JP6148112B2 - 光透過度測定方法 - Google Patents

Description

本発明は光透過度測定方法に関し、特には超薄膜Ｓｉ基板を用いた、極端紫外光とも呼ばれるＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅａｍ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光の透過率測定に関する。

たとえばＡｒＦエキシマレーザー光の波長１９３ｎｍなどでは、石英基板にレジストを塗布して、透過モードでレジストの透過率を測定する。厚さ１ｍｍ程度の石英基板の１９３ｎｍにおける透過率は９０％程度あり、石英基板を用いた透過測定が可能である。しかし、波長が１３．５ｎｍと短いＥＵＶ光は１ｍｍの石英基板を透過することが出来ない。そのため、従来の石英基板を用いた透過モードによるＥＵＶ光での透過率測定は不可能である。そこで、フォトレジストに対するＥＵＶ光の透過率を測定する場合、Ｓｉ／Ｍｏの多層膜反射基板（マルチレイヤーミラー）を用いて測定している。かかる方法においては、最初にレジストを塗布していない多層膜反射基板のＥＵＶ反射率を測定し、ついで多層膜反射基板にレジストを塗布し、ＥＵＶでの反射率を測定し、反射率のロス分からレジスト材料における透過率を算出している。
多層膜反射基板はＳｉとＭｏ層が各４ｎｍの厚さごとに交互に４０層程度積層された形状を有するため、製作は難しく、大変高価である。また、ＥＵＶ光における反射率測定装置も大変高価である。

特開２００５−３３１２７５号公報

本発明では、多層膜反射基板を用いる代わりに、超薄膜Ｓｉ基板を用いた簡便な光透過度の測定方法を提供する。

本発明は、Ｓｉ基板の片面に、光が透過可能な厚さにされた超薄膜領域を形成する工程、該超薄膜領域の光透過度を測定する工程、該Ｓｉ基板の他方の面上に光透過度被測定物質を塗布する工程、および該Ｓｉ基板と該被測定物質の光透過度を測定する工程を含む、光透過度測定方法に関する。
光透過度被測定物質とは光透過度が測定される対象物質である。典型的には光透過度被測定物質はフォトレジストである。本明細書においてはフォトレジストを例として本発明が説明されるが、本発明の測定方法はこれに限定されること無く任意の物質について適用可能である。

本発明により、簡便に光透過度、特にはフォトレジストに対するＥＵＶ光の透過度を測定することができる。

光の透過度を測定する装置の概要を示す図である。 本発明の測定に使用される、光が透過可能な厚さにされた超薄膜領域を有するＳｉ基板の例を示す図である。 フォトレジストの塗布に使用されるスピンチャックの構造を示す図である。 実施例１の結果を示す図である。 本発明の測定に使用される、光が透過可能な厚さにされた超薄膜領域を有するＳｉ基板の例を示す図である。 実施例２の結果を示す図である。

Ｓｉ基板とは主としてＩＣの基板として使用されるＳｉ薄膜をいい、本発明においてはその一部分を光が透過可能な厚さに加工し、超薄膜領域を形成する。その加工方法としては、たとえばエッチングによる方法が使用できる。超薄膜領域のＳｉ基板の厚さは、透過光強度を実用的に測定できる厚さであり、好ましくは１０ナノメートルから８０ナノメートル、より好ましくは１０ナノメートルから５０ナノメートル、より好ましくは１０ナノメートルから３５ナノメートル、最も好ましくは１０ナノメートルから２５ナノメートルの範囲である。

Ｓｉ基板を薄くする方法としては公知の任意の方法が使用でき、機械的方法および化学的方法、または両者の組み合わせによることができる。一般的にはエッチングによる方法が使用でき、公知の任意のエッチング方法が使用できる。好ましくは深掘りエッチング方法が使用され、より好適にはＤｅｅｐ Ｓｉ ＲＩＥ法（深掘りＳｉ反応性イオンエッチング法）が使用される。Ｄｅｅｐ Ｓｉ ＲＩＥ法は深くエッチングでき、エッチング部分のアスペクト比が大きくなるので好ましい。また光が透過可能な厚さにされた超薄膜領域は強度が小さくなるので、強度を大きくするため格子構造を有することもできる。その例は後述の実施例２に記載される。

透過度の測定方法は公知である。たとえば図１に示すように、Ｓｉ基板１の中央部分に超薄膜領域２を形成し、典型的にはＥＵＶ光である測定光４を照射し、透過光５の強度をフォトセンサー６で測定する。なお、測定は真空領域内において行われることが望ましい。

次いで該Ｓｉ基板の他方の面上にフォトレジストを塗布する。図１により説明すると、Ｓｉ基板の超薄膜領域２の下側表面上にフォトレジスト３を塗布する。基板は強度が小さいので、たとえば図３に示した特殊なスピンチャックを用いてレジストを塗布することが好ましい。スピンチャックはＳｉ薄膜部分がスピン吸着により破壊されないように、リング形状をしており、リング部分の中央に吸着のための溝が掘られている。こうすることで、Ｓｉウェハの超薄膜領域にスピンチャックが触れる事によって超薄膜領域が破壊されることを防止することが出来る。

