图案检查方法及装置、光掩模制造方法以及图案转印方法

摘要

图案检查方法及装置、光掩模制造方法以及图案转印方法。本发明的课题是提供适于简单且快速地检查光掩模有无图案不均的图案检查方法。作为解决手段，本发明的图案检查方法包括以下步骤：照射步骤，利用预定的光束照射重复图案；傅里叶变换像检测步骤，检测傅里叶变换像，该傅里叶变换像与通过光束照射重复图案而产生的衍射光对应；以及图案不均判定步骤，根据检测出的傅里叶变换像，判定光掩模有无图案不均，其中，在傅里叶变换像检测步骤中，以使得与光掩模的图案不均对应的傅里叶变换像和与正常图案对应的傅里叶变换像在空间上分离的方式，对与衍射光中的预定的高次衍射光对应的傅里叶变换像进行检测。

权利要求

1.一种图案检查方法，对在透明基板上形成有由周期排列的单位图案构成的重复图案的光掩模的图案不均进行检查，其特征在于，该图案检查方法包括下述步骤：照射步骤，利用预定的光束照射所述重复图案；

傅里叶变换像检测步骤，借助预定的光学系统来检测傅里叶变换像，该傅里叶变换像与通过所述光束照射所述重复图案而产生的衍射光对应；以及图案不均判定步骤，根据所检测出的所述傅里叶变换像，判定所述光掩模有无图案不均，当将所述光束的波长定义为λμm、将所述单位图案的间距定义为ωμm、将含有所述图案不均的该单位图案的间距定义为ω’μm、将所述光学系统的焦距定义为f mm、将检测所述傅里叶变换像的傅里叶变换面的分辨率定义为p mm、将n次的所述衍射光与0次的所述衍射光构成的角度定义为θn deg、将所述单位图案的间距为ω、ω’时的各个n次衍射光的受光面上的位置差异定义为Δh’时，在所述傅里叶变换像检测步骤中，对与所述衍射光中的满足下述条件的n次的所述衍射光对应的傅里叶变换像进行检测，Δh’＝f(tan(Δθn))>p-1 -1

其中，Δθn＝sin (nλ／ω)-sin (nλ／ω’)。

2.根据权利要求1所述的图案检查方法，其特征在于，当将检测所述傅里叶变换像的傅里叶变换面的法线、与在所述照射步骤中照射所述光束的照明光学系统的光轴构成的角度定义为θi时，满足0<θi<90。

3.根据权利要求1所述的图案检查方法，其特征在于，在所述照射步骤中照射的所述光束是至少在空间上实质上相干且单波长的平行光束。

4.根据权利要求1所述的图案检查方法，其特征在于，在所述图案不均判定步骤中，将在所述傅里叶变换像检测步骤中检测出的傅里叶变换像与预定的基准像进行比较，根据比较结果判定所述光掩模有无图案不均。

5.根据权利要求1所述的图案检查方法，其特征在于，

在一次可检查的检查区域比所述光掩模的整个检查对象区域窄时，移动所述光掩模而连续地扫描所述检查区域，并对该检查区域实施所述照射步骤、所述傅里叶变换像检测步骤、所述图案不均判定步骤的各个步骤，判定所述光掩模有无图案不均。

6.一种光掩模制造方法，在掩模坯体上形成预定的掩模图案来制造光掩模，其特征在于，所述光掩模制造方法包括实施权利要求1所述的图案检查方法来判定形成了所述掩模图案的光掩模有无图案不均的步骤。

7.一种图案转印方法，其特征在于，

使用实施权利要求6所述的光掩模制造方法而制造出的光掩模，将所述掩模图案转印到转印对象基板上。

8.一种图案检查装置，其对在透明基板上形成有由周期排列的单位图案构成的重复图案的光掩模的图案不均进行检查，其特征在于，该图案检查装置具有：照射单元，其利用预定的光束照射所述重复图案；

傅里叶变换像检测单元，其检测傅里叶变换像，该傅里叶变换像与通过所述照射单元照射所述重复图案时产生的衍射光对应；以及图案不均判定单元，其根据所检测出的所述傅里叶变换像，判定所述光掩模有无图案不均，当将所述光束的波长定义为λμm、将所述单位图案的间距定义为ωμm、将含有所述图案不均的该单位图案的间距定义为ω’μm、将所述光学系统的焦距定义为f mm、将检测所述傅里叶变换像的傅里叶变换面的分辨率定义为p mm、将n次的所述衍射光与0次的所述衍射光构成的角度定义为θn deg、将所述单位图案的间距为ω、ω’时的各个n次衍射光的受光面上的位置差异定义为Δh’时，所述傅里叶变换像检测单元对与所述衍射光中的满足下述条件的n次的所述衍射光对应的傅里叶变换像进行检测，Δh’＝f(tan(Δθn))>p

