(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続したリソグラフィー露光の重ね合せ精度を測定する方法であって、
ウエハ上の特定領域に第１の分離した重ね合わせパターンを形成するステップと、
前記重ね合わせパターンが形成された表面上に、前記第１の分離した重ね合わせパターンの間に挟まれる第２の分離した重ね合わせパターンを形成するステップと、
鏡面分光散乱測定装置により前記第１及び前記第２の分離したパターンを照明して、干渉パターンを検出するステップと、
検出した前記干渉パターンに対応する分光応答である波長振幅変化及び波長位相変化を検出するステップと、
検出された前記分光応答とプロセス条件に反応してライブラリに記憶された分光応答情報とを比較し、前記第１及び前記第２の分離した重ね合わせパターンのアライメント誤差量を定量化するステップと
を含む重ね合わせ測定方法。
【請求項２】
前記散乱測定装置は反射率計測装置である請求項１に記載の重ね合わせ測定方法。
【請求項３】
前記散乱測定装置は偏光解析計測装置である請求項１に記載の重ね合わせ測定方法。
【請求項４】
前記偏光解析計測装置は広帯域照明を用いて２つの直交した偏光の複素分光反射率比を測定する請求項３に記載の重ね合わせ測定方法。
【請求項５】
前記照明光は広帯域光である請求項１に記載の重ね合わせ測定方法。
【請求項６】
前記照明及び検出するステップにおいては分光曲線の測定結果を出し、さらに前記第１及び第２のパターンのシミュレーションモデルを作って分光シミュレーション曲線を得るステップと、前記分光曲線の測定結果と前記分光シミュレーション曲線とを比較するステップとを含む請求項１に記載の重ね合わせ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に、連続した複数のリソグラフィープロセスに関し、特に、連続したリソグラフィー露光またはインラインあるいはオンラインリソグラフィー露光スキャナ又はステッパー装置のための重ね合せあるいはアライメント精度の測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リソグラフィープロセスは現在多くの研究及び製造の場面で使用されている。これらの場面の中でも、半導体集積回路製造分野は、経済的に重要な意味を持つものの一つである。この分野では、素子の機能、性能、及び生産経済性の向上を目指して、幾世代にも亘る、より小寸法従ってより集積密度の高い最小パターンサイズ構造素子が開発されて来ている。現在では、１／４ミクロンのパターンサイズ構造を持った素子が商業化されており、更には、これを超えた最小パターンサイズを持つ素子の到来が予想されていて、そのような素子の研究開発がなされている。
【０００３】
既存のリソグラフィープロセスによる分解能を遥かに超える構造の生成を可能とする高度なプロセスが開発されて来ているが、同時に、ウエハ及びウエハのチップ領域上の様々な電気的素子（例えば、トランジスタ、キャパシタ等）の位置及び基本寸法を決定するためのリソグラフィープロセスが少なくとも一つは必要となっていることも当然のこととして諒解される。ところで、現実には、現在及び今後の素子構造設計では異なった領域や異なったレイヤーに素子を形成することが一般的に行われるので、数多くのリソグラフィー露光やプロセスが一般的に必要となっている。
【０００４】
例えば、極めて小さい最小パターンサイズ構造において、異なったリソグラフィープロセスによって、電界効果トランジスタのゲート及びチャンネル等の、或る素子中の異なった構造を形成しなければならないときには、重ね合せ精度を高度に維持して当該素子の電気的特性が余り変化しないようにしなければならない。全く同様に、レイヤー間結線部（例えば、バイアス、スタッド、及び相互結線レーヤーパターン）は、実稼動時にも信頼性を損なうことなく、高信頼性かつ高反復再現性を有する低抵抗接続を実現するために、互いに極めて良い精度で重ね合せられなければならない。これら総ての場合における位置決め精度のことを以下では重ね合せ精度と呼ぶことにする。
【０００５】
