JP4853685B2

JP4853685B2 - フォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法及び良否判定方法

Info

Publication number: JP4853685B2
Application number: JP2009086173A
Authority: JP
Inventors: 判臣稲月; 英雄金子; 博樹吉川
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: TWI454832B; CN101852983A; US8417018B2; US20100246932A1; EP2237109A3; KR20100109412A; TW201107871A; JP2010237501A; EP2237109B1; KR101339623B1; EP2237109A2; CN101852983B

Description

本発明は、半導体集積回路、ＣＣＤ（電荷結合素子）、ＬＣＤ（液晶表示素子）用カラーフィルター、磁気ヘッド等の微細加工に用いられるフォトマスクの素材となるフォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法及び良否判定方法に関する。

近年、半導体加工においては、特に大規模集積回路の高集積化により、回路パターンの微細化がますます必要になってきており、回路を構成する配線パターンの細線化や、セルを構成する層間の配線のためのコンタクトホールパターンの微細化技術への要求がますます高まってきている。そのため、これら配線パターンやコンタクトホールパターンを形成する光リソグラフィーで用いられる、回路パターンが書き込まれたフォトマスクの製造においても、上記微細化に伴い、より微細かつ正確に回路パターンを書き込むことができる技術が求められている。

より微細なパターンを形成するために、フォトマスクと光学系を使ってレジスト膜上にパターンを照射する場合、フォトマスクの形状変化が起こると、得られる像の位置精度が低下して不良品を与えることが報告され、その問題を解決するためにはフォトマスクの基板形状の制御が必要なことが明らかにされている（特許文献１：特開２００３−５０４５８号公報）。この報告では、フォトマスクを作製するための基板として特定の表面形状をもったものを使用することによって、フォトマスクを露光機のマスクステージに吸着固定した時の表面形状変化を抑制できることが示されている。

従来からフォトマスク用透明基板やフォトマスクブランクの平坦性は重要視されてきており、フォトマスク用透明基板上に遮光膜や位相シフト膜等の光学膜を成膜する際、基板の形状が変化してしまわないよう、光学膜のもつ応力を制御し、「そり」つまり基板表面の形状変化をどのように抑制するかという技術についても多数が報告されている（例えば、特許文献２：特開２００４−１９９０３５号公報）。

一方、上述のような基板形状の問題とは別に、使用するフォトマスク上に書き込まれている半導体の回路図等の光学膜によるパターンの寸法制御についても、目的とするパターンサイズが小さくなるに従い、極めて高度なものが求められてきている。例えば、従来用いられていたクロム材料による遮光膜は、６５ｎｍ以下、特に５０ｎｍ以下の最小線幅をもつパターンを得るためのフォトマスクを作製するためには、エッチング加工時のサイドエッチングの制御が難しく、このため描画しようとするパターンの粗密度によって、異なる仕上がり寸法になってしまう問題、いわゆるパターンの粗密依存性の問題があることが明らかとなった。これに対し、特開２００７−２４１０６０号公報（特許文献３）では、遮光膜に遷移金属を含有してもよいケイ素材料を用いることでこの粗密依存性の問題が改善できることを明らかにし、更に、非常に薄いクロム系材料をエッチングマスクとして、遮光膜を加工する方法を提案している。ここでは、遷移金属を含有してもよいケイ素材料をエッチングマスクとして使用することで、極めて高精度に寸法制御されたフォトマスクを製造できることを示している。

ところで、上述のような目的とする半導体回路パターンの最小寸法が４５ｎｍ以下となるようなリソグラフィーに使用されるフォトマスクに要求される寸法制御は、極めて高度なものが要求されており、遮光膜に遷移金属を含有してもよいケイ素材料を用い、クロム系材料によるエッチングマスク膜を用いて作製した場合にも、既にほとんど余裕のない程度のものとなっていることが明らかになってきた。

そこで、最小寸法が４５ｎｍ以下となるようなパターンを形成するためのリソグラフィー、特に、ダブルパターニング（非特許文献１：ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＰＩＥ第６１５３巻、第６１５３０１−１〜１９頁（２００６年）参照）のような、より高精度の位置制御が要求されるリソグラフィーに用いられるフォトマスクを製造する際には、現在得られている精度を上回る信頼性を与えないと、フォトマスク製造の歩留まりを上げることができない。

特開２００３−５０４５８号公報特開２００４−１９９０３５号公報特開２００７−２４１０６０号公報特開平７−１４０６３５号公報特開２００７−２４１０６５号公報特開昭６３−８５５５３号公報

ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＰＩＥ第６１５３巻、第６１５３０１−１〜１９頁（２００６年）

本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、高精度な加工が必要とされる遮光膜、位相シフト膜のような光学機能膜をもつフォトマスクブランクに対して、加工時に寸法誤差の原因となる表面形状変化を生じないことを保証するための、フォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法及び良否判定方法を提供することを目的とする。

上述のように、フォトマスクを使用する際の焦点深度劣化を引き起こさないフォトマスク及びフォトマスクブランクに必要な形状制御方法として、フォトマスク用基板に光学膜の成膜前後で形状変化が起こり、使用不可のフォトマスクとならないよう、遮光膜や位相シフト膜等の光学膜に応力の小さな膜を用いることが行われてきた（例えば、特許文献２：特開２００４−１９９０３５号公報等）。

ところが、本発明者らは、フォトマスクに起こり得るパターン位置の誤差原因となる、フォトマスクブランクの加工過程での表面形状の変化について、より詳細な検討を行ったところ、遮光膜を成膜する際、遮光膜を成膜する前の基板の表面形状に極めて近い表面形状を与える遮光膜、いわゆる従来応力がほとんどないものとして考えられてきた遮光膜を成膜して得られたフォトマスクブランクの遮光膜をエッチング加工しても、遮光膜の応力が極めて低いと考えられたにもかかわらず、表面の形状が変形してしまい、加工に伴って位置精度の低下が生じることを見出した。

フォトマスクの位置、寸法に関する信頼性を向上させるためには、フォトマスクを作製する際、仕上がるフォトマスクの遮光部等のパターンが、フォトマスク加工のためのリソグラフィー時に、該遮光部等のパターンを作製するためのレジストパターンを形成した位置（ここでの位置の意味は、フォトマスクブランク表面上の相対位置ではなく、例えば、フォトマスクブランク主面の中心点を原点に置き、主面の最小二乗平面をＸＹ平面に並行にした場合の空間座標でみた場合の位置）からなるべく離れていない位置に形成される必要があるが、エッチング加工時に表面形状が変化してしまうと、それによって位置ずれが生じることになる。

そこで、本発明者らは、より信頼性の高いフォトマスクブランクを得るために、次のような検査が必要であると考えた。即ち、フォトマスクブランク又はフォトマスクブランクを製造する間の製造中間体について、これらに形成された遮光膜等の光学機能膜を剥離する前と剥離した後の最表面の形状を比較する必要があると考えた。

例えば、ブライトパターンをもつフォトマスクを作るための遮光膜のみをもつバイナリーマスクブランクの場合、以下の方法による検査である。
（１）遮光膜をもつ複数のフォトマスクブランクを一定の条件で製造する。
（２）製造されたフォトマスクブランクより１枚以上をサンプルとして抜き出す。
（３）サンプルの表面形状を測定する。
（４）遮光膜を含む膜を除去してフォトマスク用基板（透明基板）が最表面となるようにする。
（５）得られたフォトマスク用基板（透明基板）の表面形状を測定する。
（６）（３）で得られた表面形状データと（５）で得られた表面形状データを比較し、規定以上の変化をしていないものを合格とする。

このような方法によりフォトマスクブランク又はその製造中間体を検査すれば、求められる精度によっては、逆に、検査結果に基づいて、光学機能膜の成膜によってフォトマスクブランクに付与されるフォトマスクブランクの製造特性を、フォトマスクブランク又はその製造中間体の製造に反映させることができ、また、実際の加工に準じる形で表面形状の可否が判断されることから、同一条件で製造されたフォトマスクに対し、加工時の表面形状の変化がわずかであることの保証を、より高い信頼性で与えることができることを見出し、本発明をなすに至った。

