透過率測定装置、フォトマスクの透過率検査装置、透過率検査方法、フォトマスク製造方法、パターン転写方法、フォトマスク製品
【課題】微細パターン（例えば、透明基板上に形成された微細な半透光膜パターン）の膜透過率を正確に測定可能な透過率測定装置を提供することを目的の一とする。
【解決手段】透明基板上に形成された半透光膜の微細パターン等の膜透過率の測定において、測定対象物となる半透光膜に、測定波長の光が最も小さなスポット径（ビームウエスト）となるように集光させて透過させた後、その透過光を全て積分球に取り込んでディテクタで検出する。
【解決手段】透明基板上に形成された半透光膜の微細パターン等の膜透過率の測定において、測定対象物となる半透光膜に、測定波長の光が最も小さなスポット径（ビームウエスト）となるように集光させて透過させた後、その透過光を全て積分球に取り込んでディテクタで検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過率測定装置に関し、例えば、透明基板上に形成された光学膜を加工してなる転写パターンを有するフォトマスク等の微細部分の光透過率を測定する透過率測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶装置等の電子デバイスの製造においては、フォトリソグラフィ工程が利用される。すなわち、エッチングされる被加工層（以下、被転写体ともいう）上に形成されたレジスト膜に対して、所定の転写パターンを有するフォトマスクを用いて所定の露光条件下で露光を行い、該転写パターンを転写し、該レジスト膜を現像することによりレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクとして被転写体をエッチングするという工程が行われている。
【０００３】
近年、液晶表示装置等の電子デバイスの製造において低コスト化が要求されており、製造工程におけるマスク数の削減が求められている。具体的には、遮光部と透光部と半透光部を有する多階調フォトマスク（以下、フォトマスクともいう）を用いることにより、使用するマスク枚数を低減する方法が提案されている。すなわち、遮光部と透光部のほかに半透光部を有することにより、３階調を有するフォトマスクを用いて、被転写体上に形成されたレジスト膜に露光、現像することにより、部分的に露光量を異ならせ、部分によって残膜量の異なるレジストパターンを形成することができる。この場合、従来２枚のマスクを使用していた工程が１枚のマスクで可能となるため、マスク使用枚数が削減でき、生産効率が高くなる。更に、４階調以上の多階調フォトマスクを作製するために、光透過率の異なる２種類以上の半透光膜で形成された半透光部を有するマスクも提案されている（例えば、特許文献１）。このような４階調を有するフォトマスクを用いれば、従来３枚のマスクを使用してきた工程を１枚のマスクで行うことも可能となる。ここで、半透光部とは、マスクを使用してパターンを被転写体に転写する際、透過する露光光の透過量を所定量低減させ、被転写体上のフォトレジスト膜の現像後の残膜量を制御する部分をいい、そのような半透光部を、遮光部、透光部とともに備えているフォトマスクを多階調フォトマスクという。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５８２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶表示装置製造用のフォトマスクとしては、例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）におけるソース、ドレインに対応する部分を遮光部として形成し、該ソース、ドレインの間に隣接して位置するチャネル部に相当する部分を半透光部として形成した多階調フォトマスクを使用することができる。近年、ＴＦＴチャネル部等のパターンの微細化に伴い、多階調フォトマスクにおいてもますます微細なパターンが必要とされてきており、ＴＦＴチャネル部のパターンにおけるチャネル幅に相当する部分、すなわち遮光膜間の半透光部の幅も微細化傾向にある。これは、液晶の明るさ向上や反応速度の向上には有効であるが、そのような微細な半透光部をもつフォトマスクの製造は、容易でない。例えば、上記半透光部の線幅が７μｍ以下、更には、５μｍ以下であるような転写パターンも、精緻に転写できなければならない。この微細化傾向は更に進み、３μｍ以下の線幅が求められることも想定できる。
【０００６】
また、多階調フォトマスクにおける半透光部の役割は、マスクの透過光量を制御して、所望の露光量を被転写体に与えるものであるため、前記半透光部の微細化と同時に、半透光部の光透過率を正確に測定して評価する必要がある。すなわち、半透光部に形成された膜の膜透過率（単層か積層かという膜構造によらず、結果としてのその膜の光透過率を膜透過率という）を把握する必要が生じる。一般的に、透明基板上に形成された半透光部の膜透過率の測定方法としては、（１）分光光度計を用いて実測する方法、（２）可視光を光源とする顕微鏡で２次元画像を取得し、画像内の所望の点の画像濃度に基づいて画像濃度と膜の特性（透過率の波長依存性）に応じた換算式（あらかじめ求めておく）から所望の波長における透過率を予測する方法を用いることができると考えられる。
【０００７】
上記方法（１）は、実測定を行う点では信頼性は高いとも言える一方で、装置の制約により、測定対象物におけるスポット径が大きいため、微細な部分の測定に適さない。例えば、分光光度計によって透過率が測定可能な限界線幅は、装置の仕様により１〜５ｍｍ程度である。従って、測定しようとする部分の線幅が５ｍｍ未満になると、その周囲の透過率の影響を受け、測定値の信頼性が下がる。測定しようとする部分の線幅が１ｍｍ未満になると、ほぼ測定不可能な状態となる。このため、線幅がμｍオーダーの測定領域（例えば、微細な半透光部）について、信頼性のある透過率を測定することができないという問題がある。
【０００８】
上記方法（２）は、小さな測定領域の透過率測定は可能であるが、可視光で測定した後に所望の波長に換算する必要があり、半透光部に形成された膜の分光特性の事前把握が煩雑である上、膜特性によっては誤差が生じるなど、信頼性のある正確な透過率を測定することは困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、微細パターン（例えば、透明基板上に形成された半透光膜をパターニングして得られた半透光部）の膜透過率を正確に測定可能な透過率測定装置を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の透過率測定装置は、試験光束を射出する光源装置と、前記試験光束を集光して被検体に導く集光光学系と、前記被検体を透過した透過光束を受光し、光量を検出する光検出装置と、前記光検出装置によって検出された光量に基づき、前記被検体の光透過率を求める演算装置と、を有し、前記集光された試験光束が、ビームウエスト近傍において前記被検体の被検査位置に入射するように、前記光源装置、前記集光光学系及び前記被検体の相対位置が調節されていること特徴とする。
【００１１】
本発明の透過率測定装置において、前記光源装置がレーザー光源を備え、前記集光光学系に備えられた集光レンズの有効径を１としたときに、平行光として前記集光レンズに入射される前記試験光束の径が、０．４以上０．６以下であることが好ましい。
【００１２】
本発明の透過率測定装置において、前記光検出装置は、内部にフォトディテクタを備えた積分球を有することが好ましい。
【００１３】
本発明の透過率測定装置において、前記積分球は、前記透過光束が入光する入射ポートを有し、かつ、前記入射ポートのポート径が、前記透過光束が入光する位置における前記透過光束の径より大きくなるように、前記積分球が配置されることが好ましい。
【００１４】
本発明の透過率測定装置において、前記集光光学系は、第１のコリメータレンズと集光レンズを有することが好ましい。
【００１５】
本発明の透過率測定装置において、前記被検体の主平面に平行な面内において、前記光源装置、前記集光光学系及び前記被検体の相対位置を調整するために、前記光源装置と前記集光光学系を移動させ、又は、前記被検体を移動させるための移動装置を備えることが好ましい。
【００１６】
本発明の透過率測定装置において、前記被検体と前記光検出装置の間に、前記透過光束の径を調整する第２のコリメータレンズを有することが好ましい。
【００１７】
本発明の透過率測定装置において、前記集光光学系は、前記試験光束の光軸と垂直な面における光強度分布が、中央部において、周辺部より大きいものとする光分布調整手段を有することが好ましい。
【００１８】
本発明のフォトマスクの透過率検査装置は、透明基板上に形成した光学膜がパターニングされることにより形成された転写パターンを有するフォトマスクの、前記転写パターンの特定の被検査位置における透過率を測定する透過率検査装置であって、試験光束を射出する光源装置と、前記試験光束を集光してフォトマスクに導く集光光学系と、前記フォトマスクを透過した透過光束を受光し、光量を検出する光検出装置と、前記光検出装置によって検出された光量に基づき、前記フォトマスクの前記被検査位置における光透過率を求める演算装置とを有し、前記集光された試験光束が、ビームウエスト近傍において前記フォトマスクの被検査位置に入射するように、前記光源装置、前記集光光学系及び前記フォトマスクの相対位置が調節されていること特徴とする。
【００１９】
本発明のフォトマスクの透過率検査装置において、前記光源装置がレーザー光源を備え、前記集光光学系に備えられた集光レンズの有効径を１としたときに、平行光として前記集光レンズに入射される前記試験光束の径が、０．４以上０．６以下であることが好ましい。
【００２０】
本発明の透過率検査方法は、透明基板上に形成した光学膜がパターニングされることにより形成された転写パターンを有するフォトマスクの、前記転写パターンの特定の被検査位置における透過率を測定する透過率検査方法であって、光源装置から射出する試験光束を前記フォトマスクの被検査位置に集光し、前記試験光束のビームウエスト近傍において前記フォトマスクを透過させ、透過後に拡散する透過光束を、光検出装置に入光させ、前記光検出装置が検出した光量Ｌに基づき、前記被検査位置における光透過率Ｔを求めることを特徴とする。
【００２１】
本発明の透過率検査方法において、前記光検出装置は、内部にフォトディテクタを備えた積分球を有し、前記透過光束は、前記積分球内で、繰り返し拡散反射することにより強度が均一化した状態で、前記フォトディテクタによって光量検出されることが好ましい。
【００２２】
本発明の透過率検査方法において、前記転写パターンは、露光光を透過する透光部と、露光光の一部を遮光する半透光部を有することが好ましい。
【００２３】
本発明の透過率検査方法において、前記転写パターンは、露光光を実質的に遮光する遮光部を更に有することが好ましい。
【００２４】
本発明の透過率検査方法において、前記フォトマスクは、被転写体上に形成されたレジスト膜に、異なる複数のレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成するための、多階調フォトマスクであることが好ましい。
【００２５】
本発明の透過率検査方法において、光学膜が形成されていない透明基板上の任意の部分、または前記フォトマスクの光学膜が形成されていない部分を、参照位置として、前記光源から射出する試験光束を、前記参照位置に集光し、前記試験光束のビームウエスト近傍において透明基板又は前記フォトマスクの前記参照位置を透過させ、透過後に拡散する透過光束を、光検出装置に入光させ、前記光検出装置が検出した光量Ｌ０と、前記光量Ｌとを用いて、前記フォトマスクの被検査位置における光透過率Ｔを求めることが好ましい。
【００２６】
本発明のフォトマスク製造方法は、透明基板上に、光学膜が形成されたフォトマスクブランクを用意し、前記光学膜にパターニングを施すことにより、転写パターンを形成し、前記転写パターンの検査を行うことを含むフォトマスクの製造方法において、前記検査において上記の透過率検査方法を用いることを特徴とする。
【００２７】
本発明のパターン転写方法は、上記フォトマスクの製造方法により製造したフォトマスクと、露光装置を用い、前記フォトマスクの転写パターンを、被転写体上に転写することを特徴とする。
【００２８】
本発明のフォトマスク製品は、上記透過率検査方法によって得られた、前記フォトマスクの所望の被検査位置の光透過率Ｔを、前記フォトマスクと対応付けた状態で有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、微細パターンなど、幅の小さな領域に対してでも、測定波長に対する光透過率を精緻に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る透過率測定装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る透過率測定装置の一例を示す図である。
【図３】集光レンズに均一な強度分布の平行光を入光させる場合の被検体上のスポット光を説明する図である。
【図４】集光レンズにガウス分布の光を入光させる場合を説明する図である。
【図５】集光レンズにガウス分布の光を入光させる場合を説明する図である。
【図６】測定対象物を透過した透過光を直接フォトディテクタに入光させる透過率測定装置を示す図である。
【図７】光分布調整手段の一例を示す図である。
【図８】本発明の透過率測定装置、またはフォトマスクの透過率検査装置の一例を示す図である。
【図９】本発明の透過率測定装置、またはフォトマスクの透過率検査装置の一例を示す図である。
【図１０】本発明の透過率測定装置に適用する多階調フォトマスクの一例を示す図である。
【図１１】図１０に示した多階調フォトマスクによる転写工程の一例を示す図である。
