JP2008170371A - Pattern defect inspection method and pattern defect inspection apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】 単位パターンのピッチが例えば50μm〜1000μmであるような繰り返しパターンに生じた欠陥を、短時間で、高信頼に検査する。
【解決手段】 単位パターンが周期的に配列された繰り返しパターンを備えた被検査体の、繰り返しパターンに生じた欠陥を検査するパターン欠陥検査方法であって、繰り返しパターンに所定の入射角で光を照射して回折光を生じさせる工程と、繰り返しパターンからの回折光を受光して結像させる工程と、回折光を結像させた像を観察することにより繰り返しパターンに生じた欠陥を検出する工程と、を有し、回折光を受光して結像させる工程では、繰り返しパターンからの回折光のうち、絶対値が45次〜1600次の超高次回折光を受光する。
【選択図】 図3PROBLEM TO BE SOLVED: To inspect a defect generated in a repetitive pattern having a unit pattern pitch of, for example, 50 μm to 1000 μm in a short time with high reliability.
A pattern defect inspection method for inspecting a defect generated in a repetitive pattern of an object to be inspected having a repetitive pattern in which unit patterns are periodically arranged, wherein light is incident on the repetitive pattern at a predetermined incident angle. A step of irradiating and generating diffracted light, a step of receiving and diffracted light from the repetitive pattern, and a step of detecting defects generated in the repetitive pattern by observing the image formed by diffracted light In the step of receiving diffracted light and forming an image, the super high-order diffracted light having an absolute value of 45th to 1600th order is received from the diffracted light from the repetitive pattern.
[Selection] Figure 3
Description
この発明は、単位パターンが周期的に配列された繰り返しパターンを備えた被検査体の、繰り返しパターンに生じた欠陥を検査するパターン欠陥検査方法、及びパターン欠陥検査装置に関する。 The present invention relates to a pattern defect inspection method and a pattern defect inspection apparatus for inspecting defects generated in a repetitive pattern of an object to be inspected having a repetitive pattern in which unit patterns are periodically arranged.
例えば、液晶表示装置、プラズマ表示装置、EL表示装置、LED表示装置、DMD表示装置などのディスプレイ装置(Flat Panel Display;FPD)に用いられる表示デバイス用基板の表面、及び該表示デバイス用基板の製造工程で用いられるフォトマスクの表面には、単位パターンが周期的に配列された繰り返しパターンが形成される場合がある。この単位パターンは、所定の規則に従って配列されるものであるが、製造工程における何らかの原因により、一部の単位パターンが、所定の規則とは異なる規則に従って配列された欠陥を含む場合がある。かかる欠陥はムラ欠陥と称することもできる。 For example, the surface of a display device substrate used in a display device (Flat Panel Display; FPD) such as a liquid crystal display device, a plasma display device, an EL display device, an LED display device, or a DMD display device, and manufacture of the display device substrate A repetitive pattern in which unit patterns are periodically arranged may be formed on the surface of the photomask used in the process. The unit patterns are arranged according to a predetermined rule. However, for some reason in the manufacturing process, some unit patterns may include defects arranged according to a rule different from the predetermined rule. Such defects can also be referred to as mura defects.
表示デバイス用基板において前記欠陥が生じれば、欠陥の大きさがたとえ製造工程における許容範囲内となるような微小なものであったとしても、それが規則的配列を有することにより、製造された表示装置において肉眼により感知できるような表示ムラとなる場合がある。また、表示デバイス用基板の製造工程で用いられるフォトマスクに前記欠陥が生じれば、表示デバイス用基板に形成されるパターンにその欠陥が転写されてしまう場合があり、問題の影響が大きくなる。そのため、デバイス用基板、および該デバイス用基板の製造工程で用いられるフォトマスクは、被検査体として、繰り返しパターンに生じた欠陥を検査される必要がある。 If the defect occurs in the display device substrate, it is manufactured by having a regular arrangement even if the defect has a minute size within an allowable range in the manufacturing process. There may be display unevenness that can be detected by the naked eye in the display device. In addition, if the defect occurs in the photomask used in the manufacturing process of the display device substrate, the defect may be transferred to the pattern formed on the display device substrate, which increases the influence of the problem. Therefore, the device substrate and the photomask used in the manufacturing process of the device substrate need to be inspected for defects generated in the repetitive pattern as an object to be inspected.
しかしながら、前記欠陥は、欠陥とはいえ何らかの規則に従って周期的に配列しているため、一見正常であるように見え易く、その有無を検出することは困難である場合が多い。例えば、前記欠陥について、各単位パターンの寸法や座標を個別に測定するミクロ検査を実施しようとしても、単位パターンの個数は膨大であるため、時間的、コスト的な観点から困難である。また、繰り返しパターンの全域または一部領域に光を照射し、かかる領域を斜めから目視するという斜光検査により前記欠陥を検出できる場合もあるが、作業者によっては検査結果にばらつきが生じるため、信頼性の面において問題がある。 However, since the defects are periodically arranged according to some rule, although they are defects, they are likely to appear normal at first glance and it is often difficult to detect their presence or absence. For example, even if an attempt is made to perform micro inspection for measuring the dimensions and coordinates of each unit pattern for the defect, the number of unit patterns is enormous, which is difficult from the viewpoint of time and cost. In addition, there are cases where the defect can be detected by oblique light inspection in which light is applied to the entire or partial area of the repetitive pattern and the area is visually observed from an oblique direction. There is a problem in terms of sex.
一方、集積回路を備えた半導体装置(ICやLSI等)用基板の表面や、該半導体装置用基板の製造工程で用いられるフォトマスクの表面に生じた欠陥を検査する方法が知られている。 On the other hand, a method for inspecting defects generated on the surface of a semiconductor device (IC, LSI, etc.) substrate provided with an integrated circuit and on the surface of a photomask used in the manufacturing process of the semiconductor device substrate is known.
特許文献1には、半導体装置用基板の製造工程で用いられるフォトマスクの表面に生じた欠陥を、短時間で検査する方法が開示されている。特許文献1に開示された方法では、検査対象の物体を、検査領域の全面に亘り略均一な光量でその物体による回折光が発生するように照明し、前記回折光のうち所定の次数(例えば11次)以上の高次回折光を選択的に入射させる位置に対物レンズを配置し、該対物レンズによる前記物体の像の光強度分布をセンサによって検出し、該センサによる検出結果を解析手段によって解析して前記物体の微細構造に関する情報を取得する。
しかしながら、例えば液晶表示装置の製造工程で用いられるフォトマスクにおける単位パターンのピッチは、一般的に50μm〜1000μm程度のものを含み、集積回路を備えた半導体装置用基板や、該半導体装置用基板の製造工程で用いられるフォトマスクにおける単位パターン(例えば、特許文献に記載された0.1μm〜0.4μmのピッチの単位パターン)と比較して、その大きさは500倍〜10000倍である。そのため、液晶表示装置などの製造工程で用いられるフォトマスクを被検査体とした場合には、特許文献1に開示された方法を用いても、繰り返しパターンに生じた欠陥を検査することは困難であることを発明者らは見出した。 However, for example, the pitch of unit patterns in a photomask used in a manufacturing process of a liquid crystal display device generally includes about 50 μm to 1000 μm, and a substrate for a semiconductor device provided with an integrated circuit, or a substrate for the semiconductor device Compared with a unit pattern (for example, a unit pattern having a pitch of 0.1 μm to 0.4 μm described in patent literature) in a photomask used in the manufacturing process, the size is 500 times to 10,000 times. Therefore, when a photomask used in a manufacturing process of a liquid crystal display device or the like is an object to be inspected, it is difficult to inspect defects generated in a repetitive pattern even using the method disclosed in Patent Document 1. The inventors have found that there is.
そこで本発明は、単位パターンのピッチが例えば50μm〜1000μmであるような繰り返しパターンに生じた欠陥を、短時間で、高信頼に検査することが可能なパターン欠陥検査方法、及びパターン欠陥検査装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a pattern defect inspection method and a pattern defect inspection apparatus capable of inspecting defects generated in a repetitive pattern whose unit pattern pitch is, for example, 50 μm to 1000 μm in a short time with high reliability. The purpose is to provide.
本発明の一態様によれば、
単位パターンが周期的に配列された繰り返しパターンを備えた被検査体の、前記繰り返しパターンに生じた欠陥を検査するパターン欠陥検査方法であって、前記繰り返しパターンに所定の入射角で光を照射して回折光を生じさせる工程と、前記繰り返しパターンからの回折光を受光して結像させる工程と、前記回折光を結像させた像を観察することにより前記繰り返しパターンに生じた欠陥を検出する工程と、を有し、前記回折光を受光して結像させる工程では、前記繰り返しパターンからの回折光のうち、絶対値が45次〜1600次の超高次回折光を受光するパターン欠陥検査方法が提供される。
According to one aspect of the invention,
A pattern defect inspection method for inspecting a defect generated in a repetitive pattern of an object to be inspected having a repetitive pattern in which unit patterns are periodically arranged, wherein the repetitive pattern is irradiated with light at a predetermined incident angle. A step of generating diffracted light, a step of receiving and diffracting the diffracted light from the repetitive pattern, and detecting defects formed in the repetitive pattern by observing the image formed by forming the diffracted light. A pattern defect inspection method for receiving ultrahigh-order diffracted light having an absolute value of 45th to 1600th of the diffracted light from the repetitive pattern in the step of receiving and diffracting the diffracted light to form an image. Is provided.
