JP2012073073A - Method and apparatus for inspecting defect of pattern shape - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for inspecting a shape defect of patterned media, enabling inspection of the whole area throughout the total number of patterned media manufactured in the order of one sheet per a few seconds.SOLUTION: In a method for inspecting a repeated pattern formed on a substrate and having a dimension of 100 nm or less, a substrate is irradiated with light containing a plurality of wavelength components, reflected light from the substrate irradiated with the light is spectrally diffracted and detected, a signal obtained by the spectral diffraction and the detection is processed and a spectral reflection factor is obtained, an evaluation value is calculated from the obtained spectral reflection factor, and a pattern shape defect is determined from the evaluation value calculated from the spectral reflection factor based on a pre-obtained relationship between a evaluation value and a pattern cross-sectional shape.

Description

本発明は、基板上に形成された線幅100nm以下のパターンの断面形状を検査する方法に関し、特に次世代のハードディスクメディアであるパターンドメディアや半導体デバイスのパターン断面形状を検査するパターン形状欠陥検査方法及びその装置に関する。   The present invention relates to a method for inspecting a cross-sectional shape of a pattern having a line width of 100 nm or less formed on a substrate, and more particularly to a pattern shape defect inspection for inspecting a pattern cross-sectional shape of a patterned media or a semiconductor device as a next-generation hard disk medium. The present invention relates to a method and an apparatus thereof.

ハードディスクドライブの記録容量は、近年益々大容量化の傾向にある。しかし、従来のディスク基板上に磁性膜を成膜しただけのいわゆる連続媒体では、記録密度が1Tbit/in2程度が限界であり、それ以上の記録密度を実現する技術としてパターンドメディアの導入が計画されている。
パターンドメディアとは、図1に示す様にディスク101面上に、記録トラック102を同心円状に形成するディスクリートトラックメディアと、記録単位(ビット)を独立させた島状のパターン103として形成するビットパターンドメディアの2方式が検討されている。いずれの場合も、従来の連続媒体とは異なり、ディスクメディア上に数十nmピッチのパターンを形成するという特徴がある。
The recording capacity of hard disk drives has been increasing in recent years. However, with a so-called continuous medium in which a magnetic film is simply formed on a conventional disk substrate, the recording density is limited to about 1 Tbit / in2, and the introduction of patterned media is planned as a technology to achieve higher recording density. Has been.
As shown in FIG. 1, a patterned medium is a discrete track medium that forms recording tracks 102 concentrically on the surface of a disk 101, and a bit that is formed as an island pattern 103 with independent recording units (bits). Two methods of patterned media are being studied. In either case, unlike the conventional continuous medium, there is a feature that a pattern with a pitch of several tens of nm is formed on a disk medium.

そのため、従来の製造プロセスとは異なり、新たにパターン形成のためのプロセスが加わることとなり、同プロセスに起因する不良が発生することが懸念されている。例えば、図2はパターンの断面を模式的に示した図であるが、正常なパターン201と比較してパターン断面形状が変形202してしまうことや、パターンそのものが抜けてしまうこと203等が欠陥として考えられる。   Therefore, unlike a conventional manufacturing process, a process for forming a pattern is newly added, and there is a concern that a defect due to the process occurs. For example, FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross section of a pattern, but the defect is that the pattern cross-sectional shape is deformed 202 or the pattern itself is missing 203 compared to the normal pattern 201. Is considered.

これらのようなパターンの欠陥を検査する手段としては、原子間力顕微鏡(以下、AFM(atomic force microscope)と略す)や走査型電子顕微鏡(以下、SEM(scanning electron microscope)と略す)等の手段の他に、いわゆるスキャットロメトリと呼ばれる光学式の検査方法がある。AFM及びSEMは当該技術分野において既知の技術である。   As means for inspecting defects of such patterns, means such as an atomic force microscope (hereinafter abbreviated as AFM) and a scanning electron microscope (hereinafter abbreviated as SEM) are used. In addition, there is an optical inspection method called so-called scatterometry. AFM and SEM are techniques known in the art.

スキャットロメトリとは一般的には、図3に示すように分光検出光学系301で検査対象302表面の分光反射率303を検出し、検出した分光反射率303に基づいて検査対象302表面上に一様に形成された繰り返しパターン304の断面形状を検出する手法を指す。一様に形成された繰り返しパターンの断面形状が異なると、その表面の分光反射率も異なることを利用し、検査対称表面の分光反射率から検査対象表面に一様に形成された繰り返しパターンの形状を検出することができる。検査対象の構造や材質を用いて算出した理論値(モデル)を高さや幅等の形状をパラメータとして、実際に検出した分光反射率と一致するようにパラメータを最適化することにより形状を求める。パラメータの最適化には、モデルフィッティングやライブラリマッチング等の手法が用いられる。   In general, the scatterometry is performed by detecting the spectral reflectance 303 on the surface of the inspection target 302 with the spectral detection optical system 301 as shown in FIG. 3 and then on the surface of the inspection target 302 based on the detected spectral reflectance 303. This refers to a technique for detecting the cross-sectional shape of the uniformly formed repeating pattern 304. Utilizing the fact that the cross-sectional shape of the uniformly formed repeating pattern is different, the spectral reflectance of the surface is also different, and the shape of the repeating pattern uniformly formed on the inspection target surface from the spectral reflectance of the inspection symmetrical surface Can be detected. The theoretical value (model) calculated using the structure and material to be inspected is obtained by optimizing the parameters so as to coincide with the actually detected spectral reflectance using the shapes such as height and width as parameters. For parameter optimization, methods such as model fitting and library matching are used.

光学式の手法であるスキャットロメトリは、AFMやSEMと比較して高速で検査が可能であるという特徴がある。スキャトロメトリを用いてパターンの正確な形状が計測でき、且つスループットの大きな検査方法が、下記特許文献1に開示されている。   Scatterometry, which is an optical method, has a feature that inspection can be performed at a higher speed than AFM and SEM. Patent Document 1 below discloses an inspection method capable of measuring an accurate shape of a pattern using scatterometry and having a large throughput.

特開2009-150832号公報JP 2009-150832 A

パターンドメディアは、サブストレート(基板)に磁性体等の成膜,ナノインプリント,エッチング等により表面に線幅が数100nm以下のパターンを形成して製造する。この時、各工程にかかる時間は数秒/枚程度である。例えば全数を検査することを考えた場合、同様に数秒/枚以内で検査することが要求される。   Patterned media is manufactured by forming a pattern with a line width of several hundreds of nanometers or less on the surface of a substrate (substrate) by deposition of a magnetic material or the like, nanoimprinting, etching or the like. At this time, the time required for each process is about several seconds / sheet. For example, when the total number is to be inspected, it is similarly required to inspect within several seconds / sheet.

