(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造上にフォトレジストを形成する工程と、
前記フォトレジストを７０〜１５０℃にて、２分よりも短い時間でベーキングし、前記フォトレジスト中の溶剤を除去する工程と、
ＴＥＭ、ＳＥＭ、ＳＡＸＳおよびＦＲＡからなる群から選択された計量ツールを利用して前記フォトレジストのキャラクタリゼーションを行う工程と、を含み、
前記フォトレジストのキャラクタリゼーションを行う工程は、フォトレジスト膜、フォトレジスト溶液、添加剤サイズおよび分布、並びにフォトレジスト溶解性のうちの少なくとも１つについてキャラクタリゼーションを行うことを含み、
前記支持構造上に前記フォトレジストを形成する工程は、
２つの保護材料層間に前記フォトレジストを形成するステップと、
エポキシ材により前記フォトレジストおよび前記２つの保護材料層を覆うステップと、
前記フォトレジスト、前記２つの保護材料層および前記エポキシ材をスライスするステップと、を含み、
前記支持構造は、シリコンウエハ、ガラス、多層構造膜およびカーボン膜で覆われた銅網からなる群から選択された基板を含むことを特徴とする、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法。
【請求項２】
前記支持構造上に前記フォトレジストを形成する工程は、
前記フォトレジストを液状に保持することが可能で、計量ツールに適合する前記フォトレジストを試料セル中に形成するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載のフォトレジストのキャラクタリゼーション方法。
【請求項３】
前記フォトレジストをキャラクタリゼーションする工程を行う前に、染色剤を使用して前記フォトレジストを染色する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のフォトレジストのキャラクタリゼーション方法。
【請求項４】
前記フォトレジストのキャラクタリゼーションを行う工程は、
前記フォトレジストを上面視で２次元的にキャラクタリゼーションを行うステップと、
前記フォトレジストを上面視で深度形状についてキャラクタリゼーションを行うステップと、のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１に記載のフォトレジストのキャラクタリゼーション方法。
【請求項５】
前記染色剤は、ＲｕＯ４、ＯｓＯ４、Ｉ２、Ｉ３、酢酸ウラニルおよびクエン酸鉛からなる群から選択されることを特徴とする、請求項３に記載のフォトレジストのキャラクタリゼーション方法。
【請求項６】
前記フォトレジストの染色工程は、
前記フォトレジストへ液状または蒸気状態の前記染色剤を塗布するステップであることを特徴とする、請求項３に記載のフォトレジストのキャラクタリゼーション方法。
【請求項７】
前記フォトレジストの染色工程は、
７０℃よりも低い温度で、３０分よりも短い時間で、前記フォトレジストに蒸気状態のＲｕＯ４を塗布するステップか、７０℃よりも低い温度で、４８時間よりも短い時間で、前記フォトレジストに蒸気状態のＯｓＯ４を塗布するステップか、５０℃よりも低い温度で、３時間よりも短い時間で、前記フォトレジストに蒸気状態のＩ２を塗布するステップであることを特徴とする、請求項３に記載のフォトレジストのキャラクタリゼーション方法。
【請求項８】
前記フォトレジストの染色工程は、
１５〜２５℃の間の温度で、１０分よりも短い時間で、前記フォトレジストに液状のＲｕＯ４を塗布するステップか、１５〜２５℃の間の温度で、６０分よりも短い時間で、前記フォトレジストに液状のＯｓＯ４を塗布するステップか、１５〜２５℃の間の温度で、６０分よりも短い時間で、前記フォトレジストに液状のＩ３を塗布するステップか、６０℃よりも低い温度で、６０分よりも短い時間で、前記フォトレジストに液状の酢酸ウラニルを塗布するステップか、６０℃よりも低い温度で、６０分よりも短い時間で、前記フォトレジストに液状のクエン酸鉛を塗布するステップであることを特徴とする、請求項３に記載のフォトレジストのキャラクタリゼーション方法。
【請求項９】
前記フォトレジストを形成した後に、前記フォトレジストを前記支持構造からカーボン膜で覆われた銅網へ変換する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載のフォトレジストのキャラクタリゼーション方法。
【請求項１０】
