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JP5376103B2 - Microstructure structure estimation method, structure estimation apparatus, and mold manufacturing method - Google Patents
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Microstructure structure estimation method, structure estimation apparatus, and mold manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device which enables the estimation of a microstructure of a structure having the microstructure in a non-destructive manner in a short time and capable of further recognizing the distribution of the microstructure, and to provide a mold manufacturing method which enables the efficient manufacture of a mold for molding the structure having the fine structure. <P>SOLUTION: In the method of, the double refraction of the measuring target having the microstructure is measured by a measuring system, a phase difference is operated by using the measuring results and the microstructure is estimated on the basis of the operated phase difference data. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、微細構造物の構造を非破壊的に推定する構造推定方法、構造推定装置及び成形金型の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a structure estimation method, a structure estimation apparatus, and a molding die manufacturing method for nondestructively estimating the structure of a fine structure.

構造性複屈折の原理を利用した波長板について、その設計・製作方法・用途等に関し多くの提案がなされている。例えば、下記特許文献1は、基板格子上に基板より屈折率の大きい誘電体媒質を表面が平坦になるように充填することで格子深さを浅く且つ汚染に強い波長板にできることを開示する。下記特許文献2は、2枚のそれぞれが波長以上の周期の構造を持っていても、構造を対向し係合させることで周期を波長の1/2以下にし構造性複屈折を機能させることを開示する。また、下記特許文献3は、二つの異なる波長に対して1/4波長板として機能する構造性複屈折を有する波長板を開示する。   Many proposals have been made regarding the design, manufacturing method, application, etc. of the wave plate using the principle of structural birefringence. For example, Patent Document 1 below discloses that a wavelength plate having a shallow grating depth and resistant to contamination can be obtained by filling a substrate grating with a dielectric medium having a refractive index larger than that of the substrate so as to have a flat surface. The following Patent Document 2 states that even if each of the two sheets has a structure with a period longer than the wavelength, the structure is opposed and engaged to make the period less than ½ of the wavelength and to function the structural birefringence. Disclose. Patent Document 3 below discloses a wave plate having structural birefringence that functions as a quarter wave plate for two different wavelengths.

図8に微細な凹凸構造を有する構造性複屈折素子を成形するための従来の成形金型の製作工程を示す。図8(a)のようにシリコンからなる金型基材200上にレジストマスク100を形成し(S91)、図8(b)のようにレジストマスク100に微細パターンを描画し現像する(S92)。次に、図8(c)のようにドライエッチング法により微細パターンに対応した凹部201を金型基材200に形成してから(S93)、図8(d)のように金型基材200上のレジストマスク100を除去する(S94)。そして、図8(e)のように凹部201のある金型基材200を成形金型とし、樹脂からなる被成形材300に対し相対的に接近させることでインプリント成形を行う(S95)。   FIG. 8 shows a manufacturing process of a conventional molding die for molding a structural birefringent element having a fine concavo-convex structure. A resist mask 100 is formed on a mold base 200 made of silicon as shown in FIG. 8A (S91), and a fine pattern is drawn and developed on the resist mask 100 as shown in FIG. 8B (S92). . Next, a recess 201 corresponding to a fine pattern is formed in the mold base 200 by a dry etching method as shown in FIG. 8C (S93), and then the mold base 200 as shown in FIG. 8D. The upper resist mask 100 is removed (S94). Then, as shown in FIG. 8E, imprint molding is performed by using a mold base 200 having a recess 201 as a molding die and relatively approaching the molding material 300 made of resin (S95).

次に、離型することで図8(f)のように微細な凹凸構造302を有する樹脂からなる構造性複屈折素子301を得るが、この構造性複屈折素子301が所望の性能を持つか否かを評価し(S96)、所望の性能を持つ場合、その成形金型を完成品とし(S97)、所望の性能を持たない場合、上記ステップS91に戻り、成形金型を再製作する。
特開昭62−269103号公報 特開平05−107412号公報 特開2003−207636号公報
Next, by releasing the mold, a structural birefringent element 301 made of a resin having a fine concavo-convex structure 302 as shown in FIG. 8F is obtained. Is this structural birefringent element 301 having a desired performance? If it has a desired performance, the molding die is made a finished product (S97), and if it does not have the desired performance, the process returns to step S91 to remanufacture the molding die.
JP 62-269103 A Japanese Patent Laid-Open No. 05-107412 JP 2003-207636 A

しかし、上記各特許文献のいずれにおいてもその形状が設計値どおりに実際に得られているかを確認する手立てとして適切な方法の提案はなされていない。微細な波長構造を有する構造性複屈折素子の場合、所望の位相差量が得られないとき、非破壊で構造を測定するのは、非常に難しい。   However, in any of the above-mentioned patent documents, no proposal of an appropriate method has been made as a means for confirming whether the shape is actually obtained as designed. In the case of a structural birefringent element having a fine wavelength structure, it is very difficult to measure the structure in a non-destructive manner when a desired phase difference amount cannot be obtained.

例えば、図8のようにして作製した構造性複屈折素子を破断し、その破断面をSEM(走査型電子顕微鏡)等を用いて観察すれば、形状を測定することも可能ではあるが、「正確な破断面を得る」「変形させずに観察する」「観察時の前処理(導電物質のコーティング)の影響を取り除く」などに非常に困難を伴い、正確な測定が難しい。   For example, if the structural birefringent element produced as shown in FIG. 8 is broken and the fractured surface is observed using an SEM (scanning electron microscope) or the like, the shape can be measured. It is very difficult to obtain an accurate fracture surface, “observe without deformation”, “remove the influence of pretreatment (coating with conductive material) at the time of observation”, and accurate measurement is difficult.

また、仮に精度の良い測定ができたとしても構造部全体の分布を知るには多くの時間を要し、容易なことではない。特に、構造の方向が一定ではない場合には膨大な時間を要するため直接測定するのは、現実的ではない。   Moreover, even if accurate measurement can be performed, it takes a lot of time to know the distribution of the entire structure, which is not easy. In particular, when the direction of the structure is not constant, it takes an enormous amount of time, so it is not practical to measure directly.

また、構造性複屈折素子を成形するための成形金型を製造する場合、図8のようにして製造した場合、その成形金型の仕上がりのチェックは、実際にインプリント成形をした成形品により行うが、この成形品のできがよくない場合は、成形金型を始めから作り直すことになり、非効率的であるとともに、成形品のチェックも上述のように、非常に困難であり、正確な測定が難しく、多くの時間を要してしまう。また、ダミーの成形金型を一緒にエッチング等して作製し、そのダミーの成形金型を破壊して仕上がりをチェックする方法もあるが、この場合も、ダミーの成形金型のできがよくないときは、成形金型を始めから作り直すことになり、非効率的である。   In addition, when manufacturing a molding die for molding the structural birefringent element, when the manufacturing die is manufactured as shown in FIG. 8, the finishing check of the molding die is performed by a molded product actually imprinted. However, if this molded product is not good, it will be necessary to re-create the molding die from the beginning, which is inefficient, and as mentioned above, checking the molded product is very difficult and accurate. Measurement is difficult and takes a lot of time. There is also a method of making a dummy molding die together by etching, etc., and destroying the dummy molding die to check the finish. In this case, however, the dummy molding die is not good. Sometimes it is inefficient to re-create the mold.

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、微細構造を有する構造物について非破壊でかつ短時間にその微細構造を推定でき、更にその微細構造の分布を知ることが可能な微細構造物の構造推定方法及び構造推定装置を提供することを目的とする。   In view of the above-described problems of the prior art, the present invention is capable of estimating the microstructure of a structure having a microstructure in a non-destructive manner in a short time and further knowing the distribution of the microstructure. An object is to provide a structure estimation method and a structure estimation apparatus for an object.

また、微細構造を有する構造物を成形するための成形金型を効率的に製造可能な成形金型の製造方法を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a method for producing a molding die capable of efficiently producing a molding die for molding a structure having a fine structure.

