(57)【要約】【目的】本発明は、パターンを転写するモールド上に作成されたパターンを検査するモールド検査方法およびモールド検査装置に関し、微細寸法のモールド（押し型）上のパターンの検査をする新たな方法を提供し、しかも、極めて短時間に微細寸法のモールド上のパターンを検査することを目的とする。【構成】モールド上に作成されたパターンに対応する部分とそれ以外の部分との電子放出を異ならせて予め作成した転写板に、励起源を照射して励起させ、転写板上から放出された電子を、電圧により引き出して拡大画像を生成するステップと、生成された拡大画像をもとにモールド上に作成されたパターンを検査するステップとを有するモールド検査方法である。【選択図】        図１
2009069073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを転写する押し型（以下「モールド」という）上に作成されたパターンを検査するモールド検査方法において、
前記モールド上に作成されたパターンに対応する部分とそれ以外の部分との電子放出を異ならせて予め作成した転写板に、励起源を照射して励起させ、当該転写板上から放出された電子を、電圧により引き出して拡大画像を生成するステップと、
前記生成された拡大画像をもとに、前記モールド上に作成されたパターンを検査するステップと
を有するモールド検査方法。
【請求項２】
前記転写板は、前記モールド上に作成されたパターンを、平坦な当該転写板に押下して当該押下した部分を電子放出を阻害する被膜あるいは電子放出の小さい被膜、または電子放出の大きい被膜を形成し、パターンの押下された部分とそれ以外の部分との電子放出を異ならせたことを特徴とする請求項１記載のモールド検査方法。
【請求項３】
前記転写板は、当該転写板上に均一な硬化性被膜を塗布してその上から前記モールドを押下した状態で被膜を硬化させた後、前記モールドを取り去ってパターンの転写された部分とそれ以外の部分との電子放出を異ならせたことを特徴とする請求項１記載のモールド検査方法。
【請求項４】
前記転写板は、予め表面に電子放出の大きいあるいは小さい被膜を形成したことを特徴とする請求項２あるいは請求項３記載のモールド検査方法。
【請求項５】
前記転写板上から放出された電子を、電圧により引き出して拡大画像を生成する際に、当該転写板を一定方向に連続移動あるいはステップ移動に同期し、拡大電子画像を遅延型ライン素子を用いて当該連続移動あるいはステップ移動の方向に転送し蓄積して拡大画像を生成することを特徴とする請求項１記載のモールド検査方法。
【請求項６】
パターンを転写する押し型（以下「モールド」という）上に作成されたパターンを検査するモールド検査装置において、
前記モールド上に作成されたパターンに対応する部分とそれ以外の部分との電子放出を異ならせて予め作成した転写板に、励起源を照射して励起させ、当該転写板上から放出された電子を、電圧により引き出して拡大画像を生成する画像生成装置と、
前記生成された拡大画像をもとに、前記モールド上に作成されたパターンを検査する手段と
を備えたことを特徴とするモールド検査装置。
【請求項７】
前記転写板は、前記モールド上に作成されたパターンを、平坦な当該転写板に押下して当該押下した部分を電子放出を阻害する被膜あるいは電子放出の小さい被膜、または電子放出の大きい被膜を形成し、パターンの押下された部分とそれ以外の部分との電子放出を異ならせたことを特徴とする請求項６記載のモールド検査装置。
【請求項８】
前記転写板は、当該転写板上に均一な硬化性被膜を塗布してその上から前記モールドを押下した状態で被膜を硬化させた後、前記モールドを取り去ってパターンの転写された部分とそれ以外の部分との電子放出を異ならせたことを特徴とする請求項６記載のモールド検査装置。
【請求項９】
前記転写板は、予め表面に電子放出の大きいあるいは小さい被膜を形成したことを特徴とする請求項７あるいは請求項８記載のモールド検査装置。
【請求項１０】
前記転写板上から放出された電子を、電圧により引き出して拡大画像を生成する際に、当該転写板を一定方向に連続移動あるいはステップ移動に同期し、拡大電子画像を遅延型ライン素子を用いて当該連続移動あるいはステップ移動の方向に転送し蓄積して拡大画像を生成することを特徴とする請求項６記載のモールド検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンを転写するモールド上に作成されたパターンを検査するモールド検査方法およびモールド検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイスの製作に際し、各種の回路パターンの転写が利用される。光を透過するマスク上に作成された親パターンを、光感光剤を塗布したウエハに照射し現像することによりウエハ上に回路パターンを転写するリソグラフィー技術がある。半導体デバイスの高性能化に伴い、回路パターンが微細化し最小パターン寸法が５０ｎｍを切るまでに非常に小さくなっている。さらに近い将来には最小寸法が３０ｎｍを下回るほど小さくなると予想されている。光を利用する転写にはいろいろな技術的因難が伴い、さらなる微細化が実現できるか疑問視されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
最近このような微細パターンの転写の１つにナノインプリントと呼ばれる技術が導入されると予測されている。これは微細な寸法パターンを石英製の押し型上に作成し、これを押し型にして転写する技術である。しかしこのような微細寸法では従来の検査方法が利用できず、この押し型上のパターン（原パターン）を検査する手段がなかった。
【０００４】
