JPH09265189A - 化学増幅系フォトレジストの光反応解析方法および装置 - Google Patents
化学増幅系フォトレジストの光反応解析方法および装置Info
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- JPH09265189A JPH09265189A JP9584996A JP9584996A JPH09265189A JP H09265189 A JPH09265189 A JP H09265189A JP 9584996 A JP9584996 A JP 9584996A JP 9584996 A JP9584996 A JP 9584996A JP H09265189 A JPH09265189 A JP H09265189A
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 化学増幅系レジストの反応の詳細を知り材料
選択の適性化を図ると共にプロセスを確立するための、
新たな解析方法および装置の開発。 【解決手段】 光酸発生剤を含む化学増幅系フォトレジ
ストを予め塗布した基板に露光エネルギーを与え、光酸
発生剤の光分解に伴う反応基のＩＲ吸収の変化をＦＴ−
ＩＲで測定し、プロトンの発生量を求める、化学増幅系
フォトレジストの光反応解析方法および装置。
選択の適性化を図ると共にプロセスを確立するための、
新たな解析方法および装置の開発。 【解決手段】 光酸発生剤を含む化学増幅系フォトレジ
ストを予め塗布した基板に露光エネルギーを与え、光酸
発生剤の光分解に伴う反応基のＩＲ吸収の変化をＦＴ−
ＩＲで測定し、プロトンの発生量を求める、化学増幅系
フォトレジストの光反応解析方法および装置。
Description
【０００１】本発明は、半導体集積回路、液晶表示装置
の作成に際して使用する化学増幅系フォトレジストの光
反応解析方法およびそのための装置に関する。
の作成に際して使用する化学増幅系フォトレジストの光
反応解析方法およびそのための装置に関する。
【０００２】半導体素子の微細化、高性能化はフォトリ
ソグラフィーの飛躍的な解像度の向上により実現されて
きたが、以下のレイリーの式に示されるように、解像度
は、露光波長、およびレンズの開口数ＮＡの関数であ
る。 Ｒ＝ｋ（λ／ＮＡ） レイリーの式からは、解像度を上げるためには、ＮＡを
大きくするか波長λを小さくすればよいことがわかる。
ＮＡは現実的にはほぼ限界値に達しているので、より解
像度を上げるためには、波長λの小さな線源を使用する
必要がある。
ソグラフィーの飛躍的な解像度の向上により実現されて
きたが、以下のレイリーの式に示されるように、解像度
は、露光波長、およびレンズの開口数ＮＡの関数であ
る。 Ｒ＝ｋ（λ／ＮＡ） レイリーの式からは、解像度を上げるためには、ＮＡを
大きくするか波長λを小さくすればよいことがわかる。
ＮＡは現実的にはほぼ限界値に達しているので、より解
像度を上げるためには、波長λの小さな線源を使用する
必要がある。
【０００３】具体的には、従来の１ないし４Ｍ−ＤＲＡ
Ｍはｇ線（４３６ｎｍ）ステッパで、１６Ｍ−ＤＲＡＭ
はｉ線（３６５ｎｍ）ステッパで量産されており、最小
寸法０．３５ミクロンの６４Ｍ−ＤＲＡＭは、ｉ線ステ
ッパ＋変形照明、位相シフト技術を用いて量産されるも
のと考えられている。また、次世代のデバイスである２
５６Ｍ−ＤＲＡＭは最小寸法０．２５ミクロンであるの
で、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーステッパ
が、また次次世代のデバイスである１Ｇ−ＤＲＡＭは最
小寸法０．１８ミクロンであるので、波長１９３ｎｍの
ＡｒＦエキシマレーザーステッパが線源として有力視さ
れている。さらにそれ以後はＦ2レーザー、Ａｒレーザ
ー光（１２６ｎｍ）、真空紫外光（１３ｎｍ）、エレク
トロンビーム（ＥＢ）およびＸ線が候補として挙げられ
ている。このように、半導体素子の微細化、高性能化に
伴い、より波長の短い線源を使用してレジストパターン
を製造する必要がある。
Ｍはｇ線（４３６ｎｍ）ステッパで、１６Ｍ−ＤＲＡＭ
はｉ線（３６５ｎｍ）ステッパで量産されており、最小
寸法０．３５ミクロンの６４Ｍ−ＤＲＡＭは、ｉ線ステ
ッパ＋変形照明、位相シフト技術を用いて量産されるも
のと考えられている。また、次世代のデバイスである２
５６Ｍ−ＤＲＡＭは最小寸法０．２５ミクロンであるの
で、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーステッパ
が、また次次世代のデバイスである１Ｇ−ＤＲＡＭは最
小寸法０．１８ミクロンであるので、波長１９３ｎｍの
ＡｒＦエキシマレーザーステッパが線源として有力視さ
れている。さらにそれ以後はＦ2レーザー、Ａｒレーザ
ー光（１２６ｎｍ）、真空紫外光（１３ｎｍ）、エレク
トロンビーム（ＥＢ）およびＸ線が候補として挙げられ
ている。このように、半導体素子の微細化、高性能化に
伴い、より波長の短い線源を使用してレジストパターン
を製造する必要がある。
【０００４】ところが、従来ｇ線およびｉ線ステッパで
使用されてきたナフトキノンジアジド系のフォトレジス
トは、ＫｒＦおよびＡｒＦエキシマレーザーの波長であ
る２４８ｎｍ、および１９３ｎｍでの吸収が大きすぎて
矩形プロファイルが得られず、光学的バルク効果が大き
いので、上記のエキシマレーザーへの適用は困難であ
る。そこで、２４８ｎｍおよび１９３ｎｍにおいて光吸
収が少なく、高感度な化学増幅系レジストの開発が要望
されている。しかし、化学増幅系レジストの光反応を解
析する装置がないため、レジストの開発が遅れているの
が現状である。従来のナフトキノン系フォトレジストの
光反応は、石英基板にフォトレジストを塗布し、光エネ
ルギーを照射しながら透過率を測定することにより容易
に解析することができた。これらは光を受けることによ
り光分解し、透明になる機構（フォトブリーチ反応）を
有するため、透過率から感光剤の分解率を容易に知るこ
とができるからである。しかし、化学増幅系レジストで
は反応機構が異なるため、２４８ｎｍの光を与えても酸
発生剤は光分解しているにも拘らず、これを透過率の変
化として測定することはできない。
使用されてきたナフトキノンジアジド系のフォトレジス
トは、ＫｒＦおよびＡｒＦエキシマレーザーの波長であ
る２４８ｎｍ、および１９３ｎｍでの吸収が大きすぎて
矩形プロファイルが得られず、光学的バルク効果が大き
いので、上記のエキシマレーザーへの適用は困難であ
る。そこで、２４８ｎｍおよび１９３ｎｍにおいて光吸
収が少なく、高感度な化学増幅系レジストの開発が要望
されている。しかし、化学増幅系レジストの光反応を解
析する装置がないため、レジストの開発が遅れているの
が現状である。従来のナフトキノン系フォトレジストの
光反応は、石英基板にフォトレジストを塗布し、光エネ
ルギーを照射しながら透過率を測定することにより容易
に解析することができた。これらは光を受けることによ
り光分解し、透明になる機構（フォトブリーチ反応）を
有するため、透過率から感光剤の分解率を容易に知るこ
とができるからである。しかし、化学増幅系レジストで
は反応機構が異なるため、２４８ｎｍの光を与えても酸
発生剤は光分解しているにも拘らず、これを透過率の変
化として測定することはできない。
【０００５】そのため、化学増幅系レジストの特性を利
用した新たな解析装置の開発が求められており、これを
使用して化学増幅系レジストの反応の詳細を知り材料選
択の適性化を図ると共にプロセスを確立することが望ま
れている。
用した新たな解析装置の開発が求められており、これを
使用して化学増幅系レジストの反応の詳細を知り材料選
択の適性化を図ると共にプロセスを確立することが望ま
れている。
【０００６】本発明は、光酸発生剤を含む化学増幅系フ
ォトレジストを予め塗布した基板に露光エネルギーを与
え、光酸発生剤の光分解に伴う反応基のＩＲ吸収の変化
をＦＴ−ＩＲで測定し、プロトンの発生量を求める、化
学増幅系フォトレジストの光反応解析方法に関する。
ォトレジストを予め塗布した基板に露光エネルギーを与
え、光酸発生剤の光分解に伴う反応基のＩＲ吸収の変化
をＦＴ−ＩＲで測定し、プロトンの発生量を求める、化
学増幅系フォトレジストの光反応解析方法に関する。
【０００７】本発明は、前記方法を実施するための化学
増幅系フォトレジストの光反応解析装置であって、化学
増幅系フォトレジストが塗布されたサンプルの保持手
段、露光エネルギーを該サンプルに照射する手段、およ
びサンプルのＦＴ−ＩＲを測定できるようＦＴ−ＩＲの
光源をサンプル表面に照射する手段およびその応答をピ
ックアップする手段を有する試料チャンバーを有する装
置も提供する。該装置は、好ましくはロードロック機構
を有し、第１試料チャンバー内にケミカルフィルターを
通過させた窒素または空気を流入させ、また排気させる
ことのできる手段を有する。
増幅系フォトレジストの光反応解析装置であって、化学
増幅系フォトレジストが塗布されたサンプルの保持手
段、露光エネルギーを該サンプルに照射する手段、およ
びサンプルのＦＴ−ＩＲを測定できるようＦＴ−ＩＲの
