JP2017090672A

JP2017090672A - レジストパターン検査方法

Info

Publication number: JP2017090672A
Application number: JP2015220476A
Authority: JP
Inventors: 三浦　学; Manabu Miura; 学三浦; 孝幸大西; Takayuki Onishi
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2017-05-25

Abstract

【課題】レジストパターンを精度良く検査できるレジストパターン検査方法を提供する【解決手段】本実施形態によるレジストパターン検査方法は、第１面１ａ上にレジストパターン２Ａが直接形成された基板１に光を照射し、基板１の第１面１ａとは反対の第２面１ｂ側に設けられた受光部１３を用いて、基板１からの透過光又は反射光を受光し、受光部１３の受光強度に基づいてレジストパターン２Ａの位置又は寸法を測定するものである。【選択図】図３

Description

本発明は、レジストパターン検査方法に関する。

ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、縮小投影型露光装置を用いて、フォトマスクのパターンをウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。

例えば、フォトマスクは、石英基板上に形成されたクロム等の遮光膜を加工して作製される。遮光膜の加工は、次のように行われる。まず、遮光膜上にレジストを塗布し、そのレジストに電子線描画装置で所望のパターンを描画する。次に、現像処理により所望の形状のレジストパターンを形成する。続いて、レジストパターンをマスクとしてドライエッチングやウェットエッチングにより遮光膜を加工する。

フォトマスクの遮光膜パターンを検査測定した場合、測定結果にはエッチングプロセス起因のエラーが含まれている。近年、フォトマスクのパターンに要求される精度が厳しくなってきており、遮光膜パターンでなく、エッチングプロセス前のレジストパターンを検査・測定することが求められている。

従来、パターン検査装置は、ランプや連続発振レーザなどの光源から発した光を測定対象のパターン面に照射し、反射光の強度を受光素子で検出して、パターンの寸法や位置を測定していた。このような検査装置において、レジストパターンが形成された基板のパターン面に光を照射した場合、レジストパターンからアウトガスが発生し、受光素子が汚染されて、測定精度が低下するという問題があった。

特開２００４−７７８００号公報特開平９−２８３４９１号公報特開２０１４−１７００４４号公報国際公開第２０１３／０６９７５０号

本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、レジストパターンを精度良く検査できるレジストパターン検査方法を提供することを課題とする。

本発明の一態様によるレジストパターン検査方法は、第１面上にレジストパターンが直接形成された基板に光を照射し、前記基板の前記第１面とは反対の第２面側に設けられた受光部を用いて、前記基板からの透過光又は反射光を受光し、前記受光部の受光強度に基づいて前記レジストパターンの位置又は寸法を測定することを特徴とするものである。

本発明の一態様によるレジストパターン検査方法では、前記第１面を下向きにして前記基板を検査装置のステージに載置し、前記基板の上方に設けられた前記受光部で受光する。この場合、前記基板の下方に設けられた照射部から光を照射し、前記受光部は前記基板を透過した透過光を受光してもよい。

本発明の一態様によるレジストパターン検査方法では、前記第１面を上向きにして前記基板を検査装置のステージに載置し、前記基板の下方に設けられた前記受光部で受光する。この場合、前記基板の上方に設けられた照射部から光を照射し、前記受光部は前記基板を透過した透過光を受光してもよい。

本発明によれば、レジストパターンを精度良く検査できる。

図１は本発明の実施形態によるレジストパターン検査方法を説明するフローチャートである。（ａ）〜（ｄ）はレジストパターンの形成方法を説明する工程断面図である。検査装置でレジストパターンの検査を行っている状態を示す図である。検査装置でレジストパターンの検査を行っている状態の別例を示す図である。検査装置でレジストパターンの検査を行っている状態の別例を示す図である。検査装置でレジストパターンの検査を行っている状態の別例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態によるレジストパターン検査方法を説明するフローチャートであり、図２（ａ）〜（ｄ）はレジストパターン形成方法を説明する工程断面図である。まず、図２（ａ）に示すように、厚さ６．３５ｍｍ程度の石英基板１（以下「基板１」と記載する）を準備し、基板１の第１面１ａ上にレジスト膜２をスピンコート法等によって直接塗布する（ステップＳ１０１）。レジスト膜２は電子線に感応する公知の材料を使用することができ、膜厚は例えば３００ｎｍ程度である。レジスト膜２に紫外線等を照射して硬化させる。

