(57)【要約】【課題】リソグラフィプロセスのパラメータを測定する方法および関連する検査装置を提供する。【解決手段】本方法は、複数の異なる照明条件を使用して基板上の少なくとも２つの意図的なオーバーレイバイアスを有するターゲット構造を測定することを含み、それにより、各ターゲット構造に対して、（ｉ）意図的なオーバーレイバイアスと、（ｉｉ）ターゲット構造の形成中のオーバーレイエラーと、（ｉｉｉ）任意のフィーチャ非対称性と、による寄与を含む全体的な非対称性を表す非対称性測定を取得する。回折分析は、別のターゲット構造の非対称性測定に対する１つのターゲット構造の非対称性測定の平面図に、必ずしも平面図の原点を通ってフィットされない線形回帰モデルをフィットすることにより非線形測定データ上で実施される。オーバーレイエラーは、その後線形回帰モデルにより記述された勾配から決定され得る。【選択図】図７
2018142006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィプロセスのパラメータを測定する方法であって、
（ａ）基板上のターゲット構造を照明することであって、前記ターゲット構造は、第１の意図的なオーバーレイバイアスを有する重ねあわされた周期構造を備える第１のターゲット構造と、第２の意図的なオーバーレイバイアスを有する重ねあわされた周期構造を備える第２のターゲット構造と、を少なくとも備えること、および、各ターゲット構造により分散された放射を検出し、各ターゲット構造に対して、（ｉ）前記ターゲット構造における前記意図的なオーバーレイバイアスと、（ｉｉ）前記ターゲット構造の形成中のリソグラフィプロセスにおけるオーバーレイエラーと、（ｉｉｉ）前記周期構造の１つまたは複数におけるフィーチャ非対称性と、による寄与を含む全体的な非対称性を表す非対称性測定を取得すること、のステップと、
（ｂ）複数の異なる照明条件に対してステップ（ａ）を繰り返し、非対称性測定データを取得するステップと、
（ｃ）前記第２のターゲット構造の非対称性測定に対する前記第１のターゲット構造の非対称性測定の平面図に、必ずしも前記平面図の原点を通ってフィットされない線形回帰モデルをフィットすることにより前記非対称性測定データ上で回帰分析を実施するステップと、
（ｄ）前記線形回帰モデルにより記述された勾配から前記オーバーレイエラーを決定するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記線形回帰モデルの前記切片項からフィーチャ非対称性による前記全体的な非対称性の前記寄与を決定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
フィーチャ非対称性による前記全体的な非対称性の前記決定された寄与の関数であるオーバーレイ修正を決定するステップと、
前記オーバーレイ修正を使用して前記オーバーレイエラーを修正するステップと、を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板上の複数の異なる位置に関するオーバーレイ測定を決定するようにステップ（ａ）からステップ（ｄ）を実施することであって、ＴＥ偏光放射およびＴＭ偏光放射を使用して各位置に関するオーバーレイエラー測定が取得されることと、
ＴＥ偏光放射を使用して測定された場合の測定されたオーバーレイエラーとＴＭ偏光放射を使用して測定された場合の測定されたオーバーレイエラーとの間の差の最小化を実施することにより前記オーバーレイ修正を計算することと、
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記非対称性測定にフィットされた前記線形回帰モデルは、前記原点の前記領域に位置する非対称性測定データにのみフィットされる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の照明条件から、フィーチャ非対称性が前記測定された全体的な非対称性に対して最小限に寄与する1つまたは複数の最適な照明条件を特定することであって、前記最適な照明条件は、前記測定された非対称性が前記線形回帰モデルにより記述されるが、原点を通るように切片項がないオフセット線上に位置するまたは前記オフセット線の近くに位置するための照明条件から選択されることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記最適な照明条件は、前記測定された非対称性が前記オフセット線上に位置しないまたは前記オフセット線の近くに位置しないあらゆる測定された非対称性から最遠である照明条件から選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記最適な照明条件の１つまたは複数を使用して前記基板上の構造についてその次の測定を行うことを含む、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の意図的なオーバーレイバイアスは正のオーバーレイバイアスであり、前記第２の意図的なオーバーレイバイアスは負のオーバーレイバイアスである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の意図的なオーバーレイバイアスおよび前記第２の意図的なオーバーレイバイアスの大きさは同等である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ステップ（ｄ）は、フィーチャ非対称性による前記寄与は全てのオーバーレイの値に対して一定であるという前記推測のもとに実施される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ターゲット構造は、一切の意図的なオーバーレイバイアスを有さない第３のターゲット構造を備え、
前記方法は、前記第１ターゲット構造および前記第３のターゲット構造についてステップ（ｂ）において取得された非対称性測定間の前記差と、前記第２のターゲット構造および前記第３のターゲット構造についてステップ（ｂ）において取得された非対称性測定間の差と、から相対的な非対称性測定を決定することを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｃ）は、前記第２のターゲット構造の前記非対称性測定と前記第３のターゲット構造の前記非対称性測定との前記差に対する前記第１のターゲット構造の前記非対称性測定と前記第３のターゲット構造の前記非対称性測定との前記差の平面図に線形回帰モデルをフィットすることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ｄ）は、フィーチャ非対称性による前記寄与はオーバーレイの全ての値に対して一定であるという前記推測なしで実施される、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
基板上に前記ターゲット構造を形成するためのリソグラフィプロセスを使用する最初のステップを含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
リソグラフィプロセスのパラメータを測定する検査装置であって、
その上に複数のターゲット構造を有する基板のためのサポートであって、前記ターゲット構造は、第１の意図的なオーバーレイバイアスを有する重ねあわされた周期構造を備える第１のターゲット構造と、第２の意図的なオーバーレイバイアスを有する重ねあわされた周期構造を備える第２のターゲット構造と、を少なくとも備える、サポートと、
前記ターゲットを照明するように動作可能でありかつ各ターゲットにより分散された放射を検出し、各ターゲット構造および複数の異なる照明条件に対して、（ｉ）前記ターゲット構造における前記意図的なオーバーレイバイアスと、（ｉｉ）前記ターゲット構造の形成中のリソグラフィプロセスにおけるオーバーレイエラーと、（ｉｉｉ）前記周期構造の１つまたは複数におけるフィーチャ非対称性と、による寄与を含む全体的な非対称性を表す非対称性測定を取得する光学系と、
前記第２のターゲット構造の非対称性測定に対する前記第１のターゲットの非対称性測定の平面図に、必ずしも前記平面図の原点を通ってフィットされない線形回帰モデルをフィットすることにより非対称性測定データ上で回帰分析を実施し、かつ、前記線形回帰モデルによって記述された勾配から前記オーバーレイエラーを決定するプロセッサと、
を含む、検査装置。
【請求項１７】
前記プロセッサは、前記線形回帰モデルの前記切片項からフィーチャ非対称性による前記全体的な非対称性の前記寄与を決定するように動作可能である、請求項１６に記載の検査装置。
【請求項１８】
フィーチャ非対称性による前記全体的な非対称性の前記決定された寄与の関数であるオーバーレイ修正を決定し、かつ、
前記オーバーレイ修正を使用して前記オーバーレイエラーを修正するように動作可能である、請求項１７に記載の検査装置。
【請求項１９】
ＴＥ偏光放射およびＴＭ偏光放射を使用して各位置に関するオーバーレイエラー測定が取得されるように、前記基板上の複数の異なる位置に関するオーバーレイ測定を決定するようにステップ（ａ）からステップ（ｄ）を実施するように動作可能であり、かつ、
ＴＥ偏光放射を使用して測定された場合の測定されたオーバーレイエラーとＴＭ偏光放射を使用して測定された場合の測定されたオーバーレイエラーとの間の前記差の最小化を実施することにより前記オーバーレイ修正を計算するように動作可能である、請求項１８に記載の検査装置。
【請求項２０】
前記プロセッサは、前記線形回帰モデルを前記原点の前記領域に位置する前記非対称性測定データにのみフィットするように動作可能である、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項２１】
前記プロセッサは、前記複数の照明条件から、フィーチャ非対称性が前記測定された全体的な非対称性に対して最小限に寄与する1つまたは複数の最適な照明条件を特定するように動作可能であって、前記最適な照明条件は、前記測定された非対称性が、前記線形回帰モデルにより記述されるが前記原点を通るように切片項がないオフセット線上に位置するまたは前記オフセット線の近くに位置するための照明条件から選択された最適な照明条件である、請求項２０に記載の検査装置。
