JP2023551818A - 表面トポグラフィ測定装置および方法 - Google Patents

Abstract

表面トポグラフィを測定するための装置および方法が説明される。分析装置および方法は、先端を含んでいるカンチレバーアセンブリの反射裏面から反射された光を検出し、基準サンプルのトポグラフィ走査から取得されたパワースペクトル密度（ＰＳＤ）値を使用して、基準サンプルの光学走査から取得されたバックグラウンドレベル（ＢＧＬ）値を計算し、ＢＧＬ値とＰＳＤ値の間の相関係数を生成する。ＢＧＬ値とＰＳＤ値の間の相関係数は、カンチレバーに取り付けられた同じ先端を使用してＥＵＶマスクブランクのトポグラフィ走査によって追加のＥＵＶマスクブランクのＢＧＬ値を測定するために使用される。【選択図】図２

Description

本開示の実施形態は、一般に、表面の表面トポグラフィ測定に関する。特に、本開示の実施形態は、極紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）マスクブランク面を評価するために使用される表面トポグラフィ測定装置および方法を対象にする。

ＥＵＶマスクブランク上の欠陥の測定および定量化は、半導体製造プロセスの重要な部分である。ＥＵＶマスクブランクの分析における問題は、含まれる光源および光学要素に加えて、照明波長に関係する。粗さによって引き起こされる多層散乱（非鏡面散乱としても知られている）は、欠陥をバックグラウンドレベル（ＢＧＬ：ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｌｅｖｅｌ）より明るいスポット信号として検出するセンサによって測定される。ＢＧＬは、伝搬するＥＵＶマスクブランク面から散乱された光によって引き起こされ、その後、光は、内側開口数と外側開口数（ＮＡ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ）の間に制限された領域を通って収集される。非鏡面散乱は、照明波長で発生する場合、ＢＧＬ全体を増やし、欠陥に基づく信号とＢＧＬの間のコントラストを減らす可能性がある。

従来の二乗平均平方根（ＲＭＳ：ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ）粗さを使用する粗さ測定は、平均平面からの高さの偏位に関して表面の粗さを表す。ＲＭＳ粗さは、異なるＲＭＳ粗さ値を有する２つの異なる表面を区別することができるが、ＲＭＳ粗さ値は、評価される表面の長さに沿って取得された形状の高さの偏位の平均二乗平均平方根であるため、表面の微細構造が変化する場合、２つの異なる表面は、同じＲＭＳ粗さ値を示す可能性がある。パワースペクトル密度（ＰＳＤ：Ｐｏｗｅｒ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）は、表面粗さを散乱光の角度再配分（ａｎｇｕｌａｒ ｒｅｐａｒｔｉｔｉｏｎ）の関数として表す方法を意味し、従来のＲＭＳとは異なっており、表面粗さおよび表面欠陥のより正確な記述および評価を提供する。サンプルの表面トポグラフィのＰＳＤは、空間波長への表面形状の分解を実行し、異なる空間周波数範囲にわたる粗さ測定の比較を可能にする。

ＥＵＶマスクブランクの光学的分析は、高価であり、時間がかかる。したがって、高価で時間のかかる光学的分析機器に対する依存性を回避する方法および装置を提供することが望ましい。

第１の実施形態は、筐体内に配置されたプラットフォームであって、測定表面を備えている基板を支持するように構成されたプラットフォームと、筐体内に配置されたカンチレバーアセンブリであって、反射裏面、および測定表面のトポグラフィ走査を実行するように構成された先端を含んでいるカンチレバーを備える、カンチレバーアセンブリと、カンチレバーアセンブリの反射裏面から光を反射するように位置付けられた光源と、筐体内に配置され、トポグラフィ走査中に測定表面から表面帯電を除去するように構成された電離源と、筐体内の温度および湿度を制御するように構成された環境制御システムと、カンチレバーアセンブリの反射裏面から反射された光を検出するように構成された検出器であって、基準サンプルの光学走査から取得された散乱光を使用して取得されたバックグラウンドレベル（ＢＧＬ）値および基準サンプルのトポグラフィ走査から取得されたパワースペクトル密度（ＰＳＤ）値を計算し、ＢＧＬ値とＰＳＤ値の間の相関係数を生成するように構成されたプロセッサを含んでいるコントローラと通信する、検出器とを備えている表面トポグラフィ測定装置を対象にする。

別の態様は、ＥＵＶマスクブランク上のバックグラウンドレベル（ＢＧＬ）値を検出するための方法に関連し、この方法は、対物レンズを含むカメラを使用して基準サンプルの測定表面の光学走査を実行し、基準サンプルの測定表面上の表面粗さから散乱光を受信することと、カンチレバーに取り付けられた先端を使用して基準サンプルの測定表面のトポグラフィ走査を実行し、トポグラフィ走査から基準サンプルの測定表面のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）値を取得することと、基準サンプルの測定表面のＢＧＬ値および基準サンプルの測定表面のＰＳＤ値を利用して、ＢＧＬ値とＰＳＤ値の間の相関係数を計算することと、ＢＧＬ値とＰＳＤ値の間の相関係数を利用して、カンチレバーに取り付けられた先端を使用するＥＵＶマスクブランクのトポグラフィ走査によって、追加のＥＵＶマスクブランクのＢＧＬ値を決定することとを含む。方法の一部の実施形態では、基準サンプルの測定表面の光学走査は、ＥＵＶ光源を使用して基準サンプルの測定表面を走査することを含む。方法の一部の実施形態では、ＰＳＤ値は、光学走査において使用される対物レンズの内側開口数および外側開口数によって定義される。

光線欠陥検出装置の例を示す図である。 ＥＵＶマスクブランク上の一般的な表面欠陥の例を示す図である。 ＥＵＶマスクブランク上の一般的な表面欠陥の例を示す図である。 表面上の欠陥の暗視野表現を示す図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態に従って、装置を概略的に示す図である。 サンプルのトポグラフィデータを２次元ＰＳＤ値に変換することをグラフを用いて示す図である。 定義された空間周波数範囲にわたるＰＳＤへのトポグラフィデータの変換をグラフを用いて示す図である。 測定されたＢＧＬ値と計算された整数のＰＳＤ×反射率Ｒの間の関係をグラフを用いて示す図である。 ＢＧＬ値とＲＭＳ表面粗さの間の関係をグラフを用いて示す図である。 ＢＧＬ値とＲＭＳ表面粗さ^２の間の関係を示す図である。 ＢＧＬ値と反射率Ｒの間の関係をグラフを用いて示す図である。 ＢＧＬ値と整数のＰＳＤの間の関係をグラフを用いて示す図である。 ＥＵＶマスクブランクなどの極紫外線反射要素の実施形態を示す図である。 １つまたは複数の実施形態に従って方法を示すフローチャートである。

本開示の前述の特徴における方法が詳細に理解され得るように、実施形態を参照することによって、上で簡単に要約された本開示のより詳細な説明を得ることができ、その一部が添付の図面に示されている。ただし、添付の図面が本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって本開示の範囲の制限と見なされるべきではなく、本開示が他の同じように効果的な実施形態を認めることができるということに、注意するべきである。

１つまたは複数の実施形態によれば、「基準サンプル（a reference sample)」という語句は、光学的測定または走査、トポグラフィ測定または走査、あるいはこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つによって分析される測定表面を含んでいる、サンプルの表面またはサンプルの表面の一部のことを指す。特定の実施形態では、「基準サンプル」はＥＵＶマスクブランクである。１つまたは複数の実施形態によれば、「粗さ基準サンプル（a roughness reference sample）」という語句は、表面トポグラフィ測定装置１２０によって分析される測定表面を含んでいる、サンプルの表面またはサンプルの表面の一部のことを指す。特定の実施形態では、粗さ基準サンプルは、基準サンプルのＲＭＳ粗さより大きいＲＭＳ粗さを有する材料を含む。一部の実施形態では、粗さ基準サンプルは、基準サンプルのヌープ硬さより大きいヌープ硬さを有する材料を含む。一部の実施形態では、粗さ基準サンプルは、基準サンプルの密度より大きい密度を有する材料を含む。一部の実施形態では、粗さ基準サンプルは、基準サンプルの弾性係数より大きい弾性係数を有する材料を含む。

