JP7088772B2 - Substrate defect inspection method and photomask blank manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体デバイス（半導体装置）などの製造に関わる基板の欠陥を光学的に検査する技術に関わり、特に、欠陥検査装置の光軸誤差を容易に計測する方法、および光軸傾斜誤差の補正方法に関する。また、本発明は、光軸傾斜誤差が補正された光学的欠陥検査装置を適用した基板の欠陥検査方法、及びフォトマスクブランクの製造方法に関する。 The present invention relates to a technique for optically inspecting defects in a substrate related to the manufacture of a semiconductor device (semiconductor device), and in particular, a method for easily measuring an optical axis error of a defect inspection device and an optical axis tilt error. Regarding the correction method. The present invention also relates to a method for inspecting a defect of a substrate to which an optical defect inspection device corrected for an optical axis tilt error is applied, and a method for manufacturing a photomask blank.
半導体デバイス（半導体装置）の製造工程では、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が用いられる。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、露光光の波長はフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ光を用いた１９３ｎｍが主流となっており、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ことができる。 In the manufacturing process of a semiconductor device (semiconductor device), a photolithography technique that irradiates a transfer mask with exposure light and transfers the circuit pattern formed on the mask onto a semiconductor substrate (semiconductor wafer) via a reduction optical system. Is used. With the continuous miniaturization of the circuit pattern of semiconductor devices, the wavelength of the exposure light is mainly 193 nm using argon fluoride (ArF) excimer laser light, and the multi-exposure process and processing process are combined multiple times. By adopting a process called patterning, it is possible to finally form a pattern having a size sufficiently smaller than the exposure wavelength.
パターン転写用マスクは、厚みの薄い光学薄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。このような光学薄膜は、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、光学薄膜の高精度加工を目的とした加工補助膜であるハードマスク膜を含むこともある。 The pattern transfer mask is manufactured by forming a circuit pattern on a substrate (mask blank) on which a thin optical thin film is formed. Such an optical thin film is generally a film containing a transition metal compound as a main component or a film containing a transition metal-containing silicon compound as a main component, and a film or a phase shift film that functions as a light-shielding film depending on the purpose. A membrane or the like that functions as is selected. Further, it may include a hard mask film which is a processing auxiliary film for the purpose of high-precision processing of an optical thin film.
転写用マスクは、回路パターンを有する半導体素子を製造するための原図として用いられるため、転写用マスクに欠陥が存在すると、その欠陥が回路パターンに転写されてしまう。このため、転写用マスクには無欠陥であることが求められるが、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。このような状況から、フォトマスクやフォトマスクブランクの欠陥を検出する技術についての多くの検討がなされてきた。 Since the transfer mask is used as an original drawing for manufacturing a semiconductor element having a circuit pattern, if a defect exists in the transfer mask, the defect is transferred to the circuit pattern. Therefore, the transfer mask is required to be defect-free, which naturally requires that the photomask blank is also defect-free. Under these circumstances, many studies have been made on techniques for detecting defects in photomasks and photomask blanks.
フォトマスクブランクやガラス基板などの欠陥を検出する装置として、基板上にレーザ光を照射して基板表面の欠陥による散乱光を光検出器により受光し、光検出器からの出力信号に基づいて欠陥の存在を検出する検査装置が既知である。例えば特許文献１には、複数の光ビームを用いて試料表面を走査し、試料からの反射光を光検出器で検出することが記載されている。また、特許文献２には、試料表面を光スポットにより走査し、試料表面からの反射光により試料の表面領域の情報を検出する検出光学系において、光スポットの走査方向と対応する方向の片側半分の光路を遮光する遮光板を光路中に配置して、光検出器からの出力信号の形状により凸状欠陥と凹状欠陥とを判別することが記載されている。
As a device for detecting defects such as photomask blanks and glass substrates, the substrate is irradiated with laser light, scattered light due to defects on the substrate surface is received by a photodetector, and defects are received based on the output signal from the photodetector. An inspection device that detects the presence of light is known. For example,
以上の特許文献１、２に記載されている検査装置はいずれも光学的な欠陥検査方法を採用し、比較的短時間での広域欠陥検査と欠陥の凹凸判定を可能としている。
All of the inspection devices described in
しかし、本発明者らが既存の光学式欠陥検査装置を用いて多くの欠陥の検査画像を収集・検討したところ、微細な欠陥の検出においては検出感度が継時的に変化する傾向がみられ、その原因のひとつは検査光学系の光軸の継時変化に起因することが分かった。 However, when the present inventors collected and examined inspection images of many defects using an existing optical defect inspection device, the detection sensitivity tended to change over time in the detection of minute defects. It was found that one of the causes was the change over time of the optical axis of the inspection optical system.
光軸調整を実施して所望の検査性能を得たとしても、一般的には欠陥検査を繰り返すうちに光軸のドリフトは発生する可能性がある。光軸のドリフトは検出感度や検出する欠陥の採寸性能を変化させ、例えば許容されない大きさの欠陥を見逃して不良品であるフォトマスクブランクを出荷したり、逆に欠陥サイズを過大評価してフォトマスクブランクの生産歩留まりを低下させたりする。また、同一仕様で複数の欠陥検査装置を用いる場合、個々の装置で異なる光軸傾斜誤差が存在すると、検査性能に機差を生じる。したがって、定期的に光軸誤差の計測・評価を実施して、誤差が見出された場合は補正する必要がある。
しかしながら、光軸の誤差の有無を容易に検知し計測することは困難であった。
Even if the optical axis is adjusted to obtain the desired inspection performance, in general, drift of the optical axis may occur as the defect inspection is repeated. The drift of the optical axis changes the detection sensitivity and the measuring performance of the defect to be detected. It may reduce the production yield of mask blanks. Further, when a plurality of defect inspection devices with the same specifications are used, if different optical axis tilt errors exist in each device, the inspection performance may differ. Therefore, it is necessary to periodically measure and evaluate the optical axis error and correct any error found.
However, it has been difficult to easily detect and measure the presence or absence of an error in the optical axis.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、光学式欠陥検査装置において、光軸の傾斜誤差の有無を容易に計測することができる方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method capable of easily measuring the presence or absence of an tilt error of an optical axis in an optical defect inspection device.
上記目的を達成するために、本発明は、検査対象基板に対して検査光を照射し反射光を収集して欠陥を検出する光学式欠陥検査装置の光軸誤差を計測する方法であって、
形状が既知のプログラム欠陥が付与された基板を準備するステップと、
前記基板に形成されたプログラム欠陥を前記光学式欠陥検査装置で検査し、前記プログラム欠陥の部分を含む２次元画像を生成するステップと、
前記２次元画像の中で、前記プログラム欠陥のエッジ部に対応する領域の画像強度を抽出するステップと、
前記プログラム欠陥の対向するエッジ部同士の画像強度を比較するステップと、
前記画像強度の比較の結果から前記光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の有無を判定するステップと
を含むことを特徴とする光学式欠陥検査装置の光軸誤差の計測方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention is a method for measuring an optical axis error of an optical defect inspection apparatus that irradiates an inspection target substrate with inspection light and collects reflected light to detect defects.
Steps to prepare a substrate with a program defect of known shape, and
A step of inspecting a program defect formed on the substrate by the optical defect inspection device and generating a two-dimensional image including the portion of the program defect.
