(57)【要約】【課題】電子ビーム露光方法に使用するマスクパターンの、デバイス領域内における転写位置の歪み量を測定することが可能な測定方法及び測定装置、並びに測定した歪み量に基づき転写位置の補正を行うことが可能な電子ビーム露光装置及び電子ビーム露光システムを提供する。【解決手段】転写位置歪み量測定を、試料露光面のパターン転写領域内に位置参照マーク４８を設けた基準測定用試料４７を用いて、基準測定用試料４７に測定対象マスク３０のマスクパターン３１を露光し、位置参照マーク４８を基準に露光されたパターン各部分３３の転写位置ｐｈを測定して行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写パターンに対応するマスクパターンを有するマスクにより試料上に露光された、前記転写パターンの試料上の転写位置の歪み量を測定する転写位置歪み量測定方法において、
転写面のパターン転写領域内に位置参照マークを設けた基準測定用試料上に、前記マスクパターンを転写するパターン転写ステップと、
前記位置参照マークを基準に、転写された前記転写パターン各部分の転写位置を測定するパターン位置測定ステップとを備えることを特徴とする転写位置歪み量測定方法。
【請求項２】
前記マスクパターンは、所定位置に基準パターンを含み、
前記パターン位置測定ステップは、前記基準パターンの転写位置と前記転写パターン各部分の転写位置との相対位置を測定することを特徴とする請求項１に記載の転写位置歪み量測定方法。
【請求項３】
前記位置参照マークは、複数の位置参照点を含み、前記各参照点の相対位置関係が測定されていることを特徴とする請求項２に記載の転写位置歪み量測定方法。
【請求項４】
さらに、測定された前記転写位置と所望の転写位置とを比較して、前記転写パターンの転写位置の歪み量を算出する歪み量算出ステップを備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の転写位置歪み量測定方法。
【請求項５】
前記マスクは、電子ビーム源から発生する電子ビームを、電子ビーム偏向手段を備える走査手段によって前記マスク上に走査し、前記マスクを通過する前記電子ビームで、前記試料表面に前記マスクパターンに対応するパターンを転写する電子ビーム露光に使用されるマスクであることを特徴とする請求項１に記載の転写位置歪み量測定方法。
【請求項６】
転写パターンに対応するマスクパターンを有するマスクにより試料上に転写された、前記転写パターンの試料上の転写位置の歪み量を測定する転写位置歪み量測定装置において、
転写面のパターン転写領域内に位置参照マークが設けられた基準測定用試料上に転写された、前記転写パターン各部分の転写位置を、前記位置参照マークを基準に測定するパターン位置測定手段を備えることを特徴とする転写位置歪み量測定装置。
【請求項７】
前記マスクパターンは、所定位置に基準パターンを含み、
前記パターン位置測定手段は、前記基準パターンの転写位置と前記転写パターン各部分の転写位置との相対位置を測定することを特徴とする請求項６に記載の転写位置歪み量測定装置。
【請求項８】
前記位置参照マークは、複数の位置参照点を含み、前記各参照点の相対位置関係が測定されていることを特徴とする請求項７に記載の転写位置歪み量測定装置。
【請求項９】
さらに、測定された前記転写位置と所望の転写位置とを比較して、前記露光パターンの転写位置の歪み量を算出する歪み量算出手段を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の転写位置歪み量測定装置。
【請求項１０】
前記マスクは、電子ビーム源から発生する電子ビームを、電子ビーム偏向手段を備える走査手段によって前記マスク上に走査し、前記マスクを通過する前記電子ビームで、前記試料表面に前記マスクパターンに対応するパターンを転写する電子ビーム露光に使用されるマスクであることを特徴とする請求項６に記載の転写位置歪み量測定装置。
【請求項１１】
請求項５に記載の転写位置歪み量測定方法により測定した前記転写パターン各部分の転写位置データを用いて、前記転写パターンの前記試料上転写位置を補正して、マスクを通過する電子ビームにより前記試料表面に転写パターンを転写する電子ビーム露光装置であって、
電子ビームを発生する電子ビーム源と、
前記電子ビームの経路中に配置されるマスクと、
前記電子ビームを偏向する偏向手段と、
前記マスクについて前記転写位置歪み量測定方法により測定した前記転写パターン各部分の転写位置データを入力する転写位置データ入力手段と、
前記マスクパターン各部分の位置データを入力するマスクパターン位置データ入力手段と、
前記転写パターン各部分の位置データと前記マスクパターン各部分の位置データとを比較して、前記転写パターン各部分の転写位置の歪み量を算出する歪み量算出手段と、
算出した前記歪み量に基づき、前記電子ビームの前記試料上照射位置を補正する補正手段を備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項１２】
