灰色調掩模的檢查裝置及制造方法、圖案轉印方法

專利名稱：灰色調掩模的檢查裝置及制造方法、圖案轉印方法
技術領域：
本發明涉及一種用于檢查曝光用灰色調掩模的性能的灰色調掩模檢查方法，尤其是主要涉及一種平板顯示器(下面稱為FPD)裝置制造用的大型灰色調掩模的檢查方法。而且，本發明涉及一種液晶裝置制造用灰色調掩模的制造方法及圖案轉印方法。

背景技術：
以往，就光掩模的性能檢查而言，在專利文獻1(特開平5-249656號公報)中公開了一種利用攝像元件(下面稱為CCD)對成為被檢體的光掩模的透過照明光的強度分布進行檢測、來檢查缺陷的裝置。該檢查裝置中，將檢查光聚光照射到形成有0.3μm間距左右的細微圖案的光掩模上，放大照射透過了該光掩模的檢查光，利用分辨率為7μm左右的CCD進行攝像。
即，在該檢查裝置中，將光掩模水平載置于臺架(stage)上，經照明光學系統向該光掩模照射來自光源的檢查光。臺架可沿光掩模的面內方向移動操作。并且，在該檢查裝置中，使經過光掩模的檢查光放大照射到攝像元件上來成像，得到光掩模的像。
在專利文獻2(特開平4-328548號公報)中，記載有一種可檢測當通過曝光裝置實際轉印到晶片上時的光掩模的缺陷或異物的檢查裝置。在該檢查裝置中，除了以往的檢查裝置可檢測的缺陷或異物之外，還可檢查相位移位掩模或網袋(reticule)透過部的轉換機構(shifter)的缺陷、或曝光波長依賴性的掩模基板部的缺陷等。
專利文獻1中未言及對光掩模面內的規定部位進行攝像的方法。但是，由于臺架可沿光掩模的面內方向移動操作，而且，光掩模是一邊為5英寸至6英寸左右的方形基板，所以認為專利文獻1中記載的檢查裝置能夠良好地在進行遍及光掩模的整個面的檢查。
另外，專利文獻1中記載了為了對具有細微凹凸圖案的相位移位掩模的缺陷、或使用了光掩模的曝光工序中的抗蝕劑厚度引起的焦點錯位的影響進行評價，將錯開檢查光的焦點位置對攝像元件進行攝像而得到的像、與基于設計上的掩模圖案的圖像信號或將攝像元件作為焦點位置來攝像的圖像信號進行比較。
即，在實際的IC制造工序中，由于反復多次層疊薄膜，所以有時在使用了光掩模的曝光工序中，存在著焦點錯開抗蝕劑厚度大小，引起被縮小照射的問題。若考慮這些光掩模的細微圖案間距，則不能忽視焦點錯位造成的影響，進而在使用將焦點深度設得深的相位移位掩模的情況下，認為焦點錯位的影響評價是重要的。
因此，在專利文獻1所記載的檢查裝置中，為了評價使用相位移位掩模時等因被轉印面的段差等引起的焦點錯位的影響，設置可沿檢查光的光軸方向使攝像元件變位的攝像位置變位部件，使得使用了光掩模的曝光工序中相當于被轉印面的攝像元件沿光軸方向從焦點位置錯開，來檢查其影響。
然而，在所謂液晶顯示面板等被稱為FPD的顯示器件的制造所使用的大型光掩模中，不僅廣泛使用雙掩模(binary mask)，還廣泛使用在透明基板的主表面具有遮光部、透光部和半透光部的灰色調掩模，其中，所述雙掩模在透明基板的主表面形成以Cr等為主要成分的遮光膜，在該遮光膜中利用光刻法形成規定的圖案，形成了具有遮光部和透光部的圖案。所謂半透光部是透過曝光光的一部分的部分，下面稱為灰色調(gray tone)部。另外，所謂灰色調掩模是指以使透過掩模的曝光光的量選擇性地減少、選擇性地調整被轉印體上的光致抗蝕劑顯影后的殘膜厚度為目的的光掩模。除了具有一種使透過掩模的曝光光選擇性地減少、使其一部分透過的半透光部的掩模(3灰度的灰色調掩模)之外，4個灰度以上的多色調掩模也包含于本申請中所謂的灰色調掩模中。
其中，半透光部中包含形成有半透光膜的半透光部(下面稱為“半透光膜類型”)和利用曝光條件中的分辨率界限以下的細微圖案構成半透光部的半透光部(下面稱為“細微圖案類型”)雙方。
在執行這種灰色調掩模的缺陷檢查或性能評價的檢查中，存在著如下的課題。
即，在這種灰色調掩模中，掩模上形成的圖案、與通過實際的掩模使用而轉印到被轉印體表面的抗蝕劑膜上的圖案(現實中顯影轉印圖案而得到的抗蝕劑圖案)不同。因此，通過滿足所使用的曝光裝置的曝光條件，再現圖案轉印狀態，來評價再現后的轉印像，從而評價掩模的性能是必要的。
例如，就“細微圖案類型”的半透光部而言，由于通過利用曝光裝置的物鏡系統的分辨率，進一步有意地執行散焦，將該細微圖案作為非分辨狀態刻意地形成轉印像，所以，形成為該轉印像的抗蝕劑圖案的形狀與掩模上形成的圖案不同。并且，盡管上述的分辨率取決于曝光裝置的透鏡系統和曝光光的波長，但曝光裝置的照明的波長特性按每個曝光裝置而不同，還隨時間變化。因此，必需事先通過模擬(simulation)來把握使用掩模可在被轉印體上得到的抗蝕劑圖案形狀、規定部分的膜厚是否在期望的范圍內等，來判定其性能。
并且，就“半透光膜類型”的半透光部而言，也因該半透光部的尺寸、形狀不同，在曝光裝置的曝光條件下受到鄰接的遮光部等的影響，形成與掩模上形成的圖案不同的轉印像。進而，當該半透光部所使用的半透光膜的光透過率隨曝光光的波長變化時，曝光光的波長特性按每個曝光裝置而不同，還因其照明光源的時效變化而變化。因此，發現了需要使用由檢查裝置得到的透過光的強度分布，對在將特定曝光裝置的曝光條件近似后的曝光條件下可得到的轉印像進行模擬等的某些評價、判定方法。
另外，當上述灰色調掩模的灰色調部中產生了缺陷時，該缺陷與遮光部或透光部的缺陷不同，由于多數情況下根據其尺寸或形狀，可知道是否成為掩模使用時的障礙，所以，對其事先評價在掩模成品率管理上具有極大的意義。此外，本發明者們認識到當對灰色調部的缺陷實施修正時，判定該修正對掩模使用時的性能是否充分也是極其重要的。這是因為灰色調部的修正與透光部、遮光部不同，不是僅基于其形狀，還必需利用實際掩模使用時的條件下該部分的透過光的強度來進行判斷，在此基礎上需要特別的評價。
因此，本發明者們發現需要上述的滿足灰色調掩模的特別便用方法的檢查方法。


發明內容
本發明鑒于上述實際情況而提出，其目的在于，提供一種可良好地執行灰色調掩模的性能評價和缺陷檢查的灰色調掩模的檢查方法。
而且，本發明的目的還在于，提供一種使用了該灰色調掩模的檢查方法的液晶裝置制造用灰色調掩模的制造方法和圖案轉印方法。
為了解決上述課題并實現上述目的，本發明的灰色調掩模的檢查方法具有以下構成之一。
[構成1] 構成1的灰色調掩模的檢查方法用于在透明基板上形成包含遮光部、透光部和透過曝光光的一部分的半透光部的圖案，通過由曝光裝置實現的曝光將圖案轉印到被轉印體上，從而制造顯示裝置時使用，其特征在于具有經由照明光學系統向灰色調掩模照射從光源發出的規定波長的光束，經由物鏡系統由攝像部件對透過該灰色調掩模后的光束進行攝像，求出攝像圖像數據的工序；根據攝像圖像數據，取得灰色調掩模的包含半透光部的區域的透過光強度分布數據。
在具有構成1的本發明的灰色調掩模檢查方法中，由于具有經由照明光學系統向灰色調掩模照射從光源發出的規定波長的光束，經由物鏡系統由攝像部件對經過該灰色調掩模的光束進行攝像，求出攝像圖像數據的工序，并根據攝像圖像數據，取得灰色調掩模的包含半透光部的區域的透過光強度分布數據，所以，可良好地執行灰色調掩模的性能評價和缺陷檢查。
