JP2003133214A - マスクパターン補正方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入射光を選択的に反射する反射型マスクを介
して被露光体であるウエハ上への露光を行う場合に、光
の反射時における回折光の違いに起因する転写像の位置
ずれ等を適切に補正し得るようにする。 【解決手段】 少なくとも入射光の射影ベクトルと直交
する第１のパターン構成要素および当該射影ベクトルの
方向と平行な第２のパターン構成要素を有してなる基準
マスクパターンを用意し、その基準マスクパターンを介
して被試験体に対する第１の露光を行った後に、当該被
試験体を90°または180°回転させた状態で、前記基準
マスクパターンを介して第２の露光を行う。そして、第
１の露光による前記被試験体上の転写像と前記第２の露
光による前記被試験体上の転写像との位置ずれ量を測定
し、その測定結果に基づいて反射型マスクのマスクパタ
ーンに関する補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の回路
パターンを形成するためのリソグラフィ工程にて用いら
れるマスクパターン補正方法に関する。また、本発明
は、リソグラフィ工程を経て製造される半導体装置の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の微細化に伴い、ウエ
ハ上に形成される回路パターンやその回路パターンを形
成するためのレジストパターン等に対しては、パターン
幅（線幅）やパターン間のピッチ等の極小化が要求され
ている。このような極小化の要求については、レジスト
の露光に用いる紫外光の波長をより短波長にすることで
対応が可能となる。例えば、350nmの設計ルールの半導
体装置には365nmの波長、250nmおよび180nmの設計ルー
ルの半導体装置には248nmの波長、130nmおよび100nmの
設計ルールの半導体装置には193nmの波長といったよう
に、半導体装置の微細化が進むほど、露光に用いる紫外
光の波長も短波長化され、さらには157nmの波長の紫外
光が用いられるようになってきている。

【０００３】一般に、これらの波長による解像度は、ｗ
＝ｋ１×（λ／ＮＡ）というレイリーの式で表されるこ
とが知られている。ここで、ｗは解像される最小幅のパ
ターン、ＮＡは投影光学系のレンズの開口数、λは露光
光の波長である。また、ｋ１は、主にレジストの性能お
よび超解像技術の選択等により決定されるプロセス定数
であって、最適なレジストおよび超解像技術を用いれば
ｋ１＝0.35程度まで選択できることが知られている。な
お、超解像技術とは、マスクを透過し、マスク上遮光パ
ターンで回折された光の±1次回折光を選択的に用いる
ことにより、波長よりも小さなパターンを得ようとする
ものである。理論的には±ｎ次回折光（ｎ≧2）を用い
ることによりさらに小さなパターンを得ることが可能で
あるが、回折光強度の著しい減少および投影光学系にお
ける瞳の有限の大きさに制限され、±ｎ次回折光（ｎ≧
2）を用いることは実用的ではない。

【０００４】このレイリーの式によれば、例えば157nm
の波長を用いた場合に対応が可能な最小のパターン幅
は、ＮＡ＝0.9のレンズを用いるとすれば、ｗ＝61nmと
なることがわかる。すなわち、61nmよりも小さなパター
ン幅を得るためには、157nmよりもさらに短波長の紫外
光を用いる必要がある。

【０００５】このことから、最近では、157nmよりも短
波長の紫外光として、いわゆる極短紫外光と呼ばれる1
3.5nmの波長のものを用いることも検討されている。た
だし、157nmの波長の紫外光までは、例えばフッ化カル
シウム（ＣａＦ₂）や二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）といった
光透過性のある材料が存在するため、当該紫外光を透過
させる構成のマスクおよび光学系を作製することができ
る。ところが、13.5nmの波長の極短紫外光については、
当該極短紫外光を所望の厚さでもって透過させる材料が
存在していない。そのため、13.5nmの波長の極短紫外光
を用いる場合には、光透過型のマスクおよび光学系では
なく、光を反射する反射型マスクおよび反射型光学系に
よって、マスクおよび光学系を構成する必要がある。

【０００６】光反射型のマスクおよび光学系を用いた場
合には、マスク面で反射された光が、そのマスクに入射
される光と相互に干渉することなく、投影光学系に導か
れねばならない。そのため、マスクに入射される光は、
図２９に示すように、必然的にマスク面の法線に対して
角度φを持った斜め入射となる必要が生じる（図中矢印
参照）。この角度は、投影光学系のレンズの開口数Ｎ
Ａ、マスク倍率ｍ、照明光源の大きさσから決まる。具
体的には、例えばウエハ上に５倍の縮小倍率を持つマス
クを用いた場合、ＮＡ＝0.3、σ＝0.8の露光装置におい
ては、光が3.44±2.75度の立体角を持ってマスク上に入
射することになる。また、ウエハ上に４倍の縮小倍率を
持つマスクを用いた場合、ＮＡ＝0.25、σ＝0.７の露光
装置においては、光が3.58±2.51度の立体角を持ってマ
スク上に入射することになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光反射型の
マスクおよび光学系を用いた場合、上述したように、マ
スクに入射される光は、マスク面の法線に対して角度を
持った斜め入射となる。そのため、マスク上の光吸収部
分と光反射部分とのパターン配置によっては、マスク面
における入射光の射影ベクトルが、図３０に示すよう
に、当該パターンを構成する線分等のパターン構成要素
に対して、平行な状態（図中（ａ）参照）、直交する状
態（図中（ｂ）参照）、または任意の角度をなす状態
（不図示）のいずれかによって入射することになる。

【０００８】このようなパターン構成要素に対する射影
ベクトルとの方向の関係は、マスク面から反射される光
の強度（電場強度）に直接影響を及ぼす。これは、パタ
ーン構成要素に対する射影ベクトルとの方向が異なれ
ば、光の回折の発生状態が異なり、結果として回折光の
強度分布に相違が生じるからである。図３１には、入射
光の射影ベクトル方向と回折光の強度分布との関係の具
体例を示す。なお、この例では、光反射型のマスクとし
て、図２９に示すように、例えばＳｉＯ₂ガラス１０１
上に、モリブデン（Ｍｏ）とケイ素（Ｓｉ）をそれぞれ
2.792nm、4.188nmの厚さに40層積層した多層膜１０２を
形成し、さらに極短紫外光吸収体材料として30nm厚のル
テニウム（Ｒｕ）１０３の上に、100nm厚のタンタル
（Ｔａ）１０４を積層したものを用いている。図３１の
例によれば、入射光の射影ベクトルの方向がパターン構
成要素と平行である場合（図中黒印参照）には、光の入
射位置中心（図中の160nmの箇所）に対称に回折光が分
布するが、その射影ベクトルの方向がパターン構成要素
と直交する場合（図中白印参照）には、光の回折の発生
状態の相違により、回折光の強度分布がずれていること
がわかる。

