同心円状パターンの検査装置および検査方法
【課題】ＳＥＭにおいて、同心円状パターンの異常、欠損等を自動で検出することができる。
【解決手段】同心円状のパターンを有する試料のＳＥＭ画像を撮像する画像撮像部と、前記画像からドット状パターンの重心点または線状パターンの中心線を求め、求めた重心点または中心線から所定の値を算出し、該所定の値と理論値との差分値を求め、該差分値と所定の閾値とを比較する位置測定部と、前記比較結果を表示装置に出力する出力部とを備えることを特徴とする。
【解決手段】同心円状のパターンを有する試料のＳＥＭ画像を撮像する画像撮像部と、前記画像からドット状パターンの重心点または線状パターンの中心線を求め、求めた重心点または中心線から所定の値を算出し、該所定の値と理論値との差分値を求め、該差分値と所定の閾値とを比較する位置測定部と、前記比較結果を表示装置に出力する出力部とを備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同心円状パターンの検査装置および検査方法に関し、例えば、ＤＴＭ、ＢＰＭ等のディスクおよび該ディスクを形成するためのテンプレートの検査装置および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスクリートラックメディア（ＤＴＭ）やビットパターンドメディア（ＢＰＭ）が次世代ＨＤＤ向けに注目されている。ＤＴＭは、トラック間に非磁性領域を設けて隣接トラック間の相互作用を低減し、ＳＮを向上する技術である。ＢＰＭは、トラック間に加えてビット間にも非磁性領域を設け、すべてのビットが分離したパターンを形成する。
【０００３】
ＤＴＭ、ＢＰＭでは、ディスク上に、バーストパターンと呼ばれるドット状パターンを有するサーボ部、データを記憶する線状パターンを有するトラック部が、同心円状に形成される。これらのパターニングにはナノインプリントが適用される。
【０００４】
ナノインプリントでのパターニングは、ナノインプリント用テンプレートをＥＢ描画機で作成し、このテンプレートに基づき、ＤＴＭおよびＢＰＭ等のディスクが量産される。従って、最終的に製造されるディスクの品質およびスループットを向上するには、テンプレートに形成されたパターンの異常、欠損等を発見し、これらを修正する必要がある。
【０００５】
このようなパターンの異常、欠損等を発見するには、一般的に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が用いられる。ディスクの一部にでも不良箇所が存在すれば、そのディスクは使用できないため、テンプレート全体を観察する必要がある。しかし、ＳＥＭは観察視野が狭いため、テンプレート全体を検査することは労力を要する。
【０００６】
非特許文献１では、ナノインプリントプロセスに最適化された欠陥可視化マクロ検査装置を開示している。ここでは、照射光の配列条件により、方向性の異なるパターンやスポット径を分離可能としている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「ナノインプリント用モールドの最新動向次世代HDDとナノインプリント用欠陥可視化マクロ検査装置」、中川健二、2 0 1 0年2 月、http://www.t-kihan.com/common/pdf/mag100200.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記非特許文献１の検査装置は、光学レンズの０．７５〜４．５倍程度の倍率しかないため、より微細なパターンについては適用できない。また、パターンの異常、欠損等を自動で検出する方法については開示していない。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＳＥＭにおいて、同心円状パターンの異常、欠損等を自動で検出する同心円状パターンの検査装置および検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、同心円状のパターンを有する試料のＳＥＭ画像を撮像する画像撮像部と、前記画像からドット状パターンの重心点または線状パターンの中心線を求め、求めた重心点または中心線から、隣接するパターン同士のずれまたは試料の中心点を算出し、前記パターンのずれまたは試料の中心点と理論値との差分値を求め、該差分値と所定の閾値とを比較する位置測定部と、前記比較結果を表示装置に出力する出力部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
ＳＥＭにおいて、同心円状パターンの異常、欠損等を自動で検出することができる。個の他の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る同心円状パターンの検査装置の全体構成図である。
【図２】制御装置の内部構成図である。
【図３】同心円状パターンの検査装置のローカル計測の流れを示すフローチャートである。
【図４】重心点の傾きｍからパターンのずれ量を測定する方法を説明する図である。
【図５】重心間距離ｄからパターンのずれ量を測定する方法を説明する図である。