[構成2] 在具有構成1的灰色調掩模的檢查方法中，作為光源，使用發出至少包含g線、h線或i線之一的光束、或者混合有其中任意二者以上的光束的光源。
在具有構成2的本發明的灰色調掩模檢查方法中，由于作為光源，使用發出至少包含g線、h線或i線之一的光束、或者混合有其中任意二者以上的光束的光源，所以，可再現曝光裝置中的曝光條件，良好地進行灰色調掩模的性能評價及缺陷檢查。
即，就曝光裝置而言，在灰色調掩模是包含液晶裝置的FPD用等大型掩模的情況下，根據其圖案尺寸，從曝光光率方面出發，曝光光量優先于分辨率，作為曝光光不使用單色光，而使用混合有多個波段的光的光束。在本發明中，與使用單色光作為檢查光的光源的現有檢查方法相比，可正確再現曝光裝置中得到的曝光圖案。
[構成3] 在具有構成1或構成2的灰色調掩模的檢查方法中，設照明光學系統的數值孔徑及物鏡系統的數值孔徑分別與曝光裝置中的照明光學系統的數值孔徑及物鏡系統的數值孔徑大致相等。
在具有構成3的本發明的灰色調掩模的檢查方法中，由于設照明光學系統的數值孔徑及物鏡系統的數值孔徑分別與曝光裝置中的照明光學系統的數值孔徑及物鏡系統的數值孔徑大致相等，所以，可再現曝光裝置中的曝光條件，能夠良好地進行灰色調掩模的性能評價和缺陷檢查。
例如，就“細微圖案類型”的半透光部而言，基于使透過了灰色調掩模后的曝光光成像的物鏡系統的分辨率，透過該半透光部的曝光光的光量會大大受到影響，所以，若檢查裝置中的物鏡系統的分辨率與曝光裝置中的分辨率不同，則不能良好地進行灰色調掩模的性能評價和缺陷檢查。即便是“半透光膜類型”的半透光部，在與遮光部鄰接并被夾持兩側的區域中，由于基于該遮光部的成像狀態使曝光光成像的物鏡系統的分辨率，透過半透光部的曝光光的光量會受到影響，所以，若檢查裝置中的物鏡系統的分辨率與曝光裝置中的分辨率不同，則不能良好地進行灰色調掩模的性能評價和缺陷檢查。但是，根據上述本發明可實現良好的評價。
[構成4] 在具有構成1～構成3之一的灰色調掩模的檢查方法中，具有根據攝像圖像數據，取得灰色調掩模的包含半透光部、透光部和遮光部的區域的透過光的強度分布數據，來把握半透光部的透過光強度與透光部或遮光部的透過光強度之差及/或比的工序。
在具有構成4的本發明的灰色調掩模檢查方法中，由于具有根據攝像圖像數據，取得灰色調掩模的包含半透光部、透光部和遮光部的區域的透過光的強度分布數據，來把握半透光部的透過光強度與透光部或遮光部的透過光強度之差及/或比的工序，所以，可根據這些透過光強度之差及/或比，正確評價灰色調掩模的特性。這些差或比與通過使用掩模而形成在被轉印體上的抗蝕劑圖案形狀密切相關，與抗蝕劑圖案中產生的段差的高度之差或比存在相關。
[構成5] 在具有構成1～構成4之一的灰色調掩模檢查方法中，根據由攝像圖像數據得到的灰色調掩模的透過光的強度分布數據，把握成為規定閾值以上及/或規定閾值以下的區域的大小，求出使用灰色調掩模曝光時被轉印的遮光部、透光部或半透光部所對應的圖案的尺寸。
在具有構成5的本發明的灰色調掩模檢查方法中，由于根據由攝像圖像數據得到的灰色調掩模的透過光的強度分布數據，把握成為規定閾值以上及/或規定閾值以下的區域的大小，求出使用灰色調掩模曝光時被轉印的遮光部、透光部或半透光部所對應的圖案的尺寸，所以，可再現曝光裝置中的曝光條件，能夠良好地進行灰色調掩模的性能評價。
[構成6] 在具有構成1～構成5之一的灰色調掩模檢查方法中，根據由攝像圖像數據得到的灰色調掩模的透過光的強度分布數據，把握成為規定閾值以上及/或規定閾值以下的區域的有無及該區域的大小，對使用灰色調掩模曝光時被轉印的缺陷的有無和轉印時的大小進行檢測。
在具有構成6的本發明的灰色調掩模檢查方法中，由于根據由攝像圖像數據得到的灰色調掩模的透過光的強度分布數據，把握成為規定閾值以上及/或規定閾值以下的區域的有無及該區域的大小，對使用灰色調掩模曝光時被轉印的缺陷的有無和轉印時的大小進行檢測，所以，可再現曝光裝置中的曝光條件，判斷是否需要修正缺陷，能夠良好地執行灰色調掩模的缺陷檢查。
[構成7] 在具有構成1～構成6之一的灰色調掩模檢查方法中，灰色調掩模中的半透光部具有一個或一個以上與遮光部鄰接的區域，通過得到半透光部的與所述遮光部鄰接的區域的透過光強度分布數據，來求出曝光裝置中透過該區域的曝光光的光強度及由該曝光光轉印的圖案形狀。
在具有構成7的本發明的灰色調掩模檢查方法中，由于灰色調掩模中的半透光部具有一個或一個以上與遮光部鄰接的區域，通過得到半透光部中鄰接的區域的透過光強度分布數據，來求出曝光裝置中透過該區域的曝光光的光強度和由該曝光光轉印的圖案形狀，所以，可再現曝光裝置中的曝光條件，能夠良好地執行灰色調掩模的性能評價。
[構成8] 在具有構成1～構成7之一的灰色調掩模檢查方法中，灰色調掩模中的半透光部具有曝光裝置的曝光條件下的分辨率界限以下的細微圖案，通過調節物鏡系統和攝像部件至少一方的光軸方向的位置，來得到該細微圖案被散焦后變為非分辨狀態的攝像圖像數據。
在具有構成8的本發明的灰色調掩模檢查方法中，由于灰色調掩模中的半透光部具有曝光裝置的曝光條件下的分辨率界限以下的細微圖案，通過調節物鏡系統和攝像部件至少一方的光軸方向的位置，來得到該細微圖案被散焦后變為非分辨狀態的攝像圖像數據，所以，可再現曝光裝置中的曝光條件，能夠良好地執行使用細微圖案形成的灰色調掩模的性能評價。
[構成9] 在具有構成1～構成8之一的灰色調掩模檢查方法中，灰色調掩模被進行白缺陷或黑缺陷的修正。這里，所謂白缺陷是指曝光光的透過量比規定量大的缺陷，所謂黑缺陷是指曝光光的透過量比規定量小的缺陷。
在具有構成9的本發明的灰色調掩模檢查方法中，由于灰色調掩模被進行白缺陷或黑缺陷的修正，所以可判斷是否良好地進行了修正。
[構成10] 在具有構成1～構成7之一的灰色調掩模檢查方法中，灰色調掩模中的半透光部在透明基板上形成有半透光膜。
在具有構成10的本發明的灰色調掩模檢查方法中，由于灰色調掩模中的半透光部在透明基板上形成有半透光膜，所以可良好地進行使用半透光膜形成的灰色調掩模的性能評價。
[構成11] 在具有構成10的灰色調掩模檢查方法中，灰色調掩模被進行白缺陷或黑缺陷的修正。
在具有構成11的本發明的灰色調掩模檢查方法中，由于灰色調掩模被進行白缺陷或黑缺陷的修正，所以可判斷是否良好地進行了修正。
[構成12] 在具有構成11的灰色調掩模檢查方法中，白缺陷或黑缺陷的修正通過形成組成與半透光膜不同的修正膜來進行。
在具有構成12的本發明的灰色調掩模檢查方法中，由于白缺陷或黑缺陷的修正通過形成組成與半透光膜不同的修正膜來執行，所以可判斷是否良好地進行了修正。
并且，本發明所涉及的液晶裝置制造用灰色調掩模的制造方法具有如下構成。
[構成13] 一種液晶裝置制造用灰色調掩模的制造方法，包括基于具有構成1～構成12之一的灰色調掩模檢查方法的檢查工序。
在具有構成13的本發明的液晶裝置制造用灰色調掩模的制造方法中，由于包括基于本發明的灰色調掩模檢查方法的檢查工序，所以可制造充分修正了缺陷的良好液晶裝置制造用灰色調掩模。
并且，本發明的圖案轉印方法具有以下構成。
