(57)【要約】      （修正有）【課題】インプリント装置により基板に形成されたパターンの残膜厚を計測する精度の点で有利な技術を提供する。【解決手段】インプリント装置により透過膜を有する基板に形成されたレジストの凹凸パターンの凹部の厚さを計測する計測装置の計測感度の目標値を設定し、当該目標値を満たす透過膜の厚さを前記基板に形成すべき透過膜の厚さとして決定する決定ステップを有し、前記計測感度は、前記凹凸パターンの形状の変化に対する前記凹凸パターンからの反射光の強度の変化又は位相の変化で定義され、前記決定ステップでは、複数の厚さの透過膜のそれぞれについて、前記凹凸パターンの形状の変化に対する前記凹凸パターンからの反射光の強度の変化又は位相の変化に基づいて前記計測感度を示す情報を取得し、当該情報から前記目標値を満たす透過膜の厚さを特定することを特徴とする決定方法を提供する。【選択図】図１
2012129313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インプリント装置のプロセス条件を決定するために用いる基板に形成すべき透過膜の厚さを決定する決定方法であって、
前記インプリント装置により前記透過膜を有する前記基板に形成されたレジストの凹凸パターンの凹部の厚さを計測する計測装置の計測感度の目標値を設定し、当該目標値を満たす透過膜の厚さを前記基板に形成すべき透過膜の厚さとして決定する決定ステップを有し、
前記計測感度は、前記凹凸パターンの形状の変化に対する前記凹凸パターンからの反射光の強度の変化又は位相の変化で定義され、
前記決定ステップでは、複数の厚さの透過膜のそれぞれについて、前記凹凸パターンの形状の変化に対する前記凹凸パターンからの反射光の強度の変化又は位相の変化に基づいて前記計測感度を示す情報を取得し、当該情報から前記目標値を満たす透過膜の厚さを特定することを特徴とする決定方法。
【請求項２】
前記決定ステップでは、前記複数の厚さの透過膜のそれぞれについて、前記凹凸パターンの形状の変化に対する前記凹凸パターンからの反射光の強度の変化又は位相の変化を前記計測装置で計測することを特徴とする請求項１に記載の決定方法。
【請求項３】
前記決定ステップでは、前記複数の厚さの透過膜のそれぞれについて、前記凹凸パターンの形状の変化に対する前記凹凸パターンからの反射光の強度の変化又は位相の変化をシミュレーションで求めることを特徴とする請求項１に記載の決定方法。
【請求項４】
インプリント装置のプロセス条件を決定するために用いる基板に形成すべき透過膜の厚さを決定する決定方法であって、
複数の厚さの透過膜のそれぞれについて前記基板に形成されたレジストの凹凸パターンの凹部の厚さを計測装置で計測し、前記複数の厚さの透過膜のうち前記計測装置で計測した前記凹部の厚さと前記凹部の厚さの設計値との差が許容範囲に収まる透過膜の厚さを前記基板に形成すべき透過膜の厚さとして決定する決定ステップを有することを特徴とする決定方法。
【請求項５】
前記計測装置は、前記凹凸パターンに複数の波長の光を一定の入射角度で斜入射させ、前記複数の波長のそれぞれについて前記凹凸パターンからの反射光の強度を計測し、前記複数の波長のそれぞれについて計測した強度と前記凹凸パターンの形状との関係を示す情報と前記計測の結果とから前記凹凸パターンの凹部の厚さを計測することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の決定方法。
【請求項６】
前記計測装置は、前記凹凸パターンに単一波長の光を複数の入射角度で斜入射させ、前記複数の入射角度のそれぞれについて前記凹凸パターンからの反射光の強度を計測し、前記複数の入射角度のそれぞれについて計測した前記反射光の強度と前記凹凸パターンの形状との関係を示す情報と前記計測の結果とから前記凹凸パターンの凹部の厚さを計測することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の決定方法。
【請求項７】
基板上の未硬化レジストを型により成形して硬化させ、前記基板上にレジストの凹凸パターンを形成するインプリント処理を行うインプリント処理部と、
前記インプリント処理のプロセス条件を決定するために用いる基板に形成すべき透過膜の厚さを決定する決定部であって、透過膜を有する基板上に前記インプリント処理部により形成されたレジストの凹凸パターンの凹部の厚さを計測する計測装置の計測感度の目標値を満たす透過膜の厚さを決定する決定部と、
前記決定部で決定された厚さの透過膜を有する基板に前記インプリント処理部により形成されたレジストの凹凸パターンの凹部の厚さを計測する計測部と、
前記計測部で計測された前記凹凸パターンの凹部の厚さに基づいて、前記凹部の厚さが目標の厚さとなるように、前記インプリント処理のプロセス条件を制御する制御部と、
を有し、
前記計測感度は、前記凹凸パターンの形状の変化に対する前記凹凸パターンからの反射光の強度の変化又は位相の変化で定義され、
前記決定部は、複数の厚さの透過膜のそれぞれについて、前記凹凸パターンの形状の変化に対する前記凹凸パターンからの反射光の強度の変化又は位相の変化に基づいて前記計測感度を示す情報を取得し、当該情報から前記目標値を満たす透過膜の厚さを特定することを特徴とするインプリント装置。
【請求項８】
基板上の未硬化レジストを型により成形して硬化させ、前記基板上にレジストの凹凸パターンを形成するインプリント処理を行うインプリント処理部と、
請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の決定方法によって決定された厚さの透過膜を有する基板上に前記インプリント処理部により形成されたレジストの凹凸パターンの凹部の厚さを計測する計測部と、