【図６】中心線間距離ｅからパターンのずれ量を測定する方法を説明する図である。
【図７】同心円状パターンの検査装置のグローバル計測の流れを示すフローチャートである。
【図８】バーストパターンから円の中心座標を算出する方法を説明する図である。
【図９】バーストパターンから円の中心座標を算出する方法を説明する図である。
【図１０】ローカル計測の出力結果を表示した図である。
【図１１】ローカル計測の出力結果を表示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、ＤＴＭ、ＢＰＭ等のディスクおよび該ディスクを形成するためのテンプレートの検査装置および検査方法に関する。以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は、本発明を実施するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成には同一の参照番号が付されている。
【００１４】
＜検査装置の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る同心円状パターンの検査装置の全体構成図である。同心円状パターンの検査装置は、電子ビームを発する電子銃１０１、電子ビームを加速する加速電極１０２、電子ビームを集束する集束レンズ１０３、電子ビームの不要な領域を除去する絞り１０４、電子ビームを偏向する偏向器１０５および１０６、電子ビームを試料１０７に集束させる対物レンズ１０８、試料１０７を載置するステージ１０９、試料をストックする試料室１１０、試料１０７からの二次電子を検出する二次電子検出器１１１、および制御装置１１２を備える。試料は、最終製品となるＤＴＭ、ＢＰＭ等のディスク、および該ディスクを形成するためのナノインプリント用のテンプレートを含む。
【００１５】
図２は、制御装置１１２の内部構成図である。制御装置１１２は、二次電子検出器１１１からの信号に基づき画像を撮像する画像撮像部２０１、撮像画像を記憶する画像記憶部２０２、偏向器１０５および１０６、対物レンズ１０８、ステージ１０９の移動、二次電子検出器１１１、加速電極１０２の電源、およびステージ電圧およびリターディング電圧の電源を制御する全体制御部２０３、撮像画像に基づき所定の計算を行う位置測定部２０４、並びに表示装置に画像を表示したり、各手段に指示を送る入出力部２０５を備える。また、制御装置１１２は、記憶装置、表示装置、およびポインティングデバイス等を備えるＰＣ等である。オペレータは、試料の検査対象となる位置を入出力部２０５を通して、全体制御部２０３に指示する。画像撮像部２０１は、その指示に基づき画像を取得する。画像記憶部２０２は、取得した画像を保存する。位置測定部２０４は、取得された画像から、測定点の重心および試料の中心からの座標を計測し、この計測データに基づき、パターンずれを検査する。各手段の一部又は全部は、ハードウエアとして実現可能である。また、各手段はプログラム処理を通じて実現される。
【００１６】
＜検査装置の処理＞
本実施形態では、同心円状パターンの検査装置は、ローカル計測またはグローバル計測で検査する。ローカル計測は、同心円状パターンの一部の領域（例えば１５０ｋ倍で撮影される画像）において、パターンが直線上に並んでいると考え、隣接するパターン同士でずれ量を計測する。ローカル計測により、パターンの位置ずれ、欠損等が検出できる。グローバル計測は、同心円状パターン全体（テンプレートまたはディスク全体）において、同一トラック上にある少なくとも４点のパターンの重心点のうち少なくとも１点が異なる２組のパターンからトラックの中心点を２点求め、この２点の中心点からずれ量を計測する。グローバル計測により、試料の真円度、パターンの位置ずれ等が検出できる。
【００１７】
（ローカル計測）
図３は、同心円状パターンの検査装置のローカル計測の流れを示すフローチャートである。
【００１８】
Ｓ３０１では、画像撮像部２０１が試料の画像を撮像し、画像記憶部２０２が画像を記憶する。
【００１９】
Ｓ３０２では、位置測定部２０４が、取得した画像からパターンの重心点または中心線を求める。
【００２０】
Ｓ３０３では、隣接するパターン同士でずれ量を算出する。パターンのずれ量を算出する方法として、（１）重心点の傾きｍから算出する方法、（２）重心間距離ｄまたは中心線間距離ｅから算出する方法、（３）設計データとのマッチングにより算出する方法がある。この３つの算出方法のうち、少なくとも１つを実行する。
【００２１】
Ｓ３０４および３０５では、位置測定部２０４がＳ３０３で算出したずれ量をそれぞれの閾値と比較し、入出力部２０５が結果を出力する。
【００２２】
（１）重心点の傾きｍからパターンのずれ量を算出する方法
