JP3393947B2 - 半導体回路パターンの評価方法と評価システム及び描画方法及び描画システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置等に使
用されるマスク，レチクル等に設けられた半導体回路パ
ターンを評価する技術に係わり、特にパターンの位置
（座標）計測，寸法測定，欠陥検査等に供される半導体
回路パターンの評価方法及び評価システムに関する。さ
らに本発明は、上記技術を利用した半導体回路パターン
の描画方法及び描画システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬＳＩの高集積化に伴い半導体装
置に要求される回路線幅は、益々狭くなってきている。
これらの半導体装置は、従来所望の回路パターンが形成
された数十種類の原画パターン（レチクル或いはマス
ク）をウエハ上の露光領域に、高精度に位置合わせされ
た後に転写される。このためのパターン転写装置は、高
精度な光学系を有する縮小投影露光装置で、転写される
側のウエハ全面に露光できるようウエハ側は高精度なＸ
Ｙステージ上に固定されている。このとき、ウエハが光
学系に対しステップ＆リピートするために、上記の転写
装置はステッパと呼ばれている。

【０００３】ステッパの縮小率は、従来５分の１のもの
が主流であった。これまで光の波長限界から、１μｍ以
下のパターンは解像できないといわれてきたが、光学系
・照明系の改良やレチクル上に光の位相を調整する位相
シフトマスク等の出現により、サブミクロンパターンを
解像するに至っている。また、一方で高集積化に伴うチ
ップサイズの増大が露光視野を大きくしていったため、
高解像度を有して一括転写をするための広い領域でレン
ズ歪みの極めて小さい光学レンズを製造することが非常
に困難になってきている。

【０００４】原画パターンは、高精度に仕上げられたガ
ラス基板上に描かれ、レジストプロセス等を経てＣｒの
パターンとして形成される。通常、片面にＣｒを蒸着し
たガラス基板上にレジストを均一に塗布したものを使用
する。集束した電子或いはレーザ等を光源としたエネル
ギービームを使って所望の場所のレジストを感光させる
ため、設計データに従ってビームスポットを基板の全面
を走査する。この変質したレジストを使って、Ｃｒエッ
チングを場所によって抑止させて、所望のＣｒパターン
を得る。また、このとき絞られたビームスポットを繋い
で一つのパターンを形成していくため、ビームのコント
ロール次第では高精度にパターンを形成することが可能
となっている。

【０００５】上記のような装置を用いてガラス基板上に
設けられた高精度なＣｒパターンは、ステッパに搭載さ
れて露光に用いられる前に、所望の寸法精度をもって仕
上がっていることの確認を行う必要がある。通常、図１
に示すように、パターンが描かれたレチクル１を高精度
なＸＹステージ４上に固定して、絞られたエネルギービ
ーム１２を照射し、レチクル１上のパターンエッジから
の信号１４を検出する。なお、この検出に用いられるエ
ネルギービーム１２は、レーザ又は電子ビームなどであ
る。そのとき、ステージ４のＸＹ位置情報との相関か
ら、ＸＹステージ平面上の任意のＸＹ基準に対するパタ
ーンの位置を知ることができる。このようなパターン位
置計測装置を用いて、原画パターン位置精度を保証する
ことができる。なお、位置情報はレーザ干渉計やリニア
スケールからの位置信号パルスなどがあげられる。

【０００６】従来、パターン位置計測装置では、レチク
ル１は図２に示すように基板パターン面３を上にして、
裏面周辺の少なくても３点以上を真空チャック２により
固定される。このとき、パターン位置計測装置に固定さ
れたレチクル１は図６（ａ）に示すような断面形状とな
る。

【０００７】パターン描画装置では、図３に示すように
パターンの描かれる基板表面周辺に少なくとも３つ以上
設けられた基準５に対し、基板裏面側より支持部６によ
り少なくとも３点以上で支持して基準５に対し押しつけ
て固定する。従って、描画装置に固定されたレチクルは
図２に示したパターン位置計測装置に固定されたレチク
ルと同様な断面形状をとるものと考えられる。

【０００８】一方、パターン転写装置では、図４に示す
ようにパターンの描かれた基板表面３を下にして、その
パターン周辺部を少なくとも３点以上で支持して真空チ
ャック２等により固定されている。そのため、転写装置
に固定されたレチクルは図５（ａ）に示すような断面形
状をとることになる。

【０００９】なお、図５、図６において、（ａ）はレチ
クルを固定した時に生じるマスク形状、（ｂ）はそれを
絶対平面に焼き直した時に生じるパターン寸法の変化を
示している。９はパターンが縮む方向、１０はパターン
が伸びる方向、１１はレチクルの中立面を示している。

【００１０】従って、図５、図６に示すように転写装置
搭載時の基板形状によるパターンの位置ずれとパターン
位置計測装置搭載時の基板形状によるパターンの位置ず
れがそれぞれ逆方向に発生する恐れがある。即ち、パタ
ーン位置計測装置で良品と判断したレチクルが、転写装
置に搭載することによって自重たわみ等によって見かけ
上縮むことにより、基板の片面に描かれたパターンが歪
んで、結果的に露光されたパターンに不具合が生じる恐
れがある。

【００１１】また、描画時の基板の表面形状は、必ずし
もパターン露光時の基板表面形状を反映しておらず、今
後パターン精度がさらに厳しくなったときに、実際に転
写装置に搭載して使用できるレチクルを供給することが
できなくなる恐れがある。

【００１２】さらに、描画装置の描画精度を向上するた
めには、描画結果即ち描画されたパターンの評価結果を
もとにパターン位置計測装置で評価する必要があるが、
上述したように描画装置とパターン位置計測装置とで、
置載された基板形状が異なることに起因する位置ずれが
生じると、描画精度向上のためのフィードバックが描画
装置に対して得られなくなるなり、向上するつもりで描
画精度を悪化するという恐れがある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、パタ
ーン評価装置にレチクルを固定した時の基板形状、転写
装置にレチクルを固定した時の基板形状、さらには描画
装置にレチクルを固定した時の基板形状が異なるため
に、それぞれの場合において基板表面に形成されたパタ
ーンに伸縮が生じ、レチクル上でのパターン位置計測結
果と露光されたウェハ上でのパターン位置との間に矛盾
が生じる。このため、パターン評価の精度及び信頼性が
低下する。

【００１４】同様に、描画装置にレチクルを固定した時
の基板形状と、転写装置にレチクルを固定した時の基板
形状とが異なるために、それぞれの場合において基板表
面に形成されたパターンに伸縮が生じ、描画した時のパ
ターン寸法と露光されたウェハ上でのパターン寸法との
間に矛盾が生じる。

【００１５】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、パターン評価装置，転
写装置，描画装置などの装置間に存在する基板固定時の
基板表面形状変化に起因するパターン位置情報のずれを
補正することができ、信頼性の高い評価を行い得る半導
体回路パターンの評価方法及び評価システムを提供する
ことにある。

