JPH11305416A - Method for producing semiconductor device and method for producing photomask - Google Patents

Method for producing semiconductor device and method for producing photomask

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JPH11305416A
JPH11305416A JP10896098A JP10896098A JPH11305416A JP H11305416 A JPH11305416 A JP H11305416A JP 10896098 A JP10896098 A JP 10896098A JP 10896098 A JP10896098 A JP 10896098A JP H11305416 A JPH11305416 A JP H11305416A
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JP
Japan
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pattern
photomask
correction
mask
data
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JP10896098A
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Yoshihiko Okamoto
好彦 岡本
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a photomask which has no defect, where the distortion of a transfer pattern is reduced and whose superposing accuracy is high by distorting the stage coordinate systems of a plotting device and an inspecting device by a specified amount and comparing and inspecting patterns respectively formed in a pair of areas on the same photomask base plate. SOLUTION: By performing the correction of an optical proximate effect to the design data of a semiconductor device (100), the data are converted into pattern data for electron beam plotting 101), and an integrated circuit pattern and a correction pattern are plotted on the mask base plate. In such a case, after the pattern data of a pair of rectangular areas are stored in a buffer memory (102), the pattern data are read out and shot-resolved, and each pattern data are plotted in a pair of rectangular areas (103 and 104), so that the photomask is produced (105). Thus, the patterns actually formed are compared to inspect the outside appearance of the pattern (106). The quality of the outside appearance of the integrated circuit pattern is surely and easily inspected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光縮小投影露光を
用いて集積回路パタ−ンを形成する半導体装置の製造方
法に関し、特にフォトマスクに対し、変形(斜め)照
明、光近接効果補正パターンの追加、露光光に位相差を
与える位相シフト手段の追加などにより、露光波長と同
等、またはそれ以下の微細なレジストパターンを形成す
る半導体装置の製造に適用して有効な技術に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which an integrated circuit pattern is formed by using light reduction projection exposure, and more particularly to a modified (oblique) illumination and optical proximity effect correction pattern for a photomask. The present invention relates to a technique that is effective when applied to the manufacture of a semiconductor device that forms a fine resist pattern equal to or less than the exposure wavelength by adding a phase shifter for giving a phase difference to the exposure light.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の微細化が進み、回路素子や
配線の設計ルールがサブミクロン・オーダになると、i
線(波長365nm)などの光を使用してフォトマスク
上の集積回路パターンを半導体ウエハに転写するフォト
リソグラフィ工程では、パターン転写精度の低下が深刻
な問題となっている。このような問題を改善する手段と
して、マスクパタ−ンに対し投影露光によって光強度が
低下する個所に微細パタ−ンを付加するか、強調される
個所の微細パタ−ン削除することによる光近接効果補正
技術、マスクの透過光に位相差を設ける位相シフト技術
がある。
2. Description of the Related Art As the miniaturization of semiconductor devices progresses and circuit element and wiring design rules become on the order of submicrons, i.
In a photolithography process in which an integrated circuit pattern on a photomask is transferred to a semiconductor wafer using light such as a line (wavelength: 365 nm), a decrease in pattern transfer accuracy has become a serious problem. As a means for remedying such a problem, a light proximity effect is obtained by adding a fine pattern to a portion where the light intensity is reduced by projection exposure to a mask pattern or by deleting a fine pattern at a portion to be emphasized. There are a correction technique and a phase shift technique for providing a phase difference to light transmitted through a mask.

【0003】光近接効果補正技術に関しては、例えば伊
藤らの「1μmプロセス用フォトマスクパタ−ンの投影
歪み補正」日本電子通信学会論文誌1985年5月Vo
l.J68−CNo5第P325〜332には、矩形ホ
−ルのコ−ナ部に微小矩形を付加して転写する光近接効
果補正技術が開示されている。上記の光近接補正技術を
用いるフォトマスクの検査については、補正パタ−ンの
寸法がより微細になり、マスクパタ−ン検査や修正が難
しいなどの問題がある。
[0003] Regarding the optical proximity effect correction technique, for example, Ito et al., "Correction of projection distortion of photomask pattern for 1 μm process", Transactions of the Institute of Electronics, Communication Engineers, Japan, May 1985, Vo.
l. J68-CNo5, pages P325 to 332, discloses an optical proximity effect correction technique in which a small rectangle is added to a corner of a rectangular hole and transferred. In the inspection of a photomask using the above-described optical proximity correction technique, there is a problem that the dimensions of the correction pattern become finer and it is difficult to inspect and correct the mask pattern.

【0004】位相シフト技術に関しては、例えば特公昭
62−59296号公報には、マスク上の遮光領域を挟
む一対の光透過領域の一方に透明膜(位相シフタ)を設
け、上記一対の光透過領域を透過した二つの光の位相を
互いに反転させることによって、ウエハ上の二つの光の
境界部における光の強度を弱める位相シフト技術が開示
されている。
With respect to the phase shift technology, for example, Japanese Patent Publication No. 62-59296 discloses a transparent film (phase shifter) provided on one of a pair of light transmitting regions sandwiching a light shielding region on a mask, and the pair of light transmitting regions. There has been disclosed a phase shift technique in which the phases of two lights transmitted through each other are inverted with each other to reduce the light intensity at the boundary between the two lights on the wafer.

【0005】上記の位相シフト技術に用いるフォトマス
クの検査については、より微細なマスク欠陥が転写さ
れ、位相シフタのパタ−ン検査や修正が難しいなどの問
題が指摘されている。上記検査に関して、例えば、特開
平4−321047号公報には、同一装置内で、マスク
欠陥を摘出する工程と良否判定する工程とを効率よく行
う技術が開示されている。また、光縮小投影露光装置に
よる露光の際、投影レンズの像面湾曲や歪曲収差などに
より、転写パターン位置にずれが発生する問題が指摘さ
れており、レンズの収差歪みを低減することが提案され
ている。一方、この問題に対して、例えば特公昭62ー
58621号公報には、光縮小投影露光装置により、試
料上に複数の露光歪み測定マークを形成し、電子ビーム
露光装置にて該露光歪み測定マークの位置を測定するこ
とによって、露光歪みの量を予め求めて、該露光歪みに
応じて電子ビーム露光する技術が開示されている。ま
た、特公昭61ー24231号公報には、光縮小投影露
光装置の露光歪みをマスク上で逆補正し、転写パターン
歪みを低減する技術が提案されている。
In the inspection of the photomask used in the above-described phase shift technique, it has been pointed out that finer mask defects are transferred, and it is difficult to inspect and correct the pattern of the phase shifter. Regarding the above inspection, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-31047 discloses a technique for efficiently performing a step of extracting a mask defect and a step of judging pass / fail in the same apparatus. In addition, it has been pointed out that a shift in a transfer pattern position occurs due to a curvature of field or distortion of a projection lens during exposure by a light reduction projection exposure apparatus, and it has been proposed to reduce aberration distortion of the lens. ing. On the other hand, in order to solve this problem, for example, Japanese Patent Publication No. 62-58621 discloses that a plurality of exposure distortion measurement marks are formed on a sample by a light reduction projection exposure apparatus, and the exposure distortion measurement marks are formed by an electron beam exposure apparatus. A technique has been disclosed in which the amount of exposure distortion is determined in advance by measuring the position of, and electron beam exposure is performed in accordance with the exposure distortion. Further, Japanese Patent Publication No. 61-24231 proposes a technique for inversely correcting exposure distortion of an optical reduction projection exposure apparatus on a mask to reduce transfer pattern distortion.

【0006】また、光縮小投影露光装置による露光の際
には、レンズの球面収差やコマ収差、非点収差などによ
り、転写パターンの寸法や形状が歪む現象も生じる。こ
れらの寸法や形状の変化はパターン依存性があり、ライ
ンアンドスペースのような繰り返しパターンの端部で顕
著になる。このような収差の影響をなくすための対策に
ついて、例えば特開平4ー60547号公報には、ライ
ンアンドスペース端部にダミーパターンを加えることが
記載されている。また、特開平6ー29180には、パ
ターン寸法誤差量をマスクデータの補正量にして歪みを
補正する技術が記載されている。
[0006] Further, during exposure by the light reduction projection exposure apparatus, a phenomenon occurs in which the dimensions and shape of the transfer pattern are distorted due to spherical aberration, coma aberration, astigmatism, etc. of the lens. These changes in dimensions and shapes have pattern dependence, and become remarkable at the end of a repetitive pattern such as line and space. As a countermeasure for eliminating the influence of such aberration, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-60547 discloses that a dummy pattern is added to a line and space end. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-29180 describes a technique for correcting distortion by using a pattern dimension error amount as a correction amount of mask data.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の光近接補正技術
に用いるフォトマスク(含レチクル)の検査は、補正パ
タ−ンの寸法を回路パタ−ンの寸法の約1/3以下の寸
法に微細化する必要があり、マスクパタ−ン検査や修正
が困難となる。また、フォトマスクの透過光に位相差を
設けた位相シフトマスクの検査に関しても、位相シフタ
のマスクパタ−ン検査や修正が難しく、十分な検査や修
正がなされていないホトマスクを用いて縮小投影露光す
るとウエハ上で転写欠陥となり、半導体装置の製造歩留
りを下げる重要問題となる。
In the inspection of a photomask (including a reticle) used in the above-described optical proximity correction technology, the size of the correction pattern is reduced to about one-third or less of the size of the circuit pattern. It is difficult to inspect and correct the mask pattern. Also, with respect to inspection of a phase shift mask in which a phase difference is provided to transmitted light of a photomask, it is difficult to inspect and correct a mask pattern of a phase shifter. Transfer defects occur on the wafer, which is an important problem that lowers the production yield of semiconductor devices.

【0008】上記特開平4−321047号公報に開示
された技術では、光近接補正マスクや透過領域内に位相
シフタのエッジがあるマスクの外観検査が困難である。
また、特開平4−345163号公報には3種類のリサ
イズデ−タを用いた位相シフトマスクの検査方法が記載
されているが、この検査方法は遮光パタ−ンに隣接し
て、シフタエッジがある自己整合型位相シフトマスクに
適用できるが、遮光パタ−ンに隣接しない透過領域内に
位相シフタエッジがあるマスクに適用することができな
い。また、レンズの歪みや収差に起因するパターンの寸
法形状誤差は、使用する露光装置、露光条件により、各
々異なった値となり、通常のマスク作成方法において、
パターンデータを補正することによりマスク上で逆補正
を行うことは、現実的でない。
In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-31047, it is difficult to inspect the appearance of an optical proximity correction mask or a mask having a phase shifter edge in a transmission area.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-345163 discloses a method for inspecting a phase shift mask using three types of resized data. Although it can be applied to a matched phase shift mask, it cannot be applied to a mask having a phase shifter edge in a transmission region not adjacent to a light-shielding pattern. In addition, the dimension and shape errors of the pattern due to lens distortion and aberration have different values depending on the exposure apparatus and exposure conditions used.
It is not realistic to perform reverse correction on a mask by correcting pattern data.

【0009】さらに、現在、半導体装置の製造には、上
記の位相シフトマスク、近接効果補正マスクを工程によ
り組合わせて露光が行われている。図32は、位相シフ
ト露光方法と斜方照明露光方法とを比較して、模式的に
示したものである。フォトマスク上に形成するそれぞれ
の集積回路パターンに応じて、投影露光する際のフォト
マスク面への露光光の照明条件を最適に合せることが必
要となることを示したものである。集積回路パターンに
応じて照明条件を変えることによって、フォトマスク面
から半導体ウエハ上への光路に差が生じ、転写されるパ
ターンに位置歪みが発生する要因となる。同じ光縮小投
影露光を用いても、縮小倍率の変更、ステッパとスキャ
ナーとの露光方式の差により、転写パターン位置の差が
問題となる。
Further, at present, in the manufacture of a semiconductor device, exposure is performed by combining the above-described phase shift mask and proximity effect correction mask by processes. FIG. 32 schematically shows a comparison between the phase shift exposure method and the oblique illumination exposure method. This shows that it is necessary to optimally adjust the illumination conditions of the exposure light on the photomask surface during projection exposure according to each integrated circuit pattern formed on the photomask. By changing the illumination conditions in accordance with the integrated circuit pattern, a difference occurs in the optical path from the photomask surface to the semiconductor wafer, which causes positional distortion in the transferred pattern. Even if the same light reduction projection exposure is used, a difference in transfer pattern position becomes a problem due to a change in reduction magnification and a difference in exposure method between the stepper and the scanner.

【0010】前記のパターン位置歪みに関して、特公昭
61ー24231号公報記載のように前記マスク基板上
に形成する回路パターンを逆補正して歪ませる方式を実
際の集積回路パターンに適用すると、従来技術ではマス
クパターンの外観検査が、実質的に不可能となることが
判明した。半導体装置用マスクの製造技術では、マスク
上に形成する集積回路パターンデータは基本回路素子パ
ターンを一次セルと定義し、その二次元配列を二次セ
ル、他の二次セルを含む2次配列を三次セルなどと複数
の階層データ構造としている。図33は、階層構造によ
る集積回路データの構成の一例を示したものである。マ
スクデータに変換されると、基本回路素子パターンは、
幅と長さと座標から決まる矩形などの図形データにマス
ク描画時のビームショット条件が付加されたデータの集
まりとなる。データに階層構造を持たせると、大規模の
集積回路パターンについてもデータ量を大幅に小さくで
きる。
With respect to the above-described pattern position distortion, when a method of reversely correcting and distorting a circuit pattern formed on the mask substrate as described in JP-B-61-24231 is applied to an actual integrated circuit pattern, It has been found that the external inspection of the mask pattern becomes substantially impossible. In a semiconductor device mask manufacturing technique, an integrated circuit pattern data formed on a mask defines a basic circuit element pattern as a primary cell, a two-dimensional array of the primary cell, and a secondary array including other secondary cells. It has a hierarchical data structure with a tertiary cell and the like. FIG. 33 shows an example of the configuration of integrated circuit data having a hierarchical structure. When converted to mask data, the basic circuit element pattern becomes
This is a collection of data in which beam shot conditions at the time of mask drawing are added to graphic data such as a rectangle determined by the width, length, and coordinates. When the data has a hierarchical structure, the data amount can be significantly reduced even for a large-scale integrated circuit pattern.

【0011】光近接効果補正用の補正パターンを形成し
たマスクや位相シフタが形成されたマスクを、上記のマ
スク製造技術を用いて製造する際に、上記露光歪みをマ
スク上のパターンで逆補正しようとすると、フォトマス
ク基板上の位置座標に対応して、パターンデータの位置
座標を歪ませる必要があり、そのための処理は極めて複
雑になる。パターンデータの位置座標を歪ませる処理を
しても、前記の階層構造を維持しつづけることができる
ようにしないと描画データへの変換処理に膨大な時間が
かかり、実現性がないものとなる。また、フォトマスク
上に形成したパターンを集積回路パターンの設計データ
と比較しての外観検査ができなくなる。外観検査ができ
ないフォトマスクを投影露光に適用すれば、露光時の欠
陥転写を防ぐことが出来ない。
When a mask on which a correction pattern for optical proximity effect correction is formed or a mask on which a phase shifter is formed is manufactured using the above-described mask manufacturing technology, the exposure distortion is inversely corrected using a pattern on the mask. Then, it is necessary to distort the position coordinates of the pattern data in accordance with the position coordinates on the photomask substrate, and the processing for that becomes extremely complicated. Even if the process of distorting the position coordinates of the pattern data is performed, the conversion process to the drawing data takes an enormous amount of time and is not feasible unless the above hierarchical structure is maintained. Further, it becomes impossible to perform a visual inspection by comparing the pattern formed on the photomask with the design data of the integrated circuit pattern. If a photomask that cannot be visually inspected is applied to projection exposure, it is not possible to prevent defect transfer during exposure.

【0012】さらに、光近接効果補正の補正パターンを
用いたマスクでは一部の補正パターンとして微小な矩形
パタ−ンが形成されている。フォトマスク上に形成する
回路パタ−ンが微細化されるに伴い、パタ−ン欠陥、付
着異物などの異常部摘出が困難になるという問題が発生
する。ここで問題とするマスクパタ−ン欠陥としては、
描画パタ−ン異常、プロセス処理の途中にて発生した、
遮光膜の欠け、残りであり、付着異物としてはレジスト
の除去残りなどである。半導体装置は、縮小投影露光に
より、複数のフォトマスクを用いて、半導体ウエハ上に
形成された各層に回路パターンを転写してパターン形成
して製造する。従来は、フォトマスク上に形成されたパ
ターンをウエハに転写する際、ウエハ上に形成されるパ
ターンの寸法歪み、形状歪み及び位置歪みを効率よく補
正し、マスクパターンの外観検査可能な手法が提案され
ていなかった。
Further, in a mask using a correction pattern for optical proximity effect correction, a minute rectangular pattern is formed as a part of the correction pattern. As a circuit pattern formed on a photomask is miniaturized, there arises a problem that it becomes difficult to extract an abnormal portion such as a pattern defect or an attached foreign matter. The mask pattern defects to be considered here include:
Drawing pattern error, occurred during process processing,
The light-shielding film is missing or remaining, and the attached foreign matter is the remaining residue after removal of the resist. 2. Description of the Related Art A semiconductor device is manufactured by transferring a circuit pattern to each layer formed on a semiconductor wafer by patterning using a plurality of photomasks by reduction projection exposure. Conventionally, when transferring a pattern formed on a photomask to a wafer, a method has been proposed that can efficiently correct the dimensional distortion, shape distortion, and positional distortion of the pattern formed on the wafer and inspect the appearance of the mask pattern. Had not been.

【0013】本発明は、上記した問題点に着目してなさ
れたものであり、その目的は、光近接効果補正のための
補正パターンを付加したマスク、位相シフト技術を適用
したマスクなどを用いて、光縮小投影露光を行い回路パ
ターンを形成する半導体装置の製造工程において、転写
パターンの投影歪みを低減して半導体ウエハ上に形成す
る回路パターンの精度を向上させ、欠陥転写を無くする
転写技術を提供することにある。本発明の前記ならびに
その他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添
付図面から明らかになるであろう。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to use a mask to which a correction pattern for correcting the optical proximity effect is added, a mask to which a phase shift technique is applied, and the like. In the manufacturing process of a semiconductor device that forms a circuit pattern by performing light reduction projection exposure, a transfer technology that reduces projection distortion of a transfer pattern, improves the accuracy of a circuit pattern formed on a semiconductor wafer, and eliminates defect transfer. To provide. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明のパタ−ン形成方
法は、縮小投影露光装置の投影歪みを補正して、フォト
マスク基板上の集積回路パターンを半導体ウエハ上に転
写する半導体装置の製造工程において、転写パターンの
寸法歪みまたはパターン形状歪みを補正するために、回
路パターンを構成するパターンデータと、各パターンに
対し微小パターンを付加または削除した補正パターンデ
ータとを作成し、マスク描画装置で各パターンデータを
描画して、マスク上に歪ませたパターンを形成し、転写
パターンの寸法歪みまたはパターン形状歪みを低減する
第一の投影歪み補正と、投影露光光学系の像面湾曲歪み
などによる転写パターンの投影位置座標の歪みを補正す
るために、マスク基板を搭載する描画装置のステージ座
標において、各位置に対応して所定のベクトル量シフト
させた状態で歪ませたパターンを形成し、転写パターン
の投影位置座標の歪みを低減する第二の投影歪み補正と
を行うものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A pattern forming method according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device which corrects projection distortion of a reduction projection exposure apparatus and transfers an integrated circuit pattern on a photomask substrate onto a semiconductor wafer. In the process, in order to correct dimensional distortion or pattern shape distortion of the transfer pattern, pattern data forming a circuit pattern and correction pattern data in which a fine pattern is added or deleted from each pattern are created, and the mask drawing apparatus By drawing each pattern data, forming a distorted pattern on the mask, the first projection distortion correction to reduce dimensional distortion or pattern shape distortion of the transfer pattern, and the field curvature distortion of the projection exposure optical system In order to correct the distortion of the projection position coordinates of the transfer pattern, each position may be And performs a predetermined a distorted pattern formed in a state of being a vector quantity shift, the second projection distortion correction to reduce the distortion of the projection position coordinates of the transfer pattern corresponding to the.

【0015】また、前記位置座標の歪みを補正を行った
マスクを検査する際には、マスク検査装置のステージ座
標においても、各位置に対応して所定のベクトル量シフ
トさせた状態で検査を行うものである。マスクの描画装
置、検査装置におけるマスク基板の保持方式が同一であ
れば、それぞれの位置座標のシフト量は同一にできる
が、実際にはそれぞれの補正量を与えることになる。
When inspecting a mask that has been corrected for the distortion of the position coordinates, the inspection is also performed on the stage coordinates of the mask inspection apparatus with a predetermined vector shift corresponding to each position. Things. If the mask substrate holding method in the mask drawing apparatus and the mask substrate holding method are the same, the shift amount of each position coordinate can be the same, but in practice, each correction amount is given.

【0016】前記補正を実施する領域は、フォトマスク
上に形成する集積回路パタ−ンの矩形領域で、基板上の
X軸方向、またはY軸方向に対応して同一の補正を繰り
返すもう一つの矩形領域が存在する領域に制限する。補
正処理した集積回路パタ−ンを前記マスク上に描画する
際は、前記パターン位置歪みを補正するようにフォトマ
スク基板を搭載するステージ位置座標系を補正した上
で、前記矩形領域のパタ−ンデ−タを電子ビ−ム描画装
置のバッファメモリに記憶しておき、断面形状が図形形
状、矩形形状、スポット形状の一つからなる電子ビーム
を組合せて塗りつぶし露光が可能な露光データにショッ
ト分解して、フォトマスク基板上の一部の領域に描画
し、再度前記パターンデータより、露光データにショッ
ト分解して、フォトマスク基板上の他の領域に描画し
て、フォトマスク基板上に集積回路パターンおよびアラ
イメントマ−ク等の補助パタ−ンとを形成する。
The area to be corrected is a rectangular area of an integrated circuit pattern formed on a photomask, and another area where the same correction is repeated in the X-axis direction or the Y-axis direction on the substrate. Limit to the area where the rectangular area exists. When drawing the corrected integrated circuit pattern on the mask, the stage position coordinate system on which a photomask substrate is mounted is corrected so as to correct the pattern position distortion, and then the pattern of the rectangular area is corrected. The data is stored in the buffer memory of the electronic beam drawing apparatus, and the shot is decomposed into exposure data that can be filled and exposed by combining an electron beam having a sectional shape of one of a graphic shape, a rectangular shape, and a spot shape. Then, drawing is performed on a part of the area on the photomask substrate, the shot data is again decomposed into exposure data based on the pattern data, and drawn on another area on the photomask substrate. An auxiliary pattern such as a pattern and an alignment mark is formed.

【0017】前記のパタ−ンを形成したマスク外観検査
する際は、前記パターン位置歪みを補正するようにフォ
トマスクを搭載するステージ位置座標系を補正した上
で、前記矩形領域と同じ補正を施したもう一つの矩形領
域に対して、形成したパタ−ン間の比較検査を行うによ
って、パタ−ン外観検査を行うものである。前記同じ補
正を行った一対の矩形領域以外のフォトマスク上のパタ
−ンの一部の領域に対しては、フォトマスク上にパタ−
ンを形成する基となる設計デ−タとの比較検査によっ
て、パタ−ン外観検査を行う。
When inspecting the appearance of the mask on which the pattern is formed, after correcting the stage position coordinate system on which the photomask is mounted so as to correct the pattern position distortion, the same correction as that for the rectangular area is performed. A pattern appearance inspection is performed on the other rectangular area by comparing the formed patterns. A part of the pattern on the photomask other than the pair of rectangular areas subjected to the same correction is patterned on the photomask.
A pattern appearance inspection is performed by a comparison inspection with design data on which a pattern is formed.

【0018】上記の2方式による比較検査の相違個所
は、相違した場所と大きさにより、マスクパタ−ンが実
質的に同一となるように修正処理、または付着異物除去
処理し、外観品質を確認した上で、マスクの集積回路パ
タ−ンを縮小投影露光装置を用いて、半導体ウェハ上に
露光して、集積回路パタ−ンを形成するものである。こ
れによって、フォトマスクの外観検査が実現可能とな
る。また、ウェハ上に形成したパタ−ンについても、位
置精度が向上するためウエハの外観検査も容易になる。
The difference between the two methods of the comparative inspection is that the mask pattern is corrected or the attached foreign matter is removed so that the mask pattern is substantially the same, and the appearance quality is confirmed. In the above, the integrated circuit pattern of the mask is exposed on a semiconductor wafer by using a reduction projection exposure apparatus to form an integrated circuit pattern. Thereby, the appearance inspection of the photomask can be realized. Also, with respect to the pattern formed on the wafer, the positional accuracy is improved, so that the appearance inspection of the wafer becomes easy.

【0019】また、光縮小投影露光によって、フォトマ
スク上に形成した集積回路パタ−ンを半導体ウェハ上に
露光してパタ−ンを形成する際、フォトマスクの透過光
に位相差を設ける位相シフト手段が、透過領域内で位相
シフト境界部を形成する処理、または遮光領域内にそれ
自体では明像を形成しない微細寸法の補助開口部を形成
する処理を前記マスク上の集積回路パタ−ンの矩形単位
領域と、基板上のX軸方向、または、Y軸方向に存在す
る同様のパターンを有する単位領域に対して行う際に、
前記一対の矩形単位領域のパタ−ンデ−タを電子ビ−ム
露光装置のバッファメモリに記憶しておき、断面形状が
図形形状、矩形形状、スポット形状の一つからなる電子
ビームを組合せて塗りつぶし露光が可能な露光データに
ショット分解して、フォトマスク基板上の一部の領域に
描画することにより、フォトマスク基板上にパターンを
形成しておけば、マスク検査で、前記一対の矩形領域の
パタ−ン間比較検査によって、パタ−ン外観検査を行う
ことが可能になる。前記一対の領域以外の領域の回路パ
タ−ンに対しては、マスクパタ−ンを形成する基となる
設計パタ−ンデ−タとの比較検査によって、パタ−ン外
観検査を行う。
When a pattern is formed by exposing an integrated circuit pattern formed on a photomask on a semiconductor wafer by light reduction projection exposure, a phase shift is provided to give a phase difference to light transmitted through the photomask. The means may include forming a phase shift boundary in the transmissive area or forming a finely sized auxiliary opening in the light-shielded area that does not itself form a bright image by the integrated circuit pattern on the mask. When performing on a rectangular unit area and a unit area having a similar pattern existing in the X-axis direction or the Y-axis direction on the substrate,
The pattern data of the pair of rectangular unit areas is stored in a buffer memory of an electron beam exposure apparatus, and an electron beam having a sectional shape of one of a graphic shape, a rectangular shape, and a spot shape is combined. If a pattern is formed on the photomask substrate by decomposing shots into exposure data that can be filled and exposed and drawing on a partial area on the photomask substrate, the mask inspection allows the pair of rectangular areas to be formed. The pattern comparison inspection described above makes it possible to perform a pattern appearance inspection. For the circuit patterns in the regions other than the pair of regions, a pattern appearance inspection is performed by a comparison inspection with design pattern data on which a mask pattern is formed.

