(57)【要約】【課題】座標測定器の誤差を簡易に把握することができ、正確な較正を行うことができる座標測定精度較正方法および当該較正方法を実施するプログラムを提供する。【解決手段】被測定体に形成された複数のマークの絶対位置を座標測定器により測定し（ステップＳＴ３）、マーク間の相対位置を重ね合わせ精度測定器により測定する（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ３で測定されたマークの絶対位置に基づいて、マーク間の相対位置を求める。そして、重ね合わせ精度測定器により測定されたマーク間の相対位置の実測値と、マークの絶対位置に基づいて算出されたマーク間の相対位置の算出値との間の整合性を判定し（ステップＳＴ６）、整合性がないと判断される場合に、座標測定器を較正する（ステップＳＴ７）。【選択図】図１
2005181044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定体に形成された複数のマークの絶対位置を座標測定器により測定するステップと、
前記マーク間の相対位置を重ね合わせ精度測定器により測定するステップと、
前記マークの絶対位置に基づいて、前記マーク間の相対位置を求めるステップと、
前記重ね合わせ精度測定器により測定された前記マーク間の相対位置の実測値と、前記マークの絶対位置に基づいて算出された前記マーク間の相対位置の算出値との間の整合性を判定するステップと、
前記整合性がないと判断される場合に、前記座標測定器を較正するステップと
を有する座標測定精度較正方法。
【請求項２】
被測定体に座標測定用の複数の第１マークと、重ね合わせ精度測定用の複数の第２マークを形成するステップと、
前記第１マークの絶対位置を座標測定器により測定するステップと、
前記第２マークの相対位置を重ね合わせ精度測定器により測定し、重ね合わせ誤差を得るステップと、
設計値からの前記第１マークの前記絶対位置のずれに基づいて、前記被測定体の第１線形歪と第１非線形歪とを算出するステップと、
前記被測定体の前記第１線形歪を用いて、前記重ね合わせ誤差のうち前記被測定体の第１線形歪に起因する線形歪起因成分を求めるステップと、
前記重ね合わせ誤差から前記線形歪起因成分を差し引いて、前記被測定体の第２非線形歪を求めるステップと、
前記被測定体の前記第１非線形歪と前記第２非線形歪との間の整合性を判定するステップと
前記整合性がないと判断される場合に、前記座標測定器を較正するステップと
を有する座標測定精度較正方法。
【請求項３】
前記整合性があると判断される場合に、前記整合性を判定するステップの後に、
前記第２非線形歪と前記第１線形歪との間に相関があるか否かを判定するステップと、
前記相関があると判定される場合に、前記座標測定器を較正するステップと
を有する請求項２記載の座標測定精度較正方法。
【請求項４】
前記被測定体の第２非線形歪を求めるステップにおいて、前記重ね合わせ誤差から前記線形歪起因成分を差し引いて、前記重ね合わせ誤差の非線形歪起因成分を求め、非線形歪起因成分を被測定体の第２非線形歪に変換する
請求項２記載の座標測定精度較正方法。
【請求項５】
前記第１マークは、複数の前記第２マークのうちから選択される
請求項２記載の座標測定精度較正方法。
【請求項６】
被測定体に形成された複数のマークの絶対位置を座標測定器により測定するステップと、
前記マーク間の相対位置を重ね合わせ精度測定器により測定するステップと、
前記マークの絶対位置に基づいて、前記マーク間の相対位置を求めるステップと、
前記重ね合わせ精度測定器により測定された前記マーク間の相対位置の実測値と、前記マークの絶対位置に基づいて算出された前記マーク間の相対位置の算出値との間の整合性を判定するステップと
を有する座標測定精度評価方法。
【請求項７】
被測定体に座標測定用の複数の第１マークと、重ね合わせ精度測定用の複数の第２マークを形成するステップと、
前記第１マークの絶対位置を座標測定器により測定するステップと、
前記第２マークの相対位置を重ね合わせ精度測定器により測定し、重ね合わせ誤差を得るステップと、
設計値からの前記第１マークの前記絶対位置のずれに基づいて、前記被測定体の第１線形歪と第１非線形歪とを算出するステップと、
前記被測定体の前記第１線形歪を用いて、前記重ね合わせ誤差のうち前記被測定体の第１線形歪に起因する線形歪起因成分を求めるステップと、
前記重ね合わせ誤差から前記線形歪起因成分を差し引いて、前記被測定体の第２非線形歪を求めるステップと、
前記被測定体の前記第１非線形歪と前記第２非線形歪との間の整合性を判定するステップと
を有する座標測定精度評価方法。
【請求項８】
前記整合性があると判断される場合に、前記整合性を判定するステップの後に、
前記第２非線形歪と前記第１線形歪との間に相関があるか否かを判定するステップをさらに有する
請求項７記載の座標測定精度評価方法。
【請求項９】
座標測定用の複数の第１マークと、重ね合わせ精度測定用の複数の第２マークが形成された被測定体に対し、座標測定器により前記第１マークの絶対位置を測定し、重ね合わせ精度測定器により前記第２マークの相対位置を測定して重ね合わせ誤差を求めて、入力された前記第１マークの絶対位置と前記重ね合わせ誤差に基づいて、前記座標測定器による測定値の補正処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
設計値からの前記第１マークの前記絶対位置のずれに基づいて、前記被測定体の第１線形歪と第１非線形歪とを算出するステップと、
前記被測定体の前記第１線形歪を用いて、前記重ね合わせ誤差のうち前記被測定体の第１線形歪に起因する線形歪起因成分を求めるステップと、
前記重ね合わせ誤差から前記線形歪起因成分を差し引いて、前記被測定体の第２非線形歪を求めるステップと、
前記第１非線形歪が前記第２非線形歪に一致するように、座標測定器による測定値に補正値を設定するステップと、をコンピュータに実行させる
プログラム。
【請求項１０】
座標測定用の複数の第１マークと、重ね合わせ精度測定用の複数の第２マークが形成された被測定体に対し、座標測定器により前記第１マークの絶対位置を測定し、重ね合わせ精度測定器により前記第２マークの相対位置を測定して重ね合わせ誤差を求めて、入力された前記第１マークの絶対位置と前記重ね合わせ誤差に基づいて、前記座標測定器の精度を評価する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
