(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸部と凹部が交互に配列された凹凸周期構造を複数種有する参照パターンであって、各種の凹凸周期構造相互において凸部の幅は同一であるが凸部のピッチが異なっている参照パターンを、予め被計測パターンと同条件で形成し、
前記参照パターンの各凹凸周期構造の凸部幅を走査型電子顕微鏡で計測するとともに、複数種の前記凹凸周期構造から１種の凹凸周期構造を基準凹凸周期構造として設定し、
該基準凹凸周期構造を除く他の凹凸周期構造の凸部の走査型電子顕微鏡による計測値について、前記基準凹凸周期構造の凸部の走査型電子顕微鏡による計測値との誤差分を算出し、
前記参照パターンの各凹凸周期構造において、凸部のピッチから凸部の計測値を引いた値を当該凹凸周期構造の凹部幅として算出し、
前記参照パターンの各凹凸周期構造における該凹部幅と前記誤差分との関係から、凹部幅に対応した誤差分を示す補正曲線を作成し、
走査型電子顕微鏡で計測した前記被計測パターンの凹部の計測値を、前記補正曲線に当てはめて、対応する誤差分を特定して補正量とすることを特徴とする補正量決定方法。
【請求項２】
前記参照パターンを構成する各凹凸周期構造は、少なくとも１個の凸部を挟んで同一幅の凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の補正量決定方法。
【請求項３】
前記参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も小さい凹凸周期構造は、凹部の開口部分の幅と凸部の基部の幅が同じであり、凹部の底部分の幅と凸部の頂部の幅が同じであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の補正量決定方法。
【請求項４】
前記参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も小さい凹凸周期構造は、凹部の開口部分の幅と凸部の頂部の幅が同じであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の補正量決定方法。
【請求項５】
被計測パターンと同条件で形成した参照パターンであって、凸部と凹部が交互に配列された凹凸周期構造を複数種有し、各種の凹凸周期構造相互において凸部の幅は同一であるが凸部のピッチが異なっている参照パターンについて、各凹凸周期構造の凸部幅を走査型電子顕微鏡で計測する参照パターン計測工程と、
複数種の前記凹凸周期構造から１種の凹凸周期構造を基準凹凸周期構造として設定し、該基準凹凸周期構造を除く他の凹凸周期構造の凸部の走査型電子顕微鏡による計測値について、前記基準凹凸周期構造の凸部の走査型電子顕微鏡による計測値との誤差分を算出するとともに、前記参照パターンの各凹凸周期構造において、凸部のピッチから凸部の計測値を引いた値を当該凹凸周期構造の凹部幅として算出し、前記参照パターンの各凹凸周期構造における該凹部幅と前記誤差分との関係から、凹部幅に対応した誤差分を示す補正曲線を作成する補正曲線作成工程と、
被計測パターンを走査型電子顕微鏡で計測するパターン計測工程と、
前記被計測パターンの凹部の計測値を前記補正曲線に当てはめて、対応する誤差分を特定して補正量とし、該補正量を凹部の計測値から差し引いて凹部幅とする補正工程と、を有することを特徴とするパターン計測方法。
【請求項６】
前記補正工程では、前記補正量を前記凹部に隣接する凸部の計測値に加算して凸部幅とすることを特徴とする請求項５に記載のパターン計測方法。
【請求項７】
前記参照パターンを構成する各凹凸周期構造は、少なくとも１個の凸部を挟んで同一幅の凹部を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のパターン計測方法。
【請求項８】
前記参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も小さい凹凸周期構造は、凹部の開口部分の幅と凸部の基部の幅が同じであり、凹部の底部分の幅と凸部の頂部の幅が同じであることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のパターン計測方法。
【請求項９】
基材と、該基材に設定された主パターン領域に位置する主パターンと、前記基材に設定された参照パターン領域に位置する参照パターンと、を有し、該参照パターンは、凸部と凹部が交互に配列された凹凸周期構造を複数種有し、各種の凹凸周期構造相互において凸部の幅は同一であるが凸部のピッチが異なるものであり、前記参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も小さい凹凸周期構造における凹部の幅は、前記主パターンを構成する凹部の中で最も幅が狭い凹部の幅以下あることを特徴とするインプリント用のモールド。
【請求項１０】
前記基材は、平坦な表面が周囲と段差を介して構成される凸構造部を一の面に備え、該凸構造部の表面に前記主パターン領域および前記参照パターンが設定されていることを特徴とする請求項９に記載のインプリント用のモールド。
【請求項１１】
前記主パターン領域と前記参照パターン領域とは離間して位置することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のインプリント用のモールド。
【請求項１２】
前記主パターン領域内に前記参照パターン領域が位置することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のインプリント用のモールド。
【請求項１３】
前記基材は、平坦な表面が周囲と段差を介して構成される凸構造部を一の面に備え、前記主パターン領域は前記凸構造部の表面に設定され、前記参照パターンは前記凸構造部の周囲の前記基材に設定されていることを特徴とする請求項９に記載のインプリント用のモールド。
【請求項１４】
前記参照パターンを構成する各凹凸周期構造は、少なくとも１個の凸部を挟んで同一幅の凹部を有することを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれかに記載のインプリント用のモールド。
【請求項１５】
前記参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も小さい凹凸周期構造は、凹部の開口部分の幅と凸部の基部の幅が同じであり、凹部の底部分の幅と凸部の頂部の幅が同じであることを特徴とする請求項９乃至請求項１４のいずれかに記載のインプリント用のモールド。
【請求項１６】
前記参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も小さい凹凸周期構造は、凹部の開口部分の幅と凸部の頂部の幅が同じであることを特徴とする請求項９乃至請求項１４のいずれかに記載のインプリント用のモールド。
【請求項１７】
前記参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も幅が広い凹凸周期構造における凹部の幅は、２００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項９乃至請求項１６のいずれかに記載のインプリント用のモールド。
【請求項１８】
