JP2017518533A - メトロロジターゲットの設計方法、メトロロジターゲットを有する基板、オーバーレイの測定方法、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度が十分に定義および制御されるとともに、プロセス誘発変動に対して強いオーバーレイターゲットおよびメトロロジレシピの設計方法を提供する。【解決手段】メトロロジターゲットはリソグラフィプロセスによって形成され、各ターゲットは下部格子および上部格子を備える。リソグラフィプロセスのオーバーレイ性能は、各ターゲットを放射で照射して回折放射の非対称性を観測することにより測定される。メトロロジレシピおよびターゲット設計のパラメータは、再現性よりむしろ、オーバーレイ測定の精度を最大にするように選択される。この方法は、（ｉ）上部格子により回折した放射を表す第１放射成分と（ｉｉ）上部格子および介在層を通り抜けた後に下部格子により回折した放射を表す第２放射成分との間から、少なくとも一つの相対振幅および相対位相を計算することを含む。上部格子の設計は、相対振幅が一つに近づくよう修正されてよい。メトロロジレシピの照明放射の波長は、相対位相がπ／２または３π／２に近づくよう調整できる。【選択図】図８

Description

この出願は、２０１４年６月２日に出願された米国仮特許出願第６２／００６，５２４号の利益を要求し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、例えばリソグラフィ技術によるデバイスの製造において用いることのできるメトロロジ用装置およびリソグラフィ技術を用いたデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板、通常は基板のターゲット部分に転写する機械である。リソグラフィ装置は例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いられる。この場合、例えばマスクまたはレチクルとも称されるパターニングデバイスが、集積回路の個々の層に形成されるべき回路パターンを形成するために使用されうる。このパターンが基板（例えばシリコンウェハ）の（例えばダイの一部、あるいは１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分に転写される。パターン転写は典型的には基板に形成された放射感応性材料（レジスト）層への結像による。一般に一枚の基板にはネットワーク状に隣接する一群のターゲット部分が含まれ、これらは連続的に露光される。

リソグラフィプロセスでは、例えばプロセス制御および検証のため、作り出した構造を測定することがしばしば望まれる。そのような測定のためのさまざまなツールが知られており、クリティカルディメンジョン(ＣＤ)測定のためにしばしば使用される走査電子顕微鏡や、デバイス内の２つの層のアライメント精度であるオーバーレイ測定のための専用ツールが含まれる。近年、リソグラフィ分野での使用のためにさまざま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、放射ビームをターゲット上に誘導し、散乱放射の一以上の特性、例えば、波長の関数としての単一反射角での強度、反射角の関数としての一以上の波長での強度、又は、反射角の関数としての偏光を測定して、ターゲットの対象となっている特性を決定することができる回折「スペクトル」を取得する。

公知のメトロロジ技術において、オーバーレイ測定結果は、ターゲットを回転するか、あるいは、照明モード又は結像モードを変更して−１次回折強度及び＋１次回折強度を別個に取得しながら、一定の条件下でターゲットを２回測定することで得られる。所与の格子のためにこれらの強度を比較することにより、格子の非対称性を測定が提供され、オーバーレイ格子中の非対称性はオーバーレイエラーの指標として用いることができる。

周知であるように、各製品およびプロセスは、それによってオーバーレイ測定が実行される、メトロロジターゲットの設計および適当なメトロロジ「レシピ」の選択に注意を要する。周知の作業方法は、例えば、「全測定不確実性（total measurement uncertainty）」またはＴＭＵなどにより測定される測定における再現性を向上することを目的としている。本発明者は、これらの周知の設計技術はある状況では完全に成功せず、それらの間では一致した測定結果をもたらすかもしれないが、実際の製造環境で可能なほどの精度ではないことを見いだした。

精度が十分に定義および制御されるとともに、プロセス誘発変動に対して強い（ロバストな）オーバーレイターゲットおよびメトロロジレシピの設計方法を提供することが望ましい。

第１実施形態は、リソグラフィプロセスによって形成されるメトロロジターゲットを設計する方法を提供する。各ターゲットを放射で照射して結果として生じる回折スペクトルの特定部分の非対称性を観測することにより、リソグラフィプロセスのオーバーレイ性能を測定できるように、各ターゲットが、基板の下層に形成される第１周期構造と、基板の上層の第１周期構造よりも上側に形成される第２周期構造とを備える。メトロロジレシピパラメータおよび設計パラメータの値は、再現性を最大にするよりむしろ、選択された値に従ったメトロロジターゲットがリソグラフィプロセスにより形成されて測定されるときにオーバーレイ測定の精度を最大にするように選択される。

別の実施形態では、リソグラフィプロセスによって形成されるメトロロジターゲットを設計する方法が提供される。各ターゲットを放射で照射して結果として生じる回折スペクトルの特定部分の非対称性を観測することにより、リソグラフィプロセスのオーバーレイ性能を測定できるように、各ターゲットが、基板の下層に形成される第１周期構造と、基板の上層の第１周期構造よりも上側に形成される第２周期構造とを備える。この方法は、オーバーレイを測定するために使用される照明放射の特性を表す一つ以上のメトロロジレシピパラメータを定義することと、ターゲットの設計を表す一つ以上の設計パラメータを定義することと、（ｉ）第２周期構造により回折したときの照明放射を表す第１放射成分と（ｉｉ）第２層を通り抜けて第１層に進んで第１層に戻った後に、第１周期構造により回折したときの照明放射を表す第２放射成分との間から、少なくとも一つの相対振幅および相対位相を計算することと、選択された値に従ったメトロロジターゲットがリソグラフィプロセスにより形成されて測定されるときにオーバーレイ測定の精度を最大にするように、計算された相対振幅および／または相対位相に基づいてメトロロジレシピパラメータおよび設計パラメータの値を選択することと、を備える。