上述の通り、AFM,SEM又はスキャトロメトリを用いることにより、基板上に形成された線幅が数100nm以下のパターンの断面形状を、検査することができる。しかし、現状の上記手法を用いた場合、上記時間内ではディスク面上の大きさ数十μm程度の領域1箇所程度しか検査できない。   As described above, by using AFM, SEM, or scatterometry, the cross-sectional shape of a pattern having a line width of several hundred nm or less formed on the substrate can be inspected. However, when the present method is used, only about one area having a size of about several tens of μm on the disk surface can be inspected within the time.

スキャトロメトリはSEMやAFMと比較して高速で検査可能であると前述したが、この手法でも一点(数十μm程度の領域)の測定に数秒程度必要である。この理由は、形状の検出に前述したモデルフィッティングやライブラリマッチング等の演算量の大きい手法を用いているためで、比較的演算量の小さいライブラリマッチングにおいてもこれ以上演算時間を短縮することは困難である。そのため、検査できる領域を限れば全数検査することはできなくはないが、ディスク全面を上記した所定の時間内で検査することは不可能であった。   As described above, scatterometry can be inspected at a higher speed than SEM and AFM, but this method requires several seconds to measure one point (an area of about several tens of μm). This is because the method of detecting the shape uses a method with a large calculation amount such as model fitting or library matching described above, and it is difficult to further reduce the calculation time even in library matching with a relatively small calculation amount. is there. For this reason, it is not impossible to inspect the entire area as long as the area that can be inspected is limited, but it is impossible to inspect the entire disk within the predetermined time.

本発明の目的は、数秒/枚程度で生産されるパターンドメディアを全面を全数に亘って検査することを可能にするパターンドメディアのパターン形状欠陥検査方法及びその装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a pattern shape defect inspection method and its apparatus for patterned media, which makes it possible to inspect the entire surface of the patterned media produced at several seconds / sheet.

上記目的を達成するために、本発明では、基板に形成された寸法が100nm以下の繰り返しパターンを検査する方法において、基板に複数の波長成分を含む光を照射し、この光を照射した基板からの反射光を分光して検出し、この分光して検出して得た信号を処理して分光反射率を求め、この求めた分光反射率から評価値を算出し、予め求めておいた評価値とパターン断面形状との関係に基づいて分光反射率から算出した評価値からパターンの形状欠陥を判定するようにした。   In order to achieve the above object, in the present invention, in a method for inspecting a repetitive pattern having a dimension of 100 nm or less formed on a substrate, the substrate is irradiated with light containing a plurality of wavelength components, and the substrate irradiated with this light is irradiated. Spectral detection of the reflected light, and processing the signal obtained by the spectral detection to obtain the spectral reflectance, calculate the evaluation value from the obtained spectral reflectance, the evaluation value obtained in advance The pattern shape defect is determined from the evaluation value calculated from the spectral reflectance based on the relationship between the pattern cross-sectional shape and the pattern sectional shape.

又、上記目的を達成するために、本発明では、基板に形成された寸法が100nm以下の繰り返しパターンを検出するパターン形状欠陥検査装置を、基板を載置してこの基板を回転させるθステージと基板を一方向に移動させるXステージとを備えたステージ手段と、基板に複数の波長成分を含む光を照射する光照射部とこの光照射部により光が照射された基板からの反射光を分光して検出する検出部とを備えた分光検出光学系と、この分光検出光学系で分光して検出して得た信号を処理して基板に形成されたパターンの形状欠陥を検出するデータ処理部をと備え、このデータ処理部は、分光検出光学系で分光して検出して得た信号を処理して分光反射率を求める分光反射率算出処理部と、分光反射率算出処理部で求めた分光反射率から評価値を算出するとともに、予め求めておいた評価値とパターン断面形状との関係に基づいて前記分光反射率から算出した評価値から形状パラメータを算出する形状パラメータ算出処理部と、予め記憶しておいた判定しきい値を用いて形状パラメータ算出処理部で算出した形状パラメータから基板に形成されたパターンの形状欠陥を検出する形状欠陥判定処理部とを備えて構成した。   In order to achieve the above object, according to the present invention, a pattern shape defect inspection apparatus for detecting a repetitive pattern with a dimension of 100 nm or less formed on a substrate includes a θ stage for mounting the substrate and rotating the substrate. A stage unit including an X stage for moving the substrate in one direction, a light irradiation unit for irradiating the substrate with light including a plurality of wavelength components, and spectroscopic light reflected from the substrate irradiated with light by the light irradiation unit And a data processing unit that detects a shape defect of a pattern formed on the substrate by processing a signal obtained by spectral detection using the spectral detection optical system. The data processing unit is obtained by a spectral reflectance calculation processing unit that obtains a spectral reflectance by processing a signal obtained by spectral detection with a spectral detection optical system, and a spectral reflectance calculation processing unit. Evaluation value from spectral reflectance A shape parameter calculation processing unit that calculates a shape parameter from an evaluation value calculated from the spectral reflectance based on a relationship between an evaluation value obtained in advance and a pattern cross-sectional shape, and a determination stored in advance And a shape defect determination processing unit that detects a shape defect of a pattern formed on the substrate from the shape parameter calculated by the shape parameter calculation processing unit using the threshold value.

本発明により、パターンの形状算出演算量がスキャトロメトリと比較して非常に小さくなり、ほとんど分光反射率の検出と同時にパターンの形状を算出することができる。その結果、数秒/枚程度で生産されるパターンドメディアを全面を全数に亘って検査することが可能になった。   According to the present invention, the calculation amount of the pattern shape calculation is very small compared to the scatterometry, and the pattern shape can be calculated almost simultaneously with the detection of the spectral reflectance. As a result, it has become possible to inspect the entire surface of the patterned media produced at several seconds / sheet.

パターンドメディアの概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline | summary of a patterned media. パターンドメディアの欠陥の概要を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline | summary of the defect of a patterned media. スキャットロメトリの構成概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure outline | summary of a scatterometry. パターン形成プロセスを示す型と基板の断面図である。It is sectional drawing of the type | mold and board | substrate which show a pattern formation process. 磁性体パターンの断面形状示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross-sectional shape of a magnetic body pattern. レジストパターンの断面形状示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross-sectional shape of a resist pattern. 形状の異なる2つのパターンを示す斜視図である。It is a perspective view which shows two patterns from which a shape differs. 形状の異なる2つのパターン表面の分光反射率を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral reflectance of two pattern surfaces from which a shape differs. パターン幅とある波長での反射率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a pattern width and the reflectance in a certain wavelength. 検査装置の概略の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of an inspection apparatus. ステージ系の概略の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the schematic structure of a stage system. 検出光学系の概略の構成を示すブロック図であるIt is a block diagram which shows the schematic structure of a detection optical system. 検出光学系の分光器の構成を示す正面図であるIt is a front view which shows the structure of the spectrometer of a detection optical system. 検出光学系の反射対物レンズの概略の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the schematic structure of the reflective objective lens of a detection optical system. 検出光学系の別の例の概略の構成を示すブロック図であるIt is a block diagram which shows the schematic structure of another example of a detection optical system. データ処理の流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of data processing. 検査のシーケンスを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the sequence of a test | inspection. 検査結果を表示する画面の正面図である。It is a front view of the screen which displays a test result. 検査結果を表示する画面ののうち欠陥マップ表示の別な例を示す正面図である。It is a front view which shows another example of defect map display among the screens which display a test result.

