JP2003142367A - 評価用マスク及びマスク評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜厚の薄いメンブレンマスクのマスク変形及
び転写パターンの変形を検出し、評価する評価用マスク
を提供する。 【解決手段】 評価用マスク１０は、評価対象であるコ
ピーマスクと同じ材質、同じ厚さの円形のＳｉ製マスク
基板１２上に、同じ大きさの４個の正方形の単位走査領
域１４ａから１４ｄを有する。単位走査領域１４ａ及び
１４ｂは、ほぼ中央に形成された縦長の長方形のパター
ン開口１６と、パターン開口１６の周りに縦横等間隔の
格子状に配置された３９個の小開口の位置ずれ測定マー
ク１８とを備えている。パターン開口１６は、コピーマ
スクと同じ形状、寸法、構造で形成されている。単位走
査領域１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、パターン開口１６
を有するパターン領域に代えて、パターン開口を有しな
いプレイン領域１９を有し、かつ単位走査領域１４ｃを
１４ａに、単位走査領域１４ｄを１４ｂに重ね合せたと
き、位置ずれ測定パターンに重なり合うように、縦横等
間隔の格子状に配置された３９個の位置ずれ基準マーク
２０を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メンブレンマスク
の転写パターンの変形を評価する評価用マスク、及びメ
ンブレンマスクの転写パターンの変形を評価するマスク
評価方法に関し、更に詳細には、転写パターンの変形を
容易に評価できる評価用マスク、及び評価用マスクを使
って、メンブレンマスクの転写パターンの変形が、原版
マスク、露光装置、及びマスクコピー方法のいずれに起
因するのかを判別する、マスク評価方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子の近年の微
細化、高集積化の傾向は著しく、それに伴い、半導体素
子に組み込まれる集積回路の製造技術の発展には目覚ま
しいものがある。半導体素子の集積度は、半導体基板上
にどれだけ多くの回路を形成したかでほぼ決まり、従っ
て、半導体基板上に形成される回路パターンのサイズに
大きく左右されるので、回路パターンサイズは益々微細
化している。

【０００３】これまで、半導体基板上に微細な回路パタ
ーンを形成する際には、紫外光を用いたフォトリソグラ
フィ法が一般的であったが、回路パターンのより一層の
微細化が進むにつれて、光の解像限界が懸念され始め、
電子ビームやイオンビームなどの荷電ビームやＸ線を用
いた、解像度の高いリソグラフィ技術が研究されてい
る。例えば、荷電粒子ビームを用いた露光技術は、ビー
ム径をｎｍオーダーにまで絞ることができるため、１０
０ｎｍ以下の微細パターンを容易に形成できる点に大き
な特徴があり、なかでも、電子ビーム描画技術は、従来
から実用化されている。

【０００４】ところで、このような極めて細く絞った電
子ビームを走査しながら描画する、いわゆる直接描画法
により、大面積パターン或いは大きなパターンを描画し
ようとすると、膨大な時間を必要とする。即ち、直接描
画法には、描画工程の単位時間当たりの処理量、つまり
スループットが低いという問題であった。そのため、半
導体装置の製造で使用されているリソグラフィ方法は、
今のところ、依然として、紫外光を光源としたフォトリ
ソグラフィであって、電子ビーム直接描画法は、フォト
リソグラフィ用レチクルの作製や、デザインルールの厳
しい次世代の試験的なデバイスの製作など、限定された
分野でのみ使用されているに過ぎない。

【０００５】そこで、ガウシアンの形状の電子ビームで
直接描画する従来の方法に代えて、例えば矩形などの形
状に成形した電子ビームを用いてパターンを直接描画す
る方法が１９８０年代に出現した。更に、部分一括パタ
ーンを縮小してウエハ上に描画する、いわゆるブロック
露光方式やセルプロジェクション方式と呼ばれるリソグ
ラフィ技術が１９９０年代に出現した。例えば、１つの
例が１９９４年１１月サイエンスフォーラムより発刊の
「ＵＬＳＩリソグラフィ技術の革新」の１７７頁及び図
７等に記載されている。これらの技術進歩により、電子
ビーム直接描画のスループットは、飛躍的に向上してい
る。

【０００６】更に、ルーセント・テクノロジー（株）等
が開発しているＳＣＡＬＰＥＬ（www.lucent.co.jp/pre
ss/99_2_5.html）や、ＩＢＭがニコン（Nikon（株））
と共同で開発しているＰＲＥＶＡＩＬ（"Projection Ex
posure with Variable Axislmmersion Lenses : A High
-Throughput Electron Beam Approach to“Suboptical"
Lithography ""Hans C Preifeer ; JJAP Vol.34(1995)
pp. 6658-6662参照）等の電子ビーム縮小描画（電子ビ
ームリソグラフィ）を用いれば、さらにスループットを
向上させることができると考えられる。

【０００７】しかし、これらの電子ビーム縮小描画方法
を適用するには、電子ビームを十分に収束させてシャー
プな像を作り出すために、電子ビームのエネルギーを高
くする必要がある。その結果、前述の部分ブロック露光
やセルプロジェクション方式での電子ビームのエネルギ
ーは５０ＫｅＶが一般的であったが、電子ビーム縮小描
画方式では電子ビームのエネルギーは１００ＫｅＶとな
る。

【０００８】このような高エネルギーでは、電子ビーム
光学系を制御するための機構も大掛かりになり、装置の
コストも嵩むので、経済的ではない。しかも、高エネル
ギー電子ビームは、電子がレジスト内でエネルギーをほ
とんど放出しないままレジストを通過してしまうので、
電子数当りのレジスト感度が小さくなる。このため、レ
ジストの感度が同じであれば、電子ビームのエネルギー
が高いほど、必要な電子ビーム量はより大きくなり、電
子ビーム内の電子密度はより高くなる。そして、電子ビ
ーム内の電子密度が高くなると、電子ビームの焦点がぼ
け、パターン解像度の劣化が生じるというジレンマが生
じる。

【０００９】また、電子ビーム電流量が大きくなるほ
ど、近接効果の影響も大きくなる。尚、近接効果とは、
レジスト下の基板からレジストへの後方散乱の結果、形
成されるパターンに歪みが生じることをいう。更には、
電子ビーム電流が高くなるほど、マスク、レジスト層、
さらには被転写体であるウエハも、加熱され、形成パタ
ーンの歪みはより大きいものになる。従って、必要な精
度を維持するために、電子ビーム電流を限定する必要が
あるものの、電子ビーム電流を限定すると、スループッ
トが低下する。

【００１０】これらの問題を解決するため、低エネルギ
ーの電子ビームによりパターンを形成する露光方法が開
発された。低エネルギーの電子ビームでは、近接効果が
実質的に減少することが"Low voltage alternative for
electron beam lithography"(J Vac. Sci TechB 10
(6), 11月/12月 3094-3098)により報告されている。ま
た、低エネルギーの電子ビームを用いたリソグラフィ技
術として、第２９５１９４７号特許公報に示された技術
を利用して開発が進められているＬＥＥＰＬ（Low Ener
gy E-beam Proximity Projection Lithography：www.le
epl.comや日刊工業新聞／２０００年１２月４日の発表
資料等参照）では、電子ビームのエネルギーは約１から
４ｋｅＶ、実用的には約２ＫｅＶである。

