(57)【要約】【課題】露光装置搭載後のマスクの歪みを正確に予想できるマスク検査方法等を提供する。【解決手段】検査装置８１でレチクル１０上のマーク５３のＸＹ及びＺ座標データ（変形データ１）を検出する（Ｓ２）。露光装置内でレチクル１０のアライメントマーク５１（変形データ２）を検出する（Ｓ３，Ｓ４）。Ｚ座標の変形データ１を基にレチクルの歪み形状のモデリング計算を行う（Ｓ５）。変形データ１及び２に基づき予想する露光装置に搭載時のレチクル歪み形状（位置座標データ）にＺ座標の位置情報を反映させる（Ｓ６）。レチクルのサブフィールド内の線形歪み（歪みデータ）を抽出する（Ｓ７）。位置座標データと歪みデータからＳＦ位置座標データを求め（Ｓ８）、これに基づき補正しつつ露光する（Ｓ９）。【選択図】  図１
2004165250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感応基板上に露光転写すべきデバイスパターンが形成されたマスクの変形を検査する方法であって、
前記パターン又は前記マスク上のマークの位置を測定する際に、前記パターンの形成されたパターン面内の平面座標（ＸＹ座標）における位置と共に、パターン面垂直方向（Ｚ座標）における位置をも測定し、
測定した該Ｚ座標における位置情報を前記ＸＹ座標における位置の測定データに反映させることを特徴とするマスク検査方法。
【請求項２】
感応基板上に露光転写すべきデバイスパターンが形成されたマスクの変形を検査する装置であって、
前記パターン又は前記マスク上のマークの位置を測定する際に、前記パターンの形成されたパターン面内の平面座標（ＸＹ座標）における位置と共に、パターン面垂直方向（Ｚ座標）における位置をも測定する手段と、
測定した該Ｚ座標における位置情報を前記ＸＹ座標における位置の測定データに反映させる手段と、
を備えることを特徴とするマスク検査装置。
【請求項３】
感応基板上に転写すべきデバイスパターンを小領域（サブフィールド）に分割してマスク上に形成し、
該マスクを前記サブフィールド毎にエネルギー線で照明し、
該サブフィールドを通過又は反射したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影結像させ、
該感応基板上では、各サブフィールドのパターンの像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光方法において、
前記マスクは、前記パターンの形成されたパターン面と、該パターン面を機械的に支持する支持体層と、該支持体層の周囲に設けられている保持部と、を有し、
露光装置とは異なる検査装置を用いて、前記マスク上のマークの位置を測定する際に前記パターン面内の平面座標（ＸＹ座標）における位置と共に、パターン面垂直方向（Ｚ座標）における位置をも測定し、
測定した該Ｚ座標における位置情報を前記ＸＹ座標における位置の測定データに反映させて前記マスクの歪みデータを得、
該歪みデータを用いて、各サブフィールドの像の位置及び／又は歪みを補正しながら露光することを特徴とする露光方法。
【請求項４】
前記マスクのＺ座標における位置情報に基づいて、前記マスクの歪みシミュレーションモデルを得、
該モデルより前記マスクを露光装置に搭載した状態でのマスクの歪み形状を予測し、
該歪みによるサブフィールドの像の位置誤差及び／又は歪みを補正しながら露光することを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
【請求項５】
感応基板上に転写すべきデバイスパターンを小領域（サブフィールド）に分割して形成されたマスクを載置するマスク（レチクル）ステージと、
該マスク上の前記サブフィールド毎にエネルギー線を照明する照明光学系と、
該サブフィールドを通過又は反射したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影結像させる投影光学系と、
前記感応基板を載置する感応基板ステージと、
各部を制御する制御部と、
を具備し、
前記感応基板上で前記サブフィールド毎のパターンの像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光装置であって、
前記制御部が、
露光装置とは異なる検査装置を用いて、前記マスク上のマーク位置を測定する際に前記パターン面内の平面座標（ＸＹ座標）における位置と共に、パターン面垂直方向（Ｚ座標）における位置をも測定し、
測定した該Ｚ座標における位置情報を前記ＸＹ座標における位置の測定データに反映させて得た歪みデータを記憶する記憶部と、
該歪みデータを用いて、各サブフィールドの像の位置及び／又は歪みを補正する補正部と、
を有する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、感応基板（ウェハ等）上に転写露光するパターンの原版であるマスク（レチクルを含む）の検査方法、及び検査装置に関する。また、そのようなマスクを用いる露光方法及び露光装置に関する。特には、検査装置や露光装置に搭載した際のマスクの歪みも考慮に入れてパターン位置の測定を行えるマスク検査方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路等のリソグラフィ工程では、レチクル上に形成されたパターンを、露光装置を用いてウェハ（感応基板）上に露光転写する。ここで、レチクルのパターン位置に欠陥や歪みがあると、転写露光したパターンの位置や形状の正確さ（露光精度）が低下する。このような事態となるのを防ぐため、露光装置に用いるレチクルのパターン位置誤差（ｉｍａｇｅ    ｐｌａｃｅｍｅｎｔエラー，ＩＰエラー）や欠陥、歪みについて検査し、不良の生じているレチクルを排除するようにしている。あるいは、露光装置側に適当な補正手段（像形状補正レンズや偏向器）がある場合には、レチクル上のパターンの誤差が、このパターンの像には表れないように補正することもできる。