-1 -1

其中，Δθn＝sin (nλ／ω)-sin (nλ／ω’)。

9.根据权利要求8所述的图案检查装置，其特征在于，

所述照射单元具有用于照射所述光束的照明光学系统，

当将检测所述傅里叶变换像的傅里叶变换面的法线、与所述照明光学系统的光轴构成的角度定义为θi时，满足0<θi<90。

10.根据权利要求8所述的图案检查装置，其特征在于，所述光束是至少在空间上实质上相干且单波长的平行光束。

11.根据权利要求8所述的图案检查装置，其特征在于，所述图案不均判定单元将所述傅里叶变换像检测单元检测出的傅里叶变换像与预定的基准像进行比较，根据比较结果判定所述光掩模有无图案不均。

12.根据权利要求8所述的图案检查装置，其特征在于，所述图案检查装置还具有检查区域扫描单元，该检查区域扫描单元在一次可检查的检查区域比所述光掩模的整个检查对象区域窄时，移动所述光掩模而连续地扫描所述检查区域。

说明书

图案检查方法及装置、光掩模制造方法以及图案转印方法

技术领域

[0001] 本发明涉及对在透明基板上形成有由周期排列的单位图案构成的重复图案的图像设备用光掩模的图案不均进行检查的图案检查方法、图案检查装置、实施该图案检查方法来制造光掩模的光掩模制造方法、以及使用实施该光掩模制造方法制造出的光掩模来将转印图案转印到转印对象上的图案转印方法。

背景技术

[0002] 在采用光刻技术的光掩模的技术领域中，公知以预定的掩模质量规范作为判断转印到掩模坯体上的图案是否准确地再现了设计图案的标准。作为代表性的质量项目，例如有图案形状精度、图案尺寸(CD：CriticalDimension，临界尺寸)精度、图案位置精度等。为了将准确的电路图案转印到设备用基板上以不在安装产品上发生误动作，需要各质量项目满足预定的质量规范，即需要制造实质上无缺陷的光掩模。另一方面，例如在专利文献1和2等的文献中公开了对在上述重复图案中产生的周期紊乱(或重复误差)进行检查的图案检查方法和图案检查装置。

[0003] 专利文献1所述的图案检查方法以及图案检查装置使光掩模产生的预定次数以上的衍射光有选择地入射到成像光学系统。接着，对入射的衍射光进行再合成，检测由此得到的像并检查CD缺陷等。

[0004] 专利文献2所述的图案检查方法以及图案检查装置去除对光掩模进行傅里叶变换而得到的空间频谱中的预定频率以上的成分，对去除后的空间频谱进行分析而定量地评价(检查)光掩模中的重复误差图案。

[0005] 专利文献1：日本特开2005-233869号公报

[0006] 专利文献2：日本特开平8-194305号公报

[0007] 但是，在光掩模制造技术的领域中，对形成在光掩模上的转印图案进行形状检查，根据需要进行缺陷修正后出厂。尤其是在图像设备用光掩模的量产时，在出厂之前，不光判定图案形状缺陷，还判定有无图案不均，简单且迅速地获得质量保证是很重要的。

[0008] 一般地，光掩模的缺陷标准是根据预定的质量规范(为了将准确的电路图案转印到设备用基板上、使安装产品不发生误动作所需的质量规范)来设定的。因此，对于一般的LSI(Large Scale Integration，大规模集成电路)用光掩模而言，满足上述标准是很重要的。另一方面，对于图像设备用光掩模而言，除了与上述缺陷有关的质量规范以外，还有应考虑的事项。例如设想在规则排列的准确的图案中包含具有与其不同的规则性的误差的情况。这种误差即使例如满足与上述缺陷有关的质量规范，也未必具有充分的产品性能。在忽视这种误差而制造出的图像设备的图像中，有可能发生由该误差导致的显示不均。例如，即使是作为构成重复图案的单位图案在质量上没问题这种程度的、微细的线宽或位置偏差的误差，在当作为区域来观察时，在按某种规则多个排列、或在某部分中多个集中的情况下，在上述显示设备等最终产品中，有时在视觉上会被看成为与周围不同的颜色或浓度，犹如缺陷一样。这些显示不均是使图像设备的画质降低的原因，因此是不期望的。在本说明书中，将即使是作为单位图案不被判断为缺陷这种程度的微细误差，但在对一定面积中包含的重复图案进行评价时，会出现产生显示不均等问题的误差表示为“图案不均”。