従来の光波長の限界を超える対象の検査には走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が利用できると考えられる。しかしＳＥＭは十分な分解能を有するが、画像取得に時間がかかりすぎて実用的ではなかった。また、ＳＥＭでは使用する電子ビームの直径を小さくすれば分解能は高くなるが、その反対に１画像の取得の面走査の時間が増加する。たとえば３０ｎｍのパターン画像のために仮に分解能を１０ｎｍ（画素サイズ５ｎｍ）、走査速度４０Ｍｐｉｘ／ｓｅｃとして，２０ｍｍ角のパターン全体（１．６×１０１３ｐｉｘ）を画像化するためには１１１時間かかる。また高速化のためにはビーム強度を増やす必要があるが、これは検査対象への帯電や損傷によって限界がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はこのような微細寸法の押し型を検査する新たな方法および装置を提供することを目的とし、
（１）検査対象のモールド・パターンを「転写板」に転写する。転写板の表面にあらかじめ光電子放出効率の高い物質の被膜が形成されている。モールド・パターンが忠実に
転写できるように転写板の表面は滑らかな平面である。転写被膜の材料は光電子放出効率の小さい物質を使用する。したがって現像後の転写板には光電子放出効率の大きい物質の被膜の上に光電子放出効率の小さい物質のパターン層が形成されている（逆にしてもよい）。
【０００６】
（２）現像後の転写板を「電子画像装置」などの画像生成装置に装填し、電子画像を取得する。
【０００７】
（３）得られた電子画像をモールド・パターンの設計データ、あるいは別に取得された類似画像と比較し、検査する。
【０００８】
そのために、本発明は、パターンを転写する押し型（「モールド」という）上に作成されたパターンを検査するモールド検査方法において、モールド上に作成されたパターンに対応する部分とそれ以外の部分との電子放出を異ならせて予め作成した転写板に、励起源を照射して励起させ、転写板上から放出された電子を、電圧により引き出して拡大画像を生成するステップと、生成された拡大画像をもとにモールド上に作成されたパターンを検査するステップとを有する。
【０００９】
この際、転写板は、モールド上に作成されたパターンを、平坦な当該転写板に押下して当該押下した部分を電子放出を阻害する被膜あるいは電子放出の小さい被膜、または電子放出の大きい被膜を形成し、パターンの押下された部分とそれ以外の部分との電子放出を異ならせるようにしている。
【００１０】
また、転写板は、転写板上に均一な硬化性被膜を塗布してその上から前記モールドを押下した状態で硬化源を照射あるいは加熱あるいは所定時間経過などして被膜を硬化させた後、モールドを取り去ってパターンの転写された部分とそれ以外の部分との電子放出を異ならせるようにしている。
【００１１】
また、転写板は、予め表面に電子放出の大きいあるいは小さい被膜を形成するようにしている。
【００１２】
また、転写板上から放出された電子を、電圧により引き出して拡大画像を生成する際に、転写板を一定方向に連続移動あるいはステップ移動に同期し、拡大電子画像を遅延型ライン素子を用いて連続移動あるいはステップ移動の方向に転送し蓄積して拡大画像を生成するようにしている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、モールド上に作成されたパターンに対応する部分とそれ以外の部分との電子放出を異ならせて予め作成した転写板に、励起源を照射して励起させ、転写板上から放出された電子を、電圧により引き出して拡大画像を生成し、生成された拡大画像をもとにモールド上に作成されたパターンを検査することにより、微細寸法のモールド（押し型）上のパターンの検査をする新たな方法を提供し、しかも、極めて短時間に微細寸法のモールド上のパターンを検査することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、モールド上に作成されたパターンに対応する部分とそれ以外の部分との電子放出を異ならせて予め作成した転写板に、励起源を照射して励起させ、転写板上から放出された電子を、電圧により引き出して拡大画像を生成し、生成された拡大画像をもとにモールド上に作成されたパターンを検査し、極めて短時間に微細寸法のモールド上のパターンの検査を実現した。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明のシステム構成図（その１）を示す。
図１において、検出器１は、カメラ２内に配置された拡大電子画像をデジタルの拡大画像に変換する検出器であって、例えばＣＣＤ撮像素子である。
【００１６】
カメラ２は、拡大電子画像をデジタルの拡大画像に変換するものであって、上述した検出器１などを備えたものである。
【００１７】
電子カラム３は、電子光学系であって、電子の通路を真空に排気したものであり、転写板６から放出された電子を、高電圧で引き出して拡大した拡大電子画像を生成するためのものである。
【００１８】
レンズ（２）４、レンズ（１）５は、転写板６から放出された電子を、高電圧で引き出して拡大電子画像を生成するものである。前段のレンズ（１）５は、先頭（転写板６に面した部分）に正の高電圧を印加（あるいは逆に転写板６に負の高電圧を印加（図１では当該後者の構造を採用）し、転写板６が励起されたときに放出された電子を高電圧で引き出して拡大電子画像を生成するレンズである。
【００１９】
転写板（試料）６は、検査対象のモールド（押し型）上のパターンを転写し、パターンの部分とそれ以外の部分との電子放出効率を異ならせたものである（図６から図１１参照）。
【００２０】
光源７は、励起光８（短波長の光（例えば紫外線））を発生するものである。
励起光８は、転写板（試料）６の表面を照射し、当該転写板６から光電子を放出させるものである。転写板６上には、検査対象のモールド上のパターンに対応した部分とそれ以外の部分とが異なる電子放出効率の被膜で形成されているので、励起光８を照射することで、パターン部分とそれ以外の部分とで光電子の放出割合がことなるように励起することが可能である。
【００２１】
試料台９は、転写板（試料）６を装着する台である。