【請求項２２】
前記プロセッサは、前記最適な照明条件を、前記測定された非対称性が前記オフセット線上に位置しないまたは前記オフセット線の近くに位置しないあらゆる測定された非対称性から最遠であるための照明条件から選択するように動作可能である、請求項２１に記載の検査装置。
【請求項２３】
前記最適な照明条件の１つまたは複数を使用して前記基板上の構造の次の測定を行うように動作可能である、請求項２１または２２に記載の検査装置。
【請求項２４】
前記第１の意図的なオーバーレイバイアスは正のオーバーレイバイアスであり、前記第２の意図的なオーバーレイバイアスは負のオーバーレイバイアスである、請求項１６〜２３のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項２５】
前記第１の意図的なオーバーレイバイアスおよび前記第２の意図的なオーバーレイバイアスの大きさは同等である、請求項２４に記載の検査装置。
【請求項２６】
前記プロセッサは、フィーチャ非対称性による前記寄与は全てのオーバーレイの値に対して一定であるという推測のもとに前記線形回帰モデルによって記述された勾配から前記オーバーレイエラーを決定するように動作可能である、請求項１６〜２５のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項２７】
前記ターゲット構造は、一切の意図的なオーバーレイバイアスを有さない第３のターゲット構造を備え、
前記プロセッサは、前記第１ターゲット構造および前記第３のターゲット構造の非対称性測定間の前記差と、前記第２のターゲット構造および前記第３のターゲット構造の非対称性測定間の前記差と、から相対的な非対称性測定を決定するように動作可能である、請求項１６〜２５のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項２８】
前記プロセッサは、前記第２のターゲット構造の前記非対称性測定と前記第３のターゲット構造の前記非対称性測定との前記差に対する前記第１のターゲット構造の前記非対称性測定と前記第３のターゲット構造の前記非対称性測定との前記差の平面図に線形回帰モデルをフィットするように動作可能である、請求項２７に記載の検査装置。
【請求項２９】
前記プロセッサは、フィーチャ非対称性による前記寄与は全てのオーバーレイの値に対して一定であるという推測なしで前記線形回帰モデルによって記述された勾配から前記オーバーレイエラーを決定するように動作可能である、請求項２７または２８に記載の検査装置。
【請求項３０】
請求項１６〜２９のいずれか一項に記載の前記検査装置を備えるリソグラフィ装置であって、
リソグラフィプロセスを使用して一連の基板にデバイスパターンを付与し、
前記一連の基板の１つまたは複数にターゲット構造を付与し、
請求項１〜１５のいずれか一項に記載のパラメータを測定する方法を使用して前記ターゲット構造のオーバーレイパラメータを測定し、かつ、
前記パラメータを測定する方法の前記結果に従って後続の基板のために前記リソグラフィプロセスを制御する、
ように動作可能である、リソグラフィ装置。
【請求項３１】
リソグラフィプロセスを使用して一連の基板にデバイスパターンが付与されるデバイス製造方法であって、
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法を使用して前記基板の少なくとも１つの上の前記デバイスパターンの一部としてまたは前記デバイスパターンの横に形成された少なくとも１つの周期構造を検査することと、
前記検査方法の前記結果に従って後続の基板のために前記リソグラフィプロセスを制御することと、
を含む、方法。
【請求項３２】
プロセッサに、非対称性データ上で請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法の処理ステップ（ｃ）および（ｄ）を実施させるための機械可読命令を含むコンピュータプログラムであって、
前記非対称性データは、
複数の異なる照明条件下で基板上のターゲット構造を照明することであって、前記ターゲット構造は、第１の意図的なオーバーレイバイアスを有する重ねあわされた周期構造を備える第１のターゲット構造と、第２の意図的なオーバーレイバイアスを有する重ねあわされた周期構造を備える第２のターゲット構造と、を少なくとも備えることと、
各ターゲット構造により分散された放射を検出し、各ターゲット構造に対して、（ｉ）前記ターゲット構造における前記意図的なオーバーレイバイアスと、（ｉｉ）前記ターゲット構造の形成中のリソグラフィプロセスにおけるオーバーレイエラーと、（ｉｉｉ）前記周期構造の１つまたは複数におけるフィーチャ非対称性と、による寄与を含む全体的な非対称性を表す非対称性測定を取得することと、
により取得される非対称性データである、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
[0001]  本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１３年８月７日に出願された米国特許仮出願第６１／８６３，１５０号および２０１４年４月４日に出願された米国特許仮出願第６１／９７５，３１２号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
[発明の分野]
[0002]  本発明は、例えばリソグラフィ技術によるデバイスの製造において使用可能なメトロロジ方法および装置、ならびにリソグラフィ技術を用いたデバイスの製造方法に関する。
【０００３】
[背景技術]
[0003]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、または１つまたは複数のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
【０００４】
[0004]  リソグラフィプロセスでは、例えばプロセス制御および検証のために作られた構造の測定を高い頻度で行うことが望ましい。そのような測定を行うためのツールとして、クリティカルディメンション（ＣＤ）を測定するためにしばしば使用される走査電子顕微鏡およびデバイスにおける２つの層のアライメントの精度であるオーバーレイを測定するための専用ツールを含む種々のツールが知られている。昨今では、リソグラフィ分野における使用のために、種々の形態のスキャトロメータが開発されてきた。これらのデバイスは、放射ビームをターゲット上に誘導し、分散された放射の１つまたは複数の特性（例えば、波長の関数としての反射の単一角度における強度；反射角の関数としての１つまたは複数の波長における強度；または反射角の関数としての偏光）を測定し、ターゲットについての関心のある特性がそこから決定可能な「スペクトル」を取得する。関心のある特性の決定は、次の種々の技術によって実施され得る：例えば、厳密結合波分析または有限要素法などの反復アプローチによるターゲット構造の再構築；ライブラリ検索；主成分分析。
【０００５】
[0005]  いくつかのスキャトロメータで使用されたターゲットは、比較的大きい格子、例えば４０μｍ×４０μｍであり、測定ビームは格子よりも小さいスポットを生成する（すなわち、格子は充填されていない(underfilled)）。これは無限大としてみなすことができるため、ターゲットの数学的再構成は簡略化される。しかしながら、スクライブラインではなく製品フィーチャの中に位置決めされるようにターゲットのサイズを例えば１０μｍ×１０μｍ以下に縮小するために、格子が測定スポットよりも小さいメトロロジが提案されている（すなわち、格子は充填されている（overfilled））。典型的には、そのようなターゲットはゼロ次回折（鏡面反射に相当）が遮断され、高次のみが処理される暗視野スキャトロメトリを用いて測定される。回折次数の暗視野検出を用いた回折ベースのオーバーレイは、小さい格子におけるオーバーレイ測定を可能にする。これらのターゲットは、照明スポットよりも小さくてよく、またウェーハ上の製品構造により囲まれていてもよい。１つのイメージで複数のターゲットが測定可能である。
【０００６】
[0006]  公知のメトロロジ技術では、オーバーレイ測定結果は、特定の条件下でターゲットを２回測定する間に、ターゲットを回転または、−１次および＋１次回折次数強度を個別に取得するために照明モードまたは結像モードを変更することによって、取得することができる。所与の格子に対するこれらの強度を比較することは、格子内の非対称性の測定を提供し、またオーバーレイ格子における非対称性はオーバーレイエラーの指標として使用可能である。
【０００７】
[0007]  既知の暗視野イメージベースのオーバーレイ測定は、高速かつ計算上極めて単純（較正された後は）であるが、オーバーレイがターゲット構造における非対称性の唯一の原因であるという推測に依存するものである。スタックにおけるその他のいかなる非対称性、例えば重なり合う格子の１つまたは双方におけるフィーチャの非対称性も、１次における非対称性を引き起こす。このオーバーレイに関連しないフィーチャ非対称性は、明らかにオーバーレイ測定を混乱させ、不正確なオーバーレイ結果に繋がるものである。オーバーレイ格子の底部格子におけるフィーチャ非対称性は、一般的なフィーチャ非対称性の形態である。それは、底部格子が最初に形成された後に実施された、例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）などのウェーハ処理のステップに起因し得る。
【０００８】
[0008]  そのため当業者は、一方のオーバーレイ測定を提供するが非対称性のその他の要因が存在する場合には誤差が生じやすい単純で速い測定処理、あるいは他方の計算集約的であり、かつ瞳イメージの再構築を妨害するオーバーレイ格子環境からの信号寄与により瞳イメージが汚染されることを避けるために大きい充填されていない格子の測定を概して複数回必要とする従来からの技術から選択をする必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
