(57)【要約】【課題】スキャトロメトリターゲットを提供すること、およびターゲットの回折格子のサイズが低減するのを可能にするが、回折格子のピッチが測定放射ビームの波長よりも小さい場合に、より高次の回折次数を損なわないターゲットの製作方法を提供すること。【解決手段】ｎ個ごとに１個の構造が構造の残りとは異なる、構造の周期的なアレイを含む、基板上のオーバーレイターゲットが開示される。周期的なアレイは、望ましくは、交錯した２つの回折格子から形成され、アレイ内に非対称性を形成するために、それらの回折格子の一方が他方の回折格子とは異なるピッチを有する。次いで、この非対称性を、オーバーレイターゲットから反射された放射の回折スペクトルを測定することによって測定することができる。非対称性のばらつきが、連続する層上にオーバーレイターゲットがプリントされる基板上の層内に、オーバーレイエラーがあることを示す。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個ごとに１個の構造が構造の残りとは異なり、ただしｎが少なくとも２である、前記構造の周期的なアレイを備えたオーバーレイターゲットを有する基板。
【請求項２】
ｎ個ごとに１個の構造が、前記構造の残りよりも広い、請求項１に記載の基板。
【請求項３】
ｎ個ごとに１個の構造が、前記構造の残りよりも狭い、請求項１に記載の基板。
【請求項４】
ｎ個ごとに１個の構造が、前記構造の残りよりも高い、請求項１に記載の基板。
【請求項５】
ｎ個ごとに１個の構造が、前記構造の残りよりも低い、請求項１に記載の基板。
【請求項６】
ｎ個ごとに１個の構造が、前記構造の残りに対してオフセットされる、請求項１に記載の基板。
【請求項７】
前記周期的なアレイの２個ごとに１個の構造が、前記構造の残りとは異なる、請求項１に記載の基板。
【請求項８】
ｎが少なくとも３である、請求項１に記載の基板。
【請求項９】
ｎ個ごとに１個の構造が省略される、請求項１に記載の基板。
【請求項１０】
前記周期的なアレイが１次元である、請求項１に記載の基板。
【請求項１１】
前記構造がバーである、請求項１０に記載の基板。
【請求項１２】
前記周期的なアレイが２次元である、請求項１に記載の基板。
【請求項１３】
ｎ番目の構造が、ｘ軸とｙ軸のどちらにおいてもｎ個ごとに１個の構造を備える、請求項１２に記載の基板。
【請求項１４】
前記周期的なアレイが、少なくとも２つの交錯した回折格子を備え、前記少なくとも２つの交錯した回折格子のうち少なくとも１つの回折格子のｍ個ごとに１個の構造が、前記構造の残りとは異なり、ただしｍが少なくとも１である、請求項１に記載の基板。
【請求項１５】
前記少なくとも２つの交錯した回折格子のうち少なくとも１つの回折格子のどの構造も、別の回折格子の前記構造とは異なる、請求項１４に記載の基板。
【請求項１６】
前記少なくとも２つの交錯した回折格子のうち少なくとも１つの回折格子の２個ごとに１個の構造が、前記構造の残りとは異なる、請求項１４に記載の基板。
【請求項１７】
前記少なくとも２つの交錯した回折格子のうち少なくとも１つの回折格子の３個ごとに１個の構造が、前記構造の残りとは異なる、請求項１４に記載の基板。
【請求項１８】
前記少なくとも２つの交錯した回折格子のうち少なくとも１つの回折格子が、前記アレイの有効ピッチが最小ピッチを有する回折格子のピッチよりも大きくなるように配列される、請求項１４に記載の基板。
【請求項１９】
前記アレイの有効ピッチが、前記アレイから反射または回折される測定放射ビームの波長よりも大きい、請求項１８に記載の基板。
【請求項２０】
前記少なくとも２つの交錯した回折格子のうち第１の回折格子が、前記基板上にある第１の層上に配列され、前記回折格子のうち第２の回折格子が、前記基板上にある後続層上に配列される、請求項１４に記載の基板。
【請求項２１】
前記少なくとも２つの交錯した回折格子のうち第１の回折格子のピッチが、前記アレイから反射または回折される測定放射ビームよりも小さい、請求項１４に記載の基板。
【請求項２２】
前記少なくとも２つの交錯した回折格子のうち第１の回折格子のピッチが、２００ｎｍ程度である、請求項１４に記載の基板。
【請求項２３】
基板上にオーバーレイターゲットを形成する方法であって、
前記基板上に、ｎ個ごとに１個の構造が構造の残りとは異なり、ただしｎが少なくとも２である、前記構造の周期的なアレイを形成すること
を含む方法。
【請求項２４】
前記周期的なアレイが、少なくとも２つの交錯した回折格子を備え、前記少なくとも２つの交錯した回折格子のうち少なくとも１つの回折格子のｍ個ごとに１個の構造が、前記構造の残りとは異なり、ただしｍが少なくとも１である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記少なくとも２つの交錯した回折格子のうち第１の回折格子が、前記基板上にプリントされ、前記少なくとも２つの交錯した回折格子のうち第２の回折格子が、前記基板上にある後続の製品層上にプリントされる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記少なくとも２つの交錯した回折格子のうち第１の回折格子が、前記基板上にある第１の製品層上にプリントされ、前記少なくとも２つの交錯した回折格子のうち第２の回折格子が、前記基板上にある後続の製品層上にプリントされる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記オーバーレイターゲットが、前記基板上にエッチングされる、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記オーバーレイターゲットが、前記基板上に露光される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
基板上にある少なくとも２層の製品層のオーバーレイエラーをインスペクションするインスペクション方法であって、
ｎ個ごとに１個の構造が構造の残りとは異なり、ｎが少なくとも２である、前記構造の周期的なアレイを基板上に設けること、
前記基板上にある後続の製品層上に、第２の同一の、構造の周期的なアレイを設けること、
前記アレイを放射ビームで照射すること、
前記アレイによって方向変更された前記放射ビームを検出すること、および
前記方向変更されたビームの１つまたは複数の特性から、前記アレイが互いに整合しているかどうかを求めること、
を含む方法。
【請求項３０】
前記周期的なアレイが、２つの交錯した回折格子を備え、前記２つの交錯した回折格子のうち少なくとも一方のｍ個ごとに１個の構造が、前記２つの交錯した回折格子のうち最大ピッチを有する一方の回折格子のピッチが前記アレイの有効ピッチを決定するように、前記構造の残りとは異なり、前記放射ビームが、前記アレイの有効ピッチよりも大きな波長を有し、ｍが少なくとも１である、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記アレイが互いに整合しているかどうかを求めることが、
検出された方向変更後の放射ビームの像を、軸を通じて反転させること、
前記検出された方向変更後の放射ビームの像を前記反転された像から減算して、前記２像間の差の像を得ること、
前記差の像から、前記検出された方向変更後の放射ビームの像の非対称性の程度および位置を求めること、ならびに
非対称性の程度および位置から、オーバーレイエラーの程度および方向を求めること
を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
基板上にある少なくとも２層の製品層のオーバーレイエラーをインスペクションするインスペクション装置であって、
ｎ個ごとに１個の構造が構造の残りとは異なり、ｎが少なくとも２である、前記構造の周期的なアレイを備えたオーバーレイターゲットを、基板上にプリントするように構成されたプリント装置であって、同じオーバーレイターゲットを前記基板の後続の製品層上にプリントするように構成されたプリント装置と、
前記オーバーレイターゲットから方向変更された放射を検出するように構成されたディテクタと、
オーバーレイエラーがあるかどうかを、前記検出された方向変更後の放射から求めるように構成されたプロセッサと、
を備えるインスペクション装置。
【請求項３３】
リソグラフィ装置であって、
ｎ個ごとに１個の構造が構造の残りとは異なり、ｎが少なくとも２である、前記構造の周期的なアレイを備えたオーバーレイターゲットを、基板上にプリントするように構成されたプリント装置であって、同じオーバーレイターゲットを前記基板の後続層上にプリントするように構成されたプリント装置と、
前記オーバーレイターゲットから方向変更された放射を検出するように構成されたディテクタと、
オーバーレイエラーがあるかどうかを、前記検出された方向変更後の放射から求めるように構成されたプロセッサと、
を備えるリソグラフィ装置。
【請求項３４】
リソグラフィセルであって、
