(57)【要約】【課題】磁気記録媒体に対して測定時の電子光学系の条件によらず、確実な欠陥検査及びパターン検査を可能にする電子線プロジェクション検査装置を提供する。【解決手段】本発明は、磁気記録媒体上に作製されたパターンを利用する。磁気記録媒体に面積ビームとした電子線を試料に照射し、試料の極近傍で反射させ像を得る。プリアンブル領域部分の画像をトラック幅方向に積分し平均値を求める。この平均値を元に閾値を設定し、この閾値をもとに異物、加工深さや加工位置のばらつきなどの欠陥検査やパターン検査を行う。【選択図】図４
2008304206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の面積をもつ電子ビームを試料表面に照射する電子ビーム照射系と、
前記試料から反射する電子を結像させる結像光学系と、
前記試料を回転および移動させるためのステージ機構系と、
前記結像した電子を検出し、前記試料表面の画像データを取得する画像検出系と、
前記ステージ機構系と前記画像検出系とを同期させ制御する制御系とを有し、
前記画像検出系は、取得された前記画像データの一部の領域の情報を参照情報として、前記試料表面を検査することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記試料が、その表面に、プリアンブル領域部、アドレス領域部、バースト領域部、およびデータ領域部を有する磁気記録媒体であり、
前記画像検出系は、前記参照情報として前記プリアンブル領域部から取得された画像信号強度を用い、該画像信号強度のトラック幅方向に積分し平均化した値をもとに閾値を決め、該閾値をもとに前記試料表面の欠陥検出を行うことを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の検査装置において、
前記試料が、その表面に、プリアンブル領域部、アドレス領域部、バースト領域部、およびデータ領域部を有する磁気記録媒体であり、
前記画像検出系は、前記参照情報として前記データ領域部から取得された画像信号強度を用い、該画像信号強度のトラック幅方向もしくは円周方向に積分し平均化した値から閾値を決め、該閾値をもとに前記試料表面の欠陥検出を行うことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の検査装置において、
前記画像検出系が、前記閾値と設計パターンをもとに、取得された画像データを比較することにより、前記試料表面の欠陥を検出することを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の検査装置において、
前記画像検出系が、画像処理により前記プリアンブル領域、前記アドレス領域、前記バースト領域、前記データ領域を判断し、前記閾値および取得された画像データを比較することにより、前記試料表面の欠陥を検出することを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項２又は３に記載の検査装置において、
前記ステージ機構系と前記画像検出系とを同期させ制御する制御系を有し、
前記電子ビーム照射系は、前記電子ビームの照射位置を調整する偏向器を有し、
前記制御系が、画像処理により同一トラックが画像の中心にくるように前記偏向器もしくは前記ステージ機構系を制御することにより、前記トラックの偏心量を測定することを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項１に記載の検査装置において、前記試料が、ディスクリート媒体、パターン媒体、またはそれらのインプリントスタンパであることを特徴とする検査装置。
【請求項８】
電子源から発した電子線を面積ビームとして成形し、前記面積ビームを試料面に照射する電子ビーム照射光学系と、
前記面積ビームの照射により、負の電位を印加された前記試料面の所定領域から反射ないし生成される二次荷電粒子を結像させる結像光学系と、
前記試料を回転させ、移動させるためのステージ機構系と、
前記結像した像をＴＤＩセンサもしくはＣＣＤカメラで検出して前記所定領域における画素の分布データを取得し、画像処理を施して、前記試料面を検査する画像検出系と、
前記ステージ機構系と前記画像検出系を同期させ制御する制御系とを有し、
前記画像検出系は、取得された前記画素の分布データの一部の領域の情報を参照情報として、前記試料面の凹凸高さの欠陥を検出することを特徴とする検査装置。
【請求項９】
請求項８に記載の検査装置において、前記試料が、その表面に、プリアンブル領域部、アドレス領域部、バースト領域部、およびデータ領域部を有する磁気記録媒体であり、
前記画像検出系は、前記参照情報として前記プリアンブル領域部から取得された画像信号強度を用い、該画像信号強度のトラック幅方向に積分し平均化した値をもとに閾値を決め、該閾値をもとに前記試料表面の欠陥検出を行うことを特徴とする検査装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の検査装置において、前記試料が、その表面に、プリアンブル領域部、アドレス領域部、バースト領域部、およびデータ領域部を有する磁気記録媒体であり、
