JP2009251412A - マスクブランク検査装置および方法、反射型露光マスクの製造方法ならびに半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】暗視野検出だけでは困難であった欠陥高さの高い位相欠陥や振幅欠陥に対する検出感度や検出信頼性を向上できるマスクブランク検査装置および方法を提供する。
【解決手段】マスクブランク検査装置は、反射型マスクブランクＭＢを載置するステージ２と、検査光ＢＭを発生する光源１と、照明光学系としてのミラー１０と、結像光学系Ｌと、２次元アレイセンサＳと、欠陥検出信号蓄積部６と、欠陥検出処理部７と、欠陥情報格納部８と、装置全体を制御する主制御部９などで構成される。ステージ２は、マスクブランクＭＢに対する検査光ＢＭの入射角度および正反射角度が可変となるように、傾斜機構が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、波長が１３．５ｎｍ付近の極端紫外線を用いたＥＵＶＬ(Extreme Ultra Violet Lithography: 極端紫外線リソグラフィ)などに好適であるマスクブランク検査装置および方法に関する。また本発明は、反射型露光マスクの製造方法、および半導体集積回路の製造方法に関する。

半導体集積回路などの半導体デバイスは、回路パターンが描かれた原版であるマスクに露光光を照射し、前記パターンを、縮小光学系を介して半導体基板（以下、「ウエハ」と称する）上に転写する光リソグラフィ工程を繰り返し用いることによって、大量生産されている。

近年、半導体デバイスの微細化が進み、光リソグラフィの露光波長をより短くして解像度を上げる方法が検討されている。これまでは波長１９３ｎｍのフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ光を用いたＡｒＦリソグラフィが開発されてきたが、それよりもはるかに波長の短い波長１３．５ｎｍのＥＵＶＬの開発が進んでいる。

このＥＵＶ波長域では、物質の光吸収の関係で透過マスクが使えないため、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉ（シリコン）などの多層膜による反射（ブラッグ反射）を利用した多層膜反射基板がＥＵＶＬ用のマスクブランクとして使用される。多層膜反射は一種の干渉を利用した反射である。ＥＵＶＬ用のマスクは、石英ガラスや低熱膨張ガラス基板の上にＭｏとＳｉなどの多層膜が被着された多層膜ブランク上に吸収体パターンが形成されている。

ＥＵＶＬでは、ブラッグ反射を利用した反射マスクであることと、露光波長が１３．５ｎｍと極めて短いことにより、露光波長の数分の１程度のごく僅かな高さの異常が発生した場合でも、その高さ異常に起因して反射率の局所的な差が生じ、転写の際、欠陥を生じさせる。従って、ＥＵＶＬ用マスクは、従来の透過マスクと比較して欠陥転写に関して質的に大きな差がある。

吸収体パターンを形成する前段階でのマスクブランク欠陥検査に関しては、レーザ光をマスクブランクに対し斜めから照射し、その乱反射光から異物を検出するものと、マスクパターン露光に用いる波長と同じ波長のＥＵＶ光を用いて欠陥検出する同波長(at wavelength)欠陥検査法がある。後者の方法としては、暗視野像を用いる方法（例えば、下記特許文献１参照）と、明視野を用いるＸ線顕微鏡法と（例えば、下記特許文献２参照）と、暗視野を用いて欠陥検出し、フレネルゾーンプレートを用いた明視野系で欠陥同定を行う暗視野明視野併用法（例えば、下記特許文献３参照）などがある。

なお、従来の透過マスクブランクの検査としては、レーザ光をマスクブランクに対し斜めから照射して乱反射光から異物を検出するものと、明視野像（顕微鏡像）を検出するものがある。後者の変形としては、検出像信号の非対称性から凸欠陥か凹欠陥か判別するもの（例えば、下記特許文献４，５参照）などがある。

さらに、剥離可能なパターンを多層膜マスク上に形成して実際にパターン転写を行ない、パターンを検査することにより多層膜欠陥を検査する方法（例えば、下記特許文献６参照）が開示されている。

特開２００３−１１４２００号公報 特開平６−３４９７１５号公報 米国特許出願公開第２００４／００５７１０７号明細書 特開２００１−１７４４１５号公報 特開２００２−３３３３１３号公報 特開平１１−３５４４０４号公報

しかしながら、特許文献１のように、ＥＵＶ光を用いた暗視野検出法では、検出感度が高く、多層膜の異常による位相欠陥の検出性能に優れるものの、欠陥高さの高い位相欠陥や反射強度を低下させるのみの振幅欠陥の検出感度は低下する。

また、特許文献２のように、明視野を用いたＸ線顕微鏡法では、多層膜の反射率のみを調べているため、振幅欠陥を検出できる利点はあるものの、位相の変化を起こさせるすべての位相欠陥を検出できるとは限らない。

また、特許文献３のように、露光波長検査であって、明視野検査と暗視野検査とを兼ね備える方法は、検査装置が複雑になると同時に、高速な暗視野検査であっても検出感度が高くない。

