JP2001085317A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 個々の露光装置に固有の転写パターンの歪み
を補正して高精度のパターン転写を実現する。 【解決手段】 特定の露光装置に固有の転写パターン歪
みを補正するための補正歪みが付与された集積回路パタ
ーンを有するフォトマスクａ１〜ａ３を製造し、特定の
露光装置Ｘ１を示す露光装置識別マークＥをフォトマス
クａ１の製造時に形成することで、当該フォトマスクと
特定の露光装置Ｘ１を対応付ける方法、またはフォトマ
スクａ２のマスク製造番号等の識別マークＤ３と特定の
露光装置Ｘ２とを対応つけて管理するマスク露光装置組
合わせデータを用いて両者を対応付ける方法、またはフ
ォトマスクａ３を、特定の露光装置Ｘ３と対応付け可能
に保管する方法にて、特定の露光装置Ｘ１〜Ｘ３と当該
露光装置に固有の転写パターン歪みを補正するフォトマ
スクａ１〜ａ３とを組み合わせて使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光縮小投影露光技
術等を用いて半導体ウェハ上に集積回路パターンを転写
形成する半導体集積回路装置の製造技術に関し、特にフ
ォトマスクやレチクル等の露光原版上の集積回路パター
ンに所定の歪みを加えておき、ウェハ上にレジストパタ
ーンを確実に転写形成する半導体集積回路装置の製造工
程等に適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の微細化が進み、回路素子や
配線の設計ルールがサブミクロン・オーダになると、紫
外線光を使用してフォトマスク上の集積回路パターンを
半導体ウェハに転写するフォトリソグラフィ工程では、
パターン転写精度の低下が深刻な技術的課題となってい
る。

【０００３】このような技術的課題を改善する手段とし
て、マスクパターンに対し投影露光によって光強度が低
下する個所に微細パターンを付加するか、強調される個
所の微細パターン削除する光近接効果補正技術、マスク
の透過光に位相差を設ける位相シフト技術がある。

【０００４】光近接効果補正技術に関しては、例えば伊
藤らの「１μｍプロセス用フォトマスクパターンの投影
歪み補正」日本電子通信学会論文誌１９８５年５月Ｖｏ
ｌ．Ｊ６８−ＣＮｏ５第Ｐ３２５〜３３２には、矩形ホ
ールのコーナ部に微小矩形を付加して転写する光近接効
果補正技術が開示されている。

【０００５】上記の光近接補正技術を用いるフォトマス
クの検査については、補正パターンの寸法がより微細に
なり、マスクパターン検査や修正が難しいなどの技術的
課題がある。

【０００６】位相シフト技術に関しては、例えば特公昭
６２−５９２９６号公報には、マスク上の遮光領域を挟
む一対の光透過領域の一方に透明膜（位相シフタ）を設
け、上記一対の光透過領域を透過した光の位相を互いに
反転させることによって、ウェハ上の近接光の境界部に
おける光の強度を弱める位相シフト技術が開示されてい
る。

【０００７】また、光縮小投影露光装置による露光の
際、投影レンズの像面湾曲や歪曲収差などにより、転写
パターン位置にずれが発生するという技術的課題が指摘
されており、レンズの収差歪みを低減することが提案さ
れている。一方、この技術的課題に対して、例えば特公
昭６２−５８６２１号公報には、光縮小投影露光装置に
より、試料上に複数の露光歪み測定マークを形成し、電
子ビーム露光装置にて該露光歪み測定マークの位置を測
定することによって、露光歪みの量を予め求めて、該露
光歪みに応じて電子ビーム露光する技術が開示されてい
る。また、特公昭６１−２４２３１号公報には、光縮小
投影露光装置の露光歪みをマスク上で逆補正し、転写パ
ターン歪みを低減する技術が提案されている。

【０００８】また、光縮小投影露光装置による露光の際
には、レンズの球面収差やコマ収差、非点収差などによ
り、転写パターンの寸法や形状が歪む現象も生じる。こ
れらの寸法や形状の変化はパターン依存性があり、ライ
ンアンドスペースのような繰り返しパターンの端部で顕
著になる。このような収差の影響をなくすための対策に
ついて、例えば特開平４−６０５４７号公報には、ライ
ンアンドスペース端部にダミーパターンを加えることが
記載されている。また、特開平６−２９１８０号公報に
は、パターン寸法誤差量をマスクデータの補正量にして
歪みを補正する技術が記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】超高集積の半導体装置
の製造には、上記の位相シフトマスク、近接効果補正マ
スク及び変形照明などの超解像露光と従来の遮光マスク
露光とを工程により組合わせて露光が行われている。

【００１０】図２４は、位相シフト露光方法、図２５は
斜方照明露光方法を模式的に示したものである。図２
４、図２５より、フォトマスク上に形成するそれぞれの
集積回路パターンに応じて、投影露光する際のフォトマ
スク面への露光光の照明条件を最適に合せることが必要
となる。

【００１１】集積回路パターンに応じて照明条件を変え
ることによって、フォトマスク面から半導体ウェハ上へ
の光路に差が生じ、転写されるパターンに位置歪みが発
生する要因となる。同じ光縮小投影露光を用いても、縮
小倍率の変更、ステッパとスキャナーとの露光方式の差
により、転写パターン位置の差が問題となる。

【００１２】半導体集積回路装置は、主として光縮小投
影露光により、複数のフォトマスクを用いて、半導体ウ
ェハ上に形成された各層に回路パターンを転写形成して
製造する。その際に、光縮小投影露光装置、露光条件に
対応させて回路パターンを歪ませたフォトマスクを用い
てウェハに転写することによりウェハ上の転写パターン
の精度が向上する。

【００１３】しかしながら、特定の光縮小投影露光装置
に対応した回路パターン歪みをどのようにマスク上の回
路パターンに持たせ、露光の際に、マスクと露光装置、
露光条件とを確実に組み合せる手法が提案されていなか
った。

【００１４】すなわち、従来技術では、フォトマスクを
複数の露光装置で共用可能にするために、フォトマスク
上の原パターンの補正は、上述の各種超解像技術に基づ
く汎用的な補正に止まっており、個々の露光装置の各々
に固有の転写パターン歪みをフォトマスク上の原パター
ンのレベルで補正する、という発想は全くみられなかっ
た。換言すれば、個々の露光装置では当該装置に固有の
投影歪みを装置レベルで可能な限り解消する必要があ
り、転写パターンの微細化に伴いレンズ等の光学系の改
良等に多大なコストを要することになる。

【００１５】本発明は、上記した技術的課題に着目して
なされたものであり、その目的は、回路パターンをウェ
ハ上に形成する半導体集積回路装置の製造工程におい
て、光縮小投影露光を行いた転写パターンの投影歪みを
低減して半導体ウェハ上に形成する転写技術を提供する
ことにある。

【００１６】本発明の他の目的は、特定の縮小投影露光
装置に固有の転写パターンの投影露光歪みを緩和して、
半導体ウェハに転写形成される集積回路パターンの精度
を向上させることが可能な半導体集積回路装置の製造技
術を提供することにある。

【００１７】本発明の他の目的は、縮小投影露光装置に
対して必要以上に厳格なパターン転写精度を要求するこ
となく、露光原版上の集積回路パターンをより高精度に
半導体ウェハ上に転写形成することが可能な半導体集積
回路装置の製造技術を提供することにある。

【００１８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、露光装置を用
いたフォトリソグラフィにて露光原版のパターンを半導
体ウェハに転写する半導体集積回路装置の製造方法にお
いて、特定の露光装置と、当該露光装置に固有に転写歪
みを補正する補正歪みを有する原パターンが形成された
特定のフォトマスクとを組み合わせて露光を行うもので
ある。

【００２０】また、本発明は、露光装置を用いたフォト
リソグラフィにて露光原版のパターンを半導体ウェハに
転写する半導体集積回路装置の製造方法において、個々
の露光装置に固有の転写歪みを測定する第１の工程と、
特定の露光装置に固有の転写歪みを打ち消すための特定
の補正歪みが付与されたパターンを特定の露光原版に形
成する第２の工程と、特定の露光原版を対応する特定の
露光装置に装着してパターンを半導体ウェハに転写する
第３の工程と、を含むものである。

【００２１】また、本発明は、半導体集積回路装置の製
造工程において、半導体ウェハ上に特定の工程の集積回
路パターンを形成する際に、特定の露光装置と特定の露
光原版とを組合せた露光を行うため、露光原版上または
露光原版ケース上に識別マークを形成し、露光時にこれ
を確認し、特定の露光装置と特定の露光原版とを組合せ
た露光によりパターン形成するものである。

【００２２】また、本発明は、半導体集積回路装置の製
造工程において、露光原版上に形成した製造番号等の文
字列に対し、特定の露光装置に対応させるためのデータ
変換テーブルを作成しておき、露光時に露光原版上の文
字列を読み取り、特定の露光装置と特定の露光原版とを
組合せた露光によりパターン形成するものである。

【００２３】また、本発明は、半導体集積回路装置の製
造工程において、特定の露光装置に対応した歪みを補正
した露光原版と特定の露光装置とを組合せ露光するため
に、特定の露光原版を特定の露光装置に対応付けて保管
するものである。

【００２４】ここで、上記露光原版上に形成した集積回
路パターンは、特定の露光装置に固有の投影露光歪みを
補正するため、露光原版基板上の位置座標に対応して、
回路パターンの寸法または位置座標の少なくとも一方を
歪ませたものである。

【００２５】上記半導体集積回路装置の製造工程は、Ｃ
ＭＯＳ−ＬＳＩのゲートパターン形成工程、コンタクト
ホール形成工程またはＤＲＡＭ−ＬＳＩの電荷蓄積パタ
ーン形成工程、コンタクトホール形成工程などであり、
これらの回路パターンに類似した露光原版評価パターン
を用い、ダミーウェハ上に露光し、これを検査すること
で、露光原版上の回路パターンの歪ませ量を求める。

【００２６】電子線露光技術等により前記露光原版に前
記集積回路パターンを描画する際、露光原版基板上の位
置座標に対応して、回路パターンの寸法を歪ませる方式
は、露光原版基板上の位置座標に対応して、レジスト露
光量を変える方式であり、また、露光原版基板上の位置
座標に対応して、回路パターンの位置座標を歪ませる方
式は、露光原版基板を搭載するステージ座標系を歪ませ
る方式である。これにより、前記回路パターンの寸法ま
たは位置座標の少なくとも一方を歪ませた前記露光原版
を作製し、前記半導体ウェハで生ずる前記集積回路転写
パターンの寸法ずれと位置ずれとを緩和することができ
る。

【００２７】上記露光原版または露光原版ケースの識別
マークは、露光装置を特定する２ｍｍ程度以上の文字情
報、またはバーコードを用いることができる。

【００２８】上記手法によって、特定の露光装置と露光
条件と特定の露光原版とを確実に組み合せて、半導体集
積回路装置の製造歩留を向上させることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００３０】なお、以下の実施の形態を説明するための
全図において同一機能を有するものは同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。

【００３１】また、以下の説明では、簡単のため、フォ
トマスクおよびレチクル等の露光原版をマスクあるいは
フォトマスクと総称する。

【００３２】また、本明細書中における用語の説明をす
ると次の通りである。

【００３３】通常照明：光強度分布が比較的均一な照明
を言う。

【００３４】変形照明：斜方照明、４重極照明又はそれ
と等価な瞳フィルタによる超解像技術を含む。

【００３５】通常マスク：マスクのデバイスパターン領
域が略０％透過の遮光領域と９０％以上透過の開口領域
のみからなる光学マスク。

【００３６】位相シフトマスク：位相シフタ領域を有す
る光学マスク。

【００３７】投影歪み補正マスク：縮小投影露光の際
に、転写パターンの歪みを補正したマスクで、縮小投影
露光に共通した補正マスクと特定の露光装置に対応した
補正マスクを含む。