集積回路の発展過程においては、二又は三年からなる世代毎に、その集積密度が略倍増してきている。この集積密度の増加は、各世代期間毎に最小パターンサイズが約３０％小さくなることに相当する。素子パターン形状寸法及び結線信頼性を良好に維持するためには、重ね合せ精度が、最小パターンサイズの数分の１（一般には１／３又はそれ未満）に入っていることが要求される。このような精度を確保するには、重ね合せ及び継ぎ測定の精度（平均値±３σ）は、最大許容重ね合せ誤差の約１０％若しくはそれ未満又は最小パターンサイズの約３％（０．１８ミクロンの最小パターンサイズ技術の場合には６ｎｍ未満）に相当する測定誤差バッジェットに抑えなければならない。
【０００６】
常用の測定技術は、重ね合せ誤差を定量化するための重ね合せターゲットの光学顕微鏡による観察に基づいているものである。これらの技術は、重ね合せターゲットを実現するために、正方形、直線等のパターンを他の一般には同様なパターン内に形成する（例えば、ボックス内ボックス、直線内直線状に形成する）パターン内パターン像形成プロセスにその基礎を置いている。通常、重ね合せパターンの最小パターンサイズは、それを高コントラストで結像させるために、通常の光学顕微鏡の分解能内に十分収まる１ミクロン程度となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
例えば走査型電子顕微鏡（SEM）や原子間力顕微鏡（AFM）を用いて上記の重ね合せられたパターンを測定すれば、当該測定されるパターンサイズがリソグラフィーによって分解可能なものより大きいものであっても、使用されるリソグラフィー装置の分解能を若干超える測定分解能となるように処理可能なデータが得られる。しかしながら、このような測定技術は、本質的に低スループットで複雑かつ高価なSEM又はAFM装置を必要とするものであって、その測定は破壊を必ず伴い、従って、製造歩留りを低下させるものである。
【０００８】
おそらく更に重要なことは、最小パターンサイズが小さくなり、従って、集積密度が増大して、ますます複雑で高価で使用し難い装置が必要となって来ているのに、リソグラフィーの分解能と顕微鏡の分解能との双方が限界に近づくに従って、特に、測定対象のパターン像が最小パターンサイズより必然的に格段に大きくなる場合には、その測定結果の繰り返し精度及び再現精度が低下し、TISが発生し（繰り返し精度、再現精度、及びTISは前記測定誤差バッジェットの三大要因である）、定量化の不確実性（例えば信頼係数）が増大することである。更には、重ね合せされた又は継がれたパターンの位置決め精度の定量的評価が必要となるばかりではなく、露光されて現像されたレジスト及び/又はリソグラフィーによって生成された構造のプロフィールを、当該構造が所望の電気的特性を持ったものであることを保証するために、別途評価しなければならない。
【０００９】
従って、現状の技術では、より小さなパターンサイズ構造に対しては、既存の重ね合せ測定技術を用いる限り、より高価な装置を使用することになり、より難しく複雑なプロセスとなり、より不確実かつより繰り返し精度の悪い結果しか得られないことになってしまう。加えて、パターン像に頼る顕微鏡プロセス又はその他の検査装置の進歩によっても、今後の集積回路パターンサイズ及び集積密度を持った素子構造の製造プロセスに対応可能となるかどうかは全く分からないのである。
【００１０】
分光反射率計測法や分光偏光解析法は表面及び構造の定量的観測をなすための既知かつよく理解された技術ではあるが、今までにリソグラフィープロセスやリソグラフィー装置の性能特性に関して応用されたことは殆どなかった。しかしながら、そういった応用の一つとして、微細レジスト格子のプロフィールの非破壊測定を行うために鏡面散乱計測法が使用された例がある。これは、Spanosと彼の学生（X. NiuとN. Jakatdar）とによって、1998年11月18日に開催された（本発明の譲受人が資金提供参画者であるカリフォルニア大学 SMART Program Reviewの）第1回微小パターン再現性ワークショップにおいて発表されたものである。Spanosは、分光偏光センサーを用いて１８０ｎｍ及び１５０ｎｍの線幅のレジストパターンのプロフィールを抽出する手法の概要を述べている。上記の発表の際の資料の転載である図８には、±７％の線幅変化の場合を含んだ二つの公称線幅パターンの組（２５０ｎｍ及び１００ｎｍ）に対するゼロ次のTE波反射複素振幅とTM波反射複素振幅との比である分光応答曲線Log(Tan Ψ)が示されている。１００ｎｍの公称線幅パターンに対する±７％の線幅変化（即ち、７ｎｍ）を持つ１００ｎｍパターンの結果には、線幅測定に用いることができる異なった分光曲線が示されている。ところで、これらの曲線は、規則的な間隔のパターンによるものであるので、形状が非常によく似たものとなっており、これらの分光曲線の形状や様々な山及び谷の位置を使って、測定された分光曲線に相当する線幅値を、予めシミュレーションによって生成され校正用実験データとの比較によって確かめられている分光曲線データライブラリーと最適フィッティングによる比較をなすことによって、出すことができることが分かる。
