掩模制造方法，該多色調(diào)光掩模通過對形成在透明基 板上的至少遮光膜進行構(gòu)圖，從而具有包含透光區(qū)域、遮光區(qū)域以及半透光區(qū)域的轉(zhuǎn)印圖 案，該多色調(diào)光掩模制造方法的特征在于包含圖案形成工序，進行所述構(gòu)圖來形成所述轉(zhuǎn) 印圖案；以及評價工序，對所形成的所述轉(zhuǎn)印圖案進行評價，所述評價工序基于上述評價方法。根據(jù)該方法，利用正確反映了多色調(diào)光掩模在被轉(zhuǎn)印體上形成的抗蝕劑圖案的圖 像數(shù)據(jù)來進行評價，因此能夠制造在實際的掩模使用中不存在問題的多色調(diào)光掩模。在該多色調(diào)光掩模制造方法中，優(yōu)選通過所述評價方法，來制造使在轉(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn) 印體上時所述轉(zhuǎn)印圖案的面內(nèi)線寬分布為0. 15 μ m以下的所述光掩模。本發(fā)明另一方式的圖案轉(zhuǎn)印方法，其特征在于，使用基于上述多色調(diào)光掩模制造 方法制造的光掩模，在被轉(zhuǎn)印體上轉(zhuǎn)印所述轉(zhuǎn)印圖案。根據(jù)該方法，使用利用正確反映了多色調(diào)光掩模在被轉(zhuǎn)印體上形成的抗蝕劑圖案 的圖像數(shù)據(jù)進行了評價的多色調(diào)光掩模，因此能夠正確地在被轉(zhuǎn)印體上轉(zhuǎn)印轉(zhuǎn)印圖案。在本發(fā)明的多色調(diào)光掩模評價方法中，通過對形成在透明基板上的至少遮光膜進 行構(gòu)圖，從而具有包含透光區(qū)域、遮光區(qū)域以及半透光區(qū)域的轉(zhuǎn)印圖案，針對作為評價對象 的所述轉(zhuǎn)印圖案，取得在曝光條件下的所述轉(zhuǎn)印圖案的空間圖像數(shù)據(jù)，針對所述空間圖像 數(shù)據(jù)，確定預(yù)定的實效透射率的閾值，使用所述閾值對所述空間圖像數(shù)據(jù)進行二值化，使用 所述二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)來評價所述轉(zhuǎn)印圖案，因此能夠利用使用實際轉(zhuǎn)印條件正確 反映了多色調(diào)光掩模在被轉(zhuǎn)印體上形成的抗蝕劑圖案的圖像數(shù)據(jù)，來評價多色調(diào)光掩模。


圖1(a)是示出轉(zhuǎn)印圖案的一例的圖，圖1(b)是示出實效透射率與圖1(a)的轉(zhuǎn)印 圖案的位置之間的關(guān)系的圖，圖1(c)是示出CD與閾值之間的關(guān)系的圖。圖2是示出對曝光機的曝光條件進行再現(xiàn)的裝置的一例的圖。圖3(a)是示出轉(zhuǎn)印圖案的一例的圖，圖3(b)是示出該轉(zhuǎn)印圖案的空間圖像的圖，圖3(c)是示出使用圖3(b)，根據(jù)將轉(zhuǎn)印圖案轉(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn)印體上后的目標線寬來確定閾值 而得到的二值化空間圖像的圖，圖3(d)是使用圖3(b)，根據(jù)掩模的設(shè)計線寬確定閾值而得 到的二值化空間圖像。圖4(a) (i)是根據(jù)被轉(zhuǎn)印體上的目標線寬確定閾值而得到的、正常部和評價對 象的二值化空間圖像。圖5(a) (i)是根據(jù)設(shè)計線寬確定閾值而得到的、正常部和評價對象的二值化空 間圖像。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。本發(fā)明人著眼于為了在被轉(zhuǎn)印體上得到期望的抗蝕劑殘膜值，僅對用于多色調(diào)光 掩模的半透光部的半透膜的膜透射率進行控制是不夠的這一狀況，發(fā)現(xiàn)了在被轉(zhuǎn)印體上得 到期望的抗蝕劑殘膜值的部分時，為了確定該抗蝕劑殘膜值，不僅對用于掩模的半透膜的 作為膜的(取決于膜成分和膜厚)曝光光透射率進行控制，還必須根據(jù)形成在掩模上的圖 案的形狀、曝光中使用的光源的光學(xué)特性、光學(xué)系統(tǒng)的特性等，對考慮了所產(chǎn)生的光衍射現(xiàn) 象的透射率進行控制。因此，本發(fā)明人提出代替半透膜的膜透射率Tf，而規(guī)定透射過掩模的 實際效果的光透射率(實效透射率Ta)，并控制該實效透射率。其中，該實效透射率Ta可被 認為是在實際使用的曝光條件下，該掩模的例如半透光區(qū)域透射過曝光光的透射率。實際 上，半透光區(qū)域的光透射率由于相鄰遮光部等的影響，具有例如圖1(b)所示那樣的分布， 因此可以將與區(qū)域內(nèi)的光透射曲線的峰值對應(yīng)的透射率值設(shè)為實效透射率的代表值。
