特許 6394544 フォトマスクブランクの欠陥検査方法、選別方法及び製造方法

(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】6394544

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】フォトマスクブランクの欠陥検査方法、選別方法及び製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/956 20060101AFI20180913BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/956 A

【請求項の数】18

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2015-174684(P2015-174684)

(22)【出願日】2015年9月4日

(65)【公開番号】特開2017-49207(P2017-49207A)

(43)【公開日】2017年3月9日

【審査請求日】2017年8月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002060

【氏名又は名称】信越化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079304

【弁理士】

【氏名又は名称】小島 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100114513

【弁理士】

【氏名又は名称】重松 沙織

(74)【代理人】

【識別番号】100120721

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 克成

(74)【代理人】

【識別番号】100124590

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 武史

(74)【代理人】

【識別番号】100157831

【弁理士】

【氏名又は名称】正木 克彦

(72)【発明者】

【氏名】寺澤 恒男

(72)【発明者】

【氏名】横畑 敦

(72)【発明者】

【氏名】岩井 大祐

(72)【発明者】

【氏名】木下 隆裕

(72)【発明者】

【氏名】福田 洋

【審査官】 蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０５８５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９２４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６５７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１９７５０３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−２８２０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１９８５４１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−３３３３１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に形成された光学膜と、該光学膜の上記基板と離間する側に接して形成された薄膜とを有し、該薄膜が最表層として形成されたフォトマスクブランクの表面部に存在する欠陥を、検査光学系を用いて検査する方法であって、
（Ａ１）上記フォトマスクブランクを準備する工程と、
（Ａ２）該フォトマスクブランクの上記光学膜及び薄膜の態様に対応する検査処理手順及び欠陥の凹凸形状の判定基準を選択して指定する工程と、
（Ａ３）上記フォトマスクブランクを移動させて、上記欠陥を上記検査光学系の観察位置に移動させ、
上記（Ａ２）工程で指定した検査処理手順に基づき、上記欠陥と検査光学系の対物レンズとの間の距離を保って、検査光を、上記欠陥を含む領域に照射し、
検査光が照射された領域からの反射光を、検査光学系を介して上記領域の拡大像として収集する工程と、
（Ａ４）上記拡大像の光強度分布から、上記（Ａ２）工程で指定した判定基準に基づき、上記欠陥の凹凸形状を判定する工程
とを含むことを特徴とするフォトマスクブランクの欠陥検査方法。

【請求項2】

上記（Ａ４）工程が、上記拡大像における欠陥部の光強度レベルの変化を欠陥周辺部の光強度レベルと比較する処理と、該処理の結果を上記判定基準と対比する処理とを含むことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。

【請求項3】

上記（Ａ３）工程における上記距離がフォーカス距離であり、検査光の照射条件が、無偏光であることを特徴とする請求項１又は２記載の欠陥検査方法。

【請求項4】

上記（Ａ２）の検査処理手順が、上記（Ａ３）工程についての複数種の検査条件を含み、上記検査処理手順に含まれる全ての検査条件について、順次上記（Ａ３）工程を実施した後、上記（Ａ４）工程を実施することを特徴とする請求項１又は２記載の欠陥検査方法。

【請求項5】

上記複数種の検査条件が、上記（Ａ３）工程における上記距離が、フォーカス距離である検査条件と、デフォーカス距離である検査条件とを含むことを特徴とする請求項４記載の欠陥検査方法。

【請求項6】

上記複数種の検査条件が、上記（Ａ３）工程における上記距離が、フォーカス距離である検査条件と、正のデフォーカス距離である検査条件と、負のデフォーカス距離である検査条件とを含むことを特徴とする請求項４記載の欠陥検査方法。

【請求項7】

上記複数種の検査条件が、上記（Ａ３）工程における検査光の照射条件が、無偏光である検査条件と、偏光である検査条件とを含むことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項記載の欠陥検査方法。

【請求項8】

上記複数種の検査条件が、上記（Ａ３）工程における検査光の照射条件が、無偏光である検査条件と、ＴＥ偏光である検査条件と、ＴＭ偏光である検査条件とを含むことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項記載の欠陥検査方法。

【請求項9】

上記複数種の検査条件が、上記（Ａ３）工程における上記距離及び検査光の照射条件が、正のデフォーカス距離及びＴＥ偏光である検査条件と、正のデフォーカス距離及びＴＭ偏光である検査条件と、負のデフォーカス距離及びＴＥ偏光である検査条件と、負のデフォーカス距離及びＴＭ偏光である検査条件とを含み、各々の検査条件で拡大像を収集することを特徴とする請求項４記載の欠陥検査方法。

【請求項10】

上記複数種の検査条件が、更に、上記（Ａ３）工程における上記距離及び検査光の照射条件が、フォーカス距離及びＴＥ偏光である検査条件と、フォーカス距離及びＴＭ偏光である検査条件とを含むことを特徴とする請求項９記載の欠陥検査方法。

【請求項11】

上記（Ａ４）工程が、各々の拡大像における欠陥部の光強度レベルの最小値を算出する処理と、該処理の結果を上記判定基準と対比する処理とを含むことを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項記載の欠陥検査方法。

【請求項12】

上記薄膜がハードマスク膜であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項記載の欠陥検査方法。

【請求項13】

上記薄膜の膜厚が１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項記載の欠陥検査方法。

【請求項14】

上記検査光が、波長２１０〜５５０ｎｍの光であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項記載の欠陥検査方法。

【請求項15】

上記検査光を、その光軸が上記薄膜の検査光が照射される面の法線に対して所定の角度傾斜する斜方照明により照射することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項記載の欠陥検査方法。

【請求項16】

上記（Ａ３）工程において、フォトマスクブランクをその面内方向に移動できるステージに載置し、上記ステージを上記面内方向に移動させて、上記欠陥と上記検査光学系の対物レンズとを近接させることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項記載の欠陥検査方法。

【請求項17】

請求項１乃至１６のいずれか１項記載の欠陥検査方法により判定された欠陥の凹凸形状に基づき、凹欠陥を含まないフォトマスクブランクを選別することを特徴とするフォトマスクブランクの選別方法。

【請求項18】

基板上に光学膜と、該光学膜の上記基板と離間する側に接して、薄膜を最表層として形成する工程と、
請求項１乃至１６のいずれか１項記載の欠陥検査方法により、上記薄膜に存在する欠陥の凹凸形状を判定する工程と
を含むことを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体デバイス（半導体装置）などの製造において使用されるフォトマスク（転写用マスク）を製造するために用いるフォトマスクブランクの欠陥検査方法に関し、特に、フォトマスクブランクに形成される厚さが１０ｎｍ以下の薄膜に存在する微細欠陥の表面の凹凸形状の判定に有効な技術に関する。また、本発明は、フォトマスクブランクの欠陥の凹凸形状を判定する欠陥検査方法を適用したフォトマスクブランクの選別方法及び製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイス（半導体装置）は、回路パターンが描かれたフォトマスクなどのマスク（転写用マスク）に露光光を照射し、マスクに形成されている回路パターンを、縮小光学系を介して半導体基板（半導体ウェハ）上に転写するフォトリソグラフィ技術を繰り返し用いることによって製造される。転写用マスクは、光学膜が形成された基板（マスクブランク）に、回路パターンを形成することで製造される。このような光学膜は、一般に、遷移金属化合物を主成分とする膜や、遷移金属を含有するケイ素化合物を主成分とする膜であり、目的に応じ、遮光膜として機能する膜や位相シフト膜として機能する膜などが選択される。更に、光学膜の高精度加工を目的とした加工補助膜としてハードマスク膜などを形成する場合もある。

【0003】

フォトマスクなどの転写用マスクは、微細パターンを有する半導体素子を製造するための原版として用いられるので、無欠陥であることが求められ、このことは当然に、フォトマスクブランクについても無欠陥であることを要求することとなる。また、回路パターンを形成する際には、膜が形成されたフォトマスクブランク上に、加工のためのレジスト膜を形成して電子線描画法など、通常のリソグラフィ工程を経て、最終的にパターンを形成する。従って、レジスト膜にもピンホールなどの欠陥が無いことが要求される。このような事情から、フォトマスクやフォトマスクブランクの欠陥検出技術についての多くの検討がなされてきた。

【0004】

特開２００１−１７４４１５号公報（特許文献１）や、特開２００２−３３３３１３号公報（特許文献２）には、レーザ光を基板に照射し、乱反射する光から欠陥や異物を検出する方法が記載され、特に、検出信号に非対称性を与えて、凸部欠陥であるか凹部欠陥であるかを判別する技術が記載されている。また、特開２００５−２６５７３６号公報（特許文献３）には、一般的な光学マスクのパターン検査を行なうために用いられるＤＵＶ（Deep Ultra Violet）光を検査光に使用する技術が記載されている。更に、特開２０１３−１９７６６号公報（特許文献４）には、検査光を複数のスポットに分割して走査し、反射ビームをそれぞれ光検出素子により受光する技術が記載されている。一方、特開２００７−２１９１３０号公報（特許文献５）には、波長が１３．５ｎｍ近傍のＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光を検査光とするＥＵＶマスクブランクの欠陥の凹凸形状を判定する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１−１７４４１５号公報

【特許文献2】特開２００２−３３３３１３号公報

【特許文献3】特開２００５−２６５７３６号公報

【特許文献4】特開２０１３−１９７６６号公報

【特許文献5】特開２００７−２１９１３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

半導体デバイスの回路パターンの継続的な微細化に伴って、波長１９３ｎｍのフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ光を用いたＡｒＦリソグラフィ技術が駆使されるとともに、露光プロセスや加工プロセスを複数回組み合わせるマルチパターニングというプロセスを採用することにより、最終的には露光波長と比べて十分に小さい寸法のパターンを形成する技術が精力的に検討されている。上述したように、転写用マスクは、微細パターンの原版として使用されるので、パターン転写の忠実性を阻害する転写用マスク上の欠陥はすべて排除しなければならない。従って、フォトマスクブランクの製造段階においても、マスクパターン形成において障害となる欠陥をすべて検出する必要がある。

【0007】

転写用マスクにおいて、凹欠陥、特にピンホール欠陥は、フォトマスクパターンの形成において致命的となる。一方で、凸欠陥については、欠陥の高さにもよるが、フォトマスクパターンの形成において致命的にならない場合もある。また、表面に付着した異物に起因する凸欠陥は、洗浄で除去可能であれば致命的な欠陥とはならない。そのため、これらの凸欠陥の全てを致命的な欠陥として、フォトマスクブランクを不良品として排除すると、歩留りの低下をもたらす。従って、欠陥検査においては、欠陥の凹凸形状を、高い精度で区別することが、致命的な欠陥を有するフォトマスクブランクの確実な排除と、歩留の確保との両面から極めて重要である。