設計値からの前記第１マークの前記絶対位置のずれに基づいて、前記被測定体の第１線形歪と第１非線形歪とを算出するステップと、
前記被測定体の前記第１線形歪を用いて、前記重ね合わせ誤差のうち前記被測定体の第１線形歪に起因する線形歪起因成分を求めるステップと、
前記重ね合わせ誤差から前記線形歪起因成分を差し引いて、前記被測定体の第２非線形歪を求めるステップと、
前記第１非線形歪と前記第２非線形歪とが整合するか否かを判定するステップと、をコンピュータに実行させる
プログラム。
【請求項１１】
開口によりパターンが形成されたパターン形成膜と、
前記パターン形成膜を区画して、前記パターン形成膜を補強する補強部と、
を有し、
前記補強部に、座標測定器による絶対位置の測定と、重ね合わせ精度測定器による相対位置の測定をし得る、歪計測用マークが形成された
マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、マスクあるいはウエハに形成されたマークの座標を測定する座標測定器の較正のための座標測定精度較正方法、座標測定精度評価方法、および当該較正方法および評価方法を実施するプログラム、およびマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
デザインルール６５ｎｍ世代以降、フォトリソグラフィの解像性が限界に近づいており、従来のＫｒＦレーザー（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦレーザー（波長１９３ｎｍ）ではなく、より波長の短い電子線（ＥＢ）や極紫外光（ＥＵＶ光）をもちいた次世代リソグラフィ技術（ＮＧＬ）の開発が進められている。
【０００３】
これらの次世代リソグラフィ技術は、はじめからデバイスの全層に適用されるのではなく、ゲート層やコンタクト層など、デザインルールの厳しい、いわゆるクリティカル層と呼ばれる層から順次適用されていくと予想される。なぜなら、フォトリソグラフィで加工可能な非クリティカル層に対して新しい技術をもちいることは、コスト的に不利だからである。
【０００４】
従来、クリティカル層は単一の露光装置で一貫して加工されるのが普通である。なぜなら、個々の露光装置が有する固有の系統誤差（具体的には、レンズ収差、ステージ精度など装置起因の系統誤差）があるため、異なる露光装置をもちいて各層を加工すると、重ね合わせ不良や線幅不良が生じる可能性が高いからである。
【０００５】
上述のように、ＥＢやＥＵＶ光をもちいた次世代リソグラフィ技術が順次導入されていく過程で、異なる露光装置で同一デバイスの各層を加工するというミックスアンドマッチ（ｍｉｘ−ａｎｄ−ｍａｔｃｈ）露光が発生する。
【０００６】
また、仮に次世代露光技術をもちいないとしても、単一露光装置による一貫生産では、その装置が故障やメンテナンスで停止する時に、デバイスの生産も同時に停止してしまうという問題がある。さらに、装置の空き時間に応じて、異なる露光装置をもちいたミックスアンドマッチ露光をおこなった方が工場の生産性が向上する。
【０００７】
解像性と生産性の観点からミックスアンドマッチ露光をおこなうためには、前工程の露光装置の系統誤差を把握する必要がある。特に、前工程におけるレンズ収差やステージ精度に起因する位置精度は、次工程における重ね合わせ精度に大きな影響をもつ。したがって、前工程で加工された下地の位置精度を正確に評価することが、次工程における重ね合わせ誤差の見積もり（ミックスアンドマッチ露光をおこなうかの判断に必要）や誤差補正方法開発のために不可欠である。
【０００８】
下地の位置精度は、前工程においてウエハ上に加工されたマークをＬＭＳ  ＩＰＲＯ（ＬＥＩＣＡ社）および光波ＸＹ−６ｉ（ニコン）に代表される座標測定器により計測できる。これらの座標測定器は、フォトマスクの位置精度保証のために世界中でルーチン的にもちいられており、一般には、極めて信頼性の高い長寸法測定手段であると言える。
【特許文献１】特開平８−２９７０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、本願発明者らは、ウエハあるいはウエハから製造される次世代露光用マスクを評価する場合には、座標測定器による測定には様々な誤差要因があり、その信頼性は必ずしも高くなく、正確なデータ取得のためには細心の注意が必要であることを見出した。なお、座標測定器とは異なるが、位置計測系の誤差を補正する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【００１０】
フォトマスクの材料は超低膨張ガラス（膨張係数７．５×１０-7／Ｋ以下）であり、厚さも６．２５ｍｍであり剛性が高い。したがって、温度変化や装置のチャッキングによる変形が小さい。一方、シリコンウエハの膨張係数は２．６×１０-6／Ｋであり、厚さも７２５μｍしかない。つまり、フォトマスクよりも温度による変形が大きく、剛性もはるかに低い。
【００１１】
図１３は、座標測定器の系統誤差を説明するための図であり、図１３（ａ）は、ＡｒＦスキャナーで加工したウエハの位置精度を、ウエハ方位０°において光波ＸＹ−６ｉで測定した結果を示す図であり、図１３（ｂ）は、ウエハ方位１８０°において光波ＸＹ−６ｉで測定した結果を示す図である。図１３（ａ）に示すように、Ｘ位置が５０００μｍの位置に系統的な誤差が生じていることが分かる。ウエハを１８０°回転させた場合に、この系統誤差がＡｒＦスキャナーに起因するものであるならば、それは１８０°回転して現れるはずである。しかし、図１３（ｂ）に示すように、図１３（ａ）の０°の場合と同じ位置に誤差が現れていることから、この系統誤差は測定器に起因するいわゆるＴＩＳ（tool induced shift）であることが分かる。
【００１２】