また、特許文献４，５のように、レーザを用いた方式は、検出すべき欠陥のサイズが検査波長と比べて十分小さく感度が不足する。さらに、多層膜の表面のみの凹凸欠陥を検出するものであり、多層膜の内部にまで存在してＥＵＶ光反射の異常を発生する欠陥を捕らえることができない。

また、特許文献６のように、剥離可能なパターンを多層膜マスク上に形成して実際にパターン転写を行ない、パターンを検査することにより多層膜欠陥を検査する方法では、位相欠陥を検出できるものの、実際にパターン転写を行なう工程が必要であり、検査としては煩雑である。

また、上述したいずれの検査方法でも、修正が困難な欠陥が検出された場合は、たとえ微小サイズの欠陥であってもそのマスクブランクは不良品として取り扱われ、処分されることになる。

本発明の目的は、暗視野検出だけでは困難であった欠陥高さの高い位相欠陥や反射強度を低下させるのみの振幅欠陥に対する検出感度や検出信頼性を向上できるマスクブランク検査装置および方法を提供することである。

また本発明の目的は、上記検査方法によって欠陥の存在が判明した場合でも、信頼性の高い反射型マスクを高い歩留まりで製造できる反射型露光マスクの製造方法を提供することである。

また本発明の目的は、上記製造方法によって得られた反射型露光マスクを用いた半導体集積回路の製造方法を提供することである。

本発明の一実施例によれば、検査対象となる反射型マスクブランクに向けて検査光を照射し、被検査領域を照明する。そして、結像光学系を用いて、被検査領域からの反射光および散乱光の少なくとも一方を捕集する。画像センサは、結像光学系によって結像された像を検出し、画像処理部は、画像センサからの信号に基づいて、マスクブランクの欠陥の有無を判定する。その際、マスクブランクに対する検査光の入射角度および正反射角度が可変となるように、ステージおよび照明光学系の少なくとも一方は傾斜機構を有する。

こうした反射型マスクブランク検査において、前記結像光学系に向けてマスクブランクでの散乱光が入射し、検査光の正反射光が入射しない暗視野検査と、前記結像光学系に向けてマスクブランクでの散乱光および検査光の正反射光が入射する明視野検査とが切り替え可能であることが好ましい。

また、結像光学系によって結像された像を電子的に拡大するための画像拡大装置と、電子的に拡大された像を検出するための第２の画像センサとをさらに備えることが好ましい。

また、ステージを面内方向に移動するためのステージ駆動部をさらに備え、画像センサは、ステージの連続移動と同期して時間遅延積分動作（ＴＤＩ：Time Delayed Integration）が可能なイメージセンサであることが好ましい。

また、画像処理部がマスクブランクの欠陥の存在を認識した場合、前記画像センサで得られた画素のうち欠陥を含む画素を中心とする局所的な画素群のみを抽出し、その位置情報とともに格納する欠陥情報格納部を備えることが好ましい。

また、検査光は、マスクパターン露光に用いる波長と同じ波長であることが好ましく、例えば、波長１０ｎｍ〜１５ｎｍの極端紫外線であることが好ましい。

本発明の他の実施例によれば、検査対象となる反射型マスクブランクに向けて検査光を照射し、被検査領域を照明する。そして、被検査領域から反射した光のうち正反射光を除く散乱光を捕集し、被検査領域の暗視野像を検出する。検出した暗視野像に基づいて、マスクブランクの欠陥の有無を判定する。続いて、マスクブランクに対する検査光の入射角度を変更した後、変更した入射角度でマスクブランクに向けて検査光を照射し、被検査領域を照明する。そして、被検査領域からの反射光および散乱光の少なくとも一方を捕集し、被検査領域の明視野像または第２の暗視野像を検出する。検出した明視野像または第２の暗視野像に基づいて、マスクブランクの欠陥の有無を再度判定する。

さらに、反射型マスクブランクの上に吸収体パターンを形成して、反射型露光マスクを製造する場合、上述のようにマスクブランクの欠陥を検査して、欠陥の位置情報を事前に記憶しておく。続いて、記憶した欠陥位置情報に基づいて、吸収体パターンの形成位置を規定するための吸収体パターンマスクとマスクブランクとの相対位置を決定する。このとき、例えば、吸収体パターンが欠陥を覆い隠すように、吸収体パターンマスクの位置決めが可能である。そして、決定した相対位置に基づいて、マスクブランクの上に吸収体パターンを形成する。

このようにして得られたマスクを反射型露光装置に載置して、吸収体パターンを半導体基板に縮小投影することができる。さらに、こうした反射型露光方法を用いて半導体基板に集積回路パターンを形成し、半導体集積回路を製造することが可能である。

この実施例によれば、複数の照明角度を用いた暗視野検査や明視野検査が可能になるため、暗視野検出では困難であった欠陥高さの高い位相欠陥や反射強度を低下させるのみの振幅欠陥に対する検出感度や検出信頼性を向上できる。さらに、得られた欠陥位置情報を用いて、欠陥の影響を回避するように、反射型マスクブランクの上に吸収体パターンを形成することが可能になるため、反射型露光マスクの歩留まりが向上する。

