レジストパターンの評価方法
【課題】レジストパターンにおいて発生する欠陥であるレジスト倒れの発生頻度を正確に計測する、レジストパターンの評価方法を提供する。
【解決手段】レジストパターンの評価方法において、レジストパターン１内に、スペースを挟んで隣接する二つのパターン部分２を含む測定領域を設定し、測定領域内でＣＤ-ＳＥＭを用いた測定を行い、その二つのパターン部分２の二次電子像３を取得し、その二次電子像に含まれる、二つのパターン部分それぞれの二次電子像の分離の程度を評価して、レジストパターン中の欠陥の有無を評価するようにする。
【解決手段】レジストパターンの評価方法において、レジストパターン１内に、スペースを挟んで隣接する二つのパターン部分２を含む測定領域を設定し、測定領域内でＣＤ-ＳＥＭを用いた測定を行い、その二つのパターン部分２の二次電子像３を取得し、その二次電子像に含まれる、二つのパターン部分それぞれの二次電子像の分離の程度を評価して、レジストパターン中の欠陥の有無を評価するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストパターンの評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の集積度の増加に伴い個々の素子の寸法は微小化が進み、各素子を構成する配線やゲートなどの幅も微細化されている。
微細化のための技術としては、ＡｒＦレーザ・リソグラフィ、極端紫外線リソグラフィ、電子線リソグラフィおよびイオンビームリソグラフィなどの技術があり、現在量産されている半導体装置の回路線幅は、最も細いもので４０ｎｍから４５ｎｍとなっている。そして、次世代プロセスも考慮すれば、線幅３０ｎｍの実現が見込まれている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
しかし、さらに微細化して線幅２０ｎｍ以下のレベルを実現しようとする場合、従来の露光方式には原理的な限界があるとされる。また一方では、近年の半導体製品では低価格化が進んでいる。したがって、微細化と製造コストの上昇抑制を両立する新しい回路パターンの形成技術が求められている。
【０００４】
そこで現在、微細化と低コスト化を両立できる新しい技術として「ナノインプリント」技術が着目されている。
ナノインプリントは、パターン描画時に、ナノインプリントマスク（以下、テンプレートとも言う。）をレジスト塗布された試料基板に押し当てることでナノオーダーの微細加工を実現する技術である。線幅１０ｎｍオーダーのパターニングを低コストで実現できる。
【０００５】
このようにナノインプリントでは等倍転写の微細描画を行うが、線幅（解像度）２０ｎｍ以下のレベルを実現しようとする場合、同等レベルに微細加工されたテンプレートが必要となる。すなわち、従来のフォトマスクに比べ、より微細な線幅（解像度）でのテンプレート加工技術が必要となる。
【０００６】
現在、こうしたテンプレートの微細加工に対応できるよう、高解像度のレジスト材料が盛んに開発されている。しかしながら、現状、解像度の向上に伴い、形成されたレジストパターン内に発生する欠陥が増大する傾向が見られる。こうしたレジストパターンの欠陥は、所望の高解像度を実現する妨げとなる。
【０００７】
レジストパターンで発生する欠陥の主なものとしては、発明者らにより「レジスト倒れ」と称されるものがある（例えば、特許文献１）。尚、「パターン倒れ」と称されることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２４９４４１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】T. Kozawa, H. Oizumi, T. Itani, and S. Tagawa: "Latent Image Created Using Small-Field Exposure Tool for Extreme Ultraviolet Lithography", Jpn. J. Appl. Phys. 48 (2009) 106506.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１２は、レジストパターンの欠陥例であるレジスト倒れを説明する図である。図１２（ａ）は正常なレジストパターンを示し、図１２（ｂ）はレジストパターンに発生したレジスト倒れを説明する図である。
【００１１】
基板上にレジストパターン１００として、１：１のライン・アンド・スペースパターンをパターニングした場合、正常な状態では、図１２（ａ）に示すように形成される。すなわち、断面が直方体の複数のパターン部分であるパターン部１０１が、スペース１０２を挟んでそれぞれ基板１０３と垂直に形成されるようパターニングされる。
【００１２】
しかし、レジスト倒れが発生した部分では、例えば、図１２（ｂ）に示すように、基板１１３に対し垂直となるべきパターン部１１１ａが、隣接するパターン部１１１ｂの方向に倒れて形成される。また、隣接するパターン部１１１ｃ、１１１ｄが、互いの方向に倒れ、互いの方向に傾いて形成されることもある。すなわち、パターン倒れが発生した部分では、所望のレジストパターンが形成されないことになる。
【００１３】
現在、化学増幅型レジスト材料などの高解像度レジスト材料の分解能は１８ｎｍ程度とされている。すなわち、ライン幅とスペース幅とが等しい１：１のライン・アンド・スペースパターンを形成しようとする場合、ライン幅（線幅）１８ｎｍ程度までは、所望のスペースを形成するようパターニングをすることができる。しかし、線幅（分解能）２２ｎｍ以下では、得られるレジストパターニング内に、上述のレジスト倒れなどの欠陥が多発する。このようなレジスト倒れを低減できない限り、線幅１８ｎｍの所望のテンプレートを実現することはできない。そして、さらに高い分解能である線幅１６ｎｍを実現することも困難となる。
【００１４】
レジストパターンにおけるレジスト倒れの発生については、パターニングされたレジスト部の表面から現像液が浸透することが一因と解されている。すなわち、パターン部の表面側から、溶解し易い膨潤領域（中間領域とも言う）が形成される。こうした柔らかい中間領域がある厚みで形成されることにより、現像液の影響を受けていない、レジスト部の強固なコア部分は細くなる。その結果、レジスト部が倒れやすくなるものと考えられる。
【００１５】
したがって、上述したレジスト倒れなどの欠陥が無く、高解像度のレジストパターンを実現するためには、中間領域の形成を抑制するレジスト材料の開発が必要になる。そして、そうした高解像度のレジスト材料を開発するためには、レジスト倒れの発生頻度を正確に計測し、その計測結果をレジスト材料の開発にフィードバックすることが必須となる。
【００１６】
従来、レジストパターンの評価方法としては、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などが使用されてきた。すなわち、形成されたレジストパターンのＳＥＭ写真を撮影し、レジストパターンのある個所をある１方向から観察していた。しかし、こうした方法では、レジストパターンの多数の個所を多点測定することができない。そのため、レジストパターンにおけるレジスト倒れの発生頻度を正確に計測することは困難であった。
その結果、従来のレジストパターンの評価は定性的なものに止まり、定量性や客観性に乏しいものとなっていた。高解像度のレジスト材料の開発に用いる評価方法としては十分ではない。したがって、レジスト倒れの無い高解像度のレジスト材料の開発の進捗のためには、客観性のある新しいレジストパターンの評価方法が必要となる。
【００１７】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、レジストパターンにおいて発生する欠陥であるレジスト倒れの発生頻度を正確に計測する、レジストパターンの評価方法を提供することにある。
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の態様は、レジストパターンの評価方法であって、
