JP4993934B2 - パターン欠陥検査方法、フォトマスクの製造方法、及び表示デバイス用基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検査体における繰り返しパターンの欠陥を検査するパターン欠陥検査方法、この欠陥検査を実施してフォトマスクを製造するフォトマスクの製造方法、及びこのフォトマスクを用いて表示デバイス用基板を製造する表示デバイス用基板の製造方法に関する。

従来、被検査体としてのデバイス用基板、或いは、このデバイス用基板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欠陥を検査する必要がある。このパターンの欠陥には、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が含まれる。これはムラ欠陥とも称され、製造工程等において何らかの原因により発生する。

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、フォトマスクのパターンに欠陥が発生すると、その欠陥が表示デバイスのパターンに転写される。従って、表示デバイス用基板において上記欠陥が存在すると表示ムラが発生し、デバイス性能の低下につながる恐れがある。

従来、上述のような表示デバイス用基板のパターンやフォトマスクのパターンにおける欠陥は、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、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。

しかしながら、この目視検査は、作業者によって検査結果にばらつきが発生するという問題があるため、欠陥検査装置の自動化が望まれていた。
目視の斜光検査を自動化した装置としては、例えば、半導体ウエハから製造される半導体デバイス用基板のマクロ検査装置がその一つである。例えば、特許文献１には、半導体ウエハの表面に形成される周期的構造(繰り返しパターン)に所望の波長の光を照射する光源と、基板の表面からの回折光を受光するカメラと、このカメラによって撮影した画像データと無欠陥の基準データとを比較することによって欠陥を検出するための検出手段と、を有する装置が開示されている。このマクロ検査装置は、焦点のオフセット、ウエハの下面にゴミ（粒子）が存在してウエハ上下位置が変動することによるデフォーカス、ウエハの現像／エッチング／剥離工程に起因する半導体ウエハ表面の周期的構造における表面欠陥を、ウエハ全面を単一視野に収めて検査するというものである。
特開平９‐３２９５５５号公報

このように、半導体ウェハの表面に形成された半導体デバイス用の繰り返しパターンからの回折光を利用して、当該繰り返しパターンに発生した欠陥（当該繰り返しパターンを構成する単位パターンの位置変動や線幅変動等の欠陥）を検出する場合、当該欠陥を回折光の誤差として捉え、回折光のうち誤差成分を含む回折光を検出する必要がある。この誤差成分を含むを回折光の検出は、繰り返しパターンの周期がある程度以下、例えば５０μｍ以下などの場合には良好に検出できる。従って、例えば周期が２μｍ程度以下の半導体デバイスの繰り返しパターンに生じた上記欠陥や、例えば周期が１５μｍ程度以下の半導体デバイス製造用フォトマスクの繰り返しパターンに生じた上記欠陥は良好に検出することができる。

ところが、例えば液晶表示パネルなどの表示デバイス用基板を製造するためのフォトマスクのように、繰り返しパターンの周期が上述したものより大きく、例えば１００〜１０００μｍ程度の場合には、この繰り返しパターンに生じた欠陥（繰り返しパターンを構成する単位パターンの位置変動や線幅変動等の欠陥）を、上記回折光を利用したマクロ検査で検出することは困難となる。その原因のひとつは、繰り返しパターンの周期が上述のように大きくなると、この繰り返しパターンからのｎ次回折光のｎ次回折角と、（ｎ＋１）次回折光の（ｎ＋１）次回折角との差が非常に狭くなって、誤差成分のない回折光の強度が強くなり、繰り返しパターンに生じた欠陥の存在を表す誤差成分を含むを回折光が、上記誤差成分のない回折光に埋もれてしまうからである。

また、他の原因として次の理由が考えられる。つまり、液晶表示パネルなどの表示デバイス用基板としてはＴＶ用パネルがある。この場合、パネルサイズが大きくなっても画素数は基本的に変化しない。このため、大型基板になると、表示デバイス用基板製造用のフォトマスクは、繰り返しパターンの周期が１００〜１０００μｍ程度に増大する。一方、この繰り返しパターンに生ずる単位パターンの位置変動や誤差変動の変動量許容値は、繰り返しパターンの周期に比例して大きくなるわけではない（例えば１００ｎｍ程度以内）。繰り返しパターンの周期に対する上記変動量許容値の比率は、例えば変動量許容値が１００ｎｍの場合、繰り返しパターンの周期が１００μｍであれば０．１％であり、繰り返しパターンの周期が１０００μｍであれば０．０１％となる。この理由からも、繰り返しパターンの周期が大きくなると、単位パターンの位置変動や線幅変動等の欠陥を検出することが困難になるのである。

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、繰り返しパターンにおける単位パターンの線幅や位置の変動等の欠陥を短時間且つ良好に検査できるパターン欠陥検査方法、フォトマスクの製造方法、及び表示デバイス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パターン欠陥検査方法は、単位パターンが周期的に配列されてなる、周期が８０〜２０００μｍの繰り返しパターンを含む主パターンを有する被検査体の、上記主パターンに発生した、位置変動又は線幅変動による欠陥を検査するパターン欠陥検査方法であって、上記主パターンを形成する工程では、周期が１〜５０μｍの繰り返しパターンを、上記主パターン以外の領域に上記主パターンと同時に描画することによって、上記主パターンと同一量の位置変動又は線幅変動を有する検査用補助パターンを形成し、この検査用補助パターンに所望の入射角で光を照射し、上記検査用補助パターンからの、絶対値がゼロより大きい回折光を観察手段が受光することにより当該検査用補助パターンの欠陥を検出することによって、上記主パターンの欠陥の有無を検査することを特徴とするものである。上記主パターン以外の領域とは、例えば、主パターンの周囲とすることができる。