実施の形態１．
図１は、本発明に係るマスクブランク検査装置の一例を示す構成図である。マスクブランク検査装置は、検査光ＢＭを発生する光源１と、反射型マスクブランクＭＢを載置するためのステージ２と、照明光学系としてのミラー１ａと、結像光学系Ｌと、２次元アレイセンサＳと、欠陥検出信号蓄積部６と、欠陥検出処理部７と、欠陥情報格納部８と、装置全体の動作を制御する主制御部９と、表示部ＤＳなどで構成される。ここで、理解容易のため、紙面と直交する水平面をＸＹ面とし、鉛直方向をＺ軸とする。

マスクブランクＭＢは、図２に示すように、石英ガラス等の低熱膨張材で形成されたマスク基板ＭＳ上に、波長（例えば、１３．５ｎｍ）の露光光に対して反射率が十分に得られるように、Ｓｉ（シリコン）とＭｏ（モリブデン）を交互に積層した多層膜ＭＬを形成したものである。この多層膜ＭＬの上に、所望のパターン形状を有する吸収体パターンを形成することによって、反射型露光マスクが得られる。

図１に戻って、光源１は、露光光と同じ波長の光を含む検査光ＢＭを発生するＥＵＶ光源で構成される。ミラー１ａは、凹面ミラーまたは平面ミラーで構成され、光源１からの検査光ＢＭをスポット状にして、マスクブランクＭＢの被検査領域を照明する。通常の暗視野検査の場合、検査光ＢＭの入射方向は、マスクブランクＭＢの法線方向とほぼ一致するように設定される。

結像光学系Ｌは、凹面ミラーＬ１と凸面ミラーＬ２を備え、凹面ミラーＬ１の中心に出射開口が設けられたシュバルツシルド(Schwarzschild)光学系として構成される。被検査領域で反射した光のうち、正反射方向およびその近傍に進行する鏡面反射光は、凸面ミラーＬ２によって遮断されて、暗視野光学系を構成している。一方、凹面ミラーＬ１に入射した散乱光は、凹面ミラーＬ１と凸面ミラーＬ２の組合せ倍率に従って拡大投影され、凹面ミラーＬ１の出射開口を通じてＺ方向に出射される。結像光学系Ｌは、例えば、凹面ミラーＬ１による集光開口数が０．２、凸面ミラーＬ２による中心遮光開口数が０．１、組合せ倍率が２６倍となるように設計される。

こうした暗視野光学系において、マスクブランクＭＢ上に欠陥が存在しない場合は、散乱光が発生せず、鏡面反射光のみとなるので、結像光学系Ｌには捕捉されず、２次元アレイセンサＳには入射しない。一方、マスクブランクＭＢ上に欠陥が存在する場合は、散乱光が発生して、結像光学系Ｌに捕捉され、２次元アレイセンサＳに入射する。そのため、高いＳ／Ｎ比の検査を実現できる。

２次元アレイセンサＳは、複数の検出画素を有する、例えば、ＣＣＤ（電荷結合素子）として構成され、受光面における光強度分布を電気信号にそれぞれ変換する。代替として、２次元アレイセンサＳは、主制御部９からの同期信号ＳＹに従って、ステージ２の連続移動と同期して時間遅延積分（ＴＤＩ：Time Delayed Integration）動作が可能なイメージセンサで構成してもよく、信号積分によりノイズの低減および感度の向上を図ることができる。

欠陥検出信号蓄積部６は、２次元アレイセンサＳからの電気信号を一時的に保存して、ノイズ除去処理を施したり、検出信号の位置を定義する画素番号の初期化処理を行う。欠陥検出処理部７は、欠陥検出信号蓄積部６で処理された信号を診断して、マスクブランクＭＢでの欠陥の存在およびその種類を判定する。欠陥検出処理部７の判定結果は、主制御部９を経由してディスプレイ等の表示部ＤＳに送られて、欠陥の有無、個数、サイズ、位置などの欠陥情報を表示する。これらの欠陥情報は、検査したマスクブランクＭＢに固有のデータとして、欠陥情報格納部８にも格納される。

ステージ２は、主制御部９からのコマンドに従って、ステージ駆動部５によってＸＹ方向にステップ移動または連続移動が可能である。ステージ２には、測長ミラー３が固定されており、レーザ測長器４によってステージ２のＸＹ位置が精度良く計測される。計測したステージ２の位置情報は、主制御部９に伝送される。

また、ステージ２の高さ（Ｚ位置）は、レーザ光をマスクブランクＭＢの表面に対して斜めに照射し、その反射光をモニタセンサ（不図示）で検出することによって計測される。計測したステージ２の高さ情報は、主制御部９に伝送される。

ステージ２には、高さ調整機構（不図示）を組み込んでもよく、ステージ２がＸＹ方向に移動した場合でも、モニタセンサに受光される反射光の位置が一定になるように、ステージ２の高さ調整を行うことによって、検査光ＢＭの合焦制御が可能になる。

