CN105549322B - 光掩模坯料缺陷尺寸的评价方法、选择方法和制造方法 - Google Patents

光掩模坯料缺陷尺寸的评价方法、选择方法和制造方法 Download PDF

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Abstract

评价光掩模坯料的缺陷尺寸。用检验光照射检验‑目标光掩模坯料并且通过检验光学系统的物镜将用检验光照射的检验‑目标光掩模坯料的区域的反射光作为该区域的放大图像被聚集。接着，识别该放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分。接下来，得到该强度变化的光强度的差和得到该强度变化部分的宽度作为缺陷的表观宽度。接着，基于显示光强度的差、缺陷表观宽度和缺陷的实际宽度之间的关系的预定的转换公式计算缺陷宽度，并且评价缺陷宽度。

Description

光掩模坯料缺陷尺寸的评价方法、选择方法和制造方法
相关申请的交叉引用
本非临时申请在35 U.S.C.§119(a)下要求分别于2014年10月24日在日本提交的专利申请号2014-217386优先权，将其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于制造在半导体器件(半导体装置)的制造中使用的光掩模(用于转印的掩模)的光掩模坯料缺陷尺寸的评价方法，并且特别涉及对微观缺陷尺寸评价有效的技术。此外，本发明涉及对其应用光掩模坯料缺陷尺寸的评价方法的光掩模坯料的选择方法和制造方法。
背景技术
半导体器件(半导体装置)通过重复使用光刻法技术而形成，在所述光刻法技术中，用曝光光照射画有电路图的光掩模并且通过缩微光学系统将该光掩模中形成的电路图转印到半导体基体(半导体晶片)上。通过在其上形成有光学膜的基体(光掩模坯料)上形成电路图制造光掩模。这样的光学膜通常是主要由过渡金属化合物组成的薄膜或者主要由含有过渡金属的硅化合物组成的薄膜,并且根据目的选择用作遮光膜的膜或用作相移膜的膜。
光掩模用作用于制造具有微细图案的半导体元件的原始图并且要求不具有缺陷，这自然要求光掩模坯料也不具有缺陷。由于这样的环境，因此关于光掩模和光掩模坯料的缺陷检测技术进行了许多研究。
在JP-A 2001-174415(专利文献1)和JP-A 2002-333313(专利文献2)中,描述了用激光照射基体并且由散射的光反射检测缺陷和外来物质的方法,特别地描述了其中不对称的给出检测信号以区别缺陷是凸起缺陷(隆起缺陷)还是凹陷缺陷(凹下缺陷)的技术。此外，在JP-A 2005-265736(专利文献3)中,描述了其中使用用于进行通常的光掩模的图案检验的深紫外(DUV)光作为检验光的技术。另外，在JP-A 2013-19766(专利文献4)中，描述了其中将检验光分离为多个照射光斑并且扫描并且通过光检测元件接收每个反射光束的技术。
引用文献列表
专利文献1:JP-A 2001-174415
专利文献2:JP-A 2002-333313
专利文献3:JP-A 2005-265736
专利文献4:JP-A 2013-19766
发明内容
伴随着半导体器件的持续微细化，提高光刻法技术分辨率技术的发展也被积极推动。目前，已经开发了使用193nm波长的氟化氩(ArF)准分子激光的ArF光刻法技术,并且其被应用于半导体器件的规模生产。此外，也已经推动了使用短波长、具体地为13.5nm波长的远紫外(EUV)光的光刻法技术(远紫外光刻法(EUVL))。然而，由于难以处理该技术的环境，继续使用ArF光刻法技术并且在努力地进行着关于将具有比曝光波长足够小的尺寸的图案最终通过应用将曝光过程和加工过程多次组合的称为多步图案化的方法形成的技术的研究。在该方法的情形中，通过用一个光掩模曝光一次形成的图案的最小图案间距在通过缩微投影形成四分之一长度的光掩模(4X掩模)上为约400至600nm。然而，因为该方法以多步图案化为前提，转印图案的形状的保真度和图案边缘位置的精确性需要提高并且仅不被转印的大量的辅助微图案(准分辨率辅助特征)需要在光掩模上形成。此外，该辅助图案的尺寸在光掩模上达到小于100nm。因此，另外在光掩模坯料中，对于产生辅助微图案致命的缺陷需要全部被检测，并且该缺陷的尺寸达到50nm的水平。
上述专利文献1-4中描述的检验设备全部是的使用光学检测缺陷方法的设备。该光学检测缺陷方法通过缩短光源波长具有在较短时间内能实现宽面积的缺陷检验并且也能够精确检测微缺陷的优点。但是，如果缺陷尺寸极小至100nm以下，缺陷对用于该检验的反射光的影响小。因此，即使可检测缺陷的存在，评价其尺寸并不容易。特别地，作为光掩模坯料的光学膜沉积中引起的典型缺陷的针孔是对其识别缺陷尺寸极为困难的缺陷。
为了解决上述问题作出本发明并且其目的是提供通过使用缺陷尺寸的光学评价方法以高精度获得缺陷尺寸的方法，特别是通过其可容易和有利地评价小于检验光学系统的标称分辨率的尺寸区域中的缺陷尺寸的实用方法以及对其应用光掩模坯料缺陷尺寸的评价方法的光掩模坯料的选择方法和制造方法。
为解决上述问题发明人努力地作出一系列研究。在该系列的研究中，通过检验光学系统的物镜将照射检验-目标光掩模坯料的检验光的反射光作为照射区的放大图像聚集，并且将该放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分识别为光掩模坯料表面中的缺陷。此外，得到该强度变化部分的光强度的差ΔS和该强度变化部分的宽度Wsig并且将它们与缺陷的实际宽度对比。作为结果，在它们中发现相关性并且本发明人发现，通过使用表示该相关性的预定的转换公式，在那些宽度小于检验光学系统标称分辨率的缺陷中，由对于检验目标缺陷测量的光强度差ΔS和强度变化的宽度Wsig，可精确地估测并且评价实际宽度。