従って、本発明は、以下のフォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法及び良否判定方法を提供する。
請求項１：
フォトマスクブランク又はその製造中間体を構成する膜の応力の評価により、フォトマスクブランク又はその製造中間体を検査する方法であって、
上記フォトマスクブランク又はその製造中間体が、フォトマスクに加工する際に、更に、他の膜を積層して加工するものであり、
上記他の膜を検査対象である膜上に積層することによって該検査対象である膜に与えられるエネルギーに相当するエネルギーを、上記検査対象である膜に予め付与した後、
（Ａ）応力の検査対象である膜を有するフォトマスクブランク又はその製造中間体の表面形状を測定する工程、
（Ｂ）上記検査対象である膜を除去する工程、及び
（Ｃ）上記検査対象である膜が除去された処理基板の表面形状を測定する工程
を含む処理により、上記検査対象である膜の除去前のフォトマスクブランク又はその製造中間体と、上記検査対象である膜の除去後の上記処理基板との双方の表面形状を得、それら表面形状を比較することによって、上記検査対象である膜がもつ応力を評価することを特徴とするフォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法。
請求項２：
上記検査対象である膜が、位相シフト膜、遮光膜、エッチングマスク膜及びエッチングストッパー膜から選ばれる１以上の膜であることを特徴とする請求項１記載の検査方法。
請求項３：
上記フォトマスクブランク又はその製造中間体が、その製造過程において、上記フォトマスクブランク又はその製造中間体を構成する膜にエネルギーを付与する工程を経て得られたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の検査方法。
請求項４：
上記他の膜を検査対象である膜上に積層した後、該他の膜の加工においてエネルギーを付与することによって該検査対象である膜にエネルギーが与えられるものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の検査方法。
請求項５：
上記他の膜がフォトレジスト膜であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項
記載の検査方法。
請求項６：
上記検査対象である膜がもつ応力の評価が、上記検査対象である膜を除去する前のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面と、フォトマスクブランク又はその製造中間体から上記検査対象である膜の全てを除去した後の処理基板の最表面とについて、
（１）各々の最表面を表面形状測定装置で測定して、該最表面のＸＹＺ三次元座標データを取得し、
（２）各々の最表面から得られた座標データより、各々の最表面の最小二乗平面を求め、
（３）フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標とその最小二乗平面との間の相対位置、及び処理基板の最表面の座標とその最小二乗平面との間の相対位置を各々固定した状態で、
上記座標及び最小二乗平面を、
（ｉ）２つの最小二乗平面の双方が、ＸＹＺ三次元仮想空間のＸＹ平面上に位置し、
（ｉｉ）前者の最小二乗平面のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面相当領域の中心と、後者の最小二乗平面の処理基板の最表面相当領域の中心との双方が原点に位置し、かつ
（ｉｉｉ）上記２つの最表面相当領域の４つの角の各々が、上記検査対象である膜の除去前後で対応するように、２つの最表面相当領域の対角線方向を合わせて重ねて配置し、
（４）上記配置された座標データの範囲内において、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標及び処理基板の最表面の座標でＸ値及びＹ値が一致する座標対の各々について、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面のＺ値（Ｚ₁）から処理基板の最表面のＺ値（Ｚ₂）の差（Ｚ₁−Ｚ₂）を求め、
（５）該Ｚ値の差（Ｚ₁−Ｚ₂）の最大値の絶対値と最小値の絶対値との和をそり変化量とし、該そり変化量により上記表面形状を比較して評価する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１項記載の検査方法。
請求項７：
請求項６記載の検査方法において求められるそり変化量により、フォトマスクブランク又はその製造中間体の良否を判定することを特徴とするフォトマスクブランク又はその製造中間体の良否判定方法。
請求項８：
上記そり変化量の値が（５０（ｎｍ）／Ｌ／１５２（ｍｍ））以下（但し、Ｌは透明基板の長辺の長さ（ｍｍ）を表わす）であるものを良品とすることを特徴とする請求項７記載の良否判定方法。
また、本発明には、以下のフォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法及び良否判定方法が含まれる。
［１］フォトマスクブランク又はその製造中間体を構成する膜の応力の評価により、フォトマスクブランク又はその製造中間体を検査する方法であって、
（Ａ）応力の検査対象である膜を有するフォトマスクブランク又はその製造中間体の表面形状を測定する工程、
（Ｂ）上記検査対象である膜を除去する工程、及び
（Ｃ）上記検査対象である膜が除去された処理基板の表面形状を測定する工程
を含む処理により、上記検査対象である膜の除去前のフォトマスクブランク又はその製造中間体と、上記検査対象である膜の除去後の上記処理基板との双方の表面形状を得、それら表面形状を比較することによって、上記検査対象である膜がもつ応力を評価することを特徴とするフォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法。
［２］上記検査対象である膜が、位相シフト膜、遮光膜、エッチングマスク膜及びエッチングストッパー膜から選ばれる１以上の膜であることを特徴とする［１］記載の検査方法。
［３］上記フォトマスクブランク又はその製造中間体が、その製造過程において、上記フォトマスクブランク又はその製造中間体を構成する膜にエネルギーを付与する工程を経て得られたものであることを特徴とする［１］又は［２］記載の検査方法。
［４］上記検査対象である膜がもつ応力の評価が、上記検査対象である膜を除去する前のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面と、フォトマスクブランク又はその製造中間体から上記検査対象である膜の全てを除去した後の処理基板の最表面とについて、
（１）各々の最表面を表面形状測定装置で測定して、該最表面のＸＹＺ三次元座標データを取得し、
（２）各々の最表面から得られた座標データより、各々の最表面の最小二乗平面を求め、
（３）フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標とその最小二乗平面との間の相対位置、及び処理基板の最表面の座標とその最小二乗平面との間の相対位置を各々固定した状態で、
上記座標及び最小二乗平面を、
（ｉ）２つの最小二乗平面の双方が、ＸＹＺ三次元仮想空間のＸＹ平面上に位置し、
（ｉｉ）前者の最小二乗平面のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面相当領域の中心と、後者の最小二乗平面の処理基板の最表面相当領域の中心との双方が原点に位置し、かつ
（ｉｉｉ）上記２つの最表面相当領域の４つの角の各々が、上記検査対象である膜の除去前後で対応するように、２つの最表面相当領域の対角線方向を合わせて重ねて配置し、
（４）上記配置された座標データの範囲内において、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標及び処理基板の最表面の座標でＸ値及びＹ値が一致する座標対の各々について、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面のＺ値（Ｚ ₁ ）から処理基板の最表面のＺ値（Ｚ ₂ ）の差（Ｚ ₁ −Ｚ ₂ ）を求め、
（５）該Ｚ値の差（Ｚ ₁ −Ｚ ₂ ）の最大値の絶対値と最小値の絶対値との和をそり変化量とし、該そり変化量により上記表面形状を比較して評価するものであることを特徴とする［１］乃至［３］のいずれかに記載の検査方法。
［５］［４］記載の検査方法において求められるそり変化量により、フォトマスクブランク又はその製造中間体の良否を判定することを特徴とするフォトマスクブランク又はその製造中間体の良否判定方法。
［６］上記そり変化量の値が（５０（ｎｍ）／Ｌ／１５２（ｍｍ））以下（但し、Ｌは透明基板の長辺の長さ（ｍｍ）を表わす）であるものを良品とすることを特徴とする［５］記載の良否判定方法。

本発明のフォトマスクブランク及びその製造中間体の検査方法及び良否判定方法を用いることにより、フォトマスクブランクの製造方法を最適化して、光学機能膜や加工機能膜のエッチング加工前後で、表面形状の変化が生じるおそれが極めて低いフォトマスクブランクを製造することができると共に、フォトマスク製造時に表面形状の変化による寸法誤差発生が低減されていることが保証されたフォトマスクブランクが与えられる。