請求項２に記載の発明に係るパターン欠陥検査方法は、請求項１に記載の発明において、上記検査用補助パターンは、単位パターンが互いに直交する方向に周期的に配列して構成された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パターン欠陥検査方法は、請求項１又は２に記載の発明において、上記被検査体が、表示デバイス用基板製造用のフォトマスク、または表示デバイス用基板であ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フォトマスクの製造方法は、単位パターンが周期的に配列されてなる、周期が８０〜２０００μｍの繰り返しパターンを含む主パターンを形成するパターン形成工程を有するフォトマスクの製造方法であって、上記パターン形成工程では、周期が１〜５０μｍの繰り返しパターンを、上記主パターンの領域外に当該主パターンと同時に描画することによって、上記主パターンと同一量の位置変動又は線幅変動を有する検査用補助パターンを形成し、このパターン形成工程後に、上記検査用補助パターンに所望の入射角で光を照射し、上記検査用補助パターンからの、絶対値がゼロより大きい回折光を観察手段が受光することにより当該検査用補助パターンの欠陥を検出することによって、上記主パターンの欠陥の有無を検査する欠陥検査工程を実施す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、単位パターンが周期的に配列されてなる繰り返しパターンを含む主パターンを有するフォトマスクの製造方法であって、透明基板上に、薄膜及びレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクの表面であって上記主パターンを形成する領域外に、上記主パターンとは異なる周期の繰り返しパターンを含む検査用補助パターンを、上記主パターンと同時に描画することによって形成する、パターン形成工程と、形成された上記検査用補助パターンに所望の入射角で光を入射し、当該検査用補助パターンからの回折光を観察手段が受光することにより当該検査用補助パターンの欠陥を検出する欠陥検査工程と、上記欠陥検査工程後、上記検査用補助パターンを消滅させる補助パターン消滅工程と、を有することを特徴とするものである。

請求項６に記載の発明に係るフォトマスクの製造方法は、請求項５に記載の発明において、上記パターン形成工程は、検査用補助パターンを主パターンと同時に描画し、現像によって上記検査用補助パターンのレジストパターンを形成することにより実施し、上記欠陥検査工程は、上記検査用補助パターンのレジストパターンに光を入射して、この検査用補助パターンからの反射光の回折光を観察手段が受光することにより実施することを特徴とするものである。

請求項７に記載の発明に係るフォトマスクの製造方法は、請求項５または６に記載の発明において、上記補助パターン消滅工程は、検査用補助パターンのレジストパターンを除去することを含むことを特徴とするものである。

請求項８に記載の発明に係るフォトマスクの製造方法は、請求項５または６に記載の発明において、上記補助パターン消滅工程は、検査用補助パターン部分の薄膜を除去することを含むことを特徴とするものである。

請求項９に記載の発明に係るフォトマスクの製造方法は、請求項５に記載の発明において、上記パターン形成工程は、検査用補助パターンを、主パターンと同時に描画し、現像及びエッチングによって上記検査用補助パターンの薄膜パターンを形成しことにより実施し、上記欠陥検査工程は、上記検査用補助パターンの薄膜パターンに光を入射して、この検査用補助パターンからの反射光又は透過光の回折光を観察手段が受光することにより実施することを特徴とするものである。

請求項１０に記載の発明に係るフォトマスクの製造方法は、請求項９に記載の発明において、上記補助パターン消滅工程は、検査用補助パターン部分の薄膜パターンを除去することを含むことを特徴とするものである。

請求項１１に記載の発明に係るフォトマスクの製造方法は、請求項５乃至１０のいずれかに記載の発明において、上記検査用補助パターンの欠陥は、上記主パターンと同時に描画されることにより、上記主パターンと同一量の位置変動又は線幅変動を有するものであることを特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明に係るフォトマスクの製造方法は、請求項５乃至１１のいずれかに記載の発明において、上記主パターンの周期は８０〜２０００μｍであり、上記検査用補助パターンの周期は１〜５０μｍであることを特徴とするものである。

請求項１３に記載の発明に係るフォトマスクの製造方法は、請求項５乃至１２のいずれかに記載の発明において、上記検査用補助パターンは、単位パターンが互いに直交する方向に周期的に配列して構成されることを特徴とするものである。

請求項１４に記載の発明に係る表示デバイス用基板の製造方法は、請求項４乃至１３のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法により製造されたフォトマスクを用いて画素パターンを形成し、表示デバイス用基板を製造することを特徴とするものである。

