KR102464254B1 - 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 상태의 평가 방법 - Google Patents

포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 상태의 평가 방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 포토마스크 블랭크 관련 기판에 있어서, 그의 표면 상태(예를 들면, 투명 기판 상에 형성된 광학막 등의 투과율이나 광학 상수 이외의 막질)를 간편하게 평가할 수 있는 포토마스크 블랭크 관련 기판의 평가 방법을 제공한다.
[해결 수단] 포토마스크 블랭크 관련 기판의 평가 방법으로서, 상기 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면을 촬상하여 표면 화상을 취득하고, 해당 취득한 표면 화상으로부터, 해당 표면 화상의 콘트라스트를 취득하고, 해당 취득한 표면 화상의 콘트라스트에 의해 상기 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가하는 포토마스크 블랭크 관련 기판의 평가 방법.

Description

포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 상태의 평가 방법{METHOD OF EVALUATING SURFACE CONDITION OF PHOTOMASK BLANK-ASSOCIATED SUBSTRATE}
본 발명은, 반도체 디바이스(반도체 장치) 등의 제조에 있어서 사용되는 포토마스크(전사용 마스크)를 제조하기 위해서 이용하는, 포토마스크 블랭크, 포토마스크 블랭크 중간 제품 또는 포토마스크용 유리 기판(이하, 이들을 포토마스크 블랭크 관련 기판이라고도 한다)의 평가 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스는, 회로 패턴이 그려진 포토마스크 등의 패턴 전사용 마스크에 노광 광을 조사하여, 마스크에 형성되어 있는 회로 패턴을, 축소 광학계를 개재시켜 반도체 기판 상에 전사하는 포토리소그래피 기술을 이용하는 것에 의해 제조된다. 반도체 디바이스의 회로 패턴의 미세화에 수반하여, 노광 광의 파장은 불화 아르곤(ArF) 엑시머 레이저광을 이용한 193nm가 주류가 되고 있고, 노광 프로세스나 가공 프로세스를 복수회 조합하는 멀티 패터닝이라고 하는 프로세스를 채용하는 것에 의해, 노광 파장과 비교하여 충분히 작은 치수의 패턴을 형성할 수 있다.
패턴 전사용 마스크는, 투광성 기판(포토마스크용 유리 기판) 상에 광학막이 형성된 포토마스크 블랭크에, 회로 패턴을 형성함으로써 제작된다. 이와 같은 광학막은, 일반적으로, 크로뮴을 함유하는 막이나 몰리브데넘을 함유하는 막으로, 차광막으로서 기능하는 막이나 위상 시프트막으로서 기능하는 막 등이고(특허문헌 1 참조), 이것에 의해 포토마스크 블랭크로 하는 경우도 있지만, 광학막의 고정밀도 가공을 목적으로 하여 하드 마스크막이나 에칭 스토퍼막을 추가로 형성하여 포토마스크 블랭크로 하는 경우도 있다.
포토마스크 블랭크 및 포토마스크용 유리 기판의 표면은, 보다 미세화를 위해서, 보다 평활한 것이 요구되고 있다.
또한, 포토마스크용 유리 기판에 성막을 행하여 포토마스크 블랭크로 하기까지에는, 상기와 같이 각 광학막을 각각 적층해 가는 공정이 필요한데, 그 중간 제품(포토마스크 블랭크 중간 제품)에도 마찬가지로 평활한 것이 요구되고 있다.
일본 특허공개 2002-196475호 공보
포토마스크 블랭크의 제조 공정에 있어서, 예를 들면, 성막에는 스퍼터링법이 이용되고 있지만, 광학막의 막 두께나 광학 상수 등이 동일하더라도 막질이 상이할 때가 있어(동일 막종을 제작하여, 막의 광학 특성이나 막 두께가 소정값이더라도, 제조 공정의 트러블에 의해 막의 상태가 변하는 경우가 있다), 막 두께나 광학 상수 이외로 간편하게 막질을 관리하는 방법이 필요하다고 여겨지고 있다.
막질이 상이하면(막질의 변화), 가공성이 변화해 버려, 원하는 패턴 형상으로 할 수 없게 될 가능성이 있다.
막질의 관리 방법으로서는, 예를 들면, 표면 거칠기가 생각된다. 여기에서, 포토마스크 블랭크는 평활화가 진행되어, Ra(산술 평균 거칠기)로 0.5nm 이하로까지 되고 있기 때문에, 일반적으로는 AFM(원자간력 현미경)을 이용하여 측정한다. 그러나, AFM으로의 측정은 파괴 검사여서, 포토마스크의 제작에 이용하는 포토마스크 블랭크 관련 기판 그 자체를 측정할 수 없다.
또한, 미세화가 진행됨에 즈음하여, 포토마스크 블랭크 관련 기판은 보다 미세한 이물이나 핀홀 등의 결함을 검지할 필요가 있어, 검사기의 감도를 올릴 필요가 있지만, 미세한 결함을 검지하고자 하기 때문에 검사에 있어서 결함이 아닌 부분을 결함으로서 인식해 버리는 의사(疑似) 결함이 발생하거나 하여, 다수의 의사 결함의 검출을 위해서 검사기가 장시간 점유되어 버린다는 문제가 있다.