絶縁柱１０は、転写板６を装着した試料台９を電気的に絶縁し、当該転写板６にここでは負の高電圧を印加し、転写板６から放出された光電子を、レンズ（１）５（接地電位にある）の方向に引き出させて電子拡大画像を生成させるためのものである。
【００２２】
移動ステージ１１は、試料台９に転写板（試料）６を装着して高精度にＸ方向およびＹ方向に移動させるものであって、ここでは、図示外の光干渉計でＸ方向、Ｙ方向に高精度に座標測定しつつ移動可能なステージである。
【００２３】
試料交換機構１２は、転写板（試料）６を交換するものであって、当該転写板（試料）６を格納した真空チャンバ１３内の真空を高真空に保持したまま試料交換する、いわゆる予備排気室を備えた試料交換機構である。当該試料交換機構１２を用いて、真空外から転写板６を図示の状態にセットしたり、逆に図示の状態から真空外に短時間に、試料室内を大気圧にすることなく転写板６を交換するためのものである。
【００２４】
真空チャンバ１３は、転写板６、試料台９、絶縁柱１０、移動ステージ１１などを真空中に保持する部屋である。
【００２５】
画像装置・記憶装置２１は、検出器１で検出・変換したデジタルの拡大画像を記憶する装置である。
【００２６】
電子光学系制御部２２は、電子光学系を制御し、転写板６から放出された電子を引き出して拡大した拡大電子画像を生成するものであって、転写板６に印加する負の高電圧、レンズ（１）５、レンズ（２）４、検出器１、更に、図示外の偏向走査系などを制御し、焦点のあった綺麗な拡大画像を生成するための各種制御を行うものである。
【００２７】
ステージ制御部２３は、移動ステージ１１を制御するものであって、図示外の光干渉計をもとに移動ステージ１１を高精度にＸ方向、Ｙ方向に制御するものである。
【００２８】
励起光電源２４は、光源７に所定電圧などを印加し、励起光８を発生させて転写板６に照射し、励起して光電子を放出させるためのものである。
【００２９】
試料搬送制御部２５は、転写板（試料）６を真空外から図示の真空内の位置に図示外のロボットを制御して搬送したり、真空内の図示の位置から真空外のカセットに搬送したりなどするものである。
【００３０】
真空排気制御部２６は、真空チャンバ１３、電子カラム３などの真空排気を制御するものである。
【００３１】
コンピュータ２７は、プログラムに従い各種処理を実行するものであって、ここでは、座標系決定手段２７１、画像形成手段２７２、ステージ制御手段２７３などから構成されるものである。
【００３２】
座標系決定手段２７１は、試料台９に装着した転写板（試料）６上の基準マークをもとに当該試料台９に装着した転写板６の座標系と、移動ステージ１１の座標系との対応関係を決定するものである。対応関係を決定した後は、転写板６上のパターンの座標（設計データベース３２のパターンの座標）から、移動ステージ１１の座標系に変換し、当該変換後の移動ステージ１１の座標系に従い所望の位置に高精度に転写板６を位置付け、当該位置の拡大画像を生成することが可能となる。
【００３３】
画像形成手段２７２は、転写板６上のパターンの拡大画像を生成するものであって、当該転写板６を所定幅で領域分割し（図１２の（ｂ）参照）、各領域毎に拡大画像を生成し、画像装置・記憶装置２１に転送して記憶させるものである。これにより、転写板６上のパターンが多数の領域に分割された各領域について、拡大画像が画像装置・記憶装置２１に自動的に転送して記憶されることとなる。
【００３４】
ステージ制御手段２７３は、移動ステージ１１を画像形成手段２７２で分割された各位置に位置付けたり、更に、時間遅延積分型ライン検出器１で拡大画像を生成するときには所定方向に連続あるいはステップで移動ステージ１１を順次同期して移動制御するものである。
【００３５】
比較照合コンピュータ３１は、画像装置・記憶装置２１に記憶された転写板６の拡大画像と、設計データベース３２のモールド上のパターン（あるいは画像データベース３３中の類似画像）とを照合して比較し、検査するものであって、検査手段３１１などから構成されるものである。
【００３６】
検査手段３１１は、転写板６の拡大画像と、モールドの設計データベース３２中の該当領域のパターン（あるいは画像データベース３３中の類似画像）とを比較し、パターンの欠陥、寸法などを検査するものである。
【００３７】
設計データベース３２は、モールド上に形成するパターンの設計データ（ＣＡＤデータ）を検索し易く格納したものである。
【００３８】
画像データベース３２は、各種画像データを格納したものである。
次に、図１の構成の概略の動作を説明する。
【００３９】
図１において、平面内を移動できる移動ステージ１１の上に絶縁柱１０で周囲より絶縁した試料台９に試料交換機構１２を介して転写板（試料）６を装着する。転写板（試料）６の表面に対向する電子レンズ（１）５を有する電子カラム３と、電子カラム３と干渉しない位置に転写板（試料）６を照射する励起光源７および励起光８の通路が配置されている。励起光８は紫外光、あるいはＸ線が望ましい。
【００４０】
励起光８で照射された試料面から光電子が放出する。図示してはいないが、外部電源より供給する電圧によって転写板６は絶縁された試料台９と共通の負電位に保たれている。この負電位によって転写板６の表面と電子カラム底との間に生じる電場により該光電子は加速されて電子レンズ（１）５の電界内（あるいは磁界内）に入る。該光電子はさらにレンズ（２）４を通過し検出器１に達する。ここでレンズ５とレンズ４は共働して電子に対する拡大結像系を構成している。この拡大結像系の働きによって転写板６の表面の像（電子の放出密度分布）が検出器１の検出面に結像する。
【００４１】
検出器１は２次元型の検出器であって、検出した拡大された放出密度分布を２次元画像として出力する。
【００４２】
転写板６は平らな基板の上に光電子発生のための光電膜を形成したもので、インプリント装置（図１２の（ｃ）参照）を使って検査対象のモールド上のパターンを膜上に転写する。モールド上のパターンには通常アライメント（位置合わせ）用の基準マークが含まれている。このマークは検査の場合にも光学式位置合わせ顕微鏡（図示していない）などを使って基準マークの位置を検出することにより最初の位置合わせ（座標系の決定）に利用する。