[0009] 对于专利文献1所述的图案检查方法以及图案检查装置，例如即使作为使用预定的检查对象而得到高次衍射像的结果没有发现问题，也不能判断该检查对象是否能保证充分的质量。在该专利文献中，为了观察衍射像的实像而将摄像面配置在预定位置处，这是因为有时存在该摄像面处无法检测的图案不均。换言之，即使是同一检查对象，根据要检查的缺陷种类，可检测的检查条件(例如焦点条件)也会不同，因此需要改变光掩模与物镜之间的间隔来调整焦点等而变更检查条件，多次对同一检查对象进行检查。因此，即便仅判定有无缺陷，也要通过多个检查条件来进行检查，因而检查时间延长，在前置时间(Lead Time)方面是不利的。并且针对每个缺陷种类都存在检查数据，因此也存在数据分析装置侧的处理负荷增大的问题。

[0010] 对于专利文献2所述的图案检查方法以及图案检查装置，为了高灵敏度地检测光掩模的缺陷，使用空间滤波器选择性地去除与单位单元的内部及理想的重复周期有关的信息。但是，存在必须针对作为被检体的光掩模的每个图案形状，准备并设置滤波用掩模的问题，难以去除低次衍射光的噪声而以足够的灵敏度进行检测，因此不能容易地采用该方法以及装置。

[0011] 这样，现有型的图案检查方法以及图案检查装置存在检查冗长和装置设定困难等问题，是不适于容易且迅速地检查光掩模有无图案不均的结构。

发明内容

[0012] 本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供适于容易且迅速地对图像设备用光掩模有无图案不均进行检查的图案检查方法、图案检查装置、实施该图案检查方法来制造光掩模的光掩模制造方法、以及使用实施该光掩模制造方法而制造出的光掩模来将转印图案转印到转印对象上的图案转印方法。

[0013] 解决上述课题的本发明的一个实施方式的图案检查方法涉及对在透明基板上形成有由周期排列的单位图案构成的重复图案的光掩模的图案不均进行检查的方法，且具有下述特征。即，该图案检查方法包括下述步骤：照射步骤，利用预定的光束照射重复图案；傅里叶变换像检测步骤，检测傅里叶变换像，该傅里叶变换像与通过光束照射重复图案而产生的衍射光对应；以及图案不均判定步骤，根据检测出的傅里叶变换像，判定光掩模有无图案不均。在傅里叶变换像检测步骤中，以使得与光掩模的图案不均对应的傅里叶变换像和与正常图案对应的傅里叶变换像在空间上分离的方式，对与衍射光中的预定的高次衍射光对应的傅里叶变换像进行检测。

[0014] 这样，通过观测傅里叶变换像而不是光掩模的实像，能容易且迅速地判定光掩模有无图案不均，迅速获得光掩模的质量保证，因此提高了光掩模的制造效率。

[0015] 在本发明的图案检查方法中，为了使与光掩模的图案不均对应的傅里叶变换像和与正常图案对应的傅里叶变换像在空间上分离，优选使用例如次数的绝对值为20～700的高次衍射光生成傅里叶变换像。

[0016] 解决上述课题的本发明的另一方面的图案检查方法涉及对在透明基板上形成有由周期排列的单位图案构成的重复图案的光掩模的图案不均进行检查的方法，且具有下述特征。即，该图案检查方法包括下述步骤：照射步骤，利用预定的光束照射重复图案；傅里叶变换像检测步骤，检测傅里叶变换像，该傅里叶变换像与通过光束照射重复图案而产生的衍射光对应；以及图案不均判定步骤，根据所检测出的傅里叶变换像，判定光掩模有无图案不均。当将光束的波长定义为λ(单位：μm)、将单位图案的间距定义为ω(单位：μm)、将含有图案不均的该单位图案间距定义为ω’(单位：μm)、将光学系统的焦距定义为f(单位：mm)、将检测傅里叶变换像的傅里叶变换面的分辨率定义为p(单位：mm)、将n次衍射光与0次衍射光构成的角度定义为θn(单位：deg)时，在傅里叶变换像检测步骤中，对与衍射光中的满足下述条件的n次衍射光对应的傅里叶变换像进行检测：

[0017] f(tan(Δθn))＞p

[0018] 其中，Δθn＝sin-1(nλ/ω)-sin-1(nλ/ω’)。

[0019] 这里，本发明的图案检查方法优选的是，当将检测傅里叶变换像的傅里叶变换面的法线与在照射步骤中照射光束的照明光学系统的光轴构成的角度定义为θi时，满足0＜θi＜90。

[0020] 对于在照射步骤中照射的光束，为了生成傅里叶变换像，优选至少在空间上实质上相干且单波长的平行光束。

[0021] 在图案不均判定步骤中，将在傅里叶变换像检测步骤中检测出的傅里叶变换像与预定的基准像进行比较，根据比较结果自动地判定光掩模有无图案不均，这在提高检查效率方面为优选。

[0022] 本发明的图案检查方法优选的是，在一次可检查的检查区域比光掩模的整个检查对象区域窄时，移动光掩模而连续地扫描检查区域，并对该检查区域实施照射步骤、傅里叶变换像检测步骤、图案不均判定步骤的各个步骤，判定光掩模有无图案不均。