【０００３】
上記のようなレチクルのパターンの測定検査では、検査装置のステージ上にレチクルのパターン面を上にして複数箇所（一例で３箇所）で支持する。そして、パターン面上に形成されたパターン又はマークの位置を検出する。しかし、レチクルには、製作時に生じる歪みの他、検査装置のステージ上にレチクルを搭載（チャッキング）する際に自重による撓みが生じる。このため、レチクル上のパターン又はマークの位置が本来のパターン又はマークの位置からずれてしまい、正確な測定ができない。そこで、予め、レチクルの撓み形状とこの撓みにより生じるパターン面内の平面座標（ＸＹ座標）上の歪み量（変位量）を算出して、検査装置に記憶させておく。そして、測定されたパターン又はマークの位置を、この記憶させておいた変位量を用いて歪みの無い状態の値に補正している。特に、光露光用のレチクルでは、一様な厚さのガラス板を基板としている。このため、レチクルを一様な平板としてモデル化して撓み形状が計算できるので、上記補正の方法が有効である（特開平５−３３２７６１号、特開平６−１８２２０号参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、デバイスパターンのさらなる微細化に対応すべく、近年、電子線露光による半導体集積回路量産技術の開発が進められている。この電子線露光用のレチクルの構造は光露光用のレチクルと異なる。光露光用のレチクルは一様な平板とみなすことができる。これに対し、電子線露光用のレチクルは、図４を参照しつつ後述するように、複雑な形状を有する。このため、撓み形状やこの撓みにより生じるパターン面の平面座標（ＸＹ座標）上の歪み量（変位量）を正確に予想することが難しい。
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、マスクの自重変形やチャッキング歪みによるパターン位置誤差を補正する機能に優れたマスク検査方法、露光方法等を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るマスク検査方法は、  感応基板上に露光転写すべきデバイスパターンが形成されたマスクの変形を検査する方法であって、  前記パターン又は前記マスク上のマークの位置を測定する際に、前記パターンの形成されたパターン面内の平面座標（ＸＹ座標）における位置と共に、パターン面垂直方向（Ｚ座標）における位置をも測定し、  測定した該Ｚ座標における位置情報を前記ＸＹ座標における位置の測定データに反映させることを特徴とする。
【０００６】
パターン又はマークのＺ座標位置をも測定して、その位置情報をＸＹ座標における位置の測定データに反映させる。反映させる方法の一例は、次のとおりである。すなわち、マスクは、検査装置へ搭載される際に、重力やチャッキング力等により、パターン面垂直方向（Ｚ座標）にたわむ（変形する）。このＺ方向の変形がＸＹ座標位置の測定データに影響を与える。しかし、マスクの形状が複雑な場合、Ｚ方向の変形量を予測するのは難しい。そこで、ＸＹ座標を測定するマスク上の点のＺ座標位置をも実際に測定し、その測定データに基づいてＸＹ座標位置データを調整（補正）する。これにより、Ｚ方向におけるマスクの歪みが及ぼすＸＹ座標への影響を正確に捉えて、その影響を補正することができる。したがって、マスクの形状が複雑で、その歪み形状が予想しがたい場合であっても、該マスクの歪み形状を正確に把握した上で、正確な測定・検査を行うことができる。
【０００７】
なお、本明細書にいうマスクには、縮小投影露光装置用の、通常、レチクルと呼ばれるマスクの他に、等倍近接転写マスクも当然含まれる。
本発明に係るマスク検査装置は、  感応基板上に露光転写すべきデバイスパターンが形成されたマスクの変形を検査する装置であって、  前記パターン又は前記マスク上のマークの位置を測定する際に、前記パターンの形成されたパターン面内の平面座標（ＸＹ座標）における位置と共に、パターン面垂直方向（Ｚ座標）における位置をも測定する手段と、  測定した該Ｚ座標における位置情報を前記ＸＹ座標における位置の測定データに反映させる手段と、  を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明にかかる露光方法は、感応基板上に転写すべきデバイスパターンを小領域（サブフィールド）に分割してマスク上に形成し、該マスクを前記サブフィールド毎にエネルギー線で照明し、該サブフィールドを通過又は反射したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影結像させ、該感応基板上では、各サブフィールドのパターンの像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光方法において、前記マスクは、前記パターンの形成されたパターン面と、該パターン面を機械的に支持する支持体層と、該支持体層の周囲に設けられている保持部と、を有し、露光装置とは異なる検査装置を用いて、前記マスク上のマークの位置を測定する際に前記パターン面内の平面座標（ＸＹ座標）における位置と共に、パターン面垂直方向（Ｚ座標）における位置をも測定し、測定した該Ｚ座標における位置情報を前記ＸＹ座標における位置の測定データに反映させて前記マスクの歪みデータを得、該歪みデータを用いて、各サブフィールドの像の位置及び／又は歪みを補正しながら露光することを特徴とする。
【０００９】