このように、ウエハあるいはウエハから製造される次世代露光用マスクのパターン位置精度を座標測定器により測定する場合、フォトマスクと同等の高精度な位置精度測定をおこなうのは容易ではない。しかし、下地の位置精度は、ウエハ上に転写されたレジストパターン、もしくはそれをエッチング加工した掘り込みパターンを座標測定器で評価する以外に方法がないので、信頼性の高い計測方法の確立が望まれる。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、座標測定器の誤差を簡易に把握することができ、正確な較正を行うことができる座標測定精度較正方法および当該較正方法を実施するプログラムを提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、座標測定器の精度を簡易かつ正確に評価することができる座標測定精度評価方法および当該評価方法を実施するプログラムを提供することにある。
【００１５】
さらに、本発明の他の目的は、座標測定器により正確に座標測定を行うことができるマスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するため、本発明の座標測定精度較正方法は、被測定体に形成された複数のマークの絶対位置を座標測定器により測定するステップと、前記マーク間の相対位置を重ね合わせ精度測定器により測定するステップと、前記マークの絶対位置に基づいて、前記マーク間の相対位置を求めるステップと、前記重ね合わせ精度測定器により測定された前記マーク間の相対位置の実測値と、前記マークの絶対位置に基づいて算出された前記マーク間の相対位置の算出値との間の整合性を判定するステップと、前記整合性がないと判断される場合に、前記座標測定器を較正するステップとを有する。
【００１７】
上記の本発明の座標測定精度較正方法においては、重ね合わせ精度測定器では、マークの相対位置しか測定できない反面、測定の信頼性が高いことに注目している。このため、本発明では、座標測定器の精度を判定する際に、座標測定器により測定されたマークの絶対位置に基づいてマーク間の相対位置を算出し、当該算出値と重ね合わせ精度測定器により測定された実測値との整合性を判定している。座標測定器の精度が高ければ、両者は一致するはずである。両者の結果に整合性がないと判断される場合には、整合性がとれるように座標測定器を較正する。
【００１８】
上記の目的を達成するため、本発明の座標測定精度較正方法は、被測定体に座標測定用の複数の第１マークと、重ね合わせ精度測定用の複数の第２マークを形成するステップと、前記第１マークの絶対位置を座標測定器により測定するステップと、前記第２マークの相対位置を重ね合わせ精度測定器により測定し、重ね合わせ誤差を得るステップと、設計値からの前記第１マークの前記絶対位置のずれに基づいて、前記被測定体の第１線形歪と第１非線形歪とを算出するステップと、前記被測定体の前記第１線形歪を用いて、前記重ね合わせ誤差のうち前記被測定体の第１線形歪に起因する線形歪起因成分を求めるステップと、前記重ね合わせ誤差から前記線形歪起因成分を差し引いて、前記被測定体の第２非線形歪を求めるステップと、前記被測定体の前記第１非線形歪と前記第２非線形歪との間の整合性を判定するステップと前記整合性がないと判断される場合に、前記座標測定器を較正するステップとを有する。
【００１９】
上記の本発明の座標測定精度較正方法においては、座標測定器では、被測定体の非線形歪の測定精度が低い反面、被測定体の線形歪はほぼ正確に測定でき、一方、重ね合わせ精度測定器ではマークの相対位置しか測定できない反面、測定の信頼性が高いことに注目している。
このため、本発明では、座標測定器により測定された第１マークの絶対位置の設計値からのずれに基づいて、被測定体の第１線形歪と第１非線形歪とを算出し、被測定体の第１線形歪を用いて、重ね合わせ誤差のうち被測定体の第１線形歪に起因する線形歪起因成分を求める。
そして、重ね合わせ誤差から線形歪起因成分を差し引いて、被測定体の第２非線形歪を求め、被測定体の第１非線形歪と第２非線形歪との間の整合性を判定する。座標測定器の精度が高ければ、両者は一致するはずである。両者の結果に整合性がないと判断される場合には、整合性がとれるように座標測定器を較正する。
【００２０】
上記の目的を達成するため、本発明の座標測定精度評価方法は、被測定体に形成された複数のマークの絶対位置を座標測定器により測定するステップと、前記マーク間の相対位置を重ね合わせ精度測定器により測定するステップと、前記マークの絶対位置に基づいて、前記マーク間の相対位置を求めるステップと、前記重ね合わせ精度測定器により測定された前記マーク間の相対位置の実測値と、前記マークの絶対位置に基づいて算出された前記マーク間の相対位置の算出値との間の整合性を判定するステップとを有する。
【００２１】
上記の本発明の座標測定精度評価方法においては、重ね合わせ精度測定器では、マークの相対位置しか測定できない反面、測定の信頼性が高いことに注目している。このため、本発明では、座標測定器の精度を判定する際に、座標測定器により測定されたマークの絶対位置に基づいてマーク間の相対位置を算出し、当該算出値と重ね合わせ精度測定器により測定された実測値との整合性を判定している。座標測定器の精度が高ければ、両者は一致するはずである。
【００２２】
上記の目的を達成するため、本発明の座標測定精度評価方法は、被測定体に座標測定用の複数の第１マークと、重ね合わせ精度測定用の複数の第２マークを形成するステップと、前記第１マークの絶対位置を座標測定器により測定するステップと、前記第２マークの相対位置を重ね合わせ精度測定器により測定し、重ね合わせ誤差を得るステップと、設計値からの前記第１マークの前記絶対位置のずれに基づいて、前記被測定体の第１線形歪と第１非線形歪とを算出するステップと、前記被測定体の前記第１線形歪を用いて、前記重ね合わせ誤差のうち前記被測定体の第１線形歪に起因する線形歪起因成分を求めるステップと、前記重ね合わせ誤差から前記線形歪起因成分を差し引いて、前記被測定体の第２非線形歪を求めるステップと、前記被測定体の前記第１非線形歪と前記第２非線形歪との間の整合性を判定するステップとを有する。
【００２３】
上記の本発明の座標測定精度評価方法においては、座標測定器では、被測定体の非線形歪の測定精度が低い反面、被測定体の線形歪はほぼ正確に測定でき、一方、重ね合わせ精度測定器ではマークの相対位置しか測定できない反面、測定の信頼性が高いことに注目している。