【図１２】多階調フォトマスクの製造方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明者は、試験光束を射出する光源装置と、前記試験光束を集光して被検体に導く集光光学系と、前記被検体を透過した透過光束を受光し、光量を検出する光検出装置と、前記光検出装置によって検出された光量に基づき、前記被検体の光透過率を求める演算装置とを有する、透過率測定装置であって、前記集光された試験光束が、ビームウエスト近傍において前記被検体の被検査位置に入射するように、前記光学系及び前記被検体の相対位置が調節されていること特徴とする、透過率測定装置を用いることにより、測定波長における被検体の膜透過率そのものを正確に測定できるとの知見を得た。以下に、本発明の透過率測定装置の構成例について図面を参照して説明する。
【００３２】
図１に示す透過率測定装置は、少なくとも光源１０１と、光源１０１から射出した光束を被検体に導く集光光学系（ここでは、光源１０１からの射出光を平行光束１１１とするコリメータレンズ１０２と、コリメータレンズ１０２からの平行光束１１１を被検体１２０に集光する集光レンズ１０３を備えている）と、試験光束が被検体１２０を透過後に拡散する透過光束１１２となり、該透過光束１１２を入光させて検出する光検出装置を備えている。光検出装置は、透過光束１１２を、入射ポート１０４から入光させて拡散反射により空間的に積分した後にフォトディテクタ１０６に導く積分球１０５を有している。また、被検体１２０を透過した透過光束１１２は被検体１２０の後方において拡散するが、入射ポート１０４の位置において透過光束１１２の径より入射ポート１０４の径が大きくなるように積分球１０５を配置することにより、透過光束１１２を全て積分球１０５に取り込める構成とする。以下に、透過率測定装置の構成要素について具体的に説明する。
【００３３】
＜光源装置＞
光源装置は少なくとも光源１０１を備える。光源１０１は、被検体１２０に対して所定の光を射出するものであればよい。被検体１２０が半透光部を含む転写パターンを有するフォトマスクである場合には、該フォトマスクを使用する際に用いる露光機の光源に含まれる波長をもつ光とすることができる。例えば、ｉ線、ｇ線、ｈ線を含む波長域の光、またはその中の代表波長を射出可能な水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ光源等を用いることができる。また、光源１０１として特定の単一波長の光を射出するレーザーを用いてもよい。
【００３４】
尚、レーザー光は、ビーム（光束）中における光強度が、略ガウス分布をもつことができる。つまり、光軸に垂直な平面上で、ビーム中央（光軸近傍）の光強度が相対的に大きく光軸から離れるに従い（周辺部にいくに従い）減少する。一方で、複数波長を含む上述のランプやＬＥＤにおいては、上記レーザー光のような強度分布は有さず、光束中の光強度はほぼ均一である。この場合、レーザー光に類似の光強度分布をもたせるために、光束の光分布を調整する目的のフィルタを備えたものであってもよい。この点については後述する。
【００３５】
光源装置に用いる光源１０１として、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等を用いる場合には、光源１０１からは複数の波長が混ざっている光が射出されるため、所望の波長の光を選択的に透過する波長選択フィルタ１２１を設けることができる。一方で、レーザーやＬＥＤのように、光源１０１が特定の波長の光を射出する場合には、波長選択フィルタ１２１は設けない構成としてもよい。又は、単一波長のＬＥＤやレーザー光源を複数搭載した光源装置を適用することも有用である。このように互いに異なる単一波長の複数の光源を切り替えて使うことで、異なる波長ごとの透過率を測定することができる。また、これらのＬＥＤやレーザー光源から射出された単一波長の光は、光学系による集光がし易く、光束の径を小さく絞ることができるので好適である。
【００３６】
これらの、指向性の高い光源を使用する際には、射出された光束の径（ビーム径）を、ビームエキスパンダ（図示せず）などの光学素子を使用して、所定の倍率に拡大しコリメータレンズ１０２に導入することが好適である。また、光源１０１としてレーザー光源を使用する際には、発振を単一モードとすることが好適であり、ビーム径の形状は円または楕円であることが好適である。
【００３７】
＜集光光学系＞
本態様では、集光光学系は、コリメータレンズ１０２と集光レンズ１０３を備える。コリメータレンズ１０２は、光源１０１から射出した光を平行光束１１１として、集光レンズ１０３に導く機能を有している。これにより、光源１０１から射出した光を効率的に集光レンズ１０３に導くことができる。
【００３８】
コリメータレンズ１０２は、光源１０１の射出光（試験光束）が平行光となるように調整することが望ましい。但し、コリメータレンズ１０２（以下、第１コリメータレンズともいう）は、光源１０１の射出光（試験光束）を完全に平行光にすることを必須としない。コリメータレンズ１０２は、光源１０１から射出される光（試験光束）を適切な光束径に調整し、これが後述する集光光学系（集光レンズ１０３）の径内（有効径内）に入射できるようにするのが望ましい。
【００３９】
集光レンズ１０３は、光を集光させる機能を有しており、試験光束が被検体１２０の被検査位置に集光されるようにする。すなわち、試験光束の径が最も小さな部分（ビームウエスト）近傍において、被検体１２０の被検査位置に入射するように配置する。例えば、被検体１２０がフォトマスクであり、被検査位置が、転写パターン中の半透光部であるとき、該半透光部に焦点を合わせる。このようにすると、試験光束の径が最も小さな部分で被検査位置の測定ができるので、微細なパターンの測定に有利である。尚、分光光度計を用いて、微細な領域の透過率を実測する従来の方法では、所望の被測定位置の周辺部分（例えば、遮光部や透光部）の光透過率が、測定スポット中に位置してしまうため、測定精度が低下するという問題があるが、本実施の形態で示す透過率測定装置は、試験光束を被検査領域（例えば、半透光部）だけに導き、透過させることが可能となるため、半透光膜そのものの膜透過率を正確に測定することができる。
【００４０】
ここで、ビームウエスト近傍とは、集光レンズ１０３によって集光された光束の最も径の小さい部分をビームウエストとしたとき、その径に対して、１．１倍を超えない径の領域をいう。また、光束の径とは、光軸と垂直方向の面で光束を切断したときの切断面において、中心部の光強度（すなわち最大光強度）を１００％としたときに、光強度が１３．５％（中心部の最大光強度の１／ｅ２）以上の領域の円の直径、又は楕円の長径とすることができる。
【００４１】
上記の関係を満たすためには、集光レンズ１０３と被検体１２０の光軸方向の相対位置の調整が重要であるが、上記のように被検体１２０を固定した状態で集光レンズ１０３を移動させてもよく、逆に、集光レンズ１０３に対して被検体１２０を移動させてもよい。もしくは、両者を移動させてもよい。
【００４２】
集光レンズ１０３の開口数（ＮＡ）は、集光スポット形状と被検体１２０への入射角度依存性の観点から、０．２５〜０．６５（ＮＡ＝０．２５〜０．６５）とすることが好ましい。ＮＡが小さすぎると、被検査位置において、集光スポット形状を十分に小さくすることができなくなる。一方で被検体１２０への入射角度が大きくなりすぎると、被検体１２０に対して斜め（被検体表面に対して垂直以外の方向）に入射する光線の比率が増加し、透過率測定の信頼性が低下するため、ＮＡの上限を０．６５とすることが好ましい。
【００４３】
上記を考慮し、集光レンズ１０３の開口数は、測定する領域の面積（フォトマスクの半透光部の面積）、測定波長等により適宜設定することができる。
【００４４】
＜光検出装置＞
光検出装置は、積分球１０５及びフォトディテクタ１０６を備える。積分球１０５は、入射ポート１０４から入光する光（透過光束１１２）を球内壁面での拡散反射により空間的に積分し均一にしてフォトディテクタ１０６に入射する役割を果たす。図１では、光源装置から射出された試験光束は、被検体１２０の表面に集光されて透過した後、透過光束１１２が入射ポート１０４を介して積分球１０５に入光し、積分球１０５内部の拡散反射により空間的に積分される。また、積分球１０５は、被検体１２０の後方で拡散する透過光束１１２が全て入射ポート１０４から積分球１０５に取り込まれるように配置する。
【００４５】
フォトディテクタ１０６（又はパワーメータともいう）は、積分球１０５に設けられた、入射ポート１０４とは別の開口部により、設置することができる。当該フォトディテクタ１０６には、積分球１０５で空間的に積分されて均一化（平均化）された光が入射する構成となっている。つまり、被検体１２０の被検査位置（光源装置からの試験光束が集光された範囲）を通過した全ての光が平均化され、その強度に比例した光がフォトディテクタ１０６に均一に入射することとなり、被検体１２０の被検査位置における光透過量を高精度で測定することができ、この光透過量に基づき、光透過率を求めることが可能となる。フォトディテクタ１０６は、積分球１０５の内部に備えられていることが望ましい。ここで、内部とは積分球１０５で積分された光をフォトディテクタ１０６に入射させることができる位置であり、例えば、積分球１０５の内側、内面を含むことができる。但し、機械的な制約等によってフォトディテクタ１０６を積分球１０５の内部に設置できない場合には、フォトディテクタ１０６に入射される光量が減少してしまう等のデメリットはあるものの、積分球１０５で積分された光をフォトディテクタ１０６に入射させることができる位置の範囲で、フォトディテクタ１０６の設置位置を変更することができる。例えば、積分球１０５の外側にフォトディテクタ１０６を設置することができる。また、積分球１０５内で空間的に積分して十分に均一化（平均化）するために、入射ポート１０４の径は積分球１０５の直径の１／４以下であることが好ましい。
【００４６】
また、前記積分球１０５は、内壁に前記試験光束に対する反射率が０．８以上の素材が被覆されているものであることが好ましい。
【００４７】
尚、図６に示すように、積分球１０５を用いずに、被検体１２０を透過した透過光束１１２を直接フォトディテクタ１２３の受光部に入光させ、透過光束１１２をフォトディテクタ１２３で直接検出することも可能である。この場合、一般的に、フォトディテクタ１２３は、受光部が平面であり、受光部に対する入射角度依存性が存在するため受光部を光軸に対して垂直に設置する必要がある。被検体１２０を透過した透過光束１１２を直接フォトディテクタ１２３に入光させる場合には、拡散する透過光束１１２の光軸に対して受光部を垂直に設置しても、該透過光束１１２のすべてを垂直に入光させることはできないため、測定誤差が生じる可能性がある。また、フォトディテクタ１２３の受光面は、透過光束１１２の径より大きくなければならず、その大きさについても制約があるため、透過光束１１２を全てフォトディテクタ１２３に入光させる場合には、被検体１２０とフォトディテクタ１２３間の距離を非常に短くしなければならなくなる。一方で、図１に示すように、積分球１０５を用いる場合は、フォトディテクタ１０６の受光面より大きい径を有する入射ポート１０４から、透過光束１１２を入光させて、積分球１０５で空間的に積分されて均一化（平均化）した光をフォトディテクタ１０６に入射するため、透過光束１１２の径がフォトディテクタ１０６の受光面より大きな場合でも、対応したサイズの積分球１０５を選択することで、上記した装置上の制約が無くなり、すぐれた精度の測定が可能である。
【００４８】
また、膜透過率についてより高精度な測定を行う場合には、積分球１０５への入射光（透過光束１１２）を一定の角度（立体角）に固定することができる。この場合、図２に示すように、被検体１２０と積分球１０５の間に、透過光束１１２を平行光とするコリメータレンズ１２２（以下、第２コリメータレンズともいう）を設けることができる。これにより、積分球１０５の入射ポート１０４に、透過光束１１２のすべてが入光することが容易となり、その入射角も一定範囲内となるため、フォトディテクタ１０６における測定精度をより向上させることが可能となる。
【００４９】
また、被検体１２０と積分球１０５の間に第２コリメータレンズ１２２を設けることにより透過光束１１２の径を減少させることができるため、入射ポート１０４の径を非常に大きなものにしなくても積分球１０５を被検体１２０から所望距離離して配置させることができる。つまり、積分球１０５の配置を自由に設定することが可能となり、光学エレメントの設置の自由度が向上するとういう効果を奏する。
【００５０】
尚、ここでいう第２コリメータレンズ１２２も、上述した第１コリメータレンズ１０２と同様に、透過光束１１２を完全な平行光とすることが必ずしも必要ではない。光束径を減少させることによって、透過光束１１２を積分球１０５内部へ、確実に取り込めるものであればよい。換言すれば、第２コリメータレンズ１２２は、積分球１０５を所望の位置に配置するための、光束径調整手段として、機能することができる。
【００５１】
尚、図６の装置においても、被検体１２０を透過した透過光束をコリメータレンズで平行化してフォトディテクタ１２３に入光させることは可能である。但し、フォトディテクタ１２３が、透過光束１１２以外の迷光（装置内や装置外の光源に由来し、被検査位置以外のところから意図せずに入光する光）を検知する可能性があるので、積分球を用いた図１又は図２の装置がより好ましい。
【００５２】
＜透過率測定装置＞
上記にて説明した、光源装置、集光光学系、光検出装置を搭載した、透過率測定装置を、図８及び図９に例示する。
【００５３】
本態様において、光源装置と集光光学系は、その光軸を一致させた状態で、被検体（ここではフォトマスク）１２０の所望位置に配置可能である。また、光検出装置も、被検体１２０を透過した透過光束を完全に入光させられるように、その軸を上記光軸と実質的に一致させている。このようにして、被検体１２０の所望の被検査位置の光透過率を検出可能である。
【００５４】
