KR20110119689A - 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법 및 노광용 포토마스크의 제조 방법 - Google Patents

마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법 및 노광용 포토마스크의 제조 방법 Download PDF

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KR20110119689A
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Abstract

주표면인 표ㆍ이면과 4개의 단면과의 6면을 갖는 박판 형상을 이룬 마스크 블랭크용 글래스 기판의 상기 어느 하나의 단면으로부터 파장이 200㎚ 이하의 파장의 광인 검사광을 상기 글래스 기판 내에 도입하고, 그 검사광에 의해 글래스 기판의 내부 결함으로부터 발생되는 형광을 검출하고, 검출한 형광에 기초하여 글래스 기판의 내부 결함을 검출한다. 그때에, 상기 단면으로부터 입사하는 검사광을, 글래스 기판의 표ㆍ이면에 대하여 2.0°∼4.0° 기울어지게 한다.

Description

마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법 및 노광용 포토마스크의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING GLASS SUBSTRATE FOR MASK BLANK, METHOD FOR MANUFACTURING MASK BLANK AND METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOMASK FOR EXPOSURE}
본 발명은, 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법 및 노광용 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 미세화에 수반하여, 광 리소그래피 기술에서 노광광으로서, 예를 들면, ArF 엑시머 레이저(노광 파장 193㎚) 등의 단파장의 광이 이용되도록 되어 왔다. 또한, 광 리소그래피 기술에서 사용되는 노광용 포토마스크 및 이 노광용 포토마스크를 제조하기 위한 마스크 블랭크의 기술 분야에서도, 전술한 단파장의 노광광에 대하여 광을 차단할 수 있는 차광막이나, 위상을 변화시키는 위상 시프트막의 개발이 급속하게 행해져, 다양한 막 재료가 제안되어 있다.
그런데, 상기 마스크 블랭크용 글래스 기판이나, 이 마스크 블랭크용 글래스 기판을 제조하기 위한 합성 석영 글래스 기판의 내부에는, 이물이나 기포 등의 결함이 존재하지 않는 것이 요구되고 있다. 특허 문헌 1에는, 글래스 기판 내에, 파장이 200㎚ 이하의 파장의 검사광을 도입하였을 때에 글래스 기판의 내부 결함으로부터 발생되는 형광을 검출하여 글래스 기판에 존재하는 내부 결함(이물이나 기포 등)을 검출하는 결함 검출 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개 2007-86050호 공보
그런데, 전술한 결함 검출 방법에 의해 내부 결함이 존재하지 않는다고 판정된 글래스 기판이라도, 특히 표리면의 근방 부근에 미소한 결함이 남아 있는 경우가 있는 것이 판명되었다. 본원 발명자가 그 원인을 구명한 결과, 이하의 것이 판명되었다.
도 1은 종래의 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 공정의 설명도이고, 도 2는 도 1에서의 글래스 기판(10)의 사시도이다. 도 1 및 도 2에서, 부호 10은 검사 대상인 글래스 기판이고, 이 글래스 기판(10)은, 2개의 주표면(11, 12)과, 4개의 단면(13, 14, 15, 16)을 갖는다. 2개의 주표면(11, 12)과, 4개의 단면(13, 14, 15, 16)이 교차하는 각부(角部)에는, 면취면(13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b)이 형성되어 있다.
검사광 L은, 도면 중 왼쪽으로부터 단면(13)에 대하여 수직으로 조사되어 글래스 기판(10)의 내부에 도입된다. 검사광 L은, 글래스 기판(10)의 두께 tg보다 약간 큰 폭(상하 폭) tL를 갖고, 또한 실질적으로는 거의 평행한 광이다. 그 때문에, 검사광 L은, 실제로는, 단면(13)과, 면취면(13a, 13b)을 통하여 내부에 도입되게 된다. 또한, 검사광 L의 가로 폭(표ㆍ이면에 평행한 방향의 폭)도 상기 상하 폭 tL과 대략 동등 정도의 폭을 갖는다. 따라서, 글래스 기판을 표ㆍ이면에 평행한 방향으로 이동시킴으로써 검사광을 글래스 기판 전체에 도입하여 글래스 기판 전체를 검사하도록 하고 있다.
여기서, 검사광 L은 단면(13)으로부터는 거의 수직으로 입사되지만, 면취면(13a, 13b)을 통하여 내부에 도입되는 광은, 이들 면취면에 대하여 45° 전후의 각도로 입사하여, 글래스 기판(10) 내의 영역 S1, S2를 통과하게 된다. 이 때문에, 면취면(13a, 13b)으로부터 입사할 때에, 이들 면에서 굴절과 반사가 일어나, 이들 면으로부터 입사하여 영역 S1, S2를 통과하는 검사광의 강도가, 단면(13)으로부터 수직으로 입사하여 다른 영역을 통과하는 검사광의 강도에 비해 상당히 약해진다고 생각된다. 그 결과, 영역 S1, S2 내에 있는 결함 Ka, Kb 등에 조사되는 검사광의 강도가 충분하지 않게 되어, 미소한 내부 결함으로부터 발생하는 형광도 충분하지 않게 된다고 생각된다.
본 발명은, 전술한 배경에 기초하여 이루어진 것으로, 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 시에, 마스크 블랭크용 글래스 기판의 주표면 근방의 미소한 내부 결함도 빠짐없이 검출 가능하게 하고, 이에 의해, 실질적으로 모든 영역의 내부 결함을 양호하게 검출하여 결함이 없는 제품을 얻을 수 있는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법 및 노광용 포토마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위한 수단을 이하에 열거한다.
(1) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법으로서,
2개의 주표면과 4개의 단면을 갖는 박판 형상의 마스크 블랭크용 글래스 기판을 준비하는 기판 준비 공정과,
일단면으로부터 파장 200㎚ 이하의 실질적으로 평행광의 검사광을 상기 글래스 기판 내에 도입하여 내부 결함을 검출하는 결함 검사 공정을 갖고,
상기 결함 검사 공정은, 일단면으로부터 검사광을 한쪽의 주표면측으로 경사시켜 글래스 기판 내에 도입하고, 또한 상기 일단면과 대향하는 단면으로부터 검사광을 상기 한쪽의 주표면과 대향하는 주표면측으로 경사시켜 글래스 기판 내에 도입함으로써, 상기 검사광에 의해 상기 글래스 기판의 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사하는 것이고,
내부 결함으로부터 발생하는 형광이 검출되지 않는 글래스 기판을 선정하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(2) 상기 글래스 기판이, 상기 2개의 주표면과 상기 4개의 단면이 교차하는 각부에 면취면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(3) 상기 결함 검사 공정은, 상기의 일단면 및 일단면에 대향하는 단면으로부터의 검사광의 도입 외에, 또한 검사광을 어느 주표면에 대해서도 경사시키지 않고 어느 하나의 단면으로부터 글래스 기판 내에 도입하여 상기 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(4) 상기 글래스 기판에 도입되는 검사광은, 소정의 발산 각도를 갖는 발산광인 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(5) 상기 검사광은, 오목 렌즈 또는 오목 거울에 의해, 발산광으로 하여 단면으로부터 상기 글래스 기판 내에 도입되는 것인 것을 특징으로 하는 (4)에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(6) 상기 오목 렌즈는, 단면의 앞에 배치된 실린드리컬 렌즈인 것을 특징으로 하는 (5)에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(7) 상기 오목 거울은, 단면의 앞에 배치된 실린드리컬 오목 거울인 것을 특징으로 하는 (5)에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(8) (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 주표면에 패턴 형성용의 박막을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
(9) (8)에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크의 상기 패턴 형성용의 박막에 노광용의 미세 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 노광용 포토마스크의 제조 방법.
(10) 마스크 블랭크의 제조 방법으로서,
2개의 주표면과 4개의 단면을 갖는 박판 형상의 마스크 블랭크용 글래스 기판을 준비하는 기판 준비 공정과,
상기 글래스 기판의 주표면에 패턴 형성용의 박막을 형성하는 박막 형성 공정과,
일단면으로부터 파장 200㎚ 이하의 실질적으로 평행광의 검사광을 상기 글래스 기판 내에 도입하여 내부 결함을 검출하는 결함 검사 공정을 갖고,
상기 결함 검사 공정은, 검사광을 한쪽의 주표면측으로 경사시켜 일단면으로부터 글래스 기판 내에 도입하고, 또한 검사광을 상기 한쪽의 주표면과 대향하는 주표면측으로 경사시켜 상기 일단면과 대향하는 단면으로부터 글래스 기판 내에 도입함으로써, 상기 검사광에 의해 상기 글래스 기판의 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사하는 것이고,
내부 결함으로부터 발생하는 형광이 검출되지 않는 마스크 블랭크를 선정하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
(11) 노광용 포토마스크의 제조 방법으로서,
2개의 주표면과 4개의 단면을 갖는 박판 형상의 마스크 블랭크용 글래스 기판을 준비하는 기판 준비 공정과,
상기 글래스 기판의 주표면에 패턴 형성용의 박막을 형성하는 박막 형성 공정과,
상기 박막에 노광용의 미세 패턴을 형성하는 미세 패턴 형성 공정과,
일단면으로부터 파장 200㎚ 이하의 실질적으로 평행광의 검사광을 상기 글래스 기판 내에 도입하여 내부 결함을 검출하는 결함 검사 공정을 갖고,
상기 결함 검사 공정은, 검사광을 한쪽의 주표면측으로 경사시켜 일단면으로부터 글래스 기판 내에 도입하고, 또한 검사광을 상기 한쪽의 주표면과 대향하는 주표면측으로 경사시켜 상기 일단면과 대향하는 단면으로부터 글래스 기판 내에 도입함으로써 상기 검사광에 의해 상기 글래스 기판의 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사하는 것이고,
내부 결함으로부터 발생하는 형광이 검출되지 않는 노광용 포토마스크를 선정하는 것을 특징으로 하는 노광용 포토마스크의 제조 방법.
(12) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법으로서, 2개의 주표면과 4개의 단면을 갖는 박판 형상의 마스크 블랭크용 글래스 기판을 준비하는 기판 준비 공정과,
일단면으로부터 파장 200㎚ 이하의 검사광을 글래스 기판 내에 도입하여 내부 결함을 검사하는 결함 검사 공정을 갖고,
상기 결함 검사 공정은, 소정의 발산 각도를 갖는 발산광을 검사광으로서 이용하여, 상기 글래스 기판 내의 검사해야 할 소정 영역 전체에 검사광을 도달시켜 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사하는 것이고,
내부 결함으로부터 발생하는 형광이 검출되지 않는 글래스 기판을 선정하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(13) 상기 글래스 기판은, 상기 2개의 주표면과 상기 4개의 단면이 교차하는 각부에 면취면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (12)에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(14) 상기 검사광은, 일단면으로부터 글래스 기판 내에 도입되었을 때, 소정 영역 전체에 도달하는 발산 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 (12) 또는 (13)에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(15) 상기 검사광은, 일단면으로부터 글래스 기판 내에 도입되었을 때, 상기 일단면과 이것과 대향하는 단면과의 사이에 설정된 중간면에 의해 2분된 소정 영역 중, 상기 일단면으로부터 가까운 측의 영역에서는 전체에 도달하지 않고, 상기 일단면으로부터 먼 측의 영역에서는 전체에 도달하는 발산 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 (12) 또는 (13)에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(16) 상기 검사광을 일단면으로부터 상기 글래스 기판 내에 도입하여 형광의 유무를 검사하고, 다음으로, 상기 검사광을 상기 일단면과 대향하는 단면으로부터 상기 글래스 기판 내에 도입하여 형광의 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 (12) 내지 (15) 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(17) 상기 검사광은, 평행광을 오목 렌즈 또는 오목 거울에 의해, 발산광으로 하여 단면으로부터 상기 글래스 기판 내에 도입되는 것인 것을 특징으로 하는 (12) 내지 (16) 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(18) 상기 오목 렌즈는, 단면의 앞에 배치된 실린드리컬 렌즈인 것을 특징으로 하는 (17)에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(19) 상기 오목 거울은, 단면의 앞에 배치된 실린드리컬 오목 거울인 것을 특징으로 하는 (17)에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
(20) (12) 내지 (19) 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 주표면에 패턴 형성용의 박막을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
(21) (20)에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크의 상기 패턴 형성용의 박막에 노광용의 미세 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 노광용 포토마스크의 제조 방법.
(22) 마스크 블랭크의 제조 방법으로서,
2개의 주표면과 4개의 단면을 갖는 박판 형상의 마스크 블랭크용 글래스 기판을 준비하는 기판 준비 공정과,
상기 글래스 기판의 주표면에 패턴 형성용의 박막을 형성하는 박막 형성 공정과,
일단면으로부터 파장 200㎚ 이하의 검사광을 글래스 기판 내에 도입하여 내부 결함을 검사하는 결함 검사 공정을 갖고,
상기 결함 검사 공정은, 소정의 발산 각도를 갖는 발산광을 검사광으로서 이용하여, 상기 글래스 기판 내의 검사해야 할 소정 영역 전체에 검사광을 도달시켜 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사하는 것이고,
내부 결함으로부터 발생하는 형광이 검출되지 않는 마스크 블랭크를 선정하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
(23) 노광용 포토마스크의 제조 방법으로서,
2개의 주표면과 4개의 단면을 갖는 박판 형상의 마스크 블랭크용 글래스 기판을 준비하는 기판 준비 공정과,
상기 글래스 기판의 주표면에 패턴 형성용의 박막을 형성하는 박막 형성 공정과,
상기 박막에 노광용의 미세 패턴을 형성하는 미세 패턴 형성 공정과,
일단면으로부터 파장 200㎚ 이하의 검사광을 글래스 기판 내에 도입하여 내부 결함을 검사하는 결함 검사 공정을 갖고,
상기 결함 검사 공정은, 소정의 발산 각도를 갖는 발산광을 검사광으로서 이용하여, 상기 글래스 기판 내의 검사해야 할 소정 영역 전체에 검사광을 도달시켜 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사하는 것이고,
내부 결함으로부터 발생하는 형광이 검출되지 않는 노광용 포토마스크를 선정하는 것을 특징으로 하는 노광용 포토마스크의 제조 방법.