[構成14] 使用由具有構成13的液晶裝置制造用灰色調掩模的制造方法制造的液晶裝置制造用灰色調掩模，由曝光裝置曝光規定波長的光，將圖案轉印到被轉印體上。
在具有構成14的本發明的圖案轉印方法中，由于使用由本發明的液晶裝置制造用灰色調掩模的制造方法制造的液晶裝置制造用灰色調掩模，由曝光裝置曝光規定波長的光，將圖案轉印到被轉印體上，所以可進行良好的圖案轉印。
[構成15] 一種圖案轉印方法，使用在透明基板上形成有包含遮光部、透光部和透過曝光光的一部分的半透光部的圖案的灰色調掩模，通過基于曝光裝置的曝光，將圖案轉印到被轉印體上，該方法事先經由照明光學系統向灰色調掩模照射從檢查裝置的光源發出的規定波長的光束，經由物鏡系統，由攝像部件攝像透過了該灰色調掩模的光束，取得多個照射條件下的攝像圖像數據，根據利用多個照射條件得到的攝像圖像，確定曝光裝置在轉印圖案時的曝光條件。
在具有構成15的本發明的圖案轉印方法中，由于在多個照射條件下實施事先經由照明光學系統向灰色調掩模照射從檢查裝置的光源發出的規定波長的光束，經由物鏡系統，由攝像部件攝像經過了該灰色調掩模的光束，求出攝像圖像數據的工序，并根據利用多個照射條件得到的攝像圖像，確定曝光裝置在轉印圖案時的曝光條件，所以，可對規定的灰色調掩模事先知道用于得到掩模使用者最期望的轉印圖案的曝光條件。
而且，根據具有構成15的圖案轉印方法，由于根據事先基于多個照射條件得到的攝像圖像，確定曝光裝置在圖案轉印時的曝光條件，所以，可提供一種圖案轉印方法，能夠對規定的灰色調掩模事先知道用于得到掩模使用者最期望的轉印圖案的曝光條件。
如上所述，本發明提供一種可良好地進行灰色調掩模的性能評價和缺陷檢查的灰色調掩模的檢查方法，還提供一種使用該灰色調掩模檢查方法的液晶裝置制造用灰色調掩模的制造方法及圖案轉印方法。
并且，本發明的光掩模檢查方法具有以下構成。
[構成16] 一種圖案轉印方法中使用的光掩模的檢查方法，該圖案轉印方法使用在透明基板上形成有包含細微圖案的遮光圖案的光掩模，在規定的曝光條件下向該光掩模照射曝光光，為了在該曝光條件下使該細微圖案變為非分辨，在被轉印體上形成與該遮光圖案不同的圖案形狀，其特征在于事先利用對所述曝光條件進行近似的曝光條件、或把握與曝光條件的相關的假設曝光條件，對該光掩模進行測試曝光，通過該測試曝光，取得該光掩模在該曝光條件下或該假設曝光條件下的透過光的光強度分布數據。
根據構成16的光掩模的檢查方法，由于在圖案轉印方法中使用的光掩模的檢查方法中，該圖案轉印方法使用在透明基板上形成有遮光圖案的光掩模，在規定的曝光條件下向該光掩模照射曝光光，為了在該曝光條件下使該細微圖案變為非分辨，將與該遮光圖案不同的圖案形狀形成在被轉印體上，其中，事先利用對所述曝光條件進行近似的曝光條件、或可通過運算算出所述曝光條件的假設曝光條件，對該光掩模進行測試曝光，取得光掩模在該曝光條件下的透過光的光強度分布數據，所以，可評價實際使用光掩模時的轉印像。這里，所謂假設曝光條件是指即便相對實際的曝光機的曝光條件曝光強度或波長分布不同，通過向測試曝光中得到的光強度分布數據乘以系數等的運算，也能夠容易地模擬實際曝光裝置的曝光條件下的光強度分布的曝光條件。
[構成17] 一種光掩模的檢查方法，所述光掩模在透明基板上具有透光部、遮光部、半透光部，該半透光部在該透明基板上形成有透過曝光光的一部分的半透光膜，其特征在于該半透光膜由光透過率具有波長依賴性的材料構成，事先根據對所述曝光條件進行近似的曝光條件、或把握與曝光條件的相關的假設曝光條件，對該光掩模進行測試曝光，通過該測試曝光，來取得該光掩模在該曝光條件下或該假設曝光條件下的透過光的光強度分布數據。
根據構成17的光掩模的檢查方法，由于光掩模在透明基板上具有透光部、遮光部、半透光部，該半透光部在該透明基板上形成有透過曝光光的一部分的半透光膜，其中，該半透光膜由光透過率具有波長依賴性的材料構成，事先利用對所述曝光條件進行近似的曝光條件、或可通過運算算出所述曝光條件的假設曝光條件，測試曝光該光掩模，可通過該測試曝光，取得該光掩模在該曝光條件下的透過光的光強度分布數據，所以可評價實際的光掩模使用時的轉印像。
[構成18] 在具有構成16或構成17的光掩模檢查方法中，所述測試曝光利用所述曝光條件下的曝光光中包含的1個或2個以上波長進行，通過對所得到的所述光強度分布數據進行運算，來近似所述曝光條件。
根據構成18的光掩模的檢查方法，可成品率高地制造光掩模。
[構成19] 一種光掩模的制造方法，包含構成16～構成18之一的光掩模的檢查方法。
根據構成19的光掩模的制造方法，由于可事先正確把握在使用掩模進行曝光的階段中的曝光條件，所以可穩定生產顯示裝置等的電子器件。
[構成20] 一種圖案轉印方法，在構成16～構成18之一中，根據分別在不同曝光條件下執行多次測試曝光而得到的多個該光強度分布數據，確定曝光該光掩模的曝光條件。
根據構成20的圖案轉印方法，由于可根據基于多個測試曝光的多個光強度分布數據來確定光掩模曝光時的曝光條件，所以，可減小通過重復曝光光掩模來求出最佳條件的負荷。



圖1是表示實施本發明的灰色調掩模檢查方法的檢查裝置的構成的側視圖。
圖2是表示所述檢查裝置中的照明光學系統與物鏡系統的位置關系的側視圖。
圖3是表示所述檢查裝置中的照明光學系統與物鏡系統的位置關系的立體圖。
圖4是表示所述檢查裝置中的照明光學系統的照明范圍與物鏡系統的攝像范圍的關系的主視圖。
圖5是表示所述檢查裝置中的照明光學系統的照明范圍內的光強度分布與物鏡系統的攝像范圍的關系曲線。
圖6是對在所述檢查裝置中得到的攝像數據進行數值化后的曲線。
圖7是表示在所述檢查裝置中實施的灰色調掩模的檢查方法步驟的流程圖。
圖8(A)～圖8(C)是表示使用了灰色調掩模的TFT基板的制造工序(前半)的剖面圖。
圖9(A)～圖9(C)是表示使用了灰色調掩模的TFT基板的制造工序(后半)的剖面圖。
圖10是表示灰色調掩模的構成的主視圖。
圖11是表示在所述檢查裝置中得到的攝像數據中的半透光部的狀態的圖。
圖12是表示所述檢查裝置中的灰色調掩模、物鏡系統和攝像元件的位置關系的側視圖。
圖13是對所述檢查裝置中得到的攝像數據進行數值化、并用于說明半透光部的透過率的曲線。
圖14(A)～圖14(C)是用于說明所述檢查裝置得到的攝像數據中，基于兩側被遮光部夾持的半透光部的寬度引起透過率差異的曲線。
圖15是表示所述檢查裝置中得到的攝像數據中的黑缺陷部位的狀態的圖。
圖16是表示所述檢查裝置中得到的攝像數據中的白缺陷部位的狀態的圖。
圖17(A)、圖17(B)是表示所述檢查裝置中得到的攝像數據中的黑缺陷部位的轉印狀態的圖。
圖18(A)、圖18(B)是表示所述檢查裝置中得到的攝像數據中的白缺陷部位的轉印狀態的圖。

具體實施例方式 下面，說明用于實施本發明的最佳實施方式。
[本發明的灰色調掩模的檢查方法的概要] 在本發明的灰色調掩模的檢查方法中，成為被檢體的灰色調掩模在透明基板的主表面形成有遮光部、透光部和半透光部，不僅包含作為制品而完成的灰色調掩模，還包含制造灰色調掩模中途的中間體。
