JP6414399B2

JP6414399B2 - レチクル及びその検査方法

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Publication number: JP6414399B2
Application number: JP2014137352A
Authority: JP
Inventors: 智史吉川
Original assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Current assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority date: 2014-07-03
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2034-07-03
Also published as: JP2016014810A

Description

本発明は、レチクル及びその検査方法に関する。

半導体装置の製造工程では、基板や薄膜の上にレジスト膜を塗布し、レチクルを透過した光でレジスト膜を露光し、レチクル上のパターンをレジスト膜に焼き付ける。続いて、露光したレジスト膜を現像することにより、例えば、光が照射された部分のレジスト膜を除去し、開口部を有するマスクを形成する。さらに、マスクの開口部から露出する基板や薄膜をエッチング等により除去することにより、基板や薄膜に所定のパターンを形成する。パターンの転写に使用されるレチクルは、例えば、ガラス基板上に遮光部材としてＣｒやＭｏＳｉ等を堆積させてパターンを形成している。レチクル上のパターンは、レジスト膜に転写するパターンのサイズに比べて、例えば５倍〜１０倍に拡大して形成される。

ここで、レチクル上のパターンの幅は、経時変化等によって変動することがある。パターン幅が変動したレチクルを使用してレジスト膜を露光すると、基板の上方に形成される回路の寸法が変化する。このために、従来では、レチクル上のパターン幅を適宜検査している。従来のレチクルの検査方法としては、検査対象のレチクルのパターンと、原データのパターンを比較照合することにより、レチクルの良否判定を行うことが知られている。この場合、原データとレチクルの位置がずれると正しい検査を行えない。このために、１枚のレチクルにレジスト膜に転写するパターンに加えて、検査時に使用する位置決め用のパターンとして、レジスト膜に解像しないパターンを形成し、解像しないパターンを使用して検査対象のレチクルと原データのパターンとを位置合わせした後、基板等に転写するパターンの検査を行う。

また、従来の別のレチクルの検査方法では、レジスト膜上に結像する直線状の第１のパターンと、第１のパターンに交差する方向に延び、レジスト膜上で結像する第２のパターンとの２種類のパターンを用意し、第１のパターンと第２のパターンが一部重なるようにレジスト膜に露光する。これによって、レジスト膜上に楔形のパターンを形成されるので、楔形のパターンの寸法を測定することにより、レチクル上のパターンの寸法変化を検出する。

特開昭６０−２１０８３９号公報特開平２−３１１４２号公報

しかしながら、半導体装置の高集積化が進むに従って、レチクルのパターンの寸法が小さくなるので、レチクルの検査では数ｎｍの寸法変化を検出する必要が生じている。このために、従来のレチクルのパターンと原パターンを直接に比較する方法では、高精度の位置合わせと、寸法の変化の測定が要求され、誤差の影響を排除してレチクルの検査を行うことは難しかった。また、レジスト膜上に解像する２つの直線状のパターンを交差するように露光させる方法の場合、通常では転写後のパターン寸法が一定になるように露光条件が予め調整されているので、レチクルのパターンの寸法変化を検出し難かった。
さらに、レチクルのパターン変化は、早期に検出することが好ましいが、従来のレチクルと原パターンを直接に比較する方法では、原パターンとの間に有意な差が生じる程にレチクルのパターンが変化するまでに時間がかかるので、レチクルのパターンの不良を早期に発見することができなかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、レチクルのパターンの変化を早期に、かつ精度良く行えるようにすることを目的とする。

実施形態の一観点によれば、基板の上方に形成したレジスト膜上に解像する第１のパターンを有するレチクルにおいて前記第１のパターンの寸法変化を計測するにあたり、前記レチクルに設けられ、単体では解像せずに、光が通過可能な開口部を形成するエッジの面積当たりの数が前記第１のパターンより多い第２のパターンを用い、前記第２のパターンを通過した光を前記レジスト膜の同じ場所に複数回照射して前記レジスト膜を多重露光し、前記多重露光後に前記レジスト膜を現像し、前記第２のパターンを使用して前記多重露光した領域を含んで前記基板側に形成される開口部の寸法を測定することを特徴とするレチクルの検査方法が提供される。

