物品の検査のための方法および装置、ＥＵＶリソグラフィレチクル、リソグラフィ装置およびデバイスを製造する方法
【課題】ＥＵＶリソグラフィレチクルといった物品の汚染物質粒子を検出するための検査方法を提供する。
【解決手段】検査方法は、物品に蛍光染料物質を塗布することと、蛍光染料物質を励起するのに適した波長における放射を用いて物品を照明することと、第１の放射とは異なる波長における蛍光染料による第２の放射の放出について物品をモニタリングすることと、第２の放射を検出した場合には汚染を表す信号を生成することとを含む。一例では、低親和力コーティングといった手段がレチクルに塗布されて、染料分子に対する親和力を減少する一方で、染料分子は物理または化学吸着によって汚染物質粒子に結合する。染料は、疎水性または親水性によって高められる蛍光挙動を有するように選択されてよく、また、汚染物質表面はバッファコーティングによって適宜処理される。
【解決手段】検査方法は、物品に蛍光染料物質を塗布することと、蛍光染料物質を励起するのに適した波長における放射を用いて物品を照明することと、第１の放射とは異なる波長における蛍光染料による第２の放射の放出について物品をモニタリングすることと、第２の放射を検出した場合には汚染を表す信号を生成することとを含む。一例では、低親和力コーティングといった手段がレチクルに塗布されて、染料分子に対する親和力を減少する一方で、染料分子は物理または化学吸着によって汚染物質粒子に結合する。染料は、疎水性または親水性によって高められる蛍光挙動を有するように選択されてよく、また、汚染物質表面はバッファコーティングによって適宜処理される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本発明は、物品の検査に関連し、また、例えばリソグラフィの分野においてパターン付き物品の検査に適用されうる。この例において、検査されるべき物品は例えばレチクルまたは他のパターニングデバイスでありうる。本発明は特にＥＵＶリソグラフィに用いられるレチクルの検査に開発されたが、かかる適用に限定されない。本発明は、検査に用いる方法および装置と、かかる方法による検査に適応されたレチクルを提供する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] リソグラフィは、集積回路（ＩＣ）および他のデバイスおよび／または構造の製造における重要なステップの１つとして広く認識されている。しかしながら、リソグラフィを使用して作られるフィーチャの寸法が小さくなるにつれて、リソグラフィは小型ＩＣまたは他のデバイスおよび／または構造を製造可能にするためのより重大な要素になりつつある。
【０００３】
[0003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えばＩＣの製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ以上のダイの一部を含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。
【０００４】
[0004] 最新のリソグラフィシステムは、非常に小さいマスクパターンフィーチャを投影する。レチクルの表面上に出現する埃または外来粒子は、結果として得られる製品に悪影響を及ぼしうる。リソグラフィプロセスの前または間にレチクル上に堆積する任意の粒子状物質は、基板上に投影されるパターンにおけるフィーチャを歪ませる可能性がある。したがって、フィーチャサイズが小さいほど、レチクルから除去することが重要になる粒子のサイズも小さくなる。
【０００５】
[0005] 大抵の場合、ペリクルがレチクルと共に用いられる。ペリクルは、レチクルの表面の上方にあるフレームに張られうる透明薄層である。ペリクルは、レチクル表面のパターン付き面に粒子が到達することを阻止する。ペリクル表面上の粒子は、焦点面から外れており、露光されるウェーハ上に像を形成しないが、ペリクル表面を可能な限り粒子の無い状態にすることが依然として好ましい。
【０００６】
[0006] パターンプリンティングの限界の理論推定値は、式（１）に示されるような解像度についてのレイリー（Rayleigh）基準によって与えることができる：
【数１】
ここで、λは用いられる放射の波長であり、ＮＡＰＳはパターンのプリントに用いられる投影システムの開口数であり、ｋ１はレイリー定数とも呼ばれる、プロセス依存型調節係数であり、ＣＤはプリントされたフィーチャのフィーチャサイズ（またはクリティカルディメンション）である。式（１）から、フィーチャの最小プリント可能サイズの縮小は、３つの方法、すなわち、露光波長λを短くすること、開口数ＮＡＰＳを大きくすること、またはｋ１の値を小さくすることによって得られることが分かる。
【０００７】
[0007] 露光波長を短くする、したがって最小プリント可能なサイズを縮小するために、極端紫外線（ＥＵＶ）源を使用することが提案されている。ＥＵＶ放射源は、通常、例えば１３．５ｎｍまたは約１３ｎｍである約５〜２０ｎｍの放射波長を出射するように構成される。したがって、ＥＵＶ放射源は、微小フィーチャプリンティングの実現に向けての重要なステップを構成する。かかる放射は、極端紫外線または軟Ｘ線と呼ばれ、可能な放射源には、例えば例えばレーザ生成プラズマ源、放電プラズマ源、または電子蓄積リングによって供給されるシンクロトロン放射に基づいた放射源が含まれる。
【０００８】
[0008] しかし、ＥＵＶリソグラフィプロセスにはペリクルは用いられない。これは、ペリクルは結像放射を減衰しうるからである。レチクルが覆われない場合、レチクルは粒子によって汚染される傾向があり、この汚染はリソグラフィプロセスに欠陥を引き起こしうる。ＥＵＶレチクル上の粒子は、結像欠陥の主な原因の１つである。ＥＵＶレチクル（またはペリクルが用いられない他のレチクル）は、有機および無機粒子の汚染の影響を受ける可能性がある。約２０ｎｍほどの小さい粒径がウェーハ上の致命的な欠陥や全く生産量が得られない状態につながりうる。
【０００９】
[0009] ＥＵＶレチクルを露光位置に移動させる前に、ＥＵＶレチクルを検査および洗浄することは、レチクルハンドリングプロセスにおいて重要な面となりうる。レチクルは、通常、検査の結果、汚染が疑われる場合に、または、履歴的な統計に基づいて洗浄される。
【００１０】
[0010] レチクルは通常光学技術を用いて検査される。しかし、パターンは粒子と全く同様に光を散乱させる。レチクル表面のパターンは無作為であり（すなわち非周期的）、したがって、散乱光を単に分析するだけでは粒子をパターンから区別する方法はない。この光学技術では、ダイ対ダイ、または、ダイ対データベースといった基準を常に必要とする。さらに、既存の検査ツールは高価であり比較的遅い。
【発明の概要】
【００１１】
[0011] したがって、高速で動作可能であり、例えば１００ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、または２０ｎｍ以下のサイズの小さいサイズの粒子を検出可能なオブジェクト検査システムが必要である。さらに、ＥＵＶリソグラフィ装置に用いられるレチクルといったパターニングデバイスのパターン付き面にある粒子を検出可能な技術が必要である。
【００１２】
[0012] 本発明の第１の態様では、汚染物質粒子を検出するための物品、例えばリソグラフィレチクルの検査方法であって、物品に蛍光染料物質を塗布することと、蛍光染料物質を励起するのに適した波長における放射を用いて物品を照明することと、第１の放射とは異なる波長における蛍光染料による第２の放射の放出について物品をモニタリングすることと、第２の放射を検出した場合には汚染を表す信号を生成することとを含む方法が提供される。
【００１３】
[0013] 蛍光染料は、汚染物質粒子に結合するように選択されてよく、また、物品は、染料に対するレチクルの親和力を低減することによってコントラストを高めるコーティングまたは他の手段によって適応されうる。架橋分子を用いてもよく、また、架橋分子は、結合の選択性を高めるようにさらに設計される。染料の結合のためにさらに役立っても役立たなくてもよいバッファ分子は、汚染物質粒子上の染料の環境を修飾することができ、それにより、蛍光を１つ以上の特性において修飾させる。例えばその環境のｐＨ、および／または隣接分子の疎水性および親水性に敏感な特定の染料が選択されうる。あるいはまたはさらに、物品の一部は、染料がある場合でも蛍光を抑制するのに有効でありうる。（この抑制は、例えばＥＵＶレチクルとしてのその主要機能を破壊することなく物品表面の修飾によって達成可能である。）
【００１４】
[0014] 本発明の第２の態様では、リソグラフィにおいて用いられるレチクルといった物品の検査のための装置であって、検査下のパターニングデバイスのためのサポートと、放射源光学システムとを含み、放射源光学システムは、物品に蛍光染料物質を塗布するための堆積チャンバと、
[0015] 蛍光染料を励起するのに適した波長における放射を用いて物品を照明するための放射源と、第１の放射とは異なる波長における蛍光染料による第２の放射の放出について物品をモニタリングするためのセンサと、第２の放射の検出に呼応して汚染の存在を示す信号を生成するための信号プロセッサとを含む装置が提供される。
【００１５】
[0016] 本発明の第３の態様では、ＥＵＶリソグラフィにおけるパターニングデバイスとして使用するためのレチクルであって、デバイスはＥＵＶ波長における対照的な光学特性の反射部分および吸収部分を有し、ＥＵＶ波長における光学特性間のコントラストを著しく低減することなく、検査方法においてレチクルと汚染物質粒子間のコントラストを高めるために全体的なコーティングが塗布される、レチクルが提供される。
【００１６】
[0017] 本発明の第４の態様では、コンピュータ上で実行された場合に、該コンピュータに、第１の態様の方法に用いるためのデータ分析方法を実行させる命令を含むコンピュータプログラムプロダクトが提供される。
【００１７】
[0018] 本発明の更なる特徴および利点、ならびに本発明の様々な実施形態の構造および動作を、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。本発明は、本明細書に記載した具体的な実施形態に限定されないことに留意されたい。このような実施形態は本明細書において例示目的のみに提示されている。本明細書に含まれる教示内容に基づき、当業者には追加の実施形態が明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
[0019] 本願に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付図面は、本発明を例示し、以下の記載と共に、本発明の原理をさらに説明しかつ当業者が本発明を行いかつ利用することを可能にするものである。本発明の実施形態は、添付図面を参照してほんの一例として説明するに過ぎない。
【図１】図１は、反射型投影光学部品を有するリソグラフィ装置を概略的に示す。
【図２】図２は、図１の装置のより詳細な図である。
【図３】図３は、図１および図２の装置用の代替の放射源コレクタモジュールＳＯのより詳細な図である。
【図４】図４は、ＥＵＶリソグラフィ装置の代替例を示す。
【図５】図５は、汚染粒子を有するＥＵＶレチクルを示す。
【図６】図６は、本発明の一実施形態によるオブジェクトの検査用の装置を概略的に示し、かつ、ＥＵＶレチクルの検査プロセスの動作原理を説明する。
【図７】図７は、図６の装置を用いた検査プロセスの第１の実施形態の段階（ａ）〜（ｅ）を説明する。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態における検査プロセスの一部を説明する。
【図９】図９は、本発明の第３の実施形態における検査プロセスの一部を説明する。
【図１０】図１０は、本発明の第４の実施形態における検査プロセスの一部を説明する。
【図１１】図１１は、本発明の第５の実施形態における検査プロセスの一部を説明する。
【図１２】図１２は、本発明の第５および第６の実施形態のプロセスにおいて利用できるクエンチング機構を示す。
【図１３】図１３は、本発明の第５の実施形態における検査プロセスの一部を説明する。
【図１４】図１４は、例示的な染料の蛍光スペクトルへの環境の影響を示す。
【図１５】図１５は、例示的な染料の蛍光スペクトルへの環境の影響を示す。
【図１６】図１６は、様々な染料への環境の影響を利用した本発明の更なる実施形態を示す。
【図１７】図１７は、様々な染料への環境の影響を利用した本発明の更なる実施形態を示す。
【図１８】図１８は、様々な染料への環境の影響を利用した本発明の更なる実施形態を示す。
【図１９】図１９は、様々な染料への環境の影響を利用した本発明の更なる実施形態を示す。
【図２０】図２０は、様々な染料への環境の影響を利用した本発明の更なる実施形態を示す。
【００１９】
[0020] 本発明の特徴および利点は、図面とともに以下の詳細な記載からより明らかとなろう。図中、同様の参照文字は全体に亘って対応する要素を特定する。図中、同様の参照番号は、一般に、同一の、機能的に同様のおよび／または構造的に同様の要素を示す。さらに、ある要素が最初に登場した図面は、対応する参照番号の最左の数字によって示される。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[0021] 本明細書は、本発明の特徴を組み込む１つ以上の実施形態を開示する。開示された実施形態は本発明を例示するに過ぎない。本発明の範囲は開示された実施形態に限定されない。本発明は本明細書に添付される特許請求の範囲によって定義される。
【００２１】
[0022] 記載された実施形態、および、明細書中における「一実施形態」、「実施形態」、「例示的な実施形態」等への言及は、記載された実施形態が特定の特徴、構造、または特性を有しうることを示すが、必ずしもすべての実施形態がその特徴、構造、または特性を含まなくてもよい。さらに、このような語句は、必ずしも同じ実施形態を指しているわけではない。また、特定の特徴、構造、または特性が一実施形態に関連して記載された場合、明示的な記載の有無に関わらず、その特徴、構造、または特性を他の実施形態に関連して作用させることは当業者の知識内であると理解される。
【００２２】
[0023] 本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらの任意の組合せで実施されてよい。本発明の実施形態は、また、１以上のプロセッサによって読出しおよび実行されうる、機械可読媒体上に記憶された命令として実施されてもよい。機械可読媒体は、機械（例えばコンピュータデバイス）によって読出し可能な形態で情報を記憶および伝送するための任意の機構を含みうる。例えば、機械可読媒体には、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光学、音響、または他の形態の伝播信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号等）等が含まれる。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令が、本明細書においては、特定の動作を行うように記載される場合もある。しかし、そのような記載は便宜上に過ぎず、また、そのような動作は、実際には、コンピュータデバイス、プロセッサ、コントローラ、またはファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令等を実行する他のデバイスによるものであることは理解されるべきである。
【００２３】
[0024] しかし、このような実施形態をより詳細に記載する前に、本発明の実施形態が実施されうる例示的な環境を述べることが有益である。
【００２４】
[0025] 図１は、本発明の一実施形態による放射源コレクタモジュールＳＯを含むリソグラフィ装置１００を概略的に示す。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えばＥＵＶ放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスクまたはレチクル）ＭＡを支持するように構成され、かつパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続されたサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、かつ基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば反射投影システム）ＰＳを含む。
【００２５】
[0026] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらの任意の組み合せ等の様々なタイプの光コンポーネントを含むことができる。
【００２６】
[0027] サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否か等の他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスＭＡを保持する。サポート構造は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。
【００２７】
[0028] 「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用できるあらゆるデバイスを指していると広く解釈されるべきである。放射ビームに付与されたパターンは、集積回路等のターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応しうる。
【００２８】
[0029] パターニングデバイスは、透過型であっても反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは周知であり、バイナリ、レべンソン型（alternating）位相シフト、およびハーフトーン型（attenuated）位相シフト等のマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられ、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように各小型ミラーを個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付与する。
【００２９】
[0030] 投影システムは、照明システムと同様に、使われている露光放射にまたは真空の使用といった他の要素に適切な屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、若しくはその他のタイプの光コンポーネント、またはこれらの任意の組合せ等の様々なタイプの光コンポーネントを含んでよい。ＥＵＶ放射には真空を用いることが望ましい。これは、他のガスは放射を吸収し過ぎてしまうからである。したがって、真空環境が、真空壁および真空ポンプを用いることでビーム路全体に与えられうる。
【００３０】
[0031] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば反射型マスクを採用しているもの）である。
【００３１】
[0032] リソグラフィ装置は、２（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２以上のマスクテーブル）ＷＴを有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルを並行して使うことができ、すなわち、予備工程を１以上のテーブル上で実行しつつ、別の１以上の基板テーブルを露光用に使うことができる。
【００３２】
[0033] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源コレクタモジュールＳＯから極端紫外線ビームを受ける。ＥＵＶ光を生成する方法には、必ずしも次に限定されないが、物質を、ＥＵＶ域における１以上の輝線を有する、例えばキセノン、リチウム、またはスズといった少なくとも１つの元素を有するプラズマ状態に変換することが含まれる。多くの場合、レーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」）と呼ばれる１つのこのような方法において、必要なプラズマは、必要な輝線を放出する元素を有する物質の小滴、ストリーム、またはクラスタといった燃料をレーザビームで照射することによって生成することができる。放射源コレクタモジュールＳＯは、燃料を励起するレーザビームを与える、図１には図示しないレーザを含むＥＵＶ放射システムの一部であってよい。結果として生じるプラズマは、例えばＥＵＶ放射である出力放射を放出し、出力放射は、放射源コレクタモジュール内に配置される放射コレクタを用いて集光される。レーザと放射源コレクタモジュールは、例えばＣＯ２レーザを用いて燃料励起用のレーザビームを与える場合は、別個の構成要素であってよい。
【００３３】
[0034] その場合、レーザは、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また、放射ビームは、レーザから放射源コレクタモジュールへ、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムを使って送られる。その他の場合、例えば放射源が、多くの場合、ＤＰＰ源と呼ばれる放電生成プラズマＥＵＶジェネレータである場合、放射源は放射源コレクタモジュールの一体部分とすることもできる。
【００３４】
[0035] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、ファセットフィールド（facetted field）デバイスおよび瞳ミラーデバイスといった様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