図４は、重心点の傾きｍからパターンのずれ量を測定する方法を説明する図である。まず、同一トラック上にある複数のバーストパターンの重心点を求め、トラック方向に隣接する２点の重心点から傾きmを求める。図では、バーストパターン４０１と４０２の重心点から傾きｍ１、バーストパターン４０２と４０３から傾きｍ２、バーストパターン４０３と４０４から傾きｍ３をそれぞれ求める。次に、傾きｍの理論値とバーストパターンから求めた傾きとを比較し、ずれ量を算出する。画像と試料中心との傾きをθとすると、傾きｍの理論値は、理論上（θ＋π／２）となるので、装置上の座標データからθを算出すれば求まる。なお、画像を−θ回転させれば、傾きｍの理論値はｙ軸に平行になるので、ｙ軸からのずれ量を算出してもよい。
【００２３】
（２）重心間距離ｄまたは中心線間距離ｅからパターンのずれ量を算出する方法
図５は、重心間距離ｄからパターンのずれ量を測定する方法を説明する図である。同一トラック上にあるパターンが同一方向にオフセットを持った場合、傾きからはずれ量が算出できない。その場合は、重心間距離ｄからずれ量が測定できる。まず、同一トラック上にある複数のバーストパターンの重心点を求め、トラック方向と垂直に隣接する２点の重心点の距離ｄを求める。図では、バーストパターン５０１と５０５の重心点から距離ｄ１、バーストパターン５０２と５０６から距離ｄ２、バーストパターン５０３と５０７から距離ｄ３、などのように求める。次に、距離ｄの理論値とバーストパターンから求めた距離とを比較し、ずれ量を算出する。距離ｄの理論値は、設計データから求めることができる。図では、ｄ９〜ｄ１２は理論値と等しいが、ｄ１〜ｄ４は理論値よりも大きく、ｄ５〜ｄ８は理論値よりも小さい。
【００２４】
図６は、中心線間距離ｅからパターンのずれ量を測定する方法を説明する図である。同一トラック上にあるパターンは、図５ではドット状のバーストパターンであったが、ここでは線状のデータパターンである。まず、同一トラック上にある複数のデータパターンの中心線を左右のエッジより求める。次に、ディスク中心からの画像の傾きをθとして、隣接する２本の中心線の距離ｅを求める。距離ｅのトラック方向に対するサンプリングレート（例えば、ｅ１とｅ２との間隔）は、例えば、距離ｅの理論値（データパターン間の距離）にしてもよいし、任意の値にしてもよい。図では、トラックｂのデータパターンの中心線が途中でずれているため、データパターン６０１と６０２の中心線の距離ｅ２と、データパターン６０１と６０３の中心線の距離ｅ３は異なる。次に、距離ｅの理論値とデータパターンから求めた距離とを比較し、ずれ量を算出する。距離ｅの理論値は、設計データから求めることができる。
【００２５】
（３）設計データとのマッチングによりパターンのずれ量を算出する方法
設計データは、パターンの理論値に相当する。したがって、設計データと画像のパターンとを重ね合わせ、パターンの重心点または中心線のずれ量を算出する。この方法は、さまざまなパターンずれに対応可能である。
【００２６】
（グローバル計測）
図７は、同心円状パターンの検査装置のグローバル計測の流れを示すフローチャートである。
【００２７】
Ｓ７０１では、画像撮像部２０１が試料の画像を撮像し、画像記憶部２０２が画像を記憶する。
【００２８】
Ｓ７０２では、位置測定部２０４が、取得した画像からパターンの重心点または中心線上の任意の点を求める。
【００２９】
Ｓ７０３では、位置測定部２０４が、Ｓ７０２で求めた点のうち、同一トラック上にある３点から円の中心座標Ｃ１を算出する。または、２点から楕円近似式（ｘ２／ａ１２＋ｙ２／ｂ１２＝１）を算出する。
【００３０】
Ｓ７０４では、位置測定部２０４が、Ｓ７０２で求めた点のうち、同一トラック上にある３点であって、Ｓ７０３の３点と少なくとも１点が異なる３点から円の中心座標Ｃ２を算出する。または、Ｓ７０２で求めた点のうち、同一トラック上にある２点であって、Ｓ７０３の２点と少なくとも１点が異なる２点から楕円近似式（ｘ２／ａ２２＋ｙ２／ｂ２２＝１）を算出する。つまり、Ｓ７０３と７０４で円の中心座標を２つ算出するには、少なくとも４点の重心点または中心線上の任意の点を求めればよい。同様に、楕円近似式を２つ算出するには、少なくとも３点の重心点または中心線上の任意の点を求めればよい。
【００３１】
Ｓ７０５では、位置測定部２０４が、中心座標のずれ量（Ｃ１−Ｃ２）を所定の閾値と比較する。または、離心率のずれ量（Ｅ１−Ｅ２）を所定の閾値と比較する。離心率は、Ｅ１＝√（１−ｂ１２／ａ１２）、Ｅ２＝√（１−ｂ２２／ａ２２）で定義される。
【００３２】
Ｓ７０６では、入出力部２０５が、中心座標のずれ量または離心率のずれ量の結果のうち少なくとも一方を出力する。また、ＳＥＭ画像、トラックごとの重心点も併せて表示してもよい。
【００３３】
図８および図９は、バーストパターンから円の中心座標を算出する方法を説明する図である。まず、同一トラック上にあるバーストパターンのうち、少なくとも３点の重心点を求める。図８では、トラックｂ上にある６点の重心点ｇ１（ｘ，ｙ）〜ｇ６（ｘ，ｙ）を求めている。次に、バーストパターンの３点から、円の中心座標Ｃ１を算出する。図９では、バーストパターンの９０１、９０３、および９０５の３点から、円の中心座標Ｃ１を算出する。算出方法は、９０１と９０３、９０１と９０５を直線で結び、それぞれの直線の中点から垂線を引き、垂線が交わった場所が円の中心座標Ｃ１である。また、バーストパターンの別の３点から、円の中心座標Ｃ２を算出する。図９では、９０２、９０４、および９０６の別の３点から、円の中心座標Ｃ２を算出する。そして、２つの中心座標のずれ量（Ｃ１−Ｃ２）を所定の閾値と比較し、所定の閾値以内であれば真円、閾値より大きければ非真円とする。図９（Ａ）は真円の場合であり、２つの中心座標が一致している。一方、図９（Ｂ）は非真円であり、２つの中心座標が一致していない。したがって、円の中心座標を２点算出すれば、トラックが真円であるか否かを判断できる。なお、ここでは、バーストパターンについて説明したが、データパターンであっても線状パターン上の任意の点を求めれば、同様に真円の判断が可能である。