前記参照パターンは、前記複数種の凹凸周期構造の凹凸が反転した反転凹凸周期構造を有し、該反転凹凸周期構造相互において凹部の幅は同一であるが凹部のピッチが異なるものであることを特徴とする請求項９乃至請求項１７のいずれかに記載のインプリント用のモールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンの計測、特にインプリント方法に使用するモールドのパターンやインプリント方法で形成したパターン等のような微細なパターンを高い精度で計測するための補正量決定方法、パターン計測方法と、高精度のパターン計測が可能なインプリント用のモールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フォトリソグラフィー技術に替わる微細なパターン形成技術として、インプリント方法を用いたインプリントリソグラフィーによるパターン形成技術が注目されている。インプリント方法は、微細な凹凸構造のパターンを備えた型部材（モールド）を用い、凹凸構造を被成形樹脂材料に転写することでパターンを等倍転写するパターン形成技術である。
このようなインプリント用のモールドが備えるパターン、あるいは、このインプリント用のモールドを用いて転写形成されたパターンは、パターンの微細化に伴って、より高い精度が求められ、重要なパターンの寸法はＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）として厳密に管理する必要がある。このようなパターンの計測には、従来からフォトマスクのパターンの計測に使用（特許文献１）されている測長用の走査型電子顕微鏡（以後、ＣＤ−ＳＥＭと記す）が用いられている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−７２６４２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２４３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、インプリント用のモールドが備えるパターンの凹部をＣＤ−ＳＥＭを用いて計測した結果を検討すると、凹部の設計値の大小によって、計測値と設計値の違いに幅があった。また、インプリント用のモールドが備えるパターンの凹部のＣＤ−ＳＥＭによる計測結果と、このモールドを用いて転写形成されたパターンの対応する凸部の計測結果を対比すると、両者に寸法差が存在し、このような寸法差が存在すると、モールドと、これを用いて作製したパターンの精度確認を行う上で支障を来していた。さらに、モールドが備えるパターンの凹部をＸ線小角散乱法で計測した結果と、ＣＤ−ＳＥＭによる計測結果を対比すると、両者の間に相違が見られ、ＣＤ−ＳＥＭによる計測結果に対する更なる検討が必要であった。
【０００５】
そこで、モールドが備えるパターンの凹部の断面を破壊検査により実測し、この結果とＣＤ−ＳＥＭによる計測結果を比較検討すると、ＣＤ−ＳＥＭによる計測では、計測値が凹部の底部分の実測寸法に近い傾向にあることが確認された。これに対して、Ｘ線小角散乱法の計測結果は、パターンの凹部の断面を破壊検査により実測した結果と略一致し、ＣＤ−ＳＥＭによる計測に比べて精度が高いことが判明した。しかしながら、Ｘ線小角散乱法は比較的広い計測エリアが必要で、同一パターンの凹凸構造を有する領域が狭いモールドの計測には適しておらず、また、１００ｎｍを超える寸法のパターンでは、寸法が大きくなるにつれて回折したＸ線のフリンジの間隔が狭くなるので、Ｘ線小角散乱法は逆に解析が困難になり、凹凸構造に数十ｎｍ〜数百ｎｍの複数種の寸法のパターンを備えるようなモールドの計測には適していないという問題があった。このため、インプリント用のモールドが備えるパターンの計測や、モールドを用いてインプリントで形成されたパターンの計測は、ＣＤ−ＳＥＭで行うことが実用的であり、ＣＤ−ＳＥＭを用いたパターンの計測精度の向上が要望されている。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、インプリント方法に使用するモールドのパターンやインプリント方法で形成したパターン等のような微細なパターンをＣＤ−ＳＥＭを用いて高い精度で計測するための補正量決定方法、パターン計測方法と、高精度のパターン計測が可能なインプリント用のモールド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】
本発明者は、ＣＤ−ＳＥＭを用いた微細寸法のパターン計測について検討し、例えば、ライン／スペース形状の微細な凹凸構造をＣＤ−ＳＥＭで計測する場合、ハーフピッチ、特に、スペース（凹部）の幅や、スペースの深さ、スペースの側壁角度が計測値に影響を与えること、そして、底部分よりも開口部分が広いような側壁角度を有するテーパー形状の凹部では、凹部の幅が小さくなるにつれて、ＣＤ−ＳＥＭで計測される凹部寸法は、凹部の底部分の寸法（破壊検査による実測寸法）から離れ、凹部の開口部分寄りの部位における寸法となる傾向を見いだして、本発明に想到した。
【０００７】
すなわち、本発明のパターン計測の補正量の決定方法は、凸部と凹部が交互に配列された凹凸周期構造を複数種有する参照パターンであって、各種の凹凸周期構造相互において凸部の幅は同一であるが凸部のピッチが異なっている参照パターンを、予め被計測パターンと同条件で形成し、前記参照パターンの各凹凸周期構造の凸部幅を走査型電子顕微鏡で計測するとともに、複数種の前記凹凸周期構造から１種の凹凸周期構造を基準凹凸周期構造として設定し、該基準凹凸周期構造を除く他の凹凸周期構造の凸部の走査型電子顕微鏡による計測値について、前記基準凹凸周期構造の凸部の走査型電子顕微鏡による計測値との誤差分を算出し、前記参照パターンの各凹凸周期構造において、凸部のピッチから凸部の計測値を引いた値を当該凹凸周期構造の凹部幅として算出し、前記参照パターンの各凹凸周期構造における該凹部幅と前記誤差分との関係から、凹部幅に対応した誤差分を示す補正曲線を作成し、走査型電子顕微鏡で計測した前記被計測パターンの凹部の計測値を、前記補正曲線に当てはめて、対応する誤差分を特定して補正量とするような構成とした。
【０００８】
本発明の他の態様として、前記参照パターンを構成する各凹凸周期構造は、少なくとも１個の凸部を挟んで同一幅の凹部を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も小さい凹凸周期構造は、凹部の開口部分の幅と凸部の基部の幅が同じであり、凹部の底部分の幅と凸部の頂部の幅が同じであるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も小さい凹凸周期構造は、凹部の開口部分の幅と凸部の頂部の幅が同じであるような構成とした。
【０００９】
本発明のパターン計測方法は、被計測パターンと同条件で形成した参照パターンであって、凸部と凹部が交互に配列された凹凸周期構造を複数種有し、各種の凹凸周期構造相互において凸部の幅は同一であるが凸部のピッチが異なっている参照パターンについて、各凹凸周期構造の凸部幅を走査型電子顕微鏡で計測する参照パターン計測工程と、複数種の前記凹凸周期構造から１種の凹凸周期構造を基準凹凸周期構造として設定し、該基準凹凸周期構造を除く他の凹凸周期構造の凸部の走査型電子顕微鏡による計測値について、前記基準凹凸周期構造の凸部の走査型電子顕微鏡による計測値との誤差分を算出するとともに、前記参照パターンの各凹凸周期構造において、凸部のピッチから凸部の計測値を引いた値を当該凹凸周期構造の凹部幅として算出し、前記参照パターンの各凹凸周期構造における該凹部幅と前記誤差分との関係から、凹部幅に対応した誤差分を示す補正曲線を作成する補正曲線作成工程と、被計測パターンを走査型電子顕微鏡で計測するパターン計測工程と、前記被計測パターンの凹部の計測値を前記補正曲線に当てはめて、対応する誤差分を特定して補正量とし、該補正量を凹部の計測値から差し引いて凹部幅とする補正工程と、を有するような構成とした。
【００１０】
本発明の他の態様として、前記補正工程では、前記補正量を前記凹部に隣接する凸部の計測値に加算して凸部幅とするような構成とした。
