(57)【要約】【課題】収差の影響を考慮したフォトマスクの製造方法および露光方法を提供する。【解決手段】石英などからなる透明基板５１の上に、透過する露光光の透過率と位相角とを制御するためのシフタ膜５２を形成する。このシフタ膜５２の材質としては、たとえばＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＯＮ、ＣｒＯ、ＣｒＯＮなどが用いられる。レジスト膜５２をマスクにして、ＭｏＳｉＯとＭｏＳｉＯＮとに対してはＣＦ4＋Ｏ2ガス、ＣｒＯとＣｒＯＮとに対してはＣＬ2ＣＯ2ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、シフタ膜５２のエッチングを行ない、補助測定パターンに対応する光透過部８５２を形成する。その後、レジスト膜５３を除去することにより、フォトマスク５０を完成させる。【選択図】図１９
2006330760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の上に、露光光の透過率と位相角とを調整するための光制御膜を形成する工程と、
前記光制御膜の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜の上に、第１のパターンを有し、半導体装置を形成するための第１の領域と、前記第１のパターンのサイズと略同程度のサイズを有するパターンを複数個組合せた第２のパターンを有し、前記半導体装置の重ね合せ精度を測定するための重ね合わせ精度測定マークを形成するための第２の領域とを形成する工程と、
前記レジスト膜の前記第１の領域の前記第１のパターンと、前記第２の領域の前記第２のパターンとに従って、前記光制御膜のパターニングを行なう工程と、
を備えた、フォトマスクの製造方法。
【請求項２】
透明基板の上に第１のパターンを有し、半導体装置を形成するための第１の領域と、前記第１のパターンのサイズと略同程度のサイズを有するパターンを複数個組合せた第２のパターンを有し、前記半導体装置の重ね合せ精度を測定するための重ね合わせ精度測定マークを形成するための第２の領域とを備えた第１のフォトマスクを用いて、半導体基板上の第１の層のパターニングを行なう工程と、
透明基板の上に第３のパターンを有し、半導体装置を形成するための第３の領域と、前記第３のパターンのサイズと略同程度のサイズを有するパターンを複数個組合せた第４のパターンを有し、前記半導体装置の重ね合せ精度を測定するための重ね合わせ精度測定マークを形成するための第４の領域とを備えた第２のフォトマスクを用いて、前記第１の層の上の第２の層のパターニングを行なう工程と、
を備えた、露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、露光技術に関し、より特定的には、収差の影響を考慮した露光技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置は複数の層から形成され、半導体装置を構成する素子の寸法の微細化が図られている。そのため、半導体装置の各層に形成される素子の重ね合わせ精度が重要になってきている。また、素子の寸法が微細化されるにつれて、光学系の収差による露光の影響も無視できることができないようになってきている。
【０００３】
ここで、上述した重ね合わせ精度は、以下の項目に細分することができる。
（ｉ）重ね合わせ誤差：総合的な意味での重ね合わせ誤差
（ｉｉ）アライメント誤差：アライメントを行なったチップにおけるＸ，Ｙ，θのアライメント誤差
（ｉｉｉ）装置の安定性と相対誤差：アライナ自体が持つ誤差
（ｉｖ）マスク誤差：マスク角座標点の理想点からのパターンロケーション誤差
（ｖ）マスクの熱膨張による誤差：マスクのアライナ中における熱膨張に起因する重ね合わせ誤差
（ｖｉ）その他の誤差：マスクおよびウエハ固定時のＢｅｎｄｉｎｇによるＥｒｒｏｒやウエハ高温熱処理によるＮｏｎ Ｌｉｎｅａｒ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎなど
以上のように、重ね合わせ精度には、多くの要因があるが、ここでは、（ｉ）重ね合わせ誤差について以下説明する。まず、図を参照して、この重ね合わせ誤差を測定するための重ね合わせ誤差測定マークについて、ＭＯＳトランジスタの場合について説明する。
【０００４】
まず、図５４に、一般的なＭＯＳトランジスタの縦断面図を示し、図５５に、そのＭＯＳトランジスタが含まれる半導体装置の平面図を示す。両図を参照して、簡単にＭＯＳトランジスタの構造について説明する。まず、半導体基板７６上に、ゲート酸化膜７８を介在して、ゲート電極を構成するワード線８０Ａが形成されている。また、半導体基板７６には、ソース／ドレイン領域７７が形成されている。
【０００５】
ゲート電極８０Ａの上方には、層間酸化膜８０を介在してビット線８２Ａが形成されている。このビット線８２Ａは、ソース／ドレイン領域７７の一方と電気的に接続している。ワード線８０Ａとビット線８２Ａとは、図５５に示すように互いに直交するように配置されている。また、ビット線８２Ａの上には、層間酸化膜８３が形成されている。
【０００６】
次に、図５５を参照して、上記構造よりなる半導体装置に、１μｍの間隔で配置されたワード線８０Ａとビット線８２Ａとの間の活性領域８５に、コンタクトホール７４を形成する場合について説明する。なお、ワード線８０Ａおよびビット線８２Ａの線幅は、ともに０．４μｍである。
【０００７】
半導体装置に開口するコンタクトホール１０４の大きさは、０．５μｍ×０．５μｍである。したがって、ワード線８０Ａ、ビット線８２Ａおよびコンタクトホール１０４が設計どおり重ね合わされて形成された場合、ワード線８０Ａとコンタクトホール１０４とのＸ方向の距離Ｘ、およびビット線８２Ａとコンタクトホール１０４とのＹ方向の距離Ｙは、ともに０．２５μｍとなる。
【０００８】
しかしながら、コンタクトホール１０４の開口位置が、重ね合わせ誤差により、ずれて形成されてしまう場合がある。この場合、コンタクトホール１０４の一部が、ワード線８０Ａやビット線８２Ａ上に形成されてしまう。
【０００９】
ここで、コンタクトホール１０４の形成は、図５４に示すように、層間酸化膜８３上に形成されたレジスト膜８４Ａを、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、このパターニングされたレジスト膜８４Ａをマスクとして、コンタクトホールの開口を行なっている。
【００１０】
したがって、このレジスト膜８４Ａのパターニングを行なった段階で、レジスト膜８４Ａに形成されたコンタクトホールのパターンの位置とワード線８０Ａやビット線８２Ａの位置ずれを予め測定した後、精度よくレジスト膜のコンタクトホールパターンが形成されていない場合は、レジスト膜８４Ａのみを再度成膜し直せばよい。
【００１１】
しかし、コンタクトホール１０４とワード線８０Ａや、コンタクトホール１０４とビット線８２Ａの間隔はそれぞれ０．２５μｍと非常に小さいため、この領域での重ね合わせ誤差を測定することが困難である。
【００１２】
そこで、従来より、半導体装置が形成される領域の周辺の領域において、重ね合わせ誤差を測定するためのダミーパターンとして、重ね合わせ誤差測定マークが、ワード線、ビット線およびレジスト膜の成膜と同時に形成され、この重ね合わせ誤差測定マークの重ね合わせの誤差を測定することで、レジスト膜のコンタクトホールパターンと、ワード線およびビット線との重ね合わせ誤差を測定する方法が用いられている。
【００１３】
以下、この重ね合わせ誤差測定マークについて、図５６および図５７を参照して説明する。まず、図５６を参照して、重ね合わせ誤差測定マークの配置について説明する。半導体装置の周辺の領域において、ゲート酸化膜７８の上に、ワード線８０Ａを形成する工程と同時に、第１測定マーク８０Ｂが所定の位置に形成される。
【００１４】
この第１測定マーク８０Ｂの平面形状は、図５７Ａに示すように、２５μｍ×２５μｍのパターンを有している。また、ビット線８２Ａを形成する工程と同時に、層間酸化膜８０上の所定の位置に、第２測定マーク８２Ｂが形成される。この第２測定マーク８２Ｂの平面形状は、図５７に示す第１測定マーク８０Ｂと同じ２５μｍ×２５μｍの正方形パターンである。
【００１５】
さらに、層間絶縁膜８３の上の第１測定マーク８０Ｂの上方および第２測定マーク８２Ｂの上方には、それぞれレジスト膜のパターニングと同時に、第３測定マーク８４Ｂおよび第４測定マーク８４Ｃが形成されている。この第３測定マーク８４Ｂおよび第４測定マーク８４Ｃの大きさは、図５７（ａ）に示すように、１５μｍ×１５μｍの正方形パターンを有している。
【００１６】
