JP2019219495A - フォトマスクブランク関連基板の評価方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】フォトマスクブランク関連基板において、その表面状態（例えば、透明基板上に形成された光学膜等の透過率や光学定数以外の膜質）を簡便に評価することができるフォトマスクブランク関連基板の評価方法を提供する。【解決手段】フォトマスクブランク関連基板の評価方法であって、前記フォトマスクブランク関連基板の表面を撮像して表面画像を取得し、該取得した表面画像から、該表面画像のコントラストを取得し、該取得した表面画像のコントラストにより前記フォトマスクブランク関連基板を評価するフォトマスクブランク関連基板の評価方法。【選択図】図１
Description
本発明は、半導体デバイス（半導体装置）などの製造において使用されるフォトマスク（転写用マスク）を製造するために用いる、フォトマスクブランク、フォトマスクブランク中間製品またはフォトマスク用ガラス基板（以下、これらをフォトマスクブランク関連基板とも言う）の評価方法に関する。
半導体デバイスは、回路パターンが描かれたフォトマスクなどのパターン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上に転写するフォトリソグラフィ技術を用いることによって製造される。半導体デバイスの回路パターンの微細化に伴って、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、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。
パターン転写用マスクは、透光性基板（フォトマスク用ガラス基板）上に光学膜が形成されたフォトマスクブランクに、回路パターンを形成することで作製される。このような光学膜は、一般に、クロムを含有する膜や、モリブデンを含有する膜で、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であり（特許文献１参照）、これによりフォトマスクブランクとすることもあるが、更に、光学膜の高精度加工を目的としてハードマスク膜やエッチングストッパ膜を形成し、フォトマスクブランクとすることもある。
フォトマスクブランクおよびフォトマスク用ガラス基板の表面は、より微細化のために、より平滑なものが求められている。
また、フォトマスク用ガラス基板に成膜を行い、フォトマスクブランクにするまでには、上記のように各光学膜をそれぞれ積層してゆく工程が必要であるが、その中間製品（フォトマスクブランク中間製品）にも同様に平滑なものが求められている。
フォトマスクブランクおよびフォトマスク用ガラス基板の表面は、より微細化のために、より平滑なものが求められている。
また、フォトマスク用ガラス基板に成膜を行い、フォトマスクブランクにするまでには、上記のように各光学膜をそれぞれ積層してゆく工程が必要であるが、その中間製品（フォトマスクブランク中間製品）にも同様に平滑なものが求められている。
フォトマスクブランクの製造工程において、例えば、成膜にはスパッタ法が用いられているが、光学膜の膜厚や光学定数等が同じであっても膜質が異なるときがあり（同一膜種を作製し、膜の光学特性や膜厚が所定値であっても、製造工程のトラブルにより膜の状態がかわることがある）、膜厚や光学定数以外で、簡便に膜質を管理する方法が必要とされている。
膜質が異なる（膜質の変化）と、加工性が変化していまい、所望のパターン形状にすることができなくなる可能性がある。
膜質が異なる（膜質の変化）と、加工性が変化していまい、所望のパターン形状にすることができなくなる可能性がある。
膜質の管理方法としては、例えば、表面粗さが考えられる。ここで、フォトマスクブランクは平滑化が進み、Ｒａ（算術平均粗さ）で０．５ｎｍ以下にまでになっているため、一般的にはＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて測定する。しかし、ＡＦＭでの測定は破壊検査であり、フォトマスクの作製に用いるフォトマスクブランク関連基板そのものを測定することができない。
また、微細化が進むにあたり、フォトマスクブランク関連基板はより微細な異物やピンホールなどの欠陥を検知する必要があり、検査機の感度を上げる必要があるが、微細な欠陥を検知しようとするために検査において欠陥でない部分を欠陥として認識してしまう疑似欠陥が発生したりして、多数の疑似欠陥の検出のために検査機が長時間占有されてしまうという問題がある。
疑似欠陥と認識されてしまうのは、例えば、表面粗さが粗いため、その高さが欠陥の高さと見分けることができにくくなるためである。
疑似欠陥と認識されてしまうのは、例えば、表面粗さが粗いため、その高さが欠陥の高さと見分けることができにくくなるためである。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、フォトマスクブランク関連基板において、その表面状態（透明基板上に形成された光学膜等の透過率や光学定数以外の膜質）を簡便に評価することができるフォトマスクブランク関連基板の評価方法を提供することを目的する。
上記目的を達成するために、本発明は、フォトマスクブランク関連基板の評価方法であって、
前記フォトマスクブランク関連基板の表面を撮像して表面画像を取得し、
該取得した表面画像から、該表面画像のコントラストを取得し、
該取得した表面画像のコントラストにより前記フォトマスクブランク関連基板を評価することを特徴とするフォトマスクブランク関連基板の評価方法を提供する。
前記フォトマスクブランク関連基板の表面を撮像して表面画像を取得し、
該取得した表面画像から、該表面画像のコントラストを取得し、
該取得した表面画像のコントラストにより前記フォトマスクブランク関連基板を評価することを特徴とするフォトマスクブランク関連基板の評価方法を提供する。
なお、ここでいう表面画像のコントラストというのは、フォトマスクブランク関連基板の表面に光をあて、その反射によって得られる像でフォトマスクブランク関連基板の所定の範囲内で得られた画像の最も明るい部分と暗い部分の光強度の差のことをいう。つまり、画像の最も明るい部分の反射光の強度をＩｍａｘ、最も弱い部分をＩｍｉｎとすると、コントラストΔは、