[0009]  そのため、ターゲット構造非対称性に対するフィーチャ非対称性寄与に対してオーバーレイ測定をよりロバストなものにし、かつ／またはオーバーレイ（バイアスを含む）により引き起こされたフィーチャ非対称性に起因するターゲット構造非対称性に対する寄与を識別することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
[0010]  第１の態様は、リソグラフィプロセスのパラメータを測定する方法であって、（ａ）基板上のターゲット構造を照明することであって、ターゲット構造は、第１の意図的なオーバーレイバイアスを有する重ねあわされた周期構造を備える第１のターゲット構造と、第２の意図的なオーバーレイバイアスを有する重ねあわされた周期構造を備える第２のターゲット構造と、を少なくとも備えること、および、各ターゲット構造により分散された放射を検出し、各ターゲット構造に対して、（ｉ）ターゲット構造における意図的なオーバーレイバイアスと、（ｉｉ）ターゲット構造の形成中のリソグラフィプロセスにおけるオーバーレイエラーと、（ｉｉｉ）周期構造の１つまたは複数におけるフィーチャ非対称性と、による寄与を含む全体的な非対称性を表す非対称性測定を取得すること、のステップと、（ｂ）複数の異なる照明条件に対してステップ（ａ）を繰り返すステップと、（ｃ）第２のターゲット構造の非対称性測定に対する第１のターゲット構造の非対称性測定の平面図に、必ずしも前記平面図の原点を通ってフィットされない線形回帰モデルをフィットすることによりステップ（ｂ）で取得した非対称性測定データ上で回帰分析を実施するステップと、（ｄ）線形回帰モデルにより記述された勾配から前記オーバーレイエラーを決定するステップと、を含む、方法を提供する。
【００１１】
[0011]  別の態様は、リソグラフィプロセスのパラメータを測定するための検査装置であって、その上に複数のターゲット構造を有する基板のためのサポートであって、ターゲット構造は、第１の意図的なオーバーレイバイアスを有する重ねあわされた周期構造を備える第１のターゲット構造と、第２の意図的なオーバーレイバイアスを有する重ねあわされた周期構造を備える第２のターゲット構造と、を少なくとも備える、サポートと、ターゲットを照明するように動作可能でありかつ各ターゲットにより分散された放射を検出し、各ターゲット構造および複数の異なる照明条件に対して、（ｉ）ターゲット構造における意図的なオーバーレイバイアスと、（ｉｉ）ターゲット構造の形成中のリソグラフィプロセスにおけるオーバーレイエラーと、（ｉｉｉ）周期構造の１つまたは複数におけるフィーチャ非対称性と、による寄与を含む全体的な非対称性を表す非対称性測定を取得する光学系と、第２のターゲット構造の非対称性測定に対する第１のターゲット構造の非対称性測定の平面図に、必ずしも平面図の原点を通ってフィットされない線形回帰モデルをフィットすることにより非対称性測定データ上で回帰分析を実施し、かつ、線形回帰モデルによって記述された勾配からオーバーレイエラーを決定するプロセッサと、を含む、検査装置を提供する。
【００１２】
[0012]  さらに別の態様は、プロセッサに、非対称性データ上で上述の第１の態様に記載の方法の処理ステップ（ｃ）および（ｄ）を実施させるための機械可読命令を含むコンピュータプログラム製品であって、非対称性データは、基板上のターゲット構造を照明することであって、ターゲット構造は、第１の意図的なオーバーレイバイアスを有する重ねあわされた周期構造を備える第１のターゲット構造と、第２の意図的なオーバーレイバイアスを有する重ねあわされた周期構造を備える第２のターゲット構造と、を備えることと、各ターゲット構造により分散された放射を検出し、各ターゲット構造に対して、（ｉ）ターゲット構造における前記意図的なオーバーレイバイアスと、（ｉｉ）ターゲット構造の形成中のリソグラフィプロセスにおけるオーバーレイエラーと、（ｉｉｉ）周期構造の１つまたは複数におけるフィーチャ非対称性と、による寄与を含む全体的な非対称性を表す非対称性測定を取得することと、により取得される、コンピュータプログラム製品をさらに提供する。
【００１３】
[0013]  さらに別の態様は、上述の検査装置を備えるリソグラフィ装置であって、リソグラフィプロセスを使用して一連の基板にデバイスパターンを付与し、一連の基板の１つまたは複数にターゲット構造を付与し、上述の第１の態様に記載の方法を使用してターゲット構造のオーバーレイパラメータを測定し、かつ、パラメータを測定する方法の結果に従って後続の基板のためにリソグラフィプロセスを制御するように動作可能である、リソグラフィ装置をさらに提供する。
【００１４】
[0014]  さらに別の態様は、リソグラフィプロセスを使用して一連の基板にデバイスパターンが付与されるデバイス製造方法であって、上述の第１の態様に記載の方法を使用して基板の少なくとも１つの上のデバイスパターンの一部としてまたはデバイスパターンの横に形成された少なくとも１つの周期構造を検査することと、検査方法の結果に従って後続の基板のためにリソグラフィプロセスを制御することと、を含む、方法をさらに提供する。
【００１５】
[0015]  本発明のさらなる特徴および利点は、本発明の種々の実施形態の構造および運用と共に、添付の図を参照して以下に詳細に記される。本発明は、本明細書に記載された特定の実施形態に限定されないことに留意されたい。これらの実施形態は、単純に説明を目的として本明細書に提示されている。当業者にとって、さらなる実施形態は、本明細書に含まれた教示から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
[0016]  本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。
【図１】[0017]  本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す。
【図２】[0018]  本発明の一実施形態によるリソグラフィセルまたはクラスタを示す。
【図３ａ】[0019]  本発明の実施形態によるターゲットを第１の照明アパーチャ対を用いて測定する際に使用される暗視野スキャトロメータの概略図である。
【図３ｂ】[0019]  既定の方向の照明に対するターゲット格子の回折スペクトルの詳細図である。
【図３ｃ】[0019]  回折に基づくオーバーレイ測定にスキャトロメータを使用する際に別の照明モードを提供する第２の照明アパーチャ対を示す。
【図３ｄ】[0019]  第１及び第２のアパーチャ対を組み合わせた第３の照明アパーチャ対を示す。
【図４】[0020]  複数格子ターゲットの公知の形態及び基板上の測定スポットの輪郭を示す。
【図５】[0021]  図３のスキャトロメータで得られる、図４のターゲットのイメージを示す。
【図６】[0022]  図３のスキャトロメータを用いたオーバーレイ測定方法のステップを表し、本発明の一実施形態を形成するよう適応可能なフローチャートである。
【図７】[0023]  本発明の一実施形態による図６のフローチャートのＳ６をさらに詳しく述べたフローチャートである。
【図８】[0024]  一切のフィーチャ非対称性を有さないオーバーレイ格子のＡ＋対Ａ−のプロット図である。
【図９】[0025]  フィーチャ非対称性を有するオーバーレイ格子のＡ＋対Ａ−のプロット図であり、本発明の第１の実施形態を図示する。
【図１０ａ】[0026]  フィーチャ非対称性を有さないオーバーレイ格子とフィーチャ非対称性を有するオーバーレイ格子のＡ＋対Ａ−のプロット図であり、本発明の第２の実施形態を図示する。
【図１０ｂ】[0026]  フィーチャ非対称性を有さないオーバーレイ格子とフィーチャ非対称性を有するオーバーレイ格子のＡ＋対Ａ−のプロット図であり、本発明の第２の実施形態を図示する。
【図１１】[0027]  フィーチャ非対称性を有するオーバーレイ格子の非対称性対オーバーレイのプロット図である。
【図１２ａ】[0028]  大きいフィーチャ非対称性を有するオーバーレイ格子のＡ＋対Ａ−のプロット図である。
【図１２ｂ】[0029]  第３のバイアスおよび大きいフィーチャ非対称性を有するオーバーレイ格子のＡ＋−Ａ０対Ａ−−Ａ０のプロット図であり、本発明の第３の実施形態を図示する。
【図１３】[0030]  本発明の第３の実施形態において使用可能なバイアススキームを有する複合格子構造を図示する。
【図１４ａ】[0031] [0032]図１４は、ウェーハ上のオーバーレイのグラフ図であり、処理の非対称性を修正することはＴＥおよびＴＭ放射により推定されたオーバーレイ間の差を最小化することを図示し、（ａ）は、ＴＥ放射およびＴＭ放射のそれぞれを使用してウェーハ上で実施された未修整のオーバーレイ測定の図を示す。
【図１４ｂ】[0032]  ＴＥ放射およびＴＭ放射のそれぞれを使用してウェーハ上で実施された未修整のオーバーレイ測定の図を示す。
【図１４ｃ】[0033]  図１４（ａ）の測定と図１４（ｂ）の測定との間の差を示す。
【図１４ｄ】[0034]  ＴＥ放射およびＴＭ放射のそれぞれを使用してウェーハ上で実施されたオーバーレイ測定であり、本発明の一実施形態に従って修正されたオーバーレイ測定の図を示す。
【図１４ｅ】[0034]  ＴＥ放射およびＴＭ放射のそれぞれを使用してウェーハ上で実施されたオーバーレイ測定であり、本発明の一実施形態に従って修正されたオーバーレイ測定の図を示す。
【図１４ｆ】[0035]  図１４（ｄ）の測定と図１４（ｅ）の測定との間の差を示す。
【００１７】
[0036]  本発明の特徴及び利点は、これらの図面と併せて以下に記載される詳細な説明からより明らかになるであろう。図面において、同じ参照記号は、全体を通じて対応する要素を特定する。図面において、同じ参照番号は、基本的に、同一の、機能的に同様な、および／または構造的に同様な要素を示す。ある要素が初めて登場する図面は、対応する参照番号における左端の数字によって示される。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
