JP2002093681A - 電子線照射装置、アウトガス捕集方法及びガス分析方法 - Google Patents
電子線照射装置、アウトガス捕集方法及びガス分析方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子線をレジスト膜に全面に照射したときに
レジスト膜から放出されるアウトガスを捕集して分析で
きるようにする。 【解決手段】 内部が真空状態に保持されるチャンバー
１０内の底部にはステージ１１が設けられ、該ステージ
１１は表面にレジスト膜が形成されている半導体基板１
２を保持する。チャンバー１０内の頂部には電子線源１
３が設けられ、該電子線源１３は電子線１４を半導体基
板１２の上のレジスト膜の全面に照射する。チャンバー
１０の側部にはガス捕集管１５が設けられ、レジスト膜
から放出されるアウトガスはガス捕集管１５の活性炭に
吸着される。ガス捕集管１５におけるチャンバー１０の
反対側にはアウトガスを分析するガスクロマトグラフマ
ススペクトロメーター１６が設けられており、ガス捕集
管１５の活性炭から脱離するアウトガスの成分は定量的
又は定性的に解析される。
レジスト膜から放出されるアウトガスを捕集して分析で
きるようにする。 【解決手段】 内部が真空状態に保持されるチャンバー
１０内の底部にはステージ１１が設けられ、該ステージ
１１は表面にレジスト膜が形成されている半導体基板１
２を保持する。チャンバー１０内の頂部には電子線源１
３が設けられ、該電子線源１３は電子線１４を半導体基
板１２の上のレジスト膜の全面に照射する。チャンバー
１０の側部にはガス捕集管１５が設けられ、レジスト膜
から放出されるアウトガスはガス捕集管１５の活性炭に
吸着される。ガス捕集管１５におけるチャンバー１０の
反対側にはアウトガスを分析するガスクロマトグラフマ
ススペクトロメーター１６が設けられており、ガス捕集
管１５の活性炭から脱離するアウトガスの成分は定量的
又は定性的に解析される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造プ
ロセスにおける電子ビームリソグラフィ工程で用いられ
る、電子線照射装置、アウトガス捕集方法及びガス分析
方法に関する。
ロセスにおける電子ビームリソグラフィ工程で用いられ
る、電子線照射装置、アウトガス捕集方法及びガス分析
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路を構成する半導体素子の
微細化に伴って、配線のパターン寸法の一層微細化が求
められており、一層微細なパターンを加工するために
は、露光光として、従来から用いられている紫外線より
も波長が短い短波長光、例えば電子線の使用が検討され
ている。
微細化に伴って、配線のパターン寸法の一層微細化が求
められており、一層微細なパターンを加工するために
は、露光光として、従来から用いられている紫外線より
も波長が短い短波長光、例えば電子線の使用が検討され
ている。
【０００３】電子源から放出される電子ビームをレジス
ト膜に照射してレジストパターンを形成する技術である
電子ビームリソグラフィにおいては、スループット及び
解像性の点で優れている電子ビーム投影露光方式（例え
ば、H.C.Preiffer et al., J.Vac.Sci.Technol., B17
(6), 2840 (1999)）が期待されている。この露光方式
は、通常１００ｋｅＶ程度の高加速のエネルギーを用い
るため、電子の前方散乱の影響が少ないので、解像性に
優れている。
ト膜に照射してレジストパターンを形成する技術である
電子ビームリソグラフィにおいては、スループット及び
解像性の点で優れている電子ビーム投影露光方式（例え
ば、H.C.Preiffer et al., J.Vac.Sci.Technol., B17
(6), 2840 (1999)）が期待されている。この露光方式
は、通常１００ｋｅＶ程度の高加速のエネルギーを用い
るため、電子の前方散乱の影響が少ないので、解像性に
優れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、電子ビーム
をレジスト膜に照射したときにレジスト膜からアウトガ
ス（レジスト膜における脱ガス現象によってレジスト膜
から放出されるガス）が発生し、該アウトガスが電子ビ
ームのエネルギーを吸収するので、電子ビームのエネル
ギーが変動するという問題がある。
をレジスト膜に照射したときにレジスト膜からアウトガ
ス（レジスト膜における脱ガス現象によってレジスト膜
から放出されるガス）が発生し、該アウトガスが電子ビ
ームのエネルギーを吸収するので、電子ビームのエネル
ギーが変動するという問題がある。
【０００５】ところで、Ｆ2 レーザ光を用いるリソグラ
フィにおいては、レジスト膜からのアウトガスは露光装
置の光学系にダメージを与えるため、アウトガスの測定
及び分析が行われている（例えば、R.R.Kunz et al.,
J.Vac.Sci.Technol., B17(6),3330 (1999)）。
フィにおいては、レジスト膜からのアウトガスは露光装
置の光学系にダメージを与えるため、アウトガスの測定
及び分析が行われている（例えば、R.R.Kunz et al.,
J.Vac.Sci.Technol., B17(6),3330 (1999)）。
【０００６】しかしながら、電子線リソグラフィにおい
ては、レジスト膜からのアウトガスの影響を定性的又は
定量的に把握する装置は存在しない。
ては、レジスト膜からのアウトガスの影響を定性的又は
定量的に把握する装置は存在しない。
【０００７】これは、通常の電子ビーム描画装置を用い
る露光方法においては、ガスクロマトグラフィ分析を行
なうために必要なガスを捕集するためには、極めて長い
露光時間が必要になり、実用的ではないということに起
因する。また、電子ビーム描画装置においては、アウト
ガスを捕集するガス捕集管及びアウトガスを分析するガ
ス分析装置を備えることは構造上難しいので、ガス捕集
管及びガス分析装置を備えた装置は実現されていない。
る露光方法においては、ガスクロマトグラフィ分析を行
なうために必要なガスを捕集するためには、極めて長い
露光時間が必要になり、実用的ではないということに起
因する。また、電子ビーム描画装置においては、アウト
ガスを捕集するガス捕集管及びアウトガスを分析するガ
ス分析装置を備えることは構造上難しいので、ガス捕集
管及びガス分析装置を備えた装置は実現されていない。
【０００８】ところで、本願発明の対象となる電子線照
射装置、つまり電子線をレジスト膜に全面に照射する装
置としては、電子線の照射に伴うレジスト膜の物性変化
を測定する装置は提案されているが、レジスト膜から発
生するアウトガスを捕集する装置又はアウトガスを分析
する装置を備えた電子線照射装置は現在のところ提案さ
れていない。
射装置、つまり電子線をレジスト膜に全面に照射する装
置としては、電子線の照射に伴うレジスト膜の物性変化
を測定する装置は提案されているが、レジスト膜から発
生するアウトガスを捕集する装置又はアウトガスを分析
する装置を備えた電子線照射装置は現在のところ提案さ
れていない。
【０００９】このため、電子線照射装置においては、レ
ジスト膜から発生するアウトガスを捕集することができ
ないと共にアウトガスを分析することもできないのが実
状である。
ジスト膜から発生するアウトガスを捕集することができ
ないと共にアウトガスを分析することもできないのが実
状である。
【００１０】前記に鑑み、本発明は、電子線をレジスト
膜に全面的に照射する電子線照射装置においてレジスト
膜から発生するアウトガスを捕集できるようにすること
を第１の目的とし、レジスト膜から発生するアウトガス
を分析できるようにすることを第２の目的とする。
膜に全面的に照射する電子線照射装置においてレジスト
膜から発生するアウトガスを捕集できるようにすること
を第１の目的とし、レジスト膜から発生するアウトガス
を分析できるようにすることを第２の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記の第１の目的を達成