Δ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）
で定義される。
Δ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）
で定義される。
本発明者が鋭意研究を行ったところ、コントラストΔは、フォトマスクブランク関連基板の表面粗れ形状と相関があり、コントラストΔを測定することで、マスクブランクの、表面粗さやうねりなどが反映された表面状態（表面に膜が形成されている場合は膜表面の状態で、以下、膜質ともいう）の指標とすることができることがわかった。そして、本発明はそのような新たな指標によりフォトマスクブランク関連基板を評価する方法であり、透過率や光学定数以外の膜質を非破壊で簡便に評価することができる。
また、この評価方法を例えば欠陥検査前に行うことにより、疑似欠陥が多数存在するようなフォトマスクブランク関連基板を予め取り除くことができる。それにより、従来のように、多数の疑似欠陥のために、欠陥検査機が長時間占有されてしまうのを防ぐことができる。そのため、欠陥検査の効率化を図ることができる。
さらには本発明の評価方法により、結果として、例えば膜質が異常なものを排除して、安定して高品質のフォトマスクブランク関連基板を提供することができる。
さらには本発明の評価方法により、結果として、例えば膜質が異常なものを排除して、安定して高品質のフォトマスクブランク関連基板を提供することができる。
このとき、前記フォトマスクブランク関連基板を評価するとき、
予め、標準となるフォトマスクブランク関連基板を用意し、該標準フォトマスクブランク関連基板の表面画像のコントラストを標準コントラストとして取得する標準コントラスト取得工程と、
前記標準フォトマスクブランク関連基板とは別の評価対象のフォトマスクブランク関連基板を用意し、前記標準コントラスト取得工程と同じ光学系で、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板の表面画像のコントラストを評価対象コントラストとして取得する評価対象コントラスト取得工程と、
前記評価対象コントラストと前記標準コントラストを比較することによって前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を評価するコントラスト比較工程を行うことができる。
予め、標準となるフォトマスクブランク関連基板を用意し、該標準フォトマスクブランク関連基板の表面画像のコントラストを標準コントラストとして取得する標準コントラスト取得工程と、
前記標準フォトマスクブランク関連基板とは別の評価対象のフォトマスクブランク関連基板を用意し、前記標準コントラスト取得工程と同じ光学系で、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板の表面画像のコントラストを評価対象コントラストとして取得する評価対象コントラスト取得工程と、
前記評価対象コントラストと前記標準コントラストを比較することによって前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を評価するコントラスト比較工程を行うことができる。
このように標準となるフォトマスクブランク関連基板を用意して標準試料として比較することで、より正確に、膜質を評価することができる。
また、前記コントラスト比較工程において、
前記評価対象コントラストが前記標準コントラストの所定値％以内のとき、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を良品とすることができる。
前記評価対象コントラストが前記標準コントラストの所定値％以内のとき、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を良品とすることができる。
特には、前記コントラスト比較工程において、
前記評価対象コントラストが前記標準コントラストの±１０％以内のとき、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を良品とすることができる。
前記評価対象コントラストが前記標準コントラストの±１０％以内のとき、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を良品とすることができる。
これらのようにすれば、より確実に、膜質が正常なものと異常なものを判別して評価対象から良品判定を行うことができる。そのため品質の安定したフォトマスクブランク関連基板を提供することができる。
また、本発明は、フォトマスクブランク関連基板の評価方法であって、
前記フォトマスクブランク関連基板の表面を撮像して表面画像を取得し、
該取得した表面画像から、該表面画像のコントラストを取得し、
該取得した表面画像のコントラストを所定の値にするためのコントラスト増幅率を算出し、
該算出したコントラスト増幅率により前記フォトマスクブランク関連基板を評価することを特徴とするフォトマスクブランク関連基板の評価方法を提供する。
前記フォトマスクブランク関連基板の表面を撮像して表面画像を取得し、
該取得した表面画像から、該表面画像のコントラストを取得し、
該取得した表面画像のコントラストを所定の値にするためのコントラスト増幅率を算出し、
該算出したコントラスト増幅率により前記フォトマスクブランク関連基板を評価することを特徴とするフォトマスクブランク関連基板の評価方法を提供する。
なお、ここでいう表面画像のコントラストの増幅率（γ）というのは、コントラストを所定の大きさにするときの増幅率（倍率）をいう。つまり、所定のコントラストをαとすると、コントラスト増幅率γは、
γ＝α／Δ
で定義される。
γ＝α／Δ
で定義される。
このような本発明の評価方法により、透過率や光学定数以外の膜質を非破壊で簡便に評価することができる。
また、欠陥検査前で実施するなどして、疑似欠陥を多数有するフォトマスクブランク関連基板を予め排除できる。その他、表面状態が異常なものを排除して、高品質なフォトマスクブランク関連基板の製造に寄与することができる。
