JP2020515844A - 物体、ウェハ、及びマスクブランクの表面上の粒子を検出する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、物体（３、１４）の表面（１１）上の堆積粒子を検出する方法であって、物体（３、１４）の表面（１１）の部分領域に測定放射線を照射するステップと、照射された部分領域で散乱した測定放射線を検出するステップと、検出された測定放射線に基づき物体（３、１４）の表面の部分領域における粒子を検出するステップとを含む方法に関する。照射するステップ及び検出するステップ中に、物体（３、１４）の表面（１１）は、測定放射線（９）に関する表面（１１）の反射率を低下させる反射防止コーティング（１３）及び／又は表面構造（１５）を有し、反射防止コーティング（１３）及び／又は表面構造（１５）により粒子検出限界が下げられる。本発明はさらに、この方法を実行するためのウェハ（３）及びマスクブランクに関する。

Description

［関連出願の参照］
本願は、２０１８年３月２８日の独国特許出願第１０ ２０１７ ２０５ ２１２．０号の優先権を主張し、その全開示内容を参照により本願の文脈に援用する。

本発明は、物体の表面上の堆積粒子を検出する方法であって、物体の表面の部分領域に測定放射線を照射するステップと、照射された部分領域で散乱した測定放射線を検出するステップと、検出された測定放射線に基づき物体の表面上の粒子を検出するステップとを含む方法に関する。

堆積粒子は、通常は望ましくない妨害粒子である。例えば、検出された妨害粒子の数に基づきクリーンルームの清浄度を調べることが可能である。（試験）物体は、原理上は妨害粒子の検出に適した表面を有する任意の物体であり得る。

上記方法は、例えば、（通常は未露光）マイクロリソグラフィ用、例えばＥＵＶリソグラフィ用のウェハの又はマスクブランクの形態の板状物体の表面上の堆積粒子を検出するために実行することができる。粒子検出の測定原理は、物体の表面での測定放射線の散乱に基づく。表面で後方散乱された測定放射線の検出による粒子検出の原理に基づく測定装置は、例えばRudolph Technologies Inc.によりウェハの検査用には「Ｒｅｆｌｅｘ ＦＳＩ」という商品名で、マスクの検査用には「Ｒｅｆｌｅｘ ＴＴ ＭＢＩ」という商品名で提供されている。

これらの測定装置では、レーザビームの形態の測定放射線を通常は用いて指定の入射角で物体の表面を照射する。表面で散乱した測定放射線は暗視野測定で検出され、すなわち物体の表面で散乱した測定放射線が検出される検出角度範囲は、表面の照射に用いられる測定放射線の入射角から逸れ、その結果、表面で反射する放射線部分は無視される。

このような暗視野測定では、正確な完全平滑表面で反射する全放射線部分がこの表面で抑えられ、これは表面で散乱した測定放射線のみが検出されることを意味する。しかしながら、各表面は微視的レベルの粗さを有し、これは測定放射線のうち表面で反射する部分も測定放射線の検出中に必然的に検出されることを意味する。検出放射線の上記部分は、バックグラウンド信号を発生させ、その強度は、表面の粗さ又は研磨品質に応じて、場合によっては表面に施された（薄）膜の均質性に応じて変わり、膜の上側に検査対象表面が形成される。

ヘイズ信号とも称するバックグラウンド信号に加えて、欠陥信号も測定放射線の検出中に記録される。上記測定原理では、通常は物体の表面が測定格子に分割され、表面の各行列要素又は部分領域が測定放射線により走査される。部分領域又は行列要素の走査中に検出される測定放射線は、積算又は積分される。部分領域又は行列要素毎に検出された測定放射線又は検出された測定信号は、バックグラウンド信号又はヘイズ信号と欠陥信号とが加算合成されたものである。欠陥信号は、表面又は場合によっては窪みに堆積した粒子と、掻き傷又は局所的表面欠陥等の局所的欠陥とにより生じる。掻き傷又は局所的欠陥は、概して、隣接する部分領域の検出された測定放射線で局所的パターンが特定されることにより粒子と区別される。例えば、複数の隣接する部分領域で検出された測定放射線が閾値を上回る場合、局所的表面欠陥を特定することができる。表面欠陥は通常は２次元に広がるが、掻き傷は実質的に１次元に広がる方向性の空間分布を通常は有し、したがって概して同様に特定して粒子と区別することができる。欠陥信号における粒子と掻き傷又は局所的表面欠陥との区別とは関係なく、粒子の検出は、ヘイズ信号に割り当てられる散乱光強度の値と欠陥信号に割り当てられる散乱光強度の値とを区別する必要がある。ヘイズ信号又は表面の粗さは、結果として粒子検出限界、すなわち粒子を一意に検出できる最小径を制限する。本願における粒子の検出限界又は最小粒径の通常のオーダは、約１００ｎｍ以下である。

本発明の目的は、検出粒子の検出限界を下げることができる、物体の表面上の粒子を検出する方法と、当該方法を実行する及びウェハ及びマスクブランクとを提供することである。

上記目的は、導入部分で述べたタイプの方法であって、測定放射線を照射するステップ及び検出するステップ中に、物体の表面に測定放射線の反射率を低下させる反射防止コーティング及び／又は表面構造を設ける方法により達成される。

本発明によれば、粒子は、粒子の検出前に測定放射線の反射率を低下させるよう処理された表面を有する物体上で検出される。この目的で、反射防止コーティングを物体の表面に施すことができ、且つ／又は表面構造を表面に設けることができ、これらは通常は粒子検出より前のステップで表面に設けられる。反射防止コーティングに加えて、表面構造も測定放射線に関する表面の反射率を大幅に低下させることができるが、それは測定放射線がフレネルの式に従って反射され得る急峻な界面がないからである。本願における（できる限り均質な）反射防止コーティング及び表面構造の両方又は単独で、通常は無視できるほど小さな散乱光部分しか引き起こさないか、又は散乱光測定に関連する空間周波数範囲の表面の粗さのごく僅かな変化しか引き起こさない。

