(57)【要約】【課題】マスクのパターン位置の誤差測定を高精度で行う。【解決手段】露光装置を使用した測定方法である。マスク３０に設けられたマークＭ１と、ウエハ４０が搭載されるパレット４４に設けられたマークＷＰ１とを、各マークにそれぞれピントを合わせることが可能な２組の結像光学系を有する顕微鏡撮像装置１５０によって同時に撮像するステップと、得られるマークの画像信号に基づいてマークＭ１とマークＷＰ１との相対的な位置ずれ量を測定するステップと、パレットを所定距離Ｌ移動させるとともに、他の箇所のマークＭ２と、マークＷＰ１とを同時に撮像するステップと、得られる各マークの画像信号に基づいてマークＭ２とマークＷＰ１との相対的な位置ずれ量を測定するステップと、パレットの移動距離Ｌ及び測定した位置ずれ量に基づいてマスクのパターン位置の誤差を求めるステップと、を含む。【選択図】　　　図９
2004146670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハにマスクを近接配置し、該マスクに形成されたマスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写する露光装置を使用したマスクのパターン位置の誤差測定方法であって、
前記マスクの２以上の箇所に設けられた位置合わせ用の第１のマークのうちの１箇所の前記第１のマークと、前記ウエハが搭載されるパレット、ウエハステージ又は前記ウエハに設けられた位置合わせ用の第２のマークとを、各マークが設けられた面と直交する方向から同時に撮像するステップであって、前記第１のマーク及び前記第２のマークにそれぞれピントを合わせることが可能な２組の結像光学系を有する顕微鏡撮像装置によって同時に撮像するステップと、
前記顕微鏡撮像装置から得られる前記１箇所の第１のマーク及び前記第２のマークの画像信号に基づいて前記第１のマークと前記第２のマークとの相対的な位置ずれ量を測定するステップと、
前記第２のマークを前記ウエハステージにより所定距離移動させるとともに、前記顕微鏡撮像装置も略同じ距離移動させ、他の箇所の前記第１のマークと、前記第２のマークとを前記顕微鏡撮像装置によって同時に撮像するステップと、
前記顕微鏡撮像装置から得られる前記他の箇所の第１のマーク及び第２のマークの画像信号に基づいて前記第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量を測定するステップと、
前記パレットの移動距離及び前記測定した位置ずれ量に基づいて前記マスクのパターン位置の誤差を求めるステップと、
を含むことを特徴とするマスクのパターン位置の誤差測定方法。
【請求項２】
ウエハにマスクを近接配置し、該マスクに形成されたマスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写する露光装置において、
前記マスクに設けられた位置合わせ用の第１のマークと、前記ウエハが搭載されるパレット、ウエハステージ又は前記ウエハに設けられた位置合わせ用の第２のマークとを、各マークが設けられた面と直交する方向から同時に撮像する顕微鏡撮像装置であって、前記第１のマーク及び前記第２のマークにそれぞれピントを合わせることが可能な２組の結像光学系を有する顕微鏡撮像装置と、
前記顕微鏡撮像装置から得られる前記第１のマーク及び前記第２のマークの画像信号に基づいて前記第１のマークと前記第２のマークとの相対的な位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定手段と、
前記パレットを所定距離移動させるとともに、該パレットの移動距離を測定する手段と、
前記パレットの移動距離及び前記測定した位置ずれ量に基づいて前記マスクのパターン位置の誤差を求める手段と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマスクのパターン位置の誤差測定方法及びこれに使用される露光装置に係り、特に半導体ウエハに近接配置されたマスクのマスクパターンをウエハ上のレジスト層に等倍転写する露光装置におけるマスクのパターン位置の誤差測定方法及びこれに使用される露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の位置合わせ装置が適用される露光装置として、電子ビーム近接露光装置が提案されている（特許文献１等。）。
【０００３】
