TWI497055B - 透過率測定裝置、光罩之透過率檢查裝置、透過率檢查方法、光罩製造方法、圖案轉印方法、光罩製品 - Google Patents

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Description

透過率測定裝置、光罩之透過率檢查裝置、透過率檢查方法、光罩製造方法、圖案轉印方法、光罩製品
本發明係關於一種透過率測定裝置，例如，係關於一種測定具有將形成於透明基板上之光學膜加工而成之轉印圖案的光罩等之微細部分的光透過率之透過率測定裝置。
先前，液晶裝置等之電子器件之製造中係利用光微影步驟。即，對經蝕刻之被加工層(以下，亦稱為被轉印體)上所形成之抗蝕膜，利用具有特定轉印圖案之光罩在特定曝光條件下進行曝光，轉印該轉印圖案，使該抗蝕膜顯影，藉此而形成抗蝕圖案。其後，進行以該抗蝕圖案為光罩而蝕刻被轉印體之步驟。
近年來，液晶顯示裝置等電子器件之製造中要求低成本化，謀求削減製造步驟之光罩數。具體而言，有人提案有藉由利用具有遮光部、透光部、及半透光部之多調式光罩(以下，亦稱為光罩)來減少使用之光罩片數之方法。即，藉由利用除遮光部與透光部之外還具有半透光部之具有3調式之光罩，於形成於被轉印體上之抗蝕膜曝光、顯影，可使曝光量局部有所不同，從而形成不同部分之殘膜量不同之抗蝕圖案。該情形下，先前使用2片光罩之步驟可變為使用1片光罩，因而可削減光罩之使用片數，提高生產效率。再者，為製作4調式以上之多調式光罩，亦有人提案有具有以光透過率不同之2種以上之半透光膜形成之半透光部的光罩(例如，日本特開2009-258250號公報(專利文獻1))。若使用如此之具有4調式之光罩，則先前使用3片光罩之步驟亦可以1片光罩來進行。此處，所謂半透光部，即指使用光罩將圖案轉印至被轉印體時，使透過之曝光光之透過量以特定量減少而控制被轉印體上之光致抗蝕膜顯影後的殘膜量之部分，將同時具備如此之半透光部、遮光部、透光部之光罩稱為多調式光罩。
作為液晶顯示裝置製造用之光罩，可使用例如多調式光罩，其係將對應TFT(薄膜電晶體)之源極、汲極之部分作為遮光部而形成，且將於該源極、汲極間鄰接而置之相當於通道部之部分作為半透光部而形成。近年來，隨著TFT通道部等之圖案之微細化，多調式光罩也越來越需要有微細之圖案，相當於TFT通道部之圖案中之通道寬度之部分，即遮光膜間之半透光部之寬度亦有微細化之傾向。此點對提高液晶之明晰度與反應速度較為有效，但製造具有如此微細之半透光部之光罩並不容易。例如，如上述半透光部之線寬為7 μm以下、甚至5 μm以下之轉印圖案亦必須精緻地轉印。亦可設想到該微細化傾向會進一步發展，要求3 μm以下之線寬。
又，多調式光罩之半透光部之作用係控制光罩之透過光量而賦予被轉印體所期望之曝光量，故，上述半透光部之微細化之同時，有必要對半透光部之光透過率進行正確測定、評估。即，有必要把握形成於半透光部之膜之膜透過率(不論單層或積層之膜構造，以作為結果之該膜之光透過率為膜透過率)。一般認為，作為形成於透明基板上之半透光部之膜透過率之測定方法，可使用如下方法：(1)利用分光光度計進行實測之方法；(2)以將可視光作為光源之顯微鏡獲得二維圖像，基於圖像內所期望點之圖像濃度，由根據圖像濃度與膜之特性(透過率之波長依賴性)的換算式(預先求出)預測所期望波長之透過率之方法。
上述方法(1)，可以說在進行實際測定此點上可靠性高，但另一方面，由於裝置的制約，使得測定對象物之光點直徑較大，故不適於微細部份之測定。例如，可利用分光光度計測定透過率之界限線寬，根據裝置之情況為1~5 mm左右。因此，若待測定部分之線寬未滿5 mm，會受其周圍之透過率之影響，使測定值之可靠性降低。若待測定部分之線寬不滿1 mm，會成為基本不能測定之狀態。因此，存在就線寬為微米級別之測定區域(例如，微細之半透光部)，無法測定具有可靠性之透過率之問題。
上述方法(2)，可測定較小測定區域之透過率，但以可視光測定之後須換算成所期望之波長，事前把握形成於半透光部之膜之分光特性較為繁雜，且會因膜特性產生誤差等，有難以測定具可靠性之正確的透過率之問題。
本發明係鑒於上述問題點而完成者，其目的之一在於提供可正確測定微細圖案(例如，將形成於透明基板上之半透光膜圖案化而獲得之半透光部)之膜透過率之透過率測定裝置。
本發明之透過率測定裝置，其特徵為包含：射出試驗光束之光源裝置；將上述試驗光束聚光而導入被檢體之聚光光學系統；接收透過上述被檢體之透過光束而檢測光量之光檢測裝置；及基於藉由上述光檢測裝置所檢測之光量而求出上述被檢體之光透過率之運算裝置；且，以使上述經聚光之試驗光束於光束腰部附近入射至上述被檢體之被檢查位置之方式，調節上述光源裝置、上述聚光光學系統、及上述被檢體之相對位置。
本發明之透過率測定裝置，較好的是，上述光源裝置具備雷射光源，且設上述聚光光學系統所具備之聚光透鏡之有效直徑為1時，作為平行光入射於上述聚光透鏡之上述試驗光束之直徑為0.4以上0.6以下。
本發明之透過率測定裝置，較好的是，上述光檢測裝置具有於內部具備光偵測器之積分球。
本發明之透過率測定裝置，較好的是，上述積分球具有供上述透過光束入光之入射孔，且以使上述入射孔之孔徑大於上述透過光束入光的位置之上述透過光束之直徑之方式，配置上述積分球。
