(57)【要約】【課題】テンプレートの検査において、本来検出されるべき欠陥を検出する一方、不必要な欠陥検出を低減することのできる検査方法を提供する。【解決手段】同一のパターンが形成された複数のチップ領域が配置されたマスターテンプレートについて、各パターンの光学画像を取得し、これらをダイ−トゥ−ダイ方式で比較する。マスターテンプレートの各パターンの光学画像と、ダイ−トゥ−ダイ方式によって比較した結果とは第１の検査情報として保存される。レプリカテンプレートに形成された各パターンの光学画像を取得し、これらをダイ−トゥ−ダイ方式で比較する。レプリカテンプレートの各パターンの光学画像のうちの少なくとも一部について、第１の検査情報から作成された対応する座標の光学画像を参照画像としてダイ−トゥ−ダイ方式で比較する。【選択図】図１
2015230298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一のパターンが形成された複数のチップ領域が配置されたマスターテンプレートについて、各パターンの画像を取得する工程と、
前記マスターテンプレートの各パターンの画像同士をダイ−トゥ−ダイ方式で比較する工程と、
前記マスターテンプレートの各パターンの画像と、前記マスターテンプレートの各パターンの画像同士をダイ−トゥ−ダイ方式によって比較した結果とを含む第１の検査情報を保存する工程と、
前記マスターテンプレートの複製のレプリカテンプレートについて、該レプリカテンプレートに形成された各パターンの画像を取得する工程と、
前記レプリカテンプレートの各パターンの画像同士をダイ−トゥ−ダイ方式で比較する工程と、
前記レプリカテンプレートの各パターンの画像のうちの少なくとも一部について、前記第１の検査情報から作成された対応する座標の画像を参照画像としてダイ−トゥ−ダイ方式で比較する工程とを有することを特徴とする検査方法。
【請求項２】
前記レプリカテンプレートの各パターンの画像を含む第２の検査情報を保存する工程と、
前記レプリカテンプレートを基板に押し付けて、前記基板に設けられた膜に前記レプリカテンプレートのパターンを転写する工程を少なくとも１回行ってから該レプリカテンプレートを洗浄するまでの工程を所定回数行った後、該レプリカテンプレートに形成された各パターンの画像を取得する工程と、
該画像のそれぞれについて、前記第２の検査情報から読み出された対応する座標の画像を参照画像としてダイ−トゥ−ダイ方式で比較する工程とを有することを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記マスターテンプレートの各パターンの画像を取得する工程では、前記パターンの繰り返し方向に対し振動方向を傾けて直線偏光を照射し、前記パターンから反射した光のうちの楕円偏光成分を抽出して前記画像を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の検査方法。
【請求項４】
前記パターンの繰り返し方向に対し、振動方向が−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度をなすようにして前記直線偏光を照射することを特徴とする請求項３に記載の検査方法。
【請求項５】
前記第１の検査情報から作成された画像では、前記マスターテンプレートの各パターンの画像同士をダイ−トゥ−ダイ方式で比較することにより検出された欠陥のうち、ショート欠陥の情報はオープン欠陥の情報に変換されており、オープン欠陥の情報はショート欠陥の情報に変換されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査方法。
【請求項６】
前記レプリカテンプレートの各パターンの画像のうちの少なくとも一部は、前記レプリカテンプレートの各パターンの画像同士をダイ−トゥ−ダイ方式で比較する工程によって欠陥と判定された画像であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の検査方法。
【請求項７】
前記レプリカテンプレートの各パターンの画像のうちの少なくとも一部は、前記レプリカテンプレートの各パターンの画像のうちＳ／Ｎ比の低い画像であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は検査方法に関し、より詳しくは、テンプレートの検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路寸法は微細化の一途を辿っている。近年、こうした微細パターンを形成する技術として、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）リソグラフィや、ナノインプリントリソグラフィ（Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ；ＮＩＬ）が注目されている。ＥＵＶリソグラフィは、光源に極端紫外光を使用するため、従来のＡｒＦ光を使用した露光装置より微細なパターンの形成が可能である。一方、ナノインプリントリソグラフィは、ウェハ上のレジストに、ナノスケールの微細構造を有するモールド（型）を圧力印加することで、レジストにパターンを形成するものである。いずれの技術も、原版となるマスクやテンプレートに形成されるパターンは、これまでのＡｒＦリソグラフィと比較して微細となり、その検査には高い検査精度が要求される。
【０００３】
ＥＵＶリソグラフィによるマスクの転写工程では、ステッパまたはスキャナと呼ばれる露光装置が用いられる。露光装置は、転写光源として光を使用し、マスクに設けられた回路パターンを４分の１から５分の１程度に縮小してウェハに投影する。つまり、マスクにおいては、ウェハに形成される回路寸法の４倍〜５倍の寸法のパターンが形成される。これに対して、ナノインプリントリソグラフィにおけるテンプレートでは、回路寸法と等倍の寸法のパターンが、所定の深さの彫り込みを伴う版面に形成される。例えば、先端半導体デバイスの場合、パターンやパターン間のスペースの線幅は十数ｎｍ〜数十ｎｍ、彫り込みの深さは数十ｎｍ〜１００ｎｍ程度と予想される。
【０００４】