ここで、第１測定マーク８０Ｂ，第２測定マーク８２Ｂ，第３測定マーク８４Ｂおよび第４測定マーク８４Ｃの平面形状を正方形としているのは、重ね合わせ検査装置（たとえばＫＬＡ社製：ＫＬＡ５０１１）側からの要求によるものであり、四角形の辺の位置を認識できるように構成されている。また、マークの１辺の大きさは、第１，第２測定マークは１５μｍ〜３０μｍ、第３，第４測定マークは７．５μｍ〜１５μｍが要求されており、現在の技術においては、これに規定される以下の寸法の重ね合わせ検査を行なうことはできない。
【００１７】
次に、図５７を参照して、第１測定マーク８０Ｂ、第３測定マーク８４Ｂを用いたワード線８０Ａとレジスト膜のコンタクトホールパターンの重ね合わせ誤差について説明する。図５７（ａ）は、第３測定マーク８４Ｂの上方からの平面図を示している。図５７（ｂ）は図５７（ａ）中Ａ−Ａ′矢視断面図を示している。図５７（ｃ）は、第３測定マーク８４Ｂの上方から光を照射した場合の、図５７（ａ）中Ａ−Ａ′矢視断面に従った検出信号の光の明暗を示している。
【００１８】
図からわかるように、検出信号の光の明暗は、第１測定マーク８０Ｂおよび第３測定マーク８４Ｂのそれぞれの側壁１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの位置で検出信号が暗くなっていることがわかる。ここで、この検出信号を用いて、ワード線８０Ａとレジスト膜のコンタクトホールパターンの重ね合わせ誤差を測定する。
【００１９】
たとえば、側壁１０ａと側壁１０ｂの検出信号の中心点ｃ1と、側壁１１ａと側壁１１ｂの検出信号の中心点ｃ2とを求める。この中心点ｃ1と中心点ｃ2の位置とが一致した場合は、第１測定マーク８０Ｂと第３測定マーク８４Ｂのずれは０となり、また、中心点ｃ1と中心点ｃ2の位置とに差が生じた場合は、その差が第１測定マーク８０Ｂと第３測定マーク８４Ｂとのずれ量となる。したがって、このずれ量は、ワード線８０Ａとレジスト膜のコンタクトホールパターンのずれ量と１対１に対応し、そのまま重ね合わせ誤差とすることができる。また、第２測定マーク８２Ｂと第４測定マーク８４Ｃのずれ量も、図５７と同様の方法により求めることができる。
【００２０】
なお、図５７においては、第１測定マーク８０Ｂおよび第３測定マーク８４Ｂがそれぞれ残りパターンの場合について説明したが、たとえば、図５８（ａ）に示すように、第１測定マーク１８０Ｂ、第３測定マーク１８４Ｂが、ともに抜きパターンの場合であっても、図５７と同様にして、側壁１１０ａと側壁１１０ｂの検出信号の中心点と、側壁１１１ａと側壁１１１ｂの検出信号の中心点とを求めることにより、第１測定マーク１８０Ｂと第３測定マーク１８４Ｂとのずれ量を測定することができ、この場合においても、このずれ量を、そのまま重ね合わせ誤差とすることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上述した重ね合わせ誤差の測定においては、収差による影響のため、ワード線およびビット線とコンタクトホールパターンとのずれ量が、測定マークのずれ量と１対１に対応しないという問題が生じている。
【００２２】
ここで、収差について簡単に説明する。光学系の理想の結像は、（ｉ）物点から点対称に放射される光線束が像点で点対称に結合すること、（ｉｉ）平面物体の像は平面であること、（ｉｉｉ）像面内のどこでも横倍率は一定のことである。以上は、単色光に対してであるが、多色光（白色光）に対しても満足されることが望まれている。この理想の結像条件からのずれを収差という。
【００２３】
（ｉ）の条件から外れるために生ずる収差は、球面収差、非点収差、コマ収差と呼ばれる。
【００２４】
（ｉｉ）の条件から外れるために生ずる収差は像面湾曲収差と呼ばれる。
（ｉｉｉ）の条件から外れるために生ずる収差は、湾曲収差と呼ばれる。
【００２５】
ここで、今回の重ね合わせ誤差の測定において、最も影響を与えるコマ収差について、図５９ないし図６４を参照して説明する。まず、図５９を参照して、フォトマスクに設けられた開口部に生ずるコマ収差について説明する。なお、フォトマスクには、一般的なフォトマスクの他に、位相シフトマスクおよび減衰型位相シフトマスクも含まれるものとする。
【００２６】
図５９（ａ）には、フォトマスク２１０の断面構造が示されている。透明基板２１１の上に、光透過部２１２Ｂと光遮光部２１２Ａ（ホール径０．４μｍ）が形成されている。光透過部２１２Ｂを透過した光２２０のレジスト膜４上での光強度は、本来ならば、図５９（ｂ）のような、実線２２１に示すような光強度を示す。しかしながら、コマ収差の影響により、光強度は、１方向にのみ大きくずれ、実線２２１の右側の部分のみが、点線２２２に示すような光強度を示す。その結果、図５９（ｃ）に示すように、レジスト膜４には、本来寸法Ｌ1のホールが開口されるべきところ、寸法Ｌ2（Ｌ2＞Ｌ1）のホールが形成されてしまう。
【００２７】
次に、図６０を参照して、フォトマスク２３０に形成される光透過部２３２Ｂが、図５９に示すフォトマスク２１０よりも大きい場合について説明する。図６０（ａ）には、フォトマスク２３０の断面構造が示されている。透明基板２３１の上に、光透過部２３２Ｂ（ホール径３．０μｍ）と光遮光部２３２Ａが形成されている。光透過部２３２Ｂを透過した光２２０のレジスト膜４上での光強度は、本来ならば図６０（ｂ）に示すように、実線２２１に示すようになる。
【００２８】
しかしながら、図５９で説明したと同様に、コマ収差の影響により、光強度は１方向にのみ大きくずれ、実線２２１の右側の部分のみが点線２２２に示すような光強度を示す。その結果、図６０（ｃ）に示すように、レジスト膜４には、本来寸法Ｌ3のホールが開口されるべきところ、寸法Ｌ4のホールが形成されてしまう。さらに、フォトマスクに形成される光透過部の開口面積が大きいほどコマ収差による影響が大きいことも知られている。
【００２９】
次に、図５９および図６０においては、抜きパターンにおけるコマ収差の影響について述べたが、図６１において、残しパターンにおけるコマ収差の影響について述べる。図６１（ａ）には、フォトマスク２４０の断面構造が示されている。フォトマスク２４０の透明基板２４１の上には、所定形状の残しパターン２４２Ａが形成されている。このフォトマスク２４０を透過した光２２０のレジスト膜４上での光強度は、図６１（ｂ）に示すように、本来であれば、実線２２１に示すような光強度となる。しかしながら、コマ収差の影響により、光強度は１方向にのみずれ、実線２２１の左側の部分のみが、点線２２２に示すような光強度を示す。
【００３０】
その結果、図６１（ｃ）に示すように、レジスト膜４は、本来寸法Ｌ5のパターンが残されるべきところ、寸法Ｌ6のパターンのみが残される結果となる。したがって、図５９〜図６１に示したように、フォトマスクにおいて、残しパターンの場合および抜きパターンの両方の場合において、コマ収差の影響が生じることになる。
【００３１】
また、上述したように、コマ収差によるフォトマスクのパターンの大きさと光強度のずれ量との関係を通常のフォトマスクの場合と、位相シフトマスクの場合とについて、図６２および図６３に示す。両図からわかるように、通常のフォトマスクの場合であっても、位相シフトマスクの場合であっても、パターンの開口が大きいほど、コマ収差の影響を受けやすく、ずれ量が大きくなっていることがわかる。したがって、重ね合わせ誤差を測定した場合でも、半導体装置を構成するパターンとのコマ収差による影響が異なるため、重ね合わせ誤差と半導体装置を構成するパターンの誤差とは１対１に対応しなくなってしまう。
【００３２】
また上述した、コマ収差の影響は、重ね合わせ誤差測定の場合にのみならず、半導体装置を形成する場合のパターン露光においても影響を与えている。たとえば、図６４（ａ）に示すように、同一のフォトマスク２５０内において、開口面積の異なる光透過部２５２Ａと２５２Ｂとが透明基板２５１上に形成されている場合について考察する。
【００３３】
レジスト膜４上における光強度は、図６４（ｂ）に示すように、本来であれば、光透過部２５２Ａを透過した光の光強度は実線２２１Ａで示すようになり、光透過部２５２Ｂを透過した光の光強度は実線２２１Ｂで示すようになる。しかしながら、コマ収差の影響により、２５２Ａを透過した光の光強度の右側において、点線２２２Ａのようにずれ、２５２Ｂを透過した光の光強度においても実線２２１Ｂの右側において、光強度が点線２２２Ｂのようにずれてしまう。
【００３４】
また、点線２２２Ａのずれ量Ｌ9と点線２２２Ｂのずれ量Ｌ12とのそれぞれのずれ量も、等しいものではなく、光透過部の開口面積の大きさに依存しているため、パターンの大きさによって、そのずれ量は複数存在することになる。その結果、レジスト膜４に開口されるホールは、図６４（ｃ）に示すように、それぞれずれ量に応じた開口部を形成することになってしまう。
【００３５】
この発明は、上記各問題点を解決するためになされたもので、１つの目的は、収差の影響を考慮したフォトマスクの製造方法を提供することにある。また、他の目的は、収差の影響を考慮したフォトマスクを用いた露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