[0037]  本明細書は、本発明の特徴を組み込む１つまたは複数の実施形態を開示する。開示された実施形態は、発明の例示にすぎない。発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。発明は、本明細書に添付の請求項により規定される。
【００１９】
[0038]  記載された実施形態および本明細書における「一実施形態」「１つの実施形態」「例示的実施形態」等への言及は、記載された実施形態は特定の特徴、構造または特質を含み得ることを示すが、全ての実施形態がその特定の特徴、構造または特質を有するとは限らない。さらには、それらの文言は必ずしも同一の実施形態について言及しているとは限らない。また、特定の特徴、構造または特質が一実施形態に関連づけて記載されている場合には、そのような特徴、構造または特質を、明示されていようとなかろうと、他の実施形態に関連づけて実行することは当業者の知識の範囲内のことであると理解される。
【００２０】
[0039]  本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアまたはこれらのその他の組み合わせにおいて実施され得る。本発明の実施形態は、１つまたは複数のプロセッサによって読み出されかつ実行され得る機械可読媒体上に保存された命令としても実行され得る。機械可読媒体は、機械（例えば、コンピュータ機器）により読み取り可能な形態で情報を保存または伝達するためのいかなる機構をも含み得る。例えば、機械可読媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）；ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）；磁気ディスク記憶媒体；光記憶媒体；フラッシュメモリデバイス；電気、光、音響またはその他の形態の伝搬信号などを含み得る。さらには、本明細書においてはファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令は、特定の動作を行うとして記載され得る。しかしながら、そのような記載は単に便宜的なものであり、実際にはそれらの動作はファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令等を実行しているコンピュータ機器、プロセッサ、コントローラまたはその他のデバイスにより実行されることを理解されたい。
【００２１】
[0040]  そのような実施形態を詳細に説明する前に、本発明の実施形態が実行され得る例示的な環境を提示することが有益である。
【００２２】
[0041]  図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示している。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば紫外線またはＤＵＶ放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構築され、かつ特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１ポジショナＰＭに連結されたパターニングデバイスサポートまたはサポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２ポジショナＰＷに連結されている基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つまたは複数のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、反射型投影システム）ＰＳと、を含む。
【００２３】
[0042]  照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。
【００２４】
[0043]  パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。パターニングデバイスサポートは、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。パターニングデバイスサポートは、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
【００２５】
[0044]  本明細書において使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
【００２６】
[0045]  パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。
【００２７】
[0046]  本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって、あるいは液浸液の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学系、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。
【００２８】
[0047]  本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、上述のプログラマブルミラーアレイを採用しているもの、または反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。
【００２９】
[0048]  リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。
【００３０】
[0049]  また、リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を満たすように、比較的高屈折率を有する液体（例えば水）によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであってもよい。また、リソグラフィ装置内の別の空間（例えば、マスクと投影システムとの間）に液浸液を加えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させることで当技術分野において周知である。本明細書において使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、単に、露光中、投影システムと基板との間に液体があるということを意味するものである。
【００３１】
[0050]  図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受ける。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射は、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。
【００３２】
[0051]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯといったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
【００３３】
[0052]  放射ビームＢは、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを通り抜けた後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、２−Ｄエンコーダまたは静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に示されていない）を使い、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後またはスキャン中に、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。通常、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２ポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。
【００３４】
[0053]  パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２と、を使って位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。マーカをできる限り小さくして隣接するフィーチャと異なる結像又は処理条件を必要としないことが望ましい場合、ダイの内部であって、デバイスフィーチャの間に小型のアライメントマーカが含まれていてもよい。アライメントマーカを検出するアライメントシステムについては、以下にさらに説明する。
【００３５】
[0054]  例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
【００３６】
[0055]  １．ステップモードにおいては、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
【００３７】
[0056]  ２．スキャンモードにおいては、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
【００３８】
[0057]  ３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
【００３９】
[0058]  上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
【００４０】
[0059]  リソグラフィ装置ＬＡは、２つの基板テーブルＷＴａ、ＷＴｂと、相互に基板テーブルを交換可能な露光ステーションと測定ステーションという２つのステーションとを有する、いわゆるデュアルステージ型の装置である。一方の基板テーブル上の１つの基板が露光ステーションで露光されている間、測定ステーションで他方の基板テーブル上に別の基板を装填して種々の予備工程を行うことができる。予備工程は、レベルセンサＬＳを使って基板の表面制御をマッピングすること、および、アライメントセンサＡＳを使って基板上のアライメントマーカの位置を測定することを含んでよい。これにより、装置のスループットの大幅な上昇が可能になる。位置センサＩＦが、測定ステーションにいる間だけでなく露光ステーションにある間も基板テーブルの位置を測定することができるものでない場合、両方のステーションにおいて基板テーブルの位置を追跡できるように第2の位置センサを設けてもよい。
