JP4761360B2 - マスクブランク用ガラス基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、露光用マスクの製造方法、及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マスクブランク用ガラス基板の内部欠陥を検査した後にマスクブランク用ガラス基板を製造するマスクブランク用ガラス基板の製造方法、このマスクブランク用ガラス基板を用いるマスクブランクの製造方法、このマスクブランクを用いる露光用マスクの製造方法、及びリソグラフィー技術で使用するステッパーなどに使われるレンズなどの光学部品としてのリソグラフィー用ガラス部材の製造方法に関する。

近年では、半導体デバイスの微細化に対応して、光リソグラフィー技術において使用される露光光はＡｒＦエキシマレーザー（露光波長１９３ｎｍ）、Ｆ２エキシマレーザー（露光波長１５７ｎｍ）へと短波長化が進んでいる。上記光リソグラフィー技術において使用される露光用マスクや、この露光用マスクを製造するマスクブランクにおいても、マスクブランク用ガラス基板上に形成される、上述の露光光の露光波長に対して光を遮断する遮光膜や、位相を変化させる位相シフト膜の開発が急速に行われ、様々な膜材料が提案されている。

また、上記マスクブランク用ガラス基板や、このマスクブランク用ガラス基板を製造するための合成石英ガラス基板の内部には、異物や気泡などの欠陥が存在しないことが要求されている。特許文献１には、ガラス基板に対し、Ｈｅ‐Ｎｅレーザーを入射し、ガラス基板に存在する内部欠陥（異物や気泡など）により散乱された散乱光を検出することで、上記内部欠陥を検出する欠陥検出装置が開示されている。
特開平８‐２６１９５３号公報

ところが、上述のような欠陥検出装置によって内部欠陥が存在しないと判定された合成石英ガラス基板、マスクブランク用ガラス基板から製造される露光用マスクであっても、露光光であるＡｒＦエキシマレーザーを用いて半導体基板に露光用マスクのマスクパターンを転写するパターン転写時に、後述のガラス基板起因による転写パターン欠陥が生じて転写精度が低下する場合がある。

この原因は、Ｈｅ‐Ｎｅレーザーなどの可視光レーザーを露光光としたときには散乱などが発生しなかったが、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ２エキシマレーザーなどの高エネルギーの短波長光を露光光としたときに、局所的に光学特性を変化（例えば透過率を低下）させる内部欠陥（局所脈理、内容物、異質物）が、ガラス基板中に存在しているからであると考えられる。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、波長が２００ｎｍ以下の短波長光を露光光とするパターン転写の際に影響の大きなガラス基板の内部欠陥を良好に検出できると共に、検査用の光による上記ガラス基板の表面のダメージを防止して、マスクブランク用ガラス基板を製造するマスクブランク用ガラス基板の製造方法、上記マスクブランク用ガラス基板からマスクブランクを製造するマスクブランクの製造方法、上記マスクブランクから転写精度が良好な露光用マスクを製造する露光用マスクの製造方法、及びリソグラフィー技術で使用するステッパーなどに使われるレンズなどの光学部品としてのリソグラフィー用ガラス部材の製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明に係るマスクブランク用ガラス基板の製造方法は、波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入する一端面を含む表面を有するガラス基板を準備する準備工程と、このガラス基板の上記一端面から上記短波長光を導入し、当該ガラス基板の内部欠陥が発する、上記短波長光よりも長い波長の長波長光を上記表面の他方から受光し、この受光した長波長光に基づき上記内部欠陥を検出する検出工程とを有し、上記検出工程でパターン転写に影響する上記内部欠陥が存在しない上記ガラス基板を用いてマスクブランク用ガラス基板を製造するマスクブランク用ガラス基板の製造方法であって、上記検出工程では、光照射装置の照射口から照射される上記短波長光を光伝送部材を経て、上記合成石英ガラス基板の上記一端面における光導入部へ導入し、上記光伝送部材は、上記照射口から短波長光を入射する入射側端面が上記照射口の形状に対応し、上記短波長光を出射する出射側端面が上記光導入部の形状に対応してそれぞれ形成され、これらの入射側端面と出射側端面とが略同一面積に設定されたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明に係るマスクブランク用ガラス基板の製造方法は、請求項1に記載の発明において、上記検出工程において、短波長光の光伝送部材を介してのガラス基板への導入は、当該ガラス基板の両主表面と当該主表面に直交する関係で配置された側面との間で全反射条件を満たす条件で実施することを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明に係るマスクブランク用ガラス基板の製造方法は、請求項1または２に記載の発明において、上記光伝送部材は、開口数が０．１以下の光ファイバーを用いたものであることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明に係るマスクブランク用ガラス基板の製造方法は、請求項1乃至３のいずれかに記載の発明において、上記検出工程において、短波長光を導入する光導入部が、ガラス基板の一端面における鏡面研磨された面取り面であることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明に係るマスクブランク用ガラス基板の製造方法は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、上記検出工程では、清浄度がＩＳＯクラス４よりも高い清浄度の雰囲気で、ガラス基板へ短波長光を導入することを特徴とするものである。

請求項６に記載の発明に係るマスクブランクの製造方法は、請求項１乃至５いずれかに記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法によって得られたマスクブランク用ガラス基板の主表面上に、マスクパターンとなる薄膜を形成してマスクブランクを製造することを特徴とするものである。

請求項７に記載の発明に係る露光用マスクの製造方法は、請求項７に記載のマスクブランクにおける薄膜をパターニングして、マスクブランク用ガラス基板の主表面上にマスクパターンを形成し、露光用マスクを製造することを特徴とするものである。

