(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ投影装置を測定する方法であって、
パターニングデバイス内に設けられた検証マークを、リソグラフィ装置の基板テーブルによって保持された放射感応性層上に結像することを含み、
前記検証マークが、相互に異なる感度プロファイルを有する第１、第２、および第３の検証構造を備え、
前記第１の検証構造として、実質的に焦点設定に対してのみ感応性であるものを用い、前記第２の検証構造として、コントラスト設定、焦点設定、およびドーズ量設定に対して感応性であるものを用い、前記第３の検証構造として、実質的にドーズ量設定に対してのみ感応性であるものを用いて、コントラスト設定を決定する、
方法。
【請求項２】
前記第３の検証構造が、密サブパターン付き検証パターンを備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の検証構造が、少なくとも１対の検証パターンを備え、
前記検証パターンの１つが、入射する放射ビームの偏向を引き起こすエレメントによって覆われる、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記偏向を引き起こすエレメントがプリズムである、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記偏向を引き起こすエレメントが位相シフトマスクである、
請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の検証構造が、疎サブパターン付き検証パターンを備える、
請求項３乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の検証構造が、相互に異なる焦点設定を有する少なくとも第１および第２の検証パターンを備え、
前記第３の検証構造が、前記第１の検証パターンと前記第２の検証パターンの焦点設定の範囲内で中央にある焦点設定を有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の検証構造の前記第１および第２の検証パターンが、互いに相互に直交して配置され、
結像時に使用される投影システムが非点投影誤差を有し、
前記放射感応性層での前記第１の検証パターンの像のシフトと前記第２の検証パターンの像のシフトとの差が決定される、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の検証構造の前記第１の検証パターンから前記放射感応性層での前記第１の検証パターンの像までの光路の長さが、前記第１の検証構造の前記第２の検証パターンから前記放射感応性層での前記第２の検証パターンの像までの光路の長さと異なる、
請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の検証構造の前記第１の検証パターンおよび前記第２の検証パターンが、第１および第２のレベルで、前記検証マークの平面に対して直交する方向で配置される、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の検証構造の前記第１の検証パターンおよび前記第２の検証パターンが、前記放射感応性層で、それぞれの第１および第２のレベルで、前記放射感応性層の平面に対して直交する方向で結像される、
請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記検証マークが、互いに直交し、かつ、それぞれの非点軸に対して実質的に４５度の角度で配向された追加の第１の検証パターンと追加の第２の検証パターンとを有する追加の第１の検証構造を備える、
請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
リソグラフィ投影装置内で、所望のパターンに従って放射ビームをパターニングするように構成されたパターニングデバイスであって、
前記パターニングデバイスが検証マークを含み、
前記検証マークが、相互に異なる感度プロファイルを有する第１、第２、および第３の検証構造を備え、
前記第１の検証構造は、実質的に焦点設定に対してのみ感応性であり、前記第２の検証構造は、コントラスト設定、焦点設定、およびドーズ量設定に対して感応性であり、前記第３の検証構造は、実質的にドーズ量設定に対してのみ感応性である、
パターニングデバイス。
【請求項１４】
前記第１の検証構造が、相互に異なる焦点設定を有し、かつ、互いに相互に直交して配置された少なくとも第１および第２の検証パターンを備え、
前記検証マークが、互いに直交し、かつ、それぞれの非点軸に対して実質的に４５度の角度で配向された追加の第１の検証パターンと追加の第２の検証パターンとを有する追加の第１の検証構造を備える、
請求項１３に記載のパターニングデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、リソグラフィ投影装置を測定する方法、パターニングデバイス、リソグラフィ投影装置、デバイス製造方法、および／またはそのデバイス製造方法を用いて製造されたデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  リソグラフィは、基板の表面上にフィーチャを生成するために使用されるプロセスである。そのような基板は、フラットパネルディスプレイ、回路基板、様々な集積回路などの製造時に使用されるものを含むことができる。そのような応用例に頻繁に使用される基板は、半導体ウェーハである。本明細書の説明が他のタイプの基板にも当てはまることを、当業者なら理解するであろう。そのような場合には、パターニングデバイスでＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、このパターンを、放射感応性材料（レジスト）の層でコートされた基板（シリコンウェーハ）上の（たとえば、１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分上に結像することができる。一般に、単一の基板は、投影システムを介して１つずつ連続して照射される、網状の隣り合うターゲット部分全体を含むことになる。
【０００３】
[0003]  マスクテーブル上のマスクを使用する、たとえばそれを使用してパターニングする現行の装置では、２つの異なるタイプの機械間で区別することができる。１つのタイプのリソグラフィ投影装置では、パターン全体を一度にターゲット部分上に露光することによって各ターゲット部分が照射され、そのような装置は、一般にステッパと呼ばれる。一般にステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれる他のタイプの装置では、所与の基準方向（「スキャン」方向）でビームに関連してパターンを漸次スキャンし、一方、この方向に対して平行または逆平行で基板テーブルを同期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。一般に、投影システムは倍率Ｍ（Ｍ＜１）を有することになるため、基板テーブルがスキャンされる速さＶは、マスクテーブルがスキャンされる速さの係数Ｍ倍となる。本明細書に述べられているリソグラフィデバイスに関するより多くの情報は、たとえば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，０４６，７９２号から収集することができる。
【０００４】
[0004]  リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、（たとえば、マスクからの）パターンが、放射感応性材料（レジスト）の層によって少なくとも部分的に覆われた基板上に結像される。この結像ステップの前には、基板を、プライミング、レジストコーティング、ソフトベークなど、様々な手順にかけることができる。露光後には、基板を、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、および結像済みフィーチャの測定／検査など、他の手順にかけることができる。この一連の手順を基礎として使用し、デバイス、たとえばＩＣの個々の層をパターニングする。次いで、そのようなパターニングされた層を、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学的機械的研磨など、すべて個々の層を仕上げることが意図された様々なプロセスにかけることができる。いくつかの層が必要とされる場合には、手順全体、または手順の変形形態を新しい各層について繰り返すことが必要となる可能性がある。最終的には、一連のデバイスが基板（ウェーハ）上に存在することになる。次いで、これらのデバイスは、ダイシングまたはソーイングなどの技法によって互いに分離され、そこから、個々のデバイスを、キャリア上に取り付ける、ピンに接続する、などすることができる。そのようなプロセスに関するさらなる情報は、たとえば、参照により本明細書に組み込まれるＰｅｔｅｒ  ｖａｎ  Ｚａｎｔによる書籍「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：  Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」第３版、ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ．、１９９７年、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４から得ることができる。
【０００５】