【００４１】
[0060]  図２に示されるように、リソグラフィ装置ＬＡはリソグラフィセルＬＣ（リソセルまたはクラスタとも呼ばれることがある）の一部を形成し、リソグラフィセルＬＣは基板上に露光前および露光後の処理を実施する装置をも含む。これらは、レジスト層を堆積するためのスピンコータＳＣと、露光されたレジストを現像するためのデベロッパＤＥと、冷却プレートＣＨとベークプレートＢＫと、を含む。基板ハンドラ（またはロボット）ＲＯは、入力／出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を獲得し、それらの基板を異なる処理装置間において移動させ次にリソグラフィ装置のローディングベイＬＢまで運ぶ。多くの場合まとめてトラックと呼ばれるこれらのデバイスは、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、トラック制御ユニットＴＣＵはそれ自体がリソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置も制御する監視制御システムＳＣＳによって制御される。そのため、スループットおよび処理効率を最大化するために異なる装置を作動させることが可能である。
【００４２】
[0061]  図３（ａ）は、本発明の実施形態における使用に最適なミクロ回折ベースオーバーレイ（μＤＢＯ）メトロロジ装置を示す。図３（ｂ）では、ターゲット格子Ｔおよび回折光がより詳細に図示されている。μＤＢＯメトロロジ装置は、独立した装置であるか、あるいは例えば、測定ステーションにおいてリソグラフィ装置ＬＡ内に組み込まれるかまたはリソグラフィセルＬＣ内に組み込まれてよい。装置にわたり複数の分岐を有する光軸は、点線Ｏで表される。本装置では、光源１１（例えば、キセノンランプ）から発した光は、レンズ１２、１４および対物レンズ１６を含む光学系によりビームスプリッタ１５を介して基板Ｗ上に誘導される。これらのレンズは、４Ｆ配置の２重シーケンスで配置されてよい。変わらずに、ディテクタ上に基板イメージを提供すると同時に空間周波数フィルタリングのために中間瞳面へのアクセスを可能にするのであれば、異なるレンズ配置も使用可能である。そのため放射が基板上に入射する角度範囲は、基板面の空間スペクトルを表す面（ここでは、（共役）瞳面と呼ばれる）における空間強度分布を規定することにより選択可能である。特にこれは、対物レンズ瞳面の逆投影像である面において、レンズ１２および１４の間に適切な形態のアパーチャプレート１３を挿入することにより達成可能である。図示された例ではアパーチャプレート１３は、１３Ｎおよび１３Ｓと表示が付けられた異なる形態を有し、異なる照明モードが選択されることを可能にする。本例における照明システムは、オフアクシス照明モードを形成する。第１の照明モードでは、アパーチャプレート１３Ｎは、説明のためにのみ「北」と表された方向からのオフアクシスを提供する。第２の照明モードでは、「南」と表された反対の方向からではあるが、同様の照明を提供するためにアパーチャプレート１３Ｓが使用される。異なるアパーチャを用いることにより、その他の照明モードが可能となる。所望の照明モード外からの不要の光の一切は、所望の測定信号に干渉することから、残りの瞳面は暗くあるのが望ましい。
【００４３】
[0062]  図３（ｂ）に示されるように、ターゲット格子Ｔは、基板Ｗが対物レンズ１６の光軸Ｏに垂直な状態で配置される。軸Ｏ外の角度から格子Ｔ上に衝突する照明光線Ｉは、１つのゼロ次光線（実線０）および２つの第１次光線（点鎖線＋１および二重点鎖線−１）を生じさせる。過充填された小さいターゲット格子では、これらの光線は、メトロロジターゲット格子Ｔおよびその他のフィーチャを含む基板の領域を覆う複数の平行光線の１つでしかないことを記憶されたい。プレート１３におけるアパーチャは（有用な量の光を取り込むために必要な）有限の幅を有しているため、入射光Ｉは実際、ある範囲の角度を占め、回折光０および＋１／−１は拡散する。小さいターゲットの点像分布関数によれば、各次数＋１および−１は図示の理想的な光線ではなく、ある範囲の角度にわたってさらに拡散する。対物レンズに入射する１次光が中央の光軸に近接して位置合わせされるように、格子ピッチおよび照明角は設計および調整できる。図３（ａ）および３（ｂ）に示される光線は、図においてより簡単に識別可能となることのみを目的として、軸外に示される。
【００４４】
[0063]  少なくとも、基板Ｗ上のターゲットにより回折された０および＋１次は、対物レンズ１６によって集光されビームスプリッタ１５を通して戻るように誘導される。図３（ａ）を再び参照するに、北（Ｎ）および南（Ｓ）と表示が付けられた直径方向に対向するアパーチャを指定することにより、第１および第２の照明モードの両方が示される。入射光線Ｉが光軸の北側から入射する場合に、アパーチャプレート１３Ｎを使用して第１照明モードが適用され、＋１（Ｎ）と表示がつけられた＋１回折光線が対物レンズ１６に入射する。対して、アパーチャプレート１３Ｓを使用して第２の照明モードが提供される場合には、−１次回折光線（−１（Ｓ）と表示が付けられる）がレンズ１６に入射する光線である。
【００４５】
[0064]  第２のビームスプリッタ１７は、回折されたビームを２つの測定分岐に分割する。第１測定分岐では、光学系１８は、ゼロ次および１次回折ビームを用いて、第１のセンサ１９（例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ）上のターゲットの回折スペクトル（瞳面イメージ）を形成する。各回折次数は、センサの異なる点に当たることにより、イメージ処理によって次数を比較対照することを可能にする。瞳面イメージは、センサ１９によって捕捉され、メトロロジ装置の焦点合わせおよび／または１次ビームの強度測定の正規化に使用可能である。瞳面イメージは、再構築などの数多くの測定目的に用いることもできるが、それは本開示の主題ではない。
【００４６】
[0065]  第２の測定分岐では、光学系２０、２２は、基板Ｗ上のターゲットのイメージをセンサ２３（例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ）上に形成する。第２の測定分岐では、アパーチャ絞り２１は瞳面に共役な面に提供される。アパーチャ絞り２１は、ゼロ次回折ビームを遮断するように機能し、それによりセンサ２３上に形成されるターゲットのイメージは、−１次または＋１次回折ビームからのみ形成される。センサ１９および２３によって捕捉されたイメージは、イメージプロセッサおよびコントローラＰＵに出力され、
イメージプロセッサおよびコントローラＰＵの機能は実行中の測定の具体的な種類に依存する。本明細書で使用される「イメージ」という用語は、広範な意味で使用されていることに留意されたい。−１次および＋１次のうちの一つのみが存在する場合には、そのような格子線のイメージは形成されない。
【００４７】
[0066]  図３に示される特定の形態のアパーチャプレート１３および視野絞り２１は、単なる例である。本発明の別の実施形態では、ターゲットのオンアクシス照明が使用され、オフアクシスアパーチャを有するアパーチャ絞りが、実質的に回折された光の１次のみをセンサに送るように使用される。さらに別に実施形態では、２次、３次およびそれ以上の次数のビーム（図3には示されず）が、測定において１次ビームの代わりにまたは１次に加えて使用可能である。
【００４８】
[0067]  照明を、これらの異なるタイプの測定に適用可能にするために、アパーチャプレート１３は、所定の位置に所望のパターンを運ぶように回転するディスクの周りに形成されるいくつかのアパーチャパターンを含み得る。代替的にまたは付加的には、同じ効果を達成するために、プレート１３のセットが提供および交換可能である。変形可能なミラーアレイまたは透過型空間視野モジュレータなどのプログラム可能な照明デバイスもまた使用可能である。可動ミラーまたはプリズムは、照明モードを調整するための別の方法として使用可能である。
【００４９】
[0068]  アパーチャプレート１３に関連して説明されたように、結像のための回折次数の選択は、瞳絞り２１を変更すること、または、異なるパターンを有する瞳絞りで置き換えること、または、固定視野しぼりをプログラム可能な空間光モジュレータで代用すること、により代替的に達成可能である。その場合には、測定光学系の照明側は、一定であってよいが、その一方で、結像面が第１および第２のモードを有することとなる。つまり本開示では、事実上３種類の測定法があり、それぞれ各自の利点および欠点がある。1つの方法では、照明モードは異なる次数を測定するように変更される。別の方法では、結像モードが変更される。３つ目の方法では、照明および結像モードは変更されずにいるが、ターゲットが１８０°回転される。いずれの場合においても所望の効果、つまりターゲットの回折スペクトルにおいて互いに対称の非ゼロ次回折放射の第１および第２部分を選択することは、同じである。原理上、望ましい次数の選択は、照明モードおよび結像モードの同時変更の組み合わせにより取得可能であるが、これは不都合をもたらしても利点をもたらすものではない可能性があるため、これ以上説明はしない。
【００５０】
[0069]  本例示において結像に使用される光学系は、視野絞り２１によって制限される広い入射瞳を有するが、別の実施形態または用途では、結像系自体の入射瞳のサイズは、所望の次数に制限するほど小さくあってよく、そのため視野絞りとしても機能し得る。図３（ｃ）および（ｄ）では、以下に説明するように使用可能である異なるアパーチャプレートが示される。
【００５１】