ここで、光源装置と集光光学系は、光軸を一致させた状態で一体に保持され（ユニットＡ）、ユニットＡ駆動用レールに移動方向を制御されつつ移動可能となっている。そして、被検体１２０の主平面と平行な面内で所望の位置に配置することができる。その一方、光検出装置（ユニットＢ）は、ユニットＢ駆動用レールによって移動方向を制御されつつ、やはり、被検体１２０の主平面と平行な面内で移動できる。ユニットＡとユニットＢは、被検体の主平面を両側から対向し、光透過率測定時には、両者の光軸が一致する。光検出装置側にコリメータレンズ１２２を設ける場合（図２参照）は、これも光軸を一致させ、ユニットＢの一部として設置することができる。
【００５５】
上記ユニットＡ及びユニットＢは、被検体１２０の主平面と平行な面内（すなわち光軸と垂直な面内）で、それぞれを所望位置に移動させるためのユニットＡ移動装置３０１、ユニットＢ移動装置３０２にそれぞれ接続され、これらの移動装置は、制御装置３００によって制御される（図９参照）。
【００５６】
更に、被検体１２０とユニットＡ，ユニットＢは、位置調節機構（不図示）によって、その光軸方向の相対位置調整が可能である。すなわち、光源装置から射出された試験光束が、集光光学系によって被検体１２０に導かれ、その光束がビームウエスト近傍において被検体１２０の被検査位置に入射するように、相互の位置が精緻に調節される。この位置調節機構は、ユニットＡ移動装置３０１、ユニットＢ移動装置３０２に含ませることも可能である。また、ユニットＡ内において、光源装置と集光光学系の光軸方向においての相互位置、光源装置内において、その構造部品（光源１０１、第１コリメータレンズ１０２など）の相互位置も、必要に応じて調整可能であることは言うまでもない。
【００５７】
光検出装置によって検出された光量は、演算装置３０３に送られ、被検体の光透過率を演算することが可能である。演算装置３０３はまた、付随するメモリを用いて、光透過率の算出に必要はパラメータをあらかじめ、記憶し保存しておくことができる。
【００５８】
本発明の装置は更に、被検体１２０を保持する被検体ホルダを有する。本態様の前記被検体ホルダは、一辺が３００ｍｍ以上の方形を有する、フォトマスクを保持可能である。例えば、一辺が３００〜１８００ｍｍの方形のフォトマスクを保持可能であることが好ましい。
【００５９】
尚、上述の態様では、被検体１２０を固定し、両ユニット（Ａ，Ｂ）を可動としているが、逆でもよく、更には両者が可動であってもよい。また、図８に示すように、被検体ホルダは被検体１２０をほぼ水平に保持してもよく、或いはほぼ垂直に保持してもよい。
【００６０】
＜透過率測定方法＞
上記透過率測定装置に、被検体（ここでは、フォトマスク）１２０をセットし、そのフォトマスク１２０上に形成された転写パターンの、所望位置における光透過率を測定することができる。例えば、フォトマスク１２０が、露光光の一部を透過する、半透光部を備えたものであるとき、その半透光部が微細なサイズであった場合においても、該半透光部の周辺に配置されたパターン（透光部、遮光部など）に影響されず、正確な半透光部の光透過率を測定することができる。
【００６１】
例えば、被検体であるフォトマスク１２０を、本発明の装置の被検体ホルダにセットする。次に、ユニットＡとユニットＢを、両者の光軸が一致した状態で、フォトマスク１２０の主平面に平行な面内で移動させ、透過率を得ようとする半透光部の位置にセットする。ここで、被検体であるフォトマスク１２０が、液晶表示装置用の大型マスクである場合、その露光光波長は、ｉ線〜ｇ線であるから、それと実質的に等しい波長域をもつ光源を用いて、測定することが有用である。或いは、マスクユーザが透過率測定の基準として用いる代表波長（たとえばｉ線）を用いて測定することも、また有用である。
【００６２】
ユニットＡとユニットＢの、マスク面と平行な面内での位置を画定し、更に、光源装置から射出する試験光束が集光光学系を経て、そのビームウエスト近傍が、測定しようとするフォトマスク１２０の半透光部に位置するように、ユニットＡと被検体の相対位置を調整する。ついで、試験光束が該半透光部を透過したのちの透過光束１１２が、光検出装置の積分球１０５の入射ポート１０４から確実に入光するように、光検出装置を位置させる。このとき、積分球１０５内におかれた、フォトディテクタ１０６の出力（透過光量Ｌ）を演算装置３０３に取り込む。
【００６３】
フォトマスク１２０の半透光部における膜透過率Ｔを求めようとするときには、膜が形成される前の透明基板がもつ、参照透過量Ｌ０を予め求めておくことができる。これは、膜が形成されていない透明基板の一部分、または、フォトマスク１２０の転写パターン中、膜が形成されていない部分（これらを「参照位置」ともよぶ）について、上記と同様の方法で参照透過光量Ｌ０を求めることにより得られる。そして、上記のように半透光部の光透過量Ｌを求めれば、該半透光部の光透過率Ｔは、
Ｔ＝ Ｌ／Ｌ０
として求めることができる。
【００６４】
＜被検体＞
本実施の形態で示す透過率測定装置の被検体１２０としては、光が透過するものであればよい。本実施の形態で示す透過率測定装置を用いて透過率の測定を行うことができる好適な一例としては、透明基板上に形成された光学膜をパターニングして得られた転写パターンをもつ、フォトマスクが挙げられる。
【００６５】
光学膜とは、露光光の少なくとも一部を遮光する（つまり、一部を透過する）膜（半透光膜とよぶ）とすることができる。これは、被転写体上に形成されたレジスト膜を、フォトマスクを使用して露光することにより、所望量減膜させ、所望形状のレジストパターンを形成するときに用いられる。
【００６６】
特に、多階調フォトマスクにおいて、複数の異なる残膜量をもつレジストパターンを形成し、これを用いて、所望の電子デバイスを製造することが可能であり、極めて有用である。例えば、本発明に適用されるフォトマスクとして、液晶表示装置の製造に用いられる多階調フォトマスクであることができ、透光部、遮光部のほか、１種類又は複数種類の露光光透過率をもつ、半透光部を有することができる。
【００６７】
図１０に上記用途の多階調フォトマスクを例示する。透明基板２００上に形成された半透光膜２０１と遮光膜２０２がそれぞれパターニングされ、所望の転写パターン（半透光膜パターン２０１ｐ、遮光膜パターン２０２ｐ）を有する、３階調のフォトマスク２０となっている。ここで半透光部２１５は、微細な幅をもち、透光部２２０、遮光部２１０と隣接している。このため、パターニングが施された後に、半透光部に形成された半透光膜の光透過率を正確に把握することは従来技術において困難である。
【００６８】
遮光膜の形成前、半透光膜のみが形成された段階（後述のフォトマスクブランク形成過程）で光透過率を測定することは可能であるが、複数のプロセスを経てパターニングが施された後、フォトマスク完成品となったときに、これが同一の透過率を示すか否かは不明である。したがって、フォトマスクとしての、微細な半透光部の透過率測定が必要である。
【００６９】
上記の多階調フォトマスクによる転写工程を、図１１に示す。すなわち、透明基板５００上に形成された複数の薄膜５０１を積層した被転写体５０に対して、３次元的なパターンを形成したいときに、適宜フォトマスクを用いて、パターンを転写する。ここでは、多階調フォトマスク２０を用い、被転写体上に形成したポジレジスト層５０２に対して、複数の異なる残膜量をもつレジストパターン５０２ｐを形成している。このようにすることで、フォトマスク２枚分のパターン加工を、フォトマスク１枚によって行うことができる。
【００７０】
本発明による、半透光膜の透過率の測定としては、上記の多階調フォトマスクにおける、転写パターン中の、微細な（たとえば幅が１ｍｍ以下。特に、２〜５００μｍのときに本発明を適用する必要性が高く、２〜１００μｍの時に、本発明による効果が殊に顕著である）半透光部の露光光透過率を測定できる。
【００７１】
例えば、遮光部と隣接する半透光部の膜透過率を測定しようとするとき、測定スポットの大きい、既存の分光光度計を使用すれば、測定視野内に、被検査位置にある半透光部のみを配置することが不可能であって、正確な光透過率が得られない。本発明によれば、測定視野は、集光光学系の形成するビームウエストの径とすることができるので、微小なスポットの測定が可能である。
【００７２】
上述したように、近年フォトマスクの多階調化やパターンの微細化により、透明基板上に形成された光学膜（ここでは、露光光の一部を透過する、半透光膜）が、製造後のフォトマスクにおいて有している膜透過率を正確に測定することが求められており、このような被検体に対して本実施の形態で示す透過率測定装置を用いることは非常に有効となる。
【００７３】
すなわち、製造後のフォトマスクにおいては、分光光度計を用いた従来の測定方法によって測定可能な面積よりも小さい面積の半透光部が存在し、この部分の膜透過率を正確に知ることが、フォトマスクの検査や製品保証の上で、極めて重要である。
【００７４】
例えば、このようなフォトマスクとして液晶表示装置製造用のフォトマスクであって、そのサイズが一辺３００ｍｍ以上の大型マスクが挙げられる。
【００７５】
また、液晶表示装置に用いる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）製造用、或いはカラーフィルタ（ＣＦ）製造用として透光部、半透光部、遮光部をもつ、（３階調の）多階調フォトマスクが挙げられる。或いは、互いに透過率の異なる２種類以上の半透光部をもつ、４階調以上の多階調フォトマスクが挙げられる。
【００７６】
更には、２階調のフォトマスクであっても、遮光部に所定の透過率を有する光学膜を用いる場合には、本発明の被検体として有用に適用できる。
【００７７】
本発明に適用する被検体として、本発明の顕著な効果が得られる、多階調フォトマスク及びその検査方法、製造方法について説明する。
【００７８】
多階調フォトマスクは、例えば、図１２に示す方法で作製することができる。即ち、まず透明基板（２００）に、半透光膜２０１と遮光膜２０２をこの順に積層し、レジスト２０３（ここではポジレジスト）を塗布したフォトマスクブランク２０ｂを用意する（図１２（ａ）参照）。
【００７９】
透明基板２００は、例えば、石英（ＳｉＯ２）ガラスや、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｂ２Ｏ３，ＲＯ（Ｒはアルカリ土類金属），Ｒ２Ｏ（Ｒ２はアルカリ金属）等を含むガラス等からなる平板として構成されている。透明基板２００の主面（表面及び裏面）は、研磨されて平坦且つ平滑に構成されている。透明基板２００は、例えば一辺が５００ｍｍ〜１８００ｍｍ程度の方形とすることができる。透明基板２００の厚さは例えば３ｍｍ〜２０ｍｍ程度とすることができる。
【００８０】
半透光膜２０１は、例えばクロム（Ｃｒ）を含む材料からなり、例えば窒化クロム（ＣｒＮ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、酸窒化クロム（ＣｒＯＮ）、フッ化クロム（ＣｒＦ）等のクロム化合物とすることができる。これらの半透光膜２０１は、例えば硝酸第２セリウムアンモニウム（（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６）及び過塩素酸（ＨＣｌＯ４）を含む純水からなるクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。又は、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料とシリコン（Ｓｉ）とを含む材料からなる金属シリサイド化合物とすることができる。例えばＭｏＳｉ、ＭｏＳｉｘ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮ等からなる。この種の半透光膜２０１は、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を用いてエッチング可能なように構成されている。
【００８１】
遮光膜２０２は、クロム（Ｃｒ）またはクロムを主成分とするクロム化合物とすることができる。なお、遮光膜２０２の表面に所定組成のＣｒ化合物（ＣｒＯ、ＣｒＣ，ＣｒＮ等）を積層する（図示せず）ことにより、遮光膜２０２の表面に光反射抑制機能を持たせることができる。遮光膜２０２は、上述のクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。
【００８２】
遮光膜２０２は露光光（ｉ線〜ｇ線）を実質的に遮光し、透光部２２０は露光光を略１００％透過させるように構成されている。そして、半透光膜２０１は、透明基板の透過率を１００％としたとき、３％以上８０％以下の膜透過率をもつものとすることができる。ＴＦＴ製造用のフォトマスクとして、３階調以上の多階調フォトマスクの半透光部に用いる半透光膜としては、５〜６０％、マスクユーザによる被転写体の加工のしやすさの点では、２０〜６０％が好ましい。尚、代表波長（たとえばｉ線）を用いて、上記透過率を持つものを評価してもよい。
【００８３】
更に、２階調（遮光部と透光部）のフォトマスクにおいて、遮光部に用いる遮光膜に一定の透過率をもたせる場合、その透過率は、３〜２０％が好ましく、より好ましくは、５〜１５％とすることができる。
【００８４】
上記フォトマスクブランクに対し、所定のパターンを描画し、現像することによって、第１のレジストパターン（２０３ｐ）を得る（図１２（ｂ）参照）。これをマスクにして、遮光膜２０２をエッチングすることによって、遮光膜パターン２０２ｐが形成される（図１２（ｃ）参照）。
【００８５】
レジストパターン２０３ｐを剥離したのち、再度全面にレジスト２０４を塗布する（図１２（ｄ）参照）。そして、２度目の描画及び現像により、第２のレジストパターン（２０４ｐ）を得る（図１２（ｅ）参照）。これをマスクとして、半透光膜２０１をエッチングすることにより、半透光膜パターン２０１ｐが形成される（図１２（ｆ）参照）。そして、残留するレジストパターン２０４ｐを剥離する（図１２（ｇ）参照）。このようにして、多階調（ここでは３階調）のフォトマスクが完成する。
【００８６】
図１２は、パターニングプロセスを模式的に示したものであり、実際のパターン形状には、用途に応じ他の種々の形式がある。
【００８７】
本発明の製造方法では、上記パターニングの後、透過率の検査工程を設けることができる。これは、マスクユーザの求める正しい光透過率が得られているか否かを確認し、不都合があれば製造工程に戻し、問題がなければ、製品保証をすることができる。