【００４３】
ここで、必要とする画像分解能をδとし、拡大結像系の倍率Ｍとするとき検出器１の画素サイズｈはその１／２以下でなければならないから
（１／２）Ｍδ＝ｈ
したがって、像倍率はＭ＝２ｈ／∂となる。
【００４４】
また、ＦＯＶ（視野サイズ）は検出器１のサイズで決まり、ｍ×ｍ画素とすると
ＦＯＶ＝ｍｈ／Ｍ
例としてδ＝２０ｎｍ，ｈ＝８μｍ，ｍ＝４０００とするとＭ＝８００，ＦＯＶ＝４０μｍとなる。
【００４５】
転写板（試料）６の検査領域を仮に２０ｍｍ角とすると、全域を走査するには４０μｍ角の画像を２５万枚撮影することになり、約３５時間を要すると予想される。
【００４６】
ここで電子の放出密度分布は、モールド上のパターンに対応する低放出率部分とそれ以外の高放出率部分との２つのレベルからなる。したがってパターンを認識するためには２次元放出率分布を適切な闇値によって２値化すればよい。
【００４７】
検出した画像の１ピクセルあたりの検出電子数をＮとし、また１ピクセル相当の試料面
の長さをｄとすれば、（電子カラム３内での電子の損失はないものとして）転写板（試料）６面での放出電子密度ρは
ρｅ＝Ｎ／ｄ２
で与えられる。１画像取得時問をｔとすれば、電流密度ρｃは、
ρｃ＝１．６×１０−１９Ｎ／（ｔｄ２）
となる。
【００４８】
検出器１の画素数をｍ×ｍ、画素サイズをｈとすると検出電流ｉは、
ｉ＝１．６×１０−１９Ｎ（ｍｈ）２／（ｔｄ２）
＝１．６×１０−１９Ｎ（ｍｈ／ｄ）２／ｔ
となる。これは転写板（試料）６の面での放出電流と考えてよいから、
Ｎ＝１００、ｄ＝１０ｎｍ、ｍ＝４０００、ｈ＝８μｍ、ｔ＝０．０１ｓｅｃとすれば、試料面の放出電流密度は１６００μＡ／ｃｍ２が必要である。
【００４９】
この電子放出を得るために実施例では光励起による光電子放出を応用している。励起光
は転写板（試料）６の面に斜めに光源７から照射される。光電子放出の効率は高いほうがよいので、励起光８には紫外線やＸ線が望ましい。
【００５０】
光電子放出は、パイアルカリ光電面（Ｓｂ−Ｋ−Ｃｓ，Ｓｂ−Ｒｂ−Ｃｓ）など３００−５００ｎｍの波長域で高い量子効率を示す材料が知られており、紫外光ではＣｓｌ，ＣｓＴｅなどさらに高い量子効率を示す材料がある。
【００５１】
マルチアルカリ光電面の場合の光電感度を７０ｍＡ／Ｗ（量子効率２０％）とすると、励起光２３ｍＷ／ｃｍ２が必要である。照射域の４０μｍ角に収束することを考慮すると、この光強度の照射は十分可能である。
【００５２】
紫外光を利用する場合は量子効率が高いので画像取得時間を短縮できる。
転写板６が十分薄くできる場合、励起光は転写板６の裏面から照射してもよい（図３）。
【００５３】
次に、図２に別の実施例を示す。図１の実施例に対して装置の処理速度を上げるために
検出器１に時間遅延積分型を使用した例である。この型の検出器１はｍ個の画素列をｎ列並行に並べた配列を有し、ｎの方向に検出信号を転送しながら積分を行う機能を持っている。信号の転送と積分はステージ制御部２３からの同期信号１５により同期して行われる。この場合のステージ移動は連続移動とステップ移動の組み合わせである。図１の実施例に比較しステージのステップ移動の回数が少なくなるので、時間が大幅に短縮される。
【００５４】
前の実施例と同様の式で
δ＝１０ｎｍ，ｈ＝８μｍ，ｍ＝４０００とするとＭ＝１６００，ＦＯＶ＝２０μｍ．
この場合、前例に比べて分解能を１／２としているにもかかわらず処理速度（画像取得）は１時間で済む。
【００５５】
また、Ｎ＝１６、ｄ＝１０ｎｍ、ｍ＝４０００、ｈ＝８μｍ、ｔ＝０．０１ｓｅｃとすれば、試料面の放出電流密度は４００μＡ／ｃｍ２となり、１／４で十分である。
【００５６】
以下順次詳細に説明する。
図２は、本発明のシステム構成図（その２）を示す。図２は、検出器１として、上述した遅延積分型を用いた場合のシステム構成図である。
【００５７】
図２において、ステージ制御器１４は、移動ステージ１１の移動を高精度の制御（Ｘ方向、Ｙ方向に制御）するものであって、例えば光干渉計を用いてＸ方向、Ｙ方向を高精度に測長しつつ移動させるものである。ここでは、ステージ制御器１４からの移動ステージ１１の連続移動あるいはステップ移動に同期した同期信号１５を、遅延積分型の検出器１に入力し、当該検出器１内で転写板（試料）６の一定方向への移動に同期し、拡大電子画像の移動方向に転送するという公知の制御により、遅延積分型の検出器（ＣＣＤ）１により高感度かつ高Ｓ／Ｎ比で拡大電子画像を当該検出器１から出力することが可能となる。他の構成は、図１と同一であるので説明を省略する。
【００５８】
図３は、本発明のシステム構成図（要部、その３）を示す。図３は、図１、図２では、転写板（試料）６に、励起光８を上方向から照射して励起したのに対し、当該図３では、背面から光源７１からの励起光８１を照射して当該転写板（試料）６の表面（上面）を励起する場合のシステム構成図を示す。この場合には、転写板（試料）６は、励起光８１が当該転写板６を透過して上面のパターン部分とパターン以外の部分との光電子放出効率の違う部分に充分に照射して励起する（透過して励起）ようにある程度、薄い必要がある。
他の構成は、図１、図２と同じであるので、説明を省略する。
【００５９】
図４は、本発明の検査工程（ステップ＆リピート式）フローチャートを示す。
図４において、Ｓ１は、転写板６をステージにセットする。これは、後述するモールドのパターンを転写した転写板６を、図１の試料台９にセットする。
【００６０】
Ｓ２は、転写板６の光電面の活性化を行う。これは、転写板６が大気中などに長い間放置などし、パターンの部分とパターン以外の部分とが異なる電子放出被膜で形成されている転写板６から充分な電子が放出されず、綺麗な拡大電子画像を得られないときに、当該転写板６の表面（光電面）の活性化（例えばイオン照射して表面層を僅か除去などして活性化）を行う。綺麗な拡大電子画像が得られる場合には、活性化は不要である。