實效透射率Ta是除了膜固有的透射率以外，還考慮了光學(xué)條件和圖案設(shè)計的指標， 因此正確反映了被轉(zhuǎn)印體上的曝光的光強度，所以適合作為用于對所形成的抗蝕劑圖案的殘 膜值進行管理的指標。此外，作為半透光區(qū)域的實效透射率，可以設(shè)為在將透光區(qū)域的曝光光 透射率設(shè)為100%時在透射過半透光區(qū)域的光強度分布上具有最大值的部分透射率。這是因 為例如使用該光掩模在被轉(zhuǎn)印體上形成了正性抗蝕劑的抗蝕劑圖案時，與在半透光區(qū)域上產(chǎn) 生的抗蝕劑殘膜值的最小值相關(guān)。對于這樣的范圍管理，例如在使用多色調(diào)光掩模來制造薄 膜晶體管(TFT)時，將半透光區(qū)域設(shè)為與TFT的溝道區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域，在該溝道寬度為5μπι 以下時尤其有效。此外，圖3等中的“Ch-L(溝道長度)”意味著該溝道部的寬度。另外，如上所述作為實效透射率Ta，這里可以使半透光區(qū)域中光強度分布曲線的 最大值(如果使用正性抗蝕劑，則該最大值相當于抗蝕劑殘膜的底部(最小值))處的透射 率作為代表。即，在半透光區(qū)域被兩個遮光區(qū)域夾持、且與這些遮光區(qū)域相鄰的情況下，透 射光的光強度分布曲線成為吊鐘型的曲線，實效透射率Ta是指與該曲線的峰值對應(yīng)的透射 率。該實效透射率由膜透射率Tf、實際曝光條件(光學(xué)參數(shù)、照射光的分光特性)以及實際 的光掩模圖案形狀確定。但是，在實際評價時，為了簡便，作為曝光條件可以以模型條件為 代表。該條件可以設(shè)為例如以下的曝光條件使用數(shù)值孔徑(NA)為0.08、相干度(σ)為 0.8的光學(xué)系統(tǒng)，使用g線、h線、i線各自強度為1 1 1的照射光。另一方面，膜透射率1可以設(shè)為在透明基板上形成半透膜而成為半透光區(qū)域時， 相對于曝光條件下的分辨極限為足夠大的面積中該半透光區(qū)域的透射率。在不在半透光區(qū) 域中設(shè)置半透膜、而使遮光圖案中的細微線寬的區(qū)間(space)發(fā)揮半透光區(qū)域的功能的情 況下，該半透光區(qū)域的該區(qū)間的“膜透射率”與透光部相等，成為100%。另一方面，根據(jù)后 述說明的評價方法，半透光區(qū)域的透射率受到圖案的線寬等的影響，因此由實效透射率Ta 來定義實際圖案中半透光區(qū)域的曝光光透射率是有用的。如上所述，需要反映經(jīng)過實際的曝光/轉(zhuǎn)印工序而得到的、被轉(zhuǎn)印體上的抗蝕劑 圖案來進行多色調(diào)光掩模的評價，需要評價光掩模的完成結(jié)果，并且容易且高精度地檢查 (評價)是否產(chǎn)生了被加工層的加工上的問題。本發(fā)明人著眼于這方面發(fā)現(xiàn)了以下的情況在實際曝光條件下得到空間圖像數(shù) 據(jù)，針對該空間圖像數(shù)據(jù)確定預(yù)定的實效透射率的閾值，利用該閾值對空間圖像數(shù)據(jù)進行二值化，利用該二值化空間圖像數(shù)據(jù)來評價轉(zhuǎn)印圖案，由此可以利用正確反映了多色調(diào)光 掩模在被轉(zhuǎn)印體上形成的抗蝕劑圖案的圖像數(shù)據(jù)來評價多色調(diào)光掩模。即，通過對形成在透明基板上的至少遮光膜進行構(gòu)圖，從而具有包含透光區(qū)域、遮 光區(qū)域以及半透光區(qū)域的轉(zhuǎn)印圖案，針對作為評價對象的所述轉(zhuǎn)印圖案，取得在曝光條件 下所述轉(zhuǎn)印圖案的空間圖像數(shù)據(jù)，針對所述空間圖像數(shù)據(jù)確定預(yù)定的實效透射率的閾值， 使用所述閾值對所述空間圖像數(shù)據(jù)進行二值化，使用所述二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)來評價 所述轉(zhuǎn)印圖案，由此利用正確反映了在實際曝光條件下多色調(diào)光掩模在被轉(zhuǎn)印體上形成的 抗蝕劑圖案的圖像數(shù)據(jù)，來評價多色調(diào)光掩模。