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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024000809
(43)【公開日】2024-01-09
(54)【発明の名称】検査装置、テンプレートの製造方法、及び検査方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/66 20060101AFI20231226BHJP
G01N 21/956 20060101ALI20231226BHJP
H01L 21/027 20060101ALI20231226BHJP
【ＦＩ】
H01L21/66 J
G01N21/956 A
H01L21/30 502D
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022099730
(22)【出願日】2022-06-21
(71)【出願人】
【識別番号】318010018
【氏名又は名称】キオクシア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】千葉 啓介
(72)【発明者】
【氏名】吉川 綾司
【テーマコード（参考）】
2G051
4M106
5F146
【Ｆターム（参考）】
2G051AA56
2G051AB01
2G051AB02
2G051AC21
2G051BA05
2G051BA10
2G051BA11
2G051BA20
2G051BB03
2G051CA03
2G051CA04
2G051CA06
2G051CB01
2G051DA07
2G051ED30
4M106AA01
4M106AA09
4M106BA05
4M106BA07
4M106DB04
4M106DJ15
4M106DJ17
5F146AA32
(57)【要約】
【課題】高さが異なる複数のパターンの欠陥検査を高精度に行うこと。
【解決手段】実施形態の検査装置は、基準面からの高さが異なる複数のパターンを有する試料の欠陥検査を行う検査装置であって、複数のパターンを撮像する撮像部と、複数のパターンの高さ方向において、撮像部の焦点を合わせる複数の焦点位置を決定する焦点決定部と、複数のパターンを高さ方向から撮像した画像であって、複数の焦点位置のそれぞれにおいて、焦点を合わせた複数の画像を撮像部に撮像させる画像取得部と、複数のパターンのうち焦点が合っているパターンを含む領域を複数の画像のそれぞれから抽出して合成画像を生成する画像合成部と、合成画像から試料の欠陥を検査する欠陥判定部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態の検査装置は、基準面からの高さが異なる複数のパターンを有する試料の欠陥検査を行う検査装置であって、複数のパターンを撮像する撮像部と、複数のパターンの高さ方向において、撮像部の焦点を合わせる複数の焦点位置を決定する焦点決定部と、複数のパターンを高さ方向から撮像した画像であって、複数の焦点位置のそれぞれにおいて、焦点を合わせた複数の画像を撮像部に撮像させる画像取得部と、複数のパターンのうち焦点が合っているパターンを含む領域を複数の画像のそれぞれから抽出して合成画像を生成する画像合成部と、合成画像から試料の欠陥を検査する欠陥判定部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基準面からの高さが異なる複数のパターンを有する試料の欠陥検査を行う検査装置であって、
前記複数のパターンを撮像する撮像部と、
前記複数のパターンの高さ方向において、前記撮像部の焦点を合わせる複数の焦点位置を決定する焦点決定部と、
前記複数のパターンを前記高さ方向から撮像した画像であって、前記複数の焦点位置のそれぞれにおいて、焦点を合わせた複数の画像を前記撮像部に撮像させる画像取得部と、
前記複数のパターンのうち焦点が合っているパターンを含む領域を前記複数の画像のそれぞれから抽出して合成画像を生成する画像合成部と、
前記合成画像から前記試料の欠陥を検査する欠陥判定部と、を備える、
検査装置。
前記複数のパターンを撮像する撮像部と、
前記複数のパターンの高さ方向において、前記撮像部の焦点を合わせる複数の焦点位置を決定する焦点決定部と、
前記複数のパターンを前記高さ方向から撮像した画像であって、前記複数の焦点位置のそれぞれにおいて、焦点を合わせた複数の画像を前記撮像部に撮像させる画像取得部と、
前記複数のパターンのうち焦点が合っているパターンを含む領域を前記複数の画像のそれぞれから抽出して合成画像を生成する画像合成部と、
前記合成画像から前記試料の欠陥を検査する欠陥判定部と、を備える、
検査装置。
【請求項2】
前記画像取得部は、
前記基準面の高さ位置で焦点を合わせた基準画像を前記撮像部に撮像させ、
前記画像合成部は、
前記複数の画像から抽出した前記領域を前記基準画像の対応する領域に配置することで前記合成画像を生成する、
請求項１に記載の検査装置。
前記基準面の高さ位置で焦点を合わせた基準画像を前記撮像部に撮像させ、
前記画像合成部は、
前記複数の画像から抽出した前記領域を前記基準画像の対応する領域に配置することで前記合成画像を生成する、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項3】
前記複数のパターンの設計データを取得する設計データ取得部を更に備え、
前記設計データは、
前記複数のパターンの前記基準面からのそれぞれの高さに関する高さ情報を含み、
前記焦点決定部は、
前記高さ情報に基づいて前記複数の焦点位置を決定する、
請求項１に記載の検査装置。
前記設計データは、
前記複数のパターンの前記基準面からのそれぞれの高さに関する高さ情報を含み、
前記焦点決定部は、
前記高さ情報に基づいて前記複数の焦点位置を決定する、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項4】
前記設計データは、
前記複数のパターンの前記基準面における配置に関する配置情報を含み、
前記画像合成部は、
前記配置情報に基づいて前記領域を抽出する、
請求項３に記載の検査装置。
前記複数のパターンの前記基準面における配置に関する配置情報を含み、
前記画像合成部は、
前記配置情報に基づいて前記領域を抽出する、
請求項３に記載の検査装置。
【請求項5】
基準面からの高さが異なる複数のパターンを有するテンプレートの製造方法であって、
前記複数のパターンの高さ方向において、撮像する画像の焦点を合わせる複数の焦点位置を決定し、
前記複数のパターンを前記高さ方向から撮像した画像であって、前記複数の焦点位置のそれぞれにおいて、焦点を合わせた複数の画像を撮像し、
前記複数のパターンのうち焦点が合っているパターンを含む領域を前記複数の画像のそれぞれから抽出して合成画像を生成し、
前記合成画像から前記複数のパターンの欠陥を検査する、
テンプレートの製造方法。
前記複数のパターンの高さ方向において、撮像する画像の焦点を合わせる複数の焦点位置を決定し、
前記複数のパターンを前記高さ方向から撮像した画像であって、前記複数の焦点位置のそれぞれにおいて、焦点を合わせた複数の画像を撮像し、
前記複数のパターンのうち焦点が合っているパターンを含む領域を前記複数の画像のそれぞれから抽出して合成画像を生成し、
前記合成画像から前記複数のパターンの欠陥を検査する、
テンプレートの製造方法。
【請求項6】
基準面からの高さが異なる複数のパターンを有する試料の欠陥検査を行う検査方法であって、
前記複数のパターンの高さ方向において、撮像する画像の焦点を合わせる複数の焦点位置を決定し、
前記複数のパターンを前記高さ方向から撮像した画像であって、前記複数の焦点位置のそれぞれにおいて、焦点を合わせた複数の画像を撮像し、
前記複数のパターンのうち焦点が合っているパターンを含む領域を前記複数の画像のそれぞれから抽出して合成画像を生成し、
前記合成画像から前記試料の欠陥を検査する、
検査方法。
前記複数のパターンの高さ方向において、撮像する画像の焦点を合わせる複数の焦点位置を決定し、
前記複数のパターンを前記高さ方向から撮像した画像であって、前記複数の焦点位置のそれぞれにおいて、焦点を合わせた複数の画像を撮像し、
前記複数のパターンのうち焦点が合っているパターンを含む領域を前記複数の画像のそれぞれから抽出して合成画像を生成し、
前記合成画像から前記試料の欠陥を検査する、
検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、検査装置、テンプレートの製造方法、及び検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造に際して、高さが異なる複数のパターンを有するテンプレート、または、そのテンプレートのパターンが転写された半導体装置等の欠陥検査が行われる場合がある。欠陥検査においては、検査対象物の所定範囲を上方から撮像し、撮像した画像内に含まれる複数のパターン同士を比較する手法が採られる場合がある。
【0003】
しかしながら、複数のパターンは異なる高さを有するため、画像内の全てのパターンに焦点を合わせることが困難な場合がある。焦点がずれた画像部分のパターンについては検査精度が低下してしまうことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１７－１２９３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
１つの実施形態は、高さが異なる複数のパターンの欠陥検査を高精度に行うことができる検査装置、テンプレートの製造方法、及び検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態の検査装置は、基準面からの高さが異なる複数のパターンを有する試料の欠陥検査を行う検査装置であって、前記複数のパターンを撮像する撮像部と、前記複数のパターンの高さ方向において、前記撮像部の焦点を合わせる複数の焦点位置を決定する焦点決定部と、前記複数のパターンを前記高さ方向から撮像した画像であって、前記複数の焦点位置のそれぞれにおいて、焦点を合わせた複数の画像を前記撮像部に撮像させる画像取得部と、前記複数のパターンのうち焦点が合っているパターンを含む領域を前記複数の画像のそれぞれから抽出して合成画像を生成する画像合成部と、前記合成画像から前記試料の欠陥を検査する欠陥判定部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態にかかる検査装置の構成の一例を示す模式図。
【図2】実施形態にかかる統括制御部の機能構成の一例を検査装置の他の構成とともに示すブロック図。
【図3】実施形態にかかるテンプレートの構成の一例を示す模式図。
【図4】実施形態にかかる検査装置によるテンプレートの検査の様子を順に例示する説明図。
【図5】実施形態にかかる検査装置によるテンプレートの検査の様子を順に例示する説明図。
【図6】実施形態にかかる検査装置によるテンプレートの検査の様子を順に例示する説明図。
【図7】実施形態にかかる検査装置によるテンプレートの検査の様子を順に例示する説明図。
【図8】実施形態にかかる検査装置によるテンプレートの検査の様子を順に例示する説明図。
【図9】実施形態にかかる検査装置によるテンプレートの検査の様子を順に例示する説明図。
【図10】実施形態にかかるマスタテンプレートの製造方法の手順の一部を例示する断面図。
【図11】実施形態にかかるテンプレートの製造方法の手順の一部を順に例示する断面図。
【図12】実施形態にかかるテンプレートの製造方法の手順の一部を順に例示する断面図。