上記目的を達成するために、本発明による微細構造物の構造推定方法は、微細構造分布が未知の微細構造を有する被測定物の透過光量を検光子を介して測定系により測定するステップと、前記測定結果を用いて位相差を演算する位相差演算ステップと、前記演算された位相差データと予め計算されたシミュレーション結果のシミュレーションデータとの比較値に基づいて前記微細構造を推定する構造推定ステップと、前記被測定物の微細構造の2次元分布を測定するステップと、を含み、前記構造推定及び前記2次元分布測定に基づいて前記微細構造及びその2次元的な分布を非破壊的に推定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for estimating a structure of a fine structure according to the present invention includes a step of measuring a transmitted light amount of a measurement object having a fine structure with an unknown fine structure distribution by a measurement system via an analyzer, A phase difference calculation step for calculating a phase difference using the measurement result, and a structure estimation step for estimating the fine structure based on a comparison value between the calculated phase difference data and simulation data of a simulation result calculated in advance. And measuring the two-dimensional distribution of the fine structure of the object to be measured, and nondestructively estimating the fine structure and the two-dimensional distribution thereof based on the structure estimation and the two-dimensional distribution measurement. characterized in that it.

この微細構造物の構造推定方法によれば、微細構造を有する被測定物の透過光量を測定し、その測定結果を用いて演算した位相差データに基づいて微細構造を推定することで、非破壊でかつ短時間に微細構造物(被測定物)の微細構造を推定できる。   According to this fine structure estimation method, the amount of transmitted light of a measurement object having a fine structure is measured, and the fine structure is estimated based on the phase difference data calculated using the measurement result. In addition, the fine structure of the fine structure (object to be measured) can be estimated in a short time.

上記微細構造物の構造推定方法においてTE波及びTM波の透過率を算出する透過率算出ステップを更に含み、前記算出された透過率データを前記微細構造の推定に用いることが好ましい。 Further comprising a transmittance calculating step of calculating the transmittance of the TE wave and TM wave in the structure estimation method of the microstructures, it is preferable to use a transmission data the calculated in the estimation of the microstructure.

また、前記被測定物と前記測定系とを相対移動させて前記微細構造の2次元分布を測定することで、及び/又は、前記測定系の受光部にCCD等の撮像素子を用いて前記微細構造の2次元分布を測定することで、微細構造の分布を知ることができる。また、前記微細構造はバイナリー構造であってよい。   Further, by measuring the two-dimensional distribution of the fine structure by relatively moving the object to be measured and the measurement system, and / or using the image sensor such as a CCD in the light receiving part of the measurement system By measuring the two-dimensional distribution of the structure, the distribution of the fine structure can be known. The fine structure may be a binary structure.

また、前記構造推定ステップは、予め計算されたシミュレーション結果のシミュレーションデータと、前記位相差データまたは前記位相差データと前記透過率データと、の比較値を用いて前記微細構造を推定することが好ましい。   Further, it is preferable that the structure estimation step estimates the microstructure using a simulation data of a simulation result calculated in advance and a comparison value between the phase difference data or the phase difference data and the transmittance data. .

また、前記測定系は、光源として可視光源を備え、少なくとも2種類の波長の切り替えが可能であることが好ましく、複数の波長で効率よく測定を行うことができる。この場合、前記2種類の波長は、次式(1)、(2)、(3)を満たす波長λ1、λ2、λ3のうちのいずれか2種類であることが好ましい。   The measurement system preferably includes a visible light source as a light source, and can switch at least two types of wavelengths, and can efficiently perform measurement at a plurality of wavelengths. In this case, the two types of wavelengths are preferably any two of wavelengths λ1, λ2, and λ3 that satisfy the following expressions (1), (2), and (3).

350nm<λ1<550nm (1)
600nm<λ2<700nm (2)
700nm<λ3<850nm (3)
350 nm <λ1 <550 nm (1)
600 nm <λ2 <700 nm (2)
700 nm <λ3 <850 nm (3)

なお、λ3はCDの記録及び/又は再生に使用される光源に対応する波長であり、λ2はDVDの記録及び/又は再生に使用される光源に対応する波長であり、λ3はDVDよりも高記録密度の光ディスクの記録及び/又は再生に使用される光源に対応する波長である。
また、前記測定系の光源は赤外光源であってもよい。この場合、前記赤外光源は少なくとも2種類の波長の切り替えが可能であることが好ましい。
Λ3 is a wavelength corresponding to a light source used for CD recording and / or reproduction, λ2 is a wavelength corresponding to a light source used for DVD recording and / or reproduction, and λ3 is higher than DVD. It is a wavelength corresponding to a light source used for recording and / or reproduction of an optical disk having a recording density.
The light source of the measurement system may be an infrared light source. In this case, the infrared light source is preferably capable of switching at least two types of wavelengths.

本発明による微細構造物の構造推定装置は、微細構造分布が未知の微細構造を有する被測定物の透過光量を検光子を介して測定可能な測定系と、前記測定系による測定結果を用いて位相差を演算する位相差演算手段と、前記演算された位相差データと予め計算されたシミュレーション結果のシミュレーションデータとの比較値に基づいて前記微細構造を推定する構造推定手段と、前記被測定物の微細構造の2次元分布を測定するための測定手段と、を備え、前記構造推定及び前記2次元分布測定に基づいて前記微細構造及びその2次元的な分布を非破壊的に推定することを特徴とする。 The structure estimation apparatus for a fine structure according to the present invention uses a measurement system capable of measuring the amount of light transmitted through an object having a fine structure whose fine structure distribution is unknown through an analyzer, and a measurement result obtained by the measurement system. A phase difference calculating means for calculating a phase difference, a structure estimating means for estimating the fine structure based on a comparison value between the calculated phase difference data and simulation data of a simulation result calculated in advance, and the device under test And measuring means for measuring the two-dimensional distribution of the microstructure of the non-destructively estimating the microstructure and the two-dimensional distribution thereof based on the structure estimation and the two-dimensional distribution measurement. Features.

この微細構造物の構造推定装置によれば、上述の微細構造物の構造推定方法を実行でき、微細構造を有する被測定物の透過光量を測定し、その測定結果を用いて演算した位相差データに基づいて微細構造を推定することで、非破壊でかつ短時間に微細構造物(被測定物)の微細構造を推定できる。   According to this fine structure structure estimation apparatus, the above-described fine structure structure estimation method can be executed, the amount of transmitted light of a measurement object having a fine structure is measured, and the phase difference data calculated using the measurement result By estimating the fine structure based on the above, the fine structure of the fine structure (object to be measured) can be estimated in a non-destructive manner in a short time.

上記微細構造物の構造推定装置においてTE波及びTM波の透過率を算出する透過率算出手段を備え、前記算出された透過率データを前記微細構造の推定に用いることが好ましい。 With the transmittance calculating means for calculating a transmittance of TE wave and TM wave in the structure estimating device of the microstructures, it is preferable to use a transmission data the calculated in the estimation of the microstructure.

また、前記微細構造の2次元分布を測定するために前記被測定物と前記測定系とを相対移動させるxyステージを備えることで、及び/又は、前記測定系の受光部にCCD等の撮像素子を備えることで、微細構造の分布を知ることができる。また、前記微細構造はバイナリー構造であってよい。   In addition, an xy stage that moves the object to be measured and the measurement system relative to each other to measure the two-dimensional distribution of the fine structure is provided, and / or an image sensor such as a CCD in a light receiving unit of the measurement system It is possible to know the distribution of the fine structure. The fine structure may be a binary structure.

また、前記構造推定手段は、予め計算されたシミュレーション結果のシミュレーションデータと、前記位相差データまたは前記位相差データと前記透過率データと、の比較値を用いて前記微細構造を推定することが好ましい。   Further, it is preferable that the structure estimation unit estimates the fine structure using a simulation data of a simulation result calculated in advance and a comparison value between the phase difference data or the phase difference data and the transmittance data. .

また、前記測定系は、光源として可視光源を備え、少なくとも2種類の波長の切り替えが可能であることが好ましく、複数の波長で効率よく測定を行うことができる。この場合、前記2種類の波長は、次式を(1)、(2)、(3)を満たす波長λ1、λ2、λ3のうちのいずれか2種類であることが好ましい。   The measurement system preferably includes a visible light source as a light source, and can switch at least two types of wavelengths, and can efficiently perform measurement at a plurality of wavelengths. In this case, the two types of wavelengths are preferably any two of the wavelengths λ1, λ2, and λ3 that satisfy the following expressions (1), (2), and (3).

