JP2020024224A - Photomask blank defect inspection method, selection method and manufacturing method - Google Patents

Photomask blank defect inspection method, selection method and manufacturing method Download PDF

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Abstract

SOLUTION: An inspection method, which uses an inspection optical system to detect a defect existing in a front surface part of a photomask blank having at least one layer formed on a substrate, is configured to set a distance between the defect and an objective lens of an inspection optical system to a defocus distance; irradiate the defect with inspection light via the objective lens; collect reflection light of an area irradiated with the inspection light as an enlargement image via the objective lens; specify a change part of light intensity of the enlargement image; and determine an irregularity shape of the defect from the change part of the light intensity of the enlargement image.EFFECT: An optical defect inspection method is used to discriminate irregularity shapes of a defect with high reliability, and can inspect the defect of a photomask blank. Further, the defect inspection method of the present invention is applied to enable the photomask blank having a concavity defect serving a fatal defect to be surely eliminated without making wrong determinations of convexity defects as the concavity defects, which in turn the photomask blank not including the fatal defect can be provided at a lower cost and a high yield.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本発明は、半導体デバイス(半導体装置)等の製造において使用されるフォトマスクを製造するために用いるマスクブランクの欠陥検査方法、特に、微細欠陥の表面の凹凸形状の判定に有効な欠陥検査方法に関する。また、本発明は、フォトマスクブランクの欠陥検査を適用したフォトマスクブランクの選別方法及び製造方法に関する。   The present invention relates to a defect inspection method for a mask blank used for manufacturing a photomask used in the manufacture of a semiconductor device (semiconductor device) and the like, and more particularly to a defect inspection method effective for determining the uneven shape of the surface of a fine defect. . The present invention also relates to a photomask blank sorting method and a manufacturing method to which a photomask blank defect inspection is applied.

半導体デバイス(半導体装置)は、回路パターンが描かれたフォトマスクなどのマスク(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(半導体ウェハ)上に転写するフォトリソグラフィ技術を繰り返し用いることによって製造される。転写用マスクは、光学薄膜が形成された基板(マスクブランク)に、回路パターンを形成することで製造される。このような光学薄膜は、一般に、遷移金属化合物を主成分とする薄膜や、遷移金属を含有するケイ素化合物を主成分とする薄膜であり、目的に応じ、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が選択される。   2. Description of the Related Art A semiconductor device (semiconductor device) irradiates a mask (transfer mask) such as a photomask on which a circuit pattern is drawn with exposure light, and converts a circuit pattern formed on the mask through a reduction optical system into a semiconductor substrate (transfer mask). It is manufactured by repeatedly using a photolithography technique for transferring onto a semiconductor wafer). The transfer mask is manufactured by forming a circuit pattern on a substrate (mask blank) on which an optical thin film is formed. Such an optical thin film is generally a thin film containing a transition metal compound as a main component or a thin film containing a transition metal-containing silicon compound as a main component, and depending on the purpose, a film functioning as a light-shielding film or a phase shift film. A film or the like that functions as a film is selected.

フォトマスクなどの転写用マスクは、微細パターンを有する半導体素子を製造するための原版として用いられるので、無欠陥であることが求められ、このことは当然に、マスクブランクについても無欠陥であることを要求することとなる。また、回路パターンを形成する際には、光学薄膜が形成されたマスクブランク上に、加工のためのレジスト膜を形成して電子線描画法など、通常のリソグラフィ工程を経て、最終的にパターンを形成する。従って、レジスト膜にもピンホールなどの欠陥が無いことが要求される。このような事情から、転写用マスクやマスクブランクの欠陥検出技術についての多くの検討がなされてきた。   A transfer mask such as a photomask is used as an original for manufacturing a semiconductor element having a fine pattern, so it is required that the mask be defect-free. Will be required. Also, when forming a circuit pattern, a resist film for processing is formed on a mask blank on which an optical thin film is formed, and the pattern is finally formed through a normal lithography process such as an electron beam drawing method. Form. Therefore, the resist film is required to be free from defects such as pinholes. Under such circumstances, many studies have been made on techniques for detecting defects in a transfer mask or mask blank.

特開2001−174415号公報(特許文献1)や、特開2002−333313号公報(特許文献2)には、レーザ光を基板に照射し、乱反射する光から欠陥や異物を検出する方法が記載され、特に、検出信号に非対称性を与えて、凸部欠陥であるか凹部欠陥であるかを判別する技術が記載されている。また、特開2005−265736号公報(特許文献3)には、一般的な光学マスクのパターン検査を行なうために用いられるDUV(Deep Ultra Violet)光を検査光に使用する技術が記載されている。更に、特開2013−19766号公報(特許文献4)には、検査光を複数のスポットに分割して走査し、反射ビームをそれぞれ光検出素子により受光する技術が記載されている。一方、特開2007−219130号公報(特許文献5)には、波長が13.5nm近傍のEUV(Extreme Ultra Violet)光を検査光とするEUVマスクブランクの欠陥の凹凸を区別する技術が開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-174415 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-333313 (Patent Document 2) describe a method of irradiating a substrate with a laser beam and detecting a defect or a foreign substance from light that is irregularly reflected. In particular, a technique is described in which a detection signal is given asymmetry to determine whether it is a convex defect or a concave defect. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-265736 (Patent Document 3) describes a technique in which DUV (Deep Ultra Violet) light used for performing a pattern inspection of a general optical mask is used as inspection light. . Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-19766 (Patent Document 4) describes a technique in which inspection light is divided into a plurality of spots for scanning, and reflected beams are respectively received by photodetectors. On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-219130 (Patent Document 5) discloses a technique for distinguishing irregularities of defects of an EUV mask blank using EUV (Extreme Ultra Violet) light having a wavelength of about 13.5 nm as inspection light. ing.

特開2001−174415号公報JP 2001-174415 A 特開2002−333313号公報JP 2002-333313 A 特開2005−265736号公報JP 2005-265736 A 特開2013−19766号公報JP 2013-19766 A 特開2007−219130号公報JP 2007-219130 A

半導体デバイスの継続的な微細化に伴って、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リソグラフィ技術が駆使されるとともに、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、最終的には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技術が精力的に検討されている。前述のように、転写用マスクは、微細パターンの原版として使用されるので、パターン転写の忠実性を阻害する転写用マスク上の欠陥はすべて排除しなければならない。従って、マスクブランクの製造段階においても、マスクパターン形成において障害となる欠陥をすべて検出する必要がある。   With the continued miniaturization of semiconductor devices, ArF lithography technology using argon fluoride (ArF) excimer laser light with a wavelength of 193 nm has been used, and a process called multi-patterning, which combines exposure and processing processes multiple times, has been developed. By adopting the technique, a technique for finally forming a pattern having a size sufficiently smaller than the exposure wavelength has been vigorously studied. As described above, since the transfer mask is used as an original of a fine pattern, all defects on the transfer mask that hinder the fidelity of pattern transfer must be eliminated. Therefore, it is necessary to detect all the defects that hinder the formation of the mask pattern even in the mask blank manufacturing stage.

転写用マスクにおいて、凹欠陥、特にピンホール欠陥は、マスクパターン形成において致命的となる。一方で、凸欠陥については、欠陥の高さにもよるが、マスクパターン形成において致命的にならない場合もある。また、表面に付着した異物に起因する凸欠陥は、洗浄で除去可能であれば致命的な欠陥とはならない。そのため、これらの凸欠陥の全てを致命的な欠陥として、マスクブランクを不良品として排除すると、歩留りの低下をもたらす。そのため、欠陥検査においては、欠陥の凹凸形状を、高い精度で区別することが、致命的な欠陥を有するマスクブランクの確実な排除と、歩留り確保との両面から極めて重要になる。   In a transfer mask, a concave defect, particularly a pinhole defect, is fatal in forming a mask pattern. On the other hand, a convex defect may not be fatal in forming a mask pattern depending on the height of the defect. Further, a convex defect caused by a foreign substance attached to the surface is not a fatal defect if it can be removed by cleaning. Therefore, if all of these convex defects are regarded as fatal defects and the mask blank is excluded as a defective product, the yield is reduced. Therefore, in the defect inspection, it is extremely important to distinguish the concave and convex shapes of the defect with high accuracy in terms of both reliable elimination of a mask blank having a fatal defect and securing a yield.

上記特許文献1〜4に記載されている検査装置は、いずれも光学的な欠陥検出法を採用した装置である。光学的な欠陥検出法は、比較的短時間での広域欠陥検査を可能とし、光源の短波長化などにより、微細欠陥の精密検出も可能となるという利点がある。また、斜方照明法や空間フィルタを用いた検査光学系で得られた検査信号の明部と暗部の配置位置の関係から、欠陥の凹凸も判定できる方法を提供している。更に、上記特許文献5には、検査対象がEUVマスクブランクに限られるが、位相欠陥の凹凸を区別する方法が記載されている。   The inspection devices described in Patent Documents 1 to 4 are all devices that employ an optical defect detection method. The optical defect detection method has an advantage that a wide area defect inspection can be performed in a relatively short time, and a fine defect can be precisely detected by shortening the wavelength of a light source. The present invention also provides a method that can determine the irregularities of a defect from the relationship between the positions of the bright and dark portions of an inspection signal obtained by an inspection optical system using an oblique illumination method or a spatial filter. Further, Patent Literature 5 describes a method for distinguishing unevenness of a phase defect, although an inspection target is limited to an EUV mask blank.

しかし、上記特許文献1〜4に記載されている検査装置に基づく実際の検査実験によれば、フォトマスクブランクの検査信号の明暗の配置から凹欠陥と判定された欠陥の中には、その欠陥を原子間力顕微鏡や電子顕微鏡などによる実像観察などにより確認すると、凸欠陥も含まれる場合があることがわかった。即ち、上記特許文献1〜4に記載されている検査装置では、必ずしも欠陥の凹凸形状を高い精度で区別することができるとは限らない。また、上記特許文献5に記載されている方法は、EUVマスクブランク固有の位相欠陥に適用され、KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ、F2レーザなどを用いる現在主流のフォトマスクブランクには適用しにくい方法である。そのため、これまでの手法では難しかった、凸欠陥が、凹欠陥と誤判定されることのない手法の確立が望まれていた。 However, according to an actual inspection experiment based on the inspection apparatus described in the above Patent Documents 1 to 4, some of the defects determined as concave defects based on the arrangement of the light and dark of the inspection signal of the photomask blank include the defect. Was confirmed by observation of a real image with an atomic force microscope or an electron microscope or the like, and it was found that convex defects were sometimes included. That is, in the inspection apparatuses described in Patent Literatures 1 to 4, it is not always possible to distinguish the uneven shape of a defect with high accuracy. In addition, the method described in Patent Document 5 is applied to a phase defect unique to an EUV mask blank, and is difficult to apply to a current mainstream photomask blank using a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, an F 2 laser, or the like. Is the way. For this reason, it has been desired to establish a method that prevents a convex defect from being erroneously determined as a concave defect, which was difficult with the conventional methods.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、光学的な欠陥検出法を用いて、凸欠陥を凹欠陥と誤判定することなく、フォトマスクブランクの欠陥の凹凸形状を高い信頼性で区別できる欠陥検査方法、並びにこの欠陥検査を適用したフォトマスクブランクの選別方法及び製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem, and it is possible to use an optical defect detection method to reliably determine the uneven shape of a defect in a photomask blank without erroneously determining a convex defect as a concave defect. An object of the present invention is to provide a defect inspection method that can be distinguished by characteristics, and a method for selecting and manufacturing a photomask blank to which the defect inspection is applied.

上述したように、検査画像における明部と暗部の配置から凹凸を区別する従来の方法で欠陥検査を実施すると、フォトマスクブランクの薄膜に形成されたピンホールなどの凹欠陥は、凹欠陥と正しく判定されるが、薄膜とは材料が異なるパーティクルなどの異物がフォトマスクブランクの薄膜の表面に付着した状態や、薄膜の中に部分的に埋まった状態となって発生した凸欠陥については、これを凹欠陥と誤判定する場合があった。   As described above, when the defect inspection is performed by the conventional method of distinguishing the unevenness from the arrangement of the bright part and the dark part in the inspection image, the concave defect such as the pinhole formed in the thin film of the photomask blank is correctly determined as the concave defect. Although it is judged, foreign substances such as particles different in material from the thin film adhere to the surface of the thin film of the photomask blank, or a convex defect caused by being partially buried in the thin film. Was erroneously determined to be a concave defect.

そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、従来の方法で凹欠陥と判定された欠陥について、凹欠陥と判定されたフォーカス状態から、検査光学系の焦点位置をずらした、所謂デフォーカス状態で欠陥の検査画像を収集して検査画像の光強度分布、特に、明暗の配置や明暗の光強度の差を評価すると、フォーカス状態で凹欠陥と判定された欠陥を、更に、真の凹欠陥と、凸欠陥とに区別できることを見出し、本発明をなすに至った。   The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, regarding a defect determined as a concave defect by the conventional method, the focus state of the inspection optical system is changed from the focus state determined as the concave defect. When the inspection image of the defect is collected in a so-called defocus state where the position is shifted, and the light intensity distribution of the inspection image is evaluated, in particular, the arrangement of light and dark and the difference between the light intensity of light and dark are determined to be a concave defect in the focused state. The inventors have found that defects can be further distinguished into true concave defects and convex defects, and have accomplished the present invention.

