JP3416618B2 - 薄膜評価方法および薄膜評価装置 - Google Patents
薄膜評価方法および薄膜評価装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜評価技術に係
り、特にリソグラフィ・プロセスにおけるレジスト特性
の評価方法及び評価装置に関する。
り、特にリソグラフィ・プロセスにおけるレジスト特性
の評価方法及び評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】LSIの高集積化にともない素子は微細化
し、露光波長の限界に迫る勢いである。この微細化を支
えているリソグラフィ・プロセスでは、キー・マテリア
ルであるレジストが高い解像性を達成するようにプロセ
ス条件の最適化が行われている。この最適化のときに、
考慮すべき重要な因子に、レジストの現像速度などの現
像特性がある。
し、露光波長の限界に迫る勢いである。この微細化を支
えているリソグラフィ・プロセスでは、キー・マテリア
ルであるレジストが高い解像性を達成するようにプロセ
ス条件の最適化が行われている。この最適化のときに、
考慮すべき重要な因子に、レジストの現像速度などの現
像特性がある。
【０００３】従来、レジストの現像特性の評価は光学的
手段や水晶振動子を用いたマイクロバランス法で行われ
ていた。例えば、光学的手法ではレジスト薄膜に光を照
射し、薄膜干渉を利用して、現像時の膜厚変化を測定す
る手法である。しかし、最近ではレジスト薄膜の膜厚が
光源の波長より短くなり、十分な精度で膜厚変化を測定
するのが難しいという本質的な問題がある。一方、マイ
クロバランス法は、数ｎｍの膜厚でも測定できるという
高い感度を有するが、1枚の水晶振動子で1種類の露光条
件の現像速度しか測定できないために、レジストの現像
特性を調べるためには１０種類以上の異なる露光量でそ
れぞれの水晶振動子上のレジストを照射し、溶解速度を
測定しなければならず、異なる露光量の枚数分だけ測定
を繰り返すために処理速度が遅いという実用上、大きな
問題がある。
手段や水晶振動子を用いたマイクロバランス法で行われ
ていた。例えば、光学的手法ではレジスト薄膜に光を照
射し、薄膜干渉を利用して、現像時の膜厚変化を測定す
る手法である。しかし、最近ではレジスト薄膜の膜厚が
光源の波長より短くなり、十分な精度で膜厚変化を測定
するのが難しいという本質的な問題がある。一方、マイ
クロバランス法は、数ｎｍの膜厚でも測定できるという
高い感度を有するが、1枚の水晶振動子で1種類の露光条
件の現像速度しか測定できないために、レジストの現像
特性を調べるためには１０種類以上の異なる露光量でそ
れぞれの水晶振動子上のレジストを照射し、溶解速度を
測定しなければならず、異なる露光量の枚数分だけ測定
を繰り返すために処理速度が遅いという実用上、大きな
問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、解決しようと
する課題はレジストの現像特性を高速に測定して、レジ
ストの現像特性を評価する方法およびこの方法に基づく
測定装置を提供することである。
する課題はレジストの現像特性を高速に測定して、レジ
ストの現像特性を評価する方法およびこの方法に基づく
測定装置を提供することである。
【０００５】上記の課題を解決するために、複数の電極
を有する水晶振動子からなるマイクロバランスを用い
て、この水晶振動子上にレジスト膜を塗布し、この複数
の電極領域上のレジストを種々の露光量で照射し、現像
時のレジストの現像速度を個々の電極毎に測定する。マ
イクロバランス法とは水晶振動子の電極上の物質の質量
変化が共振周波数の変化に比例することを利用した質量
測定法であり、微量天秤としても公知である。
を有する水晶振動子からなるマイクロバランスを用い
て、この水晶振動子上にレジスト膜を塗布し、この複数
の電極領域上のレジストを種々の露光量で照射し、現像
時のレジストの現像速度を個々の電極毎に測定する。マ
イクロバランス法とは水晶振動子の電極上の物質の質量
変化が共振周波数の変化に比例することを利用した質量
測定法であり、微量天秤としても公知である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
薄膜評価方法は、水晶振動子の表面電極の上に被測定薄
膜を形成して溶媒に浸漬し、前記薄膜の重量変化を測定
するマイクロバランス法において、前記水晶振動子の表
面電極を互いに分離して複数個設け、それぞれの表面電
極の上の前記被測定薄膜の重量変化を測定することを特
徴とするものである。
薄膜評価方法は、水晶振動子の表面電極の上に被測定薄
膜を形成して溶媒に浸漬し、前記薄膜の重量変化を測定
するマイクロバランス法において、前記水晶振動子の表
面電極を互いに分離して複数個設け、それぞれの表面電
極の上の前記被測定薄膜の重量変化を測定することを特
徴とするものである。
【０００７】請求項２の発明にかかる薄膜評価方法は、
請求項１に記載の方法において、前記複数個の表面電極
