JP2015026671A - 欠陥解析方法、凹凸パターン構造体の製造方法及びインプリントシステム - Google Patents

Abstract

【課題】インプリントモールドを用いたインプリント処理を経て作製される微細凹凸パターン構造体において、何らかの欠陥が生じた場合に、当該欠陥の発生原因を効率的に特定することができる欠陥解析方法、当該欠陥解析方法を利用した微細凹凸パターン構造体の製造方法及びインプリントシステムを提供する。【解決手段】インプリントモールドを用いたインプリント処理を経て得られた凹凸パターン構造体において生じた欠陥を解析する方法は、凹凸パターン構造体における欠陥に関する欠陥関連情報を取得し、欠陥関連情報と、欠陥発生に関連する複数の欠陥要因情報のそれぞれとを対比し、その対比結果に基づいて、凹凸パターン構造体における欠陥発生原因を特定する。【選択図】図１

Description

本発明は、インプリントを経て作製される凹凸パターン構造体における欠陥を解析する方法、その方法を利用した凹凸パターン構造体の製造方法及びインプリントシステムに関する。

微細加工技術として知られているナノインプリント技術は、基材の表面に微細凹凸パターンが形成されてなる型部材（インプリントモールド）を用い、当該微細凹凸パターンを被加工物に転写することで微細凹凸パターンを等倍転写するパターン形成技術である（特許文献１参照）。特に、半導体デバイスにおける配線パターン等のさらなる微細化等に伴い、その製造プロセス等においてナノインプリント技術が注目されている。

このナノインプリント技術においては、一般に、基板上に被加工物としてのインプリント樹脂がインクジェット法等により塗布され、インプリント樹脂とインプリントモールドとを接触させた状態で当該インプリント樹脂を硬化させることにより、インプリントモールドの微細凹凸パターンが転写されてなる微細凹凸パターン構造体が形成される。また、このようにして形成された微細凹凸パターン構造体をマスクとして用いて基板のエッチング処理を行うことで、インプリントモールドの微細凹凸パターンを基板上に転写することができる。

このようにインプリント処理を経て形成される、インプリント樹脂により構成される微細凹凸パターン構造体や、それをマスクとして用いた基板のエッチング処理により基板上に微細凹凸パターンが転写された微細凹凸パターン構造体において欠陥が生じると、製品の歩留まりが低下してしまう。特に、同一のインプリントモールドを用いて連続的に繰り返してインプリント処理を行っているときに、実質的に同一の箇所に同種の欠陥が繰り返して生じた場合には、その欠陥の発生原因を排除することで正常なインプリント処理を継続することができるため、欠陥発生原因の早急な解析が重要となる。

従来、インプリントにより生じ得る欠陥の原因を排除してインプリントする方法として、ナノインプリントによりパターンドメディアを形成するにあたり、同一のスタンパ（インプリントモールド）を用いてインプリントにより基板上のレジスト膜に形成したパターンを検査してパターンに異常が発生した領域を抽出し、当該領域と同じ領域に、それとは別に直前に検査した複数の基板にも異常が検出されていた場合にはスタンパの不良と判定するスタンパ検査方法が提案されている（特許文献２参照）。

また、インプリントモールドを用いたインプリントにより被転写基板上に半導体集積回路のパターンを転写する際に、当該被転写基板上に形成された凹凸パターンの欠陥検査を行い、欠陥の画像データを形成し、当該画像データから欠陥輪郭を抽出して半導体集積回路のパターンデータに反映させ、欠陥輪郭が反映された半導体集積回路のパターンデータに基づいて、インプリント樹脂の滴下位置を最適化するインプリント方法が提案されている（特許文献３参照）。

米国特許第５，７７２，９０５号 特開２０１２−１８７３４号公報 特開２０１２−６９７０１号公報

上記特許文献２に開示された方法においては、同一のスタンパ（インプリントモールド）を用いた複数回のインプリント処理により、実質的に同一の箇所に同種の欠陥が生じていた場合、スタンパ（インプリントモールド）に欠陥がある（スタンパの不良）と判定する。そして、スタンパ（インプリントモールド）の交換等の対応をとることで、欠陥が極めて少ないパターンドメディア（微細凹凸パターン構造体）を形成することができるという効果を奏し得る。

また、上記特許文献３に開示された方法においても同様に、欠陥の画像データから抽出された欠陥輪郭が反映されて、インプリント樹脂の滴下位置が最適化される。これにより、欠陥が極めて少ない半導体集積回路（微細凹凸パターン構造体）を作製することができるという効果を奏し得る。

しかしながら、インプリントモールドを用いたインプリント処理を経て得られる微細凹凸パターン構造体（インプリント樹脂により構成される微細凹凸パターン構造体や、それをマスクとして用いた基板のエッチング処理により基板上に転写された微細凹凸パターン構造体）において欠陥の生じる原因は、インプリントモールドにおける欠陥やインプリント樹脂の滴下位置に限られたものではなく、その他の様々な要因も考えられる。

上記特許文献２に開示された方法のように、実質的に同一の箇所に同種の欠陥が連続して生じていた場合には、スタンパ（インプリントモールド）に欠陥がある可能性を否定することはできない。例えば、スタンパ（インプリントモールド）の微細凹凸パターンが欠損している場合、そのスタンパ（インプリントモールド）を用いて連続してインプリント処理を行うと、実質的に同一の箇所に同種の欠陥が連続して生じることがある。このように、その欠陥が、スタンパ（インプリントモールド）の欠陥に由来するものである場合には、上記特許文献２に開示された方法は有効であるものの、微細凹凸パターン構造体に生じた欠陥がスタンパ（インプリントモールド）の欠損に由来するものでない場合には、スタンパ（インプリントモールド）の交換をする必要がないにもかかわらず、交換することとなってしまうという問題がある。

