JP5241343B2

JP5241343B2 - 微細構造転写装置

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Publication number: JP5241343B2
Application number: JP2008169766A
Authority: JP
Inventors: 拓司安藤; 満長谷川; 雅彦荻野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2028-06-30
Also published as: JP2010008299A

Description

本発明は、基体の表面に微細な凹凸パターンを形成した被検査体に放射波を照射する照射機構と、被検査体を透過した透過波を検出する検出機構を備えた検査装置および検査方法に関する。

近年、光デバイスにおいて、波長フィルタ，回折，反射防止等の機能を持たせるための構造体の微細化が進んでいる。その微細加工を実現するために、例えばフォトリソグラフィ装置によって微細パターンが加工されている。その一方で、微細加工のオーダーが露光光源の波長に近づいてきたことで、パターンの微細化は限界に近づいてきた。そのため、さらなるパターンの微細化を図るために、フォトリソグラフィ装置に代えて電子線描画装置が用いられるようになった。

しかしながら、電子線描画装置によるパターンの形成は、ｉ線，エキシマレーザ等の光源を使用した一括露光方法によるものと異なって、電子線で描画するパターンが多ければ多いほど描画時間がかかる。したがって、半導体集積回路の集積化が進むにつれてパターンの形成に要する時間が長くなって、スループットが著しく劣ることとなる。

そこで、電子線描画装置によるパターンの形成の高速化を図るために、各種形状のマスクを組み合わせて、それらに一括して電子線を照射する一括図形照射法の開発が進められ
いる。しかしながら、一括図形照射法を使用する電子線描画装置は大型化するとともに、マスクの位置をより高精度に制御する機構がさらに必要となって装置自体のコストが高くなるという問題がある。

他のパターンの形成技術として、所定のスタンパを型押ししてその表面形状を転写するインプリント技術が知られている。このインプリント技術は、形成しようとするパターンの凹凸に対応する凹凸（表面形状）が形成されたスタンパを、例えば所定の基板上に樹脂層を形成して得られる被転写体に型押しすることで、微細な微細構造を樹脂層表面に簡便な方法および装置で転写することができる。

インプリント技術ではスタンパの表面に形成した凹凸パターンの形成精度が、被転写体表面の形成精度に影響を及ぼす。また、スタンパには数μｍ以上の領域で、凹凸パターンの欠損部や、樹脂等の異物付着部が存在することもある。このようなスタンパを用いてインプリントを行うと、欠損部や異物付着部の周辺では樹脂の流動性に変化が生じ離型性が劣化する。結果として、被転写体表面では微細構造が転写されない不良領域が、スタンパの欠損部や異物付着部の領域よりも広がってしまう。従って、インプリントを行う前に、スタンパの欠損部や異物付着部を把握し、インプリント後の不良領域を低減する必要がある。

従来、スタンパの検査には走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）がしばしば使用されている。ＳＥＭやＡＦＭはスタンパの１部の領域で、数ｎｍの解像度でパターン形状を１つ１つ測定することが可能である。しかしながら、スタンパ全面を観測するには数時間または数日もの時間を要することから、スタンパ全面の状態を反映させることは実用上困難である。また、光デバイスの場合、１つ１つの微細パターンが光学特性を決定するよりも、光路となる領域に形成した微細パターンの集合体で光学特性が決定することが一般的である。従って、ＳＥＭやＡＦＭを用いて高解像度で検査を行う必要が無い。

他方、微細パターンを形成した基板またはスタンパ等の被検査体の検査手段として、パターン部で生じる回折光を利用する方法が開示されている。例えば、特許文献１では、光ディスクのピットまたはグルーブの一部にレーザ光を入射し、反射又は透過した特定の回折光を検出し、得られた回折光の強度分布からから不良領域を検出する方法が開示されている。特許文献２，３では、欠陥に対して敏感な次数の回折光のみを検出する方法が開示されている。本方法によれば、ＳＥＭやＡＦＭに比べて短時間でスタンパ全面を検査できる。

特開２００４−２５９３８８号公報特開２０００−２７６７８１号公報特開２００５−１１４６３０号公報

しかしながら、前記した従来の回折光を利用する方法は、予め検出する回折光の次数を定めておき、被検査体に対するレーザの照射角度を定め、各回折光ごとにフォトダイオード等の検出器を配置する必要がある。従って、パターン形状が変わるごとに光学系を設定し直す必要がある。また、レーザの照射範囲を広げすぎると、照射領域に含まれる不良領域の特定が困難となるため、レーザの照射範囲を狭くしておく必要がある。結果として、被検査体全面を検査するにはレーザの照射範囲を移動させながら測定する機構が必要となり装置機構が複雑となり、また、検査時間も要することになる。従って、例えばインプリント工程の合間に、短時間でスタンパの欠損部や異物付着部を把握し、インプリント条件に反映させることは実質困難である。