【００１６】また、本発明の他の目的は、パターン転写
装置と描画装置間に存在する基板固定時の基板表面形状
変化に起因するパターン位置のずれを補正することがで
き、精度の高い描画を行い得る半導体回路パターンの描
画方法及び描画システムを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、次のような構成を採用している。即ち、本
発明（請求項１，２）は、半導体回路パターンの評価方
法において、第１の基板の表面に形成された半導体回路
パターンを第２の基板に転写するためのパターン転写装
置（又は粒子線，電子線又は光によって半導体回路のパ
ターンを描画するためのパターン描画装置）内に設置さ
れた第１の基板に対し、任意の曲面又は絶対平面に対す
る基板表面の高さを測定又は算出して、パターン転写装
置（又はパターン描画装置）内における第１の基板表面
の高さ情報を記憶する工程と、第１の基板の表面に形成
された半導体回路パターンを評価するためのパターン評
価装置内に設置された第１の基板に対し、任意の曲面又
は絶対平面に対する基板表面の高さを測定又は算出し
て、パターン評価装置内における第１の基板表面の高さ
情報を記憶する工程と、前記記憶された２つの高さ情報
を基に、前記パターン評価装置内に設置した状態から前
記パターン転写装置（又はパターン描画装置）内に設置
した状態までの第１の基板の形状変化分を求め、この形
状変化によって生じる第１の基板表面における任意の点
（Ｘ，Ｙ）におけるＸＹ方向の位置ずれ分を算出する工
程と、前記パターン評価装置内に設置された第１の基板
の表面に粒子線，電子線又は光を照射し、該照射により
基板表面から得られる信号を検出して、基板表面に形成
された半導体回路パターンの位置情報を得る工程と、得
られた半導体回路パターンの位置情報を前記算出された
位置ずれ分に基づいて補正し、補正された位置情報を基
にパターン位置を評価する工程と、を含むことを特徴と
する。

【００１８】また、本発明（請求項３，４）は、半導体
回路パターンの評価システムにおいて、パターン評価装
置内に設置された第１の基板の表面に粒子線，電子線又
は光を照射し、該照射により基板表面から得られる信号
を検出して、基板表面に形成された半導体回路パターン
の位置情報を得る手段と、前記パターン評価装置内に設
置された第１の基板に対し、任意の曲面又は絶対平面に
対する基板表面の高さを測定又は算出する手段と、前記
測定又は算出された第１の基板表面の高さ情報を記憶す
る第１の記憶手段と、第１の基板の表面に描かれた半導
体回路パターンを第２の基板に転写するためのパターン
転写装置（又は粒子線，電子線又は光によって半導体回
路のパターンを描画するパターン描画装置）内に設置さ
れた第１の基板に対し、任意の曲面又は絶対平面に対す
る基板表面の高さを測定又は算出する手段と、前記測定
又は算出された第１の基板表面の高さ情報を記憶する第
２（又は第３）の記憶手段と、第１及び第２（又は第
３）の記憶手段に記憶された各々の高さ情報に基づい
て、前記パターン評価装置内に設置した状態から前記パ
ターン転写装置（又はパターン描画装置）内に設置した
状態までの第１の基板の形状変化分を求め、この形状変
化によって生じる第１の基板表面における任意の点
（Ｘ，Ｙ）におけるＸＹ方向の位置ずれ分を算出する手
段と、前記算出された位置ずれ分に基づいて前記半導体
回路パターンの位置情報を補正する手段と、前記補正さ
れた位置情報に基づいてパターン位置を評価する手段
と、を具備してなることを特徴とする。

【００１９】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 予め一度或いは任意の時間毎に、第１の基板が固定
される際の任意曲面又は絶対平面に対する第１の基板の
表面の高さを測定すること。 (2) 半導体回路パターンの位置情報の評価に際して、該
パターンを描画する際の設計データと比較すること。 (3) 第１の基板の表面の高さを測定する手段として、共
焦点光学系を用いたオートフォーカス機構，接触式マイ
クロセンサ，又は静電容量式マイクロセンサを用いるこ
と。

【００２０】また、本発明（請求項５）は、半導体回路
パターンの描画方法において、粒子線，電子線又は光に
よって半導体回路のパターンを描画するためのパターン
描画装置内に設置された第１の基板に対し、任意の曲面
又は絶対平面に対する基板表面の高さを測定又は算出し
て、パターン描画装置内における第１の基板表面の高さ
情報を記憶する工程と、第１の基板の表面に形成された
半導体回路パターンを第２の基板に転写するためのパタ
ーン転写装置内に設置された第１の基板に対し、任意の
曲面又は絶対平面に対する基板表面の高さを測定又は算
出して、パターン転写装置内における第１の基板表面の
高さ情報を記憶する工程と、前記記憶された２つの高さ
情報に基づいて、前記パターン描画装置内に設置した状
態から前記パターン転写装置内に設置した状態までの第
１の基板の形状変化分を求め、この形状変化によって生
じる第１の基板表面における任意の点（Ｘ，Ｙ）におけ
るＸＹ方向の位置ずれ分を算出する工程と、前記パター
ン描画装置でパターンを描画する際における描画パター
ンデータを前記算出された位置ずれ分に基づいて補正
し、補正されたデータに基づいてパターンを描画する工
程と、を含むことを特徴とする。

【００２１】また、本発明（請求項６）は、半導体回路
パターンの描画システムにおいて、第１の基板の表面に
形成された半導体回路パターンを第２の基板に転写する
ためのパターン転写装置内に設置された第１の基板に対
し、任意の曲面又は絶対平面に対する基板表面の高さを
測定又は算出する手段と、前記測定又は算出された第１
の基板表面の高さ情報を記憶する第２の記憶手段と、粒
子線，電子線又は光によって半導体回路のパターンを描
画するためのパターン描画装置内に設置された第１の基
板に対し、任意の曲面又は絶対平面に対する基板表面の
高さを測定又は算出する手段と、前記測定又は算出され
た第１の基板表面の高さ情報を記憶する第３の記憶手段
と、第２及び第３の記憶手段に記憶された各々の高さ情
報に基づいて、前記パターン描画装置内に設置した状態
から前記パターン転写装置内に設置した状態までの第１
の基板の形状変化分を求め、この形状変化によって生じ
る第１の基板表面における任意の点（Ｘ，Ｙ）における
ＸＹ方向の位置ずれ分を算出する手段と、前記パターン
描画装置における描画パターンデータを前記算出された
位置ずれ分に基づいて補正する手段と、を具備してなる
ことを特徴とする。

【００２２】また、本発明（請求項７）は、半導体回路
パターンが形成された基板に粒子線，電子線又は光を照
射し、該照射により基板表面から得られる信号を検出し
て、基板表面に形成された半導体回路パターンの位置情
報を得る手段と、前記基板の表面の高さを測定して基板
のたわみを求める手段と、該手段により得られた基板の
たわみに基づいて前記パターンの位置情報を補正する手
段と、補正された位置情報に基づいて半導体回路パター
ンを評価する手段とを備えた半導体回路パターンの評価
システムにおいて、基板のたわみに起因するｘ，ｙ方向
の位置補正量を算出するため、表面形状を記述する関数
の係数を最小自乗法により求めるにあたり、複数の異な
る位置で高さを測定して得られた複数の高さデータを用
い、基板上の位置ｘ，ｙに対して測定した高さをｚとし
たとき、表面形状が、 ｚ＝ａ₀ ＋ａ₁ ｘ ＋ａ₂ ｙ ＋ａ₃ ｘ² ＋ａ₄ ｘｙ ＋ａ₅ ｙ² ＋ａ₆ ｘ³ ＋ａ₇ ｘ² ｙ＋ａ₈ ｘｙ² ＋ａ₉ ｙ³ ＋ａ₁₀ｘ⁴ ＋ａ₁₁ｘ³ ｙ＋ａ₁₂ｘ² ｙ² ＋ａ₁₃ｘｙ³ ＋ａ₁₄ｙ⁴ なる関数の係数ａ₀ 〜ａ₁₄で表されることを特徴とす
る。

【００２３】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) 基板たわみに起因するｘ，ｙ方向の位置補正量ｄ
ｘ，ｄｙの算出を前記関数ｚの１回及び２回微分と基板
厚さｔからなる関数

【００２４】

【数１】 により行うこと。 (2) 基板の高さを測定するにあたり、測定が正常に行え
ない場合には、測定位置をずらして再測定するか、或い
は該測定点のデータを関数ｚを求めるデータから除くよ
う、条件判定を行うこと。 (3) 基板の高さを測定するにあたり、補正値が基板上の
位置ｘ，ｙの高次多項式で与えられるとき、求めた係数
とは別個に固定値をオフセットとして与えられること。 (4) 基板の表面形状を測定するにあたり、装置内に設け
られた平面干渉計等により装置に基板を保持した状態で
測定が行われること。