前記各２つの保護材料層は、ポリマー、ポリスチレンおよびエポキシからなる群から選択された一種以上の材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載のフォトレジストのキャラクタリゼーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトレジストに関し、特にフォトレジストのキャラクタリゼーション（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）および分析を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィは、集積回路の形成に利用される一般的な工程である。フォトリソグラフィ工程では、半導体ウエハなどの基板上にフォトレジスト材料が形成され、所定パターンを露光させて基板上に転写する。フォトレジスト材料の特性および性質は、フォトリソグラフィパターン化工程の質と、これにより形成される集積回路の性能とに影響を直接与えることがあった。これは、パターンサイズを６５ナノメーターや４５ナノメータ以下に小型化する際、特に重要であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、パターンサイズを６５ナノメーターや４５ナノメータ以下に小型化する際、特に重要であるフォトレジストのキャラクタリゼーションおよび分析を行う方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様は、支持構造上にフォトレジストを形成する工程と、ＴＥＭ、ＳＥＭ、ＡＦＭ、ＳＡＸＳおよびＦＲＡからなる群から選択された計量ツールを利用して前記フォトレジストをキャラクタリゼーション行う工程と、を含むことを特徴とする、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法に関する。
【０００５】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記支持構造は、シリコンウエハ、ガラス、多層構造膜およびカーボン膜で覆われた銅網からなる群から選択された基板を含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記支持構造上に前記フォトレジストを形成する工程は、２つの保護材料層間に前記フォトレジストを形成するステップと、エポキシ材により前記フォトレジストおよび前記２つの保護材料層を覆うステップと、前記フォトレジスト、前記２つの保護材料層および前記エポキシ材をスライスするステップと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記支持構造上に前記フォトレジストを形成する工程は、前記フォトレジストを液状に保持することが可能で、計量ツールに適合する前記フォトレジストを試料セル中に形成するステップを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストのキャラクタリゼーションを行う工程を行う前に、前記フォトレジストをベーキングし、前記フォトレジスト中の溶剤を除去する工程をさらに含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストのキャラクタリゼーションを行う工程を行う前に、染料剤を使用して前記フォトレジストを染色する工程をさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストのキャラクタリゼーションを行う工程は、フォトレジスト膜、フォトレジスト溶液、ＰＡＧサイズ、ＰＡＧ分布、クエンチャーサイズ、クエンチャー分布、その他の添加剤サイズおよび分布、並びにフォトレジスト溶解性のうちの少なくとも１つのキャラクタリゼーションを行うことを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストのキャラクタリゼーションを行う工程は、前記フォトレジストを上面視で２次元的にキャラクタリゼーションを行うステップと、前記フォトレジストを上面視で深度形状についてキャラクタリゼーションを行うステップと、のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様は、支持構造上にフォトレジストを形成する工程と、前記フォトレジストをベーキングする工程と、前記フォトレジストを染色剤により染色する工程と、ＴＥＭ、ＳＥＭおよびＡＦＭのうちの少なくとも１つを利用し、前記フォトレジストのキャラクタリゼーションを行う工程と、を含むことを特徴とする、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法に関する。
【００１３】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストをベーキングする工程は、ベーク温度が７０〜１５０℃の間であり、ベーク時間が２分よりも短いことを特徴とする。
