JP5635009B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁性の基体、特にナノインプリント技術において使用される金型上の異物や、金型に形成されたパターンの形状欠陥の有無を検査するに好適な装置および方法に関する。

磁気記録媒体の記録密度の高密度化が進み１Ｔｂ／ｉｎ^２（テラビット／平方インチ）レベルの高密度記録を行うようになると、従来の一様な磁性膜に磁気情報を書き込むのでは隣り合った記録単位の分離が困難になるため、磁性膜に溝を形成して記録単位を空間的に分離する、パターン媒体と呼ばれる新しい磁気記録媒体技術の開発が進められている。パターン媒体の製造プロセスには、１００ｎｍ以下のピッチで溝を形成するような半導体デバイス製造に匹敵する加工技術が必要になるが、磁気記録媒体の単位価格は半導体デバイスに比べ圧倒的に低いため、低価格で大量に高精度のパターニングが可能な、ナノインプリント技術の導入が有望視されている。

ナノインプリント技術は、パターンの原型となる金型を予め高精度に作成しておき、この金型を磁性膜上に塗布したレジストの上から押し付け、レジストを硬化させた後に金型を剥がす事によって、金型のパターン形状をレジストパターンに転写する技術である。パターン転写後は半導体デバイスプロセスと同様に、エッチングによりレジストパターンを磁性膜パターンに転写する。このナノインプリント技術で用いられるレジスト硬化過程の一つに、紫外線照射による硬化作用を利用する方法がある。ＵＶ硬化型のナノインプリント技術では、金型を押し付けた状態で紫外線を照射する必要性から、金型は紫外線を透過させる石英ガラスで製作される。

この石英ガラス金型のパターン形状が、大量に転写されてパターン媒体が生産されるので、この石英ガラス金型のパターン形状には欠陥の存在は全く許されない。また、この石英ガラス金型を元にナノインプリント技術によりさらに大量の石英ガラス金型のレプリカ金型が製作され、これらレプリカ金型が実際のパターン媒体生産に使用される。従って、元になる石英ガラス金型はもちろんのこと、これらレプリカ金型のパターン形状の品質管理は極めて重要である。

元になる石英ガラス金型、あるいはレプリカ金型のパターン形状の品質管理には、パターンの欠陥検査が必須である。しかし、石英ガラス金型は材質が石英ガラス製のため、光を用いた検査技術の適用が困難であり、電子線を用いた検査技術の適用が期待されている。電子線を用いた欠陥検査技術しては、収束した電子線を走査する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いる方法がある。例えば、特許文献１に記載されているような、取得したＳＥＭ像を比較する画像処理装置を搭載した、ＳＥＭ式外観検査装置である。しかしながら、ＳＥＭ式外観検査装置は検査に要する時間が長いという大きな欠点がある。

そこで近年、特許文献２や特許文献３に開示されている様な、検査速度の高速化を図った新たな電子線応用検査方法が開発された。これらの検査技術は、試料に照射する電子線の加速電圧に近い負電位を与えた上で、試料に検査視野全体に照射し、試料で反射される電子を結像することによって検査用の電子像を得る。但し、反射電子と言っても、特許文献２に開示された技術は、照射電子線の加速電圧より負の電位を試料に与え、照射電子線が試料に衝突する前に、負の電位によって反射された電子を結像する、ミラー電子顕微鏡（ＭＥＭ：Ｍｉｒｒｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を応用した検査技術であり、一方、特許文献３に開示された技術は、照射電子線の加速電圧に対し例えば数Ｖ程度の正の電位を試料に与え、照射電子線が試料表面に極めて低エネルギーで衝突し反射した電子を結像する、低エネルギー反射電子顕微鏡（ＬＥＥＭ：Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を応用した検査技術である。

本明細書中の反射電子には、ミラー電子と低エネルギー反射電子の両者を含むものとする。また、ミラー電子あるいは低エネルギー反射電子を結像する電子顕微鏡を、以下では反射結像型電子顕微鏡と呼ぶ。

反射結像型電子顕微鏡を用いた欠陥検査装置では、電子線を照射するが石英ガラス金型表面に電子が入射するときのエネルギーは数Ｖ以下である。電子は石英ガラス金型の表面にこのような低いエネルギーで衝突するので、２次電子は放出せず入射電子は表面に留まることになる。すなわち、反射結像型電子顕微鏡で石英ガラス金型表面を検査すると、石英は絶縁体であるため、表面が負に帯電する。反射結像型電子顕微鏡では表面が負帯電すると電子像の解像性が劣化し、結果として欠陥検出感度が著しく低下する。この負帯電を除去するためには、紫外線の照射が有効である。電子線照射と同時に紫外線を照射すれば、負帯電を除去しながら電子像を取得することができる。例えば、特許文献４では、ＭＥＭにおいて発生する帯電を、紫外線を照射することによって除去する技術が開示されている。

