JP3328676B2

JP3328676B2 - 投影光学系の検査方法、マスク基板、及びマーク形成方法

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Publication number: JP3328676B2
Application number: JP31423591A
Authority: JP
Inventors: 信二郎近藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-11-28
Filing date: 1991-11-28
Publication date: 2002-09-30
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: JPH05152184A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子等の製造工
程中のリソグラフィに使用される投影露光装置の投影光
学系を検査する方法、その検査に好適なマスク基板（テ
ストレチクル）、及びそのマスク基板にマークを形成す
るためのマーク形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、リソグラフィ工程ではマスク
（レチクル）上のパターンを、感光基板としての半導体
ウェハ上に所定倍率で結像投影する投影露光装置が使わ
れている。この種の投影露光に用いる投影光学系は極め
て高い解像力を有し、実用化されているものでも、すで
に0.６μｍ以下の線幅のラインパターンを解像する能力
を備えている。このような解像力の他に、倍率誤差、歪
曲収差、非点収差、コマ収差、像面歪曲等の各種結像性
能も極めて良好であることが要求される。そこで、投影
光学系の性能を評価、検査するために、テストレチクル
を用いてウェハ上に試し焼きを行ない、ウェハ上のレジ
ストに形成されたテストレチクル内の各種チャートパタ
ーンの像を検査、測定することが行われている。

【０００３】図１はそのテストレチクルの一例を示し、
図１（Ａ）はテストレチクルＲｔ全体のパターン配置を
示す。テストレチクルＲｔ上のパターン形成領域Ｐｒ内
には、互いに異なる複数の位置毎に設定された局所領域
Ａが、評価ポイント領域ＴＰとして形成される。評価ポ
イント領域ＴＰ内には、例えば図１（Ｂ）に示すような
ラインアンドスペース状の格子マーク群Ｍ_x1、Ｍ_y1、Ｍ
_x2、Ｍ_y2、Ｍ_x3、Ｍ_y3が形成されている。尚、図１
（Ａ）中のパターン形成領域Ｐｒの外側、３ケ所に形成
されたマークＲmx、Ｒmy、Ｒm θは、このテストレチク
ルＲｔを投影露光装置内に装着する際のレチクルアライ
メントの為に使われる。

【０００４】さて、テストレチクルＲｔ上の複数の評価
点領域ＴＰのうち１つは、パターン形成領域Ｐｒの中央
に配置され、他の評価点領域ＴＰは中央のものを中心と
して点対称な関係で配置される。また図１（Ａ）では評
価点領域ＴＰを９個としてが、これに限られるものでは
なく、パターン形成領域Ｐｒ内であれば任意の位置に任
意の数だけ設けてよい。ここで図１（Ｂ）に示したマー
ク群は、いずれも５本のライン（クロム層）を一定のス
ペースをあけて形成したものである。そしてマーク群Ｍ
_x1、Ｍ_x2、Ｍ_x3はラインとスペースとをｘ方向に一定ピ
ッチで並べたものであり、マーク群Ｍ_y1、Ｍ_y2、Ｍ_y3は
ラインとスペースとをｙ方向に一定ピッチで並べたもの
である。さらにマーク群Ｍ_x1、Ｍ_y1内のラインの幅は、
設計上では0.５０μｍとして作られたものであり、マー
ク群Ｍ_x2、Ｍ_y2内のラインの幅は、設計上では0.４５μ
ｍとして作られたものであり、そしてマーク群Ｍ_x3、Ｍ
_y3内のラインの幅は、設計上では0.４０μｍとして作ら
れたものである。また評価点領域ＴＰ内の各マーク群の
近傍には、そのマーク群を投影光学系を介して、ウェハ
等の感光基板上へ投影したとき、感光基板上で得られる
ラインの像の幅を表わす数値（0.５０、0.４５、0.４
０）が刻設されている。