【0008】

上記特許文献１〜４に記載されている検査装置は、いずれも光学的な欠陥検出法を採用した装置である。光学的な欠陥検出法は、比較的短時間での広域欠陥検査を可能とし、光源の短波長化などにより、微細欠陥の精密検出も可能となるという利点がある。また、上記特許文献１〜４に記載されている検査装置は、斜方照明法や空間フィルタを用いた検査光学系で得られた検査信号の明部と暗部の位置関係から、欠陥の凹凸を判定できる方法を提供している。更に、上記特許文献５には、検査対象がＥＵＶマスクブランクに限られるが、位相欠陥の凹凸形状を判定する方法が記載されている。

【0009】

しかし、原子間力顕微鏡や電子顕微鏡を併用した検査実験によれば、フォトマスクブランクの検査信号の明部と暗部との配置を調べる方法では、欠陥の凹凸形状の判定ができない場合があることがわかった。具体的には、ピンホール欠陥などの凹欠陥の検査信号において、凹凸形状を区別するための明部と暗部の位置関係が不明瞭な場合や、凹欠陥と判断された欠陥の中には凸欠陥が含まれる場合などがあることがわかった。特に、ハードマスク膜などの加工補助膜には、先端のフォトマスクの加工のためには、例えば、厚さが１０ｎｍ以下のものが用いられるが、このような厚さの薄膜における欠陥の凹凸形状の判定に、このような問題が発生しやすいことがわかった。

【0010】

上記特許文献１〜４に記載されている欠陥検査方法では、必ずしも欠陥の凹凸形状を高い精度で判定することができるとは限られない。また、上記特許文献５に記載されている欠陥検査方法は、ＥＵＶマスクブランク固有の位相欠陥に適用され、現在主流のＡｒＦリソグラフィに使用されるフォトマスクブランクには、適用が困難な方法である。そのため、従来の手法では困難であった、薄膜化されたハードマスク膜に存在する欠陥の凹凸形状を高い精度で判定する手法の確立が望まれていた。

【0011】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、光学的な欠陥検出法を用いて、欠陥の表面形状の凹凸を高い信頼性で判定できる欠陥検査方法、特に、マスクパターンの加工の際の加工補助膜として用いられるハードマスク膜のような、膜厚が１０ｎｍ以下の薄膜に存在する欠陥を検査する方法、並びにこの欠陥検査方法を適用したフォトマスクブランクの選別方法及び製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明者らは、上記課題を解決するために、光学膜上に形成されたハードマスク膜のような膜厚が１０ｎｍ以下の薄膜に存在する欠陥の検査方法について、その光学的検出法による実測とシミュレーションとの両面から検討し、光学膜及びその上に形成された薄膜の検査光に対する反射率や複素屈折率の値などに依存して、光学的検出法に基づく観察画像の光強度の明暗の変化や、その位置関係が、欠陥の態様によって異なることを知見した。

【0013】

そして、本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、上記光学膜及び薄膜の態様と、欠陥の態様とに応じた検査処理手順及び欠陥の凹凸形状の判定基準を定め、検査処理手順及び判定基準に従って、光学的検出法により、欠陥の検査画像を収集して、検査画像の光強度分布（光強度プロファイル）、特に、明暗の配置や、明暗の光強度又は強度差を評価することによって、凹欠陥と凸欠陥とをより正確に区別できることを見出し、本発明をなすに至った。

【0014】

従って、本発明は、以下のフォトマスクブランクの欠陥検査方法、選別方法及び製造方法を提供する。
請求項１：
基板上に形成された光学膜と、該光学膜の上記基板と離間する側に接して形成された薄膜とを有し、該薄膜が最表層として形成されたフォトマスクブランクの表面部に存在する欠陥を、検査光学系を用いて検査する方法であって、
（Ａ１）上記フォトマスクブランクを準備する工程と、
（Ａ２）該フォトマスクブランクの上記光学膜及び薄膜の態様に対応する検査処理手順及び欠陥の凹凸形状の判定基準を選択して指定する工程と、
（Ａ３）上記フォトマスクブランクを移動させて、上記欠陥を上記検査光学系の観察位置に移動させ、
上記（Ａ２）工程で指定した検査処理手順に基づき、上記欠陥と検査光学系の対物レンズとの間の距離を保って、検査光を、上記欠陥を含む領域に照射し、
検査光が照射された領域からの反射光を、検査光学系を介して上記領域の拡大像として収集する工程と、
（Ａ４）上記拡大像の光強度分布から、上記（Ａ２）工程で指定した判定基準に基づき、上記欠陥の凹凸形状を判定する工程
とを含むことを特徴とするフォトマスクブランクの欠陥検査方法。
請求項２：
上記（Ａ４）工程が、上記拡大像における欠陥部の光強度レベルの変化を欠陥周辺部の光強度レベルと比較する処理と、該処理の結果を上記判定基準と対比する処理とを含むことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
請求項３：
上記（Ａ３）工程における上記距離がフォーカス距離であり、検査光の照射条件が、無偏光であることを特徴とする請求項１又は２記載の欠陥検査方法。
請求項４：
上記（Ａ２）の検査処理手順が、上記（Ａ３）工程についての複数種の検査条件を含み、上記検査処理手順に含まれる全ての検査条件について、順次上記（Ａ３）工程を実施した後、上記（Ａ４）工程を実施することを特徴とする請求項１又は２記載の欠陥検査方法。
請求項５：
上記複数種の検査条件が、上記（Ａ３）工程における上記距離が、フォーカス距離である検査条件と、デフォーカス距離である検査条件とを含むことを特徴とする請求項４記載の欠陥検査方法。
請求項６：
上記複数種の検査条件が、上記（Ａ３）工程における上記距離が、フォーカス距離である検査条件と、正のデフォーカス距離である検査条件と、負のデフォーカス距離である検査条件とを含むことを特徴とする請求項４記載の欠陥検査方法。
請求項７：
上記複数種の検査条件が、上記（Ａ３）工程における検査光の照射条件が、無偏光である検査条件と、偏光である検査条件とを含むことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項記載の欠陥検査方法。
請求項８：
上記複数種の検査条件が、上記（Ａ３）工程における検査光の照射条件が、無偏光である検査条件と、ＴＥ偏光である検査条件と、ＴＭ偏光である検査条件とを含むことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項記載の欠陥検査方法。
請求項９：
上記複数種の検査条件が、上記（Ａ３）工程における上記距離及び検査光の照射条件が、正のデフォーカス距離及びＴＥ偏光である検査条件と、正のデフォーカス距離及びＴＭ偏光である検査条件と、負のデフォーカス距離及びＴＥ偏光である検査条件と、負のデフォーカス距離及びＴＭ偏光である検査条件とを含み、各々の検査条件で拡大像を収集することを特徴とする請求項４記載の欠陥検査方法。
請求項１０：
上記複数種の検査条件が、更に、上記（Ａ３）工程における上記距離及び検査光の照射条件が、フォーカス距離及びＴＥ偏光である検査条件と、フォーカス距離及びＴＭ偏光である検査条件とを含むことを特徴とする請求項９記載の欠陥検査方法。
請求項１１：
上記（Ａ４）工程が、各々の拡大像における欠陥部の光強度レベルの最小値を算出する処理と、該処理の結果を上記判定基準と対比する処理とを含むことを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項記載の欠陥検査方法。
請求項１２：
上記薄膜がハードマスク膜であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項記載の欠陥検査方法。
請求項１３：
上記薄膜の膜厚が１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項記載の欠陥検査方法。
請求項１４：
上記検査光が、波長２１０〜５５０ｎｍの光であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項記載の欠陥検査方法。
請求項１５：
上記検査光を、その光軸が上記薄膜の検査光が照射される面の法線に対して所定の角度傾斜する斜方照明により照射することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項記載の欠陥検査方法。
請求項１６：
上記（Ａ３）工程において、フォトマスクブランクをその面内方向に移動できるステージに載置し、上記ステージを上記面内方向に移動させて、上記欠陥と上記検査光学系の対物レンズとを近接させることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項記載の欠陥検査方法。
請求項１７：
請求項１乃至１６のいずれか１項記載の欠陥検査方法により判定された欠陥の凹凸形状に基づき、凹欠陥を含まないフォトマスクブランクを選別することを特徴とするフォトマスクブランクの選別方法。
請求項１８：
基板上に光学膜と、該光学膜の上記基板と離間する側に接して、薄膜を最表層として形成する工程と、
請求項１乃至１６のいずれか１項記載の欠陥検査方法により、上記薄膜に存在する欠陥の凹凸形状を判定する工程と
を含むことを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、光学的な欠陥検査方法を用いて、欠陥の凹凸形状を高い信頼性で区別して、フォトマスクブランクの欠陥を検査することができる。また、本発明の欠陥検査方法を適用することにより、致命的な欠陥である凹欠陥を有するフォトマスクブランクを確実に排除することができ、致命的な欠陥を含まないフォトマスクブランクを、より低コスト、かつ高い歩留まりで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】フォトマスクブランクに欠陥が存在する一例を示す断面図であり、（Ａ）は凹欠陥が存在するフォトマスクブランクを、（Ｂ）は凹欠陥が存在するフォトマスクブランクから製造されたフォトマスクを示す図である。

【図2】フォトマスクブランクに欠陥が存在する他の例を示す断面図であり、凸欠陥が存在するフォトマスクブランクを示す図である。

【図3】フォトマスクブランクの欠陥検査に用いられる検査光学系の構成の一例を示す図である。

【図4】（Ａ）は、フォトマスクブランク上の典型的な凹欠陥に斜方照明により照射された検査光に対する正反射光の態様を示す概念図、（Ｂ）は、検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図5】（Ａ）は、フォトマスクブランク上の典型的な凸欠陥に斜方照明により照射された検査光に対する正反射光の態様を示す概念図、（Ｂ）は、検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図6】（Ａ）は、第１の膜態様におけるハードマスク膜に凹欠陥を有するフォトマスクブランクの平面図、（Ｂ）は、同断面図であり、（Ｃ）は、その凹欠陥の検査画像、（Ｄ）は、検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図7】図６（Ａ）及び（Ｂ）に示されるフォトマスクブランクのハードマスク膜の検査光に対する反射率の膜厚依存性を示す図である。