また、欠陥検査前で実施するなどして、疑似欠陥を多数有するフォトマスクブランク関連基板を予め排除できる。その他、表面状態が異常なものを排除して、高品質なフォトマスクブランク関連基板の製造に寄与することができる。
このとき、前記フォトマスクブランク関連基板を評価するとき、
予め、標準となるフォトマスクブランク関連基板を用意し、該標準フォトマスクブランク関連基板の表面画像のコントラストのコントラスト増幅率を標準コントラスト増幅率として算出する標準コントラスト増幅率算出工程と、
前記標準フォトマスクブランク関連基板とは別の評価対象であるフォトマスクブランク関連基板を用意し、前記標準コントラスト増幅率算出工程と同じ光学系で、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板の表面画像のコントラストのコントラスト増幅率を評価対象コントラスト増幅率として算出する評価対象コントラスト増幅率算出工程と、
前記評価対象コントラスト増幅率と前記標準コントラスト増幅率を比較することによって前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を評価するコントラスト増幅率比較工程を行うことができる。
予め、標準となるフォトマスクブランク関連基板を用意し、該標準フォトマスクブランク関連基板の表面画像のコントラストのコントラスト増幅率を標準コントラスト増幅率として算出する標準コントラスト増幅率算出工程と、
前記標準フォトマスクブランク関連基板とは別の評価対象であるフォトマスクブランク関連基板を用意し、前記標準コントラスト増幅率算出工程と同じ光学系で、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板の表面画像のコントラストのコントラスト増幅率を評価対象コントラスト増幅率として算出する評価対象コントラスト増幅率算出工程と、
前記評価対象コントラスト増幅率と前記標準コントラスト増幅率を比較することによって前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を評価するコントラスト増幅率比較工程を行うことができる。
このように標準となるフォトマスクブランク関連基板を用意して標準試料として比較することで、より正確に、膜質を評価することができる。
前記コントラスト増幅率比較工程において、
前記評価対象コントラスト増幅率が前記標準コントラスト増幅率の所定値％以内のとき、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を良品とすることができる。
前記評価対象コントラスト増幅率が前記標準コントラスト増幅率の所定値％以内のとき、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を良品とすることができる。
特には、前記コントラスト増幅率比較工程において、
前記評価対象コントラスト増幅率が前記標準コントラスト増幅率の±１０％以内のとき、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を良品とすることができる。
前記評価対象コントラスト増幅率が前記標準コントラスト増幅率の±１０％以内のとき、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を良品とすることができる。
これらのようにすれば、より確実に、膜質やフォトマスク用ガラス基板が正常なものと異常なものを判別して評価対象から良品判定を行うことができる。そのため、品質の安定したフォトマスクブランク関連基板を提供することができる。
また、前記フォトマスクブランク関連基板の表面を撮像して表面画像を取得するとき、共焦点光学系かつ明視野の下で撮像することができる。
光学系としては共焦点光学系を用いることで、高さ方向の変化に対するコントラストの変化がより大きくあらわれるので、好ましい。特にレーザー光を用いた、共焦点光学系においては、高さのずれが反射強度の差となってあらわれやすい。
また、明視野とすることで、表面の凹凸があまりなくてもコントラストをより確実に得ることができる。
また、明視野とすることで、表面の凹凸があまりなくてもコントラストをより確実に得ることができる。
以上のように、本発明によれば、フォトマスクブランク関連基板において、透過率や光学定数以外の特性である表面状態を非破壊で簡便に評価することができる。そして、疑似欠陥の存在を原因とする欠陥検査機の長時間占有を防ぐことができたり、表面状態が良い高品質なものの安定製造に寄与することができる。
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。
（第一の実施形態）
まず、フォトマスクブランク関連基板の表面状態を評価する指標としてコントラストを用いる場合について説明する。
本発明の評価方法においては、工程として、フォトマスクブランク関連基板の表面を撮像して表面画像を取得し、該取得した表面画像から、該表面画像のコントラストを取得し、該取得した表面画像のコントラストによりフォトマスクブランク関連基板を評価することが含まれていればよい。コントラストを取得する際には前述した式を用いる。
（第一の実施形態）
まず、フォトマスクブランク関連基板の表面状態を評価する指標としてコントラストを用いる場合について説明する。
本発明の評価方法においては、工程として、フォトマスクブランク関連基板の表面を撮像して表面画像を取得し、該取得した表面画像から、該表面画像のコントラストを取得し、該取得した表面画像のコントラストによりフォトマスクブランク関連基板を評価することが含まれていればよい。コントラストを取得する際には前述した式を用いる。
なお、評価対象のフォトマスクブランク関連基板についてのみ上記工程を行い評価することもできるが、以下に説明するように、評価対象のフォトマスクブランク関連基板の他に、標準となるフォトマスクブランク関連基板の両方について上記工程を行い、得られたコントラスト同士を比較して評価することもできる。標準フォトマスクブランク関連基板を用意して標準試料として比較することで、より正確に、膜質等の表面状態を評価することができる。
以下、より具体的な工程手順について述べる。
＜標準コントラスト取得工程＞