상기 검사 공정에서, 실질적으로 평행광인 검사광을, 글래스 기판의 일단면으로부터 한쪽의 주표면측으로 경사시켜 글래스 기판 내에 도입하고, 또한 상기 일단면과 대향하는 단면으로부터 검사광을 상기 한쪽의 주표면과 대향하는 주표면측으로 경사시켜 글래스 기판 내에 도입함으로써, 검사광을 글래스 기판 표면 근방을 포함하는 소정 영역까지 확실하게 도달시키는 것이 용이해져, 마스크 블랭크용 글래스 기판의 주표면 근방의 미소한 내부 결함도 검출하는 것이 용이해진다.
글래스 기판 내에 일단면으로부터 도입된 검사광으로서, 검사해야 할 소정 영역 전체에 도달하는 발산 각도를 갖는 발산광을 사용함으로써, 글래스 기판 내부에 도입된 검사광을 글래스 기판 주표면 근방의 소정 영역까지 확실하게 도달시키는 것이 용이해진다.
검사 대상의 글래스 기판의 형상에 따라서는, 일단면측으로부터와, 대향하는 단면측으로부터의 양방의 검사광이 모두 미치지 않는 영역이 생기는 경우가 있지만, 또한 어느 주표면에 대해서도 경사시키지 않고 어느 하나의 단면으로부터 검사광을 도입함으로써, 검사해야 할 소정 영역 전체에 확실하게 도달시킬 수 있다.
또한, 검사광을 소정의 발산 각도를 갖는 발산광으로 하여, 일단면측으로부터와 대향하는 단면측으로부터의 양방으로부터 검사광을 도입함으로써도, 검사해야 할 소정 영역 전체에 확실하게 도달시킬 수 있다.
도 1은 종래의 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 방법의 설명도.
도 2는 도 1에서의 글래스 기판의 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법에서의 결함 검사 공정에 관한 설명도.
도 4는 도 3의 A부 확대도.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법에서의 결함 검사 공정을 실시하기 위한 장치 구성을 도시하는 도면.
도 6은 결함 검출의 설명도.
도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법에서의 결함 검사 공정에 관한 설명도.
도 8은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 공정에 관한 설명도.
도 9는 도 8의 A부 확대도.
도 10은 발산각 θc의 설명도.
도 11은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 공정을 실시하기 위한 장치 구성을 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 실시 형태 5에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 공정에 관한 설명도.
도 13은 본 발명의 실시 형태 6에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 공정에 관한 설명도.
(실시 형태 1)
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법에서의 내부 결함 검사 공정에 관한 설명도, 도 4는 도 3의 A부 확대도, 도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법에서의 내부 결함 검사 공정을 실시하기 위한 장치 구성을 도시하는 도면, 도 6은 결함 검출의 설명도이다. 이하, 이들 도면을 참조로 하면서 본 발명의 실시 형태 1에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법, 및 노광용 포토마스크의 제조 방법을 설명한다. 또한, 실시 형태 1의 내부 결함 검사 공정에서의 검사 대상인 마스크 블랭크용 글래스 기판은, 전술한 종래의 마스크 블랭크용 글래스 기판의 검사 방법의 대상인 마스크 블랭크용 글래스 기판과 동일한 것이므로, 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙여서 설명한다.
실시 형태 1에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법은, (1) 내부 결함 검사의 대상으로 되는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 연삭 공정, (2) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 공정, (3) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 연마 공정으로 이루어진다. 또한, 실시 형태 1에 따른 마스크 블랭크의 제조 방법은, 상기의 (1)∼(3)의 공정에서 제조한 마스크 블랭크용 글래스 기판에 대하여, (4) 마스크 블랭크의 제조 공정을 행한다. 또한, 실시 형태 1에 따른 노광용 포토마스크의 제조 방법은, (4)의 공정에서 제조한 마스크 블랭크에 대하여, (5) 노광용 포토마스크의 제조 공정을 행한다. 상기 공정 중, 실시 형태 1의 최대의 특징은, (2) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 내부 결함의 검사 공정에서 이용하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 내부 결함의 검사 방법에 있고, 다른 공정은, 대략 공지의 공정을 이용하므로, 이하에서는, 공지의 공정의 설명은 필요 최소한으로 하고, 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 방법을 중심으로 설명한다. 또한, (2) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 내부 결함 검사 공정은, (3) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 연마 공정 후의 글래스 기판이나, (4) 마스크 블랭크의 제조 공정 후의 마스크 블랭크나, (5) 노광용 포토마스크의 제조 공정 후의 노광용 포토마스크에 대하여 행해도 내부 결함 검사의 정밀도에는 실질적인 차는 없다. 단, (3)의 마스크 블랭크용 글래스 기판의 연마 공정이나 (4) 마스크 블랭크의 제조 공정 및, (5) 노광용 포토마스크의 제조 공정을 먼저 행한 후이면, 내부 결함이 있는 불합격품으로 되는 것도 포함시킨 모든 글래스 기판에 대하여 연마나 박막의 성막을 행하기 때문에, 큰 낭비가 생기므로, (3)의 연마 공정 전에 행하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 확실하게 내부 결함을 발견하는 것에 중점을 두는 경우에는, 글래스 기판의 연마 공정이 완료되어 있는 마스크 블랭크용 글래스 기판이나, 그 글래스 기판에 패턴 형성용 박막이 형성된 마스크 블랭크나, 노광용 포토마스크에서 내부 결함 검사 공정을 행하면 된다.
(1) 내부 결함 검사의 대상으로 되는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 연삭 공정
공지의 방법(예를 들면, 일본 특개평 8-31723호 공보, 일본 특개 2003-81654호 공보 등 참조)에 의해 작성된 합성 석영 글래스 잉곳으로부터, 약 152.4㎜×약 152.4㎜×약 6.85㎜의 판 형상체를 잘라내어 합성 석영의 글래스 기판을 얻는다. 이 글래스 기판은, 대향하는 2개의 주표면과, 이 양 주표면에 직교하는 4개의 단면을 갖는다.
상기 글래스 기판의 주표면과 단면이 교차하는 각부에 면취 가공을 실시한 후, 검사광을 도입하는 단면에 경면 연마를 실시하여, 검사광을 글래스 기판 내부에 도입할 수 있도록 하여 마스크 블랭크용 글래스 기판(10)을 얻는다. 이 글래스 기판(10)은, 도 1 및 도 2에 도시된 마스크 블랭크용 글래스 기판과 동일한 것이며, 2개의 주표면(11, 12), 4개의 단면(13, 14, 15, 16), 8개의 면취면(13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b)을 갖는다. 여기서, 검사광을 도입하는 단면(일단면)(13) 및 그것에 대향하는 단면(14)의 표면 거칠기 Ra(산술 평균 거칠기)는 약 0.03㎛ 이하로 한다. 또한, 마스크 블랭크의 연마 공정에서 4개의 단면 모두에 경면 연마를 실시하므로, 이 연삭 공정의 단계에서, 그 밖의 단면(14, 15, 16)에 대하여 경면 연마를 실시해도 된다. 이와 같이 하여 얻어진 마스크 블랭크용 글래스 기판(10)은 다음 공정인 내부 결함의 검사 공정에 공급된다.
(2) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 공정
이 공정에서는, 전술한 바와 같이 하여 얻어진 마스크 블랭크용 글래스 기판(10)을 이하 설명하는 결함 검사 방법에 의해 그 내부 결함의 유무를 검사하는 공정이다. 이하, 이 공정에서 이용하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 검사 방법을 설명한다. 또한, 여기서는, 검사광을 단면(13)측으로부터 주표면(11)측으로 경사시켜 입사시키고, 검사광을 단면(14)측으로부터 주표면(12)측으로 경사시켜 입사시키는 것만으로는, 소정 영역 전체에 검사광이 도달하지 않는 경우에 대하여 설명하는 것으로 하고, 소정 영역 전체에 검사광을 골고루 미치게 하기 위해서, 단면(13)측으로부터 주표면(11, 12)에 대하여 경사시키지 않고 검사광을 더 입사시키는 것으로 한다.
도 3에서, 우선, 발산 각도 2mrad의 실질적으로 평행광인 검사광 L을, 글래스 기판(10)의 단면(13)으로부터 글래스 기판(10) 내에 도입하고, 그때에 결함으로부터 발생되는 형광을 검출한다.
즉, 검사광 L이 주표면(11)측에 닿는 방향으로 주표면(11)에 대하여 경사각 θg만큼 경사시켜 입사시킨다. 이때, 글래스 기판(10) 내에 도입되는 검사광 L 중, 단면(13)과 면취면(13a, 13b)이 교차하는 각부를 통과하여 글래스 기판 내에 도입된 광선을 L1, L2로 하면, 이 중 광선 L1이, 소정 영역의 주표면(11)측의 경계면 E와, 소정 영역의 단면(13)측의 경계면 B와의 교선 Be 상, 혹은 그것보다도 단면(13)측으로 되도록, 또한, 광선 L2가, 단면(13)과 면취면(13a)이 교차하는 각부와 단면(14)과 면취면(14a)이 교차하는 각부를 통과하는 경계면 H와 소정 영역의 단면(14)측의 경계면 D와의 교선 Dh 상, 혹은 그것보다도 단면(14)측으로 되도록, 경사각 θg를 설정할 필요가 있다. 광선 L1, L2가 이들 조건을 충족시키지 않으면, 예를 들면, 단면(13)측(어느 단면측에서도 동일함)으로부터 주표면(11, 12)에 대하여 경사시키지 않고 검사광을 입사시켜도, 모든 소정 영역에 검사광을 골고루 미치게 할 수 없으므로, 확실한 내부 결함의 검사를 보증할 수 없다. 또한, 검사광 L은, 단면(13)으로부터 글래스 기판(10) 내에 도입될 때에, 공기와 글래스 기판(10)과의 굴절률차에 의해 광선의 각도가 소정량만큼 변한다. 검사광 L의 경사각 θg는, 글래스 기판(10)에 입사하기 전의 검사광의 경사각이고, 글래스 기판(10)에 도입될 때에 광선 L1, L2의 각도가 변하는 것을 고려하여 설정되는 것이다.
다음으로, 검사광 L을, 글래스 기판(10)의 단면(14)으로부터 글래스 기판(10) 내에 도입하고, 그때에 결함으로부터 발생되는 형광을 검출한다.
즉, 검사광 L이 주표면(12)측에 닿는 방향으로 주표면(12)에 대하여 경사각 θg만큼 경사시켜 입사시킨다. 이때, 글래스 기판(10) 내에 도입되는 검사광 L 중, 단면(14)과 면취면(14a, 14b)이 교차하는 각부를 통과하여 글래스 기판 내에 도입된 광선을 L3, L4로 하면, 이 중 광선 L4가, 소정 영역의 주표면(12)측의 경계면 F와, 소정 영역의 단면(14)측의 경계면 D와의 교선 Df 상, 혹은 그것보다도 단면(14)측으로 되도록, 또한, 광선 L3이, 단면(13)과 면취면(13b)이 교차하는 각부와 단면(14)과 면취면(14b)이 교차하는 각부를 통과하는 경계면 J와 소정 영역의 단면(13)측의 경계면 B와의 교선 Bj 상, 혹은 그것보다도 단면(13)측으로 되도록, 경사각 θg를 설정할 필요가 있다. 광선 L3, L4가 이들 조건을 충족시키지 않으면, 예를 들면, 단면(13)측(어느 단면측에서도 동일함)으로부터 주표면(11, 12)에 대하여 경사시키지 않고 검사광을 입사시켜도, 모든 소정 영역에 검사광을 골고루 미치게 할 수 없으므로, 확실한 내부 결함의 검사를 보증할 수 없다.
또한, 검사광 L을, 글래스 기판(10)의 어느 하나의 단면(도 3에서는 단면(13))으로부터 글래스 기판(10) 내에 도입하고, 그때에 결함으로부터 발생되는 결함광을 검출한다. 즉, 검사광 L을 주표면(11, 12)에 대하여 경사시키지 않고 입사시킨다. 이때, 글래스 기판(10) 내에 도입되는 검사광 L 중, 단면(13)과 면취면(13a, 13b)이 교차하는 각부를 통과하여 글래스 기판(10) 내에 도입된 광선을 L5, L6으로 하면, 광선 L5는 경계면 H 상을 통과하고, 광선 L6은 경계면 J 상을 통과하게 되어, 이 검사광 L은, 글래스 기판(10) 내의 경계면 H와 경계면 J 사이에 끼워지는 영역 전체에 도달하게 된다. 이와 같은 방법을 취함으로써, 글래스 기판(10) 내의 경계면 B, D, E, F로 둘러싸여지는 소정 영역 전체에 검사광을 골고루 미치게 할 수 있다.
여기서, 소정 영역의 마스크 블랭크용 글래스 기판에서 두께 방향(주표면(11)과 주표면(12)과의 사이의 방향)의 범위는, 반드시 두께 방향의 전체 영역에 검사광이 도달해야만 하는 것은 아니다. 이것은, 연삭 공정 종료 후에, 결함 검사 공정을 행하는 경우에서는, 그 후의 연마 공정에서, 주표면(11, 12)이 연마됨으로써 양측으로부터 두께 방향으로 소정량의 글래스가 깎여지기(도 4의 참조 부호 11a 부분) 때문에, 깎여지는 영역에 내부 결함이 있어도, 완성된 마스크 블랭크용 글래스 기판에서는, 그 내부 결함은 제거되어 있기 때문이다. 단, 패턴 형성용의 박막이 형성되는 측의 주표면과 그 반대측의 주표면에서 연마되는 양이 약간 상이한 것이나, 양 주표면이 완전한 플랫 형상은 아닌 것 등을 고려하여, 두께 방향의 검사광이 도달하는 영역에는 다소의 여유를 갖게 한 쪽이 좋다(주표면(11)측의 연마 공정 후에 노출되는 면이며, 다소의 여유를 갖게 한 가상 주표면이 경계면 E이고, 주표면(12)측의 연마 공정 후에 노출되는 면이며, 다소의 여유를 갖게 한 가상 주표면이 경계면 F이다). 예를 들면, 약 152㎜×152㎜의 크기의 주표면(면취 부분 포함한 크기)의 마스크 블랭크용 글래스 기판의 경우, 판 두께(두께 방향의 두께)는, 연삭 공정 종료 후의 판 두께 6.85㎜로부터 6.35㎜를 목표로 연마된다. 상기의 여유를 감안하면, 두께 방향의 기판 중심을 기준으로 최저한 6.4㎜의 두께의 영역에 검사광이 도달하면 되게 된다. 즉, 연삭 공정 종료 후의 글래스 기판에서, 두께 방향의 기판 중심을 기준으로 6.4㎜보다도 외측의 부분에 대해서는, 후의 연마 공정에서 제거되므로, 검사해야 할 소정 영역으로부터 벗어나도 문제가 없게 된다.