そこで、本発明は、被検査体全面において短時間で不良領域を検出でき、かつ検出結果を検査工程以降の工程に反映することのできる検査装置及び検査方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明は、基体の表面に微細な凹凸パターンを形成した被検査体に放射波を照射する照射機構と、被検査体を透過した放射波を検出する検出機構を備えた検査装置において、前記照射機構は前記被検査体のパターン形成面またはその反対面のいずれか一方に配置され、前記検出機構は被検査体を介して照射機構とは相対する面に配置されており、検出機構で得られた被検査体の面内の透過率分布から凹凸パターンの不良領域を検出することを特徴とする。

また、前記検査装置において、前記照射機構の放射面は前記被検査体の凹凸パターン形成領域と同じ又は広く形成されていることを特徴とする。

また、前記検査装置において、前記検出機構の検出面は前記被検査体の凹凸パターン形成領域と同じ又は広く形成されていることを特徴とする。

また、前記検査装置において、前記照射機構又は検出機構のいずれか一方に、波長選択機能を有していることを特徴とする。

さらに、前記検査装置において、波長が異なる少なくとも２波長で透過率分布を測定することを特徴とする。

また、前記検査装置において、前記照射機構又は検出機構のいずれか一方に、偏波選択機能を有していることを特徴とする。

さらに、前記検査装置において、偏波が異なる少なくとも２波波で透過率分布を測定することを特徴とする。

また、前記検査装置において、被検査体の面内を複数の区画に分け、各区画内の平均透過率を評価することを特徴とする。

また、前記検査装置において、被検査体の面内を複数の区画に分け、区画内ごとに透過率分布を評価することを特徴とする。

また、前記検査装置において、被検査体または区画の最大幅をｗ、検出する波長をλとした場合、前記検出機構を被検査体の表面からλ／（２π）以上かつｗ²／λ以下の範囲に設定することを特徴とする。

さらに、本発明は、微細パターンが形成されたスタンパを被転写体に接触させて、前記被転写体の表面に前記スタンパの微細パターンを転写する微細構造転写装置にスタンパに放射波を照射する照射機構と、スタンパを透過した放射波を検出する検出機構を備えた検査機構を備えており、前記照射機構は前記スタンパのパターン形成面またはその反対面のいずれか一方に配置され、前記検出機構はスタンパを介して照射機構とは相対する面に配置されており、検出機構で得られたスタンパの面内の透過率分布を測定する検査装置が備え付けられていることを特徴とする。

また、前記微細構造転写装置において、前記被転写体表面に微細パターンを転写するための樹脂を塗布する機構を備えており、該樹脂の塗布量を、前記検査機構で得られたスタンパの透過率分布を反映して設定する機構を有していることを特徴とする。

さらに、本発明は、微細パターンが形成されたスタンパを被転写体に接触させて、前記被転写体の表面に前記スタンパの微細パターンを転写する微細構造転写装置において、被転写体に放射波を照射する照射機構と、被転写体を透過した放射波を検出する検出機構を備えた検査機構を備えており、前記照射機構は前記被転写体のパターン転写面またはその反対面のいずれか一方に配置され、前記検出機構は被転写体を介して照射機構とは相対する面に配置されており、検出機構で得られた被転写体の面内の透過率分布を測定する検査装置が備え付けられていることを特徴とする。

また、前記微細構造転写装置において、前記被転写体表面に微細パターンを転写するための樹脂を塗布する機構を備えており、該樹脂の塗布量を、前記検査機構で得られた被転写体の透過率分布を反映して設定する機構を有していることを特徴とする。

本発明の検査装置及び検査方法によれば、被検査体全面において短時間で不良領域を検出でき、かつ検出結果を検査工程以降の工程に反映することのできる検査装置及び検査方法を提供できる。

（第一実施形態）
次に、本発明の第１実施形態について説明する。図１（ａ）と（ｂ）は、本実施形態に係る検査装置の構成説明図である。

図１に示すように、基体の表面に微細な凹凸パターン１１を形成した被検査体１に対して、凹凸パターンを形成していない面に放射波２１を照射する放射源２を配置する。そして、放射源２を配置した面とは相対する面に、放射源２を透過した透過波２２を検出する検出器３を配置する。

被検査体１として、石英基板の表面に、周知の電子線描画装置，反応性イオンエッチング装置を用いて微細な凹凸パターン１１を形成したナノインプリント用スタンパとする。

放射源２として液晶ディスプレイに用いられているバックライトを用いた。該バックライトは、白色光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、そのＬＥＤ光を広範囲に照射するための反射板，プリズムシート，拡散シート等で構成されており、放射波２１が被転写体前面を均等に照射するようにした。

検出器３には、被検査体１の全面を撮像できるように、被転写体１の表面積より大きい検出面３１を持たせた。透過波２２は検出面３１を通過し、検出器３の内部に構成された図示しない光学レンズ系を介して、図示しない電荷結合素子（ＣＣＤ）で受光する。ＣＣＤで受光した像が、被検査体１を透過した透過波２２の透過率分布である。

