JP2007041312A - 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、及び欠陥検査装置 - Google Patents

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、ガラス基板の全ての領域の内部欠陥を良好に検出できること。
【解決手段】 合成石英ガラス基板４の端面２に対し離間して設置され、導入面２８が平坦で鏡面研磨され、屈折率が上記ガラス基板と略同一である透光性を有する光導入補助部材２５と、上記ガラス基板の端面２と光導入補助部材との間に介在され、屈折率が上記ガラス基板と略同一な超純水２６と、光導入補助部材の導入面から、この光導入補助部材及び超純水を介し上記ガラス基板内へ、波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入するレーザー照射装置２１と、この短波長光により上記ガラス基板の内部欠陥１６が発する、上記短波長光よりも長い波長の光１５、１７を受光するＣＣＤカメラ２３と、このＣＣＤカメラが受光した光の光量に基づき、上記ガラス基板の内部欠陥を検出するコンピューター２７とを有するものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ガラス基板の内部欠陥を検出するガラス基板の欠陥検査装置、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、及び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、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、ガラス基板における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。
本発明の他の目的は、被検査体における全ての領域の内部欠陥を良好に検出できる欠陥検査装置を提供することにある。

第１の構成に記載の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導入面を有する合成石英ガラス基板を準備する準備工程と、上記合成石英ガラス基板の導入面と、導入面が平坦であって鏡面研磨され、屈折率が上記合成石英ガラス基板と略同一である透光性を有する光導入補助手段との間に、屈折率が上記合成石英ガラス基板と略同一な溶媒を介在させ、
上記光導入補助手段の上記導入面へ導入される上記短波長光を、上記溶媒を介して上記合成石英ガラス基板の上記導入面から導入し、この合成石英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長波長光を受光し、この受光した長波長光の光量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ことを特徴とするものである。

第２の構成に記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法は、第１の構成において、上記合成石英ガラス基板の導入面が一端面であり、検出工程の後に、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。

第３の構成に記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法は、第１または第２の構成において、上記検出工程では、合成石英ガラス基板の導入面に対向する対向面側に設けられた光反転手段により、上記対向面を透過した光を反転して上記合成石英ガラス基板内へ戻すことを特徴とするものである。

第４の構成に記載のマスクブランクの製造方法は、第１乃至第３の構成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。

第５の構成に記載の露光用マスクの製造方法は、第４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。

第６の構成に記載の欠陥検査装置は、透光性を有する被検査体の導入面に対し離間して設置され、導入面が平坦であって鏡面研磨され、屈折率が上記被検査体と略同一である透光性を有する光導入補助手段と、上記光導入補助手段の上記導入面から、この光導入補助手段及び、屈折率が上記被検査体と略同一な溶媒を介し当該被検査体の上記導入面を経て当該被検査体へ、波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入する光導入手段と、この被検査体内に導入された上記短波長光により当該被検査体の内部欠陥が発する、上記短波長光よりも長い波長の長波長光を受光する受光手段と、この受光手段が受光した上記長波長光の光量に基づき、上記被検査体の上記内部欠陥を検出する検出手段とを有することを特徴とするものである。

第７の構成に記載の欠陥検査装置は、第６の構成において、上記被検査体がインゴット状態、ブロック状態または基板状態の合成石英ガラスであることを特徴とするものである。

第８の構成に記載の欠陥検査装置は、第６または７の構成において、上記被検査体の導入面に対向する対向面側に光反転手段が設けられ、この光反転手段により、上記対向面を透過した光を反転して上記被検査体内へ戻すことを特徴とするものである。

第９の構成に記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法は、第１乃至第３の構成のいずれかにおいて、上記検出工程では、合成石英ガラス基板の導入面側に、光導入補助手段に連設する光反転手段が当該導入面の所定方向に延在して設けられ、上記合成石英ガラス基板の対向面側に、上記導入面の所定方向と同一な方向に光反転手段が延在して設けられ、上記光導入補助手段から上記合成石英ガラス基板内に導入された光を、上記対向面側の光反転手段と上記導入面側の光反転手段とにより互いに反転して、当該合成石英ガラス基板の上記導入面または上記対向面へ再び導入し、これらの導入位置を上記導入面の所定方向に移動させることを特徴とするものである。