【００２５】また、本発明（請求項８）は、半導体回路
パターンが形成されステージ上に設置された基板の表面
に粒子線，電子線又は光を照射する手段と、該照射によ
り基板表面から得られる信号を検出して、基板表面に形
成された半導体回路パターンの位置情報を得る手段と、
任意の絶対平面に対する前記基板表面の高さを測定する
手段と、前記ステージに基板を固定する前と固定した後
で、前記基板の表面の高さが前記絶対平面に対して変化
することによって、前記基板に描画されたパターンに生
じるＸＹ方向の位置ずれを算出する手段とを備えた半導
体回路パターン評価装置を使用して、前記基板に描かれ
た半導体装置の回路パターンの寸法精度を評価する半導
体回路パターンの評価方法において、前記照射されたパ
ターンから信号を検出する手段を使った前記基板表面ま
での高さ測定の再現性をε_z 、前記基板の自重たわみ量
δとしたときに、δ＞ε_z のときにのみ、前記基板の表
面形状変化に起因するＸＹ方向の位置ずれ分を補正する
ことを特徴とする。

【００２６】

【作用】本発明（請求項１〜４）によれば、パターン評
価装置でレチクルパターンを評価する時には、予めパタ
ーン転写装置やパターン描画装置にレチクルを固定した
時のパターン寸法となるように換算してパターン位置評
価を行うため、装置間に存在する基板固定時の基板表面
形状の違いに起因するパターン位置ずれを補正すること
ができ、パターン評価の信頼性の向上をはかることが可
能となる。

【００２７】また、本発明（請求項５，６）によれば、
パターン描画装置でレチクルパターンを描画する時に、
予めパターン転写装置にレチクルを固定した時のパター
ン寸法となるように描画データを補正することにより、
転写装置と描画装置との間に存在する基板固定時の基板
表面形状の違いに起因するパターン位置ずれを防止する
ことができ、描画精度の向上をはかることが可能とな
る。

【００２８】また、本発明（請求項７）によれば、基板
の表面形状を記述する関数を高精度に記述することによ
り、たわみによる位置ずれを十分な精度をもって補正す
ることにより、描画位置精度やパターン位置精度、パタ
ーン欠陥検査精度を向上させることが可能となる。

【００２９】また、本発明（請求項８）によれば、δ＞
ε_z のときにのみ、基板の表面形状変化に起因するＸＹ
方向の位置ずれ分を補正することにより、たわみの少な
い基板に対して補正によりかえって精度を悪くすること
はなく、レチクル評価の信頼性向上をはかることが可能
となる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。 （実施例１）図７は、本発明の第１の実施例に係わる半
導体回路パターンの評価システムを示す模式図である。
図中２０はパターン位置計測装置であり、ステージ２１
上に設置されるマスク（第１の基板）２２は、例えば真
上からの光照射によりパターン位置情報が測定されるも
のとなっている。さらに、例えば斜め方向からの光照射
によりマスク２２の表面の高さが測定されるものとなっ
ている。

【００３１】３０はパターン転写装置（ステッパ）であ
り、ステージ３１に固定されたマスク（第１の基板）３
２に光を照射することにより、マスク３２のパターンが
ウェハ（第２の基板）３３に縮小転写されるものとなっ
ている。さらに、例えば斜め方向からの光照射によりマ
スク３２の表面の高さが測定されるものとなっている。
なお、マスク２２，３２は前記レチクル１に相当する。

【００３２】パターン位置計測装置２０内におけるマス
ク２２の高さは、高さ測定部２５により測定され、第１
のメモリ２６に記憶される。ステッパ装置３０内におけ
るマスク３２の高さは、高さ測定部３５により測定さ
れ、第２のメモリ３６に記憶される。第１及び第２のメ
モリ２６，３６の各記憶情報は位置ずれ算出部４１に供
給される。この位置ずれ算出部４１では、各々の記憶情
報に基づいて、パターン位置計測装置２０内に設置した
状態からステッパ３０内に設置した状態までのマスク形
状変化分を求め、この形状変化によって生じる第１の基
板表面における任意の点（Ｘ，Ｙ）におけるＸＹ方向の
位置ずれ分を算出する。

【００３３】一方、パターン位置計測装置２０内におけ
るマスク２２のパターン情報はパターン測定部２８によ
り測定される。そして、このパターン情報が補正部４２
により位置ずれ分を参照して補正される。そして、補正
されたパターン情報に基づいて評価部４３によりパター
ンの評価を行うものとなっている。なお、パターンの評
価に際しては設計データ４４を参照してもよい。

【００３４】図９は、本実施例によるレチクル評価方法
のシーケンスを示す図である。以下このシーケンスに従
って説明するが、その前に基板表面形状を表す近似式に
ついて説明しておく。

【００３５】パターンの位置ずれが、自重たわみなど基
板の形状変化によって生じる場合を梁のモデルで近似す
ると図８のようになる。レチクル１が固定されるときの
形状変化に起因するパターンの位置ずれをΔｄとする。
ここで、中立面１１は変形しないと仮定すると、レチク
ル１上の任意の点（ｘ，ｙ）における位置ずれ量Δｄ
_x 、Δｄ_y は以下の式により近似される。

【００３６】Δｄ_x ＝Ｔ／２×θ_x … (1) Δｄ_y ＝Ｔ／２×θ_y … (2) ここで、Ｔはレチクル１の板厚、θ_x θ_y はそれぞれ任
意の点（ｘ，ｙ）におけるＸ方向、Ｙ方向の任意平面に
対する角度（傾斜角）を示している。θ_x ，θ_y は、レ
チクル１の表面を任意の曲面として近似すると、それぞ
れ微分により曲面の式より次数が一次下がった式とな
る。

【００３７】この曲面の式は、周辺固定の基板の支持を
想定して、例えば基板の高さ分布Ｚ（ｘ，ｙ）が４次式
として表現できるとすると、曲面を表す式は以下のよう
になる。

【００３８】 Ｚ(x,y) ＝ｋ₀ ＋ｋ₁ ｘ＋ｋ₂ ｙ ＋ｋ₃ ｘ² ＋ｋ₄ ｘｙ＋ｋ₅ ｙ² ＋ｋ₆ ｘ³ ＋ｋ₇ ｘ² ｙ＋ｋ₈ ｘｙ² ＋ｋ₉ ｙ³ ＋ｋ₁₀ｘ⁴ ＋ｋ₁₁ｘ³ ｙ＋ｋ₁₂ｘ² ｙ² ＋ｋ₁₃ｘｙ³ ＋ｋ₁₄ｙ⁴ … (3) これに高さ分布を与えて、係数ｋ₀ 〜ｋ₁₄を求める。さ
らに、任意の点（ｘ，ｙ）における絶対平面に対する基
板の角度を求めると、

【００３９】

【数２】 となる。

【００４０】高さ分布データは、梁のたわみの式等を使
って基板表面の形状等を近似して算出するか任意のレチ
クルをレチクル搭載するステージ上に固定し形状を実測
するかにより求める。この高さ分布データをもとに、装
置にレチクルを固定する前と固定した後に生じるレチク
ル表面に描かれたパターンの位置ずれを算出する。