此外，通过检验光学系统物镜将照射具有其宽度已知并且至少为检验光学系统的标称分辨率的缺陷的参考光掩模坯料的检验光的反射光作为照射区的放大图像聚集，并且得到该放大图像的强度变化部分的光强度差Ssat。接着使用该差Ssat作为常数，将该强度变化部分的上述光强度差ΔS和该强度变化部分的宽度Wsig与缺陷的实际宽度对比，并且得到它们之间的相关性。作为结果，本发明人发现，即使缺陷尺寸小于检验光学系统的标称分辨率时，基于为下式(1)的转换公式计算的Wcal也有利地对应于缺陷的实际宽度，并实现了本发明。
Wcal＝Wsig×(ΔS/Ssat)T (1)
该公式中，T为满足0.5≤T≤0.6关系的常数。
因此，本发明提供以下的光掩模坯料缺陷尺寸的评价方法、以下的光掩模坯料的选择方法和以下的光掩模坯料的制造方法。
因此，在一个方面中，本发明提供光掩模坯料缺陷尺寸的评价方法，该评价方法为评价其中至少一层薄膜在基体上形成的光掩模坯料的表面中的缺陷尺寸的方法。该评价方法包括步骤：
(A1)制备具有其宽度已知并且至少为检验光学系统的标称分辨率的缺陷的参考光掩模坯料；
(A2)将该缺陷的位置对准于检验光学系统的检验位置；
(A3)设定检验光学系统的光学条件；
(A4)用检验光照射参考光掩模坯料；
(A5)通过检验光学系统的物镜将用检验光照射的参考光掩模坯料的区域的反射光作为该区域的放大图像聚集；
(A6)识别该放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分；
(A7)得到该强度变化部分的光强度的最大值与最小值之差Ssat；
(B1)制备具有其宽度小于检验光学系统标称分辨率的针孔缺陷的检验-目标光掩模坯料；
(B2)将针孔缺陷的位置对准于检验光学系统的检验位置；
(B3)将检验光学系统的光学条件设定为(A3)步骤中设定的光学条件；
(B4)用检验光照射检验-目标光掩模坯料；
(B5)通过检验光学系统的物镜将用检验光照射的检验-目标光掩模坯料的区域的反射光作为该区域的放大图像聚集；
(B6)识别该放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分；
(B7)得到该强度变化部分的光强度的最大值与最小值之差ΔS；
(B8)识别强度变化部分的两端作为针孔缺陷的边缘并且得到强度变化部分的宽度作为针孔缺陷的表观宽度Wsig；以及
(B9)基于以下公式(1)由针孔缺陷的表观宽度Wsig和光强度差Ssat及ΔS计算Wcal，并且将Wcal估算为针孔缺陷的宽度,
Wcal＝Wsig×(ΔS/Ssat)T (1)
其中T为满足0.5≤T≤0.6关系的常数。
在另一方面中，本发明进一步提供光掩模坯料缺陷尺寸的评价方法，该评价方法为评价其中至少一层薄膜形成在基体上的光掩模坯料的表面中的缺陷尺寸的方法。该评价方法包括步骤:
(A1)制备具有其宽度已知并且至少为检验光学系统的标称分辨率的缺陷的参考光掩模坯料；
(A2)将该缺陷的位置对准于检验光学系统的检验位置；
(A3)设定该检验光学系统的光学条件；
(A4)用检验光照射参考光掩模坯料；
(A5)通过该检验光学系统的物镜将用检验光照射的参考光掩模坯料的区域的反射光作为该区域的放大图像聚集；
(A6)识别该放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分；
(A7a)得到该强度变化部分的光强度的最大值与该强度变化部分在宽度方向上的中央部分的光强度之间的差Ssat；
(B1)制备具有其宽度小于检验光学系统标称分辨率的针孔缺陷的检验-目标光掩模坯料；
(B2)将针孔缺陷的位置对准于检验光学系统的检验位置；
(B3)将检验光学系统的光学条件设定为(A3)步骤中设定的光学条件；
(B4)用检验光照射检验-目标光掩模坯料；
(B5)通过该检验光学系统的物镜将用检验光照射的检验-目标光掩模坯料的区域的反射光作为该区域的放大图像聚集；
(B6)识别该放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分；
(B7a)得到该强度变化部分的光强度的最大值与该强度变化部分在宽度方向上的中央部分的光强度之间的差ΔS；
(B8a)得到该强度变化部分的光强度分布范围的差ΔS的1/2的位置之间的宽度作为针孔缺陷表观宽度Wsig；以及
(B9)基于以下公式(1)由针孔缺陷的表观宽度Wsig和光强度的差Ssat及ΔS计算Wcal，并且将Wcal估算为针孔缺陷的宽度,
Wcal＝Wsig×(ΔS/Ssat)T (1)
其中T为满足0.5≤T≤0.6关系的常数。
在上述评价方法中，优选地使用其中形成具有预定宽度的程控缺陷的光掩模坯料作为参考光掩模坯料。
在上述评价方法中，优选地基于光学模拟进行(A1)至(A7)步骤或(A1)至(A7a)步骤以得到光强度的差Ssat。
在上述评价方法中，优选地检验光为波长210至550nm的光。
在上述评价方法中，优选地在(A4)步骤或(B4)步骤中，将光掩模坯料放置在使光掩模坯料沿着光掩模坯料的面内方向运动的台面上的同时用检验光照射光掩模坯料。
在上述评价方法中，优选地在(A4)步骤或(B4)步骤中，通过使检验光的光学轴倾斜于光掩模坯料的检验表面的倾斜照明，用检验光照射光掩模坯料。
在上述评价方法中，优选地在(A5)步骤或(B5)步骤中,检验光学系统包括其部分地阻挡通过物镜的大致瞳孔位置的光的空间滤波器并且通过该空间滤波器聚集反射光。
在另一方面中,本发明还提供光掩模坯料的选择方法，其包括步骤：
基于通过上述评价方法得到的缺陷尺寸的信息选择不包括具有超过预定尺寸标准的尺寸的缺陷的光掩模坯料。