本発明の他の態様として、前記参照パターンを構成する各凹凸周期構造は、少なくとも１個の凸部を挟んで同一幅の凹部を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も小さい凹凸周期構造は、凹部の開口部分の幅と凸部の基部の幅が同じであり、凹部の底部分の幅と凸部の頂部の幅が同じであるような構成とした。
【００１１】
本発明のインプリント用モールドは、基材と、該基材に設定された主パターン領域に位置する主パターンと、前記基材に設定された参照パターン領域に位置する参照パターンと、を有し、該参照パターンは、凸部と凹部が交互に配列された凹凸周期構造を複数種有し、各種の凹凸周期構造相互において凸部の幅は同一であるが凸部のピッチが異なるものであり、前記参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も小さい凹凸周期構造における凹部の幅は、前記主パターンを構成する凹部の中で最も幅が狭い凹部の幅以下あるような構成とした。
【００１２】
本発明の他の態様として、前記基材は、平坦な表面が周囲と段差を介して構成される凸構造部を一の面に備え、該凸構造部の表面に前記主パターン領域および前記参照パターンが設定されているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記主パターン領域と前記参照パターン領域とは離間して位置するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記主パターン領域内に前記参照パターン領域が位置するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記基材は、平坦な表面が周囲と段差を介して構成される凸構造部を一の面に備え、前記主パターン領域は前記凸構造部の表面に設定され、前記参照パターンは前記凸構造部の周囲の前記基材に設定されているような構成とした。
【００１３】
本発明の他の態様として、前記参照パターンを構成する各凹凸周期構造は、少なくとも１個の凸部を挟んで同一幅の凹部を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も小さい凹凸周期構造は、凹部の開口部分の幅と凸部の基部の幅が同じであり、凹部の底部分の幅と凸部の頂部の幅が同じであるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も小さい凹凸周期構造は、凹部の開口部分の幅と凸部の頂部の幅が同じであるような構成とした。
【００１４】
本発明の他の態様として、前記参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も幅が広い凹凸周期構造における凹部の幅は、２００ｎｍ以上であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記参照パターンは、前記複数種の凹凸周期構造の凹凸が反転した反転凹凸周期構造を有し、該反転凹凸周期構造相互において凹部の幅は同一であるが凹部のピッチが異なるものであるような構成とした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の補正量決定方法、パターン計測方法は、微細なパターンをＣＤ−ＳＥＭを用いて高い精度で計測することを可能とする。
また、本発明のインプリント用モールドは、具備するパターンをＣＤ−ＳＥＭを用いて高い精度で計測することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、ライン／スペース形状のパターンの凹部の断面を示す部分断面図である。
【図２】図２は、凹部におけるＣＤ−ＳＥＭでの計測値と底部分の実測幅との相違量を示す図である。
【図３】図３は、凹部の開口部分の幅の違いによる凹部のＣＤ−ＳＥＭでの計測値と凹部の底部分の実測幅との関係を示す図である。
【図４】図４は、シャドゥイング効果を説明するための図である。
【図５】図５は、シャドゥイング効果を説明するための図である。
【図６】図６は、二次電子発生の入射角依存性を説明するための図である。
【図７】図７は、エッジ効果を説明するための図である。
【図８】図８は、シミュレーションによる電子線のコントラスト分布を示す図である。
【図９】図９は、凸部の幅が一定で、凹部の幅が異なるような各種のライン／スペース形状を説明するための図である。
【図１０】図１０は、図９に示すようなライン／スペース形状おけるシミュレーションで求めた電子線のコントラスト分布を示す図である。
【図１１】図１１は、図９に示すようなライン／スペース形状おけるシミュレーションで求めた電子線のコントラスト分布を示す図である。
【図１２】図１２は、凹部の開口部分の幅の違いによる凹部の幅の計測位置を説明するための図である。
【図１３】図１３は、凹部の側壁部の傾斜角度を変化させ、凹部の開口部分の幅を変化させた場合の電子線のコントラスト分布をシミュレーションで求め、これらの算出した凹部幅と、凹部の底部分の幅との寸法差を算出し、最もスペース幅の広い１９０ｎｍの寸法差が基準となるようにプロットした図である。
【図１４】図１４は、凸部の幅の計測値から、凹部の幅の計測値の補正量を決定することを説明するための図である。
【図１５】図１５は、凹部の幅に対する誤差分の関係を示す補正曲線の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、凹部幅に対応した誤差分を示す補正曲線の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明のインプリント用モールドの一実施形態を示す平面図である。
【図１８】図１８は、本発明のインプリント用モールドの他の実施形態を示す平面図である。
【図１９】図１９は、本発明のインプリント用モールドにおいて参照パターンが有する凹凸周期構造を説明するための図である。
【図２０】図２０は、本発明のインプリント用モールドの他の実施形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。
【００１８】
図１は、ライン／スペース形状のパターンの凹部の断面を示す部分断面図である。図１に示されるライン／スペース形状のパターン１は、ライン（凸部）２とスペース（凹部）３が交互に配列されており、凹部３の深さＤは凸部２の高さに相当し、凹部３の側壁部３ａの傾斜角度θは９０°以下の所定の角度である。このようなパターン１の凹部３の幅寸法を測長用の走査型電子顕微鏡（以後、ＣＤ−ＳＥＭと記す）で計測し、それを計測値Ｌｍとする。一方、パターン１の凹部３の断面を破壊検査により実測し、凹部３の底部分３ｂの幅Ｌｂ、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔを得る。そして、傾斜角度θを一定として、開口部分３ｃの幅Ｌｔを変化させた種々の寸法のライン／スペース形状のパターン１において、ＣＤ−ＳＥＭでの計測値Ｌｍと凹部３における底部分３ｂの実測幅Ｌｂとを比較する。図２は、側壁部３ａの傾斜角度θが８３°である凹部３におけるＣＤ−ＳＥＭでの計測値Ｌｍと底部分３ｂの実測幅Ｌｂとの相違量を示す図である。図２に三角のプロットで示されるように、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが狭くなるにつれて、ＣＤ−ＳＥＭで計測される計測値Ｌｍは、底部分３ｂの実測幅Ｌｂよりも大きくなり、凹部３の開口部分３ｃ寄りの部位における寸法となる。すなわち、図３に示されるように、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが広い場合（図３（Ａ））と、狭い場合（図３（Ｂ））を対比すると、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが広い場合、ＣＤ−ＳＥＭで計測される計測値Ｌｍは、底部分３ｂの実測幅Ｌｂに近いものとなるが、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが狭い場合、ＣＤ−ＳＥＭで計測される計測値Ｌｍは、凹部３の開口部分３ｃ寄りの部位における寸法となり、底部分３ｂの実測幅Ｌｂよりも大きくなる。したがって、パターン寸法が小さくなるにつれて、ＣＤ−ＳＥＭを用いた計測結果のズレ量が大きくなり、計測値の信頼性が低下することになる。
