JP2006343666A - マスクブランク用ガラス基板の欠陥検査方法、マスクブランク用ガラス基板、マスクブランク、露光用マスク、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、及び露光用マスクの製造方法 - Google Patents

マスクブランク用ガラス基板の欠陥検査方法、マスクブランク用ガラス基板、マスクブランク、露光用マスク、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、及び露光用マスクの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 被転写体へのパターン転写に影響の大きな主表面近傍の内部欠陥を含む、ガラス基板の実質的に全ての領域の内部欠陥を良好に検出して、パターン転写の転写精度を向上できること。
【解決手段】 波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入する端面２を有する合成石英ガラス基板４を準備する準備工程と、端面２から短波長光を導入し、当該ガラス基板の内部欠陥が発する上記短波長光よりも長い波長の光を他の端面から受光し、この受光した光に基づき内部欠陥を検出する検出工程を有し、この検出工程で内部欠陥が検出されない合成石英ガラス基板からマスクブランク用ガラス基板を製造する際に、上記準備工程において、端面２における面取り面５１の幅ｔが、この端面に対向する端面１８における面取り面５３、５７の幅Ｔよりも小さく設定された合成石英ガラス基板４を準備し、上記検出工程において、端面２の側面５９に上記短波長光を導入するものである。
【選択図】 図５

Description

本発明は、マスクブランク用ガラス基板の内部欠陥を検出するマスクブランク用ガラス基板の欠陥検査方法、この欠陥検査方法の検査対象となるマスクブランク用ガラス基板、マスクブランク及び露光用マスク、ガラス基板の内部欠陥を検査した後にマスクブランク用ガラス基板を製造するマスクブランク用ガラス基板の製造方法、このマスクブランク用ガラス基板を用いるマスクブランクの製造方法、並びにこのマスクブランクを用いる露光用マスクの製造方法に関する。
近年では、半導体デバイスの微細化に対応して、光リソグラフィー技術において使用される露光光はＡｒＦエキシマレーザー（露光波長１９３ｎｍ）、Ｆ２エキシマレーザー（露光波長１５７ｎｍ）へと短波長化が進んでいる。上記光リソグラフィー技術において使用される露光用マスクや、この露光用マスクを製造するマスクブランクにおいても、マスクブランク用ガラス基板上に形成される、上述の露光光の露光波長に対して光を遮断する遮光膜や、位相を変化させる位相シフト膜の開発が急速に行われ、様々な膜材料が提案されている。
また、上記マスクブランク用ガラス基板や、このマスクブランク用ガラス基板を製造するための合成石英ガラス基板の内部には、異物や気泡などの欠陥が存在しないことが要求されている。特許文献１には、ガラス基板に対し、Ｈｅ‐Ｎｅレーザーを入射し、ガラス基板に存在する内部欠陥（異物や気泡など）により散乱された散乱光を検出することで、上記内部欠陥を検出する欠陥検出装置が開示されている。
特開平８‐２６１９５３号公報
ところが、上述のような欠陥検出装置によって内部欠陥が存在しないと判定された合成石英ガラス基板、マスクブランク用ガラス基板から製造される露光用マスクであっても、露光光であるＡｒＦエキシマレーザーを用いて半導体基板に露光用マスクのマスクパターンを転写するパターン転写時に、後述のガラス基板起因による転写パターン欠陥が生じて転写精度が低下する場合がある。
この原因は、Ｈｅ‐Ｎｅレーザーなどの可視光レーザーを露光光としたときには散乱などが発生しなかったが、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ２エキシマレーザーなどの高エネルギーの光を露光光としたときに、局所的に光学特性を変化（例えば透過率を低下）させる内部欠陥（局所脈理、内容物、異質物）が、ガラス基板中に存在しているからであると考えられる。
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、マスクブランク用ガラス基板の主表面近傍の内部欠陥を含む、実質的に全ての領域の内部欠陥を良好に検出できるマスクブランク用ガラス基板の欠陥検査方法、マスクブランク用ガラス基板、マスクブランク、及び露光用マスクを提供することにある。
本発明の他の目的は、被転写体へのパターン転写に影響の大きな主表面近傍の内部欠陥を含む、マスクブランク用ガラス基板の実質的に全ての領域の内部欠陥を良好に検出して、パターン転写の転写精度を良好にできる露光用マスクを製造する露光用マスクの製造方法、この露光用マスクを製造するためのマスクブランクを製造するマスクブランクの製造方法、及びこのマスクブランクを製造するためのマスクブランク用ガラス基板を製造するマスクブランク用ガラス基板の製造方法を提供することにある。
請求項１に記載の発明に係るマスクブランク用ガラス基板の欠陥検査方法は、ガラス基板の表面のうちの一端面から波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入し、この導入された短波長光によって上記ガラス基板の内部欠陥が発する、上記波長よりも長い長波長光を上記表面の他方から受光し、この受光した長波長光に基づき上記ガラス基板の上記内部欠陥を検出するマスクブランク用ガラス基板の欠陥検査方法であって、上記ガラス基板の上記一端面における面取り面の幅が、この一端面に対向する対向端面における面取り面の幅よりも小さく設定され、この一端面の側面に上記短波長光を導入することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明に係るマスクブランク用ガラス基板の欠陥検査方法は、請求項１に記載の発明において、上記ガラス基板の一端面において対向端面の面取り面の幅よりも小さな幅を有する