【００３４】
図１０および図１１は、ローカル計測の出力結果を表示した図である。図１０（Ａ）は、バーストパターンのＳＥＭ画像であり、略ｙ方向にトラックａ〜ｃが並んでいる。また、略ｘ方向に並ぶバーストパターンを１００１〜１００５で表示している。この設計データ（理論値）は、トラック方向で１５０ｎｍ間隔、トラックに垂直方向で１００ｎｍ間隔である。図１０（Ｂ）〜（Ｄ）は、図１０（Ａ）のトラックａ〜ｃごとに、バーストパターン１００１を基準（原点）としたときの、１００２〜１００５の重心座標を順にプロットしたものである。すなわち、図１０（Ｂ）〜（Ｄ）から傾きｍの傾向がわかる。
【００３５】
図１０（Ａ）を参照すると、目視ではバーストパターンの重心点のずれは確認できない。しかし、図１０（Ｂ）〜（Ｄ）を参照すると、ＳＥＭ画像はわずかに傾いているためグラフに傾きは現れるものの、ｘ方向の差分値が異なるため傾きは一定ではないことがわかる。特に、１００３と１００４の間でトラックに沿ってパターンのずれが起きていると推測される。このように、トラックに垂直方向のずれの傾向がわかる。なお、トラック方向のずれの傾向を把握するには、トラックに垂直方向に並ぶバーストパターンの列ごとに、重心座標をプロットすればよい。
【００３６】
図１１（Ａ）は、図１０（Ａ）の画像から求めた傾きｍと理論値との差分、図１１（Ｂ）は、図１０（Ａ）の画像から求めたトラック間の距離ｄと理論値との差分を表示したものである。ｍｉ（ｉ＝１〜４）は隣接するドットパターン間の傾き、ｄｉ（ｉ＝１〜５）は隣接するトラック間の対応するドットパターン間の距離を示す。例えば、ｍ１とは１００１の重心点と１００２の重心点の傾き、トラックａとトラックｂのｄ１とはトラックａにある１００１の重心点とトラックｂにある１００１の重心点の距離である。
【００３７】
図１１（Ａ）を参照すると、いずれのトラックにおいてもｍ３の値がマイナスになっていることから、パターン１００３と１００４との間に−ｘ方向へのずれがあることが認識できる。言い換えると、いずれのトラック上のパターンも、トラック方向に同じようなずれの傾向を有するため、図１１（Ｂ）を参照しても、ずれの傾向を認識しにくい。
【００３８】
図１０および図１１において、所定の閾値より大きいデータをエラー表示することもできる。またエラーは、ＸＹ座標及び、ｒ−θの極座標にも変換し出力することができ、他のプロセス装置、検査装置に座標情報を転送することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
２０１・・・画像撮像部、２０２・・・画像記憶部、２０３・・・全体制御部、２０４・・・位置測定部、２０５・・・入出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同心円状パターンの検査装置および検査方法に関し、例えば、ＤＴＭ、ＢＰＭ等のディスクおよび該ディスクを形成するためのテンプレートの検査装置および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスクリートラックメディア（ＤＴＭ）やビットパターンドメディア（ＢＰＭ）が次世代ＨＤＤ向けに注目されている。ＤＴＭは、トラック間に非磁性領域を設けて隣接トラック間の相互作用を低減し、ＳＮを向上する技術である。ＢＰＭは、トラック間に加えてビット間にも非磁性領域を設け、すべてのビットが分離したパターンを形成する。
【０００３】
ＤＴＭ、ＢＰＭでは、ディスク上に、バーストパターンと呼ばれるドット状パターンを有するサーボ部、データを記憶する線状パターンを有するトラック部が、同心円状に形成される。これらのパターニングにはナノインプリントが適用される。
【０００４】
ナノインプリントでのパターニングは、ナノインプリント用テンプレートをＥＢ描画機で作成し、このテンプレートに基づき、ＤＴＭおよびＢＰＭ等のディスクが量産される。従って、最終的に製造されるディスクの品質およびスループットを向上するには、テンプレートに形成されたパターンの異常、欠損等を発見し、これらを修正する必要がある。
【０００５】
このようなパターンの異常、欠損等を発見するには、一般的に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が用いられる。ディスクの一部にでも不良箇所が存在すれば、そのディスクは使用できないため、テンプレート全体を観察する必要がある。しかし、ＳＥＭは観察視野が狭いため、テンプレート全体を検査することは労力を要する。