한편, 소정 영역의 주표면측의 범위는, 마스크 블랭크용 글래스 기판을 이용하여 마스크 블랭크를 제조하고, 그 마스크 블랭크에 기초하여 노광용 포토마스크를 제작할 때에, 박막에 전사 패턴이 형성되는 영역에 대하여 최저한 커버할 수 있으면 된다. 왜냐하면, 이 마스크 블랭크용 글래스 기판에 기초하여 노광용 포토마스크를 제작하고, 이것을 노광 장치의 포토마스크 스테이지에 설치하여, 전사 대상물(웨이퍼 등)에의 패턴 전사를 행한 경우, 전사 패턴이 형성되는 영역의 외측의 주표면(11, 12)의 영역의 노광광은, 박막에 의해 차단되기 때문에, 그 영역에 내부 결함이 존재해도, 전사 대상물에 대하여 악영향을 주지 않기 때문이다.
예를 들면, 상기의 약 152㎜×152㎜의 크기의 주표면의 마스크 블랭크용 글래스 기판의 경우, 전사 패턴이 형성되는 영역은, 마스크 블랭크의 중심을 기준으로 132㎜×132㎜의 내측의 영역으로 하는 것이 일반적이다. 이 경우, 최저한, 단면(13)에 평행하고, 마스크 블랭크의 중심으로부터 단면(13)을 향하여 66㎜의 거리에, 소정 영역의 경계면 B가, 단면(14)에 평행하고, 마스크 블랭크의 중심으로부터 단면(14)을 향하여 66㎜의 거리에, 소정 영역의 경계면 D가 각각 설정되어 있으면 된다. 또한, 노광용 포토마스크는, 노광 장치의 포토마스크 스테이지에서, 노광광의 광원측에 박막이 형성되지 않은 측의 주표면이 향하는 형태로 설치된다. 이 때문에, 소정 영역의 외측의 영역에서도 글래스 기판(10)의 내부까지 노광광이 조사되기 때문에, 내부 결함이 있으면 거기로부터 형광이 발생한다. 내부 결함이 소정 영역의 경계면 B, D 부근에 있었던 경우, 거기로부터 발하는 형광이 전사 대상물에의 패턴 전사에 악영향을 주는 경우가 있을 수 있다. 이와 같은 것을 고려하는 경우, 소정 영역을 마스크 블랭크의 중심을 기준으로 142㎜×142㎜의 내측의 영역으로, 여유를 갖고 설정하면 바람직하다. 더 여유를 갖게 하면, 소정 영역을 예를 들면 146㎜×146㎜의 내측의 영역으로 하면 보다 바람직하다.
이상의 것을 감안하면, 약 152㎜×152㎜×6.35㎜의 마스크 블랭크용 글래스 기판을 제조하는 경우, 내부 결함 검사 공정에서 검사해야 할 소정 영역은, 최저한으로, 기판 중심을 기준으로 132㎜×132㎜×6.4㎜의 글래스 기판 내부로 하면 된다. 또한, 보다 확실한 내부 결함 검사가 요구되는 경우에서는, 소정 영역을 기판 중심을 기준으로 142㎜×142㎜×6.45㎜의 글래스 기판 내부로 하면 바람직하다. 이에 의해, 검사광 L을 글래스 기판(10) 내의 전사 패턴이 형성되는 영역에 골고루 미치게 할 수 있고, 그때에 발생하는 결함광을 검출함으로써, 비교적 간단히, 빠짐없는 결함 검출을 할 수 있다.
전술한 실시 형태에서, 상기 경사각 θc는, 구체적으로는, 이하와 같이 된다.
ㆍ검사광 : ArF 엑시머 레이저광(노광 파장 : 193㎚)
ㆍ글래스 기판(10)의 재질 : 합성 석영 글래스
ㆍ굴절률 : 1.52(노광 파장 : 193㎚에서)
ㆍ글래스 기판(10)의 치수
세로ㆍ가로 : 약 152×152㎜,
두께 tg : 6.4㎜(연마 공정 후의 목표 두께 6.35㎜+오차 범위)
면취량 m(도 4 참조) : 0.6㎜
ㆍ소정 영역 : 132㎜×132㎜×6.4㎜(기판 중심을 기준으로 하여)
ㆍ검사광의 경사 각도 θg : 2. 4°
상기한 바와 같이 마스크 블랭크용 글래스 기판의 완성 시(연마 공정 종료 후)의 종횡 치수가 약 152㎜×152㎜×6.35㎜, 면취량 m이 0.6㎜인 경우, 최저한 검사광을 도달시켜야 할 소정 영역을 132㎜×132㎜×6.4㎜로 하면, 경사 각도 θg는, 2.4°이면 된다. 또한, 동일한 기판 치수이며, 검사광을 도달시켜야 할 소정 영역을 142㎜×142㎜×6.45㎜로 하면, 경사 각도 θg는, 4.8°이면 된다.
다음으로, 도 5를 참조하면서, 전술한 실시 형태 1에 따른 결함 검사 공정을 실시하기 위한 장치 구성을 설명하고, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법에서의 결함 검사 공정을 보다 상세하게 설명한다.
도 5에서, 부호 20은, 글래스 기판의 결함 검사 장치이다. 이 글래스 기판의 결함 검사 장치(20)는, 검사광 L을 발생하여 글래스 기판에 조사하기 위한 레이저 장치(21)와, 글래스 기판(10)을 실어 X 방향, Y 방향, Z 방향으로 각각 이동시킴과 함께 그 위치 정보를 송출하는 XYZ 스테이지(22)와, 글래스 기판(10)에서 발생한 결함광을 검출하는 CCD 카메라(23)와, CCD 카메라(23)로부터의 화상 정보나 XYZ 스테이지(22)로부터의 위치 정보 등을 입력하여 소정의 처리를 하는 컴퓨터(27)를 갖는다.
레이저 장치(21)는, XYZ 스테이지(22)에 실려진 글래스 기판(10)의 단면(13)의 측에 설치되어 있다. 또한, 파선으로 나타낸 바와 같이, 단면(13)에 대향하는 단면(14)의 측에 또 1대 설치하여도 된다. 레이저 장치(21)로부터 사출된 검사광 L은, 단면(13) 및 단면(14)을 통하여 글래스 기판(10) 내에 도입되도록 되어 있다. 레이저 장치(21)로부터 사출되는 검사광은, 빔 형상이 7.0㎜×4.0㎜, 파워가 6mJ, 주파수가 400㎐의 펄스 형상의 ArF 엑시머 레이저광(파장 : 193㎚)이다.
XYZ 스테이지(22)는, 글래스 기판(10)을 재치하여 이것을 XYZ 방향으로 이동할 수 있고, 또한 글래스 기판(10)을 경사시킬 수도 있도록 되어 있어, 글래스 기판(10)을 원하는 위치로 이동 및 경사시키고, 그 위치 정보를 컴퓨터(27)에 송출하는 것이다. 즉, 검사광 L을 글래스 기판(10)의 주표면(11, 12)에 대하여 경사 각도 θg° 경사시키기 위해서는, 글래스 기판(10)측을 경사시킴으로써 실현할 수 있다. 또한, 레이저 장치(21)를, 검사광 L을 글래스 기판(10)의 주표면(11, 12)에 대하여 경사시킬 수 있도록 하는 구성으로 해도 된다.
본 결함 검사를 행하는 경우에는, 검사 개시의 위치에 글래스 기판(10)을 설치하고, 글래스 기판(10)을 검사광 L이 주표면(11)측에 닿도록, 상기한 조건을 충족시키는 경사 각도 θg만큼 경사시키고, 다음으로, 레이저 장치(21)에 의해, 글래스 기판(10) 내에 검사광 L을 도입하고, 그때의 형광 Lkc, Lkd의 상을 CCD 카메라(23)에 의해 촬상하고, 그 화상 정보 및 상기 위치 정보를 컴퓨터(27)에 보내어 축적한다. 다음으로, XYZ 스테이지(22)를 구동하여 글래스 기판(10)을, 검사광 L의 폭분만큼 Y 방향으로 이동시키고, 마찬가지로, 검사광 L을 조사하고, 그때의 형광 Lkc, Lkd의 상을 CCD 카메라(23)에 의해 촬상하고, 그 화상 정보 및 위치 정보를 컴퓨터(27)에 보낸다. 이 동작을 반복함으로써, 단면(13)의 한쪽의 끝부터 다른 쪽의 끝까지의 모든 영역으로부터 검사광 L을 도입한다.
다음으로, XYZ 스테이지(22) 상에서 글래스 기판(10)을, 단면(14)이 레이저 장치(21)측으로 향하도록 이동시키고, 검사광 L이 주표면(12)측에 닿도록, 상기 조건을 충족시키는 경사 각도 θg만큼 경사시킨다. 그리고, 단면(13)으로부터 도입한 경우와 마찬가지의 조작을 반복하여, 단면(14)의 한쪽의 끝부터 다른 쪽의 끝까지의 모든 영역으로부터 검사광 L을 도입한다. 마지막으로, XYZ 스테이지(22) 상에서 글래스 기판(10)을, 단면(13)이 레이저 장치(21)측을 향하도록 이동시키고, 검사광이 주표면(11, 12)에 대하여 대략 평행하고, 경사하지 않도록 하고, 마찬가지인 조작을 반복하여, 단면(13)의 한쪽의 끝부터 다른 쪽의 끝까지 모든 영역으로부터 검사광 L을 도입한다.
이들 일련의 공정에 의해, 글래스 기판(10) 내의 모든 영역에 검사광 L을 조사하고, 글래스 기판(10) 내의 모든 영역의 형광의 화상을 축적한다. 또한, 단면(13)측으로부터 주표면(11)측으로 경사시킨 검사광을 도입하여 형광의 화상 축적의 공정이 종료된 후, 단면(14)측으로부터의 검사광의 도입의 사전의 셋팅에 대하여, XYZ 스테이지(22)는 전혀 이동시키지 않고, 로봇 핸드 등으로, 글래스 기판(10)을 반전(주표면(12)을 표면으로 하고, 또한 단면(14)이 레이저 장치(21)측을 향하도록 글래스 기판(10) 자체를 회전시킴)시키도록 하면, 위치 조정이나 경사 각도 조정의 시간이 걸리지 않아 바람직하다.
CCD 카메라(23)는, 표리면 중의 한쪽의 면인 주표면(11)의 측(도면의 상방, 단, 상기의 글래스 기판(10)을 반전시킨 경우에는, 주표면(12)의 측으로 됨)에 배치되고, 글래스 기판(10)으로부터 발하여지는 광의 정보에 기초한 화상을 만든다. 즉, 글래스 기판(10)의 내부 결함으로부터 발생되는 형광 Lkc, Lkd를 검지하고, 그 형광에 의한 상을 촬영하고, 그 화상 정보를 컴퓨터(27)에 보낸다. 또한, 이 실시 형태 1에서는, CCD 카메라(23)로서, 소위 흑백 카메라를 이용하였다.
컴퓨터(27)는, CCD 카메라(23)로부터의 화상을 입력하여, 글래스 기판(10)의 Y 방향의 각 위치마다 화상 처리하고, 이 글래스 기판(10)의 Y 방향의 각 위치에 대하여, CCD 카메라(23)가 수광하는 광 Lkc, Lkd, Lg의 광량(강도)을, 글래스 기판(10)의 X 방향 위치와의 관계로 해석한다. 즉, 컴퓨터(27)는, 광 Lkc, Lkd, Lg의 광량이 소정 임계값 이상의 국소적인 광량을 갖는 경우에, 그 소정 임계값 이상의 국소적인 광량의 광 Lkc, Lkd를 내부 결함 Kc, Kd가 발하였다고 판단하고, 이 내부 결함 Kc, Kd의 위치(글래스 기판(10)에서의 X 방향 및 Y 방향의 위치)와 함께, 내부 결함 Kc, Kd가 발하는 국소적인 광량의 광 Lkc, Lkd의 형상 등으로부터 내부 결함 Kc, Kd의 종류(국소 맥리, 내용물, 이질물)를 특정하여 검출한다.
예를 들면, 글래스 기판(10)에 내부 결함 Kc로서 국소 맥리 또는 내용물이 존재하는 경우에는, 레이저 조사 장치(21)로부터의 ArF 엑시머 레이저광이 글래스 기판(10)에 도입됨으로써, 상기 국소 맥리 또는 내용물이 도 6의 (A)에 도시한 바와 같이, 소정 임계값(1000counts) 이상의 국소적인 광량의 광 Lkc를 발하고, 합성 석영 글래스 기판(4)의 국소 맥리 또는 내용물 이외의 영역이 광 Lg를 발한다. 컴퓨터(27)는, CCD 카메라(23)가 수광한 광 Lkc 및 Lg를 화상 처리하여 해석함으로써, 소정 임계값 이상의 국소적인 광량의 광 Lkc의 형상으로부터 내부 결함 Kc를 국소 맥리 또는 이질물로 판단하고, 또한 그 소정 임계값 이상의 국소적인 광량의 광 Lkc가 발하는 위치에 국소 맥리 또는 내용물이 존재하는 것으로 하여, 그 국소 맥리 또는 내용물을 그 위치와 함께 검출한다. 여기서, 도 6의 (A)의 경우, 횡축은 글래스 기판(10)의 X 방향 위치를, 종축은 광 Lkc 및 Lg의 광량(강도)을 각각 나타낸다.