【００１１】
鏡面分光偏光解析法では、分光偏光センサーを用いて固定入射角での複数の波長に対する回折格子のゼロ次回折応答が測定される。この測定技術に関する記載はX. Niuらによる文献「Specular Spectroscopic Scatterometry in DUV Lithography」（SPIE第3677巻159-168頁、1999年3月）に見られる。偏光センサーとは二つの直交した偏光光に係る複素反射率を測定するものである。
【００１２】
本発明は、検査のためのパターン像化に依らない光学的測定技術の提供、スループットを大きく向上させつつ、コスト及び複雑性を非常に低下させた装置によって実現することができる分解能、定量化精度、及び繰り返し精度の向上の提供、並びに、重ね合せ位置及びパターンプロフィールの同時かつ非破壊測定の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決のため、本発明に係る連続したリソグラフィー露光の重ね合せ精度を測定する方法は、ウエハ上の特定領域に第１の分離した重ね合わせパターンを形成するステップと、前記重ね合わせパターンが形成された表面上に、前記第１の分離した重ね合わせパターンの間に挟まれる第２の分離した重ね合わせパターンを形成するステップと、鏡面分光散乱測定装置により前記第１及び第２の分離したパターンを照明して、干渉パターンを検出するステップと、検出した前記干渉パターンに対応する分光応答である波長振幅変化及び波長位相変化を検出するステップと、検出された前記分光応答とプロセス条件に反応してライブラリに記憶された分光応答情報とを比較し、前記第１及び前記第２の分離した重ね合わせパターンのアライメント誤差量を定量化するステップとを含んで構成される。
【００１４】
なお、鏡面分光散乱測定装置は、反射率計測装置や、偏光解析計測装置から構成することができる。このとき、偏光解析計測装置は広帯域照明を用いて２つの直交した偏光の複素分光反射率比を測定するのが好ましい。
【００１５】
なお、以上における照明光は広帯域光であるのが好ましい。また、上記重ね合わせ測定方法において、照明及び検出するステップにおいては分光曲線の測定結果を出し、さらに、第１及び第２のパターンのシミュレーションモデルを作って分光シミュレーション曲線を得るステップと、分光曲線の測定結果と分光シミュレーション曲線とを比較するステップとを含むのが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
さて、図面、特には図１（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）には、上述の目的のための当分野で既知かつ常用されている典型的なパターンであるボックス内ボックスの測定パターンが示されている。図１（Ｃ）に示されているこのボックス内ボックス１６は、図１（Ａ）のパターン１２及び図１（Ｂ）のパターン２４に対応する重ね合せられた二回のリソグラフィー露光によって形成された合成パターンであり、これらの二回のリソグラフィー露光は通常連続してなされるものであって、それぞれの露光に先だってレジスト層の塗布が、露光後にはレジスト層の現像がなされ、前記二回のリソグラフィー露光工程の間にはエッチング工程やデポジション工程が挟まれることもあるものである。一方のパターンの方が他方のパターンより大きくされており、小さい方のパターンの寸法が対象となっている最小パターンサイズに極めて近いものとなっているのが理想的である。
【００１９】