面取り面は、当該一端面の片側に形成され、または当該ガラス基板の対向する両主表面のそれぞれに接する両側に形成されることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明に係るマスクブランク用ガラス基板は、一端面の側面に、内部欠陥を検出するための検査用の光が導入可能とされ、上記一端面における面取り面の幅が、この一端面に対向する対向端面における面取り面の幅よりも小さく設定されたことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明に係るマスクブランク用ガラス基板は、請求項３に記載の発明において、上記一端面に導入される検査用の光の波長が、２００ｎｍ以下の光であることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明に係るマスクブランク用ガラス基板は、請求項３または４に記載の発明において、上記一端面において対向端面の面取り面の幅よりも小さな幅を有する面取り面は、当該一端面の片側に形成され、または対向する両主表面のそれぞれに接する両側に形成されることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明に係るマスクブランクは、請求項３乃至５のいずれかに記載のマスクブランク用ガラス基板の主表面上に、マスクパターンとなる薄膜が形成されたことを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明に係る露光用マスクは、請求項６に記載のマスクブランクにおける薄膜がパターニングされて、マスクブランク用ガラス基板の主表面上にマスクパターンが形成されたことを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明に係るマスクブランク用ガラス基板の製造方法は、波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入する一端面を含む表面を有する合成石英ガラス基板を準備する準備工程と、上記一端面から上記短波長光を導入し、当該ガラス基板の内部欠陥が発する上記波長よりも長い長波長光を上記表面の他方から受光し、この受光した長波長光に基づき上記内部欠陥を検出する検出工程とを有し、上記検出工程で内部欠陥が検出されない上記合成石英ガラス基板を用いてマスクブランク用ガラス基板を製造するマスクブランク用ガラス基板の製造方法であって、上記準備工程において、上記一端面における面取り面の幅が、この一端面に対向する対向端面における面取り面の幅よりも小さく設定された合成石英ガラス基板を準備し、上記検出工程において、上記一端面の側面に上記短波長光を導入することを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明に係るマスクブランク用ガラス基板の製造方法は、請求項８に記載の発明において、上記合成石英ガラス基板の一端面において対向端面の面取り面の幅よりも小さな幅を有する面取り面は、当該一端面の片側に形成され、または当該ガラス基板の対向する両主表面のそれぞれに接する両側に形成されることを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明に係るマスクブランク用ガラス基板の製造方法は、請求項８または９に記載の発明において、上記検出工程の後、合成石英ガラス基板の主表面を精密研磨して、マスクブランク用ガラス基板を得ることを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明に係るマスクブランクの製造方法は、請求項８乃至１０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によって得られたマスクブランク用ガラス基板の主表面上に、マスクパターンとなる薄膜を形成してマスクブランクを製造することを特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明に係る露光用マスクの製造方法は、請求項１１に記載のマスクブランクにおける薄膜をパターニングして、マスクブランク用ガラス基板の主表面上にマスクパターンを形成し、露光用マスクを製造することを特徴とするものである。
請求項１に記載の発明によれば、マスクブランク用ガラス基板に波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入して、この短波長光をマスクブランク用ガラス基板の内部欠陥の検査に用いることから、上記ガラス基板から製造される露光用マスク及び露光光を用いたパターン転写の際に転写パターン欠陥となる内部欠陥を良好に検出できる。
また、マスクブランク用ガラス基板の一端面における面取り面の幅が、この一端面に対向する対向端面における面取り面の幅よりも小さく設定されたから、この幅の小さな面取り面に接するマスクブランク用ガラス基板の主表面から当該面取り面の幅相当深さまでのマスクブランク用ガラス基板の表層領域において、上記一端面の側面に垂直に導入された上記短波長光は、上記面取り面において屈折して上記ガラス基板内を伝播するので対向端面に到達せず、当該表層領域内に存在する内部欠陥を検出できないが、この表層領域以外のマスクブランク用ガラス基板の領域においては、上記一端面に導入された上記短波長光が対向端面に到達するので、この領域における内部欠陥を検出できる。ここで、上記表層領域は、後に実施される研磨工程で除去することにより、当該表層領域に内部欠陥が存在していても支障がない。従って、当該ガラス基板から露光用マスクを製造する場合にマスクパターンが形成される側の主表面近傍の内部欠陥(つまり、当該露光用マスクを用いた被転写体へのパターン転写の際に影響の大きな内部欠陥)を含む、当該ガラス基板の実質的に全ての領域の内部欠陥を良好に検出できる。