レジストパターン内に、スペースを挟んで隣接する二つのパターン部分を含む測定領域を設定し、
測定領域内でＣＤ-ＳＥＭを用いた測定を行い、その二つのパターン部分の二次電子像を取得し、
その二次電子像に含まれる、二つのパターン部分それぞれの二次電子像の分離の程度を評価して、
レジストパターン中の欠陥の有無を評価することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第１の態様において、測定領域を、レジストパターン内に複数設定することが好ましい。
【００２０】
本発明の第１の態様において、測定領域内でのＣＤ−ＳＥＭを用いた測定を複数回行って、二つのパターン部分の複数の異なる部位の二次電子像を取得して、レジストパターン中の欠陥の有無を評価することが好ましい。
【００２１】
本発明の第１の態様において、レジストパターンは、線幅５０ｎｍ以下となるよう形成されたライン・アンド・スペースパターンであることが好ましい。
【００２２】
本発明の第１の態様において、レジストパターンは、化学増幅型レジストから形成されたレジストパターンであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、レジストパターンにおいて発生する欠陥であるレジスト倒れの発生頻度を正確に計測する、レジストパターンの評価方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】線幅２０ｎｍの正常なレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
【図２】線幅１００ｎｍの正常なレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
【図３】欠陥の発生した線幅２０ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
【図４】欠陥の発生した線幅１００ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
【図５】別のタイプの欠陥の発生した線幅２０ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
【図６】別のタイプの欠陥の発生した線幅１００ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
【図７】本実施の形態のパターンの評価方法における測定領域の好ましい設定方法を説明する図である。
【図８】本実施の形態のパターンの評価方法における好ましいＣＤ−ＳＥＭ測定の方法を説明する図である。
【図９】本実施の形態のパターンの評価方法における測定領域の好ましい配置方法を説明する図である。
【図１０】本実施の形態のレジストパターンの評価方法を利用してレジストパターンの線幅を推定する方法を説明する図である。
【図１１】本実施の形態のレジストパターンの評価方法を利用して、レジスト露光時の焦点条件を決める方法を説明する図である。
【図１２】（ａ）は正常なレジストパターンを示す図であり、（ｂ）はレジストパターンに発生したレジスト倒れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本実施の形態では、レジスト材料から形成されたレジストパターンに対し、その一部に測定領域を定める。そして、測定領域内のレジストパターンを構成するパターン部について、測長走査型電子顕微鏡（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ＳＥＭ：ＣＤ−ＳＥＭ）を用いた測定を行う。
【００２６】
次いで、レジストパターンのパターン部のＣＤ−ＳＥＭ測定により得られた二次電子像から、レジストパターンにおけるレジスト倒れの発生を検出する。そして、そのようなＣＤ−ＳＥＭ測定をレジストパターン内の１カ所以上の測定領域内について、それぞれ１回以上行い、レジスト倒れの発生頻度を計測する。
【００２７】
そのため、評価対象となるレジストパターンとして、ライン・アンド・スペースパターンを準備することが好ましい。このライン・アンド・スペースパターンは、評価の対象となるレジスト材料を用いて形成される。
ライン・アンド・スペースパターンにおける線幅とスペース幅の比は、ＣＤ−ＳＥＭの測定分解能を考慮して最適な値を定めることが可能である。例えば、１：１（１対１）のライン・アンド・スペースパターンを使用することが好ましい。
【００２８】
レジスト材料としては、評価の対象となるレジスト材料が選択される。具体的には、ナノインプリントのテンプレート加工に使用され、高い解像度の実現が求められるレジスト材料が選択される。
例えば、ＫｒＦなどのエキシマレーザを用いた露光の場合、露光強度が弱いため、高感度のレジスト材料の使用が求められている。また、高解像度の露光技術として、電子線リソグラフィ技術の開発も進められていが、一度に露光できる面積が従来のフォトリソグラフィ技術に比べて小さく、露光に長時間を要してしまうため、やはり高感度のレジスト材料が強く求められている。
【００２９】
こうした高感度化に対する要求に応えて高解像度を実現するため、レジスト材料として化学増幅型レジストの開発が進められている。化学増幅型レジストは光反応でレジスト膜中に酸を発生させ、酸を触媒として露光後の加熱により、レジストの基材樹脂が反応してパターンを得るものである。従来のレジスト材料が光や電子線の照射による光反応を基本としているのに対し、化学増幅型レジストは、露光で発生した酸が少量であっても、熱拡散により連鎖的に反応が進行するため極めて高い感度が得られる。
したがって、レジスト材料としては、例えば、化学増幅型レジストが選択される。
【００３０】
ライン・アンド・スペースパターンの解像度（線幅）は、レジスト材料を評価するための所望の値とする。例えば、後述するように、線幅５０ｎｍ以下とすることが好ましい。そして、線幅２０ｎｍ以下とすることがより好ましく、２０ｎｍ、１８ｎｍ、または１６ｎｍとすることが可能である。以下、本実施の形態のレジストパターンの評価方法では、線幅２０ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンを用いて行う例について説明する。
【００３１】
図１は、線幅２０ｎｍの正常なレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
図１では、図の上部に評価対象であるレジストパターンの横断面を示し、対応する二次電子像を図の下部に模式的に示す。
【００３２】
図２は、線幅１００ｎｍの正常なレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
図２では、図１と同様、図の上部に評価対象であるレジストパターンの横断面を示し、対応する二次電子像を図の下部に模式的に示す。図２に模式的に示す、線幅１００ｎｍの正常なレジストパターンの二次電子像は、本実施の形態のレジストパターンの評価方法を説明するための比較対象となる。
【００３３】
図２に示すレジストパターン１１は、線幅１００ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンである。このレジストパターン１１に対し、ＣＤ−ＳＥＭ測定を行うと、得られる二次電子像は、レジストパターン１１のパターン部１２それぞれのエッジに対応する４つのピークを含む波形の二次電子像１３となる。
【００３４】
次に、図１に示す、本実施の形態のレジストパターンの評価方法で使用するレジストパターン１は、高解像度の線幅２０ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンである。
【００３５】
正常なレジストパターン１のＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像３では、２つの分離したピークを含む測定波形のみが得られる。すなわち、線幅２０ｎｍであるレジストパターン１をＣＤ−ＳＥＭ測定すると、パターンが微細であるため、各パターン部２が有する２つエッジからの二次電子ピークは重なり合って分離されない。各パターン部２毎に１つのピーク像が形成される。その結果、レジストパターン１の二次電子像３は、パターン部２毎に分離されたピーク像を含んで構成されることになる。