【図13】実施形態にかかるテンプレートの製造方法の手順の一部を順に例示する断面図。
【図14】実施形態にかかるテンプレートを用いたインプリント処理の手順の一部を順に例示する断面図。
【図15】実施形態にかかるテンプレートを用いたインプリント処理の手順の一部を順に例示する断面図。
【図16】実施形態にかかるテンプレートを用いたインプリント処理の手順の一部を順に例示する断面図。
【図17】実施形態にかかる半導体装置の構成の一例を示す断面図。
【図18】実施形態にかかる検査装置による検査方法の手順の一例を示すフロー図。
【図19】実施形態の変形例にかかるテンプレートの構成の一例を示す模式図。
【図20】実施形態の変形例にかかるテンプレートを検査装置によって検査する様子を例示する説明図。
【図21】実施形態の変形例にかかるテンプレートの製造方法の手順の一部を例示する断面図。
【図22】実施形態の変形例にかかるテンプレートによるインプリント処理の手順の一部を順に例示する断面図。
【図23】実施形態の変形例にかかるテンプレートによるインプリント処理の手順の一部を順に例示する断面図。
【図24】実施形態の変形例にかかるテンプレートによるインプリント処理の手順の一部を順に例示する断面図。
【図25】実施形態の変形例にかかる半導体装置の構成の一例を示す断面図。
【図26】その他の実施形態にかかる検査装置の統括制御部の機能構成の一例を検査装置の他の構成とともに示すブロック図。
【図27】その他の実施形態にかかる検査装置の統括制御部の機能構成の他の例を検査装置の他の構成とともに示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【0009】
［実施形態］
以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
【0010】
（検査装置の構成例）
図１は、実施形態にかかる検査装置１の構成の一例を示す模式図である。
図１は、実施形態にかかる検査装置１の構成の一例を示す模式図である。
【0011】
実施形態の検査装置１は、基準面からの高さが異なる複数のパターンを有するテンプレートＴＭ等の試料の欠陥検査を行う光学式検査装置として構成されている。光学式検査装置は、試料に光を照射し、その反射光から試料の欠陥および異物等を検出する。
【0012】
テンプレートＴＭは、例えば半導体装置を製造するためのインプリント処理で用いられる。インプリント処理では、テンプレートＴＭのパターンが被加工膜上のレジスト膜等に転写され、被加工膜の加工に用いられる。
【0013】
図１に示すように、検査装置１は、検査機構１０、統括制御部２０、撮像制御部２１、光源制御部２２、ステージ制御部２３、記憶装置３１、表示装置３２、及び入力装置３３を備える。
【0014】
検査機構１０は、検査装置１の物理的、機械的な構成部分であって、撮像部１１、光源１２、ステージ１３、照明レンズ１４ｔ、結像レンズ１４ｍ、対物レンズ１４ｊ、ビームスプリッタ１５、及び駆動機構１６を備える。
【0015】
ステージ１３は、検査対象の試料であるテンプレートＴＭを載置可能に構成されている。駆動機構１６は、ステージ制御部２３の制御下で、ステージ１３を縦横および上下に駆動させる。これにより、ステージ１３上に載置されたテンプレートＴＭの対物レンズ１４ｊに対する相対位置が変更される。
【0016】
光源１２は、アルゴンイオンレーザ発振器または水銀ランプ等であり、ステージ１３に載置されたテンプレートＴＭに深紫外線（ＤＵＶ：Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）等の光を照射する。光源１２には図示しない高圧電源回路が接続されている。その高圧電源回路から電圧が印加されることによって、光源１２は所望の波長の光を生成して照射する。
【0017】
光源１２からの光は、照明レンズ１４ｔを透過してビームスプリッタ１５へと到達する。ビームスプリッタ１５は、照明レンズ１４ｔに対して略４５°に傾いた反射面を有している。ビームスプリッタ１５の反射面は、所定方向に偏光した光を反射させ、他の方向に偏光した光を透過させる。
【0018】
これにより、照明レンズ１４ｔから照射された光は、ステージ１３上のテンプレートＴＭの方向へと反射される。また、テンプレートＴＭから反射して、ビームスプリッタ１５に返ってきた光は、撮像部１１の方向へと透過される。
【0019】
対物レンズ１４ｊは、ステージ１３上のテンプレートＴＭ側に配置され、ビームスプリッタ１５によって反射された光の焦点をテンプレートＴＭの観測面に合わせる。結像レンズ１４ｍは、テンプレートＴＭから反射してビームスプリッタ１５を透過した光を撮像部１１に結像させる。
【0020】
撮像部１１は、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ)、または相補性金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ：Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等を用いたカメラである。撮像部１１は、テンプレートＴＭからの光を対物レンズ１４ｊが結像した像を撮像する。撮像部１１が撮像した画像は、統括制御部２０へと送信されて記憶装置３１に格納される。
【0021】
統括制御部２０は、撮像制御部２１、光源制御部２２、及びステージ制御部２３に接続されており、各種の制御信号を生成してこれらへと送る。これにより、統括制御部２０は、撮像制御部２１、光源制御部２２、及びステージ制御部２３を介して検査機構１０を制御するとともに、検査装置１の全体を管理し制御する。
【0022】
撮像制御部２１は、統括制御部２０からの指令に基づいて、撮像部１１を作動させる制御信号を生成し、テンプレートＴＭの観測面の所定範囲を含む画像を撮像させる。光源制御部２２は、統括制御部２０からの指令に基づいて、図示しない高圧電源回路から光源１２に電圧を印加させる制御信号を生成して光を照射させる。ステージ制御部２３は、統括制御部２０からの指令に基づいて、駆動機構１６を駆動させる制御信号を生成し、ステージ１３を駆動させる。
【0023】
記憶装置３１は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等であり、統括制御部２０の補助記憶装置として機能する。記憶装置３１には、例えば撮像部１１が撮像した画像、検査対象物であるテンプレートＴＭのパターン情報、各種検査条件、及び欠陥判定の閾値等が格納される。
【0024】
表示装置３２は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等のモニタであって、例えば撮像部１１が撮像した画像、テンプレートＴＭのパターン情報、各種検査条件、及び欠陥判定の閾値等を表示する。
【0025】
入力装置３３は、キーボード、マウス、その他、検査装置１のユーザが統括制御部２０への指示を入力可能なインターフェースである。ユーザは、入力装置３３を介して、検査装置１への指示、各種検査条件、及び欠陥判定の閾値等を入力可能である。
【0026】
（統括制御部の構成例）
次に、図２を用いて、実施形態の検査装置１が備える統括制御部２０の構成例について説明する。図２は、実施形態にかかる統括制御部２０の機能構成の一例を検査装置１の他の構成とともに示すブロック図である。
次に、図２を用いて、実施形態の検査装置１が備える統括制御部２０の構成例について説明する。図２は、実施形態にかかる統括制御部２０の機能構成の一例を検査装置１の他の構成とともに示すブロック図である。
【0027】
実施形態の統括制御部２０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備えたコンピュータとして構成されている。統括制御部２０のＣＰＵが、ＲＯＭ等に格納される制御プログラムをＲＡＭに展開して実行することで、以下に述べる機能部が実現される。
【0028】
図２に示すように、統括制御部２０は、機能部として、検査部２０１、画像管理部２０２、表示制御部２０３、入力受け付け部２０４、設計データ取得部２０５、焦点決定部２０６、画像合成部２０７、及び欠陥判定部２０８を備える。
【0029】
検査部２０１は、例えば上述の撮像制御部２１、光源制御部２２、及びステージ制御部２３に各種制御信号を送り、これらを介して検査機構１０を制御して、テンプレートＴＭの欠陥検査に必要な画像を生成させる。
【0030】
このとき、検査部２０１は、例えばユーザが入力した各種検査条件、及び設計データ取得部２０５が設計装置５０から取得した設計データ等に基づいて、検査機構１０の各部を制御する。後述するように、設計データは、検査対象物であるテンプレートＴＭのパターン情報を含む。例えばテンプレートＴＭは、上述したように、基準面からの高さが異なる複数のパターンを有する。このため、検査部２０１は、例えば設計データに基づいて、高さ方向の焦点位置を順次変更させつつ、複数の画像を撮像部１１に撮像させる。
【0031】
検査部２０１は、上記のように撮像された複数の画像を撮像部１１から取得する。このように、検査部２０１は、例えば撮像部１１から複数の画像を取得する画像取得部として機能する。
【0032】
画像管理部２０２は、撮像部１１が撮像した複数の画像、これらの画像を後述する画像合成部２０７が補正した補正画像、及びこれらの補正画像を画像合成部２０７が合成した合成画像等を管理する。具体的には、画像管理部２０２は、複数の画像、補正画像、及び合成画像等を記憶装置３１に格納する。また、画像管理部２０２は、これら複数の画像、補正画像、及び合成画像等を記憶装置３１から読み出す。
【0033】
表示制御部２０３は、表示装置３２における各種の表示を制御する。具体的には、表示制御部２０３は、例えばユーザからの指示にしたがって、複数の画像、補正画像、及び合成画像等を表示装置３２に表示させる。また、表示制御部２０３は、設計装置５０から取得したテンプレートＴＭのパターン情報、並びに入力装置３３から入力された各種検査条件および欠陥判定の閾値等を表示装置３２に表示させる。
【0034】
入力受け付け部２０４は、入力装置３３から入力された検査装置１への指示、各種検査条件、及び欠陥判定の閾値等を受け付ける。
【0035】
設計データ取得部２０５は、テンプレートＴＭの設計データを設計装置５０から取得する。設計装置５０は、テンプレートＴＭの設計を行うことが可能なコンピュータ支援設計（ＣＡＤ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇn）装置等であり、これまでに生成した、テンプレートＴＭの設計データを保有している。テンプレートＴＭの設計データには、例えばテンプレートＴＭに形成される複数のパターンの基準面からの高さ、及び基準面における複数のパターンの配置等に関するパターン情報が含まれる。
【0036】
焦点決定部２０６は、設計データに含まれるパターン高さの情報に基づいて、複数のパターンの高さ方向における複数の焦点位置を決定する。撮像部１１によってテンプレートＴＭの画像を撮像する際には、それぞれの焦点位置で撮像部１１の焦点を合わせた複数の画像が撮像される。
【0037】
画像合成部２０７は、複数の画像を合成して合成画像を生成する。合成画像を生成するにあたり、画像合成部２０７は、まず、撮像部１１が撮像した画像における輝度、倍率、並びに撮像位置の縦横方向および回転方向のずれ等を補正する。そして、画像合成部２０７は、複数の補正画像を合成して合成画像を生成する。画像合成部２０７の詳細機能については後述する。
【0038】
欠陥判定部２０８は、ユーザが入力した欠陥判定の閾値等に基づき、合成画像に欠陥が含まれるか否かを判定する。
