JP2015156422A - パターン検査方法、パターン形成制御方法およびパターン検査装置 - Google Patents

パターン検査方法、パターン形成制御方法およびパターン検査装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ＤＳＡによって形成されるパターンを容易に検査することができるパターン検査方法を提供すること。
【解決手段】実施形態のパターン検査方法では、基板上にガイドパターンが形成される。また、ガイドパターン上にブロック共重合体が塗布される。そして、所定の加熱条件に従って前記基板が加熱されることによって、前記ブロック共重合体に対し、前記ガイドパターンの形状に応じた自己組織化が進行する。さらに、前記基板の加熱中または加熱後に、蛍光顕微鏡によって前記基板が観察される。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、パターン検査方法、パターン形成制御方法およびパターン検査装置に関する。
次世代リソグラフィプロセスの技術として、近年、ＤＳＡ（Directed Self Assembly）プロセスが注目されてきている。半導体装置の製造プロセスにＤＳＡプロセスを適用するためには、被処理基板内などで一様にミクロ相分離反応を進行させる必要がある。このようなミクロ相分離反応には、（１）材料の組成、（２）ガイドパターンの形状、（３）加熱工程、等の高い制御性が要求される。
しかしながら、ＤＳＡによってどのようなパターンが形成されるかを検査することは、困難であった。このため、ＤＳＡによって形成されるパターンを容易に検査する技術の開発が望まれている。
木原 尚子、"自己組織化リソグラフィ技術"、［online］、東芝レビューＶｏｌ．６７ Ｎｏ．４（２０１２年４月号） Ｐ．４４〜Ｐ４７、［２０１４年１月２３日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.toshiba.co.jp/tech/review/2012/04/67_04pdf/a12.pdf＞
本発明が解決しようとする課題は、ＤＳＡによって形成されるパターンを容易に検査することができるパターン検査方法、パターン形成制御方法およびパターン検査装置を提供することである。
実施形態によれば、パターン検査方法が提供される。前記パターン検査方法には、ガイドパターン形成ステップと、塗布ステップと、加熱ステップと、観察ステップとが含まれている。前記ガイドパターン形成ステップでは、基板上にガイドパターンが形成される。前記塗布ステップでは、前記ガイドパターン上にブロック共重合体が塗布される。前記加熱ステップでは、所定の加熱条件に従って前記基板が加熱されることによって、前記ブロック共重合体に対し、前記ガイドパターンの形状に応じた自己組織化が進行する。そして、観察ステップでは、前記基板の加熱中または加熱後に、蛍光顕微鏡によって前記基板が観察される。
図１は、実施形態に係るパターン検査装置の構成を示す図である。 図２は、ＤＳＡ材料の構成を示す図である。 図３は、ブロック共重合体の塗布処理を説明するための図である。 図４は、ＤＳＡプロセスで形成される微細なホールパターンを示す図である。 図５は、ウエハ上に微細なホールパターンを形成する際のブロック共重合体の相分離を説明するための図である。 図６は、微細なライン＆スペースパターンを形成する際に用いるウエハの断面構成を示す図である。 図７は、ウエハ上に微細なライン＆スペースパターンを形成する際のブロック共重合体の相分離を説明するための図である。 図８は、ＤＳＡプロセスで形成される微細なライン＆スペースパターンを示す図である。 図９は、共焦点レーザー顕微鏡の構成を示す図である。 図１０は、ＳＴＥＤ顕微鏡の構成を示す図である。 図１１は、ＳＩＭの構成を示す図である。