請求項８に記載の発明に係るリソグラフィー用ガラス部材の製造方法は、波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入する一端面を有するガラス材料を準備する準備工程と、このガラス材料の上記一端面から上記短波長光を導入し、当該ガラス材料の内部欠陥が発する、上記短波長光よりも長い波長の長波長光を上記表面の他方から受光し、この受光した長波長光に基づき上記内部欠陥を検出する検出工程とを有し、上記検出工程で上記内部欠陥が実質的に存在しない上記ガラス材料を用いてリソグラフィー用ガラス部材を製造するリソグラフィー用ガラス部材の製造方法であって、上記検出工程では、光照射装置の照射口から照射される上記短波長光を光伝送部材を経て、上記ガラス材料の上記一端面における光導入部へ導入し、上記光伝送部材は、上記照射口から短波長光を入射する入射側端面が上記照射口の形状に対応し、上記短波長光を出射する出射側端面が上記光導入部の形状に対応してそれぞれ形成され、これらの入射側端面と出射側端面とが略同一面積に設定されたことを特徴とするものである。

請求項1に記載の発明によれば、ガラス基板に波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入して、この短波長光をガラス基板(マスクブランク用ガラス基板)の内部欠陥の検査に用いることから、このガラス基板から製造される露光用マスクと、露光光としての波長が２００ｎｍ以下の短波長光とを用いたパターン転写の際に転写パターン欠陥となる内部欠陥を良好に検出できる。

また、光照射装置の照射口から照射される短波長光を、ガラス基板の一端面における光導入部へ導入する光伝送部材は、上記照射口から短波長光を入射する入射側端面が上記照射口の形状に対応し、上記短波長光を出射する出射側端面が上記光導入部の形状に対応してそれぞれ形成され、これらの入射側端面と出射側端面とが略同一面積に設定されている。このため、光照射装置の照射口から照射された短波長光を集光させることなく、ガラス基板の一端面における光導入部へ導入することができるので、この光導入部における短波長光の単位面積当たりのエネルギーが過大に上昇せず、この光導入部においてプラズマの発生を防止できる。この結果、光導入部に付着した汚れや異物が上記プラズマにより当該光導入部にダメージを与える事態を回避でき、且つ欠陥検出精度の低下も防止できる。

請求項２に記載の発明によれば、ガラス基板の両主表面と当該主表面に直交する関係に配置された側面との間で全反射条件を満たす条件で、当該ガラス基板へ短波長光を導入することから、この短波長光を当該ガラス基板内に閉じ込めることができる。一般に、短波長光をガラス基板の一端面に導入する条件によっては、ガラス基板主表面の表層領域の内部欠陥を検出できない場合がある。例えば、ガラス基板の一端面の側面に垂直に導入された短波長光は、面取り面において屈折してガラス基板内を伝播するので、上記一端面に対向する端面に到達せず、このため、ガラス基板の表層領域内に存在する内部欠陥を検出できないことがある。ところが、請求項２に記載の発明では、短波長光を当該ガラス基板内に閉じ込めることができるので、主表面の表層領域を含む当該ガラス基板に存在する内部欠陥を漏れなく確実に検出することができ、この結果、内部欠陥の検出精度が向上し、且つ検出時間も短縮できる。

請求項３に記載の発明によれば、光伝送部材は、開口数が０．１以下の光ファイバーを用いたものであることから、当該光ファイバーの出射側端面から出射される短波長光の拡がり角が小さくなる。このため、ガラス基板に導入される短波長光のほとんどが全反射条件を満たすことになり、このガラス基板内で光閉じ込めを効率良く実現できる。

請求項４に記載の発明によれば、ガラス基板へ短波長光を導入する一端面の面取り面が鏡面研磨されていることから、短波長光は上記面取り面で拡散されずにガラス基板内へ導入される。したがって、当該ガラス基板内で短波長光の全反射条件が満足されるので、光閉じ込めを効率良く実現できる。

請求項５に記載の発明によれば、清浄度がＩＳＯクラス４よりも高い清浄度の雰囲気で、ガラス基板へ短波長光を導入することから、当該ガラス基板の周辺の雰囲気から汚染物質を排除した状態で短波長光を導入できるので、この汚染物質がガラス基板の表面に付着した付着物などが短波長光を吸収して、当該表面を局所的に高温状態とすることで生ずる当該表面のダメージを防止することができる。

第６または第７に記載の発明によれば、請求項１乃至５のいずれか記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法によって得られたマスクブランク用ガラス基板を用いてマスクブランクを製造し、このマスクブランクにおける薄膜をパターニングして露光用マスクを製造する。従って、この露光用マスクを用い、波長が２００ｎｍ以下の短波長光を露光光として被転写体に上記露光用マスクのマスクパターンを転写するパターン転写時に、この露光用マスクには、内部欠陥が存在せず、且つ表面にダメージが存在しない合成石英ガラス基板が用いられているので、上記内部欠陥または上記ダメージに起因して局所的に光学特性が変化（例えば透過率が低下）する領域が存在せず、パターン転写に悪影響を及ぼして転写パターン欠陥が生ずることがなく、転写精度を向上させることができる。

請求項８に記載の発明によれば、ガラス材料に波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入して、この短波長光をガラス材料の内部欠陥の検査に用いることから、このガラス材料から製造されるリソグラフィー用ガラス部材(例えばレンズ)と、露光光としての波長が２００ｎｍ以下の短波長光とを用いたパターン転写の際に、透過率の低下や短波長光の吸収による温度上昇などの影響を与える内部欠陥を良好に検出できる。
また、光照射装置の照射口から照射される短波長光を、ガラス材料の一端面における光導入部へ導入する光伝送部材は、上記照射口から短波長光を入射する入射側端面が上記照射口の形状に対応し、上記短波長光を出射する出射側端面が上記光導入部の形状に対応してそれぞれ形成され、これらの入射側端面と出射側端面とが略同一面積に設定されている。このため、光照射装置の照射口から照射された短波長光を集光させることなく、ガラス材料の一端面における光導入部へ導入することができるので、この光導入部における短波長光の単位面積当たりのエネルギーが過大に上昇せず、この光導入部においてプラズマの発生を防止できる。この結果、光導入部に付着した汚れや異物が上記プラズマにより当該光導入部にダメージを与える事態を回避でき、且つ欠陥検出精度の低下も防止できる。