【０００９】つまり、光反射型のマスクおよび光学系を
用いた場合には、マスク面における入射光の射影ベクト
ルが、マスクのパターン構成要素に対して平行に入射す
る状態、直交して入射する状態、あるいは任意の角度で
入射する状態とで、マスク面から反射される電場強度、
すなわち回折光の強度が異なってしまうといった現象が
生じる。このような回折光の強度の相違は、ウエハ上に
塗布されたレジストを露光して、マスクのパターンに対
応する像を転写した場合において、その転写された像の
位置ずれや変形（パターン幅の歪み）等を招く要因とな
るものである。したがって、光反射型のマスクおよび光
学系を用いるにあたっては、これらの位置ずれや変形等
を補正することが必要である。

【００１０】ウエハ上の転写像におけるパターン位置ま
たはパターン幅のばらつきは、上述した回折光の違いに
拘わらずに、露光光学系による収差、露光装置によるス
テージ駆動等の機械的な要因、レジスト塗布および現像
に起因するプロセス要因、マスク製造ばらつき等のマス
ク精度に起因する要因、エッチング工程におけるエッチ
ングプロセスに起因する要因等によっても生じ得ること
が、従来から良く知られている。これらの要因からなる
パターン位置またはパターン幅のばらつきの自乗和で表
されるトータルオーバーレイ（以下「ＴＯＬ」と略す）
は、例えば素子分離パターンの線幅ばらつきを「ａ」、
ゲートパターンの線幅ばらつきを「ｂ」、素子分離レイ
ヤとゲートレイヤの位置ずれ量「ｃ」とすれば、以下に
示す式（１）によって求められる。

【００１１】

【数１】

【００１２】これに対して、回折光の違いによる素子分
離パターンの線幅ばらつきを「α」、ゲートパターンの
線幅ばらつきを「β」、素子分離レイヤとゲートレイヤ
の位置ずれ量「γ」とすると、ＴＯＬは、以下の式
（２）に示すようになる。

【００１３】

【数２】

【００１４】これらの式から、回折光の違いによる影響
があると、自乗和の中の「２（ａα＋ｂβ）＋（α²＋
β²）＋８ｃγ＋４γ²」の寄与が増えることがわかる。
したがって、例えば、ゲート長30nmを達成する場合のＴ
ＯＬ目標値を30nmとし、ａ＝5nm、ｂ＝5nm、ｃ＝30nm、
α＝1.3nm、β＝1.3nm、γ＝4.6nmとすると、回折光の
違いが無い場合のＴＯＬは30.2nmとなるが、回折光の違
いが有る場合のＴＯＬは34.8nmとなり、回折光の違いが
有る場合は無い場合と比較して15.2％のＴＯＬの劣化が
生じてしまうことになる。つまり、かかる例によれば、
回折光の違いによる転写された像の線幅ばらつきおよび
位置ばらつきを補正しないと、論理回路を作製する場合
のピッチは130nm必要なのに対し、補正した場合には論
理回路を作製する場合のピッチは120nmでよいことにな
る。

【００１５】このような回路作製ピッチの相違は、半導
体装置の微細化実現に大きな影響を与える。例えば、25
mm×25mm露光面積の中に、トランジスタを敷き詰めたと
して、搭載できるトランジスタは、回折光の違いが有る
場合と無い場合とを比較すると、それぞれの場合におい
て217億個、192億個となる。すなわち、回折光の違いに
よるずれ量を補正する場合と補正しない場合では、搭載
トランジスタ個数に25億個の違いが生じることになる。
ここで、トランジスタのサイズはそれぞれ120nm×240n
m、130nm×250nmと仮定している。

【００１６】以上のことから、光反射型のマスクおよび
光学系を用いてウエハ上に回路パターンを形成する場合
には、回折光の違いによる転写された像のパターン位置
またはパターン幅のばらつきを補正することが、半導体
装置の微細化を実現する上で非常に重要であるといえ
る。

【００１７】そこで、本発明は、入射光を選択的に反射
する回路パターンを具備した反射型マスクを介して被露
光体であるウエハ上への露光を行う場合に、そのウエハ
上に形成される回路パターンの微細化を確実に実現すべ
く、光の反射時における回折光の違いに起因する転写像
の位置ずれ等を適切に補正することのできるマスクパタ
ーン補正方法および半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために案出されたマスクパターン補正方法であ
る。詳しくは、入射光を選択的に反射する回路パターン
を具備した反射型マスクを介して被露光体上への露光を
行うのにあたって用いられるマスクパターン補正方法で
あって、少なくとも前記入射光のマスク面上への射影ベ
クトルの方向と直交する辺を具備する第１のパターン構
成要素および当該射影ベクトルの方向と平行な辺を具備
する第２のパターン構成要素を有してなる基準マスクパ
ターンを用意し、前記基準マスクパターンを介して被試
験体に対する第１の露光を行い、前記第１の露光後の被
試験体を前記入射光の射影ベクトルの方向に対して90°
または180°回転させた状態で、前記基準マスクパター
ンを介して当該被試験体に対する第２の露光を行い、前
記第１の露光によって前記基準マスクパターンのパター
ン構成要素が前記被試験体上に転写された位置と、前記
第２の露光によって前記基準マスクパターンのパターン
構成要素が前記被試験体上に転写された位置とを比較し
て、それぞれの間の位置ずれ量を測定し、前記位置ずれ
量の測定結果に基づいて、前記反射型マスクのマスクパ
ターンに関する補正を行うことを特徴とする。

【００１９】また、本発明は、上記目的を達成するため
に案出された半導体装置の製造方法である。詳しくは、
入射光を選択的に反射する回路パターンを具備した反射
型マスクを介して被露光体上への露光を行い、当該被露
光体上に所望の回路パターンを形成する半導体装置の製
造方法であって、前記被露光体を露光して前記回路パタ
ーンを形成するのに先立ち、少なくとも前記入射光のマ
スク面上への射影ベクトルの方向と直交する辺を具備す
る第１のパターン構成要素および当該射影ベクトルの方
向と平行な辺を具備する第２のパターン構成要素を有し
てなる基準マスクパターンを用意し、前記基準マスクパ
ターンを介して被試験体に対する第１の露光を行い、前
記第１の露光後の被試験基板を前記入射光の射影ベクト
ルの方向に対して90°または180°回転させた状態で、
前記基準マスクパターンを介して当該被試験体に対する
第２の露光を行い、前記第１の露光によって前記基準マ
スクパターンのパターン構成要素が前記被試験体上に転
写された位置と、前記第２の露光によって前記基準マス
クパターンのパターン構成要素が前記被試験体上に転写
された位置とを比較して、それぞれの間の位置ずれ量を
測定し、前記位置ずれ量の測定結果に基づいて、前記反
射型マスクのマスクパターンに関する補正を行い、当該
補正後の反射型マスクを介して前記被露光体上への露光
を行うことを特徴とする。