するため、本発明に係る第１の電子線照射装置は、チャ
ンバーの内部に設けられ、表面にレジスト膜が形成され
ている半導体基板を保持する基板ホルダーと、レジスト
膜の全面に電子線を照射する電子線照射手段と、チャン
バーに設けられ、電子線が照射されたときにレジスト膜
から放出されるアウトガスを捕集するガス捕集手段とを
備えている。
するため、本発明に係る第１の電子線照射装置は、チャ
ンバーの内部に設けられ、表面にレジスト膜が形成され
ている半導体基板を保持する基板ホルダーと、レジスト
膜の全面に電子線を照射する電子線照射手段と、チャン
バーに設けられ、電子線が照射されたときにレジスト膜
から放出されるアウトガスを捕集するガス捕集手段とを
備えている。
【００１２】本発明に係る第１の電子線照射装置による
と、電子線が照射されたときにレジスト膜から放出され
るアウトガスを捕集するガス捕集手段を備えているた
め、電子線照射装置によりレジスト膜の全面に電子線を
照射したときにレジスト膜から放出されるアウトガスを
ガス捕集手段により捕集することができる。
と、電子線が照射されたときにレジスト膜から放出され
るアウトガスを捕集するガス捕集手段を備えているた
め、電子線照射装置によりレジスト膜の全面に電子線を
照射したときにレジスト膜から放出されるアウトガスを
ガス捕集手段により捕集することができる。
【００１３】本発明に係る第１の電子線照射装置は、ガ
ス捕集手段に捕集されたアウトガスの成分を分析するガ
ス分析手段をさらに備えていることが好ましい。
ス捕集手段に捕集されたアウトガスの成分を分析するガ
ス分析手段をさらに備えていることが好ましい。
【００１４】このようにすると、ガス捕集手段により捕
集されたアウトガスの成分を定性分析又は定量分析する
ことができる。
集されたアウトガスの成分を定性分析又は定量分析する
ことができる。
【００１５】前記第２の目的を達成するため、本発明に
係る第２の電子線照射装置は、チャンバーの内部に設け
られ、表面にレジスト膜が形成されている半導体基板を
保持する基板ホルダーと、レジスト膜の全面に電子線を
照射する電子線照射手段と、チャンバーに設けられ、電
子線が照射されたときにレジスト膜から放出されるアウ
トガスの成分を分析するガス分析手段とを備えている。
係る第２の電子線照射装置は、チャンバーの内部に設け
られ、表面にレジスト膜が形成されている半導体基板を
保持する基板ホルダーと、レジスト膜の全面に電子線を
照射する電子線照射手段と、チャンバーに設けられ、電
子線が照射されたときにレジスト膜から放出されるアウ
トガスの成分を分析するガス分析手段とを備えている。
【００１６】本発明に係る第２の電子線照射装置による
と、電子線が照射されたときにレジスト膜から放出され
るアウトガスの成分を分析するガス分析手段を備えてい
るため、電子線照射装置によりレジスト膜の全面に電子
線を照射したときにレジスト膜から放出されるアウトガ
スの成分を定性分析又は定量分析することができる。
と、電子線が照射されたときにレジスト膜から放出され
るアウトガスの成分を分析するガス分析手段を備えてい
るため、電子線照射装置によりレジスト膜の全面に電子
線を照射したときにレジスト膜から放出されるアウトガ
スの成分を定性分析又は定量分析することができる。
【００１７】前記第１の目的を達成するため、本発明に
係るアウトガス捕集方法は、表面にレジスト膜が形成さ
れている半導体基板をチャンバー内に保持する工程と、
レジスト膜の全面に電子線を照射する工程と、電子線が
照射されたときにレジスト膜から放出されるアウトガス
を捕集する工程とを備えている。
係るアウトガス捕集方法は、表面にレジスト膜が形成さ
れている半導体基板をチャンバー内に保持する工程と、
レジスト膜の全面に電子線を照射する工程と、電子線が
照射されたときにレジスト膜から放出されるアウトガス
を捕集する工程とを備えている。
【００１８】本発明に係る脱ガス捕集方法によると、レ
ジスト膜の全面に電子線を照射したときにレジスト膜か