【００１１】ここで、図８を参照して、ＬＥＥＰＬに用
いるシステム（以下、ＬＥＥＰＬ装置と言う）を説明す
る。ＬＥＥＰＬ装置４０は、電子銃４２、コンデンサレ
ンズ４４、アパーチャ４６、メインデフレクタ４８、微
調整用デフレクタ５０等を備え、ステンシルマスク５２
の開口パターン（穴空きパターン）をウエハＷ上に転写
することができる。

【００１２】ＬＥＥＰＬ装置４０では、電子銃４２から
発射された電子ビームＢは、コンデンサレンズ４４を通
して平行にされ、アパーチャ４６でビーム範囲が所定の
形状に成形され、平行なまま、垂直にステンシルマスク
５２に入射するように、メインデフレクタ４８により偏
向される。また、入射の直前に、微調整用デフレクタ５
０により微調整を行うことができる。ステンシルマスク
５２は、電子ビーム直接描画装置などによって形成され
た開口パターンを単結晶Ｓｉ等のマスク基板に有するマ
スクである。ステンシルマスク５２は、ウエハＷに対し
て近接配置され、ラスター走査またはベクトル走査の走
査モードによって、ステンシルマスク５２の開口パター
ンがウエハＷ上に転写される。

【００１３】ところで、１枚の原版マスクを使って１台
のＬＥＥＰＬ装置でリソグラフィ処理するのでは、スル
ープットが小さく、経済的でない。また、電子ビーム直
接描画装置により多数枚の原版マスクを作製しようとす
ると、多くの時間を要し、これまた、経済的でない。そ
こで、ＬＥＥＰＬ装置を使ったリソグラフィ処理では、
高いスループットを実現するために、１枚の原版マスク
から複数枚のコピーマスクを作製し、得た複数枚のコピ
ーマスクを用いて複数台のＬＥＥＰＬ装置によりリソグ
ラフィ処理を行うようになっている。これは、ＬＥＥＰ
Ｌ装置の構造が、他の電子線描画装置や光露光装置と比
較して単純で、１台当りのコストが低く、フットプリン
トも小さいため可能となっている。

【００１４】ここで、図９を参照して、ＬＥＥＰＬ装置
を使ったコピーマスクの作製方法を説明する。図９
（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、コピーマスクを作製す
る際の手順を示す斜視図である。まず、図９（ａ）に示
すように、例えば電子ビーム直接描画装置６２などを用
いて設計データに基づいてステンシルマスクの原版マス
ク６４を作製する。次に、図９（ｂ）に示すように、Ｌ
ＥＥＰＬ装置６６ａから６６ｄ（６６ｂから６６ｄは図
示せず）を用いて、原版マスク６２のパターンをマスク
基板上に転写し、エッチング等の作製プロセスにより原
版マスク６４のコピーマスクであるステンシルマスク６
８ａから６８ｄを作製する。次いで、図９（ｃ）に示す
ように、複数のＬＥＥＰＬ装置７０ａから７０ｄ（７０
ｂから７０ｄ図示なし）とこれらのコピーステンシルマ
スク６８ａから６８ｄを用いて、半導体装置７２を作製
するウエハ上にパターンを形成する。また、図９（ｃ）
の工程で、コピーマスクから更に孫（二次）コピーステ
ンシルマスク７４を作製することも可能である。

【００１５】ＬＥＥＰＬ装置は、上述のように微調整用
デフレクタ５０を有するので、図９（ｂ）に示すよう
に、コピーマスク６８ａから６８ｄを作製する工程で
は、ウエハ上の転写パターンの変形に関する情報をコピ
ーマスク作製工程中のＬＥＥＰＬ装置にフィードバック
し、微調整用デフレクタ５０を用いて電子ビームの偏向
を修正し、原版マスク６４に比べて設計データにより近
い精度の良いコピーマスク６８ａから６８ｄを作製する
ことができる。

【００１６】さらには、図９（ｃ）の複数のＬＥＥＰＬ
装置７０ａから７０ｄ（７０ｂから７０ｄ図示なし）を
用いてウエハ上にパターンを形成する工程でも、パター
ン変形に関する情報をパターン形成工程中のＬＥＥＰＬ
装置７０ａから７０ｄにフィードバックし、微調整用デ
フレクタ５０を用いて電子ビームの偏向を修正し、コピ
ーマスク６８ａから６８ｄに比べて設計データに近い精
度の良いパターンをウエハ上に形成することができる。

【００１７】ＬＥＥＰＬ装置４０は、図８に示すよう
に、レジストで被膜されたウエハＷから上方に約５０μ
ｍだけ離隔してステンシルマスク５２を位置させ、等倍
近接露光によりステンシルマスク５２のパターンをウエ
ハＷ上に転写する。従って、例えば線幅１００ｎｍ以下
の極微細パターンをウエハＷ上に形成するためには、ス
テンシルマスク５２にも同じく開口幅１００ｎｍ以下の
極微細パターンを形成することが必要になる。

【００１８】上述のように、ステンシルマスクのパター
ンは、開口パターンであって穴空きであるから、加工さ
れる穴のアスペクト比を小さくして精密加工を可能にす
るために、ステンシルマスクを薄くする必要がある。例
えば、電子ビームのエネルギーが５０ｋｅＶであるセル
プロジェクション方式の日立製電子ビーム描画装置ＨＬ
９００Ｄで使用されるステンシルマスクの厚さは、通
常、１０μｍであるのに対し、ＬＥＥＰＬ装置で使用さ
れるステンシルマスクの厚さは、５００ｎｍ程度であっ
て、前者と比して、１／２０の厚さになる。

【００１９】このような薄いステンシルマスクになる
と、パターン形成のための開口（以下、パターン開口と
言う）の形成時に、応力のバランスが崩れ、パターン開
口が変形することが多い。すなわち、図１０（ａ）に示
すように、パターン開口の開口前には、Ａ点８６には応
力Ｆ８８と、その反作用である応力Ｆ'９０が作用し、
両者は釣り合っているが、パターン開口を形成した後に
は、図１０（ｂ）に示すように、応力Ｆ'９０が無くな
ったため、応力Ｆ８８のみが残り、パターン開口８４
は、図１０（ｂ）に示すように、右方向に湾曲した形に
変形する。つまり、パターン開口８４の変形により、コ
ピーマスク若しくはウエハ上に形成される転写パターン
は、設計データとは異なった形に変形する。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】以上、ＬＥＥＰＬ装置
の構成及びＬＥＥＰＬ装置で使用するステンシルマスク
を説明したが、従来のステンシルマスクには、以下のよ
うな問題があった。第１の問題は、コピーステンシルマ
スクのパターン又はウエハ上に形成された転写パターン
の変形を検出する実用的な方法が無かったことである。
電子顕微鏡でパターン開口を観察し、評価することはで
きるものの、多くの時間を費やし、また電子顕微鏡で
は、ステンシルマスク上の特定部分に電荷が蓄積し、そ
の熱でステンシルマスクが変形し、正確に評価できない
恐れがあった。