[0023] 另外，解决上述课题的本发明的一个实施方式的光掩模制造方法在掩模坯体上形成预定的掩模图案来制造光掩模，其特征在于，该光掩模制造方法包括下述步骤：实施上述图案检查方法来判定形成有掩模图案的光掩模有无图案不均的步骤。

[0024] 解决上述课题的本发明的一个实施方式的图案转印方法的特征在于，使用实施上述的光掩模制造方法而制造出的光掩模，将掩模图案转印到转印对象基板上。

[0025] 解决上述课题的本发明的一个实施方式的图案检查装置涉及对在透明基板上形成有由周期排列的单位图案构成的重复图案的光掩模的图案不均进行检查的装置，且具有下述特征。即，该图案检查装置具有：照射单元，其利用预定的光束照射重复图案；傅里叶变换像检测单元，其检测傅里叶变换像，该傅里叶变换像与通过照射单元照射重复图案时产生的衍射光对应；以及图案不均判定单元，根据检测出的傅里叶变换像，判定光掩模有无图案不均。傅里叶变换像检测单元以使得与光掩模的图案不均对应的傅里叶变换像和与正常图案对应的傅里叶变换像在空间上分离的方式，对与衍射光中的预定的高次衍射光对应的傅里叶变换像进行检测。

[0026] 在本发明的图案检查装置中，为了使与光掩模的图案不均对应的傅里叶变换像和与正常图案对应的傅里叶变换像在空间上分离，优选使用例如次数的绝对值为20～700的高次衍射光生成傅里叶变换像。

[0027] 另外，解决上述课题的本发明的另一方面的图案检查装置涉及对在透明基板上形成有由周期排列的单位图案构成的重复图案的光掩模的图案不均进行检查的装置，且具有下述特征。即，该图案检查装置具有：照射单元，其利用预定的光束照射重复图案；傅里叶变换像检测单元，其检测傅里叶变换像，该傅里叶变换像与通过照射单元照射重复图案时产生的衍射光对应；以及图案不均判定单元，根据检测出的傅里叶变换像，判定光掩模有无图案不均。傅里叶变换像检测单元构成为，当将光束的波长定义为λ(单位：μm)、将单位图案的间距定义为ω(单位：μm)、将含有图案不均的该单位图案间距定义为ω’(单位：μm)、将光学系统的焦距定义为f(单位：mm)、将检测傅里叶变换像的傅里叶变换面的分辨率定义为p(单位：mm)、将n次衍射光与0次衍射光构成的角度定义为θn(单位：deg)时，对与衍射光中的满足下述条件的n次衍射光对应的傅里叶变换像进行检测，-1 -1f(tan(Δθn))＞p其中，Δθn＝sin (nλ/ω)-sin (nλ/ω’)。

[0028] 本发明的图案检查装置优选构成为，上述照射单元具有用于照射光束的照明光学系统，当将检测傅里叶变换像的傅里叶变换面的法线与照明光学系统的光轴构成的角度定义为θi时，满足0＜θi＜90。

[0029] 这里，优选由上述的照射单元照射的光束是至少在空间上实质上相干且单波长的平行光束。

[0030] 另外，上述的图案不均判定单元也可以构成为，将傅里叶变换像检测单元检测出的傅里叶变换像与预定的基准像进行比较，根据比较结果自动地判定光掩模有无图案不均。

[0031] 本发明的图案检查装置也可以构成为还具有检查区域扫描单元，该检查区域扫描单元在一次可检查的检查区域比光掩模的整个检查对象区域窄时，移动光掩模而连续地扫描检查区域。

[0032] 根据本发明的图案检查方法、图案检查装置、以及光掩模制造方法，能简单且迅速地判定光掩模有无图案不均而迅速地获得光掩模的质量保证，因此提高了光掩模的制造效率。

附图说明

[0033] 图1是概要地示出本发明的实施方式的图案检查装置的整体结构的图。

[0034] 图2是概要地示出本发明的实施方式的图案检查装置的主要部分的结构的图。

[0035] 图3是概要地示出不存在图案不均的理想的光掩模的图。

[0036] 图4是示出光掩模的图案形成面上形成的图案不均的一个示例的图。

[0037] 图5是示出本发明的实施方式的图案检查装置具有的摄像装置所拍摄的空间频谱的图。

[0038] 标号说明

[0039] 1图案检查装置

[0040] 10光掩模

[0041] 20工作台

[0042] 30照明装置

[0043] 40摄像装置

[0044] 50数据处理装置

[0045] 60显示器

具体实施方式

[0046] 下面，参照附图对本发明的实施方式的图案检查方法、图案检查装置、光掩模制造方法以及图案转印方法进行说明。并且，在各图中为了便于说明，部分省略了关于对各种结构部件进行支撑的支撑部的图示。