本発明では、スキャトロメトリ技術を応用し、予めサンプル表面の分光反射率と、パターンの幅や高さ等の形状との相関を評価しておき、実際に検出した分光反射率の値から、比較的単純な演算によってパターン幅や高さ等の形状を算出する。   In the present invention, by applying a scatterometry technique, the correlation between the spectral reflectance of the sample surface and the shape such as the width and height of the pattern is evaluated in advance, and from the value of the spectral reflectance actually detected, Shapes such as pattern width and height are calculated by a relatively simple calculation.

本発明の実施例として、HDDパターンドメディアの検査に適用した場合について説明する。   As an embodiment of the present invention, a case where the present invention is applied to inspection of HDD patterned media will be described.

パターンドメディアとは、前述したように従来メディアとは異なり、ディスク表面に磁性体のパターンを形成する(図1参照)。図4はパターン形成工程を模式的に示した図である。まず、磁性体層403上にレジスト402を塗布する(a)。塗布したレジスト402に対して表面に微細なパターン4011が形成された型(モールド)401押し当てる(b)。この状態で露光し微細パターン4011の形状をレジスト402に転写する(c)。転写したレジストのパターンの凸部4021をマスクとして凹部4022の下層の磁性体403をエッチングして、磁性体403のパターンをディスク上に形成する(e)。最後にレジストを除去する(f)。この様なパターン形成方法をナノインプリント技術と言う。尚、図4においては、説明を簡単にするために磁性体403を単層の構造で説明したが、実際には多層で形成される。   Unlike the conventional media as described above, the patterned media forms a magnetic pattern on the disk surface (see FIG. 1). FIG. 4 is a diagram schematically showing the pattern forming process. First, a resist 402 is applied on the magnetic layer 403 (a). A mold 401 having a fine pattern 4011 formed on the surface is pressed against the applied resist 402 (b). Exposure is performed in this state, and the shape of the fine pattern 4011 is transferred to the resist 402 (c). The magnetic body 403 under the concave portion 4022 is etched using the convex portion 4021 of the transferred resist pattern as a mask to form a pattern of the magnetic body 403 on the disk (e). Finally, the resist is removed (f). Such a pattern formation method is called nanoimprint technology. In FIG. 4, the magnetic body 403 is described as a single-layer structure for the sake of simplicity, but in actuality, it is formed in multiple layers.

ハードディスクメディアは、基板上に形成された磁性体を磁化することにより、情報を記録する。そのため、ディスク基板上の磁性体の量は、記録媒体としての性能を左右する一因となる。   A hard disk medium records information by magnetizing a magnetic material formed on a substrate. Therefore, the amount of the magnetic material on the disk substrate is one factor that affects the performance as a recording medium.

従来メディアを例として考える。磁性体層の膜厚が一定値よりも小さい場合には、磁化による記録自体はできるが、磁性体からの漏れ磁界が小さくなるために記録した情報を読み込むことができなくなる場合がある。   Consider traditional media as an example. When the film thickness of the magnetic layer is smaller than a certain value, recording by magnetization can be performed, but the recorded information cannot be read because the leakage magnetic field from the magnetic body becomes small.

パターンドメディアに関しても同様である。図5は磁性体パターンを模式的示した図である。同図(a)のパターン501は幅W1適正な正常なパターンであり、パターン501は表面保護膜層5011、磁性膜層5012、第1下地層5013、第2下地層5014などの複数の層で構成されている。同図(b)に示すようにパターン502の幅W2が小さければ磁性膜層5012の量が小さいため、上記のように書き込みはできるが読み込みができず不良となる可能性があり、同図(c)のようにパターン503の幅W3が大きすぎると、隣接するトラックの信号をノイズとして検出してしまうため、この場合も不良となりうる。この様に、パターン形成後の磁性体パターンの形状が、記録媒体としての性能を決定する要因となる。   The same applies to patterned media. FIG. 5 is a diagram schematically showing a magnetic pattern. A pattern 501 in FIG. 6A is a normal pattern having an appropriate width W1, and the pattern 501 is a plurality of layers such as a surface protective film layer 5011, a magnetic film layer 5012, a first underlayer 5013, and a second underlayer 5014. It is configured. If the width W2 of the pattern 502 is small as shown in FIG. 5B, the amount of the magnetic film layer 5012 is small, so that writing can be performed as described above, but reading may not be possible, resulting in a failure. If the width W3 of the pattern 503 is too large as shown in c), the signal of the adjacent track is detected as noise, which may be defective in this case. As described above, the shape of the magnetic material pattern after pattern formation becomes a factor that determines the performance as a recording medium.

パターン形状検査が必要と考えられる工程は、インプリント後のレジストパターン,エッチング後や埋め込み平坦化後の磁性体パターンであるが、磁性体パターンの形状は、主としてレジストパターンの形状によって決まるため(図4参照)、レジストパターンの形状を検査するのが最も効率的である。   Processes that require pattern shape inspection are the resist pattern after imprinting and the magnetic pattern after etching and embedding and planarization, but the shape of the magnetic pattern is mainly determined by the shape of the resist pattern (Fig. 4), it is most efficient to inspect the shape of the resist pattern.

図6はレジストパターンを模式的に示した図であり、磁性体層601上にレジストパターン602が形成されている。このとき、レジストパターン602は磁性体層601上に直接形成されているのではなく、磁性体層601とレジストパターン602との間にレジストの層606が形成されている。レジストパターン602の検出すべき形状は、主としてパターンの幅603,高さ604及び下地膜厚605である。以下では、レジストパターン602を対象とし、主としてこれらの3つのパラメータを検出する方法について説明する。   FIG. 6 is a view schematically showing a resist pattern, in which a resist pattern 602 is formed on the magnetic layer 601. At this time, the resist pattern 602 is not directly formed on the magnetic layer 601, but a resist layer 606 is formed between the magnetic layer 601 and the resist pattern 602. The shape to be detected of the resist pattern 602 is mainly a pattern width 603, height 604, and base film thickness 605. Hereinafter, a method of detecting these three parameters mainly for the resist pattern 602 will be described.