作為本發(fā)明實施方式的評價方法的對象的多色調(diào)光掩模是指，通過對形成在透明 基板上的至少遮光膜進行構(gòu)圖從而具有包含透光區(qū)域、遮光區(qū)域和半透光區(qū)域的轉(zhuǎn)印圖案 的、3色調(diào)以上的光掩模。即，在該多色調(diào)光掩模中，除了遮光區(qū)域和透光區(qū)域之外，還具有 半透光區(qū)域，由此在形成在被轉(zhuǎn)印體上的抗蝕劑圖案中，形成有具有多個膜厚的區(qū)域。遮光 區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上遮蔽曝光光，透光區(qū)域可以是露出透明基板而成的。半透光區(qū)域是透射率比透 光區(qū)域相對小的部分，是在被轉(zhuǎn)印體上形成期望的抗蝕劑殘膜的區(qū)域。該半透光區(qū)域例如 可以在透明基板上形成具有預(yù)定膜透射率的半透膜來形成。在將透光區(qū)域的膜透射率設(shè)為 100%時，半透膜的膜透射率為10% 70%，更有用的是20% 60%。此外，也可以通過在 形成于透明基板上的遮光膜上，形成曝光機的分辨極限以下的線寬的圖案，來作為半透光 區(qū)域。此外，作為評價方法對象的多色調(diào)光掩模也可以是具有以下抗蝕劑圖案的4色調(diào)以 上的光掩模，該抗蝕劑圖案具有3個以上的抗蝕劑殘膜值(除了抗蝕劑殘膜值為零的部分 之外)。作為透明基板，可以列舉出玻璃基板等。此外，作為遮蔽曝光光的遮光膜，可以列 舉鉻膜等金屬膜、硅膜、金屬氧化膜、硅化鉬膜這樣的金屬硅化物膜等。此外，優(yōu)選該遮光膜 在表面上具有反射防止膜，作為該反射防止膜的材料，可以列舉鉻的氧化物、氮化物、碳化 物以及氟化物等。作為使曝光光透射過一部分的半透膜，可以使用鉻的氧化物、氮化物、碳 化物、氮氧化物、氮氧碳化物、或者金屬硅化物等。尤其優(yōu)選采用氧化鉻膜、氮化鉻膜、硅化 鉬膜這樣的金屬硅化膜、或這些金屬硅化膜的氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物等。并且更 加優(yōu)選的是，可以使用硅化鉬氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、氧化氮化碳化物等的膜。作為多色調(diào)光掩模的轉(zhuǎn)印圖案，可以列舉通過在透明基板上形成半透膜和遮光 膜，分別實施預(yù)定的構(gòu)圖從而形成的轉(zhuǎn)印圖案；或者在透明基板上形成遮光膜，對曝光機分 辨率以下的細微圖案進行構(gòu)圖，通過光的衍射效應(yīng)產(chǎn)生中間色調(diào)的轉(zhuǎn)印圖案等。在本發(fā)明實施方式的多色調(diào)光掩模的評價方法中，對于作為評價對象的轉(zhuǎn)印圖 案，取得在曝光條件下轉(zhuǎn)印圖案的空間圖像數(shù)據(jù)，針對空間圖像數(shù)據(jù)確定預(yù)定的實效透射 率的閾值，使用該閾值對空間圖像數(shù)據(jù)進行二值化，使用二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)來評價 轉(zhuǎn)印圖案。在該評價方法中，針對作為評價對象的轉(zhuǎn)印圖案，取得在曝光條件下轉(zhuǎn)印圖案的 空間圖像數(shù)據(jù)。即，在取得空間圖像數(shù)據(jù)的情況下，在形成有轉(zhuǎn)印圖案的光掩模上，照射曝 光條件下的曝光光，由攝像單元對轉(zhuǎn)印圖案的透射光進行拍攝。這里的曝光條件是使用該 多色調(diào)光掩模時的曝光條件。具體而言，曝光條件利用在使用該多色調(diào)光掩模時的光學(xué)系 統(tǒng)的NA(數(shù)值孔徑)、σ (相干度)以及照射波長。此外，這里所謂空間圖像是指，在所述曝光條件下對轉(zhuǎn)印圖案進行了曝光的情況下，施加在被轉(zhuǎn)印體上的像(光強度分布)。例如， 在NA = 0. 08、σ = 0. 8、曝光光的按照波長的強度比為g線/h線/i線=1/1/1的曝光條 件下，對圖3 (a)所示的TFT的轉(zhuǎn)印圖案(溝道長度5.0 μ m、膜透射率為40%)進行了曝光 的情況下，所得到的空間圖像如圖3(b)所示。