(57)【要約】【課題】レジストの性能を的確且つ効率的に評価することが可能なレジスト評価方法を提供する。【解決手段】本願に係るレジスト評価方法は、基板上に形成されたレジスト膜の連続する被照射領域に対して照射位置に応じて照射量を変えて照射を行う工程Ｓ２と、照射が行われたレジスト膜を現像する工程Ｓ３と、現像されたレジスト膜を評価する工程Ｓ４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたレジスト膜の連続する被照射領域に対して照射位置に応じて照射量を変えて照射を行う工程と、
前記照射が行われたレジスト膜を現像する工程と、
前記現像されたレジスト膜を評価する工程と、
を備えることを特徴とするレジスト評価方法。
【請求項２】
前記照射量は、前記被照射領域内において連続的又は段階的に増加又は減少する
ことを特徴とする請求項１に記載のレジスト評価方法。
【請求項３】
前記現像されたレジスト膜を評価する工程は、前記現像されたレジスト膜の膜厚を評価する工程を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のレジスト評価方法。
【請求項４】
前記現像されたレジスト膜を評価する工程は、前記レジスト膜に用いられるレジスト材料を評価する工程を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のレジスト評価方法。
【請求項５】
前記基板上に形成されたレジスト膜の連続する被照射領域に対して照射位置に応じて照射量を変えて照射を行う工程は、前記被照射領域に対応する領域内の位置に応じて透過率又は反射率が変わるマスクパターンを介して前記レジスト膜に照射を行う工程を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のレジスト評価方法。
【請求項６】
前記基板上に形成されたレジスト膜の連続する被照射領域に対して照射位置に応じて照射量を変えて照射を行う工程は、前記被照射領域に対して照射位置に応じて照射時間を変えて照射を行う工程を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のレジスト評価方法。
【請求項７】
前記基板上に形成されたレジスト膜の連続する被照射領域に対して照射位置に応じて照射量を変えて照射を行う工程は、前記被照射領域に対して照射位置に応じて電子線の照射量を変えて照射を行う工程を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のレジスト評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、レジスト評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置では、パターンの微細化に伴って、より高いリソグラフィ精度が要求されてきている。高いリソグラフィ精度を実現するためには、リソグラフィに用いるレジストの性能が重要である。そのためには、レジストの性能を的確且つ効率的に評価する必要がある。
【０００３】
しかしながら、従来は、レジストの性能を的確且つ効率的に評価する方法が必ずしも提案されているとは言えなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３７１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レジストの性能を的確且つ効率的に評価することが可能なレジスト評価方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に係るレジスト評価方法は、基板上に形成されたレジスト膜の連続する被照射領域に対して照射位置に応じて照射量を変えて照射を行う工程と、前記照射が行われたレジスト膜を現像する工程と、前記現像されたレジスト膜を評価する工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本願によれば、レジストの性能を的確且つ効率的に評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るレジスト評価方法を示したフローチャートである。
【図２】実施形態に係る第１の照射方法の具体例を模式的に示した図である。
【図３】第１の照射方法におけるマスクパターンを模式的に示した図である。
【図４】第１の照射方法におけるレジスト膜上の照射光の照射量の変化を模式的に示した図である。
【図５】第１の照射方法の変更例におけるマスクパターンを模式的に示した図である。