ら放出されるアウトガスを捕集することができる。
ジスト膜の全面に電子線を照射したときにレジスト膜か
ら放出されるアウトガスを捕集することができる。
【００１９】前記第２の目的を達成するため、本発明に
係る第１のガス分析方法は、表面にレジスト膜が形成さ
れている半導体基板をチャンバー内に保持する工程と、
レジスト膜の全面に電子線を照射する工程と、電子線が
照射されたときにレジスト膜から放出されるアウトガス
を捕集する工程と、捕集されたアウトガスの成分を分析
する工程とを備えている。
係る第１のガス分析方法は、表面にレジスト膜が形成さ
れている半導体基板をチャンバー内に保持する工程と、
レジスト膜の全面に電子線を照射する工程と、電子線が
照射されたときにレジスト膜から放出されるアウトガス
を捕集する工程と、捕集されたアウトガスの成分を分析
する工程とを備えている。
【００２０】本発明に係る第１の脱ガス分析方法による
と、電子線が照射されたときにレジスト膜から放出され
るアウトガスを捕集すると共に、捕集されたアウトガス
の成分を定性分析又は定量分析することができる。
と、電子線が照射されたときにレジスト膜から放出され
るアウトガスを捕集すると共に、捕集されたアウトガス
の成分を定性分析又は定量分析することができる。
【００２１】前記第２の目的を達成するため、本発明に
係る第２の脱ガス分析方法は、表面にレジスト膜が形成
されている半導体基板をチャンバー内に保持する工程
と、レジスト膜の全面に電子線を照射する工程と、電子
線が照射されたときにレジスト膜から放出されるアウト
ガスの成分を分析する工程とを備えている。
係る第２の脱ガス分析方法は、表面にレジスト膜が形成
されている半導体基板をチャンバー内に保持する工程
と、レジスト膜の全面に電子線を照射する工程と、電子
線が照射されたときにレジスト膜から放出されるアウト
ガスの成分を分析する工程とを備えている。
【００２２】本発明に係る第２の脱ガス分析方法による
と、電子線が照射されたときにレジスト膜から放出され
るアウトガスの成分を定性分析又は定量分析することが
できる。
と、電子線が照射されたときにレジスト膜から放出され
るアウトガスの成分を定性分析又は定量分析することが
できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の第１の実施形態に係る、電子線照射装置、アウトガス
ガス捕集方法及びガス分析方法について、図１を参照し
ながら説明する。
の第１の実施形態に係る、電子線照射装置、アウトガス
ガス捕集方法及びガス分析方法について、図１を参照し
ながら説明する。
【００２４】図１に示すように、内部が真空状態に保持
されるチャンバー１０内の底部には、基板ホルダーとし
てのステージ１１が設けられており、該ステージ１１
は、表面にレジスト膜が形成されている半導体基板１２
を保持する。尚、レジスト膜の種類及び厚さについて
は、特に限定されないが、例えば化学増幅型レジストか
らなり０．７μｍの厚さを有するレジスト膜を形成する
ことができる。
されるチャンバー１０内の底部には、基板ホルダーとし
てのステージ１１が設けられており、該ステージ１１
は、表面にレジスト膜が形成されている半導体基板１２
を保持する。尚、レジスト膜の種類及び厚さについて
は、特に限定されないが、例えば化学増幅型レジストか
らなり０．７μｍの厚さを有するレジスト膜を形成する
ことができる。
【００２５】チャンバー１０内の頂部、つまりステージ
１１と対向する部位には、電子線照射手段としての電子
線源１３が設けられており、該電子線源１３は、例えば
１０ｋｅＶの電子線１４を例えば５分間に亘って、半導
体基板１２の上のレジスト膜の全面に照射する。
１１と対向する部位には、電子線照射手段としての電子
線源１３が設けられており、該電子線源１３は、例えば
１０ｋｅＶの電子線１４を例えば５分間に亘って、半導
体基板１２の上のレジスト膜の全面に照射する。
【００２６】チャンバー１０の側部には、ガス捕集手段