一方、テンプレートのパターンは回路寸法と同じであることから、テンプレートに欠陥があると、それがウェハに転写されるパターンに与える影響は、マスクのパターンの場合より大きくなる。さらに、テンプレートは複数回の転写に使用されるので、パターンとともに欠陥もすべてのウェハに転写されてしまう。したがって、テンプレートのパターンを検査するにあたっては、マスクのパターンを検査する場合よりもさらに高い精度が必要になる。
【０００５】
また、ナノインプリント技術では、生産性を上げるために、原版となるマスターテンプレートを用いて、複製となるレプリカテンプレートを複数作製し、次いで、各レプリカテンプレートを異なるナノインプリント装置に装着して使用する。マスターテンプレートに対して高い精度が要求されることは無論のこと、レプリカテンプレートもマスターテンプレートに正確に対応するように製造される必要がある。特許文献１には、こうしたテンプレートの欠陥を検出する検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２６９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来は、マスターテンプレートおよびレプリカテンプレートのいずれについても同じ検査を適用していた。これらに対する検査は、もっぱらパターンの形状欠陥を検出することを目的としており、それに適した欠陥判定のアルゴリズムや、欠陥の記録方法が工夫されてきた。また、最近の検査装置では、パターンの線幅変動に起因するＬＳＩの製造マージン不足が課題とされていることに対応して、線幅変動による欠陥を検出する機能が充実してきている。一方、最先端の半導体デバイスにおいては、パターンの形状欠陥や線幅変動として指摘されるべき欠陥の寸法が、テンプレートの転写面全体における線幅変動（線幅分布）と同等程度になっている。このため、本来検出されるべき形状欠陥や線幅変動を検出できなかったり、欠陥として検出する必要のない形状や線幅を欠陥として検出してしまったりするという問題が生じる。この問題について以下に詳述する。
【０００８】
欠陥検出をする手法として、ダイ−トゥ−データベース（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄａｔａｂａｓｅ）比較方式と、ダイ−トゥ−ダイ（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ）比較方式がある。ダイ−トゥ−データベース比較方式は、設計パターンデータから生成される参照画像と、実際のパターンの光学画像とを比較する検査方法である。一方、ダイ−トゥ−ダイ比較方式は、同一のテンプレートにおいて、その一部分または全体に同一の構成を有する複数のチップパターンが配置されている場合に、異なるチップにおける同一パターンの光学画像同士を比較する検査方法である。
【０００９】
ダイ−トゥ−データベース比較方式では、参照画像を生成する工程において、設計パターンデータに対し、テンプレートの典型的なパターン箇所の光学画像を手本とするフィルタ処理、すなわち、フィルタ係数の学習を行う。これにより、参照画像は、学習を行った領域のパターン線幅に倣った線幅傾向を持つパターン像となる。それ故、転写面全体で見たとき線幅寸法に分布があると、学習を行った領域のパターン線幅とは異なるパターン線幅の領域を検査する際、パターンの線幅バイアス（偏差）がある状態で光学画像と参照画像が比較されることになる。その結果、先に述べたように、本来検出されるべき形状欠陥や線幅変動を検出できなかったり、欠陥として検出する必要のない形状や線幅を欠陥として検出してしまったりする。
【００１０】
また、ダイ−トゥ−ダイ比較方式においても、線幅分布の異なる領域のチップ同士を比較しようとすると、線幅バイアス（偏差）のあるパターン同士が比較されることになる。したがって、ダイ−トゥ−データベース比較方式の場合と同様に、検出されるべき欠陥を検出できなかったり、欠陥として検出する必要のない形状や線幅を欠陥として検出してしまったりするという問題が生じる。
【００１１】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、テンプレートの検査において、本来検出されるべき欠陥を検出する一方、不必要な欠陥検出を低減することのできる検査方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様は、同一のパターンが形成された複数のチップ領域が配置されたマスターテンプレートについて、各パターンの画像を取得する工程と、
前記マスターテンプレートの各パターンの画像同士をダイ−トゥ−ダイ方式で比較する工程と、
前記マスターテンプレートの各パターンの画像と、前記マスターテンプレートの各パターンの画像同士をダイ−トゥ−ダイ方式によって比較した結果とを含む第１の検査情報を保存する工程と、
前記マスターテンプレートの複製のレプリカテンプレートについて、該レプリカテンプレートに形成された各パターンの画像を取得する工程と、
前記レプリカテンプレートの各パターンの画像同士をダイ−トゥ−ダイ方式で比較する工程と、
前記レプリカテンプレートの各パターンの画像のうちの少なくとも一部について、前記第１の検査情報から作成された対応する座標の画像を参照画像としてダイ−トゥ−ダイ方式で比較する工程とを有することを特報とする検査方法に関する。
【００１４】
本発明の一態様は、前記レプリカテンプレートの各パターンの画像を含む第２の検査情報を保存する工程と、
前記レプリカテンプレートを基板に押し付けて、前記基板に設けられた膜に前記レプリカテンプレートのパターンを転写する工程を少なくとも１回行ってから該レプリカテンプレートを洗浄するまでの工程を所定回数行った後、該レプリカテンプレートに形成された各パターンの画像を取得する工程と、
該画像のそれぞれについて、前記第２の検査情報から読み出された対応する座標の画像を参照画像としてダイ−トゥ−ダイ方式で比較する工程とを有することが好ましい。
【００１５】
本発明の一態様において、前記マスターテンプレートの各パターンの画像を取得する工程では、前記パターンの繰り返し方向に対し振動方向を傾けて直線偏光を照射し、前記パターンから反射した光のうちの楕円偏光成分を抽出して前記画像を取得することが好ましい。
【００１６】
前記パターンの繰り返し方向に対し、振動方向が−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度をなすようにして前記直線偏光を照射することがより好ましい。
【００１７】
