KR102563712B1 - 물체, 웨이퍼, 및 마스크 블랭크의 표면 상의 입자를 검출하기 위한 방법 - Google Patents

물체, 웨이퍼, 및 마스크 블랭크의 표면 상의 입자를 검출하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물체(3, 14)의 표면(11) 상의 퇴적된 입자를 검출하기 위한 방법에 관한 것으로서, 방법은 물체(3, 14)의 표면(11)의 부분 영역을 측정 방사선으로 조사하는 단계; 조사된 부분 영역에서 산란된 측정 방사선을 검출하는 단계, 및 검출된 측정 방사선에 기초하여 물체(3, 14)의 표면의 부분 영역의 입자를 검출하는 단계를 포함한다. 조사 및 검출 단계에서, 물체(3, 14)의 표면(11)은 측정 방사선(9)에 대한 표면(11)의 반사율을 감소시키기 위한 반사 방지 코팅(13) 및/또는 표면 구조(15)를 갖고, 입자 검출 한계는 반사 방지 코팅(13) 및/또는 표면 구조(15)로 인해 낮아진다. 본 발명은 또한 이 방법을 수행하기 위한 웨이퍼(3) 및 마스크 블랭크에 관한 것이다.

Description

물체, 웨이퍼, 및 마스크 블랭크의 표면 상의 입자를 검출하기 위한 방법
관련 출원의 참조
본 출원은 그 전체 개시내용이 본 출원의 내용에 참조로서 합체되어 있는 2018년 3월 28일자 독일 특허 출원 DE 10 2017 205 212.0호의 우선권을 주장한다.
발명의 배경
본 발명은 물체의 표면의 부분 영역을 측정 방사선으로 조사하는 단계, 조사된 부분 영역에서 산란된 측정 방사선을 검출하는 단계, 및 검출된 측정 방사선에 기초하여 물체의 표면 상의 입자를 검출하는 단계를 포함하는, 물체의 표면 상의 퇴적된 입자를 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.
퇴적된 입자는 통상적으로 바람직하지 않은 교란 입자이다. 예를 들어, 검출된 교란 입자의 수에 기초하여 클린룸(cleanroom) 내의 청결도(cleanliness)를 점검하는 것이 가능하다. (시험) 물체는 원리적으로 교란 입자를 검출하기 위해 적합한 표면을 갖는 임의의 물체일 수 있다.
전술된 방법은 예를 들어, 예로서 EUV 리소그래피와 같은, 마이크로리소그래피용 (통상적으로 비노광) 웨이퍼 또는 마스크 블랭크의 형태의 플레이트형 물체의 표면 상에 퇴적된 입자를 검출하기 위해 수행될 수 있다. 입자 검출의 측정 원리는 물체의 표면에서 측정 방사선의 산란에 기초한다. 표면에서 재산란되는 측정 방사선을 검출함으로써 입자 검출의 원리에 기초하는 측정 장치는 예를 들어, 웨이퍼를 검사하기 위한 상표명 "Reflex FSI" 또는 마스크를 검사하기 위한 상표명 "Reflex TT MBI" 하에서 Rudolph Technologies Inc.에 의해 제공된다.
이들 측정 장치에서, 레이저빔의 형태의 측정 방사선이 통상적으로 지정된 입사각에서 물체의 표면을 조사하는 데 사용된다. 표면에서 산란된 측정 방사선은 암시야 측정에서 검출되는데, 즉 물체의 표면에서 산란되는 측정 방사선이 그 내에서 검출되는 검출각 범위는 표면을 조사하는 데 사용되는 측정 방사선의 입사각으로부터 벗어나며, 그 결과 표면에서 반사되는 방사선 부분이 무시된다.
이러한 암시야 측정에서, 완벽한, 완전하게 평활한 표면에서 반사되는 전체 방사선 부분이 상기 표면 상에서 억제되는데, 이는 단지 표면에서 산란된 측정 방사선만이 검출되는 것을 의미한다. 그러나, 각각의 표면은 미시적 레벨에서 조도(roughness)를 갖는데, 이는 표면에서 반사되는 측정 방사선의 부분이 측정 방사선의 검출 중에 불가피하게 또한 검출되는 것을 의미한다. 검출된 측정 방사선의 상기 부분은 배경 신호를 생성하고, 이 신호의 강도는 표면의 조도 또는 연마 품질 및 가능하게는 표면 상에 도포된 (얇은) 필름의 균질성에 의존하고, 검사될 표면은 그 상부측에 형성된다.
또한 헤이즈 신호(haze signal)라 칭하는 배경 신호에 추가하여, 결함 신호가 또한 측정 방사선의 검출 중에 기록된다. 전술된 측정 원리에서, 물체의 표면은 통상적으로 측정 그리드와 각각의 매트릭스 요소로 분할되고 또는 표면의 부분 영역이 측정 방사선에 의해 주사된다. 부분 영역의 또는 매트릭스 요소의 주사 중에 검출되는 측정 방사선이 추가되거나 통합된다. 부분 영역당 또는 매트릭스 요소당 검출된 측정 방사선 또는 검출된 측정 신호는 추가로 배경 신호 또는 헤이즈 신호로 또는 결함 신호로 구성된다. 결함 신호는 표면 상에 퇴적된 입자 또는 가능하게는 만입부에 의해 그리고 스크래치 또는 국부 표면 결함과 같은 국부 결함에 의해 유발된다. 스크래치 또는 국부 표면 결함은 일반적으로 식별되는 인접한 부분 영역의 검출된 측정 방사선 내의 국부 패턴에 의해 입자로부터 구별될 수 있다. 예를 들어, 복수의 인접한 부분 영역 내의 검출된 측정 방사선이 임계값을 초과하면, 국부 표면 결함이 식별될 수 있다. 표면 결함은 통상적으로 2차원 크기를 갖지만, 스크래치는 통상적으로 실질적으로 1차원 크기를 갖는 방향성 공간 분포를 갖고, 따라서 일반적으로 마찬가지로 식별되고 입자로부터 구별될 수 있다. 입자와 스크래치 또는 결함 신호 내의 국부 표면 결함 사이의 구별에 독립적으로, 입자의 검출은 헤이즈 신호에 할당된 산란된 광 강도의 값과 결함 신호에 할당된 산란된 광 강도의 값 사이에서 구별될 필요가 있다. 헤이즈 신호 또는 표면의 조도는 따라서, 입자가 여전히 고유하게 검출될 수 있는 입자 검출 한계, 즉 최소 직경을 제한한다. 본 출원에서 입자의 검출 한계 또는 최소 입자 직경에 대한 통상의 크기의 정도는 대략 100 nm 이하이다.
본 발명의 목적은 검출된 입자의 검출 한계가 낮아질 수 있는, 물체의 표면 상의 입자를 검출하기 위한 방법 및 방법을 수행하기 위한 웨이퍼 및 마스크 블랭크를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 측정 방사선의 조사 및 검출 단계 중에, 물체의 표면이 측정 방사선에 대한 반사율을 감소시키기 위한 반사 방지 코팅 및/또는 표면 구조를 구비하는, 서론부에서 언급된 유형의 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 입자가 물체 상에서 검출되고, 이 물체의 표면은 측정 방사선에 대한 반사율을 감소시키기 위해, 입자의 검출 전에, 처리되어 있다. 이 목적으로, 반사 방지 코팅이 물체의 표면 상에 도포될 수 있고 그리고/또는 표면 구조가 표면 상에 제공될 수 있는데, 통상적으로 입자 검출에 선행하는 단계에서 표면 상에 제공된다. 반사 방지 코팅에 추가하여, 표면 구조는, 측정 방사선이 프레넬 식에 따라 반사될 수 있는 어떠한 날카로운 계면도 존재하지 않기 때문에, 측정 방사선에 대한 표면의 반사율을 또한 상당히 감소시킬 수 있다. 본 출원에서 반사 방지 코팅(가능한 한 균질한) 및 표면 구조의 모두 또는 자체는 통상적으로 단지 무시할만하게 작은 산란된 광 부분을 유도하거나 또는 산란된 광 측정을 위해 관련이 있는 공간 주파수 범위에서 표면의 조도를 단지 약간만 변화시킨다.