反射防止コーティング及び／又は表面構造による表面の反射率の低下は、このようにして散乱も、したがってバックグラウンド信号又はヘイズ信号の強度も低減するので粒子の検出に有用であり、これは物体の粗面で散乱する測定放射線がより少ないことを意味する。欠陥信号は、反射防止コーティング及び／又は表面構造の表面に堆積した粒子により発生し、その結果、特に粒子が強く吸収しすぎない粒子である場合は、粒子での散乱はその下の反射防止コーティング及び／又は表面構造による影響を全く又は僅かにしか受けない。反射率を低下させることにより、ヘイズ分布又はヘイズ信号の幅も低減される。測定信号又は測定放射線が欠陥信号であると解釈される下限の強度閾値は、通常は約３σであり、σはヘイズ分布の標準偏差を示す。したがって、（ヘイズ分布の最大から測定して）３σの幅が粒子検出下限を特定する。

反射防止コーティング及び／又は表面構造が測定放射線に関する表面の反射率を半分に減らすとすると、ヘイズ分布全体が半減し、すなわちヘイズ分布の最大の強度値及びヘイズ分布の標準偏差の両方が半分になる。これに対して、ヘイズ分布の最大と粒子分布の最大との間の距離は不変のままである。距離の不変性は、物体の表面の表面要素又は部分領域から出る全散乱光強度が、表面の散乱光部分（ヘイズ）と欠陥散乱光部分とが加算合成されたものであるという仮定に基づく。したがって、粒子の検出中の信号対雑音比は、反射率の低下により増加し、粒子の検出限界は下がる。反射防止コーティング又は表面構造は、通常は粒子が検出される表面全体に延びることを理解されたい。

表面の照射部分領域は、測定放射線を指定の入射角で、概して表面法線に対して垂直に通常は照射される、通常は略点状の部分領域である。粒子が検出される表面は多くの場合は平面状の表面であり、これは表面の全ての場所又は部分領域における表面法線が同じ方向を有することを意味する。表面全体の粒子を検出できるようにするために、検出された測定放射線が積分される部分領域又は行列要素は、通常は走査移動で表面にわたって動かされ、その目的で、検査対象物及び測定放射線又は測定光源を相互に対して移動させることができる。

一変形形態では、粒子は、マイクロリソグラフィ用のマスクブランク又はマイクロリソグラフィ用のウェハの形態の物体の表面上で検出される。粒子の検出は、場合によっては放射線感応層（レジスト）が設けられている未露光ウェハの表面で、又は非構造化マスク、例えば非構造化ＥＵＶマスクで通常は実行される。このような測定では、ウェハ又はマスクの表面粗さを同時に測定することが可能である。ウェハ又はマスクの表面上の粒子を検出することが重要である場合、反射低減反射防止コーティング及び／又は適当な表面構造が設けられれば粒子検出限界を下げるのに有用である。こうして処理された表面への粒子の付着は、従来のウェハ又は従来のマスクブランクの表面への付着とおそらく全く又は僅かにしか異ならないか、又は適当な較正を用いて従来のウェハ又は従来のマスクブランクで生じる粒子数に変換することができ、その結果、適宜変更したウェハ又は適宜変更したマスクブランク上の粒子の検出は、未変更のウェハ又は未変更のマスクブランク上の粒子の検出と同様に有意義なものである。

別の変形形態では、測定放射線は所定の測定波長を有する。測定放射線は、通常は単色であり、すなわち単一の規定波長を有する。単色測定放射線は、例えばレーザにより、又は例えばレーザダイオードにより生成することができる。測定放射線の測定波長は、通常は約３８０ｎｍ〜約７５０ｎｍの可視波長域、例えば約４０５ｎｍ又は６３５ｎｍにある。単色測定放射線の使用は、散乱光測定に有用であることが分かっている。

さらに別の変形形態では、散乱測定放射線は、入射測定放射線に対して第１散乱角〜第２散乱角の検出角度範囲で検出される。指定の検出角度範囲のみでの表面の部分領域で散乱した測定放射線の検出は、表面散乱が異方性なので（ブラッグ回折）有用であり、これが意味するのは、１つ又は複数の検出角度がヘイズ信号の空間周波数と相関し、検出角度範囲の適当な選択により、ヘイズ信号又は表面粗さができる限り小さい検出に適した空間周波数範囲を選択することが可能であるということである。特定の直径範囲の粒子での散乱は、実質的に等方性と見なすことができるので、粒子の散乱光強度と表面散乱の散乱光強度との比ができる限り大きいように検出角度範囲を選択することが可能である。適当な検出角度範囲を選択するために、検査対象物の表面の粗さをできる限り正確に知るべきであり、表面粗さの変化は大きすぎてはならない。

反射防止コーティングは、さらに別の変形形態では多層コーティングの形態である。多層コーティングは、通常は複数の高屈折率層及び低屈折率層を交互に有し、個々の層の層厚及び層材料又は屈折率は、物体の表面の反射率の所望の低下が得られるように選択される。このような多層コーティングの通常の設計は、測定波長の測定放射線に関して弱め合う干渉を起こし、このようにして反射率を低下させるようなものである。多層コーティングは、状況次第では比較的大きなスペクトル領域にわたって表面又は物体の反射率を大幅に低下させる。多層コーティングの設計時には、物体の材料、特に物体の屈折率も通常は考慮に入れられることを理解されたい。多層コーティングの代わりに単層のみを有する反射防止コーティングを用いることも可能であり得る。反射防止コーティングは、環境の屈折率と物体の材料の屈折率との間で徐々に遷移させることにより特に実現することもできる。複数の層を有するこのような反射防止コーティングを用いる場合、屈折率は環境から物体の材料へ徐々に増加する。