【０００５】このようなテストレチクルＲｔを使って投
影光学系の性能を評価する場合、パターン形成領域Ｐｒ
が投影光学系のレチクル側の投影視野内に含まれ、かつ
パターン形成領域Ｐｒの中心に投影光学系の光軸が通る
ように、テストレチクルＲｔを露光装置内でアライメン
トする。その後、テストレチクルＲｔのパターン形成領
域Ｐｒ内の各マーク群の像をウェハのレジスト層へ投影
露光し、露光されたウェハを現像することによって、各
マーク群のレジスト像をウェハ上に形成する。そして各
マーク群のレジスト像の５本分のライン部の各線幅を、
投影露光装置に組み込まれているウェハアライメント用
のマーク検出系、又は専用の線幅測定装置、例えば走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を使用して測定し、その平均
値を求める。そしてその平均線幅値と評価点領域ＴＰ内
に刻設された線幅の数値とを比較することによって、投
影視野内の評価点領域ＴＰの位置での結像性能を特定す
る。

【０００６】以上の測定、比較をテストレチクルＲｔ内
の各評価点毎に実行することにより、投影視野内での結
像性能のばらつきも求めることができる。また、レジス
ト像として形成された１つのマーク群内の５本のライン
が、互いに分離して解像されているか否かのみを目視チ
ェックするだけでも、結像性能を評価することができ
る。例えば図１（Ｂ）に示したマーク群のうち0.４０μ
ｍラインのマーク群Ｍ_y3、Ｍ_x3のみが５本ラインとして
分離していなければ、その投影光学系の公称の解像力は
0.４５μｍということになる。さらにマーク群Ｍ_y3、Ｍ
_x3のうちＸ方向にピッチを有するマーク群Ｍ_x3のレジス
ト像が５本ラインに分離し、マーク群Ｍ_y3のレジスト像
が分離していないとすると、その評価点で0.４μｍ線幅
に対して収差が顕著になることを意味する。

【０００７】またテスト露光の際、ウェハ上の複数のシ
ョット領域の夫々に、フォーカス位置をわずか（例えば
0.２５μｍ）ずつ換えてステップアンドリピート露光を
行ない、現像後のウェハのレジスト像を目視チェックす
ると、投影光学系の投影視野領域内の全体での像面湾
曲、傾斜（ＣＤ−フォーカス）等が読み取れる。このよ
うに目視チェックのみによって投影光学系の結像特性を
検査する場合、テストレチクルＲｔ内の複数の評価点Ｔ
Ｐの夫々に形成されたマーク群の線幅の正確さと、それ
に付随して刻設された数値とが判断の基準になってい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、投影光
学系の特性を検査するためのテストレチクルでは、そこ
に形成されたチャートパターン（マーク群）の線幅の正
確さを要求される。ところが、近年、投影光学系の解像
力の向上、新たな投影露光技術（位相シフト法、特殊照
明法等）の開発等によって、テストレチクル上に形成す
べきチャートパターンの線幅も微細化せざるを得ない状
況になってきた。しかしながら、評価すべき線幅が微細
化するにつれて、レチクル上にパターンを形成するとき
の線幅誤差が無視できないことがわかった。例えば図１
（Ｂ）中の0.４０μｍ幅のマーク群Ｍ_x3、Ｍ_y3を最小分
離線幅としてテスト露光したとき、マーク群Ｍ_x3のレジ
スト像のみが分離して解像したとすると、その状態から
テストレチクルを例えば９０°回転させてテスト露光す
ると、本来はマーク群Ｍ_y3のみが解像するはずなのに、
マーク群Ｍ_x3、Ｍ_y3のどちらも解像しない（又はどちら
も解像する）といった不都合が生ずる。これはマーク群
Ｍ_x3、Ｍ_y3の各マークライン幅に製造誤差が含まれてい
ることに他ならない。

【０００９】同様のことは、同一のテストレチクル内の
複数の評価点ＴＰ同士の間でも起こり得ることであり、
さらには全く同じチャートパターンをもつ別のテストレ
チクルとの間でも起こり得る問題である。線幅寸法誤差
としては、以上のように、マークの方向性による差、レ
チクル内のマーク位置によるばらつき、レチクル間差等
が考えられるが、これらの誤差を小さくしたレチクルを
得るためには、レチクル製造工程で試行錯誤を繰り返す
ために多大の時間と労力を要し、テストレチクルを短期
間に、かつ安価に制作することは従来の製造工程では困
難であった。また必要な精度でテストレチクルを作れる
としても、複数枚にわったて全く同一の精度を保つの
は、ほとんど不可能であった。