電子ビーム源から発生する電子ビームを、マスクパターンを有する前記マスク上に走査させ前記マスクを通過する前記電子ビームで、前記マスクパターンに対応する転写パターンを前記試料表面に転写する電子ビーム露光システムであって、該電子ビーム露光システムは、転写位置歪み量測定装置と電子ビーム露光装置とを備え、
前記転写位置歪み量測定装置は、転写面のパターン転写領域内に位置参照マークが設けられた基準測定用試料上に転写された、前記転写パターン各部分の転写位置を、前記位置参照マークを基準に測定するパターン位置測定手段を備え、
前記電子ビーム露光装置は、
電子ビームを発生する電子ビーム源と、
前記電子ビームの経路中に配置されるマスクと、
前記電子ビームを偏向する偏向手段と、
前記マスクについて前記転写位置歪み量測定装置により測定した前記転写パターン各部分の転写位置データを入力する転写位置データ入力手段と、
前記マスクパターン各部分の位置データを入力するマスクパターン位置データ入力手段と、
前記転写パターン各部分の位置データと前記マスクパターン各部分の位置データとを比較して、前記転写パターン各部分の転写位置の歪み量を算出する歪み量算出手段と、
算出した前記歪み量に基づき、前記電子ビームの前記試料上照射位置を補正する補正手段を備えることを特徴とする電子ビーム露光システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歪みを有するマスクを用いて露光を行う際に、転写位置の歪み量を測定する方法及び装置に関し、特に半導体集積回路などの製造工程でおいて使用される、微細な露光パターンを有するマスクを半導体ウエハ等の試料の表面に近接して配置し、マスクを通過した電子ビームで露光を行う電子ビーム近接露光において、マスク歪み等に起因する露光パターンの転写位置の歪み量を測定する方法及び装置、並びにこの測定方法又は測定装置により測定した歪み量に基づき転写位置の補正を行う電子ビーム近接露光装置および電子ビーム近接露光システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の高集積化のニーズに伴い、回路パターンの一層の微細化が要望されている。現在、微細化の限界を規定しているのは主として露光装置であり、電子ビーム直接描画装置やＸ線露光装置などの新しい方式の露光装置が開発されている。
【０００３】
最近では新しい方式の露光装置として、量産レベルで超微細加工用に使用可能な電子ビーム近接露光装置が開示されている（例えば特許文献１、及びこれに対応する日本国特許出願の特許文献２）。
【０００４】
図１６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２１、２２及び副偏向器５１、５２を含み、電子ビームを光軸に平行に走査する走査手段２４と、マスク３０と、静電チャック４４と、ウエハステージ４６とから構成されている。
【０００５】
前記マスク３０は、静電チャック４４に吸着されたウエハ４０に近接するように（マスク３０とウエハ４０との隙間が、例えば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。
走査手段２４中の主偏向器２１、２２は、図１７に示すように電子ビーム１５がマスク３０の全面を走査するように電子ビーム１５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】
ウエハステージ４６は、静電チャック４４に吸着されたウエハ４０を水平の直交２軸方向に移動させるもので、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を転写できるようにしている。
【０００７】
このように、電子ビーム近接露光装置では、マスク３０とウエハ４０の近接に配置し、マスク３０の全面を電子ビーム１５が走査することにより、マスクパターンを転写する。したがって、電子ビーム１５の走査をマスク３０の各箇所で一様に行うことができさえすれば、各走査位置におけるマスク上に照射される電子ビーム１５の照射位置を厳密に制御する必要はない。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第５，８３１，２７２号明細書（全体）
【特許文献２】
日本特許第２９５１９４７号公報（全体）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、マスク３０は開口に相当する穴の形成および薄膜部の加工の際に歪んで形成される場合があり、上述のようにマスク３０の全面に電子ビーム１５を走査されるだけではこれら歪んだマスクパターンが転写されることになる。このため、走査手段２４中の副偏向器５１、５２は、マスク歪みを補正するように電子ビームのマスクパターンへの入射角度を制御（傾き補正）する。いま、図１８に示すように電子ビーム１５のマスク３０への入射角度をα、マスク３０とウエハ４０との間隔をＧとすると、入射角度αによるマスクパターンの転写位置のずれ量δは、次式、δ＝Ｇ・ｔａｎ  αで表される。図１９上ではマスクパターンは、ずれ量δだけ正規の位置からずれた位置に転写される。
