特許 5751994 マスクブランクの欠陥検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5751994

(24)【登録日】2015年5月29日

(45)【発行日】2015年7月22日

(54)【発明の名称】マスクブランクの欠陥検査方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 1/84 20120101AFI20150702BHJP

   G03F 1/24 20120101ALI20150702BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20150702BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20150702BHJP

【ＦＩ】

   G03F1/84

   G03F1/24

   H01L21/30 531M

   G03F7/20 503

【請求項の数】3

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2011-191288(P2011-191288)

(22)【出願日】2011年9月2日

(65)【公開番号】特開2013-55169(P2013-55169A)

(43)【公開日】2013年3月21日

【審査請求日】2014年5月9日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 「次世代半導体材料・プロセス基盤（ＭＩＲＡＩ）プロジェクト」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】302062931

【氏名又は名称】ルネサスエレクトロニクス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】100080001

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 大和

(74)【代理人】

【識別番号】100113642

【弁理士】

【氏名又は名称】菅田 篤志

(74)【代理人】

【識別番号】100117008

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 章子

(74)【代理人】

【識別番号】100147430

【弁理士】

【氏名又は名称】坂次 哲也

(72)【発明者】

【氏名】寺澤 恒男

(72)【発明者】

【氏名】山根 武

(72)【発明者】

【氏名】田中 稔彦

【審査官】 赤尾 隼人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２５１４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０８７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０８７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１９３２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−００５３６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ １／００−１／８６；７／２０−７／２４；９／００−９／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の主面上にＥＵＶ光を反射させる多層膜が形成されたマスクブランクに存在する位相欠陥を検出する前記マスクブランクの欠陥検査方法であって、
（ａ）ＸＹ軸方向に移動可能なステージ上に前記マスクブランクを載置する工程と、
（ｂ）前記マスクブランクに関する情報を入力する工程と、
（ｃ）前記情報に基づいて、前記マスクブランクの表面に照射する前記ＥＵＶ光の入射角度を調整する工程と、
（ｄ）照明光学系を介して前記ＥＵＶ光を取り込み、前記（ｃ）工程で前記入射角度が調整された前記ＥＵＶ光を前記マスクブランクの被検査領域に照明する工程と、
（ｅ）前記被検査領域からの正反射光を除く散乱光を結像光学系において捕集する工程と、
（ｆ）前記結像光学系において捕集された前記散乱光を画像検出器に集光して、検査像を形成する工程と、
（ｇ）前記画像検出器において前記マスクブランクに存在する前記位相欠陥を検出し、前記位相欠陥に関する情報を記憶する工程と、
を有し、
前記（ｂ）工程で入力される前記マスクブランクに関する前記情報は、前記多層膜の周期長、または前記マスクブランクを用いて形成されるＥＵＶリソグラフィ用マスクが使用される露光装置の開口数の数値であることを特徴とするマスクブランクの欠陥検査方法。

【請求項2】

請求項１記載のマスクブランクの欠陥検査方法において、
前記（ｅ）工程では、前記結像光学系を支える部材の一部、または前記ＥＵＶ光を前記マスクブランクの前記被検査領域に照射するために挿入したミラーによって前記正反射光を遮蔽または偏向することにより、前記正反射光が前記画像検出器に取り込まれないようにすることを特徴とするマスクブランクの欠陥検査方法。

【請求項3】

請求項１記載のマスクブランクの欠陥検査方法において、
前記（ｅ）工程では、前記正反射光のみを偏向させるミラーによって前記正反射光を前記結像光学系の外側に導くことにより、前記正反射光を前記画像検出器に取り込まず、
前記正反射光を強度センサーに照射して前記正反射光の強度を新たな検出情報として記録することを特徴とするマスクブランクの欠陥検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置の回路パターンを形成するために用いるリソグラフィ用のマスクの製造技術に関し、特に、波長が１０〜１５ｎｍ程度のいわゆる極端紫外線（ＥＵＶ（Extreme Ultra-Violet）光）露光を用いたリソグラフィ工程で使用される極端紫外線露光用マスクブランクの欠陥検査方法および欠陥検査装置に適用して有効な技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイス（半導体集積回路装置）は、回路パターンが描かれた原版であるマスクに露光光を照射し、上記回路パターンを、縮小投影光学系を介して半導体基板（以下、ウェハと称する）の主面上に転写する光リソグラフィを繰り返し用いることによって生産されている。

【0003】

しかし、近年は、半導体デバイスの微細化への要求に応じて、光リソグラフィの露光に用いる光よりも波長の短いＥＵＶ光を用いるＥＵＶリソグラフィ（以下、ＥＵＶＬと称する）の開発が進められている。このＥＵＶＬを用いることによって解像度を向上でき、より微細な回路パターンを転写することができる。

【0004】

ＥＵＶ光の波長域（例えば中心波長１３．５ｎｍ）では、物質の光吸収の関係で透過マスクが使えないため、例えばモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との多層膜による反射を利用した多層膜反射基板がＥＵＶＬ用マスクブランク（以下、マスクブランクと称する）として使用される。このマスクブランクの表面に吸収体パターンを形成して、ＥＵＶＬ用マスクを構成する（例えば非特許文献１）。

【0005】

ＥＵＶＬでは、マスクブランクの表面にわずか数ｎｍ程度の高さ異常が発生した場合でも、その高さ異常によりＥＵＶ反射光に大きな位相変化を与え、吸収体パターンのウェハの主面上へ転写した際に、ウェハの主面上の転写パターンに寸法変化または解像不良などを生じさせる。このような位相変化を与えるマスクブランクの表面の高さ異常を位相欠陥と呼ぶ。そこで、吸収体パターンを被着させる前のマスクブランクの段階において位相欠陥を検出することが必要である。