しかしながら、特許文献４に開示されている従来技術においては、紫外線は電子光学鏡筒の側方から導入され、電子光学鏡筒内に設置された反射鏡により試料へと反射され、試料を上方より照射していた。この紫外線照射方法では、反射鏡の反射面の面積が制限されるため、紫外線光源から発せられる紫外線を効率的に集めることができない。検査の高速化のため電子線の電流量は増加していくが、発生する試料表面の帯電量も大きくなる。十分な紫外線量を供給できないと、この帯電を消去できなくなるが、上述のように反射鏡が集めることができる紫外線量に制限がある。

十分な紫外線量を検査視野領域に供給するためには、紫外線の集光素子を被照射物にさらに近づけることが必要である。試料表面には電子照射用の対物レンズがあるため、これは不可能である。そこで、特許文献５に記載されているように、試料が石英ガラス製であることを利用し、裏面から照射する方法が適している。紫外線は石英ガラスを透過するので、裏面からの照射で表面の負帯電を除去することができる。試料裏面は利用できる空間があり、十分な紫外線を集めることのできる受光面積の大きな光学素子も設置可能である。

特開平０５−２５８７０３号公報 特開平１１−１０８８６４号公報 特開２００５−２２８７４３号公報 特開２００９−４１１４号公報 特開２００５−１７４５９１号公報

反射結像型顕微鏡においては、照射電子線をほぼ平行束にして試料に照射するため、試料の表面の等電位面は試料に平行でなければならない。試料が石英ガラス金型という誘電体である場合、表面に平行な等電位面を形成するためには、平行な電極ではさみ、その上下の電位を固定する。電子線照射時の帯電を除去するため紫外線を裏面から照射するためには、裏面側の電極に紫外線通過用の孔を設けなければならない。

検査動作中においては、電子線が全面隈なく表面を照射するように、石英ガラス金型は連続的に移動するステージに戴置される。従来の反射結像型顕微鏡の構成において、移動ステージに電極を設置し孔を設けても、ステージの移動に伴って、この孔の位置、すなわち、紫外線照射位置が電子線照射位置と離れてしまい、移動中においても表面の電子線照射位置に対して正反対の裏面に紫外線が照射されるように保つことができない。

また、検査動作中に石英ガラス金型が移動しても、常に電子線照射位置の裏側に紫外線を照射するため、紫外線集光素子の前に石英ガラス金型の裏面が暴露されるように電極の孔を大きくしてしまうと、石英ガラス金型表面の電界が大きく乱れる結果となる。

すなわち、従来の反射結像型顕微鏡においては、石英ガラス金型表面に平行な等電位面を形成することと、裏面から紫外線を照射することとを両立することができないという課題があった。

本発明の目的は、試料をその上方及び下方に設けられた電極で挟む構成であっても、試料表面に平行な等電位面を形成し、かつ裏面(下方)から紫外線を試料に照射することのできる検査装置及び検査方法を提供することにある。

上記目的を達成するための一実施形態として、ホルダに保持された試料に電子線を照射し、試料からの反射電子を検出して前記試料の表面を検査する検査装置において、前記ホルダを挟んで平行となるように配置される上部電極と下部電極とを有し、前記上部電極は、前記電子線が通過する孔を有すると共に、前記電子線を加速して前記試料に照射する電圧が印加されるものであり、前記下部電極は、前記電子線が照射される前記試料領域に紫外線を前記試料の裏面側から照射するための孔を有すると共に、加速された前記電子線を減速し、前記試料表面で反射させる電圧が印加されるものであることを特徴とする検査装置とする。

また、電子を略平行電子線として、絶縁体平板試料に照射する手段と、前記絶縁体平板試料表面近傍で反射した前記電子線を引き上げるための、電界を形成する手段と、反射した前記電子線の電子像を得る電子光学的手段と、前記絶縁体平板試料上に形成された形状を観察できるように、前記絶縁体平板試料を前記電子線に対して移動させる手段と、前記電子像から、所望の前記絶縁体平板試料上の形状を検出し、前記検出箇所を記録する手段を備えた検査装置において、前記絶縁体平板試料表面近傍で反射した前記電子線を引き上げるための、電界を形成する手段に、前記絶縁体平板試料の前記電子線が照射される側に対して反対側に、検査動作中は移動しない電極を含み、前記絶縁体平板試料の前記電子線が照射される側に対して反対側の面に、紫外線を照射する手段を備えたことを特徴とする検査装置とする。

また、電子を略平行電子線として、絶縁体平板試料に照射する手段と、前記絶縁体平板試料表面近傍で反射した前記電子線を引き上げるための、電界を形成する手段と、反射した前記電子線の電子像を得る電子光学的手段と、前記絶縁体平板試料上に形成された形状を観察できるように、前記絶縁体平板試料を移動させる手段と、前記電子像から、所望の前記絶縁体平板試料上の形状を検出し、前記検出箇所を記録する手段を備えた検査装置において、前記絶縁体平板試料の前記電子線が照射される側に対して反対側の面に、紫外線を照射する手段を備え、前記絶縁体平板試料表面近傍で反射した前記電子線を引き上げるための、電界を形成する手段に、前記紫外線を透過する導電性材質で構成された電極を含むことを特徴とする検査装置とする。