さらに別の変形形態では、反射防止コーティングは、第１散乱角〜第２散乱角の検出角度範囲で、反射率の最大値と反射率の最小値との間の差が５％未満、好ましくは２％未満、より好ましくは１％未満である測定放射線の角度依存反射率を有する。反射防止コーティングの反射率は、理想的には、検出角度範囲内で一定だが上記でさらに特定した範囲内でのみ少なくとも変わるべきである。

さらに別の変形形態では、第１散乱角〜第２散乱角の検出角度範囲での測定放射線に関する反射防止コーティングの反射率は、１５％未満、好ましくは５％未満、特に１％未満である。さらに上述したように、反射防止コーティングは、物体の特定の材料に最適化される。したがって、反射防止コーティングの反射率の低下又は反射率は、表面が形成される物体の材料に応じて変わり、材料毎に異なり得る。反射防止コーティングは、検出角度範囲における表面の反射率を１％未満に低下させることを可能にすることが理想である。

さらに別の変形形態では、表面構造は、特にモスアイ構造のように針状微細構造として具現される。このような微細構造は、横方向範囲が約１μｍ未満のオーダで長さが例えば約１０μｍのオーダの針又は針状構造を例えば有し得る。このような微細構造により、環境から物体の表面への屈折率の実質的に連続した遷移をもたらすことが可能であり、その結果、測定放射線の吸収が増加し、表面の反射率がこうして低減される。

さらに別の実施形態では、物体はシリコンから形成される。物体がシリコンから形成されるという表現は、物体が完全にシリコンからなることを意味するとは限らず、物体は、コーティングが施され得るシリコンからできた基板、例えばエピタキシャル成長させたシリコン又は別の材料からできた少なくとも１つの層を有し得る。このようなコーティングの上側は、反射防止コーティングが施され且つ／又は表面構造が設けられる表面を形成し得る。シリコンから形成された物体は、例えばマイクロリソグラフィ用のウェハであり得る。

シリコンからできている物体のコーティングされていない表面は、可視波長域の測定波長の測定放射線に関して高い反射率を有し、これは例えば約４０％を超え得る。適当な反射防止コーティングの使用により、可視波長域の測定波長に関するシリコンの反射率を大幅に低下させることが可能である。シリコン用の反射防止コーティングは、例えばD. Gablerによる論文「モスアイのナノ光学のモデルに基づくシリコンフォトダイオードの反射防止（Entspiegelung von Silizium-Photodioden nach dem Vorbild der Nanooptik von Mottenaugen）［Rendering silicon photodiodes anti-reflective based on the model of the nanooptics of moth eyes］」（イルメナウ工科大学、２００５年）から既知であり、当該文献全体を参照により本願の内容に援用する。表面構造を有しない反射防止コーティングに加えて、おそらく反射防止コーティングと組み合わせてシリコンの反射率を大幅に低下させることができるモスアイ型の構造化された、例えば六角形の表面構造も、上記文献に記載されている。この場合に用いることができる反射防止コーティングは例えば、Ｓｉ_ＸＮ_Ｙでできた、例えばＳｉ_３Ｎ_４でできた、おそらく構造化された層である。

改良形態において、表面構造はブラックシリコンの形態である。ブラックシリコンは、結晶シリコンの表面改質を表し、例えばイオン又は超短レーザパルスでの高エネルギー衝撃によりシリコン表面に生成することができ、測定放射線の吸収を増加させて反射率を低下させるさらに上述した針状微細構造が形成される。

さらに上述したように、物体の環境、通常は空気から物体の材料へ屈折率が徐々に又はおそらく連続して遷移する場合に、表面の反射率を低下させることが原理上は可能である。反射防止コーティング及び／又は表面構造により、例えば格子構造又はモスアイ構造によりこれを達成して、（有効媒体として）そのような屈折率プロファイルをもたらすことができる。

さらに別の変形形態では、物体は、測定波長の測定放射線をフィルタリングする光学フィルタガラスから、特にロングパスフィルタガラスから形成される。物体が放射線を照射される物体の前側の表面の反射率に加えて、物体が測定放射線に関して高い透過率を示す場合には、物体の後側、すなわち測定放射線を受けない側の反射率も散乱光測定に関与する。物体の後側での測定放射線の反射も最小化されるべきである。物体の後側における反射を最小化する可能性の１つは、測定放射線に関して高い吸収率又は高い吸収係数を有する材料からできている物体を測定に用いることである。物体の材料は、例えば、測定波長での透過率が非常に低い光学フィルタガラスとすることができ、その結果、例えばSchottによるイオン着色ロングパスフィルタガラスＲＧ１０００の場合のように、例えば全可視波長域におけるその内部透過率が厚さ３．０ｍｍで１０^−５未満である。光学フィルタガラスは、マイクロリソグラフィ用のマスクブランクで必要に応じて用いられるように、従来の透明ガラス基板の代わりに例えば用いることができる。

さらに別の変形形態では、物体は、測定放射線に関して１×１０^４１／ｃｍを超える吸収係数を有する材料からできている。この材料は、さらに上述した光学フィルタガラスであり得る。他の材料、例えばシリコンも、測定放射線に関して、約４０５ｎｍの測定波長で通常は例えば約１０^５１／ｃｍを超える吸収係数を有する。

さらに別の変形形態の場合、物体は厚さが５００μｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上である。材料の厚さが増加すると材料の吸収率が上昇する。従来のシリコンウェハは、厚さが約６５０μｍであり、高い吸収係数（上記参照）により、測定放射線をほぼ全部吸収し、これは従来のウェハの後側により反射される測定放射線が事実上ないことを意味する。

さらに別の変形形態では、部分領域で散乱した測定放射線の散乱光強度が強度閾値を上回る場合にのみ、照射された部分領域で粒子が検出される。測定波長の約半分未満、例えば約２００ｎｍ以下の直径Ｄ_Ｓを有する散乱中心については、散乱光強度Ｉが直径の６乗に比例し、すなわちＩ〜Ｄ_Ｓ ^６であるとほぼ言える（レイリー散乱）。したがって、粒子により引き起こされるような比較的大きな散乱中心は、高い散乱光強度Ｉをもたらすが、表面の粗さ又は凹凸はより低い散乱光強度Ｉをもたらす。強度閾値を上回る散乱光強度Ｉが表面の部分領域で測定される場合、表面のその部分領域に粒子があると見なすことができ、少なくとも閾値を上回ることは、部分領域における粒子の存在の必要条件である。