[0070]  典型的には、ターゲット格子は南北または東西に走る格子線と位置合わせされる。つまり格子は、基板ＷのＸ方向またはＹ方向に位置合わせされる。アパーチャプレート１３Ｎまたは１３Ｓは、1つの方向（設定によってはＸまたはＹ）に向けられた格子の測定にのみ使用可能であることに留意されたい。直交格子の測定については、９０°および２７０°のターゲットの回転を実施してもよい。しかしながら、便宜上、図３（ｃ）に示されるアパーチャプレート１３Ｅまたは１３Ｗを使用して、東または西からの照明が照明光学系に提供される。アパーチャプレート１３Ｎから１３Ｗは、個別に形成されかつ相互に交換可能であるか、または９０、１８０または２７０°回転可能な単一のアパーチャプレートであってもよい。既に述べたように、図３（ｃ）に示されるオフアクシスアパーチャは、照明アパーチャプレート１３の代わりに視野絞り２１に設けられてよい。その場合には、照明はオンアクシスである。
【００５２】
[0071]  図３（ｄ）は、第１および第２対の照明モードを組み合わせるために使用可能であるアパーチャプレートの第３対を示す。アパーチャプレート１３ＮＷは北および東にアパーチャを有する一方、アパーチャプレート１３ＳＥは南および西にアパーチャを有する。これらの異なる回折信号間のクロストークはあまり大きくないという条件で、ＸおよびＹ格子両方の測定を、照明モードを変更することなく実施可能である。
【００５３】
[0072]  図４は、既知の手法により基板上に形成された複合ターゲットを示す。複合ターゲットは、メトロロジ装置の照明ビームにより形成された測定スポット３１内に全て入るように密接に位置決めされた４つの格子３２〜３５を含む。したがって、４つのターゲットは、全て同時に照明されかつ同時にセンサ１９および２３上に結像される。オーバーレイ測定に特化した一例では、格子３２〜３５自体が基板Ｗ上に形成された半導体デバイスの異なる層にパターン付されたオーバーレイ格子により形成された複合格子である。複合格子の異なる部分が形成された層と層の間のオーバーレイの測定を容易にするため、格子３２〜３５は異なるバイアスをかけられたオーバーレイオフセットを有し得る。また、入射する放射をＸおよびＹ方向に回折するように、格子３２〜３５は、図示のごとくその向きが異なっていてもよい。一実施例では、格子３２および３４のそれぞれは、＋ｄ、−ｄのバイアスを持つＸ方向格子である。これは、格子３２は、その重なりあう成分として、両成分がその公称位置に正確に印刷された場合、一方の成分が他方の成分に対して距離ｄだけオフセットされるように配置された成分を有することを意味する。格子３４は、その成分として、完全に印刷された場合に、第１の格子などに対して反対方向にｄのオフセットが生じるように配置された成分を有する。格子３３および３５は、それぞれ＋ｄおよび−ｄのオフセットを有するＹ方向格子である。４つの格子が図示されているが、別の実施形態では所望の精度を得るためにより大きなマトリクスが必要となる可能性がある。例えば、９つの複合格子からなる３×３アレイは、−４ｄ、−３ｄ、−２ｄ、−ｄ、０、＋ｄ、＋２ｄ、＋３ｄ、＋４ｄのバイアスを有し得る。これらの格子の個別のイメージは、センサ２３により捕捉されるイメージにおいて特定することができる。
【００５４】
[0073]  図５は、図３の装置において図４のターゲットを使用し、図３（ｄ）のアパーチャプレート１３ＮＷまたは１３ＳＥを使用することにより、センサ２３上に形成されセンサ２３によって検知され得るイメージの一例を示す。瞳面イメージセンサ１９は異なる個々の格子３２〜３５を分解することはできないが、イメージセンサ２３はそのようにすることができる。暗い四角形は、センサ上のイメージの視野を表し、そこには基板上の照明されたスポット３１が対応する円形エリア４１に結像される。このうち、四角形のエリア４２〜４５は、小さいターゲット格子３２〜３５のイメージを表している。格子が製品エリア内に位置している場合、製品フィーチャもこのイメージフィールドの周辺部で視認できる場合がある。イメージプロセッサ・コントローラＰＵは、パターン認識を使用してこれらのイメージを処理し、格子３２〜３５の個別のイメージ４２〜４５を特定する。このようにして、センサフレーム内の特定の位置に極めて精密にイメージを位置合わせする必要がなくなり、測定装置全体のスループットが大きく向上する。しかしながら、結像プロセスがイメージフィールド全体における不均一性の影響を受ける場合、正確なアライメントの必要性は残る。本発明の一実施形態では、４つの位置Ｐ１〜Ｐ４が特定され、格子はこの判明した位置と可能な限り位置合わせされる。
【００５５】
[0074]  一度格子の個別のイメージが特定されると、これらの個別のイメージの強度が、例えば特定された領域内の選択されたピクセル強度値の平均または和を求めるなどして、測定可能となる。イメージの強度および／またはその他の特性は、互いに比較可能である。これらの結果は、リソグラフィプロセスの異なるパラメータを測定するために組み合わされることができる。オーバーレイ精度は、そのようなパラメータの重要な例であり、２つのリソグラフィ層の横方向の位置合わせの基準である。オーバーレイは、例えば、底部格子の上部の中心部と底部格子に対応する上部格子の底部の中心部との間の横方向の位置の差としてより具体的に規定することができる。
【００５６】
[0075]  暗視野メトロロジの例は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる文書である国際公開第２００９／０７８７０８号および国際公開第２００９／１０６２７９号において見つけることができる。本技術のさらなる発展は、米国特許出願公開第２０１１／００２７７０４号明細書、米国特許出願公開第２０１１／００４３７９１号明細書および米国特許出願公開第２０１２／０１２３５８１号明細書に記載されている。これらのすべての出願の内容もまた、参照により本明細書に組み込まれている。
【００５７】
[0076]  図６は、例えばＷＯ２０１１／０１２６２４の出願に記載された方法を使用して、＋１次および−１次暗視野イメージにおける成分格子３２〜３５の強度を比較することで判明するこれらの格子の非対称性から、どのようにしてこれらの格子を含む２つの層の間のオーバーレイエラーを測定するかを示す。ステップＳ1では、基板、例えば、半導体ウェーハが図２のリソグラフィックセルにより１回または複数回処理され、オーバーレイターゲット３２〜３５を含む構造が作り出される。Ｓ２では、図３のメトロロジ装置を使用して、１次回折ビームのうちの一方のみ（例えば−１）を使って格子３２〜３５のイメージを得る。次に、照明モードを変更する、または結像モードを変更する、またはメトロロジ装置の視野内で基板Ｗを１８０°回転させることにより、他方の第１回折ビーム（＋１）を使用して格子の第２のイメージが取得できる（ステップＳ３）。結果として、＋１回折放射が第２のイメージにおいて捕捉される。
【００５８】
[0077]  各イメージにおいて、第１次回折放射の半分のみを含ませることにより、本明細書に記載される「イメージ」が従来の暗視野顕微鏡イメージではないことに留意されたい。個別の格子線は分解されず、各格子は、単に一定の強度レベルのエリアとして表される。ステップＳ４では、関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ＝ＲＯＩ）は、強度レベルが測定される各成分格子のイメージ内で慎重に特定される。これは、特に個別の格子イメージのエッジ周辺では、強度値は全体的なエッジ効果に加えて、レジスト厚み、組成、ライン形状といったプロセス変数に強く依存する可能性があるためである。
【００５９】
[0078]  各個別の格子についてＲＯＩが特定され、その強度が測定された後に、格子構造の非対称性、したがってオーバーレイエラーが特定できる。これは、ステップＳ５でイメージプロセッサ・コントローラＰＵが各格子３２〜３５の＋１次及び１次で得られる強度値を比較してその強度差を特定し、（Ｓ６）で格子のオーバーレイバイアスについての知識からターゲットＴ近傍でのオーバーレイエラーを決定することによりなされる。
【００６０】
[0079]  上述の先行出願では、上述の基本方法を使用したオーバーレイ測定の質を高めるための種々の技術が開示されている。例えば、イメージ間の強度の差は、ターゲットにおける非対称性に純粋に起因するのではなく、異なる測定において使用された光路における差に起因し得る。照明源１１は、照明スポット３１の強度および／または位相が均一ではないものである場合がある。例えば、センサ２３のイメージフィールドにおけるターゲットイメージの位置を参照することにより、そのようなエラーを最小化するように補正が決定され、かつ適用されることができる。これらの技術は先行出願において説明されているため、本明細書ではさらに詳細な説明を行わないこととする。これらの技術は、以下に記述される、本出願に新しく開示された技術と組み合わせて使用することができる。
【００６１】
[0080]  本方法によるオーバーレイ測定は、測定された非対称性は格子層間の実際のオーバーレイシフトにのみ比例すると仮定する。しかしながら、測定された非対称性は、格子の製造において生じるフィーチャ非対称性の効果の影響も受けるため、必ずしもそうであるとは限らない。これらのフィーチャ非対称性の効果は、側壁角の非対称性および床面傾斜を含み、１次非対称性ベースのオーバーレイ測定を乱す。これは結果として、測定にバイアスをかけることにつながり、そのため不正確なオーバーレイ測定が生じる。
【００６２】
[0081]  図７は、図６のフローチャートのステップＳ６を適応させたフローチャートであり、負にバイアスをかけた格子Ａ−の非対称性の関数として正にバイアスをかけた格子Ａ＋の非対称性を決定することで、Ａ＋対Ａ−回帰を使用して回折ベースのオーバーレイ測定（ＤＢＯおよびμＤＢＯ）を分析するためのフローチャートである。ステップＳ６−１ではＡ＋およびＡ−は、複数のまたは異なる測定された瞳ピクセルおよび／または複数のまたは異なる波長-偏光組み合わせに対して（すなわち、複数の異なる照明条件または照明「レシピ」（ｒｅｃｉｐｅ）に対して）決定される。それに続いて、ステップＳ６−２ではＡ＋の決定された値は、Ａ−の決定された値に対してプロットされ、オーバーレイが引き起こされる。