以下、マスクブランク用ガラス基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、露光用マスクの製造方法について最良の形態を、図面に基づき説明する。尚、以下、露光光を、露光波長が２００ｎｍ以下のＡｒＦエキシマレーザー光(露光波長：１９３ｎｍ)として説明する。

〔Ａ〕マスクブランク用ガラス基板の製造方法
特開平８−３１７２３号公報や特開２００３−８１６５４号公報に記載された製造方法により作製された合成石英ガラスインゴットから、約１５２.４ｍｍ×約１５２.４ｍｍ×約６．８５ｍｍに切り出して得られた合成石英ガラス板１(図1(ａ))に面取り加工を施す。次に、この合成石英ガラス板１の表面である主表面５及び６と、互いに対向する端面２及び３、端面１８及び１９(図２)とを、検査用の光である波長が２００ｎｍ以下の短波長光（本実施の形態では露光波長の光（ＡｒＦエキシマレーザー光））を導入できる程度に鏡面研磨して、合成石英ガラス基板４を準備する（図１（ｂ））。

この準備工程においては、合成石英ガラス基板４における主表面５及び６の表面粗さは約０．５ｎｍ以下であり、上記端面２、３、１８及び１９の表面粗さは約０．０３μｍ以下とされる。

次に、図２に示すガラス基板の内部欠陥検査装置２０に合成石英ガラス基板４を装着し、ＡｒＦエキシマレーザー光２５を合成石英ガラス基板４の一方の端面２から光ファイバーバンドル４１を介して導入し、この合成石英ガラス基板４中に存在する内部欠陥１６が発する露光波長の光よりも長い波長の長波長光（蛍光）１５を、合成石英ガラス基板４の内部欠陥１６以外の領域が発する露光波長よりも長い波長の長波長光（蛍光）１７と共に、この合成石英ガラス基板４の一方の主表面５から受光し、この受光した光１５及び１７の光量（強度）の相違に基づき、上記内部欠陥１６を検出する検出工程を実施する。

ここで、合成石英ガラス基板４に存在する内部欠陥１６のうち、波長が２００ｎｍ超の露光光源(例えば、ＫｒＦエキシマレーザー(波長：２４８ｎｍ))の場合には問題とならないが、ＡｒＦエキシマレーザーのように波長が２００ｎｍ以下の露光光源の場合に問題となる内部欠陥１６として局所脈理、内容物、異質物等がある。これらの内部欠陥１６は、合成石英ガラス基板４からマスクブランク用ガラス基板７及びマスクブランク９を経て製造された露光用マスク１４と、波長が２００ｎｍ以下の上記露光光とを用いて、当該露光用マスク１４のマスクパターンを被転写体に転写するパターン転写時に、いずれも局所的な光学特性の変化（例えば透過率の低下）を生じさせ、パターン転写に悪影響を及ぼして転写精度を低下させるものとなる。

上記「局所脈理」は、合成石英ガラスの合成時に金属元素が不純物として合成石英ガラス中に微量に混入された領域である。露光用マスク１４のマスクブランク用ガラス基板７に当該局所脈理が存在すると、パターン転写時に約２０〜４０％の透過率低下が生じ、転写精度を低下させる。また、上記「内容物」は、金属元素が不純物として合成石英ガラス中に、局所脈理の場合よりも多く混入された領域である。露光用マスク１４のマスクブランク用ガラス基板７に当該内容物が存在すると、パターン転写時に約４０〜６０％の透過率低下が生じる。更に、「異質物」は、合成石英ガラス中に酸素が過剰に混入された酸素過剰領域であり、高エネルギーの光が照射された後は回復しない。露光用マスク１４のマスクブランク用ガラス基板７に当該異質物が存在すると、パターン転写時に約５〜１５％の透過率の低下が生じる。

前記検出工程を実施する上記ガラス基板の内部欠陥検査装置２０は、上述の内部欠陥１６（パターン転写時に局所的な光学特性の変化を生じさせる局所脈理、内容物、異質物等）を検出するものである。このガラス基板の内部欠陥検査装置２０は、図２に示すように、短波長光としての露光波長の光（つまり、露光波長と同一波長の光）であるＡｒＦエキシマレーザー光２５を、光ファイバーバンドル４１を介して合成石英ガラス基板４の端面２から導入する光照射装置としてのレーザー照射装置２１と、合成石英ガラス基板４を載置し、レーザー照射装置２１から発せられるレーザー光２５に対して合成石英ガラス基板４をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ移動させるＸＹＺステージ２２と、このＸＹＺステージ２２に載置された合成石英ガラス基板４の主表面５側に設置され、ＣＣＤ素子とこのＣＣＤ素子の検出範囲を広げるためのレンズ（ともに不図示）とを備え、合成石英ガラス基板４の幅方向（つまり、合成石英ガラス基板４の端面１８及び１９の長手方向）の略全域に渡って検出視野２４を有するＣＣＤカメラ（ラインセンサカメラ）２３と、このＣＣＤカメラ２３にＵＳＢケーブル２６を用いて接続されたコンピュータ２７とを有して構成される。

図３に示すように、上記レーザー照射装置２１の照射口２８からＡｒＦエキシマレーザー光２５が照射される。この照射口２８から照射されるＡｒＦエキシマレーザー光２５は、例えばビーム形状が４．０ｍｍ×７．０ｍｍであり、１パルス当たりのエネルギーが６ｍＪ、周波数が５０Ｈｚである。このレーザー照射装置２１の照射口２８から照射されたＡｒＦエキシマレーザー光２５は、光ファイバーバンドル４１を経て、合成石英ガラス基板４の端面２における光導入部としての面取り面４９へ導入される。