【0006】

一般的なマスクブランクの検査方法としては、レーザ光をマスクブランクに照射し、乱反射する光から異物を検出する方法、または明視野像（顕微鏡像）を検出する方法がある。しかし、位相欠陥の影響は多層膜の内部構造にも依存するので、露光に用いるＥＵＶ光と同じ波長の検出光を用いて位相欠陥を検出する同波長（at wavelength）検査法が相応しいと考えられる。この方法の一例として、暗視野検査像を用いる方法が、例えば特開２００３−１１４２００号公報（特許文献１）および特開２００４−１９３２６９号公報（特許文献２）に開示されている。また、位相欠陥の表面の凹凸を区別する検査手法が、例えば特開２００７−２１９１３０号公報（特許文献３）および特表２００９−９２４０７号公報（特許文献４）に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００３−１１４２００号公報

【特許文献2】特開２００４−１９３２６９号公報

【特許文献3】特開２００７−２１９１３０号公報

【特許文献4】特表２００９−９２４０７号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】田邊功、竹花洋一、法元盛久著、「入門フォトマスク技術」、工業調査会、２００６年１２月発行、ｐ．２６６−２６８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ＥＵＶＬ用マスクのマスクパターンを投影露光装置の光学系を介してウェハの主面上に転写するにあたり、ＥＵＶＬ用マスクを照明する照明光とＥＵＶＬ用マスクから反射して投影光学系に進行する光束とが相互に重なることがないようにするために、通常、ＥＵＶＬ用マスクを照明するときの照明光の主光線の入射角度は６度に設定されている。従って、６度の入射角度で照明光の最大反射率が得られるように、マスクブランクを構成する多層膜の周期長（モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との合計の厚さ）が選択されている。

【0010】

一方、検査照明光にＥＵＶ光を用いる従来のマスクブランクの検査装置（上記特許文献１，２，３，４）では、検査照明光の主光線の入射角度は０度となっている。ただし、６度の入射角度で照明光の最大反射率が得られるように選択された周期長を有する多層膜では、検査照明光の主光線の入射角度を０度としても、反射率の低下は４％以下であり、マスクブランクの検査には影響を及ぼさない。

【0011】

しかし、今後、投影露光装置の開口数（numerical aperture，ＮＡ）が０．４以上になることが予想され、この場合、ＥＵＶＬ用マスク側の開口数（ＮＡ）は０．１以上になる。その結果、ＥＵＶＬ用マスクを照射するときの照明光の主光線の入射角度は８度〜９度にまで増加する。そのため、この入射角度に対して最大反射率が得られるように、マスクブランクを構成する多層膜の周期長は選択されることになる。ところが、検査照明光の主光線の入射角度を０度のままで、照射光の主光線の入射角度が８〜９度に最適化された周期長を有する多層膜から構成されるマスクブランクを検査すると、反射率の低下が生じ、検出信号強度が減少して検出感度が劣化する恐れがある。

【0012】

また、互いに異なる開口数（ＮＡ）を有する複数の投影露光装置を使用することになった場合、それぞれの投影露光装置に対して、その投影露光装置の開口数（ＮＡ）に応じたＥＵＶＬ用マスクを使用する必要がある。そのため、互いに多層膜の周期長の異なる複数のマスクブランクが存在することになる。

【0013】

従って、マスクブランクの検査において、検査照明光の主光線の入射角度が０度のままでは、一部のマスクブランクに対しては検査照明光の最大反射率が得られるが、それ以外のマスクブランクに対しては検査照明光の最大反射率が得られず、互いに多層膜の周期長の異なる複数のマスクブランクの全てを感度良く検査することができない。

【0014】

本発明の目的は、互いに多層膜の周期長の異なる複数のマスクブランクに対しても、検出感度の高い検査を実現することのできる技術を提供することにある。

【0015】

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態を簡単に説明すれば、次のとおりである。

【0017】

この実施の形態は、基板の主面上にＥＵＶ光を反射させる多層膜が形成されたマスクブランクに存在する位相欠陥を検出するマスクブランクの欠陥検査方法であって、ＸＹ軸方向に移動可能なステージ上にマスクブランクを載置する工程と、マスクブランクに関する情報を入力する工程と、その情報に基づいて、マスクブランクの表面に照射するＥＵＶ光の入射角度を調整する工程と、照明光学系を介して取り込まれたＥＵＶ光をマスクブランクの被検査領域に照明する工程と、被検査領域からの正反射光を除く散乱光を結像光学系において捕集する工程と、結像光学系において捕集された散乱光を画像検出器に集光して、検査像を形成する工程と、画像検出器においてマスクブランクに存在する位相欠陥を検出し、位相欠陥に関する情報を記憶する工程と、を有するものである。

【0018】

また、この実施の形態は、マスクブランクの欠陥検査装置であって、マスクブランクを載置して、ＸＹ軸方向に移動可能なステージと、ＥＵＶ光を発する光源と、マスクブランクの表面の被検査領域を照射するＥＵＶ光の入射角度を所定値に設定するための第１ミラーを備える照明光学系と、被検査領域からの散乱光を捕集する結像光学系と、被検査領域からの正反射光を偏向して結像光学系の光軸から離れる向きに導く第２ミラーと、を有し、第１ミラーの位置および角度が制御できるものである。