光源をサンプル表面に照射する手段およびその応答をピ
ックアップする手段を有する試料チャンバーを有する装
置も提供する。該装置は、好ましくはロードロック機構
を有し、第１試料チャンバー内にケミカルフィルターを
通過させた窒素または空気を流入させ、また排気させる
ことのできる手段を有する。
【０００８】本発明はさらに、光酸発生剤を含む化学増
幅系フォトレジストを予め塗布した基板に露光エネルギ
ーを与えた後、均熱条件下でのポストエクスポージャー
ベーク（ＰＥＢ）における酸発生剤の増幅分解反応にと
もなう反応基のＩＲ吸収の変化をＦＴ−ＩＲで測定し、
化学増幅反応におけるプロトンの発生量を求める、化学
増幅系フォトレジストの光反応解析方法に関する。
幅系フォトレジストを予め塗布した基板に露光エネルギ
ーを与えた後、均熱条件下でのポストエクスポージャー
ベーク（ＰＥＢ）における酸発生剤の増幅分解反応にと
もなう反応基のＩＲ吸収の変化をＦＴ−ＩＲで測定し、
化学増幅反応におけるプロトンの発生量を求める、化学
増幅系フォトレジストの光反応解析方法に関する。
【０００９】本発明は、前記方法を実施するための化学
増幅系フォトレジストの光反応解析装置であって、化学
増幅系フォトレジストが塗布されたサンプルの保持手
段、露光エネルギーを該サンプルに照射する手段、およ
びサンプルのＦＴ−ＩＲを測定できるようＦＴ−ＩＲの
光源をサンプル表面に照射する手段およびその応答をピ
ックアップする手段を有する第１試料チャンバー、第１
試料チャンバーから第２試料チャンバーへ露光されたサ
ンプルを移動させる手段、並びにサンプルの保持手段、
サンプルの加熱手段、およびサンプルのＦＴ−ＩＲを測
定できるようＦＴ−ＩＲの光源をサンプル表面に照射す
る手段およびその応答をピックアップする手段を有する
第２試料チャンバーを有する装置も提供する。該装置
は、好ましくはロードロック機構を有し、第１試料チャ
ンバー内および第２試料チャンバー内にケミカルフィル
ターを通過させた窒素または空気を流入させ、また排気
させることのできる手段を有する。
増幅系フォトレジストの光反応解析装置であって、化学
増幅系フォトレジストが塗布されたサンプルの保持手
段、露光エネルギーを該サンプルに照射する手段、およ
びサンプルのＦＴ−ＩＲを測定できるようＦＴ−ＩＲの
光源をサンプル表面に照射する手段およびその応答をピ
ックアップする手段を有する第１試料チャンバー、第１
試料チャンバーから第２試料チャンバーへ露光されたサ
ンプルを移動させる手段、並びにサンプルの保持手段、
サンプルの加熱手段、およびサンプルのＦＴ−ＩＲを測
定できるようＦＴ−ＩＲの光源をサンプル表面に照射す
る手段およびその応答をピックアップする手段を有する
第２試料チャンバーを有する装置も提供する。該装置
は、好ましくはロードロック機構を有し、第１試料チャ
ンバー内および第２試料チャンバー内にケミカルフィル
ターを通過させた窒素または空気を流入させ、また排気
させることのできる手段を有する。
【００１０】「光酸発生剤」は、紫外線照射により励起
されてプロトンを放出することのできる物質をいう。代
表的な光酸発生剤としては、オニウム塩、スルホン酸エ
ステル類、ハロゲン化合物、ジアゾスルホニル化合物、
ナフトキノンジアジド系化合物などがある。「化学増幅
系フォトレジスト」は通常、ベース樹脂、バインダーお
よび光酸発生剤の３つの成分から構成され、ネガ型とポ
ジ型がある。ネガ型を例として説明すると、紫外線照射
により光酸化剤がプロトンを放出し、引き続くポストエ
クスポージャーベークによる加熱処理によりバインダー
とベース樹脂がプロトンによって縮合反応を起こして架
橋し、現像液に不溶化することによりネガの画像を得る
ものである。
されてプロトンを放出することのできる物質をいう。代
表的な光酸発生剤としては、オニウム塩、スルホン酸エ
ステル類、ハロゲン化合物、ジアゾスルホニル化合物、
ナフトキノンジアジド系化合物などがある。「化学増幅
系フォトレジスト」は通常、ベース樹脂、バインダーお
よび光酸発生剤の３つの成分から構成され、ネガ型とポ
ジ型がある。ネガ型を例として説明すると、紫外線照射
により光酸化剤がプロトンを放出し、引き続くポストエ
クスポージャーベークによる加熱処理によりバインダー
とベース樹脂がプロトンによって縮合反応を起こして架
橋し、現像液に不溶化することによりネガの画像を得る
ものである。
【００１１】「光酸発生剤」および「化学増幅系フォト
レジスト」は公知であり、いずれのものも使用できる。
本発明は「光酸発生剤」および「化学増幅系フォトレジ
スト」の反応を解析するものであるので、現在公知のも