A step of extracting the image intensity of the region corresponding to the edge portion of the program defect in the two-dimensional image, and
The step of comparing the image intensities of the opposite edges of the program defect and
Provided is a method for measuring an optical axis error of an optical defect inspection device, which comprises a step of determining the presence or absence of an optical axis tilt error of the optical defect inspection device from the result of comparison of image intensities.
このような計測方法であれば、光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の有無を容易に判定することができる。また、光学調整（光軸傾斜誤差の補正）を行った光学式欠陥検査装置に関して適用すれば、行った光学調整が妥当になされたか否かも容易に判定できる。したがって、本発明の計測方法を定期的に実施することで、フォトマスクブランクなどの検査対象基板に対する欠陥検出感度が、継時変化により劣化するのを容易に防止することができる。光学式検査装置の光軸傾斜誤差に起因する検査バラツキを低減することができ、欠陥の形状やサイズを高い信頼性で検出できる。また、複数の検査装置の検査性能の機差低減にも寄与する。
なお、光軸傾斜誤差の意味については後述するが、例えば基板を垂直照明する場合では、照明光（検査光）の主光線が検査対象基板の法線に対してどれだけ傾いているかを示す傾斜角度である。傾斜誤差がゼロであれば上記傾斜角度はゼロである。
With such a measurement method, it is possible to easily determine the presence or absence of an optical axis tilt error of the optical defect inspection device. Further, if it is applied to an optical defect inspection device that has undergone optical adjustment (correction of optical axis tilt error), it can be easily determined whether or not the optical adjustment performed has been performed appropriately. Therefore, by periodically implementing the measurement method of the present invention, it is possible to easily prevent the defect detection sensitivity of the substrate to be inspected, such as a photomask blank, from deteriorating due to changes over time. Inspection variation due to optical axis tilt error of the optical inspection device can be reduced, and the shape and size of defects can be detected with high reliability. It also contributes to reducing the machine difference in the inspection performance of a plurality of inspection devices.
The meaning of the optical axis tilt error will be described later. For example, in the case of vertically illuminating a substrate, the tilt indicating how much the main ray of the illumination light (inspection light) is tilted with respect to the normal of the substrate to be inspected. The angle. If the tilt error is zero, the tilt angle is zero.
このとき、前記プログラム欠陥を、平面形状における辺の数ｎが４以上の偶数であるｎ角形であり、縦断面形状が矩形状である凹欠陥または凸欠陥とすることができる。 At this time, the program defect can be a concave defect or a convex defect having an even number of sides n of 4 or more in the planar shape and having a rectangular vertical cross-sectional shape.
プログラム欠陥をこのような形状のものとすれば、複雑な形状ではなく比較的製作しやすい形状であるし、本発明の計測方法において、対向するエッジ部同士の画像強度の比較がしやすい。したがって、より容易に光軸傾斜誤差の有無の判定を行うことができる。 If the program defect has such a shape, it is not a complicated shape but a shape that is relatively easy to manufacture, and in the measurement method of the present invention, it is easy to compare the image intensities of the opposite edge portions. Therefore, it is possible to more easily determine the presence or absence of the optical axis tilt error.
また、前記プログラム欠陥の辺の長さを、前記光学式欠陥検査装置の公称の検査分解能の３倍以上の寸法とすることができる。 Further, the length of the side of the program defect can be set to a dimension of three times or more the nominal inspection resolution of the optical defect inspection apparatus.
このようなプログラム欠陥とすれば、公称の検査分解能に対して十分な長さの辺とすることができる。そのため、２次元画像において比較する対向したエッジ部同士の画像強度が、互いに近接しているために影響し合ってしまうこともなく、より適切な比較を行うことができる。したがって、より適切に光軸傾斜誤差の有無の判定を行うことができる。 Such a program defect can be a side long enough for the nominal inspection resolution. Therefore, the image intensities of the opposite edge portions to be compared in the two-dimensional image do not affect each other because they are close to each other, and more appropriate comparison can be performed. Therefore, it is possible to more appropriately determine the presence or absence of the optical axis tilt error.
また、本発明は、上記の光学式欠陥検査装置の光軸誤差の計測方法により、前記光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の有無を判定するステップを実施した後、
該ステップの判定結果から、前記光学式欠陥検査装置の照明光学系と結像光学系の光軸傾斜誤差量を算出するステップと、
該算出した光軸傾斜誤差量に基づいて、前記照明光学系と前記結像光学系の光軸を補正するステップと
を有することを特徴とする光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の補正方法を提供する。
Further, in the present invention, after performing the step of determining the presence or absence of the optical axis tilt error of the optical defect inspection device by the method of measuring the optical axis error of the optical defect inspection device, the present invention is performed.
From the determination result of the step, a step of calculating the amount of optical axis tilt error of the illumination optical system and the imaging optical system of the optical defect inspection device, and
A method for correcting an optical axis tilt error of an optical defect inspection apparatus, which comprises a step of correcting the optical axis of the illumination optical system and the imaging optical system based on the calculated optical axis tilt error amount. I will provide a.
このような補正方法であれば、容易に光軸傾斜誤差の有無を検知して補正し、欠陥検出感度を維持することができる。 With such a correction method, the presence or absence of an optical axis tilt error can be easily detected and corrected, and the defect detection sensitivity can be maintained.
また、本発明は、上記の光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の補正方法により、前記光軸傾斜誤差の補正を適用した光学式欠陥検査装置を用いて、前記検査対象基板の欠陥を検査することを特徴とする基板の欠陥検査方法を提供する。 Further, according to the present invention, the defect of the substrate to be inspected is inspected by using the optical defect inspection device to which the correction of the optical axis tilt error is applied by the method of correcting the optical axis tilt error of the optical defect inspection device. Provided is a method for inspecting a defect of a substrate, which is characterized by the above.
このような欠陥検査方法であれば、光軸傾斜誤差が補正されて欠陥検出感度が劣化していない光学式欠陥検査装置を用いて、適切な欠陥検査を安定して行うことができる。光軸誤差による検査バラツキの低減や、検査性能の機差の低減を図ることができる。 With such a defect inspection method, an appropriate defect inspection can be stably performed by using an optical defect inspection apparatus in which the optical axis tilt error is corrected and the defect detection sensitivity is not deteriorated. It is possible to reduce inspection variations due to optical axis errors and reduce machine differences in inspection performance.
このとき、前記検査対象基板をフォトマスクブランクとすることができる。 At this time, the inspection target substrate can be used as a photomask blank.
本発明の欠陥検査方法はフォトマスクブランクの欠陥検査に好適である。 The defect inspection method of the present invention is suitable for defect inspection of a photomask blank.
また、本発明は、フォトマスクブランクの製造方法であって、
基板上に、少なくとも１層の光学薄膜と該光学薄膜の加工補助膜を形成してフォトマスクブランクを用意するステップと、
前記用意したフォトマスクブランクに対して、上記の基板の欠陥検査方法により欠陥の検査を実施して、前記フォトマスクブランクの良否を判定するステップと
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を提供する。
Further, the present invention is a method for manufacturing a photomask blank.
A step of forming at least one optical thin film and a processing auxiliary film of the optical thin film on a substrate to prepare a photomask blank, and
A method for manufacturing a photomask blank, which comprises a step of inspecting the prepared photomask blank for defects by the above-mentioned substrate defect inspection method and determining the quality of the photomask blank. I will provide a.