また、実施形態の別の観点によれば、基板の上方に形成したレジスト膜に解像して所定の形状を作成可能な第１のパターンと、前記レジスト膜に解像しない第２のパターンと、複数回の露光時に重ね合わされる周辺部分の領域と、を含み、前記第１のパターン及び前記第２のパターンのそれぞれは、光が通過可能な開口部を有し、前記第２のパターンは、面積当たりの前記開口部を形成するエッジの数が前記第１のパターンより多く、少なくとも１組の前記第２のパターンが前記周辺部分の領域に配置され、前記１組の前記第２のパターンの一方が、前記１組の前記第２のパターンの前記一方とは形状が異なる前記１組の前記第２のパターンの他方に複数回の露光時に重なる関係で配置されていることを特徴とするレチクルが提供される。

第１のパターンが寸法変化した場合の像の寸法変化に比べて、第２のパターンに起因する像の寸法変化の方が顕著に現れることから、レチクルのパターン変化を高精度に、かつ早期に検査できる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレチクルの検査システムの概略構成の一例を示す模式図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係るレチクルのパターンであって、（ａ）は第１のパターンの構成の一例を、（ｂ）は第２のパターンの構成の一例を示す図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係るレチクルのパターンをレジスト膜に露光したときのイメージの一例を示し、（ａ）は第１のパターンに相当する領域を、（ｂ）は第２のパターンに相当する領域を示す図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係るレチクルの第２のパターンを図３（ｂ）に対して９０°回転させてレジスト膜に露光したときのイメージの一例を示す図である。図５は、本発明の第１の実施の形態に係るレチクルの第２のパターンをレジスト膜に２重露光したときのイメージの一例を示し、（ａ）は露光後のレジスト膜の表面を模式的に示し、（ｂ）は現像後のレジスト膜の表面を模式的に示す図である。図６は、本発明の第１の実施の形態に係るレチクルのパターンを寸法変化と、レジスト膜に露光したときに形成される開口部の寸法変化をシミュレーションした結果の一例を示す図である。図７は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係るレチクルにおいて、（ａ）は第２のパターンの一例を示し、（ｂ）は（ａ）に示す第２のパターンを多重露光して得られるレジスト膜の平面図の一例を示す。図８は、本発明の第２の実施の形態に係るレチクルの一例を示す斜視図である。図９は、本発明の第２の実施の形態に係るレチクルを使用した露光工程の一例を説明する図であって、（ａ）は１回目の露光後のレジスト膜の表面を模式的に示し、（ｂ）は２回目の露光後のレジスト膜の表面を模式的に示す図である。図１０は、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るレチクルを使用した露光工程の一例を説明する図であって、（ａ）はレチクルの一例を示す斜視図であり、（ｂ）は４回露光後のレジスト膜の表面を模式的に示す図である。

発明の目的及び利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素及び組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、典型例及び説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない。

（第１の実施の形態）
最初に、図１を参照して実施形態のレチクルを使用する露光装置の概略構成について説明する。露光装置１は、パターンを転写する基板２を位置決めして載置するテーブル３を有する。基板２には、パターンを転写するレジスト膜が形成されている。レジスト膜は、基板２上に直接に形成しても良いし、基板２の上方に形成した薄膜上に形成しても良い。テーブル３には、不図示の移動機構が設けられており、基板２を上下左右に移動させることができる。テーブル３の上方には、投射型の縮小光学系４が配置されており、縮小光学系４の上方にレチクル５と、光源６が順番に配置されている。レチクル５は、不図示のホルダによって位置決めして支持されている。さらに、露光装置１には、テーブル３や光源６を制御する制御装置７が設けられている。なお、露光装置１と、後述する基板２の欠陥検査装置９とを含んでレチクル５の検査システム１０を構築することもできる。

続いて、図２にレチクルの構成の一部を模式的に示す。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）は、レチクル５の特徴的なパターンの一部を拡大して示すものであり、レチクル５には、これ以外のパターンを形成しても良い。レチクル５は、露光に使用する光に対して透明な基板２上に、光を透過しない材料、例えばＣｒやＭｏＳｉ等を使用してパターンを形成した構成を有する。さらに、レチクル５のパターンは、図２（ａ）に示す露光したときにレジスト膜２１上で予め定められた形状の像を解像可能な第１のパターン１２と、図２（ｂ）に示す露光時にレジスト膜２１上で解像しない第２のパターン１３とを有する。例えば、解像する第１のパターン１２は、幅９０ｎｍのライン１４を１８０ｎｍの周期で配置している。これに対して、解像しない第２のパターン１３は、第１のパターン１２より狭い幅、例えば、幅５０ｎｍの３本のライン１５を４５０ｎｍの周期で配置している。なお、各ライン１４，１５は、光を透過する開口部を形成している。また、ライン１４，１５以外の部分は、光を透過しない遮光部１６，１７になる。

