JP4679620B2

JP4679620B2 - テンプレート検査方法および欠陥検査装置

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Publication number: JP4679620B2
Application number: JP2008245559A
Authority: JP
Inventors: 郁男米田; 哲郎中杉; 正光伊藤; 良市稲浪
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: JP2010078400A; US20100075443A1; US8227267B2

Description

本発明は、ナノインプリントで用いるテンプレートのテンプレート検査方法および欠陥検査装置に関するものである。

半導体素子の製造工程において、例えば１００ｎｍ以下の微細パターンの形成と、素子の量産性とを両立させる技術として、被転写基板に原版の型を転写する光ナノインプリント法が注目されている。光ナノインプリント法は、転写すべきパターンを形成した原版の型（テンプレート）を、ウェハなどの基板上に塗布されている光硬化性有機材料層（レジスト層）に接触させるとともに、この状態で光照射を行なってレジスト層を硬化させることにより、レジスト層にパターンを転写する方法である（例えば、特許文献１，２参照）。

特に、光ナノインプリント方法は、半導体リソグラフィーへの適用が最も期待される方法である。このようなナノインプリントには、等倍テンプレートを用いるといった特徴や、有機材料との接触プロセスであるなどの特徴がある。このため、ナノインプリントに関する欠陥管理が難しかった。特に、テンプレートの欠陥検査はナノインプリントにおける重要な検討課題の１つであると言える。

特開２００１−６８４１１号公報特開２０００−１９４１４２号公報

本発明は、テンプレートの高精度な欠陥検査を容易に行うテンプレート検査方法および欠陥検査装置を得ることを目的とする。

本願発明の一態様によれば、ナノインプリントのパターン形成に用いるテンプレートのテンプレート検査方法であって、平坦な基板上に塗布した流体に前記テンプレートのパターン形成面を近接させるとともに、前記流体を前記テンプレートのパターン内に充填させる流体充填ステップと、前記テンプレートと前記基板との間に前記流体を挟んだ状態で前記テンプレートを、空気層を介して光学観察することによって、前記テンプレートの欠陥検査を行う欠陥検査ステップと、を含み、前記流体と前記テンプレートとの光学定数の差の絶対値が、空気と前記テンプレートとの光学定数の差の絶対値よりも大きいことを特徴とするテンプレート検査方法が提供される。

また、本願発明の一態様によれば、ナノインプリントのパターン形成に用いるテンプレートのテンプレート検査方法であって、平坦な基板上に塗布した流体に前記テンプレートのパターン形成面を近接させるとともに、前記流体を前記テンプレートのパターン内に充填させる流体充填ステップと、前記テンプレートと前記基板との間に前記流体を挟んだ状態で前記テンプレートを、空気層を介して光学観察することによって、前記テンプレートの欠陥検査を行う欠陥検査ステップと、を含み、前記流体の光学定数が、前記テンプレートの光学定数と同じであることを特徴とするテンプレート検査方法が提供される。

また、本願発明の一態様によれば、ナノインプリントのパターン形成に用いるテンプレートのテンプレート検査方法であって、平坦な基板上に塗布した導電性光硬化材に前記テンプレートのパターン形成面を近接させるとともに、前記導電性光硬化材を前記テンプレートのパターン内に充填させる導電性光硬化材充填ステップと、前記テンプレートと前記基板との間に前記導電性光硬化材を挟んだ状態で前記導電性光硬化材に光を照射することによって、前記導電性光硬化材を硬化させて前記テンプレートのパターンを前記導電性光硬化材に転写する転写ステップと、前記導電性光硬化材の転写パターンを電子線観察することによって、前記テンプレートの欠陥検査を行う欠陥検査ステップと、を含むことを特徴とするテンプレート検査方法が提供される。

また、本願発明の一態様によれば、ナノインプリントによってパターン形成を行う欠陥検査装置であって、平坦な基板上に流体を塗布する流体塗布部と、ナノインプリントに用いるテンプレートのパターン形成面を前記基板上に塗布した流体に近接させた状態で、前記テンプレートに検査光を照射するとともに前記テンプレートを透過してくる透過光または前記テンプレートで反射される反射光を、空気層を介して検知する検査光学部と、検知した透過光または反射光から検査光学像を作成するとともに、作成した検査光学像を解析して前記テンプレートの欠陥を検出する欠陥解析部と、を有することを特徴とする欠陥検査装置が提供される。

この発明によれば、テンプレートの高精度な欠陥検査を容易に行うことが可能になるという効果を奏する。

以下に、本発明に係るテンプレート検査方法および欠陥検査装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るテンプレート検査装置の構成を示す図である。図１では、テンプレート検査装置（欠陥検査装置）１の上面図を示している。テンプレート検査装置１は、光ナノインプリントリソグラフィ方法（以下、ナノインプリントという）に用いるテンプレート（被検査基板）の欠陥検査を行なう装置である。ナノインプリントは、パターニングされたテンプレートと被転写基板とを接触、もしくはその間隔を近づけて有機材料（ナノインプリントレジスト）のパターン転写を行うことによって、半導体装置（半導体デバイス）などを微細加工する方法である。