【発明の効果】

【0019】

本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

【0020】

互いに多層膜の周期長の異なる複数のマスクブランクに対しても、検出感度の高い検査を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】（ａ）は本発明の実施の形態１によるＥＵＶＬ用マスクの吸収体パターンが形成された面の要部平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿った一部を拡大して示す要部断面図である。

【図2】本発明の実施の形態１によるＥＵＶ投影露光装置の概略図である。

【図3】（ａ）は本発明の実施の形態１による位相欠陥を有するマスクブランクの要部断面図、（ｂ）は本発明の実施の形態１による位相欠陥を有するマスクブランクに吸収体パターンおよびバッファ層が形成されたＥＵＶＬ用マスクの要部断面図である。

【図4】本発明の実施の形態１によるＥＵＶ光を用いてマスクブランクの暗視野検査像を収集するマスク検査装置の全体の構成を示す概略図である。

【図5】本発明の実施の形態１によるマスク検査装置に備わる結像光学系およびマスクブランクの領域を拡大して示す概略図である。

【図6】（ａ）は本発明の実施の形態１によるマスク検査装置に備わる結像光学系およびマスクブランクの領域を拡大して示す概略図、（ｂ）は同図（ａ）の結像光学系の瞳を示す図である。

【図7】（ａ）は本発明の実施の形態１によるマスク検査装置に備わる結像光学系およびマスクブランクの領域を拡大して示す概略図、（ｂ）は同図（ａ）の結像光学系の瞳を示す図である。

【図8】本発明の実施の形態１によるマスク検査装置を用いて位相欠陥を検査するフローを説明する工程図である。

【図9】（ａ）は本発明の実施の形態２によるマスク検査装置に備わる結像光学系およびマスクブランクの領域を拡大して示す概略図、（ｂ）は同図（ａ）の結像光学系の瞳を示す図である。

【図10】（ａ）は本発明の実施の形態２によるマスク検査装置に備わる結像光学系およびマスクブランクの領域を拡大して示す概略図、（ｂ）は同図（ａ）の結像光学系の瞳を示す図である。

【図11】本発明の実施の形態２によるマスク検査装置に備わる結像光学系およびマスクブランクの領域を拡大して示す概略図である。

【図12】本発明の実施の形態２によるマスク検査装置を用いて位相欠陥を検査するフローを説明する工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

【0023】

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

【0024】

また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、以下の実施の形態において、ウェハと言うときは、Ｓｉ（Silicon）単結晶ウェハを主とするが、それのみではなく、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハ、集積回路をその上に形成するための絶縁膜基板等を指すものとする。その形も円形またはほぼ円形のみでなく、正方形、長方形等も含むものとする。

【0025】

また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0026】

（実施の形態１）
本実施の形態１によるマスクブランクの検査方法の意義を明確にするために、まず、ＥＵＶＬ用マスクの構成およびＥＵＶ投影露光装置に備わる投影光学系（縮小投影光学系、反射型露光光学系、反射型結像光学系、ＥＵＶ光学系）の構成について図１（ａ）および（ｂ）、ならびに図２を用いて説明する。図１（ａ）はＥＵＶＬ用マスクの吸収体パターンが形成された面の要部平面図、図１（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿った一部を拡大して示す要部断面図である。また、図２はＥＵＶ投影露光装置の概略図である。

【0027】

図１（ａ）に示すように、ＥＵＶＬ用マスクＭの中央部には、半導体集積回路装置の回路パターンを有するデバイスパターンエリアＭＤＥを有し、周辺部には、ＥＵＶＬ用マスクＭの位置合わせのためのマークまたはウエハアライメントマークなどを含むアライメントマークエリアＭＡ１，ＭＡ２，ＭＡ３，ＭＡ４が配置されている。

【0028】

また、図１（ｂ）に示すように、ＥＵＶＬ用マスクＭのマスクブランクは、石英ガラスまたは低熱膨張ガラスからなる基板ＭＳと、基板ＭＳの主面に形成されたモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）とを交互に積層（例えば各層が４０層程度）した多層膜ＭＬと、多層膜ＭＬ上に形成されたキャッピング層ＣＡＰと、基板ＭＳの裏面（主面と反対側の面）に形成されたＥＵＶＬ用マスクＭを静電チャックするためのメタル膜ＣＦとにより構成されている。基板ＭＳの厚さは、例えば７〜８ｍｍ程度であり、多層膜ＭＬの厚さは、例えば３００ｎｍ程度である。さらに、キャッピング層ＣＡＰ上にバッファ層ＢＵＦを介して吸収体パターンＡＢＳが形成されている。吸収体パターンＡＢＳの厚さは、例えば５０〜７０ｎｍ程度である。

【0029】

次に、本実施の形態１によるＥＵＶＬ用マスクを用いるＥＵＶ投影露光装置について図２を用いて説明する。図２はＥＵＶ投影露光装置の概略図である。

【0030】

図２に示すように、光源１から発する中心波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光は、多層膜反射鏡からなる照明光学系２を介してＥＵＶＬ用マスクＭのマスクパターンが形成された面（以下、パターン面という）を照射する。パターン面からの反射光は多層膜反射鏡からなる縮小投影光学系３を通過して、ウェハ４の主面上にＥＵＶＬ用マスクＭのマスクパターンをパターン転写（転写、投影、パターン投影）する。ウェハ４はステージ５に搭載されており、ステージ５の移動とパターン転写との繰り返しにより、ウェハ４の主面上の所望の領域にＥＵＶＬ用マスクＭのマスクパターンを多数転写する。