を、前記水晶振動子の表面におけるマイクロバランス法
の等感度の領域に設けたことを特徴とするものである。
請求項１に記載の方法において、前記複数個の表面電極
を、前記水晶振動子の表面におけるマイクロバランス法
の等感度の領域に設けたことを特徴とするものである。
【０００８】請求項３の発明にかかる薄膜評価方法は、
請求項１または２に記載の方法において、前記被測定薄
膜を、水晶振動子の表面に形成した後に所定の露光をし
てから前記溶媒に浸漬することを特徴とするものであ
る。
請求項１または２に記載の方法において、前記被測定薄
膜を、水晶振動子の表面に形成した後に所定の露光をし
てから前記溶媒に浸漬することを特徴とするものであ
る。
【０００９】請求項４の発明にかかる薄膜評価方法は、
請求項３に記載の方法において、前記複数の表面電極の
それぞれの領域において、その上に形成された前記被測
定薄膜に対して、それぞれ個別に制御された露光量で露
光することを特徴とするものである。
請求項３に記載の方法において、前記複数の表面電極の
それぞれの領域において、その上に形成された前記被測
定薄膜に対して、それぞれ個別に制御された露光量で露
光することを特徴とするものである。
【００１０】請求項５の発明にかかる薄膜評価方法は、
請求項３または４に記載の方法において、前記複数の表
面電極を、前記露光による前記被測定薄膜の重量変化の
少ない領域では相対的に大きくし、重量変化の大きい領
域では相対的に小さく形成することを特徴とするもので
ある。
請求項３または４に記載の方法において、前記複数の表
面電極を、前記露光による前記被測定薄膜の重量変化の
少ない領域では相対的に大きくし、重量変化の大きい領
域では相対的に小さく形成することを特徴とするもので
ある。
【００１１】請求項６の発明にかかる薄膜評価方法は、
請求項３または４に記載の方法において、前記露光は、
前記被測定薄膜の重量変化が少ない露光を前記水晶振動
子の相対的に感度の高い領域で行い、重量変化が大きい
露光を前記水晶振動子の相対的に感度の低い領域で行う
ことを特徴とするものである。
請求項３または４に記載の方法において、前記露光は、
前記被測定薄膜の重量変化が少ない露光を前記水晶振動
子の相対的に感度の高い領域で行い、重量変化が大きい
露光を前記水晶振動子の相対的に感度の低い領域で行う
ことを特徴とするものである。
【００１２】請求項７の発明にかかる薄膜評価装置は、
水晶振動子の表面電極の上に形成された被測定薄膜を溶
媒に浸漬し、前記薄膜の重量変化を測定する薄膜評価装
置（マイクロバランス装置）において、前記水晶振動子
の表面電極を互いに分離して複数個設けたことを特徴と
するものである。
水晶振動子の表面電極の上に形成された被測定薄膜を溶
媒に浸漬し、前記薄膜の重量変化を測定する薄膜評価装
置（マイクロバランス装置）において、前記水晶振動子
の表面電極を互いに分離して複数個設けたことを特徴と
するものである。
【００１３】請求項８の発明にかかる薄膜評価方法は、
請求項７に記載の装置において、前記複数個の表面電極
を、前記水晶振動子の表面におけるマイクロバランス法
の等感度の領域に設けたことを特徴とするものである。
請求項７に記載の装置において、前記複数個の表面電極
を、前記水晶振動子の表面におけるマイクロバランス法
の等感度の領域に設けたことを特徴とするものである。
【００１４】請求項９の発明にかかる薄膜評価装置は、
請求項７に記載の装置において、前記複数個の表面電極
を、前記水晶振動子の表面におけるマイクロバランス法
の高感度の領域では相対的に小さくし、低感度の領域で
は相対的に大きく形成したことを特徴とするものであ
る。
請求項７に記載の装置において、前記複数個の表面電極
を、前記水晶振動子の表面におけるマイクロバランス法
の高感度の領域では相対的に小さくし、低感度の領域で
は相対的に大きく形成したことを特徴とするものであ
る。
【００１５】請求項１０の発明にかかる薄膜評価装置
は、請求項７〜９のいずれかに記載の装置において、前
記複数の表面電極の領域に対して、それぞれ個別に制御
された露光量で露光する露光手段を備えたことを特徴と
するものである。
は、請求項７〜９のいずれかに記載の装置において、前
記複数の表面電極の領域に対して、それぞれ個別に制御
された露光量で露光する露光手段を備えたことを特徴と
するものである。
【００１６】請求項１１の発明にかかる薄膜評価装置
は、請求項１０に記載の装置において、前記露光手段
は、露光光源として光、電子線、X線、イオン線の少な
くともいずれかの光源を含むことを特徴とするものであ
る。
は、請求項１０に記載の装置において、前記露光手段
は、露光光源として光、電子線、X線、イオン線の少な
くともいずれかの光源を含むことを特徴とするものであ
る。
【００１７】請求項１２の発明にかかる薄膜評価装置
は、請求項１０または１１に記載の装置において、前記
複数個の表面電極を、前記被測定薄膜に対する露光量の
大きい領域では相対的に小さくし、露光量の小さい領域
では相対的に大きく形成したことを特徴とするものであ
る。
は、請求項１０または１１に記載の装置において、前記