【００１４】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記染色剤は、ＲｕＯ４、ＯｓＯ４、Ｉ２、Ｉ３、酢酸ウラニルおよびクエン酸鉛からなる群から選択されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストの染色工程は、前記フォトレジストへ液状の前記染色剤を塗布するステップを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストの染色工程は、前記フォトレジストへ蒸気状態の前記染色剤を塗布するステップを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストの染色工程は、７０℃よりも低い温度で、３０分よりも短い時間で、前記フォトレジストに蒸気状態のＲｕＯ４を塗布するステップを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストの染色工程は、１５〜２５℃の間の温度で、１０分よりも短い時間で、前記フォトレジストに液状のＲｕＯ４を塗布するステップを含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストの染色工程は、７０℃よりも低い温度で、４８時間よりも短い時間で、前記フォトレジストに蒸気状態のＯｓＯ４を塗布するステップを含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストの染色工程は、１５〜２５℃の間で、６０分よりも短い時間で、前記フォトレジストに液状のＯｓＯ４を塗布するステップを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストの染色工程は、５０℃よりも低い温度で、３時間よりも短い時間で、前記フォトレジストに蒸気状態のＩ２を塗布するステップを含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストの染色工程は、１５〜２５℃の間の温度で、６０分よりも短い時間で、前記フォトレジストに液状のＩ３を塗布するステップを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストの染色工程は、６０℃よりも低い温度で、６０分よりも短い時間で、前記フォトレジストに液状の酢酸ウラニルを塗布するステップを含むことを特徴とする。
【００２４】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストの染色工程は、６０℃よりも低い温度で、６０分よりも短い時間で、前記フォトレジストに液状のクエン酸鉛を塗布するステップを含むことを特徴とする。
【００２５】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記フォトレジストを形成した後に、前記フォトレジストを前記支持構造からカーボン膜で覆われた銅網へ変換する工程をさらに含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明の一態様は、２つの保護材料層間にフォトレジストを形成する工程と、エポキシ材により前記フォトレジストおよび前記２つの保護材料層を覆う工程と、前記フォトレジスト、前記２つの保護材料層および前記エポキシ材をスライスする工程と、ＴＥＭ、ＳＥＭ、ＡＦＭ、ＳＡＸＳおよびＦＲＡからなる群から選択された少なくとも１つの方法により前記フォトレジストの深度形状についてキャラクタリゼーションを行う工程と、を含むことを特徴とする、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法に関する。
【００２７】
本発明の一態様は、フォトレジストのキャラクタリゼーション方法であって、前記各２つの保護材料層は、ポリマー、ポリスチレンおよびエポキシからなる群から選択された一種以上の材料を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のフォトレジストのキャラクタリゼーションおよび分析を行う方法は、パターンサイズを６５ナノメーターや４５ナノメータ以下に小型化する際に役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。尚、これによって本発明が限定されるものではない。
【００３０】
図１および図２に示すように、方法１００は、フォトレジスト試料２００を準備するステップ１０２から開始する。フォトレジスト試料の準備には、基板２０２の準備が含まれる。基板２０２は、様々なフォトレジストキャラクタリゼーションを行うために、フォトレジストを適当に保持することが可能なように設計されている。他の実施形態では、基板２０２は、シリコンウエハ、ガラスまたは多層構造膜を含んでもよい。図５に示すように、他の実施形態において、基板２０２は、透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ）でキャラクタリゼーションを行うために、カーボン膜で覆われた銅網を有する構造２０２ａを使用してもよい。銅網は、フォトレジストキャラクタリゼーションを行うために計量ツール中で操作するために十分な寸法を有する。例えば、銅網の直径は約２ｍｍである。他の実施形態では、シリコンウエハ、ガラス、多層構造膜などの基板２０２を先に用いてから、その上にフォトレジストを形成する。フォトレジストは、ＴＥＭによりフォトレジストのキャラクタリゼーションを行う前に、構造２０２ａへ変換される。