第１０の構成に記載の欠陥検査装置は、第６乃至第８の構成のいずれかにおいて、上記被検査体の導入面側には、光導入補助手段に連設する光反転手段が当該導入面の所定方向に延在して設置され、上記被検査体の対向面側には、上記導入面の所定方向と同一な方向に光反転手段が延在して設置され、上記光導入補助手段から上記被検査体内に導入された光を、上記対向面側の光反転手段と上記導入面側の光反転手段とにより互いに反転して、当該被検査体の上記導入面または上記対向面へ再び導入し、これらの導入位置を上記導入面の所定方向に移動させることを特徴とするものである。

第１の構成によれば、合成石英ガラス基板に露光波長の光を導入して、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、合成石英ガラス基板の導入面と、導入面が平坦であって鏡面研磨され、屈折率が合成石英ガラス基板と略同一である透光性を有する光導入補助手段との間に、屈折率が合成石英ガラス基板と略同一な溶媒を介在させることから、合成石英ガラス基板の導入面が平坦でなく、表面粗さが粗い場合にも、この合成石英ガラス基板の内部における全ての領域に露光波長の光を導入して、この光を合成石英ガラス基板の対向面へ到達させることができ、このため、合成石英ガラス基板の内部における全ての領域の内部欠陥を良好に検出できる。従って、当該合成石英ガラス基板から露光用マスクのガラス基板を製造する場合に、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。

第２の構成によれば、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。

第３の構成によれば、合成石英ガラス基板の導入面に対向する対向面側に設けられた光反転手段により、対向面を透過した光を反転して合成石英ガラス基板内へ戻すことから、合成石英ガラス基板内には、導入面側からの光と対向面に戻された光とが伝播するので、内部欠陥に高いエネルギーの光が照射されて検出感度が高まり、欠陥検査精度を向上できると共に、欠陥検査時間を短縮できる。

第４または第５の構成によれば、第１乃至第３の構成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、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。

第６または第７の構成によれば、被検査体に露光波長の光を導入して、この露光波長の光を被検査体の内部欠陥の検査に用いることから、上記被検査体が露光用マスクのガラス基板を製造するものである場合には、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被検査体の内部欠陥を良好に検出できる。

また、被検査体の導入面と、導入面が平坦であって鏡面研磨され、屈折率が被検査体と略同一である透光性を有する光導入補助手段との間に、屈折率が被検査体と略同一な溶媒を介在させることから、被検査体の導入面が平坦でなく、表面粗さが粗い場合にも、この被検査体の内部における全ての領域に露光波長の光を導入して、この光を被検査体の対向面へ到達させることができる。このため、被検査体の内部における全ての領域の内部欠陥を良好に検出できる。この結果、当該被検査体から露光用マスクのガラス基板を製造する場合に、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、当該ガラス基板の全ての領域の内部欠陥を良好に検出できる。

第８の構成によれば、被検査体の導入面に対向する対向面側に設けられた光反転手段により、対向面を透過した光を反転して被検査体内へ戻すことから、被検査体内には、導入面側からの光と対向面に戻された光とが伝播するので、内部欠陥に高いエネルギーの光が照射されて検出感度が高まり、欠陥検査精度を向上できると共に、欠陥検査時間を短縮できる。

第９または第１０の構成によれば、合成石英ガラス基板の導入面側には、光導入補助手段に連設する光反転手段が当該導入面の所定方向に延在し、上記合成石英ガラス基板の対向面側には、上記導入面の所定方向と同一な方向に光反転手段が延在し、光導入補助手段から合成石英ガラス基板内に導入された光が、対向面側の光反転手段と導入面側の光反転手段とにより互いに反転して、合成石英ガラス基板の導入面または対向面へ再び導入され、これらの導入位置を上記導入面の所定方向に移動することから、光導入補助手段及び溶媒を介して合成石英ガラス基板内へ光を導入する光導入手段を、被検査体の導入面の所定方向に沿って相対的に移動させる必要がなくなり、欠陥検査方法を簡易化できる。

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))に面取り加工を施し、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（露光波長の光、つまりＡｒＦエキシマレーザー光）を導入する側の端面２と、この導入面としての端面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、透光性を有する被検査体としての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。