本手法では、表面の反射率に基づいて形状の各パラメータを検出する。その意味でスキャトロメトリの一手法であるといえる。ただし、本手法では前述したモデルフィッティング等で形状を検出するのではなく、分光反射率の値を用いて直接パターン形状を算出する。具体的には、予め分光反射率と高さや幅等の形状パラメータとの相関を、多変量解析手法等を用いて評価し、数1に示すような式を作製しておき、この式に反射率の値を入力することによって、各形状パラメータの値を算出する。以下に本手法の原理を説明する。   In this method, each parameter of the shape is detected based on the reflectance of the surface. In that sense, it is a scatterometry technique. However, in this method, the pattern shape is directly calculated using the value of the spectral reflectance instead of detecting the shape by the above-described model fitting or the like. Specifically, the correlation between the spectral reflectance and the shape parameters such as height and width is evaluated in advance using a multivariate analysis method or the like, and an equation as shown in Equation 1 is prepared, and the reflection is applied to this equation. By inputting the rate value, the value of each shape parameter is calculated. The principle of this method will be described below.

Figure 2012073073
図8は図7に示すパターン形状の異なるビットパターン701が形成された表面の波長が0.2μm〜0.8μm(200nm〜800nm)の光に対する分光反射率を示した図である。図7の(a)のような比較的大きなビットパターン701の場合には、図8のグラフの(a)のような分光反射率のパターンとなる。一方、図7(b)のような比較的小さいビットパターン702の場合には、図8のグラフの(b)のような分光反射率のパターンになる。この様にパターン形状が異なると、表面の反射率も変化する。
Figure 2012073073
FIG. 8 is a diagram showing the spectral reflectance for light having a wavelength of 0.2 μm to 0.8 μm (200 nm to 800 nm) on the surface on which the bit patterns 701 having different pattern shapes shown in FIG. 7 are formed. In the case of a relatively large bit pattern 701 as shown in FIG. 7A, a spectral reflectance pattern as shown in FIG. 8A is obtained. On the other hand, in the case of a relatively small bit pattern 702 as shown in FIG. 7B, the spectral reflectance pattern as shown in FIG. 8B is obtained. When the pattern shapes are different in this way, the surface reflectance also changes.

ここで、ある波長での反射率の変化に着目する。図9はパターン幅をパラメータとして、ある波長の反射率の変化を示した図である。同図に示すように、反射率の値と形状パラメータとがほぼ比例関係(線形)であることがわかる。   Here, attention is paid to a change in reflectance at a certain wavelength. FIG. 9 is a diagram showing a change in reflectance at a certain wavelength using the pattern width as a parameter. As shown in the figure, it can be seen that the reflectance value and the shape parameter are substantially proportional (linear).

この現象は、パターンの高さや幅等の各形状パラメータそれぞれで確認することができ、各形状パラメータが±10nm程度の範囲においては、反射率と形状パラメータとは比例関係(線形)であることがわかる。この様に線形である場合には、分光反射率と各形状パラメータとの関係を上記数1で表すことができる。   This phenomenon can be confirmed by each shape parameter such as the height and width of the pattern, and in the range where each shape parameter is about ± 10 nm, the reflectance and the shape parameter are in a proportional relationship (linear). Recognize. In the case of being linear in this way, the relationship between the spectral reflectance and each shape parameter can be expressed by the above equation (1).

分光反射率と各形状パラメータとの関係を表す数1を作り出す方法としては、回帰分析を用いる方法が考えられる。例えば、多変量解析手法の一つであるPLS(Partial least square)法を用いることが考えられる。PLS法は既知の手法であるのでここでは説明を割愛する。   A method using regression analysis is conceivable as a method for generating Equation 1 representing the relationship between the spectral reflectance and each shape parameter. For example, it is conceivable to use a PLS (Partial least square) method which is one of multivariate analysis methods. Since the PLS method is a known method, description thereof is omitted here.

PCR(Principal component regression)等別の多変量解析手法を用いることも考えられる。要は数1を作り出すことができればよく、その手段はいずれの方法でも良い。   Another multivariate analysis method such as PCR (Principal component regression) may be used. In short, it is sufficient that Formula 1 can be generated, and any means may be used.

また、数1の様な線形一次式ではなく、多次元の式やその他数学的な式で表す方法も有効である。   In addition, a method expressed by a multidimensional expression or other mathematical expression is also effective instead of the linear linear expression as shown in equation (1).

測定対象によっては、分光反射率と形状パラメータとの間に強い相関関係(相関係数が1に近い)が得られない場合がある。相関関係が弱い場合、数1から算出される形状パラメータの値も誤差が大きくなることになる。そこで、形状パラメータとの相関をより強く検出するために、多変量解析の前に適切な処理(前処理)をし、処理後の値(評価値)を用いることが有効である。   Depending on the measurement target, a strong correlation (correlation coefficient close to 1) may not be obtained between the spectral reflectance and the shape parameter. When the correlation is weak, the error of the shape parameter value calculated from Equation 1 also increases. Therefore, in order to more strongly detect the correlation with the shape parameter, it is effective to perform appropriate processing (preprocessing) before multivariate analysis and use the value after processing (evaluation value).

前処理の一例として、予め基準となる分光反射率を基準反射率として設定し、各波長で基準反射率との差分値を算出し、分光反射率の差分値を用いることが考えられる(数2)。差分値とすることにより、パラメータの変化に対してより強い相関関係を求めることができる。   As an example of pre-processing, it is conceivable to set a reference spectral reflectance as a reference reflectance in advance, calculate a difference value from the reference reflectance at each wavelength, and use the difference value of the spectral reflectance (Equation 2 ). By setting the difference value, it is possible to obtain a stronger correlation with respect to the change of the parameter.

Figure 2012073073
また、分光反射率の差分値データの値を、ある波長の差分値で正規化することが考えられる。具体的には、ある波長の差分値データと、各波長の差分値データとの比を算出する(数3)。この処理により、さらに強い相関関係を示すことができる。
Figure 2012073073
Further, it is conceivable to normalize the value of the difference value data of the spectral reflectance with the difference value of a certain wavelength. Specifically, the ratio between the difference value data of a certain wavelength and the difference value data of each wavelength is calculated (Equation 3). By this processing, a stronger correlation can be shown.

Figure 2012073073
前処理のもう一つの例としては、分光反射率の微分値を用いることが考えられる。微分値を求める手段としては、隣接する波長での反射率の差分値を求める方法(数4)や、ある波長での微分値として隣接する前後の反射率の差分値を用いる方法(数5)がある。微分値を求めることにより、同様に強い相関関係を示すことができる。
Figure 2012073073
As another example of the preprocessing, it is conceivable to use a differential value of spectral reflectance. As a means for obtaining a differential value, a method of obtaining a difference value of reflectance at adjacent wavelengths (Equation 4), or a method of using a difference value of reflectance before and after adjacent as a differential value at a certain wavelength (Equation 5). There is. By obtaining the differential value, a strong correlation can be shown similarly.

Figure 2012073073
Figure 2012073073

Figure 2012073073
前処理をする目的は、強い相関関係を検出することにあり、上記に限らず検査対象によって異なる前処理を適用すればよい。
Figure 2012073073
The purpose of the preprocessing is to detect a strong correlation, and is not limited to the above, and different preprocessing may be applied depending on the inspection target.

