JP5178561B2 - Pattern inspection method, pattern inspection apparatus, photomask manufacturing method, and pattern transfer method - Google Patents

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Description

この発明は、単位パターンの周期的配列からなる繰り返しパターンが透明基板上に形成されたイメージデバイス用フォトマスクのパターンムラを検査するパターン検査方法、パターン検査装置、該パターン検査方法を実施してフォトマスクを製造するフォトマスク製造方法、および該フォトマスク製造方法を実施して製造されたフォトマスクを使用して転写対象に転写パターンを転写するパターン転写方法に関する。   The present invention relates to a pattern inspection method, a pattern inspection apparatus for inspecting pattern unevenness of a photomask for an image device in which a repetitive pattern composed of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate, and a photo by implementing the pattern inspection method. The present invention relates to a photomask manufacturing method for manufacturing a mask, and a pattern transfer method for transferring a transfer pattern to a transfer target using a photomask manufactured by performing the photomask manufacturing method.

フォトリソグラフィ技術を用いたフォトマスクの技術分野では、マスクブランクに転写されたパターンが設計パターンを正確に再現しているか否かを判断する基準として所定のマスク品質仕様が知られている。代表的な品質項目としては、例えばパターン形状精度、パターン寸法（ＣＤ：Critical dimension）精度、パターン位置精度などがある。実装製品上で誤動作が起きないよう正確な回路パターンをデバイス用基板に転写させるためには、各品質項目が所定の品質仕様を満足する、つまり実質的に欠陥の無いフォトマスクを製造する必要がある。一方、上記繰り返しパターンに生じた周期乱れ（又は繰り返し誤差）を検査するパターン検査方法やパターン検査装置は、例えば特許文献１や２などの文献に開示されている。   In the technical field of photomasks using photolithography technology, a predetermined mask quality specification is known as a reference for determining whether a pattern transferred to a mask blank accurately reproduces a design pattern. Typical quality items include, for example, pattern shape accuracy, pattern dimension (CD) accuracy, pattern position accuracy, and the like. In order to transfer an accurate circuit pattern to a device substrate so that malfunctions do not occur on the mounted product, it is necessary to manufacture a photomask that satisfies each specified quality specification, that is, substantially free of defects. is there. On the other hand, a pattern inspection method and a pattern inspection apparatus for inspecting periodic disturbance (or repetition error) generated in the repetitive pattern are disclosed in documents such as Patent Documents 1 and 2, for example.

特許文献１に記載のパターン検査方法及びパターン検査装置は、フォトマスクによる所定次数以上の回折光を結像光学系に選択的に入射させる。次いで、入射された回折光を再合成させ、それによって得られる像を検出してＣＤ欠陥などを検査する。   The pattern inspection method and the pattern inspection apparatus described in Patent Document 1 selectively cause diffracted light of a predetermined order or more by a photomask to enter the imaging optical system. Next, the incident diffracted light is recombined, and an image obtained thereby is detected to inspect a CD defect or the like.

特許文献２に記載のパターン検査方法及びパターン検査装置は、フォトマスクをフーリエ変換して得た空間周波数スペクトル中の所定周波数以上の成分を除去し、除去後の空間周波数スペクトルを分析してフォトマスク中の繰り返し誤差パターンを定量的に評価（検査）する。   A pattern inspection method and a pattern inspection apparatus described in Patent Document 2 remove a component of a predetermined frequency or more from a spatial frequency spectrum obtained by Fourier transforming a photomask, analyze the spatial frequency spectrum after the removal, and perform a photomask. The repeated error pattern inside is quantitatively evaluated (inspected).

特開２００５−２３３８６９号公報JP 2005-233869 A

特開平８−１９４３０５号公報JP-A-8-194305

ところで、フォトマスクの製造技術の分野においては、フォトマスクに形成された転写パターンの形状検査が行われ、必要に応じて欠陥修正が行われた上で、出荷がされる。特にイメージデバイス用のフォトマスクの量産にあたっては、出荷に先立ち、パターン形状欠陥のみでなく、パターンムラの有無を判定して品質保証を簡易かつ速やかに得ることが重要である。   By the way, in the field of photomask manufacturing technology, the shape inspection of the transfer pattern formed on the photomask is performed, and defects are corrected as necessary before shipment. In particular, in mass production of photomasks for image devices, it is important to obtain not only pattern shape defects but also pattern unevenness prior to shipment to obtain quality assurance simply and promptly.

一般に、フォトマスクの欠陥の基準は、所定の品質仕様（実装製品を誤動作させないため、正確な回路パターンをデバイス用基板に転写させるのに必要な品質仕様）を基に設定される。従って、一般のＬＳＩ（Large Scale Integration）用フォトマスクにおいては、上記基準を満足させることが肝要である。一方、イメージデバイス用フォトマスクでは上記のような欠陥に関する品質仕様以外にも考慮すべき事項がある。例えば規則的に配列された正確なパターンに、それとは異なる規則性をもつエラーが含まれる場合を考える。かかるエラーは、たとえ、上記した欠陥に関する品質仕様を満足したとしても、必ずしも十分な製品性能をもつとは限らない。この種のエラーを看過して製造されたイメージデバイスの映像には、該エラーに起因する表示ムラが発生する虞がある。例えば、繰り返しパターンを構成する単位パターンとしては品質上問題のない程度の微小な線幅や位置ずれのエラーであっても、領域としてみたときに、ある規則的をもって多数配列したり、ある部分に多数が密集したりすると、上記表示デバイスといった最終製品においては、周囲と異なる色や濃度として視覚により認識され、恰も欠陥として識別されることがある。これらの表示ムラは、イメージデバイスの画質を低下させる原因であるため望ましくない。本明細書においては、単位パターンとしては欠陥と判断されない程度の微細なエラーであっても、一定の面積に含まれる繰り返しパターンを評価したときに表示ムラを生じさせるなどの不都合を生じるエラーを「パターンムラ」と表現する。   In general, the reference for the defect of the photomask is set based on a predetermined quality specification (a quality specification necessary for transferring an accurate circuit pattern onto a device substrate in order to prevent a mounted product from malfunctioning). Therefore, it is important to satisfy the above-mentioned standard in a general LSI (Large Scale Integration) photomask. On the other hand, in the photomask for an image device, there are matters to be considered in addition to the above-mentioned quality specifications regarding defects. For example, consider a case where an error having a regularity different from that is included in a regularly arranged accurate pattern. Such an error does not always have sufficient product performance even if the quality specifications regarding the above-described defects are satisfied. There is a possibility that display unevenness due to the error occurs in the image of the image device manufactured by overlooking this kind of error. For example, as a unit pattern that constitutes a repetitive pattern, even if the error is a minute line width or misalignment that does not cause a problem in quality, when viewed as a region, a large number is regularly arranged, When a large number are densely packed, the final product such as the display device may be visually recognized as a color or density different from the surroundings, and the wrinkle may be identified as a defect. These display irregularities are undesirable because they cause a reduction in image quality of the image device. In the present specification, an error that causes inconvenience such as display unevenness when a repetitive pattern included in a certain area is evaluated, even if the error is a fine error that is not determined to be a defect as a unit pattern. It is expressed as “pattern unevenness”.

特許文献１に記載のパターン検査方法及びパターン検査装置においては、例えば所定の検査対象を用いて、高次回折像を得た結果、不都合が見出されなかったとしても、該検査対象が品質保証を充足するか否かを判断することはできない。該文献においては、回折像の実像を観察するために、所定位置に撮像面を配置するが、その撮像面では検出できないパターンムラが存在することがあるからである。換言すれば、同一検査対象であっても、検査すべき欠陥種別に応じて検出できる検査条件（例えばフォーカス条件）が異なるため、フォトマスクと対物レンズとの間隔を変えてフォーカスを調整するなど検査条件を変更して、同一検査対象の検査を複数回実施する必要がある。そのため、欠陥の有無を判定するだけでも、複数の検査条件によって検査を行うこととなり、検査時間が長くリードタイム面で不利である。さらに、検査データが欠陥種別毎に存在するため、データ解析装置側の処理負荷を増大させる問題もある。   In the pattern inspection method and pattern inspection apparatus described in Patent Document 1, for example, even if no inconvenience is found as a result of obtaining a high-order diffraction image using a predetermined inspection object, the inspection object is subjected to quality assurance. It is not possible to judge whether or not In this document, in order to observe a real image of a diffraction image, an imaging surface is arranged at a predetermined position. However, there may be pattern unevenness that cannot be detected on the imaging surface. In other words, even for the same inspection object, since the inspection conditions (for example, focus conditions) that can be detected differ depending on the type of defect to be inspected, inspection such as adjusting the focus by changing the interval between the photomask and the objective lens. It is necessary to change the conditions and perform the same inspection target multiple times. For this reason, even if the presence / absence of a defect is determined, the inspection is performed under a plurality of inspection conditions, which is disadvantageous in terms of lead time and the inspection time is long. Furthermore, since inspection data exists for each defect type, there is a problem of increasing the processing load on the data analysis apparatus side.

特許文献２に記載のパターン検査方法及びパターン検査装置においては、フォトマスクの欠陥を高感度に検知するため、空間フィルタを用いて単位セルの内部と理想的な繰り返し周期に関する情報が選択的に除去される。しかし、被検体となるフォトマスクのパターン形状毎にフィルタリング用マスクを用意し、かつ設置しなければならない不都合があり、低次回折光のノイズを除去して十分な感度で検出することは困難であるため、当該方法及び装置を安易に採用することはできない。   In the pattern inspection method and pattern inspection apparatus described in Patent Document 2, in order to detect a photomask defect with high sensitivity, information on the inside of a unit cell and an ideal repetition period is selectively removed using a spatial filter. Is done. However, there is an inconvenience that a filtering mask must be prepared and installed for each pattern shape of the photomask to be examined, and it is difficult to detect with sufficient sensitivity by removing noise of low-order diffracted light. Therefore, the method and apparatus cannot be easily adopted.

このように、従来型のパターン検査方法及びパターン検査装置は、検査の冗長性や装置設定の困難性などの問題があり、フォトマスクのパターンムラの有無を簡易かつ速やかに検査するには不向きな構成であった。   As described above, the conventional pattern inspection method and pattern inspection apparatus have problems such as inspection redundancy and apparatus setting difficulty, and are not suitable for simply and quickly inspecting the presence or absence of pattern unevenness in the photomask. It was a configuration.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、イメージデバイス用フォトマスクのパターンムラの有無を簡易かつ速やかに検査するのに好適なパターン検査方法、パターン検査装置、該パターン検査方法を実施してフォトマスクを製造するフォトマスク製造方法、及び該フォトマスク製造方法を実施して製造されたフォトマスクを使用して転写対象に転写パターンを転写するパターン転写方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a pattern inspection method and a pattern inspection apparatus suitable for simply and quickly inspecting the presence or absence of pattern unevenness in a photomask for an image device. A photomask manufacturing method for manufacturing a photomask by performing the pattern inspection method, and a pattern transfer method for transferring a transfer pattern to a transfer target using the photomask manufactured by performing the photomask manufacturing method Is to provide.

