JP2012163625A - マスクブランク用ガラス基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、転写用マスクの製造方法、および半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マスクブランク用ガラス基板の製造時に、2つの主表面と4つの端面を有するガラス基板を準備する基板準備工程と、いずれかの面から波長200nm以下の検査光をガラス基板内に導入して内部欠陥を検出する欠陥検査工程とを有するマスクブランク用ガラス基板の製造方法であって、欠陥検査工程は、いずれかの面から前記ガラス基板をカラー撮影し、当該カラー撮影画像の赤センサからの画像データのみを2倍にして微分法により光量差を求める処理を含む画像処理を行うことで、検査光によって、ガラス基板の内部欠陥から発生する蛍光の有無を判定し、蛍光が無いと判定されたガラス基板を選定する。
【選択図】図6
Description
本手段では、一方のレイヤの画像信号レベルを、再合成後のカラー画像のノイズレベルがスライスレベルを超えない範囲内で増大させることで、赤、緑、青の全てのレイヤをノイズレベルがスライスレベルを超えない範囲内で均等に増大させる場合と比べて、増大させたレイヤと他のレイヤとの中間色の画像信号レベルの増大量を、再合成後のカラー画像のノイズレベルの増大量に対して相対的に大きくできる。これにより、増大させたレイヤの色(赤色)の蛍光発光箇所又は増大させたレイヤと他のレイヤとの中間色(黄色・橙色系)の蛍光発光箇所と、それらの周囲の非蛍光発光部との光量差が大きくなるので、黄色・橙色系の蛍光の発光箇所のエッジ部を検出しやすくなり、画像面内の光量分布のピークも検出しやすくなるので、内部欠陥の領域を特定しやすくできる。
本手段では、赤又は緑のいずれか一方のレイヤの画像信号レベルを2倍に増大させることで、赤、緑、青の全てのレイヤをノイズレベルがスライスレベルを超えない範囲内で均等に増大させる場合と比べて黄色・橙色系の蛍光の光量差が明確に大きくなるので、黄色・橙色系の蛍光の発光箇所のエッジ部を検出しやすくなり、画像面内の光量分布のピークも検出しやすくなるので、内部欠陥の領域を特定しやすくできる。
本手段では、赤のレイヤの画像信号レベルを増大させることで、赤、緑、青の全てのレイヤをノイズレベルがスライスレベルを超えない範囲内で均等に増大させる場合と比べて黄色・橙色系の蛍光の光量差が明確に大きくなるので、黄色・橙色系の蛍光の発光箇所のエッジ部を検出しやすくなり、画像面内の光量分布のピークも検出しやすくなるので、内部欠陥の領域を特定しやすくできる。
本手段では、ガラス基板の端面から検査光を導入し、主表面から撮影することで、ガラス基板の厚み方向が限定されるため、作動距離の短い高倍率の撮像が可能となる。そのため、微小な内部欠陥に起因する蛍光の受光量を増やすことができ、検出しやすくできる。
本手段では、マスクブランク用ガラス基板における検査光を導入する面(例えば、いずれかの端面)と撮影する面(例えば、いずれかの主表面)を鏡面に研磨することで、それらの境界面における検査光及び蛍光の散乱を抑制することができる。
本手段では、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の方法で製造されたマスクブランク用ガラス基板の主表面上にパターン形成用薄膜を形成してマスクブランクを製造するので、マスクブランク用ガラス基板に波長200nm以下のレーザー光でのみ発現する内部欠陥がなく、高品質のマスクブランクを提供できる。また、波長200nm以下のレーザー光を検査光に用いてマスクを検査する場合に歩留まりを悪化させることがない。
本手段では、上記(7)に記載のマスクブランクを用いるので、波長200nm以下のレーザー光を検査光に用いて転写パターンを検査する場合に歩留まりを悪化させることがない。
本手段では、上記(8)に記載の転写用マスクを用いるので、波長200nm以下のレーザー光を露光光に用いて半導体ウェハ上に回路パターンを形成する場合に歩留まりを悪化させることがない。
2つの主表面と4つの端面を有するガラス基板の一方の主表面にパターン形成用薄膜を備えたマスクブランクに対し、いずれかの面から波長200nm以下の検査光を前記ガラス基板内に導入して、赤、青、緑の3原色に分割して撮影したカラー画像から内部欠陥を検出する欠陥検査工程とを有するマスクブランクの製造方法であって、前記欠陥検査工程は、パターン形成用薄膜が形成されている面以外のいずれかの面から前記ガラス基板をカラー画像で撮影し、当該カラー画像における赤又は緑のいずれか一方のレイヤの画像信号レベルを増大させる処理を含む画像処理を行うことで、前記検査光によって前記ガラス基板の内部欠陥から発生する蛍光の有無を判定し、前記蛍光が無いと判定されたマスクブランクを選定することを特徴とする。