本発明に従えば、露光装置とは異なる検査装置を用いて、実際に測定したマスクのパターン面Ｚ座標における位置の情報を反映させて、ＸＹ座標における歪みデータを得る。この歪みデータには、検査装置におけるマスクのＺ方向への自重歪みやチャッキング力による歪みが反映されている。この歪みデータを用いて、各サブフィールドの像の位置や歪みを正確に補正しつつ露光する。検査装置でマスクの歪みを正確に測定・修正した歪みデータを用いて露光するので、露光装置へ搭載した状態におけるマスクの歪み形状を正確に予測できる。ひいては、露光パターンの繋ぎ精度や位置精度を向上させることが出来る。
【００１０】
本発明の露光方法では、前記マスクのＺ座標における位置情報に基づいて、前記マスクの歪みシミュレーションモデルを得、該モデルより前記マスクを露光装置に搭載した状態でのマスクの歪み形状を予測し、該歪みによるサブフィールドの像の位置誤差及び／又は歪みを補正しながら露光することが好ましい。
【００１１】
本発明にかかる露光装置は、感応基板上に転写すべきデバイスパターンを小領域（サブフィールド）に分割して形成されたマスクを載置するマスク（レチクル）ステージと、該マスク上の前記サブフィールド毎にエネルギー線を照明する照明光学系と、該サブフィールドを通過又は反射したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影結像させる投影光学系と、前記感応基板を載置する感応基板ステージと、各部を制御する制御部と、を具備し、前記感応基板上で前記サブフィールド毎のパターンの像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光装置であって、前記制御部が、露光装置とは異なる検査装置を用いて、前記マスク上のマーク位置を測定する際に前記パターン面内の平面座標（ＸＹ座標）における位置と共に、パターン面垂直方向（Ｚ座標）における位置をも測定し、測定した該Ｚ座標における位置情報を前記ＸＹ座標における位置の測定データに反映させて得た歪みデータを記憶する記憶部と、該歪みデータを用いて、各サブフィールドの像の位置及び／又は歪みを補正する補正部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
本発明は、電子線等の荷電粒子線をエネルギー線に用いる露光技術に限定されるわけではなく、紫外線やＸ線等を用いる露光にも適用できるが、ここでは電子線露光を例にとって説明する。
【００１３】
まず、分割転写方式の電子線投影露光技術の概要について図面を参照しつつ説明する。図３は、分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系を示す図である。
光学系の最上流に配置される電子銃１は、下方に向けて電子線を照射する。電子線１の下方にはコンデンサレンズ２，３が備えられており、電子線はこれらのコンデンサレンズ２，３によって収束されブランキンク開口７にクロスオーバーｃ．ｏ．を結像する。
【００１４】
コンデンサレンズ３の下には、矩形開口４が備えられている。この矩形開口（照射ビーム形成開口）４は、レチクル（マスク）１０の一つのサブフィールド（露光の１単位となるパターン小領域）を照射する照明ビームのみを通過させる。この開口４の像は、レンズ９によってレチクル１０に結像される。
【００１５】
ビーム成形開口４の下方には、ブランキング偏向器５が配置されている。偏向器５は、必要時に照明ビームを偏向させてブランキング開口７の非開口部に当て、ビームがレチクル１０に当たらないようにする。
【００１６】
ブランキング開口７の下には、照明ビーム偏向器８が配置されている。この偏向器８は、主に照明ビームを図３の横方向（Ｘ方向）に順次走査して、照明光学系の視野内にあるレチクル１０のサブフィールドの照明を行う。偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置されている。照明レンズ９は、レチクル１０上にビーム成形開口４を結像させる。
【００１７】
レチクル１０は、実際には光軸垂直面内（Ｘ−Ｙ面）に広がっており（図４を参照しつつ後述）、多数のサブフィールドを有する。レチクル１０上には、全体として一個の半導体デバイスチップをなすパターン（チップパターン）が形成されている。レチクル１０は、移動可能なレチクルステージ１１上に保持される。レチクル１０をレチクルステージ１１上で光軸垂直方向（ＸＹ方向）に動かすことにより、照明光学系の視野よりも広い範囲に広がるレチクル上の各サブフィールドを照明することができる。
【００１８】
レチクルステージ１１には、レーザ干渉計を用いた位置検出器１２が付設されており、レチクルステージ１１の位置をリアルタイムで正確に把握することができる。
【００１９】
レチクルステージ１１の下方には、投影レンズ１５及び１９を含む投影光学系が設けられている。レチクル１０の一つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レンズ１５、１９、偏向器１６によってウェハ２３上の所定の位置に結像される。ウェハ２３上には、適当なレジストが塗布されており、レジストに電子線のドーズが与えられ、レチクル上のパターンが縮小されてウェハ２３上に転写される。なお、投影光学系中には、図示されていないが、像倍率・回転や各種収差補正用の補正レンズも設けられている。
【００２０】
レチクル１０とウェハ２３との間を縮小比率で内分する点にクロスオーバーｃ．ｏ．が形成され、同クロスオーバー位置にはコントラスト開口１８が設けられている。コントラスト開口１８は、レチクル１０の非パターン部で散乱された電子線がウェハ２３に到達しないように遮断する。
【００２１】