【図8】（Ａ）は、第１の膜態様におけるハードマスク膜に凸欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、（Ｂ）は、その凸欠陥の検査画像、（Ｃ）は、検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図9】（Ａ）は、第２の膜態様におけるハードマスク膜に凹欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、（Ｂ）は、その凹欠陥の検査画像、（Ｃ）は、検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図10】図９（Ａ）に示されるフォトマスクブランクのハードマスク膜の検査光に対する反射率の膜厚依存性を示す図である。

【図11】（Ａ）は、第２の膜態様におけるハードマスク膜及び光学膜に凹欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、（Ｂ）は、その凹欠陥の検査画像、（Ｃ）は、検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図12】（Ａ）は、第２の膜態様におけるハードマスク膜に凸欠陥を有するフォトマスクブランクの平面図、（Ｂ）は、同断面図であり、（Ｃ）は、その凸欠陥の検査画像、（Ｄ）は、検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図13】（Ａ）は、図１１（Ａ）に示されるフォトマスクブランクの断面図、（Ｂ）は図１２（Ｂ）に示されるフォトマスクブランクの断面図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、各々の欠陥の正のデフォーカス状態での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図、（Ｅ）及び（Ｆ）は、各々の欠陥のフォーカス距離での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図、（Ｇ）及び（Ｈ）は、各々の欠陥の負のデフォーカス状態での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図14】フォトマスクブランクの欠陥検査方法の工程の一例を示すフローチャートである。

【図15】フォトマスクブランクの欠陥部の表面形状の凹凸を判定する工程の一例を示すフローチャートである。

【図16】フォトマスクブランクの欠陥部の表面形状の凹凸を判定する工程の他の例を示すフローチャートである。

【図17】（Ａ）は、実施例１のハードマスク膜のみに形成された凹欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、（Ｂ）は、フォーカス距離での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図18】（Ａ）は、実施例１のハードマスク膜及び光学膜に形成された凹欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、（Ｂ）は、フォーカス距離での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図19】（Ａ）は、実施例１の凸欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、（Ｂ）は、フォーカス距離での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図20】（Ａ）は、実施例２のハードマスク膜のみに形成された凹欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、（Ｂ）は、フォーカス距離での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図21】（Ａ）は、実施例２のハードマスク膜及び光学膜に形成された凹欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、（Ｂ）は、フォーカス距離での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図22】（Ａ）は、実施例２のハードマスク膜と同質の材料からなる凸欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、（Ｂ）は、フォーカス距離での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図23】（Ａ）は、実施例２のハードマスク膜及び光学膜に形成された凹欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図、（Ｂ）は、実施例２のハードマスク膜と同質の材料からなる凸欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図、（Ｃ）及び（Ｄ）は、各々の欠陥のデフォーカス距離＋２００ｎｍでの検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図、（Ｅ）及び（Ｆ）は、各々の欠陥のフォーカス距離での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図、（Ｇ）及び（Ｈ）は、各々の欠陥のデフォーカス距離−２００ｎｍでの検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【図24】（Ａ）及び（Ｂ）は、各々、図２３（Ａ）及び（Ｂ）に示されるフォトマスクブランクの欠陥の検査画像の光強度分布の最小値の距離依存性を示す図である。

【図25】（Ａ）は、実施例２の検査光に対して透過率の低い物質が付着して形成された凸欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、（Ｂ）は、フォーカス距離での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明について更に詳しく説明する。
フォトマスクブランクの薄膜にピンホールなどの欠陥が存在すると、これを用いて作製したフォトマスク上のマスクパターンの欠陥の原因となる。フォトマスクブランクの典型的な凹欠陥の例を図１に示す。図１（Ａ）は、透明基板１０１上に、遮光膜、ハーフトーン位相シフト膜等の位相シフト膜などとして機能する光学膜１０２と、光学膜１０２の高精度な加工を行なうためのハードマスク膜（加工補助膜）１０３が形成されているフォトマスクブランク１００を示す断面図である。この場合、ハードマスク膜１０３にはピンホール欠陥ＤＥＦ１が存在している。このようなフォトマスクブランク１００から、通常の製造工程によりフォトマスクを製造すると、光学膜１０２の、ハードマスク膜１０３のピンホール欠陥ＤＥＦ１に対応する位置に、ピンホール欠陥が形成されてしまうことになるため、図１（Ｂ）に示されるフォトマスク１００ａのように、フォトマスクブランク由来の欠陥ＤＥＦ２が光学膜パターン１０２ａに存在するフォトマスクとなってしまう。そして、このような欠陥は、フォトマスクを用いた露光において、パターン転写エラーを引き起こす原因となる。そのため、フォトマスクブランクの欠陥は、フォトマスクブランクを加工する前の段階で検出して、欠陥を有するフォトマスクブランクを排除したり、欠陥の修正を施したりする必要がある。

【0018】

一方、図２はフォトマスクブランクの凸欠陥の例を示す図であり、透明基板１０１上に、光学膜１０２と、ハードマスク膜１０３が形成され、ハードマスク膜１０３に、ハードマスク膜１０３と一体に形成された凸欠陥ＤＥＦ３が存在するフォトマスクブランク１００の例を示す断面図である。このようなフォトマスクブランク１００では、図１（Ｂ）に示される場合のような、光学膜１０２のピンホール欠陥ＤＥＦ２は形成されないので、このような凸欠陥は、通常は、致命的な欠陥とはならない。また、表面に付着した異物に起因する凸欠陥は、洗浄で除去可能であれば、致命的な欠陥とはならない。

【0019】

このように、フォトマスクブランクに存在する欠陥が、致命的な欠陥であるピンホールなどの凹欠陥か、必ずしも致命的な欠陥ではない凸欠陥かの判定は、フォトマスクブランクの品質保証と、フォトマスクブランク製造における歩留りのカギを握ることになる。そこで、光学的な検査手法により高い信頼性で欠陥の凹凸形状を区別できる方法が望まれる。

【0020】

まず、フォトマスクブランクの欠陥検査に好適に用いられる検査光学系、具体的には、フォトマスクブランクの表面部における欠陥の凹凸形状を判定するために好適に用いられる検査光学系について説明する。図３は検査光学系の基本構成の一例を示す概念図であり、光源ＩＬＳ、ビームスプリッタＢＳＰ、対物レンズＯＢＬ、フォトマスクブランクＭＢを載置し移動できるステージＳＴＧ及び画像検出器ＳＥを備えている。光源ＩＬＳは、波長が２１０ｎｍ〜５５０ｎｍ程度の光を射出することができるように構成されており、この光源ＩＬＳから射出された検査光ＢＭ１は、ビームスプリッタＢＳＰで折り曲げられ、対物レンズＯＢＬを通してフォトマスクブランクＭＢの所定領域を照射する。フォトマスクブランクＭＢ表面で反射した光ＢＭ２は対物レンズＯＢＬで集められるとともに、ビームスプリッタＢＳＰ、レンズＬ１を透過して画像検出器ＳＥの受光面に到達する。このとき、画像検出器ＳＥの受光面にマスクブランクＭＢの表面の拡大検査画像が形成されるように画像検出器ＳＥの位置が調整されている。そして、画像検出器ＳＥで収集された拡大検査画像のデータは、画像処理演算を施すことにより、欠陥の寸法演算や凹凸形状の判定がなされ、それらの結果は欠陥情報として記録されるようになっている。

【0021】

拡大検査画像は、例えば、画像検出器ＳＥを、ＣＣＤカメラのような多数の光検出素子を画素として配列した検出器とし、フォトマスクブランクＭＢの表面で反射した光ＢＭ２が対物レンズＯＢＬを介して形成する拡大像を２次元画像として一括して収集する直接法で収集することができる。また、検査光ＢＭ１を走査手段でマスクブランクＭＢの表面上を走査し、反射光ＢＭ２の光強度を、逐次、画像検出器ＳＥで収集し、光電変換して記録して、全体の２次元画像を生成する方法を採用してもよい。更に、図３に示されるように、反射光ＢＭ２の一部を遮蔽する空間フィルタＳＰＦを、検査光学系の瞳位置、例えば、反射光ＢＭ２の光路上、特に、ビームスプリッタＢＳＰとレンズＬ１との間に配設してもよく、この場合、必要に応じて反射光ＢＭ２の光路の一部を遮蔽して、拡大検査画像を、画像検出器ＳＥで捉えることができる。検査光ＢＭ１の入射角度は、フォトマスクブランクＭＢに対して所定の角度に設定することができる。なお、検査する欠陥の位置決めは、対象とする欠陥を、対物レンズＯＢＬで観察可能な位置に位置決めすればよいが、この場合は、フォトマスクブランクＭＢがマスクステージＳＴＧに載置されており、マスクステージＳＴＧの移動により、対物レンズＯＢＬで観察可能な位置に位置決めできるようになっている。なお、図示されていないが、光路の中の所定位置に、適宜偏光板を挿入して、偏光照明とすることも可能である。

【0022】

次に、図３に示される検査光学系を用いて、フォトマスクブランク表面部の欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離を、合焦点距離（本発明においては、これをフォーカス距離と称する）に設定して反射光を収集したときの、凹欠陥と凸欠陥の検査画像の相違について図４及び図５を示して説明する。図４（Ａ）は、図３に示される検査光学系から、検査光ＢＭ１が、典型的な凹欠陥ＤＥＦ４を含むフォトマスクブランクの表面ＭＢＳに対して左斜め方向から照明されている例を示す概念図である。このような斜方照明は、例えば、図３に示される光源ＩＬＳからフォトマスクブランクに射出される検査光ＢＭ１の位置を、所定のアパーチャ（絞り）を介して制御することにより実現することができる。この場合、凹欠陥ＤＥＦ４の図中左側の側面ＬＳＦで反射された反射光ＢＭ２は、正反射により、対物レンズＯＢＬよりも右側に集中するので、対物レンズＯＢＬに十分には取り込まれない。一方、凹欠陥ＤＥＦ４の図中右側の側面ＲＳＦで反射された反射光は、正反射により、対物レンズＯＢＬに十分に取り込まれる。その結果、画像検出器ＳＥで得られる検査画像の光強度分布は、凹欠陥ＤＥＦ４の左側は暗部、右側は明部となり、図４（Ｂ）に示されるような断面プロファイルＰＲ１となる。

