JP2005285894A

JP2005285894A - 露光パターンの検査方法及びパターン露光用レチクル

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Publication number: JP2005285894A
Application number: JP2004094442A
Authority: JP
Inventors: Tomoharu Fujiwara; 朋春藤原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】サブフィールドを繋ぎ合わせて所望のマスクパターンを得る露光において、露光パターンを効率良く検査できる方法等を提供する。
【解決手段】基板上に転写すべきデバイスパターンを複数のサブフィールド４２に分割してレチクル１０に形成し、該レチクルをサブフィールド毎にエネルギー線で照明し、該基板上に各サブフィールドのパターンを繋ぎ合わせることにより、デバイスパターン全体を転写する。レチクル上のサブフィールドの周辺部には、基板上で隣り合う２つのサブフィールドにて露光させる重ね合わせ領域４４が設けられ、２つのサブフィールドの重ね合わせ領域の各々に合いマーク（計測マーク）のペアの片方ずつがそれぞれ設けられる。そして、合いマークのペアの感応基板上への投影像２０１、２０２の相対的位置関係を観察し、サブフィールドの像５２の相対的位置誤差を計測し、パターンの繋ぎ部形状５４の観察を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィーに使用される、電子線やイオンビームを用いた荷電粒子線露光方法によって形成されたパターンの検査方法、及び、それに用いられるレチクルに関する。

近年、露光の高解像度化と高スループットの両方を兼ね備えた電子線露光の方式の検討が進められている。これらの目的を実現するために、従来検討されてきた方式が一括転写方式である。一括転写方式とは、１ダイ又は複数ダイを一度に露光する方式をいう。しかしながら、この方式では、転写すべきパターンが形成された原版となるレチクルの製作が困難であるという問題がある。また、１ダイ以上という大きな光学フィールドを照明することになるので、所望の露光精度が得られるほどに収差を抑えるのが難しい。このため、最近では、一括転写方式の露光装置の検討は行われなくなってきている。

一括転写方式に代わって検討されているのが、分割転写方式である。分割転写方式においては、感応基板（ウェハ）上に転写するデバイスパターンが数百μｍ角程度の複数の小領域（サブフィールド）に分割されてレチクル（マスク）上に形成される。そして、サブフィールド毎に露光し、これらのサブフィールドの像がウェハ上で繋ぎ合わされるように転写する。この際、ウェハ上に結像されるサブフィールドの像の焦点やフィールドの歪み等の収差を補正しながら露光する。これにより、一括転写方式に比べて、光学的に広い領域を、高い解像度で精度よく露光することができる。

このような方法によって露光を行う場合には、レチクルやウェハが戴置されるステージの制御誤差や、電子光学系の偏向誤差や、レチクルの製造誤差等により、ウェハ上に形成されたサブフィールドに位置誤差が生じてしまう。そのため、隣接するサブフィールドを接続する繋ぎ部の接続不良や断線等を避けるために、繋ぎ部分のパターンの一部を重ねて露光することが行われていた。しかしながら、この場合には、重ねて露光された部分（「重ね合わせ領域」又は「ファジーバウンダリー領域」ともいう）のパターン線幅が太ってしまったり、パターンの重なり量のばらつきにより、パターン線幅の太り量自体がばらついてしまうことがあった。

そこで、そのようなパターンの繋ぎ部における線幅誤差を回避又は緩和して、隣接するサブフィールドを確実に接続するために、繋ぎパターンの先端形状に凹凸を設ける等の工夫がなされてきた。特許文献１の図２及び図９には、そのような半導体装置の製造方法において用いられるマスク上のパターンが示されている。
特開２０００−３７３７９号公報

一方、そのようにして形成されたパターン繋ぎ部の露光結果を検査することは、製品の信頼性を確保する上で、非常に重要である。従来、この繋ぎ部の線幅誤差の計測は、電子顕微鏡等を用いた観察によって行われていた。しかしながら、評価の対象となるパターン数が多いと共に、繋ぎ合わせた部分（スティッチング部）のパターン形状が複雑であるため、そのような検査において、相当手間がかかっていた。

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、サブフィールドを繋ぎ合わせて所望のマスクパターンを得る露光方法において、露光パターンを効率良く検査することができる検査方法と、そのような検査方法に用いられるパターン露光用レチクルを提供することを目的とする。