請求項２に記載の発明によれば、マスクブランク用ガラス基板の一端面において対向端面の面取り面の幅よりも小さな幅を有する面取り面が、当該ガラス基板の対向する両主表面のそれぞれに接する両側に形成される場合には、上記一端面の面取り面の幅相当深さから上記対向端面の面取り面の幅相当深さまでの当該ガラス基板の領域においては、一端面から導入された光と、この光が対向端面の面取り面にて全反射した光とが伝播することになるので、当該領域における内部欠陥の検出感度を向上させることができる。
請求項３または４に記載の発明によれば、内部欠陥を検出するための検査用の光（例えば、波長が２００ｎｍ以下の短波長光）を導入する一端面における面取り面の幅が、この一端面に対向する対向端面における面取り面の幅よりも小さく設定されたことから、この幅の小さな面取り面に接するマスクブランク用ガラス基板の主表面から当該面取り面の幅相当深さまでのマスクブランク用ガラス基板の表層領域において、上記一端面の側面に垂直に導入された検査用の光は、上記面取り面において屈折してマスクブランク用ガラス基板内を伝播するので対向端面に到達せず、当該表層領域内に存在する内部欠陥を検出できないが、この表層領域以外のマスクブランク用ガラス基板の領域においては、上記一端面に導入された検査用の光が対向端面に到達するので、この領域における内部欠陥を検出できる。ここで、上記表層領域は、後に実施される研磨工程で除去することにより、当該表層領域に内部欠陥が存在していても支障がない。従って、当該ガラス基板から露光用マスクを製造する場合にマスクパターンが形成される側の主表面近傍の内部欠陥(つまり、当該露光用マスクを用いた被転写体へのパターン転写の際に影響の大きな内部欠陥)を含む、当該ガラス基板の実質的に全ての領域の内部欠陥を良好に検出できる。
請求項５に記載の発明によれば、一端面において対向端面の面取り面の幅よりも小さな幅を有する面取り面が、対向する両主表面のそれぞれに接する両側に形成される場合、上記一端面の面取り面の幅相当深さから上記対向端面の面取り面の幅相当深さまでのマスクブランク用ガラス基板の領域においては、一端面から導入された光と、この光が対向端面の面取り面にて全反射した光とが伝播することになるので、当該領域における内部欠陥の検出感度を向上させることができる。
請求項６または７に記載の発明によれば、マスクブランクや露光用マスクの段階で、それらの端面に、波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入して内部欠陥を検出することにより、請求項３、４または５の場合と同様に、ガラス基板の実質的に全ての領域の内部欠陥を良好に検出でき、その検出感度を向上させることができる。
請求項８に記載の発明によれば、合成石英ガラス基板に波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入して、この短波長光を当該ガラス基板の内部欠陥の検査に用いることから、この合成石英ガラス基板からマスクブランク用ガラス基板及びマスクブランクを経て製造される露光用マスク及び露光光を用いたパターン転写の際に転写パターン欠陥となる内部欠陥を良好に検出できる。このため、この内部欠陥が検出されない合成石英ガラス基板を用いてマスクブランク用ガラス基板を製造することにより、このマスクブランク用ガラス基板を用いた露光用マスクには、ガラス基板の内部欠陥に起因して局所的に光学特性が変化（例えば透過率が低下）する領域が存在しなくなるので、転写パターン欠陥が生ずることがなく、転写精度を向上させることができる。
また、準備工程において、一端面における面取り面の幅が、この一端面に対向する対向端面における面取り面の幅よりも小さく設定された合成石英ガラス基板を準備することから、この幅の小さな面取り面に接する当該ガラス基板の主表面から当該面取り面の幅相当深さまでのガラス基板の表層領域において、上記一端面の側面に導入された上記短波長光は、上記面取り面において屈折して合成石英ガラス基板内を伝播し外部へ漏出するので対向端面に到達せず、当該表層領域内に存在する内部欠陥を検出できないが、この表層領域以外の当該ガラス基板の領域においては、上記一端面に導入された上記短波長光が対向端面に到達するので、この領域における内部欠陥を検出できる。ここで、上記表層領域は、後に実施される研磨工程で除去することにより、当該表層領域に内部欠陥が存在していても支障がない。従って、当該合成石英ガラス基板から露光用マスクを製造する場合にマスクパターンが形成される側の主表面近傍の内部欠陥(つまり、当該露光用マスクを用いた被転写体へのパターン転写の際に影響の大きな内部欠陥)を含む、当該ガラス基板の実質的に全ての領域の内部欠陥を良好に検出できる。この結果、内部欠陥が検出されない合成石英ガラス基板から露光用マスクを製造することで、この露光用マスクを用いたパターン転写の転写精度を向上させることができる。
請求項９に記載の発明によれば、合成石英ガラス基板の一端面において対向端面の面取り面の幅よりも小さな幅を有する面取り面が、当該ガラス基板の対向する両主表面のそれぞれに接する両側に形成される場合、上記一端面の面取り面の幅相当深さから上記対向端面の面取り面の幅相当深さまでの当該ガラス基板の領域においては、一端面から導入された光と、この光が対向端面の面取り面にて全反射した光とが伝播することになるので、当該領域における内部欠陥の検出感度を向上させることができる。
請求項１０に記載の発明によれば、マスクブランク用ガラス基板の製造工程の、主表面を精密研磨する前の早い段階で合成石英ガラス基板の内部欠陥を検出することから、内部欠陥の存在しない合成石英ガラス基板に対してのみ主表面を精密研磨し、内部欠陥の存在する合成石英ガラス基板について主表面を精密研磨する無駄を省くことができる。