このような製造方法であれば、欠陥検出感度が劣化していない光学式欠陥検査装置により、フォトマスクブランクにおける欠陥の検査を適切に行って良否判定することができるので、致命的な欠陥を含まないフォトマスクブランクを、安定的に高い歩留まりで提供することができる。 With such a manufacturing method, a defect inspection device that does not deteriorate the defect detection sensitivity can appropriately inspect the defect in the photomask blank and judge whether it is good or bad, so that it contains a fatal defect. No photomask blank can be provided stably with high yield.
以上のように、本発明によれば、光学式欠陥検査装置を用いた欠陥評価技術において、光軸の傾斜誤差の有無を容易に判定することができる。光学調整の妥当性の判定や、欠陥検出感度の継時変化による劣化の防止、検査バラツキや検査性能の機差の低減を図ることができる。
さらには安定した欠陥検査の実施を行うことができるし、致命的な欠陥を含まないフォトマスクブランクを高歩留りで安定して提供することができる。
As described above, according to the present invention, in the defect evaluation technique using the optical defect inspection device, it is possible to easily determine the presence or absence of the tilt error of the optical axis. It is possible to judge the validity of optical adjustment, prevent deterioration due to changes in defect detection sensitivity over time, and reduce inspection variations and machine differences in inspection performance.
Further, stable defect inspection can be performed, and a photomask blank containing no fatal defects can be stably provided with a high yield.
以下、本発明について、実施形態を、図を参照しながら更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、本発明の光学式欠陥検査装置の光軸誤差の計測方法等に用いることができる光学式欠陥検査装置（以下、単に検査装置とも言う）１０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（光検出器）ＳＥを備えている。さらには、画像検出器ＳＥで収集される２次元画像から欠陥の部分を検出する欠陥検出部１２、検出された欠陥の部分の画像データから、各種制御プログラム、演算処理プログラムにより欠陥の寸法演算や凹凸の判定をする制御装置１３、制御装置１３による結果を記憶する記憶装置１４、結果を表示する表示装置１５を備えている。
照明光学系は光源ＩＬＳ、レンズ系Ｌ１、対物レンズＯＢＬからなっており、結像光学系は対物レンズＯＢＬ、レンズ系Ｌ２からなっている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a basic configuration of an optical defect inspection device (hereinafter, also simply referred to as an inspection device) 10 that can be used in a method for measuring an optical axis error of the optical defect inspection device of the present invention. It is equipped with a light source ILS, a beam splitter BSP, an objective lens OBL, a stage STG on which a photomask blank MB can be placed and moved, and an image detector (photodetector) SE. Furthermore, the
The illumination optical system is composed of a light source ILS, a lens system L1, and an objective lens OBL, and an imaging optical system is composed of an objective lens OBL and a lens system L2.
マスクステージＳＴＧの移動により、フォトマスクブランクＭＢ上にある欠陥が対物レンズＯＢＬで観察できるように位置決めされる。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、レンズ系Ｌ１や開口フィルタＦＩＬ１を通過後、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、レンズ系Ｌ２や空間フィルタＦＩＬ２を通過して画像検出器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（２次元画像）は、欠陥検出部１２を経て、制御装置１３で画像処理演算を施すことにより、欠陥の寸法演算や凹凸の判定がなされ、それらの結果は欠陥情報として記録・表示されるようになっている（記憶装置１４、表示装置１５）。
By moving the mask stage STG, the defect on the photomask blank MB is positioned so that it can be observed by the objective lens OBL. The light source ILS is configured to be capable of emitting light having a wavelength of about 210 nm to 550 nm, and the inspection light BM1 emitted from the light source ILS passes through the lens system L1 and the aperture filter FIL1 and then a beam splitter. It is folded at the BSP and illuminates a predetermined area of the photomask blank MB through the objective lens OBL. The light BM2 reflected on the surface of the photomask blank MB is collected by the objective lens OBL, passes through the beam splitter BSP, the lens system L2, and the spatial filter FIL2, and reaches the light receiving surface of the image detector SE. At this time, the position of the image detector SE is adjusted so that a magnified inspection image of the surface of the mask blank MB is formed on the light receiving surface of the image detector SE.
Then, the magnified inspection image data (two-dimensional image) collected by the image detector SE is subjected to image processing calculation by the
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とレンズ系Ｌ２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、図示してはいないが、ビームスプリッタＢＳＰと対物レンズＯＢＬとの間に設けた公知の走査手段でマスクブランクＭＢの表面上を集光・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、ステージＳＴＧの移動と組み合わせて、全体の２次元画像を生成する方法を採用してもよい。例えば、図１に示すＸＹＺ座標軸を設定した場合、上記の走査手段で検査光ＢＭ１をＸ方向に走査し、ステージＳＴＧをＹ方向に移動させることができる。
反射光ＢＭ２の一部を遮蔽する空間フィルタＦＩＬ２は、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。
For the magnified inspection image, for example, the image detector SE is a detector in which a large number of photodetecting elements such as a CCD camera are arranged as pixels, and the light BM2 reflected on the surface of the photomask blank MB is the objective lens OBL and the lens system. The magnified image formed via L2 can be collected as a two-dimensional image by a direct method.
Further, although not shown, the inspection light BM1 is focused and scanned on the surface of the mask blank MB by a known scanning means provided between the beam splitter BSP and the objective lens OBL, and the reflected light BM2 is emitted. Intensities may be sequentially collected by the image detector SE, photoelectrically converted and recorded, and combined with the movement of the stage STG to generate an entire two-dimensional image. For example, when the XYZ coordinate axes shown in FIG. 1 are set, the inspection light BM1 can be scanned in the X direction by the above scanning means, and the stage STG can be moved in the Y direction.
The spatial filter FIL2 that shields a part of the reflected light BM2 can shield a part of the optical path of the reflected light BM2 as needed, and the magnified inspection image can be captured by the image detector SE.
図１に示す検査装置の検査光学系１１では、照明光の主光線はフォトマスクブランクＭＢの表面で垂直照明する。またフォトマスクブランクＭＢの表面で反射し対物レンズＯＢＬで集められて画像検出器に向かう反射光ＢＭ２の主光線はフォトマスクブランクＭＢで垂直に反射する。対物レンズＯＢＬやレンズ系Ｌ１、Ｌ２はこれらの条件を満たすように配置されることが基本であり、変形照明や空間フィルタによる光線の様々な制御も、この光学系配置が基準となって、基準位置からの変形量を正確に把握することとなっている。この場合の光軸傾斜誤差は、前述の通り照明光の主光線が検査対象基板の法線に対してどれだけ傾いているかを示す傾斜角度とみなせる。
尚、フォトマスクブランクＭＢを斜方照明し、結像光学系もその光軸が正反射光と整合するように斜めに配置される検査装置も一般的には多種存在する。その場合の光軸傾斜誤差は、フォトマスクブランクＭＢの表面近傍で照明光の正反射光が進む軸と結像光学系の光軸との交差角度と定義することができる。
以下では、垂直照明、垂直反射を基本とする検査装置を例にして説明を続ける。
In the inspection
In general, there are various inspection devices in which the photomask blank MB is obliquely illuminated and the imaging optical system is obliquely arranged so that its optical axis is aligned with the specularly reflected light. The optical axis tilt error in that case can be defined as the intersection angle between the axis on which the specularly reflected light of the illumination light travels near the surface of the photomask blank MB and the optical axis of the imaging optical system.