レチクル５を使用して第１のパターン１２を基板２上に転写するときは、図１に示すように、基板２及びレチクル５を所定の位置に配置する。続いて、制御装置７が光源６を予め定められた時間だけ点灯させる。光源６からの光は、レチクル５の遮光部１６によって遮られ、第１のパターン１２を透過した光が、縮小光学系４に入射する。さらに、縮小光学系４で縮小されたパターンが基板２上方のレジスト膜２１に結像する。レジスト膜２１を所定時間だけ露光したら、光源６を消灯させた後、基板２を取り出し、公知の現像液に浸して現像する。この後、洗浄及び乾燥を行うと、レチクル５の第１のパターン１２が基板２上のレジスト膜２１に縮小して転写される。例えば、図３（ａ）に一例を示すように、第１のパターン１２に対応する領域は、ライン１４に対応する部分のレジスト膜２１が除去され、下地層２２が露出する。下地層２２は、基板２又は基板２の上方に形成された薄膜である。即ち、第１のパターン１２を使用すれば、現像後のレジスト膜２１に第１のパターン１２に対応する形状の開口部を有するパターンを形成することができる。

ここで、レジスト膜２１に第１のパターン１２が転写されるのと同時に、同じレチクル５上に配置された第２のパターン１３を透過した光も縮小光学系４を経てレジスト膜２１に照射される。しかしながら、第２のパターン１３におけるライン１５の幅が狭いため、ライン１５を透過する光の光量が少ない。このために、図３（ｂ）に一例を示すように、第２のパターン１３に対応する領域２１Ａは、レジスト膜２１が変質等するが、現像してもレジスト膜２１が残ってしまい、下地層２２は露出しない。これは、第２のパターン１３のライン１５の幅が狭いため、ライン１５を透過する光の光量が少なくなり、その結果として、レジスト膜２１を除去可能に改質させるだけの光エネルギーを基板２の上方に照射できないからである。即ち、第２のパターン１３では、現像後のレジスト膜２１に第２のパターン１３に対応する形状の開口部を形成することはできない。なお、図３（ｂ）は、上側部分に比較として、対応するレチクル５の第２のパターン１３の構成を並べて配置してある。レジスト膜２１の変質した領域２１Ａの大きさは、光が回折等によって広がることにより、第２のパターン１３のライン１５の幅より広がっている。

レチクル５上のパターンを光源６及び縮小光学系４を使用して基板２上に結像させる光は、面積に依存する０次光が大部分を占めるので、基板２上に結像する光強度の変化Δｌは、レチクル５の開口部（ライン１４，１５）又は遮光部１６，１７の面積変化ΔＳに比例する。このために、レチクル５の寸法／面積変化が大きいパターンが高感度なパターンになる。レチクル５上の寸法変化は、パターン１２，１３の周辺のエッジ部分で発生する。このために、転写されるパターン１２，１３を構成するエッジを増やす（伸ばす）ことにより、レチクル５上でパターン１２，１３の寸法が変化した場合の影響度を調整できる。パターン１２，１３の周辺の長さ、即ちパターン１２，１３を構成するエッジが多いと、エッジの移動による面積変化が大きくなる。例えば、図２（ａ）に示す第１のパターン１２は、破線で示す領域内のエッジ１４Ａは６本である。このケースでは、枠の高さをｈ、レチクル５上の遮光部１６が広がる方向に各エッジ１４ＡがΔＷｎｍ変化した場合、面積変化ΔＳ１は６×ΔＷ×ｈになる。

一方、図２（ｂ）に示す第２のパターン１３では、破線で示す領域内のエッジ１５Ａが１８本になっている。ここで、破線で示す領域の面積は、図２（ａ）に示す第１のパターン１２の破線で示す領域の面積と等しいものとする。このケースでは、枠の高さをｈ、レチクル５上の遮光部１６が広がる方向に各エッジ１５ＡがΔＷｎｍ変化した場合、面積変化ΔＳ２は１８×ΔＷ×ｈになる。ここで、第１のパターン１２と、第２のパターン１３を比較すると、エッジ数が６本から１８本に増えると、ΔＳは、３倍（ΔＳ２／ΔＳ１）になる。このことから、同じ量だけエッジ１４Ａ，１５Ａが変化した場合、エッジ数が多い方が、面積変化が大きくなる。このことから、第２のパターン１３のライン１５の数は、１本でも良いが、複数本であることが好ましい。

