JP2016009797A - 位置精度推定方法及び位置精度保証方法 - 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により転写・形成される転写パターンの位置精度を推定する方法及び当該転写パターンの位置精度を保証する方法を提供する。
【解決手段】第１の面２ａ及びそれに対向する第２の面２ｂを有する基部を備え、第１の面側に微細凹凸パターンが形成され、第２の面２ｂ側の平面視略中央に窪み部４が形成されているインプリントモールドを用いて形成される転写パターンにおいて、第２の面２ｂの面形状から、窪み部４の周囲の領域内に存在する凹凸部の凹凸体積を算出し、その凹凸体積から、インプリントモールドの微細凹凸パターン５の変形に関する情報を求め、その変形に関する情報及び微細凹凸パターン５の位置情報から求められる、インプリント処理時におけるインプリントモールドの微細凹凸パターン５の位置情報より、転写パターンの位置精度を推定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、インプリントモールドを用いて転写・形成される転写パターンの位置精度を推定する方法及び当該転写パターンの位置精度を保証する方法に関する。

微細加工技術としての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インプリント樹脂等の被加工物に等倍転写するパターン形成技術である。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の進行等に伴い、半導体デバイスの製造プロセス等においてナノインプリント技術が益々注目されている。

ナノインプリント技術において用いられる微細凹凸パターンを有するインプリントモールドとしては、従来、電子線（ＥＢ）リソグラフィーにより作製されてなるものが知られている（非特許文献１参照）。具体的には、電子線描画装置を用いてモールド用基板の一方の面上にレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクとしてモールド用基板をドライエッチング処理に付することによりインプリントモールドが作製される。このようにして作製されるインプリントモールドは、その作製工程において電子線描画装置により極小スポットビームを走査させる必要があることで作製に膨大な時間を要し、作製コストの非常に高いものとなる。また、所定回数の転写工程に使用されると、被転写材料（インプリント用樹脂等）に形成される微細凹凸パターンに欠陥が生じてしまったり、インプリントモールドの微細凹凸パターンが損傷してしまったりすることがある。

このようにして被転写材料に形成される微細凹凸パターンの欠陥やインプリントモールドの微細凹凸パターンの損傷が生じてしまった場合に、その都度、電子線（ＥＢ）リソグラフィーにより作製された新たなインプリントモールドに交換するとなると、ナノインプリント処理を経て製造される半導体デバイス等の製品の多大なるコストアップにつながってしまう。

そのため、産業規模でナノインプリント処理を実施する際には、一般に、電子線（ＥＢ）リソグラフィーにより作製されたインプリントモールドをマスターモールドとし、当該マスターモールドを用いてマスターモールドの微細凹凸パターンを反転させた微細凹凸パターンを有するレプリカモールドを多数作製し、そのレプリカモールドをナノインプリント処理におけるインプリントモールドとして用いるのが通常である（特許文献１参照）。

このようにして得られるレプリカモールドは、低コストでの大量生産が可能なものである。そのため、多数のレプリカモールドをナノインプリント処理におけるインプリントモールドとして用いることで、仮に当該レプリカモールドが損傷してしまったり、当該レプリカモールドにより被転写材料に転写・形成される微細凹凸パターン（転写パターン）に欠陥が生じてしまったりしても、次々と新しいレプリカモールドに交換しながらナノインプリント処理を実施することができ、半導体デバイス等の製品の製造コストを低減することができる。また、多数のレプリカモールドを作製することで、複数のインプリント装置のそれぞれにレプリカモールドをセットして同時に使用することができ、半導体デバイス等の製品の生産性を向上させることができる。

特開２０１０−２８２９９５号公報

谷口淳著，「はじめてのナノインプリント技術」，Ｐ１８０，２００５年，工業調査会刊

一般に、レプリカモールドにおいては、その用途等に応じ、所望とする位置精度で微細凹凸パターンが形成されていることが要求される。レプリカモールドにおける微細凹凸パターンが所望とする位置精度で形成されていることで、当該微細凹凸パターンに対応する転写パターンも所望とする位置精度で転写・形成されるからである。特に、半導体デバイス等の製品を製造するために用いられるレプリカモールドにおいては、極めて厳しい位置精度での微細凹凸パターンの形成が要求されており、半導体デバイス等のさらなる微細化の進行等に伴い、さらに厳しい位置精度での微細凹凸パターンの形成が要求されることが予想される。なお、本明細書において「位置精度」には、設計値（座標値）に対するパターン（マスターモールドやレプリカモールドにおいてはそれらの微細凹凸パターン、被転写基板においては転写パターン）の位置ずれ量の３σ（ｎｍ）が概念的に含まれる。

このような要求を満足するために、現状、レプリカモールドにおける微細凹凸パターンの形成されている面（主面）、すなわち、レプリカモールドを作製するために用いられるレプリカモールド用基板における被転写面には、極めて高い平坦度が要求されている。当該被転写面の平坦度が低いと、レプリカモールド作製時に、マスターモールドの微細凹凸パターンをレプリカモールド用基板に高精度に転写することができず、レプリカモールド用基板に転写・形成された転写パターンの位置精度が低下してしまうためである。

