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。
The first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 schematically shows a cross section of a configuration in the vicinity of a quartz glass mold sample. It is different from the actual size ratio for clarity.
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。
The quartz glass mold 1 is placed on a holder 2 made of the same quartz glass as the quartz glass mold 1 or a material having the same dielectric constant, and the holder 2 is placed on the movable stage insulating member 3. It is done. The quartz glass mold 1 used here has a diameter of 2 inches, but is not limited thereto, and may be 2 to 8 inches or larger. When the diameter of the quartz glass mold 1 is sufficiently large, it may be placed directly on the movable stage insulating member 3 instead of being placed on the holder 2. The moving stage insulating member 3 is installed on the moving stage 4.
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。
The holder 2 is configured to hold the periphery of the quartz glass mold 1. Thereby, the ultraviolet rays irradiated to the back surface of the sample are not shielded by the holder 2. Further, the inspection sample is not limited to the quartz glass mold, and may be a replica mold.
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。
The moving stage 4 has a drive mechanism configured to irradiate the entire surface of the quartz glass mold 1 with the electron beam 5 by performing a rotational movement about the center of the quartz glass mold 1 and a rectilinear movement in a plane. Has been.
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。
An upper electrode 6 and a lower electrode 7 are installed so as to sandwich the quartz glass mold 1. The lower surface of the upper electrode 6 and the upper surface of the lower electrode 7 are parallel to the surface of the quartz glass mold 1 in a sufficiently wide area so as to form an equipotential surface parallel to the surface of the quartz glass mold 1. . The upper electrode 6 is provided with a hole (about 100 μm to 1 mm) through which the electron beam 5 passes, and constitutes a part of an objective lens that forms an image of the electron beam reflected near the quartz glass mold 1. . The distance L1 between the upper electrode 6 and the quartz glass mold 1, the positive voltage applied to the upper electrode 6, and the diameter R1 of the passage hole of the electron beam 5 are optimally designed so as to obtain an optimal electron image for inspection. Has been. For example, when forming an equipotential surface, L1> R1 is desirable. In order to avoid scattering of the electron beam, it is desirable that R1 exceeds the diameter of the electron beam 5.
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。
The voltage of the surface of the quartz glass mold 1 is sufficiently slowed down near the surface of the quartz glass mold 1 and collides with the surface with a low energy of about several eV, or reverses just before the surface collides with the surface. In addition, a negative voltage is applied to the lower electrode 7. The lower electrode 7 is provided with a fine hole R2 so that the ultraviolet rays 8 pass through and irradiate the back surface of the quartz glass mold 1. The diameter of the passage hole for the ultraviolet rays 8 is designed to be smaller than the distance between the upper surface of the lower electrode 7 and the surface of the quartz glass mold 1, and the disturbance of the potential on the surface of the quartz glass mold 1 caused by this hole does not affect the electron image. . Further, it is desirable that the diameter R2 of the passage hole for the ultraviolet ray 8 provided in the lower electrode 7 exceeds the diameter of the electron beam so that the negatively charged region can be irradiated with sufficient ultraviolet ray.
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。
The ultraviolet ray 8 is emitted from the ultraviolet light source 9, is collected by the lens 10, and irradiates the back surface of the quartz glass mold 1. The irradiation area of the ultraviolet rays 8 is almost equal to the inspection visual field. The ultraviolet light source 9 in this figure shows the light source for the lens 10. For example, the actual ultraviolet light source may be a tip further apart and introduced by quartz glass fiber.
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。
Since the lens 10 can be installed close to the quartz glass mold 1 and can have a size of several centimeters, the lens 10 receives almost all ultraviolet rays from the ultraviolet light source 9 and collects them in an inspection region of about several hundred microns. Can be light. For this reason, the negative charge on the surface generated when the current amount of the electron beam 5 is increased and a high-speed inspection operation is performed can be removed by irradiating with a sufficient amount of ultraviolet rays.