このため、本発明では、座標測定器により測定された第１マークの絶対位置の設計値からのずれに基づいて、被測定体の第１線形歪と第１非線形歪とを算出し、被測定体の第１線形歪を用いて、重ね合わせ誤差のうち被測定体の第１線形歪に起因する線形歪起因成分を求める。
そして、重ね合わせ誤差から線形歪起因成分を差し引いて、被測定体の第２非線形歪を求め、被測定体の第１非線形歪と第２非線形歪との間の整合性を判定する。座標測定器の精度が高ければ、両者は一致するはずである。
【００２４】
上記の目的を達成するため、本発明は、座標測定用の複数の第１マークと、重ね合わせ精度測定用の複数の第２マークが形成された被測定体に対し、座標測定器により前記第１マークの絶対位置を測定し、重ね合わせ精度測定器により前記第２マークの相対位置を測定して重ね合わせ誤差を求めて、入力された前記第１マークの絶対位置と前記重ね合わせ誤差に基づいて、前記座標測定器による測定値の補正処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、設計値からの前記第１マークの前記絶対位置のずれに基づいて、前記被測定体の第１線形歪と第１非線形歪とを算出するステップと、前記被測定体の前記第１線形歪を用いて、前記重ね合わせ誤差のうち前記被測定体の第１線形歪に起因する線形歪起因成分を求めるステップと、前記重ね合わせ誤差から前記線形歪起因成分を差し引いて、前記被測定体の第２非線形歪を求めるステップと、前記第１非線形歪が前記第２非線形歪に一致するように、座標測定器による測定値に補正値を設定するステップと、をコンピュータに実行させるものである。
【００２５】
上記の本発明においては、座標測定器では、被測定体の非線形歪の測定精度が低い反面、被測定体の線形歪はほぼ正確に測定でき、一方、重ね合わせ精度測定器ではマークの相対位置しか測定できない反面、測定の信頼性が高いことに注目している。
このため、本発明のプログラムでは、座標測定器により測定された第１マークの絶対位置の設計値からのずれに基づいて、被測定体の第１線形歪と第１非線形歪とを算出し、被測定体の第１線形歪を用いて、重ね合わせ誤差のうち被測定体の第１線形歪に起因する線形歪起因成分を求める処理を実行させる。
そして、重ね合わせ誤差から線形歪起因成分を差し引いて、被測定体の第２非線形歪を求め、被測定体の第１非線形歪と第２非線形歪との間の整合性を判定する処理を実行させる。座標測定器の精度が高ければ両者は一致するため、両者が一致するように、座標測定器による測定値に補正値を設定させる。
【００２６】
上記の目的を達成するため、本発明は、座標測定用の複数の第１マークと、重ね合わせ精度測定用の複数の第２マークが形成された被測定体に対し、座標測定器により前記第１マークの絶対位置を測定し、重ね合わせ精度測定器により前記第２マークの相対位置を測定して重ね合わせ誤差を求めて、入力された前記第１マークの絶対位置と前記重ね合わせ誤差に基づいて、前記座標測定器の精度を評価する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、設計値からの前記第１マークの前記絶対位置のずれに基づいて、前記被測定体の第１線形歪と第１非線形歪とを算出するステップと、前記被測定体の前記第１線形歪を用いて、前記重ね合わせ誤差のうち前記被測定体の第１線形歪に起因する線形歪起因成分を求めるステップと、前記重ね合わせ誤差から前記線形歪起因成分を差し引いて、前記被測定体の第２非線形歪を求めるステップと、前記第１非線形歪と前記第２非線形歪とが整合するか否かを判定するステップと、をコンピュータに実行させるものである。
【００２７】
上記の本発明においては、座標測定器では、被測定体の非線形歪の測定精度が低い反面、被測定体の線形歪は正確に測定でき、一方、重ね合わせ精度測定器ではマークの相対位置しか測定できない反面、測定の信頼性が高いことに注目している。
このため、本発明のプログラムでは、座標測定器により測定された第１マークの絶対位置の設計値からのずれに基づいて、被測定体の第１線形歪と第１非線形歪とを算出し、被測定体の第１線形歪を用いて、重ね合わせ誤差のうち被測定体の第１線形歪に起因する線形歪起因成分を求める処理を実行させる。
そして、重ね合わせ誤差から線形歪起因成分を差し引いて、被測定体の第２非線形歪を求め、被測定体の第１非線形歪と第２非線形歪との間の整合性を判定する処理を実行させる。座標測定器の精度が高ければ、両者は一致するはずである。
【００２８】
上記の目的を達成するため、本発明のマスクは、開口によりパターンが形成されたパターン形成膜と、前記パターン形成膜を区画して、前記パターン形成膜を補強する補強部と、を有し、前記補強部に、座標測定器による絶対位置の測定と、重ね合わせ精度測定器による相対位置の測定をし得る、歪計測用マークが形成されたものである。
【００２９】
上記の本発明のマスクでは、座標測定器による絶対位置の測定と、重ね合わせ精度測定器による相対位置の測定をし得る、歪計測用マークが補強部に形成されている。
従って、マスク歪の計測において、座標測定器により歪計測用マークの絶対位置を測定し、絶対位置の測定結果が正しいか否かの検証として、重ね合わせ精度測定器による相対位置の測定を行うことができるように、歪計測用マークが構成されている。
すなわち、重ね合わせ精度測定器による相対位置の測定結果に基づいて、座標測定器が較正されることから、正しいマスク歪の計測結果が得られる。正しいマスク歪の計測結果が得られることにより、当該マスクを用いた露光において、当該マスク歪を補正して露光することができ、マスクのパターンが正確に被露光体に露光される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の座標測定精度較正方法および当該較正方法を実施するプログラムによれば、座標測定器の誤差を簡易に把握することができ、正確な較正を行うことができる。
また、座標測定精度評価方法および当該評価方法を実施するプログラムによれば、座標測定器の精度を簡易かつ正確に評価することができる。
上記のようにして較正された、あるいは精度が良好であると評価された座標測定器により、露光装置による転写位置精度や、マスクに形成されたパターンの位置精度を正確に測定することができる。