前記計測部で計測された前記凹凸パターンの凹部の厚さに基づいて、前記凹部の厚さが目標の厚さとなるように、前記インプリント処理のプロセス条件を制御する制御部と、
を有することを特徴とするインプリント装置。
【請求項９】
前記プロセス条件は、前記基板上に塗布する前記未硬化レジストの量及び前記未硬化レジストに前記型を押し付ける力の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項７又は８に記載のインプリント装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９のうちいずれか１項に記載のインプリント装置を用いてレジストの凹凸パターンを基板上に形成するステップと、
前記凹凸パターンを形成した基板を加工するステップと、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、決定方法、インプリント装置及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インプリント技術は、真空プロセスなどの大がかりな装置を必要とせず、半導体デバイスを低コストで大量生産することが可能であるため、従来の光リソグラフィに替わって微細パターンを形成する技術として期待されている。インプリント技術は、シリコンウエハやガラスプレートなどの基板上の樹脂に微細なパターンが形成されたモールド（原版）を押し付けた状態で、樹脂を硬化させて基板上に微細なパターンを転写する。
【０００３】
インプリント技術が従来の光リソグラフィと異なる点の１つとして、パターンの転写後にパターンの底部分に薄い（数十ｎｍ程度）樹脂層（「残膜」と呼ばれる）が残ることが挙げられる。そこで、半導体プロセスにおいては、エッチングによって残膜を除去する工程が必要となる。残膜を除去する際には、縦方向（残膜を除去するための方向）だけではなく、横方向にもエッチングされてしまう。このため、残膜厚がばらつくと、パターンの線幅、側壁角度及び高さなどのレジストパターンの形状（寸法）もばらついてしまう。レジストパターンはエッチングマスクとして機能するため、レジストパターンの寸法が所望の寸法から変化すると最終的なデバイスパターンの寸法も変化し、その結果、半導体デバイスの特性がばらつき、動作不良の原因となることが問題視されている。従って、インプリント技術を用いたインプリント装置においては、残膜厚（ＲＬＴ：Ｒｅｓｉｄｕａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を高精度に計測することが不可欠となる。そして、ＲＬＴの計測結果に基づいてインプリント装置のプロセス条件を決定（最適化）し、ＲＬＴを制御（管理）することが重要である。
【０００４】
ＲＬＴを計測する技術としては、例えば、レジストパターンが形成されたウエハを切断し、その断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察する方法がある。なお、ＳＥＭによる断面観察は、ウエハを切断することが必要となる（即ち、破壊計測である）ため、計測に用いたウエハを再利用することはできない。また、光学的な検査によってＲＬＴを計測する技術や近接場光を用いて非破壊でＲＬＴを計測する技術も提案されている（特許文献１及び２参照）。このような技術が提案される一方、近年では、エリプソメトリ法を用いて微細なパターンを計測する光計測が注目されている（特許文献３参照）。
【０００５】
エリプソメトリ法を用いた光計測では、被計測物に光を照射し、その反射光におけるＳ偏光とＰ偏光との強度比や位相差を解析して被計測物の形状を求めている。従って、エリプソメトリ法を用いた光計測は、パターンの粗度（Ｌｉｎｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）や縮小度（Ｓｈｒｉｎｋ）などの影響が含まれるＳＥＭと比較して、パターンの形状を高精度、且つ、非破壊（非接触）で計測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−３０１５３号公報
【特許文献２】特開２００７−２９８３１４号公報
【特許文献３】特表２００２−５０６１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、エリプソメトリ法を用いた従来の光計測は、インプリント装置のプロセス条件の最適化に必要な精度でＲＬＴを計測することができず、そのままではプロセス条件の最適化に適用することができない。
【０００８】
本発明は、インプリント装置により基板に形成されたパターンの残膜厚を計測する精度の点で有利な技術を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての決定方法は、インプリント装置のプロセス条件を決定するために用いる基板に形成すべき透過膜の厚さを決定する決定方法であって、前記インプリント装置により前記透過膜を有する前記基板に形成されたレジストの凹凸パターンの凹部の厚さを計測する計測装置の計測感度の目標値を設定し、当該目標値を満たす透過膜の厚さを前記基板に形成すべき透過膜の厚さとして決定する決定ステップを有し、前記計測感度は、前記凹凸パターンの形状の変化に対する前記凹凸パターンからの反射光の強度の変化又は位相の変化で定義され、前記決定ステップでは、複数の厚さの透過膜のそれぞれについて、前記凹凸パターンの形状の変化に対する前記凹凸パターンからの反射光の強度の変化又は位相の変化に基づいて前記計測感度を示す情報を取得し、当該情報から前記目標値を満たす透過膜の厚さを特定することを特徴とする。