【００８８】
尚、マスクユーザの希望によっては、本発明の検査方法で得られた光透過率の数値を、フォトマスクと対応づけた形でフォトマスク製品として供給することができる。すなわち、フォトマスク製品の供給を受けても、その微細部分の光透過率を精密に測定することは、通常は不可能であるから、フォトマスクの属性である透過率を、フォトマスクと一体化して付属させることが有意義である。この場合、供給形式は、フォトマスクと透過率データを物理的に一体にしてもよく、または、流通は個々に行うものの、互いを結び付ける情報によって、対応づけられていてもよい。
【００８９】
フォトマスクユーザは、この透過率データを参照し、該フォトマスクと、露光機とを用いて、フォトマスクの有する転写パターンを、被転写体に転写し、所望の電子デバイスを製造することができる。この場合、製造工程に適用される様々な条件パラメータは、該透過率データを基に設定されることができる。
【００９０】
また、本実施の形態に示す透過率測定装置において、測定精度をより向上させるためには、光源装置から射出する試験光束の強度分布等を適宜制御することが好ましい。
【００９１】
例えば、図１に示す透過率測定装置において、コリメータレンズ１０２から集光レンズ１０３に入光する平行光束１１１の強度分布を、中央部が周辺部と比較して相対的に明るい分布とするための、光分布強度調整手段を導入することができる。分布の形態の一例としては、例えばガウス分布があげられる。
【００９２】
一般的に、均一な強度分布の平行光束１１１を集光レンズ１０３に入光させて、被検体１２０に集光させた場合、集光された光のピークの外周にサイドローブが発生することが発明者らによって確認された（図３（Ａ）、（Ｂ）参照）。微細な部分の透過率を正確に測定するためには測定光を測定対象部分に集光させる必要があるが、サイドローブが発生することにより集光したスポットの外側にも一部の光が出てしまい、微細パターンのサイズや周辺パターンの位置（例えば、スリット幅）によってはサイドローブが被検体１２０の被検査位置以外の位置に入射されてしまい、そのはみ出し光のために、測定精度が低下する恐れがある。
【００９３】
そのため、集光光学系に入光する平行光束１１１内の強度分布を均一でなく、中央部（光軸近傍）が周辺部に比べて相対的に明るい分布とすることが好ましい（図４参照）。これにより、サイドローブの発生を抑制し、測定領域の透過率を高い精度で測定することが可能となる。
【００９４】
平行光束１１１内の光強度分布の種類は、中央（光軸近傍）に比べ、周辺方向に向かって強度が単調減少するものであればとくに制約は無い。例えば、ガウス分布とすることが可能である。光源がレーザーの場合には、ほぼガウス分布が得られる。その他の光源の場合には、光分布を調整する手段を導入して同様の効果を得ることができる。
【００９５】
図５に、試験光束光強度分布を変化させた場合に、サイドローブにより微細パターンからはみ出すスポット光の割合について検証したシミュレーション結果を示す。分布形状はガウス分布とした。
【００９６】
具体的には、コリメータレンズ１０２からの平行光束１１１のガウス分布を変化させて集光レンズ１０３に入光させ、被検体１２０のパターン線幅に応じてスポット光がはみ出す割合を測定した。集光レンズ１０３としては、ＮＡが０．４と０．６５のレンズを用い、評価波長は４０５ｎｍの光とした。
【００９７】
図５（Ａ）は、ＮＡが０．４の集光レンズ１０３を用いた場合に、集光レンズ１０３に入射させる平行光束１１１のガウス分布を示しており、縦軸が強度を示し、横軸が集光レンズ１０３に入射するビーム断面（ガウス分布幅１／ｅ２）を示している。
【００９８】
上述のように、ガウス分布のビーム径は、光軸に対して直交する面で測定されたピーク値の１／ｅ２（約１３．５％）の強度となる幅として定義することができる。この幅（図５（Ｂ）に示す「ガウス分布のＮＡ」、ＮＡｇともいう）が、集光レンズのＮＡ（ＮＡｃともいう）に対し、
０．４ ≦ ＮＡｇ／ＮＡｃ ≦ ０．６
であることが好ましい。
【００９９】
例えば、集光レンズのＮＡを元に、上記数式の範囲からガウス分布のＮＡ比を求め、使用される集光レンズの有効径（瞳径）との比によって、本発明に好適に使用できるガウス分布幅を求めることができる。例えば、集光レンズの有効径を１としたときに、集光レンズに入射される試験光束の径（ビーム断面）は０．４以上０．６以下の範囲とすることができる。
【０１００】
例えば、ＮＡ０．４の集光レンズを用いたとき、平行光束１１１のガウス分布のＮＡが０．４であれば、６μｍ幅のパターンについては、はみ出し光が小さい（０．６１％）が、２μｍ幅のパターンについては、はみ出し光が２．１８％に達してしまう（図５（Ｂ））。一方、同一の集光レンズを用いても、平行光束１１１のガウス分布のＮＡが０．２（ＮＡｇ／ＮＡｃ＝０．５）であれば、６μｍ幅のパターンについては０．０％、２μｍ幅パターンでも０．４２％となり、測定精度が向上する。
【０１０１】
また、被検査位置（例えば半透光部）の幅内に、試験光束全体の光強度の９９．７％以上が入っている状態（はみ出し光０．３％以下）とするのが好ましい。より好ましくは、９９．９％以上（はみ出し光０．１％以下）である。光束径中の光強度分布の調整は、光強度分布制御手段（例えば、アポダイゼーションフィルタ（図７参照））の利用や、集光レンズのＮＡの選択、それらの組み合わせによって行うことができる。
【０１０２】
以上により、本願発明によって、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の２次元センサーを用いて画像を取得する従来の方法が有していた、測定領域から取得した信号強度が、該測定領域に隣接した領域で取得した信号強度の変化に影響して変動を生じる、という問題も発生せず、該測定領域の正確な透過率を得ることができるようになった。
【０１０３】
このように、本願発明は、微細なパターンの透過率を測定する際に、該パターンの周辺に存在するパターンの透過率の影響や、該パターン周辺にあるパターンによる検査光束の回折が生じることが無く、微細パターンの透過率測定を行うことが可能となる。ここで、本発明における、微細なパターンとは０．５μｍ以上７μｍ以下の線幅を有する半透光部の透過率測定に有効である。さらには０．５μｍ以上５μｍ以下の線幅、よりさらには０．５μｍ以上３μｍ以下の線幅の透過率測定に有効である。
【０１０４】
また、本願発明によって、従来は不可能であった、フォトマスクの微細な半透光部や、前述の透過率をもたせた遮光部の微細パターンの膜透過率に関する品質保証が可能となった。さらには、周辺の条件に影響されず、膜固有の特性としての膜透過率を正確に評価可能な本願発明は、より微細化が求められているフォトマスクの開発においても有効となる。
【０１０５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態における材質、パターン構成、部材の個数、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０１ 光源
１０２ コリメータレンズ
１０３ 集光レンズ
１０４ 入射ポート
１０５ 積分球
１０６ フォトディテクタ
１１１ 平行光束
１１２ 透過光束
１２０ 被検体
１２１ 波長選択フィルタ
１２２ コリメータレンズ
１２３ フォトディテクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過率測定装置に関し、例えば、透明基板上に形成された光学膜を加工してなる転写パターンを有するフォトマスク等の微細部分の光透過率を測定する透過率測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶装置等の電子デバイスの製造においては、フォトリソグラフィ工程が利用される。すなわち、エッチングされる被加工層（以下、被転写体ともいう）上に形成されたレジスト膜に対して、所定の転写パターンを有するフォトマスクを用いて所定の露光条件下で露光を行い、該転写パターンを転写し、該レジスト膜を現像することによりレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクとして被転写体をエッチングするという工程が行われている。
【０００３】
近年、液晶表示装置等の電子デバイスの製造において低コスト化が要求されており、製造工程におけるマスク数の削減が求められている。具体的には、遮光部と透光部と半透光部を有する多階調フォトマスク（以下、フォトマスクともいう）を用いることにより、使用するマスク枚数を低減する方法が提案されている。すなわち、遮光部と透光部のほかに半透光部を有することにより、３階調を有するフォトマスクを用いて、被転写体上に形成されたレジスト膜に露光、現像することにより、部分的に露光量を異ならせ、部分によって残膜量の異なるレジストパターンを形成することができる。この場合、従来２枚のマスクを使用していた工程が１枚のマスクで可能となるため、マスク使用枚数が削減でき、生産効率が高くなる。更に、４階調以上の多階調フォトマスクを作製するために、光透過率の異なる２種類以上の半透光膜で形成された半透光部を有するマスクも提案されている（例えば、特許文献１）。このような４階調を有するフォトマスクを用いれば、従来３枚のマスクを使用してきた工程を１枚のマスクで行うことも可能となる。ここで、半透光部とは、マスクを使用してパターンを被転写体に転写する際、透過する露光光の透過量を所定量低減させ、被転写体上のフォトレジスト膜の現像後の残膜量を制御する部分をいい、そのような半透光部を、遮光部、透光部とともに備えているフォトマスクを多階調フォトマスクという。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５８２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶表示装置製造用のフォトマスクとしては、例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）におけるソース、ドレインに対応する部分を遮光部として形成し、該ソース、ドレインの間に隣接して位置するチャネル部に相当する部分を半透光部として形成した多階調フォトマスクを使用することができる。近年、ＴＦＴチャネル部等のパターンの微細化に伴い、多階調フォトマスクにおいてもますます微細なパターンが必要とされてきており、ＴＦＴチャネル部のパターンにおけるチャネル幅に相当する部分、すなわち遮光膜間の半透光部の幅も微細化傾向にある。これは、液晶の明るさ向上や反応速度の向上には有効であるが、そのような微細な半透光部をもつフォトマスクの製造は、容易でない。例えば、上記半透光部の線幅が７μｍ以下、更には、５μｍ以下であるような転写パターンも、精緻に転写できなければならない。この微細化傾向は更に進み、３μｍ以下の線幅が求められることも想定できる。
【０００６】
また、多階調フォトマスクにおける半透光部の役割は、マスクの透過光量を制御して、所望の露光量を被転写体に与えるものであるため、前記半透光部の微細化と同時に、半透光部の光透過率を正確に測定して評価する必要がある。すなわち、半透光部に形成された膜の膜透過率（単層か積層かという膜構造によらず、結果としてのその膜の光透過率を膜透過率という）を把握する必要が生じる。一般的に、透明基板上に形成された半透光部の膜透過率の測定方法としては、（１）分光光度計を用いて実測する方法、（２）可視光を光源とする顕微鏡で２次元画像を取得し、画像内の所望の点の画像濃度に基づいて画像濃度と膜の特性（透過率の波長依存性）に応じた換算式（あらかじめ求めておく）から所望の波長における透過率を予測する方法を用いることができると考えられる。
【０００７】
上記方法（１）は、実測定を行う点では信頼性は高いとも言える一方で、装置の制約により、測定対象物におけるスポット径が大きいため、微細な部分の測定に適さない。例えば、分光光度計によって透過率が測定可能な限界線幅は、装置の仕様により１〜５ｍｍ程度である。従って、測定しようとする部分の線幅が５ｍｍ未満になると、その周囲の透過率の影響を受け、測定値の信頼性が下がる。測定しようとする部分の線幅が１ｍｍ未満になると、ほぼ測定不可能な状態となる。このため、線幅がμｍオーダーの測定領域（例えば、微細な半透光部）について、信頼性のある透過率を測定することができないという問題がある。
【０００８】
上記方法（２）は、小さな測定領域の透過率測定は可能であるが、可視光で測定した後に所望の波長に換算する必要があり、半透光部に形成された膜の分光特性の事前把握が煩雑である上、膜特性によっては誤差が生じるなど、信頼性のある正確な透過率を測定することは困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、微細パターン（例えば、透明基板上に形成された半透光膜をパターニングして得られた半透光部）の膜透過率を正確に測定可能な透過率測定装置を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の透過率測定装置は、試験光束を射出する光源装置と、前記試験光束を集光して被検体に導く集光光学系と、前記被検体を透過した透過光束を受光し、光量を検出する光検出装置と、前記光検出装置によって検出された光量に基づき、前記被検体の光透過率を求める演算装置と、を有し、前記集光された試験光束が、ビームウエスト近傍において前記被検体の被検査位置に入射するように、前記光源装置、前記集光光学系及び前記被検体の相対位置が調節されていること特徴とする。
【００１１】
本発明の透過率測定装置において、前記光源装置がレーザー光源を備え、前記集光光学系に備えられた集光レンズの有効径を１としたときに、平行光として前記集光レンズに入射される前記試験光束の径が、０．４以上０．６以下であることが好ましい。
【００１２】
本発明の透過率測定装置において、前記光検出装置は、内部にフォトディテクタを備えた積分球を有することが好ましい。
【００１３】