複数個の表面電極を、前記被測定薄膜に対する露光量の
大きい領域では相対的に小さくし、露光量の小さい領域
では相対的に大きく形成したことを特徴とするものであ
る。
【００１８】請求項１３の発明にかかる薄膜評価装置
は、請求項７〜１２のいずれかに記載の装置において、
前記複数の表面電極がそれぞれ個別に接続された共振回
路と、この共振回路の共振周波数を検知する周波数計と
を備え、前記共振周波数の変化により前記複数の表面電
極の上に形成される前記被測定薄膜のそれぞれの重量変
化を測定することを特徴とするものである。
は、請求項７〜１２のいずれかに記載の装置において、
前記複数の表面電極がそれぞれ個別に接続された共振回
路と、この共振回路の共振周波数を検知する周波数計と
を備え、前記共振周波数の変化により前記複数の表面電
極の上に形成される前記被測定薄膜のそれぞれの重量変
化を測定することを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。図１および図２は、本
発明の一実施の形態による薄膜評価装置（マイクロバラ
ンス装置）および薄膜評価方法を説明するための図であ
る。図１は被測定試料としてのレジスト薄膜を塗布する
水晶振動子を示す平面図で、１は水晶振動子、２は水晶
振動子１の表面に互いに分離して形成された複数個の表
面電極を示す。この例では、表面電極２は、水晶振動子
１の同一円周上に１２個形成されている。
ついて図面を参照して説明する。図１および図２は、本
発明の一実施の形態による薄膜評価装置（マイクロバラ
ンス装置）および薄膜評価方法を説明するための図であ
る。図１は被測定試料としてのレジスト薄膜を塗布する
水晶振動子を示す平面図で、１は水晶振動子、２は水晶
振動子１の表面に互いに分離して形成された複数個の表
面電極を示す。この例では、表面電極２は、水晶振動子
１の同一円周上に１２個形成されている。
【００２０】この水晶振動子１の電極２を含む表面上
に、特性評価の対象となるレジスト薄膜３を塗布する。
レジスト薄膜３の塗布方法には回転塗布、キャスト、真
空蒸着や電解重合などの手段を用いることができる。水
晶振動子１のレジスト塗布をしていない裏面は保護部材
を用いてレジスト現像液に触れないようにして防水対策
を施しても良い。
に、特性評価の対象となるレジスト薄膜３を塗布する。
レジスト薄膜３の塗布方法には回転塗布、キャスト、真
空蒸着や電解重合などの手段を用いることができる。水
晶振動子１のレジスト塗布をしていない裏面は保護部材
を用いてレジスト現像液に触れないようにして防水対策
を施しても良い。
【００２１】図２は薄膜評価装置の概略構成を示す図で
ある。図２において、１は水晶振動子、３はこの水晶振
動子１の表面に塗布された評価対象のレジスト薄膜であ
り、いずれも断面図を示している（電極２は薄いので図
示省略している）。４は現像液槽、５は共振回路、６は
周波数計、７は制御用計算機を示す。レジスト薄膜３が
塗布された水晶振動子１からなる検出部を現像液槽４中
の現像液に浸漬し、現像中のレジスト薄膜３の重量変化
を測定する。勿論、現像液槽４をフローセルにし、現像
液を流しながら測定しても良い。
ある。図２において、１は水晶振動子、３はこの水晶振
動子１の表面に塗布された評価対象のレジスト薄膜であ
り、いずれも断面図を示している（電極２は薄いので図
示省略している）。４は現像液槽、５は共振回路、６は
周波数計、７は制御用計算機を示す。レジスト薄膜３が
塗布された水晶振動子１からなる検出部を現像液槽４中
の現像液に浸漬し、現像中のレジスト薄膜３の重量変化
を測定する。勿論、現像液槽４をフローセルにし、現像
液を流しながら測定しても良い。
【００２２】水晶振動子１の各電極２をリード線で発振
回路４へ接続する。この発振回路４によりこの電極２上
のレジスト薄膜３と水晶振動子の質量の和に対応する共
振振動数が得られる。つまり、レジスト薄膜３の質量分
Δｍだけ付加するとこの電極部分の水晶振動子の共振周
波数がΔωだけ変化する。レジストの重量と水晶振動子
の共振周波数の関係は次の式１で与えられている。
回路４へ接続する。この発振回路４によりこの電極２上
のレジスト薄膜３と水晶振動子の質量の和に対応する共
振振動数が得られる。つまり、レジスト薄膜３の質量分
Δｍだけ付加するとこの電極部分の水晶振動子の共振周
波数がΔωだけ変化する。レジストの重量と水晶振動子
の共振周波数の関係は次の式１で与えられている。
【００２３】
【数１】
【００２４】ここでωは共振周波数、Ｎは振動数定数、
Ａは水晶振動子上の電極の表面積、ρは水晶振動子１の
密度である。従って、レジスト薄膜３の重量（質量）あ
るいは重量変化からレジスト薄膜３の膜厚の情報が得ら
れる。例えば、９ＭＨｚの水晶振動子１の直径１０ｍｍ
の電極上のレジスト薄膜３の膜厚が１ｎｍ変化すると１
Ｈｚの変化量に対応する。このようにｎｍオーダーで高
精度に膜厚を測定できる。この共振周波数を周波数計６
で計測し、制御用計算機７にデータ保存する。このよう
な回路を各電極２毎に設けて一回の現像で複数の電極２