本方法はさらに、選択されたパラメータ値に従って基板上にメトロロジターゲットを形成することを備えてもよい。

さらなる実施形態は、リソグラフィプロセスによって形成される複数のメトロロジターゲットが設けられた基板を提供する。各ターゲットを放射で照射して結果として生じる回折スペクトルの特定部分の非対称性を観測することにより、第１および第２周期構造間のアライメントを測定できるように、各ターゲットは、少なくとも、基板の下層に形成される第１周期構造と、上層の第１周期構造よりも上側に形成される第２周期構造とを備える。第２周期構造は、回折スペクトルの一部に対して低減された回折効率を有するよう形成された修正格子であり、第２周期構造により回折する放射成分の振幅は、第２層および一つ以上の介在層の物質を通って進むことにより弱められた第１周期構造により回折する放射成分の振幅と同じオーダーとなるよう弱められる。

本発明の更なる態様は、リソグラフィプロセスに使用するための一対のパターニングデバイス；リソグラフィプロセスを用いて一連の製品パターンが一連の基板に与えられるコンピュータプログラムプロダクトおよびデバイス製造方法であり、添付の請求項に全て規定されている。

本発明のさらなる特徴、効果は、本発明のさまざまな実施形態の構成および作用とともに添付の図面を参照して以下に詳細に説明される。本発明は、本明細書に記載された特定の実施形態に限定されないことを留意されたい。これらの実施形態は、単に説明のみを目的として本明細書に示されている。本明細書に含まれる技術に基づくさらなる実施形態は、当業者にとって明らかであろう。

添付の図面を参照して、例示のみを目的として本発明の実施形態について以下で説明する。
本発明の実施形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。

本発明の実施形態に係るリソグラフィックセル又はクラスタを示す図である、

図３（ａ）は本発明の実施形態に係るターゲットを第１の照明アパーチャ対を用いて測定する際に使用される暗視野スキャトロメータの概略図であり、図３（ｂ）は任意の方向の照明に対するターゲット格子の回折スペクトルの詳細図であり、図３（ｃ）は回折に基づくオーバーレイ測定にスキャトロメータを使用する際に別の照明モードを提供する第２の照明アパーチャ対を示し、図３（ｄ）は第１及び第２のアパーチャ対を組み合わせた第３の照明アパーチャ対を示す図である。

複数の格子ターゲットの公知の形態及び基板上の測定スポットの輪郭を示す図である。

図３のスキャトロメータで得られる、図４のターゲットのイメージを示す。

図３のスキャトロメータおよび本発明の第１実施形態に係る新規なメトロロジターゲットを用いたオーバーレイ測定のステップを表すフローチャートである。

一対のオーバーレイメトロロジターゲットの概略断面図である。

図７に示すようなターゲットを用いたメトロロジにおいて回折信号に寄与する第１および第２放射成分を示す図である。

回折に基づくオーバーレイメトロロジをこのようなターゲットに実行したときに得られるシミュレーションされた強度信号を示す図である。

実験により得られる対応する強度信号を示す図である。

回折に基づくオーバーレイメトロロジを実行したときの第１放射成分と第２放射成分の間の相対位相の影響を示す図である。

回折に基づくオーバーレイメトロロジの分析において、係数Ｋへの相対位相の影響を示す図である。

オーバーレイメトロロジのための信号品質指標の計算に用いられる値を示す図である。

オーバーレイメトロロジターゲットの設計において上部格子を修正することにより信号コントラストの改善を示す図である。

本発明の実施形態に係る設計方法の一例のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る設計方法の一例のフローチャートである。

図１５の方法により設計されたオーバーレイメトロロジターゲットにおいて上部格子強度の変動により３つの異なる品質指標がどのように影響を受けるかを示すグラフである。

図１５の方法で用いられる、メトロロジターゲットの数学的モデルへの摂動の導入を示す図である。

照射波長に対する６つのパラメータのグラフを示し、図１５および図１６の方法でメトロロジレシピを設計するプロセスを示す図である。

大きなターゲットと図３のスキャトロメータの瞳イメージセンサを用いた本発明の別の実施形態を示す図である。 大きなターゲットと図３のスキャトロメータの瞳イメージセンサを用いた本発明の別の実施形態を示す図である。

本明細書は、本発明の特徴を組み込んだ一つ以上の実施形態を開示している。開示された実施形態は、単に本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲は、開示された実施形態に限られない。本発明は、この文書に添付された特許請求の範囲によって定義される。

本明細書において「一実施形態」、「実施形態の一実施例」とは、説明した実施形態が特定のフィーチャ、構造、または特徴を含んでいてもよいことを表すが、すべての実施形態がその特定のフィーチャ、構造、または特徴を必ずしも含んでいるわけではない。さらにまた、上記のフレーズは必ずしも同じ実施形態を指すものではない。さらに、特定のフィーチャ、構造、または特徴を一実施形態に関して説明するとき、明示的に説明しようがしまいが、他の実施形態に関してそのような特定のフィーチャ、構造、または特徴を作用させることは、当業者の知識の範囲内であるとして理解すべきである。

本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明の実施形態は、また、一つ以上のプロセッサにより読み込まれ、実行されるコンピュータ読み取り可能媒体に記憶されたインストラクションとして実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能媒体は、機械により読み取り可能な形式の情報を記憶または伝送するメカニズムを含んでもよい（例えば、コンピュータデバイス）。例えば、コンピュータ読み取り可能媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）；ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）；磁気ディスク記憶媒体；光記憶媒体；フラッシュメモリ装置；電気的、光学的、音響的またはその他の形式の伝搬信号などである。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、インストラクションは、特定の動作を実行できるものとして、ここで説明されてもよい。しかしながら、このような説明は、単に便宜上のためだけであり、このような動作は、実際は、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、インストラクションなどを実行するコンピュータデバイス、プロセッサ、コントローラ、その他のデバイスによって生じるものであると理解すべきである。

本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明の実施形態を実装可能である例示的な環境を提示することが有益である。