好ましくは、前記欠陥とは、前記周期とは異なる規則性をもつものである。欠陥が、前記周期とは異なる周期で配列された単位パターンを有する繰り返しパターンであるときに本発明の効果が特に有利に得られる。 Preferably, the defect has regularity different from the period. The effect of the present invention is particularly advantageously obtained when the defect is a repetitive pattern having unit patterns arranged with a period different from the period.
好ましくは、前記回折光を受光して結像させる工程では、前記繰り返しパターンからの回折光のうち、絶対値が90次〜1600次の超高次回折光を受光する。 Preferably, in the step of forming an image by receiving the diffracted light, ultrahigh-order diffracted light having an absolute value of the 90th to 1600th order among the diffracted light from the repetitive pattern is received.
好ましくは、前記回折光を受光して結像させる工程では、前記繰り返しパターンの主平面に対して90°の受光角で前記回折光を受光する。 Preferably, in the step of receiving and diffracting the diffracted light, the diffracted light is received at a light receiving angle of 90 ° with respect to the main plane of the repetitive pattern.
好ましくは、前記繰り返しパターンに所定の入射角で光を照射して回折光を生じさせる工程では、前記繰り返しパターンの主平面に対して30°〜60°の入射角であって、前記受光して結像させる工程において、前記超高次回折光を受光可能な入射角で光を照射する。 Preferably, in the step of irradiating the repetitive pattern with light at a predetermined incident angle to generate diffracted light, the repetitive pattern has an incident angle of 30 ° to 60 ° with respect to a main plane of the repetitive pattern, and receives the light. In the step of forming an image, light is irradiated at an incident angle at which the ultrahigh-order diffracted light can be received.
好ましくは、前記単位パターンのピッチは、50μmから1000μmである。 Preferably, the unit pattern has a pitch of 50 μm to 1000 μm.
好ましくは、前記被検査体とは、365nm〜436nmの波長範囲内の所定波長範囲の光を露光するフォトマスクである。 Preferably, the inspection object is a photomask that exposes light in a predetermined wavelength range within a wavelength range of 365 nm to 436 nm.
前記フォトマスクは、液晶表示装置製造用のものである。 The photomask is for manufacturing a liquid crystal display device.
本発明の他の態様によれば、
単位パターンが周期的に配列された繰り返しパターンを備えた被検査体の、前記繰り返しパターンに生じた欠陥を検査するパターン欠陥検査装置であって、前記繰り返しパターンに所定の入射角で光を照射して回折光を生じさせる照明手段と、前記繰り返しパターンからの回折光を受光して結像させる受光手段と、前記回折光を結像させた像を観察するこ
とにより、前記繰り返しパターンに生じた欠陥を検出する解析手段と、を有し、前記受光手段は、前記繰り返しパターンからの回折光のうち、絶対値が45次〜1600次の超高次回折光を受光するパターン欠陥検査装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
A pattern defect inspection apparatus for inspecting a defect generated in a repetitive pattern of an object to be inspected having a repetitive pattern in which unit patterns are periodically arranged, and irradiating the repetitive pattern with light at a predetermined incident angle. Illuminating means for generating diffracted light, light receiving means for receiving and imaging diffracted light from the repetitive pattern, and defects generated in the repetitive pattern by observing an image formed by forming the diffracted light And a pattern defect inspection device that receives ultrahigh-order diffracted light having an absolute value of 45th to 1600th of the diffracted light from the repetitive pattern. .
好ましくは、前記受光手段は、前記繰り返しパターンからの回折光のうち、絶対値が90次〜1600次の超高次回折光を受光する。 Preferably, the light receiving means receives ultrahigh-order diffracted light having an absolute value of 90th to 1600th of the diffracted light from the repetitive pattern.
好ましくは、前記受光手段は、前記繰り返しパターンの主平面に対して90°の受光角で前記回折光を受光する。 Preferably, the light receiving means receives the diffracted light at a light receiving angle of 90 ° with respect to the main plane of the repetitive pattern.
好ましくは、前記照明手段は、前記繰り返しパターンの主平面に対して30°〜60°の入射角であって前記受光手段が、前記超高次回折光を受光可能な入射角で光を照射する。 Preferably, the illuminating unit irradiates light at an incident angle of 30 ° to 60 ° with respect to a main plane of the repetitive pattern, and the light receiving unit can receive the ultrahigh-order diffracted light.
好ましくは、前記単位パターンのピッチは、50μmから1000μmである。 Preferably, the unit pattern has a pitch of 50 μm to 1000 μm.
好ましくは、前記被検査体とは、365nm〜436nmの波長範囲内の所定波長範囲の光を露光するフォトマスクである。 Preferably, the inspection object is a photomask that exposes light in a predetermined wavelength range within a wavelength range of 365 nm to 436 nm.
好ましくは、前記フォトマスクは、液晶表示装置製造用のものである。 Preferably, the photomask is for manufacturing a liquid crystal display device.
本発明によれば、単位パターンのピッチが例えば50μm〜1000μmであるような繰り返しパターンに生じた欠陥を、短時間で、高信頼に検査することが可能なパターン欠陥検査方法、及びパターン欠陥検査装置を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the pattern defect inspection method and pattern defect inspection apparatus which can test | inspect the defect which arose in the repetitive pattern whose unit pattern pitch is 50 micrometers-1000 micrometers, for example in a short time highly reliable. Can be obtained.
上述の通り、特許文献1には、例えば集積回路を備えた半導体装置用基板の製造工程で用いられるフォトマスク等を被検査体として、該フォトマスクの備える繰り返しパターンに生じた欠陥を短時間で検査する方法が開示されている。ここで、特許文献1に開示された方法が解決しようとする課題は、およそ以下のとおりである。 As described above, in Patent Document 1, for example, a photomask or the like used in a manufacturing process of a semiconductor device substrate including an integrated circuit is used as an object to be inspected, and defects generated in a repetitive pattern provided in the photomask are detected in a short time. A method of inspection is disclosed. Here, the problems to be solved by the method disclosed in Patent Document 1 are as follows.
従来より、集積回路を備えた半導体装置用基板の単位パターンの寸法が0.1μmである場合には、単位パターンの寸法変動の大きさが、単位パターンの寸法の一割程度(すなわち0.01μm程度)の許容範囲内に収まっているか否かが検査されてきた。また同様に、半導体装置用基板の製造工程で用いられるフォトマスクの単位パターンの寸法が0.4μmである場合(例えば1/4の露光工程の場合)にも、単位パターンの寸法変動の大きさが0.04μm程度の許容範囲内に収まっているか否かが検査されてきた。かかる検査は、最終検査工程での単位パターンの寸法と設計段階での単位パターンの寸法とを比較する、いわゆる「寸法計測」により実施されてきた。 Conventionally, when the size of a unit pattern of a semiconductor device substrate having an integrated circuit is 0.1 μm, the size variation of the unit pattern is about 10% of the size of the unit pattern (that is, 0.01 μm). It has been inspected whether it is within an acceptable range. Similarly, when the dimension of the unit pattern of the photomask used in the manufacturing process of the substrate for a semiconductor device is 0.4 μm (for example, in the case of a 1/4 exposure process), the size variation of the unit pattern is large. Has been inspected to determine whether or not is within an allowable range of about 0.04 μm. Such inspection has been performed by so-called “dimension measurement” in which the dimension of the unit pattern in the final inspection process is compared with the dimension of the unit pattern in the design stage.
しかしながら、いわゆる「寸法計測」の結果が良好であっても、すなわち、たとえ単位パターンの寸法変動の大きさが許容範囲内であっても、許容範囲内の微小な寸法変動が繰り返しパターンの随所に存在する場合には、フォトマスクを用いて製造される半導体装置の性能等に重大な悪影響を及ぼすことが問題視されていた。すなわち、いわゆる「寸法計測」では分解能が不足しており検出することが困難な微細な寸法変動についても、検査の必要があると認識されていた。また、このような微細な寸法変動を、極短紫外線を用いた光学顕微鏡などにより個別に検査することは、実用的ではないとされていた。 However, even if the result of the so-called “dimension measurement” is good, that is, even if the size variation of the unit pattern is within the allowable range, minute dimensional variations within the allowable range are found everywhere in the repeated pattern. When present, it has been regarded as a problem to have a serious adverse effect on the performance of a semiconductor device manufactured using a photomask. That is, it has been recognized that inspection is required even for minute dimensional variations that are difficult to detect due to insufficient resolution in so-called “dimension measurement”. In addition, it has been considered impractical to individually inspect such minute dimensional variations with an optical microscope using ultrashort ultraviolet rays.
特許文献1に開示された方法は、このように、いわゆる「寸法計測」では分解能が不足
しており検出することが困難である微小な寸法変動を精密に検査することを目的とするものである。すなわち、単位パターンの寸法が例えば0.1μm〜0.4μm程度であるような繰り返しパターンに生じた、0.01μm〜0.04μmに満たない微小な寸法変動を検査することを目的とするものである。
As described above, the method disclosed in Patent Document 1 is intended to precisely inspect minute dimensional variations that are difficult to detect due to insufficient resolution in so-called “dimension measurement”. . That is, it is intended to inspect minute dimensional fluctuations that are less than 0.01 μm to 0.04 μm, which occur in a repetitive pattern in which the unit pattern dimension is, for example, about 0.1 μm to 0.4 μm. is there.