上記の課題を解決する本発明の一形態に係るパターン検査方法は、単位パターンの周期的配列からなる繰り返しパターンが透明基板上に形成されたフォトマスクのパターンムラを検査する方法に関し、以下の特徴を有する。すなわち、かかるパターン検査方法は、繰り返しパターンを所定の光束により照射する照射ステップと、光束による繰り返しパターンの照射により生じた回折光に対応するフーリエ変換像を検出するフーリエ変換像検出ステップと、検出されたフーリエ変換像に基づきフォトマスクのパターンムラの有無を判定するパターンムラ判定ステップとを含む。フーリエ変換像検出ステップにおいては、フォトマスクのパターンムラに対応するフーリエ変換像と、正常パターンに対応するフーリエ変換像とが空間的に分離されるように、回折光のうち所定の高次回折光に対応するフーリエ変換像を検出する。   A pattern inspection method according to an embodiment of the present invention that solves the above-described problem relates to a method for inspecting pattern unevenness of a photomask in which a repetitive pattern composed of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate. Have That is, such a pattern inspection method is detected by an irradiation step of irradiating a repetitive pattern with a predetermined light beam, and a Fourier transform image detecting step of detecting a Fourier transform image corresponding to the diffracted light generated by irradiation of the repetitive pattern with the light beam. A pattern unevenness determination step for determining the presence or absence of pattern unevenness of the photomask based on the Fourier transform image. In the Fourier transform image detection step, the Fourier transform image corresponding to the pattern unevenness of the photomask and the Fourier transform image corresponding to the normal pattern are spatially separated from the diffracted light to a predetermined higher-order diffracted light. A corresponding Fourier transform image is detected.

このようにフォトマスクの実像で無くフーリエ変換像を観測することにより、フォトマスクのパターンムラの有無を簡易かつ速やかに判定してフォトマスクの品質保証を迅速に得ることができるため、フォトマスクの製造効率が向上することとなる。   By observing the Fourier transform image instead of the real image of the photomask in this way, it is possible to easily and quickly determine the presence or absence of pattern unevenness in the photomask, and to quickly obtain the quality assurance of the photomask. Manufacturing efficiency will be improved.

本発明に係るパターン検査方法においては、フォトマスクのパターンムラに対応するフーリエ変換像と、正常パターンに対応するフーリエ変換像とを空間的に分離させるべく、例えば次数の絶対値が２０〜７００である高次回折光を利用してフーリエ変換像を生成するのが好適である。   In the pattern inspection method according to the present invention, in order to spatially separate the Fourier transform image corresponding to the pattern unevenness of the photomask and the Fourier transform image corresponding to the normal pattern, for example, the absolute value of the order is 20 to 700. It is preferable to generate a Fourier transform image using some higher-order diffracted light.

上記の課題を解決する本発明の別の側面に係るパターン検査方法は、単位パターンの周期的配列からなる繰り返しパターンが透明基板上に形成されたフォトマスクのパターンムラを検査する方法に関し、以下の特徴を有する。すなわち、かかるパターン検査方法は、繰り返しパターンを所定の光束により照射する照射ステップと、光束による繰り返しパターンの照射により生じた回折光に対応するフーリエ変換像を検出するフーリエ変換像検出ステップと、検出されたフーリエ変換像に基づきフォトマスクのパターンムラの有無を判定するパターンムラ判定ステップとを含む。フーリエ変換像検出ステップにおいては、光束の波長をλ（単位：μｍ）と定義し、単位パターンのピッチをω（単位：μｍ）と定義し、パターンムラを含む該単位パターンのピッチをω’（単位：μｍ）と定義し、光学系の焦点距離をｆ（単位：ｍｍ）と定義し、フーリエ変換像が検出されるフーリエ変換面の分解能をｐ（単位：ｍｍ）と定義し、０次の回折光に対してｎ次の回折光がなす角度をθｎ（単位：ｄｅｇ）と定義した場合に、回折光のうち次の条件を満たすｎ次の回折光、
ｆ（ｔａｎ（Δθｎ））＞ｐ
但し、Δθｎ＝ｓｉｎ−１（ｎλ／ω）−ｓｉｎ−１（ｎλ／ω’）
に対応するフーリエ変換像を検出する。 A pattern inspection method according to another aspect of the present invention that solves the above problems relates to a method for inspecting pattern unevenness of a photomask in which a repetitive pattern composed of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate. Has characteristics. That is, such a pattern inspection method is detected by an irradiation step of irradiating a repetitive pattern with a predetermined light beam, and a Fourier transform image detecting step of detecting a Fourier transform image corresponding to the diffracted light generated by irradiation of the repetitive pattern with the light beam. A pattern unevenness determination step for determining the presence or absence of pattern unevenness of the photomask based on the Fourier transform image. In the Fourier transform image detection step, the wavelength of the light beam is defined as λ (unit: μm), the pitch of the unit pattern is defined as ω (unit: μm), and the pitch of the unit pattern including pattern unevenness is defined as ω ′ ( (Unit: μm), the focal length of the optical system is defined as f (unit: mm), the resolution of the Fourier transform plane from which the Fourier transform image is detected is defined as p (unit: mm), and the zeroth order When the angle formed by the nth order diffracted light with respect to the diffracted light is defined as θn (unit: deg), the nth order diffracted light satisfying the following condition among the diffracted light,
f (tan (Δθn))> p
However, Δθn = sin −1 (nλ / ω) −sin −1 (nλ / ω ′)
A Fourier transform image corresponding to is detected.

ここで、本発明に係るパターン検査方法は、好ましくは、フーリエ変換像が検出されるフーリエ変換面の法線と、照射ステップにおいて光束を照射する照明光学系との光軸とがなす角度をθｉと定義した場合に、
０＜θｉ＜９０
を満たす。 Here, in the pattern inspection method according to the present invention, preferably, the angle formed by the normal line of the Fourier transform plane where the Fourier transform image is detected and the optical axis of the illumination optical system that emits the light beam in the irradiation step is θi. Defined as
0 <θi <90
Meet.

照射ステップにおいて照射される光束には、フーリエ変換像を生成するため、少なくとも空間的に実質的にコヒーレントであって単波長の平行光束が好適である。   In order to generate a Fourier transform image, the light beam irradiated in the irradiation step is preferably at least spatially substantially coherent and a single wavelength parallel light beam.

パターンムラ判定ステップにおいては、フーリエ変換像検出ステップで検出されたフーリエ変換像と所定のリファレンス像とを比較し、比較結果に基づいてフォトマスクのパターンムラの有無を自動的に判定することが検査効率を向上させる上で好ましい。   In the pattern unevenness determination step, the Fourier transform image detected in the Fourier transform image detection step is compared with a predetermined reference image, and the presence or absence of pattern unevenness in the photomask is automatically determined based on the comparison result. It is preferable for improving the efficiency.

本発明に係るパターン検査方法は、一度に検査可能な検査領域がフォトマスクの検査対象全域より狭い場合に、フォトマスクを移動させて検査領域を連続的に走査しつつ、該検査領域に対して、照射ステップ、フーリエ変換像検出ステップ、パターンムラ判定ステップの各ステップを実施して、フォトマスクのパターンムラの有無を判定することが好ましい。   In the pattern inspection method according to the present invention, when the inspection area that can be inspected at a time is narrower than the entire inspection target area of the photomask, the inspection area is continuously scanned while moving the photomask. It is preferable to perform each of the irradiation step, the Fourier transform image detection step, and the pattern unevenness determination step to determine the presence or absence of pattern unevenness on the photomask.

また、上記の課題を解決する本発明の一形態に係るフォトマスク製造方法は、マスクブランクに所定のマスクパターンを形成してフォトマスクを製造する方法であって、上記に記載のパターン検査方法を実施して、マスクパターンが形成されたフォトマスクのパターンムラの有無を判定するステップを含むことを特徴とする。   In addition, a photomask manufacturing method according to an aspect of the present invention that solves the above-described problem is a method of manufacturing a photomask by forming a predetermined mask pattern on a mask blank, and includes the pattern inspection method described above. And performing a step of determining the presence or absence of pattern unevenness of the photomask on which the mask pattern is formed.

また、上記の課題を解決する本発明の一形態に係るパターン転写方法は、上記に記載のフォトマスク製造方法を実施して製造されたフォトマスクを用いて転写対象基板にマスクパターンを転写することを特徴とする。   In addition, a pattern transfer method according to an embodiment of the present invention that solves the above-described problem is to transfer a mask pattern to a transfer target substrate using a photomask manufactured by performing the photomask manufacturing method described above. It is characterized by.

また、上記の課題を解決する本発明の一形態に係るパターン検査装置は、単位パターンの周期的配列からなる繰り返しパターンが透明基板上に形成されたフォトマスクのパターンムラを検査する装置に関し、以下の特徴を有する。すなわち、かかるパターン検査装置は、繰り返しパターンを所定の光束により照射する照射手段と、照射手段により繰り返しパターンを照射した際に生じた回折光に対応するフーリエ変換像を検出するフーリエ変換像検出手段と、検出されたフーリエ変換像に基づきフォトマスクのパターンムラの有無を判定するパターンムラ判定手段とを有する。フーリエ変換像検出手段は、フォトマスクのパターンムラに対応するフーリエ変換像と、正常パターンに対応するフーリエ変換像とが空間的に分離されるように、回折光のうち所定の高次回折光に対応するフーリエ変換像を検出するように構成される。   In addition, a pattern inspection apparatus according to an embodiment of the present invention that solves the above-described problem relates to an apparatus for inspecting pattern unevenness of a photomask in which a repetitive pattern composed of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate. It has the characteristics of. That is, the pattern inspection apparatus includes an irradiation unit that irradiates a repetitive pattern with a predetermined light beam, and a Fourier transform image detection unit that detects a Fourier transform image corresponding to the diffracted light generated when the repetitive pattern is irradiated by the irradiation unit. Pattern unevenness determining means for determining the presence or absence of pattern unevenness of the photomask based on the detected Fourier transform image. The Fourier transform image detection means corresponds to a predetermined higher-order diffracted light of the diffracted light so that the Fourier transform image corresponding to the pattern unevenness of the photomask and the Fourier transform image corresponding to the normal pattern are spatially separated. Configured to detect a Fourier transform image.