また、上記特許文献３に開示された方法のように、欠陥輪郭が反映された半導体集積回路のパターンデータに基づいて、インプリント樹脂の滴下位置を最適化することにより、欠陥の発生を抑制することができる場合もある。しかし、一般に、欠陥発生が極力少ないインプリント処理を行うために、インプリント樹脂の滴下位置を含む様々なインプリント条件が最適化されている。そのため、インプリント樹脂の滴下位置を変更してしまうことで、それ以外のインプリント条件を再び最適化しない限り、新たな欠陥を生じる可能性があり、また得られる微細凹凸パターン構造体の寸法精度の悪化を招くおそれもある。インプリント樹脂の滴下位置を含むすべてのインプリント条件を最適化するには、膨大な時間がかかることもあるため、微細凹凸パターン構造体に欠陥が生じるごとにインプリント条件を再設定するのでは、却って製品の歩留まりの低下を引き起こしかねない。

このように、インプリント処理を経て作製される微細凹凸パターン構造体において欠陥が生じた場合に、その欠陥発生原因としては様々なものが考えられるにもかかわらず、上記特許文献２及び３に記載の技術においては、それらの可能性が考えられていないため、欠陥の発生を除去することができない場合があるという問題がある。インプリント処理を経て作製される微細凹凸パターン構造体において欠陥が生じた場合に、欠陥発生原因を手当たり次第に特定することもできるが、非効率的であって、却って製品の歩留まりを低下させる結果となり兼ねない。

上記課題に鑑みて、本発明は、インプリントモールドを用いたインプリント処理を経て作製される微細凹凸パターン構造体において欠陥が生じた場合に、当該欠陥の発生原因を効率的に特定することができる欠陥解析方法、当該欠陥解析方法を利用した微細凹凸パターン構造体の製造方法及びインプリントシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、インプリントモールドを用いたインプリント処理を経て得られた凹凸パターン構造体において生じた欠陥を解析する方法であって、前記凹凸パターン構造体における欠陥に関する欠陥関連情報を取得し、前記欠陥関連情報と、欠陥発生に関連する複数の欠陥要因情報のそれぞれとを対比し、その対比結果に基づいて、前記凹凸パターン構造体における欠陥発生原因を特定することを特徴とする欠陥解析方法を提供する（発明１）。

上記発明（発明１）においては、前記複数の欠陥要因情報は、いずれも前記欠陥関連情報と直接的に対比可能な形式に統一された情報であるのが好ましい（発明２）。

上記発明（発明１，２）においては、前記欠陥関連情報と、前記複数の欠陥要因情報のそれぞれとの一致度を求め、当該一致度に基づいて、前記凹凸パターン構造体における欠陥発生原因を特定するのが好ましい（発明３）。

上記発明（発明３）においては、前記一致度に基づいて、前記複数の欠陥要因情報の順位付けをし、当該順位に基づいて前記凹凸パターン構造体における欠陥発生原因を特定するのが好ましい（発明４）。

上記発明（発明１〜４）においては、前記欠陥要因情報は、前記インプリントモールドを用いたインプリント処理前から予め取得可能な情報及び前記インプリントモールドを用いたインプリント処理中に取得可能な情報を少なくとも含むのが好ましい（発明５）。

上記発明（発明１〜５）においては、前記凹凸パターン構造体における欠陥の種類に関する欠陥種情報を取得し、前記欠陥関連情報と前記複数の欠陥要因情報のそれぞれとの対比結果及び前記欠陥種情報に基づいて、前記凹凸パターン構造体における欠陥発生原因を特定するのが好ましい（発明６）。

上記発明（発明１〜６）においては、前記欠陥関連情報が、前記凹凸パターン構造体における欠陥の位置を示す座標情報であるのが好ましい（発明７）。

また、本発明は、インプリントモールドを用いたインプリント処理を経て凹凸パターン構造体を作製するインプリント工程と、前記インプリント工程により作製された前記凹凸パターン構造体における欠陥の有無を検出する欠陥検出工程と、前記欠陥検出工程により前記欠陥が検出された場合に、上記発明（発明１〜７）に係る欠陥解析方法により欠陥発生原因を特定する欠陥発生原因特定工程と、前記欠陥発生原因特定工程により特定された欠陥発生原因を排除する欠陥発生原因排除工程とを含み、前記欠陥発生原因排除工程により前記欠陥発生原因が排除された後、前記インプリント工程を繰り返し行うことを特徴とする凹凸パターン構造体の製造方法を提供する（発明８）。

さらに、本発明は、インプリントモールドを用いたインプリント処理を行い、凹凸パターン構造体を作製するインプリント部と、前記インプリント部により作製された前記凹凸パターン構造体における欠陥の有無を検出する欠陥検出部と、前記欠陥検出部により前記欠陥が検出された場合に、前記欠陥に関する欠陥関連情報を取得する欠陥関連情報取得部と、欠陥発生に関連する複数の欠陥要因情報を記憶する欠陥要因情報記憶部と、前記欠陥検出部により検出された前記欠陥の発生原因を特定する欠陥発生原因特定部とを備え、前記欠陥発生原因特定部は、前記欠陥関連情報取得部により取得された前記欠陥関連情報と、前記欠陥要因情報記憶部に記憶されている前記複数の欠陥要因情報のそれぞれとを対比し、前記欠陥の発生原因を特定し、前記欠陥発生原因特定部により特定された前記欠陥の発生原因を排除した後、前記インプリント部により前記凹凸パターン構造体を作製することを特徴とするインプリントシステムを提供する（発明９）。