図１は、リソグラフィ装置ＬＡを模式的に示す。この装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＤＵＶ放射）を調整するよう構成された照明系（照明器）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持し、パターニングデバイスをあるパラメータに従って正確に位置決めするよう構成された第１位置決め装置ＰＭに接続されているパターニングデバイス支持部または支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えば、レジストでコーティングされたウェハ）Ｗを保持し、基板をパラメータに従って正確に位置決めするよう構成された第２位置決め装置ＰＷに接続されている基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡにより放射ビーム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含む）ターゲット部分Ｃに投影するよう構成されている投影系（例えば屈折投影レンズ系）ＰＳと、を含む。

照明系は、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、あるいは他の種類の光学素子などの各種の光学素子、またはこれらの組合せを含み得るものであり、放射の向きや形状を整え、あるいは放射を制御するためのものである。

パターニングデバイス支持部は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、およびパターニングデバイスが真空環境で保持されるか否か等のその他の条件に応じた方式でパターニングデバイスを保持する。パターニングデバイス支持部は、機械的固定、真空固定、静電固定、またはパターニングデバイスを保持するその他の固定技術を用いてもよい。パターニングデバイス支持部は、例えばフレームまたはテーブルであってもよく、これらは固定されていてもよいし必要に応じて移動可能であってもよい。パターニングデバイス支持部は、パターニングデバイスが例えば投影系に対して所望の位置にあることを保証してもよい。本明細書における「レチクル」または「マスク」なる用語の使用は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同じ意味と見なしてよい。

本明細書において「パターニングデバイス」なる用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するために放射ビーム断面にパターンを与えるのに使用される何らかのデバイスについて言及するものとして広義に解釈される。放射ビームに付与されたパターンは、基板のターゲット部分に望まれるパターンに厳密に一致していなくてもよい。例えば、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がパターンに含まれていてもよい。一般に、放射ビームに付与されたパターンは、ターゲット部分に生成される集積回路等のデバイスにおける特定の機能層に対応する。

パターニングデバイスは透過型であっても反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、例えばマスクやプログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルなどがある。マスクはリソグラフィの分野では周知であり、バイナリマスクやレベンソン型位相シフトマスク、ハーフトーン型位相シフトマスク、更に各種のハイブリッド型マスクが含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例としては、小型のミラーがマトリックス状に配列され、各ミラーが入射してくる放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾斜されるというものがある。これらの傾斜ミラーにより、マトリックス状ミラーで反射された放射ビームにパターンが付与されることになる。

本明細書で使用される「投影系」という用語は、使用される露光光あるいは液浸や真空の利用などの他の要因に関して適切とされるいかなる投影系をも包含するよう広く解釈されるべきである。投影系には例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気的光学系、電磁気的光学系、静電的光学系、またはこれらの任意の組み合わせなどが含まれる。以下では「投影レンズ」という用語は、より一般的な用語である「投影系」と同義に用いられ得る。

ここに図示されるのは、（例えば透過型マスクを用いる）透過型のリソグラフィ装置である。これに代えて、（例えば上述のようなプログラマブルミラーアレイまたは反射型マスクを用いる）反射型のリソグラフィ装置を用いることもできる。

リソグラフィ装置は２つ以上（２つの場合にはデュアルステージと呼ばれる）の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を備えるタイプのものであってもよい。このような「多重ステージ型」の装置においては追加されたテーブルは並行して使用されるか、あるいは１以上のテーブルで露光が行われている間に他の１以上のテーブルで準備工程を実行するようにしてもよい。

また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の高い液体、たとえば水で覆われ、それにより投影系と基板との間の空間が充填されるタイプの装置であってもよい。液浸液は例えばマスクと投影系との間などの、リソグラフィ装置の他の空間に与えられてもよい。液浸技術は、投影系の開口数を大きくするため技術として周知である。本明細書で使用される「液浸（immersion）」という用語は、基板などの構造が液体の中に沈められなければならないことを意味するものではなく、むしろ露光中投影系と基板との間に液体がある程度のことを意味するものである。

図１に示されるように、照明器ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば光源がエキシマレーザである場合には、光源とリソグラフィ装置とは別体であってもよい。この場合、光源はリソグラフィ装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは光源ＳＯから照明器ＩＬへとビーム搬送系ＢＤを介して受け渡される。ビーム搬送系ＢＤは例えば適当な方向変更用のミラーおよび／またはビームエキスパンダを含む。あるいは光源が例えば水銀ランプである場合には、光源はリソグラフィ装置に一体に構成されていてもよい。光源ＳＯと照明器ＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射系と総称される。

照明器ＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを含んでもよい。一般には、照明器の瞳面における強度分布の少なくとも半径方向外径および／または内径の大きさ（通常それぞれ「シグマ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）」、「シグマ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）」と呼ばれる）が調整される。加えて照明器ＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの種々の他の要素を含んでもよい。照明器はビーム断面における所望の均一性および強度分布を得るべく放射ビームを調整するために用いられる。

放射ビームＢは、パターニングデバイス支持部（例えばマスクテーブルＭＴ）に保持されるパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射して、当該パターニングデバイスによりパターンが付与される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを通過した放射ビームＢは投影系ＰＳに進入する。投影系ＰＳはそのビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束する。第２の位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、２Ｄエンコーダ、静電容量センサなど）により基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。基板テーブルＷＴは例えば放射ビームＢの経路上に異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように移動される。同様に、第１の位置決め装置ＰＭおよび他の位置センサ（図１には明示せず）は、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を正確に位置決めするのに使用されうる。この位置決めは例えばマスクライブラリからのマスクの機械検索後や走査中に行われる。一般に、パターニングデバイス支持部（例えばマスクテーブル）ＭＴの移動は、第１の位置決め装置ＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗い位置決め用）およびショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により実現されうる。同様に基板テーブルＷＴの移動は、第２の位置決め装置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されうる。ステッパでは（スキャナとは異なり）、パターニングデバイス支持部（例えばマスクテーブル）ＭＴは、ショートストロークのアクチュエータにのみ接続されているか、あるいは固定されていてもよい。

パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡと基板Ｗとは、マスク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を用いてアライメントされてもよい。図においては基板アライメントマークが専用のターゲット部分を占拠しているが、アライメントマークはターゲット部分間のスペースに配置されてもよい（これはスクライブライン・アライメントマークとして公知である）。同様に、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに複数のダイがある場合に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。デバイスフィーチャの間において、小アライメントマーカがダイ内に含まれてもよい。その場合、マーカはできるだけ小さく、且つ隣接するフィーチャと異なる結像または処理条件を必要としないことが望ましい。

図示の装置は様々なモードで使用され得る。スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間、パターニングデバイス（例えばマスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期して走査される（すなわち単一動的露光）。パターニングデバイス（例えばマスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影系ＰＳの拡大（縮小）特性および像反転特性により定められてもよい。スキャンモードでは露光フィールドの最大サイズが単一動的露光でのターゲット部分の（非走査方向の）幅を制限し、走査移動距離がターゲット部分の（走査方向の）長さを決定する。当技術分野で周知のような、他のタイプのリソグラフィ装置および動作モードも可能である。例えば、ステップモードが知られている。いわゆる「マスクレス」リソグラフィでは、プログラマブルパターニングデバイスが静止してしかしながら変化するパターンとともに保持され、基板テーブルＷＴが移動および走査される。

上記で記載した使用モードを組み合わせて動作させてもよいし、各モードに変更を加えて動作させてもよいし、さらに全く別の使用モードでリソグラフィ装置を使用してもよい。

リソグラフィ装置ＬＡは、いわゆるデュアルステージタイプで、２つの基板テーブルＷＴａ、ＷＴｂおよび２つのステーション、すなわち、露光ステーションおよび測定ステーションを有し、それらの間で基板テーブルを交換することができる。１つの基板テーブル上の１つの基板を露光ステーションで露光している間に、測定ステーションで別の基板を他の基板テーブル上に載せ、さまざまな予備工程を実行することができる。予備工程は、レベルセンサＬＳを使用して基板の表面制御をマッピングすることと、アライメントセンサＡＳを使用して基板上のアライメントマーカの位置を測定することを含んでよい。

図２に示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソグラフィセルＬＣの一部を形成している。リソグラフィセルは、リソセル（lithocell）またはクラスタ（cluster）とも称され、基板に露光前プロセスおよ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ディベロッパＤＥ、チルプレートＣＨ、およびベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラー、つまりロボットＲＯは、入力／出力ポートＩＯ１，ＩＯ２から基板を持ち上げ、これを異なるプロセス装置間で移動させ、これをリソグラフィ装置のローディングベイＬＢへと送出する。これらの装置は、往々にしてまとめてトラックと呼ばれ、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にある。トラック制御ユニットＴＣＵ自体は、監視制御システムＳＣＳにより制御される。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、様々な装置を操作して、スループットおよび処理効率を最大限にすることができる。

周知のスキャトロメータの例は、米国特許出願公開第２００６／０３３９２１Ａ１号および米国特許出願公開第２０１０／２０１９６３Ａ１号に記載されたタイプの角度分解スキャトロメータを含む。このようなスキャトロメータで使用されるターゲットは、例えば４０μｍ×４０μｍの比較的大きい格子であり、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、格子は満たされない）。回折次数の暗視野検出を用いた回折に基づくオーバーレイメトロロジにより、より小さいターゲット上のオーバーレイ測定が可能となる。暗視野メトロロジの例を、国際特許出願第２００９／０７８７０８号および国際特許出願第２００９／１０６２７９（ＰＣＴ／ＥＰ第０９／００１２７１号、２００９年２月２３日に出願、現在の優先日には未公開）に見ることができ、これらの文献の全体が参照により本明細書に組み込まれる。この技術をさらに発展させたものが、米国特許出願公開第２０１１／００２７７０４Ａ号、米国特許出願公開第２０１１／００４３７９１Ａ号、米国特許出願公開第２０１２／００４４４７０Ａ号、米国特許出願公開第２０１２／０１２３５８１Ａ号、米国特許出願公開第２０１３／０２５８３１０Ａ号および米国特許出願公開第２０１３／０２７１７４０Ａ号並びに米国特許出願６１／６５２，５５２号および米国特許出願６１／８０３，６７３号に記載されている。これらのターゲットは、照明スポットよりも小さくすることが可能であり、ウェハ上の製品構造により囲まれてよい。複合格子ターゲットを用いて、一つの像中で複数の格子を測定できる。全てのこれらの出願の内容も参照により組み込まれる。本発明の実施形態において好適なメトロロジ装置（スキャトロメータ）を図３（ａ）に示す。格子ターゲットＴおよび回折光線が図３（ｂ）により詳細に図示されている。装置およびその形式および使用法のバリエーションの詳細が米国特許出願公開第２０１１／０２７７０４号および上述の他の先行特許出願で与えられる。それらの先行特許、出願公開、および出願が参照により本明細書に組み込まれる。光軸が点線Ｏで表されている。光軸は装置にわたっていくつかの分岐を有する。この装置において、放射源１１（例えば、キセノンランプ）によって放出される光は、レンズ１２、１４および対物レンズ１６を備える光学系によって、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配置の二重シーケンスに配置される。基板イメージを検出器に与えるものであれば、異なるレンズ配置を用いることができ、同時に空間周波数フィルタリングのための中間瞳面のアクセスを可能とする。従って、放射が基板に入射する角度範囲は、基板面の空間スペクトルを与える面、ここでは（共役）瞳面と称される、に空間強度分布を規定することによって選択することができる。特に、これは、適切な形態のアパーチャプレート１３をレンズ１２とレンズ１４との間の、対物レンズの瞳面の背面投影像である面に挿入することによって実現することができる。図示の実施例において、アパーチャプレート１３は、選択された異なる照明モードを可能とする、符号１３Ｎおよび１３Ｓが付された別の形を有する。本実施例のアパーチャプレートは、様々な軸外照明モードを形成する。第１照明モードでは、アパーチャプレート１３Ｎは、説明の便宜上「北」と標記された方向から軸外照明を提供する。第２照明モードでは、アパーチャプレート１３Ｓは、「南」と標記された反対の方向から同様の照明を提供するために用いられる。異なるアパーチャを用いた他の照明モードも可能である。所望の照明モード外の不要な光は所望の測定信号と干渉するため、瞳面の残りの部分は暗いことが望ましい。