また、電子を略平行電子線として、絶縁体平板試料に照射し、前記絶縁体平板試料表面近傍で反射した前記電子線を、前記絶縁体平板試料表面上に形成した電界によって引き上げ、電子光学的手段によって電子像を得ることにより、前記絶縁体平板試料表面に形成された形状を検査する検査方法において、前記絶縁体平板試料の前記電子線が照射される側に対して反対側に、前記絶縁体平板試料が戴置される移動ステージと独立した電極に電圧を印加する工程と、前記絶縁体平板試料の前記電子線が照射される側に対して反対側の面に、紫外線を照射する工程と、を含むことを特徴とする検査方法とする。

また、電子を略平行電子線として、絶縁体平板試料に照射し、前記絶縁体平板試料表面近傍で反射した前記電子線を、前記絶縁体平板試料表面上に形成した電界によって引き上げ、電子光学的手段によって電子像を得ることにより、前記絶縁体平板試料表面の形状を検査する検査方法において、前記絶縁体平板試料の前記電子線が照射される側に対して反対側の面に、紫外線を照射する工程と、前記絶縁体平板試料の前記電子線が照射される側に対して反対側の面に、前記紫外線が透過する導電性の電極に電圧を印加する工程と、を含むことを特徴とする検査方法とする。

上部電極と下部電極とが平行となるように配置すると共に、紫外線が通過できる孔が設けられた下部電極を用いることにより、又は、紫外線が透過できる膜厚の導電薄膜を用いることにより、試料表面に平行な等電位面を形成し、かつ裏面(下方)から紫外線を試料に照射することのできる検査装置及び検査方法を提供することができる。

実施例１に係る検査装置の要部概略図である。 実施例１における被検査物搬送時の動作を説明するための検査装置の要部概略図である。 実施例１に係る反射結像型顕微鏡を用いた検査装置の概略図である。 実施例１における検査前の試料の帯電除去方法を説明するための検査装置の要部概略図である。 実施例２に係る検査装置の要部概略図である。 実施例３に係る検査装置の概略図である。

石英ガラス金型裏面から紫外線を照射するために、石英ガラス金型裏面に紫外線通過用の微小孔を設けた電極を、石英ガラス金型が戴置される移動ステージとは分離して設置し、この微小孔の中心位置が電子光学系の対物レンズの中心軸上に常に一致するようにした。なお、この微小孔の中心位置と電子光学系の対物レンズの中心軸とを一致させる構成が最適であるが、実用上は、電子線照射領域(１００μｍφ程度)を覆うように紫外線を照射することにより負帯電を低減、防止することができる。

試料裏面からの紫外線照射により光源を試料に近づけることが可能となり、紫外線の強度を上げられるため、大電流電子線を使用する際に発生する負帯電を、十分除去し得る紫外線を検査視野に供給できるため、石英ガラス金型の検査を高速に実施できるようになった。

以下、実施例により詳細に説明する。

第１の実施例を、図１〜図４を用いて説明する。図１は、石英ガラス金型試料近傍の構成の断面を模式的に表している。わかりやすくするため、実際の大きさの比とは異なっている。

石英ガラス金型１は、石英ガラス金型１と同じ石英ガラス、または、同じ誘電率を有した材質で製作されたホルダ２の上に載せられており、ホルダ２は移動ステージ絶縁部材３に載せられる。ここで用いた石英ガラス金型１は直径が２インチのものであるが、これに限らず２〜８インチ、又はそれ以上の大きさであってもよい。石英ガラス金型１の径が十分大きい場合は、ホルダ２に載せる代わりに直接、移動ステージ絶縁部材３に載せられてもよい。移動ステージ絶縁部材３は、移動ステージ４の上に設置されている。

なお、ホルダ２は石英ガラス金型１の周辺部を保持する構成とした。これにより、試料裏面へ照射される紫外線がホルダ２により遮蔽されることはない。また、検査試料としては石英ガラス金型に限らず、レプリカ金型でもよい。

移動ステージ４は、石英ガラス金型１の中心を軸とした回転運動と平面内の直進運動とを行うことで、石英ガラス金型１の全面を電子線５が照射できるように駆動機構が構成されている。

石英ガラス金型１をはさむように、上部電極６と下部電極７が設置されている。上部電極６の下面と下部電極７の上面は、石英ガラス金型１の表面に平行な等電位面を形成するように、十分広い領域で石英ガラス金型１表面と平行な面となっている。上部電極６は電子線５が通過する孔(１００μｍ〜１ｍｍ程度)が設けられており、石英ガラス金型１近傍で反射された電子線を結像する、対物レンズの一部を構成している。上部電極６と石英ガラス金型１との距離Ｌ１、上部電極６に与えられる正の電圧、また、電子線５の通過孔の径Ｒ１は、検査に最適な電子像が得られるよう、最適設計されている。例えば、等電位面を形成する上で、Ｌ１＞Ｒ１が望ましい。また、電子線の散乱を避けるため、Ｒ１は電子線５の径を越えていることが望ましい。