【００３５】
[0036] 放射ビームＢは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されているパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡから反射された後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に放射ビームＢの焦点を合わせる。第２のポジショナＰＷおよび位置センサＰＳ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使い、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１のポジショナＰＭおよび別の位置センサＰＳ１を使い、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２と、基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使って位置合わせされてもよい。
【００３６】
[0037] 例示のリソグラフィ装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
【００３７】
[0038] １．ステップモードでは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。
【００３８】
[0039] ２．スキャンモードでは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。
【００３９】
[0040] ３．別のモードでは、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードでは、一般に、パルス放射源が採用され、また、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
【００４０】
[0041] 上述の使用モードの組み合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用してよい。
【００４１】
[0042] フォトルミネッセンス（ＰＬ）信号の有無を、欠陥の存在のインジケータとして用いることが提案されてきている。例えばＪＰ２００７−２５８５６７またはＪＰ１１−３０４７１７を参照されたい。これらは参照することにより本明細書にその全体を組み込む。しかし、これらの技術の粒子検出機能に対する改良は歓迎されるであろう。２０１０年７月２日に出願され、２００９年８月４日に出願された米国仮出願第６１／２３１，１６１号の優先権を主張する共同所有する国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５９４６０に、汚染物質を検出する分光学的手法が提案されている。この国際特許出願は、参照することにより本明細書にその全体を組み込む。
【００４２】
[0043] 図２は、放射源コレクタモジュールＳＯ、照明システムＩＬ、および投影システムＰＳを含むリソグラフィ装置１００をより詳細に示す。放射源コレクタモジュールＳＯは、放射源コレクタモジュールＳＯの囲い構造２２０内に真空環境が維持されるように構成される。ＥＵＶ放射を放出するプラズマ２１０が、放電生成プラズマ源によって形成されうる。ＥＵＶ放射は、例えばＸｅガス、Ｌｉ蒸気、またはＳｎ蒸気であるガスまたは蒸気によって生成されうる。このガスまたは蒸気中で非常に高温のプラズマ２１０が生成されて電磁スペクトルのＥＵＶ域における放射が放出される。非常に高温のプラズマ２１０は、例えば少なくとも部分的にイオン化されたプラズマを引き起こす放電によって生成される。例えば１０Ｐａの分圧にあるＸｅ、Ｌｉ、Ｓｎ蒸気または任意の他の好適なガスまたは蒸気が、放射の効率のよい発生には必要でありうる。一実施形態では、励起されたスズ（Ｓｎ）のプラズマが与えられてＥＵＶ放射が生成される。
【００４３】
[0044] 高温のプラズマ２１０によって放出される放射は、放射源チャンバ２１１からコレクタチャンバ２１２内へと光学ガスバリアまたは汚染物質トラップ２３０（幾つかの場合では、汚染物質バリアまたはフォイルトラップとも呼ばれる）を介して渡される。この光学ガスバリアまたは汚染物質トラップ２３０は、放射源チャンバ２１１における開口内にまたはその背後に位置決めされる。汚染物質トラップ２３０はチャネル構造を含んでもよい。汚染物質トラップ２３０はさらに、ガスバリア、または、ガスバリアとチャネル構造の組合せを含んでもよい。汚染物質トラップまたは汚染物質バリア２３０はさらに、本明細書では、当技術分野において知られているようにチャネル構造を少なくとも含むものとして示される。
【００４４】
[0045] コレクタチャンバ２１１は、いわゆるかすめ入射コレクタでありうる放射コレクタＣＯを含みうる。放射コレクタＣＯは、上流放射コレクタ面２５１と、下流放射コレクタ面２５２とを有する。コレクタＣＯを通過する放射は、格子スペクトルフィルタ２４０から反射されて仮想放射源点ＩＦ内に合焦される。仮想放射源点ＩＦは、一般に中間集光点と呼ばれ、放射源コレクタモジュールは、この中間集光点ＩＦが囲い構造２２０における開口２２１においてまたはその付近に位置付けられるように構成される。仮想放射源点ＩＦは、放射を放出するプラズマ２１０の像である。
【００４５】
[0046] 続いて、放射は照明システムＩＬを通過し、照明システムＩＬは、パターニングデバイスＭＡにおける放射ビーム２１の所望の角分布と、パターニングデバイスＭＡにおける所望の放射強度の均一性とを与えるように構成されたファセットフィールドミラーデバイス２２およびファセット瞳ミラーデバイス２４を含みうる。サポート構造ＭＴによって保持されたパターニングデバイスＭＡにおいて放射ビーム２１が反射した後、パターン付きビーム２６が形成され、このパターン付きビーム２６は、投影システムＰＳによって、反射要素２８、３０を介して、ウェーハステージまたは基板テーブルＷＴによって保持された基板Ｗ上に結像される。
【００４６】
[0047] 一般に、照明光学ユニットＩＬおよび投影システムＰＳ内には図示するよりも多くの要素があってよい。格子スペクトルフィルタ２４０は、リソグラフィ装置の型に応じて任意選択的にあってもよい。さらに、図示するものよりも多くのミラーがあってもよく、例えば、図２に示す以外に投影システムＰＳ内には１〜６個の追加の反射要素があってよい。
【００４７】
[0048] 図２に示すコレクタ光学部品ＣＯは、コレクタ（またはコレクタミラー）のほんの一例として、かすめ入射リフレクタ２５３、２５４、および２５５を有するネスト状のコレクタとして示される。かすめ入射リフレクタ２５３、２５４、および２５５は、光軸Ｏの周りに軸対称に配置され、このタイプのコレクタ光学部品ＣＯは、多くの場合、ＤＰＰ源と呼ばれる放電生成プラズマ源と組合せて用いられる。
【００４８】
[0049] あるいは、放射源コレクタモジュールＳＯは、図３に示すようにＬＰＰ放射システムの一部であってもよい。レーザＬＡは、キセノン（Ｘｅ）、スズ（Ｓｎ）、またはリチウム（Ｌｉ）といった燃料内にレーザエネルギーを堆積するように構成され、それにより、数十ｅＶの電子温度で高度にイオン化されたプラズマ２１０が生成される。これらのイオンの脱励起および再結合中に生成されるエネルギー放射が、プラズマから放出され、近法線入射コレクタ光学部品ＣＯによって集光され、かつ、囲い構造２２０における開口２２１上に合焦される。
【００４９】
[0050] 図４は、ＥＵＶリソグラフィ装置用の代替の配置を示し、この装置内では、スペクトル純度フィルタＳＰＦは反射型格子ではなく透過型である。この場合の放射源コレクタモジュールＳＯからの放射は、コレクタから中間焦点ＩＦ（仮想放射源点）へと直線経路をたどる。図示しない代替の実施形態では、スペクトル純度フィルタ１１は、仮想放射源点１２、または、コレクタ１０と仮想放射源点１２との間の任意の点に位置決めされうる。フィルタは、例えば仮想放射源点１２の下流の放射経路における他の場所に配置されてもよい。複数のフィルタを配置してもよい。先の例におけるように、コレクタＣＯは、かすめ入射型（図２）であっても直接リフレクタ型（図３）であってもよい。
【００５０】
[0051] 以下の説明では、オブジェクト上の粒子の検出を可能にするオブジェクト検査のシステムおよび方法を述べる。検査されるオブジェクトは、例えば集積回路における個々の層に形成される回路パターンを生成するためのリソグラフィパターニングデバイスであってよい。例示的なパターニングデバイスには、マスク、レチクル、またはダイナミックパターニングデバイスが含まれる。本システムを用いることが可能なレチクルには、例えば周期パターンを有するレチクルおよび非周期パターンを有するレチクルが含まれる。レチクルは、ＥＵＶリソグラフィおよびインプリントリソグラフィといった任意のリソグラフィプロセスにおける使用のためのレチクルであってもよい。
【００５１】
[0052] 図５は、図１〜図４のいずれかのリソグラフィ装置におけるパターニングデバイスＭＡでありうる一般的なＥＵＶレチクル５００を断面で示す。レチクル５００は、基板５０２、多層コーティング５０４、およびパターン層５０６を含む。
【００５２】
[0053] １つの例示的な実施形態では、レチクル５００は、石英または別の低熱膨張材料から作られた基板５０２と、モリブデンとシリコンの交互層を含む反射性多層コーティング５０４とを含むＥＵＶレチクルであってよい。多層コーティング５０４は、例えば数十の層を含んでよく、また、一実施形態では約２００ｎｍの厚さを有してよい。例えばルテニウムまたはシリコンから作られたキャッピング層５０８が、多層の上面に設けられてもよい。
【００５３】
[0054] パターン層５０６は、レチクル５００用のパターンを画定する。ＥＵＶレチクルの場合、パターン層５０６はアブソーバ層である。同様に、ＥＵＶレチクルにおける多層５０４は反射性である。
【００５４】
[0055] ＥＵＶレチクル内のパターン層５０６は、例えば窒化タンタル（ＴａＮ）から作られてよい。ＴａＮＯの表面層があってもよい。アブソーバの高さは一例では約７０ナノメートルであってよく、また、約１００ｎｍの幅を有してもよい（これはリソグラフィシステムのクリティカルディメンション（ＣＤ）の約４倍であり、このスケーリングはウェーハとレチクル間の縮小係数によるものである）。
【００５５】
[0056] パターン層によって画定されるパターンは、基本的に無作為であり、ライン、コンタクトホール、周期的および非周期的パターンから構成されうる。
【００５６】
[0057] 図は、汚染物質粒子５１０、５１２および５１４も示す。これらはレチクル５００の一部ではないが、幾つかの状況ではレチクル５００に吸着されるかまたはその上に堆積されうる。リソグラフィ装置は複雑で多くの異なる物質を用いるので、任意の種類の粒子が基本的にレチクル５００上に堆積されうる。粒子は導電性であっても絶縁性であってもよく、任意の形状またはサイズであってよく、また、導電性コーティング５０４またはパターン層５０６上に堆積されうる。堆積されうる例示的な粒子の種類には、有機粒子、金属粒子、および金属酸化物粒子が含まれる。
【００５７】
[0058] リソグラフィ装置において用いられるレチクルといったパターニングデバイスの表面上に集まる粒子は、一般に、パターニングデバイスが作られる物質とは異なる種類の物質である。後述の例（図６〜図１１）では、この事実を利用して、１つ以上の蛍光染料物質を用いることによる汚染物質粒子の検出を助力する。さらに、汚染物質粒子とレチクルとの物質とがそれ自体でそれほど異ならない場合であっても汚染物質を検出する技術が記載される。有機蛍光染料を用いてＥＵＶレチクルの検査を行うことが提案される。染料の明るい蛍光発光によって非常に精度が高い検査が可能となる。染料は蒸着によってレチクル上に堆積され、汚染物質に選択的に結合する。結合における選択性は、後述する様々な実施形態において説明するように様々な方法において達成されうる。選択肢には、レチクルの上面に低親和力コーティングを塗布すること、および／または、汚染物質に特に結合する官能基を染料に添加することが含まれる。レチクル上の余剰染料の追加の（選択的）除去ステップによってより高いコントラストを達成できる。
【００５８】
[0059] 汚染物質に対する染料の選択的な結合によってコントラストを達成する実施形態もある一方で、選択的結合なくコントラストを達成する実施形態もある。このような実施形態では、クエンチング機構が作用して、汚染物質に結合した染料分子のみが検出される放射を放出する。続いて検査を行い、その後に洗浄を行うことができる。様々な技術を組み合わせて実用的な実施形態を成しうる。様々な技術を平行してまたは連続して適用し、異なる種類の汚染物質を検出しうる、および／または、レチクルの様々な部分（例えば導電性コーティング５０４／５０８またはパターン層５０６）上に存在する汚染物質を検出しうる。
【００５９】
[0060] 図６は、本明細書において開示する粒子検出方法の原理を説明する。照明光学部品６０４を介してレチクル５００を照射する放射源６０２を含む検査装置６００が設けられている。分子６０６を含む蛍光染料が、汚染物質粒子５１０〜５１４に付着している。放射源６０２は、励起波長λｅｘｃにある照明を与える。染料分子６０６はこの照明により励起状態にされ、その後、異なる波長λｅｍにある放射を放出できる。フィルタ６１２を含む検出光学部品６１０が、放出された放射を集光し、それをカメラ（画素アレイ）または単一センサ（例えば光電子増倍管（ＰＭＴ））でありうるセンサ６０８に運ぶ。破線の外形および破線の矢印によって示されるように、スキャン動作を適用し、それにより検査装置６００が完全な検査のためにレチクル５００の表面を体系的に検査範囲とすることができる。
【００６０】
[0061] 検査装置６００は、リソグラフィ装置のレチクルハウジング内に一体にされてよく、それにより検査下のレチクルは、リソグラフィ動作時に用いられるのと同じサポート構造ＭＴ上に載せられる。あるいは、レチクル５００はサポート構造ＭＴのすぐ近くから別の検査チャンバへ移動されてもよい。この後者の選択肢は、追加の機器によるリソグラフィ装置内の過密化を回避し、さらにリソグラフィ装置自体の中では行うことが許容されないまたは行うことが好ましくないプロセスを使用できるようにする。検査チャンバは、選好に応じてリソグラフィ装置に近接して接続されていても、または、リソグラフィ装置からかなり離れていてもよい。検査チャンバ自体は、装置６００が動作する検査チャンバと、染料がレチクルに塗布される準備チャンバ（図示せず）に分けられうる。
【００６１】
[0062] 図７を参照するに、完全なる検査および洗浄プロセスの第１の実施形態を段階（ａ）〜（ｅ）によって説明する。（ａ）では、汚染物質粒子５１０〜５１４を有するレチクル５００が受け取られる。プロセスＡが適用されて、蛍光染料分子６０６がレチクル上に堆積される。この堆積は通常染料蒸気が存在する雰囲気からの蒸着によるものであり、蒸気圧および蒸気ならびに基板の温度は綿密に制御される。この第１の実施形態では、染料はレチクル全体（汚染物質上およびレチクル自体上を含む）に均一に堆積される（図７（ｂ））。
【００６２】
[0063] コントラストを与えるまたは高めるために、染料除去ステップＢが行われ、それにより染料は粒子５１０〜５１４に吸着されたままであるが、レチクル層５６０、５０８から除去される（図７（ｃ））。高コントラストを達成するために、染料に対してレチクルは非常に低い親和力を有することが望ましい。例えば染料は、汚染物質に対して（強い）化学吸着を有するが、基板に対しては（弱い）物理吸着（例えばファンデルワールス結合）のみを有するように選択される。この目的のために、染料は、汚染物質に特に結合（化学吸着）するが基板には結合しない官能基を有しうる。基板を適温に加熱する間に雰囲気をフラッシングすることによって、弱い結合は壊され汚染物質粒子に化学的に結合していない染料分子は除去される。
【００６３】
[0064] 染料除去プロセスＢ後、レチクルはプロセスＣによって検査チャンバに移されるか、または、検査装置６００がチャンバ内に運び込まれ、蛍光の励起および検出が行われて汚染物質粒子がレチクル上に存在するかどうかを判断する（図７（ｄ））。必要に応じて、検出プロセスは空間分解能を用いて行われてよく、それによりレチクル上のどこに粒子があり、または、これが関心のものであるかどうかを特定する。粒子が発見されたと想定して、洗浄プロセスＤが行われて粒子が除去され、クリーンなレチクルはステップＥによってリソグラフィ装置または将来の使用のために格納庫に移される（図７（ｅ））。洗浄は、非接触プロセス、例えばレチクルを水素ラジカルの雰囲気に曝すことによって行われる。
【００６４】
[0065] 蛍光が検出されない場合（これは期待されることである）、レチクルはクリーンであると判断され、洗浄ステップＤなしで使用または収納のために移される（Ｅ’）。レチクルは非常に高価かつ精巧な製品であるので、検査プロセスの主な目的は不必要な洗浄作業を回避することである。なお、選択的染料除去ステップＢが効果的に行われたのならば、汚染物質が発見されない場合には染料を除去する必要はない。
【００６５】
[0066] 図８を参照するに、本発明の第２の実施形態として、汚染物質粒子への染料の選択的な結合を達成するための代替のプロセスを説明する。ここでは、ステップＡはすぐに行われず、ステップＡ１〜Ａ３が次の通りに適用される。ステップＡ１にて、架橋分子６１０が選択され基板全体に堆積される。架橋分子６１０は、ターゲット粒子に効果的に結合するが、レチクルには結合しない第１の官能基を有する。第２の官能基が染料に効果的に結合する。ステップＡ１において架橋分子を準備チャンバ内に導入した後、架橋分子６１０のうちの幾つかは、粒子５１０〜５１４に比較的強く結合し、その一方でレチクル自体の上にある６１０’と示す架橋分子は比較的緩く結合している。ステップＡ２では、架橋分子雰囲気を排出し、適温に加熱し、Ｎ２といった不活性ガスでフラッシングする１つ以上のサイクルによって表面からこれらの緩く結合された分子６１０’が流される。この時点（ｃ）において、汚染物質粒子に結合されている架橋分子のみが存在し、これらは染料分子のための受容体部位を与える。次にステップＡ３にて架橋分子に結合する染料分子が導入される。必要に応じて更なるフラッシング作業Ｂが行われて、余剰の染料分子が除去され、粒子５１０〜５１４に結合した架橋分子に結合した分子のみが残る（図８（ｄ））。
【００６６】
[0067] なお、第２の実施形態の一般的な概念内で少なくとも３つの変形が可能であることに留意されたい。図８を参照して説明したプロセスから始めるが、３つの変形には、次のものが含まれる。すなわち（１）架橋分子を塗布する、フラッシングする、染料を塗布する、必要に応じて再びフラッシングする、（２）架橋分子を塗布する、染料を塗布する、次にフラッシングする、（３）架橋分子と染料を同時に塗布する、次にフラッシングする。当業者であれば、実験によって、レチクル物質およびコーティング、汚染物質の組成、染料の組成、および架橋分子の特定の組み合わせに最も適したプロセスを考え付くことができるであろう。なお、第２の実施形態では、架橋分子および染料は、汚染物質が存在しない場合にはなく、つまりその場合はそれらを除去するための特定のステップが不要となることに留意されたい。
【００６７】
[0068] 選択性に関して、染料分子／架橋分子は、ファンデルワールス相互作用を中心とする物理吸着か、または、染料と基板との間に化学結合が生じる場合には化学吸着のいずれかによって基板に結合されうる。理想的には染料は粒子に化学吸着し、基板に対しては弱い物理吸着のみを示す。すなわち、レチクルおよび粒子に対する染料の親和力における高いコントラストが望ましい。
【００６８】
[0069] 上述したように、反射性部分におけるレチクルの表面の物質は、Ｍｏ／Ｓｉ多層５０４の物質、または、Ｒｕといったキャッピング層５０８でありうる。パターン層５０６を形成するアブソーバ物質の表面は、例えばＴａＮまたはＴａＮＯであってよい。汚染物質として見受けられうる金属および金属酸化物の種類には、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｓｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇが含まれる。有機汚染物質も見受けられうる。少なくとも幾つかの有機汚染物質が、染料の添加なしに自然に蛍光を発しうる。しかし、発光信号を強化するためにそれらに染料を付着させることは依然として有益である。
【００６９】
[0070] 汚染物質に対して親和力が高いが、レチクル基板／コーティングに対して親和力が低い適切な染料を選択しなければならない。親和力は、単に物理的相互作用（「物理吸着」）によって達成されるか、または化学的相互作用（「化学吸着」）によっても達成されうる。物理吸着のみを考慮する場合、染料の疎水性がこの目的のために変えるべき主な特性である。例えば親水性の染料は、疎水性の基板に優先して金属酸化物粒子に付着する。物理吸着だけでは、検査される物品と汚染物質との間の結合強度に十分なコントラストを与えない場合、所与の状況では化学吸着を利用できる。汚染物質に対する化学吸着を達成するために、染料は例えば金属または半導体に特に結合する官能基を有しうる。好適には、染料は蒸着および染料の（選択的）除去を容易にするために低蒸気圧を有する。蛍光染料の選択について、以下に個別にまたは組み合わせて選択できる種類のほんの幾つかの例を示す。
クマリン系
フルオレセイン系
ナイルブルー
ペリレン系
アントラセン系
ビフェニル系
ナフタリン系
アクリジン系
オキサジン系
【００７０】