検査対象である膜が成膜されたフォトマスクブランク又はその製造中間体と検査対象である膜が除去された処理基板とにおいて、検査対象である膜の除去前後での表面形状の変化を評価するための方法を説明するための説明図である。実施例１で得たそり変化量（ΔＴＩＲ）を示すグラフである。

以下、本発明について更に詳しく説明する。
パターンサイズが６５ｎｍ以下、特に４５ｎｍ以下である光リソグラフィーに使用するフォトマスク、特にダブルパターニング用マスクに使用するフォトマスクは、極めて高いマスク精度を要求される。そのため、フォトマスクブランクの加工においても同様に極めて高い加工精度が要求されている。

特開２００３−５０４５８号公報（特許文献１）に示されているように、既に、微細加工用のフォトマスクでは、露光装置にマスクを吸着固定した場合に形状変化を起こさないような特定の形状をもつ透明基板が求められており、そのような特定形状をもつフォトマスク用透明基板に、応力の低い光学膜を形成したフォトマスクブランクを得、その光学膜をエッチング加工してフォトマスクを作製することで、フォトマスクの歩留まりを確保することができる。そのため、遮光膜や位相シフト膜についても、従来、いわゆる応力の低い遮光膜として、成膜前の基板の表面形状に極めて近い表面形状を与える遮光膜の追求が行われてきた。

例えば、フォトマスク用基板上に、モリブデンとケイ素に酸素及び窒素を含有させた膜をフォトマスク用透明基板上に成膜してハーフトーン位相シフトマスクブランクを作製すると、比較的大きな圧縮応力をもったフォトマスクブランクができるが、これに閃光ランプを照射して元の透明基板のもつ形状に戻すことで、従来の基準では応力をほとんどもたないハーフトーン位相シフト膜をもつフォトマスクブランクを製造できる（特許文献２：特開２００４−１９９０３５号公報参照）。ところが、本発明者らが検討した結果、この基板から上記ハーフトーン位相シフト膜をドライエッチングで除去すると、成膜時に使用した基板の表面形状と、閃光ランプ照射後のフォトマスクブランクの表面形状が極めて類似したものであったにも関わらず、表面形状が変化し、成膜時に使用した透明基板とは異なる表面形状を与えることがわかった。

フォトマスクブランクを構成する膜の加工によって、このような表面形状の変形、いわゆるそりの変化が起こると、フォトマスクを作製する際、下記のようにパターン位置の誤差を生じることになる。

遮光膜の加工で説明すると、パターン加工では、遮光膜パターンを残す位置を保護するレジストパターンを、例えば電子線によるパターン照射で形成し、得られたレジストパターンを用いて不要な部分の遮光膜をエッチング除去するが、特にブライトパターン（遮光膜の残存面積の少ないパターン）をもつマスクでは、多くの遮光膜が除去されるため、もし遮光膜が大きな応力をもっていると、上述のような表面形状の変化が強く起こる。この表面形状の変化が起こった場合、レジストが形成された位置と遮光膜パターンの位置は、基板表面に沿って基本座標を設けて見た場合には同じ位置であるが、空間に３次元の絶対座標を設けて座標を配置した場合、例えば、フォトマスクブランク表面の中心点を原点とし、フォトマスクブランク表面の最小二乗平面をＸ−Ｙ平面に配置して各座標を配置した場合、そりの変化が起こると、フォトマスクブランク表面上の点であるＡ点（ａ_x,ａ_y,ａ_z）（但しａ_x＝ａ_y≠０）は、Ｚ軸方向に変位するだけでなく、Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向の座標も変位することになる。

現在工業化されようとしている５０ｎｍ以下のパターンルールをもつレジストパターンを形成するための光リソグラフィーに使用するフォトマスクの場合、通常使用する１５２ｍｍ角のフォトマスクでは、設計された位置、即ち、電子線を照射する位置に対して、フォトマスクが完成した段階での位置が、上記３次元座標でＺ軸方向に５０ｎｍずれれば、もはや信頼性があるフォトマスクとは言えない。

本発明では、フォトマスクブランク又はその製造中間体を構成する膜の応力の評価により、フォトマスクブランク又はその製造中間体を検査するに際し、
（Ａ）応力の検査対象である膜を有するフォトマスクブランク又はその製造中間体の表面形状を測定する工程、
（Ｂ）検査対象である膜を除去する工程、及び
（Ｃ）検査対象である膜が除去された処理基板の表面形状を測定する工程
を含む処理により、検査対象である膜の除去前のフォトマスクブランク又はその製造中間体と、検査対象である膜の除去後の処理基板との双方の表面形状を得、それら表面形状を比較することによって、上記検査対象である膜がもつ応力を評価することができる。

上記のように、フォトマスクブランクの信頼性を得るためには、フォトマスクブランクの形状が、膜を成膜する前の基板の形状に対して変化が起こっていないことを確認するのではなく、膜を形成してフォトマスクブランクの製造中間体又はフォトマスクブランクが完成した後、フォトマスクブランク又はその製造中間体より、遮光膜、ハーフトーン位相シフト膜等の位相シフト膜のような光学機能膜、エッチングマスク膜、エッチングストッパー膜のような加工機能膜などから検査すべき１以上の膜を選択してエッチング除去し、除去前後で表面形状の変化が起こらないことを確認することによって、現在求められるような高精度な加工に対応するフォトマスクブランクであることを保証することができるようになる。

検査を行う際、検査の対象となる膜、即ち、除去される膜、並びにこの膜を備えるフォトマスクブランク及びその製造中間体の例としては、下記のようなものを挙げることができる。ここで、２種以上の膜をもつフォトマスクブランクにおいては、各々の膜を順に成膜してフォトマスクブランクが製造されるが、各々の膜を成膜する毎に得られる中間製品、及び位相シフト膜、遮光膜、エッチングマスク膜、エッチングストッパー膜などを単独で基板に成膜したもの、即ち、これらの膜の膜質を個別に評価する膜質テスト基板を、製造中間体として、本発明の検査の対象とする。

まず、遮光膜のみをもつフォトマスクブランクが挙げられる。これは通常、反射防止機能を有する層を上層にもち、遮光機能を有する層を下層にもつタイプと、遮光機能を有する層の上下に反射防止機能を有する層をもつものがあるが、この検査は、遮光膜除去前の表面形状と、遮光膜を除去後（この場合、透明基板の表面形状になる）とを比較検査する。この検査によって大きな形状変化が起こっていなければ、このフォトマスクブランクを用いて、例えばブライトパターンをもつフォトマスクを作製した場合に形状変化が起こらないことが確認できる。

また、ハーフトーン位相シフト膜等の位相シフト膜のみをもつフォトマスクブランクでは、単層のものや多層のものがあるが、これについても、上記と同様、位相シフト膜を除去して検査すればよく、これを用いて位相シフトマスクを作製した場合に形状変化が起こらないことが確認できる。

ハーフトーン位相シフト膜等の位相シフト膜とその上に積層された遮光膜とをもつフォトマスクブランクでは、遮光膜のみを除去して検査することにより、例えばダークパターン（位相シフト膜で実質的に遮光された部分が多いパターン）の位相シフトマスクとした場合にも形状変化が起こらないことが確認できる。また、遮光膜と位相シフト膜の双方を除去して検査することにより、例えばブライトパターンの位相シフトマスクとした場合に形状変化が起こらないことが確認できる。

また、上記位相シフト膜と遮光膜をもつフォトマスクブランクでは、中間層として加工機能膜としてのエッチングストッパー膜が設けられることがある。この場合、エッチングストッパー膜のみを検査対象としてもよいが、通常、光学設計上、このエッチングストッパー膜が位相シフト膜の位相シフト量に加えられるべきものであるか否かによって位相シフト膜の一部に当たるか、遮光膜の一部に当たるかが決まるため、それに従って遮光膜又は位相シフト膜を除去する際、除去する膜か否かを決めればよい。また、この膜が十分に薄く、除去するか否かによって膜応力に差が全く出ないと十分推定されるものであれば、除去しても、しなくてもよい。この場合、エッチングストッパー膜の下方（透明基板側）に光学機能膜が設けられていれば、必要に応じて光学機能膜も除去して検査することが可能である。