本発明の一態様において、前記第１の検査情報から作成された画像では、前記マスターテンプレートの各パターンの画像同士をダイ−トゥ−ダイ方式で比較することにより検出された欠陥のうち、ショート欠陥の情報はオープン欠陥の情報に変換されており、オープン欠陥の情報はショート欠陥の情報に変換されていることが好ましい。
【００１８】
本発明の一態様において、前記レプリカテンプレートの各パターンの画像のうちの少なくとも一部は、前記レプリカテンプレートの各パターンの画像同士をダイ−トゥ−ダイ方式で比較する工程によって欠陥と判定された画像であることが好ましい。
【００１９】
本発明の一態様において、前記レプリカテンプレートの各パターンの画像のうちの少なくとも一部は、前記レプリカテンプレートの各パターンの画像のうちＳ／Ｎ比の低い画像であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一態様によれば、テンプレートの検査において、本来検出されるべき欠陥を検出する一方、不必要な欠陥検出を低減することのできる検査方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態によるテンプレートの検査方法のフローチャートである。
【図２】テンプレート上で複数のチップ領域がＸ方向とＹ方向に沿って配列されている様子を示す図である。
【図３】ＸＹθテーブル上におけるテンプレートの載置方向を示す図である。
【図４】本実施の形態における検査装置の構成を示す図である。
【図５】テンプレートの転写面の平面模式図である。
【図６】テンプレートに形成されたパターンの光学画像の取得手順を説明する図である。
【図７】テンプレートに設けられたチップ領域の一部を拡大して示した図である。
【図８】レプリカテンプレートを作製する方法の説明図である。
【図９】レプリカテンプレートを作製する方法の説明図である。
【図１０】レプリカテンプレートを作製する方法の説明図である。
【図１１】レプリカテンプレートを作製する方法の説明図である。
【図１２】ショート欠陥の模式図である。
【図１３】オープン欠陥の模式図である。
【図１４】エッジラフネスによる欠陥の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１に本実施の形態によるテンプレートの検査方法のフローチャートを示す。この検査方法は、具体的には、マスターテンプレートの検査と、マスターテンプレートから複製されたレプリカテンプレートの検査に関するものである。
【００２３】
図１のＳ１〜Ｓ３は、マスターテンプレートの検査工程に対応する。
【００２４】
Ｓ１では、マスターテンプレートのパターンの光学画像が取得される。
【００２５】
マスターテンプレートの表面には、図２に示すように、複数のチップ領域がＸ方向とＹ方向に沿って配列されている。そして、各チップ領域の中には、繰り返しパターンが形成されている。繰り返しパターンは、例えば、ライン・アンド・スペースパターンなどの配線パターン、具体的には、複数のライン部がＸ方向に沿って一定のピッチで配列したパターンである。この場合、ライン部の配列方向（Ｘ方向）を「繰り返しパターンの繰り返し方向」と言う。
【００２６】
図４は、本実施の形態における検査装置の構成を示す図である。この検査装置は、被検査対象の光学画像を取得する光学画像取得部と、取得した光学画像を基にダイ−トゥ−ダイ比較を行って欠陥を検出する欠陥検出部とを有する。本実施の形態における被検査対象は、マスターテンプレートまたはレプリカテンプレートである。尚、本明細書において、マスターテンプレートとレプリカテンプレートを特に区別しないときは単にテンプレートと称する。
【００２７】
図４の光学画像取得部において、テンプレート１は、垂直方向に移動可能なＺテーブル２の上に載置されている。Ｚテーブル２は、ＸＹθテーブル３によって水平方向にも移動可能である。
【００２８】
正確な検査結果を得るためには、まず、テンプレート１がＸＹθテーブル３上で所定の位置に載置される必要がある。そこで、通常は、テンプレート１にアライメントマークを形成し、このアライメントマークを用いて、ＸＹθテーブル３上でテンプレート１の位置合わせを行う。
【００２９】
図５を用いて、テンプレート１の位置合わせ（プレートアライメント）を説明する。
【００３０】
図５は、テンプレート１の転写面の平面模式図である。この例では、テンプレート１の四隅に、十字形状のアライメントマークＭＡが形成されている。これらのアライメントマークＭＡは、設計上は互いに水平・垂直の関係にある。テンプレート１には、前述した複数のチップ領域（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，・・・）が設けられており、各チップ領域にもチップアライメントマークＣＡが形成されている。
【００３１】
テンプレート１が載置されるＸＹθテーブル３は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動する他、Ｚ軸を中心とした回転方向（θ方向）にも移動可能である。
【００３２】
位置合わせ工程は、具体的には、テンプレート１をＸＹθテーブル３上に載置した状態で、検査対象となるパターンのＸ軸およびＹ軸と、ＸＹθテーブル３の走行軸とを合わせる工程になる。
【００３３】
まず、４箇所に設けられたアライメントマークＭＡのうちで、Ｙ座標の数値が小さい２点のアライメントマークＭＡを撮影し、両マークが正確に同じＹ座標となるように、ＸＹθテーブル３を回転させてテンプレート１の回転方向の微調整を行う。このとき、アライメントマークＭＡ間の距離も正確に測定しておく。次に、Ｙ座標の数値が大きい２点のアライメントマークＭＡを撮影する。これによって、４点すべてのアライメントマークＭＡの座標が正確に測定される。
【００３４】
上記の測定から、例えば、Ｙ座標の数値が小さい２点のアライメントマークＭＡを底辺の両端に有する台形の頂点に、他の２点のアライメントマークＭＡが位置することが分かるとする。テンプレート１の形状は長方形であるため、本来、他の２点のアライメントマークＭＡは、長方形の頂点に位置するはずである。しかしながら、測定結果は台形の頂点に位置することを示しており、これらを考え合わせると、テンプレート１の形状には歪みがあることが把握される。したがって、検査対象となるパターンの領域も、上記の台形と相似する台形歪みと、アライメントマークＭＡ間の距離の伸縮を帯びていると推測される。