以下に添付図面を参照して、実施形態に係るパターン検査方法、パターン形成制御方法およびパターン検査装置を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
（第１の実施形態）
図１は、実施形態に係るパターン検査装置の構成を示す図である。パターン検査装置１は、ＤＳＡ（Directed Self Assembly）プロセスを行う際のＤＳＡパターンの形成状況を、蛍光ラベル法などを用いて検査する装置である。パターン検査装置１は、加熱部１０と、塗布部２０と、観察部３０と、制御装置５１と、表示部５２とを備えている。
加熱部１０は、ＤＳＡプロセスでの被処理基板（例えば、ウエハＷａ）を加熱する。ＤＳＡプロセスは、ガイドパターン（誘導パターン）が形成された後、ガイドパターン上またはガイドパターン間（ガイド領域）にＤＳＡ材料を自己組織化（相分離）させることによってＤＳＡパターン（相分離後パターン）が形成されるプロセスである。この自己組織化は、ガイドパターン上またはガイドパターン間に配置されたＤＳＡ材料を加熱することによって行われる。加熱部１０は、ＤＳＡ材料が塗布されたウエハＷａを加熱することによって、ＤＳＡ材料を自己組織化させる。
本実施形態では、ＤＳＡ材料としてブロック共重合体が用いられる。このブロック共重合体は、例えば、ポリメチルメタクリレート(ＰＭＭＡ)とポリスチレン(ＰＳ)とを有している。なお、このブロック共重合体において、ＰＭＭＡの一部をペリレンで置換しておいてもよい。
加熱部１０は、支持部１１と、ホットプレート１２と、加熱制御部１３とを備えている。支持部１１は、ピン状の部材で構成されており、ウエハＷａを底面側から支持する。支持部１１は、ホットプレート１２の上面側に配置されている。
ホットプレート１２は、ウエハＷａを底面側から加熱する。ホットプレート１２は、加熱領域が複数のブロックに分けられており、ブロック毎に加熱温度を制御することができるよう構成されている。この構成により、ホットプレート１２は、ウエハ面内の位置ごとに、温度調整を行う。ホットプレート１２は、例えば、自己組織化の進行が他の位置よりも遅れている位置のブロックを基準温度よりも加温する。また、ホットプレート１２は、例えば、自己組織化の進行が他の位置よりも進んでいる位置のブロックを基準温度よりも減温する。加熱制御部１３は、制御装置５１からの指示に従って、ホットプレート１２を制御する。
塗布部２０は、ウエハＷａにＤＳＡ材料を塗布する。塗布部２０は、ＤＳＡ材料供給部２１と、ウエハ支持部２２とを備えている。ＤＳＡ材料供給部２１は、ＤＳＡ材料をウエハＷａ上に吐出する。ウエハ支持部２２は、ウエハＷａを載置する。ウエハ支持部２２は、載置したウエハＷａを回転させることによって、ＤＳＡ材料をウエハＷａ上で均一に広げるとともに、余分なＤＳＡ材料をウエハＷａの外側に排出させる。
観察部３０は、ウエハＷａ上のＤＳＡ材料を観察することによって、ＤＳＡプロセスの進行状況を観察する。本実施形態の観察部３０は、加熱部１０によるウエハＷａの加熱中または加熱後に、ウエハＷａの表面を観察する。観察部３０は、例えば、蛍光顕微鏡や走査型レーザー顕微鏡である。
観察部３０は、光源３１と、撮像装置３２と、フィルタ３３，３６と、ダイクロイックミラー３４と、対物レンズ３５と、リレーレンズ３７とを備えている。光源３１は、励起光４１Ｌを出力してフィルタ３３側に送る。フィルタ３３は、励起光４１Ｌのうちの所定の励起光４２Ｌのみを選択的に透過させる。
ダイクロイックミラー３４は、励起光を反射するとともに、蛍光を透過させるミラーである。ここでのダイクロイックミラー３４は、励起光４２Ｌを反射して対物レンズ３５側へ導くとともに、対物レンズ３５側から送られてくる蛍光４３Ｌを撮像装置３２側へ透過させる。