これに対して、例えば液晶表示装置の製造工程で用いられるフォトマスクにおける単位パターンのピッチは、上記半導体装置製造用のフォトマスクの比較してパターンの周期が大きく、一般的に50μm〜1000μm程度のものを含む。すなわち、半導体装置用基板の製造工程で用いられるフォトマスク等における単位パターンのピッチと比較して、上述のとおりその大きさは500倍〜10000倍である。発明者等の調査によれば、特許文献1に開示された方法は、単位パターンのピッチが例えば0.1μm〜0.4μm程度の超微細な繰り返しパターンに生じた欠陥の検査には有効であったとしても、単位パターンのピッチが比較的大きな繰り返しパターンに生じた欠陥の検査には必ずしも有効ではないことが判明した。すなわち、発明者等の調査によれば、液晶表示デバイス用基板や、液晶表示デバイス用基板の製造工程で用いられるフォトマスクを被検査体とした場合には、特許文献1に開示された方法を用いて、繰り返しパターンに生じた欠陥を検査することは困難であることが判明した。 On the other hand, for example, the unit pattern pitch in the photomask used in the manufacturing process of the liquid crystal display device has a pattern period larger than that of the photomask for manufacturing the semiconductor device, and is generally about 50 μm to 1000 μm. Including things. That is, compared with the pitch of the unit pattern in the photomask etc. used in the manufacturing process of the substrate for a semiconductor device, the size is 500 times to 10,000 times as described above. According to investigations by the inventors, the method disclosed in Patent Document 1 is effective for inspecting defects that occur in ultra-fine repetitive patterns having a unit pattern pitch of, for example, about 0.1 μm to 0.4 μm. Even so, it has been found that it is not always effective for inspecting defects that occur in a repetitive pattern having a relatively large unit pattern pitch. That is, according to investigations by the inventors, when a liquid crystal display device substrate or a photomask used in a manufacturing process of a liquid crystal display device substrate is used as an inspection object, the method disclosed in Patent Document 1 is used. It was found that it was difficult to inspect defects that occurred in repeated patterns.
一方で、液晶表示パネルなどの製造に用いられるフォトマスクにおいて、パターン中に、描画装置の不安定要因等により、構造欠陥(線幅ずれ、座標ずれ、形状異常)が潜在していることがある。また、これらの用途のフォトマスクは、大型(一辺が300mm以上、最近の大型化傾向によれば、1辺が1000mm以上のものも珍しくない)化が顕著であり、マスク使用時には露光機により全面の露光を行う。このため、特許文献1に開示されたフォトマスクとは異なり、解像度より露光光量を優先する必要が生じる為、露光光は、波長365〜436nmの範囲で所定の波長域をもつ光源を用いる。したがって、マスクの検査にあたっても、超高解像度のパターン形状検査を行う意義は薄く、効率も悪い。また、露光条件を反映した解像度程度の検査で許容範囲以下のパターン異常は、特に欠陥として扱う必要がないため、上述した、規則的配列を有することにより肉眼により感知できるようなエラーについての検査方法が確立していなかった。 On the other hand, in photomasks used for manufacturing liquid crystal display panels and the like, structural defects (line width deviation, coordinate deviation, shape abnormality) may be latent in the pattern due to factors such as instability of the drawing apparatus. . In addition, photomasks for these applications are remarkably large (one side is 300 mm or more, and according to the recent trend toward larger size, one side is 1000 mm or more is not uncommon). Exposure. For this reason, unlike the photomask disclosed in Patent Document 1, it is necessary to prioritize the exposure light amount over the resolution. Therefore, the exposure light uses a light source having a predetermined wavelength range in the wavelength range of 365 to 436 nm. Therefore, in the inspection of the mask, the significance of performing the ultra-high resolution pattern shape inspection is low and the efficiency is low. In addition, since the pattern abnormality below the allowable range in the inspection of the resolution that reflects the exposure condition does not need to be handled as a defect, the above-described inspection method for errors that can be perceived by the naked eye by having a regular arrangement Was not established.
そこで、発明者等は、表示デバイス用基板の製造工程で用いられるフォトマスク等の繰り返しパターンに生じた欠陥を、短時間で、高信頼に検査するには、回折光を用いる方法が有効であるとの知見を得て、鋭意研究を行った。その結果、単位パターンのピッチが比較的大きな繰り返しパターンに生じた欠陥の検査に際しては、該繰り返しパターンから受光する回折光の次数を大きくする必要があることを突き止めたのである。すなわち、単位パターンのピッチが50μm〜1000μm程度である繰り返しパターンに生じた欠陥を検査するには、45次〜1600次の超高次回折光を選択的に受光して欠陥の検査を行うことが有効であることを見出した。本発明は、発明者等が得た上述の知見をもとになされたものである。 Therefore, the inventors use a method using diffracted light to inspect a defect generated in a repetitive pattern such as a photomask used in a manufacturing process of a display device substrate in a short time with high reliability. And earnestly researched. As a result, it has been found out that it is necessary to increase the order of diffracted light received from a repetitive pattern when inspecting a defect generated in a repetitive pattern having a relatively large unit pattern pitch. That is, in order to inspect a defect generated in a repetitive pattern having a unit pattern pitch of about 50 μm to 1000 μm, it is effective to selectively receive 45th to 1600th order high-order diffracted light and inspect the defect. I found out. The present invention has been made based on the above knowledge obtained by the inventors.
以下に、本発明の一実施形態として、(1)被検査体としてのフォトマスクの構成、(2)フォトマスクに生じた欠陥、(3)パターン欠陥検査装置の構成、(4)本発明の一実施形態にかかるパターン欠陥検査方法、を順に説明する。 Hereinafter, as one embodiment of the present invention, (1) a configuration of a photomask as an object to be inspected, (2) a defect generated in the photomask, (3) a configuration of a pattern defect inspection apparatus, (4) A pattern defect inspection method according to an embodiment will be described in order.
(1)フォトマスクの構成
本発明の一実施形態にかかるパターン欠陥検査装置及びパターン検査方法においては、例えば、液晶表示装置、プラズマ表示装置、EL表示装置、LED表示装置、DMD表示装置などに用いられる表示デバイス用基板や、該表示用デバイス用基板の製造工程で用いられるフォトマスクを、被検査体として用いることが出来る。特に、液晶表示装置製造用マスクにおいて本発明は有用である。
(1) Configuration of Photomask In the pattern defect inspection apparatus and pattern inspection method according to an embodiment of the present invention, for example, it is used for a liquid crystal display device, a plasma display device, an EL display device, an LED display device, a DMD display device, and the like. The display device substrate to be used and the photomask used in the manufacturing process of the display device substrate can be used as the object to be inspected. In particular, the present invention is useful in a mask for manufacturing a liquid crystal display device.
以下に、被検査体としてのフォトマスク50の構成について、図面を参照しながら説明する。参照する図面において、図1は、本発明の一実施形態にかかる被検査体としてのフォトマスクの構成を例示する概略図であり、(a)はフォトマスクの平面図を、(b)はフォトマスクの横断面図をそれぞれ模式的に示している。また、図2は、本発明の一実施形態にかかる被検査体としてのフォトマスクが備える繰り返しパターンの構成を模式的に例示する概略図である。 Below, the structure of the photomask 50 as a to-be-inspected object is demonstrated, referring drawings. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a schematic view illustrating the configuration of a photomask as an object to be inspected according to an embodiment of the present invention, (a) is a plan view of the photomask, and (b) is a photo. The cross-sectional views of the mask are schematically shown. FIG. 2 is a schematic view schematically illustrating the configuration of a repeating pattern provided in a photomask as an object to be inspected according to an embodiment of the present invention.
フォトマスク50とは、フォトリソグラフィー技術を用いて微細構造を製造する際に用いられる露光用マスクであり、図1(a)に例示するように、辺L1、辺L2を備える基板として構成されている場合が多い。上述のように、表示デバイス用基板の製造工程で用いられるフォトマスク50は、辺L1または辺L2が300mmを超える場合が多く、時には1mを超えるような大型基板として構成される場合もある。そして、このような大型のフォトマスク50を用いて全面一括露光を行うには、解像度よりも光量が優先されるため、露光用光源としては、365nm〜436nmの波長を含む所定波長領域の光を発するような光源が用いられる場合が多い。 The photomask 50 is an exposure mask used when a fine structure is manufactured using a photolithography technique, and is configured as a substrate having sides L1 and L2 as illustrated in FIG. There are many cases. As described above, the photomask 50 used in the manufacturing process of the display device substrate often has a side L1 or side L2 of more than 300 mm, and is sometimes configured as a large substrate of more than 1 m. And, in order to perform the whole surface batch exposure using such a large photomask 50, the light quantity has priority over the resolution, and therefore, as an exposure light source, light in a predetermined wavelength region including a wavelength of 365 nm to 436 nm is used. A light source that emits light is often used.
フォトマスク50は、図1(b)に示すように、透明支持体としての透明基板57と、透明基板57の主表面上に形成された薄膜(遮光膜)からなる繰り返しパターン56と、を有している。 As shown in FIG. 1B, the photomask 50 has a transparent substrate 57 as a transparent support and a repetitive pattern 56 made of a thin film (light-shielding film) formed on the main surface of the transparent substrate 57. is doing.