ついで再度真空領域内において光をＳｉ基板の超薄膜領域２に照射し、Ｓｉ基板とフォトレジスト３を透過した透過光５の強度をフォトセンサー６により測定すると、Ｓｉ基板とフォトレジストの両者を透過した光の強度を得ることができる。

超薄膜Ｓｉ基板の光透過度を１００％として、以下の計算式によりレジストの透過率を求める。
Ｔ（透過率）＝レジスト膜付サンプルの透過光強度Ｉｉ／レジスト膜無しのサンプルの透過光強度Ｉ_０
得られた透過率は、たとえばリソグラフィーシミュレーションに必要なＢパラメータの算出に使用される。

本発明においてフォトレジストとは、露光エネルギーに暴露された時に化学反応を起こす感光性材料をいい、ポジ型およびネガ型の任意の公知のフォトレジストを使用することができる。たとえば、ポジ型レジストとしてはＰＭＭＡおよびノボラック−ナフトキノンジアジト系レジストなどが使用でき、ネガ型レジストとしては、ポリヒドキシスチレン系レジスト、およびアクリル系レジストなどが使用できる。また、化学増幅系フォトレジストも使用できる。さらにいわゆる分子レジストやフッ素含有レジストを使用することもできる。

本明細書においては、ＥＵＶ光とは数ｎｍから数十ｎｍの範囲の波長を有する光をいい、典型的には５から４０ｎｍの範囲の光をいい、より典型的には１０から２０ｎｍの範囲の波長を有する光をいい、最も典型的には１３ｎｍ近傍、特には１３．５ｎｍの波長を有する光をいう。
ＥＵＶの光源としては任意のものが使用できる。たとえば、ＸｅジェットＬＬＰ等のレーザープラズマ光源、キャピラリー放電プラズマ光源等の放電プラズマ光源が使用できる。レーザープラズマ光源としては、固体ターゲットのものおよびガスターゲットのものの両者が好適に使用でき、レーザーとしてはたとえば、ＹＡＧレーザーやエキシマレーザーが使用できる。

以下に好ましい測定方法を例示する。
１） 両面研磨のＳｉ基板上にＳｉＯ_２膜を形成し、フォトレジストを塗布して、リソグラフィー技術で超薄膜領域を作るパターンを形成する。
２） レジストパターンをマスクとして、ＳｉＯ_２膜加工し、ＳｉＯ_２マスクを用いてＤｅｅｐ Ｓｉ ＲＩＥ法（深掘りＳｉ反応性イオンエッチング法）によりＳｉの深掘りエッチングを行う。
３） 得られたＳｉ基板の超薄膜領域の光透過度を測定する。
４） Ｓｉ基板の超薄膜領域の裏面部分（エッチング面と反対側）にフォトレジストを塗布する。
５） 再度、光透過度を測定する。

実施例１
図２に示す構造の透過率測定用の超薄膜Ｓｉ基板を使用した。
２インチＳｉ基板（厚さ４００μｍ）の中心に直径５ｍｍの領域を、フォトエッチング技術により厚さ２５ｎｍまで超薄膜化した。得られた超薄膜領域に波長が１３．５ｎｍのＥＵＶ光を照射し、光透過度を測定した。その後、この基板に図３に示す特殊なスピンチャックを用いて、基板裏面にレジストを塗布した。レジストは、ＰＨＳ系のＥＵＶレジストを用いた。膜厚は１００ｎｍであった。またプリベークは９０℃／９０秒とした。波長が１３．５ｎｍのＥＵＶ光を照射し、光透過度を測定した。図４にＥＵＶレジストの透過率測定結果を示す。

実施例２
図５に示す構造の、１ｍｍ格子を持つ薄膜Ｓｉ基板を使用した。この基板では超薄膜領域を格子状にし、強度を保持している。この基板を使用し、実施例１と同様にして厚さ２５ｎｍまで超薄膜化した領域を得た。透過率の測定結果を図６に示す。１ｍｍ格子を持つ基板でも、透過率測定は可能であり、実施例１と同じ結果が得られることがわかった。

Claims (7)

1. Ｓｉ基板の片面に、光が透過可能な厚さにされた超薄膜領域を形成する工程、該超薄膜領域の光透過度を測定する工程、該Ｓｉ基板の他方の面上に光透過度被測定物質を塗布する工程、および該Ｓｉ基板と該被測定物質の光透過度を測定する工程を含む、光透過度測定方法。
2. 光透過度被測定物質がフォトレジストである、請求項１記載の方法。
3. Ｓｉ基板の片面に超薄膜領域を形成する工程が、エッチングにより行われる、請求項１または２記載の方法。
4. 該エッチングが深掘りエッチング法により行われる、請求項３記載の方法。
5. 該超薄膜領域のＳｉ基板の厚さが１０ナノメートルから８０ナノメートルの範囲である、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
6. 該超薄膜領域が格子構造を有する、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
7. 光がＥＵＶ光である、請求項１から６のいずれか１項記載の方法。