この発明に基づいたフォトマスクの製造方法においては、透明基板の上に、露光光の透過率と位相角とを調整するための光制御膜を形成する工程と、上記光制御膜の上にレジスト膜を形成する工程と、上記レジスト膜の上に、第１のパターンを有し、半導体装置を形成するための第１の領域と、上記第１のパターンのサイズと略同程度のサイズを有するパターンを複数個組合せた第２のパターンを有し、上記半導体装置の重ね合せ精度を測定するための重ね合わせ精度測定マークを形成するための第２の領域とを形成する工程と、
上記レジスト膜の上記第１の領域の上記第１のパターンと、上記第２の領域の上記第２のパターンとに従って、上記光制御膜のパターニングを行なう工程とを備えている。
【００３７】
この発明に基づいた露光方法においては、透明基板の上に第１のパターンを有し、半導体装置を形成するための第１の領域と、上記第１のパターンのサイズと略同程度のサイズを有するパターンを複数個組合せた第２のパターンを有し、上記半導体装置の重ね合せ精度を測定するための重ね合わせ精度測定マークを形成するための第２の領域とを備えた第１のフォトマスクを用いて、半導体基板上の第１の層のパターニングを行なう工程と、透明基板の上に第３のパターンを有し、半導体装置を形成するための第３の領域と、上記第３のパターンのサイズと略同程度のサイズを有するパターンを複数個組合せた第４のパターンを有し、上記半導体装置の重ね合せ精度を測定するための重ね合わせ精度測定マークを形成するための第４の領域とを備えた第２のフォトマスクを用いて、上記第１の層の上の第２の層のパターニングを行なう工程とを備えている。
【発明の効果】
【００３８】
この発明に基づいたフォトマスクの製造方法によれば、第２のパターンは、第１のパターンに光を照射したときと同じ収差の影響を受ける第１のパターンが複数個組合わされている。これにより、第１のパターンと第２のパターンとの収差による影響は同じになる。したがって、収差を考慮したパターン形状をフォトマスクに備える場合においても、第１のパターンと第２のパターンに対し同じ修正を加えることが可能となる。その結果、高性能のフォトマスクを提供することが可能となる。
【００３９】
この発明に基づいた露光方法によれば、第１の層に第１のパターンと第２のパターンが露光され、第２の層に第３のパターンと第４のパターンが露光される。さらに、第１のパターンと第２のパターンおよび第３のパターンと第４のパターンとは同じ収差の影響を受けるように露光される。これにより、第１のパターンと第３のパターンの重ね合わせ精度と、第２のパターンと第４のパターンの重ね合わせ精度とは１対１に対応する。その結果、第１のパターンと第３のパターンとの重ね合わせ精度は測定できない場合においても、第２のパターンと第４のパターンとの重ね合わせ精度を測定することにより、間接的に第１のパターンと第３のパターンとの重ね合わせ精度を測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
（実施の形態１）
以下、この発明に基づいた実施の形態１について図１を参照して説明する。この実施の形態においては、重ね合わせ誤差測定マークについて説明する。まず、図１（ａ）は、この実施の形態における重ね合わせ誤差測定マークの平面図を示している。図１（ｂ）は、図１（ａ）中Ｘ−Ｘ線矢印断面図を示している。図１（ｃ）は、図１（ｂ）の断面に従った観測光の検出信号を示している。
【００４１】
なお、この重ね合わせ誤差測定マークは、図２２において説明した半導体装置におけるワード線とコンタクトホールおよびビット線とコンタクトホールの重ね合わせ誤差を測定するものとする。まず、図１（ａ），（ｂ）を参照して、重ね合わせ誤差測定マークの構造について説明する。第１測定マーク１００は、半導体基板１の上方にゲート酸化膜２を介在して形成されている。この第１測定マーク１００は、２５μｍ×２５μｍの正方形の辺に沿って、幅が０．４μｍの補助測定パターン１００Ａにより構成され、残しパターンとなっている。
【００４２】
第２測定マーク２００は、第１測定マーク１００の上方に層間酸化膜３を介在して形成されている。この第２測定マーク２００は、１５μｍ×１５μｍの正方形の辺に沿って０．５μｍ×０．５μｍの抜きパターン２００Ａを複数個配置している。ここで、第１測定マーク１００の補助測定パターン１００Ａの幅を０．４μｍとしたのは、ワード線またはビット線の線幅に対応させたものである。これにより、ワード線およびビット線に生じるコマ収差による影響と、この第１測定マーク１００により生じるコマ収差の影響とは同一となる。さらに、２５μｍ×２５μｍの正方形形状としたのは、従来技術において説明したように、重ね合わせ検出装置側の要求によるものである。
【００４３】
さらに、補助測定パターン１００Ａをラインパターンの残しパターンとしたのは、半導体装置に形成されるワードラインおよびビットラインがライン形状であり、残しパターンを構成しているためである。また、第２測定マーク２００を構成する補助測定パターン２００Ａを０．５μｍ×０．５μｍの大きさのホールパターンとしたのは、半導体装置に形成されるコンタクトホールの大きさが０．５μｍ×０．５μｍの大きさであり、かつホールパターン形状を有するからである。また、補助測定パターン２００Ａを１５μｍ×１５μｍの四角形状に配置したのは、重ね合わせ検出装置側の要求によるものである。
【００４４】
したがって、上述したように構成された第１測定マーク１００および第２測定マーク２００を用いることにより、観測される検出信号は、図１（ｃ）に示すようになり、この検出信号には、半導体装置内に形成されるワード線、ビット線およびコンタクトホールと同一のコマ収差を有することとなる。
【００４５】
したがって、検出信号１００ａと１００ａ′との中心点Ａ1と検出信号２００ａと検出信号２００ａ′の中心点Ａ2とのずれ量は、ワード線，ビット線およびコンタクトホールのずれ量と１対１に対応することになる。
【００４６】
以上、この実施の形態によれば、第１測定マーク１００と第２測定マーク２００とによって得られる検出信号に基づくデータは、半導体装置を構成するビット線とコンタクトホールおよびワード線とコンタクトホールの位置ずれの関係を１対１に反映する。その結果、重ね合わせ誤差の測定において、信頼性の高い測定結果を得ることができ、これにより、高性能の半導体装置を提供することが可能となる。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、重ね合わせ誤差の測定について述べたが、アライメントマークとして用いることによっても、同様の作用効果を得ることができる。また、補助測定パターン１００Ａ，２００Ａの大きさをワード線，ビット線およびコンタクトホールの寸法と同一としたが、重ね合わせ誤差を測定すべき対象物の寸法の１／２倍〜２倍のサイズであれば、ほぼ同等のコマ収差の影響となるため、この範囲内のおいて補助測定マークの大きさを設定することが可能である。
【００４８】
（実施の形態２）
次に、この発明に基づいた実施の形態２について、図２ないし図８を参照して説明する。この実施の形態２においては、実施の形態１における第１測定マークおよび第２測定マークのパターン形状を列挙したものである。図２ないし図５においては、ラインパターンから構成される第１測定マークまたは第２測定マークの形状を示し、図６ないし図８においては、ホールパターンから構成される第１測定マークおよび第２測定マークの形状を示している。なお、図２ないし図８に示す測定マークの形状は、残しパターンであっても構わないし、抜きパターンであっても構わない。
【００４９】
まず図２において、測定マーク３００を示している。この測定マーク３００は、仮想四角形の４辺の位置に補助測定パターン３００Ａを配置したものであり、仮想四角形のコーナ部分には補助測定パターンは設けられていない。
【００５０】
次に、図３に測定マーク４００を示す。この測定マーク４００は、仮想四角形の４辺に補助測定パターン４００Ａが設けられ、仮想四角形のコーナ部分においても、それぞれの補助測定パターン４００Ａが存在する。次に、図４において、測定マーク５００を示す。この測定マーク５００は、仮想四角形の対向する１対の辺に沿って補助測定マーク５００Ａを配置し、さらに、仮想四角形の内部を埋めるように１対の辺に対し直交する辺に平行に複数補助測定マーク５００Ａを配置している。
【００５１】
次に、図５において、測定マーク６００を示す。この測定マーク６００は、仮想四角形の内部を埋めるように、１対の辺に対し直交する辺に平行に複数本補助測定マーク６００Ａを配置している。なお、測定マーク５００および測定マーク６００は、図４および図５に示す状態から９０°回転させた状態で使用しても同一の作用効果を得ることができる。また、測定マーク３００〜測定マーク６００におけるラインパターンの線幅Ｗは、重ね合わせ誤差を測定しようとする半導体装置の構成部材の幅に対し１／２倍〜２倍の線幅であることが望ましい。