特定の非限定的な例では、交互に重なったＭｏ／Ｓｉ層の多層反射器スタック上のルテニウムキャッピング層を含んでいる測定表面を有するＥＵＶマスクブランクを備える基準サンプルは、約４６０ｋｇ／ｍｍ^２のヌープ硬さ、２．２ｇ／ｃｍ^３の密度、６８ＧＰａの弾性係数、および０．２ｎｍの表面ＲＭＳ粗さを有する。そのような基準サンプルの場合、適切な基準サンプルは、この基準サンプルの値を超えるＲＭＳ粗さを少なくとも有し、一部の実施形態では、ヌープ硬さ、弾性係数、および密度のうちの１つまたは複数も、この基準サンプルの測定表面のヌープ硬さ、弾性係数、および密度のうちの１つまたは複数を超える。例えば、窒化クロム（ＣｒＮ）は、約２０００～２５００ｋｇ／ｍｍ^２のヌープ硬さ、５．９ｇ／ｃｍ^３の密度、２１７ＧＰａの弾性係数、および０．６ｎｍの表面ＲＭＳ粗さを有する。粗さ基準サンプルに適した他の材料は、窒化チタン（ＴｉＮ）および窒化タンタル（ＴａＮ）を含む。

ＥＵＶマスクブランクを対象にする１つまたは複数の実施形態では、粗さ基準サンプルは、約１００ＧＰａ～３００ＧＰａの範囲内の係数、２，０００ｋｇ／ｍｍ^２～２，５００ｋｇ／ｍｍ^２の範囲内の硬さ、および０．４ｎｍ ＲＭＳ～１．１ｎｍ ＲＭＳの範囲内（例えば、０．５ｎｍ ＲＭＳ～０．８ｎｍ ＲＭＳ）の表面粗さを有する。粗さ基準サンプルの材料の例は、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、および窒化タンタル（ＴａＮ）から成る、ただしこれらに限定されない群から選択される。１つまたは複数の実施形態では、ＥＵＶマスクブランクの硬さおよび弾性係数より大きい硬さおよび弾性係数を有する粗さ基準サンプルが使用され、この粗さ基準サンプルは、粗さ基準サンプルの安定性をもたらす耐摩耗性がある。特定の実施形態では、ＥＵＶマスクブランクの測定の場合、ＣｒＮが、ＥＵＶマスクブランクよりはるかに大きい硬さ、密度、および係数を示し、したがって、粗さ基準サンプルとして安定しているため、適切な粗さ基準サンプルの材料であるということが決定された。ＣｒＮの表面粗さがＥＵＶマスクブランクよりはるかに大きいため、ＣｒＮは、プローブ先端の鋭さを評価するための良い粗さ基準である。しかし、表面ＲＭＳは、カンチレバーアセンブリの先端を摩耗させることがあるため、大きくなりすぎることができない。０．１ｎｍ ＲＭＳ～０．３ｎｍ ＲＭＳの特定の範囲が、ＥＵＶマスクブランクの測定における範囲であるということが決定された。１つまたは複数の実施形態では、ＴｉＮおよびＴａＮは、ＣｒＮよりさらに大きい硬さおよび係数を有するため、ＥＵＶマスクブランクの粗さ基準サンプルのための材料であるが、粗さ基準サンプルの表面ＲＭＳが、粗さ基準サンプルを作成するための堆積プロセスによって制御される必要がある。

１つまたは複数の実施形態では、本明細書においてさらに説明されるように、基準サンプルのパワースペクトル密度（ＰＳＤ）測定に基づいて計算されたＢＧＬ値が、基準サンプルのＰＳＤ測定に基づいてＢＧＬ値を評価し、正確なＰＳＤ値を提供するために使用される。一部の実施形態では、鋭さに関して監視される走査先端を含む表面トポグラフィ測定装置は、正確なＰＳＤ値を提供するために、正確なＥＵＶマスクブランク面の光学走査の分析に利用される。

「走査」は、１つまたは複数の実施形態によれば、分析ツール、装置、または方法によって測定された任意の未加工のデータのことを指す。例えば、特定の実施形態では、トポグラフィ走査は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を使用する表面測定を含む。別の例は、ＥＵＶマスクブランクに関する特定の実施形態において、測定されたＢＧＬ値を生み出すために、光線検査装置を使用して実行される、光学走査である。さらに、１つまたは複数の実施形態では、基板または測定表面を「走査する」という用語は、基板を「分析する」という用語と交換可能なように使用されてよい。

本開示の１つまたは複数の実施形態は、表面トポグラフィ測定装置を提供する。一部の実施形態では、表面トポグラフィ測定装置は、筐体を備え、カンチレバーおよび先端（例えば、ＡＦＭ）を利用する。表面トポグラフィ装置は、筐体内に配置されたプラットフォームをさらに備え、このプラットフォームは、測定表面を備えている基板を支持するように構成される。実施形態では、基板は、基準サンプルまたは粗さ基準サンプルであることができる。１つまたは複数の実施形態では、粗さ基準サンプルは、表面トポグラフィ測定装置の先端の鋭さを監視するために利用される。

一部の実施形態では、表面トポグラフィ測定装置は、筐体内に配置されたカンチレバーアセンブリを備え、カンチレバーアセンブリは、反射裏面、および測定表面のトポグラフィ走査を実行するように構成された先端を備える。１つまたは複数の実施形態では、反射裏面は、アルミニウムなどの反射金属を備える。

表面トポグラフィ測定装置は、カンチレバーアセンブリの反射裏面からの光を反射するように位置付けられた光源を含む。１つまたは複数の実施形態では、装置は、トポグラフィ走査中に測定表面から表面帯電を除去するように構成された、筐体内に配置された電離源を備える。装置の１つまたは複数の実施形態は、環境制御システムを備え、筐体内の温度および湿度を制御するように構成された温度コントローラおよび湿度コントローラをさらに備える。装置の一部の実施形態は、筐体内の水分を減らすように構成されたガスパージシステムを利用する。装置の１つまたは複数の実施形態は、基準サンプルおよび／または粗さ基準サンプルの表面水を減らして、基準サンプルまたは粗さ基準サンプルと先端の間の接着力を減らし、それによって、トポグラフィ走査データ内のノイズを減らすために、窒素ガス供給を備える。

１つまたは複数の実施形態では、検出器は、カンチレバーアセンブリの反射裏面から反射された光を検出し、基準サンプルまたは粗さ基準サンプルの表面トポグラフィを取得するように構成される。検出器は、プロセッサを含んでいるコントローラと通信し、このプロセッサは、トポグラフィ走査データをＰＳＤ値に変換し、基準サンプルの測定されたＢＧＬ値を、図２に示されたような表面トポグラフィ測定装置１２０で測定された同じ基準サンプルのＰＳＤ値と比較し、測定されたＢＧＬ値とＰＳＤ値の間の相関係数を生成するように構成される。