【００１０】
例えばマスク３０に図１９（ａ）に示すようなマスク歪みがある場合には、マスク３０の各位置におけるマスク歪み量を予め測定してマスク上の位置情報と共に記憶しておき、電子ビーム３０の走査に際して、走査中の電子ビーム１５の位置に応じて記憶されたマスク歪み量を読み出して、このマスク歪み量に応じて電子ビームの傾き制御を行うことにより、図１９（ｂ）に示すようにマスク歪みのない状態でのマスクパターンが転写される。
【００１１】
従来は、上述のマスク歪み量を測定するために、マスク３０を作成する際に図２０（ａ）に示すような測定パターン９１をマスク３０上に配し、その位置をＩＰＲＯ（商標）等の座標測定機により測定していた。そして、測定された測定パターン９１の各位置と、設計位置（例えば、マスク３０のマスクパターンＣＡＤデータ）と照合して上述のマスク歪み量を求めていた。そして、測定パターン９１の各測定位置が、図２０（ｂ）に示すように所望の配置位置からずれてマスクパターンが歪んでいた場合には、例えば、この測定位置と設計位置を比較して補正関数を求め、この補正関数に基づき図１９に示す傾き制御を行うことにより、図２０（ｃ）に示すようなマスク歪みのないパターンを転写していた。
【００１２】
しかし、実際のデバイスパターンには素子となるデバイス領域９３内に測定パターン９１を配置する場所がないため、測定パターン９１はデバイス領域９３間のダイシング用ストリート領域に配されている（図２１参照）。このため、デバイス領域９３内に生じたマスク歪みを測定することができず、デバイス領域９３内では十分な歪み補正を行うことができなかった。
【００１３】
特に、デバイス領域９３内に形成されるホールパターン９５（図２２（ｃ））については、測定パターン９１（図２２（ａ）、（ｂ））が有するようなエッジ部分がないため、前述の座標測定器では位置を測定することができない。このためホールパターン９５の歪みを測定して歪み補正を行うことができなかった。
【００１４】
上記の事情を鑑み、本発明では、このようなデバイス領域内におけるマスクパターンの転写位置の歪み量を測定することが可能な測定方法及び測定装置、並びにこの測定方法及び測定装置を用いて測定した歪み量に基づき転写位置の補正を行うことが可能な電子ビーム露光装置及び電子ビーム露光システムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の転写位置歪み量測定方法では、転写位置の基準となる基準パターンをマスクパターン中に設け、基準パターンとマスクアライメントマークとの相対位置を測定しておく。
一方で、転写位置歪み量測定に使用する基準測定用試料には、その表面に位置参照マークを設けておく。この基準測定用試料上にマスクパターンを転写し、基準パターンの転写位置とデバイス領域内の各部分の転写位置との相対位置を、位置参照マークを基準にして測定する。
そして、基準パターンのマスク上測定位置、基準パターンの転写位置とデバイス領域内の各部分の転写位置の位置関係から、デバイス領域内の各部分の転写位置に対応するマスク上２次元座標値とマスクアライメントマークのマスク上２次元座標値との相対値を算出し、所望の設計位置と比較する。
【００１６】
以上により、デバイス領域内におけるマスクパターンの転写位置の歪み量を測定することが可能となる。
【００１７】
本発明の第１形態に係る転写位置歪み量測定方法では、試料転写面のパターン転写領域内に位置参照マークを設けた基準測定用試料を用いる。そして、基準測定用試料に測定対象のマスクによりマスクパターンを転写し、位置参照マークを基準に転写されたパターン各部分の転写位置を測定する。
図１及び図２を用いて、本発明の第１形態に係る転写位置歪み量測定方法の原理を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１形態に係る転写位置歪み量測定方法の原理図であり、図２はそのフローチャートである。
ステップＳ１０１において、図１（ａ）に示すような基準測定用試料４７を作成する。基準測定用試料４７は、ウエハなどの試料の転写面のパターン転写領域内に、転写パターン各部の転写位置を測定する際の基準位置となる位置参照マーク４８を形成されて作られる。例えば、図１（ａ）では位置参照マーク４８として碁盤目状の溝が形成されており、縦および横ラインの各交差点をそれぞれ位置参照点として使用する。
なお本方法を、上述の電子ビーム近接露光等の電子ビーム露光におけるマスクパターン転写位置歪み測定に使用する場合には、後述するように位置参照点を、デバイス領域が転写される領域内に配するように位置参照マーク４８を設けておくことが望ましい。
【００１９】
ステップＳ１０３において、位置参照マーク４８の各位置参照点（図１（ａ）の例では各ラインの交差点）を、そのうち１点（例えば最左上点であるｐ０）を基準に、各相対位置関係を予め測定しておく。
【００２０】
ステップＳ１０５では、測定対象となるマスク３０のマスクパターンに含まれる基準パターン位置を測定する。図１（ｂ）に、転写するマスクパターン３１のデータ例を示す。このマスクパターン３１の例では、基準パターン３２ａ及び３２ｂ、並びにホールパターン３３を含んでいる。