In the following, the description will be continued by taking an inspection device based on vertical illumination and vertical reflection as an example.
図２は、検査対象となるフォトマスクブランクの欠陥の例を示す断面図である。図２（Ａ）は、透明基板１０１上に、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薄膜１０２と、遮光膜として機能する光学薄膜１０３と、光学薄膜１０３の高精度な加工を行なうための加工補助膜１０４が形成され、更に凸欠陥ＤＥＦ１が存在するフォトマスクブランク１００の例を示す図である。
一方、図２（Ｂ）は加工補助膜１０４にピンホールのような凹欠陥ＤＥＦ２が存在するフォトマスクブランク１００’の例を示す図である。欠陥検査では、特に致命的な欠陥となりうる凹欠陥の識別機能や、欠陥サイズを予測して許容される欠陥サイズか否かの判別機能が、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。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of defects in the photomask blank to be inspected. FIG. 2A shows high-precision processing of an optical
On the other hand, FIG. 2B is a diagram showing an example of a photomask blank 100'in which a concave defect DEF2 such as a pinhole is present in the processing
ここで、本来基板を垂直照明するための照明光学系に微小な傾斜誤差が発生すると欠陥検査画像のプロファイルが変化する。図３（Ａ）は、図２（Ａ）に示す凸欠陥ＤＥＦ１の検査画像の断面プロファイルをシミュレーションで求めた結果である。縦軸の検査画像強度は、欠陥から離れた部分の強度を１に規格化した値で表示してある。ここで、欠陥ＤＥＦ１の幅を１２０ｎｍ、高さを２０ｎｍとし、空間フィルタＦＩＬ２は開口部の右半分を遮光すると仮定した。傾斜誤差が無い場合のプロファイル１１１－１に対して、プロファイル１１１－２および１１１－３は、図１に示す検査光学系１１におけるＸ－Ｚ面内でそれぞれ傾斜誤差が＋９度および－９度に対応する。
なお、ここでいう光軸の傾斜誤差のプラスの値は、図１に示す検査光学系１１をＸ-Z面内でみたとき、フォトマスクブランクの欠陥部を上から垂直照明する照明光の主光線が、左上から右下に傾斜して向かうこと、すなわち方向余弦のｘ成分がプラスであることを意味し、マイナスの値はフォトマスクブランクの欠陥部を上から照明する照明光の主光線が、右上から左下に傾斜して向かうこと、すなわち方向余弦のｘ成分がマイナスであることを意味する。
Here, if a minute tilt error occurs in the illumination optical system for vertically illuminating the substrate, the profile of the defect inspection image changes. FIG. 3A is a result obtained by simulating the cross-sectional profile of the inspection image of the convex defect DEF1 shown in FIG. 2A. The inspection image intensity on the vertical axis is indicated by a value obtained by normalizing the intensity of the portion away from the defect to 1. Here, it is assumed that the width of the defect DEF1 is 120 nm and the height is 20 nm, and the spatial filter FIL2 shields the right half of the opening from light. In contrast to profile 111-1 when there is no tilt error, profiles 111-2 and 111-3 have tilt errors of +9 degrees and -9 degrees in the XZ plane of the inspection
The positive value of the tilt error of the optical axis referred to here is mainly the illumination light that vertically illuminates the defective portion of the photomask blank from above when the inspection
同様に、図２（Ｂ）に示す凹欠陥の検査画像の断面プロファイルをシミュレーションで求めた結果を図３（Ｂ）に示す。ここで、欠陥ＤＥＦ２の幅を１２０ｎｍ、深さを１０ｎｍとした。傾斜誤差が無い場合のプロファイル１１２－１に対して、傾斜誤差が＋９度および－９度では、プロファイル１１２－２および１１２－３となる。
すなわち、光軸傾斜誤差が発生すると欠陥検査画像は図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように変化してばらつきの原因となる。欠陥検査画像の明部と暗部の強度変化は、そのまま欠陥の凹凸形状判定や欠陥サイズの予測に反映されるので、検査画像のばらつきは検査性能を劣化させる。
Similarly, FIG. 3 (B) shows the results obtained by simulating the cross-sectional profile of the inspection image of the concave defect shown in FIG. 2 (B). Here, the width of the defect DEF2 is 120 nm and the depth is 10 nm. When the tilt error is +9 degrees and -9 degrees, the profiles 112-2 and 112-3 are obtained with respect to the profile 112-1 when there is no tilt error.
That is, when an optical axis tilt error occurs, the defect inspection image changes as shown in FIGS. 3A and 3B, causing variation. Since the change in the intensity of the bright part and the dark part of the defect inspection image is directly reflected in the determination of the uneven shape of the defect and the prediction of the defect size, the variation in the inspection image deteriorates the inspection performance.
そこで、本発明では以下に示す方法で光軸傾斜誤差の有無を評価し、さらには誤差が生じている場合には光学調整を実施して補正し、常に誤差が所定値以下に維持できるようにした。
図４は、Ｑｚ基板（石英基板）ＳＵＢ１に凹形状のプログラム欠陥ＰＤＥＦを形成した状態の一例を示しており、図４（Ａ）は平面図（Ｘ－Ｙ面）、図４（Ｂ）は縦断面図（Ｘ－Ｚ面）である。ここで、検査光の波長を４８８ｎｍ～５３２ｎｍとし、プログラム欠陥の幅（辺の長さ）を欠陥装置１０（検査光学系１１）の公称の検査分解能（解像限界（波長／開口数））の３倍以上が望ましく、例えば２０００ｎｍとすることができる。また、深さは比較的浅い１０ｎｍ～２０ｎｍが望ましく、例えば１４ｎｍとすることができる。このときに検査光学系１１の空間フィルタＦＩＬ２を外した全開光状態の検査光学系で、プログラム欠陥ＰＤＥＦの検査画像を収集する。
Therefore, in the present invention, the presence or absence of an optical axis tilt error is evaluated by the method shown below, and if an error occurs, optical adjustment is performed to correct it so that the error can always be maintained at a predetermined value or less. did.
FIG. 4 shows an example of a state in which a concave program defect PDEF is formed on a Qz substrate (quartz substrate) SUB1, FIG. 4A is a plan view (XY plane), and FIG. 4B is a plan view. It is a vertical sectional view (XZ plane). Here, the wavelength of the inspection light is set to 488 nm to 532 nm, and the width (side length) of the program defect is set to the nominal inspection resolution (resolution limit (wavelength / numerical aperture)) of the defect device 10 (inspection optical system 11). It is preferably 3 times or more, and can be, for example, 2000 nm. Further, the depth is preferably relatively shallow 10 nm to 20 nm, and can be, for example, 14 nm. At this time, the inspection image of the program defect PDEF is collected by the inspection optical system in the fully open state in which the spatial filter FIL2 of the inspection
図５は、検査画像のうち、プログラム欠陥の中心部を通り、横方向（Ｘ軸方向）の直線に沿った断面プロファイル（位置と画像強度の関係）を示すグラフである。
図５（Ａ）に示す曲線１１３－１はＸ－Ｚ面内の成分での光軸傾斜誤差が０の場合のプロファイルである。左右のエッジ位置（Ｘ＝±１０００ｎｍ）で検査画像強度は周囲より低下して暗部となり、かつ左右対称のプロファイルになっている。ここで、左右の対向するエッジの間の距離は充分に離れているので、ひとつのエッジの画像強度が他のエッジの画像強度に与える影響は充分小さい。このように、図４のようなＸ－Ｚ面において左右対称なプログラム欠陥の形状をよく表している。
一方、図５（Ｂ）に示す曲線１１３－２は光軸傾斜誤差が６度存在する場合の検査画像断面プロファイルである。左側エッジ位置（Ｘ＝－１０００ｎｍ）では画像強度が著しく低下し、右側エッジ位置（Ｘ＝＋１０００ｎｍ）では画像強度が増加して明部となっており、明らかに非対称なプロファイルとなっている。この状態から、Ｘ－Ｚ面内成分の光軸傾斜誤差の大きさや傾斜の方向を把握することができる。予め設定した演算処理プログラム等を用いて、画像強度からシミュレーションにより求めることが可能である。
FIG. 5 is a graph showing a cross-sectional profile (relationship between position and image intensity) along a straight line in the lateral direction (X-axis direction) through the center of the program defect in the inspection image.