【００２０】上記手順のマスクパターン補正方法および
半導体装置の製造方法によれば、第１の露光後、被試験
体を90°または180°回転させて第２の露光を行うこと
で、その第２の露光後には、第１のパターン構成要素に
よる転写像と第２のパターン構成要素による転写像、あ
るいは第１のパターン構成要素による転写像同士および
第２のパターン構成要素による転写像同士のそれぞれ
が、互いに重なり合うようにして被試験体上に形成され
る。このとき、被試験体上における転写像は、入射光が
反射する際の回折光の相違に起因して位置ずれ等が発生
している可能性があるが、互いに重なり合う像同士の間
においては、被試験体が90°または180°回転している
ため、その位置ずれ等の発生具合（傾向）が異なるもの
となっている。したがって、互いに重なり合う像同士の
位置ずれ量を測定すれば、回折光の相違に起因して生じ
る位置ずれ量を把握し得るようになる。つまり、位置ず
れ量の測定結果に基づいて、反射型マスクのマスクパタ
ーンに関する補正を行えば、回折光の相違の影響による
位置ずれを排除した状態で、被露光体上への回路パター
ンの形成を行うことが可能になる。なお、マスクパター
ンに関する補正としては、例えば当該マスクパターンの
形状自体の補正の他に、入射光、反射型マスクおよび被
露光体の間の相対位置の補正、入射光を処理する光学系
の収差補正等を含むことも考えられる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明に係る
マスクパターン補正方法および半導体装置の製造方法に
ついて説明する。なお、当然のことではあるが、本発明
は、以下に述べる実施の形態に限定されるものではな
い。

【００２２】既に説明したように、半導体装置の回路パ
ターンを形成するためのリソグラフィ工程において、光
反射型のマスクおよび光学系を用いたときには、マスク
面における入射光の射影ベクトルが、マスクのパターン
構成要素に対して平行に入射する場合、垂直に入射する
場合、あるいは任意の角度で入射する場合で、そのマス
ク面から反射される電場強度、いわゆる回折光が異なる
現象が生じる。したがって、ウエハ上に形成される回路
パターンの微細化を確実に実現するためには、ウエハ上
に塗布されたレジストに転写された像におけるパターン
位置のずれやパターン幅の違い等を正確に把握して、こ
れを排除する補正を行う必要がある。この違いを正確に
把握するために、本発明では、以下の工程を行う。

【００２３】〔第１の実施の形態〕先ず、本発明の第１
の実施の形態について説明する。本実施形態では、はじ
めに、基準マスクパターンを用意する。すなわち、光反
射型のマスク上に基準マスクパターンを形成する。基準
マスクパターンは、例えばライン（光を吸収するタンタ
ル（Ｔａ）ないしクロム（Ｃｒ）等から構成される線
分）アンドスペース（光を反射するマスク面から構成さ
れる線分）を具備する図形からなるもので、少なくとも
マスクに対する入射光の射影ベクトルの方向と直交する
線分等からなるパターン構成要素（以下「第１のパター
ン構成要素」という）と、その射影ベクトルの方向と平
行なパターン構成要素（以下「第２のパターン構成要
素」という）とを有したものである。

【００２４】図１〜図６は、基準マスクパターンの具体
例を示す説明図である。具体的には、基準マスクパター
ンとしては、ラインアンドスペースを主体とした四角形
以上の多角形からなるもの（図１参照）、十字状のもの
（図２，３参照）、第１および第２のパターン構成要素
がそれぞれ分離して配されたもの（図４参照）、円を主
体とした構成のもの（図５参照）、ホールパターンを主
体とした構成のもの（図６参照）等が考えられる。基準
マスクパターンとしては、少なくとも第１および第２の
パターン構成要素を有していれば、上述した各具体例の
どれを用いても構わないが、レンズ系収差に与える影響
を考慮すると、ウエハ上に形成すべき回路パターンに近
い構成のものを選択することが望ましい。

【００２５】また、基準マスクパターンは、上述したい
ずれの構成の場合においても、パターン幅Ｌ１，Ｌ２ま
たはホール形状の互いに異なる２つの図形パターンが対
になっている（各図における（ａ）および（ｂ）参
照）。これら２つの図形パターンは、それぞれが所定の
関係を持ってマスク上に配されている。具体的には、例
えば図７に示すように、４分されたマスク面のうち、対
角に位置する２つの領域に一方の図形パターン（例えば
パターン幅Ｌ１の図形パターン）が配され、他の２つの
領域にこれと対の図形パターン（例えばパターン幅Ｌ２
の図形パターン）が配されている。そして、マスクを90
°回転させた場合を考えると、回転前における一方の図
形パターンの第１のパターン構成要素または第２のパタ
ーン構成要素の位置に、回転後におけるこれと対の図形
パターンの第２のパターン構成要素または第１のパター
ン構成要素が重なるように、それぞれの図形パターンが
配されている（図１〜図６の各図における（ｃ）参
照）。また、各図形パターンは、例えばラインアンドス
ペースを主体としたものであれば、それぞれのパターン
幅がＬ１＞Ｌ２の関係にあるものとする。

【００２６】なお、基準マスクパターンを構成すべくマ
スク上に配された各図形パターンについては、各配置箇
所の理想格子からのずれ量が明確になっているものとす
る。理想格子からのずれ量を求めるには、例えば基準パ
ターンに隣接した十字形状パターンで代用すればよい。
また、マスク上には、露光時における位置決めのための
アライメントパターンも形成されているものとする。

【００２７】基準マスクパターンを用意した後は、次
に、被試験体となるウエハ（以下「測定用ウエハ」とい
う）を用意する。そして、基準マスクパターンが形成さ
れたマスクおよび測定用ウエハを露光装置にセットし、
その基準マスクパターンを介して測定用ウエハに対する
第１の露光を行う。これにより、測定用ウエハ上には、
その測定用ウエハに塗布されたレジストの露光および現
像、並びにリファレンスとなる下地パターンを形成する
工程を経て、基準マスクパターンに対応した転写像が形
成されることになる。

【００２８】その後は、第１の露光後の測定用ウエハ
を、その第１の露光時におけるセット状態から90°回転
させた状態で露光装置にセットする。すなわち、測定用
ウエハを入射光の射影ベクトルの方向に対して90°回転
させる。そして、測定用ウエハを90°回転させた状態
で、基準マスクパターンを介して測定用ウエハに対する
第２の露光を行う。これにより、測定用ウエハ上にも、
レジストの露光および現像並びに上地パターンの形成工
程を経て、基準マスクパターンに対応した転写像が形成
されることになる。

【００２９】このとき、第１の露光と第２の露光の間に
測定用ウエハが90°回転しても、基準マスクパターンを
構成する図形パターンの対が90°回転によって重なるよ
うに配されているため、第２の露光による転写像は、第
１の露光による転写像の上に重ねて形成されることにな
る。例えば、基準マスクパターンがラインアンドスペー
スを主体とした図形パターンからなるものであれば、第
１の露光によって形成されたパターン幅Ｌ１の転写像の
上に、第２の露光によってパターン幅Ｌ２（ただしＬ１
＞Ｌ２）の転写像が形成されることになる。

【００３０】ここで、第１の露光および第２の露光によ
る測定用ウエハ上への転写像の形成手順について、具体
例を挙げて説明する。図８〜図１２は、第１の露光およ
び第２の露光による転写像の形成手順の具体例を示す説
明図である。ただし、転写像の形成は、ここで説明する
各具体例のうちのどれを用いても構わない。