ｎ個ごとに１個の構造が構造の残りとは異なり、ｎが少なくとも２である、前記構造の周期的なアレイを備えたオーバーレイターゲットを、基板上にプリントするように構成されたプリント装置であって、同じオーバーレイターゲットを前記基板の後続層上にプリントするように構成されたプリント装置と、
前記オーバーレイターゲットから方向変更された放射を検出するように構成されたディテクタと、
オーバーレイエラーがあるかどうかを、前記検出された方向変更後の放射から求めるように構成されたプロセッサと、
を備えるリソグラフィセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、例えばリソグラフィ技法によるデバイスの製造で有用なインスペクション方法、およびリソグラフィ技法を使用したデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常は基板のターゲット部分上に与える機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。その場合には、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使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上の（例えば、１つまたは複数のダイの一部を含む）ターゲット部分上に転写することができる。パターンの転写は一般に、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層上に像形成することによってなされる。一般に、単一の基板は、連続してパターニングされる、隣接するターゲット部分のネットワークを含む。公知のリソグラフィ装置には、全体のパターンをターゲット部分上に一度に露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、パターンを放射ビームによって所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンしながら、それと同期して基板をその方向と平行に、または反平行にスキャンすることによって、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとがある。パターンを基板上にインプリントすることによって、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。
【０００３】
[0003]  リソグラフィプロセスを監視するには、パターニングされた基板の１つまたは複数のパラメータ、例えば基板内または基板上に形成された連続する層間のオーバーレイエラーが一般に測定される。リソグラフィプロセス中に形成された微視的構造の測定を行うための、走査電子顕微鏡およびさまざまな専用ツールの使用を含めたさまざまな技法がある。専用インスペクションツールの１つの形態がスキャトロメータであり、スキャトロメータでは、放射ビームが基板の表面上にあるターゲット上に向けられて、散乱または反射ビームの１つまたは複数の特性が測定される。ビームが基板によって反射または散乱される前後のその１つまたは複数の特性を比較することによって、基板の１つまたは複数の特性を求めることができる。これは例えば、反射ビームを、既知の基板特性に関連する既知の測定値のライブラリ内に格納されたデータと比較することによって行うことができる。２つの主なタイプのスキャトロメータが知られている。分光スキャトロメータは、広帯域放射ビームを基板上に向けて、特定の狭い角度範囲内に散乱された放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角度分解スキャトロメータは、１組の単色放射ビームを使用して、散乱放射の強度（または、偏光解析構成の場合には、強度比および位相差）を角度の関数として測定する。あるいは、さまざまな波長の測定信号を別々に測定して、解析段階で一緒にすることもできる。広帯域放射ビームを、以下測定ビームと呼ぶ。
【０００４】
[0004]  スキャトロメータによって使用されるターゲットは一般に、（例えばＩＣなどの）最終製品に使用されない基板の一部分上に配置される。製品に利用できる領域を最大にするために、ターゲット領域は一般に、別々の製品を形成するために後にソーイングまたは切断される基板の領域である「けがき線」に限定される。
【０００５】
[0005]  したがって、ターゲットがそうしたけがき線に嵌ることが望ましい。エッチング、プリント、および他のリソグラフィ技法の向上に伴って、ますます小さなターゲットが可能になる。しかし、プリントおよび同様の技法により制限されるのではなく、最終的にターゲット上に向けられる測定ビームの波長により制限されるターゲットのサイズ限界がある。ターゲットはしばしば回折格子の形をとり、これは、１次元のバーの並びでも、２次元の正方形または他の形状の構造のアレイでもよい。これらのターゲットの最小サイズは、回折格子のピッチ（すなわち、あるバーまたは構造から次のバーまたは構造までの距離）が、測定ビームの波長よりも小さくなるサイズである。回折格子のピッチが、測定ビームの波長よりも小さい場合、回折放射ビームの１次（およびより高次）の回折次数が、スキャトロメータディテクタ（またはカメラ）によって検出可能な次数の範囲外にあることになる。測定することができる回折ビームの範囲は、スキャトロメータの光学系の開口数の大きさによって制限される。１次およびより高次が捕捉されない場合、ゼロ次のみが捕捉される。しかし、ゼロ次は、有意な測定値が得られるのに十分なコントラストをその像内に有していないことがある。パターンが十分に大きい場合、ゼロ次は十分な情報を含む。パターンおよびピッチが小さくなるにつれて、より高次の利用が可能になると、信号対雑音比が増大する。
【０００６】
[0006]  図４は、現況技術によるこの問題を解決しようとする試みについて示す。
【０００７】
[0007]  図４Ａは、小ピッチをプリントするために使用される、ダブルパターニング技法を示す。例えば、９０ｎｍのピッチをそれぞれが有する、交錯した２つの同一の回折格子により、４５ｎｍ（９０ｎｍの１／２）のピッチを有する有効回折格子が生じる。というのも、有効ピッチは１つの反復パターンの長さであり、この場合には、反復パターンが単一のバーであるためである。このより小さな有効ピッチが、図４Ａにピッチｐ１として示されている。こうするには、これらの回折格子の交錯が、網掛けされていない回折格子として示す第２の回折格子の各バーが、第１の網掛けされた回折格子のバー相互間の中央に正確に配置されるようなものである必要がある。
【０００８】
[0008]  一方の回折格子を、他方に対して中央に配置することが完全ではない場合、有効ピッチは、図４Ｂに示すｐ２、または図４Ｃに示すｐ３となる。具体的には、図４Ｂに示すように、図４Ｂに示す第２の網掛けされていない回折格子が、第１の網掛けされた回折格子に対して左にシフトされる場合、結果として得られる有効回折格子はｐ２であり、これは、第１の回折格子が９０ｎｍのピッチを有する場合、（より小さな４５ｎｍではなく）９０ｎｍのピッチｐ２をもたらす。反対に、図４Ｃの第２の網掛けされていない回折格子が、第１の網掛けされた回折格子に対して右にわずかにシフトされる場合、有効ピッチｐ３は同様に９０ｎｍになる。これは、反復パターンがもはや単一のバーではなく、バー２つごとに隣により広いスペースがある二重のバーであるためである。図４で示す現況技術の方法を使用すると、ｐ１からｐ２またはｐ３への有効ピッチの変化を測定することにより、オーバーレイエラーがあることが実証される。図４Ｂまたは４Ｃのターゲットのどちらか一方からの散乱スペクトルを求めることにより、オーバーレイエラーの大きさを、公知のスキャトロメトリ法を使用して識別することもできる。
【０００９】
[0009]  しかし、図４に示す例から識別できないのは、どちらの方向にオーバーレイエラーが向いているかということである。換言すれば、オーバーレイエラーの符号（＋または−）が、測定できないままである。
【００１０】
[0010]  さらに、図４に示すダブルパターニングからもたらされるピッチがあまりにも密である場合、ピッチが測定放射ビームの波長よりも小さくなる結果としてゼロ次のみが検出可能になるため、１次回折次数を検出することができない。この結果、オーバーレイが全く測定できない恐れがある。ダブルパターニングの目的は、非常に密なラインをプリントすることであるため、オーバーレイの有効測定値を欠くことは、現況技術の非常に大きな問題である。
【００１１】