次に、上記検出方法を用いたハードディスク検査装置について説明する。図10は本発明の検出方法を用いたハードディスク検査装置の構成を示したものである。本発明による検査装置は、検査対象である検査対象ディスク(ハードディスクメディア)1005に検出光を照射し検査対象ディスク1005からの反射光を分光検出する分光検出光学系1001と、検査対象である検査対象ディスク1005を保持しディスク上の任意の位置で分光検出できるように光学系との位置を相対的に移動できるステージ部1002、分光検出光学系1001やステージ部1002の動作を制御する制御部1003及び光検出光学系1001で検出した分光検出データに基づいて検査対象である検査対象ディスク1005の表面に形成されたパターンの形状または形状異常を検出するデータ処理部1004で構成される。   Next, a hard disk inspection apparatus using the above detection method will be described. FIG. 10 shows the configuration of a hard disk inspection apparatus using the detection method of the present invention. The inspection apparatus according to the present invention includes a spectroscopic detection optical system 1001 that irradiates detection light onto an inspection target disk (hard disk medium) 1005 that is an inspection target and spectrally detects reflected light from the inspection target disk 1005, and an inspection target that is an inspection target. A stage unit 1002 that can move the position relative to the optical system so as to hold the disc 1005 and perform spectroscopic detection at an arbitrary position on the disc, a control unit 1003 that controls the operation of the spectroscopic detection optical system 1001 and the stage unit 1002, and The data processing unit 1004 detects the shape or shape abnormality of the pattern formed on the surface of the inspection target disk 1005 that is the inspection target based on the spectral detection data detected by the light detection optical system 1001.

図11はステージ部1002の構成の一例を示した概要図で、同図に示すとおりステージ部1002は検査対象ディスク1005と平行に移動するXステージ1101と、検査対象ディスク1005に垂直な方向に移動するZステージ1102および検査対象ディスク1005を回転させるθステージ1103を備えている。   FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the stage unit 1002. As shown in the figure, the stage unit 1002 moves in the direction perpendicular to the inspection target disk 1005 and the X stage 1101 that moves parallel to the inspection target disk 1005. And a θ stage 1103 for rotating the inspection target disk 1005.

Zステージ1102は、分光検出光学系1001のフォーカス位置に検査対象ディスクである検査対象ディスク1005を移動させるためのものであり、Xステージ1101とθステージ1103とは検査対象ディスクである検査対象ディスク1005の表面の任意の位置に分光検出光学系1001を移動させるためのものである。検査対象ディスク1005を移動させる方法としては、XYステージを用いる方法も考えられるが、検査対象の形状が円盤状であり検査対象となるパターンも同心円状に形成されていることからXθステージの方が適している。例えば検査対象ディスク1005の表面全面を高速に検査することを目的とした場合には、Xθステージを同時に動かし、ディスク表面をらせん状に分光検出すれば効率的である。   The Z stage 1102 is for moving the inspection target disk 1005 that is the inspection target disk to the focus position of the spectral detection optical system 1001. The X stage 1101 and the θ stage 1103 are inspection target disks 1005 that are inspection target disks. This is for moving the spectroscopic detection optical system 1001 to an arbitrary position on the surface. As a method for moving the inspection target disk 1005, a method using an XY stage is also conceivable. However, since the shape of the inspection target is a disc shape and the pattern to be inspected is also formed concentrically, the Xθ stage is more preferable. Is suitable. For example, for the purpose of inspecting the entire surface of the disk 1005 to be inspected at high speed, it is efficient if the Xθ stage is moved simultaneously to spectrally detect the disk surface spirally.

図12Aは本発明による分光検出光学系1001の構成の一例を示した図である。同図Aに示しように検出光学系1001は、光源1201、レンズ1202、ハーフミラー1203、偏光素子1204、対物レンズ1205、結像レンズ1206および分光器1207を備えている。光源1201から出た光はレンズ1202を通ってハーフミラー1203で光量の半分が反射されてその向きを変え、偏光素子1204および対物レンズ1205を介して検査対象である検査対象ディスク1005に照射される。光源1201から発射された光が照射された検査対象ディスク1005からの反射光は再び対物レンズ1205および偏光素子1204を通り、反射光の光量の半分がハーフミラー1203を透過して結像レンズ1206により分光検出器1207に導かれる。   FIG. 12A is a diagram showing an example of the configuration of the spectral detection optical system 1001 according to the present invention. As shown in FIG. 1A, the detection optical system 1001 includes a light source 1201, a lens 1202, a half mirror 1203, a polarizing element 1204, an objective lens 1205, an imaging lens 1206, and a spectroscope 1207. Light emitted from the light source 1201 passes through the lens 1202, is reflected by the half mirror 1203, and changes its direction, and is irradiated to the inspection target disk 1005 that is the inspection target through the polarizing element 1204 and the objective lens 1205. . The reflected light from the inspection target disk 1005 irradiated with the light emitted from the light source 1201 passes through the objective lens 1205 and the polarizing element 1204 again, and half of the amount of the reflected light is transmitted through the half mirror 1203 and is reflected by the imaging lens 1206. The light is guided to the spectroscopic detector 1207.

このとき、図12Bに示すように分光検出器1207の入射口12071の位置に視野絞り1208を配置して結像レンズ1206により視野絞り1208と検査対象ディスク1005の表面とが結像関係にあるように設定し、凹面回折格子12072を介して視野絞り1208と共役な位置に検出器12073を配置することにより、視野絞り1208の形状よって分光検出器1207で分光検出する領域を制限することができる。例えば、入射口の大きさをφ600μmとし、結像面での倍率を20倍とすると、分光検出領域の大きさは検査対象ディスク上でφ30μmとなる。   At this time, as shown in FIG. 12B, the field stop 1208 is arranged at the position of the entrance 12071 of the spectroscopic detector 1207 so that the field stop 1208 and the surface of the inspection target disk 1005 are in an imaging relationship by the imaging lens 1206. By setting the detector 12073 at a position conjugate with the field stop 1208 via the concave diffraction grating 12072, the region for spectral detection by the spectroscopic detector 1207 can be limited by the shape of the field stop 1208. For example, if the size of the entrance is φ600 μm and the magnification on the image plane is 20 times, the size of the spectral detection area is φ30 μm on the inspection target disk.

上記したように200nm付近の波長を利用しようとする場合、適用できる光学素子等は限られたものとなる。光源には、波長200nm付近以上の光を射出するキセノンランプや重水素ランプ等を用いることができる。ただし、検査対象によっては波長400nm程度以上でも十分性能を発揮できる場合もあり、その場合はハロゲンランプ等の可視光から赤外光の光を射出する光源を用いてもよい。   As described above, when trying to use a wavelength near 200 nm, the applicable optical elements are limited. As the light source, a xenon lamp, a deuterium lamp, or the like that emits light having a wavelength of about 200 nm or more can be used. However, depending on the inspection target, sufficient performance may be exhibited even at a wavelength of about 400 nm or more. In that case, a light source that emits infrared light from visible light such as a halogen lamp may be used.

