(57)【要約】【課題】ターゲットサイズが縮小すると、より小さいＲＯＩを選択することに関連する欠点を回避する。【解決手段】リソグラフィプロセスによって基板上に形成されるメトロロジーターゲットは複数のコンポーネント格子を含む。ターゲットの像はコンポーネント格子によって回折された＋１次及び−１次放射を用いて形成される。検出された像内の関心領域（ＲＯＩ）はコンポーネント格子に対応して識別される。各ＲＯＩ内の強度値は、非対称性、それ故オーバレイエラーの測定値を得るために画像間で処理され、比較される。画像内に暗領域を設けるように、コンポーネント格子間に分離ゾーンが形成され、設計される。ある実施形態では、ＲＯＩは、それらの境界が分離ゾーンに対応する画像領域内に入るように選択される。この手段によって、ＲＯＩ内の位置変動に対する非対称性の測定耐性が高まる。暗領域はまた、画像内のターゲットの認識も支援する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィプロセスによって基板上に形成された複数のコンポーネント構造を含む複合ターゲット構造を用いてリソグラフィプロセスの特性を測定する方法であって、
（ａ）所定の照明条件下で前記コンポーネントターゲット構造によって回折される放射の所定部分を用いて前記複合ターゲット構造の像を形成し、検出するステップと、
（ｂ）前記検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域が前記コンポーネントターゲット構造の特定の１つに対応するステップと、
（ｃ）前記関心領域内のピクセル値を処理して、前記コンポーネント構造の特性の測定値を得るステップと、を含み、
前記複合ターゲット構造は、前記１つ以上の関心領域の位置変動によって前記特性の前記取得された測定値が著しく影響されないように、前記コンポーネント構造間に分離ゾーンを設けて形成される、方法。
【請求項２】
ステップ（ｃ）で、前記関心領域の境界が前記分離ゾーンに対応する前記像領域内に入るように、前記関心領域が選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記コンポーネント構造は、オーバレイ格子を備え、
前記複合ターゲット内の異なるコンポーネント構造は、異なるオーバレイバイアス値で形成される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記コンポーネント構造は、オーバレイ格子を備え、
前記複合ターゲット内の異なるコンポーネント構造は、異なる方向のオーバレイを測定するために異なる配向で形成される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記回折放射の異なる部分を用いて前記複合ターゲット構造の２つ以上の像が検出され、ステップ（ｅ）が、前記像内で識別された対応する関心領域からの前記ピクセル値を比較することによって、前記１つ以上のコンポーネント構造の非対称性の測定値を得る、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｂ）及び（ｃ）で、少なくとも２つのコンポーネント構造に対応する関心領域が、前記検出された同じ像内で識別され、それらのピクセル値が別個に処理される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記分離ゾーンは、所与の方向の前記複合構造の５％超、任意選択として１０％超、又は１５％超を占める、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記複合ターゲット構造の前記分離ゾーンは、前記複合構造の平均密度と同様の平均密度を有するが前記空間周波数がより高い充填構造を含み、それによって、前記充填構造によって回折される放射が、前記検出された像の形成に用いられる前記放射部分の外側に入る、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
リソグラフィプロセスによって基板上に形成された複数のコンポーネント構造を含む複合ターゲット構造を用いてリソグラフィプロセスの特性を測定する検査装置であって、
前記複合ターゲット構造が上に形成された基板用の支持体と、
所定の照明条件下で前記複合ターゲット構造を照明し、且つ前記照明条件下で前記コンポーネントターゲット構造によって回折される放射の所定部分を用いて前記複合ターゲット構造の像を形成し、検出する光学システムと、
前記検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域がコンポーネント構造の特定の１つに対応し、且つ前記関心領域内のピクセル値を処理して前記コンポーネント構造の特性の測定値を得るプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記関心領域の境界が前記複合ターゲット構造内の前記コンポーネント構造間の分離ゾーンに対応する像領域に入るように前記関心領域を識別する、検査装置。
【請求項１０】
前記コンポーネント構造は、前記基板上の２つの層内に形成されたオーバレイ格子を有し、前記複合ターゲット内の異なるコンポーネント構造が異なるオーバレイバイアス値で形成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記光学システムは、前記回折される放射の異なる部分を用いて前記同じ複合ターゲット構造の２つ以上の像を形成するとともに検出し、
前記プロセッサは、前記２つの像内で識別された関心領域の対応する領域からのピクセル値を比較して、前記１つ以上のコンポーネント構造の非対称性の測定値を得る、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記プロセッサは、前記検出された同じ像内の少なくとも２つのコンポーネント構造に対応する関心領域を識別し、且つ前記複合ターゲットの既知のバイアス方式に従って前記測定値を得るために、それらのピクセル値を共に処理する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
請求項１〜８のいずれか一項の方法で使用される基板であって、
リソグラフィプロセスによって基板上に形成された複数のコンポーネント構造を有する少なくとも１つの複合ターゲット構造を備え、前記複合ターゲット構造は、前記コンポーネント構造間の分離ゾーンを設けて形成され、前記分離ゾーン内に、前記コンポーネント構造の暗視野像内で暗く見えるように前記複合ターゲット構造が形成される、基板。
【請求項１４】
前記分離ゾーンは、所与の方向の前記複合構造の５％超、任意選択として１０％超、又は１５％超を占める、請求項１３に記載の基板。
【請求項１５】
複数の複合ターゲット構造は、製造されたデバイスパターンの層に対応する異なる層内に形成され、各複合ターゲット構造は、異なるオーバレイバイアス値と異なる配向とを有するオーバレイ格子の形態のコンポーネント構造を含む、請求項１３又は１４に記載の基板。
【請求項１６】
請求項１〜８のいずれか一項の方法の識別及び処理ステップ（ｂ）及び（ｃ）をプロセッサに実行させる機械読み取り可能命令を含む、コンピュータプログラム。
【請求項１７】
リソグラフィプロセスによって基板上に形成された複数のコンポーネント構造を含む複合ターゲット構造を用いてリソグラフィプロセスの特性を測定する検査装置であって、
前記複合ターゲット構造が上に形成された前記基板用の支持体と、
所定の照明条件下で複合ターゲット構造を照明し且つ前記照明条件下で前記コンポーネントターゲット構造によって回折される放射の所定部分を用いて前記複合ターゲット構造の像を形成し、検出する光学システムと、
前記検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域が前記コンポーネントターゲット構造の特定の１つに対応し、且つ前記関心領域内のピクセル値を処理して前記コンポーネント構造の特性の測定値を得るプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記複合ターゲットの位置を認識し、前記複合ターゲット構造内の前記コンポーネント構造間の分離ゾーンに対応する像領域を認識することによって前記関心領域の少なくとも一部を識別する、検査装置。
【請求項１８】
リソグラフィ装置を備えるリソグラフィシステムであって、
前記リソグラフィ装置は、
パターンを照明する照明光学システムと、
基板上に前記パターンの像を投影する投影光学システムと、
請求項９〜１２及び１７のいずれか一項に記載の検査装置と、を有し、
前記リソグラフィ装置は、前記パターンを別の基板に付与する際に前記検査装置からの測定結果を用いる、リソグラフィシステム。
【請求項１９】
リソグラフィプロセスを用い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、該方法は、
請求項１〜８のいずれか一項の検査方法を用いて、前記基板の少なくとも１つの上に前記デバイスパターンの一部として又はその近傍に形成された少なくとも１つの複合ターゲット構造を検査するステップと、
前記検査方法の結果に従って後続の基板用にリソグラフィプロセスを制御するステップと、を含む、方法。
【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、２０１２年５月２９日出願の米国仮出願第６１／６５２，５５２号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[0002]  本発明は、例えばリソグラフィ技術によるデバイス製造で使用可能なメトロロジー方法及び装置、並びにリソグラフィ技術を使用したデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又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。このパターンを、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１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、連続してパターンが与えら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。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で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、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
【０００４】
[0004]  リソグラフィプロセスでは、例えば、プロセス制御と検証のために、作成された構造を頻繁に測定することが望ましい。クリティカルディメンション（ＣＤ）を測定するのによく用いられるスキャン電子顕微鏡や、オーバレイ、すなわち、デバイス内の２つの層のアライメントの精度を測定する特別のツールなどのそのような測定を実行するための様々なツールが知られている。最近、リソグラフィ分野で使用する様々な形態のスキャトロメータが開発されている。これらのデバイスは、ターゲット上に放射ビームを誘導し、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、反射角度の関数としての１つ以上の波長における強度、又は反射角度の関数としての偏光などの散乱放射の１つ以上の特性を測定し、ターゲットの対象とする特性を決定するための「スペクトル」を得る。対象とする特性の決定は様々な技術、例えば、厳密結合波解析又は有限要素法、ライブラリ検索及び主成分解析などの反復方法によって実行可能である。
【０００５】