前記画像検出系は、前記参照情報として前記データ領域部から取得された画像信号強度を用い、該画像信号強度のトラック幅方向もしくは円周方向に積分し平均化した値から閾値を決め、該閾値をもとに前記試料表面の欠陥検出を行うことを特徴とする検査装置。
【請求項１１】
特定の面積をもつ電子ビームを試料表面に照射する工程と、
負の電位を印加された前記試料から反射するミラー電子を結像させる工程と、
前記結像したミラー電子をＴＤＩセンサもしくはＣＣＤカメラで検出して前記試料面の所定領域の画素の分布データを取得する工程と、
取得された前記画素の分布データの一部の領域の情報を参照情報として画像処理を施し、前記試料表面の欠陥を検出する工程とを含むことを特徴とする検査方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の検査方法において、
前記試料として、その表面に、プリアンブル領域部、アドレス領域部、バースト領域部、およびデータ領域部を有する磁気記録媒体を使用し、
前記参照情報として前記プリアンブル領域部から取得された画像信号強度を用い、該画像信号強度のトラック幅方向に積分し平均化した値をもとに閾値を決め、前記閾値をもとに前記試料表面の欠陥検出を行うことを特徴とする検査方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の検査方法において、前記試料として、その表面に、プリアンブル領域部、アドレス領域部、バースト領域部、およびデータ領域部を有する磁気記録媒体を使用し、
前記参照情報として前記データ領域部から取得された画像信号強度を用い、該画像信号強度のトラック幅方向もしくは円周方向に積分し平均化した値から閾値を決め、前記閾値をもとに前記試料表面の欠陥検出を行うことを特徴とする検査方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の検査方法において、前記画像検出系に設計パターンを入力する工程と、前記設計パターンから得られた画像と前記閾値とを比較することにより、前記試料表面の欠陥を検出する工程とを有することを特徴とする検査方法。
【請求項１５】
請求項１２又は１３に記載の検査方法において、前記画像処理により、前記プリアンブル領域部、前記アドレス領域部、前記バースト領域部、および前記データ領域部を判断し、前記閾値と得られた画像とを比較することにより、前記試料表面の欠陥を検出する工程を有することを特徴とする検査方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の検査装置において、前記試料が、ディスクリート媒体、パターン媒体、またはそれらのインプリントスタンパであることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置に用いられる磁気記録媒体の表面凹凸や加工ばらつき、または異物付着を含む欠陥の有無等を検査する欠陥検査技術に関し、特にインプリントリソグラフィー技術を適用したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録媒体の高記録密度化を進展させるためには、記録ビットを微細化していく必要がある。しかし、記録ビットの微細化によって、書き込み時には隣接トラックのデータを消去してしまう問題や、読み取り時には隣接トラックからの漏洩磁界のよって再生信号のＳ/Ｎが劣化してしまう問題が生じている。隣接トラックからの影響を低減させるために隣接トラックとの間に溝を設けたいわゆるディスクリートトラック媒体や、隣接トラック間及び隣接ビット間の両方に溝を設けたいわゆるパターン媒体が開発されている（米国特許５８２０７６９号参照）。
【０００３】
ディスクリートトラック媒体及びパターン媒体とも、軟磁性裏打ち層の上の記録層となる磁性膜が凹凸形状になるように加工を施す。加工方法としては量産性の観点からインプリントリソグラフィー法が好ましい。インプリントリソグラフィー法を用いた磁気記録媒体の製造方法について説明する。
【０００４】
まず、電子線リソグラフィー法等を用いて磁気記録媒体上に作成する凹凸パターンと逆の凹凸を有するインプリントスタンパを作製する。次に、軟磁性裏打ち層もしくは記録層の上にレジストを塗布する。レジストにインプリントスタンパを押し付けてインプリントスタンパ表面の凹凸をレジストに転写する。インプリントスタンパを取り外した後、軟磁性裏打ち層の上にレジストを塗布していた場合はレジストの穴の開いた部分に記録層となる磁性体を形成する。記録層となる磁性体の上にレジストを塗布していた場合はレジストをマスクとして磁性体をエッチングし、穴が開いた部分に非磁性体を形成する。このようにして所望の磁化パターンを有する磁気記録媒体を製造する。
【０００５】