上のレジスト薄膜３の現像速度を独立に同時測定でき
る。
Ａは水晶振動子上の電極の表面積、ρは水晶振動子１の
密度である。従って、レジスト薄膜３の重量（質量）あ
るいは重量変化からレジスト薄膜３の膜厚の情報が得ら
れる。例えば、９ＭＨｚの水晶振動子１の直径１０ｍｍ
の電極上のレジスト薄膜３の膜厚が１ｎｍ変化すると１
Ｈｚの変化量に対応する。このようにｎｍオーダーで高
精度に膜厚を測定できる。この共振周波数を周波数計６
で計測し、制御用計算機７にデータ保存する。このよう
な回路を各電極２毎に設けて一回の現像で複数の電極２
上のレジスト薄膜３の現像速度を独立に同時測定でき
る。
【００２５】各電極２上のレジスト薄膜３を異なる露光
量で照射しておけば、一回の現像で複数の露光量に対応
する現像速度の情報が得られ、レジストの現像特性が容
易に速やかに評価できる。本発明の特徴である、一つの
水晶振動子１上のレジスト薄膜３の複数の領域に露光す
る手段としては、公知の露光装置を使用することができ
る。例えば、半導体用の縮小投影露光装置、電子線露光
装置、X線露光装置、ガルバノミラーを搭載したレーザ
ー光源、ステップタブレットを搭載した光源などを用い
る事が出来る。
量で照射しておけば、一回の現像で複数の露光量に対応
する現像速度の情報が得られ、レジストの現像特性が容
易に速やかに評価できる。本発明の特徴である、一つの
水晶振動子１上のレジスト薄膜３の複数の領域に露光す
る手段としては、公知の露光装置を使用することができ
る。例えば、半導体用の縮小投影露光装置、電子線露光
装置、X線露光装置、ガルバノミラーを搭載したレーザ
ー光源、ステップタブレットを搭載した光源などを用い
る事が出来る。
【００２６】電極２の領域は水晶振動子１上であればど
こでも可能であるが、目的により最適な場所の設定があ
る。円形の水晶振動子を基準振動で測定する場合は、円
の中心が感度がもっとも高く、周辺に向かうにつれて低
感度になる。したがって、複数の露光条件の現像速度を
同等の精度で測定するのであれば、図１に示すように円
形水晶振動子の中心から等距離の円周上に等しい面積の
露光領域を設定すればよい。
こでも可能であるが、目的により最適な場所の設定があ
る。円形の水晶振動子を基準振動で測定する場合は、円
の中心が感度がもっとも高く、周辺に向かうにつれて低
感度になる。したがって、複数の露光条件の現像速度を
同等の精度で測定するのであれば、図１に示すように円
形水晶振動子の中心から等距離の円周上に等しい面積の
露光領域を設定すればよい。
【００２７】信号強度は電極面積に比例するから、電極
面積を変えることも有効な手段である。面積を変える事
により全ての電極で等感度測定可能になる。図３はその
ような一例である。水晶振動子１の一番感度の高い、円
の中心上の電極１１は面積が小さく、一番感度の低い、
周辺上の電極１２は面積が大きくしてある。この様にし
て、どの電極上でも同感度で測定する事が出来る。
面積を変えることも有効な手段である。面積を変える事
により全ての電極で等感度測定可能になる。図３はその
ような一例である。水晶振動子１の一番感度の高い、円
の中心上の電極１１は面積が小さく、一番感度の低い、
周辺上の電極１２は面積が大きくしてある。この様にし
て、どの電極上でも同感度で測定する事が出来る。
【００２８】また、現像速度の変化に合わせて測定感度
を変える事も有効な測定方法である。例えば、ポジ型レ
ジストを測定する場合では低露光量領域は現像速度が小
さいために、マイクロバランスの信号強度変化が小さく
なり、より高精度で溶解速度を測定する必要がある。従
って、この低露光量条件を精度良く測定するためには、
低露光量領域を円形水晶振動子１の中心に設置すればよ
い。図４は測定感度を変えた電極を有する水晶振動子１
の例である。電極２１が水晶振動子１の中心に位置する
ために測定感度が一番高い。逆に、露光量が多く、溶解
速度の変化が大きい場合は測定感度が低くてもよいの
で、周辺の電極２２で測定する。このようにして、どの
溶解速度でも高精度で測定する事が可能になる。
を変える事も有効な測定方法である。例えば、ポジ型レ
ジストを測定する場合では低露光量領域は現像速度が小
さいために、マイクロバランスの信号強度変化が小さく
なり、より高精度で溶解速度を測定する必要がある。従
って、この低露光量条件を精度良く測定するためには、
低露光量領域を円形水晶振動子１の中心に設置すればよ
い。図４は測定感度を変えた電極を有する水晶振動子１
の例である。電極２１が水晶振動子１の中心に位置する
ために測定感度が一番高い。逆に、露光量が多く、溶解
速度の変化が大きい場合は測定感度が低くてもよいの
で、周辺の電極２２で測定する。このようにして、どの
溶解速度でも高精度で測定する事が可能になる。
【００２９】一枚の水晶振動子１上の複数の領域を異な
る露光量で露光されたレジスト薄膜３を一度に現像し
て、この水晶振動子の各電極部分における共振周波数の
変化を測定する場合は、各共振周波数測定は干渉しない
ように独立させた方が好ましい。勿論、周波数測定回路
や計算機を必要に応じて1台で兼用しても良い。その場