本方法を、上述の電子ビーム近接露光等の電子ビーム露光におけるマスクパターン転写位置歪み測定に使用する場合には、例えばマスクアライメントマークを基準として基準パターン３２ａ，３２ｂの位置を測定することとしてもよい。この場合には基準パターン３２ａ，３２ｂの位置測定を座標測定器で行うことができるように、エッジを有する形状（例えば十字型）に設けることが望ましい。基準パターン３２ａ及び３２ｂのマスク３０上測定位置をそれぞれＰｒａおよびＰｒｂであったとする。
一方、ホールパターン３３の位置のマスク設計データ（例えばＣＡＤデータ）に基づく設計位置はＰｈであるとする。
【００２１】
ステップＳ１０７では、基準測定用試料４７の転写面にレジストを塗布し、その上に測定対象となるマスク３０のマスクパターンを転写する。図１（ｃ）に基準測定用試料４７に図１（ｂ）のマスクパターン３１が転写された様子を示す。
【００２２】
ステップＳ１０９では、転写されたマスクパターン３１である転写パターン４９に含まれる各部分の転写位置を、位置参照マーク４８を基準にして測定する。このとき位置の測定は、まず転写されたパターン位置と位置参照マーク４８に含まれる位置参照点のうち最も近い位置参照点との相対位置関係を測定する。そして、この位置参照点と基準となる位置参照点ｐ０との相対位置関係から、位置参照点ｐ０と転写位置との相対位置関係を算出して行う。
このマスクパターン３１の例では、基準パターン３２ａ及び３２ｂはそれぞれ位置ｐｒａ’及びｐｒｂ’に測定され、ホールパターン３３は位置ｐｒｈ’に測定されたとする。これにより、基準パターンと転写パターン各位置の相対位置を測定することができる。
【００２３】
本方法を上述の電子ビーム近接露光等の電子ビーム露光におけるマスクパターン転写位置歪み測定に使用する場合には、前述のように位置参照点をデバイス領域が転写される領域内に配するように位置参照マーク４８を設けておくことが望ましい。
なぜならば、例えばデバイス領域内のホールパターンを含む転写パターン各部分の近傍に位置参照点を配することで、このホールパターンと位置参照点とを寸法測定走査型電子顕微鏡（ＣＤＳＥＭ  ：  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）と同一視野内に捉えることが可能になり、座標測定機では位置を測定できないホールパターンの転写位置歪み量を測定することが可能となるからである。
【００２４】
ステップＳ１１１では、基準パターン３２ａ及び３２ｂの測定点の試料上座標位置ｐｒａ’及びｐｒｂ’と、マスク上座標Ｐｒａ及びＰｒｂとの位置関係から、マスク３０と試料４７との相対位置関係（シフト、回転）を算出し、両者の座標値が一致するように、転写パターン各部分の転写位置ｐｈ’の測定値を座標変換する。その結果図１（ｄ）のようになり、転写パターン各部分の転写位置は、マスク上座標値ｐｈに変換される。
【００２５】
ステップＳ１１３では、マスク上座標値に変換された転写位置ｐｈと、所望の転写位置、すなわちマスク設計データ（例えばＣＡＤデータ）に基づく設計位置Ｐｈとを比較して、転写位置の歪み量を算出する。以上により転写位置歪み量の測定結果を得る。
ここに歪み量とは、各転写位置ｐｈと各設計位置Ｐｈとの各相対位置や、各転写位置ｐｈから各設計位置Ｐｈへ若しくは各設計位置Ｐｈから各点斜位置ｐｈへ写像して補正するための補正関数、これに使用する補正パラメータ、その他各転写位置ｐｈから各設計位置Ｐｈへ若しくは各設計位置Ｐｈから各転写位置ｐｈへ写像するために利用可能なあらゆる情報を意味することとする。
【００２６】
本発明の第２形態に係る転写位置歪み量測定装置によれば、パターン転写領域内に位置参照マークが設けられた基準測定用試料上に転写された転写パターン各部分の転写位置を、位置参照マークを基準に測定するパターン位置測定手段を備える転写位置歪み量測定装置が提供される。
【００２７】
本発明の第３形態に係る電子ビーム露光装置によれば、上記転写位置歪み量測定方法により測定した転写パターン各部分の転写位置データと、マスクパターンの設計位置データとを入力／比較して転写位置歪み量を算出し、この歪み量に基づき、電子ビームの照射位置を補正する電子ビーム露光装置が提供される。
【００２８】
本発明の第４形態に係る電子ビーム露光システムによれば、上記転写位置歪み量測定装置と、上記電子ビーム露光装置とを備え、この電子ビーム近接露光装置は、転写位置歪み量測定装置により測定された前記転写パターン各部分の転写位置を入力して電子ビーム照射位置を補正することを特徴とする電子ビーム露光システムが提供される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図３は、本発明の第１の実施例に係る転写位置歪み量測定装置の概略構成図である。例示のために、転写位置歪み量測定装置２００は、半導体集積回路などの製造工程において使用される電子ビーム近接露光において、マスク歪み等に起因する半導体ウエハなどの試料への露光パターンの転写位置の歪み量を測定するために使用される転写位置歪み量測定装置であることとする。