【0031】

次に、本実施の形態１によるＥＵＶＬ用マスクのマスクブランクに生じる位相欠陥について図３（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）は位相欠陥を有するマスクブランクの要部断面図、図３（ｂ）は位相欠陥を有するマスクブランクに吸収体パターンおよびバッファ層が形成されたＥＵＶＬ用マスクの要部断面図である。

【0032】

図３（ａ）に示したマスクブランクの要部断面図は、基板ＭＳ上に多層膜ＭＬを被着させる際に、基板ＭＳの主面に微細な窪みが存在したまま上記多層膜ＭＬを被着させた結果、凹形状の位相欠陥ＰＤが生じた一例を示している。

【0033】

この位相欠陥ＰＤを残したままバッファ層ＢＵＦおよび吸収体パターンＡＢＳを形成すると、図３（ｂ）に示すように、隣り合う吸収体パターンＡＢＳの間にそのまま凹形状の位相欠陥ＰＤが残存する。２〜３ｎｍ程度の位相欠陥ＰＤの窪みが存在すると、ＥＵＶ投影露光装置を用いてウェハの主面上にパターン転写した投影像（転写像、転写パターン）が乱れて、ウェハの主面上の投影像に欠陥が生じる。そのため、ＥＵＶＬ用マスクでは、吸収体パターンＡＢＳおよびバッファ層ＢＵＦを形成する前のマスクブランクの段階で、マスクブランクに存在する位相欠陥ＰＤを検出する必要がある。

【0034】

次に、本実施の形態１によるマスク検査装置の全体の構成について図４を用いて説明する。図４はＥＵＶ光を用いてマスクブランクの暗視野検査像を収集するマスク検査装置の全体の構成を示す概略図である。

【0035】

マスク検査装置は、ＥＵＶ光（ＥＵＶ検査光、照明光、照射光）ＢＭを検査照明光として用いて暗視野検査像を収集する検査装置である。マスク検査装置は、ＥＵＶ光ＢＭを発生する光源（ＥＵＶ光源、プラズマ光源）６、マスクブランクＭＢを載置するためのマスクステージ７、照明光学系ＣＩＯ、結像光学系ＤＰＯ、２次元アレイセンサー（画像検出器）ＳＥ、センサー回路８、パターンメモリ９、信号処理回路１０、タイミング制御回路１１、マスクステージ制御回路１２、および装置全体の動作を制御するシステム制御コンピュータ１３などで構成されている。また、マスクパターンに関する種々のデータを格納するデータファイル１４が備えられている。

【0036】

光源６には、必要に応じて波長選択フィルター、圧力隔壁手段、または飛散粒子抑制手段などが備えられている。結像光学系ＤＰＯは凹面鏡Ｌ１と凸面鏡Ｌ２とから構成され、例えば集光ＮＡが０．２、中心遮蔽ＮＡが０．１、倍率が２６倍の暗視野結像光学系を構成するシュバルツシルド光学系である。

【0037】

位相欠陥の有無が検査されるマスクブランクＭＢは、ＸＹＺの３軸方向に移動可能であるマスクステージ７上に載置される。光源６から発する中心波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光ＢＭは、照明光学系ＣＩＯを通して収束ビームに変換された後、ビームサイズを調整する開口部ＡＰＴを通過し、多層膜ミラーＰＭで折り曲げられてマスクブランクＭＢの所定の領域を照射する。マスクブランクＭＢの位置は、マスクステージ７に固定されたミラー１５の位置をレーザ測長器１６で読み込むことにより、マスクステージ７の位置情報として得られる。この位置情報は位置回路１７に送られ、システム制御コンピュータ１３で認識することができる。ここで、多層膜ミラーＰＭは、その位置および角度を制御するミラー姿勢制御手段２３によって支えられている。また、他の多層膜ミラーとの交換も可能な構成となっている。

【0038】

一方、ビームスプリッタＢＳＰおよび小領域ミラー（図示は省略）によりＥＵＶ光ＢＭの一部を分岐してＥＵＶ光用センサー１８で光量をモニタし、照明強度補正回路１９において信号処理のための閾値を設定することができる。このビームスプリッタＢＳＰは、例えばモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）とを交互に数対から１０対程度積層した多層膜で構成することができる。

【0039】

マスクブランクＭＢからの反射光のうち位相欠陥ＰＤで散乱した光（散乱光）は結像光学系ＤＰＯにおいて捕獲され、結像光学系ＤＰＯを介して収束ビームＳＬＩを形成し、２次元アレイセンサーＳＥに集光する。すなわち、２次元アレイセンサーＳＥには、マスクブランクＭＢの暗視野検査像が形成され、その結果、マスクブランクＭＢに残存する位相欠陥ＰＤは検査像の中で輝点として検出される。検出された位相欠陥ＰＤの位置および欠陥信号の大きさなどの情報は演算部において演算処理されて、記憶装置２０に記憶されるとともに、種々の情報をパターンモニタ２１または画像出力部２２を介して観察することができる。

【0040】

次に、本実施の形態１によるマスクブランクの検査方法について前述の図４、および図５を用いて説明する。図５は結像光学系ＤＰＯおよびマスクブランクＭＢの領域の拡大図である。