ウェハ２３の直上には反射電子検出器２２が配置されている。反射電子検出器２２は、ウェハ２３の被露光面や、ステージ上のマークで反射される電子の量を検出する。例えばレチクル１０上のマークパターンを通過したビームでウェハ２３上のマークを走査し、その際のマークからの反射電子を検出することにより、レチクル１０とウェハ２３との相対的位置関係を知ることができる。
【００２２】
ウェハ２３は、図示せぬ静電チャックを介して、ＸＹ方向に移動可能なウェハステージ上２４に載置されている。上記レチクルステージ１１とウェハステージ２４とを、互いに逆の方向に同期走査することにより、投影光学系の視野を越えて広がるチップパターン内の各部を順次露光することができる。なお、ウェハステージ２４上にも、上述のレチクルステージ１１と同様の位置検出器２５が装備されている。
【００２３】
上記各レンズ２，３，９，１５，１９及び各偏向器５，８，１６は、各々のコイル電源制御部２ａ，３ａ９ａ１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６ａを介してコントローラ３１により制御される。また、レチクルステージ１１及びウェハステージ２４も、ステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、コントローラ３１により制御される。ステージ位置検出器１２，２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフェイス１２ａ、２５ａを介してコントローラ３１に信号を送る。また、反射電子検出器２２も同様のインターフェイス２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。
【００２４】
コントローラ３１は、ステージ位置の制御誤差や投影ビームの位置誤差を把握し、その誤差を像位置調整偏向器１６で補正する。これによりレチクル１０上のサブフィールドの縮小像がウェハ２３上の目標位置に正確に転写される。そして、ウェハ２３上で各サブフィールド像がつなぎ合わされて、レチクル上のチップパターン全体がウェハに転写される。
次に分割式の電子線投影露光に用いられるレチクルについて図４を参照しつつ説明する。
【００２５】
図４は、電子線投影露光用のレチクルの構成例を模式的に示す図である。（Ａ）は全体の平面図であり、（Ｂ）は一部の斜視図であり、（Ｃ）は一つの小メンブレン領域の平面図である。このようなレチクルは、例えばシリコンウェハに電子線描画・エッチングを行うことにより製作できる。
【００２６】
図４（Ａ）には、レチクル１０における全体のパターン分割配置状態が示されている。同図中に多数の正方形４１で示される領域が、一つのサブフィールドに対応したパターン領域を含む小メンブレン領域である。同領域４１の厚さは、例えば１〜２μｍである。図４（Ｃ）に示すように、小メンブレン領域４１は、中央部のパターン領域（サブフィールド）４２と、その周囲の額縁状の非パターン領域（スカート）４３とからなる。サブフィールド４２は、転写すべきパターンの形成された部分である。スカート４３はパターンの形成されていない部分であり、照明ビームの縁の部分が当たる。パターン形成の形態としては、メンブレンに孔明き部を設けるステンシルタイプと、電子線の高散乱体からなるパターン層をメンブレン上に形成する散乱メンブレンタイプとがある。このメンブレン領域４１の下面が本明細書にいうパターン面である。
【００２７】
小メンブレン領域４１の周囲の直交する格子状のグリレージ（マイナーストラット，本明細書でいう支持体層）４５と呼ばれる部分は、レチクルの機械強度を保つための梁である。グリレージ４５の厚さは、例えば０．７ｍｍである。上述のメンブレン小領域４１は、グリレージ４５の下端と同一のレベルで広がっている。図３（Ａ）に示すように、図の横方向（Ｘ方向）に多数の小メンブレン領域４１が並んで一つのグループ（エレクトリカルストライプ４４）をなし、そのようなエレクトリカルストライプ４４が図の縦方向（Ｙ方向）に多数並んで１つのメカニカルストライプ４９を形成している。エレクトリカルストライプ４４の長さ（メカニカルストライプ４９の幅）は照明光学系の偏向可能視野の大きさによって制限される。
【００２８】
メカニカルストライプ４９は、Ｘ方向に並列に複数存在する。隣り合うメカニカルストライプ４９の間に示されている幅の太い梁は、レチクル全体のたわみを小さく保つためのストラット（メジャーストラット，支持体層）４７である。ストラット４７はグリレージ４５と一体である。レチクル１０の外周縁部５０は円形であり、グリレージ４５やストラット４７と同じ厚さである。この外周縁部５０が本明細書に言う保持部５０であり、レチクルステージ１１上で静電吸着チャック等により保持される。
【００２９】
現在有力と考えられている方式によれば、１つのメカニカルストライプ（以下単にストライプという）４９内のＸ方向のサブフィールド４２の列（エレクトリカルストライプ４４）は電子線偏向により順次露光される。一方、ストライプ４９内のＹ方向の列は、連続ステージ走査により順次露光される。
【００３０】
次に、レチクルの位置検出用マーク配置について説明する。図５は、レチクルの１つのストライプにおける位置検出用マーク配置を模式的に示す平面図（ウェハ側即ち電子線下流側から見た図）である。
【００３１】
この例のレチクルのストライプ４９には、サブフィールドを含む多数の小メンブレン領域４１が縦横に配列されている。なお、以下の説明では、小メンブレン領域のことをサブフィールド（ＳＦ）ともいう。
【００３２】