図１０は上記電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。この電子ビーム近接露光装置１０は、主として電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４、電子ビーム１５を平行ビームにするレンズ１６及び整形アパーチャ１８を含む電子銃１２と、主偏向器２２、２４及び副偏向器２６、２８を含み、電子ビームを光軸に平行に走査する走査手段２０と、マスク３０とから構成されている。
【０００４】
マスク３０は、表面にレジスト層４２が形成されたウエハ４０に近接するように（マスク３０とウエハ４０との隙間が、たとえば５０μｍとなるように）配置される。この状態で、マスク３０に垂直に電子ビームを照射すると、マスク３０のマスクパターンを通過した電子ビームがウエハ４０上のレジスト層４２に照射される。
【０００５】
また、走査手段２０は、図１１に示されるように電子ビーム１５がマスク３０の全面を走査するように電子ビームを偏向制御する。これにより、マスク３０のマスクパターンがウエハ４０上のレジスト層４２に等倍転写される。
【０００６】
この電子ビーム近接露光装置１０は、図１２に示されるように真空チャンバ５０内に設けられている。また、真空チャンバ５０内には、ウエハ４０を吸着するために静電チャック６０と、この静電チャック６０に吸着されたウエハ４０を水平の直交２軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させるとともに、水平面内で回転させるためのウエハステージ７０が設けられている。ウエハステージ７０は、マスクパターンの等倍転写が終了するごとにウエハ４０を所定量移動させ、これにより１枚のウエハ４０に複数のマスクパターンが転写できるようにしている。なお、８０は、マスク３０をＸ方向及びＹ方向に移動させることができるマスクステージである。
【０００７】
ところで、ウエハはそれぞれマスクパターンの異なる複数のマスクを用いて複数回露光され、これにより集積回路が形成される。そして、各マスクパターンの露光時には、露光するマスクパターンが、既に露光済みのマスクパターンと所定の位置関係になるようにマスクとウエハとを相対的に位置合わせを行う必要がある。
【０００８】
従来のこの種のマスクは、図１３に示されるような断面形状をなしている。すなわち、パターン部３０Ｃとなるメンブレン層３２Ａは、ＳｉＣ、ダイヤモンド、Ｓｉ等の薄膜で形成されており、このメンブレン層３２Ａの厚さは０．３〜１μｍが一般的である。そして、このメンブレン層３２Ａの片面の周縁部を支持層３０Ｂにより支持している構造となっている。
【０００９】
このマスク３０のパターン部３０Ｃのパターン位置の誤差測定方法としては、顕微鏡と精密測定ステージとを組み合わせた装置により行われるのが一般的であった。この種の測定装置としては、ライカ社製の装置、商品名：ＩＰＲＯ、ニコン社製の装置、商品名：光波座標測定器、等が一般的である。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第５８３１２７２号（日本特許第２９５１９４７号に対応）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のマスクのパターン位置の誤差測定方法には、以下に指摘されるような問題点があり、測定結果が生かしきれていなかった。
【００１２】
（ａ）重力の影響で、メンブレン層に歪を生じる。すなわち、メンブレン層の厚さは非常に小さく、自重による撓みを生じやすい。一方、従来の誤差測定方法では、図１３に示される姿勢で測定がなされる。これに対し、実際の使用時には、図１４に示されるように、測定時と反転された姿勢で、支持層３０Ｂが静電チャック６２に吸着される。したがって、測定時と実際の使用時とでメンブレン層３０Ａの歪状態が異なる。
【００１３】
（ｂ）マスクを静電チャックに吸着すると歪状態が変化する。すなわち、測定時には、マスク３０は測定装置の測定ステージ上に静置（拘束なしで）されるのが一般的である。これに対し、実際の使用時には、支持層３０Ｂが静電チャック６２に吸着される。したがって、静電チャック６２の吸着面の加工精度、静電チャック６２の吸着力等の影響により、測定時と実際の使用時とでメンブレン層３０Ａの歪状態が異なる。
【００１４】