【0041】

照明光学系ＣＩＯを通じて収束ビームに変換されたＥＵＶ光ＢＭは、図５に示すように、第１の位置に設置された多層膜ミラーＰＭ１または第１の位置とは異なる第２の位置に設置された多層膜ミラーＰＭ２によって折り曲げられてマスクブランクＭＢの所定の領域を照射し、位相欠陥ＰＤで散乱した散乱光２７が拡大光学系ＤＰＯに捉えられる。多層膜ミラーＰＭ１および多層膜ミラーＰＭ２のそれぞれの位置および角度は、ミラー姿勢制御手段２３によって制御される。

【0042】

図５に示す多層膜ミラーＰＭ１が置かれた第１の位置または多層膜ミラーＰＭ２が置かれた第２の位置は、ＥＵＶ光ＢＭがマスクブランクＭＢを照明するにあたり、予めマスクブランクＭＢにおいてＥＵＶ光ＢＭの反射率が最大になる入射角度を求めておき、その入射角度になるようにミラー姿勢制御手段２３によって設定された位置である。例えばＥＵＶ光ＢＭの反射率が最大になる入射角度が６度であり、多層膜ミラーＰＭ１に入射する直前のＥＵＶ光ＢＭがマスクブランクＭＢの表面に対して平行に導かれる場合は、第１の位置にある多層膜ミラーＰＭ１におけるＥＵＶ光ＢＭの入射角度は４８度となる。前述したＥＵＶ光ＢＭの反射率が最大になる入射角度の算出に際しては、例えばシステム制御コンピュータ１３内に入射角度演算手段を設けて、マスク検査装置に入力されるマスクブランクＭＢを構成する多層膜の周期長の情報またはマスクパターンを露光する投影露光装置の開口数（ＮＡ）の情報などから適切な入射角度を求めることができる。また、マスク検査装置に入力される情報が入射角度そのものの場合は、その値を入射角度の算出値として採用しても良い。

【0043】

正反射光２５が結像光学系ＤＰＯに取り込まれないようにするために、多層膜ミラーＭＩＲ１または多層膜ミラーＭＩＲ２を挿入して正反射光２５を結像光学系ＤＰＯの光軸から離れる方向２６に引き出している。多層膜ミラーＭＩＲ１および多層膜ミラーＭＩＲ２のそれぞれの位置および姿勢はミラー姿勢制御手段２４によって制御される。また、多層膜ミラーＭＩＲ１，ＭＩＲ２のマスク検査装置への挿入および排出は容易に行うことができる。

【0044】

図５に示す多層膜ミラーＭＩＲ１が置かれている位置または多層膜ミラーＭＩＲ２が置かれている位置は、正反射光２５の入射角度に応じて設定された位置である。引き出した正反射光２５は遮断しても良いし、フォトダイオードなどの強度センサー２８に照射してその強度をモニタしても良い。正反射光２５をモニタして、マスクブランクＭＢの所定領域内における正反射光２５の強度を記憶することにより、反射率分布やマスクブランクＭＢを構成する多層膜の表面のラフネス分布の情報を得ることができる。

【0045】

このようにして、正反射光２５を除いた散乱光２７を結像光学系ＤＰＯに取り込むことにより、２次元アレイセンサーＳＥ（図４）に暗視野検査像を形成する。

【0046】

次に、図６を用いて、検査照明光（ＥＵＶ光）の主光線の入射角が０度の場合におけるマスクブランクの検査方法について説明する。

【0047】

図６（ａ）は結像光学系ＤＰＯおよびマスクブランクＭＢの領域の拡大図である。図６（ａ）に示すように、ＥＵＶ光ＢＭは多層膜ミラーＰＭ０によって９０度折り曲げられ、マスクブランクＭＢを照明する主光線の入射角度は０度となる。このとき多層膜ミラーＰＭ０におけるＥＵＶ光ＢＭの主光線の入射角度は４５度である。ＥＵＶ光ＢＭの波長は１３．５ｎｍであることから、多層膜ミラーＰＭ０に形成されている多層膜の周期長は、４５度の入射角度で所望の反射率が得られる１０．２ｎｍとなる。マスクブランクＭＢからの正反射光は多層膜ミラーＰＭ０で遮蔽または偏向されるか、あるいは結像光学系の凸面鏡Ｌ２の下面を支える部材で遮断され、結像光学系ＤＰＯには入らない。位相欠陥ＰＤで散乱した散乱光２７のうち、結像光学系ＤＰＯが取り込める角度θｉｎと角度θｏｕｔとの間の散乱角度で散乱した散乱光２７が結像光学系ＤＰＯに取り込まれ、暗視野検査像を形成する。ここで、集光ＮＡはｓｉｎ（θｏｕｔ）、中心遮蔽ＮＡはｓｉｎ（θｉｎ）で表され、本実施の形態１では角度θｉｎは５．７度、角度θｏｕｔは１４．５度となる。マスクブランクＭＢは、６度の入射角度に対して反射率が高くなるように、マスクブランクＭＢを構成する多層膜の周期長は約６．９ｎｍに設定されているが、入射角度が０度であっても、反射率の低下は４％以下であり、検査の為の所望の反射率は得られる。

【0048】

図６（ｂ）は結像光学系ＤＰＯの瞳を示す図であり、符号３１は角度θｉｎに対応する中心遮蔽、符号３２は角度θｏｕｔに対応する集光領域、符号３３は散乱光２７の通過領域を示している。