此外，在圖3(a)中，參考標號21為遮光膜， 參考標號22為半透膜。在該評價方法中，針對空間圖像數(shù)據(jù)，確定預(yù)定的實效透射率的閾值。例如，在圖 1 (a)所示的轉(zhuǎn)印圖案、即在兩個遮光膜21之間設(shè)置有半透膜22的轉(zhuǎn)印圖案中，當求取A-B 間的實效透射率時，成為如圖1(b)所示。該工序中的實效透射率的閾值，是針對圖1(b)所 示的特性曲線的閾值(TH1、TH2、TH3)。閾值的差是提供給光掩模的曝光量的差。閾值作為評價轉(zhuǎn)印圖案時的基準是必要的，其確定方法非常重要。如上所述，實效 透射率Ta意味著在實際使用的曝光條件下掩模的例如半透光區(qū)域透射過曝光光的透射率。 該實效透射率如上所述根據(jù)線寬而變化，如 圖1(c)所示，認為在實效透射率的閾值與對應(yīng) 于半透光區(qū)域的部分的線寬(⑶(Critical Dimension 臨界尺寸))之間存在相關(guān)性。閾 值越大意味著對應(yīng)于半透光區(qū)域的部分的線寬越小?？梢愿鶕?jù)使用光掩模將轉(zhuǎn)印圖案轉(zhuǎn)印 到被轉(zhuǎn)印體上后的目標線寬，來確定該實效透射率的閾值?；蛘?，可以根據(jù)形成在光掩模上 的轉(zhuǎn)印圖案的線寬設(shè)計值來確定閾值。例如，可以針對具有正常轉(zhuǎn)印圖案的正常部，預(yù)先求取在應(yīng)用了曝光條件時的空 間圖像數(shù)據(jù)?？梢詤⒄赵摽臻g圖像數(shù)據(jù)，來求取賦予了上述目標線寬(例如，想形成為溝道 部的半透光區(qū)域的目標線寬)的實效透射率，將該實效透射率作為閾值?；蛘撸部梢詤⒄?上述正常部的空間圖像，求取賦予了光掩模的線寬設(shè)計值(例如，與溝道部分對應(yīng)的半透 光區(qū)域的設(shè)計線寬)的實效透射率，將該實效透射率作為閾值。然后，可以使用由上述確定的實效透射率的閾值，對作為評價對象的轉(zhuǎn)印圖案的 空間圖像數(shù)據(jù)進行二值化，得到二值化空間圖像數(shù)據(jù)。使用該二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)，對 轉(zhuǎn)印圖案進行評價。例如，可以根據(jù)該二值化空間圖像數(shù)據(jù)，來判斷線寬的絕對值，以及是 否有白缺陷、黑缺陷。例如，還可以根據(jù)作為評價對象的轉(zhuǎn)印圖案中的二值化后的空間圖像 數(shù)據(jù)，計算在被轉(zhuǎn)印體上轉(zhuǎn)印了轉(zhuǎn)印圖案時的缺陷部的線寬(線寬計算工序)，在這里計算 出的線寬超過了預(yù)定范圍而不同時，設(shè)為缺陷修正對象。在轉(zhuǎn)印圖案的評價中，也可以預(yù)先取得針對具有正常轉(zhuǎn)印圖案的正常部的二值化 后的空間圖像數(shù)據(jù)，與評價對象的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)進行比較。接著，根據(jù)該比較結(jié) 果，使用是否為缺陷的標準對掩模的線寬分布等進行評價，并且根據(jù)情況來判定是否需要 缺陷修正。即，可以通過對作為評價對象的轉(zhuǎn)印圖案中的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)與正常 部的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)進行比較，由此判斷作為評價對象的轉(zhuǎn)印圖案的完成結(jié)果， 或者可以判定是否需要修正。這里，作為是否存在缺陷的標準，例如可以列舉以下的標準等利用上述方法生成 黑缺陷部的檢查圖像，在被遮光區(qū)域(圖1(a)的遮光膜21)夾持的半透光區(qū)域(圖1(a)的 半透膜22)中，在檢測到閾值以下的島狀圖案的情況下，將其作為修正對象的標準；或者， 將上述閾值設(shè)為半透光區(qū)域的最大實效透射率+2.0%，來生成白缺陷部的檢查圖像，在半 透光區(qū)域中檢測到缺失圖案的情況下，將其作為修正對象的標準。成為評價對象的轉(zhuǎn)印圖案可以與正常轉(zhuǎn)印圖案一起包含在同一光掩模中。例如，在像以TFT為代表那樣的、排列有單位圖案的重復(fù)圖案的情況下，掩模評價可以通過僅對 處于同一光掩模的不同區(qū)域中的圖案彼此進行比較，來判斷是否有缺陷，非常有用。