まず、標準フォトマスクブランク関連基板を用意する。透明基板（フォトマスク用ガラス基板）や、フォトマスクブランク中間製品やフォトマスクブランクの場合には、さらにその上に形成されている光学膜の材質等が、評価対象フォトマスクブランク関連基板と同様のものを用意することができる。
なお、評価対象となるフォトマスクブランク関連基板としては、透明基板（フォトマスク用ガラス基板）や、さらに一般的にフォトマスクに用いられるＣｒ含有膜やＭｏＳｉ含有膜などを形成したフォトマスクブランクや各光学膜をそれぞれ積層していくときの中間製品であるフォトマスクブランク中間製品に適用され、フォトマスクブランクやフォトマスクブランク中間製品の場合、膜構成や膜厚などには特に制約はない。フォトマスクブランクの膜構成としてはＭｏＳｉ含有ハーフトーン膜を形成したものや、その上に遮光膜としてＣｒ含有膜を形成したもの、さらにはその上にＳｉを含有するハードマスクを形成したものや、ＭｏＳｉ含有ハーフトーン膜の上にＣｒ含有膜、ＭｏＳｉ遮光膜、Ｃ含有膜の順に形成したものでもよく、Ｃｒ含有膜を形成したものやその上にＳｉ含有膜を形成したもの、さらにその上にＣｒ含有膜を形成したものでもよい。成膜方法も制約はないが例えばスパッタ法が適用される。
＜標準コントラスト取得工程＞
まず、標準フォトマスクブランク関連基板を用意する。透明基板（フォトマスク用ガラス基板）や、フォトマスクブランク中間製品やフォトマスクブランクの場合には、さらにその上に形成されている光学膜の材質等が、評価対象フォトマスクブランク関連基板と同様のものを用意することができる。
なお、評価対象となるフォトマスクブランク関連基板としては、透明基板（フォトマスク用ガラス基板）や、さらに一般的にフォトマスクに用いられるＣｒ含有膜やＭｏＳｉ含有膜などを形成したフォトマスクブランクや各光学膜をそれぞれ積層していくときの中間製品であるフォトマスクブランク中間製品に適用され、フォトマスクブランクやフォトマスクブランク中間製品の場合、膜構成や膜厚などには特に制約はない。フォトマスクブランクの膜構成としてはＭｏＳｉ含有ハーフトーン膜を形成したものや、その上に遮光膜としてＣｒ含有膜を形成したもの、さらにはその上にＳｉを含有するハードマスクを形成したものや、ＭｏＳｉ含有ハーフトーン膜の上にＣｒ含有膜、ＭｏＳｉ遮光膜、Ｃ含有膜の順に形成したものでもよく、Ｃｒ含有膜を形成したものやその上にＳｉ含有膜を形成したもの、さらにその上にＣｒ含有膜を形成したものでもよい。成膜方法も制約はないが例えばスパッタ法が適用される。
次に、用意した標準フォトマスクブランク関連基板の表面を撮像して表面画像を取得する。後に、取得した表面画像からコントラストを取得できるように撮像できるものであれば良く、例えば、表面画像を取得できる欠陥検査装置を用いることができる。
このとき、共焦点光学系を用いることで、高さ方向の変化に対するコントラストの変化をより大きくあらわすことができる。また、明視野とすることで、撮像する表面に凹凸があまりなくてもコントラストをより確実に得ることができるので好ましい。特に共焦点光学系で明視野の下で撮像することが好ましい。
なお、撮像範囲としては、表面の異物やくぼみ、ピンホールなどの欠陥のない部分が挙げられる。
このとき、共焦点光学系を用いることで、高さ方向の変化に対するコントラストの変化をより大きくあらわすことができる。また、明視野とすることで、撮像する表面に凹凸があまりなくてもコントラストをより確実に得ることができるので好ましい。特に共焦点光学系で明視野の下で撮像することが好ましい。
なお、撮像範囲としては、表面の異物やくぼみ、ピンホールなどの欠陥のない部分が挙げられる。
撮像の際に用いる波長は例えば６００ｎｍ以下とすることが好ましい。下限については特に制約はないが、たとえば１５０ｎｍ以上すればよく、波長が短い方が欠陥に対する感度や微細な凹凸を反映するので望ましい。特に、ハーフピッチ１０ｎｍ以細の世代においては、４００ｎｍ以下とすることが好ましい。
そして、取得した表面画像から、該表面画像のコントラストを取得する。これを、標準コントラストとする。
なお、表面画像について、微分処理などの画像処理アルゴリズムを用いて、表面状態をより強調した画像を用いてもよい。
なお、表面画像について、微分処理などの画像処理アルゴリズムを用いて、表面状態をより強調した画像を用いてもよい。
＜評価対象コントラスト取得工程＞
次に、標準フォトマスクブランク関連基板とは別に、実際の評価対象のフォトマスクブランク関連基板を用意する。そして、標準コントラスト取得工程と同じ光学系で、同様にして、表面画像の取得、該表面画像のコントラストの取得を行う。これを、評価対象コントラストとする。
次に、標準フォトマスクブランク関連基板とは別に、実際の評価対象のフォトマスクブランク関連基板を用意する。そして、標準コントラスト取得工程と同じ光学系で、同様にして、表面画像の取得、該表面画像のコントラストの取得を行う。これを、評価対象コントラストとする。
＜コントラスト比較工程＞
次に、取得した評価対象コントラストを標準コントラストと比較することによって、評価対象フォトマスクブランク関連基板を評価する。
ここでの比較評価の基準は特に限定されないが、例えば、標準コントラストの±１０％以内という基準を設けることができる。すなわち、評価対象コントラストが、標準コントラストの±１０％以内のとき、評価対象フォトマスクブランク関連基板を良品として扱うようにすることができる。このような基準であれば、膜質やフォトマスク用ガラス基板が異常なものを正常なものの中からより確実に判別することができ、精度高く評価対象の良品判定を行うことができる。品質の安定化を図ることができる。
なお、±１０％以内に限定されず、所望の評価基準に応じて、標準コントラストの所定値％以内とすることができる。
次に、取得した評価対象コントラストを標準コントラストと比較することによって、評価対象フォトマスクブランク関連基板を評価する。
ここでの比較評価の基準は特に限定されないが、例えば、標準コントラストの±１０％以内という基準を設けることができる。すなわち、評価対象コントラストが、標準コントラストの±１０％以内のとき、評価対象フォトマスクブランク関連基板を良品として扱うようにすることができる。このような基準であれば、膜質やフォトマスク用ガラス基板が異常なものを正常なものの中からより確実に判別することができ、精度高く評価対象の良品判定を行うことができる。品質の安定化を図ることができる。