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。
The lower electrode 7, the lens 10, and the ultraviolet light source 9 are separated from the moving stage 4 so that the center of the ultraviolet passage hole of the lower electrode 7 and the center of the electron beam passage hole of the upper electrode 6 are aligned. ing. Therefore, even when the electron beam 5 is irradiated to various positions of the quartz glass mold 1 by the movement of the moving stage 4, the back side can always be correctly irradiated with the ultraviolet rays 8.
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。
It is desirable that the lower electrode 7, the lens 10 and the ultraviolet light source 9 constitute one unit. For example, when the quartz glass mold 1 or the holder 2 on which the quartz glass 1 is placed is introduced into the inspection apparatus as a sample to be inspected or discharged from the post-inspection apparatus, the moving stage 4 has an electron beam 5. The sample to be inspected moves away from the irradiation position near the introduction port through which the sample is taken in and out of the apparatus.
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。
When moving, the lower electrode 7, the lens 10, and the ultraviolet light source 9 may obstruct the movement due to the structure. In such a case, if the lower electrode 7, the lens 10, and the ultraviolet light source 9 are provided as a single unit, the failure can be avoided by the operation shown in FIG. In FIG. 2, the lower electrode 7, the lens 10, and the ultraviolet light source 9 are used as one lower unit 11. When the inspection is completed, the lower unit 11 is lowered downward by the operation (1), and a space in which the moving stage 4 can move is created. The moving stage 4 moves to the inspection sample introduction port (operation (2)), takes the inspection sample out of the apparatus, receives the next inspection sample, and returns to the position where the electron beam can be irradiated ( Operation (3)). Thereafter, the lower unit 11 moves up (operation (4)), and inspection is started.
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。
Next, the whole nanoimprinted quartz glass mold defect inspection apparatus using the reflection imaging microscope according to this embodiment will be described with reference to FIG. However, FIG. 3 omits a pump for vacuum exhaust, its control device, exhaust system piping, a transport system for the sample to be inspected, and the like. The electron beam trajectory is exaggerated from the actual trajectory for the sake of explanation.
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。
First, the part related to electron beam irradiation will be described. The irradiation electron beam 100a emitted from the electron gun 101 is deflected by the separator 103 while being converged by the condenser lens 102 to form a crossover 100b, and then becomes an electron beam 5 having a substantially parallel bundle on the specimen 104 to be inspected. Is irradiated. Hereinafter, each element will be described. The sample 104 to be inspected shown in FIG. 3 is the quartz glass mold 1 or the holder 2 on which the quartz glass mold 1 is placed.
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(LaB6)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。
For the electron gun 101, a Zr / O / W type Schottky electron source having a small light source diameter and a large current value is used, and a lanthanum hexaboride (LaB 6 ) electron source capable of obtaining a higher current value is used. Other electron sources may be used. Further, a magnetic field superposition type in which a magnetic lens is disposed in the vicinity of the electron source may be used. The voltage and current necessary for the operation of the electron gun, such as the extraction voltage to the electron gun 101, the acceleration voltage of the extracted electron beam, and the heating current of the electron source filament, are supplied and controlled by the electron gun controller 105. .
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。
Although the condenser lens 102 is depicted as one in the drawing, it may be a system in which a plurality of lenses are combined so that an irradiation electron beam with higher parallelism can be obtained. The condenser lens 102 is adjusted so that the electron beam is focused on the back focal plane of the objective lens 106.