しかしながら、被転写面の平坦度が極めて高いレプリカモールド用基板を用いて上記転写処理を行っても、レプリカモールド用基板の被転写面に転写・形成された転写パターンの位置精度が低下し、レプリカモールドの主面に形成された微細凹凸パターンの位置精度が低下してしまうことがある。この原因を本発明者らが鋭意検討した結果、レプリカモールド用基板の被転写面に対向する対向面（裏面）の面形状が、レプリカモールド用基板に転写・形成された転写パターンの位置精度に影響を与えていることが判明した。

すなわち、マスターモールドを用いたインプリント処理によりレプリカモールド用基板の被転写面に微細凹凸パターンを形成する場合、通常、レプリカモールド用基板は、インプリント装置の基板ステージ上に載置され、真空吸着される。このとき、レプリカモールド用基板の裏面の面形状に応じ、真空吸着されたレプリカモールド用基板の被転写面に歪みが生じる。歪みが生じている状態で、レプリカモールド用基板の被転写面上の被転写材料（インプリント樹脂等）に微細凹凸パターンが形成された後、レプリカモールド用基板の真空吸着の解除に伴い歪みが解消することで、被転写材料に形成された微細凹凸パターンは伸長又は収縮する。

このレプリカモールド用基板の被転写面側の平面視における一方向（Ｘ方向）及びその直交方向（他方向，Ｙ方向）における各歪み量に依拠して、レプリカモールドの微細凹凸パターンの位置精度が低下してしまうという問題が生じる。また、一般に、多数のレプリカモールド用基板を用いて多数のレプリカモールドを作製するが、レプリカモールド用基板ごとに歪み量にバラツキがあることで、所望とする位置精度の微細凹凸パターンを有するレプリカモールドを安定的に製造することが困難であるという問題も生じ得る。

一方、レプリカモールドを用いたインプリント処理により被転写基板に転写パターンを形成する場合、通常、レプリカモールドは、インプリント装置のモールドホルダに真空吸着により保持される。このとき、レプリカモールドの裏面に所定の凹凸部が存在すると、真空吸着されたレプリカモールドの主面に歪みが生じ、当該主面が伸長及び／又は収縮するように変形する。この変形は、マスターモールドを用いたインプリント処理によりレプリカモールド用基板の被転写面に微細凹凸パターンを形成する時、すなわち、レプリカモールド用基板が基板ステージに真空吸着される時に当該レプリカモールド用基板に生じる変形に近似しているものと予想される。その結果、レプリカモールドを用いたインプリント処理時に、当該レプリカモールドの微細凹凸パターンの位置精度は、マスターモールドの微細凹凸パターンの位置精度に近い状態になるものと予想される。したがって、レプリカモールドの真空吸着によって位置精度が変化し、それに基づいて求められる補正量の情報は、転写パターンを高い位置精度で形成するために有用な情報であると言える。

他方、レプリカモールドの作製時に、レプリカモールドの主面の上記のような変形を想定することなく、真空吸着されていない状態でのレプリカモールドの微細凹凸パターンの位置精度が所望とする範囲となるように、マスターモールド及び／又はレプリカモールド用基板を変形させる等の調整をしてしまうと、当該主面の変形により、インプリント処理時（真空吸着時）におけるレプリカモールドの微細凹凸パターンの位置ずれが生じ、結果的に転写パターンの位置精度を低下させる。特に、レプリカモールドの主面がその面内方向に不均一に変形する場合、当該レプリカモールドの主面に歪みが生じている状態で被転写基板上の被転写材料（インプリント樹脂等）に転写パターンを転写・形成すると、当該転写パターンの位置精度がより低下することになる。

また、一般に、多数のレプリカモールド用基板を用いて多数のレプリカモールドが作製されるが、レプリカモールド用基板ごとに対向面（裏面）の面形状にバラツキがあるため、所望とする位置精度で安定的にレプリカモールドを製造することが困難である。そのため、多数のレプリカモールドの微細凹凸パターンの位置精度にバラツキがあったとしても、それらを顧客に納品するにあたっては、各レプリカモールドを用いたインプリント処理により転写・形成される転写パターンの位置精度を精確に推定し、保証することが重要となる。

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により転写・形成される転写パターンの位置精度を推定する方法及び当該転写パターンの位置精度を保証する方法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、第１の面及び当該第１の面に対向する第２の面を有する基部を備え、前記第１の面側に微細凹凸パターンが形成され、前記第２の面側の平面視略中央に窪み部が形成されているインプリントモールドを用いたインプリント処理により前記微細凹凸パターンが転写され形成される転写パターンの位置精度を推定する方法であって、前記インプリントモールドの前記第２の面の面形状を測定する工程と、前記第２の面の面形状に基づいて、前記第２の面側における前記窪み部の周囲の領域内に存在する凹凸部の凹凸体積を算出する工程と、前記凹凸部の存在に起因して生じる、前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンの変形に関する情報を、前記凹凸体積に基づいて取得する工程と、前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンの位置情報及び前記微細凹凸パターンの変形に関する情報に基づき、前記インプリント処理時における前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンの位置情報を算出する工程とを有し、前記インプリント処理時における前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンの位置情報から、前記転写パターンの位置精度を推定することを特徴とする転写パターンの位置精度推定方法を提供する（発明１）。