此外，作為評價對象的轉(zhuǎn)印圖案可以是與正常部之間進行比較之前，掌握了轉(zhuǎn)印 圖案中的半透光部包含缺陷部的的轉(zhuǎn)印圖案。例如，在通過掩模圖案形狀缺陷檢查裝置在 多色調(diào)光掩模中發(fā)現(xiàn)了圖案缺陷時，可以通過上述的評價方法，來預(yù)先掌握該光掩模在實 際曝光條件下形成在被轉(zhuǎn)印體上的抗蝕劑圖案是否會產(chǎn)生問題。因此，具有可以在實際曝 光工序前、即在掩模評價的階段掌握的優(yōu)點。以往廣泛進行了僅根據(jù)掩模圖案的規(guī)格來判斷是否有缺陷，但本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)根 據(jù)該方法進行了缺陷判定后的轉(zhuǎn)印圖案在實際曝光條件下，可能不產(chǎn)生問題，或者相反。并 且，本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)通過通常的圖案形狀缺陷檢查判定為黑缺陷(過剩缺陷)的缺陷，根 據(jù)現(xiàn)實中光掩模使用的不同，可能作用為白缺陷(欠缺缺陷)。認為這是由于i線 g線這 樣的曝光波長范圍與圖案形狀、尺寸等的相乘作用而產(chǎn)生的。在包含上述評價方法來制造多色調(diào)光掩模的情況下，在透明基 板上至少形成遮光 膜，對所述透明基板上的膜進行構(gòu)圖來形成轉(zhuǎn)印圖案，利用上述方法來評價所形成的轉(zhuǎn)印 圖案。然后，如果在該評價中需要缺陷修正，則進行缺陷修正，并且可以利用相同的方法再 次進行評價。經(jīng)過這種評價得到的多色調(diào)光掩模利用正確反映了多色調(diào)光掩模在被轉(zhuǎn)印體 上形成的抗蝕劑圖案的圖像數(shù)據(jù)，進行了評價，因此是在實際的掩模使用中不存在問題的 多色調(diào)光掩模。尤其是，可以通過使用該評價方法來制造高品質(zhì)的多色調(diào)光掩模，該多色調(diào) 光掩?？梢詫⑥D(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn)印體上時的轉(zhuǎn)印圖案的面內(nèi)線寬分布設(shè)為0. 15 μ m以下。具體而言，在轉(zhuǎn)印圖案的評價中，預(yù)先取得針對具有正常轉(zhuǎn)印圖案的正常部的二 值化后的空間圖像數(shù)據(jù)，與所述評價對象的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)進行比較。像這樣預(yù) 先取得針對具有正常轉(zhuǎn)印圖案的正常部的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)，與該空間圖像數(shù)據(jù)進 行比較，因此可以進行正確的掩模評價。此外，優(yōu)選作為評價對象的轉(zhuǎn)印圖案與所述正常轉(zhuǎn) 印圖案一起包含在同一光掩模中。面內(nèi)線寬分布為0. 15 μ m以下可以是，相對于線寬標準值的線寬分布(線寬最大 值與線寬最小值之差的絕對值)為0. 15μπι以下。例如，可以將該光掩模中的轉(zhuǎn)印圖案的 線寬設(shè)計值、或者在將所述轉(zhuǎn)印圖案轉(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn)印體(被加工體)上時的目標線寬，設(shè)為標 準值?；蛘撸梢栽谵D(zhuǎn)印圖案內(nèi)的同一圖案間，將其線寬分布設(shè)為0. 15μπι以內(nèi)。像這樣得到的多色調(diào)光掩?？梢栽诒晦D(zhuǎn)印體上對轉(zhuǎn)印圖案進行轉(zhuǎn)印。該多色調(diào)光 掩模利用正確反映了多色調(diào)光掩模在被轉(zhuǎn)印體上形成的抗蝕劑圖案的圖像數(shù)據(jù)進行了評 價，因此可以正確地在被轉(zhuǎn)印體上對轉(zhuǎn)印圖案進行轉(zhuǎn)印。這里，作為用于使轉(zhuǎn)印圖案成為空間圖像數(shù)據(jù)的裝置，例如可以舉出圖2所示的 裝置。該裝置主要由以下部分構(gòu)成光源1 ；照射光學(xué)系統(tǒng)2，其向光掩模3照射來自光源1 的光；物鏡系統(tǒng)4，其使透射過光掩模3的光成像；以及攝像單元5，其對經(jīng)過物鏡系統(tǒng)4而 得到的像進行拍攝。