従って、本発明は、以下のフォトマスクブランクの欠陥検査方法、選別方法及び製造方法を提供する。
請求項1:
基板上に少なくとも1層の薄膜が形成されたフォトマスクブランクの表面部に存在する欠陥を、検査光学系を用いて検査する方法であって、
(A1)上記欠陥と、上記検査光学系の対物レンズとを近接させて、それらの距離を、フォーカス距離に設定し、上記フォーカス距離が設定された状態で、検査光を、上記対物レンズを介して欠陥に照射する工程と、
(A2)検査光が照射された領域の反射光を、対物レンズを介して上記領域の第1の拡大像として収集する工程と、
(A3)上記第1の拡大像の光強度の変化部分を特定して、上記第1の拡大像の光強度の変化部分の光強度変化から、欠陥の凹凸形状を判定する第1の判定工程と
を含み、
上記第1の判定工程において、欠陥形状が凹形状と判定された場合にのみ、更に、
(B1)上記欠陥と、上記検査光学系の対物レンズとの距離を、上記フォーカス距離から所定のデフォーカス量外れたデフォーカス距離に設定し、上記デフォーカス距離が設定された状態で、検査光を、上記対物レンズを介して欠陥に照射する工程と、
(B2)検査光が照射された領域の反射光を、対物レンズを介して上記領域の第2の拡大像として収集する工程と、
(B3)上記第2の拡大像の光強度の変化部分を特定して、上記第2の拡大像の光強度の変化部分の光強度変化から、欠陥の凹凸形状を再判定する第2の判定工程と
を実施して、欠陥の凹凸形状を再判定することを特徴とするフォトマスクブランクの欠陥検査方法。
請求項2:
上記(B3)工程において、予め、真の凹欠陥の光強度の変化部分の光強度変化をシミュレーションにより得て、得られた該光強度変化と、上記第2の拡大像の光強度の変化部分の光強度変化との対比により、被検査欠陥の凹凸形状を再判定することを特徴とする請求項1記載の欠陥検査方法。
請求項3:
上記検査光が、波長210〜550nmの光であることを特徴とする請求項1又は2記載の欠陥検査方法。
請求項4:
上記(A1)及び(B1)の双方の工程において、上記検査光を、その光軸が上記フォトマスクブランクの表面に対して傾斜する斜方照明により照射することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の欠陥検査方法。
請求項5:
上記(A2)及び(B2)の双方の工程において、反射光の光路上に反射光の一部を遮蔽する空間フィルタを設け、該空間フィルタを通して反射光を収集することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の欠陥検査方法。
請求項6:
上記(A1)工程において、フォトマスクブランクをその面内方向に移動できるステージに載置し、上記ステージを上記面内方向に移動させて、上記欠陥と、上記検査光学系の対物レンズとを近接させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の欠陥検査方法。
請求項7:
上記デフォーカス量が、0nmを超えて300nm以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の欠陥検査方法。
請求項8:
請求項1乃至7のいずれか1項記載の欠陥検査方法の第2の判定工程において再判定された欠陥の凹凸形状に基づき、上記(B1)〜(B3)工程を実施したフォトマスクブランクから、凹欠陥を含まないフォトマスクブランクを選別することを特徴とするフォトマスクブランクの選別方法。
請求項9:
基板上に少なくとも1層の薄膜を形成する工程と、
請求項1乃至7のいずれか1項記載の欠陥検査方法により、上記薄膜に存在する欠陥の凹凸形状を判定する工程と
を含むことを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。
Accordingly, the present invention provides the following photomask blank defect inspection method, selection method, and manufacturing method.
Claim 1:
A method for inspecting a defect present on a surface portion of a photomask blank having at least one thin film formed on a substrate using an inspection optical system,
(A1) The defect and the objective lens of the inspection optical system are brought close to each other, the distance between them is set as a focus distance, and inspection light is transmitted through the objective lens while the focus distance is set. Irradiating the defect with
(A2) collecting reflected light of the region irradiated with the inspection light as a first enlarged image of the region via an objective lens;
(A3) A first determination step of specifying a portion where the light intensity of the first magnified image changes, and judging the irregular shape of the defect from the light intensity change of the portion where the light intensity of the first magnified image changes And
In the first determining step, only when the defect shape is determined to be concave,
(B1) The distance between the defect and the objective lens of the inspection optical system is set to a defocus distance deviated from the focus distance by a predetermined defocus amount, and the inspection light is set in a state where the defocus distance is set. Irradiating the defect through the objective lens,
(B2) collecting reflected light of the region irradiated with the inspection light as a second enlarged image of the region via an objective lens;
(B3) A second determination in which the light intensity change portion of the second magnified image is specified, and the irregular shape of the defect is re-determined from the light intensity change of the light intensity change portion of the second magnified image. A defect inspection method for a photomask blank, wherein the method further comprises the steps of:
Claim 2:
In the step (B3), the light intensity change of the light intensity change portion of the true concave defect is obtained in advance by simulation, and the obtained light intensity change and the light intensity change portion of the second enlarged image are obtained. 2. The defect inspection method according to claim 1, wherein the irregular shape of the defect to be inspected is re-determined based on a comparison with the light intensity change.
Claim 3:
3. The defect inspection method according to claim 1, wherein the inspection light is light having a wavelength of 210 to 550 nm.
Claim 4:
4. The method according to claim 1, wherein in both the steps (A1) and (B1), the inspection light is irradiated by oblique illumination whose optical axis is inclined with respect to the surface of the photomask blank. The defect inspection method according to any one of claims 1 to 4.
Claim 5:
2. The method according to claim 1, wherein in both of the steps (A2) and (B2), a spatial filter that blocks a part of the reflected light is provided on an optical path of the reflected light, and the reflected light is collected through the spatial filter. The defect inspection method according to any one of claims 1 to 3.
Claim 6:
In the step (A1), the photomask blank is placed on a stage capable of moving in the in-plane direction, and the stage is moved in the in-plane direction to bring the defect and the objective lens of the inspection optical system into close proximity. The defect inspection method according to claim 1, wherein the defect inspection is performed.
Claim 7:
7. The defect inspection method according to claim 1, wherein the defocus amount is more than 0 nm and 300 nm or less.
Claim 8:
8. The method according to claim 1, further comprising: A method for selecting a photomask blank, comprising selecting a photomask blank that does not include a concave defect.
Claim 9:
Forming at least one thin film on the substrate;
8. A method for manufacturing a photomask blank, comprising the step of: determining a concave / convex shape of a defect present in the thin film by the defect inspection method according to any one of claims 1 to 7.

本発明によれば、光学的な欠陥検査方法を用いて、欠陥の凹凸形状を高い信頼性で区別して、フォトマスクブランクの欠陥を検査することができる。また、本発明の欠陥検査方法を適用することにより、凸欠陥を凹欠陥と誤判定することなく、致命的な欠陥である凹欠陥を有するフォトマスクブランクを確実に排除することができ、致命的な欠陥を含まないフォトマスクブランクを、より低コスト、かつ高い歩留まりで提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the defect of a photomask blank can be inspected by distinguishing the uneven | corrugated shape of a defect with high reliability using an optical defect inspection method. Further, by applying the defect inspection method of the present invention, a photomask blank having a concave defect, which is a fatal defect, can be reliably eliminated without erroneously determining a convex defect as a concave defect. It is possible to provide a photomask blank that does not include any serious defects at a lower cost and a higher yield.

フォトマスクブランクからフォトマスクを製造する工程の一例の概要を示す説明図であり、製造工程の各段階における断面図である。It is explanatory drawing which shows the outline of an example of the process of manufacturing a photomask from a photomask blank, and is sectional drawing in each stage of a manufacturing process. フォトマスクブランクに凹欠陥が存在する例を示す断面図であり、(A)、(B)は凹欠陥が存在するフォトマスクブランクを、(C)は凹欠陥が存在するフォトマスクブランクから製造されたフォトマスクを示す図である。It is sectional drawing which shows the example in which a concave defect exists in a photomask blank, (A), (B) is a photomask blank in which a concave defect exists, (C) is manufactured from a photomask blank in which a concave defect exists. FIG. 4 is a diagram illustrating a photomask that has been used. フォトマスクブランクに凸欠陥が存在する例を示す断面図であり、(A)は凸欠陥が存在するフォトマスクブランクを、(B)は凸欠陥が存在するフォトマスクブランクから製造されたフォトマスクを示す図である。It is sectional drawing which shows the example in which a convex defect exists in a photomask blank, (A) is a photomask blank in which a convex defect exists, (B) is a photomask manufactured from the photomask blank in which a convex defect exists. FIG. フォトマスクブランクの欠陥検査に用いられる検査光学系の構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of an inspection optical system used for defect inspection of a photomask blank. (A)は、フォトマスクブランク上の凹欠陥に斜方照明により照射された検査光に対する反射光の態様を示す概念図、(B)は、検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。(A) is a conceptual diagram showing a mode of reflected light with respect to inspection light illuminated by oblique illumination on a concave defect on a photomask blank, and (B) is a diagram showing a cross-sectional profile of a light intensity distribution of an inspection image. is there. (A)は、フォトマスクブランク上の凸欠陥に斜方照明により照射された検査光に対する反射光の態様を示す概念図、(B)は、検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。(A) is a conceptual diagram showing a mode of reflected light with respect to inspection light radiated by oblique illumination to a convex defect on a photomask blank, and (B) is a diagram showing a cross-sectional profile of a light intensity distribution of an inspection image. is there. (A)は、屈折率が低い物質からなる異物の一部が光学薄膜から突出した状態の凸欠陥を有するフォトマスクブランクの平面図、(B)は、同断面図であり、(C)は、その凸欠陥の検査画像、(D)は、検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。(A) is a plan view of a photomask blank having a convex defect in which part of a foreign substance made of a substance having a low refractive index protrudes from the optical thin film, (B) is a cross-sectional view thereof, and (C) is a sectional view thereof. (D) is a diagram showing a cross-sectional profile of the light intensity distribution of the inspection image. (A)は、異物の一部が光学薄膜から突出した状態の凸欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図、(B)は真の凹欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、(C)及び(D)は、各々の欠陥の、正のデフォーカス状態での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図、(E)及び(F)は、各々の欠陥の、フォーカス状態での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図、(G)及び(H)は、各々の欠陥の、負のデフォーカス状態での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。(A) is a cross-sectional view of a photomask blank having a convex defect in which a part of foreign matter protrudes from the optical thin film, (B) is a cross-sectional view of a photomask blank having a true concave defect, and (C) is (D) is a diagram showing a cross-sectional profile of a light intensity distribution of an inspection image of each defect in a positive defocus state, and (E) and (F) are inspections of each defect in a focus state FIGS. 3G and 3H are diagrams showing the cross-sectional profiles of the light intensity distribution of the image, and FIGS. 3G and 3H are diagrams showing the cross-sectional profiles of the light intensity distribution of the inspection image in the negative defocus state of each defect. (A)は、検査光に対して実質的に透明な材料からなる付着物により形成された凸欠陥を有するフォトマスクブランクの平面図、(B)は、同断面図であり、(C)は、その凸欠陥の検査画像、(D)は、検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。(A) is a plan view of a photomask blank having a convex defect formed by an attachment made of a material substantially transparent to inspection light, (B) is a cross-sectional view thereof, and (C) is a cross-sectional view thereof. (D) is a diagram showing a cross-sectional profile of the light intensity distribution of the inspection image. (A)は、検査光に対して実質的に透明な材料からなる付着物により形成された凸欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、(B)〜(D)は、各々、正のデフォーカス状態、フォーカス状態、及び負のデフォーカス状態での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。(A) is a cross-sectional view of a photomask blank having a convex defect formed by an attachment made of a material substantially transparent to inspection light, and (B) to (D) respectively show positive photomask blanks. It is a figure showing a section profile of light intensity distribution of an inspection picture in a defocus state, a focus state, and a negative defocus state. 欠陥検査方法の工程の一例を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an example of steps of a defect inspection method. 欠陥検査方法の工程の他の例を示すフローチャートである。11 is a flowchart illustrating another example of the steps of the defect inspection method. (A)は、実施例1の凸欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、(B)〜(D)は、各々、正のデフォーカス状態、フォーカス状態、及び負のデフォーカス状態での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。(A) is sectional drawing of the photomask blank which has a convex defect of Example 1, (B)-(D) is each in a positive defocus state, a focus state, and a negative defocus state. It is a figure showing a section profile of light intensity distribution of an inspection picture. (A)は、比較対象の真の凹欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、(B)〜(D)は、各々、正のデフォーカス状態、フォーカス状態、及び負のデフォーカス状態での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。(A) is a sectional view of a photomask blank having a true concave defect to be compared, and (B) to (D) show a positive defocus state, a focus state, and a negative defocus state, respectively. 5 is a diagram showing a cross-sectional profile of a light intensity distribution of the inspection image of FIG. (A)は、実施例2の凸欠陥を有するフォトマスクブランクの断面図であり、(B)〜(D)は、各々、正のデフォーカス状態、フォーカス状態、及び負のデフォーカス状態での検査画像の光強度分布の断面プロファイルを示す図である。(A) is sectional drawing of the photomask blank which has a convex defect of Example 2, (B)-(D) is each in a positive defocus state, a focus state, and a negative defocus state. It is a figure showing a section profile of light intensity distribution of an inspection picture.