【0020】上記の比較検査による相違個所はパタ−ン
修正処理または付着異物除去処理した上で、フォトマス
クに光を照射し、透過光同志の干渉を利用して集積回路
パタ−ンを半導体ウェハ上に結像しパターン形成するも
のである。フォトマスク上に形成したパタ−ン同志を比
較照合して、異常箇所を摘出することで、微細な光近接
効果補正パターンがあるマスク、微細な位相シフタパタ
−ンがあるマスクの外観品質の効率よい検査が可能とな
る。これによって、投影露光の解像度と焦点深度とを増
加させ、半導体装置の製造歩留を向上させることができ
る。
The difference in the above-mentioned comparative inspection is obtained by irradiating the photomask with light after correcting the pattern or removing the adhered foreign matter, and using the interference of transmitted light to form an integrated circuit pattern on the semiconductor wafer. It forms an image on the top to form a pattern. The patterns formed on the photomask are compared and collated, and an abnormal part is extracted, so that a mask having a fine optical proximity effect correction pattern and a mask having a fine phase shifter pattern have high efficiency in appearance quality. Inspection becomes possible. Thereby, the resolution and depth of focus of the projection exposure can be increased, and the manufacturing yield of the semiconductor device can be improved.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する(なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、その繰り返しの説明は省略する)。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (Note that components having the same functions in all drawings for describing the embodiments are denoted by the same reference numerals.) , And the repeated explanation is omitted).

【0022】(実施例1)図1は本発明の一実施例であ
る半導体装置の製造方法を説明するためのフロー図、図
2は図1の半導体装置の製造方法で用いるフォトマスク
の全体平面図、図3は図2のフォトマスクに形成された
光近接効果補正パターンを説明するためのフォトマスク
の要部平面図、図4はフォトマスク上の等間隔配列の基
準マークパターンを縮小投影露光により転写し、そのマ
ークパターンの位置誤差を拡大表示した位置座標誤差の
一例図、図5は図4の位置座標誤差をフォトマスク上に
に歪み補正して形成するパターンの補正ベクトルの説明
図、図6は図5の位置座標誤差を補正するためのマップ
補正方法の説明図、図7は図1の半導体装置の製造方法
で用いるマスク描画装置の説明図、図8は図1の半導体
装置の製造方法で用いるマスク検査装置の説明図、図9
は図1の電子ビーム露光装置の説明図、図10〜図11
は図9の電子ビーム露光装置の要部の説明図、図12〜
図19は図1の半導体装置の製造工程中における具体的
な半導体装置の要部断面図、図20は図12〜図19の
半導体装置の製造工程におけるフォトリソグラフィ工程
を抜き出したフロー図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an overall plan view of a photomask used in the method of manufacturing the semiconductor device of FIG. FIG. 3 is a plan view of a principal part of the photomask for explaining the optical proximity effect correction pattern formed on the photomask of FIG. 2, and FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a position coordinate error in which the position error of the mark pattern is transferred and enlarged, and FIG. 5 is an explanatory diagram of a correction vector of a pattern formed by correcting the position coordinate error of FIG. 6 is an explanatory diagram of a map correction method for correcting the position coordinate error of FIG. 5, FIG. 7 is an explanatory diagram of a mask drawing apparatus used in the method of manufacturing the semiconductor device of FIG. 1, and FIG. 8 is a diagram of the semiconductor device of FIG. By manufacturing method Illustration of a mask inspection apparatus are, 9
Is an explanatory view of the electron beam exposure apparatus of FIG. 1, and FIGS.
Is an explanatory view of a main part of the electron beam exposure apparatus of FIG. 9, and FIGS.
FIG. 19 is a cross-sectional view of a main part of a specific semiconductor device during the manufacturing process of the semiconductor device of FIG. 1, and FIG. 20 is a flowchart illustrating a photolithography process extracted from the manufacturing process of the semiconductor device of FIGS.

【0023】まず、実施例1の半導体装置の製造方法の
露光工程で用いるフォトマスクの構造を図2によって説
明する。フォトマスク1は、例えばDRAM(Dynamic
Random Access Memory)の集積回路パターンを半導体ウ
エハ(半導体ウエハ上のフォトレジスト膜;以下の記載
において同じ)に露光する際に用いるものであり、実際
の集積回路パターンの5倍の寸法の集積回路パターン原
画が形成されたレチクルである。このフォトマスク1に
形成された集積回路パターンは後述する縮小投影光学系
を通じて半導体ウエハに転写される。
First, the structure of a photomask used in the exposure step of the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The photomask 1 is, for example, a DRAM (Dynamic
This is used when exposing an integrated circuit pattern of a random access memory onto a semiconductor wafer (a photoresist film on the semiconductor wafer; the same applies to the following description), and is an integrated circuit pattern having a size five times the size of an actual integrated circuit pattern. This is a reticle on which an original image is formed. The integrated circuit pattern formed on the photomask 1 is transferred to a semiconductor wafer through a reduction projection optical system described later.

【0024】このフォトマスク1を構成するマスク基板
2は、例えば四角形状の透明な合成石英ガラス等からな
り、その中央には、例えば長方形状の2つのチップ転写
領域A, Bが互いの長辺を平行にした状態で並設されて
いる。チップ転写領域A,Bの各々が、1つのDRAM
チップの転写分に対応している。チップ転写領域A,B
を2つ配置したのは、スループット向上のためと、フォ
トマスク1の検査をダイ・トウ・ダイで行えるためと、
一方にダメージが生じても他方が残る可能性があるため
等からである。
The mask substrate 2 constituting the photomask 1 is made of, for example, a square transparent synthetic quartz glass or the like. Are arranged side by side in parallel. Each of the chip transfer areas A and B is one DRAM
It corresponds to the amount of chip transfer. Chip transfer area A, B
The reason for disposing the two is to improve the throughput and to inspect the photomask 1 with a die-to-die.
This is because even if one of them is damaged, the other may remain.

【0025】このチップ転写領域A, Bは、枠状の遮光
帯3(相対的に濃い網掛けのハッチングで示す)で区画
されて形成されている。遮光帯3は、例えばクロム(C
r)等のような遮光材料によって形成されている。チッ
プ転写領域Aは、メモリ回路領域A11, A12, A21, A
22(相対的に薄い網掛けのハッチングで示す)およびそ
れらを取り囲む周辺回路領域A00(斜線のハッチングで
示す)で構成され、チップ転写領域Bは、メモリ回路領
域B11, B12, B21, B22(相対的に薄い網掛けのハッ
チングで示す)およびそれらを取り囲む周辺回路領域B
00(斜線のハッチングで示す)で構成されている。この
メモリ回路領域A11, A12, A21, A22, B11, B12,
B21, B22は、半導体ウエハ上にメモリ回路形成用のパ
ターンを転写するためのパターンが配置されている。ま
た、周辺回路領域A00, B00には、半導体ウエハ上にD
RAMの周辺回路形成用のパターンを転写するためのパ
ターンが配置されている。
The chip transfer areas A and B are formed by being partitioned by a frame-shaped light-shielding band 3 (shown by relatively dark hatching). The light-shielding band 3 is made of, for example, chrome (C
r) and the like. The chip transfer area A includes the memory circuit areas A11, A12, A21, A
22 (indicated by relatively thin hatching) and a peripheral circuit area A00 (indicated by hatching) surrounding them, and the chip transfer area B includes memory circuit areas B11, B12, B21, and B22 (relative hatching). ) And peripheral circuit area B surrounding them.
00 (shown by hatching). The memory circuit areas A11, A12, A21, A22, B11, B12,
In B21 and B22, patterns for transferring a pattern for forming a memory circuit on a semiconductor wafer are arranged. The peripheral circuit areas A00 and B00 have D
A pattern for transferring a pattern for forming a peripheral circuit of the RAM is arranged.

【0026】ところで、実施例1においては、例えばフ
ォトマスク1のメモリ回路領域A11に光近接効果補正パ
ターン(以下、単に補正パターンという)が配置されて
いるとする。すなわち、メモリ回路領域(第1領域)A
11は、実際の集積回路パターン以外に補正パターンを追
加する補正が行われた矩形単位領域である。メモリ回路
領域A11のパターン(集積回路パターンと補正パターン
とを含む)と同一のパターンを有する領域を同一のフォ
トマスク1に設けるようにする。すなわち、フォトマス
ク1にはパターンを同一とする一対の矩形領域が存在す
る。メモリ回路領域A11のパターン(集積回路パターン
と補正パターンとを含む)と、例えばメモリ回路領域
(第2領域)A12, A21の一方、または別のチップ転写
領域B内のB11のパターン(集積回路パターンと補正パ
ターンとを含む)とを同一とし、それぞれの近接効果補
正は各々の同じ位置座標で行われるように制限されてい
る。
In the first embodiment, it is assumed that an optical proximity effect correction pattern (hereinafter, simply referred to as a correction pattern) is arranged in, for example, the memory circuit area A11 of the photomask 1. That is, the memory circuit area (first area) A
Reference numeral 11 denotes a rectangular unit area where correction for adding a correction pattern other than the actual integrated circuit pattern has been performed. An area having the same pattern as the pattern of the memory circuit area A11 (including the integrated circuit pattern and the correction pattern) is provided on the same photomask 1. That is, the photomask 1 includes a pair of rectangular regions having the same pattern. The pattern of the memory circuit area A11 (including the integrated circuit pattern and the correction pattern) and, for example, one of the memory circuit areas (second areas) A12 and A21, or the pattern of B11 in another chip transfer area B (the integrated circuit pattern) And the correction pattern) are the same, and each proximity effect correction is limited to be performed at the same position coordinates.

【0027】このように同じパターン(集積回路パター
ンと補正パターンとを含む)を有する一対の矩形領域を
同一フォトマスク1内に設けたのは、後述するように、
一対の矩形領域の各々の実際のパターン(集積回路パタ
ーンと補正パターンとを含む)同士を比較することで、
その各々のパターン(集積回路パターンと補正パターン
とを含む)の良否を確実かつ容易に検査できるようにす
るためである。
The reason why a pair of rectangular regions having the same pattern (including the integrated circuit pattern and the correction pattern) are provided in the same photomask 1 as described below is as follows.
By comparing actual patterns (including an integrated circuit pattern and a correction pattern) of each of a pair of rectangular regions,
This is to ensure that the quality of each pattern (including the integrated circuit pattern and the correction pattern) can be inspected reliably and easily.

【0028】ただし、一方のチップ転写領域Bの周辺回
路領域B00、メモリ回路領域B11,B12, B21,B22の
全てが他方のチップ転写領域Aのそれぞれ周辺回路領域
A00、メモリ回路領域A11, A12, A21, A22と同一に
なるようにしなくても良い。条件としては、光近接効果
補正を実施した矩形領域単位でパターン(集積回路パタ
ーンと補正パターンとを含む)が同一であれば良い。
However, the peripheral circuit area B00 of one chip transfer area B and all of the memory circuit areas B11, B12, B21 and B22 are respectively the peripheral circuit area A00 and the memory circuit areas A11 and A12 of the other chip transfer area A. A21 and A22 need not be the same. The condition may be any pattern as long as the pattern (including the integrated circuit pattern and the correction pattern) is the same for each rectangular area subjected to the optical proximity effect correction.

【0029】また、一対の矩形領域の一方(例えばメモ
リ回路領域B11)は、同一のフォトマスク1において、
非転写領域に配置するか、あるいは露光の際に転写され
ないように工夫することで、半導体ウエハ上にはその像
が転写されないようにしても良い。この場合、一対の矩
形領域の少なくとも一方の領域だけを、半導体ウエハ上
には像が転写されないようにすれば良い。もちろん、チ
ップ転写領域Bの全部を、半導体ウエハ上には像が転写
されないようにしても良い。
One of the pair of rectangular regions (for example, the memory circuit region B11) is
The image may be prevented from being transferred onto the semiconductor wafer by arranging it in a non-transfer area or devising it not to be transferred during exposure. In this case, only at least one of the pair of rectangular regions need not be transferred to the semiconductor wafer. Of course, the entire chip transfer area B may not be transferred to the semiconductor wafer.

【0030】次に、光近接効果補正パターンの具体例を
図によって説明する。光近接効果補正技術は、転写され
るパターンの光強度が露光光学系の歪みや露光光の干渉
によって部分的に低下したり強調されたりする箇所に、
それ自体では露光によって半導体ウエハ上には明像を形
成しない程度の微細なパターンを、フォトマスク1の集
積回路パターンの必要なの箇所に配置したり、その集積
回路パターンの一部が削除されるようにすることで、半
導体ウエハに転写される像の歪みを補正する技術であ
る。半導体ウエハ上に露光されるパターンが、光近接効
果補正を施す前の前の集積回路パターンの設計データと
実質的に相似となるように補正する。
Next, a specific example of the optical proximity effect correction pattern will be described with reference to the drawings. Optical proximity effect correction technology is used in places where the light intensity of the transferred pattern is partially reduced or emphasized due to exposure optical system distortion or exposure light interference.
A fine pattern that does not form a bright image on a semiconductor wafer by exposure by itself is arranged at a necessary portion of the integrated circuit pattern of the photomask 1 or a part of the integrated circuit pattern is deleted. This is a technique for correcting distortion of an image transferred to a semiconductor wafer. The pattern exposed on the semiconductor wafer is corrected so as to be substantially similar to the design data of the integrated circuit pattern before the optical proximity correction is performed.

【0031】図3は、例えばフォトマスクにおける接続
孔パターンを転写するためのパターンが示されている。
同図(a)は集積回路パターンの設計データに該当する
もので、近接効果補正を施す前の接続孔パターンTHで
あり、半導体ウエハ上に形成しようとしているパターン
である。同図(b)が光近接補正が施されたパターン
(接続孔パターンTHおよび補正パターンH1 )であ
る。同図(c)は第二段階の補正として透過光の位相を
反転させる位相シフタを付加した後のパターン(接続孔
パターンTHおよび補正パターンH1 、位相シフタパタ
ーンH2)である。
FIG. 3 shows a pattern for transferring a connection hole pattern in a photomask, for example.
FIG. 3A corresponds to the design data of the integrated circuit pattern, which is a connection hole pattern TH before the proximity effect correction is performed, and is a pattern to be formed on a semiconductor wafer. FIG. 3B shows a pattern (connection hole pattern TH and correction pattern H1) on which optical proximity correction has been performed. FIG. 3C shows a pattern (connection hole pattern TH, correction pattern H1, and phase shifter pattern H2) after the addition of a phase shifter for inverting the phase of transmitted light as a second-stage correction.

【0032】接続孔パターンTHは、例えば平面四角形
状に形成されている。接続孔パターンの寸法は、露光波
長程度以下であり、例えば1.5μm×1.5μm程度であ
る。補正パターンH1 は、各接続孔パターンTHの四隅
に一部が重なるか接するように配置されている。これ
は、接続孔パターンTHを半導体ウエハ上に転写しよう
とするとその転写パターンの角部では光強度が低下して
しまうので、その光強度不足を補うためである。この補
正パターンH1 は、例えば平面四角形状に形成されてお
り、その寸法は接続孔パターンTHの寸法の約1/3程
度以下となっている。
The connection hole pattern TH is formed, for example, in a planar square shape. The dimension of the connection hole pattern is about the exposure wavelength or less, for example, about 1.5 μm × 1.5 μm. The correction pattern H1 is arranged so that a part thereof overlaps or touches four corners of each connection hole pattern TH. This is because when the connection hole pattern TH is to be transferred onto a semiconductor wafer, the light intensity is reduced at the corners of the transfer pattern, and the shortage of the light intensity is compensated for. The correction pattern H1 is formed, for example, in a plane quadrangular shape, and its size is about 1/3 or less of the size of the connection hole pattern TH.

【0033】第二の位相シフタパターンは、各接続孔パ
ターンTHの四辺に対向して配置されている。この位相
シフタを付加することに関しては、他の実施例にて詳細
に説明するが、これを付加することによって、上記の補
正パターンH1の寸法は、約1/2程度に大きくするこ
とができる。
The second phase shifter patterns are arranged to face four sides of each connection hole pattern TH. The addition of the phase shifter will be described in detail in another embodiment. By adding the phase shifter, the size of the correction pattern H1 can be increased to about 1/2.

【0034】上記の転写パターンの寸法、形状歪みの補
正は、回路パターンに対応したパターンデータに、補正
用のパターンデータを計算機処理によって作成して行う
ことができる。
The correction of the size and shape distortion of the transfer pattern can be performed by creating pattern data for correction on the pattern data corresponding to the circuit pattern by computer processing.

【0035】図4は、例えばフォトマスク上に10mm
程度の等間隔にて2次元配列した基準マークパターンを
縮小投影露光により転写し、そのマークパターンの位置
誤差を拡大表示した位置座標誤差の一例が示されてい
る。図4の位置座標誤差は、光縮小投影レンズの像面湾
曲歪み、こま収差歪み、マスク基板のたわみなどが合成
された歪みである。マスク基板のたわみは、マスク上に
パターンを描画する時、パターンの位置座標を計測する
時、露光する時に生じるが、マスク基板の厚さ、材質に
より理論的に解析され、マスク基板の保持方法が最適化
され、低減するようにされている。
FIG. 4 shows an example in which 10 mm
An example of a position coordinate error in which a reference mark pattern two-dimensionally arranged at approximately equal intervals is transferred by reduced projection exposure and the position error of the mark pattern is enlarged and displayed. The position coordinate error in FIG. 4 is a distortion obtained by combining the field curvature distortion of the optical reduction projection lens, the top aberration distortion, the deflection of the mask substrate, and the like. The deflection of the mask substrate occurs when drawing a pattern on a mask, when measuring the position coordinates of the pattern, and when exposing, but it is theoretically analyzed according to the thickness and material of the mask substrate, It has been optimized and reduced.

【0036】図4は、半導体ウエハ上に既に形成されて
いる下地パターンとの位置誤差と考えても良い。光縮小
倍率の差、スキャナー、ステッパとの差が合成されてい
る場合もある。縮小投影露光を行う際に生じる下地パタ
ーンとの重ね合わせ精度を向上させるために、様々な原
因による位置ずれを測定するために行う。
FIG. 4 may be considered as a positional error with respect to a base pattern already formed on a semiconductor wafer. In some cases, the difference between the optical reduction magnification and the difference between the scanner and the stepper is combined. This is performed to measure misregistration due to various causes in order to improve the overlay accuracy with the underlying pattern generated when performing the reduced projection exposure.

【0037】フォトマスク上に形成するパターンの寸法
と配置によって、こま収差歪みの値が変わるがここで
は、ウエハ上に形成する基準パターンは、パターン幅の
寸法が露光光の波長程度、パターン長の寸法100m程
度の十字型としている。前記の寸法の基準パターンを1
〜2m程度シフトした井桁形状とすることで、パターン
位置座標の測定誤差を多少低減することができる。
The value of the top aberration distortion changes depending on the size and arrangement of the pattern formed on the photomask. In this case, the reference pattern formed on the wafer has a pattern width dimension about the wavelength of the exposure light and a pattern length dimension. It has a cross shape with a size of about 100 m. The reference pattern of the above dimensions is 1
By setting the cross-girder shape shifted by about 2 m, the measurement error of the pattern position coordinates can be reduced somewhat.

【0038】図5は図4の位置座標誤差をフォトマスク
上に歪み補正して形成するパターンの補正ベクトルの説
明図である。図4に対して、縮小倍率を掛けるとウエハ
上各格子点で位置補正ベクトルは逆向きとなる。フォト
マスク上で、図5のように逆補正をすることにより、ウ
エハ上での位置誤差を大幅に低減し、集積回路パターン
の重ね合わせ精度を向上させることができる。すなわ
ち、マスク上へに形成する回路パターンを歪ませること
により、ウエハ上に生じるパターンの位置ずれを緩和す
ることができる。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a correction vector of a pattern formed by correcting the position coordinate error of FIG. 4 on a photomask by distortion correction. As compared with FIG. 4, when the reduction magnification is multiplied, the position correction vector becomes opposite at each lattice point on the wafer. By performing the reverse correction on the photomask as shown in FIG. 5, the position error on the wafer can be greatly reduced, and the overlay accuracy of the integrated circuit pattern can be improved. That is, by distorting the circuit pattern formed on the mask, it is possible to alleviate the positional deviation of the pattern generated on the wafer.

【0039】図6は図5の位置ずれを補正するために位
置座標を補正するためのマップ補正方法の説明図であ
る。無補正のリニア座標系とマップ補正座標系との相関
を示したものである。フォトマスク上のパターンに対し
て、等間隔メッシュ単位で、位置座標シフト量が与えら
れる。この位置座標シフト量は、使用する縮小投影露光
装置、露光条件にて、それぞれ独立して、設定される。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a map correction method for correcting the position coordinates in order to correct the position shift in FIG. FIG. 4 shows a correlation between an uncorrected linear coordinate system and a map corrected coordinate system. The position coordinate shift amount is given to the pattern on the photomask in units of mesh at equal intervals. The position coordinate shift amount is set independently of each other depending on the reduction projection exposure apparatus to be used and exposure conditions.

【0040】図7は、図6の位置座標マップ補正して、
フォトマスク上に回路パターンを描画する方式を模式的
に示したものである。フォトマスクを搭載するステージ
の位置座標はレーザ干渉にて計測され、その測定値が、
図6の方式にて座標変換される。前記の座標変換値によ
り、ステージ位置とビーム位置が制御される。
FIG. 7 shows the position coordinate map of FIG.
1 schematically shows a method of drawing a circuit pattern on a photomask. The position coordinates of the stage on which the photomask is mounted are measured by laser interference, and the measured values are
The coordinates are converted by the method shown in FIG. The stage position and the beam position are controlled by the coordinate conversion values.

【0041】図6にて、各格子点でのシフト量が与えら
れるが、マスク描画装置では、前記の補正値を曲線近似
する。ここでは電子ビームを用いているが、描画領域は
メインフィールド、サブフィールド、サブサブフィール
ドに分けられており、各フィールドに、補正値が分配さ
れる。サブサブフィールドは80m程度以下となり、サ
ブサブフィールド中心値を補正することにより、図6の
補正マップの格子点間の補正差が1/10以下となる。
これに合わせてサブサブフィールド内では、回路パター
ンのショット位置を歪ませないでも描画できる。サブサ
ブフィールド内でショット位置を歪ませてもよいが、こ
の場合はビームの偏向幅の校正が難しくなる。この方式
により、前記のパターン位置座標を歪ませて、描画する
ことができる。尚、前記のパターンデータ自体に補正を
加えて、回路パターンを描画する方法に関しては、後で
詳細に説明する。
In FIG. 6, the shift amount at each lattice point is given. In the mask drawing apparatus, the correction value is approximated by a curve. Although an electron beam is used here, the drawing area is divided into a main field, a subfield, and a sub-subfield, and a correction value is distributed to each field. The sub-subfield is about 80 m or less, and by correcting the sub-subfield center value, the correction difference between the grid points in the correction map of FIG. 6 becomes 1/10 or less.
In accordance with this, drawing can be performed without distorting the shot position of the circuit pattern in the sub-subfield. The shot position may be distorted in the sub-subfield, but in this case, it is difficult to calibrate the beam deflection width. According to this method, it is possible to perform drawing while distorting the pattern position coordinates. The method of drawing a circuit pattern by correcting the pattern data itself will be described later in detail.

【0042】このフォトマスク1の具体的なパターン検
査方法を図8を用いて説明する。図8は、前記のフォト
マスク上に回路パターンを歪ませて形成した時のマスク
外観検査方法を模式的に示したものである。フォトマス
クは、レーザ干渉により位置座標測定可能なステージに
搭載される。レーザ測定値は、図6の位置座標マップ補
正の逆変換を行う。レーザビームをフォトマスク面に照
射するが、この場合においても、レーザビームの走査範
囲は100m程度である。このレーザビームの走査範囲
内では、ビーム位置の歪み補正をしてもよいが、しなく
てもよい。この逆変換補正により、マスク上に歪ませて
パターンを描画しても、外観検査が可能となる。次にこ
のマスク検査方法を詳細に説明する。
A specific pattern inspection method for the photomask 1 will be described with reference to FIG. FIG. 8 schematically shows a mask appearance inspection method when a circuit pattern is formed on the photomask with distortion. The photomask is mounted on a stage capable of measuring position coordinates by laser interference. The laser measurement value performs the inverse conversion of the position coordinate map correction of FIG. The photomask surface is irradiated with a laser beam. In this case, the scanning range of the laser beam is about 100 m. Within the scanning range of the laser beam, the distortion of the beam position may or may not be corrected. By this inverse conversion correction, the appearance inspection can be performed even if the pattern is drawn while being distorted on the mask. Next, this mask inspection method will be described in detail.

【0043】フォトマスクは、マスク検査装置のXYス
テージに載置される。尚、図示と上下反転して、前記の
パターン形成面(主面)を下に向けた状態とすること
で、検査中でのパターン面への降下異物の付着を防止す
ることができる。XYステージは、ステージ駆動系によ
って平面移動可能な状態で設けられている。このステー
ジ駆動系の動作はステージ制御部からの制御信号によっ
て制御されている。フォトマスク1の位置座標は、XY
ステージの位置座標から測定できる。このXYステージ
4Aの位置座標はレーザ干渉計によって、例えば0.01μ
m単位で計測することが可能となっている。この測定値
は、図6の位置座標マップ補正の逆変換によって、フォ
トマスク上の位置座標を歪ませた回路パターンが位置座
標を歪ませない状態として、イメージデータ検出が可能
となる。
The photomask is mounted on an XY stage of a mask inspection device. It should be noted that the pattern formation surface (principal surface) is turned upside down as shown in the figure, so that it is possible to prevent the attachment of foreign substances falling on the pattern surface during inspection. The XY stage is provided so as to be movable in a plane by a stage drive system. The operation of the stage drive system is controlled by a control signal from a stage control unit. The position coordinates of the photomask 1 are XY
It can be measured from the position coordinates of the stage. The position coordinates of this XY stage 4A are, for example, 0.01 μm by a laser interferometer.
It is possible to measure in m units. The measured values can be image data detected by the inverse transformation of the position coordinate map correction in FIG. 6 so that the circuit pattern whose position coordinates on the photomask are distorted does not distort the position coordinates.