図３（ｂ）に示されるように、格子ターゲットＴは、基板Ｗとともに、対物レンズ１６の光軸Ｏに対して直交するように設置される。光軸Ｏから外れた角度でターゲットＴに入射する照明Ｉの光線は、ゼロ次光線（実線０）および２つの１次光線（一点鎖線＋１および二点鎖線−１）を生じさせる。オーバーフィルされた小ターゲット格子の場合、これらの光線は、メトロロジターゲットＴおよび他のフィーチャを含む基板の領域を覆う多数の平行光線の一つにすぎないことを忘れてはならない。複合格子ターゲットが設けられる場合、ターゲット内のそれぞれ個別の格子がそれぞれの回折スペクトルを生じさせる。プレート１３内のアパーチャは（有効な光量を受け入れるのに必要な）有限の幅をもつため、実際には入射光線Ｉがある範囲の角度を占めており、回折光線０および＋１／−１はある程度拡散される。小ターゲットの点広がり関数によれば、＋１および−１の各次はさらに一定の角度範囲に拡散され、図示されるような一本の理想的な光線とはならない。ここで、格子ピッチおよび照射角は、対物レンズに入射する１次光線が中心光軸と近接して並ぶように設計または調整され得ることを留意されたい。図３（ａ）および図３（ｂ）に図示される光線はある程度軸外に表されているが、これは、単にそれらを光線を図中でより容易に区別できるようにするためである。

少なくとも基板Ｗ上のターゲットにより回折した０次および＋１次は、対物レンズ１６により集光され、ビームスプリッタ１５を介して誘導されて戻る。図３（ａ）に戻ると、北（Ｎ）および南（Ｓ）と標記された正反対にあるアパーチャを指定して、第１および第２照明モードの両方が図示されている。入射光Ｉが光軸の北側から来る場合、アパーチャプレート１３Ｎを用いて第１照明モードが適用されるときに、＋１（Ｎ）と標記された＋１次回折光線が対物レンズ１６に入射する。それに対して、アパーチャプレート１３Ｓを用いて第２照明モードが適用されるとき、（−１（Ｓ）と標記された）−１次回折光線がレンズ１６に入射する光線となる。

第２ビームスプリッタ１７は、回折ビームを２つの測定分岐に分割する。第１の測定分岐では、光学系１８が、ゼロ次および１次回折ビームを用いて第１センサ１９(例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ)上にターゲットの回折スペクトル(瞳面イメージ)を形成する。各回折次がセンサ上の異なる点に当たるため、イメージ処理によって各次数を比較対照することができる。センサ１９によって捕捉された瞳面イメージは、メトロロジ装置を焦点合わせするため、および／または、１次ビームの強度測定値を正規化するために使用することができる。瞳面イメージは、再構築といった数多くの測定目的だけでなく、非対称性測定のために使用することもできるが、これらは本開示の主題ではない。後述の第１実施例は、第２の測定分岐を用いて非対称性を測定する。

第２の測定分岐では、光学系２０，２２がセンサ２３(例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ)上に基板Ｗ上のターゲットのイメージを形成する。第２の測定分岐では、瞳面と共役な面内にアパーチャ絞り２１が設けられる。アパーチャ絞り２１は、ゼロ次回折ビームを遮断してセンサ２３上に形成されるターゲットのイメージが−１次または＋１次ビームのみから形成されるようにする機能をもつ。センサ１９および２３によって捕捉されたイメージは、イメージプロセッサ・コントローラＰＵに出力される。このイメージプロセッサ・コントローラＰＵの機能は、どのような種類の測定が行われているかに依存する。本明細書において「イメージ」という用語は広い意味で用いられていることに注意する。そのため、格子ラインのイメージは、−１次および＋１次のどちらか一方しか存在しない場合、形成されない。

図３に示されるアパーチャプレート１３および視野絞り２１の特定の形態は単なる例示である。本発明の別の実施形態においては、ターゲットの軸上照明が用いられ、軸外アパーチャを有するアパーチャ絞りを使って実質的に１つの１次回折光のみをセンサに通す。
（１３および２１で示されるアパーチャはその場合に効果的に交換される。）さらに別の実施形態では、(図３には示されない)２次、３次およびさらに高次のビームを、１次ビームの代わりに、または、１次ビームに加えて、測定に用いることができる。

これらの異なる種類の測定に適合可能な照明とするために、アパーチャプレート１３は、ディスクの周りに形成された多数のアパーチャパターンを備えてよく、このディスクが回転することで所望のパターンが所定の位置に配置される。代替的にあるいは付加的に、プレート１３のセットを設けてこれを交換することで同じ効果を達成することも可能である。変形可能ミラーアレイ、透過型空間光モジュレータといった、プログラマブル照明デバイスを使用することもできる。照明モードを調節する別の方法として、可動ミラーまたはプリズムを使用することもできる。

アパーチャプレート１３との関連で説明したとおり、瞳絞り２１を変更すること、または、異なるパターンを有する瞳絞りで代用すること、または、固定視野絞りをプログラム可能な空間光変調器で置き換えることにより、結像のための回折次数の選択を代替的に達成することができる。この場合、測定光学系の照明側は一定とすることができ、その一方、結像側が第１および第２のモードを持つことになる。事実上、３種類の測定方法があり、それぞれに利点および欠点がある。１つの方法では、照明モードを変更して異なる次数を測定する。別の方法では、結像モードを変更する。第３の方法では、照明モードおよび結像モードは変更しないが、ターゲットを１８０度回転させる。それぞれの場合で、所望の効果は同じ、すなわち、ターゲットの回折スペクトルにおいて互いに対称な非ゼロ次回折放射の第１および第２の部分を選択することである。