350nm<λ1<550nm (1)
600nm<λ2<700nm (2)
700nm<λ3<850nm (3)
350 nm <λ1 <550 nm (1)
600 nm <λ2 <700 nm (2)
700 nm <λ3 <850 nm (3)

なお、λ3はCDの記録及び/又は再生に使用される光源に対応する波長であり、λ2はDVDの記録及び/又は再生に使用される光源に対応する波長であり、λ3はDVDよりも高記録密度の光ディスクの記録及び/又は再生に使用される光源に対応する波長である。
また、前記測定系の光源は赤外光源であってもよい。この場合、前記赤外光源は少なくとも2種類の波長の切り替えが可能であることが好ましい。
Λ3 is a wavelength corresponding to a light source used for CD recording and / or reproduction, λ2 is a wavelength corresponding to a light source used for DVD recording and / or reproduction, and λ3 is higher than DVD. It is a wavelength corresponding to a light source used for recording and / or reproduction of an optical disk having a recording density.
The light source of the measurement system may be an infrared light source. In this case, the infrared light source is preferably capable of switching at least two types of wavelengths.

本発明による成形金型の製造方法は、例えば金型基材の表面にマスクを形成し、前記マスクに微細パターンを形成してから、前記金型基材の表面に対しエッチングを行うことで微細構造を有する成形金型を製造する方法であって、前記エッチングの途中で前記金型基材について上述の微細構造物の構造推定方法または微細構造物の構造推定装置により、その微細構造を推定し、その推定結果に基づいて前記金型基材を更にエッチングすることを特徴とする。   The method for producing a molding die according to the present invention includes, for example, forming a mask on the surface of a mold base, forming a fine pattern on the mask, and then etching the surface of the mold base. A method of manufacturing a forming mold having a structure, wherein the microstructure is estimated by the above-described microstructure estimation method or the microstructure estimation apparatus for the mold base material during the etching. Further, the mold base is further etched based on the estimation result.

この成形金型の製造方法によれば、エッチングにより加工途中の金型基材を被測定物としてその微細構造を推定し、この推定結果に基づいて以降のエッチングを実行できるので、成形金型を設計値通りに加工でき、成形金型の再製造が不要となり、微細構造を有する構造物を成形するための成形金型を精度よくかつ効率的に製造することができる。   According to this method of manufacturing a mold, the microstructure can be estimated by using a mold base material being processed by etching, and the subsequent etching can be performed based on the estimation result. It can be processed as designed, and it is not necessary to remanufacture a molding die, and a molding die for molding a structure having a fine structure can be manufactured accurately and efficiently.

上記成形金型の製造方法において前記微細構造の推定結果に基づいてエッチングレートを求め、このエッチングレートに基づいて前記金型基材を更にエッチングすることで、成形金型を設計値通りに加工できる。   In the manufacturing method of the molding die, an etching rate is obtained based on the estimation result of the microstructure, and the molding die can be processed as designed by further etching the die base material based on the etching rate. .

また、本発明による別の成形金型の製造方法は、例えば金型基材の表面にマスクを形成し、前記マスクに微細パターンを形成してから前記金型基材の表面に対しエッチングを行うことで微細構造を有する成形金型を製造する方法であって、前記エッチングした金型基材について、上述の微細構造物の構造推定方法または微細構造物の構造推定装置により、その微細構造を推定し、その推定結果に基づいて前記金型基材の成形金型としての良否を判定することを特徴とする。   In another method of manufacturing a molding die according to the present invention, for example, a mask is formed on the surface of a mold base, a fine pattern is formed on the mask, and then the surface of the mold base is etched. A method of manufacturing a molding die having a fine structure by estimating the fine structure of the etched die base material by the fine structure structure estimation method or the fine structure structure estimation device described above. And the quality as a molding die of the said mold base material is determined based on the estimation result, It is characterized by the above-mentioned.

この成形金型の製造方法によれば、エッチングした金型基材の微細構造を推定し、その推定結果に基づいて金型基材の成形金型としての良否を判定するので、従来のように成形金型で成形した成形品やダミーの成形金型による良否判定が不要となり成形品やダミーの成形金型の製作が要らず、成形金型の再製造が不要となり、成形金型を効率的に生産できる。   According to this method of manufacturing a mold, the microstructure of the etched mold base is estimated, and the quality of the mold base as a mold is determined based on the estimation result. It is not necessary to make a pass / fail judgment with a molded product molded with a molding die or a dummy molding die, so there is no need to manufacture a molded product or a dummy molding die, and there is no need to remanufacture the molding die, making the molding die more efficient. Can be produced.

上記各製造方法において前記金型基材は可視光を透過する例えばガラス等の材質からなることが好ましい。   In each of the above manufacturing methods, the mold base is preferably made of a material such as glass that transmits visible light.

また、前記金型基材はシリコン(Si)からなることが好ましく、この場合、前記測定系の光源は赤外光源であることで、光源からの光がシリコンを透過できる。また、前記赤外光源は少なくとも2種類の波長の切り替えが可能であることが好ましい。   The mold base is preferably made of silicon (Si). In this case, the light source of the measurement system is an infrared light source, so that light from the light source can pass through the silicon. The infrared light source is preferably capable of switching at least two types of wavelengths.

本発明の微細構造物の構造推定方法及び構造推定装置によれば、微細構造を有する構造物について非破壊でかつ短時間にその微細構造を推定でき、更にその微細構造の分布を知ることが可能である。   According to the fine structure structure estimation method and structure estimation apparatus of the present invention, a fine structure can be estimated in a short time in a non-destructive manner, and the distribution of the fine structure can be known. It is.

また、本発明の成形金型の製造方法によれば、微細構造を有する構造物を成形するための成形金型を効率的に製造可能である。   Moreover, according to the manufacturing method of the shaping die of this invention, the shaping die for shape | molding the structure which has a fine structure can be manufactured efficiently.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

〈第1の実施の形態〉   <First Embodiment>

図1は第1の実施の形態における被測定物(微細構造物)として微細構造を有する構造性複屈折素子を模式的に示す斜視図である。図2は第1の実施の形態による微細構造物の構造推定装置の要部を概略的に示す図である。図3は図2の微細構造物の構造推定装置50における偏光子、被測定物、検光子による測定状態を模式的に示す図である。   FIG. 1 is a perspective view schematically showing a structural birefringent element having a fine structure as an object to be measured (fine structure) in the first embodiment. FIG. 2 is a diagram schematically showing a main part of the structure estimation apparatus for a fine structure according to the first embodiment. FIG. 3 is a diagram schematically showing a measurement state using a polarizer, an object to be measured, and an analyzer in the structure estimation apparatus 50 for a fine structure shown in FIG.

図2に示すように、微細構造物の構造推定装置50は、位相差を測定して複屈折測定可能な位相差測定装置から構成され、レーザダイオード(LD)からなるレーザ光源2a、2bと、レーザ光源2a、2bの駆動を制御するレーザダイオード(LD)コントローラ1と、波長選択性を有するダイクロイックミラー3と、折り返しミラー4と、偏光子6と、偏光子6を光軸aを中心に回転させるモータを回転ステージ5aと、測定対象の被測定物7と、被測定物7を光軸aを中心に回転させるモータを含む回転ステージ5bと、被測定物7の透過光が入射する検光子8と、検光子8を光軸aを中心に回転させるモータを含む回転ステージ5cと、回転ステージ5a〜5cの各モータの回転駆動を制御するステージコントローラ9と、を備える。   As shown in FIG. 2, the structure estimation apparatus 50 for a fine structure includes a phase difference measurement apparatus capable of measuring a phase difference and measuring birefringence, and includes laser light sources 2a and 2b each including a laser diode (LD). A laser diode (LD) controller 1 that controls driving of the laser light sources 2a and 2b, a dichroic mirror 3 having wavelength selectivity, a folding mirror 4, a polarizer 6, and a polarizer 6 are rotated about an optical axis a. A rotating stage 5a, a measuring object 7 to be measured, a rotating stage 5b including a motor that rotates the measuring object 7 about the optical axis a, and an analyzer on which transmitted light of the measuring object 7 enters. 8, a rotation stage 5 c including a motor that rotates the analyzer 8 about the optical axis a, and a stage controller 9 that controls the rotation drive of each motor of the rotation stages 5 a to 5 c.