【００６１】
Ｓ３は、光学顕微鏡と転写板６上の基準マークを利用して転写板６の座標系を求める。これは、光光学顕微鏡あるいは本発明の拡大画像をもとに、図１の移動ステージ１１に装着された転写板（試料）６上の基準マークをもとに移動ステージ１１の座標系との関連付けを行う。
【００６２】
Ｓ４は、検査レシピに従い第１検査対象位置にステージを移動させる。これは、Ｓ３で転写板６の基準マークをもとに、当該転写板６の座標系と、移動ステージ１１の座標系との関連づけができたので、検査レシピ（検査手順書）に従い第１検査対象位置に移動（転写板６の検査対象位置（転写板６の座標系）を移動ステージ１１の座標系に変換し、変換後の移動ステージ１１の座標系の該当位置に、当該移動ステージ１１を移動）させる。
【００６３】
Ｓ５は、ステージに電圧をかける。例えばー１０ＫＶを印加し、移動ステージ１１に装着した転写板６の表面のパターンと、電子カラム３の底部の部分との間に１０ＫＶの電圧を印加し、光電子がレンズ（１）５に向かって引き出されるように、電圧を印加する。
【００６４】
Ｓ６は、励起光を照射し光電子を放出させる。これは、図１の光源７に電源を供給して励起光８を転写板６に照射し、光電子を放出させる。
【００６５】
Ｓ７は、加速レンズで光電子を引き出して拡大像を形成する。これは、Ｓ６で転写板６から放出された光電子を正の高電圧でレンズ（１）５に向けて引き出し、更に、レンズ（２）４とのレンズ作用で拡大した拡大像を検出器１の検出面に結像させる。
【００６６】
Ｓ８は、検出器１で画像（２次元）を検出する。これにより、転写板６の表面から放出された光電子の拡大像（拡大電子画像）をデジタルの拡大画像として出力する。
【００６７】
Ｓ９は、必要なら表示装置に画像を表示する。
Ｓ１０は、記憶装置に画像を記憶する。これは、Ｓ８で検出器１から出力された拡大画像を画像装置・記憶装置２１に記憶する。
【００６８】
Ｓ１１は、次の検査対象があるか判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ１２で次の位置に移動し、Ｓ７以降を繰り返す。一方、ＮＯの場合には、Ｓ１３で画像取得を終了する。そして、Ｓ１４に進む。
【００６９】
Ｓ１４は、画像を設計データと比較照合する。これは、Ｓ１０で記憶させた画像装置・記憶装置２１から読み出した拡大画像と、設計データベース３２から取り出した設計データ（転写板６の拡大画像に相当する設計データ）とを比較照合し、パターンの欠陥、寸法の誤差などを検査する。
【００７０】
Ｓ１５は、次の画像があるか判別する。有る場合には、Ｓ１４を繰り返す。無の場合にはＳ１６で検査終了する。
【００７１】
以上によって、転写板６を図１の試料台９にセットし、必要に応じて活性化を行い、転写板６上の基準マークをもとに当該転写板６の座標系と、移動ステージ１１の座標系との関連付けを行った後、転写板６を検査対象位置に移動させ、光電子を引き出す電圧を印加、励起光を転写板６に照射して光電子を放出させ、印加した高電圧で当該光電子をレンズ系に向けて引き出して拡大し、検出器１で拡大画像を検出して画像装置・記憶装置２１に記憶する。そして、画像装置・記憶装置２１から読み出した転写板６の拡大画像と、設計データベース３２中の該当設計データとを比較照合し、欠陥、寸法誤差などを検査することが可能となる。
【００７２】
この際、既述したように、モールド（押し型）上の微細な寸法パターンを転写板６に転写してパターンの部分とそれ以外の部分とで光電子放出効率を異なるようにしたことで、その拡大画像を高速に取得し、モールド（押し型）のパターンの検査を行うことが可能となる。
【００７３】
図５は、本発明の検査工程（ＴＤＩ式）フローチャートを示す。
図５において、Ｓ２１は、転写板６をステージにセットする。これは、後述するモールドのパターンを転写した転写板６を、図２の試料台９にセットする。
【００７４】
Ｓ２２は、転写板６の光電面の活性化を行う。これは、転写板６が大気中などに長い間放置などし、パターンの部分とパターン以外の部分とが異なる電子放出被膜で形成されている転写板６から充分な電子が放出されず、綺麗な拡大電子画像を得られないときに、当該転写板６の表面（光電面）の活性化（例えばイオン照射して表面層を除去などして活性化）を行う。綺麗な拡大電子画像が得られる場合には、活性化は不要である。
【００７５】
Ｓ２３は、光学顕微鏡と転写板６上の基準マークを利用して転写板６の座標系を求める。これは、図２の移動ステージ１１に装着された転写板（試料）６上の基準マークをもとに移動ステージ１１の座標系との関連付けを行う。
【００７６】
Ｓ２４は、検査レシピに従い検査スタート位置にステージを移動させる。これは、Ｓ２３で転写板６の基準マークをもとに、当該転写板６の座標系と、移動ステージ１１の座標系との関連づけができたので、検査レシピに従い検査スタート位置に移動（転写板６の検査対象位置（転写板６の座標系）を移動ステージ１１の座標系に変換し、変換後の移動ステージ１１の座標系の該当位置に、当該移動ステージ１１を移動）させる。
【００７７】
Ｓ２５は、ステージに電圧をかける。例えばー１０ＫＶを印加し、移動ステージ１１に装着した転写板６の表面のパターンと、電子カラム３の底部の部分との間に１０ＫＶの電圧を印加し、光電子がレンズ（１）５に向かって引き出されるように、電圧を印加する。
【００７８】
Ｓ２６は、励起光を照射し光電子を放出させる。これは、図２の光源７に電源を供給して励起光８を転写板６に照射し、光電子を放出させる。
【００７９】
Ｓ２７は、加速レンズで光電子を引き出して拡大像を形成する。これは、Ｓ６で転写板６から放出された光電子を正の高電圧でレンズ（１）５に向けて引き出し、更に、レンズ（２）４とのレンズ作用で拡大した拡大像を検出器１の検出面に結像させる。
【００８０】