ここで、合成石英ガラス基板４の端面２、３、１８及び１９は、マスクパターンとなる薄膜（後述のハーフトーン膜８）が形成される合成石英ガラス基板４の主表面５及び６に直交する関係で配置された側面４８と、この側面４８と上記主表面５、６との間の面取り面４９、５０とを有して構成される。本実施形態では、全ての端面２、３、１８及び１９の側面４８、面取り面４９及び５０が、主表面５及び６と同様に鏡面研磨されている。

上記レーザー照射装置２１及び光ファイバーバンドル４１は、図２に示すように、ＸＹＺステージ４４が合成石英ガラス基板４をＹ方向に移動させている間に、ＡｒＦエキシマレーザー光２５を合成石英ガラス基板４の端面２における面取り面４９のＹ方向（つまり端面２の長手方向）の各位置から順次導入する。従って、ＡｒＦエキシマレーザー光２５は、合成石英ガラス基板４の端面２における面取り面４９の長手方向に走査されることになる。

ところで、上記光ファイバーバンドル４１は、図３及び図５に示すように、１本の光ファイバー４０が複数本束ねられて構成され、本実施形態では、例えば直径５００μｍの光ファイバー４０が７２本束ねられて構成される。この光ファイバーバンドル４１は、レーザー照射装置２１の照射口２８から照射されたＡｒＦエキシマレーザー光２５を入射する入射側端面４２と、ＡｒＦエキシマレーザー光２５を出射する出射側端面４３とを有する。

入射側端面４２は、レーザー照射装置２１の照射口２８の四角形状（例えば４．０ｍｍ×７．０ｍｍ）に対応して、例えば光ファイバー４０を６本×１２本並べた略四角形状（３ｍｍ×６ｍｍ）に構成される。また、出射側端面４３は、合成石英ガラス基板４における端面２の面取り面４９の四角形状（例えば０．６ｍｍ×１５２．４ｍｍ）に対応し、例えば光ファイバー４０を１本×７２本並べた略四角形状（０．５ｍｍ×３６ｍｍ）に構成される。そして、これらの入射側端面４２と出射側端面４３とは略同一断面積に設定される。

従って、レーザー照射装置２１の照射口２８から光ファイバーバンドル４１を経て合成石英ガラス基板４の端面２における面取り面４９へ導入されたＡｒＦエキシマレーザー光は、集光されることがないので、上記面取り面４９におけるＡｒＦエキシマレーザー光２５の単位面積当たりのエネルギーが過大に上昇せず、この面取り面４９においてプラズマの発生が防止される。このため、面取り面４９に汚れや異物が付着している場合にも、この汚れ等が上記プラズマにより面取り面４９にダメージを与えることが回避される。

また、光ファイバーバンドル４１は、図３に示すように、レーザー照射装置２１の照射口２８から照射されたＡｒＦエキシマレーザー光２５を合成石英ガラス基板４の端面２における面取り面４９に導入するが、このとき、導入されたＡｒＦエキシマレーザー光２５が合成石英ガラス基板４の主表面５、６と端面２、３の側面４８との間で全反射条件を満たす、つまり全反射を繰り返して合成石英ガラス基板４内に閉じ込められてように、面取り面４９への入射角度を調整する。

具体的には、端面２の面取り面４９から合成石英ガラス基板４内に導入（入射）されたＡｒＦエキシマレーザー光２５が主表面５、６に当たる入射角θｉが臨界角θｃよりも大きくなり、且つＡｒＦエキシマレーザー光２５が端面２、３の側面４８に当たる入射角（９０°−θｉ）が臨界角θｃよりも大きくなるように、光ファイバーバンドル４１は、ＡｒＦエキシマレーザー光２５の面取り面４９への入射角度を調整する。上記入射角θｉは、例えば４２°〜４８°の範囲であればよく、好ましくは４４°である。

更に、光ファイバーバンドル４１を構成する光ファイバー４０は、開口数ＮＡがＮＡ≦０．１に設定されたものが用いられる。開口数ＮＡがＮＡ＞０．１であると、光ファイバーバンドル４１の出射側端面４３から出射されるＡｒＦエキシマレーザー光２５の拡がり角が大きくなって、端面２の面取り面４９から合成石英ガラス基板４内へ導入された光が主表面５、６にて全反射せず、当該ガラス基板４外へ放出されてしまう。これに対し、開口数ＮＡがＮＡ≦０．１であれば、光ファイバーバンドル４１の出射側端面４３から出射されるＡｒＦエキシマレーザー光２５の拡がり角が小さくなって略平行光となるので、端面２の面取り面４９から合成石英ガラス基板４内へ導入された光は、大部分が主表面５、６にて全反射して全反射条件を満たすことになり、当該ガラス基板４内に閉じ込められる。

また、図２に示すように、前記ＣＣＤカメラ２３は、合成石英ガラス基板４の端面２における面取り面４９のＹ方向の各位置へ入射されたＡｒＦエキシマレーザー光（波長λ１）によって合成石英ガラス基板４が発する、波長λ１によりも長い波長の長波長の光１５及び１７を、合成石英ガラス基板４のＹ方向の各位置毎に、合成石英ガラス基板４の主表面５側から受光して撮影する。本実施の形態では、ＣＣＤカメラ２３はモノクロカメラであり、光１５及び１７の明暗を受光して撮影する。

コンピュータ２７は、ＣＣＤカメラ２３からの画像を入力して、合成石英ガラス基板４のＹ方向の各位置毎に画像処理し、この合成石英基板４のＹ方向の各位置について、ＣＣＤカメラ２３が受光する光１５及び１７の光量（強度）を、合成石英ガラス基板４のＸ方向位置との関係で解析する。つまり、コンピュータ２７は、光１５及び１７の光量が所定閾値以上の局所的な光量を有する場合に、その所定閾値以上の局所的な光量の光１５を内部欠陥１６が発したと判断して、この内部欠陥１６の位置（合成石英ガラス基板４におけるＸ方向及びＹ方向の位置）と共に、内部欠陥１６が発する局所的な光量の光１５の形状などから内部欠陥１６の種類（局所脈理、内容物、異質物）を特定して検出する。