本手段では、赤又は緑のいずれか一方のレイヤの画像信号レベルを2倍に増大させることで、黄色・橙色系の蛍光の発光箇所のエッジ部を検出しやすくなり、画像面内の光量分布のピークも検出しやすくなるので、内部欠陥の領域を特定しやすくできる。
本手段では、上記(10)〜(12)のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法で製造されたマスクブランクを用いるので、波長200nm以下のレーザー光を検査光に用いて転写パターンを検査する場合に歩留まりを悪化させることがない。
本手段では、上記(13)に記載の転写用マスクを用いるので、波長200nm以下のレーザー光を露光光に用いて半導体ウェハ上に回路パターンを形成する場合に歩留まりを悪化させることがない。
転写用マスクは、例えば、以下のように透光性の合成石英ガラス基板が、マスクブランク用ガラス基板、マスクブランクとなるように加工され、そのマスクブランク上の薄膜に、フォトリソグラフィ技術により転写パターンを形成して製造される。
透光性の合成石英ガラスインゴットから、図1(a)に示す合成石英ガラス基板4が切り出されて製造される。合成石英ガラス基板4の寸法は、たとえば、約152mm×約152mm×約6.5mm、又は、約152.4mm×約152.4mm×約6.85mmである。合成石英ガラス基板4の上下の表面が、主表面5及び6であり、後工程において、薄膜パターン13を形成するため薄膜(遮光膜)8が形成される。また、合成石英ガラス基板4の上下の主表面5及び6と、直行する各側面2、3、18、19(図2参照)との間に面取り加工が施されて面取り面(図3の52及び53)が形成される。
合成石英ガラス基板4に対して転写精度に問題が生じる恐れのある内部欠陥(光学的不均一領域)を検出する欠陥検査を図2(a)〜(c)で示した装置により行ない、内部欠陥が検出されなかった基板を選定し、マスクブランク用ガラス基板7(図1(b)参照)を得る。なお、先の基板準備工程で、欠陥検査を行う合成石英ガラス基板4に鏡面に研磨されていない主表面、端面及び面取り面が存在する場合においては、内部欠陥が検出されなかったものとして選定された合成石英ガラス基板4に対し、主表面に対する精密研磨や超精密研磨や端面等の鏡面研磨を行って、マスクブランク用ガラス基板7を得る。
前記の欠陥検査工程で、内部欠陥がないと判定されたマスクブランク用ガラス基板7の主表面5にパターン形成用の薄膜(遮光膜)8を形成し、図1(c)に示すマスクブランク9とする。薄膜(遮光膜)8は、例えばクロム、遷移金属シリサイド、又はタンタルを主成分とする材料などをスパッタリング(DCスパッタ、RFスパッタ、イオンビームスパッタ等)することにより形成する。
マスクブランク9のパターン形成用の薄膜8の表面に、フォトレジスト液をスピン塗布した後、乾燥処理してレジスト膜10を形成し、図1(d)に示すレジスト膜付きマスクブランク11とする。
レジスト膜付きマスクブランク11のレジスト膜に対し、所定の転写パターンを電子線描画・露光し、その後、露光されたレジスト膜10に対して所定の露光後ベーク処理、現像処理、洗浄処理等を行なって、図1(e)に示すようにレジストパターン12を形成する。
形成されたレジストパターン12をマスクにしてドライエッチングを行ない、マスクで覆われていない領域の薄膜8を除去し、図1(f)に示すようにレジストパターン12の下に薄膜パターン13を形成する。
上部のレジストパターン12を除去して、所定の洗浄工程を行い、マスクブランク用ガラス基板7上に薄膜パターン13が形成された図1(g)に示す転写用マスク14を得る。
本実施形態の内部欠陥検査装置20は、空気中に汚染物質の無い環境に設置される必要があるため、図2(a)に示すようにクリーンルーム41内に設置されることが望ましい。これにより、マスクブランク9の製造時に大気(雰囲気)中に汚染物質が無い環境にでき、特に本実施形態における合成石英ガラス基板4の周辺の雰囲気から汚染物質を排除できる。合成石英ガラス基板4の表面(特に主表面5及び6)にレーザー光を吸収し発熱する原因物質が付着すると、本実施形態のように検査工程で合成石英ガラス基板4の端面へArFエキシマレーザー光25を導入した場合、原因物質の発熱により合成石英ガラス基板4にダメージを生じさせる場合があるが、クリーンルーム41内で製造することで、そのようなダメージを無くすことができる。