本発明の露光パターンの検査方法は、感応基板上に転写すべきデバイスパターンを複数の小領域（サブフィールド）に分割してレチクル上に形成し、該レチクルを、前記サブフィールド毎にエネルギー線で照明し、該サブフィールドを通過又は反射したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影・結像させ、該感応基板上では、各サブフィールドのパターンを繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光方法により露光したパターンを検査する方法であって、前記レチクル上のサブフィールドの周辺部には、前記感応基板で隣り合う２つのサブフィールドにて露光させる重ね合わせ領域（ファジーバウンダリー領域）を設けておき、２つのサブフィールドの重ね合わされる重ね合わせ領域の各々に合いマーク（計測マーク）のペアの片方ずつをそれぞれ設けておき、該合いマークのペアの前記感応基板上への投影像の相対的位置関係を観察し、これによって繋がれた２つのサブフィールドの像の相対的位置誤差を計測し、同時に、前記２つのサブフィールドの像における繋がれたパターンの繋ぎ部形状の観察を行うことを特徴とする。

本発明においては、前記繋ぎ部形状の観察時に、画像テンプレートマッチング又は散乱光スペクトルマッチング法により、該繋ぎ部形状の解析を行うことが好ましい。

本発明のレチクルは、感応基板上に転写すべきデバイスパターンを小領域（サブフィールド）に分割してレチクル上に形成し、該レチクルを、前記サブフィールド毎にエネルギー線で照明し、該サブフィールドを通過又は反射したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影・結像させ、該感応基板上では、各サブフィールドのパターン像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光方法に用いるレチクルであって、サブフィールドの周辺部に、前記感応基板で隣り合う２つのサブフィールドにて露光させる重ね合わせ領域（ファジーバウンダリー領域）が設けられ、２つのサブフィールドの重ね合わされる重ね合わせ領域の各々に合いマーク（計測マーク）のペアの片方ずつがそれぞれ設けられ、該合いマークのペアの前記感応基板上への投影像の相対的位置関係を観察し、これによって繋がれた２つのサブフィールドの像の相対的位置誤差を計測し、同時に、前記２つのサブフィールドの像における繋がれたパターンの繋ぎ部形状の観察を行うことが可能なことを特徴とする。

本発明によれば、隣接する２つのサブフィールドの重ね合わせ領域に設けられた合いマークのペアを用いることにより、２つのサブフィールドの像間の相対的位置誤差（位置ズレ）を計測し、その計測値を踏まえて２つのサブフィールドの像における繋がれたパターンの繋ぎ部形状を評価する。従って、テンプレートマッチング等を用いてパターン繋ぎ部の線幅計測等を行う際に、テンプレートを効率良く選択できると共に、計算処理を高速化することが可能になる。

発明を実施するための形態

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るレチクルを模式的に示す図である。図１（Ａ）は、本実施形態に係るレチクルの全体を示す平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のレチクルの一部を示す斜視図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）のレチクルに含まれる１つの小メンブレン領域を示す平面図である。図１に示すレチクルは、分割転写方式の電子線投影露光に用いられるものであり、例えば、シリコンウェハに電子線描画・エッチングを行うことにより製作できる。

図１（Ａ）に示すレチクル１０には、感応基板（ウェハ）上に転写されるデバイスパターンが、複数の小領域（サブフィールド）に分割されて形成されている。このデバイスパターンは、全体として一個の半導体デバイスチップを構成する。なお、１つのチップをなすデバイスパターンを、複数のレチクル上に分割して配置しても良い。同図中に示す多数の正方形４１の各々は、一つのサブフィールドに対応したデバイスパターンを含む小メンブレン領域である。小メンブレン領域は、例えば、厚さが０．１μｍ〜数μｍで、一辺の長さが１．０５ｍｍの正方形状のシリコンメンブレンである。

図１（Ｂ）に示すように、小メンブレン領域４１の周囲には、格子状マイナーストラット４６が設けられている。マイナーストラット４６は、レチクルの機械強度を保つための梁であり、例えば、厚さが０．５〜１ｍｍ程度、幅は、０．１ｍｍ程度である。マイナーストラット４６は熱伝導性を有し、電子線の照射によりシリコンメンブレンに生じた熱を逃がす役割を果たす。なお、小メンブレン領域４１はストラットに囲まれて凹状になっている。