例えば、合成石英ガラス基板４に内部欠陥１６として局所脈理または内容物が存在する場合には、レーザー照射装置２１からのＡｒＦエキシマレーザー光２５が合成石英ガラス基板４に導入されることによって、上記局所脈理または内容物が図４（Ａ）に示すように、所定閾値（１０００counts）以上の局所的な光量の光１５を発し、合成石英ガラス基板４の局所脈理または内容物以外の領域が光１７を発する。コンピュータ２７は、ＣＣＤカメラ２３が受光した光１５及び１７を画像処理して解析することで、所定閾値以上の局所的な光量の光１５の形状から内部欠陥１６を局所脈理または異質物と判断し、且つその所定閾値以上の局所的な光量の光１５が発する位置に局所脈理または内容物が存在するとして、その局所脈理または内容物をその位置と共に検出する。ここで、図４（Ａ）の場合、横軸は合成石英ガラス基板４のＸ方向位置を、縦軸は光１５及び１７の光量（強度）をそれぞれ示す。

また、合成石英ガラス基板４に内部欠陥１６として異質物が存在する場合には、レーザー照射装置２１からＡｒＦエキシマレーザー光２５が合成石英ガラス基板４に導入されることによって、上記異質物が図４（Ｂ）に示すように、所定の範囲（例えば２０〜５０ｍｍ）に所定閾値（１０００counts）以上の局所的な光量の光１５を発し、合成石英ガラス基板４の異質物以外の領域が光１７を発する。コンピュータ２７は、ＣＣＤカメラ２３が受光した光１５及び１７を画像処理して解析することで、所定閾値以上の局所的な光量の光１５の形状から内部欠陥１６を異質物と判断し、且つその所定閾値以上の局所的な光量の光１５が発生する位置に当該異質物が存在するとして、この異質物をその位置と共に検出する。ここで、図４（Ｂ）の場合も、横軸は合成石英ガラス基板４のＸ方向位置を、縦軸は光１５及び１７の光量（強度）をそれぞれ示す。

上述の検出工程を実施する内部欠陥検査装置２０のレーザー照射装置２１、光ファイバーバンドル４１、ＸＹＺステージ２２及びＣＣＤカメラ２３、並びにＸＹＺステージ２２に載置された被検査体としての合成石英ガラス基板４は、クリーンルーム内の清浄な雰囲気に収容される。この清浄な雰囲気は、例えば窒素充填雰囲気、または清浄な空気が循環された雰囲気である。特に、後者の場合には、ＩＳＯクラス５よりも清浄度が高い雰囲気、好ましくはＩＳＯクラス４より清浄度が高い雰囲気、更に好ましくはＩＳＯクラス３より清浄度が高い雰囲気である。尚、上記清浄度は、ＩＳＯ １４６４４−１：１９９９（Cleanrooms and associated controlled enviornments-Part1：Classification of air cleanliness）に定められた、クリーンルーム規格とする。

このように清浄な雰囲気下で光ファイバーバンドル４１を介してＡｒＦエキシマレーザー光２５が合成石英ガラス基板４へ導入されるので、この合成石英ガラス基板４の表面（つまり主表面５、６、端面２、３、１８及び１９）に汚染物質が付着することが回避される。このため、合成石英ガラス基板４の表面に付着した付着物などが、高エネルギー光であるＡｒＦエキシマレーザー光２５を吸収して加熱され、合成石英ガラス基板４の表面を局所的に高温状態として当該表面にダメージを与える不具合が回避される。

上記ガラス基板の内部欠陥検査装置２０によって内部欠陥１６が検出されず、内部欠陥１６が存在しない合成石英ガラス基板４に対し、その主表面５、６を所望の表面粗さになるように精密研磨し、洗浄処理を実施してマスクブランク用ガラス基板７を得る（図１（ｃ））。このときの主表面５、６の表面粗さは、自乗平均平方根粗さ（ＲＭＳ）で０．２ｎｍ以下が好ましい。

〔Ｂ〕マスクブランクの製造方法
次に、マスクブランク用ガラス基板７の主表面５上にマスクパターンとなる薄膜（ハーフトーン膜８）をスパッタリング法により形成して、マスクブランク9（ハーフトーン型位相シフトマスクブランク）を作製する(図1(ｄ))。ハーフトーン膜８の成膜は、以下の構成を有するスパッタリング装置を使って行う。

このスパッタリング装置は、図６に示すようなＤＣマグネトロンスパッタリング装置３０であり、真空槽３１を有しており、この真空槽３１の内部にマグネトロンカソード３２及び基板ホルダ３３が配置されている。マグネトロンカソード３２には、バッキングプレート３４に接着されたスパッタリングターゲット３５が装着されている。例えば、上記バッキングプレート３４に無酸素鋼を用い、スパッタリングターゲット３５とバッキングプレート３４との接着にインジウムを用いる。上記バッキングプレート３４は水冷機構により直接または間接的に冷却される。また、マグネトロンカソード３２、バッキングプレート３４及びスパッタリングターゲット３５は電気的に結合されている。基板ホルダ３３にガラス基板７が装着される。

図６の真空槽３１は、排気口３７を介して真空ポンプにより排気される。真空槽３１内の雰囲気が、形成する膜の特性に影響しない真空度に達した後に、ガス導入口３８から窒素を含む混合ガスを導入し、ＤＣ電源３９を用いてマグネトロンカソード３２に負電圧を加え、スパッタリングを行う。ＤＣ電源３９はアーク検出機能を持ち、スパッタリング中の放電状態を監視する。真空槽３１の内部圧力は圧力計３６によって測定される。

