(57)【要約】【課題】光学式欠陥検査装置において、光軸の傾斜誤差の有無を容易に計測することができる方法の提供を目的とする。【解決手段】光学式欠陥検査装置の光軸誤差を計測する方法であって、形状が既知のプログラム欠陥が付与された基板を準備するステップと、前記基板に形成されたプログラム欠陥を前記光学式欠陥検査装置で検査し、前記プログラム欠陥の部分を含む２次元画像を生成するステップと、前記２次元画像の中で、前記プログラム欠陥のエッジ部に対応する領域の画像強度を抽出するステップと、前記プログラム欠陥の対向するエッジ部同士の画像強度を比較するステップと、前記画像強度の比較の結果から前記光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の有無を判定するステップとを含むことを特徴とする光学式欠陥検査装置の光軸誤差の計測方法【選択図】図６
2020016629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象基板に対して検査光を照射し反射光を収集して欠陥を検出する光学式欠陥検査装置の光軸誤差を計測する方法であって、
形状が既知のプログラム欠陥が付与された基板を準備するステップと、
前記基板に形成されたプログラム欠陥を前記光学式欠陥検査装置で検査し、前記プログラム欠陥の部分を含む２次元画像を生成するステップと、
前記２次元画像の中で、前記プログラム欠陥のエッジ部に対応する領域の画像強度を抽出するステップと、
前記プログラム欠陥の対向するエッジ部同士の画像強度を比較するステップと、
前記画像強度の比較の結果から前記光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の有無を判定するステップと
を含むことを特徴とする光学式欠陥検査装置の光軸誤差の計測方法。
【請求項２】
前記プログラム欠陥を、平面形状における辺の数ｎが４以上の偶数であるｎ角形であり、縦断面形状が矩形状である凹欠陥または凸欠陥とすることを特徴とする請求項１に記載の光学式欠陥検査装置の光軸誤差の計測方法。
【請求項３】
前記プログラム欠陥の辺の長さを、前記光学式欠陥検査装置の公称の検査分解能の３倍以上の寸法とすることを特徴とする請求項２に記載の光学式欠陥検査装置の光軸誤差の計測方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学式欠陥検査装置の光軸誤差の計測方法により、前記光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の有無を判定するステップを実施した後、
該ステップの判定結果から、前記光学式欠陥検査装置の照明光学系と結像光学系の光軸傾斜誤差量を算出するステップと、
該算出した光軸傾斜誤差量に基づいて、前記照明光学系と前記結像光学系の光軸を補正するステップと
を有することを特徴とする光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の補正方法。
【請求項５】
請求項４に記載の光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の補正方法により、前記光軸傾斜誤差の補正を適用した光学式欠陥検査装置を用いて、前記検査対象基板の欠陥を検査することを特徴とする基板の欠陥検査方法。
【請求項６】
前記検査対象基板をフォトマスクブランクとすることを特徴とする請求項５に記載の基板の欠陥検査方法。
【請求項７】
フォトマスクブランクの製造方法であって、
基板上に、少なくとも１層の光学薄膜と該光学薄膜の加工補助膜を形成してフォトマスクブランクを用意するステップと、
前記用意したフォトマスクブランクに対して、請求項５または請求項６に記載の基板の欠陥検査方法により欠陥の検査を実施して、前記フォトマスクブランクの良否を判定するステップと
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス（半導体装置）などの製造に関わる基板の欠陥を光学的に検査する技術に関わり、特に、欠陥検査装置の光軸誤差を容易に計測する方法、および光軸傾斜誤差の補正方法に関する。また、本発明は、光軸傾斜誤差が補正された光学的欠陥検査装置を適用した基板の欠陥検査方法、及びフォトマスクブランクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス（半導体装置）の製造工程では、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が用いられる。半導体デバイスの回路パターンの継続的な微細化に伴って、露光光の波長はフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ光を用いた１９３ｎｍが主流となっており、露光プロセスや加工プロセスを複数回組み合わせるマルチパターニングというプロセスを採用することにより、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ことができる。