[0005]  従来のスキャトロメータが使用するターゲットは比較的大きい、例えば、４０μｍ×４０μｍの格子であり、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、格子はアンダーフィルされる）。このため、ターゲットは有限と見なされ、その数学的な再構築が簡単化される。しかしながら、ターゲットのサイズを例えば１０μｍ×１０μｍ以下に低減して、例えば、スクライブレーンではなく製品フィーチャの間に配置可能にするために、格子が測定スポットよりも小さく作成される（すなわち、格子がオーバフィルされる）、メトロロジーが提案されている。通常、上記ターゲットは（鏡面反射に対応する）０次回折が阻止され、それより上位の次数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レイによって、より小さいターゲットのオーバレイ測定が可能になる。これらのターゲットは照明スポットよりも小さくてもよく、ウェーハ上の製品フィーチャに囲まれていてもよい。複合格子ターゲットを用いて１つの像内で複数の格子を測定できる。
【０００６】
[0006]  公知のメトロロジー技術では、−１、及び＋１次回折強度を別個に得るために、ターゲットを回転させるか、又は照明モード若しくは結像モードを変更しながら、ある条件下でターゲットを２回測定することによってオーバレイ測定結果が得られる。所与の格子でこれらの強度を比較すると、格子内の非対称性が測定され、オーバレイ格子内の非対称性をオーバレイエラーの指標として用いることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
[0007]  複合格子ターゲット内の個々の格子のサイズ縮小により、暗視野像内のエッジ効果（フリンジ）が顕著になり、ターゲット内の異なる格子の像間にクロストークが生じることがある。この問題に対処するため、各格子の像の中心部だけが「関心領域」（ＲＯＩ）として選択されることがある。非対称性とオーバレイとを計算するためにＲＯＩ内のピクセル値だけが用いられる。しかしながら、ずっと小さいターゲットが考慮されるため、エッジ効果がないものと定義できるＲＯＩのサイズは、ずっと少ない数のピクセルまで縮小する。その結果、所与の取得時間で測定ノイズが本質的により多くなる。さらに、ＲＯＩの位置決めに変動があると、測定された非対称性の重大なエラー源になる。
【０００８】
[0008]  複合ターゲット構造内の小さい格子を使用する利点を保ち、従来公開されている技術よりも精度を高めることができるオーバレイメトロロジー技術を提供することが望ましい。特定の目的は、ターゲットサイズが縮小すると、より小さいＲＯＩを選択することに関連する欠点を回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
[0009]  本発明の第１の実施形態は、リソグラフィプロセスによって基板上に形成された複数のコンポーネント構造を含む複合ターゲット構造を用いてリソグラフィプロセスの特性を測定する方法であって、（ａ）所定の照明条件下でコンポーネントターゲット構造によって回折される放射の所定部分を用いて複合ターゲット構造の像を形成し、検出するステップと、（ｂ）検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域がコンポーネントターゲット構造の特定の１つに対応するステップと、（ｃ）関心領域内のピクセル値を処理して、コンポーネント構造の特性の測定値を得るステップと、を含む方法を提供する。複合ターゲット構造は、１つ以上の関心領域の位置変動によって特性の取得された測定値が著しく影響されないようにコンポーネント構造間に分離ゾーンを設けて形成される。
【００１０】
[0010]  幾つかの実施形態では、像内のターゲットを認識しやすくするために、分離ゾーンに対応する像内の領域が用いられる。
【００１１】
[0011]  幾つかの実施形態では、ステップ（ｃ）で関心領域の境界が分離ゾーンに対応する像領域内に入るように関心領域が選択される。分離ゾーン内の構造を、測定される特性と共に変化せず、したがって測定が関心領域の正確な位置決めの変動に影響されないように形成することができる。
【００１２】
[0012]  幾つかの実施形態では、分離ゾーンは、例えばコンポーネント構造の空間周波数よりも大幅に高い空間周波数を有する周期構造で形成され、像内で暗く見えるように形成される。
【００１３】
[0013]  本発明の別の実施形態は、リソグラフィプロセスによって基板上に形成された複数のコンポーネント構造を含む複合ターゲット構造を使用して、リソグラフィプロセスの特性を測定するための検査装置であって、複合ターゲット構造がその上に形成された基板用の支持体と、所定の照明条件下で複合ターゲット構造を照明するための、且つ、照明条件下で複合ターゲット構造によって回折される放射の所定部分を用いて複合ターゲット構造の像を形成し、検出するための光学システムと、検出された像内の１つ以上の関心領域を識別するように配置され、前記関心領域又は各関心領域がコンポーネントターゲット構造の特定の１つに対応し、且つ、コンポーネント構造の特性の測定値を得るために関心領域内のピクセル値を処理するように配置されたプロセッサと、を備える検査装置を提供する。プロセッサは、関心領域の境界が複合ターゲット構造内のコンポーネント構造間の分離ゾーンに対応する像領域内に入るように関心領域を識別するように配置される。
【００１４】
[0014]  本発明のさらに別の実施形態は、リソグラフィプロセスによって基板上に形成された複数のコンポーネント構造を含む複合ターゲット構造を使用して、リソグラフィプロセスの特性を測定するための検査装置であって、複合ターゲット構造がその上に形成された基板用の支持体と、所定の照明条件下で複合ターゲット構造を照明するための、且つ、照明条件下で複合ターゲット構造によって回折される放射の所定部分を用いて複合ターゲット構造の像を形成し、検出するための光学システムと、検出された像内の１つ以上の関心領域を識別するように配置され、前記関心領域又は各関心領域がコンポーネントターゲット構造の特定の１つに対応し、且つ、コンポーネント構造の特性の測定値を得るために関心領域内のピクセル値を処理するように配置されたプロセッサと、を備える検査装置を提供する。プロセッサは、複合ターゲットの位置を認識し、複合ターゲット構造内のコンポーネント構造間の分離ゾーンに対応する像領域を認識することによって関心領域の少なくとも一部を識別するように配置される。
【００１５】
[0015]  本発明のさらに別の実施形態は、本発明の上記任意の態様により基板を形成する際に使用するための１対のパターニングデバイスであって、共に、基板上の１つ以上の位置に複合ターゲット構造を形成するために使用されるように構成されたパターニングデバイスを提供する。パターニングデバイスは、基板上の２つの異なる層内にオーバレイ格子を形成するように構成されてもよく、又は「マルチパターニング」技術によって層内にオーバレイ格子を形成するように構成されてもよい。
【００１６】
[0016]  本発明のさらに別の実施形態は、プロセッサに上記のような本発明による方法の識別及び処理ステップ（ｂ）及び（ｃ）を実行させる機械読み取り可能命令を含むコンピュータプログラム製品を提供する。
【００１７】
[0017]  本発明のさらに別の実施形態は、パターンシーケンスをパターニングデバイスから基板をオーバレイ方式で転写するように配置されたリソグラフィ装置と、上記のような本発明による検査装置と、を備えるリソグラフィシステムを提供する。リソグラフィ装置は、別の基板にパターンシーケンスを付与する際に検査装置からの計算されたオーバレイ値を用いるように配置されている。
【００１８】
[0018]  リソグラフィプロセスを用いてオーバレイ方式で一連の基板にデバイスパターンシーケンスが付与されるデバイス製造方法は、上記のような本発明による検査方法を用いて少なくとも１つの基板にデバイスパターンの一部として又はデバイスパターンの近傍に形成された少なくとも１つの周期構造を検査するステップと、計算されたオーバレイエラーに従ってその後の基板のためのリソグラフィプロセスを制御するステップと、を含んでいる。
【００１９】
[0019]  本発明の別の特徴及び利点並びに本発明の様々な実施形態の構造及び作用は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。本発明は、本明細書に記載する特定の実施形態に限定されないことに留意されたい。このような実施形態は、例示のみを目的として本明細書に記載されている。本明細書に含まれる教示に基づいて当業者はさらなる実施形態を容易に思い付くであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
[0020]  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で使用可能なメトロロジーの方法及び装置、並びにリソグラフィ技術を用いたデバイス製造方法に関する。
【００２１】
【図１】[0021]本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置を示す。
【図２】[0022]本発明のある実施形態によるリソグラフィセル又はクラスタを示す。
【図３】[0023]（ａ）は、第１の対の照明開口を使用して本発明の実施形態によりターゲットを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を示し、（ｂ）は、所与の照明方向でのターゲット格子の回折スペクトルの詳細図を示し、（ｃ）は、回折ベースのオーバレイ測定用のスキャトロメータを使用する際の別の照明モードを与える第２の対の照明開口を示し、（ｄ）は、第１の対と第２の対の開口を組み合わせた第３の対の照明開口を示す。
【図４】[0024]既知の形態の複数の格子ターゲットと、基板上の測定スポットの輪郭とを示す。
【図５】[0025]図３のスキャトロメータで得られる図４のターゲットの像を示す。
【図６】[0026]図３のスキャトロメータを使用し、本発明の実施形態を形成するようにされたオーバレイ測定方法のステップを示すフローチャートである。
【図７】[0027]本発明の実施形態で使用可能な新規の複合ターゲット構造を示す。
【図８】[0028]図７の構造の暗視野像を示し、且つ本発明の実施形態による関心領域の選択を示す。
【図９】[0029]２つの直交方向のオーバレイ測定のためにコンポーネント格子を組み合わせる、本発明の実施形態で使用可能なバイアス方式を有する２つの複合格子構造（ａ）及び（ｂ）を示す。
【図１０】[0030]リソグラフィによって製造される多層デバイス構造内の数対の層間のオーバレイを測定するために複合格子構造の配列を示す。
【００２２】
[0031]  本発明の特徴及び利点は、同様の参照符号が全体を通して対応する要素を識別する図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことで更に明白になろう。図面では、一般に、同様の参照番号が同一の、機能が類似した、及び／又は構造が類似する要素を示す。ある要素が最初に出現する図面は、対応する参照番号の左端の１つ又は複数の数字によって示される。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
[0032]  本明細書は、本発明の特徴を組み込んだ１つ以上の実施形態を開示する。開示される１つ又は複数の実施形態は本発明を例示するにすぎない。本発明の範囲は開示される１つ又は複数の実施形態に限定されない。本発明は、本明細書に添付される特許請求の範囲によって定義される。
【００２４】
[0033]  記載された実施形態、及び本明細書で「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的実施形態」などに言及した場合、それは記載された実施形態が特定の特徴、構造、又は特性を含むことができるが、それぞれの実施形態が必ずしも特定の特徴、構造、又は特性を含まないことがあることを示す。さらに、このようなフレーズは、必ずしも同じ実施形態に言及するものではない。さらに、ある実施形態に関連して特定の特徴、構造、又は特性について記載している場合、明示的に記載されているか、記載されていないかにかかわらず、このような特徴、構造、又は特性を他の実施形態との関連で実行することが当業者の知識の範囲内にあることが理解される。
【００２５】