本發明之透過率測定裝置，較好的是，上述聚光光學系統包含第1準直透鏡與聚光透鏡。
本發明之透過率測定裝置，較好的是，在平行於上述被檢體之主平面之面內，為調整上述光源裝置、上述聚光光學系統、及上述被檢體之相對位置，而具備用以使上述光源裝置與上述聚光光學系統移動，或使上述被檢體移動之移動裝置。
本發明之透過率測定裝置，較好的是，於上述被檢體與上述光檢測裝置之間具有調整上述透過光束之直徑之第2準直透鏡。
本發明之透過率測定裝置，較好的是，上述聚光光學系統包含使與上述試驗光束之光軸垂直之面之光強度分佈於中央部大於周邊部之光分佈調整機構。
本發明之光罩之透過率檢查裝置，其特徵為，其係測定具有藉由將形成於透明基板上之光學膜圖案化而形成之轉印圖案的光罩於上述轉印圖案之特定的被檢查位置之透過率者，其具有：射出試驗光束之光源裝置；將上述試驗光束聚光而導入光罩之聚光光學系統；接收透過上述光罩之透過光束而檢測光量之光檢測裝置；及基於藉由上述光檢測裝置所檢測之光量而求出上述光罩於上述被檢查位置之光透過率之運算裝置；且，以使上述經聚光之試驗光束於光束腰部附近入射至上述光罩之被檢查位置之方式，調節上述光源裝置、上述聚光光學系統、及上述光罩之相對位置。
本發明之光罩之透過率檢查裝置，較好的是，上述光源裝置具備雷射光源，設上述聚光光學系統所具備之聚光透鏡之有效直徑為1時，作為平行光入射於上述聚光透鏡之上述試驗光束之直徑為0.4以上0.6以下。
本發明之透過率檢查方法係測定具有藉由將形成於透明基板上之光學膜圖案化而形成之轉印圖案的光罩於上述轉印圖案之特定的被檢查位置之透過率者，其特徵為，將自光源裝置射出之試驗光束聚光於上述光罩之被檢查位置，使其在上述試驗光束之光束腰部附近透過上述光罩；使透過後擴散之透過光束入光至光檢測裝置；基於上述光檢測裝置所檢測之光量L，求出上述被檢查位置之光透過率T。
本發明之透過率檢查方法，較好的是，上述光檢測裝置具有於內部具備光偵測器之積分球；上述透過光束係在上述積分球內藉由反復擴散反射而將強度均一化之狀態下，由上述光偵測器檢測光量。
本發明之透過率檢查方法，較好的是，上述轉印圖案包含透過曝光光之透光部、與遮蔽曝光光之一部分之半透光部。
本發明之透過率檢查方法，較好的是，上述轉印圖案進而包含實質性地遮蔽曝光光之遮光部。
本發明之透過率檢查方法，較好的是，上述光罩係用以在形成於被轉印體上之抗蝕膜上，形成具有不同之複數個抗蝕劑殘膜值之抗蝕圖案之多調式光罩。
本發明之透過率檢查方法，較好的是，將未形成有光學膜之透明基板上之任意部分、或未形成有上述光罩之光學膜之部分作為參照位置；將自上述光源射出之試驗光束聚光於上述參照位置，使其在上述試驗光束之光束腰部附近透過透明基板或上述光罩之上述參照位置；使透過後擴散之透過光束入光至光檢測裝置；使用上述光檢測裝置所檢測之光量L0與上述光量L，求出上述光罩之被檢查位置之光透過率T。
本發明之光罩製造方法，其包含於透明基板上準備形成有光學膜之光罩毛胚，對上述光學膜實施圖案化，藉此形成轉印圖案，並進行上述轉印圖案之檢查，其特徵為，於上述檢查中使用上述之透過率檢查方法。
本發明之圖案轉印方法，其特徵為使用藉由上述光罩之製造方法所製造之光罩、與曝光裝置，將上述光罩之轉印圖案轉印至被轉印體上。
本發明之光罩製品，其特徵為其係以與上述光罩相關聯之狀態，具有藉由上述透過率檢查方法而得之上述光罩之所期望的被檢查位置之光透過率T。
根據本發明，即使對於微細圖案等寬度較小之區域，亦可精確地求出相對測定波長之光透過率。
本發明之透過率測定裝置之特徵為具有：射出試驗光束之光源裝置、將上述試驗光束聚光而導入被檢體之聚光光學系統、接收透過上述被檢體之透過光束而檢測光量之光檢測裝置、及基於由上述光檢測裝置所檢測之光量而求出上述被檢體之光透過率之運算裝置，且，調節上述光學系統及上述被檢體之相對位置，以使上述經聚光之試驗光束於光束腰部附近入射至上述被檢體之被檢查位置，本發明者獲知，藉由利用該特徵之透過率測定裝置，可正確地測定測定波長之被檢體之膜透過率其本身。以下，將參照圖面就本發明之透過率測定裝置之構成例進行說明。
圖1所示之本發明第1實施形態之透過率測定裝置至少具備：射出試驗光束之光源101；將自光源101射出之試驗光束導入被檢體之聚光光學系統(此處，包含將來自光源101之射出光作為平行光束111之準直透鏡102、與將來自準直透鏡102之平行光束111聚光於被檢體120之聚光透鏡103)；及使試驗光束透過被檢體120後而擴散之透過光束112入光而進行檢測之光檢測裝置。光檢測裝置具有使透過光束112自入射孔104入光經由擴散反射而空間性地積分後再將其導入光偵測器106之積分球105。又，透過被檢體120之透過光束112會在被檢體120之後方擴散，但藉由於入射孔104之位置，以使入射孔104之直徑大於透過光束112之直徑之方式配置積分球105，可將透過光束112全部提取至積分球105。以下，就透過率測定裝置之構成要件進行具體說明。
<光源裝置>