としてのガス捕集管１５が設けられており、該ガス捕集
管１５の内部には例えば活性炭が収納されている。従っ
て、電子線源１３を半導体基板１２の上のレジスト膜に
照射したときに、該レジスト膜から放出されるアウトガ
スはガス捕集管１５の活性炭に吸着される。また、ガス
捕集管１５を例えば４００℃程度の温度に加熱すると、
アウトガスは活性炭から脱離する。
としてのガス捕集管１５が設けられており、該ガス捕集
管１５の内部には例えば活性炭が収納されている。従っ
て、電子線源１３を半導体基板１２の上のレジスト膜に
照射したときに、該レジスト膜から放出されるアウトガ
スはガス捕集管１５の活性炭に吸着される。また、ガス
捕集管１５を例えば４００℃程度の温度に加熱すると、
アウトガスは活性炭から脱離する。
【００２７】ガス捕集管１５におけるチャンバー１０の
反対側には、ガス捕集管１５に捕集されたアウトガスを
分析するガス分析手段としてのガスクロマトグラフマス
スペクトロメーター（ＧＣ−ＭＳ）１６が設けられてお
り、ガスクロマトグラフマススペクトロメーター１６に
より、ガス捕集管１５の活性炭から脱離するアウトガス
の成分、例えば主成分であるイソブテンを定量的又は定
性的に解析することができる。
反対側には、ガス捕集管１５に捕集されたアウトガスを
分析するガス分析手段としてのガスクロマトグラフマス
スペクトロメーター（ＧＣ−ＭＳ）１６が設けられてお
り、ガスクロマトグラフマススペクトロメーター１６に
より、ガス捕集管１５の活性炭から脱離するアウトガス
の成分、例えば主成分であるイソブテンを定量的又は定
性的に解析することができる。
【００２８】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態に係る、電子線照射装置及びガス分析方法につ
いて、図２を参照しながら説明する。
実施形態に係る、電子線照射装置及びガス分析方法につ
いて、図２を参照しながら説明する。
【００２９】図２に示すように、内部が真空状態に保持
されるチャンバー２０内の底部には、基板ホルダーとし
てのステージ２１が設けられており、該ステージ２１
は、表面にレジスト膜が形成されている半導体基板２２
を保持する。尚、レジスト膜の種類及び厚さについて
は、特に限定されないが、例えば化学増幅型レジストか
らなり０．７μｍの厚さを有するレジスト膜を形成する
ことができる。
されるチャンバー２０内の底部には、基板ホルダーとし
てのステージ２１が設けられており、該ステージ２１
は、表面にレジスト膜が形成されている半導体基板２２
を保持する。尚、レジスト膜の種類及び厚さについて
は、特に限定されないが、例えば化学増幅型レジストか
らなり０．７μｍの厚さを有するレジスト膜を形成する
ことができる。
【００３０】チャンバー２０内の頂部、つまりステージ
２１と対向する部位には、電子線照射手段としての電子
線源２３が設けられており、該電子線源２３は、例えば
１０ｋｅＶの電子線２４を例えば５分間に亘って、半導
体基板２２の上のレジスト膜の全面に照射する。
２１と対向する部位には、電子線照射手段としての電子
線源２３が設けられており、該電子線源２３は、例えば
１０ｋｅＶの電子線２４を例えば５分間に亘って、半導
体基板２２の上のレジスト膜の全面に照射する。
【００３１】チャンバー２０の側部には、電子線源２３
を半導体基板２２の上のレジスト膜に照射したときに該
レジスト膜から放出されるアウトガスを分析するガス分
析手段としてのガスクロマトグラフマススペクトロメー
ター（ＧＣ−ＭＳ）２５が設けられており、ガスクロマ
トグラフマススペクトロメーター２５により、レジスト
膜から放出されるアウトガスの成分、例えば主成分であ
るイソブテンを定量的又は定性的に解析することができ
る。
を半導体基板２２の上のレジスト膜に照射したときに該
レジスト膜から放出されるアウトガスを分析するガス分
析手段としてのガスクロマトグラフマススペクトロメー
ター（ＧＣ−ＭＳ）２５が設けられており、ガスクロマ
トグラフマススペクトロメーター２５により、レジスト
膜から放出されるアウトガスの成分、例えば主成分であ