本実施の形態に係るテンプレート検査装置１は、シリコンウェハなどの基板とテンプレートとの間に、所定の光学係数を有した流体を挟み込んだ状態でテンプレートを光学観察してテンプレートの欠陥検査を行う装置である。本実施の形態では、テンプレートの光学定数などに応じた光学定数の流体（光学定数を調整した流体）を用いる。流体としては、例えばテンプレートの欠陥検査画像を撮像した場合に、テンプレート欠陥の画像とテンプレートパターンの画像とのコントラストが大きくなるような光学定数の流体を用いる。

テンプレート検査装置１は、検査画像取得機構（流体塗布部、検査光学部）１０、検査画像処理機構（欠陥解析部）２０、テンプレートクリーニング機構３０、テンプレートステーション４０、ウェハステーション５０を備えている。

検査画像取得機構１０は、ナノインプリントによってシリコンウェハなどの基板（被転写基板）にパターン形成を行うとともに、ナノインプリントに用いるテンプレートの欠陥検査画像を撮像する。検査画像取得機構１０は、被転写基板にナノインプリントレジストを塗布するとともに、ナノインプリントレジストを介してテンプレートと被転写基板とを近接させながらナノインプリントレジストに光を照射してナノインプリントレジストを硬化させる。なお、本実施の形態では、検査画像取得機構１０がナノインプリントプロセスおよび欠陥検査画像の撮像処理を行う場合について説明するが、検査画像取得機構１０は、欠陥検査画像の撮像処理のみを行ってもよい。

また、本実施の形態の検査画像取得機構１０は、画像の撮像装置を備えて構成されており、テンプレートと欠陥検査に用いる基板（以下、レジスト挟持基板という）とを色付きレジストを介して接触等させながらテンプレートに光を照射してテンプレートの欠陥検査画像を撮像する。具体的には、テンプレートのパターン面（パターン形成面）を、平坦なレジスト挟持基板に盛った色付きレジストに接触させて、色付きレジストがテンプレートの微細パターンに充填されてから、テンプレートの欠陥検査を行う。欠陥検査は、例えばテンプレートの裏面からＵＶ光やＫｒＦなどの光を照射するとともに、この光の透過光または反射光を用いて行う。

色付きレジストは、テンプレートおよびレジスト挟持基板の光学定数（反射率や吸収率）に基づいて決められた光学定数を有している。色付きレジストは、所定の粘度を有した流体（液体など）であり、テンプレートとレジスト挟持基板との間の隙間に閉じ込められる。色付きレジストは、ナノインプリントに用いるナノインプリントレジストであってもよいし、ナノインプリントレジスト以外の流体であってもよい。検査画像取得機構１０で撮像された欠陥検査画像は、検査画像処理機構２０へ送られる。

検査画像処理機構２０は、欠陥検査画像に対して種々の画像処理を行なう画像処理装置を備えて構成されている。検査画像処理機構２０は、テンプレート上に存在する欠陥とテンプレートと区別して認識できるよう、欠陥検査画像に画像処理を施す。検査画像処理機構２０は、欠陥検査画像に基づいて、テンプレートの欠陥を解析する。具体的には、検査画像処理機構２０は、欠陥検査画像に基づいて、テンプレート上での欠陥の位置を特定し、特定した位置情報をテンプレートクリーニング機構３０に送る。

テンプレートクリーニング機構３０は、検査画像取得機構１０で用いられたテンプレートのクリーニングを行う。テンプレートクリーニング機構３０は、検査画像処理機構２０から欠陥の位置情報を受信した場合には、この位置情報に基づいてテンプレートのクリーニングを行う。

テンプレートステーション４０は、テンプレートを格納する装置であり、検査画像取得機構１０やテンプレートクリーニング機構３０へのテンプレートの搬出や、検査画像取得機構１０やテンプレートクリーニング機構３０からのテンプレートの搬入を行う。テンプレートステーション４０は、インプリント、欠陥検査、クリーニングを行う前のテンプレートを格納するとともに、インプリント、欠陥検査、クリーニングを行なった後のテンプレートを格納する。

ウェハステーション５０は、テンプレート検査装置１内へのウェハの搬入やテンプレート検査装置１からのウェハの搬出を行う。ウェハステーション５０が搬出や搬入を行うウェハは、インプリントに用いるウェハであってもよいし、レジスト挟持基板であってもよい。

図２は、検査画像取得機構の構成を示す図である。検査画像取得機構１０は、テンプレート配置台１１、光照射部（検査光源）１２、光受光部（検査画像検出器）１３、ディスペンサｄ１〜ｄ３を有している。テンプレート配置台１１は、テンプレートなどを載置する台座である。テンプレートの欠陥検査を行う際には、テンプレートとレジスト挟持基板とを色付きレジストを介して接触等させた状態でテンプレート配置台１１上に載置する。テンプレート配置台１１へは、レジスト挟持基板が下面側となり、テンプレートが上面側となるよう、テンプレートおよびレジスト挟持基板が載置される。