【００１９】
上記のようなＣＤ−ＳＥＭで計測される計測値Ｌｍと底部分３ｂの実測幅Ｌｂとのズレは、凹部３の幅が狭くなるにつれてシャドゥイング効果が大きくなり、側壁部３ａで発生した二次電子の検出量が変化するため生じると考えられる。尚、シャドゥイング効果、および以下に記述する二次電子の発生量は、C.G.Frace, E.Buhr, K.Dirscherl, Meas. Sci. Technol., vol. 18, pp 510-519 (2007)、「ナノテクノロジーのための走査電子顕微鏡」、 PP36-46, 日本表面科学会編  丸善株式会社、  2004年2月25日  初版発行  を元にしている。
【００２０】
このシャドゥイング効果について、図４および図５を参照しながら説明する。図４（Ａ）に示されるように、照射された電子が凹部３の側壁部３ａの点Ｐに衝突（図４（Ａ）の左側に示す）、また、凹部３の底部分３ｂの点Ｐに衝突（図４（Ａ）の右側に示す）することにより、凹部３の表面から二次電子（一部を鎖線矢印で示す）が発生する。この二次電子の発生量は、出射角度αが小さい方向でより多くなる。しかし、凹部３の開口部分３ｃの幅が狭い場合、凹部３の表面から発生して開口部分３ｃを通過する二次電子の範囲（図４（Ａ）に砂地で示される領域）は狭く、検出器に検出される二次電子量は少ないものとなる。開口部分３ｃを通過できない二次電子は、凹部３の側壁部３ａに衝突し再吸収される。そして、凹部３の側壁部３ａにおける点Ｐの位置が開口部分３ｃに近づくにつれて、開口部分３ｃを通過する二次電子は出射角度αがより小さいものも含まれるようになり、検出器に検出される二次電子量は多くなる。図４（Ｂ）は、このように凹部３で発生した二次電子が開口部分３ｃを通過する量（鎖線で表示）を、凹部３の側壁部３ａ、底部分３ｂに対応させて概念的に示した図である。図示されるように、凹部３の開口部分３ｃの幅が狭い場合、点Ｐの位置が側壁部３ａの底部分３ｂ寄りでは、二次電子の検出量が低く、開口部分３ｃに近づく程、検出される二次電子量が多くなる。尚、図４（Ｂ）では、二次電子の検出量の変化を表示し易くするために、側壁部３ａの傾斜角度を小さいものとしている。
【００２１】
一方、図５（Ａ）に示されるように、凹部３の幅が広くなると、凹部３の側壁部３ａにおいて、上記と同じ深さに位置する点Ｐで発生する二次電子のうち、出射角度αがより小さい二次電子も開口部分３ｃを通過する。また、凹部３の底部分３ｂの点Ｐで発生する二次電子も、開口部分３ｃを通過する量が増加する。図５（Ｂ）は、このように凹部３で発生した二次電子が開口部分３ｃを通過する量（鎖線で表示）を、凹部３の側壁部３ａ、底部分３ｂに対応させて概念的に示した図である。図示されるように、凹部３の開口部分３ｃの幅が広い場合、図４（Ｂ）に比べて、点Ｐの位置が凹部３の底部分３ｂに近い場合であっても、検出される二次電子量が多くなる。尚、図５（Ｂ）では、二次電子の検出量の変化を表示し易くするために、側壁部３ａの傾斜角度を小さいものとしている。
このようなシャドゥイング効果とは別に、図６に示すように、凹部３の側壁部３ａの傾斜角度θ（図１参照）が大きく、したがって電子の入射角θが大きい場合（図６（Ａ））の二次電子の発生量（便宜的に鎖線で表示）は、電子の入射角θが小さい場合（図６（Ｂ））の二次電子の発生量（便宜的に鎖線で表示）に比べて多いという、入射角依存性がある。また、図７に示すように、電子が凸部２に吸収され発生した二次電子が拡散して、凹部３の側壁部３ａからも二次電子が出射（一部を鎖線で示す）され検出されるという、所謂、エッジ効果がある。図７では、このようなエッジ効果による側壁部３ａからの二次電子の発生量を便宜的に鎖線で示している。尚、このような二次電子発生の入射角依存性、エッチ効果は、上記のシャドゥイング効果と異なり、凹部３の幅の影響は受けないものである。
【００２２】
そこで、ＣＤ−ＳＥＭを用いた凹部３の計測において検出する電子線のコントラスト分布のシミュレーションを、上記のシャドゥイング効果、入射角依存性、エッチ効果を考慮して実施する。
図８は、このようなシミュレーションにより得られたコントラスト分布を二点鎖線で示している。この場合、凹部３の側壁部３ａの傾斜角度は８３°としている。そして、コントラスト分布が最大傾斜となる箇所（コントラスト分布の微分曲線の絶対値（図８に鎖線で示す）が最大となる箇所）における距離（図８に矢印で示す距離）を凹部の幅と設定する。このような設定におけるシミュレーションにより、開口部分３ｃの幅を変化させた種々の寸法のライン／スペース形状のパターンについて、凹部３の幅を算出し、上述の図２に二点鎖線で示すと、ＣＤ−ＳＥＭを用いた凹部３の計測値に略一致するものとなる。したがって、シャドゥイング効果、入射角依存性、エッチ効果を考慮した電子線のコントラスト分布のシミュレーションによって、ＣＤ−ＳＥＭを用いたパターン計測における補正量を検討することが可能であることが確認できる。以下において、シミュレーションにより、ＣＤ−ＳＥＭを用いたパターン計測における補正量を検討する。
【００２３】
尚、上記のシミュレーションでは、検出電子線のコントラスト分布が最大傾斜となる箇所における距離を凹部の幅と設定しているが、図８に二点鎖線で示すようなコントラスト分布のピーク間の距離を凹部の幅と設定するようなシミュレーション、および、コントラスト分布のピーク値の約６０％となる箇所における距離を凹部の幅と設定するようなシミュレーションにおいても、ＣＤ−ＳＥＭを用いた凹部３の計測値に略一致するものとなる。
【００２４】
ＣＤ−ＳＥＭを用いたパターン計測における補正量の検討では、まず、図９に示すように、凸部２の幅が一定で、凹部３の幅が異なるような各種のライン／スペース形状について、上述のシミュレーションにより電子線のコントラスト分布を求める。図９では、凹部３の幅が狭いライン／スペースを実線で示し、凹部３の幅が矢印ａ方向に広がったライン／スペースを、一部二点鎖線で示している。図１０、図１１は、このようなライン／スペース形状における電子線のコントラスト分布を示す図である。図１０では、凹部３の側壁部３ａの傾斜角度θを８５°、凹部３の深さＤを６４ｎｍとし、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが２８ｎｍの場合の電子線のコントラスト分布（実線）と、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが１００ｎｍの場合の電子線のコントラスト分布（２点鎖線）を示している。また、これらのコントラスト分布の下方には、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが２８ｎｍの場合の二次電子発生量（実線）、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが１００ｎｍの場合の二次電子発生量（２点鎖線）を示している。尚、幅Ｌｔが１００ｎｍの場合、凹部３の一方の側壁部３ａにおける電子線のコントラスト分布、二次電子発生量（２点鎖線）のみが示されている。図１０に示される例では、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが２８ｎｍの場合における電子線のコントラスト分布が最大傾斜となる箇所Ｋ１は、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが１００ｎｍの場合における電子線のコントラスト分布が最大傾斜となる箇所Ｋ２よりも外側（図の左側）に位置している。このことは、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが狭くなるにつれて、ＣＤ−ＳＥＭが算出する凹部幅に対応するパターン上の位置（以下、凹部幅の計測位置と記す）が凹部３の開口部分３ｃ寄りとなることを示している。