本發明的灰色調掩模的檢查方法是一種在使用灰色調掩模時，形成與進行曝光的曝光裝置中的曝光條件相等的曝光條件或近似的曝光條件，來得到基于曝光裝置的曝光被轉印到被轉印體上的圖像，作為由攝像部件捕捉到的光強度分布數據的方法。
并且，在該灰色調掩模的檢查方法中，根據由攝像部件得到的光強度分布，可執行包括對被轉印體上顯影后的抗蝕劑圖案的圖案尺寸的完成值、殘膜量進行左右的掩模的透過率變動的各種解析、評價。
因此，該檢查方法在檢查FPD制造用灰色調掩模的情況下效果顯著，并且，最適用于液晶裝置制造用灰色調掩模中的薄膜晶體管(下面稱為TFT)制造用的灰色調掩模。在這些領域中，除了由于制造效率及成本上有利而大多使用灰色調掩模之外，還需要半透光部的尺寸極細微且精致。
[實施本發明的灰色調掩模檢查方法的檢查裝置的概要] 實施本發明的灰色調掩模的檢查方法中使用檢查裝置。該檢查裝置如圖1所示，作為被檢體的灰色調掩模3由掩模保持部(掩模保持部件)3a保持。該掩模保持部3a以將灰色調掩模3的主平面設為大致垂直的狀態，支承該灰色調掩模3的下端部及側緣部附近，使該灰色調掩模3傾斜地進行固定保持。該掩模保持部3a可保持大型、各種大小的灰色調掩模3作為灰色調掩模3。即，在該掩模保持部3a中，由于主要支承將主平面設為大致垂直的狀態的灰色調掩模3的下端部，所以，即使灰色調掩模3的大小不同，也可由同一支承部件支承灰色調掩模3的下端部。這里，所謂大型灰色調掩模是主平面的一邊超過1000mm大小的灰色調掩模，例如是主平面為1220mm×1400mm、厚度為13mm大小的灰色調掩模等。
這里，所謂大致垂直是指垂直、或稍傾斜狀態，即指圖1中用θ所示與垂直(垂直面)的角度為10度左右以內的狀態，更好是指與垂直傾斜了2度至10度的角度、最好是與垂直傾斜了4度至10度的狀態。
這樣，通過使用使灰色調掩模3傾斜來進行支承的掩模保持部3a，可防止在保持灰色調掩模3的過程中灰色調掩模3倒轉，能夠穩定地保持、固定灰色調掩模3。并且，若完全垂直保持灰色調掩模3，則灰色調掩模3的全部重量會集中在下端部，灰色調掩模3受到損傷的可能性增大。通過使用使灰色調掩模3傾斜來進行支承的掩模保持部3a，可使灰色調掩模3的重量分散到多個支承點，能夠防止灰色調掩模3的損傷。
這樣，在該檢查裝置中，由于使灰色調掩模3的主平面大致垂直，來保持灰色調掩模3，所以可抑制檢查裝置的設置面積增大，并且可抑止微粒下落到灰色調掩模3上。
該檢查裝置具有發出規定波長光束的光源1。作為該光源1，例如可使用鹵素燈、金屬鹵素燈、UHP燈(超高壓水銀燈)等。
作為光源1，優選使用與使用經過檢查的灰色調掩模3進行曝光的曝光裝置的曝光光相同或具有大致相等的波長分布的檢查光的光源。具體而言，該檢查光至少包含g線(波長436nm)、h線(波長405nm)或i線(波長365nm)中的任意一個，優選使用包含全部這些各波長成分、進而優選包含這些各波長成分中任意兩個以上的混合光。另外，可使用光學濾波器等波長選擇濾波器6來調整這些各波長成分的混合比。
通常，當FPD制造用的大型掩模曝光時，多使用上述波長的混合光，因此，在該檢查裝置中使用期望光強度比例下的混合光時，也優選根據實際使用的曝光裝置的光源特性來決定期望的光強度比例。
在該檢查裝置中，通過使從光源1發出的檢查光的波長分布與曝光裝置中所使用的曝光光的波長分布相同或大致相等，可進行反映了實際曝光條件的檢查。即，這是因為由于曝光光不同，有時在白色光下視為缺陷的在曝光裝置中作為正常圖案被處理，相反，有時在白色光下不視為缺陷的在曝光裝置中不作為正常圖案進行處理。
作為其它優選的方式，本檢查裝置的光源1除了可照射單一波長的曝光光，利用單一波長來解析灰色調掩模的透過光之外，可利用多個單一波長對基于單一波長曝光的掩模透過光進行攝像，并根據得到的攝像數據，通過運算來導出使用了多個波長混合光時的透過光，對混合光曝光進行模擬等。即，可利用單一波長的假設曝光條件進行測試曝光，利用與事先把握的實際曝光條件的相關信息，模擬實際曝光條件下的曝光。
上述內容關系到當實際對灰色調掩模曝光來進行轉印時，若曝光光的分光特性不同，則分辨率不同。即，由于最小的分辨尺寸與物鏡系統的數值孔徑(NA)成反比，還與曝光光波長成正比，所以，在作為曝光裝置的曝光光的i線～g線的波長分布中，尤其是在i線的強度起支配地位的曝光光中分辨率高，若g線起支配地位則分辨率低。與之對應，由于灰色調部的分辨狀態不同，所以在灰色調掩模的檢查中，必需近似或運算該點，得到滿足實際曝光的檢查結果。
并且，在使用采用了半透光膜的灰色調掩模的情況下，該半透光膜的光透過率有時具有波長依賴性，隨著曝光光的分光特性不同，透過率變化。這樣，進行事先反映了現實的曝光條件的檢查至關重要，因此，本發明的方法特別有效。
該檢查裝置具有照明光學系統2，其引導來自光源1的檢查光，向由掩模保持部3a保持的灰色調掩模3照射檢查光。該照明光學系統2為了使數值孔徑(NA)可變，具備孔徑光闌機構2-1。并且，該照明光學系統2優選具備用于調整灰色調掩模3中的檢查光的照射范圍的視場光闌2-2。經過該照明光學系統2的檢查光被照射到由掩模保持部3a保持的灰色調掩模3上。
照射到灰色調掩模3上的檢查光透過該灰色調掩模3，入射到物鏡系統4。該物鏡系統4通過具備孔徑光闌機構4-1，其數值孔徑(NA)可變。該物鏡系統4例如可具備第1組(模擬透鏡)4a，其被入射透過灰色調掩模后3的檢查光，對該光束實施無限遠補正使其變為平行光；和使經過該第1組的光束成像的第2組(成像透鏡)4b。
在該檢查裝置中，由于照明光學系統2的數值孔徑與物鏡系統4的數值孔徑分別可變，所以，可設照明光學系統2的數值孔徑與物鏡系統4的數值孔徑之比、即σ值(σ相干性)可變。另外，通過如上所述可調整數值孔徑及σ值，可近似作為被檢體的光掩模3中所適用的曝光裝置的光學系統，能夠更現實地模擬基于此的灰色調部的轉印像。
經過物鏡系統4的光束被攝像元件(攝像部件)5受光。該攝像元件5攝像灰色調掩模3的像。作為該攝像元件5，例如可使用CCD等攝像元件。
并且，在該檢查裝置中，設置有對由攝像元件5得到的攝像圖像進行圖像處理、運算、與規定閾值的比較及顯示等的運算部(運算部件)11、控制部(控制部件)14和顯示部(顯示部件)12。運算部11也可由控制部14的運算功能來實現。
另外，在該檢查裝置中，對使用規定的曝光光得到的攝像圖像或據此得到的光強度分布數據，通過運算部11進行規定的運算，可求出使用了其它曝光光的條件下的攝像圖像或光強度分布數據。例如，在該檢查裝置中，當g線、h線和i線為相同的強度比的曝光條件下得到了光強度分布時，可求出g線、h線和i線為1∶2∶1的強度比的曝光條件下曝光時的光強度分布。由此，在該檢查裝置中，可還包含因曝光灰色調掩模的曝光裝置的個體差異或時效變化引起的波長變動，執行對實際使用的曝光裝置中的曝光條件進行再現或近似的評價。此外，當使用該灰色調掩模在被轉印體上轉印圖案時，就所形成的抗蝕劑圖案而言，在假設了期望的光致抗蝕劑殘膜量的情況下，可判斷是否能實現，或簡便地求出能夠實現的最佳的曝光條件。