さらに、本発明のマスクによれば、座標測定器により正確に座標測定を行うことができる。正確な座標測定結果が得られることにより、当該マスクを用いた露光において、当該マスク歪を補正して露光することができる。この結果、パターンを正確に被露光体に露光することができるマスクを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る座標測定精度較正方法および座標測定精度評価方法の手順を示すフローチャートである。本実施形態では、座標測定器を較正するための被測定体として、マスクによりマークが転写されたウエハを用いる。
【００３３】
（ステップＳＴ１）
まず、座標測定器を較正するためにウエハにマークを転写するためのマスクを作製する。マスクは、座標測定器により位置精度を評価したい露光装置に適合したものを用いる。例えば、フォトリソグラフィのステッパーやスキャナーならば、ガラス基板にクロムでパターンが形成された通常のフォトマスクである。ＥＰＬ（electron-beam projection lithography）やＬＥＥＰＬ（low-energy electron-beam proximity-projection lithography）のようなＥＢ転写リソグラフィならば、薄膜メンブレンに開口パターンが形成されたステンシルマスクである。ＥＵＶリソグラフィならば、フォトマスクと同様の低膨張ガラス基板上にＭｏ／Ｓｉ多層膜を形成し、その上にＥＵＶ光吸収体によりパターンが形成されているマスクである。なお、マスクはもちいない、レーザー直描およびＥＢ直描に対しても本発明を適用することができる。
【００３４】
上記マスクの構成には２通りある。図２（ａ）は、第１のタイプのマスクの概略構成図である。図２（ａ）に示すように、第１のタイプのマスクＭは、マスク中央部に複数の座標測定用マーク（第１マーク）１１を配置し、マスク周辺部に重ね合わせ精度測定用マーク（第２マーク）を配置したものである。図２（ａ）に示すマスクＭは、例えば１つのチップの大きさに相当する。重ね合わせ精度測定用マークは、マスク周辺部の２辺に沿って配置した主尺２１と、マスク周辺部の他の２辺に沿って配置した副尺２２を１組として構成される。座標測定用マーク１１は、例えばマスク中央部に１００〜２００点配置する。図２（ｂ）に示すように、この１枚のマスクＭをウエハＷに繰り返し露光することで、ウエハ上で主尺２１と副尺２２が重なり合って転写される。
【００３５】
図３は、マスクを２枚もちいる第２のタイプのマスクを説明するための図であり、図３（ａ）は第１マスクＭ１、図３（ｂ）は第２マスクＭ２を示す図である。図３に示すように、第１マスクＭ１には重ね合わせ精度測定用マークの主尺２１を配置しており、２枚目の第２マスクＭ２には重ね合わせ精度測定用マークの副尺２２を配置している。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すマスクＭ１，Ｍ２は、各々４つのチップサイズに相当する例である。この２枚のマスクで順次露光することで、ウエハ上で主尺２１と副尺２２が重なり合って転写される。
【００３６】
（ステップＳＴ２）
次に、位置精度を評価したい露光装置により、ステップＳＴ１で製造したマスクのマークをウエハに露光する。
【００３７】
第１のタイプのマスクＭでウエハ上にマークを転写すると、図２（ｂ）に示すように、各チップＪの中央部に座標測定用マーク１１が転写されると同時に、チップ境界部で重ね合わせマークの主尺２１と副尺２２が重なり合って転写される。ただし、主尺２１と副尺２２は隣接する２つのチップＪに属している。ＥＢ直描の場合は、チップ幅をＥＢ偏向のフィールド幅と一致するように設計し、境界部の主尺２１と副尺２２を別々のフィールドで描画すればよい。
【００３８】
一方、図３に示す第２のタイプの２枚のマスクＭ１，Ｍ２で順次露光すると、ウエハ上で主尺２１と副尺２２が重なり合う。この方法によっても、図２（ｂ）に示す場合と同様に、チップ境界部で重ね合わせマークの主尺２１と副尺２２が重なり合って転写される。ＥＢ直描の場合は、２つのデータを別々に２重露光すればよい。
【００３９】
（ステップＳＴ３）
ステップＳＴ２で露光した後に現像してレジストパターンを形成し、当該レジストパターンを用いてエッチング加工したウエハに対して、図２（ａ）に示す１枚のマスクを用いてマークを転写した場合には、ウエハＷの各チップ中央部の座標測定マークの位置を座標測定器で測定する。図３に示す２枚のマスクＭ１，Ｍ２を用いてマークを転写した場合には、重なり合っている主尺２１と副尺２２の少なくともどちらかの位置を座標測定器により測定する。このデータを用いて座標測定器の信頼性を検証する。
【００４０】
（ステップＳＴ４）
重ね合わせ精度測定器により、主尺２１と副尺２２の相対位置を計測する。装置のステージ座標系に対するマークの絶対位置を計測する座標測定器と異なり、重ね合わせ精度測定器は、距離の近い主尺２１と副尺２２の相対位置のみを計測するので、装置の温度やウエハ変形の影響を受け難く、その信頼性は極めて高い。この重ね合わせ精度測定データを、座標測定器の信頼性を検証するためにもちいる。
【００４１】
（ステップＳＴ５）
ステップＳＴ３およびＳＴ４で得られたデータから、以下に述べるようなデータ処理によって、座標測定器の信頼性を検証する。図４は、座標測定器による測定データと、重ね合わせ精度測定器による測定データとの関係を説明するための図である。
【００４２】
図４に示すように、隣接するチップＪ，Ｊ＋１の境界に存在する一組の主尺２１、副尺２２に対して座標測定器により測定される絶対位置Ｒin，Ｒout と、重ね合わせ精度測定器により測定される相対位置ＲOLとの間には、座標測定器による測定が正しければＲOL＝Ｒin−Ｒout という関係が成り立つはずである。図４において点線は、チップＪ，Ｊ＋１が、理想的な格子となっている場合を示し、実線はチップＪ，Ｊ＋１に歪が生じている場合を示す。図４に示すように、歪が生じていない場合には、主尺２１と副尺２２の中央の座標は同じでありＲOL＝０となるが、歪がある場合には、主尺２１’と副尺２２’の中央の座標は一致せず、ＲOL＝０とならない。
【００４３】
本実施形態においては、座標測定器では、チップの非線形歪の測定精度が低い反面、チップの線形歪はほぼ正確に測定でき、一方、重ね合わせ精度測定器では主尺と副尺の相対位置しか測定できない反面、測定の信頼性は高いことに注目し、以下のように座標測定器の精度を評価する。