[0005]  便宜上、投影システムは、以下「投影レンズ」と呼ばれることがあるが、この用語は、様々なタイプの投影システムを包含するものと広く解釈すべきである。投影システムは、リソグラフィ装置内で使用される放射の波長に応じて、たとえば屈折光学系、反射光学系、反射屈折システムを含むことができる。照明および／または投影システムは、放射ビームを誘導する、形作る、または制御するために、これらの設計タイプのいずれかに従って動作するコンポーネントを含むことができ、そのようなコンポーネントは、下記で集合的に、または単数で「レンズ」と呼ばれることがある。リソグラフィ装置内で使用される放射の波長は、ＵＶ範囲内、たとえば３６５ｎｍ、ＤＵＶ範囲、たとえば２４８ｎｍもしくは１９３ｎｍ、またはＥＵＶ範囲内、たとえば１３．５ｎｍとすることができる。ビームが横切る第１のエレメントに対する、ビームが横切る第２のエレメントの位置は、話を簡単にするために、以下、第１のエレメントの「下流」または「上流」と呼ぶ。この文脈では、「下流」という表現は、第１のエレメントから第２のエレメントへの変位が、ビームの伝播の方向に沿った変位であることを示し、同様に、「上流」は、第１のエレメントから第２のエレメントへの変位がビームの伝播の方向と反対の変位であることを示す。さらに、リソグラフィ装置は、２つ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テーブル）を有するタイプのものとすることができる。そのような「マルチステージ」デバイスでは、追加のテーブルを同時に使用することができ、あるいは、１つまたは複数の他のテーブルが露光用に使用されている間に、１つまたは複数のテーブル上で準備ステップを実施することができる。デュアルステージリソグラフィ装置は、たとえば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，９６９，４４１号、およびＰＣＴ特許出願公開第ＷＯ９８／４０７９１号に記載されている。
【０００６】
[0006]  たとえば、ますます増加する電子コンポーネントをＩＣ内で集積することが望まれている。これを実現するために、ますます小さくなる細部、またはライン幅を基板のターゲット部分上に投影することができるように、コンポーネントのサイズを縮小し、したがって投影システムの解像力を高めることが必要である。リソグラフィにおいて、その変動がフィーチャの物理特性に望ましくない変動を引き起こすことになるクリティカルディメンション（ＣＤ）、すなわちトランジスタのゲート幅など、１つまたは複数のフィーチャの寸法が縮小されるにつれて、ある基板全体にわたっても基板間でも、焦点の一貫性がますます重要になる。従来、最適な設定は、「先行して送られる（send-ahead）ウェーハ」、すなわち生産ランに先立って露光、現像、および測定される基板によって決定されていた。先行して送られるウェーハでは、試験構造がいわゆる焦点−エネルギーマトリクス（focus-energy matrix／ＦＥＭ）で露光され、最良の焦点およびエネルギー設定が、これらの試験構造の調査から決定されていた。
【０００７】
[0007]  米国特許出願第ＵＳ６０／９６９，５０６号は、リソグラフィ投影装置の焦点の均一性を測定する方法について記載している。この方法は、複数の検証フィールドを有する、フォトレジストで覆われた試験基板の露光を含む。検証フィールドのそれぞれが複数の検証マークを含み、これらの検証フィールドは、ある焦点オフセットＦＯを使用して露光される。現像後、検証マークのそれぞれについてアライメントオフセットが測定され、転置された焦点曲線を使用してデフォーカスデータに変換される。
【０００８】
[0008]  焦点およびエネルギー設定を監視するための検証方法の使用が、欧州特許出願公開第ＥＰ１２５６８４９号に開示されている。この検証方法は、検証マークを放射感応性層上に結像することを含む。検証マークは回折格子を含み、少なくとも第１の部分と第２の部分とを有する。第１の部分の見かけの結像位置は、焦点設定に対して感応性であることが優勢であり、第２の部分の見かけの結像位置は、ドーズ量設定に対して感応性であることが優勢である。最初に、検証マークが、あるドーズ量設定および焦点設定に関するその像の感度を決定することによって較正される。その後で、リソグラフィ装置内で、第１および第２の部分の見かけの位置のシフトを測定することによって、相対的な焦点設定および相対的なドーズ量設定を決定することができ、その結果、リソグラフィ装置を検証することができる。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]  基板に結像されるパターンは、焦点設定およびドーズ量設定に加えて、コントラスト設定による影響を受ける可能性がある。コントラスト設定の変化は、たとえば像の露光中の、基板に対する空間像の相対移動に、または光学システムの不完全性に起因する可能性がある。今までのところ、そのようなコントラスト設定を決定するための方法はないと考えられている。コントラスト設定、ドーズ量設定、焦点設定の個々の分布を決定することを可能にする検証方法を有することが望ましいであろう。
【００１０】
[0010]  本発明の一態様によれば、リソグラフィ投影装置を測定する方法は、パターニングデバイス内に設けられた検証マークを、リソグラフィ装置の基板テーブルによって保持された放射感応性層上に結像することを含み、検証マークが、ドーズ量設定、焦点設定、コントラスト設定に関して相互に異なる感度プロファイルを有する少なくとも第１、第２、および第３の検証構造を含む。
【００１１】
[0011]  ある設定に関する感度は、検証構造内に存在するパターンがその設定に依存する像を形成することを意味すると理解される。たとえば、検証構造は、その設定に依存する厚さで結像されるラインを有するパターンを含む。したがって、像の各ラインの中心は、その設定に依存する距離にわたってシフトされる。２つの検証構造は、それらの検証構造の像に対する各設定の相対的な影響が異なる場合、異なる感度プロファイルを有する。コントラスト設定に対してのみ感応性である検証構造がない場合でさえ、これら少なくとも３つの検証構造の像上で観察された影響を比較することによって、依然としてコントラスト設定を決定することができる。
【００１２】
[0012]  第１、第２、および第３の検証構造は、焦点設定、ドーズ量設定、コントラスト設定を、各部の検証パターンの像の幾何学的パラメータから直接、またはそれらの幾何学的パラメータの関数、たとえば線形結合から決定することを可能にする。
【００１３】
[0013]  検証構造は、１つまたは複数の検証パターンを含むことができる。検証パターンは、実線（solid line）と、背景上で実線に沿って配置されたサブパターン付きラインとの組合せを含むことができる。実線、サブパターン付きライン、および背景のパターンは、回折格子を形成するように反復させることができる。実線は、第１の連続的な光学特性を有し、背景は、第１の光学特性と対照をなす第２の連続的な光学特性を有し、サブパターン付きラインは、第１のエリアと第２のエリアが互いに間に分配されたサブパターンを有し、第１のエリアは第１の光学特性を有し、第２のエリアは第２の光学特性を有する。光学特性は、たとえば表面の反射性または透過率である。検証方法が、検証マークを介した透過によって像を形成するステップを含む場合、透過率が第１の光学特性とみなされる。検証マークのところでの反射によって像が形成される場合、反射率が第１の光学特性とみなされる。２つの表面の一方が実質的に反射性であり、他方が、放射を実質的に吸収する、かつ／または透過する点で実質的に反射性でない場合、２つの表面が「対照をなす光学特性」を有する。また、２つの表面の一方が実質的に透過性であり、他方の表面が実質的に透過性でない、たとえば放射を実質的に吸収する、かつ／または反射する場合、２つの表面が「対照をなす光学特性」を有する。
【００１４】
[0014]  使用しようとするパターンの寸法は、クリティカルディメンションに関連づけられる。クリティカルディメンションは、以下のように波長λおよび光学システムの開口数ＮＡに関する。すなわち、ＣＤ＝ｋ．λ／ＮＡ、ただし、ｋは０．２５〜０．５の範囲内にある無次元係数である。本発明の一実施形態の文脈では、密サブパターンは、ＣＤ程度の幅を有するフィーチャを含み、ＣＤの２倍から４倍程度のピッチを有する。同様に、疎サブパターンは、ＣＤ程度の幅のフィーチャを含み、ＣＤの４倍以上のピッチを有する。
【００１５】
[0015]  検証マークは、たとえば、焦点設定に対して感応性である像を有する第１の検証構造と、焦点設定、コントラスト設定、およびドーズ量設定に対して感応性である像を有する第２の検証構造と、ドーズ量設定に対して感応性である像を有する第３の検証構造とを有することができる。
【００１６】
[0016]  第３の検証構造は、密サブパターン付き検証パターンを含むことができる。密サブパターン付き検証パターン、すなわちＣＤの２倍から４倍程度のピッチを有するパターンの像は、与えられたドーズ量に対して感応性であるにすぎない。第１の疎サブパターン付き検証パターンは、３つのパラメータ−ドーズ量、コントラスト、および焦点のそれぞれに対して感応性である。各検証構造内のパターンについて観察されたシフトΔ１、Δ２、Δ３を測定することにより、ドーズ量、コントラスト、および焦点に関する設定を導出することができる。ドーズ量に関する設定は、第３の検証構造のパターンについて観察されたシフトΔ３から直接導出される。第１の検証構造が単に焦点感応性である場合、焦点設定は、その検証構造のシフトΔ１から導出され、コントラスト設定は、第１、第２、および第３の検証構造のパターンのシフトΔ１、Δ２、Δ３の線形結合から決定することができる。第１の検証構造が他の設定についても感応性である場合、焦点設定は、観察されたシフトΔ１、Δ２、Δ３の第１の線形結合から決定することができ、コントラスト設定は、それらの第２の線形結合から決定することができる。
【００１７】