本実施例の光学系では対物レンズ1205に図12Cに示すような凹面ミラー12051と凸面ミラー12052とを組合わせた反射型対物レンズ12050を用いている。一般的に用いられる透過型のレンズで構成された屈折型の対物レンズでは200nm付近から可視光までをブロードに適用できるものはほとんど無い。反射型対物レンズ12050はミ凹面ラー12051と凸面ミラー12052とで構成されており、波長200nm付近から使用することができる。   In the optical system of the present embodiment, the objective lens 1205 uses a reflective objective lens 12050 in which a concave mirror 12051 and a convex mirror 12052 as shown in FIG. 12C are combined. There are almost no refraction type objective lenses composed of transmission type lenses that are generally used, and can be applied broadly from around 200 nm to visible light. The reflective objective lens 12050 includes a concave mirror 12051 and a convex mirror 12052, and can be used from a wavelength of about 200 nm.

分光器1207は、通常市販されているもので、検出のサンプリングレートが最大で数100kHz程度のものが一般的に入手可能である。さらにサンプリングレートを高くするためには、検出器12073としてホトマルを用いたものを適用すれば可能である。   The spectroscope 1207 is usually commercially available, and one having a maximum sampling rate of several hundred kHz is generally available. In order to further increase the sampling rate, it is possible to apply a detector 12073 using a photomultiplier.

上記分光検出光学系1001は、ブロードな波長帯域を分光する場合を示しているが、複数の離散的な波長の光を検出する方法も考えられる。例えば図13の様に、互いに波長が異なるレーザを発射する複数のレーザ光源1301−1、1301−2及び1301−3から出射された光を、ダイクロイックミラー1302−1及び1302−2を用いて同一光軸上に重ね合わせて検出光としてハーフミラー1306で光路を切替えて偏光素子1304及び反射対物レンズ1305を介して試料1005に照射し、試料1005からの反射光を結像レンズ1306を介して、同様にダイクロイックミラー1308−1と1308−2とを用いて波長ごとに分離して複数の検出器1307−1、1307−2及び1307−3で検出する方法がある。同図では3つのレーザを用いた場合を示しているが、離散的な波長の数を3つに限定するものではなく、2つでも良く、または4つ以上であってもよい。   The spectroscopic detection optical system 1001 shows a case where a broad wavelength band is dispersed, but a method of detecting light having a plurality of discrete wavelengths is also conceivable. For example, as shown in FIG. 13, the light emitted from a plurality of laser light sources 1301-1, 1301-2, and 1301-3 that emit lasers having different wavelengths is the same using the dichroic mirrors 1302-1 and 1302-2. The optical path is switched by a half mirror 1306 as detection light superimposed on the optical axis and irradiated to the sample 1005 via the polarizing element 1304 and the reflective objective lens 1305, and the reflected light from the sample 1005 is passed through the imaging lens 1306. Similarly, there is a method in which a plurality of detectors 1307-1, 1307-2, and 1307-3 are detected by separating each wavelength using dichroic mirrors 1308-1 and 1308-2. Although the figure shows the case where three lasers are used, the number of discrete wavelengths is not limited to three, and may be two or four or more.

次に、分光検出器1207または検出器1307−1〜1307−3で検出した分光波形信号を用いて、算出した形状に基づいて欠陥判定処理を実行する。一例としては、予め良品と判定する範囲を形状パラメータ毎に決めておき、検出した形状がこの範囲内に入っている場合は良品とし、範囲外である場合は不良と判定する方法がある。判定は、各形状パラメータを独立に実施しても良いし、組み合わせて判定を実施してもよい。例えば、高さと幅の乗算値で判定する方法も考えられる。   Next, defect determination processing is executed based on the calculated shape using the spectral waveform signals detected by the spectral detector 1207 or the detectors 1307-1 to 1307-3. As an example, there is a method in which a range to be determined as a non-defective product is determined for each shape parameter in advance, and a non-defective product is determined when the detected shape is within this range, and a defective product is determined when it is out of the range. The determination may be performed independently for each shape parameter, or may be performed in combination. For example, a method of determining by a product of height and width is also conceivable.

次に本発明の検査装置の動作について図14を用いて説明する。まず、検査対象ディスク1005をロード(ステージ部1002に設置)し(S1401)、必要に応じて予め中心と方向とを検出する(ディスクアライメント) (S1402)。次にZステージ1102を駆動させて、検査対象ディスク1005を検出光学系1001のフォーカス位置に移動する(S1403)。続いてXステージ1101とθステージ1103とを駆動させて、検査対象ディスク1005の検査位置が検出光学系1001の直下となるように検査対象ディスク1005を移動する(S1404)。検査は、Xステージ1101とθステージ1103とを設定条件で連続的に駆動させ(S1405)、駆動させている状態で、分光検出光学系1001で検査対象ディスク1005の表面の分光反射強度を検出し(S1406)、この検出した分光反射強度信号をデータ処理部1004で処理してパターン形状を検出し欠陥を検出する(データ処理) (S1407)。これを検査対象ディスクの全面に亘って検査が終了するまで実行し(S1408)、検査が終了したらXステージ1101とθステージ1103とを停止させて(S1409)検査対象ディスクを取り出す(検査対象ディスクのアンロード)(S1410)。なお、検査対象ディスク1005のアライメント,ステージへの設置および取り出しに関する説明は割愛する。   Next, the operation of the inspection apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. First, the inspection target disk 1005 is loaded (installed on the stage unit 1002) (S1401), and the center and direction are detected in advance as necessary (disk alignment) (S1402). Next, the Z stage 1102 is driven, and the inspection target disk 1005 is moved to the focus position of the detection optical system 1001 (S1403). Subsequently, the X stage 1101 and the θ stage 1103 are driven to move the inspection target disk 1005 so that the inspection position of the inspection target disk 1005 is directly below the detection optical system 1001 (S1404). In the inspection, the X stage 1101 and the θ stage 1103 are continuously driven under the set conditions (S1405), and in the driven state, the spectral reflection intensity on the surface of the inspection target disk 1005 is detected by the spectral detection optical system 1001. (S1406) The detected spectral reflection intensity signal is processed by the data processing unit 1004 to detect a pattern shape and detect a defect (data processing) (S1407). This is executed until the inspection is completed over the entire surface of the inspection target disk (S1408). When the inspection is completed, the X stage 1101 and the θ stage 1103 are stopped (S1409), and the inspection target disk is taken out (of the inspection target disk). Unload) (S1410). It should be noted that description regarding alignment of the inspection target disk 1005, installation on the stage, and removal is omitted.