透明基板57の材料としては、例えば、合成石英ガラスなどが用いられる。また、繰り返しパターン56を構成する薄膜の材料としては、例えば、クロムなどの遮光性を有する材料や、半透光性の材料等が用いられる。なお、薄膜は、単層に限らず積層として構成されてもよく、その場合、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の機能性の膜を伴ってもよい。さらには、上記薄膜上にレジスト膜を伴ってもよい。 As a material of the transparent substrate 57, for example, synthetic quartz glass or the like is used. Further, as a material of the thin film constituting the repeated pattern 56, for example, a light-shielding material such as chromium, a semi-translucent material, or the like is used. Note that the thin film is not limited to a single layer, and may be configured as a laminate. In that case, a semi-transparent film may be included in addition to the light-shielding film, and a functional film such as an etching stopper may be included. Also good. Furthermore, a resist film may be accompanied on the thin film.
表示デバイス用のフォトマスク50の繰り返しパターン56の形状は、例えば、図2に示すように、格子状の単位パターン53が周期的に配列された形状となっている。単位パターン53のピッチd(すなわち単位パターン53の配列周期)は、例えば50μm〜1000μmになるように構成されている。 The shape of the repetitive pattern 56 of the display device photomask 50 is, for example, a shape in which lattice-shaped unit patterns 53 are periodically arranged as shown in FIG. The pitch d of the unit patterns 53 (that is, the arrangement period of the unit patterns 53) is configured to be 50 μm to 1000 μm, for example.
(2)フォトマスクに生じた欠陥
上記において、単位パターン53は所定の規則に従って配列したものである。本発明では、図2に示すような、直角方向に一定形状の単位パターンの配列を有するもののみでなく、例えばラインアンドスペースのように一定の線幅や位置の規則性をもつパターンも、所定の規則に従って配列したパターンに含まれる。しかしながら、製造工程等における何らかの原因により、上記規則性とは異なる規則性をもって一部の単位パターンが配列されてしまう欠陥(いわゆるムラ欠陥)が生じる場合がある。以下に、繰り返しパターン56に生じる欠陥について、フォトマスク50の製造方法を交えながら説明する。なお、例えば一定の線幅を有するライン状のパターンにおける、一定幅の線幅異常や、位置ずれも、上述の、所定の規則とは異なる規則に従って配列された欠陥に含まれるものとする。すなわち、ラインアンドスペースのパターンにおける線幅異常、位置ずれ異常も、後述する本発明の方法が優位に検査できる対象となる欠陥である。
(2) Defects in the photomask In the above, the unit patterns 53 are arranged according to a predetermined rule. In the present invention, not only those having a unit pattern arrangement of a fixed shape in a perpendicular direction as shown in FIG. 2, but also patterns having a constant line width and regularity such as a line and space are predetermined. It is included in the pattern arranged according to the rules. However, for some reason in the manufacturing process or the like, there may be a defect (so-called uneven defect) in which some unit patterns are arranged with regularity different from the regularity. Below, the defect which arises in the repeating pattern 56 is demonstrated, using the manufacturing method of the photomask 50. FIG. Note that, for example, a line width abnormality with a constant width and a positional deviation in a line pattern having a constant line width are also included in the defects arranged according to a rule different from the predetermined rule described above. That is, abnormal line width and misalignment in a line-and-space pattern are also defects that can be inspected by the method of the present invention described later.
フォトマスク50の製造に際しては、多くの場合、以下の〔1〕〜〔5〕の工程が実施される。〔1〕まず、透明基板57上に薄膜(遮光膜等)を形成し、更に、この薄膜上にレジスト膜を形成する。〔2〕次に、形成したレジスト膜に、描画機を用いて、例えばラスタ描画方法などの描画方法によりレーザ光等を照射して、所定のパターンを露光する。
〔3〕次に現像を行い、描画部又は非描画部のレジスト膜を選択的に除去し、薄膜上にレジストパターンを形成する。〔4〕その後、レジストパターンに覆われていない薄膜をエッチングにより選択的に除去して、繰り返しパターン56を形成する。〔5〕続いて、繰り返しパターン56上の残存レジストを除去する。なお、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出来る。
In manufacturing the photomask 50, the following steps [1] to [5] are often performed. [1] First, a thin film (such as a light shielding film) is formed on the transparent substrate 57, and a resist film is further formed on the thin film. [2] Next, the formed resist film is irradiated with a laser beam or the like by a drawing method such as a raster drawing method using a drawing machine to expose a predetermined pattern.
[3] Next, development is performed to selectively remove the resist film in the drawing part or the non-drawing part, thereby forming a resist pattern on the thin film. [4] Thereafter, the thin film not covered with the resist pattern is selectively removed by etching to form a repeated pattern 56. [5] Subsequently, the remaining resist on the repeated pattern 56 is removed. In the case of a multilayer film, an additional step can be provided depending on the material of the film.
ここで、上述の〔2〕の工程において、レーザ光の走査精度が不意に悪化したり、又はビーム径が不意に変動したり、又は環境要因が変動したりすること等により、繰り返しパターン56に欠陥が発生することがある。図6は、繰り返しパターンに生じた欠陥を例示する概略図であり、(a)及び(b)は座標位置変動系の欠陥を、(c)及び(d)は寸法変動系の欠陥をそれぞれ例示している。なお、図6においては、欠陥が生じた箇所を符号54で示している。 Here, in the step [2] described above, the scanning pattern of the laser beam is suddenly deteriorated, the beam diameter is changed unexpectedly, or the environmental factor is changed. Defects may occur. FIGS. 6A and 6B are schematic views illustrating defects generated in a repetitive pattern. FIGS. 6A and 6B illustrate coordinate position variation defects, and FIGS. 6C and 6D illustrate dimension variation defects. is doing. In FIG. 6, a point where a defect has occurred is indicated by reference numeral 54.
例えば、図6(a)は、レーザ光による描画の繋ぎ目に位置ずれが発生したことによって、単位パターン53のピッチdが部分的に広くなってしまった欠陥を示す。また、図6(b)は、レーザ光による描画の繋ぎ目に位置ずれが発生したことによって、単位パターン53’の位置が他の単位パターン53に対して相対的にずれてしまった欠陥を示す。これらの欠陥は座標位置変動系の欠陥と称することができる。 For example, FIG. 6A shows a defect in which the pitch d of the unit pattern 53 is partially widened due to the occurrence of a positional shift at the drawing joint by laser light. FIG. 6B shows a defect in which the position of the unit pattern 53 ′ is shifted relative to the other unit patterns 53 due to the occurrence of the position shift at the drawing joint by the laser beam. . These defects can be referred to as coordinate position variation system defects.
また、図6(c)及び図6(d)は、描画機のビーム強度やビーム径が変動したこと等によって、単位パターン53’の大きさ、すなわち格子枠53a’の幅が変動してしまった欠陥を示す。これらの欠陥は寸法変動系の欠陥と称することができる。 6 (c) and 6 (d), the size of the unit pattern 53 ′, that is, the width of the lattice frame 53a ′ is changed due to changes in the beam intensity and beam diameter of the drawing machine. Indicates a defect. These defects can be referred to as dimension variation defects.
なお、このような欠陥の発生原因は、必ずしも上記に限定されず、その他種々の原因により生じる場合がある。 Note that the cause of such defects is not necessarily limited to the above, and may be caused by various other causes.
(3)パターン欠陥検査装置の構成
続いて、本発明の一実施形態にかかるパターン欠陥検査装置10の構成例について、図3を用いて説明する。パターン欠陥検査装置10は、保持手段としてのステージ11と、照明手段としての光源装置12と、受光手段としての撮像装置14と、解析手段としての画像解析装置16と、を有している。以下に、それぞれについて説明する。
(3) Configuration of Pattern Defect Inspection Device Next, a configuration example of the pattern defect inspection device 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The pattern defect inspection apparatus 10 includes a stage 11 as a holding means, a light source device 12 as an illumination means, an imaging device 14 as a light receiving means, and an image analysis device 16 as an analysis means. Each will be described below.
〔ステージ〕
保持手段としてのステージ11は、被検査体としてのフォトマスク50を保持するように構成されている。
〔stage〕
The stage 11 as a holding means is configured to hold a photomask 50 as an object to be inspected.
ステージ11は、繰り返しパターン56の主平面に対して斜め下方から光を照射することが出来るように、フォトマスク50を保持する。例えば、ステージ11は、フォトマスク50の外周部を保持するような枠状の形状として構成されていてもよく、照射する光に対して透明な部材により構成されていてもよい。 The stage 11 holds the photomask 50 so that light can be irradiated obliquely from below the main plane of the repeated pattern 56. For example, the stage 11 may be configured as a frame shape that holds the outer peripheral portion of the photomask 50, or may be configured by a member that is transparent to the light to be irradiated.
また、ステージ11は、例えば、X方向及びY方向に移動可能なX−Yステージとして構成されている。そして、ステージ11上に保持されるフォトマスク50を、後述する光源装置12及び撮像装置14に対して相対的に移動させることにより、検査視野を移動させることが出来るように構成されている。なお、ステージ11を光源装置12及び撮像装置14に対して移動自在に構成しない場合には、光源装置12及び撮像装置14をステージ11に対して移動自在に構成してもよい。 The stage 11 is configured as an XY stage that can move in the X direction and the Y direction, for example. The inspection field of view can be moved by moving the photomask 50 held on the stage 11 relative to the light source device 12 and the imaging device 14 described later. When the stage 11 is not configured to be movable with respect to the light source device 12 and the imaging device 14, the light source device 12 and the imaging device 14 may be configured to be movable with respect to the stage 11.