インプリントスタンパは複数回使うことができるため、インプリントリソグラフィー法を用いれば、磁気記録媒体製造のスループット向上及びコストの削減につながる。また、インプリントリソグラフィー法によってインプリントスタンパ自体のコピーを作製することも可能であるため、磁気記録媒体の製造にはコピーされたインプリントスタンパを用いればインプリントスタンパの耐久性という問題は解決する。もしインプリントスタンパに異物や凹凸形状の不良があった場合、その欠陥は磁気記録媒体あるいはコピーされたインプリントスタンパにも転写されてしまうため、インプリントスタンパの欠陥を検査することは極めて重要である。
【０００６】
ディスクリート媒体及びパターン媒体の検査方法としては、実際の磁気ヘッドを飛ばして欠陥を検出するグライドテスターと光学式検査装置がある。磁気ヘッドは平らな表面でないと浮上することができないため、磁気記録媒体が完成した後でないとグライドテスターで検査することはできない。したがって、インプリントスタンパを検査することはできない。ディスクリート媒体に対する光学式検査装置は、特開２００２−１４８２０７号公報で提案されている。これは、磁気記録媒体表面にトラックピッチより大きいスポットのレーザー光を当て、その反射光の偏向から表面凹凸または異物付着を含む欠陥の有無を検査する。
【０００７】
一方、半導体装置の製造過程において、ウェハ上に形成された回路パターンの欠陥を比較検査して検出する検査方法として、１つのウェハ上の２つ以上の同種ＬＳＩパターンの画像を光を用いて取得し、これら複数の画像を比較してパターン欠陥の有無や異物等を検査する方法がある。この技術は、特開平１０−３２５７１１号公報によって知られている。このような光学式検査方法で半導体装置の製造過程におけるパターン欠陥を検査した場合、光学系の分解能以下となるエッチング残りや微小導通孔の非開口不良等も検出できなかった。
【０００８】
このような光学式検査方法における問題点を解決するために、走査電子線を用いたパターンの比較検査方法が、特開平０５−２５８７０３号公報等に記載されている。しかし、走査電子線を用いた手法は、電子線を点状に絞ってこの「点ビーム」を走査しているため高速化（検査時間の短縮）に限界があった。そこで、電子線を「点ビーム」として走査する代わりに、２次元的な広がりを持った「面積ビーム」として照射し高速化を図る手法が考案された。この技術はプロジェクション式検査装置と呼ばれ、特開平１１−１０８８６４号公報等によって知られている。
【０００９】
【特許文献１】米国特許５,８２０,７６９号
【特許文献２】特開２００２−１４８２０７号公報
【特許文献３】特開平１０−３２５７１１号公報
【特許文献４】特開平０５−２５８７０３号公報
【特許文献５】特開平１１−１０８８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した光学式欠陥検査装置は、測定時間は速いが分解能は約１００ｎｍしかなく、光学系の分解能以下となる欠陥を検出することはできない。また、ディスクリート媒体やパターン媒体の凹凸サイズは主に１００ｎｍ以下であるため、パターン配置の検査に使うことは困難である。走査電子線を用いた手法は、凹凸の輪郭が分かるためパターン配置の検査に使用することは可能であるが、画像から高さ情報を得ることが難しいためパターンの凹凸形状、特に凹凸の高さの検査に使うことは困難である。
【００１１】
一方、プロジェクション式検査装置の場合、面ビームとなった入射電子は試料表面近傍もしくは試料表面からごく僅かだけ内部に侵入した位置で反射する。このような反射電子を結像させ、試料表面の電位分布を反映した像を得る。したがって、試料の凹凸形状や表面材料の誘電率の差が像に現れる。表面に現れている材料が同一である場合、像は表面の凹凸を反映している。得られる像は電子光学系のデフォーカス量を調整することで凸部分を強調したり、逆に凹部分を強調したりできるため、凹凸形状の高さの判定に利用することが可能である。
【００１２】
しかし、電子光学系によって凹凸の強調具合を自由に変えることができることは、得られた像から表面の凹凸高さを定量的に計測することが困難であることも意味する。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記問題を解決し、電子線を用いた、高速かつ高分解能にディスクリート媒体及びパターン媒体の凹凸形状を検査し、パターンの分布検出、異物あるいは欠陥の検出を可能にする検査技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、試料（磁気記録媒体）上に作製されたパターンを利用する。すなわち、特定の面積をもつ電子ビーム照射により、試料表面から反射した電子を検出して、試料表面の電位分布を反映した画像データ（もしくは、画素の分布データ）を取得し、取得された画像データの一部の領域の情報を参照情報として使用し、試料表面の欠陥検出を行なうことを特徴とする。
【００１５】