（ｃ）環境の影響で歪状態が変化する。特に雰囲気温度の差で歪状態が変化する。すなわち、測定時には、測定室は恒温状態が保たれているのが一般的である。これに対し、実際の使用時には、チャンバ内の雰囲気状態が必ずしも測定室の雰囲気状態と同一にはならない。その結果、マスク３０の熱膨張係数と温度差により、歪状態が異なることとなる。
【００１５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、マスクのパターン位置の誤差測定が高精度で行える、マスクのパターン位置の誤差測定方法及びこれに使用される露光装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【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、ウエハにマスクを近接配置し、該マスクに形成されたマスクパターンを前記ウエハ上のレジスト層に転写する露光装置を使用したマスクのパターン位置の誤差測定方法であって、前記マスクの２以上の箇所に設けられた位置合わせ用の第１のマークのうちの１箇所の前記第１のマークと、前記ウエハが搭載されるパレット、ウエハステージ又は前記ウエハに設けられた位置合わせ用の第２のマークとを、各マークが設けられた面と直交する方向から同時に撮像するステップであって、前記第１のマーク及び前記第２のマークにそれぞれピントを合わせることが可能な２組の結像光学系を有する顕微鏡撮像装置によって同時に撮像するステップと、前記顕微鏡撮像装置から得られる前記１箇所の第１のマーク及び前記第２のマークの画像信号に基づいて前記第１のマークと前記第２のマークとの相対的な位置ずれ量を測定するステップと、前記第２のマークを前記ウエハステージにより所定距離移動させるとともに、前記顕微鏡撮像装置も略同じ距離移動させ、他の箇所の前記第１のマークと、前記第２のマークとを前記顕微鏡撮像装置によって同時に撮像するステップと、前記顕微鏡撮像装置から得られる前記他の箇所の第１のマーク及び第２のマークの画像信号に基づいて前記第１のマークと第２のマークとの相対的な位置ずれ量を測定するステップと、前記パレットの移動距離及び前記測定した位置ずれ量に基づいて前記マスクのパターン位置の誤差を求めるステップと、を含むことを特徴とするマスクのパターン位置の誤差測定方法及びこれに使用される露光装置を提供する。
【００１７】
本発明によれば、マスクの実際の使用状態で、パターン位置の誤差測定が行える。したがって、従来問題となっていた、（ａ）重力の影響、（ｂ）静電チャックへの吸着による歪、（ｃ）環境の影響、の全ての問題が解消でき、マスクのパターン位置の誤差測定が高精度で行える。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係るマスクのパターン位置の誤差測定方法に使用される露光装置の好ましい実施の形態について説明する。図１は本発明に使用されるマスクとウエハの位置合わせ装置の実施の形態のアライメント機構系を含む電子ビーム近接露光装置の要部縦断面図であり、図２は、図１に示した電子ビーム近接露光装置の要部上面図である。なお、電子ビーム近接露光装置としての主要な構成は、図１０乃至図１２に示したものと同様のため、その詳細な説明は省略する。
【００１９】
図１及び図２に示されるように、この電子ビーム近接露光装置には、１つのアライメントユニット（顕微鏡撮像装置）１５０が、顕微鏡ステージ８４によってＸ方向及びＹ方向に移動できるようになっている。各図において、１０２は電子光学鏡筒である。
【００２０】
顕微鏡撮像装置１５０の照明手段を構成するランプハウス１１０は、真空チャンバ５０の外側に配設され、このランプハウス１１０から出射される照明光は、光ファイバ１１１、照明用の光学系１１２、真空チャンバ５０の天板に設けられた窓５４、及び光ファイバ１１３を介して顕微鏡撮像装置１５０内に導かれるようになっている。
【００２１】
マスクステージ８０に取り付けられたマスク３０は移動せず、顕微鏡撮像装置１５０が顕微鏡ステージ８４によってＸ方向及びＹ方向に移動できるようになっている。
【００２２】
図３はマスク３０の平面図である。このマスク３０は、８インチマスクであり、４種類のマスクパターンＰ１〜Ｐ４が形成されている。また、各マスクパターンの左右の位置には、位置合わせ用のマスクマークが形成されており、各マスクパターンとマスクマークとは一定の関係をもって形成されている。なお、図３上で、Ｍ１、Ｍ２は、マスクパターンＰ１の左右の位置に形成されたマスクマークを示している。