[0034]  本発明の実施形態はハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はその任意の組合せで実施することができる。本発明の実施形態は、１つ以上のプロセッサで読み取り、実行することができる機械読み取り式媒体に記憶した命令として実施することもできる。機械読み取り式媒体は、機械（例えば、計算デバイス）で読み取り可能な形態で情報を記憶するか、又は伝送する任意の機構を含むことができる。例えば、機械読み取り式媒体は読み取り専用メモリ（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、音響又は他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）、及びその他を含むことができる。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令を、本明細書では特定の行為を実行するものとして記述することができる。しかしながら、このような記述は便宜的なものにすぎず、このような行為は実際には計算デバイス、プロセッサ、コントローラ、又はファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを実行する他のデバイスの結果であることを認識されたい。
【００２６】
[0035]  このような実施形態を詳述する前に、本発明の実施形態を実施することができる例示の環境を提示することが有用であろう。
【００２７】
[0036]  図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示したものである。この装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射、又はＤＵＶ放射）を調節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、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のポジショナＰＭに接続されたパターニングデバイス支持体又は支持構造（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、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と、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）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）ＰＳと、を含む。
【００２８】
[0037]  照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁、静電型等の光学コンポーネント、又はそれらの任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
【００２９】
[0038]  パターニングデバイス支持体は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法でパターニングデバイスを保持する。このパターニングデバイス支持体は、パターニングデバイスを保持するために、機械式、真空式、静電式等のクランプ技術を使用することができる。パターニングデバイス支持体は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。パターニングデバイス支持体は、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
【００３０】
[0039]  本明細書において使用する「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にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又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における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
【００３１】
[0040]  パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。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、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。
【００３２】
[0041]  本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折型光学システム、反射型光学システム、反射屈折型光学システム、磁気型光学システム、電磁型光学システム及び静電型光学システム、又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されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。
【００３３】
[0042]  本明細書で示すように、本装置は、（例えば透過マスクを使用する）透過タイプである。あるいは、装置は、（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する又は反射マスクを使用する）反射タイプでもよい。
【００３４】
[0043]  リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つ以上の他のテーブルを露光に使用している間に１つ以上のテーブルで予備工程を実行することができる。
【００３５】
[0044]  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充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
【００３６】
[0045]  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。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなど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へと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
【００３７】
[0046]  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アジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータＩＬの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータを用いて放射ビームを調節し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
【００３８】
[0047]  放射ビームＢは、パターニングデバイス支持体（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。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、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の位置決めデバイスＰＷと位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、２次元エンコーダ又は容量センサ）を用いて、基板テーブルＷＴは、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めできるように正確に移動できる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めできる。一般に、パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴの移動は、第１の位置決めデバイスＰＭの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）及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の部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。（スキャナとは対照的に）ステッパの場合、パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定してもよい。
【００３９】
[0048]  パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような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するが、ターゲット部分の間の空間に位置してもよい（スクライブレーンアライメントマークとして公知である）。同様に、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。ダイ内の、デバイスフィーチャの間に小さいアライメントマーカを含んでいてもよく、その場合、マーカはできるだけ小さく、隣接するフィーチャと異なる結像又はプロセス条件を必要としないことが望ましい。アライメントマーカを検出するアライメントシステムを以下に説明する。
【００４０】
[0049]  図示のリソグラフィ装置は、以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。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、単一静的露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
２．スキャンモードにおいては、パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられるパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一動的露光）。パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。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（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
３．別のモードでは、パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したような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使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
【００４１】
[0050]  上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
【００４２】
[0051]  リソグラフィ装置ＬＡは、２つの基板テーブルＷＴａ、ＷＴｂと基板テーブルをその間で交換できる２つのステーション（露光ステーション及び測定ステーション）とを有するいわゆるデュアルステージタイプである。露光ステーションで一方の基板テーブル上の１つの基板が露光されている間に、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着し、様々な準備ステップを実行できる。準備ステップは、レベルセンサＬＳを用いた基板制御のマッピングと、アライメントセンサＡＳを用いた基板上のアライメントマークの位置の測定と、を含んでもよい。これによって装置のスループットが大幅に増大する。位置センサＩＦが、基板テーブルが測定ステーション及び露光ステーションにあるときの基板テーブルの位置を測定できない場合、第２の位置センサを提供して両方のステーションで基板テーブルの位置の追跡を可能にすることができる。本発明は、１つだけの、又は３つ以上の基板テーブルを有する装置に適用可能である。
【００４３】