【００６３】
[0082]  図８は、存在する非対称性はバイアスおよびオーバーレイによる非対称性のみであるようにした、一切のフィーチャ非対称性を有さないオーバレイ格子に対するＡ＋対Ａ−のプロット図である。この場合、Ａ＋およびＡ−間の関係は、原点を通る直線上に位置する。驚くべきことに、全ての測定された波長-偏光組み合わせはこの線上に位置する。この線の傾きは、オーバーレイに関連する。図は、以下の４つの線を示す。
【００６４】
[0083]  ＯＶ＝０と表示が付けられた点線は、−１の傾きを有するゼロオーバーレイを示す線であり；
【００６５】
[0084]  ＯＶ→∞と表示が付けられた点線は、無限に近づくオーバーレイを示す＋１の傾きを有する線であり；
【００６６】
[0085]  ＯＶ＜０と表示が付けられた実線は、ゼロより少ないオーバーレイを示す−１より少ない傾きを有する線であり；
【００６７】
[0086]  ＯＶ＞０と表示が付けられた実線は、ゼロより大きいオーバーレイを示す−１より大きい傾きを有する線である。
【００６８】
[0087]  さらには、ｄが格子バイアスである場合に、＋ｄと同等のオーバーレイは、ｙ軸沿いのプロットされた線に繋がり、−ｄと同等のオーバーレイはｘ軸沿いのプロットされた線に繋がることがわかる。
【００６９】
[0088]  Ａ＋対Ａ−回帰を以下のために使用することが提案されている。
【００７０】
[0089]  データセットを通ってフィットする線の傾き（線は必ずしも原点を通ってフィットしない）を特定することにより、フィーチャ非対称性に起因する寄与がない場合の正しいオーバーレイを測定することと；
【００７１】
[0090]  原点から（すなわち、切片項から）の線のオフセットを介してウェーハにわたるフィーチャ非対称性の分析を可能にすることと；
【００７２】
[0091]  フィーチャ非対称性に対して最も感応性が低い波長-偏光組み合わせの選択により照明レシピの最適化を実行すること。
【００７３】
[0092]  図９は、ステップＳ６−２でプロットされ得るような、Ａ＋対Ａ−のプロットであり、これらの態様の最初の２つを示す。上述の既知の方法によると、データポイント９３０は原点を通る線９００がフィットされる。しかしながらこの実施形態では、データポイントは、必ずしも原点を通らない線９１０により最適のフィット方法（例えば、最小二乗）に従ってフィットされる（ステップＳ６−３）。このようにして、オーバーレイは依然として線９１０の傾きから計算可能であり（ステップＳ６−４）；線９１０は一切のフィーチャ非対称性を有さない同じ測定構造であると認められることを表示する線９２０に平行であることがわかる。線９２０から線９１０のオフセットである、線９１０の軸切片（線９１０と同じ傾きを有するが、原点を通じてプロットされた線）は、フィーチャ非対称性の効果を定量的に示す（ステップＳ６−５）。
【００７４】
[0093]  ｄ（ターゲットの２つの対称的にバイアスがかけられた格子のオーバーレイバイアス）と傾き（線９１０の傾き）を用いて、図９から以下のようにオーバーレイは計算可能である（非対称性とオーバーレイと間の線形関係を用いる）。
【数１】
2018142006.tif 000003
【００７５】
[0094]  ピッチ同期的サイン関係式については、オーバーレイは同様に、以下のように理解される。
【数２】
2018142006.tif 000004
ここでは、ピッチは格子ピッチである。
【００７６】
[0095]  図１０ａは、一切のフィーチャ非対称性を有さない格子に対する異なる偏光−波長組み合わせの（シミュレートされた）データについてのＡ＋対Ａ−のプロットである。既に説明されたように、全てのデータが同じ線上にフィットすることがわかる。図１０ｂは、図１０ａのプロット図と似たようなプロット図を示すが、特に０．５ｎｍの床面傾斜においてフィーチャ非対称性が存在する。いずれの場合においても、丸で印付けられたデータはＴＥ放射を示し、十字で印付けられたデータはＴＭ放射を示す。ここでは示されていないが、線沿いの位置の大部分は波長（特定の偏光について）により決定され、そのため短い（紫色の）波長は線の上端において見られる傾向にあり（Ａ＋＝６〜８）、長い（赤い）波長は線の下端において見られる傾向にある。
【００７７】
[0096]  図１０ｂからは、直線相関からの波長依存偏差および偏光依存偏差が、原点付近の領域１０００において観察されることがわかる。オーバーレイ感度は、本例示における０．５ｎｍの床面傾斜では、ＴＥ偏光に対しては最小である。さらには、最大Ｋ値（オーバーレイおよび非対称性の間の比例定数）、すなわちオーバーレイに対して最大の感度、を有するデータも容易に特定可能であり、このデータ１０１０は原点から最遠の直線相関を依然として示すデータ１０１０である。この例におけるデータ１０１０は、短い波長（紫色の）領域における放射のデータである。結果としてこのようなプロット図は、格子の測定に使用された際には、オーバーレイに対して最も感度が高くフィーチャ非対称性に対して最も依存性の低いデータ１０１０が生成される、最適な照明レシピ（任意ステップＳ６−６）の選択を可能にする。
【００７８】
[0097]  実際的なオーバーレイレシピの最適化においては、ウェーハ上のすべてのあり得るフィーチャ非対称性（例えば、縁における）が考慮されるように、異なる色および偏光に対してウェーハにわたり複数の測定が実施されるべきである。一度最適のレシピが選択されると、この単一の波長-偏光-アパーチャの組み合わせを用いて測定を実施することができる。
【００７９】
[0098]  いずれの単一の波長-偏光-アパーチャの組み合わせも十分なフィーチャ非対称性ロバスト性を提供していないのであれば、この方法を上述されたＡ＋対Ａ−回帰分析と組み合わせて使用することで、２つまたは３つの設定の組み合わせを特定することが可能である。これは、各個別の設定がデータ入力のクラウドを作り出す際の事例であり、２〜３の設定を通る線は非ゼロ軸カットオフを示し、そのような線の傾きはなおも比較的非対称のロバストオーバーレイデータを生成する。そのためには、実際のオーバーレイ測定のために２つまたは３つの設定が必要とされる。
【００８０】
[0099]  図１１は、結果としてフィーチャ非対称性は、非対称性Ａ対オーバーレイＯＶのグラフ上にプロットされたデータにおける垂直オフセットＫ０に繋がることを示す。線１１００は、非対称性を有さない格子構造のデータをフィットし、線１１１０はいくらかの非対称性を有する格子構造のデータをフィットする。Ａ＝Ｋ１  ｓｉｎ  （ＯＶ）であることが示される。
【００８１】
[00100]  極めて大きいフィーチャ非対称性に関して、本明細書に記載された方法は、線からの著しい偏差を示す。これは、図１２ａにおいて示され、図１２ａは大きいフィーチャ非対称性を有する格子のＡ＋対Ａ−プロット図上のシミュレーションデータを示す（注：Ｋ０は本モデルにおいては瞳にわたり一定である）。示されるように、データポイントは線上に位置せずまたは線の近くに全て位置しないことから、データのフィッティングを極めて困難にしている。
【００８２】
[0100]  これに対処するために、上記方法に加えて、第３の格子（または格子対）が使用可能であり、それにより格子構造は３つの異なるバイアスを有する格子を備える。特定の実施形態では、＋ｄおよび−ｄ格子に加えて、一切のバイアスのかかっていない格子が提供される。これにより、相対的非対称性の抽出が可能となり、相対的非対称性は、Ａ０がゼロベースの格子の非対称性である、Ａ＋−Ａ０対Ａ−−Ａ０（図１１ｂ）のグラフ上にプロットすることができる。結果として生じるデータは、フィーチャ非対称性に対する感度が一層低いため（全てのデータポイントは原則的に同じ線上に位置する）、大きなフィーチャ非対称性が存在する場合においてもオーバーレイの抽出を可能にすることがわかる。本実施形態では、Ｋ０は瞳にわたり変化することができることに留意されたい。そのような測定は、スタックにフィーチャ非対称性が存在するかどうか決定するために使用可能である。この方法を用いて、非対称性Ａは以下として計算することができる。
Ａ＝Ｋ０＋Ｋ１ ｓｉｎ（ＯＶ）
【００８３】
[0101]  これは、以下のバイアスが２つである例と比較して、エラーの減少をもたらすものである。
【数３】
2018142006.tif 000005
【００８４】
[0102]  この方法のための適切な格子構造は、図１３に図示される。それは、負のバイアス−ｄがかかった相互に垂直な２つの格子と、バイアスのかからない相互に垂直な２つの格子と、正のバイアス＋ｄがかかった相互に垂直な２つの格子と、を含む。そのような格子構造は、μＤＢＯターゲットに使用される小さなターゲットの設計に直接適用可能である。
【００８５】
[0103]  本方法は、本明細書に記載されたその他のものとも組み合わせ可能である。例えば、最も感知しにくい波長および偏光を実験的に選択することで、レシピを最適化することにより、プロセス−非対称性感度は低減可能である。
【００８６】
[0104]  要するに、第１バイアス非対称性対第２バイアス非対称性回帰を使用したオーバーレイ分析およびレシピ選択方法は以下を含み得る。
【００８７】
[0105]  最小「瞳−シグマ」の分析（線上に最適にフィットするレシピ設定、例えば最小二乗という意味において）と；
【００８８】
[0106]  処理−非対称性感度の分析（原点に対するこの線のオフセット、あるいは線形依存性がない場所）と；
「線形」および「ＡＴＡＮ」モデルの瞳にわたるモデル−一貫性のテストと；
ウェーハにわたる処理非対称性(process asymmetry)の分析。
【００８９】
[0107]  加えて、提案されたレシピの選択肢およびオーバーレイ分析方法は、実行にあたってはスタック情報を必要としないことに留意されたい。
【００９０】
[0108]  瞳ベースの分析については、本明細書に開示された方法はＫ値（オーバーレイと非対称性との間の比例因子）が符号を変えるデータポイントを正確に含む。これにより、良好な測定のための使用可能なレシピ設定範囲が潜在的に拡張され、（例えば）直線性範囲などのその他のパラメータに基づく選択を可能とする。