光源裝置至少具備光源101。光源101只要為對被檢體120射出特定之試驗光束者即可。被檢體120為具有包含半透光部之轉印圖案之光罩之情形時，該光源101可作為具有在使用該光罩時所使用之曝光機之光源中所含之波長之光。例如，作為光源101，可使用包含i線、g線、h線之波長域之光，或可射出其中之代表波長之水銀燈、鹵素燈、氙燈、LED光源等。此外，作為光源101亦可使用射出特定之單一波長之光之雷射。
又，雷射光其光束(beam)中之光強度可大致具有高斯分佈。即，在垂直於光軸之平面上，光束中央(光軸附近)之光強度隨著相對較大地自光軸遠離(隨著靠近周邊部)而減少。另一方面，包含有複數個波長之上述燈或LED中，未有如上述雷射光般之強度分佈，光束中之光強度大致均一。該情形下，為使其具有類似於雷射光之光強度分佈，亦可具備以調整光束之光分佈為目的之濾光器。此點將於後述。
作為用於光源裝置之光源101，在使用水銀燈、鹵素燈、氙燈等之情形下，由於自光源101射出混有複數個波長之光，故可設置選擇性地透過所期望的波長之光之波長選擇濾光器121。另一方面，如雷射或LED般，在光源101射出特定波長之光之情形下，亦可採用不設置波長選擇濾光器121之構成。又，應用搭載有複數個單一波長之LED或雷射光源之光源裝置亦有用。藉由如此切換使用互不相同之單一波長之複數個光源，可測定每個不同波長之透過率。此外，自該等LED或雷射光源射出之單一波長之光，易由光學系統予以聚光，可將光束之直徑縮為較小，因此較為適合。
使用該等高指向性之光源時，較好為使用擴束器(未圖示)等光學元件將射出之光束之直徑(光束直徑)擴大至特定倍數而導入準直透鏡102。又，使用雷射光源作為光源101時，宜將振盪設為單一模式，光束直徑之形狀宜為圓形或橢圓形。
<聚光光學系統>
根據本態樣，聚光光學系統具備準直透鏡102與聚光透鏡103。準直透鏡102具有將自光源101射出之試驗光束作為平行光束111導入聚光透鏡103之功能。藉此，可將自光源101射出之試驗光束有效地導入聚光透鏡103。
準直透鏡102較好為將光源101之照射光(試驗光束)調整為平行光。
但，準直透鏡(以下，亦稱為第1準直透鏡)並非必須使光源101之射出光(試驗光束)完全地成為平行光。較好的是，準直透鏡102將自光源101射出之試驗光束調整至適當之光束直徑，使其可入射至後述之聚光光學系統(聚光透鏡103)之直徑內(有效直徑內)。
聚光透鏡103具有使光聚光之功能，其使試驗光束聚光於被檢體120之被檢查位置。即，於試驗光束之直徑最小之部分(光束腰部)附近，以入射於被檢體120之被檢查位置之方式而配置。例如，被檢體120為光罩，被檢查位置為轉印圖案中之半透光部時，使聚光於該半透光部之光束之焦點重合。如此，可於試驗光束之直徑最小之部分測定被檢查位置，故有利於微細圖案之測定。又，根據先前利用分光光度計實際測定微細區域之透過率之方法，由於所期望之被測定位置之周邊部分(例如，遮光部或透光部)之光透過率位於測定點中，會有測定精度低下之問題，但，本第1實施形態所示之透過率測定裝置，可將試驗光束(經聚光之光束)導入被檢查區域(例如半透光部)而使其透過，故可正確地測定半透光膜本身之膜透過率。
此處，所謂光束腰部附近，意指將藉由聚光透鏡103聚光之光束之直徑最小的部分作為光束腰部時，相對該直徑不超過其1.1倍之直徑之區域。又，於以與光軸垂直方向之面切斷光束時之切斷面，中心部之光強度(即最大光強度)為100%時，光束之直徑可為光強度為13.5%(中心部之最大光強度之1/e2 )以上之區域之圓之直徑或是橢圓之長徑。
為滿足上述關係，調整聚光透鏡103與被檢體120之光軸方向之相對位置較為重要，但亦可使用後述之移動裝置，如上所述以固定被檢體120之狀態使聚光透鏡103移動，或相反，使被檢體120相對聚光透鏡103移動。或者，亦可使兩者都移動。
從聚光點形狀與相對被檢體120之入射角度依存性之觀點來看，聚光透鏡103之開口數NA宜設為0.25~0.65(NA=0.25~0.65)。若開口數NA過小，則於被檢查位置，無法使聚光點形狀足夠小。另一方面，若相對被檢體120之入射角度過大，則相對於被檢體120傾斜(相對被檢體表面垂直以外之方向)入射之光線之比例會增大，使透過率測定之可靠性下降，因此，開口數NA之上限以0.65為宜。
基於上述考慮，聚光透鏡103之開口數NA可根據測定之區域之面積(光罩之半透光部之面積)、測定波長等進行適宜的設定。
<光檢測裝置>
光檢測裝置具備積分球105。該積分球105具有將自入射孔104入射之光(透過光束112)根據球內壁面之擴散反射進行空間性地積分而均一地入射至光偵測器106之作用。根據圖1，自光源裝置射出之試驗光束聚光於被檢體120之表面而透過之後，透過光束112經由入射孔104入光至積分球105，根據積分球105內部之擴散反射而空間性地被積分。又，積分球105係以將被檢體120之後方擴散之透過光束112全部自入射孔104提取至積分球105之方式而配置。