更に、特開２００７−２４１０６０号公報（特許文献３）に記載されているような、遮光膜等の光学機能膜上に、加工機能膜としてエッチングマスク膜（一般的にエッチングマスク膜と言った場合、光学機能膜の一部の層としてフォトマスクになったときに一部が残るものと、単なる加工補助膜としてその下方（透明基板側）の膜のエッチング時に使用して、最終的には全て除去されてしまうものとがあるが、本発明では、最終的には全て除去されてしまうもののみをエッチングマスク膜と呼ぶものとする）が成膜されているフォトマスクブランクや、特開平７−１４０６３５号公報（特許文献４）に記載されているような、ハーフトーン位相シフト膜等の光学機能膜上にエッチングマスク膜を設けたフォトマスクブランクを挙げることもできる。これらでは、このエッチングマスク膜のみを剥離して検査すれば、エッチングマスク膜の下方に設けられた膜により、例えばダークパターンのフォトマスクを作製した場合に形状変化が起こらないことが確認できる。この場合、必要に応じて、エッチングマスク膜の下方に設けられた光学機能膜も除去して検査することが可能である。

成膜時には基板に変形を与えないにもかかわらず、完成したフォトマスクブランクから膜を除去すると、膜が除去された基板の形状が変化してしまうという上述した現象の原因については、全てが明らかにはなっていないが、積層された膜へのエネルギーの付与、例えば高エネルギー光の照射や加熱はその一つの原因であると推定される。スパッタリング、特に反応性ガスを使用した反応性スパッタリングにより得た膜は、通常膜質を安定させるために、成膜後に加熱処理される。特開２００４−１９９０３５号公報（特許文献２）に記載されているとおり、大きな応力をもつ膜に対して通常の加熱装置を用いる加熱を行っても膜の応力自体を完全に解放させることはできないが、加熱によって応力の解放には至らない範囲でも表面形状変化は起こり、極めて微細なパターンのリソグラフィーに使用するフォトマスクの信頼性には影響を与えるものと考えられる。

そのため、本発明は、フォトマスクブランク又はその製造中間体が、その製造過程において、フォトマスクブランク又はその製造中間体を構成する膜にエネルギーを付与する工程を経て得られたものに対して、特に有効である。

また、上記の理由から、検査対象の膜は、成膜直後のものではなく、フォトマスクブランクが完成するまでの加工履歴、例えば、必要に応じて膜に与えられる光照射や加熱等のエネルギー付与の履歴を経たものを対象とすることが特に有効であるが、更に、より厳密に検査する場合には、例えば、フォトマスクブランクをフォトマスクに加工するためのレジストパターン形成時の加熱もまた、影響を与えると加工履歴として考慮することが好ましい。

そのため、より厳密な検査を行うためには、例えば、更に、フォトレジスト膜等のレジスト膜を他の膜として積層して加工するフォトマスクブランクについて、上記他の膜を検査対象である膜上に積層し、他の膜の加工において加熱等のエネルギーを付与することによって該検査対象である膜に与えられるエネルギーを、検査対象である膜に予め付与した後に、検査対象である膜を有するフォトマスクブランク又はその製造中間体の表面形状を測定することが好ましい。より具体的には、レジストパターン形成時の加熱等のエネルギー付与の履歴を加えたフォトマスクブランク又はその製造中間体を検査対象とすることが好ましい。

この場合、レジストパターン形成時の加熱は、上述のスパッタ成膜後の膜質安定化に用いる加熱よりも低温かつ短時間であるため、影響がそれほど大きなものではないと考えられることから、スパッタ成膜後に加熱したものであれば、簡易的には割愛することも可能である。一方、製造課程でスパッタ成膜後の加熱等のレジストパターン形成時の加熱よりも強い熱を与える加熱工程が加えられなかったものは、レジスト成膜時の加熱が影響を与える可能性が高いことから、レジストパターンを形成する場合の加熱履歴を加えて検査することが好ましい。

レジストパターン形成工程における加熱には、通常、露光前加熱と露光後加熱があるが、この加熱履歴を加える処理は、レジストパターン形成工程に準ずるものとすることが好ましい。加熱工程は、１回の加熱工程のみでも複数回の加熱工程でもよい。また、温度範囲は、レジストパターン形成工程における実際の加熱温度の±２０℃程度とすることができ、時間は、レジストパターン形成工程における実際の時間の合計の３分の１から２倍の範囲で適宜設定すればよい。なお、これらの加熱が検査を行う膜の変形に与える影響が予めわかっているものであれば、ここでの加熱処理は簡略化することができる。

更に、本発明の検査方法は、フォトマスクブランク製造中間体や、位相シフト膜、遮光膜、エッチングマスク膜、エッチングストッパー膜などを単独で基板に成膜したもの、即ち、これらの膜の膜質を個別に評価する膜質テスト基板についても適用できる。即ち、フォトマスクブランクは、基本的にはブライトパターン用、ダークパターン用というように使い分けるものではないため、後述のように、フォトマスクブランクを構成する光学機能膜や加工機能膜は、基本的にはそれぞれ独立に、加工した際に表面形状を変化させないものであることが好ましい。そこで、それら膜の材料や層構成、応力を変化させる処理等の条件を設定する際、成膜前の基板の表面形状を変化させない膜を成膜する方法によって膜を成膜するよりも、本発明の検査方法によって、成膜された膜を除去した際に、除去後の表面形状を変化させないか否かを評価し、その結果に応じて成膜方法を設定する方が効果的である。また、本発明の方法であれば、成膜後にその後の加工工程に準じた加工履歴を加えた後に、膜を除去して検査を行うこともできる。

更に、複数の膜を成膜したフォトマスクブランクの場合、個々の膜について好ましい条件で膜を成膜した場合であっても、各膜を積層した状態で加熱、パターニング等の加工履歴を加えた場合には、必ずしも各々の膜単独の状態で加工履歴を加えた場合と全く同じ挙動を示すとは限らないため、より精密な検査を行うためには、最終的なフォトマスクブランクの形態、即ち、全ての膜を成膜した状態で検査を行うことも有効である。

本発明の検査方法が有利に適用されるフォトマスクブランク及びその製造中間体は、５０ｎｍ以下のパターンルールに適用するリソグラフィー用のフォトマスク作製に用いられるものであり、上記では、光透過型マスクの例を用いて説明しているが、ＥＵＶ用マスクを始めとする反射型マスクに対しても適用可能である。

透過型のフォトマスクを作製する場合に用いられるフォトマスク用基板（フォトマスクブランク用基板）としては、四角形、特に正方形のものが用いられ、合成石英基板等の従来知られている露光光に対して透明な基板をいずれも使用することができるが、特開２００３−５０４５８号公報（特許文献１）で示されているような、フォトマスク使用時に、露光装置への固定等によってフォトマスク用基板の形状の変形が起こらない形状をもつものであることが好ましい。

上記フォトマスクブランクは、上記フォトマスク用基板上に、光学機能膜として遮光膜、位相シフト膜又はそれら双方が成膜されたものであり、更に、パターン加工時に加工精度を向上させるための加工機能膜として、エッチングマスク膜、エッチングストッパー膜又はそれら双方をもつものであってもよい。

これらの膜構成としては、遮光膜と位相シフト膜の双方をもつ場合には、通常、フォトマスク用基板側から位相シフト膜、遮光膜の順に積層される。

また、エッチングマスク膜は、最表層の光学機能膜（通常は上記のとおり遮光膜）のエッチング加工時に、加工精度を上げるために用いられるものであり、通常、最表層の光学機能膜上に設けられる。

更に、上層膜のエッチングを行う際に下層膜が損傷を受けることを防止するためのエッチングストッパー膜は、フォトマスク用基板と位相シフト膜の間、又は位相シフト膜と遮光膜の間の何れか、又は双方に設けられることがある。しかし、通常、このエッチングストッパー機能を果たす膜は、位相シフト膜のフォトマスク用基板側の一部の層又は遮光膜側の一部の層、更に遮光膜の位相シフト膜側の一部の層として設けられることが一般的であり（例えば、特許文献５：特開２００７−２４１０６５号公報）、エッチングストッパー膜として独立した膜である場合は少ない。そのため、エッチングストッパー膜は、位相シフト膜の一部又は遮光膜の一部として取り扱うこともできる。