【００３８】半導体ウェハ：半導体集積回路装置をその
上に形成するための基板で、一般にはシリコン単結晶か
らなる。必要に応じて、絶縁体や半導体基板上にエピタ
キシャル半導体層、その他の半導体層や絶縁層を形成し
て集積回路を形成するものを含む。

【００３９】光学マスク：基板上に光を遮蔽するパター
ンや光の位相を変化させるパターンを形成したもの。基
板上とは基板上面、基板上面に近接した内部領域又は上
空領域を含む（上面に近接した別の基板上に配置しても
良い）。

【００４０】図１は本発明の一実施の形態である半導体
集積回路装置の製造方法を説明するためのフロー図、図
２（ａ）および（ｂ）は、露光装置を限定して、半導体
ウェハへの転写パターンする品種と、限定無しの品種の
各々の露光工程図、図３は、マスク製造工程と露光工程
との関係の一例を示す概念図、図４は、本実施の形態に
おいて特定の縮小投影露光装置とマスクとを対応付けて
管理するための管理情報の一例を示す概念図、図５は図
１の半導体集積回路装置の製造方法で用いるフォトマス
クの全体平面図、図６は図５のフォトマスクの形成に先
立って、縮小投影露光時のパターン歪みを測定するため
の評価用フォトマスクの平面図、図７は図６の評価用フ
ォトマスクの評価パターンを縮小投影露光により転写
し、その評価転写パターンの位置誤差をフォトマスクの
位置座標として拡大表示した位置座標誤差ベクトルの一
例を示す説明図、図８は図７の位置座標誤差をフォトマ
スクに形成するパターンを歪み補正するための補正ベク
トルの説明図、図９は図８の位置座標誤差を補正するた
めのマップ補正方法の一例を示す説明図、図１０は図８
の位置座標誤差を補正するための位置座標の補正量の一
例を示す説明図、図１１は図６の評価用フォトマスクの
評価パターンを拡大表示した拡大平面図、図１２は図６
の評価用フォトマスクの評価パターンを縮小投影露光に
より転写し、その転写されたラインアンドスペースパタ
ーンの両端部の寸法差を拡大表示した一例を示す拡大平
面図、図１３は図１２のラインアンドスペースパターン
の両端部の寸法差を補正するためのフォトマスクのパタ
ーンの説明図、図１４は図１３のフォトマスクのパター
ンを用いて半導体ウェハに転写されたラインアンドスペ
ースパターンの説明図、図１５は図１３の両端部の寸法
差補正用データ構造の説明図、図１６は図６の評価用フ
ォトマスクの評価パターンを縮小投影露光により転写
し、その評価転写パターンの寸法シフトを拡大表示した
拡大平面図、図１７は図１の半導体集積回路装置の製造
方法で用いるマスク描画装置の説明図、図１８は図１７
のパターン位置座標補正描画の補足説明図、図１９は図
１の半導体集積回路装置の製造方法で用いるマスク検査
装置の説明図、図２０は図１９のマスクパターンの実寸
法を補正してパターン間を比較する説明図、図２１は図
１の半導体集積回路装置の製造方法で用いる電子ビーム
露光装置の説明図、図２２は半導体集積回路装置の製造
工程におけるフォトリソグラフィ工程を抜き出したフロ
ー図である。

【００４１】本実施例の半導体集積回路装置の製造方法
は、特定の縮小投影露光装置に固有の投影歪みに対応し
た補正をフォトマスク上のパターンに特定の歪みを付与
することで可能とし、図１に示すように、周期パターン
の両端部の寸法補正と、フォトマスクの周辺部のパター
ン寸法補正と、パターン位置座標補正とにより、縮小投
影露光時の投影歪みを補正して、半導体ウェハへの転写
パターンの精度を向上させるものである。

【００４２】図２は、露光装置とフォトマスクとの組み
合せを限定して、半導体ウェハへ転写する製品の製造工
程と、限定しない製品の製造工程に関して、それらの露
光工程を図示したものである。

【００４３】大規模の半導体製造ラインでは、複数の露
光装置と複数セットのフォトマスクが使われている。フ
ォトマスク上の異物付着などのトラブル、露光装置の故
障などのトラブルに対し、代替えが困難になり、半導体
製造工程がストップするので、これまで、半導体ウェハ
製品、工程に対し、フォトマスクと露光装置との組合せ
を特定した運用はされていない（図２（ｂ）のフォトマ
スクｂ１，ｂ２）。

【００４４】図２（ａ）のフォトマスクａ１に示すよう
に、半導体ウェハの品種、工程に対応したフォトマスク
が２枚以上ある場合、半導体ウェハの品種、工程によ
り、露光装置とフォトマスクとの組合せを特定して露光
するには、フォトマスク上またはマスクケース上に識別
マークを形成し、露光前にこれを確認することが必要と
なり、この方法が有効である。

【００４５】図３は、マスク製造ラインと露光ラインと
の関係を図示したものである。特定の縮小投影露光装置
の投影歪みに対応したマスクパターンの補正を可能とす
るためには、特定の露光装置の投影歪み測定データ、露
光装置識別番号などの情報をマスク製造ラインに送付す
る必要がある。

【００４６】マスク製造ラインでは、特定の露光装置の
投影歪み測定データを受け取り、これを基に、回路パタ
ーンを歪ませてフォトマスク上に形成し、そのことを示
す識別マークをフォトマスク上またはマスクケース上に
付加しておくことが有効である。それにより、フォトマ
スクの検査工程での対応が容易となる。

【００４７】マスク製造ライン側から送付されたフォト
マスクは、フォトマスク上またはマスクケース上に、製
品名、工程名、設計枝番号の他に、特定の縮小投影露光
装置の投影歪み補正マスクであることを示す識別マーク
が付加されていることにより、ウェハ露光ラインでの対
応が容易になる。

【００４８】識別マークを設けない場合は、フォトマス
クと共にマスク製造番号などに対応させて、投影歪み補
正マスクであることをマスク製造ライン側からウェハ露
光ライン（またはマスク設計管理部署）に送付する必要
がある。

【００４９】マスク製造ラインとウェハ露光ライン（ま
たはマスク設計管理部署）とがオンライン接続されてい
る場合は、フォトマスク上に形成したマスク製造ライン
名、マスク製造番号にて、露光装置とフォトマスクとの
組み合せの特定させることが可能である。この場合、ウ
ェハ露光ライン側では、ウェハ製品、工程と露光装置と
フォトマスクとを組み合せるための情報処理システムが
必要となる。マスク製造番号から露光装置番号へのデー
タ変換テーブルまたは、マスク製造番号と露光装置番号
をキーアイテムとするデータベースの構築が必要条件と
なる。

【００５０】図２のフォトマスクａ２に示すように、ウ
ェハ製品、工程に対して、マスク製造番号を読み込み、
マスク製造番号から露光装置番号へのデータ変換テーブ
ルまたは、マスク製造番号と露光装置番号をキーアイテ
ムとするデータベースにより、露光装置との対応と半導
体ウェハの製品名、工程名、枝番号との対応を確認し、
露光を行うことができる。前記のデータ変換テーブル、
またはデータベースは、マスク製造ラインから特定の縮
小投影露光装置の投影歪み補正マスクであることを示す
情報をもとになる。

【００５１】また、図２のフォトマスクａ３に示すよう
に、マスクを露光装置対応保管する場合にも、マスク製
造ライン側から送付されたフォトマスクに、特定の縮小
投影露光装置の投影歪み補正マスクであることを示す情
報が付加されている必要がある。

【００５２】図４に、本実施の形態の半導体集積回路装
置の製造方法におけるデータ変換テーブルまたはデータ
ベースの構築例を示す。図４（ａ）は、マスクデータベ
ースの一例であり、図４（ｂ）は、露光データベースの
一例である。

【００５３】マスク製造ラインでは、特定の縮小投影露
光装置に固有の転写歪みを補正するための補正歪みを備
えた専用のマスクを製造する際に、露光データベースの
側から、露光装置識別番号、当該露光装置で使用するア
ライメント方式（マーク）、当該露光装置に固有の露光
装置歪みデータを読出して、当該露光装置に専用のフォ
トマスクを製造し、製造完了時に、マスクデータベース
に対して、当該フォトマスクに関するマスク製造番号、
メーカ名、適用対象のＬＳＩ製品名、工程名、設計枝番
（ＲＥＶＩＳＩＯＮ）、アライメント方式、装着対象の
特定露光装置名（露光装置識別番号）を登録する。

【００５４】そして、ウェハ露光ラインでは、実製品の
製造時に、たとえば特定露光装置名（露光装置識別番
号）やマスク製造番号等の情報をキーとしてマスクデー
タベースを検索することにより、特定の縮小投影露光装
置と特定のフォトマスクとを対応つけた露光処理を行
う。

【００５５】次に、半導体集積回路装置の製造の露光工
程で用いるフォトマスクの構造を図５を用いて説明す
る。

【００５６】フォトマスク１は、例えばＤＲＡＭ（Dyna
mic Random Access Memory）の集積回路パターンを半導
体ウェハ（半導体ウェハ上のフォトレジスト膜；以下の
記載において同じ）に露光する際に用いるものであり、
実際の集積回路パターンの５倍に拡大された回路パター
ン原画が形成されたレチクルである。このフォトマスク
１に形成された集積回路パターンは後述する縮小投影光
学系を通じて半導体ウェハに転写される。

【００５７】このフォトマスク１を構成するマスク基板
２は、例えば平面四角形状の透明な合成石英ガラス等か
らなり、その中央には、例えば長方形状の２つのチップ
転写領域Ａ，チップ転写領域Ｂが互いの長辺を平行にし
た状態で並設されている。チップ転写領域Ａ，Ｂの各々
が、１つのＤＲＡＭチップの転写分に対応している。チ
ップ転写領域Ａ，Ｂを２つ配置したのは、スループット
向上のためと、フォトマスク１の検査をダイ・トウ・ダ
イ比較で行えるため、等の理由からである。

【００５８】このチップ転写領域Ａ，Ｂは、例えばクロ
ム（Ｃｒ）等のような遮光材からなる枠状の遮光帯３
（相対的に濃い網掛けのハッチングで示す）で区画され
て形成されている。チップ転写領域Ａは、メモリ回路領
域Ａ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２（相対的に薄い網掛
けのハッチングで示す）およびそれらを取り囲む周辺回
路領域Ａ００（斜線のハッチングで示す）で構成され、
チップ転写領域Ｂは、メモリ回路領域Ｂ１１，Ｂ１２，
Ｂ２１，Ｂ２２（相対的に薄い網掛けのハッチングで示
す）およびそれらを取り囲む周辺回路領域Ｂ００（斜線
のハッチングで示す）で構成されている。このメモリ回
路領域Ａ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２，Ｂ１１，Ｂ１
２，Ｂ２１，Ｂ２２は、半導体ウェハにメモリ回路形成
用のパターンを転写するためのパターンが配置されてい
る。また、周辺回路領域Ａ００，Ｂ００には、半導体ウ
ェハにＤＲＡＭの周辺回路形成用のパターンを転写する
ためのパターンが配置されている。

【００５９】また、フォトマスク１の周辺部には、半導
体ウェハ上に投影露光する製品名、工程名、製品枝番、
マスク製造番号、特定の縮小投影露光装置に対応させる
ための識別マークが配置されている。

【００６０】すなわち、一例として、本実施の形態の場
合、識別マークＤ１には、アライメント方式情報、ＬＳ
Ｉ製品型名等の情報が配置され、識別マークＤ２には、
製造工程名、設計枝番、等の情報が配置され、識別マー
クＤ３には、マスク製造番号およびマスク製造メーカ名
が配置される。