【００２１】第２の問題は、コピーステンシルマスクの
パターン又はウエハ上に形成された転写パターンの変形
を検出できたとき、パターン又は転写パターンの変形の
原因が、原版マスク又はコピーマスクのマスク変形に由
来するのか、又はＬＥＥＰＬ装置などのリソグラフィ装
置の光学系の不良に由来するのか、判別することができ
ないことである。ここで、マスク変形とは、設計データ
に対するマスクのパターンの変形及び位置ずれを含む概
念である。更には、パターン又は転写パターンの変形が
リソグラフィ装置の光学系の不良に由来するものではな
いと判別できたとき、パターン及び転写パターンの変形
の原因が、電子ビーム直接描画装置による原版マスク描
画時に発生した変形、位置ずれに起因するものか、マス
クコピー時にエッチング等のマスク作製プロセスに由来
するものかということを判別することができないことで
ある。

【００２２】マスクコピー過程、或いはウエハプロセス
過程で、コピーマスク／ウエハ上に形成された転写パタ
ーンの変形を検出することができ、かつその変形の原因
を突き止めるすることができれば、その評価結果をＬＥ
ＥＰＬ装置の光学系、電子ビーム直接描画装置による原
版マスク作製工程、及びエッチング等のマスク作製プロ
セスなどにフィードバックし、従来技術による製作と比
べて、設計データに対して誤差の小さい転写パターンを
コピーマスク／ウエハ上に形成することができる。

【００２３】そこで、本発明の目的は、膜厚の薄いメン
ブレンマスク、例えばＬＥＥＰＬ装置に適用するような
厚さ５００ｎｍ程度のメンブレンマスクのマスク変形及
び転写パターンの変形を検出し、評価する手段、及び方
法を提供することである。ここで、メンブレンマスクと
は、ステンシルマスクに代えて、メンブレン上に金属層
のパターンを有するマスクを言う。この場合は、金属層
のパターンにより、Ｘ線を吸収したり、或いは電子ビー
ムを散乱させたりして、パターンをウエハ上に形成する
ことができる。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、メンブレン
マスクのマスク変形又は転写パターンの変形を検出する
ためには、検出基準となる評価用マスクが必要と考え、
本発明を発明するに到った。更に、評価用マスクを使っ
てメンブレンマスクのマスク変形及び転写パターンの変
形を評価することを考え、実験の末に、本発明方法を発
明するに到った。

【００２５】上記目的を達成するために、上述の知見に
基づいて、本発明に係る評価用マスクは、パターンを有
するメンブレンマスクを使ったリソグラフィ技術により
被転写体にパターンを転写させた際のメンブレンマスク
のマスク変形及び被転写体に転写して得た転写パターン
の変形を評価する評価用マスクであって、評価対象のメ
ンブレンマスクと同じ材質、同じ厚さのマスク基板に、
メンブレンマスクのパターンと同じ形状、同じ構造で形
成されたパターンと、パターンの周りに格子状に配置さ
れた位置ずれ測定パターンとを有する第１のマスク領域
を備え、リソグラフィ技術によって第１のマスク領域を
被転写体に転写し、転写された位置ずれ測定パターンの
位置ずれを評価することを特徴としている。

【００２６】評価対象のメンブレンマスクのマスク変形
に従って、パターンの周辺に設けられた位置ずれ測定マ
ークも位置ずれする。そこで、マスク変形と、位置ずれ
測定マークの位置ずれとの相関関係を予め確立しておく
ことにより、位置ずれ測定マークの位置ずれを測定し
て、メンブレンマスクのマスク変形及び転写パターンの
変形を評価することができる。従来のパターン自体の変
形の測定に比べて、位置ずれ測定マークの位置ずれ測定
は容易であるから、メンブレンマスクのマスク変形及び
転写パターンの変形の評価が容易になる。

【００２７】本発明に係る評価用マスクはステンシルマ
スクを含むメンブレンマスク全般に適用できるものの、
ステンシルマスクに好適に適用できる。つまり、メンブ
レンマスクがステンシルマスクであり、メンブレンマス
クのパターン及び評価用マスクのパターンが開口パター
ンであり、位置ずれ測定パターンが開孔である。

【００２８】本発明の好適な実施態様では、パターンを
有するパターン領域に代えて設けられた、パターンを有
しないプレイン領域と、位置ずれ測定用パターンと同じ
配列でプレイン領域の周りに設けられた位置ずれ基準パ
ターンとを有する第２のマスク領域を備え、先ず、第１
のマスク領域及び第２のマスク領域のいずれか一方を被
転写体に転写し、次いで一方のマスク領域に位置合わせ
して他方のマスク領域を被転写体に転写し、転写された
位置ずれ基準パターンに対する転写された位置ずれ測定
パターンの位置ずれを測定する。

【００２９】パターンを有しないプレイン領域とは、パ
ターンを有せず、マスク基板のみで構成されている領域
を意味する。位置ずれ基準マークは、パターンを有しな
いプレイン領域の周りに設けられているので、原理的に
は、位置ずれは生じない。よって、転写した位置ずれ基
準マークに対する転写した位置ずれ測定マークの位置ず
れを測定することにより、位置ずれ測定マークの絶対的
な位置ずれを容易に測定することができる。

【００３０】位置ずれ測定パターンの配置は、格子状で
ある限り配置自体には制約はないが、好適には、位置ず
れ測定パターンがパターンの周りに縦横等間隔で格子状
に配置されている。これにより、パターンの変形の評価
が容易になるからである。また、前記位置ずれ基準パタ
ーンを、光リソグラフィ技術によって被転写体上に形成
してもよい。更に、前記転写された位置ずれ測定パター
ンの位置ずれを絶対位置測定器で測定してもよい。本発
明の好適な実施態様では、前記評価用マスクで、そのま
ま生産用マスクとして使用が可能である。

【００３１】本発明に係るマスク評価方法の好適な例
は、設計データに基づいて作製された原版マスクのコピ
ーマスクを等倍型電子ビーム露光装置によりウエハ上に
転写する際、ウエハ上の転写パターンの変形の原因を判
別するマスク評価方法であって、先ず、電子ビーム直接
描画装置を用いて原版マスクに対応する原版評価用マス
クを作製する工程と、次いで、複数台の等倍型電子ビー
ム露光装置を用いて、それぞれ、原版評価用マスクをコ
ピーし、複数枚の評価用コピーマスクを作製する工程
と、次に、等倍型電子ビーム露光装置を用いて複数枚の
評価用コピーマスクのパターンを、それぞれ、試料ウエ
ハ上に転写する工程と、試料ウエハ上の転写パターンの
変形の原因を判別する工程とを備えていることを特徴と
している。