前記ＣＣＤで受光して得られた被検査体１表面の透過率分布から、被検査体１に形成した凹凸パターン１１の不良領域を検出する。凹凸パターン１１の欠損部や異物付着部では、正常な凹凸パターン１１の形成領域に比べて透過率が変化する。この透過率の変化から、デバイスとして機能する領域か否かを判別する。

本実施形態では、放射源２により白色光を照射したが、被検査体１の不良領域の検出に必要な波長の放射波２１を放出する放射源２であればよい。例えば、Ｘ線，紫外，近赤外、遠赤外光帯域でもよい。白色光のように広帯域な波長特性を有する放射源２ではなく、特定の波長のみ放出する放射源２でもよい。ただし、被検査体１を透過する波長とし、また、凹凸パターン１１の形状で干渉が起きる波長とする必要がある。

また、本実施形態では検出する波長を限定しなかったが、予め凹凸パターン１１の形状変化に反応しやすい特定の波長で検出すればよい。特定の波長は、予め、シュミレーションで予測したり、被検査体１を別の評価機構を用いて、透過率の波長特性を評価して定めればよい。

また、前記した放射源２以外に本発明で使用できる放射源２の構成として、ＬＥＤ等の放射素子を放射面に複数配列したアレイ放射源，レーザ光源または水銀灯ランプとこれら放射源から放射光をコリメートするレンズユニット付放射源，有機エレクトロルミネッセンスによる放射源等がある。被検査体１の全面をほぼ均等に照射できる構成が望ましい。

検出器３の構成としては、本実施形態で使用した検出器３の構成に限定されるものではなく、被検査体１の不良領域の検出に必要な波長の透過波２２を検出できればよい。例えば、フォトダイオード（ＰＤ）やレンズ等の受光素子を検出面３１に複数配列したアレイ検出器、感光紙、感光フィルムでもよい。

本実施形態では、検出器３と被検査体１および放射源２と被検査体１の間に空間を設けて、検査領域が接触しないようにしたが、被検査体１の固定方法によっては、少なくとも検出器３と被検査体１の間に、検出に必要な波長を透過する媒質を挟んでもよい。

また、本実施形態では、検出する波長または偏波に関して言及しなかったが、不良領域の検出精度を向上させるために、複数の波長または偏波、そして両者を組合わせた検出を行ってもよい。このとき、検出器３と被検査体１または放射源２と被検査体１の少なくとも一方の間に波長フィルタまたは偏波フィルタを配置するとよい。これらのフィルタは、検出に必要な波長または偏波に合せて電気的または物理的に特性を変えてもよい。

また、フォトダイオード（ＰＤ）やレンズ等の受光素子を複数配列する場合、個々の検出素子の指向特性（半値幅）を狭くすることで、周囲から入り込む不要なノイズを遮断することが可能となる。但し、半値幅を狭くしすぎると、被検査体１に対する検出器３の設置角度を高精度に合わせる必要が生じる。検出素子の半値幅は±１度以上±４０度以下が望ましい。

検出器３の設置位置は、被検査体１の凹凸パターン１１の形成面から離して設置するとよい。被検査体１表面の透過率分布が得られ、かつ装置に組込みやすい位置がよく、例えばフレネル領域と呼ばれる測定領域がよい。すなわち、検査領域の最大幅もしくは検出する１区画の最大幅をｗ、検出する波長をλとした場合、λ／（２π）以上かつｗ²／λ以下の範囲に設定するとよい。

本実施形態では、被検査体１として石英を使用したが、不良領域の検出に必要な波長の放射波を透過する材料であれば良い。例えば、無アルカリガラス，ホウケイ酸ガラス等のガラス，樹脂材料，半導体材料，金属材料を加工した物が挙げられる。また、これらの異なる材料を積層した多層構造であってもよい。検出に必要な波長の透過率は空気に対して１０％以上あれば、実用上検出可能である。

本実施形態では、凹凸パターン１１の欠損部や異物付着部で生じる透過率の変化から、デバイスとして機能する領域か否かを判別した。このとき、透過率を評価する領域は、凹凸パターン１１を形成した領域全体でもよいが、デバイスとして機能する領域のみを評価しても良い。例えば、後述するインプリント工程を経て得られた、表面に凹凸パターンを形成した基板を小片に切断して使用する場合、被検査体１の面内を複数の区画に分け、各区画内の平均透過率を評価してもよい。また、各区画内部で凹凸パターンの形状，配置等が変わっている場合、各区画内ごとに透過率分布を評価してもよい。

（第二実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図２は、本実施形態に係る検査機構を有する微細構造転写装置の構成説明図、図３は、本設備を用いたインプリント工程を説明する図である。

図２に示すように、本実施形態に係る微細構造転写装置２００は、昇降機構によって上下に可動するステージ２０３を有している。ステージ２０３上には、放射波の検出器を備えた検出機構２０５が搭載されている。さらに検出機構２０５上には、被転写体２０２が配置されるとともに、この被転写体２０２の上方には、スタンパ２０１が配置されている。