Ｓ２８は、ＴＤＩ式ライン検出器１で画像をステージ制御器１４からの同期信号１５に同期検出する。これにより、転写板６の表面から放出された光電子の拡大像（拡大電子画像）がＴＤＩ式ライン検出器１によって時間遅延積分されたデジタルの拡大画像として出力開始する。
【００８１】
Ｓ２９は、必要なら表示装置に画像を表示する。
Ｓ３０は、ステージ移動スタートする。これは、移動ステージ１の連続移動あるいはステップ移動を開始し、その同期信号をＴＤＩ式ライン検出器１に供給開始し、拡大画像が連続して順次出力される。
【００８２】
Ｓ３１は、画像取得終了する。これは、同期信号に同期してＴＤＩ式ライン検出器１によって検出された拡大画像を画像装置・記憶装置２１に記憶し、画像取得を終了する。
【００８３】
Ｓ３２は、画像を設計データと比較照合する。これは、Ｓ３１で記憶させた画像装置・記憶装置２１から読み出した拡大画像と、設計データベース３２から取り出した設計データ（転写板６の拡大画像に相当する設計データ）とを比較照合し、パターンの欠陥、寸法の誤差などを検査する。
【００８４】
Ｓ３３は、検査終了する。
以上によって、転写板６を図２の試料台９にセットし、必要に応じて活性化を行い、転写板６上の基準マークをもとに当該転写板６の座標系と、移動ステージ１１の座標系との関連付けを行った後、転写板６を検査対象のスタート位置に移動させ、光電子を引き出す電圧を印加、励起光を転写板６に照射して光電子を放出させ、印加した高電圧で当該光電子をレンズ系に向けて引き出しできる状態で移動ステージ１１を連続移動あるいはステップ移動させ、同期信号１５をＴＤＩ式ライン検出器１に供給して同期して時間遅延積分した拡大画像を画像装置・記憶装置２１に記憶する。そして、画像装置・記憶装置２１から読み出した転写板６の拡大画像と、設計データベース３２中の該当設計データとを比較照合し、欠陥、寸法誤差などを検査することが可能となる。
【００８５】
この際、既述したように、モールド（押し型）上の微細な寸法パターンを転写板６に転写してパターンの部分とそれ以外の部分とで光電子放出効率を異なるようにしたことで、転写板６を連続移動あるいはステップ移動しつつ同期信号をＴＤＩ式ライン検出器１に供給して時間遅延積分した拡大画像を高速に取得し、モールド（押し型）のパターンの検査を行うことが可能となる。
【００８６】
図６は、本発明の転写板の作成フローチャートを示す。
図６において、Ｓ４１は、基板（金属あるいはシリコン）の表面を研磨し、滑らかな平面を仕上げる。これは、転写板６となる金属あるいはシリコンの基板の表面を研磨し、滑らかな平面に仕上げる。
【００８７】
Ｓ４２は、光電変換膜（光源面Ｓｂ−Ｋ−Ｃｓ，Ｓｂ−Ｐｂ−Ｃｓ等）の作成（塗布、蒸着、あるいはスパッタリングなど）する。これは、Ｓ４１で作成した平坦な基板上に、均一な光電変換膜を塗布、蒸着あるいはスパッタリングにより作成する。
【００８８】
以上によって、転写板１として、金属あるいはシリコンの基板の表面を平面にし、光電変換膜を作成し、当該転写板１を作成できたこととなる。
【００８９】
図７は、本発明のポジ型転写板の作成フローチャートを示す。
図７において、Ｓ５１は、転写板作成装置に検査対象モールドをセットする。これは、例えば後述する図１１の（ｂ）のポジ型転写板作成装置に、検査対象のモールド４１をセットする。
【００９０】
Ｓ５２は、ローラによるレジスト塗布を行う。これは、後述する図１１の（ｂ）のポジ型転写板作成装置のレジスト供給装置４５の先端のローラによってモールド４１にレジストを塗布する。
【００９１】
Ｓ５３は、転写板にモールドを押し付けて転写する。これは、後述する図１１の（ｂ）のポジ型転写作成装置で、転写板６にモールド４１を押し付けて塗布したレジスト（光電子放出効率が小）を転写する。
【００９２】
以上によって、図６のＳ４１、Ｓ４２で予め光電変換膜（光電子放出効率が大）を形成した転写板６に、モールド４１上のパターンにローラでレジスト（光電子放出効率が小）を塗布し、転写板６にモールド４１を押し付けてレジストを転写することにより、転写板６上にパターン部分がレジスト（光電子放出効率が小）となり、パターン部分以外が予め作成した光電変換膜（光電子放出効率が大）となる、いわゆるポジ型の転写板６を作成することが可能となる。
【００９３】
尚、逆に、転写板６に光電子放出効率が小の膜を予め作成しておき、ローラで光電子放出効率が大のレジスト（光電子放出効率が大の物質を溶解したレジスト）を塗布して転写板６に転写し、パターン部分を光電子放出効率が大、パターン部分以外を光電子放出効率が小となるようにしてもよい。
【００９４】
図８は、本発明のネガ型転写板の作成フローチャートを示す。
図８において、Ｓ６１は、転写板作成装置に検査対象モールドをセットする。これは、例えば後述する図１１の（ａ）のネガ型転写板作成装置に、検査対象のモールド４１をセットする。
【００９５】
Ｓ６２は、転写板にレジスト塗布を行う。これは、後述する図１１の（ａ）のネガ型転写板作成装置のレジスト供給装置４２の先端部分からモールド４１にレジストを塗布する（例えばモールド４１を高速回転させた状態で、レジストを１滴中心付近に落とし、遠心力でモールド４１の全面に均一にレジストを塗布する）。
【００９６】
Ｓ６３は、転写板にモールドを押し付けて転写する。これは、後述する図１１の（ａ）のネガ型転写作成装置で、転写板６にモールド４１を押し付けて塗布したレジスト（光電子放出効率が小）に転写する（モールド４１のパターン部分に相当する部分のレジストが無しあるいは僅かに残る程度にし、パターン部分に相当しない部分はレジストがそのまま残るように転写する）。そして、熱硬化性あるいは光硬化性あるいは時間硬化性のレジストを使用した場合には、転写板６にモールド４１を押し付けたままで加熱あるいは光照射あるいは所定時間経過して硬化させた後、モールド４１を取り去ることで、ネガ型の転写を精密に行う。
【００９７】