図１Ａは、本開示の１つまたは複数の実施形態に従って、表面トポグラフィの光学的測定結果を取得するために利用される光学走査装置１００の例を示している。光学走査装置１００は、図１Ａでは水平方向の破線によって表されたＥＵＶ光を放射するＥＵＶ光源１０６を含んでおり、このＥＵＶ光は、反射器１０８から反射されて、基準サンプル基板１０２を照射する。１つまたは複数の実施形態では、ＥＵＶ光源１０６は、約１０ｎｍ～５０ｎｍ（例えば、１０ｎｍ～４０ｎｍ、１０ｎｍ～３０ｎｍ、１０ｎｍ～２０ｎｍ、１０ｎｍ～１７ｎｍ、例えば、１２ｎｍ～１４ｎｍ、さらに具体的には、１３．５ｎｍ）の波長範囲内である、図１Ａでは水平方向の破線によって表された光を放射する。１つまたは複数の実施形態では、ＥＵＶ光源１０６は、レーザーを含む。

基準サンプル基板１０２上の表面欠陥１０４は、ＥＵＶ光を散乱させ、ＥＵＶ光は、第１のミラー１１１ａおよび第２のミラー１１１ｂを含んでいるシュワルツシルト光学素子（Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ ｏｐｔｉｃｓ）を通過する。次に、ＥＵＶ光は検出器１１２に向けられ、検出器１１２は、示された実施形態では、対物レンズ１１３ａを含んでいるカメラ１１３を備えている。特定の実施形態では、カメラ１１３は、電荷結合素子（ＣＣＤ：ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）カメラを含む。図１Ｂはバンプ欠陥１０４ｂの例を示しており、図１Ｃはピット欠陥１０４ｐの例を示しており、これらはどちらも、対物レンズ１１３ａを含んでいるカメラ１１３を含む検出器１１２によって検出される光を散乱させる。図１Ｄは、光学走査装置１００によって生成された暗視野像１１４であり、基準サンプル基板１０２上の欠陥を示す暗視野１１７内に現れる明るいスポット１１５を含んでいる、欠陥１０４の暗視野像１１４を示している。実際の暗視野像上の暗視野１１７が暗く（場合によっては、黒色であり）、明るいスポットが光の点として現れ、これらが白黒の線画には明確に示されないということが、理解されるであろう。

本開示の１つまたは複数の実施形態では、基準サンプルのＢＧＬ値は、図２に示されたような表面トポグラフィ測定装置１２０に関して取得されたＰＳＤ値を使用して、図１Ａに示された光学走査装置１００から取得された測定結果から計算される。表面トポグラフィ測定結果は、表面トポグラフィ測定装置によって、高さデータを含むトポグラフィ画像として取得され、図３に示されているような全面の２次元ＰＳＤ曲線（２Ｄ ＰＳＤ）を取得するために、異なる空間周波数でパワースペクトル密度に変換される。ＢＧＬ値は、表面粗さの基準サンプル（例えば、ＥＵＶマスクブランク（光学走査装置１００上の測定において使用されるのと同じサンプル））のＰＳＤ測定結果、および図１Ａに示されたカメラ１１３の対物レンズ１１３ａの外側開口数値と内側開口数値（ＮＡ_{ｏｕｔｅｒ}およびＮＡ_{ｉｎｎｅｒ}）の間に制限された領域を伝搬するマスクブランクからの散乱光を使用して計算される。ＢＧＬ値は、１つまたは複数の実施形態に従って、基準サンプルの測定表面から取得されたＰＳＤ値を使用して計算され、測定表面は、一部の実施形態では、図１Ａの装置で測定されるのと同じ基準サンプル（例えば、多層反射スタックの上にＲｕキャッピング層を備えているＥＵＶマスクブランク）の測定表面である。したがって、光学走査装置１００の対物レンズの内側ＮＡおよび外側ＮＡに対応する空間周波数内のＰＳＤのみが、ＢＧＬ値に寄与する。空間周波数は、内側空間周波数（ｆ_{ｉｎｎｅｒ}）および外側空間周波数（ｆ_{ｏｕｔｅｒ}）によって囲まれる。１つまたは複数の実施形態では、内側空間周波数（ｆ_{ｉｎｎｅｒ}）および外側空間周波数（ｆ_{ｏｕｔｅｒ}）は、３．５μｍ^－１（ｆ_{ｉｎｎｅｒ}）～７５μｍ^－１（ｆ_{ｏｕｔｅｒ}）、または５．１μｍ^－１（ｆ_{ｉｎｎｅｒ}）～５５μｍ^－１（ｆ_{ｏｕｔｅｒ}）、または７．４μｍ^－１（ｆ_{ｉｎｎｅｒ}）～２０μｍ^－１（ｆ_{ｏｕｔｅｒ}）の範囲内である。

ここで図２を参照すると、表面トポグラフィ測定装置１２０の実施形態が示されている。図に示された表面トポグラフィ測定装置１２０は、筐体１２１内に配置されたプラットフォーム１２２を備えている。プラットフォーム１２２は、基準サンプルの測定表面１２７を備えている基板１２４を支持するように構成される。筐体１２１は、１つまたは複数の実施形態に従って、本明細書に記載された表面トポグラフィ測定装置１２０の構成要素を含むための密閉空間を提供するため、および制御雰囲気を提供するために、任意の適切なフレームおよび材料を備える。１つまたは複数の実施形態によれば、「制御雰囲気」とは、測定の精度および再現性を最適化するための範囲内に維持された湿度、温度、および／または圧力、あるいはその組み合わせを含んでいる筐体１２１内の状態のことを指す。筐体１２１は、筐体１２１内の環境が、正確で再現できる表面トポグラフィ測定を提供するように適切に制御される限り、特定のサイズまたは材料に限定されない。

１つまたは複数の実施形態では、図２に示された表面トポグラフィ測定装置１２０のプラットフォーム１２２は導電性ステージ１２２ａをさらに備え、導電性ステージ１２２ａ上に、測定表面１２７と共に反射層１２６を含んでいる基板１２４が配置される。１つまたは複数の実施形態では、基板１２４は石英を含み、反射層１２６はブラッグ反射器の一部である。例えば、基板１２４および反射層１２６は、図６に関してさらに詳細に説明されるＥＵＶマスクブランクの一部であってよい。Ｌ字型固定具として示されているサンプルステージ導電性コネクタ１４２が、導電性ステージ１２２ａ上に位置付けられる。導電性ステージ１２２ａおよびブラッグ反射層は導電性であるが、測定されている基板が不十分な導電率を有している（例えば、石英を含んでいる）場合、アルミニウム材料などの導電材料から作られた導電性のサンプルステージ導電性コネクタ１４２は、導電性ステージ１２２ａに接地することによって、基板１２４から表面帯電を除去する。プラットフォーム１２２は、プラットフォーム上のｘ、ｙ、およびｚ方向でのサンプルの移動を可能にするために、機械式コントローラ、空気圧式コントローラ、水圧式コントローラ、またはサーボモーターなどのモーターコントローラなどの、移動制御を含むことができる。

図２に示された表面トポグラフィ測定装置１２０は、筐体１２１内に配置されたカンチレバーアセンブリ１２８をさらに含んでいる。カンチレバーアセンブリは、反射裏面１３１と、反射裏面１３１の反対側に配置された先端１３０とを含んでいるカンチレバー１２９を備えている。１つまたは複数の実施形態では、先端１３０は、基準サンプルの測定表面１２７上を走査する鋭い先端である。先端１３０は、一部の実施形態では、タッピングモードで走査し、測定表面１２７と先端１３０の間の引力が、カンチレバー１２９が測定表面１２７に向かってゆがむことを引き起こし、反発力が、カンチレバー１２９が測定表面１２７から離れてゆがむことを引き起こす。一部の実施形態では、カンチレバー１２９は、セラミック材料（例えば、ＳｉＮ）から作られ、反射裏面１３１は、アルミニウム被覆などの反射被覆を含む。１つまたは複数の実施形態では、カンチレバーは、小さいばね定数を有する。特定の実施形態では、先端１３０は、１ｎｍ～５ｎｍ、例えば、１ｎｍ～４ｎｍ、および１ｎｍ～３ｎｍの範囲内の半径を有する。