【００３０】
転写位置歪み量測定装置２００は、基準測定用試料４７を収納するハウジング２０１と、基準測定用試料４７を載置して移動するＸＹステージ２０２と、基準測定用試料４７上の位置参照マーク４８（図１（ａ）参照）の位置座標を測定する座標測定手段２０３と、基準測定用試料４７上に転写された転写パターンを撮像するための撮像手段２０４と、コンピュータ等の計算機２１１と、座標測定手段２０３および撮像手段２０４から得たデータ信号を処理して、計算機２１１のデータバス２１２に送信する信号処理回路２０５とを備える。
【００３１】
また、転写位置歪み量測定装置２００は、撮像手段２０４により撮像した撮像データから転写パターン各部分の転写位置を測定するパターン位置測定手段２２１と、転写位置歪み量を測定する測定対象となるマスクの設計パターン位置を入力するマスクパターン位置入力手段２３１と、パターン位置測定手段２２１により測定した転写位置とマスクパターン位置入力手段２３１により入力した設計位置とを比較して転写位置の歪み量を算出する歪み量算出手段２２３と、算出した歪み量データ及び／又は測定した転写位置データを出力するデータ出力手段２３３とを備える。
【００３２】
さらに、転写位置歪み量測定装置２００は、パターン位置測定手段２２１による転写パターン各部分の位置の測定を行うために、座標測定手段２０３により得た座標データから位置参照マーク４８内の各位置参照点の位置を測定する位置参照マーク測定手段２２２と、他の測定手段（図示せず）により測定した位置参照マーク４８内の位置参照点の位置データを入力する基準測定用試料データ入力手段２３２とを備えている。
【００３３】
図４を参照して、転写位置歪み量測定装置２００を使用した本発明による転写位置歪み量測定方法を説明する。
ステップＳ１２１において、露光装置及び現像機（図示せず）などにより、ウエハなどの試料上に位置参照マーク４８を形成して基準測定用試料４７を作成する。作成された基準測定用試料４７の例を図５（ａ）に示す。
【００３４】
図示する例では、位置参照マーク４８として碁盤目状の溝が形成されており、その縦および横ラインの各交差点をそれぞれ位置参照点として使用する。位置参照マーク４７の形状は、碁盤目状のものに限らず、例えば図２０に示した測定パターン９１のような十字形マークを１個／複数設けることとしてもよいが、座標測定機により測定できるように位置参照点にエッジ部を設けることが望ましい。形成方法も溝状に設けることに限らず凸状に設けてもよい。
【００３５】
図６に、碁盤目状の位置参照マーク４８の各種形成例を示す。位置参照マーク４８ａ及び４８ｃのように、必要とする測定精度に合わせてラインピッチを適合させて形成することが可能である。または位置参照マーク４８ｂのように、マスクパターン内のパターン密度や測定精度の違いに対応して、ラインピッチを変化させて形成することとしてもよい。さらにこれら形状の異なる位置参照マーク４８ａ〜４８ｃを１つのウエハ上に形成して、試料１枚で多様なマスクの転写位置歪み測定に対応できる基準測定用試料４７を作成してもよい。
【００３６】
ステップＳ１２３において、位置参照マーク４８上に形成された複数の位置参照点ｐｉｊ（各ラインの交差点）のうち１点（例えばｐ０）を基準点として選択し、各位置参照点の相対位置関係（ｘｉ，ｙｉ）を測定する（図５（ｂ）参照）。
測定は座標測定手段２０３及び位置参照マーク測定手段２２２により行う。各参照点の形状を碁盤の交点や十字形等のエッジ部を設けることにより、座標測定手段２０３として前述の座標測定機を使用することができる。
なお、基準測定用試料４７は、レジストを塗布し直すことにより再利用することができるので、既に同じ位置参照マークを有する基準測定用試料４７を過去に使用して、測定済みの各参照点の相対位置データがある場合には、基準測定用試料データ入力手段２３２から入力する。
【００３７】
ステップＳ１２５では、測定対象となるマスクのマスクパターンに含まれる基準パターン位置を図示しない測定手段で測定し、マスクパターンに含まれる他のパターン部分の設計位置情報とともに、マスクパターン位置入力手段２３１により入力する。基準パターン位置の位置測定は、例えば前記座標測定機によりマスクアライメントマーク（図示せず）からの相対距離を測定して行う。
図７（ａ）に、入力するマスクパターンデータの例を示す。マスク３０は、基準パターン３２ａ及び３２ｂを含み、そのマスク上測定位置は、それぞれＰｒａ及びＰｒｂであるとする。
【００３８】
マスク３０は、デバイス領域３４内にホールパターン等の微少パターンを有する。これらホールパターンのうち歪み量測定のために使用する１以上のホールパターンを選択してホールパターン３３ｒとして黒丸で図示し、歪み量測定に使用しない他のホールパターン３３ｄを白丸で示した。ここにホールパターン３３ｒの設計位置はＰｈｒであるとする。
このように、マスクパターン位置入力手段２３１に入力されるデータは、基準パターン３２ａ及び３２ｂのマスク上測定値（Ｐｒａ，Ｐｒｂ）と、それ以外のパターン３３ｒのＣＡＤデータなどに基づく設計位置（Ｐｈｒ）とを含んで構成される。