【0023】

一方、図５（Ａ）は、図３に示される検査光学系から、検査光ＢＭ１が、典型的な凸欠陥ＤＥＦ５を含むフォトマスクブランクの表面ＭＢＳに対して左斜め方向から照明されている例を示す概念図である。この場合、凸欠陥ＤＥＦ５の図中左側の側面ＬＳＦで反射された反射光ＢＭ２は、正反射により、対物レンズＯＢＬに十分に取り込まれる。一方、凸欠陥ＤＥＦ５の図中右側の側面ＲＳＦで反射された反射光は、正反射により、対物レンズＯＢＬよりも右側に集中するので、対物レンズＯＢＬに十分には取り込まれない。その結果、画像検出器ＳＥで得られる検査画像の光強度分布は、凸欠陥ＤＥＦ５の左側は明部、右側は暗部となり、図５（Ｂ）に示されるような断面プロファイルＰＲ２となる。

【0024】

また、図３に示されるように、検査光学系において、反射光の光路上に反射光の一部を遮蔽する空間フィルタＳＰＦを設け、空間フィルタＳＰＦを通して反射光を収集するように構成した場合、フォトマスクブランクの表面に、検査光を垂直方向から照射しても、上述した斜方照明を用いた場合のように、検査画像に明暗を生じさせることができる。この場合、例えば、反射光の光路の半分を遮蔽すれば、検査光の入射側を基準にして、検査画像の明暗の位置関係又は光強度の差から、欠陥の凹凸形状を判定することができる。

【0025】

以上のように、典型的な凹欠陥及び凸欠陥では、斜方照明を適用することにより、得られた検査画像の明暗の位置関係から、欠陥の凹凸形状を判定することができる。図４及び図５では、図中左側からの斜方照明の例を示したが、照明方向は任意に設定でき、得られた検査画像において、検査光の入射側を基準にして、検査画像の明暗の位置関係又は光強度の差から同様に、欠陥の凹凸形状を判定することが可能である。

【0026】

しかし、フォトマスクブランクの膜の態様によっては、上述した検査画像の明暗の位置関係だけでは、欠陥が凹欠陥か凸欠陥かを正しく判定できない場合がある。このような場合の例について、以下に説明する。

【0027】

〔第１の膜態様〕
まず、透明基板上に、透明基板から離間する最表面層として反射率が高い膜（後述する例では、ハードマスク膜１０３がこれに該当する）、この反射率が高い膜の透明基板側に接して反射率が同じ又は反射率が低い膜（後述する例では、光学膜１０２がこれに該当する）が、各々形成され、反射率が高い膜の膜厚が薄い場合の検査画像の光強度分布について説明する。

【0028】

図６（Ａ）及び（Ｂ）は、各々、凹欠陥を有するフォトマスクブランク１００の平面図及び断面図である。これらは、検査光に対して透明な石英基板などの透明基板１０１上に、ＭｏＳｉ系材料からなる光学膜１０２、及び厚さ１０ｎｍ程度のＣｒ系材料からなるハードマスク膜１０３が形成されており、ハードマスク膜１０３にピンホール欠陥などの凹欠陥ＤＥＦ６が存在している状態を示している。この凹欠陥ＤＥＦ６に対して、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離をフォーカス距離に設定し、図３に示される検査光学系を用いて、フォトマスクブランクの表面ＭＢＳに斜方照明により図中左側から検査光を照射して、反射光を収集した場合、図６（Ｃ）に示される光強度分布の検査画像が得られ、図６（Ｃ）のＡ−Ａ’線に沿った断面における光強度分布は、図６（Ｄ）に示されるような断面プロファイルＰＲ３となる。この場合、検査画像の光強度分布は、凹欠陥ＤＥＦ６の部分で明部が現れず、暗部のみとなり、図４に示される典型的な凹欠陥の検査画像の光強度分布に対応しない。

【0029】

この場合の凹欠陥が暗部のみとして観察される理由は、凹欠陥ＤＥＦ６の深さがないため欠陥の側面からの反射光の光量が少なく、光強度変化に対して検査光の反射率の影響の方が大きいためであると考えられる。図７は、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示されるフォトマスクブランク１００のＭｏＳｉ系材料からなる光学膜１０２の上に形成されたＣｒ系材料からなるハードマスク膜１０３の厚さと、検査光の反射率との関係を示す図である。図７中、厚さが０のときの反射率は、ハードマスク膜１０３の凹欠陥部の反射率（図中、ＲＥＦ１０）に相当し、この反射は、光学膜１０２からの反射である。一方、ハードマスク膜１０３が所定の厚さ（図中、ＴＨ１）のときの反射率は、ハードマスク膜１０３の欠陥のない部分（例えば欠陥周辺部）の反射率（図中、ＲＥＦ１１）に相当し、この反射は、ハードマスク膜１０３からの反射である。この場合、ＲＥＦ１１に対してＲＥＦ１０が低い（ＲＥＦ１０＜ＲＥＦ１１）ため、凹欠陥部は、全体が暗部として観察されると考えられる。このように、ハードマスク膜１０３のみに凹欠陥が形成されている場合には、観察画像における欠陥部の光強度分布は、図４に示される左側が暗部、右側が明部の典型的な凹欠陥の分布にはならない。

【0030】

しかし、凹欠陥が十分に深い場合、例えば、凹欠陥が、ハードマスク膜１０３を貫通して、更に光学膜１０２にも形成されている場合には、欠陥の側面からの反射光の光量が相応に多くなり、左右の側面からの反射光の光量に十分な差が生じるため、図４に示される典型的な凹欠陥の検査画像の光強度分布に対応した左側が暗部、右側が明部の観察画像が得られる。

【0031】

一方、図８（Ａ）は、凸欠陥を有するフォトマスクブランク１００の断面図である。これは、検査光に対して透明な石英基板などの透明基板１０１上に、ＭｏＳｉ系材料からなる光学膜１０２、及び厚さ１０ｎｍ程度のＣｒ系材料からなるハードマスク膜１０３が形成されており、ハードマスク膜１０３に、ハードマスク膜１０３と同質の材料（例えば、Ｃｒ系材料）からなる凸欠陥ＤＥＦ７が存在している状態を示している。この凸欠陥ＤＥＦ７に対して、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離をフォーカス距離に設定し、図３に示される検査光学系を用いて、フォトマスクブランクの表面に斜方照明により図中左側から検査光を照射して、反射光を収集した場合、図８（Ｂ）に示される光強度分布の検査画像が得られ、図８（Ｂ）のＡ−Ａ’線に沿った断面における光強度分布は、図８（Ｃ）に示されるような断面プロファイルＰＲ４となる。この場合、検査画像の光強度分布は、凸欠陥ＤＥＦ７の部分で、左側は明部、右側は暗部となり、図５に示される典型的な凸欠陥の場合と同様の光強度分布を示す。

【0032】

以上から、第１の膜態様の場合の欠陥の凹凸形状は、観察画像の光強度分布において、（１−１）欠陥部が暗部のみであれば、反射率の高い膜（ハードマスク膜１０３）のみに形成された凹欠陥、
（１−２）欠陥部の左側が暗部、右側が明部であれば、反射率の高い膜（ハードマスク膜１０３）を貫通して、更に反射率が高い膜と反射率が同じ又は反射率が低い膜（光学膜１０２）にも形成されている凹欠陥、
（１−３）欠陥部の左側が明部、右側が暗部であれば凸欠陥
と判定することができる。

【0033】

第１の膜態様の判定基準は、図４及び図５に示される典型的な凹欠陥及び凸欠陥の場合と異なる基準であり、第１の膜態様の場合に特有の判定基準である。この第１の膜態様の判定基準は、透明基板から離間する最表面層として反射率が高い膜、この反射率が高い膜の透明基板側に接して反射率が同じ又は反射率が低い膜が各々形成され、反射率が高い膜の膜厚が薄い場合、例えば、膜厚が５〜１０ｎｍの場合に好適である。

【0034】

〔第２の膜態様〕
次に、透明基板上に、透明基板から離間する最表面層として検査光に対して実質的に透明な材料からなる膜（後述する例では、ハードマスク膜１０３がこれに該当する）、この検査光に対して実質的に透明な材料からなる膜の透明基板側に接して検査光に対して不透明又は半透明膜（後述する例では、光学膜２０２がこれに該当する）が、各々形成され、検査光に対して実質的に透明な材料からなる膜の膜厚が薄い場合の検査画像の光強度分布について説明する。

【0035】

図９（Ａ）は、凹欠陥を有するフォトマスクブランク１００の断面図である。これは、検査光に対して透明な石英基板などの透明基板１０１上に、ＭｏＳｉ系材料からなる光学膜１０２、Ｃｒ系材料からなる光学膜２０２、及び厚さ５〜１０ｎｍ程度の検査光に対して実質的に透明な材料、例えば酸化ケイ素からなるハードマスク膜１０３が形成されており、ハードマスク膜１０３に、ピンホール欠陥などの凹欠陥ＤＥＦ８が存在している状態を示している。この凹欠陥ＤＥＦ８に対して、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離をフォーカス距離に設定し、図３に示される検査光学系を用いて、フォトマスクブランクの表面に斜方照明により図中左側から検査光を照射して、反射光を収集した場合、図９（Ｂ）に示される光強度分布の検査画像が得られ、図９（Ｂ）のＡ−Ａ’線に沿った断面における光強度分布は、図９（Ｃ）に示されるような断面プロファイルＰＲ５となる。この場合、検査画像の光強度分布は、凹欠陥ＤＥＦ８の部分で、左側がわずかに暗いものの、明部が支配的で、実質的には明部のみであり、図４に示される典型的な凹欠陥の検査画像の光強度分布のような明瞭な明暗の差が現われない。

【0036】

この場合の凹欠陥が、明部が支配的に観察される理由は、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示される第１の膜態様の凹欠陥ＤＥＦ６の場合と同様に、凹欠陥ＤＥＦ８の深さがないため欠陥の側面からの反射光の光量が少なく、光強度変化に対して検査光の反射率の影響の方が大きいためであると考えられる。図１０は、図９（Ａ）に示されるフォトマスクブランク１００のＣｒ系材料からなる光学膜２０２の上に形成された検査光に対して実質的に透明な材料からなるハードマスク膜１０３の厚さと、検査光の反射率との関係を示す図である。図１０中、厚さが０のときの反射率は、ハードマスク膜１０３の凹欠陥部の反射率（図中、ＲＥＦ２０）に相当し、この反射は、光学膜２０２からの反射である。一方、ハードマスク膜１０３が所定の厚さ（図中、ＴＨ２）のときの反射率は、ハードマスク膜１０３の欠陥のない部分（例えば欠陥周辺部）の反射率（図中、ＲＥＦ２１）に相当し、この反射は、ハードマスク膜１０３からの反射である。この場合、ＲＥＦ２１に対してＲＥＦ２０が高い（ＲＥＦ２０＞ＲＥＦ２１）ため、凹欠陥部は、明部が支配的に観察されると考えられる。このように、ハードマスク膜１０３のみに凹欠陥が形成されている場合には、観察画像における欠陥部の光強度分布は、図４に示される左側が暗部、右側が明部の典型的な凹欠陥のようにはならない。