図１（Ｃ）に示すように、小メンブレン領域４１は、中央部のパターン領域（サブフィールド）４２と、その周囲の額縁状の非パターン領域（スカート）４３とからなる。小メンブレン領域４１の寸法は、例えば一辺が１．０５ｍｍの正方形で、サブフィールド４２の一辺の長さは１ｍｍ、スカート４３の幅は０．０５ｍｍである。サブフィールド４２は転写すべきパターンの形成された部分であり、スカート４３はパターンの形成されてない部分である。露光を行う際に、スカート４３には照明ビームの縁の部分が当てられる。これにより、ウェハ上において、後述する投影光学系の偏向器によりサブフィールド毎のスカートの領域が詰められ、サブフィールド同士がつなげられる。パターン形成の形態としては、メンブレンに孔開き部を設けるステンシルタイプと、電子線の高散乱体からなるパターン層をメンブレン上に形成する散乱メンブレンタイプとがある。

投影の縮小率を１／４とすると、サブフィールド４２がウェハ上に縮小投影された投影像の大きさは、０．２５ｍｍ角となる。
サブフィールド４２の周縁部には、重ね合わせ領域（ファジーバウンダリー領域）４４が設けられている。ファジーバウンダリー領域４４は、隣接する２つのサブフィールド間において重ね合わせて露光される領域である。

ファジーバウンダリー領域４４には、隣接する２つのサブフィールド４２及び４２’で接続される配線パターン（図示せず）と、位置計測用マーク１０１及び１０２とがそれぞれ設けられている。この例では、位置計測用マーク１０１は、１つの矩形パターンであり、位置計測用マーク１０２は、矩形の領域の４辺にそれぞれ設けられた４つの矩形パターンを含んでいる。位置計測用マーク１０１及び１０２は、ウェハ上に転写されたパターンにおいて、隣接する２つのサブフィールドの相対的な位置関係を計測するために用いられるマークである。本実施形態において、位置計測用マーク１０１はサブフィールド４２の右側に、位置計測用マーク１０２はサブフィールド４２の左側にそれぞれ設けられている。露光を行う際には、隣り合うサブフィールド４２及び４２’の一方のファジーバウンダリー領域４４に設けられた位置計測用マーク１０１の像が、他方のファジーバウンダリー領域４４’に設けられた位置計測用マーク１０２’の像の中にくるように、２つのファジーバウンダリー領域が重ね合わされる。また、露光パターンの検査時には、位置計測用マーク１０２’の像と、その中に配置された位置計測用マーク１０１の像とが、対になって用いられる。以下において、位置計測用マーク１０１のことを「合いマーク内（主尺）」と呼び、位置計測用マーク１０２のことを「合いマーク外（副尺）」と呼ぶ。

図１（Ａ）に示すように、Ｘ方向に多数の小メンブレン領域４１が並んで、一つのグループ（エレクトリカルストライプ）４５を形成している。そして、エレクトリカルストライプ４５がＹ方向に多数並んで１つのメカニカルストライプ４９を形成している。エレクトリカルストライプ４５の長さ（メカニカルストライプ４９の幅）は、光学系の偏向によってカバー可能な視野の広さによって制限される。

メカニカルストライプ４９は、Ｘ方向に複数（この例では４つ）並んでいる。隣り合うメカニカルストライプ４９の間の部分は、メジャーストラット４７である。メジャーストラットは、マイナーストラットよりもやや太い梁で、レチクル全体のたわみを小さく保つためのものである。メジャーストラット４６とマイナーストラット４７は一体となっている。

現在有力と考えられている方式によれば、１つのメカニカルストライプ４９内のＸ方向のサブフィールド４２の列（エレクトリカルストライプ４５）は電子線偏向により順次露光される。一方、ストライプ４９内のＹ方向の列は、連続ステージ走査により順次露光される。

図２は、図１に示すレチクルが用いられる電子線投影露光装置（分割転写方式）の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
光学系の最上流に配置されている電子銃１は、下方に向けて電子線（照明ビーム）を放射する。電子銃１の下方には２段のコンデンサレンズ２、３が備えられており、照明ビームは、これらのコンデンサレンズ２、３によって収束されブランキング開口７にクロスオーバーC.O.を結像する。

二段目のコンデンサレンズ３の下には、矩形開口（照明ビーム成形開口）４が備えられている。この矩形開口４は、レチクル（マスク）１０の一つのサブフィールド（露光の１単位となるパターン小領域）を照明する照明ビームのみを通過させる。この開口４の像は、レンズ９によってレチクル１０に結像される。