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。
The separator 103 is installed to separate the irradiation electron beam directed toward the sample 104 to be inspected and the reflected electron beam returning from the sample 104 to be inspected. In the present embodiment, a separator using an E × B deflector is taken as an example. The E × B deflector can be set so as to deflect the electron beam coming from above and to make the electron beam coming from below go straight. In this case, as shown in the figure, the electron optical column that supplies the irradiation electron beam is tilted, and the electron optical column that forms an image of the reflected electrons stands upright. It is also possible to use a magnetic field sector as a separator. A magnetic field is installed in a direction perpendicular to the optical axis of the electron beam, and the irradiated electron beam is deflected in the direction of the sample 104 to be inspected, and the electrons from the sample 104 to be inspected are deflected in a direction opposite to the direction in which the irradiated electron beam comes. To do. In this case, the optical axis of the irradiation electron beam column and the optical axis of the electron beam imaging column are arranged symmetrically about the optical axis of the objective lens.
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。
When the irradiation electron beam 100a is deflected by the separator, the separator 103 generates aberration. When it is necessary to correct this aberration, when the separator 103 is an E × B deflector, an E × B deflector 120 for aberration correction is arranged. When the separator 103 is a magnetic sector, correction is made by providing an auxiliary coil.
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2500μm2(平方ミクロン)、10000μm2(平方ミクロン)等といった大きな面積を有する。
The irradiation electron beam 100 a deflected by the separator 103 is formed on the parallel bundle of electron beams 5 incident perpendicularly to the surface of the sample 104 to be inspected by the objective lens 106. As described above, since the irradiation system condenser lens 102 is adjusted so that the electron beam is focused on the back focal point of the objective lens 106, it is possible to irradiate the specimen 104 with a highly parallel electron beam. A region on the inspection sample 104 irradiated by the irradiation electron beam 100a has a large area such as 2500 μm 2 (square micron), 10000 μm 2 (square micron), or the like.
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。
The sample 104 to be inspected is placed on the moving stage 4 via the insulating member 3 (not shown in FIG. 3). The moving stage 4 can perform a rotational movement around the center of the quartz glass mold 1 (not shown in FIG. 3) and a linear movement of the quartz glass mold 1 in the radial direction. By moving the moving stage 4 in the radial direction of the quartz glass mold 1 while rotating, the region where the pattern of the quartz glass mold 1 exists is thoroughly inspected. The movement of the moving stage 4 is controlled by the moving stage control device 107 according to the operation during the inspection, the replacement operation of the sample 104 to be inspected described with reference to FIG.
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。
The objective lens 106 is an electrostatic lens composed of a plurality of electrodes or a magnetic lens. In any case, since it is necessary to form an electric field on the surface so that the electron beam reflected in the vicinity of the specimen 104 to be inspected is pulled back to the objective lens, a positive potential can be applied to the position closest to the specimen. The upper electrode 6 described in FIG. 1 is disposed. In this figure, it is included in the objective lens 106 and is not clearly shown.
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。
The lower electrode 7 described with reference to FIG. 1 is arranged so that a negative potential substantially equal to the acceleration voltage of the electron beam is applied to the surface of the specimen 104 to be inspected. In FIG. 3, it is shown as the lower unit 11 described in FIG. The voltage of the lower electrode 7 which is a component of the lower unit 11 is set by the lower unit control device 108 so that the difference between the surface voltage of the sample 104 to be inspected and the acceleration voltage is about several volts or less. The irradiation electron beam 100a is decelerated in front of the sample 104 to be inspected by this negative potential, and is reflected in the opposite direction before colliding with the sample 104 to be inspected depending on the setting of the surface potential or by collision with low energy. Thus, the reflected electrons 100c are obtained.
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。
The trajectory of the reflected electrons 100c reflects the pattern information on the specimen 104 to be inspected, and is taken into the apparatus as an image for defect determination by image formation using the electron imaging optical system. Next, the imaging optical system, image acquisition, and defect determination will be described.
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。
The reflected electrons 100 c form a first image by the objective lens 106. Since the separator 103 is an E × B deflector in this embodiment, the separator 103 is controlled so as not to have a deflection action with respect to the electron beam traveling from below, and the reflected electron 100c travels without being deflected. These images are sequentially formed by the intermediate electron lens 109 and the projection electron lens 110, and finally enlarged and projected on the image detection unit 111. The first image is desirably formed at the center of the separator 103. This is because the influence of the aberration on the image due to the electromagnetic field of the separator 3 can be minimized. In FIG. 3, the projection electron lens 110 is depicted as a single electron lens, but it may be composed of a plurality of electron lenses for high magnification and image distortion correction.