【0044】フォトマスクの検査に際しては、例えばフ
ォトマスクの上面側に配置された検査光源から放射され
た検査光をビーム偏向部、レンズを介してフォトマスク
に照射し、さらにフォトマスクを透過した検査光をレン
ズを介してイメージセンサによって検出する。そして、
フォトマスクの位置座標データと、イメージセンサで検
出された後にデータ変換された画像データを記憶部に一
時的に記憶する。尚、図示していないが、画像データの
検出光学系(レンズ、イメージセンサ)を1組装備し、
光源からのビームを分岐して、それらより画像データを
比較しても良い。
In the inspection of the photomask, for example, inspection light emitted from an inspection light source arranged on the upper surface side of the photomask is applied to the photomask via a beam deflecting unit and a lens, and is further transmitted through the photomask. Light is detected by an image sensor via a lens. And
The position coordinate data of the photomask and the image data obtained by data conversion after being detected by the image sensor are temporarily stored in the storage unit. Although not shown, one set of image data detection optical system (lens, image sensor) is provided,
The beam from the light source may be split, and the image data may be compared based on the split beams.

【0045】フォトマスク内における異常の摘出は、フ
ォトマスク内の異なる場所の画像データを比較で行う。
例えば図2のメモリ回路領域A11の全部または一部の画
像を上記したように検出して画像データとして記憶部に
記憶しておき、XYステージを平行移動してメモリ回路
領域B11の全部またはその一部(上記メモリ回路領域A
11の一部の画像データ座標に相当)の画像を上記したよ
うに検出して画像データとして記憶部に記憶し、それら
の双方の領域の画像データを画像データ比較論理回路に
おいて比較する。
The extraction of an abnormality in the photomask is performed by comparing image data at different locations in the photomask.
For example, the whole or a part of the image of the memory circuit area A11 in FIG. 2 is detected as described above and stored as image data in the storage unit, and the XY stage is moved in parallel to move all or one of the memory circuit area B11. (The memory circuit area A)
(Corresponding to a part of the image data coordinates of the image data 11) is detected as described above and stored in the storage unit as image data, and the image data of both areas are compared by the image data comparison logic circuit.

【0046】図2の周辺回路領域A00については、上記
のように検出して得られた周辺回路領域A00の画像デー
タと隣接するチップ転写領域Bの周辺回路領域B00の画
像データとを比較することで外観検査を行う。または、
周辺回路領域A00の集積回路パターンの設計データと周
辺回路領域A00の画像データとを比較することで外観検
査を行う。
For the peripheral circuit area A00 of FIG. 2, the image data of the peripheral circuit area A00 obtained by the above detection is compared with the image data of the peripheral circuit area B00 of the adjacent chip transfer area B. Perform a visual inspection. Or
The appearance inspection is performed by comparing the design data of the integrated circuit pattern in the peripheral circuit area A00 with the image data in the peripheral circuit area A00.

【0047】続いて、比較により判明したパターンの差
異部の寸法、光検出強度による分類を行い、そのデータ
とと共に、フォトマスクにおける当該差異の発生箇所の
位置座標データを記憶する。上記差異の発生箇所につい
て、その位置座標データに従ってフォトマスクの外観を
観察し上記異常箇所の異常内容を、例えば遮光部の欠
け、残りパターン欠陥、付着異物欠陥などに分類して欠
陥の良否判定を行う。
Subsequently, classification is performed on the basis of the size and the light detection intensity of the difference portion of the pattern found by the comparison, and the data and the position coordinate data of the location where the difference occurs in the photomask are stored together with the data. Observe the appearance of the photomask in accordance with the position coordinate data for the location where the difference occurs, and classify the abnormal content of the abnormal location into, for example, a missing light-shielding portion, a remaining pattern defect, an attached foreign matter defect, and the like, to determine whether the defect is good or bad. Do.

【0048】このような検査において、上記一対の矩形
領域以外の領域のフォトマスク上におけるパターンの少
なくとも一部の領域に対しては、上記した光近接効果補
正処理を行っておらず、その箇所には集積回路パターン
寸法の1/3程度以下の微細な補正パターンが含まれて
いないので、その箇所におけるパターンの検査は、その
パターンの上記のようにして得られた画像データと、フ
ォトマスク上にパターンを形成する際に用いた集積回路
パターンの設計データとの比較検査によって、パターン
の外観検査を行うことが可能である。
In such an inspection, the above-described optical proximity effect correction processing is not performed on at least a part of the pattern on the photomask in a region other than the pair of rectangular regions. Does not include a fine correction pattern of about 1/3 or less of the size of the integrated circuit pattern. Therefore, the pattern inspection at that location is performed by using the image data obtained as described above of the pattern and the photomask. An appearance inspection of the pattern can be performed by a comparison inspection with the design data of the integrated circuit pattern used in forming the pattern.

【0049】次いで、このような検査工程の後、検査結
果に基づいてマスクを修正する。修正に際しては、比較
検査でパターンが相違した箇所において、比較された双
方のパターンの大きさや形状等が実質的に等しくなるよ
うに修正あるいは付着異物除去を行う。
Next, after such an inspection process, the mask is corrected based on the inspection result. At the time of correction, correction or removal of adhered foreign matter is performed so that the size, shape, and the like of both compared patterns are substantially equal at a portion where the pattern is different in the comparative inspection.

【0050】次に、本実施の形態1のフォトマスク1の
製造方法および半導体装置の製造方法を図1の工程図に
沿って説明する。まず、半導体装置の設計データに対し
て、上記した光近接効果補正を行う(工程100)。半
導体装置の設計データは、半導体装置を構成する素子や
配線等の図形パターンを有する設計図にあたるデータで
あり、このデータ上のパターン形状と半導体基板上に形
成しようとしているパターンとは略相似形となってい
る。続いて、当該補正処理を施したパターンデータ(補
正パターンのデータを含む)を電子ビーム描画用パター
ンデータに変換する(工程101)。その後、その電子
ビーム描画用パターンデータに基づいて、マスク基板2
(図2参照)にパターン(集積回路パターンおよび補正
パターン)を描画する。この際、上記した一対の矩形領
域(例えばメモリ回路領域A11とメモリ回路領域B11)
のパターンデータ(集積回路パターンおよび補正パター
ン)を電子ビーム露光装置のバッファメモリに記憶した
後(工程102)、そのデータのうち、上記一対の矩形
領域の一方のパターンデータを読み出してショット分解
し、それによって得られたデータに基づいて電子ビーム
を露光してマスク基板2の一方の矩形領域内にパターン
を描画する(工程103)。
Next, a method of manufacturing the photomask 1 and the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to the process chart of FIG. First, the optical proximity effect correction is performed on the design data of the semiconductor device (step 100). The design data of a semiconductor device is data corresponding to a design drawing having a graphic pattern such as an element and a wiring constituting the semiconductor device, and the pattern shape on this data is substantially similar to the pattern to be formed on the semiconductor substrate. Has become. Subsequently, the corrected pattern data (including the data of the correction pattern) is converted into electron beam drawing pattern data (step 101). Thereafter, based on the electron beam drawing pattern data, the mask substrate 2
Patterns (integrated circuit patterns and correction patterns) are drawn on (see FIG. 2). At this time, the pair of rectangular areas (for example, the memory circuit area A11 and the memory circuit area B11)
After storing the pattern data (integrated circuit pattern and correction pattern) in the buffer memory of the electron beam exposure apparatus (step 102), one of the pattern data of the pair of rectangular areas is read out of the data and shot-decomposed, An electron beam is exposed based on the data obtained thereby to draw a pattern in one rectangular area of the mask substrate 2 (step 103).

【0051】その後、他方の矩形領域につき、パターン
データを再度ショット分解し、それによって得られたデ
ータに基づいて電子ビームを露光してマスク基板2の他
方の矩形領域内にパターンを描画する(工程104)。
なお、当該電子ビーム描画に際しては、フォトマスク1
のマスク基板2上に、例えばCr等のような遮光膜が全
面に被着されており、その上には電子ビーム描画用のレ
ジスト膜が塗布されている。上記した一方の矩形領域の
パターンデータ(集積回路パターンおよび補正パターン
のデータ)に対し、電子ビームの偏向フィールド分割の
フォーマット変更を行い、後述の電子ビーム露光装置の
バッファメモリに記憶する。この間のパターンデータの
フォーマット変更、転送、記憶処理については、コンピ
ュータ処理によって、それぞれのデータ処理の過程にお
いて異常検出が可能であり、実用レベルでの異常の発生
を無くすることができる。
Thereafter, the pattern data of the other rectangular area is shot-decomposed again, and the pattern is drawn in the other rectangular area of the mask substrate 2 by exposing the electron beam based on the obtained data (step). 104).
When writing the electron beam, the photomask 1
A light-shielding film such as Cr is applied on the entire surface of the mask substrate 2, and a resist film for electron beam lithography is applied thereon. The format change of the deflection field division of the electron beam is performed on the pattern data (the integrated circuit pattern and the correction pattern data) of the one rectangular area described above, and is stored in a buffer memory of an electron beam exposure apparatus described later. In the process of changing the format, transferring, and storing the pattern data during this time, an abnormality can be detected in the process of each data processing by computer processing, and occurrence of an abnormality on a practical level can be eliminated.

【0052】一方、当該バッファメモリからパターンデ
ータを超高速に読み出し、ショット分解して、電子ビー
ムにより回路パターンを描画する工程についてはパター
ンの異常発生は無視できない。これは、後に実施例1で
用いた電子ビーム露光装置の露光方法について詳細に説
明するが、電子ビーム露光装置では、パターン描画する
工程において、ショット分解、ビーム偏向、ビームオン
オフブランキング等の処理において、高真空中での電子
ビームのチャージアップ、電子ビーム源の寿命によるビ
ーム変動、外部電源からのノイズなどによって変動する
ので、電子ビームを所定の形状で所定の位置に照射する
ことを保証することは実効的に不可能なことに起因す
る。
On the other hand, in the process of reading pattern data from the buffer memory at a very high speed, decomposing shots, and drawing a circuit pattern by an electron beam, occurrence of pattern abnormalities cannot be ignored. This will be described later in detail with respect to the exposure method of the electron beam exposure apparatus used in the first embodiment. Since it fluctuates due to charge up of the electron beam in a high vacuum, beam fluctuation due to the life of the electron beam source, noise from an external power supply, etc., it is necessary to ensure that the electron beam is irradiated to a predetermined position in a predetermined shape. Is caused by what is not practically possible.

【0053】そこで、実施例1においては、フォトマス
ク1にパターン(集積回路パターンおよび補正パター
ン)を形成する際に、上記したデータの読み出し、ショ
ット分解およびパターン描画の一連の処理を矩形領域毎
に繰り返し行うようにする。すなわち、当該バッファメ
モリから矩形領域のパターンデータを高速に読み出し、
ショット分解して、パターンの描画を行う処理を上記し
た一対の矩形領域毎に行うようにする。これにより、電
子ビーム露光装置のパターン描画において、パターンデ
ータ自体に異常がない限り、一対の矩形領域の各々にお
いて同一位置に異常が発生することは実用上発生しない
ので、後述するように、一対の矩形領域の実際のパター
ンを比較することで、異常の発生を検出することが可能
となる。
Therefore, in the first embodiment, when a pattern (integrated circuit pattern and correction pattern) is formed on the photomask 1, the above-described series of processes of data reading, shot decomposition, and pattern drawing are performed for each rectangular area. Try to do it repeatedly. That is, the pattern data of the rectangular area is read from the buffer memory at high speed,
The processing of drawing a pattern by decomposing shots is performed for each pair of rectangular regions described above. As a result, in the pattern drawing of the electron beam exposure apparatus, unless there is an abnormality in the pattern data itself, it is practically not possible for an abnormality to occur at the same position in each of the pair of rectangular regions. By comparing the actual pattern in the rectangular area, it is possible to detect the occurrence of an abnormality.

【0054】次いで、上述のような電子ビーム露光処理
の後、マスク基板2に対して現像処理を施して電子ビー
ムレジストパターンを形成し、これをエッチングマスク
としてエッチング処理を施して遮光膜をパターニングす
ることにより、マスク基板2上にパターン(集積回路パ
ターンおよび補正パターン)を形成してフォトマスク1
を製造する(工程105)。
Next, after the above-described electron beam exposure processing, the mask substrate 2 is subjected to development processing to form an electron beam resist pattern, and using this as an etching mask, etching processing is performed to pattern the light shielding film. Thereby, a pattern (integrated circuit pattern and correction pattern) is formed on the mask substrate 2 and the photomask 1 is formed.
Is manufactured (step 105).

【0055】続いて、フォトマスク1の外観検査を行う
(工程106)。この際、本実施の形態1においては、
少なくとも上記した一対の矩形領域に対しては双方の領
域のパターン(集積回路パターンおよび補正パターン)
同士を比較する。すなわち、フォトマスク1における実
際に形成されたパターン同士を比較することでパターン
の外観を検査する。これにより、集積回路パターンの1
/3程度の寸法しかない微細な補正パターンが付加さ
れ、集積回路パターンに位置座標歪み補正が付加された
場合においても、集積回路パターン外観の良否を確実か
つ容易に検査することが可能となる。
Subsequently, the appearance inspection of the photomask 1 is performed (step 106). At this time, in the first embodiment,
At least for the pair of rectangular regions described above, patterns of both regions (integrated circuit pattern and correction pattern)
Compare each other. That is, the appearance of the pattern is inspected by comparing the actually formed patterns on the photomask 1. Thereby, one of the integrated circuit patterns
Even when a fine correction pattern having a dimension of about 3 is added and the positional coordinate distortion correction is added to the integrated circuit pattern, it is possible to reliably and easily inspect the external appearance of the integrated circuit pattern.

【0056】続いて、比較により判明したパターンの差
異部の寸法、光検出強度による分類を行い、そのデータ
とと共に、フォトマスク1における当該差異の発生箇所
の位置座標データを記憶する。上記差異の発生箇所につ
いて、その位置座標データに従ってフォトマスク1の外
観を観察し上記異常箇所の異常内容を、例えば遮光部の
欠け、残りパターン欠陥、付着異物欠陥などに分類して
欠陥の良否判定を行う。
Subsequently, classification is performed on the basis of the size and the light detection intensity of the difference portion of the pattern found by the comparison, and the data and the position coordinate data of the location where the difference occurs in the photomask 1 are stored together with the data. The appearance of the photomask 1 is observed in accordance with the position coordinate data of the location where the difference occurs, and the abnormal content of the abnormal location is classified into, for example, a lack of a light-shielding portion, a remaining pattern defect, an attached foreign matter defect, and the like, to determine the quality of the defect. I do.

【0057】このような検査において、上記一対の矩形
領域以外の領域のフォトマスク1上におけるパターンの
少なくとも一部の領域に対しては、上記した光近接効果
補正処理を行っておらず、その箇所には集積回路パター
ン寸法の1/3程度以下の微細な補正パターンが含まれ
ていないので、その箇所におけるパターンの検査は、そ
のパターンの上記のようにして得られた画像データと、
フォトマスク1上にパターンを形成する際に用いた集積
回路パターンの設計データとの比較検査によって、パタ
ーンの外観検査を行うことが可能である。次いで、この
ような検査工程の後、検査結果に基づいて修正する。修
正に際しては、比較検査でパターンが相違した箇所にお
いて、比較された双方のパターンの大きさや形状等が実
質的に等しくなるように修正あるいは付着異物除去を行
う。
In such an inspection, at least a part of the pattern on the photomask 1 other than the pair of rectangular areas is not subjected to the above-described optical proximity effect correction processing. Does not include a fine correction pattern of about 1/3 or less of the size of the integrated circuit pattern. Therefore, the inspection of the pattern at that location includes the image data obtained as
The pattern appearance can be inspected by comparison inspection with the design data of the integrated circuit pattern used when forming the pattern on the photomask 1. Next, after such an inspection process, correction is made based on the inspection result. At the time of correction, correction or removal of adhered foreign matter is performed so that the size, shape, and the like of both compared patterns are substantially equal at a portion where the pattern is different in the comparative inspection.

【0058】続いて、このようにして得られたフォトマ
スク1を縮小露光装置に設置した後、縮小投影露光装置
により、フォトマスク1のパターンを半導体ウエハに転
写する(工程107)。この際、補正パターンが配置さ
れた箇所では、半導体ウエハに転写されるパターンの像
の歪みを低減した状態での露光を行うことが可能であ
る。
Subsequently, after the photomask 1 thus obtained is set in a reduction exposure apparatus, the pattern of the photomask 1 is transferred to a semiconductor wafer by the reduction projection exposure apparatus (step 107). At this time, it is possible to perform the exposure in a state where the distortion of the image of the pattern transferred to the semiconductor wafer is reduced at the position where the correction pattern is arranged.

【0059】露光後、現像、エッチング等の一連のウエ
ハプロセス処理を経て、半導体ウエハ上に所定の集積回
路パターンを形成する(工程108)。その後、実施例
1では、半導体ウエハ上に実際に転写された集積回路パ
ターンを比較することでフォトマスク1上のパターンの
良否を判定することも可能である(工程109)。
After the exposure, a predetermined integrated circuit pattern is formed on the semiconductor wafer through a series of wafer processing such as development and etching (Step 108). Thereafter, in the first embodiment, the quality of the pattern on the photomask 1 can be determined by comparing the integrated circuit patterns actually transferred onto the semiconductor wafer (step 109).

【0060】すなわち、半導体ウエハにおいてフォトマ
スク1のメモリ回路領域A11が転写されて形成された集
積回路パターンと、半導体装置パターンの設計データと
を比較することで良否判定することもできるし、あるい
はフォトマスク1のメモリ回路領域A11が転写されて形
成された集積回路パターンと、フォトマスク1のメモリ
回路領域B11が転写されて形成された集積回路パターン
とを比較することで良否判定することもできる。これに
より、集積回路パターンを形成するためのフォトレジス
トプロセス中に発生したランダム欠陥や付着異物を発見
することが可能となる。すなわち、実施例1によれば、
半導体装置パターンの設計データとの比較を行わなくて
も、信頼性の高いパターン検査が可能である。
That is, pass / fail can be determined by comparing the integrated circuit pattern formed by transferring the memory circuit area A11 of the photomask 1 on the semiconductor wafer with the design data of the semiconductor device pattern. The pass / fail can be determined by comparing the integrated circuit pattern formed by transferring the memory circuit area A11 of the mask 1 with the integrated circuit pattern formed by transferring the memory circuit area B11 of the photomask 1. This makes it possible to find random defects and attached foreign substances generated during the photoresist process for forming the integrated circuit pattern. That is, according to the first embodiment,
A highly reliable pattern inspection can be performed without comparing with design data of a semiconductor device pattern.

【0061】次に、実施例1のフォトマスク1の製造に
用いた電子ビーム露光装置の一例を図9によって説明す
る。電子ビーム露光装置5は、データ保管部と、描画制
御部と、制御I/O部と、EB描画部とを有している。
EB描画部は、電子ビーム光学系と試料ステージ系とを
有している。EB描画部内に試料であるフォトマスク1
が水平面内において移動自在なXYステージなどからな
るステージ5Aに搭載されている。フォトマスク1の主
面には、上記したように、例えばCr等のような遮光膜
が全面に被着されさらにその上に感電子ビームレジスト
等が塗布されている。電子ビーム光学系は、ステージ5
Aの上方に、電子ビーム源5Bと電子ビームEBを制御
して照射する複数の電子レンズ、制御電極が設けられて
おり、フォトマスク1に向けて電子ビームEBが放射さ
れる構成になっている。電子ビーム源5Bからステージ
5Aに到る電子ビームEBの経路には、例えば後述する
矩形の開口パターンが形成された第1アパーチャ5C1
、電子ビームEBの放射の有無を制御するブランキン
グ電極5D、電子ビームEBの収束、電子ビームEBの
光軸の回り方向における回転補正、電子ビームEBの断
面形状を縮小し、フォトマスク1に対する焦点合わせ等
を行う電子レンズ5E、第1偏向器5F1 、第2偏向器
5F2 、後述する複数の所望の開口パターンが形成され
た第2アパーチャ5C2 、電子ビームEBのフォトマス
ク1における照射位置を制御する第3偏向器5F3 等か
らなる電子光学系が設けられている。
Next, an example of an electron beam exposure apparatus used for manufacturing the photomask 1 of Embodiment 1 will be described with reference to FIG. The electron beam exposure device 5 has a data storage unit, a drawing control unit, a control I / O unit, and an EB drawing unit.
The EB drawing unit has an electron beam optical system and a sample stage system. Photomask 1 as a sample in the EB drawing section
Are mounted on a stage 5A including an XY stage movable in a horizontal plane. As described above, the main surface of the photomask 1 is covered with a light-shielding film such as Cr, for example, and an electron beam resist or the like is applied thereon. The electron beam optics is stage 5
A plurality of electron lenses for controlling and irradiating the electron beam source 5B and the electron beam EB and control electrodes are provided above A, and the electron beam EB is emitted toward the photomask 1. . In the path of the electron beam EB from the electron beam source 5B to the stage 5A, for example, a first aperture 5C1 having a rectangular opening pattern described later is formed.
A blanking electrode 5D for controlling the emission of the electron beam EB, convergence of the electron beam EB, correction of the rotation of the electron beam EB around the optical axis, reduction of the cross-sectional shape of the electron beam EB, and focusing on the photomask 1. An electron lens 5E for performing alignment and the like, a first deflector 5F1, a second deflector 5F2, a second aperture 5C2 in which a plurality of desired opening patterns described later are formed, and an irradiation position of the electron beam EB on the photomask 1 are controlled. An electron optical system including a third deflector 5F3 and the like is provided.

【0062】試料ステージ系は、真空チャンバ内に、フ
ォトマスク1を搭載するステージ5Aが水平面内におい
てXY方向に自在に移動可能なように構成されている。
ステージ5Aの位置は、レーザ干渉計5Gによって測定
されて電子ビーム系にフィードバックされるようになっ
ている。その際に、ステージ上の位置に対応して、位置
ベクトル補正値が付加される。この補正値は、別の測定
手段により、計測されたもので、フォトマスク面内で、
例えば6インチ基板の場合、10mm間隔で、12x1
2点の補正値が与えられる。各補正値間では、その補正
差は通常、0.05m以下となるが、補正間で直線近
似、二次または三次の曲線近似して描画し、パターンに
段差が生じないようにできる。
The sample stage system is configured such that a stage 5A on which the photomask 1 is mounted can be freely moved in the XY directions in a horizontal plane in a vacuum chamber.
The position of the stage 5A is measured by the laser interferometer 5G and fed back to the electron beam system. At this time, a position vector correction value is added corresponding to the position on the stage. This correction value is a value measured by another measuring means, and within the photomask plane,
For example, in the case of a 6-inch substrate, 12 × 1
Two correction values are given. The correction difference between the correction values is usually 0.05 m or less. However, a linear approximation, a quadratic or a cubic curve approximation can be performed between the corrections, and the pattern can be drawn so that no step occurs in the pattern.

【0063】一方、電子ビーム露光装置5の全体の動作
を制御する制御計算機5Hには、フォトマスク1に描画
すべきマスクパターン(集積回路パターンおよび補正パ
ターン)の描画データが格納される大記憶容量の描画デ
ータ記憶部5Iが設けられており、実際の描画動作に必
要な描画データがバッファッメモリ5Jに転送され、演
算部5Kによって電子ビーム光学系が制御される。この
演算部5Kは、バッファメモリ5Jからの描画データと
マーク位置信号、高さ検出(Z検出と記す)信号データ
と、ステージ位置データなどから、電子ビームEBのオ
ンオフ制御するブランキング電極5D、第2アパーチャ
5C2 の複数の図形開口の一部を選択する第1偏向、第
2アパーチャの矩形開口の一部に照射し、透過電子ビー
ムEBの断面寸法を可変する第2偏向、第2アパーチャ
を移動するための第2アパーチャ制御、電子ビームEB
のフォトマスク1に対する照射領域と照射位置を定める
第3偏向等の直接制御データを作成する。
On the other hand, a control computer 5H for controlling the entire operation of the electron beam exposure apparatus 5 has a large storage capacity for storing drawing data of mask patterns (integrated circuit patterns and correction patterns) to be drawn on the photomask 1. The drawing data storage unit 5I is provided, drawing data necessary for an actual drawing operation is transferred to the buffer memory 5J, and the electron beam optical system is controlled by the calculation unit 5K. The arithmetic unit 5K includes a blanking electrode 5D for ON / OFF control of the electron beam EB based on the drawing data and the mark position signal from the buffer memory 5J, the height detection (referred to as Z detection) signal data, and the stage position data. A first deflection for selecting a part of a plurality of graphic apertures of the two aperture 5C2, a second deflection for irradiating a part of a rectangular aperture of the second aperture and changing a cross-sectional dimension of the transmitted electron beam EB, and a movement of the second aperture Aperture control, electron beam EB to perform
In this case, direct control data such as third deflection for defining an irradiation area and an irradiation position for the photomask 1 is created.

【0064】電子ビームEBのオンオフ制御は、演算部
5Kからビーム照射パラメータデータを取り出し、ブラ
ンキング信号発生部5Lおよびブランキング制御5LC
を介してブランキング電極5Dを制御することで行う。
また、第2アパーチャの複数の図形開口の一部の選択
は、演算部5Kから図形選択パラメータデータを取り出
し、第1偏向制御信号発生部5Mおよび第1偏向制御部
5MC を介して第1偏向器5F1 を制御することで行
う。同様に、電子ビームEBの断面寸法の可変は、ビー
ム寸法パラメータデータを取り出し、第2偏向制御信号
発生部5Nおよび第2偏向制御部5NC を介して第2偏
向器5F2 を制御し、第2アパーチャの矩形開口の一部
と切り欠きするように照射し、透過ビーム寸法を変えて
行う。第2アパーチャ5C2 の移動は、演算部5Kから
第2アパーチャ5C2 を移動制御パラメータデータを取
り出し、第2アパーチャの移動制御信号発生部5Pおよ
び移動制御部5PC を介して行い、複数の図形開口と矩
形開口の一つが電子ビームEBの偏向領域内に入るよう
にする。
The on / off control of the electron beam EB is performed by extracting the beam irradiation parameter data from the arithmetic unit 5K, and performing a blanking signal generation unit 5L and a blanking control 5LC.
This is performed by controlling the blanking electrode 5D via.
To select a part of the plurality of figure openings of the second aperture, the figure selection parameter data is extracted from the arithmetic unit 5K, and the first deflector is supplied via the first deflection control signal generator 5M and the first deflection controller 5MC. This is performed by controlling 5F1. Similarly, in order to change the cross-sectional dimension of the electron beam EB, the beam dimension parameter data is taken out, the second deflector 5F2 is controlled via the second deflection control signal generator 5N and the second deflection controller 5NC, and the second aperture is controlled. Irradiation is performed so as to cut out a part of the rectangular opening of FIG. The movement of the second aperture 5C2 is performed by extracting the movement control parameter data of the second aperture 5C2 from the operation unit 5K, and through the movement control signal generation unit 5P and the movement control unit 5PC of the second aperture. One of the apertures enters the deflection area of the electron beam EB.