のに限らず今後開発されるレジスト系にも好適に使用さ
れる。化学増幅系フォトレジスト中のベース樹脂および
光酸発生剤の具体的組み合わせの代表的な例としては、
実施例でも使用されている、ポリ（ｔ−ブトキシカルポ
ニルオキシ スチレン−スルホン）タイプのコポリマー
のベース樹脂と２，６−ジニトロベンジルトシレートタ
イプの光酸発生剤レジストが挙げられる。
レジスト」は公知であり、いずれのものも使用できる。
本発明は「光酸発生剤」および「化学増幅系フォトレジ
スト」の反応を解析するものであるので、現在公知のも
のに限らず今後開発されるレジスト系にも好適に使用さ
れる。化学増幅系フォトレジスト中のベース樹脂および
光酸発生剤の具体的組み合わせの代表的な例としては、
実施例でも使用されている、ポリ（ｔ−ブトキシカルポ
ニルオキシ スチレン−スルホン）タイプのコポリマー
のベース樹脂と２，６−ジニトロベンジルトシレートタ
イプの光酸発生剤レジストが挙げられる。
【００１２】「露光エネルギー」源は限定するものでは
ないが、２５６Ｍ−ＤＲＡＭ以降のＤＲＡＭの製造に使
用される化学増幅系フォトレジストの反応解析のために
は、ＸｅＦエキシマレーザー光（３５１ｎｍ）、ＸｅＣ
ｌエキシマレーザー光（３０８ｎｍ）、ＫｒＦエキシマ
レーザー光（２４８ｎｍ）、ＫｒＣｌエキシマレーザー
光（２２２ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー光（１９３
ｎｍ）、Ｆ2レーザー光（１５７ｎｍ）、Ａｒレーザー
光（１２６ｎｍ）、真空紫外光（１３ｎｍ）、エレクト
ロンビーム、およびＸ線が好ましく、より好ましくは２
５０ｎｍ以下の波長のものが好ましく、最も好ましくは
ＫｒＦエキシマレーザー光、ＫｒＣｌエキシマレーザー
光、ＡｒＦエキシマレーザー光、およびＦ2レーザー光
である。
ないが、２５６Ｍ−ＤＲＡＭ以降のＤＲＡＭの製造に使
用される化学増幅系フォトレジストの反応解析のために
は、ＸｅＦエキシマレーザー光（３５１ｎｍ）、ＸｅＣ
ｌエキシマレーザー光（３０８ｎｍ）、ＫｒＦエキシマ
レーザー光（２４８ｎｍ）、ＫｒＣｌエキシマレーザー
光（２２２ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー光（１９３
ｎｍ）、Ｆ2レーザー光（１５７ｎｍ）、Ａｒレーザー
光（１２６ｎｍ）、真空紫外光（１３ｎｍ）、エレクト
ロンビーム、およびＸ線が好ましく、より好ましくは２
５０ｎｍ以下の波長のものが好ましく、最も好ましくは
ＫｒＦエキシマレーザー光、ＫｒＣｌエキシマレーザー
光、ＡｒＦエキシマレーザー光、およびＦ2レーザー光
である。
【００１３】本発明においては「発生プロトンの量をＦ
Ｔ−ＩＲを用いて求める」が、ＦＴ−ＩＲにより直接発
生プロトンの量を測定する必要はない。たとえば２，６
−ニトロベンジルトシレートに露光エネルギーを加えた
際のＮＯ2濃度の変化のような、露光エネルギーを加え
ることにより酸発生剤からプロトンが生ずる際に起こる
変化（図２参照）、またはｔ−ＢＯＣ等の酸分解基の脱
離のような、プロトンの存在下でポストエクスポージャ
ーベークする際に生ずる変化（図４参照）をＦＴ−ＩＲ
を用いて測定することができる。本発明の方法および装
置において、ＦＴ−ＩＲとしては表面層の分析に優れる
多重反射型が好ましい。これを使用すれば、厚さ１ミク
ロン程度の領域で起こる微量の化学変化を検出すること
ができる。
Ｔ−ＩＲを用いて求める」が、ＦＴ−ＩＲにより直接発
生プロトンの量を測定する必要はない。たとえば２，６
−ニトロベンジルトシレートに露光エネルギーを加えた
際のＮＯ2濃度の変化のような、露光エネルギーを加え
ることにより酸発生剤からプロトンが生ずる際に起こる
変化（図２参照）、またはｔ−ＢＯＣ等の酸分解基の脱
離のような、プロトンの存在下でポストエクスポージャ
ーベークする際に生ずる変化（図４参照）をＦＴ−ＩＲ
を用いて測定することができる。本発明の方法および装
置において、ＦＴ−ＩＲとしては表面層の分析に優れる
多重反射型が好ましい。これを使用すれば、厚さ１ミク
ロン程度の領域で起こる微量の化学変化を検出すること
ができる。
【００１４】本発明の装置において、基板に露光エネル
ギーを照射し、ＦＴ−ＩＲを用いて発生プロトン量の測
定を行う露光部分は１つのチャンバーとして構成され、
その内部は後述のように窒素雰囲気下または清浄な空気
雰囲気下に保持される。本発明の装置は、好ましくはさ
らにベーク部分を有する。使用されるベーク炉は、水平
均熱型２枚ベーク炉が好ましい。均熱ベークを行うこと