【0037】

しかし、凹欠陥が十分に深い場合、例えば、凹欠陥が、ハードマスク膜１０３を貫通して、更に光学膜２０２にも形成されている場合には、欠陥の側面からの反射光の光量が相応に多くなり、左右の側面からの反射光の光量に十分な差が生じるため、図４に示される典型的な凹欠陥の検査画像の光強度分布に対応した左側が暗部、右側が明部の観察画像が得られる。

【0038】

図１１（Ａ）は、凹欠陥を有するフォトマスクブランク１００の断面図である。これは、検査光に対して透明な石英基板などの透明基板１０１上に、ＭｏＳｉ系材料からなる光学膜１０２、Ｃｒ系材料からなる光学膜２０２、及び厚さ５〜１０ｎｍ程度の検査光に対して実質的に透明な材料、例えば酸化ケイ素からなるハードマスク膜１０３が形成されており、ハードマスク膜１０３を貫通して、更に光学膜２０２にもピンホール欠陥などの凹欠陥ＤＥＦ９が存在している状態を示している。この凹欠陥ＤＥＦ９に対して、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離をフォーカス距離に設定し、図３に示される検査光学系を用いて、フォトマスクブランクの表面に斜方照明により図中左側から検査光を照射して、反射光を収集した場合、図１１（Ｂ）に示される光強度分布の検査画像が得られ、図１１（Ｂ）のＡ−Ａ’線に沿った断面における光強度分布は、図１１（Ｃ）に示されるような断面プロファイルＰＲ６となる。この場合、検査画像の光強度分布は、凹欠陥ＤＥＦ９の部分で、左側は暗部、右側は明部となり、図４に示される典型的な凹欠陥の場合と同様の光強度分布を示す。

【0039】

一方、図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、各々、凸欠陥を有するフォトマスクブランク１００の平面図及び断面図である。これらは、検査光に対して透明な石英基板などの透明基板１０１上に、ＭｏＳｉ系材料からなる光学膜１０２、Ｃｒ系材料からなる光学膜２０２、及び厚さ５〜１０ｎｍ程度の検査光に対して実質的に透明な材料、例えば酸化ケイ素からなるハードマスク膜１０３が形成されており、ハードマスク膜１０３に、ハードマスク膜１０３と同質の材料（例えば、検査光に対して実質的に透明な材料）からなる凸欠陥ＤＥＦ１０が存在している状態を示している。この凸欠陥ＤＥＦ１０に対して、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離をフォーカス距離に設定し、図３に示される検査光学系を用いて、フォトマスクブランクの表面ＭＢＳに斜方照明により図中左側から検査光を照射して、反射光を収集した場合、図１２（Ｃ）に示される光強度分布の検査画像が得られ、図１２（Ｃ）のＡ−Ａ’線に沿った断面における光強度分布は、図１２（Ｄ）に示されるような断面プロファイルＰＲ７となる。この場合、検査画像の光強度分布は、凸欠陥ＤＥＦ１０の部分で、左側は暗部、右側は明部となり、特に、高さが５０ｎｍを超える凸欠陥において、より明瞭な暗部と明部が現われる。

【0040】

このように、ハードマスク膜などの薄膜に、薄膜と同質の材料からなる凸欠陥が形成されている場合には、観察画像における欠陥部の光強度分布は、図５に示される左側が明部、右側が暗部の典型的な凸欠陥のようにはならない。しかも、この場合、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示される、凹欠陥が、ハードマスク膜１０３を貫通して、更に、光学膜２０２にも形成されている場合と同じ検査画像の明暗の位置関係を示すため、両者の区別がつかない。

【0041】

ところが、図１１（Ａ）に示されるような凹欠陥と、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるような凸欠陥に対して、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離を、フォーカス距離から外れたデフォーカス距離に設定すると共に、斜方照明する検査光を、異なる偏光条件（ＴＥ偏光又はＴＭ偏光）で照射して、その反射光を収集すると、ＴＭ偏光で得られる観察画像の光強度の最小値の、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離に対する依存性（以下、単に距離依存性と称する）に違いがあることがわかった。

【0042】

図１３はこの違いを示す図であり、図１３（Ａ）は、図１１（Ａ）に示される凹欠陥ＤＥＦ９を有するフォトマスクブランク１００の断面図、図１３（Ｂ）は、図１２（Ｂ）に示される凸欠陥ＤＥＦ１０を有するフォトマスクブランク１００の断面図である。

【0043】

これらの凹欠陥ＤＥＦ９及び凸欠陥ＤＥＦ１０に、図３に示される検査光学系を用いて、フォトマスクブランクの表面に斜方照明により、ＴＥ偏光又はＴＭ偏光で、図中左側から検査光を照射して、反射光を収集すると、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離が合焦点に設定されたフォーカス距離（Δｚ＝０、なお、Δｚは、フォーカス距離との差を示す（以下同じ））の場合は、凹欠陥ＤＥＦ９の光強度分布の断面プロファイルとして、図１３（Ｅ）に示されるＰＲ１２（ＴＥ偏光）及びＰＲ１３（ＴＭ偏光）、凸欠陥ＤＥＦ１０の光強度分布の断面プロファイルとして、図１３（Ｆ）に示されるＰＲ１４（ＴＥ偏光）及びＰＲ１５（ＴＭ偏光）が得られる。

【0044】

また、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離が正のデフォーカス距離、即ち、フォトマスクブランクＭＢが載置されたマスクステージＳＴＧを上昇させて、フォーカス距離より近く設定された正のデフォーカス状態（Δｚ＞０）の場合は、凹欠陥ＤＥＦ９の光強度分布の断面プロファイルとして、図１３（Ｃ）に示されるＰＲ８（ＴＥ偏光）及びＰＲ９（ＴＭ偏光）、凸欠陥ＤＥＦ１０の光強度分布の断面プロファイルとして、図１３（Ｄ）に示されるＰＲ１０（ＴＥ偏光）及びＰＲ１１（ＴＭ偏光）が得られる。

【0045】

一方、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離が負のデフォーカス距離、即ち、フォトマスクブランクＭＢが載置されたマスクステージＳＴＧを下降させて、フォーカス距離より遠く設定された負のデフォーカス状態（Δｚ＜０）の場合は、凹欠陥ＤＥＦ９の光強度分布の断面プロファイルとして、図１３（Ｇ）に示されるＰＲ１６（ＴＥ偏光）及びＰＲ１７（ＴＭ偏光）、凸欠陥ＤＥＦ１０の光強度分布の断面プロファイルとして、図１３（Ｈ）に示されるＰＲ１８（ＴＥ偏光）及びＰＲ１９（ＴＭ偏光）が得られる。

【0046】

これらの観察画像における明部と暗部の位置関係に着目すると、いずれの距離条件および偏光条件においても、凹欠陥ＤＥＦ９と凸欠陥ＤＥＦ１０との間に、検査画像の明暗の位置関係に差はなく、両者を区別することはできない。しかし、ＴＥ偏光で得られる観察画像の光強度の最小値と、ＴＭ偏光で得られる観察画像の光強度の最小値との距離依存性を比較すると、凹欠陥ＤＥＦ９と凸欠陥ＤＥＦ１０との間に差があることがわかる。即ち、凹欠陥ＤＥＦ９では、ＴＥ偏光で得られる観察画像の光強度の最小値と、ＴＭ偏光で得られる観察画像の光強度の最小値は、いずれもフォーカス距離（Δｚ＝０）で最小となり、最小値を与える距離が一致する。これに対して、凸欠陥ＤＥＦ１０では、ＴＥ偏光で得られる観察画像の光強度の最小値はフォーカス距離（Δｚ＝０）で最小となるが、ＴＭ偏光で得られる観察画像の光強度の最小値は正のデフォーカス状態（Δｚ＞０）で最小となる。これは、検査光に対して透明な材料からなる凸欠陥ＤＥＦ１０の部分を透過するＴＥ偏光とＴＭ偏光との透過特性の差に起因していると考えられる。このように、フォーカス距離を変えてＴＭ偏光の検査画像の光強度の最小値を評価することにより、凹欠陥ＤＥＦ９と凸欠陥ＤＥＦ１０とを区別することができる。

【0047】

一方、凸欠陥が、ハードマスク膜上に、検査光に対して透過率の低い物質が付着して形成された凸欠陥の場合には、図５に示される典型的な凸欠陥の検査画像の光強度分布に対応した左側が明部、右側が暗部の観察画像が得られる。

【0048】

以上から、第２の膜態様の場合の欠陥の凹凸形状は、観察画像の光強度分布において、（２−１）欠陥部が、明部が支配的又は明部のみであれば、検査光に対して実質的に透明な材料からなる膜（ハードマスク膜１０３）のみに形成された凹欠陥、
（２−２）欠陥部の左側が暗部、右側が明部であり、観察画像の光強度において、距離依存性がなければ、検査光に対して実質的に透明な材料からなる膜（ハードマスク膜１０３）を貫通して、更に検査光に対して不透明又は半透明膜（光学膜２０２）にも形成されている凹欠陥、
（２−３）欠陥部の左側が暗部、右側が明部であり、観察画像の光強度において、距離依存性があれば、検査光に対して実質的に透明な材料からなる膜（ハードマスク膜１０３）と同質の材料からなる凸欠陥、
（２−４）欠陥部の左側が明部、右側が暗部であれば検査光に対して透過率の低い物質が付着して形成された凸欠陥
と判定することができる。

【0049】

第２の膜態様の判定基準は、図４及び図５に示される典型的な凹欠陥及び凸欠陥の場合と異なる基準であり、第２の膜態様の場合に特有の判定基準である。この第２の膜態様の判定基準は、透明基板から離間する最表面層として検査光に対して実質的に透明な材料からなる膜、この膜の透明基板側に接して検査光に対して不透明又は半透明膜が各々形成され、検査光に対して実質的に透明な材料からなる膜の膜厚が薄い場合、例えば、膜厚が５〜１０ｎｍの場合に好適である。