光源1發(fā)出規(guī)定波長的光束，例如可以使用鹵素?zé)?、金屬鹵化物燈、UHP燈(超高 壓汞燈)等。照射光學(xué)系統(tǒng)2引導(dǎo)來自光源1的光，向光掩模3照射光。該照射光學(xué)系統(tǒng)2為 了將數(shù)值孔徑(NA)設(shè)為可變，具有光圈機構(gòu)(孔徑光圈7)。優(yōu)選該照射光學(xué)系統(tǒng)2具有用于對光掩模3的光照射范圍進行調(diào)節(jié)的視野光圈6。經(jīng)過該照射光學(xué)系統(tǒng)2的光照射到由 掩模保持器具3a保持的光掩模3上。該照射光學(xué)系統(tǒng)2設(shè)置在殼體13內(nèi)。 光掩模3由掩模保持器具3a保持。該掩模保持器具3a在使光掩模3的主平面大 致鉛直的狀態(tài)下，支撐該光掩模3的下端部和側(cè)緣部附近，將該光掩模3傾斜固定地保持。 該掩模保持器具3a可以保持大型(例如主平面為1220mmX 1400mm，厚度為13mm)的光掩模 3，以及各種尺寸的光掩模3。另外，所謂“大致鉛直”是指，圖2中由θ表示的與鉛直位置 之間的角度大致為10度以內(nèi)。照射到光掩模3上的光透射過該光掩模3而入射到物鏡系 統(tǒng)4。物鏡系統(tǒng)4例如由以下部件構(gòu)成第1組(模擬鏡頭(simulator lens)) 4a,其射 入透射過光掩模3的光，并對該光束實施無限遠校正而使其成為平行光；以及第2組(成像 鏡頭)4b，其使經(jīng)過該第1組的光束成像。模擬鏡頭4a具有光圈機構(gòu)(孔徑光圈7)，可以 改變數(shù)值孔徑(NA)。經(jīng)過物鏡系統(tǒng)4的光束由攝像單元5接收。該物鏡系統(tǒng)4設(shè)置在殼體 13內(nèi)。該攝像單元5對光掩模3的像進行拍攝。例如可以使用CCD等攝像元件來作為攝 像單元5。在該裝置中，照射光學(xué)系統(tǒng)2的數(shù)值孔徑和物鏡系統(tǒng)4的數(shù)值孔徑分別可變，因此 可以改變照射光學(xué)系統(tǒng)2的數(shù)值孔徑與物鏡系統(tǒng)4的數(shù)值孔徑之比，即西格馬值(σ 相干 度)。可以通過適當選擇上述條件，來再現(xiàn)或近似曝光時的光學(xué)條件。此外，在該裝置中設(shè)置有運算單元11，其針對由攝像單元5得到的攝像圖像，進 行圖像處理、運算、與規(guī)定閾值的比較和顯示等；具有顯示單元12的控制單元14 ；以及改變 殼體13的位置的移動操作單元15。因此，使用所得到的攝像圖像、或者根據(jù)該攝像圖像得 到的光強度分布，由控制單元進行預(yù)定運算，可以求出在使用其他曝光光的條件下的攝像 圖像、或光強度分布和透射率。在具有這種結(jié)構(gòu)的圖2所示的裝置中，NA和σ值可以改變，光源的線源也可以改 變，因此可以再現(xiàn)各種曝光機的曝光條件。這里，具體說明利用上述評價方法來判定是否需要缺陷修正的情況。首先，評價圖3(a)所示形狀的TFT制造用轉(zhuǎn)印圖案。該轉(zhuǎn)印圖案的設(shè)計值是包含 溝道長度為5. 0 μ m、膜透射率為40%的半透光區(qū)域的圖案。使用圖2所示的裝置對該轉(zhuǎn)印 圖案進行曝光、拍攝，得到如圖3(b)所示的空間圖像，以該空間圖像為基礎(chǔ)設(shè)為空間圖像 數(shù)據(jù)。此時的曝光條件為NA = 0.08、σ = 0.8、曝光光的按照波長的強度比為g線/h線/ i 線=1/1/1。首先，針對具有正常圖案的正常部，得到上述曝光條件下的空間圖像?？梢允褂迷?空間圖像數(shù)據(jù)，求取賦予了轉(zhuǎn)印后的目標線寬的實效透射率，將該實效透射率確定為閾值。 例如，如果將轉(zhuǎn)印后的溝道長度的目標線寬設(shè)為4. 2 μ m，則實效透射率為0. 183，因此將該 實效透射率設(shè)為閾值。圖3(c)是應(yīng)用了該閾值后的二值化空間圖像?？梢栽趯⒃撻撝祽?yīng)用于作為評價對象的轉(zhuǎn)印圖案的空間圖像數(shù)據(jù)時，對該空間圖 像數(shù)據(jù)進行二值化。這在圖4(b) (i)中示出?；蛘?，也可以在上述正常圖案的空間圖像 數(shù)據(jù)中，代替轉(zhuǎn)印后的目標線寬，而求取賦予了掩模的線寬設(shè)計值的實效透射率，將該實效 透射率設(shè)為閾值。