JPS6270844A - フオトレジスト感度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、フォトレジストの感度特性を測定するのに好
適なフォトレジスト感度測定方法に関する。

〈従来技術〉 フォトエッヂング技術によって集積回路を製作する場合
には、一般にフォトレジストが使用されるが、このフォ
トレジストの露光条件によって、最終的に形成される回
路パターンの精度が影響されるため、現像むら等を生じ
させないためにも予めフォトレジストの感度特性を把握
しておく必要がある。たとえば、ポジ型のフォトレジス
トの感度を知るには、第８図に示すような露光エネルギ
ー、または、露光エネルギーに対応する物理量とフォト
レジストの残膜率（残膜厚、現像されたレジスト膜厚、
または、この膜厚率でも表示できる。

第８図では残膜率で表示した。）の関係を示す感度曲線
Ｃを求め、その感度曲線Ｃのある位置、たとえば残膜率
０％における露光エネルギーＥ。と、接線りと残膜率１
００％部の接線Ｍとの交点部の露光エネルギーＥ、との
比（γ−１ｏｇ（Ｅ　ｏ／　Ｅ　ｌ））から感度を求め
ている。従来、上記のような感度曲線Ｃを得るには、同
一条件で塗布されたフォトレジストを種々の露光条件（
たとえば、露光エネルギー）で露光する。たとえば、多
数の試料に同一条件で塗布したフォトレジストに対して
それぞれ光透過度の異なるマスクを通して各試料のフォ
トレジストを一定条件下で露光する。その後、マスクを
取り除くと、露光量が互いに異なるフォトレジストを有
する試料が得られるので、これらを現像の後、各試料の
フォトレジストの残膜厚を一点ずつ測定し、得られた露
光量と残膜率の関係をプロットすることで求めていた。

〈従来技術の問題点〉 従来の感度曲線の測定は、上述のごとく露光条件を変え
た多数のフォトレジストについて、その膜厚を一点ずつ
測定する必要があるので、測定のための時間と手間がか
かるという難点がある。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって
、フォトレジストの感度曲線を短時間の内に自動的に求
めることができるようにすることを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は上述の目的を達成するため、フォトレジストを
塗布したウェーハを露光領域に配置し、前記フォトレジ
ストに対して全面露光を開始するとともに、露光量が連
続的に変化するよう前記ウェーハを露光領域から該露光
領域外に移動させた後、このウェーハを一定の条件下で
現像し、フォトレジストの露光量が連続的に変化する方
向に沿ってレーザ光を走査してフォトレジストからの干
渉光を連続的に測定し、この測定データに基づいてフォ
トレジストの感度曲線を求めるようにしている。

〈実施例〉 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。なお、この実施例の説明においては、露光後、現
像することによって溶解する、いわゆるポジ型フォトレ
ジストについて専ら説明する。勿論、露光後現像するこ
とにより上記とは逆に不溶になるネガ型フォトレジスト
を用いても逆の現象が起こるだけである。したがって、
本発明は両タイプのフォトレジストに適用できることは
言うまでもない。

第１図は、本発明の感度測定方法を実施するための測定
装置の概略構成図である。

この感度測定装置１は、後述する露光装置や現像後のフ
ォ）・レジストの膜厚を検出する膜厚検出装置等を備え
る測定手段としてのメカニカルユニット２と、このメカ
ニカルユニット２を構成する各装置を駆動する駆動手段
としてのドライバユニット３と、メカニカルユニット２
による測定の条件を設定入力するための入力手段として
のデジタルインプットユニット４と、このデジタルイン
プットユニット４からの入力に基づいてフォトレジスト
の膜厚を測定するための所定の制御を行なうとともに、
フォトレジストの感度を求めるための演算処理を行なう
制御手段としてのＣＰＵユニット５と、このＣＰＵユニ
ット５からの演算結果を出力表示する出力手段としての
グラフィックディスプレイユニット６およびハードコピ
ーユニット７とを備えている。

メカニカルユニット２は、第２図に示されるように、フ
ォトレジストが塗布されたウェーハ１０を露光するため
の露光装置８と、ウェーハ１０を移動させるための搬送
装置９と、現象されたつ工−ハｌＯの膜厚を測定するた
めの膜厚検出装置１１とを備えている。

露光装置８は、水銀灯などの光源１２から放射した光を
所定の露光領域に導くためのレンズ１３、ミラー１４お
よび特定の波長光を取り出すためのフィルタ１５とから
成る。１６は、この露光装置８からの光を導通・遮断す
るためのシャッタである。