合には、各電極の信号を順番に検出するタイミング回路
を設けて、各電極の共振周波数を順番に計測すれば良
い。各電極上の露光量は同じ露光量にして、再現性を調
べたり、データ量を増やして、測定精度を向上させる事
も可能である。勿論、露光工程なしにレジスト以外の膜
の除去や堆積を測定することも可能である。
る露光量で露光されたレジスト薄膜３を一度に現像し
て、この水晶振動子の各電極部分における共振周波数の
変化を測定する場合は、各共振周波数測定は干渉しない
ように独立させた方が好ましい。勿論、周波数測定回路
や計算機を必要に応じて1台で兼用しても良い。その場
合には、各電極の信号を順番に検出するタイミング回路
を設けて、各電極の共振周波数を順番に計測すれば良
い。各電極上の露光量は同じ露光量にして、再現性を調
べたり、データ量を増やして、測定精度を向上させる事
も可能である。勿論、露光工程なしにレジスト以外の膜
の除去や堆積を測定することも可能である。
【００３０】上記電極は、水晶振動子の両面で同様な複
数の電極構造を設けてもよいし、片方だけ、複数の電極
構造を設けてもよい。一方だけ、複数の電極構造を有す
る場合には、他方は一枚の大きな共通電極として作用す
る。この場合には、共通電極側にレジストを塗布すると
平坦な基板上での回転塗布になるので平坦性のよい塗布
膜が得られるという利点がある。両面とも複数電極を設
ける場合には各振動の独立性が高いという利点がある。
共通電極の場合には、その反対面の複数電極同士の間隔
が水晶振動子の厚さよりも広いことが、各振動の独立性
を保つために必要であることは言うまでもない。
数の電極構造を設けてもよいし、片方だけ、複数の電極
構造を設けてもよい。一方だけ、複数の電極構造を有す
る場合には、他方は一枚の大きな共通電極として作用す
る。この場合には、共通電極側にレジストを塗布すると
平坦な基板上での回転塗布になるので平坦性のよい塗布
膜が得られるという利点がある。両面とも複数電極を設
ける場合には各振動の独立性が高いという利点がある。
共通電極の場合には、その反対面の複数電極同士の間隔
が水晶振動子の厚さよりも広いことが、各振動の独立性
を保つために必要であることは言うまでもない。
【００３１】以上に説明した本発明の装置および方法で
は、一枚の水晶振動子１上に塗布された被測定試料であ
るレジスト薄膜３上に複数の露光領域があるので、一回
の測定で複数の露光条件のデータを測定する事ができ、
測定時間が短時間になる。また、本発明では各電極の感
度を変える事ができるので、被測定試料に合わせた最適
の条件で測定できる。また、本発明の方法では、水晶振
動子１上に被測定試料であるレジスト薄膜３を塗布する
が、この水晶振動子１上にＳｉＯ2、ＳｉＮx、ＴｉＯ2
などを堆積したり、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕなどを電着するこ
とにより、種々の下地材質の上でのレジストの特性を手
軽に評価することができる。
は、一枚の水晶振動子１上に塗布された被測定試料であ
るレジスト薄膜３上に複数の露光領域があるので、一回
の測定で複数の露光条件のデータを測定する事ができ、
測定時間が短時間になる。また、本発明では各電極の感
度を変える事ができるので、被測定試料に合わせた最適
の条件で測定できる。また、本発明の方法では、水晶振
動子１上に被測定試料であるレジスト薄膜３を塗布する
が、この水晶振動子１上にＳｉＯ2、ＳｉＮx、ＴｉＯ2
などを堆積したり、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕなどを電着するこ
とにより、種々の下地材質の上でのレジストの特性を手
軽に評価することができる。
【００３２】また、水晶振動子上のレジスト薄膜をパタ
ーン露光して、パターニングが形成されていく現像過程
を直接測定できる。即ち、露光領域がアルカリ水溶液に
可溶になるポジ型レジストの場合には、露光領域が溶解
すれば、共振周波数が増大し、膨潤すれば共振周波数が
低下することから容易に微細パターンにおけるレジスト
の溶解特性を評価できる。
ーン露光して、パターニングが形成されていく現像過程
を直接測定できる。即ち、露光領域がアルカリ水溶液に
可溶になるポジ型レジストの場合には、露光領域が溶解
すれば、共振周波数が増大し、膨潤すれば共振周波数が
低下することから容易に微細パターンにおけるレジスト
の溶解特性を評価できる。
【００３３】
【実施例】（実施例１）ここでは一例として、ポジ型レ
ジストの現像過程を測定した。図１に示す配置で金電極
２を蒸着法により設け、基本共振周波数５ＭＨｚのＡＴ
カット水晶振動子１を用いた。この水晶振動子１上に、
ポジ型レジストを回転塗布し、加熱乾燥し、厚さ５００
ｎｍのレジスト薄膜３を形成した。この水晶振動子１上
のレジスト薄膜３をAｒFエキシマーレーザーを用いて、
０．１〜１００ｍJ/ｃｍ2の照射量で露光した。
ジストの現像過程を測定した。図１に示す配置で金電極
２を蒸着法により設け、基本共振周波数５ＭＨｚのＡＴ
カット水晶振動子１を用いた。この水晶振動子１上に、