【００３１】
フォトレジスト材料２０４は、基板２０２上に配置される。本発明の一実施形態において、フォトレジスト２０４の厚さは、約１５０ｎｍよりも小さい。そのため、準備されたフォトレジスト試料２００は、基板２０２に対し垂直の方向で、上面視での２次元解析を行うのに相応しい。フォトレジストは、マトリックス、感光性材料および溶剤として形成される高分子材料を含む。本発明の一実施形態において、フォトレジストは、化学増幅型レジスト（ＣＡまたはＣＡＲ）である。ＣＡフォトレジストは、感光性材料として用いる光酸発生剤（Ｐｈｏｔｏ  Ａｃｉｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＰＡＧ）を含む。光子は、ＰＡＧの分解を誘起し、少量の酸を生成させる。この酸は、一般に露光後加熱工程を行う際に、レジスト膜中の化学的変換のカスケードをさらに誘起させる。ＣＡフォトレジストは、最小寸法（ＣＤ）制御を向上させるために、フォトレジスト中に配置されるクエンチャーなど、その他の添加剤をさらに含んでもよい。本実施形態において、フォトレジスト２０４は、基板上に液体状態で配置され、液体状態であるときにこのフォトレジスト材料に対してキャラクタリゼーション工程を行う。
【００３２】
或いは、フォトレジスト試料２０４は、フォトレジスト材料を含むだけでなく、その他の材料層が形成され、下地層および／または上地層のフォトレジスト材料に形成され、フォトリソグラフィパターン化工程中で本当のフォトレジスト環境をシミュレートすることができる。例えば、基板２０２上にＢＡＲＣ（Ｂｏｔｔｏｍ  Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇ）層を形成し、そのＢＡＲＣ層上にフォトレジスト２０４を形成する。フォトレジスト２０４上には、トップコート層をさらに形成してもよい。また、フォトレジスト層２０４の下方または上方には、その上地または下地を任意に形成してもよい。
【００３３】
図６から図８に示すように、他の実施形態において、フォトレジスト試料２０８は、深度形状（基板に対して垂直なＺ方向）のために択一的に準備される。図６に示すように、フォトレジスト２０４の層は、材料層２１０上に形成される。フォトレジスト材料２０４上には、他の材料層２１２がさらに形成され、フォトレジストを覆っている。材料層２１０，２１２（保護膜とも称される）は、フォトレジスト２０４を挟み、それを両側から保護するように構成されている。本実施形態の保護膜２１０，２１２は、ポリスチレン、エポキシやその他の高分子材料などのポリマーを含む。図６のフォトレジスト２０４は、構造および／または構成において、図２のフォトレジスト２０４とほぼ同一である。例えば、フォトレジスト試料２０８は、フォトレジスト材料２０４を含むだけでなく、フォトレジスト層の下方および／または上方にその他の材料層が形成されてもよい。他の実施形態では、保護膜２１０上にＢＡＲＣ層が形成され、かつ／または、ＢＡＲＣ層上にフォトレジスト２０４が形成されてもよい。フォトレジスト２０４上には、トップコート層がさらに形成されてもよい。挟まれたフォトレジスト試料２０８は、一連のプロセスにより基板構造２１３上に形成されてもよい。この一連のプロセスとは、基板構造２１３上に材料層２１０を形成する工程と、材料層２１０上にフォトレジスト２０４を形成する工程と、フォトレジスト材料２０４上に材料層２１２を形成する工程と、を含む。基板構造２１３は、フォトレジスト試料に対し化学的に相溶し、機械的に支持することのできるガラスやその他の適当な材料でもよい。
【００３４】
図７に示すように、フォトレジスト試料２０８は、フォトレジスト層２０４（下地層および／または上地層をさらに含んでもよい）、材料層２１０および材料層２１２を含み、包装材料層２１４中にさらに形成されてもよい。包装材料層２１４は、一実施形態においてエポキシを含む。形成されたフォトレジスト試料２０８は、図８に示すように、フォトレジスト材料２０４によりフォトレジスト試料２０８の薄膜層に区分されている。図６に示すように、基板構造２１３に対して垂直方向で、材料層２１０から材料層２１２へ向かうｚ方向で深度形状を解析するためにフォトレジスト試料２０８を利用することができる。
【００３５】