【００１０】そこで本発明は、これらの問題点を解決し
た投影光学系の検査方法、及び従来の数分の一の誤差
で、かつ短期間で作成可能なマスク基板、及び投影光学
系の検査に最適なマークを従来の数分の一の誤差で作成
するマーク形成方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決する為の手段】上記目的を達成するため、
本発明においてはテストレチクル上に形成すべき設計上
の理想線幅のマークとともに、設計上でわずかずつ線幅
を変えた複数本のマークを同時に形成しておき、レチク
ル完成後に、それらの複数のマークの線幅を精密に測定
し、理想線幅に最も近い１つのマークを選び、実際のテ
スト露光によってレジスト像を評価するときは、その選
ばれた１つのマークを使うようにした。また、マーク
は、該マークの設計上の理想線幅に対して線幅を変更し
た線幅変更マークに、マーク形成装置の線幅製造誤差量
を考慮して形成するようにした。

【００１２】

【作用】一般にレチクル上にチャートパターンを作成す
る場合、電子ビーム描画装置、パターンジェネレータ等
で各種のマーク群をガラス基板上のクロム層に被覆され
たレジスト層に形成する。その後レジスト層の現像、ク
ロム層のエッチングにより不要なクロム部分を除くこと
でレチクルパターンが完成する。この一連の製造工程に
おいて、設計上での線幅が太い細いにかかわらず、位置
的に近傍にある複数本のマークは一様に線幅変化を起
す。そこで本発明はこの現象を利用して、製造工程で避
けられない線幅誤差量、すなわち製造規格値よりも微細
な量ずつ線幅を順次変化させた複数本のマークを用意す
るようにした。このようにすると、その複数本のマーク
のうち、少なくとも１つは理想線幅に近くなる。

【００１３】

【実施例】図２は本発明の実施例によるテストレチクル
の製造工程の流れを模式的に示したものであり、図３は
本実施例のテストレチクル上の各評価点ＴＰ内に形成さ
れるマーク群の配置を示すものである。まず図２に示し
たステップＳ１において、テストレチクル内の各種パタ
ーンをＣＡＤによって設計するが、このとき各評価点Ｔ
Ｐには図３のようなマーク群が形成されるように設計さ
れる。図３において、Ｘ方向の一例に並ぶ複数のマーク
群は、テスト露光時の投影像として、上段から0.５０μ
ｍ、0.４５μｍ、及び0.４０μｍとなる線幅のマーク群
である。ただし本実施例では、設計上の理想線幅値に対
して±0.０３μｍの範囲内で0.０１μｍ単位で線幅を変
化させた７組のマーク群をＸ方向に並べる。

【００１４】この図３のチャート中でＸ方向に並んだ数
値（−３、−２、−１、０、＋１、＋２、＋３）は、そ
の微小変化量（0.０１μｍ）を１００倍して表わし、Ｙ
方向に並んだ数値（５０、４５、４０）は理想線幅値の
ウェハ上での寸法を１００倍して表わしたものである。
またＸ方向に並ぶ７組のマーク群は、いずれも５本のク
ロム線がラインアンドスペース状に同一ピッチで形成さ
れ、そのクロム線の幅のみが0.０１μｍずつ変化してい
る。この図３のようなチャートパターンを、図１（Ａ）
に示したようにレチクル上の複数ケ所に配置するように
ＣＡＤにより設計を行なう。

【００１５】次に図２のステップＳ２で用意されたレジ
スト塗布済みの原版（石英ガラス上の全面に0.１〜0.５
μｍ厚でクロム層を蒸着したもの）を、ステップＳ３に
おいて、電子ビーム描画装置により露光する。このとき
描画装置は、当然のことではあるが、ステップＳ１で作
成されたチャートの設計データに基づいて各マーク群の
パターンを発生する。