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。
The image detection unit 111 converts the image into an electric signal and sends a potential distribution image formed by the pattern on the surface of the quartz glass mold to the image processing unit 112. The electron optical system controller 113 controls the various electron lenses and the electron optical systems such as the separator 103 described so far.
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。
Next, the image detection unit 111 will be described. For image detection, a fluorescent screen 111a for converting a reflected electron image into an optical image and an optical image detection device 111b are optically coupled by an optical image transmission system 111c. An optical fiber bundle is used as the optical image transmission system 111c. The optical fiber bundle is a bundle of thin optical fibers equal to the number of pixels, and can efficiently transmit an optical image.
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。
Further, when a fluorescent image having a sufficient amount of light can be obtained, the optical transmission efficiency may be lowered. An optical lens is used instead of the optical fiber bundle, and the optical image on the fluorescent plate 111a is optically detected by the optical lens. In some cases, an image is formed on the light receiving surface 111b.
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。
It is also possible to insert an amplification device into the optical image transmission system and transmit an optical image with a sufficient amount of light to the optical image detection device 111b. The optical image detection device 111b converts the optical image formed on the light receiving surface into an electrical image signal and outputs it. A TDI sensor using a time delay integration (TDI) type CCD is used for the optical image detection device 111b.
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。
As described above, the image detection unit 111 uses a detector sensitive to an electron beam in addition to returning an electronic image to an optical image and then outputting the optical image as an image signal. A device that directly outputs an image signal without conversion to an optical image can be used.
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。
The image processing unit 112 includes an image signal storage unit 112a and a defect determination unit 112b. The image signal storage unit 112 a obtains the electro-optical condition, image data, and stage position data from the electro-optical system control device 113, the image detection unit 111, and the stage control device 107, and the image data is stored on the specimen 104 to be inspected. It is stored in relation to the coordinate system. The defect determination unit 112b uses various kinds of defects such as comparison with a preset value or comparison with an adjacent pattern image using image data with coordinates on the inspection sample (quartz glass mold) 104. Defects are determined by a determination method.
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。
The coordinates of the defect and the signal intensity of the corresponding pixel are transferred and stored in the inspection apparatus control unit 114. These defect determination methods are set by the user, or the inspection apparatus control unit 114 selects a method associated with the type of sample to be inspected in advance.
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。
The operating conditions of each part of the apparatus are input / output from the inspection apparatus control unit 114. Various conditions such as an acceleration voltage at the time of generating an electron beam, an electron beam deflection width / deflection speed, a stage moving speed, and an image signal capturing timing from the image detection element are input to the inspection apparatus control unit 114 in advance. The control device is comprehensively controlled and serves as an interface with the user. The inspection apparatus control unit 114 may be composed of a plurality of computers that share roles and are connected by communication lines. In addition, a monitor input / output device 115 is installed.
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。
The above is an overall outline of a quartz glass mold inspection apparatus using a reflection imaging microscope. Next, the preliminary charging removal operation on the quartz glass mold surface and the inspection operation while irradiating with ultraviolet rays will be described.
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。
Since quartz glass is an insulator, there is a possibility that charging will occur before electron beam irradiation is performed during the inspection process. For example, charging occurs during processing of a mold pattern or during conveyance. Even if the surface of the quartz glass mold is charged, it is possible to set the potential of the surface of the quartz glass mold to a desired potential by adjusting the voltage applied to the lower electrode 7, but the distribution of the charged potential Is usually not uniform, and the charge amount may be several hundred volts in voltage. If the charge on the surface of the quartz glass mold is previously removed before the inspection, it is not necessary to change the potential of the lower electrode 7 during the inspection, and a more stable inspection is possible.