在另一方面中，本发明还提供光掩模坯料的制造方法,包括步骤：
在基体上形成至少一层薄膜；和
通过上述评价方法评价其中至少一层薄膜形成在基体上的光掩模坯料表面中缺陷的尺寸。
本发明的有益效果
根据本发明，甚至在小于检验光学系统标称分辨率的尺寸区域中，通过使用该缺陷尺寸的光学评价方法可以高精度评价光掩模坯料的缺陷尺寸。
附图简要说明
图1A至1F说明由光掩模坯料制造光掩模的步骤一个实例并且是在制造步骤各阶段的剖面图；
图2A和2B是示出其中存在缺陷的光掩模坯料实例的剖面图，图2C是示出由其中存在缺陷的光掩模坯料制造的光掩模的图；
图3为示出光掩模坯料的缺陷检验设备布局的一个实例的图；
图4为光掩模坯料缺陷尺寸的评价方法的流程图；
图5为示出在光掩模坯料缺陷尺寸的评价方法中处理得到缺陷宽度Wcal的一个实例(第一实施方式)的流程图；
图6为示出在光掩模坯料缺陷尺寸的评价方法中处理得到缺陷宽度Wcal的另一实例(第二实施方式的)流程图；
图7A和7C是实施例1中缺陷的观察图像，图7B和7D是示出观察图像中光强度变化的图；
图8A至8C是示出实施例1中实际缺陷宽度和相应的测量值或计算值之间关系的图；
图9为示出实施例2中缺陷的观察图像中光强度变化的图；以及
图10A至10C为示出实施例2中实际缺陷宽度和相应的测量值或计算值之间关系的图。
具体实施方式
首先，描述由光掩模坯料制造光掩模的步骤。图1A至1F为由光掩模坯料制造光掩模的一个实例的示例图并且是光掩模坯料、中间体或在制造步骤各阶段的光掩模的剖面图。该光掩模坯料中,至少一层薄膜形成在透明基体上。
在图1A中示出的光掩模坯料500中，用作遮光膜或相移膜如半色调相移膜的光学薄膜502形成在透明基体501上，并且光学薄膜502的硬掩模膜(加工辅助薄膜)503形成在光学薄膜502上。在由这样的光掩模坯料制造光掩模的情形中，首先将用于加工硬掩模膜503的抗蚀剂膜504形成在硬掩模膜503(图1B)上。接下来，通过利用电子束刻画法等的光刻步骤，由抗蚀剂膜504形成抗蚀剂图案504a(图1C)。接着，通过使用抗蚀剂图案504a作为蚀刻掩模,处理抗蚀剂图案504a之下的硬掩模膜503以形成硬掩模膜图案503a(图1D)。接着，除去抗蚀剂图案504a(图1E)。此外，通过使用硬掩模膜图案503a作为蚀刻掩模,处理硬掩模膜图案503a之下的光学薄膜502。由此，形成光学薄膜图案502a。接着，除去硬掩模膜图案503a时，得到光掩模500a(图1F)。
如果缺陷如针孔存在于光掩模坯料的薄膜中，该缺陷最终导致在光掩模上的掩模图案中的缺陷。光掩模坯料中典型缺陷的实例示出在图2A至2C中。图2A为示出为了进行光学薄膜502的高精度加工其中针孔缺陷d存在于在光学薄膜502上形成的硬掩模膜503中的光掩模坯料500的实例的图。图2B为示出其中针孔缺陷d存在于光学薄膜502本身中的光掩模坯料500的实例的图。
在任一光掩模坯料中,在通过示出在图1A至1F中的制造步骤由这样的光掩模坯料制造光掩模的情形中，形成其中来自光掩模坯料的缺陷d存在于光学薄膜图案502a中的光掩模如示出在图2C中的光掩模500a。此外，该缺陷d在使用光掩模的曝光中成为导致图案转印错误的因素。因此，光掩模坯料中的缺陷需要在加工光掩模坯料之前的光掩模坯料阶段被检测，并且需要将具有缺陷的光掩模坯料排除或者需要校正缺陷。因为这样的原因，希望提供一种方法，利用该方法，通过光学技术可有效地检测存在于光掩模坯料的薄膜中的缺陷如针孔、特别地具有随着半导体器件微细化而变得必要的较微细尺寸、具体地例如宽度100nm以下的缺陷、并且通过光学技术可更容易地评价缺陷尺寸。
图3为示出光掩模坯料的缺陷检验设备的基本布局的一个实例的图。如图3所示，检验光学系统包括光源ILS、光束分离器BSP、物镜OBL、其中形成有光学膜的光掩模坯料MB和图像检测器SE。本发明中，优选使用波长约210至550nm的光、具体地DUV光(波长约210至300nm的光)作为检验光。设计光源ILS为能发出这样的光并且使由该光源ILS发出的检验光BM1通过照明区控制孔AP1和一组透镜L1和L2入射在光束分离器BSP上。接着，利用光束分离器BSP将检验光BM1反射弯曲和通过物镜OBL用检验光BM1照射光掩模坯料MB的预定区域。
将照射光掩模坯料MB的检验光BM1反射并且通过物镜OBL聚集反射光BM2。此外，将反射光BM2透过光束分离器BSP、孔挡板AP2、和透镜L3到达图像检测器SE的受光表面。调整图像检测器SE的位置使得，此时，光掩模坯料MB表面的放大的检验图像形成在图像检测器SE的受光表面上。通过分析通过图像检测器SE接收的放大的检验图像，可检测光掩模坯料MB上存在的缺陷。将通过图像检测器SE收集的数据储存在将进行后文所述的运算处理的检验图像数据储存器2中。接着，将由运算操作得到的缺陷信息储存在存储器3中。
将光掩模坯料MB放置在掩模台STG上并且将其定位在可通过掩模台STG的运动和定位利用物镜OBL检验待评价的缺陷的位置。通过包括中央处理单元(CPU)的系统控制单元1进行该位置的全面控制、检验图像的收集和各种运算处理。该系统控制单元1可通过台驱动单元5进行掩模台STG的位置控制，并且同时可通过照明孔驱动单元6控制照明区控制孔AP1以实现各种照明条件。此外，系统控制单元1可通过孔挡板驱动单元7控制孔挡板AP2以选择各种瞳孔滤波器。而且，该缺陷检验设备包括监控器4并且显示缺陷的观察图像。
结合示出在图4中的流程图描述目的在于评价光掩模坯料中针孔缺陷尺寸的检验方法的流程。首先，关于评价存在于膜厚度较小(如2至30nm、特别地2至10nm的厚度)的薄膜如图2A中示出的光掩模坯料的基体上的硬掩模膜中的针孔缺陷尺寸的方法进行描述，即较浅针孔缺陷(如1至30nm、特别地1至10nm的深度)(第一实施方式).