微細構造物の構造推定装置50は、更に、検光子8からの光が入射する受光素子10と、受光素子10で受光した光量値を電圧変換し光強度信号として出力する受光回路11と、受光回路11からの光強度信号が入力し各種演算を行うパソコン(PC)12と、演算結果等を表示するモニタ部13と、を備える。   The structure estimation apparatus 50 for a fine structure further includes a light receiving element 10 on which light from the analyzer 8 is incident, a light receiving circuit 11 that converts a light amount value received by the light receiving element 10 into a voltage, and outputs it as a light intensity signal. A personal computer (PC) 12 that receives a light intensity signal from the circuit 11 and performs various calculations, and a monitor unit 13 that displays calculation results and the like are provided.

PC12は、各種データを書き換え・読み出し可能に保存するメモリを備え、LDコントローラ1及びステージコントローラ9を含め装置全体を制御する。また、PC12は、測定対象の被測定物7についてシミュレーションを行い、例えばベクトル解析である厳密結合波理論(Rigorous Coupled Wave Analysis)を用いてシミュレーションを行い、そのシミュレーション結果のデータベースを構築している。   The PC 12 includes a memory that stores various data in a rewritable and readable manner, and controls the entire apparatus including the LD controller 1 and the stage controller 9. Further, the PC 12 performs a simulation on the measurement object 7 to be measured, performs a simulation using, for example, a rigorous coupled wave analysis that is a vector analysis, and constructs a database of the simulation results.

測定対象の被測定物7は、図1に示すように、構造幅L、構造周期W及び構造高さHの微細凹凸が周期的に微細凹凸周期構造として形成されたバイナリー構造を有する構造性複屈折素子であり、レーザ光源2a,2bからのレーザ光が透過する材質からなる。   As shown in FIG. 1, the object to be measured 7 is a structural compound having a binary structure in which fine irregularities having a structural width L, a structural period W, and a structural height H are periodically formed as a fine irregular periodic structure. It is a refracting element and is made of a material that transmits laser light from the laser light sources 2a and 2b.

また、TE波(P偏光)とTM波(S偏光)に関し、図1においてTE波は微細凹凸周期構造の主軸7aと平行な偏光方向をもち、TM波は構造性複屈折素子への入射光と直交する偏光方向をもつ。なお、例えば、波長板のような複屈折素子において、光の進む速度が速い(位相が進む)方位をその素子の進相軸といい、反対に遅い(位相が遅れる)方位を遅相軸といい、進相軸と遅相軸とを総称して主軸という。   Further, regarding the TE wave (P-polarized light) and the TM wave (S-polarized light), in FIG. 1, the TE wave has a polarization direction parallel to the main axis 7a of the fine uneven periodic structure, and the TM wave is incident light on the structural birefringent element. With a polarization direction orthogonal to For example, in a birefringent element such as a wave plate, the direction in which light travels fast (the phase advances) is called the fast axis of the element, and the slow direction (the phase is delayed) is the slow axis. Good, fast axis and slow axis are collectively called the main axis.

図2の光学系において、レーザ光源2aからのレーザ光は、ダイクロイックミラー3を透過し光軸a上を通り、レーザ光源2bからのレーザ光は、折り返しミラー4とダイクロイックミラー3で反射し光軸a上を通り、回転する偏光子6を通過して直線偏光状態となり、被測定物7を通過して偏光状態を変え、光軸aを中心に回転する検光子8を通過して受光素子10に入射する光量が変化し、受光素子10が検出した光量変化に基づいて透過率及び位相差を求めることができる。   In the optical system of FIG. 2, the laser light from the laser light source 2a passes through the dichroic mirror 3 and passes on the optical axis a, and the laser light from the laser light source 2b is reflected by the folding mirror 4 and the dichroic mirror 3 to be reflected on the optical axis. a passes through the rotating polarizer 6 to become a linearly polarized state, passes through the object 7 to be measured, changes the polarization state, passes through the analyzer 8 rotating around the optical axis a, and receives the light receiving element 10. The transmittance and phase difference can be obtained based on the change in the amount of light detected by the light receiving element 10.

偏光子6と被測定物7とを、例えば図3のようにレーザ光が偏光子6から被測定物7に入射する入射光の直線偏光の偏光方位が45°に、被測定物7の進相軸方位が90°になるように光軸aを中心に回転駆動させる。   For example, as shown in FIG. 3, the polarization direction of the linearly polarized light of the incident light that is incident on the measured object 7 from the polarizer 6 is 45 °. The phase axis azimuth is rotated about the optical axis a so that it is 90 °.

検光子8の回転速度を相対的に変えて検光子8の透過軸方位θ(図3)を変えながら、各回転位置で検光子8を透過し受光素子10に入射した検出光の光強度を検出する。すなわち、検光子8の透過軸方位θ=0°としてx成分光強度Ixを測定し、θ=45°として45°成分光強度I45を測定し、θ=90°としてy成分光強度Iyを測定する。 While changing the rotation speed of the analyzer 8 to change the transmission axis azimuth θ (FIG. 3) of the analyzer 8, the light intensity of the detection light transmitted through the analyzer 8 and incident on the light receiving element 10 at each rotation position is changed. To detect. That is, the x-component light intensity I x is measured with the transmission axis direction θ = 0 ° of the analyzer 8, the 45 ° component light intensity I 45 is measured with θ = 45 °, and the y-component light intensity I with θ = 90 °. Measure y .

また、被測定物7がセットされる回転ステージ5bは、ステージコントローラ9により制御されるxyステージを備えることで、被測定物7の測定位置を図2の上下方向及び紙面垂直方向に変えることができる。これにより、被測定物7の微細凹凸構造の2次元的な分布を容易に測定できる。   In addition, the rotary stage 5b on which the measurement object 7 is set includes an xy stage controlled by the stage controller 9, so that the measurement position of the measurement object 7 can be changed in the vertical direction and the vertical direction in FIG. it can. Thereby, the two-dimensional distribution of the fine concavo-convex structure of the DUT 7 can be easily measured.

上述のような各光強度Ix、I45、Iyの測定は、それらの分布測定も含んで、パソコン12の制御の下で自動的に短時間で実行することができる。 The measurement of each of the light intensities I x , I 45 , and I y as described above can be automatically executed in a short time under the control of the personal computer 12 including their distribution measurement.

また、図2においてレーザ光源2a、2bは波長の異なる可視光を出射するように構成でき、LDコントローラ1でレーザ光源2a、2bを切り替えて波長を切り替えるようにできる。また、レーザ光源を更に増やしてもよい。波長の異なる複数の光源を切り替え可能とすることで、複数の波長域で簡単に測定データを得ることができる。   In FIG. 2, the laser light sources 2a and 2b can be configured to emit visible light having different wavelengths, and the LD controller 1 can switch the laser light sources 2a and 2b to switch the wavelengths. Further, the number of laser light sources may be further increased. By making it possible to switch a plurality of light sources having different wavelengths, measurement data can be easily obtained in a plurality of wavelength regions.

図2の微細構造物の構造推定装置による構造推定方法における位相差δの算出原理について図1〜図3を参照して説明する。   The calculation principle of the phase difference δ in the structure estimation method by the microstructure estimation apparatus in FIG. 2 will be described with reference to FIGS.

入射光(偏光子6から被測定物7に入射するレーザ光)及び検出光(受光素子10に入射するレーザ光)のストークスパラメータをそれぞれS、S’とし、次式(数1)のように表現する。   The Stokes parameters of incident light (laser light incident on the measured object 7 from the polarizer 6) and detection light (laser light incident on the light receiving element 10) are S and S ′, respectively, as in the following equation (Equation 1). Express.