インプリントモールドの第２の面に所定の凹凸体積を有する凹凸部が存在していることで、インプリント処理時に、第１の面に形成されている微細凹凸パターンが変形し、インプリント処理により転写・形成される転写パターンの位置精度に影響を与え得る。しかしながら、上記発明（発明１）によれば、第２の面の面形状から、第２の面に存在する凹凸部の凹凸体積を算出し、その凹凸部の存在に起因して生じる微細凹凸パターンの変形に関する情報に基づいて、インプリント処理時における微細凹凸パターンの位置情報を取得することができるため、当該インプリントモールドを用いたインプリント処理により形成される転写パターンの位置精度を推定することができる。

上記発明（発明１）においては、前記第２の面側から前記インプリントモールドを真空吸着したときの前記第１の面の面形状を前記第２の面の面形状と仮定して、当該第１の面の面形状を測定し、測定された前記第１の面の面形状に基づいて、前記凹凸体積を算出するのが好ましい（発明２）。

上記発明（発明１，２）においては、前記第２の面側から前記インプリントモールドを真空吸着したときの前記第１の面の面形状を前記第２の面の面形状と仮定して、当該第１の面の面形状を測定し、測定された前記第１の面の面形状を回転楕円体で近似し、前記回転楕円体で近似された前記第１の面の面形状に基づいて、前記凹凸体積を算出するのが好ましい（発明３）。

上記発明（発明１〜３）においては、前記第２の面側における前記窪み部の周囲の領域を複数の領域に区分し、前記微細凹凸パターンの変形量に関する情報としての当該各領域における傾き成分を、前記凹凸体積に基づいて求めるのが好ましい（発明４）。

また、本発明は、第１の面及び当該第１の面に対向する第２の面を有する基部を備え、前記第１の面側に微細凹凸パターンが形成され、前記第２の面側の平面視略中央に窪み部が形成されているインプリントモールドを用いたインプリント処理により前記微細凹凸パターンが転写され形成される転写パターンの位置精度を保証する方法であって、上記発明（発明１〜４）に係る転写パターンの位置精度推定方法により取得した前記インプリント処理時における前記微細凹凸パターンの位置情報が、前記インプリントモールドの納品先における当該インプリントモールドの前記微細凹凸パターンに対する要求位置精度の範囲内である場合に、前記インプリント処理時における前記微細凹凸パターンの位置情報を、前記転写パターンの位置精度を保証するための保証情報として取得することを特徴とする転写パターンの位置精度保証方法を提供する（発明５）。

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により転写・形成される転写パターンの位置精度を推定する方法及び当該転写パターンの位置精度を保証する方法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転写パターンの位置精度推定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保証対象としてのレプリカモールドの概略構成を示す側面図である。 図３は、本発明の一実施形態においてレプリカモールドを作製する工程を切断端面にて示す工程フロー図である。 図４（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施形態におけるレプリカモールドの第２の面に凹部が存在する場合に、当該レプリカモールドの真空吸着により第１の面側に歪みが生じる態様を概略的に示す切断端面図である。 図５は、本発明の一実施形態において求められる凸構造部の周囲及び凸構造部の上面における変形量及び変形方向をしめす平面図である。

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。図１は、本実施形態に係る転写パターンの位置精度推定方法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レプリカモールドの概略構成を示す側面図であり、図３は、本実施形態においてレプリカモールドを作製する工程を切断端面にて示す工程フロー図である。

＜レプリカモールドの構成＞
本実施形態に係る転写パターンの位置精度推定方法を説明するにあたり、まずは、本実施形態におけるレプリカモールドの具体的構成の一例を、以下に説明する。

本実施形態におけるレプリカモールド１は、図２に示すように、第１の面２ａ及び第１の面２ａに対向する第２の面２ｂを有する基部２を備え、第１の面２ａ側から凸構造部３が突出し、第２の面２ｂ側には窪み部４が形成されている。第１の面２ａ側の凸構造部３上には微細凹凸パターン５が形成されている。なお、本実施形態において、レプリカモールド１としては、第１の面２ａの略中央から凸構造部３が突出し、第２の面２ｂの略中央に窪み部４が形成されているものを例に挙げるが、このような態様に限定されるものではない。例えば、レプリカモールド１は、上記凸構造部３を有しないもの、すなわち第１の面２ａが平坦面により構成されるものであってもよいし、第２の面２ｂに窪み部４が形成されていないものであってもよい。

基部２を構成する材料としては、本実施形態に係るレプリカモールド１の用途（光インプリント用、熱インプリント用等の用途）に応じて適宜選択され得るものである。例えば、当該基部２は、レプリカモールドを製造する際に一般的に用いられている基板（例えば、石英ガラス、ソーダガラス、蛍石、フッ化カルシウム基板、フッ化マグネシウム基板、アクリルガラス等のガラス基板、ポリカーボネート基板、ポリプロピレン基板、ポリエチレン基板等の樹脂基板、これらのうちから任意に選択された２以上の基板を積層してなる積層基板等の透明基板；ニッケル基板、チタン基板、アルミニウム基板等の金属基板；シリコン基板、窒化ガリウム基板等の半導体基板等）により構成され得る。