しかしながら、現行技術では、大きい方のパターンも小さい方のパターンも数ミクロンオーダーの横断面寸法でもって形成されるのが普通である。このような寸法は、現在の世代の市販されている集積回路の最小パターンサイズに比べて、一桁又はそれ超えるほど大きいものである。最小パターンサイズにおけるこのような差があるため、重ね合せ精度バッジェットを最小パターンサイズの数分の一以内にするためには測定データの処理が極めて困難となって来ており、また、更に小さな構造においてはそのプロフィールを適正には表していない結果が出てしまうことがあった。従って、これらのパターンの相対的位置及び実際のプロフィールを、別途のプロセスで、光学顕微鏡、SEM、又はAFMを用いて観測し、観測データを処理しなければならないことになる。これらのプロセスは総て、像化技術によるものであり、根本的な制約を持つものである。光学顕微鏡は、結像分解能の点で限界がある。AFMによる方法は、準接触的な技術であって、測定速度が非常に遅い。SEMによる方法では、高真空中で観測をしなければならず、また、ウエハを搬送することと適正圧になるまでの高価な真空容器の真空引きとの必要があるため測定に要する時間が延び、そして、一回の測定そのものも１０秒或いはそれを超えるほどの時間が掛かるものである。ウエハを切断することが必要となることもあり、また、様々な測定に対応したウエハ照明角変更を行うために装置の設定変更が必要となることもある。いずれにせよ、測定は破壊を伴うものであり、非直接的ものであり、かつ必然的に低スループットなものとなるが、加えて、（益々）複雑かつ高コストの装置及びプロセス手法が要求されると同時に測定生データに相当の処理を施すことも必要となっている。
【００２０】
図２は、本発明による典型的なパターンの二つのレベル２０及び２２を示している。理論的には、他方のレベルの繰り返し形状間に入る繰り返し形状を持った一連の繰り返し形状列ならばどのようなものであっても、本発明の基本原理によれば、使用可能である。しかしながら、データ処理の複雑性及び所要時間を最小化するために、（比較的短くすることができる）直線の列を用いるのが好ましい。更には、本発明では、図２に示されているようなテストパターンであってその中の一つのレベル（時系列的には二番目のレベル）はレジストによって出来たパターンであるテストパターンを使用して本発明を実施するのが好適であるものと想定しているが、より長い直線を用いれば生データの信号対雑音比等の向上が図れ得るし、また、比較的に長い並列接続等の（斜め部分を含んでもよい）完全構造を用いて本発明を実施することもできる。上記二つのパターン列は、類似しかつ規則的な間隔（例えば、一定のピッチ又は間隔）かつ同一の幅を持った繰り返し形状で構成されているのが好ましいが、異なった幅及び間隔のものも使用可能であって、更には、これらの異なった幅及び間隔のものは本発明の実施によって正確な評価対象とすることができる。
【００２１】
図２の各パターンレベルの露光によって、図２Ａの２４で示されているように、偶然に両レベルがアライメントされた状態となっていることもあり得るが、一般には、図２Ｂの２６で示されているように、或る程度のアライメント誤差を持った状態となっている。本発明の原理によれば、例えば図２Ａ又は２Ｂのような合成パターンは回折格子として機能するものであり、また、測定中に各パターンを撮像する必要はない。同様に、本発明によれば、テストパターンを観測するための光源に対する制限が大幅に緩和され、従って、必要な測定装置及びその使用プロセスが単純化され、かつ、測定プロセスのスループットが向上する。
【００２２】
回折格子の理論及び作用はよく理解されたものであって、回折格子の周期的構造を構成する要素の形状及び間隔の影響を非常に敏感に受ける回折格子効果の解析及びシミュレーションを可能とするソフトウエアもある。具体的には、回折格子が（コヒーレント又はインコヒーレントな）単色光又は広帯域光によって既知の入射角で照明されると、当該回折格子中の各領域の不透明度又は反射度の違いによる干渉パターンが生ずる。回折格子を形成するマークの形状及び間隔に応じて、照明放射（例えば、光）の波長とマークの間隔及びその他の形状とが相互に作用して、出射角度及び波長に依存して、反射光又は透過光が強まるか相殺されることによる固有の特性の挙動をこの干渉パターンは呈する。上記反射光又は透過光の位相及び偏光状態についても同様の効果が観測される。
【００２３】
