(57)【要約】【課題】パターンドメディアの検査において、ナノインプリント時の欠陥か、表面に付着した異物あるいは傷かを区別して検査する。【解決手段】ナノインプリント時の欠陥の検査は複数の波長を含む第１の光源からの光をハーフミラー７、対物レンズ８を介してディスク基板１に照射し、反射光を対物レンズ８、ハーフミラー７を介して分光器９に入射させることによってスキャットロメトリー法により検査する。ディスク表面の異物あるいは傷をレーザ光１０を斜め方向から照射し、第１の仰角と第２の仰角に配置した検出装置１１、１２によって検出する。スキャットロメトリー法による欠陥の座標が異物あるいは傷の座標と一致すれば、ナノプリント時の欠陥ではないと判断し、一致しなければナノプリント時の欠陥と判断する。【選択図】図１
2010091295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転しかつ一軸方向に移動している基板に複数の波長を含む光を照射し、前記基板からの反射光の強度を波長毎に検出し、検出したデータに基づいて前記基板上に形成されたパターンの有無または形状の良否を検出するステップと、
前記基板上にレーザ光を照射し、前記レーザ光が照明された前記基板から第一の仰角方向に散乱した光と第二の仰角方向に散乱した光をそれぞれ検出して第一の散乱光検出信号と第二の散乱光検出信号とを得、前記第一の散乱光検出信号と前記第二の散乱光検出信号を処理して前記基板上の散乱光を発生する欠陥を検出するステップと、
前記パターンの有無または形状の良否を検出した結果より、欠陥座標と欠陥の各種情報を処理するステップと、
前記散乱光を発生する欠陥を検出した結果により、欠陥座標と欠陥の各種情報を処理するステップと、
前記パターンの有無または形状の良否を検出するステップにおける欠陥座標と、前記散乱光を発生する欠陥を検出するステップにおける欠陥座標を突合せ、欠陥座標の一致を求めるステップと、
前記欠陥座標の一致を求めた結果により、前記パターンの有無または形状の良否を検出するステップの該座標の欠陥情報を除去するステップとを含み、
前記欠陥情報を除去したパターンの有無または形状の良否を検出するステップの処理結果と、前記散乱光を発生する欠陥を検出するステップの処理結果を合成して前記基板の表面形状欠陥として検出することを特徴とする基板表面形状の検出方法。
【請求項２】
前記基板に複数の波長を含む光を照射するステップにおいて、前記基板を上方から照明しその反射光を検出することによって、基板表面の分光波形を検出し、
前記レーザ光を照射するステップにおいて、前記基板に対し第一の仰角方向から照明することを特徴とする請求項１記載の基板表面形状の検出方法。
【請求項３】
前記複数の波長を含む光と、前記レーザ光を、前記基板上の同じ領域に同時に照射し、
前記複数の波長を含む光を照射する光による検出と前記レーザ光による検出は同時に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の基板表面形状の検出方法。
【請求項４】
前記基板表面の分光検出のステップにおいて、基準とした分光波形と検出した分光波形を処理し、前記基準とした分光波形と前記検出した分光波形の相違点を検出し、
前記分光波形の前記相違点を検出するステップにおいて、前記相違点がパターンの有無、あるいは、パターン形状が良か否かを判断し分類して検出することを特徴とする請求項１記載の基板表面形状の検出方法。
【請求項５】
前記第一の散乱光検出信号、および、前記第二の散乱光検出信号を処理して、前記基板上の欠陥を、異物欠陥、傷欠陥に分類して検出することを特徴とする請求項１記載の基板表面形状の検出方法。
【請求項６】
基板表面検出装置であって、
基板を載置して基板を回転させると共に一軸方向に移動させるテーブルと、
前記テーブルに載置され、回転しかつ一軸方向に移動している基板に、複数の波長を含む光を照射する第一の照明と、斜め方向からレーザ光を照射する第二の照明と、
前記第一の照明で基板からの反射光の強度を検出する反射光検出器と、
前記第二の照明によってレーザ光が照明された前記基板から第一の仰角方向に散乱した光を検出する第一の散乱光検出器と、前記第二の照明によってレーザ光が照明された基板から第二の仰角方向に散乱した光を検出する第二の散乱光検出器と、
前記反射光の強度を検出する反射光検出器から得られた欠陥情報を処理する分光波形処理ユニットと、
前記第一の散乱光検出器と前記第二の散乱光検出器とから得られる検出信号を処理して前記基板上の欠陥を検出する散乱光処理ユニットと、
前記分光波形処理ユニットの処理結果から得られた情報と前記散乱光処理ユニットから得られた情報から前記分光波形処理ユニットのみの情報を抽出する欠陥情報処理ユニットと、
前記欠陥情報処理ユニットによって得られた欠陥情報を表示するモニタと、前記欠陥情報を記録する記憶ユニットとを具備し、
前記分光波形処理ユニットは基板表面形状を得、前記散乱光処理ユニットは基板表面の欠陥を得、欠陥情報処理ユニットは前記基板表面形状の欠陥情報だけを抽出し、
前記欠陥情報処理ユニットの情報に基づいて前記欠陥情報を前記モニタに表示し、前記欠陥情報を前記記憶ユニットに記録することを特徴とする基板表面検出装置。
【請求項７】