The curve 113-1 shown in FIG. 5A is a profile when the optical axis inclination error in the component in the XX plane is 0. At the left and right edge positions (X = ± 1000 nm), the intensity of the inspection image is lower than that of the surroundings to become a dark part, and the profile is symmetrical. Here, since the distance between the left and right facing edges is sufficiently large, the influence of the image intensity of one edge on the image intensity of the other edge is sufficiently small. In this way, the shape of the program defect that is symmetrical on the XZ plane as shown in FIG. 4 is well represented.
On the other hand, the curve 113-2 shown in FIG. 5B is an inspection image cross-sectional profile when the optical axis tilt error exists by 6 degrees. At the left edge position (X = −1000 nm), the image intensity is significantly reduced, and at the right edge position (X = + 1000 nm), the image intensity is increased to form a bright part, and the profile is clearly asymmetric. From this state, it is possible to grasp the magnitude of the optical axis tilt error of the XZ in-plane component and the direction of tilt. It is possible to obtain the image intensity by simulation using a preset arithmetic processing program or the like.
同様に、欠陥の中心を通り縦方向（Ｙ軸方向）の直線に沿った断面プロファイルを評価すれば、Ｙ－Ｚ面内の光軸傾斜誤差の大きさや傾斜の方向を把握することができる。 Similarly, by evaluating the cross-sectional profile along the straight line in the vertical direction (Y-axis direction) passing through the center of the defect, the magnitude of the optical axis tilt error in the YZ plane and the direction of tilt can be grasped.
ここで、Ｑｚ基板ＳＵＢ１上のプログラム欠陥ＰＤＥＦの製作誤差により対向するエッジの側壁角度に差が生じると、これが原因で検査画像の断面プロファイルの対称性が劣化することが懸念される。しかし、その場合であっても、上記に示す通り検査画像の断面プロファイルを取得した後、Ｑｚ基板ＳＵＢ１を面内で１８０度回転させて再度検査画像の断面プロファイルを取得し、両断面プロファイルを平均して得られる断面プロファイルを評価することにより、プログラム欠陥ＰＤＥＦの誤差の影響を除去することができる。 Here, if there is a difference in the side wall angles of the opposing edges due to a manufacturing error of the program defect PDEF on the Qz substrate SUB1, there is a concern that this causes deterioration of the symmetry of the cross-sectional profile of the inspection image. However, even in that case, after acquiring the cross-sectional profile of the inspection image as shown above, the Qz substrate SUB1 is rotated 180 degrees in the plane to acquire the cross-sectional profile of the inspection image again, and both cross-sectional profiles are averaged. By evaluating the cross-sectional profile obtained in the above process, the influence of the error of the program defect PDEF can be removed.
本発明の光学式欠陥装置の光軸誤差の計測方法、およびその光軸傾斜誤差の補正方法のフローを図６に纏める。
まず、プログラム欠陥を有する基板を準備する（ステップＳ０１）。ここで、該基板におけるプログラム欠陥としては、例えば、平面形状における辺の数ｎが４以上の偶数であるｎ角形であり、縦断面形状が矩形状である凹欠陥または凸欠陥とすることができる。比較的製作し易い形状であり簡便である。また後述する工程でのエッジ部同士の画像強度の比較を行いやすい。
ただしこの形状に限定されるわけではなく、円形状や楕円形状のものとすることもできる。互いに対向するエッジ部を有し、後の工程において、その対向するエッジ部同士の画像強度を比較できるような形状であればよい。対称性のある形状がより好適である。
なお、ここでは、後述する比較工程でも述べるように、対称性のあるプログラム欠陥を用いる場合について説明する。
FIG. 6 summarizes the flow of the method for measuring the optical axis error of the optical defect device of the present invention and the method for correcting the optical axis tilt error.
First, a substrate having a program defect is prepared (step S01). Here, the program defect in the substrate may be, for example, an n-sided polygon in which the number n of sides in the planar shape is an even number of 4 or more, and a concave defect or a convex defect having a rectangular vertical cross-sectional shape. .. The shape is relatively easy to manufacture and it is simple. In addition, it is easy to compare the image intensities of the edge portions in the process described later.
However, the shape is not limited to this shape, and it may be a circular shape or an elliptical shape. Any shape may be used as long as it has edge portions facing each other so that the image intensities of the facing edge portions can be compared in a later step. A symmetric shape is more preferred.
Here, as described in the comparison step described later, a case where a symmetrical program defect is used will be described.
基板はＱｚ基板が望ましく、プログラム欠陥のサイズ（辺の長さ）は検査光学系の公称の検査分解能（解像限界（波長／開口数））の３倍以上、また欠陥の深さ（または厚さ）は矩形状で１０ｎｍから２０ｎｍが望ましい。このように、検査分解能に対して十分な大きさのサイズのものであれば、対向するエッジ部同士の画像強度が互いに影響し合うこともなく、後の工程で適切な画像強度の比較を行いやすい。 The substrate is preferably a Qz substrate, and the size (side length) of the program defect is at least 3 times the nominal inspection resolution (resolution limit (wavelength / numerical aperture)) of the inspection optical system, and the depth (or thickness) of the defect. The) is rectangular and preferably 10 nm to 20 nm. In this way, if the size is sufficient for the inspection resolution, the image intensities of the opposing edges do not affect each other, and appropriate image intensities are compared in a later step. Cheap.
次に、光軸傾斜誤差の有無を把握したい検査装置を用いて、前記のプログラム欠陥の部分を含む検査画像（２次元画像）を取得する（ステップＳ０２）。
引き続き、検査画像の中のプログラム欠陥の対向するエッジ部同士の位置の画像強度を算出して抽出する（ステップＳ０３）。
Next, an inspection image (two-dimensional image) including the above-mentioned program defect portion is acquired by using an inspection device for which it is desired to grasp the presence or absence of an optical axis tilt error (step S02).
Subsequently, the image intensity of the positions of the opposite edge portions of the program defects in the inspection image is calculated and extracted (step S03).