【0039】
なお、図２に示す統括制御部２０の機能構成は、あくまでも一例であって、統括制御部２０は上記とは異なる機能構成を備えていてもよい。
【0040】
例えば、統括制御部２０は、テンプレートＴＭの設計データを設計装置５０から取得することとしたが、ユーザが入力装置３３から設計データ、またはテンプレートＴＭのパターン情報を入力可能であってもよい。また、記憶装置３１、表示装置３２、及び入力装置３３の少なくともいずれかがコンピュータとして構成される統括制御部２０に内蔵されていてもよい。
【0041】
また、上述のように汎用コンピュータが制御プログラムを実行することで、統括制御部２０の機能が実現されてもよく、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）により、統括制御部２０の一部または全部の機能が実現されてもよい。
【0042】
【0043】
図３は、実施形態にかかるテンプレートＴＭの構成の一例を示す模式図である。図３（ａ）はテンプレートＴＭの基準面ＲＰにおける斜視図であり、図３（ｂ）は基準面ＲＰの上面図である。図３（ｃ）は、テンプレートＴＭの全体構成を示す断面図である。
【0044】
図３（ｃ）に示すように、実施形態のテンプレートＴＭは、例えば石英等の透明基板ＢＡを備える。透明基板ＢＡは、透明基板ＢＡの一方の面である表面側に突出し、基準面ＲＰを有するメサ部ＭＳを備える。透明基板ＢＡの裏面側にはザグリＣＮが形成されている。これにより、透明基板ＢＡの裏面中央部は窪んでいる。
【0045】
メサ部ＭＳの基準面ＲＰからは、高さが異なる複数の柱状パターンＣＬ（ＣＬａ，ＣＬｂ，ＣＬｃ・・・）が突出している。これらの柱状パターンＣＬは、例えば基準面ＲＰに占める面積が略等しく、高さが異なる四角柱となっている。また、これらの柱状パターンＣＬの数は例えば数十～百程度である。
【0046】
図３（ａ）（ｂ）は、上記の複数の柱状パターンＣＬのうちの一部を示している。図３（ａ）（ｂ）に示すように、複数の柱状パターンＣＬのうち、柱状パターンＣＬａ～ＣＬｄは、例えば一方方向に向かって順次、基準面ＲＰからの高さが増すように一列に配置されている。これらの柱状パターンＣＬａ～ＣＬｄにおいて、隣接する柱状パターンＣＬ同士の高さの差は、例えば数ｎｍ～数十ｎｍ程度である。
【0047】
柱状パターンＣＬａ～ＣＬｄの配列と交差する方向には、これらの柱状パターンＣＬａ～ＣＬｄに隣接して、同様に基準面ＲＰからの高さが増していく柱状パターンＣＬｅ～ＣＬｈが一列に配置されている。柱状パターンＣＬｅ～ＣＬｈのうち最も低い柱状パターンＣＬｅは、柱状パターンＣＬａ～ＣＬｄのうち最も高い柱状パターンＣＬｄよりも高く基準面ＲＰから突出している。柱状パターンＣＬｄ，ＣＬｅ同士の高さの差は、例えば数ｎｍ～数十ｎｍ程度である。
【0048】
このように、テンプレートＴＭの基準面ＲＰには、一方方向に向かって順次、高さが増していく複数列の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｄ，ＣＬｅ～ＣＬｈ，ＣＬｉ～ＣＬｌ，ＣＬｍ～ＣＬｐ・・・が、これらの配列方向と交差する方向に配置されている。
【0049】
ただし、図３（ａ）（ｂ）に示すこれら複数の柱状パターンＣＬの配列順、及び配置位置等はあくまで一例であり、テンプレートＴＭの複数の柱状パターンＣＬは上記とは異なる配列順、または配置を有していてもよい。
【0050】
例えば、このような複数の柱状パターンＣＬを有するテンプレートＴＭを、実施形態の検査装置１で検査する場合の例を図４～図９に示す。図４～図９は、実施形態にかかる検査装置１によるテンプレートＴＭの検査の様子を順に例示する説明図である。
【0051】
【0052】
ここで、検査装置１のような光学式欠陥検査装置においては、検査に用いる光の焦点深度は、５０ｎｍ～２００ｎｍ程度であって、例えば５０ｎｍ程度である。つまり、この焦点深度の場合に、１回の撮像で焦点を合わせることができるのは、高さにして例えば５０ｎｍ～２００ｎｍの範囲内である。このため、１つの画像内に収まる柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐの全てに焦点を合わせることは困難な場合がある。
【0053】
そこで、検査装置１は、これらの柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐを含む領域を、高さ方向に焦点位置を変更しつつ、複数回撮像する。
【0054】
より具体的には、テンプレートＴＭの欠陥検査にあたり、検査装置１を制御する統括制御部２０の焦点決定部２０６は、設計データ取得部２０５が取得した設計データに含まれる高さ情報に基づいて、撮像部１１の焦点を合わせる焦点位置を高さ方向に複数、決定する。
【0055】
このとき、焦点決定部２０６は、複数の柱状パターンＣＬのそれぞれの上端部に焦点を合わせるのに必要な数の焦点位置を算出する。焦点位置の必要数、つまり、テンプレートＴＭの撮像において、焦点位置を変更する回数（ステップ数）は、例えば検査のときに用いられる光の焦点深度と、複数の柱状パターンＣＬのうち最も高い柱状パターンＣＬと、最も低い柱状パターンＣＬとから算出可能である。
【0056】
このように決定された高さ方向の複数の焦点位置で、順次、焦点を合わせていきながら複数の画像を撮像することで、複数の柱状パターンＣＬの全てが、これら複数の画像のいずれかにおいて焦点の合った状態で撮像されることとなる。
【0057】
なお、設計データがＣＡＤデータ等である場合などには、高さ情報が、複数の柱状パターンＣＬの基準面ＲＰからの階層数（レイヤ数）等で示されていてもよい。この場合、焦点決定部２０６が、１つの階層の厚さから、複数の柱状パターンＣＬのそれぞれの高さ位置を算出してもよい。
【0058】
検査部２０１は、設計データから決定された複数の焦点位置の情報に基づいて、検査機構１０が備えるステージ制御部２３に駆動機構１６を駆動させる制御信号を送る。ステージ制御部２３は、検査部２０１からの指令にしたがって駆動機構１６を制御して、ステージ１３を上下動させる。これにより、テンプレートＴＭに入射する光の焦点位置が調整される。
【0059】
また、検査部２０１は、ステージ制御部２３に制御信号を送るとともに、検査機構１０が備える撮像制御部２１に撮像部１１を作動させる制御信号を送る。撮像制御部２１は、検査部２０１からの指令にしたがって、ステージ制御部２３によるステージ１３の上下動に合わせて撮像部１１を作動させ、複数の画像ＩＭ０～ＩＭ８を撮像させる。これにより、複数の焦点位置のそれぞれにおいて焦点が合った複数の画像ＩＭ０～ＩＭ８が取得される。
【0060】
ここで、複数の画像ＩＭ０～ＩＭ８のうち、画像ＩＭ０は、基準面ＲＰの高さ位置付近に焦点を合わせて撮像された画像である。したがって、画像ＩＭ０に含まれる複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐのいずれにも焦点は合っていない。ただし、画像ＩＭ０からは、これらの柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐの配置位置が把握可能である。
【0061】
また、画像ＩＭ１は、複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐのうち、柱状パターンＣＬａ，ＣＬｂの上端部の高さ位置付近に焦点を合わせて撮像された画像である。つまり、画像ＩＭ１においては、含まれている複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐのうち、柱状パターンＣＬａ，ＣＬｂに焦点が合っている。
【0062】
なお、柱状パターンＣＬａと柱状パターンＣＬｂとでは、厳密には焦点が合う高さ位置は異なっている。しかし、これらの柱状パターンＣＬａ，ＣＬｂの高さの差が、検査に用いる光の焦点深度のスペック内であれば、柱状パターンＣＬａ，ＣＬｂのそれぞれに対して焦点が合っているものとみなすことができる。
【0063】
換言すれば、所定の柱状パターンＣＬに焦点が合った状態とは、例えば欠陥検査を行ううえで充分な精度が得られる程度に焦点が合っていることを意味する。検査に必要な精度が得られる画像の感度は、例えば画像内の柱状パターンＣＬの境界部分のコントラストの変化量等によって規定することが可能である。
【0064】
上述のように、焦点決定部２０６は、例えば撮像部１１の性能、及び検査のときに用いられる光の焦点深度等に基づいて、１回あたりの撮像において焦点を合わせることが可能な柱状パターンＣＬの数を特定し、検査に必要な数の焦点位置を決定する。したがって、１つの画像に含まれる焦点が合った柱状パターンＣＬの数は、図４の例によらず、撮像部１１の性能、及び検査に用いる光の焦点深度等によって異なりうる。
【0065】
画像ＩＭ１と同様に、画像ＩＭ２～ＩＭ８は、複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐのうち、柱状パターンＣＬｃ，ＣＬｄ、柱状パターンＣＬｅ，ＣＬｆ、柱状パターンＣＬｇ，ＣＬｈ、柱状パターンＣＬｉ，ＣＬｊ、柱状パターンＣＬｋ，ＣＬｌ、及び柱状パターンＣＬｏ，ＣＬｐの上端部の高さ位置付近に、それぞれ焦点を合わせて撮像された画像である。
【0066】
これにより、１つの画像内に含まれる複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐの全てが、画像ＩＭ１～ＩＭ８のいずれかにおいて焦点の合った状態で撮像されたこととなる。
【0067】
図５に示すように、検査装置１の統括制御部２０は、これらの画像ＩＭ０～ＩＭ８を合成する。このとき、統括制御部２０は、いずれの柱状パターンＣＬにも焦点が合っていない画像ＩＭ０を基準画像として、それぞれの画像ＩＭ１～ＩＭ８の一部を当てはめていく。図６～図９に、より詳細な説明図を示す。
【0068】
図６に示すように、統括制御部２０の画像合成部２０７は、画像ＩＭ１における輝度、倍率、並びに撮像位置の縦横方向および回転方向のずれ等を必要に応じて補正する。画像ＩＭ１～ＩＭ８間の輝度には、例えば経時変化等が起こり得る。撮像位置には、例えばステージ１３の振動等によってずれが生じうる。画像合成部２０７は、画像ＩＭ１～ＩＭ８の合成を行う前に、これら輝度、倍率、及び撮像位置のずれを補正する。
【0069】
図６の例では、画像ＩＭ１には回転方向に撮像位置のずれが生じていたものとする。このような撮像位置のずれは、例えば設計データに基づき判定することができる。画像合成部２０７は、位置ずれした方向とは逆方向に画像ＩＭ１を回転させて補正する。
【0070】
また、画像合成部２０７は、補正した画像ＩＭ１に含まれる複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐのうち、上端部に焦点が合っている柱状パターンＣＬを含む領域を抽出する。画像ＩＭ１は、柱状パターンＣＬａ，ＣＬｂの上端部に焦点を合わせて撮像された画像である。したがって、画像合成部２０７は、画像ＩＭ１から、柱状パターンＣＬａ，ＣＬｂを含む領域を抽出する。
【0071】
画像ＩＭ１において、どの領域を抽出すべきかは、例えばテンプレートＴＭの設計データに基づいて判定することができる。設計データには、例えば複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐの基準面ＲＰにおける座標と、それらの座標に紐づけられた高さ情報とが含まれる。このため、画像合成部２０７は、画像ＩＭ１が高さ方向のいずれの焦点位置に焦点を合わせて撮像された画像であるかを参照し、その焦点位置に対応する高さ情報が紐づいた基準面ＲＰ上の座標と照合して、抽出すべき柱状パターンＣＬａ，ＣＬｂが含まれる領域を特定する。