[0071] 粒子と結合するために塩基性の染料分子に付着可能な官能結合基（functional binding group）の選択もある。原理上は、レチクル上または汚染粒子内の特定の物質に結合するように個別にカスタマイズされた製剤を製造できる。しかし、医用／薬剤調査のために既に市販されている官能基のうちのいずれかを使用できることが望ましい。以下の市販されている結合基のうちのいずれかを有する染料分子。
チオール
シアン化物
アミン
カルボキシル
ヒドロキシル
チオシアン化物
クロロシラン
アルコキシシラン
【００７１】
[0072] 列挙したもの以外の他の官能基も利用可能でありかつ有用である。所与の状況における正しい性能は、実験によって確認されなければならない。しかし、出発点として、チオール基、（チオ）シアン化物基、およびアミン基は金属に結合する可能性が高く、その一方で、リン酸塩、ホスホン酸塩、カルボキシル、ヒドロキシル、およびシランは金属酸化物に結合する可能性がより高いことが期待されうる。様々な汚染物質への染料の付着を確実にするために、様々な結合基を有する様々な染料のセットか、または、２つ以上の結合基を担持する１つの染料を使用することを選択しうる。前者の場合、検査時のスペクトル応答によって見つかった汚染物質の種類が示されうる。この情報は、将来の改良のために汚染物質源を調査するのに有用でありうる。この情報はさらに、洗浄時間を最小限にするおよび／または基板の劣化を最小限にするために最適洗浄プロセスを設計するのに有用でありうる。染料のスペクトル応答への環境の影響について、後述する更なる実施形態において詳述する。
【００７２】
[0073] 上述したように、蒸着だけではレチクルと粒子との間に十分なコントラストがもたらされない場合、レチクル上の余剰染料の選択的除去ステップを行うことができる（図７、ステップＢ）。これは、基板の加熱と組み合わせて、真空雰囲気の数回のフラッシングによって行うことができる。染料および実際の留意事項に依存して、このような加熱の温度は例えば約摂氏１６０度であってよい。その他の場合、温度は例えば約摂氏１４０度と低くする必要がある。ステップＢにおける除去は、基板の電子またはイオン衝撃、または、プラズマ処理によってさらに高めることができる。いかなる場合でも、プロセスは選択的であるべきであることは明白であり、それにより、そのプロセスは粒子から染料を除去するのではなく、レチクルからのみ除去する。これは、レチクルと粒子間で染料の親和力に十分な差異がある場合に実現可能である。いかなる場合でも、染料の塗布および選択的除去は、除去の選択性を最適化しかつコントラストを最大限にするよう実験を通じて正確に調整されなければならないプロセスである。
【００７３】
[0074] レチクルおよび汚染物質に対する染料の物理または化学親和力におけるコントラストが十分に大きくない場合、染料に対して非常に低い親和力を有する好適な物質で作られた追加のコーティングをレチクルの上面に塗布することができる。例えばコーティング８０２は、ＳｉＣ、フッ素化シラン、ＢＮのような低表面エネルギー物質、または貴金属であってよい。例えばＧｅＴｅまたはＭｏＳ２である他の物質をコーティング８０２のために選択してもよい。これらの物質は、非常に疎水性であり、したがって親水性染料に対して非常に低い親和力を有するからである。疎水性または親水性の環境に対する特定の染料の感度を利用する実施形態を、以下の図１４〜図２０を参照して以下に説明する。
【００７４】
[0075] コーティングは、強度損失を最小限に下げるために、ＥＵＶに対して適度に透過性であるべきである。このために、コーティングは２ｎｍより薄くてよく、好適には１ｎｍより薄い。原子層堆積（ＡＬＤ）法は、ほんの数原子層の均一な厚さを有するＢＮで作られたコーティングを塗布する便利な方法である。コーティング８０２のために金属が選択される場合、これには通常のＲｕ層５０８が含まれうるが、修正版レチクル８００では、コーティングは反射性多層５０４だけでなくパターン層ＴａＮ上にも延ばされる。低親和力層としてどの物質が選択されようとも、ＥＵＶ放射および水素雰囲気に対して頑強であるべきである。その物質は、ＥＵＶ反射性をあまり減衰すべきではないし、また、パターン層５０６のアブソーバ部分内に反射性をもたらすべきでもない。このために、低親和力層は２ｎｍより薄くてよく、好適には１ｎｍより薄い。
【００７５】
[0076] 言うまでもないことであるが、前段落では染料に対するコーティングの親和力について言及しているが、第２の実施形態では、コーティングは、選択された架橋分子に対するその低親和力のために選択されてもよい。染料および架橋分子に対する親和力は当然ながら共に関連性があり、必要な完全な選択性を達成するために物品の様々な部分における様々なコーティングが望ましい場合がありうる。
【００７６】
[0077] 図９は、レチクル８００が、前段落において提案されるように低親和力物質の薄層８０２（図９（ａ））で被覆されている第３の実施形態を示す。これは、コントラストを高めるためであり、したがって、ステップＡにおいて染料は粒子５１０〜５１４のみに付着し、（被覆された）レチクルには付着しない（図９（ｂ））。装置６００を用いた検査が行われる前の染料除去ステップＢは不要となる。
【００７７】
[0078] 図１０は、染料に対する親和力を高めるために検査の前に粒子が修飾される第４の実施形態を説明する。上述したように、粒子５１０〜５１４は異なる物質でありうる。図１０（ａ）では、粒子５１０および５１２は金属粒子であって、粒子５１４は金属酸化物または有機粒子である。プレプロセスステップＡ０において、金属粒子５１０および５１２は、上述した準備チャンバ内の酸素雰囲気に暴露すること（ｂ）によって、全体的または部分的に酸化される。これにより、粒子は全てクリーンレチクルの金属または半導体物質に対してよりも互いにより類似するので、レチクルと粒子間に適切なコントラスト挙動を有する染料を選択することを容易にすることができる。一般的に、酸化雰囲気はリソグラフィ装置自体の中には望ましくない。したがって、検査装置６００用に別個の準備チャンバを有する実施形態が特に魅力的な選択肢である。さらに、酸化ステップは、Ｒｕキャッピング層５０８といったレチクル自体の機能表面を酸化して劣化させないように軽度であるべきである。
【００７８】
[0079] 酸化ステップＡ０後、レチクル５００は、前の実施形態と同様に処理されて染料分子が汚染物質粒子に選択的に付着される（図１０（ｃ））。その後、前述同様に検査が進む。低親和力コーティング８０２および／または架橋分子６１０といった特徴は、必要に応じて酸化ステップと組み合わせられて適用されてよい。
【００７９】
[0080] 図１１は、染料が粒子に選択的に結合されるのではなく、染料粒子が、それらがレチクル上にあるのかまたは粒子上にあるのかに応じて選択的に蛍光を発する本発明の第５の実施形態を示す。具体的には、汚染物質粒子に吸着した染料分子６０６は通常に蛍光を発する一方で、それぞれレチクル層５０８および５０６上にある分子６０６’および６０６’’はレチクル物質へのその近接性または接触によって「クエンチング」され、それにより蛍光発光は抑制される。レチクル５００の基板５０２および／または上部層５０６、５０８に負バイアス電圧を印加することによってクエンチングを高めるために電気バイアス源９０２が任意選択的に配置されうる。このクエンチングが起きるように染料および／またはレチクル物質が選択されるならば、染料除去ステップＢを回避することができる。染料が粒子に選択的に結合する必要性は減少され、このことは選択する物質の範囲を潜在的に広げる。あるいは、染料除去ステップＢは依然として行われてもよいが、検出仕様に見合うために必要とされる除去はそれほど綿密でなくてよい。
【００８０】
[0081] 好適には、基板は、図１３を参照して以下に説明する機構のうちの１つによって染料の効果的なクエンチングをもたらす。染料の選択および用いる厳密な物質に応じてレチクルの金属特性が、ある程度のクエンチングをもたらすのに十分でありうる。
【００８１】
[0082] ＲｕおよびＴａ物質は（これらの物質からレチクル表面は通常作られるが）、それ自体が有効なクエンチャでありうる。染料の蛍光を十分に抑制しない従来のレチクル物質の場合、レチクルの組成を適応するか、または、レチクル８００におけるコーティング８０２（図９）と同様に従来のレチクルの上面に薄い追加のコーティングを塗布しうる。このコーティングの厚さは、例えば２ｎｍ未満、好適には１ｎｍ未満のように、レチクルのＥＵＶ光学性能を妨げないように十分に小さいべきである。このコーティングが有効なクエンチャとなるには、このコーティングは、例えば非常に低いフェルミ準位（電荷‐注入）、強力な表面プラズモンバンドまたは半導体の遷移双極子（エネルギー伝達）を有しうる。例としては、通常低フェルミ準位を有する貴金属か、または、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＰｂＳｅといったＥＭスペクトルの可視部分において大きい双極子モーメント（直接バンドギャップ）を有する半導体がある。銅、銀、または金といった金属は、可視領域にプラズモンバンドを有し、Ｔｉ、Ｒｕ、またはＣｒといった金属も適切でありうる。リチウムまたはマグネシウムといった非常に高いフェルミ準位を有する金属は、染料に電荷を注入するために用いられうる。コーティング８０２のために選択される物質は、検査されている物品の作業環境において反応して変化しない物質であるべきである。ＥＵＶリソグラフィレチクルの場合、作業環境は、通常はＥＵＶ放射、Ｈ２ガス、および場合によっては原子状水素にも暴露される近真空環境である。コーティングも、空気と反応しないまたは物品のハンドリングが複雑にならないようなコーティングであるべきである。
【００８２】
[0083] なお、多くの物質の特性は、非常に薄い層（＜５ｎｍ）に対しては、閉じ込め効果によって変化することに留意されたい。例えば半導体のバンドギャップおよび金属のプラズモン周波数は、薄い層に対してはより高いエネルギーにシフトする。クエンチング層にどの物質が適しているかを決定する前にこのことを考慮すべきである。すなわち、所与の物質が、そのバルク特性から思われるよりも実際にはあまり適していないまたはより適している場合がある。
【００８３】
[0084] 図１２は、本発明の第５の実施形態において利用しうる様々なクエンチング機構を概略的に説明する、一連のエネルギーレベル図（ａ）〜（ｄ）を含む。（また、クエンチングと選択的結合は同じ実施形態において一緒に利用されうることに留意すべきである）。各図の左側に、本セクションでは基板と呼ぶレチクル材料のエネルギーレベルを表す。右側に、染料分子のＨＯＭＯエネルギーレベルおよびＬＵＭＯエネルギーレベルを示す。本文脈におけるＨＯＭＯおよびＬＵＭＯとは、それぞれ、「最高被占分子軌道」および「最低空分子軌道」の周知の頭文字である。図１２は、次の機構を示す。
（ａ）励起された染料の半導体基板へのエネルギー移動。基板が金属（コーティング５０８）である場合、染料のエネルギーは、表面プラズモン遷移に移動される。
（ｂ）励起された染料から半導体基板への電荷移動。
（ｃ）励起された染料の、低フェルミ準位（ＥＦ）を有する金属基板への電荷移動。
（ｄ）フェルミ準位が電気バイアス（９０２、図１１）を印加することによって増加された金属基板による未励起染料の帯電。バイアスは正であってもよく、それにより正帯電された染料（染料から金属への電子）がもたらされる。
【００８４】
[0085] これらのクエンチング機構をもう少し詳細に説明すると、図１２（ａ）では、励起された染料分子の振動双極子は、共鳴双極子周波数を有する隣接物質内に双極子を導入することによってクエンチングされうる。このプロセスはエネルギー移動と呼ばれ、例えば隣接する染料分子（共鳴双極子を本質的に有する）間で発生しうる。この目的のために（金属中の）プラズモンバンドまたは（半導体中の）励起はさらに、大きい双極子モーメントを有する共鳴遷移も有しうる。すなわち、エネルギー移動は、染料が吸着された基板へも生じうる。これは、第５の実施形態の検査プロセスの動作に望まれるクエンチング効果を与える。
【００８５】
[0086] 図１２（ｂ）および図１２（ｃ）を参照するに、クエンチングの別の手段は、励起された染料分子から隣接物質への電荷移動である。この場合、電子ｅ−または正孔ｈ＋のみが隣接物質に移動される。これはさらに、染料の蛍光の有効なクエンチングを引き起こす。電荷移動は、基板の価電子帯および伝導帯のそれぞれが、染料のＨＯＭＯまたはＬＵＭＯレベルに適切に揃う場合に半導体へと生じる。例えば発明者は（カルボキシル基を介して）ＴｉＯ２基板に付着した励起されたルテニウム染料分子からの電荷移動は、いわゆる色素増感型（グレッツェル）太陽電池の重要な動作であることに注目している（Ｂｒｉａｎ Ｏ’Ｒｅｇａｎ、Ｍｉｃｈａｅｌ Ｇｒａｔｚｅｌ １９９１、Ｎａｔｕｒｅ３５３（６３４６）：７３７−７４０を参照されたい。これは本願に参照することによりその全体を組み込む）。電荷移動（正孔または電子のいずれか、または両方）は、基板のフェルミ準位ＥＦが染料のＨＯＭＯまたはＬＵＭＯレベルに適切に揃う場合（図１２（ｂ）および図１２（ｃ））に金属または半導体へまたはそこから生じうる。
【００８６】
[0087] 図１２（ｄ）は、染料の蛍光をクエンチングするさらに別の方法として、励起前の染料の帯電を説明する。この場合、基板の化学ポテンシャル（フェルミ準位ＥＦ）は、有機染料内に電荷を注入するために十分に低い（例えば貴金属を用いることによって）または高い（例えば外部バイアスを印加することによって）べきであり、またその逆も同じである。染料への追加の電荷によって蛍光がクエンチングされる。
【００８７】
[0088] 図１３は、クエンチング効果が利用され、かつ絶縁層９０４を塗布することによりクエンチング効果が高められて修正版レチクル９００が形成される第６の実施形態を示す。上述したように、クエンチングは、バイアス電圧がレチクルの（金属）最上層（５０４、５０８）に印加されると高められうる。バイアスをレチクルに印加することによって、レチクル表面に直接付着している染料は、電界を受けることになり、これにより、上述したように染料は有効にクエンチングされる。あるいは、バイアスによって染料内に電荷（電子または正孔）が注入されうる。これも染料蛍光をクエンチングさせる有効な方法である。すなわち、レチクル材料のフェルミ準位ＥＦは、染料が負帯電または正帯電されるような程度にまで外部バイアスによって上げられるかまたは下げられる。しかし、特に金属性汚染物質粒子の場合、バイアスは粒子内にも伝導され、それにより粒子は染料の蛍光挙動をクエンチングし、検査装置６００による粒子の検出の根拠となっているコントラスト挙動を破壊してしまう。この影響に対抗するために、レチクル上に絶縁層９０４を設けて、汚染物質が受けるかなり低くされたバイアスを確立しうる。このようにすると、汚染物質上の染料分子は、電界または電荷注入を受けないのでその蛍光が維持される。
【００８８】
[0089] 絶縁層９０４がバイアスを汚染物質から十分にシールドしない場合（例えば電子トンネリングによって）、振動バイアスを印加することが好ましい。バイアスの周波数が十分に高ければ、汚染物質は電界から有効にシールドされる。その場合、検査装置６００は、振動バイアスと同じ周波数を有する、センサ６０８から受け取る光学信号の時間ゲート検出を実施するように適応されうる。
【００８９】
[0090] 要するに、第６の実施形態では、レチクル５００が、追加の層９０４を有する修正版レチクル９００に取って代わられている。上述したように、絶縁層９０４は、図１３には別々に図示していないが、金属層の最上部に塗布されうる。絶縁層９０４がなければ、レチクル上に存在する金属汚染物質粒子は、レチクル自体と同じクエンチング挙動に加わり、検査プロセスから隠されてしまうことがある。絶縁層は、適切な寸法にされたのならば、印加されたバイアス電圧から粒子を電気的に絶縁することができ、それにより、粒子はレチクル自体と同じクエンチング効果を引き起こさないようになる。
【００９０】
[0091] 前述の実施形態と同様に、好適な染料が、直接的または架橋物質の分子を介して汚染物質に対して特定の親和力を有するように選択されなければならない。染料は、コントラストがクエンチング効果のみに依存しないように、レチクル基板／コーティングに対して低い親和力を有することが好適である。染料は、蒸着をおよび染料の除去を容易にするように低蒸気圧を有することが好適である。染料の吸収帯および発光帯は、検出を容易にするために可視領域内にあることが好適であり、また、有効なクエンチングがレチクル上で生じるが汚染物質上では生じないように最適な発光帯を選択することができる。例えばコーティング層に銀が用いられる場合、染料は、効果的にクエンチングされるように銀のプラズモンピーク（４００〜５００ｎｍ）において発光することが好適である。ここでは、当然ながら、汚染物質上に吸着している染料の蛍光クエンチングは比較的小さいことを想定している。染料に応じて、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎおよびそれらの酸化物といった幾つかの金属粒子は、相当の蛍光クエンチングを引き起こしうる。なお、適切なレチクルコーティングおよび／または電気バイアスによって、クエンチング効率に違いを達成することができるのならば、レチクルと汚染物質との間にコントラストを達成することができ、検出が実行できる。例えば汚染物質によって蛍光効率は１０倍下がるが、レチクルによって１０００倍下がる場合には、感度は十分に高い。
【００９１】
[0092] 上述した様々な実施形態のうち、代替手段としてまたは互いに併用されて用いることのできる技術が幾つかある。具体的には、レチクルにはコントラスト物質から作られたまたはコントラスト物質で被覆された部分があるので、様々な手段を用いて、クリーンな場合にレチクルの様々な部分における蛍光を防止しうる。例えばパターン層５０６には染料分子を跳ね返すように低親和力コーティングが被覆されてよく、その一方でキャッピング層５０８は染料分子における蛍光をクエンチングするのに有効であり、またその逆も同じである。同様に、様々な種類の汚染物質は同じ染料に対して高い親和力を有さない場合があるので、様々な染料を組み合わせて用いて、いずれかの染料であらゆる汚染粒子を覆いうる。
【００９２】
[0093] 蛍光を抑止する、促進する、または修正するように染料分子と基板または汚染物質との相互作用を利用する実施形態では、染料の層厚が重要なパラメータである。具体的には、このような実施形態では、単分子層をはるかに下回る染料層厚が好ましいことが分かっている。このことは、単分子層または染料分子のより厚い層が見つかった場合に、各分子の挙動は、下にある基板、クエンチング層、汚染物質等により受ける影響と同等またはそれよりも多くの影響を隣接する染料分子によって受ける可能性があることを考えると理解できる。典型的な染料について、単分子層に対応する厚さは例えば約０．５ｎｍでありうる。その場合、染料層厚さの最適範囲は、０．０１ｎｍ〜０．１ｎｍ、すなわち単分子層の２〜２０％でありうる。フルオレセイン染料の場合、１分子あたりの面積は約１ｎｍ２である。厚さ０．０２５ｎｍ（単分子層の５％）を有する例では、２０ｎｍ２あたりに１つの染料分子しかない。当然ながら、分子が少ないほど蛍光信号は弱い。したがって、最適厚さは、所望のクエンチングまたは他の効果を遮らないように分子が互いから十分に離されるような厚さである。
【００９３】
[0094] 上述した実施形態では、高精度分光学に基づいた検査を行うためにレチクル上での有機染料の使用を説明してきた。染料の蛍光を汚染物質からのみ見ることができるように、染料を選択的に除去するかまたは金属層によって染料を選択的にクエンチングするという選択肢がある。さらに、レチクルと染料との間に中間バッファ層を挿入してレチクルと染料との間の距離を増加する（それによりクエンチングを減少する）ことによって金属レチクルによる染料のクエンチングを減少することが提案された。
【００９４】
[0095] 図１４〜図２０を参照して更なる実施形態を説明するが、これらの実施形態では、幾つかの蛍光染料は様々な環境において異なって反応するという事実を利用して、粒子上の染料を選択的に視覚化する。この方法で影響を受ける特性には、吸収スペクトル、発光強度、および発光ピーク波長が含まれうる。例えば幾つかの実施形態では、この特性を利用して、例えば金属粒子上での蛍光を選択的に高め、および／または、レチクル上の染料を選択的にクエンチングする。これを達成するための選択肢には、バッファ層またはレチクル上のコーティングによって染料の環境を変更することが含まれる。クエンチング効果は、幾つかの実施形態に関連して既に上述してある。蛍光を高めることには、蛍光の強度を全体的に増加することを含むだけでなく、検出装置が蛍光の非シフト波長とシフト波長を区別するように構成される場合に蛍光を異なる波長にシフトすることによって選択された波長において蛍光の強度を増加することが含まれうる。このような区別は、１つの波長のみを観察することによるものであるか、または、様々な波長における強度を比較することによるより高度な分光技術によるものでありうる。
【００９５】
[0096] 幾つかの染料分子について、環境の極性（またはｐＨ）が染料の１つ以上の光学特性に影響を及ぼし、また、汚染物質を区別するために用いることができる。その吸収スペクトルがｐＨに依存する蛍光染料には、ナイルブルーおよびフルオレセインが含まれる。別の例として、バッファ層、架橋分子、またはコーティングの疎水性または親水性を用いて染料の蛍光強度および／または波長を調整することができる。
【００９６】