【００１０】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、例えば、インプリント装置により基板に形成されたパターンの残膜厚を計測する精度の点で有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】残膜厚（ＲＬＴ）の計測に用いる計測装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一側面としての決定方法を含む計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】テスト基板の構成を示す概略断面図である。
【図４】図２（ｂ）に示すＳ１２及びＳ１３を説明するための図である。
【図５】図２（ｂ）に示すＳ１４を説明するための図である。
【図６】図２（ｂ）に示すＳ１５を説明するための図である。
【図７】ＳｉＯ２膜の最適化の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７に示すＳ１２１及びＳ１２２を説明するための図である。
【図９】計測装置の計測感度を取得（予測）するためのアルゴリズムの概念を説明するための図である。
【図１０】本発明の一側面としてのインプリント装置の構成を示す図である。
【図１１】図１０に示すインプリント装置におけるインプリント処理のプロセス条件の最適化を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
＜第１の実施形態＞
本発明の一側面としての決定方法を含む計測方法について説明する。かかる計測方法は、インプリント装置のプロセス条件を決定する際に用いるテスト基板に形成されたレジストの凹凸パターンの凹部の厚さ（ＲＬＴ：残膜厚）を計測する計測方法である。
【００１４】
図１を参照して、ＲＬＴの計測に用いる計測装置１００について説明する。図１は、計測装置１００の構成を示す概略図である。計測装置１００は、エリプソメトリ法を用いた断面形状（凹凸パターンの線幅（ＣＤ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）、側壁角度（ＳＷＡ：Ｓｉｄｅ  Ｗａｌｌ  Ａｎｇｌｅ）及び高さ（ＨＴ：Ｈｅｉｇｈｔ））を計測する計測装置である。なお、エリプソメトリ法は、以下の２つの方法に大別される。第１の方法は、複数の波長の光を含むブロードバンド光を一定の入射角度でパターンに斜入射させ、複数の波長のそれぞれについてパターンからの反射光（の強度）を計測する方法である。第２の方法は、単一波長の光を複数の入射角度でパターンに斜入射させ、複数の入射角度のそれぞれについてパターンからの反射光（の強度）を計測する方法である。ここでは、エリプソメトリ法として第１の方法を用いるが、第２の方法を用いることもできる。
【００１５】
図１を参照するに、光源１０２から射出された光Ｌａは、回転可能なポラライザ１０４を通過して、偏光面（Ｓ偏光、Ｐ偏光）が調整され、凹凸パターン（周期パターン）ＰＴに入射する。凹凸パターンＰＴで反射された光Ｌｂは、回転可能なアナライザ１０６を通過して、偏光面が調整される。アナライザ１０６を通過した光Ｌｃは、その波長に応じて分光光学系１０８を介して、空間的に波長分離される。空間的に波長分離された光Ｌｄは、光電素子がアレー状に配列された検出部１１０で検出され、その情報が計算機１１２に送られる。計算機１１２は、検出部１１０からの情報に基づいて、波長ごとのＳ偏光とＰ偏光との強度比又は位相差を算出する。そして、計算機１１２は、かかる算出結果とライブラリ情報とを比較して凹凸パターンＰＴの形状（断面形状）を求め、その結果が計測対象物としての凹凸パターンＰＴの形状として計算機１１２から出力される。
【００１６】
図２は、本発明の一側面としての決定方法を含む計測方法を説明するためのフローチャートである。また、図３は、テスト基板ＴＳの構成を示す概略断面図である。テスト基板ＴＳは、最終的には、図３（ａ）に示すように、基板３０２と、ＳｉＯ２膜３０４と、残膜（凹部）３０６を含む凹凸パターン３０８とで構成される。ここで、ＳｉＯ２膜を形成する理由は、ＳｉＯ２膜などの透過膜を基板に形成し、かかる透過膜の厚さを最適化することで、ＲＬＴを計測する際の計測装置１００の計測感度を向上させることができることを本発明者が見出したからである。基板に形成された透過膜において多重反射が発生し、計測装置１００の計測感度が向上すると考えられる。なお、ＳｉＯ２膜３０４は、後述する決定方法で決定された最適な厚さを有する。また、凹凸パターン３０８は、インプリント装置により最適な厚さのＳｉＯ２膜３０４の上に形成される。
【００１７】
図２（ａ）を参照して、本発明の一側面としての決定方法を含む計測方法の全体的な処理を説明する。Ｓ１（決定ステップ）では、テスト基板ＴＳのＳｉＯ２膜３０４の厚さを最適化（決定）する。具体的には、残膜３０６を計測する際の計測装置１００の計測感度の目標値を設定し、かかる目標値を満たす透過膜の厚さをテスト基板ＴＳ（基板３０２）に形成すべきＳｉＯ２膜３０４の厚さとして決定する。この際、残膜３０６を計測する際の計測装置１００の計測感度が最も高くなるＳｉＯ２膜の厚さをテスト基板ＴＳ（基板３０２）に形成すべきＳｉＯ２膜３０４の厚さとして決定するとよいことは言うまでもない。
【００１８】
Ｓ２では、Ｓ１で決定された厚さのＳｉＯ２膜３０４を有するテスト基板ＴＳ’（図３（ｂ）参照）を基本構造としてライブラリを作成する。具体的には、テスト基板ＴＳ’において、残膜３０６の厚さ及び凹凸パターン３０８の形状（ＣＤ、ＨＴ、ＳＷＡ）を想定される範囲内で変化させ、各形状について凹凸パターン３０８からの反射光の情報（強度比や位相差の変化）をシミュレーションで求める。そして、残膜３０６の厚さ及び凹凸パターン３０８の各形状と反射光の情報とを対応付けた情報（即ち、残膜３０６の厚さ及び凹凸パターン３０８の各形状と反射光の情報との関係を示すライブラリ情報）を含むライブラリを作成する。