【００１６】次にステップＳ４で、露光された原版を現
像してエッチングした後、所定の後処理を行なうことに
よって、テストレチクルＲ_t0が完成する。本実施例では
ステップＳ１〜Ｓ４までの工程を、マスク作成工程と
し、それらに使われる各種製造装置の一群をマスク作成
装置と呼ぶことにする。そしてこのマスク作成工程で最
終的に得られる製造公差、すなわち１本のマーク線幅の
制御規格値をレチクル上の寸法で±ΔＤとしたとき、図
３中でＸ方向に並んだ７組のマーク群の線幅変化量の最
大変化範囲±ΔＬを±ΔＤと等しくすると、マーク群の
線幅の単位変化量はΔＤ／３に対応する。仮りにそのテ
ストレチクルＲ_t0が１／５縮小投影露光装置の検査用に
使われるものとすると、±ΔＤ（±ΔＬ）は±0.１５μ
ｍに対応し、ΔＤ／３は0.０５μｍになる。

【００１７】以上のように各マーク群を形成すると、Ｘ
方向に並んだ７組のマーク群のうち、設計上で理想線幅
値として考えられている中央のマーク群（数値０のも
の）は、マスク作成工程（プロセス）の後では、±ΔＤ
の範囲で線幅変化を起こしている可能性が大きい。しか
しながらこのことは同時に、７組のマーク群の全てにつ
いて同様に起ることになるので、線幅が太くなるような
プロセスでは７組のマーク群のうち理想線幅値よりもわ
ずかに細い線幅のマーク群（Ｍ_a1〜Ｍ_a3、Ｍ_b1〜Ｍ_b3、
Ｍ_c1〜Ｍ_c3）の１つが太くなって理想値に近くなる。あ
るいは線幅が細くなるプロセスでは、理想線幅値よりも
わずかに太い線幅のマーク群（Ｍ_a5〜Ｍ_a7、Ｍ_b5〜
Ｍ_b7、Ｍ_c5〜Ｍ_c7）の１つが細くなって理想値に近くな
る。

【００１８】以上のことから、上記条件のもとでテスト
レチクルを作成すると、ΔＤ／３ずつ線幅を変えた７組
のマーク群のうちいずれか１つのマーク群の線幅は、理
想値に対して±（ΔＤ／３）／２の製造誤差範囲に入れ
ることが可能になる。以上のことは、線幅制御規格値が
±ΔＤであるマスク作成工程では、理想値に対して線幅
がΔＤ／ｎ刻みで大小変化させたマーク群の（２ｎ＋
１）個を存在させれば、レチクル内の評価点の位置差、
マークの方向性の差異、レチクルの差異等にかかわら
ず、全て同じ手法でテストレチクルが作成できることを
意味する。

【００１９】また、線幅変化数ｎを大きくすると、レチ
クルの製造工程上での線幅誤差許容量、すなわち規格値
±ΔＤも大きくできるので、それだけレチクル製造時の
線幅管理が容易になり、短期間で製作することができ
る。尚、本実施例ではマスク作成工程での線幅制御規格
値±ΔＤと、テストレチクル上の７組のマーク群（Ｍ_a1
〜Ｍ_a7等）の最大線幅変化範囲±ΔＬとは等しいものと
したが、ΔＬ＞ΔＤでも同様であることは言うまでもな
い。従って一般化して述べるなら、ΔＬ＞ΔＤのもと
で、ｎを整数として、線幅変化量をΔＬ／ｎとした（２
ｎ＋１）個のマーク群を並べ、かつ変化量ΔＬ／ｎを規
格値ΔＤよりも十分小さくする（例えば半分以下）こと
が条件となる。

【００２０】以上のようにして作成されたテストレチク
ルＲ_t0は、図２で示したステップＳ５において、各マー
ク群の線幅の測定を行なう。その結果、例えば図３中の
マーク群のうち、0.５０μｍラインの７組のマーク群Ｍ
_a1〜Ｍ_a7のうち、理想線幅に最も近い１つのマーク群が
Ｍ_a3であることがわかると、その結果をステップＳ６で
記録する。また設計上は同一の線幅変化量であっても、
マークの方向性によるちがいもあるので、Ｘ方向用のマ
ーク群とＹ方向用のマーク群とは同じ組にならないこと
もある。