以下、本発明について更に詳しく説明する。
まず、フォトマスクブランクからフォトマスクを製造する工程を説明する。図1は、フォトマスクブランクからフォトマスクを製造する工程の一例の説明図であり、製造工程の各段階におけるフォトマスクブランク、中間体又はフォトマスクの断面図である。フォトマスクブランクには、透明基板上に、少なくとも1層の光学薄膜、加工補助薄膜などの薄膜が形成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
First, a process of manufacturing a photomask from a photomask blank will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of a process of manufacturing a photomask from a photomask blank, and is a cross-sectional view of a photomask blank, an intermediate, or a photomask at each stage of the manufacturing process. In the photomask blank, at least one thin film such as an optical thin film and a processing auxiliary thin film is formed on a transparent substrate.

図1(A)に示されるフォトマスクブランク100では、透明基板101上に、遮光膜、ハーフトーン位相シフト膜等の位相シフト膜などとして機能する光学薄膜102が形成され、光学薄膜102の上に、ハードマスク膜(加工補助薄膜)103が形成されている。このようなフォトマスクブランクからフォトマスクを製造する場合、まず、ハードマスク膜103の上に、その加工のためのレジスト膜104が形成される(図1(B))。次に、電子線描画法などによるリソグラフィ工程を経て、レジスト膜104からレジストパターン104aを形成し(図1(C))、レジストパターン104aをエッチングマスクとして、下層のハードマスク膜103を加工し、ハードマスク膜パターン103aを形成して(図1(D))、レジストパターン104aを除去する(図1(E))。更に、ハードマスク膜パターン103aをエッチングマスクとして、下層の光学薄膜102を加工すると、光学薄膜パターン102aが形成され、その後、ハードマスク膜パターン103aを除去すると、フォトマスク100aが得られる(図1(F))。   In the photomask blank 100 shown in FIG. 1A, an optical thin film 102 functioning as a light-shielding film, a phase shift film such as a halftone phase shift film or the like is formed on a transparent substrate 101, and the optical thin film 102 is formed on the optical thin film 102. , A hard mask film (processing auxiliary thin film) 103 is formed. When manufacturing a photomask from such a photomask blank, first, a resist film 104 for processing is formed on the hard mask film 103 (FIG. 1B). Next, a resist pattern 104a is formed from the resist film 104 through a lithography process such as an electron beam drawing method (FIG. 1C), and the lower hard mask film 103 is processed using the resist pattern 104a as an etching mask. A hard mask film pattern 103a is formed (FIG. 1D), and the resist pattern 104a is removed (FIG. 1E). Further, when the lower optical thin film 102 is processed using the hard mask film pattern 103a as an etching mask, an optical thin film pattern 102a is formed. After that, the hard mask film pattern 103a is removed to obtain a photomask 100a (FIG. 1 ( F)).

フォトマスクブランクの薄膜に、例えばピンホール欠陥のような凹欠陥が存在すると、最終的にフォトマスク上のマスクパターンの欠陥の原因となる。典型的なフォトマスクブランクの凹欠陥の例を図2に示す。図2(A)は、透明基板101上に形成された光学薄膜102の高精度な加工を行うために、その上に形成したハードマスク膜103に凹欠陥DEF1が存在するフォトマスクブランク100の例を、また、図2(B)は、透明基板101上に形成された光学薄膜102自体に凹欠陥DEF2が存在するフォトマスクブランク100の例を示す断面図である。   If a concave defect such as a pinhole defect exists in the thin film of the photomask blank, it eventually causes a defect of a mask pattern on the photomask. FIG. 2 shows an example of a typical photomask blank concave defect. FIG. 2A shows an example of a photomask blank 100 in which a concave defect DEF1 exists in a hard mask film 103 formed thereon for performing high-precision processing of an optical thin film 102 formed on a transparent substrate 101. FIG. 2B is a cross-sectional view showing an example of a photomask blank 100 in which a concave defect DEF2 exists in the optical thin film 102 formed on the transparent substrate 101.

いずれのフォトマスクブランクにおいても、このようなフォトマスクブランクから図1に示されるような製造工程によりフォトマスクを製造した場合、図2(C)に示されるフォトマスク100aのように、フォトマスクブランク由来の凹欠陥DEF3が光学薄膜パターン102aに存在するフォトマスクとなってしまう。そして、この凹欠陥DEF3はフォトマスクを用いた露光において、パターン転写エラーを引き起こす原因となる。そのため、フォトマスクブランクの凹欠陥については、フォトマスクブランクを加工する前の段階で検出して、欠陥を有するフォトマスクブランクを排除したり、欠陥の修正を施したりする必要がある。   In any of the photomask blanks, when a photomask is manufactured from such a photomask blank by a manufacturing process as shown in FIG. 1, the photomask blank is changed to a photomask 100a as shown in FIG. The resulting concave defect DEF3 becomes a photomask existing in the optical thin film pattern 102a. The concave defect DEF3 causes a pattern transfer error in exposure using a photomask. Therefore, it is necessary to detect the concave defect of the photomask blank at a stage before processing the photomask blank, to eliminate the photomask blank having the defect, or to correct the defect.

一方、図3は、フォトマスクブランク上に、例えばパーティクル欠陥のような凸欠陥が存在する場合を示し、図3(A)は、透明基板101上に形成された光学薄膜102の上に凸欠陥DEF4が存在するフォトマスクブランク100の例を示す断面図である。このようなフォトマスクブランクから、図1に示されるような製造工程によりフォトマスクを製造した場合、図3(B)に示されるフォトマスク100aのように、凸欠陥DEF4が光学薄膜パターン102a上に残存するフォトマスクとなる。しかし、凸欠陥については、欠陥のサイズによっては、致命的にならない場合もあり、また、表面に付着した異物に起因する凸欠陥は、洗浄で除去可能であれば致命的な欠陥とはならない。   On the other hand, FIG. 3 shows a case where a convex defect such as a particle defect exists on a photomask blank, and FIG. 3A shows a convex defect on an optical thin film 102 formed on a transparent substrate 101. It is sectional drawing which shows the example of the photomask blank 100 in which DEF4 exists. When a photomask is manufactured from such a photomask blank by a manufacturing process as shown in FIG. 1, a convex defect DEF4 is formed on the optical thin film pattern 102a as in a photomask 100a shown in FIG. The remaining photomask is obtained. However, a convex defect may not be fatal depending on the size of the defect, and a convex defect caused by a foreign substance attached to the surface is not a fatal defect if it can be removed by cleaning.

このように、フォトマスクブランクに存在する欠陥が、致命的な欠陥であるピンホールなどの凹欠陥か、多くの場合致命的な欠陥ではない凸欠陥かの判定は、フォトマスクブランクの品質保証と、フォトマスクブランク製造における歩留りのカギを握ることになる。そこで、光学的な手法により高い信頼性で欠陥の凹凸形状を区別できる方法が望まれる。   As described above, whether a defect present in a photomask blank is a concave defect such as a pinhole that is a fatal defect or a convex defect that is not a fatal defect in many cases is determined by quality assurance of the photomask blank. Thus, the key to the yield in photomask blank production is to be held. Therefore, there is a demand for a method capable of distinguishing the irregular shape of a defect with high reliability by an optical method.

次に、フォトマスクブランクの欠陥検査に好適に用いられる検査光学系、具体的には、フォトマスクブランクの表面部における欠陥の凹凸形状を判定するために好適に用いられる検査光学系について説明する。図4は検査光学系の基本構成の一例を示す概念図であり、光源ILS、ビームスプリッタBSP、対物レンズOBL、フォトマスクブランクMBを載置し移動できるステージSTG及び画像検出器SEを備えている。光源ILSは、波長が210nm〜550nm程度の光を射出することができるように構成されており、この光源ILSから射出された検査光BM1は、ビームスプリッタBSPで折り曲げられ、対物レンズOBLを通してフォトマスクブランクMBの所定領域を照射する。フォトマスクブランクMB表面で反射した光BM2は対物レンズOBLで集められるとともに、ビームスプリッタBSP、レンズL1を透過して画像検出器SEの受光面に到達する。このとき、画像検出器SEの受光面にマスクブランクMBの表面の拡大検査画像が形成されるように画像検出器SEの位置が調整されている。そして、画像検出器SEで収集された拡大検査画像のデータは、画像処理演算を施すことにより、欠陥の寸法演算や凹凸の判定がなされ、それらの結果は欠陥情報として記録されるようになっている。   Next, an inspection optical system suitably used for defect inspection of the photomask blank, specifically, an inspection optical system suitably used for determining the uneven shape of the defect on the surface portion of the photomask blank will be described. FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of the basic configuration of the inspection optical system, which includes a light source ILS, a beam splitter BSP, an objective lens OBL, a stage STG on which a photomask blank MB can be placed and moved, and an image detector SE. . The light source ILS is configured to emit light having a wavelength of about 210 nm to 550 nm, and the inspection light BM1 emitted from the light source ILS is bent by the beam splitter BSP and passes through the photomask through the objective lens OBL. A predetermined area of the blank MB is irradiated. The light BM2 reflected on the surface of the photomask blank MB is collected by the objective lens OBL, passes through the beam splitter BSP and the lens L1, and reaches the light receiving surface of the image detector SE. At this time, the position of the image detector SE is adjusted so that an enlarged inspection image of the surface of the mask blank MB is formed on the light receiving surface of the image detector SE. Then, the data of the enlarged inspection image collected by the image detector SE is subjected to an image processing operation, whereby the size calculation of the defect and the determination of the unevenness are performed, and the results are recorded as defect information. I have.

拡大検査画像は、例えば、画像検出器SEを、CCDカメラのような多数の光検出素子を画素として配列した検出器とし、フォトマスクブランクMBの表面で反射した光BM2が対物レンズOBLを介して形成する拡大像を2次元画像として一括して収集する直接法で収集することができる。また、検査光BM1を走査手段でフォトマスクブランクMBの表面上を走査し、反射光BM2の光強度を、逐次、画像検出器SEで収集し、光電変換して記録して、全体の2次元画像を生成する方法を採用してもよい。更に、反射光BM2の一部を遮蔽する空間フィルタSPFを、検査光学系の瞳位置、例えば、反射光BM2の光路上、特に、ビームスプリッタBSPとレンズL1との間に配設してもよく、この場合、必要に応じて反射光BM2の光路の一部を遮蔽して、拡大検査画像を、画像検出器SEで捉えることができる。検査光BM1の入射角度は、フォトマスクブランクMBに対して所定の角度に設定することができる。なお、検査する欠陥の位置決めは、対象とする欠陥を対物レンズOBLで観察可能な位置に位置決めすればよいが、この場合は、フォトマスクブランクMBがマスクステージSTGに載置されており、マスクステージSTGの移動により、対物レンズOBLで観察可能な位置に位置決めできるようになっている。   In the enlarged inspection image, for example, the image detector SE is a detector in which a large number of photodetectors such as a CCD camera are arranged as pixels, and the light BM2 reflected on the surface of the photomask blank MB is transmitted through the objective lens OBL. The enlarged image to be formed can be collected by a direct method of collectively collecting as a two-dimensional image. Further, the inspection light BM1 is scanned over the surface of the photomask blank MB by the scanning means, and the light intensity of the reflected light BM2 is sequentially collected by the image detector SE, photoelectrically converted and recorded, and the entire two-dimensional image is recorded. A method of generating an image may be employed. Further, a spatial filter SPF that blocks a part of the reflected light BM2 may be provided on the pupil position of the inspection optical system, for example, on the optical path of the reflected light BM2, particularly, between the beam splitter BSP and the lens L1. In this case, if necessary, a part of the optical path of the reflected light BM2 is blocked, and the enlarged inspection image can be captured by the image detector SE. The incident angle of the inspection light BM1 can be set to a predetermined angle with respect to the photomask blank MB. The defect to be inspected may be positioned at a position where the defect to be inspected can be observed by the objective lens OBL. In this case, the photomask blank MB is placed on the mask stage STG, and the mask stage By moving the STG, it can be positioned at a position observable by the objective lens OBL.

次に、図4に示される検査光学系を用いて、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離をフォーカス距離(合焦点)に設定して反射光を収集したときの、凹欠陥と凸欠陥の検査画像の相違について図5及び図6を示して説明する。図5(A)は、図4に示される検査光学系から、検査光BM1が、典型的な凹欠陥DEF5を含むフォトマスクブランクの表面MBSに対して左斜め方向から照明されている例を示す概念図である。このような斜方照明は、例えば、図4に示す光源ILSからフォトマスクブランクMBに射出される検査光BM1の位置を、(光源ILSとビームスプリッタBSPとの間に位置する)アパーチャの位置を制御することにより実現することができる。この場合、凹欠陥DEF5の図中左側の側面LSFで反射された反射光BM2は、正反射により、対物レンズOBLよりも右側に集中するので、対物レンズOBLに十分には取り込まれない。一方、凹欠陥DEF5の図中右側の側面RSFで反射された反射光は、正反射により、対物レンズOBLに十分に取り込まれる。その結果、画像検出器SEで得られる検査画像の光強度分布は、凹欠陥DEF5の左側は暗部、右側は明部となり、図5(B)に示されるような断面プロファイルPR1となる。   Next, using the inspection optical system shown in FIG. 4, the distance between the defect and the objective lens of the inspection optical system is set to the focus distance (focus point), and the concave defect and the convex defect when the reflected light is collected. 5 and 6 will be described with reference to FIGS. FIG. 5A shows an example in which the inspection light BM1 is illuminated from the left oblique direction to the surface MBS of the photomask blank including the typical concave defect DEF5 from the inspection optical system shown in FIG. It is a conceptual diagram. Such oblique illumination, for example, changes the position of the inspection light BM1 emitted from the light source ILS shown in FIG. 4 to the photomask blank MB to the position of the aperture (located between the light source ILS and the beam splitter BSP). It can be realized by controlling. In this case, the reflected light BM2 reflected by the left side surface LSF of the concave defect DEF5 in the drawing is concentrated on the right side of the objective lens OBL due to regular reflection, and is not sufficiently taken into the objective lens OBL. On the other hand, the reflected light reflected by the right side surface RSF of the concave defect DEF5 in the drawing is sufficiently taken into the objective lens OBL by regular reflection. As a result, the light intensity distribution of the inspection image obtained by the image detector SE has a dark portion on the left side of the concave defect DEF5 and a bright portion on the right side, and has a cross-sectional profile PR1 as shown in FIG. 5B.