【００１９】
Ｓ３では、テスト基板ＴＳに形成された凹凸パターン３０８の残膜３０６の厚さを計測する。具体的には、まず、Ｓ１で決定された厚さのＳｉＯ２膜３０４を基板３０２の上に形成する（図３（ｂ）参照）。次いで、インプリント装置によりＳｉＯ２膜３０４の上にレジストパターンを形成してテスト基板ＴＳを作製する（図３（ａ）参照）。次に、テスト基板ＴＳに形成された残膜３０６を含む凹凸パターン３０８を計測装置１００で計測する。上述したように、計測装置１００は、光源１０２からの光で凹凸パターン３０８を照射し、凹凸パターン３０８からの反射光を検出部１１０で検出する。ここで、Ｓ２で作成したライブラリのライブラリ情報から、検出部１１０で検出された反射光の情報と最も一致するライブラリ情報を特定し、かかるライブラリ情報に対応する形状を、残膜３０６を含む凹凸パターン３０８の形状として求める。
【００２０】
このように、最適な厚さを有するＳｉＯ２膜３０４を有するテスト基板ＴＳを用いて計測を行うことで、インプリント装置により形成されたレジストの凹凸パターン３０８の残膜３０６の厚さ（ＲＬＴ）を高精度に計測することができる。
【００２１】
図２（ｂ）を参照して、ＳｉＯ２膜３０４の最適化（Ｓ１）の詳細を説明する。図２（ｂ）は、シミュレーションを用いたＳｉＯ２膜３０４の最適化を説明するためのフローチャートである。なお、シミュレータとしては、例えば、ＲＣＷＡ（Ｒｉｇｏｒｏｕｓ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｗａｖｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）などを使用することができる。
【００２２】
Ｓ１１では、計算機１１２上でシミュレータに入力するシミュレーション条件を決定する。ここで、シミュレーション条件は、凹凸パターンの形状（ＣＤ、ＳＷＡ、ＨＴ）及び凹部の厚さ（ＲＬＴ）の設計値、それらを構成する材料の光学定数（屈折率、消衰係数）及び計測装置１００の光学系条件などを含む。また、計測装置１００の光学系条件は、凹凸パターンに入射させる光の入射角度、波長及び偏光方向や凹凸パターンからの反射光の偏光方向などを含む。なお、本実施形態では、凹凸パターンに入射させる光の入射角度を固定し、波長を変化させて凹凸パターンからの反射光を波長ごとに計測する。従って、凹凸パターンを構成する材料の波長ごとの光学定数を決定する必要がある。
【００２３】
Ｓ１２及びＳ１３では、ＲＬＴを計測する際の計測装置１００の計測感度を取得（予測）するためのアルゴリズムが用いられる。かかるアルゴリズムは、計測装置１００の計測アルゴリズムと等価であるものとする。図４は、ＲＬＴを計測する際の計測装置１００の計測感度を取得（予測）するためのアルゴリズムの概念を説明するための図である。
【００２４】
Ｓ１２では、アルゴリズムにおいて必要となる基準感度を求める。かかるアルゴリムでは、例えば、計測装置１００を光リソグラフィに使用した場合の計測感度（例えば、ＣＤ計測感度）に基づいて、ＲＬＴを計測する際の計測装置１００の基準感度を求める。
【００２５】
ここでは、例えば、ＣＤ計測感度を０．２[ｎｍ]とする。これは、０．２[ｎｍ]のＣＤ差を有する２つの凹凸パターンそれぞれからの分光反射強度に対して、計測装置１００が十分な感度を有していることを意味する。まず、シミュレータ上では、光リソグラフィで形成される凹凸パターン（の構造）を定義し、かかる凹凸パターンを構成する材料の光学定数を入力する。次いで、図４（ａ）に示すように、ＣＤがａ[ｎｍ]である凹凸パターン及びＣＤがａ＋０．２[ｎｍ]である凹凸パターンの２種類の凹凸パターンについて、それぞれの反射光Ｌ１及びＬ２を算出する。そして、反射光Ｌ１及びＬ２から得られる情報を以下の式（１）に代入して計測装置１００の計測感度を求める。
【００２６】
【数１】
2012129313.tif 000003
【００２７】
式（１）は、凹凸パターンの形状の変化による分光反射強度の変化（敏感度）を定量化する式であって、本実施形態では、これをＲＳ（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）と称する。なお、Ｉ（λ）は、波長λにおける光強度である。ＲＳは、反射光Ｌ１及びＬ２の波長ごとの差の絶対値を波長領域で積分した値を定義する。式（１）により、ＣＤの変化による反射光の変化を定量化し、この値を計測装置１００において計測可能な必要信号量（基準感度）とし、以下では、ＲＳＣＤとする。
【００２８】
Ｓ１３では、ＬＴを計測する際の計測装置１００の計測感度を取得（予測）する。まず、シミュレータ上で、インプリント装置で形成される凹凸パターン（の構造）を定義し、かかる凹凸パターンを構成する材料の光学定数を入力する。次いで、図４（ｂ）に示すように、ＲＬＴがｂ[ｎｍ]である凹凸パターン及びＲＬＴがｂ＋ΔＲＬＴ[ｎｍ]である凹凸パターンの２種類の凹凸パターンについて、それぞれの反射光Ｌ３及びＬ４を算出し、式（１）を用いて定量化する。この値をＲＳＲＬＴとする。そして、計測装置１００の基準感度ＲＳＣＤと同じになるようなＲＳＲＬＴのときのＲＬＴの差（ΔＲＬＴ）を算出し、かかるＲＬＴの差を計測感度として定義する。なお、計測装置１００の計測感度は、計測装置１００におけるＲＬＴの計測分解能とも考えることができる。
【００２９】