반사 방지 코팅에 의해 및/또는 표면 구조에 의해 표면의 반사율을 감소시키는 것은, 이 방식으로 배경 신호 또는 헤이즈 신호의 산란 및 따라서 강도가 또한 감소되기 때문에 입자의 검출을 위해 유용한데, 이는 적은 측정 방사선이 물체의 거친 표면에서 산란되는 것을 의미한다. 결함 신호가 반사 방지 코팅 및/또는 표면 구조의 표면 상에 퇴적된 입자에 의해 생성되며, 그 결과 입자에서 산란은, 특히 입자가 너무 강하게 입자를 흡수하지 않으면, 아래에 놓인 반사 방지 코팅 및/또는 표면 구조에 의해 전혀 영향을 받지 않거나 또는 단지 매우 약간만 영향을 받는다. 반사율을 감소시킴으로써, 헤이즈 분포 또는 헤이즈 신호의 폭이 또한 감소된다. 측정된 신호 또는 측정 방사선이 그 초과에서 결함 신호인 것으로 해석되는 강도 임계값은 통상적으로 대략 3 σ이고, 여기서 σ는 헤이즈 분포의 표준 편차를 나타낸다. 따라서, 3 σ의 폭(헤이즈 분포의 최대값으로부터 측정됨)은 더 낮은 입자 검출 한계를 지정한다.
반사 방지 코팅 및/또는 표면 구조가 절반만큼 측정 방사선에 대한 표면의 반사율을 감소시키는 것을 가정하면, 전체 헤이즈 분포는 절반만큼 감소되는데, 즉 헤이즈 분포의 최대값의 강도값 및 헤이즈 분포의 표준 편차의 모두가 절반이 된다. 대조적으로, 헤이즈 분포의 최대값과 입자 분포의 최대값 사이의 거리는 일정하게 유지된다. 거리의 일관성은, 표면 요소로부터 또는 물체의 표면의 부분 영역으로부터 나오는 전체 산란된 광 강도는 표면(헤이즈)의 산란된 광 부분 및 결함 산란된 광 부분으로 추가로 구성된다는 가정에 기초한다. 따라서, 입자의 검출 중에 신호-대-노이즈비는 반사율의 감소로 인해 증가하고, 입자의 검출 한계가 낮아진다. 반사 방지 코팅 또는 표면 구조는 통상적으로 입자가 검출될 전체 표면에 걸쳐 연장한다는 것이 이해되어야 한다.
표면의 조사된 부분 영역은 측정 방사선이 일반적으로 표면 법선에 수직으로 지정된 입사각에서 통상적으로 방사되는 통상적으로 대략적으로 점 형상 부분 영역이다. 입자가 검출되는 표면은 빈번히 평면형 표면인데, 이는 표면의 모든 위치 또는 부분 영역에서 표면 법선이 동일한 방향을 갖는 것을 의미한다. 전체 표면 상의 입자를 검출하는 것을 가능하게 하기 위해, 검출된 측정 방사선이 통합되는 부분 영역 또는 매트릭스 요소는 통상적으로 주사 이동시에 표면 위로 안내되는데, 이 목적으로 검사될 물체 및 측정 방사선 또는 측정 광원의 모두는 서로에 대해 이동될 수 있다.
일 변형예에서, 입자는 마이크로리소그래피용 마스크 블랭크 또는 마이크로리소그래피용 웨이퍼의 형태의 물체의 표면 상에서 검출된다. 입자의 검출은 통상적으로 방사선-감응층(레지스트)을 가능하게 구비하는 비노광 웨이퍼의 표면 상에서 또는 비-구조화된 마스크, 예를 들어 비-구조화된 EUV 마스크 상에서 수행된다. 이러한 측정에서, 웨이퍼 또는 마스크의 표면 조도를 동시에 측정하는 것이 가능하다. 점이 웨이퍼 또는 마스크의 표면 상의 입자를 검출하는 경우, 이들이 반사-감소 반사 방지 코팅 및/또는 적합한 표면 구조를 구비하면, 입자 검출 한계를 감소시키기 위해 유용하다. 이와 같이 처리된 표면 상의 입자의 접착성은 종래의 웨이퍼 또는 종래의 마스크 블랭크의 표면으로의 접착성과는 가능하게는 전혀 상이하지 않거나 또는 단지 약간만 상이하고, 또는 종래의 웨이퍼 또는 종래의 마스크 블랭크 상에서 발생하는 입자 수로 적합한 캘리브레이션을 사용하여 변환될 수 있고, 그 결과 대응적으로 개질된 웨이퍼 또는 대응적으로 개질된 마스크 블랭크 상의 입자의 검출은 비-개질된 웨이퍼 또는 비-개질된 마스크 블랭크 상의 입자의 검출로서 의미가 있다.
다른 변형예에서, 측정 방사선은 미리결정된 측정 파장을 갖는다. 측정 방사선은 통상적으로 단색 파장인데, 즉 단일의 규정된 파장을 갖는다. 단색 파장 측정 방사선은 예를 들어, 레이저에 의해 또는 예를 들어 레이저 다이오드에 의해 생성될 수 있다. 측정 방사선의 측정 파장은 통상적으로 대략 380 nm 내지 대략 750 nm의 가시 파장 범위에서, 예를 들어 대략 405 nm에 또는 635 nm에 있다. 단색 파장 측정 방사선의 사용은 산란된 광 측정을 위해 유용한 것으로 입증되었다.
다른 변형예에서, 산란된 측정 방사선은 입사 측정 방사선에 관하여 제1 산란각과 제2 산란각 사이의 검출각 범위에서 검출된다. 단지 지정된 검출각 범위에서만 표면의 부분 영역에서 산란된 측정 방사선의 검출은, 표면 산란이 이방성(브래그 회절)이기 때문에 유용한데, 이는 검출각 또는 검출각들이 헤이즈 신호의 공간 주파수와 상관되고 검출각 범위의 적합한 선택에 의해, 헤이즈 신호 또는 표면 조도가 가능한 한 작은 검출을 위한 적합한 공간 주파수 범위를 선택하는 것이 가능하다. 특정 직경 범위의 입자의 산란은 실질적으로 등방성인 것으로 가정될 수 있기 때문에, 표면 산란의 산란된 광 강도에 대한 입자의 산란된 광 강도 사이의 비가 가능한 한 크도록 검출각 범위를 선택하는 것이 가능하다. 적합한 검출각 범위를 선택하기 위해, 검사 하의 물체의 표면의 조도는 가능한 한 정확한 것으로 인지되어야 하고, 표면 조도의 편차는 너무 크지 않아야 한다.