一方、図6(A)は、図4に示される検査光学系から、検査光BM1が、典型的な凸欠陥DEF6を含むフォトマスクブランクの表面MBSに対して左斜め方向から照明されている例を示す概念図である。この場合、凸欠陥DEF6の図中左側の側面LSFで反射された反射光BM2は、正反射により、対物レンズOBLに十分に取り込まれる。一方、凸欠陥DEF6の図中右側の側面RSFで反射された反射光は、正反射により、対物レンズOBLよりも右側に集中するので、対物レンズOBLに十分には取り込まれない。その結果、画像検出器SEで得られる検査画像の光強度分布は、凸欠陥DEF6の左側は明部、右側は暗部となり、図6(B)に示されるような断面プロファイルPR2となる。   On the other hand, FIG. 6A shows an example in which the inspection light BM1 is illuminated from the left oblique direction to the surface MBS of the photomask blank including the typical convex defect DEF6 from the inspection optical system shown in FIG. FIG. In this case, the reflected light BM2 reflected on the left side surface LSF of the convex defect DEF6 in the drawing is sufficiently taken into the objective lens OBL by regular reflection. On the other hand, the reflected light reflected by the right side surface RSF of the convex defect DEF6 in the drawing is concentrated on the right side of the objective lens OBL due to regular reflection, and is not sufficiently taken into the objective lens OBL. As a result, the light intensity distribution of the inspection image obtained by the image detector SE has a bright portion on the left side of the convex defect DEF6 and a dark portion on the right side, and has a cross-sectional profile PR2 as shown in FIG. 6B.

このように、斜方照明を適用することにより、得られた検査画像の明暗の位置関係から、欠陥の凹凸形状を判定することができる。図5及び図6では、図中左側からの斜方照明の例を示したが、照明方向は任意に設定でき、得られた検査画像において、検査光の入射側を基準にして、検査画像の明暗の位置関係又は光強度の差から同様に、欠陥の凹凸形状を判定することが可能である。   As described above, by applying the oblique illumination, it is possible to determine the uneven shape of the defect from the positional relationship between light and dark in the obtained inspection image. 5 and 6 show an example of oblique illumination from the left side in the drawings, the illumination direction can be set arbitrarily. In the obtained inspection image, the inspection image is compared with the inspection light incident side. Similarly, it is possible to determine the concave-convex shape of the defect from the light-dark positional relationship or the light intensity difference.

また、図4に示されるように、検査光学系において、反射光の光路上に反射光の一部を遮蔽する空間フィルタSPFを設け、空間フィルタSPFを通して反射光を収集するように構成した場合、フォトマスクブランクの表面に、検査光を垂直方向から照射しても、上述した斜方照明を用いた場合のように、検査画像に明暗を生じさせることができる。この場合、例えば、反射光の光路の半分を遮蔽すれば、検査光の入射側を基準にして、検査画像の明暗の位置関係又は光強度の差から、欠陥の凹凸形状を判定することができる。   Also, as shown in FIG. 4, in the inspection optical system, when a spatial filter SPF that blocks a part of the reflected light is provided on the optical path of the reflected light, and the reflected light is collected through the spatial filter SPF, Even when the surface of the photomask blank is irradiated with the inspection light in the vertical direction, the inspection image can be made bright and dark as in the case of using the oblique illumination described above. In this case, for example, if half of the optical path of the reflected light is shielded, the uneven shape of the defect can be determined from the light-dark positional relationship or the difference in light intensity of the inspection image with reference to the inspection light incident side. .

しかし、フォトマスクブランクの表面部に、パーティクルなどの異物が、光学薄膜に埋め込まれて、その一部が光学薄膜から突出した状態となって凸欠陥をなしている場合などでは、上述した検査画像の明暗の位置関係だけでは、欠陥が凹欠陥か凸欠陥かを正しく判定できない場合がある。図7(A)及び(B)は、各々、このような凸欠陥を有するフォトマスクブランク100の平面図及び断面図である(第1の態様)。これらは、検査光に対して透明な石英基板101上に形成されたMoSi系材料からなる光学薄膜102の表面部に、光学薄膜102より屈折率が低い物質からなる異物により形成された凸欠陥DEF7が存在している状態を示している。   However, in the case where foreign matter such as particles is embedded in the optical thin film on the surface portion of the photomask blank and a part of the foreign matter protrudes from the optical thin film to form a convex defect, the inspection image described above is used. In some cases, it is not possible to correctly determine whether a defect is a concave defect or a convex defect only by the positional relationship between light and dark. FIGS. 7A and 7B are a plan view and a cross-sectional view, respectively, of the photomask blank 100 having such a convex defect (first mode). These are convex defects DEF7 formed by a foreign substance made of a substance having a lower refractive index than the optical thin film 102 on the surface of an optical thin film 102 made of a MoSi-based material formed on a quartz substrate 101 transparent to inspection light. Indicates a state where is present.

この凸欠陥DEF7に対して、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離をフォーカス距離(合焦点)に設定し、図5に示される凹欠陥又は図6に示される凸欠陥のように、図4に示される検査光学系を用いて、フォトマスクブランクの表面MBSに斜方照明により図中左側から検査光を照射して、反射光を収集した場合、図7(C)に示される光強度分布の検査画像が得られ、図7(C)のA−A’線に沿った断面で、光強度分布は、図7(D)に示されるようなプロファイルPR3となる。この場合、図5及び図6に示される場合と対比すれば、凹欠陥と判定されるが、実際は凸欠陥である。   With respect to the convex defect DEF7, the distance between the defect and the objective lens of the inspection optical system is set to a focus distance (focus point), and the concave defect shown in FIG. 5 or the convex defect shown in FIG. When the inspection optical system shown in FIG. 4 is used to irradiate the surface MBS of the photomask blank with inspection light from the left side in the figure by oblique illumination and collect reflected light, the light intensity shown in FIG. An inspection image of the distribution is obtained, and the light intensity distribution has a profile PR3 as shown in FIG. 7D in a cross section along the line AA ′ in FIG. In this case, when compared with the cases shown in FIGS. 5 and 6, it is determined that the defect is a concave defect, but it is actually a convex defect.

ところが、図7(A)及び(B)に示されるような、凹欠陥と判定されてしまう凸欠陥と、真の凹欠陥とに対して、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離を、フォーカス距離から所定のデフォーカス量外れたデフォーカス距離に設定して反射光を収集した場合、デフォーカス距離が設定された状態(デフォーカス状態)で、検査画像及び光強度分布に違いがあることがわかった。   However, as shown in FIGS. 7A and 7B, the distance between the defect and the objective lens of the inspection optical system for the convex defect that is determined to be a concave defect and the true concave defect is as follows. When the reflected light is collected by setting the defocus distance to a predetermined defocus distance from the focus distance, there is a difference between the inspection image and the light intensity distribution in a state where the defocus distance is set (defocus state). I understood.

図8(A)は、図7(B)と同様の断面図である。一方、図8(B)は、検査光に対して透明な石英基板101上に形成されたMoSi系材料からなる光学薄膜102に、真の凹欠陥DEF8を有するフォトマスクブランク100の断面図である。   FIG. 8A is a cross-sectional view similar to FIG. 7B. On the other hand, FIG. 8B is a cross-sectional view of a photomask blank 100 having a true concave defect DEF8 on an optical thin film 102 made of a MoSi-based material formed on a quartz substrate 101 transparent to inspection light. .

これらの凸欠陥DEF7及び凹欠陥DEF8に、図5に示される凹欠陥又は図6に示される凸欠陥のように、図4に示される検査光学系を用いて、フォトマスクブランクの表面に斜方照明により図中左側から検査光を照射して、反射光を収集すると、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離がフォーカス距離に設定されたフォーカス状態(Δz=0、なお、Δzは、フォーカス距離との差を示す(以下同じ)。)の場合は、凸欠陥DEF7の光強度分布の断面プロファイルPR6(図8(E))と、凹欠陥DEF8の光強度分布の断面プロファイルPR7(図8(F))との間で、明暗の位置関係に差はない。また、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離が正のデフォーカス距離、即ち、フォトマスクブランクMBが載置されたマスクステージSTGを上昇させて、フォーカス距離より所定のデフォーカス量近く設定された正のデフォーカス状態(Δz>0)の場合も、凸欠陥DEF7の光強度分布の断面プロファイルPR4(図8(C))と、凹欠陥DEF8の光強度分布の断面プロファイルPR5(図8(D))との間で、明暗の位置関係に差はない。一方、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離が負のデフォーカス距離、即ち、フォトマスクブランクMBが載置されたマスクステージSTGを下降させて、フォーカス距離より所定のデフォーカス量遠く設定された負のデフォーカス状態(Δz<0)の場合は、凸欠陥DEF7の光強度分布の断面プロファイルPR8(図8(G))と、凹欠陥DEF8の光強度分布の断面プロファイルPR9(図8(H))との間で、明暗の位置関係が逆転する。   The convex defect DEF7 and the concave defect DEF8 are obliquely formed on the surface of the photomask blank by using the inspection optical system shown in FIG. 4 like the concave defect shown in FIG. 5 or the convex defect shown in FIG. When the inspection light is irradiated from the left side in the drawing by illumination and the reflected light is collected, the focus state where the distance between the defect and the objective lens of the inspection optical system is set to the focus distance (Δz = 0, Δz is the focus state) In the case of indicating the difference from the distance (hereinafter the same), the sectional profile PR6 of the light intensity distribution of the convex defect DEF7 (FIG. 8E) and the sectional profile PR7 of the light intensity distribution of the concave defect DEF8 (FIG. 8). (F)), there is no difference in the positional relationship between light and dark. Further, the distance between the defect and the objective lens of the inspection optical system is set to a positive defocus distance, that is, the mask stage STG on which the photomask blank MB is mounted is raised to be closer to a predetermined defocus amount than the focus distance. Also in the case of the positive defocus state (Δz> 0), the cross-sectional profile PR4 of the light intensity distribution of the convex defect DEF7 (FIG. 8C) and the cross-sectional profile PR5 of the light intensity distribution of the concave defect DEF8 (FIG. D)), there is no difference in the positional relationship between light and dark. On the other hand, the distance between the defect and the objective lens of the inspection optical system is set to a negative defocus distance, that is, the mask stage STG on which the photomask blank MB is placed is lowered to be a predetermined defocus amount longer than the focus distance. In the case of the negative defocus state (Δz <0), the cross-sectional profile PR8 of the light intensity distribution of the convex defect DEF7 (FIG. 8 (G)) and the cross-sectional profile PR9 of the light intensity distribution of the concave defect DEF8 (FIG. H)), the light and dark positional relationship is reversed.

即ち、フォーカス状態又は正のデフォーカス状態で得られた検査画像及び光強度分布からは、両者ともに、同じ形状と判定されてしまう。しかし、負のデフォーカス状態で得られた検査画像及び光強度分布からは、真の凹欠陥である凹欠陥DEF8の場合は、図中左側が明部、右側が暗部となって明暗の配置が反転するが、異物の一部が光学薄膜から突出した状態となって形成された凸欠陥DEF7では、明部と暗部は反転していない。検査画像の明部と暗部の光強度分布は、欠陥の幅、高さ、深さ、デフォーカス量などに依存して変化するが、いずれの場合も、両者の明部と暗部との位置関係は、負のデフォーカス状態において差が生じる。この差を利用することにより、実際は凸欠陥であるのに、フォーカス状態では凹欠陥と判定される欠陥を、凸欠陥と正しく判定することが可能となる。   That is, from the inspection image and the light intensity distribution obtained in the focus state or the positive defocus state, both are determined to have the same shape. However, from the inspection image and the light intensity distribution obtained in the negative defocus state, in the case of the concave defect DEF8, which is a true concave defect, the left side in the figure is a bright part, and the right side is a dark part, and the arrangement of light and dark is shown. However, in the convex defect DEF7 formed in a state where a part of the foreign matter protrudes from the optical thin film, the bright part and the dark part are not reversed. The light intensity distribution of the light and dark parts of the inspection image changes depending on the width, height, depth, defocus amount, etc. of the defect, but in any case, the positional relationship between the light and dark parts of both Causes a difference in a negative defocus state. By utilizing this difference, it is possible to correctly determine a defect which is actually a convex defect but which is determined as a concave defect in the focus state, as a convex defect.