請求項１乃至４、１１、１２、１３のいずれかに記載の発明によれば、主パターンにおける繰り返しパターンの周期が、当該繰り返しパターンにおける単位パターンの線幅や位置の変動等の欠陥を、この主パターンからの回折光の誤差として捉えることができない程に大きな場合であっても、上記主パターンと同時に描画されることによって形成され、且つ当該主パターンとは異なる周期の繰り返しパターンを含む検査用補助パターンからの回折光を受光することで、この検査用補助パターンの繰り返しパターンに生じた上記欠陥を回折光の誤差として検出する。ここで、同時に描画されるとは、主パターンの描画の工程の中で、補助パターンについても描画されることであるため、主パターン描画の際に生じた欠陥（位置変動や線幅変動など）が、補助パターンにも発現する条件下となっている。これにより、主パターンの繰り返しパターンにおける上記欠陥の有無を良好に検査することができる。

また、主パターンにおける繰り返しパターンを構成する単位パターンの全てについて、これらの単位パターンの線幅や位置の変動等の欠陥を検出する必要がないので、上記欠陥の有無を短時間に検査でき、生産性を向上させることができる。

請求項５乃至１０のいずれかに記載の発明によれば、主パターンと同時に描画して形成された検査用補助パターンの欠陥を検査する欠陥検査工程の実施後に、当該検査用補助パターンを消滅させる検査用補助パターン消滅工程を実施してフォトマスクを製造することから、最終製品であるフォトマスクに検査用補助パターンが形成されることを防止できる。

請求項１４に記載の発明によれば、請求項４乃至１３のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法により製造されたフォトマスクを用いて画素パターンを形成し、表示デバイス用基板を製造することから、表示デバイス用基板の品質を向上させることができる。

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。
［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図７）
図１は、本発明に係る欠陥検査方法における第１の実施の形態を実施するための欠陥検査装置を示す概略側面図である。図２は、図１の欠陥検査装置の他の態様を示す概略側面図である。図５は、図１及び図２の欠陥検査方法において検査対象となる被検査体としてのフォトマスクを示す平面図である。

本実施の形態の欠陥検査方法において検査対象となる被検査体としてのフォトマスク５０は、図５に示すように、例えば液晶表示装置（特にFlat Panel Display：ＦＰＤ）、プラズマ表示装置、ＥＬ表示装置、ＬＥＤ表示装置、ＤＭＤ表示装置などの表示デバイス用基板を製造する際に用いられる露光用マスクである。

このフォトマスク５０は、合成石英ガラス基板などの透明基板の表面にクロム膜などの薄膜（遮光膜）が設けられ、この薄膜が所望のパターンとなるように部分的に除去されてマスクパターンが形成されたものである。尚、上記薄膜は単層でも積層でも良く、遮光膜以外に半透光性の膜を伴ってもよく、またエッチングストッパなど機能性の膜を伴ってもよい。このマスクパターンは、主パターン５６と、この主パターン５６の外側周辺領域に設けられた検査用補助パターン５７とを有してなる。これらの主パターン５６及び検査用補助パターン５７は、図１〜図３に示すように、単位パターン５３が周期的に配列されてなる繰り返しパターン５１を有するものであり、これらのパターン５６と５７の繰り返しパターン５１の周期が異なって形成されている。

上記主パターン５６の周期、つまり主パターン５６における繰り返しパターン５１のピッチは、例えば８０〜２０００μｍに設定されている。また、上記検査用補助パターン５７の周期、つまり検査用補助パターン５７における繰り返しパターン５１のピッチｄは、例えば１〜５０μｍ（本実施形態では１０μｍ）に設定されている。補助パターンの周期は、小さい方が検査しやすいが、観察手段の解像限界、及び、現像等のプロセスによる補助パターンへの影響を考慮し、１μｍ以上であることが好ましい。また、大きすぎると、回折光の誤差成分が大きくなるため、５０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、２〜４０μｍである。また、主パターン周期は、８０〜２０００μｍであるときに、本実施形態による効果が顕著に得られる。更には、１００〜１０００μｍである場合に、効果がより顕著である。

更に、この検査用補助パターン５７における繰り返しパターン５１は、図５に示すように、単位パターン５３が、フォトマスク５０において互いに直交する辺Ｌ１、Ｌ２に沿って周期的に配列して構成される。また、検査用補助パターン５７の幅Ｗは、検査装置によって欠陥検査を行う場合には、1〜５ｍｍに設定されることが好ましいが、目視によって欠陥検査を行う場合には、５ｍｍ〜２０ｍｍ程度が好ましい。尚、フォトマスク５０は、例えば辺Ｌ１またはＬ２が１ｍを超える大型基板とすることができる。

ところで、この種のフォトマスクの製造方法としては、一般的に、まず透明基板上に薄膜（遮光膜）を形成し、この薄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レーザのビームを照射し、ラスター描画方式を用いて描画を施し、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上記薄膜をエッチングし、この薄膜に繰り返しパターン(マスクパターン)を形成し、最後に、残存レジストを除去してフォトマスクを製造する。当然、多層膜の場合には、膜の材料に応じた追加工程を設けることができる。

上述の製造工程では、ラスター描画方式によるレーザのビームの走査によってレジスト膜に直接描画を施す際に、スキャン走査精度や、ビームの径やスキャン幅に依存して線幅や位置が変更し、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、これが繰り返しパターンにおける前記欠陥発生の一因となっている。その他、種々の原因で規則性のあるパターン欠陥が生じることがある。