반사 방지 코팅은 다른 변형예에서 다층 코팅의 형태이다. 다층 코팅은 통상적으로 교대로 높은 및 낮은 굴절률을 갖는 복수의 층을 갖고, 여기서 개별 층의 층 두께 및 층 재료 또는 굴절률은 물체의 표면의 반사율의 원하는 감소가 얻어지도록 선택된다. 이러한 다층 코팅은 통상적으로 측정 파장에서 측정 방사선에 대한 상쇄 간섭을 생성하고 이 방식으로 반사율을 감소시킨다. 다층 코팅은 특정 상황 하에서, 비교적 큰 스펙트럼 범위에 걸쳐 표면 및 물체의 반사율을 상당히 감소시킬 수 있다. 다층 코팅을 설계할 때, 물체의 재료, 특히 물체의 굴절률이 통상적으로 또한 고려되어야 한다는 것이 이해되어야 한다. 다층 코팅 대신에 단지 단일의 층만을 갖는 반사 방지 코팅을 사용하는 것이 또한 가능할 수도 있다. 반사 방지 코팅은 특히 또한 환경의 굴절률과 물체의 재료의 굴절률 사이의 점진적인 전이에 의해 실현될 수 있다. 복수의 층을 갖는 이러한 반사 방지 코팅을 사용할 때, 환경으로부터 물체의 재료까지의 굴절률은 점진적으로 증가한다.
다른 변형예에서, 반사 방지 코팅은, 제1 산란각과 제2 산란각 사이의 검출각 범위에서, 반사율의 최대값과 반사율의 최소값 사이의 차이가 5% 미만, 바람직하게는 2% 미만, 더 바람직하게는 1% 미만인 측정 방사선에 대한 각도-의존성 반사율을 갖는다. 반사 방지 코팅의 반사율은 이상적으로 검출각 범위 내에서 일정해야 하지만, 적어도 상기에 또한 지정된 범위 내에서만 변동되어야 한다.
다른 변형예에서, 제1 산란각과 제2 산란각 사이의 검출각 범위에서 측정 방사선에 대한 반사 방지 코팅의 반사율은 15% 미만, 바람직하게는 5% 미만, 특히 1% 미만이다. 상기에 또한 설명된 바와 같이, 반사 방지 코팅은 물체의 특정 재료를 위해 최적화된다. 따라서, 반사율의 감소 또는 반사 방지 코팅의 반사율은 표면이 형성되어 있는 물체의 재료에 의존하고 상이한 재료에 대해 상이할 수 있다. 반사 방지 코팅은 이상적으로 1% 미만으로의 검출각 범위 내의 표면의 반사율의 감소를 가능하게 한다.
다른 변형예에서, 표면 구조는 특히 나방눈(moth-eye) 구조의 방식으로 바늘형 마이크로구조로서 구체화된다. 이러한 마이크로구조는 대략 1 ㎛ 미만의 크기의 정도의 측방향 크기 및 예를 들어 대략 10 ㎛의 크기의 정도의 길이를 갖는 바늘 또는 바늘형 구조체를 가질 수 있다. 이러한 마이크로구조에 의해, 환경으로부터 물체의 표면으로의 굴절률의 실질적으로 일정한 전이를 생성하는 것이 가능하고, 그 결과 측정 방사선의 흡수가 증가되고 표면의 반사율이 따라서 감소된다.
다른 실시예에서, 물체는 실리콘으로부터 형성된다. 물체가 실리콘으로부터 형성된다는 표현은 반드시 물체가 완전히 실리콘으로 이루어진다는 것을 의미하는 것은 아니고; 오히려, 물체는 코팅이 도포될 수도 있는 실리콘으로부터 제조된 기판, 예를 들어 에피택셜 성장된 실리콘 또는 다른 재료로부터 제조된 적어도 하나의 층을 가질 수 있다. 이러한 코팅의 상부측은 반사 방지 코팅이 도포되고 그리고/또는 표면 구조가 제공되는 표면을 형성할 수 있다. 실리콘으로부터 형성된 물체는 예를 들어, 마이크로리소그래피용 웨이퍼일 수 있다.
실리콘으로부터 제조된 물체의 미코팅된 표면은 통상적으로, 예를 들어 대략 40% 초과일 수도 있는 가시 파장 범위의 측정 파장에서 측정 방사선에 대한 높은 반사율을 갖는다. 적합한 반사 방지 코팅을 사용함으로써, 가시 파장 범위의 측정 파장에 대해 실리콘의 반사율을 상당히 감소시키는 것이 가능하다. 실리콘을 위한 반사 방지 코팅은 예를 들어, 논문 ["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), D. Gaebler, TU Ilmenau, 2005]로부터 공지되어 있고, 전체 논문은 본 출원의 내용에 참조로서 합체되어 있다. 표면 구조를 갖지 않는 반사 방지 코팅에 추가하여, 가능하게는 실리콘의 반사율을 상당히 감소시키기 위해 반사 방지 코팅과 조합될 수 있는 구조화된, 예를 들어 육각형의 나방 눈의 방식의 표면 구조가 또한 상기 문헌에 설명되어 있다. 이 경우에 사용될 수 있는 반사 방지 코팅은 예를 들어 SiXNY, 예를 들어, Si3N4로 제조된 - 가능하게는 구조화된 - 층이다.
개선예에서, 표면 구조는 블랙 실리콘(black silicon)의 형태이다. 블랙 실리콘은 결정질 실리콘의 표면 개질을 표현하고, 이온 또는 초단파 레이저 펄스와의 고에너지 충돌에 의해 실리콘의 표면 상에 생성될 수 있고, 여기서 측정 방사선의 흡수를 증가시키고 반사율을 감소시키는 상기에 또한 설명된 바늘형 마이크로구조가 형성된다.
상기에 또한 설명된 바와 같이, 물체의 환경, 통상적으로 공기로부터 물체의 재료까지의 굴절률의 점진적인 또는 가능하게는 연속적인 전이가 존재할 때 표면의 반사율을 감소시키는 것이 원리적으로 가능하다. 이는 반사 방지 코팅에 의해 및/또는 표면 구조에 의해, 예를 들어 이러한 굴절률 프로파일을 생성하는 격자 구조 또는 나방눈 구조(유효 매질로서)에 의해 달성될 수 있다.
다른 변형예에서, 물체는 측정 파장에서 측정 방사선을 필터링하기 위한 광학 필터 유리로부터, 특히 장파장 통과 필터 유리로부터 형성된다. 물체가 측정 방사선으로 조사되는 물체의 전방측에서 표면의 반사율에 추가하여, 물체의 후방측, 즉 측정 방사선으로부터 이격하는 측에서의 반사율은 또한, 물체가 측정 방사선에 대한 높은 투과율을 나타낼 때 산란된 광 측정에서 역할을 한다. 물체의 후방측에서 측정 방사선의 반사는 또한 최소화되어야 한다. 물체의 후방측에서 반사를 최소화하기 위한 일 가능성은, 측정을 위해, 측정 방사선에 대한 높은 흡수율 또는 높은 흡수 계수를 갖는 재료로부터 제조된 물체를 사용하는 것이다. 물체의 재료는 예를 들어, 그 투과율이 측정 파장에서 매우 낮은 광학 필터 유리일 수 있고, 그 결과 이는 예를 들어, Schott에 의한 이온-착색된 장파장 통과 필터 유리 RG1000의 경우에서와 같이, 예를 들어 3.0 mm의 두께에서 10-5 미만의 전체 가시 파장 범위의 내부 투과율을 갖는다. 광학 필터 유리가 예를 들어, 적절한 경우에 마이크로리소그래피용 마스크 블랭크에 사용되는 바와 같이, 통상의 투명 유리 기판 대신에 사용될 수 있다.