次に、図9に示されるような、検査光に対して実質的に透明な材料からなる付着物が欠陥として存在する場合について説明する。図9(A)及び(B)は、各々、このような凸欠陥を有するフォトマスクブランク100の平面図及び断面図である(第2の態様)。これらは、検査光に対して透明な石英基板101上に形成されたMoSi系材料からなる光学薄膜102の表面に、検査光に対して実質的に透明な材料からなる付着物により形成された凸欠陥DEF9が存在している状態を示している。この場合、光学薄膜102自体は平坦である。   Next, a case will be described in which an attachment made of a material substantially transparent to the inspection light exists as a defect as shown in FIG. FIGS. 9A and 9B are a plan view and a cross-sectional view, respectively, of the photomask blank 100 having such a convex defect (second mode). These are convexes formed on the surface of an optical thin film 102 made of a MoSi-based material formed on a quartz substrate 101 transparent to the inspection light, by using an attachment made of a material substantially transparent to the inspection light. The state where the defect DEF9 exists is shown. In this case, the optical thin film 102 itself is flat.

この凸欠陥DEF9に対して、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離をフォーカス距離(合焦点)に設定し、図5に示される凹欠陥又は図6に示される凸欠陥のように、図4に示される検査光学系を用いて、フォトマスクブランクの表面MBSに斜方照明により図中左側から検査光を照射して、反射光を収集した場合、図9(C)に示される光強度分布の検査画像が得られ、図9(C)のA−A’線に沿った断面で、光強度分布は、図9(D)に示されるようなプロファイルPR10となる。この場合、図5及び図6に示される場合と対比すれば、凹欠陥と判定されるが、実際は凸欠陥である。   For this convex defect DEF9, the distance between the defect and the objective lens of the inspection optical system is set to a focus distance (focus point), and the concave defect shown in FIG. 5 or the convex defect shown in FIG. When the inspection optical system shown in FIG. 4 is used to irradiate the surface MBS of the photomask blank with inspection light from the left side in the figure by oblique illumination and collect reflected light, the light intensity shown in FIG. An inspection image of the distribution is obtained, and the light intensity distribution has a profile PR10 as shown in FIG. 9D in a cross section along the line AA ′ in FIG. In this case, when compared with the cases shown in FIGS. 5 and 6, it is determined that the defect is a concave defect, but it is actually a convex defect.

ところが、図9(A)及び(B)に示されるような、凹欠陥と判定されてしまう凸欠陥と、真の凹欠陥とに対して、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離を、フォーカス距離から所定のデフォーカス量外れたデフォーカス距離に設定して反射光を収集した場合、この場合も、デフォーカス距離が設定された状態(デフォーカス状態)で、検査画像及び光強度分布に違いがあることがわかった。   However, the distance between the defect and the objective lens of the inspection optical system for the convex defect that is determined to be a concave defect and the true concave defect as shown in FIGS. When the reflected light is collected by setting the defocus distance to a defocus distance deviated from the focus distance by a predetermined amount, also in this case, the inspection image and the light intensity distribution remain in the state where the defocus distance is set (defocus state). I found a difference.

図10(A)は、図9(B)と同様の断面図である。一方、真の凹欠陥DEF8を有するフォトマスクブランク100の断面図は、図8(B)に示されている。   FIG. 10A is a cross-sectional view similar to FIG. 9B. On the other hand, a cross-sectional view of the photomask blank 100 having the true concave defect DEF8 is shown in FIG.

これらの凸欠陥DEF9及び凹欠陥DEF8に、図5に示される凹欠陥又は図6に示される凸欠陥のように、図4に示される検査光学系を用いて、フォトマスクブランクの表面に斜方照明により図中左側から検査光を照射して、反射光を収集すると、フォーカス状態(Δz=0)の場合、正のデフォーカス状態(Δz>0)の場合、及び負のデフォーカス状態(Δz<0)の場合のいずれの場合も、各々、凸欠陥DEF9の光強度分布の断面プロファイルPR12(図10(C))と、凹欠陥DEF8の光強度分布の断面プロファイルPR7(図8(F))との間、凸欠陥DEF9の光強度分布の断面プロファイルPR11(図10(B))と、凹欠陥DEF8の光強度分布の断面プロファイルPR5(図8(D))との間、凸欠陥DEF9の光強度分布の断面プロファイルPR13(図10(D))と、凹欠陥DEF8の光強度分布の断面プロファイルPR9(図8(H))との間で、明暗の位置関係に差はない。そのため、上述した第1の態様と同様の手法では、実際は凸欠陥であるのに、フォーカス状態では凹欠陥と判定される欠陥を区別することはできない。   The convex defect DEF9 and the concave defect DEF8 are obliquely formed on the surface of the photomask blank by using the inspection optical system shown in FIG. 4 like the concave defect shown in FIG. 5 or the convex defect shown in FIG. When the inspection light is illuminated from the left side in the figure by illumination and the reflected light is collected, when the focus state (Δz = 0), the positive defocus state (Δz> 0), and the negative defocus state (Δz) In each case of <0), the cross-sectional profile PR12 of the light intensity distribution of the convex defect DEF9 (FIG. 10C) and the cross-sectional profile PR7 of the light intensity distribution of the concave defect DEF8 (FIG. 8F), respectively. ), And between the sectional profile PR11 of the light intensity distribution of the convex defect DEF9 (FIG. 10B) and the sectional profile PR5 of the light intensity distribution of the concave defect DEF8 (FIG. 8D). of The intensity distribution of the cross-sectional profile PR13 (Fig. 10 (D)), with the light intensity distribution in the cross section profile PR9 of concave defect DEF8 (FIG 8 (H)), no difference of the positional relationship between the light and dark. Therefore, in the same method as in the first aspect described above, although a defect is actually a convex defect, a defect determined as a concave defect in the focus state cannot be distinguished.

しかし、正のデフォーカス状態では、検査光に対して実質的に透明な材料からなる付着物により形成された凸欠陥DEF9の光強度分布と、真の凹欠陥DEF8の光強度分布とを比較すると、無欠陥領域の光強度と暗部の光強度との差(絶対値)に対する、無欠陥領域の光強度と明部の光強度との差(絶対値)の比(以下、明暗比とする)が、凸欠陥DEF9の方が高くなっている。このように、検査光に対して実質的に透明な材料からなる付着物により形成された凸欠陥の場合、明部が強調される傾向にある。無欠陥領域の光強度と明部の光強度との差、及び無欠陥領域の光強度と暗部の光強度との差は、凸欠陥のサイズに依存して変化するが、凸欠陥から充分離れた無欠陥領域で得られる基準強度は、フォトマスクブランクの光学薄膜の構造で特定され、無欠陥領域において一定である。また、真の凹欠陥については、さまざまなサイズや深さに対して、その明部と暗部の光強度を、明暗比として、実測又はシミュレーションにより、事前に把握しておくことが可能である。従って、欠陥から充分離れた無欠陥領域における光強度を基準強度とし、この基準強度に対する明部及び暗部の光強度を比較することにより、例えば、明暗比について所定の閾値を決めておき、この閾値以下(例えば、0.9以下)のものを真の凹欠陥、閾値を超えるものを凸欠陥とすれば、実際は凸欠陥であるのに、フォーカス状態では凹欠陥と判定される欠陥を、凸欠陥と正しく判定することが可能となる。   However, in the positive defocus state, when comparing the light intensity distribution of the convex defect DEF9 formed by the deposit made of the material substantially transparent to the inspection light with the light intensity distribution of the true concave defect DEF8. The ratio of the difference (absolute value) between the light intensity of the defect-free region and the light portion of the bright portion to the difference (absolute value) between the light intensity of the defect-free region and the light intensity of the dark portion (hereinafter referred to as the light-to-dark ratio) However, the convex defect DEF9 is higher. As described above, in the case of the convex defect formed by the deposit made of the material substantially transparent to the inspection light, the bright portion tends to be emphasized. The difference between the light intensity of the defect-free region and the light intensity of the bright portion, and the difference between the light intensity of the defect-free region and the light intensity of the dark portion change depending on the size of the convex defect, but are sufficiently far from the convex defect. The reference intensity obtained in the defect-free region is specified by the structure of the optical thin film of the photomask blank, and is constant in the defect-free region. Further, with respect to a true concave defect, it is possible to grasp in advance the light intensity of the bright part and the dark part for various sizes and depths as a light-dark ratio by actual measurement or simulation. Therefore, the light intensity in the non-defect area sufficiently distant from the defect is set as the reference intensity, and by comparing the light intensity of the bright portion and the dark portion with respect to the reference intensity, for example, a predetermined threshold is determined for the light-dark ratio, If a defect that is less than or equal to 0.9 (e.g., 0.9 or less) is a true concave defect and a defect that exceeds the threshold is a convex defect, a defect that is actually a convex defect but is determined to be a concave defect in the focus state is a convex defect. Can be correctly determined.

また、上記第1の態様及び第2の態様では、石英基板上のMoSi系材料からなる光学薄膜に存在する欠陥の例を示したが、フォトマスクブランクに使用される他の光学薄膜、加工補助薄膜等の薄膜、例えば、クロム系材料からなる薄膜に存在する欠陥についても、同様に本発明の欠陥検査方法の対象となる。   In the first and second embodiments, examples of defects existing in the optical thin film made of a MoSi-based material on a quartz substrate have been described. However, other optical thin films used for photomask blanks, Defects existing in a thin film such as a thin film, for example, a thin film made of a chromium-based material are also targeted by the defect inspection method of the present invention.

本発明では、基板上に少なくとも1層の薄膜が形成されたフォトマスクブランクの表面部に存在する欠陥を、検査光学系を用いて検査するに際し、まず、下記(A1)〜(A3)工程、即ち、
(A1)欠陥と、検査光学系の対物レンズとを近接させて、それらの距離を、フォーカス距離に設定し、フォーカス距離が設定された状態で、検査光を、対物レンズを介して欠陥に照射する工程と、
(A2)検査光が照射された領域の反射光を、対物レンズを介して上記領域の第1の拡大像として収集する工程と、
(A3)第1の拡大像の光強度の変化部分を特定して、第1の拡大像の光強度の変化部分の光強度変化から、欠陥の凹凸形状を判定する第1の判定工程と
により、フォーカス状態で欠陥の凹凸形状を判定し、次いで、下記(B1)〜(B3)工程、即ち、
(B1)欠陥と、検査光学系の対物レンズとの距離を、フォーカス距離から所定のデフォーカス量外れたデフォーカス距離に設定し、デフォーカス距離が設定された状態で、検査光を、対物レンズを介して欠陥に照射する工程と、
(B2)検査光が照射された領域の反射光を、対物レンズを介して上記領域の第2の拡大像として収集する工程と、
(B3)第2の拡大像の光強度の変化部分を特定して、第2の拡大像の光強度の変化部分の光強度変化から、欠陥の凹凸形状を再判定する第2の判定工程と
により、デフォーカス状態で欠陥の凹凸形状を再判定する。このような方法で欠陥を検査することにより、例えば、本来凸欠陥である欠陥を、凹欠陥と誤判定することなく、欠陥の凹凸形状をより正確に判定することができる。
In the present invention, when a defect existing on a surface portion of a photomask blank having at least one layer of a thin film formed on a substrate is inspected using an inspection optical system, first, the following (A1) to (A3) steps: That is,
(A1) The defect and the objective lens of the inspection optical system are brought close to each other, the distance between them is set as a focus distance, and the inspection light is irradiated to the defect via the objective lens in a state where the focus distance is set. The process of
(A2) collecting reflected light of the region irradiated with the inspection light as a first enlarged image of the region via an objective lens;
(A3) A first determining step of specifying a portion where the light intensity of the first magnified image changes, and judging the uneven shape of the defect from the light intensity change of the portion where the light intensity of the first magnified image changes Then, the uneven shape of the defect is determined in the focus state, and then the following steps (B1) to (B3), ie,
(B1) The distance between the defect and the objective lens of the inspection optical system is set to a defocus distance deviated from the focus distance by a predetermined defocus amount, and the inspection light is transmitted to the objective lens with the defocus distance set. Irradiating the defect via
(B2) collecting reflected light of the area irradiated with the inspection light as a second enlarged image of the area via an objective lens;
(B3) a second determination step of specifying a portion where the light intensity of the second magnified image changes, and re-determining the concave / convex shape of the defect from the light intensity change of the portion where the light intensity of the second magnified image changes Thus, the irregular shape of the defect is determined again in the defocused state. By inspecting the defect by such a method, for example, the irregular shape of the defect can be more accurately determined without erroneously determining a defect that is originally a convex defect as a concave defect.

(A3)工程及び(B3)工程の一方又は双方においては、対象とする凹欠陥又は凸欠陥、特に真の凹欠陥に対して、上記(B1)〜(B3)工程を実際に実施して得た光強度変化と、第1の拡大像又は第2の拡大像の光強度変化とを対比することにより、検査対象の欠陥の凹凸形状を判定してもよいが、対象とする凹欠陥又は凸欠陥、特に真の凹欠陥についてシミュレーションにより得た光強度変化と、第1の拡大像又は第2の拡大像の光強度変化とを対比することにより、検査対象の欠陥の凹凸形状を判定することも可能である。この場合、特に真の凹欠陥の光強度変化をシミュレーションにより得て、この光強度変化に対応するものを凹欠陥、そうでないものを凸欠陥と判定することにより、効率的な判定が可能となる。   In one or both of the step (A3) and the step (B3), the above-mentioned steps (B1) to (B3) are actually performed on a target concave defect or convex defect, particularly a true concave defect. By comparing the change in the light intensity with the change in the light intensity of the first enlarged image or the second enlarged image, the uneven shape of the defect to be inspected may be determined. Determining the irregular shape of a defect to be inspected by comparing a light intensity change obtained by simulation for a defect, particularly a true concave defect, with a light intensity change of the first enlarged image or the second enlarged image. Is also possible. In this case, a light intensity change of a true concave defect is obtained by simulation, and a defect corresponding to the light intensity change is determined as a concave defect, and a defect corresponding to the light intensity change is determined as a convex defect, thereby enabling efficient determination. .