レーザー照射装置21は、ウェハ上のレジスト膜に露光転写する際に用いる露光波長と同一波長の光であるArFエキシマレーザー光25を合成石英ガラス基板4の一方の端面51から導入する光導入手段である。レーザー照射装置21は、XYZステージ22が合成石英ガラス基板4をY方向に移動させている間に、ArFエキシマレーザー光25を合成石英ガラス基板4の端面51におけるY方向(つまり端面51の長手方向)の各位置から順次導入する。なお、合成石英ガラス基板4の側面2には、図3(a)、(b)に記載したように、主表面5または6に直交する端面51と、この端面51と主表面5、6との間の面取り面52及び53とが設けられている。側面2の幅Wは、端面51の幅W1、面取り面52の幅W2、及び、面取り面53の幅W3の和であり、例えばW=6.35mmである。
以上のような内部欠陥検査装置20の構成で、上記したようなコンピュータ27による制御により、合成石英ガラス基板4中にArFエキシマレーザー光25が導入されると、合成石英ガラス基板4中に内部欠陥(光学的な不均一性)16が存在する場合、その内部欠陥16からは、ArFエキシマレーザー光25よりも長い波長の蛍光15が、合成石英ガラス基板4の主表面5から放出される。一方、合成石英ガラス基板4の内部欠陥16以外の領域からも、ArFエキシマレーザー光25の波長よりも長い波長の蛍光17が、合成石英ガラス基板4の主表面5から放出されるが、その量は蛍光15のように多くなく、例えばこれが蛍光15を検出する際のノイズレベルとなる。この蛍光15及び17をCCDカメラ23で受光し、コンピュータ27でこの受光した蛍光15及び17の光量(輝度)の相違に基づき、内部欠陥16を検出する。
内部欠陥16は、マスクブランク用ガラス基板7にArFエキシマレーザー光25を導入したときに、欠陥となる局所に局部的な光学特性の変化を引き起こす。内部欠陥16は、ArFエキシマレーザー光25の波長よりも長い波長の蛍光15を発する。
混入異物による光学的不均一領域は、大きく分けて2種類に分類できる。その一つの種類が、図4(a)、図5(a)に示したように合成石英ガラス基板4内に高密度で混入異物が比較的小さな欠陥領域101に集中した状態の内部欠陥16aとして存在する場合である。その場合、ArFエキシマレーザー光25を合成石英ガラス基板4に導入すると、内部欠陥16aの欠陥領域101からは図5(a)に示すように、所定しきい値よりも極端に多い局所的な光量の蛍光15aが発せられる。なお、図5(a)の横軸は合成石英ガラス基板4におけるX方向の画素位置を示し、縦軸は蛍光15a及び17の輝度を示す。この場合の発光領域151と、合成石英ガラス基板4の発光領域151以外の領域からの蛍光17との光量差は、蛍光15aの光量が所定しきい値よりも大きくなる程度が大きいことから光量差も大きくなる。
混入異物による光学的不均一領域のもう一種類が、図4(b)、図5(b)に示したように合成石英ガラス基板4内に低密度で混入異物が比較的大きな欠陥領域102に拡散した状態の内部欠陥16bとして存在する場合である。その場合、ArFエキシマレーザー光25を合成石英ガラス基板4に導入すると、内部欠陥16bの欠陥領域102からは図5(b)に示すように、所定しきい値よりも少しだけ多い局所的な光量の蛍光15bが発せられる。なお、図5(b)の横軸は合成石英ガラス基板4におけるX方向の画素位置を示し、縦軸は蛍光15b及び17の輝度を示す。この場合の発光領域152と、合成石英ガラス基板4の発光領域152以外の領域からの蛍光17との光量差は、蛍光15bの光量が所定しきい値よりも大きくなる程度が小さいことから光量差も小さくなる。
本実施形態では、従来は検出が不可能であるか難しかった内部欠陥に対する欠陥検査に適している。例えば、CCDカメラ23からの内部欠陥から発する蛍光を含んだ画像が、カラーCCDで取得されたカラー画像であり、蛍光が黄色や橙色のような三原色の中間色であり、発光領域の外周端部における画素間の光量差が比較的小さい欠陥画像の場合について説明する。その場合、蛍光15cの発光領域を検出することは、従来と同様に、CCDカメラ23で取得した画像に対し、そのまま隣同士の画素間の輝度値を微分(近接差分)しても、光量差が少ないため困難である。そこで、本実施形態では、コンピュータ27の増幅回路74の内部で、カラー画像における赤又は緑のいずれか一方のレイヤの画像信号レベルを増大させる処理を含む画像処理を、制御回路71の指示により実施する。