【００６１】さらに本実施の形態の場合、露光装置識別
マークＥには、当該フォトマスク１に対応した特定の露
光光装置、露光条件指定用の識別記号（たとえば文字列
やバーコード）が配置される。

【００６２】このように同じパターン（集積回路パター
ンと補正パターンとを含む）を有する一対の矩形領域を
同一のフォトマスク１に設けたのは、後述するように、
一対の矩形領域の各々の実際のパターン（集積回路パタ
ーンと補正パターンとを含む）同士を比較することで、
その各々のパターン（集積回路パターンと補正パターン
とを含む）の良否を確実かつ容易に検査できるようにす
るためである。

【００６３】ただし、一方のチップ転写領域Ｂの周辺回
路領域Ｂ００、メモリ回路領域Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２
１，Ｂ２２の全てが他方のチップ転写領域Ａのそれぞれ
周辺回路領域Ａ００、メモリ回路領域Ａ１１，Ａ１２，
Ａ２１，Ａ２２と同一になるようにしなくても良い。条
件としては、光近接効果補正を実施した矩形領域単位で
パターン（集積回路パターンと補正パターンとを含む）
が同一であれば良い。

【００６４】また、一対の矩形領域の一方（例えばメモ
リ回路領域Ｂ１１）は、同一のフォトマスク１におい
て、非転写領域に配置するか、あるいは露光の際に転写
されないように工夫することで、半導体ウェハにはその
像が転写されないようにしても良い。この場合、一対の
矩形領域の少なくとも一方の領域だけを、半導体ウェハ
には像が転写されないようにすれば良い。もちろん、チ
ップ転写領域Ｂの全部を、半導体ウェハには像が転写さ
れないようにしても良い。

【００６５】図６は、フォトマスクのパターンを光縮小
投影露光した時のパターン歪みを測定するための評価パ
ターンが示されている。同図は５：１縮小のＫｒＦエキ
シマレーザ光の縮小投影露光装置を用いた転写パターン
の位置座標を測定する評価パターンの一例として、１μ
ｍ幅のクロスマークが１０ｍｍ間隔で１２×１２配列さ
れたものと、収差歪みを測定する評価パターンの一例と
して、１μｍ幅のラインアンドスペースがｘ方向、ｙ方
向に１０ｍｍ間隔で１２×１２配列されたものである。

【００６６】図７は、前記図６の評価パターンを特定の
縮小投影露光装置により転写し、その転写パターンの位
置誤差をフォトマスク１の位置座標に対応して拡大表示
した位置座標誤差の一例が、ベクトル表示（矢印の向き
および長さが、それぞれ誤差の方向、および大きさを示
す）で示されている。この位置座標誤差は、縮小投影露
光装置が変われば、異なったものとなる。図７の位置座
標誤差は、投影レンズの像面湾曲歪み、こま収差歪みお
よびマスク基板２のたわみなどが合成された歪みであ
る。マスク基板２のたわみは、フォトマスク１にパター
ンを描画する時、パターンの位置座標を計測する時およ
び露光する時に生じるが、マスク基板２の厚さおよびそ
の材質によって理論的に解析することができる。これに
より、マスク基板２の保持方法が最適化され、マスク基
板２のたわみは低減されている。

【００６７】図７は、半導体ウェハに既に形成されてい
る下地パターンとの位置誤差と考えられる。光縮小倍率
の差、スキャナー、ステッパとの差が合成されている場
合もある。縮小投影露光を行う際に生じる下地パターン
との重ね合わせ精度を向上させるために、様々な原因に
よる位置ずれを測定するために行う。

【００６８】フォトマスク１に形成するパターンの寸法
と配置によって、こま収差は歪みの値が変わるが、ここ
では、半導体ウェハに形成する基準パターンは、パター
ン幅の寸法が露光光の波長程度、パターン長の寸法が２
０μｍ程度の十字型としている。前記寸法の基準パター
ンを１〜２μｍ程度シフトした井桁形状とすることで、
パターン位置座標の測定誤差を多少低減することができ
る。

【００６９】図８は、前記図７の位置座標誤差をフォト
マスクに歪み補正して形成するパターンの補正ベクトル
の説明図である。前記図７に対して、縮小倍率を掛ける
と半導体ウェハの各格子点で位置補正ベクトルは逆向き
となる。フォトマスク１で、図８のように逆補正をする
ことにより、当該フォトマスク１を用いて半導体ウェハ
に転写形成されるパターンでの位置誤差を大幅に低減で
き、集積回路パターンの重ね合わせ精度を向上させるこ
とができる。すなわち、特定の露光装置にて図７のよう
に検出された位置誤差に応じて、フォトマスク１に形成
する集積回路パターンを歪ませる（異ならせる）ことに
より、半導体ウェハに生じる転写パターンの位置ずれを
緩和することができる。

【００７０】図９は、前記図７の位置ずれを補正するた
めに位置座標を補正するためのマップ補正方法の説明図
であり、図１０は、実際に測定した位置座標の補正量の
一例である。図９は、無補正のリニア座標系とマップ補
正座標系との相関を示したものである。

【００７１】パターン描画装置およびパターン検査装置
のステージ座標の補正は、前記縮小投影露光装置の光学
系の転写領域に対応したフォトマスク面を５ｍｍから２
０ｍｍ程度の等間隔にメッシュ分割し、各メッシュ内の
一点を代表点として、ｘ、ｙの位置座標補正量を設定
し、メッシュ間の補正量で直線近似または曲線近似をし
て、フォトマスク面内について補正することになる。

【００７２】図１１は、前記図６のフォトマスクの評価
パターンのうち、ラインアンドスペースパターンを拡大
表示した図であり、図１２は、図１１に示したフォトマ
スク１の露光波長程度のラインアンドスペースパターン
を縮小投影露光により転写した時、コマ収差により、投
影レンズ中心（光軸中心）より離れたパターンに対し
て、その両端部に寸法差が生じる半導体ウェハのライン
アンドスペースパターンを拡大表示した一例図である。

【００７３】コマ収差により、ラインアンドスペースパ
ターン全体の位置座標シフトも合わせて生じるが、位置
座標に関しては、前記図７に示した方式で補正が可能で
ある。一方、光軸中心からの放射光に対して沿うパター
ン群（図１１および図１２の右上の横方向に延在するパ
ターン群）では、転写パターンにあまり問題が生じない
が、光軸中心からの放射光に対して交差するパターン群
（図１１および図１２の左下の横方向に延在するパター
ン群）では、転写パターンにおいて両端に存在するパタ
ーンの幅寸法が設計値（ｄ０）と異なってしまう。すな
わち、投影倍率をｍとすると、光軸中心に近い側ではｄ
１（＜ｄ０×ｍ）、より遠い側ではｄ２（＞ｄ０×ｍ）
となる。このようなラインアンドスペースパターンの両
端部に生ずる寸法差は、光学レンズ設計上の位置座標誤
差の補正に比べて、精度上難しく、光学シミュレーショ
ンにより、０. １μｍ程度以下にすることは極めて困難
であることが本発明者の検討結果によって判明した。こ
の転写パターンは、露光波長に近い間隔で並設されてい
る。

【００７４】図１３は、前記図１２のラインアンドスペ
ースパターン両端部の寸法差（ｄ１≠ｄ０×ｍ，ｄ２≠
ｄ０×ｍ）を補正するためのフォトマスク１のパターン
の説明図であり、図１４は、前記図１３のフォトマスク
１のパターンを用いて転写されたラインアンドスペース
パターンの説明図である。図１３に示すように、光軸中
心により近い側をｄ３（＞ｄ０×ｍ）、遠い側をｄ４
（＜ｄ０×ｍ）となるように、回路パターンデータの所
定の箇所の寸法データを補正して、歪ませた集積回路パ
ターンをフォトマスク１に形成し、半導体ウェハへ転写
するものである。これにより、最終的に半導体ウェハ上
に形成されるパターンは、図１４のように、両端を含め
て全てが設計値の幅（ｄ０×ｍ）となる。また、ライン
アンドスペースパターンに対して、交互にフォトマスク
１の透過光の位相を反転させる位相シフタを形成する
と、露光波長以下の転写パターンの形成が可能となる
が、ラインアンドスペースパターンの両端部の寸法が、
両端部を除いたパターンと寸法差が生じるので、この方
法で補正が可能である。

【００７５】図１３に示した方式を集積回路パターンに
適用するため、本実施の形態の集積回路パターンでは、
図１５に示すようにフォトマスク１に形成する集積回路
パターンのデータが、基本回路素子パターンを一次セル
と定義する際に、露光波長程度となる周期パターンに関
して、周期パターンの両端を除いて定義を行い、その二
次元配列を二次セル、他の二次セルを含む２次配列を三
次セルなどと複数の階層データ構造を成している。つま
り、二次セルには、周期パターンの両端部を除いた一次
セルと両端部のパターンから成るようにする。これによ
り、前記した階層構造による集積回路パターンのデータ
の構成と類似したものとすることができる。また、マス
クデータに変換する際に、露光波長程度となる周期パタ
ーンに関して、周期パターンの両端部とそれ以外とを別
々に、幅と長さと座標とから決まる矩形などの図形デー
タに変換することで、パターンデータに階層構造を持た
せ、大規模な集積回路パターンにおいても、そのパター
ンデータの量を大幅に小さくできる。上記したパターン
データの補正は、回路パターンに対応したパターンデー
タに、補正用のパターンデータを計算機処理によって作
成して行うことができる。

【００７６】パターンデータを補正して回路パターンを
描画したフォトマスク１は、マスク基板２上に特定の縮
小投影露光装置に対応させるための露光装置識別マーク
Ｅを形成する。

【００７７】一方、コマ収差歪の補正にパターン位置座
標の補正を行うとパターンデータに階層構造を持たせる
ことが難しく、大規模の集積回路パターンに適用できな
くなる。本実施の形態では、転写パターンの位置座標シ
フトは、マスク描画装置のステージ座標系、検査装置の
ステージ座標系を補正する方式としている。

【００７８】マスク描画装置のステージ座標系を補正し
て回路パターンを描画したフォトマスク１は、マスク基
板２上に特定の縮小投影露光装置に対応させるための露
光装置識別マークＥを形成する。

【００７９】前記図６のフォトマスクに露光波長程度の
ラインアンドスペースパターンを縮小投影露光により転
写すると、湾曲歪みにより、投影レンズの周辺部のパタ
ーンに対し、その転写パターンの全体に寸法シフトが生
じる。図１６には、フォトマスク１の位置座標に対応し
て、その一部を拡大表示した一例図である。ここには、
補正量測定用の複数のパターン（評価パターン）が示さ
れており、各パターンは、例えば１つの平面十字状のパ
ターンと、複数の平面棒状（互いに垂直なパターン）の
パターンとで構成されている場合が示されている。この
ようなパターンを半導体ウェハ上に実際に転写してパタ
ーンの歪みやずれ量を測定するのである。このようなパ
ターンを実際に転写してみると、縮小投影露光により転
写すると周辺部での焦点位置がシフトし、ショット周辺
部と周辺部以外で寸法差が生じることが分かる。即ち、
光軸により近い領域のパターンの幅寸法（図１６の下部
右側のパターンの幅寸法Ｗ０）が、周辺部のパターンの
幅寸法（図１６の下部左側のパターンの幅寸法Ｗ１）よ
りも太くなる。この寸法差は０. １μｍ程度生じる場合
があり、補正が必要となる。