의사 결함이라고 인식되어 버리는 것은, 예를 들면, 표면 거칠기가 거칠기 때문에, 그 높이가 결함의 높이라고 분별할 수 있기 어려워지기 때문이다.
본 발명은 상기의 과제에 비추어 이루어진 것으로서, 포토마스크 블랭크 관련 기판에 있어서, 그의 표면 상태(투명 기판 상에 형성된 광학막 등의 투과율이나 광학 상수 이외의 막질)를 간편하게 평가할 수 있는 포토마스크 블랭크 관련 기판의 평가 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 포토마스크 블랭크 관련 기판의 평가 방법으로서,
상기 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면을 촬상하여 표면 화상을 취득하고,
해당 취득한 표면 화상으로부터, 해당 표면 화상의 콘트라스트를 취득하고,
해당 취득한 표면 화상의 콘트라스트에 의해 상기 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크 관련 기판의 평가 방법을 제공한다.
한편, 여기에서 말하는 표면 화상의 콘트라스트라는 것은, 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면에 광을 쬐어 그 반사에 의해 얻어지는 상으로 포토마스크 블랭크 관련 기판의 소정의 범위 내에서 얻어진 화상의 가장 밝은 부분과 어두운 부분의 광 강도의 차를 말한다. 즉, 화상의 가장 밝은 부분의 반사광의 강도를 Imax, 가장 약한 부분을 Imin으로 하면, 콘트라스트 Δ는
Δ=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)
으로 정의된다.
본 발명자가 예의 연구를 행한 바, 콘트라스트 Δ는 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 결점 형상과 상관이 있어, 콘트라스트 Δ를 측정함으로써, 마스크 블랭크의, 표면 거칠기나 기복 등이 반영된 표면 상태(표면에 막이 형성되어 있는 경우는 막 표면의 상태로, 이하, 막질이라고도 한다)의 지표로 할 수 있음을 알 수 있었다. 그리고, 본 발명은 그와 같은 새로운 지표에 의해 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가하는 방법이어서, 투과율이나 광학 상수 이외의 막질을 비파괴로 간편하게 평가할 수 있다.
또한, 이 평가 방법을 예를 들면 결함 검사 전에 행하는 것에 의해, 의사 결함이 다수 존재하는 포토마스크 블랭크 관련 기판을 미리 제거할 수 있다. 그에 의해, 종래와 같이, 다수의 의사 결함 때문에 결함 검사기가 장시간 점유되어 버리는 것을 막을 수 있다. 그 때문에, 결함 검사의 효율화를 도모할 수 있다.
나아가서는 본 발명의 평가 방법에 의해, 결과로서, 예를 들면 막질이 이상한 것을 배제하여, 안정되게 고품질의 포토마스크 블랭크 관련 기판을 제공할 수 있다.
이때, 상기 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가할 때,
미리, 표준이 되는 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비하고, 해당 표준 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 화상의 콘트라스트를 표준 콘트라스트로서 취득하는 표준 콘트라스트 취득 공정과,
상기 표준 포토마스크 블랭크 관련 기판과는 별도의 평가 대상인 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비하고, 상기 표준 콘트라스트 취득 공정과 동일한 광학계로, 상기 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 화상의 콘트라스트를 평가 대상 콘트라스트로서 취득하는 평가 대상 콘트라스트 취득 공정과,
상기 평가 대상 콘트라스트와 상기 표준 콘트라스트를 비교하는 것에 의해 상기 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가하는 콘트라스트 비교 공정을 행할 수 있다.
이와 같이 표준이 되는 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비하여 표준 시료로 하여 비교함으로써, 보다 정확하게 막질을 평가할 수 있다.
또한, 상기 콘트라스트 비교 공정에 있어서,
상기 평가 대상 콘트라스트가 상기 표준 콘트라스트의 소정값% 이내일 때, 상기 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판을 양품으로 할 수 있다.
특히, 상기 콘트라스트 비교 공정에 있어서,
상기 평가 대상 콘트라스트가 상기 표준 콘트라스트의 ±10% 이내일 때, 상기 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판을 양품으로 할 수 있다.
이들과 같이 하면, 보다 확실히, 막질이 정상인 것과 이상한 것을 판별하여 평가 대상으로부터 양품 판정을 행할 수 있다. 그 때문에 품질이 안정된 포토마스크 블랭크 관련 기판을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 포토마스크 블랭크 관련 기판의 평가 방법으로서,
상기 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면을 촬상하여 표면 화상을 취득하고,
해당 취득한 표면 화상으로부터, 해당 표면 화상의 콘트라스트를 취득하고,
해당 취득한 표면 화상의 콘트라스트를 소정의 값으로 하기 위한 콘트라스트 증폭률을 산출하고,
해당 산출한 콘트라스트 증폭률에 의해 상기 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크 관련 기판의 평가 방법을 제공한다.
한편, 여기에서 말하는 표면 화상의 콘트라스트의 증폭률(γ)이라는 것은, 콘트라스트를 소정의 크기로 할 때의 증폭률(배율)을 말한다. 즉, 소정의 콘트라스트를 α로 하면, 콘트라스트 증폭률 γ는
γ=α/Δ
로 정의된다.