が望ましいので、ベーク炉の温度分布はウェハーの表面
方向で±０．１℃程度であることが好ましい。ベーク条
件としては、６０から２００℃の温度で、１０から３０
０秒程度のベーク時間が一般的である。本発明の装置に
おいて、露光部分およびベーク部分はともにロードロッ
ク機構を有する事が望ましい。各部分はロードロックさ
れた後、ケミカルフィルターを通過させアミン等の不純
物を除去した窒素または空気で置換し、好ましくはアン
モニア濃度を１ｐｐｂ以下に保持する。
ギーを照射し、ＦＴ−ＩＲを用いて発生プロトン量の測
定を行う露光部分は１つのチャンバーとして構成され、
その内部は後述のように窒素雰囲気下または清浄な空気
雰囲気下に保持される。本発明の装置は、好ましくはさ
らにベーク部分を有する。使用されるベーク炉は、水平
均熱型２枚ベーク炉が好ましい。均熱ベークを行うこと
が望ましいので、ベーク炉の温度分布はウェハーの表面
方向で±０．１℃程度であることが好ましい。ベーク条
件としては、６０から２００℃の温度で、１０から３０
０秒程度のベーク時間が一般的である。本発明の装置に
おいて、露光部分およびベーク部分はともにロードロッ
ク機構を有する事が望ましい。各部分はロードロックさ
れた後、ケミカルフィルターを通過させアミン等の不純
物を除去した窒素または空気で置換し、好ましくはアン
モニア濃度を１ｐｐｂ以下に保持する。
【００１５】すなわち、本発明は他の一態様として、光
酸発生剤を含む化学増幅系フォトレジストを予め塗布し
た基板に露光エネルギーを与え、光酸発生剤の光分解に
伴う反応基のＩＲ吸収の変化をＦＴ−ＩＲで測定し、プ
ロトンの発生量を求める、化学増幅系フォトレジストの
光反応解析装置であって、その内部がロードロックされ
た後、ケミカルフィルターを通過させアミン等の不純物
を除去した窒素または空気で置換され、アンモニア濃度
が１ｐｐｂ以下に保持された装置を提供する。同様に、
本発明は、光酸発生剤を含む化学増幅系フォトレジスト
を予め塗布した基板に露光エネルギーを与えた後、均熱
条件下でのポストエクスポージャーベークにおける光酸
発生剤の増幅分解反応にともなう反応基のＩＲ吸収の変
化をＦＴ−ＩＲで測定し、化学増幅反応におけるプロト
ンの発生量を求める、化学増幅系フォトレジストの光反
応解析装置であって、その内部がロードロックされた
後、ケミカルフィルターを通過させアミン等の不純物を
除去した窒素または空気で置換され、アンモニア濃度が
１ｐｐｂ以下に保持された装置を提供する。
酸発生剤を含む化学増幅系フォトレジストを予め塗布し
た基板に露光エネルギーを与え、光酸発生剤の光分解に
伴う反応基のＩＲ吸収の変化をＦＴ−ＩＲで測定し、プ
ロトンの発生量を求める、化学増幅系フォトレジストの
光反応解析装置であって、その内部がロードロックされ
た後、ケミカルフィルターを通過させアミン等の不純物
を除去した窒素または空気で置換され、アンモニア濃度
が１ｐｐｂ以下に保持された装置を提供する。同様に、
本発明は、光酸発生剤を含む化学増幅系フォトレジスト
を予め塗布した基板に露光エネルギーを与えた後、均熱
条件下でのポストエクスポージャーベークにおける光酸
発生剤の増幅分解反応にともなう反応基のＩＲ吸収の変
化をＦＴ−ＩＲで測定し、化学増幅反応におけるプロト
ンの発生量を求める、化学増幅系フォトレジストの光反
応解析装置であって、その内部がロードロックされた
後、ケミカルフィルターを通過させアミン等の不純物を
除去した窒素または空気で置換され、アンモニア濃度が
１ｐｐｂ以下に保持された装置を提供する。
【００１６】露光エネルギーを化学増幅系フォトレジス
トが塗布されたサンプルに照射する手段は、露光エネル
ギーがレーザー光などの場合には、ビームエクスパンダ
ーによりビームを広げ、均一化し、所定の大きさにアパ
ーチャーを用いて整形した後照射するものであることが
望ましい。サンプルのＦＴ−ＩＲを測定できるようＦＴ
−ＩＲの光源をサンプル表面に照射する手段およびその
応答をピックアップする手段は、好ましくは光ファイバ
ーである。口径は適宜選択することができる。第２試料
チャンバー内のものも同様である。第１試料チャンバー
から第２試料チャンバーへ露光されたサンプルを移動さ
せる手段は公知の搬送手段が使用できる。第２試料チャ
ンバー内の温度が低下しないような手段が好ましい。第
１試料チャンバーおよび第２試料チャンバーは、別々に
または一緒にロードロック機構によりロックされる。ま
た、ケミカルフィルターを通過させた窒素または空気を
流入させ、また排気させることのできる手段も、第１試
料チャンバーおよび第２試料チャンバーについて別々に