在使用該檢查裝置進行的本發明的灰色調掩模的檢查方法中，照明光學系統2與物鏡系統4及攝像元件5分別配置在隔著使主平面大致垂直地被保持的灰色調掩模3而對置的位置上，在使兩者的光軸一致的狀態下，進行檢查光的照射和受光。這些照明光學系統2、物鏡系統4及攝像元件5由支承部(支承部件)13-1、13-2和移動操作部(移動操作部件)15可移動操作地支承。該移動操作部15在使照明光學系統2、物鏡系統4和攝像元件5各自的光軸彼此一致的同時，使照明光學系統2、物鏡系統4和攝像元件5平行于灰色調掩模3的主平面地移動。在該檢查裝置中，通過設置這種移動操作部15，即便在檢查大型灰色調掩模的情況下，也可不使該灰色調掩模3沿平行于主平面的方向移動地對灰色調掩模3的主平面的整個面進行檢查，而且，能夠選擇性地檢查主平面上的期望部位。
由支承部13-1、13-2和移動操作部15如此支承的照明光學系統2及物鏡系統4如圖2所示，在與光軸大致正交的方向上受到基于各自自重的重力。因此，在這些照明光學系統2及物鏡系統4之間，擔心容易產生光軸錯位。因此，在該檢查裝置中，為了在照明光學系統2及物鏡系統4至少一方的光軸相對另一方錯開的情況下也不妨礙檢查，如圖3和圖4所示，由照明光學系統2向灰色調掩模3上照射檢查光的范圍包含物鏡系統4的視野，并且，比該物鏡系統4的視野寬。優選照明范圍的直徑比物鏡系統4的視野直徑大30％以上，更優選為30％以上、300％以下。檢查光的照射范圍可通過光源1的位置及照明光學系統2的視場光闌2-2來調整。
并且，由照明光學系統2照射到灰色調掩模3上的檢查光的光束中的光量分布(照度分布)優選如圖5所示那樣地小，優選滿足5％以內照度分布的照明范圍的直徑比物鏡系統4的視野直徑大30％以上。更優選在30％以上、100％以下的范圍內。最優選上述直徑的照明范圍的照度分布為2％以內。這是因為在檢查光的光束內的光量分布大時，尤其是在物鏡系統4的光軸錯位的情況下，即便求出灰色調掩模3的透過光的光強度分布，也有可能無法正確檢查灰色調掩模3的狀態。
而且，在該檢查裝置中，為了能在照明光學系統2及物鏡系統4的光軸錯位規定以上時進行補正，優選具備對這些照明光學系統2及物鏡系統4的光軸的相對角度進行微調整的角度調整機構。通過具備這種角度調整機構，可基于容易的操作，使這些照明光學系統2及物鏡系統4的光軸始終一致。角度調整機構可通過由支承部13-1支承照明光學系統2，另外，由支承部13-2支承物鏡系統4及攝像元件5，分別由移動操作部15驅動，由控制部14進行控制而實現。
在該檢查裝置中，利用控制部14和移動操作部15還可沿光軸方向分別移動操作物鏡系統4及攝像元件5。由此，這些物鏡系統4和攝像部件5可彼此獨立地使相對灰色調掩模3的相對距離變化。在該檢查裝置中，通過物鏡系統4及攝像元件5可獨立沿光軸方向移動，能夠在對使用灰色調掩模3實施曝光的曝光裝置進行近似的狀態下執行攝像。為了近似曝光中因自重等產生彎曲的灰色調掩模，特別優選可沿光軸方向移動該檢查裝置的物鏡系統4。另外，還能夠使物鏡系統4的位置或攝像元件6的位置有意地偏移，利用攝像元件5拍攝灰色調掩模3的模糊的像。通過評價這種模糊的像(散焦圖像)，如后所述，還可判斷灰色調掩模的性能及缺陷的有無。其中，每當對灰色調掩模3的模糊像的轉印像進行近似時，也可調整物鏡系統4的數值孔徑(NA)，這是優選的方法。
該檢查裝置的控制部14對照明光學系統2的孔徑光闌機構2-1及視場光闌2-2、物鏡系統4的孔徑光闌機構4-1、移動操作部15進行控制。該控制部14在使用了該檢查裝置的灰色調掩模的檢查方法中，以將物鏡系統4的數值孔徑和σ值維持在規定值的狀態，利用移動操作部15在使照明光學系統2、物鏡系統4和攝像元件5的光軸一致的狀態下，沿著與由掩模保持部3a保持的灰色調掩模3的主平面平行的方向，移動操作照明光學系統2、物鏡系統4和攝像元件5，同時，沿光軸方向彼此獨立地移動操作物鏡系統4和攝像元件5。所謂σ值如上所述，是指照明光學系統2的數值孔徑與物鏡系統4的數值孔徑之比。
這樣，在該檢查裝置中，可自由調整曝光條件、即物鏡系統4的數值孔徑及σ值。該檢查裝置還可在使物鏡系統4或攝像元件5的位置偏移后散焦的狀態下進行攝像，由此能夠檢查聚焦偏移造成的線寬變動或灰色調掩模的轉印像等。而且，如圖6所示，可對由攝像元件5得到的光強度分布進行數值化，通過將該光強度與規定閾值相比較，可得到曝光裝置中被轉印的形狀(形成于被轉印體上的抗蝕劑膜中的轉印圖案形狀)。另外，通過將由攝像元件5得到的光強度與規定閾值相比較，可對轉印圖案中的期望抗蝕劑殘膜殘量部分的尺寸進行數值化。
[本發明的光掩模的檢查方法] 圖7是表示使用所述檢查裝置實施的光掩模的檢查方法步驟的流程圖。該檢查方法不僅適用于光掩模，也可適用于灰色調掩模的情況。
在使用該檢查裝置進行的本發明的光掩模的檢查方法中，如圖7所示，在步驟st1中，設主平面大致垂直，使光掩模3載置保持于掩模保持部3a。如上所述，優選光掩模3稍傾斜。接著，在步驟st2中，設定光源1的波長(λ)、物鏡系統4的數值孔徑(NA)、σ值(σ)等光學條件。在以后的步驟中，也可由控制部14自動執行。即，設控制部14具備存儲有控制程序的存儲裝置(未圖示)，當控制時從存儲裝置讀出控制程序來執行控制動作。
接著，在步驟st3中，判斷是否是需要波長合成運算的情況。在不需波長合成運算的情況下，進入到步驟st4，在需要波長合成運算的情況下，進入到步驟st8。
在步驟st4中，將照明光學系統2與物鏡系統4及攝像元件5分別配置在隔著主平面大致垂直地被保持的光掩模3而對置的位置上，在使兩者的光軸一致的狀態下，使其移動(平行移動)到光掩模3的觀察位置。然后，在步驟st5中，進行光軸方向的位置調整(聚焦調整)。接著，在步驟st6中，執行檢查光的照射和攝像元件5的受光、攝像，進入到步驟st7。
另一方面，在步驟st8中，使照明光學系統2與物鏡系統4及攝像元件5隔著主平面大致垂直地被保持的光掩模3分別配置在對立的位置上，在使兩者的光軸一致的狀態下，使其移動到光掩模3的觀察位置。然后，在步驟st9中，進行光軸方向的位置調整(聚焦調整)。接著，在步驟st10中，執行規定波長條件的檢查光的照射及攝像元件5的受光、攝像，進入到步驟st11。
在步驟st11中，判斷是否攝像了波長合成運算所需的全部圖像。若未攝像必要的全部圖像，則進入到步驟st12，變更波長條件，返回到步驟st10。若拍攝了全部必要的圖像，則進入到步驟st13，執行波長合成運算，然后進入到步驟st7。
在步驟st7中，進行所得到的數據的解析，取得光強度分布數據。接著，前進到步驟st14，算出透過率。
[灰色調掩模] 這里，對本發明的灰色調掩模檢查方法中成為被檢體的灰色調掩模進行說明。
具備TFT的液晶顯示器件(下面稱為LCD)與陰極射線管(CRT)相比，由于容易薄型化、功耗低的優點，目前被廣泛使用。LCD中的TFT具有如下構造，即經由液晶相使在矩陣上排列的各像素中排列有TFT的構造的TFT基板、與對應于各像素排列有紅(R)、綠(G)和藍(B)像素圖案的濾色器重合。這種LCD的制造工序數多，即便僅是TFT基板也要使用5至6片光掩模來制造。
在這種狀況下，提出了使用4片光掩模來制造TFT基板的方法。該方法通過使用具有遮光部、透光部和半透光部(灰色調部)的灰色調掩模，降低所使用的掩模的片數。