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の端面２から、後述の光導入補助部材２５及び超純水２６を介して導入し、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、露光波長が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、露光波長が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、合成石英ガラス基板４の端面２に対して離間して設置された透光性を有する光導入補助手段としての光導入補助部材２５と、この光導入補助部材２５と合成石英ガラス基板４の端面２との間に介在された溶媒としての超純水２６(図５)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光導入補助部材２５及び超純水２６を介して、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。

図２、図４及び図５に示す上記光導入補助部材２５は、屈折率が合成石英ガラス基板４と略同一である透光性を有する材質、例えば合成石英ガラスにて構成される。この光導入補助部材２５はＸＹＺテーブル２２のレーザー照射装置２１側に設置され、その表面が導入面２８とされ、裏面側に凹部２９が形成される。上記導入面２８は、平坦面に形成されると共に、露光波長の光（ＡｒＦエキシマレーザー光）を導入可能に鏡面研磨されている。

光導入補助部材２５の凹部２９内に、合成石英ガラス基板４の端面２側部分が配設される。この凹部２９には、合成石英ガラス基板４の端面２側部分の接触位置にパッキン等のシール部材４０が設けられる。従って、合成石英ガラス基板４の端面２側部分は、シール部材４０を介して光導入補助部材２５の凹部２９に支持され、光導入補助部材２５と合成石英ガラス基板４の端面２側部分との間に液密状態の空間４１が構成される。合成石英ガラス基板４における、端面２に対向する端面１８側部分は、ＸＹＺステージ２２に設置された支持部材４２により支持されて、合成石英ガラス基板４はＸＹＺステージ２２上で、光導入補助部材２５及び支持部材４２により水平状態に支持される。

光導入補助部材２５と合成石英ガラス基板４の端面２側部分との間の上記空間４１内に、屈折率が合成石英ガラス基板４と略同一な前記超純水２６が満たされる。ここで、屈折率は、合成石英ガラスが１．５２であり、超純水が１．４４である。一般に、合成石英ガラス基板４の端面２、３、１８、及び端面３に対向する端面１９は、主表面５、６に直交する側面４３と、この側面４３と主表面５、６のそれぞれに接する箇所に形成される面取り面４４とで構成される。従って、合成石英ガラス基板４の内部領域は、主表面５、６のそれぞれから面取り面４４の幅に相当する深さまでの表層領域４５と、表層領域４５以外の領域である主要領域４６とに区画される。上記表層領域４５は、面取り面４４の幅が約０．６ｍｍの場合には、合成石英ガラス基板４の内部において主表面５、６から深さ約０．６ｍｍまでの領域である。

レーザー照射装置２１からの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から直接（光導入補助部材２５及び超純水２６を介することなく）、その端面２の側面４３に垂直に当該合成石英ガラス基板４内へ導入した場合、面取り面４４から導入されるＡｒＦエキシマレーザー光は、この面取り面４４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してしまう。このため、合成石英ガラス基板４における主要領域４６内にはＡｒＦエキシマレーザー光が伝播するものの、主表面５、６近傍の上記表層領域４５内にはＡｒＦエキシマレーザー光が伝播せず、この表層領域４５内に存在する内部欠陥１６を検出することができない。

ところが、合成石英ガラス基板４の端面２と光導入補助部材２５との間に上記超純水２６が介在されることで、合成石英ガラス基板４の端面２にいかなる幅寸法の面取り面４４が形成されていても、また端面２が鏡面研磨されておらず、その表面粗さが粗い場合にも、光導入補助部材２５及び超純水２６を経て端面２から合成石英ガラス基板４内へ導入されるレーザー照射装置２１からのＡｒＦエキシマレーザー光は、主表面５、６近傍の表層領域４５内においても、主要領域４６内と同様に、端面２に対向する端面１８へ到達することが可能となる。

つまり、合成石英ガラス基板４の端面２から面取り面４４を経て表層領域４５内へ導入されるＡｒＦエキシマレーザー光は、端面１８の主表面５、６にそれぞれ接する面取り面４４に至り、これらの面取り面４４にて全反射して、当該表層領域４５内において端面２側へ伝播する。また、端面２から側面４３を経て主要領域４６内へ導入されたＡｒＦエキシマレーザー光は、端面１８の側面４３に至り、この側面４３から外部へ透過する。

従って、合成石英ガラス基板４においては、表層領域４５及び主要領域４６に存在する内部欠陥１６が発する光１５及び１７をＣＣＤカメラ２３が受光し、この受光した光をコンピュータ２７が解析することで、合成石英ガラス基板４の全領域（表層領域４５及び主要領域４６）に存在する内部欠陥１６を検出することが可能となる。