前記第１の照明は前記基板に上方から複数の波長を含む光を照射し、前記反射光検出器は前記基板に照射された複数の波長を含む光を検出し、
前記レーザ光は、前記基板に対し第一の仰角方向から照明することを特徴とする請求項６に記載の基板表面検出装置。
【請求項８】
前記反射光検出器は、前記基板表面の分光波形を検出する分光器であることを特徴とする請求項６に記載の基板表面検出装置。
【請求項９】
前記複数の波長を含む光と、前記レーザ光は、前記基板上の同じ領域を同時に照明し、
前記複数の波長を含む光の反射光の検出と、前記レーザ光の散乱光の検出は同時に行われ、
前記複数の波長を含む光の反射光の検出と、前記レーザ光の散乱光の検出は同時に行われることを特徴とする請求項６乃至８に記載の基板表面検出装置。
【請求項１０】
前記分光波形処理ユニットは前記分光器からの分光波形と基準とした分光波形とを処理し、前記分光器からの分光波形と基準とした分光波形との差を検出し、
前記分光器からの分光波形と基準とした分光波形との差が、パターンの有無やパターンの形状の良否かを判断し、分類するユニットを有することを特徴とする請求項８の記載の基板表面検出装置。
【請求項１１】
前記第一の散乱光検出器からの信号と、前記第二の散乱光検出器からの信号を処理して、前記基板上の欠陥を、異物欠陥、傷欠陥に分類して検出することを特徴とする請求項６に記載の基板表面検出装置。
【請求項１２】
基準とする分光波形、しきい値、検査範囲、検査ロット、枚数、モニタ表示の有無などの条件を入力する入力装置、および、検査条件、欠陥検出結果の座標、検出出力などの検査結果を表示するモニタを有することを特徴とする請求項６に記載の基板表面検出装置。
【請求項１３】
前記基板は、ハードディスク装置用のディスク基板、または、半導体ウェハであることを特徴とする請求項６に記載の基板表面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク基板、または半導体ウェハ等の表面上の形状を光学的に検出する表面形状検出方法およびその装置に係り、特に、基板表面に形成された光学解像度以下の微細なパターンの有無やパターン形状の良否検出と基板表面上の異物あるいは傷の検出を同一箇所で同時に検出することによりパターンの有無やパターン形状の良否判定を高感度で検出し、出力あるいは表示する検査技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置に用いる磁気記録用媒体には、サブストレート基板（ガラスあるいはアルミニューム）表面に磁性体を蒸着したディスク基板が使用される。このディスク基板を磁気ヘッドで磁化して、磁気的な記録を行う。記録は、記録単位である1ビットに相当する領域に区分けして、それぞれの領域毎に行う。
【０００３】
現在の記録方式に用いられているディスク基板は、全面に磁性膜を形成しサーボトラックライタにより、記録領域に相当するデータ領域と、磁気ヘッドの基準となる信号が書き込まれたサーボ領域が書き込まれる。記録密度を向上させるためには、データ領域の１ビット当たりの面積を小さくする必要がある。ところが、記録面積を小さくすると、熱による影響で磁気方向が反転する熱ゆらぎと呼ばれる現象が発生し、記録密度に限界が発生する。
【０００４】
この対応としては、磁性膜構造の改良や、磁気ヘッドの高感度化などで対応しているが、記録密度の限界に達している。そこで、近年、さらなる記録密度の向上に対する記録用媒体として導入が期待されているのがパターンドメディアである。パターンドメディアは記録情報の１ビットに相当する磁気的な構造物の配列を媒体表面に持つディスク基板である。
【０００５】
パターンドメディアは現在のところ、２方式提案されており、図２（ａ）に示すディスクリートトラックメディアと図２（ｂ）に示すビットパターンドメディアである。ディスクリートトラックメディアは、基板１０００上に同心円状のトラックパターン１００１を形成する方式であり、トラックパターン１００１間に磁性膜が形成されないため、トラック間の磁気的な相互干渉が少なくなるため、データ領域の縮小が可能となり、記録密度の向上が可能となる。
【０００６】
さらに、ビットパターンドメディアは、トラックパターンの長手方向を分割して、基板１０００上に無数のビットパターン１００２を形成する方式である。この方式によれば、１つのビットパターンが１ビットとなるため、さらなるデータ領域の縮小が可能となり、記録密度の大幅な向上が可能である。トラックパターン１００１の幅、ビットパターン１００２はともに数十nmと非常に微細な形状である。なお、これらのパターンドメディアは当該既知の技術である。
【０００７】
このパターンドメディアのパターン形成には、ナノインプリント技術を用いる方法が有力視されている。図３の（１）から（６）にナノインプリントを形成するフロー図を示す。（１）光を透過するモールド(型)１００３をディスク基板１０００表面に塗布したレジスト１００４上方に配置する。（２）モールド１００３をレジスト１００４に押し当て、レジスト１００４を変形させる。（３）この状態でモールド１００３上からレジスト１００４を露光する。（４）モールド１００３を取り除くと、レジスト１００４には、モールド１００３と同一の形状が形成される。（５）半導体リソグラフィの技術を応用して、レジスト１００４以外の部分がエッチングされる。（６）レジストを除去することで、ディスク基板１０００上にビットパターンが形成される。