【００３６】
図３は、欠陥の発生した線幅２０ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
図３では、図１と同様、図の上部に評価対象であるレジストパターンの横断面を示し、対応する二次電子像を図の下部に模式的に示す。
【００３７】
図４は、欠陥の発生した線幅１００ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
図４では、図１と同様、図の上部に評価対象であるレジストパターンの横断面を示し、対応する二次電子像を図の下部に模式的に示す。図４に模式的に示す、欠陥の発生した線幅１００ｎｍのレジストパターンの二次電子像は、本実施の形態のレジストパターンの評価方法を説明するための比較対象となる。
【００３８】
図４に示すレジストパターン３１は、線幅１００ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンである。二つのパターン部３２ａ、３２ｂのうち、パターン部３２ａは正常に形成され、パターン部３２ｂは倒れて形成されている。すなわち、レジストパターン３１では、欠陥としてレジスト倒れが発生している。
【００３９】
このレジストパターン３１に対し、ＣＤ−ＳＥＭ測定を行うと、正常なパターン部３２ａでは、２つのエッジに対応する２つのピークを含むピーク像３４ａが形成される。一方、倒れたパターン部３２ｂでは、エッジの検出が十分ではなく、１つのピークからなるピーク像３４ｂのみが形成される。その結果、３つのピークを含む波形の二次電子像３３となる。
【００４０】
次に、図３に示す本実施の形態のレジストパターンの評価方法で使用するレジストパターン２１は、高解像度の線幅２０ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンである。二つのパターン部２２ａ、２２ｂのうち、パターン部２２ａは正常に形成され、パターン部２２ｂは倒れて形成されている。すなわち、レジストパターン２１では、欠陥としてレジスト倒れが発生している。
【００４１】
このレジストパターン２１に対し、ＣＤ−ＳＥＭ測定を行うと、パターンが高解像度であるため、各パターン部２２ａ、２２ｂからの二次電子ピークは重なり合って分離されず、１つのピーク像のみが形成される。その結果、レジストパターン２１の二次電子像２３は、パターン部２２毎に分離されることはなく、図３に示すように、１つのピーク像から構成されることになる。
【００４２】
図５は、別のタイプの欠陥の発生した線幅２０ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
図５では、図１と同様、図の上部に評価対象であるレジストパターンの横断面を示し、対応する二次電子像を図の下部に模式的に示す。
【００４３】
図６は、別のタイプの欠陥の発生した線幅１００ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
図６では、図１と同様、図の上部に評価対象であるレジストパターンの横断面を示し、対応する二次電子像を図の下部に模式的に示す。図６に模式的に示す、欠陥の発生した線幅１００ｎｍのレジストパターンの二次電子像は、本実施の形態のレジストパターンの評価方法を説明するための比較対象となる。
【００４４】
図６に示すレジストパターン５１は、線幅１００ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンである。二つのパターン部５２ａ、５２ｂは互いに寄り掛かるようにして、倒れて形成されている。すなわち、レジストパターン５１では、レジスト倒れが発生している。
【００４５】
このレジストパターン５１に対しＣＤ−ＳＥＭ測定を行うと、二つのパターン部５２ａ、５２ｂではそれぞれ、エッジに対応するピークが分離されない。パターン部毎に１つのピーク像５４ａ、５４ｂのみが得られる。その結果、２つのピーク像を含む波形の二次電子像５３が取得される。
【００４６】
図５に示す本実施の形態のレジストパターンの評価方法において使用するレジストパターン４１は、高解像度の線幅２０ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンである。二つのパターン部４２ａ、４２ｂは互いに寄り掛かるようにして、倒れて形成されている。すなわち、レジストパターン４１では、レジスト倒れが発生している。
【００４７】
このレジストパターン４１に対し、ＣＤ−ＳＥＭ測定を行うと、パターンが高解像度であるため、各パターン部４２ａ、４２ｂからの二次電子ピークは分離されず、１つのピーク像のみが形成される。その結果、レジストパターン４１の二次電子像は、パターン部４２毎に分離されることなく、図５に示すように、１つのピークからなる二次電子像４３が構成されることになる。
【００４８】
以上のように、低解像度である線幅１００ｎｍのレジストパターンでは、ＣＤ−ＳＥＭ測定により得られる二次電子像の波形が複雑になる。そして、レジスト倒れが発生した場合、得られる二次電子像は、レジスト倒れの形態により多様な波形となる。
【００４９】
一方、本実施の形態のレジストパターンの評価方法において使用する、高解像度のレジストパターンでは、ＣＤ−ＳＥＭ測定により得られる二次電子像は単純化されており、客観的な評価を行いやすいものとなる。すなわち、２つの正常なパターン部が形成されている場合、それに対応する、分離した二つのピーク像を含む二次電子像が得られる。
【００５０】
そして、パターン倒れが発生したレジストパターンでは、パターン倒れの形態によらず、二つのレジスト部からのピーク像が重なり合う。すなわち、二つのレジスト部からのピーク像は分離せず、１つのピーク像しか得られない。したがって、本来２つの分離したピーク像が得られるはずのパターン部で１つのピーク像しか得られない場合、レジスト倒れが発生したと容易に判断することができる。
【００５１】
以上より、線幅５０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下の１：１ライン・アンド・スペースパターンであるレジストパターンの、２つのパターン部を含む測定領域のＣＤ−ＳＥＭ測定を行う。そして、その結果、２つのピーク像を取得できれば、レジスト倒れ無しとの判断をすることができる。一方、１つのピーク像しか取得できない場合は、レジスト倒れ有りとの判断をすることができる。
【００５２】
以下、レジストパターンにおけるレジスト倒れを検出して、その発生頻度を評価する方法について説明する。
【００５３】
評価対象となるレジストパターンについては、上述のように、線幅２０ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンとする。
そして、ＣＤ−ＳＥＭ測定を行う測定領域を定める。
図７は、本実施の形態のパターンの評価方法における測定領域の好ましい設定方法を説明する図である。図７は、測定領域２０１の平面図となっている。
【００５４】
図７に示すように、測定領域２０１は、レジストパターンのラインパターン２０２が２本、含まれるように定められることが好ましい。そして、上下方向（図中、Ｙ方向）にラインパターン２０２が伸びるように設定されることが好ましい。併せて、測定領域内に含まれるスペース２０３の本数は３本とすることが好ましい。
【００５５】
評価対象となるレジストパターンは、線幅２０ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンであり、このような設定によれば、測定領域２０１の幅（図中、Ｘ方向の幅）は１００ｎｍとなる。Ｙ方向の寸法については、特に定めは無いが、多点測定が可能となるよう寸法が選択されることが好ましい。例えば、横幅（Ｘ方向の幅）の寸法と同様とすることが可能である。具体的には、１００ｎｍとすることが可能である。
【００５６】