ここで、レーザー照射装置２１から合成石英ガラス基板４へ導入されるＡｒＦエキシマレーザー光は、合成石英ガラス基板４の内部欠陥１６を照射したときに、この内部欠陥１６から、導入したＡｒＦエキシマレーザー光の波長よりも長い波長の光１５、１７を発生させることができれば足りる。具体的には、レーザー照射装置２１から照射されるＡｒＦエキシマレーザー光は、ビーム形状が４．０ｍｍ×７．０ｍｍ、パワーが６ｍＪ、周波数が５０Ｈｚである。

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。

〔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。

上記スパッタリングターゲット３５とガラス基板７とは、図７に示すように、ガラス基板７とスパッタリングターゲット３５の対向する面が所定の角度を有するように配置されている。この場合、例えばスパッタリングターゲット３５とガラス基板７のオフセット距離は３４０ｍｍ、スパッタリングターゲット３５とガラス基板７間の垂直距離（Ｔ／Ｓ）は３８０ｍｍ、スパッタリングターゲットの傾斜角は１５°である。

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）合成石英ガラス基板４の端面２と、導入面２８が平坦であって鏡面研磨され、屈折率が合成石英ガラス基板４と略同一である透光性を有する光導入補助部材２５との間に、屈折率が合成石英ガラス基板４と略同一な超純水２６を介在させることから、合成石英ガラス基板４の端面２が平坦でなく、表面粗さが粗い場合にも、この合成石英ガラス基板４の内部における全ての領域（主表面５、６近傍の表層領域４５と主要領域４６）に端面２を経てＡｒＦエキシマレーザー光を導入して、この光を合成石英ガラス基板４の端面１８へ到達させることができ、このため、合成石英ガラス基板４の内部における全ての領域の内部欠陥１６を良好に検出できる。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。欠陥検出装置２０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。

図８は、本発明に係る欠陥検査装置における第２を実施の形態を示す、図５に対応する断面図である。この第２を実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

このガラス基板の欠陥検査装置５０では、ＸＹＺステージ２２に装着された合成石英ガラス基板４の端面１８側に、この端面１８に近接して光反転手段としてのプリズム５１またはミラー（本実施の形態ではプリズム５１）が設置されている。このプリズム５１は、レーザー照射装置２１から光導入補助部材２５及び超純水２６を通り、合成石英ガラス基板４の端面２の側面４３から当該合成石英ガラス基板４内へ導入され、この合成石英ガラス基板４の主要領域４６を伝播して端面１８の側面４３から外部へ透過したＡｒＦエキシマレーザー光を、反射面５２及び５３にて全反射させて反転させ、合成石英ガラス基板４における端面１８の側面４３から再び当該合成石英ガラス基板４の主要領域４６内へ導くものである。

このように、合成石英ガラス基板４の主要領域４６を伝播し、端面１８の側面４３から外部へ透過したＡｒＦエキシマレーザー光を、プリズム５１によって再び合成石英ガラス基板４の主要領域４６内へ導くことにより、合成石英ガラス基板４の主要領域４６内には、端面２から導入されたＡｒＦエキシマレーザー光と、端面１８から戻されたＡｒＦエキシマレーザー光とが伝播することから、合成石英ガラス基板４の内部欠陥１６に高いエネルギーの光を照射できるので検出感度が高まり、欠陥検出精度を向上させることができると共に、欠陥検査時間を短縮できる。

尚、このプリズム５１と合成石英ガラス基板４の端面１８との間に、屈折率が合成石英ガラス基板４と略同一な超純水を介在させてもよい。この場合には、光の経路において屈折率の変動が少ないことから、光の伝播損失を低減できる。

図９は、本発明に係る欠陥検査装置における第３の実施の形態を示す平面図である。この第３の実施の形態において、前記第１の実施の形態の欠陥検査装置２０と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