首先，如图4所示，作为步骤S101，制备具有其宽度已知并且至少为检验光学系统标称分辨率、优选地足够大于检验光学系统标称分辨率、具体地为检验光学系统标称分辨率的2至5倍的缺陷的参考光掩模坯料例如、其中形成有具有预定宽度的程控缺陷(设计的缺陷)的光掩模坯料((A1)步骤)，并且将缺陷的位置对准于检验光学系统的检验位置((A2)步骤)。对于位置对准，具体地，可指定参考光掩模坯料的缺陷位置坐标并将其储存在缺陷检验设备中。作为缺陷位置坐标，可使用通过公知的缺陷检验识别的缺陷位置坐标。接下来，作为步骤S102，设定检验光学条件((A3)步骤)。优选使用例如波长210至550nm的光如DUV光(波长约210至300nm的光)作为检验光。此处，检验光学系统的标称分辨率为基于定义如下的Rayleigh公式计算的值。
分辨率＝k1×λ/NA
在该公式中，k1为对检验光学系统特定的常数，λ为检验光的波长，并且NA为透镜的数值孔径。
接下来，作为步骤S103，收集缺陷的一条条的观察图像数据并且得到作为缺陷部分的光强度的差Ssat。在该步骤S103中，包括以下的(A4)至(A7)步骤。
(A4)用检验光照射参考光掩模坯料的步骤，
(A5)通过检验光学系统的物镜将用检验光照射的参考光掩模坯料的区域的反射光作为该区域的放大图像聚集的步骤，
(A6)识别该放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分的步骤，
(A7)得到该强度变化部分的光强度的最大值与最小值之差Ssat的步骤。
此外，步骤S103可以包括以下的(A8)步骤。
(A8)识别该强度变化部分的两端作为缺陷的边缘并且得到强度变化部分的宽度作为缺陷的表观宽度Wsig的步骤。
光强度的差Ssat可通过实际使用具有缺陷的光掩模坯料并进行(A1)步骤至(A7)步骤得到或可基于光学模拟通过进行(A1)步骤至(A7)步骤经由估测得到。此外，对于稳定的检验光学系统，对于检验目标的相应的光掩模坯料中的每个不必得到光强度的差Ssat，并且也可以应用得到的光强度的差Ssat来评价多个检验-目标光掩模坯料的缺陷尺寸。
接下来，作为步骤S104，制备具有其宽度小于检验光学系统的标称分辨率的针孔缺陷的检验-目标光掩模坯料((B1)步骤)。接下来，作为步骤S105，将针孔缺陷的位置对准于检验光学系统的检验位置((B2)步骤)。对于位置对准，具体地，可将检验-目标光掩模坯料的缺陷位置坐标储存在缺陷检验设备中并且可将检验-目标光掩模坯料放置在台面上以移动台面。作为缺陷位置坐标，可使用通过公知的缺陷检验识别的缺陷的位置坐标。
接下来，作为步骤S106，收集并记录一条条的缺陷图像数据。在该步骤S106中，包括以下的(B3)至(B5)步骤：
(B3)将检验光学系统的光学条件设定为(A3)步骤中设定的光学条件的步骤，
(B4)用检验光照射检验-目标光掩模坯料的步骤，以及
(B5)通过检验光学系统的物镜将用检验光照射的检验-目标光掩模坯料的区域的反射光作为该区域的放大图像聚集的步骤。
接下来，作为步骤S107,由收集的一条条的图像数据分析图像数据，并且通过使用预定的转换公式计算缺陷的宽度Wcal并将其记录。
此处，将结合图5中所示的流程图描述步骤S107中得到缺陷宽度Wcal的处理流程的细节。首先，作为步骤S121，识别放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分((B6)步骤)并且得到强度变化部分的光强度的最大值与最小值之差ΔS((B7)步骤)。此外,作为步骤S122，识别强度变化部分的两端作为被视为表观缺陷边缘的缺陷边缘并且得到强度变化部分的宽度作为针孔缺陷的表观宽度Wsig((B8)步骤)。
接下来，作为步骤S123，基于以下公式(1)通过使用(A7)步骤、(B7)步骤和(B8)步骤中得到的Ssat、ΔS和Wsig计算Wcal，并且将Wcal估算为缺陷的宽度((B9)步骤)。
Wcal＝Wsig×(ΔS/Ssat)T (1)
在该公式中，T为满足0.5≤T≤0.6关系的常数。
接着，根据需要，作为步骤S124,记录得到的Wcal作为针孔缺陷的宽度。
上述公式(1)中的T值为根据膜结构或者针孔缺陷的深度(薄膜的厚度)变化的值。T值可按照如下计算。具体地，使用具有其宽度已知并且小于检验光学系统的标称分辨率的针孔缺陷的标准光掩模坯料代替检验-目标光掩模坯料，对一种针孔缺陷或者至少两种具有不同宽度的针孔缺陷进行(B1)至(B8)步骤。接着，通过使用得到的ΔS和Wsig,(A7)步骤中得到的Ssat，以及代替Wcal的上述已知的宽度Wact，由上述公式(1)计算T。对于针孔缺陷，可根据膜结构或针孔缺陷的深度(薄膜的厚度)，以此方式使用在0.5≤T≤0.6范围的计算的常数T。
具体地，本发明中，为了预先确定上述公式(1)中的T，可进行以下的(C1)至(C9)步骤。