図１および図２を参照する。図１に示すように、方法１００のステップ１０４においてフォトレジスト試料をベーキングする。このように、フォトレジスト２０４をベーキングして溶剤を除去する。フォトレジスト試料は、図２のフォトレジスト試料２００または図８のフォトレジスト試料２０８でもよい。区分されたフォトレジスト試料２０８は、図６に示すように形成する前や図７に示すようにスライスを行う前にベーキングしてもよい。ベーク工程のベーク温度は、約７０〜１５０℃の間でもよい。本発明の一実施形態において、ベーク工程のベーク時間は約２分より短くてもよい。フォトレジスト材料２０４は、ベーク工程を行った後に、透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ）、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）および／または原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＡＦＭ）などの計量ツールにより乾燥状態でキャラクタリゼーションを行ってもよい。
【００３６】
図１から図３を参照する。図１に示すように、方法１００のステップ１０６において、フォトレジスト２０４を染色剤で染色する。この染色ステップは、良好な像コントラストを得るために、ＴＥＭキャラクタリゼーションを用意するフォトレジスト試料に塗布することが可能である。染色剤は、染色工程の際にフォトレジスト２０４に組み込まれる。フォトレジスト２０４は、染色工程を行った後、図４に示すように染色フォトレジスト２０４ａに変換される。他の実施形態において、染色剤は、ＲｕＯ４、ＯｓＯ４、Ｉ２、Ｉ３、酢酸ウラニルおよび／またはクエン酸鉛を含む。染色剤は、他の技術によりフォトレジストへ塗布してもよい。第１の実施形態では、図９および図１０と併せて以下説明するように、染色剤が蒸気によりフォトレジストに塗布される。ＲｕＯ４、ＯｓＯ４、Ｉ２、Ｉ３、酢酸ウラニルおよびクエン酸鉛のうちの１つなどである染色剤２２０は、溶剤２１８として収納容器２１６中に導入され、染色溶液２２２が形成される。フォトレジスト試料２２４は、収納容器２１６中に配置され、支持機構２２６によりさらに固着されてもよい。フォトレジスト試料２２４は、図２のフォトレジスト試料２００などのように、２次元キャラクタリゼーションするようにされた基板上に配置されたフォトレジストにしてもよい。フォトレジスト試料２２４は、高分子材料により覆われたフォトレジストで、図８のフォトレジスト試料２０８などのように、深度形状のためにさらにスライスしてもよい。収納容器２１６は、気相環境を強化するために、さらにカバー２２８により被覆または封止されてもよい。染色溶液２２２は、適当な温度にまで加熱されて収納容器２１６中で蒸発し、フォトレジスト試料２２４を染色する。
【００３７】
第２の実施形態では、図１１および図１２と併せて以下説明するように、染色剤は液体を介してフォトレジストに塗布される。染色剤を含む染色溶液２３０は、図１１に示すように、フォトレジスト試料２２４に塗布される。染色剤は、ＲｕＯ４、ＯｓＯ４、Ｉ２、Ｉ３、酢酸ウラニルおよびクエン酸鉛のうちの１つを含む。液体中の染色剤は、図１２に示すようにフォトレジスト試料２２４の表面上に行き渡り、フォトレジスト中に吸収される。その後、別のベーク工程において溶剤を除去してもよい。染色剤は、その他適当な技術または工程によりフォトレジスト試料２２４中に組み込まれてもよい。例えば、染色剤は、基板上にフォトレジストが形成される前か高分子保護膜中に挟まれる前にフォトレジスト溶液と直接混ぜられる。
【００３８】
染色剤および染色工程は、様々なキャラクタリゼーション工程で実施されてもよい。本実施形態の蒸気状態のＲｕＯ４は、約７０℃よりも低い温度で、約３０分よりも短い時間で、フォトレジスト試料に塗布され、ＰＡＧまたはポリマー分布分析を行う。他の実施形態では、約１５〜２５℃の温度で、約１０分よりも短い時間で、フォトレジストに液体ＲｕＯ４を塗布してＰＡＧまたはポリマー分布分析を行う。他の実施形態では、約７０℃よりも低い温度で、約４８時間よりも短い時間で、フォトレジストに蒸気状態のＯｓＯ４を塗布し、ＰＡＧまたはポリマー分布分析を行ってもよい。他の実施形態では、約１５〜２５℃の間の温度で、約６０分よりも短い時間で、フォトレジストに液体ＯｓＯ４を塗布し、ＰＡＧまたはポリマー分布分析を行う。他の実施形態では、約５０℃よりも低い温度で、約３時間よりも短い時間で、フォトレジストに蒸気状態のＩ２を塗布し、ポリマー分布分析を行う。他の実施形態では、約１５〜２５℃の間の温度で、約６０分よりも短い時間で、フォトレジストに液体Ｉ３を塗布する。他の実施形態では、約６０℃よりも低い温度で、約６０分よりも短い時間で、フォトレジストに液状酢酸ウラニルを塗布し、ポリマー分布分析を行う。他の実施形態では、約６０℃よりも低い温度で、約６０分よりも短い時間で、フォトレジストにクエン酸鉛を塗布し、ポリマー分布分析を行う。本発明の態様によると、様々なキャラクタリゼーションを行う目的のために、様々な染色剤および染色パラメータを調整して実施することができる。
【００３９】