請求項１１または１２記載の発明によれば、請求項８乃至１０のいずれか記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法によって得られたマスクブランク用ガラス基板を用いてマスクブランクを製造し、このマスクブランクにおける薄膜をパターニングして露光用マスクを製造することから、この露光用マスクを用いて被転写体に当該露光用マスクのマスクパターンを転写するパターン転写時に、この露光用マスクには、マスクパターンが形成される側の主表面近傍を含む、実質的に全ての領域に内部欠陥が存在しない合成石英ガラス基板が用いられるので、上記内部欠陥に起因して局所的に光学特性が変化（例えば透過率が低下）する領域が存在せず、パターン転写に悪影響を及ぼして転写パターン欠陥が生ずることがなく、転写精度を向上させることができる。
以下、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、露光用マスクの製造方法について最良の形態を、図面に基づき説明する。尚、以下、露光光を、露光波長が２００ｎｍ以下のＡｒＦエキシマレーザー光(露光波長：１９３ｎｍ)として説明する。
〔Ａ〕マスクブランク用ガラス基板の製造方法
特開平８−３１７２３号公報や特開２００３−８１６５４号公報に記載された製造方法により作製された合成石英ガラスインゴットから、約１５２.４ｍｍ×約１５２.４ｍｍ×約６．８５ｍｍに切り出して得られた合成石英ガラス板１(図1(ａ))に面取り加工を施す。次に、この合成石英ガラス板１の表面のうち、少なくとも、検査用の光である波長が２００ｎｍ以下の短波長光（本実施の形態では露光波長の光（ＡｒＦエキシマレーザー光）））を導入する側の端面２と、この端面２に隣接し、後述の内部欠陥１６(図２)が発する光１５、１７等を受光する側の端面３とを、上記露光波長の光を導入できる程度に鏡面研磨して、合成石英ガラス基板４を準備する（図１（ｂ））。
この準備工程においては、合成石英ガラス基板４の表面のうちの残りの端面１８及び１９と、互いに対向する主表面５及び６とは鏡面研磨されず、その表面粗さは約０．５μｍ程度であるが、上記端面２及び３の表面粗さは約０．０３μｍ以下とされる。この準備工程で準備される合成石英ガラス基板４の端面２、３、１８及び１９の形状については後に詳説する。
次に、図２に示すガラス基板の欠陥検査装置２０に合成石英ガラス基板４を装着し、ＡｒＦエキシマレーザー光を合成石英ガラス基板４の一方の端面２から導入し、この合成石英ガラス基板４中に存在する内部欠陥１６が発する露光波長の光よりも長い波長の長波長光（蛍光）１５を、合成石英ガラス基板４の内部欠陥１６以外の領域が発する露光波長よりも長い波長の長波長光（蛍光）１７と共に、この合成石英ガラス基板４の、上記端面２に隣接する端面３から受光し、この受光した光１５及び１７の光量（強度）の相違に基づき、上記内部欠陥１６を検出する検出工程を実施する。
ここで、合成石英ガラス基板４に存在する内部欠陥１６のうち、波長が２００ｎｍ超の露光光源(例えば、ＫｒＦエキシマレーザー(波長：２４８ｎｍ))の場合には問題とならないが、ＡｒＦエキシマレーザーのように波長が２００ｎｍ以下の露光光源の場合に問題となる内部欠陥１６として局所脈理、内容物、異質物等がある。これらの内部欠陥１６は、合成石英ガラス基板４からマスクブランク用ガラス基板７及びマスクブランク９を経て製造された露光用マスク１４と、波長が２００ｎｍ以下の上記露光光とを用いて、当該露光用マスク１４のマスクパターンを被転写体に転写するパターン転写時に、いずれも局所的な光学特性の変化（例えば透過率の低下）を生じさせ、パターン転写に悪影響を及ぼして転写精度を低下させるものとなる。
上記「局所脈理」は、合成石英ガラスの合成時に金属元素が合成石英ガラス中に微量に混入された領域である。露光用マスク１４のマスクブランク用ガラス基板７に当該局所脈理が存在すると、パターン転写時に約２０〜４０％の透過率低下が生じ、転写精度を低下させる。また、上記「内容物」は、金属元素が合成石英ガラス中に、局所脈理の場合よりも多く混入された領域である。露光用マスク１４のマスクブランク用ガラス基板７に当該内容物が存在すると、パターン転写時に約４０〜６０％の透過率低下が生じる。更に、「異質物」は、合成石英ガラス中に酸素が過剰に混入された酸素過剰領域であり、高エネルギーの光が照射された後は回復しない。露光用マスク１４のマスクブランク用ガラス基板７に当該異質物が存在すると、パターン転写時に約５〜１５％の透過率の低下が生じる。
前記検出工程を実施する上記ガラス基板の欠陥検査装置２０は、上述の内部欠陥１６（パターン転写時に局所的な光学特性の変化を生じさせる局所脈理、内容物、異質物等）を検出するものである。このガラス基板の欠陥検査装置２０は、図２に示すように、短波長光としての露光波長の光（つまり、露光波長と同一波長の光）であるＡｒＦエキシマレーザー光を合成石英ガラス基板４の端面２から導入する光導入手段としてのレーザー照射装置２１と、合成石英ガラス基板４を載置し、レーザー照射装置２１から発せられるレーザー光に対して合成石英ガラス基板４をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ移動させるＸＹＺステージ２２と、このＸＹＺステージ２２に載置された合成石英ガラス基板４の端面３側に設置され、ＣＣＤ素子とこのＣＣＤ素子の検出範囲を広げるためのレンズ（ともに不図示）とを備え、合成石英ガラス基板４の幅方向（つまり、レーザー照射装置２１から照射されるレーザー光の照射方向）の略全域に渡って検出視野２４を有する、受光手段としてのＣＣＤカメラ（ラインセンサカメラ）２３と、このＣＣＤカメラ２３にＵＳＢケーブル２６を用いて接続された検出手段としてのコンピュータ２７とを有して構成される。
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を合成石英ガラス基板４の端面２におけるＹ方向（つまり端面２の長手方向）の各位置から順次導入する。また、ＣＣＤカメラ２３は、合成石英ガラス基板４の端面２におけるＹ方向の各位置へ入射されたＡｒＦエキシマレーザー光（波長λ１）によって合成石英ガラス基板４が発する、波長λ１によりも長い波長の長波長の光１５及び１７を、合成石英ガラス基板４のＹ方向の各位置毎に、合成石英ガラス基板４の端面３側から受光して撮影する。本実施の形態では、ＣＣＤカメラ２３はモノクロカメラであり、光１５及び１７の明暗を受光して撮影する。