ＣＤ−ＳＥＭの測定では、図７において矢印で示すように、ＣＤ−ＳＥＭの電子銃から放出された電子ビームを用い、レジストパターン上をＸ方向に走査する。そして、電子線照射によってレジストパターンの表面から発生した二次電子を捉え、二次電子像を取得する。
【００５７】
図７では、測定領域２０１毎に１カ所、１回のＣＤ−ＳＥＭ測定を行う例を模式的に示す。そして、その測定により、上述したレジスト倒れ有りとの判断がなされると、この測定領域では、レジスト倒れ有りと判断される。すなわち、この測定領域はレジスト倒れ発生領域であると判断される。一方、上述したレジスト倒れ無しとの判断がなされると、この測定領域では、レジスト倒れ無しと判断される。
【００５８】
また、設定された測定領域内で複数回のＣＤ−ＳＥＭ測定を行うことも可能である。
図８は、本実施の形態のパターンの評価方法における好ましいＣＤ−ＳＥＭ測定の方法を説明する図である。
【００５９】
図８に示すように、レジストパターンの評価のために、複数個所のＣＤ−ＳＥＭ測定を行うことが可能である。図８では、５回のＣＤ−ＳＥＭ測定を行う例を、矢印を用いて模式的に示している。
こうすることにより、測定領域２０１内のレジストパターンに対し、多数回の測定が可能となり、より正確な評価が可能となる。
【００６０】
１つの測定領域内で複数回のＣＤ−ＳＥＭ測定を行う場合のレジスト倒れの有無の判断については、次のようにすることが可能である。すなわち、複数回のＣＤ−ＳＥＭ測定の結果、１回でもレジスト倒れ有りの判断がなされれば、この測定領域では、レジスト倒れ有りと判断することが可能である。
【００６１】
次に、測定領域の配置について説明する。上述の測定領域２０１の配置については、レジストパターン内に多数配置することが好ましい。
図９は、本実施の形態のパターンの評価方法における測定領域の好ましい配置方法を説明する図である。
【００６２】
図９に示す例のように、本実施の形態のレジストパターンの評価方法においては、ＣＤ−ＳＥＭ測定を行う測定領域をレジストパターン３０１内に複数設けることが好ましい。測定領域を多数設けることにより、より正確なレジスト倒れの検出が可能となる。
【００６３】
その場合、例えば、図９に示すように、レジストパターン３０１内において、測定領域２０１をＸ方向に一定のピッチ（Ｐ１）で、ｍ個配置することが可能である。そして、Ｙ方向に一定のピッチ（Ｐ２）で、ｎ個配置することが可能である。尚、ここでｍおよびｎは、１以上の整数である。
その結果、レジストパターン３０１について、ｍ×ｎ個所の多数の異なる領域のＣＤ−ＳＥＭ測定結果が得られる。すなわち、観察数をｍ×ｎ個とすることができる。多数の観察数により、レジストパターン３０１について、より正確で客観的な評価を行うことが可能となる。
【００６４】
その場合、ピッチＰ１を１０μｍ、ピッチＰ２を１０μｍとし、ｍ＝１０、ｎ＝１０とすることが可能である。このようにすることにより、１００個の測定領域での１００回の観察数により得られる測定結果から、レジスト倒れの発生について評価をすることが可能となる。
【００６５】
レジストパターンにおけるレジスト倒れの発生頻度の評価については、以下に説明する倒れ率を算出することによって行うことが可能である。
倒れ率は、上述した例えば１００回などの観察数の中で、レジスト倒れ発生領域数をカウントし、観察数中におけるレジスト倒れ発生領域数の割合を式：（倒れ率）＝（レジスト倒れ発生領域数）／（観察数）に従い算出して求めることができる。
【００６６】
こうした倒れ率の算出を行うことで、その値の大小から評価対象であるレジストパターンにおけるレジスト倒れの発生頻度を客観的に評価することができる。また、評価対象である複数のレジストパターンについて、倒れ率を比較することにより、レジスト倒れの発生し易さの比較を行うことが可能となる。
【００６７】
以下、本実施の形態のレジストパターンの評価方法を利用して、レジスト材料を評価する方法について説明する。
【００６８】
評価対象となるレジスト材料を準備し、併せて、評価の基準となる基準レジスト材料を準備する。
１．基準のレジストを用いて、最も高い解像度が得られる条件（光または電子線の照射量）で描画し、得られたレジストパターンの倒れ率を評価する。
２．次に、評価対象となるレジスト材料について、上記１と同様な方法で倒れ率を評価する。
３．評価対象となるレジスト材料の倒れ率と基準レジスト材料の倒れ率を比較し、レジスト倒れの発生に関する良否を判断する。
【００６９】
また、レジストパターンの形成プロセスの評価に対し、本実施の形態のレジストパターンの評価方法を利用する場合は、基準レジスト材料のみを使用する。
そして、上記２において、プロセス条件を変えてレジストパターンの形成を行い、基準の条件で形成されたレジストパターンの倒れ率と比較する。そして、そのプロセス条件の良否を判断する。
【００７０】
また、本実施の形態のレジストパターンの評価方法は、レジストパターンの線幅を推定する際に利用することが可能である。
【００７１】
図１０は、本実施の形態のレジストパターンの評価方法を利用してレジストパターンの線幅を推定する方法を説明する図である。
【００７２】
具体的には、基準となるレジスト材料を準備し、これを用いて最も高い解像度が得られる条件（光または電子線の照射量）で描画する。そして、設計の線幅と形成されたレジストパターンでの倒れ率の関係を図１０に示すように、プロットし、保存しておく。
【００７３】
そして、このレジスト材料を使用してレジストパターンを形成する場合、倒れ率を評価することで、図１０に示すプロットからレジストパターンの線幅を推定することが可能となる。
【００７４】
また、本実施の形態のレジストパターンの評価方法は、レジストパターンを形成する際の露光条件、特に露光時の焦点（Ｆｏｃｕｓ）条件を決める際に利用することが可能である。
【００７５】
図１１は、本実施の形態のレジストパターンの評価方法を利用して、レジスト露光時の焦点条件を決める方法を説明する図である。
【００７６】
具体的には、適当なレジスト材料を準備する。そして、そのレジスト材料を用いて、様々な焦点条件で露光（描画）を行い、形成されたレジストパターンの倒れ率を評価する。そして、最も低い倒れ率を示す焦点条件が、最良な焦点条件（焦点（Ｆｏｃｕｓ）が合った状態）であると判断する。
【００７７】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１、１１、２１、３１、４１、５１、１００、３０１ レジストパターン
２、１２、２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂ、５２ａ、５２ｂ、１０１、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ パターン部
３、１３、２３、３３、４３、５３ 二次電子像
３４ａ、３４ｂ、５４ａ、５４ｂ ピーク像
１０２ スペース
１０３、１１３ 基板
２０１ 測定領域
２０２ ラインパターン
２０３ スペース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストパターンの評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の集積度の増加に伴い個々の素子の寸法は微小化が進み、各素子を構成する配線やゲートなどの幅も微細化されている。
微細化のための技術としては、ＡｒＦレーザ・リソグラフィ、極端紫外線リソグラフィ、電子線リソグラフィおよびイオンビームリソグラフィなどの技術があり、現在量産されている半導体装置の回路線幅は、最も細いもので４０ｎｍから４５ｎｍとなっている。そして、次世代プロセスも考慮すれば、線幅３０ｎｍの実現が見込まれている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
しかし、さらに微細化して線幅２０ｎｍ以下のレベルを実現しようとする場合、従来の露光方式には原理的な限界があるとされる。また一方では、近年の半導体製品では低価格化が進んでいる。したがって、微細化と製造コストの上昇抑制を両立する新しい回路パターンの形成技術が求められている。
【０００４】