搬送装置９は、後述するように試料台１７に載置された
ウェーハｌＯを露光領域Ｓに移動させて全面露光を行な
うとともに、露光量が連続的に変化するようウェーハｌ
Ｏを露光領域Ｓから該露光領域Ｓ外に矢符で示されるよ
うに移動させ、また、現像された後のウェーハ１０の膜
厚を検出するために膜厚検出装置１１の検出領域に移動
させる。

膜厚検出装置１１は、現像後のウェーハ１０にレーザ光
を照射するとともに、フォトレジストから反射されるレ
ーザ光の干渉光を受光する投受光プローブ１８と、この
干渉光の強度を検出する光検出器１９とから成る。光検
出器Ｉ９で検出された干渉光の強度は、後述のようにフ
ォトレジストの残膜厚の変化に伴なって変化するので、
フォトレジストの膜厚変化を測定することができる。

ドライバユニット３は、ＣＰＵユニット５からの制御信
号に基づいてメカニカルユニット２の露光装置８、搬送
装置９および膜厚検出装置ＩＩ等を駆動するためのイン
ターフェース回路を内蔵している。

デジタルインプットユニット４は、キーボードを備えて
おり、このキーボードから前記メカニカルユニット２に
よる膜厚測定の際の条件を設定したり、あるいは、ＣＰ
Ｕユニット５で演算処理された結果をグラフィックディ
スプレイユニット６に出力表示させるためのユニットで
ある。

このデジタルインプットユニット４からの入力に基づい
て本発明方法に従ってフォトレジストの膜厚を測定する
ための所定の制御を行なうとともに、フォトレジストの
感度を求めるための演算処理を行なう制御手段としての
ＣＰＵユニット５は、データを収納するためのフロッピ
ーディスクドライブ装置を備えている。

このＣＰＵユニット５からの演算結果を出力表示する出
力手段としてのグラフィックディスプレイユニット６は
、感度曲線のグラフ等を出力表示する。

同じく出力手段としてのハードコピーユニット７は、プ
リンタ、プロッタおよびレコーダで構成されており、設
定入力条件やグラフ等をハードコピーする。

次に本発明のフォトレジスト感度測定方法の手順を説明
する。第２図を参照して、先ず、フォトレジストを塗布
したウェーハ１０を搬送装置９により、所定の露光領域
Ｓ内に配置する。この状態では、シャッタ１６は閉じて
おり、露光は開始されていない。次に、シャッタ１６を
開いて、全面露光を開始するとともに、露光量が連続的
に変化するように搬送装置９により、ウェーハＩＯを矢
符で示されるように露光領域Ｓから該露光領域Ｓ外に一
定速度で移動させる。このように全面露光を開始してウ
ェーハ１０を移動させることにより、光が少ない部分の
バラツキを低減することが可能となる。この移動速度は
、例えば、５０〜１０００ｍｍ／ｓｅｃである。この結
果、ウェーハｌＯの後端部Ｈに塗布されたフォトレジス
トが一番長く露光され、ウェーハ１０１の先端部Ｔにな
るにしたがって露光時間が短くなる。

次に、上記ウェーハ１０を一定の条件下で現像する。こ
の現像条件は変動しないように規格化され１こ一定の条
件下で行なわれることが好ましい。

現像の結果、ウェーハ１０上のフォトレジストの残膜厚
は、第３図に示すように、露光量が少ないところでは厚
く、露光量が多くなるにしたがって連続的に薄くなる。

現像後のウェーハ１０を再び搬送装置９の試料台１７上
に載置する。そして、この搬送装置９を第２図の仮想線
で示されるように膜厚検出装置１１の検出領域へ移動さ
せ、さらに、投受光プローブ１８からレーザ光を照射し
、レーザ光がフォトレジストの露光量が少ないところ（
残膜厚の厚い側）から露光量が多いところ（残膜厚の薄
い側）に向けて走査されるように、矢符方向へ移動さけ
る。

このときの移動速度は、例えば、５〜１００　ｍｍ／ｓ
ｅｃである。そ１．て、レーザ光がフォトレジスト上を
走査される間、フォトレジストから反射されるレーザ光
の干渉光を投受光プローブ１８で連続的に受光し、受光
した干渉光の強度を光検出器１９で検出する。この場合
、光検出器１９で検出された干渉光の強度は、フォトレ
ジストの残膜厚の変化に伴なって変化する。すなわち、
第４図に示すように、全く露光されていない部分、およ
び完全に露光されて現像によりフォトレジストが残存し
ていない部分では膜厚変化がないので光強度も変化しな
いが、両者間では残膜厚がλ／２Ｎ（ここに、λはレー
ザ光の波長、Ｎはフォトレジストの屈折率）ずつ変化す
るごとに検出ピークＰが現われる。つまり、露光量の最
小部分から最大部分までの間の検出ピークＰの表われる
状態により膜厚変化を測定することができる。