より詳細には、本実施形態では、検出対象の蛍光15cが黄色又は橙色のような三原色の中間色であることから、三原色のR(赤)の信号を2倍にする。そして、そのR(赤)の信号をG(緑)の信号と合成して合成画像信号を得て、その赤信号2倍の合成画像信号を微分回路75により画像処理して合成画像信号の隣接画素毎の光量差(例えば、図5(b)の画素間隔D1、又はD40の両端に位置する画素の各光量の差)により発光領域152の外周端部を求めて、蛍光15bの発生部形状を解析すると共に、蛍光15bを発生する発光領域152の位置を検出する。このようにして、検査光(ArFエキシマレーザー光25)によって、合成石英ガラス基板4の内部欠陥から発生する蛍光15cの有無を判定し、蛍光15cが無いと判定された合成石英ガラス基板4を選定することができる。
本発明の赤のレイヤの画像信号のレベルを2倍に増大させる処理は、上記したコンピュータ27の増幅回路74で実施する場合の他に、図7に示したようにCCDカメラ23の信号処理回路66で実施することができる。信号処理回路66の中には、例えば、R(赤)増幅回路302、G(緑)増幅回路303、B(青)増幅回路304、合成回路305、送信回路306を有する。R増幅回路302は、Rセンサ63からのR信号を制御回路301の指示に従い所定倍率に増幅する。G増幅回路303は、Gセンサ64からのG信号を制御回路301の指示に従い所定倍率に増幅する。B増幅回路304は、Bセンサ65からのB信号を制御回路301の指示に従い所定倍率に増幅する。合成回路305は、増幅されたR信号、G信号、及びB信号を合成して赤信号レベルを2倍にした合成画像信号を生成する。送信回路306は、赤信号レベルを2倍にした合成画像信号をコンピュータ27に送信する。
上記した各実施形態では、3原色(R、G、B)のカラーセンサ63、64、65を有するCCDカメラ23で撮像対象のマスクブランク用ガラス基板7等を撮像する場合を示したが、蛍光15cが黄色又は橙色のような三原色の中間色である場合、例えば、図8に示したようにCCDカメラ23に黄色のYセンサ67を追加して黄色・橙色系の蛍光の発光箇所のエッジ部を検出しやすくすることも可能である。
4 合成石英ガラス基板、
5、6 主表面、
7 マスクブランク用ガラス基板、
8 薄膜(遮光膜)、
9 マスクブランク、
10 レジスト膜、
11 レジスト膜付きマスクブランク、
12 レジストパターン、
13 薄膜(遮光膜)パターン、(マスクパターン)、
14 転写用マスク、
15、15a、15b 蛍光、
16、16a、16b 内部欠陥、
17 蛍光、
18、19 側面(側面2及び3とは直交する)、
20 内部欠陥検査装置20、
21 レーザー照射装置21、
22 XYZステージ22、
23 CCDカメラ、
24 検出視野、
25 ArFエキシマレーザー光25、
26 USBケーブル、
27 コンピュータ、
41 クリーンルーム、
42 フィルタ室、
43 ファン、
44 ケミカルフィルタ、
45 隔壁、
46 対向壁、
47 空気流通路、
51 端面、
52、53 面取り面、
61 対物レンズ、
62 分光プリズム、
63 R(赤)のCCDイメージセンサ、
64 G(緑)のCCDイメージセンサ、
65 B(青)のCCDイメージセンサ、
66 信号処理回路、
67 Y(黄)のCCDイメージセンサ、
71 制御回路、
72 記憶回路、
73 画素選択部、
74 増幅回路、
75 微分回路、
77 ディスプレイ、
81 ステージ制御部、
91〜99 (合成石英ガラス基板4の)一部領域、
101 (高密度で混入異物が比較的小さな)欠陥領域、
102 (低密度で混入異物が比較的大きな)欠陥領域、
151 (蛍光15aの)発光領域、
152 (蛍光15bの)発光領域、
201 受信回路、
202 R(赤)増幅回路、
203 G(緑)増幅回路、
204 B(青)増幅回路、
205 合成回路、
206 送信回路、
a (ビーム断面形状の)長辺
b (ビーム断面形状の)短辺
A 内部空間、
D1 (隣接画素毎の)画素間隔、
D40 (一つの画素に対して40画素程度離れた)画素間隔。
W (側面2の)幅、
W1 (端面51の)幅、
W2 (面取り面52の)幅、
W3 (面取り面53の)幅。
Claims (14)
- 2つの主表面と4つの端面を有するガラス基板を準備する基板準備工程と、
いずれかの面から波長200nm以下の検査光を前記ガラス基板内に導入して、赤、青、緑の3原色に分割して撮影したカラー画像から内部欠陥を検出する欠陥検査工程とを有するマスクブランク用ガラス基板の製造方法であって、