制御部1003で制御して、Xステージ1101およびθステージ1103をそれぞれ連続的に動作させて検査を実行した場合には、検査対象ディスク1005上の螺旋状の領域を検査することができる。例えば、θステージ1103が一回転する間にXステージ1101が検出スポットサイズ分だけ移動するような動作を検査対象ディスク1005の半径方向に渡って実行させた場合、ディスク全面を検査することができる。
S1407においてデータ処理部1004で実行するデータ処理の詳細を図15に示す。データ処理は、大きく分けて次の3つある。第1は反射率の算出処理S1510、第2は形状パラメータの算出処理S1520及び第3は欠陥判定処理S1530である。
When the control is performed by the control unit 1003 and the X stage 1101 and the θ stage 1103 are continuously operated to perform the inspection, the spiral area on the inspection target disk 1005 can be inspected. For example, when an operation in which the X stage 1101 moves by the detected spot size during one rotation of the θ stage 1103 is performed in the radial direction of the inspection target disk 1005, the entire disk surface can be inspected.
Details of the data processing executed by the data processing unit 1004 in S1407 are shown in FIG. Data processing is roughly divided into the following three types. The first is reflectance calculation processing S1510, the second is shape parameter calculation processing S1520, and the third is defect determination processing S1530.

先ず、反射率の算出処理S1510においては、分光検出器1207からの検出信号を受けて検査対象ディスク1005の表面の分光反射強度Isを検出する(S1511)。一方、予め鏡面Siの分光強度Irを検出しておく(S1512)。次に、鏡面Siの分光強度Irに対する検査対象ディスク1005の表面の分光反射強度Isの比(相対反射率R)をもとめるが、相対反射率を求める際、検出器によっては分光強度データにバックグラウンドノイズInが重畳している場合があり、これも予め検出しておき相対反射率Rを算出の際には差し引いた値の比として次の式で求める。
R=(Is−In)/(Ir−In)
次に、形状パラメータの算出処理S1520において、S1510で算出した相対分光反射率Rに対して、前述した数2乃至数5を用いた方法で前処理を実施する(S1521)。一方、予め既知の形状のサンプルで分光反射率を検出して形状パラメータと組合わせたデータのセット(複数)を準備し(S1522)、この検出した既知の形状のサンプルの分光反射率のデータに対してS1521の場合と同様に前処理を行い(S1523)、この前処理を行ったデータに対して多変量解析(PLS解析)を実施して数1のような評価値と形状パラメータとの相関式を求めておく(S1524)。この予め求めておいた評価値と形状パラメータとの相関式とS1521で前処理をした相対分光反射率Rとを用いて各形状パラメータの算出を行う(S1525)。
First, in the reflectance calculation process S1510, the detection signal from the spectral detector 1207 is received to detect the spectral reflection intensity Is on the surface of the inspection target disk 1005 (S1511). On the other hand, the spectral intensity Ir of the mirror surface Si is detected in advance (S1512). Next, the ratio (relative reflectance R) of the spectral reflection intensity Is of the surface of the disk 1005 to be inspected to the spectral intensity Ir of the mirror surface Si is obtained. There is a case where the noise In is superimposed, which is also detected in advance, and the relative reflectance R is calculated by the following equation as a ratio of the subtracted values.
R = (Is-In) / (Ir-In)
Next, in the shape parameter calculation processing S1520, pre-processing is performed on the relative spectral reflectance R calculated in S1510 by the method using Equations 2 to 5 described above (S1521). On the other hand, the spectral reflectance is detected in advance with a sample of a known shape and a data set (plurality) combined with the shape parameter is prepared (S1522), and the spectral reflectance data of the detected sample of the known shape is prepared. On the other hand, preprocessing is performed in the same manner as in S1521 (S1523), and multivariate analysis (PLS analysis) is performed on the preprocessed data to correlate the evaluation value and the shape parameter as shown in Equation 1. An expression is obtained (S1524). Each shape parameter is calculated using the correlation equation between the evaluation value and the shape parameter obtained in advance and the relative spectral reflectance R preprocessed in S1521 (S1525).

最後に、欠陥判定処理S1530において、予め判定しきい値を設定しておき(S1531)、S1525で算出した各形状パラメータに基づいて、形状欠陥であるかどうかを予め設定したしきい値により判定する(S1532)。   Finally, in the defect determination process S1530, a determination threshold value is set in advance (S1531), and based on each shape parameter calculated in S1525, it is determined based on the preset threshold value whether or not it is a shape defect. (S1532).

図16Aに判定結果をデータ処理部1004の表示画面1600に表示した例を示す。表示画面1600には、検査対象ディスク1005上の欠陥マップ1601を表示する欠陥マップ表示領域1602、型(モールド)の情報を表示する領域1603、欠陥マップ1601に表示した欠陥の種類を表示する領域1604、判定結果を表示する領域1605を有している。図16Aの例では欠陥マップ1601上に欠陥を点で表示しているが、図16Bに示すように形状欠陥の種類(図16Bの例では、パターン太り16011,パターン細り16012)ごとの分布を領域で表示しても良い。同様にパターンの幅や高さ等のパターン形状を表すパラメータを表示してもよい。例ではディスク形状と同様に、検査結果をディスク状に示しているが、表示方法はこの限りではない。   FIG. 16A shows an example in which the determination result is displayed on the display screen 1600 of the data processing unit 1004. The display screen 1600 includes a defect map display area 1602 for displaying a defect map 1601 on the inspection target disk 1005, an area 1603 for displaying mold (mold) information, and an area 1604 for displaying the type of defect displayed on the defect map 1601. , An area 1605 for displaying the determination result is provided. In the example of FIG. 16A, defects are displayed as dots on the defect map 1601, but as shown in FIG. 16B, the distribution for each type of shape defect (in the example of FIG. 16B, pattern thickening 16011 and pattern thinning 16012) is a region. May be displayed. Similarly, parameters representing the pattern shape such as the width and height of the pattern may be displayed. In the example, the inspection result is shown in a disk shape as in the disk shape, but the display method is not limited to this.

以上に説明したように、本発明の検査装置により例えばパターンドメディアのパターン形状・欠陥の分布を検出することが可能となる。   As described above, for example, the pattern shape / defect distribution of the patterned medium can be detected by the inspection apparatus of the present invention.

1001・・・分光検出光学系 1002・・・ステージ部 1003・・・制御部 1004・・・データ処理部 1005・・・検査対象ディスク
1101・・・Xステージ 1102・・・Zステージ 1103・・・θステージ 1201・・・光源 1202・・・レンズ 1203・・・ハーフミラー 1204・・・偏向素子 1205・・・対物レンズ 12050・・・反射対物レンズ 1206・・・結像レンズ 1207・・・分光器 1600・・・表示画面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1001 ... Spectral detection optical system 1002 ... Stage part 1003 ... Control part 1004 ... Data processing part 1005 ... Inspection object disk
1101 ... X stage 1102 ... Z stage 1103 ... θ stage 1201 ... light source 1202 ... lens 1203 ... half mirror 1204 ... deflection element 1205 ... objective lens 12050 ... Reflective objective lens 1206 ... imaging lens 1207 ... spectrometer 1600 ... display screen.