【0050】

本発明では、基板、例えば、石英基板などの透明基板上に形成された光学膜と、光学膜の基板と離間する側に接して形成された薄膜とを有し、薄膜が最表層として形成されたフォトマスクブランクの表面部に存在する欠陥を、検査光学系を用いて検査して欠陥の凹凸形状を判定するに際し、フォトマスクブランクの膜の態様に固有の検査処理手順及び欠陥の凹凸形状の判定基準を選択して指定する。検査処理手順及び欠陥の凹凸形状の判定基準は、膜の態様に依存して多種存在することが予測されるが、薄膜とその直下の光学膜の検査光に対する反射率と透過率の高低により大別することが可能である。

【0051】

検査処理手順には、１種又は２種以上の検査条件が含まれ、検査条件には、欠陥と検査光学系の対物レンズとの間の距離条件（具体的には、フォーカス距離、又は正若しくは負のデフォーカス距離）や、検査光条件（具体的には、無偏光、又はＴＥ偏光、ＴＭ偏光などの偏光）などが含まれ、２種以上の検査条件を適用する場合は、これらの条件を変更した２種以上の検査条件を含む検査処理手順を適用すればよい。通常、フォーカス距離と無偏光とを適用した検査条件で、欠陥の凹凸形状の判定が可能である場合は、１種の検査条件のみが検査処理手順に含まれることになるが、１種の検査条件のみでは、欠陥の凹凸形状の判定が可能でない場合は、この検査条件とは異なる他の検査条件を含む検査処理手順が適用される。検査処理手順及び欠陥の凹凸形状の判定基準は、実際の検査実験のデータや、光学シミュレーションで得られる結果から決定することが可能である。判定基準に含まれる具体的な基準としては、検査画像の光強度分布から得られる、欠陥部における明部又は暗部の存在、明部と暗部の配置、光強度の最大値又は最小値などが挙げられる。検査処理手順が２以上の検査条件を含む場合は、例えば、検査光学系の制御部に演算処理やデフォーカス制御等の選択肢を準備しておき、被検査フォトマスクブランクを準備した際に、選択肢から選択して指定する方法を採用してもよい。

【0052】

本発明の欠陥検査方法においては、検査光が、波長２１０〜５５０ｎｍの光であることが好ましい。また、設定するデフォーカス距離の範囲は、欠陥のサイズ、深さ又は高さにもよるが、好ましくは−３００ｎｍ〜＋３００ｎｍの領域、より好ましくは−２５０ｎｍ〜＋２５０ｎｍの範囲である。また、デフォーカス距離のステップ幅は１００ｎｍ程度が好ましい。

【0053】

本発明では、基板上に形成された光学膜と、光学膜の基板と離間する側に接して形成された薄膜とを有し、薄膜が最表層として形成されたフォトマスクブランクの表面部に存在する欠陥を、検査光学系を用いて検査する。この薄膜としては、例えば、光学膜の加工補助膜として用いられるハードマスク膜などを挙げることができる。また、薄膜は、膜厚が１０ｎｍ以下のものが好適な対象となる。なお、薄膜の膜厚の下限は、通常３ｎｍ以上である。

【0054】

本発明の欠陥検査には、
（Ａ１）フォトマスクブランクを準備する工程と、
（Ａ２）フォトマスクブランクの光学膜及び薄膜の態様に対応する検査処理手順及び欠陥の凹凸形状の判定基準を選択して指定する工程と、
（Ａ３）フォトマスクブランクを移動させて、欠陥を検査光学系の観察位置に移動させ、
（Ａ２）工程で指定した検査処理手順に基づき、欠陥と検査光学系の対物レンズとの間の距離を保って、検査光を、欠陥を含む領域に照射し、
検査光が照射された領域からの反射光を、検査光学系を介して上記領域の拡大像として収集する工程と、
（Ａ４）拡大像の光強度分布から、（Ａ２）工程で指定した判定基準に基づき、欠陥の凹凸形状を判定する工程
とが含まれる。（Ａ２）の検査処理手順が、（Ａ３）工程についての複数種の検査条件を含んでいる場合は、検査処理手順に含まれる全ての検査条件について、順次（Ａ３）工程を実施した後、（Ａ４）工程を実施する。また、（Ａ４）工程は、拡大像における欠陥部の光強度レベルの変化を欠陥周辺部の光強度レベルと比較する処理と、この処理の結果を判定基準と対比する処理とを含むことが好適である。なお、（Ａ４）工程は、電子計算機（コンピュータ）による演算により実施することが可能である。

【0055】

（Ａ２）の検査処理手順が、（Ａ３）工程についての検査条件を１種のみ含んでいる場合は、欠陥と検査光学系の対物レンズとの間の距離をフォーカス距離とし、検査光の照射条件を無偏光とすることが好ましい。この検査処理手順は、上述した第１の膜態様に対する欠陥検査において特に好適である。

【0056】

一方、（Ａ２）の検査処理手順が、（Ａ３）工程についての複数種の検査条件を含んでいる場合は、欠陥と検査光学系の対物レンズとの間の距離が、フォーカス距離である検査条件と、デフォーカス距離である検査条件とを含むようにすることが好ましい。デフォーカス距離である検査条件には、正のデフォーカス距離である検査条件及び負のデフォーカス距離である検査条件の一方又は双方が含まれていることが好ましい。

【0057】

また、（Ａ２）の検査処理手順が、（Ａ３）工程についての複数種の検査条件を含んでいる場合は、検査光の照射条件を、無偏光である検査条件と、偏光である検査条件とを含むようにすることが好ましい。偏光である検査条件には、ＴＥ偏光である検査条件及びＴＭ偏光である検査条件の一方又は双方が含まれていることが好ましい。

【0058】

特に、複数種の検査条件が、（Ａ３）工程における距離及び検査光の照射条件が、正のデフォーカス距離及びＴＥ偏光である検査条件と、正のデフォーカス距離及びＴＭ偏光である検査条件と、負のデフォーカス距離及びＴＥ偏光である検査条件と、負のデフォーカス距離及びＴＭ偏光である検査条件とを含むことが好ましく、更に、フォーカス距離及びＴＥ偏光である検査条件と、フォーカス距離及びＴＭ偏光である検査条件とを含んでいてもよい。この検査処理手順は、上述した第２の膜態様に対する欠陥検査において特に好適である。この場合、（Ａ３）工程において、各々の検査条件で、欠陥を含む領域の拡大像が収集され、特に、（Ａ４）工程は、各々の拡大像における欠陥部の光強度レベルの最小値を算出する処理と、この処理の結果を判定基準と対比する処理とを含むようにすることが好適である。

【0059】

検査光としては、その光軸が薄膜の検査光が照射される面の法線に対して所定の角度傾斜する斜方照明が好適である。また、（Ａ３）工程において、フォトマスクブランクをその面内方向に移動できるステージに載置し、ステージを面内方向に移動させて、欠陥と検査光学系の対物レンズとを近接させることも好適である。上述した（Ａ１）〜（Ａ４）工程を含む方法で欠陥を検査することにより、欠陥の凹凸形状をより正確に判定することができる。

【0060】

次に、本発明の欠陥検査方法を、図１４に示されるフローチャートに沿って、更に具体的に説明する。まず、（Ａ１）工程として、欠陥を有する検査対象のフォトマスクブランク（被検査フォトマスクブランク）を準備する（工程Ｓ２０１）。

【0061】

次に、（Ａ２）工程として、被検査フォトマスクブランクの膜の態様に対応する固有の検査処理手順及び欠陥の凹凸形状の判定基準を選択して、指定する（工程Ｓ２０２）。次に、フォトマスクブランク上に存在する欠陥の位置座標情報を取り込む（工程Ｓ２０３）。欠陥の位置座標は、別途、公知の欠陥検査により特定された欠陥の位置座標を用いることができる。

【0062】

次に、（Ａ３）工程として、検査光学系の検査位置に欠陥の位置を合わせ、欠陥と検査光学系の対物レンズとを近接させると共に、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離をフォーカス距離に設定して、フォーカス距離を保って、検査光を、対物レンズを介して、例えば、斜め方向から（フローチャートで示す方法においては、欠陥の左側から）照射し（工程Ｓ２０４）、検査光が照射された領域の反射光を、検査光学系の対物レンズを介して欠陥を含む領域の拡大像として収集する（工程Ｓ２０５）。位置合わせは、検査対象のフォトマスクブランクをその面内方向に移動できるステージに載置し、検査対象のフォトマスクブランクの欠陥の位置座標に基づき、ステージを上記面内方向に移動させて、欠陥と上記検査光学系の対物レンズとを近接させる方法で実施してもよい。なお、（Ａ３）工程は、検査処理手順によっては、必要に応じて、他の検査条件でも実施される。

【0063】

次に、収集した拡大像の光強度分布（画像データ（検査画像）や断面プロファイルなど）から、欠陥部における検査画像の光強度の変化部分を特定し（工程Ｓ２０６）、その後、（Ａ４）工程として、工程Ｓ２０２で指定された凹凸形状の判定基準に従い、欠陥の凹凸形状を判定する（工程Ｓ２０７）。凹凸形状の判定工程の具体例については、後述する。工程Ｓ２０７において、凹欠陥と判定された場合には、欠陥情報を凹欠陥として記録し（判断Ｄ２０１、工程Ｓ２０８）、凹欠陥と判定されなかった場合には、欠陥情報を凸欠陥として記録する（判断Ｄ２０１、工程Ｓ２０９）。次に、予め取り込んだ欠陥位置座標情報に基づく全ての欠陥に対して検査が終了したかを判断し（判断Ｄ２０２）、未了であれば、新たな欠陥の位置を指定して（工程Ｓ２１０）、工程Ｓ２０４に戻り、検査画像データの収集と欠陥の凹凸判断を繰り返す。そして、予め取り込んだ全ての欠陥に対して検査が終了したと判断した場合（判断Ｄ２０２）は、欠陥検査が終了する。

【0064】

次に、凹凸形状の判定基準に従った判定工程である（Ａ４）工程（工程Ｓ２０７）の具体例として、第１の膜態様のフォトマスクブランクの検査に好適な判定工程について、図１５に示されるフローチャートに沿って説明する。図１５は、図１４に示されるフローチャートにおける工程Ｓ２０７の詳細を示している。