さらに、ステージ２には、Ｘ軸回りの傾斜角およびＹ回りの傾斜角を調整する機構が組み込まれており、上述のレーザ高さ計測器を複数設置することにより、ステージ２がＸＹ方向に移動した場合でも、マスクブランクＭＢの表面がＸＹ面と常に平行になるように、傾き誤差を補正できる。また、こうした傾斜機構により、マスクブランクに対する検査光の入射角度および正反射角度を変更することができる。

また、図示してはいないが、ステージ２の近傍には、マスクブランクＭＢに形成された基準マークを検知するためのアライメントスコープが設置されている。

図２（ａ）は、反射型マスクブランクＭＢの全体を示す平面図であり、図２（ｂ）は、欠陥１１を含む拡大図である。図２（ｃ）、図２（ｄ）、図２（ｅ）は、Ａ−Ａ’線に沿った断面図であり、図２（ｃ）は凸状位相欠陥の様子を示し、図２（ｄ）は凹状位相欠陥の様子を示し、図２（ｅ）は振幅欠陥の様子を示す。

マスクブランクＭＢは、マスク基板ＭＳ上に、波長（例えば、１３．５ｎｍ）の露光光に対して反射率が十分に得られるように、Ｓｉ（シリコン）とＭｏ（モリブデン）を交互に積層した多層膜ＭＬを形成したものである。

多層膜ＭＬを成膜する際、マスク基板ＭＳ上に、異物などの微細粒子が存在すると、多層膜ＭＬはその影響を受けて、図２（ｃ）に示すように、多層膜ＭＬの表面が凸形状になって、凸状の位相欠陥１２が発生する。逆に、マスク基板ＭＳの表面に、微小な窪み、ピットが存在すると、図２（ｄ）に示すように、多層膜ＭＬの表面が凹形状になって、凹状の位相欠陥１３が発生する。さらに、図２（ｅ）に示すように、多層膜ＭＬの表面付近に異物などが付着して反射率を低下させる振幅欠陥１４が発生する場合もある。振幅欠陥は、薄い付着物のほか、多層膜の構造の一部がダメージを受けて発生する場合もある。

図１に戻って、マスクブランクＭＢからの反射光のうち欠陥部で散乱した光は、結像光学系Ｌを介して２次元アレイセンサＳ上に集光され、輝点として捉えられる。例えば、２次元アレイセンサＳの１個の検出画素当りの寸法（ピクセルサイズ）は、マスクブランクＭＢ上に換算して５００ｎｍに設定する。

マスクブランクＭＢの検査すべき位置は、マスクステージ２と同一の基板に固定されたミラー３の位置をレーザ測長器４によって検出することで判断される。そこで得られた位置情報は、主制御系９に伝送される。主制御系９は、その情報をモニタしながらステージ駆動部５を駆動し、マスクステージ２を移動させる。後述するように、マスクステージ２は、マスクブランクＭＢを所定量だけ傾斜できるように傾斜機能が備えられている。

図３は、図１に示す欠陥検査装置を用いて、図２に示すマスクブランクＭＢの欠陥を検出して得られた欠陥検出信号強度の計算例を示したグラフである。欠陥の高さは５ｎｍであり、欠陥の幅（横軸）と検出信号強度（縦軸）との相関を示している。曲線１５は、図２（ｃ）に示す凸型の位相欠陥１２及び図２（ｄ）に示す凹型の位相欠陥１３で得られた信号強度であり、ほぼ同一の傾向を有する。

しかし、図２（ｅ）に示す振幅欠陥１４で得られる出信号強度は、曲線１６に示すように、位相欠陥に起因する曲線１５と比べて極めて低いレベルである。たとえば幅１００ｎｍの振幅欠陥では、検出信号強度は幅４０ｎｍ以下の位相欠陥と同レベルの位相欠陥検出信号強度しか得られない。幅４０ｎｍ以下の位相欠陥は必ずしも致命的な欠陥ではないが、幅１００ｎｍの振幅欠陥は致命的な欠陥となりうるので、両者を区別する必要がある。

本実施形態では、検出信号強度が予め定めた所定の強度より低い場合、マスクブランクＭＢを所定量だけ傾斜させて、検査光の入射角度および正反射角度を変更した後、再度欠陥検出を行なう。

図４は、図１に示す検査装置において、ステージ２を傾斜させて、マスクブランクＭＢを所定量だけ傾斜させた状態を示す。ここでは、マスクブランクＭＢから鏡面反射する光（所謂０次光成分）２０が、結像光学系Ｌを構成する凹面鏡Ｌ１に向かうように、マスクブランクＭＢの傾斜角を設定している。このとき、結像光学系Ｌを出射する収束ビーム１０は０次光成分を含むようになり、欠陥の有無に関わらず正反射成分が２次元アレイセンサＳに取り込まれて、明視野検査画像が得られる。この明視野検査画像は、暗視野検査画像と比べてコントラストが低下することがある。

その対策として、必要に応じて、検出倍率を増大させる光学系を挿入する構成に切り替える。即ち、収束ビーム１０の光路中に平面ミラー２１を挿入して、収束ビーム１０をＸ線ズーミング管２３に入射させる構成に切り替える。