【００３５】
尚、テンプレート１には、アライメントマークＭＡがなくてもよい。その場合は、検査対象となるパターンのうちで、なるべくテンプレート１の外周に近くてＸＹ座標が同一と分かっているコーナーの頂点やエッジパターンの辺を使って位置合わせを行う。
【００３６】
図４の光学画像取得部を構成する他の主たる要素は、光学系４と画像センサ１３とレーザ測長システム１５であり、これらの機能は次の通りである。
【００３７】
図４において、光学系４は、テンプレート１に光を照射し、テンプレート１で反射した光を画像センサ１３に入射させる。具体的には、光学系４において、光源１７から出射された光は、開口絞り５と偏光板６を透過し、ハーフミラー７で反射した後、対物レンズ８によってテンプレート１の転写面を照射する。
【００３８】
偏光板６は、テンプレート１の転写面が直線偏光（ｐ偏光）によって照明されるように調整されている。ｐ偏光は、テンプレート１の転写面の法線を含む面のうち、入射方向と平行な面（入射面）に対して振動面が平行となる直線偏光である。本実施の形態においては、テンプレート１に形成された繰り返しパターンの繰り返し方向が、照射されるｐ偏光の振動方向に対して４５度の角度をなすようにすることが好ましい。図３は、ＸＹθテーブル３上におけるテンプレート１の載置方向を示す図である。破線で示されるｐ偏光の振動方向は、図中のＸ方向に平行である。この方向に対して、繰り返しパターンの繰り返し方向は４５度傾いている。
【００３９】
直線偏光の偏光方向が、繰り返しパターンの繰り返し方向に対して４５度であるとき、入射光の電場は縦成分と横成分で等しい。これに対し、ライン部同士が短絡するショート欠陥（図１２のａ１）による反射光の電場は、縦成分より横成分の方が大きくなる。その結果、ショート欠陥で反射した光の偏光方向は、繰り返しパターンの繰り返し方向と直交する方向に傾くようになる。また、同じ例で、ライン部が断線するオープン欠陥（図１３のａ２）の場合は、繰り返しパターンの繰り返し方向に傾くようになる。
【００４０】
これに対して、エッジラフネスによる欠陥（図１４のａ３）の場合は、ライン部同士が接続したり、ライン部が断線したりすることはなく、また、欠陥とは言っても、エッジラフネスにおける凹凸のサイズは、ショート欠陥やオープン欠陥よりも微細であるため、照明光の電場成分の横方向と縦方向に対する感受性の差はそれほど大きくない。したがって、テンプレート１に直線偏光を垂直に入射させたとき、直線偏光の偏光方向が繰り返しパターンの繰り返し方向に対して４５度であると、エッジラフネスにより散乱した光の偏光方向は、入射光の偏光方向である４５度に近い値となる。但し、周期的な繰り返しを有するベースパターンの影響を受けることにより、偏光方向は完全には４５度とならず、４５度から僅かにずれた値をとる。
【００４１】
このように、ショート欠陥やオープン欠陥と、エッジラフネスとでは、照明光の偏光状態に与える影響が異なる。したがって、この違いを利用することにより、光学系の解像限界より微細なパターンであっても、欠陥を分類することが可能である。具体的には、照明光の偏光状態と、テンプレート１で反射した光を結像する光学系における偏光制御素子（図４では偏光板９）の条件とを制御することで、エッジラフネスによる明暗のムラを偏光制御素子で除去し、ショート欠陥やオープン欠陥による振幅変化のみを抽出することができる。すなわち、エッジラフネスの影響を排除して、Ｓ／Ｎ比の高い光学画像を得ることができる。
【００４２】
尚、光の偏光面は、パターンの繰り返し方向に対して必ずしも４５度である必要はないが、０度と９０度は避けるようにする。光の偏光面が繰り返しパターンの繰り返し方向に対して０度や９０度であると、光の感受性は欠陥間で同じとなるため区別できなくなる。したがって、光の偏光面は、−５度〜５度と、８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度とすることが好ましい。
【００４３】
図４の検査装置において、テンプレート１の繰り返しパターンに直線偏光を照射すると、繰り返しパターンから正反射方向に楕円偏光が発生する。この理由は、次の通りである。
【００４４】
直線偏光が繰り返しパターンに入射すると、振動面の方向が繰り返し方向に平行な偏光成分と、振動面の方向が繰り返し方向に垂直な偏光成分とを生じる。これらの偏光成分は、それぞれ独立に、異なる振幅変化と位相変化とを受ける。その結果、２つの偏光成分の反射光は互いに振幅と位相が異なるので、これらの偏光成分が合成された反射光は楕円偏光となる。
【００４５】
尚、正反射方向は、テンプレート１に照射される直線偏光の入射面内に含まれ、テンプレート１の転写面の法線に対して、照射される直線偏光の入射角度に等しい角度だけ傾いた方向である。
【００４６】
楕円偏光を含む正反射光は、図４において、対物レンズ８とハーフミラー７を透過して偏光板９に入射する。偏光板９は、その透過軸の方位が偏光板６の透過軸に対して直交するように、すなわち、クロスニコルの状態となるように設定されている。これにより、偏光板９は、偏光板９に入射する光のうちで楕円偏光成分のみを透過させる。偏光板９を透過した光は、開口絞り１０を透過し、ミラー１１で反射して結像レンズ１２を透過した後、画像センサ１３に入射する。画像センサ１３の具体例としては、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサなどが挙げられる。
【００４７】
テンプレート１のパターンの光学画像は、ＸＹθテーブル３がＸ方向とＹ方向に移動しながら画像センサ１３によって連続的に撮像されていく。このとき、ＸＹθテーブル３の移動位置は、レーザ測長システム１５によって測定される。
【００４８】
図６は、テンプレート１に形成されたパターンの光学画像の取得手順を説明する図である。
【００４９】
図６でテンプレート１は、図４のＸＹθテーブル３の上に載置されているものとする。テンプレート１上の検査領域は、図６に示すように、短冊状の複数の検査領域、すなわち、ストライプ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・によって仮想的に分割されている。各ストライプは、例えば、幅が数百μｍであって、長さがテンプレート１のＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の領域とすることができる。