１つまたは複数の特定の実施形態では、カンチレバーアセンブリ１２８は、ＥＵＶマスクブランクのＢＧＬ値を決定するために、既定のピーク力設定値を使用してＥＵＶマスクブランクの表面などの基板の測定表面を走査するように構成された、ピーク力タッピングモードで使用される。カンチレバーアセンブリ１２８ではさまざまな走査モード（例えば、タッピング、走査、またはドラッギング）が使用可能であるが、さまざまな走査モードを評価した後に、ピーク力タッピングモードが最も正確かつ安定した粗さ値を提供したということが決定された。１つ以上の実施形態では、先端１３０は、ピーク力タッピングを使用して測定表面１２７を周期的にタップし、カンチレバーのゆがみによって、先端１３０と測定表面１２７の間のピコニュートン（ｐＮ）レベルの相互作用力が直接測定される。実際のフィードバックループは、最大８ｋＨｚの作動速度で、最小１０ｐＮのピーク力を維持する。特定の実施形態では、フィードバック制御ループは、先端１３０のピーク力タッピングを制御して、測定表面の上の先端の高さを制御する。例えば、ピーク力タッピングモードでは、フィードバックループはコントローラ１３６を備えてよく、コントローラ１３６は、０．０１Ｖ～０．２０Ｖまたは０．０２Ｖ～０．１０Ｖの電圧範囲内であってよいピーク力設定値によって制御される。１つまたは複数の実施形態では、最も正確な粗さＰＳＤ値を取得するために、ピーク力振幅によって測定精度が制御される。ピーク力振幅とは、Ｚ軸（Ｚ調節）でのカンチレバーの駆動のゼロからピークまでの振幅のことを指す。ピーク力振幅を増やすことは、サンプル上の先端の各タッピングサイクルの間の接触時間を減らし、先端がサンプルから離れることができない状況を防ぐことによって、粗いサンプルおよび／または粘着性のあるサンプルの追跡に役立つ。減らされたピーク力振幅は、より少ない流体力の乱れをもたらす。本明細書において開示された実施形態では、測定表面１２７が極めて滑らかである場合、より小さい値、例えば、５０ｎｍのピーク力振幅が使用されることが可能であり、この値も、より少ない流体力の乱れをもたらす。

カンチレバーアセンブリ１２８は、先端１３０が取り付けられた端部の反対側のカンチレバー１２９の端部を保持するためのカンチレバーホルダー１３９と、カンチレバーホルダー１３９上に、またはカンチレバーホルダー１３９に取り付けられた振動器１３８とをさらに備える。一部の実施形態では、振動器１３８は、測定表面１２７の正確な走査を可能にするために、振動器１３８と通信するコントローラ１３６から受信された命令によって引き起こされる精密かつ正確な移動を容易にする圧電要素を備える。１つまたは複数の実施形態では、カンチレバーホルダー１３９上に、またはカンチレバーホルダー１３９に取り付けられた圧電要素を使用して、振動が実現される。１つまたは複数の実施形態では、カンチレバー１２９の振動を引き起こす圧電要素の代わりに、（磁気カンチレバーを使用する）ＡＣ磁場または調節されたレーザービームを使用する周期的加熱が利用され得る。圧電要素は、周波数の広い範囲で先端１３０を振動させる能力を提供する。加えて、圧電要素は、コントローラ１３６からの信号に基づいてカンチレバー１２９のｘ（左および右）方向、ｙ（前および後）方向、およびｚ（上および下）方向でのカンチレバーの移動を制御するように構成される。

示された実施形態では、光源１３２は、カンチレバー１２９の反射裏面１３１からの（光源１３２から伸びる破線矢印によって表された）光を反射するように位置付けられる。光源１３２は、一部の実施形態ではレーザーである。バンプ、粒子、およびピットの形態での測定表面１２７上の上げられたか、または下げされた特徴は、カンチレバー１２９のゆがみに影響を与え、検出器１３４（例えば、光検出器）は、カンチレバーの反射裏面１３１から反射された光源１３２からの光を監視する。検出器１３４は、カンチレバー１２９の反射裏面１３１からの（図２で破線矢印によって示された）反射光を監視する。特定の実施形態では、検出器１１２は、カンチレバー１２９の反射裏面１３１からのレーザー光の反射を監視することによってカンチレバーのゆがみを追跡するように構成された、位置感度光検出器を備える。カンチレバー１２９および先端１３０を含んでいるカンチレバーアセンブリ１２８が、光源１３２および検出器１３４と共に、一部の実施形態では、下でさらに説明されるように、コントローラ１３６も含む原子間力顕微鏡アセンブリを備えるということが理解されるであろう。図２をさらに参照すると、表面トポグラフィ測定装置１２０は、１つまたは複数の実施形態に従って、トポグラフィ走査中に測定表面１２７から表面電荷を除去するように構成された、筐体１２１内に配置された電離源１４０をさらに備える。一部の実施形態では、電離源１４０は、トポグラフィ走査中に測定表面と先端１３０の間に生成された電荷を除去する。１つまたは複数の実施形態では、電離源は、電離源に近接する領域からの、特に、測定表面１２７での、および／または測定表面１２７と先端１３０の間の、静電放電（ＥＳＤ：ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）および／または表面帯電を減らす装置を備える。電離源の例としては、コロナイオン化装置、アルファイオン化装置（ａｌｐｈａ ｉｏｎｉｚｅｒｓ）、および光子イオン化装置が挙げられるが、これらに限定されない。

図２に示された表面トポグラフィ測定装置１２０は、筐体内の温度および湿度を制御するように構成された環境制御システム１４４をさらに備える。振動器１３８は、特に、圧電要素が振動器１３８として使用される場合、温度および湿度における変動に敏感である。正確な測定感度を維持するために、環境制御システム１４４によって、トポグラフィ走査中に温度および湿度が厳密に監視される。表面トポグラフィを測定するようにサイズ設定された筐体内の温度および湿度を制御するための任意の適切な環境制御システムが利用され得る。

一部の実施形態では、表面トポグラフィ測定装置１２０は、筐体１２１内の水分を減らすように構成されたガスパージシステム１４６をさらに備える。筐体１２１内の水分を減らすことによって、表面水を減らして、先端とサンプルの間の接着力を弱め、それによって、表面トポグラフィ測定装置１２０による測定中のノイズを軽減する。一部の実施形態では、ガスパージシステム１４６は窒素ガス供給を備え、窒素ガス供給は、ガス供給（図示されていない）に接続されたガス容器またはガス管の形態で、ガスパージシステムの一部であることができ、表面水を減らして、先端と測定表面の間の接着力を弱め、測定中のノイズを軽減する。

図２をさらに参照すると、表面トポグラフィ測定装置は、コントローラ１３６と通信する検出器１３４を備える。本明細書において説明されるように、検出器１３４は、カンチレバーアセンブリ１２８の反射裏面１３１から反射された光を検出するように構成される。コントローラ１３６は、基準サンプルのトポグラフィ走査から取得されたパワースペクトル密度（ＰＳＤ）値を使用して、図１Ａに関して前述したように基準サンプルの光学走査から取得されたバックグラウンドレベル（ＢＧＬ）値を計算し、ＢＧＬとＰＳＤの間の相関係数を生成するように構成された、プロセッサ１３７を含む。