上記発明（発明９）においては、前記複数の欠陥要因情報は、いずれも前記欠陥関連情報と直接的に対比可能な形式に統一された情報であるのが好ましい（発明１０）。

上記発明（発明９，１０）においては、前記欠陥要因情報は、前記インプリントモールドを用いたインプリント処理前から予め取得可能な情報及び前記インプリントモールドを用いたインプリント処理中に取得可能な情報を少なくとも含み、前記インプリントモールドを用いたインプリント処理中に、前記複数の欠陥要因情報のうち前記インプリントモールドを用いたインプリント処理中に取得可能な情報を取得する欠陥要因情報取得部をさらに備えるのが好ましい（発明１１）。

本発明によれば、インプリントモールドを用いたインプリント処理を経て作製される微細凹凸パターン構造体において欠陥が生じた場合に、当該欠陥の発生原因を効率的に特定することができる欠陥解析方法、当該欠陥解析方法を利用した微細凹凸パターン構造体の製造方法及びインプリントシステムを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る欠陥解析方法及びそれを用いたインプリント方法の各工程を示すフローチャートである。 図２は、本発明の一実施形態におけるインプリント方法の各工程を概略的に示す断面図である。 図３は、本発明の一実施形態におけるインプリント方法にて用いられるインプリントモールドの他の態様を概略的に示す断面図である。 図４は、正常なインプリント処理中における剥離境界線の軌跡を概略的に示す平面図である。 図５は、インプリント処理中における剥離境界線により構成される形状に歪みが生じる例を概略的に示す平面図である。 図６は、本発明の一実施形態におけるインプリント方法により作製された微細凹凸パターン構造体に生じ得る凸部欠陥の例を示す斜視図である。 図７は、本発明の一実施形態におけるインプリント方法により作製された微細凹凸パターン構造体に生じ得る凹部欠陥の例を示す斜視図である。 図８は、本発明の一実施形態におけるインプリントシステムの構成を概略的に示すブロック図である。 図９は、本発明の一実施形態におけるインプリント装置を示す概略構成図である。 図１０は、本発明の一実施形態における制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
〔欠陥解析方法・インプリント方法〕
図１は、本実施形態に係る欠陥解析方法及びそれを用いたインプリント方法の各工程を示すフローチャートであり、図２は、本実施形態におけるインプリント方法の各工程を概略的に示す断面図である。

本実施形態におけるインプリント方法においては、図１及び図２に示すように、基材１１の主面１１ａ側（インプリント処理時における被転写基板２０との対向面側）に微細凹凸パターン１２が形成されているインプリントモールド１０と、インプリント法により微細凹凸パターン構造体４０（図２（ｃ）参照）が形成される被転写基板２０とを準備し（Ｓ１０１）、当該被転写基板２０の一面２０ａ上にインクジェットによりインプリント樹脂３０を滴下する（Ｓ１０２，図２（ａ）参照）。

本実施形態において、図２に示すように、インプリントモールド１０は、平板状の基材１１の主面１１ａ（インプリント処理時における被転写基板との対向面，パターン形成面）側に微細凹凸パターン１２が形成されており、主面１１ａには、硬化したインプリント樹脂３０との剥離（離型）を容易にするための離型層（図示せず）が設けられている。
本実施形態において使用可能なインプリントモールド１０としては、上記のような態様に限定されるものではなく、例えば、図３に示すように、基材１１’の主面１１ａ’側から突出する凸構造部（いわゆるメサ構造部）１３’を有し、当該メサ構造部１３’の上面（インプリント処理時における被転写基板との対向面，パターン形成面）１３ａ’に、被転写基板２０上のインプリント樹脂３０に転写されるべき微細凹凸パターン１２が形成されているものであってもよい。

インプリントモールド１０を構成する基材としては、インプリントモールド用基材として通常用いられる基材である限り、特に制限はない。例えば、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等や、これらのうちから任意に選択される２以上の基板を積層してなる積層基板等；シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等；ニッケル基板、チタン基板、アルニウム基板等の金属基板等が挙げられる。

後述するように、本実施形態に係る欠陥解析方法においては、インプリント処理を経て得られる微細凹凸パターン構造体４０に生じた欠陥の要因を特定するために、インプリント処理中に生じた気泡（インプリント樹脂３０に閉じ込められる気泡）に関する情報や、インプリントモールド１０と硬化したインプリント樹脂３０との剥離時における剥離境界線に関する情報を取得する。それらの情報を取得するために、インプリント処理中におけるインプリント樹脂３０の濡れ広がり挙動を示す画像（動画像又は静止画像）や、インプリントモールド１０の剥離時における剥離境界線の軌跡を示す画像（動画像又は静止画像）を、インプリントモールド１０の上方から撮像する。したがって、インプリントモールド１０を構成する基材は、撮像光を透過可能な基材であるのが好ましい。

また、本実施形態の他の態様として、被転写基板２０の下方から上記画像を撮像してもよい。この場合には、インプリントモールド１０を構成する基材としては、上述した撮像光を透過可能な基材を用いる必要はなく、撮像光を透過不可能な基材（例えば、ニッケル基板、チタン基板、アルニウム基板等の金属基板等）を用いてもよい。

なお、本実施形態において「透過可能」とは、インプリント樹脂３０の濡れ広がり挙動や剥離境界線の軌跡を示す画像を撮像可能な程度に撮像光を透過可能であることを意味する。例えば、「透過可能」とは、可視光カメラを用いて上記画像を撮像する場合、波長３８０〜８１０ｎｍの光線の透過率が５０％以上、好ましくは８０％以上であることを意味し、赤外線カメラを用いて上記画像を撮像する場合、波長１μｍ以上の光線の透過率が５０％以上、好ましくは８０％以上であることを意味する。

微細凹凸パターン１２の形状は、特に限定されるものではない。例えば、本実施形態におけるインプリントモールド１０が、いわゆるマスターモールドであって、当該マスターモールドの微細凹凸パターン１２と凹凸構造が反転した微細凹凸パターンを有するレプリカモールドを作製するために用いられるものである場合、微細凹凸パターン１２の形状は、レプリカモールドを用いたインプリントリソグラフィーにより製造される製品（例えば、半導体デバイス等）において必要とされる微細凹凸パターンと同様の形状とすることができる。