また、露光時のウェーハｌＯの移動速度からフオトレジ
ストの各部における露光時間が分かるので、これからフ
ォトレジストに対する露光エネルギーが求まる。したが
って、光検出器１９で検出した干渉光の検出ピークのデ
ータとウェーハ１０の露光時間のデータとをＣＰＵユニ
ット５で演算処理することによって、第５図および第６
図に示されるような露光量と残膜厚との関係、露光量と
膜減り速度との関係を示す感度曲線のグラフが求められ
る。さらに、この実施例では、残膜厚５０％のときの傾
きαおよびレンスト感度係数γ−１０ｇ（Ｅ。／Ｅ１）
を求めている。

このように本発明のフォトレジスト感度測定方法では、
フォトレジストを塗布したウェーハ１０を露光領域Ｓに
配置し、前記フォトレジストに対して全面露光を開始す
るとともに、露光量が連続的に変化するようウェーハ１
０を露光領域Ｓから該露光領域Ｓ外に移動させた後、こ
のウェーハ１０を一定の条件下で現像し、フォトレジス
トの露光量が連続的に変化する方向に沿ってレーザ光を
走査してフォトレジストからの干渉光を連続的に測定し
、この測定データに基づいてフォトレジストの感度曲線
を求めるようにしている。

第７図はＣＰＵユニット５による制御のフローチャート
である。スタートしてステップｎ１ては、デジタルイン
プットユニット４からメカニカルユニット２の駆動条件
等の膜厚測定のための条件を入力し、ステップｎ２に移
ってメカニカルユニット２の搬送装置９にウェーハ１０
を取付けて露光を行なう。ステップｎ３では、現像した
ウェーハ１０のフォトレジストの膜厚を検出し、この膜
厚の変動状態をＣＰＵユニット５へ取り込み、ステップ
ｎ４へ移る。ステップｎ４では、所定の演算処理を行な
い、グラフィックディスプレイユニット６にてグラフを
表示し、ステップｎ５に移る。ステップｎ５では、その
グラフが適当であるかどうかを判断し、適当であると判
断したときには、ステップｎ６に移り、デジタルインプ
ットユニット４による設定条件およびグラフをＣＰＵユ
ニット５のフロッピーディスクに格納するとともに、ハ
ードコピーユニット７よりハードコピーを出力して終了
する。

〈発明の効果〉 以上のように本発明によれば、フォトレジストを塗布し
たウェーハを露光領域に配置し、前記フォトレジストに
対して全面露光を開始するとともに、露光量が連続的に
変化するよう前記ウェーハを露光領域から該露光領域外
に移動させた後、このウェーハを一定の条件下で現像し
、フォトレジストの露光量が連続的に変化する方向に沿
ってレーザ光を走査してフォトレジストからの干渉光を
連続的に測定し、この測定データに基づいてフォトレジ
ストの感度曲線を求めるようにしたので、フォトレジス
トの感度曲線が短時間の内に自動的に求めることができ
るようになり、従来例に比べてフォトレジストの評価が
容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための測定装置の概略構
成図、第２図はメカニカルユニット２の構成図、第３図
は現像後の残膜厚の分布状態を示す特性図、第４図はフ
ォトレジストの残膜厚の変化に伴なって得られる干渉光
の検出パターンを示す特性図、第５図は露光量と残膜厚
との関係を示す特性図、第６図は露光量と膜減り速度と
の関係を示す特性図、第７図は動作説明に供するフロー
チャート、第８図は露光エネルギーと残膜率との関係を
示す特性図である。 ■・・・フォトレジスト感度測定装置、２・・メカニカ
ルユニット、３・・・ドライバユニット、４・・・デジ
タルインプットユニット、５・・・ＣＰＵユニット、６
・・グラフィックディスプレイユニット、７・ハードコ
ピーユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）フォトレジストを塗布したウェーハを露光領域に
   配置し、 前記フォトレジストに対して全面露光を開始するととも
   に、露光量が連続的に変化するよう前記ウェーハを露光
   領域から該露光領域外に移動させた後、このウェーハを
   一定の条件下で現像し、フォトレジストの露光量が連続
   的に変化する方向に沿ってレーザ光を走査してフォトレ
   ジストからの干渉光を連続的に測定し、この測定データ
   に基づいてフォトレジストの感度曲線を求めることを特
   徴とするフォトレジスト感度測定方法。