石英ガラス金型１の表面の電圧が、電子線５がその表面近傍で十分に減速され、その表面に数ｅＶ程度の低エネルギーで衝突するか、あるいは、その表面に衝突する直前で反転するように、下部電極７には負の電圧が与えられている。下部電極７には、紫外線８が通過して石英ガラス金型１の裏面を照射するように、微細な孔Ｒ２が設けられている。紫外線８の通過孔の径は、下部電極７上面と石英ガラス金型１表面との距離より小さく設計され、この孔に起因する石英ガラス金型１表面の電位の乱れは、電子像に影響しない。また、負帯電領域へ十分な紫外線を照射できるように、下部電極７に設けた紫外線８の通過孔の径Ｒ２は、電子線の径を越えていることが望ましい。

紫外線８は、紫外線光源９から発射され、レンズ１０により集光されて、石英ガラス金型１の裏面を照射する。紫外線８の照射領域は、検査視野とほぼ同等となっている。本図における紫外線光源９は、レンズ１０に対する光源を示しており、たとえば、実際の紫外線光源はさらに離れた場所にあって石英ガラスファイバーで導入された先端であってもよい。

レンズ１０は石英ガラス金型１に接近して設置でき、また、その大きさも数ｃｍ程度にすることが可能なので、紫外線光源９からの紫外線をほとんど受光し、数１００ミクロン程度の検査領域に集光することができる。このため、電子線５の電流量を増加させて高速の検査動作を行った際に発生する表面の負帯電を、十分な光量の紫外線を照射することにより、除去できる。

下部電極７、レンズ１０、紫外線光源９は、移動ステージ４とは分離されて、下部電極７の紫外線通過孔の中心と、上部電極６の電子線通過孔の中心とが、合わさるように設置されている。そのため、移動ステージ４の運動によって石英ガラス金型１の様々な位置に電子線５が照射される場合でも、常に正しくその裏側を紫外線８で照射することができる。

下部電極７、レンズ１０、紫外線光源９は、ひとつのユニットを構成している事が望ましい。たとえば、石英ガラス金型１、あるいは、石英ガラス１が戴置されたホルダ２を被検査試料としてこの検査装置に導入する、あるいは検査後装置から排出する際は、移動ステージ４は、電子線５の照射位置から離れた、被検査試料を装置内に出し入れする導入口近くに移動する。

その移動の際、下部電極７、レンズ１０、紫外線光源９は構造上、移動の障害となる場合がある。このようなときは、下部電極７、レンズ１０、紫外線光源９を、ひとつのユニットとしておけば、図２に示すような動作で、障害を回避できる。図２では、下部電極７、レンズ１０、紫外線光源９を一つの下部ユニット１１としている。検査が終了すると、（１）の動作により下部ユニット１１が下方に下がり、移動ステージ４が移動できる空間を作る。移動ステージ４は、被検査試料導入口へ移動し（動作（２））、被検査試料を装置外に出した後、次の被検査試料を受け入れて、電子線が照射できる位置に復帰する（動作（３））。その後、下部ユニット１１が上昇し（動作（４））、検査を開始する。

次に、本実施例に係る反射結像型顕微鏡を用いたナノインプリント石英ガラス金型欠陥検査装置全体について、図３を用いて説明する。但し、図３には真空排気用のポンプやその制御装置、排気系配管、被検査試料の搬送系などは略されている。また、電子線の軌道は、説明のため実際の軌道より誇張されている。

まず、電子線照射に係わる部分について説明する。電子銃１０１から放出された照射電子線１００ａは、コンデンサレンズ１０２によって収束されながら、セパレータ１０３により偏向されて、クロスオーバー１００ｂを形成した後、被検査試料１０４に略平行束の電子線５となって照射される。以下、各要素について説明する。図３に表示した被検査試料１０４は、石英ガラス金型１あるいは、石英ガラス金型１が戴置されたホルダ２である。

電子銃１０１には、光源径が小さく大きな電流値が得られる、Ｚｒ／Ｏ／Ｗ型のショットキー電子源が用いられるが、より高い電流値が得られる六ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）電子源等、他の電子源を用いてもよい。また、電子源近傍に磁界レンズを配する磁界重畳型であってもよい。電子銃１０１への引出電圧、引き出された電子線の加速電圧、および電子源フィラメントの加熱電流などの、電子銃の運転に必要な電圧と電流は電子銃制御装置１０５により供給、制御されている。

コンデンサレンズ１０２は、図では１つに描かれているがより平行度の高い照射電子線が得られる様、複数のレンズを組み合わせたシステムであっても良い。コンデンサレンズ１０２は、対物レンズ１０６の後焦点面に電子線が集束するように調整される。