なお、±１０％以内に限定されず、所望の評価基準に応じて、標準コントラストの所定値％以内とすることができる。
以上のような本発明の評価方法によって、フォトマスクブランク関連基板の表面状態を、例えばＡＦＭを使用する従来の破壊検査とは異なり、非破壊で簡便に評価することができる。さらには、欠陥検査前に実施するなどして、疑似欠陥を起因とする欠陥検査の長時間化を防ぎ、効率化を図ることができる。また、表面状態が異常なものを排除できるので、高品質のフォトマスクブランク関連基板を提供できるようになる。
本発明としては、製品の評価・検査の他に、工程におけるミスや異常の発見に用いることができる。例えば、成膜工程における工程のモニタとしても用いることができる。また、フォトマスク用ガラス基板における研磨条件の変化による表面粗さやうねりの変化のモニタとして用いることができる。
また、本発明の評価方法を、上記のように欠陥検査を行う前に行う場合には、評価対象コントラストが所定の値以上のときは、欠陥検査において、実際にはない欠陥を欠陥があるとして識別してしまう可能性が高いため、検査結果をＮＧとするか、検査を中断すると良い。
例えば、次工程として欠陥検査工程が控えているケースにおいて、以下のようなフローで本発明を実施することができる。
図１に、フォトマスクブランク関連基板製造における、コントラストを用いた本発明の評価フローの工程例を示す。
評価装置は、表面画像を取得できる欠陥検査装置を使用することができる。
まず、表面画像取得、コントラスト取得、良否判定（コントラスト比較）の一連の工程については、自動化されるようにプログラムを構築する。
図１に、フォトマスクブランク関連基板製造における、コントラストを用いた本発明の評価フローの工程例を示す。
評価装置は、表面画像を取得できる欠陥検査装置を使用することができる。
まず、表面画像取得、コントラスト取得、良否判定（コントラスト比較）の一連の工程については、自動化されるようにプログラムを構築する。
次に、標準基板（標準フォトマスクブランク関連基板）を作製し、表面画像取得及び、標準コントラストΔＳＴＤを算出する。ここでは、例えばコーナー部４点と中心部の合計５点の平均からΔＳＴＤを算出する。
最後に、ΔＳＴＤ±１０％以内を正常品であるとする閾値を評価装置に設定する。
最後に、ΔＳＴＤ±１０％以内を正常品であるとする閾値を評価装置に設定する。
以上の設定終了後、評価対象のフォトマスクブランク関連基板（評価対象フォトマスクブランク関連基板）の検査を実施する。画像取得工程で、予め指定した座標の表面画像を取得し、コントラスト取得工程で、取得された画像からコントラストが自動的に測定され、良否判定工程で検査品のコントラストと予め設定された基準値とを比較し、±１０％以内であると判断された場合にのみ、次工程に進行するようにする。ここで、異常と判断されたフォトマスクブランク関連基板については、検査を中止し、アラームを発生させるようにする。
本検査フローにより、従来では、良否の判別が難しかった膜表面の異常を速やかに検知でき、工程改善が迅速に実施されるようになる。
（第二の実施形態）
次に、フォトマスクブランク関連基板の表面状態を評価する指標としてコントラスト増幅率を用いる場合について説明する。
本発明の評価方法においては、工程として、フォトマスクブランク関連基板の表面を撮像して表面画像を取得し、該取得した表面画像から、該表面画像のコントラストを取得し、該取得した表面画像のコントラストを所定の値にするためのコントラスト増幅率を算出し、該算出したコントラスト増幅率によりフォトマスクブランク関連基板を評価することが含まれていればよい。コントラスト増幅率を算出する際には、前述した式を用いる。
すなわち、第一の実施態様と比べると、コントラストを取得した後にコントラスト増幅率を算出し、コントラストの代わりにコントラスト増幅率を用いて評価する態様である。
次に、フォトマスクブランク関連基板の表面状態を評価する指標としてコントラスト増幅率を用いる場合について説明する。
本発明の評価方法においては、工程として、フォトマスクブランク関連基板の表面を撮像して表面画像を取得し、該取得した表面画像から、該表面画像のコントラストを取得し、該取得した表面画像のコントラストを所定の値にするためのコントラスト増幅率を算出し、該算出したコントラスト増幅率によりフォトマスクブランク関連基板を評価することが含まれていればよい。コントラスト増幅率を算出する際には、前述した式を用いる。
すなわち、第一の実施態様と比べると、コントラストを取得した後にコントラスト増幅率を算出し、コントラストの代わりにコントラスト増幅率を用いて評価する態様である。
より具体的には、例えば、まず、予め、標準フォトマスクブランク関連基板を用意し、表面画像のコントラストのコントラスト増幅率を標準コントラスト増幅率として算出する標準コントラスト増幅率算出工程を行う。
次に、評価対象フォトマスクブランク関連基板を用意し、標準コントラスト増幅率算出工程と同じ光学系で、評価対象フォトマスクブランク関連基板の表面画像のコントラストのコントラスト増幅率を評価対象コントラスト増幅率として算出する評価対象コントラスト増幅率算出工程を行う。
そして、評価対象コントラスト増幅率と標準コントラスト増幅率を比較することによって評価対象フォトマスクブランク関連基板を評価するコントラスト増幅率比較工程を行う。
次に、評価対象フォトマスクブランク関連基板を用意し、標準コントラスト増幅率算出工程と同じ光学系で、評価対象フォトマスクブランク関連基板の表面画像のコントラストのコントラスト増幅率を評価対象コントラスト増幅率として算出する評価対象コントラスト増幅率算出工程を行う。
そして、評価対象コントラスト増幅率と標準コントラスト増幅率を比較することによって評価対象フォトマスクブランク関連基板を評価するコントラスト増幅率比較工程を行う。
このようにすることでも、非破壊で、簡便にフォトマスクブランク関連基板の評価を行うことができ、第一の実施態様のときと同様に、前述した種々の効果を奏することができる。
なお、他の要素（例えば、共焦点光学系かつ明視野という条件や、コントラスト増幅率比較工程における基準：標準コントラスト増幅率の所定値％以内（特には±１０％以内）、など）については、第一の実施態様と同様にすることができる。