【００２３】
顕微鏡撮像装置１５０によってマスクマークＭ１を観察する場合には、このマスクマークＭ１が顕微鏡撮像装置１５０の視野Ｖに入るように顕微鏡ステージ８４を移動させる。なお、この顕微鏡ステージ８４の位置（ｘ、ｙ）は、レーザ干渉計ＬＸＭ、ＬＹＭ（図８参照）によって測定できるようになっている。
【００２４】
一方、ウエハ４０は、図４に示されるようにウエハパレット４４上に図示しない電磁チャックによって吸着固定される。このウエハパレット４４は、図１２に示したウエハステージ７０の電磁チャック６０上に搭載され固定される。なお、図１２は、ウエハパレット４４を使用せずに、ウエハ４０が直接電磁チャック６０上に搭載されている場合に関して示している。
【００２５】
ウエハパレット４４は、図４に示されるようにパレットマークＷＰ１、ＷＰ２が設けられている。これらのパレットマークＷＰ１、ＷＰ２は、ウエハ４０の上面と面一の位置にマークが形成されている。
【００２６】
また、ウエハ４０には、各種のマスクパターンの転写等によって複数のダイＤが形成されるが、これらのダイＤの位置合わせ用のダイマークＤＭがウエハ４０上に形成されている。なお、パレットマークＷＰ１、ＷＰ２と、各ダイマークＤＭとの位置関係は、ウエハ４０をウエハパレット４４に搭載した後、別途測定されデータとして保存されている。したがって、ウエハステージ７０上でのパレットマークＷＰ１、ＷＰ２の位置が検知できれば、各ダイマークＤＭの位置は前記パレットマークＷＰ１、ＷＰ２と各ダイマークＤＭとの位置関係から計算で求めることができる。なお、ウエハステージ７０の位置（Ｘ、Ｙ）は、レーザ干渉計ＬＸＷ、ＬＹＷ（図８参照）によって測定できるようになっている。
【００２７】
図１及び図２に示される顕微鏡撮像装置１５０は、マスク３０のマスクマークＭ１又はＭ２と、パレットマークＷＰ１又はＷＰ２とを同時に観察し、各マーク間の位置ずれ量を測定するもので、マスク面及びウエハパレット面（ウエハ面）と直交する方向から同時に撮像するとともに、高さ（Ｚ方向の位置）が異なる各マークに、同時にピントを合わせることが可能な２組の結像光学系を有している。
【００２８】
図５は上記顕微鏡撮像装置１５０の詳細を示す光学部品配置図である。同図に示されるように顕微鏡撮像装置１５０の結像光学系は、対物レンズ１２０を共通にして３つの光路に分岐している。すなわち、顕微鏡撮像装置１５０は、マスクマークを固体撮像素子（ＣＣＤ）１３０に結像させるマスクマーク撮像用光学系と、パレットマークをＣＣＤ１３１に結像させるパレットマーク撮像用光学系と、マスクマークをＣＣＤ１３２に結像させるオートフォーカス用光学系とを有している。
【００２９】
マスクマーク撮像用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１２１、１２２及びマスクマーク結像用リレーレンズ１２３から構成され、パレットマーク撮像用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１２１、１２２、１２４及びパレットマーク結像用リレーレンズ１２５から構成され、オートフォーカス用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１２１、１２２、１２４及びフォーカス用レンズ１２６から構成されている。
【００３０】
顕微鏡撮像装置１５０は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１２１、全反射ミラー１２７、レンズ１２８、光ファイバ１１３、光学系１１２及び光ファイバ１１１からなる照明用光学系と、この照明用光学系を介して照明光を出射するランプハウス１１０とからなる照明手段を有している。照明光学系内の光学系１１２は、ＮＡ可変絞り１１２Ａ、レンズ１１２Ｂ、及び視野可変絞り１１２Ｃから構成されている。
【００３１】
対物レンズ１２０及びパレットマーク結像用リレーレンズ１２５は、それぞれ光軸方向に微小量移動できるようになっており、対物レンズ１２０をたとえばピエゾ素子によって移動させることによって、マスクマークがＣＣＤ１３０に結像するようにピント調整が行われ、パレットマーク結像用リレーレンズ１２５を移動させることによって、パレットマークがＣＣＤ１３１に結像するようにピント調整が行われる。
【００３２】