【0049】

次に、図７を用いて、検査照明光（ＥＵＶ光）の主光線の入射角が９度の場合におけるマスクブランクの検査方法について説明する。

【0050】

図７（ａ）は結像光学系ＤＰＯおよびマスクブランクＭＢの領域の拡大図である。図７（ａ）に示すように、ＥＵＶ光ＢＭは多層膜ミラーＰＭによって折り曲げられ、マスクブランクＭＢへの主光線の入射角度は９度となる。この場合、正反射光２５の方向に対して片側の散乱角度である５．５（１４．５−９）度から反対側の散乱角度である２３．５（９＋１４．５）度の範囲で散乱する散乱光２７を結像光学系ＤＰＯで捉えて暗視野検査像を形成する。このとき多層膜ミラーＰＭにおけるＥＵＶ光ＢＭの入射角度は４９．５度である。前述の図６を用いて説明した多層膜ミラーＰＭ０における入射角度とは異なるので、すでに多層膜ミラーＰＭ０が設置してある場合は、多層膜ミラーＰＭ０とは周期長の異なる多層膜ミラーＰＭに交換する。この多層膜ミラーの交換は、多層膜ミラーを交換する機能を持たせたミラー姿勢制御手段（前述の図４および図５に示すミラー姿勢制御手段２３）によって行われる。

【0051】

また、この場合、マスクブランクＭＢで反射する正反射光２５の反射角度は、結像光学系ＤＰＯが取り込める角度θｉｎと角度θｏｕｔとの間にある。そこで、ミラー姿勢制御手段（前述の図５に示すミラー姿勢制御２４）により制御される多層膜ミラーＭＩＲを挿入して正反射光２５を結像光学系ＤＰＯの光軸から離れる方向２６に引き出すようにしている。引き出した正反射光２５は遮断しても良いし、フォトダイオードなどの強度センサー２８に照射してその強度をモニタしても良い。正反射光２５をモニタして、マスクブランクＭＢの所定領域内における正反射光２５の強度を記憶することにより、反射率分布やマスクブランクＭＢを構成する多層膜の表面のラフネス分布の情報を得ることができる。

【0052】

図７（ｂ）は結像光学系ＤＰＯの瞳を示す図であり、前述の図６（ｂ）と同様に、符号３１は角度θｉｎに対応する中心遮蔽、符号３２は角度θｏｕｔに対応する集光領域、符号３３は散乱光２７の通過領域を示している。

【0053】

ここで、ＥＵＶ光ＢＭを反射させ偏向させる多層膜ミラーＰＭと多層膜ミラーＭＩＲとが挿入されるので、それらは瞳面における散乱光２７の通過領域３３において領域３４，３５を遮蔽することになる。しかし、領域３４，３５の面積は散乱光２７の通過領域３３に比べて小さく、実質的には検査性能に悪影響は及ぼさない。

【0054】

次に、前述した多層膜ミラーの位置および角度を制御する機能を有するマスク検査装置を用いて位相欠陥を検査するフローを、前述の図４、および図８に示す工程図を用いて説明する。

【0055】

＜ステップＳ１０１＞
まず、被検査対象であるマスクブランクＭＢをマスク検査装置のマスクステージ７上に載置する。

【0056】

＜ステップＳ１０２＞
次に、マスクブランクＭＢに関する情報をマスク検査装置に入力する。ここで必要な情報は、検査照明光であるＥＵＶ光ＢＭに対して反射率が最大となる入射角度である。この値が直接入力されることが望ましいが、最終的に入射角度が定められる情報、例えばマスクブランクを構成する多層膜の周期長、またはマスクパターンを露光する投影露光装置の開口数（ＮＡ）などの情報であればよい。

【0057】

＜ステップＳ１０３＞
次に、マスクブランクＭＢへのＥＵＶ光ＢＭの入射角度が、ステップＳ１０２において入力された情報に基づいて定められる入射角度と一致するように多層膜ミラーＰＭの位置と角度を制御する。

【0058】

＜ステップＳ１０４＞
次に、マスクブランクＭＢの全面に亘る暗視野検査を行う。すなわち光源６から発するＥＵＶ光ＢＭを、多層膜ミラーＰＭを介してマスクブランクＭＢの被検査領域を照明し、反射光の強度分布を２次元アレイセンサーＳＥで捉えて暗視野検出信号を取得する。

【0059】

＜ステップＳ１０５→ステップＳ１０６＞
ステップＳ１０５において、信号処理などの手法で位相欠陥有りと判断された場合は、ステップＳ１０６において、欠陥検出情報を記憶装置に格納する。欠陥検出情報とは、例えば検出された欠陥候補の位置座標や検出信号強度などである。

【0060】

＜ステップＳ１０５→ステップＳ１０７＞
ステップＳ１０５において、信号処理などの手法で位相欠陥無しと判断された場合は、ステップＳ１０７において、無欠陥であることの情報を記憶装置に格納する。以上の工程によりマスクブランクＭＢの検査を終了する。

【0061】

このように、本実施の形態１によれば、適用される露光条件に対応して互いに異なる検査照明光の最適入射角度を有するいずれのマスクブランクに対しても、ＥＵＶ光の最大反射率を得て、強い散乱光から形成される暗視野検査像を得ることができる。その結果、明瞭な検査信号を得ることができ、検出感度の高い検査を実現することができる。

【0062】

（実施の形態２）
本実施の形態２においては、ミラー姿勢制御手段２３により多層膜ミラーＰＭを適宜選択し、その位置を調整して、様々な入射角度でマスクブランクＭＢを照明することにより、多様な検査が実現できる例を説明する。ここでは、一例として、結像光学系ＤＰＯの集光ＮＡが０．２５、中心遮蔽ＮＡが０．１の場合、すなわち角度θｉｎが５．７度、角度θｏｕｔが１４．５度の場合について説明する。