Figure 0005376103
Figure 0005376103

図2の光学系において、被測定物7を部分偏光子XPと位相子XRからなると考えたとき、検光子をPとすると変換行列は次式(数2)のように表すことができる。   In the optical system of FIG. 2, assuming that the DUT 7 is composed of a partial polarizer XP and a phase shifter XR, if the analyzer is P, the conversion matrix can be expressed as the following equation (Equation 2).

Figure 0005376103
Figure 0005376103

ここで、本光学系において、図3のように被測定物7の進相軸方位を90°、入射光を45°直線偏光にして展開すると、ストークスパラメータの各成分は次式(数3)のように表すことができる。   Here, in this optical system, when the fast axis direction of the DUT 7 is 90 ° and the incident light is 45 ° linearly polarized as shown in FIG. 3, each component of the Stokes parameter is expressed by the following equation (Equation 3). It can be expressed as

Figure 0005376103
Figure 0005376103

ここで、測定可能なパラメータに置き換えると、上記S’0、S’1、S’2はそれぞれ次式(数4)のように表せる。 Here, when replaced with measurable parameters, the above S ′ 0 , S ′ 1 , and S ′ 2 can be expressed by the following equations (Equation 4), respectively.

Figure 0005376103
Figure 0005376103

すなわち、位相差δは次式(数5)で与えられる。ただし、数5におけるAx,Ay,Ix,Iyは、次式(数6)の関連式が成り立つ。 That is, the phase difference δ is given by the following equation (Formula 5). However, A x , A y , I x , and I y in Expression 5 are related to the following expression (Expression 6).

Figure 0005376103
Figure 0005376103

Figure 0005376103
Figure 0005376103

実際の図2の測定系で考えた場合について図3を参照して説明すると、検光子8の透過軸方位θを0°とした場合、Ixを測定することになる。同様に、θ=45°ではI45を測定し、θ=90°ではIyを測定できる。したがって、これらの3つ測定値Ix、I45、Iyにより位相差δを算出することができる。 The case where the actual measurement system of FIG. 2 is considered will be described with reference to FIG. 3. When the transmission axis direction θ of the analyzer 8 is set to 0 °, I x is measured. Similarly, I 45 can be measured at θ = 45 °, and I y can be measured at θ = 90 °. Therefore, the phase difference δ can be calculated from these three measured values I x , I 45 and I y .

次に、図1〜図3の微細構造物の構造推定装置による構造推定方法について図4,図5,図6を参照して説明する。図4は第1の実施の形態による構造推定方法の流れを説明するためのフローチャートである。図5は図4の透過率・位相差演算ステップを説明するための図である。図6は図4の構造推定ステップを説明するための図である。   Next, a structure estimation method using the microstructure estimation apparatus of FIGS. 1 to 3 will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 6. FIG. 4 is a flowchart for explaining the flow of the structure estimation method according to the first embodiment. FIG. 5 is a diagram for explaining the transmittance / phase difference calculation step of FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the structure estimation step of FIG.

以下では、図1の被測定物7の微細凹凸における構造パラメータとして構造周期W、構造高さH及びフィリングファクタf(=L/P 但し、L:構造幅)非破壊的に推定する。
In the following, the structural period W, the structural height H, and the filling factor f (= L / P, where L is the structural width) are estimated nondestructively as structural parameters in the fine unevenness of the DUT 7 of FIG.

図4のように、まず、図2の微細構造物の構造推定装置50において回転ステージ5bに被測定物7をセットせず、基準光量を受光素子10で測定することにより、I’x(x成分基準光強度)、I’y(y成分基準光強度)、I’45(45°成分基準光強度)を求める(S01)。 As shown in FIG. 4, first, by measuring the reference light amount with the light receiving element 10 without setting the object 7 to be measured on the rotary stage 5 b in the microstructure estimation apparatus 50 of FIG. 2, I ′ x (x (Component reference light intensity), I ′ y (y component reference light intensity), I ′ 45 (45 ° component reference light intensity) are obtained (S01).

次に、被測定物7を回転ステージ5bにセットし(S02)、透過光量を測定し、Ix(x成分光強度)、Iy(y成分光強度)、I45(45°成分光強度)を求める(S03)。 Next, the object to be measured 7 is set on the rotary stage 5b (S02), the amount of transmitted light is measured, and I x (x component light intensity), I y (y component light intensity), I 45 (45 ° component light intensity). ) Is obtained (S03).

次に、透過率・位相差を演算する(S04)。すなわち、図5のように、透過率Te、Tmを次式(1)、(2)から算出し(S41)、位相差を上記式(数5,数6)から算出する(S42)。   Next, the transmittance / phase difference is calculated (S04). That is, as shown in FIG. 5, the transmittances Te and Tm are calculated from the following equations (1) and (2) (S41), and the phase difference is calculated from the above equations (Equations 5 and 6) (S42).

Te=(Ix/I’x)×100 (1)
Tm=(Iy/I’y)×100 (2)
ただし、Te:TE波(図1参照)の実測透過率(%)
Tm:TM波(図1参照)の実測透過率(%)
Te = (I x / I ′ x ) × 100 (1)
Tm = (I y / I ′ y ) × 100 (2)
However, measured transmittance (%) of Te: TE wave (see FIG. 1)
Tm: Measured transmittance of TM wave (see Fig. 1) (%)

次に、上記演算結果から被測定物7の構造推定を行う(S05)。この構造推定は、シミュレーション結果のデータベースからのシミュレーションデータと、位相差データ(または位相差データと透過率データ)との比較値に基づいて行われる。   Next, the structure of the DUT 7 is estimated from the calculation result (S05). This structure estimation is performed based on a comparison value between simulation data from a simulation result database and phase difference data (or phase difference data and transmittance data).

すなわち、上記比較値をCとすると、TE波の実測透過率をTe、TM波の実測透過率をTm、位相差の演算結果をδ、またシミュレーションのTE波透過率、TM波透過率、位相差をそれぞれSTe、STm、Sδとしたとき、比較値Cは、例えば、次式(3)から算出される値である。   That is, when the comparison value is C, the measured transmittance of the TE wave is Te, the measured transmittance of the TM wave is Tm, the calculation result of the phase difference is δ, and the simulated TE wave transmittance, TM wave transmittance, When the phase differences are STe, STm, and Sδ, the comparison value C is a value calculated from the following equation (3), for example.

C(n)=Sqrt((Te-Ste(n))2+(Te-ST(n))2+(k・(δ-Sδ(n)))2) (3)
ただし、nはシミュレーションの番号、kは重み付けの係数である。
C (n) = Sqrt ((Te-Ste (n)) 2 + (Te-ST (n)) 2 + (k · (δ-Sδ (n))) 2 ) (3)
Here, n is a simulation number, and k is a weighting coefficient.

図6のように、上記シミュレーション番号nを0として(S51)、最初の比較値C(n=0)を上記式(3)により算出し(S52)、この比較値C(0)を最小値Cminとする(S53)。 As shown in FIG. 6, the simulation number n is set to 0 (S51), the first comparison value C (n = 0) is calculated by the above equation (3) (S52), and this comparison value C (0) is set to the minimum value. C min is set (S53).

次に、n→n+1とし(S54)、上記式(3)により比較値C(n)を算出する(S55)。この比較値C(n)を上記最小値Cminと比較し(S56)、比較値C(n)が上記最小値Cminよりも小さければ、この比較値C(n)を最小値Cminとし、そのシミュレーション番号nの構造パラメータを保存する(S57)。 Next, n → n + 1 is set (S54), and the comparison value C (n) is calculated by the above equation (3) (S55). The comparison value C (n) is compared with the minimum value C min (S56), if the comparison value C (n) is smaller than the minimum value C min, then the comparison value C (n) and the minimum value C min Then, the structure parameter of the simulation number n is stored (S57).

上記比較が全て完了するまで(S58)、上記ステップS54〜S57を繰り返す。上記ステップS56で比較値C(n)が上記最小値Cminよりも大きい場合は、上記ステップS58で全ての比較が完了したか否かが判断される。 Until all the comparisons are completed (S58), steps S54 to S57 are repeated. Comparison value C in step S56 (n) is larger than the minimum value C min is whether all of the comparison in the step S58 is completed is determined.