１つまたは複数の実施形態では、プロセッサ１３７を含んでいるコントローラ１３６は、中央処理装置（ＣＰＵ：ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）（図示されていない）、メモリ（図示されていない）、および支援回路（図示されていない）をさらに備えてよい。コントローラ１３６は、検出器１３４およびカンチレバーアセンブリと通信する。一部の実施形態では、コントローラ１３６は、環境制御システム１４４およびガスパージシステム１４６と通信し、表面トポグラフィ測定装置１２０の動作全体を制御することができる。本明細書において使用されるとき、「通信する」は、有線通信またはワイヤレス通信のことを指す。一部の実施形態では、環境制御システム１４４およびガスパージシステムは、別々のコントローラによってそれぞれ制御されてよい。加えて、カンチレバーアセンブリ１２８は、別のコントローラによって独立して制御されてよい。１つまたは複数の実施形態によれば、コントローラ１３６は、フィードバックループを利用して、測定表面１２７の上の先端１３０の高さを制御し、検出器１３４内のレーザーの位置を一定に維持し、それによって、測定表面１２７の表面の特徴の正確なトポグラフィマップを生成する。

コントローラ１３６および／またはプロセッサ１３７は、光学走査装置１００から散乱光データを受信し、表面トポグラフィ測定装置１２０によって実行されたトポグラフィ走査から取得されたＰＳＤ値を使用するＢＧＬ値の計算を引き起こす。基準サンプル（例えば、ＥＵＶマスクブランク）のＰＳＤ、および散乱光を受信するカメラ１１３の対物レンズ１１３ａの内側ＮＡと外側ＮＡの間に制限された領域を伝搬する基準サンプルの測定表面からの散乱光を使用して計算されたＢＧＬ値は、ワイヤレスリンク、有線リンク、イントラネットによって、またはデータを手動で入力することによって、あるいはメモリを使用して、伝達され得る。メモリ（図示されていない）は、装置またはＣＰＵに対してローカルまたはリモートである、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ：ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、フロッピーディスク、ハードディスク、またはデジタルストレージの任意の他の形態などの、任意のコンピュータ可読媒体であることができる。一部の実施形態の支援回路は、従来の方法でＣＰＵを支援するために、ＣＰＵに結合される。一部の実施形態では、これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路およびサブシステムなどを含む。メモリに格納されたソフトウェアルーチンまたは一連のプログラム命令は、ＣＰＵによって実行された場合、装置に、本明細書において説明されるような測定を実行させる。

したがって、一部の実施形態では、検出器１３４は、カンチレバーアセンブリの反射裏面から反射された光を検出するように構成され、検出器は、基準サンプルのトポグラフィ走査から取得されたパワースペクトル密度（ＰＳＤ）値を使用してバックグラウンドレベル（ＢＧＬ）値を計算し、ＢＧＬとＰＳＤの間の相関係数を生成するように構成された、プロセッサを含む。

１つまたは複数の実施形態では、ＰＳＤ値は、３．５μｍ^－１～７５μｍ^－１の範囲内であり、プロセッサは、極紫外線（ＥＵＶ）マスクブランクから取得されたＰＳＤ値を変換し、ＥＵＶマスクブランクのＢＧＬ値を決定するようにさらに構成される。一部の実施形態では、ＰＳＤ値は、５．１μｍ^－１～５５μｍ^－１の範囲内であり、またはＰＳＤ値は、７．４μｍ^－１～２０μｍ^－１の範囲内である。１つまたは複数の実施形態では、先端１３０は、ＥＵＶマスクブランクの表面を走査するように構成され、表面トポグラフィ測定装置が、ＥＵＶマスクブランクの表面の粗さを測定するように構成されている。

本開示の１つまたは複数の実施形態は、例えば、本明細書において開示された１つまたは複数の実施形態の装置を使用して、基板表面上のＢＧＬを検出するための方法を対象にする。例えば、図７は、１つまたは複数の実施形態に従って、方法６００のプロセスフロー図を示している。１つまたは複数の実施形態では、粗さ基準サンプル（例えば、ＣｒＮ）は、図に示された種類などの装置内で、先端１３０を使用してトポグラフィ的に走査される。１つまたは複数の実施形態では、動作６０４で、基準サンプル（例えば、多層スタック上にルテニウムキャッピング層を含んでいるＥＵＶマスクブランク）が光学的に走査され、基準サンプルの光学的粗さ測定結果を取得する。特定の実施形態では、６０４で、基準サンプルの測定表面の光学走査が実行され、この光学走査は、基準サンプルの測定表面上の表面欠陥からの散乱に起因するバックグラウンドレベル（ＢＧＬ）値を計算するために使用される。一部の実施形態では、光学的粗さ測定データは、複数の動作の過程にわたって基準サンプルを走査する必要性を取り除く基準データ点として、すでに保存されていてよい。

動作６０６で、カンチレバーに取り付けられた先端を使用して基準サンプルのトポグラフィ走査が実行され、光学走査から同じ基準サンプルの測定表面のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）値を取得する。動作６０８で、（例えば、図１Ａに示された装置を使用して）光学走査から取得された光学的粗さ測定データおよび（例えば、図２の装置から取得された）トポグラフィ走査データを使用して、ＢＧＬとＰＳＤの間の相関係数が決定される。このようにして、ＢＧＬ値とＰＳＤ値の間の相関係数が決定される。

６１０で、表面トポグラフィ測定装置１２０の先端１３０の鋭さがチェックされる。先端１３０は、特定の数ｎ回の測定にわたって周期的にチェックされることが可能であり、ｎは１～５００の整数である。一部の実施形態では、装置１２０によるＥＵＶマスクブランクなどのサンプルの各測定の後に、先端の鋭さがチェックされる。先端１３０の鋭さは、粗さ基準サンプルを使用してチェックされ、先端の鋭さの開始測定結果またはベースライン測定結果を取得するために、基準サンプルがトポグラフィ的に走査される前に、先端の鋭さがチェックされる。したがって、一部の実施形態では、粗さ基準サンプル（例えば、ＣｒＮ）のトポグラフィ走査を実行することによって、Ｒ_{ｑ＿ｐｒｅ}値が取得される。次に、各サンプル（または特定の数（ｎ）のサンプル）のトポグラフィ走査の後に、粗さ基準サンプル（例えば、ＣｒＮ）上でトポグラフィ走査が実行され、Ｒ_{ｑ＿ｐｏｓｔ}値を取得する。次に、Ｒ_{ｑ＿ｐｒｅ}およびＲ_{ｑ＿ｐｏｓｔ}の値が比較される。Ｒ_{ｑ＿ｐｒｅ}がＲ_{ｑ＿ｐｏｓｔ}より大きい場合、先端が鈍くなっているか、またはとがっていないということを意味し、したがって、６１１で先端が変更され、新しい先端を使用して粗さ基準サンプル（例えば、ＣｒＮ）を走査することによって、新しいＲ_{ｑ＿ｐｒｅ}値が取得される。

本明細書において説明されるように、粗さ基準サンプルを使用することによって、先端の鋭さが監視され得る。１つまたは複数の実施形態では、粗さ基準サンプルは、基準サンプルのＲＭＳ粗さより大きいＲＭＳ粗さを有する材料を含む。一部の実施形態では、粗さ基準サンプルは、基準サンプルのヌープ硬さより大きいヌープ硬さを有する材料を含む。一部の実施形態では、粗さ基準サンプルは、基準サンプルの密度より大きい密度を有する材料を含む。一部の実施形態では、粗さ基準サンプルは、基準サンプルの弾性係数より大きい弾性係数を有する材料を含む。