다른 변형예에서, 물체는 측정 방사선에 대해, 1×104 1/cm 초과의 흡수 계수를 갖는 재료로부터 제조된다. 이 재료는 상기에 또한 언급된 광학 필터 유리일 수 있다. 다른 재료, 예를 들어 실리콘은 대략 405 nm의 측정 파장에서, 통상적으로 예를 들어 대략 105 1/cm 초과인 측정 방사선에 대한 흡수 계수를 또한 갖는다.
다른 변형예의 경우에, 물체는 적어도 500 ㎛, 바람직하게는 적어도 1 mm의 두께를 갖는다. 재료의 흡수율은 재료의 두께가 증가함에 따라 증가한다. 종래의 실리콘 웨이퍼는 대략 650 ㎛의 두께를 갖고, 높은 흡수 계수(상기 참조)에 기인하여, 거의 전체 측정 방사선을 흡수하는데, 이는 실제로 어떠한 측정 방사선도 종래의 웨이퍼의 후방측에서 반사되지 않는다는 것을 의미한다.
다른 변형예에서, 부분 영역에서 산란되는 측정 방사선의 산란된 광 강도가 강도 임계값을 초과하는 경우에만, 입자가 조사된 부분 영역에서 검출된다. 예를 들어, 대략 200 nm 이하인 측정 파장의 대략 절반 미만인 직경(DS)을 갖는 산란 중심에 대해, 산란된 광 강도(I)는 직경의 6배에 비례하는 것, 즉 I ~ DS 6(레일리 산란)인 것이 대략 사실이다. 따라서, 입자에 의해 유발되는 바와 같은 비교적 큰 산란 중심은 높은 산란된 광 강도(I)를 야기하고, 반면에 표면의 조도 또는 불균일성은 더 낮은 산란된 광 강도(I)를 유발한다. 강도 임계값을 초과하는 산란된 광 강도(I)가 표면의 부분 영역에서 측정되면, 입자가 부분 영역에서 표면 상에 존재하고; 적어도 임계값의 초과가 부분 영역 내의 입자의 존재를 위한 필수 조건인 것으로 가정될 수 있다.
다른 변형예에서, 물체를 측정 방사선으로 조사하는 단계 및 산란된 측정 방사선을 검출하는 단계는 마이크로리소그래피용 마스크 블랭크 또는 웨이퍼를 측정하기 위한 측정 장치 상에서 수행된다. 검사 하의 물체는 이 경우에 (개질된) 웨이퍼 또는 (개질된) 마스크 블랭크일 수 있지만, 이러한 측정 장치를 위해 적합한 치수를 갖는 다른 플레이트형 물체를 측정 장치에서 검사하는 것도 또한 가능하다. 입자의 검출 단계는 마찬가지로 측정 장치 상에서 수행될 수 있지만, 상이한, 공간적으로 분리된 장치에서 검출된 측정 방사선의 평가를 수행하는 것도 또한 가능하다.
본 발명은 또한 가시 파장 범위 또는 UV 파장 범위의 적어도 하나의 측정 파장에서 측정 방사선에 대한 표면의 반사율을 감소시키기 위한 반사 방지 코팅 및/또는 표면 구조가 표면 상에 제공되는, 웨이퍼에 관한 것이다. 이러한 웨이퍼(측정 웨이퍼)는 상기에 또한 설명된 방법을 수행할 때 유리하게 사용될 수 있다. 반사 방지 코팅 또는 표면 구조가 방법과 관련하여 상기에 또한 설명된 방식으로 형성될 수 있다. 웨이퍼는 통상적으로 실리콘으로 이루어진다. 상기에 또한 설명된 바와 같이, 가시 파장 범위는 380 nm 내지 750 nm에 있다. 본 출원의 의미 내에서 UV 파장 범위는 190 nm 내지 380 nm의 파장에 있다. 가시 파장 범위에서보다 더 작은 파장에서 측정 방사선의 사용은, 입자에서 산란된 광 강도(레일리 산란)가 통상적으로 1/λM 4에 비례하기 때문에 유용할 수도 있고, 여기서 λM은 측정 파장을 나타낸다.
본 발명은 또한 가시 파장 범위 또는 UV 파장 범위의 적어도 하나의 측정 파장에서 측정 방사선에 대한 표면의 반사율을 감소시키기 위한 반사 방지 코팅 및/또는 표면 구조가 표면 상에 제공되는, 마이크로리소그래피용, 특히 EUV 리소그래피용 마스크 블랭크에 관한 것이다. 이러한 마스크 블랭크, 즉 비-구조화된 마스크는 또한 입자 검출 한계를 감소시키기 위해 상기에 또한 설명된 방법에서 유리하게 사용될 수 있다.
EUV 리소그래피를 위해 사용될 때 마스크 블랭크는 통상적으로 제로-팽창 재료로서 공지된 것으로부터, 즉 예를 들어 유리 세라믹 Zerodur®(Schott의 상표명) 또는 티타늄-도핑된 석영 유리 ULE®(Corning의 상표명) 또는 작은 열팽창 계수를 갖는 다른 유리 세라믹 또는 티타늄-도핑된 석영 유리와 같은, 낮은 열팽창 계수를 갖는 재료로부터 제조된다. VUV 리소그래피용 마스크 블랭크를 위해 사용된 재료는 예를 들어, 예로서 NTAR7로부터, 예를 들어 크롬층을 구비한 종래의 석영 유리일 수 있다.
전술된 웨이퍼 내의 그리고/또는 전술된 마스크 블랭크 내의 반사 방지 코팅은 특히 방법과 관련하여 상기에 또한 설명된 바와 같이 구체화될 수 있고, 제1 산란각과 제2 산란각 사이의 검출각 범위에서, 반사율의 최대값과 반사율의 최소값 사이의 차이가 5% 미만, 바람직하게는 2% 미만, 특히 1% 미만이고, 그리고/또는 검출각 범위에서 측정 방사선에 대한 반사 방지 코팅의 반사율이 15% 미만, 바람직하게는 5% 미만, 특히 1% 미만인 측정 방사선에 대한 각도-의존성 반사율을 갖는다. 검출각 범위의 제1 (최소) 각도는 특히 20° 이하일 수 있고, 검출각 범위의 제2 각도는 특히 60° 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 본 발명에 필수적인 상세를 도시하고 있는 도면을 참조하여, 본 발명의 예시적인 실시예의 이하의 설명으로부터, 그리고 청구범위로부터 명백하다. 개별 특징은 각각의 경우에 자체로 개별적으로 또는 본 발명의 변형예에서 임의의 원하는 조합으로 복수로서 실현될 수도 있다.
예시적인 실시예가 개략도에 도시되어 있고, 이하의 설명에서 설명될 것이다. 도면에서:
도 1a는 특히, 입자를 검출하기 위해, 마이크로리소그래피용 마스크 블랭크 또는 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 측정 장치의 개략도를 도시하고 있다.
도 1b는 측정 장치에 의해 측정 방사선으로 조사되는 부분 영역을 갖는 마스크 또는 웨이퍼의 평면도를 도시하고 있다.
도 2a는 표면을 조사하는 데 사용되고 검출각 범위로 표면에서 산란되는 측정 방사선의 개략도를 도시하고 있다.
도 2b는 표면 상에 퇴적된 입자로 검사될 표면의 개략도를 도시하고 있다.
도 3a 내지 도 3c는 반사 방지 코팅이 검사될 표면에 도포되어 있고(도 3a, 도 3b) 또는 물체가 검사될 표면의 반사율을 감소시키기 위한 표면 구조를 갖는(도 3c), 검사될 물체의 개략도를 도시하고 있다.