【0065】第3偏向器5F3 は、演算部5Kから電子
ビームEBのフォトマスク1に対する照射領域と照射位
置とのパラメータデータを取り出し、第3偏向信号発生
部5Qおよび第3偏向器制御部5QC を介して電子ビー
ムEBのフォトマスク1に対する照射位置を定める動作
を行う。この第3偏向器5F3 は、大角偏向用の電磁偏
向と2段の小角高速偏向用の静電偏向とで構成される。
すなわち、電子ビームEBのフォトマスク1に対する照
射位置は、例えば5mm平方程度の大角土偏向用の電磁
偏向と500μm程度と80μm程度との2段高速偏向
用の静電偏向とによる偏向量を重畳させることによって
制御される。これにより、大角度、高速度の電子ビーム
偏向が実現できる。
The third deflector 5F3 takes out the parameter data of the irradiation area and the irradiation position of the electron beam EB on the photomask 1 from the arithmetic unit 5K, and outputs the data to the third deflection signal generator 5Q and the third deflector controller 5QC. An operation of determining the irradiation position of the electron beam EB on the photomask 1 via the EB is performed. The third deflector 5F3 comprises an electromagnetic deflection for large-angle deflection and a two-stage electrostatic deflection for small-angle high-speed deflection.
That is, the irradiation position of the electron beam EB with respect to the photomask 1 overlaps the amount of deflection caused by the electromagnetic deflection for large-angle soil deflection of, for example, about 5 mm square and the electrostatic deflection for two-stage high-speed deflection of about 500 μm and about 80 μm. Is controlled by Thereby, large-angle, high-speed electron beam deflection can be realized.

【0066】ステージ5Aは、ステージ制御部5Rを介
して、制御計算機5Hにより制御されている。ステージ
制御部5Rは、ステージ5Aの変位量を精密に測定する
レーザ干渉計5Gからの計測値に基づいて、制御計算機
5Hから指令された位置にステージ5Aを移動させる。
また、ステージ5Aの上側の近傍には、電子検出器5S
が配置されており、フォトマスク1の所望の部位に形成
されている位置合わせマークに電子ビームEBを照射し
た際に発生する二次電子などを、電子ビームEBの操作
と同期して検出することにより、当該位置合わせマーク
の位置を検出して特定する動作を行う。また、ステージ
5A上には、電子ビーム検出用検出器が搭載され、電子
ビームEBの電流値などの検出が行われる。当該位置合
わせマークの位置データを基に、信号処理部5Tを介し
てフォトマスク1の描画領域を座標変換して所定の基準
座標系における値に変換され、演算部5Kの描画データ
の位置のパラメータとを加えて第3偏向器5F3 の制御
に用いられる。また、電子検出器5Sの近傍には、Z検
出器計が配置されている。すなわち、フォトマスク1の
表面に対して所定の傾斜角度で光ビームを照射し、フォ
トマスク1の面で反射された光ビームの照射部位におけ
るフォトマスク1の高さを精密に測定するものである。
The stage 5A is controlled by a control computer 5H via a stage controller 5R. The stage control unit 5R moves the stage 5A to a position instructed by the control computer 5H based on a measurement value from the laser interferometer 5G that precisely measures the amount of displacement of the stage 5A.
In the vicinity of the upper side of the stage 5A, an electron detector 5S is provided.
Are arranged, and secondary electrons and the like generated when the electron beam EB is irradiated on the alignment mark formed at a desired portion of the photomask 1 are detected in synchronization with the operation of the electron beam EB. Thus, the operation of detecting and specifying the position of the alignment mark is performed. An electron beam detection detector is mounted on the stage 5A, and detects the current value of the electron beam EB and the like. Based on the position data of the alignment mark, the drawing area of the photomask 1 is coordinate-transformed via the signal processing unit 5T and converted into a value in a predetermined reference coordinate system. Are used for controlling the third deflector 5F3. In addition, a Z detector meter is arranged near the electronic detector 5S. In other words, the surface of the photomask 1 is irradiated with a light beam at a predetermined inclination angle, and the height of the photomask 1 at the irradiated portion of the light beam reflected on the surface of the photomask 1 is precisely measured. .

【0067】なお、図示の都合上、光ビームの光源、投
影レンズや受光レンズなどの光学系の図示は省略してい
る。そして、Z検出センサを介して検出されたフォトマ
スク1における電子ビームEBの照射部位の高さ上方
は、信号処理部5Tを介して所定の基準座標系に変換さ
れて演算部5Kに伝送される。この高さ情報を参照する
ことで、電子レンズ5Eによる電子ビームEBのフォト
マスク1に対する焦点合わせ動作を制御する。
For the sake of illustration, optical systems such as a light beam light source, a projection lens and a light receiving lens are omitted. Then, the height above the irradiation area of the electron beam EB on the photomask 1 detected via the Z detection sensor is converted into a predetermined reference coordinate system via the signal processing unit 5T and transmitted to the calculation unit 5K. . The focusing operation of the electron beam EB on the photomask 1 by the electron lens 5E is controlled by referring to the height information.

【0068】図10は第1アパーチャ5C1 および第2
アパーチャ5C2 の構成の一例を示す説明図である。第
1アパーチャ5C1 は、複数の矩形開口が格子状に配列
されており、電子ビーム源または第1アパーチャ5C1
上のアパーチャとの組合せ、第1アパーチャ5C1 の移
動機構を設けることで、第1アパーチャ5C1 の1つの
矩形開口が劣化した場合、高真空を大気圧にすることな
く、別の矩形開口に取り替えることができる。この矩形
開口の劣化は、電子ビーム照射によるコンタミに起因す
るものである。電子ビームの電流置にも依存するが、数
カ月以上の長期間動作させる場合に有効である。
FIG. 10 shows the first aperture 5C1 and the second aperture 5C1.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of an aperture 5C2. The first aperture 5C1 has a plurality of rectangular openings arranged in a lattice pattern, and is provided with an electron beam source or the first aperture 5C1.
When one rectangular opening of the first aperture 5C1 is deteriorated by providing a moving mechanism for the first aperture 5C1 in combination with the above aperture, it can be replaced with another rectangular opening without changing the high vacuum to atmospheric pressure. Can be. The deterioration of the rectangular opening is caused by contamination due to electron beam irradiation. Although it depends on the current position of the electron beam, it is effective when operating for a long period of several months or more.

【0069】第1アパーチャ5C1 と第2アパーチャ5
C2 との間に位置する第1偏向器5F1 による電子ビー
ムEBの偏向可能範囲内に収まる大きさの複数の開口パ
ターン5C1aが格子状に配列されており、個々の開口パ
ターン5C1aは、例えば独立な複数種の図形開口の一括
転写パターン6a1 〜6a5 と矩形開口パターン6a0
とを含んでいる。この一括転写パターン6a1 〜6a5
は、複数の図形開口から構成され、例えば半導体装置な
ど複数の図形情報の繰り返しパターンに対応したもので
ある。この場合、一括転写パターンパターン6a1 〜6
a5 の一部には、例えば対角線方向の両隅に、上記した
第1アパーチャ5C1 を通過した電子ビームEBによっ
て同時に選択可能な一対の孤立パターンが形成されてい
る。そして、一括転写パターン6a1 〜6a5 の各々の
一括転写に際して、これらの孤立パターンを適宜用いる
ことにより、第2アパーチャ5C2 の位置ずれの補正を
行う。すなわち、電子ビームEBによって同時に選択可
能な2つの孤立パターンを用いて第2アパーチャ5C2
以降の電子光学系を構成する電子レンズ5Eの励磁電流
と倍率との関係、回転補正レンズと回転角との関係を予
め測定しておくことで補正が可能となる。
The first aperture 5C1 and the second aperture 5
A plurality of opening patterns 5C1a having a size within the range in which the electron beam EB can be deflected by the first deflector 5F1 located between the opening patterns 5C1 and C2 are arranged in a lattice pattern. Batch transfer patterns 6a1-6a5 of a plurality of types of graphic openings and rectangular opening patterns 6a0
And These batch transfer patterns 6a1 to 6a5
Is composed of a plurality of figure openings and corresponds to a repetition pattern of a plurality of figure information such as a semiconductor device. In this case, the collective transfer pattern patterns 6a1-6
In a part of a5, a pair of isolated patterns which can be simultaneously selected by the electron beam EB passing through the first aperture 5C1 are formed at, for example, both corners in a diagonal direction. Then, at the time of collective transfer of each of the collective transfer patterns 6a1 to 6a5, the misalignment of the second aperture 5C2 is corrected by appropriately using these isolated patterns. That is, the second aperture 5C2 is formed by using two isolated patterns which can be simultaneously selected by the electron beam EB.
Correction is possible by measuring in advance the relationship between the exciting current and the magnification of the electron lens 5E constituting the electron optical system and the relationship between the rotation correction lens and the rotation angle.

【0070】ただし、電子ビームEBによって一度に選
択できる領域内に設けられた孤立パターンの場合には、
相互間の距離が小さいので、ビーム位置の検出精度を上
げる必要がある。そこで、本実施の形態においては、フ
ォトマスク1を搭載した移動ステージ5A上に設けられ
たナイフエッジを持つ図示しないファラデーカップ部を
X軸、Y軸の両方向に複数回走査してビーム位置の検出
条件を良くしている。また、開口パターン5C1aの両隅
に相互間の距離が上記孤立パターンよりも大きな孤立パ
ターンを形成することも考えられる。この場合には、個
々の孤立パターンを一度に選択できないので両者を個別
に選択するためのビーム偏向および選択後のビーム振り
戻し調整が必要となり、若干補正作業が複雑となる。
However, in the case of an isolated pattern provided in a region that can be selected at a time by the electron beam EB,
Since the distance between them is small, it is necessary to increase the detection accuracy of the beam position. Therefore, in the present embodiment, the Faraday cup (not shown) having a knife edge provided on the moving stage 5A on which the photomask 1 is mounted is scanned a plurality of times in both the X-axis and the Y-axis to detect the beam position. The conditions are better. It is also conceivable that an isolated pattern having a larger distance between the two corners of the opening pattern 5C1a than the above isolated pattern is formed. In this case, the individual isolated patterns cannot be selected at once, so that beam deflection for individually selecting the two and adjustment of the beam swingback after the selection are required, and the correction work becomes slightly complicated.

【0071】上記した第2アパーチャ5C2 は、上気し
た第1アパーチャ5C1 と組合せ、第2アパーチャ5C
2 が上気した第1のビーム偏向領域内に少なくとも1つ
の矩形開口と複数の図形開口とから構成され、第2アパ
ーチャ5C2 の移動によって上記と異なる複数の一括転
写ビームと可変矩形ビームとを形成できるようにしたも
のである。上記した第2アパーチャ5C2 の移動制御手
段を用いてア第2パーチャ5C2を移動した場合は、第
1アパーチャ5C1 を通過する電子ビームEBを偏向制
御して、第2アパーチャ5C2 の透過ビームをフォトマ
スク1状の所望の位置へ偏向制御して、ステージ5Aの
基準マークを用いて、第1と第3のビーム偏向制御位置
の基準または第2と第3のビーム偏向制御位置の基準を
構成することが必要となる。この後、所望の位置にフォ
トマスク1を移動して電子ビームを照射することにな
る。
The above-described second aperture 5C2 is combined with the above-mentioned first aperture 5C1 to form the second aperture 5C.
2 comprises at least one rectangular aperture and a plurality of graphic apertures in the first beam deflection area where the second aperture 5C2 is moved to form a plurality of batch transfer beams and a variable rectangular beam different from the above. It is made possible. When the second aperture 5C2 is moved by using the movement control means of the second aperture 5C2, the electron beam EB passing through the first aperture 5C1 is deflection-controlled so that the transmitted beam of the second aperture 5C2 is photomasked. Deflection control to one desired position, and using the reference marks on the stage 5A to form a reference for the first and third beam deflection control positions or a reference for the second and third beam deflection control positions. Is required. Thereafter, the photomask 1 is moved to a desired position to irradiate an electron beam.

【0072】次に、図11は電子ビーム露光装置5の要
部を取り出して示した説明図である。ステージ5U1 な
どの移動機構を持つ第1アパーチャ5C1 、同様にステ
ージ5U2 などの移動機構を持つ第2アパーチャ5C2
の複数の図形の一部を選択する第1偏向器5F1 、透過
ビームの寸法を可変する第2偏光器5F2 等が設けられ
ている。このような電子ビーム露光装置5の一括転写露
光方法の一例を説明する。まず、ステージ5U2 によっ
て第2アパーチャ5C2 における目的の開口パターン5
C2aを電子工学系の光軸上に位置決めする。続いて、第
1アパーチャ5C1 を透過した電子ビームEBを偏向器
によって当該開口パターン5C1aに含まれる一括転写パ
ターン6a1 〜6a5 の一つに形成されている孤立パタ
ーンに導き、当該孤立パターンを通過させ、2本の電子
ビームEBとしてステージ5A側に照射する。そして、
当該ステージ5Aに設けられている図示しないファラデ
ーカップ等を走査させることにより、孤立パターンノ光
軸の回りの回転ずれや倍率誤差などの転写誤差を計測し
記憶する。
Next, FIG. 11 is an explanatory view showing a main part of the electron beam exposure apparatus 5 taken out. A first aperture 5C1 having a moving mechanism such as a stage 5U1, and a second aperture 5C2 similarly having a moving mechanism such as a stage 5U2.
A first deflector 5F1 for selecting a part of the plurality of figures, a second deflector 5F2 for varying the size of the transmitted beam, and the like are provided. An example of such a batch transfer exposure method of the electron beam exposure apparatus 5 will be described. First, the target aperture pattern 5 in the second aperture 5C2 is moved by the stage 5U2.
C2a is positioned on the optical axis of the electronics system. Subsequently, the electron beam EB transmitted through the first aperture 5C1 is guided by a deflector to an isolated pattern formed on one of the collective transfer patterns 6a1 to 6a5 included in the opening pattern 5C1a, and passed through the isolated pattern. Irradiation is performed on the stage 5A side as two electron beams EB. And
By scanning a not-shown Faraday cup or the like provided on the stage 5A, a transfer error such as a rotational deviation around the optical axis of the isolated pattern and a magnification error is measured and stored.

【0073】その後、第1アパーチャ5C1 の開口パタ
ーン5C1aを透過した電子ビームEBを第1偏向器5F
1 によって開口パターン5C1aの目的の一括転写パター
ン6a1 〜6a5 に導いて当該電子ビームEBの断面形
状を成形し、成形された電子ビームEBを前述の測定に
よって得られた補正置によって動作が補正されている電
子レンズ5E、第3偏向器5F3 などを介して制御する
ことにより、移動ステージ5Aに載置されたフォトマス
ク1の所望の位置に所望の大きさで一括転写パターン6
a1 〜6a5 の形状に照射し、フォトマスク1の表面の
感電子線レジストを感光させる。
Thereafter, the electron beam EB transmitted through the opening pattern 5C1a of the first aperture 5C1 is applied to the first deflector 5F.
1 guides the opening pattern 5C1a to the target batch transfer patterns 6a1 to 6a5 to shape the cross-sectional shape of the electron beam EB, and corrects the operation of the formed electron beam EB by the correction device obtained by the above-described measurement. By controlling the electronic lens 5E, the third deflector 5F3, and the like, the batch transfer pattern 6 is formed at a desired position on the photomask 1 mounted on the moving stage 5A in a desired size.
Irradiation is applied to the shapes of a1 to 6a5 to expose the electron beam resist on the surface of the photomask 1.

【0074】次に、この電子ビーム露光装置5の描画デ
ータの流れを説明する。マスク描画用パターンデータ
は、データ保管部の磁気ディスクなどの記憶装置5Iに
記憶される。制御計算機5Hからの指示により制御計算
機5Hを介してバッファメモリ5Jに目的のパターンの
描画データが転送されるとともに、フォトマスク1の当
該パターンの描画位置が電子光学系の光軸下に位置決め
される。そして、電子ビームEB等によりフォトマスク
1上の位置合わせマークなどの走査によって当該フォト
マスク1の平面内における目的の描画部位の座標情報や
高さ情報等が信号処理部5Tを介してバッファメモリ5
Jに転送される。その後、上記した座標とその補正情報
などに基づいて、目的の照射部の電子光学系に対する位
置決めが行われるとともに、当該領域の高さ情報等に基
づいて電子レンズ5Eのフォトマスク1に対する焦点位
置が設定される。その後、演算部5Kは、バッファメモ
リ5Jに格納されているマスク描画パターンデータに基
づいて、電子ビームEBの形状や偏向量などに関する制
御信号を算出し、バッファメモリ5Jからの描画データ
とマーク位置信号、高さ検出信号データとステージ位置
データなどから、電子ビームEBのオンオフ制御するブ
ランキング電極5D、第2アパーチャ5C2 の複数の図
形開口の一部を選択する第1偏向器5F1 、第2アパー
チャ5C2 の矩形開口の一部に照射し、透過した電子ビ
ームEBの断面寸法を可変する第2偏向器5F2 、第2
アパーチャ5C2 を移動しる第2アパーチャ制御、電子
ビームEBのフォトマスク1に対する照射領域と照射位
置を定める第3偏向などの直接制御信号データを作成す
る。
Next, the flow of drawing data of the electron beam exposure apparatus 5 will be described. The mask drawing pattern data is stored in a storage device 5I such as a magnetic disk in a data storage unit. The drawing data of the target pattern is transferred to the buffer memory 5J via the control computer 5H according to an instruction from the control computer 5H, and the drawing position of the pattern on the photomask 1 is positioned below the optical axis of the electron optical system. . Then, by scanning an alignment mark or the like on the photomask 1 with the electron beam EB or the like, coordinate information and height information of a target drawing portion in the plane of the photomask 1 are transferred to the buffer memory 5 via the signal processing unit 5T.
Transferred to J. Thereafter, based on the coordinates and the correction information described above, the target irradiation unit is positioned with respect to the electron optical system, and the focal position of the electronic lens 5E with respect to the photomask 1 is changed based on the height information of the area. Is set. Thereafter, the arithmetic unit 5K calculates a control signal related to the shape and the deflection amount of the electron beam EB based on the mask drawing pattern data stored in the buffer memory 5J, and writes the drawing data and the mark position signal from the buffer memory 5J. A blanking electrode 5D for controlling on / off of the electron beam EB, a first deflector 5F1 for selecting a part of a plurality of graphic openings of the second aperture 5C2, and a second aperture 5C2 based on height detection signal data and stage position data. A second deflector 5F2, which irradiates a part of the rectangular opening of FIG.
Direct control signal data such as a second aperture control for moving the aperture 5C2 and a third deflection for determining an irradiation area and an irradiation position of the electron beam EB with respect to the photomask 1 are generated.

【0075】半導体装置などの複数図形の繰り返しを含
むパターンの露光の際、矩形開口を有する第1アパーチ
ャ5C1 と、少なくとも1つの矩形開口および複数の図
形開口を有する第2アパーチャ5C2 とを、ビーム源5
Bからフォトマスク1に到る集束ビームの経路に順に介
設し、上記集束ビームの偏向制御が上記第1アパーチャ
5C1 を通過するビームを偏向制御して第2アパーチャ
5C2 の矩形開口と複数の図形開口の一部を選択する第
1偏向器5F1 と、前記矩形開口を通過するビームの寸
法を偏向する第2手段と、前記第2アパーチャ5C2 の
透過ビームをフォトマスク1の所望の位置へ偏向制御す
るための第3偏向偏向器5F3 とからなり、上記した図
形の繰り返しパターンは、第1の偏向制御を用いて、第
2アパーチャの複数の図形開口の一部を選択した後、第
3の偏向制御を用いて、電子ビームをフォトマスク1の
所望の位置へ照射する処理を繰り返し、合成パターンを
形成する。また、上記の露光の際、移動ステージ5Aを
移動させながらフォトマスク1上に対応した第3のビー
ム偏向制御の範囲内で合成パターンを形成する。
When exposing a pattern including a repetition of a plurality of figures such as a semiconductor device, a first aperture 5C1 having a rectangular opening and a second aperture 5C2 having at least one rectangular opening and a plurality of figures are connected to a beam source. 5
B, a beam is sequentially interposed in the path of the focused beam from the photomask 1 to the photomask 1. The deflection control of the focused beam is performed by deflecting the beam passing through the first aperture 5C1 to form a rectangular aperture of the second aperture 5C2 and a plurality of graphics. A first deflector 5F1 for selecting a part of the aperture, a second means for deflecting the size of the beam passing through the rectangular aperture, and a deflection control for deflecting the transmitted beam of the second aperture 5C2 to a desired position on the photomask 1. And a third deflection deflector 5F3 for performing the above-mentioned repetition pattern of the figure, by using the first deflection control, selecting a part of the plurality of figure openings of the second aperture, and then performing the third deflection. Using the control, a process of irradiating a desired position of the photomask 1 with an electron beam is repeated to form a combined pattern. In the above exposure, a combined pattern is formed on the photomask 1 within the range of the corresponding third beam deflection control while moving the moving stage 5A.

【0076】また、上記の露光の際、第2アパーチャが
複数のビーム偏向領域を有し、角領域に複数の図形開口
と矩形開口とを備え、集束ビームの偏向制御が第1アパ
ーチャを通過するビームを偏向制御して第2アパーチャ
の矩形開口と複数の図形開口の一部を選択する第1の偏
向手段と、第2アパーチャの透過ビームをフォトマスク
1上の所望の位置へ偏向制御するための第3の偏向制御
手段とからなり、第2アパーチャの移動の後、フォトマ
スク1またはフォトマスク台上の基準マークを用いて、
第1のビーム偏向制御または第2のビーム偏向制御の少
なくとも一方と第3のビーム偏向制御の基準位置を校正
し、所望の位置にフォトマスク1を移動してその後ビー
ム照射し合成パターンを形成する。
In the above exposure, the second aperture has a plurality of beam deflecting regions, and the corner region has a plurality of figure openings and rectangular openings, and the deflection control of the focused beam passes through the first aperture. First deflecting means for deflecting a beam to select a rectangular opening of the second aperture and a part of the plurality of figure openings, and deflecting a transmitted beam of the second aperture to a desired position on the photomask 1 After the movement of the second aperture, using the reference mark on the photomask 1 or the photomask base,
At least one of the first beam deflection control and the second beam deflection control and the reference position of the third beam deflection control are calibrated, the photomask 1 is moved to a desired position, and then the beam is irradiated to form a combined pattern. .

【0077】これにより、フォトマスク1の一つの矩形
領域に対して、集積回路パターンを描画する。その後、
これと対になる他の矩形領域に対してバッファメモリ5
Jに格納されているマスク描画用パターンデータに基づ
いて、上記の処理を繰り返し、集積回路パターンを描画
する。このため、補正を加えたマスク露光パターンとマ
スク検査データとの比較照合を容易にすることが可能と
なる。なお、上記では、第2アパーチャの図形開口を用
いたが、図形開口を用いないで矩形開口のみを用いて描
画を行うようにしても良い。上記のパターン露光方法を
実現するためには、それに対応したマスク露光用パター
ンデータが電子ビーム露光装置5のバッファメモリ5J
に確実に転送される必要がある。上記の電子ビーム露光
装置5では、バッファッメモリ5Jにデータを記憶する
までの処理に対して、データサムチェック機能等を備
え、データ転送エラー、データ化等の異常を検出できる
構造になっている。
Thus, an integrated circuit pattern is drawn on one rectangular area of the photomask 1. afterwards,
Buffer memory 5 for the other rectangular area
Based on the mask drawing pattern data stored in J, the above processing is repeated to draw an integrated circuit pattern. For this reason, it is possible to easily compare and match the corrected mask exposure pattern with the mask inspection data. In the above description, the graphic aperture of the second aperture is used. However, the drawing may be performed using only the rectangular aperture without using the graphic aperture. In order to realize the above pattern exposure method, the mask exposure pattern data corresponding to the pattern exposure method is stored in the buffer memory 5J of the electron beam exposure apparatus 5.
Must be reliably transferred to The electron beam exposure apparatus 5 has a data sum check function and the like for processing until data is stored in the buffer memory 5J, and has a structure capable of detecting an abnormality such as a data transfer error and data conversion. .

【0078】上記のパターン露光を実現するための描画
データは、上記の第1と第2のビーム偏向制御やビーム
ブランキング制御などによって電子ビームを高速度に制
御してオンオフ照射するため、バッファメモリ5Jから
データ読み出しされた後は、断面形状が図形形状、矩形
形状、スポット形状の一つからなる電子ビームを組合せ
て塗りつぶし露光が可能な露光データに分解し、様々な
制御データに変換される。その全てにおいてエラーチェ
ックを行うことは非常に困難となるが、バッファメモリ
5Jからの読み出しを繰り返して描画したパターンを比
較照合する方法によって描画パターンが異常となった場
合の検出ができ、描画パターンの信頼度を大幅に向上さ
せることが可能となる。
The drawing data for realizing the above-mentioned pattern exposure is stored in a buffer memory because the electron beam is controlled at a high speed by the above-described first and second beam deflection control and beam blanking control to perform on-off irradiation. After the data is read from 5J, the electron beam having a sectional shape of one of a graphic shape, a rectangular shape, and a spot shape is combined to be decomposed into exposure data that can be filled and exposed, and converted into various control data. It is very difficult to perform an error check in all of them, but it is possible to detect an abnormal drawing pattern by a method of comparing and collating patterns drawn by repeating reading from the buffer memory 5J, and making it possible to detect the drawing pattern. The reliability can be greatly improved.

【0079】次に、実施例1の半導体装置の製造方法
を、例えばツイン・ウエル方式のCMOS(Compliment
aryMOS )の製造工程に適用した場合を図12〜図1
9によって説明する。
Next, the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described by using, for example, a twin-well CMOS (Compliment
aryMOS) is shown in FIGS.
9 will be described.

【0080】図19はその製造工程中における半導体ウ
エハ7を構成する半導体基板7sの要部断面図である。
半導体基板7sは、例えばn- 形のSi単結晶からな
り、その上部には、例えばnウエル8nおよびpウエル
8pが形成されている。nウエル8nには、例えばn形
不純物のリンまたはAsが導入されている。また、pウ
エル8pには、例えばp形不純物のホウ素が導入されて
いる。
FIG. 19 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate 7s constituting the semiconductor wafer 7 during the manufacturing process.
The semiconductor substrate 7s is made of, for example, n-type Si single crystal, and has, for example, an n-well 8n and a p-well 8p formed thereon. For example, phosphorus or As, which is an n-type impurity, is introduced into the n-well 8n. Further, for example, boron as a p-type impurity is introduced into the p well 8p.