[0047] 在本实施方式中，作为检查对象的光掩模是用于制造例如FPD(FlatPanel Display：平面显示器，例如液晶显示装置)、等离子显示装置、EL(Electro Luminescence：电致发光)显示装置、LED(Light Emitting Diode：发光二极管)显示装置、DMD(Digital Mirror Device：数字微镜器件)显示装置等的图像设备用基板的曝光用掩模，这种光掩模在一边例如超过1m的大型方形基板上形成有1个或多个图像设备用转印图案。各个转印图案中包含有重复多个同一图案而形成的重复图案。

[0048] 图1是概要地示出本实施方式的图案检查装置1的整体结构的图。图案检查装置1具有适于对在透明基板11的表面上形成有重复图案12的光掩模10的图案不均进行检查的结构。在本实施方式中，详细内容将在后文叙述，采用了从作为被检体的光掩模10的背面侧(没有图案的一侧)照射光、在正面(图案形成面)侧接收光的结构。在其它实施方式中，也可以构成为从光掩模10的正面侧照射光、在背面侧接收光。

[0049] 在本实施方式中，对作为检查对象的光掩模10的制造方法进行说明。光掩模10是经过掩模坯体制造工序、抗蚀剂图案形成工序、掩模图案形成工序、图案缺陷检查工序的各个工序而制造的。此外，检查对象也可以是作为上述光掩模10的中间体的、形成了抗蚀剂图案的产物、以抗蚀剂图案为掩模而形成了掩模图案的产物(抗蚀剂图案剥离前的产物)。当形成掩模图案的前阶段的基板是检查对象时，可通过变更观察透射光的图1的装置并观察反射光来进行检查。

[0050] 在掩模坯体制造工序中，在透明基板11的表面上形成遮光膜等薄膜。例如合成石英玻璃基板等是适于透明基板11的材料。另外，例如铬等具有遮光性的材料或半透明性的材料是适于构成重复图案12的薄膜的材料。通过在这种薄膜上涂敷抗蚀剂而形成抗蚀剂膜来完成掩模坯体。接着，在抗蚀剂图案形成工序中，描绘机对掩模坯体的抗蚀剂膜照射激光束。进行应用了光栅描绘方式等任意的描绘方式的描绘处理，在抗蚀剂膜上对预定的图案进行曝光。在对预定的图案进行曝光后，通过显影，根据所使用的抗蚀剂(正性抗蚀剂或负性抗蚀剂)有选择地去除描绘部或非描绘部，形成抗蚀剂图案。在掩模图案形成工序中，以抗蚀剂图案为掩模对薄膜进行蚀刻，形成重复图案(遮光膜图案)12。接着，去除残存抗蚀剂。对于光掩模10，在去除残存抗蚀剂之后，实施作为光掩模10的制造工艺的一个环节的图案缺陷检查工序。并且，上述光掩模10除了是对单层的遮光膜进行构图而形成的所谓的二值掩模以外，还可以是对层叠的遮光膜或半透光膜分别进行构图而成的多色调掩模。当对层叠膜进行构图时，多次实施从掩模坯体制造工序到掩模图案形成工序的上述光刻工序。

[0051] 在图案缺陷检查工序中，可以对各个图案进行形状缺陷的检查。当发现了缺陷时，可以根据缺陷种类对该光掩模10进行黑缺陷修正处理或白缺陷修正处理等。并且，在去除上述抗蚀剂之后或在基于上述图案缺陷检查的修正处理之后，对光掩模10进行图案不均检查。为了进行该检查，将上述光掩模10设置在图案检查装置1中。对在图案缺陷检查工序中检查合格的光掩模10安装保护膜(Pellicle)。

[0052] 使用安装有保护膜的光掩模10实施图案转印工序。在图案转印工序中，包含重复图案12的转印图案被转印到图像设备用基板的抗蚀剂膜上，在图像设备用基板的表面上形成基于转印图案的像素图案。上述像素图案例如是液晶显示面板的薄膜晶体管或对置基板、滤色器等的重复图案。

[0053] 接着，对用于在图案缺陷检查工序中检查光掩模10的图案不均的图案检查装置1的结构进行说明。

[0054] 光掩模10在经过掩模图案(或抗蚀剂图案)形成工序之后，如图1所示那样被工作台20支撑。工作台20例如构成为XY工作台，以在X方向或Y方向移动自由的方式支撑光掩模10。在本说明书中，将图1中与纸面垂直的方向定义为X方向，将与X方向垂直且彼此垂直的2个方向定义为Y方向、Z方向。根据这种定义，工作台20以形成有重复图案12的光掩模10的表面(以下记为“图案形成面12a”)与XY平面平行的方式支撑光掩模10。另外，以摄像装置40的光轴AX与Z轴平行的方式支撑摄像装置40。