도 4는 종래의 표면의 검사 중에 또는 도 3a 내지 도 3c에 따른 표면의 검사 중에 기록된 산란된 광 강도의 도수 분포의 개략도를 도시하고 있다.
도 5는 측정 장치의 검출각 범위 내에 2개의 상이한 반사 방지 코팅을 구비한 도 3a의 표면의 반사율의 개략도를 도시하고 있다.
이하의 도면의 설명에서, 동일한 도면 부호가 동일한 또는 기능적으로 동일한 구성요소를 위해 사용된다.
도 1a는 산란된 광 측정을 사용하여 마스크(2) 또는 웨이퍼(3)를 검사하기 위한 측정 장치(1)를 도시하고 있다. 측정 장치(1)는 예를 들어, 마스크(2)를 검사하기 위한 상표명 "Reflex TT MBI" 하에서 Rudolph Inc.에 의해 제공된 측정 장치(1) 또는 웨이퍼(3)를 검사하기 위한 상표명 "Reflex TT FSI" 하에서 제공된 측정 장치(1)일 수 있다.
측정 장치(1)는 측정 헤드(5)가 그 상부측에 장착되어 있는 고정 기계 본체(4)를 갖는다. 측정 헤드(5)는 XYZ 좌표계의 Z-방향으로 연장하는 회전축(6)을 중심으로 회전 가능하게 기계 본체(4) 상에 장착된다. Z-방향으로 연장하는 다른 회전축(8)을 중심으로 회전 가능하게 장착된 회전 플레이트(7)가 또한 기계 본체(4) 상에 장착된다.
측정 헤드(5)는 대략 405 nm의 측정 파장(λM)에서 측정 광빔의 형태의 측정 방사선(9)을 생성하기 위한 레이저 다이오드의 형태의 측정 광원(10)을 갖는다. 측정 광원(10)에 의해 방출된 측정 방사선(9)은 편향 미러에서 Z-방향으로, 즉 2개의 회전축(6, 8)에 평행하게 편향되고, 실질적으로 둥근 부분 영역(T)에서 회전 플레이트(7) 상에 위치된 마스크(2)의 상부측 상에 입사되는데, 이는 도 1b에 도시되어 있다. 부분 영역(T)은 다른 회전축(8)을 중심으로 마스크(2)를 회전함으로써 그리도 그 회전축(6)을 중심으로 측정 헤드(5)를 회전함으로써 마스크(2)의 표면(11) 위에서 이동될 수 있고, 그 결과 부분 영역(T)은 마스크(2)의 전체 표면(11)을 따라 이동되거나 변위될 수 있다. 측정 장치(1) 또는 적합하게 수정된 측정 장치(1)가 또한 도 1b에 도시된 웨이퍼(3)를 검사하기 위해 사용될 수 있다.
도 2a에서 볼 수 있는 바와 같이, 수직으로 그리고 따라서 표면 법선의 방향으로 마스크(2)의 평면형 표면(11)을 조사하는 데 사용되는 측정 방사선(9)은 반구의 모든 방향에서 표면(11)에서 재산란된다. 그러나, 측정 헤드(5) 내에 장착된 검출기(12)는 제1 산란각(α1)과 제2 산란각(α2) 사이에 놓인 검출각 범위에서 실질적으로 점 형상 부분 영역(T)에서 산란되는 측정 방사선(9)만을 검출한다. 도시된 예에서, 제1 산란각(α1)은 32°이고, 제2 산란각(α2)은 68°이다. 단지 제1 및 제2 산란각(α1, α2) 사이의 검출각 범위만의 산란된 측정 방사선(9)을 검출기(12)로 검출하기 위해, 타원형 오목 미러 및 핀홀 미러가 측정 헤드(5) 내에 일체화된다. 도 2a에 지시되어 있는 경우와는 달리, 검출각 범위는 부분 영역(T)에 관하여 회전 대칭인데, 즉 원주 방향에서(즉 360°의 각도에 걸쳐) 검출각 범위에서 부분 영역(T)에서 재산란된 전체 측정 방사선(9)은 검출기(12)에 의해 캡처된다.
측정 방사선(9)은 표면(11) 상에 수직으로 방사되기 때문에, 이상적인 완전히 평면형 표면(11)에서 반사되는 측정 방사선(9)은 마찬가지로 수직 방향으로 표면(11)을 남겨두고 따라서 검출기(12)에 의해 캡처된 검출각 범위의 외부에 놓일 것이다. 실제로, 모든 표면(11)은 사용된 연마 방법의 품질, 표면(11)이 제조되는 재료 등에 의존하는 미시적 규모의 조도를 갖는다. 도 2b는 이러한 미시적 조도를 갖는 실제 표면(11)의 상세를 도시하고 있다. 표면(11) 상에 퇴적된 입자(P) 및 표면(11)의 섹션에 도포된 코팅(13)이 또한 도시되어 있다. 표면(11)에서 산란되고 검출기(12)에 의해 캡처된 측정 방사선(9)은 표면(11)의 조도에 기인하여 산란광에 의해 유도되는 제1 부분, 및 예를 들어 도 2b에 도시된 입자(P)와 같은, 표면(11) 상의 결함에 기인하는 제2 부분을 갖는다.
표면 격자의 격자 주기(G)는 이하의 식(브래그 식)에 따라 측정 방사선(9)의 측정 파장(λM), 측정 방사선(9)의 입사각(αE) 및 산란각(αS)에 관련된다.
sin(αE) - sin(αS) = λM/G.
측정 방사선(9)의 수집 입사를 위해, 즉 0°의 측정 방사선의 입사각(αE) 및 408 nm의 측정 파장(λM)에 대해, 대략 32°의 제1 산란각(α1) 및 대략 68°의 제2 산란각(α2)에서, 대략 800 nm의 최대 격자 주기(GMAX) 및 400 nm의 최소 격자 주기(GMIN)가 얻어지는데, 즉 상기에 지정된 검출각 범위는 대략 400 nm 내지 대략 800 nm의 공간 파장 범위(또는 격자 주기(G)의 범위)에 대응한다. 상기 공간 파장 범위는 표면(11)의 조도에 기인하여 산란광에 의해 유도되는 산란된 측정 방사선(9)의 제1 부분에 관련된다.
측정 파장(λM)의 대략 절반 미만인 직경(DS)을 갖는 산란 중심 또는 입자(P)에 대해, 산란된 광 강도(I)는 직경의 6배에 비례하는 것, 즉 I ~ DS 6(레일리 산란)인 것이 대략 사실이다. 입자는 대략 등방성 방식으로 산란하는데, 즉 검출기(12)에 의해 기록된 산란된 측정 방사선(9)의 제2 부분의 강도는 선택된 검출각 범위에 단지 조금만 의존한다는 것을 의미한다. 이상적인 방식으로, 표면(11)의 조도가 최소인 공간 파장 범위에 대응하는, 검출각 범위의, 더 구체적으로 제1 산란각(α1) 및 제2 산란각(α2)의 적합한 선택에 의해, 검출기(12)에 의해 캡처되고 표면(11)의 조도에 기인하는 산란된 측정 방사선(9)의 제1 부분이 최소화될 수 있다.
통상적으로 대략 0.25 λM 내지 대략 0.5 λM의 직경 범위에 놓인, 입자(P)에 의해 유발되는 바와 같은 비교적 큰 산란 중심은, 특히 반도체 분야에서 사용되는 종래의 Si-웨이퍼 및 마스크와 같은 물체에서 높은 산란된 광 강도(I)를 야기하고, 반면에 표면(11)의 조도 또는 불균일성은 도 4를 참조하여 이하에 설명되는 바와 같이, 더 낮은 산란된 광 강도(I)를 야기한다.