【0081】続いて、図13に示すように、このような
半導体基板7sの主面上に、例えばSiO2 からなる
フィールド絶縁膜9をLOCOS(Local Oxidization
of Silicon)法等によって形成した後、そのフィールド
絶縁膜9に囲まれた素子形成領域に、例えばSiO2
からなるゲート絶縁膜10iを熱酸化法等によって形成
する。その後、その半導体基板7s上に、例えば低抵抗
ポリシリコンからなるゲート形成膜をCVD法等によっ
て堆積した後、その膜をフォトリソグラフィ技術および
エッチング技術によってパターニングすることにより、
ゲート電極10gを形成する。次いで、nチャネル形の
MOS・FET形成領域に、例えばn形不純物のリンま
たはAsをイオン注入法等によって導入する。この際、
ゲート電極10gをマスクとして自己整合的にn形不純
物を半導体基板7sに導入する。
Then, as shown in FIG. 13, a field insulating film 9 made of, for example, SiO2 is formed on the main surface of the semiconductor substrate 7s by LOCOS (Local Oxidization).
After being formed by the silicon (Si) method or the like, the device forming region surrounded by the field insulating film 9
Is formed by a thermal oxidation method or the like. Thereafter, a gate forming film made of, for example, low-resistance polysilicon is deposited on the semiconductor substrate 7s by a CVD method or the like, and then the film is patterned by a photolithography technique and an etching technique.
A gate electrode 10g is formed. Next, for example, an n-type impurity such as phosphorus or As is introduced into the n-channel MOS / FET formation region by an ion implantation method or the like. On this occasion,
Using the gate electrode 10g as a mask, an n-type impurity is introduced into the semiconductor substrate 7s in a self-aligned manner.

【0082】続いて、pチャネル形のMOS・FET形
成領域に、例えばp形不純物のホウ素をイオン注入法等
によって導入する。この際、ゲート電極10gをマスク
として自己整合的にp形不純物を半導体基板7sに導入
する。その後、半導体基板7sに対して熱処理を施すこ
とにより、nチャネル形のMOS・FETのソース領域
およびドレイン領域を構成するn形の半導体領域10n
dを形成するとともに、pチャネル形のMOS・FET
のソース領域およびドレイン領域を構成するp形の半導
体領域10pdを形成する。次いで、図14に示すよう
に、半導体基板7s上に、例えばSiO2 からなる層
間絶縁膜11aをCVD法等によって堆積した後、その
上面にポリシリコン膜をCVD法等によって堆積する。
Subsequently, for example, a p-type impurity such as boron is introduced into the p-channel MOS / FET formation region by an ion implantation method or the like. At this time, a p-type impurity is introduced into the semiconductor substrate 7s in a self-aligned manner using the gate electrode 10g as a mask. Thereafter, a heat treatment is performed on the semiconductor substrate 7s to thereby form an n-type semiconductor region 10n constituting a source region and a drain region of the n-channel type MOS.FET.
d and p-channel type MOS-FET
Is formed to form a p-type semiconductor region 10pd constituting the source region and the drain region of FIG. Next, as shown in FIG. 14, after an interlayer insulating film 11a made of, for example, SiO2 is deposited on the semiconductor substrate 7s by the CVD method or the like, a polysilicon film is deposited on the upper surface thereof by the CVD method or the like.

【0083】続いて、そのポリシリコン膜をフォトリソ
グラフィ技術およびエッチング技術によってパターニン
グした後、そのパターニングされたポリシリコン膜の所
定領域に不純物を導入することにより、ポリシリコン膜
からなる配線12Lおよび抵抗12Rを形成する。
Subsequently, the polysilicon film is patterned by a photolithography technique and an etching technique, and impurities are introduced into predetermined regions of the patterned polysilicon film to thereby form a wiring 12L and a resistor 12R made of the polysilicon film. To form

【0084】その後、図15に示すように、半導体基板
7s上に、例えばSiO2 からなる層間絶縁膜11b
をSOG(Spin On Glass )法等によって堆積した後、
その層間絶縁膜11bに半導体領域10pd,10nd
および配線12Lの一部が露出するような接続孔13a
をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によっ
て穿孔する。その際に、図示はしていないが、前記した
位置合せマークパターンを前記の回路パターンチップの
周辺部におけるスクライブ領域またはその近傍に形成す
る。すなわち、上記の絶縁膜上に前記した内容のマーク
パターンの溝を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 15, an interlayer insulating film 11b made of, for example, SiO2 is formed on the semiconductor substrate 7s.
Is deposited by SOG (Spin On Glass) method etc.
The semiconductor regions 10pd and 10nd are formed on the interlayer insulating film 11b.
And a connection hole 13a such that a part of the wiring 12L is exposed.
Is formed by photolithography and etching. At this time, although not shown, the above-described alignment mark pattern is formed in a scribe area in a peripheral portion of the circuit pattern chip or in the vicinity thereof. That is, a groove having the above-described mark pattern is formed on the insulating film.

【0085】次いで、半導体基板7s上に、例えばタン
グステン等からなる金属膜をスパッタリング法等によっ
て堆積した後、その金属膜を化学的研磨エッチング技術
によって、接続孔以外の金属膜が除去されるまで、平坦
化エッチングする。これにより、図16に示すように、
接続孔13a内に金属膜14aを埋め込む。
Next, after a metal film made of, for example, tungsten is deposited on the semiconductor substrate 7s by a sputtering method or the like, the metal film is removed by chemical polishing etching until the metal film other than the connection holes is removed. Perform planarization etching. Thereby, as shown in FIG.
The metal film 14a is embedded in the connection hole 13a.

【0086】続いて、図17に示すように、例えばAl
またはAl合金等からなる金属膜をスパッタリング法等
によって堆積した後、その金属膜をフォトリソグラフィ
技術およびエッチング技術によってパターニングするこ
とにより、第2層配線14Lを形成する。
Subsequently, as shown in FIG.
Alternatively, after depositing a metal film made of an Al alloy or the like by a sputtering method or the like, the metal film is patterned by a photolithography technique and an etching technique to form the second layer wiring 14L.

【0087】その後、図18に示すように、半導体基板
7s上に、例えばSiO2 からなる層間絶縁膜11c
をCVD法等によって堆積した後、その一部に第2層配
線14Lの一部が露出するような接続孔13bを穿孔す
る。
Thereafter, as shown in FIG. 18, an interlayer insulating film 11c made of, for example, SiO2 is formed on the semiconductor substrate 7s.
Is deposited by a CVD method or the like, and a connection hole 13b is formed in a part thereof so that a part of the second layer wiring 14L is exposed.

【0088】次いで、例えばAlまたはAl合金等から
なる金属膜をスパッタリング法等によって堆積した後、
その金属膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング
技術によってパターニングすることにより、第3層配線
15Lを形成する。その後、半導体基板7s上に、例え
ばSiO2 からなる表面保護膜16をCVD法等によ
って堆積して第3層配線15Lを被覆する。
Next, after depositing a metal film made of, for example, Al or an Al alloy by a sputtering method or the like,
The third layer wiring 15L is formed by patterning the metal film by a photolithography technique and an etching technique. Thereafter, a surface protection film 16 made of, for example, SiO2 is deposited on the semiconductor substrate 7s by a CVD method or the like to cover the third layer wiring 15L.

【0089】このようなSRAMの製造プロセスにおけ
るフォトリソグラフィ工程、すなわち、露光工程を抽出
し、フロー化した露光プロセス・フロー図を図20に示
す。
FIG. 20 shows a photolithography process in the manufacturing process of such an SRAM, that is, an exposure process flow diagram in which the exposure process is extracted and made into a flow.

【0090】同図において、nウエル・フォト工程P1
は、半導体基板上に窒化シリコン等からなる絶縁膜を堆
積した後、その絶縁膜上にnウエル形成領域以外の領域
が被覆されるようなフォトレジストパターンを形成する
工程である。
In the figure, an n-well photo process P1
Is a step of depositing an insulating film made of silicon nitride or the like on a semiconductor substrate and then forming a photoresist pattern on the insulating film so as to cover a region other than the n-well formation region.

【0091】フィールド・フォト工程P2は、半導体基
板上に窒化シリコン等からなる絶縁膜を堆積した後、そ
の絶縁膜上に素子形成領域のみが被覆されるようなフォ
トレジストパターンを形成する工程である。
The field photo step P2 is a step of depositing an insulating film made of silicon nitride or the like on a semiconductor substrate and then forming a photoresist pattern on the insulating film so as to cover only the element forming region. .

【0092】pウエル・フォト工程P3は、pウエルの
チャネルストッパ領域を形成するために、nウエル上を
被覆するフォトレジストパターンを形成する工程であ
る。
The p-well photo step P3 is a step of forming a photoresist pattern covering the n-well in order to form a p-well channel stopper region.

【0093】ゲート・フォト工程P4は、半導体基板上
にポリシリコン等からなる導体膜を堆積した後、その導
体膜上にゲート電極形成領域が被覆されるようなフォト
レジストパターンを形成する工程である。
The gate photo step P4 is a step of depositing a conductor film made of polysilicon or the like on a semiconductor substrate and then forming a photoresist pattern on the conductor film so as to cover a gate electrode formation region. .

【0094】nチャネル・フォト工程P5は、nチャネ
ル側にゲート電極をマスクとしてn形不純物をイオン注
入するために、pチャネル側を被覆するようなフォトレ
ジストパターンを形成する工程である。pチャネル・フ
ォト工程P6は、逆に、Pチャネル側にゲート電極をマ
スクとしてp形不純物をイオン注入するために、nチャ
ネル側を被覆するようなフォトレジストパターンを形成
する工程である。
The n-channel photo step P5 is a step of forming a photoresist pattern covering the p-channel side in order to implant n-type impurities into the n-channel side by using the gate electrode as a mask. Conversely, the p-channel photo step P6 is a step of forming a photoresist pattern covering the n-channel side in order to implant p-type impurities into the P-channel side using the gate electrode as a mask.

【0095】多結晶シリコン・フォト工程P7は、配線
または抵抗となる第2層多結晶シリコン膜をパターニン
グするために、半導体基板上に堆積された多結晶シリコ
ン膜上に配線および抵抗領域を被覆するようなフォトレ
ジストパターンを形成する工程である。R・フォト工程
P8は、抵抗上にフォトレジストパターンを形成した状
態で、その他の領域に不純物を導入する際のマスクとな
るフォトレジストパターンをネガ・プロセスによってパ
ターニングする工程である。
In the polycrystalline silicon photo step P7, the wiring and the resistance region are covered on the polycrystalline silicon film deposited on the semiconductor substrate in order to pattern the second polycrystalline silicon film serving as the wiring or the resistance. This is a step of forming such a photoresist pattern. The R photo step P8 is a step of patterning a photoresist pattern serving as a mask when introducing impurities into other regions by a negative process in a state where a photoresist pattern is formed on the resistor.

【0096】コンタクト・フォト工程P9は、接続孔を
形成するためのフォトレジストパターンをポジ・プロセ
スで形成する工程である。Al−1・フォト工程P10
は、第一層配線をパターニングする工程である。スルー
ホール・フォト工程P11は、第1層配線と第2層配線
とを接続する接続孔を開口するためのフォトレジストパ
ターンを形成する工程である。
The contact photo step P9 is a step of forming a photoresist pattern for forming a connection hole by a positive process. Al-1 photo process P10
Is a step of patterning the first layer wiring. The through hole photo step P11 is a step of forming a photoresist pattern for opening a connection hole connecting the first layer wiring and the second layer wiring.

【0097】Al−2・フォト工程P12は、第2層配
線をパターニングするための工程である。ボンディング
パッド・フォト工程P13は、表面保護膜にボンディン
グパッドに対応する100μm程度の開口を形成するた
めの工程であり、表面保護膜上にボンディングパッド形
成領域以外を被覆するフォトレジストパターンを形成す
る工程である。
The Al-2 photo step P12 is a step for patterning the second layer wiring. The bonding pad photo step P13 is a step of forming an opening of about 100 μm corresponding to the bonding pad in the surface protection film, and a step of forming a photoresist pattern covering the area other than the bonding pad formation region on the surface protection film. It is.

【0098】これらの露光プロセスのうち、nウエル・
フォト工程P1、nチャネル・フォト工程P5、pチャ
ネル・フォト工程P6およびボンディングパッド・フォ
ト工程P13は、最小寸法が比較的大きいので、一般
に、位相シフトマスクを用いる必要がないが、その他の
フォト工程では、後に実施の形態2で説明する位相シフ
トパターンを有するフォトマスクを露光に際して用いる
と良い。
Of these exposure processes, n-well
The photo process P1, the n-channel photo process P5, the p-channel photo process P6, and the bonding pad photo process P13 have relatively large minimum dimensions, so that it is not generally necessary to use a phase shift mask. Then, a photomask having a phase shift pattern described later in Embodiment Mode 2 may be used for exposure.

【0099】特に、ゲート・フォト工程P4では、化学
増幅系のネガ形フォトレジストを用いてゲート電極を形
成し、コンタクト・フォト工程P9では、化学増幅系の
ポジ形フォトレジストを用いて接続孔を形成する。これ
により、ゲート電極のゲート長および接続孔の開口径
を、光露光方式で用いる露光光の波長以下(例えばi線
露光で0.3μm程度)に微細にすることができる。
In particular, in the gate photo step P4, a gate electrode is formed using a chemically amplified negative photoresist, and in the contact photo step P9, a connection hole is formed using a chemically amplified positive photoresist. Form. This makes it possible to make the gate length of the gate electrode and the opening diameter of the connection hole smaller than the wavelength of the exposure light used in the light exposure method (for example, about 0.3 μm by i-line exposure).

【0100】このように、実施例1によれば、フォトマ
スク1に、集積回路パターンよりも微細な光近接補正効
果用の補正パターンを有し、かつ集積回路パターンに位
置座標を歪ませた場合でも、その補正パターンの形成が
でき、その良否を確実にかつ容易に検査することができ
る。したがって、欠陥のない高い品質のフォトマスク1
を製造することが可能となる。また、そのフォトマスク
1を用いて露光処理することにより、その露光処理にお
いて光近接効果補正、位置座標補正を良好に行うことが
でき、像の解像度、焦点深度、重ね合わせ精度を増大さ
せることができるので、半導体基板上に所望の形状およ
び寸法の集積回路パターンを良好に転写することができ
る。したがって、半導体装置の歩留まり、信頼性および
性能を向上させることが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, when the photomask 1 has the correction pattern for the optical proximity correction effect finer than the integrated circuit pattern, and the position coordinates of the integrated circuit pattern are distorted. However, the correction pattern can be formed, and the quality can be reliably and easily inspected. Therefore, high quality photomask 1 without defects
Can be manufactured. In addition, by performing exposure processing using the photomask 1, optical proximity effect correction and position coordinate correction can be performed favorably in the exposure processing, and image resolution, depth of focus, and overlay accuracy can be increased. Therefore, an integrated circuit pattern having a desired shape and dimensions can be satisfactorily transferred onto a semiconductor substrate. Therefore, the yield, reliability, and performance of the semiconductor device can be improved.

【0101】すなわち、フォトマスクに形成されたパタ
ーンを縮小投影露光装置を用いて半導体ウエハ上に露光
する際に、前記縮小投影露光装置の光学系又は照明形態
に起因して生じる前記半導体ウエハ上の投影パターンの
パターンの位置ずれ量を予め求め、前記位置ずれ量に応
じて前記フォトマスクのパターンを描画する際にパター
ン描画装置のステージ座標をシフトさせて描画すること
により、前記半導体ウエハ上で生じるパターンの位置ず
れを緩和することができる。
That is, when a pattern formed on a photomask is exposed on a semiconductor wafer by using a reduction projection exposure apparatus, the pattern on the semiconductor wafer generated due to the optical system of the reduction projection exposure apparatus or the illumination form is generated. The position shift amount of the pattern of the projection pattern is obtained in advance, and when drawing the pattern of the photomask in accordance with the shift amount, the stage coordinate of the pattern drawing device is shifted and drawn, thereby causing the pattern on the semiconductor wafer. Pattern displacement can be reduced.

【0102】図21は、基準マークパターンを0度、9
0度、180度、270度回転して位置座標を測定し、
各測定パターンの差分を小さくすることによるマスク描
画位置の合わせ込みの測定例を示す図である。図21の
方式により、マスク描画装置自体のマスクを搭載するス
テージの位置座標精度を理想座標系に合わせ、図4に示
したフォトマスク基板上に基準となるマークパターンを
形成する。同様にして、マスク検査装置のマスクを搭載
するステージの位置座標精度を理想座標系に合わせるこ
とができる。尚、マスク基板の保持により、基板のたわ
みが生じるので、マスク基板を回転して位置座標を校正
する際に注意が必要である。
FIG. 21 shows that the reference mark pattern is 0 degree, 9 degree,
Measure the position coordinates by rotating 0, 180, and 270 degrees,
FIG. 9 is a diagram illustrating a measurement example of alignment of a mask drawing position by reducing a difference between measurement patterns. According to the method shown in FIG. 21, the positional coordinate accuracy of the stage on which the mask of the mask drawing apparatus itself is mounted is adjusted to the ideal coordinate system, and a reference mark pattern is formed on the photomask substrate shown in FIG. Similarly, the position coordinate accuracy of the stage on which the mask of the mask inspection apparatus is mounted can be adjusted to the ideal coordinate system. Note that the holding of the mask substrate causes the substrate to bend. Therefore, care must be taken when calibrating the position coordinates by rotating the mask substrate.

【0103】(実施例2)図22は本発明の他の実施例
として、他の光近接効果補正方法を説明するためのフォ
トマスクの平面図である。フォトマスクにおける配線パ
ターンを転写するためのパターンが示されている。同図
(a)は集積回路パターンの設計データに該当するもの
で、当該補正前の配線パターン(集積回路パターン)L
1,L2 であり、半導体ウエハ上に転写しようとしている
パターンである。同図(b)は当該補正後のパターン
(配線パターンL1,L2 および補正パターンH2,H3 )
である。
(Embodiment 2) FIG. 22 is a plan view of a photomask for explaining another optical proximity effect correction method as another embodiment of the present invention. A pattern for transferring a wiring pattern on a photomask is shown. FIG. 3A corresponds to the design data of the integrated circuit pattern, and the wiring pattern (integrated circuit pattern) L before the correction is applied.
1, L2, which is a pattern to be transferred onto a semiconductor wafer. FIG. 3B shows the corrected pattern (wiring patterns L1, L2 and corrected patterns H2, H3).
It is.

【0104】配線パターンL1 は、大面積パターン部L
1aと幅の狭い引き出しパターン部L1bとで構成されてい
る。大面積パターン部L1aと引き出しパターン部L1bと
の寸法比は2倍以上であり、引き出しパターン部L1bの
幅は露光波長程度以下であり、例えば1.5μm程度であ
る。補正パターンH2 は、大面積パターン部L1a内にお
いて引き出しパターン部L1bとの接合部近傍に配置され
ている。これは、配線パターンL1 を補正パターンを設
けないで半導体ウエハ上に転写しようとすると、引き出
しパターン部L1bにおいて大面積パターン部L1aに接合
される部分の近傍に当たる部分の転写パターンがくびれ
てしまうのを防ぐためである。この補正パターンH2
は、例えば平面四角形状に形成されており、その寸法は
配線パターンの寸法の約1/3程度以下となっている。
The wiring pattern L1 has a large area pattern portion L
1a and a narrow lead pattern portion L1b. The dimensional ratio between the large area pattern portion L1a and the lead pattern portion L1b is twice or more, and the width of the lead pattern portion L1b is less than the exposure wavelength, for example, about 1.5 μm. The correction pattern H2 is arranged in the large-area pattern portion L1a near the junction with the lead pattern portion L1b. This is because when the wiring pattern L1 is transferred onto a semiconductor wafer without providing a correction pattern, the transfer pattern in the portion corresponding to the vicinity of the portion joined to the large-area pattern portion L1a in the extraction pattern portion L1b is narrowed. This is to prevent it. This correction pattern H2
Is formed, for example, in a plane quadrangular shape, and its size is about 1/3 or less of the size of the wiring pattern.

【0105】また、配線パターンL2 は、幅広パターン
部L2aと幅の狭い引き出しパターン部L2bとで構成され
ている。幅広パターン部L2aの幅は、例えば5μm程
度、引き出しパターン部L2bの幅は露光波長程度以下で
あり、例えば1.5μm程度である。補正パターンH3
は、幅広パターン部L2a内において引き出しパターン部
L2bとの接合部近傍に配置されている。これは、配線パ
ターンL2 を補正パターンを設けないで半導体ウエハ上
に転写しようとすると、引き出しパターン部L2bにおい
て幅広パターン部L2aに接合される部分の近傍に当たる
部分の転写パターンがくびれてしまうのを防ぐためであ
る。この補正パターンH3 は、例えば平面四角形状に形
成されており、その寸法は配線パターンの寸法の約1/
3程度以下となっている。
The wiring pattern L2 includes a wide pattern portion L2a and a narrow drawing pattern portion L2b. The width of the wide pattern part L2a is, for example, about 5 μm, and the width of the lead pattern part L2b is about the exposure wavelength or less, for example, about 1.5 μm. Correction pattern H3
Are arranged in the wide pattern portion L2a in the vicinity of the junction with the lead pattern portion L2b. This is because when the wiring pattern L2 is to be transferred onto the semiconductor wafer without providing a correction pattern, the transfer pattern in the portion corresponding to the vicinity of the portion joined to the wide pattern portion L2a in the lead pattern portion L2b is prevented from being narrowed. That's why. The correction pattern H3 is formed, for example, in a plane quadrangular shape, and its dimension is about 1 / the dimension of the wiring pattern.
It is about 3 or less.

【0106】上記の転写パターン歪みの補正は、削除部
の周りの補正用パターンデータを作成し、そのパターン
データに従って、電子ビームなどを用いて描画して行
う。図23は、図22の補正の変形例を示している。す
なわち、配線パターンL1では、引き出しパターン部L1
bにおいて大面積パターン部L1aとの接合部近傍にその
引き出しパターン部L1bの幅を部分的に太らせるような
補正パターンH4 が配置され、かつ、引き出しパターン
部L1bの先端部にもその端部を延在させ幅広とするよう
な補正パターンH5 が配置されている。また、配線パタ
ーンL2 では、引き出しパターン部L2bにおいて幅広パ
ターン部L2aとの接合部近傍にその引き出しパターン部
L2bの幅を部分的に太らせるような補正パターンH6 が
配置されている。この補正パターンH4 〜H6 は、例え
ば平面四角形状に形成されており、その寸法は配線パタ
ーンの寸法の約1/3程度以下となっている。上記の転
写パターン歪みの補正は、回路パターンデータと補正用
パターンデータを作成し、マスク描画時に合成して行
う。
The correction of the transfer pattern distortion is performed by creating correction pattern data around the deleted portion and drawing using an electron beam or the like according to the pattern data. FIG. 23 shows a modification of the correction of FIG. That is, in the wiring pattern L1, the lead pattern portion L1
b, a correction pattern H4 for partially increasing the width of the lead pattern portion L1b is arranged near the junction with the large area pattern portion L1a, and the end portion is also provided at the tip of the lead pattern portion L1b. A correction pattern H5 extending and widening is arranged. Further, in the wiring pattern L2, a correction pattern H6 that partially widens the width of the lead pattern portion L2b is disposed near the junction with the wide pattern portion L2a in the lead pattern portion L2b. The correction patterns H4 to H6 are formed in, for example, a plane quadrangular shape, and the size is about 1/3 or less of the size of the wiring pattern. The correction of the transfer pattern distortion is performed by creating circuit pattern data and correction pattern data and combining them at the time of mask drawing.

【0107】図24は、例えばフォトマスクにおける微
細な長方形パターンを転写するためのパターンが示され
ている。同図(a)は集積回路パターンの設計データに
相当するもので、当該補正前の長方形パターン(集積回
路パターン)L3 であり、半導体ウエハ上に転写しよう
としているパターンである。同図(b)が当該補正後の
パターン(長方形パターンL3a)である。補正後の長方
形パターンL3aは、例えば縦横比1:4程度の微細な長
方形状のパターンであり、短辺の寸法は、露光波長程度
以下である。中央部が太るのを補正するため、その箇所
が削除処理されており、光透過領域幅が他の部分に比べ
て細くなっている。これは、長方形パターンL3 を半導
体ウエハ上に転写しようとすると、その転写パターンの
中央部で光強度が増加してパターン幅が太るのを防止す
るためである。補正量は、長方形パターンL3 の短辺の
寸法の約1/3程度以下となっている。
FIG. 24 shows a pattern for transferring a fine rectangular pattern on a photomask, for example. FIG. 3A corresponds to design data of an integrated circuit pattern, which is a rectangular pattern (integrated circuit pattern) L3 before correction, which is a pattern to be transferred onto a semiconductor wafer. FIG. 7B shows the corrected pattern (rectangular pattern L3a). The corrected rectangular pattern L3a is, for example, a fine rectangular pattern having an aspect ratio of about 1: 4, and the dimension of the short side is equal to or less than the exposure wavelength. In order to correct the thickening of the central portion, the portion has been deleted, and the width of the light transmission region is narrower than the other portions. This is to prevent the increase of the light intensity at the center of the transfer pattern and the increase of the pattern width when the rectangular pattern L3 is transferred onto the semiconductor wafer. The correction amount is about one third or less of the dimension of the short side of the rectangular pattern L3.

【0108】上記の転写パターン歪みの補正は、対応す
るパターンデータを作成し、そのデータに従って、マス
ク描画して行う。図25は、露光波長以下のライン、ス
ペースからなるブロックパターンに対して、端部パター
ンに歪み補正した一例である。各ブロックパターンに対
し、端部を除いたセルパターン、及びそれら含む全体を
上位の階層のセルパターンとして定義することで、デー
タ量を削減して、端部パターンの歪み補正が可能とな
る。
The transfer pattern distortion is corrected by creating corresponding pattern data and drawing a mask according to the data. FIG. 25 shows an example in which a block pattern composed of lines and spaces shorter than the exposure wavelength is subjected to distortion correction to an end pattern. For each block pattern, the cell pattern excluding the end portion and the entirety including the cell pattern are defined as a cell pattern of a higher hierarchy, so that the data amount can be reduced and the end portion pattern can be corrected for distortion.

【0109】上記の補正は、上記のパターンに位相シフ
タを付加した場合に端部に補正を加えるもの、こま収差
歪みが生じる場合に端部を補正する場合に有効となる。
The above-mentioned correction is effective for correcting the edge when the phase shifter is added to the above-described pattern, and is effective for correcting the edge when the top distortion occurs.

【0110】補正データは、該当領域のパターンにつ
き、ライン部が重なるまで寸法拡大して、論理和をと
り、さらに前記論理和パターンを縮小させ、元の領域パ
ターンとの論理積をとると、端部のパターンのみが摘出
できる。このパターンに対して、所定のパターン補正処
理をすることができる。回路パターンデータとしては、
端部を除いた部分についてセルパターンとし、端部を含
めて、図33に示す階層構造とすることで、回路パター
ン全体のデータ量の増加を抑えることができる。
The correction data is obtained by enlarging the size of the pattern in the corresponding area until the line portion overlaps, obtaining a logical sum, further reducing the logical sum pattern, and obtaining a logical product with the original area pattern. Only the part pattern can be extracted. A predetermined pattern correction process can be performed on this pattern. As circuit pattern data,
By using the cell pattern for the portion excluding the end portion and the hierarchical structure shown in FIG. 33 including the end portion, an increase in the data amount of the entire circuit pattern can be suppressed.