【００２１】尚、ステップＳ５の測定には、線幅程度の
微小寸法測定と長距離寸法測定とがともに可能な専用測
定装置を用いるのがよく、その一例として株式会社ニコ
ン製の光波２Ｉ、又は光波３Ｉが適している。またステ
ップＳ６の記録は、測定した結果を検査員が逐次記録用
紙に書き込んでペーパーの形で残してもよいが、その種
の測定装置では、線幅測定の他に、各マーク群（又は各
評価点）の中心座標値、アライメントマーク（Ｒmx、Ｒ
my、Ｒm θ）の位置誤差等も合わせて計測するので、そ
れらの測定データと共にフロッピーディスクＭＦＤ、又
は磁気カード等に書き込んで残してもよい。

【００２２】従ってステップＳ６が終了した後では、テ
ストレチクルＲ_t0と記録された媒体（ペーパー、又はデ
ィスクＭＦＤ）とを用いて、従来と同様にテスト露光が
できる。この段階でテスト露光を行なった場合、ウェハ
上に形成される各マーク群のうち、どれが基準になるの
かが解らないので、ペーパー、又はディスクＭＦＤから
のデータを読み取って、その評価点内で理想線幅に近い
マーク群のレジスト像を評価すればよい。しかしこれだ
と、実際の検査の際にわずらわしさがあるので、さらに
図２中のステップＳ７によって真に使えるマーク群がテ
ストレチクル上でわかるように、パターン修正装置等に
よってマーキングを施すとよい。この様子を図４に示
す。図４は図３と同じルールで、テストレチクル上にマ
ーク群Ｍ_a1〜Ｍ_a7、Ｍ_b1〜Ｍ_b7、Ｍ_c1〜Ｍ_c7を形成した
ものであるが、このチャート中の数値は、ウェハ上のレ
ジスト像として直読できるように、実寸法（μｍ単位）
にしてある。パターン修正装置は、高エネルギーのレー
ザビームのスポットをパターン（クロム層）に照射し
て、その一部を蒸発させる機能を有するので、ステップ
Ｓ６で記録された測定データに基づいて、不要なマーク
群をスポット照射により除去する。図４中でマーク群の
上に丸印をつけた部分が除去されたものである。すなわ
ち、図４で0.５０μｍルールのものはＸ方向用として設
計値±０のマーク群Ｍ_a4xを残し、Ｙ方向用として設計
値＋0.０１のマーク群Ｍ_a5yを残す。

【００２３】このようにしてパターン修正されたテスト
レチクルＲ_t1では、７組のマーク群のうち真に必要なく
マーク群のみが無傷で残り、他の６組のマーク群には全
てスポット照射による円状の傷が刻設される。このテス
トレチクルＲ_t1を使って検査を行なう場合は、ウェハ上
に形成された各マーク群のレジスト像のうち、無傷のも
ののみを評価すればよく、記録されたペーパーやディス
クのデータを読み出す必要はない。尚、マーキングの手
法は、周知のものが種々存在するので、それらの技術を
適宜利用すればよく、真に必要なマーク群の極近傍に特
別な指示マークを付加することにしてもよい。

【００２４】ところで、マスク作成工程（マスク製造装
置）では線幅変化量ΔＬ／ｎ（又はΔＤ／ｎ）の刻み自
体に誤差が生じてばらつきがあると考えられ、得られる
理想線幅の寸法精度は悪化する可能性もある。これを避
けるためにも、設計上での変化量ΔＬ／ｎ（ΔＤ／ｎ）
を小さくすることで理想値に近い値を得ることができ
る。しかしながら、レチクル製造用の電子ビーム描画装
置は、電子ビームのスポットサイズ以下にパターン寸法
を変化させることには限界があり、同時にその程度の微
小域での正確な寸法制御も困難である。