[0011]  オーバーレイの測定を可能にしながら、より密なターゲット回折格子を可能にしようと試みる現況技術の他の例が、米国特許第ＵＳ７０６１６１５号（Lowe-Webb）、米国特許第ＵＳ６８１９４２６号（Sezginer等）、および米国特許出願公開ＵＳ２００４／０１０９１６５（Say等）に見られる。これらの文献は、さまざまなタイプの非対称ターゲット、特に、オーバーレイターゲットの上部および下部回折格子（すなわち、連続する各製品層上にある単一の回折格子）が異なるピッチ、位相、またはライン幅を有するものの配列について記載している。重なり合った回折格子のずれにより、２倍のピッチの回折格子が形成される配列に関する開示もある。これらは、上層の期待スペクトル、および（上層のものとは異なる）底層の期待スペクトルが分かっていることにより、合わさったスペクトルが、その２層の相対位置、したがってオーバーレイエラー測定値をもたらすように機能するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
[0012]  例えば、スキャトロメトリターゲットを提供すること、およびターゲットの回折格子のサイズが低減するのを可能にするが、回折格子のピッチが測定放射ビームの波長よりも小さい場合に、より高次の回折次数を損なわないターゲットの製作方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
[0013]  本発明の一態様によれば、ｎ個ごとに１個の構造が構造の残りとは異なり、ただしｎは少なくとも２である、構造の周期的なアレイを備えたオーバーレイターゲットを有する基板が提供される。周期的なアレイは、望ましくは、少なくとも２つの交錯した回折格子を備え、それらの回折格子のうち少なくとも１つの回折格子のｍ個ごとに１個の構造が、構造の残りとは異なり、ただしｍは少なくとも１である。
【００１４】
[0014]  本発明の一態様によれば、基板上にオーバーレイターゲットを形成する方法であって、基板上に、ｎ個ごとに１個の構造が構造の残りとは異なり、ただしｎは少なくとも２である、構造の周期的なアレイを形成することを含む方法が提供される。
【００１５】
[0015]  本発明の一態様によれば、基板上にある少なくとも２層の製品層のオーバーレイエラーをインスペクションするインスペクション方法であって、
ｎ個ごとに１個の構造が構造の残りとは異なり、ｎが少なくとも２である、構造の周期的なアレイを基板上に設けること、
基板上にある後続の製品層上に、第２の同一の、構造の周期的なアレイを設けること、
それらのアレイを放射ビームで照射すること、
それらのアレイによって方向変更された放射ビームを検出すること、および
方向変更されたビームの１つまたは複数の特性から、それらのアレイが互いに整合しているかどうかを求めること、
を含む方法が提供される。
【００１６】
[0016]  それらのアレイが互いに整合しているかどうかを求めることは、
検出された方向変更後の放射ビームの像を、軸を通じて反転させること、
検出された方向変更後の放射ビームの像を反転された像から減算して、２像間の差の像を得ること、
差の像から、検出された方向変更後の放射ビームの像の非対称性の程度および位置を求めること、ならびに
非対称性の程度および位置から、オーバーレイエラーの程度および方向を求めること、
を含むことができる。
【００１７】
[0017]  検出された反射放射ビームの像の反転は、縦の回折格子が使用される場合、横軸を通じてよい。横の回折格子の場合、回折次数はＹ方向にあり、したがって「反転」は、それに応じて調整される必要がある。
【００１８】
[0018]  本発明の一態様によれば、基板上にある少なくとも２層の製品層のオーバーレイエラーをインスペクションするインスペクション装置、リソグラフィ装置、およびリソグラフィセルであって、それぞれ、
ｎ個ごとに１個の構造が構造の残りとは異なり、ｎが少なくとも２である、構造の周期的なアレイを備えたオーバーレイターゲットを、基板上にプリントするように構成されたプリント装置であって、同じオーバーレイターゲットを基板の後続層上にプリントするように構成されたプリント装置と、
オーバーレイターゲットから方向変更された放射を検出するように構成されたディテクタと、
オーバーレイエラーがあるかどうかを、検出された方向変更後の放射から求めるように構成されたプロセッサと、
を備えるインスペクション装置、リソグラフィ装置、およびリソグラフィセルが提供される。
【００１９】
[0019]  次に、本発明の諸実施形態を、ほんの一例として、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
[0034]  図１ａは、リソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、
−放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＤＵＶ放射）を調整するように構成された照射システム（イルミネータ）ＩＬを備える。
−パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持する構造になっており、かついくつか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のポジショナＰＭに接続された、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ、
−基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持する構造になっており、かついくつか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のポジショナＰＷに接続された、基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴ、および
−パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを、基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイを備える）ターゲット部分Ｃ上に投影するように構成された、投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＬ。
【００２１】
[0035]  照射システムは、放射を誘導、整形、または制御するために、屈折タイプ、反射タイプ、磁気タイプ、電磁タイプ、静電タイプ、または他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せなど、さまざまなタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
【００２２】
[0036]  支持構造ＭＴ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、および例えばパターニングデバイスが真空環境内で保持されるか否かのような他の条件に応じる方式で、パターニングデバイスを保持する。支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法、または他のクランプ技法を使用することができる。支持構造は、例えばフレームでも、テーブルでもよく、それは必要に応じて固定されても、可動でもよい。支持構造は、パターニングデバイスが、例えば投影システムに対して所望の位置にあるようにすることができる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を使用している場合、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義語と見なすことができる。
【００２３】
[0037]  本明細書で使用される「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形成するなどのために、放射ビームの断面内にパターンを付与するのに使用することができる任意のデバイスを指すものとして広義に解釈すべきである。放射ビームに付与されたパターンは、例えば、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厳密に対応しないことがあることに留意されたい。一般には、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路など、ターゲット部分内に形成されているデバイス内の、特定の機能層に対応する。
【００２４】
[0038]  パターニングデバイスは、透過型でも、反射型でもよい。パターニングデバイスの例には、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パネルがある。マスクは、リソグラフィの分野で公知であり、マスクには、バイナリ、レベンソン型（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タイプ、ならびにさまざまなハイブリッドマスクタイプがある。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型のミラーのマトリックス配列を使用しており、ミラーをそれぞれ、入射する放射ビームをさまざまな方向に反射するように個々に傾動することができる。傾動されたミラーにより、ミラーマトリックスによって反射された放射ビーム内にパターンが付与される。