【００５２】
次に、図６において、測定マーク７００を示す。測定マーク７００においては、仮想四角形の４辺に沿ってホールパターンからなる補助測定パターン７００Ａを複数配置している。次に、図７において、測定マーク８００を示す。この測定マーク８００は、仮想四角形の４辺および対角線に沿ってホールパターンである補助測定パターン８００Ａを複数配置するようにしたものである。
【００５３】
次に、図８において、測定マーク９００を示す。測定マーク９００は、測定マーク７００の変形例であって、仮想四角形の４辺に沿って補助測定マーク９００Ａを配置しているが、仮想四角形のコーナ部分においては、１対のコーナ部分にのみ補助測定パターン９００Ａを配置するようにしたものである。
【００５４】
以上、図２ないし図８に示すさまざまなパターンの測定マークを用いることによっても、実施の形態１で説明した重ね合わせ誤差測定において同一の作用効果を得ることが可能となる。
【００５５】
（実施の形態３）
次に、この発明に基づいた実施の形態３について、図９ないし図１６を参照して説明する。この実施の形態３においては、重ね合わせ誤差測定マークの欠陥修正方法について説明する。まず、図９および図１０を参照して、ラインパターンかつ抜きパターンからなる重ね合わせ誤差測定マーク３０１に生じた欠陥の修正方法について説明する。
【００５６】
図９に示すように測定マーク３０１の補助測定マーク３０１Ａの一部に欠陥３０１Ｆが生じている。このように、抜きパターンに生じた欠陥の場合は、図１０に示すように欠陥３０１Ｆを、ＦＩＢなどを用いて、カーボン３０１Ｒを堆積することにより欠陥３０１Ｆを埋め、修正を行なうとともに、仮想四角形の対角線の交点を点対称として、反対側の補助測定パターン３０１Ａも同じように修正を行なう。
【００５７】
このように修正することで、測定マークの対称性が保持されるため、確実に測定マークが重ね合わせ検査装置により確認されることになる。その結果、測定マークの誤認による重ね合わせ誤差の測定不良を回避することができる。
【００５８】
次に、図１１および図１２を参照して、ラインパターンかつ残りパターンからなる重ね合わせ誤差測定マーク３０２に生じた欠陥の修正について説明する。図１１に示すように、測定マーク３０２の補助測定マーク３０２Ａの一部に欠陥３０２Ｆが生じている。このように、残りパターンに生じた欠陥の場合は、図１２に示すように、欠陥３０２Ｆの部分をレーザなどを用いて除去し３０２Ｒとするとともに、仮想四角形の対角線の交点を点対称として、反対側の補助測定マーク３０２Ａも同じように修正を行なう。
【００５９】
これにより、上述したように、測定マークの対称性を保持することができる。次に、図１３および図１４を参照して、ホールパターンかつ抜きパターンからなる重ね合わせ誤差測定マーク８０１に生じた欠陥の修正方法について説明する。
【００６０】
図１３に示すように、測定マーク８０１の補助測定マーク８０１Ａの一部に、欠陥８０１Ｆが生じている。このように、抜きパターンに生じた欠陥の場合は、図１４に示すように、欠陥８００ＦをＦＩＢなどを用いて、カーボン８０１Ｒを堆積することにより埋めるとともに、仮想四角形の対角線の交点を点対称として、反対側の補助測定マーク８０１Ａも同じように修正を行なう。これにより、上述したように、測定マークの対称性が保持されることになる。
【００６１】
次に、図１５および図１６を参照して、ホールパターンかつ残しパターンからなる重ね合わせ誤差測定マーク８０２に生じた欠陥の修正方法について説明する。図１５に示すように、測定マーク８０２の補助測定マーク８０２Ａの一部に欠陥８０２Ｆが生じている。このように、残りパターンに生じた欠陥の場合は、図１６に示すように、欠陥８０２Ｆを、レーザなどにより除去し、８０２Ｒとする。これとともに、仮想四角形の対角線の交点を点対称として、反対側の補助測定マーク８０２Ａも同じように修正を行なう。これにより、上述したように、測定マークの対称性が保持される。なお、上述した実施の形態１〜実施の形態３は、重ね合わせ誤差測定マークに関して述べたが、アライメントマークに適用しても同様の作用、効果を得ることができる。
【００６２】
（実施の形態４）
次に、この発明に基づいた実施の形態４について図１７ないし図１９を参照して説明する。この実施の形態４においては、たとえば、実施の形態１において説明した第２重ね合わせ誤差測定マーク２００を形成するためのフォトマスクの製造方法について説明する。なお、このフォトマスクは、通常のフォトマスクに限られず、位相シフトマスクや減衰型位相シフトマスクも含まれるものとする。
【００６３】
以下、本実施の形態においてはその一例として、減衰型位相シフトマスクの場合の製造方法について説明する。まず、図１７を参照して、石英などからなる透明基板５１の上に透過する露光光の透過率と位相角とを制御するためのシフタ膜５２を形成する。このシフタ膜５２の材質としては、たとえばＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＯＮ、ＣｒＯ、ＣｒＯＮなどが用いられる。このシフタ膜５２の上に、電子線レジスト膜５３を形成する。次に、図１８を参照して、電子線レジスト膜５３に電子ビームを照射して、第２重ね合わせ誤差測定マークに対応するパターンを露光し現像を行なう。
【００６４】
次に、図１９を参照して、レジスト膜５３をマスクにして、ＭｏＳｉＯとＭｏＳｉＯＮとに対してはＣＦ4＋Ｏ2ガス、ＣｒＯとＣｒＯＮとに対してはＣＬ2ＣＯ2ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、シフタ膜５２のエッチングを行ない、補助測定パターンに対応する光透過部８５２を形成する。その後、レジスト膜５３を除去することにより、フォトマスク５０が完成する。
【００６５】
なお、図１７〜図１９に示す製造プロセスにおいては、シフタ膜５２を、レジストパターン５３を用いて加工した場合について説明したが、たとえば、図２０に示すように、シフタ膜５２とレジスト膜５３との間に、導電膜としてのＭｏやＣｒ、シフタ膜５２上に形成される遮光膜として用いるＣｒなどの薄膜５４を設けるようにして、形成しても構わない。
【００６６】
また、上述したフォトマスクの製造方法は重ね合わせ精度測定マークを形成するためのフォトマスクの製造方法について述べたが、これに限られることなく、たとえば、図２１に示すように、通常の半導体装置内においても、コマ収差を考慮したフォトマスクを製造することができる。たとえば、図２１に示すフォトマスクの平面図においては、第１のパターン６０Ａを有する第１の領域６０と、第１のパターン６０Ａが複数個組合された第２のパターンを有する第２の領域６１を備えたフォトマスクを示している。
【００６７】
このフォトマスクの構造によれば、第２の領域６１における第２のパターンは、すべて第１のパターン６０Ａの抜きパターンによって構成されているために、コマ収差による影響は第１の領域６０と第２の領域６１とにおいて同じ影響を受けることになる。その結果、収差を考慮したパターン形状をフォトマスクに備える場合においても、第１の領域と第２の領域において、同じ修正を加えることは可能となり、高性能のフォトマスクを提供することが可能となる。
【００６８】
ここで、本発明に基づく位相シフトマスクには、以下に示す問題が生じる場合がある。  図２２を参照して、たとえば図１に示す第２測定マーク２００を本実施の形態における減衰型位相シフトマスクを用いてレジスト膜４の露光を行なう場合を考えると、位相シフトマスク５０１に設けられるマスクパターンは、図２０（ａ）に示すようになる。したがって、ウエハ転写後のパターン断面図は、図２２（ｂ）に示すようになる。
【００６９】
ここで、レジスト膜４の補助パターン２００Ａの近傍に、レジスト膜４の膜減り箇所５０６が形成され、ウエハ転写後のパターン平面図は、図２２（ｃ）に示すようになり、膜減り箇所５０６が、複数レジスト膜４に形成される。その結果、レジスト膜４から得られる検出信号は、図２２（ｄ）に示すように、膜減り箇所５０６によって観測される検出信号５０６ａ′のために、第２測定マークによって得られる検出信号の中心位置がずれてしまい、正確な観測ができないという問題が生じる。
【００７０】
これは、図２２（ｃ）のＹ−Ｙ′線における露光光の光プロファイルを観測した場合、図２３に示すように、位相シフトマスク５０１の光透過部５０１ａを透過した光は、大きな光強度５０５Ａを示すが、その周囲に、パターンピッチ、パターン段差、露光装置のレンズの収差、露光エネルギの振れに依存し、位相シフトマスク特有の光の回折効果による光強度のピークからなるサイドローブ５０５Ｂが形成される。
【００７１】