【００２５】そこで電子ビーム描画装置で作るチャート
パターンを拡大原画パターンとして、縮小投影光学系を
搭載したフォトリピータ等によって、テストレチクルと
なるガラス板上に縮小投影するようにすれば、より微細
な線幅変化をもつマーク群をテストレチクル上で得るこ
とができる。仮りにフォトリピータの縮小率が１／１０
であるものとし、テストレチクルが１／５縮小投影のス
テッパーで使われるものとすると、フォトリピータに装
着されるチャートパターン原画（中間レチクルとする）
の線幅は、最終的にウェハ上で得られる線幅の５０倍で
よいことになる。そこで、図３、又は図５のチャートパ
ターンを電子ビーム描画装置により中間レチクル上形成
し、その中間レチクルをフォトリピータに装着した状態
で、テストレチクルとなるガラス板をステッピングさせ
て図１（Ａ）中の各評価点ＴＰの夫々に投影露光すれば
よい。この場合、テストレチクル上での線幅規格値±Δ
Ｄを±0.１５μｍ、テストレチクル上で最終的に得られ
る理想線幅のマーク群の線幅精度（±ΔＤ／２ｎ）を±
0.０２５μｍとすると、中間レチクル上ではその１０倍
の寸法でよいことから、それぞれ規格値は±1.５μｍ、
最終線幅精度は±0.２５μｍになる。すなわち、中間レ
チクルを製造するまでの線幅管理精度は±1.５μｍにゆ
るめられ、かつ線幅の変化量も0.５μｍと大きくなる。
このため電子ビーム描画装置による寸法制御も容易にな
る。

【００２６】以上のようにフォトリピータをマスク製造
工程に加えた場合、その分だけプロセスが増えることに
よる線幅制御精度の劣化も考えられるが、本実施例では
その劣化も考慮して規格値±ΔＤと変化量ΔＤ／ｎとを
決めるだけで、十分に精度の高いテストレチクルを得る
ことができる。さて、図５は図３に示したマーク群の一
例を拡大して表わしたもので、ウェハ上で0.５０μｍの
理想線幅値となるように設計されているマーク群
Ｍ_a4y、Ｍ_a4 _xと、それに対して線幅がウェハ上で0.０
１μｍだけ太いマーク群Ｍ_a5y、Ｍ_a5 _xと、理想値に対
してウェハ上で0.０２μｍだけ太いマーク群Ｍ_a6y、Ｍ
_a6xとを示す。マーク群Ｍ_a4y、Ｍ_a4xの各ライン（ク
ロム部）の幅をＬＤ₀、各スペース部の幅をＳＤ₀、そ
してマークピッチをＰｇとしたとき、上述の実施例では
ピッチＰｇを変えずにライン部の幅のみを変えるように
した。すなわち、マーク群Ｍ_a5y、Ｍ_a5xではライン部
の幅ＬＤ₁は、ＬＤ₁＝ＬＤ₀＋0.０１（μｍ）であ
り、スペース部の幅ＳＤ₁はＳＤ₁＝ＳＤ₀−0.０１
（μｍ）である。同様にマーク群Ｍ_a6y、Ｍ_a6xでは、
ライン部の幅ＬＤ₂はＬＤ₂＝ＬＤ₀＋0.０２（μｍ）
であり、スペース部の幅ＳＤ₂はＳＤ₂＝ＳＤ₀−0.０
２（μｍ）である。通常、この種のラインアンドスペー
スパターンはデューティを５０％（ＬＤ ₀＝ＳＤ₀）に
するのが一般的である。しかしながら本発明のように、
マスク製造工程中に生ずるラインパターンの細りや太り
を利用する場合、設計上で理想値となっているマーク群
Ｍ_a4はデューティを５０％とし、その他のライン部の線
幅が変化するマーク群については必然的にデューティが
５０％からずれてくる。もし仮りに全てのマーク群でデ
ューティも５０％になるように設計すると、最終的にテ
ストレチクル上に形成されたマーク群の線幅を測定して
選んだ１つのマーク群では、デューティが５０％になっ
ていないことがある。例えば図５中のマーク群Ｍ_a6yを
設計上でＬＤ₂＝ＳＤ₂（デューティ５０％）にしてお
き、出来上がったマーク群Ｍ_a6yの線幅を測定したとき
に、それが理想値に最も近いものとすると、これはライ
ン部がプロセスによって細った結果であり、それに反し
てスペース部は太ることになる。従って、ある理想線幅
値を中心として微小量（ΔＤ／ｎ、又はΔＬ／ｎ）ずつ
線幅を大小変化させたマーク群の組は、全て同じピッチ
Ｐｇで設計しておくことが望ましい。