또한, 글래스 기판(10)에 내부 결함 Kd로서 이질물이 존재하는 경우에는, 레이저 조사 장치(21)로부터 ArF 엑시머 레이저광이 글래스 기판(10)에 도입됨으로써, 상기 이질물이 도 6의 (B)에 도시한 바와 같이, 소정의 범위(예를 들면 20∼50㎜)에 소정 임계값(1000counts) 이상의 국소적인 광량의 광 Lkd를 발하고, 합성 석영 글래스 기판(4)의 이질물 이외의 영역이 광 Lg를 발한다. 컴퓨터(27)는, CCD 카메라(23)가 수광한 광 Lkd 및 Lg를 화상 처리하여 해석함으로써, 소정 임계값 이상의 국소적인 광량의 광 Lkd의 형상으로부터 내부 결함 Kd를 이질물로 판단하고, 또한 그 소정 임계값 이상의 국소적인 광량의 광 Lkd가 발생하는 위치에 그 이질물이 존재하는 것으로 하여, 이 이질물을 그 위치와 함께 검출한다. 여기서, 도 6의 (B)의 경우도, 횡축은 글래스 기판(10)의 X 방향 위치를, 종축은 검출된 광량(강도)을 각각 나타낸다.
(3) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 연마 공정
상기 글래스 기판의 결함 검사 장치(20)에 의해 내부 결함 Kc, Kd가 검출되지 않는 글래스 기판(10)에 대하여, 그 주표면(11, 12)을 원하는 표면 거칠기로 되도록 경면ㆍ정밀 연마하고, 세정 처리를 실시하여 마스크 블랭크용 글래스 기판(10)을 얻는다. 이때의 주표면(11, 12)의 표면 거칠기는, 제곱 평균 평방근 거칠기(Rms)로 0.2㎚ 이하가 바람직하다.
(4) 마스크 블랭크의 제조 방법
다음으로, 전술한 바와 같이 하여 얻은 마스크 블랭크용 글래스 기판(10)의 주표면(11) 상에 마스크 패턴 형성용의 박막(하프톤막)을 공지의 스퍼터링 장치, 예를 들면, DC 마그네트론 스퍼터링 장치 등을 이용하여 형성하여, 마스크 블랭크로서의 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻는다.
또한, 이 하프톤막에 이용되는 재료로서는, 몰리브덴, 탄탈, 텅스텐, 지르코늄 등의 천이 금속과 실리콘으로 이루어지는 천이 금속 실리사이드를 산화, 질화, 산질화시킨 것을 주성분으로 하는 재료를 들 수 있다. 또한, 하프톤막을, 주로 노광광에 대한 투과율을 조정하는 투과율 조정층과, 주로 막 내를 투과하는 노광광에 대하여 위상차를 조정하는 위상 조정층과의 2층 이상의 적층 구조로 해도 된다.
(5) 노광용 포토마스크의 제조 공정(제조 방법)
다음으로, 상기 마스크 블랭크(하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크)의 하프톤막에, 공지의 패턴 형성 방법에 의해 패턴을 형성하여 노광용 포토마스크로서의 하프톤 위상 시프트 마스크를 얻는다. 즉, 상기 하프톤막의 표면에 레지스트를 도포한 후, 가열 처리하여 레지스트막을 형성하고, 이 레지스트막에 소정의 패턴을 묘화ㆍ현상 처리하여, 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 하프톤막을 드라이 에칭하여 하프톤막 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 제거하여, 글래스 기판(10) 상에 하프톤막 패턴이 형성된 노광용 포토마스크를 얻는다.
상기 실시 형태 1에 따르면, 결함 검사 공정에서, 검사광 L을 단면(13)으로부터 주표면(11)측에 닿는 방향으로, 주표면(11)에 대하여 경사각 θg만큼 경사시켜 도입하여 형광의 유무를 검사하고, 다음으로 검사광 L을 단면(14)으로부터 주표면(12)측에 닿는 방향으로, 주표면(12)에 대하여 경사각 θg만큼 경사시켜 도입하여 형광의 유무를 검사하고, 또한 검사광 L을 어느 하나의 단면으로부터 주표면(11, 12)에 대하여 경사시키지 않고 도입하여 형광의 유무를 검사함으로써, 면취면이 있는 경우라도, 검사광을 글래스 기판 내부의 표면 근방까지 확실하게 도달시키는 것을 가능하게 하여, 확실한 결함 검출을 가능하게 하여 효율적인 검사를 가능하게 하고 있다.
또한, 이 실시 형태 1의 검사 대상의 글래스 기판(10)의 사이즈의 경우, 검사광을 3회 도입하지 않으면 안되었지만, 글래스 기판의 사이즈에 따라서는, 검사광 L을 단면(13)으로부터 주표면(11)측으로 경사시켜 도입하고, 검사광 L을 단면(14)으로부터 주표면(12)측으로 경사시켜 도입하는 것만으로, 소정 영역 전체에 검사광이 골고루 미치는 경우에서는, 주표면(11, 12)에 대하여 경사시키지 않는 3회째의 검사광 L의 도입은 반드시 필요하지는 않다. 2회의 검사광의 도입이어도 되는 경우의 조건으로서는, 단면(13)으로부터의 주표면(11)측으로 경사시킨 검사광의 도입 시, 광선 L2가 단면(14)과 면취면(14a)이 교차하는 각부 상이나, 그것보다도 단면(14)측을 통과하는 것, 및, 단면(14)으로부터의 주표면(12)측으로 경사시킨 검사광의 도입 시, 광선 L3이 단면(13)과 면취면(13b)이 교차하는 각부 상이나, 그것보다도 단면(13)측을 통과하는 것의 2개의 조건을 충족시키는 것이다.
또한, 상기 실시 형태 1에서는, 결함 검사 공정에서, 내부 결함 Kc, Kd가 발하는 광 Lkc, Lkd, Lg를 수광하는 CCD 카메라(23)를, 주표면(11)의 측에 배치한 예를 나타냈지만, 이것은, ArF 엑시머 레이저광을 도입하는 단면(13, 14) 이외의 단면의 측에 배치해도 된다. 또한, 검사광이 도입 가능한 정도로 연마되어 있으면, 단면(15)과 단면(16)으로부터 ArF 엑시머 레이저광을 도입하는 배치로 해도 된다.
또한, 상기 실시 형태 1에서는, 노광 광원이 ArF 엑시머 레이저인 경우를 설명하였지만, 파장이 200㎚ 이하, 바람직하게는 파장이 100㎚∼200㎚의 광이면 되고, F2 엑시머 레이저이어도 된다. 또한, ArF 엑시머 레이저나 F2 엑시머 레이저와 동일한 파장을 얻기 위해서, 중수(D2) 램프 등의 광원으로부터 광을 분광시켜 중심 파장이 ArF 엑시머 레이저, F2 엑시머 레이저와 동일한 광을 이용해도 무방하다.
또한, 상기 실시 형태 1에서는, CCD 카메라(23)를 컬러 카메라로 하여, 글래스 기판(10)의 내부 결함 및 이 내부 결함 이외의 영역이 발하는, 파장이 200㎚ 이상의 노광 파장의 광보다도 긴 파장의 광을 수광하여 촬영하고, 컴퓨터(27)는, 이 CCD 카메라(23)의 화상을 적, 녹, 청의 색별로 화상 처리하고, 이 색별로 화상 처리한 광의 강도(광량) 분포로부터 내부 결함(16)을 검출해도 된다. 이 경우, 컴퓨터(27)는, 색별로 화상 처리한 광의 색이나 파장 등의 정보로부터 내부 결함을 검출해도 된다. 또한, 내부 결함의 검출은, 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 공정의 최종 단계에서 실시해도 된다.
또한, 상기 실시 형태 1에서는, 글래스 기판(10)의 내부 결함 및 이 내부 결함 이외의 영역이 발하는, 노광 파장의 광보다도 긴 파장의 광을 CCD 카메라(23)가 수광하는 것을 설명하였지만, 이들 광을 분광기가 수광하여, 내부 결함의 분광 특성(파장 및 강도)이나, 광 Lkc, Lkd, Lg의 강도(광량) 분포를 측정하여, 내부 결함을 검출해도 된다.
또한, 상기 실시 형태 1에서는, 마스크 블랭크용 글래스 기판 상에 하프톤막을 형성한 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크의 경우를 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 글래스 기판(10) 상에 하프톤막과, 이 하프톤막 상에 차광막을 갖는 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크나, 마스크 블랭크용 글래스 기판(7) 상에 차광막이 형성된, 소위 바이너리형의 마스크 블랭크이어도 무방하다. 이 경우의 차광막의 구조로서는, 기판측으로부터 차광층, 표면 반사 방지층의 2층 적층 구조나, 또한 그것에 기판과 차광층의 사이에 이면 반사 방지층을 가한 3층 적층 구조 등을 들 수 있다. 차광막에 이용되는 재료로서는, 크롬을 주성분으로 하는 재료를 우선 들 수 있고, 이면 반사 방지층, 차광층, 표면 반사 방지층에 필요로 되는 특성을 충족시키도록, 이것을 주성분으로 적절히 산화, 질화, 탄화시키거나 한 재료를, 각각 이용하도록 하면 된다. 또한, 크롬 이외의 차광막에 적용 가능한 재료로서는, 예를 들면, 몰리브덴, 텅스텐, 지르코늄 등의 천이 금속과 실리콘으로 이루어지는 천이 금속 실리사이드를 들 수 있고, 크롬의 경우와 마찬가지로, 이것을 주성분으로 적절히 산화, 질화, 탄화시키거나 한 재료를 사용하면 된다. 이 외에도, 탄탈을 주성분으로 하여, 적절히 산화, 질화, 탄화시키거나 한 재료를 이용하여, 2층 적층 구조 혹은 3층 적층 구조의 차광막을 형성해도 된다. 또한, 이들 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크, 마스크 블랭크의 차광막 상에 레지스트막을 형성하고 있어도 된다.
(실시 형태 2)
실시 형태 1에서는, 검사 대상의 글래스 기판(10)의 사이즈에 따라서는, 검사광을, 검사광 L을 단면(13)으로부터 주표면(11)측으로 경사시켜 도입, 검사광 L을 단면(14)으로부터 주표면(12)측으로 경사시켜 도입, 검사광 L을 어느 하나의 단면으로부터 주표면(11, 12)에 대하여 경사시키지 않고 도입으로, 글래스 기판(10) 내에 3회 도입해야만 한다. 이에 대하여, 실시 형태 2에서는, 검사 광원의 대략 평행한 검사광을 오목 렌즈에 의해 발산광으로 하고 나서, 글래스 기판(10) 내에 도입시킴으로써, 검사 대상의 글래스 기판(10)의 사이즈에 상관없이, 검사광 L을 어느 하나의 단면으로부터 주표면(11, 12)에 대하여 경사시키지 않고 도입하는 것을 행하지 않고, 2회의 검사광의 도입으로 소정 영역 전체에 검사광을 골고루 미치게 할 수 있도록 되어 있다.
이 실시 형태 2는, 도 7에 도시한 바와 같이, 단면(13)(단면(14))의 앞에 오목 렌즈(28)를 설치하고, 검사광 L을 발산 각도 θc의 발산광으로 하고, 또한 주표면(11)(주표면(12))에 대하여 경사 각도 θg만큼 경사시켜, 글래스 기판(10) 내에 도입하도록 되어 있다. 이 경우의 경사 각도 θg는, 오목 렌즈(28)의 중심을 통과하여, 광선의 각도가 변화하지 않은 광선 L9(광선 L12)의 주표면(11)(주표면(12))에 대한 각도이다. 또한, 발산 각도 θc란, 단면(13)(단면(14))과 면취면(13a, 13b)(면취면(14a), 14b)이 교차하는 각 각부를 통과하여 글래스 기판(10) 내에 도입되는 광선 L7, L8(광선 L10, L11)의 글래스 기판(10) 내에 도입되기 전으로서, 실질적으로 평행광의 검사광 L이 오목 렌즈(28)에 의해 발산광으로 된 후의 상태에서, 광선 L7, L8(광선 L10, L11)의 연장선끼리가 교차하는 점에서, 이들 연장선이 이루는 각도 θc를 말한다. 검사광의 광선 L7, L8(광선 L10, L11)은, 단면(13)(단면(14))으로부터 글래스 기판(10) 내에 도입될 때에, 공기와 글래스 기판(10)과의 굴절률차에 의해 광선의 각도가 변하기 때문에, 글래스 기판(10) 내의 광선 L7, L8(광선 L10, L11)의 연장선이 이루는 각도는 θc와 동일하지는 않다.
이 경사 각도 θg와 발산 각도 θc는, 이하의 모든 조건을 충족시키도록 각각 설정된다. 즉, 단면(13)으로부터 글래스 기판(10) 내에 도입된 검사광 L에 대해서는, 광선 L5가, 경계면 E와 경계면 B와의 교선 Be 상이나 혹은 그것보다도 단면(13)측을 통과하고, 또한, 광선 L6이, 단면(14)과 면취면(14a)이 교차하는 각부, 혹은 그것보다도 단면(14)측을 통과해야만 한다. 그 외에, 단면(14)으로부터 글래스 기판(10) 내에 도입된 검사광 L에 대해서는, 광선 L9가, 경계면 F와 경계면 D와의 교선 Df 상, 혹은 그것보다도 단면(14)측을 통과하고, 또한, 광선 L8이, 단면(13)과 면취면(13b)이 교차하는 각부, 혹은 그것보다도 단면(13)측을 통과해야만 한다.