これらのサブフィールド４１のうち最外周の１列４１ａは、位置検出用マーク（荷電粒子線アライメントマーク）の専用領域である。これらのサブフィールド４１ａは、デバイス形成用のパターンを有せず、アライメントマーク（パターン）５１のみが形成されている。アライメントマーク５１は、レチクルを露光装置に搭載する際に生じる歪みを計測するために配置される。アライメントマーク５１は、複数の帯状の開口を有するステンシル型のラインアンドスペースパターンである。アライメントマーク５１は、Ｘ方向に延びるものとＹ方向に延びるものとがペアになっている。一方、最外周部のサブフィールド４１ａを除く内側のサブフィールド４１ｂは、通常のデバイス形成用のパターンを有する。アライメントマーク５１の位置は、露光装置内で、電子線を用いて検出される。
【００３３】
隣り合うサブフィールド４１の間のグリレージの底の部分４５’には、別の位置検出用マーク（計測用マーク）５３が形成されている。計測用マーク５３は、主としてレチクル製作時の誤差等に起因する歪みを計測するために配置される。この計測用マーク５３は、十字形をしており、シリコン基板の表面にＣｒやＴａ等を蒸着することにより形成されている。または、段差マークであってもよい。計測用マーク５３は、デバイスパターンを有する１つのサブフィールド４１ｂの周囲の４カ所に形成されており、設計上は４つの計測用マーク５３の中心位置がその中のサブフィールド４１ｂの中心位置と合致している。また、縦・横に並ぶ計測用マーク５３は、レチクルの座標に沿って、ある等しい間隔で並んでいる。計測用マーク５３の位置は、検査装置を使用して露光装置外で検出される。
【００３４】
なお、アライメントマーク５１と計測用マーク５３とを総称してマーク５１，５３ともいう。マーク５１，５３は、レチクルの製作プロセス（電子線描画、蒸着、エッチング等）において同時に形成されるので、その位置精度はレチクルのパターン精度と同様に高い。
【００３５】
次に、レチクルの検査について説明する。
まず、レチクル検査装置において、レチクル上に配置されたパターン又はマーク５３の位置を検出する。この検出には、例えば、座標測定装置ＬＭＳＩＰＲＯ（ライカ製）を用いることができる。
【００３６】
図６（ａ）は、レチクル検査装置（座標測定装置）８１の一部を示す模式的な概略図である。レチクル検査装置８１は、光源１００と、光源１００から発射される半導体レーザー等の光をレチクル１０のパターン面に導く経路設備、対物レンズ（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ    Ｌｅｎｓ）１０１、パターン面からの反射光を検出する検出器１０２を含んで構成される。検出器１０２は、例えばダイオード（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＤｉｏｄｅ）である。尚、該経路設備には、オフセットレンズ（Ｏｆｆｓｅｔ  Ｌｅｎｓ）１０３や、光路を曲げるミラー（Ｍｉｒｒｏｒ）１０４、プリズムＤＰ（ＰｒｉｓｍＤＰ）１０５を含む。
【００３７】
レチクル検査装置８１は、検査対象であるレチクルのパターン面に自動的に合焦できる焦点検出手段（オートフォーカス）を備えている。また、対物レンズ１０１は、レチクル１０のパターン面に対して垂直方向（Ｚ座標方向）に移動させることができる。
【００３８】
尚、図６では、レチクルの載置されるＸＹステージは省略されている。ＸＹステージは、パターン面内の平面座標（ＸＹ平面）を２次元的に移動可能である。そして、該ＸＹステージには図示せぬ干渉計等の位置検出器が付設されており、該ＸＹステージ上のレチクルのマークの位置（ＸＹ座標における位置）を検出することができる。
このレチクル検査装置を用いてＸＹ座標を検出する際に、同時にＺ座標のデータも出力することができる。
【００３９】
次に、このレチクル検査装置８１を用いてパターン又はマーク５３の位置座標を検出する方法について概説する。
【００４０】
光源１００からの半導体レーザーは、対物レンズ１０１を介してレチクル１０のパターン面上にフォーカスされ、反射された後、ミラー１０４，プリズム１０５等で経路を導かれて、フォトダイオード等の検出器１０２で検出される。検出器１０２からの信号は信号処理回路等で画像処理される。対物レンズ１０１をＺ方向に移動させて、複数枚（一例で３０〜４０枚）の信号強度画像を検出する。これにより得られた画像データから最終結果を導く最適な信号の回帰線を計算して、レチクル１０上のパターン又はマークの座標位置が求まる。
【００４１】
図６（ｂ）は、レチクル検査装置８１の検出器１０２で得られたＺ方向の位置に対する信号（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ）である。この信号は、電圧値ＶがＳ字状に変化するＳカーブ信号となっている。このＳカーブ信号は合焦位置ｄｏの前後の小区間でデフォーカス量Ｚと電圧値Ｖとが線形性を有し、合焦位置ｄｏでの電圧値Ｖが０となる特性を有する。このＳカーブ信号に基づいて合焦位置ｄｏに対するレチクル１０の検査点のＺ方向の高さ（Ｚ座標位置）が検出できる。
【００４２】
上記レチクル検査装置（座標測定装置）８１及びその技術については、光アライアンス２０００．１２．の製品技術紹介（６２ページから）に開示されているため、詳しくは、上記を参照されたい。
【００４３】
測定されたパターン又はマーク５３のＸＹ座標及びＺ座標の位置データは、検出器１０２に接続されている図示せぬ制御部に入力される。
【００４４】
次に、露光装置内におけるアライメントマーク５１の検出方法について説明する。