圖8和圖9表示使用了灰色調掩模的TFT基板的制造工序的一例。
首先，如圖8(A)所示，在玻璃基板201上形成柵電極用金屬膜，通過使用了光掩模的光刻工序，形成柵電極202。之后，依次形成柵極絕緣膜203、第1半導體膜(a-Si)204、第2半導體膜(N+a-Si)205、源極漏極用金屬膜206和正型光致抗蝕劑膜207。
接著，如圖8(B)所示，使用具有遮光部101、透光部102和半透光部(灰色調部)103的灰色調掩模100，對正型光致抗蝕劑膜207進行曝光、顯影，形成第1抗蝕劑圖案207A。該第1抗蝕劑圖案207A覆蓋TFT溝道部、源極漏極形成區域和數據線形成區域，并且，TFT溝道部形成區域比源極漏極形成區域薄。
接著，如圖8(C)所示，將第1抗蝕劑圖案207A作為掩模，蝕刻源極漏極用金屬膜206、第2及第1半導體膜205、204。接著，如圖9(A)所示，通過基于氧的老化使抗蝕劑膜207整體減少，去除TFT溝道部形成區域的薄的抗蝕劑膜，形成第2抗蝕劑圖案207B。之后，如圖9(B)所示，將第2抗蝕劑圖案207B作為掩模，蝕刻源極漏極用金屬膜206，形成源極/漏極206A、206B，接著，蝕刻第2半導體膜205。最后，如圖9(C)所示，使殘留的第2抗蝕劑圖案207B剝離。
這里所使用的灰色調掩模100如圖10所示，具有與源極/漏極對應的遮光部101A、101B、透光部102及與TFT溝道部對應的灰色調部103。該灰色調部103是形成有由使用灰色調掩模100的大型LCD用曝光裝置的分辨率界限以下的細微圖案構成的遮光圖案103A的區域。遮光部101A、101B及遮光圖案103A通常都由鉻或鉻化合物等相同材料構成的相同厚度的膜形成。使用這種灰色調掩模的大型LCD用曝光裝置的分辨率界限在步進(stepper)方式的曝光裝置中約為3μm，在鏡面投影方式的曝光裝置中約為4μm。因此，在灰色調部103中，將透過部103B的空間寬度及遮光圖案103A的線寬分別設為曝光裝置的分辨率界限以下的例如不足3μm。
在這種細微圖案類型的灰色調部103的設計中，選擇將具有遮光部101A、101B與透光部102中間的半透光(灰色調)效果用的細微圖案設為直線和空間類型(line and space type)、或點(網點)類型、或其它圖案。另外，在直線和空間類型的情況下，可考慮線寬為多少、如何取光透過的部分與遮光部分的比率、或將整體的透過率設計成何程度等來進行設計。但是，在實際使用掩模時，沒有可把握如何將這種細微圖案轉印到被轉印體上的方法。而且，即便在灰色調掩模的制造中，也要求線寬的中心值管理和掩模內的線寬偏差管理等非常難的生產技術，但在實際的掩模使用環境下，沒有可簡便把握允許何種程度偏差等生產管理與成品率的平衡的方案。
另一方面，提出了利用半透光性的膜來形成灰色調部的方案。通過在灰色調部中使用半透光膜，可減少灰色調部的曝光量，實施半色調曝光。另外，通過在灰色調部中使用半透光膜，在設計中只要研究整體的透過率需要多大即可，即便在灰色調掩模的制造中，也可僅通過選擇半透光膜的膜種類(膜材質)或膜厚，來生產灰色調掩模。因此，在這種半透光膜類型的灰色調掩模的制造中，僅進行半透光膜的膜厚控制即可，可實現比較容易管理。另外，在由灰色調掩模的灰色調部形成TFT溝道部的情況下，若是半透光膜，則可通過光刻工序容易地實施布圖，所以TFT溝道部的形狀也可形成復雜的形狀。
半透光膜類型的灰色調掩模例如可如下制造。這里，作為一個例子，將舉例說明TFT基板的圖案。該圖案如上所述，通過由與TFT基板的源極和漏極對應的圖案構成的遮光部101、由與TFT基板的溝道部對應的圖案構成的半透光部103、和在這些圖案的周圍形成的透光部102構成。
首先，準備在透明基板上依次形成了半透光膜及遮光膜的掩模半成品，在該掩模半成品上形成抗蝕劑膜。接著，進行圖案描繪，通過顯影，在圖案的與遮光部及半透光部對應的區域中形成抗蝕劑圖案。接著，通過用適當的方法進行蝕刻，來去除與未形成抗蝕劑圖案的透光部對應的區域的遮光膜及其下層的半透光膜、形成圖案。
這樣，在形成透光部102的同時，可形成圖案的與遮光部101和半透光部103對應的區域的遮光圖案。然后，在去除殘留的抗蝕劑圖案之后，再次在基板上形成抗蝕劑膜，進行圖案描繪，通過顯影，在圖案的與遮光部101對應的區域中形成抗蝕劑圖案。
接著，利用適當的蝕刻，僅去除未形成抗蝕劑圖案的半透光部103的區域的遮光膜。由此，形成了基于半透光膜的圖案的半透光部103，同時，形成了遮光部101的圖案。
即便在使用這種半透光膜的灰色調掩模中，也存在生產管理上的問題。例如，因為半透光膜的光透過率或曝光裝置的分辨率條件隨著曝光光的波長變化而變化，并且，曝光光的波長特性按每個曝光裝置不同等，存在各種掩模生產階段難以把握的掩模性能因素。
[灰色調掩模的檢查方法] 在本發明的灰色調掩模的檢查方法中，為了執行上述灰色調掩模中的缺陷或性能上的檢查，通過執行反映了實際曝光條件的模擬，來評價有無缺陷、性能的優劣。
另外，在灰色調掩模中，形成于掩模的圖案形狀對通過使用了該掩模的曝光而形成的被轉印體上的抗蝕劑圖案膜厚或抗蝕劑圖案的形狀造成影響。例如，需要評價半透光部的光透過率是否在適當的范圍內、或半透光部與遮光部的邊界的上升(銳度或模糊程度)如何。
(1)[細微圖案類型]的情況 在具有由細微圖案構成的半透光部的“細微圖案類型”的灰色調掩模的情況下，當使用灰色調掩模實際進行曝光時，可不分辨細微圖案地在視為實質上均勻(規定閾值范圍內)的透過率的程度下以非分辨的狀態使用。在灰色調掩模的制造過程或出廠前的階段以及進行缺陷修正的階段，必需檢查該狀態。針對這一課題，本發明者們發現了本發明的檢查方法具有顯著的效果。
即，在本發明的灰色調掩模的檢查方法中，可再現實際的曝光條件，高精度執行通過降低透過半透光部的曝光光的量來降低對該區域中的光致抗蝕劑的照射量，選擇性地改變光致抗蝕劑的膜厚的灰色調掩模的檢查。或者，為了能通過運算算出實際的曝光條件，也可使用事先把握與實際的曝光裝置的相關的條件來執行曝光(測試曝光)。通過測試曝光得到的光強度分布數據基于該相關進行加工，可進行現實曝光條件下的數據的模擬。
并且，在該檢查方法取得的數據中，對提供給檢查裝置的光學條件(與所使用的曝光裝置的光學條件大致相等的條件)進行適當設計，若是恰當形成的光掩模圖案，則如圖11(右端)所示，形成于半透光部的細微圖案構成為實際上大致單一濃度的非分辨的狀態。該部分的濃度表示使用了該灰色調掩模時該部分的透過率，由此可確定由半透光部形成的抗蝕劑膜的殘膜量。另一方面，在掩模的設計相對曝光光學條件不適當的情況下、或制造工序中未將圖案形成為規定形狀、尺寸的情況下，由于半透光部的濃度或半透光部的形狀等表示與上述正常狀態不同的狀態，所以，通過與正常狀態的比較，可判定檢查部分是否良好。
因此，在通過上述的檢查裝置檢查灰色調掩模的情況下，若上述非分辨部分出現(即出現灰色部)的曝光條件與實際適用于灰色調掩模的曝光條件基本一致，則認為灰色調掩模的性能是充分的。
