説明

検査方法およびその装置

【課題】被検査対象であるパターンドメディアからなる磁気記録媒体の微細なパターンの形状欠陥を高速で検査できるようにする。
【解決手段】パターンドメディアの欠陥検査方法において、検出された分光波形データをデータベースに記憶しておいたパターン形状が既知の標準試料の分光反射率波形データと比較して、欠陥を検出し、この検出した欠陥の分光波形データと標準試料の分光反射率波形データとの検出波長ごとの差異に基づいて欠陥の種類を判定するようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、パターン形状の良否判定を行う検査方法およびその装置に係り、特にパターンドメディアに形成されたパターンからの反射光の分光波形の波長の違いによる形状の弁別を行い、パターン形状の良否判定を行う検査技術に関する。
【背景技術】
【0002】
ハードディスクの記録容量は年々増加傾向にある。容量を増大させる技術の一つとして、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には、ディスクリートトラックメディアとビットパターンドメディアの2つがある。ディスクリートトラックメディアとはメディアディスク上に同心円状のトラックパターンを形成する方式で、ビットパターンドメディアとは無数のビットパターンを形成する方式である。
【0003】
パターンドメディアでは、上記のパターンをディスク表面に物理的に形成し、形成したパターンに磁気情報を記録するものである。隣接するパターンとの間に物理的に空間ができることにより、従来よりも記録密度を増加することが可能となる。
【0004】
パターンの形成には、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が、パターンの大きさや形状のばらつきがある場合には、磁気記録媒体は正常に動作せず不良となる場合がある。そのため、パターン形状が適切に形成されているか検査することが必要となる。
従来、ディスク表面の欠陥を検出する検査方法として特許文献3に記載の方法がある。この方法は、レーザ光をディスク表面に照射し、その散乱光および正反射光を検出する受光素子から得る信号により欠陥の弁別(凹凸判定)を行うものである。
【0005】
特許文献1および2には、スピンドルを比較的遅いスピードで回転させながら分光検出によりパターンドメディアの表面を検査することに関する発明が記載されている。一方、特許文献3には、スピンドルを高速に回転させながらディスク表面をスパイラルに走査してディスク表面の欠陥を検査する事に関する発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開 2009−257993号公報
【特許文献2】特開 2009−150832号公報
【特許文献3】特開 2008−268189号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1および特許文献2においては、パターンドメディアのようなディスク表面に形成された微細なパターンの詳細な検査が可能となるが、検出した信号を処理するのに時間を要し、大量のディスクを短いタクトタイムで処理しなければならない実際の生産ラインに適用することが難しい。
【0008】
また、特許文献3に記載された発明は散乱光検出による平坦なディスク表面上の欠陥や異物を検出する技術に関するものであって、微細なパターン形状欠陥を検査する点について考慮されていなかった。
【0009】
本発明の目的は、被検査対象であるパターンドメディアからなる磁気記録媒体の微細なパターンの形状欠陥を高速で検査できるようにしたパターン形状検査方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明ではパターンドメディアの欠陥検査方法において、検出された分光波形データをあらかじめ記憶しておいた波形データと比較することにより、パターンの幅、高さおよび下地の厚さについて判定できるようにした。
【0011】