このガラス基板の欠陥検査装置６０は、合成石英ガラス基板４における端面２の一端部へＡｒＦエキシマレーザー光を導入する、光導入補助部材２５と同様な構造の光導入補助部材６１と、この光導入補助部材６１に連設され、合成石英ガラス基板４の端面２に離間してこの端面２の長手方向（図２及び図９のＹ方向）に延在して設けられた光反転手段としての導入面側プリズム６２と、合成石英ガラス基板４における端面１８に離間して、上記導入面側プリズム６２と同一な方向に延在して設けられた光反転手段としての対向面側プリズム６３と、光導入補助部材６１及び導入面側プリズム６２と合成石英ガラス基板４の端面２側部分との間、及び対向面側プリズム６３と合成石英ガラス基板４の端面１８側部分との間に介在された溶媒としての超純水２６と、前記実施の形態のレーザー照射装置２１、ＸＹＺステージ２２、ＣＣＤカメラ２３及びコンピュータ２７等とを有して構成される。

レーザー照射装置２１から照射されたＡｒＦエキシマレーザー光は、光導入補助部材６１及び超純水２６を通過して、合成石英ガラス基板４における端面２の一端部から当該合成石英ガラス基板４内へ導入され、この合成石英ガラス基板４のＹ方向に直交するＸ方向へ伝播して端面１８に至り、この端面１８を透過し超純水２６を経て対向面側プリズム６３に至り、この対向面側プリズム６３にて反転される。この対向面側プリズム６３にて反転されたＡｒＦエキシマレーザー光は、合成石英ガラス基板４の端面１８において、上記透過位置から当該端面１８の長手方向（端面２の長手方向と一致する方向；Ｙ方向）に若干ずれた位置で合成石英ガラス基板４内へ導入され、この合成石英ガラス基板４内を端面２へ向かってＸ方向に直進して伝播し、端面２を透過し超純水２６を経て導入面側プリズム６２に至り、この導入面側プリズム６２にて反転する。導入面側プリズム６２にて反転されたＡｒＦエキシマレーザー光は、端面２において上記透過位置から当該端面２の長手方向（Ｙ方向）に若干ずれた位置で当該合成石英ガラス基板４内へ導入され、この合成石英ガラス基板４内を端面１８へ向かってＸ方向に直進して伝播する。

以下同様に、合成石英ガラス基板４内を伝播するＡｒＦエキシマレーザー光は、導入面側プリズム６２及び対向面側プリズム６３により順次反転され、当該合成石英ガラス基板４の端面２、１８への導入位置を、これらの端面２及び１８の長手方向（Ｙ方向）に順次若干量だけ移動させながら、当該合成石英ガラス基板４内を端面２から端面１８へ向かって、または端面１８から端面２へ向かって直進して伝播する。このため、レーザー照射装置２１から合成石英ガラス基板４の端面２へＡｒＦエキシマレーザー光を導入する際に、ＸＹＺステージ２２を合成石英ガラス基板４の端面２における長手方向（Ｙ方向）へ移動させる必要がないので、欠陥検査装置６０の構造を簡素化できると共に、この欠陥検査装置６０による欠陥検査方法も簡易化できる。

尚、上記ガラス基板の欠陥検査装置６０においては、ＣＣＤカメラ２３は、ＡｒＦエキシマレーザー光を導入する端面２に隣接する端面３側に設置されてもよいが、内部欠陥１６の位置を正確に検出するためには、主表面５または６側に設置するのが好ましい。但しこの場合には、ＣＣＤカメラ２３が設置される側の主表面５または６は鏡面研磨されていることを要する。

図１０は、本発明に係る欠陥検査装置における第４の実施の形態を示す斜視図である。この第４の実施の形態において前記第１の実施の形態の欠陥検査装置２０と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

この第４の実施の形態の欠陥検査装置７０は、合成石英ガラス基板４ではなく、この合成石英ガラス基板４を切り出す前のブロック状態の合成石英ガラス（合成石英ガラスブロック７１）、またはこの合成石英ガラスブロック７１を製造するためのインゴット状態の合成石英ガラスの内部欠陥１６を検出するものである。本実施の形態では、欠陥検査装置７０は、合成石英ガラスブロック７１の内部欠陥１６を検出する。この欠陥検査装置７０における光導入補助部材７２の凹部７３内に、合成石英ガラスブロック７１の導入面７４側部分が液密状態に支持される。この光導入補助部材７２と合成石英ガラスブロック７１の導入面７４側部分との間に超純水２６が満たされる。また、光導入補助部材７２の導入面７５は平坦面であって、鏡面研磨して形成されている。