対物レンズ３５は、励起光４２Ｌを集光してウエハＷａ上に照射する。励起光４２Ｌは、ウエハＷａ上で反射されると、反射光である蛍光４３Ｌが対物レンズ３５側に送られる。蛍光４３Ｌは、対物レンズ３５およびダイクロイックミラー３４を介してフィルタ３６に送られる。
フィルタ３６は、蛍光４３Ｌのうちの所定の蛍光４４Ｌのみを選択的に透過させてリレーレンズ３７に送る。リレーレンズ３７は、蛍光４４Ｌを撮像装置３２に送る。撮像装置３２は、蛍光４４Ｌに基づいてウエハＷａの表面画像を生成し、制御装置５１に送る。
制御装置５１は、加熱部１０と、塗布部２０と、観察部３０と、表示部５２とを制御する。制御装置５１は、ウエハＷａの表面画像を表示部５２に表示させる。表示部５２は、ウエハＷａの表面画像をリアルタイムで表示する。
ウエハＷａは、塗布部２０でＤＳＡ材料が塗布された後、搬送部（図示せず）によって加熱部１０に搬送される。そして、ウエハＷａは、加熱部１０で加熱される。これにより、ウエハＷａ上では、ＤＳＡ材料の自己組織化が進行する。このとき、観察部３０は、ＤＳＡプロセスの進行状況をリアルタイムで観察する。そして、表示部５２では、ＤＳＡプロセスの進行状況（ウエハＷａの表面画像）を表示する。
ここで、ＤＳＡ材料について説明する。図２は、ＤＳＡ材料の構成を示す図である。図２の（ａ）に示す第１のＤＳＡ材料は、ブロック共重合体１５である。ブロック共重合体１５は、ｍ個（ｍは自然数）のＰＭＭＡ１６と、ｎ個（ｎは自然数）のＰＳ１７とを有している。
また、図２の（ｂ）に示す第２のＤＳＡ材料は、ブロック共重合体１８である。ブロック共重合体１８は、ブロック共重合体１５が有するＰＭＭＡ１６のうちの一部のＰＭＭＡ１６の側鎖のメチル基を蛍光分子であるペリレン１９に置換したものである。例えば、ブロック共重合体１８は、ブロック共重合体１５が有するｍ個のＰＭＭＡ１６のうちのｐ個（ｐはｍ未満の自然数）のＰＭＭＡ１６の側鎖のメチル基がペリレン１９で置換されたものである。
ブロック共重合体１５，１８に対するＰＭＭＡ１６の体積比率は、例えば、３０％程度である。なお、以下では、ＰＭＭＡ１６の一部がペリレン１９で置換されたブロック共重合体１８を用いて、ＤＳＡパターンの検査を行う場合について説明する。
図３は、ブロック共重合体の塗布処理を説明するための図である。ＤＳＡプロセスでは、ウエハ（例えば、シリコン基板）Ｗａ上に、塗布型カーボン２５などのカーボン膜と、塗布型ガラス２６とが、順番に成膜される。この後、リソグラフィとエッチングによって、塗布型カーボン２５および塗布型ガラス２６に対し、図３の（ａ）に示す直径７０ｎｍ程度のホールパターン（ガイドパターン）が形成される。
そして、図３の（ｂ）に示すように、ガイドパターンとしてのホールパターン（以下、ガイドホールパターンという）が形成されたウエハＷａに対し、ペリレン１９を導入したブロック共重合体１８がスピン塗布される。この後、ウエハＷａは、加熱部１０で加熱される。これにより、ブロック共重合体１８に熱が加えられると、ブロック共重合体１８のミクロ相分離反応が促進され、自己組織化が進行する。観察部３０は、例えば、加熱開始から、ウエハＷａを観察する。これにより、ペリレン１９からの蛍光が観察される。
図４は、ＤＳＡプロセスで形成される微細なホールパターンを示す図である。図４では、ウエハＷａの断面図を示している。ブロック共重合体１８は、加熱されると、図４の（ａ）に示すように、ＰＭＭＡ１６とＰＳ１７とが、ガイドホールパターン内に集合する。なお、ガイドホールパターン以外の箇所では、ブロック共重合体１８の相分離が進まず、ブロック共重合体１８のままウエハＷａ上に残る。