次に、図２（ｂ）に示すように、レジスト膜２上に帯電防止膜３を塗布して形成する（ステップＳ１０２）。帯電防止膜３は、後述する電子線照射の際に、レジスト膜２に電荷が蓄積して帯電することを防止するためのものであり、導電性ポリマーを含むものなど、公知の材料を使用することができる。

次に、図２（ｃ）に示すように、電子線描画装置（図示略）により電子線を露光し、検査用のパターンを描画する（ステップＳ１０３）。描画する検査用パターンは任意であり、例えばラインアンドスペースパターンである。露光後、レジスト膜２の特性上必要であれば、ＰＥＢ（Post Exposure Bake）を行う。

続いて、現像液で現像し（ステップＳ１０４）、リンスして、図２（ｄ）に示すように、レジストパターン２Ａを形成する。帯電防止膜３は、ＰＥＢ又は現像工程で除去される。レジストパターン２Ａは基板１上に直接形成されており、パターンの無い部分では基板１の表面が露出している。

次に、検査装置を用いてレジストパターン２Ａの検査を行う（ステップＳ１０５）。図３は検査装置の概略構成を示す。検査装置は、レーザ光源１１、照射部１２、受光部１３、ステージ制御部１４、信号処理部１５、ステージ１６及びホルダ１７を備えている。

ステージ１６上にホルダ１７が設けられており、ホルダ１７は基板１を保持する。ステージ制御部１４は、ステージ１６の移動を制御する。

レーザ光源１１は、例えばＡｒＦエキシマレーザである。照射部１２は、レーザ光源１１で発生したレーザ光（以下、「光」と記載する）を基板１に照射する。受光部１３は、基板１からの反射光を受光する。照射部１２及び受光部１３は、ステージ１６及びホルダ１７の上方に設けられ、基板１の上方から基板１に光が照射される。ステージ１６が移動することで、光が基板１上を走査できるようになっている。

信号処理部１５は、受光部１３で測定した受光強度から基板１上のレジストパターン２Ａの有無を判定し、レジストパターン２Ａの位置や寸法を測定する。

本実施形態では、図３に示すように、レジストパターン２Ａが形成された基板１の第１面１ａを下向きにしてホルダ１７に設置する。第１面１ａとは反対側の第２面１ｂが上向きとなり、照射部１２及び受光部１３に対向する。

照射部１２は、基板１の何もパターンが形成されていない露出された第２面１ｂへ光を照射する。照射された光は、基板１を透過し、レジストパターン２Ａのある部分においては、レジストパターン２Ａで反射される。

レジストパターン２Ａは、光が照射されるとアウトガスを発生し得る。レジストパターン２Ａが形成された基板１の第１面１ａを上向きにして基板１をステージ１６上に載置した場合、アウトガスにより受光部１３が汚染され得る。受光部１３が汚染されると、受光強度の測定精度が低下する。

しかし、本実施形態では、図３に示すように、レジストパターン２Ａが形成された基板１の第１面１ａを下向きにして基板１をステージ１６上に載置し、受光部１３は基板１の上方（第２面１ｂ側）に設けられている。受光部１３とレジストパターン２Ａとの間に基板１があり、この基板１が受光部１３へ向かうアウトガスを遮るため、アウトガスによる受光部１３の汚染を抑制することができる。そのため、アウトガスが発生した場合でも、受光部１３における測定精度の低下を抑制し、レジストパターン２Ａの位置や寸法を精度良く測定し、検査を行うことができる。

レジストパターン２Ａの検査後、基板１からレジストパターン２Ａを剥離し、洗浄する（ステップＳ１０６）。洗浄後の基板１は、再利用することができる。

このように、本実施形態によれば、受光部１３の汚染を抑制して、レジストパターンを精度良く検査できる。また、遮光膜を用いないため、遮光膜の蒸着プロセスやエッチングプロセスが不要であり、検査に要する時間を短縮することができる。また、基板１を容易にリサイクルすることができる。