[0055] 对于图案检查装置1，需要通过摄像装置40对由来自照明装置30的照射光照射的光掩模10的像进行拍摄。为了不遮挡照射光，工作台20具有的支撑体形成为框状，以只对例如光掩模10的外周部分进行支撑。

[0056] 由工作台20使光掩模10在X方向或Y方向上移动，由此来移动(扫描)摄像装置40的拍摄范围(检查视场)。并且，当工作台20是固定工作台时，为了扫描检查视场，构成为照明装置30和摄像装置40均可相对于工作台20在X方向或Y方向上自由移动。

[0057] 图2是概要地示出图案检查装置1的主要部分的结构的图。如图2所示，照明装置30具有光源部31和照明光学系统32。例如照射至少在空间上实质上相干且单波长的光的光源适于光源部31。例如半导体激光等激光可用于这种光源。

[0058] 照明光学系统32配置在光掩模10与光源部31之间。照明光学系统32对来自光源部31的相干光进行平行化后，使其以入射角θi(单位：deg(度))入射到透明基板11上。并且，在图2中，为了便于使附图清晰，省略了在透明基板11内部前进的光线的图示。

[0059] 光源部31以及照明光学系统32被配置构成为，入射角θi(根据其它表示，后述的傅里叶变换面的法线(光轴AX)与照明光学系统32的光轴构成的角度)收敛于例如0＜θi＜90的范围(更优选20＜θi＜80的范围)内。照明光学系统32对至少包含摄像装置40的检查视场在内的图案形成面12a上的一部分区域(例如， ～70mm左右的区域)进行照射。通过使用构成为使照射光相对于光掩模10斜入射的装置，可以利用与入射角对应的期望次数的衍射光，容易地检测在例如液晶显示装置制造用等的显示设备中产生的图案不均。

[0060] 透明基板11是两面为平行平面的光学基板。因此，相干光从透明基板11以出射角θi(即与入射角θi相同的角度)射出。当由出射角θi的相干光照射图案形成面12a时，通过形成在图案形成面12a上的周期性的结构(即重复图案12)产生衍射光。这里，相干光与摄像装置40的光轴AX呈角度。因此，包括0次在内的低次衍射光被衍射到与摄像装置40所处的方向不同的方向。与0次光呈角度θn(单位：deg)的-n次附近的高次衍射光在与摄像装置40的光轴AX平行的光路上行进。实质上，仅有预定次数以及更高次(绝对值大)的衍射光入射到摄像装置40具有的成像镜头41上。

[0061] 相对于正常图案，光掩模10的典型的图案不均是微细的。为了高精度地进行缺陷检查，优选利用包含了与物体的微细结构有关的信息的高次衍射光。因此，图案检查装置1构成为，在排除低次衍射光的同时，利用高次衍射光检查光掩模10有无图案不均。

[0062] 摄像装置40是对在由照明光学系统32照射的图案形成面12a上所生成的衍射光进行拍摄的面阵摄像机(Area Camera)。摄像装置40被配置为使成像镜头41的物体侧焦面位于图案形成面12a上。另外，摄像装置40具有固体摄像元件42(例如CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件))。固体摄像元件42被配置为，受光面42a位于成像镜头41的像侧焦面上。因此，透过图案形成面12a的相干光通过成像镜头41的傅里叶变换作用，在受光面42a上形成与置于图案形成面12a上的透射图像对应的傅里叶变换像。固体摄像元件42检测受光面42a上的傅里叶变换像作为光强度分布，作为与检测光量对应的电荷而蓄积所得到的空间频谱，并将其转换成图像信号。转换后的图像信号被输出到数据处理装置50中。

[0063] 这里，图3概要地示出了不存在图案不均的理想的光掩模10。如图3所示，在理想的图案形成面12a上，构成重复图案12的多个单位图案13以预定的间距ω(单位：μm)排列成矩阵状。在本实施方式中设想的各单位图案13具有收敛于例如50～600(单位：μm)的范围内的间距。优选线宽为1～300(单位：μm)。并且，图3示出的单位图案13的数量是为了方便起见。在图案形成面12a上实际形成的单位图案13数量更多。

[0064] 图4(A)～图4(D)的各图示出了在图案形成面12a上形成的图案不均的一个示例。在图4(A)～图4(D)的各图中，对于存在图案不均的图案形成面12a上的缺陷区域标注标号14。图4(A)示出特定的单位图案13组的间距不同于间距ω的图案不均。图4(B)示出特定的单位图案13组的位置相对于其它单位图案13组偏离的图案不均。图4(A)以及图4(B)所示的图案不均与图案位置精度有关，是由于例如在激光束的描绘接续处产生的位置偏离而产生的图案不均。图4(C)以及图4(D)示出特定的单位图案13组比其它的单位图案13组更细或粗的图案不均。图4(C)以及图4(D)所示的图案不均与CD精度有关，是由于例如在描绘时的激光束的强度变动而产生的图案不均。另外，除了图4(A)～图4(D)的各图中所例示的图案不均以外，例如产生了与特定的单位图案13组相同的形状缺陷的情况等在图案检查装置1中也是作为对象的图案不均。