【0065】

まず、最初の判断工程（判断Ｄ２２１）において、工程Ｓ２０６で得られた拡大像の画像データのうち、欠陥部に対応する光強度分布が暗部のみであるかを調べ、暗部のみであれば薄膜のみに形成された凹欠陥と判定する（工程Ｓ２２１）。次に、判断Ｄ２２１で暗部のみではないと判断された場合は、次の判断工程（判断Ｄ２２２）において明部と暗部の配置を調べ、左側が暗部、右側が明部の配置であれば、薄膜を貫通して下層膜（光学膜）にも形成されている凹欠陥と判定し（工程Ｓ２２２）、そうでなければ、凸欠陥と判定する（工程Ｓ２２３）。第１の膜態様では、薄膜のみに形成された凹欠陥では、拡大像の欠陥部は暗部のみとなり、図４（Ｂ）に示される典型的な凹欠陥の光強度分布（断面プロファイルＰＲ１）と異なることが、この第１の膜態様における凹凸形状の判定基準の特徴である。

【0066】

また、凹凸形状の判定基準に従った判定工程である（Ａ４）工程（工程Ｓ２０７）の具体例として、第２の膜態様のフォトマスクブランクの検査に好適な判定工程について、図１６に示されるフローチャートに沿って説明する。図１６は、図１４に示されるフローチャートにおける工程Ｓ２０７の詳細を示している。

【0067】

まず、最初の判断工程（判断Ｄ２３１）において、工程Ｓ２０６で得られた拡大像の画像データのうち、欠陥部に対応する光強度分布が、明部が支配的又は明部のみであるかを調べ、明部が支配的又は明部のみであれば薄膜のみに形成された凹欠陥と判定する（工程Ｓ２３７）。次に、判断Ｄ２３１で明部が支配的又は明部のみではないと判断された場合は、次の判断工程（判断Ｄ２３２）において明部と暗部の配置を調べ、左側が暗部、右側が明部の配置であれば、工程Ｓ２３１に進む。

【0068】

判断工程Ｄ２３２で左側が暗部、右側が明部の配置であった場合は、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離を、フォーカス距離から外れたデフォーカス距離（正のデフォーカス距離又は負のデフォーカス距離）に設定する条件変更、及び図３に示される検査光学系において照明光をＴＥ偏光又はＴＭ偏光に設定する変更の一方又は双方による新たな検査条件で、欠陥の検査画像を更に収集してから、欠陥の凹凸形状の判定に進む。例えば、デフォーカス距離を一の距離（初期値）に設定（工程Ｓ２３１）した後、設定したデフォーカス距離で、ＴＥ偏光の照射による拡大像を収集（工程Ｓ２３２）し、次いで、ＴＭ偏光の照射による拡大像を収集（工程Ｓ２３３）して（なお、工程Ｓ２３２と工程Ｓ２３３は入れ替えてもよい）、拡大像の光強度分布から各々の光強度の最小値を算出する（工程Ｓ２３４）。なお、このとき、必要に応じて、無偏光の照射による拡大像を収集してもよい。次に、デフォーカス距離の所定の全ての設定で、拡大像の収集を実施したかを判断し（判断Ｄ２３３）、未了であれば、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離を他の距離（次の距離）に設定して（工程Ｓ２３５）、工程Ｓ２３２〜工程Ｓ２３４を繰り返す。なお、このとき、必要に応じて、フォーカス距離による拡大像を収集してもよい。全ての検査条件が終了したら、各々の距離及び照射条件で得られた光強度の最小値を集約する（工程Ｓ２３６）。次に、判断工程Ｄ２３４において、ＴＥ偏光で得られた光強度の最小値のうち、最も小さい値を示す距離と、ＴＭ偏光で得られた光強度の最小値のうち、最も小さい値を示す距離とを対比して距離依存性を評価し、両者が実質的に同じであれば、薄膜を貫通して下層の光学膜にも形成されている凹欠陥と判定し（工程Ｓ２３８）、そうでなければ、薄膜と同質の材料からなる凸欠陥と判定する（工程Ｓ２３９）。

【0069】

一方、判断工程Ｄ２３２で左側が暗部、右側が明部の配置でないと判断された場合は、検査光に対して透過率の低い物質が付着して形成された凸欠陥と判定する（工程Ｓ２４０）。

【0070】

なお、工程Ｓ２３１から判断工程Ｄ２３４までの工程は、薄膜を貫通して下層の光学膜にも形成されている凹欠陥か、薄膜と同質の材料からなる凸欠陥かを区別をするための工程である。下層の光学膜には欠陥がなく、薄膜における欠陥の凹凸形状のみを判定すればよい場合は、工程Ｓ２３１から判断工程Ｄ２３４は不要であり、判断工程Ｄ２３２において、左側が暗部、右側が明部の配置であれば、図１６中の鎖線矢印に沿って進み、薄膜と同質の材料からなる凸欠陥と判定することができる。第２の膜態様では、薄膜のみに形成された凹欠陥では、拡大像の欠陥部は実質的に明部のみとなり、図４（Ｂ）に示される典型的な凹欠陥の光強度分布（断面プロファイルＰＲ１）と異なること、また、薄膜と同質の材料からなる凸欠陥では、図５（Ｂ）に示される典型的な凸欠陥の光強度分布（断面プロファイルＰＲ２）と異なることが、この第２の膜態様における凹凸形状の判定基準の特徴である。従って、この検査処理手順及び判定基準によれば、凸欠陥を凹欠陥と誤判定せずに正しく判定することができる。

【0071】

本発明の欠陥検査方法によれば、フォトマスクブランクの最表面部に、ハードマスク膜などの、例えば膜厚が１０ｎｍ以下の薄膜が形成されている場合に、膜態様に固有の検査処理手順及び凹凸形状の判定基準を用い、所定の検査処理手順に沿って、検査画像を収集し、凹凸形状を判断するための処理を実施することにより、欠陥の凹凸形状を高い信頼性で区別することができる。

【0072】

欠陥の凹凸形状を、高い信頼性で区別できる本発明の欠陥検査方法を、フォトマスクブランクの製造工程に適用することにより、凹欠陥、特にピンホール欠陥を有するフォトマスクブランクを、高い信頼性で抽出して、ピンホール欠陥などの凹欠陥を含まないフォトマスクブランクを選別することができる。また、本発明の欠陥評価方法で得られた欠陥の凹凸形状の情報は、検査票を付帯させることなどの方法により、フォトマスクブランクに付与することができる。更に、フォトマスクブランクに付与された情報に基づいて、ピンホール欠陥などの凹欠陥を含まないフォトマスクブランクを選別することもできる。従来では、付着物に起因する凸欠陥を、光学検査で凹欠陥と判定してしまう場合があり、本来、必ずしも致命的な欠陥ではない欠陥を有するフォトマスクブランクを不良品として排除する可能性が高かったため、歩留り低下の要因となっていたが、本発明の欠陥検査方法により、フォトマスクブランクに存在する致命的な欠陥となる凹欠陥を有するフォトマスクブランクを選択的に排除することができるため、製品スペックに合致したフォトマスクブランクを、歩留りよく提供することができる。

【実施例】

【0073】

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0074】

［実施例１］
第１の膜態様の凹欠陥及び凸欠陥を含むフォトマスクブランクの欠陥検査を実施した。この例では第１の膜態様の判定基準を適用した。検査光学系として、図３に示される検査光学系を用い、開口数ＮＡを０．７５、検査波長を２４８ｎｍとし、検査光はフォトマスクブランク上の欠陥に対して、図中、左上方から平均入射角度３８度で照明する斜方照明とした。なお、検査光の照射条件は無偏光とした。

【0075】

図１７（Ａ）に示されるフォトマスクブランク１００は、検査光に対して透明な石英基板１０１上に、ＭｏＳｉ系材料からなる光学膜１０２、及び厚さ１０ｎｍのＣｒ系材料からなるハードマスク膜１０３が形成されており、ハードマスク膜１０３にピンホール欠陥などの凹欠陥ＤＥＦ６が存在している状態を示している。凹欠陥ＤＥＦ６の幅Ｗ１を１００ｎｍとし、深さＤ１を５ｎｍ（ハードマスク膜１０３を貫通していない凹欠陥）又は１０ｎｍ（ハードマスク膜１０３を貫通した凹欠陥）の２種類としたときの、フォーカス距離で得られる検査画像の光強度の断面プロファイルを図１７（Ｂ）に示す。ハードマスク膜１０３のみに形成された致命的な凹欠陥、特にピンホール欠陥では、欠陥部で明部は現われず、暗部のみが現れる。

【0076】

図１８（Ａ）に示されるフォトマスクブランク１００は、検査光に対して透明な石英基板１０１上に、ＭｏＳｉ系材料からなる光学膜１０２、及び厚さ１０ｎｍのＣｒ系材料からなるハードマスク膜１０３が形成されており、光学膜１０２及びハードマスク膜１０３にピンホール欠陥などの凹欠陥ＤＥＦ１１が存在している状態を示している。凹欠陥ＤＥＦ１１の幅Ｗ１を１００ｎｍとし、深さＤ１を３０ｎｍ又は４０ｎｍ（ハードマスク膜１０３を貫通し、光学膜１０２にも形成されている凹欠陥）の２種類としたときの、フォーカス距離で得られる検査画像の光強度の断面プロファイルを図１８（Ｂ）に示す。ハードマスク膜１０３を貫通し、光学膜１０２にも形成されている致命的な凹欠陥、特にピンホール欠陥では、欠陥部は左側が暗部、右側が明部となり、深さに依存して強度レベルは変化するものの、図４（Ｂ）に示される典型的な凹欠陥の光強度分布（断面プロファイルＰＲ１）と同様の明暗の位置関係となる。

【0077】

図１９（Ａ）に示されるフォトマスクブランク１００は、検査光に対して透明な石英基板１０１上に、ＭｏＳｉ系材料からなる光学膜１０２、及び厚さ１０ｎｍのＣｒ系材料からなるハードマスク膜１０３が形成されており、ハードマスク膜１０３に凸欠陥ＤＥＦ７が存在している状態を示している。凸欠陥ＤＥＦ７の幅Ｗ１を１００ｎｍとし、高さＨ１を１０ｎｍ、２０ｎｍ又は４０ｎｍの３種類としたときの、フォーカス距離で得られる検査画像の光強度の断面プロファイルを図１９（Ｂ）に示す。凸欠陥では、欠陥部は左側が明部、右側が暗部となり、高さに依存して強度レベルは変化するものの、図５（Ｂ）に示される典型的な凸欠陥の光強度分布（断面プロファイルＰＲ２）と同様の明暗の位置関係となる。