加熱終了後、ウエハＷａにＶＵＶ光の照射およびアルカリ現像が行われると、図４の（ｂ）に示すように、ＰＭＭＡ１６が、ウエハＷａ上から除去される。これにより、ＰＳ１７がガイドホールパターンの外周部を埋めるとともに、ガイドホールパターンの中央部は空洞となる。この結果、塗布型カーボン２５および塗布型ガラス２６で形成されたガイドホールパターンよりも、微細なホールパターンを得ることができる。この後、ＰＳ１７、塗布型カーボン２５および塗布型ガラス２６をマスクとしてウエハＷａがエッチングされると、ＰＳ１７の形状および大きさに応じた実ホールパターンがウエハＷａ上に形成される。
図５は、ウエハ上に微細なホールパターンを形成する際のブロック共重合体の相分離を説明するための図である。図５では、ブロック共重合体１８が塗布されたウエハＷａの上面を示している。図５の（ａ）では、ペリレン１９を有したＰＭＭＡ１６を示し、図５の（ｂ）では、ペリレン１９を有したＰＭＭＡ１６の集合（ＰＭＭＡ群５５）を示している。なお、図５の（ａ）において、ＰＭＭＡ１６以外の箇所は、ＰＳ１７である。また、図５の（ｂ）において、ＰＭＭＡ群５５の周囲はＰＳ１７である。
加熱開始前は、図５の（ａ）に示すように、蛍光を示すＰＭＭＡ１６の分布が、視野内ではランダムである。加熱が進むに従い、ＰＭＭＡ１６の分布はガイドホールパターンの配列に従うように整然と並びだす。これは、ブロック共重合体１８の相分離が進行しているからである。加熱部１０は、ＰＭＭＡ１６の分布の動きが止まるまで、すなわち相分離反応が収束するまで加熱を続ける。これにより、ＰＭＭＡ１６は、ガイドホールパターン上で複数のＰＭＭＡ１６からなるＰＭＭＡ群５５を形成する。このＰＭＭＡ群５５の形状は、ガイドホールパターンの形状に対応している。
加熱終了後、ウエハＷａにＶＵＶ光の照射およびアルカリ現像が行われると、ＰＭＭＡ１６が、ウエハＷａ上から除去される。そして、図５の（ｂ）に示すように、ガイドホールパターン上で複数のＰＭＭＡ１６からなるＰＭＭＡ群５５を形成する。
このように、加熱開始前には、ガイドホールパターン内で、ブロック共重合体１８は互いにランダムに絡み合っている。そして、ブロック共重合体１８は、加熱されることによって、ミクロ相分離が生じる。これにより、ガイドホールパターンの壁部分にはＰＳ１７が配向し、内部にはＰＭＭＡ１６が配向するよう分子が移動する。ＰＭＭＡ１６には、ペリレン１９が付けられているので、ＰＭＭＡ１６の存在する位置は発光する。このため、蛍光顕微鏡などの観察部３０によってウエハＷａが観察されると、ＰＭＭＡ１６の存在する位置を観察することができる。従って、相分離過程でＰＭＭＡ１６の動きをリアルタイムでモニタすることが可能となる。
このような観察の観察結果は、ＤＳＡプロセスの検査に用いてもよいし、ＤＳＡプロセスのプロセス制御（ＤＳＡプロセス制御）に用いてもよい。ＤＳＡプロセスの検査は、例えば、ＤＳＡプロセスによって生成されたパターンの合否判定などである。この合否判定は、制御装置５１によって行われる。
観察結果をＤＳＡプロセスの検査に用いる場合、ＰＭＭＡ群５５の配置位置および形状と、ガイドコンタクトホールの配置位置および形状との関係に基づいて、ＤＳＡプロセスの合否判定などが行われる。撮像装置３２は、ウエハＷａの表面画像を撮像して制御装置５１に送る。これにより、制御装置５１は、ウエハＷａの表面画像に基づいて、ＰＭＭＡ群５５の配置位置および形状を導出する。また、制御装置５１は、設計データなどからガイドコンタクトホールの配置および形状位置を取得する。
なお、パターン検査装置１は、ブロック共重合体１８が塗布される前であって、塗布型カーボン２５および塗布型ガラス２６が形成された後に、ウエハＷａの表面を観察することによって、ガイドコンタクトホールの配置位置を取得してもよい。この場合、撮像装置３２は、ウエハＷａの表面画像を撮像して制御装置５１に送る。そして、制御装置５１は、ウエハＷａの表面画像に基づいて、ガイドコンタクトホールの配置位置および形状を導出する。