本発明に係るパターン検査装置においては、フォトマスクのパターンムラに対応するフーリエ変換像と、正常パターンに対応するフーリエ変換像とを空間的に分離させるべく、例えば次数の絶対値が２０〜７００である高次回折光を利用してフーリエ変換像を生成するのが好適である。   In the pattern inspection apparatus according to the present invention, in order to spatially separate the Fourier transform image corresponding to the pattern unevenness of the photomask and the Fourier transform image corresponding to the normal pattern, for example, the absolute value of the order is 20 to 700. It is preferable to generate a Fourier transform image using some higher-order diffracted light.

また、上記の課題を解決する本発明の別の側面に係るパターン検査装置は、単位パターンの周期的配列からなる繰り返しパターンが透明基板上に形成されたフォトマスクのパターンムラを検査する装置に関し、以下の特徴を有する。すなわち、かかるパターン検査装置は、繰り返しパターンを所定の光束により照射する照射手段と、照射手段により繰り返しパターンを照射した際に生じた回折光に対応するフーリエ変換像を検出するフーリエ変換像検出手段と、検出されたフーリエ変換像に基づきフォトマスクのパターンムラの有無を判定するパターンムラ判定手段とを有する。フーリエ変換像検出手段は、光束の波長をλ（単位：μｍ）と定義し、単位パターンのピッチをω（単位：μｍ）と定義し、パターンムラを含む該単位パターンのピッチをω’（単位：μｍ）と定義し、光学系の焦点距離をｆ（単位：ｍｍ）と定義し、フーリエ変換像が検出されるフーリエ変換面の分解能をｐ（単位：ｍｍ）と定義し、０次の回折光に対してｎ次の回折光がなす角度をθｎ（単位：ｄｅｇ）と定義した場合に、回折光のうち次の条件を満たすｎ次の回折光、
ｆ（ｔａｎ（Δθｎ））＞ｐ
但し、Δθｎ＝ｓｉｎ−１（ｎλ／ω）−ｓｉｎ−１（ｎλ／ω’）
に対応するフーリエ変換像を検出するように構成される。 In addition, a pattern inspection apparatus according to another aspect of the present invention that solves the above problems relates to an apparatus for inspecting pattern unevenness of a photomask in which a repetitive pattern composed of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate. It has the following characteristics. That is, the pattern inspection apparatus includes an irradiation unit that irradiates a repetitive pattern with a predetermined light beam, and a Fourier transform image detection unit that detects a Fourier transform image corresponding to the diffracted light generated when the repetitive pattern is irradiated by the irradiation unit. Pattern unevenness determining means for determining the presence or absence of pattern unevenness of the photomask based on the detected Fourier transform image. The Fourier transform image detecting means defines the wavelength of the light beam as λ (unit: μm), defines the pitch of the unit pattern as ω (unit: μm), and sets the pitch of the unit pattern including pattern unevenness as ω ′ (unit : Μm), the focal length of the optical system is defined as f (unit: mm), the resolution of the Fourier transform plane on which the Fourier transform image is detected is defined as p (unit: mm), and the 0th order diffraction When the angle formed by the nth order diffracted light with respect to the light is defined as θn (unit: deg), the nth order diffracted light satisfying the following condition among the diffracted light,
f (tan (Δθn))> p
However, Δθn = sin −1 (nλ / ω) −sin −1 (nλ / ω ′)
Is configured to detect a Fourier transform image corresponding to.

本発明に係るパターン検査装置は、好ましくは、上記の照射手段が光束を照射するための照明光学系を有し、フーリエ変換像が検出されるフーリエ変換面の法線と、照明光学系との光軸とがなす角度をθｉと定義した場合に、
０＜θｉ＜９０
を満たすように構成される。 The pattern inspection apparatus according to the present invention preferably has an illumination optical system for the irradiation means to irradiate a light beam, and includes a normal line of a Fourier transform plane on which a Fourier transform image is detected and an illumination optical system. When the angle formed by the optical axis is defined as θi,
0 <θi <90
Configured to meet.

ここで、上記の照射手段により照射される光束は、少なくとも空間的に実質的にコヒーレントであって単波長の平行光束であることが好ましい。   Here, it is preferable that the light beam irradiated by the irradiation unit is a single-wavelength parallel light beam that is at least spatially substantially coherent.

また、上記のパターンムラ判定手段は、フーリエ変換像検出手段で検出されたフーリエ変換像と所定のリファレンス像とを比較し、比較結果に基づいてフォトマスクのパターンムラの有無を自動的に判定する構成としてもよい。   The pattern unevenness determination means compares the Fourier transform image detected by the Fourier transform image detection means with a predetermined reference image, and automatically determines the presence or absence of pattern unevenness of the photomask based on the comparison result. It is good also as a structure.

本発明に係るパターン検査装置においては、一度に検査可能な検査領域がフォトマスクの検査対象全域より狭い場合に、フォトマスクを移動させて検査領域を連続的に走査させる検査領域走査手段をさらに有する構成としてもよい。   The pattern inspection apparatus according to the present invention further includes inspection area scanning means for moving the photomask and continuously scanning the inspection area when the inspection area that can be inspected at a time is narrower than the entire inspection target area of the photomask. It is good also as a structure.

本発明に係るパターン検査方法、パターン検査装置、及びフォトマスク製造方法によれば、フォトマスクのパターンムラの有無を簡易かつ速やかに判定してフォトマスクの品質保証を迅速に得ることができるため、フォトマスクの製造効率が向上することとなる。   According to the pattern inspection method, the pattern inspection apparatus, and the photomask manufacturing method according to the present invention, the presence or absence of pattern unevenness of the photomask can be determined easily and quickly, and the quality assurance of the photomask can be obtained quickly. The manufacturing efficiency of the photomask will be improved.

本発明の実施形態のパターン検査装置の全体の構成を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly the whole composition of the pattern inspection device of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のパターン検査装置の主要部分の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the principal part of the pattern inspection apparatus of embodiment of this invention. パターンムラの無い理想的なフォトマスクを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the ideal photomask without pattern nonuniformity. フォトマスクのパターン形成面に形成されるパターンムラの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pattern nonuniformity formed in the pattern formation surface of a photomask. 本発明の実施形態のパターン検査装置が有する撮像装置により撮影される空間周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spatial frequency spectrum image | photographed with the imaging device which the pattern inspection apparatus of embodiment of this invention has.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態のパターン検査方法、パターン検査装置、フォトマスク製造方法、及びパターン転写方法について説明する。なお、各図においては説明の便宜上、各種構成部品を支持する支持部についての図示を一部省略している。   Hereinafter, a pattern inspection method, a pattern inspection apparatus, a photomask manufacturing method, and a pattern transfer method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, for convenience of explanation, a part of the support portion that supports various components is omitted.

本実施形態において検査対象とされるフォトマスクは、例えばＦＰＤ（Flat Panel Display、例えば液晶表示装置）、プラズマ表示装置、ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）表示装置、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）表示装置などのイメージデバイス用基板を製造するために用いられる露光用マスクである。この種のフォトマスクは、一辺が例えば１ｍを超える大型な方形基板上に１個または複数個のイメージデバイス用転写パターンが形成されたものである。それぞれの転写パターンには、多数の同一パターンが繰り返し形成された繰り返しパターンが含まれる。   Photomasks to be inspected in the present embodiment are, for example, FPD (Flat Panel Display, for example, a liquid crystal display device), plasma display device, EL (Electro Luminescence) display device, LED (Light Emitting Diode) display device, DMD (Digital Mirror Device) is an exposure mask used for manufacturing a substrate for an image device such as a display device. In this type of photomask, one or a plurality of transfer patterns for an image device are formed on a large rectangular substrate having a side exceeding 1 m, for example. Each transfer pattern includes a repeated pattern in which a number of identical patterns are repeatedly formed.

図１は、本実施形態のパターン検査装置１の全体の構成を概略的に示した図である。パターン検査装置１は、透明基板１１の表面に繰り返しパターン１２が形成されたフォトマスク１０のパターンムラを検査するのに適した構成を有している。本実施形態では、詳しくは後述するが、被検体となるフォトマスク１０の裏面側（パターンのない側）から光を照射し、表面（パターン形成面）側で受光する構成が採用されている。別の実施形態では、フォトマスク１０の表面側から光を照射し、裏面側で受光する構成にしてもよい。   FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a pattern inspection apparatus 1 according to the present embodiment. The pattern inspection apparatus 1 has a configuration suitable for inspecting pattern unevenness of a photomask 10 in which a repeated pattern 12 is formed on the surface of a transparent substrate 11. In the present embodiment, as will be described in detail later, a configuration is employed in which light is irradiated from the back side (the side without the pattern) of the photomask 10 serving as the subject and received on the front side (pattern forming surface) side. In another embodiment, light may be irradiated from the front side of the photomask 10 and received on the back side.

本実施形態において検査対象たるフォトマスク１０の製造方法について説明する。フォトマスク１０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、パターン欠陥検査工程の各工程を経て製造される。また検査対象は上記フォトマスク１０の中間体である、レジストパターンが形成されたもの、レジストパターンをマスクにしてマスクパターンが形成されたもの（レジストパターン剥離前のもの）でもかまわない。マスクパターンが形成される前段階の基板が検査対象である場合には、透過光を観察する図１の装置を変更し、反射光を観察することで検査が行える。   A method for manufacturing the photomask 10 to be inspected in the present embodiment will be described. The photomask 10 is manufactured through a mask blank manufacturing process, a resist pattern forming process, a mask pattern forming process, and a pattern defect inspection process. The inspection target may be an intermediate of the photomask 10 that has a resist pattern formed thereon, or a mask pattern that has been formed using the resist pattern as a mask (before removal of the resist pattern). When the substrate in the previous stage on which the mask pattern is formed is an inspection target, the inspection can be performed by changing the apparatus of FIG. 1 for observing the transmitted light and observing the reflected light.