光照射部１２は、インプリントや欠陥検査に用いる光１４をテンプレートに照射する。光受光部１３は、光照射部１２から出射されてテンプレートやレジスト挟持基板などで反射された光またはテンプレートやレジスト挟持基板などを透過した光を検知して受光する。光受光部１３で受光された光は検査画像処理機構２０へ送られる。

図２では、光照射部１２と光受光部１３が、何れもテンプレート配置台１１の上面側に配置されている場合（後述の反射検査モードである場合）を示している。後述の透過検査モードで欠陥検査を行う場合には、光照射部１２がテンプレート配置台１１の上面側に配置され、かつ光受光部１３がテンプレート配置台１１の下面側に配置される。

ディスペンサｄ１〜ｄ３は、ナノインプリントレジストや色付きレジストを所定量だけ吐出する装置である。例えば、ディスペンサｄ１からはウェハなどの被転写基板上にナノインプリントレジストが吐出される。また、ディスペンサｄ２からは、第１の色付きレジストがレジスト挟持基板上に吐出され、ディスペンサｄ３からは、第２の色付きレジストがレジスト挟持基板上に吐出される。

ここで、テンプレートの欠陥検査処理方法（ナノインプリント用欠陥検査プロセス）について説明する。テンプレートの欠陥検査方法には、テンプレート及び色付きレジストを透過してきた光を用いてテンプレートの欠陥検査を行う方法（透過検査モード）と、テンプレートと色付きレジストとの界面や、色付きレジストとレジスト挟持基板との界面（色付きレジスト表面）から反射してきた光を用いてテンプレートの欠陥検査を行う方法（反射検査モード）と、がある。

図３は、透過検査モードの欠陥検査方法を説明するための図である。図３では、テンプレートＴなどの断面図を示している。透過検査モードの欠陥検査方法では、レジスト挟持基板に石英基板Ｂなどの透明基板を用いる。テンプレートＴの欠陥検査を行うために、まず平坦で透明な石英基板Ｂ上に色付きレジストＲ１を塗布する。色付きレジストＲ１は、例えばディスペンサｄ２から吐出され、図示しないノズルから石英基板Ｂに塗布される。色付きレジストＲ１は粘度が低く（例えば５ｃＰ）、十分に流動性の高い流体である。その後、検査画像取得機構１０は、テンプレートＴを前記石英基板Ｂに近接させる。色付きレジストＲ１がテンプレートＴの表面に接触すると、毛細管現象により、色付きレジストＲ１はテンプレートＴの微細パターンに充填される。

色付きレジストＲ１が十分に充填された後、検査画像取得機構１０は、テンプレートＴの裏面（色付きレジストＲ１と近接するパターン形成面とは反対側の主面）から光１４を当てて、その透過光（光１４）を石英基板Ｂの裏面（色付きレジストＲ１とは反対側の主面）で観察して欠陥検査を行なう。具体的には、光照射部１２からテンプレートＴに光１４が照射されるとともに、光照射部１２からの光１４はテンプレートＴ、レジストＲ１、石英基板Ｂを透過する。テンプレートＴなどを透過した光１４は、光受光部１３で受光され、検査信号として検査画像処理機構２０に送信されて、検査画像処理機構２０で欠陥箇所の抽出が行なわれる。

図４は、反射検査モードの欠陥検査方法を説明するための図である。図４では、テンプレートＴなどの断面図を示している。反射検査モードの欠陥検査方法では、レジスト挟持基板に不透明なウェハＷ（シリコン基板など）を用いる。反射検査モードの欠陥検査方法は、透過検査モードの欠陥検査方法とほぼ同じであるが、欠陥検査時の光１４の光路が異なる。テンプレートＴの欠陥検査を行うために、まず平坦なウェハＷ上に色付きレジストＲ２を塗布する。色付きレジストＲ２は、ディスペンサｄ３から吐出され、図示しないノズルからウェハＷに塗布される。色付きレジストＲ２はレジストＲ１と同様のレジストであり、低粘度で流動性が高い流体である。その後、検査画像取得機構１０は、テンプレートＴを前記ウェハＷに近接させる。色付きレジストＲ２がテンプレートＴの表面に接触すると、毛細管現象により、色付きレジストＲ２はテンプレートＴの微細パターンに充填される。

色付きレジストＲ２が十分に充填された後、検査画像取得機構１０は、テンプレートＴの裏面から光１４を当てて、その反射光をテンプレートＴの裏面で観察して欠陥検査を行なう。具体的には、光照射部１２からテンプレートＴに光が照射されると、光照射部１２からの光１４はウェハＷなどで反射される。ウェハＷなどで反射された光１４は、光受光部１３で受光され、検査信号として検査画像処理機構２０に送信されて、検査画像処理機構２０で欠陥箇所の抽出が行なわれる。