【００３２】また、転写パターンの変形の原因を判別す
る工程で、評価用コピーマスクを試料ウエハに転写して
得た副尺マークを結んでなる副尺マーク連結線の位置ず
れが、評価用コピーマスクの副尺を結んでなる副尺連結
線の位置ずれより大きく、かつ複数枚の評価用コピーマ
スクのそれぞれの試料ウエハ上の副尺マーク連結線の位
置ずれが、相互にほぼ同じ大きさであるとき、転写パタ
ーンの変形は、原版マスクのマスク変形によるものと判
別し、複数枚の評価用コピーマスクのうち、少なくとも
２枚の評価用コピーマスクの試料ウエハ上の副尺マーク
連結線の位置ずれが、相互に同じであり、残りの評価用
コピーマスクの試料ウエハ上の副尺マーク連結線の位置
ずれが、相互に異なり、かつ少なくとも２枚の評価用コ
ピーマスクの副尺マーク連結線の位置ずれと異なると
き、転写パターンの変形は、残りの評価用コピーマスク
を作製した等倍型電子ビーム露光装置、又は評価用コピ
ーマスクを試料ウエハ上に転写した等倍型電子ビーム露
光装置の光学系の不良によるものと判別し、試料ウエハ
上の複数枚の評価用コピーマスクの副尺マーク連結線の
位置ずれが、相互に異なるときには、転写パターンの変
形は、評価用コピーマスクを作製した等倍型電子ビーム
露光装置、又は評価用コピーマスクを試料ウエハ上に転
写した等倍型電子ビーム露光装置の光学系の不良か、コ
ピーマスクのマスク変形によるもののいずれかであると
判別する。尚、上記残りの評価用コピーマスクを作製し
た等倍型電子ビーム露光装置の光学系の不良、及び評価
用コピーマスクを作製した等倍型電子ビーム露光装置の
光学系の不良については、評価用コピーマスク作製時
に、評価用コピーマスク上に転写された副尺マーク連結
線の位置ずれを見ることで判断すべきである。

【００３３】更に、転写パターンの変形の原因を判別す
る工程で、転写パターンの変形が等倍型電子ビーム露光
装置の光学系以外のものに起因すると判別されたとき、
先ず、等倍型電子ビーム露光装置を用いて評価用コピー
マスクのコピーマスクである二次評価用コピーマスクを
作製する工程と、次いで、等倍型電子ビーム露光装置を
用いて二次評価用コピーマスクを試料ウエハ上に転写す
る工程と、二次評価用コピーマスクを試料ウエハ上に転
写して得た転写パターンの変形の原因を判別する工程と
を備えている。

【００３４】また、転写パターンの変形の原因を判別す
る工程では、前記評価用コピーマスクを試料ウエハに転
写して得た転写パターンの変形の原因が原版マスクのマ
スク変形によるものと判別され、かつ二次評価用コピー
マスクを試料ウエハに転写して得た第２の副尺マーク連
結線の位置ずれが、評価用コピーマスクを試料ウエハに
転写して得た第１の副尺マーク連結線の位置ずれと同じ
であるときには、転写パターンの変形は、電子ビーム直
接描画装置による原版マスクの作製に起因すると判別
し、前記評価用コピーマスクを試料ウエハに転写して得
た転写パターンの変形の原因が原版マスクのマスク変形
によるものと判別され、かつ第２の副尺マーク連結線の
位置ずれが、第１の副尺マーク連結線の位置ずれより大
きいときには、転写パターンの変形は、原版マスク及び
コピーマスクのパターン開口付近の応力変形に起因する
と判別し、前記評価用コピーマスクを試料ウエハに転写
して得た転写パターンの変形の原因がコピーマスクのマ
スク変形によるものと判別され、かつ第２の副尺マーク
連結線の位置ずれが、第１の副尺マーク連結線の位置ず
れとの関連性に乏しいときには、転写パターンの変形
は、コピーマスクのマスクコピー方法に起因すると判別
する。

【００３５】好適には、転写パターンの変形が、原版マ
スク又はコピーマスクに起因するときには、副尺マーク
連結線の変形を修正するように、等倍型電子ビーム露光
装置を調整する。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。評価用マスクの実施形態例 本実施形態例は、評価用マスクの実施形態の一例であっ
て、図１は評価用マスクの平面図、図２は副尺マークの
位置ずれを示す平面図、及び図３は副尺マークを結んで
なる連結線を示す平面図である。本実施形態例の評価用
マスク１０は、設計データに基づいて例えば電子ビーム
直接描画装置を使って作製した原版ステンシルマスク
（以下、原版マスクと言う）のコピーマスクである生産
用ステンシルマスク（コピーマスクと言う）のマスク変
形及び転写パターンの変形を評価するためのマスクであ
る。ここで、マスク変形とは、前述のように、マスクに
設けられているマスクパターンの変形及び位置ずれを含
む概念である。これらの評価用マスクで、主尺や副尺な
どのダミーパターンの領域を無視できる場合には、評価
用マスクの評価結果に問題がなければ、該評価用マスク
をそのまま生産用マスクとすることも可能である。

【００３７】図１に示すように、評価用マスク１０は、
評価対象であるコピーマスクと同じ材質、同じ厚さの例
えば円形のＳｉ製マスク基板１２上に、同じ大きさの４
個の正方形の単位走査領域１４ａから１４ｄを有する。
単位走査領域１４ａ及び１４ｂは、それぞれ、ほぼ中央
に形成された縦長の長方形のパターン開口１６と、パタ
ーン開口１６の周りに縦横等間隔の格子状に配置された
３９個の小開口の位置ずれ測定マーク（以下、副尺と言
う）１８とを備えている。パターン開口１６は、コピー
マスクと同じ形状、寸法、構造で形成されている。単位
走査領域１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、パターン開口１
６を有するパターン領域に代えて、パターン開口を有し
ないプレイン領域１９を有し、かつ単位走査領域１４ｃ
を１４ａに、単位走査領域１４ｄを１４ｂに重ね合せた
とき、副尺１８に重なり合うように、縦横等間隔の格子
状に配置された３９個の位置ずれ基準マーク（以下、主
尺と言う）２０を備えている。

【００３８】副尺１８と主尺２０は、マスク変形を評価
するためのものであって、同じ正方形の開口として同じ
配置で形成されている。単位走査領域１４ａ，１４ｂで
は、パターン開口１６を設けたことにより、マスク変形
が生じ、３９個の副尺１８は、実際には、図２に示すよ
うに、パターン開口１６の付近で正確な縦横等間隔の格
子状からずれた位置に存在する。

【００３９】評価用マスク１０を使ってコピーマスクの
マスク変形及び転写パターンの変形を評価する際には、
先ず、単位走査領域１４ａ、１４ｂを被転写体、例えば
試料ウエハに電子ビーム露光する。次に、ウエハ上の単
位走査領域１４ａ、１４ｂの露光部分に単位走査領域１
４ｃ、１４ｄを、それぞれ、重ね合せて、多重露光を行
う。

【００４０】図２に示すように、ウエハ上にはパターン
開口１６の転写パターン１６ａと共に、副尺１８の転写
マーク（以下、副尺マークと言う）１８ａと主尺２０の
転写マーク（以下、主尺マークと言う）２０ａが形成さ
れる。このとき、単位走査領域１４ｃ、１４ｄはパター
ン開口１６を有しないので、マスク変形が生じていな
い。よって、主尺マーク２０ａは、縦横等間隔の正確な
格子状に形成されるが、副尺マーク１８ａは、ウエハ上
にパターン開口１６によるマスク変形が影響するため
に、縦横等間隔の正確な格子に配置された主尺マーク２
０ａからずれた位置に形成される。よって、副尺マーク
１８ａの主尺マーク２０ａに対する位置ずれを測定する
ことにより、マスク変形及び転写パターンの変形を評価
することができる。