[0097] 図１４は、染料フルオレセインの吸光度ＡのｐＨ依存を示し、また、Ｍａｒｇｕｌｉｅｓ他による論文「Fluorescein as a model molecular calculator with reset capability」（Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ４、７６８（２００５））からの抜粋である。分子の荷電状態、したがって様々な波長λに及ぶその吸収スペクトルは、ｐＨによって調整することができる。（発光強度も荷電状態に依存する。）図１４を参照するに、フルオレセイン分子は４状態分子スイッチとして説明することができる。フルオレセインの４つの電離状態は、カチオンＦ（＋１）、ニュートラルＦ（０）、アニオン（−１）およびジアニオンＦ（−２）であり、グラフにラベル付けされて示すように、それぞれ一意の吸収スペクトルを有する。４９０ｎｍにおけるモル吸光係数は、ジアニオンＦ（−２）については７６，９００Ｍ−１ｃｍ−１であると想定される。６μＭのフルオレセインを水性酢酸溶液（０．０１５Ｍ、ｐＨ＝３．３）中に溶解することによって、異なるスペクトルを有する中性の形態Ｆ（０）が形成される。ＨＣｌ（０．０１３Ｍ）またはＮａＯＨ（０．０１３Ｍ）溶液を用いた選択的な電離によって、完全に可逆な分子スイッチがもたらされ、このスイッチでは４つの電離の形態の各々を得ることができる。
【００９７】
[0098] フルオレセインまたは他の染料への別の環境影響は、環境の疎水性または親水性である。親水性染料は親水性環境において（すなわち親水性バッファ上で）より高い蛍光強度を有する一方で、疎水性染料は疎水性環境においてより高い蛍光強度を有することができる。
【００９８】
[0099] ガラス、および、オクタデシルホスホン酸（ＯＤＰＡ）の層で修飾されたガラス上にフルオレセインの薄層（０．２ｎｍ）を堆積させて実験が行われた。ＯＤＰＡは、ガラス表面を疎水性にし、フルオレセインの挙動に影響を及ぼす。ＯＤＰＡによる修飾はフルオレセインの強度を著しく抑制した。フルオレセイン染料はポリスチレン（ＰＳ）で修飾されたシリコンウェーハ上に堆積された。疎水性ＰＳ層も、ガラス上の染料に比べて蛍光強度を抑制する。親水性の影響を確認するために、ＵＶ−オゾン処理済みＰＳ上に染料を堆積させることによって別の試料が用意された。ＵＶ処理によってＰＳ表面はより親水性となり（または活性化され）、これは、フルオレセイン染料の蛍光強度を増加させた。結論として、ＯＨおよびカルボキシル基を有するフルオレセインを、親水性表面上に堆積させることによって蛍光強度が高くなり、また、疎水性表面上に堆積させることによって強度が低くなる。したがって、ｐＨと同様に、疎水性をフルオレセインの調整方法として用いることができる。
【００９９】
[00100] 様々な染料が疎水性／親水性の様々な度合いに対して異なって反応しうるが、疎水性／親水性の度合いは接触角によって測定することができる。「疎水性」および「親水性」は相対的な用語であって、本文脈においてこれらの用語を用いることによって接触角の任意の絶対閾値が暗示されるものではない。本文脈における疎水性表面は、９０度より大きい接触角を有する表面に限定される必要はなく、８０度より大きいまたは７０度より大きい接触角を有する表面を含んでよい。上述した実験では、未修飾のガラス基板は、接触角３０を有し（親水性）、ＯＤＰＡで修飾されたガラス基板は、接触角１０２を有した（疎水性）。ＰＳで修飾されたシリコンは接触角８５を有し（疎水性）、その一方でＵＶ−オゾン処理されたＰＳ修飾シリコンは接触角５８を有した（親水性）。
【０１００】
[00101] 図１５では、ガラス上の様々な厚さにあるフルオレセインの吸収スペクトルを確認できる。厚さが大きい場合（Ｔ１＝８８ｎｍ）、スペクトルは、図１４に示すＦ（０）状態と同様になる。上述したように、このように厚い層では、染料の分子は、下にある物質によって受ける影響よりも多くの影響を互いから受ける。厚さが減少されると（Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４＞Ｔ５）、Ｆ（−１）状態に到達することが確認できる。これは、フルオレセインの荷電状態がその環境に対して敏感であることを示す。これにより、染料の荷電状態（したがって光学特性）は環境の極性によって調整できることが認められる。染料が薄い場合、ガラス‐染料界面が優勢であるが、染料層が厚い場合、環境はバルク染料自体によって支配される。この効果を利用するための染料層の厚さは、２０ｎｍ未満であってよく、より好適には１０ｎｍ未満である。
【０１０１】
[00102] フルオレセインの代替として、ナイルブルーを用いてもよい。ナイルブルーの吸収および発光最大値は、表に示すようにｐＨと用いられた溶媒に強く依存する（出典：http://en.wikipedia.org/wiki/Nile_blue）。蛍光は、高い量子収量を有する非極性溶媒において特に示される。フルオレセインとは対照的に、ナイルブルーは、疎水性表面上で高い強度を示すことができ、親水性表面上で低い強度を示すことができる。したがって、疎水性をナイルブルーの強度を調整するために用いることができる。
【表１】
【０１０２】
[00103] 図１６〜図２０は、疎水性によって調整可能な染料が選択された幾つかの実施形態を示す。ｐＨに依存する染料フルオレセインおよびナイルブルーは適切な候補である。他の染料も当然ながら特定されてその特定の特性に対して用いられてよい。環境の極性による蛍光の調整可能性を用いて、汚染物質とレチクルとのコントラストを達成する選択肢が幾つかある。以下の説明における汚染物質は、簡単にするために金属と想定する。この技術は、上述した実施形態にて説明したように、他の種類の汚染物質に適応することができる。
【０１０３】
[00104] 図１６は、レチクル上の疎水性コーティング８０２’が粒子に対して蛍光強度に高いコントラストを生じさせ、染料としてフルオレセインを用いる例を示す。レチクルは、金属フッ化物または金属窒化物といった疎水性コーティングによって修飾されうる。金属汚染物質は、修飾されたレチクルの残りと比べて本質的により親水性である。図１６に概略的に示すように、金属粒子上のフルオレセイン染料は強く蛍光を発し、その一方で他の領域における染料は低い強度を有する。
【０１０４】
[00105] 図１７は、染料堆積の前に分子１７００の親水性の終端バッファ層を塗布することによってフルオレセインの性能がさらに向上された例を示す。金属粒子への親和力を有する１１−ホスホノウンデカン酸といったバッファ層は、図１７に示すようにフルオレセインの強度を増加する。
【０１０５】
[00106] 図１８は、ナイルブルーの特性を利用した例を示す。レチクルは親水性コーティング８０２’’によって修飾されうる。金属汚染物質は、修飾されたレチクルの残りと比べてより疎水性である。概略的に示すように、金属粒子上のナイルブルー染料からの蛍光発光の強度は、親水性レチクルに比べてより高くなる。
【０１０６】
[00107] 図１９は、ナイルブルー染料を用いた別の例を示す。ここでもレチクル上の親水性コーティング８０２’’によって粒子に対して蛍光強度に高いコントラストが生じる。さらに、疎水性バッファ層（分子１９００）が、汚染物質粒子上のナイルブルー染料の効率を向上させる。オクタデシルホスホン酸（ＯＤＰＡ）は金属粒子への親和力を有し、また、そのメチル（ＣＨ３）終端によって疎水性環境を提供する。このようなバッファ層は、図１９に示すように染料堆積の前に塗布されてナイルブルーの強度を増加することができる。
【０１０７】
[00108] 図２０は、疎水性バッファ層（分子１９００）と共にナイルブルー染料を用いて粒子とレチクルの残りとのコントラストを高める例を示す。ここでも、ＯＤＰＡといった疎水性バッファ層を、染料堆積の前に塗布することができる。金属粒子への親和力を有するこのような層では、親水性コーティング８０２’’は不要となり、図２０では省略している。
【０１０８】
[00109] 上述したように、架橋分子を用いて、染料分子の汚染物質への結合を促進しうる。親水性または疎水性バッファ層分子１７００、１９００は、架橋分子として作用するように選択されることも可能である。親水性バッファ分子１７００は、例えばその末端基によって染料への強力で選択的な共有結合をなしうる。親水性バッファ分子は、金属汚染物質への特定の結合のための先端基を既に有している。その観点から、バッファ分子（の幾つか）は原則的に架橋分子としても用いることができる。
【０１０９】
[00110] 光学システム、検査チャンバ、および任意の必要な準備チャンバの設計は当業者にとっては比較的簡単である。上述した国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５９４６０に記載されるように幾つかの設計手段を採用することができる。例えば上述の出願には複数の角度から汚染物質および染料分子を照射してパターニング層５０６によるシャドーイングを回避する様々な手段が記載される。
【０１１０】
[00111] 本明細書にその全体を参照することによって組み込む国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５９４６０に記載されかつ本技術に適用することのできる別の手段は、装置６００が一度にレチクルの所与の領域における蛍光しか検出できない場合に汚染物質をスキャンし検索することに関連する。スキャンプロセスを行ってオブジェクト全体を検索範囲とする。１つの好適な実施形態では、試験下のオブジェクトは、照射エネルギー範囲内では顕著なスペクトル反応は有さないことがある。これは、リソグラフィレチクルが放射源６０２としてＵＶレーザまたはランプによって検査される場合に該当する。汚染物質粒子に付着した染料の信号（したがって信号対雑音比）は基本的に集光領域とは無関係である。この理由から、集光領域がおおきいほど、検査の総時間は短くなる。しかし位置精度も領域が大きくなるほど減少する。
【０１１１】
[00112] 検査時間を不当に長くすることなく検出の精度を上げるために、次の通りにスキャンストラテジを採用することができる。第一に、オブジェクトの第１の領域がスキャンされる。１つ以上の粒子が検出された場合、その第１の領域は２つ以上の部分に分割される。これらの部分は別々にスキャンされ、分割された部分のそれぞれにおいて粒子の存在を検出することができる。検出プロセスをここで止めるか、または、更なる分割およびスキャンプロセスを行うこともできる。これは所定精度での粒子検出を得るために必要な回数繰り返されてよい。このことも国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５９４６０に記載され、この内容はその全体を参照することによって本明細書に組み込む。
【０１１２】
[00113] 本発明の実施形態は幾つかの利点を提供する。蛍光染料の高効率によって非常に明るい信号が生成され、また、粒子自体を直接観察することに比べて粒子を検出する能力を向上させる。
【０１１３】
[00114] 本開示の方法および装置の実施形態はさらに、パターン自体の分解を必要とすることなく、また、信号を基準信号と比較することなくパターン形成されたレチクル上の粒子を検出することを可能にする。これにより、「単一ダイ」レチクルの検査が可能となる。これは、複雑なダイ対データベース検査が不要となるからである。さらに、２つの基準オブジェクトの比較を回避することによって、関連する像の位置合わせ問題が回避される。
【０１１４】
[00115] 本開示の方法および装置の実施形態は、ＥＵＶリソグラフィパターニングデバイスだけではなく、原則的に任意のタイプのパターン若しくはマスク、または任意のオブジェクトの検査に用いることができる。方法は、例えば１００ナノメートル未満、５０ナノメートル未満、またはさらには２０ナノメートル未満の小さい粒子を検出するために用いることができ、また、ＥＵＶレチクルといった基板のパターン形成面上のこれらの粒子の検出に用いることができる。蛍光染料によって出された放射を集光しかつ検出する光学システムは、個々の粒子を分解するパワーを有する必要はない。蛍光発光波長における放射の存在が、所与の領域における汚染物質の十分な証拠である。
【０１１５】
[00116] 上述したように、検査装置６００はインツールデバイスとして、すなわち、リソグラフィシステム内に設けられてもまたは別個の装置として設けられもよい。別個の装置としては、検査装置は、レチクル検査（例えば出荷前）に用いることができる。インツールデバイスとしては、検査装置は、リソグラフィプロセスにレチクルを使用する前のレチクルのクイック検査を行うことができる。検査装置は、例えばＮ回の露光毎にレチクルがまだきれいであるか否かを確認するために、リソグラフィプロセス間に検査を行うのに特に有用でありうる。
【０１１６】
[00117] 上述したように、センサ６０８は単一の大面積センサまたは画素アレイであってよい。画素アレイは、レチクルのある領域（この領域が関心の領域である場合）内の汚染物質の位置を特定するためにその領域を結像することを可能にする。結像は、励起放射が検査領域全体を体系的にスキャンされ、放出された放射が時間分解される場合に大面積センサ（例えばＰＭＴ）を用いても行われてもよい。フィルタ６０６は様々な染料に適するように交換可能であってよい。センサからの信号の処理は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組み合わせにおいて実施されうる。本発明の様々なコンポーネント部分の本発明の実施形態も、１つ以上のプロセッサによって読み出されて実行されうる、機械可読媒体上に記憶された命令として実施されうる。機械可読媒体には、機械（例えばコンピュータデバイス）によって可読な形態で情報を記憶または伝送する任意の機構を含んでよい。例えば、機械可読媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気的、光学的、音響的、または他の形態の伝播信号（例えば搬送波、赤外線信号、デジタル信号等）を含みうる。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、または命令は、特定の作用を実行するものとして本明細書において説明している。しかし、このような説明は便宜に過ぎず、そのような作用は実際にはコンピュータデバイス、プロセッサ、コントローラ、またはファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令等を実行する他のデバイスからもたらされること理解すべきである。
【０１１７】
[00118] 発明の概要および要約の項目は、発明者が想定するような本発明の１つまたは複数の例示的実施形態について述べることができるが、全部の例示的実施形態を述べることはできず、したがって本発明および請求の範囲をいかなる意味でも制限しないものとする。
【０１１８】
[00119] 本発明の実施形態は、特定の機能の実施とそれらの関係を示す機能的構成要素を用いて上に説明された。これらの機能的構成要素の境界は、説明の便宜上任意に定義されている。特定の機能およびそれらの関係が適切に行われる限り別の境界が定義されてもよい。
【０１１９】
[00120] 特定の実施形態の上記の説明は、本発明の一般的性質を十分に明らかにし、それにより、当業者の知識を適用することによって、他の人が、必要以上の実験を行うことなく、本発明の一般的な概念から逸脱することなく、特定の実施形態の様々な適用を容易に修正および／または適応することができるようにする。したがって、このような適応および修正は、本明細書に提示する教示および指導内容に基づいて、開示された実施形態の等価物の異議および範囲内であることを意図するものである。なお、本明細書における表現および用語は、説明のためであって限定を目的とせず、したがって、本明細書の用語および表現は教示および指導内容を鑑みて当業者によって解釈されるべきであることを理解すべきである。
【０１２０】
[00121] 本発明の範囲は、上述した例示的な実施形態のいずれにも限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲およびその等価物に応じてのみ定義されるべきである。
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本発明は、物品の検査に関連し、また、例えばリソグラフィの分野においてパターン付き物品の検査に適用されうる。この例において、検査されるべき物品は例えばレチクルまたは他のパターニングデバイスでありうる。本発明は特にＥＵＶリソグラフィに用いられるレチクルの検査に開発されたが、かかる適用に限定されない。本発明は、検査に用いる方法および装置と、かかる方法による検査に適応されたレチクルを提供する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] リソグラフィは、集積回路（ＩＣ）および他のデバイスおよび／または構造の製造における重要なステップの１つとして広く認識されている。しかしながら、リソグラフィを使用して作られるフィーチャの寸法が小さくなるにつれて、リソグラフィは小型ＩＣまたは他のデバイスおよび／または構造を製造可能にするためのより重大な要素になりつつある。
【０００３】
[0003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えばＩＣの製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ以上のダイの一部を含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。
【０００４】
[0004] 最新のリソグラフィシステムは、非常に小さいマスクパターンフィーチャを投影する。レチクルの表面上に出現する埃または外来粒子は、結果として得られる製品に悪影響を及ぼしうる。リソグラフィプロセスの前または間にレチクル上に堆積する任意の粒子状物質は、基板上に投影されるパターンにおけるフィーチャを歪ませる可能性がある。したがって、フィーチャサイズが小さいほど、レチクルから除去することが重要になる粒子のサイズも小さくなる。
【０００５】
[0005] 大抵の場合、ペリクルがレチクルと共に用いられる。ペリクルは、レチクルの表面の上方にあるフレームに張られうる透明薄層である。ペリクルは、レチクル表面のパターン付き面に粒子が到達することを阻止する。ペリクル表面上の粒子は、焦点面から外れており、露光されるウェーハ上に像を形成しないが、ペリクル表面を可能な限り粒子の無い状態にすることが依然として好ましい。
【０００６】
[0006] パターンプリンティングの限界の理論推定値は、式（１）に示されるような解像度についてのレイリー（Rayleigh）基準によって与えることができる：
【数１】
ここで、λは用いられる放射の波長であり、ＮＡＰＳはパターンのプリントに用いられる投影システムの開口数であり、ｋ１はレイリー定数とも呼ばれる、プロセス依存型調節係数であり、ＣＤはプリントされたフィーチャのフィーチャサイズ（またはクリティカルディメンション）である。式（１）から、フィーチャの最小プリント可能サイズの縮小は、３つの方法、すなわち、露光波長λを短くすること、開口数ＮＡＰＳを大きくすること、またはｋ１の値を小さくすることによって得られることが分かる。
【０００７】
[0007] 露光波長を短くする、したがって最小プリント可能なサイズを縮小するために、極端紫外線（ＥＵＶ）源を使用することが提案されている。ＥＵＶ放射源は、通常、例えば１３．５ｎｍまたは約１３ｎｍである約５〜２０ｎｍの放射波長を出射するように構成される。したがって、ＥＵＶ放射源は、微小フィーチャプリンティングの実現に向けての重要なステップを構成する。かかる放射は、極端紫外線または軟Ｘ線と呼ばれ、可能な放射源には、例えば例えばレーザ生成プラズマ源、放電プラズマ源、または電子蓄積リングによって供給されるシンクロトロン放射に基づいた放射源が含まれる。
【０００８】
[0008] しかし、ＥＵＶリソグラフィプロセスにはペリクルは用いられない。これは、ペリクルは結像放射を減衰しうるからである。レチクルが覆われない場合、レチクルは粒子によって汚染される傾向があり、この汚染はリソグラフィプロセスに欠陥を引き起こしうる。ＥＵＶレチクル上の粒子は、結像欠陥の主な原因の１つである。ＥＵＶレチクル（またはペリクルが用いられない他のレチクル）は、有機および無機粒子の汚染の影響を受ける可能性がある。約２０ｎｍほどの小さい粒径がウェーハ上の致命的な欠陥や全く生産量が得られない状態につながりうる。
【０００９】
[0009] ＥＵＶレチクルを露光位置に移動させる前に、ＥＵＶレチクルを検査および洗浄することは、レチクルハンドリングプロセスにおいて重要な面となりうる。レチクルは、通常、検査の結果、汚染が疑われる場合に、または、履歴的な統計に基づいて洗浄される。
【００１０】
[0010] レチクルは通常光学技術を用いて検査される。しかし、パターンは粒子と全く同様に光を散乱させる。レチクル表面のパターンは無作為であり（すなわち非周期的）、したがって、散乱光を単に分析するだけでは粒子をパターンから区別する方法はない。この光学技術では、ダイ対ダイ、または、ダイ対データベースといった基準を常に必要とする。さらに、既存の検査ツールは高価であり比較的遅い。
【発明の概要】
【００１１】
[0011] したがって、高速で動作可能であり、例えば１００ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、または２０ｎｍ以下のサイズの小さいサイズの粒子を検出可能なオブジェクト検査システムが必要である。さらに、ＥＵＶリソグラフィ装置に用いられるレチクルといったパターニングデバイスのパターン付き面にある粒子を検出可能な技術が必要である。
【００１２】
[0012] 本発明の第１の態様では、汚染物質粒子を検出するための物品、例えばリソグラフィレチクルの検査方法であって、物品に蛍光染料物質を塗布することと、蛍光染料物質を励起するのに適した波長における放射を用いて物品を照明することと、第１の放射とは異なる波長における蛍光染料による第２の放射の放出について物品をモニタリングすることと、第２の放射を検出した場合には汚染を表す信号を生成することとを含む方法が提供される。