【００２５】
[0039]  本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に適した、あるいは液浸液の使用または真空の使用など、他の要因に適した、屈折光学システム、反射光学システム、カタディオプトリック光学システム、磁気光学システム、電磁光学システム、および静電光学システム、またはそれらの任意の組合せを含む、任意のタイプの投影システムを包含するものとして、広義に解釈すべきである。本明細書において、「投影レンズ」という用語を使用している場合、より一般的な用語である「投影システム」と同義語として見なすことができる。
【００２６】
[0040]  ここで示したように、この装置は、（例えば、透過マスクを使用する）透過型である。あるいは、装置は、（例えば、上記で言及したタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射マスクを使用する）反射型でもよい。
【００２７】
[0041]  この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つ以上のパターニングデバイス支持構造）を有するタイプのものでもよい。そのような「マルチステージ」の機械では、追加のテーブル／支持構造を同時に使用することができ、あるいは、１つまたは複数のテーブル／支持構造上で予備段階を実施している間に、１つまたは複数の他のテーブル／支持構造を露光に使用することもできる。
【００２８】
[0042]  このリソグラフィ装置は、投影システムと基板の間のスペースを埋めるように、基板の少なくとも一部分を、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水で覆うことができるタイプのものでもよい。液浸液を、リソグラフィ装置内の他のスペース、例えば、マスクと投影システムの間に与えることもできる。液浸技法は、投影システムの開口数を増大させることで、当技術分野で公知である。「液浸」という用語は、本明細書では、基板などの構造が液体中に浸されなければならないことを意味するのではなく、露光中に、液体が投影システムと基板の間にあることを意味するにほかならない。
【００２９】
[0043]  図１ａを参照すると、イルミネータＩＬが、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源およびリソグラフィ装置は、例えば、放射源がエキシマレーザであるとき、別々のものとすることができる。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部分を形成しているとは見なされず、放射ビームが、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備えるビームデリバリシステムＢＤを用いて、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに渡される。別の場合には、例えば放射源が水銀ランプであるとき、放射源をリソグラフィ装置の一部分をなすものとすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムと呼ぶことができる。
【００３０】
[0044]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えることができる。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（一般に、それぞれσ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮやコンデンサＣＯなど、他のさまざまなコンポーネントを備えることができる。イルミネータは、放射ビームがその断面内に、所望の均一性および強度分布を有するように調整するために使用することができる。
【００３１】
[0045]  放射ビームＢが、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。放射ビームＢは、パターニングデバイスＭＡを経由して投影システムＰＬを通過し、投影システムＰＬが、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２のポジショナ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、二次元エンコーダ、または容量センサ）を用いて、例えばさまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路中に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１のポジショナＰＭおよび（図１ａには明示的に図示されていない）もう１つの位置センサを使用して、パターニングデバイスＭＡを、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、放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、支持構造ＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部分を形成する、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）を用いて実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部分を形成する、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用して実現することができる。（スキャナとは対照的に）ステッパの場合には、支持構造ＭＴをショートストロークアクチュエータだけに接続してもよく、固定してもよい。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２、および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合せすることができる。図示の基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占有しているが、ターゲット部分相互間のスペース内に配置することもできる（これは、けがき線アライメントマークとして知られる）。同様に、パターニングデバイスＭＡ上に２つ以上のダイが設けられている状況では、パターニングデバイスアライメントマークを、ダイ相互間に配置することができる。
【００３２】
[0046]  図示の装置は、以下のモードのうち少なくとも１つのモードで使用することができる。
【００３３】
[0047]  １．ステップモードでは、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴが基本的に固定されたまま、放射ビームに付与されたパターン全体が、ターゲット部分Ｃ上に一度に投影される（すなわち、単一静止露光）。次いで、さまざまなターゲット部分Ｃを露光することができるように、基板テーブルＷＴが、Ｘおよび／またはＹ方向にシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静止露光で像形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
【００３４】
[0048]  ２．スキャンモードでは、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期スキャンされるとともに、放射ビームに付与されたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一動的露光）。支持構造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ＰＬの倍率（縮小率）および像の反転特性によって決まり得る。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向の）幅が制限され、スキャン運動の長さによって、ターゲット部分の（スキャン方向の）高さが決まる。
【００３５】