平面ミラー２１は、入射角４５度で、検査光（例えば、ＥＵＶ光）の反射率が最大となるように多層膜が成膜されたものである。Ｘ線ズーミング管２３は、ＥＵＶ領域や軟Ｘ線領域の光に感度を有する撮像管であり、ＣｓＩ膜などのシンチレータ上に画像が入射すると、光電子が発生し、この光電子を電磁レンズで集光、拡大して、蛍光板で可視光に変換する機能を有する。電磁レンズの調整により、１０倍から２００倍まで連続的に拡大率を変更できる。蛍光板が発する光は、後方配置されたＣＣＤカメラで観察できる。ここでは、Ｘ線ズーミング管２３の後方に可視光用の２次元アレイセンサ２４を配置して、明視野像の拡大像を撮像して検出信号を生成し、欠陥検出信号蓄積部６に送っている。

このようにして得られる明視野検査画像のシミュレーション結果を、暗視野検査画像と比較して図５に示す。ここで、欠陥の幅は６０ｎｍに固定したが、振幅欠陥の振幅反射率については０％と４０％の２種類を設定した。

振幅反射率が０％のときは、曲線３１に示すように暗視野検査画像でもコントラストの高い信号が得られ、明視野検査画像では、曲線３２に示すように大きな信号変化が得られるので、いずれの検査画像でも欠陥検出は容易である。

一方、振幅反射率が４０％の場合は、暗視野検査画像では曲線３３に示すように信号強度が極めて低くなり検査感度が低下するが、明視野検査画像では曲線３４に示すように依然として大きな信号変化が得られるので、欠陥検出は容易である。

以上のように、ステージ２を所定量だけ傾斜させることにより、光学系の変更を伴うことなく明視野検査が可能になる。そのため、暗視野検査では検出感度の低い振幅欠陥であっても、明視野検査に切り替えることによって検出感度を向上させることができる。なお、暗視野検査や暗視野検査において実際に得られる検出信号は、２次元アレイセンサＳ，２４の検出画素サイズに応じて、画素ごとに積算された強度となる。

図６は、図４に示すステージ２を更に傾斜させて、マスクブランクＭＢから反射する鏡面反射光（０次光成分）２０が、結像光学系Ｌの入射開口から外れた状態を示す図である。正反射成分が検査画像に含まれないので、得られる画像は暗視野検査画像である。ステージ２の傾斜以外は図１に示す構成と同一なので、重複する部分の説明は省略した。このときに得られる検出信号強度を、ステージ２が傾斜しない場合に得られる検出信号強度と比較して図７に示す。

図７（ａ）はステージ２が傾斜しない場合、図７（ｂ）はステージ２が、図６に示すように傾斜した場合の検出信号強度を、位相欠陥の高さの関数として示したグラフである。位相欠陥の幅は６０ｎｍに固定した。

図７（ａ）に示す検出信号強度３５は、欠陥高さの増大とともに最初は増加するが、欠陥高さが６ｎｍを超えると低下する。たとえば、高さが１０ｎｍの致命的な位相欠陥に対する検出信号強度は、必ずしも致命的ではない高さが２ｎｍの位相欠陥に対する検出信号強度と同等であり、両者の区別がつかない。

一方、図７（ｂ）に示す検出信号強度３６は、多少の強度変動はあるものの、位相欠陥の高さの高い領域では検出信号強度の低下は少ないので、致命的な欠陥については適度な欠陥検出信号が得られる。

なお、図６に示すステージ２の傾斜によって、検査光ＢＭが遮られる可能性がある場合は、ステージ２を逆の傾斜角度に設定しても構わない。

図８は、本発明に係るマスクブランク検査方法の一例を示すフローチャートである。まずステップｓ１において、マスクブランクＭＢを本実施例の検査装置のステージ２上に載置する。ステージ駆動部５によって所望のＸＹ位置に位置決めを行なった後、ステップｓ２において、光源１から発する検査光ＢＭをマスクブランクＭＢの被検査領域に照明する。引き続き、ステップｓ３において反射光の強度分布を２次アレイセンサＳで捉えて暗視野検出信号を取得し、ステップｓ４において欠陥検出のための判断処理を行なう。

欠陥有無の判定は、暗視野検出信号の強度と予め設定した所定の閾値ＴＨとの比較演算で行なわれ、検出信号強度が閾値ＴＨを超えると欠陥と判断する。ステップｓ５において欠陥有りと判断した場合は、ステップｓ６に移行して、欠陥情報を欠陥情報格納部８に格納する。欠陥無しと判断した場合は、ステップｓ７へジャンプする。

ステップｓ７においてマスクブランクＭＢ全面に対応する検出画素をチェックしたかどうかの判断を行ない、検査領域が残っている場合は再びステップｓ３に戻る。このとき、マスクブランクＭＢを載置するステージ２は連続移動しても良いし、ステップ送りで隣接する領域を検査領域に入れても良い。以上で、図１に示す検査装置で得られる暗視野検査画像から判断した欠陥情報は、欠陥情報格納部８に格納される。