【０００６】
非特許文献１では、ナノインプリントプロセスに最適化された欠陥可視化マクロ検査装置を開示している。ここでは、照射光の配列条件により、方向性の異なるパターンやスポット径を分離可能としている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「ナノインプリント用モールドの最新動向次世代HDDとナノインプリント用欠陥可視化マクロ検査装置」、中川健二、2 0 1 0年2 月、http://www.t-kihan.com/common/pdf/mag100200.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記非特許文献１の検査装置は、光学レンズの０．７５〜４．５倍程度の倍率しかないため、より微細なパターンについては適用できない。また、パターンの異常、欠損等を自動で検出する方法については開示していない。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＳＥＭにおいて、同心円状パターンの異常、欠損等を自動で検出する同心円状パターンの検査装置および検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、同心円状のパターンを有する試料のＳＥＭ画像を撮像する画像撮像部と、前記画像からドット状パターンの重心点または線状パターンの中心線を求め、求めた重心点または中心線から、隣接するパターン同士のずれまたは試料の中心点を算出し、前記パターンのずれまたは試料の中心点と理論値との差分値を求め、該差分値と所定の閾値とを比較する位置測定部と、前記比較結果を表示装置に出力する出力部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
ＳＥＭにおいて、同心円状パターンの異常、欠損等を自動で検出することができる。個の他の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る同心円状パターンの検査装置の全体構成図である。
【図２】制御装置の内部構成図である。
【図３】同心円状パターンの検査装置のローカル計測の流れを示すフローチャートである。
【図４】重心点の傾きｍからパターンのずれ量を測定する方法を説明する図である。
【図５】重心間距離ｄからパターンのずれ量を測定する方法を説明する図である。
【図６】中心線間距離ｅからパターンのずれ量を測定する方法を説明する図である。
【図７】同心円状パターンの検査装置のグローバル計測の流れを示すフローチャートである。
【図８】バーストパターンから円の中心座標を算出する方法を説明する図である。
【図９】バーストパターンから円の中心座標を算出する方法を説明する図である。
【図１０】ローカル計測の出力結果を表示した図である。
【図１１】ローカル計測の出力結果を表示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、ＤＴＭ、ＢＰＭ等のディスクおよび該ディスクを形成するためのテンプレートの検査装置および検査方法に関する。以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は、本発明を実施するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成には同一の参照番号が付されている。
【００１４】
＜検査装置の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る同心円状パターンの検査装置の全体構成図である。同心円状パターンの検査装置は、電子ビームを発する電子銃１０１、電子ビームを加速する加速電極１０２、電子ビームを集束する集束レンズ１０３、電子ビームの不要な領域を除去する絞り１０４、電子ビームを偏向する偏向器１０５および１０６、電子ビームを試料１０７に集束させる対物レンズ１０８、試料１０７を載置するステージ１０９、試料をストックする試料室１１０、試料１０７からの二次電子を検出する二次電子検出器１１１、および制御装置１１２を備える。試料は、最終製品となるＤＴＭ、ＢＰＭ等のディスク、および該ディスクを形成するためのナノインプリント用のテンプレートを含む。
【００１５】
図２は、制御装置１１２の内部構成図である。制御装置１１２は、二次電子検出器１１１からの信号に基づき画像を撮像する画像撮像部２０１、撮像画像を記憶する画像記憶部２０２、偏向器１０５および１０６、対物レンズ１０８、ステージ１０９の移動、二次電子検出器１１１、加速電極１０２の電源、およびステージ電圧およびリターディング電圧の電源を制御する全体制御部２０３、撮像画像に基づき所定の計算を行う位置測定部２０４、並びに表示装置に画像を表示したり、各手段に指示を送る入出力部２０５を備える。また、制御装置１１２は、記憶装置、表示装置、およびポインティングデバイス等を備えるＰＣ等である。オペレータは、試料の検査対象となる位置を入出力部２０５を通して、全体制御部２０３に指示する。画像撮像部２０１は、その指示に基づき画像を取得する。画像記憶部２０２は、取得した画像を保存する。位置測定部２０４は、取得された画像から、測定点の重心および試料の中心からの座標を計測し、この計測データに基づき、パターンずれを検査する。各手段の一部又は全部は、ハードウエアとして実現可能である。また、各手段はプログラム処理を通じて実現される。