이와 같은 본 발명의 평가 방법에 의해, 투과율이나 광학 상수 이외의 막질을 비파괴로 간편하게 평가할 수 있다.
또한, 결함 검사 전에 실시하는 등 하여, 의사 결함을 다수 갖는 포토마스크 블랭크 관련 기판을 미리 배제할 수 있다. 그 밖에, 표면 상태가 이상한 것을 배제하여, 고품질인 포토마스크 블랭크 관련 기판의 제조에 기여할 수 있다.
이때, 상기 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가할 때,
미리, 표준이 되는 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비하고, 해당 표준 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 화상의 콘트라스트의 콘트라스트 증폭률을 표준 콘트라스트 증폭률로서 산출하는 표준 콘트라스트 증폭률 산출 공정과,
상기 표준 포토마스크 블랭크 관련 기판과는 별도의 평가 대상인 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비하고, 상기 표준 콘트라스트 증폭률 산출 공정과 동일한 광학계로, 상기 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 화상의 콘트라스트의 콘트라스트 증폭률을 평가 대상 콘트라스트 증폭률로서 산출하는 평가 대상 콘트라스트 증폭률 산출 공정과,
상기 평가 대상 콘트라스트 증폭률과 상기 표준 콘트라스트 증폭률을 비교하는 것에 의해 상기 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가하는 콘트라스트 증폭률 비교 공정을 행할 수 있다.
이와 같이 표준이 되는 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비하여 표준 시료로 하여 비교함으로써, 보다 정확하게 막질을 평가할 수 있다.
상기 콘트라스트 증폭률 비교 공정에 있어서,
상기 평가 대상 콘트라스트 증폭률이 상기 표준 콘트라스트 증폭률의 소정값% 이내일 때, 상기 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판을 양품으로 할 수 있다.
특히, 상기 콘트라스트 증폭률 비교 공정에 있어서,
상기 평가 대상 콘트라스트 증폭률이 상기 표준 콘트라스트 증폭률의 ±10% 이내일 때, 상기 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판을 양품으로 할 수 있다.
이들과 같이 하면, 보다 확실히, 막질이나 포토마스크용 유리 기판이 정상인 것과 이상한 것을 판별하여 평가 대상으로부터 양품 판정을 행할 수 있다. 그 때문에, 품질이 안정된 포토마스크 블랭크 관련 기판을 제공할 수 있다.
또한, 상기 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면을 촬상하여 표면 화상을 취득할 때, 공초점 광학계로 명시야하에서 촬상할 수 있다.
광학계로서는 공초점 광학계를 이용함으로써, 높이 방향의 변화에 대한 콘트라스트의 변화가 보다 크게 나타나므로 바람직하다. 특히 레이저광을 이용한, 공초점 광학계에 있어서는, 높이의 차이가 반사 강도의 차가 되어 나타나기 쉽다.
또한, 명시야로 함으로써, 표면의 요철이 그다지 없더라도 콘트라스트를 보다 확실히 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 포토마스크 블랭크 관련 기판에 있어서, 투과율이나 광학 상수 이외의 특성인 표면 상태를 비파괴로 간편하게 평가할 수 있다. 그리고, 의사 결함의 존재를 원인으로 하는 결함 검사기의 장시간 점유를 막을 수 있거나, 표면 상태가 좋은 고품질인 것의 안정 제조에 기여할 수 있다.
도 1은 포토마스크 블랭크 관련 기판 제조에 있어서의, 콘트라스트를 이용한 본 발명의 평가 플로의 일례를 나타낸다.
도 2는 포토마스크 블랭크의 막의 표면 상태와 콘트라스트의 관계성의 일례를 나타내는 설명도이다. (a) 무결함부의 콘트라스트 Δa이고, (b) 표면 거칠기가 통상보다도 큰 경우의 콘트라스트 Δb이다.
도 3은 실시예 1에 있어서의, 표준 기판 STD와 LOT(E)의 AFM 결과를 나타내는 그래프이다. (a) Ra, (b) Rq이다.
도 4는 실시예 1에 있어서의, (a) Ra에 대한 표준 기판 STD, LOT(E)의 ΔAVE를 비교한 그래프와, (b) Rq에 대한 표준 기판 STD, LOT(E)의 ΔAVE를 비교한 그래프이다.
도 5는 포토마스크 블랭크의 막의 표면 상태와 콘트라스트 증폭률의 관계성의 일례를 나타내는 설명도이다. (a) 무결함부의 콘트라스트 증폭률 γa이고, (b) 표면 거칠기가 통상보다도 큰 경우의 콘트라스트 증폭률 γb이다.
도 6은 실시예 2에 있어서의, (a) Ra에 대한 표준 기판 STD, LOT(E)의 γAVE를 비교한 그래프와, (b) Rq에 대한 표준 기판 STD, LOT(E)의 γAVE를 비교한 그래프이다.
이하, 본 발명에 대하여, 실시형태를, 도면을 참조하면서 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
(제 1 실시형태)
우선, 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 상태를 평가하는 지표로서 콘트라스트를 이용하는 경우에 대하여 설명한다.