磁気記録媒体上に作製されるパターンについて説明する。現在の磁気記録媒体に書き込まれている磁化情報は、大きく分けてサーボ領域とデータ領域に分かれている。サーボ領域は主に、信号の増幅率を調整し振幅を一定にし、さらに正確なクロックを発生させるためのプリアンブル領域、磁気記録媒体上の現在位置を示すためのアドレス領域、磁気ヘッドの位置決めに使われるバースト領域からなっている。ディスクリート媒体及びパターン媒体の場合、これらサーボ領域は、磁性体と非磁性体によって同様の磁化情報が形成される。データ領域については、ディスクリート媒体の場合は隣接トラック間のみ非磁性体が埋め込まれており、パターン媒体の場合は隣接トラック及び隣接ビット間に非磁性体が埋め込まれている。
【００１６】
プリアンブル領域は、磁気ヘッドがどのトラック位置を通過しても正確な信号を取得できるように、トラック幅方向に伸びる連続した磁化パターンとなっている。そこで、本発明では、適当な参照領域（例えばプリアンブル領域）の反射電子の強度分布データをトラック幅方向に積分し平均値を求め、この平均値に対して閾値を決め、被検査領域から得られる反射電子の強度分布データが閾値より高いか低いかでパターンの異常を判定する。。例えプリアンブル領域の一部に欠陥があったとしても、積分することで平均化されてしまうため積分結果への影響は少ない。反射電子の強度分布データは、ミラー電子顕微鏡像や低速電子線反射像から取得することができる。
【００１７】
この手法を用いれば、レンズ条件によりデフォーカス量が変化し、画像のコントラストに変化が生じたとしても、同じレンズ条件下にあるプリアンブル領域に対する高さの強弱を判定しているため、デフォーカス量に影響を受けず正確な欠陥判定を行うことができる。また、プリアンブル領域は広範囲に渡って同じパターンが連続しているため、参照情報となるプリアンブル領域内の欠陥の積分結果への影響は少ない。
【００１８】
したがって、プリアンブル領域内の欠陥の有無に左右されにくい安定した閾値を決めることができるため、欠陥検出の精度が向上する。閾値の基となる積分する領域は、繰り返しパターンであればどこでもよく、例えば、バースト領域やデータ領域でも可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ディスクリート媒体、パターン媒体及びそれらのインプリントスタンパに適したプロジェクション式検査装置を実現することが可能となり、試料上の欠陥検査及びパターン検査を高速かつ高精度で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１に、本発明の一実施例になる検査装置の構成を示す。本装置は、大別すると、電子ビーム照射系、ミラー電子結像光学系、ステージ機構系、画像検出系、制御系より構成されている。ただし、本図では、真空排気用ポンプやその制御装置、排気系配管などは略されている。電子ビーム照射系は、例えば電子銃１、引き出し電極２、コンデンサレンズ３、Ｅ×Ｂ偏向器４、ビームを平行にする手段を主な要素とする。他にも色々な構成要素が付く場合もあるが、詳細は省略する。ミラー電子結像光学系は、円孔電極８、対物レンズ７、Ｅ×Ｂ偏向器５、中間レンズ１０、投影レンズ１１を主な構成要素とする。ミラー電子結像光学系に関しても、他に色々な構成要素が付く場合もあるが、詳細は省略する。
【００２２】
電子ビーム照射系において、引き出し電極２には電圧が印加されており、電子源１から放出する照射電子線の引き出し電圧と加速電圧を調整できるようになっている。電子源１から放出された照射電子線は、コンデンサレンズ３によって集束させ、かつＥ×Ｂ偏向器５によって偏向されて、クロスオーバーを形成した後、対物レンズ７により平行束となって（または、特定の面積を持つ電子ビームとなって）、試料９上に照射される。
【００２３】
照射電子線はＥ×Ｂ偏向器５によって試料９に垂直な光軸に偏向されるため、Ｅ×Ｂ偏向器５は、電子源側から試料側へ向かう方向からの電子線に対してのみ偏向作用を持ち、ビームセパレータとして機能している。Ｅ×Ｂ偏向器５により偏向された照射電子線は対物レンズ７により平行束となるため、数１０μｍといった大きな広がりをもった領域を照射する。
【００２４】
試料９近傍には円孔電極８が設置されており、円孔電極８と試料９との間には、電子線の加速電圧と絶対値がほぼ等しいか、絶対値が加速電圧より僅かに大きい負電位が電源２３によって印加されている。照射電子線はこの負電位によって試料９の手前で減速、反射してミラー電子として上方に引き戻される。入射電子は表面に触ることがないか、触ったとしても僅かであるため、試料表面に電荷が溜まりにくい。したがって、コンタミはほとんど付かず、試料表面を汚すことはない。このミラー電子は表面の電位分布を反映した情報を持っている。つまり表面の凹凸情報や材料の違いによる帯電の情報などを反映している。このミラー電子は対物レンズ７により集束作用を受け、Ｅ×Ｂ偏向器５は下方からの進行した電子線に対しては偏向作用を持たないので、そのまま垂直に上昇し、中間レンズ１０、投影レンズ１１によって蛍光板１２に投影される。
【００２５】