【0078】

以上から、光学膜の上に高反射率材料からなるハードマスク膜などの薄膜が形成されたフォトマスクブランクにおいては、
フォーカス距離における欠陥の検査画像の光強度分布が、暗部のみであれば、又は左側が暗部、右側が明部であれば凹欠陥、
左側が明部、右側が暗部であれば凸欠陥
とする判定基準で、正しい凹凸判定を行なうことができることがわかる。

【0079】

［実施例２］
第２の膜態様の凹欠陥及び凸欠陥を含むフォトマスクブランクの欠陥検査を実施した。この例では第２の膜態様の判定基準を適用した。検査光学系として、図３に示される検査光学系を用い、開口数ＮＡを０．７５、検査波長を２４８ｎｍとし、検査光はフォトマスクブランク上の欠陥に対して、図中、左上方から平均入射角度３８度で照明する斜方照明とした。なお、検査光の照射条件は、特記した場合を除き、無偏光とした。

【0080】

図２０（Ａ）に示されるフォトマスクブランク１００は、検査光に対して透明な石英基板１０１上に、ＭｏＳｉ系材料からなる光学膜１０２、Ｃｒ系材料からなる光学膜２０２、及び酸化ケイ素からなる厚さ５ｎｍのハードマスク膜１０３が形成されており、ハードマスク膜１０３にピンホール欠陥などの凹欠陥ＤＥＦ８が存在している状態を示している。凹欠陥ＤＥＦ８の幅Ｗ２を１００ｎｍとし、深さＤ２を３ｎｍ（ハードマスク膜１０３を貫通していない凹欠陥）又は５ｎｍ（ハードマスク膜１０３を貫通した凹欠陥）の２種類としたときの、フォーカス距離で得られる検査画像の光強度の断面プロファイルを図２０（Ｂ）に示す。ハードマスク膜１０３のみに形成された致命的な凹欠陥、特にピンホール欠陥では、欠陥部で、明部が支配的、又は暗部は現われず明部のみとなる。

【0081】

図２１（Ａ）に示されるフォトマスクブランク１００は、検査光に対して透明な石英基板１０１上に、ＭｏＳｉ系材料からなる光学膜１０２、Ｃｒ系材料からなる光学膜２０２、及び酸化ケイ素からなる厚さ５ｎｍのハードマスク膜１０３が形成されており、光学膜２０２及びハードマスク膜１０３にピンホール欠陥などの凹欠陥ＤＥＦ９が存在している状態を示している。凹欠陥ＤＥＦ９の幅Ｗ２を１００ｎｍとし、深さＤ２を２０ｎｍ、２５ｎｍ又は３０ｎｍ（ハードマスク膜１０３を貫通し、光学膜１０２にも形成されている凹欠陥）の３種類としたときの、フォーカス距離で得られる検査画像の光強度の断面プロファイルを図２１（Ｂ）に示す。ハードマスク膜１０３を貫通し、光学膜１０２にも形成されている致命的な凹欠陥、特にピンホール欠陥では、欠陥部は左側が暗部、右側が明部となり、深さに依存して強度レベルは変化するものの、図４（Ｂ）に示される典型的な凹欠陥の光強度分布（プロファイルＰＲ１）と同様の明暗の位置関係となる。

【0082】

図２２（Ａ）に示されるフォトマスクブランク１００は、検査光に対して透明な石英基板１０１上に、ＭｏＳｉ系材料からなる光学膜１０２、Ｃｒ系材料からなる光学膜２０２、及び酸化ケイ素からなる厚さ５ｎｍのハードマスク膜１０３が形成されており、ハードマスク膜１０３に、ハードマスク膜１０３と同質の材料からなる凸欠陥ＤＥＦ１０が存在している状態を示している。凸欠陥ＤＥＦ１０の幅Ｗ２を１００ｎｍとし、高さＨ２を２０ｎｍ又は６０ｎｍの２種類としたときの、フォーカス距離で得られる検査画像の光強度の断面プロファイルを図２２（Ｂ）に示す。この凸欠陥では、欠陥部は左側が暗部、右側が明部となり、図５（Ｂ）の典型的な凸欠陥の光強度分布（断面プロファイルＰＲ２）に対応しない。しかも、光強度分布の明部と暗部の位置関係に着目する限りでは、図２１（Ａ）に示される凹欠陥と同じ位置関係となっており、図２１（Ａ）に示される致命的な凹欠陥と、図２２（Ａ）に示される凸欠陥とを区別することができない。

【0083】

そこで、図２１（Ａ）に示される凹欠陥と、図２２（Ａ）に示される凸欠陥とについて、複数のデフォーカス距離で観察画像を収集して光強度の変化を調べた。図２３（Ａ）は図２１（Ａ）の凹欠陥ＤＥＦ９を有するフォトマスクブランクの断面図、図２３（Ｂ）は図２２（Ａ）の凸欠陥ＤＥＦ１０を有するフォトマスクブランクの断面図である。凹欠陥ＤＥＦ９は、欠陥の幅Ｗ２を１００ｎｍ、深さＤ２を２５ｎｍとし、凸欠陥ＤＥＦ１０は、欠陥の幅Ｗ２を１００ｎｍ、高さＨ２を６０ｎｍとした。また、図２３（Ｃ）〜（Ｈ）は、２種のデフォーカス距離、及びフォーカス距離における観察画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。

【0084】

距離Δｚが＋２００ｎｍ、０ｎｍ、−２００ｎｍにおける凹欠陥ＤＥＦ９の観察画像の光強度分布の断面プロファイルを、各々、図２３（Ｃ）、図２３（Ｅ）、図２３（Ｇ）に示す。また、距離Δｚが＋２００ｎｍ、０ｎｍ、−２００ｎｍにおける凸欠陥ＤＥＦ１０の観察画像の光強度分布の断面プロファイルを、各々、図２３（Ｄ）、図２３（Ｆ）、図２３（Ｈ）に示す。この結果から、デフォーカス距離で対比しても、観察画像の光強度分布における明部と暗部の位置関係で両欠陥を区別することはできないことがわかる。

【0085】

そこで、検査光の照射条件を、ＴＥ偏光又はＴＭ偏光に変更して、フォーカス距離及び複数のデフォーカス距離において、観察画像を収集すると共に、無偏光の場合においても、距離Δｚが＋２００ｎｍ及び−２００ｎｍ以外のデフォーカス距離において、更に観察画像を収集し、その光強度分布の最小値を求めた。図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）は、各々、凹欠陥ＤＥＦ９及び凸欠陥ＤＥＦ１０の観察画像の光強度分布の最小値の距離依存性を示す図である。図２４（Ａ）と図２４（Ｂ）とを比較すると、凹欠陥ＤＥＦ９では、無偏光、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光で得られる観察画像の光強度分布の最小値は、いずれもフォーカス距離（Δｚ＝０）で最小となる。一方、凸欠陥ＤＥＦ１０では、無偏光及びＴＥ偏光で得られる観察画像の光強度分布の最小値は、いずれもフォーカス距離（Δｚ＝０）で最小となるが、ＴＭ偏光で得られる観察画像の光強度分布の最小値はΔｚ＝約＋２００ｎｍのデフォーカス距離で最小となる。これは、検査光に対して透明な材料からなる凸欠陥ＤＥＦ１０の部分を透過するＴＥ偏光とＴＭ偏光の透過特性の差に起因していると考えられ、このように、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離を変えて、ＴＭ偏光での検査画像の光強度分布の最小値の距離依存性を評価することにより、凹欠陥ＤＥＦ９と凸欠陥ＤＥＦ１０とを区別することができる。

【0086】

図２５（Ａ）に示されるフォトマスクブランク１００は、検査光に対して透明な石英基板１０１上に、ＭｏＳｉ系材料からなる光学膜１０２、Ｃｒ系材料からなる光学膜２０２、及び酸化ケイ素からなる厚さ５ｎｍのハードマスク膜１０３が形成されており、ハードマスク膜１０３に、検査光に対して透過率の低い物質が付着して形成された凸欠陥ＤＥＦ１２が存在している状態を示している。凸欠陥ＤＥＦ１２の幅Ｗ２を１００ｎｍとし、高さＨ２を２０ｎｍ又は４０ｎｍの２種類としたときの、フォーカス距離で得られる検査画像の光強度の断面プロファイルを図２５（Ｂ）に示す。検査光に対して透過率の低い物質が付着して形成された凸欠陥では、欠陥部は左側が明部、右側が暗部となり、高さに依存して強度レベルは変化するものの、図５（Ｂ）に示される典型的な凸欠陥の光強度分布（断面プロファイルＰＲ２）と同様の明暗の位置関係となる。

【0087】

以上から、光学膜の上に検査光に対して実質的に透明な材料からなるハードマスク膜などの薄膜が形成されたフォトマスクブランクにおいては、
フォーカス距離における欠陥の検査画像の光強度分布が、明部が支配的若しくは明部のみであれば、又は欠陥の検査画像の光強度分布が、欠陥部の左側が暗部、右側が明部であり、観察画像の光強度において、距離依存性がなければ凹欠陥、
欠陥の検査画像の光強度分布が、欠陥部の左側が暗部、右側が明部であり、観察画像の光強度において、距離依存性があれば、又はフォーカス距離における欠陥の検査画像の光強度分布が、左側が明部、右側が暗部であれば凸欠陥
とする判定基準で、正しい凹凸判定を行なうことができることがわかる。

【符号の説明】

【0088】

１００ フォトマスクブランク
１００ａ フォトマスク
１０１ 透明基板
１０２、２０２ 光学膜
１０２ａ 光学膜パターン
１０３ ハードマスク膜
ＢＭ１ 検査光
ＢＭ２ 反射光
ＢＳＰ ビームスプリッタ
ＤＥＦ１ ピンホール欠陥
ＤＥＦ２ フォトマスクブランク由来の欠陥
ＤＥＦ３、ＤＥＦ５、ＤＥＦ７、ＤＥＦ１０，ＤＥＦ１２ 凸欠陥
ＤＥＦ４、ＤＥＦ６、ＤＥＦ８、ＤＥＦ９，ＤＥＦ１１ 凹欠陥
ＩＬＳ 光源
Ｌ１ レンズ
ＬＳＦ 欠陥の左側の側面
ＭＢ フォトマスクブランク
ＭＢＳ フォトマスクブランクの表面
ＯＢＬ 対物レンズ
ＲＳＦ 欠陥の右側の側面
ＳＥ 画像検出器
ＳＰＦ 空間フィルタ
ＳＴＧ ステージ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】