検出機構２０５内部には図示しない光学レンズ系を介して放射波を受光する電荷結合素子（ＣＣＤ）が配置されている。また、検出機構２０５の上面は放射波を透過するガラス基板で覆われ、さらにガラス基板の上面は弾性体で覆われている。

被転写体２０２のスタンパ２０１側の面には、後記する光硬化性樹脂３０１（図３（ａ）参照）が塗布されるとともに、スタンパ２０１の被転写体２０２側の面には、凹凸パターン（図３（ｂ）参照）が形成されている。ちなみに、このスタンパ２０１は、図２に示すように、スタンパ保持冶具２０４で保持されており、昇降機構がステージ２０３を上昇させることによって、スタンパ２０１に向かって被転写体２０２が押し当てられるようになっている。また、ステージ２０３が配置される空間は、減圧室を形成しており、図示しない真空ポンプ等の排気手段によって減圧可能となっている。

スタンパ２０１の上方には、光硬化性樹脂３０１を硬化させるために必要な紫外光を発するＬＥＤ素子と、スタンパ２０１の凹凸パターン形成面を評価するのに必要な白色光を発するＬＥＤ素子を有する、放射源２０６が配置されている。

次に図２の微細構造転写装置２００を用いた微細構造の形成およびスタンパ２０１の検査方法を、図３を用いて説明する。

始めに、微細構造転写装置２００とは別の機構で被転写体２０２に光硬化性樹脂３０１を塗布する（図３（ａ））。このとき、ディスペンス法を用いて光硬化性樹脂３０１を所望の場所に所望の量を滴下する。そして、光硬化性樹脂３０１を塗布した被転写体２０２を、ステージ２０３上に配置した検出機構２０５上に設置する（図３（ｂ））。昇降機構でステージ２０３を上昇させることによって、スタンパ２０１に向かって被転写体２０２が押し当てられる（図３（ｃ））。スタンパ２０１の上方より、放射源２０６から光硬化性樹脂３０１を硬化させるのに必要な波長を有する放射波を放射し、スタンパ２０１越しに光硬化性樹脂３０１を照射する（図３（ｄ））。光硬化性樹脂３０１が硬化した後、スタンパ２０１を剥離する（図３（ｅ））。このとき、被転写体２０２の表面にはスタンパ２０３に形成した凹凸パターンが転写された光硬化性樹脂３０１から成るパターン層が形成されている。被転写体２０２を微細構造転写装置２００から搬出した後、放射源２０６からスタンパ２０１を検査するのに必要な波長を有する放射波を放射する（図３（ｆ））。スタンパ２０１を透過した透過波を検出器機構２０５で検出することで、スタンパ２０１の凹凸パターンの欠損部や異物付着部の有無を検査する。ここで、凹凸パターンの欠損部や異物付着部が検出された場合、その検出箇所を光硬化性樹脂の塗布機構に反映させて、欠損部や異物付着部近傍での樹脂の塗布量を調整する。以後、図３（ａ）から図３（ｆ）の工程を繰り返す。

本実施形態では、スタンパ２０１の検査を微細構造転写装置２０２の内部で行ったが、
微細構造転写装置２０２の外部に検査機構を配置してもよい。この場合、スタンパ２０１を検査機構まで移動させる。

本実施形態では、スタンパ２０１の検査を行ったが、被転写体２０２の検査を行ってもよい。この場合、被転写体２０２及び光硬化性樹脂３０１は、検出に必要な波長を透過する材質を選べばよい。また、スタンパ２０１を被転写体２０２の上部から移動させる機構を配置する。

本実施形態では、光硬化性樹脂３０１にスタンパ２０１の微細パターンを転写したが、
樹脂材料は熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等のその他の被加工材料を使用してもよい。この場合、被転写体２０２に樹脂材料を塗布したのち、被転写体２０２を樹脂材料のガラス転移温度以上に加熱し、スタンパ２０１を押し当てる。そして、ガラス転移温度以下に冷却したのち、スタンパ２０１を剥離する。

本実施形態では、微細構造の転写とスタンパ２０１の検査を交互に行っているが、検査は微細構造の転写を複数回繰り返してから行ってもよい。例えば、１０回の微細構造転写工程を経たのち、スタンパ２０１の検査を行えばよい。

前記実施形態で微細パターンが転写された被転写体２０２は、波長フィルタ，回折，反射防止等の機能を有する光デバイスや、磁気記録媒体や光記録媒体等の情報記録媒体，免疫分析，ＤＮＡ分離，細胞培養等のバイオデバイスへの適用が可能である。

次に、実施例を示しながら本発明をさらに具体的に説明する。

（実施例１）
本実施例では、図１に示す検査装置を使用する被検査体の検査方法について説明する。

図１に示すように、基体の表面に微細な凹凸パターン１１を形成した被検査体１に対して、凹凸パターンを形成していない面に放射波２１を照射する放射源２を配置した。そして、放射源２を配置した面とは相対する面に、放射源２を透過した透過波２２を検出する検出器３を配置した。