【００４１】副尺マーク１８ａと主尺マーク２０ａの位
置は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などを使って、容易に
観察することができ、主尺マーク２０ａに対する副尺マ
ーク１８ａの位置ずれを数値的に評価し、例えば副尺マ
ーク１８ａの位置を結んだ連結線２２が，例えば図３に
示すように、湾曲していると、転写パターン１６ａは、
実線のパターンの設計データ１６ｂと比べて、破線で示
すように変形していると判断でき、従ってコピーマスク
のパターンも変形していると推測できる。

【００４２】また、ＳＥＭに代えて、例えばニコン製の
光波６ｉ等の絶対位置測定器を用いて、副尺マーク１８
ａの絶対位置、又は連結線の位置ずれを測定することに
より、副尺マーク１８ａの位置ずれを容易に測定するこ
ともできる。この場合、評価用マスク１０に、主尺２０
を有する単位走査領域１４ｃ、１４ｄを形成する必要は
ない。副尺マーク１８ａ又は連結線の位置ずれがある
と、図３に示すように、転写パターン１６ａの変形、従
ってコピーマスクのパターンも変形していると推測でき
る。

【００４３】以上の説明から判るように、本実施形態例
の評価用マスク１０を使って上述のように露光すること
により、評価用マスク１０の評価対象のコピーマスクの
マスク変形を評価することができる。

【００４４】本実施形態例では、便宜上、評価用マスク
１２はウエハと同じ円形としたが、回路を形成するウエ
ハと同サイズのマスク基板を用いてＬＥＥＰＬ装置によ
り評価用マスクを作製することができるので、一般的に
は、評価用マスクは、対象となるリソグラフィ技術に応
じてマスク形状を問わない。例えば、矩形などでもよ
い。また、図３では各単位走査領域１４ａから１４ｄ内
の副尺・主尺の数は３９個として図示したが、例として
の便宜上のものであり、その数は問わない。

【００４５】更には、説明の便宜のため、評価用マスク
１２の単位走査領域１４は、１４ａから１４ｄの４個と
したが、対象となるリソグラフィ技術に応じて単位走査
領域の数は異なる。例えば、ベクトル走査方式のよう
に、チップ毎に又は細かい領域毎に走査できる方式で
は、それに相当する多くの単位走査領域を設けることこ
とができる。一方、マスク領域全体に亘ってラスター走
査する方式では、パターン開口１６と副尺１８が設けら
れた１個の単位走査領域とプレイン領域１９と主尺２０
が設けられた１個の単位走査領域とから構成される。

【００４６】図１では、パターン開口１６と副尺１８
は、単位走査領域１４ａ及び１４ｂ内に、主尺２０は単
位走査領域１４ｃ及び１４ｄ内に形成されているが、こ
れは、先ず、単位走査領域１４ａ及び１４ｂをウエハ上
に重ね合せて多重露光し、次に単位走査領域１４ｃ及び
１４ｄをウエハ上の単位走査領域１４ａ及び１４ｂの露
光部分に重ね合せて多重露光を行うためである。単位走
査領域の数がより多ければ、それぞれの単位走査領域に
パターン開口１６と副尺１８の組、主尺２０の組を作る
ことが必要である。また、主尺２０は、必ずしも電子ビ
ーム露光する必要はなく、主尺２０を有するレチクル
（Reticle）と露光装置を別途用意し、光リソグラフィ
を利用して、形成してもよい。この場合、評価用マスク
１０に、主尺２０及びプレイン領域１９を有する単位走
査領域１４ｃ、１４ｄを形成する必要はない。

【００４７】ここで、上記単位走査領域１４ａ及び１４
ｂをウエハ上に重ね合せて多重露光を行う理由について
説明する。第１の理由は、マスクの加工時に用いる電子
ビーム直接描画装置の描画中のビームドリフトやレジス
トの酸の拡散距離が変わり、マスク加工精度が悪化する
ので、これを多重露光により平均化するためである。第
２の理由は、評価用マスクを用いてＬＥＥＰＬ装置によ
りウエハ上にパターンを転写する際のビームドリフトや
レジスト中の酸の拡散距離が変わることによるウエハ上
の転写パターンの形状や位置精度の悪化が、パターン開
口によるマスク形状変化の情報を分かり難くする可能性
があるため、多重露光することにより、ビームドリフト
やレジストの酸の飛散距離の変化を均一化しパターン開
口によるマスク形状変化の情報を分かり易くするためで
ある。逆に言えば、本発明の評価により上記単位走査領
域１４ａ及び１４ｂをウエハ上に重ね合せて多重露光す
る必要がないことが明らかになれば、以後このような多
重露光は行わなくてもよいことになる。

【００４８】尚、ビームドリフトの発生原因は、電子ビ
ーム直接描画装置やＬＥＥＰＬ装置の偏向系に由来する
こともあり（特開２０００−２９９２６６の〔発明が解
決しようとする課題〕参照）、またレジストに電子のチ
ャージが蓄積することに由来することもある。更には、
レジスト中の酸拡散距離の変化は、露光からベークまで
の時間の違いに由来する（特開２０００−２９９２６６
の〔発明が解決しようとする課題〕参照）。

【００４９】評価用マスクの実施形態例の変形例 図４（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、評価用マスク内の
副尺及び主尺の好適な配置を示す平面図である。評価用
マスク１０の好適な例では、単位走査領域１４ａ及び１
４ｂの副尺２４は、図４（ａ）に示すように、正方形開
口として形成されている。一方、単位走査領域１４ｃ及
び１４ｄの主尺２６は、図４（ｂ）に示すように、副尺
２４の周りに４個の同じ長方形開口を四方に配置したも
のとして形成されている。但し、単位走査領域１４ｃ及
び１４ｄには、副尺２４自体は形成されていない。

【００５０】多重露光したとき、マスク変形が無いとき
には、図４（ｃ）に示すように、ウエハ上で副尺２４に
よるマーク（以下、副尺マークと言う）２４ａが、主尺
２６により形成されるマーク（以下、主尺マークと言
う）２６ａの４個の長方形の中心に形成される。実際に
は、マスク変形に応じて、ウエハ上に形成される副尺マ
ーク２４ａは、主尺マーク２６ａの４本のバーの配置中
心から、評価用マスク１０の副尺２４の変形、従って評
価用マスク１０のマスク変形、つまりコピーマスクのマ
スク変形に応じて、図４（ｃ）の配置からずれる。ウエ
ハ上に形成される副尺マーク２４ａが、主尺マーク２６
ａの４本のバーの配置中心からどのくらいずれているか
ということを、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察するこ
とでより、コピーマスクのマスク変形及び転写パターン
の変形を容易に評価することができる。