【００８０】前記図１に示すように、図１６の投影歪み
に対して、フォトマスク１に形成するパターンは、回路
パターンデータには補正を加えないで、フォトマスク１
の該当する領域にパターン描画する時に、レジストへの
ビーム照射量を変更させるものである。適用するレジス
トにより、ビーム照射量とその変更量を変えることにな
る。このフォトマスク１へのパターン描画方法、検査方
法については、後で詳細に説明する。

【００８１】上記のレジストへのビーム照射量を変更し
てパターン形成したフォトマスク１は、同様に、特定の
縮小投影露光装置に対応させるための露光装置識別マー
クＥをマスク基板２上に描画する。

【００８２】前記補正を行うため、半導体ウェハをステ
ップ移動しない範囲で露光波長程度のパターンを１ｍｍ
から５ｍｍ程度の間隔で半導体ウェハに転写させ、フォ
トマスク１の位置座標に対応した転写パターンの寸法シ
フトの２次元マップを求める。

【００８３】寸法シフトマップに対応させて、マスク座
標に対応してパターン描画ドーズ量を補正してフォトマ
スク１に所望の集積回路パターンを形成する。前記フォ
トマスク１を用い、前記特定の縮小投影露光装置にてフ
ォトマスク１の集積回路パターンを半導体ウェハに転写
する。

【００８４】図１７は、前記位置座標に対応したパター
ン描画位置座標マップ補正と、レジスト露光量補正と
で、フォトマスク１に集積回路パターンを描画する方式
を模式的に示したものである。フォトマスク１を搭載す
るＸＹステージの位置座標はレーザ干渉を用いたレーザ
測長にて計測され、その測定値が、前記図９の方式にて
座標変換される。前記座標変換値により、ＸＹステージ
の位置と電子ビームの位置が制御される。

【００８５】前記図９にて、各格子点でのパターン位置
シフト量が与えられるが、マスク描画装置では、図１８
に示すように、前記補正値を曲線近似する。ここでは電
子ビームを用いているが、描画領域はメインフィール
ド、サブフィールド、サブサブフィールドに分けられて
おり、各フィールドに、補正量が分配される。サブサブ
フィールドは８０μｍ程度以下となり、サブサブフィー
ルド中心値を補正することにより、前記図９の補正マッ
プの格子点間の補正差が１／１０以下となる。これに合
わせてサブサブフィールド内では、集積回路パターンの
ショット位置を歪ませないでも描画できる。サブサブフ
ィールド内でショット位置を歪ませてもよいが、この場
合はビームの偏向幅の校正が難しくなる。この方式によ
り、前記パターン位置座標を歪ませて、描画することが
できる。

【００８６】また、描画ステージ位置座標またはフォト
マスク１の座標に対応して、各パターン描画時の電子ビ
ームの照射時間を変える機能を備えている。適用する電
子ビームレジストにより、電子ビームの照射量とその変
化量を変える。これにより、図１６に示したフォトマス
ク１の周辺部と周辺部以外とでウェハへの転写パターン
寸法差を補正することができる。図１６では説明の都合
上、２段階の変更を示しているが、基板周辺に近くなる
につれて、寸法シフトが大きくなるが、転写パターンの
寸法差は曲線近似して補正できる。

【００８７】なお、前記集積回路パターンのデータ自体
に補正を加えて、フォトマスク１に集積回路パターンを
描画する方法に関しては、後で詳細に説明する。

【００８８】図１９は、上述のようにして、特定の縮小
投影露光装置に固有の転写歪みを打ち消すような歪みを
集積回路パターンに付与して製造されたフォトマスク１
の具体的なパターン検査方法の説明図である。すなわ
ち、フォトマスク１に集積回路パターンを歪ませて形成
した時のマスク外観検査方法を模式的に示したものであ
る。フォトマスク１は、レーザ干渉によるレーザ測長に
て位置座標測定可能なＸＹステージに搭載される。レー
ザ測長による座標測定値は、前記図９の位置座標マップ
補正の逆変換を行う。レーザビームをフォトマスク面に
照射するが、この場合においても、レーザビームの走査
範囲は１００μｍ程度である。パターン描画時と同様
に、前記図９の補正マップの格子点間の補正差は１／１
０以下とみなせる。すなわち、図１８に示したパターン
描画補正をマスク検査に適用できる。この逆変換補正に
より、フォトマスク１に歪ませてパターンを描画して
も、外観検査が可能となる。次にこのマスク検査方法を
詳細に説明する。

【００８９】フォトマスク１上に描画してある露光装置
識別マークＥにより、描画してある回路パターンに対し
所定の歪み補正が施されていることを確認し、回路パタ
ーン検査に対して、補正した検査を行う。

【００９０】フォトマスク１は、マスク検査装置のＸＹ
ステージに載置される。なお、図示と上下反転して、前
記のパターン形成面（主面）を下に向けた状態とするこ
とで、検査中でのパターン面への降下異物の付着を防止
することができる。ＸＹステージは、ステージ駆動系に
よって平面移動可能な状態で設けられている。このステ
ージ駆動系の動作はステージ制御部からの制御信号によ
って制御されている。フォトマスク１の位置座標は、Ｘ
Ｙステージの位置座標から測定できる。このＸＹステー
ジの位置座標はレーザ測長によって、例えば０. ０１μ
ｍ単位で計測することが可能となっている。この測定値
は、前記図９の位置座標マップ補正の逆変換によって、
フォトマスク１の位置座標を歪ませた集積回路パターン
が位置座標を歪ませない状態として、イメージデータ検
出が可能となる。

【００９１】フォトマスク１の検査に際しては、例えば
フォトマスク１の上面側に配置された検査光源から放射
された検査光（レーザビーム）をビーム偏向部、レンズ
を介してフォトマスク１に照射し、さらにフォトマスク
１を透過した検査光を対物レンズを介してイメージセン
サによって検出する。そして、フォトマスク１の位置座
標データと、イメージセンサで検出された後にデータ変
換された画像データを記憶部に一時的に記憶する。な
お、図示していないが、画像データの検出光学系（レン
ズ、イメージセンサ）を別に１組装備し、光源からのレ
ーザビームを分岐して、それらより画像データを比較し
ても良い。

【００９２】前記図９のパターン寸法を歪ませたフォト
マスク１の外観検査は、検出パターンの実寸法と比較す
るパターンデータまたは他の場所の検出パターンの実寸
法とで単純比較できない。前記パターン寸法を歪ませた
部分が欠陥として検出され（虚報の発生）、フォトマス
ク１の摘出すべきサイズの実欠陥、付着異物が検出でき
なくなる。

【００９３】図２０は前記フォトマスク１の外観検査を
行う検査方法の説明図である。歪ませるパターン寸法差
に対応して、検出パターンの実寸法と比較するパターン
データまたは他の場所の検出パターンの実寸法の一方に
パターン寸法バイアスを付加する。パターン寸法バイア
スにより、前記図９のパターン寸法を歪ませたフォトマ
スク１の外観検査が可能となる。

【００９４】フォトマスク１における異常の摘出は、フ
ォトマスク１の異なる場所の画像データの比較で行う。
例えば前記図５のメモリ回路領域Ａ１１の全部または一
部の画像を上記したようにイメージセンサを介してイメ
ージビットマップとして検出し、さらにこのイメージビ
ットマップに二次元寸法バイアス補正を施した結果を、
画像データとして寸法補正ビットマップ等の記憶部に記
憶しておき、同様に、ＸＹステージを平行移動してメモ
リ回路領域Ｂ１１の全部またはその一部（上記メモリ回
路領域Ａ１１の一部の画像データ座標に相当）の画像を
上記したように検出して、二次元寸法バイアス補正を施
した画像データとして寸法補正ビットマップ等の記憶部
に記憶し、それらの双方の領域のバイアス補正後の画像
データを画像データ比較論理回路において比較する。

【００９５】前記図５の周辺回路領域Ａ００について
は、上記のように検出して得られた周辺回路領域Ａ００
の画像データと隣接するチップ転写領域Ｂの周辺回路領
域Ｂ００の画像データとを比較することで外観検査を行
う。または、周辺回路領域Ａ００の集積回路パターンの
設計データと周辺回路領域Ａ００の画像データとを比較
することで外観検査を行う。

【００９６】続いて、比較により判明したパターンの差
異部の寸法、光検出強度による分類を行い、そのデータ
と共に、フォトマスク１における差異の発生箇所の位置
座標データを記憶する。上記差異の発生箇所について、
その位置座標データに従ってフォトマスク１の外観を観
察し上記差異の発生箇所の異常内容を、例えば遮光部の
欠け、残りパターン欠陥、付着異物欠陥などに分類して
欠陥の良否判定を行う。

【００９７】次いで、このような検査工程の後、検査結
果に基づいてフォトマスク１の欠陥部位を修正する。修
正に際しては、比較検査でパターンが相違した箇所にお
いて、比較された双方のパターンの大きさや形状等が実
質的に等しくなるように修正あるいは付着異物除去を行
う。

【００９８】次に、本実施の形態の特定の縮小投影露光
装置に固有の投影パターン歪みに対応したフォトマスク
１の製造方法および半導体集積回路装置の製造方法の一
例を前記図１の工程図に沿って説明する。

【００９９】最初に、当該フォトマスク１が対応すべき
特定の縮小投影露光装置における固有の投影パターンの
各種歪みを測定する。

【０１００】すなわち、まず、図６に例示されるような
テスト用の転写パターンを持つ露光歪み評価用マスクを
作成し（ステップ２０１）、当該露光歪み評価用マスク
を目的の特定の縮小投影露光装置に装着して試験用の半
導体ウェハにパターン転写を行う（ステップ２０２）。

【０１０１】その後、図１２に例示されるようなウェハ
転写パターンの周期パターン両端寸法差ｄ１，ｄ２等を
測定し（ステップ２０３）、両端寸法差マップを作成す
る（ステップ２０４）。

【０１０２】同様に、図１６のＷ０，Ｗ１ようなパター
ン短寸法シフト測定を行い（ステップ２０５）、パター
ン短寸法シフトマップを作成する（ステップ２０６）。

【０１０３】同様に、パターン位置座標測定を行い（ス
テップ２０７）、図７の矢印（ベクトル）で示されるよ
うなパターン位置座標シフトマップを作成する（ステッ
プ２０８）。

【０１０４】一方、フォトマスクの製造工程では、ま
ず、半導体集積回路装置の設計データを準備する（ステ
ップ１０１）。半導体集積回路装置の設計データは、半
導体集積回路装置を構成する素子や配線等の図形パター
ンを有する設計図にあたるデータである。

【０１０５】続いて、補正処理を施したパターンデータ
（補正パターンのデータを含む）を電子ビーム描画用パ
ターンデータに変換する（ステップ１０２）。設計デー
タに対し、投影露光歪みを補正するための光近接効果補
正変換を行う。ここでは、投影露光に共通した歪みでは
なく、特定の露光装置に対応した歪み（上述のステップ
２０３，ステップ２０４で測定された両端寸法差マッ
プ）の補正を対象とする。

【０１０６】その後、その電子ビーム描画用パターンデ
ータに基づいて、マスク基板２にパターン（集積回路パ
ターンおよび補正パターン）を描画する（ステップ１０
３）。この描画では、上述のステップ２０５、ステップ
２０６で計測されたパターン短寸法シフトマップに基づ
く、描画ステージ座標対応露光量補正、および上述のス
テップ２０７、ステップ２０８で計測されたパターン位
置法座標シフトマップに基づく、描画ステージ座標系補
正を行う。

【０１０７】この際、上記した一対の矩形領域（例えば
メモリ回路領域Ａ１１とメモリ回路領域Ｂ１１）のパタ
ーンデータ（集積回路パターンおよび補正パターン）を
電子ビーム露光装置のバッファメモリに記憶した後、そ
のデータのうち、上記一対の矩形領域の一方のパターン
データを読み出してショット分解し、それによって得ら
れたデータに基づいて電子ビーム露光してマスク基板２
の一方の矩形領域内にパターンを描画する。