さらに、光透過部５０１ａのパターンピッチによれば、このサイドローブ５０５Ｂが重なり合い、さらに大きな光強度を示すサイドローブ５０５Ｃが形成される場合があり、これらのサイドローブ５０５Ｂ，５０５Ｃの光強度に基づいて、レジスト膜の膜減りが生じてしまう。したがって、このようなレジスト膜の膜減りを防止するために、以下、図２４〜図５３に示す対策を施すことによって、レジスト膜の膜減り箇所の発生を未然に防止することが可能となる。
【００７２】
まず、第１の例について、図２４を参照して説明する。第１の例における位相シフトマスク５０１のマスクパターン平面図は、図２４（ａ）に示すように、光透過部５０１ａの間隔（Ｄ）を、光透過部５０１ａに生じるそれぞれのサイドローブが互いに干渉しないように、制御したものである。たとえば、光透過部５０１ａの大きさが０．５μｍ、露光光源の波長がｉ線（３６５μｍ）の場合、光透過部５０１ａの間隔（Ｄ）は、０．８μｍ以上程度必要であると考えられる。
【００７３】
したがって、図２４（ａ）に示すような位相シフトマスク５０１を用いた場合、レジスト膜４に形成されるパターン平面図は、図２４（ｂ）に示すように、位相シフトマスク５０１のパターンに従ったものとなり、その結果、図２４（ｃ）に示すように、正確な検出信号を得ることが可能となる。
【００７４】
次に、第２の例について図２５を参照して説明する。この第２の例における位相シフトマスク５０１は、図２５（ａ）を参照して、位相シフトマスク５０１に形成される光透過部５０１ａのピッチ（Ｄ）を、光透過部５０１ａによって形成されるサイドローブが互いに干渉する位置が、光透過部５０１ａによって規定される同一直線上に生ずるように、光透過部５０１ａの間隔を制御するようにしたものである。
【００７５】
この場合、図２５（ｂ）に示すように、ウエハ転写後のパターン平面図には、レジスト膜４の膜減り箇所５０６が生じるものの、パターン２００Ａと同一直線上にあるため、図２５（ｃ）に示すように、検出信号２００ａ，２００ａ′に影響を与えることがない。その結果、正確な検出信号を得ることが可能となる。
【００７６】
次に、第３の例について図２６を参照して説明する。第３の例における位相シフトマスク５０１においては、図２６（ａ）の位相シフトマスク５０１のマスクパターン平面図に示すように、光透過部５０１ａによって生じるサイドローブの発生を抑制するために、サイドローブが発生する位置に、露光光源の解像限界以下の大きさの補助パターン５０１ｂを設けるようにしたものである。
【００７７】
なお、この第３の例における位相シフトマスク５０１において、光透過部５０１ａの間隔（Ｄ）は、たとえば光透過部５０１ａの大きさが０．５μｍ程度の場合、露光装置の光源の波長と光学系のパラメータによって依存するが、露光装置の光源の波長がｉ線（３６５μｍ）の場合であれば、０．６μｍ〜０．８μｍ程度が好ましく、また補助パターン５０１ｂの大きさ（Ｓ）は、光学系のパラメータ、および位相シフトマスクの透過率に依存するものの、０．２５μｍ以下程度が好ましい。
【００７８】
このように、補助パターン５０１ｂを設けた場合、図２６（ａ）のＺ−Ｚ′線における光プロファイルは、図２７（ａ），（ｂ）に示すように、光透過部５０１ａを透過した露光光によって、サイドローブ５０５Ｂが生じるものの、補助パターン５０１ｂを透過した露光光によって、サイドローブ５０５Ａとは位相が反転した光強度５０５Ｄを得ることができる。その結果、最終的な光強度は、図２７（ｃ）に示すように、補助パターン５０１ｂを設けた領域においては、サイドローブの発生を抑制することが可能となる。
【００７９】
したがって、図２６（ａ）に示すような位相シフトマスク５０１を用いた場合、ウエハ転写後のパターン平面図は、図２６（ｂ）に示すように、レジスト膜４には膜減り箇所が生じることなく、図２６（ｃ）に示すように正確な検出信号を得ることが可能となる。上述した第３の例に示す考えに基づき、補助パターン５０１ｂの形状は、たとえば図２８または図２９に示すような形状であっても、同様の作用効果を得ることができる。
【００８０】
次に、第４の例について、図３０を参照して説明する。第４の例における位相シフトマスク５０１においては、図３０（ａ）のマスクパターン平面図に示すように、光透過部５０１ａの外側にのみ、サイドローブの発生を抑制するため、露光光源の解像限界以下の大きさの補助パターン５０２ｂが複数設けられている。
【００８１】
このようなパターン構造を有する位相シフトマスク５０１を用いた場合、ウエハ転写後のパターン平面図は、図３０（ｂ）に示すようになり、パターン２００Ａの内側には、レジスト膜４の膜減り箇所５０６が生じるものの、パターン２００Ａの外側には、膜減り箇所５０６は生じない。したがって、図３０（ｃ）に示すように、正確な検出信号を得ることができる。
【００８２】
なお、本例による位相シフトマスク５０１において、光透過部５０１ａの大きさが０．５μｍ程度の場合、光透過部５０１ａと補助パターン５０２ｂとの距離（Ｘ）は、０．２μｍ〜０．５μｍ程度が好ましく、補助パターン５０２ｂの大きさ（Ｓ）は、位相シフトマスクの透過率にも依存するが、０．２５μｍ以下程度が好ましい。なお、上述した第４の例に示す考えに基づき、補助パターン５０２ｂの形状は、たとえば図３１〜図３４に示すような形状であっても、同様の作用効果を得ることができる。
【００８３】
次に、第５の例について、図３５を参照して説明する。第５の例における位相シフトマスク５０１においては、図３５（ａ）のマスクパターン平面図に示すように、光透過部５０１ａの外側と内側との両側に、サイドローブの発生を抑制するため、露光光源の解像限界以下の大きさの補助パターン５０２ｂ、５０３ｂが複数設けられている。
【００８４】
このようなパターン構造を有する位相シフトマスク５０１を用いた場合、図３５（ｂ）に示すように、パターン２００Ａと同一辺上には、レジスト膜４の膜減り箇所５０６が生じるものの、パターン２００Ａの外側には、膜減り箇所は生じない。したがって、図３５（ｃ）に示すように、正確な検出信号を得ることができる。
【００８５】
なお、本例における位相シフトマスク５０１において、光透過部５０１ａの大きさが０．５μｍ程度、露光光源の波長がｉ線（３６５μｍ）の場合、光透過部５０１ａと補助パターン５０２ｂとの距離（Ｘ）および光透過部５０１ａと補助パターン５０３ｂとの距離（Ｘ）は、０．２〜０．５μｍ程度が好ましく、補助パターン５０２ｂ，５０３ｂの大きさ（Ｓ）は、０．２５μｍ以下程度が好ましい。上述した第５の例に示す考えに基づき、補助パターン５０２ｂ，５０３ｂの形状は、たとえば図３６〜図３９に示すような形状であっても、同様の作用効果を得ることができる。
【００８６】
次に、第６の例について、図４０を参照して説明する。第６の例における位相シフトマスク５０１においては、図４０（ａ）のマスクパターン平面図に示すように、光透過部５０１ａの外側、内側および光透過部５０１ａの間に、それぞれサイドローブの発生を抑制するため、露光光源の解像限界以下の大きさの補助パターン５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂが複数設けられている。
【００８７】
このようなパターン構造を有する位相シフトマスク５０１を用いた場合のウエハ転写後のパターン平面図は、図４０（ｂ）に示すように、レジスト膜４には膜減り箇所は生じない。したがって、図４０（ｃ）に示すように、正確な検出信号を得ることが可能となる。
【００８８】
なお、本例による位相シフトマスク５０１において、光透過部５０１ａの大きさが０．５μｍ、露光光の光源がｉ線（３６５μｍ）の場合は、光透過部５０１ａの間隔（Ｄ）は、０．６μｍ〜０．８μｍ程度が好ましく、光透過部５０１ａと補助パターン５０２ｂ、５０３ｂとの距離（Ｘ）は、０．２μｍ〜０．５μｍ程度が好ましく、補助パターン５０１ｂ，５０２ｂ，５０３ｂの大きさ（Ｓ）は、０．２５μｍ以下程度が好ましい。上述した第６の例に示す考えに基づき、補助パターン５０１ｂ，５０２ｂ，５０３ｂの形状は、たとえば図４１〜図４３に示すような形状であっても、同様の作用効果を得ることができる。
【００８９】
次に、第７の例について、図４４を参照して説明する。第７の例における位相シフトマスク５０１においては、図３０に示す第４の例に示した位相シフトマスク５０１において、光透過部５０１ａが連続した開口部からなる光透過部５０１ｂを有する場合について示している。
【００９０】
この第７の例における位相シフトマスク５０１においても、図４４（ａ）のマスクパターン平面図に示すように、光透過部５０１ａの外側にのみサイドローブの発生を抑制するため、露光光源の解像限界以下の大きさの補助パターン５０２ｂが複数設けられている。
【００９１】