【０００８】
このとき、モールド１００３自体に欠陥がある場合や、モールド１００３に異物が付着している場合には、転写されるパターンにも形状不良やパターン抜けなどの致命的な欠陥が生じることになる。そのため、ナノインプリント技術の導入により、ビットパターンが適切に形成されているかを検査する必要が新たに生じることとなる。
【０００９】
また、ナノインプリント時に正常なビットパターンが形成されたとしても、ナノインプリント後に付着した異物や、傷などの影響により、前記ビットパターンの検査結果に影響を及ぼす可能性が考えられるため、ナノインプリント時の欠陥であるか、その後に発生した異物あるいは傷の欠陥か見極め、ナノインプリント時の検査を高感度に検査する必要がある。
【００１０】
このようなナノインプリントによって形成されるパターンドメディアを効率的に検査する方法としてスキャットロメトリー法がある。「特許文献１」には、スキャットロメトリー法によってパターンドメディアを検査する技術が記載されている。
【００１１】
【特許文献１】特開2007-133985
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ナノインプリントしたパターンの欠陥を検出する方法としては、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）やＡＦＭ（Atomic Force Microscope）を用いることが考えられる。しかし、ＳＥＭを用いた場合には、上から見たパターンの表面形状しかしか検査できず、パターンの断面形状を検査するには破壊しなければならない。
【００１３】
一方、ＡＦＭでは対象の３Ｄ形状を計測できるのであるが、探針の状態によって計測結果がばらつきパターン形状を正確に計測できない場合がある。また、これらの方法ではスループットの観点から、基板の全面検査、全数検査することは不可能である。また、限られたスループットで検査しようとすると、限られた領域の検査しかできない。
【００１４】
ナノインプリントのプロセス管理が目的の場合は、インプリントされたパターンの正確な形状を計測する必要がある。また、製品の品質管理が目的の場合は、製品を全面、全数検査する必要があるため、上記の方法では、これらの要求を満たすことができない。
【００１５】
本発明の課題はこのような問題点を解決ことである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上述した様々な課題を解決するものであって、ナノインプリント時の欠陥検出に分光反射率を応用した光学的な手法を用いることにより、パターンの有無や形状の良否を計測する。また、異物あるいは傷の判定を斜方から照明したレーザからの散乱光を検出する方式で行う。これらの検出を同一箇所、同時行うことで、異物あるいは傷欠陥の特定が可能となるため、ナノインプリント時のパターンの有無、形状の良否判定を高感度で検出し、出力あるいは表示するディスク基板表面欠陥検査方法及びその装置を提供する。
【００１７】
すなわち、本発明では、ナノインプリント後の異物や傷の影響を受けることなく、ナノインプリント工程で発生した欠陥を高感度に検出することを可能にする表面欠陥検査方法及びその装置を実現するものである。具体的な手段は次のとおりである。
【００１８】
すなわち、本発明では、基板表面形状の欠陥を検査する方法において、回転しかつ一軸方向に移動している基板に複数の波長を含む光を照射し、該基板からの反射光の強度を波長毎に検出し、検出したデータに基づいて該基板上に形成されたパターンの有無や形状の良否を判定するようにし、さらに、該基板上にレーザ光を照射し、該レーザ光が照明された基板から第一の仰角方向に散乱した光と第二の仰角方向に散乱した光をそれぞれ検出して第一の散乱光検出信号と第二の散乱光検出信号とを得、前記、第一の散乱光検出信号と前記第二の散乱光検出信号を処理して前記基板上の異物あるいは傷欠陥を検出するようにし、前記、パターンの有無や形状の良否を判定するステップの欠陥情報と、前記、異物あるいは傷欠陥を検出するステップの欠陥情報に基づいて、欠陥座標の一致あるいは不一致を求めるようにし、前記、欠陥情報の一致あるいは不一致を求めた結果により、座標が一致の場合は前記パターンの有無や、形状の良否を判定するステップの欠陥情報を除去するようにし、前記、欠陥情報の一致あるいは不一致を求めた結果により、座標が不一致の場合は前記パターンの有無や、形状の良否を判定するステップの欠陥情報を採用にし、前記、異物あるいは傷欠陥を検出ステップの欠陥情報とパターンの有無や、形状の良否を判定するステップを除去した欠陥情報を処理して前記基板上の欠陥を検出するようにした。
【００１９】