また、微細凹凸パターン１２の寸法も特に限定されるものではなく、本実施形態におけるインプリントモールド１０や、それから作製されるレプリカモールドを用いたインプリントリソグラフィーにより製造される製品（例えば、半導体デバイス等）において要求される微細凹凸パターンの寸法に応じて適宜設定され得る。

なお、インプリントモールド１０における微細凹凸パターン１２は、その形状や寸法等を表すパターン設計データに基づき、電子線リソグラフィー等により形成されるものである。

被転写基板２０としては、例えば、石英ガラス基板、ソーダガラス基板、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等や、これらのうちから任意に選択される２以上の基板を積層してなる積層基板等；シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等；ニッケル基板、チタン基板、アルニウム基板等の金属基板等が挙げられる。被転写基板２０における微細凹凸パターン構造体４０が形成される面のうち、少なくともインプリント処理中にインプリント樹脂３０が濡れ広がる領域に密着層（図示せず）が設けられていることが好ましい。

なお、本実施形態の他の態様として、インプリント処理中におけるインプリント樹脂３０の濡れ広がり挙動を示す画像（動画像又は静止画像）や、インプリントモールド１０の剥離時における剥離境界線の軌跡を示す画像（動画像又は静止画像）を、被転写基板２０の下方から撮像する場合、上記被転写基板２０としては、撮像光を透過可能な基板により構成されている必要がある。

インプリント樹脂３０は、所定のドロップマップに基づいて被転写基板２０上にインクジェット法により滴下される。ドロップマップは、インプリント樹脂３０の滴下位置を示すデータであって、インプリントモールド１０における微細凹凸パターン１２の形状、被転写基板２０上に形成される微細凹凸パターン構造体４０における残膜厚等に応じて適宜設定され得る。

次に、インプリントモールド１０の微細凹凸パターン１２と被転写基板２０上のインプリント樹脂３０とを接触させ、インプリントモールド１０と被転写基板２０との間にインプリント樹脂３０を濡れ広がらせる（Ｓ１０３，図２（ｂ）参照）。

このとき、インプリントモールド１０の微細凹凸パターン１２と被転写基板２０上のインプリント樹脂３０との接触開始からの所定時間、インプリント樹脂３０の濡れ広がり挙動を示す画像（動画像又は複数枚の静止画像）を撮像する。そして、撮像された画像から、インプリント樹脂３０に含まれる気泡に関する情報を取得する。

気泡に関する情報としては、上記画像における気泡の残存する領域を示す位置データ（座標データ）、当該気泡の残存する領域を示すビットマップデータに代表されるラスターイメージやベクタイメージ等のイメージデータが挙げられる。なお、気泡の残存する領域とは、インプリント樹脂３０の濡れ広がる全領域中において、上記所定時間中に気泡の消失し難い領域や、気泡の消失しない領域等のことを意味するものとする。

なお、本実施形態においては、後述するように、微細凹凸パターン構造体の欠陥が検出された場合に、欠陥発生原因を特定するために、その微細凹凸パターン構造体における欠陥の位置に関する情報（欠陥関連情報）と気泡に関する情報とを対比する。そのため、気泡に関する情報は、欠陥関連情報と対比可能な形式の情報として取得されるのが好ましい。

撮像時間は、少なくとも、インプリントモールド１０がインプリント樹脂３０に接触してから、インプリント樹脂３０がインプリントモールド１０の微細凹凸パターン１２が形成されている面の全面に濡れ広がるまでの時間であれば、特に制限されるものではない。例えば、清浄な（表面状態が良好な）インプリントモールド１０を用いて、所定のインプリント条件でインプリン処理を実施したときに、インプリント樹脂３０の未充填によるパターン欠陥が生じない程度（インプリントモールド１０の微細凹凸パターン１２内に十分にインプリント樹脂３０が充填され得る程度）の時間（充填時間）を予め計測しておき、当該充填時間程度の時間、撮像すればよい。

続いて、インプリントモールド１０と被転写基板２０との間に濡れ広がったインプリント樹脂３０を硬化させ（Ｓ１０４）、その後、硬化したインプリント樹脂３０からインプリントモールド１０を剥離する（Ｓ１０５，図２（ｃ）参照）。

このとき、インプリントモールド１０とインプリント樹脂３０との剥離開始から剥離終了までの間、剥離境界線の軌跡を示す画像（動画像又は複数枚の静止画像）を撮像する。そして、撮像された画像から、剥離境界線に関する情報を取得する。

一般に、硬化したインプリント樹脂３０からインプリントモールド１０を剥離するとき、インプリント樹脂３０の外縁部から中心に向かって剥離が進行する。すなわち、図４に示すように、平面視において、インプリントモールド１０とインプリント樹脂３０とが接触している境界線（剥離境界線）ＢＬが、剥離の進行に伴って徐々に中心Ｃに向かって移動する。このとき、正常なインプリント処理においては、略方形状の剥離境界線ＢＬが、剥離の進行に伴い略円形状になり、その形状を維持したまま徐々に小さくなっていくという軌跡を辿る（図４（ａ）〜（ｃ）参照）。しかし、剥離境界線ＢＬにより構成される形状（剥離境界線ＢＬの軌跡）に歪みが生じることがあり（図５参照）、このときに微細凹凸パターン構造体４０に欠陥が生じることがある。これは、インプリントモールド１０の剥離層や、被転写基板２０の密着層の部分的な剥がれ等により、部分的な剥離速度の差異が生じることが原因であると考えられる。