【０００３】
パターン転写用マスクは、厚みの薄い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膜や、遷移金属を含有するケイ素化合物を主成分とする膜であり、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。更に、光学薄膜の高精度加工を目的とした加工補助膜であるハードマスク膜を含むこともある。
【０００４】
転写用マスクは、回路パターンを有する半導体素子を製造するための原図として用いられるため、転写用マスクに欠陥が存在すると、その欠陥が回路パターンに転写されてしまう。このため、転写用マスクには無欠陥であることが求められるが、このことは当然に、フォト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。このような状況から、フォトマスクやフォトマスクブランクの欠陥を検出する技術についての多くの検討がなされてきた。
【０００５】
フォトマスクブランクやガラス基板などの欠陥を検出する装置として、基板上にレーザ光を照射して基板表面の欠陥による散乱光を光検出器により受光し、光検出器からの出力信号に基づいて欠陥の存在を検出する検査装置が既知である。例えば特許文献１には、複数の光ビームを用いて試料表面を走査し、試料からの反射光を光検出器で検出することが記載されている。また、特許文献２には、試料表面を光スポットにより走査し、試料表面からの反射光により試料の表面領域の情報を検出する検出光学系において、光スポットの走査方向と対応する方向の片側半分の光路を遮光する遮光板を光路中に配置して、光検出器からの出力信号の形状により凸状欠陥と凹状欠陥とを判別することが記載されている。
【０００６】
以上の特許文献１、２に記載されている検査装置はいずれも光学的な欠陥検査方法を採用し、比較的短時間での広域欠陥検査と欠陥の凹凸判定を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２７６１１号公報
【特許文献２】特開２００３−４６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、本発明者らが既存の光学式欠陥検査装置を用いて多くの欠陥の検査画像を収集・検討したところ、微細な欠陥の検出においては検出感度が継時的に変化する傾向がみられ、その原因のひとつは検査光学系の光軸の継時変化に起因することが分かった。
【０００９】
光軸調整を実施して所望の検査性能を得たとしても、一般的には欠陥検査を繰り返すうちに光軸のドリフトは発生する可能性がある。光軸のドリフトは検出感度や検出する欠陥の採寸性能を変化させ、例えば許容されない大きさの欠陥を見逃して不良品であるフォトマスクブランクを出荷したり、逆に欠陥サイズを過大評価してフォトマスクブランクの生産歩留まりを低下させたりする。また、同一仕様で複数の欠陥検査装置を用いる場合、個々の装置で異なる光軸傾斜誤差が存在すると、検査性能に機差を生じる。したがって、定期的に光軸誤差の計測・評価を実施して、誤差が見出された場合は補正する必要がある。
しかしながら、光軸の誤差の有無を容易に検知し計測することは困難であった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、光学式欠陥検査装置において、光軸の傾斜誤差の有無を容易に計測することができる方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、検査対象基板に対して検査光を照射し反射光を収集して欠陥を検出する光学式欠陥検査装置の光軸誤差を計測する方法であって、
形状が既知のプログラム欠陥が付与された基板を準備するステップと、
前記基板に形成されたプログラム欠陥を前記光学式欠陥検査装置で検査し、前記プログラム欠陥の部分を含む２次元画像を生成するステップと、
前記２次元画像の中で、前記プログラム欠陥のエッジ部に対応する領域の画像強度を抽出するステップと、
前記プログラム欠陥の対向するエッジ部同士の画像強度を比較するステップと、
前記画像強度の比較の結果から前記光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の有無を判定するステップと
を含むことを特徴とする光学式欠陥検査装置の光軸誤差の計測方法を提供する。
【００１２】