すなわち、対物レンズ１２０は、オートフォーカス用光学系を介して、マスクマークを撮像するＣＣＤ１３２の出力信号のコントラストが最大になるように、自動的にレンズ位置が制御される。ここで、オートフォーカス用光学系及びマスクマーク撮像用光学系は、マスクマークがＣＣＤ１３２に結像されるときに、ＣＣＤ１３０にも結像されるように予め調整されている。したがって、ＣＣＤ１３２にマスクマークが結像するように対物レンズ１２０を移動させることにより、ＣＣＤ１３０にマスクマークを結像させることができる。なお、オートフォーカス用光学系は、ピント調整が容易にできるように、マスクマーク撮像用光学系よりも撮影倍率が低くなっている。
【００３３】
また、ＣＣＤ１３１は、マスク３０から、たとえば５０μｍ下側に配置されるウエハ（パレットマーク）が結像するように、パレットマーク結像用リレーレンズ１２５の位置が調整されているが、マスクとウエハとの隙間が変更される場合にもパレットマークが結像できるように、パレットマーク結像用リレーレンズ１２５は、たとえば超音波モータなどによって光軸方向に微小量移動できるようになっている。
【００３４】
なお、この実施の形態では、対物レンズ１２０とパレットマーク結像用リレーレンズ１２５とがそれぞれピント調整用に光軸方向に移動できるようになっているが、これに限らず、対物レンズ１２０、マスクマーク結像用リレーレンズ１２３及びパレットマーク結像用リレーレンズ１２５のうちの少なくとも２つが光軸方向に移動できるように構成すれば、マスクマーク及びパレットマークにそれぞれピントを合わせることができる。
【００３５】
また、この顕微鏡撮像装置１５０は、瞳位置に図示しない位相差板が着脱できるようになっており、位相差顕微鏡としての機能を備えている。更に、この顕微鏡撮像装置１５０に適用される照明手段は、落射照明又は臨界照明に手動で切り替えられるように構成されている。
【００３６】
また、この実施の形態では、マスクマークとパレットマークとがそれぞれ結像される２つのＣＣＤ（ＣＣＤ１３０、１３１）を設けるようにしているが、２組の結像光学系の光路をミラーやハーフミラーを介して合流させ、マスクマークとパレットマークとを１つのＣＣＤに結像させるようにしてもよい。
【００３７】
図６はマスクマークとパレットマークとを１つのＣＣＤに結像させる顕微鏡撮像装置１５０’の光学部品配置図である。なお、図５と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
図６に示されるように、この顕微鏡撮像装置１５０’のマスクマーク撮像用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１４０、１４１、反射ミラー１４３、マスクマーク結像用リレーレンズ１２３、及びハーフミラー１４４から構成され、パレットマーク撮像用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１４０、１４１、パレットマーク結像用リレーレンズ１２５、ハーフミラー１４２、及びハーフミラー１４４から構成されている。また、オートフォーカス用光学系は、対物レンズ１２０、ハーフミラー１４０、１４１、パレットマーク結像用リレーレンズ１２５、ハーフミラー１４２、及びフォーカス用レンズ１２６から構成されている。
【００３９】
上記構成のマスクマーク撮像用光学系及びパレットマーク撮像用光学系は、同一のアライメント用ＣＣＤ１４５にマスクマークとパレットマークとを同時に結像させることができる。
【００４０】
次に、マスクマークとパレットマークとの位置ずれ量の検出方法について説明する。図７は顕微鏡撮像装置１５０の視野Ｖ内にマスクマークＭと、パレットマークＷＰとを入れた場合に関して示している。マスクマークＭは、マスクのＸ方向の位置を検出するための５×２個の開口からなるマスクマークＭＸ　と、マスクのＹ方向の位置を検出するための５×２個の開口からなるマスクマークＭＹ　とから構成されており、パレットマークＷＰは、ウエハパレットのＸ方向の位置を検出するための５本の凸部（又は凹部）からなるパレットマークＷＰＸ　と、ウエハパレットのＹ方向の位置を検出するための５本の凸部（又は凹部）からなるパレットマークＷＰＹ　とから構成されている。
【００４１】
このマスク３０は、マスク３０の下方に位置するパレットマークＷＰを観察できる程度の膜厚（既述のように、０．３〜１μｍ）に形成されている。したがって、パレットマークＷＰは実線で表示してある。
【００４２】