例如，於積分球105之內面具有光偵測器106(亦稱為光功率計)。該光偵測器106可根據設於積分球105之與入射孔104不同之開口部而設置。於積分球105空間性地積分而均一化(平均化)之光入射於該光偵測器106。即，所有通過被檢體120之被檢查位置(來自光源裝置之試驗光束所聚光之範圍)之光被平均化，且與其強度成比例之光均一地入射於光偵測器106，可高精度地測定被檢體120之被檢查位置之光透過量，基於該光透過量可求出光透過率。光偵測器較好為備於積分球之內部。此處，所謂內部是指可使積分球105所積分之光入射至該光偵測器之位置，例如，可包含積分球105之內側、內面。但，由於機械性之制約等無法於內部設置光偵測器之情形下，雖有導致入射於光偵測器之光量減少等之不足，但在可使積分球105所積分之光入射於該光偵測器之位置之範圍內，可變更光偵測器之設置位置。例如，可於積分球之外側設置光偵測器。
此外，為了於積分球105內空間性地積分而充分地均一化(平均化)，入射孔104之直徑宜為積分球105之直徑之1/4以下。
又，上述積分球105宜為於內壁被覆有相對於上述試驗光束之反射率為0.8以上之素材者。
又，亦可不使用積分球105而以光偵測器直接檢測透過光112。即，使用使透過被檢體120之透過光束112直接入光於光偵測器123之受光部之方法(參照圖6)。該情形下，一般而言，光偵測器123，由於其受光部為平面，且存在相對受光部之入射角度依存性，故有必要將受光部相對光軸垂直地設置。使透過被檢體120之透過光束112直接入光於光偵測器123之情形下，即使相對於擴散之透過光束112之光軸垂直地設置受光部，仍無法使該透過光束全部垂直入射，故有產生測定誤差之可能性。又，光偵測器123之受光面必須大於透過光束之直徑，且其大小亦有制約，故在使透過光112全部入光於光偵測器123之情形下，必須非常地縮短被檢體120與光偵測器123之間的距離。另一方面，在使用積分球105之情形下，由於係使透過光束112自具有比光偵測器106之受光面更大之直徑之入射孔104入光，且將於積分球105空間性地積分而均一化(平均化)之光入射於光偵測器106，故即使在透過光束之直徑大於光偵測器106之受光面之情形下，藉由選擇對應尺寸之積分球，仍可不受上述裝置上之制約而進行高精度之測定。
此外，就膜透過率進行更高精度之測定之情形下，可將朝向積分球105之入射光(透過光束112)以一定角度(立體角)固定。該情形下，如圖2所示之本發明第2實施形態之透過率測定裝置，可於被檢體120與積分球105之間，設置使透過光束112成為平行光之準直透鏡122(以下，亦稱為第2準直透鏡)。藉此，透過光束112之全部可容易地入光於積分球105之入射孔104，其入射角亦在一定範圍內，故可使光偵測器106之測定精度進一步提高。
又，藉由於被檢體120與積分球105之間設置第2準直透鏡122可減少透過光束112之直徑，故即使不將入射孔104之直徑設為非常大仍可將積分球105自被檢體120離開所期望距離而配置。即，可自由地設定積分球105之配置，具有提高光學元素之設置之自由度之效果。
又，此處所言之第2準直透鏡122亦與上述第1準直透鏡102相同，並非必須使透過光束112成為完全之平行光。藉由減少光束直徑，將透過光束112確實地提取至積分球105內部亦可。換言之，第2準直透鏡122可作為用以於所期望之位置配置積分球105之光束直徑調整機構發揮功能。
又，圖6之本發明第3實施形態之透過率測定裝置，亦可以準直透鏡使透過被檢體120之透過光束平行化而入光於光偵測器123。但，由於光偵測器有檢測透過光束112以外之迷光(來自裝置內與裝置外之光源，且自被檢查位置以外之處無意圖地入光之光)之可能性，故使用利用積分球之圖1或圖2之裝置更佳。
<透過率測定裝置>
圖8及圖9係舉例說明上述已說明之搭載有光源裝置、聚光光學系統、光檢測裝置之本發明第1實施例之透過率測定裝置。
本態樣中，光源裝置與聚光光學系統可以使其光軸一致之狀態，配置於被檢體(此處為光罩)120之所期望之位置。又，光檢測裝置，亦可使其軸與上述光軸實質性地一致，以使透過被檢體120之透過光束112完全入光。如此，可檢測出被檢體120之所期望之被檢查位置之光透過率。
此處，光源裝置與聚光光學系統係以使光軸一致之狀態保持為一體(單元A)，且可一面由單元A驅動用橫桿控制移動方向一面移動。且，可於與被檢體之主平面平行之面內配置於所期望之位置。另一方面，光檢測裝置(單元B)，係由單元B驅動用橫桿控制移動方向，但仍可於與被檢體120之主平面平行之面內移動。單元A與單元B，係自兩側對向被檢體120之主平面，光透過率測定時，兩者之光軸一致。於光檢測裝置側設置準直透鏡122之情形(參照圖2)下，亦可使其光軸一致而作為單元B之一部分來設置。
上述單元A及單元B，於與被檢體120之主平面平行之面內(即與光軸垂直之面內)，分別連接於用以使其分別朝所期望位置移動之單元A移動裝置301、單元B移動裝置302，且該等移動裝置301及302係由控制裝置300控制(參照圖9)。
再者，被檢體120與單元A、單元B可藉由位置調節機構(未圖示)調整其光軸方向之相對位置。即，將自光源裝置射出之試驗光束藉由聚光光學系統導入被檢體120，使該光束於光束腰部附近入射至被檢體120之被檢查位置，以此方式精確地調節相互位置。該位置調節機構亦可包含於單元A移動裝置301、單元B移動裝置302中。此外，不言而喻，於單元A內，可根據需要調整光源裝置與聚光光學系統之光軸方向上之相互位置；於光源裝置內，可根據需要調整其構造零件(光源101、第1準直透鏡102等)之相互位置。