【００１３】
[0013] 蛍光染料は、汚染物質粒子に結合するように選択されてよく、また、物品は、染料に対するレチクルの親和力を低減することによってコントラストを高めるコーティングまたは他の手段によって適応されうる。架橋分子を用いてもよく、また、架橋分子は、結合の選択性を高めるようにさらに設計される。染料の結合のためにさらに役立っても役立たなくてもよいバッファ分子は、汚染物質粒子上の染料の環境を修飾することができ、それにより、蛍光を１つ以上の特性において修飾させる。例えばその環境のｐＨ、および／または隣接分子の疎水性および親水性に敏感な特定の染料が選択されうる。あるいはまたはさらに、物品の一部は、染料がある場合でも蛍光を抑制するのに有効でありうる。（この抑制は、例えばＥＵＶレチクルとしてのその主要機能を破壊することなく物品表面の修飾によって達成可能である。）
【００１４】
[0014] 本発明の第２の態様では、リソグラフィにおいて用いられるレチクルといった物品の検査のための装置であって、検査下のパターニングデバイスのためのサポートと、放射源光学システムとを含み、放射源光学システムは、物品に蛍光染料物質を塗布するための堆積チャンバと、
[0015] 蛍光染料を励起するのに適した波長における放射を用いて物品を照明するための放射源と、第１の放射とは異なる波長における蛍光染料による第２の放射の放出について物品をモニタリングするためのセンサと、第２の放射の検出に呼応して汚染の存在を示す信号を生成するための信号プロセッサとを含む装置が提供される。
【００１５】
[0016] 本発明の第３の態様では、ＥＵＶリソグラフィにおけるパターニングデバイスとして使用するためのレチクルであって、デバイスはＥＵＶ波長における対照的な光学特性の反射部分および吸収部分を有し、ＥＵＶ波長における光学特性間のコントラストを著しく低減することなく、検査方法においてレチクルと汚染物質粒子間のコントラストを高めるために全体的なコーティングが塗布される、レチクルが提供される。
【００１６】
[0017] 本発明の第４の態様では、コンピュータ上で実行された場合に、該コンピュータに、第１の態様の方法に用いるためのデータ分析方法を実行させる命令を含むコンピュータプログラムプロダクトが提供される。
【００１７】
[0018] 本発明の更なる特徴および利点、ならびに本発明の様々な実施形態の構造および動作を、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。本発明は、本明細書に記載した具体的な実施形態に限定されないことに留意されたい。このような実施形態は本明細書において例示目的のみに提示されている。本明細書に含まれる教示内容に基づき、当業者には追加の実施形態が明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
[0019] 本願に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付図面は、本発明を例示し、以下の記載と共に、本発明の原理をさらに説明しかつ当業者が本発明を行いかつ利用することを可能にするものである。本発明の実施形態は、添付図面を参照してほんの一例として説明するに過ぎない。
【図１】図１は、反射型投影光学部品を有するリソグラフィ装置を概略的に示す。
【図２】図２は、図１の装置のより詳細な図である。
【図３】図３は、図１および図２の装置用の代替の放射源コレクタモジュールＳＯのより詳細な図である。
【図４】図４は、ＥＵＶリソグラフィ装置の代替例を示す。
【図５】図５は、汚染粒子を有するＥＵＶレチクルを示す。
【図６】図６は、本発明の一実施形態によるオブジェクトの検査用の装置を概略的に示し、かつ、ＥＵＶレチクルの検査プロセスの動作原理を説明する。
【図７】図７は、図６の装置を用いた検査プロセスの第１の実施形態の段階（ａ）〜（ｅ）を説明する。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態における検査プロセスの一部を説明する。
【図９】図９は、本発明の第３の実施形態における検査プロセスの一部を説明する。
【図１０】図１０は、本発明の第４の実施形態における検査プロセスの一部を説明する。
【図１１】図１１は、本発明の第５の実施形態における検査プロセスの一部を説明する。
【図１２】図１２は、本発明の第５および第６の実施形態のプロセスにおいて利用できるクエンチング機構を示す。
【図１３】図１３は、本発明の第５の実施形態における検査プロセスの一部を説明する。
【図１４】図１４は、例示的な染料の蛍光スペクトルへの環境の影響を示す。
【図１５】図１５は、例示的な染料の蛍光スペクトルへの環境の影響を示す。
【図１６】図１６は、様々な染料への環境の影響を利用した本発明の更なる実施形態を示す。
【図１７】図１７は、様々な染料への環境の影響を利用した本発明の更なる実施形態を示す。
【図１８】図１８は、様々な染料への環境の影響を利用した本発明の更なる実施形態を示す。
【図１９】図１９は、様々な染料への環境の影響を利用した本発明の更なる実施形態を示す。
【図２０】図２０は、様々な染料への環境の影響を利用した本発明の更なる実施形態を示す。
【００１９】
[0020] 本発明の特徴および利点は、図面とともに以下の詳細な記載からより明らかとなろう。図中、同様の参照文字は全体に亘って対応する要素を特定する。図中、同様の参照番号は、一般に、同一の、機能的に同様のおよび／または構造的に同様の要素を示す。さらに、ある要素が最初に登場した図面は、対応する参照番号の最左の数字によって示される。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[0021] 本明細書は、本発明の特徴を組み込む１つ以上の実施形態を開示する。開示された実施形態は本発明を例示するに過ぎない。本発明の範囲は開示された実施形態に限定されない。本発明は本明細書に添付される特許請求の範囲によって定義される。
【００２１】
[0022] 記載された実施形態、および、明細書中における「一実施形態」、「実施形態」、「例示的な実施形態」等への言及は、記載された実施形態が特定の特徴、構造、または特性を有しうることを示すが、必ずしもすべての実施形態がその特徴、構造、または特性を含まなくてもよい。さらに、このような語句は、必ずしも同じ実施形態を指しているわけではない。また、特定の特徴、構造、または特性が一実施形態に関連して記載された場合、明示的な記載の有無に関わらず、その特徴、構造、または特性を他の実施形態に関連して作用させることは当業者の知識内であると理解される。
【００２２】
[0023] 本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらの任意の組合せで実施されてよい。本発明の実施形態は、また、１以上のプロセッサによって読出しおよび実行されうる、機械可読媒体上に記憶された命令として実施されてもよい。機械可読媒体は、機械（例えばコンピュータデバイス）によって読出し可能な形態で情報を記憶および伝送するための任意の機構を含みうる。例えば、機械可読媒体には、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光学、音響、または他の形態の伝播信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号等）等が含まれる。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令が、本明細書においては、特定の動作を行うように記載される場合もある。しかし、そのような記載は便宜上に過ぎず、また、そのような動作は、実際には、コンピュータデバイス、プロセッサ、コントローラ、またはファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令等を実行する他のデバイスによるものであることは理解されるべきである。
【００２３】
[0024] しかし、このような実施形態をより詳細に記載する前に、本発明の実施形態が実施されうる例示的な環境を述べることが有益である。
【００２４】
[0025] 図１は、本発明の一実施形態による放射源コレクタモジュールＳＯを含むリソグラフィ装置１００を概略的に示す。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えばＥＵＶ放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスクまたはレチクル）ＭＡを支持するように構成され、かつパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続されたサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、かつ基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば反射投影システム）ＰＳを含む。
【００２５】
[0026] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらの任意の組み合せ等の様々なタイプの光コンポーネントを含むことができる。
【００２６】
[0027] サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否か等の他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスＭＡを保持する。サポート構造は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。
【００２７】
[0028] 「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用できるあらゆるデバイスを指していると広く解釈されるべきである。放射ビームに付与されたパターンは、集積回路等のターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応しうる。
【００２８】
[0029] パターニングデバイスは、透過型であっても反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは周知であり、バイナリ、レべンソン型（alternating）位相シフト、およびハーフトーン型（attenuated）位相シフト等のマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられ、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように各小型ミラーを個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付与する。
【００２９】
[0030] 投影システムは、照明システムと同様に、使われている露光放射にまたは真空の使用といった他の要素に適切な屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、若しくはその他のタイプの光コンポーネント、またはこれらの任意の組合せ等の様々なタイプの光コンポーネントを含んでよい。ＥＵＶ放射には真空を用いることが望ましい。これは、他のガスは放射を吸収し過ぎてしまうからである。したがって、真空環境が、真空壁および真空ポンプを用いることでビーム路全体に与えられうる。
【００３０】
[0031] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば反射型マスクを採用しているもの）である。
【００３１】
[0032] リソグラフィ装置は、２（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２以上のマスクテーブル）ＷＴを有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルを並行して使うことができ、すなわち、予備工程を１以上のテーブル上で実行しつつ、別の１以上の基板テーブルを露光用に使うことができる。
【００３２】
[0033] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源コレクタモジュールＳＯから極端紫外線ビームを受ける。ＥＵＶ光を生成する方法には、必ずしも次に限定されないが、物質を、ＥＵＶ域における１以上の輝線を有する、例えばキセノン、リチウム、またはスズといった少なくとも１つの元素を有するプラズマ状態に変換することが含まれる。多くの場合、レーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」）と呼ばれる１つのこのような方法において、必要なプラズマは、必要な輝線を放出する元素を有する物質の小滴、ストリーム、またはクラスタといった燃料をレーザビームで照射することによって生成することができる。放射源コレクタモジュールＳＯは、燃料を励起するレーザビームを与える、図１には図示しないレーザを含むＥＵＶ放射システムの一部であってよい。結果として生じるプラズマは、例えばＥＵＶ放射である出力放射を放出し、出力放射は、放射源コレクタモジュール内に配置される放射コレクタを用いて集光される。レーザと放射源コレクタモジュールは、例えばＣＯ２レーザを用いて燃料励起用のレーザビームを与える場合は、別個の構成要素であってよい。
【００３３】
[0034] その場合、レーザは、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また、放射ビームは、レーザから放射源コレクタモジュールへ、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムを使って送られる。その他の場合、例えば放射源が、多くの場合、ＤＰＰ源と呼ばれる放電生成プラズマＥＵＶジェネレータである場合、放射源は放射源コレクタモジュールの一体部分とすることもできる。
【００３４】
[0035] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、ファセットフィールド（facetted field）デバイスおよび瞳ミラーデバイスといった様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
【００３５】
[0036] 放射ビームＢは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されているパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡから反射された後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に放射ビームＢの焦点を合わせる。第２のポジショナＰＷおよび位置センサＰＳ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使い、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１のポジショナＰＭおよび別の位置センサＰＳ１を使い、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２と、基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使って位置合わせされてもよい。
【００３６】
[0037] 例示のリソグラフィ装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
【００３７】
[0038] １．ステップモードでは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。
【００３８】
[0039] ２．スキャンモードでは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。
【００３９】
[0040] ３．別のモードでは、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードでは、一般に、パルス放射源が採用され、また、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
【００４０】
[0041] 上述の使用モードの組み合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用してよい。
【００４１】
[0042] フォトルミネッセンス（ＰＬ）信号の有無を、欠陥の存在のインジケータとして用いることが提案されてきている。例えばＪＰ２００７−２５８５６７またはＪＰ１１−３０４７１７を参照されたい。これらは参照することにより本明細書にその全体を組み込む。しかし、これらの技術の粒子検出機能に対する改良は歓迎されるであろう。２０１０年７月２日に出願され、２００９年８月４日に出願された米国仮出願第６１／２３１，１６１号の優先権を主張する共同所有する国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５９４６０に、汚染物質を検出する分光学的手法が提案されている。この国際特許出願は、参照することにより本明細書にその全体を組み込む。
【００４２】
[0043] 図２は、放射源コレクタモジュールＳＯ、照明システムＩＬ、および投影システムＰＳを含むリソグラフィ装置１００をより詳細に示す。放射源コレクタモジュールＳＯは、放射源コレクタモジュールＳＯの囲い構造２２０内に真空環境が維持されるように構成される。ＥＵＶ放射を放出するプラズマ２１０が、放電生成プラズマ源によって形成されうる。ＥＵＶ放射は、例えばＸｅガス、Ｌｉ蒸気、またはＳｎ蒸気であるガスまたは蒸気によって生成されうる。このガスまたは蒸気中で非常に高温のプラズマ２１０が生成されて電磁スペクトルのＥＵＶ域における放射が放出される。非常に高温のプラズマ２１０は、例えば少なくとも部分的にイオン化されたプラズマを引き起こす放電によって生成される。例えば１０Ｐａの分圧にあるＸｅ、Ｌｉ、Ｓｎ蒸気または任意の他の好適なガスまたは蒸気が、放射の効率のよい発生には必要でありうる。一実施形態では、励起されたスズ（Ｓｎ）のプラズマが与えられてＥＵＶ放射が生成される。
【００４３】
[0044] 高温のプラズマ２１０によって放出される放射は、放射源チャンバ２１１からコレクタチャンバ２１２内へと光学ガスバリアまたは汚染物質トラップ２３０（幾つかの場合では、汚染物質バリアまたはフォイルトラップとも呼ばれる）を介して渡される。この光学ガスバリアまたは汚染物質トラップ２３０は、放射源チャンバ２１１における開口内にまたはその背後に位置決めされる。汚染物質トラップ２３０はチャネル構造を含んでもよい。汚染物質トラップ２３０はさらに、ガスバリア、または、ガスバリアとチャネル構造の組合せを含んでもよい。汚染物質トラップまたは汚染物質バリア２３０はさらに、本明細書では、当技術分野において知られているようにチャネル構造を少なくとも含むものとして示される。
【００４４】
[0045] コレクタチャンバ２１１は、いわゆるかすめ入射コレクタでありうる放射コレクタＣＯを含みうる。放射コレクタＣＯは、上流放射コレクタ面２５１と、下流放射コレクタ面２５２とを有する。コレクタＣＯを通過する放射は、格子スペクトルフィルタ２４０から反射されて仮想放射源点ＩＦ内に合焦される。仮想放射源点ＩＦは、一般に中間集光点と呼ばれ、放射源コレクタモジュールは、この中間集光点ＩＦが囲い構造２２０における開口２２１においてまたはその付近に位置付けられるように構成される。仮想放射源点ＩＦは、放射を放出するプラズマ２１０の像である。
【００４５】
[0046] 続いて、放射は照明システムＩＬを通過し、照明システムＩＬは、パターニングデバイスＭＡにおける放射ビーム２１の所望の角分布と、パターニングデバイスＭＡにおける所望の放射強度の均一性とを与えるように構成されたファセットフィールドミラーデバイス２２およびファセット瞳ミラーデバイス２４を含みうる。サポート構造ＭＴによって保持されたパターニングデバイスＭＡにおいて放射ビーム２１が反射した後、パターン付きビーム２６が形成され、このパターン付きビーム２６は、投影システムＰＳによって、反射要素２８、３０を介して、ウェーハステージまたは基板テーブルＷＴによって保持された基板Ｗ上に結像される。
【００４６】
[0047] 一般に、照明光学ユニットＩＬおよび投影システムＰＳ内には図示するよりも多くの要素があってよい。格子スペクトルフィルタ２４０は、リソグラフィ装置の型に応じて任意選択的にあってもよい。さらに、図示するものよりも多くのミラーがあってもよく、例えば、図２に示す以外に投影システムＰＳ内には１〜６個の追加の反射要素があってよい。
【００４７】
[0048] 図２に示すコレクタ光学部品ＣＯは、コレクタ（またはコレクタミラー）のほんの一例として、かすめ入射リフレクタ２５３、２５４、および２５５を有するネスト状のコレクタとして示される。かすめ入射リフレクタ２５３、２５４、および２５５は、光軸Ｏの周りに軸対称に配置され、このタイプのコレクタ光学部品ＣＯは、多くの場合、ＤＰＰ源と呼ばれる放電生成プラズマ源と組合せて用いられる。
【００４８】
[0049] あるいは、放射源コレクタモジュールＳＯは、図３に示すようにＬＰＰ放射システムの一部であってもよい。レーザＬＡは、キセノン（Ｘｅ）、スズ（Ｓｎ）、またはリチウム（Ｌｉ）といった燃料内にレーザエネルギーを堆積するように構成され、それにより、数十ｅＶの電子温度で高度にイオン化されたプラズマ２１０が生成される。これらのイオンの脱励起および再結合中に生成されるエネルギー放射が、プラズマから放出され、近法線入射コレクタ光学部品ＣＯによって集光され、かつ、囲い構造２２０における開口２２１上に合焦される。
【００４９】