[0065] 图5(A)、图5(B)的各图示出了由摄像装置40拍摄的空间频谱。并且，在图5(A)、图5(B)的各图中，为了使附图清晰，明暗颠倒地示出了空间频谱。

[0066] 如图3所示，当单位图案13组没有图案不均而规则排列时，因各单位图案13的排列而产生的衍射光按照某个周期规则地分布在傅里叶变换面(受光面42a)上。在这种情况下，在受光面42上，检测到十字形图案100以相等间距排列的空间频谱(参照图5(A))。

[0067] 另一方面，如图4(A)～图4(D)的各图所示，当在图案形成面12a上形成有图案不均时，傅里叶变换面中的衍射光的分布因图案不均而紊乱。此时的紊乱表现为出现空间频率成分110。空间频率成分110是由于典型的图案不均而在正常的单位图案13的形状中产生的空间频率高的异常成分，因此如图5(B)所示，分布在与各十字形图案100(的中心)分开的位置处。为了高精度地检测有无图案不均，需要使空间频率成分110与十字形图案100分离而分布。这里，“分离”表示例如通过普通信息终端的画像分析处理等，将彼此的图像在空间上分离成可明确地区分空间频率成分110与十字形图案100的程度。

[0068] 具体而言，当将由于图案形成面12a上形成的周期性结构而生成的衍射光的衍射次数的绝对值定义为n、将光源部31照射的相干光的波长定义为λ(单位：μm)、将单位图案13的间距定义为ω(单位：μm)时，n次衍射光相对于0次衍射光以满足下述条件(1)的角度射出。

[0069] θn＝sin-1(nλ/ω)...(1)

[0070] 当将与图案形成面12a相距L(单位：mm)的观察面上的0次衍射光的位置与n次衍射光的位置之间的差异(距离)定义为h(单位：mm)时，距离h满足下述条件(2)。

[0071] h＝L(tanθn)...(2)

[0072] 并且，当将期望检测的误差量定义为Δω(单位：μm)、将包含误差的部分的单位图案13的间距定义为ω’(＝ω±Δω，单位：μm)、将单位图案13的间距为ω、ω’时的各个n次衍射光的上述观察面上的位置差异(距离)定义为Δh(单位：mm)时，距离Δh满足下述条件(3)。

[0073] Δh＝h-h’

[0074] ＝L(tanθn-tanθ’n)

[0075] ＝L{tan(sin-1(nλ/ω))-tan(sin-1(nλ/ω’))}...(3)

[0076] 当将观测距离Δh的摄像装置40(成像镜头41)的焦距定义为f(单位：mm)、将单位图案13的间距为ω、ω’时的各个n次衍射光的受光面42a上的位置差异(距离)定义为Δh’(单位：mm)时，距离Δh’满足下述条件(4)。

[0077] Δh’＝f(tan(Δθn))...(4)

[0078] 其中，Δθn＝θn-θ’n

[0079] ＝tan-1(Δh’/f)

[0080] ＝sin-1(nλ/ω)-sin-1(nλ/ω’)

[0081] 并且，将排列在固体摄像元件42的受光面42a上的像素的间距定义为p(单位：mm)。此时，为了从十字图案100中分离出因图案不均而产生的空间频率成分110并进行拍摄，图案检查装置1构成为满足下述条件(5)。

[0082] Δh’＞p...(5)

[0083] 但是，为了高精度地检查微细的图案不均，如上所述，优选利用高次衍射光。本申请人不拘泥于光掩模技术领域中的技术常识(即，观察光掩模的实像来进行缺陷检查)而转换构思，立意于观察傅里叶变换像来进行缺陷检查。并且，为了简单且迅速地检查有无图案不均，进一步从该构思出发，想出了上述的从十字形图案100中分离出与图案不均对应的频谱(即空间频率成分110)来进行观察的方法。本申请人发现图案不均的尺寸相对于正常图案(单位图案13)越微细，则在从十字形图案100中分离出空间频率成分110时适合利用越高次的衍射光。

[0084] 当考虑图像设备用的光掩模10的单位模式13的间距ω与典型的图案不均的尺寸之间的关系时，为了使用满足条件(5)的结构的图案检查装置1来将空间频率成分110与十字形图案100分离，优选入射到成像镜头41的n次衍射光满足下述条件(6)。

[0085] 20≤n...(6)