振幅及び位相の測定は、一般に分光反射率計測法と呼ばれている。振幅、位相、及び偏光の測定は、一般に分光偏光解析法と呼ばれている。いずれの方法も本発明の実施において使うことが出来るものであるが、後者の方法は間隔及び実プロフィールを多少詳しく抽出しはするが取得データには「自由度」が増えているものである。分光反射率計測法を用いて十分なアライメント誤差決定精度が得られる場合には、データの処理及び/又はマッチングが余り複雑にならなくて済むので、分光反射率計測法を重ね合せ測定法に使用するのが好ましい。重ね合せパターンのプロフィールが理想的な「角張った」プロフィールに近いプロフィールとなっているときには、このようなことができる。この場合、想定される多数の合成重ね合せ構造のモデルを作り、測定データと比較しマッチングさせることが可能な応答曲線のライブラリーを構築する必要がある。
【００２４】
一方、重ね合せパターンのプロフィールにおいてその角が丸くなっていたり全体が型崩れを起こしているときには、更なる自由度を持つ偏光解析法を使ってアライメント誤差をより精度よく決定することが可能である。この場合には、更に多数の想定される合成重ね合せ構造のモデルを作り、測定データと比較しマッチングさせることが可能な応答曲線のライブラリーを構築する必要がある。この応答曲線のライブラリーは、様々なレベル間条件での重ね合せに対し、また、様々なアライメント誤差量やプロフィールの崩れに対して、基板及び層物質の光学定数の測定値を用いて構築する必要がある。幸い、ウエハプロセスの特性は極めてよく分かっているので、新たなプロセス条件に対して一旦上記ライブラリーが構築されれば、記憶されたスペクトルと測定されたスペクトルとを比較することによって、アライメント誤差を非常に速く決定することができる。
【００２５】
図６Ａ及び６Ｂには、反射タイプの重ね合せターゲットが精度良くアライメントされたとき及び反射タイプの重ね合せターゲットにアライメント誤差があるときの測定配置及び測定装置が示されている。簡単化のために、反射率計測センサーだけが示されている。この測定装置には、前記重ね合せターゲット領域に或る固定された入射角で入射する平行光を発生する広帯域光源が含まれている。反射光は、所望の波長域に亘って該反射光の振幅及び位相を測定する波長分散型検出器によって捕捉される。図６Ａでは、第１のマスクレベルと第２のマスクレベルとが完璧にアライメントされており、図示のようなスペクトル応答が合成重ね合せターゲットによって生成されている。図６Ｂでは、アライメントが若干ずれており、上とは異なったスペクトル応答が測定されている。
【００２６】
いずれの場合においても、前記スペクトル応答が専用コンピュータによって解析され、記憶されている信号と比較され、そして、アライメント誤差があるときには該誤差が決定される。個々の重ね合せターゲットは（例えば、１ミクロン又はそれ未満の）小さな寸法とすることができるので、アライメント誤差決定精度を極めて小さくすることができる。その他の利点としては、速度向上（信号処理が、測定されたスペクトル曲線と記憶されているデータとの比較、及び、最適フィッティング又はマッチングの決定に限定されるため）、撮像の必要がなくなること、TISがなくなること、及び非接触で動作可能であることが挙げられる。
【００２７】
上記光学的分光反射率計測法及び偏光解析法のセンサーは非常に小型なものであるので、レジストトラック現像装置等のプロセス装置に組み込めばオンライン測定を行うことが可能となり、従って、ステッパーのアライメントシステムに対して直接フィードバックを掛けることも可能となる。同じセンサーは、インライン測定に用いられるスタンドアローンタイプの重ね合せ測定装置においても、主要な役割を果たすものである。
【００２８】
図３には図２Ａのパターンに対応する対波長振幅変化のシミュレーション結果が示されており、図４には図２Ｂのパターンに対応する対波長振幅変化のシミュレーション結果が示されている。本願議論の都合上、図２Ａ（及び２Ｂ）の陰影濃度を違えて示されている部分２２及び２４は異なった反射率を持っているものとされており、また、少なくとも一つのマークは異なった幅を持っているものとされている。更に、照明は広帯域光によってなされており、反射光は波長分散型検出器によって解析されて、波長の関数としての反射率（振幅及び位相）の分光曲線が得られるものとされている。当業者なら直ぐに分かるように、測定結果曲線は図３及び４のものと類似したものとなり、該測定結果曲線を処理すれば相当する重ね合せ精度の情報が得られることになる。図２Ａの正しく重ね合せられたマーク間は実質的に一定のピッチとなっているが、図２Ｂのアライメント誤差のあるマーク間には二つ（又は三つ以上の）異なったピッチが生じている。
【００２９】