次に、再検査の手順について説明する。ステップｓ８において、得られた欠陥情報に対応する検出信号強度が、欠陥の分類のために別途定めた強度より低いかどうかを比較し、低い場合には、最初の暗視野検査とは異なる他の検査モードによる検査が必要と判断する。この場合、ステップｓ９に移行して、図４に示したような明視野検査モードか、図６に示したような第２の暗視野検査モードかを選択する。対象とする欠陥が検査領域に入るようにステージ２を移動させた後、明視野検査モードを選択した場合は、ステップｓ１０において検査領域内の明視野検査画像を収集して、部分的な明視野検出信号を取得する。また、第２の暗視野検査モードを選択した場合は、ステップｓ１１において検査領域内の暗視野検査画像を収集して、部分的な第２の暗視野検出信号を取得する。

最後に、ステップｓ１２において検査画像の信号処理を行なって欠陥を再確認する。こうしてステップｓ６で記録された欠陥の検出信号強度が低い場合であっても、ステップｓ１２における信号処理で得られる検出信号強度が高い場合は、致命的な欠陥として判定することが可能になる。

なお、本実施形態では、明視野検査画像と２種類の暗視野検査画像を収集するために、結像光学系Ｌの構成を変更することなく、マスクブランクＭＢを載置するステージ２を所定の角度だけ傾斜させる例を説明した。その代替として、図９に示すように、光源１からの検査光ＢＭを反射するミラー１ａの支持機構にＸ軸回りの傾斜機構３７を設置して、マスクブランクＭＢに対する検査光ＢＭの入射角度が可変となるように構成してもよい。マスクブランクＭＢ上の同一の領域を異なる入射角度で照明できることにより、結像光学系Ｌの構成を変更することなく、検査光ＢＭの入射角度および正反射角度が相違する検査モード、即ち、図１の暗視野検査、図４の明視野検査、図６の第２の暗視野検査のいずれかを実施することが可能になる。

さらに、本実施形態では、最初に図１の暗視野検査を行った後、必要に応じて図４の明視野検査または図６の第２の暗視野検査を選択的に行う例を説明した。その代替として、図１の暗視野検査後、図４の明視野検査および図６の第２の暗視野検査の両方を行っても構わない。

以上のように、本実施形態のマスクブランクの検査装置および検査方法を用いることによって、複数の検査モードでマスクブランクＭＢの位相欠陥や振幅欠陥を精度良く検査することができる。そのため、暗視野検出では困難であった欠陥高さの高い位相欠陥の検出信頼性が向上し、振幅欠陥（暗欠陥）の検出感度が向上する。

実施の形態２．
本実施形態では、第１実施形態で説明した検査装置および方法を用いてマスクブランクを検査して欠陥位置を特定し、その後、吸収体パターンを形成して多層膜マスクを作製してパターン転写を行なった例について説明する。

図１０（ａ）は、第１実施形態で説明した検査装置に載置されるマスクブランクＭＢに、基準マーク３７を形成した例を示す平面図である。図１０（ｂ）は、基準マーク３７の拡大図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。

基準マーク３７は、マスク基板ＭＳ上にＳｉとＭｏを交互に積層する多層膜ＭＬを形成した後、ＦＩＢ(Focused Ion Beam)等により形成された凹部３８から構成される。この基準マーク３７は、矩形状のマスクブランクＭＢにおいて４つの角部のうちの隣接する２つの角部近傍に設けられ、マスクブランクＭＢの検査の際、アライメントスコープ（不図示）で計測することによって、マスクブランクＭＢの基準座標を正確に決定できる役割を有する。凹部３８をＥＵＶ光で観察した場合、大きな位相変化を伴ったパターン部として認識できる。したがって、基準マーク３７をマスクブランクＭＢ上の座標の基準として用い、検出される欠陥の位置は、基準マーク３７を基準とした相対座標で定義できる。

特に限定されないが、基準マーク３７の平面寸法は、例えば、２００〜２０００ｎｍ程度である。なお、基準マークの形成方法は、上記に限られること無く、例えば、平坦基板面上に多層膜ＭＬを形成した後、多層膜ＭＬ上に短波長レーザ光を照射しても、基準マークとして活用できる。また、マスクブランクＭＢのエッジ位置を光学的に検出する方法を採用しても同等の効果が得られる。

基準マーク３７は、電子線、紫外光、可視光を照射した場合も、その反射光からパターン検出が可能である。これにより、例えば、電子線を用いて吸収体パターンを形成する際、基準マーク３７および欠陥は電子線により検出することが可能である。