被検査体１として、２０mm×２０mm，厚さ０.５mmの石英基板の表面に、周知のフォトリソグラフィ技術で凹凸パターン１１を形成した基板を作製した。凹凸パターン１１は、任意の直径、高さの柱状構造体を等間隔で配置した構造郡とした。フォトリソグラフィで使用するマスクパターンとして、直径の異なるマスクパターンを３種類作製した。また、ドライエッチング時間を変えて柱状構造の高さを変化させた。表１に示すように、凹凸パターン１１を形成した石英基板を９種類作製した。

放射源２として液晶ディスプレイに用いられているバックライトと同様の発光デバイスを用いた。該バックライトは、白色光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、そのＬＥＤ光を全面に照射するための反射板，プリズムシート，拡散シート等で構成した。放射面の大きさは２５mm×２５mmとした。放射波２１は、被検査体１に対してほぼ垂直に、かつ等位相分布を保った状態で、被検査体１に照射させた。

検出器３には、検出器３の内部に構成した光学レンズ系を介して、電荷結合素子（ＣＣＤ）を設置した。受光面の大きさは直径１０mmとした。また検出器３の内部には、波長が０.４μｍから０.７μｍの範囲で透過率の波長特性を検出できるように、プリズム、スリット等で構成した波長フィルタ機能を設置し、直径１０mmの領域内で透過波２２の平均透過率を評価した。

被検査体１を検出器３の上で保持するために、被検査体１と検出器３の間に厚さ１mmの石英基板をスペーサとして挟んだ。このとき、被検査体１の凹凸パターン１１を形成した面は、放射源２の方向を向くように配置した。

表１に示したサンプルに放射源２から放射した白色光を照射し、各サンプルの透過率の波長特性を評価した。各サンプルの透過率は、凹凸パターンを形成しない被検査体１と同じ材質の基板を配置したときを基準値とした相対値として検出した。各サンプルの評価結果を図４（ａ）〜（ｉ）に示す。サンプル毎に透過率の波長特性が異なる結果得られた。

ここで、例えば図４（ｄ），（ｅ），（ｆ）の結果から、波長０.４５μｍの透過率を比較すると、サンプル１は５８.６％、サンプル２は８７.８％、サンプル３は１６.７％であり、柱状構造の高さ変化に対する透過率の変化が検出された。また、図４（ｂ），（ｅ），（ｈ）の結果から、波長０.７μｍの透過率を比較すると、サンプル２は９８.３％、サンプル５は７４.８％、サンプル８は６.５％であり、柱状構造の幅およびピッチに対する透過率の変化が検出された。凹凸パターンの高さ方向に変化に対して影響の受けやすい波長と、断面方向の変化に対して影響の受けやすい波長が異なることから、２波長を用いて透過率の変化を調べることで、検査領域全面でのパターン形状の平均的な変形量を評価することが可能になる。

なお、これらの測定サンプルをＳＥＭを用いて１０μｍ×１０μｍの領域の柱状構造の形状を評価したところ、直径，高さ，間隔が表１に示す構造値に対して±２％以内で形成

されていることを確認した。

本実施例の結果より、本発明の検査装置及び検査方法で、被検査体全面において凹凸パターンの形状変化を複数の波長の透過率から検出できることを実証した。

（実施例２）
本実施例では、実施例１とは異なり、偏波による検査方法を説明する。

被検査体１として、２０mm×２０mm，厚さ０.５mmの石英基板の表面に、周知のフォトリソグラフィ技術で凹凸パターン１１を形成した基板を作製した。凹凸パターン１１は、任意の直径、高さの柱状構造体を等間隔で配置した構造郡とした。フォトリソグラフィで使用するマスクパターンとして、矩形パターンを有するマスクパターンを３種類作製した。表２に示すように矩形パターンの長軸方向の長さが異なる３種類の構造を形成した。矩形パターンは長軸方向と短軸方向の間隔が等しくなるように配列した。矩形構造の高さは２００ｎｍとした。

検出器３と被転写体１との間には、偏波フィルタを設置した。矩形パターンの長軸方向に沿った偏波（ｐ偏光）のみを透過する偏波フィルタと、矩形パターンの短軸方向に沿った偏波（ｓ偏光）のみを透過する偏波フィルタを入れ替えることで、２方向の偏波成分の透過率を測定できるようにした。

実施例１と同じ検査装置により、各サンプルの透過率の波長特性を評価した。各サンプルの透過率は、凹凸パターンを形成しない被検査体１と同じ材質の基板を配置したときを基準値とした相対値として検出した。各サンプルの評価結果を図５（ａ）〜（ｆ）に示す。サンプルごとに透過率の波長特性が異なる結果得られた。

ここで、例えば図５（ａ）と（ｂ）の結果を比較すると、波長０.６μｍにおいてｐ偏光の場合約８３.１％、ｓ偏光の場合約６７.２％であった。また、図５（ｅ）と（ｆ）の結果から、ｐ偏光の場合約５０.８％、ｓ偏光の場合約６９.９％であった。また、正方形状パターンでは、図５（ｃ）と（ｄ）の結果比較すると、ｐ偏光、ｓ偏光共に約６１％であった。