図１から図４を参照する。図１のステップ１０８では、準備されたフォトレジスト試料（図２のフォトレジスト試料２００または図８のフォトレジスト試料２０８）のキャラクタリゼーションを行う。このキャラクタリゼーションステップでは、ＴＥＭ、ＳＥＭ、ＡＦＭなど、様々な計量ツールを使用してもよい。他の実施形態において、このキャラクタリゼーションは、上面視（例えば、基板に対して垂直な方向）または深度形状（例えば、基板に対して垂直な方向）から２次元で行うフォトレジストのキャラクタリゼーションを含んでもよい。本発明の一実施形態において、基板上に形成されたフォトレジスト試料は、２次元形状のＴＥＭ、ＳＥＭおよび／またはＡＦＭによりキャラクタリゼーションされてもよい。挟まれて区分されるフォトレジスト試料は、ＴＥＭ、ＳＥＭおよび／またはＡＦＭにより深度形状をキャラクタリゼーションしてもよい。
【００４０】
このキャラクタリゼーション工程では、替わりに小角Ｘ線散乱（Ｓｍａｌｌ  Ａｎｇｌｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ：ＳＡＸＳ）および／またはレーザ回折型粒度分析器（ｌａｓｅｒ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ａｎａｌｙｚｅｒ：ＦＲＡ）を使用してもよい。ＳＡＸＳまたはＦＲＡを使用する場合、溶液中にフォトレジストを保持するために、代わりにセル中にフォトレジストを形成するように構成してもよい。フォトレジストを液体状態に保持するセルは、ＳＡＸＳで利用されるＸ線および／またはＦＲＡで利用されるレーザビームを実質上透過させる材料を使用してもよい。ＳＡＸＳまたはＦＲＡを使用する場合、ベーク工程および染色工程は省略される。
【００４１】
以下、様々なキャラクタリゼーション工程を説明する。本発明の一実施形態において、キャラクタリゼーションには、ＰＡＧ分布、クエンチャー分布またはその他の添加剤分布などの２次元分布が含まれる。他の実施形態において、このキャラクタリゼーションには、高分子モフォロジーなどの２次元モフォロジーが含まれる。この高分子モフォロジーには、高分子相分離ミクロ構造（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｐｈａｓｅ  ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、高分子均等（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）、高分子ミクロ構造（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｍｉｃｒｏ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）（ランダムまたはブロック共重合構造）またはフォトレジストの官能基の分布が含まれる。他の実施形態において、このキャラクタリゼーションには、２次元および／または深度形状中の残りの溶剤分配が含まれる。他の実施形態において、このキャラクタリゼーションには、ＰＡＧ分布、クエンチャー分布またはその他の添加剤分布などの深度形状が含まれる。また、他の実施形態のキャラクタリゼーションには、高分子相分離ミクロ構造、高分子均等、フォトレジストの官能基の分布などの深度形状（モフォロジー）が含まれる。このキャラクタリゼーションには、基板に対して垂直な残りの溶剤分布の分布が含まれてもよい。このキャラクタリゼーションには、界面の親和性、密着性、インターミキシングおよびその他の特性のためのフォトレジストと下地層（上地層）との間の界面の解析が含まれてもよい。本発明の一実施形態において、下地層には反射を低減させるＢＡＲＣ層が含まれる。他の実施形態において、上地層には、フォトレジストの性能を向上させるために、フォトレジスト上に配置されたトップコート層が含まれる。このキャラクタリゼーションには、ＰＡＧサイズまたはクエンチャーサイズなどの添加剤サイズが含まれてもよい。
【００４２】
本発明の一実施形態において、キャラクタリゼーションには、ＰＡＧ分布、クエンチャー分布またはその他の添加剤分布などの２次元分布が含まれる。このキャラクタリゼーションには、ＰＡＧサイズ、クエンチャーサイズまたはその他の添加剤サイズを計測することが含まれてもよい。このキャラクタリゼーションには、ポリマーモフォロジー（高分子相分離ミクロ構造、高分子均等および／または高分子ミクロ構造：ランダム共重合構造またはブロック共重合構造）などの２次元モフォロジー、またはフォトレジストの官能基の分布が含まれてもよい。また、このキャラクタリゼーションには、添加剤の溶解性またはフォトレジストの溶解性が含まれてもよい。さらにこのキャラクタリゼーションには、ＰＡＧ分布、クエンチャー分布またはその他の添加剤分布などの深度形状が含まれてもよい。このキャラクタリゼーションには、高分子相分離ミクロ構造、高分子均等などの深度形状、またはフォトレジストの官能基の分布を含んでもよい。このキャラクタリゼーションには、フォトレジスト中への溶剤および高分子の分布が含まれてもよい。
【００４３】