【００３９】
ステップＳ１２７では、基準測定用試料４７の転写面にレジスト４２を塗布し、図示しない電子ビーム近接露光装置により、マスク３０のマスクパターンを転写する。図７（ｂ）に転写結果を示す。この例では、基準パターン３２ａ及び３２ｂは、基準測定用試料４７上のｐｒａ’及びｐｒｂ’に転写され、ホールパターン３３ｒはｐｈｒ’上に転写されている。
【００４０】
ステップＳ１２９では、転写されたマスクパターン３１である転写パターン４９に含まれる各部分の転写位置を、位置参照マーク４８を基準にして測定する。このとき位置の測定は、まず転写されたパターン位置と位置参照マーク４８に含まれる位置参照点のうち最も近い位置参照点との相対位置関係を測定する。そして、この位置参照点と基準となる位置参照点ｐ０との相対位置関係から、位置参照点ｐ０と転写位置との相対位置関係を算出して行う。
例えば、基準パターン３２ａ及び３２ｂについては、それぞれ位置参照点ｐ１及びｐ２との相対位置を測定し、ｐ０との相対位置を求め（図８（ａ））、ホールパターン３３ｒについては、位置参照点ｐ３との相対位置を測定し、ｐ０との相対位置を求める（図８（ｂ））。
【００４１】
ステップＳ１３１では、基準パターン３２ａ及び３２ｂの測定点の試料上座標位置ｐｒａ’及びｐｒｂ’と、マスク上座標Ｐｒａ及びＰｒｂとの位置関係から、マスク３０と試料４７との相対位置関係（シフト、回転）を算出し、両者の座標値が一致するように、転写パターン各部分の転写位置ｐｈｒ’の測定値を座標変換する。その結果を図８（ｃ）に示す。
【００４２】
ステップＳ１３３では、マスク上座標値に変換された転写位置ｐｈｒと、所望の転写位置、すなわちマスク設計データ（例えばＣＡＤデータ）に基づく設計位置Ｐｈｒとを比較して、転写位置の歪み量を算出する（図９参照）。
【００４３】
ステップＳ１３５では、ステップＳ１３３で算出した歪み量データ及び／又はステップＳ１３１又はＳ１３３で測定した転写パターン各部分の転写位置データを、データ出力手段２３３から出力する（なお、転写位置データのみを出力する場合には、前ステップ１３３及びマスクパターンデータを入力するステップＳ１２５は不要である）。以上により、転写位置歪み量測定装置２００による歪み量測定が行われる。
【００４４】
なお電子ビーム近接露光においては、回路パターンを微細化するために、マスク３０の開口の線幅を狭くする必要がある。そして、このような狭い線幅の開口に電子ビーム１５を通過させて微細化されたパターンを精度良くマスクに整形させ、または所望のパターンを得るために位置補正を行うためには、マスク薄膜部が非常に薄く形成されることが要求される。その結果、マスク薄膜部は図１０に示すように自重によるたわみを有することになる。このたわみによってマスク３０のパターン孔の位置にズレ（Δｐ）が生じることになる。したがって転写パターンの転写位置歪みの中には、マスク歪みだけでなくマスクたわみによるパターン孔の位置ズレをも含むことになる。
本発明による転写位置歪み量測定方法によれば、試料４０上に転写された転写位置から転写位置歪みを取得するので、上記のようなマスクたわみによるパターン孔の位置ズレ分も加味した転写位置歪みを測定し、転写位置補正に利用することができる。
【００４５】
図１１は、本発明の第２の実施例に係る電子ビーム露光装置の概略構成図である。ここで電子ビーム露光装置の例として、上述の電子ビーム近接露光装置を例示して説明する。電子ビーム近接露光装置３００の構成は、図１６に示した構成に類似した構成を有するので、同一の機能部分に同一の参照番号を付して表し説明を省略する。
【００４６】
なお、ここでは電子ビーム近接露光装置を例示するが、以下の電子ビームの照射位置補正方法及び照射位置補正手段は、電子ビーム近接露光装置だけでなく、他の種類の電子ビーム露光装置、特にマスク開口を通過する電子ビームの試料上照射位置を制御する手段を有する電子ビーム露光装置に適用可能である。
【００４７】
図示のように、電子光学鏡筒１０には、電子ビーム１５を発生する電子銃１４、電子ビーム１５を平行ビームにする照射レンズ１６、主偏向器２０、及び副偏向器５０が設けられている。なお、主偏向器２０と副偏向器５０は、図１１ではそれぞれ１つの偏向器として示してあるが、実際には図１６に示すようにそれぞれ２段構成になっている。
【００４８】
真空試料室８には、ウエハ４０をウエハチャック４４により保持して移動するウエハステージ４６が設けられている。ここに、ウエハステージ４６は少なくとも電子ビームの光軸と略垂直な２軸方向に移動可能である。
【００４９】
電子ビーム近接露光装置３００の制御は計算機（コンピュータ）３１１により行われる。主偏向器制御部６１は、計算機３１１のデータバス３１２に接続されて、計算機３１１の命令信号に従って主偏向器２０を制御し、電子ビーム１５を走査する。また副偏向器制御部５０は、計算機３１１のデータバス３１２に接続されて、計算機３１１の命令信号に従って副偏向器５０を制御し、前述の電子ビーム１５の傾き制御を行う。
【００５０】