基部２の厚さは、強度や取り扱い適性等を考慮し、例えば、３００μｍ〜１０ｍｍ程度の範囲で適宜設定され得る。なお、本実施形態において「透明」とは、波長３００〜４５０ｎｍの光線の透過率が８５％以上であることを意味し、好ましくは９０％以上、特に好ましくは９５％以上である。

本実施形態において、窪み部４は、当該窪み部４の外形を第１の面２ａ側に投影した投影領域４ａが、平面視における凸構造部３の外形を物理的に包含するように、第２の面２ｂ側に形成されている。このような窪み部４を有するレプリカモールド１によれば、インプリント処理時、特に離型時に当該レプリカモールド１を湾曲させることができ、レプリカモールド１の離型を容易に行うことができる。

＜レプリカモールドの作製方法＞
続いて、上述したような構成を有するレプリカモールド１を作製する方法を説明する。
まず、第１の面２ａ側から突出する凸構造部３の上面３ａにハードマスク層２０が形成され、第２の面２ｂ側に窪み部４が形成されているレプリカモールド用基材１０を準備し、当該レプリカモールド用基材１０をインプリント装置（図示せず）の基板ステージ５０上に載置する（図３（ａ）参照）。

ハードマスク層２０を構成する材料としては、例えば、クロム、チタン、タンタル、珪素、アルミニウム等の金属；窒化クロム、酸化クロム、酸窒化クロム等のクロム系化合物、酸化タンタル、酸窒化タンタル、酸化硼化タンタル、酸窒化硼化タンタル等のタンタル化合物、窒化チタン、窒化珪素、酸窒化珪素等を単独で、又は任意に選択した２種以上を組み合わせて用いることができる。

ハードマスク層２０は、後述する工程（図３（ｅ）参照）にてパターニングされ、それにより形成されたハードマスクパターン２１は、レプリカモールド用基材１０をエッチングする際のマスクとして用いられる。そのため、レプリカモールド用基材１０の種類に応じたエッチング選択比等を考慮して、ハードマスク層２０の構成材料を選択するのが好ましい。例えば、レプリカモールド用基材１０が石英ガラスである場合、ハードマスク層２０として金属クロム膜等が好適に選択され得る。

なお、ハードマスク層２０の厚さは、レプリカモールド用基材１０の種類に応じたエッチング選択比等を考慮して適宜設定される。例えば、レプリカモールド用基材１０が石英ガラスであって、ハードマスク層２０が金属クロム膜である場合、ハードマスク層２０の厚さは、３〜１０ｎｍ程度である。

基板ステージ５０には、基板ステージ５０に載置されたレプリカモールド用基材１０の窪み部４の外側に位置するように吸着孔５１が設けられている。この吸着孔５１を介して基板ステージ５０上に載置されたレプリカモールド用基材１０が真空吸着され、基板ステージ５０上に固定される（図３（ｂ）参照）。

そして、レプリカモールド用基材１０のハードマスク層２０上にインプリント樹脂を、例えばインクジェット法等により塗布し、レプリカモールド１の微細凹凸パターン５に対応する微細凹凸パターン３１を有するマスターモールド３０を用いてレプリカモールド用基材１０に対してインプリント処理を行い（図３（ｃ）参照）、レプリカモールド用基材１０のハードマスク層２０上にレジストパターン４０を形成する（図３（ｄ）参照）。

なお、本実施形態におけるマスターモールド３０は、転写されるべき微細凹凸パターン３１の他、位置合わせ用のアライメントマーク（図示せず）や、位置精度を評価するために用いられる計測用マーク（図示せず）等を有する。マスターモールド３０を用いたインプリント処理により、レプリカモールド用基材１０の凸構造部３の上面３ａに、マスターモールド３０の計測用マークに対応する計測パターンが形成される。

続いて、レジストパターン４０が形成されたレプリカモールド用基材１０をエッチング処理に付し、レプリカモールド用基材１０の凸構造部３上のハードマスク層２０をエッチングし、ハードマスクパターン２１を形成する（図３（ｅ）参照）。そして、ハードマスクパターン２１をマスクとしてレプリカモールド用基材１０をエッチングして凸構造部３上に微細凹凸パターン５を形成し、最後に、ハードマスクパターン２１を除去することで、レプリカモールド１を作製することができる（図２参照）。

上述したレプリカモールド１の作製方法において、レプリカモールド用基材１０の凸構造部３上に、マスターモールド３０を用いたインプリント処理によりレジストパターン４０を形成する際、レプリカモールド用基材１０が基板ステージ５０に真空吸着される。そのため、レプリカモールド用基材１０の第２の面２ｂの面形状によっては、凸構造部３の上面３ａが変形した状態で、マスターモールド３０の微細凹凸パターン３１が転写され、レジストパターン４０が形成される。そして、レジストパターン４０をマスクとしたエッチング処理により、凸構造部３の上面３ａに微細凹凸パターン５が形成されてなるレプリカモールド１が作製され得る。