【００３１】図８の例では、第１の露光によるリファレ
ンスとなる下地パターンをイオン照射で形成し、第２の
露光によるパターンをレジストで形成している。すなわ
ち、測定用ウエハ１上にレジスト２を介して形成された
イオン照射領域３によって第１の露光による転写像が特
定されることになり、そのイオン照射領域３以外の領域
に重ねて形成されたレジスト４によって第２の露光によ
る転写像が特定されることになる。

【００３２】図９の例では、第１の露光によるリファレ
ンスとなる下地パターンをイオン照射で形成し、第２の
露光によるパターンを酸化膜で形成している。すなわ
ち、測定用ウエハ１上にレジスト２を介して形成された
イオン照射領域３によって第１の露光による転写像が特
定されることになり、そのイオン照射領域３以外の領域
にレジスト４を介して形成された酸化膜５によって第２
の露光による転写像が特定されることになる。

【００３３】図１０の例では、第１の露光によるリファ
レンスとなる下地パターンを測定用ウエハに対するエッ
チングで形成し、第２の露光によるパターンをレジスト
で形成している。すなわち、測定用ウエハ１上にレジス
ト２を介して形成されたエッチング領域６によって第１
の露光による転写像が特定されることになり、そのエッ
チング領域６以外の領域に重ねて形成されたレジスト４
によって第２の露光による転写像が特定されることにな
る。

【００３４】図１１の例では、第１の露光によるリファ
レンスとなる下地パターンを酸化膜で形成し、第２の露
光によるパターンについても酸化膜で形成している。す
なわち、測定用ウエハ１上にレジスト２を介して形成さ
れた酸化膜７のうち、レジスト４の存在によってエッチ
ング除去の度合いが異なる各領域によって、第１の露光
および第２の露光による各転写像が特定されることにな
る。

【００３５】図１２の例では、第１の露光によるリファ
レンスとなる下地パターンを測定用ウエハに対するエッ
チングで形成し、第２の露光によるパターンを酸化膜で
形成している。すなわち、測定用ウエハ１上にレジスト
２を介して形成されたエッチング領域６によって第１の
露光による転写像が特定されることになり、そのエッチ
ング領域６以外の領域にレジスト４を介して形成された
酸化膜５によって第２の露光による転写像が特定される
ことになる。

【００３６】なお、ここで挙げた各具体例におけるイオ
ン注入、レジスト除去、酸化膜形成、エッチング等の各
プロセス技術については、周知技術を用いればよいた
め、ここではその説明を省略する。

【００３７】ところで、以上のようにして形成された各
転写像は、例えば基準マスクパターンがラインアンドス
ペースを主体とした図形パターンからなる場合を考える
と、本来であれば、線分等のパターン構成要素の中心を
基準にして互いに重なり合うはずである。しかしなが
ら、第１の露光と第２の露光の間には測定用ウエハの90
°回転を経ているため、例えば第１の露光による転写像
が基準マスクパターンの第１のパターン構成要素に対応
して形成されたものだとすると、当該転写像に重なる第
２の露光による転写像は、第１のパターン構成要素では
なく、基準マスクパターンの第２のパターン構成要素に
対応して形成されたものとなる。したがって、第１の露
光による転写像と第２の露光による転写像とでは、入射
光の射影ベクトルに対するパターン構成要素の向きが異
なるため、マスク面から反射される電場強度、すなわち
回折光の強度も異なってしまうことになり、結果として
回折光の違いに起因する位置ずれが生じる。換言する
と、このような位置ずれを測定すれば、回折光の違いに
起因して発生する転写像のパターン位置またはパターン
幅のばらつきを把握できることになる。

【００３８】図１３は、第１の露光による転写像と第２
の露光による転写像との間の位置ずれ測定の概要を示す
説明図である。図例のように、位置ずれ測定にあたって
は、先ず、測定用ウエハ１上における各転写像のエッジ
位置１１，１２，１３，１４を検出する。この検出は、
例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて行うことが
考えられる。また、エッチング等により測定用ウエハ１
上に段差が形成されている場合には、原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ）を用いるようにしてもよい。すなわち、エッ
ジ位置１１，１２，１３，１４の検出は、周知技術の中
から適宜望ましいものを選択して用いればよい。

【００３９】エッジ位置１１，１２，１３，１４を検出
した後は、その検出結果から各エッジ間距離を測定し
て、各転写像のパターン幅や各転写像間の位置関係等
を、例えば図中に示した演算式を用いた演算処理によっ
て求める。これにより、第１の露光による転写像と第２
の露光による転写像との間の位置ずれおよびパターン幅
の違いを定量的に測定できることとなる。

【００４０】このとき、基準マスクパターンを構成する
各図形パターンについて、各配置箇所の理想格子からの
ずれ量が予め明確となっているので、演算処理によって
求めた結果からそのずれ量を差し引くことが望ましい。
基準マスクパターンにおける各図形パターンの配置精度
に起因するずれ量を除去するためである。

【００４１】そして、各転写像間の位置ずれ量等を測定
した後は、その位置ずれ量等の測定結果に基づいて、ウ
エハ上に回路パターンを形成するためのマスクパターン
に関する補正を行う。マスクパターンに関する補正とし
ては、例えばマスクパターンの形状自体の補正の他に、
入射光、反射型マスクおよび被露光体の間の相対位置の
補正、入射光を処理する光学系の収差補正等をも含む。
より具体的には、例えば、ずれ量等の測定結果のうち、
パターン幅に係るものはマスクパターンにおいて補正
し、位置ずれに係るものはマスクのアライメントマーク
位置をずらすことで補正する、といったことが考えられ
る。また、例えば、パターン幅に係るものはマスクパタ
ーンにおいて補正し、位置ずれに係るものは露光時に露
光装置に位置ずれ量を補正するためのオフセットを加え
て補正する、といったことも考えられる。さらには、投
影光学系の収差、照明系の照度ばらつきを反映すること
で補正を行うといったことも考えられる。すなわち、マ
スクパターンに関する補正は、周知技術の中から適宜望
ましいものを選択して用いればよい。

【００４２】このようにしてマスクパターンに関する補
正を行えば、回折光の相違の影響による位置ずれを排除
した状態で、ウエハ上への回路パターンの形成を行うこ
とが可能になる。したがって、その回路パターンのパタ
ーン幅やパターン間のピッチ等を極小化するために、例
えば13.5nmの波長の極短紫外光を入射光として用い、こ
れに対応して反射型のマスクおよび光学系を構成した場
合であっても、ウエハ上に形成される回路パターンの微
細化を確実に実現し得るようになる。すなわち、157nm
よりも短波長の極短紫外光を用いる場合、そのうちでも
特に1nm以上で、かつ、100nm以下の波長である極短紫外
光を用いる場合に適用すると、非常に好適であると言え
る。

【００４３】〔第２の実施の形態〕次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。ただし、ここでは、主
に上述した第１の実施の形態との相違点について説明す
るものとする。