〔光源装置〕
照明手段としての光源装置12は、ステージ11に保持されたフォトマスク50の繰り
返しパターン56に、所定の入射角で光を照射して回折光を生じさせるように構成されている。
[Light source device]
The light source device 12 as an illuminating unit is configured to irradiate light at a predetermined incident angle on the repetitive pattern 56 of the photomask 50 held on the stage 11 to generate diffracted light.
光源装置12は、十分な輝度(例えば照度が1万Lx〜60万Lx以上、好ましくは30万Lx以上)を有し、平行性が高い(平行度が2°以内)の光源12aを用している。このような条件を満足することができる光源12aとしては、例えば、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等が挙げられる。 The light source device 12 uses a light source 12a having sufficient luminance (for example, illuminance of 10,000 Lx to 600,000 Lx or more, preferably 300,000 Lx or more) and high parallelism (parallelism is within 2 °). ing. Examples of the light source 12a that can satisfy such conditions include an ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, and a metal halide lamp.
光源装置12は、レンズを含む照射光学系12bを備えている。照射光学系12bは、ステージ11の支持面(すなわち繰り返しパターン56の主平面)と光源12aとの間に配置され、光源12aからの光を平行化する。 The light source device 12 includes an irradiation optical system 12b including a lens. The irradiation optical system 12b is disposed between the support surface of the stage 11 (that is, the main plane of the repetitive pattern 56) and the light source 12a, and collimates the light from the light source 12a.
照射光学系12bにより平行化された光は、繰り返しパターン56の主平面を斜め下方から入射角θiにて照射して、回折光を生じさせる。なお、ここで入射角θiとは、ステージ11の支持面の法線と、繰り返しパターン56に照射される光の光軸と、に挟まれる角度をいう。なお、図1において、光源装置12は、ステージ11の支持面に対して斜め下方に配置されているが、その他、ステージ11の支持面に対して斜め上方に配置されていてもよい。 The light collimated by the irradiation optical system 12b irradiates the main plane of the repetitive pattern 56 from obliquely below at an incident angle θi to generate diffracted light. Here, the incident angle θi is an angle between the normal line of the support surface of the stage 11 and the optical axis of the light irradiated to the repeated pattern 56. In FIG. 1, the light source device 12 is disposed obliquely below the support surface of the stage 11, but may alternatively be disposed obliquely above the support surface of the stage 11.
〔撮像装置〕
受光手段としての撮像装置14は、繰り返しパターン56からの回折光を受光して、結像させるように構成されている。
[Imaging device]
The imaging device 14 as a light receiving unit is configured to receive diffracted light from the repetitive pattern 56 and form an image.
撮像装置14は、例えばCCDカメラ等の2次元の画像を撮影することが出来るエリアカメラ14aを有している。エリアカメラ14aの受光面は、ステージ11の支持面(すなわち繰り返しパターン56の主平面)と対向するように設けられている。 The imaging device 14 includes an area camera 14a that can capture a two-dimensional image, such as a CCD camera. The light receiving surface of the area camera 14a is provided to face the support surface of the stage 11 (that is, the main plane of the repeated pattern 56).
撮像装置14は、対物レンズを有する受光光学系14bを更に有している。受光光学系14bは、繰り返しパターン56から所定の次数の回折光を受光し、受光した回折光を、エリアカメラ14aの受光面上に結像させる。受光光学系14bを介した撮像装置14の視野は、例えば、一辺が10mm〜50mmの正方形あるいは長方形になるように設定される。 The imaging device 14 further includes a light receiving optical system 14b having an objective lens. The light receiving optical system 14b receives a predetermined order of diffracted light from the repetitive pattern 56, and forms an image of the received diffracted light on the light receiving surface of the area camera 14a. The field of view of the imaging device 14 via the light receiving optical system 14b is set to be, for example, a square or a rectangle having a side of 10 mm to 50 mm.
エリアカメラ14aの受光面上に結像させた回折光の像は、画像データとして、画像解析装置16へ出力することが可能である。 The diffracted light image formed on the light receiving surface of the area camera 14a can be output to the image analysis device 16 as image data.
撮像装置14は、ステージ11の支持面に対して上方に配置されており、受光角θrで回折光を受光する。ここで受光角θrとは、ステージ11の支持面(すなわち繰り返しパターン56の主平面)と、受光光学系14bの光軸と、に挟まれる角度をいう。なお、受光角θrを実質的に直角とした場合、すなわち、撮像装置14がステージ11の支持面の法線上に配置されている場合には、撮像装置14がステージ11の支持面に対して斜めに配置されている場合と比較して、エリアカメラ14aの受光面と繰り返しパターン56との距離が均一となる。その場合、同一の検査視野内において均一な像を得やすくなり、また、同一の検査視野内においてデフォーカスを防ぐことが容易となり好ましい。 The imaging device 14 is disposed above the support surface of the stage 11 and receives diffracted light at a light receiving angle θr. Here, the light receiving angle θr is an angle between the support surface of the stage 11 (that is, the main plane of the repetitive pattern 56) and the optical axis of the light receiving optical system 14b. When the light receiving angle θr is substantially a right angle, that is, when the imaging device 14 is disposed on the normal line of the support surface of the stage 11, the imaging device 14 is inclined with respect to the support surface of the stage 11. The distance between the light receiving surface of the area camera 14a and the repetitive pattern 56 is uniform as compared with the case where they are arranged at the same position. In this case, it is easy to obtain a uniform image in the same inspection visual field, and it is easy to prevent defocusing in the same inspection visual field, which is preferable.
〔画像解析装置〕
解析手段としての画像解析装置16は、回折光を結像させた像、すなわち撮像装置14から出力された画像データを観察することにより、繰り返しパターン56に生じた欠陥の有無を検出することができるように構成されている。
[Image analyzer]
The image analysis device 16 as an analysis unit can detect the presence or absence of a defect in the repetitive pattern 56 by observing an image formed by diffracted light, that is, image data output from the imaging device 14. It is configured as follows.
画像解析装置16は、撮像装置14から画像データを受信したら、例えば、受信した画像データの各部位の光強度を数値化して数値データを作成するように構成されている。そして、作成した数値データと、以下の基準データと、を比較することにより、欠陥の有無を自動検出するように構成されている。 When receiving the image data from the imaging device 14, the image analysis device 16 is configured to create numerical data by digitizing the light intensity of each part of the received image data, for example. The created numerical data is compared with the following reference data to automatically detect the presence or absence of a defect.
基準データとしては、例えば、欠陥がない繰り返しパターン56からの回折光を結像させた像をもとに作成した数値データを用いることが出来る。その他、基準データとして、回折光を結像させた像を単位パターン53の配列方向に移動させた像をもとに作成した数値データを用いることも出来る。後者においては、数値データから基準データを引き算すると、欠陥に対応して一対のプラスとマイナスのピークが形成されるため、欠陥の検出がより容易になる場合がある。 As the reference data, for example, numerical data created based on an image formed by diffracted light from the repetitive pattern 56 having no defect can be used. In addition, as reference data, numerical data created based on an image obtained by moving an image formed by diffracted light in the arrangement direction of the unit patterns 53 can be used. In the latter case, when the reference data is subtracted from the numerical data, a pair of positive and negative peaks are formed corresponding to the defect, so that it may be easier to detect the defect.
(4)パターン欠陥検査方法
続いて、本発明の一実施形態にかかるパターン欠陥検査方法について説明する。本パターン欠陥検査方法は、上述したパターン欠陥検査装置により実施される。
(4) Pattern Defect Inspection Method Subsequently, a pattern defect inspection method according to an embodiment of the present invention will be described. This pattern defect inspection method is implemented by the pattern defect inspection apparatus described above.
本パターン欠陥検査方法は、繰り返しパターン56に所定の入射角で光を照射して回折光を生じさせる工程(S1)と、繰り返しパターン56からの回折光を受光して結像させる工程(S2)と、回折光を結像させた像を観察することにより、繰り返しパターン56に生じた欠陥の有無を検出する工程(S3)と、を有している。以下、各工程について順に説明する。 This pattern defect inspection method includes a step (S1) of irradiating light to the repetitive pattern 56 at a predetermined incident angle to generate diffracted light, and a step of receiving diffracted light from the repetitive pattern 56 and forming an image (S2). And observing an image formed by diffracted light to detect the presence or absence of defects generated in the repeated pattern 56 (S3). Hereinafter, each process is demonstrated in order.
〔回折光を生じさせる工程(S1)〕
まず、繰り返しパターン56を備えたフォトマスク50を、パターン検査装置のステージ11上に保持する。そして、光源装置12を用い、繰り返しパターン56の主平面に、斜め下方から入射角θiで光を照射する。
[Step of generating diffracted light (S1)]
First, the photomask 50 provided with the repeated pattern 56 is held on the stage 11 of the pattern inspection apparatus. Then, the light source device 12 is used to irradiate the main plane of the repeated pattern 56 with an incident angle θi from obliquely below.