このような計測方法であれば、光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の有無を容易に判定することができる。また、光学調整（光軸傾斜誤差の補正）を行った光学式欠陥検査装置に関して適用すれば、行った光学調整が妥当になされたか否かも容易に判定できる。したがって、本発明の計測方法を定期的に実施することで、フォトマスクブランクなどの検査対象基板に対する欠陥検出感度が、継時変化により劣化するのを容易に防止することができる。光学式検査装置の光軸傾斜誤差に起因する検査バラツキを低減することができ、欠陥の形状やサイズを高い信頼性で検出できる。また、複数の検査装置の検査性能の機差低減にも寄与する。
なお、光軸傾斜誤差の意味については後述するが、例えば基板を垂直照明する場合では、照明光（検査光）の主光線が検査対象基板の法線に対してどれだけ傾いているかを示す傾斜角度である。傾斜誤差がゼロであれば上記傾斜角度はゼロである。
【００１３】
このとき、前記プログラム欠陥を、平面形状における辺の数ｎが４以上の偶数であるｎ角形であり、縦断面形状が矩形状である凹欠陥または凸欠陥とすることができる。
【００１４】
プログラム欠陥をこのような形状のものとすれば、複雑な形状ではなく比較的製作しやすい形状であるし、本発明の計測方法において、対向するエッジ部同士の画像強度の比較がしやすい。したがって、より容易に光軸傾斜誤差の有無の判定を行うことができる。
【００１５】
また、前記プログラム欠陥の辺の長さを、前記光学式欠陥検査装置の公称の検査分解能の３倍以上の寸法とすることができる。
【００１６】
このようなプログラム欠陥とすれば、公称の検査分解能に対して十分な長さの辺とすることができる。そのため、２次元画像において比較する対向したエッジ部同士の画像強度が、互いに近接しているために影響し合ってしまうこともなく、より適切な比較を行うことができる。したがって、より適切に光軸傾斜誤差の有無の判定を行うことができる。
【００１７】
また、本発明は、上記の光学式欠陥検査装置の光軸誤差の計測方法により、前記光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の有無を判定するステップを実施した後、
該ステップの判定結果から、前記光学式欠陥検査装置の照明光学系と結像光学系の光軸傾斜誤差量を算出するステップと、
該算出した光軸傾斜誤差量に基づいて、前記照明光学系と前記結像光学系の光軸を補正するステップと
を有することを特徴とする光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の補正方法を提供する。
【００１８】
このような補正方法であれば、容易に光軸傾斜誤差の有無を検知して補正し、欠陥検出感度を維持することができる。
【００１９】
また、本発明は、上記の光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の補正方法により、前記光軸傾斜誤差の補正を適用した光学式欠陥検査装置を用いて、前記検査対象基板の欠陥を検査することを特徴とする基板の欠陥検査方法を提供する。
【００２０】
このような欠陥検査方法であれば、光軸傾斜誤差が補正されて欠陥検出感度が劣化していない光学式欠陥検査装置を用いて、適切な欠陥検査を安定して行うことができる。光軸誤差による検査バラツキの低減や、検査性能の機差の低減を図ることができる。
【００２１】
このとき、前記検査対象基板をフォトマスクブランクとすることができる。
【００２２】
本発明の欠陥検査方法はフォトマスクブランクの欠陥検査に好適である。
【００２３】
また、本発明は、フォトマスクブランクの製造方法であって、
基板上に、少なくとも１層の光学薄膜と該光学薄膜の加工補助膜を形成してフォトマスクブランクを用意するステップと、
前記用意したフォトマスクブランクに対して、上記の基板の欠陥検査方法により欠陥の検査を実施して、前記フォトマスクブランクの良否を判定するステップと
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を提供する。
【００２４】
このような製造方法であれば、欠陥検出感度が劣化していない光学式欠陥検査装置により、フォトマスクブランクにおける欠陥の検査を適切に行って良否判定することができるので、致命的な欠陥を含まないフォトマスクブランクを、安定的に高い歩留まりで提供することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、光学式欠陥検査装置を用いた欠陥評価技術において、光軸の傾斜誤差の有無を容易に判定することができる。光学調整の妥当性の判定や、欠陥検出感度の継時変化による劣化の防止、検査バラツキや検査性能の機差の低減を図ることができる。