本実施例の結果より、本発明の検査装置及び検査方法で、被検査体全面において凹凸パターン形状の変化を異なる偏波ごとの透過率から検出できることを実証した。

（実施例３）
本実施例では、実施例１とは異なる検査方法を説明する。

被検査体１として、直径１００mm，厚さ１mmの石英基板の表面に、周知の電子線描画技術とドライエッチング技術で凹凸パターン１１を形成した基板を作製した。３０mm×３０mmの領域内６１に直径１００ｎｍ，高さ２００ｎｍの柱状構造を、間隔１５０ｎｍで並べた。

放射源２として、波長０.６μｍ，１.３μｍそれぞれの波長を含む光を放射するＬＥＤを組込んだ照射系を用いた。照射面の大きさを直径４５mmに設定した。また、被検査体１に対してほぼ垂直に、かつ等位相分布を保った状態で、被検査体１に照射させた。

検出器３には、波長０.６μｍ，１.３μｍの波長で検出感度が上がるように調整されたＰＤを組込んだ。ＰＤは、０.８mm×０.８mmの受光面積、半値幅が±１５°のＰＤチップを４５mm×４５mmの範囲に配列した。そして、図６に示すように、被検査体１の凹凸パターン１１形成範囲を５mm×５mmの区画６２に分け、総計３６の区画内での平均透過率を評価した。各サンプルの透過率は、被検査体１を配置しないときの波長特性を基準値として評価した。また、基準値を測定する際、各ＰＤで受光する透過率のばらつきが±０.０３％以下となるように調整した。

表３は各区画の平均透過率を示している。後述する区画を除くと、透過率は波長０.６μｍのとき９３.３％、１.３μｍのとき９３.４％であった。ところが、区画Ｃ−３は他の領域に比べて、波長０.６μｍと１.３μｍの両方において、透過率が約１％低い。この区画を光学顕微鏡で確認したところ、区画の９０％以上で凹凸パターンが形成されていなかった。また、区画Ｂ−２，Ｃ−２，Ｂ−３，Ｂ−４，Ｃ−４では、波長０.６５マイクμｍの透過率が０.３％高かった。この領域の１部をＳＥＭで観察したところ、柱状構造が約１８０ｎｍの高さで形成されていた。さらに、他の区画は２００ｎｍ±５ｎｍ以内に入っていることを、ＳＥＭによる部分観察で確認した。

本実施例の結果より、本発明の検査装置及び検査方法で、被検査体全面において凹凸パターンの不良領域を検出できることを実証した。

（実施例４）
本実施例では、図２に示す検査装置を使用する被検査体の検査方法について説明する。

スタンパ２０１として、直径１００mm，厚さ１mmの石英基板の表面に、周知の電子線描画技術とドライエッチング技術で、３０mm×３０mmの領域内６１に直径１００ｎｍ、深さ２００ｎｍの穴構造を、間隔１５０ｎｍで並べた。

放射源２０６として、１.３μｍの波長を含む光を放射するＬＥＤを組込んだ照射系を用いた。照射面の大きさを直径４５mmに設定した。また、スタンパ２０１に対してほぼ垂直に、かつ等位相分布を保った状態で、スタンパ２０１に照射した。

検出器３には、１.３μｍの波長で検出感度が上がるように調整されたＰＤを組込んだ。ＰＤは０.８mm×０.８mmの受光面積、半値幅が±１５°のＰＤチップを４５mm×４５mmの範囲に配列した。そして、図６と同様にスタンパ２０１の凹凸パターン形成範囲を５mm×５mmの区画６２に分け、総計３６の区画内での平均透過率を評価した。各サンプルの透過率は、スタンパ２０１と被転写体２０２を配置しないときの波長特性を基準値として評価した。また、基準値を測定する際、各ＰＤで受光する透過率のばらつきを±０.０３％以下となるように調整した。

次に、検出機構２０５上には被転写体２０２を配置せず、このスタンパ２０１のみをスタンパ保持冶具２０４に固定した。そして、放射源２０６から１３００ｎｍの波長を有する放射波を放射した。スタンパ２０１を透過した透過波を検出器機構２０５で検出したところ、検査対象である３６区画の平均透過率は、全区画で９３.８％であった。

次に、被転写体２０２として、直径５０mm，厚さ０.５mmの石英基板表面をステージ２０３上に配置した。このとき、被転写体表面には、図示しない樹脂塗布機構によって、アクリレート系の光硬化性樹脂３０１を塗布した。光硬化性樹脂３０１を塗布は、ノズルが５１２（２５６×２列）個配列され、ピエゾ方式で樹脂を吐出する塗布ヘッドで塗布された。塗布ヘッドのノズル間隔は、列方向に７０μｍ，列間１４０μｍである。各ノズルからは約５ｐＬの樹脂が吐出されるように制御された。