なお、マスク３０には、マスク３０の下方に位置するパレットマークＷＰを観察するためのＬ字状の開口を形成する構成も採用できる。この構成にすれば、開口により、パレットマークＷＰでの散乱光による像は、マスク３０によって減衰することなく撮像されるため、パレットマークＷＰの像と背景とのコントラストが低下することがない。
【００４３】
マスクマークＭとパレットマークＷＰとの位置ずれ量を求める場合には、マスクマークＭが結像されるＣＣＤ１３０から得られる画像信号を信号処理し、マスクマークＭＸ　の中心位置とマスクマークＭＹ　の中心位置をそれぞれ求める。同様にしてパレットマークＷＰが結像されるＣＣＤ１３１から得られる画像信号を信号処理し、パレットマークＷＰＸ　の中心位置とパレットマークＷＰＹ　の中心位置をそれぞれ求める。
【００４４】
上記のようにして求めたマスクマークＭの中心位置を示すＣＣＤ１３０上の画素位置と、パレットマークＷＰの中心位置を示すＣＣＤ１３１上の画素位置との画素位置の差分に基づいてマスクマークＭとパレットマークＷＰとの位置ずれ量を測定する。
【００４５】
そして、露光時にマスクとウエハとの位置合わせを行う場合には、測定した位置ずれ量がゼロになるように、ウエハステージ７０又はマスクステージ８０を移動させ、マスクマークＭが示す位置とパレットマークＷＰが示す位置とを一致させる。
【００４６】
一方、本発明に係る、マスクのパターン位置の誤差測定方法を行う際には、測定したマスクマークＭとパレットマークＷＰとの位置ずれ量を、電子ビーム近接露光装置の制御部等に記憶させておく。ただし、本発明においても、最初の測定箇所においては、測定した位置ずれ量がゼロになるように、ウエハステージ７０又はマスクステージ８０を移動させ、マスクマークＭが示す位置とパレットマークＷＰが示す位置とを一致させる方法を採用してもよい。
【００４７】
なお、図７は、マスクマークＭが示す位置とパレットマークＷＰが示す位置とが一致している場合に関して示している。また、顕微鏡撮像装置１５０の対物レンズ１２０が微小量移動すると、撮影倍率が変動するが、図７に示される形状のマスクマークＭが示す位置及びパレットマークＷＰが示す位置は、顕微鏡撮像装置１５０の撮影倍率が変動しても変化量が極めて少ない。
【００４８】
図８は電子ビーム近接露光装置の制御部の実施の形態を示すブロック図である。同図において、中央処理装置（ＣＰＵ）２００は、装置全体を統括制御するもので、マスクとウエハとの位置合わせ時の処理、露光時の電子ビームの偏向制御等を行う。顕微鏡撮像装置１５０での撮像によって得られたマスクマークＭ及びパレットマークＷＰを示す各画像信号は、信号処理回路２０２に加えられる。信号処理回路２０２は、入力した各画像信号に基づいてマスクマークＭとパレットマークＷＰとの位置ずれ量を算出する。
【００４９】
ＣＰＵ２００は、露光時にマスクとウエハの位置合わせを行う場合には、信号処理回路２０２から入力する位置ずれ量がゼロになるようにステージ駆動回路２０４を介してウエハステージ７０を移動させ、又はステージ駆動回路２０６を介してマスクステージ８０を移動させる。
【００５０】
また、ＣＰＵ２００は、マスクマークＭとパレットマークＷＰとが一致したときのウエハステージ７０のＸ方向及びＹ方向の位置（Ｘ、Ｙ）をレーザ干渉計ＬＸＷ、ＬＹＷから取り込み、同様にマスクステージ８０のＸ方向及びＹ方向の位置（ｘ、ｙ）をレーザ干渉計ＬＸＭ、ＬＹＭから取り込み、メモリ２０３に記憶させる。メモリ２０３には、図４で説明したようにパレットマークＷＰ１、ＷＰ２と、各ダイマークＤＭとの位置関係を示すデータが保存されている。
【００５１】
露光時にマスクとウエハの位置合わせを行う場合には、メモリ２０３に記憶したウエハステージ７０やマスクステージ８０の位置等に基づいてマスクとウエハとの位置合わせ制御がなされる。この詳細については省略する。
【００５２】
更に、ＣＰＵ２００は、マスクを走査する際の偏向量データとともにマスクの歪みに応じた補正データをデジタル演算回路２０５に供給し、デジタル演算回路２０５は偏向量データに基づいてマスクを走査するためのデジタル信号を主ＤＡＣ／ＡＭＰ２０８に出力し、補正データに基づいてマスクの歪みを補正するためのデジタル信号を副ＤＡＣ／ＡＭＰ２１０に出力する。
【００５３】