セパレータ１０３は、被検査試料１０４に向かう照射電子線と、被検査試料１０４から戻ってくる反射電子線とを分離するために設置される。本実施例では、Ｅ×Ｂ偏向器を利用したセパレータを例としている。Ｅ×Ｂ偏向器は、上方から来た電子線を偏向し、下方から来た電子線を直進させるように設定できる。この場合、図のように照射電子線を供給する電子光学鏡筒は傾斜され、反射された電子を結像する電子光学鏡筒は直立する。セパレータとして、磁界セクターを使用することも可能である。電子線の光軸に垂直な方向に磁界を設置し、照射電子線を被検査試料１０４の方向へ偏向し、被検査試料１０４からの電子は照射電子線の来る方向とは正反対の方向へ偏向する。この場合は、照射電子線鏡筒の光軸と電子線結像鏡筒の光軸とは、対物レンズの光軸を中心に左右対称の配置となる。

セパレータによって照射電子線１００ａが偏向されるとき、セパレータ１０３により収差が発生する。この収差を補正する必要がある場合は、セパレータ１０３がＥ×Ｂ偏向器の場合では、収差補正用のＥ×Ｂ偏向器１２０が配置される。また、セパレータ１０３が磁界セクターの場合は、補助的なコイルを設けて補正される。

セパレータ１０３によって偏向された照射電子線１００ａは、対物レンズ１０６により被検査試料１０４表面に対し垂直に入射する平行束の電子線５に形成される。前述のように、対物レンズ１０６の後焦点に電子線が集束されるように、照射系コンデンサレンズ１０２が調整されるので、平行性の高い電子線を被検査試料１０４に対して照射できる。照射電子線１００ａが照射する被検査試料１０４上の領域は、例えば２５００μｍ^２(平方ミクロン)、１００００μｍ^２(平方ミクロン)等といった大きな面積を有する。

被検査試料１０４は移動ステージ４の上に絶縁部材３（図３には図示せず）を介して戴置されている。移動ステージ４は、石英ガラス金型１（図３には図示せず）の中心を回転中心とした回転運動、および、石英ガラス金型１の半径方向への直進運動とを行うことができる。移動ステージ４が回転しながら石英ガラス金型１の半径方向に移動することにより、石英ガラス金型１のパターンが存在する領域を隈なく検査する。移動ステージ４の運動は、検査中の動作や、図２で説明した被検査試料１０４の入れ替え動作など、に応じて移動ステージ制御装置１０７によって制御されている。

対物レンズ１０６は、複数の電極からなる静電レンズか、または、磁界レンズである。いずれの場合でも、被検査試料１０４近傍で反射した電子線が対物レンズに引き戻されるように、表面上に電界を形成する必要があるため、試料に最も近い位置には、正の電位を印加できる、図１で説明した上部電極６が配されている。本図では、対物レンズ１０６に含まれており、明示されていない。

被検査試料１０４表面の電圧が、電子線の加速電圧とほぼ等しい負電位が印加されるように、図１で説明した下部電極７が配されている。図３では、図２で説明した下部ユニット１１として示されている。下部ユニット１１の構成要素である下部電極７の電圧は、下部ユニット制御装置１０８により、被検査試料１０４の表面電圧と加速電圧との差が数Ｖ程度以下であるように設定される。照射電子線１００ａは、この負電位によって被検査試料１０４の手前で減速され、表面電位の設定に依存して被検査試料１０４に衝突する前、または、低エネルギーでの衝突によって、反対方向に反射され反射電子１００ｃとなる。

この反射電子１００ｃの軌道は被検査試料１０４上のパターンの情報を反映しており、電子結像光学系を用いた像形成により、欠陥判定のための画像として装置に取り込まれる。次に、結像光学系および画像取得と欠陥判定について説明する。

反射電子１００ｃは対物レンズ１０６により第１の像を形成する。セパレータ１０３は本実施例ではＥ×Ｂ偏向器であるので、下方から進行した電子線に対しては偏向作用を持たないように制御され、反射電子１００ｃは偏向を受けずに進行し、第１の像は中間電子レンズ１０９、投影電子レンズ１１０によって順次結像され、最終的に画像検出部１１１に拡大投影される。第１の像は、セパレータ１０３の中心に形成されることが望ましい。これにより、セパレータ３の電磁界による像への収差の影響を最小限にできるからである。また、図３では投影電子レンズ１１０は１つの電子レンズとして描かれているが、高い倍率の拡大や像歪の補正などのために複数の電子レンズで構成される場合もある。

画像検出部１１１は像を電気信号に変換し石英ガラス金型の表面のパターンが形成する電位の分布像を、画像処理部１１２に送る。また、これまで述べてきた様々な電子レンズやセパレータ１０３などの電子光学系の制御は、電子光学系制御装置１１３が行っている。