上記光学機能膜の一つである位相シフト膜、典型的にはハーフトーン位相シフト膜は、既に多くの例が知られており、一般的には単層、多層、又は傾斜した組成をもつ材料層からなる。用いられる材料としては、遷移金属を含有するケイ素材料に酸素や窒素のような軽元素を含有させたものが使用され（例えば、特許文献４：特開平７−１４０６３５号公報参照）、また、一部の層として遷移金属の層や遷移金属に酸素や窒素のような軽元素を含有する層が加えられたものが使用されることもある。

位相シフト膜は、膜全体として見た場合、かなり多くの上記軽元素が加えられるため、通常膜が成膜された段階では圧縮応力をもつ膜となる。本発明においては、膜を成膜した状態で膜自体が大きな圧縮応力をもっていれば、位相シフト膜を除去した際の表面形状変化に対する検査は不合格になる場合があるため、応力を解放させる処理を行う必要な場合がある。この応力解放方法についても種々の報告があり（例えば、特許文献２：特開２００４−１９９０３５号公報）、基本的には公知のいずれの方法を用いてもよい。

上記位相シフト膜としてハーフトーン位相シフト膜を適用する場合、膜は単層膜、多層膜又は傾斜した組成をもつ膜等を用いることができ、ハーフトーン位相シフト膜材料として遷移金属を含んでいてもよいケイ素材料を用いる場合には、具体的には遷移金属とケイ素との合金、遷移金属と、ケイ素と、酸素、窒素及び炭素から選ばれる１種以上とを含有する遷移金属ケイ素化合物、好ましくは遷移金属と、ケイ素と、酸素及び／又は窒素とを含有する遷移金属ケイ素化合物が挙げられる。この遷移金属ケイ素化合物としてより具体的には、遷移金属ケイ素酸化物、遷移金属ケイ素窒化物、遷移金属ケイ素酸窒化物、遷移金属ケイ素酸化炭化物、遷移金属ケイ素窒化炭化物、遷移金属ケイ素酸窒化炭化物などを挙げることができる。また、遷移金属としては、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル及びタングステンから選ばれる１種以上が好適な材料であるが、特に、ドライエッチング加工性の点からモリブデンであることが好ましい。この遷移金属を含んでいてもよいケイ素材料は、ケイ素が１０原子％以上９５原子％以下、酸素が０原子％以上６０原子％以下、窒素が０原子％以上５７原子％以下、炭素が０原子％以上２０原子％以下、遷移金属が０原子％以上３５原子％以下、特に１原子％以上２０原子％以下である範囲より選ばれる組成の材料を用いることが好ましい。上記の材料は、単層、多層といった膜構成や、膜厚と共に、要求される所定の透過率、位相シフト量を与えるように選択される。

完成したフォトマスクブランク又はその製造中間体から、そり変化量の検査を行うために位相シフト膜の除去を行う場合には、フォトマスク加工の際に位相シフト膜をエッチング加工するときに使用するエッチング方法と類似の方法を適用することが好ましく、遷移金属を含んでいてもよいケイ素材料の場合、フッ素系エッチングガスを用いるドライエッチングを用いることが好ましい。

上記光学機能膜の一つである遮光膜としては、クロム系材料からなるものや、遷移金属を含んでいてもよいケイ素材料からなるもの、又はそれらの層を組み合わせたもの等の公知の材料が使用される。一般に遮光膜は、光の透過を強く抑制する遮光層と、反射率を下げるための反射防止層からなる多層膜又は傾斜した組成をもつ膜からなり、反射防止層は遮光層の表層側だけに、又は遮光膜の表層側及びフォトマスク用基板側の双方に設けられる。

上記膜中の遮光層は、光透過を強く抑制するために、軽元素（酸素、窒素、炭素等）が加えられないか、又は比較的低い軽元素含有量をもつ膜であり、逆に反射防止層は、ある程度の光透過性が必要なことから、遮光層に比較して高めの軽元素含有量をもつものである。そのため、遮光層は引っ張り応力をもつ傾向にあり、反射防止層は圧縮応力をもつ傾向にある。そのため、遮光膜全体として極めて応力の高い膜とならないように、上記位相シフト膜と同様、応力を解放させる処理や、遮光層の応力と反射防止層の応力をバランスさせることによって膜全体として大きな応力をもたないように設計される。

上記遮光膜材料としては、クロム系材料の場合、具体的にはクロム単体、又はクロムと、酸素、窒素及び炭素から選ばれる１種以上とを含有するクロム化合物が挙げられ、このクロム系材料は、クロムが３０原子％以上１００原子％以下、酸素が０原子％以上６０原子％以下、窒素が０原子％以上５０原子％以下、炭素が０原子％以上２０原子％以下である範囲より選ばれる組成の材料を用いることが好ましい。上述したように、一般的にはクロム含量が多い場合には引っ張り応力を与え、酸素、窒素、炭素といった軽元素の含量が多い場合には圧縮応力を与えるため、これを考慮した上で、膜の構成が選択されることが好ましい。

また、遮光膜材料として遷移金属を含んでいてもよいケイ素材料を用いる場合には、具体的には遷移金属とケイ素との合金、遷移金属と、ケイ素と、酸素、窒素及び炭素から選ばれる１種以上とを含有する遷移金属ケイ素化合物、好ましくは遷移金属と、ケイ素と、酸素及び／又は窒素とを含有する遷移金属ケイ素化合物が挙げられる。この遷移金属ケイ素化合物としてより具体的には、遷移金属ケイ素酸化物、遷移金属ケイ素窒化物、遷移金属ケイ素酸窒化物、遷移金属ケイ素酸化炭化物、遷移金属ケイ素窒化炭化物、遷移金属ケイ素酸窒化炭化物などを挙げることができる。また、遷移金属としては、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル及びタングステンから選ばれる１種以上が好適な材料であるが、特に、ドライエッチング加工性の点からモリブデンであることが好ましい。この遷移金属を含んでいてもよいケイ素材料は、ケイ素が１０原子％以上９５原子％以下、酸素が０原子％以上６０原子％以下、窒素が０原子％以上５７原子％以下、炭素が０原子％以上２０原子％以下、遷移金属が０原子％以上３５原子％以下、特に１原子％以上２０原子％以下である範囲より選ばれる組成の材料を用いることが好ましい。また、一般的には膜組成としてケイ素の合計含量が多い場合には引っ張り応力を与え、その他の元素の含量が多い場合には圧縮応力を与えるため、これを考慮した上で、膜の構成が選択されることが好ましい。

上記の材料は、遮光膜以外にハーフトーン位相シフト膜のような光吸収膜がない場合には遮光膜単独で、光吸収膜が別にある場合には遮光膜と他の光吸収膜を合わて、露光光に対する吸光係数が２．０以上、好ましくは２．５以上となるよう、膜構成や膜厚を考慮した上で選択される。

完成したフォトマスクブランクから、そり変化量の検査を行うために遮光膜の除去を行う場合には、フォトマスク加工の際に遮光膜をエッチング加工する時に使用するエッチング方法と類似の方法を適用することが好ましい。遷移金属を含んでいてもよいケイ素化合物からなる膜のエッチングの場合には、フッ素系エッチングガスを用いるドライエッチングを用いる方法が一般的であるが、塩素系エッチングガスを用いてエッチングが可能なものについては、塩素系エッチングガスを用いる方法でもよい。また、クロム系材料からなる膜である場合には、酸素を加えた塩素系ドライエッチングガスを用いる方法が好ましい。