【００４４】本実施形態においても、先ず、はじめに、
基準マスクパターンを用意する。ここで形成する基準マ
スクパターンも、第１の実施の形態の場合と同様に、図
１〜図６に示すような図形パターンのものが挙げられ
る。ただし、本実施形態では、第１の実施の形態の場合
とは異なり、例えば図１４に示すように、基準マスクパ
ターンが配されるマスク面が２分されるとともに、対と
なる２つの図形パターンのうち、一方の図形パターン
（例えばパターン幅Ｌ１の図形パターン）が一方の領域
に配され、これと対の図形パターン（例えばパターン幅
Ｌ２の図形パターン）が他方の領域に配されている。そ
して、マスクを180°回転させた場合を考えると、回転
前における一方の図形パターンの第１のパターン構成要
素または第２のパターン構成要素の位置に、回転後にお
けるこれと対の図形パターンの第１のパターン構成要素
または第２のパターン構成要素が重なるように、それぞ
れの図形パターンが配されている（図１〜図６の各図に
おける（ｃ）参照）。なお、各図形パターンが例えばラ
インアンドスペースを主体としたものである場合に、そ
れぞれのパターン幅がＬ１＞Ｌ２の関係にあることは、
第１の実施の形態の場合と同様である。

【００４５】また、本実施形態では、基準マスクパター
ンとして、上述したもの以外にも、例えば図１５に示す
ようなものを用いることも考えられる。図例の基準マス
クパターンは、ラインアンドスペースを主体とした四角
形以上の多角形（例えば八角形）からなるもので、当該
図形パターン中に、少なくともパターン幅Ｌ１の第１お
よび第２のパターン構成要素と、パターン幅Ｌ２の第１
および第２のパターン構成要素とをそれぞれ有してい
る。つまり、線幅の異なる図形パターンが対であるので
はなく、１つの図形パターン中に線幅の異なる第１およ
び第２のパターン構成要素が含まれている。なお、それ
ぞれのパターン幅がＬ１＞Ｌ２の関係にあることは、上
述した場合と同様である。

【００４６】さらに、かかる基準マスクパターンの場合
は、例えば図１６に示すように、マスク面上に同一の図
形パターンが複数マトリクス状に配列されている。そし
て、マスクを180°回転させた場合を考えると、回転前
におけるパターン幅Ｌ１のパターン構成要素の位置に、
回転後におけるパターン幅Ｌ２パターン構成要素が重な
り得るように、それぞれの図形パターンが配されてい
る。なお、マスク上に配された各図形パターンについて
は、各配置箇所の理想格子からのずれ量が明確になって
いるものとする。

【００４７】本実施形態においても、基準マスクパター
ンとしては上述した各具体例のどれを用いても構わない
が、レンズ系収差に与える影響を考慮すると、ウエハ上
に形成すべき回路パターンに近い構成のものを選択する
ことが望ましい。

【００４８】基準マスクパターンを用意した後は、続い
て、第１の実施の形態の場合と同様に、当該基準マスク
パターンが形成されたマスクおよび測定用ウエハを露光
装置にセットし、その基準マスクパターンを介して測定
用ウエハに対する第１の露光および第２の露光を行う。
ただし、ここでは、第１の露光と第２の露光との間に、
測定用ウエハを入射光の射影ベクトルの方向に対して18
0°回転させる。これにより、第２の露光による転写像
は、第１の露光による転写像の上に重ねて形成されるこ
とになる。例えば、基準マスクパターンがラインアンド
スペースを主体とした図形パターンからなるものであれ
ば、第１の露光によって形成されたパターン幅Ｌ１の転
写像の上に、第２の露光によってパターン幅Ｌ２（ただ
しＬ１＞Ｌ２）の転写像が形成されることになる。

【００４９】このとき、第１の露光による転写像と第２
の露光による転写像とは、第１の実施の形態の場合とは
異なり入射光の射影ベクトルに対するパターン構成要素
の向きが同一であるが、測定用ウエハの180°回転を経
ているため、回折光の違いに起因する位置ずれが生じ方
が互いに対称となる。したがって、第１の実施の形態の
場合と同様に、第１の露光による転写像と第２の露光に
よる転写像との間の位置ずれ量を測定すれば、回折光の
違いに起因して発生する転写像のパターン位置のずれを
把握することができる。

【００５０】図１７は、第１の露光による転写像と第２
の露光による転写像との間の位置ずれ測定の概要を示す
説明図である。本実施形態においても、位置ずれ測定に
あたっては、測定用ウエハ１上における各転写像のエッ
ジ位置１１，１２，１３，１４をＳＥＭやＡＦＭ等を用
いて検出し、その検出結果から各エッジ間距離を測定し
て、各転写像のパターン幅や各転写像間の位置関係等を
図中に示した演算式を用いた演算処理によって求める。
これにより、第１の露光による転写像と第２の露光によ
る転写像との間の位置ずれを定量的に測定できることと
なる。

【００５１】このとき、例えば図１６に示すような同一
の図形パターンが複数配列された基準マスクパターンを
用いれば、マスク面積（露光面積）が大きい場合であっ
ても、その面積による誤差要因をも定量的に測定し得る
ようになる。すなわち、光学系の収差や機構的な誤差要
因等によって、マスク面の各領域でずれ量の発生に相違
があるような場合であっても、同一の図形パターンが複
数配列された基準マスクパターンを用いれば、各領域で
の位置ずれ量を的確に測定し得るようになる。したがっ
て、かかる基準マスクパターンによれば、ずれ量測定を
より一層適切に行うことが可能になる。なお、かかる基
準マスクパターンにおいても、各図形パターンについて
各配置箇所の理想格子からのずれ量を差し引くのが望ま
しいことはいうまでもない。

【００５２】そして、各転写像間の位置ずれ量を測定し
た後は、第１の実施の形態の場合と同様にして、その位
置ずれ量の測定結果に基づいて、ウエハ上に回路パター
ンを形成するためのマスクパターンに関する補正を行う
ことになる。これにより、本実施形態においても、回折
光の相違の影響による位置ずれを排除した状態で、ウエ
ハ上への回路パターンの形成を行うことが可能になる。

【００５３】なお、ここで説明した構成においては、線
幅ずれ量が得られないため、別途第１の実施の形態にお
ける構成を併用するか、またはマスク面における入射光
の射影ベクトルが平行に入射する方向にパターン構成要
素を配置しておくことが望ましい。以下、これらによっ
て線幅ずれ量も得られるものとして説明を行う。

【００５４】ここで、図１５および図１６に示す基準マ
スクパターンを用いた場合の位置ずれ量の測定およびマ
スクパターンに関する補正について具体例を挙げて説明
する。