【００４１】そこで、まずステッパにレチクル１を固定
したときの高さ分布データから、前記したＺ（ｘ，ｙ）
で表されるような表面形状を表す曲面近似式［１］を求
め、係数ｋ₀ 〜ｋ₁₄を求めておく。なお、高さ分布デー
タは、パターンを評価するレチクル毎に測定するか、梁
のたわみの式等を使って基板表面の形状等を近似して算
出するか、或いは任意のレチクルをステッパ上に固定し
形状を実測するかにより求める。実測する場合は、予め
一度或いは任意の時間毎に測定する。なお、この曲面近
似式［１］の係数ｋ₀ 〜ｋ₁₄にレンズ歪みを表す項を加
算或いは減算するなどして考慮することにより、露光装
置の真のレンズ投影面を表現することが可能である。

【００４２】一方、レチクル１上に描かれたパターンを
評価する際には、まずパターン位置計測装置にレチクル
１を固定したときの高さ分布データから、前記したＺ
（ｘ，ｙ）（但し、係数はｓ₀ 〜ｓ₁₄とする）で表され
るような表面形状を表す曲面近似式［２］を求め、露光
装置の場合と同様に係数ｓ₀ 〜ｓ₁₄を求めておく。な
お、高さ分布データは、パターンを評価するレチクル毎
に測定するか、梁のたわみの式等を使って基板表面の形
状等を近似して算出するか、或いは任意のレチクルをパ
ターン位置計測装置上に固定し形状を実測するかにより
求める。

【００４３】パターンエッジからの位置情報から、設計
上の任意の点（ｘ，ｙ）におけるｘ方向、ｙ方向の位置
ずれをそれぞれｆ_i （ｘ，ｙ），ｉ＝ｘ，ｙとすると、
ｆ_i（ｘ，ｙ）が例えば４次式として表現できるとし
て、次のように表現する。

【００４４】 ｆ_i=x,y （ｘ，ｙ）＝ｕ_i0 ＋ｕ_i1ｘ＋ｕ_i2ｙ ＋ｕ_i3ｘ² ＋ｕ_i4ｘｙ＋ｕ_i5ｙ² ＋ｕ_i6ｘ³ ＋ｕ_i7ｘ² ｙ＋ｕ_i8ｘｙ² ＋ｕ_i9ｙ³ ＋ｕ_i10 ｘ⁴ ＋ｕ_i11 ｘ³ ｙ＋ｕ_i12 ｘ² ｙ² ＋ｕ_i13 ｘｙ³ ＋ｕ_i14 ｙ⁴ … (6) ｆ_i （ｘ，ｙ）はパターン位置計測装置の測定結果とし
て得られるため、近似計算によりレチクル１の寸法を表
す式［４］の係数ｕ_i0〜ｕ_i14 ｉ＝ｘ，ｙが求められ
る。この係数に、先ほど求めたｋ₀ 〜ｋ₁₄とｓ₀ 〜ｓ₁₄
をそれぞれ加算或いは減算することによって露光装置に
固定したときのレチクル１の表面形状に、位置計測装置
に固定されたパターンを焼き直した曲面補正式［３］を
得ることができる。これは図示してはいないが、ｋ₀ 〜
ｋ₁₄とｓ₀ 〜ｓ₁₄とからそれぞれ加算或いは減算するこ
とによって露光装置に固定したときのレチクル１の表面
形状を求めておいてから、ｕ_i0〜ｕ_i14 ｉ＝ｘ，ｙに加
算或いは減算することによっても同様の結果が得られる
ことは容易に類推できる。

【００４５】なお、ステッパ上に搭載したときの基板形
状変化分は、レチクル毎或いは代表するレチクルを使っ
て高さ分布を測定して位置ずれ分を算出する方法や、理
想的なレチクルをステッパ上に搭載されるときの支持方
法をもとにたわみ量を計算して代表値として算出する方
法や、代表的なレチクルについて露光装置に搭載したと
きの形状とパターンの位置計測装置に搭載したときの形
状との差を求めておき、位置計測装置に搭載したときの
レチクル毎の高さ分布測定データから位置ずれ分を予測
する方法があげられる。

【００４６】このようにして、レチクル１のパターン評
価時に露光装置に固定したときのパターン表面形状を考
慮するような曲面補正式［３］を使ってオフセットを持
たせ補正することにより、レチクル１の良否に対して精
度の良い評価ができることとなる。さらに、図には示し
ていないがレチクル１の寸法を表す式［４］を使わず
に、任意の点（ｘ，ｙ）に対して、曲面補正式［３］を
適用することも可能である。 （実施例２）図１０は、本発明の第２の実施例によるレ
チクル評価方法のシーケンスを示す図である。この実施
例は、第１の実施例に加え、描画時にも基板表面形状の
違いによる位置ずれの補正を行ったものである。

【００４７】通常、前記図５に示すようなＥＢ描画装置
のレチクル固定方法とパターン位置計測装置の固定方法
には違いがある。そこで、ＥＢ描画装置にレチクル１を
固定したときの表面高さ分布を測定する。なお、この表
面高さ分布データは、レチクル１毎の実施値或いは任意
のレチクルを使って代表させるか、支持方法から計算し
て理想基板をもとに計算によって予想するという方法が
ある。

【００４８】図１０に示すように、まずステッパに搭載
したときのレチクル１の基板表面形状を表す曲面近似式
［１］を求めて、同様に描画装置にレチクル１を搭載し
たときのレチクル１の基板表面形状を表す曲面近似式
［５］を求める。なお、曲面近似式［５］は係数が異な
るのみで前記曲面近似式［１］と同様に表される。それ
ぞれの近似式の係数を加えて描画装置に固定されたレチ
クルに対する、ステッパに固定された場合との表面形状
の違いから生じる相対的なパターン位置ずれ分を算出す
ることができる。描画する際に、上記補正を加えること
によりステッパに搭載したときに所望の寸法となってい
るようなレチクル１を作ることができる。また、図には
示していないがレチクル１の寸法を表す式［４］を使わ
ずに、任意の点（ｘ，ｙ）に対して、曲面補正式［３］
を適用することも可能である。

【００４９】なお図には示していないが、パターン位置
計測装置に搭載したときの基板表面形状は、前述したよ
うにステッパに搭載したときの表面形状を反映した曲面
補正式［６］をもとに、ステッパに固定されたレチクル
平面に映して評価する。なお、曲面補正式［６］は係数
が異なるのみで前記曲面近似式［１］と同様に表され
る。

【００５０】さらに図には示していないが、まずパター
ン位置計測装置に搭載したときのレチクル１の基板表面
形状を表す曲面近似式［２］を求めて、同様に描画装置
にレクチル１を搭載したときのレチクル１の基板表面形
状を表す曲面近似式［５］を求める。それぞれの近似式
の係数を加算或いは減算して描画装置に固定されたレチ
クルに対する、パターン位置計測装置に固定した場合と
の表面形状の違いから生じる相対的なパターン位置ずれ
分を算出することができる。描画する際に、上記補正を
加えることによりパターン位置計測装置に搭載したとき
に所望の寸法となっているようなレチクル１を作るるこ
とができる。

【００５１】このようなレチクルとパターン位置計測装
置を使ってレチクルの位置精度を評価すれば、レチクル
初期形状やレチクル保持方法の異なることにより生じる
レチクルパターンのばらつき成分を除去することが可能
となり、描画装置の描画精度を高精度に評価することが
可能となる。これは、得られる評価結果の信頼性が増し
て、描画結果からのフィードバックを効率的に描画装置
にかけることが可能となることを示している。

