JPH02242175A

JPH02242175A - レジスト耐熱評価装置

Info

Publication number: JPH02242175A
Application number: JP1064122A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Naya; 昌之納谷; Koji Furukawa; 弘司古川; Sho Nakao; 中尾　捷
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1989-03-16
Filing date: 1989-03-16
Publication date: 1990-09-26

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】〈産業上の利用分野〉本発明は、半導体素子、ｒｃ素子等の作製に用いられる
フォトレジスト、電子線レジスト等のレジストの耐熱評
価装置に関する。

〈従来の技術〉半導体素子、ＩＣ素子等がコンピュータ、各種の電気製
品等に適用されている。

このような素子の製造は一般的にフォトエツチングにて
行なわれる。

フォトエツチングによる素子の製造方法は、まず、絶縁
性の基板上に蒸着、スパッタリング等の方法にて電極層
を形成した後、この電極層上に溶媒に溶解したフォトレ
ジストをスピンコード等の方法にて塗布する。

フォトレジストの多相後、ブリベーグと呼ばれる加熱処
理にてフォトレジスト溶媒を蒸発させる。

次いでこのフォトレジストをフォトマスクで覆って光を
照射し、またはレーザー光等を照射して露光した後、所
定の現像液にて現像し、例えばフォトレジストがポジ型
であれば被露光部が溶解して、所定の特に微細なレジス
トパターンを有するマイクロレジストが形成される。

現像が終了した後、形成されたマイクロレジストは、耐
エツチング性の強化、現像液の蒸発を目的としたボスト
ベークと呼ばれる加熱処理が施される。

マイクロレジストの形成が終了すると、エツチングを夜
にてエツチングが行なわれ、マイクロレジスト層が形成
されていない電極層を溶解して導体層を所定のパターン
に形成し、半導体素子、ＩＣ素子に適用される。

ところで、フォトエツチングに適用されるマイクロレジ
ストを形成するには、前述のようにその作製工程におい
てブリベータ、ボストベークと２回の加熱工程が行なわ
れる。　従って、所定のレジストパターンに形成され、
適用されるレジストには、少なくともこのブリベータ、
ボストベークの温度以上の耐熱性が要求される。

このようなレジストの耐熱性の試験は、加熱前後のレジ
ストパターンの形状変化を計測することによって行なわ
れるのが通常であり、従来はこの計測は光学顕微鏡ある
いは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等にて直接観察するこ
とにより行なわれていた。

しかしながら、この耐熱評価方法は、レジストパターン
を肉眼にて直接観察するものであり、レジストパターン
の形状変化を定量的に計測することができず、レジスト
の耐熱性の評価を正確に行なうことはできない。

また、ＳＥＭによる観察は試料を小さな切９片にする必
要のある破壊試験であり、従って非常に手間も係るとい
う問題点もある。

このような問題を解決するために、本発明者らは、基板
上に形成したレジストパターン上にコヒーレント光を照
射し、このコヒーレント光を形成したレジストパターン
によって回折させ、その０次以外の回折光の強度を計測
することによって、レジストパターンの形状の変化を計
測するレジストパターンの形状変化の計測方法を発明し
、先にこれを提案した（特願昭６３−２５３２６２号）
。

この方法によれば、レジストパターンの形状変化を定量
的に測定することが可能で、この方法を適用することに
より、レジストの耐熱性評価を定量的にかつ正確に、し
かも試料を切片等にする必要なく行なうことが可能であ
る。

〈発明が解決しようとする課題〉上述の方法にてレジストの耐熱評価を行なうには、まず
、基板上に微細なレジストパターンを有するマイクロレ
ジストを形成した試料を作製しこれを加熱する。

゛この試料を試料載置台に固定して、マイクロレジスト
にコヒーレント光を照射し、その０次以外の回折光の強
度をフォトダイオード等にて測定する。

以上の測定を複数の温度にて行ない、回折光強度の変化
よりマイクロレジストの形状変化を計測し、レジストの
耐熱性を評価する。

ここで、正確な測定を行なうためには、当然レーザー光
源、フォトダイオード等の光学系と試料との位置関係が
常に正確に一定である必要があり、試料を試料載置台以
外の場所で加熱した際には、加熱前の試料と加熱後の試
料とは試料載置台の全く同じ場所に載置される必要があ
る。