〔Ｃ〕露光用マスクの製造方法
次に、図１に示すように、上記マスクブランク９（ハーフトーン型位相シフトマスクブランク）のハーフトーン膜８の表面にレジストを塗布した後、加熱処理してレジスト膜１０を形成する。(図1(ｅ))。

次に、レジスト膜付きのマスクブランク１１におけるレジスト膜１０に所定のパターンを描画・現像処理し、レジストパターン１２を形成する(図1(ｆ))。

次に、上記レジストパターン１２をマスクにして、ハーフトーン膜８をドライエッチングしてハーフトーン膜パターン１３をマスクパターンとして形成する(図1(ｇ))。

最後に、レジストパターン１２を除去して、ガラス基板７上にハーフトーン膜パターン１３が形成された露光用マスク１４を得る(図1(ｈ))。

［Ｄ］半導体デバイスの製造方法
得られた露光用マスク１４を露光装置に装着し、この露光用マスク１４を使用し、ＡｒＦエキシマレーザーを露光光として光リソグラフィー技術を用い、半導体基板(半導体ウェハ)に形成されているレジスト膜に露光用マスクのマスクパターンを転写して、この半導体基板上に所望の回路パターンを形成し、半導体デバイスを製造する。

［Ｅ］実施の形態の効果
上述のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、次の効果（１）及び（７）を奏する。
（１）合成石英ガラス基板４に波長が２００ｎｍ以下のＡｒＦエキシマレーザー光２５を導入して、このＡｒＦエキシマレーザー光２５を合成石英ガラス基板４の内部欠陥１６の検査に用いることから、このガラス基板４から製造される露光用マスク１４と、露光光として波長が２００ｎｍ以下のＡｒＦエキシマレーザー光２５を用いたパターン転写の際に転写パターン欠陥となる内部欠陥１６を良好に検出できる。

（２）レーザー照射装置２１の照射口２８から照射されるＡｒＦエキシマレーザー光２５を、合成石英ガラス基板４の端面２における面取り面４９へ導入する光ファイバーバンドル４１は、上記照射口２８からＡｒＦエキシマレーザー光２５を入射する入射側端面４２が上記照射口２８の形状に対応し、ＡｒＦエキシマレーザー光２５を出射する出射側端面４３が、合成石英ガラス基板４の端面２の面取り面４９の形状に対応してそれぞれ形成され、これらの入射側端面４２と出射側端面４３とが略同一面積に設定されている。このため、レーザー照射装置２１の照射口２８から照射されたＡｒＦエキシマレーザー光２５を集光させることなく、当該ガラス基板４の端面２における面取り面４９へ導入することができるので、この面取り面４９におけるＡｒＦエキシマレーザー光２５の単位面積当たりのエネルギーが過大に上昇せず、この面取り面４９においてプラズマの発生を防止できる。この結果、面取り面４９に付着した汚れや異物が上記プラズマにより当該面取り面４９にダメージを与える事態を回避でき、且つ内部欠陥検査装置２０による欠陥検出精度の低下も防止できる。

（３）合成石英ガラス基板４の主表面５、６と端面２、３の側面４８との間で全反射条件を満たす条件で、当該合成石英ガラス基板４へＡｒＦエキシマレーザー光２５を導入することから、このＡｒＦエキシマレーザー光２５を当該ガラス基板４内に閉じ込めることができる。一般に、ＡｒＦエキシマレーザー光２５を合成石英ガラス基板４の一端面に導入する条件によっては、合成石英ガラス基板４の主表面５、６における表層領域の内部欠陥１６を検出できない場合がある。例えば、合成石英ガラス基板４の一端面２の側面４８に垂直に導入されたＡｒＦエキシマレーザー光２５は、面取り面４９、５０において屈折して合成石英ガラス基板４内を伝播するので、上記一端面２に対向する端面３に到達せず、このため、合成石英ガラス基板４の表層領域内に存在する内部欠陥１６を検出できないことがある。ところが、本実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザー光２５を当該合成石英ガラス基板４内に閉じ込めることができるので、主表面５、６の表層領域を含む当該ガラス基板４に存在する内部欠陥１６を漏れなく確実に検出することができる。この結果、内部欠陥検査装置２０による内部欠陥１６の検出精度が向上し、且つ検出時間も短縮できる。

（４）光ファイバーバンドル４１は、開口数ＮＡが０．１以下の光ファイバー４０を用いたことから、当該光ファイバーバンドル４１の出射側端面４２から出射されるＡｒＦエキシマレーザー光２５の拡がり角が小さくなり、略平行光となる。このため、合成石英ガラス基板４に導入されるＡｒＦエキシマレーザー光２５のほとんどが全反射条件を満たすことになり、このガラス基板４内で光閉じ込めを効率良く実現できる。

（５）合成石英ガラス基板４のＡｒＦエキシマレーザー光２５を導入する端面２の面取り面４９が鏡面研磨されていることから、ＡｒＦエキシマレーザー光２５は上記面取り面４９で拡散されずに当該ガラス基板４内へ導入される。従って、当該合成石英ガラス基板４内でＡｒＦエキシマレーザー光２５の全反射条件が満足されるので、光閉じ込めを効率良く実現できる。

（６）清浄な雰囲気（例えば清浄度がＩＳＯクラス４よりも高い清浄度の雰囲気）で、合成石英ガラス基板４へＡｒＦエキシマレーザー光２５を導入することから、当該合成石英ガラス基板４の周辺の雰囲気から汚染物質を排除した状態でＡｒＦエキシマレーザー光２５を導入できる。このため、この汚染物質が合成石英ガラス基板４の表面に付着して付着物や堆積物となり、これらの付着物などがＡｒＦエキシマレーザー光を吸収して当該表面を局所的に高温状態とすることで生ずる当該表面のダメージを防止することができる。