ビーム成形開口４の下方には、ブランキング偏向器５が配置されている。この偏向器５は、必要時に照明ビームを偏向させてブランキング開口７の非開口部に当て、ビームがレチクル１０に当たらないようにする。
ブランキング開口７の下には、照明ビーム偏向器（主偏向器）８が配置されている。この偏向器８は、主に照明ビームをＸ方向に順次走査して、照明光学系の視野内にあるレチクル１０の各サブフィールドの照明を行う。偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置されている。照明レンズ９は、レチクル１０上に照明ビームを結像させる。

レチクル１０は、移動可能なレチクルステージ１１上に、光軸に垂直な平面（Ｘ−Ｙ面）に広がるように保持されている。このレチクルステージ１１をＸ−Ｙ方向に動かすことにより、照明光学系の視野よりも広い範囲に広がる、レチクル上の各サブフィールドを照明することができる。レチクルステージ１１には、レーザ干渉計を用いた位置検出器１２が付設されており、レチクルステージ１１の位置をリアルタイムで正確に把握することができる。

レチクル１０の下方には、投影レンズ１５及び１９並びに偏向器１６が設けられている。レチクル１０の１つのサブフィールドを通過した電子線（投影ビーム）は、投影レンズ１５、１９、偏向器１６によって、ウェハ２３上の所定の位置に結像される。ウェハ２３上には、適当なレジストが塗布されており、レジストに電子線のドーズが与えられ、レチクル上のパターンが縮小されてウェハ２３上に転写される。

レチクル１０とウェハ２３の間を縮小率比で内分する位置には、クロスオーバーC.O.が形成され、同クロスオーバー位置に、コントラスト開口１８が設けられている。この開口１８は、レチクル１０の非パターン部で散乱された投影ビームがウェハ２３に到達しないよう遮断する。

ウェハ２３は、静電チャック（図示されず）を介して、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能なウェハステージ２４上に載置されている。上記のレチクルステージ１１とウェハステージ２４とを、互いに逆の方向に同期走査することにより、光学系の視野を越えて広がるデバイスパターンを順次露光、転写することができる。なお、ウェハステージ２４にも、上述のレチクルステージ１１と同様の位置検出器２５が装備されている。

ウェハ２３の直上には反射電子検出器２２が配置されている。この反射電子検出器２２は、ウェハ２３の露光面やステージ上のマークで反射される電子の量を検出する。例えばレチクル１０上のマークパターンを通過した投影ビームでウェハ２３上のマークを走査し、その際のマークからの反射電子を検出することにより、レチクル１０とウェハ２３の相対的位置関係を知ることができる。

上記各レンズ２、３、９、１５、１９及び各偏向器５、８、１６は、各々のコイル電源制御部２ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６ａを介してコントローラ３１によりコントロールされる。また、レチクルステージ１１及びウェハステージ２４も、ステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、コントローラ３１により制御される。
ステージ位置検出器１２、２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフェース１２ａ、２５ａを介してコントローラ３１に信号を送る。また、反射電子検出器２２も同様のインターフェース２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。

コントローラ３１は、ステージ位置の制御誤差やパターンビームの位置誤差を把握し、その誤差を像位置調整偏向器１６で補正する。これにより、レチクル１０上のサブフィールドの縮小像がウェハ２３上の目標位置に正確に転写される。そして、ウェハ２３上で各サブフィールド像が繋ぎ合わされて、レチクル上のチップパターン全体がウェハ上に転写される。

図３（Ａ）は、レチクルからウェハへのパターン転写の様子を模式的に示す斜視図である。
この図では、レチクル１０上のメカニカルストライプ４９の一番手前のエレクトリカルストライプ４５の左隅のサブフィールド４２−１が、上方からの照明ビームＩＢで照明されている。そして、サブフィールド４２−１を通過したパターンビームＰＢが、２段の投影レンズ１５、１９と偏向器１６の作用によりウェハ２３上の所定の領域５２−１に縮小投影されている。
パターンビームＰＢは、レチクル１０とウェハ２３の間で、２段の投影レンズの作用により、光軸ＯＡと平行な方向から光軸ＯＡと交差する方向へ、そしてその逆に計２回偏向される。