昇降機構でステージ２０３を上昇させることによって、スタンパ２０１に向かって被転写体２０２を押し当てた。スタンパ２０１の上方より、放射源２０６から３６５ｎｍな波長を有する放射波を放射し、スタンパ２０１越しに光硬化性樹脂を５秒間照射した。光硬化性樹脂が硬化した後、スタンパ２０１を剥離した。このとき、被転写体２０２の表面には、スタンパ２０３に形成した凹凸パターンと相対する凹凸パターンが転写された。被転写体２０２を微細構造転写装置２００から搬出した後、放射源２０６から１３００ｎｍの波長を有する放射波を放射した。検査対象である３６区画の平均透過率は、全区画で９３.８％であり、転写前の透過率から変化が無いことがわかった。

さらに、新たな光硬化性樹脂を塗布した被転写体２０２を微細構造転写装置２００に配置し、スタンパ２０１への押し当て、光硬化性樹脂の硬化、スタンパ２０１の剥離を繰返し、スタンパ２０１の検査を行った。このインプリント工程を１００回続けたところ、スタンパ２０２の検査対象である３６区画のうち１区画で透過率が９２.１％に変化した。この透過率が変化した区画では、光硬化性樹脂が目詰まりしていた。そこで、その区画に相当する被転写体２０２の領域にのみ、光硬化性樹脂を塗布せずインプリント工程を繰り返したところ、目詰まりの生じた区画以外では、スタンパ２０３に形成した凹凸パターンと相対する凹凸パターンが転写されていることを確認した。

なお、目詰まりした区画に相当する領域に光硬化性樹脂を塗布して転写工程を行ったところ、凹凸パターン内に入らなかった樹脂が周囲の区画に流れこみ、転写後の樹脂層の厚さが厚くなったうえ、周囲の区画の一部でも目詰まりが生じた。

本実施例の結果より、本発明の検出方法によって、検出結果を検査工程以降の転写工程に反映することで、スタンパの欠陥、及び被転写体表面のパターン欠陥領域の拡張を防ぐことができた。

（実施例５）
本実施例では、実施例４に記載したインプリント方法で、凹凸パターンが転写された被転車体２０２を検査する実施例を説明する。

被転写体２０２は、直径５０mm，厚さ０.５mmの石英基板表面に、３０mm×３０mmの領域内に直径１００ｎｍ，深さ２００ｎｍの柱状構造が、間隔１５０ｎｍで並べられた基板である。

スタンパ２０３を被転写体２０２から剥離後、スタンパ２０３を微細構造転写装置２００から搬出した後、放射源２０６から１３００ｎｍの波長を有する放射波を放射した。検査対象である３６区画の平均透過率は、全区画で９３.２％であり、均一なパターン形成領域が構成されていた。

さらに、新たな光硬化性樹脂を塗布した被転写体２０２、及び前記スタンパ２０３を微細構造転写装置２００に配置し、スタンパ２０３への押し当て、光硬化性樹脂の硬化、スタンパ２０１の剥離を繰返し、被転写体２０２の検査を行った。このインプリント工程を１００回続けたところ、スタンパ２０３の検査対象である３６区画のうち１区画で透過率が９６％になった。この透過率が変化した区画では、凹凸パターンが転写されておらず、またスタンパ２０３の同じ区画で光硬化性樹脂の一部が目詰まりしていた。そこで、その区画に相当する被転写体２０２の領域にのみ、光硬化性樹脂を塗布せずインプリント工程を繰り返したところ、目詰まりの生じた区画以外では、スタンパ２０３に形成した凹凸パターンと相対する凹凸パターンが転写されていることを確認した。

なお、目詰まりした区画に相当する領域に光硬化性樹脂を塗布して転写工程を行ったところ、凹凸パターン内に入らなかった樹脂が周囲の区画に流れこんだ影響で、周囲の区画でも凹凸パターンが形成されていなかった。

（実施例６）
本実施例では、実施例４に記載した微細構造転写装置を使用して、反射光抑制デバイスを作製する方法について説明する。

スタンパ２０１として、直径１００mm，厚さ１mmの石英基板の表面に、周知の電子線描画技術とドライエッチング技術で、３０mm×３０mmの領域内６１に直径２３０ｎｍ、深さ４００ｎｍの穴構造を、間隔７０ｎｍで並べた。

放射源２０６として、０.７μｍと１.５μｍの波長を含む光を放射するＬＥＤを組込んだ照射系を用いた。照射面の大きさを直径４０mmに設定した。また、スタンパ２０１に対してほぼ垂直に、かつ等位相分布を保った状態で、スタンパ２０１に照射した。後述する微細構造転写工程前にスタンパ２０１を検査したところ、検査対象である３６区画の平均透過率は、全区画で０.７μｍの波長のとき９７.４％、１.５μｍの波長のとき９７.６％であった。