制御装置５１は、取得したＰＭＭＡ群５５の配置位置および形状と、ガイドコンタクトホールの配置位置および形状とに基づいて、所望位置かつ所望形状でウエハＷａ上にＤＳＡパターン（コンタクトホール）が形成されているか否かを判定する。パターンの合否判定は、例えば、ウエハＷａの位置毎に行われる。
なお、ＤＳＡプロセスによって生成されたパターンの合否判定は、ユーザが行ってもよい。この場合も、撮像装置３２がＰＭＭＡ群５５の配置位置を取得する。そして、ユーザは、撮像装置３２によって取得されたＰＭＭＡ群５５の配置位置と、設計データなどのガイドコンタクトホールの配置位置とに基づいて、パターンの合否判定を行う。
また、観察結果をＤＳＡプロセス制御に用いる場合、制御装置５１またはユーザは、パターンの合否判定に基づいて、ＤＳＡプロセスのプロセス条件（加熱条件など）を変更する。この場合のパターンの合否判定は、制御装置５１が行ってもよいし、ユーザが行ってもよい。制御装置５１またはユーザは、ＤＳＡプロセスのプロセス条件をリアルタイムで変更してもよいし、この後に処理されるウエハＷａに対して変更してもよい。
制御装置５１は、例えば、ＤＳＡプロセスの加熱条件として、加熱部１０による加熱温度、加熱時間、加熱温度の昇降方法（昇降温過程）などを変更する。また、制御装置５１は、ウエハＷａの位置毎に、プロセス条件を変更してもよい。制御装置５１は、例えば、不合格判定となった領域の中央部を第１のプロセス条件に変更し、不合格判定となった領域の外周部を第２のプロセス条件に変更する。
制御装置５１は、プロセス条件を変更するウエハＷａ上の位置と、この位置毎に設定したプロセス条件の変更内容とを加熱制御部１３に送る。これにより、加熱制御部１３は、ウエハＷａ上の位置毎に変更されたプロセス条件に基づいて、ホットプレート１２を制御する。
なお、制御装置５１は、ＤＳＡプロセスのプロセス条件として、加熱雰囲気を変更してもよい。また、本実施形態では、ＤＳＡプロセスのプロセス条件として、ウエハＷａの加熱条件を変更する場合について説明したが、ブロック共重合体１８の組成比を変更してもよい。
このように、パターン検査装置１は、観察部３０を備えているので、相分離（自己組織化）の進行を観察することができる。また、ＤＳＡ材料に蛍光性を持たせたうえで、蛍光が観察されるので、相分離の観察および制御が容易となる。また、蛍光顕微鏡を用いているので、ＤＳＡ材料（高分子）の動きをリアルタイムモニタすることが可能となる。したがって、パターン検査装置１は、ＤＳＡプロセスを、観察結果に応じてリアルタイムで制御することができる。具体的には、パターン検査装置１は、ＤＳＡプロセスをリアルタイムモニタすることによって、プロセスを途中で止める、或いは条件を変更する等の制御が可能となる。
このように第１の実施形態によれば、ＤＳＡプロセスによって形成されるパターンを容易に検査することが可能となる。また、ＤＳＡプロセスを容易に制御することが可能となる。
（第２の実施形態）
つぎに、図６〜図１１を用いて第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、ＤＳＡプロセスを用いて微細なライン＆スペースのパターンを形成する際にパターン検査とパターン形成の制御とを行う。
第１の実施形態と同様に、本実施形態でも、パターン検査装置１は、ＰＭＭＡ１６の側鎖の一部をペリレン１９に置換したブロック共重合体１８を用いてパターン検査などを行う。但し、本実施形態では、ＰＭＭＡ１６とＰＳ１７との体積比が１：１程度のブロック共重合体１８を用いる。
図６は、微細なライン＆スペースパターンを形成する際に用いるウエハの断面構成を示す図である。ウエハＷａ上には、予め、表面の性質が疎水性を有する疎水性膜６７と親水性の性質を有する親水性膜６８とで形成されたパターンが形成される。疎水性膜６７および親水性膜６８は、それぞれライン形状のパターンである。疎水性膜６７と親水性膜６８とは、例えば、１００ｎｍの周期で交互に配置が繰り返されている。この疎水性膜６７および親水性膜６８で形成されたパターンが、ガイドパターン（以下、ガイドＬ/Ｓパターンという）である。