도 4는 결함 신호(17)라 칭하는 제1 부분, 및 헤이즈 신호(18)라 칭하는 제2 부분을 갖는 산란된 광 강도(I)의 "결함 카운트"(D.C.)로서 공지된 것을 도시하고 있다. 헤이즈 신호(18)는 전체 표면(11)에서 산란되는 측정 방사선(9)의, 즉 전체 표면(11)에 걸쳐 부분 영역(T)의 이동 중에 검출되는 전체 측정 방사선(9)의 도수 분포를 표현하고 있는데, 이는 예를 들어 측정 중에 측정 그리드로 분할될 수 있다. 결함 신호(17)는 대조적으로, 부분 영역(T)에서 측정되었던 산란된 광 강도(I)이다(예를 들어, 측정 그리드의 그리드 요소에 대응함). 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 결함 신호(17)는 헤이즈 신호(18)보다 더 큰 산란된 광 강도(I)에서 그 최대값을 갖는다.
결함 신호(17)는 표면(11) 상의 입자(P) 및 가능하게는 다른 결함에 기인하고, 반면에 헤이즈 신호(18)는 실질적으로 표면(11)의 조도에 기인하는데, 이는 입자(P)와 같은 더 큰 결함이 더 높은 산란된 광 강도(I)를 유도하기 때문이다(상기 참조). 강도 임계값(IS)을 초과하는 산란된 광 강도(I)가 표면(11)의 부분 영역(T)에서 측정되면, 입자(P)는 부분 영역(T)에서 표면(11) 상에 존재하는데, 즉 검출기(12)에 의해 측정되고 강도 임계값(IS)을 초과하는 산란된 광 강도(I)의 경우에, 이어서, 지정된 조사 기간으로, 입자(P)가 검출되는 것으로 가정된다.
표면(11)이 측정을 위해 분할되는 측정 그리드의 인접한 부분 영역(T)이 동일한 방식으로 입자(P)를 위해 검사되기 전에 조사 기간 중에 부분 영역(T)에서 기록되는 산란된 측정 방사선(9) 위에 추가 또는 통합이 수행된다. 임계값(IS)을 초과하는 산란된 광 강도(I)가 복수의 인접한 부분 영역(T)에서 측정되면, 표면(11) 상의 스크래치 또는 국부 표면 결함의 존재를 추론하기 위해 적합한 알고리즘을 사용하는 것이 가능하다. 따라서, 초과되는 표면(11)의 부분 영역(T)의 산란된 광 강도(I)의 임계값(IS)이 필요하지만, 가능하게는 표면(11)의 부분 영역(T)에서 입자(P)의 존재를 위한 충분한 기준은 아니다.
도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 헤이즈 신호(18)는 비교적 큰 반치전폭(FWHM)을 가져, 실질적으로 가우스 헤이즈 신호(18)의 우측 에지가 가능하게는 결함 신호(17)에 부분적으로 중첩하게 된다. 헤이즈 신호(18)의 우측 에지는 도수 분포의 비교적 작은 부분만을 구성하지만, 산란된 광 강도(I)가 단지 헤이즈 신호(18)에만 기인하여 강도 임계값(IS)을 초과하는 것이 여전히 성립할 수도 있는데, 이는 입자(P)가 부분 영역에서 검출되지만, 어떠한 입자(P)도 거기서 표면(11) 상에 존재하지 않는 것을 의미한다. 강도 임계값(IS) 및 따라서 최소 검출 가능한 입자 직경(DS)은 따라서 입자(P)의 검출에서 에러를 회피하기 위해 임의로 작게 이루어지지 않아야 한다.
검출 한계, 즉 최소 검출 가능한 입자 직경(DS)을 감소시키기 위해, 헤이즈 신호(18)와 결함 신호(17)를 가능한 한 서로로부터 분리할 필요가 있다. 이는 입자 검출 한계를 위한 강도 임계값(IS)이 또한 감소되도록 헤이즈 신호(18)의 폭을 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 이는 또한 표면(11)의 조도를 감소시킴으로써 달성될 수 있지만, 이는 일반적으로 매우 쉽게 가능하지는 않다.
검출 한계를 감소시키기 위해, 종래의 마스크 블랭크(2)를 사용하는 대신에, 도 3a에 도시된 바와 같이, 반사 방지 코팅(13)이 그 표면에 도포되어 있는 플레이트형 물체(14)가 도 1a의 측정 장치(1) 내로 도입된다. 도 2b에서 볼 수 있는 바와 같이, 균질한 두께를 갖고 도포된 코팅(13)의 상부측은 거친 표면(11)을 따르는데, 즉 도포된 코팅(13)은 표면(11)의 조도를 증가시키지 않는다. 도 1a의 측정 장치(1)를 사용하여 검사된 표면(11)은 따라서, 그 조도의 견지에서 원래 표면(11)에 실질적으로 정합한다.
반사 방지 코팅(13)으로 인해, 측정 방사선(9)에 대한 표면(11)의 반사율 및 따라서 산란 효과가 감소되고, 즉 반사 방지 코팅(13)이 도포되지 않은 표면(11)의 경우에서보다 특정 입사각에서 입사되는 측정 방사선(9)의 강도(II)의 강도(IO)의 더 낮은 제1 부분이 반사된다. 감소된 반사율로 인해, 검출기(12) 상에 입사되고 표면(11)의 표면 조도에 기인하는 측정 방사선(9)의 제1 부분은 따라서 감소되고, 그 결과 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 표면(11) 상에서 측정된 산란된 광 분포가 변화한다.
반사 방지 코팅(13)을 구비한 표면(11) 상에서 측정된 헤이즈 산란된 광 분포(18')는 그 산란된 광 강도(I)의 견지에서 감소되는데, 즉 도 4의 좌측으로 변위된다. 결함 피크 또는 결함 신호(17')는 마찬가지로 좌측으로 변위되지만, 헤이즈 산란된 광 분포(18')의 최대값과 결함 신호(17')의 최대값 사이의 거리(A)는 일정하게 유지된다. 이는 표면(11)의 그리드 요소로부터 나오는 전체 산란된 광 강도(I)가 표면(11)의 산란된 광 부분, 즉 헤이즈 신호(18 또는 18'), 및 결함 신호(17 또는 17')로 추가로 구성된다는 가정에 기초한다.
도 4에 도시된 예에서, 표면(11)의 반사율은 반사 방지 코팅(13)에 의해 절반이 되는 것으로 가정되었다. 따라서, 헤이즈 신호(18, 18')의 최대값을 갖는 산란된 광 강도는 도 4로부터 명백하게 자명한 바와 같이, 100 a.u.로부터 50 a.u.로 감소된다. 헤이즈 신호(18, 18')의 표준 편차 또는 FWHM 값은 또한 이에 따라 변화한다. 반사 방지 코팅이 없는 표면(11)의 경우에, FWHM 값은 대략 10 a.u.(대략 95 a.u. 내지 대략 105 a.u.)이다. 절반으로의 표면(11)의 반사율의 감소의 경우에, FWHM 값은 또한 절반으로, 즉 대략 5 a.u.(105/2 a.u. - 95/2 a.u.)로 감소된다. 통상적으로 헤이즈 신호(18, 18')의 산란 측정치에 기초하여 규정되는 강도 임계값(IS 또는 IS')(이하 참조)이 이에 따라 감소된다. 따라서, 좌측으로 변위된 헤이즈 신호(18')의 경우에 강도 임계값(IS')은 마찬가지로, 여기서 입자(P)의 검출에서 에러율의 증가 없이, 변위된 헤이즈 신호(18')의 최대값으로의 방향으로 좌측으로 변위될 수 있다.