【００１６】
＜検査装置の処理＞
本実施形態では、同心円状パターンの検査装置は、ローカル計測またはグローバル計測で検査する。ローカル計測は、同心円状パターンの一部の領域（例えば１５０ｋ倍で撮影される画像）において、パターンが直線上に並んでいると考え、隣接するパターン同士でずれ量を計測する。ローカル計測により、パターンの位置ずれ、欠損等が検出できる。グローバル計測は、同心円状パターン全体（テンプレートまたはディスク全体）において、同一トラック上にある少なくとも４点のパターンの重心点のうち少なくとも１点が異なる２組のパターンからトラックの中心点を２点求め、この２点の中心点からずれ量を計測する。グローバル計測により、試料の真円度、パターンの位置ずれ等が検出できる。
【００１７】
（ローカル計測）
図３は、同心円状パターンの検査装置のローカル計測の流れを示すフローチャートである。
【００１８】
Ｓ３０１では、画像撮像部２０１が試料の画像を撮像し、画像記憶部２０２が画像を記憶する。
【００１９】
Ｓ３０２では、位置測定部２０４が、取得した画像からパターンの重心点または中心線を求める。
【００２０】
Ｓ３０３では、隣接するパターン同士でずれ量を算出する。パターンのずれ量を算出する方法として、（１）重心点の傾きｍから算出する方法、（２）重心間距離ｄまたは中心線間距離ｅから算出する方法、（３）設計データとのマッチングにより算出する方法がある。この３つの算出方法のうち、少なくとも１つを実行する。
【００２１】
Ｓ３０４および３０５では、位置測定部２０４がＳ３０３で算出したずれ量をそれぞれの閾値と比較し、入出力部２０５が結果を出力する。
【００２２】
（１）重心点の傾きｍからパターンのずれ量を算出する方法
図４は、重心点の傾きｍからパターンのずれ量を測定する方法を説明する図である。まず、同一トラック上にある複数のバーストパターンの重心点を求め、トラック方向に隣接する２点の重心点から傾きmを求める。図では、バーストパターン４０１と４０２の重心点から傾きｍ１、バーストパターン４０２と４０３から傾きｍ２、バーストパターン４０３と４０４から傾きｍ３をそれぞれ求める。次に、傾きｍの理論値とバーストパターンから求めた傾きとを比較し、ずれ量を算出する。画像と試料中心との傾きをθとすると、傾きｍの理論値は、理論上（θ＋π／２）となるので、装置上の座標データからθを算出すれば求まる。なお、画像を−θ回転させれば、傾きｍの理論値はｙ軸に平行になるので、ｙ軸からのずれ量を算出してもよい。
【００２３】
（２）重心間距離ｄまたは中心線間距離ｅからパターンのずれ量を算出する方法
図５は、重心間距離ｄからパターンのずれ量を測定する方法を説明する図である。同一トラック上にあるパターンが同一方向にオフセットを持った場合、傾きからはずれ量が算出できない。その場合は、重心間距離ｄからずれ量が測定できる。まず、同一トラック上にある複数のバーストパターンの重心点を求め、トラック方向と垂直に隣接する２点の重心点の距離ｄを求める。図では、バーストパターン５０１と５０５の重心点から距離ｄ１、バーストパターン５０２と５０６から距離ｄ２、バーストパターン５０３と５０７から距離ｄ３、などのように求める。次に、距離ｄの理論値とバーストパターンから求めた距離とを比較し、ずれ量を算出する。距離ｄの理論値は、設計データから求めることができる。図では、ｄ９〜ｄ１２は理論値と等しいが、ｄ１〜ｄ４は理論値よりも大きく、ｄ５〜ｄ８は理論値よりも小さい。
【００２４】
図６は、中心線間距離ｅからパターンのずれ量を測定する方法を説明する図である。同一トラック上にあるパターンは、図５ではドット状のバーストパターンであったが、ここでは線状のデータパターンである。まず、同一トラック上にある複数のデータパターンの中心線を左右のエッジより求める。次に、ディスク中心からの画像の傾きをθとして、隣接する２本の中心線の距離ｅを求める。距離ｅのトラック方向に対するサンプリングレート（例えば、ｅ１とｅ２との間隔）は、例えば、距離ｅの理論値（データパターン間の距離）にしてもよいし、任意の値にしてもよい。図では、トラックｂのデータパターンの中心線が途中でずれているため、データパターン６０１と６０２の中心線の距離ｅ２と、データパターン６０１と６０３の中心線の距離ｅ３は異なる。次に、距離ｅの理論値とデータパターンから求めた距離とを比較し、ずれ量を算出する。距離ｅの理論値は、設計データから求めることができる。
【００２５】
（３）設計データとのマッチングによりパターンのずれ量を算出する方法
設計データは、パターンの理論値に相当する。したがって、設計データと画像のパターンとを重ね合わせ、パターンの重心点または中心線のずれ量を算出する。この方法は、さまざまなパターンずれに対応可能である。
【００２６】
（グローバル計測）
図７は、同心円状パターンの検査装置のグローバル計測の流れを示すフローチャートである。