なお、他の要素（例えば、共焦点光学系かつ明視野という条件や、コントラスト増幅率比較工程における基準：標準コントラスト増幅率の所定値％以内（特には±１０％以内）、など）については、第一の実施態様と同様にすることができる。
以下、実施例及び比較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１）
本発明における評価方法のうち、位相シフト膜に対するコントラストを用いた評価方法を行った。
まず、一辺が６インチ（約１５ｃｍ）の正方形の石英ガラス基板上に、ターゲットとしてモリブデン珪素ターゲットとシリコンターゲット、スパッタガスとして、アルゴン、窒素、酸素ガスを用いたスパッタ法にて、モリブデン、珪素、酸素、窒素からなる位相シフト膜を成膜し、標準基板を２枚作製した。標準基板の１枚について、分光光度計を用いて、透過率、反射率を測定し、ＡＦＭを用いて表面粗さを測定した。他方の標準基板を位相シフト膜のコントラスト基準とする標準基板ＳＴＤとした（標準フォトマスクブランク）。
（実施例１）
本発明における評価方法のうち、位相シフト膜に対するコントラストを用いた評価方法を行った。
まず、一辺が６インチ（約１５ｃｍ）の正方形の石英ガラス基板上に、ターゲットとしてモリブデン珪素ターゲットとシリコンターゲット、スパッタガスとして、アルゴン、窒素、酸素ガスを用いたスパッタ法にて、モリブデン、珪素、酸素、窒素からなる位相シフト膜を成膜し、標準基板を２枚作製した。標準基板の１枚について、分光光度計を用いて、透過率、反射率を測定し、ＡＦＭを用いて表面粗さを測定した。他方の標準基板を位相シフト膜のコントラスト基準とする標準基板ＳＴＤとした（標準フォトマスクブランク）。
次に、レーザーテック社製Ｍ６６４０Ｓを用いて、標準基板ＳＴＤのコーナー部Ｓ１（−６５ｍｍ、−６５ｍｍ）、Ｓ２（−６５ｍｍ、６５ｍｍ）、Ｓ３（６５ｍｍ、−６５ｍｍ）、Ｓ４（６５ｍｍ、６５ｍｍ）、及び、中心部Ｓ５（０ｍｍ、０ｍｍ）の凹形状や凸形状の欠陥が観察されない部分の表面画像を取得した。以下、所定の検査機において凹形状や凸形状の欠陥が観察されない部分を無欠陥部と定義し、本表面画像を無欠陥画像と定義する。
Ｓ１〜Ｓ５の無欠陥画像から各々のコントラストΔＳ１〜ΔＳ５を求めた（標準コントラスト）。
ここで、まず、表面状態とコントラストの関係性を例を挙げて説明する。図２に、フォトマスクブランクの膜の表面状態とコントラストの関係性について示す。図２（ａ）は無欠陥部のコントラストΔａを示している。無欠陥画像の場合は、膜の表面状態のコントラストＣＯＮに依存したコントラスト値を示す。図２（ｂ）は、膜の表面粗さが通常よりも大きい場合を示している。膜の表面粗さが、図２（ａ）よりも大きい場合、無欠陥部であってもコントラストＣＯＮは強調されるため、無欠陥部のコントラストΔｂは、Δａよりも大きくなる。本例以外にも、大きな表面うねりや膜質異常などの、正常な表面状態とは異なる場合において、コントラストΔｂは、Δａよりも大きい数値となると考えられる。
ここで、まず、表面状態とコントラストの関係性を例を挙げて説明する。図２に、フォトマスクブランクの膜の表面状態とコントラストの関係性について示す。図２（ａ）は無欠陥部のコントラストΔａを示している。無欠陥画像の場合は、膜の表面状態のコントラストＣＯＮに依存したコントラスト値を示す。図２（ｂ）は、膜の表面粗さが通常よりも大きい場合を示している。膜の表面粗さが、図２（ａ）よりも大きい場合、無欠陥部であってもコントラストＣＯＮは強調されるため、無欠陥部のコントラストΔｂは、Δａよりも大きくなる。本例以外にも、大きな表面うねりや膜質異常などの、正常な表面状態とは異なる場合において、コントラストΔｂは、Δａよりも大きい数値となると考えられる。
下記表１に、標準基板のコントラストΔＳ１〜ΔＳ５を示す。
本結果より、平均コントラストΔＡＶＥ＝１１と算出した。なお、取得画像が多いほど、コントラストのばらつきを平準化できるが、フォトマスクブランクの生産効率のバランスを考慮すると、５枚以内が好ましい。また、フォトマスクブランクの面内均一性も考慮した場合、基板のコーナー部と中心部の画像を取得した方が好ましい。
本結果より、平均コントラストΔＡＶＥ＝１１と算出した。なお、取得画像が多いほど、コントラストのばらつきを平準化できるが、フォトマスクブランクの生産効率のバランスを考慮すると、５枚以内が好ましい。また、フォトマスクブランクの面内均一性も考慮した場合、基板のコーナー部と中心部の画像を取得した方が好ましい。
次に、上記標準基板と同じ成膜条件で成膜したＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）と、成膜ガス圧を変化させ、窒素ガス、酸素ガスの流量を調整し、透過率、反射率、膜厚については、ＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）と同等になるように製造したＬＯＴ（Ｅ）を評価対象として用意した（評価対象フォトマスクブランク）。Ｍ６６４０Ｓでコーナー部Ｓ１〜Ｓ４と中心部Ｓ５の欠陥が検出されない部分の画像（無欠陥画像）を取得し、画像からコントラストΔＳ１〜ΔＳ５を求めた（評価対象コントラスト）。
下記表２にコントラストΔＳ１〜ΔＳ５及び、平均コントラストΔＡＶＥを示す。
ＬＯＴ（Ａ）〜（Ｅ）は、透過率、反射率、膜厚については、５％以内のばらつきであった。
しかしながら、ＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）のΔＡＶＥについては、標準基板と比較し、±１０％以内のばらつきに収まっていたが、ＬＯＴ（Ｅ）のΔＡＶＥは、標準基板ＳＴＤよりも２０％以上大きい値となった。
ＬＯＴ（Ａ）〜（Ｅ）は、透過率、反射率、膜厚については、５％以内のばらつきであった。
しかしながら、ＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）のΔＡＶＥについては、標準基板と比較し、±１０％以内のばらつきに収まっていたが、ＬＯＴ（Ｅ）のΔＡＶＥは、標準基板ＳＴＤよりも２０％以上大きい値となった。