さらに別の変形形態では、少なくとも物体に測定放射線を照射するステップ及び散乱測定放射線を検出するステップは、マイクロリソグラフィ用のマスクブランク又はウェハを測定する測定装置で実行される。検査対象物は、この場合は（変更した）ウェハ又は（変更した）マスクブランクであり得るが、このような測定装置に適した寸法を有する他の板状物体を測定装置で検査することも可能である。粒子を検出するステップも同様に測定装置で実行することができるが、検出された測定放射線の評価を異なる空間的に分離された装置で実行することも可能である。

本発明は、可視波長域又はＵＶ波長域の少なくとも１つの測定波長の測定放射線に関する表面の反射率を低下させる反射防止コーティング及び／又は表面構造が表面に設けられたウェハにも関する。このようなウェハ（測定ウェハ）は、さらに上述した方法の実行時に用いられることが有利であり得る。反射防止コーティング又は表面構造は、この方法と共にさらに上述したように形成され得る。ウェハは通常はシリコンからなる。さらに上述したように、可視波長域は３８０ｎｍ〜７５０ｎｍにある。本願の意味の範囲内でのＵＶ波長域は、１９０ｎｍ〜３８０ｎｍの波長にある。可視波長域よりも小さな波長の測定放射線の使用が有用であり得るが、それは粒子における散乱光強度（レイリー散乱）は通常は１λ_Ｍ ^４に比例するからであり、λ_Ｍは測定波長を示す。

本発明は、可視波長域又はＵＶ波長域の少なくとも１つの測定波長の測定放射線に関する表面の反射率を低下させる反射防止コーティング及び／又は表面構造が表面に設けられた、マイクロリソグラフィ用の、特にＥＵＶリソグラフィ用のマスクブランクにも関する。このようなマスクブランク、すなわち非構造化マスクも、粒子検出限界を下げるためにさらに上述した方法で用いられることが有利であり得る。

ＥＵＶリソグラフィに用いられる場合のマスクブランクは、例えばガラスセラミックＺｅｒｏｄｕｒ（登録商標）（Schottの商標）又はチタンドープ石英ガラスＵＬＥ（登録商標）（Corningの商標）又は熱膨張率が小さい他のガラスセラミック若しくはチタンドープ石英ガラス等の、ゼロ膨張材料として知られるものから、すなわち熱膨張率が低い材料から通常はできている。ＶＵＶリソグラフィ用のマスクブランクに用いられる材料は例えば、例えばＮＴＡＲ７からのクロム層を例えば設けた従来の石英ガラスであり得る。

上述のウェハ及び／又は上述のマスクブランクにおける反射防止コーティングは、特に上記方法と共にさらに上述したように具現することができ、第１散乱角〜第２散乱角の検出角度範囲で、反射率の最大値と反射率の最小値との間の差が５％未満、好ましくは２％未満、特に１％未満である測定放射線に関する角度依存反射率を有し、且つ／又は検出角度範囲での測定放射線に関する反射防止コーティングの反射率は、１５％未満、好ましくは５％未満、特に１％未満である。検出角度範囲の第１（最小）角度は特に２０％以下、検出角度範囲の第２角度は特に６０％以上であり得る。

本発明のさらに他の特徴及び利点は、本発明に不可欠な詳細を示す図面を参照した以下の本発明の例示的な実施形態の説明と特許請求の範囲とから明らかである。個々の特徴は、それぞれ単独で個別に又は本発明の変形形態との任意の所望の組み合わせで複数として実現され得る。

例示的な実施形態を概略図に示し、以下の説明に記載する。

マイクロリソグラフィ用のマスクブランク又はウェハの表面を検査する、特に粒子を検出する測定装置の概略図である。 測定装置により測定放射線を照射された部分領域を有するマスク又はウェハの平面を示す。 表面の照射に用いられて表面で検出角度範囲に散乱する測定放射線の概略図を示す。 粒子が表面上に堆積した検査対象表面の概略図を示す。 反射防止コーティングが検査対象表面に施された検査対象物の概略図を示す。 反射防止コーティングが検査対象表面に施された検査対象物の概略図を示す。 検査対象表面の反射率を低下させる表面構造を有する検査対象物の概略図を示す。 従来の表面の検査中又は図３ａ〜図３ｃに示す表面の検査中に記録された散乱光強度の周波数分布の概略図を示す。 測定装置の検出角度範囲内の２つの異なる反射防止コーティングを設けた図３ａの表面の反射率の概略図を示す

図面の以下の説明において、同一の参照符号が同一又は機能的に同一のコンポーネントに用いられる。

図１ａは、散乱光測定を用いるマスク２又はウェハ３を検査する測定装置１を示す。測定装置１は、例えばRudolph Inc.によりマスク２の検査用には「Ｒｅｆｌｅｘ ＴＴ ＭＢＩ」という商品名で、ウェハ３の検査用には「Ｒｅｆｌｅｘ ＦＳＩ」という商品名で提供されている測定装置１であり得る。

測定装置１は、固定された機械本体４を有し、その上側に測定ヘッド５が取り付けられる。測定ヘッド５は、ＸＹＺ座標系のＺ方向に延びる回転軸６の周りで回転可能に機械本体４に取り付けられる。Ｚ方向に延びる追加回転軸８の周りで回転可能に取り付けられた回転板７も、機械本体４に取り付けられる。