(C1)制备具有其宽度Wact已知并且小于检验光学系统的标称分辨率的针孔缺陷的标准光掩模坯料的步骤，
(C2)将该针孔缺陷的位置对准于检验光学系统的检验位置的步骤，
(C3)将检验光学系统的光学条件设定为(A3)步骤中设定的光学条件的步骤,
(C4)用检验光照射标准光掩模坯料的步骤，
(C5)通过检验光学系统的物镜将用检验光照射的标准光掩模坯料的区域的反射光作为该区域的放大图像聚集的步骤，
(C6)识别放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分的步骤，
(C7)得到该强度变化部分的光强度的最大值与最小值之差ΔS的步骤，
(C8)识别强度变化部分的两端作为缺陷的边缘并且得到强度变化部分的宽度作为针孔缺陷的表观宽度Wsig的步骤，以及
(C9)基于以下公式(1-1)由缺陷的表观宽度Wsig和光强度的差Ssat及ΔS计算常数T的步骤。
Wact＝Wsig×(ΔS/Ssat)T (1-1)
常数T可以通过实际使用具有缺陷如程控的缺陷的光掩模坯料并且进行上述步骤得到或者可以基于光学模拟通过进行上述步骤经估算得到。此外，对于稳定的检验光学系统，对于检验目标的相应的光掩模坯料不必每个都得到常数T，并且也可以应用得到的常数T来评价多个检验-目标光掩模坯料的缺陷尺寸。
如果检验目标的多个缺陷存在，如图4中所示，根据需要确定检验目标的全部缺陷的检验是否以步骤S108为结束。如果检验尚未结束，作为步骤S109,识别尚未被检验的缺陷并且指定下一个被检验的缺陷的位置。接着，处理返回到步骤S105并且重复步骤S105至S108。当检验目标的全部缺陷的检验结束时，光掩模坯料缺陷尺寸的评价结束。
在(A4)步骤或(B4)步骤中，优选将光掩模坯料放置在使光掩模坯料在其面内方向运动的台面上，同时用检验光照射光掩模坯料。此外,优选通过使检验光的光学轴倾斜于光掩模坯料的检验表面的倾斜照明用检验光照射光掩模坯料。
此外,在(A5)步骤或(B5)步骤中，对于检验光学系统优选包括部分地阻挡通过物镜的大致瞳孔位置的光的空间滤波器即所谓的瞳孔滤波器，并且优选通过空间滤波器聚集反射光。
在第一实施方式中，描述其中缺陷的边缘部分作为缺陷的观察图像中黑暗部分和明亮部分之间的边界被观察的情形的实例。但是，在存在于较大的膜厚(如，30至100nm的厚度)的薄膜图2B中所示的光掩模坯料的基体上的光学薄膜中的针孔缺陷、即较深的针孔缺陷(如20至100nm的深度)的情形中，缺陷的边缘部分往往不被观察为观察图像中黑暗部分和明亮部分之间的边界。接下来描述评价这样的情形(第二实施方式)中的针孔缺陷尺寸的方法。
在第二实施方式中，步骤S103、特别地(A7)步骤和(A8)步骤,不同于第一实施方式。在第二实施方式中，步骤S103中包括以下代替(A7)步骤的(A7a)步骤。
(A7a)得到强度变化部分的光强度的最大值与该强度变化部分在宽度方向上的中央部分的光强度之间的差Ssat的步骤。
此外，第二实施方式的步骤S103可以包括以下代替(A8)步骤的(A8a)步骤。
(A8a)估算与强度变化部分的光强度分布范围中缺陷宽度相应的范围的阈值并且得到阈值时的光强度分布范围宽度、具体地与强度变化部分的光强度分布范围中的上述差Ssat的1/2相应的位置之间的宽度、即半宽度(一半最大值时的全部宽度)作为缺陷的表观宽度Wsig的步骤。
此外,在第二实施方式中，步骤S107不同于第一实施方式。将结合图6中所示的流程图描述第二实施方式的步骤S107中得到缺陷宽度Wcal的处理流程的细节。首先，作为步骤S221，识别放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分((B6)步骤)并且得到强度变化部分的光强度最大值和该强度变化部分在宽度方向上的中央部分的光强度之差ΔS((B7a)步骤)。此外,作为步骤S222，估算与强度变化部分的光强度分布范围中针孔缺陷宽度相应的范围的阈值并且得到阈值时的光强度分布范围的宽度、具体地与强度变化部分的光强度分布范围中的上述差ΔS的1/2相应的位置之间的宽度、即半宽度(一半最大值时的全部宽度)作为针孔缺陷的表观宽度Wsig的步骤((B8a)步骤)。
接下来，作为步骤S223，基于上述公式(1)通过使用(A7a)步骤、(B7a)步骤和(B8a)步骤中得到的Ssat、ΔS和Wsig计算Wcal，并且将Wcal估算为缺陷的宽度((B9)步骤)。接着，根据需要，作为步骤S224,记录得到的Wcal作为缺陷的宽度。此外,在第二实施方式中，应用以下的(C7a)步骤和(C8a)步骤代替第一实施方式中的(C7)步骤和(C8)步骤。
(C7a)得到强度变化部分的光强度的最大值与该强度变化部分在宽度方向上的中央部分的光强度之间的差ΔS的步骤，以及
(C8a)得到强度变化部分的光强度分布范围的上述差ΔS的1/2的位置之间的宽度作为针孔缺陷的表观宽度Wsig的步骤。