コンピュータ２７は、ＣＣＤカメラ２３からの画像を入力して、合成石英ガラス基板４のＹ方向の各位置毎に画像処理し、この合成石英基板４のＹ方向の各位置について、ＣＣＤカメラ２３が受光する光１５及び１７の光量（強度）を、合成石英ガラス基板４のＸ方向位置との関係で解析する。つまり、コンピュータ２７は、光１５及び１７の光量が所定閾値以上の局所的な光量を有する場合に、その所定閾値以上の局所的な光量の光１５を内部欠陥１６が発したと判断して、この内部欠陥１６の位置（合成石英ガラス基板４におけるＸ方向及びＹ方向の位置）と共に、内部欠陥１６が発する局所的な光量の光１５の形状などから内部欠陥１６の種類（局所脈理、内容物、異質物）を特定して検出する。
例えば、合成石英ガラス基板４に内部欠陥１６として局所脈理または内容物が存在する場合には、レーザー照射装置２１からのＡｒＦエキシマレーザー光が合成石英ガラス基板４に導入されることによって、上記局所脈理または内容物が図３（Ａ）に示すように、所定閾値（１０００counts）以上の局所的な光量の光１５を発し、合成石英ガラス基板４の局所脈理または内容物以外の領域が光１７を発する。コンピュータ２７は、ＣＣＤカメラ２３が受光した光１５及び１７を画像処理して解析することで、所定閾値以上の局所的な光量の光１５の形状から内部欠陥１６を局所脈理または異質物と判断し、且つその所定閾値以上の局所的な光量の光１５が発する位置に局所脈理または内容物が存在するとして、その局所脈理または内容物をその位置と共に検出する。ここで、図３（Ａ）の場合、横軸は合成石英ガラス基板４のＸ方向位置を、縦軸は光１５及び１７の光量（強度）をそれぞれ示す。
また、合成石英ガラス基板４に内部欠陥１６として異質物が存在する場合には、レーザー照射装置２１からＡｒＦエキシマレーザー光が合成石英ガラス基板４に導入されることによって、上記異質物が図３（Ｂ）に示すように、所定の範囲（例えば２０〜５０ｍｍ）に所定閾値（１０００counts）以上の局所的な光量の光１５を発し、合成石英ガラス基板４の異質物以外の領域が光１７を発する。コンピュータ２７は、ＣＣＤカメラ２３が受光した光１５及び１７を画像処理して解析することで、所定閾値以上の局所的な光量の光１５の形状から内部欠陥１６を異質物と判断し、且つその所定閾値以上の局所的な光量の光１５が発生する位置に当該異質物が存在するとして、この異質物をその位置と共に検出する。ここで、図３（Ｂ）の場合も、横軸は合成石英ガラス基板４のＸ方向位置を、縦軸は光１５及び１７の光量（強度）をそれぞれ示す。
上記ガラス基板の欠陥検査装置２０によって内部欠陥１６が検出されない合成石英ガラス基板４に対し、その主表面５、６を所望の表面粗さになるように鏡面・精密研磨し、洗浄処理を実施してマスクブランク用ガラス基板７を得る（図１（ｃ））。このときの主表面５、６の表面粗さは、自乗平均平方根粗さ（ＲＭＳ）で０．２ｎｍ以下が好ましい。
ところで、検出工程において内部欠陥検査装置２０により上述のように内部欠陥１６が検出される合成石英ガラス基板４は、準備工程において、図４及び図５に示すように、端面２及び３の面取り面の形状が調整されて準備される。つまり、合成石英ガラス基板４の端面は、一般に、主表面５及び６に直交する側面と、この側面と主表面５、６にそれぞれ接する箇所に形成される面取り面とで構成される。このうち、端面２、３の片側（即ち主表面５に接する側）のそれぞれの面取り面５１、５２の幅ｔは、この端面２に対向する端面１８において主表面５に接する面取り面５３の幅Ｔよりも小さく設定される。合成石英ガラス基板４が１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ×６．８５ｍｍの場合に、上記端面２の面取り面５１及び端面３の面取り面５２の幅ｔは約０．２ｍｍに、上記端面１８における面取り面５３の幅Ｔは約０．６ｍｍにそれぞれ設定される。
端面２、３、１８の主表面６に接するそれぞれの面取り面５５、５６、５７の幅、並びに端面３に対向する端面１９において主表面５、６に接するそれぞれの面取り面５４、５８の幅は、いずれも、端面１８の面取り面５３の幅Ｔと略同一の値に設定される。尚、端面２、３、１８、１９が互いに接する４つの側稜には、湾曲面形状の面取り加工が施されている。
ここで、合成石英ガラス基板４の内部領域を、下記の表層領域６０、中間領域６１及び主要領域６２に区分けする。上記表層領域６０は、主表面５、６のそれぞれから、面取り面５１及び５２の幅ｔに相当する深さまでの領域（主表面５、６から深さ約０．２ｍｍまでの領域）である。また、中間領域６１は、面取り面５１及び５２の幅ｔに相当する深さから面取り面５３〜５８の幅Ｔに相当する深さまでの領域（深さ約０．２〜０．６ｍｍの領域）である。上記主要領域６２は、面取り面５３〜５８の幅Ｔに相当する深さよりも深い領域、つまり合成石英ガラス基板４の内部領域のうち、表層領域６０及び中間領域６１を除いた領域である。
尚、上記面取り面５１〜５８は、図４に示す合成石英ガラス基板４から露光用マスク１４が製造された場合にマスクパターンが形成されるパターン形成領域６３に対応して形成されていれば十分であるが、各端面２、３、１８、１９の全長にわたって形成されてもよい。
検出工程においては、図５（A）に示すように、鏡面研磨された端面２にレーザー照射装置２１から、ビーム形状が7.0ｍｍ×4.0ｍｍ、パワーが6ｍＪ、周波数が50ＨｚのＡｒＦエキシマレーザー光が導入され、その導入方向は端面２の側面５９に垂直な方向である。従って、このＡｒＦエキシマレーザー光は、面取り面５４にて屈折して合成石英ガラス基板４内を伝播し、端面１８へ到達せずに外部へ漏出するので、上記表層領域６０内にはＡｒＦエキシマレーザー光が伝播せず、この表層領域６０に存在する内部欠陥１６を検出することはできない。