測定ヘッド５は、約４０５ｎｍの測定波長λ_Ｍの測定光ビームの形態の測定放射線９を生成する、レーザダイオードの形態の測定光源１０を有する。測定光源１０が発した測定放射線９は、偏向ミラーでＺ方向に、すなわち２つの回転軸６、８と平行に偏向され、回転板７上に位置するマスク２の上側の、図１ｂに示す実質的に丸い部分領域Ｔに入射する。部分領域Ｔは、マスク２を追加回転軸８の周りで回転させること及び測定ヘッド５をその回転軸６の周りで回転させることにより、マスク２の表面１１にわたって移動させることができ、その結果、部分領域Ｔをマスク２の表面１１全体に沿って移動又は変位させることができる。測定装置１又は適当に変更した測定装置１は、図１ｂに示すウェハ３の検査に用いることもできる。

図２ａで見ることができるように、マスク２の平面状の表面１１を垂直に、したがって表面法線の方向に照射するために用いられる測定放射線９は、表面１１で半球の全方向に後方散乱される。しかしながら、測定ヘッド５に取り付けられた検出器１２は、実質的に点状の部分領域Ｔにおいて第１散乱角α_１〜第２散乱角α_２の検出角度範囲で散乱した測定放射線９のみを検出する。図示の例では、第１散乱角α_１は３２°であり、第２散乱角α_２は６８°である。散乱測定放射線９を第１及び第２散乱角α_１、α_２間の検出角度範囲のみで検出器１２により検出するために、楕円凹面鏡及びピンホールミラーが測定ヘッド５に組み込まれる。図２ａに示す場合とは異なり、検出角度範囲は、部分領域Ｔに関して回転対称であり、すなわち周方向で（すなわち３６０°の角度にわたって）検出角度範囲で部分領域Ｔにおいて後方散乱した全測定放射線９が、検出器１２により捕捉される。

測定放射線９は、表面１１に対して垂直に放射されるので、理想的な完全に平面状の表面１１で反射する測定放射線９は、表面１１から同様に垂直方向に出なければならず、したがって検出器１２により捕捉される検出角度範囲外にあることになる。実際にはどの表面１１も、用いられる研磨法の品質、表面１１の製造材料等に応じた微視的スケールの粗さを有する。図２ｂは、そのような微視的粗さを有する現実の表面１１の詳細を示す。表面１１に堆積した粒子Ｐ及び表面１１の一部に施されたコーティング１３も同様に図示する。表面１１で散乱して検出器１２により捕捉された測定放射線９は、表面１１の粗さに起因した散乱光により生じる第１部分と、表面１１上の欠陥、例えば図２ｂに示す粒子Ｐに起因した第２部分とを有する。

次式（ブラッグの式）に従って、表面格子の格子周期Ｇは、測定放射線９の測定波長λ_Ｍ、測定放射線９の入射角α_Ｅ、及び散乱角α_Ｓに関係する。
ｓｉｎ（α_Ｅ）−ｓｉｎ（α_Ｓ）＝λ_Ｍ／Ｇ

測定放射線９の垂直入射の場合、すなわち測定放射線の入射角α_Ｅが０°、測定波長λ_Ｍが４０８ｎｍ、第１散乱角α_１が３２°、及び第２散乱角α_１が６８°の場合、約８００ｎｍの最大格子周期Ｇ_Ｍａｘ及び４００ｎｍの最小格子周期Ｇ_ＭＩＮが得られ、すなわち上記で指定した検出角度範囲は、約４００ｎｍ〜約８００ｎｍの空間波長領域（又は格子周期Ｇの範囲）に対応する。上記空間波長領域は、表面１１の粗さに起因した散乱光により生じる散乱測定放射線９の第１部分に関する。

測定波長λ_Ｍの約半分未満の直径Ｄ_Ｓを有する粒子Ｐの散乱中心については、散乱光強度Ｉが直径の６乗に比例し、すなわちＩ〜Ｄ_Ｓ ^６であるとほぼ言える（レイリー散乱）。粒子はほぼ等方的に散乱し、つまり検出器１２により記録された散乱測定放射線９の第２部分の強度は、選択された検出角度範囲に僅かにしか依存しない。検出角度範囲の、より正確には第１散乱角α_１及び第２散乱角α_２の適当な選択は、表面１１の粗さが理想的に最小である空間周波数領域に対応するものであり、これにより、検出器１２により捕捉される表面１１の粗さに起因した散乱測定放射線９の第１部分を最小化することができる。

粒子Ｐがもたらすような、通常は約０．２５λ_Ｍ〜約０．５λ_Ｍの直径範囲にある比較的大きな散乱中心では、特に半導体分野で用いられる従来のＳｉウェハ及びマスク等の物体で高い散乱光強度Ｉが得られるが、表面１１の粗さ又は凹凸では、散乱光強度Ｉが低くなり、図４を参照してこれを以下で説明する。

図４は、散乱光強度Ｉの「欠陥カウント（defect count）」（Ｄ．Ｃ．）として知られるものを示し、これは欠陥信号１７と称する第１部分とヘイズ信号１８と称する第２部分とを有する。ヘイズ信号１８は、表面１１全体で散乱した測定放射線９の、すなわち表面１１全体にわたる部分領域Ｔの移動中に検出された全測定放射線９の周波数分布を表し、表面１１は測定中に例えば測定格子に分割され得る。これに対して、欠陥信号１７は、（例えば測定格子の格子要素に対応する）部分領域Ｔで測定された散乱光強度Ｉである。図４で見ることができるように、欠陥信号１７は、ヘイズ信号１８よりも高い散乱光強度Ｉでその最大を有する。

粒子Ｐ等の大きな欠陥ほど高い散乱光強度Ｉにつながるので（上記参照）、欠陥信号１７が表面１１上の粒子Ｐ及び場合によってはさらなる欠陥に起因する一方で、ヘイズ信号１８は実質的には表面１１の粗さに起因する。強度閾値Ｉ_Ｓを上回る散乱光強度Ｉが表面１１の部分領域Ｔで測定された場合、粒子Ｐが表面１１上の部分領域Ｔにあると見なされ、すなわち検出器１２により測定された散乱光強度Ｉが強度閾値Ｉ_Ｓを上回る場合、指定の照射期間で、粒子Ｐが検出される。