【図６】第１の照射方法の変更例におけるレジスト膜上の照射光の照射量の変化を模式的に示した図である。
【図７】実施形態に係る第２の照射方法の具体例を模式的に示した図である。
【図８】実施形態に係る第３の照射方法の具体例を模式的に示した図である。
【図９】第３の照射方法における被照射領域の一部を模式的に示した図である。
【図１０】現像されたレジスト膜の観察結果を示した図である。
【図１１】レジスト膜の膜厚の評価結果を示した図である。
【図１２】レジスト膜の膜厚の標準偏差の評価結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本願の実施形態を説明する。
【００１０】
図１は、実施形態に係るレジスト評価方法を示したフローチャートである。本実施形態の方法は、半導体集積回路装置の製造プロセスにおけるリソグラフィ工程に利用することが可能である。
【００１１】
まず、基板（半導体基板）上に評価対象となるレジスト膜（フォトレジスト膜）を形成する（ステップＳ１）。
【００１２】
次に、基板（半導体基板）上に形成されたレジスト膜の連続する被照射領域（被ドーズ領域）に対して照射位置に応じて照射量（ドーズ量）（単位面積当たりの照射量（ドーズ量））を変えて照射（ドーズ）を行う（ステップＳ２）。本実施形態では、以下に述べる第１、第２或いは第３の照射方法を用いる。
【００１３】
第１の照射方法では、被照射領域に対応する領域内の位置に応じて透過率又は反射率が変わるマスクパターンを介してレジスト膜に照射を行う。
【００１４】
図２は、第１の照射方法の具体例を模式的に示した図である。第１の照射方法では、図２に示すように、半導体基板１１上に形成されたレジスト膜１２に、マスク１３上に形成されたマスクパターン１４を介して照射光（露光光）１５を照射する。その結果、マスクパターン１４に応じた像がレジスト膜１２の被照射領域１６に転写される。
【００１５】
図３は、第１の照射方法におけるマスクパターン１４を模式的に示した図である。図３に示すように、マスクパターン１４の照射光（露光光）に対する透過率は、連続的に増加又は減少している。より具体的には、マスクパターン１４の透過率は、一方向に向かって連続的に増加又は減少している。すなわち、マスクパターン１４はグラデーションを有している。
【００１６】
図４は、第１の照射方法におけるレジスト膜１２上の照射光（露光光）の照射量の変化を模式的に示した図である。すなわち、被照射領域１６における照射量（ドーズ量）の変化を模式的に示した図である。図４に示すように、照射量は、マスクパターン１４の透過率に応じて、被照射領域１６内において連続的に増加又は減少している。より具体的には、照射量は、一方向に向かって連続的に増加又は減少している。
【００１７】
図５は、第１の照射方法の変更例におけるマスクパターン１４を模式的に示した図である。図５に示した変更例では、マスクパターン１４の照射光（露光光）に対する透過率は、段階的（不連続的）に増加又は減少している。より具体的には、マスクパターン１４の透過率は、一方向に向かって段階的（不連続的）に増加又は減少している。本例では、領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ及び１４ｆの順序で、透過率が段階的（不連続的）に減少している。
【００１８】
図６は、第１の照射方法の変更例におけるレジスト膜１２上の照射光（露光光）の照射量の変化を模式的に示した図である。すなわち、被照射領域１６における照射量（ドーズ量）の変化を模式的に示した図である。図６に示すように、照射量は、マスクパターン１４の透過率に応じて、被照射領域１６内において段階的（不連続的）に増加又は減少している。より具体的には、照射量は、一方向に向かって段階的（不連続的）に増加又は減少している。
【００１９】
なお、上述した第１の照射方法の例では、マスク１３として透過型のフォトマスクを用い、面内で透過率が変化するマスクパターン１４を用いたが、マスク１３として反射型のフォトマスクを用い、面内で反射率が変化するマスクパターン１４を用いてもよい。反射型のフォトマスクを用いる場合には、露光光としてＥＵＶ（extreme ultraviolet）光を用いることが可能である。
【００２０】
次に、第２の照射方法について説明する。第２の照射方法では、被照射領域に対して照射位置に応じて照射時間を変えて照射を行う。
【００２１】