（７）波長が２００ｎｍ以下のＡｒＦエキシマレーザー光２５を露光光とするパターン転写の際に影響の大きな内部欠陥１６が存在せず、且つ主表面５、６にダメージの存在しない合成石英ガラス基板４を用いてマスクブランク用ガラス基板７を製造し、このマスクブランク用ガラス基板７を用いてマスクブランク９を製造し、このマスクブランク９におけるハーフトーン膜８をパターニングして露光用マスク１４を製造する。従って、この露光用マスク１４を用い、波長が２００ｎｍ以下のＡｒＦエキシマレーザー光２５を露光光として被転写体に上記露光用マスク１４のハーフトーン膜パターン１３を転写するパターン転写時に、この露光用マスク１４には、内部欠陥１６が存在せず、且つ表面にダメージが存在しない合成石英ガラス基板４が用いられているので、上記内部欠陥１６または上記ダメージに起因して局所的に光学特性が変化（例えば透過率が変化）する領域が存在せず、パターン転写に悪影響を及ぼして転写パターン欠陥が生ずることがなく、転写精度を向上させることができる。

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図３に示すように、合成石英ガラス基板４の内部欠陥１６を検出する検出工程において、ＡｒＦエキシマレーザー光２５を光ファイバーバンドル４１を介して導入する合成石英ガラス基板４の端面２に対向する端面３の面取り面４９と５０が、他の光伝送部材である光ファイバーバンドル５１を用いて接続されてもよい。この場合には、端面２の面取り面４９へ光ファイバーバンドル４１を介して導入された合成石英ガラス基板４内のＡｒＦエキシマレーザー光２５を、端面３の面取り面４９及び５０から当該ガラス基板４外へ放出させることなく、光ファイバーバンドル５１を介して再び当該ガラス基板４内へ導くことができる。このため、合成石英ガラス基板４へ導入されたＡｒＦエキシマレーザー光２５の有効利用を図ることができ、合成石英ガラス基板４の内部欠陥１６により高いエネルギーの長波長光１５を出射させるようにして、内部欠陥１６の検出精度を向上させることができる。

また、光ファイバーバンドル４１または５１は、ガラスまたはプラスチックなどの透明体の周囲に光反射膜が付着され、上記透明体内に光が伝送されるよう構成された導光路を用いるものでもよい。

更に、上記実施の形態では、短波長光がＡｒＦエキシマレーザーの場合を述べたが、波長が２００ｎｍ以下、好ましくは波長が１００ｎｍ〜２００ｎｍの光であればよく、Ｆ２エキシマレーザーであってもよい。また、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ２エキシマレーザーと同じ波長を得るために、重水(Ｄ_２)ランプ等の光源から光を分光させて中心波長がＡｒＦエキシマレーザー、Ｆ２エキシマレーザーと同じ光を用いても構わない。

また、合成石英ガラス基板４の内部欠陥１６を検出する検出工程において、鏡面研磨された上記合成石英ガラス基板４の端面２からＡｒＦエキシマレーザー光２５を導入し、このガラス基板４の内部欠陥１６が、またこの内部欠陥１６以外の領域がそれぞれ発する長波長光１５、１７を、端面２に隣接し、且つ鏡面研磨された端面１８（図２）からＣＣＤカメラ２３により受光して撮影してもよい。更に、この合成石英ガラス基板４の内部欠陥１６を検出する検出工程は、当該ガラス基板４の主表面５及び６を精密研磨した後に実施してもよい。

また、上記実施の形態においては、ＣＣＤカメラ２３をカラーカメラとして、合成石英ガラス基板４９の内部欠陥１６及びこの内部欠陥１６以外の領域が発する、波長が２００ｎｍ以下の短波長光よりも長い波長の光１５及び１７を受光して撮影し、コンピュータ２７は、このＣＣＤカメラ２３の画像を赤、緑、青の色別に画像処理し、この色別に画像処理した光の強度（光量）分布から内部欠陥１６を検出してもよい。この場合、コンピュータ２７は、色別に画像処理した光の色や波長等の情報から内部欠陥を検出してもよい。また、内部欠陥の検出は、マスクブランク用ガラス基板の製造工程の最終段階で実施してもよい。

更に、上記実施の形態では、合成石英ガラス基板４の内部欠陥１６及びこの内部欠陥１６以外の領域が発する、短波長光よりも長い波長の光１５及び１７をＣＣＤカメラ２３が受光するものを述べたが、これらの光１５及び１７を分光器が受光して、内部欠陥１６の分光特性（波長及び強度）や、光１５及び１７の強度（光量）分布を測定して、内部欠陥１６を検出してもよい。

また、上記実施形態では、基板の材料として合成石英ガラスを挙げたが、ソーダライムガラスや、ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２などの多成分系のガラス材料であっても有効である。また、基板の材料はガラス以外に、波長が２００ｎｍ以下の短波長光が内部を伝播することができる透光性を有する材料であっても構わない。例えばフッ化カルシウムなどでもよい。

また、上記実施の形態では、マスクブランク用ガラス基板上にハーフトーン膜を形成したハーフトーン型位相シフトマスクブランクの場合を述べたが、これに限定されるものではない。例えば、合成石英ガラス基板７上にハーフトーン膜と、このハーフトーン膜上に遮光膜とを有するハーフトーン型位相シフトマスクブランクや、マスクブランク用ガラス基板７上に遮光膜が形成されたフォトマスクブランクであっても構わない。尚、これらのハーフトーン型位相シフトマスクブランク、フォトマスクブランクの遮光膜上にレジスト膜を形成していてもよい。