照射期間中に部分領域Ｔで記録された散乱測定放射線９について加算又は積分が行われた後に、測定のために表面１１が分割された測定格子の隣接する部分領域Ｔが粒子Ｐについて同様に検査される。閾値Ｉ_Ｓを上回る散乱光強度Ｉが複数の隣接する部分領域Ｔで測定される場合、適当なアルゴリズムを用いて表面１１上の掻き傷又は局所的表面欠陥の有無を推定することが可能である。したがって、表面１１の部分領域Ｔにおける散乱光強度Ｉの閾値Ｉ_Ｓを上回ることは、表面１１の部分領域Ｔにおける粒子Ｐの存在に必要な基準だがおそらく十分な基準ではない。

図４で見ることができるように、ヘイズ信号１８は、比較的大きな半値全幅（ＦＷＨＭ）を有し、実質的にガウス性のヘイズ信号１８の右端は欠陥信号１７におそらく部分的に重なる。ヘイズ信号１８の右端は、周波数分布の比較的小さな部分しか構成しないが、ヘイズ信号１８のみにより散乱光強度Ｉが強度閾値Ｉ_Ｓを上回る場合があり、これは粒子Ｐが表面１１の部分領域に存在しないのに粒子Ｐがそこで検出されることを意味する。そのため、強度閾値Ｉ_Ｓ、したがって検出可能な最小粒径Ｄ_Ｓは、粒子Ｐの検出の誤差を回避するために任意に小さくすることができない。

検出限界、すなわち検出可能な最小粒径Ｄ_Ｓを下げるために、ヘイズ信号１８及び欠陥信号１７をできる限り相互に分離する必要がある。これは、ヘイズ信号１８の幅を減らして、粒子検出限界に関する強度閾値Ｉ_Ｓも下げることにより達成することができる。これは表面１１の粗さの低減によっても達成され得るが、これは概して容易に可能なことではない。

検出限界を下げるために、従来のマスクブランク２を用いる代わりに、図３ａに示すように、反射防止コーティング１３が表面に施された板状物体１４が図１ａの測定装置１に導入される。図２ｂで見ることができるように、均一な厚さで施されたコーティング１３の上側は粗い表面１１に従い、すなわち施されたコーティング１３は表面１１の粗さを増加させない。したがって、図１ａの測定装置を用いて検査される表面１１は、その粗さに関して元の表面１１に実質的に一致する。

反射防止コーティング１３により、測定放射線９に関する表面１１の反射率、したがって散乱効果が低減し、すなわち、特定の入射角で入射する測定放射線９の強度Ｉ_Ｉの強度Ｉ_Ｏの下側第１部分は、反射防止コーティング１３が施されていない表面１１の場合よりも反射される。したがって、反射率の低下により、検出器１２に入射し表面１１の表面粗さに起因した測定放射線９の第１部分は低減され、その結果、図４で見ることができるように表面１１で測定された散乱光分布が変化する。

反射防止コーティング１３が設けられた表面１１で測定されたヘイズ散乱光分布１８’は、散乱光強度Ｉに関して低減され、すなわち図４において左へずれる。欠陥ピーク又は欠陥信号１７’も同様に左へずれるが、ヘイズ散乱光分布１８’の最大と欠陥信号１７’の最大との間の距離Ａは不変のままである。これは、表面１１の格子要素から出る全散乱光強度Ｉが表面１１の散乱光部分、すなわちヘイズ信号１８又は１８’と欠陥信号１７又は１７’とが加算合成されたものであるという仮定に基づく。

図４に示す例では、表面１１の反射率が反射防止コーティング１３により半分になると見なされた。したがって、図４から明白なように、ヘイズ信号１８、１８’が最大となる散乱光強度は１００ａ．ｕ．から５０ａ．ｕ．に低下する。ヘイズ信号１８、１８’の標準偏差又はＦＷＨＭ値もそれに応じて変化する。反射防止コーティングのない表面１１の場合、ＦＷＨＭ値は約１０ａ．ｕ．（約９５ａ．ｕ．〜約１０５ａ．ｕ．）である。表面１１の反射率の半減の場合、ＦＷＨＭ値も半分に、すなわち約５ａ．ｕ．（１０５／２ａ．ｕ．〜９５／２ａ．ｕ．）に減る。ヘイズ信号１８、１８’の散乱測度に基づき通常は規定される強度閾値Ｉ_Ｓ又はＩ_Ｓ’（下記参照）は、それに応じて下がる。したがって、左へずれたヘイズ信号１８’の場合の強度閾値Ｉ_Ｓ’も同様に、ずれたヘイズ信号１８’の最大の方向へ左にずれるが、ここでは粒子Ｐの検出の誤り率は増加しない。

強度閾値Ｉ_Ｓ又はＩ_Ｓ’は、例えばヘイズ信号１８、１８’の分散、ＦＷＨＭ値、標準偏差、又は別の散乱測度に応じて固定され得る。例えば、強度閾値Ｉ_Ｓ又はＩ_Ｓ’は、３σ値として知られるものとして規定することができ、すなわち、ヘイズ信号１８、１８’の最大から測定したヘイズ信号１８、１８’の標準偏差σの３倍を超える散乱光強度Ｉ_Ｓ又はＩ_Ｓ’が、検出信号１７と関連すると考えられ、粒子Ｐの存在を意味すると評価される。ヘイズ信号１８、１８’の散乱測度は相互に変換することもでき、例えば強度閾値Ｉ_Ｓ又はＩ_Ｓ’を求める際の標準偏差σ及び図４に示すＦＷＨＭ値に関して以下の関係が当てはまる：ＦＷＨＭ値≒２．３５４８σ。