このようなパターン構造を有する位相シフトマスク５０１を用いた場合、ウエハ転写後のパターン平面図は、図４４（ｂ）に示すように、パターン２００Ｂの内側に、レジスト膜４の膜減り箇所５０６が生じるものの、パターン２００Ｂの外側には、膜減り箇所５０６は生じない。したがって、図４４（ｃ）に示すように、正確な検出信号を得ることができる。なお、光透過部５０１ｂの大きさ、光透過部５０１ｂと補助パターン５０２ｂとの距離（Ｘ）、補助パターン５０２ｂの大きさ（Ｓ）については、上述した第４の例と同様の値である。また、上述した第７の例に示す考えに基づき、補助パターン５０２ｂの形状は、たとえば図４５〜図４８に示すような形状であっても、同様の作用効果を得ることができる。
【００９２】
次に、第８の例について、図４９を参照して説明する。第８の例における位相シフトマスク５０１においては、図３５に示す第５の例における位相シフトマスク５０１において、光透過部５０１ａが連続した開口部を有する光透過部５０１ｂを有する場合について示している。
【００９３】
図４９（ａ）のマスクパターン平面図に示すように、光透過部５０１ｂの外側と内側にサイドローブの発生を抑制するため、露光光源の解像限界以下の大きさの補助パターン５０２ｂ，５０３ｂが複数設けられている。このようなパターン構造を有する位相シフトマスク５０１を用いた場合、ウエハ転写後のパターン平面図は、図４９（ｂ）に示すように、膜減り箇所が生じることがない。したがって、図４９（ｃ）に示すように、正確な検出信号を得ることができる。
【００９４】
なお、本例における光透過部５０１ｂと補助パターン５０２ｂ，５０３ｂとの距離（Ｘ）、補助パターン５０２ｂ，５０３ｂの大きさ（Ｓ）は、第５の例における位相シフトマスクと同じ条件である。また、上述した第８の例に示す考えに基づき、補助パターン５０２ｂ，５０３ｂの形状は、たとえば図５０〜図５３に示すような形状であっても、同様の作用効果を得ることができる。
【００９５】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】この発明に基づいた実施の形態１における重ね合わせ誤差測定マークの原理を説明するための図であり、（ａ）は重ね合わせ誤差測定マークの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）中Ｘ−Ｘ線矢視に従った断面図であり、（ｃ）は、（ａ）中Ｘ−Ｘ線矢視に従った検出信号を示す図である。
【図２】この発明に基づいた実施の形態２における重ね合わせ精度測定マークの第１平面図である。
【図３】この発明に基づいた実施の形態２における重ね合わせ精度測定マークの第２平面図である。
【図４】この発明に基づいた実施の形態２における重ね合わせ精度測定マークの第３平面図である。
【図５】この発明に基づいた実施の形態２における重ね合わせ精度測定マークの第４平面図である。
【図６】この発明に基づいた実施の形態２における重ね合わせ精度測定マークの第５平面図である。
【図７】この発明に基づいた実施の形態２における重ね合わせ精度測定マークの第６平面図である。
【図８】この発明に基づいた実施の形態２における重ね合わせ精度測定マークの第７平面図である。
【図９】この発明に基づいた実施の形態３における重ね合わせ精度測定マークの欠陥修正方法を示す第１の図である。
【図１０】この発明に基づいた実施の形態３における重ね合わせ精度測定マークの欠陥修正方法を示す第２の図である。
【図１１】この発明に基づいた実施の形態３における重ね合わせ精度測定マークの欠陥修正方法を示す第３の図である。
【図１２】この発明に基づいた実施の形態３における重ね合わせ精度測定マークの欠陥修正方法を示す第４の図である。
【図１３】この発明に基づいた実施の形態３における重ね合わせ精度測定マークの欠陥修正方法を示す第５の図である。
【図１４】この発明に基づいた実施の形態３における重ね合わせ精度測定マークの欠陥修正方法を示す第６の図である。
【図１５】この発明に基づいた実施の形態３における重ね合わせ精度測定マークの欠陥修正方法を示す第７の図である。
【図１６】この発明に基づいた実施の形態３における重ね合わせ精度測定マークの欠陥修正方法を示す第８の図である。
【図１７】この発明に基づいた実施の形態４におけるフォトマスクの第１製造工程図である。
【図１８】この発明に基づいた実施の形態４におけるフォトマスクの第２製造工程図である。
【図１９】この発明に基づいた実施の形態４におけるフォトマスクの第３製造工程図である。
【図２０】この発明に基づいた実施の形態４におけるフォトマスクの他の工程を示す製造工程図である。
【図２１】この発明に基づいた実施の形態４におけるフォトマスクの他の応用例を示す平面図である。
【図２２】（ａ）は、実施の形態４における位相シフトマスクのパターン平面図である。（ｄ）は検出信号を示す図である。
【図２３】図２２（ｃ）中Ｙ−Ｙ′線断面に従った光強度のプロファイルを示す図である。
【図２４】（ａ）は、実施の形態４の第１の例における位相シフトマスクのマスクパターン平面図である。（ｂ）はウエハ転写後のパターン平面図である。（ｃ）は検出信号を示す図である。
【図２５】（ａ）は、実施の形態４の第２の例における位相シフトマスクのマスクパターン平面図である。（ｂ）はウエハ転写後のパターン平面図である。（ｃ）は検出信号を示す図である。
【図２６】（ａ）は、実施の形態４の第３の例における位相シフトマスクのマスクパターン平面図である。（ｂ）はウエハ転写後のパターン平面図である。（ｃ）は検出信号を示す図である。
【図２７】図２６（ａ）中Ｚ−Ｚ′線断面に従った光強度のプロファイルを示す図である。
【図２８】実施の形態４の第３の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第１パターン平面図である。
【図２９】実施の形態４の第３の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第２パターン平面図である。
【図３０】（ａ）は、実施の形態４の第４の例における位相シフトマスクのマスクパターン平面図である。（ｂ）はウエハ転写後のパターン平面図である。（ｃ）は検出信号を示す図である。
【図３１】実施の形態４の第４の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第１パターン平面図である。
【図３２】実施の形態４の第４の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第２パターン平面図である。
【図３３】実施の形態４の第４の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第３パターン平面図である。
【図３４】実施の形態４の第４の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第４パターン平面図である。
【図３５】（ａ）は、実施の形態４の第５の例における位相シフトマスクのマスクパターン平面図である。（ｂ）はウエハ転写後のパターン平面図である。（ｃ）は検出信号を示す図である。
【図３６】実施の形態４の第５の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第１パターン平面図である。
【図３７】実施の形態４の第５の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第２パターン平面図である。
【図３８】実施の形態４の第５の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第３パターン平面図である。
【図３９】実施の形態４の第５の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第４パターン平面図である。
【図４０】（ａ）は、実施の形態４の第６の例における位相シフトマスクのマスクパターン平面図である。（ｂ）はウエハ転写後のパターン平面図である。（ｃ）は検出信号を示す図である。
【図４１】実施の形態４の第６の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第１パターン平面図である。
【図４２】実施の形態４の第６の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第２パターン平面図である。
【図４３】実施の形態４の第６の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第３パターン平面図である。
【図４４】（ａ）は、実施の形態４の第７の例における位相シフトマスクのマスクパターン平面図である。（ｂ）はウエハ転写後のパターン平面図である。（ｃ）は検出信号を示す図である。
【図４５】実施の形態４の第７の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第１パターン平面図である。