図７は、第２の照射方法の具体例を模式的に示した図である。図７に示した具体例では、マスクパターン１４の全体が均一な透過率を有しているフレームマスクをマスク１３として用い、半導体基板１１を断続的に移動させながら、半導体基板１１上に形成されたレジスト膜１２に、マスクパターン１４を介して照射光（露光光）１５を照射する。その結果、レジスト膜１２には、照射回数が異なる（照射時間が異なる）複数の領域で構成される被照射領域１６が形成される。すなわち、レジスト膜１２には、照射量が段階的に変化する複数の領域で構成される被照射領域１６が形成される。したがって、被照射領域１６では、第１の照射方法の図６の場合と同様に、照射量（ドーズ量）が段階的（不連続的）に変化する。
【００２２】
なお、図７に示した具体例では、半導体基板１１を断続的に移動させながら、マスクパターン１４を介してレジスト膜１２に照射光（露光光）１５を照射するようにしたが、半導体基板１１を連続的に移動させながら、マスクパターン１４を介してレジスト膜１２に照射光（露光光）１５を照射するようにしてもよい。この場合には、被照射領域１６では、第１の照射方法の図４の場合と同様に、照射量（ドーズ量）が連続的に変化する。
【００２３】
また、上述した第２の照射方法の例では、マスク１３として透過型のフレームマスクを用いたが、マスク１３として反射型のフレームマスクを用いてもよい。
【００２４】
次に、第３の照射方法について説明する。第３の照射方法では、被照射領域に対して照射位置に応じて電子線の照射量を変えて照射を行う。具体的には、被照射領域に対して電子線の照射時間及び照射強度の少なくとも一方を変えて照射を行う。
【００２５】
図８は、第３の照射方法の具体例を模式的に示した図である。図８に示した具体例では、半導体基板１１上に形成されたレジスト膜１２に、照射位置を変えながら、電子線源１７から電子線１８を照射する。
【００２６】
図９は、図８の被照射領域１６の一部を模式的に示した図である。電子線は、照射ポイントＰ11、Ｐ12、Ｐ13、といった順序で、Ｙ方向の１列目の照射ポイントに照射される。１列目の全ての照射ポイントにおいて、電子線の照射量は同一である。Ｙ方向の１列目の照射が終了した後、電子線は、照射ポイントＰ21、Ｐ22、Ｐ23、といった順序で、Ｙ方向の２列目の照射ポイントに照射される。２列目では、１列目に対して、各照射ポイントにおける照射量を増加（又は減少）させて電子線の照射を行う。２列目でも、２列目の全ての照射ポイントにおいて、電子線の照射量は同一である。３列目以降についても同様に、その前の列に対して、各照射ポイントにおける照射量を増加（又は減少）させて電子線の照射を行う。このようにして、Ｘ方向で照射量が変化する（増加又は減少する）被照射領域１６が得られる。
【００２７】
図９に示した各照射ポイントＰの面積は非常に小さく、被照射領域１６にはＸ方向及びＹ方向に多数の照射ポイントＰが存在する。したがって、第３の照射方法では、Ｘ方向に向かって照射量（ドーズ量）が実質的に連続的に変化し（増加又は減少し）、第１の照射方法の図４の場合と同様の照射量特性が得られる。
【００２８】
以上のように、第１、第２或いは第３の照射方法により、レジスト膜１２には、照射位置（ドーズ位置）に応じて照射量（ドーズ量）が変化している被照射領域１６が形成される。
【００２９】
図１のフローチャートの説明に戻ると、ステップＳ２の後、照射が行われたレジスト膜を現像する（ステップＳ３）。なお、現像を行った後に、リンス及び乾燥を行ってもよい。例えば、後述するＡＦＭ（原子間力顕微鏡）でレジスト膜を観察する場合には、リンス及び乾燥を行わなくてもよい。
【００３０】
さらに、現像されたレジスト膜を評価する（ステップＳ４）。具体的には、現像されたレジスト膜の膜厚を評価する。以下、説明を加える。
【００３１】
図１０は、現像されたレジスト膜の観察結果を示した図である。レジスト膜の観察は、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて行っている。図１０（ａ）はレジストＡを用いた場合の被照射領域の観察結果であり、図１０（ｂ）はレジストＡとは異なる種類のレジストＢを用いた場合の被照射領域の観察結果である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）いずれの場合も、照射量（ドーズ量）を連続的に変化させた場合の観察結果であり、左側から右側に向かって照射量（ドーズ量）が増加している。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）いずれの場合も、左側の領域がレジスト膜の残っている領域であり、右側の領域がレジスト膜の除去された領域である。図１０の観察結果からわかるように、レジストＢを用いた場合の方が、レジストＡを用いた場合よりも、エッジラフネスが小さい。したがって、レジストＢを用いた場合の方が、レジストＡを用いた場合よりも、良好なＬＥＲ（line edge roughness）特性及びＬＷＲ（line width roughness）特性が得られることがわかる。