そして、その対向するエッジ部同士の画像強度を比較する。より具体的には、画像強度断面プロファイルの対称性・非対称性を把握する。判断ステップＤ０１で画像強度断面プロファイルが非対称ではない（光軸傾斜誤差が無い）と判定したら光軸誤差の計測（後述するように一連の工程を繰り返し行っている場合は光軸調整も含めて）を終了する。このように、判断ステップＤ０１は、エッジ部同士の画像強度の比較のステップと、該比較結果からの光軸傾斜誤差の有無の判定のステップに相当するものである。
このような計測方法であれば、継時変化による光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の有無を容易に検知することができる。また、後述するように一連の工程を繰り返し行った場合には、行った光学調整が妥当になされたか否かも容易に判定できる。定期的に行い、その判定結果を基に、次に説明するようにして光軸の補正を行い、欠陥検出感度を適切に維持することができる。ひいては、検査バラツキや検査装置ごとの検査性能の差の低減を図ることができる。
Then, the image intensities of the opposite edge portions are compared. More specifically, grasp the symmetry / asymmetry of the image intensity cross-sectional profile. If it is determined in the determination step D01 that the image intensity cross-sectional profile is not asymmetric (there is no optical axis tilt error), the optical axis error is measured (including the optical axis adjustment if a series of steps are repeated as described later). To finish. As described above, the determination step D01 corresponds to the step of comparing the image intensities of the edge portions and the step of determining the presence or absence of the optical axis inclination error from the comparison result.
With such a measurement method, it is possible to easily detect the presence or absence of an optical axis tilt error of the optical defect inspection device due to a change over time. Further, when a series of steps are repeatedly performed as described later, it can be easily determined whether or not the optical adjustment performed is appropriate. It can be performed periodically, and based on the determination result, the optical axis can be corrected as described below, and the defect detection sensitivity can be appropriately maintained. As a result, it is possible to reduce inspection variations and differences in inspection performance for each inspection device.
また、判断ステップＤ０１で画像強度断面プロファイルが非対称である（光軸傾斜誤差がある）と判断された場合は、画像強度の左右エッジ部における画像強度の差に基づいた光学調整を行なう（ステップＳ０４）。
より具体的には、まず、演算処理プログラムによるシミュレーションや過去のデータ等に基づいて、照明光学系と結像光学系における光軸傾斜誤差量を算出する。そして、該誤差量に基づいて、照明光学系と結像光学系の光軸を補正する。当然、片方の光軸についてのみ、誤差の算出および補正を行うこともできる。
このようにすることで、容易に光軸傾斜誤差の有無を検知して補正し、検査装置における欠陥検出感度を維持することができる。
If it is determined in the determination step D01 that the image intensity cross-sectional profile is asymmetric (there is an optical axis tilt error), optical adjustment is performed based on the difference in the image intensity between the left and right edges of the image intensity (step S04). ).
More specifically, first, the amount of optical axis tilt error in the illumination optical system and the imaging optical system is calculated based on simulation by an arithmetic processing program, past data, and the like. Then, the optical axes of the illumination optical system and the imaging optical system are corrected based on the error amount. Of course, the error can be calculated and corrected only for one optical axis.
By doing so, the presence or absence of the optical axis tilt error can be easily detected and corrected, and the defect detection sensitivity in the inspection device can be maintained.
なお上記の光学調整を一度行って終了することも可能ではあるが、これまでの一連の工程を繰り返すことができる。このように繰り返すことで、より確実に適切な光学調整を行うことができる。つまり、再びステップＳ０２に戻って前記のプログラム欠陥の検査画像（２次元画像）を取得する。その後、ステップＳ０３、判断ステップＤ０１、ステップＳ０４を行う。なお、その際、無限ループに陥ることを防止するために、ステップＳ０４の後に判断ステップＤ０２を設けておくことができる。この判断ステップＤ０２において光学調整の実施回数が所定の回数を超えない場合のみステップＳ０２に戻し、所定の回数を超える場合は調整が不十分（未完）であることを記録して終了する（ステップＳ０５）。ステップＳ０５を経由して終了した場合は、例えば、光軸傾斜誤差量を算出するためのプログラムや補正プログラムの見直しなどを行うことができる。そして、改めて光軸誤差の計測や光学調整を行い、適切に光軸補正を行うことができる。また、光軸傾斜誤差量の許容範囲もその都度設定することができ、特に限定されるものではない。 Although it is possible to perform the above optical adjustment once and finish it, the series of steps up to now can be repeated. By repeating this process, appropriate optical adjustment can be performed more reliably. That is, the process returns to step S02 again to acquire the inspection image (two-dimensional image) of the program defect. After that, step S03, determination step D01, and step S04 are performed. At that time, in order to prevent falling into an infinite loop, a determination step D02 can be provided after step S04. In this determination step D02, the process returns to step S02 only when the number of times the optical adjustment is performed does not exceed the predetermined number of times, and when the number of times the optical adjustment is performed exceeds the predetermined number of times, it is recorded that the adjustment is insufficient (incomplete) and the process ends (step S05). ). When the program is completed via step S05, for example, the program for calculating the optical axis tilt error amount and the correction program can be reviewed. Then, the optical axis error can be measured and the optical adjustment can be performed again, and the optical axis can be corrected appropriately. Further, the allowable range of the optical axis tilt error amount can be set each time, and is not particularly limited.
次に、本発明の基板の欠陥検査方法およびフォトマスクブランクの製造方法について説明する。図７は、定期的に光学調整がなされた欠陥検査装置をフォトマスクブランク製造工程のなかで使用するときの処理フローを示すフローチャート図である。欠陥検査は、基板の導入時や各種の光学薄膜の成膜や洗浄を実施したあとに適宜実施することができる。
欠陥検査に際しては、まず検査すべき基板が準備される（ステップＳ１１）。例えば、フォトマスクブランクとすることができる。
Next, a defect inspection method for the substrate and a method for manufacturing a photomask blank of the present invention will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a processing flow when a defect inspection device that has been optically adjusted periodically is used in a photomask blank manufacturing process. The defect inspection can be appropriately performed at the time of introducing the substrate or after forming and cleaning various optical thin films.
At the time of defect inspection, a substrate to be inspected is first prepared (step S11). For example, it can be a photomask blank.
次に、本発明の方法で光学調整された欠陥検査装置で欠陥検査を行ない（ステップＳ１２）、欠陥の位置座標や算出された欠陥の大きさ、欠陥検査画像等の欠陥情報を記録する（ステップＳ１３）。
その後、判断ステップＤ１１において、基板の良否の判定を行う。すなわち、検出された欠陥情報と許容される欠陥の情報とを比較して、致命的な欠陥は存在しないと判断した場合は、検査された基板を次の処理プロセスに移送する。逆に致命的な欠陥が存在すると判断した場合は、欠陥を含む基板を排除する。
Next, a defect inspection is performed by the defect inspection apparatus optically adjusted by the method of the present invention (step S12), and defect information such as the position coordinates of the defect, the calculated defect size, and the defect inspection image is recorded (step). S13).
After that, in the determination step D11, the quality of the substrate is determined. That is, if the detected defect information is compared with the permissible defect information and it is determined that there is no fatal defect, the inspected substrate is transferred to the next processing process. On the contrary, if it is determined that a fatal defect exists, the substrate containing the defect is excluded.
以上によって、検査対象基板であるフォトマスクブランク上に存在する欠陥を適切に検出し、許容されない致命的な欠陥を含むフォトマスクブランクを確実に排除することができる。また、逆に欠陥サイズ等を過大評価して、不必要にフォトマスクブランクを排除してしまうのを防ぐこともできる。このため、高品質のフォトマスクブランクを安定して高い歩留りで製造することができる。 As described above, defects existing on the photomask blank, which is the substrate to be inspected, can be appropriately detected, and the photomask blank containing unacceptable fatal defects can be reliably eliminated. On the contrary, it is possible to overestimate the defect size and prevent unnecessary removal of the photomask blank. Therefore, a high-quality photomask blank can be stably manufactured with a high yield.