[0049]  ３．別のモードでは、支持構造ＭＴが、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基本的に固定されたままであり、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされるとともに、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードでは、一般にパルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴが移動する毎にその後で、またはスキャン中に連続する放射パルスと放射パルスの間に、プログラマブルパターニングデバイスが必要に応じて更新される。この動作モードは、上記で言及したタイプのプログラマブルミラーアレイなどの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。
【００３６】
[0050]  上述の使用モードの組合せおよび／または変形、あるいは、全く異なる使用モードを使用することもできる。
【００３７】
[0051]  図１ｂに示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセルまたはリソクラスタと呼ばれることもあるリソグラフィセルＬＣの一部分を形成し、リソグラフィセルＬＣは、基板に対して１つまたは複数の露光前プロセスおよび露光後プロセスを実施するための装置も含む。従来、これらは、レジスト層を堆積させるための１つまたは複数のスピンコータＳＣ、露光後のレジストを現像するための１つまたは複数のデベロッパＤＥ、１つまたは複数の冷却プレートＣＨ、および１つまたは複数のベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ、すなわちロボットＲＯが、基板を入／出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から拾い上げて、さまざまなプロセスデバイス間で移動させ、リソグラフィ装置の装填ベイＬＢに搬送する。しばしば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はそれ自体が監視制御システムＳＣＳによって制御され、監視制御システムＳＣＳは、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。したがって、さまざまな装置を、スループットおよび処理効率を最大にするように動作させることができる。
【００３８】
[0052]  リソグラフィ装置によって露光される基板が正しく一貫して露光されるように、露光後の基板をインスペクションして、連続する層間のオーバーレイエラー、ラインの太さ、クリティカルディメンジョン（ＣＤ）など、１つまたは複数の特性を測定することが望ましい。エラーが検出された場合、特にインスペクションをすぐに、同じバッチの別の基板がまだ露光されていないほど十分に速く行うことができる場合に、１つまたは複数の後続の基板の露光に対して調整を行うことができる。また、すでに露光された基板を（歩留まりを改善するために）剥ぎ取って再加工しても、廃棄し、それによって異常があると分かっている基板に対して露光を実施しないようにしてもよい。基板のいくつかのターゲット部分にだけ異常がある場合、その後の露光を良好なターゲット部分に対してのみ実施することができる。もう１つの可能性は、後続のプロセスステップの設定を、エラーを補償するように適合させることである。例えば、トリムエッチングステップの時間を、リソグラフィプロセスステップから生じる基板間のＣＤばらつきを補償するように調整することができる。
【００３９】
[0053]  インスペクション装置が、基板の１つまたは複数の特性、特にさまざまな基板の、または同じ基板のさまざまな層の１つまたは複数の特性が、層から層に、かつ／または基板全体にわたってどのようにばらつくのかについて求めるために使用される。インスペクション装置を、リソグラフィ装置ＬＡまたはリソセルＬＣに統合しても、独立のデバイスとしてもよい。最も迅速な測定を可能にするためには、インスペクション装置が、露光後のレジスト層内の１つまたは複数の特性を露光直後に測定することが望ましい。しかし、レジスト内の潜像は、非常に低いコントラストを有し、放射に露光されたレジストの部分と放射に露光されていないレジストの部分との間には、非常に小さな屈折率の差があるだけであり、インスペクション装置全てが、潜像の有用な測定を行うのに十分な感度を有するとは限らない。したがって、通例、露光後の基板に対して実施される第１のステップであり、レジストの露光済み部分と未露光部分との間のコントラストを増大させる露光後ベークステップ（ＰＥＢ）後に、測定をすることができる。この段階では、レジスト内の像を、半潜在的（semi-latent）と呼ぶことができる。現像後のレジスト像の測定を行うことも（その時点では、レジストの露光済み部分または未露光部分が除去されている）、エッチングなどのパターン転写ステップ後に測定を行うことも可能である。後者の可能性は、異常のある基板を再加工する可能性を制限するが、例えばプロセス制御を目的とした有用な情報を依然としてもたらすことができる。
【００４０】
[0054]  図２は、本発明の一実施形態によるスキャトロメータＳＭ１を示す。スキャトロメータＳＭ１は、放射を基板６上に投影する広帯域（白色光）放射投影器２を備える。反射された放射がスペクトロメータディテクタ４に渡され、スペクトロメータディテクタ４が、鏡面反射された放射のスペクトル１０（すなわち、波長の関数としての強度の測定値）を測定する。このデータから、検出されたスペクトルを生じさせる構造または輪郭を、処理ユニットＰＵにより、例えば厳密結合波解析および非線形回帰によって、またはシミュレーションされたスペクトルのライブラリとの比較によって、図２の下部に示すように再構築することができる。一般に、再構築する場合、構造の概略形状が既知であり、いくつかのパラメータが、その構造が形成されたプロセスの情報から仮定されて、スキャトロメトリデータから求められるべきその構造のほんの少数のパラメータだけが残る。そのようなスキャトロメータは、垂直入射スキャトロメータまたは斜め入射スキャトロメータとして構成することができる。
【００４１】
[0055]  本発明の一実施形態によるもう１つのスキャトロメータＳＭ２が、図３に示されている。このデバイスでは、放射源２から放出された放射が、レンズシステム１２を使用して集束されて、干渉フィルタ１３および偏光子１７を通り、部分反射面１６によって反射されて、望ましくは少なくとも０．９または少なくとも０．９５の高い開口数（ＮＡ）を有する顕微鏡対物レンズ１５を介して基板Ｗ上に合焦される。液浸スキャトロメータ（immersion scatterometer）は、開口数が１を超えるレンズを有することさえできる。次いで、散乱スペクトルを検出させるために、反射された放射が部分反射面１６を通ってディテクタ１８内に伝達する。ディテクタは、レンズ１５の焦点距離のところにある後方投影（ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ）瞳面１１に配置することができるが、瞳面をその代わりに、補助光学系（図示せず）を用いてディテクタ１８上に再結像してもよい。瞳面は、放射の半径位置が入射角を画定し、角度位置が放射の方位角を画定する面である。ディテクタは、基板ターゲットの２次元角度散乱スペクトル（すなわち、散乱角度の関数としての強度の測定値）を測定することができるように、望ましくは２次元ディテクタである。ディテクタ１８は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサのアレイでよく、例えば１フレームあたり４０ミリ秒の積分時間を有してよい。
【００４２】
[0056]  例えば入射放射の強度を測定するために、参照ビームがしばしば使用される。これを行うためには、放射ビームが部分反射面１６に入射するとき、その一部分が反射面を通って参照ビームとして参照鏡１４に向かって伝達される。次いで、参照ビームが同じディテクタ１８の異なる部分上に投影される。
【００４３】
[0057]  例えば４０５〜７９０ｎｍ、またはさらに小さな２００〜３００ｎｍなどの範囲の対象とする波長を選択するために、１つまたは複数の干渉フィルタ１３が利用可能である。１つまたは複数の干渉フィルタは、１組の異なるフィルタを備えるのではなくチューナブルでもよい。１つまたは複数の干渉フィルタの代わりにまたはそれに加えて、回折格子を使用することもできる。
【００４４】
[0058]  ディテクタ１８は、散乱放射の強度を単一波長（または狭波長範囲）で測定することができ、強度は別々に複数の波長である、または波長範囲にわたって積分される。さらに、ディテクタは、横方向磁界（ＴＭ）および横方向電界（ＴＥ）偏光放射の強度ならびに／あるいは横方向磁界偏光放射と横方向電界偏光放射との位相差を別々に測定することができる。
【００４５】