設けることもできる。
トが塗布されたサンプルに照射する手段は、露光エネル
ギーがレーザー光などの場合には、ビームエクスパンダ
ーによりビームを広げ、均一化し、所定の大きさにアパ
ーチャーを用いて整形した後照射するものであることが
望ましい。サンプルのＦＴ−ＩＲを測定できるようＦＴ
−ＩＲの光源をサンプル表面に照射する手段およびその
応答をピックアップする手段は、好ましくは光ファイバ
ーである。口径は適宜選択することができる。第２試料
チャンバー内のものも同様である。第１試料チャンバー
から第２試料チャンバーへ露光されたサンプルを移動さ
せる手段は公知の搬送手段が使用できる。第２試料チャ
ンバー内の温度が低下しないような手段が好ましい。第
１試料チャンバーおよび第２試料チャンバーは、別々に
または一緒にロードロック機構によりロックされる。ま
た、ケミカルフィルターを通過させた窒素または空気を
流入させ、また排気させることのできる手段も、第１試
料チャンバーおよび第２試料チャンバーについて別々に
設けることもできる。
【００１７】本発明の装置の構成例を図１に示す。図１
の装置では、レジストが塗布されたサンプルを第１試料
チャンバーへ搬入した後、ロードロック機構を閉じ、第
１試料チャンバー内をケミカルフィルターで清浄化され
た窒素または空気で置換する。この際、第２試料チャン
バー内も同時に窒素または空気で置換することが望まし
い。次にたとえばレーザー光のような露光エネルギー源
からの光をサンプルに照射する。露光終了後、第１試料
チャンバー内にて、ベーク前にＦＴ−ＩＲ測定を行うこ
とができる。次に均熱ベーク炉を有する第２試料チャン
バーにサンプルを搬送し、所定条件下でベークを行う。
ベーク終了後、サンプルのＦＴ−ＩＲ測定を行う。ＦＴ
−ＩＲの測定データはパーソナルコンピュータに送られ
る。
の装置では、レジストが塗布されたサンプルを第１試料
チャンバーへ搬入した後、ロードロック機構を閉じ、第
１試料チャンバー内をケミカルフィルターで清浄化され
た窒素または空気で置換する。この際、第２試料チャン
バー内も同時に窒素または空気で置換することが望まし
い。次にたとえばレーザー光のような露光エネルギー源
からの光をサンプルに照射する。露光終了後、第１試料
チャンバー内にて、ベーク前にＦＴ−ＩＲ測定を行うこ
とができる。次に均熱ベーク炉を有する第２試料チャン
バーにサンプルを搬送し、所定条件下でベークを行う。
ベーク終了後、サンプルのＦＴ−ＩＲ測定を行う。ＦＴ
−ＩＲの測定データはパーソナルコンピュータに送られ
る。
【００１８】以下、本発明を実施例に基づき、より詳細
に説明するが、これらの実施例はあくまでも例示であ
り、本発明の範囲をなんら制限するものではない。 実施例 化学増幅ポジ型レジストとして、ポリ（ｔ−ブトキシカ
ルポニルオキシ スチレン−スルホン）タイプのコポリ
マーのベース樹脂と２，６−ジニトロベンジルトシレー
トタイプの光酸発生剤とからなるレジストを使用した。
レジストを基体上に約３０００ｒｐｍの回転数で初期膜
厚１．０３ミクロンとなるようスピンコートし、小型エ
キシマレーザＰＳＸ−１００（ＭＰＢ社製）を使用して
ＫｒＦレーザー光で照射した。
に説明するが、これらの実施例はあくまでも例示であ
り、本発明の範囲をなんら制限するものではない。 実施例 化学増幅ポジ型レジストとして、ポリ（ｔ−ブトキシカ
ルポニルオキシ スチレン−スルホン）タイプのコポリ
マーのベース樹脂と２，６−ジニトロベンジルトシレー
トタイプの光酸発生剤とからなるレジストを使用した。
レジストを基体上に約３０００ｒｐｍの回転数で初期膜
厚１．０３ミクロンとなるようスピンコートし、小型エ
キシマレーザＰＳＸ−１００（ＭＰＢ社製）を使用して
ＫｒＦレーザー光で照射した。
【００１９】照射量の計算は以下のように行った。 １） パルス数の決定 露光パルス数は、発振をさせた後、手で紙を動かす手動
シャッターを開き通過時間を制限することによって決定
した。今回の発振パルス周波数は１０Ｈｚであり、数十
パルスの制御に関して誤差は２ないし３パルス程度であ
る。 ２）中心付近のエネルギー密度の推定 レーザーのパルスエネルギーはカタログ値の５ｍＪ／パ
ルスをそのまま使用した。これをビーム径のカタログ値
である３×４ｍｍ2で割り、平均エネルギーを４２ｍＪ
／ｃｍ2と推定した。またビームの中心強度は平均の約
１．２倍である５０ｍＪ／ｃｍ2と推定した。 ３）ビーム拡大倍率の推定 光学系の寸法からレーザービームの拡大倍率を計算する
と約６．８８倍となり、従って光強度は１／６．８８2