[0017]  一実施形態では、第１の検証構造は、少なくとも１対の検証パターンを含み、それらの検証パターンの１つは、入射する放射ビームの偏向を引き起こすエレメントによって覆われ、それらの検証パターンのそれぞれは、同じ焦点設定を有する。レベル検証試験（ＬＶＴ）としても知られるこの方法によれば、焦点設定の変化により、この１対のパターンの像のシフトが引き起こされる。放射ビームに偏向を引き起こすエレメントは、たとえばプリズムとすることができる。ＰＳＦＭなど位相シフト法をＬＶＴ法に対する代替として使用し、焦点設定を決定することもできる。
【００１８】
[0018]  検証パターンのタイプ、たとえばサブパターン化されるかどうか、またどのような形にあるかに応じて、放射感応性層上のその像の測定位置は、与えられた放射ドーズ量（およびコントラスト）によって、またそのパターンに関する焦点面の位置に対してそのパターンが結像される平面の位置の差によって、またコントラストによって決まる可能性がある。放射感応性層は、たとえば写真乳剤、基板の放射感応性表面、または電子カメラの表面、たとえばＣＣＤデバイスである。実際には、測定位置は、実質的にドーズ量およびコントラストの単調関数であり、位置の差の偏差の放物線関数である。
【００１９】
[0019]  一実施形態では、第１の検証構造は、相互に異なる焦点設定を有する少なくとも第１および第２の検証パターンを含み、第３の検証構造は、第１の検証パターンと第２の検証パターンの焦点設定の範囲内で中央にある焦点設定を有する。
【００２０】
[0020]  本発明の一実施形態の検証方法によれば、第１の検証パターンと第２の検証パターンの間の焦点オフセットを使用し、一方では焦点効果を、他方ではドーズ量効果およびコントラスト効果を分離する。コモンモード検証シフトが、ドーズ量検証および／またはコントラスト検証によって引き起こされる。デフォーカスの量は、パターン間のシフトの差から導出される。基板テーブルが軸方向で変位される場合、第１および第２の差のうちの一方の大きさが増大し、第１および第２の差のうちの他方が減少することになる。したがって、パターン間のシフトの差は、焦点オフセットの量の偏差を示す。これは、正確な焦点測定を得るために、使用されるパターンのタイプがあまり重要でないという利点を有する。というのは、焦点設定以外の影響によって引き起こされるシフトの作用が打ち消されるからである。
【００２１】
[0021]  欧州特許出願公開第ＥＰ１２５６８４９号に開示されているように、検証パターンは、サブパターンのタイプに応じて、より焦点感応性、またはよりドーズ量感応性である。したがって、焦点オフセットを決定するために、第１の検証構造は、第２の光学特性を有するエリア内で第１の光学特性を有するドットの六角形アレイを含むサブパターン付きラインを有する、少なくとも第１および第２の検証パターンを含むことができる。ドット間のピッチＤは、たとえば３λ／ＮＡから１２λ／ＮＡの範囲内とすることができ、ドット直径ｄは、たとえば１λ／ＮＡから４λ／ＮＡの範囲内とすることができ、ただし、λは、リソグラフィ装置内で使用される放射の波長であり、ＮＡは、投影光学系の開口数である。したがって、たとえば１３．５ｎｍのＥＵＶ範囲内の波長、および０．５の開口数の場合、好ましい選択は、１６７ｎｍのピッチＤ、および５６ｎｍのドット直径となる。
【００２２】
[0022]  ドーズ量感応性パターンは、０．１〜０．５λ／ＮＡの範囲内にある直径、たとえば、上述の波長および開口数について１２ｎｍの直径ｄ１を有するドットを含むことができる。
【００２３】
[0023]  放射感応性層上の検証パターンの像が正しく合焦されたとき、第１の光学特性を有するドットが現像後のレジスト内で結像されることになり、実線に対応するエリアに隣接するエリアが、合焦が不十分なドットの場合にそうであるより目立つことになり、その結果、現像後の検証マークの測定位置が見かけ上シフトすることになる。検証パターンの像が焦点はずれになるにつれて、結像されたスポットの有効直径が減少することになる。したがって、結像された検証パターンの重心がシフトすることになり、その結果、検証オフセットが観察される。焦点感応性部分の密度は、アイソフォーカル挙動（等焦挙動：iso-focal behavior）挙動が発生する閾値未満で保たなければならないことに留意されたい。その閾値の上方、およびあるエネルギーの上方では、焦点感応性挙動は観察されない。アイソフォーカル挙動が観察される密度およびエネルギーは、計算または実験によって決定することができる。
【００２４】
[0024]  一実施形態では、サブパターン付きラインは、実線と平行に配置される複数のサブラインとして、サブパターン化される。その場合には、焦点感応性の検証パターンのサブパターン付きライン内のサブラインは、たとえば４＊ＣＤから１０＊ＣＤの範囲内にあるピッチＤを有し、ライン幅ｄは、たとえば０．７５＊ＣＤから１．５＊ＣＤの範囲内とすることができる。たとえば１３．５ｎｍのＥＵＶ範囲内の波長、および０．５の開口数、ならびに定数ｋ＝０．３５の場合、クリティカルディメンションは、約９ｎｍである。したがって、好ましい選択は、５４ｎｍのピッチＤ、および９ｎｍのライン幅ｄとなる。焦点設定に関する感度は、減少するライン幅と共に改善される。一実施形態では、ドーズ量感応性パターンは、２＊ＣＤから４＊ＣＤのピッチ、たとえば、上述の波長および開口数について２７ｎｍのピッチで配置されたラインを含むことができる。
【００２５】
[0025]  本発明の一態様によれば、検証マークは、少なくとも第１の検証パターンを有する少なくとも第１の検証構造を含み、この検証構造は、相互に異なる焦点設定で結像される。
【００２６】
[0026]  これは、様々な仕方で実現することができる。たとえば、第１の検証構造の第１の検証パターンは、異なる焦点設定で、２回以上で結像することができる。別法として、第１の検証パターンを有する第１の検証構造と像平面とを、たとえば、周期関数たとえば正弦関数に従って、互いに光軸の方向で移動させることができる。しかし、一実施形態では、第１の検証構造は、第１の検証パターンの焦点設定と異なる焦点設定で結像される第２の検証パターンをさらに含む。
【００２７】
[0027]  第１の検証パターンと第２の検証パターンとの焦点設定の差は、様々な仕方で実現することができる。また、相互に異なる焦点設定を有する第１の検証パターンと第２の検証パターンの組合せは、焦点を決定することだけが望まれる場合、別々に使用することができる。また、この組合せは、コントラスト設定が一定である場合、焦点設定とドーズ量設定を共に決定するために使用することができる。
【００２８】
[0028]  一実施形態では、結像に使用される投影システムには、その差が、放射感応性層での第１の検証パターンと第２の検証パターンの間で決定される非点投影誤差、すなわち第１の検証パターンの像と第２の検証パターンの像との、位置のシフトの差がある。非点投影誤差が一方の検証パターンよりも他方の検証パターンの方と位置合わせされる軸を有するならば、第１の検証パターンと第２の検証パターンに関して焦点面の位置の差があることになる。したがって、検証パターンは、放射感応性層の平面内で、相異なる焦点オフセットで結像されることになる。結像されたパターンの見かけの相対シフトから、放射感応性層の平面での焦点設定を決定することができる。この方法は、たとえば、非点偏差を有する第１および第２のミラーを有し、その結果、鏡の偏差が通常動作中に互いに相互補償し、検証状況の間、互いに補強する投影システム内で適用することができる。
【００２９】
[0029]  一実施形態によれば、第１の検証パターンから放射感応性層のところでの第１の検証パターンの像までの光路の長さは、第２の検証パターンから放射感応性層のところでの第２の検証パターンの像までの光路の長さと異なる。
【００３０】
[0030]  光路長の差は、第１および第２の検証パターンが、第１および第２のレベルで、検証マークの平面に対して直交する軸の方向で配置される一実施形態において導入することができる。これは、単一の追加部分が検証マークの所望の試験像をもたらすのに十分であるという利点を有する。
【００３１】
[0031]  光路長の差は、一実施形態において、第１および第２の検証パターンを、放射感応性層で、それぞれの第１および第２のレベルで、放射感応性層の平面に対して直交する方向で結像することによって得ることができる。これらの方法の組合せもまた可能であろうが、これはより複雑なものになる。
【００３２】
[0032]  ドーズ量を決定するために、本発明の一実施形態によるパターニングデバイスは、第２の検証構造に第３および第４の検証パターンを含ませることができ、これらのパターンは、第１および第２のレベルで、検証マークの平面に対して直交する方向で配置され、第４の検証パターンは、その軸の周りで実質的に１８０度回転される、第３の検証パターンに対するある向きを有する。第４の検証パターンが実質的に１８０度回転されることにより、第３および第４の検証パターンの像の、観察される位置のシフトの差は、実質的にドーズ量設定およびコントラスト設定によって決定され、焦点設定から実質的に独立である。第１の検証構造の検証パターンのうちの１つは、第２の検証構造の検証パターンと一致する可能性がある。一実施形態では、検証マークは、焦点設定を決定するための検証パターンの第１の組合せと、ドーズ量設定を決定するための検証パターンの第２の組合せとを有することができる。この実施形態では、検証マークが３つの検証パターンからなる列を有することができ、これら３つの検証パターンのうちの、中央のパターンは、他の２つと異なるレベルで配置され、これらのパターンのうちの、中央のパターンは、焦点設定を決定するために、他の２つのパターンの一方と共に使用され、ドーズ量設定を決定するために、他の２つのパターンの他方と共に使用される。ドーズ量設定とコントラスト設定の組合せに関して最適な感度を有するために、第２の検証構造が第３および第４の検証パターンを有する検証マークを使用することができ、サブパターン付きラインを有し、そのサブパターン付きラインが、実線に隣接する側での第１の光学特性からサブパターン付きラインの反対側での対照をなす光学特性に徐々に変化する表面を有する。これは、ドットの密度が実線から離れる方向で徐々に減少するように、サブパターン付きラインが、第２の光学特性の背景で第１の光学特性を有するドットのサブパターンを有するので達成することができる。ドットのサイズは、たとえば、約１／２λのドットを放射感応性層上に結像することになるサイズとすることができ、ただし、ビームの波長はλであり、投影システムの開口数は０．６である。