[0052]  図２に示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセル又はクラスタとも呼ばれることがあるリソグラフィセルＬＣの一部を形成し、それは基板上で露光前及び露光後プロセスを実行する装置も含む。従来、これらはレジスト層を堆積させるスピンコータＳＣ、露光されたレジストを現像する現像器ＤＥ、チルプレートＣＨ及びベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ、すなわちロボットＲＯは入力／出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り上げ、それを様々なプロセス装置間で移動させ、次にそれらをリソグラフィ装置のローディングベイＬＢに送出する。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、それ自体は監視制御システムＳＣＳによって制御され、それ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。したがってスループット及び処理の効率を最大化するために様々な装置を動作させることができる。
【００４４】
[0053]  暗視野メトロロジーの例は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、国際特許出願ＷＯ２００９／０７８７０８号及びＷＯ２００９／１０６２７９号に見ることができる。この技術の別の発展形態は、公開特許公報ＵＳ２０１１００２７７０４Ａ号、ＵＳ２０１１００４３７９１Ａ号、ＵＳ２０１２００４４４７０号、及びＵＳ２０１２／０１２３５８１号、及び米国特許出願、代理人整理番号第２８５７．３１０及び２８５７．３１５に記載されている。これらの出願の内容も参照により本明細書に組み込まれている。
【００４５】
[0054]  本発明の実施形態での使用に適した暗視野メトロロジー装置を図３（ａ）に示す。格子ターゲットＴ及び回折光線の詳細を図３（ｂ）に示す。暗視野メトロロジー装置はスタンドアロンデバイスであってもよく、又は、例えば測定ステーションのリソグラフィ装置内ＬＡ又はリソグラフィセルＬＣに組み込まれていてもよい。装置全体にわたって幾つかの分岐路を有する光軸は点線Ｏで示す。この装置で、光源１１（例えば、キセノンランプ）から発せられた光は、レンズ１２、１４及び対物レンズ１６を備える光学システムによってビームスプリッタ１５を介して基板Ｗ上に誘導される。これらのレンズは、４Ｆ構成の二重シーケンスで配置されている。検出器に基板像を提供し、同時に空間周波数のフィルタリング用に中間瞳面のアクセスが可能であるならば、異なるレンズ配置を使用することができる。したがって、放射が基板に入射する角度範囲を、ここでは、（共役）瞳面と呼ぶ基板面の空間スペクトルを示す平面内の空間強度分布を定義することで選択できる。特に、これは、好適な形態の開口板１３を、対物レンズの瞳面の背面投影像である平面内のレンズ１２と１４の間に挿入することで実行できる。図示の例では、開口板１３は、１３Ｎと１３Ｓの表示が付いた異なる形態を有し、異なる照明モードを選択できる。この例の照明システムは、軸外照明モードを形成する。第１の照明モードでは、開口板１３Ｎは説明のためにだけ「北」と指定された方向からの軸外を提供する。第２の照明モードでは、開口板１３Ｓは同様ではあるが「南」の表示が付いた反対方向からの照明を提供するために使用される。異なる開口を用いることでその他の照明モードも可能である。瞳面の残りの部分は望ましくは暗い。これは、所望の照明モード外の不要な光が所望の測定信号と干渉するからである。
【００４６】
[0055]  図３（ｂ）に示すように、格子ターゲットＴは、基板Ｗを対物レンズ１６の光軸Ｏに対して垂直にして配置される。軸Ｏから角度をなしてターゲットＴに当たる照明光Ｉは、０次光（実線０）、及び２本の１次光（一点鎖線＋１、及び二点鎖線−１）を生じさせる。オーバフィルされた小さいターゲット格子では、これらの光線は、メトロロジーターゲットＴ及び他のフィーチャを含む基板領域をカバーする多くの平行光線のたった１つに過ぎないことを想起されたい。複合格子ターゲットが設けられる場合は、ターゲット内の個々の各格子は独自の回折スペクトルを生じさせる。開口板１３は、（有用な光量を受け入れるために必要な）有限の幅を有するため、入射光線Ｉは実際、ある範囲の角度を占拠し、回折光線０及び＋１／−１は多少拡散する。小ターゲットの点広がり関数によれば、各次数＋１及び−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。格子のピッチと照明角は、対物レンズに入射する１次光が中央の光軸に正確に整列するように設計又は調整できることに留意されたい。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す光線は幾分軸外に示されているが、これはもっぱら図中での区別を容易にするためである。
【００４７】
[0056]  基板Ｗ上のターゲットによって回折される少なくとも０及び＋１の光線は対物レンズ１６によって収集され、ビームスプリッタ１５を通して元に誘導される。図３（ａ）を再度参照すると、第１及び第２の照明の両方が、北（Ｎ）と南（Ｓ）の表示が付いた直径方向に対向する開口を指定することで示されている。入射光線Ｉが光軸の北側からのとき、すなわち、第１の照明モードが開口板１３Ｎを用いて適用されるときには、＋１（Ｎ）の表示が付いた＋１次回折光線が対物レンズ１６に入射する。これとは対照的に、第２の照明モードが開口板１３Ｓを用いて適用されるときには、（−１（Ｓ）の表示が付いた）−１次回折光線が対物レンズ１６に入射する。
【００４８】
[0057]  第２のビームスプリッタ１７は、回折ビームを２つの測定分岐路に分割する。第１の測定分岐路では、光学システム１８が第１のセンサ１９（例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ）上にターゲットの回折スペクトル（瞳面像）を０次及び１次回折ビームを用いて形成する。各回折次数の光線はセンサの異なる地点に入射するため、画像処理が各次数の光線を比較して対比することができる。センサ１９によって取り込まれた瞳面像を用いてメトロロジー装置の合焦及び／又は１次ビームの強度測定の正規化に使用できる。また、瞳面像を、本開示の主題ではない再構築などの多数の測定目的に使用することができる。
【００４９】
[0058]  第２の測定分岐路では、光学システム２０、２２はセンサ２３（例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ）上に基板Ｗ上のターゲットの像を形成する。第２の測定分岐路には、瞳面と共役な面に開口絞り２１が設けられる。開口絞り２１は、０次回折ビームをブロックしてセンサ２３上に形成されたターゲットの像が−１又は＋１次回折ビームだけから形成されるように機能する。センサ１９及び２３によって取り込まれた画像は、その機能が実行中の測定の具体的なタイプに依存する画像プロセッサ及びコントローラＰＵに出力される。ここで使用する「像」という用語は広範な意味で用いることに留意されたい。−１及び＋１次のいずれかのみが存在する場合、そのような格子ラインの像は形成されない。
【００５０】
[0059]  図３に示す特定の形態の開口板１３及び視野絞り２１は、単なる例である。本発明の別の実施形態では、ターゲットの軸上照明が使用され、軸外開口を有する開口絞りは、実質的に単一の１次回折光のみをセンサに送るために使用される（１３及び２１で示す開口は、この場合は効率的に交換される）。さらに別の実施形態では、測定用に１次ビームの代わりに、又はそれに加えて２次、３次及びそれ以上の次数のビーム（図３には図示せず）を使用できる。
【００５１】
[0060]  照明をこれらの様々なタイプの測定に適合させるために、開口板１３は、所望のパターンを所定位置に配置するために回転する円板の周囲に形成された幾つかの開口パターンを含んでいてもよい。代替的に又は追加的に、一組の板１３を提供し、交換して同じ効果を達成することができる。変形可能なミラーアレイ又は透過型空間光変調器などのプログラマブル照明デバイスも使用できる。照明モードを調整する別の方法として、可動ミラー又はプリズムを使用できる。
【００５２】
[0061]  開口板１３に関連して先に説明したように、結像のための回折次数の選択は、代替として瞳絞り２１を変更することによって、又は異なるパターンを有する瞳絞りを置き換えることによって、又は固定視野絞りの代わりにプログラム可能な空間光変調器を使用することによって達成可能である。その場合は、測定光学システムの照明側は一定に保たれる一方、第１及び第２のモードを有するのは結像側である。したがって、本開示では効果的に、各々が独自の利点と欠点を有する３つのタイプの測定方法がある。１つの方法では、異なる次数を測定するために照明モードが変更される。別の方法では、結像モードが変更される。第３の方法では、照明モードと結像モードはそのままに保たれるが、ターゲットは１８０度回転される。いずれの場合も、ターゲットの回折スペクトル内で互いに反対側に対称である非０次回折放射の第１及び第２の部分を選択するという所望の効果は同一である。基本的に、次数の所望の選択は、照明モードと結像モードとを同時に変更する組み合わせによっても可能であるが、それは利点なく欠点をもたらす可能性があるため以下では詳細には記載しない。
【００５３】
[0062]  本例で結像するために使用される光学システムは、視野絞り２１によって制限される広い入射瞳を有しているが、別の実施形態又は用途では、結像システムの入射瞳自体は、所望の次数に制限するのに十分に小さくてもよく、したがって視野絞りとしての役割を果たし得る。異なる開口板が図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示されており、これらは以下に記載するように使用することができる。
【００５４】
[0063]  通常、ターゲット格子は南北又は東西に延びる格子ラインと位置合わせされる。すなわち、格子は基板ＷのＸ方向又はＹ方向に位置合わせされる。開口板１３Ｎ又は１３Ｓは、一方向（セットアップに応じてＸ又はＹ方向）向きの格子を測定するためだけに使用可能であることに留意されたい。直交格子の測定には、ターゲットの９０°及び２７０°回転が行われてもよい。しかしながら、より好都合には、図３（ｃ）に示す開口板１３Ｅ又は１３Ｗを使用して東又は西からの照明が照明光学系内で行われる。開口板１３Ｎ〜１３Ｗは別個に形成され、又は相互に置き換え可能であり、又はこれらの開口板は９０°、１８０°又は２７０°回転可能な単一の開口板であってもよい。上述したように、図３（ｃ）に示す軸外開口は照明開口板１３内ではなく視野絞り２１内に設けることもできる。その場合は、照明は軸上照明となる。
【００５５】
[0064]  図３（ｄ）は、第１と第２の対の照明モードを組み合わせるために使用可能な第３の対の開口板を示している。開口板１３ＮＷは北と東に開口を有し、一方開口板１３ＳＥは南と西に開口を有している。これらの異なる回折信号間のクロストークが大きすぎない場合は、照明モードを変更せずにＸ格子とＹ格子の両方の測定を行うことができる。
【００５６】
小さいターゲットを使用するオーバレイ測定
[0065]  図４は、公知の実施により基板上に形成された複合格子ターゲットを示している。複合ターゲットは４つの個々の格子３２〜３５を備えており、これらの格子は互いに接近しているため、すべてメトロロジー装置の照明ビームによって形成される測定スポット３１内にある。したがって４つのターゲットのすべてが同時に照明され、センサ１９及び２３上に同時に結像される。オーバレイ測定専用の例では、格子３２〜３５自体が、基板Ｗ上に形成される半導体デバイスの異なる層内にパターニングされるオーバレイ格子によって形成される。格子３２〜３５は、複合格子の異なる部分が形成される層間のオーバレイ測定を容易にするために異なるバイアスがかけられたオーバレイオフセットを有してもよい。格子の３２〜３５はまた、入射放射をＸ及びＹ方向に回折するために図示のように配向が異なっていてもよい。一例では、格子３２及び３４は＋ｄ、−ｄのバイアスをそれぞれ有するＸ方向の格子である。これは、格子３２が、オーバレイコンポーネントの両方とも正確に名目位置にプリントされる場合には、コンポーネントの１つが他のコンポーネントに対して距離ｄだけオフセットされるように配置されたオーバレイコンポーネントを有することを意味する。格子３４は、完全にそこにプリントされるとｄだけオフセットされるが、それは第１の格子などとは反対方向のオフセットであるように配置されたコンポーネントを有する。格子３３及び３５は、オフセット＋ｄ及び−ｄをそれぞれ有するＹ方向の格子である。４つの格子が示されているが、別の実施形態では、所望の精度を得るためにより大きいマトリクスが必要である。例えば、９個の複合格子の３×３の配列は、バイアス−４ｄ、−３ｄ、−２ｄ、−ｄ、０、＋ｄ、＋２ｄ、＋３ｄ、＋４ｄを有する。これらの格子の別個の像は、センサ２３で捕捉された像内で識別可能である。