また、上記実施形態では、リソグラフィー用ガラス部材としてマスクブランク用ガラス基板を挙げて説明したが、リソグラフィー技術で使用するステッパーに使われるレンズなどの光学部品(リソグラフィー用ガラス部材)の製造方法にも本発明を適用できる。この場合には、ガラス材料に波長が２００ｎｍ以下の短波長光を導入して、この短波長光をガラス材料の内部欠陥の検査に用いることから、このガラス材料から製造されるリソグラフィー用ガラス部材(例えばレンズ)と、露光光としての波長が２００ｎｍ以下の短波長光とを用いたパターン転写の際に、透過率の低下や短波長光の吸収による温度上昇などの影響を与える内部欠陥を良好に検出できる。

また、リソグラフィー用ガラス部材の製造方法に本発明を適用した場合には、光照射装置の照射口から照射される短波長光を、ガラス材料の一端面における光導入部へ導入する光伝送部材は、上記照射口から短波長光を入射する入射側端面が上記照射口の形状に対応し、上記短波長光を出射する出射側端面が上記光導入部の形状に対応してそれぞれ形成され、これらの入射側端面と出射側端面とが略同一面積に設定されている。このため、光照射装置の照射口から照射された短波長光を集光させることなく、ガラス材料の一端面における光導入部へ導入することができるので、この光導入部における短波長光の単位面積当たりのエネルギーが過大に上昇せず、この光導入部においてプラズマの発生を防止できる。この結果、光導入部に付着した汚れや異物が上記プラズマにより当該光導入部にダメージを与える事態を回避でき、且つ欠陥検出精度の低下も防止できる。

本発明に係るマスクブランク用ガラス基板の製造方法、マスクブランクの製造方法、及び露光用マスクの製造方法における一実施の形態を示す製造工程図である。 図１のマスクブランク用ガラス基板の製造方法において用いられる内部欠陥検査装置を示す斜視図である。 図２の内部欠陥検査装置から導入されるＡｒＦエキシマレーザー光の光路を示す合成石英ガラス基板の断面図である。 図２のコンピュータが画像処理した、受光した光の強度分布を示すグラフである。 図２の光ファイバーバンドルを示す斜視図である。 図１のマスクブランクの製造工程において用いられるスパッタリング装置を示す概略側面図である。

符号の説明

１ 合成石英ガラス板
２ 端面(一端面)
３ 端面
４ 合成石英ガラス基板
５、６ 主表面
７ マスクブランク用ガラス基板
８ ハーフトーン膜（薄膜）
９ マスクブランク
１３ ハーフトーン膜パターン（マスクパターン）
１４ 露光用マスク
１５、１７ 光(長波長光)
１６ 内部欠陥
２１ レーザー照射装置（光照射装置）
２５ ＡｒＦエキシマレーザー光（短波長光）
２８ 照射口
４０ 光ファイバー
４１ 光ファイバーバンドル（光伝送部材）
４２ 入射側端面
４３ 出射側端面
４８ 側面
４９ 面取り面（光導入部）
５０ 面取り面
５１ 光ファイバーバンドル（他の光伝送部材）

Claims (11)

1. ガラス基板の一端面の面取り面から波長２００ｎｍ以下のエキシマレーザー光である短波長光を導入し、前記ガラス基板の内部欠陥が発する、前記短波長光よりも長波長の光を受光し、この受光した長波長の光に基づき前記内部欠陥を検出する検出工程を有し、
   前記検出工程でパターン転写に影響する前記内部欠陥が存在しない前記ガラス基板を用いてマスクブランク用ガラス基板を製造するマスクブランク用ガラス基板の製造方法であって、
   前記検出工程は、光照射装置の照射口から照射される前記短波長光を、光伝送部材を経て、前記一端面の面取り面へ導入するものであり、
   前記照射口は四角形状であり、前記照射口の短辺長は前記一端面の面取り面の短辺長よりも大きく、
   前記光伝送部材は、前記照射口から前記短波長光を入射する入射側端面の短辺長が前記照射口の短辺長に対応し、前記短波長光を出射する出射側端面の短辺長が前記一端面の面取り面の短辺長に対応してそれぞれ形成され、これらの入射側端面と出射側端面とが略同一面積に設定されていることを特徴とするマスクブランク用ガラス基板の製造方法。
2. 前記光伝送部材は、光ファイバーを複数本束ねたものからなり、光ファイバーの直径は、前記ガラス基板の面取り面の短辺長よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。
3. 前記光伝送部材は、前記入射側端面が前記複数本の光ファイバーの一方の端部を照射口の形状に対応するように配置した構成からなり、前記出射側端面の短辺長が前記複数本の光ファイバーの他方の端部を前記一端面の面取り面の短辺長に対応するように配置した構成からなることを特徴とする請求項２記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。
4. 前記ガラス基板は、合成石英ガラスからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。
5. 前記検出工程において、短波長光の光伝送部材を介してのガラス基板への導入は、当該ガラス基板の両主表面と当該主表面に直交する関係で配置された側面との間で全反射条件を満たす条件で実施することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。
6. 前記光伝送部材は、開口数が０．１以下の光ファイバーを用いたものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。
7. 前記ガラス基板は、一端面の面取り面が鏡面研磨されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。
8. 前記検出工程では、清浄度がＩＳＯクラス４よりも高い清浄度の雰囲気で、ガラス基板へ短波長光を導入することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載のマスクブランク用ガラス基板の製造方法によって得られたマスクブランク用ガラス基板の主表面上に、マスクパターンとなる薄膜を形成してマスクブランクを製造することを特徴とするマスクブランクの製造方法。
10. 請求項９に記載のマスクブランクの製造方法によって得られたマスクブランクの薄膜をパターニングして、マスクブランク用ガラス基板の主表面上にマスクパターンを形成し、露光用マスクを製造することを特徴とする露光用マスクの製造方法。
11. 請求項１０に記載の露光用マスクの製造方法によって得られた露光用マスクを用い、波長２００ｎｍ以下のエキシマレーザーを露光光とする光リソグラフィー技術で半導体基板に形成されているレジスト膜にマスクパターンを転写し、前記半導体基板上に所望の回路パターンを形成することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。

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