この欠陥の一例を図４に示す。この図４では、欠陥領域を符号５４で示す。図４（Ａ）は、ビームによる描画の繋ぎ目に位置ずれ(位置変動)が発生することによって、繰り返しパターン５１における単位パターン５３の間隔が部分的に異なってしまうことによる欠陥を示す。図４（Ｂ）は、同じく、ビームによる描画の繋ぎ目に位置ずれが発生することによって、繰り返しパターン５１における単位パターン５３の位置が、他の単位パターン５３に対しずれてしまうことによる欠陥を示す。これらの図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す欠陥を座標位置変動系の欠陥と称する。また、図４（Ｃ）及び（Ｄ）は、描画機のビーム強度がばらつくこと等によって、繰り返しパターン５１の単位パターン５３の線幅が部分的に細くなったり、太くなる欠陥であり、これらの欠陥は寸法変動系の欠陥である。

図５に示す主パターン５６において、上述のような座標位置変動系の欠陥（つまり単位パターン５３の位置変動による欠陥）や、寸法変動系の欠陥（つまり単位パターン５３の線幅変動による欠陥）を、回折光を用いたマクロ検査によって検出しようとしても、前述の如く、主パターン５６の周期が例えば１００〜１０００μｍと大きいために、これらの欠陥を回折光の誤差として捉えることができず、欠陥を検査することができない。そこで、単位パターン５３の位置変動や線幅変動等の欠陥を回折光の誤差として捉えることが可能なピッチｄの繰り返しパターン５１を有する検査用補助パターン５７を、主パターン５６と同時に形成する。

この検査用補助パターン５７が主パターン５６と同時に形成されることで、描画機の精度の揺らぎなどに起因して発生する単位パターン５３の位置変動や線幅変動は、主パターン５６と検査用補助パターン５７とにおいて、同一の直線Ｋ上に同一の変動量で発生する。従って、検査用補助パターン５７において回折光を用いたマクロ検査により上記欠陥を検出することで、主パターン５６において、上記欠陥が生じたと同一の直線Ｋ上に、同程度の変動量を有する欠陥が存在していることが検査可能となる。

ここで、検査用補助パターン５７に発生した単位パターン５３の位置変動や線幅変動等の欠陥を検査する欠陥検査装置１０は、図１に示すように、ステージ１１、光源装置１２、及び観察手段としての観察装置１３を有して構成される。観察装置１３は受光光学系１４を有する。

上記ステージ１１は、フォトマスク５０を支持する支持面を備えた台である。このステージ１１は、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能なＸ−Ｙステージとすることで、フォトマスク５０を検査視野１６(図５)に対し移動する。この検査視野１６は、一回の検査で検出可能な視野であり、一辺が例えば１０〜５０ｍｍの矩形状に設定される。または、ステージ１１を固定し、光源装置１２または観察手段１３を可動としてもよい。

光源装置１２は、充分な輝度（例えば照度が１万〜６０万Ｌｘ、好ましくは３０万Ｌｘ以上）で、平行性が高い（平行度が２°以内）の光源を用いる。このような条件を満足することができる光源としては、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプが好ましい。この光源装置１２はステージ１１の下方に配置される。この光源装置１２からの光は、ステージ１１に支持されたフォトマスク５０の検査用補助パターン５７における繰り返しパターン５１へ、斜め下方から所望の入射角θｉで照射される。

観察装置１３は、例えば対物レンズを備えたＣＣＤカメラを撮像装置として用いることができ、ステージ１１における支持面に対し垂直方向に対向する位置に、または支持面に対して所定角度で対向する位置に配置される。観察装置１３は、受光光学系１４にて受光された、フォトマスク５０を透過した光の回折光を受光し、ＣＣＤカメラに画像情報として取り込む。また、図２に示すように、光源装置１２をステージ１１に対し観察装置１３と同じ側に配置したパターン欠陥検査装置２０を用いてもよい。この場合、この光源装置１２からの光は、光路をミラー１５により変更されてフォトマスク５０の検査用補助パターン５７へ入射角θｉで照射され、観察装置１３が、フォトマスク５０の検査用補助パターン５７にて反射した光の回折光を受光する。

上記観察装置１３は、フォトマスク５０を透過または反射した光の回折光のうち、０次よりも絶対値の大きな次数の回折光を受光する。ここで、繰り返しパターン５１を備えたフォトマスク５０の検査用補助パターン５７へ照射される照射光（入射光）と、この検査用補助パターン５７の繰り返しパターン５１からの回折光との間には、図１乃至図３に示すように、繰り返しパターン５１のピッチをｄ、入射角をθｉ、次数がｎのｎ次回折光の回折角をθｎ、入射光の波長λとしたとき、次の関係式（１）が成立する。
ｄ（ｓｉｎθｎ±ｓｉｎθｉ）＝ｎλ …（１）

０次回折光（直接光）は、微細な欠陥情報が相対的に極めて少なく、次数の絶対値が大きな回折光ほど微細な欠陥情報が相対的に多く含まれることから、微細欠陥情報を得ためには、０次回折光よりも絶対値の大きな次数の回折光(ｎ次回折光)を観察装置１３が受光する必要がある。また、回折次数ｎは、検査用補助パターン５７の繰り返しパターン５１のピッチｄに基づいて決定される。従って、式（１）から、検査用補助パターン５７の繰り返しパターン５１における所定のピッチｄに対し、観察装置１３が所定のｎ次回折光を受光するために、ｎ次回折光の方向（ｎ次回折角θｎ）や入射光の波長λ、入射角θｉが適宜変更して設定される。尚、図１乃至図３中におけるｎ次回折角θｎは、−１次回折光の回折角を示している。