したがって、剥離境界線に関する情報を取得し、微細凹凸パターン構造体４０における欠陥関連情報と対比することで、剥離境界線ＢＬにより構成される形状の歪みの発生と欠陥発生原因との関係性を解析することができる。剥離境界線に関する情報は、剥離開始から剥離終了までの間に剥離境界線ＢＬにより構成される形状に歪み等の変化が生じたか否かに関する情報、歪み等の変化が生じた場合に当該変化の生じ始めた領域に関する座標データ又は当該変化の生じ始めた領域を示すイメージデータ等を含む。

なお、本実施形態においては、後述するように、微細凹凸パターン構造体４０の欠陥が検出された場合に、欠陥発生原因を特定するために、その微細凹凸パターン構造体４０における欠陥の位置に関する情報（欠陥関連情報）と剥離境界線に関する情報とを対比する。そのため、剥離境界線に関する情報は、欠陥関連情報と対比可能な形式の情報として取得されるのが好ましい。

次に、被転写基板２０上に形成された、インプリント樹脂３０からなる微細凹凸パターン構造体４０に欠陥（許容され得ない欠陥）が生じているか否かを検査する（Ｓ１０６）。通常、インプリントモールド１０を用いたインプリント処理においては、正常なインプリント処理（許容され得ない欠陥を有しない微細凹凸パターン構造体４０を形成可能なインプリント処理）が可能なインプリント条件（インプリント樹脂３０の滴下位置、インプリントモールド１０と被転写基板２０との接触速度、インプリント樹脂３０の充填時間、インプリント樹脂３０を硬化させるためのエネルギー量等）を予め設定する。このように最適に設定されたインプリント条件が直接的な原因となるような欠陥（許容され得ない欠陥）が、インプリント処理開始当初に微細凹凸パターン構造体４０に生じることはほとんどない。しかしながら、最適に設定されたインプリント条件以外の要因により微細凹凸パターン構造体４０に欠陥（許容され得ない欠陥）が生じることや、一のインプリントモールド１０を用いたインプリント処理を一の被転写基板２０の複数の領域又は複数の被転写基板２０に対して連続的に繰り返し行っていると、連続して微細凹凸パターン構造体４０に欠陥が生じることがある。このような欠陥が偶発的に発生したものでない限りは、歩留まりの低下を防ぐために、早急に原因を突き止め、正常なインプリント処理を再開する必要がある。

インプリント処理を経て形成される微細凹凸パターン構造体４０に生じる欠陥としては、大別して凸部欠陥と凹部欠陥とがある。図６に示すように、微細凹凸パターン構造体４０におけるパターンがライン／スペース形状である場合、凸部欠陥としては、一のラインパターンの一部が欠ける凸部欠陥５１、一のラインパターンが寸断される凸部欠陥５２、複数のラインパターンを跨ぐようにして生じる凸部欠陥５３等が挙げられる。また、図７に示すように、凹部欠陥としては、一のスペースパターンの一部がインプリント樹脂で埋まっている凹部欠陥６１、一のスペースパターンが寸断される（隣接するラインパターンが接合される）凹部欠陥６２、複数のスペースパターンを跨ぐようにして生じる凹部欠陥６３等が挙げられる。

このような凸部欠陥や凹部欠陥の発生原因としては、様々なものが考えられる。例えば、凸部欠陥や凹部欠陥の発生原因としては、大別して、使用したインプリントモールド１０の異常、インプリント樹脂３０の異常、インプリント処理時におけるインプリント樹脂３０の未充填、インプリントモールド１０の剥離時における微細凹凸パターン構造体４０の部分的な欠損等が挙げられる。

インプリントモールド１０の異常によって凸部欠陥や凹部欠陥が生じる場合、その具体的発生原因として、インプリントモールド１０の欠陥（予め認識されている欠陥（許容範囲とされる程度の大きさの欠陥）、インプリント処理の途中で新たに生じた欠陥等）、インプリントモールド１０における欠陥修正箇所等、様々な原因が考えられる。

インプリント樹脂３０の異常によって凸部欠陥や凹部欠陥が生じる場合、その具体的発生原因として、被転写基板２０上に滴下されるインプリント樹脂に混入する異物、インプリント樹脂の凝集物等、様々な原因が考えられる。

また、インプリント樹脂３０の未充填によって凸部欠陥が生じる場合、その具体的発生原因として、インプリントモールド１０の微細凹凸パターン１２の形状に依存してインプリント樹脂３０が十分に行き渡らない部分がある、インプリントモールド１０に異物が付着している、被転写基板２０に平坦度の不良な領域が存在する、インプリント樹脂３０の滴下位置が不適切である等、様々な原因が考えられる。

さらに、インプリントモールド１０の剥離時における微細凹凸パターン構造体４０の部分的な欠損によって凸部欠陥や凹部欠陥が生じる場合、その具体的発生原因として、被転写基板２０の密着層の部分的な剥離、インプリントモールド１０の離型層の部分的な剥離、インプリントモールド１０の離型速度の変動等、様々な原因が考えられる。

このように、微細凹凸パターン構造体４０に欠陥（凸部欠陥や凹部欠陥等）が生じた場合に、その欠陥発生原因として複数のものが考えられ、具体的発生原因としての様々なものが考えられる。そのため、欠陥発生原因をインプリントモールド１０の異常やインプリント樹脂３０の滴下位置が不適切であること等と決め付けてしまうと、インプリントモールド１０の不必要な洗浄、交換や、インプリント樹脂３０の滴下位置の不必要な変更等をすることになり、その結果、新たな欠陥が生じる可能性も否定できない。

そこで、本実施形態においては、上記Ｓ１０６において微細凹凸パターン構造体４０に欠陥が検出された場合に、当該欠陥の生じた領域（欠陥領域）の位置に関する欠陥関連情報を取得する（Ｓ１０７）。そして、当該欠陥関連情報と、当該欠陥の具体的発生原因に関連する複数の欠陥要因情報とを対比し、欠陥関連情報と各欠陥要因情報との一致度を算出する（Ｓ１０８）。このように一致度を算出することで、複数の欠陥要因情報のうち可能性の高い欠陥要因情報を、当該一致度に基づいて絞り込むことができるため、効率的に欠陥発生原因を推定（特定）することができる。