図３には、様々な周波数又は波長域における光振幅のピークが示されている（但し、この図は１／ピクセルの関数としてキャリブレーションされたものであり、この１／ピクセルとは、基本的には波長の逆数と等価であるが、このキャリブレーションによって合成重ね合せターゲットの空間的周期と反射光の波長とに特に関連付けられたものである）。鋭いピーク３２及び幅広のピーク３４が顕然としており、これらは、各ラインの形状、反射率、及びプロフィールに依存して生ずるものである。図３では、鋭いピーク及び幅広のピークの形状は共に略対称的になっているが、図４では、特に幅広のピーク４２及び長波長側の鋭いピーク４４において、顕著な非対称性が見られる。この図４におけるピークの非対称性は図２Ｂの合成パターンにアライメント誤差があることによって生じた間隔の非一律性に起因するものであるが、図３においてはマーク間ピッチが略一律になっているので非対称性は起きていない。従って、周期的構造の周期が僅かに変動しただけで（これによって、アライメント誤差によって複数のピッチ又は周期的間隔を持ったパターンが生じて）前記分光曲線の形状は極めて敏感に影響を受けるものであり、従って、アライメント誤差を感度よく検出できることになり、また、経験的又はシミュレーションデータとの比較によってアライメント誤差の定量化が可能となる。
【００３０】
図５には、対波長位相変化のシミュレーション結果の曲線が二つ示されている。実線の曲線５２は図２Ａの良好にアライメントされた重ね合せパターンに対応しており、破線の曲線５４は僅かなアライメント誤差を持ったパターンに対応している。対波長の関数の変化（例えば曲線形状）及びこの変化量はアライメント誤差量に依存して変化するものであって、これを処理すれば、図３及び４の対波長振幅変化と同じく、前記アライメント誤差量を極めて鋭敏に定量化する指標となることがわかる。
【００３１】
補正を掛けたり、プロセスを継続するのに十分な重ね合せ精度となっているか否かを決定することができる重ね合せ誤差の定量的測定がなされるようになっているのが好ましい。（既に形成された構造と次ぎのレイヤーのための現像済レジストとを対象とした測定がなされ、重ね合せ誤差が許容できない程の測定結果が出たときには、その現像済レジストを除去して、新たにレジスト層を塗布し、露光し、現像するようにすることができ、従って、当該ウエハのそれまでのプロセスに掛かった製造コストを無駄にしないで済むことができる。集積回路中の構造素子形成プロセスが実質的に完了した後にそれらの素子間の結線を行うための微細なリソグラフィーパターン形成プロセスが多くなされるため、このような救済ができることは非常に重要な意味を持つと言える。）重ね合せ誤差に起因する非対称性や位相関数の変化の程度は、偏光解析法技術を使用する場合には特に、マークのサイズやプロフィール等の他のパラメータによる影響を受けることがあるが、これらの重ね合せ誤差の変化に起因する非対称性や位相関数の変化は評価可能であり前記ライブラリーデータに組み入れることができる。
【００３２】
従って、或るパターンサイズ領域においてパターン形状（例えば、ピッチ、幅、プロフィール）が少なくとも或る程度類似したものであれば、図２、２Ａ、及び２Ｂに関連して上述したように異なったアライメント誤差で重ね合せパターンを露光し、図３及び４のような分光観測を行い、そして、得られた分光曲線を処理して、予めシミュレーションすることによって得られている記憶された曲線と比較してアライメント誤差を決定することによって、本発明によるプロセスのキャリブレーション又は確認をすることが可能となる。ここでは、SEM又はAFMを使用して同じパターンを観測又は計測することによって、その結果と前記計算上のアライメント誤差とを比較することが出来る。両者の結果が一致していないときには、SEMによる断面データを用いて、前記重ね合せターゲットの物理的特性をよりよくモデル化するためのシミュレーションを追加する必要性が出てくる場合もある。
【００３３】
さて、図７を参照して、本実施形態の方法の要点を述べる。合成重ね合せターゲット７１は、重ね合せ測定領域と呼ばれるウエハ７２上の特定領域内に二つの連続したマスクレベルパターンを重ね合せることによって得られる。第二番目のマスクレベルはレジストによる構造であり、第一番目のマスクレベルは前記ウエハ基板の同一領域上のエッチングされた構造である。
【００３４】