電子ビーム近接露光装置３００はまた、上述の転写位置歪み量測定装置２００により測定した転写パターン各部分の測定位置を入力する転写位置データ入力手段３２１と、マスク３０の設計位置データ（マスクパターンＣＡＤデータ）等を入力するマスクパターン位置入力手段３２２と、転写位置データ入力手段３２１により入力した転写位置とマスクパターン位置入力手段３２２により入力した設計位置とを比較して転写位置の歪み量を算出する歪み量算出手段３２３と、算出した歪み量データに基づき、副偏向器制御部６２の傾き制御量を算出する補正手段３２４とを備えている。
【００５１】
図１２及び図１３を参照して、電子ビーム近接露光装置３００の動作を説明する。図１２は、本発明に係る電子ビームの照射位置補正方法のフローチャートである。
ステップＳ１５１において、上述の転写位置歪み量測定装置２００により測定した転写パターン各部分の測定位置を、転写位置データ入力手段３２１から入力する。入力データを図１３（ａ）に示す。入力データは、転写位置歪み量測定装置２００に関連して説明した図８（ｃ）のデータと同様である。
【００５２】
ステップＳ１５３において、基準パターンのマスク上測定値と、それ以外のパターンのＣＡＤデータなどに基づく設計位置とを含んで構成されるマスクパターンを、マスクパターン位置入力手段３２２から入力する。入力データを図１３（ｂ）に示す。入力データは、転写位置歪み量測定装置２００に関連して説明した図７（ａ）のデータと同様である。
【００５３】
ステップＳ１５５において、上述の転写位置歪み量測定装置２００による転写位置の歪み量を算出方法と同様に、転写位置データ入力手段３２２により入力した転写位置と、マスクパターン位置入力手段３２２により入力した設計位置とを比較して転写位置の歪み量を算出する。算出した歪み量データを図１３（ｃ）に示す。算出データは、転写位置歪み量測定装置２００に関連して説明した図９のデータと同様である。
【００５４】
ステップＳ１５７において、補正手段３２４は、算出した歪み量データに基づき、副偏向器制御部６２の傾き制御量を調整する。すなわち、転写位置の歪み量に応じて、マスク３０への入射角度αを調整して、マスクパターンが所望の転写位置に転写されるように、電子ビームの照射位置を補正する。
【００５５】
図１４は、本発明の第３の実施例に係る電子ビーム露光システムの概略構成図である。電子ビーム露光システム４００は、マスク３０を作成するための露光装置、電子ビーム直接描画装置などのマスク作成機４０１と、基準測定用試料４７を作成するための露光装置、現像装置などからなる基準測定用試料作成機４０２と、マスク３０のマスクパターンを基準測定用試料４７上に露光する露光装置４０３と、本発明の第１実施例に係る転写位置歪み量測定装置２００と、電子ビーム露光装置として、本発明の第２実施例に係る電子ビーム近接露光装置３００とを備えて構成される。なお、ここでは電子ビーム露光装置として電子ビーム近接露光装置を例示して説明するが、第２実施例に係る電子ビーム露光装置に関して説明したとおり、電子ビーム露光装置は、電子ビーム近接露光装置に限定されず、他の種類の電子ビーム露光装置であってもよい。
【００５６】
まずマスク作成機４０１により、転写パターンに対応するマスクパターンを有するマスク３０が作成される。このマスクパターンには、前述の基準パターンが設けられており、マスク３０作成後に座標測定機等により、基準パターンのマスク上位置が測定される。そして、基準パターンの測定位置データおよびマスクパターンに含まれるそれ以外のパターンのＣＡＤデータなどに基づく設計位置から、マスクパターンデータ４１１を作成して転写位置歪み量測定装置２００と電子ビーム近接露光装置３００とに供給する。
【００５７】
一方で、基準測定用試料作成機４０２は、試料４０に位置参照マークを露光、現像して基準測定用試料４７を作成する。露光装置４０３は、この基準測定用試料４７上に、マスク作成機４０１により作成されたマスク３０のマスクパターンを転写する。
【００５８】
転写位置歪み量測定装置２００は、基準測定用試料４７の位置参照マークに含まれる位置参照点の位置を測定し、この位置参照点の位置情報と、マスク作成機４０１から供給されたマスクパターンデータ４１１に含まれる基準パターンの位置情報とに基づいて、基準測定用試料４７上に転写された転写パターン各部分の転写位置を測定し転写位置データ４１２を作成して、電子ビーム近接露光装置３００に供給する。
【００５９】
電子ビーム近接露光装置３００は、試料への露光の際に、マスク作成機４０１から供給されたマスクパターンデータ４１１に含まれる、転写パターン各部分の所望の転写位置（設計位置）と転写位置歪み量測定装置２００による転写位置データ４１２を比較して、転写位置歪み量を算出し、算出した歪み量に基づいて電子ビームのマスク入射角度を傾き制御して、転写位置の補正を行う。
【００６０】