본 발명의 평가 방법에 있어서는, 공정으로서, 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면을 촬상하여 표면 화상을 취득하고, 해당 취득한 표면 화상으로부터, 해당 표면 화상의 콘트라스트를 취득하고, 해당 취득한 표면 화상의 콘트라스트에 의해 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가하는 것이 포함되어 있으면 된다. 콘트라스트를 취득할 때에는, 전술한 식을 이용한다.
한편, 평가 대상인 포토마스크 블랭크 관련 기판에 대해서만 상기 공정을 행하여 평가할 수도 있지만, 이하에 설명하는 바와 같이, 평가 대상인 포토마스크 블랭크 관련 기판 외에, 표준이 되는 포토마스크 블랭크 관련 기판 양방에 대하여 상기 공정을 행하여, 얻어진 콘트라스트끼리를 비교해서 평가할 수도 있다. 표준 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비하여 표준 시료로 하여 비교함으로써, 보다 정확하게, 막질 등의 표면 상태를 평가할 수 있다.
이하, 보다 구체적인 공정 수순에 대하여 기술한다.
<표준 콘트라스트 취득 공정>
우선, 표준 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비한다. 투명 기판(포토마스크용 유리 기판)이나, 포토마스크 블랭크 중간 제품이나 포토마스크 블랭크의 경우에는 그 위에 추가로 형성되어 있는 광학막의 재질 등이, 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판과 마찬가지인 것을 준비할 수 있다.
한편, 평가 대상이 되는 포토마스크 블랭크 관련 기판으로서는, 투명 기판(포토마스크용 유리 기판)이나, 일반적으로 포토마스크에 이용되는 Cr 함유막이나 MoSi 함유막 등을 추가로 형성한 포토마스크 블랭크나 각 광학막을 각각 적층해 나갈 때의 중간 제품인 포토마스크 블랭크 중간 제품에 적용되고, 포토마스크 블랭크나 포토마스크 블랭크 중간 제품의 경우, 막 구성이나 막 두께 등에는 특별히 제약은 없다. 포토마스크 블랭크의 막 구성으로서는 MoSi 함유 하프톤막을 형성한 것이나, 그 위에 차광막으로서 Cr 함유막을 형성한 것, 나아가서는 그 위에 Si를 함유하는 하드 마스크를 형성한 것이나, MoSi 함유 하프톤막 위에 Cr 함유막, MoSi 차광막, C 함유막의 순서로 형성한 것이어도 되고, Cr 함유막을 형성한 것이나 그 위에 Si 함유막을 형성한 것, 그 위에 Cr 함유막을 추가로 형성한 것이어도 된다. 성막 방법도 제약은 없지만 예를 들면 스퍼터링법이 적용된다.
다음으로, 준비한 표준 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면을 촬상하여 표면 화상을 취득한다. 후에, 취득한 표면 화상으로부터 콘트라스트를 취득할 수 있도록 촬상할 수 있는 것이면 되고, 예를 들면, 표면 화상을 취득할 수 있는 결함 검사 장치를 이용할 수 있다.
이때, 공초점 광학계를 이용함으로써, 높이 방향의 변화에 대한 콘트라스트의 변화를 보다 크게 나타낼 수 있다. 또한, 명시야로 함으로써, 촬상하는 표면에 요철이 그다지 없더라도 콘트라스트를 보다 확실히 얻을 수 있으므로 바람직하다. 특히 공초점 광학계로 명시야하에서 촬상하는 것이 바람직하다.
한편, 촬상 범위로서는, 표면의 이물이나 함몰, 핀홀 등의 결함이 없는 부분을 들 수 있다.
촬상 시에 이용하는 파장은 예를 들면 600nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 하한에 대해서는 특별히 제약은 없지만, 예를 들어 150nm 이상으로 하면 되고, 파장이 짧은 편이 결함에 대한 감도나 미세한 요철을 반영하므로 바람직하다. 특히, 하프 피치 10nm 이세(以細)의 세대에 있어서는, 400nm 이하로 하는 것이 바람직하다.
그리고, 취득한 표면 화상으로부터, 해당 표면 화상의 콘트라스트를 취득한다. 이것을 표준 콘트라스트로 한다.
한편, 표면 화상에 대하여, 미분 처리 등의 화상 처리 알고리즘을 이용하여 표면 상태를 보다 강조한 화상을 이용해도 된다.
<평가 대상 콘트라스트 취득 공정>
다음으로, 표준 포토마스크 블랭크 관련 기판과는 별도로, 실제의 평가 대상인 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비한다. 그리고, 표준 콘트라스트 취득 공정과 동일한 광학계로, 마찬가지로 하여, 표면 화상의 취득, 해당 표면 화상의 콘트라스트의 취득을 행한다. 이것을 평가 대상 콘트라스트로 한다.
<콘트라스트 비교 공정>
다음으로, 취득한 평가 대상 콘트라스트를 표준 콘트라스트와 비교하는 것에 의해, 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가한다.