【００５１】マスク変形の評価方法の実施形態例１ 本実施形態例は、本発明に係るメンブレンマスクのマス
ク変形の評価方法の実施形態の一例である。図５（ａ）
から（ｃ）は、それぞれ、マスクコピー方法の手順を示
す模式図である。図６（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、
原版評価用マスク及び評価用コピーマスクによりウエハ
上に形成された副尺マークの位置を示す平面図である。
本実施形態例のマスク評価方法は、ＬＥＥＰＬ装置を使
って生産用原版ステンシルマスク（以下、原版マスクと
いう）から生産用コピーステンシルマスク（以下、コピ
ーマスクと言う）を作製し、そのコピーマスクを使って
ウエハ上にパターンを転写する際、コピーマスクのマス
ク変形を評価するために適用される。つまり、ウエハ上
に転写した転写パターンに変形があるとき、その原因
が、原版マスク又はコピーマスクのマスク変形に由来す
るのか、又はＬＥＥＰＬ装置などのリソグラフィ装置の
光学系の不良に由来するのかを判定する。尚、評価を行
った結果、評価用マスクに問題が無いことが明らかにな
り、かつ主尺や副尺などのダミーパターンの領域を無視
できる場合には、評価用マスクをそのまま生産用マスク
とすることが可能である。

【００５２】先ず、電子ビーム直接描画装置を用いて、
図５（ａ）に示すように、原版マスクに対応する原版評
価用マスク３２を作製する。続いて、複数台、例えば４
台のＬＥＥＰＬ装置を用いて、原版評価用マスク３４を
マスク基板上に転写し、エッチング等の作製プロセス技
術を用いて、それぞれ、図５（ｂ）に示すように、原版
評価用マスク３２のコピーマスクである評価用コピーマ
スク３４ａから３４ｄを４枚作製する。このとき、原版
評価用マスク３２のパターン１６及び副尺１８は、図６
（ａ）に示すように、それぞれ、転写パターン１６ａと
して、及び副尺マークとしてマスク基板上に転写されて
いる。図６（ａ）中２２ａは、副尺マークを結んだ連結
線、つまり評価用コピーマスク３４の副尺を結んだ連結
線である。

【００５３】次いで、４台のＬＥＥＰＬ装置を用いて、
４枚の評価用コピーマスク３４ａから３４ｄをウエハ上
に転写する。評価用コピーマスク３４をウエハ上に転写
したとき、例えば、評価用コピーマスク３４ａのパター
ン及び副尺を結んだ副尺連結線２２ａは、それぞれ、図
６（ｂ）に示すように、転写パターン１６ｂ及び副尺マ
ーク連結線２２ｂとしてウエハ上に転写される。

【００５４】判別の種類 １）第１の判別 ウエハ上の副尺マーク連結線２２ｂの位置ずれが、図６
（ｂ）に示すように、図６（ａ）に示す副尺連結線２２
ａの位置ずれより大きく、つまり、転写パターンの変形
が生じ、しかも、４枚の評価用コピーマスク３４ａから
３４ｄを転写して得た副尺マーク連結線２２ｂの位置ず
れが相互にほぼ同じ大きさであるとき、転写パターンの
変形は、原版マスクのマスク変形によるものである。

【００５５】２）第２の判別 一方、４枚の評価用コピーマスク３４のうち、少なくと
も２枚の評価用コピーマスク３４、例えば評価用コピー
マスク３４ａ及び３４ｂの副尺マーク連結線２２ｂの位
置ずれが、相互に同じである一方、残りの評価用コピー
マスク３４ｃ及び３４ｄの副尺マーク連結線２２ｂの位
置ずれが、相互に異なり、かつ評価用コピーマスク３４
ａ及び３４ｂの副尺マーク連結線２２ｂの位置ずれと異
なるとする。このときの副尺マーク連結線の位置ずれ、
つまり転写パターンの変形の原因は、評価用コピーマス
ク３４ｃ及び３４ｄを作製したＬＥＥＰＬ装置、又は評
価用コピーマスク３４ｃ及び３４ｄをウエハ上に転写し
たＬＥＥＰＬ装置の光学系の不良である。

【００５６】３）第３の判別 ４枚の評価用コピーマスク３４ａから３４ｄの副尺マー
ク連結線２２ｂの位置ずれが、相互に異なるときには、
評価用コピーマスク３４を作製したＬＥＥＰＬ装置、又
は評価用コピーマスク３４をウエハ上に転写したＬＥＥ
ＰＬ装置の光学系の不良か、又はコピーマスクのマスク
変形によるもののいずれかである。従って、先ず、ＬＥ
ＥＰＬ装置の光学系を点検して異常を検出する。評価用
コピーマスク３４を作製、及びコピーマスク３４をウエ
ハ上に転写した全てのＬＥＥＰＬ装置に異常がないとき
には、転写パターンの変形は、各コピーマスクの任意な
マスク変形によるものである。

【００５７】マスク変形の評価方法の実施形態例２ 本実施形態例は、実施形態例１のマスク評価方法に加え
て、更なる手順を有する実施形態例である。図７（ａ）
から（ｃ）は、それぞれ、評価用コピーマスクを用いて
同じＬＥＥＰＬ装置により作製した二次評価用コピーマ
スクを転写した副尺マーク連結線の位置ずれを模式的に
示した平面図である。本実施形態例のマスクの評価方法
は、上述の実施形態例１の方法により、転写パターンの
変形が、上記第１の判別で原版マスクによるものと判別
できたとき、マスクの変形が、電子ビーム直接描画装置
による作製した原版マスクのマスク変形に起因するもの
か、或いは原版マスクのパターン開口による応力変化に
起因するものかを、又は第３の判別で各コピーマスクの
任意なマスク変形によるものであると判別できたとき、
マスク変形が、エッチング等のマスク作製プロセスによ
り生じたコピーマスクのマスク変形であるかを判別する
際に適用する方法である。

【００５８】先ず、ＬＥＥＰＬ装置を用いて、評価用コ
ピーマスク３４をマスク基板上に転写し、エッチング等
の作製プロセス技術を用いて、評価用コピーマスク３４
のコピーマスクである二次評価用コピーマスク３６を作
製する。そして、ＬＥＥＰＬ装置を用いて、二次評価用
コピーマスク３６をウエハ上に転写する。これにより、
二次評価用コピーマスク３６のパターン及び副尺が、ウ
エハ上に、それぞれ、転写パターン及び副尺マークとし
て転写される。

【００５９】判別の種類 １）第４の判別 上記第１の判別で、転写パターンの変形が、原版マスク
のマスク変形によるものと判別できた場合で、二次評価
用コピーマスク３６の副尺マーク連結線２２ｃの位置ず
れが、図７（ａ）に示すように、図６（ｂ）に示す副尺
マーク連結線２２ｂの位置ずれと同じであるときには、
連結線２２ｃの変形、つまり転写パターンの変形は、電
子ビーム直接描画装置による原版マスクの作製に起因す
る。原因として、例えば、電子ビーム直接描画装置のス
テージ制御系の誤差、更には、外部電場、外部磁場、振
動等により電気回路系に混入するノイズ等が考えられ
る。

【００６０】２）第５の判別 上記第１の判別で、転写パターンの変形が、原版マスク
のマスク変形によるものと判別できた場合で、二次評価
用コピーマスク３６の副尺マーク連結線２２ｄの位置ず
れが、図７（ｂ）に示すように、図６（ｂ）に示す副尺
マーク連結線２２ｂの位置ずれより大きいときには、連
結線２２ｄの変形、つまり転写パターンの変形は、原版
マスク及びコピーマスクのパターン開口１６付近の応力
変形に起因する。従って、この場合には、連結線の変形
拡大を修正するように、ＬＥＥＰＬ装置のディフレクタ
を調整する。