【００５７】
[0066]  図５は、図３（ｄ）の開口板１３ＮＷ又は１３ＳＥを使用して、図３の開口内の図４のターゲットを用いてセンサ２３上に形成され、これによって検出され得る像の例を示している。瞳面像センサ１９は異なる個々の格子３２〜３５を解像することはできないものの、像センサ２３は解像可能である。斜交平行線の陰影を付けた矩形４０はセンサ上の像視野を示しており、その中で基板上の照明スポット３１が対応する円形区域４１内に結像される。最適には視野は暗視野である。この暗視野像内で、矩形区域４２〜４５は個々の格子３２〜３５の像を表している。格子が製品区域内に位置している場合は、製品フィーチャはこの像視野の周囲でも目視できる。図５の暗視野像には単一の複合格子ターゲットだけが示されているが、実際にはリソグラフィによって製造された半導体デバイス、又はその他の製品は多くの層を有していてもよく、オーバレイ測定は望ましくは異なる対の層間で行われる。対の層間での各オーバレイ測定ごとに、１つ以上の複合格子ターゲットが必要であり、したがって、像視野内に別の複合格子ターゲットがあってもよい。画像プロセッサ及びコントローラＰＵはパターン認識を用いてこれらの像を処理して格子３２〜３５の別個の像４２〜４５を識別する。このようにして、センサフレーム内の特定位置で像を極めて精密に位置合わせする必要がなくなり、それによって一般に測定装置全体の処理量が高まる。しかしながら、結像プロセスが像視野にわたって不均一である場合は、精密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が識別され、格子はこれらの既知の位置とできるだけ位置合わせされる。
【００５８】
[0067]  格子の別個の像が識別されると、識別された区域内の選択されたピクセル強度値を例えば平均化又は加算することによって、これらの個々の像の強度を測定することができる。像の強度及び／又はその他の特性を互いに比較することができる。これらの結果を組み合わせてリソグラフィプロセスの異なるパラメータを測定できる。オーバレイ性能はこのようなパラメータの重要な例である。
【００５９】
[0068]  図６は、例えば米国出願ＵＳ２０１１／０２７７０４号に記載の例を用いて、コンポーネント格子３２〜３５を含む２つの層間のオーバレイエラーが、＋１次又は−１次の暗視野像内の強度を比較することによってどのように測定されるかを示している。ステップＳ１で、例えば半導体ウェーハである基板が図２のリソグラフィセルを介して１回以上処理され、オーバレイターゲット３２〜３５を含む構造が生成される。ステップＳ２で、図３のメトロロジー装置を使用して、１次回折ビームの１つだけ（例えば−１）を用いて格子３２〜３５の像が得られる。次に、照明モードを変更することによって、又はメトロロジー装置の視野内で基板Ｗを１８０°回転させることによって、別の１次回折ビーム（＋１）が得られる（ステップＳ３）。その結果、＋１回折放射が第２の像内で捕捉される。
【００６０】
[0069]  各々の像内に１次回折放射の半分だけを含めることによって、ここに言及する「像」は従来の暗視野顕微鏡画像ではないことに留意されたい。各格子は単に、ある特定の強度レベルの区域によって表わされる。＋１次と−１次の回折放射の１つだけしか存在しないため、個々の格子ラインは解像されない。ステップＳ４で、関心領域（ＲＯＩ）が各コンポーネント格子の像内で入念に識別され、そこから強度レベルが測定される。これが行われるのは、特に個々の格子像のエッジ部の周囲で強度値が、一般に、レジストの厚さ、成分、ラインの形状、及びエッジ効果などのプロセス変数に強く依存し得るからである。
【００６１】
[0070]  本願は、以下に図７以降を参照してより詳細に記載するようにターゲット設計及びＲＯＩの選択への新たなアプローチを開示するものである。
【００６２】
[0071]  個々の格子ごとにＲＯＩを識別し、その強度を測定した後、次に格子構造の非対称性、それ故オーバレイエラーを判定することができる。これは、ステップＳ５で画像プロセッサ及びコントローラＰＵによって各格子３２〜３５ごとに＋１次及び−１次について得られた強度値を比較して、それらの強度差を識別し、また（Ｓ６）格子のオーバレイバイアスの知識からターゲットＴの近傍のオーバレイエラーを判定することによって行われる。
【００６３】
[0072]  上記先行出願には、上記基本的方法を用いてオーバレイ測定の質を高める様々な技術が開示されている。例えば、画像間の強度差は、異なる測定で使用される光路の差に起因することがあり、ターゲットにおける非対称性だけによるものではない。画像間の照明源１１は、照明スポット３１の強度及び／又は位相が均一ではないような照明源でよい。例えばセンサ２３の像視野内のターゲット像の位置を参考にしてこのようなエラーを最小限にするため、補正を決定し、適用することができる。所与のターゲット区域内の有用な回折信号を最大にするため、個々のコンポーネント格子を周期性の方向に延在することができる。これらの技術は先行出願に説明されており、ここではさらに詳細には説明しない。これらは、先行出願に新規に開示されている技術と組み合わせて使用されてもよく、これについては以下に説明する。
【００６４】
[0073]  別の特許出願（２８５７．３１５）で、個々の格子のエッジ部内、又はその周囲のフィーチャは、エッジ効果の強さと範囲とを低減するように修正される。これらの修正は、リソグラフィプロセスで微細フィーチャのプリントを向上させるために使用される光近接補正（ＯＰＣ）フィーチャと同様に機能し得る。別の出願（２８５７．３１０）では、図６の方法によってオーバレイを測定するために３つ以上のコンポーネント格子を使用することが提案されている。少なくとも３つの異なるバイアスを有する格子の非対称性を測定することによって、例えば実際のリソグラフィプロセスでの底部格子の非対称性によるなどのターゲット格子内のフィーチャの非対称性を補正するようにステップＳ６での計算を修正することができる。これらの技術は先行出願でも同様に説明されており、ここではより詳細には説明しない。これらは、先行出願に新規に開示されている技術と組み合わせて使用されてもよく、これについては以下に説明する。
【００６５】
エッジ効果とＲＯＩ選択
[0074]  図５は強度が均一の４つの正方形４２〜４５で最適化された像を示しているが、カメラ上の各格子の像は完全なものではなくてもよい。暗視野結合の性質により、ターゲットのエッジは中央部よりも明るく照らされる。それによってターゲットの「前記」強度を測定することが困難になる。さらに、近隣の格子、又はその周囲からの光の寄与を避ける必要がある。この問題を解決するため、現在はエッジ部を含む関心領域（ＲＯＩ）が画定され、４つのコンポーネント格子の各々の相手側からの光だけが選択される。しかしながら、このことは、信号がフルサイズの格子よりも小さい区域から収集されることを意味する。例えば、個々の格子が５×５平方μｍである場合は、ＲＯＩは格子像の中央部のわずか３×３μｍに対応することがある。信号のこのような減少はより長い収集時間で補償される必要があり、そうしないと測定の不確実性がより高くなる。さらに、格子上にＲＯＩを適正に配置することは極めて重要である。わずかなずれでもエッジ光の一部が含まれ、これは検出された強度の比較的大きな変化を生じ、したがって測定精度と正確さがさらに損なわれる。
【００６６】
[0075]  本開示で、発明者は新たなターゲット設計を提案する。第１の利点として、新たなターゲット設計により検出された像内のターゲットをより容易に認識することが可能になる。第２の利点として、新たなＲＯＩ選択方法と組み合わせて新たなターゲットが用いられると、ＲＯＩの正確な配置の許容差の範囲を向上させることができる、潜在的には、コンポーネント格子のサイズが縮小されても信号区域を拡大することもできる。
【００６７】
[0076]  提案される第１の新規の特徴は、複合格子ターゲットを構成するコンポーネント格子間の分離区域を提供することにある。この分離は回折及びエッジフリンジが存在するにも関わらず、コンポーネントターゲットの像間の強度がコンポーネント格子によって著しく影響されないように十分に大きくすることができる。例えば、暗視野像のこれらの部分が実質的に低い値に低下し、暗く見えるように分離ゾーンが形成されてもよい。これは複合ターゲット像を、したがってＲＯＩの選択を認識しやすくする。以下に例示的ターゲット設計を示す。
【００６８】
[0077]  さらに、分離ゾーンは、それらの一部がＲＯＩ内に含まれる場合は、特性に関する信号は測定されない。１つ以上の関心領域が特性の測定に著しい影響を及ぼさないように、複合ターゲット構造がコンポーネント構造間の分離ゾーンで形成されてもよい。幾つかの実施形態の第２の新規の特徴は、結果として生じるデータの処理方法である。具体的には、図６に示す方法ステップのステップＳ４で関心領域（ＲＯＩ）が選択される方法が変わる。新たなターゲット設計の使用と共に、新規の技術のＲＯＩは格子像よりも大きくなるように選択され、意図的にすべてのフリンジを含む。格子間の分離が比較的大きいことによって、ＲＯＩの境界は分離ゾーンの対応する像の一部を経て延在する。関心領域に関する信号を提供しないように分離ゾーンが設計されるため、これはＲＯＩの正確な配置に対する影響されやすさを低減させる。分離ゾーンが信号を提供しないようにする簡単な方法は、上述のようにこれらのゾーンをコンポーネントターゲットよりも大幅に暗くすることである。しかしながら、基本的には、対象とする特性の測定に影響を及ぼさないようにするためにこれらのゾーンが暗く見える必要はない。例えば、分離ゾーンの像領域内のピクセル強度値は一般に一定であり、オーバレイ変化に影響されない場合は、オーバレイ測定の結果は依然としてＲＯＩの正確な配置の変動に耐性がある。
【００６９】
[0078]  図７は、新たな設計の複合格子ターゲットを示している。図４の既知のターゲットの場合と同様に、４つの矩形（任意選択として正方形）コンポーネント格子３２’３３’、３４’及び３５’がある。これらの格子の形状と配置は図４の格子３２〜３５と同様であるが、これらは互いに、及び環境から分離ゾーン８０及び８２によって分離されている。これらの分離ゾーンは、センサ２３によって検出される暗視野像内の明確な暗領域を形成するように形成される。ターゲットが適正にプリントし、処理するために、好ましくは分離ゾーン８０及び８２は完全に空白ではなく、「ダミー」構造によって満たされる。このダミー構造は、例えばターゲット格子よりも大幅に小さいピッチを有するが、匹敵する密度の格子でもよい。このようにして、ダミー格子のエッチング負荷（露光さらないレジストに対する露光されるレジストの比率）はターゲット格子のエッチング負荷と同様である。ピッチが大幅に小さいため、ダミーのフィーチャからの＋１次及び−１次回折の角度は、ターゲット格子の場合よりも大幅に大きいため、ダミー構造によって回折される光は暗視野の瞳絞りを通過せず、したがってメトロロジー測定を混乱させない。
【００７０】
[0079]  簡単化するため、複合格子ターゲットが正方形であると仮定すると、代表的な寸法ａ、ｂ、ｃ及びｅが構造の片側に付してある。辺ａの正方形内で、辺ｂのコンポーネント格子が幅ｃの分離ゾーン８０によって分離されている。幅ｅの分離ゾーン８２が４つのコンポーネント格子を囲んでいる。複合ターゲットが同様の複合ターゲットで配列されると仮定すると、寸法ｅは寸法ｃよりも小さく、例えば半分でよい。分離ゾーンを収容するように複合格子ターゲットをより大きくせずに、複合ターゲットの寸法ａを全体的に大きくせずに分離ゾーンを形成するために、格子のサイズを縮小することが提案される。
【００７１】