【００２５】
また、図１１では、凹部３の側壁部３ａの傾斜角度θを８８°、凹部３の深さＤを６４ｎｍとし、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが２８ｎｍの場合の電子線のコントラスト分布（実線）と、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが１００ｎｍの場合の電子線のコントラスト分布（２点鎖線）を示している。また、これらのコントラスト分布の下方には、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが２８ｎｍの場合の二次電子発生量（実線）、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが１００ｎｍの場合の二次電子発生量（２点鎖線）を示している。尚、幅Ｌｔが１００ｎｍの場合、凹部３の一方の側壁部３ａにおける電子線のコントラスト分布、二次電子発生量（２点鎖線）のみが示されている。この図１１に示される例でも、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが２８ｎｍの場合における電子線のコントラスト分布が最大傾斜となる箇所Ｋ１は、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが１００ｎｍの場合における電子線のコントラスト分布が最大傾斜となる箇所Ｋ２よりも外側（図の左側）に位置している。このことは、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが狭くなるにつれて、凹部幅の計測位置が凹部３の開口部分３ｃ寄りとなることを示している。
【００２６】
このような図１０、図１１に示される内容から、図１２に示すようなことが言える。すなわち、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが狭い場合（図１２（Ａ））、凹部幅の計測位置である点Ｋ１は凹部３の開口部分３ｃ寄りとなり、点Ｋ１における凹部３の幅Ｌｍと凹部３の底部分３ｂの幅Ｌｂとの寸法差が大きくなる。一方、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが広い場合（図１２（Ｂ））、凹部幅の計測位置である点Ｋ２は凹部３の底部分３ｂ寄りとなり、点Ｋ２における計測値Ｌｍと凹部３の底部分３ｂの幅Ｌｂとの寸法差が小さくなる。
【００２７】
また、図１３は、凹部３の深さＤを７５ｎｍとし、凹部３の側壁部３ａの傾斜角度θを８８°、８３°、７８°の３種とし、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔを２８ｎｍ〜１９０ｎｍまで段階的に変化させた場合の電子線のコントラスト分布を、上述のシミュレーションで求め、これらのコントラスト分布が最大傾斜となる箇所の距離を凹部の幅と設定することにより、凹部３の幅Ｌｍを算出し、算出した凹部幅Ｌｍと、凹部３の底部分の幅Ｌｂとの寸法差を算出し、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが最も広い１９０ｎｍの寸法差が０となるように、すなわち、最もスペース幅の広い１９０ｎｍの寸法差が基準となるようにプロットしたものである。尚、凹部３の底部分の幅Ｌｂは、凹部の深さＤ、凹部３の側壁部３ａの傾斜角度θ、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔから、［Ｌｔ−２Ｄ／tanθ］で得られる。そして、この図１３に示される３種のプロットから最小二乗法を用いて近似曲線を求め、これらを鎖線で示した。この３種の近似曲線の中で、凹部３の側壁部３ａの傾斜角度θが８３°である近似曲線に着目すると、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが２４ｎｍのときの寸法差が約８ｎｍであり、図２に示した凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが２４ｎｍのときの凹部３における底部分３ｂの実測幅Ｌｂに対するＣＤ−ＳＥＭでの計測値Ｌｍの相違量に一致する。この点からも、ＣＤ−ＳＥＭを用いたパターン計測における補正量を、上記のようなシミュレーションにより検討可能なことが確認できる。
【００２８】
したがって、図１３に鎖線で示される近似曲線は、凹部３の側壁部３ａの傾斜角度θが８８°、８３°、７８°の各場合における補正曲線として使用可能である。図１３に示される例では、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔ＝１９０ｎｍを基準とする場合が最も補正の精度が高く、例えば、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔ＝１５０ｎｍを基準とした場合は、補正の精度はやや低下する。また、凹部３の側壁部３ａの傾斜角度θが８８°の場合、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔ＝１３０ｎｍを基準としても、高い精度の補正が可能となる。
【００２９】
ここで、電子線のコントラスト分布が最大傾斜となる点で凹部の幅を計測する場合、同じく、電子線のコントラスト分布が最大傾斜となる点で凸部の幅も計測される。上述の図１２に示すように、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが狭い場合（図１２（Ａ））、電子線のコントラスト分布が最大傾斜となる点Ｋ１における計測値Ｌｍが凹部３の幅として計測され、また、凹凸のピッチがＰ1であることから、点Ｋ１における凸部２の幅は（Ｐ1−Ｌｍ）となる。そして、凹部幅の計測位置である点Ｋ１が凹部３の開口部分３ｃ寄りであるため、凸部２の幅（Ｐ1−Ｌｍ）は、凸部２の基部２ｂにおける幅よりも狭いものとなる。一方、凹部３の開口部分３ｃの幅Ｌｔが広い場合（図１２（Ｂ））、電子線のコントラスト分布が最大傾斜となる点Ｋ２における計測値Ｌｍが凹部３の幅として計測され、凹凸のピッチがＰ2であることから、点Ｋ２における凸部２の幅は（Ｐ2−Ｌｍ）となる。そして、凹部幅の計測位置である点Ｋ２は凹部３の底部分３ｂ寄りであるため、凸部２の幅（Ｐ2−Ｌｍ）は、凸部２の基部２ｂにおける幅に近いものとなる。このことは、ＣＤ−ＳＥＭによる凸部２の幅の計測が、隣接する凹部３におけるシャドゥイング効果の影響を受け、隣接する凹部３の幅が狭い程、凸部２の幅は、凸部２の頂部２ｃ寄りの幅となることを示している。したがって、凸部２を計測し、これを基に補正量を決定することができる。これについて、以下に説明する。
【００３０】
図１４に示すように、凸部２の幅が一定で、凹部３の幅が異なるようなライン／スペース形状の凹凸周期構造を想定する。図１４（Ａ）に示される凹凸周期構造は、凸部２のピッチ（凹凸周期）がＰ1、図１４（Ｂ）に示される凹凸周期構造は、凸部２のピッチ（凹凸周期）がＰ2、図１４（Ｃ）に示される凹凸周期構造は、凸部２のピッチ（凹凸周期）がＰ3であり、Ｐ1＜Ｐ2＜Ｐ3の関係にある。このような３種の凹凸周期構造は、凸部２の幅が一定であり、それぞれ少なくとも１個の凸部２を挟んで同一幅の凹部３を有するものとする。これは、ＣＤ−ＳＥＭによる凸部２の幅の計測が、隣接する凹部３におけるシャドゥイング効果の影響を受けるためには、凸部２の両側に凹部３が存在することが必要だからである。