次に、画像検出部１１１について説明する。画像検出には、反射電子像を光学像に変換するための蛍光板１１１ａと光学画像検出装置１１１ｂとを光学像伝達系１１１ｃにより光学結合させる。光学像伝達系１１１ｃとして、光ファイバー束が用いられている。光ファイバー束は、細い光ファイバーを画素数と同じ本数束ねたもので、光学像を効率よく伝達できる。

また、十分な光量をもった蛍光像が得られる場合は光学伝達効率を低くしても良く、上記光ファイバー束の代わりに光学レンズを用い、光学レンズによって蛍光板１１１ａ上の光学像を光学画像検出装置１１１ｂの受光面上に結像させる場合もある。

また、光学像伝達系に増幅装置を挿入し、光学画像検出装置１１１ｂに十分な光量の光学像を伝達することもできる。光学画像検出装置１１１ｂは、その受光面上に結像された光学像を電気的な画像信号に変換して出力する。光学画像検出装置１１１ｂには、時間遅延積分（ＴＤＩ）型のＣＣＤを用いたＴＤＩセンサが用いられている。

画像検出部１１１としては、上記のように、電子像を一度光学像に返還してから、その光学像を画像信号として出力する場合の他、電子線に対して感度のある検出器を用いて、光学像への変換を経ずに直接画像信号として出力する装置を用いることができる。

画像処理部１１２は、画像信号記憶部１１２ａ、欠陥判定部１１２ｂより構成されている。画像信号記憶部１１２ａは、電子光学条件、画像データ、およびステージ位置データを、電子光学系制御装置１１３、画像検出部１１１、およびステージ制御装置１０７からそれぞれ取得し、画像データを被検査試料１０４上の座標系に関係付けて記憶する。欠陥判定部１１２ｂは、被検査試料(石英ガラス金型)１０４上の座標付けがされた画像データを用い、あらかじめ設定された値との比較、あるいは隣接パターン像との比較、などの様々な欠陥判定法により欠陥を判定する。

欠陥の座標および、対応するピクセルの信号強度は検査装置制御部１１４に転送、記憶される。これらの欠陥判定の方法は、ユーザーが設定するかまたは、あらかじめ被検査試料の種類に対応付けられた方法を検査装置制御部１１４が選択する。

装置各部の動作条件は、検査装置制御部１１４から入出力される。検査装置制御部１１４には、予め電子線発生時の加速電圧、電子線偏向幅・偏向速度、ステージ移動速度、画像検出素子からの画像信号取り込みタイミング等々の諸条件が入力されており、各要素の制御装置を総括的に制御し、ユーザーとのインターフェースとなる。検査装置制御部１１４は、役割を分担し通信回線で結合された複数の計算機から構成される場合もある。また、モニタ付入出力装置１１５が設置されている。

以上が、反射結像型顕微鏡を用いた石英ガラス金型検査装置の全体的な概略である。次に、石英ガラス金型表面の予備帯電除去動作、および、紫外線照射しながらの検査動作について説明する。

石英ガラスは絶縁体であるため、検査過程において電子線照射が行われる前にも帯電が発生する可能性がある。たとえば、帯電は金型パターンの加工中や、搬送中などで生じる。石英ガラス金型の表面が帯電していても、下部電極７に与える電圧を調整することで、石英ガラス金型の表面の電位を所望の電位にすることは可能であるが、帯電電位の分布は通常一様でなく、また、帯電量も電圧にして数１００Ｖに及ぶ場合もある。石英ガラス金型の表面の帯電を予め検査前に除去しておくと、検査中に下部電極７の電位を変化させる必要がなく、より安定な検査が可能である。

検査動作に入る前に予め帯電を除去する、予備帯電除去動作は、被検査試料が大気中から、検査動作が実施されるメインチャンバに搬送される際に通過する、ロードロックチャンバで行うのが効率的である。被検査試料の装置への搬入では、ロードロックチャンバを大気開放して被検査試料を導入後、ロードロックチャンバを真空排気して、真空に保たれているメインチャンバへ搬送される。このように、被検査試料は必ずロードロックチャンバに一時停留するので、その際に帯電除去を行う。

帯電を除去する方法としては、真空状態でイオンや電子を照射して被検査試料の表面の帯電を中和する方法や、不活性ガスを導入して紫外線を照射することによってイオン化し、被検査試料の表面の帯電を中和する方法などを用いることができる。

また別の方法として、被検査試料を加熱する方法もある。図４に被検査試料を加熱して帯電を除去する際の、ロードロックチャンバ内の構成を示す。石英ガラス金型１、あるいは石英ガラス金型１を戴置したホルダ２は、接地電極２０１の上に戴置されている。接地電極２０１の下部にはヒーター２０２が装備されており、石英ガラス金型１およびホルダ２を一様に加熱する。加熱温度は約２００℃〜約４００℃である。石英ガラス金型１、およびホルダ２の上方に電極２０３を設けて適当な電圧を印加することにより、帯電電荷を接地電極２０１へ逃がす方向の電界を形成してもよい。ヒーター２０２はロードロックチャンバ内の移動ステージ２０４に設置されている。