これに対し、中間領域６１は、端面２から対向する端面１８へ向かってＡｒＦエキシマレーザー光は直進し、端面１８の面取り面５３及び５７にて全反射して端面２の面取り面５５へ向かうため、この中間領域６１を伝播するＡｒＦエキシマレーザー光によって、当該中間領域６１に存在する内部欠陥１６を検出することが可能となる。また、主要領域６２においても、端面２の側面５９から端面１８の側面５９へ向かってＡｒＦエキシマレーザー光が直進するため、この主要領域６２を伝播するＡｒＦエキシマレーザ-光によって、当該主要領域６２に存在する内部欠陥１６を検出することが可能となる。
このように、合成石英ガラス基板４においては、表層領域６０以外の中間領域６１及び主要領域６２において、これらの中間領域６１及び主要領域６２に存在する内部欠陥１６が発する光１５及び１７(図２)をＣＣＤカメラ２３が受光し、この受光した光をマイクロコンピュータ２７が解析することによって、中間領域６１及び主要領域６２に存在する内部欠陥１６を検出することが可能となる。上記表層領域６０は、検出工程の後に実施される主表面５、６の鏡面・精密研磨工程で除去されることになるので、この表層領域６０に内部欠陥１６が存在していても、この内部欠陥１６は存在しなくなり支障がない。従って、内部欠陥検査装置２０を用いた検出工程においては、合成石英ガラス基板４の主表面５、６近傍の内部欠陥１６を含む、実質的に全ての領域の内部欠陥１６を良好に検出できることになり、この検出工程で内部欠陥１６が検出されなかった合成石英ガラス基板４から表層領域６０を除去して製造されるマスクブランク用ガラス基板７は、主表面５、６近傍を含む全ての領域に内部欠陥１６が存在しないガラス基板となる。
上述の観点から、上記合成石英ガラス基板４の端面２における面取り面５１及び端面３における面取り面５２の幅ｔは、これらの面取り面５１及び５２が接する主表面５の研磨取り代に対応して設定される。従って、この面取り面５１及び５２の幅ｔは、上記欠陥検出工程の後に実施される処理に応じて適宜設定されることになる。例えば、最終研磨工程の後に上記欠陥検出工程を実施する場合には、研磨取り代がないので、面取り面５１及び５２の幅ｔは極力小さく設定され、好ましくはゼロに設定される。
〔Ｂ〕マスクブランクの製造方法
次に、マスクブランク用ガラス基板７の主表面５上にマスクパターンとなる薄膜（ハーフトーン膜８）をスパッタリング法により形成して、マスクブランク9（ハーフトーン型位相シフトマスクブランク）を作製する(図1(ｄ))。ハーフトーン膜８の成膜は、以下の構成を有するスパッタリング装置を使って行う。
このスパッタリング装置は、図６に示すようなＤＣマグネトロンスパッタリング装置３０であり、真空槽３１を有しており、この真空槽３１の内部にマグネトロンカソード３２及び基板ホルダ３３が配置されている。マグネトロンカソード３２には、バッキングプレート３４に接着されたスパッタリングターゲット３５が装着されている。例えば、上記バッキングプレート３４に無酸素鋼を用い、スパッタリングターゲット３５とバッキングプレート３４との接着にインジウムを用いる。上記バッキングプレート３４は水冷機構により直接または間接的に冷却される。また、マグネトロンカソード３２、バッキングプレート３４及びスパッタリングターゲット３５は電気的に結合されている。基板ホルダ３３にガラス基板７が装着される。
図６の真空槽３１は、排気口３７を介して真空ポンプにより排気される。真空槽３１内の雰囲気が、形成する膜の特性に影響しない真空度に達した後に、ガス導入口３８から窒素を含む混合ガスを導入し、ＤＣ電源３９を用いてマグネトロンカソード３２に負電圧を加え、スパッタリングを行う。ＤＣ電源３９はアーク検出機能を持ち、スパッタリング中の放電状態を監視する。真空槽３１の内部圧力は圧力計３６によって測定される。
〔Ｃ〕露光用マスクの製造方法
次に、図１に示すように、上記マスクブランク９（ハーフトーン型位相シフトマスクブランク）のハーフトーン膜８の表面にレジストを塗布した後、加熱処理してレジスト膜１０を形成する。(図1(ｅ))。
次に、レジスト膜付きのマスクブランク１１におけるレジスト膜１０に所定のパターンを描画・現像処理し、レジストパターン１２を形成する(図1(ｆ))。
次に、上記レジストパターン１２をマスクにして、ハーフトーン膜８をドライエッチングしてハーフトーン膜パターン１３をマスクパターンとして形成する(図1(ｇ))。
最後に、レジストパターン１２を除去して、ガラス基板７上にハーフトーン膜パターン１３が形成された露光用マスク１４を得る(図1(ｈ))。
［Ｄ］半導体デバイスの製造方法
得られた露光用マスク１４を露光装置に装着し、この露光用マスク１４を使用し、ＡｒＦエキシマレーザーを露光光として光リソグラフィー技術を用い、半導体基板(半導体ウェハ)に形成されているレジスト膜に露光用マスクのマスクパターンを転写して、この半導体基板上に所望の回路パターンを形成し、半導体デバイスを製造する。
［Ｅ］実施の形態の効果
上述のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、次の効果（１）〜（３）を奏する。
（１）合成石英ガラス基板４に波長が２００ｎｍ以下の短波長光である露光波長の光（ＡｒＦエキシマレーザー光）を導入して、この露光波長の光を当該ガラス基板の内部欠陥１６の検査に用いる。このことから、この合成石英ガラス基板４からマスクブランク用ガラス基板７及びマスクブランク９を経て製造される露光用マスク１４及び露光光を用いたパターン転写の際に、転写パターン欠陥となる内部欠陥１６を良好に検出できる。このため、この内部欠陥１６が検出されない合成石英ガラス基板４を用いてマスクブランク用ガラス基板７を製造することにより、このマスクブランク用ガラス基板７を用いた露光用マスク１４には、ガラス基板の内部欠陥１６に起因して局所的に光学特性が変化（例えば透過光が低下）する領域が存在しなくなるので、転写パターン欠陥が生ずることなく、転写精度を向上させることができる。