そこで現在、微細化と低コスト化を両立できる新しい技術として「ナノインプリント」技術が着目されている。
ナノインプリントは、パターン描画時に、ナノインプリントマスク（以下、テンプレートとも言う。）をレジスト塗布された試料基板に押し当てることでナノオーダーの微細加工を実現する技術である。線幅１０ｎｍオーダーのパターニングを低コストで実現できる。
【０００５】
このようにナノインプリントでは等倍転写の微細描画を行うが、線幅（解像度）２０ｎｍ以下のレベルを実現しようとする場合、同等レベルに微細加工されたテンプレートが必要となる。すなわち、従来のフォトマスクに比べ、より微細な線幅（解像度）でのテンプレート加工技術が必要となる。
【０００６】
現在、こうしたテンプレートの微細加工に対応できるよう、高解像度のレジスト材料が盛んに開発されている。しかしながら、現状、解像度の向上に伴い、形成されたレジストパターン内に発生する欠陥が増大する傾向が見られる。こうしたレジストパターンの欠陥は、所望の高解像度を実現する妨げとなる。
【０００７】
レジストパターンで発生する欠陥の主なものとしては、発明者らにより「レジスト倒れ」と称されるものがある（例えば、特許文献１）。尚、「パターン倒れ」と称されることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２４９４４１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】T. Kozawa, H. Oizumi, T. Itani, and S. Tagawa: "Latent Image Created Using Small-Field Exposure Tool for Extreme Ultraviolet Lithography", Jpn. J. Appl. Phys. 48 (2009) 106506.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１２は、レジストパターンの欠陥例であるレジスト倒れを説明する図である。図１２（ａ）は正常なレジストパターンを示し、図１２（ｂ）はレジストパターンに発生したレジスト倒れを説明する図である。
【００１１】
基板上にレジストパターン１００として、１：１のライン・アンド・スペースパターンをパターニングした場合、正常な状態では、図１２（ａ）に示すように形成される。すなわち、断面が直方体の複数のパターン部分であるパターン部１０１が、スペース１０２を挟んでそれぞれ基板１０３と垂直に形成されるようパターニングされる。
【００１２】
しかし、レジスト倒れが発生した部分では、例えば、図１２（ｂ）に示すように、基板１１３に対し垂直となるべきパターン部１１１ａが、隣接するパターン部１１１ｂの方向に倒れて形成される。また、隣接するパターン部１１１ｃ、１１１ｄが、互いの方向に倒れ、互いの方向に傾いて形成されることもある。すなわち、パターン倒れが発生した部分では、所望のレジストパターンが形成されないことになる。
【００１３】
現在、化学増幅型レジスト材料などの高解像度レジスト材料の分解能は１８ｎｍ程度とされている。すなわち、ライン幅とスペース幅とが等しい１：１のライン・アンド・スペースパターンを形成しようとする場合、ライン幅（線幅）１８ｎｍ程度までは、所望のスペースを形成するようパターニングをすることができる。しかし、線幅（分解能）２２ｎｍ以下では、得られるレジストパターニング内に、上述のレジスト倒れなどの欠陥が多発する。このようなレジスト倒れを低減できない限り、線幅１８ｎｍの所望のテンプレートを実現することはできない。そして、さらに高い分解能である線幅１６ｎｍを実現することも困難となる。
【００１４】
レジストパターンにおけるレジスト倒れの発生については、パターニングされたレジスト部の表面から現像液が浸透することが一因と解されている。すなわち、パターン部の表面側から、溶解し易い膨潤領域（中間領域とも言う）が形成される。こうした柔らかい中間領域がある厚みで形成されることにより、現像液の影響を受けていない、レジスト部の強固なコア部分は細くなる。その結果、レジスト部が倒れやすくなるものと考えられる。
【００１５】
したがって、上述したレジスト倒れなどの欠陥が無く、高解像度のレジストパターンを実現するためには、中間領域の形成を抑制するレジスト材料の開発が必要になる。そして、そうした高解像度のレジスト材料を開発するためには、レジスト倒れの発生頻度を正確に計測し、その計測結果をレジスト材料の開発にフィードバックすることが必須となる。
【００１６】
従来、レジストパターンの評価方法としては、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などが使用されてきた。すなわち、形成されたレジストパターンのＳＥＭ写真を撮影し、レジストパターンのある個所をある１方向から観察していた。しかし、こうした方法では、レジストパターンの多数の個所を多点測定することができない。そのため、レジストパターンにおけるレジスト倒れの発生頻度を正確に計測することは困難であった。
その結果、従来のレジストパターンの評価は定性的なものに止まり、定量性や客観性に乏しいものとなっていた。高解像度のレジスト材料の開発に用いる評価方法としては十分ではない。したがって、レジスト倒れの無い高解像度のレジスト材料の開発の進捗のためには、客観性のある新しいレジストパターンの評価方法が必要となる。
【００１７】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、レジストパターンにおいて発生する欠陥であるレジスト倒れの発生頻度を正確に計測する、レジストパターンの評価方法を提供することにある。
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の態様は、レジストパターンの評価方法であって、
レジストパターン内に、スペースを挟んで隣接する二つのパターン部分を含む測定領域を設定し、
測定領域内でＣＤ-ＳＥＭを用いた測定を行い、その二つのパターン部分の二次電子像を取得し、
その二次電子像に含まれる、二つのパターン部分それぞれの二次電子像の分離の程度を評価して、
レジストパターン中の欠陥の有無を評価することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第１の態様において、測定領域を、レジストパターン内に複数設定することが好ましい。
【００２０】
本発明の第１の態様において、測定領域内でのＣＤ−ＳＥＭを用いた測定を複数回行って、二つのパターン部分の複数の異なる部位の二次電子像を取得して、レジストパターン中の欠陥の有無を評価することが好ましい。
【００２１】
本発明の第１の態様において、レジストパターンは、線幅５０ｎｍ以下となるよう形成されたライン・アンド・スペースパターンであることが好ましい。
【００２２】
本発明の第１の態様において、レジストパターンは、化学増幅型レジストから形成されたレジストパターンであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、レジストパターンにおいて発生する欠陥であるレジスト倒れの発生頻度を正確に計測する、レジストパターンの評価方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】線幅２０ｎｍの正常なレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
【図２】線幅１００ｎｍの正常なレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
【図３】欠陥の発生した線幅２０ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
【図４】欠陥の発生した線幅１００ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
【図５】別のタイプの欠陥の発生した線幅２０ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