Ｓ６４は、不要なレジスト除去する。これは、Ｓ６３の転写でわずかに残ったレジストを除去し、モールド４１のパターン部分に対応する転写板６の部分のレジストが完全になくなって、転写板６に予め作成して光電膜が露出するように当該不要なレジストを除去する。
【００９８】
以上によって、図６のＳ４１、Ｓ４２で予め光電変換膜（光電子放出効率が大）を形成した転写板６に、レジストを塗布してモールド４１を押し付けて転写（あるいは熱硬化性、光硬化性のレジストを使用したときは押し付けた状態で加熱、光照射してレジストを硬化させて転写など）することにより、転写板６上のパターン部分が予め作成した光電変換膜（光電子放出効率が大）となり、それ以外の部分がレジスト膜（光電子放出効率が小）となる、いわゆるネガ型の転写板６を作成することが可能となる。
【００９９】
尚、逆に、転写板６に光電子放出効率が小の膜を予め作成しておき、光電子放出効率が大のレジスト（光電子放出効率が大の物質を溶解したレジスト）を塗布して転写板６に転写し、パターン部分を光電子放出効率が小、パターン部分以外を光電子放出効率が大となるようにしてもよい。
【０１００】
図９は、本発明の転写工程のフローチャートを示す。
図９において、Ｓ７１は、転写板にレジストを塗布する。
【０１０１】
Ｓ７２は、インプリント・モールドを転写板に押し付ける。
Ｓ７３は、転写板とモールドを加熱あるいは光照射しレジストを硬化させる。これは、熱硬化性あるいは光硬化性あるいは時間硬化性のレジストを塗布した転写板６と、モールドとを押し付けた状態で、加熱あるいは光照射あるいは所定時間経過してレジストを硬化させる。
【０１０２】
Ｓ７４は、インプリント・モールドを転写板よりはがす。これは、Ｓ７３でレジストを硬化させた後、モールドを転写板６からはがす。
【０１０３】
以上によって、熱硬化性あるいは光硬化性あるいは時間硬化性のレジストを転写板６に均一に塗布した後、モールドを押し付けた状態で、加熱あるいは光照射あるいは所定時間ん経過してレジストを硬化させた後、モールドより転写板６をはがすことにより、非常に微細なパターンを極めて高精度に転写板６に転写することが可能となる。そして、既述したように、余分なレジスト膜を除去し、モールド上のパターンに対応する転写板６の部分は予め当該転写板６上に作成した光電子放出効率が大の膜、それ以外の部分が光電子放出効率が小のレジストの膜を形成することが可能となる。
【０１０４】
図１０は、本発明の転写板作成の説明図を示す。
図１０の（ａ）は、モールドを押し付ける前の状態を模式的に示す。これは、後述する図１１の（ａ）のネガ型転写板作成装置にモールドおよび転写板６をセットし、レジスト供給装置４２から供給されたレジストを回転させた転写板６に１滴落とし遠心力で均一にレジストを当該転写板６に塗布した後の状態を模式的に示す。この際、転写板６には、図示のように、光電面（電子放出効率が大の光電面、図６参照）を予め作成されている（図６参照）ので、その上にレジストが塗布される。
【０１０５】
図１０の（ｂ）は、モールド押付け状態を示す。これは、図１０の（ａ）の状態から、モールドを下方に移動させ転写板６に押付ける。この状態で、レジストが光硬化性レジストの場合には光照射したり、熱硬化性の場合には加熱したり、あるいは時間硬化性の場合には所定の硬化時間経過まで待ったりし、十分に硬化させる。
【０１０６】
図１０の（ｃ）は、モールド外しする。これは、図１０の（ｂ）でモールドを転写板６に押付けて当該転写板６のレジストにモールドのパターンが完全に転写されたので（硬化性レジストのときは十分に硬化したので）、モールドを上方向に移動させて当該モールドを外し、転写板６の塗布したレジストの部分に当該モールド上のパターンを完全に転写する。
【０１０７】
以上によって、光電面を予め形成した転写板６の上のレジストを塗布し、モールドを押付けて当該転写板６の塗布したレジストの部分に当該モールド上のパターンを転写し、当該モールド上のパターンの部分について転写板６上でレジストが無くあるいは殆どなく、それ以外の部分はレジストの残した転写板６を形成することが可能となる。そして、当該転写板６について、僅かにレジストがパターン部分に残っている場合には、全面をイオン照射して当該残っているレジストを完全の除去し、転写板６のパターン部分は下層の光電面（通常は電子放出効率が大）が露出し、それ以外の部分にはレジスト（通常は電子放出効率が小）で覆われた当該転写板６を作成することが可能となる。尚、光電面を電子放出効率が小、レジストを電子放出効率が大と逆にしてもよい。
【０１０８】
図１１は、本発明の転写板の作成装置例を示す。
図１１の（ａ）は、ネガ型転写作成装置を模式的に示す。図示のネガ型転写作成装置は、既述した図１０の（ａ）（ｂ），（ｃ）の順番で、転写板６を作成する。作成された転写板６は、ネガ型、即ち、原型のモールド４１上のパターンの凹凸とが逆となったものである。以下簡単に動作を説明する。
【０１０９】
（１）転写板６を図示の状態にセットし、レジスト供給装置４２からレジストを供給し、転写板６の表面にレジストを均一に塗布する。例えば、光電面が予め形成された転写板６をセットして回転させ、レジスト供給装置４２から当該転写板６のほぼ中心付近に一滴落とし、遠心力で当該転写板６の表面に均一な所定厚さのレジストを塗布する。尚、転写板６へのレジスト塗布は、別のレジスト塗布装置で行った後に、図示の状態にセットしてもよい。
【０１１０】
（２）レジストが塗布された転写板６に、上方にセットされたモールド４１を、圧力制御装置４４の制御のもとで下方に移動させ（あるいはモールド４１を下方、転写板６を上方に両者を近づける方向に移動させ）、モールド４１をレジストを形成した転写板６に所定圧力で押付ける。
【０１１１】
（３）レジストが光硬化性、熱硬化性、所定時間経過硬化性の場合には、光を照射したり、加熱したり、所定硬化時間経過を待ったりし、十分にレジストを硬化させる。
【０１１２】
（４）圧力制御装置４４がモールドを転写板６から引き外す。
以上によって、転写板６に塗布したレジスト部分に、モールド４１上のパターンがネガ型として転写されることとなる。