次に、反射型のＥＵＶＬ用マスクの製造方法について説明する。図１１（ａ）は、ＥＵＶＬ用マスクの一例をパターン面から見た平面図である。ＥＵＶＬ用マスクＭは、中央部には、半導体集積回路のパターンが形成されたデバイスパターンエリアＭＤＥを有し、周辺部には、マスクの位置合せのためのマークやウエハアライメントマークなどを含むアライメントマークエリアＭＡ１，ＭＡ２，ＭＡ３，ＭＡ４が配置される。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すマスクＭのデバイスエリアＭＤＥにおける断面図である。石英ガラス等の低熱膨張材で形成された基板ＭＳの上に、Ｍｏ／Ｓｉからなる多層膜ＭＬが成膜され、その上にキャッピング層１０３が成膜されている。その上に、バッファ層１０２を介して吸収体パターン１０１が設けられている。一方、基板ＭＳの裏面側には、マスクＭの静電チャックを可能にするためのメタル膜１０６がコートされている。

欠陥検査が済んだマスクブランクＭＢの上に、集積回路パターンに対応した吸収体パターンが形成される。従来は、修正が困難な欠陥が検出された場合、たとえ微小サイズの欠陥であってもそのマスクブランクは不良品として取り扱われ、処分されていた。

本実施形態では、マスクブランクＭＢに、位相欠陥や振幅欠陥などの各種欠陥が存在している場合でも、吸収体パターンで欠陥を覆い隠すことによって、マスクブランクの不良品率を削減することができる。

まず、上述した検査方法により、マスクブランクＭＢの欠陥の位置情報を事前に記憶しておく。このとき上述した基準マーク３７を利用することにより、欠陥の位置座標を正確に把握することができる。

続いて、欠陥の個数が所定の数より少なくＥＵＶＬ用マスクの製造が可能な場合は、記憶した欠陥位置情報に基づいて、吸収体パターンの形成位置を規定するための吸収体パターンマスクとマスクブランクＭＢとの相対位置を決定する。このとき、例えば、吸収体パターンが欠陥を覆い隠すように、吸収体パターンマスクの位置決めが可能である。そして、決定した相対位置に基づいて、マスクブランクＭＢの上に吸収体パターンを形成する。得られた反射型のＥＵＶＬ用露光マスクＭは、吸収体パターンの下に欠陥が隠れているため、半導体基板の露光投影には全く支障がない。

こうして得られたＥＵＶＬ用マスクＭを投影露光装置に載置して、吸収体パターンが定義する所望の集積回路パターンを半導体基板（ウェハ）上に転写する。

図１２は、反射型露光装置の一例を示す構成図である。マスクＭは、上述したマスク製造方法によって製造されたものである。露光光源４０から発する中心波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光は、複数の多層膜反射鏡で構成された照明光学系４１を介して、マスクＭのパターン面を照明する。パターン面からの反射光は、複数の多層膜反射鏡で構成された縮小投影光学系４２（例えば、倍率１／４）を通過してウエハ４３上に結像され、マスクＭのデバイスエリアＭＤＥに形成されている半導体集積回路のパターンが投影される。ウエハ４３は面内で移動可能なステージ４４に搭載されており、ステージ４４の移動とパターン露光の繰返しにより、ウエハ４３の所望の領域にパターンが露光転写される。このようにして、ウエハ４３の全面に半導体集積回路パターンを露光転写できる。

以上のように、マスクブランクＭＢ上に位相欠陥や振幅欠陥などの各種欠陥が存在している場合でも、吸収体パターンで欠陥を覆い隠すことによって、マスクブランクＭＢの不良品率を削減でき、その結果、半導体集積回路パターンの露光転写に関わるコストを低減することができる。

本発明は、微細かつ高精度なパターンを含む半導体装置を高い生産効率で製造できる点で、産業上極めて有用である。

本発明に係るマスクブランク検査装置の一例を示す構成図である。 図２（ａ）は、反射型マスクブランクＭＢの全体を示す平面図であり、図２（ｂ）は、欠陥１１を含む拡大図であり、図２（ｃ）は、凸状位相欠陥の様子を示すＡ−Ａ’断面図であり、図２（ｄ）は、凹状位相欠陥の様子を示すＡ−Ａ’断面図であり、図２（ｅ）は、振幅欠陥の様子を示すＡ−Ａ’断面図である。 暗視野検査画像の信号強度を示すグラフである。 図１に示す検査装置において、マスクブランクＭＢを傾斜させて明視野検査を行う場合を示す構成図である。 暗視野検査画像と明視野検査画像との信号強度を示すグラフである。 図１に示す検査装置において、マスクブランクＭＢを更に傾斜させて第２の暗視野検査を行う場合を示す構成図である。 図７（ａ）はマスクブランクＭＢを傾斜させないときに得られる暗視野検査画像の信号強度の欠陥高さ依存性を示すグラフであり、図７（ｂ）はマスクブランクＭＢを傾斜させたときに得られる第２の暗視野検査画像の信号強度の欠陥高さ依存性を示すグラフである。 本発明に係るマスクブランク検査方法の一例を示すフローチャートである。 本発明に係るマスクブランク検査装置の代替例を示す構成図である。 図１０（ａ）は、基準マーク３７が形成されたマスクブランクＭＢの全体を示す平面図であり、図１０（ｂ）は、基準マーク３７の拡大図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。 図１１（ａ）はＥＵＶＬ用マスクの一例をパターン面から見た平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示すマスクＭのデバイスエリアＭＤＥにおける断面図である。 反射型露光装置の一例を示す構成図である。