光檢測裝置所檢測之光量被送至運算裝置303，從而可運算被檢體之光透過率。運算裝置303可另外使用附隨之記憶體預先記憶保存計算光透過率所需之參數。
本發明之透過率測定裝置進而具有保持被檢體120之被檢體支架。本態樣之上述被檢體支架可保持具有一邊為300 mm以上之方形之光罩。例如，較好為可保持一邊為300~1800 mm之方形之光罩。
又，上述態樣中，雖固定被檢體120而設兩單元(A、B)為可動，但反之亦可，再者兩者可動亦可。此外，如圖8所示，被檢體支架可將被檢體120保持為大致水平狀態，或大致垂直地保持。
<透過率測定方法>
於上述透過率測定裝置設置被檢體120(此處為光罩)，可測定該光罩120上所形成之轉印圖案於所期望位置之光透過率。例如，當光罩120為具備透過曝光光之一部分之半透光部者時，即使該半透光部為微細大小之情形下，仍不會受配置於該半透光部之周邊之圖案(透光部、遮光部等)之影響而可測定正確的半透光部之光透過率。
例如，將作為被檢體之光罩120設置於本發明裝置之被檢體支架上。其後，將單元A與單元B設置於以兩者光軸一致之狀態使其朝平行於光罩120之主平面之面內移動而求得透過率之半透光部之位置。此處，作為被檢體之光罩120為用於液晶顯示裝置之大型光罩之情形下，其曝光光之波長為i線~g線，故可使用具有與其實質上相等之波長域之光源進行測定較為有用。或者，光罩使用者亦可使用用作透過率測定之基準之代表波長(例如i線)進行測定亦有用。
劃定與單元A、單元B之光罩面平行之面內之位置，且使自光源裝置射出之試驗光束經由聚光光學系統，以使其光束腰部附近位於欲測定之光罩120之半透光部之方式，調整單元A與被檢體120之相對位置。繼而，確定光檢測裝置之位置以使試驗光束透過該半透光部後之透過光束112確實地自光檢測裝置之積分球105之入射孔104入光。此時，將置於積分球105內之光偵測器106之輸出(透過光量L)提取至運算裝置303。
欲求出光罩120之半透光部之膜透過率T時，可預先求出膜形成之前的透明基板所具有之參照透過量L0。此可就未形成有膜之透明基板之一部分，或是光罩之轉印圖案中未形成有膜之部分(該等均可稱為「參照位置」)，藉由以與上述相同之方法求出參照透過光量L0而獲得。其後，若如上所述求得半透光部之光透過量L，則該半透光部之光透過率T可由下式而求得：
T=L/L0
<被檢體>
作為本實施形態所示之透過率測定裝置之被檢體120，以可透過光者即可。作為可使用本實施形態所示之透過率測定裝置進行透過率測定之適當之一例，可舉出具有將形成於透明基板上之光學膜圖案化而獲得之轉印圖案之光罩。
所謂光學膜，可為遮蔽曝光光之至少一部分(即，透過一部分)之膜(稱為半透光膜)。其可在藉由使用光罩曝光形成於被轉印體上之抗蝕膜而使其以所期望之量減膜以形成所期望之形狀之抗蝕圖案時使用。
特別係在多調式光罩中，形成具有複數個不同之殘膜量之抗蝕圖案，可利用其製造所期望之電子器件，且極其有用。例如，作為適用於本發明之光罩120，可為用於製造液晶顯示裝置之多調式光罩，除透光部、遮光部之外，其可具有具備一種或複數種曝光光透過率之半透光部。
圖10係例示上述用途之多調式光罩。其係將形成於透明基板200上之半透光膜201與遮光膜202分別圖案化，成為具有所期望之轉印圖案(半透光膜圖案201p、遮光膜圖案202p)之三調式之光罩20。此處，半透光部215具有微細之寬度，且與透光部220、遮光部210相鄰接。因此，在先前技術中，施行圖案化之後，難以正確把握形成於半透光部之半透光膜之光透過率。
於遮光膜形成之前，在僅形成有半透光膜之階段(後述之光罩毛胚形成過程)可測定光透過率，但，經由複數個製程施行圖案化之後，成為光罩成品時，其是否顯示同一透過率一事尚不明確。由此，有必要進行作為光罩之微細之半透光部之透過率測定。
圖11係顯示利用上述多調式光罩之轉印步驟。即，欲對於積層有形成於透明基板500上之複數個薄膜501之被轉印體50形成3維圖案時，利用適宜光罩轉印圖案。此處，使用多調式光罩20，相對形成於被轉印體上之正性抗蝕層502，形成有具有複數個不同之殘膜量之抗蝕圖案502p。藉此，可利用一片光罩進行2片光罩大小之圖案加工。
作為本發明之半透光膜之透過率之測定，可測定上述之多調式光罩之轉印圖案中之微細(例如寬度在1 mm以下。特別係當寬度為2~500 μm時，適用本發明之必要性高；當為2~100 μm時，本發明之效果尤其顯著)的半透光部之曝光光透過率。
例如，欲測定與遮光部鄰接之半透光部之膜透過率時，若使用測定點較大之現有之分光光度計，則無法僅將處於被檢查位置之半透光部配置於測定視野內，因而無法獲得正確的光透過率。根據本發明，測定視野可為聚光光學系統形成之光束腰部之直徑，故可進行微小之點之測定。
如上所述，根據近年來光罩之多調式化與圖案之微細化，日益追求能正確地測定形成於透明基板上之光學膜(此處為透過曝光光之一部分之半透光膜)於製造後之光罩中所具有之膜透過率，對於如此之被檢體，利用本實施形態所示之透過率測定裝置非常有效。
即，於製造後之光罩中，存在比先前藉由利用分光光度計之測定方法可測定之面積更小面積之半透光部，正確知曉該部分之膜透過率對光罩之檢查與產品保障而言都極其重要。