【００５５】例えば、マスク面上において、Ｌ１＝150n
mのラインパターンおよびＬ２＝100nmのラインパターン
が200nm、250nm、300nm、400nm、500nm、600nmのピッチ
でそれぞれ配された８角形形状の図形パターンと、Ｌ１
＝200nmのラインパターンおよびＬ２＝150nmのラインパ
ターンが300nm、375nm、450nm、600nm、750nm、900nmの
ピッチでそれぞれ配された８角形形状の図形パターン
と、Ｌ１＝250nmのラインパターンおよびＬ２＝200nmの
ラインパターンが400nm、500nm、600nm、800nm、1000n
m、12000nmのピッチでそれぞれ配された８角形形状の図
形パターンと、Ｌ１＝150nmのスペースパターンおよび
Ｌ２＝100nmのスペースパターンが200nm、250nm、300n
m、400nm、500nm、600nmのピッチでそれぞれ配された８
角形形状の図形パターンと、Ｌ１＝200nmのスペースパ
ターンおよびＬ２＝150nmのスペースパターンが300nm、
375nm、450nm、600nm、750nm、900nmのピッチでそれぞ
れ配された８角形形状の図形パターンと、Ｌ１＝250nm
のスペースパターンおよびＬ２＝200nmのスペースパタ
ーンが400nm、500nm、600nm、800nm、1000nm、12000nm
のピッチでそれぞれ配された８角形形状の図形パターン
とが、それぞれ同一マスク面上に配列された基準マスク
パターンを形成する。

【００５６】そして、このような基準マスクパターンを
介して第１の露光および第２の露光を行い、測定用ウエ
ハ上に５倍縮小されたレジストパターンを形成する。露
光は、ＮＡ＝0.30、σ＝0.80の露光装置を用いて行うこ
とが考えられる。

【００５７】このときに、測定用ウエハ上に形成された
転写像のずれ量を測定したところ、以下に述べるような
結果が得られることがわかった。塗布されたレジストに
転写された像のパターン位置のずれは、入射光に平行な
パターン構成要素による転写位置に対して、入射光に直
交するパターン構成要素による転写位置が、平均して4.
6nmずれている。入射光の射影ベクトルに対してθだけ
角度も持つ斜め線から構成されるパターン構成要素によ
る転写位置のずれ量は、平均して4.6nm×cosθとなる。
ラインパターン幅の違いは、入射光に平行なパターン構
成要素による転写位置に対して、入射光に直交するパタ
ーン構成要素による転写位置が、平均して2.2nm太くな
っている。スペースパターン幅の違いは、入射光に平行
なパターン構成要素による転写位置に対して、入射光に
直交するパターン構成要素による転写位置が、平均して
2.6nm細くなっている。パターン位置のずれは、マスク
上Ｌ２＝100nm、150nm、200nmのラインパターンおよび
スペースパターンにおいて同じである。ラインパターン
幅の違いは、マスク上Ｌ２＝100nm、150nm、200nmのラ
インパターンで同じである。また、スペースパターン幅
の違いは、マスク上Ｌ２＝150nm、200nmのスペースパタ
ーンで同じである。

【００５８】このように得られたパターン位置のずれお
よびラインパターン幅の違いは、以下に述べるようにし
て補正することが考えられる。

【００５９】例えば、予めマスク上のパターンを、入射
光の射影ベクトルの方向（光の入射方向）とは逆の方向
に一律25.0nmシフトさせて、位置ずれを補正する。上述
のように５倍マスクを使用した場合には、ウエハ上では
5.0nmの位置ずれ補正になる。ここで、５倍マスク上で
4.6nmの５倍である23nmだけ補正しなかったのは、マス
クパターングリッドが5nm刻みであるためである。

【００６０】また、これとは別に、マスク上のパターン
を露光する時に、入射光の射影ベクトルの方向（光の入
射方向）とは逆の方向に、一律4.6nmのオフセット量を
露光装置に入力し、位置ずれを補正してもよい。オフセ
ット量は、ウエハ上の単位で入力される。

【００６１】さらには、予めマスク上の位置ずれ検出用
パターン（例えばアライメントマーク）を入射光の射影
ベクトルの方向（光の入射方向）とは逆の方向に一律2
5.0nmシフトするようにずらして形成し、位置ずれを補
正してもよい。上述のように５倍マスクを使用した場合
には、ウエハ上では5.0nmの位置ずれ補正になる。ここ
で、５倍マスク上で4.6nmの５倍である23nmだけ補正し
なかったのは、マスクパターングリッドが5nm刻みであ
るためである。

【００６２】また、入射光に直交するパターン構成要素
による転写像の線幅は、入射光に平行なパターン構成要
素による転写像の線幅に比べて、一律ウエハ上で2.2nm
ラインパターンについては太くなり、またスペースパタ
ーンについては細くなる。したがって、入射光に直交す
るパターン構成要素の線幅のうち、ライン幅について
は、入射光に平行なパターン構成要素の線幅に対して５
倍マスク上で片側5nmだけ広げる一方、スペース幅につ
いては、入射光に平行なパターン構成要素の線幅に対し
て５倍マスク上で片側5nmだけ広げる、といったことも
考えられる。ここで、５倍マスク上で2.2nmの５倍であ
る11nmだけを補正しなかったのは、マスクパターングリ
ッドが5nm刻みだからである。

【００６３】このようにしてマスクパターンに関する補
正を行えば、回折光の相違の影響による位置ずれを排除
した状態で、ウエハ上への回路パターンの形成を行うこ
とが可能になり、ウエハ上に形成される回路パターンの
微細化を確実に実現し得るようになる。

【００６４】〔第３の実施の形態〕次に、本発明の第３
の実施の形態について説明する。ただし、ここでも、主
に上述した第１または第２の実施の形態との相違点につ
いて説明するものとする。

【００６５】本実施形態では、ラインアンドスペースを
主体とした図形パターンのパターン幅がＬ１＝Ｌ２の関
係にある点で、上述した第１または第２の実施の形態の
場合と異なる。すなわち、第１の露光時と第２の露光時
とで、同一形状の転写像が重なり合うように、基準マス
クパターンを形成する。その他の点は、第１または第２
の実施の形態の場合と略同様である。

【００６６】ここで、このような基準マスクパターンを
用いた場合の測定用ウエハ上への転写像の形成手順につ
いて、具体例を挙げて説明する。図１８〜図２２は、第
１の露光および第２の露光による転写像の形成手順の具
体例を示す説明図である。ただし、転写像の形成は、こ
こで説明する各具体例のうちのどれを用いても構わな
い。

【００６７】図１８の例では、第１の露光によるリファ
レンスとなる下地パターンをイオン照射で形成し、第２
の露光によるパターンをレジストで形成している。すな
わち、測定用ウエハ１上にレジスト２を介して形成され
たイオン照射領域３によって第１の露光による転写像が
特定されることになり、これに重ねて形成されたレジス
ト４によって第２の露光による転写像が特定されること
になる。

【００６８】図１９の例では、第１の露光によるリファ
レンスとなる下地パターンをイオン照射で形成し、第２
の露光によるパターンを酸化膜で形成している。すなわ
ち、測定用ウエハ１上にレジスト２を介して形成された
イオン照射領域３によって第１の露光による転写像が特
定されることになり、これに重ねてレジスト４を介して
形成された酸化膜５によって第２の露光による転写像が
特定されることになる。

【００６９】図２０の例では、第１の露光によるリファ
レンスとなる下地パターンを測定用ウエハに対するエッ
チングで形成し、第２の露光によるパターンをレジスト
で形成している。すなわち、測定用ウエハ１上にレジス
ト２を介して形成されたエッチング領域６によって第１
の露光による転写像が特定されることになり、これに重
ねて形成されたレジスト４によって第２の露光による転
写像が特定されることになる。