さらには安定した欠陥検査の実施を行うことができるし、致命的な欠陥を含まないフォトマスクブランクを高歩留りで安定して提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】フォトマスクブランク等の基板に存在する欠陥、またはプログラム欠陥を検出し、欠陥の２次元画像を取り込む、本発明の方法に用いることができる光学式欠陥検査装置の構成の一例を示す概念図である。
【図２】フォトマスクブランクに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、（Ｂ）は凹欠陥が存在するフォトマスクブランクを示す説明図である。
【図３】光学式欠陥検査装置の照明光学系に種々の光軸傾斜誤差がある場合の検査画像の断面プロファイル（位置と画像強度の関係）をシミュレーションで求めた結果を示すグラフであり、（Ａ）は凸欠陥の場合の関係、（Ｂ）は凹欠陥の場合の関係を示すグラフである。
【図４】石英基板上に形成されたプログラム欠陥の形状の一例を示す説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は縦断面図である。
【図５】光学式欠陥検査装置の空間フィルタを外してプログラム欠陥を検査したときに得られる検査画像の断面プロファイル（位置と画像強度の関係）をシミュレーションで求めた結果を示すグラフであり、（Ａ）は照明光学系の光軸傾斜誤差が無い場合の関係、（Ｂ）は照明光学系の光軸傾斜誤差が存在する場合の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の光学式欠陥検査装置の光軸誤差の計測方法とその光軸傾斜誤差の補正方法を纏めて示したフロー例を示すフローチャート図である。
【図７】本発明により光軸傾斜誤差が補正された光学式欠陥検査装置をフォトマスクブランクの製造プロセスに使用する例を示すフローチャート図である。
【図８】光軸傾斜誤差が存在する光学式欠陥検査装置で図４に示すプログラム欠陥を観察して得られる２次元画像であり、（Ａ）は結像光学系の瞳部分にフィルタが無く円形開口であることを示す説明図、（Ｂ）は空間フィルタが無い状態で得られる検査画像、（Ｃ）は結像光学系の瞳部分の右半分を遮蔽する空間フィルタを挿入した半円状開口を示す説明図、（Ｄ）は空間フィルタを挿入した状態で得られる検査画像である。
【図９】光軸傾斜誤差が補正された光学式欠陥検査装置で図４に示すプログラム欠陥を観察して得られる２次元画像であり、（Ａ）は結像光学系の瞳部分にフィルタが無く円形開口であることを示す説明図、（Ｂ）は空間フィルタが無い状態で得られる検査画像、（Ｃ）は結像光学系の瞳部分の右半分を遮蔽する空間フィルタを挿入した半円状開口を示す説明図、（Ｄ）は空間フィルタを挿入した状態で得られる検査画像である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明について、実施形態を、図を参照しながら更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、本発明の光学式欠陥検査装置の光軸誤差の計測方法等に用いることができる光学式欠陥検査装置（以下、単に検査装置とも言う）１０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（光検出器）ＳＥを備えている。さらには、画像検出器ＳＥで収集される２次元画像から欠陥の部分を検出する欠陥検出部１２、検出された欠陥の部分の画像データから、各種制御プログラム、演算処理プログラムにより欠陥の寸法演算や凹凸の判定をする制御装置１３、制御装置１３による結果を記憶する記憶装置１４、結果を表示する表示装置１５を備えている。
照明光学系は光源ＩＬＳ、レンズ系Ｌ１、対物レンズＯＢＬからなっており、結像光学系は対物レンズＯＢＬ、レンズ系Ｌ２からなっている。
【００２８】
マスクステージＳＴＧの移動により、フォトマスクブランクＭＢ上にある欠陥が対物レンズＯＢＬで観察できるように位置決めされる。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、レンズ系Ｌ１や開口フィルタＦＩＬ１を通過後、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、レンズ系Ｌ２や空間フィルタＦＩＬ２を通過して画像検出器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（２次元画像）は、欠陥検出部１２を経て、制御装置１３で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・表示されるようになっている（記憶装置１４、表示装置１５）。
【００２９】