【０１０８】その後、他方の矩形領域につき、パターン
データを再度ショット分解し、それによって得られたデ
ータに基づいて電子ビームを露光してマスク基板２の他
方の矩形領域内にパターンを描画する。なお、電子ビー
ム描画に際しては、マスク基板２に、例えばＣｒ等のよ
うな遮光膜が全面に被着されており、その上には電子ビ
ーム描画用のレジスト膜が塗布されている。

【０１０９】上記した一方の矩形領域のパターンデータ
（集積回路パターンおよび補正パターンのデータ）に対
し、電子ビームの偏向フィールド分割のフォーマット変
更を行い、後述の電子ビーム露光装置のバッファメモリ
に記憶する。この間のパターンデータのフォーマット変
更、転送、記憶処理については、コンピュータ処理によ
って、それぞれのデータ処理の過程において異常検出が
可能であり、実用レベルでの異常の発生を無くすことが
できる。

【０１１０】一方、前記バッファメモリからパターンデ
ータを超高速に読み出し、ショット分解して、電子ビー
ムにより回路パターンを描画する工程についてはパター
ンの異常発生は無視できない。これは、後に本実施の形
態で用いた電子ビーム露光装置の露光方法について詳細
に説明するが、電子ビーム露光装置では、パターン描画
する工程において、ショット分解、ビーム偏向、ビーム
オン、ビームオフ、ビームブランキング等の処理におい
て、高真空中での電子ビームのチャージアップ、電子ビ
ーム源の寿命によるビーム変動、外部電源からのノイズ
などによって変動するので、電子ビームを所定の形状で
所定の位置に照射することを保証することは実効的に不
可能なことに起因する。

【０１１１】そこで、本実施の形態においては、フォト
マスク１にパターン（集積回路パターンおよび補正パタ
ーン）を形成する際に、上記したデータの読み出し、シ
ョット分解およびパターン描画の一連の処理を矩形領域
毎に繰り返し行うようにする。すなわち、バッファメモ
リから矩形領域のパターンデータを高速に読み出し、シ
ョット分解して、パターンの描画を行う処理を上記した
一対の矩形領域毎に行うようにする。これにより、電子
ビーム露光装置のパターン描画において、パターンデー
タ自体に異常がない限り、一対の矩形領域の各々におい
て同一位置に異常が発生することは実用上発生しないの
で、後述するように、一対の矩形領域の実際のパターン
を比較することで、異常の発生を検出することが可能と
なる。

【０１１２】この描画では、通常のマスク製造工程で付
与される識別マークＤ１〜Ｄ３の他に、当該フォトマス
ク１が対応する特定の縮小投影露光装置を後に識別する
ための露光装置識別マークＥも描画される。

【０１１３】次いで、上述のような電子ビーム露光処理
の後、マスク基板２に対して現像処理を施して電子ビー
ムレジストパターンを形成し、これをエッチングマスク
としてエッチング処理を施して遮光膜をパターニングす
ることにより、マスク基板２上にパターン（集積回路パ
ターンおよび補正パターン）を形成してフォトマスク１
を製造する。

【０１１４】続いて、フォトマスク１の外観検査を行う
（ステップ１０４）。この時、識別マークＤ１〜Ｄ３
や、当該フォトマスク１が対応する特定の縮小投影露光
装置を識別するための露光装置識別マークＥを読出して
確認する。そして、上述のステップ２０５、ステップ２
０６で得られたパターン短寸法シフトマップに基づく、
マスク検査ステージ座標系対応短寸法補正、および上述
のステップ２０７、ステップ２０８で計測されたパター
ン位置法座標シフトマップに基づく、マスク検査ステー
ジ座標系補正を行い、虚報の発生を抑止する。

【０１１５】この際、本実施の形態においては、少なく
とも上記した一対の矩形領域に対しては双方の領域のパ
ターン（集積回路パターンおよび補正パターン）同士を
比較する。すなわち、フォトマスク１における実際に形
成されたパターン同士を比較することでパターンの外観
を検査する。これにより、集積回路パターンの１／３程
度の寸法しかない微細な補正パターンが付加され、集積
回路パターンに位置座標歪み補正が付加された場合にお
いても、集積回路パターン外観の良否を確実かつ容易に
検査することが可能となる。

【０１１６】続いて、比較により判明したパターンの差
異部の寸法、光検出強度による分類を行い、そのデータ
と共に、フォトマスク１における差異の発生箇所の位置
座標データを記憶する。上記差異の発生箇所について、
その位置座標データに従ってフォトマスク１の外観を観
察し上記差異の発生箇所の異常内容を、例えば遮光部の
欠け、残りパターン欠陥、付着異物欠陥などに分類して
欠陥の良否判定を行う。

【０１１７】このような検査において、上記一対の矩形
領域以外の領域のフォトマスク１におけるパターンの少
なくとも一部の領域に対しては、上記した光近接効果補
正処理を行っておらず、その箇所には集積回路パターン
寸法の１／３程度以下の微細な補正パターンが含まれて
いないので、その箇所におけるパターンの検査は、その
パターンの上記のようにして得られた画像データと、フ
ォトマスク１にパターンを形成する際に用いた集積回路
パターンの設計データとの比較検査によって、パターン
の外観検査を行うことが可能である。

【０１１８】次いで、このような検査工程の後、検査結
果に基づいて修正する。修正に際しては、比較検査でパ
ターンが相違した箇所において、比較された双方のパタ
ーンの大きさや形状等が実質的に等しくなるように修正
あるいは付着異物除去を行う。

【０１１９】続いて、このようにして得られたフォトマ
スク１を、当該フォトマスク１に形成された露光装置識
別マークＥ等を確認することで対応する特定の縮小投影
露光装置を認識して当該縮小投影露光装置に設置した
後、縮小投影露光装置により、フォトマスク１のパター
ンを半導体ウェハに転写する（ステップ１０５）。この
際、補正パターンが配置された箇所では、半導体ウェハ
に転写されるパターンの像の歪み（特定の縮小投影露光
装置に固有の歪み）を低減した状態での高精度の露光を
行うことが可能である。

【０１２０】露光後、現像、エッチング等の一連のウェ
ハプロセス処理を経て、半導体ウェハに所定の集積回路
パターンを形成する（ステップ１０６）。その後、半導
体ウェハに実際に転写された集積回路パターンを比較す
ることでフォトマスク１のパターンの良否を判定するこ
とも可能である。

【０１２１】すなわち、半導体ウェハにおいてフォトマ
スク１のメモリ回路領域Ａ１１が転写されて形成された
集積回路パターンと、集積回路パターンの設計データと
を比較することで良否判定することもできるし、あるい
はフォトマスク１のメモリ回路領域Ａ１１が転写されて
形成された集積回路パターンと、フォトマスク１のメモ
リ回路領域Ｂ１１が転写されて形成された集積回路パタ
ーンとを比較することで良否判定することもできる。

【０１２２】これにより、集積回路パターンを形成する
ためのフォトレジストプロセス中に発生したランダム欠
陥や付着異物を発見することが可能となる。すなわち、
集積回路パターンの設計データとの比較を行わなくて
も、信頼性の高いパターン検査が可能である。

【０１２３】次に、本実施の形態のフォトマスク１の製
造に用いた電子ビーム露光装置（マスク描画装置）の一
例を図２１によって説明する。電子ビーム露光装置５
は、データ保管部と、描画制御部と、制御Ｉ／Ｏ部と、
ＥＢ描画部とを有している。

【０１２４】ＥＢ描画部は、電子ビーム光学系と試料ス
テージ系とを有している。電子ビーム光学系は、ステー
ジ５Ａの上方に、電子ビーム源５Ｂと電子ビームＥＢを
制御して照射する複数の電子レンズ、制御電極が設けら
れており、フォトマスク１に向けて電子ビームＥＢが放
射される構成になっている。電子ビーム源５Ｂからステ
ージ５Ａに到る電子ビームＥＢの経路には、例えば後述
する矩形の開口パターンが形成された第１アパーチャ５
Ｃ１、電子ビームＥＢの放射の有無を制御するブランキ
ング電極５Ｄ、電子ビームＥＢの収束、電子ビームＥＢ
の光軸の回り方向における回転補正、電子ビームＥＢの
断面形状を縮小し、フォトマスク１に対する焦点合わせ
等を行う電子レンズ５Ｅ、第１偏向器５Ｆ１、第２偏向
器５Ｆ２、第２アパーチャ５Ｃ２、電子ビームＥＢのフ
ォトマスク１における照射位置を制御する第３偏向器５
Ｆ３等からなる電子光学系が設けられている。

【０１２５】ステージ系は、真空チャンバ内に、フォト
マスク１を搭載するステージ５Ａが水平面内においてＸ
Ｙ方向に自在に移動可能なように構成されている。ステ
ージ５Ａの位置は、レーザ干渉計５Ｇによって測定され
て電子ビーム系にフィードバックされるようになってい
る。その際に、ステージ上の位置に対応して、位置ベク
トル補正値が付加される。この位置座標補正値は、別の
測定手段により、計測されたもので、フォトマスク面内
で、例えば６インチ基板の場合、１０ｍｍ間隔で、１２
×１２点の補正値が与えられる。各補正値間では、その
補正差は通常、０. ０５μｍ以下となるが、描画パター
ンに段差が生じないように曲線近似される。

【０１２６】電子ビームの照射時間は、適用する電子ビ
ームレジストに対応して変更する。また、ステージ上の
位置に対応して、電子ビームの照射時間を変更できるよ
うにしてある。フォトマスク１の座標に対応した電子ビ
ームの照射時間マップとしてあり、適用する電子ビーム
レジストの基本照射量を指定することで、フォトマスク
１のパターン寸法を０. ２μｍ程度の範囲でフォトマス
ク１の座標に対応して補正することができるようになっ
ている。

【０１２７】このパターン寸法補正値は、別の測定手段
により、計測されたもので、フォトマスク面内で、例え
ば６インチ基板の場合、１０ｍｍ間隔で、１２×１２点
の補正値が与えられる。各補正値間では、その補正差は
通常、０. ０３μｍ以下となり、描画パターンに段差が
生じないように曲線近似される。

【０１２８】一方、電子ビーム露光装置５の全体の動作
を制御する制御計算機５Ｈには、フォトマスク１に描画
すべきマスクパターン（集積回路パターンおよび補正パ
ターン）の描画データが格納される大記憶容量の描画デ
ータ記憶部５Ｉが設けられており、実際の描画動作に必
要な描画データがバッファメモリ５Ｊに転送され、演算
部５Ｋによって電子ビーム光学系が制御される。この演
算部５Ｋは、バッファメモリ５Ｊからの描画データとマ
ーク位置信号、高さ検出（Ｚ検出と記す）信号データ
と、ステージ位置データなどから、電子ビームＥＢのオ
ンオフ制御するブランキング電極５Ｄ、第２アパーチャ
５Ｃ２の複数の図形開口の一部を選択する第１偏向、第
２アパーチャの矩形開口の一部に照射し、通過する電子
ビームＥＢの断面寸法を可変する第２偏向、第２アパー
チャを移動するための第２アパーチャ制御、電子ビーム
ＥＢのフォトマスク１に対する照射領域と照射位置を定
める第３偏向等の直接制御データを作成する。