예를 들면, 마스크 블랭크용 글래스 기판의 완성 시(연마 공정 종료 후)의 종횡 치수가 약 152㎜×152㎜×6.35㎜, 면취량 m이 0.6㎜인 경우, 최저한 검사광을 도달시켜야 할 소정 영역을 132㎜×132㎜×6.4㎜로 하면, 발산 각도 θc의 절반의 각도와 경사 각도 θg와의 합이 2.4°이상이면 되고, 발산 각도 θc를 0.8°, 경사 각도를 2.0°로 하면 된다.
이들 조건을 충족시킬 수 있는 발산 각도 θc를 갖는 검사광 L을 주표면(11)측으로 경사 각도 θg만큼 경사시켜 단면(13)으로부터 도입하여, 형광의 유무를 검사하고, 또한, 동일하게 발산 각도 θc를 갖는 검사광 L을 주표면(12)측으로 경사 각도 θg만큼 경사시켜 단면(14)으로부터 도입하여, 형광의 유무를 검사함으로써, 검사광을 소정 영역인 132㎜×132㎜×6.4㎜의 전체에 골고루 미치게 할 수 있어, 소정 영역 내의 전부에 대하여 내부 결함의 검사를 행할 수 있다.
또한, 오목 렌즈(28)는 검사 광원으로부터의 실질적으로 평행한 검사광을 발산광으로 하기 위해서 필요로 하는 것이므로, 구면의 오목 렌즈이어도 그 기능을 충족시킨다. 그러나, 필요로 되는 것은, 기판의 두께 방향으로의 검사광의 발산이며, 주표면에 평행한 방향으로의 검사광의 발산은 반드시 필요하지는 않다. 반대로 발산시키는 것에 의한 검사광의 광 강도의 감소를 고려하면, 오히려 주표면에 평행한 방향으로의 발산은 최저한으로 하는 것이 바람직하다. 이들의 것을 고려하면, 오목 렌즈(28)에는, 실린드리컬 렌즈를 이용하여, 주로, 기판의 두께 방향으로만 발산시키는 것이 바람직하다. 또한, 대략 평행한 검사광을 발산광으로 할 수 있으면 어떠한 수단을 이용해도 되고, 오목 거울을 이용해도 된다. 이 오목 거울의 경우에서도, 실린드리컬 오목 거울을 이용하여, 주로, 기판의 두께 방향으로만 발산시키는 것이 바람직하다. 이 외의 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법, 및 노광용 포토마스크의 제조 방법에 관한 사항에 대해서는, 실시 형태 1의 경우와 마찬가지이다.
(실시 형태 3)
이 실시 형태 3은, 글래스 기판의 내부 결함을 검사하는 공정인 결함 검사 공정을 (3) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 연마 공정 전에 행하지 않고, (4) 마스크 블랭크의 제조 공정 후에 행하는 점에서, 실시 형태 1과는 상이하다.
(4) 마스크 블랭크의 제조 공정에서 제조된 마스크 블랭크에 대하여, (2) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 내부 결함 검사 공정과 마찬가지의 방법으로, 글래스 기판의 내부 결함의 검사를 행하였다. 마스크 블랭크의 글래스 기판의 크기는, 종횡 치수가 약 152㎜×152㎜×6.35㎜, 면취량 m이 0.6㎜를 목표로 제조되어 있지만, 오차를 가미하여 최저한 검사광을 도달시켜야 할 소정 영역을 132㎜×132㎜×6.4㎜로 하면, 검사광의 경사 각도 θg는 2.4°이면 된다.
이 실시 형태 3에 따르면, 실시 형태 1의 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 형광이 기판 주표면(11)과 박막과의 계면에서 반사되기 때문에, 형광의 유무를 보다 식별하기 쉽다고 하는 효과도 얻어진다. 또한, 마스크 블랭크의 글래스 기판(10) 내에의 검사광의 도입 방법으로서, 실시 형태 2에 설명한 바와 같이, 검사광 L을 오목 렌즈(28) 등을 이용하여 발산 각도 θc를 갖는 발산광으로 하여, 단면(13)측과 단면(14)측으로부터 각각 글래스 기판(10)의 내부에 도입하도록 하여도 된다. 이때의 발산 각도 θc 및 경사 각도 θg는, 실시 형태 2의 경우와 마찬가지로 하면 된다.
(5) 노광용 포토마스크의 제조 공정에서 제조된 노광용 포토마스크에 대하여, 마스크 블랭크에 대하여 행한 경우와 마찬가지의 내부 결함 검사를 행해도 된다. 또한, 검사광을 조사함으로써 내부 결함으로부터 발생하는 형광은, 검사광의 조사 강도나 내부 결함의 종류나 구조에 따라서, 발생하는 형광의 광량이 크게 변화하므로, 보다 확실한 내부 결함 배제가 필요하면, 미연마의 글래스 기판의 단계, 연마하여 완성된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 단계, 마스크 블랭크의 단계, 노광용 포토마스크의 단계 중, 어느 것이나 복수의 단계나, 모든 단계에서 내부 결함 검사를 행해도 된다.
(실시 형태 4)
도 8은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 내부 결함 검사 공정에 관한 설명도, 도 9는 도 8의 A부 확대도, 도 10은 발산각 θc의 설명도, 도 11은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 내부 결함 검사 공정을 실시하기 위한 장치 구성을 도시하는 도면이다. 이하, 이들 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태 4에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법, 및 노광용 포토마스크의 제조 방법을 설명한다. 또한, 본 실시 형태 4의 검사 대상인 마스크 블랭크용 글래스 기판은, 도 1 및 도 2에 도시된 마스크 블랭크용 글래스 기판과 동일한 것이므로, 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙여서 설명한다.
실시 형태 4에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법은, (1) 결함 검사의 대상으로 되는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 연삭 공정, (2) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 공정, (3) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 연마 공정으로 이루어진다. 또한, 실시 형태 4에 따른 마스크 블랭크의 제조 방법은, 상기의 (1)∼(3)의 공정에서 제조한 마스크 블랭크용 글래스 기판에 대하여, (4) 마스크 블랭크의 제조 공정을 행한다. 또한, 실시 형태 4에 따른 노광용 포토마스크의 제조 방법은, (4)의 공정에서 제조한 마스크 블랭크에 대하여, (5) 노광용 포토마스크의 제조 공정을 행한다. 상기 공정 중, 실시 형태 4의 최대의 특징은, (2) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 공정에서 이용하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 내부 결함의 검사 방법에 있으며, 다른 공정은, 대략 공지의 공정을 이용하므로, 이하에서는, 공지의 공정의 설명은 필요 최소한으로 하고, 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 방법을 중심으로 설명한다.
또한, (2) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 공정은, (3) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 연마 공정 후의 글래스 기판이나, (4) 마스크 블랭크의 제조 공정 후의 마스크 블랭크나, (5) 노광용 포토마스크의 제조 공정 후의 노광용 포토마스크에 대하여 행해도 내부 결함 검사의 정밀도에는 실질적인 차는 없다. 단, (3)의 마스크 블랭크용 글래스 기판의 연마 공정이나 (4) 마스크 블랭크의 제조 공정 및, (5) 노광용 포토마스크의 제조 공정을 먼저 행한 후이면, 내부 결함이 있는 불합격품으로 되는 것도 포함시킨 모든 글래스 기판에 대하여 연마나 박막의 성막을 행하기 때문에, 큰 낭비가 생기므로, (3)의 연마 공정 전에 행하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 확실하게 내부 결함을 발견하는 것에 중점을 두는 경우에는, 글래스 기판의 연마 공정이 완료되어 있는 마스크 블랭크용 글래스 기판이나, 그 글래스 기판에 패턴 형성용 박막이 형성된 마스크 블랭크나, 노광용 포토마스크에서 결함 검사 공정을 행하면 된다.
(1) 내부 결함 검사의 대상으로 되는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 연삭 공정
공지의 방법(예를 들면, 일본 특개평 8-31723호 공보, 일본 특개 2003-81654호 공보 등 참조)에 의해 작성된 합성 석영 글래스 잉곳으로부터, 약 152.4㎜×약 152.4㎜×약 6.85㎜의 판 형상체를 잘라내어 합성 석영의 글래스 기판을 얻는다. 이 글래스 기판은, 대향하는 2개의 주표면과, 이 양 주표면에 직교하는 4개의 단면을 갖는다.
상기 글래스 기판의 주표면과 단면이 교차하는 각부에 면취 가공을 실시한 후, 검사광을 도입하는 단면에 경면 연마를 실시하여, 검사광을 글래스 기판 내부에 도입할 수 있도록 하여 마스크 블랭크용 글래스 기판(10)을 얻는다. 이 글래스 기판(10)은, 도 1 및 도 2에 도시된 마스크 블랭크용 글래스 기판과 동일한 것이며, 2개의 주표면(11, 12), 4개의 단면(13, 14, 15, 16), 8개의 면취면(13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b)을 갖는다. 여기서, 검사광을 도입하는 단면(일단면)(13)의 표면 거칠기 Ra(산술 평균 거칠기)는 약 0.03㎛ 이하로 한다. 또한, 마스크 블랭크의 연마 공정에서 4개의 단면 모두에 경면 연마를 실시하므로, 이 연삭 공정의 단계에서, 그 밖의 단면(14, 15, 16)에 대하여 경면 연마를 실시해도 된다. 이렇게 하여 얻어진 마스크 블랭크용 글래스 기판(10)은 다음 공정인 내부 결함의 검사 공정에 공급된다.
(2) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 공정
이 공정에서는, 전술한 바와 같이 하여 얻어진 마스크 블랭크용 글래스 기판(10)을 이하 설명하는 결함 검사 방법에 의해 그 내부 결함의 유무를 검사하는 공정이다. 이하, 이 공정에서 이용하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 검사 방법을 설명한다.
도 8에서, 발산 각도 2mrad의 실질적으로 평행광인 검사광 L을, 오목 렌즈(28)에 의해 발산광으로 하여, 글래스 기판(10)의 단면(13)으로부터 글래스 기판(10) 내에 도입하고(도 8의 실선으로 나타내어지는 광), 그때에 검사광이 조사된 것에 의해 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사한다.
이 경우, 글래스 기판(10) 내에 도입되는 검사광 L 중, 단면(13)과 면취면(13a, 13b)이 교차하는 각부를 통과하여 글래스 기판 내에 도입된 광선을 L1, L2로 하면, 이 광선 L1, L2가, 소정 영역의 표ㆍ리 양 주표면(11, 12)측의 각 경계면 E, F(도 9 및 도 10 참조)와, 소정 영역의 단면(13)측의 경계면 B와의 교선 Be, Bf 상, 혹은 그것보다도 단면(13)측으로 되도록, 검사광의 발산 각도를 설정한다.
여기서, 발산 각도란, 단면(13)과 면취면(13a, 13b)이 교차하는 각 각부를 통과하여 글래스 기판(10) 내에 도입되는 광선 L1, L2의 글래스 기판(10) 내에 도입되기 전으로서, 실질적으로 평행광의 검사광 L이 오목 렌즈(28)에 의해 발산광으로 된 후의 상태에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 광선 L1, L2의 연장선끼리가 교차하는 점에서, 이들 연장선이 이루는 각도(θc)를 말한다(검사광의 광선 L1, L2는, 단면(13)으로부터 글래스 기판(10) 내에 도입될 때에, 공기와 글래스 기판(10)과의 굴절률차에 의해 광선의 각도가 변하게 되기 때문에, 글래스 기판(10) 내의 광선 L1, L2의 연장선이 이루는 각도는 θc와 동일하지는 않다).
여기서, 소정 영역의 마스크 블랭크용 글래스 기판에서 두께 방향(주표면(11)과 주표면(12)과의 사이의 방향)의 범위는, 반드시 두께 방향의 전체 영역에 검사광이 도달해야만 하는 것은 아니다. 이것은, 연삭 공정 종료 후에, 결함 검사 공정을 행하는 경우에서는, 그 후의 연마 공정에서, 주표면(11, 12)이 연마됨으로써 양측으로부터 두께 방향으로 소정량의 글래스가 깎여지기(도 9의 참조 부호 11a 부분) 때문에, 깎여지는 영역에 내부 결함이 있어도, 완성된 마스크 블랭크용 글래스 기판에서는, 그 내부 결함은 제거되어 있기 때문이다. 단, 패턴 형성용의 박막이 형성되는 쪽의 주표면과 그 반대측의 주표면에서 연마되는 양이 약간 상이한 것이나, 양 주표면이 완전한 플랫 형상은 아닌 것 등을 고려하여, 두께 방향의 검사광이 도달하는 영역에는 다소의 여유를 갖게 한 쪽이 좋다.
예를 들면, 약 152㎜×152㎜의 크기의 주표면(면취 부분 포함한 크기)의 마스크 블랭크용 글래스 기판의 경우, 판 두께(두께 방향의 두께)는, 연삭 공정 종료 후의 판 두께 6.85㎜로부터 6.35㎜를 목표로 연마된다. 상기의 여유를 감안하면, 두께 방향의 기판 중심을 기준으로 최저한 6.4㎜의 두께의 영역에 검사광이 도달하면 되게 된다. 즉, 연삭 공정 종료 후의 글래스 기판에서, 두께 방향의 기판 중심을 기준으로 6.4㎜보다도 외측의 부분에 대해서는, 후의 연마 공정에서 제거되므로, 검사해야 할 소정 영역으로부터 벗어나도 문제가 없게 된다.
한편, 소정 영역의 주표면측의 범위는, 마스크 블랭크용 글래스 기판을 이용하여 마스크 블랭크를 제조하고, 그 마스크 블랭크에 기초하여 노광용 포토마스크를 제작할 때에, 박막에 전사 패턴이 형성되는 영역에 대하여 최저한 커버할 수 있으면 된다. 왜냐하면, 이 마스크 블랭크용 글래스 기판에 기초하여 노광용 포토마스크를 제작하고, 이것을 노광 장치의 포토마스크 스테이지에 설치하여, 전사 대상물(웨이퍼 등)에의 패턴 전사를 행한 경우, 전사 패턴이 형성되는 영역의 외측의 주표면(11, 12)의 영역의 노광광은, 박막에 의해 차단되기 때문에, 그 영역에 내부 결함이 존재해도, 전사 대상물에 대하여 악영향을 주지 않기 때문이다.