【図６】別のタイプの欠陥の発生した線幅１００ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
【図７】本実施の形態のパターンの評価方法における測定領域の好ましい設定方法を説明する図である。
【図８】本実施の形態のパターンの評価方法における好ましいＣＤ−ＳＥＭ測定の方法を説明する図である。
【図９】本実施の形態のパターンの評価方法における測定領域の好ましい配置方法を説明する図である。
【図１０】本実施の形態のレジストパターンの評価方法を利用してレジストパターンの線幅を推定する方法を説明する図である。
【図１１】本実施の形態のレジストパターンの評価方法を利用して、レジスト露光時の焦点条件を決める方法を説明する図である。
【図１２】（ａ）は正常なレジストパターンを示す図であり、（ｂ）はレジストパターンに発生したレジスト倒れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本実施の形態では、レジスト材料から形成されたレジストパターンに対し、その一部に測定領域を定める。そして、測定領域内のレジストパターンを構成するパターン部について、測長走査型電子顕微鏡（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ＳＥＭ：ＣＤ−ＳＥＭ）を用いた測定を行う。
【００２６】
次いで、レジストパターンのパターン部のＣＤ−ＳＥＭ測定により得られた二次電子像から、レジストパターンにおけるレジスト倒れの発生を検出する。そして、そのようなＣＤ−ＳＥＭ測定をレジストパターン内の１カ所以上の測定領域内について、それぞれ１回以上行い、レジスト倒れの発生頻度を計測する。
【００２７】
そのため、評価対象となるレジストパターンとして、ライン・アンド・スペースパターンを準備することが好ましい。このライン・アンド・スペースパターンは、評価の対象となるレジスト材料を用いて形成される。
ライン・アンド・スペースパターンにおける線幅とスペース幅の比は、ＣＤ−ＳＥＭの測定分解能を考慮して最適な値を定めることが可能である。例えば、１：１（１対１）のライン・アンド・スペースパターンを使用することが好ましい。
【００２８】
レジスト材料としては、評価の対象となるレジスト材料が選択される。具体的には、ナノインプリントのテンプレート加工に使用され、高い解像度の実現が求められるレジスト材料が選択される。
例えば、ＫｒＦなどのエキシマレーザを用いた露光の場合、露光強度が弱いため、高感度のレジスト材料の使用が求められている。また、高解像度の露光技術として、電子線リソグラフィ技術の開発も進められていが、一度に露光できる面積が従来のフォトリソグラフィ技術に比べて小さく、露光に長時間を要してしまうため、やはり高感度のレジスト材料が強く求められている。
【００２９】
こうした高感度化に対する要求に応えて高解像度を実現するため、レジスト材料として化学増幅型レジストの開発が進められている。化学増幅型レジストは光反応でレジスト膜中に酸を発生させ、酸を触媒として露光後の加熱により、レジストの基材樹脂が反応してパターンを得るものである。従来のレジスト材料が光や電子線の照射による光反応を基本としているのに対し、化学増幅型レジストは、露光で発生した酸が少量であっても、熱拡散により連鎖的に反応が進行するため極めて高い感度が得られる。
したがって、レジスト材料としては、例えば、化学増幅型レジストが選択される。
【００３０】
ライン・アンド・スペースパターンの解像度（線幅）は、レジスト材料を評価するための所望の値とする。例えば、後述するように、線幅５０ｎｍ以下とすることが好ましい。そして、線幅２０ｎｍ以下とすることがより好ましく、２０ｎｍ、１８ｎｍ、または１６ｎｍとすることが可能である。以下、本実施の形態のレジストパターンの評価方法では、線幅２０ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンを用いて行う例について説明する。
【００３１】
図１は、線幅２０ｎｍの正常なレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
図１では、図の上部に評価対象であるレジストパターンの横断面を示し、対応する二次電子像を図の下部に模式的に示す。
【００３２】
図２は、線幅１００ｎｍの正常なレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
図２では、図１と同様、図の上部に評価対象であるレジストパターンの横断面を示し、対応する二次電子像を図の下部に模式的に示す。図２に模式的に示す、線幅１００ｎｍの正常なレジストパターンの二次電子像は、本実施の形態のレジストパターンの評価方法を説明するための比較対象となる。
【００３３】
図２に示すレジストパターン１１は、線幅１００ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンである。このレジストパターン１１に対し、ＣＤ−ＳＥＭ測定を行うと、得られる二次電子像は、レジストパターン１１のパターン部１２それぞれのエッジに対応する４つのピークを含む波形の二次電子像１３となる。
【００３４】
次に、図１に示す、本実施の形態のレジストパターンの評価方法で使用するレジストパターン１は、高解像度の線幅２０ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンである。
【００３５】
正常なレジストパターン１のＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像３では、２つの分離したピークを含む測定波形のみが得られる。すなわち、線幅２０ｎｍであるレジストパターン１をＣＤ−ＳＥＭ測定すると、パターンが微細であるため、各パターン部２が有する２つエッジからの二次電子ピークは重なり合って分離されない。各パターン部２毎に１つのピーク像が形成される。その結果、レジストパターン１の二次電子像３は、パターン部２毎に分離されたピーク像を含んで構成されることになる。
【００３６】
図３は、欠陥の発生した線幅２０ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
図３では、図１と同様、図の上部に評価対象であるレジストパターンの横断面を示し、対応する二次電子像を図の下部に模式的に示す。
【００３７】
図４は、欠陥の発生した線幅１００ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
図４では、図１と同様、図の上部に評価対象であるレジストパターンの横断面を示し、対応する二次電子像を図の下部に模式的に示す。図４に模式的に示す、欠陥の発生した線幅１００ｎｍのレジストパターンの二次電子像は、本実施の形態のレジストパターンの評価方法を説明するための比較対象となる。
【００３８】
図４に示すレジストパターン３１は、線幅１００ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンである。二つのパターン部３２ａ、３２ｂのうち、パターン部３２ａは正常に形成され、パターン部３２ｂは倒れて形成されている。すなわち、レジストパターン３１では、欠陥としてレジスト倒れが発生している。
【００３９】
このレジストパターン３１に対し、ＣＤ−ＳＥＭ測定を行うと、正常なパターン部３２ａでは、２つのエッジに対応する２つのピークを含むピーク像３４ａが形成される。一方、倒れたパターン部３２ｂでは、エッジの検出が十分ではなく、１つのピークからなるピーク像３４ｂのみが形成される。その結果、３つのピークを含む波形の二次電子像３３となる。
【００４０】
次に、図３に示す本実施の形態のレジストパターンの評価方法で使用するレジストパターン２１は、高解像度の線幅２０ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンである。二つのパターン部２２ａ、２２ｂのうち、パターン部２２ａは正常に形成され、パターン部２２ｂは倒れて形成されている。すなわち、レジストパターン２１では、欠陥としてレジスト倒れが発生している。