【0063】

マスクブランクＭＢを照明するＥＵＶ光ＢＭの入射角度が角度θｏｕｔより大きい１７度の場合のＥＵＶ光ＢＭの進行経路を、図９を用いて説明する。

【0064】

図９（ａ）は結像光学系ＤＰＯおよびマスクブランクＭＢの領域の拡大図である。ＥＵＶ光ＢＭの入射角度が１７度の場合、マスクブランクＭＢへの入射角度が大きくなることから、マスクブランクＭＢの反射率が低下する場合があり、この検査には制約も生じる。しかし、８度以上の入射角度に最適化されたマスクブランクＭＢについては適用可能性が高い。反射率が極端に低下する場合に限り、検査波長を１３．５ｎｍから変化させて適切な検査波長のＥＵＶ光ＢＭを用いることにより、反射率を確保することも考えられる。

【0065】

また、マスクブランクＭＢからの正反射光２５は結像光学系ＤＰＯには入射せず、結像光学系ＤＰＯを支える部材の下側（部材の一部）において遮断される方向に進む。しかし、正反射光２５が進む方向に対して片側２．５（１７−１４．５）度の角度から３１．５（１７＋１４．５）度の角度の範囲で散乱する散乱光２７を捉えて暗視野検査像を形成する。すなわち、前述した実施の形態１の暗視野検査像（前述の図７参照）と比べて、片側だけではあるが、より回折角度の大きな散乱光２７を利用することになるので、凸形状の高さの高い位相欠陥に対する検査感度が向上する。

【0066】

この場合、図９（ｂ）に示すように、多層膜ミラーＰＭは結像光学系ＤＰＯの瞳面において符号３４で示す領域に位置するので、散乱光２７の通過領域３３を遮ることはない。結像光学系ＤＰＯを実装する為に必要な最低限の部材は、散乱光２７の通過領域３３の一部を遮ることになるが、実質的には輪帯開口が実現される。なお、使用される入射角度に対して最適な多層膜ミラーＰＭが選択されることは言うまでもない。

【0067】

ここで、多層膜ミラーＭＩＲを挿入して正反射光２５を結像光学系ＤＰＯの光軸から離れる方向２６に引き出し、フォトダイオードなどの強度センサー２８によりその光量を計測することにより、前述した実施の形態１と同様に、反射率のデータ等を並行して得ることができる。

【0068】

次に、マスクブランクＭＢへの主光線の入射角度を、ほぼ（θｉｎ＋θｏｕｔ）／２＝１０．１度に設定する場合を、図１０を用いて説明する。

【0069】

図１０（ａ）は結像光学系ＤＰＯおよびマスクブランクＭＢの領域の拡大図である。この場合、多層膜ミラーＰＭの位置を設定すると同時に、開口部３７を有する遮蔽手段３６を新たに設ける。前述した正反射光２５を偏向する多層膜ミラーＭＩＲは設けないので、正反射光２５をそのまま結像光学系ＤＰＯに取り込むとともに、正反射光２５に対して±（θｏｕｔ−θｉｎ）／２＝±４．４度で散乱する散乱光２７も開口部３７を通過して結像光学系ＤＰＯに取り込まれ、この構成で明視野検査が可能となる。

【0070】

図１０（ｂ）に示すように、結像光学系ＤＰＯが本来有する散乱光の通過領域と比べて開口部３７の面積は小さい。従って、この場合、開口数（ＮＡ）が０．０８（＝ｓｉｎ（４．４））の明視野検査光学系となる。なお、ここでは、遮蔽手段３６を結像光学系ＤＯＰの直下に配置した例を示したが、明視野結像が実現すれば、必ずしも結像光学系ＤＯＰの直下でなくても良い。

【0071】

なお、前述した実施の形態１における図６に示した多層膜ミラーＰＭ０を用いた検査および図７に示した多層膜ミラーＰＭを用いた検査、ならびに前述した実施の形態２における図９に示した多層膜ミラーＰＭを用いた検査および図１０に示した多層膜ミラーＰＭを用いた検査では、１枚のそれぞれの多層膜ミラーの姿勢制御または交換によってマスクブランクＭＢへのＥＵＶ光ＢＭの入射角度を制御する。しかし、ＥＵＶ光ＢＭの入射角度の制御はこれに限定されるものではない。

【0072】

次に、複数の多層膜ミラーを用いてＥＵＶ光の入射角度を制御する方法の一例を図１１を用いて説明する。図１１は結像光学系ＤＰＯおよびマスクブランクＭＢの領域の拡大図である。

【0073】

図１１に示すように、ＥＵＶ光ＢＭの入射角度の制御を２枚の多層膜ミラーＩＭ１，ＩＭ２により実施しても良い。照明光学系の配置を変更して、光源側から到達するＥＵＶ光ＢＭをマスクブランクＭＢの表面に対して角度を有するものとすることにより、多層膜ミラーＩＭ１，ＩＭ２のそれぞれの入射角度の変化量が少なくなり、制御が容易になる。

【0074】

次に、前述した機能を有するマスク検査装置を用いて位相欠陥を検査するフローを、前述の図９〜図１１に示した概略図、および図１２に示す工程図を用いて説明する。

【0075】

＜ステップＳ２０１＞
まず、被検査対象であるマスクブランクＭＢをマスク検査装置のマスクステージ上に載置する。

【0076】

＜ステップＳ２０２＞
次に、マスクブランクＭＢに関する情報をマスク検査装置に入力する。

【0077】

＜ステップＳ２０３＞
次に、検査モードを入力する。検査モードの種類としては、例えば種々の入射角度における暗視野検査、正反射光を散乱光と一緒に取り込む明視野検査、正反射光を別途引き出して実施する反射率分布計測がある。