【0072】
画像合成部２０７は、画像ＩＭ１から抽出した柱状パターンＣＬａ，ＣＬｂを含む領域を基準画像である画像ＩＭ０に当てはめる。上述のように、画像ＩＭ０においては、全ての柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐの焦点がずれた状態である。しかし、画像ＩＭ０上で、個々の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐの配置位置は確認できるため、画像ＩＭ１から抽出した領域を、画像ＩＭ０上の柱状パターンＣＬａ，ＣＬｂの配置位置に当てはめることが可能である。
【0073】
図７に示すように、画像合成部２０７は、画像ＩＭ２における輝度、倍率、並びに撮像位置の縦横方向および回転方向のずれ等を補正する。図７の例では、画像ＩＭ２には縦方向および横方向に撮像位置のずれが生じていたものとする。画像合成部２０７は、このような撮像位置のずれを、例えば設計データに基づき判定し、位置ずれした方向とは逆方向に画像ＩＭ２を移動させて補正する。
【0074】
また、画像合成部２０７は、画像ＩＭ２が撮像されたときの焦点位置、及びその焦点位置に対応する高さ情報が紐づいた座標に基づいて、補正した画像ＩＭ２に含まれる複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐのうち、上端部に焦点が合っている柱状パターンＣＬｃ，ＣＬｄを含む領域を抽出する。画像合成部２０７は、画像ＩＭ２から抽出した領域を、画像ＩＭ０上の柱状パターンＣＬｃ，ＣＬｄの配置位置に当てはめる。
【0075】
図８に示すように、画像合成部２０７は、画像ＩＭ３における輝度、倍率、及び撮像位置のずれ等を補正する。図８の例では、画像ＩＭ３には回転方向に撮像位置のずれが生じていたものとする。画像合成部２０７は、このような撮像位置のずれを、例えば設計データに基づき判定し、位置ずれした方向とは逆方向に画像ＩＭ３を回転させて補正する。
【0076】
また、画像合成部２０７は、画像ＩＭ３が撮像されたときの焦点位置、及びその焦点位置に対応する高さ情報が紐づいた座標に基づいて、補正した画像ＩＭ３に含まれる複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐのうち、上端部に焦点が合っている柱状パターンＣＬｅ，ＣＬｆを含む領域を抽出する。画像合成部２０７は、画像ＩＭ３から抽出した領域を、画像ＩＭ０上の柱状パターンＣＬｅ，ＣＬｆの配置位置に当てはめる。
【0077】
画像合成部２０７は、画像ＩＭ４～ＩＭ７についても同様に処理を進めていく。つまり、画像ＩＭ４～ＩＭ７における輝度、倍率、及び撮像位置のずれ等をそれぞれ補正し、画像ＩＭ４～ＩＭ７から焦点が合った柱状パターンＣＬを含む領域をそれぞれ抽出し、画像ＩＭ０の対応する位置に当てはめていく。
【0078】
図９に示すように、画像合成部２０７は、画像ＩＭ８における輝度、倍率、及び撮像位置のずれ等を補正する。図９の例では、画像ＩＭ８には撮像位置のずれが生じていなかったものとする。画像合成部２０７は、画像ＩＭ８撮像位置のずれの有無を、例えば設計データに基づき判定し、位置ずれが無ければ、輝度および倍率等のその他の補正のみを施す。
【0079】
また、画像合成部２０７は、画像ＩＭ８が撮像されたときの焦点位置、及びその焦点位置に対応する高さ情報が紐づいた座標に基づいて、補正した画像ＩＭ８に含まれる複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐのうち、上端部に焦点が合っている柱状パターンＣＬｏ，ＣＬｐを含む領域を抽出する。画像合成部２０７は、画像ＩＭ８から抽出した領域を、画像ＩＭ０上の柱状パターンＣＬｏ，ＣＬｐの配置位置に当てはめる。
【0080】
このように、図６～図９に示す処理により、複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐの全てに焦点が合った合成画像が生成される。画像ＩＭ１～ＩＭ８を画像ＩＭ０上で組み合わせる際、上述のように、それぞれの画像ＩＭ１～ＩＭ８の輝度、倍率、及び撮像位置のずれを補正しているので、これらの画像ＩＭ１～ＩＭ８の境界部分における明度の差、及び位置ずれ等が抑制される。
【0081】
なお、図６～図９においては、複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐの低い側から順に、基準画像である画像ＩＭ０への当てはめを行っていくこととしたが、画像ＩＭ１～ＩＭ８の当てはめ順は上述の例に限られず任意である。
【0082】
欠陥判定部２０８は、生成された合成画像を用いて複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐにおける欠陥の有無を判定する。
【0083】
このとき、欠陥判定部２０８は、例えば複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐのうち、隣接する柱状パターンＣＬ同士の比較、あるいは、１つの柱状パターンＣＬとその周囲の複数の柱状パターンＣＬとの比較を行うなどして、テンプレートＴＭにおけるいずれかの柱状パターンＣＬの形成不良、テンプレートＴＭ上の異物、その他の欠陥の有無を判定する。
【0084】
このように、１つの画像内で複数のパターン同士を比較して欠陥検査を行う手法をＣｅｌｌ－ｔｏ－Ｃｅｌｌ検査などと呼ぶことがある。
【0085】
（テンプレートの製造方法）
実施形態の検査装置１による上述のテンプレートＴＭの欠陥検査は、例えばテンプレートＴＭの製造工程の一環として、複数の柱状パターンＣＬが形成されたテンプレートＴＭの品質をチェックするために行われる。以下に、図１０～図１３を用いて、欠陥検査の対象となるテンプレートＴＭ、及びテンプレートＴＭの製造に用いるマスタテンプレートＴＭｍの製造方法について説明する。
実施形態の検査装置１による上述のテンプレートＴＭの欠陥検査は、例えばテンプレートＴＭの製造工程の一環として、複数の柱状パターンＣＬが形成されたテンプレートＴＭの品質をチェックするために行われる。以下に、図１０～図１３を用いて、欠陥検査の対象となるテンプレートＴＭ、及びテンプレートＴＭの製造に用いるマスタテンプレートＴＭｍの製造方法について説明する。
【0086】
一例として、テンプレートＴＭの製造に際しては、まず、テンプレートＴＭの原版となるマスタテンプレートＴＭｍを製造する。１つのマスタテンプレートＴＭｍからは複数のテンプレートＴＭを製造することができる。
【0087】
【0088】
図１０（ａ）に示すように、マスタテンプレートＴＭｍの透明基板の表面に突出するメサ部ＭＳｍを形成し、メサ部ＭＳｍの上面をクロム膜等のマスク膜で覆い、複数のホールパターン７１ｈを有するマスクパターン７１ｐを形成する。またこのとき、メサ部ＭＳｍを除く透明基板の上面を、図示しないクロム膜等のマスク膜で覆ってもよい。
【0089】
透明基板のメサ部ＭＳｍは、例えば透明基板を機械加工により研削することで形成される。複数のホールパターン７１ｈは、例えば電子ビーム等を用いた電子描画技術でマスク膜を加工することで形成される。
【0090】
図１０（ｂ）に示すように、マスクパターン７１ｐの一部を覆うレジストパターン８１ｐをメサ部ＭＳｍの上面に形成する。レジストパターン８１ｐは、例えば感光性の有機膜等であるレジスト膜を透明基板上に塗布して一部を感光させることで形成される。
【0091】
また、レジストパターン８１ｐから露出したマスクパターン７１ｐを介して、メサ部ＭＳｍを加工し、メサ部ＭＳｍの所定深さに到達するホールパターンＨＬｋを形成する。
【0092】
図１０（ｃ）に示すように、レジストパターン８１ｐを酸素プラズマ等によってスリミングする。これにより、マスクパターン７１ｐ上のレジストパターン８１ｐの端部が後退し、マスクパターン７１ｐが更に露出する。
【0093】
また、レジストパターン８１ｐから露出したマスクパターン７１ｐを介して、メサ部ＭＳｍを加工し、メサ部ＭＳｍの所定深さに到達するホールパターンＨＬｊを形成する。またこのとき、既に形成済みのホールパターンＨＬｋがより深く加工される。これにより、メサ部ＭＲｓにおける到達深さが異なるホールパターンＨＬｊ，ＨＬｋが形成される。
【0094】
図１０（ｄ）に示すように、レジストパターン８１ｐを酸素プラズマ等でスリミングし、レジストパターン８１ｐの端部を更に後退させて、マスクパターン７１ｐを更に露出させる。
【0095】
また、レジストパターン８１ｐから露出したマスクパターン７１ｐを介して、メサ部ＭＳｍを加工し、メサ部ＭＳｍの所定深さに到達するホールパターンＨＬｉを形成する。またこのとき、既に形成済みのホールパターンＨＬｊ，ＨＬｋがより深く加工され、メサ部ＭＳｍにおける到達深さが順に増していくホールパターンＨＬｉ，ＨＬｊ，ＨＬｋが形成される。
【0096】
図１０（ｅ）に示すように、レジストパターン８１ｐのスリミングと、メサ部ＭＳｍの加工とを繰り返し、メサ部ＭＳｍにおける到達深さが順に増していく複数のホールパターンＨＬａ～ＨＬｋを形成する。これにより、マスタテンプレートＴＭｍが製造される。その後、残ったレジストパターン８１ｐ及びマスクパターン７１ｐは除去される。
【0097】
なお、図１０においては、説明の便宜上、深さが増していくホールパターンＨＬａ～ＨＬｋを１つの断面に示したが、マスタテンプレートＴＭｍに形成されるホールパターンＨＬの数、及び配置は、テンプレートＴＭに形成される柱状パターンＣＬの数および配置に応じて任意に決定される。
【0098】
このように製造されたマスタテンプレートＴＭｍを用いて、以下に述べるインプリント処理を行うことで、実施形態のテンプレートＴＭが製造される。
【0099】
【0100】
図１１（ａ）に示すように、テンプレートＴＭの透明基板ＢＡ（図３（ｃ）参照）の表面に突出するメサ部ＭＳを形成し、メサ部ＭＳの上面をレジスト膜８２で覆う。またこのとき、メサ部ＭＳを除く透明基板ＢＡの上面を、図示しないクロム膜等のマスク膜で覆ってもよい。
【0101】
透明基板ＢＡのメサ部ＭＳは、上述のマスタテンプレートＴＭｍの場合と同様、例えば透明基板ＢＡを機械加工により研削することで形成される。レジスト膜８２は、例えば紫外線等を照射することで硬化する光硬化型樹脂膜等であり、スピンコート等によるレジスト材の塗布、または、インクジェット方式によるレジスト材の滴下等によって形成される。この時点で、レジスト膜８２は未硬化の状態である。
【0102】
このレジスト膜８２に、マスタテンプレートＴＭｍのホールパターンＨＬａ～ＨＬｋを転写するため、ホールパターンＨＬａ～ＨＬｋが形成された面をテンプレートＴＭ側に向け、マスタテンプレートＴＭｍをレジスト膜８２に対向させる。
【0103】
図１１（ｂ）に示すように、マスタテンプレートＴＭｍのホールパターンＨＬａ～ＨＬｋをメサ部ＭＳ上のレジスト膜８２に押し当てる。このとき、マスタテンプレートＴＭｍのメサ部ＭＳｍがテンプレートＴＭのメサ部ＭＳに接触しないよう、これらのメサ部ＭＳｍ，ＭＳ間に若干の隙間を設ける。
【0104】
これにより、レジスト膜８２の一部が、マスタテンプレートＴＭｍのホールパターンＨＬａ～ＨＬｋ内に充填される。この状態で、マスタテンプレートＴＭｍをレジスト膜８２に押し当てたまま、マスタテンプレートＴＭｍを透過させた紫外光等の光をレジスト膜８２に照射すると、レジスト膜８２が硬化する。
【0105】