本発明の透過率測定装置において、前記積分球は、前記透過光束が入光する入射ポートを有し、かつ、前記入射ポートのポート径が、前記透過光束が入光する位置における前記透過光束の径より大きくなるように、前記積分球が配置されることが好ましい。
【００１４】
本発明の透過率測定装置において、前記集光光学系は、第１のコリメータレンズと集光レンズを有することが好ましい。
【００１５】
本発明の透過率測定装置において、前記被検体の主平面に平行な面内において、前記光源装置、前記集光光学系及び前記被検体の相対位置を調整するために、前記光源装置と前記集光光学系を移動させ、又は、前記被検体を移動させるための移動装置を備えることが好ましい。
【００１６】
本発明の透過率測定装置において、前記被検体と前記光検出装置の間に、前記透過光束の径を調整する第２のコリメータレンズを有することが好ましい。
【００１７】
本発明の透過率測定装置において、前記集光光学系は、前記試験光束の光軸と垂直な面における光強度分布が、中央部において、周辺部より大きいものとする光分布調整手段を有することが好ましい。
【００１８】
本発明のフォトマスクの透過率検査装置は、透明基板上に形成した光学膜がパターニングされることにより形成された転写パターンを有するフォトマスクの、前記転写パターンの特定の被検査位置における透過率を測定する透過率検査装置であって、試験光束を射出する光源装置と、前記試験光束を集光してフォトマスクに導く集光光学系と、前記フォトマスクを透過した透過光束を受光し、光量を検出する光検出装置と、前記光検出装置によって検出された光量に基づき、前記フォトマスクの前記被検査位置における光透過率を求める演算装置とを有し、前記集光された試験光束が、ビームウエスト近傍において前記フォトマスクの被検査位置に入射するように、前記光源装置、前記集光光学系及び前記フォトマスクの相対位置が調節されていること特徴とする。
【００１９】
本発明のフォトマスクの透過率検査装置において、前記光源装置がレーザー光源を備え、前記集光光学系に備えられた集光レンズの有効径を１としたときに、平行光として前記集光レンズに入射される前記試験光束の径が、０．４以上０．６以下であることが好ましい。
【００２０】
本発明の透過率検査方法は、透明基板上に形成した光学膜がパターニングされることにより形成された転写パターンを有するフォトマスクの、前記転写パターンの特定の被検査位置における透過率を測定する透過率検査方法であって、光源装置から射出する試験光束を前記フォトマスクの被検査位置に集光し、前記試験光束のビームウエスト近傍において前記フォトマスクを透過させ、透過後に拡散する透過光束を、光検出装置に入光させ、前記光検出装置が検出した光量Ｌに基づき、前記被検査位置における光透過率Ｔを求めることを特徴とする。
【００２１】
本発明の透過率検査方法において、前記光検出装置は、内部にフォトディテクタを備えた積分球を有し、前記透過光束は、前記積分球内で、繰り返し拡散反射することにより強度が均一化した状態で、前記フォトディテクタによって光量検出されることが好ましい。
【００２２】
本発明の透過率検査方法において、前記転写パターンは、露光光を透過する透光部と、露光光の一部を遮光する半透光部を有することが好ましい。
【００２３】
本発明の透過率検査方法において、前記転写パターンは、露光光を実質的に遮光する遮光部を更に有することが好ましい。
【００２４】
本発明の透過率検査方法において、前記フォトマスクは、被転写体上に形成されたレジスト膜に、異なる複数のレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成するための、多階調フォトマスクであることが好ましい。
【００２５】
本発明の透過率検査方法において、光学膜が形成されていない透明基板上の任意の部分、または前記フォトマスクの光学膜が形成されていない部分を、参照位置として、前記光源から射出する試験光束を、前記参照位置に集光し、前記試験光束のビームウエスト近傍において透明基板又は前記フォトマスクの前記参照位置を透過させ、透過後に拡散する透過光束を、光検出装置に入光させ、前記光検出装置が検出した光量Ｌ０と、前記光量Ｌとを用いて、前記フォトマスクの被検査位置における光透過率Ｔを求めることが好ましい。
【００２６】
本発明のフォトマスク製造方法は、透明基板上に、光学膜が形成されたフォトマスクブランクを用意し、前記光学膜にパターニングを施すことにより、転写パターンを形成し、前記転写パターンの検査を行うことを含むフォトマスクの製造方法において、前記検査において上記の透過率検査方法を用いることを特徴とする。
【００２７】
本発明のパターン転写方法は、上記フォトマスクの製造方法により製造したフォトマスクと、露光装置を用い、前記フォトマスクの転写パターンを、被転写体上に転写することを特徴とする。
【００２８】
本発明のフォトマスク製品は、上記透過率検査方法によって得られた、前記フォトマスクの所望の被検査位置の光透過率Ｔを、前記フォトマスクと対応付けた状態で有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、微細パターンなど、幅の小さな領域に対してでも、測定波長に対する光透過率を精緻に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る透過率測定装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る透過率測定装置の一例を示す図である。
【図３】集光レンズに均一な強度分布の平行光を入光させる場合の被検体上のスポット光を説明する図である。
【図４】集光レンズにガウス分布の光を入光させる場合を説明する図である。
【図５】集光レンズにガウス分布の光を入光させる場合を説明する図である。
【図６】測定対象物を透過した透過光を直接フォトディテクタに入光させる透過率測定装置を示す図である。
【図７】光分布調整手段の一例を示す図である。
【図８】本発明の透過率測定装置、またはフォトマスクの透過率検査装置の一例を示す図である。
【図９】本発明の透過率測定装置、またはフォトマスクの透過率検査装置の一例を示す図である。
【図１０】本発明の透過率測定装置に適用する多階調フォトマスクの一例を示す図である。
【図１１】図１０に示した多階調フォトマスクによる転写工程の一例を示す図である。
【図１２】多階調フォトマスクの製造方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明者は、試験光束を射出する光源装置と、前記試験光束を集光して被検体に導く集光光学系と、前記被検体を透過した透過光束を受光し、光量を検出する光検出装置と、前記光検出装置によって検出された光量に基づき、前記被検体の光透過率を求める演算装置とを有する、透過率測定装置であって、前記集光された試験光束が、ビームウエスト近傍において前記被検体の被検査位置に入射するように、前記光学系及び前記被検体の相対位置が調節されていること特徴とする、透過率測定装置を用いることにより、測定波長における被検体の膜透過率そのものを正確に測定できるとの知見を得た。以下に、本発明の透過率測定装置の構成例について図面を参照して説明する。
【００３２】
図１に示す透過率測定装置は、少なくとも光源１０１と、光源１０１から射出した光束を被検体に導く集光光学系（ここでは、光源１０１からの射出光を平行光束１１１とするコリメータレンズ１０２と、コリメータレンズ１０２からの平行光束１１１を被検体１２０に集光する集光レンズ１０３を備えている）と、試験光束が被検体１２０を透過後に拡散する透過光束１１２となり、該透過光束１１２を入光させて検出する光検出装置を備えている。光検出装置は、透過光束１１２を、入射ポート１０４から入光させて拡散反射により空間的に積分した後にフォトディテクタ１０６に導く積分球１０５を有している。また、被検体１２０を透過した透過光束１１２は被検体１２０の後方において拡散するが、入射ポート１０４の位置において透過光束１１２の径より入射ポート１０４の径が大きくなるように積分球１０５を配置することにより、透過光束１１２を全て積分球１０５に取り込める構成とする。以下に、透過率測定装置の構成要素について具体的に説明する。
【００３３】
＜光源装置＞
光源装置は少なくとも光源１０１を備える。光源１０１は、被検体１２０に対して所定の光を射出するものであればよい。被検体１２０が半透光部を含む転写パターンを有するフォトマスクである場合には、該フォトマスクを使用する際に用いる露光機の光源に含まれる波長をもつ光とすることができる。例えば、ｉ線、ｇ線、ｈ線を含む波長域の光、またはその中の代表波長を射出可能な水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ光源等を用いることができる。また、光源１０１として特定の単一波長の光を射出するレーザーを用いてもよい。
【００３４】
尚、レーザー光は、ビーム（光束）中における光強度が、略ガウス分布をもつことができる。つまり、光軸に垂直な平面上で、ビーム中央（光軸近傍）の光強度が相対的に大きく光軸から離れるに従い（周辺部にいくに従い）減少する。一方で、複数波長を含む上述のランプやＬＥＤにおいては、上記レーザー光のような強度分布は有さず、光束中の光強度はほぼ均一である。この場合、レーザー光に類似の光強度分布をもたせるために、光束の光分布を調整する目的のフィルタを備えたものであってもよい。この点については後述する。
【００３５】
光源装置に用いる光源１０１として、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等を用いる場合には、光源１０１からは複数の波長が混ざっている光が射出されるため、所望の波長の光を選択的に透過する波長選択フィルタ１２１を設けることができる。一方で、レーザーやＬＥＤのように、光源１０１が特定の波長の光を射出する場合には、波長選択フィルタ１２１は設けない構成としてもよい。又は、単一波長のＬＥＤやレーザー光源を複数搭載した光源装置を適用することも有用である。このように互いに異なる単一波長の複数の光源を切り替えて使うことで、異なる波長ごとの透過率を測定することができる。また、これらのＬＥＤやレーザー光源から射出された単一波長の光は、光学系による集光がし易く、光束の径を小さく絞ることができるので好適である。
【００３６】
これらの、指向性の高い光源を使用する際には、射出された光束の径（ビーム径）を、ビームエキスパンダ（図示せず）などの光学素子を使用して、所定の倍率に拡大しコリメータレンズ１０２に導入することが好適である。また、光源１０１としてレーザー光源を使用する際には、発振を単一モードとすることが好適であり、ビーム径の形状は円または楕円であることが好適である。
【００３７】
＜集光光学系＞
本態様では、集光光学系は、コリメータレンズ１０２と集光レンズ１０３を備える。コリメータレンズ１０２は、光源１０１から射出した光を平行光束１１１として、集光レンズ１０３に導く機能を有している。これにより、光源１０１から射出した光を効率的に集光レンズ１０３に導くことができる。
【００３８】
コリメータレンズ１０２は、光源１０１の射出光（試験光束）が平行光となるように調整することが望ましい。但し、コリメータレンズ１０２（以下、第１コリメータレンズともいう）は、光源１０１の射出光（試験光束）を完全に平行光にすることを必須としない。コリメータレンズ１０２は、光源１０１から射出される光（試験光束）を適切な光束径に調整し、これが後述する集光光学系（集光レンズ１０３）の径内（有効径内）に入射できるようにするのが望ましい。
【００３９】
集光レンズ１０３は、光を集光させる機能を有しており、試験光束が被検体１２０の被検査位置に集光されるようにする。すなわち、試験光束の径が最も小さな部分（ビームウエスト）近傍において、被検体１２０の被検査位置に入射するように配置する。例えば、被検体１２０がフォトマスクであり、被検査位置が、転写パターン中の半透光部であるとき、該半透光部に焦点を合わせる。このようにすると、試験光束の径が最も小さな部分で被検査位置の測定ができるので、微細なパターンの測定に有利である。尚、分光光度計を用いて、微細な領域の透過率を実測する従来の方法では、所望の被測定位置の周辺部分（例えば、遮光部や透光部）の光透過率が、測定スポット中に位置してしまうため、測定精度が低下するという問題があるが、本実施の形態で示す透過率測定装置は、試験光束を被検査領域（例えば、半透光部）だけに導き、透過させることが可能となるため、半透光膜そのものの膜透過率を正確に測定することができる。
【００４０】
ここで、ビームウエスト近傍とは、集光レンズ１０３によって集光された光束の最も径の小さい部分をビームウエストとしたとき、その径に対して、１．１倍を超えない径の領域をいう。また、光束の径とは、光軸と垂直方向の面で光束を切断したときの切断面において、中心部の光強度（すなわち最大光強度）を１００％としたときに、光強度が１３．５％（中心部の最大光強度の１／ｅ２）以上の領域の円の直径、又は楕円の長径とすることができる。
【００４１】
上記の関係を満たすためには、集光レンズ１０３と被検体１２０の光軸方向の相対位置の調整が重要であるが、上記のように被検体１２０を固定した状態で集光レンズ１０３を移動させてもよく、逆に、集光レンズ１０３に対して被検体１２０を移動させてもよい。もしくは、両者を移動させてもよい。
【００４２】
集光レンズ１０３の開口数（ＮＡ）は、集光スポット形状と被検体１２０への入射角度依存性の観点から、０．２５〜０．６５（ＮＡ＝０．２５〜０．６５）とすることが好ましい。ＮＡが小さすぎると、被検査位置において、集光スポット形状を十分に小さくすることができなくなる。一方で被検体１２０への入射角度が大きくなりすぎると、被検体１２０に対して斜め（被検体表面に対して垂直以外の方向）に入射する光線の比率が増加し、透過率測定の信頼性が低下するため、ＮＡの上限を０．６５とすることが好ましい。
【００４３】
上記を考慮し、集光レンズ１０３の開口数は、測定する領域の面積（フォトマスクの半透光部の面積）、測定波長等により適宜設定することができる。
【００４４】
＜光検出装置＞