예를 들면, 상기의 약 152㎜×152㎜의 크기의 주표면의 마스크 블랭크용 글래스 기판의 경우, 전사 패턴이 형성되는 영역은, 마스크 블랭크의 중심을 기준으로 132㎜×132㎜의 내측의 영역으로 하는 것이 일반적이다. 이 경우, 단면(13)에 평행하고, 마스크 블랭크의 중심으로부터 단면(13)을 향하여 66㎜의 거리에, 소정 영역의 경계면 B가 최저한 설정되어 있으면 된다. 이 경계면 B와 양 주표면(11, 12)측의 각 경계면 E, F가 교차하는 양 교선 Be, Bf 상이나, 그것보다도 단면(13)측에 글래스 내의 광선 L1, L2의 위치가 오도록, 발산 각도 θc를 선정하면 된다. 또한, 노광용 포토마스크는, 노광 장치의 포토마스크 스테이지에서, 노광광의 광원측에 박막이 형성되지 않은 측의 주표면이 향하는 형태로 형성된다. 이 때문에, 소정 영역의 외측의 영역에서도 글래스 기판(10)의 내부까지 노광광이 조사되기 때문에, 내부 결함이 있으면 거기로부터 형광이 발생한다. 내부 결함이 소정 영역의 경계면 B 부근에 있었던 경우, 거기로부터 발하는 형광이 전사 대상물에의 패턴 전사에 악영향을 주는 경우가 있을 수 있다. 이와 같은 것을 고려하는 경우, 소정 영역을 마스크 블랭크의 중심을 기준으로 142㎜×142㎜의 내측의 영역으로, 여유를 갖고 설정하면 바람직하다. 더 여유를 갖게 하면, 소정 영역을 예를 들면 146㎜×146㎜의 내측의 영역으로 하면 보다 바람직하다.
이상을 감안하면, 약 152㎜×152㎜×6.35㎜의 마스크 블랭크용 글래스 기판을 제조하는 경우, 내부 결함 검사 공정에서 검사해야 할 소정 영역은, 최저한으로, 기판 중심을 기준으로 132㎜×132㎜×6.4㎜의 글래스 기판 내부로 하면 된다. 또한, 보다 확실한 내부 결함 검사가 요구되는 경우에서는, 소정 영역을 기판 중심을 기준으로 142㎜×142㎜×6.45㎜의 글래스 기판 내부로 하면 바람직하다.
이와 같이 발산 각도 θc를 선정함으로써, 검사광 L을, 글래스 기판(10)의 단면(13)으로부터 글래스 기판(10) 내에 도입하는 것만으로, 글래스 기판(10)의 내부 결함 검사를 해야 할 소정 영역 전체에 검사광을 조사할 수 있다. 이에 의해, 글래스 기판(10)의 특히 표리면 근방의 미소한 내부 결함도 빠짐없이 검출하는 것을 가능하게 하고 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 글래스 기판(10)의 단면(13)으로부터 글래스 기판(10) 내에 도입된 검사광 L은, 광선 L1, L2의 외측의 영역인 영역 S3, S4를 제외하고, 글래스 기판(10) 내에서의 다른 모든 영역에 골고루 미친다. 이에 의해, 검사광 L을 글래스 기판(10) 내의 전사 패턴이 형성되는 영역에 골고루 미치게 할 수 있고, 그때에 발생하는 결함광을 검출함으로써, 비교적 간단히, 빠짐없는 결함 검출을 할 수 있다.
전술한 실시 형태 4에서, 상기 발산각 θc는, 구체적으로는, 이하와 같이 된다.
ㆍ검사광 : ArF 엑시머 레이저광(노광 파장 : 193㎚)
ㆍ글래스 기판(10)의 재질 : 합성 석영 글래스
ㆍ굴절률 : 1.52(노광 파장 : 193㎚에서)
ㆍ글래스 기판(10)의 치수
세로ㆍ가로 : 152×152㎜,
두께 tg : 6.4㎜(연마 공정 후의 목표 두께 6.35㎜+오차 범위)
면취량 m(도 9 참조) : 0.6㎜
ㆍ소정 영역 : 132㎜×132㎜×6.4㎜(기판 중심을 기준으로 하여)
ㆍ검사광의 발산 각도 θc : 4.8°
ㆍ오목 렌즈(28) : 실린드리컬 렌즈(초점 거리 : 300㎜)
ㆍ오목 렌즈(28)와 단면(13)과의 거리 d : 10㎜
상기 실시 형태 4에서의 발산 각도 θc는, 단면(13)측의 소정 영역의 경계면 B를 커버하는 것이 가능한, 거의 최소로 되는 각도로 하고 있다. 본원 발명의 작용ㆍ효과를 충족시킨다고 하는 관점에서만 고려하면, 발산 각도 θc는, 최소의 각도보다도 크게 해도 된다. 그러나, 발산 각도 θc를 크게 함에 따라서, 글래스 기판에 도입된 검사광의 광 강도(밀도)가 작아져 가기 때문에, 검사 광원의 광 강도가 동일하면, 검사광이 조사됨으로써 내부 결함으로부터 발하여지는 형광의 광 강도도 작아져 가서, 형광을 검출하기 어려워질 우려가 있다. 이 문제에 대해서는, 검사 광원의 광 강도를 증강하면 기본적으로는 해결되는 것이지만, 지나치게 검사 광원의 광 강도를 크게 하면, 검사광의 에너지가 커짐으로써 기판 내부에 데미지를 주게 되는 것이 염려된다. 이 점이나, 설비 증강에 관련되는 경제성의 점을 고려하면, 발산 각도 θc는, 단면(13)측(검사광의 도입되는 측의 단면)의 소정 영역의 경계면 B를 커버하는 것이 가능한 최소 각도인 것이 바람직하다.
예를 들면, 상기한 바와 같이 마스크 블랭크용 글래스 기판의 완성 시(연마 공정 종료 후)의 종횡 치수가 약 152㎜×152㎜×6.35㎜, 면취량 m이 0.6㎜인 경우, 최저한 검사광을 도달시켜야 할 소정 영역을 132㎜×132㎜×6.4㎜로 하면, 발산 각도 θc는 4.8° 이상이면 된다. 또한, 동일한 기판 치수이며, 검사광을 도달시켜야 할 소정 영역을 142㎜×142㎜×6.45㎜로 하면, 발산 각도 θc는, 10.3° 이상이면 된다. 또한, 오목 렌즈에 의해 발산시키는 발산 각도를 크게 하는 것에 의한 검사광의 광 강도의 저하와, 검사 광원의 광 강도를 증강하는 것에 대한 기판에의 데미지의 위험성이나 코스트면 등을 고려하면, 발산 각도 θc는 7.0°이하인 것이 바람직하다.
또한, 오목 렌즈(28)는 검사 광원으로부터의 대략 평행한 검사광을 발산광으로 하기 위해서 필요로 하는 것이므로, 구면의 오목 렌즈이어도 그 기능을 충족시킨다. 그러나, 필요로 되는 것은, 기판의 두께 방향으로의 검사광의 발산이며, 주표면에 평행한 방향으로의 검사광의 발산은 반드시 필요한 것은 아니다. 반대로 발산시키는 것에 의한 검사광의 광 강도의 감소를 고려하면, 오히려 주표면에 평행한 방향으로의 발산은 최저한으로 하는 것이 바람직하다. 이들의 것을 고려하면, 오목 렌즈(28)에는, 실린드리컬 렌즈를 이용하여, 주로, 기판의 두께 방향으로만 발산시키도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 대략 평행한 검사광을 발산광으로 할 수 있으면 어떠한 수단을 이용해도 되고, 오목 거울을 이용해도 된다. 이 오목 거울의 경우에서도, 실린드리컬 오목 거울을 이용하여, 주로, 기판의 두께 방향으로만 발산시키도록 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 11을 참조하면서, 전술한 실시 형태 4에 따른 결함 검사 공정을 실시하기 위한 장치 구성을 설명하고, 본 발명의 실시 형태 4에 따른 마스크 블랭크용 글래스 기판의 결함 검사 공정을 보다 상세하게 설명한다. 도 11에서, 부호 20은, 글래스 기판의 결함 검사 장치이다. 이 글래스 기판의 결함 검사 장치(20)는, 검사광 L을 발생하여 글래스 기판에 조사하기 위한 레이저 장치(21)와, 글래스 기판(10)을 실어 X 방향, Y 방향, Z 방향으로 각각 이동시킴과 함께 그 위치 정보를 송출하는 XYZ 스테이지(22)와, 글래스 기판(10)에서 발생한 결함광을 검출하는 CCD 카메라(23)와, CCD 카메라(23)로부터의 화상 정보나 XYZ 스테이지(22)로부터의 위치 정보 등을 입력하여 소정의 처리를 하는 컴퓨터(27)와, 검사광 L을 발산광으로 하여 글래스 기판(10)에 도입하는 실린드리컬 렌즈(28)를 갖는다.
레이저 장치(21)는, XYZ 스테이지(22)에 실려진 글래스 기판(10)의 단면(13)의 측에 설치되어 있다. 실린드리컬 렌즈(28)는 글래스 기판(10)의 단면(13)의 측에 이 단면(13)을 따라 설치되어 있다. 레이저 장치(21)로부터 사출된 검사광 L은, 실린드리컬 렌즈(28)에 의해 소정의 발산광으로 된 후에, 단면(13)을 통하여 글래스 기판(10) 내에 도입되도록 되어 있다.
레이저 장치(21)로부터 사출되는 검사광은, 빔 형상이 7.0㎜×4.0㎜, 파워가 6mJ, 주파수가 400㎐의 펄스 형상의 ArF 엑시머 레이저광(파장 : 193㎚)이고, 실린드리컬 렌즈(28)는, 글래스 기판(10)의 단면(13 또는 14)에 평행하게 배치되는 것으로, 이들 단면과 그 종횡 폭이 거의 동일하게 형성된 것이다. 그리고, 렌즈로서의 기능은, 길이 방향(기판 주표면에 평행한 방향)에 직각인 절단면(기판 두께 방향)에서, 오목 렌즈로서 작용한다. 오목 렌즈로서의 기능은, 이미 상술한 대로, 검사광 L을 소정의 발산각의 발산광으로 하는 것이다. 또한, 길이 방향에 대해서는, 렌즈 작용을 갖지 않는다.
XYZ 스테이지(22)는, 글래스 기판(10)을 재치하여 이것을 XYZ 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있고, 글래스 기판을 원하는 위치로 이동시켜, 그 위치 정보를 컴퓨터(27)에 송출하는 것이다. 본 결함 검사를 행하는 경우에는, 검사 개시의 위치에 글래스 기판(10)을 설치하고, 다음으로, 레이저 장치(21)에 의해, 글래스 기판(10) 내에 검사광 L을 도입하고, 그때의 형광 Lkc, Lkd의 상을 CCD 카메라(23)에 의해 촬상하고, 그 화상 정보 및 상기 위치 정보를 컴퓨터(27)에 보내어 축적한다. 다음으로, XYZ 스테이지(22)를 구동하여 글래스 기판(10)을, 검사광 L의 폭분만큼 Y 방향으로 이동시키고, 마찬가지로, 검사광 L을 조사하고, 그때의 형광 Lkc, Lkd의 상을 CCD 카메라(23)에 의해 촬상하고, 그 화상 정보 및 위치 정보를 컴퓨터(27)에 보낸다. 이 동작을 반복함으로써, 단면(13)의 한쪽의 끝부터 다른 쪽의 끝까지의 모든 영역으로부터 검사광 L을 도입한다.
다음으로, XYZ 스테이지(22) 상에서 글래스 기판(10)을 이동시켜, 단면(14)이 실린드리컬 렌즈(28)에 대향하도록 설치한다. 다음으로, 단면(14)으로부터 검사광 L이 도입되도록 한다. 그리고, 단면(13)으로부터 도입한 경우와 마찬가지의 조작을 반복하여, 단면(14)의 한쪽의 끝부터 다른 쪽의 끝까지의 모든 영역으로부터 검사광 L을 도입한다. 이에 의해, 글래스 기판(10) 내의 모든 영역에 검사광 L을 조사하고, 글래스 기판(10) 내의 모든 영역의 결함광의 화상을 축적한다. 또한, 전술한 대로, 레이저 장치(21)와 실린드리컬 렌즈(28)를, 글래스 기판(10)의 단면(13)의 측 외에, 단면(14)의 측에도 설치하면(도 11의 파선으로 표시), 글래스 기판(10)을 XYZ 스테이지(22) 상에 고정한 채로, 전체 영역의 검사를 할 수 있다.
CCD 카메라(23)는, 표리면 중의 한쪽의 면인 면(11)의 측(도면의 상방)에 배치되고, 글래스 기판(10)으로부터 발하여지는 광의 정보에 기초한 화상을 만든다. 즉, 글래스 기판(10)의 내부 결함으로부터 발생되는 형광 Lkc, Lkd를, 검지하고, 그 형광에 의한 상을 촬영하고, 그 화상 정보를 컴퓨터(27)에 보낸다. 또한, 이 실시 형태 4에서는, CCD 카메라(23)로서, 소위 흑백 카메라를 이용하였다.
컴퓨터(27)는, CCD 카메라(23)로부터의 화상을 입력하여, 글래스 기판(10)의 Y 방향의 각 위치에서 화상 처리하고, 이 글래스 기판(10)의 Y 방향의 각 위치에 대하여, CCD 카메라(23)가 수광하는 광 Lkc, Lkd, Lg의 광량(강도)을, 글래스 기판(10)의 X 방향 위치와의 관계로 해석한다. 즉, 컴퓨터(27)는, 광 Lkc, Lkd, Lg의 광량이 소정 임계값 이상의 국소적인 광량을 갖는 경우에, 그 소정 임계값 이상의 국소적인 광량의 광 Lkc, Lkd를 내부 결함 Kc, Kd가 발한다고 판단하고, 이 내부 결함 Kc, Kd의 위치(글래스 기판(10)에서의 X 방향 및 Y 방향의 위치)와 함께, 내부 결함 Kc, Kd가 발하는 국소적인 광량의 광 Lkc, Lkd의 형상 등으로부터 내부 결함 Kc, Kd의 종류(국소 맥리, 내용물, 이질물)를 특정하여 검출한다.