[0086] 当n次衍射光满足条件(6)时，可以从十字形图案100中分离出空间频率成分110。另一方面，当n次衍射光不满足条件(6)时，不能从十字形图案100中分离出空间频率成分110。

[0087] 这里，对于衍射光，次数越高则光量越少。因此，存在噪声增加等而检查精度降低的危险性。因此，更加优选n次衍射光满足下述的条件(7)。

[0088] 20≤n≤700...(7)

[0089] 当n次衍射光满足条件(7)时，由受光面42a上检测出的空间频谱的噪声所导致的劣化得到了抑制，因此保障了高精度的检查。当n次衍射光超过条件(7)的上限时，存在空间频谱的噪声增加，检查精度降低的危险性。

[0090] 为了进一步提高检查精度，优选设定为n次衍射光满足下述条件(8)。

[0091] 30＜n＜600...(8)

[0092] 下面，例示了图案检查装置1的具体数值结构。固体摄像元件42例如是1/3型且是VGA(Video Graphics Array，视频图像阵列)。在该情况下的像素间距为6.35μm。另外，光源部31照射的相干光的波长λ、成像镜头41的焦距f、可检查的典型图案不均的尺寸Δω为如下所述。

[0093] λ：0.532μm

[0094] f：50mm

[0095] Δω：0.1μm

[0096] 当单位图案13的间距ω为100μm时，为了从十字形图案100中分离出空间频率成分110，将图案检查装置1构成为，使-24次以上(根据光掩模10与照明装置30之间的位置关系的不同也可以是+24次以上)的次数的衍射光入射到成像镜头41上。另外，当单位图案13的间距ω为200μm、300μm时，为了从十字形图案100中分离出空间频率成分110，将图案检查装置1构成为，分别使-92次以上(根据上述位置关系的不同也可以是+92次以上)、-200次以上(根据上述位置关系的不同也可以是+200次以上)的次数的衍射光入射到成像镜头41上。

[0097] 设想例如对单位图案13的间距ω为400μm、500μm或600μm的光掩模10进行检查的情况。当间距ω为400μm、500μm、600μm时，为了从十字形图案100中分离出空间频率成分110，将图案检查装置1构成为，分别使-339次以上(根据上述位置关系的不同也可以是+339次以上)、-502次以上(根据上述位置关系的不同也可以是+502次以上)、-681次以上(根据上述位置关系的不同也可以是+681次以上)的次数的衍射光入射到成像镜头41上。

[0098] 数据处理装置50例如是普通台式PC(Personal Computer，个人计算机)，且安装有用于进行光掩模10的缺陷检查的缺陷检查用应用程序。数据处理装置50启动缺陷检查用应用程序，根据从固体摄像元件42输出的图像信号，生成检查图像(例如图5(A)和图5(B)所示的图像)。接着，将所生成的检查图像与预定的基准图像(不存在图案不均的理想的光掩模10的空间频谱、且实质上没有出现空间频率成分110的图像)进行比较，检测差分。数据处理装置50根据检测出的差分，判定光掩模10有无图案不均。具体而言，当与十字形图案100分离地出现空间频率成分110时，数据处理装置50判定为光掩模10含有图案不均。另一方面，当没有出现空间频率成分110时(空间频率成分110没有与十字形图案100分离时)，判定为光掩模10不含有图案不均。数据处理装置50的判定结果显示在显示器60上。

[0099] 操作人员根据显示在显示器60上的判定结果，能可靠地掌握光掩模10有无图案不均。例如在光掩模10的有效区域整体的扫描结束的时刻或检测出图案不均的时刻结束光掩模10的有无图案不均的判定。

[0100] 根据本实施方式的图案检查装置1，不必如以往那样考虑缺陷种类来变更检查条件(调整焦点等)，重复进行与缺陷种类对应的检查。由于不必变更检查条件就能连续地扫描并检查光掩模10，因此大幅度地缩短了检查时间。当对光掩模10的有效区域整体进行扫描后判定为不存在图案不均时，可简单且迅速地获得光掩模10的质量保证。在该情况下，不必检查图案不均的具体内容，就可以前进到下一工序，有利于提高制造效率。并且，为了检查并分析图案不均的具体内容，也可以将下述结构安装在图案检查装置1中，即，例如将成像镜头41的傅里叶变换像转换成实像，拍摄并分析所转换的实像。

[0101] 这样，根据本实施方式的图案检查装置1，由于能简单且迅速地检查有无图案不均，因此大幅度地缩短了检查时间，在前置时间方面等是有利的。另外，由于本实施方式的图案检查装置1是不需要用于去除低次衍射光噪声的空间滤波器的简单结构，因此减轻了设计开发时或制造时的负担。

[0102] 以上是本发明的实施方式的说明。本发明不限于上述结构，可在本发明的技术思想的范围内进行各种变形。