本実施例において結像に用いられる光学系は、視野絞り２１によって制限される広い入射瞳を有するが、他の実施形態または用途においては、結像システム自身の入射瞳のサイズが所望の次数に制限することができる程度の小ささであり、したがって、視野絞りとして機能してもよい。図３（ｃ）および図３（ｄ）には、異なるアパーチャプレートが示され、以下でさらに説明するとおりこれらを使用することもできる。

典型的には、ターゲット格子は、南北または東西に延びるその格子ラインに位置合わせされる。つまり、格子は、基板ＷのＸ方向またはＹ方向に位置合わせされる。アパーチャプレート１３Ｎまたは１３Ｓは、(設定によりＸまたはＹの)一方向に向けられた格子を測定するためだけに使用することができることに注意する。直交格子の測定のために、ターゲットの９０度および２７０度の回転を実施してもよい。しかし、より簡便には、図３（ｃ）に示されるアパーチャプレート１３Ｅまたは１３Ｗを用いて、東または西からの照明を照明光学系に設けることである。アパーチャプレート１３Ｎ〜１３Ｗは別個に形成して交換可能とすることができ、あるいは、９０度、１８０度または２７０度回転可能な単一のアパーチャプレートとしてもよい。既に述べたとおり、図３（ｃ）に記載の軸外（オフアクシス）アパーチャを、照明アパーチャプレート１３に設ける代わりに、視野絞り２１に設けることもできる。その場合、照明は軸上（オンアクシス）となる。

図３（ｄ）は、第１および第２の照明モード対を組み合わせるために用いることができる第３のアパーチャプレート対を示す。アパーチャプレート１３ＮＷは北および東にアパーチャを有し、アパーチャプレート１３ＳＥは南および西にアパーチャを有する。これらの異なる回折信号間のクロストークがそれほど大きくなければ、Ｘ格子およびＹ格子の両方の測定を、照明モードを変更することなく行うことができる。さらに様々なアパーチャプレート１３Ｑが図２０および図２１の実施例に示される。
回折に基づくオーバーレイ測定−イントロダクション

図４は、周知の手法にしたがって基板Ｗ上に形成された複合メトロロジターゲットを示す。この複合ターゲットは、メトロロジ装置の照明ビームによって形成される測定スポット３１内にそのすべてが入るように互いに近接して位置決めされた４つの個別の格子３２〜３５を備える。これらの格子のそれぞれがメトロロジターゲットである。したがって、４つの格子はすべて同時に照明され、同時にセンサ１９および２３上に結像される。オーバーレイ測定に特化した例では、格子３２〜３５は、それら自身が、基板Ｗ上に形成される半導体デバイスの異なる層にパターン付けされた格子を重ね合わせることによって形成された複合格子である。複合格子の異なる部分が形成された層と層の間のオーバーレイ測定を容易にするため、格子３２〜３５は異なるバイアスされたオーバーレイオフセットを有してよい。また、入射する放射をＸおよびＹ方向に回折するように、格子３２〜３５は、図示されるようにその向きが異なっていてもよい。一実施例では、格子３２および３４は、それぞれ＋ｄ、−ｄのバイアスをもつＸ方向格子である。これは、格子３２は、その重なりあう成分として、各成分がその公称位置に正確に印刷された場合、一方の成分が他方の成分に対して距離ｄだけオフセットされるように配置された成分を有することを意味する。格子３４は、その成分として、完全に印刷された場合、第１の格子などと反対方向にｄのオフセットが生じるように配置された成分を有する。格子３３および３５は、それぞれ＋ｄおよび−ｄのオフセットを有するＹ方向格子である。４つの格子が図示されているが、別の実施形態においては、所望の精度を得るためにより大きなマトリックスが必要となることもあり得る。例えば、９つの複合格子からなる３×３アレイは、−４ｄ、−３ｄ、−２ｄ、−ｄ、０、＋ｄ、＋２ｄ、＋３ｄ、＋４ｄのバイアスを有し得る。これらの格子の別個のイメージを、センサ２３によって捕捉されるイメージにおいて特定することができる。

各ターゲットを生成するために、少なくとも２層に格子パターン（周期的構造）が形成され、各層のパターンはレチクルなどのパターニングデバイスにより規定されることを理解されたい。図４の実施例では、４つ全ての格子が同じ対の層に形成されることを想定しているが、これは一つのオプションにすぎない。必要に応じて、層１および層２間のオーバーレイを測定するために格子３２および３４を形成することができ、一方で、格子３３および３５は異なる層間、例えば層３および層４の間のオーバーレイを測定できる。

図５は、図３の装置において図４のターゲットを使用し、図３（ｄ）のアパーチャプレート１３ＮＷまたは１３ＳＥを使用することにより、センサ２３上に形成され、且つ、センサ２３によって検出され得るイメージの一例を示す。瞳面イメージセンサ１９は、異なる個々の格子３２〜３５を分解することができないが、イメージセンサ２３は分解できる。クロスハッチングされた四角形４０は、センサ上のイメージフィールドを表しており、この中で、基板上の照明されたスポット３１が対応する円形領域４１に結像されている。フィールドは暗いことが理想的である。この暗視野イメージ内において、四角形領域４２〜４５は、個別の格子３２〜３５のイメージを表している。格子が製品領域内に位置している場合、製品フィーチャもこのイメージフィールドの周辺部に認められることがある。図５の暗視野イメージ内には一つの複合格子ターゲットだけが図示されているが、実際にはリソグラフィにより製造される半導体デバイスまたは他のプロダクトは多くの層を有しており、異なる対の層間でオーバーレイ測定がなされるべきである。対の層間の各オーバーレイ測定において、一つ以上の複合格子ターゲットが必要とされ、それ故に他の複合格子ターゲットがイメージフィールド内に存在してよい。イメージプロセッサ・コントローラＰＵは、パターン認識を用いてこれらのイメージを処理し、格子３２〜３５の別個のイメージ４２〜４５を特定する。