【０１２９】電子ビームＥＢのオンオフ制御は、演算部
５Ｋからビーム照射パラメータデータを取り出し、ブラ
ンキング信号発生部５Ｌおよびブランキング制御５ＬＣ
を介してブランキング電極５Ｄを制御することで行う。
電子ビームＥＢの断面寸法の可変は、ビーム寸法パラメ
ータデータを取り出し、第２偏向制御信号発生部５Ｎお
よび第２偏向制御部５ＮＣを介して第２偏向器５Ｆ２を
制御し、第２アパーチャの矩形開口の一部と切り欠きす
るように照射し、透過ビーム寸法を変えて行う。第３偏
向器５Ｆ３は、演算部５Ｋから電子ビームＥＢのフォト
マスク１に対する照射領域と照射位置とのパラメータデ
ータを取り出し、第３偏向信号発生部５Ｑおよび第３偏
向器制御部５ＱＣを介して電子ビームＥＢのフォトマス
ク１に対する照射位置を定める動作を行う。この第３偏
向器５Ｆ３は、大角偏向用の電磁偏向と２段の小角高速
偏向用の静電偏向とで構成される。すなわち、電子ビー
ムＥＢのフォトマスク１に対する照射位置は、例えば５
ｍｍ平方程度の大角度偏向用の電磁偏向と５００μｍ程
度と８０μｍ程度との２段高速偏向用の静電偏向とによ
る偏向量を重畳させることによって制御される。これに
より、大角度、高速度の電子ビーム偏向が実現できる。

【０１３０】ステージ５Ａは、ステージ制御部５Ｒを介
して、制御計算機５Ｈにより制御されている。ステージ
制御部５Ｒは、ステージ５Ａの変位量を精密に測定する
レーザ干渉計５Ｇからの計測値に基づいて、制御計算機
５Ｈから指令された位置にステージ５Ａを移動させる。

【０１３１】また、ステージ５Ａの上側の近傍には、電
子検出器５Ｓが配置されており、フォトマスク１上の所
望の部位に形成されている位置合わせマークに電子ビー
ムＥＢを照射した際に発生する二次電子などを、電子ビ
ームＥＢの操作と同期して検出することにより、当該位
置合わせマークの位置を検出して特定する動作を行う。
また、ステージ５Ａ上には、電子ビーム検出用検出器が
搭載され、電子ビームＥＢの電流値などの検出が行われ
る。当該位置合わせマークの位置データを基に、信号処
理部５Ｔを介してフォトマスク１の描画領域を座標変換
して所定の基準座標系における値に変換され、演算部５
Ｋの描画データの位置のパラメータとを加えて第３偏向
器５Ｆ３の制御に用いられる。また、電子検出器５Ｓの
近傍には、Ｚ検出器計が配置されている。なお、図示の
都合上、光ビームの光源、投影レンズや受光レンズなど
の光学系の図示は省略している。そして、Ｚ検出センサ
を介して検出されたフォトマスク１における電子ビーム
ＥＢの照射部位の高さ情報は、信号処理部５Ｔを介して
所定の基準座標系に変換されて演算部５Ｋに伝送され
る。この高さ情報を参照することで、電子レンズ５Ｅに
よる電子ビームＥＢのフォトマスク１に対する焦点合わ
せ動作を制御する。

【０１３２】上記のパターン露光方法を実現するために
は、それに対応したマスク露光用パターンデータが電子
ビーム露光装置５のバッファメモリ５Ｊに確実に転送さ
れる必要がある。上記の電子ビーム露光装置５では、バ
ッファメモリ５Ｊにデータを記憶するまでの処理に対し
て、データサムチェック機能等を備え、データ転送エラ
ー、データ化け等の異常を検出できるシステム構成にな
っている。

【０１３３】上記のパターン露光を実現するための描画
データは、上記の第１と第２のビーム偏向制御やビーム
ブランキング制御などによって電子ビームを高速度に制
御してオンオフ照射するため、バッファメモリ５Ｊから
データ読み出しされた後は、様々な制御データに変換さ
れる。その全てにおいてエラーチェックを行うことは非
常に困難となるが、バッファメモリ５Ｊからの読み出し
を繰り返して描画したパターンを比較照合する方法によ
って描画パターンが異常となった場合の検出ができ、描
画パターンの信頼度を大幅に向上させることが可能とな
る。

【０１３４】次に、本実施の形態の半導体集積回路装置
の製造方法において、投影露光歪み補正法を、ＣＭＯＳ
（Complimentary MOS ）の製造工程に適用した場合、製
造プロセスにおける露光工程を抽出し、フロー化した露
光プロセス・フローを図２２を用いて説明する。

【０１３５】同図において、ｎウエル・フォト工程Ｐ１
は、半導体基板上に窒化シリコン等の絶縁膜を堆積した
後、その絶縁膜上にｎウエル形成領域以外の領域が被覆
されるようなフォトレジストパターンを形成する工程で
ある。ｎ- 形のＳi ウェハ上のｎウエルには、例えばｎ
形不純物のリンまたはＡｓが導入される。

【０１３６】ｐウエル・フォト工程Ｐ２は、ｐウエルの
チャネルストッパ領域を形成するために、ｎウエル上を
被覆するフォトレジストパターンを形成する工程であ
る。ｐウエルには、例えばｐ形不純物のホウ素が導入さ
れる。

【０１３７】フィールド・フォト工程Ｐ３は、半導体基
板上に窒化シリコン等の絶縁膜を堆積した後、その絶縁
膜上に素子形成領域のみが被覆されるようなフォトレジ
ストパターンを形成する工程である。半導体ウェハ上
に、Ｓi Ｏ₂ フィールド絶縁膜をＬＯＣＯＳ（Local Ox
idization of Silicon）によって形成した後、そのフィ
ールド絶縁膜に囲まれた素子形成領域に、Ｓi Ｏ₂ ゲー
ト絶縁膜を熱酸化によって形成する。

【０１３８】ゲート・フォト工程Ｐ４は、半導体基板上
にポリシリコン等からなる導体膜を堆積した後、その導
体膜上にゲート電極形成領域が被覆されるようなフォト
レジストパターンを形成する工程である。低抵抗ポリシ
リコンからなるゲート形成膜をＣＶＤ法等によって堆積
した後、その膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチ
ング技術によってパターニングすることにより、ゲート
電極を形成する。

【０１３９】ｎチャネル・フォト工程Ｐ５は、ｎチャネ
ル側にゲート電極をマスクとしてｎ形不純物をイオン注
入するために、ｐチャネル側を被覆するようなフォトレ
ジストパターンを形成する工程である。ｎチャネル形の
ＭＯＳ・ＦＥＴ形成領域に、例えばｎ形不純物のリンま
たはＡｓをイオン注入法等によって導入する。この際、
ゲート電極をマスクとして自己整合的にｎ形不純物を半
導体基板に導入する。

【０１４０】ｐチャネル・フォト工程Ｐ６は、逆に、Ｐ
チャネル側にゲート電極をマスクとしてｐ形不純物をイ
オン注入するために、ｎチャネル側を被覆するようなフ
ォトレジストパターンを形成する工程である。ｐチャネ
ル形のＭＯＳ・ＦＥＴ形成領域に、例えばｐ形不純物の
ホウ素をイオン注入法等によって導入する。この際、ゲ
ート電極をマスクとして自己整合的にｐ形不純物を半導
体基板に導入する。

【０１４１】その後、半導体基板に対して熱処理を施す
ことにより、ｎチャネル形のＭＯＳ・ＦＥＴのソース領
域およびドレイン領域を構成するｎ形の半導体領域を形
成するとともに、ｐチャネル形のＭＯＳ・ＦＥＴのソー
ス領域およびドレイン領域を構成するｐ形の半導体領域
を形成する。

【０１４２】多結晶シリコン・フォト工程Ｐ７は、配線
または抵抗となる第２層多結晶シリコン膜をパターニン
グするために、半導体基板上に堆積された多結晶シリコ
ン膜上に配線および抵抗領域を被覆するようなフォトレ
ジストパターンを形成する工程である。半導体基板上
に、Ｓi Ｏ₂ 層間絶縁膜をＣＶＤ法によって堆積した
後、その上面にポリシリコン膜をＣＶＤ法等によって堆
積する。

【０１４３】Ｒ・フォト工程Ｐ８は、抵抗上にフォトレ
ジストパターンを形成した状態で、その他の領域に不純
物を導入する際のマスクとなるフォトレジストパターン
をネガ・プロセスによってパターニングする工程であ
る。ポリシリコン膜をリソグラフィ技術およびエッチン
グ技術によってパターニングした後、そのパターニング
されたポリシリコン膜の所定領域に不純物を導入するこ
とにより、ポリシリコン膜からなる配線および抵抗を形
成する。

【０１４４】コンタクト・フォト工程Ｐ９は、半導体基
板上に、Ｓi Ｏ₂ からなる層間絶縁膜をＣＶＤ等によっ
て堆積した後、接続孔を形成するためのフォトレジスト
パターンをポジ・プロセスで形成する工程である。Ｓi
Ｏ₂ からなる層間絶縁膜はＳＯＧ（Spin On Glass ）に
よって堆積し、その層間絶縁膜に半導体領域および配線
の一部が露出するような接続孔をリソグラフィ技術およ
びエッチング技術によって穿孔する。半導体基板上に、
例えばタングステン等からなる金属膜をスパッタリング
法等によって堆積した後、その金属膜を化学的研磨エッ
チング技術によって、接続孔以外の金属膜が除去される
まで、平坦化エッチングする。これにより、接続孔内に
金属膜を埋め込む。

【０１４５】Ａｌ−１・フォト工程Ｐ１０は、Ａｌまた
はＡｌ合金等からなる金属膜をスパッタリング等によっ
て堆積した後、この金属膜を第１層配線としてパターニ
ングする工程である。ＡｌまたはＡｌ合金等からなる金
属膜をスパッタリング法等によって堆積した後、その金
属膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術に
よってパターニングすることにより、第１層配線を形成
する。

【０１４６】スルーホール・フォト工程Ｐ１１は、第１
層配線と第２層配線とを接続する接続孔を開口するため
のフォトレジストパターンを形成する工程である。半導
体基板上に、Ｓi Ｏ₂ からなる層間絶縁膜をＣＶＤ法等
によって堆積した後、その一部に第２層配線の一部が露
出するような接続孔を穿孔する。

【０１４７】Ａｌ−２・フォト工程Ｐ１２は、Ａｌまた
はＡｌ合金等からなる金属膜をスパッタリング法等によ
って堆積した後、この金属膜を第２層配線としてパター
ニングするための工程である。例えばＡｌまたはＡｌ合
金等からなる金属膜をスパッタリング法等によって堆積
した後、その金属膜をリソグラフィ技術およびエッチン
グ技術によってパターニングすることにより、第２層配
線を形成する。

【０１４８】ボンディングパッド・フォト工程Ｐ１３
は、表面保護膜にボンディングパッドに対応する１００
μｍ程度の開口を形成するための工程であり、表面保護
膜上にボンディングパッド形成領域以外を被覆するフォ
トレジストパターンを形成する工程である。その後、半
導体基板上に、Ｓi Ｏ₂ 表面保護膜をＣＶＤ法等によっ
て堆積して第３層配線を被覆する。

【０１４９】これらの露光プロセスのうち、ｎウエル・
フォト工程Ｐ１、ｎチャネル・フォト工程Ｐ５、ｐチャ
ネル・フォト工程Ｐ６およびボンディングパッド・フォ
ト工程Ｐ１３は、最小寸法が比較的大きいので、本発明
の投影歪み補正マスクを用いる必要がない。

【０１５０】ゲート・フォト工程Ｐ４では、化学増幅系
のネガ形フォトレジストを用いてゲート電極を形成し、
コンタクト・フォト工程Ｐ９では、化学増幅系のポジ形
フォトレジストを用いてコンタクトホールを形成する。
その際に、本発明のように、個々の縮小投影露光装置の
各々に固有の投影歪みを、フォトマスク１に形成された
原パターンに対する補正歪みを施すことで緩和する技術
を用いることにより、ゲート電極のゲート長および接続
孔の開口径を、光露光方式で用いる露光光の波長程度以
下で、転写パターン歪みを低減させることができる。