例如，如果將線寬設(shè)計值設(shè)為5.0 μ m，則賦予了該線寬的實效透射率為0. 122(圖3(d))。因此，可以使用該閾值對評價對象的轉(zhuǎn)印圖案的空間圖像數(shù)據(jù)進行二值 化。圖5(b) ⑴是其二值化空間圖像。其中，圖3(c)、(d)中的Th是實效透射率中的閾 值(threshold)。如上所述，可以通過對針對正常部的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)(圖4(a)、圖 5(a))、與評價對象的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)(圖4(b) (i)、圖5(b) (i))進行比較， 來判定是否需要修正黑缺陷和白缺陷。本發(fā)明不限于上述實施方式，可以進行適當變更來實施。例如，上述實施方式中的材質(zhì)、圖案結(jié)構(gòu)、部件個數(shù)、尺寸和處理步驟等是一例，可以進行各種變更來實施。
權(quán)利要求
一種多色調(diào)光掩模評價方法，該多色調(diào)光掩模通過對形成在透明基板上的至少遮光膜進行構(gòu)圖，從而具有包含透光區(qū)域、遮光區(qū)域以及半透光區(qū)域的轉(zhuǎn)印圖案，該多色調(diào)光掩模評價方法的特征在于包含以下工序針對作為評價對象的所述轉(zhuǎn)印圖案，取得曝光條件下的所述轉(zhuǎn)印圖案的空間圖像數(shù)據(jù)的工序；針對所述空間圖像數(shù)據(jù)，確定預(yù)定的實效透射率的閾值的工序；以及使用所述閾值對所述空間圖像數(shù)據(jù)進行二值化，使用所述二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)對所述轉(zhuǎn)印圖案進行評價的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多色調(diào)光掩模評價方法，其特征在于，預(yù)先取得針對具有正 常轉(zhuǎn)印圖案的正常部的空間圖像數(shù)據(jù)，使用該正常部的空間圖像數(shù)據(jù)來確定所述閾值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多色調(diào)光掩模評價方法，其特征在于，所述閾值是根據(jù)使用 所述多色調(diào)光掩模，將所述轉(zhuǎn)印圖案轉(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn)印體上后的目標線寬而確定的閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多色調(diào)光掩模評價方法，其特征在于，所述閾值是根據(jù)形成 在所述多色調(diào)光掩模上的所述轉(zhuǎn)印圖案的線寬設(shè)計值而確定的閾值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多色調(diào)光掩模評價方法，其特征在于，評價所述轉(zhuǎn)印圖案的 工序包含預(yù)先取得針對具有正常轉(zhuǎn)印圖案的正常部的所述二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)，對 該取得的空間圖像數(shù)據(jù)與所述評價對象的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)進行比較。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多色調(diào)光掩模評價方法，其特征在于，作為所述評價對象的 轉(zhuǎn)印圖案與所述正常轉(zhuǎn)印圖案一起包含在同一光掩模中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多色調(diào)光掩模評價方法，其特征在于，作為所述評價對象的 轉(zhuǎn)印圖案是在所述比較之前，掌握了所述轉(zhuǎn)印圖案中的半透光部包含缺陷部的轉(zhuǎn)印圖案。