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。
The preliminary charge removal operation, in which the charge is previously removed before entering the inspection operation, is performed in the load lock chamber through which the sample to be inspected passes when it is transported from the atmosphere to the main chamber where the inspection operation is performed. Efficient. When the sample to be inspected is carried into the apparatus, the load lock chamber is opened to the atmosphere and the sample to be inspected is introduced, and then the load lock chamber is evacuated and transported to the main chamber maintained in a vacuum. As described above, since the sample to be inspected always stops temporarily in the load lock chamber, the charge is removed at that time.
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。
As a method of removing the charge, a method of neutralizing the charge on the surface of the sample to be inspected by irradiating ions or electrons in a vacuum state, or an ionization by injecting an inert gas and irradiating with ultraviolet rays for inspection A method of neutralizing the charge on the surface of the sample can be used.
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。
Another method is to heat the sample to be inspected. FIG. 4 shows the configuration in the load lock chamber when the specimen to be inspected is heated to remove the charge. The quartz glass mold 1 or the holder 2 on which the quartz glass mold 1 is placed is placed on the ground electrode 201. A heater 202 is provided below the ground electrode 201 to uniformly heat the quartz glass mold 1 and the holder 2. The heating temperature is about 200 ° C to about 400 ° C. An electrode 203 may be provided above the quartz glass mold 1 and the holder 2 and an appropriate voltage may be applied to form an electric field in a direction in which the charged charges are released to the ground electrode 201. The heater 202 is installed on a moving stage 204 in the load lock chamber.
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。
The quartz glass mold from which the surface charge has been removed by the above process is transferred to the main chamber and enters the inspection operation. The pattern of the quartz glass mold for processing the magnetic recording pattern medium is formed along the rotation direction. The starting point of the inspection start is the position of the pattern outermost periphery or innermost periphery. The entire surface of the pattern is inspected by moving the quartz glass mold in the radial direction while rotating the quartz glass mold. During the inspection, the sample is continuously irradiated with the electron beam.
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。
The amount of negative charge generated by electron beam irradiation is proportional to the time during which an electron beam is irradiated to a certain inspection field, so if the speed at which the pattern crosses the inspection field is constant, the negative charge amount is always the same, that is, The amount of ultraviolet rays for removing this negative charge is also constant and convenient. Accordingly, the rotational speed is changed with the movement in the radial direction so that the pattern moving speed at the inspection position is constant.
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。
The ultraviolet rays to be irradiated have a wavelength between about 200 nm and 300 nm, and are wavelengths that allow the quartz glass to pass through and remove the negative charge on the surface of the quartz glass (the quartz glass has energy larger than the energy for holding electrons). . Ultraviolet rays are introduced immediately before the start of inspection, and then an electron beam is irradiated to start inspection. Prior to the inspection, the inspection conditions corresponding to the inspection speed, such as the irradiation ultraviolet ray amount, are determined in advance.
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。
When the inspection of the entire surface of the quartz glass mold is completed, the electron beam irradiation is stopped, and the ultraviolet irradiation is also stopped almost simultaneously, and the discharging operation from the apparatus is executed. The electron beam and ultraviolet light irradiation is stopped from the viewpoint of operational stability of the electron source and ultraviolet light source, not by stopping the electron source and ultraviolet light source itself, but by blocking the ultraviolet light by inserting a shutter, and blocking the electron beam by a blanker. .
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。
According to the present example, the quartz glass mold surface is erased by irradiating the back surface of the quartz glass mold generated by electron beam irradiation with ultraviolet irradiation from the back surface even when the sample is sandwiched between parallel electrodes. Therefore, it is possible to provide an inspection apparatus and an inspection method capable of maintaining a constant electric potential of the quartz glass mold and realizing an inspection of the quartz glass mold at a high speed.