すると、繰り返しパターン56の透過光側及び反射光側に、回折光が発生する。すなわち、繰り返しパターン56における単位パターン53のピッチがdであり、光源装置12から入射する光の波長がλであり、入射角θiであるときには、d(sinθi±sinθn)=nλの関係を満たすような回折角θnの方向に、n次の回折光が観測される。 Then, diffracted light is generated on the transmitted light side and reflected light side of the repeated pattern 56. That is, when the pitch of the unit patterns 53 in the repetitive pattern 56 is d, the wavelength of light incident from the light source device 12 is λ, and the incident angle θi, the relationship d (sin θi ± sin θn) = nλ is satisfied. in the direction of Do diffraction angle theta n, n th order diffracted light is observed.
図4は、例えば入射角θiが0°であるときの(すなわち、繰り返しパターン56の主平面の鉛直下方から光を照射したときの)、繰り返しパターン56からの回折光の様子を示す概略図であり、(a)は、単位パターン53のピッチdが10μmであるCCD用フォトマスクの繰り返しパターン56から生じる回折光の様子を、(b)は、単位パターン53のピッチdが200μmである液晶表示装置用フォトマスクの繰り返しパターン56から生じる回折光の様子をそれぞれ示す。また、図5には、入射角θiが0°であり、単位パターン53のピッチdが10μm、100μm、1000μmであるときの回折角θnをそれぞれ示す。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the state of diffracted light from the repetitive pattern 56 when, for example, the incident angle θi is 0 ° (that is, when light is irradiated from vertically below the main plane of the repetitive pattern 56). (A) shows the state of diffracted light generated from the repetitive pattern 56 of the CCD photomask whose unit pattern 53 has a pitch d of 10 μm, and (b) shows a liquid crystal display in which the unit pattern 53 has a pitch d of 200 μm. The state of the diffracted light generated from the repeated pattern 56 of the apparatus photomask is shown. FIG. 5 shows diffraction angles θn when the incident angle θi is 0 ° and the pitch d of the unit patterns 53 is 10 μm, 100 μm, and 1000 μm.
図4及び図5によれば、単位パターン53のピッチdが大きいほど、隣接する回折光同士の回折角の差dθ(すなわち、θn±1とθnとの差)が小さくなり、次数の異なる回折光が近接していることが分かる。 4 and 5, the larger the pitch d of the unit patterns 53, the smaller the difference dθ in diffraction angles between adjacent diffracted beams (that is, the difference between θn ± 1 and θn), and diffraction with different orders. It can be seen that the light is close.
〔回折光を受光して結像させる工程(S2)〕
続いて、撮像装置14を用いて、繰り返しパターン56からの回折光を受光して結像させる。すなわち、受光光学系14bにより、繰り返しパターン56からの回折光を受光させて、エリアカメラ14aの受光面上へと結像させる。
[Step of receiving diffracted light and forming an image (S2)]
Subsequently, the diffracted light from the repeated pattern 56 is received and imaged using the imaging device 14. That is, the diffracted light from the repeated pattern 56 is received by the light receiving optical system 14b and imaged on the light receiving surface of the area camera 14a.
ここで、欠陥がない繰り返しパターン56においては、各単位パターン53のピッチdは均一であるため、波長λ、入射角θi、回折角θnが同一である限り、特定の次数の回折光を結像させた像は一定の規則性をもったものとなる。 Here, in the repetitive pattern 56 is not defective, the pitch d of each of the unit patterns 53 are uniform, the wavelength lambda, the incident angle .theta.i, unless the diffraction angle theta n are identical, forming a diffracted light of a particular order The image made has a certain regularity.
これに対し、欠陥が生じた繰り返しパターン56’のピッチd’は、欠陥がない繰り返しパターン56のピッチdとは異なる。そのため、波長λ、入射角θi、回折角θnが同一であったとしても、欠陥が生じた繰り返しパターン56’からの回折光を結像させた像と、欠陥がない繰り返しパターン56からの回折光を結像させた像とは、何らかの相違が生じることとなる。具体的には、前者の像内には、繰り返しパターン56に生じた欠陥に起因して、光強度分布の異変が現れることとなる。なお、かかる光強度分布の異変は、欠陥がない繰り返しパターン56からの回折光を結像させた像には現れない。 On the other hand, the pitch d ′ of the repeated pattern 56 ′ in which the defect has occurred is different from the pitch d of the repeated pattern 56 without the defect. Therefore, the wavelength lambda, diffraction angle of incidence .theta.i, even the diffraction angle theta n is the same, the image obtained by imaging the diffracted light from the repetitive pattern 56 'in which the defect has occurred, there is no defect repetitive patterns 56 There is some difference from the image formed by the light. Specifically, in the former image, an abnormal change of the light intensity distribution appears due to a defect generated in the repeated pattern 56. Such a change in the light intensity distribution does not appear in an image formed by diffracted light from the repetitive pattern 56 having no defect.
ここで、欠陥の存在を示唆する光強度分布の異変は、回折光の次数を適切に選択することによって顕著に観察可能となる。例えば、単位パターン53のピッチdが50μm〜1000μmである繰り返しパターン56にて生じた50nm〜100nmの微細な欠陥は、45次以上、より好ましくは90次以上(または−45次以下、より好ましくは−90次以下)の超高次回折光を結像させた像内に、光強度分布の異変として検出することが可能である。これに対し、上記より絶対値の小さい回折光を結像させた像内には、上述の欠陥の存在を示唆する光強度分布の異変を検出することが困難となりやすい。 Here, a change in the light intensity distribution that suggests the presence of a defect can be remarkably observed by appropriately selecting the order of the diffracted light. For example, the fine defects of 50 nm to 100 nm generated in the repeated pattern 56 in which the pitch d of the unit pattern 53 is 50 μm to 1000 μm are 45th order or more, more preferably 90th order or more (or −45th order or less, more preferably It is possible to detect an abnormal change in the light intensity distribution in an image obtained by forming ultrahigh-order diffracted light of −90th order or less). On the other hand, in the image formed by diffracted light having a smaller absolute value than the above, it is difficult to detect the change in the light intensity distribution that suggests the existence of the defect.
なお、次数が高くなるほど回折光の強度は低下してしまうが、1600次以下(または−1600次以上)の回折光を受光して結像させた像であれば、充分な照度の光源や、高感度の撮像素子を使用することにより上述の欠陥の存在を示唆する光強度分布の異変を検出することが可能であることが、発明者等の研究により明らかとなった。 The intensity of the diffracted light decreases as the order increases, but if the image is formed by receiving diffracted light of 1600th order or lower (or -1600th order or higher), a light source with sufficient illuminance, Research by the inventors has revealed that it is possible to detect anomalies in the light intensity distribution that suggest the presence of the above-described defects by using a highly sensitive image sensor.
なお、上述したd(sinθi±sinθn)=nλという関係式によれば、繰り返しパターン56に形成される単位パターン53のピッチdが50μm〜1000μmであり、光源装置12からの光の波長λが0.55μmであり、撮像装置14の受光角θrが90°である場合には、光源装置12からの光の入射角θiを30°〜60°とすることにより、撮像装置14において45次〜1600次(または−50次〜−1600次)の超高次回折光を受光することができる。 According to the relational expression d (sin θi ± sin θn) = nλ described above, the pitch d of the unit patterns 53 formed in the repetitive pattern 56 is 50 μm to 1000 μm, and the wavelength λ of light from the light source device 12 is 0. When the light receiving angle θr of the imaging device 14 is 90 °, the incident angle θi of the light from the light source device 12 is set to 30 ° to 60 °, whereby the 45th to 1600th in the imaging device 14 is obtained. Next (or -50th to -1600th) ultrahigh order diffracted light can be received.
その後、撮像装置14は、エリアカメラ14aの受光面上に結像させた像を、画像データとして、画像解析装置16へと出力する。 Thereafter, the imaging device 14 outputs an image formed on the light receiving surface of the area camera 14a to the image analysis device 16 as image data.
なお、上記においては、撮像装置14にて繰り返しパターン56の透過光側の回折光を受光する場合を例にとって説明したが、撮像装置14にて繰り返しパターン56の反射光側の回折光を受光する場合についても、同様の結果を得ることが出来る。 In the above description, the case where the imaging device 14 receives the diffracted light on the transmitted light side of the repeated pattern 56 has been described as an example. However, the imaging device 14 receives the diffracted light on the reflected light side of the repeated pattern 56. Similar results can be obtained for cases.
〔欠陥の有無を検出する工程(S3)〕
上述のように、45次〜1600次(または−45次〜−1600次)の超高次回折光を結像させた像には、欠陥の存在を示唆する光強度分布の異変が現れる。従って、かかる像を観察することにより、繰り返しパターン56に生じた欠陥の有無を検査することが可能である。
[Step of detecting presence or absence of defect (S3)]
As described above, a change in the light intensity distribution suggesting the existence of defects appears in an image formed by imaging the 45th to 1600th (or −45th to −1600th) ultrahigh-order diffracted light. Accordingly, by observing such an image, it is possible to inspect for the presence or absence of a defect that has occurred in the repeated pattern 56.