上述のようにして求めた最小値Cminとなった比較値C(n)の構造パラメータ(図1の構造周期W、構造高さH及びフィリングファクタf(=L/P))を被測定物7のバイナリー構造における構造パラメータとし、この結果が出力されて(S06)、例えば図2のモニタ部13に表示される。 The structural parameters (the structural period W, the structural height H, and the filling factor f (= L / P) in FIG. 1) of the comparison value C (n) that is the minimum value C min obtained as described above are measured. 7 as a structural parameter in the binary structure (S06), and the result is output (S06) and displayed, for example, on the monitor unit 13 in FIG.

また、上記測定後に、ステージコントローラ9の制御により回転ステージ5bのxyステージを駆動し被測定物7を図2の上下方向及び/又は紙面垂直方向に移動して被測定物7の測定位置を変えてから図4の各ステップS01〜S06を繰り返すことで、被測定物7の構造パラメータの2次元的な分布を測定することができる。   Further, after the measurement, the xy stage of the rotary stage 5b is driven by the control of the stage controller 9, and the measurement object 7 is moved in the vertical direction and / or the vertical direction in FIG. 2 to change the measurement position of the measurement object 7. 4 is repeated, the two-dimensional distribution of the structural parameters of the DUT 7 can be measured.

以上のように、第1の実施の形態によれば、図1のような構造性複屈折素子の微細凹凸周期構造及びその2次元的な分布を非破壊的に推定することができるとともに、短時間で推定結果を得ることができる。   As described above, according to the first embodiment, the fine uneven periodic structure and its two-dimensional distribution of the structural birefringent element as shown in FIG. An estimation result can be obtained in time.

〈第2の実施の形態〉   <Second Embodiment>

第2の実施の形態は、上記微細構造物の構造推定方法を用いて成形金型を製造する方法に関する。図7は、第2の実施の形態による、微細凹凸構造を有する構造性複屈折素子を成形するための成形金型の製作工程を示す図である。   2nd Embodiment is related with the method of manufacturing a shaping die using the structure estimation method of the said fine structure. FIG. 7 is a diagram showing a manufacturing process of a molding die for molding a structural birefringent element having a fine concavo-convex structure according to the second embodiment.

本実施の形態では、図1のような構造幅L、構造周期W及び構造高さHの微細凹凸が周期的に形成された微細凹凸周期構造を有する構造性複屈折素子を成形する成形金型を次のようにして製造する。   In the present embodiment, a molding die for molding a structural birefringent element having a fine uneven periodic structure in which fine unevenness having a structure width L, a structure period W, and a structure height H as shown in FIG. 1 is periodically formed. Is manufactured as follows.

すなわち、図7(a)のようにガラスからなる金型基材20上にレジストを均一に塗布してレジストマスク30を形成してから(S61)、図7(b)のように、レジストマスク30の表面に対し電子ビームにより所定の微細パターンを描画し、所定の現像材料により現像する(S62)。   That is, after a resist is uniformly coated on a mold base 20 made of glass as shown in FIG. 7A to form a resist mask 30 (S61), a resist mask as shown in FIG. A predetermined fine pattern is drawn on the surface of 30 by an electron beam and developed with a predetermined developing material (S62).

なお、電子ビーム描画は、本発明者等が、例えば、特開2004−107793号公報や特開2004−54218号公報等で提案した電子ビーム描画装置により行うことができる。これにより、所望の描画パターンを電子ビームによる3次元描画でサブミクロンオーダーの高精度でレジスト膜上に形成できる。   Electron beam drawing can be performed by the present inventors using an electron beam drawing apparatus proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2004-107793 and 2004-54218. Thereby, a desired drawing pattern can be formed on the resist film with high accuracy on the order of submicrons by three-dimensional drawing with an electron beam.

次に、レジストマスク30に微細パターンが形成された金型基材20に対し第1回目のプラズマ等によるドライエッチングを行う(S63)。これにより、図7(c)のように、レジストマスク30の微細パターンに対応した凹部21が金型基材20に形成される。   Next, a first dry etching using plasma or the like is performed on the mold base 20 having a fine pattern formed on the resist mask 30 (S63). Thereby, as shown in FIG. 7C, the recess 21 corresponding to the fine pattern of the resist mask 30 is formed in the mold base 20.

次に、図7(c)の金型基材20を図2の微細構造物の構造推定装置50における被測定物7として第1の実施の形態と同様の測定を行い、図4〜図6の構造推定方法により図7(c)の金型基材20の構造パラメータ(図1の構造周期W、構造高さH及びフィリングファクタf(=L/P))を推定し、所望の微細凹凸周期構造が得られていないときは(S64)、図7(d)のように第2回目のプラズマ等によるドライエッチングを行う(S65)。   Next, the same measurement as that in the first embodiment is performed using the mold base 20 in FIG. 7C as the object 7 to be measured in the fine structure structure estimation apparatus 50 in FIG. The structure parameters (structure period W, structure height H and filling factor f (= L / P) in FIG. 1) of the mold base 20 in FIG. When the periodic structure is not obtained (S64), the second dry etching using plasma or the like is performed as shown in FIG. 7D (S65).

次に、上述と同様にして金型基材20の構造パラメータを推定する(S64)。このように所望の微細凹凸周期構造が得られるまで、上記各ステップS64,S65を繰り返す。この場合、上述のように推定した構造パラメータに基づいてエッチングレートを算出し、このエッチングレートに基づいて次のドライエッチングを行うことで、精度よく金型基材20をエッチングすることができる。   Next, the structural parameters of the mold base 20 are estimated in the same manner as described above (S64). The steps S64 and S65 are repeated until a desired fine uneven periodic structure is obtained in this way. In this case, the mold base 20 can be accurately etched by calculating the etching rate based on the structural parameter estimated as described above and performing the next dry etching based on the etching rate.

上記ステップS64で所望の微細凹凸周期構造が得られると、図7(e)のように金型基材20上のレジストマスク30を除去する(S66)。この金型基材20を成形金型とし、金型が完成する(S67)。   When the desired fine concavo-convex periodic structure is obtained in step S64, the resist mask 30 on the mold base 20 is removed as shown in FIG. 7E (S66). The mold base 20 is used as a mold, and the mold is completed (S67).

以上のようにして成形金型を製作することができるが、本実施の形態によれば、金型基材20に対するドライエッチングの途中段階で、金型基材20の構造パラメータを推定し、エッチングレートを正確に知ることができるので、所望の微細凹凸周期構造を有し精度のよい成形金型を容易に製造することができる。   Although a molding die can be manufactured as described above, according to the present embodiment, the structural parameters of the mold base 20 are estimated and etched in the middle of dry etching on the mold base 20. Since the rate can be accurately known, it is possible to easily manufacture a molding die having a desired fine uneven periodic structure and high accuracy.

特に、従来までは、図8のように、製作した成形金型でインプリント成形し、その成形品を破断して構造パラメータを測定していたが、かかる測定は、不正確であり、また、困難であり長時間を要していたのに対し、本実施の形態によれば、かかる成形品の測定は不要である。   In particular, until now, as shown in FIG. 8, imprint molding was performed with the manufactured molding die, and the molded product was broken to measure the structural parameters. However, such measurement was inaccurate, Although it is difficult and takes a long time, according to the present embodiment, measurement of such a molded product is unnecessary.

また、従来の方法で成形品の測定を正確に行ったとしても、成形品のできがよくない場合は、成形金型を始めから作り直すことになり、非効率的であり、また、ダミーの成形金型を一緒にエッチング等して作製し、そのダミーの成形金型を破壊して仕上がりをチェックする従来方法では、ダミーの成形金型のできがよくない場合は、成形金型を始めから作り直すことになり、非効率的であったのに対し、本実施の形態によれば、成型金型製造の図7のような各ステップが終了すると、成形金型が完成するので、従来のような成形金型の再製作はありえず、効率的で成形金型の製造コスト減を実現できる。   In addition, even if the measurement of the molded product is accurately performed by the conventional method, if the molded product is not good, the molding die must be recreated from the beginning, which is inefficient, and dummy molding is performed. In the conventional method in which the mold is manufactured by etching together and the dummy mold is destroyed and the finish is checked. If the dummy mold is not good, the mold is recreated from the beginning. In other words, it was inefficient, but according to the present embodiment, when each step as shown in FIG. 7 for manufacturing the molding die is completed, the molding die is completed. There is no possibility of remanufacturing the mold, and it is efficient and can reduce the manufacturing cost of the mold.