即ち、本発明では、表面にパターンが形成された試料を保持し保持した試料を回転させる回転軸部と、試料を保持した回転軸部を検査位置に搬送する搬送部と、回転軸部に保持された状態で搬送部により検査位置に搬送された試料に複数の波長を含む光のスポットを照射してスポット光が照射された試料上の領域からの反射光を分光して検出する分光検出光学系部と、分光検出光学系部で試料からの反射光を分光して検出して得た信号を処理して試料上のパターンの欠陥と欠陥の種類とを判定する信号処理部とを備えた検査装置において、信号処理部を、分光検出光学系部で反射光を分光して検出した信号を処理して分光反射率データを得る分光反射率データ取得手段と、正常パターンからの反射光の分光反射率データ及び正常パターンからのずれが許容できるパターンからの反射光の分光反射率データを記憶するデータベース手段と、分光反射率データ取得手段で取得した分光反射率データをデータベース手段に記憶しておいた分光反射率データと比較してデータベース手段に記憶しておいた分光反射率データからのずれ量が許容できる範囲を超えたデータを抽出するデータ処理手段と、データ処理手段で抽出したデータベース手段に記憶しておいた分光反射率データからのずれ量が許容できる範囲を超えたデータの情報を用いて試料上のパターンの欠陥と欠陥の種類とを判定する欠陥判定手段とを備えて構成した。
【0012】
また、本発明では、表面にパターンが形成された試料を回転軸部で保持し、試料を保持した回転軸部を検査位置に搬送し、回転軸部に保持された状態で検査位置に搬送された試料に複数の波長を含む光のスポットを照射して該スポット光が照射された試料上の領域からの反射光を分光して検出し、試料からの反射光を分光して検出して得た信号を処理して試料上のパターンの欠陥と欠陥の種類とを判定する検査方法において、試料上のパターンの欠陥と欠陥の種類とを判定することを、反射光を分光して検出して得た分光反射率データを予め記憶しておいた分光反射率データと比較して予め記憶しておいた分光反射率データからのずれ量が許容できる範囲を超えたデータを抽出し、抽出した予め記憶しておいた分光反射率データからのずれ量が許容できる範囲を超えたデータの情報を用いて試料上のパターンの欠陥と欠陥の種類とを判定するようにした。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、パターンドメディアのパターン形状欠陥を検出し、その欠陥の種類を特定する場合において、扱うデータ量を低減することができ、データ処理時間を短縮してリアルタイムでの処理を可能にするとともに、データ処理部を小型化・軽量化することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】検査装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図2】検査装置の動作の流れを説明するフロー図である。
【図3】光学系の概略の構成を示すブロック図である。
【図4】パターンが形成されたディスクの断面図である。
【図5】分光反射率分布を測定した結果の例を示すグラフである。
【図6】ディスク表面の検査の流れを説明するフロー図である。
【図7】検査結果を表示する例を示す画面の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明に係るハードディスク検査装置について図を用いて説明する。
図1は本実施例によるハードディスク検査装置100の概略の構成を示したものである。検査装置は、検査対象である表面にレジストパターンが形成されたハードディスク(ハードディスクメディア)207に検出光を照射し検査対象からの反射光を分光検出する分光検出光学系102と、検査対象を保持し高速で回転を行なうスピンドル部103と、スピンドル部を搬送側と光学系側の入れ替えを行なうターンテーブル部104と、検査対象上を光学系が走査できる光学ステージ部101と、検査対象の表裏反転を行なう反転部105、分光検出光学系102、スピンドル部103、ターンテーブル部104、光学ステージ部101や反転部105の動作を制御する制御部120及び分光検出データに基づいて検査対象表面に形成されたパターンの形状または形状異常を検出するデータ処理部110、分光検出光学系102からの出力信号を処理する分光波形処理部112を備えて構成される。データ処理部110には表示部111が備えられている。
【0016】
図1に示したハードディスク検査装置100を用いてハードディスクメディア207の表面に形成されたレジストパターンを検査する手順を図2のフローチャートを用いて説明する。
【0017】