ポジ型レジストを回転塗布し、加熱乾燥し、厚さ５００
ｎｍのレジスト薄膜３を形成した。この水晶振動子１上
のレジスト薄膜３をAｒFエキシマーレーザーを用いて、
０．１〜１００ｍJ/ｃｍ2の照射量で露光した。
【００３４】この水晶振動子１の電極２にリード線を接
続し、水晶振動子１のレジストを塗布していない裏面お
よびリード線を、現像液に触れぬように保護した後、リ
ード線を共振回路５に接続した。この回路５の共振周波
数を周波数分解能１Ｈｚの周波数計６で測定し、制御用
計算機７に測定値を保存した。制御用計算機７はデータ
取得以外に、水晶振動子１を現像液に浸漬するまでに測
定を開始するタイミング制御や、水晶振動子１からなる
検出部や現像液の温度を一定に保つ温度制御も行なっ
た。
続し、水晶振動子１のレジストを塗布していない裏面お
よびリード線を、現像液に触れぬように保護した後、リ
ード線を共振回路５に接続した。この回路５の共振周波
数を周波数分解能１Ｈｚの周波数計６で測定し、制御用
計算機７に測定値を保存した。制御用計算機７はデータ
取得以外に、水晶振動子１を現像液に浸漬するまでに測
定を開始するタイミング制御や、水晶振動子１からなる
検出部や現像液の温度を一定に保つ温度制御も行なっ
た。
【００３５】この水晶振動子１を２０℃の雰囲気下でア
ルカリ現像液に浸漬したところ、図５に示すようなレジ
スト膜厚の時間変化が得られた。数１を用いて図５の縦
軸は周波数をレジスト薄膜の厚さに換算してある。０．
１ｍJ/ｃｍ2の照射量では膜厚は一定で時間変化しない
が、露光量が増大するにつれて、膜厚の現像時間変化が
大きくなり、１００ｍJ/ｃｍ2の照射量では数秒でレジ
スト薄膜３が溶解していることが分かる。このように膜
厚の現像時間変化が露光量に依存する事がわかる。図５
から現像速度を容易に求めることができ、レジストの現
像特性が評価できる。このようにマイクロバランス法を
用いてもレジストの現像特性を、１度の現像で評価でき
るのは、本発明の電極構成を用いて初めて可能になった
ものである。
ルカリ現像液に浸漬したところ、図５に示すようなレジ
スト膜厚の時間変化が得られた。数１を用いて図５の縦
軸は周波数をレジスト薄膜の厚さに換算してある。０．
１ｍJ/ｃｍ2の照射量では膜厚は一定で時間変化しない
が、露光量が増大するにつれて、膜厚の現像時間変化が
大きくなり、１００ｍJ/ｃｍ2の照射量では数秒でレジ
スト薄膜３が溶解していることが分かる。このように膜
厚の現像時間変化が露光量に依存する事がわかる。図５
から現像速度を容易に求めることができ、レジストの現
像特性が評価できる。このようにマイクロバランス法を
用いてもレジストの現像特性を、１度の現像で評価でき
るのは、本発明の電極構成を用いて初めて可能になった
ものである。
【００３６】（実施例２）図３に示す配置で金電極１
１，１２を設けたこと以外は実施例１と同様の操作を繰
り返した。その結果、実施例１の図５と同様な測定結果
が得られ、図３の電極構造を用いる事により等感度で測
定できる。
１，１２を設けたこと以外は実施例１と同様の操作を繰
り返した。その結果、実施例１の図５と同様な測定結果
が得られ、図３の電極構造を用いる事により等感度で測
定できる。
【００３７】（実施例３）次にネガ型レジストを用い
て、異なる測定感度で現像速度を測定した一例を示す。
図４に示す配置で金電極２１，２２を蒸着法により設
け、基本共振周波数５ＭＨｚのＡＴカット水晶振動子１
を用いた。この水晶振動子１上に、ネガ型レジストを回
転塗布し、加熱乾燥し、厚さ３００ｎｍのレジスト薄膜
３を形成した。この水晶振動子１上のレジストをArFエ
キシマーレーザーを用いて、０．１〜５００ｍJ/ｃｍ2
の照射量で露光した。ただし、中心に近い電極ほど高照
射量で露光した。
て、異なる測定感度で現像速度を測定した一例を示す。
図４に示す配置で金電極２１，２２を蒸着法により設
け、基本共振周波数５ＭＨｚのＡＴカット水晶振動子１
を用いた。この水晶振動子１上に、ネガ型レジストを回
転塗布し、加熱乾燥し、厚さ３００ｎｍのレジスト薄膜
３を形成した。この水晶振動子１上のレジストをArFエ
キシマーレーザーを用いて、０．１〜５００ｍJ/ｃｍ2
の照射量で露光した。ただし、中心に近い電極ほど高照
射量で露光した。
【００３８】この水晶振動子１の電極２１，２２にリー
ド線を接続し、水晶振動子１のレジストを塗布していな
い裏面およびリード線が現像液に触れぬように保護した
後、リード線を共振回路５に接続した。この回路５の共
振周波数を周波数分解能１Ｈｚの周波数計６で測定し、
制御用計算機７に測定値を保存した。制御用計算機はデ
ータ取得以外に、水晶振動子１を現像液に浸漬するまで
に測定を開始するタイミング制御や、水晶振動子からな
る検出部や現像液の温度を一定に保つ温度制御も行なっ
た。
ド線を接続し、水晶振動子１のレジストを塗布していな
い裏面およびリード線が現像液に触れぬように保護した
後、リード線を共振回路５に接続した。この回路５の共
振周波数を周波数分解能１Ｈｚの周波数計６で測定し、