成形金型を用いて光の波長に近いオーダーの微細構造を有する構造性複屈折素子を生産する場合、透過率及び位相差についてともに所望の性能を得るためには、成形金型を設計通りの非常に厳密な形状に作り込む必要性があるが、その成形金型を作製する際のドライエッチング工程におけるエッチングレートは、エッチング装置内の環境(温度、真空度、ガス密度等)に非常に敏感であり、それを厳密に再現するのは困難である。したがって、成形金型の形状を設計値に追い込んでいく際には、エッチングの途中段階でエッチングレートを正確に知ることが要求されるのであるが、本実施の形態の成形金型の製造方法によれば、エッチングレートを正確に知ることができるので、成形金型の形状を設計値通りにエッチングすることが可能となる。   When producing a structural birefringent element having a microstructure close to the wavelength of light using a molding die, in order to obtain the desired performance for both transmittance and phase difference, the molding die must be as designed. Although it is necessary to make it into a very strict shape, the etching rate in the dry etching process when producing the molding die is very sensitive to the environment (temperature, vacuum degree, gas density, etc.) in the etching equipment. It is difficult to reproduce it precisely. Therefore, when the shape of the molding die is driven to the design value, it is required to know the etching rate accurately in the middle of the etching, but the manufacturing method of the molding die of the present embodiment is required. Accordingly, since the etching rate can be accurately known, the shape of the molding die can be etched as designed.

なお、図7において金型基材20の材質は、例えば、シリコン(Si)でもよく、この場合、図2において、光源2a、2bの波長を赤外域とすることで、光源からの光を被測定物(金型基材20)に透過させることができる。   In FIG. 7, the material of the mold base 20 may be, for example, silicon (Si). In this case, the wavelength of the light sources 2a and 2b in FIG. It can permeate | transmit to a measured object (mold base material 20).

また、図7のマスク形成(S61)、描画・現像(S62)、ドライエッチング(S63)、マスク除去(S66)の各ステップにより得た成形金型について、構造推定ステップ(S64)を実行することで最終的な成形金型の良否を判定するようにしてもよい。これにより、成形金型の良否を非破壊的に判定ができ、従来のように製作した成形金型でインプリント成形をしてその成形品で良否を判定したり、ダミーの成形金型を製作してそのダミー品で良否を判定する必要がなくなる。   Further, the structure estimation step (S64) is performed on the molding die obtained by the steps of mask formation (S61), drawing / development (S62), dry etching (S63), and mask removal (S66) in FIG. Then, the quality of the final molding die may be determined. This allows non-destructive determination of the quality of a molding die, imprint molding with a molding die manufactured as in the past, and judgment of quality with that molded product, or production of a dummy molding die Thus, it is not necessary to determine whether the dummy product is good or bad.

以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図2の微細構造物の構造推定装置は、位相差測定に偏光素子回転法を用いた構成としたが、本発明はこれに限定されず、位相差の測定が可能であり、かつ、TE波・TM波の透過率を独立に測定可能な光学系であれば、偏光補償法や光ヘテロダイン法などのような他の測定方法であってもよい。   As described above, the best mode for carrying out the present invention has been described. However, the present invention is not limited to these, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the fine structure structure estimation apparatus of FIG. 2 is configured to use the polarization element rotation method for phase difference measurement, but the present invention is not limited to this, and the phase difference can be measured, and Any other measurement method such as a polarization compensation method or an optical heterodyne method may be used as long as it is an optical system capable of independently measuring the TE wave / TM wave transmittance.

また、第1の実施の形態では、被測定物7の微細凹凸構造の2次元的な分布の測定のために、被測定物7がセットされる回転ステージ5bにxyステージを備えたが、本発明はこれに限定されず、受光素子10にCCD等の撮像素子をxyステージの代わりに、または、xyステージとともに用いてもよい。   In the first embodiment, the xy stage is provided in the rotary stage 5b on which the measurement object 7 is set in order to measure the two-dimensional distribution of the fine uneven structure of the measurement object 7. The invention is not limited to this, and an image sensor such as a CCD may be used as the light receiving element 10 instead of the xy stage or together with the xy stage.

第1の実施の形態における被測定物(微細構造物)として微細構造を有する構造性複屈折素子を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the structural birefringence element which has a fine structure as a to-be-measured object (fine structure) in 1st Embodiment. 第1の実施の形態による微細構造物の構造推定装置の要部を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the principal part of the structure estimation apparatus of the fine structure by 1st Embodiment. 図2の微細構造物の構造推定装置における偏光子、被測定物、検光子による測定状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the measurement state by the polarizer, to-be-measured object, and analyzer in the structure estimation apparatus of the fine structure of FIG. 第1の実施の形態による構造推定方法の流れを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the flow of the structure estimation method by 1st Embodiment. 図4の透過率・位相差演算ステップを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the transmittance | permeability and phase difference calculation step of FIG. 図4の構造推定ステップを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure estimation step of FIG. 第2の実施の形態による、微細凹凸構造を有する構造性複屈折素子を成形するための成形金型の製作工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the shaping die for shape | molding the structural birefringent element which has a fine concavo-convex structure by 2nd Embodiment. 微細凹凸構造を有する構造性複屈折素子を成形するための成形金型の従来の製作工程を示す図である。It is a figure which shows the conventional manufacturing process of the shaping die for shape | molding the structural birefringent element which has a fine uneven structure.

符号の説明Explanation of symbols

2a,2b レーザ光源
5a〜5c 回転ステージ
6 偏光子
7 被測定物
8 検光子
9 ステージコントローラ
10 受光素子
12 パソコン(PC)
20 金型基材
21 凹部
30 レジストマスク
50 微細構造物の構造推定装置
H 構造高さ
L 構造幅
W 構造周期
a 光軸

2a, 2b Laser light sources 5a to 5c Rotating stage 6 Polarizer 7 Measured object 8 Analyzer 9 Stage controller 10 Light receiving element 12 Personal computer (PC)
20 Mold base 21 Recess 30 Resist mask 50 Fine structure estimation apparatus H Structure height L Structure width W Structure period a Optical axis

Claims (23)