図１２（ａ）に示すように、マスタテンプレートＴＭｍを離型すると、マスタテンプレートＴＭｍのホールパターンＨＬａ～ＨＬｋが転写されたレジストパターン８２ｐが形成される。上述のように、マスタテンプレートＴＭｍのメサ部ＭＳｍとテンプレートＴＭのメサ部ＭＳとの間に隙間を設けた状態でレジスト膜８２を硬化させているので、レジストパターン８２ｐは、転写された各パターンの底部を接続するレジスト残膜８２ｒを有している。
【0106】
図１２（ｂ）に示すように、酸素プラズマ等を用いて、各パターン底部のレジスト残膜８２ｒを除去する。また、レジストパターン８２ｐを介してメサ部ＭＳを加工する。これにより、レジストパターン８２ｐの膜厚が減少していくとともに、レジストパターン８２ｐから露出したメサ部ＭＳの上面が除去されて、レジストパターン８２ｐが転写された複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｋが形成される。
【0107】
レジストパターン８２ｐを介したメサ部ＭＳの加工を更に継続すると、柱状パターンＣＬａ上の最も膜厚の薄かったレジストパターン８２ｐが消失する。
【0108】
図１２（ｃ）に示すように、レジストパターン８２ｐを介したメサ部ＭＳの加工を更に継続する。これにより、レジストパターン８２ｐから露出したメサ部ＭＳ上面が更に除去されていき、複数の柱状パターンＣＬｂ～ＣＬｋのメサ部ＭＳ上面からの突出量が相対的に増す。また、柱状パターンＣＬｂ上のレジストパターン８２ｐが消失する。
【0109】
一方、レジストパターン８２ｐが消失し露出していた柱状パターンＣＬａにおいては、上端部が除去されて、他の柱状パターンＣＬｂ～ＣＬｋよりもメサ部ＭＳ上面からの突出量が小さくなる。
【0110】
図１３（ａ）に示すように、レジストパターン８２ｐを介したメサ部ＭＳの加工を更に継続する。これにより、レジストパターン８２ｐから露出したメサ部ＭＳ上面が更に除去されていき、複数の柱状パターンＣＬｃ～ＣＬｋのメサ部ＭＳ上面からの突出量が相対的に増す。また、柱状パターンＣＬｃ上のレジストパターン８２ｐが消失する。
【0111】
一方、レジストパターン８２ｐが消失し露出していた柱状パターンＣＬｂにおいては、上端部が除去されて、他の柱状パターンＣＬｃ～ＣＬｋよりもメサ部ＭＳ上面からの突出量が小さくなる。また、柱状パターンＣＬａにおいては、更に上端部が除去されて、柱状パターンＣＬｂよりもメサ部ＭＳ上面からの突出量が小さくなる。
【0112】
図１３（ｂ）に示すように、レジストパターン８２ｐを介したメサ部ＭＳの加工を更に継続する。これにより、複数の柱状パターンＣＬのメサ部ＭＳ上面からの突出量が相対的に増すとともに、膜厚が薄かった順にレジストパターン８２ｐが消失していき、複数の柱状パターンＣＬのうち、さらに幾つかの柱状パターンＣＬが露出する。
【0113】
図１３（ｃ）に示すように、上記のような加工を継続することにより、柱状パターンＣＬａから柱状パターンＣＬｋへとメサ部ＭＳ上面からの突出量が順次増していく、複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｋが形成される。また、このとき露出しているメサ部ＭＳの表面が、上述の基準面ＲＰに相当することとなる。
【0114】
ここで、図１１～図１３においては、説明の便宜上、高さが増していく柱状パターンＣＬａ～ＣＬｋを１つの断面に示したが、テンプレートＴＭに形成される柱状パターンＣＬの数、及び配置は任意であり、テンプレートＴＭは例えば上述の図３の構成、またはその他の構成を有していてよい。
【0115】
その後、完成した複数の柱状パターンＣＬに対し、上述の図４～図９に示す検査手法を用い、実施形態の検査装置１で欠陥検査を行う。欠陥検査で複数の柱状パターンＣＬのいずれかに欠陥が検出された場合には、そのテンプレートＴＭは不良判定され、廃棄されるか、あるいはリワークに回される。欠陥検査で欠陥が検出されなかった場合には、そのテンプレートＴＭは良品として、後述する半導体装置の製造に用いられる。
【0116】
以上により、実施形態のテンプレートＴＭが製造される。
【0117】
なお、上述のテンプレートＴＭの製造方法は、あくまでも一例であって、実施形態のテンプレートＴＭは、上記以外の方法で製造されてもよい。例えば上述の例によらず、マスタテンプレートＴＭｍを用いることなく、テンプレートＴＭを製造してもよい。
【0118】
この場合、例えば透明基板ＢＡのメサ部ＭＳ上面に、電子ビーム等によって直接、複数の柱状パターンＣＬを描画してもよい。あるいは、クロム膜等を用いたマスクパターンと、レジスト膜等を用いたレジストパターンとを用いて、複数の柱状パターンＣＬをエッチングにより形成してもよい。
【0119】
（テンプレートの使用例）
次に、図１４～図１６を用いて、実施形態のテンプレートＴＭの使用例について説明する。テンプレートＴＭは、上述のように、例えば半導体装置の製造工程において、インプリント処理を行う際に使用される。したがって、以下に説明する図１４～図１６の処理は、例えば半導体装置の製造方法の一環として実施される。
次に、図１４～図１６を用いて、実施形態のテンプレートＴＭの使用例について説明する。テンプレートＴＭは、上述のように、例えば半導体装置の製造工程において、インプリント処理を行う際に使用される。したがって、以下に説明する図１４～図１６の処理は、例えば半導体装置の製造方法の一環として実施される。
【0120】
【0121】
図１４（ａ）に示すように、インプリント処理の対象物として、下地膜ＵＦ上に被加工膜ＰＦを形成する。下地膜ＵＦは、シリコン基板の一部であってもよく、あるいは、シリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜等の絶縁膜であってもよい。被加工膜ＰＦは、例えば酸化シリコン層等の絶縁層と、窒化シリコン層等の絶縁層とが複数交互に積層された多層膜等であってよい。
【0122】
被加工膜ＰＦ上には、更にレジスト膜８３を形成する。レジスト膜８３は、上述のレジスト膜８２と同様、例えば硬化前の光硬化型樹脂等であって、レジスト材の塗布または滴下等によって形成される。
【0123】
このレジスト膜８３に、テンプレートＴＭの複数の柱状パターンＣＬを転写するため、柱状パターンＣＬが形成された面を被加工膜ＰＦ側に向けて、テンプレートＴＭをレジスト膜８３に対向させる。
【0124】
図１４（ｂ）に示すように、テンプレートＴＭの柱状パターンＣＬを被加工膜ＰＦ上のレジスト膜８３に押し当てる。このとき、テンプレートＴＭのメサ部ＭＳが被加工膜ＰＦに接触しないよう、突出量の最も大きい柱状パターンＣＬｋ及び被加工膜ＰＦ間に若干の隙間を設ける。
【0125】
この状態で、テンプレートＴＭをレジスト膜８３に押し当てたまま、テンプレートＴＭを透過させた紫外光等の光をレジスト膜８３に照射すると、レジスト膜８３が硬化する。
【0126】
図１５（ａ）に示すように、テンプレートＴＭを離型すると、テンプレートＴＭの柱状パターンＣＬが転写されたレジストパターン８３ｐが形成される。上述のように、テンプレートＴＭと被加工膜ＰＦとの間に隙間を設けた状態でレジスト膜８３を硬化させているので、レジストパターン８３ｐは、転写されたパターンのうち最も深穴のパターンの底部にレジスト残膜８３ｒを有している。
【0127】
ここで、フォトリソグラフィ技術では、レジストパターン８３ｐのように、レジスト膜中の到達深さが異なる複数のパターンを有するレジストパターンを一括形成することは困難である。このため、例えば複数回の露光現像処理等が必要となる。
【0128】
上記のように、テンプレートＴＭを用いた技術によれば、レジスト膜８３中の到達深さが異なる複数のパターンが、１回のインプリント処理でレジスト膜８３に形成される。
【0129】
図１５（ｂ）に示すように、酸素プラズマ等を用いて、最も深穴のパターン底部のレジスト残膜８３ｒを除去する。これにより、最も深穴のパターン底部に被加工膜ＰＦの上面が露出する。
【0130】
また、レジストパターン８３ｐを介して被加工膜ＰＦを加工すると、レジストパターン８３ｐから露出した被加工膜ＰＦが除去されて、最も深穴のレジストパターン８３ｐが転写されたホールＣＨｋが形成される。また、レジストパターン８３ｐの膜厚が減少して、最も深穴のパターンに隣接するパターン底部から新たに被加工膜ＰＦが露出する。
【0131】
図１６（ａ）に示すように、レジストパターン８３ｐを介した被加工膜ＰＦの加工を更に継続する。これにより、レジストパターン８３ｐから新たに露出した被加工膜ＰＦの上面が除去されて、ホールＣＨｊが形成される。被加工膜ＰＦにおけるホールＣＨｋの到達深さは更に増す。また、レジストパターン８３ｐの膜厚が減少して、ホールＣＨｊに隣接するパターン底部から新たに被加工膜ＰＦが露出する。
【0132】
図１６（ｂ）に示すように、レジストパターン８３ｐを介した被加工膜ＰＦの加工を更に継続する。これにより、被加工膜ＰＦにおける複数のホールＣＨの到達深さが更に増していくとともに、テンプレートＴＭにより転写されたパターンの深さが深い順に、パターン底部から新たに被加工膜ＰＦが露出していき、新たなホールＣＨが形成されていく。
【0133】
図１６（ｃ）に示すように、上記のような加工を継続することにより、ホールＣＨａからホールＣＨｋへと到達深さが順次増していく、複数のホールＣＨａ～ＣＨｋが被加工膜ＰＦに形成される。その後、残ったレジストパターン８３ｐが除去される。
【0134】
以上により、テンプレートＴＭを用いたインプリント処理が終了する。
【0135】
なお、上記のインプリント処理に際し、例えばテンプレートＴＭが有する角型の柱状パターンＣＬは、レジスト膜８３に転写される際に、角部が丸みを帯びた形状に転写されてもよい。また、レジストパターン８３ｐを用いて、被加工膜ＰＦに複数のホールＣＨを形成する際、ホールＣＨの角部が更に丸みを帯びた形状に加工されてもよい。
【0136】
（半導体装置の構成例）
次に、図１７を用いて、実施形態のテンプレートＴＭを用いて形成された上述のホールＣＨの半導体装置への適用例について説明する。
次に、図１７を用いて、実施形態のテンプレートＴＭを用いて形成された上述のホールＣＨの半導体装置への適用例について説明する。
【0137】
図１７は、実施形態にかかる半導体装置ＭＤＶの構成の一例を示す断面図である。図１７（ａ）は実施形態の半導体装置ＭＤＶの概略構成を示す断面図であり、図１７（ｂ）は半導体装置ＭＤＶが備えるピラーＰＬの拡大断面図である。なお、図１７（ａ）においては、図面の視認性を高めるためハッチングが省略されている。
【0138】
図１７（ａ）に示すように、半導体装置ＭＤＶは、シリコン基板等の基板ＳＢ上に、周辺回路ＣＵＡ、ソース線ＳＬ、及び積層体ＬＭをこの順に備える。周辺回路ＣＵＡは、基板ＳＢ上に形成されたトランジスタＴＲＴ等を備え、後述するメモリセルの電気的な動作に寄与する。周辺回路ＣＵＡは、シリコン酸化膜等の絶縁膜５１で覆われている。絶縁膜５１上には、導電性のポリシリコン層等であるソース線ＳＬが形成されている。
【0139】
ソース線ＳＬ上の積層体ＬＭは、複数のワード線ＷＬが積層された構成を有している。ワード線ＷＬは、例えばタングステン層またはモリブデン層等である。ワード線ＷＬの積層数は、例えば数十～百程度である。図１７（ａ）においては図示を省略しているが、複数のワード線ＷＬ間には、それぞれ酸化シリコン層等の絶縁層ＯＬ（図１７（ｂ）参照）が介在されている。
【0140】
積層体ＬＭは、メモリ領域ＭＲ、コンタクト領域ＰＲ、及び貫通コンタクト領域ＴＰを備え、それぞれの領域には、複数のピラーＰＬ、及び複数のコンタクトＣＣ，Ｃ４が設けられている。積層体ＬＭは全体が、シリコン酸化膜等の絶縁膜５２で覆われている。
【0141】