上述したレプリカモールド１の作製方法において、レプリカモールド用基材１０の凸構造部３の上面３ａにレジストパターン４０が形成されたのち、当該レプリカモールド用基材１０の真空吸着が解除される。この真空吸着の解除により、凸構造部３の上面３ａが、レプリカモールド用基材１０を基板ステージ５０に真空吸着する前の状態に戻るように変形する。そして、凸構造部３の上面３ａに形成されているレジストパターン４０もまた、凸構造部３の上面３ａの変形に追従するようにして変形してしまう。このようにして変形したレジストパターン４０をマスクとしたエッチング処理により、レプリカモールド１の微細凹凸パターン５が形成される。そのため、真空吸着されていない状態におけるレプリカモールド１の微細凹凸パターン５は、位置精度の低下したものとなっている。

しかしながら、レプリカモールド１を用いてインプリント処理を行うときには、レプリカモールド１がインプリント装置のモールドホルダに真空吸着され、それにより微細凹凸パターン５が変形する。このときの変形は、レプリカモールド１を作製する工程においてレプリカモールド用基材１０が基板ステージ５０に真空吸着された時の変形に近似しているということができる。そのため、当該レプリカモールド１を用いた転写パターンの形成時において、レプリカモールド１の微細凹凸パターン５は良好な位置精度（マスターモールド３０の微細凹凸パターン３１と同等の位置精度）であるということができる。

したがって、レプリカモールド用基材１０の第２の面２ｂの面形状に応じて、レプリカモールド１の微細凹凸パターン５の位置精度（真空吸着されていない状態での位置精度）が低下していたとしても、所望とする位置精度で転写パターンが形成されることになる。よって、上述のようにして作製されたレプリカモールド１を用いて形成される転写パターンの位置精度を、後述のようにして推定することができる。

＜転写パターンの位置精度推定方法＞
本実施形態に係る転写パターンの位置精度推定方法においては、図１に示すように、上述のようにして作製したレプリカモールド１を真空吸着可能な基板ステージ（例えば、インプリント装置における基板ステージ等）等に載置して、当該レプリカモールド１を真空吸着する（Ｓ１０１）。そして、レーザー変位計（例えば、ＬＫ−Ｇ５０００，キーエンス社製）等を用いて、基板ステージ上に真空吸着されたレプリカモールド１の第１の面２ａの高さ分布を計測し、当該高さ分布データから第１の面２ａの面形状を取得する（Ｓ１０２）。

当該第１の面２ａ側における高さ分布の計測領域としては、少なくとも凸構造部３の上面３ａ（微細凹凸パターン５の形成されている面）を包含し、かつ凸構造部３の上面３ａの外周縁から外側の所定の領域であればよいが、好ましくは第１の面２ａ側の全面である。また、上記計測領域が第１の面２ａの一部の領域である場合、当該計測領域の形状は、円形であってもよいし、矩形であってもよい。本実施形態のように、レプリカモールド１の第１の面２ａ側に凸構造部３が設けられている場合、当該凸構造部３の外側に位置する所定の領域の高さ分布を計測するのが好ましい。

なお、レプリカモールド１の第１の面２ａ側は、通常、極めて平坦度（平面度）が高いため、レプリカモールド１を基板ステージに真空吸着させたとき、レプリカモールド１の第２の面２ｂの面形状が、第１の面２ａ側に実質的に現われる。よって、基板ステージに真空吸着させたレプリカモールド１の第１の面２ａの高さ分布から得られる第１の面２ａの表面形状を、第２の面２ｂの面形状として仮定することができる。

次に、上述のようにして取得した第１の面２ａの面形状に対して回転楕円体によるフィッティング処理（最小二乗法によるフィッティング処理）を行い（Ｓ１０３）、上記第１の面２ａの高さ分布と、フィッティング処理により求めた回転楕円体面の高さとの差分を算出する（Ｓ１０４）。そして、このようにして算出された差分を積分して、真空吸着により第１の面２ａに表われた、第２の面２ｂに存在する凹凸部の体積（凹凸体積）を算出する（Ｓ１０５）。

上記凹凸体積を算出する際に、例えば、凸構造部３の周囲の領域（第１の面２ａ上の領域）を複数の小領域（例えば、５ｍｍ四方程度の矩形領域）に区分し、各小領域の凹凸体積を算出するようにしてもよい。この小領域のサイズを小さくする（小領域の数を増やす）と、より精確に転写パターンの位置精度を推定することができるようになるというメリットがある一方、データ処理量が増大するため、転写パターンの位置精度を推定するのに膨大な時間がかかってしまうというデメリットもある。

図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、レプリカモールド１の第２の面２ｂに凹凸部２ｃが存在すると、レプリカモールド１の第２の面２ｂ側からの真空吸着により、第２の面２ｂが実質的に平坦面となるように変形する。このとき、レプリカモールド１の厚さ方向における凹凸部２ｃの上方（第１の面２ａ上）には、第２の面２ｂの凹凸部２ｃに対応する凹凸部２ｄが形成される。この変形により、レプリカモールド１の凸構造部３の上面３ａの微細凹凸パターン５が伸縮するようにして変形することになるが、当該微細凹凸パターン５の変形量や変形方向は、後述するように、凹凸体積に基づいて推定され得る。