上記の過程により、表面の帯電が除去された石英ガラス金型は、メインチャンバへ搬送され、検査動作に入る。磁気記録用パターン媒体加工用の石英ガラス金型のパターンは回転方向に沿って形成されている。検査開始の始点はパターン最外周あるいは、最内周の位置である。石英ガラス金型を回転させながら、半径方向に移動させることによって、パターン全面を検査する。検査の際、電子線は試料に連続的に照射される。

電子線照射によって発生する負帯電量は、ある検査視野に電子線が照射される時間に比例するため、検査視野をパターンが横切る速度を一定にしておけば、常に同じ負帯電量となり、すなわち、この負帯電を除去する紫外線の量も一定であり都合がよい。したがって、半径方向の移動に伴って、回転速度を変化させ、検査位置でのパターン移動速度が一定となるようにしておく。

照射する紫外線は波長およそ２００ｎｍから３００ｎｍの間であり、石英ガラスを透過し、かつ、石英ガラス表面の負帯電を除去できる波長(石英ガラスが電子を保持するエネルギーよりも大きなエネルギーを有する)である。検査開始の直前に紫外線が導入され、次に電子線が照射されて検査が開始される。検査前に、予め照射紫外線量など、検査速度に応じた検査条件を決定しておく。

石英ガラス金型全面の検査が終了すると、電子線照射が停止し、ほぼ同時に紫外線照射も停止して、装置からの排出動作が実行される。電子線および紫外線の照射停止は、電子源および紫外線光源の動作安定性の観点から、電子源、紫外線光源そのものの停止ではなく、シャッターの挿入による紫外線の遮断、ブランカーによる電子線の遮断によって行われる。

本実施例によれば、試料を平行な電極で挟む構成であっても電子線照射によって発生する石英ガラス金型表面の負帯電を、裏面からの紫外線照射で消去しつつ、石英ガラス金型表面の電位を一定に保つことができ、石英ガラス金型の高速度での検査を実現できる検査装置および検査方法を提供することができる。

第２の実施例について図５を用いて説明する。なお、実施例１に記載され、本実施例に未記載の事項は本実施例にも適用できる。

実施例１においては、石英ガラス金型の裏側に設置された下部電極に通過孔を開口し、紫外線を照射していた。本実施例では、孔を開口した電極の変わりに、石英ガラス表面に薄い導電膜を形成した電極を用いた。

図５は本実施例に係る検査装置の要部概略図である。石英ガラス金型１およびホルダ２は、上面に導電薄膜３０５を形成した石英ガラス板３０６の上に戴置されている。導電薄膜３０５は金属蒸着などによって紫外線透過率を著しく低下しない程度の膜厚で形成される。本実施例では導電薄膜として白金（Ｐｔ）を１０ｎｍ形成して用いた。金(Ａｕ)を用いることもできる。また、導電薄膜３０５には電圧が与えられ、石英ガラス金型１の表面近傍で電子線５を反射するような表面電位になるように設定される。

石英ガラス板３０６は紫外線８を透過するので、移動ステージ４が検査中に移動しても、電子線５が照射する位置の反対側に紫外線８を照射することができるとともに、導電薄膜３０５によって石英ガラス金型１の表面の電位を安定化させる。移動ステージ４の下部に設置されるユニットから実施例１における下部電極を排除でき、紫外線光源９と集光レンズ１０のみとなるので、下部ユニット全体のサイズを小さくすることができる。移動ステージ４の移動領域との干渉領域が小さくなるので、移動ステージ４を小さくすることができる。

以上述べたように、本実施例によれば試料をその上方及び下方に設けられた電極で挟む構成であっても、試料表面に平行な等電位面を形成し、かつ裏面(下方)から紫外線を試料に照射することのできる検査装置及び検査方法を提供することができる。また、下部電極として導電薄膜を用いることにより、構造が簡単になり、試料を容易に支持でき、信頼性が向上する。

第３の実施例について図６を用いて説明する。なお、実施例１や実施例２に記載され、本実施例に未記載の事項は本実施例にも適用できる。

これまでの実施例は、石英ガラス金型裏面のみからの紫外線照射による負帯電除去を実施する検査装置であった。本実施例では、石英ガラス金型裏面からだけではなく、表面からも紫外線照射を行い、さらに高速の負帯電除去を実現し、検査の高速化を実現する実施例である。

図６は本実施例に係る検査装置の概略図である。本実施例では、図３を用いて説明した検査装置に、被検査試料１０４の上方からも紫外線４０１が入射するように、集光反射鏡４０２が電子光学鏡筒内に設置され、電子光学鏡筒側方に紫外線光源４０３が配されている。紫外線４０１は集光反射鏡４０２により反射および集光され、被検査試料１０４の電子線５が照射する領域に、同時に照射される。これにより、下部ユニット１１から裏面から照射される紫外線と合わせて、さらに強度を上げた紫外線照射が可能となる。