図７は、アライメントマーク５１の検出方法を説明する図である。図７において、図３に示した露光装置の要部である電子銃１、コンデンサレンズ２、レチクル１０、ウェハステージ２４が示してある。ここで、レチクル１０のサブフィールド（メンブレン領域）には、位置検出用のアライメントマーク（開口部）５１が設けられており、ウェハステージ２４には、位置検出用の基準マークＭが設けられている。なお、基準マーク（例えば重金属膜）Ｍも、アライメントマーク５１と同様にＸ方向及びＹ方向に延びるラインアンドスペース型である。また、レチクル１０は、レチクルステージ１１に載置されており、レチクルステージ１１には、ステージを検出する位置検出器１２及び装置全体を制御するコントローラ（制御部）３１が配置されている。ウェハステージ２４の上方には反射電子検出器２２が配置されている。反射電子検出器２２は、例えば、電子ビームＥＢの通路の周りに計４個配置することができる。この反射電子検出器２２は、ウェハステージ２４上のマークＭで反射される反射電子ｅの量を検出する。反射電子検出器２２は、レチクル１０の歪みを計測する歪み計測部６２に接続されている。歪み計測部６２には、ステージ位置を検出する位置検出器１２も接続されており、反射電子量と共にレチクルステージ１１の位置をリアルタイムに把握できる。
【００４５】
計測時には、レチクル１０のアライメントマーク５１が形成されたサブフィールド４１の１つに電子ビームＥＢを照射する。このアライメントマーク５１を通過した電子ビームＥＢで基準マークＭ上を２次元的に走査する。その際、基準マークＭからの反射電子ｅを反射電子検出器２２で検出する。そして、歪み計測部６２において、その実測値と設計上のアライメントマーク５１の位置データとから誤差が算出される。さらに、同様の計測を他のサブフィールドについても行うことで、レチクル１０の歪みを把握することが出来る。
次に、本発明の実施の形態にかかるマスクの検査装置及び露光装置の制御系について説明する。
【００４６】
図２は、本発明の実施の形態にかかる露光装置の制御系を示すブロック図である。図２には、計測用マーク５３とアライメントマーク５１とを備えるレチクル１０が示されている。計測用マーク５３のＸＹ座標及びＺ座標データは、露光装置外に配置されたレチクル検査装置８１（図６参照）で検出され、Ｚ座標の位置情報をＸＹ座標に反映させた歪みデータに補正される。なお、この歪みデータへの補正については、詳しく後述する。
【００４７】
一方、アライメントマーク５１は露光装置内の歪み計測部６２（図７参照）で検出される。歪み計測部６２で検出された検出でデータと、レチクル検査装置８１からの歪みデータは、制御部（コントローラ）３１に入力される。制御部３１には、マスク検査装置８１からの検出データを記憶する記憶部８３と、歪み計測部６２（図７参照）の検出データを記憶する記憶部８２と、両データから露光位置補正量を算出する補正部８４とが設けられている。補正部８４には、記憶部８２，８３のデータを参照し、露光位置補正量を算出する演算部８５と、算出されるデータを記憶する記憶部（サブフィールド位置座標テーブル）８６と、偏向器１６（図３参照）等に指令を出す指令部８７と、が設けられている。
【００４８】
露光装置内で、レチクル上に分散して配置された各マークの座標を計測してレチクルの現状の変形データ（歪みデータ）を把握し、このデータに基づいて各サブフィールドの位置・寸法補正を行うこととすれば、最も高い補正精度を得ることができる。しかし、この方法では、露光装置内のマーク座標計測に時間がかかってしまい、露光装置のスループットの低下を引き起こしてしまう。そこで、かなりの部分のマーク（計測用マーク５３）の座標計測を露光装置外の検査装置で行い、露光装置では一部のマーク（アライメントマーク５１）のみ座標計測を行う。これにより露光装置内での計測時間を短くし、スループットの向上を図る。このとき検査装置で得られた変形データ（歪みデータ）と露光装置で得られた変形データ（歪みデータ）を用いて各サブフィールドの位置を補正するので、レチクルの歪みを比較的高精度に補正することができる。
【００４９】
ここで、レチクルに生じる歪み（変形，誤差）について説明しておく。
レチクルに生じる誤差の種類には、（１）回転誤差、（２）直交度誤差、（３）倍率誤差がある。（１）は、例えば、レチクルの中心点を軸に右回りにθ回転した状態の歪みである。元のサブフィールド４１内のある点（通常はサブフィールド中心点）の座標を（ｘ、ｙ）とすると、回転誤差歪みの生じた後のサブフィールド４１’内のその点の座標は（ｘｃｏｓθ−ｙｓｉｎθ，ｘｓｉｎθ＋ｙｃｏｓθ）となる。
【００５０】
（２）は、例えば、角度ωだけサブフィールド４１の直交度が歪みサブフィールド４１’が平行四辺形になった状態の歪みである。基のサブフィールド４１上にある点の座標を（ｘ、ｙ）とすると、直交度誤差歪みの生じた後のサブフィールド４１’上のその点の座標は（ｘ−ｙｔａｎω，ｙ）となる。
【００５１】
（３）は、例えばレチクルが熱で膨張してサブフィールド４１が大きくなった状態の歪みである。ｘ方向の倍率誤差をＳｘ、ｙ方向の倍率誤差をＳｙとする。元のサブフィールド４１の大きさを１×１とすると、倍率誤差歪みの生じた後のサブフィールド４１’の大きさは、（１＋Ｓｘ）×（１＋Ｓｙ）となる。
これら（１）（２）（３）の誤差について行列を用いて変換モデルが作成できる。
【００５２】
【数１】
2004165250.tif 000003
【００５３】
ただし、歪み前の座標を（ｘ、ｙ）とし、歪み後の座標を（Ｘ，Ｙ）とする。また、Ｏｘ、Ｏｙは、サブフィールドの中心位置のずれを示す。
【００５４】
次に、本発明の実施の形態にかかるレチクルの検査について説明する。