Claims (10)

基板に形成された寸法が100nm以下の繰り返しパターンを検査する方法であって、
前記基板に複数の波長成分を含む光を照射し、
該光を照射した前記基板からの反射光を分光して検出し、
該分光して検出して得た信号を処理して分光反射率を求め、
該求めた分光反射率から評価値を算出し、
予め求めておいた評価値とパターン断面形状との関係に基づいて前記分光反射率から算出した評価値からパターンの形状欠陥を判定する
ことを特徴とするパターン形状欠陥検査方法。
A method for inspecting a repetitive pattern having a dimension of 100 nm or less formed on a substrate,
Irradiating the substrate with light containing a plurality of wavelength components,
Spectrally detect the reflected light from the substrate irradiated with the light,
The spectral reflectance is obtained by processing the signal obtained by the spectroscopic detection,
An evaluation value is calculated from the obtained spectral reflectance,
A pattern shape defect inspection method comprising: determining a pattern shape defect from an evaluation value calculated from the spectral reflectance based on a relationship between an evaluation value obtained in advance and a pattern cross-sectional shape.
前記予め求めておいた評価値とパターン断面形状との関係は、多変量解析手法を用いて求めることを特徴とする請求項1記載のパターン形状欠陥検査方法。   The pattern shape defect inspection method according to claim 1, wherein the relationship between the evaluation value obtained in advance and the pattern cross-sectional shape is obtained using a multivariate analysis method. 前記評価値として、前記求めた分光反射率と予め設定した基準表面からの反射光の分光反射率との差分値を用いることを特徴とする請求項1記載のパターン形状欠陥検査方法。   The pattern shape defect inspection method according to claim 1, wherein a difference value between the obtained spectral reflectance and a spectral reflectance of reflected light from a preset reference surface is used as the evaluation value. 前記評価値として、前記求めた分光反射率と予め設定した基準表面からの反射光の分光反射率との差分値をもとめ、さらに特定波長での反射率との比とって正規化した値を用いることを特徴とする請求項1記載のパターン形状欠陥検査方法。   As the evaluation value, a difference value between the obtained spectral reflectance and a spectral reflectance of reflected light from a preset reference surface is obtained, and a value normalized by a ratio with the reflectance at a specific wavelength is used. The pattern shape defect inspection method according to claim 1. 前記評価値として、分光反射率の微分値を用いることを特徴とする請求項1記載のパターン形状欠陥検査方法。   The pattern shape defect inspection method according to claim 1, wherein a differential value of spectral reflectance is used as the evaluation value. 基板に形成された寸法が100nm以下の繰り返しパターンを検査する装置であって、
前記基板を載置して該基板を回転させるθステージと該基板を一方向に移動させるXステージとを備えたステージ手段と、
前記基板に複数の波長成分を含む光を照射する光照射部と該光照射部により光が照射された前記基板からの反射光を分光して検出する検出部とを備えた分光検出光学系と、
該分光検出光学系で分光して検出して得た信号を処理して前記基板に形成されたパターンの形状欠陥を検出するデータ処理部をと備え、
該データ処理部は、
分光検出光学系で分光して検出して得た信号を処理して分光反射率を求める分光反射率算出処理部と、
該分光反射率算出処理部で求めた分光反射率から評価値を算出するとともに、予め求めておいた評価値とパターン断面形状との関係に基づいて前記分光反射率から算出した評価値から形状パラメータを算出する形状パラメータ算出処理部と、
予め記憶しておいた判定しきい値を用いて前記形状パラメータ算出処理部で算出した形状パラメータから前記基板に形成されたパターンの形状欠陥を検出する形状欠陥判定処理部と
を備えたことを特徴とするパターン形状欠陥検査装置。
An apparatus for inspecting a repetitive pattern having a dimension of 100 nm or less formed on a substrate,
Stage means comprising a θ stage for placing the substrate and rotating the substrate; and an X stage for moving the substrate in one direction;
A spectroscopic detection optical system comprising: a light irradiation unit configured to irradiate the substrate with light including a plurality of wavelength components; and a detection unit configured to spectrally detect and detect reflected light from the substrate irradiated with light by the light irradiation unit. ,
A data processing unit that detects a shape defect of a pattern formed on the substrate by processing a signal obtained by spectral detection with the spectral detection optical system;
The data processing unit
A spectral reflectance calculation processing unit for processing a signal obtained by spectral detection with a spectral detection optical system to obtain a spectral reflectance;
The shape parameter is calculated from the evaluation value calculated from the spectral reflectance based on the relationship between the evaluation value obtained in advance and the pattern cross-sectional shape while calculating the evaluation value from the spectral reflectance obtained by the spectral reflectance calculation processing unit. A shape parameter calculation processing unit for calculating
A shape defect determination processing unit for detecting a shape defect of a pattern formed on the substrate from the shape parameter calculated by the shape parameter calculation processing unit using a determination threshold stored in advance; Pattern shape defect inspection device.
前記形状パラメータ算出処理部は、前記予め求めておいた評価値とパターン断面形状との関係を、多変量解析手法を用いて求めることを特徴とする請求項6記載のパターン形状欠陥検査装置。   The pattern shape defect inspection apparatus according to claim 6, wherein the shape parameter calculation processing unit obtains a relationship between the evaluation value obtained in advance and a pattern cross-sectional shape using a multivariate analysis method. 前記形状パラメータ算出処理部は、前記評価値として、前記分光反射率算出処理部で求めた前記基板の分光反射率と予め設定した基準表面からの反射光の分光反射率との差分値を用いることを特徴とする請求項6記載のパターン形状欠陥検査装置。   The shape parameter calculation processing unit uses, as the evaluation value, a difference value between the spectral reflectance of the substrate obtained by the spectral reflectance calculation processing unit and the spectral reflectance of reflected light from a preset reference surface. The pattern shape defect inspection apparatus according to claim 6. 前記形状パラメータ算出処理部は、前記評価値として、前記分光反射率算出処理部で求めた前記基板の分光反射率と予め設定した基準表面からの反射光の分光反射率との差分値をもとめ、さらに特定波長での反射率との比をとって正規化した値を用いることを特徴とする請求項6記載のパターン形状欠陥検査装置。   The shape parameter calculation processing unit obtains a difference value between the spectral reflectance of the substrate obtained by the spectral reflectance calculation processing unit and the spectral reflectance of reflected light from a preset reference surface as the evaluation value, 7. The pattern shape defect inspection apparatus according to claim 6, wherein a value normalized by taking a ratio with the reflectance at a specific wavelength is used. 前記形状パラメータ算出処理部は、前記評価値として、前記分光反射率算出処理部で求めた前記基板の分光反射率の微分値を用いることを特徴とする請求項6記載のパターン形状欠陥検査装置。   The pattern shape defect inspection apparatus according to claim 6, wherein the shape parameter calculation processing unit uses, as the evaluation value, a differential value of the spectral reflectance of the substrate obtained by the spectral reflectance calculation processing unit.
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