【００３３】
[0033]  相互に異なる方向を有する結像済みフィーチャ間のコントラスト差を検出および決定するために、パターニングデバイスは、追加の第１の検証パターンと追加の第２の検証パターンとを含む追加の第１の検証構造をさらに有することができ、これらの検証パターンは、第３および第４のレベルで、検証マークの平面に対して直交する方向で配置されており、その軸の周りで実質的に９０度回転される、第１の検証パターンに対するある向きを有する。
【００３４】
[0034]  製造を容易にするために、第３のレベルは第１のレベルと一致し、第４のレベルは第２のレベルと一致する。
【００３５】
[0035]  本発明の他の態様によれば、リソグラフィ投影装置内で、所望のパターンに従って放射ビームをパターニングするように構成されたパターニングデバイスであって、検証マークを含み、その検証マークが、ドーズ量設定、焦点設定、コントラスト設定に関して相互に異なる感度プロファイルを有する少なくとも第１、第２、および第３の検証構造を含む、パターニングデバイスである。パターニングデバイス全体にわたって、たとえばマトリクス構成で分配された複数の検証マークを含むパターニングデバイスは、ターゲット部分の平面全体にわたって、相対的な焦点設定、ドーズ量設定、およびコントラスト設定を検出することを可能にする。
【００３６】
[0036]  他の態様によれば、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
所望のパターンに従って放射ビームをパターニングするように構成されたパターニングデバイスであって、基板テーブルによって保持された放射感応性層上に結像しようとする検証マークを備え、検証マークが、ドーズ量設定、焦点設定、コントラスト設定に関して相互に異なる感度プロファイルを有する少なくとも第１、第２、および第３の検証構造を含む、パターニングデバイスと、
パターニングされたビームを放射感応性層上に結像するように構成された投影システムと
を含むリソグラフィ投影装置が提供される。
【００３７】
[0037]  他の態様によれば、
パターニングデバイスを使用し、放射ビームにその断面でパターンを与えること、
リソグラフィ装置を使用して、放射感応性材料の層によって少なくとも部分的に覆われる基板上に、パターニングされた放射ビームを投影すること、および、
投影するステップの前に、上述の方法のいずれかを使用してリソグラフィ装置を検証すること
を含むデバイス製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
[0010]  これらの、および他の態様について、概略図面を参照してより詳細に述べる。
【００３９】
【図１】[0039]ＥＵＶをベースとするリソグラフィ装置の概略図である。
【図２】[0040]本発明の諸態様について述べるための、他のリソグラフィ装置の概略図である。
【図３】[0041]検証マークを有するパターニングデバイスの図である。
【図３Ａ】[0042]検証マークのうちの１つの概略図である。
【図４】[0043]検証マークの一実施形態をより詳細に示す図である。[0044]図４Ａ，図４Ｂ及び図４Ｃは検証マークの実施形態の検証構造をより詳細に示す図である。
【図５】[0045]様々な状況下での、密検証パターンを有する検証構造の空中像の強度プロファイルの図である。
【図６】[0046]放射感応性層において検証マークを結像する方法の図である。
【図７】[0047]図７Ａは検証マークの一実施形態を断面で示す図である。[0048]図７Ｂは図７Ａにおける方向ＶＩＩによる検証マークの上面図である。[0049]図７Ｃは図７Ａおよび図７Ｂの検証マークの第１および第２の検証構造の詳細図である。[0050]図７Ｄは図７Ａおよび図７Ｂの検証マークの第３の検証構造の詳細図である。
【図８Ａ】[0051]検証構造の像の相対位置と焦点およびドーズ量の設定との関係の図である。
【図８Ｂ】[0052]焦点面と像平面との関係の図である。
【図８Ｃ】[0053]ドーズ量設定および焦点設定を独立して、図８Ａに示されている曲線からどのように得ることができるかを概略的に示す図である。
【図９】[0054]図７Ｃの第１の検証構造を用いて得られた較正曲線の直線部の図である。
【図１０】[0055]図１０Ａは本発明の一実施形態によるパターニングデバイスの図である。[0056]図１０Ｂはパターニングデバイス内の検証マークの図である。[0057]図１０Ｃは図１０Ｂを通る線分Ｃ−Ｃによる断面図である。[0058]図１０Ｄは図１０Ｂのマーク内の第１のセクションの概略図である。
【図１１Ａ】[0059]放射感応性層のところで検証マークを結像する方法の図である。
【図１１Ｂ】[0060]図１１Ａに示されているマークの詳細図である。
【図１２】[0061]図１１Ａに示されている方法による検証マークの結像の図である。
【図１３】[0062]放射感応性層のところで検証マークを結像する方法の図である。
【図１４】[0063]特定のドーズ量設定に関する検証マークについての測定されたオフセットに関する実曲線（full curve）の図である。
【図１５】[0064]焦点設定が変更された場合のオフセットのシフトの図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
[0065]  以下の詳細な説明では、本発明を完全に理解するために多数の特定の詳細が述べられている。しかし、本発明は、これらの特定の詳細なしに実施することができることを、当業者なら理解するであろう。他の場合には、本発明の諸態様をわかりにくくしないように、周知の方法、手順、およびコンポーネントは詳細に述べられていない。以下、本発明について、本発明の実施形態が示されている添付の図面を参照して、より完全に述べる。しかし、本発明は、多数の様々な形態で実施することができるものであり、本明細書で述べられている実施形態に限定されるものと解釈すべきでない。それどころか、これらの実施形態は、この開示が徹底した完全なものとなるように、かつ本発明の範囲を当業者に完全に伝えるように提供されている。図面では、見やすくするために、諸層および諸領域のサイズおよび相対的なサイズが誇張されることがある。本明細書では、本発明の実施形態について、本発明の理想化された実施形態（および中間構造）の概略図である断面図を参照して述べられている。したがって、たとえば、製造技法および／または公差の結果としての、図の形状からの変動が予想される。したがって、本発明の実施形態は、本明細書に示されている領域の特定の形状に限定されるものと解釈すべきでなく、たとえば製造に起因する形状の逸脱を含むべきである。
【００４１】
[0066]  したがって、図に示されている領域は、本質的に概略的なものであり、それらの形状は、デバイスの領域の実際の形状を示すものではなく、また本発明の範囲を限定するものではない。
【００４２】
[0067]  ある層がある層「上」にあると称されたとき、その層は、他の層上に直接ある可能性も、介在層が存在する可能性もある。対照的に、あるエレメントが別の層「上に直接」あると称されたとき、介在層は存在しない。同様の番号は、全体を通じて同様のエレメントを指す。本明細書では、「および／または」という用語は、関連の列挙された項目のうちの１つまたは複数の、任意の、およびすべての組合せを含む。
【００４３】
[0068]  第１、第２、第３などという用語は、本明細書では、様々なエレメント、コンポーネント、領域、層、および／またはセクションについて述べるために使用されることがあるが、これらのエレメント、コンポーネント、領域、層、および／またはセクションは、これらの用語によって限定すべきでない。これらの用語は、あるエレメント、コンポーネント、領域、層、またはセクションを、別の領域、層、またはセクションから区別するために使用されるにすぎない。したがって、下記で論じられる第１のエレメント、コンポーネント、領域、層、またはセクションは、本発明の教示から逸脱することなしに、第２のエレメント、コンポーネント、領域、層、またはセクションと呼ぶことができる。
【００４４】
[0069]  「の下（beneath）」「下方（below）」「下部（lower）」「上方（above）」「上部（upper）」など空間的に相対的な用語は、本明細書では、図に示されている、あるエレメントまたはフィーチャの、別の（１つまたは複数の）エレメントまたは（１つまたは複数の）フィーチャに対する関係について述べるための説明を容易にするために使用されることがある。空間的に相対的な用語は、図に示されている向きに加えて、使用時または動作時のデバイスの様々な向きを包含するものとする。たとえば、図内のデバイスが裏返された場合には、他のエレメントまたはフィーチャの「下方」またはそれら「の下」と述べられているエレメントが該他のエレメントまたはフィーチャの「上方」で配向されることになる。したがって、例示的な用語「下方」は、上方および下方の向きを共に包含することができる。デバイスは、他の仕方で配向する（９０度または他の向きで回転させる）ことができ、本明細書で使用される空間的に相対的な記述語は、それに応じて解釈することができる。
【００４５】
[0070]  別段の規定がない限り、本明細書で使用される（技術用語および科学用語を含む）すべての用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。さらに、一般に使用される辞書に規定されているものなど諸用語は、関連の技術分野の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであり、本明細書でそのように明確に規定されていない限り、理想化された、または過度に形式的な意味で解釈されないことが理解されるであろう。