강도 임계값(IS 또는 IS')은 예를 들어, 헤이즈 신호(18, 18')의 분산, FWHM 값, 표준 편차 또는 다른 분산도 측정치에 따라 고정될 수 있다. 예를 들어, 강도 임계값(IS 또는 IS')은 3 σ 값으로서 공지된 것으로서 정의될 수 있는데, 즉 헤이즈 신호(18, 18')의 표준 편차(σ)의 3배 초과인 산란된 광 강도(IS 또는 IS') - 헤이즈 신호(18, 18')의 최대값으로부터 시작하여 측정됨 - 는 결함 신호(17)와 연계되는 것으로 고려되고 입자(P)의 존재를 의미하는 것으로 평가된다. 헤이즈 신호(18, 18')의 분산도의 측정치는 또한 서로 변환될 수 있는데, 예를 들어, 강도 임계값(IS 또는 IS')이 결정되는 표준 편차(σ) 및 도 4에 도시된 FWHM 값에 대해, 이하의 관계가 성립한다: FWHM 값
Figure 112019108134742-pct00001
2.3548 σ.
플레이트형 물체(14) 상에 도포된 반사 방지 코팅(13)은 도 3a에 도시된 예에서, 측정 파장(λM)에 대해 교대로 높은 및 낮은 굴절률을 갖는 복수의 개별층(13a, 13b)을 갖는 다층 코팅이고, 그 층 두께는 상쇄 간섭이 405 nm의 측정 파장(λM)에서 측정 방사선(9)에 대해 발생하도록 선택된다. 제1 산란각(α1)과 제2 산란각(α2) 사이의 검출각 범위에서 물체(14)의 반사율(R)은 여기서 2개의 반사 방지 코팅에 대해 도 5에 도시된 바와 같이, 5.0% 미만으로 낮아질 수 있다. 쇄선 또는 점선에 의해 도시되어 있는 반사율(R)은, 각각의 경우에 실리콘 웨이퍼의 형태의 실리콘으로 제조된 물체(14) 상에 도포된 2개의 상이하게 구성된 반사 방지 코팅(13)에 대응한다. 반사 방지 코팅(13)의 정확한 층 구성은 여기서 더 상세히 설명되지 않을 것이다. 2개의 반사 방지 코팅(13) 중 하나는 이 검출각 범위에 대해 최적화되는데, 그 결과 검출각 범위에서 반사율(R)의 최대값(RMAX)과 반사율(R)의 최소값(RMIN) 사이의 차이는 대략 5% 미만이고, 즉 검출각 범위에서의 반사율(R)에 대해: RMAX - RMIN < 5.0%이다.
반사 방지 코팅(13)의 반사율(R)에 대해 쇄선에 의해 도 5에 도시되어 있는 경우와는 달리, 최소 반사율(RMIN)은 제1 산란각(α1)에서 반드시 달성되지는 않고 최대 반사율(RMAX)은 제2 산란각(α2)에서 반드시 달성되지는 않는다. 이상적으로, 반사 방지 코팅(13)의 반사율(R)은, 점선에 의해 도 5에 도시되어 있는 반사 방지 코팅(13)의 반사율(R)에 대해 성립되는 바와 같이, 전체 검출각 범위에 걸쳐 (대략) 일정하다. 대응 반사 방지 코팅(13)은 또한 UV 파장 범위에서, 예를 들어, 예로서 대략 248 nm의 측정 파장(λM)에서 측정 방사선(12)에 대해 최적화될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 반사 방지 코팅(13)의 최적화를 위해, 물체(14)의 굴절률을 인지할 필요가 있다.
플레이트형 물체(14)가 실리콘 웨이퍼인 전술된 예의 대안으로서, 플레이트형 물체(14)는 예를 들어, 또한 광학 필터 유리, 특히 상표명 RG1000 하에서 Schott에 의해 상업적으로 판매되고 405 nm의 측정 파장(λM)에서 측정 방사선(9)에 대해 대략 1.54의 굴절률을 갖는 장파장 통과 필터 유리일 수 있다. 장파장 통과 필터 유리의 형태의 물체(14)는 3 mm의 두께(d1)에서, 10-5 미만의 잔류 투과율을 갖는데, 즉 실제로 어떠한 측정 방사선(9)도 물체(14)의 후방측으로부터 반사되지 않는다. 물체(14)의 전방측에서 반사 방지 코팅(13)으로 인해, 표면(11)의 반사율(R)은 미코팅 표면(11)에 비교할 때 팩터 18 초과만큼 감소될 수 있다.
물체(14)의 두께(d1) 및 그 치수는, 물체(14)가 그 내에서 측정될 수 있도록 도 1a의 측정 장치(1) 내에 끼워지도록 선택된다. 웨이퍼 또는 광학 필터 유리 대신에, 사용된 물체(14)는, 또한 예를 들어 마스크 블랭크(2)에 대해 통상적인 바와 같은 상이한 재료, 예를 들어 석영 유리, 티타늄-도핑된 석영 유리 또는 유리 세라믹(EUV 리소그래피용 마스크 블랭크의 경우에)일 수 있다. 특히, 종래의 마스크 블랭크(2)가 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 반사 방지 코팅(13)이 그 위에 도포되는 것에 의해 또는 가능하게는 마이크로구조화되는 것에 의해 측정을 위해 준비될 수 있다.
상기에 더 설명되는 바와 같이, 신호-대-노이즈비를 낮추기 위해 또는 입자 검출 한계를 낮추기 위해 도 1a의 측정 장치(1)에서 측정을 위해 웨이퍼(3)를 준비하는 것이 또한 가능하다. 도 3b는 서론부에 언급되고 예를 들어, 실리콘 니트라이드(SiXNY)로 이루어질 수 있는, 논문 ["Entspiegelung von Silizium-Photodioden nach dem Vorbild der Nanooptik von Mottenaugen", D. Gabler, TU Ilmenau, 2005]에서와 같이 구성될 수 있는 반사 방지 코팅(13)이 도포되는 이러한 실리콘 웨이퍼(3)를 도시하고 있다.
이러한 반사 방지 코팅(13)으로 인해, 405 nm의 측정 파장(λM)에서 측정 방사선(9)에 대한 반사율(R)은 미코팅 실리콘으로부터 제조된 표면(11)에 관하여 대략 팩터 4만큼 낮아질 수 있다. 가시 파장 범위에서 미코팅 실리콘의 반사율(R)은 통상적으로 대략 30% 초과, 405 nm의 측정 파장(λM)에서 대략 50%이고, 도 3b의 반사 방지 코팅(13)을 구비한 표면(11)의 반사율(R)은 대략 5% 미만이다(도 5 참조). 측정 파장(λM)에서 결정질 실리콘의 흡수 계수는 105 1/cm 초과이다. 상업적으로 입수 가능한 웨이퍼(3)는 대략 650 ㎛의 두께(d2)를 가져, 실제로 어떠한 측정 방사선(9)도 더 이상 웨이퍼(3)의 후방측에 도달하여 이에 의해 반사되지 않게 된다.