예를 들면, 글래스 기판(10)에 내부 결함 Kc로서 국소 맥리 또는 내용물이 존재하는 경우에는, 도 6의 (A)를 이용하여 앞서 설명한 방법에 의해 그 국소 맥리 또는 내용물을 그 위치와 함께 검출, 또한, 글래스 기판(10)에 내부 결함 Kd로서 이질물이 존재하는 경우에는, 도 6의 (B)를 이용하여 앞서 설명한 방법에 의해 그 이질물을 그 위치와 함께 검출한다.
상기 글래스 기판의 결함 검사 장치(20)에 의해 내부 결함 Kc, Kd가 검출되지 않는 글래스 기판(10)은, 검사 합격품이고, 다음의 연마 공정에 공급된다.
(3) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 연마 공정
(2) 결함 검사 공정에서 검사 합격품으로 된 글래스 기판(10)에 대하여, 그 주표면(11, 12), 단면(13, 14, 15, 16), 면취면(13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b)을 각각 원하는 표면 거칠기로 되도록 경면ㆍ정밀 연마하고, 세정 처리를 실시하여 마스크 블랭크용 글래스 기판(10)을 얻는다. 이때의 주표면(11, 12)의 표면 거칠기는, 제곱 평균 평방근 거칠기(Rms)로 0.2㎚ 이하가 바람직하다.
(4) 마스크 블랭크의 제조 공정(제조 방법)
다음으로, 전술한 바와 같이 하여 얻은 마스크 블랭크용 글래스 기판(10)의 주표면(11) 상에 마스크 패턴 형성용의 박막(하프톤막)을 공지의 스퍼터링 장치, 예를 들면, DC 마그네트론 스퍼터링 장치 등을 이용하여 형성하여, 마스크 블랭크로서의 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻는다. 또한, 이 하프톤막에 이용되는 재료로서는, 몰리브덴, 탄탈, 텅스텐, 지르코늄 등의 천이 금속과 실리콘으로 이루어지는 천이 금속 실리사이드를 산화, 질화, 산질화시킨 것을 주성분으로 하는 재료를 들 수 있다. 또한, 하프톤막을, 주로 노광광에 대한 투과율을 조정하는 투과율 조정층과, 주로 막 내를 투과하는 노광광에 대하여 위상차를 조정하는 위상 조정층과의 2층 이상의 적층 구조로 해도 된다.
(5) 노광용 포토마스크의 제조 공정(제조 방법)
다음으로, 상기 마스크 블랭크(하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크)의 하프톤막에, 공지의 패턴 형성 방법에 의해 패턴을 형성하여 노광용 포토마스크로서의 하프톤 위상 시프트 마스크를 얻는다. 즉, 상기 하프톤막의 표면에 레지스트를 도포한 후, 가열 처리하여 레지스트막을 형성하고, 이 레지스트막에 소정의 패턴을 묘화ㆍ현상 처리하여, 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 하프톤막을 드라이 에칭하여 하프톤막 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 제거하여, 글래스 기판(10) 상에 하프톤막 패턴이 형성된 노광용 포토마스크를 얻는다.
상기 실시 형태 4에 따르면, 결함 검사 공정에서, 발산각을 θc로 한 검사광 L을 글래스 기판(10)의 단면(13)으로부터 도입하여 결함광을 검출하고, 다음으로 이 단면(13)과 대향하는 단면(14)으로부터 검사광 L을 도입하여 마찬가지로 결함광을 검출하도록 한 것에 의해, 면취면이 있는 경우라도, 검사광을 글래스 기판 내부의 표면 근방까지 확실하게 도달시키는 것을 가능하게 하고, 동시에, 발산각을 작게 억제함으로써 검사광의 감쇠를 작게 억제하여 확실한 결함 검출을 가능하게 하여 효율적인 검사를 가능하게 하고 있다.
또한, 상기 실시 형태 4에서는, 결함 검사 공정에서, 내부 결함 Kc, Kd가 발하는 광 Lkc, Lkd, Lg를 수광하는 CCD 카메라(23)를, 주표면(11)의 측에 배치한 예를 나타냈지만, 주표면(12)측, 혹은 단면(14, 15, 16)측에 배치해도 된다. 또한, 검사광이 도입 가능한 정도로 연마되어 있는 단면이면, 단면(13) 이외의 단면측에 ArF 엑시머 레이저광을 도입하는 배치로 해도 된다.
또한, 상기 실시 형태 4에서는, 노광 광원이 ArF 엑시머 레이저인 경우를 설명하였지만, 파장이 200㎚ 이하, 바람직하게는 파장이 100㎚∼200㎚의 광이면 되고, F2 엑시머 레이저이어도 된다. 또한, ArF 엑시머 레이저나 F2 엑시머 레이저와 동일한 파장을 얻기 위해서, 중수(D2) 램프 등의 광원으로부터 광을 분광시켜 중심 파장이 ArF 엑시머 레이저, F2 엑시머 레이저와 동일한 광을 이용해도 무방하다.
또한, 상기 실시 형태 4에서는, CCD 카메라(23)로서 흑백 카메라를 이용한 예를 들었지만, CCD 카메라를 컬러 카메라로 하여, 글래스 기판(10)의 내부 결함 및 이 내부 결함 이외의 영역이 발하는, 파장이 200㎚ 이상의 노광 파장의 광보다도 긴 파장의 광을 수광하여 촬영하고, 컴퓨터(27)는, 이 CCD 카메라(23)의 화상을 적, 녹, 청의 색별로 화상 처리하고, 이 색별로 화상 처리한 광의 강도(광량) 분포로부터 내부 결함(16)을 검출해도 된다. 이 경우, 컴퓨터(27)는, 색별로 화상 처리한 광의 색이나 파장 등의 정보로부터 내부 결함을 검출해도 된다. 또한, 내부 결함의 검출은, 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 공정의 최종 단계에서 실시해도 된다.
또한, 상기 실시 형태 4에서는, 글래스 기판(10)의 내부 결함 및 이 내부 결함 이외의 영역이 발하는, 노광 파장의 광보다도 긴 파장의 광을 CCD 카메라(23)가 수광하는 것을 설명하였지만, 이들 광을 분광기가 수광하여, 내부 결함의 분광 특성(파장 및 강도)이나, 광(15 및 17)의 강도(광량) 분포를 측정하여, 내부 결함을 검출해도 된다. 또한, 형광의 검출은 검사원에 의한 목시로 행해도 된다.
또한, 상기 실시 형태 4에서는, 마스크 블랭크용 글래스 기판 상에 하프톤막을 형성한 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크의 경우를 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 글래스 기판(10) 상에 하프톤막과, 이 하프톤막 상에 차광막을 갖는 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크나, 마스크 블랭크용 글래스 기판(7) 상에 차광막이 형성된, 소위 바이너리형의 마스크 블랭크이어도 무방하다. 이 경우의 차광막의 구조로서는, 기판측으로부터 차광층, 표면 반사 방지층의 2층 적층 구조나, 또한 그것에 기판과 차광층의 사이에 이면 반사 방지층을 가한 3층 적층 구조 등을 들 수 있다. 차광막에 이용되는 재료로서는, 크롬을 주성분으로 하는 재료를 우선 들 수 있고, 이면 반사 방지층, 차광층, 표면 반사 방지층에 필요로 되는 특성을 충족시키도록, 이것을 주성분으로 적절히 산화, 질화, 탄화시키거나 한 재료를, 각각 이용하도록 하면 된다. 또한, 크롬 이외의 차광막에 적용 가능한 재료로서는, 예를 들면, 몰리브덴, 텅스텐, 지르코늄 등의 천이 금속과 실리콘으로 이루어지는 천이 금속 실리사이드를 들 수 있고, 크롬의 경우와 마찬가지로, 이것을 주성분으로 적절히 산화, 질화, 탄화시키거나 한 재료를 사용하면 된다. 이 외에도, 탄탈을 주성분으로 하여, 적절히 산화, 질화, 탄화시키거나 한 재료를 이용하여, 2층 적층 구조 혹은 3층 적층 구조의 차광막을 형성해도 된다. 또한, 이들 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크, 마스크 블랭크의 차광막 상에 레지스트막을 형성하고 있어도 된다.
(실시 형태 5)
실시 형태 5에서는, 단면(13)으로부터 검사광을 도입하는 것만으로, 소정 영역에서의 형광의 유무를 검사하도록 하였지만, 검사 광원의 대략 평행한 검사광을 오목 렌즈에 의해 발산광으로 함으로써, 약간이지만 단위 면적당의 광 강도는 감소한다. 단면(13)의 1개소로부터 도입되는 검사광(발산광)으로 소정 영역 전체의 형광의 유무를 검사하기 위해서는, 단면(13)과 대향하는 단면(14)측의 소정 영역의 경계면 D(도 12 참조)에서 형광의 유무를 충분히 검출 가능한 광 강도의 크기가 적어도 필요하다.
상기한 대로, 검사 광원의 광 강도 자체를 증강함으로써, 단면(14)측의 소정 영역의 경계면 D에서의 발산광의 광 강도를 올리는 것은 가능하다. 그러나, 이때, 검사광의 도입측인 단면(13)측의 기판 내부에서의 발산광의 광 강도가 필연적으로 커지기 때문에, 증강하는 검사 광원의 광 강도의 크기에 따라서는, 단면(13)측의 기판 내부에 데미지를 주게 될 가능성이 있다.
이 실시 형태 5는, 단면(13)측으로부터 뿐만 아니라, 단면(14)측으로부터도 검사광의 발산광을 도입함으로써, 상기의 과제를 해결하는 것이다. 이 실시 형태 2에서는, 도 12에 도시한 바와 같이, 단면(13)과 단면(14)과의 사이의 거리를 2분하는 주표면(11, 12) 상의 중간 지점 C1, C2를 통과하고, 또한 단면(13) 및 단면(14)과 평행한 중간면 C에 의해, 검사광을 도달시킬 필요가 있는 소정 영역을 2분한다. 그리고, 단면(13)측으로부터 도입되는 검사광으로, 최저한, 소정 영역의 단면(13)측의 경계면 B, 중간면 C, 양 주표면(11, 12)측의 경계면 E, F로 둘러싸여지는 영역의 형광의 유무를 검사하도록 하고, 단면(14)측으로부터 도입되는 검사광으로, 최저한, 소정 영역의 단면(14)측의 경계면 D, 중간면 C, 양 주표면(11, 12)측의 경계면 E, F로 둘러싸여지는 영역의 형광의 유무를 검사하도록 하고 있다. 이에 의해, 도입하는 발산광은, 적어도 중간면 C에서 형광의 유무를 검사할 수 있을 만큼의 광 강도를 확보할 수 있으면 되게 되어, 발산광을 도입하는 단면측의 기판 내부의 데미지를 억제할 수 있다. 이 경우, 글래스 기판(10) 내에 도입되는 발산광인 검사광 L 중, 가장 외측의 광선을 L1, L2로 하면, 이 광선 L1, L2와, 소정 영역의 표ㆍ리 양 주표면(11, 12)측의 각 경계면 E, F와의 교선 Be, Bf, De, Df 상에 걸리도록, 검사광의 발산 각도 θc를 설정할 수 있다.
이 실시 형태 5에서, 단면(13)측으로부터 검사광을 도입한 내부 결함 검사를 행한 후, 다음의 스텝인 단면(14)측으로부터 검사광을 도입하는 경우의 방법으로서는, 단면(13)과 단면(14)의 위치가 교체되도록 기판(10)을 XYZ 스테이지(22) 상에 놓는 방향을 변화시키면 된다. 또한, 도 11에 파선으로 나타낸 바와 같이, 단면(14)측에도 레이저 조사 장치(21)와 실린드리컬 렌즈(28)를 배치하도록 하여 대응해도 된다. 또한, 이 실시 형태 5의 경우에서는, 최저한, 검사광을 도입하는 2개의 단면(13, 14)은, 경면 연마할 필요가 있다. 이 외의 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법, 및 노광용 포토마스크의 제조 방법에 관한 사항에 대해서는, 실시 형태 4의 경우와 마찬가지이다.
(실시 형태 6)
이 실시 형태 6은, 실시 형태 5와 마찬가지로, 단면(13)측으로부터 뿐만 아니라, 단면(14)측으로부터도 검사광의 발산광을 도입함으로써, 검사광의 글래스 기판 내에의 도입에 의한 데미지의 과제를 해결하는 것이지만, 종래의 평행광에 의한 내부 결함 검사 공정의 경우와, 검사 광원의 광 강도를 거의 동등 레벨로 할 수 있는 점에서, 실시 형태 5와는 상이하다.
이 실시 형태 6에서는, 도 13에 도시한 바와 같이, 단면(13)측으로부터 도입되는 검사광으로, 최저한, 중간면 C, 단면(14)측의 경계면 D, 양 주표면(11, 12)측의 경계면 E, F로 둘러싸여지는 영역의 형광의 유무를 검사하도록 하고 있다. 그리고, 단면(14)측으로부터 도입되는 검사광으로, 최저한, 중간면 C, 단면(13)측의 경계면 B, 양 주표면(11, 12)측의 경계면 E, F로 둘러싸여지는 영역의 형광의 유무를 검사하도록 하고 있다. 이 경우, 글래스 기판(10) 내에 도입되는 발산광인 검사광 L 중, 가장 외측의 광선을 L3, L4로 하면, 이 광선 L3, L4가, 소정 영역의 표ㆍ리 양 주표면(11, 12)측의 각 경계면 E, F와, 중간면 C와의 교선 Ce, Cf, De, Df 상에 걸리도록, 검사광의 발산 각도 θc를 설정할 수 있다. 이에 의해, 실시 형태 4, 5의 경우에 비해, 발산 각도 θc를 상당히 작게 할 수 있어, 발산에 의한 검사광의 광 강도의 저하를 최저한으로 억제할 수 있다. 이에 의해, 검사 광원의 광 강도를, 종래의 평행광에 의한 내부 결함 검사 공정의 경우와 거의 동등 레벨로 할 수 있어, 검사광을 글래스 기판 내에 도입시킴으로써 주게 되는 데미지는, 종래 기술과 동등 레벨로 억제할 수 있다.