[0050] 図４は、ＥＵＶリソグラフィ装置用の代替の配置を示し、この装置内では、スペクトル純度フィルタＳＰＦは反射型格子ではなく透過型である。この場合の放射源コレクタモジュールＳＯからの放射は、コレクタから中間焦点ＩＦ（仮想放射源点）へと直線経路をたどる。図示しない代替の実施形態では、スペクトル純度フィルタ１１は、仮想放射源点１２、または、コレクタ１０と仮想放射源点１２との間の任意の点に位置決めされうる。フィルタは、例えば仮想放射源点１２の下流の放射経路における他の場所に配置されてもよい。複数のフィルタを配置してもよい。先の例におけるように、コレクタＣＯは、かすめ入射型（図２）であっても直接リフレクタ型（図３）であってもよい。
【００５０】
[0051] 以下の説明では、オブジェクト上の粒子の検出を可能にするオブジェクト検査のシステムおよび方法を述べる。検査されるオブジェクトは、例えば集積回路における個々の層に形成される回路パターンを生成するためのリソグラフィパターニングデバイスであってよい。例示的なパターニングデバイスには、マスク、レチクル、またはダイナミックパターニングデバイスが含まれる。本システムを用いることが可能なレチクルには、例えば周期パターンを有するレチクルおよび非周期パターンを有するレチクルが含まれる。レチクルは、ＥＵＶリソグラフィおよびインプリントリソグラフィといった任意のリソグラフィプロセスにおける使用のためのレチクルであってもよい。
【００５１】
[0052] 図５は、図１〜図４のいずれかのリソグラフィ装置におけるパターニングデバイスＭＡでありうる一般的なＥＵＶレチクル５００を断面で示す。レチクル５００は、基板５０２、多層コーティング５０４、およびパターン層５０６を含む。
【００５２】
[0053] １つの例示的な実施形態では、レチクル５００は、石英または別の低熱膨張材料から作られた基板５０２と、モリブデンとシリコンの交互層を含む反射性多層コーティング５０４とを含むＥＵＶレチクルであってよい。多層コーティング５０４は、例えば数十の層を含んでよく、また、一実施形態では約２００ｎｍの厚さを有してよい。例えばルテニウムまたはシリコンから作られたキャッピング層５０８が、多層の上面に設けられてもよい。
【００５３】
[0054] パターン層５０６は、レチクル５００用のパターンを画定する。ＥＵＶレチクルの場合、パターン層５０６はアブソーバ層である。同様に、ＥＵＶレチクルにおける多層５０４は反射性である。
【００５４】
[0055] ＥＵＶレチクル内のパターン層５０６は、例えば窒化タンタル（ＴａＮ）から作られてよい。ＴａＮＯの表面層があってもよい。アブソーバの高さは一例では約７０ナノメートルであってよく、また、約１００ｎｍの幅を有してもよい（これはリソグラフィシステムのクリティカルディメンション（ＣＤ）の約４倍であり、このスケーリングはウェーハとレチクル間の縮小係数によるものである）。
【００５５】
[0056] パターン層によって画定されるパターンは、基本的に無作為であり、ライン、コンタクトホール、周期的および非周期的パターンから構成されうる。
【００５６】
[0057] 図は、汚染物質粒子５１０、５１２および５１４も示す。これらはレチクル５００の一部ではないが、幾つかの状況ではレチクル５００に吸着されるかまたはその上に堆積されうる。リソグラフィ装置は複雑で多くの異なる物質を用いるので、任意の種類の粒子が基本的にレチクル５００上に堆積されうる。粒子は導電性であっても絶縁性であってもよく、任意の形状またはサイズであってよく、また、導電性コーティング５０４またはパターン層５０６上に堆積されうる。堆積されうる例示的な粒子の種類には、有機粒子、金属粒子、および金属酸化物粒子が含まれる。
【００５７】
[0058] リソグラフィ装置において用いられるレチクルといったパターニングデバイスの表面上に集まる粒子は、一般に、パターニングデバイスが作られる物質とは異なる種類の物質である。後述の例（図６〜図１１）では、この事実を利用して、１つ以上の蛍光染料物質を用いることによる汚染物質粒子の検出を助力する。さらに、汚染物質粒子とレチクルとの物質とがそれ自体でそれほど異ならない場合であっても汚染物質を検出する技術が記載される。有機蛍光染料を用いてＥＵＶレチクルの検査を行うことが提案される。染料の明るい蛍光発光によって非常に精度が高い検査が可能となる。染料は蒸着によってレチクル上に堆積され、汚染物質に選択的に結合する。結合における選択性は、後述する様々な実施形態において説明するように様々な方法において達成されうる。選択肢には、レチクルの上面に低親和力コーティングを塗布すること、および／または、汚染物質に特に結合する官能基を染料に添加することが含まれる。レチクル上の余剰染料の追加の（選択的）除去ステップによってより高いコントラストを達成できる。
【００５８】
[0059] 汚染物質に対する染料の選択的な結合によってコントラストを達成する実施形態もある一方で、選択的結合なくコントラストを達成する実施形態もある。このような実施形態では、クエンチング機構が作用して、汚染物質に結合した染料分子のみが検出される放射を放出する。続いて検査を行い、その後に洗浄を行うことができる。様々な技術を組み合わせて実用的な実施形態を成しうる。様々な技術を平行してまたは連続して適用し、異なる種類の汚染物質を検出しうる、および／または、レチクルの様々な部分（例えば導電性コーティング５０４／５０８またはパターン層５０６）上に存在する汚染物質を検出しうる。
【００５９】
[0060] 図６は、本明細書において開示する粒子検出方法の原理を説明する。照明光学部品６０４を介してレチクル５００を照射する放射源６０２を含む検査装置６００が設けられている。分子６０６を含む蛍光染料が、汚染物質粒子５１０〜５１４に付着している。放射源６０２は、励起波長λｅｘｃにある照明を与える。染料分子６０６はこの照明により励起状態にされ、その後、異なる波長λｅｍにある放射を放出できる。フィルタ６１２を含む検出光学部品６１０が、放出された放射を集光し、それをカメラ（画素アレイ）または単一センサ（例えば光電子増倍管（ＰＭＴ））でありうるセンサ６０８に運ぶ。破線の外形および破線の矢印によって示されるように、スキャン動作を適用し、それにより検査装置６００が完全な検査のためにレチクル５００の表面を体系的に検査範囲とすることができる。
【００６０】
[0061] 検査装置６００は、リソグラフィ装置のレチクルハウジング内に一体にされてよく、それにより検査下のレチクルは、リソグラフィ動作時に用いられるのと同じサポート構造ＭＴ上に載せられる。あるいは、レチクル５００はサポート構造ＭＴのすぐ近くから別の検査チャンバへ移動されてもよい。この後者の選択肢は、追加の機器によるリソグラフィ装置内の過密化を回避し、さらにリソグラフィ装置自体の中では行うことが許容されないまたは行うことが好ましくないプロセスを使用できるようにする。検査チャンバは、選好に応じてリソグラフィ装置に近接して接続されていても、または、リソグラフィ装置からかなり離れていてもよい。検査チャンバ自体は、装置６００が動作する検査チャンバと、染料がレチクルに塗布される準備チャンバ（図示せず）に分けられうる。
【００６１】
[0062] 図７を参照するに、完全なる検査および洗浄プロセスの第１の実施形態を段階（ａ）〜（ｅ）によって説明する。（ａ）では、汚染物質粒子５１０〜５１４を有するレチクル５００が受け取られる。プロセスＡが適用されて、蛍光染料分子６０６がレチクル上に堆積される。この堆積は通常染料蒸気が存在する雰囲気からの蒸着によるものであり、蒸気圧および蒸気ならびに基板の温度は綿密に制御される。この第１の実施形態では、染料はレチクル全体（汚染物質上およびレチクル自体上を含む）に均一に堆積される（図７（ｂ））。
【００６２】
[0063] コントラストを与えるまたは高めるために、染料除去ステップＢが行われ、それにより染料は粒子５１０〜５１４に吸着されたままであるが、レチクル層５６０、５０８から除去される（図７（ｃ））。高コントラストを達成するために、染料に対してレチクルは非常に低い親和力を有することが望ましい。例えば染料は、汚染物質に対して（強い）化学吸着を有するが、基板に対しては（弱い）物理吸着（例えばファンデルワールス結合）のみを有するように選択される。この目的のために、染料は、汚染物質に特に結合（化学吸着）するが基板には結合しない官能基を有しうる。基板を適温に加熱する間に雰囲気をフラッシングすることによって、弱い結合は壊され汚染物質粒子に化学的に結合していない染料分子は除去される。
【００６３】
[0064] 染料除去プロセスＢ後、レチクルはプロセスＣによって検査チャンバに移されるか、または、検査装置６００がチャンバ内に運び込まれ、蛍光の励起および検出が行われて汚染物質粒子がレチクル上に存在するかどうかを判断する（図７（ｄ））。必要に応じて、検出プロセスは空間分解能を用いて行われてよく、それによりレチクル上のどこに粒子があり、または、これが関心のものであるかどうかを特定する。粒子が発見されたと想定して、洗浄プロセスＤが行われて粒子が除去され、クリーンなレチクルはステップＥによってリソグラフィ装置または将来の使用のために格納庫に移される（図７（ｅ））。洗浄は、非接触プロセス、例えばレチクルを水素ラジカルの雰囲気に曝すことによって行われる。
【００６４】
[0065] 蛍光が検出されない場合（これは期待されることである）、レチクルはクリーンであると判断され、洗浄ステップＤなしで使用または収納のために移される（Ｅ’）。レチクルは非常に高価かつ精巧な製品であるので、検査プロセスの主な目的は不必要な洗浄作業を回避することである。なお、選択的染料除去ステップＢが効果的に行われたのならば、汚染物質が発見されない場合には染料を除去する必要はない。
【００６５】
[0066] 図８を参照するに、本発明の第２の実施形態として、汚染物質粒子への染料の選択的な結合を達成するための代替のプロセスを説明する。ここでは、ステップＡはすぐに行われず、ステップＡ１〜Ａ３が次の通りに適用される。ステップＡ１にて、架橋分子６１０が選択され基板全体に堆積される。架橋分子６１０は、ターゲット粒子に効果的に結合するが、レチクルには結合しない第１の官能基を有する。第２の官能基が染料に効果的に結合する。ステップＡ１において架橋分子を準備チャンバ内に導入した後、架橋分子６１０のうちの幾つかは、粒子５１０〜５１４に比較的強く結合し、その一方でレチクル自体の上にある６１０’と示す架橋分子は比較的緩く結合している。ステップＡ２では、架橋分子雰囲気を排出し、適温に加熱し、Ｎ２といった不活性ガスでフラッシングする１つ以上のサイクルによって表面からこれらの緩く結合された分子６１０’が流される。この時点（ｃ）において、汚染物質粒子に結合されている架橋分子のみが存在し、これらは染料分子のための受容体部位を与える。次にステップＡ３にて架橋分子に結合する染料分子が導入される。必要に応じて更なるフラッシング作業Ｂが行われて、余剰の染料分子が除去され、粒子５１０〜５１４に結合した架橋分子に結合した分子のみが残る（図８（ｄ））。
【００６６】
[0067] なお、第２の実施形態の一般的な概念内で少なくとも３つの変形が可能であることに留意されたい。図８を参照して説明したプロセスから始めるが、３つの変形には、次のものが含まれる。すなわち（１）架橋分子を塗布する、フラッシングする、染料を塗布する、必要に応じて再びフラッシングする、（２）架橋分子を塗布する、染料を塗布する、次にフラッシングする、（３）架橋分子と染料を同時に塗布する、次にフラッシングする。当業者であれば、実験によって、レチクル物質およびコーティング、汚染物質の組成、染料の組成、および架橋分子の特定の組み合わせに最も適したプロセスを考え付くことができるであろう。なお、第２の実施形態では、架橋分子および染料は、汚染物質が存在しない場合にはなく、つまりその場合はそれらを除去するための特定のステップが不要となることに留意されたい。
【００６７】
[0068] 選択性に関して、染料分子／架橋分子は、ファンデルワールス相互作用を中心とする物理吸着か、または、染料と基板との間に化学結合が生じる場合には化学吸着のいずれかによって基板に結合されうる。理想的には染料は粒子に化学吸着し、基板に対しては弱い物理吸着のみを示す。すなわち、レチクルおよび粒子に対する染料の親和力における高いコントラストが望ましい。
【００６８】
[0069] 上述したように、反射性部分におけるレチクルの表面の物質は、Ｍｏ／Ｓｉ多層５０４の物質、または、Ｒｕといったキャッピング層５０８でありうる。パターン層５０６を形成するアブソーバ物質の表面は、例えばＴａＮまたはＴａＮＯであってよい。汚染物質として見受けられうる金属および金属酸化物の種類には、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｓｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇが含まれる。有機汚染物質も見受けられうる。少なくとも幾つかの有機汚染物質が、染料の添加なしに自然に蛍光を発しうる。しかし、発光信号を強化するためにそれらに染料を付着させることは依然として有益である。
【００６９】
[0070] 汚染物質に対して親和力が高いが、レチクル基板／コーティングに対して親和力が低い適切な染料を選択しなければならない。親和力は、単に物理的相互作用（「物理吸着」）によって達成されるか、または化学的相互作用（「化学吸着」）によっても達成されうる。物理吸着のみを考慮する場合、染料の疎水性がこの目的のために変えるべき主な特性である。例えば親水性の染料は、疎水性の基板に優先して金属酸化物粒子に付着する。物理吸着だけでは、検査される物品と汚染物質との間の結合強度に十分なコントラストを与えない場合、所与の状況では化学吸着を利用できる。汚染物質に対する化学吸着を達成するために、染料は例えば金属または半導体に特に結合する官能基を有しうる。好適には、染料は蒸着および染料の（選択的）除去を容易にするために低蒸気圧を有する。蛍光染料の選択について、以下に個別にまたは組み合わせて選択できる種類のほんの幾つかの例を示す。
クマリン系
フルオレセイン系
ナイルブルー
ペリレン系
アントラセン系
ビフェニル系
ナフタリン系
アクリジン系
オキサジン系
【００７０】
[0071] 粒子と結合するために塩基性の染料分子に付着可能な官能結合基（functional binding group）の選択もある。原理上は、レチクル上または汚染粒子内の特定の物質に結合するように個別にカスタマイズされた製剤を製造できる。しかし、医用／薬剤調査のために既に市販されている官能基のうちのいずれかを使用できることが望ましい。以下の市販されている結合基のうちのいずれかを有する染料分子。
チオール
シアン化物
アミン
カルボキシル
ヒドロキシル
チオシアン化物
クロロシラン
アルコキシシラン
【００７１】
[0072] 列挙したもの以外の他の官能基も利用可能でありかつ有用である。所与の状況における正しい性能は、実験によって確認されなければならない。しかし、出発点として、チオール基、（チオ）シアン化物基、およびアミン基は金属に結合する可能性が高く、その一方で、リン酸塩、ホスホン酸塩、カルボキシル、ヒドロキシル、およびシランは金属酸化物に結合する可能性がより高いことが期待されうる。様々な汚染物質への染料の付着を確実にするために、様々な結合基を有する様々な染料のセットか、または、２つ以上の結合基を担持する１つの染料を使用することを選択しうる。前者の場合、検査時のスペクトル応答によって見つかった汚染物質の種類が示されうる。この情報は、将来の改良のために汚染物質源を調査するのに有用でありうる。この情報はさらに、洗浄時間を最小限にするおよび／または基板の劣化を最小限にするために最適洗浄プロセスを設計するのに有用でありうる。染料のスペクトル応答への環境の影響について、後述する更なる実施形態において詳述する。
【００７２】
[0073] 上述したように、蒸着だけではレチクルと粒子との間に十分なコントラストがもたらされない場合、レチクル上の余剰染料の選択的除去ステップを行うことができる（図７、ステップＢ）。これは、基板の加熱と組み合わせて、真空雰囲気の数回のフラッシングによって行うことができる。染料および実際の留意事項に依存して、このような加熱の温度は例えば約摂氏１６０度であってよい。その他の場合、温度は例えば約摂氏１４０度と低くする必要がある。ステップＢにおける除去は、基板の電子またはイオン衝撃、または、プラズマ処理によってさらに高めることができる。いかなる場合でも、プロセスは選択的であるべきであることは明白であり、それにより、そのプロセスは粒子から染料を除去するのではなく、レチクルからのみ除去する。これは、レチクルと粒子間で染料の親和力に十分な差異がある場合に実現可能である。いかなる場合でも、染料の塗布および選択的除去は、除去の選択性を最適化しかつコントラストを最大限にするよう実験を通じて正確に調整されなければならないプロセスである。
【００７３】
[0074] レチクルおよび汚染物質に対する染料の物理または化学親和力におけるコントラストが十分に大きくない場合、染料に対して非常に低い親和力を有する好適な物質で作られた追加のコーティングをレチクルの上面に塗布することができる。例えばコーティング８０２は、ＳｉＣ、フッ素化シラン、ＢＮのような低表面エネルギー物質、または貴金属であってよい。例えばＧｅＴｅまたはＭｏＳ２である他の物質をコーティング８０２のために選択してもよい。これらの物質は、非常に疎水性であり、したがって親水性染料に対して非常に低い親和力を有するからである。疎水性または親水性の環境に対する特定の染料の感度を利用する実施形態を、以下の図１４〜図２０を参照して以下に説明する。
【００７４】
[0075] コーティングは、強度損失を最小限に下げるために、ＥＵＶに対して適度に透過性であるべきである。このために、コーティングは２ｎｍより薄くてよく、好適には１ｎｍより薄い。原子層堆積（ＡＬＤ）法は、ほんの数原子層の均一な厚さを有するＢＮで作られたコーティングを塗布する便利な方法である。コーティング８０２のために金属が選択される場合、これには通常のＲｕ層５０８が含まれうるが、修正版レチクル８００では、コーティングは反射性多層５０４だけでなくパターン層ＴａＮ上にも延ばされる。低親和力層としてどの物質が選択されようとも、ＥＵＶ放射および水素雰囲気に対して頑強であるべきである。その物質は、ＥＵＶ反射性をあまり減衰すべきではないし、また、パターン層５０６のアブソーバ部分内に反射性をもたらすべきでもない。このために、低親和力層は２ｎｍより薄くてよく、好適には１ｎｍより薄い。
【００７５】
[0076] 言うまでもないことであるが、前段落では染料に対するコーティングの親和力について言及しているが、第２の実施形態では、コーティングは、選択された架橋分子に対するその低親和力のために選択されてもよい。染料および架橋分子に対する親和力は当然ながら共に関連性があり、必要な完全な選択性を達成するために物品の様々な部分における様々なコーティングが望ましい場合がありうる。
【００７６】
[0077] 図９は、レチクル８００が、前段落において提案されるように低親和力物質の薄層８０２（図９（ａ））で被覆されている第３の実施形態を示す。これは、コントラストを高めるためであり、したがって、ステップＡにおいて染料は粒子５１０〜５１４のみに付着し、（被覆された）レチクルには付着しない（図９（ｂ））。装置６００を用いた検査が行われる前の染料除去ステップＢは不要となる。
【００７７】
[0078] 図１０は、染料に対する親和力を高めるために検査の前に粒子が修飾される第４の実施形態を説明する。上述したように、粒子５１０〜５１４は異なる物質でありうる。図１０（ａ）では、粒子５１０および５１２は金属粒子であって、粒子５１４は金属酸化物または有機粒子である。プレプロセスステップＡ０において、金属粒子５１０および５１２は、上述した準備チャンバ内の酸素雰囲気に暴露すること（ｂ）によって、全体的または部分的に酸化される。これにより、粒子は全てクリーンレチクルの金属または半導体物質に対してよりも互いにより類似するので、レチクルと粒子間に適切なコントラスト挙動を有する染料を選択することを容易にすることができる。一般的に、酸化雰囲気はリソグラフィ装置自体の中には望ましくない。したがって、検査装置６００用に別個の準備チャンバを有する実施形態が特に魅力的な選択肢である。さらに、酸化ステップは、Ｒｕキャッピング層５０８といったレチクル自体の機能表面を酸化して劣化させないように軽度であるべきである。
【００７８】
[0079] 酸化ステップＡ０後、レチクル５００は、前の実施形態と同様に処理されて染料分子が汚染物質粒子に選択的に付着される（図１０（ｃ））。その後、前述同様に検査が進む。低親和力コーティング８０２および／または架橋分子６１０といった特徴は、必要に応じて酸化ステップと組み合わせられて適用されてよい。
【００７９】
[0080] 図１１は、染料が粒子に選択的に結合されるのではなく、染料粒子が、それらがレチクル上にあるのかまたは粒子上にあるのかに応じて選択的に蛍光を発する本発明の第５の実施形態を示す。具体的には、汚染物質粒子に吸着した染料分子６０６は通常に蛍光を発する一方で、それぞれレチクル層５０８および５０６上にある分子６０６’および６０６’’はレチクル物質へのその近接性または接触によって「クエンチング」され、それにより蛍光発光は抑制される。レチクル５００の基板５０２および／または上部層５０６、５０８に負バイアス電圧を印加することによってクエンチングを高めるために電気バイアス源９０２が任意選択的に配置されうる。このクエンチングが起きるように染料および／またはレチクル物質が選択されるならば、染料除去ステップＢを回避することができる。染料が粒子に選択的に結合する必要性は減少され、このことは選択する物質の範囲を潜在的に広げる。あるいは、染料除去ステップＢは依然として行われてもよいが、検出仕様に見合うために必要とされる除去はそれほど綿密でなくてよい。
【００８０】