レプリカモールド１を真空吸着したときの、凸構造部３の上面３ａの微細凹凸パターン５の変形量は、本質的には、第２の面２ｂに存在する凹部の大きさ及び深さ（すなわち凹凸体積）に依存する。そのため、当該変形量を算出するにあたり、第２の面２ｂに存在する凹部の凹凸体積を直接的に求めることも考えられる。

この点に関し、当該凹部の平面視における大きさが十分に大きければ、真空吸着されたレプリカモールド１の第２の面２ｂが実質的に平坦面となるように変形する。しかし、凹部の平面視における大きさが小さく、かつ深い場合、真空吸着されてレプリカモールド１の第２の面２ｂが実質的に平坦面になるまで変形するとは限らない。すなわち、第２の面２ｂに存在する凹部の凹凸体積をそのまま、レプリカモールド１を真空吸着したときの、凸構造部３の上面３ａの微細凹凸パターン５の変形量に換算することができるわけではない。

したがって、第２の面２ｂに存在する凹凸部２ｃの凹凸体積を、真空吸着されたレプリカモールド１の第１の面２ａに表われた高さ分布と、フィッティング処理により求めた回転楕円体面の高さとの差分を積分して算出することにより、真空吸着による微細凹凸パターン５の変形に寄与する凹凸形状の分布（変形ポテンシャル分布（変形の可能性の大きさを示す分布））を得ることができる。

続いて、上記凹凸体積に基づいて、レプリカモールド１を真空吸着したときの凸構造部３の上面３ａの変形量（第１方向（Ｘ方向）及び第１方向に直交する第２方向（Ｙ方向）のそれぞれにおける変形量）を求め、当該変形量からパターン変形関連情報を生成し、取得する（Ｓ１０６）。

具体的には、上記のようにして算出された凹凸体積を、Ｘ方向の成分及びＹ方向の成分のそれぞれで偏微分して、Ｘ方向及びＹ方向の傾きをそれぞれ求める。上述の通り、上記のようにして算出された凹凸体積は、変形ポテンシャル分布ということができるため、凹凸体積の偏微分により求められる傾きから、変形量及び変形方向を近似的に求めることができる。そして、求められたＸ方向の傾き及びＹ方向の傾きを合成し、凸構造部３の周囲における第１の面２ａの変形量及び変形方向を求めることができる。例えば、図５（ａ）に示すように、凸構造部３の周囲における各小領域の変形量及び変形方向は、ベクトル表示（図５（ａ）に示す矢印）で求められ得る。このように算出された変形量及び変形方向は、同一の算出方法で求められたものであるため、矢印の長さで表されるベクトルの大小は、相対的に、変形量の大小と考えることができる。そして、当該凸構造部３の周囲における各小領域の変形量及び変形方向に基づき、凸構造部３の上面３ａにおける変形量及び変形方向を求める。例えば、図５（ｂ）に示すように、凸構造部３の上面３ａにおける変形量及び変形方向は、ベクトル表示で求められ得る。

この凸構造部３の上面３ａにおける変形量及び変形方向（それらを表すベクトル表示）から、凸構造部３の上面３ａの微細凹凸パターン５の補正量（真空吸着されていないレプリカモールド１の微細凹凸パターン５の位置精度から、真空吸着されたレプリカモールド１の微細凹凸パターン５の位置精度への補正量）として、例えば直交誤差（μｒａｄ）等を求めることができる。このようにして求められた変形量及び変形方向（それらを表すベクトル表示）、所望によりそれらに加えて微細凹凸パターン５の直交誤差を、上記パターン変形関連情報として取得する（Ｓ１０６）。微細凹凸パターン５の直交誤差とは、微細凹凸パターン５がせん断状に変形している場合において、レプリカモールド１の真空吸着による微細凹凸パターン５の変形量及び変形方向を角度（μｒａｄ）で表したものである。

なお、凸構造部３の上面３ａにおける具体的な変形量は、以下のようにして算出することができる。

例えば、第２の面２ｂにおける窪み部４の近傍に凹凸部が存在すると仮定したときの当該凹凸部の上方の第１の面２ａにおける変形量と、凸構造部３の上面３ａにおける変形量との相関関係を、例えば、汎用有限要素法解析ソフト（Ａｂａｑｕｓ、Ｄａｓｓａｕｌｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｓｉｍｕｌｉａ社製）等のシミュレーションソフトを用いたシミュレーションにより予め求めておき、当該相関関係に基づいて、凸構造部３の上面３ａにおける変形量を算出することができる。

上記のようにして求めたパターン変形関連情報（変形量及び変形方向、補正量（直交誤差）等）と、レプリカモールド１の微細凹凸パターン５の位置精度（レプリカモールド１が第２の面２ｂ側から真空吸着されていない状態での位置精度（Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれにおける位置ずれ量の３σ））とを合算して、インプリント処理時、すなわちレプリカモールド１がインプリント装置のモールドホルダに真空吸着された状態における微細凹凸パターン５の位置精度（Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれにおける位置ずれ量の３σ）を算出する。このようにして算出された微細凹凸パターン５の位置精度を、インプリント処理時の微細凹凸パターン５の位置情報として取得する（Ｓ１０７）。