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とレンズ系Ｌ２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、図示してはいないが、ビームスプリッタＢＳＰと対物レンズＯＢＬとの間に設けた公知の走査手段でマスクブランクＭＢの表面上を集光・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、ステージＳＴＧの移動と組み合わせて、全体の２次元画像を生成する方法を採用してもよい。例えば、図１に示すＸＹＺ座標軸を設定した場合、上記の走査手段で検査光ＢＭ１をＸ方向に走査し、ステージＳＴＧをＹ方向に移動させることができる。
反射光ＢＭ２の一部を遮蔽する空間フィルタＦＩＬ２は、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。
【００３０】
図１に示す検査装置の検査光学系１１では、照明光の主光線はフォトマスクブランクＭＢの表面で垂直照明する。またフォトマスクブランクＭＢの表面で反射し対物レンズＯＢＬで集められて画像検出器に向かう反射光ＢＭ２の主光線はフォトマスクブランクＭＢで垂直に反射する。対物レンズＯＢＬやレンズ系Ｌ１、Ｌ２はこれらの条件を満たすように配置されることが基本であり、変形照明や空間フィルタによる光線の様々な制御も、この光学系配置が基準となって、基準位置からの変形量を正確に把握することとなっている。この場合の光軸傾斜誤差は、前述の通り照明光の主光線が検査対象基板の法線に対してどれだけ傾いているかを示す傾斜角度とみなせる。
尚、フォトマスクブランクＭＢを斜方照明し、結像光学系もその光軸が正反射光と整合するように斜めに配置される検査装置も一般的には多種存在する。その場合の光軸傾斜誤差は、フォトマスクブランクＭＢの表面近傍で照明光の正反射光が進む軸と結像光学系の光軸との交差角度と定義することができる。
以下では、垂直照明、垂直反射を基本とする検査装置を例にして説明を続ける。
【００３１】
図２は、検査対象となるフォトマスクブランクの欠陥の例を示す断面図である。図２（Ａ）は、透明基板１０１上に、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と、遮光膜として機能する光学薄膜１０３と、光学薄膜１０３の高精度な加工を行なうための加工補助膜１０４が形成され、更に凸欠陥ＤＥＦ１が存在するフォトマスクブランク１００の例を示す図である。
一方、図２（Ｂ）は加工補助膜１０４にピンホールのような凹欠陥ＤＥＦ２が存在するフォトマスクブランク１００’の例を示す図である。欠陥検査では、特に致命的な欠陥となりうる凹欠陥の識別機能や、欠陥サイズを予測して許容される欠陥サイズか否かの判別機能が、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。
【００３２】
ここで、本来基板を垂直照明するための照明光学系に微小な傾斜誤差が発生すると欠陥検査画像のプロファイルが変化する。図３（Ａ）は、図２（Ａ）に示す凸欠陥ＤＥＦ１の検査画像の断面プロファイルをシミュレーションで求めた結果である。縦軸の検査画像強度は、欠陥から離れた部分の強度を１に規格化した値で表示してある。ここで、欠陥ＤＥＦ１の幅を１２０ｎｍ、高さを２０ｎｍとし、空間フィルタＦＩＬ２は開口部の右半分を遮光すると仮定した。傾斜誤差が無い場合のプロファイル１１１−１に対して、プロファイル１１１−２および１１１−３は、図１に示す検査光学系１１におけるＸ−Ｚ面内でそれぞれ傾斜誤差が＋９度および−９度に対応する。
なお、ここでいう光軸の傾斜誤差のプラスの値は、図１に示す検査光学系１１をＸ-Z面内でみたとき、フォトマスクブランクの欠陥部を上から垂直照明する照明光の主光線が、左上から右下に傾斜して向かうこと、すなわち方向余弦のｘ成分がプラスであることを意味し、マイナスの値はフォトマスクブランクの欠陥部を上から照明する照明光の主光線が、右上から左下に傾斜して向かうこと、すなわち方向余弦のｘ成分がマイナスであることを意味する。
【００３３】
同様に、図２（Ｂ）に示す凹欠陥の検査画像の断面プロファイルをシミュレーションで求めた結果を図３（Ｂ）に示す。ここで、欠陥ＤＥＦ２の幅を１２０ｎｍ、深さを１０ｎｍとした。傾斜誤差が無い場合のプロファイル１１２−１に対して、傾斜誤差が＋９度および−９度では、プロファイル１１２−２および１１２−３となる。
すなわち、光軸傾斜誤差が発生すると欠陥検査画像は図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように変化してばらつきの原因となる。欠陥検査画像の明部と暗部の強度変化は、そのまま欠陥の凹凸形状判定や欠陥サイズの予測に反映されるので、検査画像のばらつきは検査性能を劣化させる。
【００３４】
そこで、本発明では以下に示す方法で光軸傾斜誤差の有無を評価し、さらには誤差が生じている場合には光学調整を実施して補正し、常に誤差が所定値以下に維持できるようにした。