ウェハ２３上におけるサブフィールド５２の転写位置は、レチクル１０とウェハ２３との間の光路中に設けられた偏向器（図２の符号１６）により、隣接するサブフィールド像５２のファジーバウンダリー領域５３が重ね合わせられるように調整される。その際には、図３（Ｂ）に示すように、一方のサブフィールド５２ａのファジーバウンダリー領域５３ａ上に転写された合いマーク内２０１（レチクル１０上の合いマーク内１０１の像）が、他方のサブフィールド５２ｂのファジーバウンダリー領域５３ｂ上に転写された合いマーク外２０２（レチクル１０上の合いマーク外１０２の像）の像の内側に配置されるように、転写位置が調整される。

エレクトリカルストライプ４５内の各サブフィールド４２は、上述のように電子線の偏向によって順次露光される。そして、マスクステージ１１とウェハステージ２４を縮小比に従った速度でＹ方向に連続ステージ走査させる。１つのエレクトリカルストライプ４５の露光が終了すると、次のエレクトリカルストライプ４５（ストライプ４９内のＹ方向の列）を露光する。こうして、メカニカルストライプ４９内の全てのサブフィールド４２を露光する。このように、１つのメカニカルストライプ４９は１回のステージ走査で露光される。

図４（Ａ）は、このように露光を行うことにより、ウェハ２３上に転写されたパターンを示す平面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示すファジーバウンダリー領域の一部を拡大して示す平面図である。図４（Ａ）には、複数のサブフィールド５２と、その周縁部に設けられたファジーバウンダリー領域５３とが示されている。なお、図４（Ａ）に示す破線は、複数のサブフィールド５２の境界を示している。

図４（Ｂ）に示すように、ファジーバウンダリー領域５３において、合いマーク内２０１は、合いマーク外２０２の内側に配置されている。このような状態になるように隣接するサブフィールドの転写位置を調整することにより、重ね合わせられたファジーバウンダリー領域５３上において、２つのサブフィールド５２の配線５４が互いに接続される。本実施形態においては、このように配置された合いマーク内２０１及び合いマーク外２０２を用いて、隣接するサブフィールドの相対的な位置誤差が計測され、そのようにして計測された位置誤差を用いて、配線５４の線幅計測や、それに基づく線幅誤差及び配線面積の計算が行われる。

次に、本発明の実施の形態に係る露光パターンの検査方法について、図５〜図８を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係る露光パターンの検査方法を示すフローチャートである。図６（Ａ）は、ファジーバウンダリー領域５３の内、合いマーク内２０１及び合いマーク外２０２を含む領域を拡大して示す平面図である。

図５のステップＳ１〜Ｓ４において、図６（Ａ）に示すように、合いマーク内２０１と合いマーク外２０２との間におけるＸ方向に関する位置ズレを計測する。即ち、まず、ステップＳ１において、例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて、合いマーク内２０１及び合いマーク外２０２を含む領域のＸ方向の形状（断面プロファイル）を表す画像データを得る。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す破線Ａ−Ａにおける断面プロファイルを示している。図６（Ｂ）には、図６（Ａ）に対応する合いマーク内２０１を表す検出信号と、合いマーク外２０２を表す検出信号とが示されている。

次に、ステップＳ２において、図６（Ｂ）に示す断面プロファイルにおける仮想的な中心位置（仮想中心Ｏ’）を設定し、断面プロファイルを、合いマーク内２０１を表すプロファイルと、合いマーク外２０２を表すプロファイルとに分ける。

さらに、ステップＳ３において、合いマーク内２０１及び合いマーク外２０２の各々について、対称性を調べる。即ち、図６（Ｃ）に示すように、合いマーク内２０１のプロファイルを仮想中心Ｏ’について鏡像反転させ、鏡像反転させたプロファイルと元のプロファイルとの相関を取る。図６（Ｃ）において、実際のプロファイルは実線によって示されており、鏡像反転させたプロファイルは破線によって示されている。これにより、図６（Ｄ）に示すように、合いマーク内２０１の相関波形が得られる。図６（Ｄ）において、δ_XMは、相関波形のピーク位置と仮想中心Ｏ’との距離を示している。同様にして、図６（Ｅ）に示すように、合いマーク外２０２のプロファイルについて、仮想中心Ｏ’について鏡像反転させ、鏡像反転させたプロファイルと元のプロファイルとの相関を取ることにより、対称性を調べる。これにより、図６（Ｆ）に示すように、合いマーク外２０２の相関波形が得られる。図６（Ｆ）において、δ_XSは、相関波形のピーク位置と仮想中心Ｏ’との距離を示している。
これにより、合いマーク２０１と合いマーク２０２との間におけるＸ方向についての位置ズレδ_Xは、（δ_XM−δ_XS）／２によって与えられる。