【００２７】以上、本発明の実施例では、クロム層とし
てレチクル上に形成されたライン部を１本のマークとし
て考えたが、ライン部とライン部の間のスペース部を１
本のマークとして考え、１つのマーク群が４本のスペー
ス部で構成されているとしてもよい。また先の実施例で
は、線幅変化量ΔＬ／ｎを0.０５μｍとしたが、この変
化量の誤差をも考慮すると、規格値±ΔＤが±0.１５μ
ｍのもとで、ΔＬ／ｎを0.０４μｍ、ｎを４、±ΔＬを
±0.１６μｍにして、−0.１６μｍから＋0.１６μｍま
で0.０４μｍ刻みで線幅を変化させたマーク群の９組を
用意すると、より確実に±0.０２５μｍの線幅精度をも
つマーク群が得られる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明は、従来と同じマ
スク作成手法を用いて製造されたマスクでありながら、
極めて高い精度で管理された線幅のマークを得ることが
可能となる。このため投影光学系の結像性能をより厳密
に評価することが可能になる。また、マスク作成上で若
干手間のかかるところは、ＣＡＤによるパターン設計時
と、マスク上に形成されたマーク群の線幅を測定するこ
とだけであり、マスク作成工程中の全てで精度向上を目
指す必要がないといった利点がある。さらに１枚のマス
ク基板中の複数ケ所の夫々に同様のマーク群を全く同一
の線幅精度で形成することができ、しかも多数枚のマス
ク基板の相互でも線幅精度が一定に保たれるといった効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のテストレチクルと評価点のチャートパタ
ーンとを示す図。