[0080]  可能な寸法の例として、一実施形態では、寸法ｂ＝４μｍの４つの格子３２’〜３５’がａ＝１０μｍの複合格子内に配置される。格子間の分離ｃは１μｍであり、格子と周囲との分離ｅは０．５μｍである。このようなターゲットが（図１１に示すように）並置されると、異なる複合ターゲット内の格子間に１μｍの分離が生じる。格子のピッチは、例えば３５０〜１０５０μｍの範囲でよい。オーバレイ層内にプリントされる簡単な格子の場合は、格子内のライン幅は通常はピッチの５０％であるが、これは必ずしも不可欠ではない。例えば、ピッチは例えば２５０ｎｍのライン幅で５００ｎｍ（０．５μｍ）でよい。別の例として、ピッチは６００ｎｍ（０．６μｍ）でもよい。最適なピッチは開口と瞳寸法、及び測定用に用いられる放射波長の関数である。当業者であれば、直線性、信号強度などが最適化されている場合、最適なライン幅は５０％からずれることがあることが分かるであろう。２つの層内だけではなく、他の形態のオーバレイ格子も可能である。例えば、単一のレジスト層又は製品層の格子を形成するために２段階のリソグラフィステップを適用してもよい。具体的には、単一のリソグラフィステップを用いて形成可能であるよりもピッチが小さい交互のフィーチャを得るために二重のパターニングプロセスでは、多重のリソグラフィ及び／又は処理ステップが適用される。その際、各レチクル内で、ラインのライン幅はピッチ全体の５０％よりも大幅に狭くてもよい。その場合、オーバレイエラー及びこれに関連する非対称性が、２つの層の間ではなく単一のレジスト層又は製品層内に生じる。本明細書に記載の測定技術は、その場合も同様に利用できる。「オーバレイされた」格子、又は「オーバレイ」という用語は、多重パターニング（例えば二重パターニング）プロセスによって単一のレジスト層又は製品層内に形成されるカバー格子であると理解されたい。
【００７２】
[0081]  当技術分野で周知のように、これらのメトロロジー格子フィーチャは、製造されるデバイス内の製品フィーチャのクリティカルディメンションよりも大幅に大きい寸法を有していてもよい。測定用に使用される光の波長は、リソグラフィ装置内での露光用に使用される波長よりも大幅に長くてもよい。分離ゾーン内で、ダミー構造の寸法は製品フィーチャと同様の寸法を有していてもよい。
【００７３】
[0082]  必要であれば、ターゲットと周囲との分離ｃ及びｅを増大してもよい。複合格子に必要な総面積を制限するため、例えばｂ＝３μｍに格子を縮小してもよい。それによってこれらの格子からの信号量はやや低減するが、公知の技術ではＲＯＩは５×５μｍの格子の場合、わずか３×３μｍであることを想起されたい。
【００７４】
[0083]  格子内のラインの数が少ないと、格子の高面積に対するエッジ−ラインの寄与はより大きくなる。したがって、最初と最後のラインのプリンティングを最適にするため、格子に施される光近接補正様の（ＯＰＣ様の）フィーチャ間の整合を考慮に入れる必要がある（実際には、格子ライン及びダミー構造は、その特定の製品層の露光状態に応じてすべてのターゲットで最適化される）。
【００７５】
[0084]  図８は、図７のターゲットでの、及び２つの直交方向からの照明を使用した、図５に対応する暗視野像を概略的に示している。対象とするターゲットに対応する像視野４０’の一部が点線の境界の矩形内に示されている。像視野の区域４２’〜４５’は個々の格子ターゲットに対応している。図５に示した最適化された均質な区域と比較して、図８はエッジ効果に起因する強度の幅広い変動をよりリアルに示している。区域４５’では、例えば、大幅に明るい区域４５’ｂによって縁取られた比較的均一な中心区域４５’ａが見られる。格子ターゲット内の分離ゾーン８０及び８２にそれぞれ対応するより暗い領域９０及び９２が格子像４５’のこれらの要素を囲んでいる。回折によって、各コンポーネント格子の影響がコンポーネント格子に厳密に対応する像区域の外側に広がっていることも分かる。しかしながら、ターゲット内の分離ゾーンは、暗い像領域９０及び９２がコンポーネント格子からの寄与を実質的に含まないために十分に広い。暗領域９０及び９２は当然、分離ゾーンの寸法で厳密に示唆されるよりもやや狭い。エッジ効果及び回折が格子構造の修正によって良好に制御されれば、分離ゾーンの必要幅をやや狭めることができる。
【００７６】
[0085]  本明細書に開示する新たな原理により、格子像４５’及び周囲の暗領域９０、９２の一部を含む、点線の正方形９４で囲まれる関心領域（ＲＯＩ）が選択される。ＲＯＩの境界は、対象とする像フィーチャのいずれよりも大幅に暗い領域内に入る。したがって、ＲＯＩ境界のわずかなエラーがＲＯＩ内で測定される強度に及ぼす影響は極めて少ない。これとは対照的に、公知の技術では、均質な区域４５’内だけに保とうとして黒の点線の矩形９６で示されるような大幅に小さいＲＯＩが選択された。矩形９６の境界は格子像４５’全体のうち比較的明るく不均質な部分内に入るため、公知のＲＯＩ選択技術をも強いて測定された強度は、矩形、又はその他の境界の正確な位置決めの変動に極めて影響されやすい。特に、ターゲットをより小さい空間内に縮小しようとすると、測定の結果と再現性とが劣化することがある。
【００７７】
[0086]  分離ゾーンがどのように暗く見えるようにするかは、選択と制約の折衷である。パターン認識のためには、これらの領域をできるだけ暗くすることが極めて好適である。これは、分離ゾーン内のダミー構造のピッチが、生成されたこれらのゾーン−構造の回折時数がすべてフィルタリングで除去され、カメラに伝達されないように十分に小さい場合に起こる。これらは視野絞り２１によってブロックされ、さらに対物レンズ１６によってブロックされてもよい。測定信号の視点からは、必ずしも強度自体ではなく、強度の非対称性（＋１と−１次強度の差）がゼロになることが重要である。しかしながら、この「背景」強度は、ＲＯＩの位置エラーが信号の非対称性に寄与するような勾配又は左右対称性などの変動を有してはならない。したがって最も安全な方法は実際には、分離領域内で名目上ゼロである強度を有することである。
【００７８】
[0087]  この点に関する設計の判断基準は、ゾーン内の強度の変動を非対称信号の０．１％未満にすることである。非対称信号が例えば格子内の強度の１０％である場合は、分離ゾーン全体の強度の変動は、格子像区域内の強度の１０−４未満である必要がある。逆に言うと、これは厳格な要件ではなく、この基準を満たさなくてもなお測定を利用できる。例えば、分離ゾーン内の像の強度変動は、１０％未満、任意選択として１％未満、又はさらには０．１％未満であるべきだと言うことができる。
【００７９】
[0088]  上記数値例に再び言及すると、コンポーネント格子の寸法ｂは例えば３又は４μｍでよく、一方、ＲＯＩの寸法は４又は５μｍに相当する。したがって、各方向で分離ゾーンは複合ターゲットの寸法の５％超、１０％超、さらには１５％又は２０％超を占めてもよい。複合ターゲットが基板上の別の複合ターゲットの近傍に位置決めされる場合は、これらの複合ターゲットのエッジ部にある分離ゾーンは互いに重複すると見なしてもよい。上述のように、エッジ効果の強さを低減するためにターゲットを設計する際の手段を講じることができ、これらの手段が本技術に使用されることは決して除外されない。
【００８０】
[0089]  図９（ａ）及び図９（ｂ）は、配向ごとに２つ以上の格子を有する複合格子ターゲットの代替実施形態を示している。このようなターゲットは、上記先行特許出願ＵＳ６１／６１６，３９８号に記載の原理を用いて、ＢＧＡ補正によってオーバレイ測定を実行するために使用することができる。図９（ａ）では、寸法ａ×３ａ／２の矩形区域内に３つのＸ方向格子と３つのＹ方向格子とがある。図９（ｂ）では、寸法ａ×２ａの矩形区域内に各方向の４つのコンポーネント格子（全部で８つの格子）がある。図７の例の場合のように、複合格子区域内のコンポーネント格子間、及びそれらの周囲に分離ゾーンが設けられている。オーバレイバイアス方式が図９に示されている。ターゲット（ａ）は方向ごとにバイアス＋、０、−ｄを伴う３つの格子を有している。ターゲット（ｂ）は、バイアス値ｄの異なる置換えと、サブバイアス値Δｄとを有する４つの格子を有している。バイアスとサブバイアス値との区別は、表記の便宜上の問題である。ターゲット（ｂ）内の４つの格子のバイアスは、±ｄ１、±ｄ２と書き換えることができ、ここで、±ｄ１＝±（ｄ−Δｄ）、及び±ｄ２＝±（ｄ＋Δｄ）である。
【００８１】
[0090]  図９の例では、各バイアス値を有するＸ及びＹ格子は並置されているが、必ずしもそうでなくてもよい。Ｘ及びＹ方向の格子は交互のパターンで互いに散在しているため、異なるＸ格子は互いに並置されずに対角方向に離間され、Ｙ格子は互いに並置されずに対角方向に離間されている。この配置によって、異なるバイアスがかけられる格子の回折信号間のクロストークを低減することに役立つ。したがって、配置全体が、良好な性能なしのコンパクトなターゲット設計を可能にする。
【００８２】
[0091]  コンポーネント格子間の拡大された空間、及びその結果生じるターゲットの暗視野像内の格子像間の暗領域は、格子像の位置を認識し、ＲＯＩの識別をより容易にする。上記例、及び図７〜図９に示した例では、すべての格子は正方形であり、中間の空間は垂直な十字を形成する。別の実施形態では、これらの格子は正方形の格子からややずらして配置されてもよく、又はターゲットの対称性を壊すために矩形の形状でもよい。これは、像内のターゲットを発見するために用いられるパターン認識アルゴリズムの精度及びロバスト性をさらに高めることができる。細長い格子を有する複合格子構造は、例えば公開特許出願ＵＳ２０１２００４４４７０号に記載されている。
【００８３】
[0092]  図１０は、図１及び図２のリソグラフィ及びメトロロジー装置を使用して製造される半導体デバイスの基板上のメトロロジー区域９００内に配置されている。メトロロジー区域はＮ×Ｎ個の複合ターゲットの正方配列を含んでもよく、その１つが点線の正方形９０２内に示されている。各複合ターゲットが上記例のように、１０×１０μｍの面積を占めている場合は、６×６のターゲットの配列をサイズが６０×６０μｍのメトロロジー区域内に配置することができる。このメトロロジー区域は基板Ｗ上の製品区域間のスクライブレーン内にあってもよく、製品区域内にあってもよい。各複合ターゲットが図７に示した寸法よりも小さい寸法の分離ゾーンを有していると仮定すると、ターゲット格子と数位の製品フィーチャとの間の所望の最小限の分離を確保するために、幅ｅ’の外側の分離ゾーン９０４が追加される。図１０の分離ゾーンは明瞭にするためだけに空白のままにしてあることに留意されたい。実際には、これらの分離ゾーンは上記実施形態と同様のダミー構造で満たされている。
【００８４】
[0093]  当業者であれば、図１０に示される格子のすべてが半導体、又はその他の製品の同じ対の層内には存在しないことを理解することができるであろう。むしろ、複合ターゲットの１つは、相対的アライメント（オーバレイ）が測定される２層のパターン内に存在する。これらの２層については、レチクルなどのそれぞれの対のパターニングデバイスが適切な位置の格子ライン及び関連するフィーチャを有して、またこれらの格子ラインの位置が所望のバイアス方式に従ってオフセットされて形成される。区域９００内の他の複合ターゲットの位置は、他の層内で使用されるために空白のままにされる。層どうしのクロストークを避けるため、このような「空白」区域内にダミーのフィーチャが含まれてもよい。上述したように、パターン認識を容易にするため、フィーチャをターゲット内に設計することができる。図１０では、Ｘ及びＹ方向の格子はＸ及びＹ方向にやや延伸している。これがパターン全体の対称性を幾分壊し、それによって暗視野像区域が測定方法のステップＳ４で誤認識される可能性が低くなる。このようにして対称性を壊す代わりに、又はそれに加えて、空間マーカを分離ゾーン内に配置することもできる。
【００８５】
結論
[0094]  本明細書に記載の技術によって、オーバレイ測定の高い精度と再現性を達成するために小さいメトロロジーターゲットを設計し、使用することが可能になる。特定の実施で実現し得る特定の利点には以下が含まれる。すなわち、ＲＯＩの位置決めに影響されやすくなることが低減し、それによって測定の再現性が高まる。格子間の空間が拡大することにより焦点に影響されやすくなることが低減し、オーバレイ値がより正確になり、及び／又は処理量が増大する。格子間の空間がより大きくなることにより格子間のクロストークが低減し、オーバレイ値がより正確になる。暗い分離ゾーンで結像されたターゲットを認識しやすくなることによりパターン認識が向上する。ＲＯＩがより大きくなり、ひいてはピクセル強度の測定に有効な面積が拡大して、再現性が高まる。
【００８６】