除了上述差别之外，作为其他步骤，那些和第一实施方式中相同的步骤也可应用于第二实施方式。
根据本发明，可对于具有小于检验光学系统标称分辨率的宽度的缺陷有效地评价缺陷尺寸。作为评价目标的缺陷宽度通常为至少30nm并且优选地至少40nm。此外,作为评价目标的缺陷宽度并不特别限定，只要其小于标称分辨率。但是，对于现有技术方法评价宽度200nm以下、特别地100nm以下,并且尤其60nm以下的缺陷并不容易，而本发明甚至对于评价这样微小缺陷的尺寸有效。而且，另外在作为评价目标的缺陷宽度至少为标称分辨率时，利用本发明的缺陷尺寸评价是可以的。如果该宽度至少为标称分辨率，作为评价目标的缺陷宽度的上限通常为1000nm以下，但并无特别限定。
通过将根据本发明的缺陷尺寸评价方法应用于光掩模坯料的缺陷检验，可基于利用该评价方法得到的关于缺陷尺寸的信息选择不包括尺寸超过预定尺寸标准的缺陷的光掩模坯料。此外，可通过对其加检验标签的方法将通过根据本发明的缺陷尺寸的评价方法得到的关于缺陷尺寸的信息给予光掩模坯料。而且，也可以基于给予光掩模坯料的信息来选择不包括尺寸超过预定尺寸标准的缺陷的光掩模坯料。此外,在其中至少一层薄膜形成在基体上的光掩模坯料的制造方法中，可进行根据本发明的缺陷尺寸的评价方法并且其可应用于其中至少一层薄膜形成在基体上的光掩模坯料的表面中的缺陷尺寸的评价。在相关现有技术的情形中，利用光学缺陷检测方法难以评价小于分辨率下限的缺陷尺寸并且因此为了装运有利的光掩模坯料，关于产品规格必须严格确定光掩模坯料是合格还是不合格。但是，通过利用本发明的方法来评价光掩模坯料的缺陷尺寸，可关于小于分辨率极限的缺陷确定正确的尺寸并且因此关于产品规格可更精确地确定光掩模坯料是合格还是不合格。此外,这也能实现产率上的提高。
如上所述，描述了评价光掩模坯料表面中存在的缺陷尺寸的方法。但是，当考虑其光学原理时，将容易理解：本发明中，例如其上形成了各种金属膜的半导体晶片或其中各种金属膜和光学薄膜形成在基体上的记录介质可用作检验-目标物体来代替光掩模坯料，并且本发明的评价方法可有利地应用于在其表面中具有下沉部分如针孔缺陷的检验-目标物体。
以下示出实施例来具体描述本发明。但是本发明并不限于以下实施例。
实施例1
作为第一实施方式的具体实例，进行以下缺陷尺寸的评价。使用如图3中所示的检验光学系统并且将检验波长设定为248nm。此外,控制照明区控制孔AP1以应用倾斜照明，并且将孔挡板AP2设为完全开放以设定NA＝0.75的形成图像的光学条件。在该检验光学系统中，基于以下公式得到标称分辨率，为约202nm。
分辨率＝k1×λ/NA
(k1＝0.61,λ＝248,NA＝0.75)
作为(A1)步骤，制备其中形成具有至少为检验光学系统标称分辨率的宽度并且具有1000nm或2000nm方形的程控缺陷的光掩模坯料作为参考光掩模坯料。接着，对制备的参考光掩模坯料进行(A2)至(A7)步骤和(A8)步骤。
图7A和7C为深度约4至5nm的针孔缺陷的观察图像并且图7B和7D为示出得到的观察图像中的光强度的变化的图。图7A为宽度1000nm的程控缺陷的观察图像(放大图像)。图7B为示出光强度沿着通过图7A的放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分大致中央的一个方向(线A-A')的变化的图。沿着图7A中线A-A'的光强度的变化通过图7B中曲线SIG-2示出。该情形下，如图7A所示，缺陷的边缘部分清晰地观察为观察图像中的黑暗部分和明亮部分之间的边界。因此，基于该事实，由观察图像得到光强度的最大值与最小值之差Ssat与缺陷的表观宽度Wsig。此外，在图7B中,曲线SIG-1示出与具有1000nm方形的程控缺陷类似地由具有2000nm方形的程控缺陷得到的光强度变化，并且证实，具有2000nm方形的程控缺陷得到的光强度的最大值与最小值之差Ssat基本等于具有1000nm方形的程控缺陷下得到的Ssat。
图7C为具有200nm方形的缺陷的观察图像(放大图像)。图7D为示出光强度沿着通过图7C的放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分的大致中央的一个方向(线B-B')的变化的图。沿着图7C中线B-B'的光强度的变化通过图7D中曲线SIG-3示出。此外,在图7D中，曲线SIG-4和SIG-5分别示出与具有200nm方形的缺陷类似地由具有100nm方形和40nm方形的缺陷得到的光强度变化。在尺寸小于检验光学系统的标称分辨率缺陷中，缺陷的边缘部分作为图7C中所示的观察图像中的黑暗部分和明亮部分之间的边界而观察，但是不如图7A中所示的具有足够大的尺寸的缺陷那么清晰。因此，可得到光强度的最大值和最小值之间的差ΔS和缺陷的表观宽度Wsig。