【００５０】
光学画像は、ストライプ毎に取得される。このため、図６の各ストライプ２０１，２０２，２０３，２０４，・・・が連続的に走査されるように、ＸＹθテーブル３の動作が制御される。例えば、ＸＹθテーブル３が図６の−Ｘ方向に移動しながら、テンプレート１の光学画像が取得される。そして、図４の画像センサ１３に、図６に示されるような走査幅Ｗの光学画像が連続的に入力される。すなわち、画像センサ１３は、第１のストライプ２０１における光学画像を撮像した後、第２のストライプ２０２における光学画像を撮像する。この場合、ＸＹθテーブル３が−Ｙ方向にステップ移動した後、第１のストライプ２０１の光学画像を撮像したときの方向（−Ｘ方向）とは逆方向（Ｘ方向）に移動しながら、走査幅Ｗの光学画像が画像センサ１３に連続的に入力される。第３のストライプ２０３における光学画像を撮像する場合には、ＸＹθテーブル３が−Ｙ方向にステップ移動した後、第２のストライプ２０２の光学画像を撮像したときの方向（Ｘ方向）とは逆方向、すなわち、第１のストライプ２０１の光学画像を撮像したときと同じ方向（−Ｘ方向）に、ＸＹθテーブル３が移動する。尚、図６の矢印は、光学画像が撮像される方向と順序を示しており、斜線部分は、光学画像の撮像が済んだ領域を表している。
【００５１】
光学画像が撮像されていく様子は、図７によっても説明される。図７は、テンプレート１に設けられたチップ領域の一部を拡大して示したものである。この図では、テンプレート１の一部領域に、２ｎ個のチップ領域が配置されている。既に述べたように、テンプレート１の検査領域は、複数のストライプによって仮想的に分割されている。画像センサ１３は、１チップ目、２チップ目、３チップ目、・・・、ｎチップ目の順に、ストライプに沿って各チップ領域に形成された繰り返しパターンを撮像していく。
【００５２】
画像センサ１３で撮像された光学画像は、光電変換された後、さらにＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換されて光学画像データとなる。その後、この光学画像データは、欠陥検出部の比較処理部１４へ送られる。一方、レーザ測長システム１５で測定されたＸＹθテーブル３の位置データは、欠陥検出部の位置データ部１６へ送られる。その後、この位置データは、位置データ部１６から比較処理部１４へ送られる。
【００５３】
比較処理部１４では、ダイ−トゥ−ダイ比較方式によって欠陥検出が行われる。この工程は、図１のＳ２に対応する。
【００５４】
ダイ−トゥ−ダイ比較方式は、同一のテンプレートの一部分または全体に同一のパターン構成を有する複数のチップ領域が配置されている場合に、テンプレートの異なるチップ領域における同一パターンの光学画像同士を比較する検査方法である。すなわち、ダイ−トゥ−ダイ比較方式では、テンプレートに繰り返し形成されたチップ領域同士が比較される。
【００５５】
ダイ−トゥ−ダイ比較方式について、図５を用いてさらに詳しく説明する。画像センサ１３は、図５のストライプ２０に沿って、チップＣ１、チップＣ２、チップＣ３の順にパターンを撮像していく。比較処理部１４では、撮像されたストライプデータが検査フレーム単位に分割され、チップＣ１から切り出された検査フレームと、チップＣ２から切り出された検査フレームとが比較される。尚、この比較は、比較処理部１４に設けられて検査フレームを処理単位とする比較ユニット（図示せず）で行われる。
【００５６】
ダイ−トゥ−ダイ比較では、検査対象となる光学画像データと、欠陥判定の基準となる光学画像データとが、適切な比較判定アルゴリズムを用いて比較される。そして、両者の差が所定の閾値を超える場合に欠陥と判定される。例えば、図５において、チップＣ２の光学画像におけるパターンと、チップＣ１の光学画像におけるパターンとの差が、所定の閾値を超える場合に、チップＣ２には欠陥があると判定される。
【００５７】
ここで、光学系の解像限界より微細な繰り返しパターンに、ショート欠陥やオープン欠陥があると、パターンの規則性に乱れが生じて、欠陥がある個所の階調値が周囲の階調値とは異なるようになる。これにより、ショート欠陥やオープン欠陥を検出することができる。本実施の形態では、図４に示す光学系４を適用することにより、エッジラフネスによる明暗のムラを偏光制御素子（図４では偏光板９）で除去し、ショート欠陥やオープン欠陥による振幅変化のみを抽出することができる。（エッジラフネスによる欠陥が除かれた）光学画像データは、比較処理部１４に送られる。そして、比較処理部１４において、光学画像における画素データが画素毎の階調値で表される。また、テンプレート１の検査領域は、所定の単位領域に分割され、各単位領域の平均階調値が求められる。所定の単位領域は、例えば、１ｍｍ×１ｍｍの領域とすることができる。
【００５８】
一例として、テンプレートの一部分または全体に同一の構成を有する複数のチップパターンが配置されている場合を考える。より具体的には、半導体ウェハに転写される同じ集積回路の繰り返しパターンが配置されている場合である。ここで、繰り返し単位は、同じ大きさの矩形を呈しており、互いに切り離されるとダイ（Ｄｉｅ）と称される。１つのダイには、通常、１単位の集積回路などが形成されている。ダイ−トゥ−ダイ（Ｄｉｅ  ｔｏ  Ｄｉｅ）比較方式によってこの繰り返しパターンを検査する際には、異なるチップにおける同一パターンの光学画像同士が比較される。例えば、ｎ番目のチップの光学画像を被検査対象とすると、（ｎ−１）番目のチップの光学画像が比較されるべき基準画像になる。このとき、繰り返しパターンが、検査装置の光源の波長で解像できないパターンであると、検査領域のほとんどでは、一様な灰色階調の光学画像同士を比較することになる。しかしながら、パターンに欠陥を有する光学画像では、欠陥箇所がその種類や形状に応じて白い輝点や黒点となって観察される。
【００５９】
例えば、テンプレートに光を照射し、その反射光をセンサに入射させることによって、繰り返しパターンの光学画像を取得する場合において、隣接するパターン同士が繋がり短絡していると、その欠陥個所では光が他より広い面積で反射するため、欠陥は白い輝点となって観察される。一方、パターンに断線が生じていると、その部分でパターンが欠けているため、光の反射面積が小さくなり、欠陥は黒点となって観察される。
【００６０】