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
本実施例で使用するプログラム欠陥を有する基板は、石英基板である。また、光軸傾斜誤差を評価する光学式検査装置は、検査波長が５３２ｎｍであり、検査光学系の対物レンズの開口数は０．９５である。照明光（検査光）も反射光も同一の対物レンズを通過し、主光線は垂直照明、垂直反射の条件を満たすように構成されているはずの検査装置を用意した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
(Example)
The substrate having the program defect used in this embodiment is a quartz substrate. Further, the optical inspection device for evaluating the optical axis tilt error has an inspection wavelength of 532 nm and a numerical aperture of the objective lens of the inspection optical system of 0.95. We prepared an inspection device that should be configured so that the illumination light (inspection light) and the reflected light pass through the same objective lens, and the main light rays satisfy the conditions of vertical illumination and vertical reflection.
本実施例では石英基板に設けるプログラム欠陥として、平面形状は一辺の長さが３μｍの正方形、断面形状は矩形であり深さは均一に１４ｎｍの凹欠陥を準備した。そして、プログラム欠陥の２次元画像の生成、プログラム欠陥のエッジ部領域の画像強度の抽出、対向するエッジ部同士の画像強度の比較、光軸傾斜誤差の有無の判定を順次行った。 In this embodiment, as program defects to be provided on the quartz substrate, a concave defect having a planar shape having a side length of 3 μm, a cross-sectional shape having a rectangular shape, and a uniform depth of 14 nm was prepared. Then, a two-dimensional image of the program defect was generated, the image intensity of the edge portion region of the program defect was extracted, the image intensities of the opposite edge portions were compared, and the presence or absence of the optical axis tilt error was determined in sequence.
図８は、何らかのトラブルで光軸傾斜誤差が発生した検査装置における検査光学系の状態とプログラム欠陥の検査画像（２次元画像）を示す図である。図８（Ａ）は結像光学系の瞳部分の空間フィルタＦＩＬ２を全透過とした円形開口１１４であることを示す説明図であり、この状態で取得したプログラム欠陥の検査画像を図８（Ｂ）に示す。また、図８（Ｃ）は結像光学系の瞳部分の空間フィルタＦＩＬ２を左半分だけ透過部とする半円状開口１１５であることを示す説明図であり、この状態で取得したプログラム欠陥の検査画像を図８（Ｄ）に示す。なお、半円状開口を実施する理由は、特許文献２に記載されているように、結像特性に非対称性を与えることで欠陥の凹凸の判断を容易に行なう為である。
FIG. 8 is a diagram showing an inspection image (two-dimensional image) of a state of an inspection optical system and a program defect in an inspection apparatus in which an optical axis tilt error has occurred due to some trouble. FIG. 8A is an explanatory diagram showing that the
図８（Ｂ）に示す検査画像において、プログラム欠陥の左側と上側のエッジ部分は暗部になり、プログラム欠陥の右側と下側のエッジ部分は明部になっており、明らかに対向するエッジの検査画像強度に非対称性が現れた。すなわち、Ｘ－Ｚ面内の成分としての傾斜誤差とＹ－Ｚ面内の成分としての傾斜誤差の両方が存在することが分かった。
また、図８（Ｄ）に示す検査画像においては、対向する左右のエッジ部の画像強度の差は拡大されたが、上下のエッジ部の強度差が残存しており、この図からもＹ－Ｚ面内の傾斜誤差が存在することが分かる。
したがって、結像光学系に対して照明光学系の光軸は明らかに傾斜誤差を有すると判断し、光学調整を実施した。具体的には、画像強度から演算処理して光軸傾斜誤差量を算出し、該誤差量に基づく光軸補正を行った。
In the inspection image shown in FIG. 8B, the left and upper edge portions of the program defect are dark areas, and the right and lower edge portions of the program defect are bright areas, and the inspection of clearly facing edges is inspected. Asymmetry appeared in the image intensity. That is, it was found that both the tilt error as a component in the XX plane and the tilt error as a component in the YY plane exist.
Further, in the inspection image shown in FIG. 8 (D), the difference in image intensity between the left and right edge portions facing each other was enlarged, but the difference in intensity between the upper and lower edge portions remained. It can be seen that there is an inclination error in the Z plane.
Therefore, it was determined that the optical axis of the illumination optical system clearly had an inclination error with respect to the imaging optical system, and optical adjustment was performed. Specifically, the optical axis tilt error amount was calculated by arithmetic processing from the image intensity, and the optical axis correction was performed based on the error amount.
光軸調整と傾斜誤差の再評価を２回実施した結果を図９に示す。図９（Ａ）は空間フィルタＦＩＬ２を全透過とした円形開口１１４であることを示す説明図であり、この状態で取得したプログラム欠陥の検査画像を図９（Ｂ）に示す。また、図９（Ｃ）は空間フィルタＦＩＬ２を左半分だけ透過部とする半円状開口１１５であることを示す説明図であり、この状態で取得したプログラム欠陥の検査画像を図９（Ｄ）に示す。
図９（Ｂ）を図８（Ｂ）と比較すると、プログラム欠陥の対向するエッジ部の画像強度の差が無くなり、対称な画像強度分布となっていることが分かる。このように、空間フィルタＦＩＬ２を全透過とした円形開口である条件下でのプログラム欠陥の画像強度の評価により、Ｘ－Ｚ面内およびＹ－Ｚ面内の光軸傾斜誤差を、図８（Ｂ）のときにそれぞれ８度、１０度あったのに対して、１度未満の誤差にまで補正する光学調整を実現することができた。
FIG. 9 shows the results of performing the optical axis adjustment and the re-evaluation of the tilt error twice. FIG. 9A is an explanatory diagram showing that the spatial filter FIL2 is a
Comparing FIG. 9B with FIG. 8B, it can be seen that the difference in image intensity between the opposite edge portions of the program defects disappears, and the image intensity distribution is symmetrical. As described above, by evaluating the image intensity of the program defect under the condition of the circular aperture with the spatial filter FIL2 as the total transmission, the optical axis inclination error in the XZ plane and the YZ plane is shown in FIG. It was possible to realize optical adjustment that corrects the error to less than 1 degree, while it was 8 degrees and 10 degrees respectively in B).
本実施例では、プログラム欠陥の平面形状を正方形としたが、前述したように、対向するエッジ部同士の検査画像強度が分かればよいので、ｎ角形（ｎは４を超える偶数）でもよい。更に円形や楕円形にしても類似の効果が得られるので、製作しやすい形状を選択して良い。 In this embodiment, the planar shape of the program defect is a square, but as described above, an n-sided polygon (n is an even number exceeding 4) may be used as long as the inspection image intensities of the opposing edge portions are known. Further, since a similar effect can be obtained even if the shape is circular or elliptical, a shape that is easy to manufacture may be selected.