具体的には、画像解析装置16により、撮像装置14により出力された画像データを受信させ、受信した画像データの各部位の光強度を数値化させて数値データを作成させ、作成した数値データと、前記基準データとを比較させる。このように、光強度を数値化して比較データと比較することにより、欠陥に起因する光強度分布の異変(すなわち欠陥の有無)を、目視による作業者の印象ではなく、定量的に検出することが可能となる。 Specifically, the image analysis device 16 receives the image data output from the imaging device 14, digitizes the light intensity of each part of the received image data, creates numerical data, And comparing with the reference data. In this way, by numerically comparing the light intensity and comparing it with the comparison data, it is possible to quantitatively detect abnormalities in the light intensity distribution caused by defects (that is, the presence or absence of defects) rather than visual impression of the worker. Is possible.
(5)本発明の一実施形態における効果
本発明の一実施形態によれば、以下〔1〕〜〔3〕の効果を奏する。
(5) Effects in one embodiment of the present invention According to one embodiment of the present invention, the following effects [1] to [3] are obtained.
〔1〕本発明の一実施形態によれば、単位パターン53のピッチdが50μm〜1000μmである繰り返しパターン56に生じた50nm〜100nmの微細な欠陥は、例えば45次〜1600次(または−45次〜−1600次)の超高次回折光を結像させた像内に、光強度分布の異変として現れる。従って、各単位パターン53の寸法や座標を個別に測定する検査(いわゆるミクロ的な拡大検査)を実施しなくても、超高次回折光を結像させた像内における光強度分布の異変の有無を観察することにより、繰り返しパターン56に生じた欠陥の有無を検査することが可能となる。そして、かかる検査は、複数の単位パターン53を含むマクロ領域(すなわち一辺が10mm〜50mmの正方形あるいは長方形である検査視野)に対して行われるため、フォトマスク50の検査時間を大幅に短縮させることが可能となり、生産性を大幅に向上させることが可能となる。 [1] According to one embodiment of the present invention, fine defects of 50 nm to 100 nm generated in the repetitive pattern 56 in which the pitch d of the unit pattern 53 is 50 μm to 1000 μm are, for example, 45th to 1600th (or −45). In the image formed with the ultrahigh-order diffracted light of the (1st to -1600th order), it appears as an anomaly of the light intensity distribution. Therefore, whether or not there is a change in the light intensity distribution in the image formed with the ultrahigh-order diffracted light without performing an inspection (so-called microscopic expansion inspection) for measuring the dimensions and coordinates of each unit pattern 53 individually. By observing the above, it is possible to inspect for the presence or absence of defects generated in the repeated pattern 56. Since such inspection is performed on a macro region including a plurality of unit patterns 53 (that is, an inspection visual field having a side or a square of 10 mm to 50 mm), the inspection time of the photomask 50 can be greatly shortened. Thus, productivity can be greatly improved.
例えば、ハイビジョンTV用の表示デバイス用基板(42V型、面積約0.5m2)の製造に用いられるフォトマスク50は、1920(垂直)×1080(水平)=2,073,600個の単位パターン53を有している。ここで、全ての単位パターン53の寸法や座標を、レーザ測長機や顕微鏡等を用いてミクロ検査しようとすれば、単位パターン1個当たりの測定所要時間を約10秒とした場合に、約240日必要となってしまう。これに対し、本発明の一実施形態によれば、例えば、マクロ検査の視野が一辺25mm2(但し隣接視野との重複を1割見込む)であり、一つの視野における検査時間(すなわち、上記のS1〜S3までの実行時間)が2.5秒程度であるとすれば、40分強の検査時間で検査を完了させることが可能となる。すなわち、フォトマスク50の検査時間を大幅に短縮させ、フォトマスク50の生産性を大幅に向上させることが可能となる。 For example, a photomask 50 used for manufacturing a display device substrate (42V type, area of about 0.5 m 2 ) for a high-definition TV has 1920 (vertical) × 1080 (horizontal) = 2,073,600 unit patterns. 53. Here, if the size and coordinates of all the unit patterns 53 are to be micro-inspected using a laser length measuring instrument, a microscope, or the like, when the time required for measurement per unit pattern is about 10 seconds, 240 days are required. On the other hand, according to one embodiment of the present invention, for example, the field of view of the macro inspection is 25 mm 2 on a side (however, 10% of overlap with the adjacent field of view is expected), and the inspection time in one field of view (that is, the above-mentioned If the execution time from S1 to S3 is about 2.5 seconds, the inspection can be completed in an inspection time of just over 40 minutes. That is, the inspection time of the photomask 50 can be greatly shortened, and the productivity of the photomask 50 can be greatly improved.
〔2〕本発明の一実施形態によれば、繰り返しパターン56に生じた欠陥は、超高次回折光を結像させた像において、光強度分布の異変として現れる。そして、画像解析装置16により、画像データの各部位の光強度を数値化させて数値データを作成させ、作成した数値データと、前記基準データとを比較させることにより、欠陥に起因する光強度分布の異変(すなわち欠陥の有無)を検出することが可能となる。すなわち、光強度を数値化して比較データと比較することにより、欠陥の有無を、目視による作業者の印象ではなく、定量的に検出することが可能となる。これにより、検査結果のばらつきを抑制させ、検査結果の信頼性を向上させることが可能となる。 [2] According to one embodiment of the present invention, the defect generated in the repetitive pattern 56 appears as an abnormal change in the light intensity distribution in the image formed with the ultrahigh-order diffracted light. Then, the image analysis device 16 generates numerical data by digitizing the light intensity of each part of the image data, and compares the generated numerical data with the reference data to thereby distribute the light intensity distribution caused by the defect. It is possible to detect anomalies (that is, the presence or absence of defects). That is, by digitizing the light intensity and comparing it with the comparison data, it is possible to quantitatively detect the presence or absence of a defect rather than the visual impression of the operator. As a result, it is possible to suppress variations in the inspection results and improve the reliability of the inspection results.
〔3〕本発明の一実施形態によれば、表示デバイス用基板の製造工程において上述のパターン欠陥検査方法を実施することにより、該表示デバイス用基板を用いて製造した表示デバイスにおいて、表示ムラの発生を抑制することが可能となる。同様に、表示デバイス用基板の製造工程で用いるフォトマスク50の製造工程において上述のパターン欠陥検査方法を実施することにより、フォトマスク50を用いて製造した表示デバイスにおいて、表示ムラの発生を抑制することが可能となる。 [3] According to one embodiment of the present invention, in the display device manufactured using the display device substrate by performing the pattern defect inspection method described above in the manufacturing process of the display device substrate, Occurrence can be suppressed. Similarly, by performing the above-described pattern defect inspection method in the manufacturing process of the photomask 50 used in the manufacturing process of the display device substrate, the occurrence of display unevenness in the display device manufactured using the photomask 50 is suppressed. It becomes possible.
以下に、本発明の実施例について、比較例を交えながら説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to comparative examples.
まず、実施例1として、格子状の単位パターン53のピッチdを200μmとし、その配列の中の一列に、意図的に100nm程度線幅が大きい欠陥を生じさせた繰り返しパターン56’を備えたフォトマスク50を、被検査体として用意した。そして、光源装置12により、波長λが0.55μmである光を、繰り返しパターン56’に対して、入射角θiを45°として照射した。そして、受光角θrが90°の方向に設置された撮像装置
14により、絶対値が257次に相当する超高次回折光を受光させて結像させ、かかる像の画像データを作成させた。そして、画像解析装置16によりかかる画像データを解析した。
First, as Example 1, a photo is provided with a repetitive pattern 56 ′ in which a pitch d of a lattice unit pattern 53 is 200 μm, and a defect having a large line width of about 100 nm is intentionally generated in one row of the array. A mask 50 was prepared as an object to be inspected. Then, the light source device 12 irradiates light having a wavelength λ of 0.55 μm to the repetitive pattern 56 ′ with an incident angle θi of 45 °. Then, the imaging device 14 installed in the direction where the light receiving angle θr is 90 ° received and imaged ultrahigh-order diffracted light having an absolute value corresponding to the 257th order, and image data of the image was created. Then, the image analysis device 16 analyzed the image data.
実施例1にかかる画像データを図7に示す。図7によれば、超高次回折光を結像させた像の中に、欠陥の存在を示唆する光強度分布の異変(縦方向の筋)が認められた。 FIG. 7 shows image data according to the first embodiment. According to FIG. 7, an abnormal change (vertical streak) in the light intensity distribution suggesting the presence of a defect was observed in the image formed with the ultrahigh-order diffracted light.
なお、図7に示す像では水平方向にも縞模様が現れているが、かかる縞模様は、正常な繰り返しパターンに起因するものと考えられる。本発明によれば、このような正常パターンに起因する干渉縞の中に、欠陥が生じた繰り返しパターン56’からの超高次回折光を、欠陥の存在を示唆する光強度分布の異変として識別することが可能であり、繰り返しパターン56に生じた欠陥の有無を検査することが可能であることが、本実施例により明らかとなった。 In the image shown in FIG. 7, a stripe pattern appears in the horizontal direction, but this stripe pattern is considered to be caused by a normal repetitive pattern. According to the present invention, ultrahigh-order diffracted light from the repetitive pattern 56 ′ in which a defect has occurred is identified as an abnormality in the light intensity distribution that suggests the presence of a defect in the interference fringes resulting from such a normal pattern. This example has revealed that it is possible to inspect for the presence or absence of defects in the repeated pattern 56.