色付きレジストＲ１，Ｒ２が充填されるまでの待ち時間は、例えば３００ｓｅｃである。なお、色付きレジストＲ１，Ｒ２は、光硬化性樹脂などでもよい。また、色付きレジストＲ１，Ｒ２の光学定数は、テンプレートＴの光学定数と略同じであってもよいし、テンプレートＴとは大きく異なる光学定数であってもよい。

つぎに、テンプレートＴ上の欠陥の種類について説明する。図５は、テンプレート上の欠陥の種類を説明するための図である。テンプレートＴに形成された微細パターンの溝内などには、溝内に付着したパーティクル６１、溝内などに残留したインプリントレジスト（詰まり欠陥）（レジスト残留物６２）、テンプレート欠陥（溝の穴あけ不良）６３などが発生する場合がある。

パーティクル６１は、インプリントレジスト、テンプレートＴ、被転写基板などから発生する小片である。レジスト残留物６２は、インプリントレジストを固化させた後、テンプレートＴと被転写基板とを引き離す際に、固化させたインプリントレジストが引きちぎられてテンプレートＴ側の微細溝に残留したものである。テンプレート欠陥６３は、テンプレートＴに形成されるべき微細溝のうち、実際に穴あけ処理が行われていない微細溝である。

テンプレートＴの欠陥検査を行う際には、パーティクル６１、レジスト残留物６２、テンプレート欠陥６３などの欠陥が、テンプレートＴとレジスト挟持基板ウェハＷとの間に挟まれた状態で欠陥検査が行われる。本実施の形態では、欠陥やテンプレートＴの光学定数に応じた光学定数の色付きレジストを用いてテンプレートＴの欠陥検査を行う。ここでは、テンプレートＴの屈折率が１．５である場合について説明する。

図６は、テンプレートとの屈折率差が大きな色付きレジスト用いた場合の反射検査モードを説明するための図である。ウェハＷ上に色付きレジストＲ２を塗布するとともに、テンプレートＴをウェハＷ上の色付きレジストＲ２に接触させることによって、テンプレートＴとウェハＷとの間が色付きレジストＲ２で充填させられる。

色付きレジストＲ２には、例えば、屈折率がテンプレートＴの材料である石英とは大きく異なるもの（例えばｎ＞２）を用いる。テンプレートＴの反射率が１．５で空気の屈折率が１．０の場合、テンプレートＴと空気の屈折率差は、０．５である。本実施の形態では、例えば、この屈折率差の０．５よりも、テンプレートＴと色付きレジストＲ２との間の屈折率差が大きくなるような色付きレジストＲ２を用いる。例えば、屈折率が２．５である色付きレジストＲ２を用いることによって、テンプレートＴと色付きレジストＲ２の屈折率差が１．０となる。

この場合、欠陥検査画像内のパーティクル６１、レジスト残留物６２、テンプレート欠陥６３の何れもが、テンプレートＴのパターン（凸部）に対して高コントラストな像となる。図７は、テンプレートとの屈折率差が大きな色付きレジストを用いた場合の欠陥検査画像を示す図であり、検査画像処理機構２０によって撮像した像の一例である。図７では、図６に示した欠陥検査方法に対応する欠陥検査画像を示している。

図７に示すように、欠陥検査画像（検査光学像）１０１は、テンプレートＴのパターンに応じた画像パターンとして画像パターンＰと画像パターンＱとを有している。画像パターンＱは、テンプレートＴの溝部（凹部）に充填される色付きレジストＲ２に対応し、画像パターンＰは、テンプレートＴの凸部に対応している。テンプレートＴに欠陥がある場合には、この欠陥も欠陥検査画像１０１内に写し出される。また、テンプレートＴと色付きレジストＲ２との間の屈折率差が大きければ、画像パターンＰと画像パターンＱとに大きな輝度の差が生じる。

図７では、パーティクル６１の画像、レジスト残留物６２の画像、テンプレート欠陥６３の画像が、それぞれ画像６１ａ、画像６２ａ、画像６３ａとして欠陥検査画像１０１内に写し出された場合を示している。パーティクル６１、レジスト残留物６２、テンプレート欠陥６３などがテンプレートＴの溝部に存在する場合、これらの欠陥部分には、色付きレジストＲ２が浸透しない。

パーティクル６１やレジスト残留物６２は、テンプレートＴや色付きレジストＲ２とは異なる固有の屈折率を有している。さらに、ここでは画像パターンＰと画像パターンＱとの間のコントラストが広くなる色付きレジストＲ２を用いている。このため、パーティクル６１の画像６１ａやレジスト残留物６２の画像６２ａは、画像パターンＰ及び画像パターンＱの両者に対してコントラストが強くなる。したがって、パーティクル６１、レジスト残留物６２を、テンプレートＴや色付きレジストＲ２から浮き立たせて検出することが可能となる。

一方、テンプレート欠陥６３は、テンプレートＴと同様の屈折率を有している。このため、テンプレート欠陥６３は、色付きレジストＲ２が存在しない箇所（画像パターンＰ）と同様の輝度を有した画像となる。換言すると、テンプレート欠陥６３は、テンプレートＴの凹部（画像パターンＱ）に対して、大きな輝度の差を有した画像となる。