比較処理部１４では、検査の前に、平均階調値を中心とする上下の閾値が予め設定されている。そして、画素毎に求められた階調値がこの閾値を超える個所は、白い輝点や黒点となって観察される個所に対応するので、かかる個所を欠陥と判定する。
【００６１】
マスターテンプレートについて撮像した全ての光学画像と、比較処理部１４での判定結果は、第１の検査情報として検査情報１９に保存される（図１のＳ３）。この場合の判定結果は、欠陥の有無に関わらない。
【００６２】
以上のようにしてマスターテンプレートの検査を行った後は、このマスターテンプレートから複製されたレプリカテンプレートの検査を行う。この工程は、図１のレプリカテンプレートの検査（１）に対応する。レプリカテンプレートの検査（１）は、その出来栄えを検査するものである。この検査により、例えば、マスターテンプレートの検査において、欠陥判定閾値に近いところで許容されたパターンが、レプリカテンプレートでは欠陥となるか否かといったことが把握される。
【００６３】
本実施の形態では、図１に示すように、まず、Ｓ３で保存したマスターテンプレートの検査情報を用いて、レプリカテンプレートの検査に使用する参照画像を作成する（図１のＳ４）。この工程は、図４の参照画像生成部１８で行われる。すなわち、Ｓ３で保存されたマスターテンプレートの第１の検査情報が、検査情報１９から参照画像生成部１８へ送られ、参照画像生成部１８において上記の参照画像が作られる。尚、Ｓ４の工程は、必ずしもレプリカテンプレートの光学画像を取得する工程（Ｓ５）の前に行う必要はなく、Ｓ５の工程と並行して行ってもよく、また、Ｓ５の工程の後に行うことも可能である。
【００６４】
図８〜図１１に、レプリカテンプレートを作製する方法の一例を示す。この方法によれば、まず、図８に示すように、石英ガラスＱＧのハードマスクＨＭとレジスト膜ＲＦが設けられた面に、マスターテンプレートＭＴＰを押し付ける。図８の矢印は、マスターテンプレートＭＴＰが押し付けられる方向を示している。この状態で、レジスト膜ＲＦに紫外光を照射してレジスト膜ＲＦを硬化させる。その後、図９に示すように、マスターテンプレートＭＴＰを矢印の方向に上昇させて石英ガラスＱＧから引き剥がす。次に、レジスト膜ＲＦをマスクとしてハードマスクＨＭをエッチングし、さらに、ハードマスクＨＭをマスクとして石英ガラスＱＧをエッチングして、図１０に示す構造とする。続いて、レジスト膜ＲＦとハードマスクＨＭを除去し、石英ガラスＱＧを所定の寸法にダイシングすることにより、図１１に示すようなレプリカテンプレートＲＴＰが得られる。
【００６５】
上述したレプリカテンプレートの作製工程から明らかであるように、マスターテンプレートとレプリカテンプレートとは、パターンの凹凸が反転した関係にある。このため、マスターテンプレートにおいて、ライン同士が短絡するショート欠陥が検出された場合、この欠陥は、レプリカテンプレートにおいては、ラインが断線するオープン欠陥となって検出されることになる。そこで、マスターテンプレートの検査情報を用いて、レプリカテンプレートの検査に使用する参照画像を作成する工程では、マスターテンプレートのショート欠陥情報をオープン欠陥の情報に変換する。また、マスターテンプレートのオープン欠陥情報については、ショート欠陥の情報に変換する。
【００６６】
また、マスターテンプレートとレプリカテンプレートは、パターンのｘ座標が反転した関係にある。例えば、マスターテンプレートの座標（１，０）には、レプリカテンプレートの座標（−１，０）が対応する。したがって、マスターテンプレートの検査情報を用いて、レプリカテンプレートの検査に使用する参照画像を作成する工程では、マスターテンプレートのｘ座標をＹ軸を中心として符号が反転した座標に変換する。
【００６７】
また、ライン・アンド・スペースパターンにおける各ラインの幅寸法とピッチとによって規定されるデューティ比も、マスターテンプレートとレプリカテンプレートとでは反転した関係になる。デューティ比が変わると光学画像の階調値が変化するので、マスターテンプレートの光学画像の階調値をレプリカテンプレートの階調値に合わせる。
【００６８】
ところで、テンプレート１に形成された繰り返しパターンに欠陥があると、繰り返しの規則性に乱れが生じて、光学画像は、均一な階調値の灰色画像に欠陥の程度に応じた輝度変化を持つ画像となる。この輝度変化は、例えば、孤立した白点や黒点となって観察される。一方、マスターテンプレートに欠陥があっても、その欠陥が転写されたレプリカテンプレートに似せた参照画像を作成すると、この参照画像とレプリカテンプレートの光学画像との間に差がなくなり、レプリカテンプレートには欠陥がないと判定されてしまうおそれがある。そこで、マスターテンプレートの欠陥の背景の階調値を、レプリカテンプレートの背景の階調値に合わせただけの参照画像を作成する。これにより、例えば、マスターテンプレートの欠陥は黒点となって観察されるのに対し、レプリカテンプレートの欠陥は白点となって観察されるので、レプリカテンプレートの欠陥を検出することができる。
【００６９】
次に、レプリカテンプレートのパターンの光学画像を取得する（図１のＳ５）。この工程は、図２〜図７を用いて説明した、マスターテンプレートのパターンの光学画像の取得工程と同様である。
【００７０】
マスターテンプレートの光学画像の取得工程では、図４に示すように、テンプレート１に光を照射する光学系と、テンプレート１で反射した光を画像センサ１３に入射させる光学系の双方に偏光板（６，９）を配置した。この構成によれば、マスターテンプレートに照射する光を直線偏光（ｐ偏光）にして、さらに、ｐ偏光の振動方向が繰り返しパターンの繰り返し方向に対して４５度傾くようにするとともに、マスターテンプレートで反射した光のうち楕円偏光成分のみが画像センサに入射するようになる。
【００７１】
上記のような２枚の偏光板（６，９）を用いた構成とすることで欠陥検査の感度を高くすることができるが、画像センサ１３に入射する光の量がこれらの偏光板によって減少するので、光学画像を取得するための工程が長くなる。レプリカテンプレートの検査工程では、後述するように、マスターテンプレートの検査情報を参照するので、マスターテンプレートの検査工程より低い感度となる構成の光学系であっても構わない。つまり、２枚の偏光板（６，９）を使用せずに光学画像を取得することができ、それによって光学画像の取得工程に要する時間を短くすることが可能である。
【００７２】