【図２】本発明の実施例によるテストレチクルの作成方
法の工程を示す図。

【図３】本発明の実施例によるチャートパターンの一例
を示す図。

【図４】図３のチャートパターン中で不要なマーク群と
必要なマーク群とを識別するためのマーキング処理を行
なった後のチャートパターンを示す図。

【図５】本発明の実施例中のマーク群を拡大して誇張し
た図。

【主要部分の符号の説明】

Ｒｔ、Ｒ_t0、Ｒ_t1・・・・・テストレチクルＴＰ・・・・・評価点（チャート）Ｍ_a1〜Ｍ_a7、Ｍ_b1〜Ｍ_b7、Ｍ_c1〜Ｍ_c7・・・・・マーク群

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マスク基板上に形成された所定線幅のマー
クの像を、検査すべき投影光学系を介して所定面上に転
写した後、該所定面上に転写された前記マークの像に基
づいて、前記投影光学系の光学特性を検査する方法にお
いて、前記所定線幅のマークに関する設計上の理想線幅に対し
て線幅を変更した線幅変更マークを、所定の線幅製造誤
差を有するマスク作成装置を用いて前記マスク基板上に
形成することにより、前記線幅変更マークに前記マスク
作成装置の前記線幅製造誤差が加えられ、前記設計上の
理想線幅に近いマークを作成する工程と、前記工程で作成された設計上の理想線幅に近いマーク
を、前記所定線幅のマークとして、前記投影光学系を介
して前記所定面上に転写する工程とを有することを特徴
とする投影光学系の光学特性を検査する方法。
【請求項２】前記設計上の理想線幅に対する前記線幅変
更マークの線幅の変更量は、前記マスク作成装置の線幅
製造誤差量以下であることを特徴とする請求項１に記載
の投影光学系の光学特性を検査する方法。
【請求項３】マスク基板上に形成された所定線幅のマー
クの像を、検査すべき投影光学系を介して所定面上に転
写した後、該所定面上に転写された前記マークの像に基
づいて、前記投影光学系の光学特性を検査する方法にお
いて、前記所定線幅のマークに関する設計上の理想線幅を中心
として、線幅を段階的に変更した複数の線幅変更マーク
を、所定の線幅制御規格を有するマスク作成装置によっ
て前記マスク基板上に形成する工程と、前記マスク基板に形成された前記複数の線幅変更マーク
の線幅をそれぞれ測定し、前記複数の線幅変更マークの
中から、前記設計上の理想線幅に最も近いマークを、前
記所定線幅のマークとして選択する工程とを有すること
を特徴とする投影光学系の光学特性を検査する方法。
【請求項４】前記複数の線幅変更マークは、前記マーク
作成装置の線幅制御規格以下の変化量で段階的に線幅を
大小変化させて形成されることを特徴とする請求項３に
記載の投影光学系の光学特性を検査する方法。
【請求項５】前記マスク作成装置の線幅制御規格の値を
±ΔＤとし、前記複数の線幅変更マークの各線幅の理想
線幅値に対する最大変化量を±ΔＬとしたとき、該最大
変化量ΔＬをｎ等分した値ΔＬ／ｎが前記規格値ΔＤよ
りも小さくなるように設定し、前記複数の線幅変更マー
クの各線幅をΔＬ／ｎずつ変化させたことを特徴とする
請求項第４項に記載の方法。
【請求項６】前記マスク作成装置は、前記複数の線幅変
更マークに対応した拡大原画パターンを設計データに基
づいて作成するパターン発生装置と、前記拡大原画パタ
ーンを前記マスク基板となる感光基板上に所定の倍率で
縮小投影する露光装置とを含むことを特徴とする請求項
１から請求項５のいずれかに記載の投影光学系の光学特
性を検査する方法。
【請求項７】基板上に所定線幅のマークを形成するマー
ク形成方法において、前記所定線幅のマークに関する設計上の理想線幅に対し
て線幅を変更した線幅変更マークを、所定の線幅製造誤
差を有するマスク作成装置を用いて前記マスク基板上に
形成することにより、前記線幅変更マークに前記マーク
形成装置の線幅製造誤差量が加えられ、前記設計上の理
想線幅に近いマークを形成し、前記所定線幅のマークは、前記線幅変更マークに前記線
幅製造誤差量が加えられて形成された前記設計上の理想
線幅に近いマークであることを特徴とするマーク形成方
法。
【請求項８】前記線幅変更マークは、前記マーク形成装
置の線幅製造誤差以下の変化量で段階的に線幅を大小変
化させた複数のマーク集合体で構成され、前記所定線幅のマークは、前記複数のマーク集合体の中
で、前記設計上の理想線幅に最も近いマークであること
を特徴とする請求項７に記載のマーク作成方法。
【請求項９】基板上に所定線幅のマークを形成するマー
ク形成方法において、前記マークの設計上の理想線幅を中心として、線幅を段
階的に変更した複数の線幅変更マークを、所定の線幅制
御規格を有するマーク作成装置によって形成し、前記マーク作成装置によって形成された複数の線幅変更
マークの中から、前記設計上の理想線幅に最も近いマー
クを、前記所定線幅のマークとして選択することを特徴
とするマーク形成方法。
【請求項１０】前記線幅変更マークの線幅は、前記所定
の線幅制御規格以下の変化量で段階的に大小変更される
ことを特徴とする請求項９に記載のマーク形成方法。
【請求項１１】請求項７から請求項１０のいずれかに記
載のマーク形成方法で形成されたマークを有するマスク
基板。
【請求項１２】検査すべき投影光学系を介して所定面上
に転写される所定線幅のマークが形成されたマスク基板
において、前記マークの設計上の理想線幅を中心として、マスク作
成装置の線幅制御規格以下の変化量で線幅を段階的に変
更した複数の線幅変更マークを備えたことを特徴とする
マスク基板。
【請求項１３】前記複数の線幅変更マークのうち、前記
理想線幅に最も近いマークを、前記所定線幅のマークと
して指定するための表示パターンを形成したことを特徴
とする請求項１２に記載のマスク基板。