예를 들면, 마스크 블랭크용 글래스 기판의 완성 시(연마 공정 종료 후)의 종횡 치수가 약 152㎜×152㎜×6.35㎜, 면취량 k가 0.6㎜인 경우, 최저한 검사광을 도달시켜야 할 소정 영역을 132㎜×132㎜×6.4㎜로 하면, 발산 각도 θc는 0.7° 이상이면 된다.
이 실시 형태 6의 내부 결함 검사 공정의 경우, 검사광이 S3, S4, S5, S6의 영역에도 도달한다. 따라서, 이 실시 형태 6의 경우, 검사 광원의 광 강도를 약간 올림으로써, 기판(10) 내의 모든 영역에 대하여, 내부 결함 검사를 행하는 것이 가능하다. 또한, 이 외의 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법, 마스크 블랭크의 제조 방법, 및 노광용 포토마스크의 제조 방법에 관한 사항에 대해서는, 실시 형태 4의 경우와 마찬가지이다.
(실시 형태 7)
이 실시 형태 7은, 글래스 기판의 내부 결함을 검사하는 공정인 결함 검사 공정을 (3) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 연마 공정 전에 행하지 않고, (4) 마스크 블랭크의 제조 공정 후에 행하는 점에서, 실시 형태 4와는 상이하다.
(4) 마스크 블랭크의 제조 공정에서 제조된 마스크 블랭크에 대하여, (2) 마스크 블랭크용 글래스 기판의 내부 결함 검사 공정과 마찬가지의 방법으로, 글래스 기판의 내부 결함의 검사를 행하였다. 마스크 블랭크의 글래스 기판의 크기는, 종횡 치수가 약 152㎜×152㎜×6.35㎜, 면취량 k가 0.6㎜를 목표로 제조되어 있지만, 오차를 가미하여 최저한 검사광을 도달시켜야 할 소정 영역을 132㎜×132㎜×6.4㎜로 하면, 검사광의 발산 각도 θc는 4.8°이상이면 된다. 또한, 오목 렌즈에 의해 발산시키는 발산 각도를 크게 하는 것에 의한 검사광의 광 강도의 저하와, 검사 광원의 광 강도를 증강하는 것에 대한 기판에의 데미지의 위험성이나 코스트면 등을 고려하면, 발산 각도 θc는 7. 0° 이하인 것이 바람직하다.
이 실시 형태 7에 따르면, 실시 형태 4의 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 형광이 기판 주표면(11)과 박막과의 계면에서 반사되기 때문에, 형광의 유무를 보다 식별하기 쉽다고 하는 효과도 얻어진다. 또한, 마스크 블랭크의 글래스 기판(10) 내에의 검사광의 도입 방법으로서, 실시 형태 5에 설명한 바와 같이, 단면(13)측으로부터 뿐만 아니라, 단면(14)측으로부터도 검사광의 발산광을 순차적으로 도입하도록 해도 된다. 또한, 마스크 블랭크의 글래스 기판(10) 내에의 검사광의 도입 방법으로서, 실시 형태 3에 설명한 바와 같이, 발산 각도 θc가 0.7° 이상인 발산광의 검사광을 이용하여, 단면(13)측으로부터와 단면(14)측으로부터의 양방으로부터 순차적으로 검사광을 도입하도록 해도 된다.
(5) 노광용 포토마스크의 제조 공정에서 제조된 노광용 포토마스크에 대하여, 마스크 블랭크에 대하여 행한 경우와 마찬가지의 내부 결함 검사를 행해도 된다. 또한, 형광을 조사함으로써 내부 결함으로부터 발생하는 형광은, 조사 강도나 내부 결함의 크기에 따라서, 광량이 크게 변화하므로, 보다 확실한 내부 결함이 필요하면, 미연마의 글래스 기판의 단계, 연마하여 완성된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 단계, 마스크 블랭크의 단계, 노광용 포토마스크의 단계 중, 어느 것이나 복수의 단계나, 모든 단계에서 내부 결함 검사를 행해도 된다.
이상, 몇 가지의 실시 형태를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 구성이나 상세에는, 본 발명의 스코프 내에서 당업자가 이해할 수 있는 다양한 변경을 할 수 있다.
이 출원은, 2009년 1월 9일에 출원된 일본 출원 특원 2009-4085 및 2009년 1월 27일에 출원된 일본 출원 특원 2009-16026을 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시 모두를 여기에 포함한다.
본 발명은, 초LSI 등의 제조 시에, 초미세 패턴의 전사용 마스크로서 이용되는 노광용 포토마스크, 이 노광용 포토마스크의 재료로서 이용되는 마스크 블랭크 및 그 마스크 블랭크의 재료로서 이용되는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조에 이용할 수 있다.
10 : 마스크 블랭크용 글래스 기판
11, 12 : 주표면(표리면)
13, 14, 15, 16 : 단면
13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b : 면취면
20 : 글래스 기판의 결함 검사 장치
21 : 레이저 장치
22 : XYZ 스테이지
23 : CCD 카메라
27 : 컴퓨터
28 : 오목 렌즈(실린드리컬 렌즈)

Claims (23)

  1. 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법으로서,
    2개의 주표면과 4개의 단면(端面)을 갖는 박판 형상의 마스크 블랭크용 글래스 기판을 준비하는 기판 준비 공정과,
    일단면으로부터 파장 200㎚ 이하의 실질적으로 평행광의 검사광을 상기 글래스 기판 내에 도입하여 내부 결함을 검출하는 결함 검사 공정을 갖고,
    상기 결함 검사 공정은, 일단면으로부터 검사광을 한쪽의 주표면측으로 경사시켜 글래스 기판 내에 도입하고, 또한 상기 일단면과 대향하는 단면으로부터 검사광을 상기 한쪽의 주표면과 대향하는 주표면측으로 경사시켜 글래스 기판 내에 도입함으로써, 상기 검사광에 의해 상기 글래스 기판의 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사하는 것이고,
    내부 결함으로부터 발생하는 형광이 검출되지 않는 글래스 기판을 선정하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 글래스 기판이, 상기 2개의 주표면과 상기 4개의 단면이 교차하는 각부에 면취면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 결함 검사 공정은, 상기의 일단면 및 일단면에 대향하는 단면으로부터의 검사광의 도입 외에, 또한 검사광을 어느 주표면에 대해서도 경사시키지 않고 어느 하나의 단면으로부터 글래스 기판 내에 도입하여 상기 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 글래스 기판에 도입되는 검사광은, 소정의 발산 각도를 갖는 발산광인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 검사광은, 오목 렌즈 또는 오목 거울에 의해, 발산광으로 하여 단면으로부터 상기 글래스 기판 내에 도입되는 것인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 오목 렌즈는, 단면의 앞에 배치된 실린드리컬 렌즈인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 오목 거울은, 단면의 앞에 배치된 실린드리컬 오목 거울인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 주표면에 패턴 형성용의 박막을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
  9. 제8항에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크의 상기 패턴 형성용의 박막에 노광용의 미세 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 노광용 포토마스크의 제조 방법.
  10. 마스크 블랭크의 제조 방법으로서,
    2개의 주표면과 4개의 단면(端面)을 갖는 박판 형상의 마스크 블랭크용 글래스 기판을 준비하는 기판 준비 공정과,
    상기 글래스 기판의 주표면에 패턴 형성용의 박막을 형성하는 박막 형성 공정과,
    일단면으로부터 파장 200㎚ 이하의 실질적으로 평행광의 검사광을 상기 글래스 기판 내에 도입하여 내부 결함을 검출하는 결함 검사 공정을 갖고,
    상기 결함 검사 공정은, 검사광을 한쪽의 주표면측으로 경사시켜 일단면으로부터 글래스 기판 내에 도입하고, 또한 검사광을 상기 한쪽의 주표면과 대향하는 주표면측으로 경사시켜 상기 일단면과 대향하는 단면으로부터 글래스 기판 내에 도입함으로써, 상기 검사광에 의해 상기 글래스 기판의 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사하는 것이고,
    내부 결함으로부터 발생하는 형광이 검출되지 않는 마스크 블랭크를 선정하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
  11. 노광용 포토마스크의 제조 방법으로서,
    2개의 주표면과 4개의 단면(端面)을 갖는 박판 형상의 마스크 블랭크용 글래스 기판을 준비하는 기판 준비 공정과,
    상기 글래스 기판의 주표면에 패턴 형성용의 박막을 형성하는 박막 형성 공정과,
    상기 박막에 노광용의 미세 패턴을 형성하는 미세 패턴 형성 공정과,
    일단면으로부터 파장 200㎚ 이하의 실질적으로 평행광의 검사광을 상기 글래스 기판 내에 도입하여 내부 결함을 검출하는 결함 검사 공정을 갖고,
    상기 결함 검사 공정은, 검사광을 한쪽의 주표면측으로 경사시켜 일단면으로부터 글래스 기판 내에 도입하고, 또한 검사광을 상기 한쪽의 주표면과 대향하는 주표면측으로 경사시켜 상기 일단면과 대향하는 단면으로부터 글래스 기판 내에 도입함으로써 상기 검사광에 의해 상기 글래스 기판의 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사하는 것이고,
    내부 결함으로부터 발생하는 형광이 검출되지 않는 노광용 포토마스크를 선정하는 것을 특징으로 하는 노광용 포토마스크의 제조 방법.
  12. 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법으로서,
    2개의 주표면과 4개의 단면(端面)을 갖는 박판 형상의 마스크 블랭크용 글래스 기판을 준비하는 기판 준비 공정과,
    일단면으로부터 파장 200㎚ 이하의 검사광을 글래스 기판 내에 도입하여 내부 결함을 검사하는 결함 검사 공정을 갖고,
    상기 결함 검사 공정은, 소정의 발산 각도를 갖는 발산광을 검사광으로서 이용하여, 상기 글래스 기판 내의 검사해야 할 소정 영역 전체에 검사광을 도달시켜 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사하는 것이고,
    내부 결함으로부터 발생하는 형광이 검출되지 않는 글래스 기판을 선정하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 글래스 기판은, 상기 2개의 주표면과 상기 4개의 단면이 교차하는 각부에 면취면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 검사광은, 일단면으로부터 글래스 기판 내에 도입되었을 때, 소정 영역 전체에 도달하는 발산 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 검사광은, 일단면으로부터 글래스 기판 내에 도입되었을 때, 상기 일단면과 이것과 대향하는 단면과의 사이에 설정된 중간면에 의해 2분된 소정 영역 중, 상기 일단면으로부터 가까운 측의 영역에서는 전체에 도달하지 않고, 상기 일단면으로부터 먼 측의 영역에서는 전체에 도달하는 발산 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검사광을 일단면으로부터 상기 글래스 기판 내에 도입하여 형광의 유무를 검사하고, 다음으로, 상기 검사광을 상기 일단면과 대향하는 단면으로부터 상기 글래스 기판 내에 도입하여 형광의 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검사광은, 평행광을 오목 렌즈 또는 오목 거울에 의해, 발산광으로 하여 단면으로부터 상기 글래스 기판 내에 도입되는 것인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 오목 렌즈는, 단면의 앞에 배치된 실린드리컬 렌즈인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 오목 거울은, 단면의 앞에 배치된 실린드리컬 오목 거울인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법.
  20. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크용 글래스 기판의 주표면에 패턴 형성용의 박막을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
  21. 제20항에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 마스크 블랭크의 상기 패턴 형성용의 박막에 노광용의 미세 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 노광용 포토마스크의 제조 방법.
  22. 마스크 블랭크의 제조 방법으로서,
    2개의 주표면과 4개의 단면(端面)을 갖는 박판 형상의 마스크 블랭크용 글래스 기판을 준비하는 기판 준비 공정과,
    상기 글래스 기판의 주표면에 패턴 형성용의 박막을 형성하는 박막 형성 공정과,
    일단면으로부터 파장 200㎚ 이하의 검사광을 글래스 기판 내에 도입하여 내부 결함을 검사하는 결함 검사 공정을 갖고,
    상기 결함 검사 공정은, 소정의 발산 각도를 갖는 발산광을 검사광으로서 이용하여, 상기 글래스 기판 내의 검사해야 할 소정 영역 전체에 검사광을 도달시켜 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사하는 것이고,
    내부 결함으로부터 발생하는 형광이 검출되지 않는 마스크 블랭크를 선정하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
  23. 노광용 포토마스크의 제조 방법으로서,
    2개의 주표면과 4개의 단면을 갖는 박판 형상의 마스크 블랭크용 글래스 기판을 준비하는 기판 준비 공정과,
    상기 글래스 기판의 주표면에 패턴 형성용의 박막을 형성하는 박막 형성 공정과,
    상기 박막에 노광용의 미세 패턴을 형성하는 미세 패턴 형성 공정과,
    일단면으로부터 파장 200㎚ 이하의 검사광을 글래스 기판 내에 도입하여 내부 결함을 검사하는 결함 검사 공정을 갖고,
    상기 결함 검사 공정은, 소정의 발산 각도를 갖는 발산광을 검사광으로서 이용하여, 상기 글래스 기판 내의 검사해야 할 소정 영역 전체에 검사광을 도달시켜 내부 결함으로부터 발생하는 형광의 유무를 검사하는 것이고,
    내부 결함으로부터 발생하는 형광이 검출되지 않는 노광용 포토마스크를 선정하는 것을 특징으로 하는 노광용 포토마스크의 제조 방법.
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