制御用計算機７に測定値を保存した。制御用計算機はデ
ータ取得以外に、水晶振動子１を現像液に浸漬するまで
に測定を開始するタイミング制御や、水晶振動子からな
る検出部や現像液の温度を一定に保つ温度制御も行なっ
た。
【００３９】この水晶振動子を２０℃の雰囲気下でアル
カリ現像液に浸漬したところ、高照射量でレジストが不
溶化して、溶解速度が減少した電極部分でも良好な信号
強度で測定する事ができた。このように微小な膜厚変化
のレジスト現像特性でも測定できるのは、本発明の電極
構成を用いて初めて可能になったものである。
カリ現像液に浸漬したところ、高照射量でレジストが不
溶化して、溶解速度が減少した電極部分でも良好な信号
強度で測定する事ができた。このように微小な膜厚変化
のレジスト現像特性でも測定できるのは、本発明の電極
構成を用いて初めて可能になったものである。
【００４０】（実施例４）実施例１でレジストを電子線
用レジストにし、AｒFエキシマーレーザで露光する代わ
りに、電子線を用いて０．１〜１００μC／ｃｍ2で露光
する事以外、同じ操作を繰り返した。その結果が、電子
線レジストの現像特性を良好に測定する事が出来た。
用レジストにし、AｒFエキシマーレーザで露光する代わ
りに、電子線を用いて０．１〜１００μC／ｃｍ2で露光
する事以外、同じ操作を繰り返した。その結果が、電子
線レジストの現像特性を良好に測定する事が出来た。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法で
は、一回の現像で複数の露光量のレジストの溶解速度を
定量的に実時間測定して、レジストの現像特性を評価で
きるという利点がある。本発明では水晶振動子上の質量
を測定するのであるから、レジスト薄膜に限らず、無機
蒸着膜などでも同様に測定できる利点がある。
は、一回の現像で複数の露光量のレジストの溶解速度を
定量的に実時間測定して、レジストの現像特性を評価で
きるという利点がある。本発明では水晶振動子上の質量
を測定するのであるから、レジスト薄膜に限らず、無機
蒸着膜などでも同様に測定できる利点がある。
【図１】本発明の複数の電極を有する水晶振動子の図で
ある。
ある。
【図２】本発明の薄膜評価装置の概略構成を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の等感度の電極を有する水晶振動子の図
である。
である。
【図４】本発明の異なる感度の電極を有する水晶振動子
の図である。
の図である。
【図５】ポジ型レジストの膜厚の現像時間変化を表す図
である。
である。
１ 水晶振動子、
２ 電極、
３ レジスト薄膜、
４ 現像液槽、
５ 共振回路、
６ 周波数計、
７ 制御用計算機。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開2000−260845（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−304244（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−190916（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−34327（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−112293（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−369459（ＪＰ，Ａ)
国際公開00／26636（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 5/00 - 5/04
G03F 7/00 - 7/42
H01L 21/00 - 21/98
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (13)
- 【請求項１】 水晶振動子の表面電極の上に被測定薄膜
を形成して溶媒に浸漬し、前記薄膜の重量変化を測定す
るマイクロバランス法において、前記水晶振動子の表面
電極を互いに分離して複数個設け、それぞれの表面電極
の上の前記被測定薄膜の重量変化を測定することを特徴
とする薄膜評価方法。 - 【請求項２】 前記複数個の表面電極を、前記水晶振動
子の表面におけるマイクロバランス法の等感度の領域に
設けたことを特徴とする請求項１に記載の薄膜評価方
法。 - 【請求項３】 前記被測定薄膜を、水晶振動子の表面に
形成した後に所定の露光をしてから前記溶媒に浸漬する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜評価方
法。 - 【請求項４】 前記複数の表面電極のそれぞれの領域に
おいて、その上に形成された前記被測定薄膜に対して、
それぞれ個別に制御された露光量で露光することを特徴
とする請求項３に記載の薄膜評価方法。 - 【請求項５】 前記複数の表面電極を、前記露光による
前記被測定薄膜の重量変化の少ない領域では相対的に大