（２）準備工程において、ＡｒＦエキシマレーザー光を導入する端面２における面取り面５１の幅ｔが、この端面２に対向する端面１８における面取り面の幅Ｔよりも小さく設定された合成石英ガラス基板４を準備する。従って、この幅の小さな面取り面５１に接する当該合成石英ガラス基板４の主表面５から当該面取り面５１の幅ｔに相当する深さまでの合成石英ガラス基板４の表層領域６０において、上記端面２の側面５９に垂直に導入されたＡｒＦエキシマレーザー光は、この端面２の面取り面５１において屈折して合成石英ガラス基板４内を伝播して外部へ漏出するので端面１８に到達せず、当該表層領域６０内に存在する内部欠陥１６を検出できない。これに対し、この表層領域６０以外の中間領域６１及び主要領域６２においては、端面２に導入されたＡｒＦエキシマレーザー光が端面１８に到達するので、これらの領域６１及び６２における内部欠陥１６を検出できる。ここで、上記表層領域６０は、後に実施される主表面５、６の鏡面・精密研磨工程で除去されるので、当該表層領域６０に内部欠陥１６が存在していても、この内部欠陥１６が存在しなくなるので支障がない。
従って、合成石英ガラス基板４から露光用マスク１４を製造する場合にマスクパターン（ハーフトーン膜パターン１３）が形成される側の主表面５近傍の内部欠陥を含む、当該合成石英ガラス基板４の実質的に全ての領域の内部欠陥１６を良好に検出できることになる。合成石英ガラス基板４において、上記マスクパターンが形成される側の主表面５近傍の内部欠陥１６は、露光用マスク１４を用いた被転写体（例えば半導体ウェハ）へのパターン転写時に、合成石英ガラス基板４における他の箇所の内部欠陥１６が露光装置の焦点深度の関係から被転写体に結像されにくいのに対し、被転写体に結像転写され易いので、パターン転写の際に影響が大きい。検出工程では、特にこの主表面５近傍の内部欠陥１６を良好に検出できる。この結果、内部欠陥が検出されない合成石英ガラス基板４から露光用マスク１４を製造することで、この露光用マスク１４を用いたパターン転写の転写精度を向上させることができる。
（３）マスクブランク用ガラス基板７の製造工程の、主表面５、６を鏡面・精密研磨する前の早い段階で合成石英ガラス基板４の内部欠陥１６を検出することから、内部欠陥１６の存在しない合成石英ガラス基板４に対してのみ主表面５、６を鏡面・精密研磨し、内部欠陥１６の存在する合成石英ガラス基板４について主表面５、６を鏡面・精密研磨する無駄を省くことができる。
尚、上記一実施の形態における準備工程で準備される合成石英ガラス基板４には、端面２、３において、主表面５に接する片側の面取り面５１、５２の幅ｔが、端面１８の面取り面５３等の幅Ｔに対して小さく設定されるものを述べた。しかし、図５（B）に示すように、端面２において、主表面５、６のそれぞれに接する両側の面取り面５１及び５５の幅ｔと、端面３において主表面５、６のそれぞれに接する両側の面取り面５２及び５６の幅ｔとが、共に端面１８の面取り面５３等の幅Ｔに対して小さく設定されて形成されてもよい。この場合、合成石英ガラス基板４の中間領域６１においては、端面２の側面５９から導入された光と、この光が端面１８の面取り面５３及び５７にて全反射した光との双方が伝播されるので、この中間領域５１における光量が増加して内部欠陥１６の検出感度を向上させることができる。
また、上記実施の形態では、検出工程において、内部欠陥１６が発する光１５及び１７を受光するＣＣＤカメラ２３が、ＡｒＦエキシマレーザー光を導入する端面２に隣接した端面３側に配置されたが、図７に示す欠陥検査方法の他の実施形態のように、主表面５または６側に配置されてもよい。この場合には、端面３に形成される面取り面５２、５６の幅は、端面１８における面取り面５３の幅Ｔと略同程度であればよい。但し、準備工程において、主表面５または６が、ＡｒＦエキシマレーザー光が導入される端面２と同程度に鏡面研磨される必要がある。この他の実施形態においても、前記一実施形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏する。
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、露光光源がＡｒＦエキシマレーザーの場合を述べたが、波長が２００ｎｍ以下、好ましくは波長が１００ｎｍ〜２００ｎｍの光であればよく、Ｆ２エキシマレーザーであってもよい。また、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ２エキシマレーザーと同じ波長を得るために、重水(Ｄ２)ランプ等の光源から光を分光させて中心波長がＡｒＦエキシマレーザー、Ｆ２エキシマレーザーと同じ光を用いても構わない。
また、上記実施の形態においては、ＣＣＤカメラ２３をカラーカメラとして、合成石英ガラス基板４９の内部欠陥１６及びこの内部欠陥１６以外の領域が発する、波長が２００ｎｍ以下の露光波長の光よりも長い波長の光１５及び１７を受光して撮影し、コンピュータ２７は、このＣＣＤカメラ２３の画像を赤、緑、青の色別に画像処理し、この色別に画像処理した光の強度（光量）分布から内部欠陥１６を検出してもよい。この場合、コンピュータ２７は、色別に画像処理した光の色や波長等の情報から内部欠陥を検出してもよい。また、内部欠陥の検出は、マスクブランク用ガラス基板の製造工程の最終段階で実施してもよい。
更に、上記実施の形態では、合成石英ガラス基板４０の内部欠陥１６及びこの内部欠陥１６以外の領域が発する、露光波長の光よりも長い波長の光１５及び１７をＣＣＤカメラ２３が受光するものを述べたが、これらの光１５及び１７を分光器が受光して、内部欠陥１６の分光特性（波長及び強度）や、光１５及び１７の強度（光量）分布を測定して、内部欠陥１６を検出してもよい。
また、上記実施の形態では、マスクブランク用ガラス基板上にハーフトーン膜を形成したハーフトーン型位相シフトマスクブランクの場合を述べたが、これに限定されるものではない。例えば、合成石英ガラス基板７上にハーフトーン膜と、このハーフトーン膜上に遮光膜とを有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクや、マスクブランク用ガラス基板７上に遮光膜が形成されたフォトマスクブランクであっても構わない。尚、これらのハーフトーン型位相シフトマスクブランク、フォトマスクブランクの遮光膜上にレジスト膜を形成していてもよい。