本実施例によれば、試料をその上方及び下方に設けられた電極で挟む構成であっても、試料表面に平行な等電位面を形成し、かつ裏面(下方)から紫外線を試料に照射することのできる検査装置及び検査方法を提供することができる。また、電子線照射領域にさらに大量の紫外線を照射することができるため、照射電子線の電流量を増加させることができ、さらに高速の検査を行うことができる。

１…石英ガラス金型、２…ホルダ、３…絶縁部材、４…移動ステージ、５…電子線、６…上部電極、７…下部電極、８…紫外線、９…紫外線光源、１０…レンズ、１１…下部ユニット、１００a…照射電子線、１００b…クロスオーバー、１００c…反射電子、１０１…電子銃、１０２…コンデンサレンズ、１０３…セパレータ、１０４…被検査試料、１０５…電子銃制御装置、１０６…対物レンズ、１０７…移動ステージ制御装置、１０８…下部ユニット制御装置、１０９…中間電子レンズ、１１０…投影電子レンズ、１１１…画像検出部、１１１a…蛍光板、１１１b…光学画像検出装置、１１１c…光学像伝達系、１１２…画像処理部、１１２a…画像信号記憶部、１１２b…欠陥判定部、１１３…電子光学系制御装置、１１４…検査装置制御部、１１５…モニタ付入出力装置、１２０…偏向器(収差補正用)、２０１…接地電極、２０２…ヒーター、２０３…電極、２０４…移動ステージ、３０５…導電薄膜、３０６…石英ガラス板、４０１…紫外線、４０２…集光反射鏡、４０３…紫外線光源。

Claims (8)

1. ホルダに保持された試料に電子線を照射し、試料からの反射電子を検出して前記試料の表面を検査する検査装置において、
   前記ホルダを挟んで平行となるように配置され、互いの電極間に電界をかけることにより前記試料の表面に平行な等電位面を形成する上部電極と下部電極とを有し、
   前記上部電極は、前記電子線が通過する孔を有すると共に、前記電子線を加速して前記試料に照射する電圧が印加されるものであり、
   前記下部電極は、前記電子線が照射される前記試料領域に紫外線を前記試料の裏面側から照射するための孔を有すると共に、加速された前記電子線を減速し、前記試料表面で反射させる電圧が印加されるものであり、
   前記紫外線の光源と、前記紫外線を集光するためのレンズとを更に有し、
   前記下部電極と前記光源と前記レンズとは一体となって移動するものであることを特徴とする検査装置。
2. 請求項１記載の検査装置において、
   前記下部電極に設けられた孔の径は、前記電子線の径を越える大きさであることを特徴とする検査装置。
3. 請求項１記載の検査装置において、
   前記上部電極の孔は、前記試料上の前記電子線が照射される領域に前記試料の上方から照射される紫外線も通過するものであることを特徴とする検査装置。
4. 請求項１記載の検査装置において、
   前記下部電極に代えて、前記試料表面で反射させる電圧が印加され、かつ、紫外線が透過できる導電薄膜を備えることを特徴とする検査装置。
5. 電子を略平行電子線として、絶縁体平板試料に照射する手段と、前記絶縁体平板試料表面近傍で反射した前記電子線を引き上げるための、電界を形成する手段と、反射した前記電子線の電子像を得る電子光学的手段と、前記絶縁体平板試料上に形成された形状を観察できるように、前記絶縁体平板試料を前記電子線に対して移動させる手段と、前記電子像から、所望の前記絶縁体平板試料上の形状を検出し、前記検出箇所を記録する手段を備えた検査装置において、
   前記絶縁体平板試料表面近傍で反射した前記電子線を引き上げるための、電界を形成する手段に、前記絶縁体平板試料の前記電子線が照射される側に対して反対側に、検査動作中は移動しない電極を含み、
   前記電極は前記電界を形成する手段との間に電界をかけることにより前記試料の表面に平行な等電位面を形成する電極であり、
   前記絶縁体平板試料の前記電子線が照射される側に対して反対側の面に、紫外線を照射する手段を備え、
   前記絶縁体平板試料の前記電子線が照射される側に対して反対側に設けられた前記電極と前記紫外線を照射する手段が、前記絶縁体平板試料を検査装置内に導入または検査装置外へ排出する過程で、検査中における位置とは異なる位置に一体となって移動する機構を備えていることを特徴とする検査装置。
6. 請求項５に記載の検査装置において、
   前記絶縁体平板試料の前記電子線が照射される側に対して反対側に設けられた前記電極に、前記電子線が照射される前記絶縁体平板試料上の位置に対応した位置に、紫外線通過孔が設けられたことを特徴とする検査装置。
7. 請求項６に記載の検査装置において、
   前記紫外線通過孔の大きさが、前記絶縁体平板試料の前記電子線が照射される側に対して反対側に設けられた前記電極と、前記絶縁体平板試料表面までの距離に比べ、小さいことを特徴とする検査装置。
8. 請求項５記載の検査装置において、
   前記絶縁体平板試料の材質が、石英ガラスであることを特徴とする検査装置。

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