【0111】投影露光時のこま収差歪みは、露光光学系
の光軸中心からはなれたラインアンドスペースパターン
の端部のパターンの寸法シフトとなるが、上記の方式に
より補正が可能となる。転写位置のずれは、パターン描
画装置のステージ座標系を補正することにより、マスク
描画データを増加させることなく、補正が可能となる。
The distortion of the top aberration at the time of projection exposure is a dimensional shift of the end of the line-and-space pattern separated from the optical axis center of the exposure optical system, but can be corrected by the above method. The displacement of the transfer position can be corrected without increasing the mask drawing data by correcting the stage coordinate system of the pattern drawing apparatus.

【0112】(実施例3)図26は本発明の他の実施例
である半導体装置の製造方法を説明するためのフロー
図、図27〜図28は図26の半導体装置の製造方法で
用いるフォトマスクの要部断面図、図31は図1の半導
体装置の製造方法で用いるフォトマスクの製造方法を説
明するためのフロー図である。
(Embodiment 3) FIG. 26 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. FIGS. FIG. 31 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a photomask used in the method of manufacturing the semiconductor device in FIG. 1.

【0113】実施例3においては、前記一対の矩形領域
に光近接補正パターンに変えて位相シフトパターンが形
成されている。ただし、一対の矩形領域に位相シフトパ
ターンと光近接効果補正パターンの両方を形成しても良
い。それ以外は、前記実施例1と同じである。
In the third embodiment, a phase shift pattern is formed in the pair of rectangular areas instead of the optical proximity correction pattern. However, both the phase shift pattern and the optical proximity effect correction pattern may be formed in a pair of rectangular regions. Other than that, it is the same as the first embodiment.

【0114】フォトマスクの全体的な構成は前記実施例
1の説明で用いた図2と同じである。図2の一対の矩形
領域であるメモリ回路領域A11, B11に位相シフトパタ
ーンが形成されている。位相シフト技術は、フォトマス
クを透過する光の位相を操作することにより、投影像の
コントラストの低下を防止する技術である。この位相シ
フトパターンの具体例を図22〜図25によって説明す
る。なお、各図において(a)は(b)の図のA−A線
の断面図である。図27には、例えばMOS・FETの
ゲートパターンを形成するのに用いられるマスクパター
ンが示されている。マスク基板2の主面には、例えばC
r等からなる遮光膜S(ハッチングを付す)が被着され
ている。遮光膜Sの一部には、光が透過可能な矩形状の
2つの開口パターン17a, 17bが形成されている。
一方の開口パターン17aの中央にはその開口パターン
17aを2等分するように長方形状の位相シフトパター
ン(以下、位相シフタという)18aが配置されてい
る。また、他方の開口パターン17bには、その半分を
覆うように長方形状の位相シフトパターン18bが配置
されている。位相シフトパターン18a, 18bは、開
口パターン17a, 17bにおいて位相シフトパターン
18a, 18bのある領域と無い領域とを透過した各々
の光の位相が互いに逆になるように露光光を操作する手
段である。
The overall structure of the photomask is the same as that shown in FIG. 2 used in the description of the first embodiment. A phase shift pattern is formed in the memory circuit areas A11 and B11, which are a pair of rectangular areas in FIG. The phase shift technique is a technique for preventing a decrease in contrast of a projected image by manipulating the phase of light transmitted through a photomask. A specific example of this phase shift pattern will be described with reference to FIGS. In each of the drawings, (a) is a cross-sectional view taken along line AA of (b). FIG. 27 shows a mask pattern used for forming a gate pattern of, for example, a MOSFET. On the main surface of the mask substrate 2, for example, C
A light-shielding film S (hatched) made of r or the like is applied. In a part of the light shielding film S, two rectangular opening patterns 17a and 17b through which light can be transmitted are formed.
At the center of one of the opening patterns 17a, a rectangular phase shift pattern (hereinafter, referred to as a phase shifter) 18a is arranged so as to bisect the opening pattern 17a. In the other opening pattern 17b, a rectangular phase shift pattern 18b is arranged so as to cover half of the opening pattern 17b. The phase shift patterns 18a and 18b are means for operating the exposure light so that the phases of the respective lights transmitted through the areas where the phase shift patterns 18a and 18b are present and the areas where the phase shift patterns 18b and 18b are not present are opposite to each other in the opening patterns 17a and 17b. .

【0115】この場合の位相シフトパターン18a, 1
8bは、例えばSOG(Spin On Glass )法で形成され
た透明な酸化シリコン膜等からなる。このようなマスク
パターンでは、開口パターン17a, 17bにおいて位
相シフトパターン18a, 18bのある領域と無い領域
との境界部(位相シフトパターンのエッジの部分)に対
応する半導体ウエハ面位置に投影される微細な影を集積
回路パターン(ゲート電極)として転写する。したがっ
て、開口パターン17aでは、2本のゲート電極パター
ンを転写でき、開口パターン17bでは1本のゲート電
極パターンを転写できる。このような投影露光では、図
24に示す帯状の遮光膜Sのパターン19を有する遮光
マスクを用いて重ね露光し、半導体ウエハ上に所定の集
積回路パターン(ゲート電極)を形成する。図28に
は、図27の位相シフトパターン18a, 18bがマス
ク基板2の厚さ方向に掘られた溝で形成されている場合
が示されている。なお、図29の右側には開口パターン
17aを3等分するように細い遮光パターンS1 が配置
されている場合が示されている。細い遮光パターンS1
の幅は、例えば0.5μm程度である。この場合のフォト
マスク1の露光方法は図27の場合と同じである。図3
0には、ラインパターンを転写するためのマスクパター
ンが示されている。マスク基板2の主面には、例えばC
r等からなる遮光膜S(ハッチングを付す)が被着され
ており、その一部には、光が透過可能な矩形状の開口パ
ターン17c〜17hが互いに平行に配置されている。
In this case, the phase shift pattern 18a, 1
8b is made of, for example, a transparent silicon oxide film formed by the SOG (Spin On Glass) method. In such a mask pattern, in the opening patterns 17a and 17b, the fine pattern projected on the semiconductor wafer surface position corresponding to the boundary (the edge of the phase shift pattern) between the area where the phase shift patterns 18a and 18b exist and the area where it does not exist. Such a shadow is transferred as an integrated circuit pattern (gate electrode). Therefore, in the opening pattern 17a, two gate electrode patterns can be transferred, and in the opening pattern 17b, one gate electrode pattern can be transferred. In such projection exposure, overlapping exposure is performed using a light-shielding mask having a pattern 19 of a strip-shaped light-shielding film S shown in FIG. 24 to form a predetermined integrated circuit pattern (gate electrode) on a semiconductor wafer. FIG. 28 shows a case where the phase shift patterns 18a and 18b of FIG. 27 are formed by grooves dug in the thickness direction of the mask substrate 2. The right side of FIG. 29 shows a case where a thin light-shielding pattern S1 is arranged so as to divide the opening pattern 17a into three equal parts. Thin shading pattern S1
Is, for example, about 0.5 μm. The exposure method of the photomask 1 in this case is the same as that in FIG. FIG.
0 shows a mask pattern for transferring the line pattern. On the main surface of the mask substrate 2, for example, C
A light-shielding film S (hatched) made of r or the like is attached, and rectangular opening patterns 17c to 17h through which light can pass are arranged in a part thereof in parallel with each other.

【0116】また、開口パターン17c, 17d, 17
g, 17hの近傍には、それらよりも幅の狭い補助開口
パターン19a〜19gが、開口パターン17c, 17
d,17g, 17hの近傍に、かつ、開口パターン17
c, 17d, 17g, 17hの長辺に平行に配置されて
いる。これらの補助開口パターン19a〜19gは、位
相シフトパターン追加処理によって加えられるパターン
であり、それ自体では明像を形成しないようになってお
り、その幅の寸法は、開口パターン17c〜17hの1
/3程度以下である。特に限定されないが、開口パター
ン17c〜17hの幅は、例えば1. 5μm程度、補助
開口パターン19a〜19gの幅は、例えば0.3μm程
度である。
The opening patterns 17c, 17d, 17
In the vicinity of g and 17h, auxiliary opening patterns 19a to 19g having a narrower width than the opening patterns 17c and 17 are provided.
d, 17g, 17h, and the opening pattern 17
c, 17d, 17g, and 17h are arranged parallel to the long sides. These auxiliary opening patterns 19a to 19g are patterns added by the phase shift pattern adding process, and do not form a bright image by themselves.
/ 3 or less. Although not particularly limited, the width of the opening patterns 17c to 17h is, for example, about 1.5 μm, and the width of the auxiliary opening patterns 19a to 19g is, for example, about 0.3 μm.

【0117】さらに、開口パターン17d, 17fおよ
び補助開口パターン19a, 19d〜19gには位相シ
フトパターン18c〜18iが配置されている。この位
相シフトパターン18c〜18iは、例えばマスク基板
2の厚さ方向に掘られた溝で形成されている。この場
合、その溝はその端部が遮光膜Sの端部下に若干入り込
むように形成されている。これは、溝のエッジ面の乱反
射を抑えて良好な投影像を転写可能とするため等の理由
からである。もちろん、位相シフトパターン18c〜1
8iを透明膜で形成しても良い。
Further, phase shift patterns 18c to 18i are arranged in the opening patterns 17d and 17f and the auxiliary opening patterns 19a and 19d to 19g. The phase shift patterns 18c to 18i are formed, for example, by grooves dug in the thickness direction of the mask substrate 2. In this case, the groove is formed so that its end slightly enters below the end of the light shielding film S. This is because, for example, irregular reflection on the edge surface of the groove can be suppressed and a good projected image can be transferred. Of course, the phase shift patterns 18c-1
8i may be formed of a transparent film.

【0118】位相シフトパターン18c, 18dは、互
いに隣接する開口パターン17c〜17hを透過した各
々の光の位相が互いに逆になるように配置されている。
また、補助開口パターン19aを透過した光の位相は、
そこに配置された位相シフトパターン18eにより、開
口パターン17cと透過した光の位相とは逆になるよう
になっており、これにより開口パターン17cの投影像
のエッジが強調されるようになっている。また、補正開
口パターン19b, 19cを透過した光の位相は、開口
パターン17dに配置された位相シフトパターン18c
により、開口パターン17dを透過した光の位相とは逆
になるようになっており、これにより開口パターン17
dの投影像のエッジが強調されるようになっている。
The phase shift patterns 18c and 18d are arranged such that the phases of the respective lights transmitted through the adjacent opening patterns 17c to 17h are opposite to each other.
The phase of the light transmitted through the auxiliary opening pattern 19a is
The phase of the aperture pattern 17c and the phase of the transmitted light are reversed by the phase shift pattern 18e disposed thereon, whereby the edge of the projected image of the aperture pattern 17c is emphasized. . The phase of the light transmitted through the correction aperture patterns 19b and 19c is changed by the phase shift pattern 18c disposed in the aperture pattern 17d.
Thus, the phase of the light transmitted through the aperture pattern 17d is opposite to that of the aperture pattern 17d.
The edge of the projected image of d is emphasized.

【0119】また、補正開口パターン19d, 19eを
透過した光の位相は、そこに配置された位相シフトパタ
ーン18f, 18gにより、開口パターン17gを透過
した光の位相とは逆になるようになっており、これによ
り開口パターン17gの投影像のエッジが強調されるよ
うになっている。さらに、補正開口パターン19f, 1
9gを透過した光の位相は、そこに配置された位相シフ
トパターン18h, 18iにより、開口パターン17h
を透過した光の位相とは逆になるようになっており、こ
れにより開口パターン17hの投影像のエッジが強調さ
れるようになっている。
The phase of the light transmitted through the correction aperture patterns 19d and 19e is opposite to the phase of the light transmitted through the aperture pattern 17g by the phase shift patterns 18f and 18g disposed there. As a result, the edge of the projected image of the opening pattern 17g is emphasized. Further, the correction aperture pattern 19f, 1
The phase of the light transmitted through 9g is changed by the phase shift patterns 18h and 18i arranged there, and
, The phase of the light transmitted through the aperture pattern 17h is reversed, whereby the edge of the projected image of the aperture pattern 17h is emphasized.

【0120】次に、実施例3のフォトマスク1の製造方
法および半導体装置の製造方法を図31の工程図に沿っ
て説明する。まず、半導体装置の設計データに上記した
位相シフトパターンのデータを付加する。また、光透過
領域内でそれ自体では明像を形成しない微細寸法の補助
開口パターンのデータを付加する。この処理は、フォト
マスク1上の集積回路パターンの一部分または全部に対
し、少なくとも上記した一対の矩形領域の単位で、フォ
トマスク1の主面内において縦横方向に対応して繰り返
し配置された領域単位に対して行う(工程100)。
Next, a method for manufacturing the photomask 1 and the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment will be described with reference to the process chart of FIG. First, the data of the above-described phase shift pattern is added to the design data of the semiconductor device. In addition, data of an auxiliary opening pattern having a fine size that does not form a bright image by itself in the light transmitting region is added. This processing is performed on at least a part of the integrated circuit pattern on the photomask 1 at least in units of the above-described pair of rectangular areas, and in the main surface of the photomask 1, the area units repeatedly arranged in the vertical and horizontal directions. (Step 100).

【0121】続いて、その集積回路パターンデータ(位
相シフトパターンおよび補助開口パターンのデータを含
む)を電子ビーム描画用パターンデータに変換する(工
程101)。その後、その電子ビーム描画用パターンデ
ータに基づいて、マスク基板2(図2参照)に集積回路
パターンおよび補助開口パターンを描画した後、位相シ
フトパターンを描画する。この際、上記した一対の矩形
領域(例えばメモリ回路領域A11とメモリ回路領域B1
1)のマスクパターン(集積回路パターン、補助開口パ
ターンおよび位相シフトパターン)データを電子ビーム
露光装置のバッファメモリに記憶した後(工程10
2)、そのデータのうち、上記一対の矩形領域の一方の
パターンデータを読み出して、断面形状が図形形状、矩
形形状、スポット形状の一つからなる電子ビームを組合
せて塗りつぶし露光が可能な露光データにショット分解
し、それによって得られたデータに基づいて電子ビーム
を露光してマスク基板2の一方の矩形領域内にパターン
を描画する(工程103)。
Subsequently, the integrated circuit pattern data (including the data of the phase shift pattern and the auxiliary opening pattern) is converted into electron beam drawing pattern data (step 101). Thereafter, based on the electron beam drawing pattern data, an integrated circuit pattern and an auxiliary opening pattern are drawn on the mask substrate 2 (see FIG. 2), and then a phase shift pattern is drawn. At this time, the pair of rectangular regions (for example, the memory circuit region A11 and the memory circuit region B1)
After the mask pattern (integrated circuit pattern, auxiliary opening pattern and phase shift pattern) data of 1) is stored in the buffer memory of the electron beam exposure apparatus (step 10).
2) Exposure data that reads out pattern data of one of the pair of rectangular areas from the data and that can be filled and exposed by combining an electron beam having a sectional shape of one of a figure shape, a rectangular shape, and a spot shape. The pattern is drawn in one rectangular area of the mask substrate 2 by exposing with an electron beam based on the data obtained thereby (step 103).

【0122】その後、他方の矩形領域につき、パターン
データを再度ショット分解し、それによって得られたデ
ータに基づいて電子ビームを露光してマスク基板2の他
方の矩形領域内にパターンを描画する(工程104)。
なお、当該電子ビーム描画に際して、遮光膜のパターン
の形成時には、フォトマスク1のマスク基板2上に、例
えばCr等のような遮光膜が全面に被着されており、そ
の上には電子線描画用の感電子線レジスト膜が塗布され
ている。また、位相シフトパターンの形成時には、フォ
トマスク1のマスク基板2上に感電子線レジスト膜が塗
布されている。また、位相シフトパターンは、遮光膜の
パターンに比べてパターン寸法が大であることから電子
ビーム露光に代えて、レーザビーム露光を用いても良
い。
Thereafter, the pattern data of the other rectangular region is shot-decomposed again, and the pattern is drawn in the other rectangular region of the mask substrate 2 by exposing the electron beam based on the obtained data (step). 104).
At the time of forming the pattern of the light-shielding film in the electron beam writing, a light-shielding film such as Cr is applied on the entire surface of the mask substrate 2 of the photomask 1, and electron beam writing is performed thereon. Electron beam resist film is applied. In forming the phase shift pattern, an electron beam resist film is applied on the mask substrate 2 of the photomask 1. In addition, since the phase shift pattern has a larger pattern size than the pattern of the light shielding film, laser beam exposure may be used instead of electron beam exposure.

【0123】この場合も、一対の矩形領域のパターンデ
ータをレーザビーム露光装置のバッファメモリに記憶し
ておき、そのデータを読み出してショット分解し、その
一方の矩形領域に対応してレーザビーム露光処理を施
し、その後、他方の矩形領域につき、パターンデータを
再度ショット分解し、その他方の矩形領域に対応してレ
ーザビーム露光を施してフォトマスク上にパターンを形
成する。
Also in this case, the pattern data of a pair of rectangular areas is stored in the buffer memory of the laser beam exposure apparatus, the data is read out, shot-decomposed, and the laser beam exposure processing is performed corresponding to one of the rectangular areas. After that, the pattern data is shot-decomposed again for the other rectangular area, and a laser beam exposure is performed corresponding to the other rectangular area to form a pattern on the photomask.

【0124】上記した一方の矩形領域のマスクパターン
データ(集積回路パターン、補助開口パターンおよび補
位相シフトパターンのデータ)に対し、電子ビームの偏
向フィールド分割のフォーマット変更を行い、電子ビー
ム露光装置のバッファメモリに記憶する。この間のパタ
ーンデータのフォーマット変更、転送、記憶処理につい
ては、コンピュータ処理によって、それぞれのデータ処
理の過程において異常検出が可能であり、実用レベルで
の異常の発生を無くすことができる。
The mask pattern data (data of the integrated circuit pattern, the auxiliary aperture pattern and the complementary phase shift pattern) of the one rectangular area is subjected to the format change of the deflection field division of the electron beam, and the buffer of the electron beam exposure apparatus is changed. Store in memory. As for the format change, transfer, and storage processing of the pattern data during this time, an abnormality can be detected in the process of each data processing by computer processing, and occurrence of an abnormality at a practical level can be eliminated.

【0125】一方、当該バッファメモリからパターンデ
ータを超高速に読み出し、断面形状が図形形状、矩形形
状、スポット形状の一つからなる電子ビームを組合せて
塗りつぶし露光が可能な露光データにショット分解し
て、電子ビームによりパターン描画する工程については
パターンの異常発生は無視できない。これは、電子ビー
ム露光装置では、パターン描画する工程において、ショ
ット分解、ビーム偏向、ビームオンオフブランキング等
の処理が、高真空中での電子ビームのチャージアップ、
電子ビーム源寿命、外部電源からのノイズなどによって
変動するので、電子ビームを所定の形状で所定の位置に
照射することを保証することが極めて困難なことに起因
する。
On the other hand, pattern data is read out from the buffer memory at a very high speed, and the electron beam having a cross-sectional shape of one of a figure shape, a rectangular shape, and a spot shape is combined to be shot-decomposed into exposure data that can be painted and exposed. In the process of drawing a pattern with an electron beam, occurrence of abnormal pattern cannot be ignored. This is because in the electron beam exposure apparatus, in the step of pattern drawing, processing such as shot decomposition, beam deflection, beam on-off blanking, etc., charge-up of the electron beam in a high vacuum,
This is due to the fact that it is extremely difficult to guarantee that the electron beam is irradiated in a predetermined shape and at a predetermined position because it fluctuates due to the life of the electron beam source, noise from an external power supply, and the like.

【0126】そこで、フォトマスク1にマスクパターン
(集積回路パターン、補助開口パターンおよび位相シフ
トパターン)を形成する際に、上記したデータの読み出
し、断面形状が図形形状、矩形形状、スポット形状の一
つからなる電子ビームを組合せて塗りつぶし露光が可能
な露光データにショット分解することおよびパターン描
画することの一連の処理を矩形領域毎に繰り返し行うよ
うにする。すなわち、当該バッファメモリから矩形領域
のマスクパターンデータを高速に読み出し、ショット分
解して、パターンの描画を行う処理を上記した一対の矩
形領域毎に行うようにする。これにより、電子ビーム露
光装置のパターン描画において、パターンデータ自体に
異常がない限り、一対の矩形領域の各々において同一位
置に異常が発生することは実用レベルで発生しないの
で、後述する一対の矩形領域の実際のパターンを比較す
る工程において異常の発生を検出することが可能とな
る。
Therefore, when forming a mask pattern (integrated circuit pattern, auxiliary opening pattern, and phase shift pattern) on the photomask 1, the above-described data reading, and the sectional shape is one of a graphic shape, a rectangular shape, and a spot shape. A series of processes of combining shots into exposure data that can be painted and exposed by combining the electron beams and performing pattern drawing are repeatedly performed for each rectangular area. That is, the process of reading the mask pattern data of the rectangular area from the buffer memory at high speed, decomposing the shot, and drawing the pattern is performed for each of the pair of rectangular areas. As a result, in the pattern drawing of the electron beam exposure apparatus, unless there is an abnormality in the pattern data itself, an abnormality does not occur at the same position in each of the pair of rectangular regions at a practical level. It is possible to detect the occurrence of an abnormality in the step of comparing the actual patterns.

【0127】次いで、上述のような集積回路パターンお
よび補助開口パターン形成のための電子ビーム露光処理
の後、マスク基板2に対して現像処理を施して電子線レ
ジストパターンを形成し、これをエッチングマスクとし
てエッチング処理を施して遮光膜をパターニングするこ
とにより、マスク基板2上に集積回路パターンおよび補
助開口パターンを形成する。その後、位相シフトパター
ン形成のための電子ビーム露光処理後、マスク基板2に
対して現像処理を施して電子線レジストパターンを形成
し、これをエッチングマスクとしてエッチング処理を施
して、溝または透明膜による位相シフトパターンを形成
して、フォトマスク1を製造する(工程105)。
Next, after the electron beam exposure process for forming the integrated circuit pattern and the auxiliary opening pattern as described above, the mask substrate 2 is subjected to a development process to form an electron beam resist pattern, and this is used as an etching mask. The integrated circuit pattern and the auxiliary opening pattern are formed on the mask substrate 2 by performing an etching process to pattern the light shielding film. Thereafter, after an electron beam exposure process for forming a phase shift pattern, a development process is performed on the mask substrate 2 to form an electron beam resist pattern, and an etching process is performed using the resist pattern as an etching mask, thereby forming a groove or a transparent film. A photomask 1 is manufactured by forming a phase shift pattern (step 105).

【0128】続いて、フォトマスク1の外観検査を行う
(工程106)。この際、本実施の形態2においては、
少なくとも上記した一対の矩形領域に対しては双方の領
域のパターン同士を比較する。すなわち、フォトマスク
1における実際に形成されたパターン同士を比較検査す
る。これにより、集積回路パターンの1/3程度の寸法
しかない微細なパターンの良否をも確実かつ容易に検査
することが可能となる。また、問題となる位相シフトパ
ターンの位相差誤差についても、その実際のフォトマス
ク1上のパターンの比較によって良否判定が可能とな
る。このフォトマスク1の具体的なパターン検査方法は
前記実施の形態1において図7等を用いて説明したのと
同じなので、ここでは説明を省略する。また、図2の周
辺回路領域A00についての検査も前記実施の形態1と同
じなので説明を省略する。
Subsequently, the appearance inspection of the photomask 1 is performed (step 106). At this time, in the second embodiment,
At least for the pair of rectangular regions, the patterns of both regions are compared. That is, the patterns actually formed on the photomask 1 are compared and inspected. As a result, it is possible to reliably and easily inspect the quality of a fine pattern having a dimension of about 1/3 of the integrated circuit pattern. Also, regarding the phase difference error of the phase shift pattern, which is a problem, the pass / fail judgment can be made by comparing the actual pattern on the photomask 1. The specific pattern inspection method of the photomask 1 is the same as that described in Embodiment 1 with reference to FIG. Also, the inspection of the peripheral circuit area A00 in FIG. 2 is the same as that in the first embodiment, and the description is omitted.

【0129】続いて、比較により判明したパターンの差
異部の寸法、光検出強度による分類を行い、そのデータ
と共に、フォトマスク1における当該差異の発生箇所の
位置座標データを記憶する。上記差異の発生箇所につい
て、その位置座標データに従ってフォトマスク1の外観
を観察し上記異常箇所の異常内容を、例えば遮光部の欠
け、残りパターン欠陥、付着異物欠陥などに分類して欠
陥の良否判定を行う。
Subsequently, classification is performed on the basis of the size and the light detection intensity of the difference portion of the pattern found by the comparison, and the position coordinate data of the location where the difference occurs in the photomask 1 is stored together with the data. The appearance of the photomask 1 is observed in accordance with the position coordinate data of the location where the difference occurs, and the abnormal content of the abnormal location is classified into, for example, a lack of a light-shielding portion, a remaining pattern defect, an attached foreign matter defect, and the like, to determine the quality of the defect. I do.

【0130】このような検査において、上記一対の矩形
領域以外の領域のフォトマスク1上におけるパターンの
少なくとも一部の領域に対しては、上記した位相シフト
パターンや補助開口パターンを設けていないので、その
箇所におけるパターンの検査は、そのパターンの上記の
ようにして得られた画像データと、フォトマスク1上に
パターンを形成する際に用いたマスクパターンデータと
の比較検査によって、パターンの外観検査を行うことが
可能である。
In such an inspection, the above-mentioned phase shift pattern and auxiliary opening pattern are not provided in at least a part of the pattern on the photomask 1 in a region other than the pair of rectangular regions. Inspection of the pattern at that location is performed by comparing the image data obtained as described above of the pattern with the mask pattern data used when forming the pattern on the photomask 1 to inspect the appearance of the pattern. It is possible to do.

【0131】次いで、このような検査工程の後、検査結
果に基づいて修正する。修正に際しては、比較検査でパ
ターンが相違した箇所において、比較された双方のパタ
ーンの大きさや形状等が実質的に等しくなるように修正
あるいは付着異物除去を行う。
Next, after such an inspection step, correction is made based on the inspection result. At the time of correction, correction or removal of adhered foreign matter is performed so that the size, shape, and the like of both compared patterns are substantially equal at a portion where the pattern is different in the comparative inspection.