マスクブランク製造工程においては、透明基板１１の表面に遮光膜などの薄膜が形成される。透明基板１１の材料には、例えば合成石英ガラス基板などが適している。また、繰り返しパターン１２を構成する薄膜の材料には、例えばクロムなどの遮光性を有する材料や半透光性の材料が適している。かかる薄膜上にレジストが塗布されてレジスト膜が形成されることにより、マスクブランクが完成する。次いで、レジストパターン形成工程において、描画機によるレーザービームがマスクブランクのレジスト膜に照射される。ラスター描画方式などの任意の描画方式を用いた描画処理が施されて、所定のパターンがレジスト膜に露光される。所定のパターンを露光後、現像により、使用したレジスト（ポジレジストまたはネガレジスト）に応じて、描画部又は非描画部が選択的に除去されてレジストパターンが形成される。マスクパターン形成工程においては、レジストパターンをマスクとして薄膜がエッチングされて、繰り返しパターン（遮光膜パターン）１２が形成される。次いで、残存レジストが除去される。フォトマスク１０は、残存レジストが除去された後、フォトマスク１０の製造工程の一環としてパターン欠陥検査工程が実施される。なお、上記フォトマスク１０は、単層の遮光膜がパターニングされたいわゆるバイナリマスクであるほか、積層された遮光膜や半透光膜がそれぞれパターニングされてなる、多階調マスクであってもよい。積層膜をパターニングする場合には、マスクブランク製造工程からマスクパターン形成工程までの上記フォトリソグラフィ工程が複数回施される。   In the mask blank manufacturing process, a thin film such as a light shielding film is formed on the surface of the transparent substrate 11. For example, a synthetic quartz glass substrate is suitable for the material of the transparent substrate 11. For the material of the thin film constituting the repeated pattern 12, a light-shielding material such as chromium or a semi-translucent material is suitable. A mask blank is completed by applying a resist on the thin film to form a resist film. Next, in the resist pattern forming process, the mask blank resist film is irradiated with a laser beam by a drawing machine. A drawing process using an arbitrary drawing method such as a raster drawing method is performed, and a predetermined pattern is exposed on the resist film. After exposure of the predetermined pattern, development is performed to selectively remove the drawing portion or the non-drawing portion according to the resist (positive resist or negative resist) used, thereby forming a resist pattern. In the mask pattern forming step, the thin film is etched using the resist pattern as a mask to form a repeated pattern (light-shielding film pattern) 12. Next, the remaining resist is removed. The photomask 10 is subjected to a pattern defect inspection process as part of the manufacturing process of the photomask 10 after the remaining resist is removed. The photomask 10 is a so-called binary mask in which a single-layer light-shielding film is patterned, or may be a multi-tone mask in which laminated light-shielding films and semi-transparent films are respectively patterned. . When patterning the laminated film, the photolithography process from the mask blank manufacturing process to the mask pattern forming process is performed a plurality of times.

パターン欠陥検査工程においては、個々のパターンに対して形状欠陥の検査を行うことができる。欠陥が発見された場合には、該フォトマスク１０に、欠陥種別に応じて黒欠陥修正処理や白欠陥修正処理などを施すことができる。更に、上記レジスト除去後、または、上記パターン欠陥検査による修正処理の後に、フォトマスク１０にはパターンムラの検査が行われる。この検査のため、上記フォトマスク１０は、パターン検査装置１にセットされる。パターン欠陥検査工程において検査に合格したフォトマスク１０にはペリクルが装着される。   In the pattern defect inspection step, shape defects can be inspected for individual patterns. When a defect is found, the photomask 10 can be subjected to black defect correction processing, white defect correction processing, or the like according to the defect type. Further, after removing the resist or after the correction process by the pattern defect inspection, the photomask 10 is inspected for pattern unevenness. For this inspection, the photomask 10 is set in the pattern inspection apparatus 1. A pellicle is mounted on the photomask 10 that has passed the inspection in the pattern defect inspection step.

ペリクルが装着されたフォトマスク１０を用いて、パターン転写工程が実施される。パターン転写工程においては、繰り返しパターン１２を含む転写パターンがイメージデバイス用基板のレジスト膜に転写され、転写パターンに基づく画素パターンがイメージデバイス用基板の表面に形成される。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。   A pattern transfer process is performed using the photomask 10 on which the pellicle is mounted. In the pattern transfer process, the transfer pattern including the repetitive pattern 12 is transferred to the resist film of the image device substrate, and a pixel pattern based on the transfer pattern is formed on the surface of the image device substrate. The pixel pattern is a repeated pattern of a thin film transistor, a counter substrate, a color filter, or the like of a liquid crystal display panel, for example.

次に、パターン欠陥検査工程においてフォトマスク１０のパターンムラを検査するために用いられるパターン検査装置１の構成を説明する。   Next, the configuration of the pattern inspection apparatus 1 used for inspecting the pattern unevenness of the photomask 10 in the pattern defect inspection step will be described.

フォトマスク１０は、マスクパターン（又はレジストパターン）形成工程を経た後、図１に示されるようにステージ２０に支持される。ステージ２０は、例えばＸＹステージとして構成されており、フォトマスク１０をＸ方向又はＹ方向に移動自在に支持する。本明細書においては、図１で紙面に垂直な方向をＸ方向と定義し、Ｘ方向と直交しかつ互いに直交する二方向をＹ方向、Ｚ方向と定義する。かかる定義によれば、ステージ２０は、繰り返しパターン１２が形成されたフォトマスク１０の表面（以下、「パターン形成面１２ａ」と記す。）がＸＹ平面と平行をなすようにフォトマスク１０を支持する。また、撮像装置４０は、その光軸ＡＸがＺ軸と平行をなすように支持されている。   The photomask 10 is supported by the stage 20 as shown in FIG. 1 after undergoing a mask pattern (or resist pattern) forming process. The stage 20 is configured as an XY stage, for example, and supports the photomask 10 so as to be movable in the X direction or the Y direction. In this specification, a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1 is defined as an X direction, and two directions orthogonal to the X direction and orthogonal to each other are defined as a Y direction and a Z direction. According to this definition, the stage 20 supports the photomask 10 so that the surface of the photomask 10 on which the repeated pattern 12 is formed (hereinafter referred to as “pattern forming surface 12a”) is parallel to the XY plane. . The imaging device 40 is supported so that the optical axis AX is parallel to the Z axis.

パターン検査装置１においては、照明装置３０からの照射光により照射されたフォトマスク１０の像を撮像装置４０により撮影する必要がある。照射光を妨げないため、ステージ２０が有する支持体は、例えばフォトマスク１０の外周部分のみを支持するように枠状に形成されている。   In the pattern inspection apparatus 1, it is necessary to take an image of the photomask 10 irradiated with the irradiation light from the illumination device 30 with the imaging device 40. In order not to interfere with the irradiation light, the support of the stage 20 is formed in a frame shape so as to support only the outer peripheral portion of the photomask 10, for example.

ステージ２０によるフォトマスク１０のＸ方向又はＹ方向の移動により、撮像装置４０による撮影範囲（検査視野）が移動（走査）される。なお、ステージ２０を固定ステージとした場合には、検査視野を走査すべく、照明装置３０と撮像装置４０を共にステージ２０に対してＸ方向又はＹ方向に移動自在に構成する。   By the movement of the photomask 10 in the X direction or the Y direction by the stage 20, the imaging range (inspection visual field) by the imaging device 40 is moved (scanned). When the stage 20 is a fixed stage, both the illumination device 30 and the imaging device 40 are configured to be movable in the X direction or the Y direction with respect to the stage 20 in order to scan the inspection visual field.

図２は、パターン検査装置１の主要部分の構成を概略的に示す図である。図２に示されるように、照明装置３０は、光源部３１と照明光学系３２を有している。光源部３１には、例えば、少なくとも空間的に実質的にコヒーレントであって単波長の光を照射する光源が適している。この種の光源には例えば半導体レーザーなどのレーザーを使用することができる。   FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the main part of the pattern inspection apparatus 1. As illustrated in FIG. 2, the illumination device 30 includes a light source unit 31 and an illumination optical system 32. For the light source unit 31, for example, a light source that emits light of a single wavelength that is at least spatially substantially coherent is suitable. For this type of light source, for example, a laser such as a semiconductor laser can be used.

照明光学系３２は、フォトマスク１０と光源部３１との間に配置されている。照明光学系３２は、光源部３１からのコヒーレント光を平行化して透明基板１１に入射角θｉ（単位：ｄｅｇ）で入射させる。なお、図２においては図面を明瞭化する便宜上、透明基板１１内部を進む光線の図示は省略している。   The illumination optical system 32 is disposed between the photomask 10 and the light source unit 31. The illumination optical system 32 collimates the coherent light from the light source unit 31 and makes it incident on the transparent substrate 11 at an incident angle θi (unit: deg). In FIG. 2, for the sake of clarity, the illustration of light rays traveling through the transparent substrate 11 is omitted.

光源部３１及び照明光学系３２は、入射角θｉ（別の表現によれば、後述のフーリエ変換面の法線（光軸ＡＸ）と照明光学系３２の光軸とがなす角度）が例えば０＜θｉ＜９０の範囲（より好ましくは２０＜θｉ＜８０の範囲）に収まるように配置、構成されている。照明光学系３２は、少なくとも撮像装置４０による検査視野を含むパターン形成面１２ａ上の一部の領域（例えばφ６０〜７０ｍｍ程度の領域）を照射する。フォトマスク１０に対して照射光を斜入射させるように構成された装置を用いることにより、入射角に応じた所望の次数の回折光を利用して例えば液晶表示装置製造用などの表示デバイスに生じるパターンムラを容易に検出できるようになる。   The light source unit 31 and the illumination optical system 32 have, for example, an incident angle θi (in other words, an angle formed by a normal line (optical axis AX) of a Fourier transform plane described later and the optical axis of the illumination optical system 32). It is arranged and configured to fall within the range of <θi <90 (more preferably, the range of 20 <θi <80). The illumination optical system 32 irradiates at least a partial region (for example, a region of about φ60 to 70 mm) on the pattern formation surface 12a including the inspection visual field by the imaging device 40. By using an apparatus configured to obliquely enter the irradiation light with respect to the photomask 10, a desired order of diffracted light corresponding to the incident angle is used to generate, for example, a display device for manufacturing a liquid crystal display device. Pattern unevenness can be easily detected.