并且，當在上述非分辨的狀態下得到了攝像圖像時，必要時可經適當的運算，評價半透光部與遮光部的邊界部分的銳度，來預測該部分的光致抗蝕劑圖案的立體形狀。例如，在該灰色調掩模是薄膜晶體管制造用的掩模時，也可預測薄膜晶體管的性能上、尤其是重要的溝道部與源極部、漏極部的邊界所對應的光致抗蝕劑圖案的立體形狀。
因此，本發明的灰色調掩模檢查方法可有效適用于對具有在實際的曝光條件下由成為分辨率界限以下的細微遮光圖案構成的灰色調部的灰色調掩模的檢查。
該情況下，將具有分辨率界限以下的細微圖案的灰色調掩模3作為被檢體設置于檢查裝置，在事先把握使用該掩模的曝光裝置的曝光條件的基礎上，例如將物鏡系統4的數值孔徑和σ值設為規定值。另外，通過適當地沿光軸方向調節物鏡系統4的位置，可在攝像元件5的攝像面中得到細微圖案的非分辨狀態的像。然后，通過由運算部11對攝像到的圖像數據進行處理，可得到掩模圖案的光強度分布。可根據該攝像圖像的形狀和規定評價點的光強度數據，評價灰色調掩模3的性能優劣、缺陷的有無。
并且，如果使用所述檢查裝置，則如圖12所示，物鏡系統4及攝像元件5分別可沿光軸方向移動操作，可使這些物鏡系統4及攝像元件5彼此獨立地相對灰色調掩模3的相對距離變化。由此，即便在使用灰色調掩模3進行曝光的曝光裝置中灰色調掩模3因自重等產生彎曲的情況下，也可以在接近該曝光裝置的狀態下進行攝像。即，在該檢查裝置中，可自由調整從灰色調掩模3至物鏡系統4的距離L1、和從物鏡系統4至攝像元件5的距離L2。另外，也可偏移物鏡系統4的位置或攝像元件5的位置，利用攝像元件5來攝像灰色調掩模的模糊像。通過如此評價模糊的像，也可判斷灰色調掩模的性能和缺陷的有無。
(2)“半透光膜類型”的情況 在本發明的灰色調掩模的檢查方法中，除了上述由分辨界限以下的細微圖案構成的半透光部之外，還可檢查具有由半透光性膜形成的半透光部的“半透光膜類型”的灰色調掩模。作為半透光性的膜，可使用曝光光的遮光率相對透光部例如為10％～60％、更優選為40％～60％的膜。
例如圖13所示，當將所攝像的圖像數據中的半透光部的光強度的峰值設為Ig、足夠寬的透光部的光強度設為Iw、遮光部的光強度設為Ib時，半透光部與透光部的透過比率可用Ig/(Iw-Ib)表示，可將其設為灰色調掩模的評價項目。利用該評價項目，可評價是否是具有規定范圍的透過率(即，在實際的曝光時形成的抗蝕劑圖案的抗蝕劑膜厚成為規定的膜厚)的灰色調掩模。
另外，當設賦予半透光部(例如溝道部)的規定寬度尺寸的光強度為Ig’時，通過如下所述使用多個評價項目(參數)來比較這些參數，可進行圖案的評價。
Ig/(Iw-Ib)＝Tg Ig′/(Iw-Ib)＝Tg′(溝道部的透過率的最低值) (Tg-Tg′)/2＝Tgc(溝道內透過率的中央值) |Tg-Tg′|＝Tgd(溝道部內透過率的變化量、范圍) 即，在上述評價中，根據由攝像圖像得到的灰色調掩模的透過光強度分布數據，得到半透光部、透光部、遮光部的透過光強度，根據這些數值，求出半透光部的透過率的最大值，或求出半透光部的透過率的最低值，或求出半透光部的透過率的中央值，或求出半透光部的透過率的范圍，由此可進行掩模的評價。這里，所謂透過率是指半透光部的透過量相對遮光部與透光部的透過量之差。
另外，可利用根據光強度分布得到的信息，對使用灰色調掩模實際在曝光裝置曝光的情況下形成的抗蝕劑圖案進行模擬，對其實施評價。
這樣，在本發明的灰色調掩模的檢查方法中，由于可得到與實際的曝光裝置的曝光條件一樣的分辨率狀態的攝像圖像，所以，可在滿足現實的使用的條件下，適當評價灰色調掩模的性能、缺陷的有無。另外，此時除了檢查在反映了實際的曝光條件的條件下，是否滿足半透光部所要求的規定范圍的透過率之外，可與上述一樣，當得到了攝像圖像時，可評價溝道部與源極部、漏極部的邊界部分的銳度，預測曝光后的光致抗蝕劑的立體形狀。
而且，灰色調掩模中的半透光部如圖14所示，在具有與一個或一個以上遮光部鄰接的區域的情況下，因這種區域的尺寸、形狀不同導致透過率產生差異。例如圖14(A)所示，在兩側被遮光部夾持的半透光部的寬度為4μm的情況下，該半透光部的中央部變為半透光部的半透光膜原來的透過率。相反，隨著兩側被遮光部夾持的半透光部的寬度窄至3μm、2μm，如圖14(B)和圖14(C)所示，該半透光部的中央部比半透光部中使用的半透光膜原來的透過率低。
這種依賴于線寬的透過率變化是依賴于曝光裝置中的分辨率而產生的現象。因此，為了適當預測這種透過率的變化，需要執行反映了實際曝光條件的模擬。在本發明的檢查方法中，由于使檢查光的波長分布、物鏡系統4的數值孔徑和σ值與曝光裝置中的條件一致，所以，可適當求出依賴于線寬的透過率的變化。
(3)是否需要缺陷修正的判斷 本發明的灰色調掩模的檢查方法不僅可適用于上述制造的灰色調掩模的檢查、評價，也可適用于判斷是否需要修正缺陷、或經過缺陷修正后的灰色調掩模的修正效果是否充分的檢查。
如圖15的左上所示，當在灰色調掩模3上使用存在黑缺陷的掩模以規定曝光條件進行轉印時，如圖15的右上所示，在該黑缺陷部分可得到透過率下降后的攝像數據。另外，如圖16的左上所示，當在灰色調掩模3上存在白缺陷的情況下，如圖16的右上所示，在該白缺陷部分可得到透過率上升了的攝像數據。
并且，在如此存在黑缺陷的情況下，如圖17(A)所示，當該黑缺陷足夠小時，在曝光的狀態下如圖17(B)所示，透過率的下降不低于轉印的閾值，不影響轉印圖案。另外，在存在白缺陷的情況下，如圖18(A)所示，當該白缺陷足夠小時，在曝光的狀態下如圖18(B)所示，透過率的上升不超過轉印的閾值，不影響轉印圖案。
這樣，在該檢查方法中，通過適當設定轉印的閾值，當缺陷足夠小時，可判斷為由攝像元件5得到的攝像數據中幾乎不出現透過率變化，不必進行修正。
尤其是就半透光部中產生的白缺陷、黑缺陷而言，與正常部分的透過率差小，難以利用圖案的缺陷檢查來判定是否良好，若透過率與其分布在期望范圍內，則由于存在著不必判定為缺陷等特殊的情況，所以本發明的檢查方法非常有效。
(4)缺陷修正后的檢查 并且，在該檢查方法中，就半透光膜或由細微圖案構成的半透光部而言，在通過附加地局部形成形狀與半透光膜或細微圖案不同的細微圖案來修正白缺陷的情況下，或在使包含缺陷的圖案的一部分剝離后、通過局部形成形狀與半透光膜或最初的細微圖案不同的細微圖案來修正黑缺陷或白缺陷的情況下，也可適當進行修正結果是否充分的檢查。
這里，黑缺陷的修正可使用FIB(Focused Ion Deposition)等方法，白缺陷的修正可使用激光CVD(Chemical Vapor Deposition)等方法。
根據本發明，在向白缺陷部分附加成膜來進行缺陷修正的情況下，或通過剝離黑缺陷的一部分后再成膜來進行缺陷修正的情況下，即便在再成膜的原料與原來的膜原料不同時，也可正確評價曝光時的轉印狀態。由于這樣為了缺陷修正而再成膜的膜的分光特性與原來的膜原料不同，所以，通過使用了波長與曝光裝置的曝光光不同的檢查光的檢查不能恰當地測定透過率。但是，通過采用反映了曝光裝置的曝光光的條件，并應用本發明的方法，可實現上述目的。
根據本發明的灰色調掩模的檢查方法，由于在實際的曝光裝置的曝光條件下進行檢查，所以，可檢查缺陷修正的結果是否具有充分的遮光效果或作為半透光部的效果。另外，通過在進行修正之前執行本發明的灰色調掩模的檢查方法，可確定修正所需的再成膜的膜厚。