また、基板上に少なくとも1層の光学薄膜、加工補助薄膜などの薄膜を形成する工程と、本発明の欠陥検査方法により、薄膜に存在する欠陥の凹凸形状を判定する工程とを含む方法によりフォトマスクブランクを製造すれば、致命的な欠陥を有するフォトマスクブランクを排除し、また、除去可能な欠陥や修復可能な欠陥などの致命的でない欠陥を有するフォトマスクブランクを選別して、そのままで又は再生してから提供することが可能となる。   In addition, a photolithography method including a step of forming at least one thin film such as an optical thin film and a processing auxiliary thin film on a substrate, and a step of determining an uneven shape of a defect existing in the thin film by the defect inspection method of the present invention. If a mask blank is manufactured, a photomask blank having a fatal defect is eliminated, and a photomask blank having a non-fatal defect such as a removable defect or a repairable defect is selected and used as it is or It can be provided after playback.

特に、本発明は、上記(A1)〜(A3)工程を実施して、第1の判定工程において、欠陥形状が凹形状と判定された場合に、上記(B1)〜(B3)工程を実施して、欠陥の凹凸形状を再判定すると、本来凸欠陥である欠陥を、凹欠陥と誤判定することなく、本来の凸形状と判定することができることから、特に有効である。そして、このような欠陥検査方法を適用することにより、第2の判定工程において再判定された欠陥の凹凸形状に基づき、上記(B1)〜(B3)工程を実施したフォトマスクブランクから、凹欠陥を含まないフォトマスクブランクを選別することが可能となる。   In particular, the present invention performs the above steps (A1) to (A3), and executes the above steps (B1) to (B3) when the defect shape is determined to be concave in the first determination step. Then, re-determining the concave and convex shape of the defect is particularly effective because a defect that is originally a convex defect can be determined to be an original convex shape without erroneously determining a concave defect. Then, by applying such a defect inspection method, a concave defect can be obtained from the photomask blank that has been subjected to the above steps (B1) to (B3) based on the concave and convex shape of the defect re-determined in the second determination step. Can be sorted out.

本発明の欠陥検査方法においては、上記検査光が、波長210〜550nmの光であることが好ましい。また、(A1)及び(B1)の一方又は双方の工程において、検査光は、その光軸がフォトマスクブランクの表面に対して傾斜する斜方照明により照射してもよく、(A2)及び(B2)の一方又は双方の工程において、反射光の光路上に反射光の一部を遮蔽する空間フィルタを設け、空間フィルタを通して反射光を収集してもよい。デフォーカス距離は、欠陥のサイズ、深さにもよるが、好ましくはΔz=−300nm〜+300nm(デフォーカス量が300nm以下)、より好ましくはΔz=−250nm〜+250nm(デフォーカス量が250nm以下)の範囲である。いずれの範囲の場合も、0nmは除かれるが、特に、Δz=−100nmを超えて〜+100nm未満(デフォーカス量が100nm未満)を除く範囲でデフォーカス距離を設定することが好ましい。   In the defect inspection method of the present invention, the inspection light is preferably light having a wavelength of 210 to 550 nm. In one or both of the steps (A1) and (B1), the inspection light may be irradiated by oblique illumination whose optical axis is inclined with respect to the surface of the photomask blank; In one or both steps of B2), a spatial filter that blocks a part of the reflected light may be provided on the optical path of the reflected light, and the reflected light may be collected through the spatial filter. The defocus distance depends on the size and depth of the defect, but is preferably Δz = −300 nm to +300 nm (defocus amount is 300 nm or less), and more preferably Δz = −250 nm to +250 nm (defocus amount is 250 nm or less). Range. In any case, 0 nm is excluded, but it is particularly preferable to set the defocus distance in a range excluding Δz = −100 nm to less than +100 nm (defocus amount is less than 100 nm).

更に、上記(A1)工程において、フォトマスクブランクをその面内方向に移動できるステージに載置し、ステージを上記面内方向に移動させて、欠陥と検査光学系の対物レンズとを近接させれば、欠陥の容易な位置合わせができ、また、フォトマスクブランク上に存在する複数の欠陥に対する連続的な欠陥検査を実施することができることから、効率化に寄与する。   Further, in the step (A1), the photomask blank is placed on a stage capable of moving in the in-plane direction, and the stage is moved in the in-plane direction so that the defect is brought close to the objective lens of the inspection optical system. If this is the case, the defect can be easily aligned, and a continuous defect inspection can be performed on a plurality of defects existing on the photomask blank, thereby contributing to efficiency.

次に、本発明の欠陥検査方法を、図11に示されるフローチャートに沿って、更に具体的に説明する。
まず、欠陥を有する検査対象のフォトマスクブランク(被検査フォトマスクブランク)を準備する(工程S201)。次に、フォトマスクブランク上に存在する欠陥の位置座標情報を取り込む(工程S202)。欠陥の位置座標は、別途、公知の欠陥検査により特定された欠陥の位置座標を用いることができる。
Next, the defect inspection method of the present invention will be described more specifically with reference to the flowchart shown in FIG.
First, a photomask blank to be inspected having a defect (photomask blank to be inspected) is prepared (step S201). Next, position coordinate information of a defect existing on the photomask blank is captured (step S202). As the position coordinates of the defect, the position coordinates of the defect specified by a known defect inspection can be separately used.

次に、(A1)工程として、検査光学系の検査位置に欠陥の位置を合わせる、具体的には、欠陥と検査光学系の対物レンズとを近接させると共に、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離を合焦点距離(フォーカス距離)に設定して、フォーカス距離を保って、検査光を、対物レンズを介して、斜め方向から照射する(工程S203)。位置合わせは、検査対象のフォトマスクブランクをその面内方向に移動できるステージに載置し、検査対象のフォトマスクブランクの欠陥の位置座標に基づき、ステージを上記面内方向に移動させて、欠陥と上記検査光学系の対物レンズとを近接させる方法で実施してもよい。次に、(A2)工程として、検査光が照射された領域の反射光を、検査光学系の対物レンズを介して欠陥を含む領域の第1の拡大像として収集する(工程S204)。次に、(A3)工程として、収集した第1の拡大像の画像データ(検査画像)から、欠陥部分における検査画像の光強度の変化部分を特定し(工程S205)、検査光の入射側を基準にして、検査画像の明部と暗部との位置関係から、欠陥部分の凹凸形状を判定する第1の判定工程を実施する(工程S206)。   Next, as a step (A1), the position of the defect is adjusted to the inspection position of the inspection optical system. More specifically, the defect is brought close to the objective lens of the inspection optical system, and the defect is brought into contact with the objective lens of the inspection optical system. Is set as the focal distance (focus distance), and the inspection light is emitted from the oblique direction via the objective lens while maintaining the focus distance (step S203). The alignment is performed by placing the photomask blank to be inspected on a stage capable of moving in the in-plane direction thereof, and moving the stage in the in-plane direction based on the position coordinates of the defect of the photomask blank to be inspected, thereby obtaining the defect. And the objective lens of the inspection optical system may be brought into close proximity. Next, as a step (A2), the reflected light in the area irradiated with the inspection light is collected as a first enlarged image of the area including the defect via the objective lens of the inspection optical system (step S204). Next, as a step (A3), a portion where the light intensity of the inspection image changes at the defect portion is specified from the collected image data (inspection image) of the first enlarged image (step S205), and the incidence side of the inspection light is determined. As a reference, a first determination step of determining the uneven shape of the defective portion from the positional relationship between the bright and dark portions of the inspection image is performed (step S206).

ここで、工程S206において、凹欠陥と判定されなかった場合には、欠陥情報を凸欠陥として記録する(判断D201、工程S212)。   Here, if it is not determined in step S206 that the defect is a concave defect, the defect information is recorded as a convex defect (determination D201, step S212).

一方、工程S206において凹欠陥と判定された場合、(B1)工程として、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離を合焦点距離とは異なる、フォーカス距離から所定のデフォーカス量外れた距離(正又は負のデフォーカス距離)に設定して、デフォーカス距離を保って、検査光を、対物レンズを介して、斜め方向から照射する(工程S207)。次に、(B2)工程として、検査光が照射された領域の反射光を、検査光学系の対物レンズを介して欠陥を含む領域の第2の拡大像として収集する(工程S208)。次に、(B3)工程として、収集した第2の拡大像の画像データ(検査画像)から、欠陥部分における検査画像の光強度の変化部分を特定し(工程S209)、第1の態様の場合は、検査光の入射側を基準にして、検査画像の明部と暗部との位置関係から、第2の態様の場合は、欠陥から充分離れた無欠陥領域における光強度を基準強度とし、この基準強度に対する明部及び暗部の光強度を比較することにより、欠陥部分の凹凸形状を判定する第2の判定工程を実施する(工程S210)。   On the other hand, if it is determined in step S206 that the defect is a concave defect, in step (B1), the distance between the defect and the objective lens of the inspection optical system is different from the in-focus distance and deviates from the focus distance by a predetermined defocus amount ( (Positive or negative defocus distance), and the inspection light is irradiated from an oblique direction through the objective lens while maintaining the defocus distance (step S207). Next, as a step (B2), the reflected light of the area irradiated with the inspection light is collected as a second enlarged image of the area including the defect via the objective lens of the inspection optical system (step S208). Next, as a step (B3), a portion where the light intensity of the inspection image changes at the defect portion is specified from the collected image data (inspection image) of the second enlarged image (step S209). In the case of the second embodiment, the light intensity in a defect-free region sufficiently distant from the defect is defined as a reference intensity based on the positional relationship between the bright part and the dark part of the inspection image with reference to the incident side of the inspection light. A second determination step of determining the uneven shape of the defective portion by comparing the light intensity of the bright portion and the light intensity of the dark portion with respect to the reference intensity is performed (step S210).

ここで、工程S210において、凹欠陥と判定された場合には、欠陥情報を凹欠陥として記録する(判断D202、工程S211)。逆に、凹欠陥と判定されなかった場合には、欠陥情報を凸欠陥として記録する(判断D202、工程S212)。次に、予め指定した全ての欠陥に対して検査が終了したかを判断し(判断D203)、未了であれば、新たな欠陥の位置を指定して(工程S213)、工程S203に戻り、(A1)〜(A3)工程、更には(B1)〜(B3)工程を繰り返す。そして、予め指定した全ての欠陥に対して検査が終了したと判断した場合(判断D203)は、欠陥検査が終了する。   Here, if it is determined in step S210 that the defect is a concave defect, the defect information is recorded as a concave defect (determination D202, step S211). Conversely, if it is not determined that the defect is a concave defect, the defect information is recorded as a convex defect (determination D202, step S212). Next, it is determined whether the inspection has been completed for all the defects specified in advance (determination D203). If the inspection has not been completed, the position of a new defect is specified (step S213), and the process returns to step S203. Steps (A1) to (A3), and further steps (B1) to (B3) are repeated. When it is determined that the inspection has been completed for all the defects specified in advance (determination D203), the defect inspection ends.

次に、屈折率が低い物質からなる異物により形成された凸欠陥(第1の態様)と、検査光に対して実質的に透明な材料からなる付着物により形成された凸欠陥(第2の態様)とを一連の工程で検査する場合の例を、図12に示されるフローチャートに沿って説明する。この場合、図11に示されるフローチャートにおいて、(B1)〜(B3)工程に対応する工程S207〜S210及びこれに連続する判断D202、工程S211、212の代わりに、以下のように実施する。   Next, a convex defect (first mode) formed by a foreign substance made of a substance having a low refractive index and a convex defect (second mode) formed by an attachment made of a material substantially transparent to inspection light. In the following, an example in which inspection is performed in a series of steps will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In this case, in the flowchart shown in FIG. 11, steps S207 to S210 corresponding to steps (B1) to (B3) and determination D202 and steps S211 and 212 subsequent thereto are performed as follows.

工程S206において凹欠陥と判定された場合、(B1)工程として、まず、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離を合焦点距離とは異なる、フォーカス距離から所定のデフォーカス量外れた負のデフォーカス距離に設定して、負のデフォーカス距離を保って、検査光を、対物レンズを介して、斜め方向から照射する(工程S221)。次に、(B2)工程として、検査光が照射された領域の反射光を、検査光学系の対物レンズを介して欠陥を含む領域の第2の拡大像として収集する(工程S222)。次に、(B3)工程として、収集した第2の拡大像の画像データ(検査画像)から、欠陥部分における検査画像の光強度の変化部分を特定し(工程S223)、検査光の入射側を基準にして、検査画像の明部と暗部と位置関係から、欠陥部分の凹凸形状を判定する第2の判定工程を実施する(工程S224)。   If it is determined in step S206 that the defect is a concave defect, first, in step (B1), the distance between the defect and the objective lens of the inspection optical system is different from the focal length, and the negative distance deviates from the focus distance by a predetermined defocus amount. By setting the defocus distance and maintaining the negative defocus distance, the inspection light is irradiated from an oblique direction through the objective lens (step S221). Next, as a step (B2), the reflected light of the area irradiated with the inspection light is collected as a second enlarged image of the area including the defect via the objective lens of the inspection optical system (step S222). Next, as a step (B3), a portion where the light intensity of the inspection image changes at the defect portion is specified from the collected image data (inspection image) of the second enlarged image (step S223), and the incidence side of the inspection light is determined. Based on the reference, the second determination step of determining the uneven shape of the defective portion from the positional relationship between the bright and dark portions of the inspection image is performed (step S224).