ステージ機構系は、主にθステージ１５、Ｘステージ１８、Ｙステージ２０、Ｚステージ２１からなっている。θステージ１５には回転角をモニタするためのロータリーエンコーダ１６が取り付けられている。Ｘステージ１８もしくはＹステージ２０の少なくとも片方に移動距離を正確にモニタするためのリニアスケール１９が取り付けられている。試料９に加速電圧とほぼ同等の電圧を印加するためにθステージ１５ごと電圧印加する場合、θステージ１５とその他のステージを絶縁するための絶縁体１７が取り付けられ、電源２３によってステージ１５と試料ホルダ２８と試料９に電圧印加する。図１は、θステージ１５にも電圧印加する場合を示しているが、試料ホルダ２８と試料９のみに電圧印加する場合は試料ホルダ２８とθステージ１５の間に絶縁体を挿入し、試料ホルダ２８に電圧印加すれば良い。
【００２６】
画像検出系は、蛍光板１２、光学像伝達部１３、光学像検出器１４、検出器回転機構２９を含み、投影されたミラー電子を電気信号に変換する。光学像検出器１４としてＣＣＤカメラもしくはＴＤＩセンサを用いる。ＴＤＩセンサとは、時間遅延積分型の画像取得を行うモードを備えた撮像デバイスである。試料９を回転させながら連続で撮影する場合は、ＴＤＩセンサが好ましい。光学像検出器１４としてＴＤＩセンサを用いる場合、検出器回転機構２９を用いてＴＤＩセンサ１４の画素積分方向と観察像の回転の線速度ベクトル方向を一致させる。また、任意信号発生器２６からＴＤＩセンサ１４に出力されるトリガー信号及び回転ステージ１５の回転速度を調整することで、ＴＤＩセンサ１４の電荷移動速度と受光面上の画像移動速度を一致させる。画像処理回路２７は、試料９の構造の設計パターンを記憶しており、取得画像から画像処理回路２７が欠陥を検出したとき、その信号はＣＰＵ２５に送られ、ステージから送られてきた座標位置と関連づけられて保存される。なお、ここで、画像とは、光学像検出器の出力信号、二次元強度分布データ、等を含む。
【００２７】
検査対象となる磁気記録媒体について、図２で説明する。図２（ａ）はパターン媒体の構造を、図２（ｂ）はディスクリート媒体の構造を概略的に示した平面図である。黒い部分に磁性体が埋め込まれている。磁気記録媒体に書き込まれている磁化情報は大きく分けてサーボ領域とデータ領域に分かれている。サーボ領域は、主に信号の増幅率を調整し振幅を一定にし、さらに正確なクロックを発生させるためのプリアンブル領域３０、磁気記録媒体上の現在位置を示すためのアドレス領域３１、磁気ヘッドの位置決めに使われるバースト領域３２からなっている。プリアンブル領域３０は、磁気ヘッドがどのトラック位置を通過しても正確な信号を取得できるように、トラック幅方向に伸びる連続した磁気パターンとなっている。ディスクリート媒体及びパターン媒体の場合、これらサーボ領域は磁性体と非磁性体によって磁化情報が形成される。データ領域３３及び３４については、パターン媒体の場合は隣接トラック及び隣接ビット間に非磁性体が埋め込まれている（データ領域３３）おり、ディスクリート媒体の場合は隣接トラック間のみ非磁性体が埋め込まれている（データ領域３４）。
【００２８】
図３は、磁気記録媒体の断面図である。完成した磁気記録媒体は、主に図３(ａ)にように、基盤４０上に軟磁性裏打ち層４１を有し、その上に磁化情報を記録する領域である磁性体４２及び磁性体４２を磁気的に分離している非磁性体４３から成っている。図３（ｂ）は、非磁性体４３を加工し、磁性体４２を埋め込む前の磁気記録媒体である。逆に図３（ｃ）は磁性体４２を加工し、非磁性体４３を埋め込む前の磁気記録媒体である。実際の磁気記録媒体の作製工程は、図３（ｂ）でも（ｃ）でもどちらでも本装置で対応可能である。
【００２９】
図３（ａ）の構造の磁気記録媒体を本装置で観察した場合、試料表面に凹凸はないが材質が異なるため誘電率分布を反映した画像が得られる。つまり磁性体と非磁性体の分布を反映したコントラストの像が得られる。図３（ｂ）及び（ｃ）の構造の磁気記録媒体を本装置で観察した場合、材料のコントラストに加えて凹凸のコントラストが像に反映されるが、凸部の全領域に渡り同じ材質であり、また凹部も全領域に渡り同じ材質であるため、単純に凹凸パターンを反映したコントラストの像と考えてよい。
【００３０】
パターン媒体を例に取り、本装置で得られる像について説明する。図４（ａ）はパターン媒体の表面を模式的に示した図であり、黒い部分が凹んでいるとする。図４（ｂ）は（ａ）の試料を本装置で観察した時に得られる画像の模式図である。点線部分のプロファイルをその下に示している。（ｃ）は電子光学系を調整しデフォーカス量を大きくした時の画像の模式図である。点線部分のプロファイルをその下に示している。画像のボケは大きくなるが、凹凸を大きくして表示できるため欠陥検出しやすくなる。
【００３１】