【００６１】３）第６の判別 上記第３の判別で、転写パターンの変形が、コピーマス
クのマスク変形によるものであると判別できた場合で、
二次評価用コピーマスク３６の副尺マーク連結線２２ｅ
の位置ずれが、図７（ｃ）に示すように、図６（ｂ）に
示す副尺マーク連結線２２ｂの位置ずれとの関連性に乏
しいときには、連結線２２ｅの変形、つまり転写パター
ンの変形は、評価用コピーマスク及び二次評価用コピー
マスクの、エッチング等のマスク作製プロセス（マスク
コピー方法）に問題がある。具体的には、装置の性能の
限界、又はレジストの性能や、レジストプロセス時の熱
処理の温度分布や、エッチング時の問題が考えられる。
尚、関連性が乏しいとは、図７（ｃ）に示すように、連
結線２２ｅの形状が、図６（ｂ）の連結線２２ｂと異な
るとき等を言う。

【００６２】上述の評価用マスクの実施形態例、並びに
マスク評価方法の実施形態例１及び２では、電子ビーム
露光装置としてＬＥＥＰＬ装置を例にとって説明した
が、これは、本発明の理解を容易にするための一つの例
示であって、本発明はＬＥＥＰＬ装置に限定されるもの
ではない。例えば、荷電粒子、Ｘ線を問わず、縮小光学
露光系でも、マスクをコピーすることはできないが、ウ
エハ上に転写された副尺マークの連結線からパターンの
変形を明らかにすることが可能である。

【００６３】また、上述の実施形態例では、ステンシル
マスクのマスク変形を例にとって説明したが、金属膜パ
ターンを有するメンブレンマスクにあって、金属膜パタ
ーンでＸ線を吸収したり、或いは電子ビームを散乱させ
たりして、パターンをウエハに形成するメンブレンマス
クについても本発明を適用できる。つまり、金属膜パタ
ーンの重さによるメンブレンの撓みによる変形を補償す
るために、金属膜パターンの周りに金属膜からなる副尺
を配置した評価用マスクを作製し、上述の実施形態例と
同様にして、マスク変形の評価を行うことができる。ま
た、主尺マーク及び副尺マークの形状も、種々の変更を
採ることができる。例えば、上述の評価用マスクの実施
形態例の変形例で、正方形開口の副尺に代えて、４個の
長方形開口を四方に配置した副尺で、主尺４個の長方形
開口の中に入る配置で、個々が主尺の長方形開口と同じ
形状のものなどが考えられる。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、パターンと、パターン
の周りに格子状に配置された位置ずれ測定パターンとを
有する第１のマスク領域を備えた評価用マスクを使って
リソグラフィ技術によって第１のマスク領域を被転写体
に転写して、転写された位置ずれ測定パターンの位置ず
れを評価することにより、ＬＥＥＰＬ装置に使用される
ような厚さが５００ｎｍ程度の薄いステンシルマスクを
使ってパターンを転写する際に生じるマスク変形及び転
写パターンの変形を評価することができる。

【００６５】本発明のマスク変形の評価方法により、転
写パターンの変形の原因が、ＬＥＥＰＬ装置などのリソ
グラフィ装置の光学系に起因するものか、原版マスク又
はコピーマスクに起因するものか、マスクコピー方法に
起因するものかを判別することができる。

【００６６】マスク評価結果から明らかになったマスク
変形に関する情報をフィードバックし、電子ビーム露光
装置を調整することにより、原版マスクからコピーマス
クを作製する際に、原版マスクより精度のよいコピーマ
スクを作製することが出来る。また、マスク評価結果か
ら明らかになったマスク変形に関する情報をフィードバ
ックし、修正しながら回路形成を行うことにより、精度
よく回路形成を行うことが出来る。本発明方法により、
メンブレンマスクを用いるＸ線近接露光やステンシル薄
膜マスクを用いるＬＥＥＰＬ技術などの次世代のリソグ
ラフィ技術を有効に活用することが可能になり、例えば
１００ｎｍルール以降の半導体回路形成に貢献すること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１の評価用マスクの平面図である。

【図２】副尺マークの位置ずれを示す平面図である。

【図３】副尺マークの位置を結んだ線を示す平面図であ
る。

【図４】図４（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、評価用マ
スク内の副尺及び主尺の好適な配置を示す平面図であ
る。

【図５】図５（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、マスクコ
ピー方法の手順を示す模式図である。

【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、原版評価
用マスク及び評価用コピーマスクによりウエハ上に形成
された副尺マークの位置を示す平面図である。

【図７】図７（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、評価用コ
ピーステンシルマスクを用いて同じＬＥＥＰＬ装置によ
り作製した二次評価用コピーステンシルマスクを転写し
た副尺マーク連結線の位置ずれを模式的に示した平面図
である。

【図８】ＬＥＥＰＬ装置の模式図である。

【図９】図９（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、コピーマ
スクを作製する際の手順を示す斜視図である。

【図１０】図１０（ａ）及び（ｂ）は、応力によるパタ
ーン開口変形を示す模式図である。

【符号の説明】

１０……評価用マスク、１２……マスク基板、１４ａ，
１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ……単位走査領域、１６……パ
ターン開口、１８……副尺、１９……プレイン領域、２
０……主尺、１８ａ……副尺マーク、２０ａ……主尺マ
ーク、２２……副尺マークを結んだ連結線、２４……副
尺、２６……主尺、２４ａ……副尺マーク、２６ａ……
主尺マーク、３０……ウエハ上の副尺マークと主尺マー
ク、３２……原版評価用マスク、３４……評価用コピー
マスク、３６……二次評価用コピーマスク、４０……Ｌ
ＥＥＰＬ装置、４２……電子銃、４４……コンデンサレ
ンズ、４６……アパーチャ、４８……メインデフレク
タ、５０……微調整用デフレクタ、５２……ステンシル
マスク、Ｂ……電子ビーム、Ｗ……ウエハ、６２……電
子ビーム直接描画装置、６４……原版マスク、６６ａ…
…ＬＥＥＰＬ装置、６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄ…
…コピーマスク、７０ａ……ＬＥＥＰＬ装置、７２……
半導体装置、７４……孫（二次）コピーマスク、８２…
…パターン開口予定部分、８４……パターン開口、８６
……Ａ点、８８……応力Ｆ、９０……応力Ｆ′。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H095 BA01 BA08 BB01 BB10 BD01 2H097 CA16 GB02 GB04 LA10 5F056 AA22 BD03 FA10