格子の別々のイメージが特定されると、例えば、特定された領域内の選択されたピクセル強度値を平均または合計することにより、それら個々のイメージの強度を測定することが可能になる。イメージの強度および／またはその他の特性は互いに比較することができる。これらの結果を組み合わせてリソグラフィプロセスのさまざまなパラメータを測定することができる。オーバーレイ性能は、そのようなパラメータのうちの重要な一例であり、強度を比較することにより、オーバーレイ測定として用いられ得る非対称性が明らかとなる。非対称性およびそれ故オーバーレイを測定するための別の技術では、瞳面イメージセンサ１９が用いられる。このセンサを用いた実施例が図２０および図２１を参照して後述される。
回折に基づくオーバーレイでの信号形成

イントロダクションで説明した種類のエラーの原因を理解するために、まずオーバーレイ測定の原点を考慮し、さらに、計算で用いられる信号が回折に基づくオーバーレイメトロロジにおいてどのように用いられるかを詳細に考慮することが有効である。上述したように、オーバーレイの測定は、適切な照明の下でターゲットにより形成される回折スペクトルの反対側部分の間の非対称性を観察することに基づく。一部分は、高次の回折放射を備え、これはゼロ次ではないことを意味する。これらの例で選択された部分は実質的に１次から成るが、必要であればさらに高次を含むことができる。

図７は、一対のオーバーレイ格子ターゲットの断面を示す。これらは、例えば、図４に図示される形の複合ターゲットにおけるターゲット３２および３４であってよい。下部格子は、基板Ｗ上の層Ｌ１に形成されるフィーチャである周期的構造を備える。同じピッチＰを有する上部格子が上層Ｌ２に形成されている。上部格子と下部格子との間の変位Ｘは、測定されるべきオーバーレイＯＶとプログラムされたオフセット（この例では＋ｄまたは−ｄ）の組み合わせである。図６のステップ５における各格子に対し、＋１次回折信号と−１次回折信号の強度を差し引くことにより、非対称性ΔＩが計算される。これらの回折信号は、以下の式に示すように、係数Ｋによって変位Ｘに関連させることができる。

ここで、ＯＶおよびｄはピッチＰよりも非常に小さいと仮定されている。オーバーレイＯＶは、以下の式により示されるように、異なるオフセットに対する非対称性測定の組み合わせから計算される。

上記の式は周知であり実際に適用されているが、性能は、例えば照射光の波長および変更を規定する、最良のメトロロジの「レシピ（recipe）」にも依存する。一般的に最良のレシピは実験によって決まる。本発明者が認識したところでは、原則からどのような非対称回折信号かを再検討することにより、後述のターゲット設計およびレシピ選択方法により、測定されたオーバーレイにおけるエラーの原因を明らかにすることができ、解決することができる。特に、測定品質を決定するために通常使用される基準が、場合によっては最も正確な測定を与えない可能性があることが示される。

図８は、入射放射線（中心ビーム８００）が層Ｌ１，Ｌ２内の下部格子および上部格子と相互作用する様子を模式的に示す。各層は、例えば、上部格子により回折される＋１次および−１次ビーム８０２−および８０２＋並びに下部格子により回折されるビーム８０４−および８０４＋を含む、それぞれの回折スペクトルを発生させる。これらの放射成分は、遠視野（ファーフィールド）で互いに干渉して回折信号を生じさせ、この信号は検査装置により測定される。この実施例によれば、上部格子で回折した放射８０２＋は、振幅Ａおよび位相αを有し、一方、回折スペクトルの反対部分に相当する上部格子で回折した放射８０２−は、振幅Ａおよび位相−αを有する。下部格子で回折した放射８０４−および８０４＋は両方とも、振幅Ｂおよび位相βにより規定される。この表現形式においては、位相αはＸ／Ｐに比例し、これは測定されるべき格子シフトである。パラメータＡ，Ｂおよびβは、格子、層の介在「スタック」、および適用される測定レシピの特性に完全に依存する。簡単に言えば、位相βは、放射が、下部格子自身と相互作用する前およびその後に、上部格子および任意の介在層を通過する必要性に起因する位相遅延を表す。

これら２つの放射成分間の干渉に関して検出強度を表す場合、以下の式のように書くことができる。

図９は、一実施例のターゲットにおける、αに対する強度Ｉ_＋１およびＩ_−１の計算値を示す。両方の信号がノンゼロ平均値付近を基準とした正弦波形状を有していることに注する。この実施例におけるβの値は、図示のように、シフトＸに対して１．１４ラジアンである。βの重要性については以下でさらに説明する。

図１０は、実際の製品から測定された強度Ｉ_＋１およびＩ_−１の測定値を示す。計算値とよく一致していることが分かる。図９および図１０のグラフを見ると、信号は良好なコントラストを示している。すなわち、それらは変位Ｘへの強い依存を示しており、正確なオーバーレイ測定をもたらすことが期待される。残念なことに、このような良好なコントラストは、全ての実測定で明らかではない。このような信号Ｉ_＋１またはＩ_−１に関するコントラスト値ＣＴは、以下の式により定義することができる。

Ｉ_ｍａｘおよびＩ_ｍｉｎは、正弦波変化に関する関連強度信号の最大値および最小値である。ＣＴは、ゼロから理論的最大値である１まで変動する。上部格子信号および下部格子信号間の干渉結果をモデリングした上記式においては、αが全サイクルにわたって変化するとき、ｃｏｓ（β＋α）またはｃｏｓ（β−α）の項は、＋１から−１まで変化する。本発明者は、Ａ＝Ｂのときに、測定強度信号の良好なコントラストが得られることを見いだした。簡単に述べられているが、この依存関係は、従来技術においては必ずしも明確に認識されていなかった、またはターゲット設計を向上するのに適用されていなかった。これは、興味深い観測につながる。実際のターゲットにおいて、値Ｂは、通常、Ａと比べて非常に小さい。これは、新しく作られたレジスト材料に形成され、他の材料により覆われていない上部格子が非常に強いＡの値を与えるのに対して、下部格子の放射成分が介在物質層を二回通過しなければならないためである。本明細書に開示される方法は、上部格子が製品層に形成される場合には、「エッチング後（after-etch）」のオーバーレイメトロロジに適用することもできる。