符号の説明

１ 光源、 １ａ ミラー、 ２ ステージ、 ３ 測長ミラー、
４ レーザ測長器、 ５ ステージ駆動部、 ６ 欠陥検出信号蓄積部、
７ 欠陥検出処理部、 ８ 欠陥情報格納部、 ９ 主制御部、 １０ 収束ビーム、
２１ 平面ミラー、 ２３ Ｘ線ズーミング管、 ２４ ２次元アレイセンサ、
３７ 基準マーク、 ４０ 露光光源、 ４３ ウエハ、 ４４ ウエハステージ、
ＭＢ マスクブランク、 ＭＳ マスク基板、 ＭＬ Ｍｏ／Ｓｉ多層膜、
Ｍ 多層膜マスク、 Ｌ 結像光学系、 Ｓ ２次元アレイセンサ。

Claims (11)

1. 検査対象となる反射型マスクブランクを載置するためのステージと、
   検査光を発生するための光源と、
   光源からの検査光を用いて、前記マスクブランクの被検査領域を照明するための照明光学系と、
   被検査領域からの反射光および散乱光の少なくとも一方を捕集して、拡大結像するための結像光学系と、
   該結像光学系によって結像された像を検出するための画像センサと、
   前記画像センサからの信号に基づいて、マスクブランクの欠陥の有無を判定するための画像処理部とを備え、
   前記ステージおよび前記照明光学系の少なくとも一方は、マスクブランクに対する検査光の入射角度および正反射角度が可変となるように、傾斜機構を有することを特徴とするマスクブランク検査装置。
2. 前記結像光学系に向けてマスクブランクでの散乱光が入射し、検査光の正反射光が入射しない暗視野検査と、前記結像光学系に向けてマスクブランクでの散乱光および検査光の正反射光が入射する明視野検査とが切り替え可能であることを特徴とする請求項１記載のマスクブランク検査装置。
3. 結像光学系によって結像された像を電子的に拡大するための画像拡大装置と、
   電子的に拡大された像を検出するための第２の画像センサとをさらに備えることを特徴とする請求項１記載のマスクブランク検査装置。
4. 前記ステージを面内方向に移動するためのステージ駆動部をさらに備え、
   前記画像センサは、ステージの連続移動と同期して時間遅延積分動作が可能なイメージセンサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマスクブランク検査装置。
5. 画像処理部がマスクブランクの欠陥の存在を認識した場合、前記画像センサで得られた画素のうち欠陥を含む画素を中心とする局所的な画素群のみを抽出し、その位置情報とともに格納する欠陥情報格納部を備えることを特徴とする請求項１記載のマスクブランク検査装置。
6. 前記検査光は、極端紫外域の波長を含むことを特徴とする請求項１記載のマスクブランク検査装置。
7. 検査対象となる反射型マスクブランクに向けて検査光を照射し、被検査領域を照明するステップと、
   被検査領域から反射した光のうち正反射光を除く散乱光を捕集し、被検査領域の暗視野像を検出するステップと、
   検出した暗視野像に基づいて、マスクブランクの欠陥の有無を判定するステップと、
   マスクブランクに対する検査光の入射角度を変更するステップと、
   変更した入射角度で、マスクブランクに向けて検査光を照射し、被検査領域を照明するステップと、
   被検査領域からの反射光および散乱光の少なくとも一方を捕集し、被検査領域の明視野像または第２の暗視野像を検出するステップと、
   検出した明視野像または第２の暗視野像に基づいて、マスクブランクの欠陥の有無を再度判定するステップとを含むことを特徴とするマスクブランク検査方法。
8. 検査光の入射角度を変更するステップは、マスクブランクを載置するためのステージまたは、検査光を被検査領域を照明するための照明光学系を所定の角度だけ傾斜させることを特徴とする請求項７記載のマスクブランク検査方法。
9. 前記ステージは、面内方向に移動可能であって、
   被検査領域の暗視野像を検出する場合、ステージの連続移動と同期して時間遅延積分動作を行うようにし、
   被検査領域の明視野像を検出する場合、ステージを静止した状態で静止像を検出することを特徴とする請求項８記載のマスクブランク検査方法。
10. 反射型マスクブランクの上に吸収体パターンを形成するための反射型露光マスクの製造方法であって、
    請求項７〜９のいずれかに記載されたマスクブランク検査方法を用いて、マスクブランクの欠陥を検査するステップと、
    欠陥の位置情報を記憶するステップと、
    記憶した欠陥位置情報に基づいて、吸収体パターンの形成位置を規定するための吸収体パターンとマスクブランクとの相対位置を決定するステップと、
    決定した相対位置に基づいて、マスクブランクの上に吸収体パターンを形成するステップとを含むことを特徴とする反射型露光マスクの製造方法。
11. 請求項１０記載の反射型露光マスクの製造方法を用いて得られたマスクを反射型露光装置に載置して、吸収体パターンを半導体基板に縮小投影して露光を行う工程を含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。