【００４６】
[0071]  図１は、ＥＵＶフォトリソグラフィ装置の一部分を示し、ＥＵＶ源（図１に図示せず）からの放射ビームを送るための放射システムを含む。また、このシステムは、（ミラーＭ４およびＭ３を含む）像光学系と、瞳と、基板テーブルＷＴ上に配置される基板上に結像されるパターンの像を有する、レチクルステージ（図示せず）上に載置されたレチクルの形態にあるパターニングデバイスＭＡと、ミラーＭ１およびＭ６を含む投影光学系ＰＯとを含む。次いで、ＥＵＶ放射が、基板テーブルＷＴ上に載置される基板上に投影される。パターニングデバイスＭＡは、ＥＵＶ装置内では反射型であり、パターニングデバイスＭＡが、常にではないが通常透過型である、深紫外、または可視などより長い波長で動作するフォトリソグラフィ装置と異なることが理解されるであろう。
【００４７】
[0072]  さらに図１に示されているように、本発明の一実施形態では、放射感応性表面１５０を有するモジュール、たとえばセンサ、またはレジスト層を有する基板が、基板テーブルＷＴ上に配置され、または基板テーブルＷＴの一部であり、パターニングデバイスＭＡは、焦点設定および／またはドーズ量設定および／またはコントラスト設定を測定するための検証マーク１００を備える。
【００４８】
[0073]  図２は、本発明の一実施形態と共に使用することができる別のリソグラフィ投影装置の例を概略的に示す。この装置は、
−  放射ビームＢ（たとえば、ＵＶ放射またはＥＵＶ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（たとえば、マスク）ＭＡを支持するように構築され、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に接続されたサポート構造（たとえば、マスクテーブル）ＭＴと、
−  基板（たとえば、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、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（たとえば、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（たとえば、１つまたは複数のダイを含む）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（たとえば、屈折投影レンズシステム）ＰＳとを含む。
【００４９】
[0074]  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は、たとえば放射源がエキシマレーザであるとき、別体とすることができる。そのような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとみなされず、放射ビームは、たとえば、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の助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに渡される。他の場合には、たと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体部分とすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムと呼ばれることがある。
【００５０】
[0075]  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（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およびコンデンサＣＯなど、様々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ＩＬを使用し、その断面において所望の均一性および強度分布を有するように、放射ビームを調節することができる。
【００５１】
[0076]  放射ビームＢは、サポート構造（たとえば、マスクテーブル）ＭＴ上で保持されているパターニングデバイス（たとえば、マスク）ＭＡ上に入射し、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を横切って、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上に集束する。基板テーブルＷＴは、第２のポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（たとえば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサ）の助けにより、たとえば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内で位置決めするように、正確に移動することができる。同様に、第１のポジショナＰＭと（図１には明示的に図示されない）別の位置センサを使用し、パターニングデバイスＭＡを、たとえばマスクライブラリから機械的に取り出した後で、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、パターニングデバイステーブルＭＴの移動は、第１のポジショナ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）の助けにより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。（スキャナではなく）ステッパの場合には、パターニングデバイステーブルＭＴをショートストロークアクチュエータだけに接続することも、固定とすることもできる。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を使用して位置合わせすることができる。図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、ターゲット部分間の空間内に位置してもよい（これらは、スクライブレーンアライメントマークとして知られる）。同様に、複数のダイがパターニングデバイスＭＡ上に設けられる状況では、パターニングデバイスアライメントマークは、ダイ間に位置してもよい。
【００５２】
[0077]  図の装置は、以下のモードの少なくとも１つで使用することができる。
【００５３】
[0078]  １．ステップモードでは、パターニングデバイステーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが本質的に静止したままであり、一方、放射ビームに与えられたパターン全体がターゲット部分Ｃ上に１回で投影される（すなわち、１回の静止露光）。次いで、基板テーブルＷＴがＸおよび／またはＹ方向でシフトされ、その結果、異なるターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズにより、１回の静止露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
【００５４】
[0079]  ２．スキャンモードでは、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影されている間に、パターニングデバイステーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期してスキャンされる（すなわち、１回の動的露光）。パターニングデバイステーブル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）倍率と像反転特性によって決定される可能性がある。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズにより、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向での）幅が制限され、一方、スキャン運動の長さにより、ターゲット部分の（スキャン方向での）高さが決定される。
【００５５】
[0080]  ３．別のモードでは、パターニングデバイステーブルＭＴが、プログラマブルパターニングデバイスを保持して本質的に静止したままであり、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影されている間に、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされる。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の各移動の後で、またはスキャン中、連続する放射パルスの間で、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上記で参照されているタイプのプログラマブルミラーアレイなど、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適用することができる。
【００５６】
[0081]  上述の使用モードに対する組合せおよび／または変形形態、または全く異なる使用モードをも使用することができる。
【００５７】
[0082]  焦点および放射ドーズ量の設定は、基板の放射感応性層内に形成されるパターンに対する著しい影響を有する。同様に、放射感応性層のところで形成される像のコントラストは、形成されるパターンに影響を及ぼす可能性がある。この影響は、スキャンモードで動作するリソグラフィ装置にとって特に重要である。その場合には、コントラストは、基板の表面の湾曲に依存する。
【００５８】