同様に、ステップＳ４〜Ｓ６において、合いマーク２０１と合いマーク２０２との間におけるＹ方向についての位置ズレを計測する。即ち、ステップＳ４において、図６（Ａ）に示すＹ方向に伸びる破線Ｂ−Ｂにおける断面プロファイルを得て、ステップＳ５において、該断面プロファイルにおける仮想中心を設定し、ステップＳ５において、合いマーク内２０１及び合いマーク外２０２の各々について、鏡像反転させたプロファイルと元のプロファイルとの相関を取ることにより、対称性を調べる。これにより、合いマーク内２０１の相関波形と仮想中心との距離をδ_YM、合いマーク外２０２の相関波形と仮想中心との距離をδ_YSとすると、Ｙ方向についての合いマーク内２０１と合いマーク外２０２との間の位置ズレδ_Yは、（δ_YM−δ_YS）／２によって与えられる。

次に、ステップＳ７において、隣接するサブフィールド間のファジーバウンダリー領域上において繋がれた配線の線幅を計測する。本実施形態においては、テンプレートマッチング法を用いて線幅計測を行っている。テンプレートマッチング法とは、撮像された画像と予め用意されたテンプレート（ひな型）画像との相関を調べることにより、撮像された画像の形状等を検出する画像処理方法である。

図７は、テンプレートマッチング法の原理を説明するための図である。図７（Ａ）は、検出対象である画像Ｇ（ｉ）を表している。また、図７（Ｂ）は、画像検出を行う際に用いられるテンプレート画像Ｔ（ｊ）を表している。このテンプレート画像Ｔ（ｊ）の位置をずらしながら、画像Ｇ（ｉ）との相関を計測する。両者の相違度は、次式によって表される。
相違度＝Σ｛Ｇ（ｉ）−Ｔ（ｊ＋ｋ）｝²
そして、相違度が最小（相関度が最大）となるときの位置ｋが、画像Ｇ（ｉ）の位置として検出される。このようなパターンマッチングを、予め用意されている複数種類のテンプレートを用いて行うことにより、相違度の低い（相関度の高い）テンプレート画像の形状及び位置ｋが、画像Ｇ（ｉ）の形状及び位置として検出される。なお、ここでは、説明を簡単にするために、１次元の画像Ｇ（ｉ）を用いたが、２次元の画像についても同様にパターンマッチングすることにより、画像の形状等を検出することができる。また、実際には、画像信号のレベル等による影響を低減するために、正規化された画像データが用いられる。

図８は、図５のステップＳ７における線幅計測を説明するための図である。図８（Ａ）は、露光を行うことによってウェハ上に形成された配線パターン（実露光パターン）を示しており、図８（Ｂ）は、予想されるテンプレートパターンを示している。図８（Ａ）及び（Ｂ）には、隣接する２つのサブフィールドからそれぞれ伸びる配線Ａ及び配線Ｂと、両者のパターン繋ぎ部Ｃとが示されている。図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、露光の際に生じた位置ズレ（位置ズレ量δ_X及びδ_Y）により、パターン繋ぎ部Ｃの線幅が広くなっている。

まず、ステップＳ３及びＳ６において求められた位置ズレδ_X及びδ_Yに基づいて、所定のテンプレートパターンを選択する。このテンプレートパターンは、複数のテンプレートパターンを位置ズレ量δ_X及びδ_Yに対応付けて予め記憶しておくことにより、自動的に選択することが可能である。次いで、図８（Ｂ）に示すように、線幅Ｄ₀をパラメータとして、テンプレートパターンと実露光パターンとの間で相関を取ることにより、パターンマッチングを行う。さらに、パターン繋ぎ部Ｃにおける線幅Ｄ₁〜Ｄ_nについてそれぞれパターンマッチングを行うことにより、線幅Ｄ₁〜Ｄ_nを求める。

このようにして求められた線幅Ｄ₁〜Ｄ_nに基づいて、パターン繋ぎ部Ｃの形状が得られ、さらに、その形状から線幅誤差及び配線面積が算出される。これらの線幅誤差及び配線面積に基づいて、露光パターンの評価が行われる。