【００４１】
このレジストパターン２１に対し、ＣＤ−ＳＥＭ測定を行うと、パターンが高解像度であるため、各パターン部２２ａ、２２ｂからの二次電子ピークは重なり合って分離されず、１つのピーク像のみが形成される。その結果、レジストパターン２１の二次電子像２３は、パターン部２２毎に分離されることはなく、図３に示すように、１つのピーク像から構成されることになる。
【００４２】
図５は、別のタイプの欠陥の発生した線幅２０ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
図５では、図１と同様、図の上部に評価対象であるレジストパターンの横断面を示し、対応する二次電子像を図の下部に模式的に示す。
【００４３】
図６は、別のタイプの欠陥の発生した線幅１００ｎｍのレジストパターンのＣＤ-ＳＥＭ測定から得られる二次電子像を模式的に説明する図である。
図６では、図１と同様、図の上部に評価対象であるレジストパターンの横断面を示し、対応する二次電子像を図の下部に模式的に示す。図６に模式的に示す、欠陥の発生した線幅１００ｎｍのレジストパターンの二次電子像は、本実施の形態のレジストパターンの評価方法を説明するための比較対象となる。
【００４４】
図６に示すレジストパターン５１は、線幅１００ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンである。二つのパターン部５２ａ、５２ｂは互いに寄り掛かるようにして、倒れて形成されている。すなわち、レジストパターン５１では、レジスト倒れが発生している。
【００４５】
このレジストパターン５１に対しＣＤ−ＳＥＭ測定を行うと、二つのパターン部５２ａ、５２ｂではそれぞれ、エッジに対応するピークが分離されない。パターン部毎に１つのピーク像５４ａ、５４ｂのみが得られる。その結果、２つのピーク像を含む波形の二次電子像５３が取得される。
【００４６】
図５に示す本実施の形態のレジストパターンの評価方法において使用するレジストパターン４１は、高解像度の線幅２０ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンである。二つのパターン部４２ａ、４２ｂは互いに寄り掛かるようにして、倒れて形成されている。すなわち、レジストパターン４１では、レジスト倒れが発生している。
【００４７】
このレジストパターン４１に対し、ＣＤ−ＳＥＭ測定を行うと、パターンが高解像度であるため、各パターン部４２ａ、４２ｂからの二次電子ピークは分離されず、１つのピーク像のみが形成される。その結果、レジストパターン４１の二次電子像は、パターン部４２毎に分離されることなく、図５に示すように、１つのピークからなる二次電子像４３が構成されることになる。
【００４８】
以上のように、低解像度である線幅１００ｎｍのレジストパターンでは、ＣＤ−ＳＥＭ測定により得られる二次電子像の波形が複雑になる。そして、レジスト倒れが発生した場合、得られる二次電子像は、レジスト倒れの形態により多様な波形となる。
【００４９】
一方、本実施の形態のレジストパターンの評価方法において使用する、高解像度のレジストパターンでは、ＣＤ−ＳＥＭ測定により得られる二次電子像は単純化されており、客観的な評価を行いやすいものとなる。すなわち、２つの正常なパターン部が形成されている場合、それに対応する、分離した二つのピーク像を含む二次電子像が得られる。
【００５０】
そして、パターン倒れが発生したレジストパターンでは、パターン倒れの形態によらず、二つのレジスト部からのピーク像が重なり合う。すなわち、二つのレジスト部からのピーク像は分離せず、１つのピーク像しか得られない。したがって、本来２つの分離したピーク像が得られるはずのパターン部で１つのピーク像しか得られない場合、レジスト倒れが発生したと容易に判断することができる。
【００５１】
以上より、線幅５０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下の１：１ライン・アンド・スペースパターンであるレジストパターンの、２つのパターン部を含む測定領域のＣＤ−ＳＥＭ測定を行う。そして、その結果、２つのピーク像を取得できれば、レジスト倒れ無しとの判断をすることができる。一方、１つのピーク像しか取得できない場合は、レジスト倒れ有りとの判断をすることができる。
【００５２】
以下、レジストパターンにおけるレジスト倒れを検出して、その発生頻度を評価する方法について説明する。
【００５３】
評価対象となるレジストパターンについては、上述のように、線幅２０ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンとする。
そして、ＣＤ−ＳＥＭ測定を行う測定領域を定める。
図７は、本実施の形態のパターンの評価方法における測定領域の好ましい設定方法を説明する図である。図７は、測定領域２０１の平面図となっている。
【００５４】
図７に示すように、測定領域２０１は、レジストパターンのラインパターン２０２が２本、含まれるように定められることが好ましい。そして、上下方向（図中、Ｙ方向）にラインパターン２０２が伸びるように設定されることが好ましい。併せて、測定領域内に含まれるスペース２０３の本数は３本とすることが好ましい。
【００５５】
評価対象となるレジストパターンは、線幅２０ｎｍの１：１のライン・アンド・スペースパターンであり、このような設定によれば、測定領域２０１の幅（図中、Ｘ方向の幅）は１００ｎｍとなる。Ｙ方向の寸法については、特に定めは無いが、多点測定が可能となるよう寸法が選択されることが好ましい。例えば、横幅（Ｘ方向の幅）の寸法と同様とすることが可能である。具体的には、１００ｎｍとすることが可能である。
【００５６】
ＣＤ−ＳＥＭの測定では、図７において矢印で示すように、ＣＤ−ＳＥＭの電子銃から放出された電子ビームを用い、レジストパターン上をＸ方向に走査する。そして、電子線照射によってレジストパターンの表面から発生した二次電子を捉え、二次電子像を取得する。
【００５７】
図７では、測定領域２０１毎に１カ所、１回のＣＤ−ＳＥＭ測定を行う例を模式的に示す。そして、その測定により、上述したレジスト倒れ有りとの判断がなされると、この測定領域では、レジスト倒れ有りと判断される。すなわち、この測定領域はレジスト倒れ発生領域であると判断される。一方、上述したレジスト倒れ無しとの判断がなされると、この測定領域では、レジスト倒れ無しと判断される。
【００５８】
また、設定された測定領域内で複数回のＣＤ−ＳＥＭ測定を行うことも可能である。
図８は、本実施の形態のパターンの評価方法における好ましいＣＤ−ＳＥＭ測定の方法を説明する図である。
【００５９】
図８に示すように、レジストパターンの評価のために、複数個所のＣＤ−ＳＥＭ測定を行うことが可能である。図８では、５回のＣＤ−ＳＥＭ測定を行う例を、矢印を用いて模式的に示している。
こうすることにより、測定領域２０１内のレジストパターンに対し、多数回の測定が可能となり、より正確な評価が可能となる。
【００６０】
１つの測定領域内で複数回のＣＤ−ＳＥＭ測定を行う場合のレジスト倒れの有無の判断については、次のようにすることが可能である。すなわち、複数回のＣＤ−ＳＥＭ測定の結果、１回でもレジスト倒れ有りの判断がなされれば、この測定領域では、レジスト倒れ有りと判断することが可能である。
【００６１】
次に、測定領域の配置について説明する。上述の測定領域２０１の配置については、レジストパターン内に多数配置することが好ましい。
図９は、本実施の形態のパターンの評価方法における測定領域の好ましい配置方法を説明する図である。
【００６２】
図９に示す例のように、本実施の形態のレジストパターンの評価方法においては、ＣＤ−ＳＥＭ測定を行う測定領域をレジストパターン３０１内に複数設けることが好ましい。測定領域を多数設けることにより、より正確なレジスト倒れの検出が可能となる。
【００６３】
その場合、例えば、図９に示すように、レジストパターン３０１内において、測定領域２０１をＸ方向に一定のピッチ（Ｐ１）で、ｍ個配置することが可能である。そして、Ｙ方向に一定のピッチ（Ｐ２）で、ｎ個配置することが可能である。尚、ここでｍおよびｎは、１以上の整数である。