まず検査対象であるハードディスクメディア207を図示していないハンドリングユニットを用いてスピンドル部103に供給されて固定される(S201)。次に、ターンテーブル104が180度回転してスピンドル部103は表面検査用の分光検出光学系102の側に移動する(S202)。表面検査用の分光検出光学系102の側に移動したスピンドル部103は高速回転を開始し(S203)、スピンドル部103に固定した検査対象のハードディスクメディア207を高速回転させる。このスピンドル部103の高速回転に同期して光学系ステージ101を移動させる(S204)ことにより、ハードディスクメディア207の表側の面がスパイラル状に全面走査される(S205)。表面検査用の分光検出光学系102により得られた検査データはデータ処理部110にて処理されてパターン形状等の判定が行われ、判定結果は表示部111に表示される。
【0018】
ハードディスクメディア207の表側の面の検査を終了するとターンテーブル104は反転して図示していないハンドリングユニットにより供給された位置に戻る(S206)。次にハードディスクメディア207は反転部105により反転されてガイドレール108に沿って隣のターンテーブル107の側に移動し、スピンドル部106に供給されて固定される(S207)。スピンドル部106にハードディスクメディア207が固定された後、ターンテーブル107は180度回転してハードディスクメディア207は裏面検査用の分光検出光学系109の側に移動する(S208)。
【0019】
裏面検査用の分光検出光学系109の側に移動したスピンドル部106は高速回転を開始し(S209)、スピンドル部106に固定した検査対象のハードディスクメディア207を高速回転させる。このスピンドル部106の高速回転に同期して光学系ステージ101を移動させる(S210)ことにより、ハードディスクメディア207の裏側の面がスパイラル状に全面走査される(S211)。裏面検査用の分光検出光学系109により得られた検査データはデータ処理部110にて処理されてパターン形状等の判定が行われ、判定結果は表示部111に表示される。
【0020】
ハードディスクメディア207の裏側の面の検査を終了するとターンテーブル107は反転して図示していないハンドリングユニットにより供給された位置に戻り(S212)、図示していないハンドリングユニットによりハードディスクメディア207がハードディスク検査装置100から取り出される(S213)。
【0021】
つぎに、表面検査用の分光検出光学系102又は裏面検査用の分光検出光学系109の構成について図3を用いて説明する。
【0022】
分光検出光学系102(109)は、図3に示すように光学ステージ101の上に固定されており、遠紫外(DUV)光を含む広帯域の光を発射する光源301、光源301から発射された光を集光する集光レンズ302、スピンドル103(107)に保持されている検査対象であるハードディスクメディア207上の検出視野を決める開口部3031を有する視野絞り303、検査対象であるハードディスクメディア207に適するように照明光を特定方向に偏光させる偏光子304、偏光された照明光の光路を検査対象であるハードディスクメディア207の側に折り曲げるハーフミラー305、照明光を検査対象であるハードディスクメディア207の表面に集光させる対物レンズ306、ハードディスクメディア207の表面で反射されて再び対物レンズ306で集光されハーフミラー305を透過した反射光を通過させて周辺からの迷光をカットするための開口部3071を有する絞り307、及び絞り307を通過した反射光を分光する回折格子308と回折格子308で分光された分光波形を検出する複数の検出画素を一列に配置したリニア光検出器309とを有する分光器310を備えて構成されている。
【0023】
分光器310のリニア光検出器309で検出された分光波形信号は、分光波形処理部112に送られてA/D変換されたのち、データ処理部110へ送られ処理されて検査対象であるハードディスクメディア207のパターン形状が検査される。
【0024】
次に、図3に示した構成の分光検出光学系102(109)でパターン形状の検査を行う方法について説明する。
【0025】
まず、制御部120で制御して光学ステージ101を検査開始位置にセットし、スピンドル103(107)を高速に回転させることによりスピンドル103(107)に保持されている検査対象であるハードディスクメディア207を高速に回転させた状態で、光学ステージ101を一定の速度で一方向に移動させる。制御部120で制御された光源301からは、遠紫外(DUV)光を含む広帯域(多波長)の照明光(例えば、波長が200〜800nm)を発射する。光源301としては、Xeランプ、ハロゲンランプ、重水素ランプ、水銀ランプなどを用いることができる。