[0059]  広帯域放射源２（すなわち、広範囲の放射周波数または波長、したがって広範囲の色を有するもの）の使用が可能であり、それにより大きなエタンデュがもたらされて、複数の波長が混ざるのが可能になる。広帯域内の複数の波長は、望ましくはそれぞれが、δλの帯域幅および少なくとも２δλ（すなわち波長帯域幅の２倍）の間隔を有する。いくつかの放射「源」は、例えばファイバ束を使用して分割された拡張型放射源の異なる部分とすることができる。このようにして、角度分解散乱スペクトルを複数の波長で同時に測定することができる。２次元スペクトルよりも多くの情報を含む３次元スペクトル（波長および２つの異なる角度）を測定することもできる。こうすることにより、より多くの情報を測定することが可能になり、そのためメトロロジープロセスの堅牢さが増大する。これについては、米国特許出願公開ＵＳ２００６−００６６８５５に、より詳細に記載されており、その文献をここに、参照によりその全体を組み込む。
【００４６】
[0060]  上述のスキャトロメータのいずれにおいても、基板Ｗ上のターゲットは、現像後にバーが中実のレジストラインから形成されるようにプリントされた回折格子でよい。バーは、別法として、基板内にエッチングすることもできる。ターゲットパターンは、関連するパラメータのばらつきがプリントされたターゲットのばらつきとなって現れるように、焦点、線量、オーバーレイ、リソグラフィ投影装置内の色収差などの対象となるパラメータに感応性があるものが選択される。例えば、ターゲットパターンは、リソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＬ内の色収差に感応性があるものとすることができ、したがって、照射対称性およびそうした収差の存在が、プリントされたターゲットパターンのばらつきとして現れることになる。したがって、プリントされたターゲットパターンのスキャトロメトリデータが、ターゲットパターンを再構築するために使用される。ラインの幅や形状など、ターゲットパターンのパラメータを、処理ユニットＰＵによってプリントステップおよび／または他のスキャトロメトリプロセスの情報から実施される再構築プロセスに入力することができる。
【００４７】
[0061]  本発明の一実施形態は、プリントされるパターンの１つまたは複数のパラメータ、例えばクリティカルディメンジョン（ＣＤ）やオーバーレイを測定するためのターゲットのプリントに関する。有意な測定値が得られることを可能にしながら、測定ターゲットによって使用されるけがき線のスペースを最小限に抑えるという問題を克服するために、本発明の一実施形態は、「ダブルパターニング」技法を使用する。ダブルパターニング技法は、２つの別々のパターン（例えば回折格子）を、一方のパターンが他方のパターンと交錯し、それによって、有効ピッチが２つの別々のパターンの相互作用によって決まる単一のより密なパターンが生じるように、互いに重ね合ってまたは同じ層上にプリントするものである。本明細書で開示されるパターニング技法の１つまたは複数の実施形態に共通するのは、小ピッチのパターン（例えば回折格子）内のｎ個ごとに１個の特徴（例えばライン）が、その他全ての特徴とは異なることである。ｎ番目（例えば２番目または３番目）の特徴（例えばラインまたはバーまたは構造）のこの差は、その幅でも、高さでも、単にその省略でもよい。次いで、結果として得られるパターンが２つのピッチを有し、その一方が測定放射ビームの波長に匹敵し、したがって、スキャトロメータの瞳面内で捕捉する、したがってディテクタによって捕捉することができる回折次数をもたらすことができる。
【００４８】
[0062]  回折格子を使用した一実施形態を図５に示す。図５の上層に示す回折格子は、交互する薄いバーおよび厚いバーを備える。換言すれば、第１の（例えば網掛けされた）回折格子が、第１のライン幅を有するバーで形成され、第２の（この場合にはより大きな）ライン幅を有するバーを備える第２の（例えば網掛けされていない）回折格子が、重ね合わされる。図８〜１１に関して後に論じるように、ライン幅の差が、検出することができる測定信号内に非対称性を生じさせる。
【００４９】
[0063]  重ね合わされた２つの回折格子は、マスクを使用することによって、または基板の露光中に形成することができる。それによって、各回折格子を同時に、または相次いで製作することができる。さらに別法として、各回折格子を異なる製品層上にさえ製作することもできる。（少なくとも）２つの回折格子が、回折格子のうち１つのオフセットがあっても、有効ピッチがあるバーから次のバーまでのピッチとは異なることができ、それによって一定のままであり得るように交錯した位置に配置されるという結果になる限り、各回折格子は、任意の手段によって、任意の順序で、製品層の任意の分離を用いて形成することができる。ピッチが一定である場合（かつ測定ビームの波長よりも大きい場合）、オーバーレイエラーをより効率的に測定することができる。
【００５０】
[0064]  具体的には、この実施形態によってもたらされる利点は、一方の回折格子が図５の中間層に示すように左に、または図５の底層に示すように右に、他方の回折格子に対してシフトされた場合に、ピッチｐ５の変化がないことである。換言すれば、モアレ効果またはエイリアシング効果がない。
【００５１】
[0065]  一定のピッチを有することが有利である理由は、回折格子の一方（例えば網掛けされていない、より広いライン幅の回折格子）を、少量だけ他方の回折格子に対してある方向または別の方向にシフトさせることによって、ターゲット内の非対称性を形成できることである。この利点は、次いで１層または複数の層における２度の露光のオーバーレイを測定して、後続層のずれがあればそれを求めることができ、したがって、任意のオーバーレイエラーを補正するように、露光ステップに対して補正を行うことができることである。前述のように、測定ターゲットの重ね合わされる２つの回折格子が同一であり、後続層が、同一の測定ターゲットを伴ってその層の上面上に配置されるが、底層に対してわずかにシフトされる場合、オーバーレイエラーは通知されるが、エラーの方向を通知することはできない。というのも、正方向の半ピッチのオーバーレイエラーは、負（すなわち反対）方向の半ピッチのオーバーレイエラーと同じに見えるためである。測定ターゲットが（例えば図５に示すように）非対称である場合、測定ターゲットは、結果として得られるそのスペクトル内に非対称性を生じさせ、ある方向のオーバーレイエラーが、反対方向のオーバーレイエラーとは異なるスペクトルを生じさせる。
【００５２】
[0066]  図５に示す実施形態は、第１の回折格子のピッチが、それを照射する放射ビームの波長の約２／３よりも大きい場合に成功する。しかし、ピッチが容易に検出されるにはあまりにも密になりすぎる（すなわち、ピッチが測定放射ビームの波長の約２／３未満であり、１次またはより高次の回折次数が、ディテクタの瞳面内にもはや存在しない）場合、ピッチを、図６に示すように意図的に増大させることができる。
【００５３】
[0067]  図６は、網掛けされたラインとして示す第１の回折格子のピッチの２倍となるように選択された、意図的に増大されたピッチｐ６を示す。これは、第２の網掛けされていない回折格子のピッチを、網掛けされた第１の回折格子のピッチの２倍にすることによって可能である。図６の第２および第３のライン内に示すように、ピッチｐ６は、第２の網掛けされていない回折格子がそれぞれ左または右にシフトされても変わらない。
【００５４】
[0068]  有効ピッチは、重ね合わされた回折格子相互の関係によって増大される。図６から分かるように、第１の網掛けされた回折格子は、図４または５と同じである。しかし、第２のより広い網掛けされていない回折格子は、第１の網掛けされた回折格子の１つおきのバー相互間にしか存在しない。したがって、第２の網掛けされていない回折格子のピッチは、第１の網掛けされた回折格子のピッチの２倍である。その結果得られるピッチｐ６は、ターゲットのパターンが反復される距離であり、反復は、第１の網掛けされた回折格子のピッチの２倍で行われる。さらに、第２の網掛けされていない回折格子が、図６の中間層に示すように、第１の網掛けされた回折格子に対して左にシフトされる場合、または図６の底層に示すように右にシフトされる場合、ピッチｐ６の変化はない。反復パターンが同じ距離にわたるので、ピッチは同じままである。
【００５５】
[0069]  図５の実施形態と同様に、一定ピッチは、この類のターゲットの唯一の利点ではない。さらなる利点またはそれに代わる利点が、ターゲットの非対称性から生じ、それは任意の方向のオーバーレイエラーが正確に求められることを可能にするものである。非対称性は、どちらの方向にオーバーレイエラーが偏っているかを求めるためだけでなく、ターゲットから反射する測定ビームから生じるスペクトルが受ける非対称性のばらつきの程度によって、オーバーレイエラーの程度を求めるためにも使用される。非対称性は、オーバーレイエラーが存在することを示すための一種のフラグとして働き、次いで、結果として得られるスペクトルの個々のパラメータが、オーバーレイエラーの程度および方向を示す。
【００５６】
[0070]  図６に示すピッチが、容易に検出されるには依然としてあまりにも密である場合、さらに大きなピッチを形成することができる。図６に示すピッチ２倍化法と類似の方法を使用して、図７に示すように、ピッチ３倍化を達成することができる。