本実施形態の方法は、フォトレジスト材料の特性に対する監視および解析を行う。他の実施形態において、この方法は、ＴＥＭ、ＳＥＭ、ＡＦＭ、ＳＡＸＳおよび／またはＦＲＡを利用してもよい。この新しい方法は、フォトレジスト試料の２次元解析および深度形状解析を提供するために、様々な方法を提供する。このキャラクタリゼーションには、添加物（クエンチャーまたはＰＡＧ）サイズおよび分布、フォトレジスト高分子モフォロジー／均等／構造、および界面特性（親和性、密着性またはインターミキシング）を含む。本実施形態の方法は、様々なキャラクタリゼーションを行うために、異なる様々な染色工程およびそれに関連した染色剤を提供する。また、本実施形態の方法は、リソグラフィ工程制御および改良を含む様々な応用を提供する。例えば、ラインエッジラフネス（Ｌｉｎｅ  Ｅｄｇｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ：ＬＥＲ）は、フォトレジスト中のＰＡＧ分布に関連し、ＰＡＧサイズおよび／または分布を基に解析することができる。
【００４４】
本実施形態は、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。例えば、他のフォトレジストパラメータおよび構造をキャラクタリゼーションおよび／または抽出してもよい（例えば、ＰＡＧアグリゲーションなど）。他の実施形態では、ステップ１０８においてキャラクタリゼーションを行う前に、露光および／または露光後ベークなど、他のフォトリソグラフィ工程によりフォトレジスト試料をさらに処理してもよい。つまり、その後にキャラクタリゼーション工程を行い、その段階において、添加剤分配、高分子モフォロジー、溶剤分配および界面特性を含むフォトレジストの解析を行ってもよい。
【００４５】
ＴＥＭによりフォトレジストのキャラクタリゼーションを行う方法には様々な実施形態がある。一実施形態において、フォトレジストは、カーボン膜で覆われた銅網上に直接形成されてもよい。この銅網上のフォトレジストには、キャラクタリゼーションを行う前に、ベーキングおよび染色を行う。他の実施形態では、例えば、シリコンウエハ、ガラスまたは多層構造膜などの基板上にフォトレジストが形成される。続いて、フォトレジストは、ベーキングされて銅網へ変換されて染色およびキャラクタリゼーションを行う。他の実施形態では、例えば、シリコンウエハ、ガラスまたは多層構造膜などの基板上にフォトレジストが形成されてベーキングが行われる。続いて、フォトレジストが銅網へ変換されてキャラクタリゼーションが行われる。
【００４６】
また本発明は、フォトレジストキャラクタリゼーションの方法を提供する。この方法には、支持構造上にフォトレジストを形成するステップと、ＴＥＭ、ＳＥＭ、ＡＦＭ、ＳＡＸＳおよびＦＲＡからなる群から選択する計量ツールを利用してフォトレジストのキャラクタリゼーションを行うステップとが含まれる。
【００４７】
本発明の支持構造は、シリコンウエハ、ガラス、多層構造膜およびカーボン膜で覆われた銅網からなる群から選択された基板を含んでもよい。支持構造上へのフォトレジストの形成には、２つの保護材料層間へフォトレジストを形成するステップと、エポキシ材によりフォトレジストおよび２つの保護層を覆うステップと、フォトレジスト、２つの保護層およびエポキシ材をスライスするステップと、を含んでもよい。支持構造上にフォトレジストを形成するステップには、フォトレジストを液状に保持することができ、計量ツールに適合する試料セル中にフォトレジストを形成するステップが含まれてもよい。本実施形態の方法には、フォトレジストのキャラクタリゼーションを行う前に、フォトレジストをベーキングし、フォトレジスト中の溶剤を除去するステップをさらに含んでもよい。本実施形態の方法は、フォトレジストのキャラクタリゼーションを行う前に、染色剤を使用してフォトレジストを染色するステップをさらに含んでもよい。フォトレジストのキャラクタリゼーションには、フォトレジスト膜、フォトレジスト溶液、ＰＡＧサイズ、ＰＡＧ分布、クエンチャーサイズ、クエンチャー分布、その他の添加剤サイズおよび分布、並びにフォトレジスト溶解性のうちの少なくとも１つのキャラクタリゼーションを行うことが含まれてもよい。フォトレジストのキャラクタリゼーションには、上面視での２次元におけるフォトレジストのキャラクタリゼーションと、上面視でのフォトレジストの深度形状のキャラクタリゼーションとのうちの少なくとも１つを含んでもよい。
【００４８】
本発明の他の実施形態において、支持構造上にフォトレジストを形成するステップと、フォトレジストをベーキングするステップと、染色剤でフォトレジストを染色するステップと、ＴＥＭ、ＳＥＭおよびＡＦＭのうちの少なくとも１つを利用し、フォトレジストのキャラクタリゼーションを行うステップとを含む。
【００４９】