【0026】
光源301から発射された光は、集光レンズ302により視野絞り303の開口部3031の位置に集光される。この視野絞り303の開口部3031に集光された光の像は、対物レンズ306により検査対象であるハードディスクメディア207の表面に結像される。また、視野絞り303を通過した照明光は制御部120で制御されている偏光制御部304により予め設定した偏光状態に調整された後、ハーフミラー305で一部が対物レンズ306の方向に反射されて対物レンズ306を透過してハードディスクメディア207に照射される。この偏光制御部304による偏光状態の制御は、ハードディスクメディア207に形成されたパターンの形状計測を高感度に行う条件から照明光の偏光方向を予め求めておいてデータベース部130に記憶しておくことにより、検査対象に応じて最適な偏光条件を設定することができる。
【0027】
視野絞り303の開口部3031の像が投影されたハードディスクメディア207からの反射光は、再び対物レンズ306に入射してその一部がハーフミラー305を透過して絞り307に達する。ここで視野絞りの位置を調整することにより、対物レンズを透過したハードディスクメディア207からの反射光の像が絞り307の開口部3071の位置に結像される。絞り307の開口部3071の大きさをハードディスクメディア207上の検出視野(視野絞り303の開口部3031の像が投影された領域)の大きさに合わせることにより、迷光や絞り307上に結像しない光を遮断することができる。
【0028】
絞り307の開口部3071を通過したハードディスクメディア207上の検出視野からの反射光(正反射光)は、分光光学系310の回折格子308に到達し、回折格子308で波長に応じて回折された分光波形となり、複数の検出素子が配列されたリニア光検出器309で波長ごとに検出される。リニア光検出器309で検出された分光波形検出信号は分光波形処理部112に入力してA/D変換され、デジタル化した分光反射率波形が得られる。このデジタル化した分光反射率波形はデータ処理部110へ送られて処理され、検査対象であるハードディスクメディア207上に形成されたパターンの形状が検査される。
【0029】
次に、データ処理部110で実行するパターン形状の検査方法について説明する。まず、予め正常な凹凸パターンを有するパターン形状が既知の標準試料の分光反射率波形データを取得してデータベース部130に記憶しておく。また、この標準試料の分光反射率波形データに基づいて電磁波解析により凹凸パターン形状(図4に示すような、レジストパターンの高さ、幅、下地の厚さなど)が変化した場合の分光反射率波形を求めてデータベース部130に記憶しておくとともに、凹凸パターン形状変化の限界値に対応する分光反射率波形データを決めてデータベース部130に登録しておく。即ち、図5に示すように、正常な凹凸パターンの分光反射率波形データ502と許容される凹凸パターンの形状変化の限界に対応する分光反射率波形データ503および504をデータベース部130に登録しておく。なお、図5において横軸は検出波長に対応する検出器のチャンネル(ch)番号を示しており、チャンネルの番号は検出波長に対応しており、番号が大きくなるほど検出波長が長いことを示している。
【0030】
凹凸パターンの形状で、例えば高さが変化した場合と幅が変化した場合とで、分光反射率波形の変化の仕方が異なる。即ち、凹凸パターン形状の不良の原因に応じて分光反射率波形が異なる。この特性を利用して、予め凹凸パターン形状の不良の原因と分光反射率波形特性との関係をデータベース部130に登録しておき、検査対象試料を検査して得られた分光反射率波形データを標準試料の分光反射率波形データと比較して許容値を超える波長帯域の分布特性を求め、データベース部130に登録しておいた凹凸パターン形状の不良の原因と分光反射率波形特性との関係の情報から検査対象試料のパターン形状の欠陥を検出し、その欠陥の種類を特定することができる。
【0031】