主ＤＡＣ／ＡＭＰ２０８は、入力したデジタル信号をアナログ信号に変換したのち増幅し、これを図１０に示される主偏向器２２、２４に出力する。これにより、電子ビーム１５は、光軸と平行な状態を維持したまま、図１１に示されるようにマスクの全面を走査するように偏向される。また、副ＤＡＣ／ＡＭＰ２１０は、入力したデジタル信号をアナログ信号に変換したのち増幅し、これを図１０に示す副偏向器２６、２８に出力する。これにより、電子ビーム１５のマスクへの入射角度が制御され、マスクが歪んでいてもマスクパターンを正規の位置に転写できるようにしている。
【００５４】
以上で説明した電子ビーム近接露光装置は、既述のように、本来の目的は、マスクとウエハとの位置合わせを行い、ウエハ上のレジスト層の露光を行うものである。ただし、マスクとウエハとの位置合わせ方法を含む電子ビーム近接露光方法の動作手順についての説明は省略する。これについては、本願出願人による発明が別途なされている（特願２００１−２２１２７０号）。
【００５５】
次に、以上で説明した電子ビーム近接露光装置を使用した、マスクのパターン位置の誤差測定方法の動作手順について説明する。図９は、マスクのパターン位置の誤差測定方法の概要を説明する概念図である。
【００５６】
まず、マスク３０の２以上の箇所に設けられた位置合わせ用の第１のマークであるマスクマークＭのうちの１箇所のマスクマークＭ１と、ウエハ４０が搭載されるウエハパレット４４に設けられた位置合わせ用の第２のマークであるパレットマークＷＰ１とを顕微鏡撮像装置１５０によって同時に撮像する。得られたマスクマークＭ１及びパレットマークＷＰ１の画像信号に基づいて、これらマスクマークＭ１とパレットマークＷＰ１との相対的な位置ずれ量を算出する（以上、図中の実線部分）。
【００５７】
次いで、測定した位置ずれ量がゼロになるように、ウエハステージ７０（図１２参照）を移動させ、マスクマークＭ１が示すマークの中心位置とパレットマークＷＰ１が示すマークの中心位置とを一致させる。この際の、ウエハステージ７０のＸ方向及びＹ方向の位置（Ｘ、Ｙ）を検出するレーザ干渉計ＬＸＷ、ＬＹＷのＸ座標及びＹ座標を（０、０）に零リセット又は座標系を記憶する。
【００５８】
マスクマークＭ１が示すマークの中心位置とパレットマークＷＰ１が示すマークの中心位置とが完全には一致しない場合もあり得る。この場合には、レーザ干渉計ＬＸＷ、ＬＹＷの座標位置（Ｘ０　、Ｙ０　）と、再度顕微鏡撮像装置１５０により撮影した画像信号に基づいて算出された位置ずれ量（ｄＸ０　、ｄＹ０　）から、中心位置が一致する座標系（Ｘ０　＋ｄＸ０　、Ｙ０　＋ｄＹ０　）を算出する。
【００５９】
次に、ウエハステージ７０を所定距離移動させる（この例では、Ｘ方向に距離Ｌ）とともに、顕微鏡撮像装置１５０も略同じ距離移動させ、マスク３０の他の箇所のマスクマークＭ２と、パレットマークＷＰ１とを顕微鏡撮像装置１５０によって同時に撮像する。得られたマスクマークＭ２及びパレットマークＷＰ１の画像信号に基づいて、これらマスクマークＭ２とパレットマークＷＰ１との相対的な位置ずれ量を算出する（以上、図中の想像線部分）。
【００６０】
この場合、パレットマークＷＰ１のＸＹ座標は（Ｌ、０）であり、マスクマークＭ２の相対的な位置ずれ量はこれを基準に求まる。したがって、マスクマークＭ１に対するマスクマークＭ２のパターン位置の誤差が求まる。
【００６１】
マスク３０の図示しない他の箇所のマスクマークＭについても同様の処理手順を採ることにより、該箇所における、マスクマークＭ１に対するマスクマークＭのパターン位置の誤差が求まる。
【００６２】
以上、本発明に係るマスクのパターン位置の誤差測定方法は、所定の既知の位置に配されるパレットマークＷＰ１に対する該箇所近傍のマスクマークＭの相対的な位置ずれ量を求め、これにより、マスクマークＭ１に対する該箇所近傍のマスクマークＭのパターン位置の誤差を求める方法であり、ウエハステージ７０のＸ方向及びＹ方向の位置（Ｘ、Ｙ）を検出するレーザ干渉計ＬＸＷ、ＬＹＷの検出精度に依存するものである。
【００６３】
このレーザ干渉計ＬＸＷ、ＬＹＷの検出精度は非常に高く、サブｎｍの精度が得られるものもあり、電子ビーム近接露光装置に使用されるマスクのパターン位置の誤差測定方法にも好適に使用できるものである。
【００６４】
本発明に係るマスクのパターン位置の誤差測定方法は、露光装置の機上で測定を行うものであることより、露光装置の稼働率の低下となる懸念はあるものの、それを補っても余りあるメリットが期待できるものである。
【００６５】
すなわち、従来のパターン位置測定装置を使用し、オフラインでマスクのパターン位置の誤差測定を行う場合、マスクを恒温室に長時間静置した後でないと測定精度が得られず、その測定精度にしても、既述のように（ａ）〜（ｃ）の各種問題点があり、本発明に対し各種の点で劣る。