本実施形態の方法において、フォトレジストのベーキングには、約７０〜１５０℃の間のベーク温度と、約２分よりも短いベーク時間とが含まれてもよい。染色剤は、ＲｕＯ４、ＯｓＯ４、Ｉ２、Ｉ３、酢酸ウラニル、クエン酸鉛またはこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。本発明の一実施形態において、フォトレジストの染色には、液状である染色剤をフォトレジストへ塗布することが含まれる。他の実施形態において、フォトレジストの染色には、フォトレジストに蒸気状態の染色剤を塗布することが含まれる。本発明の方法には、フォトレジストを形成した後に、フォトレジストを支持構造からカーボン膜で覆われた銅膜へ変換するステップがさらに含まれてもよい。
【００５０】
フォトレジストの染色工程には、以下のように様々な態様がある。
（１）約７０℃よりも低い温度で、約３０分よりも短い時間で、フォトレジストに蒸気状態のＲｕＯ４を塗布する。
（２）約１５〜２５℃の間の温度で、約１０分よりも短い時間で、フォトレジストに液状のＲｕＯ４を塗布する。
（３）約７０℃よりも低い温度で、約４８時間よりも短い時間で、フォトレジストに蒸気状態のＯｓＯ４を塗布する。
（４）約１５〜２５℃の間の温度で、約６０分よりも短い時間で、フォトレジストに液状のＯｓＯ４を塗布する。
（５）約５０℃よりも低い温度で、約３時間よりも短い時間で、フォトレジストに蒸気状態のＩ２を塗布する。
（６）約１５〜２５℃の間の温度で、約６０分よりも短い時間で、フォトレジストに液状のＩ３を塗布する。
（７）約６０℃よりも低い温度で、約６０分よりも短い時間で、フォトレジストに液状の酢酸ウラニルを塗布する。
（８）約６０℃よりも低い温度で、約６０分よりも短い時間で、フォトレジストに液状のクエン酸鉛を塗布する。
【００５１】
本発明の他の実施形態によるフォトレジストのキャラクタリゼーションは、以下の実施形態を含む。
２つの保護材料層間へフォトレジストを形成する工程と、エポキシ材によりフォトレジストおよび２つの保護層を覆う工程と、フォトレジスト、２つの保護層およびエポキシ材をスライスする工程と、ＴＥＭ、ＳＥＭ、ＡＦＭ、ＳＡＸＳおよびＦＲＡからなる群から選択された少なくとも１つの方法によりフォトレジストの深度形状についてキャラクタリゼーションを行う工程と、を含む。本発明の一実施形態において、各２つの保護層にはポリマーが含まれている。他の実施形態では、各２つの保護層には、ポリスチレンおよびエポキシからなる群から選択された少なくとも一種以上の材料がさらに含まれてもよい。
【００５２】
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態によるフォトレジストのキャラクタリゼーションを示す流れ図である。
【図２】本発明の一実施形態によるキャラクタリゼーションのために準備されたフォトレジスト試料を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態によるキャラクタリゼーションのために準備されたフォトレジスト試料を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態によるキャラクタリゼーションのために準備されたフォトレジスト試料を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施形態によるフォトレジストキャラクタリゼーションを行うための基板を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態によるキャラクタリゼーションのために準備されたフォトレジスト試料を示す模式図である。
【図７】本発明の一実施形態によるキャラクタリゼーションのために準備されたフォトレジスト試料を示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態によるキャラクタリゼーションのために準備されたフォトレジスト試料を示す模式図である。
【図９】本発明の一実施形態によるフォトレジスト試料に染色工程を行うときの状態を示す模式図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるフォトレジスト試料に染色工程を行うときの状態を示す模式図である。
【図１１】本発明の他の実施形態によるフォトレジスト試料に染色工程を行うときの状態を示す模式図である。
【図１２】本発明の他の実施形態によるフォトレジスト試料に染色工程を行うときの状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
２００  フォトレジスト試料
２０２  基板
２０２ａ  構造
２０４  フォトレジスト材料
２０４ａ  染色フォトレジスト
２０８  フォトレジスト試料
２１０  材料層
２１２  材料層
２１３  基板構造
２１４  包装材料層
２１６  収納容器
２１８  溶剤
２２０  染色剤
２２２  染色溶液
２２６  支持機構
２２８  カバー
２３０  染色溶液
【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１】
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