【０１５１】この方式は、ＣＭＯＳ・ＦＥＴのゲートパ
ターン形成、コンタクトホールパターン形成、ＤＲＡＭ
−ＬＳＩのゲートパターン形成、電荷蓄積用パターン形
成、コンタクトホールパターン形成に有効である。

【０１５２】このように、本実施の形態によれば、フォ
トマスク１に、集積回路パターンよりも微細な光近接補
正効果用の補正パターンを有し、かつ集積回路パターン
に位置座標を歪ませた場合でも、その補正パターンの形
成ができ、その良否を確実にかつ容易に検査することが
できる。従って、欠陥のない高い品質のフォトマスク１
を製造することが可能となる。

【０１５３】また、そのフォトマスク１を用いて、特定
の露光装置と組合せることにより、その露光処理におい
て、当該露光装置に固有の光近接効果補正、位置座標補
正を良好に行うことができ、像の解像度、焦点深度、重
ね合わせ精度を向上させることができるので、半導体ウ
ェハに所望の形状および寸法の集積回路パターンを良好
に転写することができる。従って、半導体集積回路装置
の歩留まり、信頼性および性能を向上させることが可能
となる。すなわち、フォトマスク１に形成されたパター
ンを縮小投影露光装置を用いて半導体ウェハに露光する
際に、前記縮小投影露光装置の光学系又は照明形態に起
因して生じる前記半導体ウェハの転写パターンのパター
ンの位置ずれ量を予め求め、前記位置ずれ量に応じて前
記フォトマスク１のパターンを描画する際にパターン描
画装置のステージ座標をシフトさせて描画することによ
り、前記半導体ウェハで生じるパターンの位置ずれを緩
和することができる。

【０１５４】また、換言すれば、縮小投影露光装置に対
して、当該縮小投影露光装置に固有の投影パターンの歪
みを低減することによる高精度化を要求する必要がない
ので、必要以上の高精度化に要する縮小投影露光装置の
製造原価の上昇が回避でき、縮小投影露光装置を用いる
半導体集積回路装置の製造工程のコスト低減、さらには
製造される半導体集積回路装置の低コスト化を実現でき
る。

【０１５５】図２３は各測定パターンの差分を小さくす
ることによるマスク描画位置の合わせ込みの測定例を示
す説明図である。すなわち図２３（ｂ）は、基準マーク
パターンを０度、９０度、１８０度、２７０度回転し
て、各格子点の位置座標を測定した結果を重ね合わせた
説明図であり、図２３（ａ）は、各格子点の位置座標の
誤差の大小の分布を示すヒストグラムである。

【０１５６】マスク描画装置自体のフォトマスク１を搭
載するステージの位置座標精度を理想座標系に合わせ、
フォトマスク１に基準となるマークパターンを形成す
る。同様にして、マスク検査装置のフォトマスク１を搭
載するステージの位置座標精度を理想座標系に合わせる
ことができる。なお、マスク基板２の保持により、マス
ク基板２のたわみが生じるので、マスク基板２を回転し
て位置座標を校正する際に注意が必要である。

【０１５７】図２４は、位相シフトマスクを用いた露光
技術の説明図である。光源から放射された露光光は、絞
り、コンデンサレンズ、位相シフトマスクおよび縮小投
影レンズを介して半導体ウェハ（その上のフォトレジス
ト膜）に照射される。露光装置の構成は、通常の露光装
置と同じである。異なるのは、位相シフトマスクに透明
膜（位相シフタ）が選択的に設けられ、その透明膜のあ
る領域と無い領域とで透過した光の位相に１８０度の差
が生じる構造となっていることである。ここでは、隣接
透過領域の一方に透明膜を配置することで、その隣接透
過領域の転写パターンの解像度を向上させる技術が示さ
れている。ただし、位相シフタの配置や材料は上記した
ものに限定されない。例えば隣接透過領域間で光の位相
に差を生じさせる以外に、所定の光透過領域内で光の位
相に差を生じさせる構造、位相シフタをマスク基板２の
厚さ方向に掘られた溝で構成する構造あるいは位相シフ
タを半透明膜で構成する構造など種々変更可能である。

【０１５８】図２５は、変形照明（斜方照明を含む）を
用いた露光技術の説明図である。マスクに対して斜め方
向から露光光を照射することで、０次回折光と１次また
は−１次のいずれかの回折光の２光束が投影光学系（縮
小投影レンズ等）を通過し、この２光束の干渉により像
が形成される。本実施の形態で説明した補正技術を採用
することで図２４および図２５のいずれの技術を用いて
も転写パターンの寸法精度の向上と解像度の向上とを図
ることができる。

【０１５９】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【０１６０】例えば、露光装置としては、縮小投影露光
装置に限らず、露光原版を用いる一般の露光技術に広く
適用できる。

【０１６１】また、図１６では転写パターンが平面棒状
および平面十字状の場合について説明したが、これに限
定されるものではなく、例えば平面Ｌ字状のものを形成
しても良い。

【０１６２】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＣＭＯ
Ｓ・ＦＥＴを有する半導体集積回路装置技術に適用した
場合について説明したが、それに限定されるものではな
く、例えばバイポーラトランジスタ等のような他の半導
体集積回路素子を有する半導体集積回路装置技術等に適
用できる。もちろん、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Acces
s Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory
）またはフラッシュメモリ（ＥＥＰＲＯＭ（Electrica
lly Erasable Programmable ROM））等のような半導体
メモリ製品やマイクロプロセッサ等のような論理回路製
品にも適用できる。

【０１６３】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。

【０１６４】（１）本発明によれば、半導体集積回路装
置の製造工程において、フォトマスク上またはマスクケ
ース上に識別マークを設け、特定の縮小投影露光装置と
特定のフォトマスクとを組合せた露光が実用となり、特
定の縮小投影露光装置に固有の集積回路パターンの転写
歪みを低減させることができる。従って、半導体集積回
路装置の歩留まり、信頼性および性能を向上させること
が可能となる。

【０１６５】（２）特定の縮小投影露光装置に対応した
フォトマスクには、マスク基板上の位置座標に対応し
て、回路パターンの寸法または位置座標の少なくとも一
方を歪ませることで、転写パターン歪みを緩和すること
ができる。

【０１６６】（３）フォトマスク上の回路パターンの寸
法は、マスク基板上の位置座標に対応して、マスク描画
装置にてレジスト露光量を変えることで回路パターンの
寸法を歪ませ、縮小投影露光による転写歪みが低減でき
る。

【０１６７】（４）フォトマスク上の回路パターンの位
置座標は、マスク描画装置にてマスク基板を搭載するス
テージ座標系を歪ませることでマスク上の回路パターン
の位置座標を歪ませ、縮小投影露光による転写歪みが低
減できる。

【０１６８】（５）半導体集積回路装置の製造工程とし
ては、ＣＭＯＳ−ＬＳＩのゲートパターンまたはコンタ
クトホールを形成する露光工程、ＤＲＡＭ−ＬＳＩの電
荷蓄積パターンまたはコンタクトホールパターンを形成
する露光工程において、特定の縮小投影露光装置と特定
のフォトマスクとを組合せた露光が実用となり、集積回
路パターンの転写歪みを低減させることができる。従っ
て、半導体集積回路装置の歩留まり、信頼性および性能
を向上させることが可能となる。

【０１６９】（６）半導体集積回路装置の製造工程にお
いて、フォトマスクまたはマスクケース上に形成したマ
スク製造番号等を特定の縮小投影露光装置に対応させる
ためのデータ変換テーブルまたはデータベースを作成し
ておき、露光時にこれを読み取り、特定の縮小投影露光
装置と特定のフォトマスクとを組合せた露光が実用にな
り、集積回路パターンの転写歪みを低減させることがで
きる。従って、半導体集積回路装置の歩留まり、信頼性
および性能を向上させることが可能となる。

【０１７０】（７）半導体集積回路装置の製造工程にお
いて、特定の露光装置の投影露光歪みを補正するため、
マスク基板上の位置座標に対応して、回路パターンの寸
法または位置座標の少なくとも一方を歪ませたフォトマ
スクを作成し、前記特定の縮小投影露光装置と特定のフ
ォトマスクとを組合せた露光を行うため、前記フォトマ
スクを特定の縮小投影露光装置に対応して取出せるよう
に保管し、特定の縮小投影露光装置と特定のフォトマス
クとを組合せた露光が実用になり、集積回路パターンの
転写歪みを低減させることができる。従って、半導体集
積回路装置の歩留まり、信頼性および性能を向上させる
ことが可能となる。

【０１７１】（８）フォトマスクに形成した評価パター
ンを光縮小投影露光によって半導体ウェハに転写し、フ
ォトマスクの位置座標に対応した半導体ウェハの転写パ
ターンの寸法シフト分布を求め、これにより、所望の集
積回路パターンの転写に際して、マスクパターン描画装
置のステージ座標系に対応してレジスト露光量を補正す
ることで、その寸法シフトを低減させることが可能とな
る。また、マスク検査装置のステージ座標系に対応して
パターン寸法シフト量を補正することにより、フォトマ
スクに形成した集積回路パターンを外観検査すること
で、虚報等を生じることなく、フォトマスクのパターン
欠陥を摘出し、修正して、半導体ウェハへの欠陥転写を
無くすことが可能となる。

【０１７２】（９）本発明によれば、フォトマスクに形
成した評価パターンの光縮小投影露光によって半導体ウ
ェハに転写し、フォトマスクの位置座標に対応した半導
体ウェハの転写パターンの位置シフトの２次元マップを
求め、上記２次元マップに対応してマスクパターン描画
装置、マスク検査装置のステージ座標系を所定量歪ま
せ、さらに、集積回路パターンに対応してその位置座標
を歪ませてフォトマスクに所望の集積回路パターンを形
成し、このフォトマスクを用いることで転写パターンの
位置精度を向上させることが可能となる。なお、マスク
検査装置のステージ座標系を所定量歪ませることによ
り、虚報等を生じることなく、フォトマスクに形成した
集積回路パターンの外観検査ができる。これにより、パ
ターン欠陥の修正と投影露光光学系の位置座標の歪み補
正から、補正されたパターンの良否を確実にかつ容易に
検査することができる。従って、欠陥がなく、転写パタ
ーン歪みの少ない重ね合せ精度の高いフォトマスクを製
造することが可能となる。

【０１７３】（１０）本発明によれば、個々の縮小投影
露光装置の各々に固有の転写パターン歪みを緩和する補
正歪みが集積回路パターンに与えられたフォトマスクを
対応する縮小投影露光装置に専用に用いることで、縮小
投影露光装置において、５：１の縮小率のステッパと
４：１の縮小率のスキャナとを組合わせて集積回路パタ
ーンを形成する場合に重ね合わせ精度を向上させること
ができる。また、投影レンズの転写位置精度が不十分で
あっても、マスクパターンの位置座標を歪ませることに
よって、半導体ウェハに集積回路パターンを良好に転写
することができる。従って、半導体集積回路装置の歩留
まり、信頼性および性能を向上させることが可能とな
る。

【０１７４】（１１）本発明によれば、個々の縮小投影
露光装置の各々に固有の転写パターン歪み等は、当該縮
小投影露光装置に専用のフォトマスクにて緩和できるの
で、当該縮小投影露光装置自体を固有の転写パターンの
歪み等を解消する程度に必要以上に高精度に製作する必
要がなくなり、縮小投影露光装置の製造原価を低減で
き、当該縮小投影露光装置を用いて製造される半導体集
積回路装置のコストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法を説明するためのフロー図である。