本発明に係る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、及び露光用マスクの製造方法における一実施の形態を示す製造工程図である。 本発明に係るガラス基板の欠陥検査方法における一実施の形態を実施する欠陥検査装置を示す斜視図である。 図２のコンピュータが画像処理した、受光した光の強度分布を示すグラフである。 図２の合成石英ガラス基板を示す平面図である。 （A）は図４のV‐V線に沿う断面図であり、（B）は、端面２の上下両側に幅の小さな面取り面が形成された場合を示す図５（A）に対応する断面図である。 図１のマスクブランクの製造工程において用いられるスパッタリング装置を示す概略側面図である。 本発明に係るガラス基板の欠陥検査方法における他の実施の形態を示す斜視図である。
符号の説明
１ 合成石英ガラス板
２ 端面(一端面)
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 ハーフトーン膜（薄膜）
９ マスクブランク
１３ ハーフトーン膜パターン（マスクパターン）
１４ 露光用マスク
１５、１７ 光
１６ 内部欠陥
１８ 端面(対向端面)
２０ ガラス基板の欠陥検査装置
２１ レーザー照射装置
２３ ＣＣＤカメラ
２７ コンピュータ
５１〜５８ 面取り面
５９ 側面
６０ 表層領域
ｔ 幅
Ｔ 幅

Claims (12)

  1. ガラス基板の表面のうちの一端面から波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入し、
    この導入された短波長光によって上記ガラス基板の内部欠陥が発する、上記波長よりも長い長波長光を上記表面の他方から受光し、
    この受光した長波長光に基づき上記ガラス基板の上記内部欠陥を検出するマスクブランク用ガラス基板の欠陥検査方法であって、
    上記ガラス基板の上記一端面における面取り面の幅が、この一端面に対向する対向端面における面取り面の幅よりも小さく設定され、
    この一端面の側面に上記短波長光を導入することを特徴とするマスクブランク用ガラス基板の欠陥検査方法。
  2. 上記ガラス基板の一端面において対向端面の面取り面の幅よりも小さな幅を有する面取り面は、当該一端面の片側に形成され、または当該ガラス基板の対向する両主表面のそれぞれに接する両側に形成され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欠陥検査方法。
  3. 一端面の側面に、内部欠陥を検出するための検査用の光が導入可能とされ、
    上記一端面における面取り面の幅が、この一端面に対向する対向端面における面取り面の幅よりも小さく設定されたことを特徴とするマスクブランク用ガラス基板。
  4. 上記一端面に導入される検査用の光の波長が、２００ｎｍ以下の光であることを特徴とする請求項３に記載のマスクブランク用ガラス基板。
  5. 上記一端面において対向端面の面取り面の幅よりも小さな幅を有する面取り面は、当該一端面の片側に形成され、または対向する両主表面のそれぞれに接する両側に形成されることを特徴とする請求項３または４に記載のマスクブランク用ガラス基板。
  6. 請求項３乃至５のいずれかに記載のマスクブランク用ガラス基板の主表面上に、マスクパターンとなる薄膜が形成されたことを特徴とするマスクブランク。
  7. 請求項６に記載のマスクブランクにおける薄膜がパターニングされて、マスクブランク用ガラス基板の主表面上にマスクパターンが形成されたことを特徴とする露光用マスク。
  8. 波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入する一端面を含む表面を有する合成石英ガラス基板を準備する準備工程と、
    上記一端面から上記短波長光を導入し、当該ガラス基板の内部欠陥が発する上記波長よりも長い長波長光を上記表面の他方から受光し、この受光した長波長光に基づき上記内部欠陥を検出する検出工程とを有し、
    上記検出工程で内部欠陥が検出されない上記合成石英ガラス基板を用いてマスクブランク用ガラス基板を製造するマスクブランク用ガラス基板の製造方法であって、
    上記準備工程において、上記一端面における面取り面の幅が、この一端面に対向する対向端面における面取り面の幅よりも小さく設定された合成石英ガラス基板を準備し、
    上記検出工程において、上記一端面の側面に上記短波長光を導入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。
  9. 上記合成石英ガラス基板の一端面において対向端面の面取り面の幅よりも小さな幅を有する面取り面は、当該一端面の片側に形成され、または当該ガラス基板の対向する両主表面のそれぞれに接する両側に形成されることを特徴とする請求項８に記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。
  10. 上記検出工程の後、合成石英ガラス基板の主表面を精密研磨して、マスクブランク用ガラス基板を得ることを特徴とする請求項８または９に記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。
  11. 請求項８乃至１０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によって得られたマスクブランク用ガラス基板の主表面上に、マスクパターンとなる薄膜を形成してマスクブランクを製造することを特徴とするマスクブランクの製造方法。
  12. 請求項１１に記載のマスクブランクにおける薄膜をパターニングして、マスクブランク用ガラス基板の主表面上にマスクパターンを形成し、露光用マスクを製造することを特徴とする露光用マスクの製造方法。
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