光検出装置は、積分球１０５及びフォトディテクタ１０６を備える。積分球１０５は、入射ポート１０４から入光する光（透過光束１１２）を球内壁面での拡散反射により空間的に積分し均一にしてフォトディテクタ１０６に入射する役割を果たす。図１では、光源装置から射出された試験光束は、被検体１２０の表面に集光されて透過した後、透過光束１１２が入射ポート１０４を介して積分球１０５に入光し、積分球１０５内部の拡散反射により空間的に積分される。また、積分球１０５は、被検体１２０の後方で拡散する透過光束１１２が全て入射ポート１０４から積分球１０５に取り込まれるように配置する。
【００４５】
フォトディテクタ１０６（又はパワーメータともいう）は、積分球１０５に設けられた、入射ポート１０４とは別の開口部により、設置することができる。当該フォトディテクタ１０６には、積分球１０５で空間的に積分されて均一化（平均化）された光が入射する構成となっている。つまり、被検体１２０の被検査位置（光源装置からの試験光束が集光された範囲）を通過した全ての光が平均化され、その強度に比例した光がフォトディテクタ１０６に均一に入射することとなり、被検体１２０の被検査位置における光透過量を高精度で測定することができ、この光透過量に基づき、光透過率を求めることが可能となる。フォトディテクタ１０６は、積分球１０５の内部に備えられていることが望ましい。ここで、内部とは積分球１０５で積分された光をフォトディテクタ１０６に入射させることができる位置であり、例えば、積分球１０５の内側、内面を含むことができる。但し、機械的な制約等によってフォトディテクタ１０６を積分球１０５の内部に設置できない場合には、フォトディテクタ１０６に入射される光量が減少してしまう等のデメリットはあるものの、積分球１０５で積分された光をフォトディテクタ１０６に入射させることができる位置の範囲で、フォトディテクタ１０６の設置位置を変更することができる。例えば、積分球１０５の外側にフォトディテクタ１０６を設置することができる。また、積分球１０５内で空間的に積分して十分に均一化（平均化）するために、入射ポート１０４の径は積分球１０５の直径の１／４以下であることが好ましい。
【００４６】
また、前記積分球１０５は、内壁に前記試験光束に対する反射率が０．８以上の素材が被覆されているものであることが好ましい。
【００４７】
尚、図６に示すように、積分球１０５を用いずに、被検体１２０を透過した透過光束１１２を直接フォトディテクタ１２３の受光部に入光させ、透過光束１１２をフォトディテクタ１２３で直接検出することも可能である。この場合、一般的に、フォトディテクタ１２３は、受光部が平面であり、受光部に対する入射角度依存性が存在するため受光部を光軸に対して垂直に設置する必要がある。被検体１２０を透過した透過光束１１２を直接フォトディテクタ１２３に入光させる場合には、拡散する透過光束１１２の光軸に対して受光部を垂直に設置しても、該透過光束１１２のすべてを垂直に入光させることはできないため、測定誤差が生じる可能性がある。また、フォトディテクタ１２３の受光面は、透過光束１１２の径より大きくなければならず、その大きさについても制約があるため、透過光束１１２を全てフォトディテクタ１２３に入光させる場合には、被検体１２０とフォトディテクタ１２３間の距離を非常に短くしなければならなくなる。一方で、図１に示すように、積分球１０５を用いる場合は、フォトディテクタ１０６の受光面より大きい径を有する入射ポート１０４から、透過光束１１２を入光させて、積分球１０５で空間的に積分されて均一化（平均化）した光をフォトディテクタ１０６に入射するため、透過光束１１２の径がフォトディテクタ１０６の受光面より大きな場合でも、対応したサイズの積分球１０５を選択することで、上記した装置上の制約が無くなり、すぐれた精度の測定が可能である。
【００４８】
また、膜透過率についてより高精度な測定を行う場合には、積分球１０５への入射光（透過光束１１２）を一定の角度（立体角）に固定することができる。この場合、図２に示すように、被検体１２０と積分球１０５の間に、透過光束１１２を平行光とするコリメータレンズ１２２（以下、第２コリメータレンズともいう）を設けることができる。これにより、積分球１０５の入射ポート１０４に、透過光束１１２のすべてが入光することが容易となり、その入射角も一定範囲内となるため、フォトディテクタ１０６における測定精度をより向上させることが可能となる。
【００４９】
また、被検体１２０と積分球１０５の間に第２コリメータレンズ１２２を設けることにより透過光束１１２の径を減少させることができるため、入射ポート１０４の径を非常に大きなものにしなくても積分球１０５を被検体１２０から所望距離離して配置させることができる。つまり、積分球１０５の配置を自由に設定することが可能となり、光学エレメントの設置の自由度が向上するとういう効果を奏する。
【００５０】
尚、ここでいう第２コリメータレンズ１２２も、上述した第１コリメータレンズ１０２と同様に、透過光束１１２を完全な平行光とすることが必ずしも必要ではない。光束径を減少させることによって、透過光束１１２を積分球１０５内部へ、確実に取り込めるものであればよい。換言すれば、第２コリメータレンズ１２２は、積分球１０５を所望の位置に配置するための、光束径調整手段として、機能することができる。
【００５１】
尚、図６の装置においても、被検体１２０を透過した透過光束をコリメータレンズで平行化してフォトディテクタ１２３に入光させることは可能である。但し、フォトディテクタ１２３が、透過光束１１２以外の迷光（装置内や装置外の光源に由来し、被検査位置以外のところから意図せずに入光する光）を検知する可能性があるので、積分球を用いた図１又は図２の装置がより好ましい。
【００５２】
＜透過率測定装置＞
上記にて説明した、光源装置、集光光学系、光検出装置を搭載した、透過率測定装置を、図８及び図９に例示する。
【００５３】
本態様において、光源装置と集光光学系は、その光軸を一致させた状態で、被検体（ここではフォトマスク）１２０の所望位置に配置可能である。また、光検出装置も、被検体１２０を透過した透過光束を完全に入光させられるように、その軸を上記光軸と実質的に一致させている。このようにして、被検体１２０の所望の被検査位置の光透過率を検出可能である。
【００５４】
ここで、光源装置と集光光学系は、光軸を一致させた状態で一体に保持され（ユニットＡ）、ユニットＡ駆動用レールに移動方向を制御されつつ移動可能となっている。そして、被検体１２０の主平面と平行な面内で所望の位置に配置することができる。その一方、光検出装置（ユニットＢ）は、ユニットＢ駆動用レールによって移動方向を制御されつつ、やはり、被検体１２０の主平面と平行な面内で移動できる。ユニットＡとユニットＢは、被検体の主平面を両側から対向し、光透過率測定時には、両者の光軸が一致する。光検出装置側にコリメータレンズ１２２を設ける場合（図２参照）は、これも光軸を一致させ、ユニットＢの一部として設置することができる。
【００５５】
上記ユニットＡ及びユニットＢは、被検体１２０の主平面と平行な面内（すなわち光軸と垂直な面内）で、それぞれを所望位置に移動させるためのユニットＡ移動装置３０１、ユニットＢ移動装置３０２にそれぞれ接続され、これらの移動装置は、制御装置３００によって制御される（図９参照）。
【００５６】
更に、被検体１２０とユニットＡ，ユニットＢは、位置調節機構（不図示）によって、その光軸方向の相対位置調整が可能である。すなわち、光源装置から射出された試験光束が、集光光学系によって被検体１２０に導かれ、その光束がビームウエスト近傍において被検体１２０の被検査位置に入射するように、相互の位置が精緻に調節される。この位置調節機構は、ユニットＡ移動装置３０１、ユニットＢ移動装置３０２に含ませることも可能である。また、ユニットＡ内において、光源装置と集光光学系の光軸方向においての相互位置、光源装置内において、その構造部品（光源１０１、第１コリメータレンズ１０２など）の相互位置も、必要に応じて調整可能であることは言うまでもない。
【００５７】
光検出装置によって検出された光量は、演算装置３０３に送られ、被検体の光透過率を演算することが可能である。演算装置３０３はまた、付随するメモリを用いて、光透過率の算出に必要はパラメータをあらかじめ、記憶し保存しておくことができる。
【００５８】
本発明の装置は更に、被検体１２０を保持する被検体ホルダを有する。本態様の前記被検体ホルダは、一辺が３００ｍｍ以上の方形を有する、フォトマスクを保持可能である。例えば、一辺が３００〜１８００ｍｍの方形のフォトマスクを保持可能であることが好ましい。
【００５９】
尚、上述の態様では、被検体１２０を固定し、両ユニット（Ａ，Ｂ）を可動としているが、逆でもよく、更には両者が可動であってもよい。また、図８に示すように、被検体ホルダは被検体１２０をほぼ水平に保持してもよく、或いはほぼ垂直に保持してもよい。
【００６０】
＜透過率測定方法＞
上記透過率測定装置に、被検体（ここでは、フォトマスク）１２０をセットし、そのフォトマスク１２０上に形成された転写パターンの、所望位置における光透過率を測定することができる。例えば、フォトマスク１２０が、露光光の一部を透過する、半透光部を備えたものであるとき、その半透光部が微細なサイズであった場合においても、該半透光部の周辺に配置されたパターン（透光部、遮光部など）に影響されず、正確な半透光部の光透過率を測定することができる。
【００６１】
例えば、被検体であるフォトマスク１２０を、本発明の装置の被検体ホルダにセットする。次に、ユニットＡとユニットＢを、両者の光軸が一致した状態で、フォトマスク１２０の主平面に平行な面内で移動させ、透過率を得ようとする半透光部の位置にセットする。ここで、被検体であるフォトマスク１２０が、液晶表示装置用の大型マスクである場合、その露光光波長は、ｉ線〜ｇ線であるから、それと実質的に等しい波長域をもつ光源を用いて、測定することが有用である。或いは、マスクユーザが透過率測定の基準として用いる代表波長（たとえばｉ線）を用いて測定することも、また有用である。
【００６２】
ユニットＡとユニットＢの、マスク面と平行な面内での位置を画定し、更に、光源装置から射出する試験光束が集光光学系を経て、そのビームウエスト近傍が、測定しようとするフォトマスク１２０の半透光部に位置するように、ユニットＡと被検体の相対位置を調整する。ついで、試験光束が該半透光部を透過したのちの透過光束１１２が、光検出装置の積分球１０５の入射ポート１０４から確実に入光するように、光検出装置を位置させる。このとき、積分球１０５内におかれた、フォトディテクタ１０６の出力（透過光量Ｌ）を演算装置３０３に取り込む。
【００６３】
フォトマスク１２０の半透光部における膜透過率Ｔを求めようとするときには、膜が形成される前の透明基板がもつ、参照透過量Ｌ０を予め求めておくことができる。これは、膜が形成されていない透明基板の一部分、または、フォトマスク１２０の転写パターン中、膜が形成されていない部分（これらを「参照位置」ともよぶ）について、上記と同様の方法で参照透過光量Ｌ０を求めることにより得られる。そして、上記のように半透光部の光透過量Ｌを求めれば、該半透光部の光透過率Ｔは、
Ｔ＝ Ｌ／Ｌ０
として求めることができる。
【００６４】
＜被検体＞
本実施の形態で示す透過率測定装置の被検体１２０としては、光が透過するものであればよい。本実施の形態で示す透過率測定装置を用いて透過率の測定を行うことができる好適な一例としては、透明基板上に形成された光学膜をパターニングして得られた転写パターンをもつ、フォトマスクが挙げられる。
【００６５】
光学膜とは、露光光の少なくとも一部を遮光する（つまり、一部を透過する）膜（半透光膜とよぶ）とすることができる。これは、被転写体上に形成されたレジスト膜を、フォトマスクを使用して露光することにより、所望量減膜させ、所望形状のレジストパターンを形成するときに用いられる。
【００６６】
特に、多階調フォトマスクにおいて、複数の異なる残膜量をもつレジストパターンを形成し、これを用いて、所望の電子デバイスを製造することが可能であり、極めて有用である。例えば、本発明に適用されるフォトマスクとして、液晶表示装置の製造に用いられる多階調フォトマスクであることができ、透光部、遮光部のほか、１種類又は複数種類の露光光透過率をもつ、半透光部を有することができる。
【００６７】
図１０に上記用途の多階調フォトマスクを例示する。透明基板２００上に形成された半透光膜２０１と遮光膜２０２がそれぞれパターニングされ、所望の転写パターン（半透光膜パターン２０１ｐ、遮光膜パターン２０２ｐ）を有する、３階調のフォトマスク２０となっている。ここで半透光部２１５は、微細な幅をもち、透光部２２０、遮光部２１０と隣接している。このため、パターニングが施された後に、半透光部に形成された半透光膜の光透過率を正確に把握することは従来技術において困難である。
【００６８】
遮光膜の形成前、半透光膜のみが形成された段階（後述のフォトマスクブランク形成過程）で光透過率を測定することは可能であるが、複数のプロセスを経てパターニングが施された後、フォトマスク完成品となったときに、これが同一の透過率を示すか否かは不明である。したがって、フォトマスクとしての、微細な半透光部の透過率測定が必要である。
【００６９】
上記の多階調フォトマスクによる転写工程を、図１１に示す。すなわち、透明基板５００上に形成された複数の薄膜５０１を積層した被転写体５０に対して、３次元的なパターンを形成したいときに、適宜フォトマスクを用いて、パターンを転写する。ここでは、多階調フォトマスク２０を用い、被転写体上に形成したポジレジスト層５０２に対して、複数の異なる残膜量をもつレジストパターン５０２ｐを形成している。このようにすることで、フォトマスク２枚分のパターン加工を、フォトマスク１枚によって行うことができる。
【００７０】
本発明による、半透光膜の透過率の測定としては、上記の多階調フォトマスクにおける、転写パターン中の、微細な（たとえば幅が１ｍｍ以下。特に、２〜５００μｍのときに本発明を適用する必要性が高く、２〜１００μｍの時に、本発明による効果が殊に顕著である）半透光部の露光光透過率を測定できる。
【００７１】