图8A至8C为示出实际缺陷宽度和相应测量值或计算值之间的关系的图。对于缺陷宽度的计算，使用预先基于光学模拟通过进行(C1)至(C9)步骤得到的T值＝0.53作为上述公式(1)中的常数T。图8A为通过将缺陷表观宽度Wsig相对于实际的缺陷宽度W作曲线得到的图。图8B为通过将缺陷的光强度最大值和最小值之差ΔS相对于实际缺陷宽度W作曲线而得到的图。图8C为通过将基于上述公式(1)计算的Wcal相对于实际缺陷宽度W作曲线而得到的图。Wsig为与在至少为检验光学系统标称分辨率的尺寸区域中的实际缺陷宽度W相同。但是，在小于检验光学系统标称分辨率的尺寸区域中，Wsig几乎为常数值，并且不对应于实际缺陷宽度W。另一方面，缺陷的光强度最大值和最小值之差ΔS在至少为检验光学系统标称分辨率的尺寸区域中收敛于常数值Ssat并且不显示尺寸依赖性，并且在小于检验光学系统标称分辨率的尺寸区域中随着实际缺陷宽度W降低而降低。由这些关系所定义的基于本发明的上述公式(1)计算的Wcal在小于检验光学系统标称分辨率的尺寸区域中与在至少为检验光学系统标称分辨率的尺寸区域中基本上以误差10％以下对应于实际缺陷宽度。因此，其证实，通过本发明的评价方法可在实用上不导致问题的误差范围内精确评价实际缺陷宽度W。
实施例2
作为第二实施方式的具体实例，进行以下缺陷尺寸的评价。使用如图3中所示的检验光学系统并且检验波长设定为248nm。此外，控制照明区控制孔AP1以应用倾斜照明，并且将孔挡板AP2设为完全开放以设定NA＝0.75的形成图像的光学条件。与实施例1中同样，得到该检验光学系统的标称分辨率，为约202nm。作为(A1)步骤，制备其中形成具有至少为检验光学系统标称分辨率的宽度并且具有600nm方形的程控缺陷的光掩模坯料作为参考光掩模坯料。接着，对制备的参考光掩模坯料进行(A2)至(A6)步骤、(A7a)步骤和(A8a)步骤。
图9为示出光强度沿着通过深度75nm和宽度600nm的程控缺陷(针孔缺陷)的观察图像(放大图像)的光强度分布范围中的强度变化部分的大致中央的一个方向变化的图。该变化通过曲线SIG-11所示。另一方面，曲线SIG-12、SIG-13和SIG-14示出与具有600nm方形的程控缺陷类似地分别由具有100nm方形、60nm方形和30nm方形的缺陷得到的光强度变化。
如图9所示，作为强度变化部分的光强度的差，可得到强度变化部分的光强度的最大值与强度变化部分在宽度方向上的中央部分的光强度之间的差Ssat或ΔS。在该情形中，如果强度变化部分在宽度方向上中央部分的光强度显示以至于变得高于在中央部分周围的部分的变化的变化，如曲线SIG-11所示，得到强度变化部分的光强度最大值与在宽度方向上中央部分的次峰顶点处的光强度之差作为差Ssat或差ΔS。如果在宽度方向上中央部分的光强度的变化如曲线SIG-11中所示不像曲线SIG-12至SIG-14所示存在，得到强度变化部分的光强度最大值与最小值之差作为差Ssat或差ΔS。此外，如图9所示，可得到强度变化部分的光强度分布范围的差Ssat或差ΔS的1/2对应的位置之间的宽度即半宽度(一半最大值处的全部宽度)作为缺陷表观宽度Wsig。
图10A至10C为示出实际缺陷宽度和相应测量值或计算值之间的关系的图。对于缺陷宽度的计算，使用预先基于光学模拟通过进行(C1)至(C6)步骤、(C7a)步骤、(C8a)步骤和(C9)步骤得到的T值＝0.56作为上述公式(1)中的常数T。图10A为通过将缺陷表观宽度Wsig相对于实际的缺陷宽度W作曲线得到的图。图10B为通过将缺陷的光强度的最大值和最小值之差ΔS相对于实际缺陷宽度W作曲线而得到的图。图10C通过将基于上述公式(1)计算的Wcal相对于实际缺陷宽度W作曲线而得到的图。Wsig在至少为检验光学系统标称分辨率的尺寸区域中与实际缺陷宽度W相同。但是，在小于检验光学系统标称分辨率的尺寸区域中，Wsig几乎为常数值，并且不对应于实际缺陷宽度W。另一方面，缺陷的光强度的最大值和最小值之差ΔS在至少为检验光学系统标称分辨率的尺寸区域中趋同于常数值Ssat并且不显示尺寸依赖性，并且在小于检验光学系统标称分辨率的尺寸区域中，随着实际缺陷宽度W降低而降低。由这些关系所定义的基于本发明的上述公式(1)计算的Wcal在小于检验光学系统标称分辨率的尺寸区域中与在至少为检验光学系统标称分辨率的尺寸区域中基本上以误差10％以下对应于实际缺陷宽度。因此，其证实，通过本发明的评价方法可在实用上不导致问题的误差范围内精确评价实际缺陷宽度W。
尽管描述了一些优选的实施方案，但是根据上述教导对其可以做出许多改变和变型。因此应理解的是本发明可以不同于具体描述那样实施而不脱离所附的权利要求的范围。

Claims (10)

1.光掩模坯料缺陷尺寸的评价方法，该评价方法为评价其中至少一层薄膜在基体上形成的光掩模坯料的表面中的缺陷尺寸的方法，该评价方法包括步骤：
(A1)制备具有其宽度已知并且至少为检验光学系统的标称分辨率的缺陷的参考光掩模坯料；