パターン検査装置１は、このウエハＷａ上にブロック共重合体１８を塗布し加熱処理を行なう。そして、パターン検査装置１は、第１の実施形態と同様に、加熱過程の蛍光を観察する。
図７は、ウエハ上に微細なライン＆スペースパターンを形成する際のブロック共重合体の相分離を説明するための図である。図７では、ブロック共重合体１８が塗布されたウエハＷａの上面を示している。図７の（ａ）では、ペリレン１９を有したＰＭＭＡ１６を示し、図７の（ｂ）および図７の（ｃ）では、ペリレン１９を有したＰＭＭＡ１６の集合（ＰＭＭＡ群６３Ａ，６３Ｂ）を示している。
なお、図７の（ａ）において、ＰＭＭＡ１６以外の箇所は、ＰＳ１７である。また、図７の（ｂ）において、ＰＭＭＡ１６およびＰＭＭＡ群６３Ａの周囲はＰＳ１７であり、図７の（ｃ）において、ＰＭＭＡ１６およびＰＭＭＡ群６３Ｂの周囲はＰＳ１７である。
加熱開始前は、図７の（ａ）に示すように、蛍光を示すＰＭＭＡ１６の分布が、視野内ではランダムである。加熱が進むに従い、ＰＭＭＡ１６およびＰＳ１７の分布はガイドＬ/Ｓパターンの配列に従うように整然と並びだす。
加熱部１０は、予め定めた所定の時間だけウエハＷａの加熱を続ける。これにより、図７の（ｂ）に示すように、ＰＭＭＡ１６は、ホールパターン上で複数のＰＭＭＡ１６からなるＰＭＭＡ群６３Ａを形成する。例えば、予め定めた所定の時間内では、ウエハＷａ上の一部で蛍光パターン（ＰＭＭＡ群６３Ａ）が乱れる場合がある。
この場合、加熱部１０は、加熱時間を延長する。加熱部１０は、ＰＭＭＡ群６３ＡおよびＰＭＭＡ１６の分布の動きが止まるまで、すなわち相分離反応が収束するまで加熱を続ける。これにより、ウエハＷａ内で一様な蛍光パターンが形成されることとなる。具体的には、ＰＭＭＡ群６３ＡおよびＰＭＭＡ１６は、ガイドＬ/Ｓパターン上で複数のＰＭＭＡ１６からなるＰＭＭＡ群６３Ｂを形成する。このＰＭＭＡ群６３Ｂの形状は、ガイドＬ/Ｓパターンの形状に対応している。このように、ＰＭＭＡ群６３Ｂが、ガイドＬ/Ｓパターンの形状に対応した形状となることによって、ミクロ相分離反応が充分に進行したことが判る。
加熱終了後、ウエハＷａにＶＵＶ光の照射およびアルカリ現像が行われると、ＰＭＭＡ１６が、ウエハＷａ上から除去される。この結果、疎水性膜６７および親水性膜６８で形成されたガイドＬ/Ｓパターンよりも、微細なライン＆スペースパターンを得ることができる。この微細なライン＆スペースパターンは、例えば、２５ｎｍのピッチを有している。この後、ＰＳ１７をマスクとしてウエハＷａがエッチングされると、ＰＳ１７の形状および大きさに応じた実ホールパターンがウエハＷａ上に形成される。
図８は、ＤＳＡプロセスで形成される微細なライン＆スペースパターンを示す図である。図８では、ウエハＷａの断面図を示している。ウエハＷａ上において、ＰＭＭＡ群６３Ｂが除去されることによって、ＰＳ１７が残される。これにより、ＰＳ１７の集まりで形成されたラインパターン６９がウエハＷａ上に形成される。
このとき、パターン検査装置１は、第１の実施形態と同様の方法によって、ＤＳＡによって形成されるパターンを検査する。また、パターン検査装置１は、第１の実施形態と同様の方法によって、ＤＳＡプロセスを制御する。
なお、観察部３０は、何れの顕微鏡を用いて構成されてもよい。例えば、観察部３０は、共焦点レーザー顕微鏡、ＳＴＥＤ（Stimulated Emission Depletion）顕微鏡、ＳＩＭ（Structured Illumination Microscopy）であってもよい。また、観察部３０は、ＳＴＯＲＭ（Stochastic Optical Reconstruction Microscopy）やＰＡＬＭ（Photo Activated Localization Microscopy）であってもよい。