【0132】続いて、このようにして得られたフォトマ
スク1を縮小露光装置に設置した後、縮小投影露光によ
り、フォトマスク1のパターンを半導体ウエハに転写す
る(工程107)。この際、位相シフトパターンや補助
開口パターンが配置された箇所では、露光光の干渉を利
用して、フォトマスク上のパターンを半導体ウエハ上に
精度良く転写することが可能である。
Subsequently, after the photomask 1 thus obtained is set in a reduction exposure apparatus, the pattern of the photomask 1 is transferred to a semiconductor wafer by reduction projection exposure (step 107). At this time, at the position where the phase shift pattern and the auxiliary opening pattern are arranged, it is possible to transfer the pattern on the photomask onto the semiconductor wafer with high accuracy by using the interference of the exposure light.

【0133】その後、現像、エッチング等の一連のウエ
ハプロセス処理を経て、半導体ウエハ上に所定の集積回
路パターンを形成する(工程108)。その後、本実施
の形態2においても、半導体ウエハ上に実際に転写され
た集積回路パターンを比較することでフォトマスク1上
のパターンの良否を判定することも可能である(工程1
09)。すなわち、半導体ウエハにおいてフォトマスク
1のメモリ回路領域A11が転写されて形成された集積回
路パターンと、半導体装置の設計データとを比較するこ
とで良否判定することもできるし、あるいはフォトマス
ク1のメモリ回路領域A11が転写されて形成された集積
回路パターンと、フォトマスク1のメモリ回路領域B11
が転写されて形成された集積回路パターンとを比較する
ことで良否判定することもできる。
Thereafter, a predetermined integrated circuit pattern is formed on the semiconductor wafer through a series of wafer processing such as development and etching (Step 108). Thereafter, also in the second embodiment, the quality of the pattern on the photomask 1 can be determined by comparing the integrated circuit pattern actually transferred on the semiconductor wafer (step 1).
09). That is, the pass / fail can be determined by comparing the integrated circuit pattern formed by transferring the memory circuit area A11 of the photomask 1 on the semiconductor wafer with the design data of the semiconductor device. An integrated circuit pattern formed by transferring the circuit area A11 and a memory circuit area B11 of the photomask 1;
Can be determined by comparing with the integrated circuit pattern formed by the transfer.

【0134】これにより、集積回路パターンを形成する
ためのフォトレジストプロセス中に発生したランダム欠
陥や付着異物を発見することが可能となる。すなわち、
半導体ウエハ上に集積回路パターンを形成するプロセス
処理の途中においてフォトマスク1に発生した、遮光膜
の欠け、残り、位相シフトパターンの欠け、残り、付着
異物および位相シフトパターンの位相差誤差などの異常
を、半導体ウエハ上に形成された一対の矩形領域のパタ
ーン間の比較によって検出することが可能となる。本実
施の形態3においても、半導体装置のマスクパターンデ
ータとの比較を行わなくても、フォトマスクに形成され
たパターンの信頼性の高い検査が可能である。このよう
に本実施の形態2によれば、位相シフトパターンや補助
開口パターンを有するフォトマスク1であっても、その
検査工程において異常の摘出や良否判定、特に位相差誤
差の有無の検査を確実にしかも容易に行うことが可能と
なる。
As a result, it is possible to find random defects and adhered foreign substances generated during the photoresist process for forming the integrated circuit pattern. That is,
Abnormalities such as chipping of a light-shielding film, residue, chipping of a phase shift pattern, residue, adhered foreign matter, and phase difference error of the phase shift pattern generated in the photomask 1 during the process of forming an integrated circuit pattern on a semiconductor wafer. Can be detected by comparing the patterns of a pair of rectangular regions formed on the semiconductor wafer. Also in the third embodiment, a highly reliable inspection of a pattern formed on a photomask can be performed without comparison with mask pattern data of a semiconductor device. As described above, according to the second embodiment, even in the case of the photomask 1 having the phase shift pattern and the auxiliary opening pattern, in the inspection process, the extraction of abnormalities and the quality determination, particularly the inspection for the presence or absence of a phase difference error, can be reliably performed. In addition, it can be performed easily.

【0135】次に、図26のマスクプロセス処理(工程
105)を図31のフロー図によって詳細に説明する。
フォトマスクのマスク基板は、例えば屈折率が1.47 の
透明な合成石英ガラスからなる。まず、このマスク基板
の主面上に、例えばCr等からなる遮光膜をスパッタリ
ング法等によって形成した後(工程201)、その主面
上に感電子ビームレジストをスピン塗布する(工程20
2)。
Next, the mask process (step 105) of FIG. 26 will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
The mask substrate of the photomask is made of, for example, transparent synthetic quartz glass having a refractive index of 1.47. First, a light-shielding film made of, for example, Cr is formed on the main surface of the mask substrate by a sputtering method or the like (Step 201), and then an electron beam resist is spin-coated on the main surface (Step 20).
2).

【0136】続いて、上記した電子ビーム露光装置を用
いて、フォトマスク1の主面上の感電子ビームレジスト
膜に対して電子ビームを照射することにより、所定の集
積回路パターンを描画する(工程203)。この電子ビ
ーム描画装置では、集積回路パターン(補助開口パター
ンも含む)の個々の図形の寸法や位置座標などの情報を
記述したパターンデータに基づいて、電子ビームを所定
の形状にして、感電子ビームレジスト膜の所望の位置に
照射する。ここで用いるパターンデータは、フォトマス
ク1上の光透過領域または遮光領域の一方に対応したも
のであり、通常、電子ビームの照射面積が少なくなるよ
うに、ポジ形レジストとネガ形レジストとを選択する。
例えばコンタクトホール等のパターンに対しては、ポジ
形レジストを用いることで、露光面積を少なくすること
ができる。
Then, a predetermined integrated circuit pattern is drawn by irradiating the electron beam resist film on the main surface of the photomask 1 with an electron beam using the above-described electron beam exposure apparatus (step). 203). In this electron beam writing apparatus, an electron beam is formed into a predetermined shape based on pattern data that describes information such as dimensions and position coordinates of individual figures of an integrated circuit pattern (including an auxiliary opening pattern). Irradiate a desired position on the resist film. The pattern data used here corresponds to one of the light transmitting area and the light shielding area on the photomask 1. Usually, a positive resist and a negative resist are selected so that the irradiation area of the electron beam is reduced. I do.
For example, for a pattern such as a contact hole, the exposure area can be reduced by using a positive resist.

【0137】この露光工程では、上記のパターンの他
に、マスク基板の周辺部の一部に位相シフトパターン形
成用の2つの位置合わせマークのパターンを同時に露光
する。特に限定されないが、このパターンは、例えば1
00μm程度の大きさのクロスマークを用いている。ま
た、上記パターンに加えて、上記したマスク基板の転写
領域の周辺部に半導体ウエハとの位置合わせマーク用の
パターンを同時に露光する。この位置合わせマークのパ
ターンは、縮小投影露光装置に対応して指定されるもの
である。
In this exposure step, in addition to the above-described pattern, a pattern of two alignment marks for forming a phase shift pattern is simultaneously exposed to a part of the peripheral portion of the mask substrate. Although not particularly limited, this pattern is, for example, 1
A cross mark having a size of about 00 μm is used. Further, in addition to the above-mentioned pattern, a pattern for an alignment mark with a semiconductor wafer is simultaneously exposed to the periphery of the above-mentioned transfer region of the mask substrate. The pattern of the alignment mark is specified corresponding to the reduction projection exposure apparatus.

【0138】このような描画処理の後、ポジ形レジスト
では露光領域、ネガ形レジストでは未露光領域に対し
て、その領域内のレジスト膜を現像液により除去する
(工程204)。現像処理後、当該レジスト膜のパター
ンから露出した遮光膜をエッチング除去する。遮光膜の
エッチング処理は、例えば硝酸セリウム、第二アンモニ
ウムなどの湿式エッチングを用いて行うことができる
(工程205)。このようなエッチング処理後、レジス
ト膜を除去し、マスク基板に対して洗浄処理を施す(工
程206)。
After such drawing processing, the resist film in the exposed region of the positive resist and the unexposed region of the negative resist is removed with a developing solution (step 204). After the development, the light-shielding film exposed from the pattern of the resist film is removed by etching. The etching of the light-shielding film can be performed by wet etching of, for example, cerium nitrate, secondary ammonium, or the like (Step 205). After such an etching process, the resist film is removed, and a cleaning process is performed on the mask substrate (Step 206).

【0139】上記した遮光膜のパターンを形成した後、
そのマスク基板上に、化学増幅系電子ビームレジストを
塗布し、さらに、その上に導電性ポリマーを塗布する
(工程207)。その後、上記した位置合わせ用のクロ
スマークを電子ビーム描画装置を用いて位置検出し、こ
のマスク基板上に形成した遮光膜のパターンの座標系を
合わせ、電子ビームを照射することで、所望のパターン
を所定の位置に描画する。ここで、電子ビームを照射す
るパターンは、位相シフト領域(φ=π領域)とするパ
ターンである。電子ビーム描画装置の描画精度に関し
て、パターンの重ね合わせは、例えば0.1μm以下にす
ることができるので、この方式は、縮小率1/5の露光
装置のフォトマスク(レチクル)に適用できる。上記の
電子ビームレジストは、例えば化学増幅系のポジ形レジ
ストを用いている(工程208)。
After forming the pattern of the light shielding film described above,
A chemically amplified electron beam resist is applied on the mask substrate, and a conductive polymer is applied thereon (step 207). Thereafter, the position of the cross mark for alignment described above is detected using an electron beam drawing apparatus, the coordinate system of the pattern of the light-shielding film formed on this mask substrate is adjusted, and the desired pattern is obtained by irradiating an electron beam. Is drawn at a predetermined position. Here, the pattern to be irradiated with the electron beam is a pattern to be a phase shift region (φ = π region). Regarding the writing accuracy of the electron beam writing apparatus, since the pattern superposition can be set to, for example, 0.1 μm or less, this method can be applied to a photomask (reticle) of an exposure apparatus having a reduction rate of 1/5. As the electron beam resist, for example, a chemically amplified positive resist is used (Step 208).

【0140】続いて、ベーク処理の後、現像処理を施す
ことにより、レジストの露光部分を除去してレジストパ
ターンを形成する(工程209)。化学増幅系電子ビー
ムレジスト材料と導電性ポリマー材料との組合せによっ
ては、導電性ポリマーを水洗除去した後、ベーク処理を
行うようにしても良い。
Subsequently, after the baking process, the exposed portion of the resist is removed by performing a developing process to form a resist pattern (step 209). Depending on the combination of the chemically amplified electron beam resist material and the conductive polymer material, the conductive polymer may be washed and removed before baking.

【0141】その後、そのレジストパターンをマスクと
してエッチング処理を施すことにより、マスク基板に所
定深さの溝を選択的な領域に形成して位相シフトパター
ンを形成する(工程210)。この溝の深さdは、露光
光の波長をλ、マスク基板材料の屈折率をnとすると、
d=λ/2(n−1)の関係を満たすように設定すれば
よいのであるが、エッチング終点判定を決めるのに以下
の方法を採ることで溝形成精度を向上させることが可能
である。
Thereafter, by performing an etching process using the resist pattern as a mask, a groove having a predetermined depth is formed in a selective region on the mask substrate to form a phase shift pattern (step 210). The depth d of this groove is as follows, where λ is the wavelength of the exposure light and n is the refractive index of the mask substrate material.
It is sufficient to set d so that the relationship of d = λ / 2 (n−1) is satisfied. However, it is possible to improve the groove forming accuracy by adopting the following method for determining the etching end point.

【0142】まず、エッチング処理として、例えば平行
平板形のプラズマエッチング処理を行う。エッチングガ
スとしては、例えばCF4 またはCHF3 などを用い
ることができる。問題となるエッチング条件は、エッチ
ング時間で設定する。この場合、プラズマエッチングの
再現性は目標とする位相差の誤差に対して充分ではな
い。そこで、マスク基板にエッチング処理によって溝を
形成することで位相シフトパターンを形成する場合、ま
ず、目標の深さの90%程度の深さの溝をドライエッチ
ング処理によって時間設定をして形成し、続いて、エッ
チング領域と未エッチング領域とに関して光学的に位相
差を測定し、目標の位相差を得ることが可能な溝の深さ
との誤差を求める。光学的に位相差を測定する際、マス
ク基板上にはレジストパターンが形成されたままであ
り、エッチング領域に対して未エッチング領域は、マス
ク基板上においてドライエッチング処理前にマスク基板
の露出領域を局所的にマスクする方法を採用した。
First, for example, a parallel plate type plasma etching process is performed as the etching process. As an etching gas, for example, CF4 or CHF3 can be used. The problematic etching conditions are set by the etching time. In this case, the reproducibility of the plasma etching is not sufficient for the target phase difference error. Therefore, when a phase shift pattern is formed by forming a groove on a mask substrate by etching, first, a groove having a depth of about 90% of a target depth is formed by dry etching to set a time, Subsequently, a phase difference is optically measured between the etched region and the unetched region, and an error from a depth of the groove at which a target phase difference can be obtained is obtained. When optically measuring the phase difference, a resist pattern is still formed on the mask substrate, and the unetched region relative to the etched region is locally exposed on the mask substrate before the dry etching process. The method of masking was adopted.

【0143】エッチング前に測定個所とリファレンス基
板との相対位相差を記憶しておき、エッチング処理後に
同一箇所と比較する方式を採用しても良い。いずれにし
ても、上記エッチング処理後に位相差測定によって、目
標とするエッチング深さに対する誤差を求める(工程2
11)。その後、フッ酸(HF)水溶液を用い、マスク
基板に対してウエットエッチング処理を施す(工程21
2)。これにより、当該溝の所望の深さに対する誤差を
減らすとともに、ドライエッチング処理で生じたマスク
基板の表面のダメージを低減して滑らかにし、かつ、マ
スク基板面に付着する微小異物を低減することが可能と
なる。すなわち、とこのウエットエッチング処理によっ
て、マスク基板に所望の深さの溝からなる位相シフトパ
ターンを精度良く形成することができるとともに、ドラ
イエッチングダメージおよび付着異物を低減することが
可能となっている。したがって、フォトマスク間の製造
ばらつきを実質的に小さくでき、マスク透過光の位相差
を所望の値に設定することができる。
A method may be used in which the relative phase difference between the measurement location and the reference substrate is stored before etching, and the same location is compared after etching. In any case, an error with respect to the target etching depth is obtained by the phase difference measurement after the above-mentioned etching process (Step 2).
11). Thereafter, wet etching is performed on the mask substrate using an aqueous solution of hydrofluoric acid (HF) (Step 21).
2). Accordingly, it is possible to reduce an error with respect to a desired depth of the groove, to reduce damage to the surface of the mask substrate caused by the dry etching process, to make the surface smooth, and to reduce fine foreign matter adhering to the mask substrate surface. It becomes possible. In other words, by this wet etching process, it is possible to accurately form a phase shift pattern composed of grooves having a desired depth on the mask substrate, and to reduce dry etching damage and attached foreign matter. Therefore, manufacturing variations between photomasks can be substantially reduced, and the phase difference of light transmitted through the mask can be set to a desired value.

【0144】このようなエッチング処理の後、レジスト
を除去しマスク基板に対して洗浄処理を施し、前記した
フォトマスクの外観検査工程(工程106)を経て、透
過光の位相差誤差の少ない位相シフトパターンを有する
フォトマスクを製造することができる。
After such an etching process, the resist is removed, a cleaning process is performed on the mask substrate, and a phase shift with a small phase difference error of the transmitted light is performed through the photomask appearance inspection process (process 106). A photomask having a pattern can be manufactured.

【0145】このようなエッチング方法(ドライエッチ
ング方法とウエットエッチング方法との組合せによる方
法)は、本来位相シフトパターンを形成すべき領域が欠
陥によって形成されていなかった領域を修正する工程に
応用することができる。
Such an etching method (a method using a combination of a dry etching method and a wet etching method) is applied to a step of correcting a region where a region where a phase shift pattern should be formed originally was not formed due to a defect. Can be.

【0146】まず、当該欠陥個所を含む光透過領域に集
束イオンビームを照射して、当該箇所のマスク基板部分
をスパッタリング除去し、マスク基板に所定深さの約9
0%程度の深さの溝をイオンビーム照射時間の設定また
は走査回数の設定によって形成する。この集束イオンビ
ーム加工方法については、例えば特願平2−24710
0号に記載してある。すなわち、イオン源がら放射され
たイオンビームを集束レンズ等によって細く絞り、か
つ、偏向器等によって所定の位置に照射することで当該
照射箇所を除去したり、当該照射ガスに所定の反応ガス
を流すことで所定の導体膜を成膜したりする技術が開示
されている。このイオンビーム照射前に、試料表面にエ
ッチングを促進させるガスを添加することで加工速度の
向上が図れる。
First, a focused ion beam is applied to the light transmitting region including the defective portion to remove the mask substrate portion by sputtering, and the mask substrate has a predetermined depth of about 9 mm.
A groove having a depth of about 0% is formed by setting the ion beam irradiation time or the number of scans. This focused ion beam processing method is described in, for example, Japanese Patent Application No. Hei.
No. 0. That is, the ion beam emitted from the ion source is narrowed narrowly by a focusing lens or the like, and the irradiated portion is removed by irradiating the ion beam to a predetermined position by a deflector or the like, or a predetermined reaction gas is caused to flow in the irradiation gas. Thus, a technique for forming a predetermined conductor film has been disclosed. Before the ion beam irradiation, the processing speed can be improved by adding a gas that promotes etching to the sample surface.

【0147】また、例えば塗布形の透明膜(SOG(Sp
in On Glass )膜)で位相シフトパターンを形成した場
合、位相シフトパターンを形成するための透明膜が余分
な領域に残されているのを除去するのに、上記した所定
のガスを添加した状態での集束イオンビームを用いるこ
とで、マスク基板とのエッチング選択比を大きくとする
ことができ良好なパターン形成が可能となる。
Also, for example, a coating type transparent film (SOG (Sp
In the case where a phase shift pattern is formed by (in-glass) film, the above-described predetermined gas is added to remove a transparent film for forming the phase shift pattern remaining in an extra area. By using the focused ion beam, the etching selectivity with respect to the mask substrate can be increased, and good pattern formation can be achieved.

【0148】続いて、上記と同様に位相シフトパターン
形成後のフォトマスクの透過光を測定して位相差を測定
して、所定の位相差との誤差を求め、その結果に基づい
て誤差を無くすべく、再度、マスク基板の所定の領域に
集束イオンビームを照射して位相シフトパターン用の溝
の深さ補正を行う。この場合の照射量は、上記した所定
の位相差との誤差測定結果によって決められる。今回
は、例えばゼノンフロライドガスなどを添加しながら、
集束イオンビームを照射することで、最初のイオンビー
ム照射によるマスク基板のダメージを低減させ、かつ、
マスク基板に透過光において良好な位相差を形成できる
所定深さの溝を形成する。これにより、本来位相シフト
パターンを形成すべき領域が欠陥によって形成されなか
った領域を高い精度で修正することが可能となる。
Subsequently, the transmitted light of the photomask after the formation of the phase shift pattern is measured and the phase difference is measured in the same manner as described above, an error with a predetermined phase difference is obtained, and the error is eliminated based on the result. For this purpose, a predetermined region of the mask substrate is irradiated with a focused ion beam again to correct the depth of the groove for the phase shift pattern. In this case, the irradiation amount is determined based on a result of measuring an error with the predetermined phase difference. This time, while adding, for example, Zenon Fluoride gas,
By irradiating the focused ion beam, the damage of the mask substrate due to the first ion beam irradiation is reduced, and
A groove having a predetermined depth capable of forming a good phase difference in transmitted light is formed in the mask substrate. As a result, it is possible to correct, with high accuracy, a region where a region where a phase shift pattern should be originally formed was not formed due to a defect.

【0149】このように、本実施の形態2においては、
フォトマスク1に、位相シフトパターンや集積回路パタ
ーンよりも微細な補助開口パターンを有し、かつ集積回
路パターンに位置座標を歪ませる場合でも、パターンの
形成とそれらのパターンの良否を確実にかつ容易に検査
することができる。したがって、欠陥のない高い品質の
フォトマスク1を製造することが可能となる。また、そ
のフォトマスク1を用いて露光処理することにより、そ
の露光処理において透過光に位相差を設けることが良好
に行うことができ、像の解像度および焦点深度を増大さ
せ、縮小投影露光に際しての重ね合わせ精度が良くする
ことができるので、半導体基板上に所望の形状および寸
法の集積回路パターンを良好に転写することができる。
したがって、半導体装置の歩留まり、信頼性および性能
を向上させることが可能となる。
As described above, in the second embodiment,
Even when the photomask 1 has an auxiliary opening pattern finer than the phase shift pattern or the integrated circuit pattern and distorts the position coordinates of the integrated circuit pattern, it is possible to reliably and easily determine the formation of the pattern and the quality of those patterns. Can be inspected. Therefore, it is possible to manufacture a high quality photomask 1 without defects. In addition, by performing exposure processing using the photomask 1, it is possible to favorably provide a phase difference to transmitted light in the exposure processing, increase the resolution and depth of focus of an image, and reduce Since the overlay accuracy can be improved, an integrated circuit pattern having a desired shape and dimensions can be favorably transferred onto a semiconductor substrate.
Therefore, the yield, reliability, and performance of the semiconductor device can be improved.

【0150】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say.

【0151】例えば前記実施例1, 2においては、それ
ぞれ光近接効果補正パターンおよび位相シフトパターン
を有する領域についてフォトマスクに対をなす領域を設
け、それらの領域のパターン同士を比較してパターンの
外観検査を行う場合について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、例えばフォトマスクに微小斜め図形
パターンまたは特定形状図形パターンが存在する場合に
は、それらの図形を有する領域と対をなすように、その
領域と同じパターン構成の領域をフォトマスクに設け、
それらの領域のパターン同士を比較してパターンの外観
検査を行うようにしても良い。また、前記実施例1, 2
においては、DRAMの製造方法に本発明を適用した場
合について説明したが、これに限定されるものではなく
種々適用可能であり、例えばSRAMやフラッシュメモ
リ(EEPROM(Electrically Erasable Programmab
le ROM))の製造方法あるいはマイクロプロセッサ等の
ような論理回路の製造方法に適用することもできる。
For example, in the first and second embodiments, the regions having the optical proximity effect correction pattern and the phase shift pattern are provided with regions that are paired with the photomask, and the patterns in these regions are compared with each other. Although the case where the inspection is performed has been described, the present invention is not limited to this. For example, when a small oblique figure pattern or a specific shape figure pattern is present on a photomask, a pair is formed with a region having those figures. , A region having the same pattern configuration as that region is provided on the photomask,
The pattern appearance inspection may be performed by comparing the patterns in those areas. Examples 1 and 2
Has described the case where the present invention is applied to a method of manufacturing a DRAM. However, the present invention is not limited to this, and various applications are possible. For example, an SRAM or a flash memory (EEPROM (Electrically Erasable Programmable
le ROM)) or a logic circuit such as a microprocessor.

【0152】また、前記実施例1においては、接続孔の
投影像の歪みを補正すべく接続孔パターンの近傍に近接
効果補正パターンを配置している領域を有するフォトマ
スクの検査に本発明を適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、接続孔の投影像の
エッジを強調すべく接続孔パターンの近傍に補助開口パ
ターンを設け、かつ、そこに位相シフトパターンを配置
している領域を有するフォトマスクの検査にも本発明を
適用できる。
In the first embodiment, the present invention is applied to the inspection of a photomask having a region in which a proximity effect correction pattern is arranged near the connection hole pattern in order to correct the distortion of the projection image of the connection hole. However, the present invention is not limited to this. An auxiliary opening pattern is provided near the connection hole pattern to emphasize the edge of the projection image of the connection hole, and a phase shift pattern is arranged there. The present invention can also be applied to the inspection of a photomask having a region in which it is present.

【0153】また、前記実施例1においては、マスク上
への回路パターンの描画に電子ビームを用いているが、
レーザビームを用いることができる。逆に、マスクの外
観検査にレーザビームを用いているが、電子ビームを用
いることができる。
In the first embodiment, an electron beam is used to draw a circuit pattern on a mask.
A laser beam can be used. Conversely, a laser beam is used for the mask appearance inspection, but an electron beam can be used.

【0154】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
装置の製造技術に適用した場合について説明したが、そ
れに限定されるものではなく、例えば液晶基板の製造技
術等に適用できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the manufacturing technology of the semiconductor device, which is the field of application, has been described. However, the present invention is not limited to this. It can be applied to the manufacturing technology and the like.

【0155】[0155]

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0156】(1).本発明によれば、マスク描画装置、マ
スク検査装置のステージ座標系を所定量歪ませ、同一フ
ォトマスク基板上の一対の領域の各々に実際に形成され
たパターン同士を比較することでパターンの良否を検査
することにより、フォトマスク基板上に、集積回路パタ
ーンに対し、より微細な光近接補正効果用の転写歪み補
正用パターンまたは微細な位相シフト補助パターンまた
は透過領域内の位相シフタパターンを付加した上に、投
影露光光学系の位置座標歪補正して、その補正パターン
の良否を確実にかつ容易に検査することができる。した
がって、欠陥がなく、転写パターン歪みの少ない重ね合
せ精度の高いフォトマスクを製造することが可能とな
る。
(1) According to the present invention, the stage coordinate system of the mask drawing apparatus and the mask inspection apparatus is distorted by a predetermined amount, and the patterns actually formed on each of a pair of regions on the same photomask substrate are compared with each other. By inspecting the quality of the pattern by comparing, on the photomask substrate, a transfer distortion correction pattern for a finer optical proximity correction effect or a fine phase shift auxiliary pattern or in a transmission area on the integrated circuit pattern After adding the phase shifter pattern described above, the position coordinate distortion of the projection exposure optical system can be corrected, and the quality of the corrected pattern can be reliably and easily inspected. Therefore, it is possible to manufacture a photomask with no defects and with little transfer pattern distortion and high overlay accuracy.

【0157】(2).本発明によれば、第1領域および第2
領域毎にパターンデータのショット分解および露光処理
を時間的に差を付けて別々に行うことにより、フォトマ
スクのパターン形成に用いるマスク描画装置に起因する
パターン異常を検出することが可能となる。
(2) According to the present invention, the first region and the second region
By separately performing shot decomposition and exposure processing of the pattern data for each region with a time difference, it becomes possible to detect a pattern abnormality caused by a mask drawing apparatus used for forming a photomask pattern.

【0158】(3).本発明によれば、上記(1),(2) のマス
クを用いて露光処理することにより、その露光処理にお
いて光近接効果補正などの回路パターン歪み補正と転写
パターン位置歪み補正を良好に行うことができ、像の解
像度、焦点深度を増大させ,重ね合せ精度を向上させる
ことができるので、半導体基板上に所望の形状および寸
法の集積回路パターンを良好に転写することができる。
したがって、半導体装置の歩留まり、信頼性および性能
を向上させることが可能となる。
(3) According to the present invention, by performing exposure processing using the masks of (1) and (2), circuit pattern distortion correction such as optical proximity correction and transfer pattern position in the exposure processing. It is possible to satisfactorily transfer an integrated circuit pattern of a desired shape and size onto a semiconductor substrate because distortion correction can be performed well, image resolution and depth of focus can be increased, and overlay accuracy can be improved. Can be.
Therefore, the yield, reliability, and performance of the semiconductor device can be improved.