複数のピラーＰＬのそれぞれは、積層体ＬＭを貫通してソース線ＳＬに到達している。ピラーＰＬの詳細の構成を図１７（ｂ）に示す。
【0142】
図１７（ｂ）に示すように、ピラーＰＬは、ピラーＰＬの外周から順にメモリ層ＭＥ、及びチャネル層ＣＮを備え、チャネル層ＣＮの更に内側にはコア層ＣＲが充填されている。メモリ層ＭＥは、ピラーＰＬの外周から順にブロック絶縁層ＢＫ、電荷蓄積層ＣＴ、及びトンネル絶縁層ＴＮが積層された多層構造を有する。なお、ピラーＰＬの下端部にはメモリ層ＭＥは配置されておらず、その内側のチャネル層ＣＮがソース線ＳＬと接続されている。
【0143】
チャネル層ＣＮは、例えばポリシリコン層またはアモルファスシリコン層等の半導体層である。コア層ＣＲ、トンネル絶縁層ＴＮ、及びブロック絶縁層ＢＫは、例えば酸化シリコン層等である。電荷蓄積層ＣＴは例えば窒化シリコン層等である。
【0144】
このような構成により、ピラーＰＬとワード線ＷＬとの交差部には、高さ方向に並ぶ複数のメモリセルＭＣが形成される。ワード線ＷＬから同じ高さ位置のメモリセルＭＣに所定の電圧を印加することで、メモリセルＭＣの電荷蓄積層ＣＴに電荷を蓄積し、あるいは電荷蓄積層ＣＴから電荷を引き出して、メモリセルＭＣに対してデータの書き込み及び読み出しを行うことができる。メモリセルＭＣから読み出されたデータは、ピラーＰＬ上方のプラグ及び上層配線等を介して図示しないセンスアンプに伝達される。
【0145】
複数のコンタクトＣＣのそれぞれは、積層体ＬＭに含まれる複数のワード線ＷＬのうち、いずれかのワード線ＷＬの深さ位置にまで到達し、そのワード線ＷＬに接続されている。また、複数のコンタクトＣＣのそれぞれは、上層配線およびプラグを介して複数のコンタクトＣ４に接続されている。
【0146】
複数のコンタクトＣ４は、積層体ＬＭ及びソース線ＳＬを貫通し、積層体ＬＭ下方の絶縁膜５１に到達している。絶縁膜５１中で、複数のコンタクトＣ４のそれぞれの下端部は、下層配線、ビア、及びコンタクト等を介して周辺回路ＣＵＡのトランジスタＴＲＴに接続されている。
【0147】
このような構成により、周辺回路ＣＵＡから、コンタクトＣ４，ＣＣを介してそれぞれのメモリセルＭＣに所定の電圧を印加して、メモリセルＭＣを電気的に動作させることができる。
【0148】
上記構成を備える半導体装置ＭＤＶにおいて、積層体ＬＭの異なる深さのワード線ＷＬにそれぞれ到達する複数のコンタクトＣＣは、例えば上述のテンプレートＴＭを用いて形成することができる。
【0149】
上述のように、テンプレートＴＭの複数の柱状パターンＣＬを積層体ＬＭ上に形成したレジスト膜に転写し、レジスト膜を介して積層体ＬＭを加工することで、上述のホールＣＨａ～ＣＨｋのように、到達深さの異なる複数のコンタクトホールが積層体ＬＭに形成される。なお、この段階で、積層体ＬＭは、例えば上述の被加工膜ＰＦのように、酸化シリコン層と窒化シリコン層とが複数積層された構造を有していてよい。
【0150】
その後、積層体ＬＭの窒化シリコン層をタングステン層等のワード線ＷＬに置き換えるリプレース処理を行う。また、テンプレートＴＭを用いて形成した複数のコンタクトホールの側壁を絶縁層で覆い、絶縁層の内側を導電層で充填する。これにより、積層体ＬＭにおける深さの異なるワード線ＷＬに、それぞれ接続される複数のコンタクトＣＣが形成される。
【0151】
上述のように、テンプレートＴＭを用いたインプリント処理を通じて、積層体ＬＭに形成されるコンタクトホールは、例えば角部が丸みを帯びた形状となっている。このため、コンタクトホール内に導電層を埋め込んで、コンタクトＣＣとして機能させた場合、コンタクトＣＣが鋭角部分を有することによる電力集中等を抑制することができる。
【0152】
（検査装置による検査方法）
次に、図１８を用いて、実施形態の検査装置１による欠陥検査方法の例について説明する。図１８は、実施形態にかかる検査装置１による検査方法の手順の一例を示すフロー図である。実施形態の検査方法は、例えば、テンプレートＴＭ、マスタテンプレートＴＭｍまたは半導体装置ＭＤＶの製造の一環として行なわれる。ここでは、被検査対象物がテンプレートＴＭである場合を例として説明する。
次に、図１８を用いて、実施形態の検査装置１による欠陥検査方法の例について説明する。図１８は、実施形態にかかる検査装置１による検査方法の手順の一例を示すフロー図である。実施形態の検査方法は、例えば、テンプレートＴＭ、マスタテンプレートＴＭｍまたは半導体装置ＭＤＶの製造の一環として行なわれる。ここでは、被検査対象物がテンプレートＴＭである場合を例として説明する。
【0153】
図１８に示すように、検査装置１を制御する統括制御部２０の設計データ取得部２０５は、設計装置５０からテンプレートＴＭの設計データを取得する（ステップＳ１０１）。
【0154】
焦点決定部２０６は、設計データに基づいて、テンプレートＴＭの検査対象領域全体から、撮像部１１の１つのフレーム内に収まる所定の領域を撮像領域として決定する（ステップＳ１０２）。また、焦点決定部２０６は、取得した設計データの高さ情報に基づいて、決定した撮像領域内において、テンプレートＴＭの複数の柱状パターンＣＬのそれぞれに焦点を合わせるのに必要な複数の焦点位置を決定する（ステップＳ１０３）。
【0155】
検査部２０１は、撮像制御部２１を介して撮像部１１を制御して、決定された複数の焦点位置のうち、所定の焦点位置で焦点を合わせた画像を撮像させる。画像管理部２０２は、撮像部１１が撮像した画像を記憶装置３１に格納する（ステップＳ１０４）。
【0156】
検査部２０１は、複数の焦点位置のそれぞれにおいて焦点を合わせた複数の画像を取得済みか否か判定する（ステップＳ１０５）。画像を未取得の焦点位置がある場合には（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、検査部２０１及び画像管理部２０２は、未取得の焦点位置について、ステップＳ１０４以降の処理を繰り返す。
【0157】
全ての焦点位置について画像が取得されると（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、画像合成部２０７は、基準画像となる画像を除く複数の画像のうち、所定の画像の補正を行う（ステップＳ１０６）。また、画像合成部２０７は、設計データの配置情報に基づいて、補正処理を施した画像内の焦点が合った柱状パターンＣＬを含む領域を特定し、その領域を抽出する（ステップＳ１０７）。また、画像合成部２０７は、抽出した領域を基準画像の対応する領域に当てはめて合成する（ステップＳ１０８）。
【0158】
画像合成部２０７は、基準画像となる画像を除く複数の画像の全てについて合成処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０９）。未合成の画像が残っている場合には（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、画像合成部２０７は、未合成の画像について、ステップＳ１０６以降の処理を繰り返す。
【0159】
全ての画像の合成処理が終了すると（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、欠陥判定部２０８は、全ての画像が合成された合成画像に基づいて欠陥検査を行う（ステップＳ１１０）。また、欠陥判定部２０８は、検査した合成画像内に欠陥が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１１１）。欠陥が検出された場合（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、欠陥判定部２０８は、そのテンプレートＴＭを不良品であると判定し（ステップＳ１１４）、欠陥検査の処理を終了する。
【0160】
欠陥が検出されなければ（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、欠陥判定部２０８は、そのテンプレートＴＭの検査対象領域の全部について欠陥検査が終了したか否かを判定する（ステップＳ１１２）。未検査の領域がある場合には（ステップＳ１１２：Ｎｏ）、統括制御部２０は、未検査領域について、ステップＳ１０２からの処理を繰り返す。
【0161】
欠陥が検出されることなく、全部の検査対象領域の欠陥検査が終了すると（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、欠陥判定部２０８は、そのテンプレートＴＭを良品であると判定する（ステップＳ１１３）。
【0162】
以上により、実施形態の検査装置１による欠陥検査が終了する。
【0163】
なお、上述の図１８に示すフローはあくまでも一例であって、上記とは異なるフローで欠陥検査が進められてもよい。
【0164】
例えば、図１８の例に限らず、複数の画像から抽出した領域の基準画像への合成を一括して行ってもよい。すなわち、全ての画像から焦点の合った領域をそれぞれ抽出した後、ステップＳ１０９の処理後にステップＳ１０８の合成処理を行ってもよい。また例えば、１つの撮像領域内で欠陥が検出された後も、全領域についての検査が終了するまで欠陥検査を継続してもよい。
【0165】
また、欠陥が検出されたテンプレートＴＭをリワークするなどして、欠陥修正を行う処理を検査装置１による欠陥検査方法に含めてもよい。
【0166】
（概括）
半導体装置の製造工程では、半導体装置の積層方向における到達位置が異なる複数の構成が形成される場合がある。フォトリソグラフィ技術では、焦点深度の異なる複数のパターンを一括形成することが困難である。このため、積層方向の到達位置が異なる複数の構成を形成するために複数の工程が行われる場合がある。
半導体装置の製造工程では、半導体装置の積層方向における到達位置が異なる複数の構成が形成される場合がある。フォトリソグラフィ技術では、焦点深度の異なる複数のパターンを一括形成することが困難である。このため、積層方向の到達位置が異なる複数の構成を形成するために複数の工程が行われる場合がある。
【0167】
このような場合、高さが異なる複数のパターンを有するテンプレートを用いてインプリント処理を行えば、高さ位置が異なる複数のパターンをレジスト膜に一括形成することができ、工数およびコストを削減することができる。一方で、テンプレートに形成した複数のパターンの欠陥検査には以下の課題がある。
【0168】
インプリント処理では、テンプレートのパターンが等倍転写されるため、複数のパターン間の高さの差が大きくなりやすい。例えば、光学式検査装置においては、１回の撮像において、高さ方向に例えば５０ｎｍ～２００ｎｍ程度の範囲内でしか焦点を合わせることができない。このため、１つのフレーム内に含まれる複数のパターンの異なる高さ位置の全てに焦点を合わせることが困難である。同じ画像内に焦点が合っていないパターンが含まれていると、例えば１つの画像内の複数のパターン同士を比較するＣｅｌｌ－ｔｏ－Ｃｅｌｌ検査では欠陥検出の精度が低下してしまう。
【0169】
ここで、例えば共焦点顕微鏡は、高さが異なる複数のパターンのそれぞれに焦点が合った全焦点画像を生成することが可能である。共焦点顕微鏡においては、試料の平面方向に対してレーザによる２次元走査を行って、階層ごとに焦点が合った微小領域の断層画像を取得していく。その後、これらの断層画像を組み合わせることで、全ての高さ位置で焦点が合った全焦点画像が得られる。
【0170】
しかしながら、共焦点顕微鏡では、２次元走査レーザ等の大掛かりな機構が必要となり、検査コストが増大してしまう。また、試料を様々な方向から２次元走査しなければならず、膨大なデータに基づく演算が必要となり、例えば全焦点画像の生成に長時間を要する。
【0171】