[0083]  同様に、検証のために、パターニングデバイスＭＡは、１つまたは複数の検証マーク１００を備えることができる。
【００５９】
[0084]  図３に示されている実施形態では、パターニングデバイスＭＡは、矩形のグリッド内で規則的に配置される複数の検証マーク１を有する。
【００６０】
[0085]  図３Ａは、１つの検証マーク１をより詳細に示す。検証マーク１は、ドーズ量設定、焦点設定、コントラスト設定に関して相互に異なる感度プロファイルを有する少なくとも第１、第２、および第３の検証構造１０、２０、３０を含む。一実施形態では、検証構造１０、２０、３０のそれぞれは、これらの設定のそれぞれに対して、しかし相対的に異なる量で感応性とすることができる。検証構造１０、２０、３０のそれぞれのシフトを観察すること、および観察されたシフトを比較することにより、焦点、ドーズ量、およびコントラストの相対的な寄与量を導出することができる。
【００６１】
[0086]  図４は、検証マーク１００の一実施形態を、断面でより詳細に示す。
【００６２】
[0087]  検証マーク１００は、ドーズ量設定、焦点設定、コントラスト設定に関して相互に異なる感度プロファイルを有する少なくとも第１、第２、および第３の検証構造１１０、１２０、１３０をそれぞれ含む。図の実施形態では、第１の検証構造１１０は、少なくとも１対の検証パターン１１１ａ、１１１ｂを含む。検証パターンは、図４Ａにおいてより詳細に示されている。図４Ａに示されているパターンは、使用される放射の波長より実質的に長い、たとえば少なくとも１０倍長い幅を有するラインである。たとえば、１３．５ｎｍの波長の場合、このラインは、１５０ｎｍの幅を有することができる。図のパターンは、たとえばラインの太さと同程度以上のライン間の距離で反復させることができる。ラインは、サブパターン化されないことが望ましい。１つの検証パターン、ここでは１１１ａは、入射する放射ビームの偏向を引き起こすように、エレメント１１２、たとえばプリズムまたは位相シフトマスクによって覆われる。
【００６３】
[0088]  放射感応性表面１５０上の第１の検証構造１１０の像は、実質的に焦点設定に対してのみ感応性である。この構造を使用する試験は、レベル検証試験（ＬＶＴ）などとして知られる。
【００６４】
[0089]  図の実施形態では、第２の検証構造１２０は、図４Ｂにおいてより詳細に示されている疎サブパターン付きライン１２１を含む。ライン１２１は、放射の波長より実質的に大きい、たとえば２０倍を超える幅、たとえば７．２μｍを有する。ライン１２１は、４＊ＣＤから１０＊ＣＤの範囲内で、あるピッチＤを有するサブラインに分割される点で、疎にサブパターン化されている。幅ｄは、たとえば０．７５＊ＣＤから１．５＊ＣＤの範囲内とすることができる。たとえば１３．５ｎｍのＥＵＶ範囲内の波長、０．５の開口数、および定数ｋ＝０．３５の場合、クリティカルディメンションは、約９ｎｍである。したがって、好ましい選択は、５４ｎｍのピッチＤ、および９ｎｍのライン幅ｄとなる。さらに、第２の検証構造１２０は、使用される放射の波長より実質的に大きい幅、たとえば５．８μｍを有するべたの基準ライン１２２を含む。サブパターン付きライン１２１と実線１２２によって形成されるパターンは、たとえば１７〜２５μｍの周期で反復させることができる。この第２の検証構造１２０は、焦点設定、ドーズ量設定、コントラスト設定のそれぞれについて感応性である。
【００６５】
[0090]  一実施形態では、サブパターン付きラインは、実線と平行に配置される複数のサブラインとして、サブパターン化される。その場合には、焦点感応性の検証パターンのサブパターン付きライン内のサブラインは、４＊ＣＤから１０＊ＣＤの範囲内、たとえば１５０ｎｍのピッチＤを有し、ライン幅ｄは、たとえば０．７５＊ＣＤから１．５＊ＣＤの範囲内とすることができる。たとえば１３．５ｎｍのＥＵＶ範囲内の波長、０．５の開口数、および定数ｋ＝０．３５の場合、クリティカルディメンションは、約９ｎｍである。したがって、好ましい選択は、５４ｎｍのピッチＤ、および９ｎｍのライン幅ｄとなる。焦点設定に関する感度は、減少するライン幅と共に改善される。一実施形態では、ドーズ量感応性パターンは、２＊ＣＤから４＊ＣＤのピッチ、たとえば、上述の波長および開口数について２７ｎｍのピッチで配置されたラインを含むことができる。
【００６６】
[0091]  第３の検証構造１３０は、図４Ｃに示されているような密に刻まれた（chopped）ライン１３１を含む。さらに、検証構造１３０は、べたの基準ライン１３２を含む。ライン１３１は、２＊ＣＤから４＊ＣＤのピッチ、たとえば、上述の波長および開口数について２７ｎｍのピッチで配置されたサブラインで構成される点で、密に刻まれている。
【００６７】
[0092]  図の実施形態では、実線１３２は、５．８μｍの幅を有し、密に刻まれたライン１３１は、７．２μｍの幅を有する。刻まれたライン１３１のサブラインは、たとえば０．２〜０．４μｍの範囲にある幅を有する。実線、サブパターン付きライン、および背景からなるこのパターンは、回折格子を形成するように反復させることができる。実線１３２は、完全に反射性である点で、第１の連続的な光学特性を有し、実線１３２と刻まれたライン１３１の間の背景は、放射すべてを吸収する点で、第１の光学特性と対照をなす第２の連続的な光学特性を有し、刻まれたライン１３１は、第１のエリア、サブラインと第２のエリア（サブライン間の残りのエリア）が互いに間に分配されたサブパターンを有する。第１のエリア、サブラインは、第１の光学特性を有し、したがって反射性であり、第２のエリアは、第２の光学特性を有し、放射を吸収する。
【００６８】
[0093]  図５は、密に刻まれたラインパターンに関する空中像強度を示す。ストライプ曲線ａは、最適なドーズ量設定、コントラスト設定、焦点設定で形成された像を示す。破線曲線ｂは、焦点はずれ設定または低下したコントラストの場合の空中像強度を示す。これは、このパターンに関するクリティカルディメンションＣＤに影響を及ぼさないことがわかる。どちらの場合にも、クリティカルディメンションは、値ＣＤ０を有する。図５の曲線ｃによって示されているように、第３の検証構造１３０は、実質的にドーズ量設定に対してのみ感応性である。
【００６９】
[0094]  したがって、第１、第２、第３の検証構造１１０、１２０、１３０は、第１の検証構造１１０が実質的に焦点設定に対してのみ感応性であり、第２の検証構造１２０が、ドーズ量設定、焦点設定、およびコントラスト設定のそれぞれに対して感応性であり、第３の検証構造１３０が実質的にドーズ量設定に対してのみ感応性である点で、異なる感度プロファイルを有する。３つの構造に関する観察されたシフトに基づいて計算することにより、コントラスト設定を計算することができる。この計算は、これらの構造のうちの２つが、これらの設定のうちの、それぞれの１つにのみ感応性であるにすぎない点で、比較的単純である。
【００７０】
[0095]  先の実施形態では、ＬＶＴ法におけるものとして知られる第１の検証構造１１０が使用される。図６は、リソグラフィ投影装置において焦点設定を測定する新規の、発明性のある方法を概略的に示す。この方法について述べるために、ここでは、リソグラフィ投影装置が透過型システムとして示されている。本発明の一実施形態は、ＥＵＶ応用例に使用される反射型システムにも等しく適用可能であることが、当業者には明らかであろう。
【００７１】
[0096]  このリソグラフィ投影装置は、
放射ビームを送るための放射システムＩＬと、
所望のパターンに従ってビームをパターニングするように働くパターニングデバイスＭＡを支持するためのサポート構造ＭＴと、
基板を保持するための基板テーブルＷＴと、
パターニングされたビームを基板のターゲット部分上に結像するための投影システムＰＯとを含む。
【００７２】
[0097]  この方法は、検証マーク２００を、パターニングデバイスＭＡ内で、基板テーブルＷＴによって保持された放射感応性層２５０上に結像するステップを含む。検証マーク２００は、軸ＸＯに対して直交する平面内で配置され、第１の検証構造が、相互に異なる焦点設定を有する少なくとも第１および第２の検証パターンを有する。投影システムＰＯは、これらのパターンについてそれぞれの第１および第２の焦点面ｆ１、ｆ２を有する。第１および第２の検証パターンは、放射感応性層２５０のところで、それぞれの第１および第２の像平面ｉｍ１、ｉｍ２で結像される。図の一実施形態では、これらの第１の像平面と第２の像平面が一致する。第１の焦点面と第１の像平面との差ｄ１は、第２の焦点面と第２の像平面との差ｄ２と、大きさ、および／または符号が異なる。見やすくするために、この差は、図面内で強く誇張されている。実際には、高さレベルが、検証オフセット焦点感度曲線の幅のおよそ半分から２／３に対応する可能性がある。これは、検証オフセット焦点感度曲線がその高さの半分にある、曲線が実質的に線形である領域内にあり、これは、焦点深度（ＤＯＦ）に依存する。実際的な例では、高さの差は、たとえばパターニングデバイスレベルで数マイクロメートル、たとえば３μｍである。これは、この実施形態では、基板レベルで１５０ｎｍの高さの差に対応する。
【００７３】
[0098]  焦点を決定するためのこの方法は、独立して使用することができる。この方法は、第１の検証構造の検証パターン間で測定された相対シフトと、焦点設定のシフトとの比が比較的大きい点で好ましいものである。図７Ａ〜７Ｃは、この方法による第１の検証構造３１０を第２および第３の検証構造３２０、３３０と組み合わせて使用し、コントラスト設定をどのように決定することができるかを示す。図７Ａ〜７Ｃでは、図４における部分に対応する部分が、２００以上の参照番号を有する。
【００７４】