Ｓ１４では、Ｓ１３で取得した計測装置１００の計測感度とＳ１２で求めた計測装置１００の基準感度とを比較して、計測装置１００の計測感度が計測装置１００の基準感度（即ち、計測感度の目標値）を満たしているかどうかを判定する。計測装置１００の計測感度が計測装置１００の基準感度を満たしている場合には、計測装置１００の基準感度を満たす透過膜の厚さを特定して、処理を終了する。一方、計測装置１００の計測感度が計測装置１００の基準感度を満たしていない場合には、Ｓ１６に移行する。
【００３０】
ここで、凹凸パターンからの反射光の偏光方向が０度、４５度、９０度及び１３５度である場合の計測装置１００の計測感度を図５に示す。図５を参照するに、例えば、計測装置１００の基準感度を０．２ｎｍとした場合、凹凸パターンからの反射光の偏光方向がいずれの偏光方向であっても基準感度を満たさない。これは、ＲＬＴを計測装置１００で計測することができたとしても、計測精度が低下する可能性がある。
【００３１】
Ｓ１６では、計測装置１００の計測感度を向上させるために、ＳｉＯ２膜３０４の厚さを変更する。このように、ＳｉＯ２膜３０４の厚さを変更し、Ｓ１３で取得される計測装置１００の計測感度が、Ｓ１２で求めた計測装置１００の基準感度を満たし、且つ、最も高くなるようなＳｉＯ２膜の厚さを求める。
【００３２】
図６は、ＳｉＯ２膜３０４の厚さをパラメータとして、凹凸パターンからの反射光の偏光方向が０度、４５度、９０度及び１３５度である場合の計測装置１００の計測感度を示す図である。図６に示すように、ＳｉＯ２膜３０４の厚さを変更することで、計測装置１００の計測感度が変化する。なお、図６においては、ＳｉＯ２膜３０４の厚さを５０［ｎｍ］とし、凹凸パターンからの反射光の偏光方向を０度とした場合に、計測装置１００の計測感度が最も高くなる。
【００３３】
図２（ｃ）を参照して、ライブラリの作成（Ｓ２）の詳細を説明する。Ｓ２１では、Ｓ１で決定された厚さのＳｉＯ２膜３０４を有するテスト基板ＴＳ’（図３（ｂ）参照）に形成される残膜３０６を含む凹凸パターン３０８の形状を計算機１１２上に定義する。
【００３４】
Ｓ２２では、計算機１１２上でシミュレータに入力する光学定数を決定する。ここで、光学定数とは、上述したように、残膜３０６を含む凹凸パターン３０８を構成する材料の屈折率や消衰係数などである。本実施形態では、凹凸パターンに入射させる光の入射角度を固定し、波長を変化させて凹凸パターンからの反射光を波長ごとに計測する。従って、残膜３０６を含む凹凸パターン３０８を構成する材料の波長ごとの光学定数を決定する。
【００３５】
Ｓ２３では、計算機１１２上でシミュレータに入力する計測装置１００の光学系条件を決定する。ここで、計測装置１００の光学系条件とは、上述したように、凹凸パターン３０８に入射させる光の入射角度、波長及び偏光方向や凹凸パターン３０８からの反射光の偏光方向などを含む。
【００３６】
Ｓ２４では、Ｓ２１又はＳ２７で定義した凹凸パターン３０８の形状、Ｓ２２で決定した光学定数、及び、Ｓ２３で決定した光学系条件に基づいて、凹凸パターン３０８からの反射光の情報（強度比や位相比の変化）を算出する。
【００３７】
Ｓ２５では、Ｓ２４で算出した反射光の情報とＳ２１で定義した凹凸パターン３０８の形状とを対応付けてライブラリ情報としてライブラリに保存する。なお、ライブラリとは、計測対象物である凹凸パターンの形状と、その凹凸パターン（の形状）からの反射光の情報とが関連付けられて蓄積されたデータベースであると言える。
【００３８】
Ｓ２６では、凹凸パターン３０８の全ての形状についてライブラリ情報を保存したかどうかを判定する。ここで、凹凸パターン３０８の全ての形状とは、インプリント装置で形成される（即ち、想定される範囲内の）凹凸パターン３０８の全ての形状を意味する。凹凸パターン３０８の全ての形状についてライブラリ情報を保存した場合には、処理を終了する。一方、凹凸パターン３０８の全ての形状についてライブラリ情報を保存していない場合には、Ｓ２７に移行する。
【００３９】
Ｓ２７では、ライブラリ情報を保存していない凹凸パターン３０８の形状を新たな凹凸パターン３０８の形状として計算機１１２上に定義する。これにより、新たな凹凸パターン３０８からの反射光の情報が算出され（Ｓ２４）、かかる反射光の情報と新たな凹凸パターン３０８の形状とを対応付けたライブラリ情報が保存される（Ｓ２５）。
【００４０】
図２（ｄ）を参照して、残膜の厚さの計測（Ｓ３）の詳細を説明する。Ｓ３１では、Ｓ１で決定された厚さのＳｉＯ２膜３０４を基板３０２の上に形成する。Ｓ３２では、インプリント装置により、Ｓ３１で形成されたＳｉＯ２膜３０４の上に凹凸パターン３０８を形成する。これにより、テスト基板ＴＳが作製される。Ｓ３３では、計測装置１００において、光源１０２からの光をテスト基板ＴＳ（凹凸パターン３０８）に照射する。Ｓ３４では、計測装置１００において、凹凸パターン３０８からの反射光を検出部１１０で検出する。Ｓ３５では、Ｓ３４で検出された凹凸パターン３０８からの反射光の情報とライブラリのライブラリ情報とを比較して、Ｓ３４で検出された反射光の情報と一致するライブラリ情報を特定（抽出）する。Ｓ３６では、Ｓ３５で特定したライブラリ情報に対応する凹凸パターンの形状を、残膜３０６を含む凹凸パターン３０８の形状として求める。
【００４１】
本実施形態では、ＲＬＴを計測する際の計測装置１００の計測感度を向上させるための透過膜としてＳｉＯ２膜を説明したが、これに限定されるものではない。成膜プロセスが容易であり、膜厚制御性に優れ、計測装置１００が使用する光の波長帯域（例えば、２００ｎｍ〜８００ｎｍ）において透過性を有する材料の膜であれば、計測感度を向上させるための透過膜に用いることができる。例えば、計測感度を向上させるための透過膜として、ＣａＦ２膜、ＢａＦ２膜、ＭａＦ２膜、ＬｉＦ膜、ＮａＣｌ膜、ＫＢｒ膜、ＫＣｌ膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＮ膜などを用いてもよい。