(A2)将该缺陷的位置对准于检验光学系统的检验位置；
(A3)设定检验光学系统的光学条件；
(A4)用检验光照射参考光掩模坯料；
(A5)通过检验光学系统的物镜将用检验光照射的参考光掩模坯料的区域的反射光作为该区域的放大图像聚集；
(A6)识别该放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分；
(A7)得到该强度变化部分的光强度的最大值与最小值之差Ssat；
(B1)制备具有其宽度小于检验光学系统标称分辨率的针孔缺陷的检验-目标光掩模坯料；
(B2)将针孔缺陷的位置对准于检验光学系统的检验位置；
(B3)将检验光学系统的光学条件设定为(A3)步骤中设定的光学条件；
(B4)用检验光照射检验-目标光掩模坯料；
(B5)通过检验光学系统的物镜将用检验光照射的检验-目标光掩模坯料的区域的反射光作为该区域的放大图像聚集；
(B6)识别该放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分；
(B7)得到该强度变化部分的光强度的最大值与最小值之差ΔS；
(B8)识别该强度变化部分的两端作为针孔缺陷的边缘并且得到该强度变化部分的宽度作为针孔缺陷的表观宽度Wsig；以及
(B9)基于以下公式(1)由针孔缺陷的表观宽度Wsig和光强度差Ssat及ΔS计算Wcal，并且将Wcal估算为针孔缺陷的宽度,
Wcal ＝ Wsig × (ΔS /Ssat)T (1)
其中T为满足0.5≤T≤0.6关系的常数。
2.光掩模坯料缺陷尺寸的评价方法，该评价方法为评价其中至少一层薄膜形成在基体上的光掩模坯料的表面中的缺陷尺寸方法，该评价方法包括步骤:
(A1)制备具有其宽度已知并且至少为检验光学系统的标称分辨率的缺陷的参考光掩模坯料；
(A2)将该缺陷的位置对准于检验光学系统的检验位置；
(A3)设定检验光学系统的光学条件；
(A4)用检验光照射参考光掩模坯料；
(A5)通过检验光学系统的物镜将用检验光照射的参考光掩模坯料的区域的反射光作为该区域的放大图像聚集；
(A6)识别放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分；
(A7a)得到该强度变化部分的光强度的最大值与该强度变化部分在宽度方向上的中央部分的光强度之间的差Ssat；
(B1)制备具有其宽度小于检验光学系统标称分辨率的针孔缺陷的检验-目标光掩模坯料；
(B2)将针孔缺陷的位置对准于检验光学系统的检验位置；
(B3)将检验光学系统的光学条件设定为(A3)步骤中设定的光学条件；
(B4)用检验光照射检验-目标光掩模坯料；
(B5)通过检验光学系统的物镜将用检验光照射的检验-目标光掩模坯料的区域的反射光作为该区域的放大图像聚集；
(B6)识别该放大图像的光强度分布范围中的强度变化部分；
(B7a)得到该强度变化部分的光强度的最大值与该强度变化部分在宽度方向上的中央部分的光强度之间的差ΔS；
(B8a)得到光强度分布范围的差ΔS的1/2的位置之间的宽度作为针孔缺陷的表观宽度Wsig，ΔS为由上述(B7a)得到；以及
(B9)基于以下公式(1)由针孔缺陷的表观宽度Wsig和光强度的差Ssat及ΔS计算Wcal，并且将Wcal估算为针孔缺陷的宽度,
Wcal ＝ Wsig × (ΔS/Ssat)T (1)
其中T为满足0.5≤T≤0.6关系的常数。
3.权利要求1或2的评价方法，其中使用其中形成具有预定宽度的程控缺陷的光掩模坯料作为参考光掩模坯料。
4.权利要求1或2的评价方法，其中基于光学模拟进行(A1)至(A7)步骤或(A1)至(A7a)步骤以得到光强度的差Ssat。
5.权利要求1或2的评价方法，其中检验光为波长210至550nm的光。
6.权利要求1或2的评价方法，其中在(A4)步骤或(B4)步骤中,将光掩模坯料放置在使光掩模坯料沿着光掩模坯料的面内方向运动的台面上的同时用检验光照射该光掩模坯料。
7.权利要求1或2的评价方法，其中在(A4)步骤或(B4)步骤中,通过使检验光的光学轴倾斜于光掩模坯料的检验表面的倾斜照明用检验光照射该参考光掩模坯料或该检验-目标光掩模坯料。
8.权利要求1或2的评价方法，其中在(A5)步骤或(B5)步骤中,检验光学系统包括其部分地阻挡通过物镜的大致瞳孔位置的光的空间滤波器并且通过该空间滤波器聚集反射光。
9.光掩模坯料的选择方法，其包括步骤：
基于通过权利要求1或2所述的评价方法得到的缺陷尺寸的信息，选择不包括具有超过预定尺寸标准的尺寸的缺陷的光掩模坯料。
10.光掩模坯料的制造方法,包括步骤：
在基体上形成至少一层薄膜；和
通过权利要求1或2所述的评价方法评价其中在基体上形成至少一层薄膜的光掩模坯料的表面中缺陷的尺寸。
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