被転写体２０２として、直径５０mm，厚さ０.５mm、屈折率が２.２３の光学デバイス用基板を使用した。

スタンパ２０１に向かって被転写体２０２を押し当て、光硬化性樹脂が硬化した後、スタンパ２０１を剥離した。このとき、被転写体２０２の表面には、スタンパ２０３に形成した凹凸パターンと相対する凹凸パターンが転写された。被転写体２０２を微細構造転写装置２００から搬出した後、検査対象である３６区画の平均透過率は、全区画で０.７μｍの波長のとき９７.４％、１.５μｍの波長のとき９７.６％であり、転写前の透過率から変化が無いことがわかった。

微細構造の転写をさらに１０５回続けたところ、スタンパ２０２の検査対象である３６区画のうち２区画で７００ｎｍおよび１５００ｎｍの波長での透過率が９９.９％に変化した。そこで、その２区画に相当する領域にのみ、光硬化性樹脂を塗布せずインプリント工程を繰り返した。結果として、透過率の変化が生じた２区画を除き、被転写体２０２の表面には、スタンパ２０１の凹凸パターンに相対する凹凸パターンが転写された。

次に、周知のドライエッチング技術で被転写体１の表面を加工した。このとき、エッチング深さが２３０ｎｍとなるように圧力，ガス，エッチング時間等を調整した。そして、被転写体１を、予め定めていた５mm×５mmの区画に切り出し、光学板を作製した。

前記の光学板のパターン形成面で生じる反射率を測定したところ、凹凸パターンが形成された光学板では、波長１.１６μｍから１.５μｍの波長範囲での反射率が０.１％以下であった。凹凸パターンを形成していない被転写体１と同じ材質の基板では、反射率が約１４％であったことから、凹凸パターンを形成することで反射波を抑制できることを実証した。

第一実施形態に係る検査装置の構成説明図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は鳥瞰図である。第二実施形態に係る微細構造転写装置の構成説明図である。第二実施形態に係る微細構造転写方法および検査方法を説明する図である。実施例１の検査装置で評価した透過率の波長特性であり、（ａ）は表１に示したサンプル１、（ｂ）はサンプル２、（ｃ）はサンプル３、（ｄ）はサンプル４、（ｅ）はサンプル５、（ｆ）はサンプル６、（ｇ）はサンプル７、（ｈ）はサンプル８、（ｉ）サンプル９である。実施例２の検査装置で評価した透過率の波長特性である。（ａ）は表２に示したサンプル１、（ｂ）はサンプル２、（ｃ）はサンプル３である。実施例３の検査装置で評価した凹凸パターンの配置図である。

符号の説明

１被検査体
２放射源
３検出器
２０１スタンパ
２０２被転写体
２０６放射源
３０１光硬化性樹脂

Claims

微細パターンが形成されたスタンパを被転写体に接触させて、前記被転写体の表面に前記スタンパの微細パターンを転写する微細構造転写装置において、
スタンパに放射波を照射する照射機構と、スタンパを透過した放射波を検出する検出機構を備えた検査機構を備えており、
前記照射機構は前記スタンパのパターン形成面またはその反対面のいずれか一方に配置され、前記検出機構はスタンパを介して照射機構とは相対する面に配置されており、
前記照射機構の放射面、及び、前記検出機構の検出面は前記スタンパの凹凸パターン形成領域と同じ又は広く形成されており、
前記照射機構又は検出機構のいずれか一方に、波長選択機能又は偏波選択機能を有し、前記検出機構で、波長が異なる少なくとも２波長又は偏波が異なる少なくとも２偏波で透過率分布を測定し、前記検出機構で得られたスタンパの面内の透過率分布を測定する検査装置が備え付けられており、
前記被転写体表面に微細パターンを転写するための樹脂を塗布する機構を備えており、該樹脂の塗布量を、前記検査機構で得られたスタンパの透過率分布を反映して設定する機構を有していることを特徴とする微細構造転写装置。
微細パターンが形成されたスタンパを被転写体に接触させて、前記被転写体の表面に前記スタンパの微細パターンを転写する微細構造転写装置において、
被転写体に放射波を照射する照射機構と、被転写体を透過した放射波を検出する検出機構を備えた検査機構を備えており、
前記照射機構は前記被転写体のパターン転写面またはその反対面のいずれか一方に配置され、前記検出機構は被転写体を介して照射機構とは相対する面に配置されており、
前記照射機構の放射面、及び、前記検出機構の検出面は前記被転写体の凹凸パターン形成領域と同じ又は広く形成されており、
前記照射機構又は検出機構のいずれか一方に、波長選択機能又は偏波選択機能を有し、
前記検出機構で、波長が異なる少なくとも２波長又は偏波が異なる少なくとも２偏波で透過率分布を測定し、前記検出機構で得られた被転写体の面内の透過率分布を測定する検査装置が備え付けられており、
前記被転写体表面に微細パターンを転写するための樹脂を塗布する機構を備えており、該樹脂の塗布量を、前記検査機構で得られた被転写体の透過率分布を反映して設定する機構を有していることを特徴とする微細構造転写装置。