また、本発明では、基板表面形状の欠陥を検査する装置を、基板を載置して基板を回転させると共に一軸方向に移動させるテーブル手段、前記テーブル手段に載置され回転しかつ一軸方向に移動している基板に、複数の波長を含む光を照射する第一の照明手段、斜め方向からレーザ光を照射する第二の照明手段、該第一の照明手段で基板からの反射光の強度を波長毎に検出する手段、第二の照明手段でレーザ光が照明された基板から第一の仰角方向に散乱した光を検出する第一の散乱光検出手段、該照明手段でレーザ光が照明された基板から第二の仰角方向に散乱した光を検出する第二の散乱光検出手段、前記光の強度を波長毎に検出する手段から得られた欠陥情報を処理する基板表面形状処理手段、前記第一の散乱光検出手段と前記第二の散乱光検出手段とから得られる検出信号を処理して前記基板上の欠陥を検出する欠陥信号処理手段、前記基板表面形状処理手段の処理結果から得られた情報と前記欠陥信号処理手段から得られた情報から基板表面形状処理手段のみの情報を抽出する欠陥情報処理手段、欠陥情報処理手段によって得られた欠陥情報を表示、記録する手段、を備えて構成し、前記基板表面形状処理手段は基板表面形状を得、前記欠陥信号処理手段は基板表面の欠陥を得、欠陥情報処理手段は、基板表面形状の欠陥情報だけを抽出し、欠陥情報処理手段の情報に基づいて欠陥情報を表示、記録するようにした。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、基板に複数の波長を含む光を照射し、該基板からの反射光の強度を波長毎に検出し、検出したデータに基づいて該基板上に形成されたパターンの有無や形状の良否を判定することにより、基板表面の形状を検出可能であり、該基板上にレーザ光を照射し、該レーザ光が照明された基板から第一の仰角方向に散乱した光と第二の仰角方向に散乱した光をそれぞれ検出して第一の散乱光検出信号と第二の散乱光検出信号から基板上の異物あるいは傷欠陥を検出可能であることから、同一箇所で同時検出査を行うことで、基板表面の形状と異物あるいは傷の欠陥を弁別することが可能となり、基板表面の形状検出結果から異物あるいは傷の欠陥を除外することで確実に基板表面の形状が検出可能となる顕著な効果を奏する。
【００２１】
また本発明は、磁気ディスク基板、または半導体ウェハ等の表面上の形状欠陥を光学的に検出する表面形状検出方法およびその装置において、特に、基板表面に形成された光学解像度以下の微細なパターンの有無や形状の良否検出と表面上の異物あるいは傷の検出を同一箇所で同時検出することにより、パターンの有無や形状の良否検出の検出結果から異物あるいは傷の欠陥情報を除外することが可能となり、パターンの有無、形状の良否判定を高感度で検出し、出力あるいは表示することを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明に内容を実施例にしたがって詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
本発明に係るディスク表面形状検出装置の実施例１を図１と図４から図１６に示す。図１に本実施例における表面形状検出装置５００の構成を示す。ディスク基板１は回転ステージ２に固定される。回転ステージ２は回転ステージ制御ユニット３により回転数を制御するとともに、回転方向の位置検出が可能である。回転ステージ２は直進ステージ４により水平方向に移動可能である。直進ステージ４は直進ステージ制御ユニット５により水平方向の移動量を制御するとともに位置検出が可能である。
【００２４】
複数の波長を有した第一の照明装置６（例えばハロゲンランプ、キセノンランプなど）からの光は、ハーフミラー７を反射し、対物レンズ８を介してディスク基板１の表面を照明する。照明装置６の光源にはハロゲンランプ、キセノンランプなどを用いる。ディスク基板１の表面で反射した光は、再度対物レンズ８とハーフミラー７を透過して分光器９に入射する。
【００２５】
分光器９には、ＺＥＩＳＳや浜松ホトニクス社等市販の分光器で２００ｎｍ付近から適用できるものがある。ディスク基板１の斜方から第二の照明装置１０によりレーザ光を照射する。照射した照明の反射側に第一の仰角で配置した第一の検出装置１１にディスク基板１の散乱光のみを検出可能である。また、第二の仰角で配置した第二の検出装置１２で第一の検出器１１と異なる散乱光を検出可能である。
【００２６】
検出器１１、１２には光電変換素子あるいは光電子増倍管やカメラを用いる。対物レンズ８から見たＡ矢視図で照明範囲を説明する。第一の照明装置６の照明範囲１３を基準とし、第二の照明装置１０の照明範囲１４を一致させる。分光器９の検出範囲１５とすれば、第一の検出装置１１と第二の検出装置１２の検出範囲１５は一致させるように配置する。
【００２７】
なお、第二の照明装置１０の角度は、ディスク基板１に対して水平（ディスク基板１の円周方向）以外の角度とする。本実施例では、垂線から２０から３０度に設定している。第一の検出装置１１の設定角度は、第二の照明装置１０の正反射側に設置するため、対象の位置に設定すればよい。
【００２８】
第二の検出装置１２は、第一の検出装置１１で検出できる範囲以外である低い角度とするため、本実施例では、垂線から７０から８０度に設定している。制御部５０１はそれぞれの検出器のデータ処理と、ステージ系の制御と検出条件の入力、検出結果の表示あるいは印刷を行うものである。
【００２９】