しかしながら、マイクロレジストに形成されるレジスト
パターンは非常に微細なものであり、このレベルで再び
試料を試料載置台の同じ場所に固定するのは非常に困難
である。

そのため、試料載置台に搭載した状態にて試料を加熱す
ることが望まれるが、測定に用いられるレーザー光源、
フォトダイオード等は温度依存性が高く、試料加熱時の
熱が測定に影響し、正確な耐熱評価を行なうことができ
ないという問題がある。

例えば、保証温度が６０℃、Ｈｅ−Ｎｅレーザーの６３
３ｎｍでの感度が０．４Ａ／Ｗであるフォトダイオード
を通用したとすると、計測される電流は通常１０−５〜
１０−’Ａ程度であるため、正確な測定を行なうために
は暗電流を１０−６〜１０１Ａ程度に抑える必要がある
。　そのためには、測定の際の周囲温度は４０℃以下に
することが望まれ、正確な測定を行なうためには、測定
時には試料加熱時の熱が、光学系に影響しないことが必
要である。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決すること
にあり、レジストの耐熱評価を簡便かつ定量的に行なう
ことができ、しかも、測定中に試料を移動する必要が無
く、加熱時の熱の影響を受けることのない正確な測定を
行なうことができる上に、測定対象であるマイクロレジ
ストを加熱しながら、その経時変化を測定することも可
能であるレジスト耐熱評価装置を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉前記目的を達成するために、本発明は、基板上に形成し
たレジストの耐熱評価を行なうレジスト耐熱評価装置で
あって、前記レジストにコヒーレント光を照射する光源と、前記レジストに入射し回折された前記コヒーレント光の
０次以外の回折光の強度を計測する計測器と、前記レジストを加熱する加熱装置と、前記レジストと前記光源および前記計測器との間に配置
される透明な遮熱板とを有することを特徴とするレジス
ト耐熱評価装置を提供する。

〈発明の作用〉本発明のレジスト耐熱評価装置は、基板上に所定の、特
に微細なレジストパターンを有するマイクロレジストを
形成した試料を加熱して所定の位置に載置して、このマ
イクロレジストにコヒーレント光を照射して、この回折
光の０次以外の強度を測定し、回折光の強度変化よりレ
ジストパターンの形状変化を計測し、マイクロレジスト
が形状変化を開始した温度や、形状変化の度合いよりレ
ジストの耐熱評価を行なう装置であって、基板上にマイ
クロレジストを形成した試料とコヒーレント光光源およ
び回折光強度の計測器との間に透明な遮熱板を有するも
のである。

そのため、本発明のレジスト耐熱評価装置によれば、レ
ジストの耐熱評価を試料切片等を作製することなく簡便
に、しかも定量的に行なうことができる。

また、本発明のレジスト耐熱評価装置は、マイクロレジ
ストと、コヒーレント光光源および計測器との間に透明
な遮熱板を有するものであるので、回折光強度の測定中
に加熱装置の発する熱による光源および測定器への悪影
響が無く、正確な測定を行なうことができる上に加熱中
にも光源および測定器への熱による悪影響を防止するこ
とができる。

また、試料を加熱しながら回折光強度の測定を行なうこ
とも可能であるので、加熱によるマイクロレジストの経
時変化を計測することも可能である。

さらに、本発明のレジスト耐熱評価装置は、加熱時等に
試料を試料載置台から移動する必要がなく、前記光源お
よび前記測定器と試料との位置関係が動くことな（常に
一定で、常に正確な耐熱評価をすることができる。

〈実施態様〉以下、本発明に係るレジスト耐熱評価装置について、添
付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。