例えば、上記パターン変形関連情報としての補正量（直交誤差）が、０．２６μＲａｄであり、直交誤差の補正を加えていない場合のレプリカモールド１の微細凹凸パターン５の位置精度（レプリカモールド１が第２の面２ｂ側から真空吸着されていない状態での位置精度（位置ずれ量の３σ））、が、Ｘ方向で４．４０ｎｍ、Ｙ方向で６．７１ｎｍであるとする。この場合、補正量（直交誤差）と位置精度との合算後、すなわち、インプリント処理時のレプリカモールド１の微細凹凸パターン５の位置精度（位置ずれ量の３σ）は、Ｘ方向で３．６７ｎｍ、Ｙ方向で４．８３ｎｍと求められ得る。

上記レプリカモールド１の微細凹凸パターン５の位置精度（レプリカモールド１が第２の面２ｂ側から真空吸着されていない状態での位置精度）は、例えば、座標測定装置（ケーエルエー・テンコール社製，ＩＰＲＯ Ｓｅｒｉｅｓ）等を用い、作製されたレプリカモールド１の計測用マークの座標測定により求められ得る。

このようにして取得されたインプリント処理時の微細凹凸パターン５の位置情報は、当該レプリカモールド１を用いたインプリント処理により転写・形成される転写パターンの位置精度を示す情報であるため、当該インプリント処理時の微細凹凸パターン５の位置情報をもって、転写パターンの位置精度を推定することができる。

上述したように、本実施形態に係る転写パターンの推定方法においては、インプリント処理時、すなわちインプリント装置のモールドホルダにより真空吸着された状態におけるレプリカモールド１の微細凹凸パターン５の位置情報を精確に取得することができる。そして、当該インプリント時の微細凹凸パターン５の位置情報が、インプリントにより転写・形成される転写パターンの位置情報に相当する。そのため、当該インプリント時の微細凹凸パターン５の位置情報をもって、転写パターンの位置精度を精確に推定することができる。

上述した本実施形態に係る転写パターンの位置精度推定方法は、転写パターンの位置精度を精確に推定することができるため、上述のようにして取得したインプリント処理時の微細凹凸パターン５の位置情報を、当該インプリントモールドを用いたインプリント処理により転写・形成される転写パターンの位置精度を保証するための情報（保証情報）として用いることができる。すなわち、本実施形態に係る転写パターンの位置精度推定方法により取得したインプリント処理時の微細凹凸パターン５の位置情報が、当該微細凹凸パターン５の位置精度の許容範囲内であれば、当該インプリント処理時の微細凹凸パターン５の位置情報を、転写パターンの位置精度を保証するための保証情報として顧客に提供することで、転写パターンの保証方法とすることができる。

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。

以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら制限されるものではない。

〔実施例１〕
平面視正方形状の石英ガラス基板（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）の第１の面２ａから凸構造部３（３３ｍｍ×２６ｍｍ）が突出するとともに、当該凸構造部３の上面３ａにラインアンドスペース状の微細凹凸パターン５（短手方向寸法：４０ｎｍ）が形成され、第２の面２ｂに窪み部４（半径：３２ｍｍ）が形成されているレプリカモールド１を準備した。

次に、上記レプリカモールド１をインプリント装置の基板ステージ５０上に載置し、そのインプリントモールド用基材１の第１の面２ａ側の高さ分布を、レーザー変位計（ＬＫ−Ｇ５０００，キーエンス社製）を用いて計測し、当該高さ分布データからレプリカモールド１の第１の面２ａ側の面形状（高さ分布）を求めた。

続いて、レプリカモールド１の第１の面２ａ側の面形状に、回転楕円体を最小二乗法によりフィッティングし、第１の面２ａの高さ分布と、フィッティング処理により求めた回転楕円体面の高さとの差分を算出した。そして、上記面形状を求めた領域（凸構造部３の周囲の領域）内を５ｍｍ角の正方形の小領域に区分し、各小領域において当該差分を積分して凹凸体積を算出した。

そして、各小領域における凹凸体積を、Ｘ方向成分及びＹ方向成分のそれぞれにて偏微分してＸ方向及びＹ方向の傾きをそれぞれ算出してそれらを合成し、凸構造部３の周囲近傍における変形量及び変形方向を求めた。続いて、汎用有限要素法解析ソフト（Ａｂａｑｕｓ、Ｄａｓｓａｕｌｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｓｉｍｕｌｉａ社製）を用いたシミュレーションにより予め求めておいた、第２の面２ｂにおける窪み部４の近傍に凹凸部が存在すると仮定したときの当該凹凸部の上方の第１の面２ａにおける変形量と、凸構造部３の上面３ａにおける変形量との相関関係に基づき、凸構造部３の周囲近傍における変形量及び変形方向から凸構造部３の上面３ａにおける変形量及び変形方向を算出し、当該変形量及び変形方向から微細凹凸パターン５の直交誤差（μｒａｄ）を求めた。このようにして求めた微細凹凸パターン５の直交誤差は、０．２５０μｒａｄであった。