【００６６】
以上、本発明に係るマスクのパターン位置の誤差測定方法及びこれに使用される露光装置の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００６７】
たとえば、上記実施形態の例では、最初の測定箇所において、位置ずれ量がゼロになるように、ウエハステージ７０を移動させ、マスクマークＭ１が示すマークの中心位置とパレットマークＷＰ１が示すマークの中心位置とを一致させたが、このような操作を行わず、位置ずれ量を記憶させて（たとえば、Ｘ座標及びＹ座標で（Ｘ０　、Ｙ０　）とする）、これを基準に以降の測定箇所において、位置ずれ量を算出してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態の例では、マスクステージ８０に取り付けられたマスク３０は移動せず、顕微鏡撮像装置１５０及びウエハステージ７０がＸ方向及びＹ方向に移動できるようになっているが、ウエハステージは移動せず、マスクステージがＸ方向及びＹ方向に移動できるようになっている態様であってもよい。この場合でも、ウエハステージとマスクステージとの相対移動ができることより、本発明の技術的思想と均等範囲にあると言える。
【００６９】
また、この実施の形態では、ウエハ４０がウエハパレット４４に搭載され、更にウエハパレット４４がウエハステージ７０（ウエハステージ７０の電磁チャック６０）に搭載される例について説明したが、これに限らず、本発明はウエハ４０を直接ウエハステージ７０上の電磁チャック６０に吸着させる場合にも適用できる。この場合には、ウエハパレット４４のパレットマークＷＰ１、ＷＰ２の位置を測定する代わりに、ウエハ４０上のダイマークＤＭ（図９参照）の位置を測定する。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マスクの実際の使用状態で、パターン位置の誤差測定が行える。したがって、従来問題となっていた、（ａ）重力の影響、（ｂ）静電チャックへの吸着による歪、（ｃ）環境の影響、の全ての問題が解消でき、マスクのパターン位置の誤差測定が高精度で行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用されるマスクとウエハの位置合わせ装置の実施の形態のアライメント機構系を含む電子ビーム近接露光装置の要部縦断面図
【図２】図１に示した電子ビーム近接露光装置の要部上面図
【図３】図１に示した電子ビーム近接露光装置に使用されるマスクの平面図
【図４】ウエハが搭載されたウエハパレットの平面図
【図５】顕微鏡撮像装置の詳細を示す光学部品配置図
【図６】顕微鏡撮像装置の他の実施の形態を示す光学部品配置図
【図７】顕微鏡撮像装置によってマスクマークとパレットマークとの位置ずれ量を検出する方法を説明するために用いた図
【図８】電子ビーム近接露光装置の制御部の実施の形態を示すブロック図
【図９】本発明に係るマスクのパターン位置の誤差測定方法の概要を説明する概念図
【図１０】電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図
【図１１】電子ビームによるマスクの走査を説明するために用いた図
【図１２】電子ビーム近接露光装置の全体構成図
【図１３】マスクの構成を示す断面図
【図１４】使用時のマスクの構成を示す断面図
【符号の説明】
１５…電子ビーム、２２、２４…主偏向器、２６、２８…副偏向器、３０…マスク、３０Ａ…メンブレン層、３０Ｂ…支持層、３０Ｃ…パターン部、４０…ウエハ、４４…ウエハパレット、７０…ウエハステージ、８０…マスクステージ、８４…顕微鏡ステージ、１１０…ランプハウス、１２０…対物レンズ、１２３…マスクマーク結像用リレーレンズ、１２５…パレットマーク結像用リレーレンズ、１３０、１３１、１４５…ＣＣＤ、１５０…顕微鏡撮像装置、２００…ＣＰＵ、２０３…メモリ、２０４、２０６…ステージ駆動回路、ＬＸＭ、ＬＹＭ、ＬＸＷ、ＬＹＷ…レーザ干渉計、Ｍ、Ｍ１、Ｍ２…マスクマーク、ＷＰ、ＷＰ１、ＷＰ２…パレットマーク、Ｄ…ダイ、ＤＭ…ダイマーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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