るイソブテンを定量的又は定性的に解析することができ
る。
【００３２】
【発明の効果】本発明に係る第１の電子線照射装置又は
本発明に係るアウトガス捕集方法によると、電子線をレ
ジスト膜の全面に照射したときにレジスト膜から放出さ
れるアウトガスを確実に捕集することができる。
本発明に係るアウトガス捕集方法によると、電子線をレ
ジスト膜の全面に照射したときにレジスト膜から放出さ
れるアウトガスを確実に捕集することができる。
【００３３】本発明に係る第２の電子線照射装置又は本
発明に係る第１若しくは第２のガス分析方法によると、
電子線が照射されたときにレジスト膜から放出されるア
ウトガスの成分を確実に分析することができる。
発明に係る第１若しくは第２のガス分析方法によると、
電子線が照射されたときにレジスト膜から放出されるア
ウトガスの成分を確実に分析することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電子線照射装置
の断面図である。
の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る電子線照射装置
の断面図である。
の断面図である。
１０ チャンバー １１ ステージ（基板ホルダー） １２ 半導体基板 １３ 電子線源（電子線照射手段） １４ 電子線 １５ ガス捕集管（ガス捕集手段） １６ ガスクロマトグラフマススペクトロメーター（ガ
ス分析手段） ２０ チャンバー ２１ ステージ（基板ホルダー） ２２ 半導体基板 ２３ 電子線源（電子線照射手段） ２４ 電子線 ２６ ガスクロマトグラフマススペクトロメーター（ガ
ス分析手段）
ス分析手段） ２０ チャンバー ２１ ステージ（基板ホルダー） ２２ 半導体基板 ２３ 電子線源（電子線照射手段） ２４ 電子線 ２６ ガスクロマトグラフマススペクトロメーター（ガ
ス分析手段）
Claims (6)
- 【請求項１】 チャンバーの内部に設けられ、表面にレ
ジスト膜が形成されている半導体基板を保持する基板ホ
ルダーと、 前記レジスト膜の全面に電子線を照射する電子線照射手
段と、 前記チャンバーに設けられ、前記電子線が照射されたと
きに前記レジスト膜から放出されるアウトガスを捕集す
るガス捕集手段とを備えていることを特徴とする電子線
照射装置。 - 【請求項２】 前記ガス捕集手段に捕集された前記アウ
トガスの成分を分析するガス分析手段をさらに備えてい
ることを特徴とする請求項１に記載の電子線照射装置。 - 【請求項３】 チャンバーの内部に設けられ、表面にレ
ジスト膜が形成されている半導体基板を保持する基板ホ
ルダーと、 前記レジスト膜の全面に電子線を照射する電子線照射手
段と、 前記チャンバーに設けられ、前記電子線が照射されたと
きに前記レジスト膜から放出されるアウトガスの成分を
分析するガス分析手段とを備えていることを特徴とする
電子線照射装置。 - 【請求項４】 表面にレジスト膜が形成されている半導
体基板をチャンバー内に保持する工程と、 前記レジスト膜の全面に電子線を照射する工程と、 前記電子線が照射されたときに前記レジスト膜から放出
されるアウトガスを捕集する工程とを備えていることを
特徴とするアウトガス捕集方法。 - 【請求項５】 表面にレジスト膜が形成されている半導
体基板をチャンバー内に保持する工程と、 前記レジスト膜の全面に電子線を照射する工程と、 前記電子線が照射されたときに前記レジスト膜から放出
されるアウトガスを捕集する工程と、 捕集された前記アウトガスの成分を分析する工程とを備
えていることを特徴とする脱ガス分析方法。 - 【請求項６】 表面にレジスト膜が形成されている半導
体基板をチャンバー内に保持する工程と、 前記レジスト膜の全面に電子線を照射する工程と、 前記電子線が照射されたときに前記レジスト膜から放出
されるアウトガスの成分を分析する工程とを備えている
ことを特徴とする脱ガス分析方法。
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