透明基板１１は平行平面の光学基板である。そのため、コヒーレント光は、透明基板１１から射出角θｉ（つまり入射角θｉと同じ角度）で射出される。パターン形成面１２ａが射出角θｉのコヒーレント光により照射されたとき、パターン形成面１２ａに形成された周期的構造（つまり繰り返しパターン１２）により回折光が生じる。ここで、コヒーレント光は、撮像装置４０の光軸ＡＸに対して角度をなしている。そのため、０次を含む低次の回折光は、撮像装置４０が位置する方向とは異なる方向に回折される。撮像装置４０の光軸ＡＸに平行な光路には、回折角θｎ（単位：ｄｅｇ）である−ｎ次付近の高次の回折光が進む。撮像装置４０が有する結像レンズ４１には、実質的に、−ｎ次およびそれより高次（絶対値が大きい）回折光のみが入射される。   The transparent substrate 11 is a parallel flat optical substrate. Therefore, coherent light is emitted from the transparent substrate 11 at an emission angle θi (that is, the same angle as the incident angle θi). When the pattern formation surface 12a is irradiated with coherent light having an emission angle θi, diffracted light is generated by the periodic structure (that is, the repetitive pattern 12) formed on the pattern formation surface 12a. Here, the coherent light makes an angle with respect to the optical axis AX of the imaging device 40. Therefore, low-order diffracted light including the 0th order is diffracted in a direction different from the direction in which the imaging device 40 is located. High-order diffracted light in the vicinity of the −nth order, which has a diffraction angle θn (unit: deg), travels in an optical path parallel to the optical axis AX of the imaging device 40. The imaging lens 41 included in the imaging device 40 is substantially incident only with the −n-order and higher-order (absolute value) diffracted light.

フォトマスク１０の典型的なパターンムラは正常パターンに対して微細である。欠陥検査を精度良く行うには、物体の微細構造に関する情報を含む高次回折光を利用するのが好適である。そのため、パターン検査装置１は、低次回折光を排除すると同時に高次回折光を利用して、フォトマスク１０のパターンムラの有無を検査するように構成されている。   Typical pattern unevenness of the photomask 10 is fine with respect to the normal pattern. In order to perform the defect inspection with high accuracy, it is preferable to use high-order diffracted light including information on the fine structure of the object. For this reason, the pattern inspection apparatus 1 is configured to inspect the presence or absence of pattern unevenness of the photomask 10 using high-order diffracted light while removing low-order diffracted light.

撮像装置４０は、照明光学系３２により照射されたパターン形成面１２ａ上において生じた回折光を撮影するエリアカメラである。撮像装置４０は、結像レンズ４１の物体側焦点面をパターン形成面１２ａに位置させるように配置されている。また、撮像装置４０は、固体撮像素子４２（例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device））を有している。固体撮像素子４２は、受光面４２ａが結像レンズ４１の像側焦点面に位置するように配置されている。そのため、パターン形成面１２ａを透過したコヒーレント光は、結像レンズ４１によるフーリエ変換作用により、パターン形成面１２ａに置かれた透過画像に応じたフーリエ変換像を受光面４２ａ上に形成する。固体撮像素子４２は、受光面４２ａ上のフーリエ変換像を光強度分布として検出して、得られた空間周波数スペクトルを検出光量に応じた電荷として蓄積し画像信号に変換する。変換された画像信号は、データ処理装置５０に出力される。   The imaging device 40 is an area camera that captures the diffracted light generated on the pattern forming surface 12 a irradiated by the illumination optical system 32. The imaging device 40 is arranged so that the object-side focal plane of the imaging lens 41 is positioned on the pattern forming surface 12a. The imaging device 40 includes a solid-state imaging element 42 (for example, a CCD (Charge Coupled Device)). The solid-state imaging device 42 is disposed so that the light receiving surface 42 a is positioned on the image side focal plane of the imaging lens 41. Therefore, the coherent light transmitted through the pattern forming surface 12a forms a Fourier transform image corresponding to the transmitted image placed on the pattern forming surface 12a on the light receiving surface 42a by the Fourier transform action by the imaging lens 41. The solid-state imaging device 42 detects a Fourier transform image on the light receiving surface 42a as a light intensity distribution, accumulates the obtained spatial frequency spectrum as a charge corresponding to the detected light amount, and converts it into an image signal. The converted image signal is output to the data processing device 50.

ここで、図３に、パターンムラの無い理想的なフォトマスク１０を概略的に示す。図３に示されるように、理想的なパターン形成面１２ａには、繰り返しパターン１２をなす複数の単位パターン１３がマトリクス状に所定のピッチω（単位：μｍ）で配列される。本実施形態で想定される各単位パターン１３は、例えば５０〜６００（単位：μｍ）の範囲に収まる線幅を有する。なお、図３に示される単位パターン１３の数は便宜上である。パターン形成面１２ａに実際上形成される単位パターン１３の数はより多数である。   Here, FIG. 3 schematically shows an ideal photomask 10 without pattern unevenness. As shown in FIG. 3, on the ideal pattern formation surface 12a, a plurality of unit patterns 13 forming the repetitive pattern 12 are arranged in a matrix at a predetermined pitch ω (unit: μm). Each unit pattern 13 assumed in the present embodiment has a line width that falls within a range of 50 to 600 (unit: μm), for example. The number of unit patterns 13 shown in FIG. 3 is for convenience. The number of unit patterns 13 actually formed on the pattern forming surface 12a is larger.

図４（Ａ）〜図４（Ｄ）の各図に、パターン形成面１２ａに形成されるパターンムラの一例を示す。図４（Ａ）〜図４（Ｄ）の各図においては、パターンムラが存在するパターン形成面１２ａ上の欠陥領域に符号１４を付す。図４（Ａ）は、特定の単位パターン１３群のピッチがピッチωと異なるパターンムラを示す。図４（Ｂ）は、特定の単位パターン１３群の位置が他の単位パターン１３群に対してずれたパターンムラを示す。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるパターンムラは、パターン位置精度に関するものであり、例えばレーザービームによる描画の繋ぎ目に生じる位置ズレが原因で発生する。図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）は、特定の単位パターン１３群が他の単位パターン１３群より細く又は太くなるパターンムラを示す。図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に示されるパターンムラは、ＣＤ精度に関するものであり、例えば描画時におけるレーザービームの強度変動が原因で発生する。図４（Ａ）〜図４（Ｄ）の各図に例示されるパターンムラ以外に、例えば特定の単位パターン１３群に同じ形状欠陥が生じた場合なども、パターン検査装置１において対象となるパターンムラであることを言い添えておく。   4A to 4D show an example of pattern unevenness formed on the pattern forming surface 12a. In each of FIGS. 4A to 4D, reference numeral 14 is assigned to a defect region on the pattern forming surface 12a where pattern unevenness exists. FIG. 4A shows pattern unevenness in which the pitch of a specific group of unit patterns 13 is different from the pitch ω. FIG. 4B shows pattern unevenness in which the position of a specific unit pattern 13 group is shifted from the other unit pattern 13 group. The pattern unevenness shown in FIGS. 4A and 4B relates to pattern position accuracy, and is caused by, for example, a position shift that occurs at a joint between drawing by a laser beam. 4C and 4D show pattern unevenness in which a specific unit pattern 13 group is thinner or thicker than other unit pattern 13 groups. The pattern unevenness shown in FIG. 4C and FIG. 4D relates to CD accuracy, and occurs due to, for example, fluctuations in the intensity of the laser beam during writing. In addition to the pattern unevenness exemplified in each of FIGS. 4A to 4D, for example, when the same shape defect is generated in a specific group of unit patterns 13, the target pattern in the pattern inspection apparatus 1 Say that it is uneven.

図５（Ａ）、図５（Ｂ）の各図に、撮像装置４０により撮影される空間周波数スペクトルを示す。なお、図５（Ａ）、図５（Ｂ）の各図においては、図面の明瞭化のため、明暗を反転させて空間周波数スペクトルを図示している。   Each of FIGS. 5A and 5B shows a spatial frequency spectrum imaged by the imaging device 40. FIG. In each of FIGS. 5 (A) and 5 (B), the spatial frequency spectrum is shown by reversing light and dark for the sake of clarity.

図３に示されるように、単位パターン１３群がパターンムラ無く規則的に配列されている場合、各単位パターン１３の配列に起因して生じる回折光は、フーリエ変換面（受光面４２ａ）に、ある周期をもって規則的に分布する。かかる場合、受光面４２上で、十字型パターン１００が等ピッチで並ぶ空間周波数スペクトルが検出される（図５（Ａ）参照）。   As shown in FIG. 3, when the unit pattern 13 group is regularly arranged without pattern unevenness, the diffracted light generated due to the arrangement of the unit patterns 13 is reflected on the Fourier transform surface (light receiving surface 42a). Regularly distributed with a certain period. In such a case, a spatial frequency spectrum in which the cross pattern 100 is arranged at an equal pitch is detected on the light receiving surface 42 (see FIG. 5A).

一方、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）の各図に示されるように、パターンムラがパターン形成面１２ａに形成されている場合、フーリエ変換面における回折光の分布がパターンムラに起因して乱れる。このときの乱れが空間周波数成分１１０となって現れる。空間周波数成分１１０は、典型的なパターンムラが正常な単位パターン１３の形状に生じた空間周波数の高い異常成分であることから、図５（Ｂ）に示されるように、各十字型パターン１００（の中心）から離れた位置に分布する。パターンムラの有無を精度良く検出するためには、空間周波数成分１１０を十字型パターン１００から分離させて分布させる必要がある。ここで「分離」は、例えば一般的な情報端末による画像解析処理などにより、空間周波数成分１１０と十字型パターン１００とが明確に区別できる程度に互いの画像が空間的に離れている状態を示す。   On the other hand, as shown in each of FIGS. 4A to 4D, when the pattern unevenness is formed on the pattern forming surface 12a, the distribution of the diffracted light on the Fourier transform surface is caused by the pattern unevenness. Disturbed. The disturbance at this time appears as a spatial frequency component 110. Since the spatial frequency component 110 is an abnormal component having a high spatial frequency in which the typical pattern unevenness is generated in the shape of the normal unit pattern 13, as shown in FIG. 5B, each cross pattern 100 ( It is distributed at a position away from the center. In order to accurately detect the presence or absence of pattern unevenness, the spatial frequency component 110 needs to be separated from the cross pattern 100 and distributed. Here, “separation” indicates a state in which the images are spatially separated to such an extent that the spatial frequency component 110 and the cross pattern 100 can be clearly distinguished, for example, by image analysis processing by a general information terminal or the like. .

具体的には、パターン形成面１２ａに形成された周期的構造により生じる回折光の回折次数の絶対値をｎと定義し、光源部３１が照射するコヒーレント光の波長をλ（単位：μｍ）と定義し、単位パターン１３のピッチをω（単位：μｍ）と定義した場合に、ｎ次回折光は、０次回折光に対して次の条件（１）
θｎ＝ｓｉｎ−１（ｎλ／ω）・・・（１）を満たす角度で射出される。 Specifically, the absolute value of the diffraction order of the diffracted light generated by the periodic structure formed on the pattern forming surface 12a is defined as n, and the wavelength of the coherent light emitted from the light source unit 31 is λ (unit: μm). When the pitch of the unit pattern 13 is defined as ω (unit: μm), the n-th order diffracted light has the following condition (1)
θn = sin −1 (nλ / ω) (1) is emitted at an angle satisfying (1).