きくし、重量変化の大きい領域では相対的に小さく形成
することを特徴とする請求項３または４に記載の薄膜評
価方法。 - 【請求項６】 前記露光は、前記被測定薄膜の重量変化
が少ない露光を前記水晶振動子の相対的に感度の高い領
域で行い、重量変化が大きい露光を前記水晶振動子の相
対的に感度の低い領域で行うことを特徴とする請求項３
または４に記載の薄膜評価方法。 - 【請求項７】 水晶振動子の表面電極の上に形成された
被測定薄膜を溶媒に浸漬し、前記薄膜の重量変化を測定
する薄膜評価装置において、前記水晶振動子の表面電極
を互いに分離して複数個設けたことを特徴とする薄膜評
価装置。 - 【請求項８】 前記複数個の表面電極を、前記水晶振動
子の表面におけるマイクロバランス法の等感度の領域に
設けたことを特徴とする請求項７に記載の薄膜評価装
置。 - 【請求項９】 前記複数個の表面電極を、前記水晶振動
子の表面におけるマイクロバランス法の高感度の領域で
は相対的に小さくし、低感度の領域では相対的に大きく
形成したことを特徴とする請求項７に記載の薄膜評価装
置。 - 【請求項１０】 前記複数の表面電極の領域に対して、
それぞれ個別に制御された露光量で露光する露光手段を
備えたことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載
の薄膜評価装置。 - 【請求項１１】 前記露光手段は、露光光源として光、
電子線、X線、イオン線の少なくともいずれかの光源を
含むことを特徴とする請求項１０に記載の薄膜評価装
置。 - 【請求項１２】 前記複数個の表面電極を、前記被測定
薄膜に対する露光量の大きい領域では相対的に小さく
し、露光量の小さい領域では相対的に大きく形成したこ
とを特徴とする請求項１０または１１に記載の薄膜評価
装置。 - 【請求項１３】 前記複数の表面電極がそれぞれ個別に
接続された共振回路と、この共振回路の共振周波数を検
知する周波数計とを備え、前記共振周波数の変化により
前記複数の表面電極の上に形成される前記被測定薄膜の
それぞれの重量変化を測定することを特徴とする請求項
７〜１２のいずれかに記載の薄膜評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000169977A JP3416618B2 (ja) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | 薄膜評価方法および薄膜評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000169977A JP3416618B2 (ja) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | 薄膜評価方法および薄膜評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001349816A JP2001349816A (ja) | 2001-12-21 |
| JP3416618B2 true JP3416618B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=18672755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000169977A Expired - Fee Related JP3416618B2 (ja) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | 薄膜評価方法および薄膜評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3416618B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4434762B2 (ja) | 2003-01-31 | 2010-03-17 | 東京応化工業株式会社 | レジスト組成物 |
| JP2007187485A (ja) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 検出センサ |
| JP4824439B2 (ja) * | 2006-03-01 | 2011-11-30 | リソテック ジャパン株式会社 | Ｑｃｍ装置 |
| JP2012037047A (ja) | 2010-07-13 | 2012-02-23 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 制動装置、輸送用機器及び産業用機器 |
-
2000
- 2000-06-07 JP JP2000169977A patent/JP3416618B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001349816A (ja) | 2001-12-21 |
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