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターンを有するメンブレンマスクを使
   ったリソグラフィ技術により被転写体に前記パターンを
   転写させた際の前記メンブレンマスクのマスク変形及び
   被転写体に転写して得た転写パターンの変形を評価する
   評価用マスクであって、 評価対象の前記メンブレンマスクと同じ材質、同じ厚さ
   のマスク基板に、前記メンブレンマスクの前記パターン
   と同じ形状、同じ構造で形成されたパターンと、前記パ
   ターンの周りに格子状に配置された位置ずれ測定パター
   ンとを有する第１のマスク領域を備え、 リソグラフィ技術によって前記第１のマスク領域を前記
   被転写体に転写し、転写された前記位置ずれ測定パター
   ンの位置ずれを評価することを特徴とする評価用マス
   ク。
2. 【請求項２】 前記メンブレンマスクがステンシルマス
   クであり、前記メンブレンマスクの前記パターン及び評
   価用マスクの前記パターンが開口パターンであり、前記
   位置ずれ測定パターンが開孔であることを特徴とする請
   求項１に記載の評価用マスク。
3. 【請求項３】 前記パターンを有する前記パターン領域
   に代えて設けられた、パターンを有しないプレイン領域
   と、前記位置ずれ測定用パターンと同じ配列でプレイン
   領域の周りに設けられた位置ずれ基準パターンとを有す
   る第２のマスク領域を備え、 先ず、前記第１のマスク領域及び前記第２のマスク領域
   のいずれか一方を被転写体に転写し、次いで前記一方の
   マスク領域に位置合わせして他方のマスク領域を前記被
   転写体に転写し、転写された前記位置ずれ基準パターン
   に対する転写された前記位置ずれ測定パターンの位置ず
   れを測定することを特徴とする請求項１又は２に記載の
   評価用マスク。
4. 【請求項４】 前記位置ずれ基準パターンが開孔である
   ことを特徴とする請求項３に記載の評価用マスク。
5. 【請求項５】 前記位置ずれ測定パターンが前記パター
   ンの周りに縦横等間隔で格子状に配置されていることを
   特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載
   の評価用マスク。
6. 【請求項６】 前記位置ずれ基準パターンが、光リソグ
   ラフィ技術によって形成されていることを特徴とする請
   求項１から５のうちのいずれか１項に記載の評価用マス
   ク。
7. 【請求項７】 前記転写された位置ずれ測定パターンの
   位置ずれを絶対位置測定器で測定するようにしたことを
   特徴とする請求項１から６のうちのいずれか１項に記載
   の評価用マスク。
8. 【請求項８】 生産用マスクとしても使用できることを
   特徴とする請求項１から７のうちのいずれか１項に記載
   の評価用マスク。
9. 【請求項９】 設計データに基づいて作製された原版マ
   スクのコピーマスクを等倍型電子ビーム露光装置により
   ウエハ上に転写する際、前記ウエハ上の転写パターンの
   変形の原因を判別するマスク評価方法であって、 先ず、電子ビーム直接描画装置を用いて前記原版マスク
   に対応する原版評価用マスクを作製する工程と、 次いで、複数台の等倍型電子ビーム露光装置を用いて、
   それぞれ、前記原版評価用マスクをコピーし、複数枚の
   評価用コピーマスクを作製する工程と、 次に、等倍型電子ビーム露光装置を用いて前記複数枚の
   評価用コピーマスクのパターンを、それぞれ、試料ウエ
   ハ上に転写する工程と、 前記試料ウエハ上の転写パターンの変形の原因を判別す
   る工程とを備えていることを特徴とするマスク評価方
   法。
10. 【請求項１０】 前記転写パターンの変形の原因を判別
    する工程で、 前記評価用コピーマスクを前記試料ウエハに転写して得
    た副尺マークを結んでなる副尺マーク連結線の位置ずれ
    が、前記評価用コピーマスク作製時に転写された副尺を
    結んでなる副尺連結線の位置ずれより大きく、かつ前記
    複数枚の評価用コピーマスクのそれぞれの試料ウエハ上
    の前記副尺マーク連結線の位置ずれが、相互にほぼ同じ
    大きさであるとき、前記転写パターンの変形は、前記原
    版マスクのマスク変形によるものと判別し、 前記複数枚の評価用コピーマスクのうち、少なくとも２
    枚の評価用コピーマスクの試料ウエハ上の副尺マーク連
    結線の位置ずれが、相互に同じであり、残りの評価用コ
    ピーマスクの試料ウエハ上の副尺マーク連結線の位置ず
    れが、相互に異なり、かつ前記少なくとも２枚の評価用
    コピーマスクの前記副尺マーク連結線の位置ずれと異な
    るとき、前記転写パターンの変形は、前記残りの評価用
    コピーマスクを作製した等倍型電子ビーム露光装置、又
    は前記評価用コピーマスクを試料ウエハ上に転写した等
    倍型電子ビーム露光装置の光学系の不良によるものと判
    別し、 前記試料ウエハ上の前記複数枚の評価用コピーマスクの
    副尺マーク連結線の位置ずれが、相互に異なるときに
    は、前記転写パターンの変形は、前記評価用コピーマス
    クを作製した等倍型電子ビーム露光装置、又は前記評価
    用コピーマスクを試料ウエハ上に転写した等倍型電子ビ
    ーム露光装置の光学系の不良か、又は前記コピーマスク
    のマスク変形によるもののいずれかであると判別するこ
    とを特徴とする請求項９に記載のマスク評価方法。
11. 【請求項１１】 前記転写パターンの変形の原因を判別
    する工程で、前記転写パターンの変形が等倍型電子ビー
    ム露光装置の光学系以外のものに起因すると判別された
    とき、 先ず、等倍型電子ビーム露光装置を用いて前記評価用コ
    ピーマスクのコピーマスクである二次評価用コピーマス
    クを作製する工程と、 次いで、等倍型電子ビーム露光装置を用いて前記二次評
    価用コピーマスクを試料ウエハ上に転写する工程と、 前記二次評価用コピーマスクを前記試料ウエハ上に転写
    して得た転写パターンの変形の原因を判別する工程とを
    備えていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の
    マスク評価方法。
12. 【請求項１２】 前記転写パターンの変形の原因を判別
    する工程では、 前記評価用コピーマスクを試料ウエハに転写して得た転
    写パターンの変形の原因が原版マスクのマスク変形によ
    るものと判別され、かつ前記二次評価用コピーマスクを
    前記試料ウエハに転写して得た第２の副尺マーク連結線
    の位置ずれが、前記評価用コピーマスクを試料ウエハに
    転写して得た第１の副尺マーク連結線の位置ずれと同じ
    であるときには、前記転写パターンの変形は、電子ビー
    ム直接描画装置による前記原版マスクの作製に起因する
    と判別し、 前記評価用コピーマスクを試料ウエハに転写して得た転
    写パターンの変形の原因が原版マスクのマスク変形によ
    るものと判別され、かつ前記第２の副尺マーク連結線の
    位置ずれが、前記第１の副尺マーク連結線の位置ずれよ
    り大きいときには、前記転写パターンの変形は、前記原
    版マスク及びコピーマスクのパターン開口付近の応力変
    形に起因すると判別し、 前記評価用コピーマスクを試料ウエハに転写して得た転
    写パターンの変形の原因がコピーマスクのマスク変形に
    よるものと判別され、かつ前記第２の副尺マーク連結線
    の位置ずれが、前記第１の副尺マーク連結線の位置ずれ
    との関連性に乏しいときには、前記転写パターンの変形
    は、前記コピーマスクのマスクコピー方法に起因すると
    判別することを特徴とする請求項１１に記載のマスク評
    価方法。
13. 【請求項１３】 前記転写パターンの変形が、前記原版
    マスク又は前記コピーマスクに起因するときには、前記
    副尺マーク連結線の変形を修正するように、前記等倍型
    電子ビーム露光装置を調整することを特徴とする請求項
    ９から１２のうちのいずれか１項に記載のマスク評価方
    法。