パターン形成面１２ａから距離Ｌ（単位：ｍｍ）離れた観察面上における０次回折光の位置とｎ次回折光の位置との差異（距離）をｈ（単位：ｍｍ）と定義した場合、距離ｈは、次の条件（２）
ｈ＝Ｌ（ｔａｎθｎ）・・・（２）
を満たす。 When the difference (distance) between the position of the 0th-order diffracted light and the position of the nth-order diffracted light on the observation surface that is a distance L (unit: mm) away from the pattern forming surface 12a is defined as h (unit: mm), the distance h is The following condition (2)
h = L (tan θn) (2)
Meet.

さらに、検出したいエラー量をΔω（単位：μｍ）と定義し、エラーを含む部分の単位パターン１３のピッチをω’（＝ω±Δω、単位：μｍ）と定義し、単位パターン１３のピッチがω、ω’であるときのそれぞれのｎ次回折光の上記観察面上における位置の差異（距離）をΔｈ（単位：ｍｍ）と定義した場合、距離Δｈは、次の条件（３）
Δｈ＝ｈ−ｈ’
＝Ｌ（ｔａｎθｎ−ｔａｎθ’ｎ）
＝Ｌ｛ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ｎλ／ω））−ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ｎλ／ω’））｝・・・（３）
を満たす。 Further, the error amount to be detected is defined as Δω (unit: μm), the pitch of the unit pattern 13 in the portion including the error is defined as ω ′ (= ω ± Δω, unit: μm), and the pitch of the unit pattern 13 is When the difference (distance) of the position of the n-th order diffracted light on the observation surface when ω and ω ′ is defined as Δh (unit: mm), the distance Δh is determined by the following condition (3)
Δh = h−h ′
= L (tan θn−tan θ′n)
= L {tan (sin −1 (nλ / ω)) − tan (sin −1 (nλ / ω ′))} (3)
Meet.

距離Δｈを観測する撮像装置４０（結像レンズ４１）の焦点距離をｆ（単位：ｍｍ）と定義し、単位パターン１３のピッチがω、ω’であるときのそれぞれのｎ次回折光の受光面４２ａ上における位置の差異（距離）をΔｈ’（単位：ｍｍ）と定義した場合、距離Δｈ’は、次の条件（４）
Δｈ’＝ｆ（ｔａｎ（Δθｎ））・・・（４）
但し、Δθｎ＝θｎ−θ’ｎ
＝ｔａｎ−１（Δｈ’／ｆ）
＝ｓｉｎ−１（ｎλ／ω）−ｓｉｎ−１（ｎλ／ω’）
を満たす。 The focal length of the imaging device 40 (imaging lens 41) that observes the distance Δh is defined as f (unit: mm), and the light receiving surface of each nth-order diffracted light when the pitch of the unit pattern 13 is ω, ω ′. When the position difference (distance) on 42a is defined as Δh ′ (unit: mm), the distance Δh ′ is determined by the following condition (4)
Δh ′ = f (tan (Δθn)) (4)
However, Δθn = θn−θ′n
= Tan −1 (Δh ′ / f)
= Sin −1 (nλ / ω) −sin −1 (nλ / ω ′)
Meet.

さらに、固体撮像素子４２の受光面４２ａに配列された画素のピッチをｐ（単位：ｍｍ）と定義する。このときパターンムラに起因して生じた空間周波数成分１１０を十字パターン１００から分離させて撮影するためには、パターン検査装置１を次の条件（５）を満たすように構成する。
Δｈ’＞ｐ・・・（５） Furthermore, the pitch of the pixels arranged on the light receiving surface 42a of the solid-state image sensor 42 is defined as p (unit: mm). At this time, in order to separate and shoot the spatial frequency component 110 generated due to pattern unevenness from the cross pattern 100, the pattern inspection apparatus 1 is configured to satisfy the following condition (5).
Δh ′> p (5)

ところで、微細なパターンムラを高精度に検査するためには、先に述べたように高次回折光を利用することが好適である。本出願人は、フォトマスクの技術分野における技術常識（つまりフォトマスクの実像を観て欠陥検査を行う）に囚われること無く発想を転換し、フーリエ変換像を観て欠陥検査を行うことに着想した。そして、その着想から更に、パターンムラの有無を簡易かつ速やかに検査するため、上述した、パターンムラに対応するスペクトル（つまり空間周波数成分１１０）を十字型パターン１００から分離させて観察する方法を想起している。本出願人は、パターンムラのサイズが正常パターン（単位パターン１３）に対して微細であるほど、空間周波数成分１１０を十字型パターン１００から分離させるにあたり、より高い次数の回折光の利用が好適であることを見出している。   By the way, in order to inspect fine pattern unevenness with high accuracy, it is preferable to use high-order diffracted light as described above. The present applicant was inspired to change the way of thinking without being bound by technical common sense in the technical field of photomasks (that is, to inspect defects by looking at the real image of the photomask) and to inspect defects by looking at the Fourier transform image. . Then, in order to further easily and quickly inspect for the presence or absence of pattern unevenness from the idea, the above-described method for observing the spectrum corresponding to the pattern unevenness (that is, the spatial frequency component 110) separately from the cross pattern 100 is recalled. doing. The applicant prefers to use higher-order diffracted light in separating the spatial frequency component 110 from the cross pattern 100 as the size of the pattern unevenness is finer than the normal pattern (unit pattern 13). I have found that.

イメージデバイス用であるフォトマスク１０の単位パターン１３のピッチωと典型的なパターンムラのサイズとの関係を鑑みた場合、条件（５）を満たす構成のパターン検査装置１を用いて空間周波数成分１１０と十字型パターン１００とを分離させるためには、結像レンズ４１に入射させるｎ次回折光が次の条件（６）を満たすことが望ましい。
２０≦ｎ・・・（６）
ｎ次回折光が条件（６）を満たす場合には、空間周波数成分１１０を十字型パターン１００から分離させることができる。一方、ｎ次回折光が条件（６）を満たさない場合には、空間周波数成分１１０を十字型パターン１００から分離させることができない。 In view of the relationship between the pitch ω of the unit pattern 13 of the photomask 10 for an image device and the size of typical pattern unevenness, the spatial frequency component 110 using the pattern inspection apparatus 1 configured to satisfy the condition (5). In order to separate the pattern 100 from the cross pattern 100, it is desirable that the nth-order diffracted light incident on the imaging lens 41 satisfies the following condition (6).
20 ≦ n (6)
When the n-th order diffracted light satisfies the condition (6), the spatial frequency component 110 can be separated from the cross pattern 100. On the other hand, when the n-th order diffracted light does not satisfy the condition (6), the spatial frequency component 110 cannot be separated from the cross pattern 100.

ここで、回折光は、次数が高くなるほど光量が減少する。そのため、ノイズが増えるなどして検査精度が低下する懸念がある。そのため、ｎ次回折光は、次の条件（７）を満たすことがより一層好ましい。
２０≦ｎ≦７００・・・（７）
ｎ次回折光が条件（７）を満たす場合には、受光面４２ａ上で検出される空間周波数スペクトルのノイズによる劣化が抑えられるため、精度の高い検査が保障される。ｎ次回折光が条件（７）の上限を超える場合には、空間周波数スペクトルのノイズが増加して、検査精度が低下する虞がある。 Here, the amount of diffracted light decreases as the order increases. For this reason, there is a concern that the inspection accuracy decreases due to an increase in noise. Therefore, it is more preferable that the n-order diffracted light satisfies the following condition (7).
20 ≦ n ≦ 700 (7)
When the n-th order diffracted light satisfies the condition (7), deterioration of the spatial frequency spectrum detected on the light receiving surface 42a due to noise is suppressed, so that a high-accuracy inspection is guaranteed. When the n-th order diffracted light exceeds the upper limit of the condition (7), the noise of the spatial frequency spectrum increases, and the inspection accuracy may be lowered.

なお、検査精度のより一層の向上には、ｎ次回折光を例えば次の条件（８）を満たすように設定することが望ましい。
３０＜ｎ＜６００・・・（８） In order to further improve the inspection accuracy, it is desirable to set the n-th order diffracted light so as to satisfy the following condition (8), for example.
30 <n <600 (8)

以下に、パターン検査装置１の具体的数値構成を例示する。固体撮像素子４２は、例えば１／３型でかつＶＧＡ（Video Graphics Array）である。この場合の画素ピッチｐは６．３５μｍである。また、光源部３１が照射するコヒーレント光の波長λ、結像レンズ４１の焦点距離ｆ、検査され得る典型的なパターンムラのサイズΔωは次の通りである。λ ：０．５３２μｍ
ｆ ：５０ｍｍ
Δω：０．１μｍ Below, the concrete numerical composition of the pattern inspection apparatus 1 is illustrated. The solid-state image sensor 42 is, for example, a 1/3 type and a VGA (Video Graphics Array). In this case, the pixel pitch p is 6.35 μm. The wavelength λ of the coherent light emitted from the light source unit 31, the focal length f of the imaging lens 41, and the typical pattern unevenness size Δω that can be inspected are as follows. λ: 0.532 μm
f: 50 mm
Δω: 0.1 μm

単位パターン１３のピッチωが１００μｍであるとき、空間周波数成分１１０を十字型パターン１００から分離させるには、−２４次以上（フォトマスク１０と照明装置３０との位置関係によっては＋２４次以上）の次数の回折光を結像レンズ４１に入射させるようにパターン検査装置１を構成する。また、単位パターン１３のピッチωが２００μｍ、３００μｍであるとき、空間周波数成分１１０を十字型パターン１００から分離させるには、それぞれ、−９２次以上（上記位置関係によっては＋９２次以上）、−２００次以上（上記位置関係によっては＋２００次以上）の次数の回折光を結像レンズ４１に入射させるようにパターン検査装置１を構成する。   In order to separate the spatial frequency component 110 from the cross pattern 100 when the pitch ω of the unit pattern 13 is 100 μm, it is −24th order or higher (+ 24th order or higher depending on the positional relationship between the photomask 10 and the illumination device 30). The pattern inspection apparatus 1 is configured so that the diffracted light of the order is incident on the imaging lens 41. Further, when the pitch ω of the unit patterns 13 is 200 μm and 300 μm, in order to separate the spatial frequency component 110 from the cruciform pattern 100, −92 order or more (+92 order or more depending on the positional relationship), −200, respectively. The pattern inspection apparatus 1 is configured such that the diffracted light of the order of the second order or higher (+ 200th order or higher depending on the positional relationship) is incident on the imaging lens 41.