【００２７】
Ｓ７０１では、画像撮像部２０１が試料の画像を撮像し、画像記憶部２０２が画像を記憶する。
【００２８】
Ｓ７０２では、位置測定部２０４が、取得した画像からパターンの重心点または中心線上の任意の点を求める。
【００２９】
Ｓ７０３では、位置測定部２０４が、Ｓ７０２で求めた点のうち、同一トラック上にある３点から円の中心座標Ｃ１を算出する。または、２点から楕円近似式（ｘ２／ａ１２＋ｙ２／ｂ１２＝１）を算出する。
【００３０】
Ｓ７０４では、位置測定部２０４が、Ｓ７０２で求めた点のうち、同一トラック上にある３点であって、Ｓ７０３の３点と少なくとも１点が異なる３点から円の中心座標Ｃ２を算出する。または、Ｓ７０２で求めた点のうち、同一トラック上にある２点であって、Ｓ７０３の２点と少なくとも１点が異なる２点から楕円近似式（ｘ２／ａ２２＋ｙ２／ｂ２２＝１）を算出する。つまり、Ｓ７０３と７０４で円の中心座標を２つ算出するには、少なくとも４点の重心点または中心線上の任意の点を求めればよい。同様に、楕円近似式を２つ算出するには、少なくとも３点の重心点または中心線上の任意の点を求めればよい。
【００３１】
Ｓ７０５では、位置測定部２０４が、中心座標のずれ量（Ｃ１−Ｃ２）を所定の閾値と比較する。または、離心率のずれ量（Ｅ１−Ｅ２）を所定の閾値と比較する。離心率は、Ｅ１＝√（１−ｂ１２／ａ１２）、Ｅ２＝√（１−ｂ２２／ａ２２）で定義される。
【００３２】
Ｓ７０６では、入出力部２０５が、中心座標のずれ量または離心率のずれ量の結果のうち少なくとも一方を出力する。また、ＳＥＭ画像、トラックごとの重心点も併せて表示してもよい。
【００３３】
図８および図９は、バーストパターンから円の中心座標を算出する方法を説明する図である。まず、同一トラック上にあるバーストパターンのうち、少なくとも３点の重心点を求める。図８では、トラックｂ上にある６点の重心点ｇ１（ｘ，ｙ）〜ｇ６（ｘ，ｙ）を求めている。次に、バーストパターンの３点から、円の中心座標Ｃ１を算出する。図９では、バーストパターンの９０１、９０３、および９０５の３点から、円の中心座標Ｃ１を算出する。算出方法は、９０１と９０３、９０１と９０５を直線で結び、それぞれの直線の中点から垂線を引き、垂線が交わった場所が円の中心座標Ｃ１である。また、バーストパターンの別の３点から、円の中心座標Ｃ２を算出する。図９では、９０２、９０４、および９０６の別の３点から、円の中心座標Ｃ２を算出する。そして、２つの中心座標のずれ量（Ｃ１−Ｃ２）を所定の閾値と比較し、所定の閾値以内であれば真円、閾値より大きければ非真円とする。図９（Ａ）は真円の場合であり、２つの中心座標が一致している。一方、図９（Ｂ）は非真円であり、２つの中心座標が一致していない。したがって、円の中心座標を２点算出すれば、トラックが真円であるか否かを判断できる。なお、ここでは、バーストパターンについて説明したが、データパターンであっても線状パターン上の任意の点を求めれば、同様に真円の判断が可能である。
【００３４】
図１０および図１１は、ローカル計測の出力結果を表示した図である。図１０（Ａ）は、バーストパターンのＳＥＭ画像であり、略ｙ方向にトラックａ〜ｃが並んでいる。また、略ｘ方向に並ぶバーストパターンを１００１〜１００５で表示している。この設計データ（理論値）は、トラック方向で１５０ｎｍ間隔、トラックに垂直方向で１００ｎｍ間隔である。図１０（Ｂ）〜（Ｄ）は、図１０（Ａ）のトラックａ〜ｃごとに、バーストパターン１００１を基準（原点）としたときの、１００２〜１００５の重心座標を順にプロットしたものである。すなわち、図１０（Ｂ）〜（Ｄ）から傾きｍの傾向がわかる。
【００３５】
図１０（Ａ）を参照すると、目視ではバーストパターンの重心点のずれは確認できない。しかし、図１０（Ｂ）〜（Ｄ）を参照すると、ＳＥＭ画像はわずかに傾いているためグラフに傾きは現れるものの、ｘ方向の差分値が異なるため傾きは一定ではないことがわかる。特に、１００３と１００４の間でトラックに沿ってパターンのずれが起きていると推測される。このように、トラックに垂直方向のずれの傾向がわかる。なお、トラック方向のずれの傾向を把握するには、トラックに垂直方向に並ぶバーストパターンの列ごとに、重心座標をプロットすればよい。
【００３６】
図１１（Ａ）は、図１０（Ａ）の画像から求めた傾きｍと理論値との差分、図１１（Ｂ）は、図１０（Ａ）の画像から求めたトラック間の距離ｄと理論値との差分を表示したものである。ｍｉ（ｉ＝１〜４）は隣接するドットパターン間の傾き、ｄｉ（ｉ＝１〜５）は隣接するトラック間の対応するドットパターン間の距離を示す。例えば、ｍ１とは１００１の重心点と１００２の重心点の傾き、トラックａとトラックｂのｄ１とはトラックａにある１００１の重心点とトラックｂにある１００１の重心点の距離である。
【００３７】
図１１（Ａ）を参照すると、いずれのトラックにおいてもｍ３の値がマイナスになっていることから、パターン１００３と１００４との間に−ｘ方向へのずれがあることが認識できる。言い換えると、いずれのトラック上のパターンも、トラック方向に同じようなずれの傾向を有するため、図１１（Ｂ）を参照しても、ずれの傾向を認識しにくい。