＝１／４７に減衰しているものと考えられる。 ４）フィルタによる光の減衰 上記の１）ないし３）より、１パルス当たりの露光エネ
ルギーは約１．０６ｍＪ／ｃｍ2と推定される。パルス
数の制御が手動シャッターによるため、１０パルス以下
のコントロールは不可能と思われた。したがって、露光
量を変化させて実験を行うためには１パルス当たりのエ
ネルギー量をもっと減らす必要があったため、フィルタ
ーを用いて実験を行った。フィルターの２４８ｎｍでの
透過率は１１．２％であった。上記より、最終的にレジ
ストに入射する光のエネルギーは、１パルス当たり０．
１２ｍＪ／ｃｍ2、つまり露光１秒当たりで１．２ｍＪ
／ｃｍ2と推定した。今回のサンプルの露光時間は２、
４、６、８および１０秒であったので、露光量はそれぞ
れ２．４、４．８、７．２、９．６および１２ｍＪ／ｃ
ｍ2と推定された。
シャッターを開き通過時間を制限することによって決定
した。今回の発振パルス周波数は１０Ｈｚであり、数十
パルスの制御に関して誤差は２ないし３パルス程度であ
る。 ２）中心付近のエネルギー密度の推定 レーザーのパルスエネルギーはカタログ値の５ｍＪ／パ
ルスをそのまま使用した。これをビーム径のカタログ値
である３×４ｍｍ2で割り、平均エネルギーを４２ｍＪ
／ｃｍ2と推定した。またビームの中心強度は平均の約
１．２倍である５０ｍＪ／ｃｍ2と推定した。 ３）ビーム拡大倍率の推定 光学系の寸法からレーザービームの拡大倍率を計算する
と約６．８８倍となり、従って光強度は１／６．８８2
＝１／４７に減衰しているものと考えられる。 ４）フィルタによる光の減衰 上記の１）ないし３）より、１パルス当たりの露光エネ
ルギーは約１．０６ｍＪ／ｃｍ2と推定される。パルス
数の制御が手動シャッターによるため、１０パルス以下
のコントロールは不可能と思われた。したがって、露光
量を変化させて実験を行うためには１パルス当たりのエ
ネルギー量をもっと減らす必要があったため、フィルタ
ーを用いて実験を行った。フィルターの２４８ｎｍでの
透過率は１１．２％であった。上記より、最終的にレジ
ストに入射する光のエネルギーは、１パルス当たり０．
１２ｍＪ／ｃｍ2、つまり露光１秒当たりで１．２ｍＪ
／ｃｍ2と推定した。今回のサンプルの露光時間は２、
４、６、８および１０秒であったので、露光量はそれぞ
れ２．４、４．８、７．２、９．６および１２ｍＪ／ｃ
ｍ2と推定された。
【００２０】ＦＴ−ＩＲのスペクトルの例を図２に示
す。ＮＯ2のＩＲ吸収は約１５５０ｃｍ-1であり、１５
００ｃｍ-1から１６００ｃｍ-1の範囲のピーク面積の変
化からＮＯ2量の変化を測定した。ＮＯ2の減少量はプロ
トンの発生量と対応するので、測定されたＮＯ2量の変
化から、酸濃度を決定することができる。露光エネルギ
ーを変化させたときの、発生する酸濃度の変化の測定結
果を図３に示す。異なるエネルギーで露光されたレジス
トについて、１０５℃で３０秒、６０秒および１２０秒
の間ベークして、ベース樹脂のｔ−ＢＯＣ中のカルボキ
シ基の量の変化をＦＴ−ＩＲにより測定し、これに基づ
いてｔ−ＢＯＣの量の変化を求めた。ＦＴ−ＩＲのスペ
クトルの例を図４に、測定結果を図５に示す。
す。ＮＯ2のＩＲ吸収は約１５５０ｃｍ-1であり、１５
００ｃｍ-1から１６００ｃｍ-1の範囲のピーク面積の変
化からＮＯ2量の変化を測定した。ＮＯ2の減少量はプロ
トンの発生量と対応するので、測定されたＮＯ2量の変
化から、酸濃度を決定することができる。露光エネルギ
ーを変化させたときの、発生する酸濃度の変化の測定結
果を図３に示す。異なるエネルギーで露光されたレジス
トについて、１０５℃で３０秒、６０秒および１２０秒
の間ベークして、ベース樹脂のｔ−ＢＯＣ中のカルボキ
シ基の量の変化をＦＴ−ＩＲにより測定し、これに基づ
いてｔ−ＢＯＣの量の変化を求めた。ＦＴ−ＩＲのスペ
クトルの例を図４に、測定結果を図５に示す。
【図１】本発明の装置の構成例を示す図
【図２】ＦＴ−ＩＲのスペクトル
【図３】照射量と酸濃度の関係を示す図
【図４】ＦＴ−ＩＲのスペクトル
【図５】酸濃度とｔ−ＢＯＣ濃度の関係を示す図
Claims (4)
- 【請求項１】 光酸発生剤を含む化学増幅系フォトレジ
ストを予め塗布した基板に露光エネルギーを与え、光酸
発生剤の光分解に伴う反応基のＩＲ吸収の変化をＦＴ−
ＩＲで測定し、プロトンの発生量を求める、化学増幅系
フォトレジストの光反応解析方法。 - 【請求項２】 露光エネルギーがＫｒＦエキシマレーザ
ー光、ＡｒＦエキシマレーザー光、Ｆ2レーザー光、エ
レクトロンビーム、Ａｒレーザー光、真空紫外光および