表面トポグラフィ測定装置１２０の先端１３０は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）などの材料を含むことができる。時間の経過、およびサンプル（例えば、ＥＵＶマスクブランク）の粗さの繰り返される測定を通じた使用に伴って、先端１３０の鋭さが低下する。ＰＳＤ測定の感度は、先端の鋭さに非常に依存する。先端が鋭いほど、測定感度が高くなり、より高い精度で測定されたＰＳＤ値が取得される。したがって、正確な測定結果を提供するために、表面トポグラフィ測定装置１２０の先端１３０が、実験的に決定され得るスケジュールで周期的にチェックされる。１つまたは複数の実施形態では、本明細書において説明されるように、粗さ基準サンプルは、基準サンプルのＲＭＳ粗さより大きいＲＭＳ粗さを有する。例えば、ＥＵＶマスクブランクの測定では、基準サンプルがＥＵＶマスクブランクである場合、粗さ基準サンプルはＣｒＮを含む。ＣｒＮは、ＥＵＶマスクブランクより大きいＲＭＳ粗さを有し、ＣｒＮの基準のＲＭＳを測定することによって、走査先端の鋭さの状態が監視され得る。したがって、粗さ基準サンプルは、耐摩耗性がある安定した粗さ基準サンプルである。

１つまたは複数の実施形態では、６１０で、先端が、さらに使用できるほど十分に鋭くないということが決定された場合、動作６１１で、表面トポグラフィ測定装置１２０上で新しい先端１３０が提供され、方法６００が動作６０２に戻り、粗さ基準サンプルの新しいトポグラフィ走査を実行する。時間の経過および妥当性を確認された先端の使用に伴って、妥当性を確認された先端が鈍くなる。先端が鋭くなくなったということの決定時に、動作６１１で先端が交換され、方法６００が、新しい先端ごとにＰＳＤに対してＢＧＬ値の妥当性を確認する動作６０６を再開する。

方法の１つまたは複数の実施形態では、基準サンプルの測定表面の光学走査は、ＥＵＶ光源を使用して基準サンプルの測定表面を走査することを含む。１つまたは複数の実施形態では、ＰＳＤ値は、光学走査において使用される対物レンズの内側開口数および外側開口数によって定義される。一部の実施形態によれば、粗さ基準サンプルの測定表面は、約１００ＧＰａ～３００ＧＰａの範囲内の係数、２０００ｋｇ／ｍｍ^２～２５００ｋｇ／ｍｍ^２の範囲内の硬さ、および０．４ｎｍ～１．１ｎｍの範囲内の表面粗さのＲＭＳを有する材料を含む。１つまたは複数の実施形態では、本明細書に記載された装置は、測定を実行するために使用され、ピーク力タッピングモードでトポグラフィ走査が実行される。方法の一部の実施形態は、電離源を使用して、トポグラフィ走査中に基準サンプルの測定表面から表面帯電を除去することと、トポグラフィ走査中に窒素ガスを流して水分を減らすこととを含む。

特定の実施形態では、ＥＵＶマスクブランクの表面の粗さを測定する方法が、測定表面含んでいる基板を支持するように構成された筐体内のプラットフォームと、筐体内に配置されたカンチレバーアセンブリであって、反射裏面、および測定表面上の欠陥をトポグラフィ的に走査するように構成された先端を備える、カンチレバーアセンブリと、カンチレバーアセンブリの反射裏面から光を反射するように位置付けられた光源と、筐体内に配置され、トポグラフィ走査中に測定表面から表面帯電を除去するように構成された電離源と、筐体内の水分を減らすように構成されたガスパージシステムと、筐体内の温度および湿度を制御するように構成された環境制御システムと、カンチレバーアセンブリの反射裏面から反射された光を検出するように構成された検出器であって、光学走査から取得されたバックグラウンドレベル（ＢＧＬ）値を比較するように構成されたプロセッサを含んでいる、検出器とを含んでいる装置を提供することを含む。この方法は、基準サンプルを光学的に走査し、基準サンプルの光学走査、および基準サンプルのトポグラフィ走査から取得されたパワースペクトル密度（ＰＳＤ）値を使用してＢＧＬ値を計算し、ＢＧＬ値とＰＳＤ値の間の相関係数を生成することを含む。

ここで図３を参照すると、全面の２Ｄ ＰＳＤ曲線を取得するための、さまざまな空間周波数での、２Ｄ ＰＳＤ曲線への、光学走査装置１００から取得された測定表面の高さ情報を含むトポグラフィ画像から取得されたデータ点の変換を示すグラフが示されている。図４は、検出器１１２の対物レンズ１１３ａのＮＡ_{ｉｎｎｅｒ}およびＮＡ_{ｏｕｔｅｒ}と関係のある範囲に関連する、図３のデータの切り取りを示すグラフであり、実験的適合によって下の方程式（１）のα値を決定するために使用される。示された特定の実施形態では、ＮＡ_{ｉｎｎｅｒ}およびＮＡ_{ｏｕｔｅｒ}は、それぞれ７．４μｍ^－１および２０μｍ^－１である。ＢＧＬ値は、基準サンプル（一部の実施形態では、ＥＵＶマスクブランクである）の測定表面の粗さのＰＳＤ、および散乱光を受信するカメラ１１３の対物レンズ１１３ａの内側ＮＡと外側ＮＡの間に制限された領域を伝搬する基準サンプルの測定表面からの散乱光を使用して計算される。したがって、内側ＮＡおよび外側ＮＡに対応する空間周波数内のＰＳＤのみが、計算されたＢＧＬ値（およびＢＧＬ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}）に寄与する。

図５Ａは、測定表面の全フィールドでＲが均一だったということを仮定してＢＧＬ_ｃａｌｃと（整数のＰＳＤ×Ｒ）の間の関係を示しており、Ｒは反射率である。ＢＧＬ_ｃａｌｃとＲＭＳ粗さの間の関係（図５Ｂ）、ＢＧＬ_ｃａｌｃとＲＭＳ粗さ^２の間の関係（図５Ｃ）、ＢＧＬ_ｃａｌｃとＲの間の関係（図５Ｄ）、およびＢＧＬ_ｃａｌｃと整数のＰＳＤの間の関係（図５Ｅ）と比較した場合、図５ＡのＢＧＬ_ｃａｌｃは、線形な、ＲＭＳ粗さまたはＲＭＳ粗さ^２のどちらかの相関関係より大きい、整数のＰＳＤ×Ｒとの相関関係を有する。

ＰＳＤ値が、図３のグラフを生成する装置１２０を使用して取得されたトポグラフィデータから導出され、次に、図４に示されているように、ＮＡ_{ｉｎｎｅｒ}およびＮＡ_{ｏｕｔｅｒ}によって定義された範囲に変換されて切り取られる。ここで、この変換および切り取りが、光学走査装置１００の対物レンズ１１３ａのＮＡ_{ｉｎｎｅｒ}およびＮＡ_{ｏｕｔｅｒ}（例えば、７．４μｍ^－１～１９．４μｍ^－１）によって定義された範囲と同じ範囲にわたってＰＳＤ値をＢＧＬ値に関連付けるため、ＢＧＬ値は、データセット間の線形関係によって示され、次に次式（１）によって表されるように、ＰＳＤ値から計算され得る。

ここで、αは定数である。項ｆ_{ｏｕｔｅｒ}およびｆ_{ｉｎｎｅｒ}は、次の方程式（２）を使用して外側ＮＡ値および内側ＮＡ値によって定義され、Ｒは反射率であり、測定表面の全フィールドでＲが均一だったということを仮定し、αは実験的に取得され得る係数である。
ｆ＝ＮＡ／λ （２）
ここで、ｆ_{ｏｕｔｅｒ}およびｆ_{ｉｎｎｅｒ}は、対物レンズ１１３ａのＮＡ_{ｏｕｔｅｒ}およびＮＡ_{ｉｎｎｅｒ}を使用して計算され、λは、光学走査装置において使用される光源１０６の波長によって定義される。Ｒは、反射率値によって定義され、反射率Ｒが基準サンプルの測定表面の全フィールドにわたって均一だったということを仮定する。したがって、係数αについて解くことは、上記の１つまたは複数の実施形態のトポグラフィ走査装置の先端に関連している。次に、係数αは、鏡面反射散乱干渉のない、ＢＧＬ値を逆に計算することによる非基準面の迅速な分析を実現するために、任意の数の非基準面上で、上記の１つまたは複数の実施形態のトポグラフィ走査装置と共に使用され得る。上記の例示的な原理は、使用可能な光学ハードウェアに従って、必要に応じてＮＡ_{ｏｕｔｅｒ}およびＮＡ_{ｉｎｎｅｒ}が調整され得るという意味で、非限定的である。