例えば、遮光部と隣接する半透光部の膜透過率を測定しようとするとき、測定スポットの大きい、既存の分光光度計を使用すれば、測定視野内に、被検査位置にある半透光部のみを配置することが不可能であって、正確な光透過率が得られない。本発明によれば、測定視野は、集光光学系の形成するビームウエストの径とすることができるので、微小なスポットの測定が可能である。
【００７２】
上述したように、近年フォトマスクの多階調化やパターンの微細化により、透明基板上に形成された光学膜（ここでは、露光光の一部を透過する、半透光膜）が、製造後のフォトマスクにおいて有している膜透過率を正確に測定することが求められており、このような被検体に対して本実施の形態で示す透過率測定装置を用いることは非常に有効となる。
【００７３】
すなわち、製造後のフォトマスクにおいては、分光光度計を用いた従来の測定方法によって測定可能な面積よりも小さい面積の半透光部が存在し、この部分の膜透過率を正確に知ることが、フォトマスクの検査や製品保証の上で、極めて重要である。
【００７４】
例えば、このようなフォトマスクとして液晶表示装置製造用のフォトマスクであって、そのサイズが一辺３００ｍｍ以上の大型マスクが挙げられる。
【００７５】
また、液晶表示装置に用いる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）製造用、或いはカラーフィルタ（ＣＦ）製造用として透光部、半透光部、遮光部をもつ、（３階調の）多階調フォトマスクが挙げられる。或いは、互いに透過率の異なる２種類以上の半透光部をもつ、４階調以上の多階調フォトマスクが挙げられる。
【００７６】
更には、２階調のフォトマスクであっても、遮光部に所定の透過率を有する光学膜を用いる場合には、本発明の被検体として有用に適用できる。
【００７７】
本発明に適用する被検体として、本発明の顕著な効果が得られる、多階調フォトマスク及びその検査方法、製造方法について説明する。
【００７８】
多階調フォトマスクは、例えば、図１２に示す方法で作製することができる。即ち、まず透明基板（２００）に、半透光膜２０１と遮光膜２０２をこの順に積層し、レジスト２０３（ここではポジレジスト）を塗布したフォトマスクブランク２０ｂを用意する（図１２（ａ）参照）。
【００７９】
透明基板２００は、例えば、石英（ＳｉＯ２）ガラスや、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｂ２Ｏ３，ＲＯ（Ｒはアルカリ土類金属），Ｒ２Ｏ（Ｒ２はアルカリ金属）等を含むガラス等からなる平板として構成されている。透明基板２００の主面（表面及び裏面）は、研磨されて平坦且つ平滑に構成されている。透明基板２００は、例えば一辺が５００ｍｍ〜１８００ｍｍ程度の方形とすることができる。透明基板２００の厚さは例えば３ｍｍ〜２０ｍｍ程度とすることができる。
【００８０】
半透光膜２０１は、例えばクロム（Ｃｒ）を含む材料からなり、例えば窒化クロム（ＣｒＮ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、酸窒化クロム（ＣｒＯＮ）、フッ化クロム（ＣｒＦ）等のクロム化合物とすることができる。これらの半透光膜２０１は、例えば硝酸第２セリウムアンモニウム（（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６）及び過塩素酸（ＨＣｌＯ４）を含む純水からなるクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。又は、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料とシリコン（Ｓｉ）とを含む材料からなる金属シリサイド化合物とすることができる。例えばＭｏＳｉ、ＭｏＳｉｘ、ＭｏＳｉＮ、ＭｏＳｉＯＮ、ＭｏＳｉＣＯＮ等からなる。この種の半透光膜２０１は、フッ素（Ｆ）系のエッチング液（又はエッチングガス）を用いてエッチング可能なように構成されている。
【００８１】
遮光膜２０２は、クロム（Ｃｒ）またはクロムを主成分とするクロム化合物とすることができる。なお、遮光膜２０２の表面に所定組成のＣｒ化合物（ＣｒＯ、ＣｒＣ，ＣｒＮ等）を積層する（図示せず）ことにより、遮光膜２０２の表面に光反射抑制機能を持たせることができる。遮光膜２０２は、上述のクロム用エッチング液を用いてエッチング可能なように構成されている。
【００８２】
遮光膜２０２は露光光（ｉ線〜ｇ線）を実質的に遮光し、透光部２２０は露光光を略１００％透過させるように構成されている。そして、半透光膜２０１は、透明基板の透過率を１００％としたとき、３％以上８０％以下の膜透過率をもつものとすることができる。ＴＦＴ製造用のフォトマスクとして、３階調以上の多階調フォトマスクの半透光部に用いる半透光膜としては、５〜６０％、マスクユーザによる被転写体の加工のしやすさの点では、２０〜６０％が好ましい。尚、代表波長（たとえばｉ線）を用いて、上記透過率を持つものを評価してもよい。
【００８３】
更に、２階調（遮光部と透光部）のフォトマスクにおいて、遮光部に用いる遮光膜に一定の透過率をもたせる場合、その透過率は、３〜２０％が好ましく、より好ましくは、５〜１５％とすることができる。
【００８４】
上記フォトマスクブランクに対し、所定のパターンを描画し、現像することによって、第１のレジストパターン（２０３ｐ）を得る（図１２（ｂ）参照）。これをマスクにして、遮光膜２０２をエッチングすることによって、遮光膜パターン２０２ｐが形成される（図１２（ｃ）参照）。
【００８５】
レジストパターン２０３ｐを剥離したのち、再度全面にレジスト２０４を塗布する（図１２（ｄ）参照）。そして、２度目の描画及び現像により、第２のレジストパターン（２０４ｐ）を得る（図１２（ｅ）参照）。これをマスクとして、半透光膜２０１をエッチングすることにより、半透光膜パターン２０１ｐが形成される（図１２（ｆ）参照）。そして、残留するレジストパターン２０４ｐを剥離する（図１２（ｇ）参照）。このようにして、多階調（ここでは３階調）のフォトマスクが完成する。
【００８６】
図１２は、パターニングプロセスを模式的に示したものであり、実際のパターン形状には、用途に応じ他の種々の形式がある。
【００８７】
本発明の製造方法では、上記パターニングの後、透過率の検査工程を設けることができる。これは、マスクユーザの求める正しい光透過率が得られているか否かを確認し、不都合があれば製造工程に戻し、問題がなければ、製品保証をすることができる。
【００８８】
尚、マスクユーザの希望によっては、本発明の検査方法で得られた光透過率の数値を、フォトマスクと対応づけた形でフォトマスク製品として供給することができる。すなわち、フォトマスク製品の供給を受けても、その微細部分の光透過率を精密に測定することは、通常は不可能であるから、フォトマスクの属性である透過率を、フォトマスクと一体化して付属させることが有意義である。この場合、供給形式は、フォトマスクと透過率データを物理的に一体にしてもよく、または、流通は個々に行うものの、互いを結び付ける情報によって、対応づけられていてもよい。
【００８９】
フォトマスクユーザは、この透過率データを参照し、該フォトマスクと、露光機とを用いて、フォトマスクの有する転写パターンを、被転写体に転写し、所望の電子デバイスを製造することができる。この場合、製造工程に適用される様々な条件パラメータは、該透過率データを基に設定されることができる。
【００９０】
また、本実施の形態に示す透過率測定装置において、測定精度をより向上させるためには、光源装置から射出する試験光束の強度分布等を適宜制御することが好ましい。
【００９１】
例えば、図１に示す透過率測定装置において、コリメータレンズ１０２から集光レンズ１０３に入光する平行光束１１１の強度分布を、中央部が周辺部と比較して相対的に明るい分布とするための、光分布強度調整手段を導入することができる。分布の形態の一例としては、例えばガウス分布があげられる。
【００９２】
一般的に、均一な強度分布の平行光束１１１を集光レンズ１０３に入光させて、被検体１２０に集光させた場合、集光された光のピークの外周にサイドローブが発生することが発明者らによって確認された（図３（Ａ）、（Ｂ）参照）。微細な部分の透過率を正確に測定するためには測定光を測定対象部分に集光させる必要があるが、サイドローブが発生することにより集光したスポットの外側にも一部の光が出てしまい、微細パターンのサイズや周辺パターンの位置（例えば、スリット幅）によってはサイドローブが被検体１２０の被検査位置以外の位置に入射されてしまい、そのはみ出し光のために、測定精度が低下する恐れがある。
【００９３】
そのため、集光光学系に入光する平行光束１１１内の強度分布を均一でなく、中央部（光軸近傍）が周辺部に比べて相対的に明るい分布とすることが好ましい（図４参照）。これにより、サイドローブの発生を抑制し、測定領域の透過率を高い精度で測定することが可能となる。
【００９４】
平行光束１１１内の光強度分布の種類は、中央（光軸近傍）に比べ、周辺方向に向かって強度が単調減少するものであればとくに制約は無い。例えば、ガウス分布とすることが可能である。光源がレーザーの場合には、ほぼガウス分布が得られる。その他の光源の場合には、光分布を調整する手段を導入して同様の効果を得ることができる。
【００９５】
図５に、試験光束光強度分布を変化させた場合に、サイドローブにより微細パターンからはみ出すスポット光の割合について検証したシミュレーション結果を示す。分布形状はガウス分布とした。
【００９６】
具体的には、コリメータレンズ１０２からの平行光束１１１のガウス分布を変化させて集光レンズ１０３に入光させ、被検体１２０のパターン線幅に応じてスポット光がはみ出す割合を測定した。集光レンズ１０３としては、ＮＡが０．４と０．６５のレンズを用い、評価波長は４０５ｎｍの光とした。
【００９７】
図５（Ａ）は、ＮＡが０．４の集光レンズ１０３を用いた場合に、集光レンズ１０３に入射させる平行光束１１１のガウス分布を示しており、縦軸が強度を示し、横軸が集光レンズ１０３に入射するビーム断面（ガウス分布幅１／ｅ２）を示している。
【００９８】
上述のように、ガウス分布のビーム径は、光軸に対して直交する面で測定されたピーク値の１／ｅ２（約１３．５％）の強度となる幅として定義することができる。この幅（図５（Ｂ）に示す「ガウス分布のＮＡ」、ＮＡｇともいう）が、集光レンズのＮＡ（ＮＡｃともいう）に対し、
０．４ ≦ ＮＡｇ／ＮＡｃ ≦ ０．６
であることが好ましい。
【００９９】
例えば、集光レンズのＮＡを元に、上記数式の範囲からガウス分布のＮＡ比を求め、使用される集光レンズの有効径（瞳径）との比によって、本発明に好適に使用できるガウス分布幅を求めることができる。例えば、集光レンズの有効径を１としたときに、集光レンズに入射される試験光束の径（ビーム断面）は０．４以上０．６以下の範囲とすることができる。
【０１００】
例えば、ＮＡ０．４の集光レンズを用いたとき、平行光束１１１のガウス分布のＮＡが０．４であれば、６μｍ幅のパターンについては、はみ出し光が小さい（０．６１％）が、２μｍ幅のパターンについては、はみ出し光が２．１８％に達してしまう（図５（Ｂ））。一方、同一の集光レンズを用いても、平行光束１１１のガウス分布のＮＡが０．２（ＮＡｇ／ＮＡｃ＝０．５）であれば、６μｍ幅のパターンについては０．０％、２μｍ幅パターンでも０．４２％となり、測定精度が向上する。
【０１０１】
また、被検査位置（例えば半透光部）の幅内に、試験光束全体の光強度の９９．７％以上が入っている状態（はみ出し光０．３％以下）とするのが好ましい。より好ましくは、９９．９％以上（はみ出し光０．１％以下）である。光束径中の光強度分布の調整は、光強度分布制御手段（例えば、アポダイゼーションフィルタ（図７参照））の利用や、集光レンズのＮＡの選択、それらの組み合わせによって行うことができる。
【０１０２】
以上により、本願発明によって、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の２次元センサーを用いて画像を取得する従来の方法が有していた、測定領域から取得した信号強度が、該測定領域に隣接した領域で取得した信号強度の変化に影響して変動を生じる、という問題も発生せず、該測定領域の正確な透過率を得ることができるようになった。
【０１０３】
このように、本願発明は、微細なパターンの透過率を測定する際に、該パターンの周辺に存在するパターンの透過率の影響や、該パターン周辺にあるパターンによる検査光束の回折が生じることが無く、微細パターンの透過率測定を行うことが可能となる。ここで、本発明における、微細なパターンとは０．５μｍ以上７μｍ以下の線幅を有する半透光部の透過率測定に有効である。さらには０．５μｍ以上５μｍ以下の線幅、よりさらには０．５μｍ以上３μｍ以下の線幅の透過率測定に有効である。
【０１０４】
また、本願発明によって、従来は不可能であった、フォトマスクの微細な半透光部や、前述の透過率をもたせた遮光部の微細パターンの膜透過率に関する品質保証が可能となった。さらには、周辺の条件に影響されず、膜固有の特性としての膜透過率を正確に評価可能な本願発明は、より微細化が求められているフォトマスクの開発においても有効となる。
【０１０５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態における材質、パターン構成、部材の個数、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０１ 光源
１０２ コリメータレンズ
１０３ 集光レンズ
１０４ 入射ポート
１０５ 積分球
１０６ フォトディテクタ
１１１ 平行光束
１１２ 透過光束
１２０ 被検体
１２１ 波長選択フィルタ
１２２ コリメータレンズ
１２３ フォトディテクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験光束を射出する光源装置と、前記試験光束を集光して被検体に導く集光光学系と、前記被検体を透過した透過光束を受光し、光量を検出する光検出装置と、前記光検出装置によって検出された光量に基づき、前記被検体の光透過率を求める演算装置と、を有する透過率測定装置であって、