尚、通常は空間フィルタＦＩＬ２を左半分だけ透過させる半円状開口を利用しており、検査画像の非対称性を付与して欠陥検出を行なう。この場合、例えばＸ軸方向に沿って非対称性を与えるので、Ｘ－Ｚ面内の光軸傾斜誤差を評価しにくくなりやすいので（図９（Ｄ））、本発明の計測方法で誤差の有無を判定するときは円形開口で行うのが好ましい（図９（Ｂ））。また、Ｘ－Ｚ面内の光軸傾斜誤差を有したまま欠陥検査を行なうと前述の図３（Ａ）（Ｂ）に示すように検査画像の強度変化が増減し、同一の欠陥でも異なる欠陥情報を与える。
図９（Ｂ）から分かるように、本発明により光軸傾斜誤差を適切に補正できたので、複数の欠陥検査装置の欠陥検査性能を揃えて、機差を低減することもできた。
Normally, a semicircular opening that allows only the left half of the spatial filter FIL2 to pass through is used, and defect detection is performed by imparting asymmetry to the inspection image. In this case, for example, since asymmetry is given along the X-axis direction, it tends to be difficult to evaluate the optical axis tilt error in the XZ plane (FIG. 9 (D)). When determining the above, it is preferable to use a circular opening (FIG. 9 (B)). Further, if the defect inspection is performed with the optical axis tilt error in the XZ plane, the intensity change of the inspection image increases or decreases as shown in FIGS. Give information.
As can be seen from FIG. 9B, since the optical axis tilt error can be appropriately corrected by the present invention, it is possible to match the defect inspection performances of a plurality of defect inspection devices and reduce the machine error.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an example, and any one having substantially the same structure as the technical idea described in the claims of the present invention and having the same effect and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
本発明は、光学式欠陥検査装置を用いた欠陥評価技術において、検査光学系の誤差を容易に把握して光軸調整を行ない、検査性能の信頼性を向上させる技術を提供する。本発明は、特に、フォトマスクブランクに形成される薄膜に存在する欠陥の検査評価技術として好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a technique for improving the reliability of inspection performance by easily grasping an error in an inspection optical system and adjusting an optical axis in a defect evaluation technique using an optical defect inspection apparatus. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be particularly suitably used as an inspection and evaluation technique for defects existing in a thin film formed on a photomask blank.
１０…欠陥検査装置、 １１…検査光学系、 １２…欠陥検出部、
１３…制御装置、 １４…記憶装置、 １５…表示装置、
１００、１００’ …フォトマスクブランク、 １０１…透明基板、
１０２、１０３…光学薄膜、 １０４…加工補助薄膜、
１１４…円形開口、 １１５…半円状開口、 ＢＭ１…検査光、 ＢＭ２…反射光、
ＢＳＰ…ビームスプリッタ、 ＤＥＦ１…凸欠陥、 ＤＥＦ２…凹欠陥、
ＦＩＬ１…開口フィルタ、 ＦＩＬ２…空間フィルタ、 ＩＬＳ…光源、
Ｌ１、Ｌ２…レンズ系、 ＭＢ…フォトマスクブランク、 ＯＢＬ…対物レンズ、
ＰＤＥＦ…プログラム欠陥、 ＳＥ…画像検出器、 ＳＴＧ…ステージ、
ＳＵＢ１…Ｑｚ基板。
10 ... Defect inspection device, 11 ... Inspection optical system, 12 ... Defect detection unit,
13 ... control device, 14 ... storage device, 15 ... display device,
100, 100'... photomask blank, 101 ... transparent substrate,
102, 103 ... Optical thin film, 104 ... Processing auxiliary thin film,
114 ... circular opening, 115 ... semicircular opening, BM1 ... inspection light, BM2 ... reflected light,
BSP ... Beam splitter, DEF1 ... Convex defect, DEF2 ... Concave defect,
FIL1 ... Aperture filter, FIL2 ... Spatial filter, ILS ... Light source,
L1, L2 ... lens system, MB ... photomask blank, OBL ... objective lens,
PDEF ... Program defect, SE ... Image detector, STG ... Stage,
SUB1 ... Qz board.
Claims (5)
（Ａ） 形状が既知のプログラム欠陥が付与された基板を準備するステップと、
前記基板上にあるプログラム欠陥が対物レンズで観察できるように位置決めし、前記基板に形成されたプログラム欠陥を前記光学式欠陥検査装置で検査し、前記プログラム欠陥の部分を含む２次元画像を生成するステップと、
前記２次元画像の中で、前記プログラム欠陥のエッジ部に対応する領域の画像強度を抽出するステップと、
前記プログラム欠陥の対向するエッジ部同士の画像強度を比較するステップと、
前記画像強度の比較の結果から前記光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の有無を判定するステップと
を含む光学式欠陥検査装置の光軸誤差の計測を、前記光学式欠陥検査装置の光学系瞳部分の空間フィルタを外した全開口状態の検査光学系の条件下で行い、
（Ｂ） 該光学式欠陥検査装置の光軸誤差の計測により、前記光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の有無を判定するステップを実施した後、
該ステップの判定結果から、前記光学式欠陥検査装置の照明光学系と結像光学系の光軸傾斜誤差量を算出するステップと、
該算出した光軸傾斜誤差量に基づいて、前記照明光学系と前記結像光学系の光軸を補正するステップと
を有する光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の補正を行い、
（Ｃ） 該光軸傾斜誤差の補正を適用した光学式欠陥検査装置を用いて、前記空間フィルタを挿入して半円状開口を利用して前記検査対象基板の欠陥を検査することを特徴とする基板の欠陥検査方法。 This is a substrate defect inspection method using an optical defect inspection device that irradiates the substrate to be inspected with inspection light and collects reflected light to detect defects.
(A) A step of preparing a substrate with a program defect whose shape is known, and
The program defect on the substrate is positioned so that it can be observed by the objective lens, the program defect formed on the substrate is inspected by the optical defect inspection device, and a two-dimensional image including the program defect portion is generated. Steps and
A step of extracting the image intensity of the region corresponding to the edge portion of the program defect in the two-dimensional image, and
The step of comparing the image intensities of the opposite edges of the program defect and
The measurement of the optical axis error of the optical defect inspection device, including the step of determining the presence or absence of the optical axis tilt error of the optical defect inspection device from the result of the comparison of the image intensities, is performed by measuring the optical axis error of the optical defect inspection device. Performed under the conditions of the inspection optical system in the fully open state with the spatial filter of the pupil part removed.
(B) After performing the step of determining the presence or absence of the optical axis tilt error of the optical defect inspection device by measuring the optical axis error of the optical defect inspection device.
From the determination result of the step, a step of calculating the amount of optical axis tilt error of the illumination optical system and the imaging optical system of the optical defect inspection device, and
A step of correcting the optical axes of the illumination optical system and the imaging optical system based on the calculated optical axis tilt error amount.
Corrects the optical axis tilt error of the optical defect inspection device with
(C) Using an optical defect inspection device to which the correction of the optical axis tilt error is applied, the spatial filter is inserted and the semicircular opening is used to inspect the defect of the substrate to be inspected. Defect inspection method for the substrate .
基板上に、少なくとも１層の光学薄膜と該光学薄膜の加工補助膜を形成してフォトマスクブランクを用意するステップと、
前記用意したフォトマスクブランクに対して、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の基板の欠陥検査方法により欠陥の検査を実施して、前記フォトマスクブランクの良否を判定するステップと
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。 It is a manufacturing method of photomask blanks.
A step of forming at least one optical thin film and a processing auxiliary film of the optical thin film on a substrate to prepare a photomask blank, and
A step of inspecting the prepared photomask blank by the defect inspection method of the substrate according to any one of claims 1 to 4, and determining the quality of the photomask blank. A method for producing a photomask blank, which comprises.
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