このように、テンプレートＴと色付きレジストＲ２との間の屈折率差が大きくなるような色付きレジストＲ２を用いることによって、テンプレートＴ上の欠陥を容易に抽出することが可能となる。

また、色付きレジストとしては、例えば、屈折率がテンプレートＴの材料である石英と略同じもの（ｎ〜１．５）を用いてもよい。図８は、テンプレートと略同じ屈折率の色付きレジストを用いた場合の反射検査モードを説明するための図である。ウェハＷ上に色付きレジストＲ３を塗布するとともに、テンプレートＴをウェハＷ上の色付きレジストＲ３に接触させることによって、テンプレートＴとウェハＷとの間が色付きレジストＲ３で充填させられる。色付きレジストＲ３は、色付きレジストＲ１，Ｒ２と同様の流体であり、色付きレジストＲ１，Ｒ２とは光学定数が異なる。

本実施の形態では、色付きレジストＲ３として、例えば、屈折率がテンプレートＴの材料である石英と略同じもの（ｎ〜１．５）を用いる。テンプレートＴの反射率が１．５で空気の屈折率が１．０の場合、テンプレートＴの屈折率と空気との間の屈折率差は、０．５である。一方、色付きレジストＲ３の屈折率がテンプレートＴの屈折率と略同じ場合、テンプレートＴと色付きレジストＲ２の屈折率差が略０となる。

この場合、欠陥検査画像であるパーティクル６１、レジスト残留物６２が、テンプレートＴのパターン（凸部）に対して高コントラストな像となる。図９は、テンプレートとの屈折率が同じ色付きレジストを用いた場合の欠陥検査画像を示す図であり、検査画像処理機構２０によって撮像した像の一例である。図９では、図８に示した欠陥検査方法に対応する欠陥検査画像を示している。

図９に示すように、欠陥検査画像１０２は、欠陥検査画像１０１と同様に画像パターンＰと画像パターンＱとを有している。画像パターンＱは、テンプレートＴの溝部に充填される色付きレジストＲ３に対応し、画像パターンＰは、テンプレートＴの凸部に対応している。テンプレートＴに欠陥がある場合には、この欠陥も欠陥検査画像１０２内に写し出される。また、テンプレートＴと色付きレジストＲ３との間の屈折率差が同じであれば、画像パターンＰと画像パターンＱとは同じ輝度となる。

パーティクル６１、レジスト残留物６２、テンプレート欠陥６３などがテンプレートＴの溝部に存在する場合、これらの欠陥部分には、色付きレジストＲ３が浸透しない。テンプレート欠陥６３は、テンプレートＴ及びレジストＲ３と同じ屈折率を有している。このため、テンプレートＴの欠陥部分のうちテンプレート欠陥６３の画像は画像パターンＰや画像パターンＱと同じ輝度の画像となる。一方、テンプレートＴの欠陥部分のうち、パーティクル６１とレジスト残留物６２の画像は、画像パターンＰや画像パターンＱに対して大きな輝度の差を有した画像となる。

このように、テンプレートＴと色付きレジストＲ３との間の屈折率差が略同じ場合、テンプレートＴの凹凸パターンやテンプレートＴのテンプレート欠陥６３のコントラストは低下し、検出が困難になる。これとは逆に、パーティクル６１やレジスト残留物６２は、高コントラストに検出可能となる。このように、色付きレジストＲ３を用いることによってテンプレートＴに付着したパーティクル６１やレジスト残留物６２などのみが強調表示されて、欠陥の検出効率が向上する。これにより、極微細なテンプレートＴの欠陥を高感度に検出することが可能となる。

また、同一のテンプレートＴに対して、図６や図８で説明した反射検査を行なうとともに、その検査画像である欠陥検査画像（第１の検査画像）１０１と欠陥検査画像（第２の検査画像）１０２とを比較することによって欠陥の種類を区別してテンプレート欠陥を検出することが可能となる。したがって、テンプレートＴと略同じ屈折率を有した色付きレジストＲ３を用いることによって、テンプレートＴ上の欠陥のうち所定の欠陥（パーティクル６１、レジスト残留物６２）のみを容易に抽出することが可能となる。

なお、テンプレートＴと色付きレジストＲ１の屈折率差を大きくした場合の欠陥検査を透過検査モードに適用してもよい。図１０は、テンプレートとの屈折率差が大きな色付きレジストを用いた場合の透過検査モードを説明するための図である。石英基板Ｂ上に色付きレジストＲ１を塗布するとともに、テンプレートＴを石英基板Ｂ上の色付きレジストＲ１に接触させることによって、テンプレートＴと石英基板Ｂとの間が色付きレジストＲ１で充填させられる。