図６を参照すると、本明細書に記載された方法および装置の１つまたは複数の実施形態に従って測定される極紫外線マスクブランク５０２の実施形態が、基板５０４、反射層の多層スタック５０６、およびキャッピング層５０８を含んでいる。ＥＵＶマスクブランク５０２は、基板５０４と、シリコンおよびモリブデンの交互に重なった層を備えている反射層の多層スタック５０６と、任意選択的なキャッピング層５０８とを含む。

ＥＵＶマスクブランク５０２は、マスクパターンを有する反射マスクを形成するために使用される光学的に平坦な構造体である。１つまたは複数の実施形態では、ＥＵＶマスクブランク５０２の反射面は、図１Ａの光源１０６からの極紫外線などの入射光を反射するための平坦な焦点面を形成する。

基板５０４は、構造的支持を極紫外線マスクブランク５０２に提供するための要素である。１つまたは複数の実施形態では、基板５０４は、温度変化中に安定性をもたらすために、低い熱膨張率（ＣＴＥ：ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）を有する材料から作られる。１つまたは複数の実施形態では、基板５０４は、機械的サイクル、熱サイクル、結晶形成、またはこれらの組み合わせなどに対する安定性などの特性を有する。基板５０４は、１つまたは複数の実施形態に従って、シリコン、ガラス、酸化物、セラミック、ガラスセラミック、またはこれらの組み合わせなどの材料から形成される。

多層スタック５０６は、極紫外線を反射する構造体である。多層スタック５０６は、第１の反射層５１２および第２の反射層５１４の交互に重なった反射層を含む。第１の反射層５１２および第２の反射層５１４は、図６の反射対５１６を形成する。非限定的な実施形態では、多層スタック５０６は、２０～６０個の範囲の反射対５１６を含み、反射層の合計が最大で１２０個になる。

第１の反射層５１２および第２の反射層５１４は、１つまたは複数の実施形態に従って、さまざまな材料から形成される。実施形態では、第１の反射層５１２および第２の反射層５１４は、それぞれシリコンおよびモリブデンから形成される。一部の実施形態の第１の反射層５１２および第２の反射層５１４は、さまざまな構造を有する。実施形態では、第１の反射層５１２および第２の反射層５１４は、両方とも、単一の層、複数の層、分割された層構造、不均一な構造、またはこれらの組み合わせを使用して形成される。ほとんどの材料が極紫外線波長で光を吸収するため、使用される光学要素は、他のリソグラフィシステムで使用されるような透過型の代わりに、反射型である。多層スタック５０６は、ブラッグ反射器またはミラーを作成するために、異なる光学的特性を有する材料の交互に重なった薄層を含むことによって、反射構造を形成する。

実施形態では、交互に重なった層の各々が、極紫外線に関する類似しない光学定数を有する。交互に重なった層は、交互に重なった層の厚さの周期が極紫外線の波長の２分の１である場合に、共振反射率を提供する。実施形態では、極紫外線の波長が１３．５ｎｍである場合、交互に重なった層の厚さは約６．５ｎｍである。提供されたサイズおよび寸法が、標準的な要素の通常の設計許容誤差の範囲内であるということが理解される。

多層スタック５０６は、１つまたは複数の実施形態に従って、さまざまな方法で形成される。実施形態では、第１の反射層５１２および第２の反射層５１４は、マグネトロンスパッタリング、イオンスパッタリングシステム、パルスレーザー堆積、陰極アーク堆積、またはこれらの組み合わせを使用して形成される。

実施形態例では、多層スタック５０６は、マグネトロンスパッタリングなどの物理的気相堆積技術を使用して形成される。実施形態では、多層スタック５０６の第１の反射層５１２および第２の反射層５１４は、正確な厚さ、小さい粗さ、および層間のきれいなインターフェースを含む、マグネトロンスパッタリング技術によって形成される特性を有する。実施形態では、多層スタック５０６の第１の反射層５１２および第２の反射層５１４は、正確な厚さ、小さい粗さ、および層間のきれいなインターフェースを含む、物理的気相堆積によって形成される特性を有する。

物理的気相堆積技術を使用して形成される多層スタック５０６の層の物理的寸法は、反射率を増やすように正確に制御される。実施形態では、シリコンの層などの第１の反射層５１２は、４．１ｎｍの厚さを有する。モリブデンの層などの第２の反射層５１４は、２．８ｎｍの厚さを有する。層の厚さは、極紫外線反射要素のピーク反射率波長を決定する。層の厚さが正しくない場合、一部の実施形態の望ましい波長１３．５ｎｍでの反射率が減少する。

１つまたは複数の実施形態では、キャッピング層５０８は、極紫外線の透過を可能にする保護層である。実施形態では、キャッピング層５０８は、多層スタック５０６の上に直接形成される。１つまたは複数の実施形態では、キャッピング層５０８は、汚染物質および機械的損傷から多層スタック５０６を保護する。１つの実施形態では、多層スタック５０６は、酸素、炭素、炭化水素、またはこれらの組み合わせによる汚染に敏感である。キャッピング層５０８は、実施形態によれば、汚染物質と相互作用して、汚染物質を中和する。

１つまたは複数の実施形態では、本明細書に記載されたプロセスは、通常、ソフトウェアルーチンとしてメモリに格納されてよく、このソフトウェアルーチンは、コントローラまたはプロセッサによって実行された場合に、トポグラフィ走査装置に、本開示の１つまたは複数のプロセスを実行させる。ソフトウェアルーチンは、コントローラまたはプロセッサによって制御されているハードウェアからリモートに位置している第２のコントローラまたはプロセッサ（図示されていない）によって格納され、かつ／または実行されてもよい。本開示の方法の一部またはすべては、ハードウェアにおいて実行されてもよい。そのため、プロセスは、ソフトウェアにおいて実装され、コンピュータシステムを使用して実行されるか、例えば、特定用途向け集積回路もしくは他の種類のハードウェア実装として、ハードウェアにおいて実行されるか、またはソフトウェアおよびハードウェアの組み合わせとして実行されてよい。ソフトウェアルーチンは、プロセッサまたはコントローラによって実行された場合、汎用コンピュータを、プロセスが実行されるように装置の動作を制御する特定の目的のコンピュータ（コントローラ）に変換する。プロセスは、命令を含んでいる非一過性コンピュータ可読媒体に格納されることが可能であり、これらの命令は、上記の１つまたは複数の実施形態のトポグラフィ走査装置のコントローラまたはプロセッサによって実行された場合に、装置に、基準サンプルの光学走査から取得されたＢＧＬ値を、基準サンプルのトポグラフィ走査から取得されたＰＳＤ値と比較して、ＢＧＬ値とＰＳＤ値の間の相関係数を生成することと、ＥＵＶマスクブランクの表面をトポグラフィ的に走査して、ＥＵＶマスクブランクの表面の粗さ値を取得することとを実行させる。