例えば単位パターン１３のピッチωが４００μｍ、５００μｍ又は６００μｍのフォトマスク１０を検査する場合を考える。ピッチωが４００μｍ、５００μｍ、６００μｍであるとき、空間周波数成分１１０を十字型パターン１００から分離させるには、それぞれ、−３３９次以上（上記位置関係によっては＋３３９次以上）、−５０２次以上（上記位置関係によっては＋５０２次以上）、−６８１次以上（上記位置関係によっては＋６８１次以上）の次数の回折光を結像レンズ４１に入射させるようにパターン検査装置１を構成する。   For example, consider a case where a photomask 10 having a unit pattern 13 with a pitch ω of 400 μm, 500 μm, or 600 μm is inspected. When the pitch ω is 400 μm, 500 μm, and 600 μm, in order to separate the spatial frequency component 110 from the cross pattern 100, −339th order or higher (depending on the positional relationship, + 339th order or higher), −502th order or higher (above The pattern inspection apparatus 1 is configured so that diffracted light of the order of +502 order or more depending on the positional relationship and −681 order or more (+681 order or more depending on the positional relationship) is incident on the imaging lens 41.

データ処理装置５０は、例えば一般的なデスクトップＰＣ（Personal Computer）であり、フォトマスク１０の欠陥検査を行うための欠陥検査用アプリケーションがインストールされている。データ処理装置５０は、欠陥検査用アプリケーションを起動して、固体撮像素子４２から出力される画像信号に基づき検査画像（例えば図５（Ａ）や図５（Ｂ）に示される画像）を生成する。次いで、生成された検査画像と所定のリファレンス画像（パターンムラが存在しない理想的なフォトマスク１０の空間周波数スペクトルであって、実質的に空間周波数成分１１０が現れていない画像）とを比較して差分を検出する。データ処理装置５０は、検出された差分に基づいてフォトマスク１０に対するパターンムラの有無を判定する。具体的には、データ処理装置５０は、空間周波数成分１１０が十字型パターン１００から分離して現れているときには、フォトマスク１０がパターンムラを含むと判定する。一方、空間周波数成分１１０が現れていないとき（空間周波数成分１１０が十字型パターン１００から分離していないとき）には、フォトマスク１０にパターンムラが含まれないと判定する。データ処理装置５０による判定結果は、ディスプレイ６０に表示される。   The data processing device 50 is, for example, a general desktop PC (Personal Computer), and a defect inspection application for performing a defect inspection of the photomask 10 is installed. The data processing device 50 activates the defect inspection application and generates an inspection image (for example, the image shown in FIG. 5A or FIG. 5B) based on the image signal output from the solid-state image sensor 42. . Next, the generated inspection image is compared with a predetermined reference image (an image that is an ideal photomask 10 spatial frequency spectrum in which there is no pattern unevenness and that does not substantially show the spatial frequency component 110). Detect differences. The data processing device 50 determines the presence or absence of pattern unevenness with respect to the photomask 10 based on the detected difference. Specifically, when the spatial frequency component 110 appears separately from the cross pattern 100, the data processing apparatus 50 determines that the photomask 10 includes pattern unevenness. On the other hand, when the spatial frequency component 110 does not appear (when the spatial frequency component 110 is not separated from the cross pattern 100), it is determined that pattern unevenness is not included in the photomask 10. The determination result by the data processing device 50 is displayed on the display 60.

作業者は、ディスプレイ６０に表示される判定結果に基づき、フォトマスク１０のはパターンムラの有無を確実に把握することができる。フォトマスク１０に対するパターンムラの有無の判定は、例えばフォトマスク１０の有効領域全体の走査が完了した時点、或いはパターンムラが検知された時点で終了する。   Based on the determination result displayed on the display 60, the operator can surely grasp the presence or absence of pattern unevenness in the photomask 10. The determination of the presence or absence of pattern unevenness with respect to the photomask 10 ends, for example, when scanning of the entire effective area of the photomask 10 is completed or when pattern unevenness is detected.

本実施形態のパターン検査装置１によれば、従来のように欠陥種別を考慮して検査条件（フォーカスの調整など）を変更し欠陥種別に応じた検査を繰り返し行う必要が無い。検査条件を変更すること無くフォトマスク１０を連続的に走査して検査できるため、検査時間が大幅に短縮される。フォトマスク１０の有効領域全体を走査してパターンムラが無いと判定された場合には、フォトマスク１０の品質保証が簡易かつ速やかに得られることとなる。この場合は、パターンムラの具体的内容を検査することなく次工程に進むことができ、製造効率の向上に資する。なお、パターンムラの具体的内容を検査、解析するため、例えば結像レンズ４１によるフーリエ変換像を実像に変換し、変換された実像を撮影して解析する構成をパターン検査装置１に組み込んでもよい。   According to the pattern inspection apparatus 1 of the present embodiment, it is not necessary to repeatedly perform inspections according to the defect type by changing the inspection conditions (such as focus adjustment) in consideration of the defect type as in the prior art. Since the photomask 10 can be continuously scanned and inspected without changing the inspection conditions, the inspection time is greatly reduced. When the entire effective area of the photomask 10 is scanned and it is determined that there is no pattern unevenness, the quality assurance of the photomask 10 can be obtained easily and quickly. In this case, it is possible to proceed to the next step without inspecting the specific content of the pattern unevenness, which contributes to improvement in manufacturing efficiency. In order to inspect and analyze the specific contents of pattern unevenness, for example, a configuration in which a Fourier transform image by the imaging lens 41 is converted into a real image, and the converted real image is photographed and analyzed may be incorporated in the pattern inspection apparatus 1. .

このように、本実施形態のパターン検査装置１によれば、パターンムラの有無を簡易かつ速やかに検査できるため、検査時間が大幅に短縮されてリードタイム面などで有利である。また、本実施形態のパターン検査装置１は、低次回折光のノイズを除去するための空間フィルタを必須としない簡易な構成であるため、設計開発時又は製造時の負担が軽減される。   As described above, according to the pattern inspection apparatus 1 of the present embodiment, it is possible to easily and quickly inspect for the presence or absence of pattern unevenness, so that the inspection time is greatly shortened, which is advantageous in terms of lead time. Moreover, since the pattern inspection apparatus 1 according to the present embodiment has a simple configuration that does not require a spatial filter for removing noise of low-order diffracted light, the burden during design development or manufacturing is reduced.

以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。   The above is the description of the embodiment of the present invention. The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.

１ パターン検査装置
１０ フォトマスク
２０ ステージ
３０ 照明装置
４０ 撮像装置
５０ データ処理装置
６０ ディスプレイ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pattern inspection apparatus 10 Photomask 20 Stage 30 Illumination apparatus 40 Imaging apparatus 50 Data processing apparatus 60 Display

Claims (16)