また、観察装置１３がＣＣＤカメラ等のカメラを撮像装置として用いることにより、このＣＣＤカメラより取り込まれた画像を表示画面に表示させることができ、また、その画像を画像データとして解析装置（図示せず）により解析させることができる。このＣＣＤカメラは、２次元の画像を撮影するエリアカメラであり、その視野が前記検査視野１６である。また、この観察装置１３に接眼レンズを装備してもよい。

観察装置１３にて得られた画像データは、図示しない解析装置へ送信される。この解析装置は、観察装置１３からの画像データそのものに閾値を設けるなどによって、フォトマスク５０の検査用補助パターン５７における繰り返しパターン５１の欠陥(単位パターン５３の位置変動や線幅変動等の欠陥)を顕在化して検査する。

以下、図５に示すフォトマスク５０の製造工程を説明する。
このフォトマスク５０の製造工程は、マスクブランク製造工程、レジストパターン形成工程、マスクパターン形成工程、及び欠陥検査工程を順次実施するものである。

上記マスクブランク製造工程は、透明基板の表面に遮光膜などの薄膜を形成し、この薄膜上にレジストを塗布してレジスト膜を形成する。これにより、積層構造のマスクブランクを製造する。

上記レジストパターン形成工程は、マスクブランクのレジスト膜に描画機により、例えばレーザービームを照射し、ラスター描画方式を用いて描画し、当該レジスト膜に所定のパターンを露光し、現像してレジストパターンを形成する。このレジストパターンには、主パターン５６及び検査用補助パターン５７を形成するためのパターンが同時に描画して設けられる。

上記マスクパターン形成工程は、レジストパターンをマスクにして上記薄膜をエッチングし、この薄膜に主パターン５６及び検査用補助パターン５７を同時に描画する。このとき、主パターン５６における繰り返しパターン５１の周期は、例えば８０〜２０００μｍに、検査用補助パターン５７における繰り返しパターン５１の周期（ピッチｄ）は、例えば１〜５０μｍにそれぞれ設定される。また、検査用補助パターン５７は、主パターン５６の外側領域に、幅Ｗが例えば１〜５ｍｍに設定されて形成される。

更に、検査用補助パターン５７の繰り返しパターン５１は、単位パターン５３が互いに直交する方向に周期的に配列されたものに限らず、図６に示すように、帯状の単位パターン５８からなるものでもよい。この単位パターン５８は、その長手方向をフォトマスク５０の辺Ｌ１、Ｌ２に直交して設定される。これらの単位パターン５８からなる繰り返しパターン５１のピッチｄも、例えば１〜５０μｍに設定される。

また、１枚の基板に単一のフォトマスク５０の主パターン５６が２〜４面形成されたものでもよい。図７には、１枚の基板に単一のフォトマスク５０の主パターン５６が２面付けされたものを示す。この場合、検査用補助パターン５７は、各主パターン５６の外側領域にそれぞれ形成されてもよく（図７（Ａ））、或いは複数の主パターン５６の全体の外側周囲に形成されてもよい（図７（Ｂ））。

欠陥検査工程は、主パターン５６及び検査用補助パターン５７の薄膜パターン(以下、本実施形態において、単に主パターン５６、検査用補助パターン５７と称する。)の形成後に、図１または図２の欠陥検査装置１０、２０を用いて、検査用補助パターン５７の繰り返しパターン５１へ所望の入射角θｉで光を照射し、この検査用補助パターン５１の繰り返しパターン５１からの回折光を観察装置１３が受光することで、当該検査用補助パターン５７の繰り返しパターン５１における欠陥（繰り返しパターン５１の単位パターン５３の位置変動または線幅変動等の欠陥）を検出する。検査用補助パターン５７と主パターン５６は、ラスター描画方式により同時に描画されたレジストパターンから形成されたものであるため、検査用補助パターン５７の繰り返しパターン５１に上記欠陥が発生すれば、主パターン５６の繰り返しパターン５１にも、検査用補助パターン５７の上記欠陥と同一の直線Ｋ上に、同一変動量の同様な欠陥が発生していることになる。このため、検査用補助パターン５７における繰り返しパターン５１の欠陥を検出することで、主パターン５６における繰り返しパターン５１の欠陥（当該繰り返しパターン５１における単位パターン５３の位置変動または線幅変動等の欠陥）の有無を検査することが可能となる。

上述の欠陥検査工程を、フォトマスク５０の製造工程の一環として実施する。このフォトマスク５０及び露光光を用いて、表示デバイス用基板上のレジスト膜に、上記フォトマスク５０のマスクパターンを転写し、この転写パターンに基づく画素パターンを表示デバイス用基板の表面に形成して、表示デバイス用基板を製造する。上記画素パターンは、例えば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。