画像センサ１３で撮像されたレプリカテンプレートの光学画像は、光電変換された後、さらにＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換されて光学画像データとなる。その後、この光学画像データは、図４の欠陥検出部の比較処理部１４へ送られる。一方、レーザ測長システム１５で測定されたＸＹθテーブル３の位置データは、欠陥検出部の位置データ部１６へ送られる。その後、この位置データは、位置データ部１６から比較処理部１４へ送られる。
【００７３】
比較処理部１４では、ダイ−トゥ−ダイ比較方式によって欠陥検出が行われる。この工程は、図１のＳ６に対応し、２つのダイ−トゥ−ダイ比較工程によって特徴付けられる。
【００７４】
まず、図１のＳ２と同様にして、ダイ−トゥ−ダイ比較方式（第１のダイ−トゥ−ダイ比較）によって、レプリカテンプレートの欠陥検出を行う。具体的には、レプリカテンプレートの異なるチップ領域における同一パターンの光学画像同士を比較する。
【００７５】
テンプレートのアライメントについて説明した際に、テンプレートの四隅に配置されたアライメントマークの座標を測定することで、テンプレートの形状歪みを把握できることを述べた。ダイ−トゥ−ダイ比較方式によれば、比較対象となるチップ領域のパターンにも同様の形状歪みがあるため、欠陥検出においてかかる形状歪みによる補正を考慮する必要はない。
【００７６】
一方、テンプレートの転写面全体で見ると、パターンには寸法分布があり、微細化が進む最先端の半導体デバイスにおいては、パターンの形状欠陥や線幅変動として指摘されるべき欠陥の寸法が、テンプレートの転写面全体における寸法分布と同等程度になっている。このため、線幅分布の異なるチップ領域同士を比較しようとすると、線幅バイアス（偏差）のあるパターン同士が比較されることとなって、検出されるべき欠陥を検出できなかったり、欠陥として検出する必要のない形状や線幅を欠陥として検出してしまったりするおそれがある。
【００７７】
そこで、本実施の形態においては、レプリカテンプレートの異なるチップ領域同士を比較するダイ−トゥ−ダイ比較方式によって検出された欠陥箇所や、ショート欠陥およびオープン欠陥とエッジラフネスとを区別することが困難なＳ／Ｎ比の低い個所について、Ｓ４で作成した画像を参照画像とするダイ−トゥ−ダイ比較（第２のダイ−トゥ−ダイ比較）を行う。但し、本実施の形態はこれに限られるものではなく、レプリカテンプレートの全光学画像を、マスターテンプレートの対応する画像とダイ−トゥ−ダイ比較してもよい。また、マスターテンプレートの検査において、欠陥判定閾値に近いところで許容されたパターンについて、対応するレプリカテンプレートのパターンと比較してもよい。これにより、上記パターンがレプリカテンプレートでも許容されるか否かが把握される。
【００７８】
具体的には、図４において、参照画像生成部１８で生成した参照画像が比較処理部１４へ送られる。そして、比較処理部１４において、位置データ部１６からの位置情報によって特定された上記個所にあるレプリカテンプレートの光学画像と、この光学画像と同一の座標にあるマスターテンプレートの光学画像から作成した参照画像とが比較される。この場合、比較される画像同士の座標が同一であるので、線幅分布の違いを考慮する必要がない。したがって、偏光板を使用せずに取得した光学画像であっても、これを用いてレプリカテンプレートにおける正確な欠陥検出を行うことができる。
【００７９】
レプリカテンプレートについて撮像した全ての光学画像と、比較処理部１４での判定結果は、第２の検査情報として検査情報１９に保存される（図１のＳ７）。この場合の判定結果は、欠陥の有無に関わらない。
【００８０】
上述したレプリカテンプレートの検査（１）で良品とされたレプリカテンプレートは、公知のナノインプリント装置（図示せず）に装着されて、シリコンウェハなどへのパターン転写に用いられる。
【００８１】
例えば、ナノインプリント装置において、レプリカテンプレートは、チャンバの天井部に備え付けられてＺ方向に移動可能な保持部に保持される。一方、シリコンウェハは、保持部の下方に配置されてＸ方向およびＹ方向に移動可能なステージ上に載置される。ステージはリニアモータによって移動し、また、ステージの位置はレーザ干渉計によって測定される。
【００８２】
シリコンウェハの表面にはレジスト膜が設けられており、保持部が−Ｚ方向（下方向）に移動することによって、レプリカテンプレートがこのレジスト膜に押し付けられる。この状態でレジスト膜に紫外光を照射して硬化させた後、保持部をＺ方向に移動させてレジスト膜からレプリカテンプレートを引き剥がす。これにより、レジスト膜にレプリカテンプレートの繰り返しパターンが転写される。
【００８３】
レプリカテンプレートを用いてシリコンウェハへの転写工程を所定回数行った後は、レプリカテンプレートの表面に付着したレジスト膜の残渣や、その他のゴミおよび埃などを除去するために洗浄を行う。洗浄工程を終えた後は、再びナノインプリント装置の保持部に装着して、シリコンウェハへの繰り返しパターンの転写工程を行う。
【００８４】
以上の工程を繰り返すことによって、レプリカテンプレートのパターンに欠けや摩耗が生じたり、洗浄工程で除去できない異物や汚れが付着したりすると、シリコンウェハに転写されたパターンに欠陥が発生する。そこで、洗浄工程を所定回数終える毎に、レプリカテンプレートの検査を行う。この検査工程は、図１のレプリカテンプレートの検査（２）に対応する。
【００８５】
まず、レプリカテンプレートのパターンの光学画像を取得する（図１のＳ８）。この工程は、Ｓ５におけるレプリカテンプレートの光学画像の取得工程と同様である。
【００８６】
画像センサ１３で撮像されたレプリカテンプレートの光学画像は、光電変換された後、さらにＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換されて光学画像データとなる。その後、この光学画像データは、図４の欠陥検出部の比較処理部１４へ送られる。一方、レーザ測長システム１５で測定されたＸＹθテーブル３の位置データは、欠陥検出部の位置データ部１６へ送られる。その後、この位置データは、位置データ部１６から比較処理部１４へ送られる。
【００８７】
比較処理部１４では、ダイ−トゥ−ダイ比較方式によって欠陥検出が行われる。この工程は、図１のＳ９に対応する。
【００８８】