もしインプリントスタンパの欠陥などにより完全に穴が掘れていず、他の凹み部分に比べて穴の深さが浅い部分（欠陥）があったとすると、表面に現れる電位分布の勾配も緩やかになるため、図４（ｂ）及び（ｃ）中で示すように欠陥部分の画像コントラストは弱くなる。欠陥の数が少なく且つ同一の繰り返しパターンであれば、トラック間もしくはビット間の比較検査から欠陥を検出すれば良い。しかし、比較検査ができない場合、電子光学系によってコントラストを自由に調節できてしまうことから、コントラストの値から欠陥判定を行うことが困難である。また光学像検出器１４としてＴＤＩセンサを用いて画像を取得する場合、試料９の半径位置によって線速度が変化してしまうため画像の積算時間が異なり、得られる画像のコントラストも半径位置によって変化してしまう。
【００３２】
そこで同一パターンの比較検査をしなくてもコントラストの閾値判定から欠陥を判別できるように、基準としてプリアンブル領域３０の画像を利用する。プリアンブル領域３０はトラック幅方向に伸びる連続したパターンとなっている。少なくとも本装置の視野である数１０μｍの領域ではプリアンブル領域３０はトラック幅方向にまっすぐ伸びている。そこでプリアンブル領域３０をトラック幅方向に渡って積分し、それを積分した画素数で割れば、プリアンブル領域３０の画像の平均高さが求められる。もしプリアンブル領域３０の一部に欠陥があったとしても、積分することで平均化されてしまうためプリアンブル領域３０の平均高さは安定した値となる。プリアンブル領域３０の平均高さを基に閾値を設定し、サーボ領域あるいはデータ領域の欠陥を判定する。取得画像からサーボ領域やデータ領域を探す方法については設計データを参照しても良いし、画像処理により判別しても良い。例えばトラック幅方向にまっすぐ伸びている所がプリアンブル領域３０であり、格子状に繰り返しパターンになっているところがデータ領域３３であり、その間がアドレス領域３１及びバースト領域３２と判断することも可能である。
【００３３】
データ処理手順をフローとしてまとめると、図８のようになる。まず、ステップ８０１で画像（画素の分布データ）を取得する。ステップ８０２で、取得画像からその一部の領域であるプリアンブル領域を検出する。ステップ８０３で、プリアンブル領域の画像強度をトラック幅方向に積分する。ステップ８０４で、ステップ８０３で求めた積分値を積分画素数で割り、強度の平均値を算出する。ステップ８０５で、ステップ８０４で求めたプリアンブル領域の平均値から閾値を算出する。ステップ８０６で、プリアンブル領域の位置と設計データ（もしくは画像処理）から検査対象となるデータ領域を検出する。ステップ８０７で、ステップ８０５で求めた閾値を基にデータ領域のパターンの欠陥を判定する。欠陥を検出した場合はステップ８０８に行き、欠陥情報をＣＰＵ２５に送りステージ座標と共に保存する。
【００３４】
図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図４（ｂ）及び（ｃ）のプリアンブル領域３０の平均値とデータ領域３３の欠陥を含む部分のプロファイルである。図５（ｂ）は、図５（ａ）よりデフォーカス量が大きいため画像がぼけている。したがって、画像の強度も落ちている。デフォーカス量によって画像強度は変化するため、欠陥判定の閾値を一つの固定値に設定することは困難である。プリアンブル領域３０のプロファイルはデータ領域３３と同じデフォーカス量であるためプリアンブル領域３０のピーク値を基準に閾値を決定すればデフォーカス量によらない閾値を設定することが可能になる。そして設計値から予想される位置との比較から欠陥を検出することが可能である。例として図５（ａ）及び（ｂ）のプリアンブル領域３０のピーク値を１とし、各パターンにおける値が０．５以下であるときにそのパターンは欠陥であると判定すれば、図５（ａ）及び（ｂ）で欠陥を検出できることが分かる。なお試料や検出したい欠陥によって見え方が異なるため、欠陥判定の閾値は複数用意しておき、ユーザーが選べるようにしておく。また繰り返しパターンになっていず比較検査ができない領域、例えばアドレス領域３１に対しても設計パターンとの比較から欠陥検査可能である。
【００３５】
上記の例ではプリアンブル領域３０を積分することにより閾値を決定したが、連続するパターンであればプリアンブル領域３０でなくても良い。パターン媒体に対してはデータ領域３３のトラック幅方向に積分した結果あるいは円周方向に積分した結果から閾値を決定することも可能である。例えばディスクリート媒体に対してはデータ領域３４を円周方向に積分した結果から閾値を決定することが可能である。
【００３６】
プリアンブル領域３０はトラック幅方向に直線的に伸びた連続したパターンのため、連続したパターンに対して垂直方向が円周方向となる。したがって、取得画像が任意に回転していた場合でも半径方向及び円周方向を瞬時に判定可能であり、パターンマッチング等の画像処理及び前述のプロファイル作成を正確に行うことが可能である。半径位置によっては上述のプリアンブル領域３０の連続したパターンの方向とトラック幅方向が若干平行からずれていることがあるが、パターンの設計データからそのずれを事前に知ることができるため問題にならない。円周方向が正確に分かることにより、欠陥が多い画像やぼけた画像に対してもパターンの位置を正確に知ることができる。したがって、設計データとの比較から同一トラック内での欠陥検査及びジッター検査が可能になる。また、トラック幅方向も正確に分かるため隣接トラック間の比較検査を行うことも可能となる。