検出器５０１には、分光器９の複数の波長での出力を処理する分光波形処理ユニット２０、第一の検出器１１で取得した散乱光を処理する第一散乱光処理ユニット２１、第二の検出器１２で取得した散乱光を処理する第二散乱光処理ユニット２２、回転ステージ制御ユニット３と直進ステージ制御ユニット５を制御するステージ制御ユニット２３、回転ステージ２と直進ステージ４の位置情報を検出するステージ位置情報検出ユニット２４、分光波形処理ユニット２０と第一散乱光処理ユニット２１と第二散乱光処理ユニット２２の検出結果とステージ位置情報検出ユニット２４の位置情報を記録する記憶ユニット２５、記憶ユニット２５の欠陥情報および位置情報により欠陥座標を突合せる欠陥座標突合せ処理ユニット２６、欠陥座標突合せ処理ユニット２６により処理された結果により欠陥の種別の判定を行う欠陥種別判定ユニット２７、演算処理を行うＭＰＵ２８、それぞれのユニットとＭＰＵを接続するバス２９、検出条件などを入力する入力装置１７、入力結果、欠陥検出結果などの表示を行うモニタ１８、検出結果を出力するプリンタ１９で構成されている。
【００３０】
図４にディスク基板の主な欠陥の種類を示す。図４において、磁気ヘッド部７０の先端に形成されたヘッド（磁気素子）７１によりディスク基板１とヘッド７１は非接触の状態で磁気の読み書きを行う。読み書き時のディスク基板１とヘッド７１のすきまは浮上量あるいはフライングハイトと呼び、近年では１０ｎｍ以下まで接近している。ディスク基板１上の欠陥は、この浮上量より小さいものは問題とならないが、浮上量より大きい場合はヘッド７１を欠落させる恐れがある。
【００３１】
図５はディスク基板を上面から見た図である。異物７２はディスク基板１の表面に付着するため、ヘッド７１と干渉する恐れがあるが、ハードディスクに組み込む前に洗浄を行うことで大半は洗い流され、問題とならない場合が多い。ディスク基板１の表面からふくらんだボイド欠陥７３や、ディスク基板１の表面からへこんだピット欠陥などは、ディスク表面上に大きな面積(１ｍｍ程度)でかつ薄い（数ｎｍから数十ｎｍ程度）欠陥であることが多く、なだらかな凹凸の欠陥であり、ヘッド７１は追従しやすいが、磁性体などを蒸着する工程において蒸着不良が発生しやすくなり、記録不良などの大きな要因となる。
【００３２】
スクラッチ７５は、基板の表面を平坦化する研磨工程において、研磨剤などの脱落により発生する欠陥であり、長いすじ状や短い傷のような形状となり、へこみと突起が複合した欠陥である。このような急激な突起となっている欠陥は、ヘッド７１と干渉するため、致命的な故障となりうる。
【００３３】
そのため、検査装置により、これらの欠陥を早期工程で検出し、不良品として排除する必要がある。それぞれの欠陥の断面は大まかには、図４に示すようになっている。パターンドメディアにおいても上述した欠陥は発生する。さらにパターンドメディアに特化した欠陥としては、インプリント時において発生するパターンの欠落、形状不良がある。そのため、インプリント時の欠陥検出を高感度に行うためには、パターン形成時の欠陥かそれ以降の欠陥かを区別する必要がある。
【００３４】
次に、各部の動作を説明する。図１に示した構成において、ディスク基板１を載置した回転ステージ２は、回転ステージ制御ユニット３で回転数を制御されて回転し、直線ステージ制御ユニット５により水平方向の移動量を制御したステージ４が水平方向に移動する。ステージ４の移動は、回転ステージ２の一回転毎に、照明光のスポット幅量だけ移動する。
【００３５】
この回転しているディスク基板１の表面に対して、第一の照明装置６により、照明し分光器９でディスク基板１の表面を検出する。分光器９で検出した信号は、分光波形処理ユニット２０で処理され、形状の判定が行われ、さらにその座標が記憶される。
【００３６】
分光器によるパターンの形状を光学的に検出する方法について説明する。本発明が主として対象としているパターンドメディアの場合には、基板ディスク１上に大きさが数十ｎｍ程度の周期的なパターンが形成されている。このとき、パターンの高さや幅等が変化すると、パターンが形成された表面全体の分光反射率が変化する。
【００３７】
パターン形状が異なると分光反射率も異なることから、検出対象表面の分光反射率を検出することにより、対象パターンの形状を検出することができる。この様な周期的で微細なパターンの形状を検出する方法としては、いわゆるスキャットロメトリがある。例えばＲＣＷＡ（Ｒｉｇｏｒｏｕｓ  ｃｏｕｐｌｅｄ−ｗａｖｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ）等の電磁波解析手法を用いることにより、パターン形状及びパターン材料の光学定数から検出対象表面の分光反射率を求めることができる。
【００３８】
そこで、パターン高さや幅などパターン形状を表す値をパラメータとして、予め様々なパラメータで検出対象表面の反射率を算出しておいて、実際に検出した表面反射率と比較し最も近いものを抽出すれば、対象パターンの形状を検出することができる。または、実際に検出した表面反射率に対して、上記ＲＣＷＡ等を用いて算出した反射率を、パターン高さや幅等パターン形状を表す値をパラメータとして合わせ込むことにより（フィッティング）、対象パターンの形状を検出することができる。
【００３９】
このような原理を用いて、処理した結果により、インプリントしたディスク基板の形状不良の検出方式を説明する。図６はインプリント後のビットパターンの斜視図である。図６（ａ）は正常な状態な形状、図６（ｂ）は中央部に高さが異なる部分や、直径が不揃いな形状、図６（ｃ）は一部分にパターンがない状態を示す。
【００４０】