【００３１】
上記の３種の凹凸周期構造について、凸部２の幅を計測すると、上述の図１２において説明したように、凹部３の幅が狭くなるにつれて凸部２の計測位置は、凹部３の開口部分３ｃ寄りとなる。図１４では、ピッチＰ1の凸部２の計測位置を点Ｋ１、ピッチＰ2の凸部２の計測位置を点Ｋ２、ピッチＰ3の凸部２の計測位置を点Ｋ３として示している。そして、点Ｋ１、点Ｋ２、点Ｋ３での凸部２の幅の計測値を、それぞれＬｍ1、Ｌｍ2、Ｌｍ3とすると、上述の図１２において説明したように、Ｌｍ1＜Ｌｍ2＜Ｌｍ3となる。点Ｋ３は凸部２の基部２ｂ寄りであるため、点Ｋ３での凸部２の幅の計測値Ｌｍ3は、凸部２の基部２ｂにおける幅に近いものとなる。そこで、図１４（Ｃ）に示される凸部２のピッチがＰ3である凹凸周期構造を基準凹凸周期構造として設定し、この基準凹凸周期構造の凸部２の計測値Ｌｍ3と、凸部２のピッチがＰ3よりも小さい凹凸周期構造の凸部２の計測値との誤差分を求める。すなわち、凸部２のピッチがＰ1である凹凸周期構造（図１４（Ａ））の凸部２の計測値Ｌｍ1との誤差分は、（Ｌｍ3−Ｌｍ1）となる。また、凸部２のピッチがＰ2である凹凸周期構造（図１４（Ｂ））の凸部２の計測値Ｌｍ2との誤差分は、（Ｌｍ3−Ｌｍ2）となる。一方、凸部２のピッチがＰ1、Ｐ2、Ｐ3である各凹凸周期構造における凹部３の幅は、凸部２の幅の計測値Ｌｍ1、Ｌｍ2、Ｌｍ3から、それぞれ（Ｐ1−Ｌｍ1）、（Ｐ2−Ｌｍ2）、（Ｐ3−Ｌｍ3）として得られる。すなわち、凸部２のピッチがＰ1である凹凸周期構造（図１４（Ａ））における凹部３の幅は、点Ｋ１における幅である。同様に、凸部２のピッチがＰ2である凹凸周期構造（図１４（Ｂ））における凹部３の幅は、点Ｋ２における幅であり、凸部２のピッチがＰ3である凹凸周期構造（図１４（Ｃ））における凹部３の幅は、点Ｋ３における幅である。
【００３２】
そして、横軸に凹部３の幅をとり、縦軸に基準凹凸周期構造の凸部２の計測値と、ピッチが小さい凹凸周期構造の凸部２の計測値との誤差分をとり、上記の３点、すなわち、幅（Ｐ1−Ｌｍ1）と誤差分（Ｌｍ3−Ｌｍ1）、幅（Ｐ2−Ｌｍ2）と誤差分（Ｌｍ3−Ｌｍ2）、幅（Ｐ3−Ｌｍ3）と誤差分（０）の３点をプロットすると、図１５のようになる。図１５に示されるプロットから最小二乗法を用いて近似曲線を求めることにより、この近似曲線は凹部３の幅に対する誤差分の関係を示す補正曲線となる。図１５では、便宜的に補正曲線を二点鎖線で示している。したがって、例えば、計測対象の凹部３の幅として計測値Ｌｍを得た場合、図１５に示すように、補正曲線から、計測値Ｌｍに対応した補正量ΔＬｍを求める。そして、計測対象の凹部３の計測値Ｌｍから補正量ΔＬｍを引くことにより、凹部３の幅を（Ｌｍ−ΔＬｍ）として求めることができる。このような補正を行うことにより、計測対象の凹部３について、その底部分３ｂの幅に近似した幅を得ることができる。
【００３３】
尚、図１４、図１５では、便宜的に凸部２のピッチ（凹凸周期）がＰ1＜Ｐ2＜Ｐ3の関係にある３種の凹凸周期構造から補正曲線を求めることを説明したが、凸部２のピッチが異なる凹凸周期構造の数を多くすることにより、補正曲線の精度をより高いものとすることができる。
このようなシミュレーションによる、ＣＤ−ＳＥＭを用いたパターン計測における補正量の検討から、本発明のパターン計測の補正量の決定方法、パターン計測方法およびインプリント用モールドを創出した。
【００３４】
［パターン計測の補正量の決定方法］
本発明のパターン計測の補正量の決定方法では、予め被計測パターンと同条件で参照パターンを形成する。
形成する参照パターンは、凸部と凹部が交互に配列された凹凸周期構造を複数種有する参照パターンである。この参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造相互においては、上述の図１４に示されるように、凸部の幅は同一であるが凸部のピッチが異なっている。このような参照パターンを、被計測パターンと同条件で形成するのは、参照パターンの凹部の側壁部の傾斜角度と被計測パターンの凹部の側壁部の傾斜角度を同じものとするためである。したがって、参照パターンと被計測パターンの形成が同条件であれば、参照パターンの形成は、被計測パターンの形成と同時であってもよく、また、被計測パターンの形成とは別の工程としてもよい。
参照パターンを構成する凹凸周期構造の種類、すなわち、凸部のピッチの種類は、後述のように作成する補正曲線の精度に影響を及ぼし、多いほど好適であり、５種以上、好ましくは１０種以上、より好ましくは２０種以上である。本実施形態では、便宜的にピッチＰ1〜ＰNのＮ種（Ｎは５以上の整数）の凹凸周期構造が参照パターンを構成するものとする。また、参照パターンを構成する各凹凸周期構造は、少なくとも１個の凸部を挟んで同一幅の凹部を有することが必要である。これは、ＣＤ−ＳＥＭによる凸部の幅の計測に、隣接する凹部におけるシャドゥイング効果の影響を及ぼすためである。
【００３５】
また、参照パターンを構成するＮ種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も小さい凹凸周期構造は、凹部の開口部分の幅と凸部の基部の幅が同じであり、凹部の底部分の幅と凸部の頂部の幅が同じであることが好適である。この場合、当該凹凸周期構造における凹部の幅は、被計測パターンを構成する凹部の中で最も幅が狭い凹部の幅以下であることが好適である。これにより、後述する補正曲線の作成を、凹部幅の大きいプロットに基づく外挿ではなく、計測対象となる微細凹部におけるプロットを基に実施することができ、補正曲線の精度がより高いものとなる。尚、ＣＤ−ＳＥＭによる凸部の幅の計測が、側壁部の傾斜角度に依存すること、側壁部にラウンドが存在する場合の凸部の基部の幅が定義しにくいことを考慮して、参照パターンを構成するＮ種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も小さい凹凸周期構造は、凹部の開口部分の幅と凸部の頂部の幅が同じであるとしてもよい。
次に、参照パターンを構成する各凹凸周期構造の凸部幅をＣＤ−ＳＥＭで計測するとともに、Ｎ種の凹凸周期構造から１種の凹凸周期構造を基準凹凸周期構造として設定する。
ＣＤ−ＳＥＭによる凸部の計測では、計測により得られる電子線のコントラスト分布を基に、コントラスト分布が最大傾斜となる箇所の距離を凸部の幅として設定することがでる。また、コントラスト分布のピーク間の距離を凸部の幅と設定してもよく、さらに、コントラスト分布のピーク値の６０％となる箇所における距離を凸部の幅と設定してもよい。
【００３６】
Ｎ種の凹凸周期構造の中からの基準凹凸周期構造の設定は、通常、参照パターンを構成するＮ種の凹凸周期構造の中で凸部のピッチが最も大きい凹凸周期構造を選択して設定することが好ましい。これは、上述の図１３についての説明と同様に、凸部のピッチが最も大きい凹凸周期構造、すなわち、凹部の幅が最も大きい凹凸周期構造を基準凹凸周期構造とすることにより、後述のように作成する補正曲線の精度がより高いものとなるからである。勿論、上述の図１３についての説明と同様に、凹部の側壁部の傾斜角度によっては、凸部のピッチが最も大きい凹凸周期構造ではない凹凸周期構造を基準凹凸周期構造としても、精度の高い補正曲線が得られる場合があり、本発明は、凹部の幅が最も大きい凹凸周期構造を基準凹凸周期構造とすることに限定するものではない。
【００３７】