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、第１の実施形態とは異なるＳｉＯ２膜の最適化（Ｓ１）について説明する。第１の実施形態では、シミュレーションを用いてＳｉＯ２膜を最適化したが、第２の実施形態では、凹凸パターンを実際に計測してＳｉＯ２膜を最適化する。
【００４２】
図７（ａ）を参照して、第２の実施形態におけるＳｉＯ２膜の最適化の詳細を説明する。Ｓ１２１では、互いに異なる複数の厚さのＳｉＯ２膜をそれぞれ有する複数の基板を準備する。ここでは、図８に示すように、１０ｎｍの厚さのＳｉＯ２膜を有する基板と、２０ｎｍの厚さのＳｉＯ２膜を有する基板とを用いるが、ＳｉＯ２膜の厚さはこれに限定されるものではない。
【００４３】
Ｓ１２２では、インプリント装置により、Ｓ１２１で準備した複数の基板の各ショットに異なる厚さの残膜を含む凹凸パターンを形成する。例えば、図８に示す各基板のショットＡ乃至Ｄのそれぞれに、残膜の厚さ（ＲＬＴ）が１５ｎｍ、１６ｎｍ、１４ｎｍ及び１７ｎｎｍとなるように凹凸パターンを形成する。これを繰り返して、各基板の全てのショット（１６のショットＡ乃至Ｐ）に、ＲＬＴが１５ｎｍ、１６ｎｍ、１４ｎｍ及び１７ｎｎｍとなる凹凸パターンを形成する。
【００４４】
Ｓ１２３では、計測装置１００において、Ｓ１２１及びＳ１２２で作製した各基板の各ショット（凹凸パターン）に光を照射して各ショットの凹凸パターンからの反射光を検出する。Ｓ１２４では、Ｓ１２３で検出した反射光の情報と凹凸パターンの形状とを対応付けた情報を計算機１１２に保存する。
【００４５】
Ｓ１２５では、Ｓ１２４で保存された反射光の情報から、式（１）を用いて残膜の厚さ（ＲＬＴ）に対する反射光の変化を定量化し、計測装置１００の計測感度を算出する。例えば、１５ｎｍの厚さの残膜を含む凹凸パターンからの反射光の情報（強度比や位相差）、及び、１６ｎｍの厚さの残膜を含む凹凸パターンからの反射光の情報から、式（１）に基づいて、計測装置１００の計測感度を算出する。
【００４６】
Ｓ１２６では、Ｓ１２５で算出した計測装置１００の計測感度に基づいて、テスト基板に形成すべきＳｉＯ２膜の厚さを決定する。具体的には、１２５で算出した計測装置１００の計測感度のうち、計測感度が最も高くなるＳｉＯ２膜の厚さをテスト基板に形成すべきＳｉＯ２膜の厚さとして決定（特定）する。
【００４７】
このように、異なる厚さのＳｉＯ２膜が形成された基板に対して、インプリン装置により異なる厚さの残膜を含む凹凸パターンを形成して計測しても、テスト基板に形成すべきＳｉＯ２膜の厚さを決定することができる。
【００４８】
図７（ｂ）を参照して、第２の実施形態における別のＳｉＯ２膜の最適化の詳細を説明する。なお、Ｓ１３１及びＳ１３２は、上述したＳ１２１及びＳ１２２と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４９】
Ｓ１３３では、Ｓ１３１及びＳ１３２で作製された各基板を基本構造としてライブラリを作成する。具体的には、各基板において、残膜の厚さ及び凹凸パターンの形状を想定される範囲内で変化させ、各形状について凹凸パターンからの反射光の情報をシミュレーションで求める。そして、残膜の厚さ及び凹凸パターンの各形状と反射光との情報とを対応付けたライブラリ情報を含むライブラリを作成する。
【００５０】
Ｓ１３４では、計測装置１００において、Ｓ１３１及びＳ１３２で作製した各基板の各ショット（凹凸パターン）に光を照射して各ショットの凹凸パターンからの反射光を検出する。
【００５１】
Ｓ１３５では、Ｓ１３４で検出された凹凸パターンからの反射光の情報に基づいて、Ｓ１３１及びＳ１３２で作製した各基板の各ショットの凹凸パターンの残膜の厚さを求める。具体的には、Ｓ１３４で検出された凹凸パターンからの反射光の情報とＳ1３３で作成したライブラリのライブラリ情報とを比較して、凹凸パターンからの反射光と一致するライブラリ情報を特定する。そして、特定したライブラリ情報に対応する凹凸パターンの形状から、かかる凹凸パターンに含まれる残膜の厚さを求める。
【００５２】
Ｓ１３６では、各基板の各ショットについて、Ｓ１３５で求めた残膜の厚さとその設計値（Ｓ１３２で形成された凹凸パターンの残膜の設計値）とを比較する。なお、Ｓ１３５で求めた残膜の厚さは、計測装置１００の装置誤差などによって設計値からばらつくことになるが、装置誤差は全てのショットに対して同様に生じると考えられるため、その影響を無視することが可能である。
【００５３】
Ｓ１３７では、Ｓ１３６での比較結果に基づいて、テスト基板に形成すべきＳｉＯ２膜の厚さを決定する。具体的には、Ｓ１３５で求めた残膜の厚さとその設計値との差が許容範囲に収まっているＳｉＯ２膜の厚さをテスト基板に形成すべきＳｉＯ２膜の厚さとして決定する。この際、Ｓ１３５で求めた残膜の厚さとその設計値との差が最も小さくなるＳｉＯ２膜の厚さをテスト基板に形成すべきＳｉＯ２膜の厚さとして決定するとよいことは言うまでもない。
【００５４】
なお、Ｓ１２２又はＳ１３２において、全ての基板（全てのショット）に一定の厚さの残膜を含む凹凸パターンを形成し、その後の工程において、かかる凹凸パターンの形状を計測して各基板における凹凸パターン（の形状）の再現性を評価してもよい。この場合、凹凸パターンの再現性が最もよい基板に形成されたＳｉＯ２膜の厚さをテスト基板に形成すべきＳｉＯ２膜の厚さとして決定する