本実施形態において、欠陥要因情報には、上記Ｓ１０３及びＳ１０５にて取得する気泡に関する情報及び剥離境界線に関する情報の他、インプリントモールド１０における欠陥位置に関する情報、インプリントモールド１０における欠陥修正位置に関する情報、被転写基板２０における平坦度不良領域に関する情報、インプリント樹脂３０の滴下位置に関する情報等が含まれる。

なお、気泡に関する情報及び剥離境界線に関する情報以外の欠陥要因情報は、本実施形態におけるインプリント処理前から予め取得され得る情報であって、欠陥関連情報と対比可能な形式の情報として取得されているのが好ましい。

具体的には、欠陥関連情報が、微細凹凸パターン構造体４０における欠陥領域を示す座標データである場合、各欠陥要因情報も、欠陥関連情報と直接的に対比可能な座標データであるのが好ましい。

また、欠陥関連情報が、微細凹凸パターン構造体４０における欠陥領域を図形により示すイメージデータである場合、各欠陥要因情報も、欠陥関連情報と直接的に対比可能なイメージデータであるのが好ましい。例えば、インプリントモールド１０における欠陥位置や欠陥修正位置に関する情報は、当該欠陥位置や欠陥修正位置（それらを含む領域）を、矩形、円形等の図形により示すイメージデータであるのが好ましい。さらに、インプリント樹脂３０の滴下位置に関する情報は、インプリント樹脂３０の各滴下位置（液滴サイズからなる略円形の各領域）を図形により示すイメージデータであるのが好ましい。上記イメージデータ（欠陥関連情報及び欠陥要因情報としてのイメージデータ）は、同一のデータ形式であるのがより好ましい。

上記Ｓ１０７において、欠陥関連情報とともに、微細凹凸パターン構造体４０に生じた欠陥の種類（凸部欠陥、凹部欠陥、パターンの倒れ等）に関する欠陥種情報を取得するのが好ましい。さらには、微細凹凸パターン構造体４０に生じた欠陥の再現性に関する情報（欠陥の発生位置が、複数回の連続したインプリント処理において同一であるか否かに関する情報）を取得するのがより好ましい。後述するように、欠陥の種類や再現性も考慮に入れて欠陥発生原因を推定することができ、より効率的に欠陥発生原因の推定が可能となる。

欠陥関連情報と各欠陥要因情報との一致度の算出方法としては、例えば、それらの情報が座標データである場合、欠陥領域を示す座標データと、各欠陥要因情報としての各領域等を示す座標データとの差分を算出し、当該差分が所定の閾値（実験的に又は経験的に求められ得る閾値）の範囲内であるか否かを判断することで、それらの座標データ同士の重複数を算出する方法等を挙げることができる。

また、例えば、それらの情報がイメージデータである場合に、欠陥領域を示す図形と、各欠陥要因情報としての各領域等を示す図形との重複部を抽出する処理（ＡＮＤ処理）を行い、それらの図形同士の重複数を算出する方法等を挙げることができる。

上記Ｓ１０８にて一致度を算出した後、当該一致度に基づいて各欠陥要因情報の順位付けを行い（Ｓ１０９）、一致度の高い欠陥要因情報に基づいて、可能性の高い欠陥発生原因を推定（特定）する（Ｓ１１０）。その上で、微細凹凸パターン構造体４０に欠陥を生じさせない又は欠陥発生数を減少させるための対応を行う。

例えば、各欠陥要因情報のうち気泡に関する情報の順位が高い場合、欠陥の生じた領域においてインプリント樹脂が不足している、その領域に対応するインプリントモールド１０における部分に異物が付着している等が可能性の高い欠陥発生原因であると推定することができる。そのため、この場合においては、インプリント樹脂３０の滴下位置の再設定、インプリントモールド１０のパターン形成面１１ａの検査・洗浄等の対応をとることができる。

また、インプリントモールド１０における欠陥修正位置に関する情報の順位が高い場合、インプリントモールド１０における欠陥修正が不十分である、欠陥修正部分に再び欠陥が生じている等が可能性の高い欠陥発生原因であると推定することができる。そのため、この場合においては、インプリントモールド１０における欠陥修正部位を検査し、欠陥修正部位を再修正する等の対応をとることができる。

さらに、インプリントモールド１０における欠陥位置に関する情報の順位が高い場合、インプリントモールド１０における欠陥が許容され得ない程度の大きさになっている等が可能性の高い欠陥発生原因であると推定することができる。そのため、この場合においては、インプリントモールド１０における欠陥部位を修正する等の対応をとることができる。

さらにまた、インプリント樹脂３０の滴下位置に関する情報の順位が高い場合、インクジェット装置におけるインクジェットヘッド、配管、フィルタ等の汚染、インプリント樹脂３０の劣化等が可能性の高い欠陥発生原因であると推定することができる。そのため、この場合においては、インクジェットヘッド、配管、フィルタ等の洗浄、交換、インプリント樹脂３０の交換等の対応をとることができる。

また、剥離境界線に関する情報の順位が高い場合、インプリントモールド１０の離型層の部分的な剥がれ、被転写基板２０の密着層の部分的な剥がれ等が可能性の高い欠陥発生原因であると推定することができる。そのため、この場合においては、インプリントモールド１０の離型層の再形成、被転写基板２０の密着層の再形成等の対応をとることができる。