【００４４】
最も広義には、重ね合わせ精度測定器により測定された主尺２１と副尺２２間の相対位置（重ね合わせ誤差）の実測値ＲOLと、座標測定器によりマークの絶対位置に基づいて算出されたＲin−Ｒout の値（重ね合わせ誤差）の整合性を判定することにより、座標測定器の精度を評価できる。
【００４５】
しかし、上記したように、座標測定器はチップの線形歪を正確に測定できていることを前提とした場合には、座標測定器により測定されたマークの絶対座標に基づいて、チップの非線形歪を抽出し、このチップの非線形歪と、重ね合わせ精度測定器により測定された重ね合わせ誤差から抽出した非線形歪との整合性を評価すればよい。
【００４６】
従って、本実施形態では、以下に示すようなデータ処理を行う。図５は、図１のステップＳＴ５におけるデータ処理の詳細なフローチャートである。
【００４７】
まず、座標測定器により位置が測定された座標測定用マークの理想的な位値からのずれに基づいて、チップの第１線形歪と第１非線形歪とを算出する（ステップＳＴ１１）。
【００４８】
ウエハ上のあるチップに着目すると、そのチップ内の座標測定用マークの理想的な位置Ｒ（Ｘ0 ，Ｙ0 ）からの変位ΔＲ（ｄＸ，ｄＹ）は、次のようにチップの第１線形歪と第１非線形歪の和で表すことができる。
【００４９】
【数１】
2005181044.tif 000003
【００５０】
ここで、（μX , μY ）はＸ／Ｙ方向の倍率変化であり、θとψはチップの回転と非直交性を表している。（ＴX ，ＴY ）はチップの並進誤差（シフト）を表す。これらのパラメーターにより、チップの第１線形歪（ＬX ，ＬY ）が与えられる。一方、第１非線形歪（σX ，σY ）は上式の行列でフィッティングできない残差項である。
【００５１】
ステップＳＴ１１では、座標測定器により測定された座標測定用マークの絶対座標に対して上式をフィッティングすることにより、各チップの第１線形歪と第１非線形歪をもとめる。本実施形態では、ここで得られた第１非線形歪の値が妥当であるかを検証することで、座標測定器の信頼性を検証する。
【００５２】
次に、上記の第１線形歪を用いて、重ね合わせ精度測定器により測定された主尺２１と副尺２２の重ね合わせ誤差のうちチップの第１線形歪に起因する線形歪起因成分を求める（ステップＳＴ１２）。
【００５３】
第１のタイプのマスクを用いた場合、重ね合わせ精度測定器によるチップ境界における主尺と副尺の相対位置ＲOL＝（ＸOL，ＹOL）は、それぞれの絶対座標の差であり、上式（１）をもちいると次のように与えられる。
【００５４】
【数２】
2005181044.tif 000004
【００５５】
上記式（２）において、第１項は、重ね合わせ誤差の線形歪起因成分であり、隣接チップＪ，Ｊ＋１の境界における第１線形歪の差である。また、第２項は、重ね合わせ誤差の非線形歪起因成分であり、隣接チップＪ，Ｊ＋１の第１非線形歪の差である。ステップＳＴ１２では、座標測定器により測定された隣接する各チップの第１線形歪から、上記式（２）の第１項を計算する。
【００５６】
そして、算出された第１項の値を重ね合わせ誤差から差し引くと、上式の第２項、つまり重ね合わせ誤差の非線形歪起因成分（非線形歪の差）が得られる（ステップＳＴ１３）。非線形歪の差の標準偏差は、非線形歪の標準偏差の√２倍である。したがって、得られた標準偏差を√２で割って非線形歪（第２非線形歪とする）の標準偏差に変換する（ステップＳＴ１４）。
【００５７】
（ステップＳＴ６）
図１のステップＳＴ６では、重ね合わせ精度測定器により測定された重ね合わせ誤差から抽出された第２非線形歪の標準偏差と、座標測定器の測定データから得られた第１非線形歪の標準偏差を比較することにより、座標測定器の信頼性を検証する。すなわち両者が略一致すれば、座標測定器は信頼できるものであり、両者が所定値以上かけ離れていれば較正する必要がある。また、座標測定器により測定されたチップの線形歪は正確であることを前提として上記のデータ処理を行っているが、この線形歪が正確に測定できているかどうかの確認として、座標測定器により得られた上記式（２）の第１項の線形歪起因成分と、これを差し引いた後の第２項の非線形歪起因成分との間には相関がないことを確かめる。なぜなら、非線形歪の多くはランダムに発生する誤差であり、それは線形な誤差と相関がないはずだからである。最後にこれを確認して、相関がなければ座標測定器は信頼性のあるものであると考えられる。
【００５８】
（ステップＳＴ７）
ステップＳＴ６で座標測定器の信頼性が得られない場合は、座標測定器の温度管理、ウエハホルダー、ステージ精度、ウエハ裏面異物などに問題があると考えられる。従って、座標測定器の較正の１つの方法としては、座標測定器の温度管理、ウエハホルダーの吸着力・平面度の最適化、ステージ精度、ウエハの裏面に付着した異物の除去等の改善をおこなう。座標測定器の改善をおこなったら、再びステップＳＴ３に戻り、信頼性の検証をおこなう。上記したステップＳＴ３〜ＳＴ７を信頼性が確認できるまで続ける。
【００５９】
座標測定器の較正の他の方法としては、上記した改善は行わずに、ステップＳＴ６における整合性がとれるように、ウエハ上の位置に依存した系統誤差に対する補正値を座標測定器にもたせる。補正値の設定後、再びステップＳＴ３に戻り、信頼性の検証をおこなう。上記したステップＳＴ３〜ＳＴ７を信頼性が確認できるまで続ける。本願明細書では、座標測定器の較正とは、信頼性が得られるように上記した温度管理やステージ精度を改善する他、これらは改善せずに補正値を設定することにより測定値を補正するようにすることも含む。
【００６０】
上記の本実施形態に係る座標測定精度較正方法および評価方法は、上述した図１のステップＳＴ５，ＳＴ６を行うためのデータ処理手順が書き込まれたプログラムをコンピュータに実行させることにより実現される。
【００６１】
図６は、本実施形態に係るプログラムが読み込まれることにより、座標測定精度を評価および較正するための装置構成の一例を説明するための図である。
図６に示すように、上記の座標測定精度評価および較正方法は、座標測定器１と重ね合わせ精度測定器２に接続されたデータ処理装置３により実施することができる。データ処理装置３では、内蔵されたＣＰＵ５が本実施形態に係るプログラム４に基づいて、座標測定器１からの測定データと、重ね合わせ精度測定器２からの測定データに対して上記したデータ処理を行い、座標測定器１の精度を評価する。当該装置構成では、データ処理装置３により座標測定器の信頼性がないと判定された場合には、座標測定器の改善を行う。