前記ウエハは、前記合成重ね合せターゲットを解析するために使用される、反射率装置又は偏光解析装置タイプの鏡面分光散乱計測装置の下に置かれる。波長分散型検出器７４によって取得された測定データ（及び、振幅及び位相の分光曲線）は、測定データとライブラリー７６に記憶された全アライメント誤差範囲における前記合成ターゲットの厳密なモデル化によって予め得られているシミュレーションデータとをマッチングさせるための最適化プログラムを走らせるための高処理能力が要求されるため、ワークステーション等のデータプロセッサー７５によって処理される。大域的最適化手法を使って、モデルデータとの最適フィッティングを求めて、前記ターゲットのアライメント誤差が数値化される。
【００３５】
以上から、本実施形態によれば、重ね合せパターンを撮像する必要がなく、従って、１ミクロンより遥かに小さいパターンサイズにも適用可能な、重ね合せ誤差測定技術が得られる。本実施形態によれば、複雑性及びコストが低下した、インライン又はオンラインで適用可能で他の関連測定と同時に適用することも可能な装置及び手続きを用いて、分解能、繰り返し精度、再現精度、定量化精度の向上が得られる。本実施形態は光学的技術を用いたものであるが、像化の必要がなく、顕微鏡を要さないため、TIS（撮像システムにおける装置の非対称性が測定誤差に与える影響の尺度）が起き得ない。更には、本実施形態によれば、広帯域照明を用いたパターン照明によって起こる干渉パターンに対応する分光応答の直接的検出結果だけを処理することによってアライメント誤差の定量的測定ができる。
【００３６】
以上では一つの好ましい実施例を基に本発明を記載したが、当業者なら、添付の特許請求の範囲の真意及び範囲内の変更をなして本発明を実施することもできることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】既知の測定技術で使用されるボックス内ボックス像を示す説明図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態による各パターンレベルを示す説明図である。
【図２Ａ】所望のアライメント精度で重ね合せられた図2のパターンの像を示す説明図である。
【図２Ｂ】アライメント誤差のある状態で重ね合せられた図２のパターンの像を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態による図２Ａ（良好アライメント）に対応するフーリエスペクトルのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態による図２Ｂ（不良アライメント）に対応するフーリエスペクトルのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態による良好アライメント応答及び不良アライメント応答の双方を併載した本発明の実施形態による位相フーリエスペクトルのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６Ａ】分光反射率検出器と厳密にアライメントされた合成重ね合せターゲットを持つウエハとを含んだ、本発明の実施形態による測定装置の略図である。
【図６Ｂ】分光反射率検出器と若干のアライメント誤差がある状態での合成重ね合せターゲットを持つウエハとを含んだ、本発明の実施形態による測定装置の略図である。
【図７】本発明の実施形態による測定プロセスの概念図である。
【図８】第1回微小パターン再現性ワークショップでのSpanos、Niu、及びJakatdarによる発表の際の説明図である。
【符号の説明】
７１  合成重ね合わせターゲット
７２  ウエハ
７４  波長分散型検出器
７５  データプロセッサー
７６  ライブラリー
【図１】
0004196319.tif 000002
【図２】
0004196319.tif 000003
【図２Ａ】
0004196319.tif 000004
【図２Ｂ】
0004196319.tif 000005
【図３】
0004196319.tif 000006
【図４】
0004196319.tif 000007
【図５】
0004196319.tif 000008
【図６Ａ】
0004196319.tif 000009
【図６Ｂ】
0004196319.tif 000010
【図７】
0004196319.tif 000011
【図８】
0004196319.tif 000012