例如，作為如此之光罩，可舉出用於製造液晶顯示裝置之光罩，其係大小為一邊300 mm以上之大型光罩。
具有透光部、半透光部、遮光部(3調式)之多調式光罩可用於製造用於液晶顯示裝置之薄膜電晶體(TFT)或彩色濾光片(CF)。或者，亦可使用具有透過率互不相同之2種以上之半透光部之4調式以上之多調式光罩。
再者，即使係2調式之光罩，在將具有特定透過率之光學膜用於遮光部之情形下，亦可作為本發明之被檢體有效地適用。
以下說明作為適用於本發明之被檢體，可獲得本發明之顯著效果之多調式光罩及其檢查方法、製造方法。
多調式光罩可以例如圖12所示之方法來製作。即，首先於透明基板(200)上依序積層半透光膜201與遮光膜202，準備塗布有抗蝕劑203(此處為正性抗蝕劑)之光罩毛胚20b(參照圖12(a))。
透明基板200係作為例如包含石英(Si02 )玻璃、或包含Si02 、Al2 O3 、B2 O3 、RO(R為鹼土類金屬)、R2 O(R2 為鹼金屬)等玻璃等之平板而構成。透明基板200之主面(表面及背面)係經研磨而平坦且平滑地構成。透明基板200可設為例如一邊為500 mm~1800 mm左右之方形。透明基板200之厚度可為例如3 mm~20 mm左右。
半透光膜201包含含有例如鉻(Cr)之材料，可為例如氮化鉻(CrN)、氧化鉻(CrO)、氮氧化鉻(CrON)、氟化鉻(CrF)等鉻化合物。該等半透光膜201可利用包含含有硝酸銨鈰((NH4 )2 Ce(NO3 )6 )及高氯酸(HClO4 )之純水之鉻蝕刻液進行蝕刻。又，亦可為包含含有鉬(Mo)等之金屬材料與矽(Si)之材料之金屬矽化物。例如包含MoSi、MoSix、MoSiN、MoSiON、MoSiCON等。該種半透光膜201可利用氟(F)系蝕刻液(或蝕刻氣體)進行蝕刻。
遮光膜202可為鉻(Cr)或以鉻為主要成份之鉻化合物。又，藉由於遮光膜202之表面積層特定組成之鉻化物(CrO、CrC、CrN等)(未圖示)，可使遮光膜202之表面具有抑制光反射之功能。遮光膜202可利用上述鉻用蝕刻液進行蝕刻。
遮光膜202係實質性地遮蔽曝光光(i線~g線)，透光部220係以使曝光光透過近100%之方式而構成。且，當透明基板之透過率為100%時，半透光膜201可為具有3%以上80%以下之膜透過率者。作為用於製造TFT之光罩，作為用於3調式以上之多調式光罩之半透光部之半透光膜，透過率為5~60%，從光罩使用者加工被轉印體之簡易性此點來看，較好為20~60%。又，亦可利用代表波長(例如i線)評價具備上述透過率者。
再者，於2調式(遮光部與透光部)之光罩中，使用於遮光部之遮光膜具有一定透過率之情形下，其透過率較好為3~20%，5~15%則更佳。
相對上述光罩毛胚，藉由描畫特定之圖案、使其顯影，而獲得第1抗蝕圖案(203p)(參照圖12(b))。藉由以此為光罩，蝕刻遮光膜202而形成遮光膜圖案202p(參照圖12(c))。
剝離抗蝕圖案203p之後，再度於全面塗布抗蝕劑204(參照圖12(d))。其後，藉由第2次之描畫及顯影，獲得第2抗蝕圖案(204p)(參照圖12(e))。藉由以此為光罩，蝕刻半透光膜201而形成半透光膜圖案201p(參照圖12(f))。其後，剝離殘留之抗蝕圖案204p(參照圖12(g))。如此，多調式(此處為3調式)之光罩完成。
圖12係模式性顯示圖案化製程，其實際圖案形狀依據用途具有其他各種形式。
根據本發明之製造方法，可於上述圖案化之後設置透過率之檢查步驟。此步驟可確認是否可獲得光罩使用者所求之正確的光透過率，若有不適狀況則返回製造步驟，若無問題則可保證製品。
又，可按照光罩使用者之期望，以將利用本發明之檢查方法所得之光透過率之數值與光罩相關聯之形式作為光罩製品而供給。即，由於在接受光罩製品之供給後通常不可能精密地測定其微細部分之光透過率，故使光罩之屬性即透過率與光罩一體化附屬之做法很有意義。該情形下，供給形式可為將光罩與透過率資料物理性地一體化，或者即使各自進行流通，但仍可依據連結彼此之資訊而相關聯。
光罩使用者可參照該透過率資料，使用該光罩與曝光機將光罩所具有之轉印圖案轉印至被轉印體上而製造所期望之電子器件。該情形下，應用於製造步驟之各種條件參數可以該透過率資料為基礎來設定。
又，本實施形態所示之透過率測定裝置中，為了進一步提高測定精度，較好為適當地控制自光源裝置射出之試驗光束之強度分佈等。
例如，圖1所示之透過率測定裝置中，可導入光分佈強度調整機構，其係用以使自準直透鏡102入光於聚光透鏡103之平行光束111之強度分佈成為中央部比周邊部相對明亮之分佈。作為分佈形態之一例，可舉出例如高斯分佈。
經發明者們確認，一般而言，使均一之強度分佈之平行光束111入光於聚光透鏡103而聚光於被檢體120之情形下，會於所聚光之光的峰值之外周發生旁瓣(參照圖3(A)、(B))。為正確地測定微細部分之透過率，有必要使測定光聚光於測定對象部分，但因旁瓣產生會導致一部分光亦洩露至聚光點之外側，從而會因微細圖案之大小與周邊圖案之位置(例如，縫隙寬度)而使得旁瓣入射於被檢體120之被檢查位置以外之位置，而有該洩露之光導致測定精度下降之虞。
因此，較好的是，使入光於聚光光學系統之平行光束111內之強度分佈為中央部(光軸附近)比周邊部相對明亮之分佈，而不是均一分佈(參照圖4)。藉此，可抑制旁瓣的發生，而以高精度測定測定區域之透過率。