板状物体１４に施された反射防止コーティング１３は、図３ａに示す例では、測定波長λ_Ｍに関して高屈折率及び低屈折率の複数の個別層１３ａ、１３ｂを交互に有する多層コーティングであり、その層厚は、４０５ｎｍの測定波長λ_Ｍの測定放射線９に関して弱め合う干渉が起こるよう選択される。２つの反射防止コーティングに関して図５に示すように、第１散乱角α_１〜第２散乱角α_１の測定角度範囲での物体１４の反射率Ｒは、ここで５．０％未満に低減され得る。点破線又は破線で示す反射率Ｒは、シリコンウェハの形態のシリコンでできている物体１４にそれぞれ施された２つの異なる構成の反射防止コーティング１３に対応する。反射防止コーティング１３の正確な層構成は、ここではより詳細に論じない。２つの反射防止コーティング１３の一方は、この検出角度範囲に最適化され、その結果、検出角度範囲での反射率Ｒの最大値Ｒ_ＭＡＸと反射率Ｒの最小値Ｒ_ＭＩＮとの間の差は約５％未満であり、すなわち検出角度範囲での反射率Ｒに関して、Ｒ_ＭＡＸ−Ｒ_ＭＩＮ＜５．０％である。

反射防止コーティング１３の反射率Ｒに関して図５に点破線で示す場合とは異なり、最小反射率Ｒ_ＭＩＮは必ずしも第１散乱角α_１で達成されるわけではなく、最大反射率Ｒ_ＭＡＸは必ずしも第２散乱角α_２で達成されるわけではない。理想的には、図５に破線で示す反射防止コーティング１３の反射率Ｒの場合のように、反射防止コーティング１３の反射率Ｒは全検出角度範囲で（ほぼ）不変である。対応する反射防止コーティング１３が、ＵＶ波長域の、例えば約２４８ｎｍの測定波長λ_Ｍの測定放射線１２にも最適化され得ることを理解されたい。反射防止コーティング１３の最適化のために、物体１４の屈折率を知る必要がある。

板状物体１４がシリコンウェハである上記例の代替として、板状物体１４は、例えば光学フィルタガラス、特にSchottによりＲＧ１０００という商品名で市販されており４０５ｎｍの測定波長λ_Ｍの測定放射線９に関して約１．５４の屈折率を有するロングパスフィルタガラスでもあり得る。ロングパスフィルタガラスの形態の物体１４は、３ｍｍの厚さｄ_１で１０^−５未満の残留透過率を有し、すなわち物体１４の後側から反射する測定放射線９が事実上ない。物体１４の前側に反射防止コーティング１３があることにより、表面１１の反射率Ｒをコーティングされていない表面１１に比べて１８分の１未満に低下させることができる。

物体１４の厚さｄ_１及びその寸法は、図１ａの測定装置１に嵌まって物体１４をそこで測定できるように選択される。ウェハ又は光学フィルタガラスの代わりに、用いられる物体１４は、異なる材料、例えばマスクブランク２で一般的であるように、例えば石英ガラス、チタンドープ石英ガラス、又はガラスセラミック（ＥＵＶリソグラフィ用のマスクブランクの場合）とすることもできる。特に、以下でより詳細に説明するように、従来のマスクブランク２は、反射防止コーティング１３を施すこと又は場合によっては微細構造化することにより測定用に準備され得る。

さらに上述したように、信号対雑音比を下げるか又は粒子検出限界を下げるよう図１ａの測定装置１での測定用のウェハ３を準備することも可能である。図３ｂは、反射防止コーティング１３が施されたこのようなシリコンウェハ３を示し、反射防止コーティング１３は、例えば導入部分で引用したD. Gablerによる論文「モスアイのナノ光学のモデルに基づくシリコンフォトダイオードの反射防止（Entspiegelung von Silizium-Photodioden nach dem Vorbild der Nanooptik von Mottenaugen）［Rendering silicon photodiodes anti-reflective based on the model of the nanooptics of moth eyes］」（イルメナウ工科大学、２００５年）におけるように構成することができ、且つ例えば窒化ケイ素Ｓｉ_ＸＮ_Ｙからなり得る。

このような反射防止コーティング１３により、４０５ｎｍの測定波長λ_Ｍの測定放射線９に関する反射率Ｒを、コーティングされていないシリコンからできた表面１１に対して約４分の１に低下させることができる。可視波長域でのコーティングされていないシリコンの反射率Ｒは、通常は約３０％を超え、４０５ｎｍの測定波長λ_Ｍでは約５０％であり、図３ｂの反射防止コーティング１３が設けられた表面１１の反射率Ｒは約５％未満である（図５参照）。測定波長λ_Ｍでの結晶シリコンの吸収係数は１０^５１／ｃｍを超える。市販のウェハ３は、厚さｄ_２が約６５０μｍであり、ウェハ３の後側に達してそこで反射される測定放射線９が事実上ない。

例えば表面構造化又は異なる測定波長λ_Ｍの選択による反射防止コーティング１３の最適化により、測定放射線９に関するウェハ３又は表面１１の反射率Ｒがさらに低減され、したがって散乱光測定における粒子Ｐの検出限界をさらに下げることができることを理解されたい。

図３ｃはウェハ３を示し、その場合、表面構造１５が表面１１の反射率Ｒの低減のために施され、図示の例での上記表面構造１５は、ブラックシリコンとして知られるもの、すなわちイオン又は超短レーザパルスでの高エネルギー衝撃により生成された針状微細構造である。ブラックシリコンの形態の表面構造１５は、表面１１における測定放射線９の吸収を増加させ、したがって４０５ｎｍの測定波長λ_Ｍの測定放射線９に関するその反射率Ｒを特に約２％未満に、すなわち約２０分の１に大幅に低下させる。したがって、図３ｃに示すウェハ３の場合、粒子検出限界を従来の非表面構造化ウェハ３に比べて大幅に下げることができる。