上記加工機能膜の一つであるエッチングマスク膜は、エッチングマスク膜のフォトマスク用基板側に成膜された膜（一般的には遮光膜）をエッチング加工する際、被エッチング膜の保護したい部分を保護するためのエッチングマスクとして機能させ、最終的にマスクが完成されるまでに全て剥離される膜である。そのため、エッチングマスクとして機能する際には、被保護膜のエッチングに適用されたエッチング条件に対して高いエッチング耐性をもち、かつ被保護膜を傷つけない条件で除去できる材料が用いられる。被保護膜が遷移金属を含んでいてもよいケイ素材料が使用された場合には、クロム系材料が好ましく用いられ（特許文献３：特開２００７−２４１０６０号公報などを参照）、被保護膜にクロム系材料が使用された場合には、遷移金属を含んでいてもよいケイ素材料（特許文献６：特開昭６３−８５５５３号公報などを参照）が好ましく用いられる。

このエッチングマスク膜は、材料の選択によっては１〜５ｎｍの極めて薄い膜とすることもできるため、従来この膜の応力については注意が払われなかったが、より高精度の制御を行うためには応力の制御を行うことが好ましい。この制御方法としては、上記遮光膜の場合と同様、応力を解放させる処理を行うか、エッチングマスク膜に用いられる上記のような材料を軽元素の多い層と少ない層を組み合わせる方法を用いることができる。また、膜の剥離も遮光膜の場合と同様、材料に合わせ、適切な方法が選択される。

一方、エッチングストッパー膜は、上述したとおり、位相シフト膜の一部又は遮光膜の一部として取り扱うことができ、その好適な材料は、上述した位相シフト膜及び遮光膜において例示したものと同様のものが挙げられ、そのエッチングもそれぞれの膜に好適なものが適用できる。

上述のように、本発明のフォトマスクブランクを構成する各光学機能膜及び加工機能膜は、それぞれの膜が独立に応力が制御されることが好ましいが、一方で、上述のように成膜時に応力がほとんどかからないように設計して成膜された膜でも、膜を除去すると表面の変形が生じる場合がある。そのため、フォトマスクブランクから膜を除去したときに、形状変形が基準以上にならない膜の組み合わせを設定するには、それぞれ大きな応力をもたない膜を組み合わせた上、更に、フォトマスク製造の全てのプロセスを経た場合の表面形状変化の挙動を評価して、好ましい組み合わせを選定することが好ましい。

検査対象の膜を除去する前のフォトマスクブランク又はその製品中間体の表面形状と、検査対象の膜の除去後の表面形状の比較は、次のような方法によって行うことができる。

例えば、光学的に表面（透明基板の表面、成膜された膜の表面（フォトマスクブランク又はその製造中間体の表面）、又は検査対象である膜を除去した後に露出した処理基板の透明基板若しくは膜の表面）の形状をスキャンできる表面解析装置（表面形状測定装置）を用い、膜を除去する前のフォトマスクブランク又はその製品中間体の表面形状を測定したデータを得る。次に、検査対象の膜の除去を行った後、膜が除去された後の表面形状の測定データを得る。この２つの表面形状の差は、一般に、そり変化量として評価することができる。そり変化量は、それを合理的に定義できる方法であれば、どのような方法で行ってもよく、良品と判断するための基準値は、目的とするマスク精度に準じて設定すればよいが、例えば次のような方法で比較し、フォトマスクブランク又はその製品中間体の良否を判定することができる。

検査対象である膜を除去する前のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面と、フォトマスクブランク又はその製造中間体から検査対象である膜の全てを除去した後の処理基板の最表面とについて、
（１）各々の最表面を表面形状測定装置で測定して、最表面のＸＹＺ三次元座標データを取得し、
（２）各々の最表面から得られた座標データより、各々の最表面の最小二乗平面を求め、
（３）フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標とその最小二乗平面との間の相対位置、及び処理基板の最表面の座標とその最小二乗平面との間の相対位置を各々固定した状態で、
上記座標及び最小二乗平面を、
（ｉ）２つの最小二乗平面の双方が、ＸＹＺ三次元仮想空間のＸＹ平面上に位置し、
（ｉｉ）前者の最小二乗平面のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面相当領域の中心と、後者の最小二乗平面の処理基板の最表面相当領域の中心との双方が原点に位置し、かつ
（ｉｉｉ）上記２つの最表面相当領域の４つの角の各々が、検査対象である膜の除去前後で対応するように、２つの最表面相当領域の対角線方向を合わせて重ねて配置し、
（４）上記配置された座標データの範囲内において、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標及び処理基板の最表面の座標でＸ値及びＹ値が一致する座標対の各々について、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面のＺ値（Ｚ₁）から処理基板の最表面のＺ値（Ｚ₂）の差（Ｚ₁−Ｚ₂）を求め、
（５）該Ｚ値の差（Ｚ₁−Ｚ₂）の最大値の絶対値と最小値の絶対値との和をそり変化量とする。

より具体的に説明すれば、まず、検査対象である膜を除去する前のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面（この場合は、検査対象である膜の表面）の表面形状を、例えば光学系を用いた表面形状測定装置によって測定し、最表面のＸＹＺ三次元座標データ（表面マップ）を作成し、更にその最小二乗平面を求める。次に、検査対象である膜の全てを、基本的には加工時に用いる除去条件（剥離条件）で除去し、検査対象である膜を除去した後の処理基板の最表面（この場合は、検査対象である膜に隣接していた膜又は透明基板の表面）の表面形状を、同様に測定し、最表面のＸＹＺ三次元座標データ（表面マップ）を作成し、更にその最小二乗平面を求める。

次に、演算装置等の機器を適宜用いて、得られた座標及び最小二乗平面を、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標とその最小二乗平面との間の相対位置、及び処理基板の最表面の座標とその最小二乗平面との間の相対位置を各々固定した状態で（最表面の座標とそれを与える最小二乗平面とを一体として）、以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の全ての条件を満たすように仮想空間に配置する。
（ｉ）２つの最小二乗平面の双方が、ＸＹＺ三次元仮想空間のＸＹ平面上に位置するように配置する。
（ｉｉ）前者の最小二乗平面のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面相当領域の中心と、後者の最小二乗平面の処理基板の最表面相当領域の中心との双方が原点に位置するように配置する。
（ｉｉｉ）２つの最表面相当領域の４つの角の各々が、検査対象である膜の除去前後で対応するように、２つの最表面相当領域の対角線方向を合わせて重ねて配置する。

この操作を、図を参照して説明すると、図１（Ａ）に示されるように、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標群１０１及びその最小二乗平面１０２と、図１（Ｂ）に示されるように、処理基板の最表面の座標群２０１及びその最小二乗平面２０２を、図１（Ｃ）に示されるように、ＸＹＺ三次元仮想空間内に配置する。また、最小二乗平面１０２及び最小二乗平面２０２は、いずれも、ＸＹ平面上に配置され、両者は同一平面上に位置することになる。また、最小二乗平面１０２のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面相当領域１０２ａの中心と、最小二乗平面２０２の処理基板の最表面相当領域２０２ａの中心との双方は、ＸＹＺ座標の原点に位置するように配置される（即ち、最小二乗平面１０２及び最小二乗平面２０２は、Ｚ＝０のＸＹ平面に配置される）。更に、最表面相当領域１０２ａの４つの角と最表面相当領域２０２ａの４つの角が、検査対象である膜の除去前後で対応するように（同じ角が同じ角と対応するように）、２つの最表面相当領域の対角線方向を合わせて重ねて配置する。

次に、図１（Ｃ）に示されるように、配置された座標データの範囲内において、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標及び処理基板の最表面の座標でＸ値及びＹ値が一致する座標対の各々について、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面のＺ値（Ｚ₁）から処理基板の最表面のＺ値（Ｚ₂）の差（Ｚ₁−Ｚ₂）を求める。この場合、Ｚ₁＞Ｚ₂のときは、差（Ｚ₁−Ｚ₂）は正（＋）、Ｚ₁＜Ｚ₂のときは、差（Ｚ₁−Ｚ₂）は負（−）となる。

そして、Ｚ値の差（Ｚ₁−Ｚ₂）の最大値の絶対値と最小値の絶対値との和をそり変化量とする。

１５２ｍｍ（６インチ）正方形であるフォトマスクブランク又はその製造中間体の場合、このようにして得たそり変化量が５０ｎｍ以下であれば、最小線幅が２５ｎｍ程度のパターンを形成するためのダブルパターニング露光に使用できる裕度をもった加工精度を得ることができる。