여기에서의 비교 평가의 기준은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 표준 콘트라스트의 ±10% 이내라는 기준을 마련할 수 있다. 즉, 평가 대상 콘트라스트가 표준 콘트라스트의 ±10% 이내일 때, 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판을 양품으로서 취급하도록 할 수 있다. 이와 같은 기준이면, 막질이나 포토마스크용 유리 기판이 이상한 것을 정상인 것 중에서 보다 확실히 판별할 수 있어, 정밀도 높게 평가 대상의 양품 판정을 행할 수 있어, 품질의 안정화를 도모할 수 있다.
한편, ±10% 이내로 한정되지 않고, 원하는 평가 기준에 따라서, 표준 콘트라스트의 소정값% 이내로 할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 평가 방법에 의해, 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 상태를, 예를 들면 AFM을 사용하는 종래의 파괴 검사와는 달리, 비파괴로 간편하게 평가할 수 있다. 나아가서는, 결함 검사 전에 실시하는 등 하여, 의사 결함을 기인으로 하는 결함 검사의 장시간화를 막아, 효율화를 도모할 수 있다. 또한, 표면 상태가 이상한 것을 배제할 수 있으므로, 고품질의 포토마스크 블랭크 관련 기판을 제공할 수 있게 된다.
본 발명으로서는, 제품의 평가·검사 외에, 공정에 있어서의 미스나 이상의 발견에 이용할 수 있다. 예를 들면, 성막 공정에 있어서의 공정의 모니터로서도 이용할 수 있다. 또한, 포토마스크용 유리 기판에 있어서의 연마 조건의 변화에 따른 표면 거칠기나 기복의 변화의 모니터로서 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 평가 방법을, 상기와 같이 결함 검사를 행하기 전에 행하는 경우에는, 평가 대상 콘트라스트가 소정의 값 이상일 때는, 결함 검사에 있어서, 실제로는 없는 결함을 결함이 있다고 하여 식별해 버릴 가능성이 높기 때문에, 검사 결과를 NG로 하거나, 검사를 중단하면 된다.
예를 들면, 다음 공정으로서 결함 검사 공정이 대기하고 있는 케이스에 있어서, 이하와 같은 플로로 본 발명을 실시할 수 있다.
도 1에, 포토마스크 블랭크 관련 기판 제조에 있어서의, 콘트라스트를 이용한 본 발명의 평가 플로의 공정예를 나타낸다.
평가 장치는, 표면 화상을 취득할 수 있는 결함 검사 장치를 사용할 수 있다.
우선, 표면 화상 취득, 콘트라스트 취득, 양부 판정(콘트라스트 비교)의 일련의 공정에 대해서는, 자동화되도록 프로그램을 구축한다.
다음으로, 표준 기판(표준 포토마스크 블랭크 관련 기판)을 제작하고, 표면 화상 취득 및, 표준 콘트라스트 ΔSTD를 산출한다. 여기에서는, 예를 들면 코너부 4점과 중심부의 합계 5점의 평균으로부터 ΔSTD를 산출한다.
마지막으로, ΔSTD±10% 이내를 정상품이라고 하는 역치를 평가 장치에 설정한다.
이상의 설정 종료 후, 평가 대상인 포토마스크 블랭크 관련 기판(평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판)의 검사를 실시한다. 화상 취득 공정에서, 미리 지정한 좌표의 표면 화상을 취득하고, 콘트라스트 취득 공정에서, 취득된 화상으로부터 콘트라스트가 자동적으로 측정되고, 양부 판정 공정에서 검사품의 콘트라스트와 미리 설정된 기준값을 비교하여, ±10% 이내라고 판단되었을 경우에만, 다음 공정으로 진행하도록 한다. 여기에서, 이상하다고 판단된 포토마스크 블랭크 관련 기판에 대해서는, 검사를 중지하고, 알람을 발생시키도록 한다.
본 검사 플로에 의해, 종래에는 양부의 판별이 어려웠던 막 표면의 이상을 조속히 검지할 수 있어, 공정 개선이 신속히 실시되게 된다.
(제 2 실시형태)
다음으로, 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 상태를 평가하는 지표로서 콘트라스트 증폭률을 이용하는 경우에 대하여 설명한다.
본 발명의 평가 방법에 있어서는, 공정으로서, 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면을 촬상하여 표면 화상을 취득하고, 해당 취득한 표면 화상으로부터, 해당 표면 화상의 콘트라스트를 취득하고, 해당 취득한 표면 화상의 콘트라스트를 소정의 값으로 하기 위한 콘트라스트 증폭률을 산출하고, 해당 산출한 콘트라스트 증폭률에 의해 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가하는 것이 포함되어 있으면 된다. 콘트라스트 증폭률을 산출할 때에는, 전술한 식을 이용한다.
즉, 제 1 실시태양과 비교하면, 콘트라스트를 취득한 후에 콘트라스트 증폭률을 산출하고, 콘트라스트 대신에 콘트라스트 증폭률을 이용하여 평가하는 태양이다.
보다 구체적으로는, 예를 들면, 우선, 미리, 표준 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비하고, 표면 화상의 콘트라스트의 콘트라스트 증폭률을 표준 콘트라스트 증폭률로서 산출하는 표준 콘트라스트 증폭률 산출 공정을 행한다.