図９は、共焦点レーザー顕微鏡の構成を示す図である。共焦点レーザー顕微鏡７０は、光源７１、レンズＬ１〜Ｌ６、ピンホールＰＨ１，ＰＨ２、スキャナーＳ１，Ｓ２、オブジェクティブレンズ７４、フィルタ７３、デテクター７２を備えている。
共焦点レーザー顕微鏡７０では、光源７１から出力されたレーザー光が、レンズＬ１、ピンホールＰＨ１、レンズＬ２を介してスキャナーＳ１，Ｓ２に送られる。このレーザー光は、スキャナーＳ１，Ｓ２からレンズＬ３，Ｌ４を介してオブジェクティブレンズ７４に送られる。さらに、レーザー光は、オブジェクティブレンズ７４を介してウエハＷａに照射される。
そして、ウエハＷａで反射されたレーザー光は、オブジェクティブレンズ７４、レンズＬ４，Ｌ３、スキャナーＳ２，Ｓ１を介してレンズＬ５に送られる。さらに、このレーザー光は、レンズＬ５、ピンホールＰＨ２、レンズＬ６、フィルタ７３を介して、デテクター７２に送られる。これにより、ウエハＷａの状態がデテクター７２で検出される。このような共焦点レーザー顕微鏡７０では、ピンホールＰＨ１，ＰＨ２で余分なレーザー光がカットされるので、デテクター７２は、鮮明な像を得ることができる。
図１０は、ＳＴＥＤ顕微鏡の構成を示す図である。ＳＴＥＤ顕微鏡８０は、光源８６，８７、デテクター８１、レンズ８２，８５、ダイクロイックミラー８３，８４を備えている。
光源８６からは、励起光（Excitation beam）４５Ｌが出力され、光源８７からはＳＴＥＤビーム４６Ｌが出力される。この時、ＳＴＥＤビーム４６Ｌの中心の強度は完全に０であり、ＳＴＥＤビーム４６Ｌはドーナツ状となっている。励起光４５Ｌは、ダイクロイックミラー８３，８４を介してレンズ８５に送られる。また、ＳＴＥＤビーム４６Ｌは、ダイクロイックミラー８４を介してレンズ８５に送られる。そして、これらの２つのビームは、レンズ８５を介してウエハＷａにほぼ同時に照射される。
そして、ウエハＷａで反射された２つのビームは、レンズ８５、ダイクロイックミラー８４，８３、レンズ８２を介してデテクター８１に送られる。これにより、ウエハＷａの状態がデテクター８１で検出される。
ＳＴＥＤ顕微鏡８０では、励起光４５ＬとＳＴＥＤビーム４６ＬとがウエハＷａに照射されることにより、両者の重なった部分の蛍光が消える。これにより、蛍光の幅が小さくなる。
図１１は、ＳＩＭの構成を示す図である。ＳＩＭ９０は、グレーチング９１、レンズ９２、オブジェクティブレンズ９３を備えている。なお、ＳＩＭ９０の光源とデテクターは図示省略している。
ＳＩＭ９０では、励起ビームがグレーチング９１、レンズ９２、オブジェクティブレンズ９３を介してウエハＷａに照射される。これにより、ＳＩＭ９０は、グレーチング状の照明とウエハＷａの表面状態から形成されたモアレ像を解析し、ウエハＷａの構造を推定する。
ウエハＷａのパターン検査やパターン形成の制御は、ウエハプロセスのレイヤ毎に行われる。そして、このウエハプロセスを用いて半導体デバイス（半導体集積回路）が製造される。具体的には、ウエハＷａにガイドパターンが形成された後に、パターン検査装置１は、ガイドパターン上にＤＳＡ材料を塗布する。パターン検査装置１は、パターン検査およびパターン形状の制御を行いながら、ウエハＷａに対して加熱処理を行うことによって、ＤＳＡ材料を自己組織化させる。その後、ウエハＷａの現像などが行われることによって、ウエハＷａ上にＤＳＡパターンが形成される。
そして、ＤＳＡパターンをマスクとしてＤＳＡパターンよりも下層側がエッチングされる。これにより、ＤＳＡパターンに対応する実パターンがウエハＷａ上に形成される。半導体デバイスを製造する際には、上述したパターン検査やパターン形成の制御、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