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多色調(diào)光掩模評價方法，其特征在于，該多色調(diào)光掩模評價 方法包含通過對作為所述評價對象的轉(zhuǎn)印圖案中的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)與所述正常 部的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)進行比較，來判定是否需要修正作為所述評價對象的轉(zhuǎn)印圖 案。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多色調(diào)光掩模評價方法，其特征在于，該多色調(diào)光掩模評價 方法包含線寬計算工序，在該線寬計算工序中，根據(jù)作為所述評價對象的轉(zhuǎn)印圖案中的二 值化后的空間圖像數(shù)據(jù)，來計算在將所述轉(zhuǎn)印圖案轉(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn)印體上時所述缺陷部的線寬。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多色調(diào)光掩模評價方法，其特征在于，在所述計算出的線寬 相對于根據(jù)所述正常部的二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)得到的線寬超過了預(yù)定范圍而不同時， 設(shè)為缺陷修正對象。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多色調(diào)光掩模評價方法，其特征在于，所述半透光區(qū)域是在 形成于所述透明基板上的所述遮光膜上，形成曝光機分辨極限以下的細微圖案而成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多色調(diào)光掩模評價方法，其特征在于，所述半透光區(qū)域是在 所述透明基板上形成透射過曝光光一部分的半透膜而成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多色調(diào)光掩模評價方法，其特征在于，取得所述空間圖像數(shù) 據(jù)的工序包含對形成有所述轉(zhuǎn)印圖案的所述光掩模照射所述曝光條件下的曝光光，由攝 像單元對所述轉(zhuǎn)印圖案的透射光進行拍攝。
14.一種多色調(diào)光掩模制造方法，該多色調(diào)光掩模通過對形成在透明基板上的至少遮 光膜進行構(gòu)圖，從而具有包含透光區(qū)域、遮光區(qū)域以及半透光區(qū)域的轉(zhuǎn)印圖案，該多色調(diào)光掩模制造方法的特征在于包含圖案形成工序，進行所述構(gòu)圖來形成所述轉(zhuǎn)印圖案；以及 評價工序，對所形成的所述轉(zhuǎn)印圖案進行評價，所述評價工序基于權(quán)利要求1至13中的任 意一項所述的評價方法。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多色調(diào)光掩模制造方法，其特征在于，通過所述評價方法， 來制造使在轉(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn)印體上時所述轉(zhuǎn)印圖案的面內(nèi)線寬分布為0. 15μπι以下的所述光 掩模。
16.一種圖案轉(zhuǎn)印方法，其特征在于，使用基于權(quán)利要求14所述的多色調(diào)光掩模制造 方法制造的光掩模，在被轉(zhuǎn)印體上轉(zhuǎn)印所述轉(zhuǎn)印圖案。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多色調(diào)光掩模評價方法。針對多色調(diào)光掩模的轉(zhuǎn)印圖案，取得在曝光條件下的空間圖像數(shù)據(jù)，針對該空間圖像數(shù)據(jù)，確定預(yù)定的實效透射率的閾值。然后，使用所述閾值對所述空間圖像數(shù)據(jù)進行二值化，使用該二值化后的空間圖像數(shù)據(jù)來評價所述轉(zhuǎn)印圖案。
文檔編號H01L21/027GK101819377SQ20101012613
公開日2010年9月1日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者吉田光一郎, 田中淳一 申請人:Hoya株式會社