次に、基準凹凸周期構造を除く他の凹凸周期構造について、それぞれ凸部のＣＤ−ＳＥＭによる計測値について、基準凹凸周期構造の凸部のＣＤ−ＳＥＭによる計測値との誤差分を算出する。例えば、参照パターンを構成するＮ種の凹凸周期構造の中から、凸部のピッチが最も大きい凹凸周期構造を基準凹凸周期構造に設定した場合、基準凹凸周期構造を除く他の凹凸周期構造は、（Ｎ−１）種となる。したがって、この場合、基準凹凸周期構造を除く（Ｎ−１）種の凹凸周期構造における凸部のＣＤ−ＳＥＭによる計測値Ｌｍ1〜Ｌｍ(N-1)について、基準凹凸周期構造の凸部のＣＤ−ＳＥＭによる計測値ＬｍNとの誤差分（ＬｍN−Ｌｍ1）〜（ＬｍN−Ｌｍ(N-1)）を算出する。この誤差分は、（Ｎ−１）個の値として得られる。
次に、参照パターンのＮ種の凹凸周期構造において、それぞれの凸部のピッチＰから、対応する凸部の計測値Ｌｍを引いた値（Ｐ1−Ｌｍ1）〜（ＰN−ＬｍN）を当該凹凸周期構造の凹部幅として算出する。
【００３８】
次いで、参照パターンのＮ種の凹凸周期構造における凹部幅（Ｐ1−Ｌｍ1）〜（ＰN−ＬｍN）と、上記のように算出した誤差分（ＬｍN−Ｌｍ1）〜（ＬｍN−Ｌｍ(N-1)）および（０）との関係から、図１６に示すように、凹部幅に対応した誤差分を示す補正曲線を作成する。図１６では、横軸に凹部幅（Ｐ−Ｌｍ）をとり、縦軸に誤差分（ＬｍN−ＬｍK）（Kは1〜(N-1)の整数）をとり、Ｎ個のプロットから最小二乗法を用いて近似曲線を求め、これを補正曲線としている。尚、図１６では、便宜的に補正曲線を二点鎖線で示しており、また、図１６に示されるプロットの数は便宜的なものである。
次に、被計測パターンの凹部をＣＤ−ＳＥＭで計測し、得られた計測値（Ｌ′ｍ）を上記の補正曲線に当てはめて、対応する誤差分（ΔＬ′ｍ）を特定して補正量とする。このように特定された補正量（ΔＬ′ｍ）を、ＣＤ−ＳＥＭによる凹部の計測値（Ｌ′ｍ）から差し引く（Ｌ′ｍ−ΔＬ′ｍ）ことにより、当該凹部の底部分の幅に近似した計測結果が得られる。尚、ＣＤ−ＳＥＭによる被計測パターンの凹部の計測の条件は、上述の参照パターンを構成する各凹凸周期構造の凸部幅をＣＤ−ＳＥＭで計測する場合と同様の条件とする。
【００３９】
［インプリント用モールド］
図１７は、本発明のインプリント用モールドの一実施形態を示す平面図である。図１７において、インプリント用モールド１１は、基材１２と、この基材１２の一の面１２ａに設定された凹凸構造形成領域１３（一点鎖線で囲まれる領域）と、この凹凸構造形成領域に設定された主パターン領域１４に位置する主パターンと、凹凸構造形成領域１３に設定された参照パターン領域１５に位置する参照パターンと、を有している。
基材１２の材質は、インプリント用モールド１１の使用条件に応じて適宜決定することができる。例えば、インプリントに使用する被成形樹脂材料が光硬化性である場合には、これらを硬化させるための照射光が透過可能な材料を用いることができ、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等のガラス類の他、サファイアや窒化ガリウム、更にはポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂、あるいは、これらの任意の積層材を挙げることができる。また、使用する被成形樹脂材料が光硬化性ではない場合や、転写基材側から被成形樹脂材料を硬化させるための光を照射可能である場合には、モールドは光透過性を具備する必要がないので、基材１２は光透過性の材料でなくてもよく、上記の材料以外に、例えば、シリコンやニッケル、チタン、アルミニウム等の金属およびこれらの合金、酸化物、窒化物、あるいは、これらの任意の積層材を用いることができる。
【００４０】
また、基材１２は、平坦な表面が周囲と段差を介して構成される凸構造部を一の面に備える、いわゆるメサ構造であってもよい。基材１２がメサ構造である場合、図１７で示される例では、凹凸構造形成領域１３は、凸構造部の表面に設定される。
図示例では、凹凸構造形成領域１３の３箇所に主パターン領域１４が設定されているが、これに限定されるものではない。また、主パターン領域１４に位置する主パターンは、ライン／スペース形状の凹凸構造、ホール形状の凹部構造等であってよく、特に制限はない。また、主パターンのパターン寸法は、特に限定されず、例えば、ライン／スペース形状の凹凸構造の場合、凹部あるいは凸部のアスペクト比（平面視における長さと幅の比）は３以上であることが好適である。
凹凸構造形成領域１３に設定された参照パターン領域１５は、図示例では、主パターン領域１４から離間した位置にあるが、図１８に示すように、主パターン領域１４内、例えば、３個の主パターン領域１４のそれぞれに位置するものであってもよい。
参照パターン領域１５に位置する参照パターンは、後述するように、凸部と凹部が交互に配列された凹凸周期構造を複数種有し、各種の凹凸周期構造相互において凸部の幅は同一であるが凸部のピッチが異なるものである。
【００４１】
この参照パターンは、主パターンと同条件で形成することが好適である。これは、参照パターンの凹部の側壁部の傾斜角度と主パターンの凹部の側壁部の傾斜角度を同じものとするためである。したがって、参照パターンの形成は、主パターンの形成と同時であってもよく、また、主パターンの形成とは別の工程としてもよい。
図１９は、参照パターンが有する凹凸周期構造を説明するための図である。図１９では、参照パターンが備える凹凸周期構造２１は、３種の凹凸周期構造２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃからなっており、このような３種の凹凸周期構造２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃにおける凸部２２の幅は同一である。また、図１９（Ａ）に示される凹凸周期構造２１Ａは、凸部２２のピッチ（凹凸周期）がＰ1、図１９（Ｂ）に示される凹凸周期構造２１Ｂは、凸部２２のピッチ（凹凸周期）がＰ2、図１９（Ｃ）に示される凹凸周期構造２１Ｃは、凸部２２のピッチ（凹凸周期）がＰ3であり、Ｐ1＜Ｐ2＜Ｐ3の関係にある。したがって、図１９（Ａ）に示される凹凸周期構造２１Ａの凹部２３Ａの幅、図１９（Ｂ）に示される凹凸周期構造２１Ｂの凹部２３Ｂの幅、図１９（Ｃ）に示される凹凸周期構造２１Ｃの凹部２３Ｃの幅は、２３Ａ＜２３Ｂ＜２３Ｃの関係にある。
【００４２】
また、各凹凸周期構造２１は、少なくとも１個の凸部２２を挟んで同一幅の凹部２３を有するものとする。すなわち、図１９（Ａ）に示される凹凸周期構造２１Ａでは、凸部２２を挟んで同一幅の凹部２３Ａ，２３Ａが位置している。同様に、図１９（Ｂ）に示される凹凸周期構造２１Ｂでは、凸部２２を挟んで同一幅の凹部２３Ｂ，２３Ｂが位置しており、図１９（Ｃ）に示される凹凸周期構造２１Ｃでは、凸部２２を挟んで同一幅の凹部２３Ｃ，２３Ｃが位置している。これは、ＣＤ−ＳＥＭによる凸部２２の幅の計測に、隣接する凹部２３におけるシャドゥイング効果の影響を及ぼすためである。
上記の参照パターンが備える凹凸周期構造の説明では、便宜的に３種の凹凸周期構造２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを挙げたが、参照パターンを構成する凹凸周期構造２１の種類、すなわち、凸部２２のピッチの種類は、参照パターンを使用することによるパターン計測値の補正量の決定における精度に影響を及ぼし、凹凸周期構造２１の種類が多いほど好適である。凹凸周期構造２１の種類は、例えば、５種以上、好ましくは１０種以上、より好ましくは２０種以上である。
【００４３】