前記集光された試験光束が、ビームウエスト近傍において前記被検体の被検査位置に入射するように、前記光源装置、前記集光光学系及び前記被検体の相対位置が調節されていること特徴とする透過率測定装置。
【請求項２】
前記光源装置がレーザー光源を備え、
前記集光光学系に備えられた集光レンズの有効径を１としたときに、
前記集光レンズに入射される前記試験光束の径が、０．４以上０．６以下であることを特徴とする請求項１記載の透過率測定装置。
【請求項３】
前記光検出装置は、内部にフォトディテクタを備えた積分球を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の透過率測定装置。
【請求項４】
前記積分球は、透過光束が入光する入射ポートを有し、かつ、前記入射ポートのポート径が、前記透過光束が入光する位置における前記透過光束の径より大きくなるように、前記積分球が配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の透過率測定装置。
【請求項５】
前記集光光学系は、第１のコリメータレンズと集光レンズを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の透過率測定装置。
【請求項６】
前記被検体の主平面に平行な面内において、前記光源装置、前記集光光学系及び前記被検体の相対位置を調整するために、前記光源装置と前記集光光学系を移動させ、又は、前記被検体を移動させるための移動装置を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の透過率測定装置。
【請求項７】
前記被検体と前記光検出装置の間に、前記透過光束の径を調整する第２のコリメータレンズを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の透過率測定装置。
【請求項８】
前記集光光学系は、前記試験光束の光軸と垂直な面における光強度分布が、中央部において、周辺部より大きいものとする光分布調整手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の透過率測定装置。
【請求項９】
透明基板上に形成した光学膜がパターニングされることにより形成された転写パターンを有するフォトマスクの、前記転写パターンの特定の被検査位置における透過率を測定する透過率検査装置であって、
試験光束を射出する光源装置と、前記試験光束を集光してフォトマスクに導く集光光学系と、前記フォトマスクを透過した透過光束を受光し、光量を検出する光検出装置と、前記光検出装置によって検出された光量に基づき、前記フォトマスクの前記被検査位置における光透過率を求める演算装置と、を有し、
前記集光された試験光束が、ビームウエスト近傍において前記フォトマスクの被検査位置に入射するように、前記光源装置、前記集光光学系及び前記フォトマスクの相対位置が調節されていること特徴とするフォトマスクの透過率検査装置。
【請求項１０】
前記光源装置がレーザー光源を備え、
前記集光光学系に備えられた集光レンズの有効径を１としたときに、
前記集光レンズに入射される前記試験光束の径が、０．４以上０．６以下であることを特徴とする請求項９記載のフォトマスクの透過率検査装置。
【請求項１１】
透明基板上に形成した光学膜がパターニングされることにより形成された転写パターンを有するフォトマスクの、前記転写パターンの特定の被検査位置における透過率を測定する透過率検査方法において、
光源装置から射出する試験光束を前記フォトマスクの被検査位置に集光し、前記試験光束のビームウエスト近傍において前記フォトマスクを透過させ、
透過後に拡散する透過光束を、光検出装置に入光させ、
前記光検出装置が検出した光量Ｌに基づき、前記被検査位置における光透過率Ｔを求めることを特徴とする透過率検査方法。
【請求項１２】
前記光検出装置は、内部にフォトディテクタを備えた積分球を有し、前記透過光束は、前記積分球内で、繰り返し拡散反射することにより強度が均一化した状態で、前記フォトディテクタによって光量検出されることを特徴とする請求項１１記載の透過率検査方法。
【請求項１３】
前記転写パターンは、露光光を透過する透光部と、露光光の一部を遮光する半透光部を有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の透過率検査方法。
【請求項１４】
前記転写パターンは、露光光を実質的に遮光する遮光部を更に有することを特徴とする請求項１３に記載の透過率検査方法。
【請求項１５】
前記フォトマスクは、被転写体上に形成されたレジスト膜に、異なる複数のレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成するための、多階調フォトマスクであることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の透過率検査方法。
【請求項１６】
前記光学膜が形成されていない透明基板上の任意の部分、または前記フォトマスクの光学膜が形成されていない部分を、参照位置として、
前記光源から射出する試験光束を、前記参照位置に集光し、前記試験光束のビームウエスト近傍において透明基板又は前記フォトマスクの前記参照位置を透過させ、
透過後に拡散する透過光束を、前記光検出装置に入光させ、
前記光検出装置が検出した光量Ｌ０と、請求項１１〜１５のいずれかに記載の透過率検査方法より得られた光量Ｌとを用いて、前記フォトマスクの被検査位置における光透過率Ｔを求めることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに記載の透過率検査方法。
【請求項１７】
透明基板上に、光学膜が形成されたフォトマスクブランクを用意し、前記光学膜にパターニングを施すことにより、転写パターンを形成し、前記転写パターンの検査を行うことを含む、フォトマスクの製造方法において、
前記検査において、請求項１１〜１６のいずれかに記載の透過率検査方法を用いることを特徴とするフォトマスク製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の製造方法により製造したフォトマスクと、露光装置を用い、前記フォトマスクの転写パターンを、被転写体上に転写することを特徴とするパターン転写方法。
【請求項１９】
請求項１１〜１６のいずれかに記載の透過率検査方法によって得られた、前記フォトマスクの所望の被検査位置の光透過率Ｔを、前記フォトマスクと対応付けた状態で有することを特徴とするフォトマスク製品。
【請求項１】
試験光束を射出する光源装置と、前記試験光束を集光して被検体に導く集光光学系と、前記被検体を透過した透過光束を受光し、光量を検出する光検出装置と、前記光検出装置によって検出された光量に基づき、前記被検体の光透過率を求める演算装置と、を有する透過率測定装置であって、
前記集光された試験光束が、ビームウエスト近傍において前記被検体の被検査位置に入射するように、前記光源装置、前記集光光学系及び前記被検体の相対位置が調節されていること特徴とする透過率測定装置。
【請求項２】
前記光源装置がレーザー光源を備え、
前記集光光学系に備えられた集光レンズの有効径を１としたときに、
前記集光レンズに入射される前記試験光束の径が、０．４以上０．６以下であることを特徴とする請求項１記載の透過率測定装置。
【請求項３】
前記光検出装置は、内部にフォトディテクタを備えた積分球を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の透過率測定装置。
【請求項４】
前記積分球は、透過光束が入光する入射ポートを有し、かつ、前記入射ポートのポート径が、前記透過光束が入光する位置における前記透過光束の径より大きくなるように、前記積分球が配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の透過率測定装置。
【請求項５】
前記集光光学系は、第１のコリメータレンズと集光レンズを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の透過率測定装置。
【請求項６】
前記被検体の主平面に平行な面内において、前記光源装置、前記集光光学系及び前記被検体の相対位置を調整するために、前記光源装置と前記集光光学系を移動させ、又は、前記被検体を移動させるための移動装置を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の透過率測定装置。
【請求項７】
前記被検体と前記光検出装置の間に、前記透過光束の径を調整する第２のコリメータレンズを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の透過率測定装置。
【請求項８】
前記集光光学系は、前記試験光束の光軸と垂直な面における光強度分布が、中央部において、周辺部より大きいものとする光分布調整手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の透過率測定装置。
【請求項９】
透明基板上に形成した光学膜がパターニングされることにより形成された転写パターンを有するフォトマスクの、前記転写パターンの特定の被検査位置における透過率を測定する透過率検査装置であって、
試験光束を射出する光源装置と、前記試験光束を集光してフォトマスクに導く集光光学系と、前記フォトマスクを透過した透過光束を受光し、光量を検出する光検出装置と、前記光検出装置によって検出された光量に基づき、前記フォトマスクの前記被検査位置における光透過率を求める演算装置と、を有し、
前記集光された試験光束が、ビームウエスト近傍において前記フォトマスクの被検査位置に入射するように、前記光源装置、前記集光光学系及び前記フォトマスクの相対位置が調節されていること特徴とするフォトマスクの透過率検査装置。
【請求項１０】
前記光源装置がレーザー光源を備え、
前記集光光学系に備えられた集光レンズの有効径を１としたときに、
前記集光レンズに入射される前記試験光束の径が、０．４以上０．６以下であることを特徴とする請求項９記載のフォトマスクの透過率検査装置。
【請求項１１】
透明基板上に形成した光学膜がパターニングされることにより形成された転写パターンを有するフォトマスクの、前記転写パターンの特定の被検査位置における透過率を測定する透過率検査方法において、
光源装置から射出する試験光束を前記フォトマスクの被検査位置に集光し、前記試験光束のビームウエスト近傍において前記フォトマスクを透過させ、
透過後に拡散する透過光束を、光検出装置に入光させ、
前記光検出装置が検出した光量Ｌに基づき、前記被検査位置における光透過率Ｔを求めることを特徴とする透過率検査方法。
【請求項１２】
前記光検出装置は、内部にフォトディテクタを備えた積分球を有し、前記透過光束は、前記積分球内で、繰り返し拡散反射することにより強度が均一化した状態で、前記フォトディテクタによって光量検出されることを特徴とする請求項１１記載の透過率検査方法。
【請求項１３】
前記転写パターンは、露光光を透過する透光部と、露光光の一部を遮光する半透光部を有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の透過率検査方法。
【請求項１４】
前記転写パターンは、露光光を実質的に遮光する遮光部を更に有することを特徴とする請求項１３に記載の透過率検査方法。
【請求項１５】
前記フォトマスクは、被転写体上に形成されたレジスト膜に、異なる複数のレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成するための、多階調フォトマスクであることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の透過率検査方法。
【請求項１６】
前記光学膜が形成されていない透明基板上の任意の部分、または前記フォトマスクの光学膜が形成されていない部分を、参照位置として、
前記光源から射出する試験光束を、前記参照位置に集光し、前記試験光束のビームウエスト近傍において透明基板又は前記フォトマスクの前記参照位置を透過させ、
透過後に拡散する透過光束を、前記光検出装置に入光させ、
前記光検出装置が検出した光量Ｌ０と、請求項１１〜１５のいずれかに記載の透過率検査方法より得られた光量Ｌとを用いて、前記フォトマスクの被検査位置における光透過率Ｔを求めることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに記載の透過率検査方法。
【請求項１７】
透明基板上に、光学膜が形成されたフォトマスクブランクを用意し、前記光学膜にパターニングを施すことにより、転写パターンを形成し、前記転写パターンの検査を行うことを含む、フォトマスクの製造方法において、
前記検査において、請求項１１〜１６のいずれかに記載の透過率検査方法を用いることを特徴とするフォトマスク製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の製造方法により製造したフォトマスクと、露光装置を用い、前記フォトマスクの転写パターンを、被転写体上に転写することを特徴とするパターン転写方法。
【請求項１９】
請求項１１〜１６のいずれかに記載の透過率検査方法によって得られた、前記フォトマスクの所望の被検査位置の光透過率Ｔを、前記フォトマスクと対応付けた状態で有することを特徴とするフォトマスク製品。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図３】
【図７】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図３】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４７７３２（Ｐ２０１２−４７７３２Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５５６８９（Ｐ２０１１−１５５６８９）
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]