【００６２】
図７は、本実施形態に係るプログラムが読み込まれることにより、座標測定精度を評価および較正するための装置構成の他の例を説明するための図である。
図７に示す例では、座標測定器１内のＣＰＵ５がプログラム４に基づいて、測定データの評価および補正値の設定による較正を行う。図７に示す例では、予め重ね合わせ精度測定器を用いて測定された重ね合わせ精度測定データＤを備え、座標測定器１による測定データに対し、上記したデータ処理を行い重ね合わせ精度測定データＤと整合性がとれるように、ＣＰＵ５がウエハの位置毎に系統誤差を補正するための補正値を設定する。
【００６３】
以下、より詳細な実施例を参照して、本発明を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００６４】
（実施例）
図２（ａ）に示すフォトマスクをもちい、ウエハ用座標測定器の精度を評価した。フォトマスクの露光領域は、１つのチップに相当する２２．５ｍｍ角であり、その左辺と下辺に主尺２１を、上辺と右辺に副尺２２を配置した。また、チップの中央部分には座標測定用マーク１１を配置した。主尺２１は６μｍ角の正方形であり、副尺２２はそれを囲むようなボックス形状をしている。このフォトマスクをＡＳＭＬ社のＡｒＦスキャナＰＡＳＳ５５００／１１００に搭載し、レジストＺＥＰ５２０（厚さ５０ｎｍ）を塗布した２００ｍｍシリコンウエハにパターンを転写した。転写後のウエハは東京エレクトロン社製塗布現像機ＭＡＲＫ８で現像され、レジストパターンが形成された。このパターンをマスクにしてシリコンウエハをエッチングし、座標測定用マークと重ね合わせ精度測定用マークを加工した。
【００６５】
チップ中央部の座標測定用マークの座標を、ライカ社製座標測定器ＬＭＳ  ＩＰＲＯで測定した。ウエハは特製のホルダに真空吸着され、２３℃に保たれた測定室に自動搬送された。あらかじめ測定レシピに登録したマーク位置にステージが移動し、マークの光学像をＣＣＤカメラにより読み取る。ステージ系に設置された高精度なレーザー干渉計により座標測定用マークの座標が測定される。
【００６６】
図８（ａ）は、座標測定器により測定された座標測定用マークの測定データを示す図であり、図８（ｂ）はウエハ全体の倍率補正後の測定データである。露光時のウエハ温度と座標測定器内でのウエハ温度が変化していることに起因する倍率誤差を補正するため、図８（ｂ）では−３．２ｐｐｍだけ倍率補正した。
【００６７】
図８（ｂ）のデータに上記式（１）をフィッティングすることにより、座標測定データを第１線形歪と第１非線形歪とに分離した。図９（ａ）は、このようにして分離された座標測定データの第１線形歪を示す図であり、図９（ｂ）は座標測定データの第１非線形歪を示す図である。以降、図９（ｂ）に示す第１非線形歪の妥当性を検証することにより、座標測定器の信頼性を確認する。
【００６８】
次に、チップ境界の重ね合わせ精度を測定した。装置は日立製ＬＡ３２００をもちいた。図１０（ａ）は、重ね合わせ精度測定器による重ね合わせ精度測定データを示す図である。また、座標測定器の測定データを分離する際に得られる各チップの線形歪係数（シフト、倍率、非直交性）から、チップ境界の重ね合わせ精度の線形歪起因成分を算出した。図１０（ｂ）は、このようにして得られた重ね合わせ精度の線形歪起因成分を示す図である。
【００６９】
図１０（ａ）に示すデータと、図１０（ｂ）に示すデータから、上記式（２）をもちいて、非線形歪起因成分を計算し、その標準偏差を√２で割って非線形歪の標準偏差に変換した。図１１は、求められた重ね合わせ精度の非線形歪起因成分を示す図である。図１１に示す結果では、非線形歪の標準偏差は、Ｘ方向で１６．６ｎｍ、Ｙ方向で１２．４ｎｍであった。一方、座標測定器のみから算出した値はＸ方向で１６．４ｎｍ、Ｙ方向で１２．６ｎｍであった（図９（ｂ）参照）。
【００７０】
このことから、一見両者の一致は良く、座標測定機の信頼性が検証されたように思われる。しかし、後述したように、標準偏差の値が一致することのみではなく、重ね合わせ精度測定データの線形歪起因成分と非線形歪起因成分の相関が低いことを確かめる必要がある。なぜなら、非線形歪の多くはランダムに発生する誤差であり、それは線形な誤差と相関がないはずだからである。このことを確かめるために、図１０（ｂ）に示すデータと図１１に示すデータの相関を計算したところ、相関係数が０．９２であり、図１１に示した非線形歪起因成分は信頼性が低いことが分かる。すなわち、今回用いた座標測定器では、線形歪を正確に計測できていないことになる。原因としては、温度変化、チャッキングによるウエハ変形等が考えられる。このため、座標測定器のウエハホルダーなどを改良等して座標測定器の較正を行う必要がある。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態によれば、重ね合わせ精度測定器により測定された主尺２１と副尺２２間の相対位置（重ね合わせ誤差）の実測値ＲOLと、座標測定器によりマークの絶対位置に基づいて算出されたＲin−Ｒout の値（重ね合わせ誤差）の整合性を判定することにより、座標測定器の精度を簡易に評価できる。
【００７２】
より詳細な方法では、座標測定器はチップの線形歪を正確に測定できていることを前提とした場合には、座標測定器により測定されたマークの絶対座標に基づいて、チップの非線形歪を抽出し、このチップの非線形歪と、重ね合わせ精度測定器により測定された重ね合わせ誤差から抽出した非線形歪との整合性を判定することにより、座標測定器の精度を簡易かつ正確に評価できる。
【００７３】
そして、上記の整合性がとれるように、座標測定器を改善するか、あるいは系統誤差を補正するようにウエハの位置毎に補正値を設定することにより、座標測定器の正確な較正を行うことができる。
【００７４】
上記のようにして較正された、あるいは精度が良好であると評価された座標測定器は、露光装置による転写位置精度や、マスクに形成されたパターンの位置精度を正確に測定することができる。
【００７５】
（第２実施形態）