図４は、Ｑｚ基板（石英基板）ＳＵＢ１に凹形状のプログラム欠陥ＰＤＥＦを形成した状態の一例を示しており、図４（Ａ）は平面図（Ｘ−Ｙ面）、図４（Ｂ）は縦断面図（Ｘ−Ｚ面）である。ここで、検査光の波長を４８８ｎｍ〜５３２ｎｍとし、プログラム欠陥の幅（辺の長さ）を欠陥装置１０（検査光学系１１）の公称の検査分解能（解像限界（波長／開口数））の３倍以上が望ましく、例えば２０００ｎｍとすることができる。また、深さは比較的浅い１０ｎｍ〜２０ｎｍが望ましく、例えば１４ｎｍとすることができる。このときに検査光学系１１の空間フィルタＦＩＬ２を外した全開光状態の検査光学系で、プログラム欠陥ＰＤＥＦの検査画像を収集する。
【００３５】
図５は、検査画像のうち、プログラム欠陥の中心部を通り、横方向（Ｘ軸方向）の直線に沿った断面プロファイル（位置と画像強度の関係）を示すグラフである。
図５（Ａ）に示す曲線１１３−１はＸ−Ｚ面内の成分での光軸傾斜誤差が０の場合のプロファイルである。左右のエッジ位置（Ｘ＝±１０００ｎｍ）で検査画像強度は周囲より低下して暗部となり、かつ左右対称のプロファイルになっている。ここで、左右の対向するエッジの間の距離は充分に離れているので、ひとつのエッジの画像強度が他のエッジの画像強度に与える影響は充分小さい。このように、図４のようなＸ−Ｚ面において左右対称なプログラム欠陥の形状をよく表している。
一方、図５（Ｂ）に示す曲線１１３−２は光軸傾斜誤差が６度存在する場合の検査画像断面プロファイルである。左側エッジ位置（Ｘ＝−１０００ｎｍ）では画像強度が著しく低下し、右側エッジ位置（Ｘ＝＋１０００ｎｍ）では画像強度が増加して明部となっており、明らかに非対称なプロファイルとなっている。この状態から、Ｘ−Ｚ面内成分の光軸傾斜誤差の大きさや傾斜の方向を把握することができる。予め設定した演算処理プログラム等を用いて、画像強度からシミュレーションにより求めることが可能である。  
【００３６】
同様に、欠陥の中心を通り縦方向（Ｙ軸方向）の直線に沿った断面プロファイルを評価すれば、Ｙ−Ｚ面内の光軸傾斜誤差の大きさや傾斜の方向を把握することができる。
【００３７】
ここで、Ｑｚ基板ＳＵＢ１上のプログラム欠陥ＰＤＥＦの製作誤差により対向するエッジの側壁角度に差が生じると、これが原因で検査画像の断面プロファイルの対称性が劣化することが懸念される。しかし、その場合であっても、上記に示す通り検査画像の断面プロファイルを取得した後、Ｑｚ基板ＳＵＢ１を面内で１８０度回転させて再度検査画像の断面プロファイルを取得し、両断面プロファイルを平均して得られる断面プロファイルを評価することにより、プログラム欠陥ＰＤＥＦの誤差の影響を除去することができる。
【００３８】
本発明の光学式欠陥装置の光軸誤差の計測方法、およびその光軸傾斜誤差の補正方法のフローを図６に纏める。
まず、プログラム欠陥を有する基板を準備する（ステップＳ０１）。ここで、該基板におけるプログラム欠陥としては、例えば、平面形状における辺の数ｎが４以上の偶数であるｎ角形であり、縦断面形状が矩形状である凹欠陥または凸欠陥とすることができる。比較的製作し易い形状であり簡便である。また後述する工程でのエッジ部同士の画像強度の比較を行いやすい。
ただしこの形状に限定されるわけではなく、円形状や楕円形状のものとすることもできる。互いに対向するエッジ部を有し、後の工程において、その対向するエッジ部同士の画像強度を比較できるような形状であればよい。対称性のある形状がより好適である。
なお、ここでは、後述する比較工程でも述べるように、対称性のあるプログラム欠陥を用いる場合について説明する。
【００３９】
基板はＱｚ基板が望ましく、プログラム欠陥のサイズ（辺の長さ）は検査光学系の公称の検査分解能（解像限界（波長／開口数））の３倍以上、また欠陥の深さ（または厚さ）は矩形状で１０ｎｍから２０ｎｍが望ましい。このように、検査分解能に対して十分な大きさのサイズのものであれば、対向するエッジ部同士の画像強度が互いに影響し合うこともなく、後の工程で適切な画像強度の比較を行いやすい。
【００４０】
次に、光軸傾斜誤差の有無を把握したい検査装置を用いて、前記のプログラム欠陥の部分を含む検査画像（２次元画像）を取得する（ステップＳ０２）。
引き続き、検査画像の中のプログラム欠陥の対向するエッジ部同士の位置の画像強度を算出して抽出する（ステップＳ０３）。
【００４１】
そして、その対向するエッジ部同士の画像強度を比較する。より具体的には、画像強度断面プロファイルの対称性・非対称性を把握する。判断ステップＤ０１で画像強度断面プロファイルが非対称ではない（光軸傾斜誤差が無い）と判定したら光軸誤差の計測（後述するように一連の工程を繰り返し行っている場合は光軸調整も含めて）を終了する。このように、判断ステップＤ０１は、エッジ部同士の画像強度の比較のステップと、該比較結果からの光軸傾斜誤差の有無の判定のステップに相当するものである。