【０１１３】
図１１の（ｂ）は、ポジ型転写作成装置を模式的に示す。図示のポジ型転写作成装置は、モールド４１上のパターンを直接に転写板６の上に転写したもので、原型のモールド４１上のパターンの凹凸とが同じになったものである。以下簡単に動作を説明する。
【０１１４】
（１）モールド４１を図示の状態にセットし、レジスト供給装置４５からレジストを供給し、転写板６の表面にレジストを均一に塗布する。例えば、レジストをほぼ均一に含ませたローラで、モールド４１の表面を所定圧力で移動させて均一にレジストを当該モールド４１上のパターンに塗布する。この際、モールド４１上のパターンの面積密度に対応した圧力でローラでモールド４１上のパターンに押付けてほぼ均一の厚さのレジストを塗布する。
【０１１５】
（２）レジストを塗布したモールド４１に、上方にセットされた転写板６を、圧力制御装置４４の制御のもとで下方に移動させ（あるいは転写板６を下方、モールド４１を上方に両者を近づける方向に移動させ）、転写板６をレジストを塗布したモールド４１に所定圧力で押付ける。
【０１１６】
（３）圧力制御装置４４が転写板６をモールド４１から引き外す。
以上によって、モールド４１上のパターンに塗布したレジストが転写板６に転写され、ポジ型として転写されることとなる。
【０１１７】
図１２は、本発明の説明図を示す。
図１２の（ａ）は、時間遅延積分型ライン検出器１の画素例を示す。本発明では、例えば図示のように、ライン方向に４０００（ｍ＝４０００画素）を有し、ライン方向と直角方向の時間遅延転送方向に１６（ｎ＝１６ライン）を有する例を示す。図示のライン検出器１は公知であって、ライン方向と直角方向に１６回転送して１６回分の時間積分した後、拡大画像として順次出力されることとなる。
【０１１８】
図１２の（ｂ）は、図１２の（ａ）のｍ＝４０００画素のライン検出器１をもとに、転写板６を上から下、下から上というように順次連続移動（正確には、上から下、下から上に連続移動（あるいはステップ移動）と、隣の領域に移動するステップ移動）を繰り返す。この際、ステージの移動に同期してライン検出器１上の信号を転送することを繰り返す。
【０１１９】
図１２の（ｃ）は、モールド４１を転写板６に押付ける様子を示す。これは、既述した図１０、図１１を模式的に分かり易く表示したものであって、転写板６とモールド４１とを押付けて当該モールド４１上のパターンを転写板６に転写する（詳細は図１０、図１１参照）。
【０１２０】
図１２の（ｄ）は、転写板６を模式的に示す。図示の転写板６では、モールド４１上のパターンがそのまま当該転写板６の上にパターン（レジスト）として転写（ポジ転写）されている様子を示す。この場合には、転写板６には転写前に予め光電膜５３（通常は、電子放出効率が大）が均一に形成されているので、その上にレジストのパターン５４（通常は、電子放出効率が小）が転写された様子を示す。図示の状態では、転写板６上に、モールド４１のパターン部分が電子放出効率の小のレジストのパターン５４が形成され、それ以外の部分は電子放出効率が大の光電膜５３で形成されているので、当該転写板６を既述した図１、図２の装置で拡大画像を生成すると、モールド４１上のパターン以外の部分（光電膜）の輝度が大、モールド４１上のパターン部分（レジスト）の輝度が小の拡大画像を生成することが可能となる。必要あれば、拡大画像の輝度を反転し、モールド４１上のパターン部分（凸の部分）を輝度大にすればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、微細寸法のモールド（押し型）上のパターンの検査をする新たな方法を提供し、しかも、極めて短時間に微細寸法のモールド上のパターンを検査するモールド検査方法およびモールド検査装置に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明のシステム構成図（その１）である。
【図２】本発明のシステム構成図（その２）である。
【図３】本発明のシステム構成図（要部、その３）である。
【図４】本発明の検査工程（ステップ＆リピート式）フローチャートである。
【図５】本発明の検査工程（ＴＤＩ式）フローチャートである。
【図６】本発明の転写板の作成フローチャートである。
【図７】本発明のポジ型転写板の作成フローチャートである。
【図８】本発明のネガ型転写板の作成フローチャートである。
【図９】本発明の転写工程フローチャートである。
【図１０】本発明の転写板作成の説明図である。
【図１１】本発明の転写板の作成装置例である。
【図１２】本発明の説明図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１：検出器
２：カメラ
３：電子カラム
４：レンズ（２）
５：レンズ（１）
６：転写板（試料）
７、７１：光源
８、８１：励起光
９：試料台
１０：絶縁柱
１１：移動ステージ
１２：試料交換機構
１３：真空チャンバ
１４：ステージ制御器
１５：同期信号
２１：画像装置・記憶装置
２２：電子光学系制御部
２３：ステージ制御部
２４：励起光電源
２５：試料搬送制御部
２６：真空排気制御部
２７：コンピュータ
２７１：座標系決定手段
２７２：画像形成手段
２７３：ステージ制御手段
３１：比較照合コンピュータ
３１１：検査手段
３２：設計データベース
３３：画像データベース
４１：モールド
４２、４５：レジスト供給装置
４３：モータ
４４：圧力制御装置
５１：モールド支持体
５２：ペース盤
５３：光電面
５４：パターン
【図１】
2009069073.tif 000003
【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】
2009069073.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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