【００５７】
[0071]  ピッチ３倍化は、いくつかの方式で実施することができる。２つの方式が図７Ａおよび７Ｂに示されている。図７Ａは、網掛けされたバーのアレイとしての、規則的なピッチの第１の回折格子を示す。これは、実際には、図４〜６に示す第１の網掛けされた回折格子と同じである。第１の網掛けされた回折格子のピッチの３倍のピッチを有する第２の網掛けされていない回折格子が、第１の網掛けされた回折格子に対して重ね合わされる。有効ピッチｐ７は、この場合は、第１の網掛けされた回折格子のピッチの３倍となる。図７Ａから分かるように、パターンの反復は、第１の回折格子のピッチの３倍ごとに１回生じる（すなわち、より大きくピッチ設定された回折格子のピッチによって設定される）。
【００５８】
[0072]  別法として、図７Ｂに示すように、第１の網掛けされた回折格子は、図７Ａの実施形態と同じであるが、第２の網掛けされていない回折格子が、網掛けされていないバーが隣接する２つの網掛けされたバー対の間に存在し、次いでそれが第３の対の間で省略されて、パターンが再度開始するように重ね合わされる。この場合もやはり、有効ピッチｐ７は、第２の網掛けされていない回折格子のより大きなピッチによって決定されるので、第１の網掛けされた回折格子のピッチの３倍となる。
【００５９】
[0073]  このようにして、１次の回折次数（少なくとも）が瞳面の像内に出現するように、有効ピッチを増大させることができる。この結果、非対称信号が増大され、オーバーレイエラーやＣＤなどのパラメータの検出がずっと容易になる。
【００６０】
[0074]  図８ａは、２次元回折格子ターゲットの２つのバーを示し、図では、各屈折率が異なる網掛けで示してある。２つのバーを取り囲む大気が、屈折率１を有する。回折格子のバーが、屈折率１．５３６６を有し、回折格子を支持する基板層が、屈折率１．５４５１−０．０００１１０９７ｉを有し、基板層の下の層が、屈折率１．４６２４を有し、底層が屈折率４を有する。図８ｂは、網掛けされていない回折格子として示す第２の回折格子が交互に重ね合わされた（または「交錯された」）、図８ａの回折格子を示す。回折格子は、バイアスがない（すなわち対称である）が、１０ｎｍのオーバーレイエラーを有する。図８ｃは、角度分解スキャトロメータを使用した横方向電界（ＴＥ）像を示す。図８ｄは、角度分解スキャトロメータを使用して測定された横方向磁界（ＴＭ）像を示す。
【００６１】
[0075]  非対称性が存在する場合、それはＴＥまたはＴＭ像の上部および下部の差となるが、これらの像だけから識別するのは困難である。したがって、回折格子の非対称性は、横方向に反転された像を元の像から減算することによって計算される（像形成される回折格子が縦である場合、対称性は横方向に注目される）。図８ｅおよび８ｆはそれぞれ、図８ｃおよび８ｄそれぞれのＴＥ画像およびＴＭ画像内の非対称性を示す。あるいは、横の回折格子が使用されている場合、反転を縦軸において実施することもできる。
【００６２】
[0076]  回折格子にバイアスはないが、オーバーレイエラーがある場合、非対称像内に非対称性がほとんど見られない。
【００６３】
[0077]  反対に、図９を参照すると、図９ａは、２つの回折格子それぞれの１つのバーを示し、屈折率は図８ａの場合と同じである。図９ｂは、第１の網掛けされた回折格子（図９ａの左のバー）と、第２の網掛けされていない回折格子（図９ａの右のバー）の関係を示す。この場合、２０ｎｍのバイアスがあるが、１ｎｍのオーバーレイエラーしかない。図９ｃは、角度分解スキャトロメータを使用したＴＥ像を示し、図９ｄは、角度分解スキャトロメータを使用したＴＭ像を示す。図９ｅおよび９ｆはそれぞれ、図９ｃのＴＥ像および図９ｄのＴＭ像それぞれの非対称性を示す。図９ｅおよび９ｆの暗い斑点から分かるように、ＴＥ像およびＴＭ像内の非対称性は明白である。ほんの１ｎｍの小さなオーバーレイエラーでさえ、明瞭な非対称信号をもたらす。したがって、暗い斑点は、オーバーレイエラーがあることを示す。斑点の位置および密度が、どれだけオーバーレイエラーが大きいか、またどちらの方向にエラーが偏っているかを示す。
【００６４】
[0078]  上記で示し説明した測定値には、測定雑音は含まれていない。その場合には、最小オーバーレイエラーでさえ検出される。しかし、いくらかの測定雑音がある場合、雑音が暗い斑点、あるいはＴＥ像またはＴＭ像の上部と下部の差として出現し、それによって非対称性として出現し得るので、対称性の微妙な差を測定するのが困難になり得る。この場合、図６および７を参照して説明した意図的なピッチ２倍化によって、または３倍化でも、信号を増大させることができる。図１０および１１は、１倍ピッチパターンと２倍ピッチパターンの間での非対称性測定値の比較を示す。ダブルパターニング（すなわち重ね合わされた２つの回折格子の使用）が、どちらの場合にも使用されている。図１０ａは、第１のライン幅を有する第１の網掛けされた回折格子、およびより大きなライン幅を有し、したがってバイアスがあると言われる、重ね合わされた第２の網掛けされていない回折格子を示す。図１０ｂは、この２つの回折格子のバーそれぞれに対応するサイズ（第１の網掛けされた回折格子のバーが左に示してあり、第２の網掛けされていない回折格子のバーが右に示してある）、ならびに前述の基板、バー、および大気のそれぞれに対応する部分の屈折率を示す。図１０ｃは、図１０ａの回折格子の回折像の非対称性を示す。
【００６５】
[0079]  図１１ａは、図１０ａの第１の回折格子と同じピッチを有する第１の網掛けされた回折格子を示す。第２の網掛けされていない回折格子が、第１の回折格子のバー相互間の１つおきのスペースごとにその中に重ね合わされる。第２の回折格子はやはり、第１の回折格子よりも大きなライン幅を有する。したがって、図１１ａの回折格子の有効ピッチは、図１０ａの有効ピッチの２倍である。図１１ｂは、この２つの回折格子のバーそれぞれに対応するサイズ（第１の網掛けされた回折格子のバーが左および右に示してあり、第２の網掛けされていない回折格子のバーが中央に示してある）、ならびに前述の基板、バー、および大気のそれぞれに対応する部分の屈折率を示す。図１１ｃは、図１１ａの回折格子から回折された測定放射ビームの回折像の非対称性を示す。
【００６６】
[0080]  図１０ｃの非対称像のスケールには、１０−５までのスケールがある（非対称性の「量」、すなわち、反射係数の差としての。図９ｃに示すような元の像は、反射係数を示し、図９ｅおよび９ｆに示すような像は、反射係数の非対称性を示す。非対称性の量は、瞳像の左側と右側の反射係数の差である）。一方、図１１ｃの像の非対称性は、１０−３のスケールを有する。図１１ｃの非対称像内では、信号が、図１０ｃの非対称像に対して２桁増大されている。図１０ｃの信号は光センサの検出限界未満になることがあるが、図１１ｃの像は問題を引き起こさないはずである。
【００６７】
[0081]  上記の実施形態は、ｎ個ごとに１個の特徴（上記の場合には、ｎ個ごとに１個のバー）が、特徴の残りとは異なるときの可能性の単なる例である。ｎ個ごとに１個の特徴は、異なる形状でも、省略されても、より厚くてもより薄くても、より高くてもより低くてもよい。どんな差も、有効ピッチが第１の回折格子の実際のピッチよりもはるかに大きくなるのを可能にする。
【００６８】
[0082]  さらに、図中に１次元として示した回折格子は、２次元に拡張させることもできる。したがって、ピッチの変化をｘ方向とｙ方向のどちらにも与えることができる。
【００６９】
[0083]  上記の実施形態は、単一層内にある回折格子に対するこの非対称性の適用について説明しているにすぎないが、異なる製品層相互間のオーバーレイの測定値を、このようにして同様に測定することができる。
【００７０】
[0084]  さらに、異なる回折格子を重ね合わせることによって、２つの回折格子を各方向について隣り合わせに有するという、より多くのスペースを占めるこれまでの慣行がもはや必要でなくなる。
【００７１】
[0085]  本明細書で説明した「デフォルトの」オーバーレイ測定は、回折格子の非対称性に基づくものである。１つには、非対称性があることを示すことであり、この目的のために、反転された像の減算が非常に有用であるが、実際のオーバーレイの計算は別の問題である。デフォルトの場合には、ｘ方向のオーバーレイを測定するために、２つの回折格子が必要である。現在説明した方法では、輪郭再構築を、例えばＲＣＷＡを使用して実施することができる。このモデルでは、２つのピッチの相対位置が自由パラメータとして使用され、その結果、オーバーレイを測定することができる。
【００７２】