【0159】(4).本発明によれば、同一マスク内の一対
の領域の各々に実際に形成されたパターン同士を比較す
ることでパターンの良否を検査することにより、フォト
マスクに、位相シフトパターンや集積回路パターンより
も微細な補助開口パターンが配置された領域がある場合
でも、その位相シフトパターンや補助開口パターンの良
否を確実にかつ容易に検査することができる。したがっ
て、欠陥のない高い品質のマスクを製造することが可能
となる。
(4) According to the present invention, the quality of a pattern is inspected by comparing patterns actually formed in a pair of regions in the same mask with each other, thereby providing a phase shift to the photomask. Even when there is a region where an auxiliary opening pattern finer than a pattern or an integrated circuit pattern is arranged, the quality of the phase shift pattern or the auxiliary opening pattern can be reliably and easily inspected. Therefore, it is possible to manufacture a high quality mask without defects.

【0160】(5).本発明によれば、上記(1),(4) のフォ
トマスクを用いて露光処理することにより、その露光処
理において、光近接効果補正、透過光の位相差操作を良
好に行うことができ、像の解像度および焦点深度を増大
させることができるので、半導体基板上に所望の形状お
よび寸法の集積回路パターンを良好に転写することがで
きる。したがって、半導体装置の歩留まり、信頼性およ
び性能を向上させることが可能となる。
(5) According to the present invention, by performing exposure processing using the photomasks of the above (1) and (4), in the exposure processing, the optical proximity effect correction and the phase difference operation of transmitted light can be performed. Since it can be performed well and the resolution and depth of focus of an image can be increased, an integrated circuit pattern having a desired shape and dimensions can be well transferred onto a semiconductor substrate. Therefore, the yield, reliability, and performance of the semiconductor device can be improved.

【0161】(6).本発明によれば、縮小投影光学装置に
おいて、5Xステッパと4Xスキャナとを組合わせて回
路パターンを形成する場合に重ね合わせ精度を向上させ
ることができる。また、投影レンズの転写位置精度が不
十分であっても、マスクパターンの位置座標を歪ませる
ことによって、ウエハ上への集積回路パターンを良好に
転写することができる。したがって、半導体装置の歩留
まり、信頼性および性能を向上させることが可能とな
る。
(6) According to the present invention, in a reduction projection optical apparatus, when a 5X stepper and a 4X scanner are combined to form a circuit pattern, overlay accuracy can be improved. Further, even when the transfer position accuracy of the projection lens is insufficient, the position coordinates of the mask pattern can be distorted to transfer the integrated circuit pattern onto the wafer satisfactorily. Therefore, the yield, reliability, and performance of the semiconductor device can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法を説明するためのフロー図である。
FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;

【図2】図1の半導体装置の製造方法で用いるフォトマ
スクの全体平面図である。
FIG. 2 is an overall plan view of a photomask used in the method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 1;

【図3】(a), (b), (c)は図2のフォトマスク
に形成された光近接効果補正パターンを説明するための
フォトマスクの要部平面図である。
FIGS. 3A, 3B, and 3C are plan views of a main portion of the photomask for explaining an optical proximity effect correction pattern formed on the photomask of FIG. 2;

【図4】フォトマスク上に形成した等間隔配列の基準マ
ークパターンを光縮小投影露光によりウエハ上に転写
し、そのマークパターンの位置誤差を拡大表示した一例
を示す位置誤差表示図である。
FIG. 4 is a position error display diagram showing an example in which reference mark patterns of an equal interval array formed on a photomask are transferred onto a wafer by light reduction projection exposure, and position errors of the mark patterns are enlarged and displayed.

【図5】図4の位置誤差をフォトマスク上に歪み補正し
て形成するパターンの位置補正ベクトルの説明図であ
る。
5 is an explanatory diagram of a position correction vector of a pattern formed by correcting the position error in FIG. 4 on a photomask by distortion correction.

【図6】図5のフォトマスク上の位置誤差を座標変換し
て、形成したパターンの位置座標を補正して検査する方
式の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a method of performing a coordinate conversion of a position error on the photomask of FIG. 5 and correcting and inspecting a position coordinate of a formed pattern.

【図7】図1の半導体装置の製造方法で用いるマスク描
画装置の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a mask drawing apparatus used in the method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 1;

【図8】図1の半導体装置の製造方法で用いるマスク検
査装置の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a mask inspection apparatus used in the method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 1;

【図9】図1の半導体装置の製造方法で用いる電子ビー
ム露光装置の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of an electron beam exposure apparatus used in the method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 1;

【図10】図9の電子ビーム露光装置の要部の説明図で
ある。
10 is an explanatory diagram of a main part of the electron beam exposure apparatus of FIG.

【図11】図9の電子ビーム露光装置の要部の説明図で
ある。
11 is an explanatory diagram of a main part of the electron beam exposure apparatus of FIG.

【図12】図1の半導体装置の製造工程中における具体
的な半導体装置の要部断面図である。
12 is a fragmentary cross-sectional view of a specific semiconductor device during a manufacturing step of the semiconductor device of FIG. 1;

【図13】図1の半導体装置の製造工程中における具体
的な半導体装置の要部断面図である。
13 is a fragmentary cross-sectional view of a specific semiconductor device during a manufacturing step of the semiconductor device of FIG. 1;

【図14】図1の半導体装置の製造工程中における具体
的な半導体装置の要部断面図である。
14 is a fragmentary cross-sectional view of a specific semiconductor device during a manufacturing step of the semiconductor device of FIG. 1;

【図15】図1の半導体装置の製造工程中における具体
的な半導体装置の要部断面図である。
15 is a fragmentary cross-sectional view of a specific semiconductor device during a manufacturing step of the semiconductor device of FIG. 1;

【図16】図1の半導体装置の製造工程中における具体
的な半導体装置の要部断面図である。
16 is a fragmentary cross-sectional view of a specific semiconductor device during a manufacturing step of the semiconductor device of FIG. 1;

【図17】図1の半導体装置の製造工程中における具体
的な半導体装置の要部断面図である。
17 is a fragmentary cross-sectional view of a specific semiconductor device during a manufacturing step of the semiconductor device of FIG. 1;

【図18】図1の半導体装置の製造工程中における具体
的な半導体装置の要部断面図である。
18 is a fragmentary cross-sectional view of a specific semiconductor device during a manufacturing step of the semiconductor device of FIG. 1;

【図19】図1の半導体装置の製造工程中における具体
的な半導体装置の要部断面図である。
19 is a fragmentary cross-sectional view of a specific semiconductor device during a manufacturing step of the semiconductor device of FIG. 1;

【図20】図12〜図19の半導体装置の製造工程にお
けるフォトリソグラフィ工程を抜き出したフロー図であ
る。
FIG. 20 is a flowchart showing a photolithography process in the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIGS. 12 to 19;

【図21】基準マークパターンを0度、90度、180
度、270度回転して位置座標を測定し、各測定パター
ンの差分を小さくすることによるマスク描画位置の合わ
せ込みの測定例を示す図である。
FIG. 21 shows reference mark patterns of 0, 90, and 180 degrees.
FIG. 14 is a diagram illustrating a measurement example of alignment of a mask drawing position by measuring position coordinates by rotating by 270 degrees and reducing the difference between measurement patterns.

【図22】(a), (b)は図2のフォトマスクに形成
された光近接効果補正パターンを説明するためのフォト
マスクの要部平面図である。
FIGS. 22A and 22B are plan views of a main part of the photomask for describing the optical proximity effect correction pattern formed on the photomask of FIG. 2;

【図23】(a), (b)は図2のフォトマスクに形成
された光近接効果補正パターンを説明するためのフォト
マスクの要部平面図である。
FIGS. 23A and 23B are plan views of a main part of the photomask for describing the optical proximity effect correction pattern formed on the photomask of FIG. 2;

【図24】(a), (b)は図2のフォトマスクに形成
された光近接効果補正パターンを説明するためのフォト
マスクの要部平面図である。
FIGS. 24A and 24B are plan views of a main portion of the photomask for explaining the optical proximity effect correction pattern formed on the photomask of FIG. 2;

【図25】(a), (b)は図2のフォトマスクに形成
された光近接効果補正パターンを説明するためのフォト
マスクの要部平面図である。
FIGS. 25A and 25B are plan views of a main portion of the photomask for describing the optical proximity effect correction pattern formed on the photomask of FIG. 2;

【図26】本発明の他の実施の形態である半導体装置の
製造方法を説明するためのフロー図である。
FIG. 26 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図27】(a)は図21の半導体装置の製造方法で用
いるフォトマスクの要部断面図、(b)はそのA−A線
の断面図である。
27A is a cross-sectional view of a main part of a photomask used in the method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 21, and FIG. 27B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【図28】(a)は図21の半導体装置の製造方法で用
いるフォトマスクの要部断面図、(b)はそのA−A線
の断面図である。
28A is a cross-sectional view of a main part of a photomask used in the method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 21, and FIG. 28B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【図29】(a)は図21の半導体装置の製造方法で用
いるフォトマスクの要部断面図、(b)はそのA−A線
の断面図である。
29A is a cross-sectional view of a main part of a photomask used in the method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 21, and FIG. 29B is a cross-sectional view of the photomask taken along line AA.

【図30】(a)は図21の半導体装置の製造方法で用
いるフォトマスクの要部断面図、(b)はそのA−A線
の断面図である。
30A is a cross-sectional view of a main part of a photomask used in the method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 21, and FIG. 30B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【図31】図1の半導体装置の製造方法で用いるフォト
マスクの製造方法を説明するためのフロー図である。
FIG. 31 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a photomask used in the method for manufacturing the semiconductor device in FIG. 1;

【図32】(a)は位相シフトマスク露光の説明図、
(b)は斜方照明露光、変形照明露光の説明図である。
FIG. 32A is an explanatory diagram of a phase shift mask exposure,
(B) is an explanatory view of oblique illumination exposure and modified illumination exposure.

【図33】図1の半導体装置の製造方法で用いるマスク
データの階層構造を示す説明図である。
FIG. 33 is an explanatory diagram showing a hierarchical structure of mask data used in the method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フォトマスク 2 マスク基板 3 遮光帯 4 マスク検査装置 4A XYθステージ 4B ステージ駆動系 4C ステージ制御部 4D レーザ干渉計 4E 検査光源 4F1,4F2 レンズ 4G イメージセンサ 4H 記憶部 4I 画像データ比較部 5 電子ビーム露光装置 5A ステージ 5B 電子ビーム源 5C1 第1アパーチャ 5C1a 開口パターン 5C2 第2アパーチャ 5C2a 開口パターン 5C3 第3アパーチャ 5D ブランキング電極 5E 電子レンズ 5F1 第1偏向器 5F2 第2偏向器 5F3 第3偏向器 5G レーザ干渉計 5H 制御計算機 5I 描画データ記憶部 5J バッファメモリ 5K 演算部 5L ブランキング信号発生部 5LC ブランキング制御 5M 第1偏向制御信号発生部 5MC 第1偏向制御部 5N 第2偏向制御信号発生部 5NC 第2偏向制御部 5P 移動制御信号発生部 5PC 移動制御部 5Q 第3偏向信号発生部 5QC 第3偏向器制御部 5R ステージ制御部 5S 電子検出器 5T 信号処理部 5U1,5U2 ステージ 6a0 矩形開口パターン 6a1 〜6a5 一括転写パターン 7 半導体ウエハ 7s 半導体基板 8n nウエル 8p pウエル 9 フィールド絶縁膜 10g ゲート電極 10i ゲート絶縁膜 10pd 半導体領域 10nd 半導体領域 11a〜11c 層間絶縁膜 12L 第1層配線 12R 抵抗 13a, 13b 接続孔 14a 金属膜 14L 第2層配線 15L 第3層配線 16 表面保護膜 17a〜17h 開口パターン 18a〜18i 位相シフトパターン 19a〜19g 補助開口パターン A, B チップ転写領域 A00, B00 周辺回路領域 A11 メモリ回路領域(第1領域) A12, A21 メモリ回路領域(第2領域) A22 メモリ回路領域 B11 メモリ回路領域(第2領域) B12, B21, B22 メモリ回路領域 TH 接続孔パターン H1 〜H6 補正パターン L1,L2 配線パターン L1a 大面積パターン部 L1 引き出しパターン部 L2a 幅広パターン部 L2b 引き出しパターン部 L3 長方形パターン L3a 長方形パターン EB 電子ビーム S 遮光膜 S1 遮光パターン。 Reference Signs List 1 photomask 2 mask substrate 3 light-shielding band 4 mask inspection device 4A XYθ stage 4B stage drive system 4C stage control unit 4D laser interferometer 4E inspection light source 4F1, 4F2 lens 4G image sensor 4H storage unit 4I image data comparison unit 5 electron beam exposure Device 5A Stage 5B Electron beam source 5C1 First aperture 5C1a Opening pattern 5C2 Second aperture 5C2a Opening pattern 5C3 Third aperture 5D Blanking electrode 5E Electron lens 5F1 First deflector 5F2 Second deflector 5F3 Third deflector 5G Laser interference 5H control computer 5I drawing data storage unit 5J buffer memory 5K calculation unit 5L blanking signal generation unit 5LC blanking control 5M first deflection control signal generation unit 5MC first deflection control unit 5N second deflection control signal generation unit 5NC second Direction control unit 5P Movement control signal generation unit 5PC Movement control unit 5Q Third deflection signal generation unit 5QC Third deflector control unit 5R Stage control unit 5S Electronic detector 5T Signal processing unit 5U1, 5U2 Stage 6a0 Rectangular opening pattern 6a1 to 6a5 Batch transfer pattern 7 Semiconductor wafer 7s Semiconductor substrate 8n n well 8p p well 9 Field insulating film 10g Gate electrode 10i Gate insulating film 10pd Semiconductor region 10nd Semiconductor region 11a to 11c Interlayer insulating film 12L First layer wiring 12R Resistance 13a, 13b Connection hole 14a Metal film 14L Second layer wiring 15L Third layer wiring 16 Surface protective film 17a-17h Opening pattern 18a-18i Phase shift pattern 19a-19g Auxiliary opening pattern A, B Chip transfer area A00, B00 Peripheral circuit area A11 Memory circuit area (1st territory A12, A21 Memory circuit area (second area) A22 memory circuit area B11 Memory circuit area (second area) B12, B21, B22 Memory circuit area TH Connection hole pattern H1 to H6 Correction pattern L1, L2 Wiring pattern L1a Large area Pattern part L1 Lead pattern part L2a Wide pattern part L2b Lead pattern part L3 Rectangular pattern L3a Rectangular pattern EB Electron beam S Light shielding film S1 Light shielding pattern.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】縮小投影露光装置を用い、フォトマスク基
板に形成されたパターンを露光して半導体ウエハにパタ
ーンを形成するためのフォトマスクの製造方法であっ
て、前記フォトマスクの第1および第2の領域には、各
々半導体集積回路のパターンを構成する回路パターンデ
ータに対応して、前記パターン幅の1/3程度以下の縮
小投影露光によるパターン寸法歪みまたはパターン形状
歪みを補正するための補正パターンデータを作り、それ
らを合成して第1および第2の領域に順次露光してパタ
ーンを形成し、前記第1および第2の領域のパターンを
外観比較検査することを特徴とするフォトマスクの製造
方法。
1. A method for manufacturing a photomask for forming a pattern on a semiconductor wafer by exposing a pattern formed on a photomask substrate using a reduction projection exposure apparatus, the method comprising the steps of: In the area 2, correction for correcting pattern dimension distortion or pattern shape distortion due to reduced projection exposure of about 1/3 or less of the pattern width corresponding to the circuit pattern data constituting the pattern of the semiconductor integrated circuit. Forming a pattern data, synthesizing them, sequentially exposing them to first and second regions to form a pattern, and comparing and visually inspecting the patterns of the first and second regions. Production method.
【請求項2】縮小投影露光装置を用い、フォトマスク基
板に形成されたパターンを露光して半導体ウエハにパタ
ーンを形成するためのフォトマスクの製造方法であっ
て、各々半導体集積回路のパターンに対応して、透過光
の位相が互いに反転する光透過領域を有し前記透過光同
志の光の干渉を用いて前記半導体ウエハにパターンを結
像するためのパターンデータを作製し、前記フォトマス
クの第1および第2の各々の領域に、透過部に位相反転
境界のあるパターンまたは前記回路パターン幅の1/3
程度以下の位相反転パターンを順次露光して形成し、前
記第1および第2の領域のパターンを外観比較検査する
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
2. A method of manufacturing a photomask for forming a pattern on a semiconductor wafer by exposing a pattern formed on a photomask substrate using a reduction projection exposure apparatus, the method corresponding to a pattern of a semiconductor integrated circuit. Then, pattern data for imaging a pattern on the semiconductor wafer using light interference between the transmitted light having light transmitting regions where the phases of the transmitted light are mutually inverted is prepared, In each of the first and second regions, a pattern having a phase inversion boundary in the transmission portion or 1 / of the circuit pattern width
A method of manufacturing a photomask, comprising sequentially exposing a phase inversion pattern of a degree or less to form a pattern, and comparing the patterns of the first and second regions with each other in appearance.
【請求項3】フォトマスクに形成されたパターンを縮小
投影露光装置を用いて半導体ウエハ上に露光する工程を
有する半導体装置の製造方法であって、前記縮小投影露
光装置の光学系又は照明形態に起因して生じる前記半導
体ウエハ上の投影パターンのパターンの位置ずれ量を予
め求め、前記位置ずれ量に応じて前記フォトマスクのパ
ターンを描画する際にパターン描画装置のステージ座標
をシフトさせて描画することにより、前記半導体ウエハ
上で生じるパターンの位置ずれを緩和することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
3. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: exposing a pattern formed on a photomask onto a semiconductor wafer by using a reduction projection exposure apparatus, the method comprising: The position shift amount of the pattern of the projection pattern on the semiconductor wafer caused by the above is obtained in advance, and when drawing the pattern of the photomask according to the position shift amount, the stage coordinate of the pattern drawing apparatus is shifted and drawn. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a pattern displacement generated on the semiconductor wafer is reduced.
【請求項4】フォトマスクに形成されたパターンを縮小
投影露光装置を用いて半導体ウエハ上に露光する工程を
有する半導体装置の製造方法であって、前記縮小投影露
光装置の光学系又は照明形態に起因して生じる前記半導
体ウエハ上の投影パターンのパターンの位置ずれ量を予
め求め、前記位置ずれ量に応じて前記フォトマスクのパ
ターンを描画する際にパターン描画装置のステージ座標
をシフトさせて描画することにより、前記半導体ウエハ
上で生じるパターンの位置ずれを緩和し、前記投影露光
装置の光学系又は照明形態に起因して生じる前記半導体
ウエハ上の投影パターンのパターン形状又は寸法形状の
歪みを予め予測し、前記寸法形状の歪みを緩和するため
にフォトマスクパターンを歪ませて描画することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
4. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: exposing a pattern formed on a photomask onto a semiconductor wafer by using a reduction projection exposure apparatus, wherein the method includes: The position shift amount of the pattern of the projection pattern on the semiconductor wafer caused by the above is obtained in advance, and when drawing the pattern of the photomask according to the position shift amount, the stage coordinate of the pattern drawing apparatus is shifted and drawn. Thereby, the positional deviation of the pattern generated on the semiconductor wafer is reduced, and the distortion of the pattern shape or the dimensional shape of the projected pattern on the semiconductor wafer caused by the optical system or the illumination form of the projection exposure apparatus is predicted in advance. And a semiconductor device for drawing by distorting a photomask pattern in order to reduce the distortion of the dimension and shape. Manufacturing method.
【請求項5】請求項4に記載の半導体装置の製造方法に
おいて、さらにフォトマスクを検査する工程を有し、前
記パターン描画工程でステージをシフトさせて描画した
部分に対しては、マスク検査装置の位置座標を同様にシ
フトさせて検査することを特徴とする請求項4に記載の
半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, further comprising a step of inspecting a photomask, wherein a mask inspection apparatus is provided for a portion which is drawn by shifting a stage in said pattern drawing step. 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the inspection is performed by similarly shifting the position coordinates.
【請求項6】請求項4に記載の半導体装置の製造方法に
おいて、さらにフォトマスクを検査する工程を有し、前
記パターン描画工程で前記パターン寸法形状歪みを考慮
して補正パターンを付加又は削除した部分に対しては、
マスクパターン描画時に前記フォトマスクに同様のパタ
ーンを形成しておき、比較検査を行うことを特徴とする
請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, further comprising a step of inspecting a photomask, wherein a correction pattern is added or deleted in consideration of said pattern dimension shape distortion in said pattern drawing step. For parts,
5. The method according to claim 4, wherein a similar pattern is formed on the photomask at the time of drawing the mask pattern, and a comparative inspection is performed.
【請求項7】前記パターン寸法形状歪みの補正パターン
は、前記投影露光装置に起因して歪みが大きく生じるこ
とが予想されるパターン配置を限定し、該パターン配置
を有する部分を回路パターンデータから抜き出して前記
補正パターンを付加あるいは削除することを特徴とする
請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
7. The correction pattern for pattern dimension and shape distortion limits a pattern arrangement in which distortion is expected to be large due to the projection exposure apparatus, and extracts a portion having the pattern arrangement from circuit pattern data. 5. The method according to claim 4, wherein the correction pattern is added or deleted.
【請求項8】前記投影露光装置に起因して歪みが大きく
生じることが予想されるパターン配置は、ラインアンド
スペースパターンであり、補正パターンは前記ラインア
ンドスペースパターンの端部パターンに付加あるいは削
除されること特徴とする請求項7記載の半導体装置の製
造方法。
8. A pattern arrangement in which distortion is expected to be large due to the projection exposure apparatus is a line and space pattern, and a correction pattern is added to or deleted from an end pattern of the line and space pattern. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein:
【請求項9】半導体装置を製造するためのホトリソグラ
フィ工程で用いるフォトマスクの製造方法であって、
(a)縮小投影露光装置を用いて、フォトマスク基板上
に形成したパターンを半導体ウエハに縮小投影した転写
パターンの位置座標の設計データからの相対位置誤差を
求める工程と、(b)回路パターンを構成するパターン
データと、縮小投影露光によるパターン寸法歪み又はパ
ターン形状歪みを補正するための補正パターンデータを
作成する工程と、(c)マスクパターン描画装置のステ
ージ座標を前記相対位置誤差を低減するように補正して
パターンを描画する工程と、(d)マスクパターン描画
時にパターン描画装置のステージ座標を補正して描画し
た部分に対しては、マスク検査の際、検査装置のステー
ジ座標を補正して外観欠陥検査を行う工程と、(e)前
記検査により、欠陥が見つかった場所を修正する工程、
とを有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
9. A method for manufacturing a photomask used in a photolithography step for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(A) obtaining a relative position error from design data of position coordinates of a transfer pattern obtained by reducing and projecting a pattern formed on a photomask substrate onto a semiconductor wafer by using a reduction projection exposure apparatus; A step of creating the pattern data to be composed and correction pattern data for correcting pattern dimension distortion or pattern shape distortion due to reduced projection exposure; and (c) changing the stage coordinates of the mask pattern drawing apparatus to reduce the relative position error. And (d) correcting the stage coordinates of the inspection apparatus at the time of mask inspection for a portion drawn by correcting the stage coordinates of the pattern writing apparatus at the time of mask pattern writing. A step of performing an appearance defect inspection, and (e) a step of correcting a location where a defect is found by the inspection,
And a method for manufacturing a photomask.
【請求項10】前記パターン描画時のステージ座標補正
量と検査時のステージ座標補正量は、理想格子点からの
誤差量であることを特徴とする請求項9に記載のフォト
マスクの製造方法。
10. The method of manufacturing a photomask according to claim 9, wherein the stage coordinate correction amount at the time of pattern writing and the stage coordinate correction amount at the time of inspection are errors from an ideal lattice point.
【請求項11】前記パターン描画装置およびパターン検
査装置のステージ座標の補正は、前記縮小投影露光装置
の光学系の転写領域に対応したフォトマスク面を5mm
から20mm程度の等間隔にメッシュ分割し、各メッシ
ュ内の一点を代表点として、x、y補正量を設定し、メ
ッシュ間の補正量とで直線近似または曲線近似して、マ
スク面内について補正することを特徴とする請求項10
に記載のフォトマスクの製造方法。
11. The correction of the stage coordinates of the pattern drawing apparatus and the pattern inspection apparatus is performed by setting the photomask surface corresponding to the transfer area of the optical system of the reduction projection exposure apparatus to 5 mm.
Is divided into meshes at equal intervals of about 20 mm, x and y correction amounts are set with one point in each mesh as a representative point, and linear or curve approximation with the correction amount between meshes is performed to correct the mask plane. 11. The method according to claim 10, wherein
3. The method for manufacturing a photomask according to 1.
【請求項12】集積回路パターンをフォトマスク基板上
に露光するマスク描画装置であって、フォトマスク基板
上に集積回路パターンを描画する際に、描画装置のマス
クを搭載したステージ座標に関して、ステージ上の2次
元座標位置に対応して、複数の2次元の位置座標補正用
マップを有し、前記補正用マップの1つにより、前記集
積回路パターンの位置座標データに対し、補正処理し、
パターン描画する機能を備えたことを特徴とするマスク
描画装置。
12. A mask drawing apparatus for exposing an integrated circuit pattern on a photomask substrate, wherein when drawing the integrated circuit pattern on the photomask substrate, the coordinates of the stage on which the mask of the drawing apparatus is mounted are determined on the stage. A plurality of two-dimensional position coordinate correction maps corresponding to the two-dimensional coordinate positions, and performing a correction process on the position coordinate data of the integrated circuit pattern using one of the correction maps;
A mask drawing apparatus having a function of drawing a pattern.
【請求項13】集積回路パターンをフォトマスク基板上
に形成したマスクの外観または位置座標の検査装置であ
って、前記マスクを搭載したステージ座標に関して、ス
テージ上の2次元座標位置に対応して、複数の2次元の
位置座標補正用マップを有し、前記補正用マップの1つ
により、前記集積回路パターンの外観または位置座標を
検査する機能を備えたことを特徴とするマスク検査装
置。
13. An inspection apparatus for inspecting the appearance or position coordinates of a mask having an integrated circuit pattern formed on a photomask substrate, wherein the coordinates of the stage on which the mask is mounted correspond to two-dimensional coordinate positions on the stage. A mask inspection apparatus, comprising: a plurality of two-dimensional position coordinate correction maps; and a function of inspecting the appearance or position coordinates of the integrated circuit pattern using one of the correction maps.
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