次に、レチクル５の検査方法について説明する。
レチクル５を検査するときは、第１の露光を行った後、基板２の現像及び移動をせずに、レチクル５を回転させて第２の露光を行う。第１の露光では、例えば、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すようにライン１４，１５及び遮光部１６，１７が配置されるようにレチクル５を固定する。続く、第２の露光では、同じレチクル５を９０°回転させる。第１の露光及び第２の露光は、第２のパターン１３の各ライン１５が交差するようにレチクル５の位置を調整する。

ここで、最初に、比較として、第１の露光と第２の露光の一方のみを行った場合について説明する。
第１の露光では、例えば、図３（ｂ）に模式的に示すように、第１の露光のみを実施した後に現像したレジスト膜２１は像が形成されていない。これは、第２のパターン１３の各ライン１５の開口幅は、解像する第１のパターン１２の各ライン１４の開口幅の約１／３であるために、各ライン１５を通過する光の強度のピークが弱く、解像には不十分であるためである。また、例えば、図４に第２の露光のみを実施した後のレジスト膜２１の表面のイメージを示すように、第２の露光のみを行った場合には、レジスト膜２１は変質した領域２１Ａの配置が９０°回転するだけであり、レジスト膜２１に像は形成されない。なお、図４の左側部分には、比較として、対応するレチクル５の第２のパターン１２の構成を並べて配置してある。

これに対し、この実施の形態の検査方法として、第１の露光後に、レチクル５を９０°回転させて第２の露光を実施した後に現像した場合の基板２の表面画像の一例を図５に示す。図５（ａ）は、第２のパターン１３を２重露光した状態を模式的に示している。さらに、図５（ｂ）は、第２のパターン１３を２重露光したレジスト膜２１を現像して得られる形状の一例を示している。図５（ａ）に示すように、この例では、ハッチングされていない領域は、２重露光によるライン１５が交差する領域になる。この領域は、第１の露光及び第２の露光の両方でレチクル５を通過した光が直接に入射される領域であり、最も多くの光が照射され、レジスト膜２１の露光に十分な光量が得られている。

さらに、その周囲のハッチングが薄い領域は、第１の露光又は第２の露光のいずれかのみで光が直接に照射される領域であり、かつ光が直接に照射されない場合でも、レジスト膜２１が変質等する領域２１Ａに相当する。この領域においても、レジスト膜２１の露光に必要な光量が得られる。この結果、２重露光によりライン１５が交差する領域を中心とする円形の開口部２５を解像させることができる。これによって、図５（ｂ）に示すように、現像後の基板２では、円形の開口部２５を有するレジスト膜２１からなる解像パターン３１が形成される。解像パターン３１では、円形の開口部２５から下地層２２が露出する。

ここで、図６に、第１のパターン１２で基板２上に解像させたパターンの寸法変化と、第２のパターン１３を９０°回転させて２重露光することにより基板２上で解像させたパターンの寸法変化をシミュレーションした例を示す。図６の横軸は、レチクル５のパターン１２，１３の寸法変化を示す。図６の縦軸は、上段が第２のパターン１３を使用して２
重露光した場合に解像させた形状のイメージと、イメージの開口径の寸法及び寸法の変化量になっている。下段は、第１のパターン１２を使用した場合に解像させた形状の寸法及び変化量になっている。なお、イメージは、レジスト膜２１の断面形状を模式的に示しており、例えば、レチクル５のパターンの寸法変化量であるレチクル変化量が０ｎｍのときは、レジスト膜２１に直径Ｄｒｎｍの略円形の開口部２５を有する解像パターン３１が形成され、下地層２２が露出していることを示している。

レチクル５のパターン１２，１３の寸法変化が０ｎｍのときは、第２のパターン１３による２重露光の像の幅は、２５０ｎｍであり、寸法変化は０ｎｍである。一方、第１のパターン１２の像の幅は、９０ｎｍであり、寸法変化は０ｎｍである。
レチクル５のパターン１２，１３の寸法変化が１ｎｍのときは、第２のパターン１３による２重露光の像の幅は、２００ｎｍになり、寸法変化は−５０ｎｍになる。一方、第１のパターン１２の像の幅は、８６ｎｍでなり、寸法変化は−４ｎｍになる。