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（１）〜（３）を奏する。
（１）フォトマスク５０においては、主パターン５６における繰り返しパターン５１の周期が、当該繰り返しパターン５１における単位パターンの線幅変動や位置変動等の欠陥を、この主パターン５６からの回折光の誤差として捉えることができない程に大きな場合がある。この場合には、主パターン５６と同時に形成され、且つこの主パターン５６とは異なる周期（ピッチｄ）の繰り返しパターン５１を含む検査用補助パターン５７からの回折光を受光することで、この検査用補助パターン５７の繰り返しパターン５１に生じた、単位パターン５３の線幅変動や位置変動等の欠陥を回折光の誤差として検出する。
主パターン５６と同時に形成された検査用補助パターン５７に上記欠陥が生じていれば、主パターン５６には、この検査用補助パターン５７の欠陥発生位置を含む直線Ｋ上に同様な欠陥が発生していると認定できる。従って、検査用補助パターン５７の繰り返しパターン５１における欠陥を検出することで、主パターン５６の繰り返しパターン５１における、単位パターン５３の線幅変動や位置変動等の欠陥の有無を良好に検査することができる。

（２）フォトマスク５０の主パターン５６における繰り返しパターン５１を構成する単位パターン５３の全てについて、これらの単位パターン５３の線幅変動や位置変動等の欠陥を検出する必要がないので、上記欠陥の有無を短時間に検査でき、生産性を向上させることができる。

つまり、フォトマスク５０の主パターン５６における繰り返しパターン５１の単位パターン５３の位置変動や線幅変動等の欠陥は、顕微鏡などを用いて、設計データまたは隣接した単位パターン５３等との比較による一般的なミクロ検査によっては検出不可能である。レーザー干渉計を備えたレーザー測長機を用いれば、主パターン５６の繰り返しパターン５１における全ての単位パターン５３の位置変動や線幅変動を測定することが可能となる。この場合、フォトマスク５０が、ハイビジョンＴＶ用の表示デバイス用基板を製造するものであるとき、上記表示デバイス用基板の画素数が１９２０（垂直）×１０８０（水平）＝２，０７３，６００画素であるため、フォトマスク５０は、同数の単位パターン５３を有する。単位パターン１個当たりの測定所要時間を約１０秒とすると、全ての単位パターン５３を測定するためには約２４０日必要となる。特に、ＦＰＤ製造用のフォトマスク５０は、一枚の基板に単一のフォトマスク５０の繰り返しパターン５１を２〜４面付けする場合があるので、この場合には、単位パターン５３における上記欠陥検査は、更に長時間を要することになる。

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の位置変動や線幅変動等の欠陥の発生は、繰り返しパターン５１を形成する描画機の揺らぎ等に起因する。この描画機は、Ｘ‐Ｙステージにて描画位置を制御しているので、上記欠陥は、垂直方向または水平方向に連続して発生する可能性が非常に高い。そこで、フォトマスク５０の繰り返しパターン５１を水平方向及び垂直方向に各一列検査することで、上記欠陥を検出できる。しかし、この２方向の検査を上記レーザー測長機を用いて実施しても、一枚の基板に単一のフォトマスク５０の繰り返しパターン５１を１面付けした場合に約８時間、４面付けした場合には約３２時間を要し、未だ生産性が低い。

上述のような検査に対し、本実施形態のように、回折光を利用して検査用補助パターン５７の欠陥をマクロ検査することによる主パターン５６の欠陥検査を実施すると、検査視野１６が例えば一辺１０ｍｍの正方形で、１回の検査時間を約１０秒とし、フォトマスク５０の一辺Ｌ１が１４００ｍｍ、直交する他の一辺Ｌ２が８５０ｍｍの場合、フォトマスク５０の端から端まで水平及び垂直方向に２方向検査したとしても約３８分間で検査を完了でき、生産性が高い。しかも、フォトマスク５０の検査用補助パターン５７における繰り返しパターン５１の周期（ピッチｄ）が例えば１２μｍの場合、当該繰り返しパターン５１における単位パターン５３の位置変動や線幅変動の変動量が１００ｎｍのときはもちろん、１０ｎｍのときにもこれを明確に検査することができる。

（３）上述のフォトマスクの製造方法により製造されたフォトマスク５０を用いて、画素パターンを形成し、表示デバイス用基板（例えば液晶表示パネル）を製造することから、画素パターンに欠陥のない表示デバイス用基板とすることができる。

［Ｂ］第２の実施の形態（図２）
図８は、本発明に係る欠陥検査方法における第２の実施の形態において、検査対象となるフォトマスクを示す側断面図である。この第２の実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる点は、レジストパターン形成工程後に欠陥検査工程を実施し、その後、検査用補助パターンのレジストパターンの消滅工程、マスクパターン、つまり主パターン５６の薄膜パターンの形成工程を順次実施する点である。

つまり、レジストパターン形成工程では、透明基板５９の表面に設けられた薄膜６０上のレジスト膜に、主パターン５６、検査用補助パターン５７のそれぞれを形成するためのレジストパターン６１、６２を、描画機を用いラスター描画方式によって描画して形成する。