【００７０】図２１の例では、第１の露光によるリファ
レンスとなる下地パターンを酸化膜で形成し、第２の露
光によるパターンについても酸化膜で形成している。す
なわち、測定用ウエハ１上にレジスト２を介して形成さ
れた酸化膜７のうち、レジスト４の存在によってエッチ
ング除去の度合いが異なる各領域によって、第１の露光
および第２の露光による各転写像が特定されることにな
る。

【００７１】図２２の例では、第１の露光によるリファ
レンスとなる下地パターンを測定用ウエハに対するエッ
チングで形成し、第２の露光によるパターンを酸化膜で
形成している。すなわち、測定用ウエハ１上にレジスト
２を介して形成された形成されたエッチング領域６によ
って第１の露光による転写像が特定されることになり、
これに重ねてレジスト４を介して形成された酸化膜５に
よって第２の露光による転写像が特定されることにな
る。

【００７２】以上のようにして形成された各転写像は、
本来であれば互いに重なり合い、そのパターン幅も互い
に一致するはずである。ところが、第１または第２の実
施の形態において説明したように、第１の露光による転
写像と第２の露光による転写像との間では、回折光の違
いに起因する位置ずれが生じ得る。したがって、基準マ
スクパターンにおけるパターン幅がＬ１＝Ｌ２であって
も、各転写像のエッジ位置を比較すれば、各転写像間の
位置ずれを測定することが可能となる。

【００７３】図２３は、第１の露光による転写像と第２
の露光による転写像との間の位置ずれ測定の概要を示す
説明図である。本実施形態においても、位置ずれ測定に
あたっては、測定用ウエハ１上における各転写像のエッ
ジ位置１１，１２，１３をＳＥＭやＡＦＭ等を用いて検
出し、その検出結果から各エッジ間距離を測定して、各
転写像のパターン幅や各転写像間の位置関係等を図中に
示した演算式を用いた演算処理によって求める。これに
より、第１の露光による転写像と第２の露光による転写
像との間の位置ずれを定量的に測定できることとなる。

【００７４】そして、各転写像間の位置ずれ量を測定し
た後は、第１または第２の実施の形態の場合と同様にし
て、その位置ずれ量の測定結果に基づいて、ウエハ上に
回路パターンを形成するためのマスクパターンに関する
補正を行うことになる。これにより、本実施形態におい
ても、回折光の相違の影響による位置ずれを排除した状
態で、ウエハ上への回路パターンの形成を行うことが可
能になる。

【００７５】ところで、マスクパターンに関する補正
は、第１または第２の実施の形態の場合とは異なり、以
下に説明するように、投影光学系に収差補正板を挿入し
て行うことも考えられる。収差補正板とは、投影光学系
を構成する反射板としての機能を有するとともに、光を
反射する際に当該光の収差を補正するものである。

【００７６】ここで、収差補正板を用いた補正につい
て、具体例を挙げて詳しく説明する。以下に述べる具体
例は、マスク面上への射影ベクトルの方向と直交する辺
および当該射影ベクトルの方向と平行な辺を具備するパ
ターン構成要素のみから構成される回路パターンに対し
て、顕著な効果が得られるものである。

【００７７】収差補正板で導入する収差は、収差を表現
するゼルニケ多項式の中で、R(r)cos｛(2n-1)θ｝もし
くはR(r)sin｛(2n-1)θ｝(ただし、n=1,2…)で一般に表
される項である。具体的には、(3r³-2r)cos(θ)若しく
は(2r-3r³)sin(θ)で表現されるコマ収差、(5r⁵-4r³)co
s(3θ)若しくは(5r⁵-4r³)sin(3θ)で表現される収差、
またはこれらの線形結合｛(3r³-2r)cos(θ)+(5r⁵-4r³)c
os(3θ)｝/2若しくは｛(2r-3r³)sin(θ)+(5r⁵-4r³)sin
(3θ)｝/2で表現される収差を用いる。例えば、図３０
に示すような射影ベクトルに対するパターンの向きであ
れば、直交入射に対する位置ずれを補正すればよいか
ら、(2r-3r³)sin(θ)で表現されるコマ収差、(5r⁵-4r³)
sin(3θ)で表現される収差、または｛(2r-3r³)sin(θ)+
(5r⁵-4r³)sin(3θ)｝/2で表現される収差を用いればよ
い。

【００７８】図２４は補正対象となるマスク上の電界強
度に起因する位置ずれ量の一具体例を示す説明図であ
り、図２５〜図２７はその位置ずれ量を補正するための
収差補正板における波面の例を示す説明図である。図２
４に示した非対称なマスク上の電界強度に起因する位置
ずれ量を補正するためには、図２５〜図２７において上
下に波面をずらし、また図２４に示した対称なマスク上
の電界強度に対しては、収差がゼロもしくは左右対称と
なるように補正板を形成することが望ましい。図２５に
おける(2r-3r³)sin(θ)のコマ収差は、直交入射に起因
する非対称の電界強度に対して上下非対象であり、平行
入射に起因する対称なマスク上の電界強度に対しては回
折光がわずかに収差の影響を受けるが、その影響は左右
対称である。図２６における(5r⁵-4r³)sin(3θ)の収差
は、直交入射に起因する非対称の電界強度に対して上下
非対象であり、平行入射に起因する対称なマスク上の電
界強度に対しては回折光が収差の影響を受けるが、その
影響は左右対称である。図２７における｛(2r-3r³)sin
(θ)+(5r⁵-4r³)sin(3θ)｝/2の収差は、直交入射に起因
する非対称の電界強度に対して上下非対象であり、平行
入射に起因する対称なマスク上の電界強度に対して回折
光の収差の影響は小さい。

【００７９】図２８は、(2r-3r³)sin(θ)のコマ収差で
補正した例を示す説明図である。図例によれば、コマ収
差量が波数で0.1608の条件で、位置ずれ量が良好に補正
されていることがわかる。すなわち、投影光学系に非対
称収差を具備した収差補正板を挿入することによって
も、マスクパターンに関する補正を行うことが可能であ
り、これにより回折光の相違の影響による位置ずれを排
除した状態でウエハ上への回路パターンの形成を行える
ようになる。

【００８０】なお、収差補正板を用いた補正は、本実施
形態のみならず、第１または第２の実施の形態にも適用
可能であることはいうまでもない。

【００８１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明に係るマ
スクパターン補正方法およびこれを用いた半導体装置の
製造方法によれば、リソグラフィ工程にて光反射型のマ
スクおよび光学系を用いた場合であっても、マスクのパ
ターン構成要素に対して入射光の射影ベクトルの方向が
異なることによって生じる転写像のパターン位置および
パターン幅のばらつきを補正し得るようになる。すなわ
ち、光反射時の回折光の相違の影響による転写像の位置
ずれを排除した状態で、被露光体上への回路パターンの
形成を行うことが可能になる。したがって、本発明を用
いれば、トータルオーバーレイを改善できるようにな
り、しかも単位面積当たりのトランジスタの搭載数を著
しく増大できるという顕著な効果を奏することになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】基準マスクパターンの一具体例を示す説明図
（その１）である。