【００５２】また、上記描画装置は、電子線を利用する
ＥＢ描画装置、またはレーザビームによるレーザビーム
描画装置などがある。また上記パターン位置の補正方法
は、基板上の欠陥の場所や種類などを設計データ或いは
同じマスクとの比較により検査する欠陥検査装置等にも
同様に適応可能である。さらに基板は、ウエハ、レチク
ル及びＸ線マスク等にも同様に適用することが可能であ
る。 （実施例３）ところで、基板のたわみによる測定位置の
ずれを補正する方法として、例えば特開昭６１−２３３
３１２号公報、特快平４−６５６１９号公報に述べられ
ているように、基板のたわみを予め測定しておき、該た
わみにより測定位置を補正する方法が提案されている。
試料のたわみを測定する方法としては、試料面の高さを
測定してその高さの分布をたわみとする手法が一般的に
利用されている。上記の特許で述べられている高さ測定
方法は、光学装置内に設けられた対物レンズを用いるも
のであり、レンズを高さ方向に上下動作させることによ
り自動的に合焦できる検出機能（オートフォーカス）に
より、試料に焦点を合わせたときのレンズの位置をもっ
て試料の高さを検出している。

【００５３】また、図１１に測定装置で用いられている
高さ測定のためのｚ光学系の例を示す。ステージを動か
すことによって試料面上の所望の位置の高さｚを測定す
ることにより試料面上でのｚの分布を測定することがで
きる。測定したｚの分布からたわみによるパターン位置
のずれを算出するには、ずれを算出する位置における試
料の傾きを求めておく必要がある。従来この傾きを算出
する際には、試料上を格子点状に順次測定を繰り返し、
図１２に示すようにずれを算出する位置に最も近い位置
で測定した、距離Δｘだけ離れた２点の高さ変化Δｚの
値を用いていた。ところが、この手法では高さ測定のば
らつきの影響を受けてしまうために傾きを精度良く求め
ることができなかった。そこで、ｚ測定のばらつきの影
響を低減するためｚの分布をｘ或いはｙ方向独立にそれ
ぞれｘ² ，ｘ³ ，ｘ⁴ やｙ² ，ｙ³ ，ｙ⁴ 等の関数に当
てはめて、その係数を用いて傾きを求めてずれを算出す
る手法がとられていた。

【００５４】しかしながらこの方法では、任意の点のた
わみを求めるには、測定点に隣接した近似式上の点の値
を比例配分して求めているため、図１２に示すような自
重たわみなど理想的なたわみ形状以外では近似式の精度
が不十分であり必要な精度が得られないばかりか、補正
プログラムも複雑且つ膨大なものとなってしまってい
た。そこで、様々な形状のたわみに対して正確な補正を
行える手法が必要になってきた。

【００５５】また、試料の面形状を得るために試料の表
面にレーザ光などを照射し反射光を用いて光学的に高さ
を検出していたが、従来本測定はＸＹ方向にある決まっ
た間隔で繰り返し行われていたので、パターンの有無な
どにより試料面の状態が一様でないと、測定場所によっ
ては高さ測定が行えない場合があり問題であった。さら
に、たわみ形状の測定を行うにあたり、ＸＹステージ上
に置載された試料をＸＹ方向に移動させ逐次高さを測定
していたが、ステージ走行誤差により上下動があると見
かけ上たわみが変化したように観測され、補正の誤差と
なる。

【００５６】そこで本実施例では、基板の表面形状を記
述する関数を高精度に記述し、たわみによる位置ずれを
十分な精度をもって補正することにより、描画位置精度
やパターン位置測定精度、パターン欠陥検査精度を向上
させることを特徴とする。

【００５７】以下に、荷電ビーム描画装置やパターン位
置測定装置において試料保持装置に置載された試料がど
のようにたわんでいてもそのたわみによる描画位置のず
れやパターンの測定位置のずれを精度良く補正できる理
由を説明する。

【００５８】本実施例では描画の前或いは測定の前に基
板のたわみを高さｚを基板上の位置（ｘ，ｙ）について
測定することにより行う。測定して得られたｚの分布を
例えば下記に示す４次多項式 ｚ＝ｂ₀ ＋ｂ₁ ｘ＋ｂ₂ ｙ ＋ｂ₃ ｘ² ＋ｂ₄ ｘｙ＋ｂ₅ ｙ² ＋ｂ₆ ｘ³ ＋ｂ₇ ｘ² ｙ＋ｂ₈ ｘｙ² ＋ｂ₉ ｙ³ ＋ｂ₁₀ｘ⁴ ＋ｂ₁₁ｘ³ ｙ＋ｂ₁₂ｘ² ｙ² ＋ｂ₁₃ｘｙ³ ＋ｂ₁₄ｙ⁴ … (7) にて表す。各係数を決定するためには、係数が１５個有
るので測定を１５点にて行えばよい。しかし、通常測定
は１５個を上回る測定点において行われるので、係数算
出にあたっては最小自乗法を適用しフィッティングによ
り求める。これにより平均化効果によってｚ測定による
ばらつきによる誤差を抑え、高精度な補正を行うことが
可能となる。通常自重たわみは材料力学から知られてい
るように、ｘ² ，ｘ⁴ やｙ² ，ｙ⁴ の項で表現される。
しかし実際の基板では、たわみｚはｘ，ｙ座標による２
次元関数となる。

【００５９】本実施例では自重による項の他にもｘ，ｙ
のクロスタームや３次の項なども含めて基板のたわみを
表現しているので、例えば保持の仕方により基板にモー
メントが加わり、様々な形状のたわみが生じた基板で
も、たわみを正確に記述することができる。更に、材料
力学の仮定として、試料がたわんでも中立面は不動とな
っているが、たわみ量（曲率）が増大するとこの仮定が
成立しなくなる。試料の面形状を表す関数の２回微分値
は、たわみ量（曲率）の大小を表すので、２回微分値を
補正量に付加することにより高精度な補正が可能とな
る。

【００６０】以上のことにより描画装置やパターン位置
測定装置、パターン欠陥検査装置において、試料保持装
置に保持された基板がどのようにたわんでいても上述し
たように求めた４次多項式の係数から補正量を求めるこ
とによって、高精度な位置補正を行うことが可能とな
る。さらに、たわみ形状の記述が上記の式一つで行える
ため、補正プログラムが簡単になり、ソフトウェア開発
負荷を低減することができる。

【００６１】さらに、条件判定機能を付加することによ
り、試料の表面状態の影響で測定が正しく行われない場
合には、測定位置を変えて再度測定を実行するようにす
るか、或いは該測定点のデータを式(7) に当てはめるデ
ータから除くようにすることにより、エラーの無い測定
が可能となる。

【００６２】また、基板のたわみ形状を高精度で測定す
るにあたっては、ステージの走行精度の影響は、予めス
テージの走行精度を測定しておき、ステージ上下動を高
次多項式により近似し、前記補正式の係数に加えること
により除去できる。或いは、図１３に示すように装置内
に平面干渉計を設置することによっても基板のたわみ形
状を高精度に測定できる。測定手順として、まずステー
ジを移動し、基板を平面干渉計の下に移動する。基板の
表面形状（凸凹）は干渉縞による等高線として１μｍ以
下の分解能で表せるので、得られた等高線に画像処理な
どの演算を加え、ステージを動かすこと無く表面形状の
測定が行える。即ち、測定からステージの走行精度の影
響を除去することができる。このとき、平面干渉計は一
度に試料全面を測定する必要はなく、試料をいくつかの
部分に分割して測定した結果をつなぎ合わせてもよい。

【００６３】以下に本位置補正方法を、パターン寸法評
価装置に適用した実施例について説明する。パターンの
位置ずれが、自重たわみなど基板の形状変化によって生
じる場合を梁のモデルで近似すると前記図８のようにな
る。レチクル１が固定されるときの形状変化に起因する
パターンの位置ずれに注目する。ここで、中立面１１は
変形しないと仮定すると、レチクル上の任意の点（ｘ，
ｙ）における位置ずれ量ｄｘ（ｘ，ｙ）、ｄｙ（ｘ，
ｙ）は、前記(1)(2)式により近似される。

【００６４】この曲面の式は周辺固定の基板の支持を想
定して、例えば基板の高さ分布ｚ（ｘ，ｙ）が４次式と
して表現できるとすると、曲面を表す式は前記(3) 式の
ようになる。