続いて、実施例2においては、単位パターン53のピッチdを100μmとした。そして、そして、撮像装置14により、絶対値が130次に相当する超高次回折光を受光させて結像させた。その他の条件は実施例1と同様である。その結果、上述の図7と同様に、欠陥の存在を示唆する光強度分布の異変(縦方向の筋)が認められた。 Subsequently, in Example 2, the pitch d of the unit patterns 53 was set to 100 μm. Then, the imaging device 14 received ultrahigh-order diffracted light having an absolute value corresponding to the 130th order to form an image. Other conditions are the same as in the first embodiment. As a result, similar to FIG. 7 described above, abnormalities (vertical streaks) in the light intensity distribution suggesting the presence of defects were observed.
次に、実施例3においては、単位パターン53のピッチdを50μmである図4のような格子パターンを用い、そのうちの一列に50nmの線幅異常が生じたパターンを被検体として用いた。そして、絶対値が46次に相当する超高次回折光を受光を受光させて結像させた。その他の条件は実施例1と同様である。その結果、画像データの中に、欠陥の存在を示す光強度分布の乱れが認められた。 Next, in Example 3, a lattice pattern as shown in FIG. 4 in which the pitch d of the unit patterns 53 is 50 μm was used, and a pattern in which a line width abnormality of 50 nm occurred in one column was used as a subject. Then, ultrahigh-order diffracted light corresponding to the 46th absolute value was received and imaged. Other conditions are the same as in the first embodiment. As a result, disturbance in the light intensity distribution indicating the presence of defects was recognized in the image data.
更に、実施例4においては、単位パターン53のピッチが1000μmである実施例3と同様の格子パターンを用い、そのうちの一列に500nmの線幅異常が生じたパターンを被検体として用いた。そして、入射角を60°として光を入射させ、絶対値が1587次の回折光に相当する光を受光させて結像させた。その他の条件は実施例1と同様である。その結果、画像データの中に、欠陥の存在を示す光強度分布の乱れが認められた。 Furthermore, in Example 4, the same lattice pattern as in Example 3 in which the pitch of the unit patterns 53 was 1000 μm was used, and a pattern in which a line width abnormality of 500 nm occurred in one column was used as the subject. Then, light was incident with an incident angle of 60 °, and light corresponding to diffracted light having an absolute value of 1587th order was received and imaged. Other conditions are the same as in the first embodiment. As a result, disturbance in the light intensity distribution indicating the presence of defects was recognized in the image data.
これに対して、比較例においては、光源装置12から入射角θiを6.3°として光を照射させ、回折光を生じさせた。そして、撮像装置14により、絶対値が40次である高次回折光を受光させて結像させた。その他の条件は実施例1と同様である。 On the other hand, in the comparative example, light was irradiated from the light source device 12 with an incident angle θi of 6.3 ° to generate diffracted light. The imaging device 14 received high-order diffracted light having an absolute value of the 40th order to form an image. Other conditions are the same as in the first embodiment.
しかしながら、絶対値が40次である高次回折光を結像させた像を観察しても、欠陥の存在を示す光強度分布の異変を検出することは出来なかった。すなわち、単位パターン53のピッチdが大きな繰り返しパターン56については、例えば絶対値が40次である高次回折光を結像させても、その像は、透過照明を結像させた像(すなわち繰り返しパターン56自体の像)と変わらないため、欠陥の存在を示唆する光強度分布の異変を検出することが出来なかった。 However, even when observing an image formed with high-order diffracted light having an absolute value of the 40th order, it was not possible to detect a change in the light intensity distribution indicating the presence of a defect. That is, for the repetitive pattern 56 having a large pitch d of the unit patterns 53, for example, even if high-order diffracted light having an absolute value of the 40th order is imaged, the image is an image formed by forming transmitted illumination (that is, the repetitive pattern 56), the light intensity distribution anomaly suggesting the presence of defects could not be detected.
10 パターン欠陥検査装置
11 ステージ(保持手段)
12 光源装置(照明手段)
12a 光源
12b 照射光学系
14 撮像装置(受光手段)
14a エリアカメラ
14b 受光光学系
16 画像解析装置(解析手段)
50 フォトマスク(被検査体)
53 単位パターン
56 繰り返しパターン
d ピッチ
θi 入射角
θr 受光角
θn 回折角
dθ 回折角の差
10 pattern defect inspection equipment 11 stage (holding means)
12 Light source device (illumination means)
12a Light source 12b Irradiation optical system 14 Imaging device (light receiving means)
14a area camera 14b light receiving optical system 16 image analysis device (analysis means)
50 Photomask (inspection object)
53 Unit pattern 56 Repeat pattern d Pitch θi Incident angle θr Receiving angle θn Diffraction angle dθ Difference in diffraction angle
Claims (15)
前記繰り返しパターンに所定の入射角で光を照射して回折光を生じさせる工程と、
前記繰り返しパターンからの回折光を受光して結像させる工程と、
前記回折光を結像させた像を観察することにより前記繰り返しパターンに生じた欠陥を検出する工程と、を有し、
前記回折光を受光して結像させる工程では、前記繰り返しパターンからの回折光のうち、絶対値が45次〜1600次の超高次回折光を受光する
ことを特徴とするパターン欠陥検査方法。 A pattern defect inspection method for inspecting a defect generated in a repetitive pattern of an object to be inspected having a repetitive pattern in which unit patterns are periodically arranged,
Irradiating the repeating pattern with light at a predetermined incident angle to generate diffracted light; and
Receiving diffracted light from the repetitive pattern and forming an image;
Observing an image formed by diffracted light to detect defects generated in the repetitive pattern,
In the step of receiving and diffracting the diffracted light to form an image, the pattern defect inspection method characterized by receiving ultrahigh-order diffracted light having an absolute value of 45th to 1600th of the diffracted light from the repetitive pattern.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のパターン欠陥検査方法。 2. The step of receiving and diffracting the diffracted light receives ultra high-order diffracted light having an absolute value of 90th to 1600th of the diffracted light from the repetitive pattern. 2. The pattern defect inspection method according to 2.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のパターン欠陥検査方法。 4. The method according to claim 1, wherein in the step of receiving the diffracted light to form an image, the diffracted light is received at a light receiving angle of 90 ° with respect to a main plane of the repetitive pattern. 5. The pattern defect inspection method as described.
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のパターン欠陥検査方法。 In the step of irradiating the repeating pattern with light at a predetermined incident angle to generate diffracted light, the incident angle is 30 ° to 60 ° with respect to the main plane of the repeating pattern, and the light is received and imaged. 5. The pattern defect inspection method according to claim 1, wherein in the step, light is irradiated at an incident angle at which the ultrahigh-order diffracted light can be received.
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のパターン欠陥検査方法。 6. The pattern defect inspection method according to claim 1, wherein a pitch of the unit pattern is 50 μm to 1000 μm.
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載のパターン欠陥検査方法。 The pattern defect inspection method according to claim 1, wherein the object to be inspected is a photomask that exposes light in a predetermined wavelength range within a wavelength range of 365 nm to 436 nm.
前記繰り返しパターンに所定の入射角で光を照射して回折光を生じさせる照明手段と、
前記繰り返しパターンからの回折光を受光して結像させる受光手段と、
前記回折光を結像させた像を観察することにより、前記繰り返しパターンに生じた欠陥を検出する解析手段と、を有し、
前記受光手段は、前記繰り返しパターンからの回折光のうち、絶対値が45次〜1600次の超高次回折光を受光する
ことを特徴とするパターン欠陥検査装置。 A pattern defect inspection apparatus for inspecting a defect generated in a repetitive pattern of an object to be inspected having a repetitive pattern in which unit patterns are periodically arranged,
Illumination means for irradiating the repetitive pattern with light at a predetermined incident angle to generate diffracted light;
A light receiving means for receiving and diffracted light from the repetitive pattern to form an image;
An analysis means for detecting defects generated in the repetitive pattern by observing an image formed by imaging the diffracted light, and
The light receiving means receives a very high order diffracted light having an absolute value of 45th to 1600th of the diffracted light from the repetitive pattern.
ことを特徴とする請求項9に記載のパターン欠陥検査装置。 10. The pattern defect inspection apparatus according to claim 9, wherein the light receiving unit receives ultrahigh-order diffracted light having an absolute value of 90th to 1600th out of diffracted light from the repetitive pattern.
ことを特徴とする請求項9又は請求項10に記載のパターン欠陥検査装置。 The pattern defect inspection apparatus according to claim 9, wherein the light receiving unit receives the diffracted light at a light receiving angle of 90 ° with respect to a main plane of the repetitive pattern.
ことを特徴とする請求項7から請求項11のいずれかに記載のパターン欠陥検査装置。 The illumination means irradiates light at an incident angle of 30 ° to 60 ° with respect to the main plane of the repetitive pattern, and the light receiving means can receive the ultrahigh-order diffracted light. The pattern defect inspection apparatus according to any one of claims 7 to 11.
ことを特徴とする請求項9から請求項12のいずれかに記載のパターン欠陥検査装置。 The pattern defect inspection apparatus according to claim 9, wherein a pitch of the unit patterns is 50 μm to 1000 μm.
ことを特徴とする請求項9から請求項13のいずれかに記載のパターン欠陥検査装置。 The pattern defect inspection apparatus according to claim 9, wherein the object to be inspected is a photomask that exposes light in a predetermined wavelength range within a wavelength range of 365 nm to 436 nm.
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