そして、レチクル５のパターン１２，１３の寸法変化が２ｎｍ以上になると、第２のパターン１３の２重露光は、レジスト膜を貫通する像を形成できなくなる。一方、第１のパターン１２の像の幅は、８２ｎｍでなり、寸法変化は−８ｎｍになる。以降は、レチクル５のパターン１２，１３の寸法変化が１ｎｍずつ大きくなるにつれて、第１のパターン１２による像の寸法変化が、−１３ｎｍ、−１８ｎｍ、−２４ｎｍの順番に大きくなる。

第２のパターン１３を回転させて２重露光した場合、レチクル５の寸法変化が、基板２上の換算値で片側１ｎｍ変化すると、基板２上では開口部２５の径が５０ｎｍ変化する。一方、第１のパターン１２でレチクル５が同じ量だけ寸法変化すると、開口部２５の径の変化は４ｎｍに留まる。即ち、レチクル５のパターン１２，１３が同じ量だけ寸法変化した場合には、第２のパターン１３の２重露光では、第１のパターン１２に比べて１０倍以上の寸法変化を検出できる。

従って、第２のパターン１３を２重露光してレジスト膜２１に所定形状のパターンを解像させることにより、レチクル５の寸法変化を高精度に検出できる。ここで、第１のパターン１２のみでレチクル５を検査することを想定した場合、レチクル変化量が５ｎｍになっても開口部２５の径変化は２４ｎｍに留まるため、第２のパターン１３の２重露光と同程度の開口部２５の径変化を検出するためには、レチクル変化量が５ｎｍより大きくなる必要がある。このことから、第２のパターン１３の２重露光では、第１のパターン１２でレチクル５を検査する場合に比べ、早期にレチクル５の寸法変化を検出することが可能になる。

ここで、レチクル５の向きの変更は、手動でも良いし、露光装置１にレチクル５の向きを制御装置７に指令に基づいて自動的に切り替える保持装置を設けても良い。また、現像後のレジスト膜２１の開口部２５の径は、欠陥検査装置９において測定される。欠陥検査装置９では、例えば、開口部２５の位置が予め登録されており、開口部２５の位置情報に基づいて、開口部２５の平面画像を撮像し、画像処理によって開口部２５の寸法を測定する。さらに、欠陥検査装置９は、測定結果と、レチクル５の寸法変化がゼロの場合の開口部２５の寸法として登録されている値を比較し、寸法変化が予め定められた閾値を超えた場合には、エラー情報を出力し、製造ラインの管理者に通知するように構成することも可能である。また、レジスト膜２１の開口部２５の寸法を測定する代わりに、レジスト膜２１を用いてエッチングした後の形状に対して寸法測定しても良い。

以上、説明したように、レチクル５は、回路形成に必要な第１のパターン１２に加えて、単体、即ち１回の露光だけではレジスト膜２１上に解像しない第２のパターン１３を設けた。第２のパターン１３は、第１のパターン１２に比べて面積当たりの開口部のエッジ１５Ａの数が多くなっている。即ち、第２のパターン１３は、パターン密度が第１のパターン１２より大きくなっている。このような第２のパターン１３をレジスト膜２１に多重露光すると、レジスト膜２１に所定の形状に解像させることができる。第２のパターン１３の多重露光で形成されるパターンの寸法は、第２のパターン１３のエッジ１５Ａの位置がずれた場合には変動する。この変動幅は、面積当たりのエッジ数が少ない第１のパターン１２を使用する場合に比べて大きくなる。従って、第２のパターン１３を多重露光してレジスト膜２１上で得られるパターンの寸法変化を検査することにより、第２のパターン１３と同様に寸法変化が生じた場合の第１のパターン１２の寸法変化を高い精度で検査できる。また、面積当たりのエッジ数が多い第２のパターン１３を使用することにより、パターン１２，１３の変動幅に対するレジスト膜２１上のパターンの寸法変化を大きくできるので、パターン１２，１３の変化を早期に検出することが可能になる。