まず、次のことが、レチクル検査装置内で行われる。レチクル検査装置では、レチクル１０のマーク５３が計測され、その座標データ（ＸＹ座標及びＺ座標データ）が検出される。レチクル検査装置には、演算部と記憶部が設けられている。記憶部は、検出したマーク５３の座標データや演算部で得られた結果等を記憶する。演算部では、検出されたマーク５３のＺ座標に基づいて、レチクル１０のモデリング（変形量のシミュレーション計算）を行う。すなわち、レチクルは、レチクル検査装置へ搭載（チャッキング）される際に、重力やチャッキング力によりＺ座標方向に撓む（変形する）。このＺ方向の変形がＸＹ座標位置の測定データにも影響を与える。しかし、レチクル１０の形状は複雑なので、Ｚ方向の変形量を予測するのが難しい。そこで、レチクル検査装置において、マーク５３のＸＹ座標と共にＺ座標の位置も実際に測定する。測定されたＺ座標のデータに基づいてレチクル１０の歪みシミュレーションモデルを得る。このモデルから、例えばＮＡＳＴＲＡＮ、ＩＤＥＡＳ等の市販のシミュレーションソフトを用いて、レチクル１０の変形量のシミュレーション計算を行い、レチクル１０のチャッキング力による歪み（チャック歪み）や自重歪みについての計算をするのである。この計算によりえられた補正データ（パラメータ）を補正データＺと呼ぶ。補正データＺは上述の記憶部に記憶される。
【００５５】
さらに、図１を参照しつつ、レチクルの検査方法から露光方法の流れについて説明する。
ステップＳ１で、レチクルが、レチクル描画、パターン加工プロセス等を経て作成される。
ステップＳ２で露光装置外のレチクル検査装置（座標計測器）８１を用いてレチクルの測定が行われ、マーク５３の座標データが検出される。これにより、レチクル作成時（レチクル描画、パターン加工プロセス、レチクルの温度・応力変化）に発生した歪みを有するサブフィールドの座標（サブフィールドの中心の座表）（変形データ１）を計測する。この計測では、レチクル作成時の誤差をサブフィールド毎に測定することができる。ここで、全て、もしくは幾つかのサブフィールドの変形データ１（ＸＹ座標）を上述の行列を用いた式で表される変換モデルに当てはめる。これにより、最終的にモデルに最も適合する補正パラメータとして、回転誤差のパラメータθ、直交度誤差のパラメータω、倍率誤差のパラメータＳｘ，Ｓｙ、サブフィールドの中心位置のずれＯｘ，Ｏｙを算出する。この算出されたパラメータを補正パラメータ１と呼ぶ。
【００５６】
ところで、レチクルに生じる誤差には、線形成分と非線形成分とがある。算出された補正パラメータ１は、レチクル歪みのうち線形な成分であり、各サブフィールド全てについて計測しなくても、高精度な計測が可能である。
【００５７】
次に、上記の補正パラメータ１を代入した変換モデル（変換モデル１と呼ぶ）にサブフィールドの理想格子のデータ（設計データ）をあてはめることにより、変形データ１の線形成分１Ｌのみを抽出する。
【００５８】
さらに、上記の計測された変形データ１から線形成分を差し引くことにより、変形データ１の非線形成分１ＮＬを算出する。
【００５９】
次に、ステップＳ３で、露光装置内にレチクルが搭載される。
ステップＳ４で、搭載された該レチクルのアライメントマーク５１が検出される（レチクルアライメント）。レチクルアライメントを行うのは、レチクルの露光装置へのチャッキング時に生じる歪みの線形成分を補正するためである。
このレチクルアライメントで検出された歪みデータ（座標）を変形データ２と呼ぶ。なお、ここで計測される歪みはストライプの全体的な歪みであり、サブフィールド毎の局所的な歪みは直接的には計測できない。
【００６０】
ここで、変形データ２をもとにして、最小自乗法等の最適化手法により最終的にモデルに最も整合する補正パラメータとして、露光装置内で測定した際の回転誤差のパラメータθ、直交度誤差のパラメータω、倍率誤差のパラメータＳｘ，Ｓｙ、サブフィールドの中心位置のずれＯｘ，Ｏｙを算出する。この算出されたパラメータを補正パラメータ２と呼ぶ。
【００６１】
一方、ステップＳ５では、レチクル検査装置８１で検出したマーク５３のＺ座標データ（変形データ）（ステップＳ２）から、歪みシミュレーションモデルを得る。このモデルを基にレチクル変形量のシミュレーション計算を行い、チャック歪みや自重歪みについての計算を行う。この計算により補正データ（パラメータ）Ｚが求められる。
【００６２】
ステップＳ６では、上述の補正パラメータ２を代入した変換モデル（変換モデル２と呼ぶ）から線形成分２Ｌを得、これに、先に算出した変形データ１の非線形成分１ＮＬを当てはめる。さらに、補正データＺにより修正（補正）を加える。これにより、露光装置内で計測用マーク５３を直接計測したのに極めて近いサブフィールド位置座標データが得られる。つまり、露光搭載時の歪み形状が予測できる。このサブフィールド位置座標データは、Ｚ座標の位置情報がＸＹ座標に反映した歪みデータ（補正データ）である。この歪みデータ（補正データ）を歪みデータ（補正データ）Ａと呼ぶ。
【００６３】
ところで、全ての検査を露光装置内で行うことが望ましいが、スループットの低下等を引き起こす。そこで、本実施の形態では、線形成分は露光装置内で計測し（線形成分２Ｌ）、非線形成分を検査装置で計測する（非線形成分１ＮＬ）。ここで、線形成分を露光装置内で計測するのは、以下の理由による。検査装置内と露光装置内とでは温度環境が異なる場合が想定される。このため、レチクルの熱膨張等を考慮すると、倍率誤差等のパラメータは、露光装置内で計測した方が補正精度が向上するからである。
【００６４】
なお、このとき、線形成分は露光装置内で計測し、非線形成分を検査装置で計測することにより、２重補正を防ぎ、高精度な位置補正を期待できる。
【００６５】
上記の計算によって求めた歪みデータＡを露光装置の制御部（コントローラ）３１の記憶部（サブフィールド位置座標テーブル）８６（図２参照）に与える。
【００６６】
ステップＳ７では、サブフィールド内の線形成分の補正が行われる。