【００６５】これに高さ分布を与えて、最小自乗法によ
り係数ｋ₀ 〜ｋ₁₄を求める。さらに、任意の点（ｘ，
ｙ）における絶対平面に対する基板の角度を求めると、
前記(4)(5)式のようになる。

【００６６】高さ分布データは、梁のたわみの式等を使
って基板表面の形状等を近似して算出するか、任意のレ
チクルをレチクルを搭載するステージ上に固定し形状を
実測するか、或いは梁のたわみの式などを用いて基板表
面の形状を近似して算出するかにより求める。この高さ
分布データをもとに、前記(3) 式のような表面形状を表
す曲面近似式を求め、係数ｋ₁ 〜ｋ₁₄を求める。次にレ
チクル表面に描かれたパターンの位置ずれｄｘ（ｘ，
ｙ）_s ，ｄｙ（ｘ，ｙ）_s を式(1)(2)に基づき算出す
る。

【００６７】一方、パターンエッジからの位置情報か
ら、設計上の任意の点（ｘ，ｙ）におけるｘ方向、ｙ方
向の位置ずれをΔｘ，Δｙとすると、３次式として表現
できるとして次のように表現する。

【００６８】 Δｘ＝ｕ₀ ＋ｕ₁ ｘ＋ｕ₂ ｙ ＋ｕ₃ ｘ² ＋ｕ₄ ｘｙ＋ｕ₅ ｙ² ＋ｕ₆ ｘ³ ＋ｕ₇ ｘ² ｙ＋ｕ₈ ｘｙ² ＋ｕ₉ ｙ³ … （８） Δｙ＝ｖ_０ ＋ｖ₁ ｘ＋ｖ₂ ｙ ＋ｖ₃ ｘ² ＋ｖ₄ ｘｙ＋ｖ₅ ｙ² ＋ｖ₆ ｘ³ ＋ｖ₇ ｘ² ｙ＋ｖ₈ ｘｙ² ＋ｖ₉ ｙ³ … (9) Δｘ，Δｙはパターン寸法評価装置の測定結果として得
られるため、近似計算によるレチクル１の寸法を表す式
の係数ｕ₀ 〜ｕ₉ 、ｖ₀ 〜ｖ₉ が求められる。レチクル
１を評価装置に固定して測定した結果を、たわみの無い
状態の表面形状に焼き直したときのｘ，ｙ方向の位置ず
れをΔｘ′，Δｙ′とすれば、 Δｘ′＝Δｘ−ｄｘ（ｘ，ｙ）_s …(10) Δｙ′＝Δｙ−ｄｙ（ｘ，ｙ）_s …(11) のように表すことができる。

【００６９】また、図には示していないがレチクル１の
寸法を表す式(8)(9)を使わずに、任意の点（ｘ，ｙ）の
位置ずれ測定値に対して、補正式、ｄｘ（ｘ，ｙ）_s ，
ｄｙ（ｘ，ｙ）_s を適用することも可能である。

【００７０】ここでは、補正量の算出に式(1)(2)に示さ
れる関数を用いて説明したが、試料の保持機構がモーメ
ントをかける等の理由により、たわみが大きくなる場合
を考える。

【００７１】図８においてたわみが大きくなると、基板
表面に圧縮方向の力が加わり中立面が縮む。そこで、実
際の補正量は式(1)(2)で算出するよりも小さくなる。縮
み量Δεはたわみが大きく（曲率が小さく）なるに従い
増加する。基板の中立面が呈する曲面について、座標
（ｘ，ｙ）に於けるｘ，ｙ方向の曲率ρ_x ρ_y は、

【００７２】

【数３】 で表されるので、Δεを考慮した補正は補正量Δｘ，Δ
ｙを以下のように

【００７３】

【数４】 求めればよく、その結果、更に高精度な補正が実現でき
る。

【００７４】また、試料上を格子点状に高さ測定を順次
測定を繰り返すにあたっては、測定位置におけるパター
ンの有無による反射率の変化に依って高さ測定が正常に
行えない場合には、測定位置をずらして再測定するか、
或いは該測定点のデータを式(3) に当てはめるデータか
ら除くようになっているので、エラーの無い測定が実現
できる。

【００７５】さらに、上記の補正は任意の座標（ｘ，
ｙ）に対し、ずれ量がｘ，ｙの多項式で記述できるもの
であれば基板たわみに限定することなく有効である。ス
テージ上下動の影響はこれに該当するので、ステージ上
下動を高次多項式で記述し補正することにより高精度の
測定が実現可能である。

【００７６】なお、高さ測定に関しては、図１４に示す
ように、平面干渉計を用いて行えばステージ上下動の影
響を受けない高精度の測定が行えることになる。なお、
図中の５１はレチクル、５３はＸＹステージ、５５は測
定光学系又は描画光学系、５６は平面干渉計、５７は光
源及び信号検出・演算部、５８は測定・検出光を示して
いる。測定手順として、まずステージを移動し、基板を
平面干渉計の下に移動する。基板の表面形状（凸凹）は
干渉縞による等高線として１μｍ以下の分解能で表せる
ので、得られた等高線に画像処理などの演算を加え、ス
テージを動かすこと無く表面形状の測定が行える。即
ち、測定からステージの走行精度の影響を除去すること
ができる。

【００７７】本実施例では、パターン寸法精度評価装置
における基板のたわみによるパターン位置の補正方法を
詳述したが、本発明は前記装置に限定されるものではな
く各種の荷電ビーム描画装置および、各種のパターン位
置測定装置や検査装置等にも適宜変形して適用すること
が可能である。 （実施例４）ところで、基板の高さ分布を得るためのＺ
センサの分解能が、基板表面凹凸よりも大きい場合に
は、得られる高さ分布が実際の基板の表面形状よりも悪
くなっていて、補正した結果の再現性が悪くなってしま
う恐れがある。

【００７８】そこで本実施例では、基板表面の高さの再
現性をε_z 、基板の自重たわみ量をδとしたときに、δ
＞ε_z のときにのみ、基板の表面形状変化に起因するＸ
Ｙ方向の位置ずれ分を補正するようにしている。

【００７９】図１５は、本実施例によるレチクル評価方
法のシーケンスを説明するものである。パターンの位置
ずれが、自重たわみなど基板の形状変化によって生じる
場合を梁のモデルで近似すると図８のようになる。レチ
クル１が固定されるときの形状変化に起因するパターン
の位置ずれをΔｄとする。ここで、中立面１１は変形し
ないと仮定すると、レチクル１上の任意の点（ｘ，ｙ）
における位置ずれ量Δｄ_x 、Δｄ_y は以下の式により近
似される。

【００８０】Δｄ_x ＝Ｔ／２×θ_x Δｄ_y ＝Ｔ／２×θ_y ここで、Ｔはレチクル１の板厚、θ_x θ_y はそれぞれ任
意の点（ｘ，ｙ）におけるＸ方向、Ｙ方向の任意平面に
対する角度（傾斜角）を示している。θ_x ，θ_y は、レ
チクル１の表面を任意の曲面として近似すると、それぞ
れ微分して曲面の式より次数が一次下がった式となる。
従って、レチクル１の板厚Ｔが大きくなると、任意の点
（ｘ，ｙ）における位置ずれ量Δｄ_x 、Δｄ_y は比例関
係から大きくなることになる。しかしＴが大きくなる反
面、その時の任意の点（ｘ，ｙ）におけるＸ方向、Ｙ方
向の任意平面に対する角度（傾斜角）θ_x θ_y は小さく
なるため、計算上Δｄ_x 、Δｄ_y は小さくなる。