次に、欠陥と検査光学系の対物レンズとの距離を合焦点距離とは異なる、フォーカス距離から所定のデフォーカス量外れた正のデフォーカス距離に設定して、正のデフォーカス距離を保って、検査光を、対物レンズを介して、斜め方向から照射する(工程S225)。次に、(B2)工程として、検査光が照射された領域の反射光を、検査光学系の対物レンズを介して欠陥を含む領域の第2の拡大像として収集する(工程S226)。次に、(B3)工程として、収集した第2の拡大像の画像データ(検査画像)から、欠陥部分における検査画像の光強度の変化部分を特定し(工程S227)、欠陥から充分離れた無欠陥領域における光強度を基準強度とし、この基準強度に対する明部又は暗部の光強度を比較することにより、欠陥部分の凹凸形状を判定する第2の判定工程を実施する(工程S228)。   Next, the distance between the defect and the objective lens of the inspection optical system is set to a positive defocus distance that is different from the focal distance and deviates from the focus distance by a predetermined defocus amount to maintain the positive defocus distance. Then, the inspection light is irradiated from an oblique direction through the objective lens (step S225). Next, as a step (B2), the reflected light of the area irradiated with the inspection light is collected as a second enlarged image of the area including the defect via the objective lens of the inspection optical system (step S226). Next, as a step (B3), a change in light intensity of the inspection image at the defect portion is specified from the collected image data (inspection image) of the second enlarged image (step S227). The light intensity in the defect area is set as a reference intensity, and a second judgment step of judging the uneven shape of the defect portion is performed by comparing the light intensity of the bright part or the dark part with respect to the reference intensity (step S228).

ここで、工程S224において、凹欠陥と判定されなかった場合は、欠陥情報を第1の態様の凸欠陥として記録する(判断D221、工程S230)。逆に、凹欠陥と判定された場合は、工程S228における判定結果に移行する。そして、工程S228において、凹欠陥と判定された場合には、欠陥情報を真の凹欠陥として記録し(判断D222、工程S229)、凹欠陥と判定されなかった場合に、欠陥情報を第2の態様の凸欠陥として記録する(判断D222、工程S230)。なお、一連の工程は、流れが整合する範囲で、各々前後させてもよく、例えば、正のデフォーカス距離で実施する工程S225〜S228を実施した後に、負のデフォーカス距離で実施する工程S221〜S224を実施したり、負のデフォーカス距離で実施する工程と、正のデフォーカス距離で実施する工程とを交互に実施したりしてもよい。   Here, if it is not determined in step S224 that the defect is a concave defect, the defect information is recorded as a convex defect of the first mode (determination D221, step S230). Conversely, if it is determined that the defect is a concave defect, the process proceeds to the determination result in step S228. Then, in step S228, when it is determined that the defect is a concave defect, the defect information is recorded as a true concave defect (decision D222, step S229). It is recorded as the convex defect of the mode (decision D222, step S230). Note that the series of steps may be moved back and forth within a range where the flow is matched. For example, after performing steps S225 to S228 performed at a positive defocus distance, step S221 performed at a negative defocus distance Steps S224 to S224 may be performed, or a step of performing the processing at a negative defocus distance and a step of performing the processing at a positive defocus distance may be performed alternately.

欠陥の凹凸形状を、凹欠陥と誤判定することなく高い信頼性で区別できる本発明の欠陥検査方法を、フォトマスクブランクの製造工程に適用することにより、凹欠陥、特にピンホール欠陥を有するフォトマスクブランクを、高い信頼性で抽出して、ピンホール欠陥を含まないフォトマスクブランクを選別することができる。また、本発明の欠陥評価方法で得られた欠陥の凹凸形状の情報は、検査票を付帯させることなどの方法により、フォトマスクブランクに付与することができる。更に、フォトマスクブランクに付与された情報に基づいて、ピンホール等の凹欠陥を含まないフォトマスクブランクを選別することもできる。従来では、付着物に起因する凸欠陥を、光学検査で凹欠陥と判定してしまう場合があり、本来、必ずしも致命的な欠陥ではない欠陥を有するフォトマスクブランクを不良品として排除する可能性が高かったため、歩留り低下の要因となっていたが、本発明の検査方法により、フォトマスクブランクに存在する致命的な欠陥となる凹欠陥を有するフォトマスクブランクを選択的に排除することができるため、製品スペックに合致したフォトマスクブランクを、歩留りよく提供することができる。   By applying the defect inspection method of the present invention, which can distinguish the concave and convex shape of a defect with high reliability without erroneously determining it as a concave defect, to a photomask blank manufacturing process, a photo having a concave defect, particularly a pinhole defect, is obtained. The mask blank can be extracted with high reliability, and a photomask blank containing no pinhole defect can be selected. In addition, the information on the uneven shape of the defect obtained by the defect evaluation method of the present invention can be given to a photomask blank by a method such as attaching an inspection slip. Furthermore, a photomask blank that does not include a concave defect such as a pinhole can be selected based on the information given to the photomask blank. Conventionally, a convex defect caused by an adhering substance may be determined as a concave defect by optical inspection, and a photomask blank having a defect that is not necessarily a fatal defect may be excluded as a defective product. Because it was high, it was a factor of lowering the yield, but by the inspection method of the present invention, it is possible to selectively remove a photomask blank having a concave defect that is a fatal defect existing in the photomask blank, Photomask blanks that match product specifications can be provided with good yield.

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

[実施例1]
第1の態様の凸欠陥を含むフォトマスクブランクの欠陥検査を実施した。検査光学系として、図4に示される検査光学系を用い、開口数NAを0.75、検査波長を248nmとし、検査光はフォトマスクブランク上の欠陥に対して、図中、左上方から平均入射角度38度で照明する斜方照明とした。図13(A)に示されるような、検査光に対して透明な石英基板101上に形成されたMoSi系材料からなる光学薄膜102の表面部に、光学薄膜102より屈折率が低い物質からなる異物により形成された凸欠陥DEF7を検査対象として、光強度分布を表す検査画像と、その断面の光強度プロファイルを得た。また、図14(A)に示されるような、検査光に対して透明な石英基板101上に形成されたMoSi系材料からなる光学薄膜102の表面部に存在している真の凹欠陥DEF8を比較用の検査対象として、光強度分布を表す検査画像と、光強度の断面プロファイルを得た。
[Example 1]
The defect inspection of the photomask blank including the convex defect of the first embodiment was performed. As the inspection optical system, the inspection optical system shown in FIG. 4 was used, the numerical aperture NA was 0.75, the inspection wavelength was 248 nm, and the inspection light was averaged from the upper left in the figure for defects on the photomask blank. Oblique illumination was performed at an incident angle of 38 degrees. As shown in FIG. 13A, a surface portion of an optical thin film 102 made of a MoSi-based material formed on a quartz substrate 101 transparent to inspection light is made of a substance having a lower refractive index than the optical thin film 102. Using a convex defect DEF7 formed by a foreign substance as an inspection target, an inspection image representing a light intensity distribution and a light intensity profile of a cross section thereof were obtained. Further, as shown in FIG. 14A, a true concave defect DEF8 existing on the surface of an optical thin film 102 made of a MoSi-based material formed on a quartz substrate 101 transparent to inspection light is removed. As an inspection target for comparison, an inspection image representing a light intensity distribution and a cross-sectional profile of the light intensity were obtained.

凸欠陥DEF7は、欠陥の突出部の高さH1を10nm、欠陥の幅W1を100nmとし、欠陥の埋め込み深さD1を10nmと20nmの2種とした。図13(B)は、デフォーカス距離を正の+200nm(デフォーカス量を200nm)とした場合の光強度の断面プロファイル、図13(C)は、フォーカス距離、即ち合焦点の場合の光強度の断面プロファイル、図13(D)は、デフォーカス距離を負の−200nm(デフォーカス量を200nm)とした場合の光強度の断面プロファイルを示す。   For the convex defect DEF7, the height H1 of the protruding portion of the defect was 10 nm, the width W1 of the defect was 100 nm, and the depth D1 of embedding the defect was two types, 10 nm and 20 nm. FIG. 13B is a cross-sectional profile of light intensity when the defocus distance is set to a positive +200 nm (the defocus amount is 200 nm), and FIG. 13C is a focus distance, that is, a light intensity profile when focused. FIG. 13D shows a cross-sectional profile of light intensity when the defocus distance is set to a negative value of −200 nm (a defocus amount is 200 nm).

一方、真の凹欠陥DEF8は、欠陥の幅W0を100nmとし、検査画像の光強度の変化量は、欠陥の深さD0に依存して変化するので、深さD0を20nmと40nmと75nmの3種とした。図14(B)は、デフォーカス距離を正の+200nm(デフォーカス量を200nm)とした場合の光強度の断面プロファイル、図14(C)は、フォーカス距離、即ち合焦点の場合の光強度の断面プロファイル、図14(D)は、デフォーカス距離を負の−200nm(デフォーカス量を200nm)とした場合の光強度の断面プロファイルを示す。   On the other hand, the true concave defect DEF8 has a defect width W0 of 100 nm and the amount of change in the light intensity of the inspection image changes depending on the defect depth D0, so that the depth D0 is 20 nm, 40 nm, and 75 nm. There were three types. FIG. 14B is a cross-sectional profile of light intensity when the defocus distance is set to a positive +200 nm (defocus amount is 200 nm), and FIG. 14C is a focus distance, that is, a light intensity profile when focused. FIG. 14D shows a cross-sectional profile of light intensity when the defocus distance is set to −200 nm (the defocus amount is 200 nm).

フォーカス距離(Δz=0nm)、即ち、合焦点の場合には、真の凹欠陥DEF8では、検査画像の分布(光強度の断面プロファイル)は左側が暗部、右側が明部、また、凸欠陥DEF7でも同様に、左側が暗部、右側が明部となっているため、両者を区別することができない。また、正のデフォーカス距離(Δz=+200nm、デフォーカス量は200nm)の場合も、両者いずれも、左側が暗部、右側が明部となっている。これらに対して、負のデフォーカス距離(Δz=−200nm、デフォーカス量は200nm)の場合は、凸欠陥DEF7では、左側が暗部、右側が明部となっているのに対して、真の凹欠陥DEF8では、左側が明部、右側が暗部となっており、明暗の位置関係が反転している。   In the case of the focus distance (Δz = 0 nm), that is, in the case of the focused point, the distribution of the inspection image (cross-sectional profile of the light intensity) of the true concave defect DEF8 is dark on the left side, bright on the right side, and convex defect DEF7. However, similarly, since the left part is a dark part and the right part is a bright part, it is not possible to distinguish between the two. Also, in the case of a positive defocus distance (Δz = + 200 nm, defocus amount is 200 nm), in both cases, the left part is a dark part and the right part is a bright part. On the other hand, in the case of a negative defocus distance (Δz = −200 nm, the defocus amount is 200 nm), the convex defect DEF7 has a dark portion on the left side and a bright portion on the right side, but has a true portion. In the concave defect DEF8, the left side is a bright part and the right side is a dark part, and the positional relationship between light and dark is reversed.

この結果から、明暗の位置関係を、負のデフォーカス状態での検査画像で対比することにより、従来の方法、即ち、合焦点での検査では、凹欠陥と判定された埋め込み型の凸欠陥を、正しく凸欠陥と判定することができることがわかる。   From this result, by comparing the light and dark positional relationship with the inspection image in the negative defocus state, in the conventional method, that is, in the inspection at the focused point, the embedded convex defect determined to be a concave defect is determined. It can be seen that a convex defect can be correctly determined.

[実施例2]
第2の態様の凸欠陥を含むフォトマスクブランクの欠陥検査を実施した。検査光学系として、図4に示される検査光学系を用い、開口数NAを0.75、検査波長を248nmとし、検査光はフォトマスクブランク上の欠陥に対して、図中、左上方から平均入射角度38度で照明する斜方照明とした。図15(A)に示されるような、検査光に対して透明な石英基板101上に形成されたMoSi系材料からなる光学薄膜102の表面部に、検査光に対して実質的に透明な材料からなる付着物により形成された凸欠陥DEF9を検査対象として、光強度分布を表す検査画像と、その断面の光強度プロファイルを得た。
[Example 2]
The defect inspection of the photomask blank including the convex defect of the second embodiment was performed. As the inspection optical system, the inspection optical system shown in FIG. 4 was used, the numerical aperture NA was 0.75, the inspection wavelength was 248 nm, and the inspection light was averaged from the upper left in the figure for defects on the photomask blank. Oblique illumination was performed at an incident angle of 38 degrees. As shown in FIG. 15A, a material substantially transparent to the inspection light is provided on the surface of an optical thin film 102 made of a MoSi-based material formed on a quartz substrate 101 transparent to the inspection light. An inspection image representing a light intensity distribution and a light intensity profile of a cross section thereof were obtained by using the convex defect DEF9 formed by the attached substance composed of the inspection object as an inspection target.