다음으로, 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비하고, 표준 콘트라스트 증폭률 산출 공정과 동일한 광학계로, 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 화상의 콘트라스트의 콘트라스트 증폭률을 평가 대상 콘트라스트 증폭률로서 산출하는 평가 대상 콘트라스트 증폭률 산출 공정을 행한다.
그리고, 평가 대상 콘트라스트 증폭률과 표준 콘트라스트 증폭률을 비교하는 것에 의해 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가하는 콘트라스트 증폭률 비교 공정을 행한다.
이와 같이 하는 것에 의해서도, 비파괴로, 간편하게 포토마스크 블랭크 관련 기판의 평가를 행할 수 있어, 제 1 실시태양일 때와 마찬가지로, 전술한 여러 가지 효과를 나타낼 수 있다.
한편, 다른 요소(예를 들면, 공초점 광학계이면서 명시야라는 조건이나, 콘트라스트 증폭률 비교 공정에 있어서의 기준: 표준 콘트라스트 증폭률의 소정값% 이내(특히 ±10% 이내) 등)에 대해서는, 제 1 실시태양과 마찬가지로 할 수 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
본 발명에 있어서의 평가 방법 중, 위상 시프트막에 대한 콘트라스트를 이용한 평가 방법을 행했다.
우선, 한 변이 6인치(약 15cm)인 정방형의 석영 유리 기판 상에, 타겟으로서 몰리브데넘 규소 타겟과 실리콘 타겟, 스퍼터링 가스로서 아르곤, 질소, 산소 가스를 이용한 스퍼터링법으로, 몰리브데넘, 규소, 산소, 질소로 이루어지는 위상 시프트막을 성막하여, 표준 기판을 2매 제작했다. 표준 기판 중 1매에 대하여, 분광 광도계를 이용하여 투과율, 반사율을 측정하고, AFM을 이용하여 표면 거칠기를 측정했다. 다른 쪽의 표준 기판을 위상 시프트막의 콘트라스트 기준으로 하는 표준 기판 STD로 했다(표준 포토마스크 블랭크).
다음으로, 레이저테크사제 M6640S를 이용하여, 표준 기판 STD의 코너부 S1(-65mm, -65mm), S2(-65mm, 65mm), S3(65mm, -65mm), S4(65mm, 65mm), 및 중심부 S5(0mm, 0mm)의 오목 형상이나 볼록 형상의 결함이 관찰되지 않는 부분의 표면 화상을 취득했다. 이하, 소정의 검사기에 있어서 오목 형상이나 볼록 형상의 결함이 관찰되지 않는 부분을 무결함부라고 정의하고, 본 표면 화상을 무결함 화상이라고 정의한다.
S1∼S5의 무결함 화상으로부터 각각의 콘트라스트 ΔS1∼ΔS5를 구했다(표준 콘트라스트).
여기에서, 우선, 표면 상태와 콘트라스트의 관계성을 예를 들어 설명한다. 도 2에, 포토마스크 블랭크의 막의 표면 상태와 콘트라스트의 관계성에 대하여 나타낸다. 도 2(a)는 무결함부의 콘트라스트 Δa를 나타내고 있다. 무결함 화상의 경우는, 막의 표면 상태의 콘트라스트 CON에 의존한 콘트라스트값을 나타낸다. 도 2(b)는 막의 표면 거칠기가 통상보다도 큰 경우를 나타내고 있다. 막의 표면 거칠기가 도 2(a)보다도 큰 경우, 무결함부여도 콘트라스트 CON은 강조되기 때문에, 무결함부의 콘트라스트 Δb는 Δa보다도 커진다. 본 예 이외에도, 큰 표면 기복이나 막질 이상 등의, 정상인 표면 상태와는 상이한 경우에 있어서, 콘트라스트 Δb는 Δa보다도 큰 수치가 된다고 생각된다.
하기 표 1에, 표준 기판의 콘트라스트 ΔS1∼ΔS5를 나타낸다.
본 결과로부터, 평균 콘트라스트 ΔAVE=11로 산출했다. 한편, 취득 화상이 많을수록, 콘트라스트의 격차를 평준화할 수 있지만, 포토마스크 블랭크의 생산 효율의 밸런스를 고려하면, 5매 이내가 바람직하다. 또한, 포토마스크 블랭크의 면내 균일성도 고려한 경우, 기판의 코너부와 중심부의 화상을 취득하는 편이 바람직하다.
Figure 112019050018390-pat00001
다음으로, 상기 표준 기판과 동일한 성막 조건에서 성막한 LOT(A)∼(D)와, 성막 가스압을 변화시키고, 질소 가스, 산소 가스의 유량을 조정하고, 투과율, 반사율, 막 두께에 대해서는 LOT(A)∼(D)와 동등해지도록 제조한 LOT(E)를 평가 대상으로서 준비했다(평가 대상 포토마스크 블랭크). M6640S로 코너부 S1∼S4와 중심부 S5의 결함이 검출되지 않는 부분의 화상(무결함 화상)을 취득하고, 화상으로부터 콘트라스트 ΔS1∼ΔS5를 구했다(평가 대상 콘트라스트).