良品判定基準として、評価対象コントラストが、標準コントラストの±１０％以内とすることによって、ＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）のみが良品として判定され、ＬＯＴ（Ｅ）は該当しないという結果になった。
図３に、標準基板ＳＴＤとＬＯＴ（Ｅ）のＡＦＭ結果を示す。表面粗さの指標として、算術平均粗さＲａと二乗平均平方根高さＲｑを測定した。図３（ａ）にＲａ、図３（ｂ）にＲｑの結果を示す。
どちらの指標においても、０．１ｎｍ程度の有意差が見られた。
どちらの指標においても、０．１ｎｍ程度の有意差が見られた。
また図４（ａ）、（ｂ）に、各々、Ｒａ、Ｒｑに対する標準基板ＳＴＤ、ＬＯＴ（Ｅ）のΔＡＶＥを比較した結果を示す。
図３、４より、標準コントラストΔＡＶＥが１１の標準基板ＳＴＤはＲａ、Ｒｑがそれぞれ０．３ｎｍ未満、０．４ｎｍ未満であるのに対し、評価対象コントラストΔＡＶＥが１５（すなわち、評価対象コントラストが標準基板ＳＴＤの場合の±１０％の範囲を超えている）のＬＯＴ（Ｅ）は、各々、０．３ｎｍより大、０．４ｎｍより大となっているのが見て取れる。
さらに、他のＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）（いずれも評価対象コントラストが標準基板ＳＴＤの場合の±１０％以内）についても同様に測定を行ったところ、いずれも、標準基板ＳＴＤと同様に、Ｒａ、Ｒｑがそれぞれ０．３ｎｍ未満、０．４ｎｍ未満であった。
ＬＯＴ（Ｅ）については、例えば欠陥検査工程で疑似欠陥ありとして判定される可能性がある。
図３、４より、標準コントラストΔＡＶＥが１１の標準基板ＳＴＤはＲａ、Ｒｑがそれぞれ０．３ｎｍ未満、０．４ｎｍ未満であるのに対し、評価対象コントラストΔＡＶＥが１５（すなわち、評価対象コントラストが標準基板ＳＴＤの場合の±１０％の範囲を超えている）のＬＯＴ（Ｅ）は、各々、０．３ｎｍより大、０．４ｎｍより大となっているのが見て取れる。
さらに、他のＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）（いずれも評価対象コントラストが標準基板ＳＴＤの場合の±１０％以内）についても同様に測定を行ったところ、いずれも、標準基板ＳＴＤと同様に、Ｒａ、Ｒｑがそれぞれ０．３ｎｍ未満、０．４ｎｍ未満であった。
ＬＯＴ（Ｅ）については、例えば欠陥検査工程で疑似欠陥ありとして判定される可能性がある。
標準基板ＳＴＤおよびＬＯＴ（Ｅ）の結果の図４と、上述したＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）の結果より、コントラストの管理閾値を±１０％以内とすることで、製造したフォトマスクブランクの正常と異常を判別することができたことがわかる。標準基板ＳＴＤと同程度のＲａ等を有するＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）を良品判断でき、Ｒａ等が大きくなってしまっているＬＯＴ（Ｅ）を排除できた。
（実施例２）
本発明における評価方法のうち、コントラスト増幅率を用いた評価方法を行った。
まず、実施例１と同様の標準基板ＳＴＤ、及び、ＬＯＴ（Ａ）〜（Ｅ）のコーナー部Ｓ１（−６５ｍｍ、−６５ｍｍ）、Ｓ２（−６５ｍｍ、６５ｍｍ）、Ｓ３（６５ｍｍ、−６５ｍｍ）、Ｓ４（６５ｍｍ、６５ｍｍ）、及び、中心部Ｓ５（０ｍｍ，０ｍｍ）の無欠陥画像をＭ６６４０Ｓにより取得し、この表面画像から各々のコントラストを取得し、さらにはコントラスト増幅率γＳ１〜γＳ５を抽出した（標準コントラスト増幅率、評価対象コントラスト増幅率）。
本発明における評価方法のうち、コントラスト増幅率を用いた評価方法を行った。
まず、実施例１と同様の標準基板ＳＴＤ、及び、ＬＯＴ（Ａ）〜（Ｅ）のコーナー部Ｓ１（−６５ｍｍ、−６５ｍｍ）、Ｓ２（−６５ｍｍ、６５ｍｍ）、Ｓ３（６５ｍｍ、−６５ｍｍ）、Ｓ４（６５ｍｍ、６５ｍｍ）、及び、中心部Ｓ５（０ｍｍ，０ｍｍ）の無欠陥画像をＭ６６４０Ｓにより取得し、この表面画像から各々のコントラストを取得し、さらにはコントラスト増幅率γＳ１〜γＳ５を抽出した（標準コントラスト増幅率、評価対象コントラスト増幅率）。
ここで、まず、表面状態とコントラスト増幅率の関係性を例を挙げて説明する。図５に、フォトマスクブランクの膜の表面状態とコントラスト増幅率の関係性について示す。コントラスト増幅率は、表面画像のコントラストを特定の階調に引き延ばす倍率となる。図５（ａ）は無欠陥部のコントラスト増幅率γａを示している。無欠陥画像の場合は、膜の表面状態のコントラストＣＯＮを反映した増幅率を示す。図５（ｂ）は、膜の表面粗さが通常よりも大きい場合を示している。膜の表面粗さが、図５（ａ）よりも大きい場合、無欠陥部であってもコントラストＣＯＮは強調されるため、無欠陥部のコントラスト増幅率γｂは、γａよりも小さくなる。
下記表３に、標準基板のコントラスト増幅率γＳ１〜γＳ５を示す。
本結果より、平均コントラスト増幅率γＡＶＥ＝２２．４と算出した。
本結果より、平均コントラスト増幅率γＡＶＥ＝２２．４と算出した。
下記表４にＬＯＴ（Ａ）〜（Ｅ）におけるコントラスト増幅率γＳ１〜γＳ５及び、平均コントラスト増幅率γＡＶＥを示す。
ＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）のγＡＶＥについては、標準基板と比較し、±１０％以内のばらつきに収まっていたが、ＬＯＴ（Ｅ）のγＡＶＥが、標準基板ＳＴＤよりも２０％以上小さい値となった。
ＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）のγＡＶＥについては、標準基板と比較し、±１０％以内のばらつきに収まっていたが、ＬＯＴ（Ｅ）のγＡＶＥが、標準基板ＳＴＤよりも２０％以上小さい値となった。
良品判定基準として、評価対象コントラスト増幅率が、標準コントラスト増幅率の±１０％以内とすることによって、ＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）のみが良品として判定され、ＬＯＴ（Ｅ）は該当しないという結果になった。