単位パターンの周期的配列からなる繰り返しパターンが透明基板上に形成されたフォトマスクのパターンムラを検査するパターン検査方法において、
前記繰り返しパターンを所定の光束により照射する照射ステップと、
前記光束による前記繰り返しパターンの照射により生じた回折光に対応するフーリエ変換像を検出するフーリエ変換像検出ステップと、
前記検出されたフーリエ変換像に基づき前記フォトマスクのパターンムラの有無を判定するパターンムラ判定ステップと、
を含み、
前記フーリエ変換像検出ステップにおいて、前記フォトマスクのパターンムラに対応するフーリエ変換像と、正常パターンに対応するフーリエ変換像とが空間的に分離されるように、前記回折光のうち所定の高次回折光に対応するフーリエ変換像を検出することを特徴とするパターン検査方法。 In a pattern inspection method for inspecting pattern unevenness of a photomask in which a repetitive pattern composed of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate,
An irradiation step of irradiating the repetitive pattern with a predetermined luminous flux;
A Fourier transform image detection step for detecting a Fourier transform image corresponding to the diffracted light generated by irradiation of the repetitive pattern with the light flux;
A pattern unevenness determination step for determining the presence or absence of pattern unevenness of the photomask based on the detected Fourier transform image;
Including
In the Fourier transform image detection step, the Fourier transform image corresponding to the pattern unevenness of the photomask and the Fourier transform image corresponding to the normal pattern are spatially separated from a predetermined high next time among the diffracted lights. A pattern inspection method for detecting a Fourier transform image corresponding to folding light. 前記高次回折光は、次数の絶対値が２０〜７００であることを特徴とする、請求項１に記載のパターン検査方法。   The pattern inspection method according to claim 1, wherein the high-order diffracted light has an absolute value of an order of 20 to 700. 単位パターンの周期的配列からなる繰り返しパターンが透明基板上に形成されたフォトマスクのパターンムラを検査するパターン検査方法において、
前記繰り返しパターンを所定の光束により照射する照射ステップと、
前記光束による前記繰り返しパターンの照射により生じた回折光に対応するフーリエ変換像を所定の光学系を介して検出するフーリエ変換像検出ステップと、
前記検出されたフーリエ変換像に基づき前記フォトマスクのパターンムラの有無を判定するパターンムラ判定ステップと、
を含み、
前記光束の波長をλ（単位：μｍ）と定義し、前記単位パターンのピッチをω（単位：μｍ）と定義し、前記パターンムラを含む該単位パターンのピッチをω’（単位：μｍ）と定義し、前記光学系の焦点距離をｆ（単位：ｍｍ）と定義し、前記フーリエ変換像が検出されるフーリエ変換面の分解能をｐ（単位：ｍｍ）と定義し、０次の前記回折光に対してｎ次の前記回折光がなす角度をθｎ（単位：ｄｅｇ）と定義した場合に、前記フーリエ変換像検出ステップにおいて、前記回折光のうち次の条件を満たすｎ次の前記回折光、
ｆ（ｔａｎ（Δθｎ））＞ｐ
但し、Δθｎ＝ｓｉｎ−１（ｎλ／ω）−ｓｉｎ−１（ｎλ／ω’）
に対応するフーリエ変換像を検出することを特徴とするパターン検査方法。 In a pattern inspection method for inspecting pattern unevenness of a photomask in which a repetitive pattern composed of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate,
An irradiation step of irradiating the repetitive pattern with a predetermined luminous flux;
A Fourier transform image detection step of detecting a Fourier transform image corresponding to the diffracted light generated by irradiation of the repetitive pattern with the light flux through a predetermined optical system;
A pattern unevenness determination step for determining the presence or absence of pattern unevenness of the photomask based on the detected Fourier transform image;
Including
The wavelength of the light beam is defined as λ (unit: μm), the pitch of the unit pattern is defined as ω (unit: μm), and the pitch of the unit pattern including the pattern unevenness is defined as ω ′ (unit: μm). And the focal length of the optical system is defined as f (unit: mm), the resolution of the Fourier transform plane from which the Fourier transform image is detected is defined as p (unit: mm), and the zero-order diffracted light When the angle formed by the nth-order diffracted light is defined as θn (unit: deg), in the Fourier transform image detection step, the nth-order diffracted light satisfying the following condition among the diffracted light:
f (tan (Δθn))> p
However, Δθn = sin −1 (nλ / ω) −sin −1 (nλ / ω ′)
A pattern inspection method characterized by detecting a Fourier transform image corresponding to. 前記フーリエ変換像が検出されるフーリエ変換面の法線と、前記照射ステップにおいて前記光束を照射する照明光学系との光軸とがなす角度をθｉと定義した場合に、
０＜θｉ＜９０
を満たすことを特徴とする、請求項１から請求項３の何れかに記載のパターン検査方法。 When the angle formed between the normal line of the Fourier transform plane where the Fourier transform image is detected and the optical axis of the illumination optical system that irradiates the light beam in the irradiation step is defined as θi,
0 <θi <90
The pattern inspection method according to claim 1, wherein: 前記照射ステップにおいて照射される前記光束は、少なくとも空間的に実質的にコヒーレントであって単波長の平行光束であることを特徴とする、請求項１から請求項４の何れかに記載のパターン検査方法。   5. The pattern inspection according to claim 1, wherein the light beam irradiated in the irradiation step is a spatially substantially coherent and single-wavelength parallel light beam. Method. 前記パターンムラ判定ステップにおいては、前記フーリエ変換像検出ステップで検出されたフーリエ変換像と所定のリファレンス像とを比較し、比較結果に基づいて前記フォトマスクのパターンムラの有無を判定することを特徴とする、請求項１から請求項５の何れかに記載のパターン検査方法。   In the pattern unevenness determination step, the Fourier transform image detected in the Fourier transform image detection step is compared with a predetermined reference image, and the presence or absence of pattern unevenness in the photomask is determined based on the comparison result. The pattern inspection method according to any one of claims 1 to 5. 一度に検査可能な検査領域が前記フォトマスクの検査対象全域より狭い場合に、
前記フォトマスクを移動させて前記検査領域を連続的に走査しつつ、該検査領域に対して、前記照射ステップ、前記フーリエ変換像検出ステップ、前記パターンムラ判定ステップの各ステップを実施して、前記フォトマスクのパターンムラの有無を判定することを特徴とする、請求項１から請求項６の何れかに記載のパターン検査方法。 When the inspection area that can be inspected at one time is narrower than the entire inspection target of the photomask,
While moving the photomask and continuously scanning the inspection region, the irradiation region, the Fourier transform image detection step, and the pattern unevenness determination step are performed on the inspection region, The pattern inspection method according to claim 1, wherein presence / absence of pattern unevenness of the photomask is determined. マスクブランクに所定のマスクパターンを形成してフォトマスクを製造するフォトマスク製造方法において、
請求項１から請求項７に記載のパターン検査方法を実施して、前記マスクパターンが形成されたフォトマスクのパターンムラの有無を判定するステップを含むことを特徴とするフォトマスク製造方法。 In a photomask manufacturing method for manufacturing a photomask by forming a predetermined mask pattern on a mask blank,
A method for manufacturing a photomask, comprising: performing the pattern inspection method according to claim 1, and determining whether or not there is pattern unevenness in the photomask on which the mask pattern is formed. 請求項８に記載のフォトマスク製造方法を実施して製造されたフォトマスクを用いて転写対象基板に前記マスクパターンを転写することを特徴とするパターン転写方法。   A pattern transfer method, wherein the mask pattern is transferred to a transfer target substrate using a photomask manufactured by performing the photomask manufacturing method according to claim 8. 単位パターンの周期的配列からなる繰り返しパターンが透明基板上に形成されたフォトマスクパターンムラを検査するパターン検査装置において、
前記繰り返しパターンを所定の光束により照射する照射手段と、
前記照射手段により前記繰り返しパターンを照射した際に生じた回折光に対応するフーリエ変換像を検出するフーリエ変換像検出手段と、
前記検出されたフーリエ変換像に基づき前記フォトマスクのパターンムラの有無を判定するパターンムラ判定手段と、
を有し、
前記フーリエ変換像検出手段は、前記フォトマスクのパターンムラに対応するフーリエ変換像と、正常パターンに対応するフーリエ変換像とが空間的に分離されるように、前記回折光のうち所定の高次回折光に対応するフーリエ変換像を検出することを特徴とするパターン検査装置。 In a pattern inspection apparatus for inspecting photomask pattern unevenness in which a repeating pattern consisting of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate,
Irradiating means for irradiating the repetitive pattern with a predetermined luminous flux;
Fourier transform image detection means for detecting a Fourier transform image corresponding to diffracted light generated when the repetitive pattern is irradiated by the irradiation means;
Pattern unevenness determining means for determining the presence or absence of pattern unevenness of the photomask based on the detected Fourier transform image;
Have
The Fourier transform image detection means is configured to perform a predetermined high order of the diffracted light so that a Fourier transform image corresponding to the pattern unevenness of the photomask and a Fourier transform image corresponding to a normal pattern are spatially separated. A pattern inspection apparatus for detecting a Fourier transform image corresponding to folding light. 前記高次回折光は、次数の絶対値が２０〜７００であることを特徴とする、請求項１０に記載のパターン検査装置。   The pattern inspection apparatus according to claim 10, wherein the high-order diffracted light has an absolute value of an order of 20 to 700. 単位パターンの周期的配列からなる繰り返しパターンが透明基板上に形成されたフォトマスクのパターンムラを検査するパターン検査装置において、
前記繰り返しパターンを所定の光束により照射する照射手段と、
前記照射手段により前記繰り返しパターンを照射した際に生じた回折光に対応するフーリエ変換像を検出するフーリエ変換像検出手段と、
前記検出されたフーリエ変換像に基づき前記フォトマスクのパターンムラの有無を判定するパターンムラ判定手段と、
を有し、
前記フーリエ変換像検出手段は、前記光束の波長をλ（単位：μｍ）と定義し、前記単位パターンのピッチをω（単位：μｍ）と定義し、前記パターンムラを含む該単位パターンのピッチをω’（単位：μｍ）と定義し、前記光学系の焦点距離をｆ（単位：ｍｍ）と定義し、前記フーリエ変換像が検出されるフーリエ変換面の分解能をｐ（単位：ｍｍ）と定義し、０次の前記回折光に対してｎ次の前記回折光がなす角度をθｎ（単位：ｄｅｇ）と定義した場合に、前記回折光のうち次の条件を満たすｎ次の前記回折光、
ｆ（ｔａｎ（Δθｎ））＞ｐ
但し、Δθｎ＝ｓｉｎ−１（ｎλ／ω）−ｓｉｎ−１（ｎλ／ω’）
に対応するフーリエ変換像を検出することを特徴とするパターン検査装置。 In a pattern inspection apparatus for inspecting pattern unevenness of a photomask in which a repetitive pattern consisting of a periodic arrangement of unit patterns is formed on a transparent substrate,
Irradiating means for irradiating the repetitive pattern with a predetermined luminous flux;
Fourier transform image detection means for detecting a Fourier transform image corresponding to diffracted light generated when the repetitive pattern is irradiated by the irradiation means;
Pattern unevenness determining means for determining the presence or absence of pattern unevenness of the photomask based on the detected Fourier transform image;
Have
The Fourier transform image detection means defines the wavelength of the light beam as λ (unit: μm), defines the pitch of the unit pattern as ω (unit: μm), and determines the pitch of the unit pattern including the pattern unevenness. ω ′ (unit: μm) is defined, the focal length of the optical system is defined as f (unit: mm), and the resolution of the Fourier transform plane from which the Fourier transform image is detected is defined as p (unit: mm). When the angle formed by the nth order diffracted light with respect to the 0th order diffracted light is defined as θn (unit: deg), the nth order diffracted light satisfying the following condition among the diffracted lights,
f (tan (Δθn))> p
However, Δθn = sin −1 (nλ / ω) −sin −1 (nλ / ω ′)
A pattern inspection apparatus for detecting a Fourier transform image corresponding to the above. 前記照射手段は、前記光束を照射するための照明光学系を有し、
前記フーリエ変換像が検出されるフーリエ変換面の法線と、前記照明光学系との光軸とがなす角度をθｉと定義した場合に、
０＜θｉ＜９０
を満たすことを特徴とする、請求項１０から請求項１２の何れかに記載のパターン検査装置。 The irradiation unit has an illumination optical system for irradiating the light beam,
When the angle formed by the normal line of the Fourier transform surface where the Fourier transform image is detected and the optical axis of the illumination optical system is defined as θi,
0 <θi <90
The pattern inspection apparatus according to claim 10, wherein: 前記光束は、少なくとも空間的に実質的にコヒーレントであって単波長の平行光束であることを特徴とする、請求項１０から請求項１３の何れかに記載のパターン検査装置。   The pattern inspection apparatus according to claim 10, wherein the light beam is at least spatially substantially coherent and is a single-wavelength parallel light beam. 前記パターンムラ判定手段は、前記フーリエ変換像検出手段で検出されたフーリエ変換像と所定のリファレンス像とを比較し、比較結果に基づいて前記フォトマスクのパターンムラの有無を判定することを特徴とする、請求項１０から請求項１４の何れかに記載のパターン検査装置。   The pattern unevenness determination means compares the Fourier transform image detected by the Fourier transform image detection means with a predetermined reference image, and determines the presence or absence of pattern unevenness of the photomask based on the comparison result. The pattern inspection apparatus according to any one of claims 10 to 14. 一度に検査可能な検査領域が前記フォトマスクの検査対象全域より狭い場合に、
前記フォトマスクを移動させて前記検査領域を連続的に走査させる検査領域走査手段をさらに有することを特徴とする、請求項１０から請求項１５の何れかに記載のパターン検査方法。 When the inspection area that can be inspected at one time is narrower than the entire inspection target of the photomask,
The pattern inspection method according to claim 10, further comprising inspection region scanning means for moving the photomask to continuously scan the inspection region.
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