実際の検査における処理のフロー(図2のS205及びS211の処理)を、図6を用いて説明する。検査対象であるハードディスクメディア207を用いて図3に示した構成の分光検出光学系102(109)で分光反射率波形を検出し(S601)、図5の501に示したような分光反射率のデータを得る(S602)。次に、測定データ501とデータベース部130に登録しておいた正常な凹凸パターンの分光反射率波形データ502と許容される凹凸パターンの形状変化の限界に対応する分光反射率波形データ503および504とを比較し(S603)、測定データ501のうち許容される凹凸パターンの形状変化の限界に対応する分光反射率波形データ503および504を越えている部分を抽出する(S604)。次に、測定データ501のうちこの抽出した波長帯域の情報をデータベース部130に登録しておいた凹凸パターン形状の不良の原因と分光反射率波形特性との関係の情報から検査対象試料のパターン形状の欠陥を検出し(S605)、その欠陥の種類を特定する(S606)。
【0032】
このように、検出した分光反射率波形データのうち許容される凹凸パターンの形状変化の限界に対応する分光反射率波形データ503および504を越えている部分を抽出して処理するので、全ての検出分光反射率波形データを処理してパターン形状の欠陥を検出し、その欠陥の種類を特定する場合に比べて、扱うデータ量を低減することができ、データ処理時間を短縮してリアルタイムでの処理を可能にするとともに、データ処理部110を小型化・軽量化することが可能になった。
【0033】
なお、上記した実施例においては、パターンドメディア上に形成されたレジストパターン形状を検査する場合について説明したが、レジストパターンをマスクとしてエッチング処理することにより形成された磁性膜のパターン形状を検査する場合にも適用できる。
【0034】
例えば、図5に示すように測定結果501がch1でースライス504を下回り、ch2、ch6、ch7が+スライス503を超えた場合は、データベース部130に登録しておいた凹凸パターン形状の不良の原因と分光反射率波形特性との関係を参照することにより、パターンの幅が基準より大きいと判定することができる。
【0035】
図7に判定結果をデータ処理部110の表示画面111に表示した例を示す。表示画面111には、ハードディスクメディア上の欠陥マップ701、欠陥個数704、判定結果703、ディスク情報等702を表示する。図7の例では欠陥を点で表示しているが、欠陥の種類ごとの分布を領域で表示しても良い。
【0036】
以上の結果、実施例の検査装置により、例えばパターンドメディアのパターン形状の異常を高速に検出することが可能となる。
【符号の説明】
【0037】
100・・・ハードディスク検査装置 101・・・光学ステージ 102、
109・・・分光検出光学系 103,106・・・スピンドル 104、
107・・・ターンテーブル 105・・・反転部 110・・・データ処理部 112・・・分光波形処理部 120・・・全体制御部 130・・・データベース部 301・・・光源 303・・・視野絞り 304・・・偏光制御部 306・・・対物レンズ 308・・・回折格子 309・・・リニア光検出器 310・・・分光光学系。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面にパターンが形成された試料を保持し該保持した試料を回転させる回転軸部と、
該試料を保持した回転軸部を検査位置に搬送する搬送部と、
前記回転軸部に保持された状態で前記搬送部により検査位置に搬送された試料に複数の波長を含む光のスポットを照射して該スポット光が照射された試料上の領域からの反射光を分光して検出する分光検出光学系部と、
該分光検出光学系部で前記試料からの反射光を分光して検出して得た信号を処理して前記試料上のパターンの欠陥と欠陥の種類とを判定する信号処理部と
を備えた検査装置であって、前記信号処理部は、
前記分光検出光学系部で反射光を分光して検出した信号を処理して分光反射率データを得る分光反射率データ取得手段と、
正常パターンからの反射光の分光反射率データ及び該正常パターンからのずれが許容できるパターンからの反射光の分光反射率データを記憶するデータベース手段と、
前記分光反射率データ取得手段で取得した分光反射率データを前記データベース手段に記憶しておいた分光反射率データと比較して前記データベース手段に記憶しておいた分光反射率データからのずれ量が許容できる範囲を超えたデータを抽出するデータ処理手段と、
該データ処理手段で抽出した前記データベース手段に記憶しておいた分光反射率データからのずれ量が許容できる範囲を超えたデータの情報を用いて前記試料上のパターンの欠陥と欠陥の種類とを判定する欠陥判定手段と
を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項2】