上記Ｓ１１０において、望ましくは、一致度の高い欠陥要因情報とともに、微細凹凸パターン構造体４０に生じた欠陥の種類も考慮して、可能性の高い欠陥発生原因を推定（特定）する。これにより、可能性の高い欠陥発生原因をより絞り込むことができ、欠陥発生原因を効率的に推定（特定）することができる。

例えば、一致度の高い欠陥要因情報がインプリント樹脂３０の滴下位置であって、欠陥の種類が凸部欠陥及び凹部欠陥の双方であり、かつ連続したインプリント処理において欠陥発生位置が変化する（欠陥の再現性がない）場合には、可能性の極めて高い欠陥発生原因が、インクジェット装置におけるインクジェットヘッド、配管、フィルタ等の汚染又はインクジェット樹脂の劣化による異物混入であると推定することができる。

また、同様に一致度の高い欠陥要因情報がインプリント樹脂３０の滴下位置であって、欠陥の種類が凸部欠陥であり、その発生位置が連続したインプリント処理において同一である（欠陥の再現性がある）場合には、可能性の極めて高い欠陥発生原因が、インクジェット樹脂３０への異物の混入及び当該異物のインプリントモールドへの付着であると推定することができる。

さらには、同様に一致度の高い欠陥要因情報がインプリント樹脂３０の滴下位置であって、欠陥の種類が凹部欠陥であり、その発生位置が連続したインプリントにおいて同一である場合には、可能性の高い欠陥発生原因が、インクジェット樹脂への異物の混入及び当該異物によるインプリントモールドの破損であると推定することができる。

なお、上記Ｓ１０６において微細凹凸パターン構造体４０に欠陥が検出されなかった場合には、Ｓ１０１以降の工程を繰り返し行い、微細凹凸パターン構造体４０を作製する。

上述したように、本実施形態に係る欠陥解析方法及びそれを用いたインプリント方法によれば、微細凹凸パターン構造体に欠陥が生じた場合に、その欠陥の多数の発生原因の中から可能性の高い欠陥発生原因を推定（特定）することができるため、インプリント処理中における欠陥の具体的発生原因を効率的に排除することができ、歩留まりの低下を生じさせることなく、正常な、欠陥を生じさせない微細凹凸パターン構造体の作製プロセスを継続することができる。

〔インプリントシステム〕
続いて、上述した欠陥検出方法及びそれを用いたインプリント方法を実施可能なインプリントシステムの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態におけるインプリントシステムの構成を概略的に示すブロック図であり、図９は、本実施形態におけるインプリント装置を示す概略構成図であり、図１０は、本実施形態における制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。

本実施形態におけるインプリントシステム１は、図８に示すように、インプリントモールド１０を用いたインプリント処理により微細凹凸パターン構造体４０を作製するインプリント装置２と、インプリント装置２にて作製された微細凹凸パターン構造体４０の欠陥の有無を検出する欠陥検出装置３と、微細凹凸パターン構造体４０に欠陥が生じている場合に、各種情報処理を行い、欠陥の発生原因を推定（特定）するための制御装置４とを備える。

インプリント装置２としては、従来公知の構成を有するものを用いることができる。例えば、図９に示すように、被転写基板２０上にインプリント樹脂３０を離散的に滴下するインクジェット部（図示せず）と、被転写基板２０を載置する基板ステージ２Ａと、被転写基板２０に対向させるようにしてインプリントモールド１０を保持するモールドホルダー２Ｂと、インプリントモールド１０と接触して被転写基板２０上に濡れ広がったインプリント樹脂３０を硬化させるための硬化手段（インプリント樹脂が紫外線硬化性樹脂の場合はＵＶ光源等，図示せず）と、インプリントモールド１０の上方に位置し、インプリント処理時のインプリント樹脂２０の濡れ広がり挙動やインプリントモールド１０の剥離時の剥離境界線ＢＬの軌跡等を撮像可能な撮像部２Ｃとを有するインプリント装置２を用いることができる。

なお、撮像部２Ｃとしては、インプリント処理時やインプリントモールド１０の剥離時に動画像又は複数枚の静止画像を撮像可能な撮像装置、例えば、可視光カメラ、赤外線カメラ等を用いることができる。

欠陥検出装置３は、被転写基板２０上に形成された微細凹凸パターン構造体４０の欠陥を検出可能な装置である限り、特に制限されるものではない。具体的には、欠陥検出装置３としては、レーザーテック社製の欠陥検査装置（ＭＡＧＩＣＳシリーズ、ＭＡＴＲＩＣＳシリーズ等）等が挙げられる。なお、走査型電子顕微鏡を併用することにより欠陥の種類を詳細に特定することができる。

制御装置４は、インプリント装置２の撮像部２Ｃにより撮像された画像データや欠陥検出装置３により検出された欠陥の位置を示す座標データ・画像データ等を用いたデータ処理等が可能な構成を有するコンピュータ装置等を用いることができる。

例えば、図１０に示すように、制御装置４としては、インプリント装置２の撮像部２Ｃにより撮像された画像データから気泡に関する情報（座標データ）や剥離境界線に関する情報（座標データ）の演算処理、欠陥関連情報と各欠陥要因情報との一致度を算出する演算処理、各欠陥要因情報の順位付けを行う演算処理等を行うＣＰＵ４Ａと、各種プログラム等を記憶する主記憶部４Ｂと、撮像部２Ｃにより撮像された画像データやそれから算出した気泡又は剥離境界線に関する情報（座標データ）、その他の欠陥要因情報等を記憶する補助記憶部４Ｃとを少なくとも備えるコンピュータ装置等を用いることができる。

上述したような構成を有するインプリントシステム１において、インプリント装置２にて被転写基板２０上にインプリント樹脂３０からなる微細凹凸パターン構造体４０を形成する。そして、当該微細凹凸パターン構造体４０に欠陥が生じているか否かを欠陥検出装置３にて検査し、欠陥が生じている場合には、上述した本実施形態に係る欠陥解析方法により制御装置４にて当該欠陥の具体的発生原因を推定（特定）する。