[0099]  図７Ａは、第１の検証構造３１０、第２の検証構造３２０、第３の検証構造３３０を有する検証マーク３００を有する、一実施形態によるパターニングデバイスの一部を断面で示す。図７Ｂは、図７Ａの方向ＶＩＩによるパターニングデバイスの部分の上面図を示す。図７Ｂでは、第１の検証構造３１０が、検証マークの平面に対して直交する方向３０５でそれぞれ相互に異なるレベルｌｖ１、ｌｖ２で配置される第１および第２の検証パターン３１３、３１４を含むことがわかる。第３の検証構造３３０は、第１の検証パターン３１３と第２の検証パターン３１４のレベル間で、レベルｌｖ３で配置される。したがって、検証マーク３００が放射感応性層のところで結像されるとき、第１の検証構造３１０の第１の検証パターン３１３から放射感応性層のところでのその検証パターンの像までの光路の長さは、第１の検証構造の第２の検証パターン３１４から放射感応性層２５０のところでの第２の検証パターンの像までの光路の長さと異なる。したがって、第１の検証パターン３１３と第２の検証パターン３１４は、相互に異なる焦点設定を有し、一方、第３の検証構造３３０は、第１の検証パターン３１３と第２の検証パターン３１４の焦点設定の範囲内で中央にある焦点設定を有する。
【００７５】
[00100]  同様に、第２の検証構造３２０は、それぞれ異なるレベルｌｖ１、ｌｖ２で配置される第３および第４の検証パターン３２３、３３４を有する。
【００７６】
[00101]  図７Ｃは、第１、第２、第３、第４の検証パターン３１３、３１４、３２３、３２４の詳細を示す。
【００７７】
[00102]  図７Ｃでわかるように、第１の検証パターン３１３は、実線３１３Ｂとの組合せで、疎に刻まれたライン３１３Ａを含む。図の実施形態では、各疎に刻まれたライン３１３Ａは、７．２μｍの幅を有し、１５０ｎｍのピッチで９ｎｍの幅を有するサブラインに刻まれる。実線３１３Ｂは、５．８μｍの幅を有する。疎に刻まれたライン３１３Ａおよび実線３１３Ｂのパターンは、１７．５μｍのピッチで反復され、その結果、４．５μｍの幅を有する透明のラインがそれらの間に形成される。
【００７８】
[00103]  同様に、第２の検証パターン３１４は、実線３１４Ｂとの組合せで、疎に刻まれたライン３１４Ａを含み、第３の検証パターン３２３は、実線３２３Ｂとの組合せで、疎に刻まれたライン３２３Ａを含み、第４の検証パターン３２４は、実線３２４Ｂとの組合せで、疎に刻まれたライン３２４Ａを含む。
【００７９】
[00104]  図７Ｄに概略的に示されているように、第３の検証構造３３０は、実線３３２の隣に、密に刻まれたライン３３１を含む。図の実施形態では、実線３３２は５．８μｍの幅を有し、密に刻まれたライン３３１は７．２μｍの幅を有する。密に刻まれたラインは、たとえば８〜１２ｎｍの範囲内の幅を有する、かつピッチ１８〜３６ｎｍを有するサブラインに刻まれる。複数のそのような検証マーク３００は、たとえば図３に概略的に示されているように、パターニングデバイスのところで、マトリクスで構成することができる。
【００８０】
[00105]  次に、図７Ａ〜７Ｄを参照して述べられている検証マーク３００を有するパターニングデバイスＭＡを有する、図６に示されているリソグラフィ装置を検証する方法について、より詳細に論じる。
【００８１】
[00106]  第１の検証パターン３１３の像が放射感応性層上で正しく合焦されたとき、刻まれたライン３１３Ａのサブラインが現像後のレジスト内で結像されることになり、プリント後の実線３１３Ｂの像に隣接するエリアが、合焦が不十分なサブラインの場合にそうであるより目立つことになり、その結果、現像後の検証パターン３１３の測定位置が見かけ上シフトすることになる。検証パターン３１３の像が焦点はずれになるにつれて、結像されたサブラインの有効幅が減少することになる。したがって、結像された検証パターン３１３の重心がシフトすることになり、その結果、検証オフセットが観察される。同じことが検証パターン３１４にも当てはまる。図８Ａは、検証パターン３１３の、検出されたシフトＳに対するドーズ量（ｄ１＜ｄ２＜ｄ３）および焦点設定（Δ）の作用を示す。コントラストの増大は、ドーズ量の増大と同じ効果を有する。ここでわかるように、測定位置Ｓは、実質的にドーズ量の単調増加関数である。さらに、位置Ｓは実質的に焦点設定Δの放物線関数であり、焦点面のレベルと検証パターンに関する像平面との差である。
【００８２】
[00107]  図８Ｂは、検証パターン３１３、３１４に関して、それぞれ像平面ｉｍ１、ｉｍ２、および焦点面ｆ１、ｆ２を概略的に示す。像平面ｉｍ１、ｉｍ２が第１の焦点面ｆ１と第２の焦点面ｆ２のちょうど間にある場合、検証パターン３１３の像と検証パターン３１４の像には相対変位がなく、共用される基準位置を有することになる。放射感応性層２５０が方向ｚで変位した場合、差Δ１が減少することになり、差Δ２が増大することになる。したがって、第１および第２の検証パターン３１３、３１４の像は、この基準位置から相互に反対の方向で離れることになる。これは、図８Ｃの右下部分に概略的に示されている。その場合、第１の検証パターン３１３と第２の検証パターン３１４の像の、互いの相対変位は、像平面ｉｍ１、ｉｍ２に対する焦点面ｆの位置を示す。
【００８３】
[00108]  しかし、ドーズ量またはコントラストが変動した場合、第１および第２の検証パターン３１３、３１４の像は、図８Ｃの左下半分に示されているように、同じ方向でシフトすることになる。したがって、これらのパターンの像間の相対変位は、実質的にドーズ量およびコントラストから独立である。焦点感応性部分の密度は、アイソフォーカル挙動が発生する閾値未満で保たなければならないことに留意されたい。その閾値の上方、およびあるエネルギーの上方では、焦点感応性挙動は観察されない。アイソフォーカル挙動が観察される密度およびエネルギーは、計算または実験によって決定することができる。
【００８４】
[00109]  図９は、４３〜４８ｍｊ／ｃｍ２の範囲内にある様々な、適用されたドーズ量に関するデフォーカスｄＺの量の関数として観察されるシフトｄＸを示す。第２の検証構造３２０では、第４の検証パターン３２４内において、刻まれたライン３２３Ａが第３の検証パターン３２３内に配置される実線３２３Ｂの側に対して反対の実線３２４Ｂの側に、刻まれたライン３２４Ａが配置される。したがって、第４の検証パターン３２４は、図面の平面に垂直な、かつ図７Ａにおける軸３０５に対応する軸３０５の周りで実質的に１８０度回転される、第３の検証パターン３２３に対するある向きを有する。この実施形態では、焦点設定の変化には、放射感応性層２５０のところでの像平面上の検証パターン３２３、３２４の像が同じ方向でシフトすることになる効果があることになる。したがって、これらの像の相対位置は、焦点設定から実質的に独立である。
【００８５】
[00110]  しかし、放射ドーズ量の変化、またはコントラストの変化は、放射感応性層のところで、相互に反対の方向で、検証パターン３２３および３２４の像のシフトを引き起こすことになる。したがって、第２の検証構造は、コントラスト感応性でもドーズ量感応性でもある。
【００８６】
[00111]  検証パターン３２３および３２４は、図では、互いに接して配置されているが、これらのパターンは、パターン間の干渉を防止するために、背景ゾーンによって分離されてもよい。
【００８７】
[00112]  図４を参照して述べられているように、密な刻まれたラインパターンを有する第３の検証構造３３０は、ドーズ量変動に対して感応性であるが、コントラスト変動に対して実質的に不感応である。第１、第２、第３の検証構造は、互いに異なる感度プロファイルを有するため、コントラスト設定は、第３の検証構造について観察されるシフトの組合せから決定することができる。
【００８８】
[00113]  検証マーク４００の他の実施形態が、図１０Ａ〜１０Ｄに示されている。検証マーク４００は、第３の検証構造と共に延在してもよいが、別々に使用することもできる。図１０Ａは、リソグラフィ投影装置内で、所望のパターンに従って放射ビームをパターニングするように構成されたパターニングデバイスＭＡ上で、マトリクスで構成された複数の検証マーク４００を示す。１つのマーク４００が、図１０Ｂにおいてより詳細に示されている。ここに示されているように、マーク４００は、第１および第２の検証パターン４１３、４１４によって形成された第１の検証構造４１０を含む。第１および第２の検証パターン４１３、４１４は、図７Ｃの第１および第２の検証パターン３１３、３１４と同様である。図１０Ｂにおける線分Ｃ−Ｃによる断面である図１０Ｃに示されているように、第１および第２の検証パターン４１３、４１４は、検証マーク４００の平面に対して直交する軸４０５の方向で第１および第２のレベルｌｖ１、ｌｖ２で配置される。具体的には、第２の検証パターン４１４は、検証マーク４００の、幅Ｗおよび深さＤを有する溝内に配置される。図の実施形態では、溝は、１０００μｍの幅Ｗ、および３μｍの深さＤを有する。
【００８９】
[00114]  第２の検証パターン４１４は第１の検証パターン４１３と異なるレベルで配置されるため、第１の検証パターン４１３と第２の検証パターン４１４は、異なる焦点設定を有する。図１０Ｄは、検証パターン４１３、４１４、４１６、４１７間の隅部を概略的に示す。図１０Ｄに概略的に示されているように、第１の検証構造４１０の第１および第２の検証パターン４１３、４１４は、実質的に同じ向きを有する。
【００９０】
[00115]  焦点設定が、第１のレベルｌｖ１と第２のレベルｌｖ２のちょうど間のレベルが像平面上で正しく合焦されるようなものである場合には、第１の検証パターン４１３と第２の検証パターン４１４についての焦点面は、像平面からの、同じ大きさの偏差を有する。その場合には、結像されたパターンは、共通の基準位置を共用する。
【００９１】
[00116]  焦点設定が変更された場合、第１および第２の検証パターン４１３、４１４の像は、この基準位置から相互に反対の方向で離れることになる。その場合、第１の検証パターン４１３と第２の検証パターン４１４の像の、互いの相対変位は、焦点設定を示す。しかし、像の相対変位は、ドーズ量変動に対して実質的に不感応である。
【００９２】