本実施形態においては、隣接するサブフィールド間の位置ズレδX及びδYプレートの中から適切なテンプレートを選択したり計算パラメータを設定することができ、取得された回折スペクトルを正確且つ高速に解析することが可能になる。なお、Scatterometric法について、詳しくは、特開２００３−１４２３９７号公報を参照されたい。

なお、本実施形態においては、位置計測用パターンや配線パターンを含む露光パターンを、ＳＥＭを用いて検出したが、これらのパターンを光学的に検出しても良い。

本発明の実施の形態に係るレチクルの構成例を模式的に示す図である。図１（Ａ）はレチクル全体を示す平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の一部を示す斜視図であり、図１（Ｃ）は一つの小メンブレン領域を示す平面図である。本発明の実施の形態に係る電子線投影露光装置（分割転写方式）の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。レチクルからウェハへのパターン転写の様子を模式的に示す斜視図である。図４（Ａ）は、ウェハに転写された露光パターンの一部を示す平面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示すファジーバウンダリー領域の一部を拡大して示す平面図である。本発明の実施の形態に係る露光パターンの検査方法を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る露光パターンの検査方法を説明するための図である。テンプレートマッチング法を説明するための図である。本発明の実施の形態に係る露光パターンの検査方法を説明するための図である、図８（Ａ）は、実露光パターンを示す平面図であり、図８（Ｂ）は、テンプレートパターンを示す平面図である。

符号の説明

１電子銃２、３コンデンサレンズ
４成形開口５ブランキング偏向器
７ブランキング開口８照明ビーム偏向器
９照明レンズ１０レチクル
１１レチクルステージ１２位置検出器
１５、１９投影レンズ１６偏向器
１８コントラスト開口２２反射電子検出器
２３ウェハ２４ウェハステージ
２５位置検出器３１コントローラ
４１小メンブレン領域４２サブフィールド
４３スカート４４ファジーバウンダリー領域
４５エレクトリカルストライプ４６マイナーストラット
４７メジャーストラット４９メカニカルストライプ
５２サブフィールド５３ファジーバウンダリー領域
５４配線
１０１、２０１位置計測用マーク（合いマーク内）
１０２、２０２位置計測用マーク（合いマーク外）

Claims

感応基板上に転写すべきデバイスパターンを複数の小領域（サブフィールド）に分割してレチクル上に形成し、
該レチクルを、前記サブフィールド毎にエネルギー線で照明し、
該サブフィールドを通過又は反射したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影・結像させ、
該感応基板上では、各サブフィールドのパターンを繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光方法により露光したパターンを検査する方法であって、
前記レチクル上のサブフィールドの周辺部には、前記感応基板で隣り合う２つのサブフィールドにて露光させる重ね合わせ領域（ファジーバウンダリー領域）を設けておき、
２つのサブフィールドの重ね合わされる重ね合わせ領域の各々に合いマーク（計測マーク）のペアの片方ずつをそれぞれ設けておき、
該合いマークのペアの前記感応基板上への投影像の相対的位置関係を観察し、これによって繋がれた２つのサブフィールドの像の相対的位置誤差を計測し、
同時に、前記２つのサブフィールドの像における繋がれたパターンの繋ぎ部形状の観察を行うことを特徴とする露光パターンの検査方法。
前記繋ぎ部形状の観察時に、画像テンプレートマッチング又は散乱光スペクトルマッチング法により、該繋ぎ部形状の解析を行うことを特徴とする請求項１記載の露光パターンの検査方法。
感応基板上に転写すべきデバイスパターンを小領域（サブフィールド）に分割してレチクル上に形成し、
該レチクルを、前記サブフィールド毎にエネルギー線で照明し、
該サブフィールドを通過又は反射したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影・結像させ、
該感応基板上では、各サブフィールドのパターン像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光方法に用いるレチクルであって、
サブフィールドの周辺部に、前記感応基板で隣り合う２つのサブフィールドにて露光させる重ね合わせ領域（ファジーバウンダリー領域）が設けられ、
２つのサブフィールドの重ね合わされる重ね合わせ領域の各々に合いマーク（計測マーク）のペアの片方ずつがそれぞれ設けられ、
該合いマークのペアの前記感応基板上への投影像の相対的位置関係を観察し、これによって繋がれた２つのサブフィールドの像の相対的位置誤差を計測し、
同時に、前記２つのサブフィールドの像における繋がれたパターンの繋ぎ部形状の観察を行うことが可能なことを特徴とするレチクル。