このような計測方法であれば、継時変化による光学式欠陥検査装置の光軸傾斜誤差の有無を容易に検知することができる。また、後述するように一連の工程を繰り返し行った場合には、行った光学調整が妥当になされたか否かも容易に判定できる。定期的に行い、その判定結果を基に、次に説明するようにして光軸の補正を行い、欠陥検出感度を適切に維持することができる。ひいては、検査バラツキや検査装置ごとの検査性能の差の低減を図ることができる。
【００４２】
また、判断ステップＤ０１で画像強度断面プロファイルが非対称である（光軸傾斜誤差がある）と判断された場合は、画像強度の左右エッジ部における画像強度の差に基づいた光学調整を行なう（ステップＳ０４）。
より具体的には、まず、演算処理プログラムによるシミュレーションや過去のデータ等に基づいて、照明光学系と結像光学系における光軸傾斜誤差量を算出する。そして、該誤差量に基づいて、照明光学系と結像光学系の光軸を補正する。当然、片方の光軸についてのみ、誤差の算出および補正を行うこともできる。
このようにすることで、容易に光軸傾斜誤差の有無を検知して補正し、検査装置における欠陥検出感度を維持することができる。
【００４３】
なお上記の光学調整を一度行って終了することも可能ではあるが、これまでの一連の工程を繰り返すことができる。このように繰り返すことで、より確実に適切な光学調整を行うことができる。つまり、再びステップＳ０２に戻って前記のプログラム欠陥の検査画像（２次元画像）を取得する。その後、ステップＳ０３、判断ステップＤ０１、ステップＳ０４を行う。なお、その際、無限ループに陥ることを防止するために、ステップＳ０４の後に判断ステップＤ０２を設けておくことができる。この判断ステップＤ０２において光学調整の実施回数が所定の回数を超えない場合のみステップＳ０２に戻し、所定の回数を超える場合は調整が不十分（未完）であることを記録して終了する（ステップＳ０５）。ステップＳ０５を経由して終了した場合は、例えば、光軸傾斜誤差量を算出するためのプログラムや補正プログラムの見直しなどを行うことができる。そして、改めて光軸誤差の計測や光学調整を行い、適切に光軸補正を行うことができる。また、光軸傾斜誤差量の許容範囲もその都度設定することができ、特に限定されるものではない。
【００４４】
次に、本発明の基板の欠陥検査方法およびフォトマスクブランクの製造方法について説明する。図７は、定期的に光学調整がなされた欠陥検査装置をフォトマスクブランク製造工程のなかで使用するときの処理フローを示すフローチャート図である。欠陥検査は、基板の導入時や各種の光学薄膜の成膜や洗浄を実施したあとに適宜実施することができる。
欠陥検査に際しては、まず検査すべき基板が準備される（ステップＳ１１）。例えば、フォトマスクブランクとすることができる。
【００４５】
次に、本発明の方法で光学調整された欠陥検査装置で欠陥検査を行ない（ステップＳ１２）、欠陥の位置座標や算出された欠陥の大きさ、欠陥検査画像等の欠陥情報を記録する（ステップＳ１３）。
その後、判断ステップＤ１１において、基板の良否の判定を行う。すなわち、検出された欠陥情報と許容される欠陥の情報とを比較して、致命的な欠陥は存在しないと判断した場合は、検査された基板を次の処理プロセスに移送する。逆に致命的な欠陥が存在すると判断した場合は、欠陥を含む基板を排除する。
【００４６】
以上によって、検査対象基板であるフォトマスクブランク上に存在する欠陥を適切に検出し、許容されない致命的な欠陥を含むフォトマスクブランクを確実に排除することができる。また、逆に欠陥サイズ等を過大評価して、不必要にフォトマスクブランクを排除してしまうのを防ぐこともできる。このため、高品質のフォトマスクブランクを安定して高い歩留りで製造することができる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
本実施例で使用するプログラム欠陥を有する基板は、石英基板である。また、光軸傾斜誤差を評価する光学式検査装置は、検査波長が５３２ｎｍであり、検査光学系の対物レンズの開口数は０．９５である。照明光（検査光）も反射光も同一の対物レンズを通過し、主光線は垂直照明、垂直反射の条件を満たすように構成されているはずの検査装置を用意した。
【００４８】
本実施例では石英基板に設けるプログラム欠陥として、平面形状は一辺の長さが３μｍの正方形、断面形状は矩形であり深さは均一に１４ｎｍの凹欠陥を準備した。そして、プログラム欠陥の２次元画像の生成、プログラム欠陥のエッジ部領域の画像強度の抽出、対向するエッジ部同士の画像強度の比較、光軸傾斜誤差の有無の判定を順次行った。
【００４９】