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、計測装置１００がエリプソメトリ法として第２の方法を用いた場合について説明する。図９は、計測装置１００がエリプソメトリ法として第２の方法を用いた場合において、ＲＬＴを計測する際の計測装置１００の計測感度を取得（予測）するためのアルゴリズムの概念を説明するための図である。第３の実施形態では、第１の実施形態及び第２の実施形態に対して、計測装置１００の光学系条件が異なる。第１の実施形態及び第２の実施形態では、計測装置１００の光学系条件として、凹凸パターンに入射させる光の入射角度を固定し、凹凸パターンに入射させる光の波長を可変とした。一方、本実施形態では、計測装置１００の光学系条件として、凹凸パターンに入射させる光の入射角度を可変とし、凹凸パターンに入射させる光の波長を単一波長とする。
【００５５】
第１の実施形態及び第２の実施形態では、凹凸パターンの形状の変化に対する分光反射強度の変化（敏感度）を、式（１）を用いて定量化している。換言すれば、凹凸パターンの変化による反射光の変化を定量化する際に、波長ごとの差分の絶対値を波長領域で積分している。
【００５６】
本実施形態では、凹凸パターンの形状の変化に対する分光反射強度の変化（敏感度）を、以下の式（２）を用いて定量化する。例えば、図９に示すように、ＲＬＴがｃ［ｎｍ］である凹凸パターン及びＲＬＴがｂ＋Δｔ［ｎｍ］である凹凸パターンの２種類のパターンについて、それぞれの反射光Ｌ５及びＬ６を算出し、式（２）を用いて定量化する。式（２）において、ＲＳは、反射光Ｌ５及びＬ６の入射角度ごとの差分の絶対値を入射角度領域で積分した値である。
【００５７】
【数２】
2012129313.tif 000004
【００５８】
このように、計測装置１００がエリプソメトリ法として第２の方法を用いた場合には、凹凸パターンの形状の変化に対する分光反射強度の変化（敏感度）を、式（２）を用いて定量化すればよい。
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態では、本発明の一側面としてのインプリント装置１について説明する。図１０は、インプリント装置１の構成を示す図である。図１０を参照するに、基板（ウエハ）１１は、チャック１２に保持されている。微動ステージ１３は、基板１１のＺ軸回りの回転を補正する機能、基板１１のＺ軸方向の位置を補正する機能及び基板１１の傾きを補正する機能を有する。微動ステージ１３は、基板１１をＸ軸方向及びＹ軸方向の所定の位置に位置決めするためのＸＹステージ１４に配置されている。なお、微動ステージ１３及びＸＹステージ１４は、基板ステージを構成する。ＸＹステージ１４は、ベース定盤１５に載置される。微動ステージ１３には、微動ステージ１３のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を計測するレーザ干渉計からの光を反射する参照ミラー（不図示）が取り付けられている。
【００５９】
基板１１に転写すべきパターンが表面に形成されたモールド（型）１６は、モールドチャック１７に固定される。また、モールドチャック１７は、モールドステージ１８に載置される。モールドステージ１８は、モールド１６のＺ軸回りの傾きを補正する機能を有する。モールドチャック１７のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置は、アライメント棚１９に支持されたレーザ干渉計によって計測される。
【００６０】
モールドチャック１７及びモールドステージ１８のそれぞれは、ＵＶ光源２０からコリメータレンズを介して照射されるＵＶ光をモールド１６へと通過させる開口（不図示）を有する。また、モールドチャック１７（又はモールドステージ１８）に配置されたロードセル（不図示）は、モールド１６の押し付け力を検出する機能を有する。
【００６１】
ガイドバープレート２１は、その一端がモールドステージ１８に固定され、天板２２を貫通するガイドバー２３の他端を固定する。モールド昇降用リニアアクチュエータ２４は、エアシリンダ又はリニアモータで構成され、ガイドバー２３をＺ軸方向に駆動して、モールドチャック１７に保持されたモールド１６を基板１１に押し付けたり、基板１１から引き離したりする。アライメント棚１９は、支柱２５を介して天板２２に懸架されている。アライメント棚１９には、ガイドバー２３が貫通している。
【００６２】
ダイバイダイアライメント用のＴＴＭ（スルー・ザ・モールド）アライメントスコープ２６は、基板１１及びモールド１６に設けられたアライメントマークを観察するための光学系と撮像系とを有する。ＴＴＭアライメントスコープ２６は、基板１１とモールド１６とのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれを計測する。また、アライメント棚１９には、例えば、斜入射像ずれ方式を用いて、チャック１２に保持された基板１１の高さ（平坦度）を計測するための高さ計測系（不図示）が配置されている。ディスペンサヘッド２７は、基板１１の表面に液状の光硬化樹脂（レジスト）を滴下するノズルを含み、基板１１にレジストを塗布（供給）する機能を有する。
【００６３】
制御部２８は、ＣＰＵやメモリなどを含み、インプリント装置１の全体（動作）を制御する。例えば、制御部２８は、計測装置１００での計測結果（凹凸パターンの残膜（凹部）の厚さ）に基づいて、インプリント処理部（のプロセス条件）をフィードバック制御する。また、制御部２８は、本実施形態では、計測装置１００による計測の結果（テスト基板に形成されたレジストの凹凸パターンの残膜の厚さ）に基づいて、かかる残膜の厚さが目標の厚さとなるように、インプリント処理のプロセス条件を制御する。なお、インプリント処理部は、上述したインプリント装置１の各部を含む総称とする。インプリント処理部は、基板１１に塗布された樹脂（未硬化レジスト）をモールド１６により成形して硬化させ、硬化した樹脂からモールド１６を剥離（離型）することで基板上にモールド１６のパターンを転写するインプリント処理を行う。