このように第２の実施形態によれば、ＤＳＡプロセスによって形成されるパターンを容易に検査することが可能となる。また、ＤＳＡプロセスを容易に制御することが可能となる。
このように、第１および第２の実施形態によれば、ＤＳＡプロセスによって形成されるパターンを容易に検査することが可能となる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１…パターン検査装置、１０…加熱部、１２…ホットプレート、１５，１８…ブロック共重合体、１６…ＰＭＭＡ、１７…ＰＳ、１９…ペリレン、２０…塗布部、２５…塗布型カーボン、２６…塗布型ガラス、３０…観察部、３２…撮像装置、５１…制御装置、５２…表示部、５５，６３Ａ，６３Ｂ…ＰＭＭＡ群、６７…疎水性膜、６８…親水性膜、６９…ラインパターン、Ｗａ…ウエハ。

Claims (6)

  1. 基板上にガイドパターンを形成するガイドパターン形成ステップと、
    前記ガイドパターン上にブロック共重合体を塗布する塗布ステップと、
    所定の加熱条件に従って前記基板を加熱することによって、前記ブロック共重合体に対し、前記ガイドパターンの形状に応じた自己組織化を進行させる加熱ステップと、
    前記基板の加熱中または加熱後に、蛍光顕微鏡によって前記基板を観察する観察ステップと、
    を含み、
    前記ブロック共重合体は、少なくとも一種類の単量体の一部の側鎖に蛍光分子が導入されたものであり、
    前記ブロック共重合体は、ポリメチルメタクリレートとポリスチレンとを有し、
    前記蛍光分子は、ペリレンであり、
    前記ポリメチルメタクリレートの側鎖に前記ペリレンが導入されていることを特徴とするパターン検査方法。
  2. 基板上にガイドパターンを形成するガイドパターン形成ステップと、
    前記ガイドパターン上にブロック共重合体を塗布する塗布ステップと、
    所定の加熱条件に従って前記基板を加熱することによって、前記ブロック共重合体に対し、前記ガイドパターンの形状に応じた自己組織化を進行させる加熱ステップと、
    前記基板の加熱中または加熱後に、蛍光顕微鏡によって前記基板を観察する観察ステップと、
    を含むことを特徴とするパターン検査方法。
  3. 前記ブロック共重合体は、少なくとも一種類の単量体の一部の側鎖に蛍光分子が導入されたものであることを特徴とする請求項２に記載のパターン検査方法。
  4. 前記ブロック共重合体は、ポリメチルメタクリレートとポリスチレンとを有し、
    前記蛍光分子は、ペリレンであり、
    前記ポリメチルメタクリレートの側鎖に前記ペリレンが導入されていることを特徴とする請求項３に記載のパターン検査方法。
  5. 基板上にガイドパターンを形成するガイドパターン形成ステップと、
    前記ガイドパターン上にブロック共重合体を塗布する塗布ステップと、
    所定の加熱条件に従って前記基板を加熱することによって、前記ブロック共重合体に対し、前記ガイドパターンの形状に応じた自己組織化を進行させる加熱ステップと、
    前記基板の加熱中または加熱後に、蛍光顕微鏡によって前記基板を観察する観察ステップと、
    前記観察の結果に基づいて、前記加熱条件を変更する条件変更ステップと、
    を含むことを特徴とするパターン形成制御方法。
  6. 基板上にブロック共重合体を塗布する塗布部と、
    所定の加熱条件に従って前記基板を加熱することによって、前記ブロック共重合体に対し、前記基板上に形成されているガイドパターンの形状に応じた自己組織化を進行させる加熱部と、
    前記基板の加熱中または加熱後に、蛍光顕微鏡によって前記基板を観察する観察部と、
    を備えることを特徴とするパターン検査装置。
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