【００３８】
図１０および図１１において、所定の閾値より大きいデータをエラー表示することもできる。またエラーは、ＸＹ座標及び、ｒ−θの極座標にも変換し出力することができ、他のプロセス装置、検査装置に座標情報を転送することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
２０１・・・画像撮像部、２０２・・・画像記憶部、２０３・・・全体制御部、２０４・・・位置測定部、２０５・・・入出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円状のパターンを有する試料のＳＥＭ画像を撮像する画像撮像部と、
前記画像からドット状パターンの重心点または線状パターンの中心線を求め、求めた重心点または中心線から所定の値を算出し、該所定の値と理論値との差分値を求め、該差分値と所定の閾値とを比較する位置測定部と、
前記比較結果を表示装置に出力する出力部と
を備えることを特徴とする同心円状パターンの検査装置。
【請求項２】
前記位置測定部は、前記重心点または前記中心線上の任意の点から、隣接するパターン間の傾きまたは距離を算出し、該傾きまたは距離と前記理論値との差分値を求めることを特徴とする請求項１記載の同心円状パターンの検査装置。
【請求項３】
前記位置測定部は、前記重心点または前記中心線上の任意の点から、同一トラック上に存在する少なくとも４点のパターンの重心点のうち少なくとも１点が異なる２組のパターンを選択し、該２組を用いて第１および第２の中心座標を算出し、前記第１および第２の中心座標から前記トラックの真円度を求めることを特徴とする請求項１記載の同心円状パターンの検査装置。
【請求項４】
前記位置測定部は、前記重心点または前記中心線上の任意の点から、同一トラック上に存在する少なくとも３点のパターンの重心点のうち少なくとも１点が異なる２組のパターンを選択し、該２組を用いて第１および第２の楕円近似式を求め、前記第１および第２の楕円近似式から前記トラックの真円度を求めることを特徴とする請求項１記載の同心円状パターンの検査装置。
【請求項５】
画像撮像部が、同心円状のパターンを有する試料のＳＥＭ画像を撮像するステップと、
位置測定部が、前記画像からドット状パターンの重心点または線状パターンの中心線を求め、求めた重心点または中心線から所定の値を算出し、該所定の値と理論値との差分値を求め、該差分値と所定の閾値とを比較するステップと、
出力部が、前記比較結果を表示装置に出力するステップと
を備えることを特徴とする同心円状パターンの検査方法。
【請求項１】
同心円状のパターンを有する試料のＳＥＭ画像を撮像する画像撮像部と、
前記画像からドット状パターンの重心点または線状パターンの中心線を求め、求めた重心点または中心線から所定の値を算出し、該所定の値と理論値との差分値を求め、該差分値と所定の閾値とを比較する位置測定部と、
前記比較結果を表示装置に出力する出力部と
を備えることを特徴とする同心円状パターンの検査装置。
【請求項２】
前記位置測定部は、前記重心点または前記中心線上の任意の点から、隣接するパターン間の傾きまたは距離を算出し、該傾きまたは距離と前記理論値との差分値を求めることを特徴とする請求項１記載の同心円状パターンの検査装置。
【請求項３】
前記位置測定部は、前記重心点または前記中心線上の任意の点から、同一トラック上に存在する少なくとも４点のパターンの重心点のうち少なくとも１点が異なる２組のパターンを選択し、該２組を用いて第１および第２の中心座標を算出し、前記第１および第２の中心座標から前記トラックの真円度を求めることを特徴とする請求項１記載の同心円状パターンの検査装置。
【請求項４】
前記位置測定部は、前記重心点または前記中心線上の任意の点から、同一トラック上に存在する少なくとも３点のパターンの重心点のうち少なくとも１点が異なる２組のパターンを選択し、該２組を用いて第１および第２の楕円近似式を求め、前記第１および第２の楕円近似式から前記トラックの真円度を求めることを特徴とする請求項１記載の同心円状パターンの検査装置。
【請求項５】
画像撮像部が、同心円状のパターンを有する試料のＳＥＭ画像を撮像するステップと、
位置測定部が、前記画像からドット状パターンの重心点または線状パターンの中心線を求め、求めた重心点または中心線から所定の値を算出し、該所定の値と理論値との差分値を求め、該差分値と所定の閾値とを比較するステップと、
出力部が、前記比較結果を表示装置に出力するステップと
を備えることを特徴とする同心円状パターンの検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−９８２４０（Ｐ２０１２−９８２４０Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４８２５５（Ｐ２０１０−２４８２５５）
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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