하기 표 2에 콘트라스트 ΔS1∼ΔS5 및, 평균 콘트라스트 ΔAVE를 나타낸다.
LOT(A)∼(E)는, 투과율, 반사율, 막 두께에 대해서는, 5% 이내의 격차였다.
그러나, LOT(A)∼(D)의 ΔAVE에 대해서는, 표준 기판과 비교하여 ±10% 이내의 격차에 들어가고 있었지만, LOT(E)의 ΔAVE는, 표준 기판 STD보다도 20% 이상 큰 값이 되었다.
Figure 112019050018390-pat00002
양품 판정 기준으로서, 평가 대상 콘트라스트가 표준 콘트라스트의 ±10% 이내로 하는 것에 의해, LOT(A)∼(D)만이 양품으로서 판정되고, LOT(E)는 해당하지 않는다는 결과가 되었다.
도 3에, 표준 기판 STD와 LOT(E)의 AFM 결과를 나타낸다. 표면 거칠기의 지표로서, 산술 평균 거칠기 Ra와 제곱 평균 제곱근 높이 Rq를 측정했다. 도 3(a)에 Ra, 도 3(b)에 Rq의 결과를 나타낸다.
어느 쪽의 지표에 있어서도, 0.1nm 정도의 유의차가 보였다.
또한 도 4(a), (b)에, 각각, Ra, Rq에 대한 표준 기판 STD, LOT(E)의 ΔAVE를 비교한 결과를 나타낸다.
도 3, 4로부터, 표준 콘트라스트 ΔAVE가 11인 표준 기판 STD는 Ra, Rq가 각각 0.3nm 미만, 0.4nm 미만인 데 비해, 평가 대상 콘트라스트 ΔAVE가 15(즉, 평가 대상 콘트라스트가 표준 기판 STD의 경우의 ±10%의 범위를 초과하고 있음)인 LOT(E)는, 각각, 0.3nm보다 대(大), 0.4nm보다 대가 되고 있는 것을 간파할 수 있다.
추가로, 다른 LOT(A)∼(D)(모두 평가 대상 콘트라스트가 표준 기판 STD의 경우의 ±10% 이내)에 대해서도 마찬가지로 측정을 행한 바, 모두, 표준 기판 STD와 마찬가지로, Ra, Rq가 각각 0.3nm 미만, 0.4nm 미만이었다.
LOT(E)에 대해서는, 예를 들면 결함 검사 공정에서 의사 결함 있음으로서 판정될 가능성이 있다.
표준 기판 STD 및 LOT(E)의 결과인 도 4와, 전술한 LOT(A)∼(D)의 결과로부터, 콘트라스트의 관리 역치를 ±10% 이내로 함으로써, 제조한 포토마스크 블랭크의 정상과 이상을 판별할 수 있었음을 알 수 있다. 표준 기판 STD와 동일한 정도의 Ra 등을 갖는 LOT(A)∼(D)를 양품 판단할 수 있고, Ra 등이 커져 버려 있는 LOT(E)를 배제할 수 있었다.
(실시예 2)
본 발명에 있어서의 평가 방법 중, 콘트라스트 증폭률을 이용한 평가 방법을 행했다.
우선, 실시예 1과 마찬가지의 표준 기판 STD, 및 LOT(A)∼(E)의 코너부 S1(-65mm, -65mm), S2(-65mm, 65mm), S3(65mm, -65mm), S4(65mm, 65mm), 및 중심부 S5(0mm, 0mm)의 무결함 화상을 M6640S에 의해 취득하고, 이 표면 화상으로부터 각각의 콘트라스트를 취득하고, 나아가 콘트라스트 증폭률 γS1∼γS5를 추출했다(표준 콘트라스트 증폭률, 평가 대상 콘트라스트 증폭률).
여기에서, 우선, 표면 상태와 콘트라스트 증폭률의 관계성을 예를 들어 설명한다. 도 5에, 포토마스크 블랭크의 막의 표면 상태와 콘트라스트 증폭률의 관계성에 대하여 나타낸다. 콘트라스트 증폭률은, 표면 화상의 콘트라스트를 특정 계조로 지연시키는 배율이 된다. 도 5(a)는 무결함부의 콘트라스트 증폭률 γa를 나타내고 있다. 무결함 화상의 경우는, 막의 표면 상태의 콘트라스트 CON을 반영한 증폭률을 나타낸다. 도 5(b)는 막의 표면 거칠기가 통상보다도 큰 경우를 나타내고 있다. 막의 표면 거칠기가 도 5(a)보다도 큰 경우, 무결함부여도 콘트라스트 CON은 강조되기 때문에, 무결함부의 콘트라스트 증폭률 γb는 γa보다도 작아진다.
하기 표 3에, 표준 기판의 콘트라스트 증폭률 γS1∼γS5를 나타낸다.
본 결과로부터, 평균 콘트라스트 증폭률 γAVE=22.4로 산출했다.
Figure 112019050018390-pat00003
하기 표 4에 LOT(A)∼(E)에 있어서의 콘트라스트 증폭률 γS1∼γS5 및, 평균 콘트라스트 증폭률 γAVE를 나타낸다.