【００８１】そこで、梁の理論から計算されるたわみの
式をもとに、中央でのたわみ量がパターン寸法装置に付
随するＺセンサの測定再現性よりも大きい場合のみ、パ
ターン寸法評価装置の高さ分布データをもとに任意の点
（ｘ，ｙ）における傾斜角θ_x ，θ_y を求め、任意の点
（ｘ，ｙ）における位置ずれ量Δｄ_x 、Δｄ_y を算出し
て、レチクル表面形状に起因する位置ずれ分を補正す
る。

【００８２】このようにして、レチクルのパターン寸法
評価を行うことにより、理論上たわみ量の小さいマスク
に対しても再現性の良い寸法評価ができることとなる。
なお、本発明は上述した各実施例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、種々変形して実施
することができる。実施例では、パターンの評価として
パターン位置の計測を行ったが、パターンの欠陥検査に
適用することもできる。また、パターン検査装置，転写
装置，描画装置における基板固定方法は実施例に示した
ものに限らず、仕様に応じて適宜変更可能である。ま
た、基板の表面の高さを測定する手段（Ｚセンサ）とし
ては、共焦点光学系を用いたオートフォーカス機構，平
面干渉計，接触式マイクロセンサ，又は静電容量式マイ
クロセンサを用いることができる。さらに、基板表面の
高さを求める手段は、必ずしも表面位置を実際に測定す
るＺセンサに限るものではなく、基板表面形状の変化が
計算による求まるものであれば、演算処理により算出す
るようにしてもよい。

【００８３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、従来
考慮されていなかったパターン評価装置，転写装置，描
画装置などの装置間に存在する基板固定時の基板表面形
状変化に起因するパターン位置情報のずれを補正するこ
とができ、信頼性の高い評価を行い得る半導体回路パタ
ーンの評価方法及び評価システムを実現することができ
る。また、パターン転写装置と描画装置間に存在する基
板固定時の基板表面形状変化に起因するパターン位置の
ずれを補正することができ、精度の高い描画を行い得る
半導体回路パターンの描画方法及び描画システムを実現
することが可能となる。

【００８４】また本発明によれば、パターン評価装置な
どの装置に存在するマスク固定時の基板表面形状の変化
によるパターン寸法のゆがみを、再現良く評価結果に反
映させることができるため、実用的にはきわめて有効で
ある。さらに本発明によれば、従来考慮されていなかっ
た、パターン評価装置，描画装置，及び転写装置などの
装置における、マスク固定時の基板表面形状の変化によ
るパターン寸法のゆがみをマスクの評価結果、或いはマ
スクの描画結果に含めることができるため、描画パター
ン位置のずれやパターンの測定位置を高精度に補正する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パターン位置計測装置おけるパターンのエッジ
検出原理を示す図。

【図２】レチクルがパターン位置計測装置に搭載される
際の支持部を示す図。

【図３】レチクルが描画装置に搭載される際の支持部及
び支持方法を示す図。

【図４】レチクルがステッパに搭載される際の支持部を
示す図。

【図５】ステッパにレチクルを固定したときに生じるマ
スク形状と、それを絶対平面に焼き直した時に生じるパ
ターンの寸法変化を示す図。

【図６】パターン位置計測装置や描画装置にレチクルを
固定したときに生じるマスク形状と、それを絶対平面に
焼き直した時に生じるパターンの寸法変化を示す図。

【図７】第１の実施例に係わる半導体回路パターンの評
価システムを示す模式図。

【図８】自重たわみによって基板表面にパターンの位置
ずれが生じることを示す図。

【図９】第１の実施例による評価方法のシーケンスを示
す説明図。

【図１０】第２の実施例によるマスク描画方法のシーケ
ンスを示す説明図。

【図１１】高さ測定のためのｚ光学系の例を示す図。

【図１２】たわみ補正方法の従来例を示す図。

【図１３】従来のたわみ補正の問題点を示す図。

【図１４】基板のたわみ測定方法を示す図。

【図１５】第４の実施例におけるレチクル評価方法のシ
ーケンスを示す図。

【符号の説明】

１…レチクル ２…静電チャック部 ３…基板パターン面 ４…ＸＹステージ ５…基準 ６…支持部 １１…レチクルの中立面 １２…エネルギービーム １４…パターンエッジからの信号 ２０…パターン評価装置 ２１，３１…ステージ ２２，３２…マスク基板（第１の基板） ２５，３５…高さ測定部 ２６…第１のメモリ ２８…位置測定部 ３０…パターン転写装置 ３３…ウェハ（第２の基板） ３６…第２のメモリ ４１…位置ずれ算出部 ４２…補正部 ４３…評価部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 聡 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平５−87544（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−36987（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−17247（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/08