[00117]  検証マーク４００は、やはり軸４０５の方向で、第１および第２の相互に異なるレベルｌｖ１、ｌｖ２で配置される追加の第１の検証構造のさらなる検証パターン４１６、４１７を含む。しかし、検証パターン４１６、４１７は、検証パターン４１３、４１４に対して９０度だけ回転される。これらのパターン４１６、４１７の像の相対変位は、焦点設定の第２の表示（indication）である。焦点システムＰＯが非点誤差を有する場合、パターン４１６、４１７の像についての相対変位は、パターン４１３、４１４の像についての相対変位と異なることになる。この情報を使用し、焦点システムＰＯを制御することができる。
【００９３】
[00118]  現在のドーズ量設定または現在の焦点設定を、第１の検証パターンと第２の検証パターンの像間での測定差検証から決定された後で、装置の設定および／またはパラメータを、ドーズ量設定または焦点設定を適合させるように調整することができる。
【００９４】
[00119]  図１１Ａを参照すると、第１の検証パターン５１３と第２の検証パターン４１４との焦点設定の差を実現するために、検証パターン５１３と検証パターン５１４が検証マーク内で、異なるレベルで配置されることが必要ではない。図１１Ａに示されているように、検証パターン５１３、５１４は、軸５５３に沿って、放射感応性層５５０上に、それぞれ異なる像平面５５１、５５２で結像させることができる。同様に、第２の検証構造の検証パターンは、複数の像平面を使用することにより、様々な焦点設定で結像させることができる。
【００９５】
[00120]  この場合には、実線５１４Ｂは、完全に反射性である点で、第１の連続的な光学特性を有し、背景は、放射すべてを吸収する点で、第１の光学特性と対照をなす第２の連続的な光学特性を有し、サブパターン付きライン５１４は、第１のエリア５１５と第２のエリア（残りのエリア）が互いに間に分配されたサブパターンを有する。第１のエリア５１５は、第１の光学特性を有し、したがってやはり反射性であり、第２のエリアは、第２の光学特性を有し、放射を吸収する。
【００９６】
[00121]  刻まれたライン５１４がサブラインに刻まれることは必要でない。刻まれたライン５１４Ａは、他のサブパターンに刻まれてもよい。図の実施形態では、サブパターン付きライン５１４Ａは、他の形で放射を吸収するエリア内で、反射ドット５１５の六角形アレイを含む。程度として、ドット間のピッチは、３〜１２λ／ＮＡの範囲内にあることができ、ドットのサイズは、１〜４λ／ＮＡの範囲内にあることができ、ただし、λは、使用される波長であり、ＮＡは、投影システムの開口数である。たとえば、１３．５ｎｍの波長λ、および０．５の開口数の場合、ドット間のピッチＤは、たとえば１６７ｎｍとすることができ、ドット直径は、たとえば５６ｎｍとすることができる。
【００９７】
[00122]  同様に、第２の検証構造６２０を、図１２に示されているように、マルチレベルの放射感応性層のところで結像させることができる。
【００９８】
[00123]  図７Ｃの部分に対応する第２の検証構造６２０の部分は、３００以上の参照番号を有する。図１１Ａの部分に対応する放射感応性層６５０の部分は、１００以上の参照番号を有する。この実施形態では、焦点設定の変化には、像平面６５１、６５２上の検証パターン６２３、６２４の像が同じ方向でシフトすることになる効果があることになる。したがって、これらの像の相対位置は、焦点設定から実質的に独立である。しかし、放射ドーズ量の変化、またはコントラストの変化は、検証パターン６２３および６２４の像のシフトを、それらの像平面６５１、６５２のところで、相互に反対の方向で引き起こすことになる。これにより、コントラスト設定が既知であるならば、焦点設定の不正確性に邪魔されることなしに、これらのパターン６２３、６２４の像の相対シフトからドーズ量を正確に決定することが可能になる。コントラスト設定が既知でない場合、ドーズ量設定は、相互に異なる感度プロファイルを有する２つの他の検証構造との組合せで決定することができる。
【００９９】
[00124]  図１３は、本発明による他の方法を示す。この方法によれば、焦点システム内の非点収差の存在を使用し、焦点設定を決定することができる。この方法によれば、互いに９０度だけ異なる向きを有する第１の検証パターン７１３と第２の検証パターン７１４を有する第１の検証構造７１０を有する検証マーク７００が使用される。第１の検証パターン７１３は、図７Ｃにおける検証パターン３１３と同様である。第２の検証パターン７１４は、９０度だけ回転されることを除いて、第１の検証パターン７１３と同様である。
【０１００】
[00125]  投影システムＰＯは、非点誤差を有する。これは、投影システムが、第１および第２の非点光学コンポーネントＰＯ１、ＰＯ２、たとえばレンズまたはミラーを有する点で達成される。通常動作中には、これらの光学コンポーネントＰＯ１、ＰＯ２は、互いの非点誤差を補償する位置で制御することができる。しかし、検証中には、それらの非点収差を使用し、以下のように焦点設定を決定することができる。
【０１０１】
[00126]  光学コンポーネントＰＯ１、ＰＯ２は、互いの非点誤差を少なくとも部分的に補償しない向きで制御される。次に、検証マーク７００が像平面７５０上に結像された場合、第１の検証パターン７１３と第２の検証パターン７１４は、それらの相互に異なる向きと、光学コンポーネントＰＯ内の残りの非点収差により、異なる焦点設定を有することになる。したがって、第１の焦点面ｆｐ１と第１の検証パターン７１３についての（７５０によって形成される）第１の像平面との差は、第２の焦点面ｆｐ２と第２の検証パターン７１４についての（やはり７５０によって形成される）第２の像平面との差と異なる。したがって、第１の検証パターン７１３の像と第２の検証パターン７１４の像は、基準位置からの異なるシフトを有することになる。この差は、平均焦点設定、すなわち、第１の検証パターン７１３と第２の検証パターン７１４に関する焦点設定の平均を示す。検証マーク７００は、互いに直交して、かつそれぞれの非点軸に対して実質的に４５度の角度で配向された追加の第１の検証パターンと追加の第２の検証パターンとを有する追加の第１の検証構造を有することができる。これらの追加のパターンは、実質的に同じ焦点設定を有するため、それらの像を使用し、ドーズ量およびコントラストを決定することができる。
【０１０２】
[00127]  図１４は、一定のドーズ量およびコントラスト設定について、検証マークの軸位置の関数としての、測定された検証オフセットに関する実曲線を示す。像平面内のパターンに関する焦点の軸位置は、パターンの軸位置と共に、実質的に、スケーリングされる一次関数として変動する。本実施形態では、一次関数は、約１／２０から１／５０のスケールファクタを有する。図１４は、左側で、パターン４１３の像のアライメントオフセットＯ４１３を、また右側で、パターン４１４の像のアライメントオフセットＯ４１４を示す。
【０１０３】
[00128]  また、図１４は、焦点設定が、第１の検証パターン４１３と検証パターン４１４のレベルのちょうど間のレベルが像平面２５０（図６）上で正しく合焦されるようなものである場合、２つの検証パターンがちょうど同じオフセットを有することを示す。
【０１０４】
[00129]  図１５は、焦点設定が変化Δで変更された場合、パターン４１３、４１４の像の検証のシフトを示す。
【０１０５】
[00130]  本発明による方法は、基準回折格子上で像によって反射された放射の、選択された回折次数を結像する検証システムを使用して、像の位置を測定することができる。
【０１０６】
[00131]  当業者なら、特許請求の範囲内で多数の変形形態を考えることが可能であろう。たとえば、相互に異なる感度プロファイルを有する検証構造は、相互に異なるサブパターンおよび／または相互に異なる密度を有するサブパターンを有する検証パターンを有する検証構造を用意することによって得ることができる。また、マルチレベルの検証構造は、相互に異なるレベルで配置された１対の検証パターンを備えることができる。その場合には、これらの検証パターンの像に対する効果の差から、情報を得ることができる。相互に異なるレベルを有する検証パターンは、反対の向きをさらに有することができる。そのような相互に反対の向きの検証パターンを有するマルチレベルの検証構造（第２のタイプのマルチレベルの検証構造）は、同じ向きの検証パターンを有するマルチレベルの検証構造（第１のタイプのマルチレベルの検証構造）と異なる感度プロファイルを有する。また、マルチレベルの検証構造は、別々に使用することも、他のタイプの別のマルチレベルの検証構造と組み合わせて使用することもできる。
【０１０７】
[00132]  上記では、本発明の特定の実施形態について述べたが、本発明は、述べられているものとは別の方法で実施することができることが理解されるであろう。たとえば、本発明は、上述の方法について説明する機械可読命令の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、あるいは、そのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（たとえば、半導体メモリ、磁気ディスク、または光ディスク）の形態をとることができる。
【０１０８】
[00133]  上記の説明は、制限するものでなく、例示的なものであるものとする。したがって、以下で述べられている特許請求の範囲から逸脱することなしに、述べられている本発明に修正を加えることができることが、当業者には明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図５】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１１Ｂ】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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