図８に分光器９の出力の一例を示す。横軸に検出波長、縦軸に反射率を示す。図６（ａ）で示した正常なパターンを検出すると、波形２７のようになる。また、図６（ｂ）で示した形状が異なる場合は、波形２９のようになる。さらに、図６（ｃ）で示したパターンの抜けはある場合は、波形２８のようになる。すなわち、ビットパターンの形状によって、検出された反射率が波長により異なることから、分光波形に差が生じるため、ビットパターンの形状計測が可能となる。
【００４１】
次に、ビットパターン形成時には異常がなく、その工程以降に生じた欠陥で、分光検出に影響があることを説明する。図７は分光検出に影響がある欠陥を示した斜視図である。同図７（ａ）はビットパターン上に異物が付着した状態、（ｂ）はディスク基板１に傷が付いた状態を示す。同図（ａ）の状態において、上述したような分光波形から形状計測を実行すると、異物によりだまされ、この部分で形状不良となる。また、同図（ｂ）の状態においては、パターンの抜けとして検出される。これらの欠陥は、インプリント後に発生することが多いため、インプリント形成時の形状検出に影響が発生すると考えられる。
【００４２】
次に、分光波形から形状を求める方法を説明する。図９は分光波形から形状検出を行うフローチャートである。まず、分光反射強度が安定しているレファレンス（例えばシリコンウェハ）の分光反射強度をあらかじめ取得しておく。さらに、検出精度を高めるために、ディスク基板１が無い状態でバックグランドノイズも取得する。
【００４３】
次に、分光器９で取得した分光反射強度とレファレンス反射強度、バックグランドノイズから分光反射率を算出する。次にフィッテイングモデルとの照合を行う。フィッテイングモデルとは、上述したパターン高さや幅などパターン形状を表す値をパラメータとして、予め様々なパラメータで検出対象表面の反射率を算出する方法や、シミュレーションにより求た結果をテンプレートとしてデータベース化したものである。
【００４４】
検出した波形をフィッテイングし、最も合致したテンプレートの形状が検出した波形の形状として出力する。また、ビットパターンの抜けなどの欠陥は、基準波形からのずれ量の総和（判定しきい値：Ｄｅｌｔａ）を求め、正常パターンでの総和にしきい値を設定し、しきい値判定を行って欠陥判定を行う。なお、第二の照明装置１０で使用するレーザの波長に対して分光反射強度に影響を及ぼす場合は、その波長範囲を除去することで影響が無くなる。
【００４５】
次に、ディスク基板１の表面に対して、第二の照明装置１０により、照明し第一の検出装置１１と第二の検出装置１２で検出した結果より、パターン形状以外の欠陥を検出する方法を示す。分光検出と同様にディスク基板１を回転させ、この回転しているディスク基板１の表面に対して斜方から、第二の照明装置１０での照明がディスク基板１に照射される。
【００４６】
ディスク基板１の表面に欠陥が存在した場合、欠陥から反射光や散乱光が発生し、その散乱光の一部が第一の検出装置１１と第二の検出装置１２で検出される。それぞれの検出器の信号が第一散乱光処理ユニット２１、第二散乱光処理ユニット２２に入力され、欠陥判定と欠陥種別の判定が行われ、さらにその欠陥の座標が記憶される。
【００４７】
図１０から図１４に斜方から照明した場合における欠陥からの散乱光の発生の一例を示す。図１０は異物などディスク基板１の表面に凸状の欠陥がある場合を示す。同図（ａ）は左側から斜方照明した場合を示し、同図（ｂ）は（ａ）に対して直角の方向（照明光６０の入射方向に対向する側）から見たときの状態を示す。照明光６０がディスク基板１に対して斜めから照明されると異物７２からは、散乱光６１a、６１ｂのような分布で発生する。このように、異物のような突起物からは、左右対称に散乱する分布が多く見られる。但し、例外的に照明条件、異物の大きさによっては左右対称にならない場合もある。
【００４８】
図１１は、スクラッチ７５などの傷欠陥からの散乱光の発生の一例を示す。同様に、同図（ａ）は左側から斜方照明した場合を示し、同図（ｂ）は（ａ）に対して直角の方向から見たときの状態を示す。照明光６０がディスク基板１に対して斜めから照明されるとスクラッチ７５からは、散乱光６２a、６２ｂのような分布で発生する。傷の直角方向には反射、散乱光の発生は大きいが、傷方向(長手方向、スクラッチ７５の底辺を点線で示す)には反射、散乱光の発生が小さくなる。
【００４９】
図１２は第一の検出装置側に発生する散乱光の分布を図示したものである。横軸は検出角度、縦軸は散乱強度の相対値を示す。第一の照明装置１０の角度は図中左側の角度に相当する。波形７６は２００ｎｍの異物、波形７７は３００ｎｍの異物を示す。また、波形７８は幅２００ｎｍ、深さ５０ｎｍの傷、波形７９は幅３００ｎｍ、深さ５０ｎｍの傷を示す。第一の検出装置１１では図中の範囲８０で示した部分の範囲の光量が検出される。また、第二の検出装置１２では図中の範囲８１で示した部分の範囲の光量が検出される。
【００５０】
図１３は検出光量を示したものである。横軸は欠陥サイズ、縦軸は検出光量の相対値を示す。波形８２は異物の検出範囲８１での光量、波形８３は傷の検出範囲８１での光量、波形８４は異物の検出範囲８０での光量、波形８５は傷の検出範囲８０での光量を示す。このように、検出範囲８０と検出範囲８１の検出光量を比較すると、傷の検出範囲８１では散乱強度が小さいため、検出光量が少なくなることから検出範囲８０と検出範囲８１の比を求めることで、異物と傷の弁別が可能である。