前記データ処理手段は、前記分光反射率データ取得手段で取得した分光反射率データを前記データベース手段に記憶しておいた正常パターンからの反射光を分光して検出して得た分光反射率データ及び正常パターンからのずれが許容できるパターンからの反射光を分光して検出して得た分光反射率データと比較して前記反射光を分光して検出して得た分光反射率データのうち前記記憶しておいた正常パターンからのずれが許容できるパターンの分光反射率データを超える分光反射率データを抽出することを特徴とする請求項1記載の検査装置。
【請求項3】
前記分光検出光学系部を搭載して該分光検出光学系部を前記回転軸に保持された試料の半径方向に移動させるステージ部を更に備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の検査装置。
【請求項4】
前記回転軸部と前記搬送部と前記分光検出光学系部とを2組備え、一方の組の前記分光検出光学系部で検査を終えた試料を前記回転軸部から外して反転させた後に前記2組のうちの他方の組の回転軸部に保持させる試料反転部を更に備えたことを特徴とする請求項1記載の検査装置。
【請求項5】
前記分光検出光学系部は、可視光から遠紫外光を含む波長帯域の光のスポットを前記パターンドメディアに照射する光照射手段を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の検査装置。
【請求項6】
前記試料の表面に形成されたパターンがレジストのパターンであることを特徴とする請求項1又は2に記載の検査装置。
【請求項7】
前記欠陥判定手段は、欠陥の種類として、パターンの幅、高さおよび下地の厚さに関する欠陥を判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の検査装置。
【請求項8】
表面にパターンが形成された試料を回転軸部で保持し、
該試料を保持した回転軸部を検査位置に搬送し、
前記回転軸部に保持された状態で前記検査位置に搬送された試料に複数の波長を含む光のスポットを照射して該スポット光が照射された試料上の領域からの反射光を分光して検出し、
該試料からの反射光を分光して検出して得た信号を処理して前記試料上のパターンの欠陥と欠陥の種類とを判定する
検査方法であって、前記試料上のパターンの欠陥と欠陥の種類とを判定することを、
前記反射光を分光して検出して得た分光反射率データを予め記憶しておいた分光反射率データと比較して該予め記憶しておいた分光反射率データからのずれ量が許容できる範囲を超えたデータを抽出し、
該抽出した予め記憶しておいた分光反射率データからのずれ量が許容できる範囲を超えたデータの情報を用いて前記試料上のパターンの欠陥と欠陥の種類とを判定する
ことを特徴とする検査方法。
【請求項9】
前記予め記憶しておいた分光反射率データからのずれ量が許容できる範囲を超えたデータを抽出することを、前記反射光を分光して検出して得た分光反射率データを予め記憶しておいた正常パターンからの反射光を分光して検出して得た分光反射率データ及び正常パターンからのずれが許容できるパターンからの反射光を分光して検出して得た分光反射率データと比較して前記反射光を分光して検出して得た分光反射率データのうち前記記憶しておいた正常パターンからのずれが許容できるパターンの分光反射率データを超える分光反射率データを抽出することのより行うことを特徴とする請求項8記載の検査方法。
【請求項10】
前記試料に照射する光が、可視光から遠紫外光を含む波長帯域の光であることを特徴とする請求項8又は9に記載の検査方法。
【請求項11】
前記試料の表面に形成されたパターンがレジストのパターンであることを特徴とする請求項8又は9に記載の検査方法。
【請求項12】
前記試料上のパターンの欠陥の種類として、パターンの幅、高さおよび下地の厚さに関する欠陥を判定することを特徴とする請求項8又は9に記載の検査方法。

【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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【公開番号】特開2011−185900(P2011−185900A)
【公開日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−54437(P2010−54437)
【出願日】平成22年3月11日(2010.3.11)
【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)】