この状態で、テンプレートＴの欠陥検査を行うと、図７に示した欠陥検査画像１０１と同様の欠陥検査画像が得られる。したがって、テンプレートＴとの屈折率差が大きな色付きレジストＲ１を用いて透過検査モードで欠陥検査を行った場合も、色付きレジストＲ１を用いて反射検査モードで欠陥検査を行った場合と同様に、テンプレートＴ上の欠陥を容易に抽出することが可能となる。

また、テンプレートＴと色付きレジストＲ３の屈折率差を同じにした場合の欠陥検査を透過検査モードに適用してもよい。図１１は、テンプレートとの屈折率が同じ色付きレジストを用いた場合の透過検査モードを説明するための図である。石英基板Ｂ上に色付きレジストＲ３を塗布するとともに、テンプレートＴを石英基板Ｂ上の色付きレジストＲ３に接触させることによって、テンプレートＴと石英基板Ｂとの間が色付きレジストＲ３で充填させられる。

この状態で、テンプレートＴの欠陥検査を行うと、図９に示した欠陥検査画像１０２と同様の欠陥検査画像が得られる。したがって、テンプレートＴと略同じ屈折率の色付きレジストＲ３を用いて透過検査モードで欠陥検査を行った場合も、色付きレジストＲ３を用いて反射検査モードで欠陥検査を行った場合と同様に、テンプレートＴ上の所定の欠陥を容易に抽出することが可能となる。

テンプレートＴの欠陥検査が行われた後、テンプレートクリーニング機構３０は、検査画像取得機構１０で検査されたテンプレートＴのクリーニングを行う。テンプレートクリーニング機構３０は、検査画像処理機構２０から欠陥の位置情報を受信し、この位置情報に基づいてテンプレートＴのクリーニングを行う。この後、クリーニングされて欠陥の無くなったテンプレートＴを用いて半導体デバイスなどが作製される。

なお、本実施の形態では、テンプレートＴ（テンプレート欠陥６３）と同じ光学定数の色付きレジストＲ３を用いてテンプレートＴの欠陥検査を行ったが、パーティクル６１やレジスト残留物６２と同じ光学定数の色付きレジストを用いてもよい。パーティクル６１と同じ光学定数の色付きレジストＸ１（図示せず）を用いた場合、パーティクル６１以外の欠陥を容易に抽出することが可能となる。また、レジスト残留物６２と同じ光学定数の色付きレジストＸ２（図示せず）を用いた場合、レジスト残留物６２以外の欠陥を容易に抽出することが可能となる。さらに、これらの色付きレジストＸ１，Ｘ２，Ｒ３を用いた場合の各欠陥検査画像を比較することによって、パーティクル６１、レジスト残留物６２、テンプレート欠陥６３をそれぞれ区別しながら欠陥検査を行うことが可能となる。

また、本実施の形態では、テンプレートＴの欠陥検査を行う場合について説明したが、位相シフトマスク（石英をエッチングして作成する凹凸を有したフォトマスク）の欠陥検査を行ってもよい。

また、本実施の形態では、色付きレジストＲ１〜Ｒ３を固化させることなくテンプレートＴの欠陥検査を行う場合について説明したが、色付きレジストＲ１〜Ｒ３を固化させてからテンプレートＴの欠陥検査を行なってもよい。色付きレジストＲ１〜Ｒ３を固化させることなくテンプレートＴの欠陥検査を行う場合には、色付きレジストＲ１〜Ｒ３が固化することのない波長の光１４によってテンプレートＴの欠陥検査を行う。また、色付きレジストＲ１〜Ｒ３を固化させてからテンプレートＴの欠陥検査を行なう場合には、固化した後の色付きレジストＲ１〜Ｒ３の光学定数が大きなものまたはテンプレートＴと同じものを用いる。

また、色付きレジストＲ１〜Ｒ３を固化させてからテンプレートＴの欠陥検査を行なう場合には、色付きレジストＲ１〜Ｒ３を異なる位置（異なるレジスト挟持基板または異なるショット）で２回固化させてそれぞれの欠陥検査画像を撮像してもよい。これにより、欠陥検査画像に写し出された欠陥がレジスト挟持基板に起因する欠陥であるかテンプレートＴに起因する欠陥であるかを判別することが可能となる。例えば、２つの欠陥検査画像の同じ位置（ショット内の同じ位置）に同じ欠陥があった場合、テンプレートＴに起因する欠陥であると判断できる。一方、２つの欠陥検査画像のうち、片方の画像にしか欠陥が無かった場合は、レジスト挟持基板に起因する欠陥であると判断できる。また、欠陥の無いことを確認できたテンプレートＴを用いて欠陥検査画像を撮像することにより、レジスト挟持基板の欠陥検査を行ってもよい。

また、本実施の形態では、透過検査モードの欠陥検査を行う際に、テンプレートＴの裏面側から光１４を入射する場合について説明したが、石英基板Ｂの裏面側から光１４を入射してもよい。

また、欠陥検査画像に写し出される欠陥のうち、ナノインプリント処理を行った際に処理不良となる欠陥のみを抽出してもよい。この場合、検査画像処理機構２０は、欠陥検査画像に写し出される欠陥のサイズや位置に基づいて、ナノインプリント処理不良となる欠陥を判断し抽出する。