次に、第１の実施の形態の変形例について説明する。
図７（ａ）に示すように、レチクル５における第２のパターン４１は、円形の開口部４２を配列した構成を有する。各開口部４２のサイズは、レジスト膜２１に結像しない大きさになっている。レチクル５を検査するときは、第２のパターン４１で第１の露光を行い、第２のパターン４１を９０°回転させた後、開口部４２が重なるように第２の露光を行い、複数の円形の開口部４２が多重露光されることにより解像させる。これにより、図７（ｂ）に一例を示すように、解像したパターン４３は、複数の開口部４２を含む１つの大径の開口部４４になる。即ち、図７（ａ）の開口部４２が２重に露光される部分と、その周囲の部分に相当するレジスト膜２１が露光及び現像により除去されて、大径の開口部４４が形成される。このレチクル５においても、解像パターン４３の径の変化でレチクル５パターンの寸法変化を測定できる。なお、解像パターン４３は、複数の開口部４２を有する構成の他に、１つの開口部から構成しても良い。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。第１の実施の形態と同じ構成要素には同一の符号を付してある。また、第１の実施の形態と重複する説明は省略する。
この実施の形態は、レチクル５を回転させずに第２のパターン１３を異なる角度でレジスト膜２１上に多重露光させることを特徴とする。

図８に示すように、レチクル５は、中央に基板２に解像させる第１のパターン１２が形成されており、周辺部分に第２のパターン１３が形成されている。第１のパターン１２は、基板２の上方に回路を形成するために使用される。第２のパターン１３は、回路として使用しない領域、例えば、スクライブライン領域などに相当する位置に配置される。

図８に示す例では、第２のパターン１３は、レチクル５の右下の隅部と左下の隅部のそれぞれに第２のパターン１３Ａ，１３Ｂが１つずつ形成されている。これは、レチクル５の中心又は第１のパターン１２の中心を通る仮想線Ｌ１に対して対称な位置に相当する。例えば、左下の第２のパターン１３Ａが図３（ｂ）の形状を有し、右下の第２のパターン１３Ｂは図４に示す形状になっている。なお、各第２のパターン１３Ａ〜１３Ｂの向きは、これ以外でも良い。また、第２のパターン１３Ａ〜１３Ｂは、第１のパターン１２に対して対称な位置に配置されていれば良く、レチクル５の角部以外、例えば、対向する一対の辺の中央のそれぞれに配置しても良い。

次に、レチクル５の検査方法について説明する。この実施の形態では、基板２上で回路を形成する回路形成領域が複数有り、かつ１つの回路形成領域に対してレチクル５を使用した露光を１回行い、その後に、レチクル５と基板２の位置を変化させ、隣りの回路形成領域にレチクル５を使用した露光を１回行う。以降は、必要な数だけ、同様の工程を繰り返す。

このとき、１回目の露光で、例えば、図９（ａ）に露光時のイメージを示すように、レジスト膜２１には、第１のパターン１２に相当する形状と、第２のパターン１３Ａ，１３Ｂに相当する形状が１つずつ転写される。この後、レチクル５の位置を移動させる。露光装置１は、１回目の露光の第２のパターン１３Ｂの上に、第２のパターン１３Ａが重なるような位置にレチクル５を移動させる。この状態で、２回目の露光を行うと、図９（ｂ）に示すように、１回目の露光により転写したイメージの隣りに、第１のパターン１２に相当する形状と、第２のパターン１３Ａ，１３Ｂに相当する形状が１つずつ転写される。さらに、１回目の露光と、２回目の露光が重なる領域において、１回目の露光時の第２のパターン１３Ｂと、２回目の露光時の第２のパターン１３Ａとが重なる。即ち、領域５１において第２のパターン１３が異なる角度で同じ位置に２重露光されたことになる。

このように、同じ場所に異なる角度で第２のパターン１３が２重露光されることにより、レジスト膜２１には、図５（ｂ）に示すような円形の開口部２５を有する解像パターンが形成される。そして、レジスト膜２１上の解像パターンの寸法変化を測定することにより、第１の実施の形態と同様に、レチクル５のパターン１２，１３の寸法変化を早期に、かつ高精度に検査できる。

ここで、現像後のレジスト膜２１の開口部の径は、欠陥検査装置９において測定される。欠陥検査装置９は、第１のパターン１２により形成されるレジスト膜２１の開口部の検査と共に、第２のパターン１３により形成されるレジスト膜２１の開口部の寸法を検査する。欠陥検査装置９では、例えば、開口部の位置が予め登録されており、開口部の位置情報に基づいて、開口部の平面画像を撮像し、画像処理によって開口部の寸法を測定する。さらに、欠陥検査装置９は、測定結果と、レチクル５の寸法変化がゼロの場合の開口部の寸法として登録されている値を比較し、寸法変化が予め定められた閾値を超えた場合には、エラー情報を出力し、製造ラインの管理者に通知するように構成することも可能である。