平行光束111內之光強度分佈之種類，若其強度為相比中央(光軸附近)向周邊方向呈單調遞減者，則無特別限制。例如，可為高斯分佈。當光源為雷射之情形時，可大致獲得高斯分佈。為其他光源之情形時，導入調整光分佈之機構可獲得同樣的效果。
圖5係顯示變化試驗光束光強度分佈時，驗證因旁瓣而自微細圖案洩露之點光之比例的類比結果。分佈形狀為高斯分佈。
具體而言，變化來自準直透鏡102之平行光束111之高斯分佈，使其入光於聚光透鏡103，根據被檢體120之圖案線寬測定點光洩露之比例。作為聚光透鏡103，係使用開口數NA為0.4與0.65之透鏡，評價波長為405 nm之光。
圖5(A)係顯示使用開口數NA為0.4之聚光透鏡103時，入射於聚光透鏡103之平行光束111之高斯分佈，縱軸顯示強度，橫軸顯示入射於聚光透鏡103之光束剖面(高斯分佈寬l/e2 )。
如上所述，高斯分佈之光束直徑，可定義為在正交於光軸之面測定之峰值之l/e2 (約13.5%)之強度之寬度。該寬度(如圖5(B)所示之「高斯分佈之開口數NA」，亦稱為NAg)相對於聚光透鏡之開口數NA(亦稱為NAc)，較好為
0.4≦NAg/NAc≦0.6
例如，以聚光透鏡之開口數為基礎，自上述算式之範圍求高斯分佈之開口數NA比，根據與所使用之聚光透鏡之有效直徑(瞳徑)之比，可求出可恰當地使用於本發明之高斯分佈寬度。例如，當設有效直徑為1時，光束之直徑(光束剖面)可設為0.4以上0.6以下之範圍。
例如，使用開口數NA為0.4之聚光透鏡時，若平行光束111之高斯分佈之開口數NA為0.4，則就6 μm寬之圖案而言，洩露之光較小(0.61%)，而2 μm寬之圖案，其洩露之光竟達到2.18%(圖5(B))。另一方面，即便使用同一聚光透鏡，若平行光束111之高斯分佈之開口數NA為0.2(NAg/NAc=0.5)，則6 μm寬之圖案之洩露之光為0.0%，2 μm寬之圖案也僅為0.42%，測定精度有所提高。
又，被檢查位置(例如半透光部)之幅內，含有試驗光束整體之光強度之99.7%以上之狀態(洩露之光為0.3%以下)較佳。99.9%以上(洩露之光為0.1%以下)則更佳。光束直徑中之光強度分佈之調整，可藉由光強度分佈控制機構(例如，變跡濾光器(圖7))之利用、聚光透鏡之開口數NA之選擇、該等之組合而進行。
依據以上內容，藉由本申請發明，不會發生先前使用CCD或CMOS等二維感測器獲得圖像之方法所具有的自測定區域所獲得之信號強度影響到於鄰接於該測定區域之區域所獲得之信號強度之變化而產生變動此類問題，可獲得該測定區域之正確的透過率。
如此，本申請發明可於測定微細圖案之透過率時，不受存在於該圖案周邊之圖案的透過率之影響，不會發生因處於該圖案周邊之圖案所產生之檢查光束之衍射，而進行微細圖案之透過率測定。此處，本發明中微細圖案係對具有0.5 μm以上7 μm以下之線寬之半透光部之透過率測定有效。再者，對0.5 μm以上5 μm以下之線寬，更甚者0.5 μm以上3 μm以下之線寬之透過率測定有效。此外，根據本申請發明，可實現先前不可能的關於光罩之微細之半透光部、或上述具有透過率之遮光部之微細圖案的膜透過率之品質保證。再者，可不受周邊條件影響而正確地評價作為膜固有之特性之膜透過率之本申請發明，對於追求更加微細化之光罩之開發亦有效。
另，本發明不限定於上述實施形態，可適當變更後實施。例如，上述實施形態中之材質、圖案構成、構件之個數、大小、處理程序等僅為一例，可在發揮本發明之效果之範圍內進行種種變更而實施。此外，可在不脫離本發明之目的之範圍內進行適當變更而實施。
101．．．光源
102．．．準直透鏡
103．．．聚光透鏡
104．．．入射孔
105．．．積分球
106．．．光偵測器
111．．．平行光束
112．．．透過光束
120．．．被檢體
121．．．波長選擇濾光器
122．．．準直透鏡
123．．．光偵測器
圖1係顯示本發明第1實施形態之透過率測定裝置之概略剖面圖。
圖2係顯示本發明第2實施形態之透過率測定裝置之概略剖面圖。
圖3(A)、(B)係說明使均一的強度分佈之平行光入光於聚光透鏡之情形的被檢體上之聚光燈之圖。
圖4係說明將高斯分佈之光入光於聚光透鏡之情形之剖面圖。
圖5(A)、(B)係說明將高斯分佈之光入光於聚光透鏡之情形之圖。
圖6係顯示使透過測定對象物之透過光直接入光於光偵測器之本發明第3實施形態之透過率測定裝置之概略剖面圖
圖7係顯示光分佈調整機構之一例之圖。
圖8係顯示本發明第1實施例之透過率測定裝置或光罩之透過率檢查裝置之概略立體圖。
圖9係顯示本發明圖8所示之透過率測定裝置或光罩之透過率檢查裝置之方塊圖。
圖10係顯示適用於本發明透過率測定裝置之多調式光罩之一例之剖面圖。
圖11係顯示利用圖10所示之多調式光罩之轉印步驟之一例之剖面圖。
圖12(a)-(g)係顯示多調式光罩之製造方法之一例之剖面圖。
101．．．光源
102．．．準直透鏡
103．．．聚光透鏡
104．．．入射孔
105．．．積分球
106．．．光偵測器
111．．．平行光束
112．．．透過光束
120．．．被檢體
121．．．波長選擇濾光器

Claims (20)