以上のように、テンプレートＴおよびレジスト挟持基板の光学定数に基づいて決められた色付きレジストＲ１〜Ｒ３を用いて欠陥検査を行うので、テンプレートＴが透明な石英であってもテンプレートＴの光学的検査を容易に行うことが可能となる。また、テンプレートＴが等倍テンプレートであり、検出すべき欠陥サイズが小さい場合であってもテンプレートＴの血管検査を容易に行うことが可能となる。

このように第１の実施の形態によれば、テンプレートＴとの屈折率差が大きな色付きレジストＲ１，Ｒ２をテンプレートＴとレジスト挟持基板との間に挟みこんでテンプレートＴの欠陥検査を行うので、テンプレートＴの高精度な欠陥検査を容易に行うことが可能となる。

また、テンプレートＴと同じ屈折率の色付きレジストＲ３をテンプレートＴとレジスト挟持基板との間に挟みこんでテンプレートＴの欠陥検査を行うので、テンプレート欠陥６３以外の欠陥を容易に抽出することが可能となる。

また、光学定数が異なる色付きレジストＲ１〜Ｒ３の少なくとも２種類を用いて欠陥検査画像を撮像し、撮像した各欠陥検査画像を比較するので、欠陥の種類を区別して欠陥を検出することが可能となる。

（第２の実施の形態）
つぎに、図１２を用いてこの発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、テンプレートＴとレジスト挟持基板との間に導電性光硬化樹脂（導電性光硬化材）を挟み込ませるとともに、導電性光硬化樹脂を硬化させる。そして、テンプレートＴを導電性光硬化樹脂から引き離し、ＥＢ（電子ビーム検査）によって導電性光硬化樹脂を検査する。

テンプレート検査装置１は、第１の実施の形態で説明したテンプレート検査装置１を用いるが、本実施の形態のテンプレート検査装置１は、光照射部１２がＥＢを照射する。また、ここでのテンプレート検査装置１は、光受光部１３の代わりにＥＢ検知部７２を有しており、ＥＢ検知部７２が反射ＥＢを検知する。また、本実施の形態では、色付きレジストＲ２，Ｒ３を用いるとともに、反射検査モードの欠陥検査方法によってテンプレートＴの欠陥検査を行う。

図１２は、第２の実施の形態に係る反射検査モードの欠陥検査方法を説明するための図である。図１２では、ウェハＷなどの断面図を示している。テンプレートＴの欠陥検査を行うために、ウェハＷ（半導体基板など）とテンプレートＴを準備する。そして、ウェハＷに導電性と光硬化性を有した樹脂を含んで構成されるインプリントレジスト（導電性光硬化樹脂７３）を塗布する。導電性光硬化樹脂７３は、ディスペンサｄ２やディスペンサｄ３などから吐出され、ウェハＷに塗布される。

本実施の形態に用いる導電性光硬化樹脂７３としては、例えばコニソルＵ−２００（ポリチオフェン系導電性ポリマー＋アクリルモノマー）などが挙げられる。ウェハＷに導電性光硬化樹脂７３を塗布した後、導電性光硬化樹脂７３にテンプレートＴを接触させて、導電性光硬化樹脂７３が完全にテンプレートＴに充填されるまで放置する。

導電性光硬化樹脂７３がテンプレートＴの表面に接触すると、毛細管現象により導電性光硬化樹脂７３はテンプレートＴの微細パターンに充填される。導電性光硬化樹脂７３が十分に充填された後、検査画像取得機構１０は、テンプレートＴの裏面からＵＶ光などの光１４を照射して、導電性光硬化樹脂７３を硬化させる。その後、テンプレートＴを導電性光硬化樹脂７３から引き離すことによって、硬化した導電性光硬化樹脂７３をテンプレートＴから離型した。

テンプレート検査装置１は、こうして形成された導電性光硬化樹脂７３によるテンプレートパターン（レプリカ像）（転写パターン）をＥＢ検査（電子線観察）する。具体的には、光照射部１２が、硬化した導電性光硬化樹脂７３にＥＢ７１を照射する。導電性光硬化樹脂７３にＥＢ７１が照射されると、ＥＢ７１は導電性光硬化樹脂７３などで反射される。導電性光硬化樹脂７３などで反射されたＥＢ７１は、ＥＢ検知部７２で受光され、検査信号として検査画像処理機構２０に送信されて、検査画像処理機構２０で欠陥箇所の抽出が行なわれる。

なお、本実施の形態では、テンプレートパターンのＥＢ検査を行うための導電性光硬化樹脂７３として、ポリチオフェン系導電性ポリマー＋アクリルモノマーを用いたが、他の導電性光硬化樹脂を用いてもよい。また、本実施の形態では、導電性光硬化樹脂７３を用いる場合について説明したが、テンプレートＴの欠陥検査には樹脂ではない材料を用いてもよい。また、本実施の形態では、ＥＢによって導電性光硬化樹脂を検査する場合について説明したが、光学検査によって導電性光硬化樹脂を検査してもよい。