また、それ以外の大きさのフォトマスクブランク又はその製造中間体であっても、そり変化量の許容量は、フォトマスクブランク又はその製造中間体の大きさに比例し、そり変化量の値が（５０（ｎｍ）／Ｌ／１５２（ｍｍ））以下（但し、Ｌは透明基板の長辺の長さ（ｍｍ）を表わす）であれば、高い加工精度を得ることができる。

より簡易的には、座標データを、フォトマスクブランクの最表面と処理基板の最表面との双方において、表面の最小二乗表面を簡易的に算出でき、各最表面の中心を中心とする半径Ｒ（ｍｍ）の円上の点３点以上の座標を対象とし、該３点以上の座標と上記中心点より最小二乗平面を求めた後、上記と同様にしてそり変化量を評価することができる。この場合、最小線幅が２５ｎｍ程度のパターンを形成するためのダブルパターニング露光に使用するためのフォトマスクを作製するためのフォトマスクブランクの合格基準としては、上記そり変化量を示す値を、

以下とすることで、上記と同様、フォトマスクのもつ位置精度の高い信頼性の確保が可能となる。

また、上記の方法によって、特定の製造工程によって得られたフォトマスクブランクが有する光学機能膜や加工機能膜の応力によって、フォトマスクブランクをフォトマスクに加工した場合に生じる寸法誤差を推定することができる。そして、検査されたサンプルが合格であった場合には、上記検査は、用いたサンプルと同じ工程である上記特定の製造工程で製造されたフォトマスクブランクに対して、加工時に生じる表面の変形による寸法誤差が問題を生じないものであることを保証することができると共に、従来のフォトマスクブランクを用いた場合に対し、寸法誤差による不良品発生を防止することが可能となる。

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。

［実施例１］
（ハーフトーン位相シフト膜を有するフォトマスクブランクの製造）
４枚の１５２ｍｍ角の合成石英製フォトマスク用基板を準備し、その上に、ターゲットにＭｏＳｉとＳｉを用い、スパッタガスにアルゴンガスと窒素ガスと酸素ガスを用いたスパッタ法にて、膜厚７６ｎｍのＭｏＳｉＯＮ膜（Ｍｏ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎ＝１：４：１：４（原子比））を成膜した。

（形状調整）
上記ＭｏＳｉＯＮ膜を成膜した４枚のフォトマスクブランクに対し、照射幅が１^-10ｍ秒のキセノン閃光ランプを用いて、４点の異なるエネルギー量をそれぞれのフォトマスクブランクに照射した。なお、以下において、エネルギーは規格化値を用いて示すが、それぞれの値は、３１７５Ｖ印加したときのエネルギーを１とした場合の値である。

（位相シフト膜成膜前の基板の表面形状と、形状調整のための高エネルギー付与を行ったフォトマスクブランクの表面形状との比較）
ハーフトーン位相シフト膜成膜前の基板と、形状調整のための高エネルギー付与を行ったフォトマスクブランクとの表面形状は、そり変化量（ΔＴＩＲ）で比較した。このそり変化量（ΔＴＩＲ）は、次のように求めた。

ハーフトーン位相シフト膜成膜後に閃光ランプ照射を行ったそれぞれのフォトマスクブランクの表面形状を、光学的表面形状測定装置（Ｔｒｏｐｅｌ社製ＵｌｔｒａＦｌａｔ）を用いて測定し表面形状のデータ（座標）を得た。次に、予め測定しておいたそれぞれのハーフトーン位相シフト膜を成膜する前の基板の表面形状のデータと、上述した（１）〜（５）の方法で評価し、そり変化量（ΔＴＩＲ）を求めた。なお、ΔＴＩＲがプラス側を引っ張り応力側の変形とした。照射量とそれぞれのフォトマスクブランクに用いたフォトマスク用基板の位相シフト膜成膜前の表面形状に対する照射後のフォトマスクブランクの表面形状がもつそり変化量（ΔＴＩＲ）を図２に示す。

（位相シフト膜の除去）
上記異なるエネルギー量で閃光ランプを照射して形状調整を行った位相シフト膜を有するフォトマスクブランクから、フッ素系エッチングガスを用いるドライエッチングにより、下記のドライエッチング条件で位相シフト膜を除去した。
ＲＦ１（ＲＩＥ）：ＣＷ５４Ｖ
ＲＦ２（ＩＣＰ）：ＣＷ３２５Ｗ
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ：５ｍＴｏｒｒ
ＳＦ₆：１８ｓｃｃｍ
Ｏ₂ ：４５ｓｃｃｍ

（形状調整を行ったフォトマスクブランクについての、位相シフト膜除去前のフォトマスクブランクの表面形状と、除去後の基板の表面形状との比較）
光学的表面形状測定装置（Ｔｒｏｐｅｌ社製ＵｌｔｒａＦｌａｔ）を用いて、上記のドライエッチングで位相シフト膜を除去して得た処理基板の表面を測定し表面形状のデータを得た。この表面形状と、上記したハーフトーン位相シフト膜成膜後に閃光ランプ照射を行ったそれぞれのフォトマスクブランクの表面形状とを、上記と同様の方法で比較し、そり変化量（ΔＴＩＲ）を求めた。このそり変化量を図２に示す。

図２に示されるとおり、高エネルギー線照射を行って位相シフト膜成膜前の基板形状に完全に戻る点は、図中のプロットの外挿より、照射エネルギー約１．１０８での照射であることが推定される。しかし、形状調整後の位相シフト膜の除去により生じるΔＴＩＲの値からは、この約１．１０８のエネルギーを照射した場合には、ブライトパターンの位相シフトマスク加工の類似操作である位相シフト膜の除去により生じるそり変化量は大きなプラスの値を示すことが図２からわかる。従って、このエネルギー量を照射した位相シフト膜は、大きな引っ張り応力をもつことが推定される。

また、図中のプロットからは、位相シフト膜を除去した際のΔＴＩＲが、照射エネルギー線の照射量との間で１次の近似が可能であることが示され、およそ１．０１７のエネルギーを照射した場合には、閃光ランプを照射した膜の応力が０となることが推定される。

［実施例２］
（エッチングマスク膜の成膜）
実施例１と同様の方法により、４枚の１５２ｍｍ角の合成石英製フォトマスク用基板上に、それぞれ、膜厚７６ｎｍのＭｏＳｉＯＮ膜（Ｍｏ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎ＝１：４：１：４（原子比））を成膜し、得られたＭｏＳｉＯＮ膜を成膜した基板に対し、更に、実施例１記載の閃光ランプ照射装置を用い、照射エネルギー１．０１５での照射を行った。

次に、このハーフトーン位相シフト膜の上に直流スパッタ装置を用いて、ＣｒＮからなるエッチングマスク膜（膜厚７ｎｍ）を成膜した。スパッタガスとしてはＡｒと窒素を用い、チャンバ内のガス圧が０．０５Ｐａになるように調整した。ターゲットとしては、Ｃｒを用い、基板を３０ｒｐｍで回転させながら成膜した。このエッチングマスク膜の組成をＥＳＣＡで調べたところＣｒ：Ｎ＝９：１（原子比）であった。

更に、ＣｒＮからなるエッチングマスク膜の上にＣｒＯＮからなるエッチングマスク膜（膜厚７ｎｍ）を成膜した。スパッタガスとしてはＡｒと窒素を用い、チャンバ内のガス圧が０．０５Ｐａになるように調整した。ターゲットとしては、Ｃｒを用い、基板を３０ｒｐｍで回転させながら成膜した。このエッチングマスク膜の組成をＥＳＣＡで調べたところＣｒ：Ｎ：Ｏ＝５．５：２：２．５（原子比）であった。

次に、ハーフトーン位相シフト膜と２種のエッチングマスク膜とを成膜した４枚の基板に対し、２枚を２００℃、１０分間（熱処理Ａとする）、２枚を１５０℃、１０分間（熱処理Ｂとする）加熱してエッチングマスク膜を安定化させ、エッチングマスク膜を有するハーフトーン位相シフトマスクブランクを得た。