【００６４】
決定部２９は、上述した決定方法によって、インプリント処理のプロセス条件を決定する際に用いるテスト基板に形成すべきＳｉＯ２膜（透過膜）の厚さを決定する。なお、決定部２９の機能は、制御部２８の機能の一部として備えられていてもよいし、計測装置１００の計算機１１２の機能の一部として備えられていてもよい。
【００６５】
計測装置１００は、図１に示す構成を有し、テスト基板、或いは、実デバイス用の基板１１に形成されたレジストの凹凸パターンの残膜の厚さ（ＲＬＴ）を計測する計測部として機能する。
【００６６】
以下、図１１を参照して、半導体デバイスの量産に先立って行われるインプリント処理のプロセス条件の最適化について説明する。なお、ここでは、ディスペンサヘッド２７によって基板１１に滴下する光硬化樹脂の体積や分布密度（即ち、基板１１に塗布する光硬化樹脂の量）をプロセス条件として説明する。
【００６７】
Ｓ１１０２では、決定部２９は、上述した決定方法に従って、計測装置１００と協同して、シミュレーションを用いて又は凹凸パターンを実際に計測し、テスト基板に形成すべきＳｉＯ２膜の厚さを決定する。
【００６８】
Ｓ１１０４では、インプリント処理部により、Ｓ１１０２で決定された厚さのＳｉＯ２膜を有する基板に凹凸パターンを形成し、テスト基板を作製する。この際、ＳｉＯ２膜を有する基板の各ショットに対して、異なるプロセス条件（光硬化樹脂の体積や分布密度）で凹凸パターンを形成する。なお、ＳｉＯ２膜を有する基板の各ショットに対するインプリント処理には、同一のモールドを使用し、プロセス条件の変化によって、凹凸パターンのＲＬＴが異なるようにする。
【００６９】
Ｓ１１０６では、計測装置１００により、Ｓ１１０４で作製したテスト基板の各ショットに形成された凹凸パターンからの反射光を検出し、各ショットについて凹凸パターンの残膜の厚さを求める。
【００７０】
Ｓ１１０８では、制御部２８は、Ｓ１１０６で求められた各ショットにおける凹凸パターンの残膜の厚さを評価する。この際、ショット内での残膜の厚さのばらつきが所定の範囲内に収まり、且つ、最も小さいというような評価基準を設定する。
【００７１】
Ｓ１１１０では、制御部２８は、Ｓ１１０８での評価の結果に基づいて、インプリント処理のプロセス条件を決定する。上述したような評価基準を設定した場合には、ショット内での残膜の厚さのばらつきが所定の範囲内に収まり、且つ、最も小さいショットに対するプロセス条件を、実デバイス用の基板にインプリント処理を行う際のプロセス条件として決定する。このようにしてプロセス条件を決定することができる理由は、テスト基板には最適な厚さのＳｉＯ２膜が形成されているため、計測装置１００の計測感度が向上し、凹凸パターンの残膜を高精度に計測することができるからである。
【００７２】
Ｓ１１１２では、制御部２８は、Ｓ１１１０で決定したプロセス条件をインプリント処理部（インプリント装置１）に設定し、実デバイス用の基板１１にインプリント処理を行う。これにより、基板１１に塗布する光硬化樹脂の体積や分布密度（プロセス条件）を最適な状態に制御することができ、基板１１の各ショットにおけるパターンの残膜の厚さ（ＲＬＴ）が一定となる。
【００７３】
なお、プロセス条件として、モールド１６を押し付ける際の押し付け力を制御してもよい。この場合、Ｓ１１０４において、ＳｉＯ２膜を有する基板の各ショットに対して、異なる押し付け力でモールド１６を押し付けて、凹凸パターンを形成する。なお、モールド１６を押し付ける際の押し付け力は、モールド昇降用リニアアクチュエータ２４や基板ステージを用いて調整することが可能である。また、基板１１に塗布する光硬化樹脂の体積や分布密度及びモールド１６を押し付ける際の押し付け力の両方を制御することも可能である。
【００７４】
また、本実施形態では、インプリント装置１において、テスト基板に形成するＳｉＯ２膜の厚さを決定している（Ｓ１１０２）。但し、インプリント装置１の外部において、テスト基板に形成するＳｉＯ２膜の厚さを決定し、かかる厚さのＳｉＯ２膜が形成された基板をインプリント装置１に搬入して、Ｓ１１０４乃至Ｓ１１１２の処理を行ってもよい。
【００７５】
物品としてのデバイス（半導体デバイス、液晶表示素子等）の製造方法は、インプリント装置１を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）にパターンを転写（形成）するステップを含む。かかる製造方法は、パターンが転写された基板をエッチングするステップを更に含む。なお、かかる製造方法は、パターンドットメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、エッチングステップの代わりに、パターンが転写された基板を加工する他の加工ステップを含む。
【００７６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図１】
2012129313.tif 000005
【図２】
2012129313.tif 000006
【図３】
2012129313.tif 000007
【図４】
2012129313.tif 000008
【図５】
2012129313.tif 000009
【図６】
2012129313.tif 000010
【図７】
2012129313.tif 000011
【図８】
2012129313.tif 000012
【図９】
2012129313.tif 000013
【図１０】
2012129313.tif 000014
【図１１】
2012129313.tif 000015