【図４６】実施の形態４の第７の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第２パターン平面図である。
【図４７】実施の形態４の第７の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第３パターン平面図である。
【図４８】実施の形態４の第７の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第４平面図である。
【図４９】（ａ）は、実施の形態４の第８の例における位相シフトマスクのマスクパターン平面図である。（ｂ）はウエハ転写後のパターン平面図である。（ｃ）は検出信号を示す図である。
【図５０】実施の形態４の第８の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第１パターン平面図である。
【図５１】実施の形態４の第８の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第２パターン平面図である。
【図５２】実施の形態４の第８の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第３パターン平面図である。
【図５３】実施の形態４の第８の例における位相シフトマスクの他の形態を示す第４パターン平面図である。
【図５４】従来の技術におけるＭＯＳトランジスタの構造を示す断面図である。
【図５５】従来の技術におけるワード線とビット線都に囲まれた領域にコンタクトホールを形成した場合の平面図である。
【図５６】従来の技術における重ね合わせ精度測定マークの構造を示す断面図である。
【図５７】従来の技術における重ね合わせ精度測定マークの原理を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）中Ａ−Ａ′線矢視に従った断面図であり、（ｃ）は、（ａ）中Ａ−Ａ′線矢視に従った検出信号を示す図である。
【図５８】図２４に示す場合の抜きパターンにおける重ね合わせ精度測定マークの動作原理を示す図であり、（ａ）は、重ね合わせ精度測定マークの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）中Ａ−Ａ′線矢視に従った検出信号を示す図であり、（ｃ）は、（ａ）中Ａ−Ａ′線矢視に従った検出信号を示す図である。
【図５９】コマ収差の問題点を示す第１の図である。
【図６０】コマ収差の問題点を示す第２の図である。
【図６１】コマ収差の問題点を示す第３の図である。
【図６２】ノーマルマスクにおけるコマ収差とずれ量の関係を示す図である。
【図６３】位相シフトマスクにおけるコマ収差とずれ量の関係を示す図である。
【図６４】従来の技術におけるフォトマスクに生じるコマ収差の問題点を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１００  第１測定マーク、１００Ａ  第１補助測定マーク、２００  第２測定マーク、２００Ａ  第２補助測定マーク、３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００  測定マークパターン形状。なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。
【図１】
2006330760.tif 000003
【図２】
2006330760.tif 000004
【図３】
2006330760.tif 000005
【図４】
2006330760.tif 000006
【図５】
2006330760.tif 000007
【図６】
2006330760.tif 000008
【図７】
2006330760.tif 000009
【図８】
2006330760.tif 000010
【図９】
2006330760.tif 000011
【図１０】
2006330760.tif 000012
【図１１】
2006330760.tif 000013
【図１２】
2006330760.tif 000014
【図１３】
2006330760.tif 000015
【図１４】
2006330760.tif 000016
【図１５】
2006330760.tif 000017
【図１６】
2006330760.tif 000018
【図１７】
2006330760.tif 000019
【図１８】
2006330760.tif 000020
【図１９】
2006330760.tif 000021
【図２０】
2006330760.tif 000022
【図２１】
2006330760.tif 000023
【図２２】
2006330760.tif 000024
【図２３】
2006330760.tif 000025
【図２４】
2006330760.tif 000026
【図２５】
2006330760.tif 000027
【図２６】
2006330760.tif 000028
【図２７】
2006330760.tif 000029
【図２８】
2006330760.tif 000030
【図２９】
2006330760.tif 000031
【図３０】
2006330760.tif 000032
【図３１】
2006330760.tif 000033
【図３２】
2006330760.tif 000034
【図３３】
2006330760.tif 000035
【図３４】
2006330760.tif 000036
【図３５】
2006330760.tif 000037
【図３６】
2006330760.tif 000038
【図３７】
2006330760.tif 000039
【図３８】
2006330760.tif 000040
【図３９】
2006330760.tif 000041
【図４０】
2006330760.tif 000042
【図４１】
2006330760.tif 000043
【図４２】
2006330760.tif 000044
【図４３】
2006330760.tif 000045
【図４４】
2006330760.tif 000046
【図４５】
2006330760.tif 000047
【図４６】
2006330760.tif 000048
【図４７】
2006330760.tif 000049
【図４８】
2006330760.tif 000050
【図４９】
2006330760.tif 000051
【図５０】
2006330760.tif 000052
【図５１】
2006330760.tif 000053
【図５２】
2006330760.tif 000054
【図５３】
2006330760.tif 000055
【図５４】
2006330760.tif 000056
【図５５】
2006330760.tif 000057
【図５６】
2006330760.tif 000058
【図５７】
2006330760.tif 000059
【図５８】
2006330760.tif 000060
【図５９】
2006330760.tif 000061
【図６０】
2006330760.tif 000062
【図６１】
2006330760.tif 000063
【図６２】
2006330760.tif 000064
【図６３】
2006330760.tif 000065
【図６４】
2006330760.tif 000066
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月27日(2006.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の上に、露光光の透過率と位相角とを調整するための光制御膜を形成する工程と、
前記光制御膜の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜の上に、第１のパターンを有し、半導体装置を形成するための第１の領域と、前記第１のパターンのサイズと略同程度のサイズを有するパターンを複数個組合せた第２のパターンを有し、前記半導体装置の重ね合せ精度を測定するための重ね合わせ精度測定マークを形成するための第２の領域とを形成する工程と、
前記レジスト膜の前記第１の領域の前記第１のパターンと、前記第２の領域の前記第２のパターンとに従って、前記光制御膜のパターニングを行なう工程と、
を備えた、フォトマスクの製造方法。
【請求項２】
透明基板の上に第１のパターンを有し、半導体装置を形成するための第１の領域と、前記第１のパターンのサイズと略同程度のサイズを有するパターンを複数個組合せた第２のパターンを有し、前記半導体装置の重ね合せ精度を測定するための重ね合わせ精度測定マークを形成するための第２の領域とを備えた第１のフォトマスクを用いて、半導体基板上の第１の層のパターニングを行なう工程と、