サブフィールド内の線形歪みは、そのサブフィールド周辺の計測用マーク５３の計測結果から算出できる。ここで、サブフィールド内での誤差要因の主たるものは、レチクル描画装置の誤差である。だから、パターンの回転誤差や直交度誤差がサブフィールド毎に異なっていることとなる。ここで、倍率誤差も考えられるが、サブフィールド毎に倍率が異なるとは考えにくい。また、上述のように、倍率誤差は温度環境による影響の方が大きいと考えられる。このため、倍率誤差の補正値は、露光装置内で計測されたデータを使用する方が高精度な補正が期待できる。
【００６７】
したがって、サブフィールド内の線形歪みについては、検査装置内の測定データ（変形データ１）から回転誤差や直交度誤差を算出し、露光装置内の計測データ（変形データ２）から倍率誤差を算出する。これらの算出値からサブフィールド毎に補正値（補正パラメータ）を求める。求められた補正値を歪みデータ（補正データ）Ｂと呼ぶ。
補正データＢは、露光装置の制御部３１の記憶部（サブフィールド位置座標テーブル）８６（図２）に与えられる。
【００６８】
ステップＳ８では、ステップＳ６で与えられた補正データＡとステップＳ７で与えられた補正データＢとから、予想すべき露光装置搭載時のサブフィールド（ＳＦ）位置が求められる。このＳＦ位置のデータがコントローラ３１の指令部８７に転送される。
【００６９】
ステップＳ９で、このＳＦ位置座標データに基づいて、高精度なレチクル歪み補正が行われつつ、露光が開始される。
【００７０】
図８には、レチクルのサブフィールド上のマーク５３位置について行った歪み補正の計算結果の一例が示される。図８の一定の間隔で配置されている格子は、レチクルの設計データを示すものである。したがって、その交点（格子点）は、歪みが無ければ本来、マーク５３の存在する箇所である。各格子点から離れる（各格子点からの乖離が大きい）ほど、歪み予測の精度が悪いことを示す。
【００７１】
●で示された点は、本発明による歪み補正を行ってマーク５３位置を計算した結果（レチクル形状補正ありでの歪み計算）である。すなわち、レチクルの実際のＺ座標を含めた形状の歪み補正を考慮して行われた歪み補正計算結果を示す。一方、◆で示された点は、本発明による歪み補正を行わずにマーク５３位置を計算した結果（レチクル形状補正なしでの歪み計算）である。すなわち、レチクルの実際のＺ座標を考慮せずに計算された歪み補正計算結果を示す。尚、×で示された点は、マスク検査装置におけるマーク５３の未計測点である。
【００７２】
全体として、●で示された点の方が◆で示された点よりも格子点に近い位置にあることがわかる。これは、本発明による歪み補正を行う方が、歪み予測の精度が高いことを示している。
【００７３】
上記実施の形態によれば、実際に測定されたＺ座標位置データを含めてレチクル形状のモデリングを行うことにより、Ｚ座標の歪みをＸＹ座標の歪み補正に反映させる。したがって、レチクル１０の形状が複雑で、その歪み形状が予想しがたい場合であっても、レチクル１０の歪みについて検査精度が向上する。
【００７４】
また、露光装置搭載時のレチクルの歪みをより正確に予想することができ、レチクル露光パターンの繋ぎ精度や位置精度を向上させることが出来る。
【００７５】
尚、上記実施の形態では、検査装置８１内に設けられた制御部（演算部，記憶部）において、マーク５３のＸＹ座標及びＺ座標に基づくレチクル１０のモデリング計算を行ったが、露光装置内に設けられた制御部３１において、このモデリング計算を行うこともできる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、形状が複雑で、その歪み形状が予想しがたいマスクでも、露光装置搭載時のマスクの歪みをより精度良く予想することができ、露光パターンの繋ぎ精度や位置精度を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるマスクの検査方法から露光方法の流れを示すフローチャート。
【図２】本発明の実施の形態にかかるマスクの検査装置及び露光装置の制御系を示すブロック図。
【図３】分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系を示す図。
【図４】電子線投影露光用のレチクルの構成例を模式的に示す図。
【図５】レチクルの１つのストライプにおける位置検出用マーク配置を模式的に示す平面図。
【図６】マスク検査装置（座標測定装置）８１の一部を示す模式的な概略図。
【図７】アライメントマーク５１の検出方法を説明する図。
【図８】レチクルのサブフィールド上のマーク５３位置について行った歪み補正の計算結果の一例を示す図。
【符号の説明】
１０  レチクル                              １６  偏向器
３１  制御部（コントローラ）                ５１  アライメントマーク
５３  計測用マーク                          ６２  歪み計測部
８１  マスク検査装置                        ８２，８３  記憶部
８４  補正部                                ８５  演算部
８６  記憶部（サブフィールド位置座標デーブル）
８７  指令部
【図１】
2004165250.tif 000004
【図２】
2004165250.tif 000005
【図３】
2004165250.tif 000006
【図４】
2004165250.tif 000007
【図５】
2004165250.tif 000008
【図６】
2004165250.tif 000009
【図７】
2004165250.tif 000010
【図８】
2004165250.tif 000011