１つまたは複数の実施形態によれば、本明細書に記載された装置および方法は、先端とサンプル表面の間の接着力によって引き起こされる振動を減らすためのガスパージを含んでいる装置を利用すること、および測定中の表面帯電を除去するため電離バーを利用することによって、極めて低いノイズレベルを伴う正確なＰＳＤ値を提供する。加えて、実施形態は、粗さ基準サンプル（例えば、ＥＵＶマスクブランクの場合はＣｒＮサンプル）を使用して先端の状態（鋭さ）を監視することによって、正確なＰＳＤ値を提供する。一部の実施形態では、ＥＵＶバックグラウンドレベルを決定することが、欠陥がＢＧＬ値より明るいスポット信号として捕捉される、光線ブランク欠陥検出に使用される。ＰＳＤ測定に基づく１つまたは複数の実施形態に従う方法および装置は、曖昧なパワースペクトル密度理論を、ＥＵＶマスク基板／ブランク表面の光学散乱分析において使用され得る単純な実験的方程式に変換する。実施形態は、ＥＵＶマスクブランクの品質評価のための安価で高速な解決策を提供する。光線ブランク検査のリソースは、コストに起因するだけでなく、１つのサンプルを検査するための数か月の待ち時間にも起因して、世界中で極めて限られている。

本明細書全体を通じて、「１つの実施形態」、「特定の実施形態」、「さまざまな実施形態」、「１つまたは複数の実施形態」、または「実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、材料、または特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれるということを意味する。したがって、本明細書全体を通じてさまざまな場所に現れる「１つまたは複数の実施形態では」、「特定の実施形態では」、「さまざまな実施形態では」、「１つの実施形態では」、または「実施形態では」などの語句は、必ずしも本開示の同じ実施形態を参照していない。さらに、特定の特徴、構造、材料、または特性は、１つまたは複数の実施形態において、任意の適切な方法で組み合わせられてよい。

本明細書における開示は、特定の実施形態を参照して説明を提供したが、これらの実施形態が単に本開示の原理および適用の例示であるということが、理解されるべきである。本開示の思想および範囲から逸脱することなく、本開示に対してさまざまな変更および変形が行われ得るということが、当業者とって明らかであろう。したがって、本開示が、添付の特許請求の範囲および特許請求の範囲と同等のものの範囲内にある変更および変形を含むということが、意図されている。

Claims (20)

1. 筐体内に配置されたプラットフォームであって、測定表面を備えている基板を支持するように構成された、プラットフォームと、
   前記筐体内に配置されたカンチレバーアセンブリであって、反射裏面、および前記測定表面のトポグラフィ走査を実行するように構成された先端を含んでいるカンチレバーを備える、カンチレバーアセンブリと、
   前記カンチレバーアセンブリの前記反射裏面からの光を反射するように位置付けられた光源と、
   前記筐体内に配置され、トポグラフィ走査中に前記測定表面から表面帯電を除去するように構成された電離源と、
   前記筐体内の温度および湿度を制御するように構成された環境制御システムと、
   前記カンチレバーアセンブリの前記反射裏面から反射された光を検出するように構成された検出器であって、前記検出器は、基準サンプルの光学走査から取得された散乱光を使用して取得されたバックグラウンドレベル（ＢＧＬ）値および前記基準サンプルのトポグラフィ走査から取得されたパワースペクトル密度（ＰＳＤ）値を計算し、前記ＢＧＬ値と前記ＰＳＤ値の間の相関係数を生成するように構成されたプロセッサを含んでいるコントローラと通信する、検出器とを備える、表面トポグラフィ測定装置。
2. 前記ＰＳＤ値が、３．５μｍ^－１～７５μｍ^－１の範囲内であり、前記プロセッサが、極紫外線（ＥＵＶ）マスクブランクを含む前記基準サンプルから取得されたＰＳＤ値を変換し、ＥＵＶマスクブランクのＢＧＬ値を計算するようにさらに構成される、請求項１に記載の表面トポグラフィ測定装置。
3. 前記ＰＳＤ値が、５．１μｍ^－１～５５μｍ^－１の範囲内である、請求項２に記載の表面トポグラフィ測定装置。
4. 前記ＰＳＤ値が、７．４μｍ^－１～２０μｍ^－１の範囲内である、請求項２に記載の表面トポグラフィ測定装置。
5. 前記先端が、１ｎｍ～５ｎｍの範囲内の半径を有する、請求項１に記載の表面トポグラフィ測定装置。
6. 前記反射裏面が反射金属を備える、請求項３に記載の表面トポグラフィ測定装置。
7. 前記基準サンプルの光学走査から取得された前記散乱光が、前記光学走査中に前記散乱光を受信したカメラの対物レンズの内側開口数と外側開口数の間にある、請求項４に記載の表面トポグラフィ測定装置。
8. 前記カンチレバーアセンブリがピーク力タッピングモードで動作する、請求項２に記載の表面トポグラフィ測定装置。
9. 前記カンチレバーアセンブリが、前記カンチレバーの移動を容易にする圧電要素を備える、請求項８に記載の表面トポグラフィ測定装置。
10. 前記先端が、ＥＵＶマスクブランクの表面を走査するように構成され、前記表面トポグラフィ測定装置が、ＥＵＶマスクブランクの前記表面の粗さを測定するように構成されている、請求項１に記載の表面トポグラフィ測定装置。
11. 前記環境制御システムが、温度コントローラ、湿度コントローラ、またはこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載の表面トポグラフィ測定装置。
12. 前記筐体内の水分を減らすように構成されたガスパージシステムとして、表面水を減らして、先端と測定表面の間の接着力を弱め、測定中のノイズを軽減する窒素ガス供給を備えている、前記ガスパージシステムをさらに備える、請求項１に記載の表面トポグラフィ測定装置。
13. ＥＵＶマスクブランク上のバックグラウンドレベル（ＢＧＬ）値を検出するための方法であって、
    基準サンプルの測定表面上の表面粗さから散乱光を受信するための対物レンズを含むカメラを使用して、前記基準サンプルの前記測定表面の光学走査を実行することと、
    カンチレバーに取り付けられた先端を使用して前記基準サンプルの前記測定表面のトポグラフィ走査を実行し、前記トポグラフィ走査から前記基準サンプルの前記測定表面のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）値を取得することと、
    前記基準サンプルの前記測定表面の前記ＢＧＬ値および前記基準サンプルの前記測定表面の前記ＰＳＤ値を利用して、前記ＢＧＬ値と前記ＰＳＤ値の間の相関係数を計算することと、
    前記ＢＧＬ値と前記ＰＳＤ値の間の前記相関係数を利用して、前記カンチレバーに取り付けられた前記先端を使用して前記ＥＵＶマスクブランクのトポグラフィ走査によって追加のＥＵＶマスクブランクのＢＧＬ値を決定することとを含む、方法。
14. 前記基準サンプルの前記測定表面の前記光学走査が、ＥＵＶ光源を使用して前記基準サンプルの前記測定表面を走査することを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記ＰＳＤ値が、前記光学走査において使用される前記対物レンズの内側開口数および外側開口数によって定義される、請求項１３に記載の方法。
16. 約１００ＧＰａ～３００ＧＰａの範囲内の係数、２０００ｋｇ／ｍｍ^２～２５００ｋｇ／ｍｍ^２の範囲内の硬さ、および０．４ｎｍ～１．１ｎｍの範囲内の表面粗さのＲＭＳを有する材料を含む粗さ基準サンプルの測定表面をトポグラフィ的に走査ことによって、前記先端の鋭さを周期的にチェックすることをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
17. 前記粗さ基準サンプルの前記測定表面が、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、および窒化タンタル（ＴａＮ）から成る群から選択された材料を含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記トポグラフィ走査が、１ｎｍ～５ｎｍの半径を有する先端を含んでいるカンチレバーアセンブリを含む、請求項１３に記載の方法。
19. 前記トポグラフィ走査を実行することが、ピーク力タッピングモードで実行される、請求項１３に記載の方法。
20. 電離源を使用して、トポグラフィ走査中に前記基準サンプルの前記測定表面から表面帯電を除去することと、トポグラフィ走査中に窒素ガスを流して水分を減らすこととをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

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