第１図に、本発明のレジスト耐熱評価装置の好適な一実
施例の概念図が示される。

第１図に示されるレジスト耐熱評価装置１０は、基本的
に、基板上に微細なレジストパターンを有するマイクロ
レジストを形成した試料１２を載置する試料載置台１４
と、この試料１２にコヒーレント光としてのレーザー光
を照射するレーザー光源１６と、試料１２に入射し回折
されたレーザー光の０次以外の回折光の強度を測定する
フォトダイオード１８と、試料１２を加熱する加熱装置
２０と、透明な遮熱板２２と、制御装置２４とから構成
される。

図示例のレジスト耐熱評価装置１０は、加熱装置２０に
て加熱した試料１２のマイクロレジストにレーザー光源
１６よりレーザー光を照射し、このマイクロレジストに
て回折された回折光の０次以外の回折光の強度をフォト
ダイオード１８にて測定する。

同様の測定を複数の温度にて行ない、各温度における回
折光の強度の変化より、マイクロレジストの形状変化を
測定して、レジストの耐熱評価を行なうものである。

なお、このようなレーザー光を適用したマイクロレジス
トの形状変化の測定方法については、本出願人による特
願昭６３−２５３２６２号明細書に詳述されている。

本発明に適用される試料１２は、基板上にマイクロレジ
ストを形成したものである。　基板としては、シリコン
ウェハー　ガラス板等が好適に適用可能である。

本発明において測定対象とされるレジストは、半導体素
子、ＩＣ素子をフォトエツチングにて製造する際に適用
されるものは、ポジ型、ネガ型を問わずいずれも測定可
能であり、特に限定はない。

なお、マイクロレジストのレジストパターンは、光軸合
せの簡単さや、０次以外の回折光を無駄なく受光するた
めに、ストライブ状のパターンを等間隔で形成したもの
が好ましい。

試料載置台１４はこのような試料１２を所定の位置に支
持するものである。

試料載置台１４は、試料１２を所定の位置に位置決めし
て載置できるものであれば、試料１２をただ載置するだ
けでもよく、また、吸引等の各種の手段にて固定するも
のであってもよい。

また、試料１２の基材がシリコンウェハーである場合に
は、シリコンウェハーが通常有するオリエンテーション
フラットにに対応した位置決め手段を有することが好ま
しい。

このような試料載置台１４は、所定の位置に固定される
ものであってもよいが、各種の手段にて上下方向および
平行方向に移動可能に構成され、試料１２に形成された
レジストパターンに応じて、試料１２上におけるレーザ
ー光の照射位置を変更できるようにするのが好ましい。

試料載置台１４の上方には、試料１２に形成されたマイ
クロレジストにレーザー光を照射するレーザー光源１６
が配置される。

本発明においてレーザー光源１６としては、通用される
レジストの感光領域外の波長を有する各種のものが適用
可能であり、Ｈｅ−Ｎｅレーザー　ガスレーザー　半導
体レーザー等、特に限定はない。

このようなレーザー光源１６は、必要に応じ、レーザー
光の照射位置を移動できるように構成されていてもよい
。

試料載置台１４上のレーザー光源１６と逆側の上部には
、試料！２０マイクロレジストに入射して、回折された
レーザー光の０次以外の回折光の強度を計測するフォト
ダイオード１８が配置される。

フォトダイオード１８は、本発明のレジスト耐熱評価装
置１０の計測器を構成するものである。　計測器として
は、０次以外のレーザー回折光強度を計測できる゛もの
であれば特に限定はなく、各種の光検出器が適用可能で
あり、図示例のフォトダイオード１８に限らず、フォト
トランジスタ、イメージセンサ等や、これらを組込んだ
電子回路等が挙げられる。

ここで、本発明のレジスト耐熱評価装置１゜においては
、より正確なマイクロレジストの形状測定を行なうため
に、試料１２に形成されるマイクロレジストを前述のス
トライブ状のレジストパターンを有するものとし、フォ
トダイオード１８にて計測する回折光を２次以上の回折
光とするのが好ましい。