以上のように、導電性光硬化樹脂を用いてテンプレートＴの欠陥検査を行うので、テンプレートＴが絶縁体であっても、ＥＢを用いたテンプレートＴの欠陥検査を容易に行うことが可能となる。

このように第２の実施の形態によれば、導電性光硬化樹脂を用いてテンプレートＴの転写パターンを生成し、ＥＢによって転写パターンを電子線観察するので、テンプレートＴの高精度な欠陥検査を容易に行うことが可能となる。

第１の実施の形態に係るテンプレート検査装置の構成を示す図である。検査画像取得機構の構成を示す図である。透過検査モードの欠陥検査方法を説明するための図である。反射検査モードの欠陥検査方法を説明するための図である。テンプレート上の欠陥の種類を説明するための図である。テンプレートとの屈折率差が大きな色付きレジスト用いた場合の反射検査モードを説明するための図である。テンプレートとの屈折率差が大きな色付きレジストを用いた場合の欠陥検査画像を示す図である。テンプレートと略同じ屈折率の色付きレジストを用いた場合の反射検査モードを説明するための図である。テンプレートと略同じの屈折率の色付きレジストを用いた場合の欠陥検査画像を示す図である。テンプレートとの屈折率差が大きな色付きレジストを用いた場合の透過検査モードを説明するための図である。テンプレートと略同じ屈折率の色付きレジストを用いた場合の透過検査モードを説明するための図である。第２の実施の形態に係る反射検査モードの欠陥検査方法を説明するための図である。

符号の説明

１テンプレート検査装置、１０検査画像取得機構、１２光照射部、１３光受光部、１４光、２０検査画像処理機構、７１ＥＢ、７３導電性光硬化樹脂、Ｂ石英基板、Ｒ１〜Ｒ３色付きレジスト、Ｔテンプレート、Ｗウェハ

Claims

ナノインプリントのパターン形成に用いるテンプレートのテンプレート検査方法であって、
平坦な基板上に塗布した流体に前記テンプレートのパターン形成面を近接させるとともに、前記流体を前記テンプレートのパターン内に充填させる流体充填ステップと、
前記テンプレートと前記基板との間に前記流体を挟んだ状態で前記テンプレートを、空気層を介して光学観察することによって、前記テンプレートの欠陥検査を行う欠陥検査ステップと、
を含み、
前記流体と前記テンプレートとの光学定数の差の絶対値が、空気と前記テンプレートとの光学定数の差の絶対値よりも大きいことを特徴とするテンプレート検査方法。
ナノインプリントのパターン形成に用いるテンプレートのテンプレート検査方法であって、
平坦な基板上に塗布した流体に前記テンプレートのパターン形成面を近接させるとともに、前記流体を前記テンプレートのパターン内に充填させる流体充填ステップと、
前記テンプレートと前記基板との間に前記流体を挟んだ状態で前記テンプレートを、空気層を介して光学観察することによって、前記テンプレートの欠陥検査を行う欠陥検査ステップと、
を含み、
前記流体の光学定数が、前記テンプレートの光学定数と同じであることを特徴とするテンプレート検査方法。
前記欠陥検査ステップは、
前記テンプレートと前記基板との間に第１の光学定数を有した第１の流体を挟んだ状態で光学観察された第１の検査画像と、前記テンプレートと前記基板との間に第２の光学定数を有した第２の流体を挟んだ状態で光学観察された第２の検査画像と、を比較することによって前記テンプレートの欠陥検査を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のテンプレート検査方法。
ナノインプリントのパターン形成に用いるテンプレートのテンプレート検査方法であって、
平坦な基板上に塗布した導電性光硬化材に前記テンプレートのパターン形成面を近接させるとともに、前記導電性光硬化材を前記テンプレートのパターン内に充填させる導電性光硬化材充填ステップと、
前記テンプレートと前記基板との間に前記導電性光硬化材を挟んだ状態で前記導電性光硬化材に光を照射することによって、前記導電性光硬化材を硬化させて前記テンプレートのパターンを前記導電性光硬化材に転写する転写ステップと、
前記導電性光硬化材の転写パターンを電子線観察することによって、前記テンプレートの欠陥検査を行う欠陥検査ステップと、
を含むことを特徴とするテンプレート検査方法。
ナノインプリントによってパターン形成を行う欠陥検査装置であって、
平坦な基板上に流体を塗布する流体塗布部と、
ナノインプリントに用いるテンプレートのパターン形成面を前記基板上に塗布した流体に近接させた状態で、前記テンプレートに検査光を照射するとともに前記テンプレートを透過してくる透過光または前記テンプレートで反射される反射光を、空気層を介して検知する検査光学部と、
検知した透過光または反射光から検査光学像を作成するとともに、作成した検査光学像を解析して前記テンプレートの欠陥を検出する欠陥解析部と、
を有することを特徴とする欠陥検査装置。