更に、上記で得られたフォトマスクブランクのうち、異なる加熱条件で処理した１枚ずつを、レジスト膜を成膜する工程で行う加熱操作に準じ、更に、１５０℃、１０分間（熱処理Ｃとする）加熱した。

上記で得た４枚のフォトマスクブランクの膜が有する応力の検査は次のように行った。
まず、エッチングマスク膜をもつ４枚のフォトマスクブランクそれぞれの表面形状を、表面形状測定装置（Ｔｒｏｐｅｌ社製ＵｌｔｒａＦｌａｔ）を用いて測定し、表面解析データを得た。次に、上記フォトマスクブランクより塩素系ドライエッチング条件（Ｃｌ₂：１８５ｓｃｃｍ、Ｏ₂：５５ｓｃｃｍ、Ｈｅ：９．２５ｓｃｃｍ）を用いてエッチングしたところ、エッチングマスク膜のみが選択的に除去された。

更に、実施例１の方法に従って、エッチングマスク膜の除去前のフォトマスクブランクの表面形状と除去後の処理基板（ハーフトーン位相シフト膜をもつ基板）の表面形状を比較したところ、膜安定化操作として２００℃の加熱（熱処理Ａ）を行った２枚のフォトマスクブランクのうち、更なる１５０℃、１０分間の加熱（熱処理Ｃ）を行わなかったフォトマスクブランクのエッチングマスク膜がもつ応力は圧縮応力で、膜除去によるそり変化量（ΔＴＩＲ）は２９ｎｍであった。また、更なる１５０℃、１０分間の加熱（熱処理Ｃ）を実施したフォトマスクブランクのエッチングマスク膜がもつ応力は圧縮応力で、膜除去によるそり変化量（ΔＴＩＲ）は２８ｎｍであった。

一方、膜安定化操作として１５０℃の加熱（熱処理Ｂ）を行った２枚のフォトマスクブランクのうち、更なる１５０℃、１０分間の加熱（熱処理Ｃ）を行わなかったフォトマスクブランクのエッチングマスク膜がもつ応力は圧縮応力で、膜除去によるそり変化量（ΔＴＩＲ）は３８ｎｍであった。また、更なる１５０℃、１０分間の加熱（熱処理Ｃ）を実施したフォトマスクブランクのエッチングマスク膜がもつ応力は圧縮応力で、膜除去によるそり変化量（ΔＴＩＲ）は２９ｎｍであった。

上記の結果から、エッチングマスク膜の加熱安定化条件として、２００℃、１０分間の条件が、フォトレジスト膜成膜時の表面形状変化が少なく、加工信頼性を得るためには好ましい条件であることが判明した。

更に、上記検査を行った２枚の２００℃、１０分間（熱処理Ａ）の加熱を行った２枚のフォトマスクブランクに対し、実施例１の方法に従って、エッチングマスク膜を除去したものから、更に、ハーフトーン位相シフト膜を除去し、ハーフトーン位相シフト膜の除去前後の表面形状を比較した。いずれにおいても、得られたハーフトーン位相シフト膜のもつ応力は圧縮応力で、膜除去による表面のそり変化量（ΔＴＩＲ）は、いずれも１ｎｍであった。従って、エッチングマスク膜とハーフトーン位相シフト膜を有するフォトマスクブランクから、エッチングマスク膜とハーフトーン位相シフト膜の双方を除去した場合の表面のそり変化量（ΔＴＩＲ）は、各々３０ｎｍ及び２９ｎｍであり、このフォトマスクブランクを用いてブライトパターンのハーフトーン位相シフトマスクを製造した場合にも、高い位置精度が得られることが確認できた。

上記実施例は、ハーフトーン位相シフト膜及びエッチングマスク膜について示したが、遮光膜等のハーフトーン位相シフト膜以外の光学機能膜や、エッチングストッパー膜等の加工機能膜であっても同様に検査して、その膜応力を評価することができる。

１０１フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標群
１０２フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の最小二乗平面
２０１処理基板の最表面の座標群
２０２処理基板の最表面の最小二乗平面
１０２ａ，２０２ａ最表面相当領域

Claims

フォトマスクブランク又はその製造中間体を構成する膜の応力の評価により、フォトマスクブランク又はその製造中間体を検査する方法であって、
上記フォトマスクブランク又はその製造中間体が、フォトマスクに加工する際に、更に、他の膜を積層して加工するものであり、
上記他の膜を検査対象である膜上に積層することによって該検査対象である膜に与えられるエネルギーに相当するエネルギーを、上記検査対象である膜に予め付与した後、
（Ａ）応力の検査対象である膜を有するフォトマスクブランク又はその製造中間体の表面形状を測定する工程、
（Ｂ）上記検査対象である膜を除去する工程、及び
（Ｃ）上記検査対象である膜が除去された処理基板の表面形状を測定する工程
を含む処理により、上記検査対象である膜の除去前のフォトマスクブランク又はその製造中間体と、上記検査対象である膜の除去後の上記処理基板との双方の表面形状を得、それら表面形状を比較することによって、上記検査対象である膜がもつ応力を評価することを特徴とするフォトマスクブランク又はその製造中間体の検査方法。
上記検査対象である膜が、位相シフト膜、遮光膜、エッチングマスク膜及びエッチングストッパー膜から選ばれる１以上の膜であることを特徴とする請求項１記載の検査方法。
上記フォトマスクブランク又はその製造中間体が、その製造過程において、上記フォトマスクブランク又はその製造中間体を構成する膜にエネルギーを付与する工程を経て得られたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の検査方法。
上記他の膜を検査対象である膜上に積層した後、該他の膜の加工においてエネルギーを付与することによって該検査対象である膜にエネルギーが与えられるものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の検査方法。
上記他の膜がフォトレジスト膜であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の検査方法。
上記検査対象である膜がもつ応力の評価が、上記検査対象である膜を除去する前のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面と、フォトマスクブランク又はその製造中間体から上記検査対象である膜の全てを除去した後の処理基板の最表面とについて、
（１）各々の最表面を表面形状測定装置で測定して、該最表面のＸＹＺ三次元座標データを取得し、
（２）各々の最表面から得られた座標データより、各々の最表面の最小二乗平面を求め、
（３）フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標とその最小二乗平面との間の相対位置、及び処理基板の最表面の座標とその最小二乗平面との間の相対位置を各々固定した状態で、
上記座標及び最小二乗平面を、
（ｉ）２つの最小二乗平面の双方が、ＸＹＺ三次元仮想空間のＸＹ平面上に位置し、
（ｉｉ）前者の最小二乗平面のフォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面相当領域の中心と、後者の最小二乗平面の処理基板の最表面相当領域の中心との双方が原点に位置し、かつ
（ｉｉｉ）上記２つの最表面相当領域の４つの角の各々が、上記検査対象である膜の除去前後で対応するように、２つの最表面相当領域の対角線方向を合わせて重ねて配置し、
（４）上記配置された座標データの範囲内において、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面の座標及び処理基板の最表面の座標でＸ値及びＹ値が一致する座標対の各々について、フォトマスクブランク又はその製造中間体の最表面のＺ値（Ｚ₁）から処理基板の最表面のＺ値（Ｚ₂）の差（Ｚ₁−Ｚ₂）を求め、
（５）該Ｚ値の差（Ｚ₁−Ｚ₂）の最大値の絶対値と最小値の絶対値との和をそり変化量とし、該そり変化量により上記表面形状を比較して評価する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１項記載の検査方法。
請求項６記載の検査方法において求められるそり変化量により、フォトマスクブランク又はその製造中間体の良否を判定することを特徴とするフォトマスクブランク又はその製造中間体の良否判定方法。
上記そり変化量の値が（５０（ｎｍ）／Ｌ／１５２（ｍｍ））以下（但し、Ｌは透明基板の長辺の長さ（ｍｍ）を表わす）であるものを良品とすることを特徴とする請求項７記載の良否判定方法。