예를 들어, 표면 구조화에 의한 또는 상이한 측정 파장(λM)의 선택에 의한 반사 방지 코팅(13)의 최적화로 인해, 측정 방사선(9)에 대한 웨이퍼(3) 또는 표면(11)의 반사율(R)은 더 감소되고 따라서 산란된 광 측정에서 입자(P)를 위한 검출 한계는 더 낮아질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 3c는 이 경우에 표면 구조(15)가 표면(11)의 반사율(R)을 감소시키기 위해 적용되어 있는 웨이퍼(3)를 도시하고 있고, 상기 표면 구조(15)는 도시된 예에서, 블랙 실리콘으로서 공지된 것인데, 즉 이온 또는 초단파 레이저 펄스와의 고에너지 충돌에 의해 생성되었던 바늘형 마이크로구조이다. 블랙 실리콘의 형태의 표면 구조(15)는 표면(11)에서 측정 방사선(9)의 흡수를 증가시키고 따라서 405 nm의 측정 파장(λM)에서 측정 방사선(9)에 대한 그 반사율(R)을, 특히 대략 2% 미만으로, 즉 대략 20의 팩터만큼 상당히 감소시킨다. 도 3c에 도시된 웨이퍼(3)의 경우에, 입자 검출 한계는 따라서 종래의 비-표면 구조화된 웨이퍼(3)에 비교할 때 상당히 낮아질 수 있다.
종래의 웨이퍼(3) 대신에, 에피택셜 증기 증착된 실리콘층이 결함의 수를 감소시키기 위해 표면(11) 상에 도포되어 있는 점에서 종래의 웨이퍼와는 상이한 웨이퍼(3) 상에 반사 방지 코팅(13) 또는 표면 구조(15)가 또한 제공될 수도 있다. 조도 측정치는, 이러한 에피택셜 실리콘층을 갖는 웨이퍼(3)의 경우에, 표면 조도가 종래의 실리콘 웨이퍼에 관하여 증가되고, 그 결과 입자 검출 한계가 증가하는 것(상기 참조)을 나타내고 있다. 이러한 개질된 실리콘 웨이퍼(3)의 표면(11)의 반사를 감소시킴으로써, 입자 검출 한계는 허용 가능한 값으로 낮아질 수 있다. 기판으로서 기능하는 웨이퍼(3) 상에 또는 마스크 블랭크(2) 상에 도포된 다른 유형의 층에서도, 입자 검출 한계는 전술된 방식으로 낮아질 수 있다.
표면 구조(15)와 구조화된 표면(11) 상에 도포된 반사 방지 코팅(13)의 조합이 또한 표면(11)의 반사율(R)을 감소시키는 데 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 표면(11)의 반사율(R)을 감소시키기 위해, 예를 들어 바늘형 마이크로구조 대신에 격자 구조 또는 나방눈 구조를 사용하는 것이 또한 가능하다.
원리적으로, 표면(11)의 반사율(R)은 물체(2, 3, 14)의 환경, 통상적으로 공기로부터 물체(2, 3, 14)의 재료로 발생하는 굴절률의 점진적인 또는 가능하게는 연속적인 전이에 의해 또한 감소될 수 있는데, 즉 이러한 굴절률 프로파일 또는 이러한 전이를 생성하는(유효 매질로서) 표면(11)의 개질은 일반적으로 표면(11)의 반사율의 감소를 유도한다. 따라서, 대응 유효 매질은 상기에 또한 설명되어 있는 입자(P)의 검출을 위한 표면(11)의 반사율(R)을 감소시키는 데 사용될 수 있다.
요약하면, 상기에 또한 설명되어 있는 방식으로, 즉 그 반사율(R)의 견지에서 감소되어 있는 적합하게 개질된 표면(11)을 갖는 시험 물체(2, 3, 14)를 사용함으로써, 더 작은 입자 직경(DS)을 갖는 입자(P)가 이에 의해 에러율을 증가시키지 않고 검출될 수 있도록 입자 검출 한계를 낮추는 것이 가능하다.

Claims (17)

  1. 물체(2, 3, 14)의 표면(11) 상의 퇴적된 입자(P)를 검출하기 위한 방법이며,
    상기 물체(2, 3, 14)의 표면(11)의 부분 영역(T)을 측정 방사선(9)으로 조사하는 단계,
    상기 조사된 부분 영역(T)에서 산란된 측정 방사선(9)을 검출하는 단계, 및
    상기 검출된 측정 방사선(9)에 기초하여 상기 물체(2, 3, 14)의 표면(11) 상의 입자(P)를 검출하는 단계를 포함하는, 방법에 있어서,
    상기 측정 방사선(9)의 조사 및 검출 단계 중에, 상기 물체(2, 3, 14)의 표면(11)은 상기 측정 방사선에 대한 표면(11)의 반사율(R)을 감소시키기 위한 반사 방지 코팅(13) 및/또는 표면 구조(15)를 구비하고,
    상기 물체(2, 3, 14)의 표면(11)에 있는 입자(P)에 대한 입자 검출 한계는 상기 반사 방지 코팅(13) 및/또는 상기 표면 구조(15)로 인해 산란된 광 분포의 헤이즈 신호(18)의 반치전폭(FWHM) 값을 감소시킴으로써 낮아지고,
    상기 헤이즈 신호(18)는 표면(11)의 조도에 기인하고,
    상기 입자 검출 한계는, 상기 헤이즈 신호(18)의 산란 측정치에 의해 좌우되는 강도 임계값에 기반한 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입자(P)는 마이크로리소그래피용 웨이퍼(3) 또는 마스크 블랭크(2)의 형태의 물체의 표면(11) 상에서 검출되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측정 방사선(9)은 미리결정된 측정 파장(λM)을 갖는, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산란된 측정 방사선(9)은 입사 측정 방사선(9)에 관하여 제1 산란각(α1)과 제2 산란각(α2) 사이의 검출각 범위에서 검출되는, 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반사 방지 코팅(13)은 다층 코팅으로서 형성되는, 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 반사 방지 코팅(13)은, 상기 제1 산란각(α1)과 상기 제2 산란각(α2) 사이의 검출각 범위에서, 반사율(R)의 최대값(RMAX)과 반사율(R)의 최소값(RMIN) 사이의 차이가 5% 미만, 또는 2% 미만, 또는 1% 미만인 측정 방사선(9)에 대한 각도-의존성 반사율(R)을 갖는, 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측정 방사선(9)에 대한 반사 방지 코팅(13)의 반사율(R)은 15% 미만, 또는 5% 미만, 또는 1% 미만인, 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표면 구조(15)는 바늘형 마이크로구조로서 형성되는, 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물체(3)는 실리콘으로부터 제조되는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 표면 구조(15)는 블랙 실리콘으로서 형성되는, 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물체(14)는 상기 측정 방사선(9)을 필터링하기 위한 광학 필터 유리로부터 형성되는, 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물체(2, 3, 14)는 상기 측정 방사선(9)에 대해, 1×104 1/cm 초과의 흡수 계수를 갖는 재료로부터 제조되는, 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물체(2, 3, 14)는 적어도 500 ㎛ 또는 적어도 1 mm의 두께(d1, d2)를 갖는, 방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    부분 영역(T)에서 산란되는 상기 측정 방사선(9)의 산란된 광 강도(I)가 강도 임계값(IS)을 초과할 때 입자(P)가 조사된 부분 영역(T)에서 검출되는, 방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 상기 물체(2, 3, 14)를 측정 방사선(9)으로 조사하는 단계 및 상기 산란된 측정 방사선(9)을 검출하는 단계는 마이크로리소그래피용 마스크 블랭크(2) 또는 웨이퍼(3)를 측정하기 위한 측정 장치(1) 상에서 수행되는, 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
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