[0095]  この技術は、最近公開された、又は公開されていない上記特許出願に記載されている、小さいターゲットの回折ベースのオーバレイ測定における他の技術にも適応性がある。例えば、方向ごとに３つ以上の異なるバイアス値を有する複合ターゲットを使用して、上部又は底部の格子をモデリングしたり、ＢＡＲＣ（反射防止コーティング）を介在させたりせずに、計算によるＢＧＡ補正オーバレイ測定が可能である。
【００８７】
[0096]  上記のターゲット構造は測定の目的で専用に設計され形成されたメトロロジーターゲットであるが、別の実施形態では、基板上に形成された機能部品であるターゲット上で特性を測定できる。多数のデバイスは正規の格子のような構造を有する。本明細書で使用する「ターゲット格子」及び「ターゲット構造」という用語は、構造が実行中の測定のために特に提供されたことを必要としない。
【００８８】
[0097]  基板及びパターニングデバイス上に実現したターゲットの物理的な格子構造に関連して、ある実施形態は、基板上にターゲットを作成し、基板上のターゲットを測定し、及び／又は測定値を解析してリソグラフィプロセスに関する情報を得る方法を記述する機械可読命令の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラムを含んでいてもよい。このコンピュータプログラムは、例えば図３の装置内のユニットＰＵ及び／又は図２の制御ユニットＬＡＣＵ内で実行できる。そのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気又は光ディスク）を提供してもよい。例えば図３に示したタイプの既存のメトロロジー装置が既に製造段階、及び使用段階にある場合は、プロセッサに修正されたステップＳ４を実行させてＲＯＩ位置決めエラーに影響されやすさが低減したオーバレイエラーを計算するために更新されたコンピュータプログラムを備えることによって本発明を実施することができる。プログラムは任意選択として光学システム、基板支持体などを制御して、適切な複数のターゲット構造の非対称性を測定するためにステップＳ２〜Ｓ５を実行するように配置されてもよい。
【００８９】
[0098]  本発明の別の実施形態を、以下の番号の条項に示す。
１．リソグラフィプロセスによって基板上に形成された複数のコンポーネント構造を含む複合ターゲット構造を用いてリソグラフィプロセスの特性を測定する方法であって、
（ａ）所定の照明条件下で前記コンポーネントターゲット構造によって回折される放射の所定部分を用いて前記複合ターゲット構造の像を形成し、検出するステップと、
（ｂ）前記検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域が前記コンポーネントターゲット構造の特定の１つに対応するステップと、
（ｃ）前記関心領域内のピクセル値を処理して、前記コンポーネント構造の特性の測定値を得るステップと、を含み、
前記複合ターゲット構造が、前記１つ以上の関心領域の位置変動によって前記特性の前記取得された測定値が著しく影響されないように、前記コンポーネント構造間に分離ゾーンを設けて形成される、方法。
２．ステップ（ｃ）で、前記関心領域の境界が前記分離ゾーンに対応する前記像領域内に入るように、前記関心領域が選択される、条項１に記載の方法。
３．コンポーネント構造がオーバレイ格子を備え、前記複合ターゲット内の異なるコンポーネント構造が異なるオーバレイバイアス値で形成される、条項１又は２に記載の方法。
４．前記コンポーネント構造がオーバレイ格子を備え、前記複合ターゲット内の異なるコンポーネント構造が、異なる方向のオーバレイを測定するために異なる配向で形成される、条項３に記載の方法。
５．前記回折放射の異なる部分を用いて前記複合ターゲット構造の２つ以上の像が検出され、ステップ（ｅ）が、前記像内で識別された対応する関心領域からの前記ピクセル値を比較することによって、前記１つ以上のコンポーネント構造の非対称性の測定値を得る、条項１、２、３又は４に記載の方法。
６．ステップ（ｂ）及び（ｃ）で、少なくとも２つのコンポーネント構造に対応する関心領域が、前記検出された同じ像内で識別され、それらのピクセル値が別個に処理される、条項１〜５のいずれかに記載の方法。
７．前記分離ゾーンが、所与の方向の前記複合構造の５％超、任意選択として１０％超、又は１５％超を占める、条項１〜６のいずれかに記載の方法。
８．前記複合ターゲット構造の前記分離ゾーンが、前記複合構造の平均密度と同様の平均密度を有するが前記空間周波数がより高い充填構造を含み、それによって、前記充填構造によって回折される放射が、前記検出された像の形成に用いられる前記放射部分の外側に入る、条項１〜７のいずれかに記載の方法。
９．リソグラフィプロセスによって基板上に形成された複数のコンポーネント構造を含む複合ターゲット構造を用いてリソグラフィプロセスの特性を測定する検査装置であって、
前記複合ターゲット構造が上に形成された基板用の支持体と、
所定の照明条件下で前記複合ターゲット構造を照明し、且つ前記照明条件下で前記コンポーネントターゲット構造によって回折される放射の所定部分を用いて前記複合ターゲット構造の像を形成し、検出するための光学システムと、
前記検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域がコンポーネント構造の特定の１つに対応し、且つ前記関心領域内のピクセル値を処理して前記コンポーネント構造の特性の測定値を得るように配置されたプロセッサと、を備え、
前記プロセッサが、前記関心領域の境界が前記複合ターゲット構造内の前記コンポーネント構造間の分離ゾーンに対応する像領域に入るように前記関心領域を識別するように配置された、検査装置。
１０．前記コンポーネント構造が、前記基板上の２つの層内に形成されたオーバレイ格子を備え、前記複合ターゲット内の異なるコンポーネント構造が異なるオーバレイバイアス値で形成される、条項９に記載の装置。
１１．前記光学システムが、前記回折される放射の異なる部分を用いて前記同じ複合ターゲット構造の２つ以上の像を形成し、検出するように配置され、前記プロセッサが、前記２つの像内で識別された関心領域の対応する領域からのピクセル値を比較して、前記１つ以上のコンポーネント構造の非対称性の測定値を得るように配置された、条項９又は１０に記載の装置。
１２．前記プロセッサが、前記検出された同じ像内の少なくとも２つのコンポーネント構造に対応する関心領域を識別し、且つ前記複合ターゲットの既知のバイアス方式に従って前記測定値を得るために、それらのピクセル値を共に処理するように配置された、条項９、１０又は１１に記載の装置。
１３．条項１〜８のいずれかの方法で使用される基板であって、リソグラフィプロセスによって基板上に形成された複数のコンポーネント構造を備える少なくとも１つの複合ターゲット構造を有し、前記複合ターゲット構造が前記コンポーネント構造間の分離ゾーンを設けて形成され、前記分離ゾーン内に、前記コンポーネント構造の暗視野像内で暗く見えるように前記複合ターゲット構造が形成される、基板。
１４．前記分離ゾーンが、所与の方向の前記複合構造の５％超、任意選択として１０％超、又は１５％超を占める、条項１３に記載の基板。
１５．複数の複合ターゲット構造が、製造されたデバイスパターンの層に対応する異なる層内に形成され、各複合ターゲット構造が、異なるオーバレイバイアス値と異なる配向とを有するオーバレイ格子の形態のコンポーネント構造を含む、条項１３又は１４に記載の基板。
１６．条項１〜８のいずれかの方法の識別及び処理ステップ（ｂ）及び（ｃ）をプロセッサに実行させる機械読み取り可能命令を含むコンピュータプログラム製品。
１７．リソグラフィプロセスによって基板上に形成された複数のコンポーネント構造を含む複合ターゲット構造を用いてリソグラフィプロセスの特性を測定する検査装置であって、
前記複合ターゲット構造が上に形成された前記基板用の支持体と、
所定の照明条件下で複合ターゲット構造を照明するように、且つ前記照明条件下で前記コンポーネント構造によって回折される放射の所定部分を用いて前記複合ターゲット構造の像を形成し、検出するための光学システムと、
前記検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域が前記コンポーネントターゲット構造の特定の１つに対応し、且つ前記関心領域内のピクセル値を処理して前記コンポーネント構造の特性の測定値を得るように配置されたプロセッサと、を備え、
前記プロセッサが、前記複合ターゲットの位置を認識し、前記複合ターゲット構造内の前記コンポーネント構造間の分離ゾーンに対応する像領域を認識することによって前記関心領域の少なくとも一部を識別するように配置された、検査装置。
１８．リソグラフィ装置を備えるリソグラフィシステムであって、
リソグラフィ装置が、
パターンを照明するように配置された照明光学システムと、
基板上に前記パターンの像を投影するように配置された投影光学システムと、
条項９〜１２、又は１７のいずれかに記載の検査装置と、を有し、
前記リソグラフィ装置が、前記パターンを別の基板に付与する際に前記検査装置からの測定結果を用いるように配置された、リソグラフィシステム。
１９．リソグラフィプロセスを用い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、該方法が、条項１〜８のいずれかの検査方法を用いて前記基板の少なくとも１つの上に前記デバイスパターンの一部として、又はその近傍に形成された少なくとも１つの複合ターゲット構造を検査するステップと、前記検査方法の結果に従って後続の基板用にリソグラフィプロセスを制御するステップと、を含む、方法。
２０．方法であって、
所定の照明条件下でコンポーネント構造によって回折される放射の所定部分を用いて複合ターゲット構造の像を検出するステップと、
前記検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域が前記コンポーネント構造の特定の１つに対応するステップと、
関心領域内のピクセル値を処理して、前記コンポーネント構造の特性の測定値を得るステップと、を含み、
前記複合ターゲット構造が、前記１つ以上の関心領域の位置変動によって前記特性の取得された測定値が著しく影響されないように、前記コンポーネント構造間に分離ゾーンを設けて形成される、方法。
２１．前記関心領域の処理に際して前記関心領域の境界が、前記分離ゾーンに対応する前記像領域内に入るように選択される、条項２０に記載の方法。
２２．前記コンポーネント構造がオーバレイ格子を備え、前記複合ターゲット内の異なるコンポーネント構造が異なるオーバレイバイアス値で形成される、条項２０に記載の方法。
２３．前記コンポーネント構造がオーバレイ格子を備え、前記複合ターゲット内の異なるコンポーネント構造が異なる方向のオーバレイを測定するために異なる配向で形成される、条項２２に記載の方法。
２４．前記回折される放射の異なる部分を用いて前記複合ターゲット構造の２つ以上の像が検出され、前記方法が、前記像内で識別された対応する関心領域からの前記ピクセル値を比較して、前記１つ以上のコンポーネント構造の非対称性の測定を得るステップをさらに含む、条項２０に記載の方法。
２５．前記識別及び処理の際に、少なくとも２つのコンポーネント構造に対応する関心領域が、前記検出された同じ像内で識別され、それらのピクセル値が別個に処理される、条項２０に記載の方法。
２６．前記分離ゾーンが、所与の方向の前記複合構造の５％超、１０％超、又は１５％超を占める、条項２０に記載の方法。
２７．前記複合ターゲット構造の前記分離ゾーンが、前記複合構造の平均密度と同様の平均密度を有するが空間周波数がより高い充填構造を含み、それによって、前記充填構造によって回折される放射が、前記検出された像の形成に用いられる前記放射部分の外側に入る、条項２０に記載の方法。
２８．検査装置であって、
複合ターゲット構造が上に形成された基板を支持するように構成された支持体と、
所定の照明条件下で前記複合ターゲット構造を照明するように構成され、且つ前記照明条件下でコンポーネント構造によって回折される放射の所定部分を用いて前記複合ターゲット構造の像を形成し、検出するように構成された光学システムと、
前記検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域が前記コンポーネント構造の特定の１つに対応し、且つ前記関心領域内のピクセル値を処理して前記コンポーネント構造の特性の測定値を得るように配置されたプロセッサと、を備え、