上記実施形態は反射光による測定であったが、図４に示すように照射部１２を基板１の下方に設け、透過光による測定を行ってもよい。基板１には遮光膜が設けられていないため、照射部１２から照射された光は、レジストパターン２Ａの無い部分において基板１を透過する。受光部１３は透過光を受光する。

図５に示すように、照射部１２及び受光部１３を、ステージ１６及びホルダ１７の下方に設けると共に、レジストパターン２Ａが形成された基板１の第１面１ａを上向きにして基板１をステージ１６上に載置してもよい。受光部１３は、基板１からの反射光を受光する。

図６に示すように、照射部１２をステージ１６及びホルダ１７の上方に設け、受光部１３をステージ１６及びホルダ１７の下方に設け、レジストパターン２Ａが形成された基板１の第１面１ａを上向きにして基板１をステージ１６上に載置してもよい。受光部１３は、基板１を透過した透過光を受光する。

レジストパターン２Ａから発生するアウトガスが上方へ向かう特性を有する場合は、図５や図６に示すように、受光部１３を基板１の下方に設け、レジストパターン２Ａが形成された基板１の第１面１ａを上向きにして基板１をステージ１６上に載置する構成とすることが好ましい。一方、レジストパターン２Ａから発生するアウトガスが下方へ向かう特性を有する場合は、図３や図４に示すように、受光部１３を基板１の上方に設け、レジストパターン２Ａが形成された基板１の第１面１ａを下向きにして基板１をステージ１６上に載置する構成とすることが好ましい。このような構成とすることで、アウトガスによる受光部１３の汚染をさらに抑制し、測定精度の低下を抑制することができる。

照射部１２は、ステージ１６及びホルダ１７の上方と下方の両方に設けられていてもよい。同様に、受光部１３は、ステージ１６及びホルダ１７の上方と下方の両方に設けられていてもよい。レジストパターン２Ａから発生するアウトガスの特性に応じて、レジストパターン２Ａが形成された基板１の第１面１ａを上向きにするか下向きにするかを選択し、さらに透過光と反射光のどちらで測定を行うかを選択した上で、使用する照射部１２及び受光部１３を決定する。

上記実施形態では、基板１上にレジスト膜２を直接塗布し、レジストパターン２Ａが基板１上に直接形成され、レジストパターン２Ａの無い部分では基板１の表面が露出している例について説明したが、基板１上に光が透過できる程度の薄膜を形成し、この薄膜上にレジスト膜２を塗布してもよい。この場合、レジストパターン２Ａの無い部分では薄膜の表面が露出する。照射部１２から照射された光は、この薄膜を透過するため、レジストパターン２Ａのある部分とのコントラストをとることができ、パターン検査が可能となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１石英基板
２レジスト膜
２Ａレジストパターン
３帯電防止膜
１１レーザ光源
１２照射部
１３受光部
１４ステージ制御部
１５信号処理部
１６ステージ
１７ホルダ

Claims

第１面上にレジストパターンが直接形成された基板に光を照射し、
前記基板の前記第１面とは反対の第２面側に設けられた受光部を用いて、前記基板からの透過光又は反射光を受光し、
前記受光部の受光強度に基づいて前記レジストパターンの位置又は寸法を測定することを特徴とするレジストパターン検査方法。
前記第１面を下向きにして前記基板を検査装置のステージに載置し、前記基板の上方に設けられた前記受光部で受光することを特徴とする請求項１に記載のレジストパターン検査方法。
前記基板の下方に設けられた照射部から光を照射し、前記受光部は前記基板を透過した透過光を受光することを特徴とする請求項２に記載のレジストパターン検査方法。
前記第１面を上向きにして前記基板を検査装置のステージに載置し、前記基板の下方に設けられた前記受光部で受光することを特徴とする請求項１に記載のレジストパターン検査方法。
前記基板の上方に設けられた照射部から光を照射し、前記受光部は前記基板を透過した透過光を受光することを特徴とする請求項４に記載のレジストパターン検査方法。