座標測定器による座標測定は、例えばウエハに限らず、ＥＰＬやＬＥＥＰＬのようにシリコンウエハを基に製造されるマスクの位置歪の測定にも用いられる。
【００７６】
ＬＥＥＰＬやＥＰＬにもちいられるマスクのパターンをウエハに高精度に転写する方法として、マスクの歪を計測しておき、転写時にそれを補正することが考えられる。ＬＥＥＰＬやＥＰＬのように荷電粒子をもちいるリソグラフィでは、静電／磁場レンズにより入射粒子を高精度・高速に偏向させることができるので、より高度な補正が可能になると考えられる。ＬＥＥＰＬの場合、主偏向レンズでＥＢをマスク領域上で走査するのだが、副偏向レンズをもちいてＥＢの入射角度をリアルタイムに変化させることで、マスクの歪を補正することができる。
【００７７】
このようにマスクの歪を補正するためには、まずはマスク歪を正確に計測することが重要である。図１２は、第１実施形態に係る座標測定精度較正方法に好適に使用され、マスク歪を正確に計測することができる本実施形態にかかるマスクの構成を示す図である。図１２に示すマスクは、ＬＥＥＰＬやＥＰＬに使用される。
【００７８】
図１２に示すように、本実施形態に係るマスクは、小区画（典型的には約１ｍｍ角）のメンブレン３１に分割されている。例えばＬＥＥＰＬでは、厚さ数百ｎｍのメンブレン３１にデバイスパターンに相当する開口パターンが形成される。メンブレンを大きくすると自重によりたわみ、内部応力によりマスクパターンが歪むことを防止するため、小区画のメンブレン３１が厚膜の梁３２により補強されている。
【００７９】
本実施形態では、メンブレン３１間の梁３２の上に、通常の座標測定用マークとは異なり、２重露光により形成された重ね合わせ精度測定マーク（歪計測用マーク）が複数形成されている。重ね合わせ精度測定用マークは、主尺３３と副尺３４をペアとして構成される。梁３２上のマークはウエハ上に転写されないので、計測点数を増やし、歪計測精度を向上させることができる。
【００８０】
そして、座標測定器により主尺３３の座標を測定し、同時に重ね合わせ精度測定器により主尺３３と副尺３４の相対位置を測定することにより、第１実施形態で説明した方法により、座標測定器の較正が可能になる。これにより、マスクの歪を正確に測定することができ、歪補正の精度も向上する。
【００８１】
これに対し、梁３２上に従来のような座標測定用マークを配置したのでは、梁３２上に形成された座標測定用マークの絶対位置を座標測定器により測定した場合に、座標測定器による誤差が発生し、マスクの歪を正確に測定できない。
【００８２】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本実施形態に係る座標測定精度評価方法および座標測定精度較正方法に使用される被測定体として、ウエハやウエハから製造されるマスクに限定されず、その他、熱膨張率が大きく、剛性の低いものも好適に使用できる。また、座標測定器は、重ね合わせ精度測定器としての機能を備えたものであってもよく、この場合には、座標測定機能により測定された測定データの検証を、重ね合わせ精度測定機能による重ね合わせ精度測定データを用いて、本実施形態と同様の方法により行うことができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本実施形態に係る座標測定精度較正方法および座標測定精度評価方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】（ａ）は第１のタイプのマスクの概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）のマスクをウエハに繰り返し露光して転写されるウエハの概略構成図である。
【図３】マスクを２枚もちいる第２のタイプのマスクを説明するための図であり、（ａ）は第１マスク、（ｂ）は第２マスクを示す図である。
【図４】座標測定器による測定データと、重ね合わせ精度測定器による測定データとの関係を説明するための図である。
【図５】図１のステップＳＴ５におけるデータ処理の詳細なフローチャートである。
【図６】本実施形態に係るプログラムが読み込まれることにより、座標測定精度を評価および較正するための装置構成の一例を説明するための図である。
【図７】本実施形態に係るプログラムが読み込まれることにより、座標測定精度を評価および較正するための装置構成の他の例を説明するための図である。
【図８】（ａ）は座標測定器により測定された座標測定用マークの測定データを示す図であり、（ｂ）はウエハ全体の倍率補正後の測定データである。
【図９】（ａ）は座標測定データの第１線形歪を示す図であり、（ｂ）は座標測定データの第１非線形歪を示す図である。
【図１０】（ａ）は重ね合わせ精度測定器による重ね合わせ精度測定データを示す図であり、（ｂ）は重ね合わせ精度測定データの線形歪起因成分を示す図である。
【図１１】重ね合わせ精度測定データの非線形歪起因成分を示す図である。
【図１２】本実施形態に係るマスクの構成を示す図である。
【図１３】座標測定器の系統誤差を説明するための図であり、（ａ）はウエハ方位０°の測定結果、（ｂ）はウエハ方位１８０°の測定結果を示す。
【符号の説明】
【００８４】
１…座標測定器、２…重ね合わせ精度測定器、３…データ処理装置、４…プログラム、５…ＣＰＵ、１１…座標測定用マーク、２１…主尺、２２…副尺、３１…メンブレン、３２…梁部、３３…主尺、３４…副尺、Ｄ…重ね合わせ精度測定データ、Ｍ…マスク、Ｍ１…第１マスク、Ｍ２…第２マスク
【図１】
2005181044.tif 000005
【図２】
2005181044.tif 000006
【図３】
2005181044.tif 000007
【図４】
2005181044.tif 000008
【図５】
2005181044.tif 000009
【図６】
2005181044.tif 000010
【図７】
2005181044.tif 000011
【図８】
2005181044.tif 000012
【図９】
2005181044.tif 000013
【図１０】
2005181044.tif 000014
【図１１】
2005181044.tif 000015
【図１２】
2005181044.tif 000016
【図１３】
2005181044.tif 000017