【0078】

＜ステップＳ２０４＞
次に、検査モードの入力に応じて多層膜ミラーＰＭまたは多層膜ミラーＩＭ１，ＩＭ２を制御して、マスクブランクＭＢへのＥＵＶ光ＢＭの入射角度を設定する。

【0079】

＜ステップＳ２０５→ステップＳ２１０〜ステップ２１３＞
検査モードを選択するステップＳ２０５において、暗視野検査が選択されたと判断した場合（モード１）は、ステップＳ２１０において、暗視野検査（前述した図９または図１１を用いて説明した検査）を実施する。なお、暗視野検査には、前述した実施の形態１の図６または図７を用いて説明した検査を用いてもよい。

【0080】

ステップＳ２１１において位相欠陥有りと判断された場合は、ステップＳ２１２において欠陥検出情報を記憶装置に格納し、ステップＳ２１１において位相欠陥無しと判断された場合は、ステップＳ２１３において無欠陥であることの情報を記憶装置に格納して、検査を終了する。

【0081】

＜ステップＳ２０５→ステップＳ２２０〜ステップ２２３＞
検査モードを選択するステップＳ２０５において、明視野検査が選択されたと判断した場合（モード２）は、ステップＳ２２０において、明視野検査（前述した図１０を用いて説明した検査）を実施する。

【0082】

ステップＳ２２１において位相欠陥有りと判断された場合は、ステップＳ２２２において欠陥検出情報を記憶装置に格納し、ステップＳ２２１において位相欠陥無しと判断された場合は、ステップＳ２２３において無欠陥であることの情報を記憶装置に格納して、検査を終了する。明視野検査では、振幅欠陥（暗欠陥）など局所的に反射率を低下させる欠陥の存在を検知することができる。

【0083】

＜ステップＳ２０５→ステップＳ２３０〜ステップ２３１＞
検査モードを選択するステップＳ２０５において、反射率分布計測が選択されたと判断した場合（モード３）は、ステップＳ２３０において、正反射光の強度を検出し、ステップＳ２３１において、反射率分布の情報を格納して、検査を終了する。反射率が一定であることが明確な場合は、この正反射光の強度分布はマスクブランクの表面ラフネスと等価と考えられる。また、この反射率分布計測（ステップＳ２３０）は、暗視野検査（ステップＳ２１０）と同時に実施することも可能である。

【0084】

このように、本実施の形態２によれば、マスクブランクＭＢを照明するＥＵＶ光ＢＭの種々の入射角度における暗視野検査、明視野検査、および反射率分布計測を選択して実施することが出来る。位相欠陥、振幅欠陥、またはマスクブランクＭＢの表面ラフネスを含む多様な検査を実現できるので、マスクブランクＭＢの様々な欠陥の検出感度を向上させることができる。

【0085】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【0086】

例えば前記実施の形態では、マスクブランクの欠陥検査に用いる欠陥検査方法および欠陥検査装置について説明したが、これに限定されるものではなく、ＥＵＶＬ用マスクの欠陥検査にも適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0087】

本発明は、ＥＵＶ光を検査光とするマスクブランクまたはＥＵＶＬ用マスクの欠陥検査に適用することができる。

【符号の説明】

【0088】

１ 光源
２ 照明光学系
３ 縮小投影光学系
４ ウェハ
５ ステージ
６ 光源（ＥＵＶ光源、プラズマ光源）
７ マスクステージ
８ センサー回路
９ パターンメモリ
１０ 信号処理回路
１１ タイミング制御回路
１２ マスクステージ制御回路
１３ システム制御コンピュータ
１４ データファイル
１５ ミラー
１６ レーザ測長器
１７ 位置回路
１８ ＥＵＶ光用センサー
１９ 照明強度補正回路
２０ 記録装置
２１ パターンモニタ
２２ 画像出力部
２３，２４ ミラー姿勢制御手段
２５ 正反射光
２６ 結像光学系の光軸から離れる方向
２７ 散乱光
２８ 強度センサー
３１ 角度θｉｎに対応する中心遮蔽
３２ 角度θｏｕｔに対応する集光領域
３３ 散乱光の通過領域
３４，３５ 領域
３６ 遮蔽手段
３７ 開口部
ＡＢＳ 吸収体パターン
ＡＰＴ 開口部
ＢＭ ＥＵＶ光（ＥＵＶＬ検査光、照明光、照射光）
ＢＳＰ ビームスプリッタ
ＢＵＦ バッファ層
ＣＡＰ キャッピング層
ＣＩＯ 照明光学系
ＣＦ メタル膜
ＤＰＯ 結像光学系
ＩＭ１，ＩＭ２ 多層膜ミラー
Ｌ１ 凹面鏡
Ｌ２ 凸面鏡
Ｍ ＥＵＶＬ用マスク
ＭＡ１，ＭＡ２，ＭＡ３，ＭＡ４ アライメントマークエリア
ＭＢ マスクブランク
ＭＤＥ デバイスパターンエリア
ＭＩＲ，ＭＩＲ１，ＭＩＲ２ 多層膜ミラー
ＭＬ 多層膜
ＭＳ 基板
ＰＤ 位相欠陥
ＰＭ，ＰＭ０，ＰＭ１，ＰＭ２ 多層膜ミラー
ＳＥ ２次元アレイセンサー（画像検出器）
ＳＬＩ 収束ビーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】