【００３７】
上記では図３（ｂ）及び（ｃ）のような凹凸のあるパターン媒体の例を示したが、ディスクリート媒体の場合も同様な方法で検査可能である。また、図３（ａ）のような凹凸がない場合でも材料によるコントラストが観察可能であるため同様な方法で閾値を決定し、その閾値に対して異物欠陥を検出したり、パターン欠陥を検出したりすることが可能である。
【００３８】
また、図３（ａ）のような構造を持っており且つ磁性体４２が非磁性体４３より高い電気伝導性を持っている場合、試料９の内周あるいは外周から軟磁性裏打ち層４１あるいは磁性体４２に電圧をかけると、軟磁性裏打ち層４１を伝わって試料９の全ての磁性体４２に電圧がかかる。その状態で本装置を用いて測定した場合、磁性体４２と非磁性体４３間の電位差を強調することができ、より高感度な測定が可能である。非磁性体４３の方が磁性体４２より電気伝導性が高い場合でも同様な方法で磁性体４２と非磁性体４３の電位差を強調することが可能である。
【００３９】
ディスクリート媒体及びパターン媒体の場合、もっとも小さい記録ビットはデータ領域３３、３４のビットである。とくにパターン媒体の場合、１つの凹みが１ビットに相当する。パターンの検査には１ビットを分解する能力が必要となるため、本装置における拡大倍率は１ビットが光学像検出器１４の１ピクセル以上になる倍率でなければならない。
【００４０】
上述の例では本装置の検査対象として磁気記録媒体を示したが、本装置はインプリントスタンパに対しても適用可能である。試料９の表面が帯電すると入射電子線は試料９に近づくことができないため、石英ガラスのような絶縁体試料を検査することは困難である。絶縁体試料の場合、数ｎｍの金属を蒸着等により測定面に塗布すれば電気伝導性を持ち検査可能である。金属を蒸着されたインプリントスタンパはインプリントリソグラフィーに使用することはできないため、インプリントスタンパを汚したくない場合はコピーされたインプリントスタンパに対して金属を蒸着し検査すれば良い。元のインプリントスタンパのパターンがそのままコピーされているため同じ結果が得られる。
【００４１】
θステージ１５と半径方向のステージ移動ついて説明する。画像取得中は半径を変化させず、１周測定した後に半径を変化させる。半径方向の移動が始まったら像の取得はせず、半径方向の移動が終了してから像の取得を再開する。軌跡は、図６（ａ）のようになる。点線は半径を変化させている段階を示しており、実線は観察し像を取り込んでいる段階を示している。この観察方法の利点は、回転中は半径方向の移動がないため常に同一トラックを画像中に捕らえることが可能であり、半径方向の移動に伴う振動などのノイズが像に影響を与えないことである。
【００４２】
別の観察方法を、図６（ｂ）に示す。測定時間を最短にするためにθステージ１５を回転させながら、同時に半径も変えて観察する。軌跡は連続した渦巻き状になる。さらに別の観察方法を、図６（ｃ）に示す。半径方向の移動中は像の観察は行わないことは、図６（ａ）と同じであるが、（ｃ）は測定開始角度を常に一定にしている。そのため約１周分観察せずに回転だけさせる工程が入るが、（ａ）に比べて測定開始角度が一定であるためステージ制御が容易になることが利点である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、同一個所は１回だけ測定する例を示しているが、同一個所を複数回測定しても良い。
【００４３】
本装置の欠陥検出以外の用途について、図７を用いて説明する。θステージ１５を連続回転させながら画像を取得し、画像処理により対象とするトラックが常に画面上の同じ位置になるように結像系偏向器２２の電圧を制御するか、半径方向のステージを移動させる。結像系偏向器２２の電圧を距離に換算するかステージの移動量から、回転時のトラックの偏心量を測定することが可能である。もちろん同一トラックが常に画像視野内に納まる場合は、ステージあるいは偏向器を調整することなく画像処理のみで偏心量を測定することも可能である。本発明の検査装置が対象とするディスクリート媒体、パターン媒体では、偏心量は媒体自信の良否を判定する重要な数値である。測定された偏心量を検査結果として表示し、次にどの工程を実施するかの判断材料としてもよい。
【００４４】
以上詳述したように、本発明によれば、電子線を用いた磁気記録媒体の欠陥検査装置により、ディスクリート媒体、パターン媒体及びそれらのインプリントスタンパに対し、異物、加工深さや加工位置のばらつきなどの欠陥検査やパターン検査を高速かつ高精度で行うことができる。また本装置はディスクリート媒体、パターン媒体及びそれらのインプリントスタンパのパターンの偏心量の測定も可能である。
【００４５】
なお、本実施例では試料９に負の電位を印加する例を示したが、試料９に電位を印加しなくても本手法は実施可能である。ただし、試料９に負の電位を印加し、入射電子のエネルギーを小さくした方が表面近傍の情報を得ることができる。したがって、表面形状の検査には負の電位を印加する方が良い。