【００３２】
図１１は、図１０の観察結果に基づいて得られたレジスト膜の膜厚の評価結果を示した図である。横軸はドーズ量であり、縦軸は平均膜厚である。なお、平均膜厚は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）それぞれの被観察領域（被照射領域）を横方向及び縦方向にマトリクス状に分割し、各分割領域（分割ポイント）の膜厚を求め、縦方向の各列において分割領域の膜厚を平均化することで求めたものである。
【００３３】
図１０及び図１１からわかるように、レジストＢを用いた場合の方が、レジストＡを用いた場合よりも低い照射量（ドーズ量）でレジストの現像が始まっている。したがって、レジストＢの方がレジストＡよりも感度が高いことがわかる。
【００３４】
図１２は、図１０の観察結果に基づいて得られたレジスト膜の膜厚の標準偏差の評価結果を示した図である。横軸はドーズ量であり、縦軸は膜厚の標準偏差である。図１２からわかるように、レジストＢを用いた場合の方が、レジストＡを用いた場合よりもグラフの幅が狭くなっている。したがって、レジストＢの方がレジストＡよりも良好なコントラストが得られることがわかる。
【００３５】
上述したことからわかるように、図１０、図１１及び図１２の観察及び評価結果から、レジスト膜に用いられるレジストの性能（ＬＥＲ特性、ＬＷＲ関連特性、感度、コントラスト等）を評価することが可能である。ＬＷＲについては、ＬＷＲ自体の直接的な評価を行うことは難しいかもしれないが、少なくともＬＷＲに関連した特性の評価を行うことは可能である。
【００３６】
以上のように、本実施形態では、レジスト膜の連続する被照射領域に対して照射位置に応じて照射量を変えて照射を行う。すなわち、レジスト膜の面内で照射量を変えて、レジスト膜に光や電子線を照射する。本実施形態では、このようにして照射が行われたレジスト膜を現像することで、レジスト膜の評価を的確かつ効率的に行うことができる。特に、レジスト膜に用いるレジスト材料の評価を的確かつ効率的に行うことができる。以下、説明を加える。
【００３７】
レジストの評価では、ＬＥＲ、ＬＷＲ、感度及びコントラスト等の評価が重要である。しかしながら、ＬＥＲ及びＬＷＲについては、一般的に、レジスト膜にラインアンドスペースパターンを形成し、ラインアンドスペースパターンの観察結果に基づいて評価が行われる。これに対して、感度及びコントラストについては、一般的に、フレームマスクを用いて広範囲で均一露光を行い、現像後のレジスト膜厚に基づいて評価が行われる。このように、ＬＥＲ及びＬＷＲの評価と感度及びコントラストの評価とでは、異なった評価手法を用いる必要があり、全ての評価を一度に行うことは難しい。また、ＬＥＲ及びＬＷＲの評価では、レジスト膜に実際にラインアンドスペースパターンを形成するため、レジストの性能以外の性能（露光機の光学精度、マスクの精度等）も影響する。したがって、従来の評価方法では、レジストの性能（特に、レジスト材料の性能）を的確且つ効率的に評価することが難しかった。
【００３８】
上述した本実施形態の方法では、レジスト膜の連続する被照射領域に対して照射位置に応じて照射量を変えて照射を行う。そのため、被照射領域内において連続的又は段階的に照射量を増加又は減少させることができ、一度の測定で、ＬＥＲ特性、ＬＷＲ関連特性、感度及びコントラスト等の全ての評価を行うことが可能である。また、ラインアンドスペースパターン等の特定のパターンを用いる必要がないため、レジストの性能以外の性能（露光機の光学精度、マスクの精度等）の影響を受けずに、レジストの性能（特に、レジスト材料の性能）を評価することができる。したがって、上述した実施形態の方法を用いることにより、レジストの性能を的確且つ効率的に評価することが可能となる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００４０】
１１…半導体基板      １２…レジスト膜      １３…マスク
１４…マスクパターン      １５…照射光      １６…被照射領域
１７…電子線源      １８…電子線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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