次に、第２の実施の形態の変形例について説明する。
図１０（ａ）に示すように、レチクル５は、第２のパターン１３がレチクル５の４つの角部に１つずつ形成されている。例えば、左下の第２のパターン１３Ａが図３（ｂ）の形状を有し、右下の第２のパターン１３Ｂは図４に示す形状になっている。さらに、例えば、左上の第２のパターン１３Ｃが図３（ｂ）の形状を有し、右上の第２のパターン１３Ｂは図４に示す形状になっている。この場合、第２のパターン１３Ａと第２のパターン１３Ｂは、レチクル５の中心又は第１のパターン１２の中心を通る仮想線Ｌ１に対して対称な位置に相当する。同様に、第２のパターン１３Ｃと第２のパターン１３Ｄは、レチクル５の中心又は第１のパターン１２の中心を通る仮想線Ｌ１に対して対称な位置に相当する。また、第２のパターン１３Ａと第２のパターン１３Ｄは、レチクル５の中心又は第１のパターン１２の中心を通る仮想線Ｌ２に対して対称な位置に相当する。第２のパターン１３Ｂと第２のパターン１３Ｃは、レチクル５の中心又は第１のパターン１３の中心を通る仮想線Ｌ３に対して対称な位置に相当する。なお、各第２のパターン１３Ａ〜１３Ｄの向きは、これ以外でも良い。

図１０（ｂ）に露光時のイメージを示すように、このレチクル５では、周辺部分の上下左右に並んだ４か所で露光を行うと、中央部分において第２のパターン１３Ａ〜１３Ｄが同じ場所に４重露光される。これにより、４つの第２のパターン１３Ａ〜１３Ｄが同じ場所に４重に露光され、開口部を有する解像パターンが形成される。そして、解像パターンの寸法変化を測定することにより、レチクル５のパターン１２，１３の寸法変化を検査できる。なお、図５（ｂ）おいて、上下左右の領域に対しても露光を行えば、中央以外の他の部分も第２のパターン１３Ａ〜１３Ｄが４重露光される。このようなレチクル５においても、前記と同様に、パターン１２，１３の寸法変化を早期に、かつ精度良く検査できる。

なお、第２のパターン１３は、例えば、図１０（ａ）の第２のパターン１３Ａと第２のパターン１３Ｄのように、レチクル５の対角となる位置に１つずつのみ配置しても良い。この場合、第２のパターン１３Ａと第２のパターン１３Ｄは、同じパターンを異なる向きに配置した構成を有する。また、図８又は図１０に示す第２のパターン１３Ａ〜１３Ｄは、多重露光することにより、所定の形状のパターンがレジスト膜２１上に形成される構成であれば良く、パターンの形状やパターンの角度は場所毎に異ならせても良い。

ここで挙げた全ての例及び条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明及び概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例及び条件に限定することなく解釈するものであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換及び変形を施すことができる。