上記欠陥検査工程では、図１または図２の欠陥検査装置１０、２０を用いて、検査用補助パターン５７のレジストパターン６２へ所望の入射角θｉで光を照射し、このレジストパターン６２からの回折光を観察装置１３が受光することで、当該レジストパターン６２の欠陥を検出して、主パターン５６のレジストパターン６１の同様な欠陥の有無を検査する。これらの欠陥は、主パターン５６のレジストパターン６１、検査用補助パターン５７のレジストパターン６２を構成する繰り返しパターンにおける単位パターンの位置変動や線幅変動等の欠陥である。

上記検査用補助パターンのレジストパターン消滅工程は、上述の検査用補助パターン５７のレジストパターン６２の欠陥を検出する欠陥検査工程の実施後に、このレジストパターン６２を消滅させる工程である。具体的には、レジストパターン６２にのみレジストを塗布することで当該レジストパターン６２を消滅させ、後のマスクパターン形成工程において、この検査用補助パターン５７のレジストパターン６２に対応する部分の薄膜を残す。または、検査用補助パターン５７のレジストパターン６２にのみ部分露光を実施し現像して、このレジストパターン６２を取り除いて消滅させ、後のマスクパターン形成工程において、このレジストパターン６２に対応する部分の薄膜をエッチング除去する。

上記マスクパターン形成工程は、検査用補助パターン５７のレジストパターン６２が消滅し、主パターン５６のレジストパターン６１のみが残ったレジストパターンをマスクにして、エッチングにより薄膜６０に、マスクパターン(薄膜パターン)としての主パターン５６を形成する工程である。従って、この薄膜６０には検査用補助パターン５７が形成されないことになる。

従って、この第２の実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏する他、次の効果（４）を奏する。
（４）主パターン５６のレジストパターン６１及び検査用補助パターン５７のレジストパターン６２を、透明基板５９の表面に設けられた薄膜６０上のレジスト膜に形成し、欠陥検査工程の実施後に、上記レジストパターン６２を消滅させる検査用補助パターンのレジストパターン消滅工程を実施し、その後、レジストパターン６１をマスクにして上記薄膜６０に、マスクパターンとしての主パターン５６を形成するマスクパターン形成工程を実施する。このことから、最終製品であるフォトマスク５０に検査用補助パターン５７が形成されることを防止できる。

［Ｃ］第３の実施の形態
この第３の実施の形態におけるパターン欠陥検査方法が前記第２の実施の形態と異なる点は、検査用補助パターンの消滅工程である。
つまり、この第３の実施の形態では、検査用補助パターン５７のレジストパターン６２を用いて欠陥検査を実施した後、エッチングを施して主パターン５６の薄膜パターン（つまり、第１の実施の形態における主パターン５６）と、検査用補助パターン５７の薄膜パターン（つまり、第１の実施の形態における検査用補助パターン５７）を形成し、レジスト剥離を実施して仮のフォトマスクを作製する。
その後、この仮フォトマスクの全面にレジストを再度塗布し、その後検査用補助パターン５７に対応したレジスト部分だけを露光する。この露光は、描画機による走査露光でも、その部分のみの面露光でもよい。この露光後、現像を再度実施し、再エッチングを実施して、検査用補助パターン５７のレジストパターン６２を除去し消滅させる。その後、レジストを剥離してフォトマスクを製造する。
従って、この第３の実施の形態においても、最終製品のフォトマスクに検査用補助パターン５７が形成されることがないので、前記第２の実施の形態と同様な効果を奏する。

［Ｄ］第４の実施の形態
この第４の実施の形態におけるパターン欠陥検査方法は、前記第１の実施の形態と同様にして、薄膜６０に主パターン５６及び検査用補助パターン５７のそれぞれの薄膜パターンを形成してマスクブランクを作製し、このマスクブランクにおける検査用補助パターン５７の薄膜パターンを用いて、第１の実施の形態と同様にして欠陥検査を実施する。次に、上記フォトマスクの全面にレジストを再度塗布し、第３の実施の形態と同様にして、検査用補助パターン５７を除去して消滅させる。
従って、この第４の実施の形態においては、前記第１の実施の形態と同様にして繰り返しパターン５１の欠陥を検査できる他、第３の実施の形態と同様に、欠陥検査に使用した検査用補助パターン５７が存在しない最終製品のフォトマスクを得ることができる。

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、上記両実施の形態では被検査体がフォトマスク５０であり、表示デバイス用基板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に発生した欠陥を検査するものを述べたが、この被検査体は表示デバイス用基板であってもよい。この場合には、表示デバイス用基板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）に生じた欠陥を検査することになる。

本発明に係る欠陥検査方法における第１の実施の形態を実施するための欠陥検査装置を示す概略側面図である。 図１の欠陥検査装置の他の態様を示す概略側面図である。 図１及び図２のフォトマスクにおける主パターンまたは検査用補助パターンの繰り返しパターンと、検査用補助パターンの繰り返しパターンからの回折光などを説明するための図である。 図１〜図３のフォトマスクにおける主パターンと検査用補助パターンの繰り返しパターンに発生した欠陥を示し、（Ａ）及び（Ｂ）が座標位置変動系の欠陥、（Ｃ）及び（Ｄ）が寸法変動系の欠陥をそれぞれ示す概略図である。 図１及び図２の欠陥検査方法において検査対象となる被検査体としてのフォトマスクを示す平面図である。 検査用補助パターンの単位パターンの形状が、図５のフォトマスクとは異なる形態であるフォトマスクを示す平面図である。 フォトマスクの主パターンが２面付けされた基板を示す平面図である。 本発明に係る欠陥検査方法における第２の実施の形態において、検査対象となるフォトマスクを示す側断面図である。