【００５１】
なお、分光器９と第一の散乱光検出装置１１と第二の散乱光検出装置１２の検出位置は同一であり、さらに同時検出を行うように光学系の調整及び処理系で制御している。
【００５２】
次に、形状検査のフローチャートを図１４に示す。ディスク基板１を検査開始位置にロードする。回転ステージ２が搭載された直進ステージ４をステージ制御ユニット２４により回転ステージ制御ユニット３及び直進ステージ制御ユニット５を制御して、ディスク基板１を検査位置に移動する。回転ステージ２を回転させ、分光器９による反射強度と第一の散乱光検出装置１１と第二の散乱光検出装置１２の散乱光強度をそれぞれ同時検出する。
【００５３】
分光波形処理ユニット２０と第一散乱光処理ユニット２１、第二散乱光処理ユニット２２でデータ処理を行う。欠陥がある場合は、ステージ位置情報検出ユニット２４の情報と、分光波形処理ユニット２０と第一散乱光処理ユニット２１、第二散乱光処理ユニット２２で検出した欠陥種別を記憶ユニット２５に記憶する。記憶後あるいは欠陥が無い場合は、あらかじめ設定した検査条件によって直進ステージ４で次の検査位置に移動し、再度検査を開始する。
【００５４】
その動作を繰り返し、検査が終了したら、分光波形処理ユニット２０で処理した形状欠陥と第一散乱光処理ユニット２１、第二散乱光処理ユニット２２で処理した散乱欠陥の座標を突合せる。突合せた結果、一致した座標がある場合は、その座標で検出した分光波形処理ユニット２０で処理した形状欠陥情報を検査結果に表示しない処理を行う。一致していない座標の形状欠陥結果と散乱欠陥結果の情報を出力し、表示、あるいはデータ出力を行い検査を終了する。
【００５５】
次に、検査条件を入力する例を示す。検査条件の入力は入力装置１７により行い、その入力結果はモニタ１８に表示される。図１５はモニタ画面の表示の一例である。ディスクを表面から見た状態で表示する欠陥マップ表示部２２１、形状欠陥とその他の欠陥の欠陥種別、欠陥個数を表示する検査結果表示部２２２、欠陥種別と個数は、記号により欠陥マップ２２１に表示が可能である。
【００５６】
しきい値、検査範囲、検査ロット、枚数、モニタ表示の有無などの条件を入力装置１７で入力し、入力した結果を表示する検査条件表示部２２３、検査の開始表示２２４、検査終了表示２２５、欠陥検出結果の座標、検出出力、検出器の種類などの詳細を表示する検査結果表示部２２６などを表示可能である。
【００５７】
これらの表示は、必ずしも同一の画面に表示する必要はなく、必要に応じてその一部を別画面で表示しても良い。また、それぞれの表示部の部分的な拡大、消去、及びリアルタイムでの表示などは、入力装置１７での設定で自由に設定可能である。また、それぞれの情報はプリンタ１９により出力可能である。
【００５８】
次に、本検出方式を適用した装置の一実施例を示す。図１６はディスク基板を自動的にロードし検査を行いアンロードするまでを自動的に行う装置の例である。本装置は、ローダ５００、検査ステーション５０１、アンローダ５０２、制御系５０３で構成される。ローダ５００は、ディスク基板１を複数個収納可能なカートリッジ５０４を設置可能である。
【００５９】
搬送ロボット５０５は、ローダ５００と検査ステーション５０１間に設置し、ローダ５００上のカートリッジ５０４から、ディスク基板１を１枚ごと取り出し、９０度反転して検査ステーション５０１に搬送可能である。検査ステーション５０１は、直進ステージ５０６、回転ステージ５０７，５０８、検査ヘッド５０９、ディスク反転ロボット５１０で構成される。
【００６０】
搬送ロボット５０２により、回転ステージ５０７に搭載した基板ディスク１は直進ステージ５０６により、検査ヘッド５０９まで移動する。表面検査終了後はディスク反転ロボット５１０により基板ディスク１を１８０度反転させ、再度回転ステージに搭載され、裏面を検査する。両面検査終了した基板ディスク１は、アンロードロボット５１１により、アンローダ５０２に移送される。
【００６１】
２個の回転ステージ５０７，５０８は、検査中においてもロード、アンロードが可能な制御が出来るようにしてある。アンローダ５０２は、複数のカートリッジを搭載可能である。検査結果によってグレード分けが必要な場合、カートリッジ５１３、５１４に仕分けするように搬送ロボット５１１を制御する。制御系５０３は各種制御を行うユニットの他に、モニタ５１５、入力装置５１６、出力装置（例えばプリンタ）５１７で構成される。
【００６２】
上記構成において、動作のフローチャートを図１７に示す。ディスクカートリッジをローダに設置する。搬送ロボットにより検査ステーションに移設する。検査ステーションの直進回転ステージにより、検査位置に移動し、ディスクの両面を検査する。検査終了後、欠陥個数、欠陥種類によって欠陥グレードを判定する。アンロードロボットにより、欠陥グレードの結果に従って、アンローダのカートリッジに仕分けされ検査を終了する。必要に応じて、検査データの表示、出力を行う。
【００６３】