Ｘ線から選ばれる請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 光酸発生剤を含む化学増幅系フォトレジ
ストを予め塗布した基板に露光エネルギーを与えた後、
均熱条件下でのポストエクスポージャーベークにおける
光酸発生剤の増幅分解反応にともなう反応基のＩＲ吸収
の変化をＦＴ−ＩＲで測定し、化学増幅反応におけるプ
ロトンの発生量を求める、化学増幅系フォトレジストの
光反応解析方法。 - 【請求項４】 化学増幅系フォトレジストが塗布された
サンプルの保持手段、露光エネルギーを該サンプルに照
射する手段、およびサンプルのＦＴ−ＩＲを測定できる
ようＦＴ−ＩＲの光源をサンプル表面に照射する手段お
よびその応答をピックアップする手段を有する第１試料
チャンバー、第１試料チャンバーから第２試料チャンバ
ーへ露光されたサンプルを移動させる手段、並びにサン
プルの保持手段、サンプルの加熱手段、およびサンプル
のＦＴ−ＩＲを測定できるようＦＴ−ＩＲの光源をサン
プル表面に照射する手段およびその応答をピックアップ
する手段を有する第２試料チャンバーを有し、ロードロ
ック機構を有し、第１試料チャンバー内および第２試料
チャンバー内にケミカルフィルターを通過させた窒素ま
たは空気を流入させ、また排気させることのできる手段
を有する、化学増幅系フォトレジストの光反応解析装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09584996A JP4176162B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 化学増幅系フォトレジストの光反応解析方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09584996A JP4176162B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 化学増幅系フォトレジストの光反応解析方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09265189A true JPH09265189A (ja) | 1997-10-07 |
| JP4176162B2 JP4176162B2 (ja) | 2008-11-05 |
Family
ID=14148829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09584996A Expired - Lifetime JP4176162B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 化学増幅系フォトレジストの光反応解析方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4176162B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009271473A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-19 | Hoya Corp | マスクブランクおよびマスクブランクの製造方法 |
| US7629583B2 (en) | 2006-11-16 | 2009-12-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for analyzing a photoresist film |
-
1996
- 1996-03-27 JP JP09584996A patent/JP4176162B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7629583B2 (en) | 2006-11-16 | 2009-12-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for analyzing a photoresist film |
| JP2009271473A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-19 | Hoya Corp | マスクブランクおよびマスクブランクの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4176162B2 (ja) | 2008-11-05 |
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