LOT(A)∼(D)의 γAVE에 대해서는, 표준 기판과 비교하여 ±10% 이내의 격차에 들어가고 있었지만, LOT(E)의 γAVE가, 표준 기판 STD보다도 20% 이상 작은 값이 되었다.
Figure 112019050018390-pat00004
양품 판정 기준으로서, 평가 대상 콘트라스트 증폭률이 표준 콘트라스트 증폭률의 ±10% 이내로 하는 것에 의해, LOT(A)∼(D)만이 양품으로서 판정되고, LOT(E)는 해당하지 않는다는 결과가 되었다.
도 6(a), (b)에 AFM으로 측정된 산술 평균 거칠기 Ra와 제곱 평균 제곱근 높이 Rq에 대한 표준 기판 STD, LOT(E)의 γAVE를 비교한 결과를 나타낸다. 추가로, 다른 LOT(A)∼(D)에 대해서도 마찬가지로 측정을 행했다.
그 결과, 실시예 1과 마찬가지로, 평가 대상 콘트라스트 증폭률이 표준 콘트라스트 증폭률의 ±10% 이내인 LOT(A)∼(D)는, Ra, Rq가 표준 기판 STD와 동일한 정도로, 모두 각각 0.3nm 미만, 0.4nm 미만이었다. 한편, ±10%의 범위를 초과하고 있는 LOT(E)는, 각각 0.3nm보다 대, 0.4nm보다 대가 되고 있다.
이와 같이, 콘트라스트 증폭률의 관리 역치를 10% 이내로 함으로써, 제조한 포토마스크 블랭크의 정상과 이상을 판별할 수 있었음을 알 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용 효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이더라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (11)

  1. 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 상태의 평가 방법으로서,
    상기 포토마스크 블랭크 관련 기판의 결함이 검출되지 않는 부분의 표면을 촬상하여 표면 화상을 취득하고,
    해당 취득한 표면 화상으로부터, 해당 표면 화상의 콘트라스트를 취득하고,
    해당 취득한 표면 화상의 콘트라스트에 의해 상기 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가하고,
    상기 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가할 때,
    미리, 표준이 되는 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비하고, 해당 표준 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 화상의 콘트라스트를 표준 콘트라스트로서 취득하는 표준 콘트라스트 취득 공정과,
    상기 표준 포토마스크 블랭크 관련 기판과는 별도의 평가 대상인 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비하고, 상기 표준 콘트라스트 취득 공정과 동일한 광학계로, 상기 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 화상의 콘트라스트를 평가 대상 콘트라스트로서 취득하는 평가 대상 콘트라스트 취득 공정과,
    상기 평가 대상 콘트라스트와 상기 표준 콘트라스트를 비교하는 것에 의해 상기 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가하는 콘트라스트 비교 공정을 행하며,
    상기 콘트라스트 비교 공정에 있어서,
    상기 평가 대상 콘트라스트가 상기 표준 콘트라스트의 ±10% 이내일 때, 상기 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판을 양품으로 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 상태의 평가 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 상태의 평가 방법으로서,
    상기 포토마스크 블랭크 관련 기판의 결함이 검출되지 않는 부분의 표면을 촬상하여 표면 화상을 취득하고,
    해당 취득한 표면 화상으로부터, 해당 표면 화상의 콘트라스트를 취득하고,
    해당 취득한 표면 화상의 콘트라스트를 소정의 값으로 하기 위한 콘트라스트 증폭률을 산출하고,
    해당 산출한 콘트라스트 증폭률에 의해 상기 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가하고,
    상기 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가할 때,
    미리, 표준이 되는 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비하고, 해당 표준 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 화상의 콘트라스트의 콘트라스트 증폭률을 표준 콘트라스트 증폭률로서 산출하는 표준 콘트라스트 증폭률 산출 공정과,
    상기 표준 포토마스크 블랭크 관련 기판과는 별도의 평가 대상인 포토마스크 블랭크 관련 기판을 준비하고, 상기 표준 콘트라스트 증폭률 산출 공정과 동일한 광학계로, 상기 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 화상의 콘트라스트의 콘트라스트 증폭률을 평가 대상 콘트라스트 증폭률로서 산출하는 평가 대상 콘트라스트 증폭률 산출 공정과,
    상기 평가 대상 콘트라스트 증폭률과 상기 표준 콘트라스트 증폭률을 비교하는 것에 의해 상기 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판을 평가하는 콘트라스트 증폭률 비교 공정을 행하며,
    상기 콘트라스트 증폭률 비교 공정에 있어서,
    상기 평가 대상 콘트라스트 증폭률이 상기 표준 콘트라스트 증폭률의 ±10% 이내일 때, 상기 평가 대상 포토마스크 블랭크 관련 기판을 양품으로 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 상태의 평가 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 포토마스크 블랭크 관련 기판의 결함이 검출되지 않는 부분의 표면을 촬상하여 표면 화상을 취득할 때, 공초점 광학계로 명시야하에서 촬상하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크 관련 기판의 표면 상태의 평가 방법.
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