[0081] 好適には、基板は、図１３を参照して以下に説明する機構のうちの１つによって染料の効果的なクエンチングをもたらす。染料の選択および用いる厳密な物質に応じてレチクルの金属特性が、ある程度のクエンチングをもたらすのに十分でありうる。
【００８１】
[0082] ＲｕおよびＴａ物質は（これらの物質からレチクル表面は通常作られるが）、それ自体が有効なクエンチャでありうる。染料の蛍光を十分に抑制しない従来のレチクル物質の場合、レチクルの組成を適応するか、または、レチクル８００におけるコーティング８０２（図９）と同様に従来のレチクルの上面に薄い追加のコーティングを塗布しうる。このコーティングの厚さは、例えば２ｎｍ未満、好適には１ｎｍ未満のように、レチクルのＥＵＶ光学性能を妨げないように十分に小さいべきである。このコーティングが有効なクエンチャとなるには、このコーティングは、例えば非常に低いフェルミ準位（電荷‐注入）、強力な表面プラズモンバンドまたは半導体の遷移双極子（エネルギー伝達）を有しうる。例としては、通常低フェルミ準位を有する貴金属か、または、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＰｂＳｅといったＥＭスペクトルの可視部分において大きい双極子モーメント（直接バンドギャップ）を有する半導体がある。銅、銀、または金といった金属は、可視領域にプラズモンバンドを有し、Ｔｉ、Ｒｕ、またはＣｒといった金属も適切でありうる。リチウムまたはマグネシウムといった非常に高いフェルミ準位を有する金属は、染料に電荷を注入するために用いられうる。コーティング８０２のために選択される物質は、検査されている物品の作業環境において反応して変化しない物質であるべきである。ＥＵＶリソグラフィレチクルの場合、作業環境は、通常はＥＵＶ放射、Ｈ２ガス、および場合によっては原子状水素にも暴露される近真空環境である。コーティングも、空気と反応しないまたは物品のハンドリングが複雑にならないようなコーティングであるべきである。
【００８２】
[0083] なお、多くの物質の特性は、非常に薄い層（＜５ｎｍ）に対しては、閉じ込め効果によって変化することに留意されたい。例えば半導体のバンドギャップおよび金属のプラズモン周波数は、薄い層に対してはより高いエネルギーにシフトする。クエンチング層にどの物質が適しているかを決定する前にこのことを考慮すべきである。すなわち、所与の物質が、そのバルク特性から思われるよりも実際にはあまり適していないまたはより適している場合がある。
【００８３】
[0084] 図１２は、本発明の第５の実施形態において利用しうる様々なクエンチング機構を概略的に説明する、一連のエネルギーレベル図（ａ）〜（ｄ）を含む。（また、クエンチングと選択的結合は同じ実施形態において一緒に利用されうることに留意すべきである）。各図の左側に、本セクションでは基板と呼ぶレチクル材料のエネルギーレベルを表す。右側に、染料分子のＨＯＭＯエネルギーレベルおよびＬＵＭＯエネルギーレベルを示す。本文脈におけるＨＯＭＯおよびＬＵＭＯとは、それぞれ、「最高被占分子軌道」および「最低空分子軌道」の周知の頭文字である。図１２は、次の機構を示す。
（ａ）励起された染料の半導体基板へのエネルギー移動。基板が金属（コーティング５０８）である場合、染料のエネルギーは、表面プラズモン遷移に移動される。
（ｂ）励起された染料から半導体基板への電荷移動。
（ｃ）励起された染料の、低フェルミ準位（ＥＦ）を有する金属基板への電荷移動。
（ｄ）フェルミ準位が電気バイアス（９０２、図１１）を印加することによって増加された金属基板による未励起染料の帯電。バイアスは正であってもよく、それにより正帯電された染料（染料から金属への電子）がもたらされる。
【００８４】
[0085] これらのクエンチング機構をもう少し詳細に説明すると、図１２（ａ）では、励起された染料分子の振動双極子は、共鳴双極子周波数を有する隣接物質内に双極子を導入することによってクエンチングされうる。このプロセスはエネルギー移動と呼ばれ、例えば隣接する染料分子（共鳴双極子を本質的に有する）間で発生しうる。この目的のために（金属中の）プラズモンバンドまたは（半導体中の）励起はさらに、大きい双極子モーメントを有する共鳴遷移も有しうる。すなわち、エネルギー移動は、染料が吸着された基板へも生じうる。これは、第５の実施形態の検査プロセスの動作に望まれるクエンチング効果を与える。
【００８５】
[0086] 図１２（ｂ）および図１２（ｃ）を参照するに、クエンチングの別の手段は、励起された染料分子から隣接物質への電荷移動である。この場合、電子ｅ−または正孔ｈ＋のみが隣接物質に移動される。これはさらに、染料の蛍光の有効なクエンチングを引き起こす。電荷移動は、基板の価電子帯および伝導帯のそれぞれが、染料のＨＯＭＯまたはＬＵＭＯレベルに適切に揃う場合に半導体へと生じる。例えば発明者は（カルボキシル基を介して）ＴｉＯ２基板に付着した励起されたルテニウム染料分子からの電荷移動は、いわゆる色素増感型（グレッツェル）太陽電池の重要な動作であることに注目している（Ｂｒｉａｎ Ｏ’Ｒｅｇａｎ、Ｍｉｃｈａｅｌ Ｇｒａｔｚｅｌ １９９１、Ｎａｔｕｒｅ３５３（６３４６）：７３７−７４０を参照されたい。これは本願に参照することによりその全体を組み込む）。電荷移動（正孔または電子のいずれか、または両方）は、基板のフェルミ準位ＥＦが染料のＨＯＭＯまたはＬＵＭＯレベルに適切に揃う場合（図１２（ｂ）および図１２（ｃ））に金属または半導体へまたはそこから生じうる。
【００８６】
[0087] 図１２（ｄ）は、染料の蛍光をクエンチングするさらに別の方法として、励起前の染料の帯電を説明する。この場合、基板の化学ポテンシャル（フェルミ準位ＥＦ）は、有機染料内に電荷を注入するために十分に低い（例えば貴金属を用いることによって）または高い（例えば外部バイアスを印加することによって）べきであり、またその逆も同じである。染料への追加の電荷によって蛍光がクエンチングされる。
【００８７】
[0088] 図１３は、クエンチング効果が利用され、かつ絶縁層９０４を塗布することによりクエンチング効果が高められて修正版レチクル９００が形成される第６の実施形態を示す。上述したように、クエンチングは、バイアス電圧がレチクルの（金属）最上層（５０４、５０８）に印加されると高められうる。バイアスをレチクルに印加することによって、レチクル表面に直接付着している染料は、電界を受けることになり、これにより、上述したように染料は有効にクエンチングされる。あるいは、バイアスによって染料内に電荷（電子または正孔）が注入されうる。これも染料蛍光をクエンチングさせる有効な方法である。すなわち、レチクル材料のフェルミ準位ＥＦは、染料が負帯電または正帯電されるような程度にまで外部バイアスによって上げられるかまたは下げられる。しかし、特に金属性汚染物質粒子の場合、バイアスは粒子内にも伝導され、それにより粒子は染料の蛍光挙動をクエンチングし、検査装置６００による粒子の検出の根拠となっているコントラスト挙動を破壊してしまう。この影響に対抗するために、レチクル上に絶縁層９０４を設けて、汚染物質が受けるかなり低くされたバイアスを確立しうる。このようにすると、汚染物質上の染料分子は、電界または電荷注入を受けないのでその蛍光が維持される。
【００８８】
[0089] 絶縁層９０４がバイアスを汚染物質から十分にシールドしない場合（例えば電子トンネリングによって）、振動バイアスを印加することが好ましい。バイアスの周波数が十分に高ければ、汚染物質は電界から有効にシールドされる。その場合、検査装置６００は、振動バイアスと同じ周波数を有する、センサ６０８から受け取る光学信号の時間ゲート検出を実施するように適応されうる。
【００８９】
[0090] 要するに、第６の実施形態では、レチクル５００が、追加の層９０４を有する修正版レチクル９００に取って代わられている。上述したように、絶縁層９０４は、図１３には別々に図示していないが、金属層の最上部に塗布されうる。絶縁層９０４がなければ、レチクル上に存在する金属汚染物質粒子は、レチクル自体と同じクエンチング挙動に加わり、検査プロセスから隠されてしまうことがある。絶縁層は、適切な寸法にされたのならば、印加されたバイアス電圧から粒子を電気的に絶縁することができ、それにより、粒子はレチクル自体と同じクエンチング効果を引き起こさないようになる。
【００９０】
[0091] 前述の実施形態と同様に、好適な染料が、直接的または架橋物質の分子を介して汚染物質に対して特定の親和力を有するように選択されなければならない。染料は、コントラストがクエンチング効果のみに依存しないように、レチクル基板／コーティングに対して低い親和力を有することが好適である。染料は、蒸着をおよび染料の除去を容易にするように低蒸気圧を有することが好適である。染料の吸収帯および発光帯は、検出を容易にするために可視領域内にあることが好適であり、また、有効なクエンチングがレチクル上で生じるが汚染物質上では生じないように最適な発光帯を選択することができる。例えばコーティング層に銀が用いられる場合、染料は、効果的にクエンチングされるように銀のプラズモンピーク（４００〜５００ｎｍ）において発光することが好適である。ここでは、当然ながら、汚染物質上に吸着している染料の蛍光クエンチングは比較的小さいことを想定している。染料に応じて、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎおよびそれらの酸化物といった幾つかの金属粒子は、相当の蛍光クエンチングを引き起こしうる。なお、適切なレチクルコーティングおよび／または電気バイアスによって、クエンチング効率に違いを達成することができるのならば、レチクルと汚染物質との間にコントラストを達成することができ、検出が実行できる。例えば汚染物質によって蛍光効率は１０倍下がるが、レチクルによって１０００倍下がる場合には、感度は十分に高い。
【００９１】
[0092] 上述した様々な実施形態のうち、代替手段としてまたは互いに併用されて用いることのできる技術が幾つかある。具体的には、レチクルにはコントラスト物質から作られたまたはコントラスト物質で被覆された部分があるので、様々な手段を用いて、クリーンな場合にレチクルの様々な部分における蛍光を防止しうる。例えばパターン層５０６には染料分子を跳ね返すように低親和力コーティングが被覆されてよく、その一方でキャッピング層５０８は染料分子における蛍光をクエンチングするのに有効であり、またその逆も同じである。同様に、様々な種類の汚染物質は同じ染料に対して高い親和力を有さない場合があるので、様々な染料を組み合わせて用いて、いずれかの染料であらゆる汚染粒子を覆いうる。
【００９２】
[0093] 蛍光を抑止する、促進する、または修正するように染料分子と基板または汚染物質との相互作用を利用する実施形態では、染料の層厚が重要なパラメータである。具体的には、このような実施形態では、単分子層をはるかに下回る染料層厚が好ましいことが分かっている。このことは、単分子層または染料分子のより厚い層が見つかった場合に、各分子の挙動は、下にある基板、クエンチング層、汚染物質等により受ける影響と同等またはそれよりも多くの影響を隣接する染料分子によって受ける可能性があることを考えると理解できる。典型的な染料について、単分子層に対応する厚さは例えば約０．５ｎｍでありうる。その場合、染料層厚さの最適範囲は、０．０１ｎｍ〜０．１ｎｍ、すなわち単分子層の２〜２０％でありうる。フルオレセイン染料の場合、１分子あたりの面積は約１ｎｍ２である。厚さ０．０２５ｎｍ（単分子層の５％）を有する例では、２０ｎｍ２あたりに１つの染料分子しかない。当然ながら、分子が少ないほど蛍光信号は弱い。したがって、最適厚さは、所望のクエンチングまたは他の効果を遮らないように分子が互いから十分に離されるような厚さである。
【００９３】
[0094] 上述した実施形態では、高精度分光学に基づいた検査を行うためにレチクル上での有機染料の使用を説明してきた。染料の蛍光を汚染物質からのみ見ることができるように、染料を選択的に除去するかまたは金属層によって染料を選択的にクエンチングするという選択肢がある。さらに、レチクルと染料との間に中間バッファ層を挿入してレチクルと染料との間の距離を増加する（それによりクエンチングを減少する）ことによって金属レチクルによる染料のクエンチングを減少することが提案された。
【００９４】
[0095] 図１４〜図２０を参照して更なる実施形態を説明するが、これらの実施形態では、幾つかの蛍光染料は様々な環境において異なって反応するという事実を利用して、粒子上の染料を選択的に視覚化する。この方法で影響を受ける特性には、吸収スペクトル、発光強度、および発光ピーク波長が含まれうる。例えば幾つかの実施形態では、この特性を利用して、例えば金属粒子上での蛍光を選択的に高め、および／または、レチクル上の染料を選択的にクエンチングする。これを達成するための選択肢には、バッファ層またはレチクル上のコーティングによって染料の環境を変更することが含まれる。クエンチング効果は、幾つかの実施形態に関連して既に上述してある。蛍光を高めることには、蛍光の強度を全体的に増加することを含むだけでなく、検出装置が蛍光の非シフト波長とシフト波長を区別するように構成される場合に蛍光を異なる波長にシフトすることによって選択された波長において蛍光の強度を増加することが含まれうる。このような区別は、１つの波長のみを観察することによるものであるか、または、様々な波長における強度を比較することによるより高度な分光技術によるものでありうる。
【００９５】
[0096] 幾つかの染料分子について、環境の極性（またはｐＨ）が染料の１つ以上の光学特性に影響を及ぼし、また、汚染物質を区別するために用いることができる。その吸収スペクトルがｐＨに依存する蛍光染料には、ナイルブルーおよびフルオレセインが含まれる。別の例として、バッファ層、架橋分子、またはコーティングの疎水性または親水性を用いて染料の蛍光強度および／または波長を調整することができる。
【００９６】
[0097] 図１４は、染料フルオレセインの吸光度ＡのｐＨ依存を示し、また、Ｍａｒｇｕｌｉｅｓ他による論文「Fluorescein as a model molecular calculator with reset capability」（Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ４、７６８（２００５））からの抜粋である。分子の荷電状態、したがって様々な波長λに及ぶその吸収スペクトルは、ｐＨによって調整することができる。（発光強度も荷電状態に依存する。）図１４を参照するに、フルオレセイン分子は４状態分子スイッチとして説明することができる。フルオレセインの４つの電離状態は、カチオンＦ（＋１）、ニュートラルＦ（０）、アニオン（−１）およびジアニオンＦ（−２）であり、グラフにラベル付けされて示すように、それぞれ一意の吸収スペクトルを有する。４９０ｎｍにおけるモル吸光係数は、ジアニオンＦ（−２）については７６，９００Ｍ−１ｃｍ−１であると想定される。６μＭのフルオレセインを水性酢酸溶液（０．０１５Ｍ、ｐＨ＝３．３）中に溶解することによって、異なるスペクトルを有する中性の形態Ｆ（０）が形成される。ＨＣｌ（０．０１３Ｍ）またはＮａＯＨ（０．０１３Ｍ）溶液を用いた選択的な電離によって、完全に可逆な分子スイッチがもたらされ、このスイッチでは４つの電離の形態の各々を得ることができる。
【００９７】
[0098] フルオレセインまたは他の染料への別の環境影響は、環境の疎水性または親水性である。親水性染料は親水性環境において（すなわち親水性バッファ上で）より高い蛍光強度を有する一方で、疎水性染料は疎水性環境においてより高い蛍光強度を有することができる。
【００９８】
[0099] ガラス、および、オクタデシルホスホン酸（ＯＤＰＡ）の層で修飾されたガラス上にフルオレセインの薄層（０．２ｎｍ）を堆積させて実験が行われた。ＯＤＰＡは、ガラス表面を疎水性にし、フルオレセインの挙動に影響を及ぼす。ＯＤＰＡによる修飾はフルオレセインの強度を著しく抑制した。フルオレセイン染料はポリスチレン（ＰＳ）で修飾されたシリコンウェーハ上に堆積された。疎水性ＰＳ層も、ガラス上の染料に比べて蛍光強度を抑制する。親水性の影響を確認するために、ＵＶ−オゾン処理済みＰＳ上に染料を堆積させることによって別の試料が用意された。ＵＶ処理によってＰＳ表面はより親水性となり（または活性化され）、これは、フルオレセイン染料の蛍光強度を増加させた。結論として、ＯＨおよびカルボキシル基を有するフルオレセインを、親水性表面上に堆積させることによって蛍光強度が高くなり、また、疎水性表面上に堆積させることによって強度が低くなる。したがって、ｐＨと同様に、疎水性をフルオレセインの調整方法として用いることができる。
【００９９】
[00100] 様々な染料が疎水性／親水性の様々な度合いに対して異なって反応しうるが、疎水性／親水性の度合いは接触角によって測定することができる。「疎水性」および「親水性」は相対的な用語であって、本文脈においてこれらの用語を用いることによって接触角の任意の絶対閾値が暗示されるものではない。本文脈における疎水性表面は、９０度より大きい接触角を有する表面に限定される必要はなく、８０度より大きいまたは７０度より大きい接触角を有する表面を含んでよい。上述した実験では、未修飾のガラス基板は、接触角３０を有し（親水性）、ＯＤＰＡで修飾されたガラス基板は、接触角１０２を有した（疎水性）。ＰＳで修飾されたシリコンは接触角８５を有し（疎水性）、その一方でＵＶ−オゾン処理されたＰＳ修飾シリコンは接触角５８を有した（親水性）。
【０１００】
[00101] 図１５では、ガラス上の様々な厚さにあるフルオレセインの吸収スペクトルを確認できる。厚さが大きい場合（Ｔ１＝８８ｎｍ）、スペクトルは、図１４に示すＦ（０）状態と同様になる。上述したように、このように厚い層では、染料の分子は、下にある物質によって受ける影響よりも多くの影響を互いから受ける。厚さが減少されると（Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４＞Ｔ５）、Ｆ（−１）状態に到達することが確認できる。これは、フルオレセインの荷電状態がその環境に対して敏感であることを示す。これにより、染料の荷電状態（したがって光学特性）は環境の極性によって調整できることが認められる。染料が薄い場合、ガラス‐染料界面が優勢であるが、染料層が厚い場合、環境はバルク染料自体によって支配される。この効果を利用するための染料層の厚さは、２０ｎｍ未満であってよく、より好適には１０ｎｍ未満である。
【０１０１】
[00102] フルオレセインの代替として、ナイルブルーを用いてもよい。ナイルブルーの吸収および発光最大値は、表に示すようにｐＨと用いられた溶媒に強く依存する（出典：http://en.wikipedia.org/wiki/Nile_blue）。蛍光は、高い量子収量を有する非極性溶媒において特に示される。フルオレセインとは対照的に、ナイルブルーは、疎水性表面上で高い強度を示すことができ、親水性表面上で低い強度を示すことができる。したがって、疎水性をナイルブルーの強度を調整するために用いることができる。
【表１】
【０１０２】
[00103] 図１６〜図２０は、疎水性によって調整可能な染料が選択された幾つかの実施形態を示す。ｐＨに依存する染料フルオレセインおよびナイルブルーは適切な候補である。他の染料も当然ながら特定されてその特定の特性に対して用いられてよい。環境の極性による蛍光の調整可能性を用いて、汚染物質とレチクルとのコントラストを達成する選択肢が幾つかある。以下の説明における汚染物質は、簡単にするために金属と想定する。この技術は、上述した実施形態にて説明したように、他の種類の汚染物質に適応することができる。
【０１０３】
[00104] 図１６は、レチクル上の疎水性コーティング８０２’が粒子に対して蛍光強度に高いコントラストを生じさせ、染料としてフルオレセインを用いる例を示す。レチクルは、金属フッ化物または金属窒化物といった疎水性コーティングによって修飾されうる。金属汚染物質は、修飾されたレチクルの残りと比べて本質的により親水性である。図１６に概略的に示すように、金属粒子上のフルオレセイン染料は強く蛍光を発し、その一方で他の領域における染料は低い強度を有する。
【０１０４】
[00105] 図１７は、染料堆積の前に分子１７００の親水性の終端バッファ層を塗布することによってフルオレセインの性能がさらに向上された例を示す。金属粒子への親和力を有する１１−ホスホノウンデカン酸といったバッファ層は、図１７に示すようにフルオレセインの強度を増加する。
【０１０５】
[00106] 図１８は、ナイルブルーの特性を利用した例を示す。レチクルは親水性コーティング８０２’’によって修飾されうる。金属汚染物質は、修飾されたレチクルの残りと比べてより疎水性である。概略的に示すように、金属粒子上のナイルブルー染料からの蛍光発光の強度は、親水性レチクルに比べてより高くなる。
【０１０６】
[00107] 図１９は、ナイルブルー染料を用いた別の例を示す。ここでもレチクル上の親水性コーティング８０２’’によって粒子に対して蛍光強度に高いコントラストが生じる。さらに、疎水性バッファ層（分子１９００）が、汚染物質粒子上のナイルブルー染料の効率を向上させる。オクタデシルホスホン酸（ＯＤＰＡ）は金属粒子への親和力を有し、また、そのメチル（ＣＨ３）終端によって疎水性環境を提供する。このようなバッファ層は、図１９に示すように染料堆積の前に塗布されてナイルブルーの強度を増加することができる。
【０１０７】
[00108] 図２０は、疎水性バッファ層（分子１９００）と共にナイルブルー染料を用いて粒子とレチクルの残りとのコントラストを高める例を示す。ここでも、ＯＤＰＡといった疎水性バッファ層を、染料堆積の前に塗布することができる。金属粒子への親和力を有するこのような層では、親水性コーティング８０２’’は不要となり、図２０では省略している。
【０１０８】