また、参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造２１の中で、凸部２２のピッチが最も小さい凹凸周期構造は、凹部２３の開口部分２３ｃの幅と凸部２２の基部２２ｂの幅が同じであり、凹部２３の底部分２３ｂの幅と凸部２２の頂部２２ｃの幅が同じであることが好適である。この場合、当該凹凸周期構造における凹部２３の幅は、主パターン領域１４に位置する主パターンを構成する凹部の中で最も幅が狭い凹部の幅以下であることが好適である。これにより、後述するパターン計測方法における補正曲線の作成を、凹部幅の大きいプロットに基づく外挿ではなく、計測対象となる微細凹部におけるプロットを基に実施することができ、補正曲線の精度がより高いものとなる。尚、ＣＤ−ＳＥＭによる凸部の幅の計測が、側壁部の傾斜角度に依存すること、側壁部にラウンドが存在する場合の凸部の基部の幅が定義しにくいことを考慮して、参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造２１の中で、凸部２２のピッチが最も小さい凹凸周期構造は、凹部２３の開口部分２３ｃの幅と凸部２２の頂部２２ｃの幅が同じであるとしてもよい。
一方、参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造２１の中で、凸部２２のピッチが最も広い凹凸周期構造における凹部２３の幅は、参照パターンを使用することによるパターン計測値の補正量の決定における精度を向上させるために、２００ｎｍ以上とすることが好適であり、例えば、２００〜５００ｎｍの範囲で適宜設定することができる。
【００４４】
また、参照パターンは、上記の複数種の凹凸周期構造２１とともに、凹凸周期構造２１の凹凸が反転した複数種の反転凹凸周期構造を有するものであってもよい。複数種の反転凹凸周期構造相互においては、凹部の幅は同一であるが凹部のピッチが異なるものとなる。このような参照パターンの反転凹凸周期構造は、インプリント用モールド１１を用いたインプリントにより、主パターン領域１４に位置する主パターンと共に被形成樹脂材料に転写形成された参照パターンにおいて、上記の複数種の凹凸周期構造２１となる。したがって、インプリント用モールド１１を用いて形成したパターンにおいても、参照パターンを用いたパターン計測値の補正が可能となる。
また、本発明のインプリント用モールドは、基材がメサ構造であってもよいことは、上述の通りであるが、この場合、凸構造部の周囲の基材に参照パターン領域を設定してもよい。図２０は、このようなインプリント用モールドの例を示す平面図である。図２０において、インプリント用モールド３１は、凸構造部３２′を一の面３２ａに備える基材３２と、この凸構造部３２′の表面に設定された凹凸構造形成領域３３と、この凹凸構造形成領域３３に設定された主パターン領域３４に位置する主パターン（図示せず）と、凸構造部３２′の周囲の基材３２に設定された参照パターン領域３５に位置する参照パターン（図示せず）と、を有するものである。このようなインプリント用モールド３１においても、参照パターンは、主パターンと同条件で形成することが好適である。
【００４５】
このようなインプリント用モールド１１，３１は、後述するパターン計測方法により、高精度のパターン計測が可能である。また、上述のように、参照パターンが凹凸周期構造とともに、凹凸が反転した反転凹凸周期構造を備える場合、インプリントにより形成したパターンにおいても、後述するパターン計測方法により、高精度のパターン計測が可能である。
【００４６】
［パターン計測方法］
次に、本発明のパターン計測方法を、上述のインプリント用モールド１１を例として説明する。
本発明のパターン計測方法では、参照パターン計測工程において、インプリント用モールド１１の参照パターンについて、各凹凸周期構造２１の凸部２２の幅をＣＤ−ＳＥＭで計測する。ＣＤ−ＳＥＭによる凸部２２の計測では、計測により得られる電子線のコントラスト分布を基に、コントラスト分布が最大傾斜となる箇所の距離を凸部の幅として設定することがでる。また、コントラスト分布のピーク間の距離を凸部の幅と設定してもよく、さらに、コントラスト分布のピーク値の６０％となる箇所における距離を凸部の幅と設定してもよい。
【００４７】
次に、補正曲線作成工程において、まず、参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造２１から１種の凹凸周期構造を基準凹凸周期構造として設定する。この基準凹凸周期構造の設定は、通常、参照パターンを構成する複数種の凹凸周期構造２１の中で凸部２２のピッチが最も大きい凹凸周期構造を選択して設定することが好ましい。これにより、後述のように作成する補正曲線の精度がより高いものとなる。しかし、本発明は、凸部２２のピッチが最も大きい凹凸周期構造を基準凹凸周期構造とすることに限定するものではない。
次いで、基準凹凸周期構造を除く他の凹凸周期構造２１の凸部２２のＣＤ−ＳＥＭによる計測値について、基準凹凸周期構造の凸部２２のＣＤ−ＳＥＭによる計測値との誤差分を算出する。また、参照パターンの各凹凸周期構造２１において、凸部２２のピッチから凸部２２の計測値を引いた値を当該凹凸周期構造の凹部幅として算出する。この誤差分の算出、凹部幅の算出は、上述のパターン計測の補正量の決定方法において説明したように行うことができる。
【００４８】
次に、参照パターンの各凹凸周期構造２１における凹部幅と誤差分との関係から、凹部幅に対応した誤差分を示す補正曲線を作成する。この補正曲線の作成は、上述のパターン計測の補正量の決定方法において説明したように行うことができる。
一方、パターン計測工程において、被計測パターンである主パターンをＣＤ−ＳＥＭで計測する。このＣＤ−ＳＥＭによる主パターンの計測の条件は、上述の参照パターンを構成する各凹凸周期構造２１の凸部２２の幅をＣＤ−ＳＥＭで計測する場合と同様の条件とする。
そして、補正工程において、被計測パターンである主パターンの凹部の計測値を、上記のように作成した補正曲線に当てはめて、対応する誤差分を特定して補正量とし、この補正量を凹部の計測値から差し引いて凹部幅とする。これにより、当該凹部の底部分の幅に近似した計測結果が得られる。
また、本発明のパターン計測方法では、補正工程において、特定した補正量を、当該凹部に隣接する凸部の計測値に加算して凸部幅とすることができる。これにより、パターンの同じ深さにおける幅、例えば、凸部の基部の幅に近似した計測結果が得られる。
【００４９】
また、上述のように、参照パターンが、上記の複数種の凹凸周期構造２１とともに、凹凸周期構造２１の凹凸が反転した複数種の反転凹凸周期構造を有する場合、インプリント用モールド１１を用いて形成したパターンにおいても、参照パターンを用いたパターン計測値の補正が可能となる。したがって、インプリント用モールドと、これを用いて作製したパターンの精度確認を確実に行うことができる。
上述の本発明の実施形態は例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
微細な寸法、例えば、数十ｎｍ以下の微細な寸法を有するパターンの計測に有用であり、インプリント用モールドを用いたインプリントでパターンを形成する種々の用途に有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１…パターン
２…凸部
２ｂ…凸部の基部
２ｃ…凸部の頂部
３…凹部
３ａ…凹部の側壁部
３ｂ…凹部の底部分
３ｃ…凹部の開口部分
１１，３１…インプリント用モールド
１２，３２…基材
３２′…凸構造部
１４，３４…主パターン領域
１５，３５…参照パターン領域
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…凹凸周期構造
２２…凸部
２２ｂ…凸部の基部
２２ｃ…凸部の頂部
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ…凹部
２３ａ…凹部の側壁部
２３ｂ…凹部の底部分
２３ｃ…凹部の開口部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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