【図２】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法における露光装置−マスク組合せ限定の露
光工程（ａ）と、露光装置マスク組合せ限定なしの露光
工程（ｂ）の説明図である。

【図３】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法におけるマスク製造ラインとウェハ露光ラ
イン間での露光装置−マスク組合せ限定用情報の説明図
である。

【図４】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法にて用いられるデータベースの一例を示す
概念図である。

【図５】図１の本発明の一実施の形態である半導体集積
回路装置の製造方法で用いるフォトマスクの全体平面図
である。

【図６】図５のフォトマスクの形成に先立って、縮小投
影露光時のパターン歪みを測定するための評価用フォト
マスクの平面図である。

【図７】図６の評価用フォトマスクの評価パターンを縮
小投影露光により転写し、その評価転写パターンの位置
誤差をフォトマスクの位置座標として拡大表示した位置
座標誤差ベクトルの一例図である。

【図８】図７の位置座標誤差をフォトマスクに形成する
パターンを歪み補正するための補正ベクトルの説明図で
ある。

【図９】図８の位置座標誤差を補正するためのマップ補
正方法の説明図である。

【図１０】図８の位置座標誤差を補正するための位置座
標の補正量である。

【図１１】図６の評価用フォトマスクの評価パターンを
拡大表示した図である。

【図１２】図６の評価用フォトマスクの評価パターンを
縮小投影露光により転写し、その転写されたラインアン
ドスペースパターンの両端部の寸法差を拡大表示した一
例図である。

【図１３】図１２のラインアンドスペースパターンの両
端部の寸法差を補正するためのフォトマスクのパターン
の説明図である。

【図１４】図１３のフォトマスクのパターンを用いて半
導体ウェハに転写されたラインアンドスペースパターン
の説明図である。

【図１５】図１３の両端部の寸法差補正用データ構造の
説明図である。

【図１６】図６の評価用フォトマスクの評価パターンを
縮小投影露光により転写し、その評価転写パターンの寸
法シフトを拡大表示した一例図である。

【図１７】図１の半導体集積回路装置の製造方法で用い
るマスク描画装置の説明図である。

【図１８】図１７のパターン位置座標補正描画の補足説
明図である。

【図１９】図１の半導体集積回路装置の製造方法で用い
るマスク検査装置の説明図である。

【図２０】図１９のマスクパターンの実寸法を補正して
パターン間を比較する説明図である。

【図２１】図１の半導体集積回路装置の製造方法で用い
る電子ビーム露光装置の説明図である。

【図２２】半導体集積回路装置の製造工程におけるフォ
トリソグラフィ工程を抜き出したフロー図である。

【図２３】基準マークパターンを０度、９０度、１８０
度、２７０度回転して位置座標を測定し、各測定パター
ンの差分を小さくすることによるマスク描画位置の合わ
せ込みの測定例を示す図である。

【図２４】位相シフトマスク露光の説明図である。

【図２５】変形照明露光の説明図である。

【符号の説明】

１ フォトマスク（露光原版） ２ マスク基板（露光原版基板） ３ 遮光帯 ５ 電子ビーム露光装置 ５Ａ ステージ ５Ｂ 電子ビーム源 ５Ｃ１ 第１アパーチャ ５Ｃ２ 第２アパーチャ ５Ｃ３ 第３アパーチャ ５Ｄ ブランキング電極 ５Ｅ 電子レンズ ５Ｆ１ 第１偏向器 ５Ｆ２ 第２偏向器 ５Ｆ３ 第３偏向器 ５Ｇ レーザ干渉計 ５Ｈ 制御計算機 ５Ｉ 描画データ記憶部 ５Ｊ バッファメモリ ５Ｋ 演算部 ５Ｌ ブランキング信号発生部 ５ＬC ブランキング制御 ５Ｍ 第１偏向制御信号発生部 ５ＭC 第１偏向制御部 ５Ｎ 第２偏向制御信号発生部 ５ＮC 第２偏向制御部 ５Ｐ 移動制御信号発生部 ５ＰC 移動制御部 ５Ｑ 第３偏向信号発生部 ５ＱC 第３偏向器制御部 ５Ｒ ステージ制御部 ５Ｓ 電子検出器 ５Ｔ 信号処理部 Ａ，Ｂ チップ転写領域 Ａ００，Ｂ００ 周辺回路領域 Ａ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２ メモリ回路領域 Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２ メモリ回路領域 ＥＢ 電子ビーム Ｄ１〜Ｄ３ 識別マーク Ｅ 露光装置識別マーク

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光装置を用いたフォトリソグラフィに
   て露光原版のパターンを半導体ウェハに転写する半導体
   集積回路装置の製造方法であって、 個々の前記露光装置に固有の転写歪みに関し、露光原版
   の位置座標に対応したパターン寸法歪み、パターン位置
   歪みの少なくとも一方を測定する第１の工程と、 特定の前記露光装置に固有の前記転写歪みを打ち消すた
   めの特定の補正歪みが付与された前記パターンを特定の
   前記露光原版に形成する第２の工程と、 特定の前記露光原版を対応する特定の前記露光装置に装
   着、確認して前記パターンを前記半導体ウェハに転写す
   る第３の工程と、 を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
   法。
2. 【請求項２】 露光装置を用いたフォトリソグラフィに
   て露光原版のパターンを半導体ウェハに転写する半導体
   集積回路装置の製造方法であって、 前記半導体ウェハ上に特定の工程の集積回路パターンを
   形成する際に、特定の前記露光装置と特定の前記露光原
   版とを組合せた露光を行うための識別マークを前記露光
   原版上または前記露光原版が収納される露光原版ケース
   上に形成し、前記露光前に前記識別マークを確認し、特
   定の前記露光装置と特定の前記露光原版とを組合せた露
   光により、前記露光原版から半導体ウェハに前記集積回
   路パターンを転写することを特徴とする半導体集積回路
   装置の製造方法。
3. 【請求項３】 露光装置を用いたフォトリソグラフィに
   て露光原版のパターンを半導体ウェハに転写する半導体
   集積回路装置の製造方法であって、 前記露光原版上に形成した集積回路パターンを、前記半
   導体ウェハ上に特定の工程の集積回路パターンとして転
   写形成する際に、特定の前記露光装置と特定の前記露光
   原版とを組合せた露光を行うため、前記露光原版または
   露光原版ケース上に形成した露光原版識別情報を特定の
   露光装置に対応させるためのデータ変換テーブルまたは
   データベースを作成しておき、露光時に前記データ変換
   テーブルまたはデータベースを参照し、特定の露光装置
   と特定の露光原版とを組合せた露光により、前記露光装
   置に固有の転写歪みを緩和して前記半導体ウェハにパタ
   ーン転写することを特徴とする半導体集積回路装置の製
   造方法。
4. 【請求項４】 露光装置を用いたフォトリソグラフィに
   て露光原版のパターンを半導体ウェハに転写する半導体
   集積回路装置の製造方法であって、 前記半導体ウェハ上に特定の工程の集積回路パターンを
   形成する際に、特定の前記露光装置に固有の転写歪みを
   補正するため、前記露光原版基板上の位置座標に対応し
   て、前記集積回路パターンの寸法または位置座標の少な
   くとも一方を歪ませた前記露光原版を作成し、特定の前
   記露光装置と特定の前記露光原版とを組合せた露光を行
   うため、前記露光原版を特定の前記露光装置に対応して
   取出せるように保管し、特定の前記露光装置と特定の前
   記露光原版とを組合せた露光により、転写パターンの歪
   みを緩和して前記半導体ウェハにパターン転写すること
   を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１，２，３または４記載の半導体
   集積回路装置の製造方法において、 前記露光原版の製造工程で前記露光原版上に形成した前
   記集積回路パターンは、露光原版基板上の位置座標に対
   応して、前記集積回路パターンの寸法および位置座標の
   少なくとも一方を歪ませることで、特定の前記露光装置
   に固有の転写歪みを補正するための前記補正歪みが付与
   されたものであることを特徴とする半導体集積回路装置
   の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１，２，３または４記載の半導体
   集積回路装置の製造方法において、 前記露光原版の製造工程において、電子線露光装置を用
   いたフォトリソグラフィにて前記露光原版に前記集積回
   路パターンを形成する場合、 前記露光原版に前記集積回路パターンを描画する際、露
   光原版基板上の位置座標に対応して、レジスト露光量を
   変える方法にて前記露光原版基板上の位置座標に対応し
   て、前記集積回路パターンの寸法を歪ませる方法、 および、露光原版基板を搭載する前記電子線露光装置の
   ステージ座標系を歪ませる方法にて前記露光原版基板上
   の位置座標に対応して、前記集積回路パターンの位置座
   標を歪ませる方法、 の少なくとも一方の方法を用いて、前記集積回路パター
   ンの寸法および位置座標の少なくとも一方を歪ませた前
   記露光原版を作製することにより、前記半導体ウェハで
   生ずる前記集積回路パターンの転写パターンの寸法ずれ
   と位置ずれとを緩和することを特徴とする半導体集積回
   路装置の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１，２，３または４記載の半導体
   集積回路装置の製造方法において、 前記露光原版の製造工程では、特定の前記露光装置と特
   定の前記露光原版とを組合せた露光を行うため、当該露
   光原版に対応した特定の前記露光装置を特定する識別マ
   ークを前記露光原版上または前記露光原版が収納される
   露光原版ケース上に形成し、 前記半導体ウェハへの露光時には、前記露光前に前記識
   別マークを確認し、特定の前記露光装置と、対応した特
   定の前記露光原版とを組合せた露光により、前記集積回
   路パターンを転写形成することを特徴とする半導体集積
   回路装置の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１，２，３または４記載の半導体
   集積回路装置の製造方法において、 前記露光原版の製造工程では、前記露光原版または露光
   原版ケース上に形成され、複数の前記露光原版を相互に
   識別するための露光原版識別情報を、当該露光原版が装
   着されるべき特定の露光装置に対応させるためのデータ
   変換テーブルまたはデータベースを作成しておき、 前記半導体ウェハへの露光時には、前記データ変換テー
   ブルまたはデータベースを参照し、特定の前記露光装置
   と、当該露光装置に固有の転写歪みを打ち消す補正歪み
   が付与された特定の前記露光原版とを組合せた露光によ
   り、前記転写歪みを緩和してパターン転写を行うことを
   特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項１，２，３，４，５，６，７また
   は８記載の半導体集積回路装置の製造方法において、 前記露光原版の製造工程において、前記露光原版に形成
   された前記集積回路パターンの複数の領域の検出画像を
   比較し、差分の有無で前記集積回路パターンの欠陥検査
   を行う時、前記集積回路パターンの検出画像から前記補
   正歪みを除去した後に前記比較を行う第１の方法、 前記露光原版の製造工程において、前記露光原版に形成
   された前記集積回路パターンの検出画像と、前記集積回
   路パターンの設計データとを比較し、差分の有無で前記
   集積回路パターンの欠陥検査を行う時、前記集積回路パ
   ターンの検出画像から前記補正歪みを除去した後に前記
   比較を行う第２の方法、 を実行することを特徴とする半導体集積回路装置の製造
   方法。
10. 【請求項１０】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
    ８または９記載の半導体集積回路装置の製造方法におい
    て、 前記露光原版は、ＣＭＯＳ−ＬＳＩのゲートパターンま
    たはコンタクトホールを形成する露光工程、ＤＲＡＭ−
    ＬＳＩの電荷蓄積パターンまたはコンタクトホールパタ
    ーンを形成する露光工程に用いられることを特徴とする
    半導体集積回路装置の製造方法。