図８は、何らかのトラブルで光軸傾斜誤差が発生した検査装置における検査光学系の状態とプログラム欠陥の検査画像（２次元画像）を示す図である。図８（Ａ）は結像光学系の瞳部分の空間フィルタＦＩＬ２を全透過とした円形開口１１４であることを示す説明図であり、この状態で取得したプログラム欠陥の検査画像を図８（Ｂ）に示す。また、図８（Ｃ）は結像光学系の瞳部分の空間フィルタＦＩＬ２を左半分だけ透過部とする半円状開口１１５であることを示す説明図であり、この状態で取得したプログラム欠陥の検査画像を図８（Ｄ）に示す。なお、半円状開口を実施する理由は、特許文献２に記載されているように、結像特性に非対称性を与えることで欠陥の凹凸の判断を容易に行なう為である。
【００５０】
図８（Ｂ）に示す検査画像において、プログラム欠陥の左側と上側のエッジ部分は暗部になり、プログラム欠陥の右側と下側のエッジ部分は明部になっており、明らかに対向するエッジの検査画像強度に非対称性が現れた。すなわち、Ｘ−Ｚ面内の成分としての傾斜誤差とＹ−Ｚ面内の成分としての傾斜誤差の両方が存在することが分かった。
また、図８（Ｄ）に示す検査画像においては、対向する左右のエッジ部の画像強度の差は拡大されたが、上下のエッジ部の強度差が残存しており、この図からもＹ−Ｚ面内の傾斜誤差が存在することが分かる。
したがって、結像光学系に対して照明光学系の光軸は明らかに傾斜誤差を有すると判断し、光学調整を実施した。具体的には、画像強度から演算処理して光軸傾斜誤差量を算出し、該誤差量に基づく光軸補正を行った。
【００５１】
光軸調整と傾斜誤差の再評価を２回実施した結果を図９に示す。図９（Ａ）は空間フィルタＦＩＬ２を全透過とした円形開口１１４であることを示す説明図であり、この状態で取得したプログラム欠陥の検査画像を図９（Ｂ）に示す。また、図９（Ｃ）は空間フィルタＦＩＬ２を左半分だけ透過部とする半円状開口１１５であることを示す説明図であり、この状態で取得したプログラム欠陥の検査画像を図９（Ｄ）に示す。
図９（Ｂ）を図８（Ｂ）と比較すると、プログラム欠陥の対向するエッジ部の画像強度の差が無くなり、対称な画像強度分布となっていることが分かる。このように、空間フィルタＦＩＬ２を全透過とした円形開口である条件下でのプログラム欠陥の画像強度の評価により、Ｘ−Ｚ面内およびＹ−Ｚ面内の光軸傾斜誤差を、図８（Ｂ）のときにそれぞれ８度、１０度あったのに対して、１度未満の誤差にまで補正する光学調整を実現することができた。
【００５２】
本実施例では、プログラム欠陥の平面形状を正方形としたが、前述したように、対向するエッジ部同士の検査画像強度が分かればよいので、ｎ角形（ｎは４を超える偶数）でもよい。更に円形や楕円形にしても類似の効果が得られるので、製作しやすい形状を選択して良い。
【００５３】
尚、通常は空間フィルタＦＩＬ２を左半分だけ透過させる半円状開口を利用しており、検査画像の非対称性を付与して欠陥検出を行なう。この場合、例えばＸ軸方向に沿って非対称性を与えるので、Ｘ−Ｚ面内の光軸傾斜誤差を評価しにくくなりやすいので（図９（Ｄ））、本発明の計測方法で誤差の有無を判定するときは円形開口で行うのが好ましい（図９（Ｂ））。また、Ｘ−Ｚ面内の光軸傾斜誤差を有したまま欠陥検査を行なうと前述の図３（Ａ）（Ｂ）に示すように検査画像の強度変化が増減し、同一の欠陥でも異なる欠陥情報を与える。
図９（Ｂ）から分かるように、本発明により光軸傾斜誤差を適切に補正できたので、複数の欠陥検査装置の欠陥検査性能を揃えて、機差を低減することもできた。
【００５４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、光学式欠陥検査装置を用いた欠陥評価技術において、検査光学系の誤差を容易に把握して光軸調整を行ない、検査性能の信頼性を向上させる技術を提供する。本発明は、特に、フォトマスクブランクに形成される薄膜に存在する欠陥の検査評価技術として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０…欠陥検査装置、  １１…検査光学系、  １２…欠陥検出部、
１３…制御装置、  １４…記憶装置、  １５…表示装置、
１００、１００’ …フォトマスクブランク、  １０１…透明基板、
１０２、１０３…光学薄膜、  １０４…加工補助薄膜、
１１４…円形開口、  １１５…半円状開口、  ＢＭ１…検査光、  ＢＭ２…反射光、
ＢＳＰ…ビームスプリッタ、  ＤＥＦ１…凸欠陥、  ＤＥＦ２…凹欠陥、
ＦＩＬ１…開口フィルタ、  ＦＩＬ２…空間フィルタ、  ＩＬＳ…光源、
Ｌ１、Ｌ２…レンズ系、  ＭＢ…フォトマスクブランク、  ＯＢＬ…対物レンズ、
ＰＤＥＦ…プログラム欠陥、  ＳＥ…画像検出器、  ＳＴＧ…ステージ、
ＳＵＢ１…Ｑｚ基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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