その結果、レジストパターン３０１について、ｍ×ｎ個所の多数の異なる領域のＣＤ−ＳＥＭ測定結果が得られる。すなわち、観察数をｍ×ｎ個とすることができる。多数の観察数により、レジストパターン３０１について、より正確で客観的な評価を行うことが可能となる。
【００６４】
その場合、ピッチＰ１を１０μｍ、ピッチＰ２を１０μｍとし、ｍ＝１０、ｎ＝１０とすることが可能である。このようにすることにより、１００個の測定領域での１００回の観察数により得られる測定結果から、レジスト倒れの発生について評価をすることが可能となる。
【００６５】
レジストパターンにおけるレジスト倒れの発生頻度の評価については、以下に説明する倒れ率を算出することによって行うことが可能である。
倒れ率は、上述した例えば１００回などの観察数の中で、レジスト倒れ発生領域数をカウントし、観察数中におけるレジスト倒れ発生領域数の割合を式：（倒れ率）＝（レジスト倒れ発生領域数）／（観察数）に従い算出して求めることができる。
【００６６】
こうした倒れ率の算出を行うことで、その値の大小から評価対象であるレジストパターンにおけるレジスト倒れの発生頻度を客観的に評価することができる。また、評価対象である複数のレジストパターンについて、倒れ率を比較することにより、レジスト倒れの発生し易さの比較を行うことが可能となる。
【００６７】
以下、本実施の形態のレジストパターンの評価方法を利用して、レジスト材料を評価する方法について説明する。
【００６８】
評価対象となるレジスト材料を準備し、併せて、評価の基準となる基準レジスト材料を準備する。
１．基準のレジストを用いて、最も高い解像度が得られる条件（光または電子線の照射量）で描画し、得られたレジストパターンの倒れ率を評価する。
２．次に、評価対象となるレジスト材料について、上記１と同様な方法で倒れ率を評価する。
３．評価対象となるレジスト材料の倒れ率と基準レジスト材料の倒れ率を比較し、レジスト倒れの発生に関する良否を判断する。
【００６９】
また、レジストパターンの形成プロセスの評価に対し、本実施の形態のレジストパターンの評価方法を利用する場合は、基準レジスト材料のみを使用する。
そして、上記２において、プロセス条件を変えてレジストパターンの形成を行い、基準の条件で形成されたレジストパターンの倒れ率と比較する。そして、そのプロセス条件の良否を判断する。
【００７０】
また、本実施の形態のレジストパターンの評価方法は、レジストパターンの線幅を推定する際に利用することが可能である。
【００７１】
図１０は、本実施の形態のレジストパターンの評価方法を利用してレジストパターンの線幅を推定する方法を説明する図である。
【００７２】
具体的には、基準となるレジスト材料を準備し、これを用いて最も高い解像度が得られる条件（光または電子線の照射量）で描画する。そして、設計の線幅と形成されたレジストパターンでの倒れ率の関係を図１０に示すように、プロットし、保存しておく。
【００７３】
そして、このレジスト材料を使用してレジストパターンを形成する場合、倒れ率を評価することで、図１０に示すプロットからレジストパターンの線幅を推定することが可能となる。
【００７４】
また、本実施の形態のレジストパターンの評価方法は、レジストパターンを形成する際の露光条件、特に露光時の焦点（Ｆｏｃｕｓ）条件を決める際に利用することが可能である。
【００７５】
図１１は、本実施の形態のレジストパターンの評価方法を利用して、レジスト露光時の焦点条件を決める方法を説明する図である。
【００７６】
具体的には、適当なレジスト材料を準備する。そして、そのレジスト材料を用いて、様々な焦点条件で露光（描画）を行い、形成されたレジストパターンの倒れ率を評価する。そして、最も低い倒れ率を示す焦点条件が、最良な焦点条件（焦点（Ｆｏｃｕｓ）が合った状態）であると判断する。
【００７７】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１、１１、２１、３１、４１、５１、１００、３０１ レジストパターン
２、１２、２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂ、５２ａ、５２ｂ、１０１、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ パターン部
３、１３、２３、３３、４３、５３ 二次電子像
３４ａ、３４ｂ、５４ａ、５４ｂ ピーク像
１０２ スペース
１０３、１１３ 基板
２０１ 測定領域
２０２ ラインパターン
２０３ スペース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジストパターンの評価方法であって、
前記レジストパターン内に、スペースを挟んで隣接する二つのパターン部分を含む測定領域を設定し、
前記測定領域内でＣＤ-ＳＥＭを用いた測定を行い、前記二つのパターン部分の二次電子像を取得し、
前記二次電子像に含まれる、前記二つのパターン部分それぞれの二次電子像の分離の程度を評価して、
前記レジストパターン中の欠陥の有無を評価することを特徴とするレジストパターンの評価方法。
【請求項２】
前記測定領域を、前記レジストパターン内に複数設定することを特徴とする請求項１に記載のレジストパターン評価方法。
【請求項３】
前記測定領域内での前記ＣＤ−ＳＥＭを用いた測定を複数回行って、前記二つのパターン部分の複数の異なる部位の二次電子像を取得して、前記レジストパターン中の欠陥の有無を評価することを特徴とする請求項１または２に記載のレジストパターンの評価方法。
【請求項４】
前記レジストパターンは、線幅５０ｎｍ以下となるよう形成されたライン・アンド・スペースパターンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレジストパターンの評価方法。
【請求項５】
前記レジストパターンは、化学増幅型レジストから形成されたレジストパターンであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレジストパターンの評価方法。
【請求項１】
レジストパターンの評価方法であって、
前記レジストパターン内に、スペースを挟んで隣接する二つのパターン部分を含む測定領域を設定し、
前記測定領域内でＣＤ-ＳＥＭを用いた測定を行い、前記二つのパターン部分の二次電子像を取得し、
前記二次電子像に含まれる、前記二つのパターン部分それぞれの二次電子像の分離の程度を評価して、
前記レジストパターン中の欠陥の有無を評価することを特徴とするレジストパターンの評価方法。
【請求項２】
前記測定領域を、前記レジストパターン内に複数設定することを特徴とする請求項１に記載のレジストパターン評価方法。
【請求項３】
前記測定領域内での前記ＣＤ−ＳＥＭを用いた測定を複数回行って、前記二つのパターン部分の複数の異なる部位の二次電子像を取得して、前記レジストパターン中の欠陥の有無を評価することを特徴とする請求項１または２に記載のレジストパターンの評価方法。
【請求項４】
前記レジストパターンは、線幅５０ｎｍ以下となるよう形成されたライン・アンド・スペースパターンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレジストパターンの評価方法。
【請求項５】
前記レジストパターンは、化学増幅型レジストから形成されたレジストパターンであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレジストパターンの評価方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−９９７７０（Ｐ２０１２−９９７７０Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４８５６４（Ｐ２０１０−２４８５６４）
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
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