符号の説明

１０、２０ 欠陥検査装置
５０ フォトマスク
５１ 繰り返しパターン
５３ 単位パターン
５６ 主パターン
５７ 検査用補助パターン
５９ 透明基板
６０ 薄膜
６１ 主レジストパターン
６２ 検査用補助レジストパターン

Claims (14)

1. 単位パターンが周期的に配列されてなる、周期が８０〜２０００μｍの繰り返しパターンを含む主パターンを有する被検査体の、上記主パターンに発生した、位置変動又は線幅変動による欠陥を検査するパターン欠陥検査方法であって、
   上記主パターンを形成する工程では、周期が１〜５０μｍの繰り返しパターンを、上記主パターン以外の領域に上記主パターンと同時に描画することによって、上記主パターンと同一量の位置変動又は線幅変動を有する検査用補助パターンを形成し、
   この検査用補助パターンに所望の入射角で光を照射し、上記検査用補助パターンからの、絶対値がゼロより大きい回折光を観察手段が受光することにより当該検査用補助パターンの欠陥を検出することによって、上記主パターンの欠陥の有無を検査することを特徴とするパターン欠陥検査方法。
2. 上記検査用補助パターンは、単位パターンが互いに直交する方向に周期的に配列して構成されたことを特徴とする請求項１に記載のパターン欠陥検査方法。
3. 上記被検査体が、表示デバイス用基板製造用のフォトマスク、または表示デバイス用基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン欠陥検査方法。
4. 単位パターンが周期的に配列されてなる、周期が８０〜２０００μｍの繰り返しパターンを含む主パターンを形成するパターン形成工程を有するフォトマスクの製造方法であって、
   上記パターン形成工程では、周期が１〜５０μｍの繰り返しパターンを、上記主パターンの領域外に当該主パターンと同時に描画することによって、上記主パターンと同一量の位置変動又は線幅変動を有する検査用補助パターンを形成し、
   このパターン形成工程後に、上記検査用補助パターンに所望の入射角で光を照射し、上記検査用補助パターンからの、絶対値がゼロより大きい回折光を観察手段が受光することにより当該検査用補助パターンの欠陥を検出することによって、上記主パターンの欠陥の有無を検査する欠陥検査工程を実施することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
5. 単位パターンが周期的に配列されてなる繰り返しパターンを含む主パターンを有するフォトマスクの製造方法であって、
   透明基板上に、薄膜及びレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクの表面であって上記主パターンを形成する領域外に、上記主パターンとは異なる周期の繰り返しパターンを含む検査用補助パターンを、上記主パターンと同時に描画することによって形成する、パターン形成工程と、
   形成された上記検査用補助パターンに所望の入射角で光を入射し、当該検査用補助パターンからの回折光を観察手段が受光することにより当該検査用補助パターンの欠陥を検出する欠陥検査工程と、
   上記欠陥検査工程後、上記検査用補助パターンを消滅させる補助パターン消滅工程と、を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
6. 上記パターン形成工程は、検査用補助パターンを主パターンと同時に描画し、現像によって上記検査用補助パターンのレジストパターンを形成することにより実施し、
   上記欠陥検査工程は、上記検査用補助パターンのレジストパターンに光を入射して、この検査用補助パターンからの反射光の回折光を観察手段が受光することにより実施することを特徴とする請求項５に記載のフォトマスクの製造方法。
7. 上記補助パターン消滅工程は、検査用補助パターンのレジストパターンを除去することを含むことを特徴とする請求項５または６に記載のフォトマスクの製造方法。
8. 上記補助パターン消滅工程は、検査用補助パターン部分の薄膜を除去することを含むことを特徴とする請求項５または６に記載のフォトマスクの製造方法。
9. 上記パターン形成工程は、検査用補助パターンを、主パターンと同時に描画し、現像及びエッチングによって上記検査用補助パターンの薄膜パターンを形成することにより実施し、
   上記欠陥検査工程は、上記検査用補助パターンの薄膜パターンに光を入射して、この検査用補助パターンからの反射光又は透過光の回折光を観察手段が受光することにより実施することを特徴とする請求項５に記載のフォトマスクの製造方法。
10. 上記補助パターン消滅工程は、検査用補助パターン部分の薄膜パターンを除去することを含むことを特徴とする請求項９に記載のフォトマスクの製造方法。
11. 上記検査用補助パターンの欠陥は、上記記主パターンと同時に描画されることにより、上記主パターンと同一量の位置変動又は線幅変動を有するものであることを特徴とする、請求項５乃至１０のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
12. 上記主パターンの周期は８０〜２０００μｍであり、上記検査用補助パターンの周期は１〜５０μｍであることを特徴とする請求項５乃至１１のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
13. 上記検査用補助パターンは、単位パターンが互いに直交する方向に周期的に配列して構成されることを特徴とする請求項５乃至１２のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
14. 請求項４乃至１３のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法により製造されたフォトマスクを用いて画素パターンを形成し、表示デバイス用基板を製造することを特徴とする表示デバイス用基板の製造方法。

Images