【００４６】
以下に、上記実施例で説明した構成例の特徴点を列挙する。
【００４７】
（１）上記実施例の検査装置は、特定の面積をもつ電子ビームを偏向器により位置決めし試料表面に照射する電子ビーム照射系と、負の電位を印加された前記試料から反射する電子を結像させるミラー電子結像光学系と、前記試料を回転および移動させるためのステージ機構系と、前記結像した電子を検出し、前記試料表面の電位分布を反映した画像データを取得する画像検出系と、前記ステージ機構系と前記画像検出系とを同期させ制御する制御系とを有し、前記画像検出系は、取得された前記画像データの一部の領域の情報を参照情報として、前記試料表面を検査することを特徴とする。
【００４８】
（２）また、前記試料が、その表面に、プリアンブル領域部、アドレス領域部、バースト領域部、およびデータ領域部を有する磁気記録媒体であり、前記画像検出系は、前記参照情報として前記プリアンブル領域部から取得された画像信号強度を用い、該画像信号強度のトラック幅方向に積分し平均化した値をもとに閾値を決め、該閾値をもとに前記試料表面を検査することを特徴とする。
【００４９】
（３）また、前記試料が、その表面に、プリアンブル領域部、アドレス領域部、バースト領域部、およびデータ領域部を有する磁気記録媒体であり、前記画像検出系は、前記参照情報として前記データ領域部から取得された画像信号強度を用い、該画像信号強度のトラック幅方向もしくは円周方向に積分し平均化した値から閾値を決め、該閾値をもとに前記試料表面を検査することを特徴とする。
【００５０】
（４）また、前記画像検出系が、前記閾値と設計パターンをもとに、取得された画像データを比較することにより、前記試料表面の欠陥を検出することを特徴とする。
【００５１】
（５）また、前記画像検出系が、画像処理により前記プリアンブル領域、前記アドレス領域、前記バースト領域、前記データ領域を判断し、前記閾値および取得された画像データを比較することにより、前記試料表面を検査することを特徴とする。
【００５２】
（６）また、上記実施例の検査装置は、電子源から発した電子線を面積ビームとして成形し、前記面積ビームを試料面に照射する電子ビーム照射光学系と、前記面積ビームの照射により、負の電位を印加された前記試料面の所定領域から反射するミラー電子を結像させるミラー電子結像光学系と、前記試料を回転させ、移動させるためのステージ機構系と、前記結像したミラー電子をＴＤＩセンサもしくはＣＣＤカメラで検出して前記所定領域における画素の分布データを取得し、画像処理を施して、前記試料面の欠陥を検出する画像検出系と、前記ステージ機構系と前記画像検出系を同期させ制御する制御系とを有し、前記画像検出系は、取得された前記画素の分布データの一部の領域の情報を参照情報として、前記試料面の凹凸の高さ異常を検出することを特徴とする。
【００５３】
（７）本発明の欠陥検査方法は、特定の面積をもつ電子ビームを試料表面に照射する工程と、負の電位を印加された前記試料から反射するミラー電子を結像させる工程と、  前記結像したミラー電子をＴＤＩセンサもしくはＣＣＤカメラで検出して前記試料面の所定領域の画素の分布データを取得する工程と、取得された前記画素の分布データの一部の領域の情報を参照情報として画像処理を施し、前記試料表面を検査する工程とを含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施例になる検査装置の構成を説明する図。
【図２】磁気記録媒体の構造を概略的に示した平面図。
【図３】磁気記録媒体の構造を概略的に示した断面図。
【図４】本発明の検査装置によって磁気記録媒体を測定したときに得られる画像例を示す図。
【図５】本装置による欠陥判定法を説明する信号波形図。
【図６】電子線の軌跡を概略的に示した模式図。
【図７】本装置の欠陥検出以外の用途を説明する図。
【図８】本発明によるデータ処理手順のフローを示す図。
【符号の説明】
【００５５】
１…電子源、２…引き出し電極、３…コンデンサレンズ、４…Ｅ×Ｂ偏向器、５…Ｅ×Ｂ偏向器、６…照射系偏向器、７…対物レンズ、８…円孔電極、９…試料、１０…中間レンズ、１１…投影レンズ、１２…蛍光板、１３…光学像伝達部、１４…光学像検出器（ＴＤＩセンサ）、１５…θステージ、１６…ロータリーエンコーダ、１７…絶縁体、１８…Ｘステージ、１９…リニアスケール、２０…Ｙステージ、２１…Ｚステージ、２２…結像系偏向器、２３…電源、２４…ステージ制御部、２５…ＣＰＵ、２６…任意信号発生器、２７…画像処理回路、２８…試料ホルダ、３０…プリアンブル領域、３１…アドレス領域、３２…バースト領域、３３…データ領域、３４…データ領域、４０…基盤、４１…軟磁性裏打ち層、４２…磁性体、４３…非磁性体。
【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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