凸欠陥DEF9は、欠陥の高さH2を60nmと80nmの2種とし、欠陥の幅W2を100nmとした。図15(B)は、デフォーカス距離を正の+200nm(デフォーカス量を200nm)とした場合の光強度の断面プロファイル、図15(C)は、フォーカス距離、即ち合焦点の場合の光強度の断面プロファイル、図15(D)は、デフォーカス距離を負の−200nm(デフォーカス量を200nm)とした場合の光強度の断面プロファイルを示す。一方、比較用の検査対象である図14(A)に示されるような真の凹欠陥DEF8の場合の光強度の断面プロファイルは、図14(B)〜(D)に示されるとおりである。   For the convex defect DEF9, the defect height H2 was set to two types of 60 nm and 80 nm, and the defect width W2 was set to 100 nm. FIG. 15B is a cross-sectional profile of light intensity when the defocus distance is set to a positive +200 nm (the defocus amount is 200 nm), and FIG. 15C is a focus distance, that is, a light intensity profile when focused. FIG. 15D shows a cross-sectional profile of light intensity when the defocus distance is set to a negative value of −200 nm (a defocus amount is 200 nm). On the other hand, the cross-sectional profiles of the light intensity in the case of the true concave defect DEF8 as shown in FIG. 14A, which is the inspection target for comparison, are as shown in FIGS. 14B to 14D.

この場合、フォーカス距離(Δz=0nm)、即ち、合焦点の場合、及び正のデフォーカス距離(Δz=+200nm、デフォーカス量は200nm)の場合は、いずれも左側が暗部、右側が明部となっており、また、負のデフォーカス距離(Δz=−200nm、デフォーカス量は200nm)の場合は、いずれも、左側が明部、右側が暗部となっているため、明暗の位置関係で、両者を区別することができないが、正のデフォーカス状態では、凸欠陥DEF9の検査画像の明部の光強度レベルが、真の凹欠陥DEF8のそれよりも明らかに高くなっている。   In this case, in the case of the focus distance (Δz = 0 nm), that is, in the case of the focused point and in the case of the positive defocus distance (Δz = + 200 nm, the defocus amount is 200 nm), the left part is a dark part and the right part is a bright part. In the case of a negative defocus distance (Δz = −200 nm, defocus amount is 200 nm), the left portion is a bright portion and the right portion is a dark portion. Although the two cannot be distinguished from each other, in the positive defocus state, the light intensity level of the bright portion of the inspection image of the convex defect DEF9 is clearly higher than that of the true concave defect DEF8.

これらの光強度レベルを詳細に評価したところ、基準強度となる欠陥から充分離れた欠陥のない位置における光強度は0.166であった。これに対して、凸欠陥DEF9の高さH2が80nmの場合、明部における基準強度からの変化量は、合焦点では0.076であるのに対し、正のデフォーカス状態では、0.095にまで増大した。一方、暗部における基準強度からの変化量は、合焦点では0.089であるのに対し、正のデフォーカス状態では0.084とわずかに減少した。即ち、合焦点での明暗比は0.85であり、正のデフォーカス状態での明暗比は1.13である。正のデフォーカス状態の場合、検査画像の平均の光強度レベルが上昇し、基準強度に対する明部の変化量が暗部の変化量を上回る結果となった。また、凸欠陥DEF9の高さH2が60nmの場合でも、明部と暗部の基準強度に対する変化量は、ほぼ同程度(即ち、明暗比が、ほぼ1)であった。   When these light intensity levels were evaluated in detail, the light intensity at a defect-free position sufficiently distant from the reference intensity defect was 0.166. On the other hand, when the height H2 of the convex defect DEF9 is 80 nm, the amount of change from the reference intensity in the bright portion is 0.076 at the in-focus point, and 0.095 in the positive defocus state. Increased to On the other hand, the amount of change from the reference intensity in the dark portion was 0.089 at the focused point, and slightly decreased to 0.084 in the positive defocus state. That is, the light-dark ratio at the focused point is 0.85, and the light-dark ratio in the positive defocus state is 1.13. In the case of the positive defocus state, the average light intensity level of the inspection image was increased, and the result was that the change amount of the bright portion with respect to the reference intensity exceeded the change amount of the dark portion. Further, even when the height H2 of the convex defect DEF9 was 60 nm, the amount of change in the reference intensity between the bright portion and the dark portion was substantially the same (that is, the contrast ratio was approximately 1).

一方、真の凹欠陥DEF8では、検査画像の平均の光強度レベルが最も高い、深さD0が20nmの場合であっても、正のデフォーカス状態において、明部における基準強度からの変化量が0.024、暗部における基準強度からの変化量が0.031であり、明暗比が0.77と凸欠陥DEF9の場合を下回っていた。また、深さD0がより深い40nm又は75nmの真の凹欠陥DEF8では、検査画像の平均の光強度レベルがこれより低く、明暗比は更に低くなっていた。   On the other hand, in the true concave defect DEF8, even when the average light intensity level of the inspection image is the highest and the depth D0 is 20 nm, the amount of change from the reference intensity in the bright portion in the positive defocus state is small. 0.024, the amount of change from the reference intensity in the dark part was 0.031, and the contrast ratio was 0.77, which was lower than the case of the convex defect DEF9. Further, in the case of the true concave defect DEF8 having a deeper depth D0 of 40 nm or 75 nm, the average light intensity level of the inspection image was lower than this, and the contrast ratio was further lower.

この結果から、無欠陥領域の光強度と暗部の光強度との差(絶対値)に対する、無欠陥領域の光強度と明部の光強度との差(絶対値)の比、即ち明暗比を、正のデフォーカス状態で、真の凹欠陥DEF8の明暗比と対比することにより、従来の方法、即ち、合焦点での検査では、凹欠陥と判定された付着型の凸欠陥を、正しく凸欠陥と判定することができることがわかる。   From this result, the ratio of the difference (absolute value) between the light intensity of the defect-free region and the light portion of the bright portion to the difference (absolute value) between the light intensity of the defect-free region and the light intensity of the dark portion, that is, the contrast ratio In the positive defocus state, by comparing with the light-dark ratio of the true concave defect DEF8, the adhesion type convex defect determined as the concave defect in the conventional method, that is, the inspection at the focal point, is correctly convex. It can be seen that a defect can be determined.

100 フォトマスクブランク
100a フォトマスク
101 透明基板
102 光学薄膜
102a 光学薄膜パターン
103 ハードマスク膜
103a ハードマスク膜パターン
104 レジスト膜
104a レジストパターン
BM1 検査光
BM2 反射光
BSP ビームスプリッタ
DEF1、DEF2、DEF3、DEF5、DEF8 凹欠陥
DEF4、DEF6、DEF7、DEF9 凸欠陥
ILS 光源
L1 レンズ
LSF 欠陥の左側の側面
MB フォトマスクブランク
MBS フォトマスクブランクの表面
OBL 対物レンズ
RSF 欠陥の右側の側面
SE 画像検出器
STG ステージ
REFERENCE SIGNS LIST 100 photomask blank 100a photomask 101 transparent substrate 102 optical thin film 102a optical thin film pattern 103 hard mask film 103a hard mask film pattern 104 resist film 104a resist pattern BM1 inspection light BM2 reflected light BSP beam splitters DEF1, DEF2, DEF3, DEF5, DEF8 Concave defects DEF4, DEF6, DEF7, DEF9 Convex defects ILS Light source L1 Lens LSF Left side MB of photomask blank MBS Front of photomask blank OBL Objective lens RSF Right side of defect SE Image detector STG stage

Claims (9)

基板上に少なくとも1層の薄膜が形成されたフォトマスクブランクの表面部に存在する欠陥を、検査光学系を用いて検査する方法であって、
(A1)上記欠陥と、上記検査光学系の対物レンズとを近接させて、それらの距離を、フォーカス距離に設定し、上記フォーカス距離が設定された状態で、検査光を、上記対物レンズを介して欠陥に照射する工程と、
(A2)検査光が照射された領域の反射光を、対物レンズを介して上記領域の第1の拡大像として収集する工程と、
(A3)上記第1の拡大像の光強度の変化部分を特定して、上記第1の拡大像の光強度の変化部分の光強度変化から、欠陥の凹凸形状を判定する第1の判定工程と
を含み、
上記第1の判定工程において、欠陥形状が凹形状と判定された場合にのみ、更に、
(B1)上記欠陥と、上記検査光学系の対物レンズとの距離を、上記フォーカス距離から所定のデフォーカス量外れたデフォーカス距離に設定し、上記デフォーカス距離が設定された状態で、検査光を、上記対物レンズを介して欠陥に照射する工程と、
(B2)検査光が照射された領域の反射光を、対物レンズを介して上記領域の第2の拡大像として収集する工程と、
(B3)上記第2の拡大像の光強度の変化部分を特定して、上記第2の拡大像の光強度の変化部分の光強度変化から、欠陥の凹凸形状を再判定する第2の判定工程と
を実施して、欠陥の凹凸形状を再判定することを特徴とするフォトマスクブランクの欠陥検査方法。
A method for inspecting a defect present on a surface portion of a photomask blank having at least one thin film formed on a substrate using an inspection optical system,
(A1) The defect and the objective lens of the inspection optical system are brought close to each other, the distance therebetween is set as a focus distance, and inspection light is transmitted through the objective lens in a state where the focus distance is set. Irradiating the defect with
(A2) collecting reflected light of the region irradiated with the inspection light as a first enlarged image of the region via an objective lens;
(A3) A first determination step of specifying a portion where the light intensity of the first magnified image changes, and judging the irregular shape of the defect from the light intensity change of the portion where the light intensity of the first magnified image changes And
In the first determination step, only when the defect shape is determined to be concave,
(B1) The distance between the defect and the objective lens of the inspection optical system is set to a defocus distance deviated from the focus distance by a predetermined defocus amount, and the inspection light is set in a state where the defocus distance is set. Irradiating the defect through the objective lens,
(B2) collecting reflected light of the region irradiated with the inspection light as a second enlarged image of the region via an objective lens;
(B3) A second determination in which a portion where the light intensity of the second magnified image changes is specified and the uneven shape of the defect is re-determined from the light intensity change of the portion where the light intensity of the second magnified image changes. And a step of re-determining the concave and convex shape of the defect.
上記(B3)工程において、予め、真の凹欠陥の光強度の変化部分の光強度変化をシミュレーションにより得て、得られた該光強度変化と、上記第2の拡大像の光強度の変化部分の光強度変化との対比により、被検査欠陥の凹凸形状を再判定することを特徴とする請求項1記載の欠陥検査方法。   In the step (B3), the light intensity change of the light intensity change portion of the true concave defect is obtained in advance by simulation, and the obtained light intensity change and the light intensity change portion of the second enlarged image are obtained. 2. The defect inspection method according to claim 1, wherein the uneven shape of the defect to be inspected is re-determined based on a comparison with the light intensity change. 上記検査光が、波長210〜550nmの光であることを特徴とする請求項1又は2記載の欠陥検査方法。   The defect inspection method according to claim 1, wherein the inspection light is light having a wavelength of 210 to 550 nm. 上記(A1)及び(B1)の双方の工程において、上記検査光を、その光軸が上記フォトマスクブランクの表面に対して傾斜する斜方照明により照射することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の欠陥検査方法。   4. The method according to claim 1, wherein in both of the steps (A1) and (B1), the inspection light is irradiated by oblique illumination whose optical axis is inclined with respect to the surface of the photomask blank. The defect inspection method according to any one of claims 1 to 4. 上記(A2)及び(B2)の双方の工程において、反射光の光路上に反射光の一部を遮蔽する空間フィルタを設け、該空間フィルタを通して反射光を収集することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の欠陥検査方法。   2. The method according to claim 1, wherein in both of the steps (A2) and (B2), a spatial filter that blocks a part of the reflected light is provided on an optical path of the reflected light, and the reflected light is collected through the spatial filter. The defect inspection method according to any one of claims 1 to 3. 上記(A1)工程において、フォトマスクブランクをその面内方向に移動できるステージに載置し、上記ステージを上記面内方向に移動させて、上記欠陥と、上記検査光学系の対物レンズとを近接させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の欠陥検査方法。   In the step (A1), the photomask blank is placed on a stage capable of moving in the in-plane direction, and the stage is moved in the in-plane direction to bring the defect and the objective lens of the inspection optical system into close proximity. The defect inspection method according to claim 1, wherein the defect inspection is performed. 上記デフォーカス量が、0nmを超えて300nm以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の欠陥検査方法。   7. The defect inspection method according to claim 1, wherein the defocus amount is more than 0 nm and 300 nm or less. 請求項1乃至7のいずれか1項記載の欠陥検査方法の第2の判定工程において再判定された欠陥の凹凸形状に基づき、上記(B1)〜(B3)工程を実施したフォトマスクブランクから、凹欠陥を含まないフォトマスクブランクを選別することを特徴とするフォトマスクブランクの選別方法。   8. The method according to claim 1, wherein the step (B1) to the step (B3) are performed on the basis of the concave and convex shape of the defect re-determined in the second determining step. A method for sorting photomask blanks, comprising sorting photomask blanks that do not include concave defects. 基板上に少なくとも1層の薄膜を形成する工程と、
請求項1乃至7のいずれか1項記載の欠陥検査方法により、上記薄膜に存在する欠陥の凹凸形状を判定する工程と
を含むことを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。
Forming at least one thin film on the substrate;
8. A method for manufacturing a photomask blank, comprising the step of: determining a concave / convex shape of a defect present in the thin film by the defect inspection method according to any one of claims 1 to 7.
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