透明基板の上に第３のパターンを有し、半導体装置を形成するための第３の領域と、前記第３のパターンのサイズと略同程度のサイズを有するパターンを複数個組合せた第４のパターンを有し、前記半導体装置の重ね合せ精度を測定するための重ね合わせ精度測定マークを形成するための第４の領域とを備えた第２のフォトマスクを用いて、前記第１の層の上の第２の層のパターニングを行なう工程と、
を備えた、露光方法。
【請求項３】
半導体基板の上に、所定形状の半導体装置を構成するパターンが、複数層形成される半導体装置形成領域と、
前記半導体装置を構成する前記各層の重ね合わせ精度を測定するための重ね合わせ精度測定マーク形成領域と、を有する半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上に第１の層を形成する工程と、
前記第１の層をパターニングして、前記半導体装置形成領域において、第１半導体装置構成部材を形成するとともに、
前記重ね合わせ精度測定マーク形成領域において、第１測定マークを形成する工程と、
前記第１半導体装置構成部材および前記第１測定マークを形成する工程の後に、第２の層を形成する工程と、
前記第２の層をパターニングして、前記半導体装置形成領域において、第２半導体装置構成部材を形成するとともに、
前記重ね合わせ精度測定マーク形成領域において、第２測定マークを形成する工程と、
前記第１測定マークと前記第２測定マークとの重ね合わせ精度を測定する工程とを含み、
前記第１測定マークは、前記第１半導体装置構成部材のパターンサイズと略同程度のサイズを有する第１補助測定マークを複数個組合せた第１パターンを有し、
前記第２測定マークは、前記第２半導体装置構成部材のパターンサイズと略同程度のサイズを有する第２補助測定マークを複数個組合せた第２パターンを有する、
半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１測定マークは、第１重ね合わせ誤差測定マークであり、
前記第２測定マークは、第２重ね合わせ誤差測定マークであり、
前記第１重ね合わせ誤差測定マークと、前記第２重ね合わせ誤差測定マークとにより、前記第１半導体装置構成部材と前記第２半導体装置構成部材との重ね合わせ誤差を測定する、
請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１測定マークは、第１アライメントマークであり、
前記第２測定マークは、第２アライメントマークであり、
前記第１アライメントマークと前記第２アライメントマークとにより、前記第１半導体装置構成部材と前記第２半導体装置構成部材とのアライメント誤差を測定する、
請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１補助測定マークは、前記第１半導体装置構成部材のパターンサイズの１／２〜２倍のサイズを有し、
前記第２補助測定マークは、前記第２半導体装置構成部材のパターンサイズの１／２〜２倍のサイズを有する、
請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１および第２補助測定マークは、ホールパターンである、
請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１パターンおよび前記第２パターンは、前記ホールパターンを、仮想四角形の４辺に沿って複数配置した、
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１パターンおよび前記第２パターンは、前記ホールパターンを、仮想四角形の４辺および対角線に沿って複数配置した、
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ホールパターンは、抜きパターンまたは残しパターンである、
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１および第２補助測定マークは、ラインパターンである、
請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１パターンおよび前記第２パターンは、前記ラインパターンを仮想四角形の内部を埋めるように、前記仮想四角形の所定の辺に平行に複数配置した、
請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１パターンおよび前記第２パターンは、前記ラインパターンを、仮想四角形の対向する１対の辺に沿って配置し、さらに、この仮想四角形の内部を埋めるように、前記１対の辺に対し直交する辺に平行に複数配置した、
請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ラインパターンは、抜きパターンまたは残しパターンである、
請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
この発明は、上記各問題点を解決するためになされたもので、１つの目的は、収差の影響を考慮したフォトマスクの製造方法を提供することにある。また、他の目的は、収差の影響を考慮したフォトマスクを用いた露光方法を提供することにある。また、他の目的は、収差の影響を考慮した半導体装置の製造方法を提供することにある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
この発明に基づいた露光方法においては、透明基板の上に第１のパターンを有し、半導体装置を形成するための第１の領域と、上記第１のパターンのサイズと略同程度のサイズを有するパターンを複数個組合せた第２のパターンを有し、上記半導体装置の重ね合せ精度を測定するための重ね合わせ精度測定マークを形成するための第２の領域とを備えた第１のフォトマスクを用いて、半導体基板上の第１の層のパターニングを行なう工程と、透明基板の上に第３のパターンを有し、半導体装置を形成するための第３の領域と、上記第３のパターンのサイズと略同程度のサイズを有するパターンを複数個組合せた第４のパターンを有し、上記半導体装置の重ね合せ精度を測定するための重ね合わせ精度測定マークを形成するための第４の領域とを備えた第２のフォトマスクを用いて、上記第１の層の上の第２の層のパターニングを行なう工程とを備えている。
この発明に基づいた半導体装置の製造方法においては、半導体基板の上に、所定形状の半導体装置を構成するパターンが、複数層形成される半導体装置形成領域と、上記半導体装置を構成する上記各層の重ね合わせ精度を測定するための重ね合わせ精度測定マーク形成領域と、を有する半導体装置の製造方法であって、以下の工程を備える。半導体基板上に第１の層を形成する工程と、上記第１の層をパターニングして、上記半導体装置形成領域において、第１半導体装置構成部材を形成するとともに、上記重ね合わせ精度測定マーク形成領域において、第１測定マークを形成する工程と、上記第１半導体装置構成部材および上記第１測定マークを形成する工程の後に、第２の層を形成する工程と、上記第２の層をパターニングして、上記半導体装置形成領域において、第２半導体装置構成部材を形成するとともに、上記重ね合わせ精度測定マーク形成領域において、第２測定マークを形成する工程と、上記第１測定マークと上記第２測定マークとの重ね合わせ精度を測定する工程とを含み、上記第１測定マークは、上記第１半導体装置構成部材のパターンサイズと略同程度のサイズを有する第１補助測定マークを複数個組合せた第１パターンを有し、上記第２測定マークは、上記第２半導体装置構成部材のパターンサイズと略同程度のサイズを有する第２補助測定マークを複数個組合せた第２パターンを有する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
この発明に基づいた露光方法によれば、第１の層に第１のパターンと第２のパターンが露光され、第２の層に第３のパターンと第４のパターンが露光される。さらに、第１のパターンと第２のパターンおよび第３のパターンと第４のパターンとは同じ収差の影響を受けるように露光される。これにより、第１のパターンと第３のパターンの重ね合わせ精度と、第２のパターンと第４のパターンの重ね合わせ精度とは１対１に対応する。その結果、第１のパターンと第３のパターンとの重ね合わせ精度は測定できない場合においても、第２のパターンと第４のパターンとの重ね合わせ精度を測定することにより、間接的に第１のパターンと第３のパターンとの重ね合わせ精度を測定することが可能となる。
この発明に基づいた半導体装置の製造方法によれば、第１測定マークと第２測定マークとによって得られる検出信号に基づくデータは、半導体装置を構成する第１半導体装置構成部材と第２半導体装置構成部材の位置ずれの関係を１対１に反映する。その結果、重ね合わせ誤差の測定において、信頼性の高い測定結果を得ることができ、これにより、高性能の半導体装置を提供することが可能となる。