[00109] 上述したように、架橋分子を用いて、染料分子の汚染物質への結合を促進しうる。親水性または疎水性バッファ層分子１７００、１９００は、架橋分子として作用するように選択されることも可能である。親水性バッファ分子１７００は、例えばその末端基によって染料への強力で選択的な共有結合をなしうる。親水性バッファ分子は、金属汚染物質への特定の結合のための先端基を既に有している。その観点から、バッファ分子（の幾つか）は原則的に架橋分子としても用いることができる。
【０１０９】
[00110] 光学システム、検査チャンバ、および任意の必要な準備チャンバの設計は当業者にとっては比較的簡単である。上述した国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５９４６０に記載されるように幾つかの設計手段を採用することができる。例えば上述の出願には複数の角度から汚染物質および染料分子を照射してパターニング層５０６によるシャドーイングを回避する様々な手段が記載される。
【０１１０】
[00111] 本明細書にその全体を参照することによって組み込む国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５９４６０に記載されかつ本技術に適用することのできる別の手段は、装置６００が一度にレチクルの所与の領域における蛍光しか検出できない場合に汚染物質をスキャンし検索することに関連する。スキャンプロセスを行ってオブジェクト全体を検索範囲とする。１つの好適な実施形態では、試験下のオブジェクトは、照射エネルギー範囲内では顕著なスペクトル反応は有さないことがある。これは、リソグラフィレチクルが放射源６０２としてＵＶレーザまたはランプによって検査される場合に該当する。汚染物質粒子に付着した染料の信号（したがって信号対雑音比）は基本的に集光領域とは無関係である。この理由から、集光領域がおおきいほど、検査の総時間は短くなる。しかし位置精度も領域が大きくなるほど減少する。
【０１１１】
[00112] 検査時間を不当に長くすることなく検出の精度を上げるために、次の通りにスキャンストラテジを採用することができる。第一に、オブジェクトの第１の領域がスキャンされる。１つ以上の粒子が検出された場合、その第１の領域は２つ以上の部分に分割される。これらの部分は別々にスキャンされ、分割された部分のそれぞれにおいて粒子の存在を検出することができる。検出プロセスをここで止めるか、または、更なる分割およびスキャンプロセスを行うこともできる。これは所定精度での粒子検出を得るために必要な回数繰り返されてよい。このことも国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５９４６０に記載され、この内容はその全体を参照することによって本明細書に組み込む。
【０１１２】
[00113] 本発明の実施形態は幾つかの利点を提供する。蛍光染料の高効率によって非常に明るい信号が生成され、また、粒子自体を直接観察することに比べて粒子を検出する能力を向上させる。
【０１１３】
[00114] 本開示の方法および装置の実施形態はさらに、パターン自体の分解を必要とすることなく、また、信号を基準信号と比較することなくパターン形成されたレチクル上の粒子を検出することを可能にする。これにより、「単一ダイ」レチクルの検査が可能となる。これは、複雑なダイ対データベース検査が不要となるからである。さらに、２つの基準オブジェクトの比較を回避することによって、関連する像の位置合わせ問題が回避される。
【０１１４】
[00115] 本開示の方法および装置の実施形態は、ＥＵＶリソグラフィパターニングデバイスだけではなく、原則的に任意のタイプのパターン若しくはマスク、または任意のオブジェクトの検査に用いることができる。方法は、例えば１００ナノメートル未満、５０ナノメートル未満、またはさらには２０ナノメートル未満の小さい粒子を検出するために用いることができ、また、ＥＵＶレチクルといった基板のパターン形成面上のこれらの粒子の検出に用いることができる。蛍光染料によって出された放射を集光しかつ検出する光学システムは、個々の粒子を分解するパワーを有する必要はない。蛍光発光波長における放射の存在が、所与の領域における汚染物質の十分な証拠である。
【０１１５】
[00116] 上述したように、検査装置６００はインツールデバイスとして、すなわち、リソグラフィシステム内に設けられてもまたは別個の装置として設けられもよい。別個の装置としては、検査装置は、レチクル検査（例えば出荷前）に用いることができる。インツールデバイスとしては、検査装置は、リソグラフィプロセスにレチクルを使用する前のレチクルのクイック検査を行うことができる。検査装置は、例えばＮ回の露光毎にレチクルがまだきれいであるか否かを確認するために、リソグラフィプロセス間に検査を行うのに特に有用でありうる。
【０１１６】
[00117] 上述したように、センサ６０８は単一の大面積センサまたは画素アレイであってよい。画素アレイは、レチクルのある領域（この領域が関心の領域である場合）内の汚染物質の位置を特定するためにその領域を結像することを可能にする。結像は、励起放射が検査領域全体を体系的にスキャンされ、放出された放射が時間分解される場合に大面積センサ（例えばＰＭＴ）を用いても行われてもよい。フィルタ６０６は様々な染料に適するように交換可能であってよい。センサからの信号の処理は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組み合わせにおいて実施されうる。本発明の様々なコンポーネント部分の本発明の実施形態も、１つ以上のプロセッサによって読み出されて実行されうる、機械可読媒体上に記憶された命令として実施されうる。機械可読媒体には、機械（例えばコンピュータデバイス）によって可読な形態で情報を記憶または伝送する任意の機構を含んでよい。例えば、機械可読媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気的、光学的、音響的、または他の形態の伝播信号（例えば搬送波、赤外線信号、デジタル信号等）を含みうる。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、または命令は、特定の作用を実行するものとして本明細書において説明している。しかし、このような説明は便宜に過ぎず、そのような作用は実際にはコンピュータデバイス、プロセッサ、コントローラ、またはファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令等を実行する他のデバイスからもたらされること理解すべきである。
【０１１７】
[00118] 発明の概要および要約の項目は、発明者が想定するような本発明の１つまたは複数の例示的実施形態について述べることができるが、全部の例示的実施形態を述べることはできず、したがって本発明および請求の範囲をいかなる意味でも制限しないものとする。
【０１１８】
[00119] 本発明の実施形態は、特定の機能の実施とそれらの関係を示す機能的構成要素を用いて上に説明された。これらの機能的構成要素の境界は、説明の便宜上任意に定義されている。特定の機能およびそれらの関係が適切に行われる限り別の境界が定義されてもよい。
【０１１９】
[00120] 特定の実施形態の上記の説明は、本発明の一般的性質を十分に明らかにし、それにより、当業者の知識を適用することによって、他の人が、必要以上の実験を行うことなく、本発明の一般的な概念から逸脱することなく、特定の実施形態の様々な適用を容易に修正および／または適応することができるようにする。したがって、このような適応および修正は、本明細書に提示する教示および指導内容に基づいて、開示された実施形態の等価物の異議および範囲内であることを意図するものである。なお、本明細書における表現および用語は、説明のためであって限定を目的とせず、したがって、本明細書の用語および表現は教示および指導内容を鑑みて当業者によって解釈されるべきであることを理解すべきである。
【０１２０】
[00121] 本発明の範囲は、上述した例示的な実施形態のいずれにも限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲およびその等価物に応じてのみ定義されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質粒子を検出するための物品の検査方法であって、
前記物品に蛍光染料物質を塗布することと、
前記蛍光染料物質を励起するのに適した波長における放射を用いて前記物品を照明することと、
前記第１の放射とは異なる波長における前記蛍光染料による第２の放射の放出について前記物品をモニタリングすることと、
前記第２の放射を検出した場合には汚染を表す信号を生成することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記蛍光染料および物品物質は、互いに化学的に結合しないように選択される一方で、前記染料は少なくとも１種類の汚染物質に化学的に結合し、汚染物質の種類は例えば金属酸化物、または、Ａｌ、Ｓｎ、およびＦｅといった非貴金属である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記蛍光染料は、親水性であるように選択される一方で、前記物品物質の少なくとも一部は、前記染料が前記物品物質よりも少なくとも１種類の汚染物質に物理吸着によってより強く結合するように疎水性である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
汚染物質への暴露の前に、前記物品に、前記少なくとも１種類の汚染物質に対するよりも低い親和力を前記染料物質に対して有するコーティングが与えられ、前記低親和力コーティングは、ＳｉＣ、フッ素化シラン、オクタデシルホスホン酸（ＯＤＰＡ）、ＧｅＴｅ、ＭｏＳ２、ＢＮのような疎水性および／または低表面エネルギー物質、またはルテニウムといった貴金属から選択される、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記染料物質は、少なくとも１種類の汚染物質に対して高い親和力を有する第１の官能基と前記染料物質に結合するようにされた第２の官能基とを有する分子を含む架橋物質と併せて塗布される、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記染料物質は、少なくとも１種類の汚染物質に対して高い親和力を有する第１の官能基と前記染料物質の蛍光応答を高めるのに有効な第２の官能基とを有する分子を含むバッファ物質と併せて塗布される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記第２の官能基は、前記汚染物質だけよりも前記染料分子に対してより親水性の環境を作り、前記染料物質は例えばフルオレセインである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の官能基は、前記汚染物質だけよりも前記染料分子に対してより疎水性の環境を作り、前記染料物質は例えばナイルブルーである、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記染料は、１単分子層未満、例えば０．３単分子層未満に対応する量で堆積される、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記物品が汚染物質に暴露される前に、物品に、前記染料と接触した場合に蛍光をクエンチングするコーティングが与えられ、前記コーティングは任意選択的に金属または半導体であり、前記クエンチングは、前記物品と接触して存在している場合に前記染料の蛍光の抑制を促進するように前記物品に電気的にバイアスをかけることによって任意選択的に促進される、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記染料物質は蒸着によって塗布される、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記検査された物品は、ＥＵＶリソグラフィレチクルを含む、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記レチクルはＥＵＶ波長における対照的な光学特性の反射部分および吸収部分を有し、前記染料物質および任意の架橋物質およびバッファ物質は、前記物品上に汚染がない場合、染料物質が前記部分のうちの一方にあるが蛍光は抑制される一方で、染料物質は前記部分のうちのもう一方には、当該もう一方における前記物品物質の低親和力特性によって、実質的にないように選択される、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
デバイスを製造する方法であって、請求項１から１３のいずれかに記載する検査方法によってパターニングデバイスが汚染物質粒子について検査され、前記検査の結果に応じて前記パターニングデバイスは洗浄されまたは洗浄されず、前記パターニングデバイスは、リソグラフィ装置においてデバイス基板上にデバイスパターンを与えるように用いられる、方法。
【請求項１５】
ＥＵＶリソグラフィにおけるパターニングデバイスとして使用するためのレチクルであって、前記デバイスはＥＵＶ波長における対照的な光学特性の反射部分および吸収部分を有し、ＥＵＶ波長における前記光学特性間のコントラストを著しく低減することなく、検査方法において前記レチクルと汚染物質粒子間のコントラストを高めるために全体的なコーティングが塗布される、レチクル。
【請求項１６】
前記全体的なコーティングは、厚さが２ｎｍ未満、例えば１ｎｍ未満である、請求項１５に記載のレチクル。
【請求項１７】
前記全体的なコーティングは、ＳｉＣ、フッ素化シラン、オクタデシルホスホン酸（ＯＤＰＡ）、ＧｅＴｅ、ＭｏＳ２、ＢＮのような疎水性および／または低親和力物質、またはルテニウムといった貴金属を含む、請求項１５または１６に記載のレチクル。
【請求項１８】
物品の検査のための装置であって、
前記物品に蛍光染料物質を塗布するための堆積チャンバと、
前記蛍光染料を励起するのに適した波長における放射を用いて前記物品を照明するための放射源と、
前記第１の放射とは異なる波長における前記蛍光染料による第２の放射の放出について前記物品をモニタリングするためのセンサと、
前記第２の放射の検出に呼応して汚染の存在を示す信号を生成するための信号プロセッサと、
を含む装置。
【請求項１９】
前記センサに、前記第１の放射を排除するための光学フィルタが与えられる、請求項２０に記載の装置。
【請求項１】
汚染物質粒子を検出するための物品の検査方法であって、
前記物品に蛍光染料物質を塗布することと、
前記蛍光染料物質を励起するのに適した波長における放射を用いて前記物品を照明することと、
前記第１の放射とは異なる波長における前記蛍光染料による第２の放射の放出について前記物品をモニタリングすることと、
前記第２の放射を検出した場合には汚染を表す信号を生成することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記蛍光染料および物品物質は、互いに化学的に結合しないように選択される一方で、前記染料は少なくとも１種類の汚染物質に化学的に結合し、汚染物質の種類は例えば金属酸化物、または、Ａｌ、Ｓｎ、およびＦｅといった非貴金属である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記蛍光染料は、親水性であるように選択される一方で、前記物品物質の少なくとも一部は、前記染料が前記物品物質よりも少なくとも１種類の汚染物質に物理吸着によってより強く結合するように疎水性である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
汚染物質への暴露の前に、前記物品に、前記少なくとも１種類の汚染物質に対するよりも低い親和力を前記染料物質に対して有するコーティングが与えられ、前記低親和力コーティングは、ＳｉＣ、フッ素化シラン、オクタデシルホスホン酸（ＯＤＰＡ）、ＧｅＴｅ、ＭｏＳ２、ＢＮのような疎水性および／または低表面エネルギー物質、またはルテニウムといった貴金属から選択される、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記染料物質は、少なくとも１種類の汚染物質に対して高い親和力を有する第１の官能基と前記染料物質に結合するようにされた第２の官能基とを有する分子を含む架橋物質と併せて塗布される、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記染料物質は、少なくとも１種類の汚染物質に対して高い親和力を有する第１の官能基と前記染料物質の蛍光応答を高めるのに有効な第２の官能基とを有する分子を含むバッファ物質と併せて塗布される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記第２の官能基は、前記汚染物質だけよりも前記染料分子に対してより親水性の環境を作り、前記染料物質は例えばフルオレセインである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の官能基は、前記汚染物質だけよりも前記染料分子に対してより疎水性の環境を作り、前記染料物質は例えばナイルブルーである、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記染料は、１単分子層未満、例えば０．３単分子層未満に対応する量で堆積される、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記物品が汚染物質に暴露される前に、物品に、前記染料と接触した場合に蛍光をクエンチングするコーティングが与えられ、前記コーティングは任意選択的に金属または半導体であり、前記クエンチングは、前記物品と接触して存在している場合に前記染料の蛍光の抑制を促進するように前記物品に電気的にバイアスをかけることによって任意選択的に促進される、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記染料物質は蒸着によって塗布される、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記検査された物品は、ＥＵＶリソグラフィレチクルを含む、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記レチクルはＥＵＶ波長における対照的な光学特性の反射部分および吸収部分を有し、前記染料物質および任意の架橋物質およびバッファ物質は、前記物品上に汚染がない場合、染料物質が前記部分のうちの一方にあるが蛍光は抑制される一方で、染料物質は前記部分のうちのもう一方には、当該もう一方における前記物品物質の低親和力特性によって、実質的にないように選択される、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
デバイスを製造する方法であって、請求項１から１３のいずれかに記載する検査方法によってパターニングデバイスが汚染物質粒子について検査され、前記検査の結果に応じて前記パターニングデバイスは洗浄されまたは洗浄されず、前記パターニングデバイスは、リソグラフィ装置においてデバイス基板上にデバイスパターンを与えるように用いられる、方法。
【請求項１５】
ＥＵＶリソグラフィにおけるパターニングデバイスとして使用するためのレチクルであって、前記デバイスはＥＵＶ波長における対照的な光学特性の反射部分および吸収部分を有し、ＥＵＶ波長における前記光学特性間のコントラストを著しく低減することなく、検査方法において前記レチクルと汚染物質粒子間のコントラストを高めるために全体的なコーティングが塗布される、レチクル。
【請求項１６】
前記全体的なコーティングは、厚さが２ｎｍ未満、例えば１ｎｍ未満である、請求項１５に記載のレチクル。
【請求項１７】
前記全体的なコーティングは、ＳｉＣ、フッ素化シラン、オクタデシルホスホン酸（ＯＤＰＡ）、ＧｅＴｅ、ＭｏＳ２、ＢＮのような疎水性および／または低親和力物質、またはルテニウムといった貴金属を含む、請求項１５または１６に記載のレチクル。
【請求項１８】
物品の検査のための装置であって、
前記物品に蛍光染料物質を塗布するための堆積チャンバと、
前記蛍光染料を励起するのに適した波長における放射を用いて前記物品を照明するための放射源と、
前記第１の放射とは異なる波長における前記蛍光染料による第２の放射の放出について前記物品をモニタリングするためのセンサと、
前記第２の放射の検出に呼応して汚染の存在を示す信号を生成するための信号プロセッサと、
を含む装置。
【請求項１９】
前記センサに、前記第１の放射を排除するための光学フィルタが与えられる、請求項２０に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−３３９２９（Ｐ２０１２−３３９２９Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−１６３０２８（Ｐ２０１１−１６３０２８）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（５０４１５１８０４）エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． (1,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３０２８（Ｐ２０１１−１６３０２８）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（５０４１５１８０４）エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． (1,856)
【Ｆターム（参考）】
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