以下に、前記の実施の形態の特徴を付記する。
（付記１）基板の上方に形成したレジスト膜上に解像する第１のパターンを有するレチクルにおいて前記第１のパターンの寸法変化を計測するにあたり、前記レチクルに設けられ、単体では解像せずに、光が通過可能な開口部を形成するエッジの面積当たりの数が前記第１のパターンより多い第２のパターンを用い、前記第２のパターンを通過した光を前記レジスト膜の同じ場所に複数回照射して前記レジスト膜を多重露光し、前記多重露光後に前記レジスト膜を現像し、前記第２のパターンを使用して前記多重露光した領域を含んで前記基板側に形成される開口部の寸法を測定することを特徴とするレチクルの検査方法。
（付記２）前記第２のパターンを使用して前記レジスト膜を多重露光する工程は、前記第２のパターンの向きを１回前の露光時の向きに対して変化させることを含む付記１に記載のレチクルの検査方法。
（付記３）前記第２のパターンの向きを１回前の露光時の向きに対して変化させることは、前記レチクルの向きを９０°変化させることを含む付記２に記載のレチクルの検査方法。
（付記４）前記レジスト膜を多重露光する工程は、前記基板上で回路を形成する領域の外側の領域に前記第２のパターンを重ねて露光することを含む付記１乃至付記３のいずれか一項に記載のレチクルの検査方法。
（付記５）前記レジスト膜を多重露光する工程は、前記レチクルの前記基板上で回路を形成する領域の外側の領域に異なる角度で配置された前記第２のパターンを前記レジスト膜の同じ位置に重ねて露光することを含む付記４に記載のレチクルの検査方法。
（付記６）基板の上方に形成したレジスト膜に解像して所定の形状を作成可能な第１のパターンと、前記レジスト膜に解像しない第２のパターンと、を含み、前記第１のパターン及び前記第２のパターンのそれぞれは、光が通過可能な開口部を有し、前記第２のパターンは、面積当たりの前記開口部を形成するエッジの数が前記第１のパターンより多いことを特徴とするレチクル。
（付記７）前記第１のパターンは中央に配置され、前記第２のパターンは、前記第１のパターンより外側で、かつ前記第１のパターンに対して対称な位置に、少なくとも１組配置されていることを特徴とする付記６に記載のレチクル。
（付記８）複数の前記第２のパターンは、異なる角度を持って配置されていることを特徴とする付記７に記載のレチクル。
（付記９）前記第１のパターンは、前記基板上で回路を形成する領域に相当する位置に配置され、前記第２のパターンは、前記基板上で回路を形成する領域の外側に配置されていることを特徴とする付記６乃至付記８のいずれか一項に記載のレチクル。
（付記１０）基板の上方に形成したレジスト膜上に単体では解像しないパターンを通した光を前記レジスト膜に照射する第１の露光と、前記第１の露光の後、前記レジスト膜を現像することなく、前記パターンの向きを変化させた後、前記レジストの前記第１の露光と同じ場所に前記パターンを通した光を照射する第２の露光と、を含み、前記第２の露光の後に前記レジスト膜を現像して形成される前記レジスト膜の開口部の寸法を計測することを特徴とするレチクルの検査方法。

１露光装置
２基板
５レチクル
１２第１のパターン
１３，１３Ａ〜１３Ｄ第２のパターン
１４，１５開口部
１４Ａ，１５Ａエッジ
２１レジスト膜
２５開口部

Claims

基板の上方に形成したレジスト膜上に解像する第１のパターンを有するレチクルにおいて前記第１のパターンの寸法変化を計測するにあたり、前記レチクルに設けられ、単体では解像せずに、光が通過可能な開口部を形成するエッジの面積当たりの数が前記第１のパターンより多い第２のパターンを用い、前記第２のパターンを通過した光を前記レジスト膜の同じ場所に複数回照射して前記レジスト膜を多重露光し、前記多重露光後に前記レジスト膜を現像し、前記第２のパターンを使用して前記多重露光した領域を含んで前記基板側に形成される開口部の寸法を測定することを特徴とするレチクルの検査方法。
前記第２のパターンを使用して前記レジスト膜を多重露光する工程は、前記第２のパターンの向きを１回前の露光時の向きに対して変化させることを含む請求項１に記載のレチクルの検査方法。
前記レジスト膜を多重露光する工程は、前記レチクルの前記基板上で回路を形成する領域の外側の領域に異なる角度で配置された前記第２のパターンを前記レジスト膜の同じ位置に重ねて露光することを含む請求項１又は請求項２に記載のレチクルの検査方法。
基板の上方に形成したレジスト膜に解像して所定の形状を作成可能な第１のパターンと、
前記レジスト膜に解像しない第２のパターンと、
複数回の露光時に重ね合わされる周辺部分の領域と、
を含み、
前記第１のパターン及び前記第２のパターンのそれぞれは、光が通過可能な開口部を有し、前記第２のパターンは、面積当たりの前記開口部を形成するエッジの数が前記第１のパターンより多く、
少なくとも１組の前記第２のパターンが前記周辺部分の領域に配置され、
前記１組の前記第２のパターンの一方が、前記１組の前記第２のパターンの前記一方とは形状が異なる前記１組の前記第２のパターンの他方に複数回の露光時に重なる関係で配置されている
ことを特徴とするレチクル。
前記１組の前記第２のパターンの前記一方のパターン方向と、前記１組の前記第２のパターンの前記他方のパターン方向との角度が異なることを特徴とする請求項４に記載のレチクル。