Ｓ９の工程では、ダイ−トゥ−ダイ比較方式によって、レプリカテンプレートの欠陥検出を行う。この工程における参照画像は、レプリカテンプレートの検査（１）で取得された、検査対象の座標（ｘ，ｙ）と、ｘ座標の符号が反転した座標（−ｘ，ｙ）の光学画像である。この光学画像は、レプリカテンプレートの初期状態の光学画像であるので、参照画像として用いることで、レプリカテンプレートの変化、すなわち、パターンの欠けや摩耗の状態、異物や汚れの付着状態などを把握することができる。
【００８９】
Ｓ８で取得したレプリカテンプレートの光学画像や、Ｓ９における比較処理部１４での判定結果は、第３の検査情報として検査情報１９に保存することができる（図１のＳ１０）。
【００９０】
図１におけるレプリカテンプレートの検査（２）は、レプリカテンプレートをシリコンウェハに押し付けて、シリコンウェハ上のレジスト膜にレプリカテンプレートのパターンを転写する工程を少なくとも１回行ってからこのレプリカテンプレートを洗浄するまでの工程を所定回数行う毎に行われる。Ｓ１０で保存された第３の検査情報は、必要に応じて、後に行われる同様の検査の参照画像を生成する際に利用される。
【００９１】
本実施の形態においては、図１の検査情報を保存する各工程（Ｓ３，Ｓ７，Ｓ１０）の後に、レビュー工程を行い、それによって、欠陥が検出されたテンプレートを再洗浄するか、あるいは、廃棄するかといった判定をすることができる。レビュー工程は、オペレータによって、検出された欠陥が実用上問題となるものであるかどうかを判断する工程である。レビュー装置は、検査装置の外部装置とすることができるが、検査装置の一部であってもよい。保存された検査情報のうち、欠陥の座標、欠陥判定の根拠となった光学画像や参照画像などがレビュー装置に送られると、オペレータは、欠陥が含まれる光学画像と参照画像とを見比べて、真に廃棄や再洗浄が必要な欠陥であるか否かを判断する。尚、レビュー工程の後に修正工程を設けて欠陥の修正を行うこともできる。
【００９２】
以上述べたように、本実施の形態では、レプリカテンプレートの異なるチップ領域同士を比較（第１のダイ−トゥ−ダイ比較）した後、この比較によって検出された欠陥箇所や、ショート欠陥およびオープン欠陥とエッジラフネスとを区別することが困難なＳ／Ｎ比の低い個所について、マスターテンプレートの検査情報から作成した画像を参照画像として再度比較（第２のダイ−トゥ−ダイ比較）する。第２のダイ−トゥ−ダイ比較では、比較される画像同士の座標が同一であるので、レプリカテンプレートの転写面における線幅分布の違いを考慮する必要がない。つまり、線幅バイアス（偏差）のない状態でパターン同士が比較されるため、正確な検査を行うことができる。
【００９３】
また、本実施の形態では、シリコンウェハなどへのパターンの転写工程を所定回数終えたレプリカテンプレートについて、その光学画像を取得し、初期状態のレプリカテンプレートの光学画像と比較する。この場合も、比較される画像同士の座標が同一であるので、レプリカテンプレートの転写面における線幅分布の違いを考慮する必要がない。つまり、線幅バイアス（偏差）のない状態でパターン同士が比較されるため、正確な検査を行うことができる。
【００９４】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【００９５】
例えば、上記実施の形態では、マスターテンプレートの光学画像を取得する際に、マスターテンプレートに光を照射する光学系と、マスターテンプレートで反射した光を画像センサに入射させる光学系の双方に、開口絞りと偏光板を配置した。これにより、検査感度を高くすることができるので、正確な検査を行うことが可能となる。マスターテンプレートの検査情報は、レプリカテンプレートの検査に使用される参照画像の生成に利用されるので正確である必要があるが、上記実施の形態の構成によって得られるものには限定されない。例えば、ＳＥＭ顕微鏡画像による検査情報、すなわち、電子線による二次電子を用いて取得した画像であってもよい。また、上記実施の形態では、テンプレートの繰り返しパターンに偏光を照射したが、本発明はこれに限られるものではなく、テンプレートの繰り返しパターンに非偏光を照射して光学画像を取得してもよい。
【００９６】
また、本実施の形態では、マスターテンプレートとレプリカテンプレートの検査方法について述べたが、マスタープレートと、このマスタープレートから複製されるプレートの検査であれば、本発明を適用することが可能である。
【００９７】
また、本実施の形態では、検査情報を検査装置内に記録したが、検査装置とネットワークで接続された外部サーバに記録し、複数の検査装置間で共有できるようにしてもよい。
【００９８】
さらに、上記実施の形態では、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができることは言うまでもない。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全ての検査方法および検査装置は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００９９】
１  テンプレート
２  Ｚテーブル
３  ＸＹθテーブル
４  光学系
５，１０  開口絞り
６，９  偏光板
７  ハーフミラー
８  対物レンズ
１１  ミラー
１２  結像レンズ
１３  画像センサ
１４  比較処理部
１５  レーザ測長システム
１６  位置データ部
１７  光源
１８  参照画像生成部
１９  検査情報
２０  ストライプ
【図１】
2015230298.tif 000003
【図２】
2015230298.tif 000004
【図３】
2015230298.tif 000005
【図４】
2015230298.tif 000006
【図５】
2015230298.tif 000007
【図６】
2015230298.tif 000008
【図７】
2015230298.tif 000009
【図８】
2015230298.tif 000010
【図９】
2015230298.tif 000011
【図１０】
2015230298.tif 000012
【図１１】
2015230298.tif 000013
【図１２】
2015230298.tif 000014
【図１３】
2015230298.tif 000015
【図１４】
2015230298.tif 000016