従来のウェハ３の代わりに、反射防止コーティング１３又は表面構造１５を、エピタキシャル蒸着シリコン層を表面１１に塗布して欠陥数を減らした点が従来のウェハと異なるウェハ３に設けることもできる。粗さ測定によれば、このようなエピタキシャルシリコン損を有するウェハ３の場合に表面粗さが従来のシリコンウェハに対して増加し、結果として粒子検出限界が上がる（上記参照）。このような変更したシリコンウェハ３の表面１１の反射を低減することにより、粒子検出限界を許容可能な値に下げることができる。基板として働くウェハ３上又はマスクブランク２上に施される他のタイプの層でも、粒子検出限界を上述のように下げることができる。

表面構造１５と構造化表面１１に施される反射防止コーティング１３との組み合わせを、表面１１の反射率Ｒの低減に用いることもできることを理解されたい。表面１１の反射率Ｒを低減するために、針状微細構造の代わりに例えば格子構造又はモスアイ構造を用いることも可能である。

原理上、物体２、３、１４の環境、通常は空気から、物体２、３、１４の材料へ屈折率が徐々に又はおそらく連続して遷移することにより、表面１１の反射率Ｒを低減することもでき、すなわち、このような屈折率プロファイル又はこのような遷移を（有効媒体として）もたらす表面１１の変更は、概して表面１１の反射率の低下につながる。したがって、さらに上述した粒子Ｐの検出のために、対応する有効媒体を表面１１の反射率Ｒの低下に用いることができる。

要約すると、さらに上述したように、すなわち反射率Ｒを低下させた適当に変更した表面１１を有する試験物体２、３、１４を用いることにより、粒子検出限界を下げて、それによる誤り率の上昇を伴わずにより小さな粒径Ｄ_Ｓを有する粒子Ｐを検出できるようにすることが可能である。

Claims (17)

1. 物体（２、３、１４）の表面（１１）上の堆積粒子（Ｐ）を検出する方法であって、
   前記物体（２、３、１４）の前記表面（１１）の部分領域（Ｔ）に測定放射線（９）を照射するステップと、
   前記照射された部分領域（Ｔ）で散乱した測定放射線（９）を検出するステップと、
   前記検出された測定放射線（９）に基づき前記物体（２、３、１４）の前記表面（１１）上の前記粒子（Ｐ）を検出するステップと
   を含み、前記照射するステップ及び前記測定放射線（９）を検出するステップ中に、前記物体（２、３、１４）の前記表面（１１）に、前記測定放射線に関する前記表面（１１）の反射率（Ｒ）を低下させる反射防止コーティング（１３）及び／又は表面構造（１５）を設け、前記反射防止コーティング（１３）及び／又は前記表面構造（１５）により粒子検出限界を下げることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記粒子（Ｐ）を、マイクロリソグラフィ用のウェハ（３）又はマスクブランク（２）の形態の物体の前記表面（１１）上で検出する方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法において、前記測定放射線（９）は所定の測定波長（λ_Ｍ）を有する方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法において、前記散乱した測定放射線（９）を、入射した測定放射線（９）に対して第１散乱角（α_１）〜第２散乱角（α_２）の検出角度範囲で検出する方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法において、前記反射防止コーティング（１３）を多層コーティングとして形成する方法。
6. 請求項４又は５のいずれか１項に記載の方法において、前記反射防止コーティング（１３）は、前記第１散乱角（α_１）〜前記第２散乱角（α_２）の前記検出角度範囲で、前記反射率（Ｒ）の最大値（Ｒ_ＭＡＸ）と前記反射率（Ｒ）の最小値（Ｒ_ＭＩＮ）との間の差が５％未満、好ましくは２％未満、より好ましくは１％未満である前記測定放射線（９）に関する角度依存反射率（Ｒ）を有する方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法において、前記測定放射線（９）に関する前記反射防止コーティング（１３）の前記反射率（Ｒ）は、１５％未満、好ましくは５％未満、特に１％未満である方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法において、前記表面構造（１５）を針状微細構造として形成する方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法にのいて、前記物体（３）はシリコンからできている方法。
10. 請求項９に記載の方法において、前記表面構造（１５）をブラックシリコンとして形成する方法。
11. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、前記物体（１４）を、前記測定放射線（９）をフィルタリングする光学フィルタガラスから、特にロングパスフィルタガラスから形成する方法。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法において、前記物体（２、３、１４）は、前記測定放射線（９）に関して１×１０^４１／ｃｍを超える吸収係数を有する材料からできている方法。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法において、前記物体（２、３、１４）は、厚さ（ｄ_１、ｄ_２）が５００μｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上である方法。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法において、前記部分領域（Ｔ）で散乱した前記測定放射線（９）の散乱光強度（Ｉ）が強度閾値（Ｉ_Ｓ）を上回る場合に粒子（Ｐ）を前記照射された部分領域（Ｔ）で検出する方法。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法において、少なくとも前記物体（２、３、１４）を前記測定放射線（９）で照射するステップ及び前記散乱した測定放射線（９）を検出するステップを、マイクロリソグラフィ用のマスクブランク（２）又はウェハ（３）を測定する測定装置（１）で実行する方法。
16. マイクロリソグラフィ用のウェハであって、可視波長域又はＵＶ波長域の少なくとも１つの測定波長（λ_Ｍ）の測定放射線（９）に関する該ウェハ（３）の表面（１１）の反射率（Ｒ）を低下させる反射防止コーティング（１３）及び／又は表面構造（１５）が前記表面（１１）に設けられることを特徴とするマイクロリソグラフィ用のウェハ。
17. マイクロリソグラフィ用の、特にＥＵＶリソグラフィ用のマスクブランク（２）であって、可視波長域又はＵＶ波長域の少なくとも１つの測定波長（λ_Ｍ）の測定放射線（９）に関する該マスクブランク（２）の表面（１１）の反射率（Ｒ）を低下させる反射防止コーティング（１３）及び／又は表面構造（１５）が前記表面（１１）に設けられることを特徴とするマイクロリソグラフィ用のマスクブランク。

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