微細構造分布が未知の微細構造を有する被測定物の透過光量を検光子を介して測定系により測定するステップと、
前記測定結果を用いて位相差を演算する位相差演算ステップと、
前記演算された位相差データと予め計算されたシミュレーション結果のシミュレーションデータとの比較値に基づいて前記微細構造を推定する構造推定ステップと、
前記被測定物の微細構造の2次元分布を測定するステップと、を含み、
前記構造推定及び前記2次元分布測定に基づいて前記微細構造及びその2次元的な分布を非破壊的に推定することを特徴とする微細構造物の構造推定方法。
Measuring the amount of light transmitted through the measurement object having a fine structure with an unknown fine structure distribution by a measurement system via an analyzer;
A phase difference calculating step of calculating a phase difference using the measurement result;
A structure estimation step for estimating the fine structure based on a comparison value between the calculated phase difference data and simulation data of a simulation result calculated in advance;
Measuring a two-dimensional distribution of the microstructure of the object to be measured ,
A structure estimation method for a fine structure, wherein the fine structure and its two-dimensional distribution are estimated nondestructively based on the structure estimation and the two-dimensional distribution measurement .
TE波及びTM波の透過率を算出する透過率算出ステップを更に含み、前記算出された透過率データを前記微細構造の推定に用いる請求項1に記載の微細構造物の構造推定方法。 The method for estimating a structure of a fine structure according to claim 1, further comprising a transmittance calculating step for calculating the transmittance of the TE wave and the TM wave, wherein the calculated transmittance data is used for estimating the fine structure. 前記被測定物と前記測定系とを相対移動させて前記微細構造の2次元分布を測定する請求項1または2に記載の微細構造物の構造推定方法。   The structure estimation method for a fine structure according to claim 1 or 2, wherein the two-dimensional distribution of the fine structure is measured by relatively moving the object to be measured and the measurement system. 前記測定系の受光部に撮像素子を用いて前記微細構造の2次元分布を測定する請求項1,2または3に記載の微細構造物の構造推定方法。   The structure estimation method for a fine structure according to claim 1, 2 or 3, wherein a two-dimensional distribution of the fine structure is measured using an image sensor in a light receiving part of the measurement system. 前記微細構造はバイナリー構造である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の微細構造物の構造推定方法。   The structure estimation method for a fine structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the fine structure is a binary structure. 前記測定系は、光源として可視光源を備え、少なくとも2種類の波長の切り替えが可能である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の微細構造物の構造推定方法。   6. The structure estimation method for a fine structure according to claim 1, wherein the measurement system includes a visible light source as a light source and is capable of switching at least two types of wavelengths. 前記2種類の波長は、次式を満たす波長λ1、λ2、λ3のうちのいずれか2種類である請求項6に記載の微細構造物の構造推定方法。
350nm<λ1<550nm
600nm<λ2<700nm
700nm<λ3<850nm
The structure estimation method for a fine structure according to claim 6, wherein the two types of wavelengths are any two of wavelengths λ1, λ2, and λ3 that satisfy the following expression.
350 nm <λ1 <550 nm
600 nm <λ2 <700 nm
700nm <λ3 <850nm
前記測定系の光源は赤外光源である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の微細構造物の構造推定方法。   The structure estimation method for a fine structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the light source of the measurement system is an infrared light source. 前記赤外光源は少なくとも2種類の波長の切り替えが可能である請求項8に記載の微細構造物の構造推定方法。   The structure estimation method for a fine structure according to claim 8, wherein the infrared light source is capable of switching at least two types of wavelengths. 微細構造分布が未知の微細構造を有する被測定物の透過光量を検光子を介して測定可能な測定系と、
前記測定系による測定結果を用いて位相差を演算する位相差演算手段と、
前記演算された位相差データと予め計算されたシミュレーション結果のシミュレーションデータとの比較値に基づいて前記微細構造を推定する構造推定手段と、
前記被測定物の微細構造の2次元分布を測定するための測定手段と、を備え
前記構造推定及び前記2次元分布測定に基づいて前記微細構造及びその2次元的な分布を非破壊的に推定することを特徴とする微細構造物の構造推定装置。
A measurement system capable of measuring the amount of light transmitted through an object having a fine structure with an unknown fine structure distribution through an analyzer;
A phase difference calculating means for calculating a phase difference using a measurement result by the measurement system;
A structure estimation means for estimating the microstructure based on a comparison value between the calculated phase difference data and simulation data of a simulation result calculated in advance;
Measuring means for measuring the two-dimensional distribution of the microstructure of the object to be measured ,
An apparatus for estimating a structure of a fine structure, wherein the fine structure and its two-dimensional distribution are estimated nondestructively based on the structure estimation and the two-dimensional distribution measurement .
TE波及びTM波の透過率を算出する透過率算出手段を備え、前記算出された透過率データを前記微細構造の推定に用いる請求項10に記載の微細構造物の構造推定装置。 With the transmittance calculating means for calculating a transmittance of TE wave and TM wave, the structure estimating device of a fine structure according transmittance data the calculated to claim 10 for use in the estimation of the microstructure. 前記微細構造の2次元分布を測定するために前記被測定物と前記測定系とを相対移動させるxyステージを備える請求項10または11に記載の微細構造物の構造推定装置。   The structure estimation apparatus for a fine structure according to claim 10 or 11, further comprising an xy stage for relatively moving the object to be measured and the measurement system in order to measure a two-dimensional distribution of the fine structure. 前記微細構造の2次元分布を測定するために前記測定系の受光部に撮像素子を備える請求項10,11または12に記載の微細構造物の構造推定装置。   The structure estimation apparatus for a fine structure according to claim 10, 11 or 12, wherein an image sensor is provided in a light receiving part of the measurement system in order to measure a two-dimensional distribution of the fine structure. 前記微細構造はバイナリー構造である請求項10乃至13のいずれか1項に記載の微細構造物の構造推定装置。   The structure estimation apparatus for a fine structure according to any one of claims 10 to 13, wherein the fine structure is a binary structure. 前記測定系は、光源として可視光源を備え、少なくとも2種類の波長の切り替えが可能である請求項10乃至14のいずれか1項に記載の微細構造物の構造推定装置。   The structure estimation apparatus for a fine structure according to any one of claims 10 to 14, wherein the measurement system includes a visible light source as a light source and is capable of switching at least two types of wavelengths. 前記2種類の波長は、次式を満たす波長λ1、λ2、λ3のうちのいずれか2種類である請求項15に記載の微細構造物の構造推定装置。
350nm<λ1<550nm
600nm<λ2<700nm
700nm<λ3<850nm
The structure estimation apparatus for a fine structure according to claim 15, wherein the two types of wavelengths are any two of wavelengths λ1, λ2, and λ3 that satisfy the following expression.
350 nm <λ1 <550 nm
600 nm <λ2 <700 nm
700nm <λ3 <850nm
前記測定系の光源は赤外光源である請求項10乃至14のいずれか1項に記載の微細構造物の構造推定装置。   The structure estimation apparatus for a fine structure according to any one of claims 10 to 14, wherein the light source of the measurement system is an infrared light source. 前記赤外光源は少なくとも2種類の波長の切り替えが可能である請求項17に記載の微細構造物の構造推定装置。   The structure estimation device for a fine structure according to claim 17, wherein the infrared light source is capable of switching at least two types of wavelengths. 金型基材の表面に対しエッチングを行うことで微細構造を有する成形金型を製造する方法であって、
前記エッチングの途中で前記金型基材について、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の微細構造物の構造推定方法または請求項10乃至18のいずれか1項に記載の微細構造物の構造推定装置により、その微細構造を推定し、その推定結果に基づいて前記金型基材を更にエッチングすることを特徴とする成形金型の製造方法。
A method for producing a mold having a fine structure by etching the surface of a mold base,
The structure estimation method for a fine structure according to any one of claims 1 to 9 or the fine structure according to any one of claims 10 to 18 for the mold base material during the etching. A manufacturing method of a molding die, wherein the microstructure is estimated by a structure estimation device, and the die base material is further etched based on the estimation result.
前記微細構造の推定結果に基づいてエッチングレートを求め、このエッチングレートに基づいて前記金型基材を更にエッチングする請求項19に記載の成形金型の製造方法。   The method for producing a molding die according to claim 19, wherein an etching rate is obtained based on the estimation result of the fine structure, and the die base material is further etched based on the etching rate. 金型基材の表面に対しエッチングを行うことで微細構造を有する成形金型を製造する方法であって、
前記エッチングした金型基材について、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の微細構造物の構造推定方法または請求項10乃至18のいずれか1項に記載の微細構造物の構造推定装置により、その微細構造を推定し、その推定結果に基づいて前記金型基材の成形金型としての良否を判定することを特徴とする成形金型の製造方法。
A method for producing a mold having a fine structure by etching the surface of a mold base,
The structure estimation method for a fine structure according to any one of claims 1 to 9 or the structure estimation apparatus for a fine structure according to any one of claims 10 to 18 for the etched mold base material. Thus, the fine structure is estimated, and the quality of the mold base as a molding die is determined based on the estimation result.
前記金型基材は可視光を透過する材質からなる請求項19,20または21に記載の成形金型の製造方法。   The method of manufacturing a molding die according to claim 19, 20 or 21, wherein the mold base is made of a material that transmits visible light. 前記金型基材はシリコン(Si)からなる請求項19,20または21に記載の成形金型の製造方法。   The method for manufacturing a mold according to claim 19, 20 or 21, wherein the mold base is made of silicon (Si).
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