一方で、上記レプリカモールド１の微細凹凸パターン５の直交誤差を、座標測定装置（ケーエルエー・テンコール社製，ＩＰＲＯ Ｓｅｒｉｅｓ）を用いて計測した。その結果、微細凹凸パターン５の直交誤差は、０．３２６μｒａｄであった。

〔実施例２〕
平面視正方形状の石英ガラス基板（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）の第１の面２ａから凸構造部３（３３ｍｍ×２６ｍｍ）が突出するとともに、当該凸構造部３の上面３ａにラインアンドスペース状の微細凹凸パターン５（短手方向寸法：４０ｎｍ）が形成され、第２の面２ｂに窪み部４（半径：３２ｍｍ）が形成されているレプリカモールド１（実施例１とは別個のレプリカモールド１）を準備した。

そして、実施例１と同様にして微細凹凸パターン５の直交誤差（μｒａｄ）を求めたところ、凹凸体積から求めた微細凹凸パターン５の直交誤差は０．２５５μｒａｄであり、座標測定装置を用いて求めた微細凹凸パターン５の直交誤差は０．２４７μｒａｄであった。

上記実施例１及び実施例２から明らかなように、レプリカモールド１を真空吸着して求めた凹凸体積から算出された微細凹凸パターン５の直交誤差と、レプリカモールド１の微細凹凸パターン５の直交誤差の測定値とがほぼ一致していた。このことから、上記凹凸体積の算出結果から、レプリカモールド１の微細凹凸パターン５の位置精度、すなわち当該レプリカモールド１を用いたインプリント処理により転写・形成される転写パターンの位置精度を精確に推定可能であることが確認された。

本発明は、半導体デバイスの製造過程において、インプリントモールドを用いて半導体基板等に形成される微細凹凸パターンの位置精度を推定し、保証する方法として有用である。

１…レプリカモールド（インプリントモールド）
２…基部
２ａ…第１の面
２ｂ…第２の面
３…凸構造部
４…窪み部
５…微細凹凸パターン

Claims (5)

1. 第１の面及び当該第１の面に対向する第２の面を有する基部を備え、前記第１の面側に微細凹凸パターンが形成され、前記第２の面側の平面視略中央に窪み部が形成されているインプリントモールドを用いたインプリント処理により前記微細凹凸パターンが転写され形成される転写パターンの位置精度を推定する方法であって、
   前記インプリントモールドの前記第２の面の面形状を測定する工程と、
   前記第２の面の面形状に基づいて、前記第２の面側における前記窪み部の周囲の領域内に存在する凹凸部の凹凸体積を算出する工程と、
   前記凹凸部の存在に起因して生じる、前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンの変形に関する情報を、前記凹凸体積に基づいて取得する工程と、
   前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンの位置情報及び前記微細凹凸パターンの変形に関する情報に基づき、前記インプリント処理時における前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンの位置情報を算出する工程と
   を有し、
   前記インプリント処理時における前記インプリントモールドの前記微細凹凸パターンの位置情報から、前記転写パターンの位置精度を推定することを特徴とする転写パターンの位置精度推定方法。
2. 前記第２の面側から前記インプリントモールドを真空吸着したときの前記第１の面の面形状を前記第２の面の面形状と仮定して、当該第１の面の面形状を測定し、
   測定された前記第１の面の面形状に基づいて、前記凹凸体積を算出することを特徴とする請求項１に記載の転写パターンの位置精度推定方法。
3. 前記第２の面側から前記インプリントモールドを真空吸着したときの前記第１の面の面形状を前記第２の面の面形状と仮定して、当該第１の面の面形状を測定し、
   測定された前記第１の面の面形状を回転楕円体で近似し、前記回転楕円体で近似された前記第１の面の面形状に基づいて、前記凹凸体積を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の転写パターンの位置精度推定方法。
4. 前記第２の面側における前記窪み部の周囲の領域を複数の領域に区分し、前記微細凹凸パターンの変形に関する情報としての当該各領域における変形量及び変形方向を、前記凹凸体積に基づいて求めることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転写パターンの位置精度推定方法。
5. 第１の面及び当該第１の面に対向する第２の面を有する基部を備え、前記第１の面側に微細凹凸パターンが形成され、前記第２の面側の平面視略中央に窪み部が形成されているインプリントモールドを用いたインプリント処理により前記微細凹凸パターンが転写され形成される転写パターンの位置精度を保証する方法であって、
   請求項１〜４のいずれかに記載の転写パターンの位置精度推定方法により取得した前記インプリント処理時における前記微細凹凸パターンの位置情報が、前記インプリントモールドの納品先における当該インプリントモールドの前記微細凹凸パターンに対する要求位置精度の範囲内である場合に、前記インプリント処理時における前記微細凹凸パターンの位置情報を、前記転写パターンの位置精度を保証するための保証情報として取得することを特徴とする転写パターンの位置精度保証方法。

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