【図２】基準マスクパターンの一具体例を示す説明図
（その２）である。

【図３】基準マスクパターンの一具体例を示す説明図
（その３）である。

【図４】基準マスクパターンの一具体例を示す説明図
（その４）である。

【図５】基準マスクパターンの一具体例を示す説明図
（その５）である。

【図６】基準マスクパターンの一具体例を示す説明図
（その６）である。

【図７】本発明の第１実施形態における基準マスクパタ
ーンのマスク面上における配置例を示す説明図である。

【図８】本発明の第１実施形態における第１の露光およ
び第２の露光による転写像の形成手順の具体例を示す説
明図（その１）である。

【図９】本発明の第１実施形態における第１の露光およ
び第２の露光による転写像の形成手順の具体例を示す説
明図（その２）である。

【図１０】本発明の第１実施形態における第１の露光お
よび第２の露光による転写像の形成手順の具体例を示す
説明図（その３）である。

【図１１】本発明の第１実施形態における第１の露光お
よび第２の露光による転写像の形成手順の具体例を示す
説明図（その４）である。

【図１２】本発明の第１実施形態における第１の露光お
よび第２の露光による転写像の形成手順の具体例を示す
説明図（その５）である。

【図１３】本発明の第１実施形態における第１の露光に
よる転写像と第２の露光による転写像との間の位置ずれ
測定の概要を示す説明図である。

【図１４】本発明の第２実施形態における基準マスクパ
ターンのマスク面上における配置例を示す説明図であ
る。

【図１５】基準マスクパターンの一具体例を示す説明図
（その７）である。

【図１６】図１５の基準マスクパターンのマスク面上に
おける配置例を示す説明図である。

【図１７】本発明の第２実施形態における第１の露光に
よる転写像と第２の露光による転写像との間の位置ずれ
測定の概要を示す説明図である。

【図１８】本発明の第３実施形態における第１の露光お
よび第２の露光による転写像の形成手順の具体例を示す
説明図（その１）である。

【図１９】本発明の第３実施形態における第１の露光お
よび第２の露光による転写像の形成手順の具体例を示す
説明図（その２）である。

【図２０】本発明の第３実施形態における第１の露光お
よび第２の露光による転写像の形成手順の具体例を示す
説明図（その３）である。

【図２１】本発明の第３実施形態における第１の露光お
よび第２の露光による転写像の形成手順の具体例を示す
説明図（その４）である。

【図２２】本発明の第３実施形態における第１の露光お
よび第２の露光による転写像の形成手順の具体例を示す
説明図（その５）である。

【図２３】本発明の第３実施形態における第１の露光に
よる転写像と第２の露光による転写像との間の位置ずれ
測定の概要を示す説明図である。

【図２４】補正対象となるマスク上の電界強度に起因す
る位置ずれ量の一具体例を示す説明図である。

【図２５】マスク上の電界強度に起因する位置ずれ量を
補正するための収差補正板における波面の例を示す説明
図（その１）である。

【図２６】マスク上の電界強度に起因する位置ずれ量を
補正するための収差補正板における波面の例を示す説明
図（その２）である。

【図２７】マスク上の電界強度に起因する位置ずれ量を
補正するための収差補正板における波面の例を示す説明
図（その３）である。

【図２８】マスク上の電界強度に起因する位置ずれ量を
(2r-3r³)sin(θ)のコマ収差で補正した例を示す説明図
である。

【図２９】光反射型のマスクの一具体例を示す説明図で
ある。

【図３０】入射光の射影ベクトルの方向とマスクのパタ
ーン構成要素との関係の具体例を示す説明図である。

【図３１】入射光の射影ベクトル方向と回折光の強度分
布との関係の具体例を示す説明図である。

【符号の説明】

１…測定用ウエハ、２，４…レジスト、３…イオン照射
領域、５，７…酸化膜、６…エッチング領域、１１，１
２，１３，１４…エッジ位置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光を選択的に反射する回路パターン
   を具備した反射型マスクを介して被露光体上への露光を
   行うのにあたって用いられるマスクパターン補正方法で
   あって、 少なくとも前記入射光のマスク面上への射影ベクトルの
   方向と直交する辺を具備する第１のパターン構成要素お
   よび当該射影ベクトルの方向と平行な辺を具備する第２
   のパターン構成要素を有してなる基準マスクパターンを
   用意し、 前記基準マスクパターンを介して被試験体に対する第１
   の露光を行い、 前記第１の露光後の被試験体を前記入射光の射影ベクト
   ルの方向に対して90°または180°回転させた状態で、
   前記基準マスクパターンを介して当該被試験体に対する
   第２の露光を行い、 前記第１の露光によって前記基準マスクパターンのパタ
   ーン構成要素が前記被試験体上に転写された位置と、前
   記第２の露光によって前記基準マスクパターンのパター
   ン構成要素が前記被試験体上に転写された位置とを比較
   して、それぞれの間の位置ずれ量を測定し、 前記位置ずれ量の測定結果に基づいて、前記反射型マス
   クのマスクパターンに関する補正を行うことを特徴とす
   るマスクパターン補正方法。
2. 【請求項２】 前記入射光は、極短紫外光であることを
   特徴とする請求項１記載のマスクパターン補正方法。
3. 【請求項３】 前記入射光は、1nm以上で、かつ、100nm
   以下の波長である極短紫外光であることを特徴とする請
   求項１記載のマスクパターン補正方法。
4. 【請求項４】 前記入射光の照射面に対して、複数の基
   準マスクパターンを並設した状態で、前記第１の露光お
   よび前記第２の露光を行うことを特徴とする請求項１記
   載のマスクパターン補正方法。
5. 【請求項５】 入射光を選択的に反射する回路パターン
   を具備した反射型マスクを介して被露光体上への露光を
   行い、当該被露光体上に所望の回路パターンを形成する
   半導体装置の製造方法であって、 前記被露光体を露光して前記回路パターンを形成するの
   に先立ち、少なくとも前記入射光のマスク面上への射影
   ベクトルの方向と直交する辺を具備する第１のパターン
   構成要素および当該射影ベクトルの方向と平行な辺を具
   備する第２のパターン構成要素を有してなる基準マスク
   パターンを用意し、 前記基準マスクパターンを介して被試験体に対する第１
   の露光を行い、 前記第１の露光後の被試験基板を前記入射光の射影ベク
   トルの方向に対して90°または180°回転させた状態
   で、前記基準マスクパターンを介して当該被試験体に対
   する第２の露光を行い、 前記第１の露光によって前記基準マスクパターンのパタ
   ーン構成要素が前記被試験体上に転写された位置と、前
   記第２の露光によって前記基準マスクパターンのパター
   ン構成要素が前記被試験体上に転写された位置とを比較
   して、それぞれの間の位置ずれ量を測定し、 前記位置ずれ量の測定結果に基づいて、前記反射型マス
   クのマスクパターンに関する補正を行い、 当該補正後の反射型マスクを介して前記被露光体上への
   露光を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 投影光学系に非対称収差を具備した収差
   補正板を挿入することにより、位置ずれを補正すること
   を特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。