図１５は、本発明の第４の実施例に係る電子ビーム露光装置の概略構成図である。ここでも、電子ビーム露光装置の例として、電子ビーム近接露光装置を考える。図示するとおり、電子ビーム近接露光装置３００は、マスク３０に設けられた基準パターン位置を測定する第１の座標測定手段３０１と、基準測定用試料４７上の位置参照マークの位置座標を測定する第２の座標測定手段３０２と、基準測定用試料４７上に転写された転写パターンを撮像するための撮像手段３０３と、第１の座標測定手段３０１の測定データから、この基準パターンのマスク３０上位置を測定する基準パターンマスク上位置測定手段３３１と、第２の座標測定手段３０２の測定データから、位置参照マーク４８内の各位置参照点の位置を測定する位置参照マーク測定手段３３２と、撮像手段３０３により撮像した撮像データから転写パターン各部分の位置を測定するパターン位置測定手段３３３とを備えている。
【００６１】
また、電子ビーム近接露光装置３００は、転写位置歪み量を測定する測定対象となるマスクの設計パターン位置データを入力するマスクパターン位置入力手段３２２と、パターン位置測定手段３３３により測定した転写位置とマスクパターン位置入力手段３２２により入力した設計位置とを比較して転写位置の歪み量を算出する歪み量算出手段３２３と、算出した歪み量データに基づき、副偏向器制御部６２の傾き制御量を算出する補正手段３２４とを備えている。
【００６２】
電子ビーム近接露光装置３００を図１５に示すように構成することにより、電子ビーム近接露光装置３００のみで、図４に示す本発明の転写位置歪み量測定方法のうち、位置参照点の位置の測定（Ｓ１２３）、基準パターン位置の測定とマスクパターンの入力（Ｓ１２５）、マスクパターンの転写（Ｓ１２７）、転写パターン各部分の転写位置の測定（Ｓ１２９）、転写位置の座標値からマスクパターン上の座標値への変換処理（Ｓ１３１）および転写位置の歪み量の算出（Ｓ１３３）を行い、測定した歪み量に基づいてマスクパターンの転写位置の補正を行うことができる。このように同一の系を用いて各測定データを算出することにより、転写位置の補正を高精度に行うことができる。
【００６３】
なお、ここでも電子ビーム露光装置として電子ビーム近接露光装置を例示したが、第２実施例に係る電子ビーム露光装置に関して説明したとおり、電子ビーム露光装置は、電子ビーム近接露光装置に限定されず、他の種類の電子ビーム露光装置であってもよい。
【００６４】
【発明の効果】
本発明に係る転写位置歪み量測定方法により、測定パターンを配することができなかったデバイス領域内の転写位置歪み量を測定することが可能となる。座標測定機では位置を測定できない、デバイス領域内のホールパターンの転写位置歪み量を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る転写位置歪み量測定方法の原理図である。
【図２】本発明に係る転写位置歪み量測定方法のフローチャート（その１）である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る転写位置歪み量測定装置の概略構成図である。
【図４】本発明に係る転写位置歪み量測定方法のフローチャート（その２）である。
【図５】基準測定用試料の一例を示す上面図である。
【図６】位置参照マークの各種の形成例を示す図である。
【図７】（ａ）はマスクパターンデータの例を示す図であり、（ｂ）は基準測定用試料に転写されたマスクパターンの転写結果を示す図である。
【図８】転写位置の測定方法の説明図である。
【図９】転写位置歪み量の測定方法の説明図である。
【図１０】マスクたわみによる転写位置歪みの説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施例に係る電子ビーム露光装置の概略構成図である。
【図１２】本発明に係る電子ビームの照射位置補正方法のフローチャートである。
【図１３】図１１に示す電子ビーム露光装置が使用する位置データの説明図である。
【図１４】本発明の第３の実施例に係る電子ビーム露光システムの概略構成図である。
【図１５】本発明の第４の実施例に係る電子ビーム露光装置の概略構成図である。
【図１６】従来の電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。
【図１７】従来の電子ビーム近接露光装置の電子ビームの偏向制御の説明図である。
【図１８】従来の電子ビーム近接露光装置の電子ビームの傾き制御の説明図である。
【図１９】従来の電子ビーム近接露光装置のマスク歪み補正の説明図である。
【図２０】マスク歪み量を測定用の測定パターンを示す図である。
【図２１】測定パターンとデバイス領域の関係を示す図である。
【図２２】（ａ）及び（ｂ）は測定パターン形状を示す図であり、（ｃ）はホールパターンを示す図である。
【符号の説明】
３０…マスク
３１…マスクパターン
３２ａ、３２ｂ…基準パターン
３３…ホールパターン
４０…試料
４２…レジスト
４７…基準測定用試料
４８…位置参照マーク
２０３…座標測定手段
２０４…撮像手段
２２１…パターン位置測定手段
２２２…位置参照マーク測定手段
２２３…歪み量算出手段
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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