上記の説明はハードディスク装置で使用されるディスク基板で説明したが、半導体ウェハにおいても同様の効果が得られることはいうまでもない。一般にパターンが形成された半導体ウェハの表面形状検査においては、表面の異物や、スクラッチ傷、洗浄後に発生するウオータマークなどの薄い欠陥などが発生する。半導体ウェハにおいても今後、ナノインプリントを用いた工程が使用されると予想される。その場合において、本実施例におけるインプリント時の形状欠陥の高感度化が可能となる効果がある。
【００６４】
さらに、微細なパターンが連続的に形成される物体であればどのようなものでも、同様に効果が得られる。
【実施例２】
【００６５】
本発明における実施例２を図１８により説明する。第一の実施例では分光検出に複数の波長を有する照明を使用したが、例えば波長の異なる複数のレーザー１５０１ａ，１５０１ｂ、１５０１ｃからの光をそれぞれダイクロイックミラー１５０１ｂ、１５０１ｃにより、複数の波長を同一光軸上に重ね合わせてハーフミラー１４０２と対物レンズ１４０４を介してディスク基板１に照射し、ディスク基板１からの反射光を同様に、ダイクロイックミラー１５０３ｂ、１５０３ａにより波長を分離し、それぞれを検出器１５０４ａ、１５０４ｂ、１５０４ｃで検出する方法がある。同図では３つのレーザー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い。
【００６６】
そのほかの構成及び処理については、実施例１と同じであり、実施例１と同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００６７】
本発明における実施例３を図１９により説明する。第一の実施例では、ディスク基板に対して、照明光を垂直に照射し、その正反射光を検出する方式を示したが、例えば斜めから光を照射しその正反射光を検出する方式でも同様の効果を得ることができる。照明装置１４０１はディスク基板１に対して斜め方向から照明する。分光器１４０２は照明装置１４０１の正反射方向に設置する。
【００６８】
本方式によれば、対象の形状や構造・材料によるが、斜め入射するほうがパターン形状・欠陥検出精度が向上する場合もある。斜めに照明を行う場合、散乱光検出を行う照明系、検出系に影響が無い方向を選ぶ。そのほかの構成及び処理については、実施例１と同じであり、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施例１の基板表面欠陥検出装置を示す正面構成図である。
【図２】（ａ）はディスクリートトラックメディア、（ｂ）はビットパターンドメディアの形状を示した図である。
【図３】ナノインプリント技術におけるパターンドメディアの製造工程を示した模式図である。
【図４】実施例１におけるディスク基板欠陥の断面を示した図である。
【図５】実施例１におけるディスク基板欠陥を表面から見た図である。
【図６】ビットパターンドメディアが不良となる例である。
【図７】実施例１におけるビットパターンドメディア上に異物が付着した例である。
【図８】実施例１における分光波形を示した図である。
【図９】実施例１における分光波形からパターンの欠陥、形状を算出するフローチャートを示した図である
【図１０】パターンドメディア上の異物からの散乱光の例である。
【図１１】パターンドメディアの傷からの散乱光の例である。
【図１２】実施例１におけるディスク基板欠陥の散乱光検出信号である。
【図１３】実施例１におけるディスク基板欠陥の散乱光検出信号から、第一の検出装置１１と第二の検出装置１２の検出信号を示した図である。
【図１４】実施例１における検査方式のフローチャートを示した図である。
【図１５】実施例１におけるモニタ画面の表示例を示した図である。
【図１６】実施例１における検査装置を示した図である。
【図１７】実施例１における検査装置における検査手順のフローチャートである。
【図１８】実施例２における分光検出方式正面構成図である。
【図１９】実施例３における分光検出方式正面構成図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…ディスク基板  ２…回転ステージ  ３…回転ステージ制御系  ４…直進ステージ  ５…直進ステージ制御系  ６…第一の照明装置  ７…ハーフミラー  ８…対物レンズ  ９…分光器  １０…第二の照明装置  １１…第一の検出装置  １２…第二の検出装置  １３…第一の照明装置の照明範囲  １４…第二の照明装置の照明範囲  １５…第一と第二の検出位置  １７…入力装置  １８…モニタ  １９…プリンタ  ２０…分光波形処理ユニット  ２１…第一散乱光処理ユニット  ２２…第二散乱光処理ユニット  ２３…ステージ制御ユニット  ２４…ステージ位置情報検出ユニット  ２５…記憶ユニット  ２６…欠陥座標突合せ処理ユニット  ２７…欠陥種別判定ユニット  ２８…ＭＰＵ  ２９…バス  ２２０…モニタ表示結果  ２２１…欠陥マップ  ２２２…欠陥検出結果  ２２３…しきい値設定  ２２４…ディスクランアウト設定  ５００…基板表面形状検出装置  ５０１…制御系  １０００…パターンドメディア  １００１…ディスクリートトラックメディア  １００２…ビットパターンドメディア  １００３…モールド  １００４…レジスト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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