【００９１】
[0109]  オーバーレイは、図９に示されるような回帰した線９１０の傾きから推定可能であることが上記説明で開示されている。スタックにおけるフィーチャ非対称性は、回帰ラインが原点から離れてシフトすることをもたらす。この回帰線におけるシフトは、フィーチャ非対称性を効果的に観察する。
【００９２】
[0110]  この測定された非対称性シフトを使用して、ウェーハにわたる推定されたオーバーレイを補正することがさらに提案される。ウェーハの測定結果が与えられると、推定されたオーバーレイと測定された非対称性シフト間の共分散は、ウェーハにわたるこれらの２つの測定の間に相関があることを明確に示す。そのため、測定された非対称性シフトの関数としてウェーハにわたる推定されたオーバーレイを補正することが提案される。最適な補正を導き出すために、ＴＥ偏光放射により推定されたオーバーレイとＴＭ偏光放射により推定されたオーバーレイとの間の差を最小化する最小化（例えば、最小二乗などの線形最小化）がセットアップ可能である。
【００９３】
[0111]  そのような方法は、以下のステップを含み得る。
【００９４】
[0112]  ＴＥ偏光放射とＴＭ偏光放射の両方を（個別に）用いてウェーハ上の複数の位置に方法のステップＳ６−１からステップＳ６−５を実施すること。これらの測定の結果、ＴＥ偏光放射とＴＭ偏光放射の両方について各ウェーハ位置におけるオーバーレイ（線傾き）および処理非対称性（線のオフセット）の推定値が取得される。
【００９５】
[0113]  従前のステップにおいて測定された処理非対称性の関数としてウェーハにわたる推定されたオーバーレイについての修正箇所を見つけるために、ＴＥ偏光放射により推定されたオーバーレイとＴＭ偏光放射により推定されたオーバーレイとの間の差を最小化すること。
【００９６】
[0114]  図１４は、記載されたように処理非対称性の修正を行うことは、ＴＥおよびＴＭ放射により推定されたオーバーレイ間の差を最小化することを示す。図１４（ａ）および１４（ｂ）は、ＴＥ放射およびＴＭ放射をそれぞれ使用してウェーハにわたって実施された未修整のオーバーレイ測定の画像を示す。図１４（ｃ）は、図１４（ａ）および１４（ｂ）の測定間の差である。図１４（ｄ）および１４（ｅ）は、ＴＥ放射およびＴＭ放射をそれぞれ使用してウェーハにわたって実施されたオーバーレイ測定の画像であって、本実施形態により修正された画像を示す。図１４（ｆ）は、図１４（ｄ）および１４（ｅ）の測定間の差である。ＴＥオーバーレイ測定およびＴＭオーバーレイ測定間の差は、未修整のオーバーレイ測定よりも修正されたオーバーレイ測定においての方が小さいということが明らかである。
【００９７】
[0115]  本方法の有効性のさらなる根拠として、３つの個別の波長ＴＥ／ＴＭ測定対に相当する３つの個別のデータセットにわたってオーバーレイが独立して計算された。これら３つのセット間の推定されたオーバーレイの差が考慮された。個別の波長および偏光を用いて測定されたオーバーレイの差のＲＭＳは、ｘおよびｙ方向の両方において０．２ｎｍの改善が見られ、結果として精度が７０％向上した。
【００９８】
[0116]  さらには、本明細書で開示された技術は、標準ターゲットとも呼ばれる、大きなスキャトロメータターゲットにも適用可能であることが言及されている。図３の装置を使用して、例えば、これらの大きなターゲットにおけるオーバーレイは、暗視野結像分岐およびセンサ２３において行われた測定の代わりにあるいは測定に加えて、瞳イメージセンサ１９を使用して角度分解スキャトロメトリによって測定可能である。
【００９９】
[0117]  この提案におけるターゲットは、底部格子非対称性（ＢＧＡ）を考慮に入れない標準オーバーレイ計算法（「非線形」および「ＡＴＡＮ」法）が、測定から適用されること許容する。
【０１００】
[0118]  上述のターゲット構造は、測定を目的として特に設計および形成されたメトロロジターゲットである一方で、別の実施形態では、基板上に形成されたデバイスの機能部分であるターゲット上で特性が測定され得る。多くのデバイスは、規則的な格子様の構造を有する。本明細書で使用される「ターゲット格子」および「ターゲット構造」という用語は、構造が実施されている測定に対してその測定専用に提供されていることを必要としない。
【０１０１】
[0119]  基板およびパターニングデバイス上に実現されたターゲットの物理的格子構造に関連して、一実施形態は基板上のターゲットを測定する方法および／またはリソグラフィプロセスについての情報を取得するために測定を分析する方法が記載された機械可読命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラムを含み得る。このコンピュータプログラムは、例えば、図３の装置におけるユニットＰＵおよび／または図２の制御ユニットＬＡＣＵ内において実行され得る。また、そのようなコンピュータプログラムがその内部に保存されたデータ記録媒体（例えば、半導体メモリ、磁気または光学ディスク）が提供され得る。例えば、図３に示される種類の既存のメトロロジ装置が既に製造中であるかつ／または使用中である場合には、発明は、更新されたコンピュータプログラム製品の提供によりプロセッサが改変されたステップＳ６（ステップＳ６−１からＳ６−６を含む）を実施し、それによりフィーチャ非対称性に対して低減した感度でオーバーレイエラーを計算することが実行可能である。プログラムは、適切な複数のターゲット構造上の非対称性の測定のためにステップＳ２〜Ｓ５を実施するように、光学系および基板サポートなどを制御するよう任意に配置されてよい。
【０１０２】
[0120]  光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せを適用することによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
【０１０３】
[0121]  本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長、またはおよそこれらの値の波長を有する）、および極端紫外線（ＥＵＶ）（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
【０１０４】
[0122]  「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光コンポーネントを含む様々な種類の光コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。
【０１０５】
[0123]  特定の実施形態の以上の説明は、本発明の全般的性質を完全に明らかにしているため、当該分野の技術の範囲内の知識を適用することにより、他の者が、本発明の基本概念を逸脱することなく、過度の実験の必要なく容易に、かかる特定の実施形態をさまざまな用途に合わせて変形および／または適合させることができるだろう。したがって、そのような適合及び変形は、本明細書に提示された教示及び手引きに基づき、開示された実施形態の均等物の意味及び範囲内であることが意図される。本明細書中の表現又は用語は、限定ではなく例示による説明を目的とするものであり、本明細書の用語又は表現は、当業者により上記教示及び手引きに照らして解釈されるべきことを理解すべきである。
【０１０６】
[0124]  本発明の広さ及び範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきでなく、以下の請求の範囲及びその均等物に基づいてのみ画定されるべきである。
【０１０７】
[0125]  当然のことながら、請求の範囲の解釈には、概要及び要約部分ではなく、詳細な説明部分が用いられることが意図されている。概要及び要約部分は、本発明者（ら）が考える本発明の１つまたは複数の例示的な実施形態を記載し得るが、それがすべてではなく、したがって、いかなる意味においても本発明及び添付の請求の範囲を限定することを意図していない。
【０１０８】
[0126]  これまで、特定の機能の実施及びそれらの関係を示す機能的構成単位を用いて本発明を説明してきた。これらの機能的構成単位の境界は、説明の便宜上、本明細書において任意に定められたものである。かかる特定の機能及びそれらの関係が適切に実行される限り、別の境界を定めることが可能である。
【０１０９】
[0127]  特定の実施形態の以上の説明は、本発明の全般的性質を完全に明らかにしているため、当該分野の技術の範囲内の知識を適用することにより、他の者が、本発明の基本概念を逸脱することなく、過度の実験の必要なく容易に、かかる特定の実施形態をさまざまな用途に合わせて変形および／または適合させることができるだろう。したがって、そのような適合及び変形は、本明細書に提示された教示及び手引きに基づき、開示された実施形態の均等物の意味及び範囲内であることが意図される。本明細書中の表現又は用語は、限定ではなく説明を目的とするものであり、本明細書の用語又は表現は、当業者により上記教示及び手引きに照らして解釈されるべきことを理解すべきである。
【０１１０】
[0128]  本発明の広さ及び範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきでなく、以下の請求の範囲及びその均等物に基づいてのみ画定されるべきである。
【図１】
2018142006.tif 000006
【図２】
2018142006.tif 000007
【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
2018142006.tif 000020
【図１２ａ】
2018142006.tif 000021
【図１２ｂ】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１４ｄ】
2018142006.tif 000027
【図１４ｅ】
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【図１４ｆ】
2018142006.tif 000029
【外国語明細書】
2018142006000001.pdf