このように、本実施形態におけるインプリントシステム１によれば、インプリントモールド１０を用いたインプリント処理を経て作製される微細凹凸パターン構造体４０において欠陥が生じた場合に、特に連続したインプリント処理中に略同一箇所に同種の欠陥が連続して生じた場合に、その欠陥の具体的発生原因を効率的に推定（特定）することができるため、歩留まりの低下を抑制することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

上記実施形態においては、被転写基板２０上に形成されたインプリント樹脂３０からなる微細凹凸パターン構造体４０に生じた欠陥を解析する方法を例に挙げたが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、インプリント樹脂３０からなる微細凹凸パターン構造体４０をエッチングマスクとして用いて被転写基板２０をエッチングしてなるものに生じた欠陥を解析する方法であってもよい。

本発明は、微細な凹凸パターンを形成するためのナノインプリント工程にて用いられるインプリントモールドの製造や、当該インプリントモールドを用いた半導体装置の製造等に有用である。

１…インプリントシステム
２…インプリント装置
２Ａ…基板ステージ
２Ｂ…モールドホルダー
２Ｃ…撮像部
３…欠陥検出装置
４…制御装置
１０…インプリントモールド
１１…基材
１１ａ…主面
１２…微細凹凸パターン
２０…被転写基板
３０…インプリント樹脂
４０…微細凹凸パターン構造体（凹凸パターン構造体）

Claims (11)

1. インプリントモールドを用いたインプリント処理を経て得られた凹凸パターン構造体において生じた欠陥を解析する方法であって、
   前記凹凸パターン構造体における欠陥に関する欠陥関連情報を取得し、
   前記欠陥関連情報と、欠陥発生に関連する複数の欠陥要因情報のそれぞれとを対比し、その対比結果に基づいて、前記凹凸パターン構造体における欠陥発生原因を特定することを特徴とする欠陥解析方法。
2. 前記複数の欠陥要因情報は、いずれも前記欠陥関連情報と直接的に対比可能な形式に統一された情報であることを特徴とする請求項１に記載の欠陥解析方法。
3. 前記欠陥関連情報と、前記複数の欠陥要因情報のそれぞれとの一致度を求め、当該一致度に基づいて、前記凹凸パターン構造体における欠陥発生原因を特定することを特徴とする請求項１又は２に記載の欠陥解析方法。
4. 前記一致度に基づいて、前記複数の欠陥要因情報の順位付けをし、当該順位に基づいて前記凹凸パターン構造体における欠陥発生原因を特定することを特徴とする請求項３に記載の欠陥解析方法。
5. 前記欠陥要因情報は、前記インプリントモールドを用いたインプリント処理前から予め取得可能な情報及び前記インプリントモールドを用いたインプリント処理中に取得可能な情報を少なくとも含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の欠陥解析方法。
6. 前記凹凸パターン構造体における欠陥の種類に関する欠陥種情報を取得し、
   前記欠陥関連情報と前記複数の欠陥要因情報のそれぞれとの対比結果及び前記欠陥種情報に基づいて、前記凹凸パターン構造体における欠陥発生原因を特定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の欠陥解析方法。
7. 前記欠陥関連情報が、前記凹凸パターン構造体における欠陥の位置を示す座標情報であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の欠陥解析方法。
8. インプリントモールドを用いたインプリント処理を経て凹凸パターン構造体を作製するインプリント工程と、
   前記インプリント工程により作製された前記凹凸パターン構造体における欠陥の有無を検出する欠陥検出工程と、
   前記欠陥検出工程により前記欠陥が検出された場合に、請求項１〜７のいずれかに記載の欠陥解析方法により欠陥発生原因を特定する欠陥発生原因特定工程と、
   前記欠陥発生原因特定工程により特定された欠陥発生原因を排除する欠陥発生原因排除工程と
   を含み、
   前記欠陥発生原因排除工程により前記欠陥発生原因が排除された後、前記インプリント工程を繰り返し行うことを特徴とする凹凸パターン構造体の製造方法。
9. インプリントモールドを用いたインプリント処理を行い、凹凸パターン構造体を作製するインプリント部と、
   前記インプリント部により作製された前記凹凸パターン構造体における欠陥の有無を検出する欠陥検出部と、
   前記欠陥検出部により前記欠陥が検出された場合に、前記欠陥に関する欠陥関連情報を取得する欠陥関連情報取得部と、
   欠陥発生に関連する複数の欠陥要因情報を記憶する欠陥要因情報記憶部と、
   前記欠陥検出部により検出された前記欠陥の発生原因を特定する欠陥発生原因特定部と
   を備え、
   前記欠陥発生原因特定部は、前記欠陥関連情報取得部により取得された前記欠陥関連情報と、前記欠陥要因情報記憶部に記憶されている前記複数の欠陥要因情報のそれぞれとを対比し、前記欠陥の発生原因を特定し、
   前記欠陥発生原因特定部により特定された前記欠陥の発生原因を排除した後、前記インプリント部により前記凹凸パターン構造体を作製することを特徴とするインプリントシステム。
10. 前記複数の欠陥要因情報は、いずれも前記欠陥関連情報と直接的に対比可能な形式に統一された情報であることを特徴とする請求項９に記載のインプリントシステム。
11. 前記欠陥要因情報は、前記インプリントモールドを用いたインプリント処理前から予め取得可能な情報及び前記インプリントモールドを用いたインプリント処理中に取得可能な情報を少なくとも含み、
    前記インプリントモールドを用いたインプリント処理中に、前記複数の欠陥要因情報のうち前記インプリントモールドを用いたインプリント処理中に取得可能な情報を取得する欠陥要因情報取得部をさらに備えることを特徴とする請求項９又は１０に記載のインプリントシステム。

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