  1. 一種透過率測定裝置，其特徵為包含：射出試驗光束之光源裝置；將上述試驗光束聚光而導入被檢體之聚光光學系統；接收透過上述被檢體之透過光束而檢測光量之光檢測裝置；及基於藉由上述光檢測裝置所檢測之光量而求出上述被檢體之光透過率之運算裝置；且以使上述經聚光之試驗光束於光束腰部附近入射至上述被檢體之被檢查位置之方式，調節上述光源裝置、上述聚光光學系統及上述被檢體之相對位置；上述試驗光束於與光軸垂直之面之光強度分佈係於中央部大於周邊部。
  2. 如請求項1之透過率測定裝置，其中上述光源裝置具備雷射光源；且設上述聚光光學系統所具備之聚光透鏡之有效直徑為1時，入射於上述聚光透鏡之上述試驗光束之直徑為0.4以上0.6以下。
  3. 如請求項1或2之透過率測定裝置，其中上述光檢測裝置具有於內部具備光偵測器之積分球。
  4. 如請求項3之透過率測定裝置，其中上述積分球具有供上述透過光束入光之入射孔，且以使上述入射孔之孔徑大於上述透過光束入光之位置之上述透過光束之直徑的方式，配置上述積分球。
  5. 如請求項1或2之透過率測定裝置，其中上述聚光光學系 統包含第1準直透鏡與聚光透鏡。
  6. 如請求項1或2之透過率測定裝置，其中在平行於上述被檢體之主平面之面內，為調整上述光源裝置、上述聚光光學系統及上述被檢體之相對位置，而具備用以使上述光源裝置與上述聚光光學系統移動，或使上述被檢體移動之移動裝置。
  7. 如請求項1或2之透過率測定裝置，其中於上述被檢體與上述光檢測裝置之間，具有調整上述透過光束之直徑之第2準直透鏡。
  8. 如請求項1或2之透過率測定裝置，其中上述聚光光學系統包含使與上述試驗光束之光軸垂直之面之光強度分佈於中央部大於周邊部之光分佈調整機構。
  9. 一種光罩之透過率檢查裝置，其特徵為：其係測定具有藉由將形成於透明基板上之光學膜圖案化而形成之轉印圖案的光罩於上述轉印圖案之特定的被檢查位置之透過率者；且其包含：射出試驗光束之光源裝置；將上述試驗光束聚光而導入光罩之聚光光學系統；接收透過上述光罩之透過光束而檢測光量之光檢測裝置；及基於藉由上述光檢測裝置所檢測之光量而求出上述光罩於上述被檢查位置之光透過率之運算裝置；且以使上述經聚光之試驗光束於光束腰部附近入射至上述光罩之被檢查位置之方式，調節上述光源裝置、上述聚光光學系統及上述光罩之相對位置； 上述試驗光束於與光軸垂直之面之光強度分佈係於中央部大於周邊部。
  10. 如請求項9之透過率檢查裝置，其中上述光源裝置具備雷射光源；且設上述聚光光學系統所具備之聚光透鏡之有效直徑為1時，入射於上述聚光透鏡之上述試驗光束之直徑為0.4以上0.6以下。
  11. 一種透過率檢查方法，其係測定具有藉由將形成於透明基板上之光學膜圖案化而形成之轉印圖案的光罩於上述轉印圖案之特定的被檢查位置之透過率者，其特徵為：將自光源裝置射出之試驗光束聚光於上述光罩之被檢查位置，使其在上述試驗光束之光束腰部附近透過上述光罩；使透過後擴散之透過光束入光至光檢測裝置；基於上述光檢測裝置所檢測之光量L，求出上述被檢查位置之光透過率T；上述試驗光束於與光軸垂直之面之光強度分佈係於中央部大於周邊部。
  12. 如請求項11之透過率檢查方法，其中上述光源裝置係射出包含於使用上述光罩時所用之曝光機之光源的波長之光。
  13. 如請求項11之透過率檢查方法，其中上述光檢測裝置具有於內部具備光偵測器之積分球；上述透過光束係在上述積分球內藉由反復擴散反射而將強度均一化之狀態 下，由上述光偵測器檢測光量。
  14. 如請求項11至13中任一項之透過率檢查方法，其中上述轉印圖案包含透過曝光光之透光部、與遮蔽曝光光之一部分之半透光部。
  15. 如請求項14之透過率檢查方法，其中上述轉印圖案進而包含實質性地遮蔽曝光光之遮光部。
  16. 如請求項11至13中任一項之透過率檢查方法，其中上述光罩係用以在形成於被轉印體上之抗蝕膜上，形成具有不同之複數個抗蝕劑殘膜值之抗蝕圖案之多調式光罩。
  17. 如請求項11至13中任一項之透過率檢查方法，其中將未形成有上述光學膜之透明基板上之任意部分、或未形成有上述光罩之光學膜之部分作為參照位置；將自上述光源射出之試驗光束聚光於上述參照位置，使其在上述試驗光束之光束腰部附近透過透明基板或上述光罩之上述參照位置；使透過後擴散之透過光束入光至上述光檢測裝置；使用上述光檢測裝置所檢測之光量L0與由請求項11至13中任一項所得之光量L，求出上述光罩之被檢查位置之光透過率T。
  18. 一種光罩製造方法，其包含於透明基板上準備形成有光學膜之光罩毛胚，對上述光學膜實施圖案化，藉此形成轉印圖案，並進行上述轉印圖案之檢查，其特徵為：於上述檢查中使用如請求項11至13中任一項之透過率檢查方法。
  19. 一種圖案轉印方法，其特徵為：使用以如請求項18之製造方法所製造之光罩、與曝光裝置，將上述光罩之轉印圖案轉印至被轉印體上。
  20. 一種光罩製品，其特徵為：其係以相關聯之狀態包含上述光罩及藉由如請求項11至13中任一項之透過率檢查方法而得之上述光罩之所期望的被檢查位置之光透過率T。
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