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の基板の表面に形成された半導体回路
   パターンを第２の基板に転写するためのパターン転写装
   置内に設置された第１の基板に対し、任意の曲面又は絶
   対平面に対する基板表面の高さを測定又は算出して、パ
   ターン転写装置内における第１の基板表面の高さ情報を
   記憶する工程と、 第１の基板の表面に形成された半導体回路パターンを評
   価するためのパターン評価装置内に設置された第１の基
   板に対し、任意の曲面又は絶対平面に対する基板表面の
   高さを測定又は算出して、パターン評価装置内における
   第１の基板表面の高さ情報を記憶する工程と、 前記記憶された２つの高さ情報を基に、前記パターン評
   価装置内に設置した状態から前記パターン転写装置内に
   設置した状態までの第１の基板の形状変化分を求め、こ
   の形状変化によって生じる第１の基板表面における任意
   の点（Ｘ，Ｙ）におけるＸＹ方向の位置ずれ分を算出す
   る工程と、 前記パターン評価装置内に設置された第１の基板の表面
   に粒子線，電子線又は光を照射し、該照射により基板表
   面から得られる信号を検出して、基板表面に形成された
   半導体回路パターンの位置情報を得る工程と、 得られた半導体回路パターンの位置情報を前記算出され
   た位置ずれ分に基づいて補正し、補正された位置情報を
   基にパターン位置を評価する工程と、を含むことを特徴
   とすることを半導体回路パターンの評価方法。
2. 【請求項２】粒子線，電子線又は光によって半導体回路
   のパターンを描画するためのパターン描画装置内に設置
   された第１の基板に対し、任意の曲面又は絶対平面に対
   する基板表面の高さを測定又は算出して、パターン描画
   装置内における第１の基板表面の高さ情報を記憶する工
   程と、 第１の基板の表面に形成された半導体回路パターンを評
   価するためのパターン評価装置内に設置された第１の基
   板に対し、任意の曲面又は絶対平面に対する基板表面の
   高さを測定又は算出して、パターン評価装置内における
   第１の基板表面の高さ情報を記憶する工程と、 前記記憶された２つの高さ情報を基に、前記パターン評
   価装置内に設置した状態から前記パターン描画装置内に
   設置した状態までの第１の基板の形状変化分を求め、こ
   の形状変化によって生じる第１の基板表面における任意
   の点（Ｘ，Ｙ）におけるＸＹ方向の位置ずれ分を算出す
   る工程と、 前記パターン評価装置内に設置された第１の基板の表面
   に粒子線，電子線又は光を照射し、該照射により基板表
   面から得られる信号を検出して、基板表面に形成された
   半導体回路パターンの位置情報を得る工程と、 得られた半導体回路パターンの位置情報を前記算出され
   た位置ずれ分に基づいて補正し、補正された位置情報を
   基にパターン位置を評価する工程と、を含むことを特徴
   とすることを半導体回路パターンの評価方法。
3. 【請求項３】パターン評価装置内に設置された第１の基
   板の表面に粒子線，電子線又は光を照射し、該照射によ
   り基板表面から得られる信号を検出して、基板表面に形
   成された半導体回路パターンの位置情報を得る手段と、 前記パターン評価装置内に設置された第１の基板に対
   し、任意の曲面又は絶対平面に対する基板表面の高さを
   測定又は算出する手段と、 前記測定又は算出された第１の基板表面の高さ情報を記
   憶する第１の記憶手段と、 第１の基板の表面に描かれた半導体回路パターンを第２
   の基板に転写するためのパターン転写装置内に設置され
   た第１の基板に対し、任意の曲面又は絶対平面に対する
   基板表面の高さを測定又は算出する手段と、 前記測定又は算出された第１の基板表面の高さ情報を記
   憶する第２の記憶手段と、 第１及び第２の記憶手段に記憶された各々の高さ情報に
   基づいて、前記パターン評価装置内に設置した状態から
   前記パターン転写装置内に設置した状態までの第１の基
   板の形状変化分を求め、この形状変化によって生じる第
   １の基板表面における任意の点（Ｘ，Ｙ）におけるＸＹ
   方向の位置ずれ分を算出する手段と、 前記算出された位置ずれ分に基づいて前記半導体回路パ
   ターンの位置情報を補正する手段と、 前記補正された位置情報に基づいてパターン位置を評価
   する手段と、を具備してなることを特徴とすることを半
   導体回路パターンの評価システム。
4. 【請求項４】パターン評価装置内に設置された第１の基
   板の表面に粒子線，電子線又は光を照射し、該照射によ
   り基板表面から得られる信号を検出して、基板表面に形
   成された半導体回路パターンの位置情報を得る手段と、 前記パターン評価装置内に設置された第１の基板に対
   し、任意の曲面又は絶対平面に対する基板表面の高さを
   測定又は算出する手段と、 前記測定又は算出された第１の基板表面の高さ情報を記
   憶する第１の記憶手段と、 粒子線，電子線又は光によって半導体回路のパターンを
   描画するためのパターン描画装置内に設置された第１の
   基板に対し、任意の曲面又は絶対平面に対する基板表面
   の高さを測定又は算出する手段と、 前記測定又は算出された第１の基板表面の高さ情報を記
   憶する第３の記憶手段と、 第１及び第３の記憶手段に記憶された各々の高さ情報に
   基づいて、前記パターン評価装置内に設置した状態から
   前記パターン描画装置内に設置した状態までの第１の基
   板の形状変化分を求め、この形状変化によって生じる第
   １の基板表面における任意の点（Ｘ，Ｙ）におけるＸＹ
   方向の位置ずれ分を算出する手段と、 前記算出された位置ずれ分に基づいて前記半導体回路パ
   ターンの位置情報を補正する手段と、 前記補正された位置情報に基づいてパターン位置を評価
   する手段と、を具備してなることを特徴とすることを半
   導体回路パターンの評価システム。
5. 【請求項５】粒子線，電子線又は光によって半導体回路
   のパターンを描画するためのパターン描画装置内に設置
   された第１の基板に対し、任意の曲面又は絶対平面に対
   する基板表面の高さを測定又は算出して、パターン描画
   装置内における第１の基板表面の高さ情報を記憶する工
   程と、 第１の基板の表面に形成された半導体回路パターンを第
   ２の基板に転写するためのパターン転写装置内に設置さ
   れた第１の基板に対し、任意の曲面又は絶対平面に対す
   る基板表面の高さを測定又は算出して、パターン転写装
   置内における第１の基板表面の高さ情報を記憶する工程
   と、 前記記憶された２つの高さ情報に基づいて、前記パター
   ン描画装置内に設置した状態から前記パターン転写装置
   内に設置した状態までの第１の基板の形状変化分を求
   め、この形状変化によって生じる第１の基板表面におけ
   る任意の点（Ｘ，Ｙ）におけるＸＹ方向の位置ずれ分を
   算出する工程と、 前記パターン描画装置でパターンを描画する際における
   描画パターンデータを前記算出された位置ずれ分に基づ
   いて補正し、補正されたデータに基づいてパターンを描
   画する工程と、を含むことを特徴とすることを半導体回
   路パターンの描画方法。
6. 【請求項６】第１の基板の表面に形成された半導体回路
   パターンを第２の基板に転写するためのパターン転写装
   置内に設置された第１の基板に対し、任意の曲面又は絶
   対平面に対する基板表面の高さを測定又は算出する手段
   と、 前記測定又は算出された第１の基板表面の高さ情報を記
   憶する第２の記憶手段と、 粒子線，電子線又は光によって半導体回路のパターンを
   描画するためのパターン描画装置内に設置された第１の
   基板に対し、任意の曲面又は絶対平面に対する基板表面
   の高さを測定又は算出する手段と、 前記測定又は算出された第１の基板表面の高さ情報を記
   憶する第３の記憶手段と、 第２及び第３の記憶手段に記憶された各々の高さ情報に
   基づいて、前記パターン描画装置内に設置した状態から
   前記パターン転写装置内に設置した状態までの第１の基
   板の形状変化分を求め、この形状変化によって生じる第
   １の基板表面における任意の点（Ｘ，Ｙ）におけるＸＹ
   方向の位置ずれ分を算出する手段と、 前記パターン描画装置における描画パターンデータを前
   記算出された位置ずれ分に基づいて補正する手段と、を
   具備してなることを特徴とすることを半導体回路パター
   ンの描画システム。
7. 【請求項７】半導体回路パターンが形成された基板に粒
   子線，電子線又は光を照射し、該照射により基板表面か
   ら得られる信号を検出して、基板表面に形成された半導
   体回路パターンの位置情報を得る手段と、前記基板の表
   面の高さを測定して基板のたわみを求める手段と、該手
   段により得られた基板のたわみに基づいて前記パターン
   の位置情報を補正する手段と、補正された位置情報に基
   づいて半導体回路パターンを評価する手段とを備えた半
   導体回路パターンの評価システムにおいて、 基板のたわみに起因するｘ，ｙ方向の位置補正量を算出
   するため、表面形状を記述する関数の係数を最小自乗法
   により求めるにあたり、複数の異なる位置で高さを測定
   して得られた複数の高さデータを用い、基板上の位置
   ｘ，ｙに対して測定した高さをｚとしたとき、表面形状
   が、 ｚ＝ａ₀ ＋ａ₁ ｘ＋ａ₂ ｙ＋ａ₃ ｘ² ＋ａ₄ ｘｙ＋ａ₅ ｙ² ＋ａ₆ ｘ³ ＋ａ₇ ｘ² ｙ＋ａ₈ ｘｙ² ＋ａ₉ ｙ³ ＋ａ₁₀ｘ⁴ ＋ａ₁₁ｘ³ ｙ ＋ａ₁₂ｘ² ｙ² ＋ａ₁₃ｘｙ³ ＋ａ₁₄ｙ⁴ なる関数の係数ａ₀ 〜ａ₁₄で表されることを特徴とする
   半導体回路パターンの評価システム。
8. 【請求項８】半導体回路パターンが形成されステージ上
   に設置された基板の表面に粒子線，電子線又は光を照射
   する手段と、該照射により基板表面から得られる信号を
   検出して、基板表面に形成された半導体回路パターンの
   位置情報を得る手段と、任意の絶対平面に対する前記基
   板表面の高さを測定する手段と、前記ステージに基板を
   固定する前と固定した後で、前記基板の表面の高さが前
   記絶対平面に対して変化することによって、前記基板に
   描画されたパターンに生じるＸＹ方向の位置ずれを算出
   する手段とを備えた半導体回路パターン評価装置を使用
   して、前記基板に描かれた半導体装置の回路パターンの
   寸法精度を評価する際に、 前記照射されたパターンから信号を検出する手段を使っ
   た前記基板表面までの高さ測定の再現性をε_z 、前記基
   板の自重たわみ量δとしたときに、δ＞ε_z のときにの
   み、前記基板の表面形状変化に起因するＸＹ方向の位置
   ずれ分を補正することを特徴とする半導体回路パターン
   の評価方法。