前記プロセッサが、前記関心領域の境界が前記複合ターゲット構造内の前記コンポーネント構造間の分離ゾーンに対応する像領域に入るように前記関心領域を識別するように配置された、検査装置。
２９．前記コンポーネント構造が、前記基板上の２つの層内に形成されたオーバレイ格子を備え、前記複合ターゲット内の異なるコンポーネント構造が異なるオーバレイバイアス値で形成される、条項２８に記載の装置。
３０．前記光学システムが、前記回折される放射の異なる部分を用いて前記同じ複合ターゲット構造の２つ以上の像を形成し、検出するように構成され、
前記プロセッサが、前記２つの像内で識別された関心領域の対応する領域からのピクセル値を比較して、前記１つ以上のコンポーネント構造の非対称性の測定値を得るように配置された、条項２８に記載の装置。
３１．前記プロセッサが、前記検出された同じ像内の少なくとも２つのコンポーネント構造に対応する関心領域を識別し、且つ前記複合ターゲットの既知のバイアス方式に従って測定値を得るために、それらのピクセル値を共に処理するように配置された、条項２８に記載の装置。
３２．基板であって、
リソグラフィプロセスによって前記基板上に形成された複数のコンポーネント構造を備える少なくとも１つの複合ターゲット構造を備え、
前記複合ターゲット構造が、前記コンポーネント構造間の分離ゾーンを設けて形成され、
前記分離ゾーン内に、前記コンポーネント構造の暗視野像内で暗く見えるように前記複合ターゲット構造が形成される、基板。
３３．前記分離ゾーンが、所与の方向の複合構造の５％超、１０％超、又は１５％超を占める、条項３２に記載の基板。
３４．複数の複合ターゲット構造が、製造されたデバイスパターンの層に対応する異なる層内に形成され、各複合ターゲット構造が、異なるオーバレイバイアス値と異なる配向とを有するオーバレイ格子の形態のコンポーネント構造を含む、条項３２に記載の基板。
３５．コンピュータデバイスによって実行されると、前記コンピュータデバイスに、
所定の照明条件下でコンポーネント構造によって回折される放射の所定部分を用いて複合ターゲット構造の像を検出するステップと、
前記検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域が前記コンポーネント構造の特定の１つに対応するステップと、
前記関心領域内のピクセル値を処理して、前記コンポーネント構造の特性の測定値を得るステップと、を含む動作を実行させる前記コンピュータ実行可能命令を格納するコンピュータ読み取り可能媒体であって、
前記コンポーネント構造間に分離ゾーンを設けて前記複合ターゲット構造が形成され、
前記分離ゾーン内に、前記コンポーネント構造によって回折される放射によって著しく影響されない領域を検出された像内に設けるように前記複合ターゲット構造が形成される、コンピュータ読み取り可能媒体。
３６．検査装置であって、
複合ターゲット構造が上に形成された基板を支持するように構成された支持体と、
所定の照明条件下で前記複合ターゲット構造を照明するように、且つ前記照明条件下でコンポーネント構造によって回折される放射の所定部分を用いて前記複合ターゲット構造の像を形成し、検出するように構成された光学システムと、
前記検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域が前記コンポーネント構造の特定の１つに対応し、且つ前記関心領域内のピクセル値を処理して前記コンポーネント構造の特性の測定値を得るように配置されたプロセッサと、を備え、
前記プロセッサが、前記複合ターゲット構造内の前記コンポーネント構造間の分離ゾーンに対応する像領域を認識することによって前記複合ターゲットの位置を認識し、前記関心領域の少なくとも一部を識別するように配置される、検査装置。
３７．リソグラフィシステムであって、
リソグラフィ装置が、
パターンを照明するように配置された照明光学システムと、
基板上に前記パターンの像を投影するように配置された投影光学システムと、
検査装置であって、
複合ターゲット構造が上に形成された基板を支持するように構成された支持体と、
所定の照明条件下で前記複合ターゲット構造を照明するように構成され、且つ前記照明条件下でコンポーネント構造によって回折される放射の所定部分を用いて前記複合ターゲット構造の像を形成し、検出するように構成された光学システムと、
検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域が前記コンポーネント構造の特定の１つに対応し、且つ前記関心領域内のピクセル値を処理して前記コンポーネント構造の特性の測定値を得るように配置されたプロセッサと、を備え、
前記プロセッサが、前記関心領域の境界が前記複合ターゲット構造内の前記コンポーネント構造間の分離ゾーンに対応する像領域に入るように前記関心領域を識別するように配置された検査装置と、を備え、
前記リソグラフィ装置が、前記パターンを別の基板に付与する際に前記検査装置からの測定結果を用いるように配置された、リソグラフィ装置。
３８．デバイス製造方法であって、
リソグラフィプロセスを用いて一連の基板にパターンを付与するステップと、
所定の照明条件下でコンポーネント構造によって回折される放射の所定部分を用いて複合ターゲット構造の像を検出するステップを含む検査方法を用いて、少なくとも１つの前記基板上のデバイスパターンの一部として、又はその近傍に形成される少なくとも１つの複合ターゲット構造を検査するステップと、
前記検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域が前記コンポーネント構造の特定の１つに対応するステップと、
前記関心領域内のピクセル値を処理して、コンポーネント構造の特性の測定値を得るステップと、を含み、
前記複合ターゲット構造が、前記コンポーネント構造間に分離ゾーンを設けて形成され、
前記分離ゾーン内に、前記コンポーネント構造によって回折される放射によって著しく影響されない領域を前記検出された像内に設けるように前記複合ターゲット構造が形成され、
前記検査方法の結果に従って前記リソグラフィプロセスを後続の基板用に冷却するステップをさらに含む、方法。
３９．リソグラフィプロセスによって基板上に形成された複数のコンポーネント構造を含む複合ターゲット構造を用いてリソグラフィプロセスの特性を測定する方法であって、
（ａ）所定の照明条件下で前記コンポーネントターゲット構造によって回折される放射の所定部分を用いて前記複合ターゲット構造の像を形成し、検出するステップと、
（ｂ）前記検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域が前記コンポーネントターゲット構造の特定の１つに対応するステップと、
（ｃ）前記関心領域内のピクセル値を処理して、前記コンポーネント構造の特性の測定値を得るステップと、を含み、
コンポーネント構造間に分離ゾーンを設けて複合ターゲット構造が形成され、前記分離ゾーン内に、前記コンポーネント構造によって回折される放射によって著しく影響されない領域をステップ（ｂ）で前記検出された像内に設けるように前記複合ターゲット構造が形成される、方法。
４０．方法であって、
所定の照明条件下でコンポーネント構造によって回折される放射の所定部分を用いて複合ターゲット構造の像を検出するステップと、
前記検出された像内の１つ以上の関心領域を識別し、前記関心領域又は各関心領域が前記コンポーネント構造の特定の１つに対応するステップと、
前記関心領域内のピクセル値を処理して、コンポーネント構造の特性の測定値を得るステップと、を含み、
前記複合ターゲット構造が、前記コンポーネント構造間に分離ゾーンを設けて形成され、
前記分離ゾーン内に、前記コンポーネント構造によって回折される放射によって著しく影響されない領域を前記検出された像内に設けるように前記複合ターゲット構造が形成される、方法。
【００９０】
[0099]  光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。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作成された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層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。
【００９１】
[00100]  本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）紫外線（ＵＶ）放射及び（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極端紫外線（ＥＵＶ）放射を含むあらゆるタイプの電磁放射を包含する。
【００９２】
[00101]  「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁及び静電型光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか一つ、又はそれらの組合せを指すことができる。
【００９３】
[00102]  特定の実施形態に関する以上の説明は、本発明の全体的性質を十分に明らかにしているので、当技術分野の知識を適用することにより、過度の実験をせず、本発明の全体的概念から逸脱することなく、このような特定の実施形態を容易に修正する、及び／又はこれらを様々な用途に適応させることができる。したがって、このような適応及び修正は、本明細書に提示された教示及び案内に基づき、開示された実施形態の同等物の意味及び範囲内に入るものとする。本明細書の言葉遣い又は用語は説明のためのもので、限定するものではなく、したがって本明細書の用語又は言葉遣いは、当業者には教示及び案内の観点から解釈されるべきことを理解されたい。
【００９４】
[00103]  本発明の幅及び範囲は、上述した例示的実施形態のいずれによっても限定されず、特許請求の範囲及びその同等物によってのみ規定されるものである。
【００９５】
[00104]  特許請求の範囲を解釈するには、「発明の概要」及び「要約書」の項ではなく、「発明を実施するための形態」の項を使用するよう意図されていることを理解されたい。「発明の概要」及び「要約書」の項は、本発明者が想定するような本発明の１つ以上の例示的実施形態について述べることができるが、全部の例示的実施形態を述べることはできず、したがって本発明及び添付の特許請求の範囲をいかなる意味でも限定しないものとする。
【００９６】
[00105]  以上では、特定の機能の実施態様を例示する機能的構成要素及びその関係を用いて本発明について説明してきた。これらの機能的構成要素の境界は、本明細書では説明の便宜を図って任意に画定されている。特定の機能及びその関係が適切に実行される限り、代替的境界を画定することができる。
【００９７】
[00106]  特定の実施形態に関する以上の説明は、本発明の全体的性質を十分に明らかにしているので、当技術分野の知識を適用することにより、過度の実験をせず、本発明の全体的概念から逸脱することなく、このような特定の実施形態を容易に修正する、及び／又はこれを様々な用途に適応させることができる。したがって、このような適応及び修正は、本明細書に提示された教示及び案内に基づき、開示された実施形態の同等物の意味及び範囲内に入るものとする。本明細書の言葉遣い又は用語は説明のためのもので、限定するものではなく、したがって本明細書の用語又は言葉遣いは、当業者には教示及び案内の観点から解釈されるべきことを理解されたい。
【００９８】
[00107]  本発明の幅及び範囲は、上述した例示的実施形態のいずれによっても限定されず、特許請求の範囲及びその同等物によってのみ規定されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図３（ｄ）】
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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（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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