フォトダイオード１８としては特に限定はなく、ｐｎフ
ォトダイオード、ｐｉｎフォトダイオード、ショットキ
ーフォトダイオード、Ｓｔ、Ｇｅ等の各種アバランシュ
フォトダイオード等、各種ものが適用可能であり、特に
限定はない。

なお、図示例においては、フォトダイオード１８は０次
の回折光ａを受光しない位置に配されるものであるが、
本発明においてはこれに限定されるものではない。

試料載置台１４の下方には加熱装置２０が配置される。

加熱装置２０は、試料載置台１４に載置された試料１２
を所望の温度に加熱するもの′であって、各種のホット
プレート、ヒータ等が適用される。

また、このような加熱装置２０は必要に応じてラックア
ンドビニオン、ドライブスクリュー　ボールスクリュー
等の方法にて移動可能に構成されてもよい。

なお、本発明のレジスト耐熱評価装置１０は、この加熱
装置２０の所定の位置に試料１２を直接載置できるよう
に構成したものであってもよく、この際においては、試
料載置台１４を設けるは必要は無い。

また、この場合には加熱装置２０に吸引等の手段を設け
、試料１２を確実に固定できるように構成するのが好ま
しい。

試料１２と、レーザー光源１６およびフォトダイオード
１８との間には、透明な遮熱板２２が配置される。

本発明のレジスト耐熱評価装置１０においては、この遮
熱板２２を有することにより加熱前、回折光強度の測定
中、加熱中いずれの操作においても試料１２を最初に載
置した位置から全く移動する必要が無く、また、レーザ
ー光源１６およびフォトダイオード１８を８勤すること
が無い。　従って、試料１２の加熱前後において、レー
ザー光源１６およびフォトダイオード１８と試料１２と
の位置関係が全く同様の状態にて正確に回折光の強度を
測定することが可能になる。

また、レーザー光源１６およびフォトダイオード１８は
非常に温度依存性の高いものであるが、遮熱板２２を有
することにより、これを介してレーザー光をマイクロレ
ジストに照射し、その回折光を測定することができ、加
熱装置２０の有する熱がレーザー光源１６およびフォト
ダイオード１８に全く影響しない状態で、その回折光の
強度を測定することが可能で、正確にマイクロレジスト
の形状測定を行なうことができる。　従って、試料１２
を加熱しながら、マイクロレジスト形状変化の経時変化
を測定することも可能となり、レジストの耐熱性の温度
依存性も測定可能である。

さらに試料１２の加熱中にもレーザー光源１６およびフ
ォトダイオード１８に悪影響を及ぼすことがない。

本発明のレジスト耐熱評価装置１０において、遮熱板２
２は試料１２の上部に配置されるものであるので、耐熱
性が高く、さらに熱膨張率が低いことが強く要求される
。

なお、正確な測定を行なうために、遮熱板２２の熱膨張
率は、遮熱板２２の厚さの変化率が、レーザー光の波長
の１／３２λ以下であることが好ましい。

このような透明な遮熱板２２としては、各種の透明な熱
吸収フィルタ、２１ｉ構造を有する箱状の遮熱板等、各
種のものが適用可能である。

このような遮熱板２２は、必要に応じて各種の手段にて
移動可能に構成されてもよい。

また、遮熱板２２と前述の加熱装置２０とを一体的に構
成してもよい。

制御装置２４は、フォトダイオード１８による測定デー
タを処理し、かつ加熱装置２０、遮熱板２４の移動等を
制御するもので、基本的に電圧計２６、Ａ／Ｄ変換器２
８、インターフェイス３０およびＣＰＵ３２から構成さ
れる。

フォトダイオード１８の出力端は電圧計２６に接続され
る。　電圧計２６にて計測された回折光の０次以外の強
度のデータはＡ／Ｄ変換器２８にてアナログ−デジタル
変換され、次いでインターフェイス３０を経てＣＰＵ３
２に転送され、ＣＰＵ３２にてデータ処理される。