前記検査工程は、
いずれかの面から前記ガラス基板をカラー画像で撮影し、
当該カラー画像における赤又は緑のいずれか一方のレイヤの画像信号レベルを増大させる処理を含む画像処理を行うことで、前記検査光によって、前記ガラス基板の内部欠陥から発生する蛍光の有無を判定し、
前記蛍光が無いと判定されたガラス基板を選定する
ことを特徴とするマスクブランク用ガラス基板の製造方法。 - 前記画像処理は、前記いずれか一方のレイヤの画像信号レベルを、再合成後のカラー画像のノイズレベルがスライスレベル以下の範囲で増大させ、撮像画像の光量分布を作成する処理である
ことを特徴とする請求項1に記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。 - 前記画像処理は、前記いずれか一方のレイヤの画像信号レベルを、2倍に増大させ、撮像画像の光量分布を作成する処理である
ことを特徴とする請求項1に記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。 - 前記画像処理は、赤のレイヤの画像信号レベルを増大させる処理である
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。 - 前記検査光を導入する面は、前記ガラス基板の4つの端面のいずれかの端面であり、
前記ガラス基板を撮影する面は、前記ガラス基板の2つの主表面のいずれかの主表面である
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。 - 前記検査光を導入する面と、前記ガラス基板を撮影する面は、鏡面に研磨されている
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。 - 請求項1から6のいずれかに記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法で製造されたマスクブランク用ガラス基板の主表面に、パターン形成用薄膜を形成する工程を有する
ことを特徴とするマスクブランクの製造方法。 - 請求項7に記載のマスクブランクの製造方法で製造されたマスクブランクの前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程を有する
ことを特徴とする転写用マスクの製造方法。 - 請求項8に記載の転写用マスクを用い、半導体ウェハ上に回路パターンを形成する
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 - 2つの主表面と4つの端面を有するガラス基板の一方の主表面にパターン形成用薄膜を備えたマスクブランクに対し、いずれかの面から波長200nm以下の検査光を前記ガラス基板内に導入して、赤、青、緑の3原色に分割して撮影したカラー画像から内部欠陥を検出する欠陥検査工程とを有するマスクブランクの製造方法であって、
前記欠陥検査工程は、
パターン形成用薄膜が形成されている面以外のいずれかの面から前記ガラス基板をカラー画像で撮影し、
当該カラー画像における赤又は緑のいずれか一方のレイヤの画像信号レベルを増大させる処理を含む画像処理を行うことで、前記検査光によって前記ガラス基板の内部欠陥から発生する蛍光の有無を判定し、
前記蛍光が無いと判定されたマスクブランクを選定する
ことを特徴とするマスクブランクの製造方法。 - 前記画像処理は、前記いずれか一方のレイヤの画像信号レベルを、再合成後のカラー画像のノイズレベルがスライスレベル以下の範囲で増大させ、撮像画像の光量分布を作成する処理である
ことを特徴とする請求項10に記載のマスクブランクの製造方法。 - 前記画像処理は、前記いずれか一方のレイヤの画像信号レベルを、2倍に増大させ、撮像画像の光量分布を作成する処理である
ことを特徴とする請求項10に記載のマスクブランクの製造方法。 - 請求項10から12のいずれかに記載のマスクブランクの製造方法で製造されたマスクブランクの前記パターン形成用薄膜に転写パターンを形成する工程を有する
ことを特徴とする転写用マスクの製造方法。 - 請求項13に記載の転写用マスクを用い、半導体ウェハ上に回路パターンを形成する
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
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