[0086]  ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して、具体的な言及がこの説明において行われることがあるが、本明細書で記載のリソグラフィ装置には、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導パターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造など、他の適用分野があることを理解されたい。そのような代替適用分野の文脈では、本明細書において「ウェーハ」または「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、より一般的な用語である「基板」または「ターゲット部分」と同義語として見なすことができることが、当業者には理解されよう。本明細書で言及される基板は、露光前または後に、例えばトラック（一般に、レジストの層を基板に与え、露光後のレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツール内で処理することができる。適用可能な場合、本明細書における開示は、そのような基板処理ツール、および他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、例えば多層ＩＣを形成するために、基板を２回以上処理することもでき、したがって、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理済みの層をすでに含む基板を指すこともある。
【００７３】
[0087]  光リソグラフィの文脈において、本発明の諸実施形態の使用に対して、上記で具体的な言及を行ってきたかもしれないが、本発明を、他の適用分野、例えば、インプリントリソグラフィで使用することができ、文脈が許容する場合は、光リソグラフィに限定されないことが理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが、基板上に形成されるパターンを画定する。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の層へと押し込むことができ、その後すぐに、レジストは電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せを印加することによって硬化される。レジストが硬化された後、パターニングデバイスは、レジスト中にパターンを残した状態でそこから移される。
【００７４】
[0088]  本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長、あるいはその近くの波長を有する）紫外（ＵＶ）放射、および（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極端紫外（ＥＵＶ）放射、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含む、あらゆるタイプの電磁放射を包含する。
【００７５】
[0089]  「レンズ」という用語は、文脈が許容する場合、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、および静電光学コンポーネントを含む、さまざまなタイプの光学コンポーネントのいずれか１つまたは組合せを指すことがある。
【００７６】
[0090]  以上、本発明の具体的な諸実施形態を上記で説明してきたが、本発明を、説明した以外の方式で実施できることが理解されよう。例えば、本発明は、上記で開示した方法を記述した機械読取可能命令の、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の形、あるいは、そのようなコンピュータプログラムが中に記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形をとることができる。
【００７７】
[0091]  上記の説明は、限定するものではなく、例示のためのものである。したがって、添付の記載された特許請求の範囲から逸脱することなく、説明したように本発明に対して修正を行えることが、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１ａ】[0020]リソグラフィ装置を示す図である。
【図１ｂ】[0021]リソグラフィセルまたはクラスタを示す図である。
【図２】[0022]第１のスキャトロメータを示す図である。
【図３】[0023]第２のスキャトロメータを示す図である。
【図４】[0024]現況技術によるターゲットのダブルパターニングを示す図である。
【図５】[0025]本発明の一実施形態による、正常なターゲットおよびバイアスのあるターゲットを示す図である。
【図６】[0026]本発明の一実施形態による、バイアスのあるターゲットおよびピッチ２倍化を示す図である。
【図７】[0027]本発明の一実施形態による、バイアスのあるターゲットおよびピッチ３倍化を示す図である。
【図８ａ】[0028]バイアスのないターゲットを示す図である。
【図８ｂ】[0028]バイアスのないターゲットを示す図である。
【図８ｃ】[0029]図８ａおよび８ｂのターゲットの横方向電界（ＴＥ）像および横方向磁界（ＴＭ）像を示す図である。
【図８ｄ】[0029]図８ａおよび８ｂのターゲットの横方向電界（ＴＥ）像および横方向磁界（ＴＭ）像を示す図である。
【図８ｅ】[0029]図８ａおよび８ｂのターゲットの横方向電界（ＴＥ）像および横方向磁界（ＴＭ）像を示す図である。
【図８ｆ】[0029]図８ａおよび８ｂのターゲットの横方向電界（ＴＥ）像および横方向磁界（ＴＭ）像を示す図である。
【図９ａ】[0030]本発明の一実施形態による、バイアスのあるターゲットを示す図である。
【図９ｂ】[0030]本発明の一実施形態による、バイアスのあるターゲットを示す図である。
【図９ｃ】[0031]図９ａおよび９ｂのターゲットの横方向電界（ＴＥ）像および横方向磁界（ＴＭ）像を示す図である。
【図９ｄ】[0031]図９ａおよび９ｂのターゲットの横方向電界（ＴＥ）像および横方向磁界（ＴＭ）像を示す図である。
【図９ｅ】[0031]図９ａおよび９ｂのターゲットの横方向電界（ＴＥ）像および横方向磁界（ＴＭ）像を示す図である。
【図９ｆ】[0031]図９ａおよび９ｂのターゲットの横方向電界（ＴＥ）像および横方向磁界（ＴＭ）像を示す図である。
【図１０ａ】[0032]ラインの一方にバイアスが与えられたダブルパターニングを示す図である。
【図１０ｂ】[0032]ラインの一方にバイアスが与えられたダブルパターニングを示す図である。
【図１０ｃ】[0032]ラインの一方にバイアスが与えられたダブルパターニングを示す図である。
【図１１ａ】[0033]パターンの一方にオフセットが与えられ、ピッチが２倍化された、本発明の一実施形態によるダブルパターニングを示す図である。
【図１１ｂ】[0033]パターンの一方にオフセットが与えられ、ピッチが２倍化された、本発明の一実施形態によるダブルパターニングを示す図である。
【図１１ｃ】[0033]パターンの一方にオフセットが与えられ、ピッチが２倍化された、本発明の一実施形態によるダブルパターニングを示す図である。
【図１ａ】
2008311645.tif 000003
【図１ｂ】
2008311645.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008311645.tif 000007
【図５】
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【図６】
2008311645.tif 000009
【図７】
2008311645.tif 000010
【図８ａ】
2008311645.tif 000011
【図８ｂ】
2008311645.tif 000012
【図９ａ】
2008311645.tif 000013
【図９ｂ】
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【図１０ａ】
2008311645.tif 000015
【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図８ｅ】
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【図８ｆ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図９ｅ】
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【図９ｆ】
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【図１０ｃ】
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【図１１ｃ】
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【外国語明細書】
2008311645000001.pdf