一方、加熱装置２０、インターフェイス３０を経てＣＰ
ｔＪ３２に接続され、加熱温度、加熱時間等をコントロ
ールされる。

なお、本発明のレジスト耐熱評価装置１０においては、
マイクロレジストの形状測定、温度コントロール等は、
各種の人力手段により入力され、ＣＰｔＪ３２にて自動
的に制御されてもよく、またマニュアル操作で行なわれ
るものであってもよい。

以下に、第１図を参照に、本発明のレジスト耐熱評価装
置１０の作用について説明する。

まず、基板上に微細なレジストパターンを有するマイク
ロレジストが形成された試料１２が、試料載置台１４上
の所定の位置に載置され、必要に応じて固定され、所望
の温度に加熱される。

次いで、第１図に示されるように、レーザー光源１６よ
りレーザー光が照射され、マイクロレジストに入射し、
その０次以外の回折光がフォトダイオード１８に入射す
る。

フォトダイオード１８に入射した回折光は、各回折光の
強度が電圧計２６にて計測され、次いでＡ／Ｄ変換器２
８にてアナログ−デジタル変換され、インターフェイス
３０を経てＣＰＵ３２にて処理・記憶される。

次いで、試料１２は加熱装置２０にてさらに昇温され、
同様にして回折光の強度が測定され、ＣＰＵ３２に処理
・記憶される。

以上のようにして所望の温度での回折光の測定がすべて
終了すると、ＣＰＵ３２にて得られたデータが整理され
、回折光の強度の変化よりマイクロレジストの形状変化
が計測され、マイクロレジストが形状変化を開始した温
度や、形状変化の度合いよりレジストの耐熱評価が行な
われる。

以上、本発明のレジスト耐熱評価装置について、添付の
図面に示される好適実施例を基に詳細に説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲において、各種の変更および改良を行な
ってもよいのは当然のことである。

〈発明の効果〉本発明のレジスト耐熱評価装置は、基板上にマイクロレ
ジストを形成した試料を加熱し、このマイクロレジスト
にコヒーレント光を照射して、この回折光の０次以外の
回折光の強度を測定し、この回折光の強度の変化よりマ
イクロレジストの形状変化を計測し、レジストの耐熱評
価を行なうものであり、試料とコヒーレント光光源およ
び回折光強度の計測器との間に透明な遮熱板を有するも
のである。

そのため、本発明によれば、基板状に形成されたマイク
ロレジストの試料切片等を作製することなく、簡便に、
しかも定量的にレジストの耐熱評価を行なうことができ
る。

また、本発明のレジスト耐熱評価装置は、マイクロレジ
ストと、コヒーレント光光源および計測器との間に透明
な遮熱板を有するものであるので、回折光強度の測定中
に加熱装置の有する熱による光源および測定器への悪影
響が無く、正確な測定を行なうことができる上に、加熱
中にも光源および測定器への熱による悪影響を防止する
ことができる。

さらに、本発明のレジスト耐熱評価装置は、加熱時等に
試料を試料載置台から移動する必要がなく、前記光源お
よび前記測定器と試料との位置関係が動くことなく一定
で、常に正確な耐熱評価をすることができる。

３０・・・インターフェイス、３２　・・・　ＣＰＵ４、

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のレジスト耐熱評価装置を示す概略図
である。特許出願人　富士写真フィルム株式会社代　　理　　人
　　弁理士　　渡　　辺　　望　　稔符号の説明１０・・・レジスト耐熱評価装置、１２・・・試料、１４・・・試料載置台、１６・・・レーザー光源、１８・・・フォトダイオード、２０・・・加熱装置、２２・・・遮熱板、２４・・・制御装置、２６・・・電圧計、２８・・・Ａ／Ｄ変換器、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に形成したレジストの耐熱評価を行なうレ
ジスト耐熱評価装置であって、前記レジストにコヒーレント光を照射する光源と、前記レジストに入射し回折された前記コヒーレント光の
０次以外回折光の強度を計測する計測器と、前記レジストを加熱する加熱装置と、前記レジストと前記光源および前記計測器との間に配置
される透明な遮熱板とを有することを特徴とするレジス
ト耐熱評価装置。