実施形態の検査装置１によれば、複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐを高さ方向から撮像した画像であって、複数の焦点位置のそれぞれにおいて、焦点を合わせた複数の画像ＩＭ１～ＩＭ８を撮像し、複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐのうち焦点が合っている柱状パターンＣＬを含む領域を複数の画像ＩＭ１～ＩＭ８のそれぞれから抽出して合成画像を生成する。
【0172】
このように画像ＩＭ１～ＩＭ８を合成することで、高感度の合成画像を生成することができる。また、このような合成画像から複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐの欠陥を検査することで、高さが異なる複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐの欠陥検査を高精度に行うことができる。
【0173】
実施形態の検査装置１によれば、テンプレートＴＭの基準面ＲＰの高さ位置で焦点を合わせた画像ＩＭ０を撮像部１１に撮像させ、複数の画像ＩＭ１～ＩＭ８から抽出した領域を画像ＩＭ０の対応する領域に配置することで合成画像を生成する。
【0174】
このように、複数の柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐの配置位置を特定可能な画像ＩＭ０を下地にして、複数の画像ＩＭ１～ＩＭ０から抽出した領域を当てはめていくことで、より正確な位置にそれぞれの柱状パターンＣＬａ～ＣＬｐを配置することができ、合成画像を簡便に生成することができる。
【0175】
実施形態の検査装置１によれば、設計データに含まれる、複数の柱状パターンＣＬの基準面ＲＰからのそれぞれの高さに関する高さ情報に基づいて複数の焦点位置を決定する。
【0176】
このように、設計データを参照することで、例えば共焦点顕微鏡のように様々な方向からテンプレートＴＭを２次元走査することなく、複数の柱状パターンＣＬの基準面ＲＰからの高さを容易に特定し、それに合わせて複数の焦点位置を決定することができる。
【0177】
実施形態の検査装置１によれば、設計データに含まれる、複数のパターンＣＬの基準面ＲＰにおける配置に関する配置情報に基づいて、焦点が合った領域を複数の画像ＩＭ１～ＩＭ８から抽出する。
【0178】
このように、設計データを参照することで、例えば共焦点顕微鏡のように様々な方向からテンプレートＴＭを２次元走査することなく、複数の柱状パターンＣＬの基準面ＲＰにおける配置位置を容易に特定し、複数の画像ＩＭ１～ＩＭ８から焦点が合った領域を抽出することができる。
【0179】
実施形態のテンプレートＴＭの製造方法によれば、基準面ＲＰから異なる高さで突出した複数の柱状パターンＣＬが形成される。
【0180】
これにより、レジスト膜８３に到達深さの異なるパターンを一括して形成することができ、複数のワード線ＷＬにそれぞれ接続される複数のコンタクトＣＣを備える半導体装置ＭＤＶを容易に製造することができる。よって、半導体装置ＭＤＶの製造時の工数およびコストを削減することができる。
【0181】
実施形態のマスタテンプレートＴＭｍ及び半導体装置ＭＤＶの製造方法によれば、実施形態のテンプレートＴＭの上記製造方法と同様の効果を奏する。
【0182】
（変形例）
上述の実施形態では、複数の柱状パターンＣＬを備えるテンプレートＴＭの欠陥検査を行う例について説明した。しかし、上述のテンプレートＴＭとは異なるパターンを有するテンプレートも、実施形態の検査装置１の検査対象となる。
上述の実施形態では、複数の柱状パターンＣＬを備えるテンプレートＴＭの欠陥検査を行う例について説明した。しかし、上述のテンプレートＴＭとは異なるパターンを有するテンプレートも、実施形態の検査装置１の検査対象となる。
【0183】
以下に、図１９～図２５を用いて、実施形態の検査装置１の検査対象となりうる変形例のテンプレートＴＭａについて説明する。以下の図１９～図２５においては、上述の実施形態と同様の構成に同様の符号を付し、その説明を省略する。
【0184】
図１９は、実施形態の変形例にかかるテンプレートＴＭａの構成の一例を示す模式図である。図１９（ａ）はテンプレートＴＭａの基準面ＲＰにおける斜視図であり、図１９（ｂ）はテンプレートＴＭａが備える階段パターンＰＹの上面図である。図１９（ｃ）は、テンプレートＴＭａの全体構成を示す断面図である。
【0185】
図１９（ｃ）に示すように、変形例のテンプレートＴＭａは、透明基板ＢＡの表面側に突出するメサ部ＭＳの基準面ＲＰ上に、複数の階段状の形状を有する階段パターンＰＹを備える。
【0186】
図１９（ａ）（ｂ）に示すように、階段パターンＰＹは、例えば上面視で矩形状をしており、階段パターンＰＹの４辺には、階段パターンＰＹの外周側から中央側へと高さが増していく複数の階段形状、つまり、複数のステップＳＰが形成されている。
【0187】
これらのステップＳＰの基準面ＲＰからの高さはそれぞれ異なっている。個々のステップＳＰの段差は例えば数ｎｍ～数十ｎｍ程度である。階段パターンＰＹの最下段から最上段までのステップＳＰの数は例えば数十～百程度である。
【0188】
このような階段パターンＰＹを有するテンプレートＴＭａを、実施形態の検査装置１で検査する場合の例を図２０に示す。図２０は、実施形態の変形例にかかるテンプレートＴＭａを検査装置１によって検査する様子を例示する説明図である。
【0189】
図２０に示すように、テンプレートＴＭａが備える階段パターンＰＹを撮像した場合、複数のステップＳＰａ～ＳＰｌが、１回あたりに撮像される範囲、つまり、撮像部１１のフレームに収まるものとする。また、１回の撮像で、複数のステップＳＰａ～ＳＰｌの全てに焦点を合わせることはできないものとする。
【0190】
上述の実施形態と同様、検査装置１を制御する統括制御部２０の設計データ取得部２０５は、設計装置５０からテンプレートＴＭａの設計データを取得する。焦点決定部２０６は、設計データの高さ情報に基づいて、テンプレートＴＭａの複数のステップＳＰのそれぞれに焦点を合わせるのに必要な複数の焦点位置を決定する。
【0191】
統括制御部２０の検査部２０１は、撮像制御部２１を介して撮像部１１を制御して、決定された複数の焦点位置のそれぞれに焦点を合わせて複数のステップＳＰａ～ＳＰｌを含む複数の画像ＩＭａ０～ＩＭａ４を撮像させる。
【0192】
画像ＩＭａ０は、テンプレートＴＭａの基準面ＲＰの高さ位置付近に焦点を合わせた基準画像となる画像である。画像ＩＭａ１は、複数のステップＳＰａ～ＳＰｌのうち、ステップＳＰａ～ＳＰｃの高さ位置付近に焦点を合わせて撮像されている。また、画像ＩＭａ２～ＩＭａ４はそれぞれ、ステップＳＰｄ～ＳＰｆ，ＳＰｇ～ＳＰｉ，ＳＰｊ～ＳＰｌの高さ位置付近に焦点を合わせて撮像されている。
【0193】
統括制御部２０の画像合成部２０７は、画像ＩＭａ１～ＩＭａ４に必要な補正を施した後、画像ＩＭａ１～ＩＭａ４から、それぞれステップＳＰａ～ＳＰｃ，ＳＰｄ～ＳＰｆ，ＳＰｇ～ＳＰｉ，ＳＰｊ～ＳＰｌを含む領域を抽出し、画像ＩＭａ０の対応する領域に当てはめる。これにより、ステップＳＰａ～ＳＰｌの全てに焦点が合った合成画像が生成される。
【0194】
統括制御部２０の欠陥判定部２０８は、生成された合成画像に基づいて複数のステップＳＰａ～ＳＰｌの欠陥検査を行う。
【0195】
【0196】
図２１（ａ）に示すように、テンプレートＴＭａの透明基板ＢＡ（図１９（ｃ）参照）の表面に突出するメサ部ＭＳを形成し、メサ部ＭＳの上面に、メサ部ＭＳの外縁部を露出させてレジストパターン８４ｐを形成する。またこのとき、メサ部ＭＳを除く透明基板ＢＡの上面を、図示しないクロム膜等のマスク膜で覆ってもよい。
【0197】
図２１（ｂ）に示すように、レジストパターン８４ｐから露出したメサ部ＭＳの上面を加工する。これにより、メサ部ＭＳの外周にステップＳＰａが形成される。
【0198】
図２１（ｃ）に示すように、レジストパターン８４ｐを酸素プラズマ等でスリミングし、レジストパターン８４ｐのメサ部ＭＳ上の端部を後退させる。これにより、メサ部ＭＳの外周部が新たに露出する。
【0199】
また、レジストパターン８４ｐから新たに露出したメサ部ＭＳの上面を加工して、メサ部ＭＳの外周にステップＳＰｂを形成する。このとき、既に形成済みのステップＳＰａの上面が除去されて、ステップＳＰｂよりも下方に位置することとなる。
【0200】
図２１（ｄ）に示すように、レジストパターン８４ｐのスリミングと、メサ部ＭＳの加工とを繰り返し、メサ部ＭＳの上面から階段状に位置が低下していく複数のステップＳＰａ～ＳＰｆを形成する。また、このとき、最下段のステップＳＰｆの下方に露出しているメサ部ＭＳの表面が、上述の基準面ＲＰに相当することとなる。その後、残ったレジストパターン８４ｐは除去される。
【0201】
その後、完成した複数のステップＳＰに対し、上述の図２０に示す検査手法を用い、実施形態の検査装置１で欠陥検査を行う。欠陥検査で複数のステップＳＰのいずれかに欠陥が検出された場合には、そのテンプレートＴＭａは不良判定される。欠陥検査で欠陥が検出されなかった場合には、そのテンプレートＴＭａは良品として、後述する半導体装置の製造に用いられる。
【0202】
以上により、変形例のテンプレートＴＭａが製造される。
【0203】
なお、上述のテンプレートＴＭａの製造方法は、あくまでも一例であって、変形例のテンプレートＴＭａは、上記以外の方法で製造されてもよい。例えば上述の実施形態の場合と同様、マスタテンプレートを用いてテンプレートＴＭａを製造してもよい。あるいは、例えば透明基板ＢＡのメサ部ＭＳ上面に、電子ビーム等によって直接、複数のステップＳＰを描画してもよい。
【0204】
次に、図２２～図２４を用いて、変形例のテンプレートＴＭａの使用例について説明する。テンプレートＴＭａもまた、例えば半導体装置の製造工程において、インプリント処理を行う際に使用される。以下に説明する図２２～図２４の処理は、例えば半導体装置の製造方法の一環として実施される。
【0205】
【0206】
図２２（ａ）に示すように、下地膜ＵＦ上に被加工膜ＰＦを形成し、被加工膜ＰＦ上にレジスト膜８５を形成する。
【0207】
下地膜ＵＦは、上述の図１４（ａ）の場合と同様、例えばシリコン基板の一部、または、シリコン基板上の絶縁膜等である。被加工膜ＰＦは、上述の図１４（ａ）の場合と同様、例えば複数種類の絶縁層が交互に積層された多層膜等である。
【0208】
レジスト膜８５は、上述の図１４（ａ）のレジスト膜８３と同様、例えばレジスト材の塗布または滴下等によって形成された未硬化の光硬化型樹脂膜等である。
【0209】
このレジスト膜８５に、テンプレートＴＭａの階段パターンＰＹを転写するため、階段パターンＰＹが形成された面を被加工膜ＰＦ側に向けて、テンプレートＴＭａをレジスト膜８５に対向させる。
【0210】
図２２（ｂ）に示すように、テンプレートＴＭａの階段パターンＰＹをレジスト膜８５に押し当てる。このとき、テンプレートＴＭａのメサ部ＭＳが被加工膜ＰＦに接触しないよう、突出量の最も大きいステップＳＰｆの上面および被加工膜ＰＦ間に若干の隙間を設ける。
【0211】
この状態で、テンプレートＴＭａをレジスト膜８５に押し当てたまま、テンプレートＴＭａを透過させた紫外光等の光をレジスト膜８５に照射すると、レジスト膜８５が硬化する。
【0212】
図２３（ａ）に示すように、テンプレートＴＭａを離型すると、テンプレートＴＭａの階段パターンＰＹが転写されたレジストパターン８５ｐが形成される。上述のように、テンプレートＴＭａと被加工膜ＰＦとの間に隙間を設けた状態でレジスト膜８５を硬化させているので、レジストパターン８５ｐは、転写された階段状のパターンの底部にレジスト残膜８５ｒを有している。