図６（ａ）、（ｂ）にＡＦＭで測定された算術平均粗さＲａと二乗平均平方根高さＲｑに対する標準基板ＳＴＤ、ＬＯＴ（Ｅ）のγＡＶＥを比較した結果を示す。さらに、他のＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）についても同様に測定を行った。
その結果、実施例１と同様に、評価対象コントラスト増幅率が、標準コントラスト増幅率の±１０％以内のＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）は、Ｒａ、Ｒｑが標準基板ＳＴＤと同程度であり、いずれもそれぞれ０．３ｎｍ未満、０．４ｎｍ未満であった。一方、±１０％の範囲を超えているＬＯＴ（Ｅ）は、それぞれ０．３ｎｍより大、０．４ｎｍより大となっている。
その結果、実施例１と同様に、評価対象コントラスト増幅率が、標準コントラスト増幅率の±１０％以内のＬＯＴ（Ａ）〜（Ｄ）は、Ｒａ、Ｒｑが標準基板ＳＴＤと同程度であり、いずれもそれぞれ０．３ｎｍ未満、０．４ｎｍ未満であった。一方、±１０％の範囲を超えているＬＯＴ（Ｅ）は、それぞれ０．３ｎｍより大、０．４ｎｍより大となっている。
このように、コントラスト増幅率の管理閾値を１０％以内とすることで、製造したフォトマスクブランクの正常と異常を判別することができたことがわかる。
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。
Claims (9)
- フォトマスクブランク関連基板の評価方法であって、
前記フォトマスクブランク関連基板の表面を撮像して表面画像を取得し、
該取得した表面画像から、該表面画像のコントラストを取得し、
該取得した表面画像のコントラストにより前記フォトマスクブランク関連基板を評価することを特徴とするフォトマスクブランク関連基板の評価方法。 - 前記フォトマスクブランク関連基板を評価するとき、
予め、標準となるフォトマスクブランク関連基板を用意し、該標準フォトマスクブランク関連基板の表面画像のコントラストを標準コントラストとして取得する標準コントラスト取得工程と、
前記標準フォトマスクブランク関連基板とは別の評価対象のフォトマスクブランク関連基板を用意し、前記標準コントラスト取得工程と同じ光学系で、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板の表面画像のコントラストを評価対象コントラストとして取得する評価対象コントラスト取得工程と、
前記評価対象コントラストと前記標準コントラストを比較することによって前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を評価するコントラスト比較工程を行うことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクブランク関連基板の評価方法。 - 前記コントラスト比較工程において、
前記評価対象コントラストが前記標準コントラストの所定値％以内のとき、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を良品とすることを特徴とする請求項２に記載のフォトマスクブランク関連基板の評価方法。 - 前記コントラスト比較工程において、
前記評価対象コントラストが前記標準コントラストの±１０％以内のとき、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を良品とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のフォトマスクブランク関連基板の評価方法。 - フォトマスクブランク関連基板の評価方法であって、
前記フォトマスクブランク関連基板の表面を撮像して表面画像を取得し、
該取得した表面画像から、該表面画像のコントラストを取得し、
該取得した表面画像のコントラストを所定の値にするためのコントラスト増幅率を算出し、
該算出したコントラスト増幅率により前記フォトマスクブランク関連基板を評価することを特徴とするフォトマスクブランク関連基板の評価方法。 - 前記フォトマスクブランク関連基板を評価するとき、
予め、標準となるフォトマスクブランク関連基板を用意し、該標準フォトマスクブランク関連基板の表面画像のコントラストのコントラスト増幅率を標準コントラスト増幅率として算出する標準コントラスト増幅率算出工程と、
前記標準フォトマスクブランク関連基板とは別の評価対象であるフォトマスクブランク関連基板を用意し、前記標準コントラスト増幅率算出工程と同じ光学系で、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板の表面画像のコントラストのコントラスト増幅率を評価対象コントラスト増幅率として算出する評価対象コントラスト増幅率算出工程と、
前記評価対象コントラスト増幅率と前記標準コントラスト増幅率を比較することによって前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を評価するコントラスト増幅率比較工程を行うことを特徴とする請求項５に記載のフォトマスクブランク関連基板の評価方法。 - 前記コントラスト増幅率比較工程において、
前記評価対象コントラスト増幅率が前記標準コントラスト増幅率の所定値％以内のとき、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を良品とすることを特徴とする請求項６に記載のフォトマスクブランク関連基板の評価方法。 - 前記コントラスト増幅率比較工程において、
前記評価対象コントラスト増幅率が前記標準コントラスト増幅率の±１０％以内のとき、前記評価対象フォトマスクブランク関連基板を良品とすることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のフォトマスクブランク関連基板の評価方法。 - 前記フォトマスクブランク関連基板の表面を撮像して表面画像を取得するとき、共焦点光学系かつ明視野の下で撮像することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のフォトマスクブランク関連基板の評価方法。
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