[液晶裝置制造用灰色調掩模的制造方法] 當制造液晶裝置制造用灰色調掩模時，通過在公知的制造工序中包含上述本發明的灰色調掩模檢查方法的檢查工序，可迅速制造需要充分修正缺陷的良好液晶裝置制造用灰色調掩模。作為制造工序，有在透明基板上依次(或顛倒順序)形成半透光膜與遮光膜，基于使用了抗蝕劑的蝕刻工序，半透光部使半透光膜露出，透光部使透明基板露出的方法；或對于在透明基板上形成的遮光膜，在半透光部中形成細微圖案，透光部使透明基板露出的方法等。
[圖案轉印方法] 通過使用由上述的液晶裝置制造用灰色調掩模的制造方法制造的液晶裝置制造用灰色調掩模，由曝光裝置對規定波長的光進行曝光，可對被轉印體良好地轉印規定的圖案。
并且，使用本發明的檢查方法，事先應用多個照射條件來進行掩模的轉印檢查，利用得到的攝像圖像，可確定實際使用灰色調掩模時的曝光條件。這還具有如下效果，即當掩模用戶使用掩模時，由于得到最接近期望的線寬等，故可事先知道應采用的曝光條件。
權利要求
1.一種灰色調掩模的檢查方法，當在透明基板上形成包含遮光部、透光部和透過曝光光的一部分的半透光部的圖案，通過基于曝光裝置的曝光將所述圖案轉印到被轉印體上，從而制造顯示裝置時使用，
具有經由照明光學系統向所述灰色調掩模照射從光源發出的規定波長的光束，經由物鏡系統，由攝像部件對透過該灰色調掩模的光束進行攝像，求出攝像圖像數據的步驟，
根據所述攝像圖像數據，取得所述灰色調掩模的包含半透光部的區域的透過光強度分布數據。
2.根據權利要求1所述的灰色調掩模的檢查方法，其特征在于
作為所述光源，使用發出至少包含g線、h線或i線之一的光束、或者混合其中任意二者以上的光束的光源。
3.根據權利要求1所述的灰色調掩模的檢查方法，其特征在于
所述照明光學系統的數值孔徑及所述物鏡系統的數值孔徑分別與所述曝光裝置中的照明光學系統的數值孔徑及物鏡系統的數值孔徑大致相等。
4.根據權利要求1所述的灰色調掩模的檢查方法，其特征在于
具有根據所述攝像圖像數據，取得所述灰色調掩模的包含半透光部、透光部和遮光部的區域的透過光的強度分布數據，
把握所述半透光部的透過光強度與所述透光部或所述遮光部的透過光強度之差及/或比的工序。
5.根據權利要求1所述的灰色調掩模的檢查方法，其特征在于
根據由所述攝像圖像數據得到的所述灰色調掩模的所述透過光的強度分布數據，把握成為規定閾值以上及/或規定閾值以下的區域的大小，求出使用所述灰色調掩模曝光時被轉印的所述遮光部、所述透光部或所述半透光部所對應的圖案的尺寸。
6.根據權利要求1所述的灰色調掩模的檢查方法，其特征在于
根據由所述攝像圖像數據得到的所述灰色調掩模的所述透過光強度分布數據，把握成為規定閾值以上及/或規定閾值以下的區域的有無及該區域的大小，對使用所述灰色調掩模曝光時被轉印的缺陷的有無和轉印時的大小進行檢測。
7.根據權利要求1所述的灰色調掩模的檢查方法，其特征在于
所述灰色調掩模中的半透光部具有一個或一個以上與所述遮光部鄰接的區域，
通過得到所述半透光部的與所述遮光部鄰接的區域的透過光強度分布數據，求出曝光裝置中透過該區域的曝光光的光強度及由該曝光光轉印的圖案的形狀。
8.根據權利要求1所述的灰色調掩模的檢查方法，其特征在于
所述灰色調掩模中的半透光部具有所述曝光裝置的曝光條件的分辨率界限以下的細微圖案，通過調節所述物鏡系統和所述攝像部件至少一方的光軸方向的位置，得到該細微圖案被散焦后變為非分辨狀態的攝像圖像數據。
9.根據權利要求1所述的灰色調掩模的檢查方法，其特征在于
所述灰色調掩模被進行白缺陷或黑缺陷的修正。
10.根據權利要求1所述的灰色調掩模的檢查方法，其特征在于
所述灰色調掩模中的半透光部在所述透明基板上形成有半透光膜。
11.根據權利要求10所述的灰色調掩模的檢查方法，其特征在于
所述灰色調掩模被進行白缺陷或黑缺陷的修正。
12.根據權利要求11所述的灰色調掩模的檢查方法，其特征在于
所述白缺陷或黑缺陷的修正通過形成組成與所述半透光膜不同的修正膜來進行。
13.一種液晶裝置制造用灰色調掩模的制造方法，其特征在于
具有基于權利要求1～12中任意一項所述的灰色調掩模的檢查方法的檢查工序。
14.一種圖案轉印方法，使用由權利要求13所述的液晶裝置制造用灰色調掩模的制造方法制造的液晶裝置制造用灰色調掩模，由曝光裝置曝光規定波長的光，將圖案轉印到被轉印體上。
15.一種圖案轉印方法，使用在透明基板上形成有包含遮光部、透光部和透過曝光光的一部分的半透光部的圖案的灰色調掩模，通過基于曝光裝置的曝光，將圖案轉印到被轉印體上，
事先經由照明光學系統向所述灰色調掩模照射從檢查裝置的光源發出的規定波長的光束，經由物鏡系統，由攝像部件對透過該灰色調掩模的光束進行攝像，取得多個照射條件下的攝像圖像數據，
根據利用所述多個照射條件得到的攝像圖像，確定所述曝光裝置在轉印圖案時的曝光條件。
16.一種光掩模的檢查方法，被應用在圖案轉印方法中，該圖案轉印方法使用在透明基板上形成有包含細微圖案的遮光圖案的光掩模，在規定的曝光條件下向該光掩模照射曝光光，為了在該曝光條件下使該細微圖案變為非分辨，將與該遮光圖案不同的圖案形狀形成在被轉印體上，
所述光掩模的檢查方法事先利用近似所述曝光條件的曝光條件、或把握與所述曝光條件的相關的假設曝光條件，對該光掩模進行測試曝光，
通過該測試曝光，取得該光掩模在該曝光條件下或該假設曝光條件下的透過光的光強度分布數據。
17.一種光掩模的檢查方法，所述光掩模在透明基板上具有透光部、遮光部、半透光部，該半透光部在該透明基板上形成有透過曝光光的一部分的半透光膜，
該半透光膜由光透過率具有波長依賴性的材料構成，
事先利用近似曝光條件的曝光條件、或把握與所述曝光條件的相關的假設曝光條件，對該光掩模進行測試曝光，
通過該測試曝光，取得該光掩模在該曝光條件下或該假設曝光條件下的透過光的光強度分布數據。
18.根據權利要求16所述的光掩模的檢查方法，其特征在于
所述測試曝光基于所述曝光條件下的曝光光中包含的1個或2個以上的波長進行，通過對所得到的所述光強度分布數據進行能夠運算，來近似所述曝光條件。
19.一種光掩模的制造方法，包含權利要求16～18中任意一項所述的光掩模的檢查方法。
20.一種圖案轉印方法，根據分別在不同曝光條件下執行多次權利要求16～18中任意一項所述的所述測試曝光而得到的多個該光強度分布數據，來確定對該光掩模進行曝光的曝光條件。
全文摘要
在本發明的灰色調掩模的檢查方法中，經由照明光學系統(2)向灰色調掩模(3)照射從光源(1)發出的規定波長的光束，經由物鏡系統(4)，由攝像部件(5)攝像經過灰色調掩模(3)的光束，求出攝像圖像數據，根據該攝像圖像數據，取得灰色調掩模的包含半透光部的區域的透過光強度分布數據。
文檔編號G01N21/956GK101201537SQ20071019645
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月5日 優先權日2006年12月5日
發明者吉田光一郎, 平野照雅 申請人:Hoya株式會社