【0213】
このように、テンプレートＴＭａを用いた技術によれば、フォトリソグラフィ技術を用いた場合とは異なり、レジスト膜８５中の到達深さの異なる階段状のパターンが、１回のインプリント処理でレジスト膜８５に形成される。
【0214】
図２３（ｂ）に示すように、酸素プラズマ等を用いて、階段状のパターンの底部のレジスト残膜８５ｒを除去する。これにより、パターン底部に被加工膜ＰＦの上面が露出する。
【0215】
また、レジストパターン８５ｐを介して被加工膜ＰＦを加工すると、レジストパターン８５ｐから露出した被加工膜ＰＦが除去されて、レジストパターン８５ｐが転写されたテラスＴＲｆが形成される。また、レジストパターン８５ｐの膜厚が減少して、最下段のパターンが消失する。これにより、テラスＴＲｆの外周部に新たに被加工膜ＰＦが露出する。
【0216】
図２４（ａ）に示すように、レジストパターン８５ｐを介した被加工膜ＰＦの加工を更に継続する。これにより、レジストパターン８５ｐから新たに露出した被加工膜ＰＦの上面が除去されて、テラスＴＲｅが形成される。被加工膜ＰＦにおけるテラスＴＲｆの到達深さは更に増す。また、レジストパターン８５ｐの膜厚が減少し、最下段から２段目のパターンが消失して、テラスＴＲｅの外周部に新たに被加工膜ＰＦが露出する。
【0217】
図２４（ｂ）に示すように、レジストパターン８５ｐを介した被加工膜ＰＦの加工を更に継続する。これにより、レジストパターン８５ｐの階段部分がパターン内側から外側へと順に消失し、被加工膜ＰＦに新たなテラスＴＲが形成されるとともに、各テラスＴＲの深さが増していく。
【0218】
図２４（ｃ）に示すように、レジストパターン８５ｐを介した被加工膜ＰＦの加工を更に継続していくと、階段状に深さが増していく複数のテラスＴＲａ～ＴＲｆが被加工膜ＰＦに形成される。その後、残ったレジストパターン８５ｐが除去される。
【0219】
以上により、テンプレートＴＭａを用いたインプリント処理が終了する。
【0220】
次に、図２５を用いて、変形例のテンプレートＴＭａを用いて形成された上述のテラスＴＲの半導体装置への適用例について説明する。
【0221】
図２５は、実施形態の変形例にかかる半導体装置ＭＤＶａの構成の一例を示す断面図である。図２５（ａ）は変形例の半導体装置ＭＤＶａの概略構成を示す断面図であり、図２５（ｂ）は半導体装置ＭＤＶａが備えるピラーＰＬの拡大断面図である。なお、図２５（ａ）においては、図面の視認性を高めるためハッチングが省略されている。
【0222】
図２５（ａ）に示すように、半導体装置ＭＤＶａは、複数のワード線ＷＬが積層された積層体ＬＭａをソース線ＳＬ上に備える。図２５（ａ）においては図示を省略しているが、複数のワード線ＷＬ間には、それぞれ絶縁層ＯＬ（図２５（ｂ）参照）が介在されている。
【0223】
積層体ＬＭａは、上述の実施形態の積層体ＬＭのコンタクト領域ＰＲに替えて、階段領域ＳＲを備え、この階段領域ＳＲには複数のコンタクトＣＣが設けられている。
【0224】
階段領域ＳＲでは、積層体ＬＭａの複数のワード線ＷＬ及び複数の絶縁層ＯＬが階段状に加工され、上面視で矩形状の擂り鉢状の形状を有している。この擂り鉢状の形状の１辺において、階段状に加工されたワード線ＷＬのそれぞれのテラス上にコンタクトＣＣが接続されている。
【0225】
なお、ピラーＰＬの構成、及びピラーＰＬに形成されるメモリセルＭＣの構成は、上述の実施形態の半導体装置ＭＤＶと同様であるので、図２５（ｂ）の説明は省略する。
【0226】
上記構成を備える半導体装置ＭＤＶａにおいて、積層体ＬＭａの階段領域ＳＲにおける階段状の形状は、例えば上述のテンプレートＴＭａを用いて形成することができる。
【0227】
上述のように、テンプレートＴＭａの階段パターンＰＹを積層体ＬＭａ上に形成したレジスト膜に転写し、レジスト膜を介して積層体ＬＭａを加工することで、上述のテラスＴＲａ～ＴＲｆのように、積層体ＬＭａにおける深さの異なる複数のワード線ＷＬのそれぞれにテラスが形成される。
【0228】
なお、上述の実施形態の半導体装置ＭＤＶと同様、この段階で、積層体ＬＭａは、例えば上述の被加工膜ＰＦのように、酸化シリコン層と窒化シリコン層とが複数積層された構造を有していてよい。この場合、より正確には、上述のインプリント処理によって、リプレース対象の複数の窒化シリコン層のそれぞれにテラスが形成される。
【0229】
その後、積層体ＬＭａの窒化シリコン層をタングステン層等のワード線ＷＬに置き換えるリプレース処理を行い、また、リプレースによって形成された複数のワード線ＷＬのテラスに接続する、複数のコンタクトＣＣが形成される。
【0230】
変形例のテンプレートＴＭａの製造方法によれば、上述の実施形態の検査装置１を用いた欠陥検査を適用することで、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
【0231】
変形例のテンプレートＴＭａの製造方法によれば、基準面ＲＰから突出した複数の階段状の形状を有する階段パターンＰＹが形成される。
【0232】
これにより、レジスト膜８５に到達深さの異なるパターンを一括して形成することができ、複数のワード線ＷＬが階段状に加工された半導体装置ＭＤＶａを容易に製造することができる。よって、半導体装置ＭＤＶａの製造時の工数およびコストを削減することができる。
【0233】
［その他の実施形態］
上述の実施形態では、検査装置１は、設計装置５０からテンプレートＴＭ，ＴＭａの設計データを取得して、設計データに基づいて複数の画像を生成し、それらを合成して合成画像を生成することとした。
上述の実施形態では、検査装置１は、設計装置５０からテンプレートＴＭ，ＴＭａの設計データを取得して、設計データに基づいて複数の画像を生成し、それらを合成して合成画像を生成することとした。
【0234】
しかし、検査装置は、上記以外の手法で欠陥検査を行ってもよい。設計データを用いずに欠陥検査を行う検査装置２，３の構成例を図２６及び図２７に示す。なお、図２６及び図２７においては、上述の実施形態と同様の構成に同様の符号を付して、その説明を省略する。
【0235】
図２６は、その他の実施形態にかかる検査装置２の統括制御部１２０の機能構成の一例を検査装置２の他の構成とともに示すブロック図である。図２６に示す検査装置２は、設計データに替えて、検査対象のテンプレートの測定データを取得して、この測定データに基づいて欠陥検査を行う。
【0236】
図２６に示すように、検査装置２を制御する統括制御部１２０は、設計データ取得部２０５に替えて、測定データ取得部２１５を備える。測定データ取得部２１５は、測定装置６０から、検査対象のテンプレートを測定した測定データを取得する。
【0237】
測定装置６０は、テンプレートに形成された複数のパターンの各々の基準面からの高さを測定する原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ)、及び複数のパターンの基準面における各々の配置位置を測定する測長ＳＥＭ（ＣＤ－ＳＥＭ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ－Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）等である。測定装置６０は、これらの高さ情報および配置情報を含む測定データを保有している。
【0238】
統括制御部１２０の焦点決定部２０６は、測定データに含まれる複数のパターンの高さ情報に基づいて、上述の実施形態の場合と同様、複数の焦点位置を決定する。画像合成部２０７は、測定データに含まれる複数のパターンの配置情報に基づいて、撮像された複数の画像から焦点が合った領域を抽出して合成画像を生成する。
【0239】
図２７は、その他の実施形態にかかる検査装置３の統括制御部２２０の機能構成の他の例を検査装置３の他の構成とともに示すブロック図である。図２７に示す検査装置３は、設計データ等のデータに基づくことなく、テンプレートの欠陥検査を行う。
【0240】
図２７に示すように、検査装置３を制御する統括制御部２２０は、上述の設計データ取得部２０５及び測定データ取得部２１５を有さない。また、統括制御部２２０は、上述の実施形態の焦点決定部２０６及び画像合成部２０７に替えて、焦点決定部２２６及び画像合成部２２７を備える。
【0241】
焦点決定部２２６は、検査装置３において焦点を合わせることが可能な範囲内で、高さ方向に所定間隔で並ぶ複数の焦点位置を決定する。各々の焦点位置は、例えば検査に用いる光の焦点深度に応じた間隔を取ることができる。つまり、検査光の焦点深度が例えば５０ｎｍ～２００ｎｍ程度であれば、各々の焦点位置間の間隔を５０ｎｍ～２００ｎｍ程度とすることができる。
【0242】
これら複数の焦点位置は、テンプレートが有する複数のパターンの高さ位置に基づくことなく決定される。焦点決定部２２６は、例えば検査装置３において焦点を合わせることが可能な最低の高さ位置から最高の高さ位置までの範囲が含まれるように、これらの焦点位置を決定することができる。これにより、テンプレートの複数のパターンのそれぞれの高さ位置に焦点が合った複数の画像を撮像することが可能となる。
【0243】
画像合成部２２７は、上記のように決定された複数の画像のそれぞれから、複数のパターンのうち焦点が合ったパターンを含む領域を抽出する。このとき、画像合成部２２７は、画像解析技術を用いて焦点が合っているパターンを特定する。画像解析によれば、例えばそれぞれのパターンの明度、パターン周囲の明度、これらの明度の差であるパターンの境界部分のコントラストの変化量、及びパターンの輪郭線の鋭敏度等の少なくともいずれかに基づいて、焦点が合ったパターンを特定することができる。画像合成部２２７は、複数の画像から抽出した領域を組み合わせて合成画像を生成する。
【0244】
その他の実施形態の検査装置２，３によれば、上述の実施形態の検査装置１と同様の効果を奏する。
【0245】
その他、上述の実施形態等では、検査装置１～３は、テンプレートＴＭ，ＴＭａ等の試料に反射した反射光から形成される像を撮像して欠陥検査を行うこととした。しかし、検査装置は、例えば透過照明光学系等を備え、試料を透過した透過光から形成される像を撮像して欠陥検査を行ってもよい。
【0246】
また、上述の実施形態等では、検査装置１～３は光学式検査装置であることとしたが、検査装置が、電子ビーム等の荷電粒子を用いる荷電粒子線検査装置等であってもよい。
【0247】
また、上述の実施形態等では、テンプレートＴＭ，ＴＭａを対象とする欠陥検査について説明した。しかし、検査装置は、基準面からの高さが異なる複数のパターンを有する半導体装置等の他の試料の欠陥検査を行うことも可能である。このような半導体装置が有するパターンとしては、例えば図１６（ｃ）に示す複数のホールＣＨ、及び図２４（ｃ）に示す複数のテラスＴＲ等が挙げられる。
【0248】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0249】
１～３…検査装置、１０…検査機構、１１…撮像部、１２…光源、１３…ステージ、２０，１２０，２２０…統括制御部、２１…撮像制御部、２２…光源制御部、２３…ステージ制御部、２０１…検査部、２０５…設計データ取得部、２０６，２２６…焦点決定部、２０７，２２７…画像合成部、２０８…欠陥判定部、２１５…測定データ取得部、ＣＨ…ホール、ＣＬ…柱状パターン、ＩＭ，ＩＭａ…画像、ＭＤＶ、ＭＤＶａ…半導体装置、ＭＳ…メサ部、ＰＹ…階段パターン、ＲＰ…基準面、ＴＲ…テラス。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】