従って、この欠陥検査装置７０にあっても、合成石英ガラスブロック７１の導入面７４が平坦面でなく、または表面粗さが粗い場合にも、レーザー照射装置２１からのＡｒＦエキシマレーザー光を光導入補助部材７２の導入面７５から、当該光導入補助部材７２及び超純水２６を経て合成石英ガラスブロック７１の導入面７４へ導入し、この合成石英ガラスブロック７１内を伝播して、導入面７４に対向する対向面７６へ導くことができる。このため、合成石英ガラスブロック７１において、内部欠陥１６が存在する部分については、マスクブランク用ガラス基板７を製造するための合成石英ガラス基板４とせず、内部欠陥１６が存在しない部分についてのみから上記合成石英ガラス基板４を切り出して製造する。

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以下の、好ましくは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(Ｄ_２)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。

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。 本発明に係る欠陥検査装置における第１の実施の形態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の欠陥検査装置を示す平面図である。 図４のV‐V線に沿う断面図である。 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。 図４のスパッタリングターゲットとマスクブランク用ガラス基板との位置関係を示す側面図である。 本発明に係る欠陥検査装置における第２の実施の形態を示す、図５に対応する斜視図である。 本発明に係る欠陥検査装置における第３の実施の形態を示す平面図である。 本発明に係る欠陥検査装置における第４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(導入面)
４ 合成石英ガラス基板(被検査体)
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(対向面)
２０ ガラス基板の欠陥検査装置
２１ レーザー照射装置(光導入手段)
２３ ＣＣＤカメラ(受光手段)
２５ 光導入補助部材（光導入補助手段）
２６ 超純水（溶媒）
２７ コンピュータ（検出手段）
２８ 導入面
４１ 空間
５０ ガラス基板の欠陥検査装置
５１ プリズム（光反転手段）
６０ ガラス基板の欠陥検査装置
６１ 光導入補助部材（光導入補助手段）
６２ 導入面側プリズム（導入面側の光反転手段）
６３ 対向面側プリズム（対向面側の光反転手段）
７０ 欠陥検査装置
７１ 合成石英ガラスブロック（被検査体）
７２ 光導入補助部材（光導入補助手段）
７４ 導入面
７５ 導入面
７６ 対向面

Claims (8)

1. 波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入する導入面を有する合成石英ガラス基板を準備する準備工程と、
   上記合成石英ガラス基板の導入面と、導入面が平坦であって鏡面研磨され、屈折率が上記合成石英ガラス基板と略同一である透光性を有する光導入補助手段との間に、屈折率が上記合成石英ガラス基板と略同一な溶媒を介在させ、
   上記光導入補助手段の上記導入面へ導入される上記短波長光を、上記溶媒を介して上記合成石英ガラス基板の上記導入面から導入し、この合成石英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長波長光を受光し、この受光した長波長光の光量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。
2. 上記合成石英ガラス基板の導入面が一端面であり、検出工程の後に、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１に記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。
3. 上記検出工程では、合成石英ガラス基板の導入面に対向する対向面側に設けられた光反転手段により、上記対向面を透過した光を反転して上記合成石英ガラス基板内へ戻すことを特徴とする請求項１または２に記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。
4. 請求項１乃至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。
5. 請求項４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。
6. 透光性を有する被検査体の導入面に対し離間して設置され、導入面が平坦であって鏡面研磨され、屈折率が上記被検査体と略同一である透光性を有する光導入補助手段と、
   上記光導入補助手段の上記導入面から、この光導入補助手段及び、屈折率が上記被検査体と略同一な溶媒を介し当該被検査体の上記導入面を経て当該被検査体へ、波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入する光導入手段と、
   この被検査体内に導入された上記短波長光により当該被検査体の内部欠陥が発する、上記短波長光よりも長い波長の長波長光を受光する受光手段と、
   この受光手段が受光した上記長波長光の光量に基づき、上記被検査体の上記内部欠陥を検出する検出手段とを有することを特徴とする欠陥検査装置。
7. 上記被検査体がインゴット状態、ブロック状態または基板状態の合成石英ガラスであることを特徴とする請求項６に記載の欠陥検査装置。
8. 上記被検査体の導入面に対向する対向面側に光反転手段が設けられ、この光反転手段により、上記対向面を透過した光を反転して上記被検査体内へ戻すことを特徴とする請求項６または７に記載の欠陥検査装置。

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