本発明者は、Ａ＝Ｂのときにだけ最良のコントラスト（ＣＴ＝１．０）を得ることができることを見いだした。イントロダクションおよび請求項の言葉では、すなわち、第１放射成分と第２放射成分の相対振幅ＲＡ＝Ａ÷Ｂが１である。信号の相対振幅が２（または１／２）の場合、ＣＴは０．８に減少する。ＲＡが４の場合、ＣＴは０．５直下であり、ＲＡが１０の場合、ＣＴはわずか０．２である。

その結果として、観測される回折信号に可能な限り強力に貢献するよう各格子を作るのではなく、埋設された下部格子とより同等の貢献をするよう格子を作ることが目標であるという、オーバーレイメトロロジターゲット用の設計方法が提案される。これは、以下に説明するように、格子の一つ（通常、上部格子）を著しく「弱体化（weakening）」することを含んでよい。

相対振幅ＲＡによりとても強く影響される各強度信号のコントラストに加えて、上記の式は、これから説明するように、相対位相βの強い影響力を明らかにする。本明細書に開示されたターゲット設計方法（より正確には、ターゲットおよびレシピ設計方法）は、βの値を最適化しようとする。

図１１は、シフトＸに対する強度信号Ｉ_＋１とＩ_−１との間の位相関係を示しており（都合のよいように位相αに関して表されている）、それらの相対位相の固定成分βが半周器にわたって変化したときのものである。良好な品質測定のために、Ｘが変化したときに、強度は異なった挙動を示さなければならない。しかしながら、グラフが示すように、βがπ／２付近のときに異なった挙動が存在しているが、βがゼロ付近の場合には完全に欠けている。従って、たとえ各信号のコントラストＣＴが非常に高くても、オーバーレイ測定が依存する異なった挙動も、相対位相βに非常に依存する。本発明者は、βの値のために、ある製造の場合におけるメトロロジの問題を認識した。

このβと測定品質の関係は、分析的にも導き出すことができる。上記から、観測された強度値の非対称性ΔＩからのオーバーレイ測定ＯＶの計算は、係数Ｋに依存することを思い出されたい。以下の式は、上記で定義されたパラメータＡ，Ｂおよびβに関して、Ｋの値を導き出す。式を簡略化するために、Ｘ＜＜Ｐと仮定されており、その結果、ｓｉｎ（α）を２πＸ／Ｐで近似することができる。

図１２は、導き出された式により計算された、βに対するＫの値をプロットしたものである。βがゼロまたはπ付近のとき、Ｋはゼロに近くβに非常に敏感であることを観察されたい。我々は、これから、オーバーレイの測定は、低感度であり、プロセス変動に高く依存していることを予測できる。βがπ／２または３π／２に近いとき、他方では、Ｋは、プロセス変動に起因するβの小さな変動に対して、高く且つ比較的安定している。

今、相対位相βは、２つの項：第２放射成分に対する有効光路差と測定に用いられる放射の波長λ、の関数である。有効光路差は、製品設計およびプロセス要求によって決まり、通常はターゲット設計プロセスの一部として影響されない。波長項λは、設計プロセスの一部として選択可能であり、メトロロジレシピに定められているパラメータである。結果として、開示される設計方法は、βを可能な限りπ／２または３π／２に近づけようとする。プロセス変動はβが完全には制御可能でないことを意味しているが、βがこれらの理想値の一つを有するように設計することは、オーバーレイ測定の品質がプロセス変動に対してより耐性があることを意味している。

実際の設計上の問題では、ターゲット設計および／またはメトロロジレシピ設計の両方は、いくつかの可変パラメータを有してよい。最適設計解は、設計されるものと実際の状況で達成可能なものとの間で妥協を図ることである。簡単な例として、既存のメトロロジ装置は、無限に調整可能な波長を有しておらず、いくつかの波長を選択できるだけである。偏光の選択は影響力が大きい可能性がある。最適解の探索を単純化するために、一つ以上の品質測定をメトロロジレシピおよびターゲット設計の組合せの候補の成功を評価するために規定してもよい。特に、実験用ターゲットに適用できる品質の測定は有益である。

図１３は、コントラスト基準（１に近い相対振幅ＲＡ）と相対位相基準（π／２または３π／２に近い相対位相β）の両方を包含する信号品質指標Ｓの導出を図解する。スタック感度指標とも称されるこの指標は、実際のターゲットの実験的な測定、及び／又はシミュレーション測定に用いることができる。グラフでは、水平軸は、周期Ｐの比としてシフトＸを表している。強度信号Ｉ_＋１およびＩ_−１がプロットされている（ＯＶ＝０の理想的な場合）。曲線の実線部分は、典型的なバイアス格子対により覆われる範囲を表す。一例として、各層の格子ピッチはＰ＝７００ｎｍであってよく、バイアス±２０ｎｍが与えられてもよい。平均強度Ｉ_ｍおよび強度変化ΔＩを（実際のサンプルからまたはシミュレーションで）測定することができる。実際上は、２つのバイアス値＋ｄおよび−ｄ間の強度信号の一つの差またはバイアス値の一つに対する２つの強度信号間の差としてΔＩを定義することができる。後者のΔＩの定義はグラフに図示されたものであるが、不明なオーバーレイの影響が相殺されるので、前者の定義は実験で用いるのに便利である。平均強度Ｉ_ｍは単純に（Ｉ_＋１＋Ｉ_−１）／２である。ΔＩ／Ｉ_ｍとして信号品質指標Ｓを定義すると、以下のように記載することができる。

強度に関して上記のように導出された式をパラメータＡ，Ｂ，αおよびβに関する式に書き換えると、以下のようになる。

この信号測定Ｓは、一つの測定にＲＡとβの両方の影響を組み込んでいることに注意する。最大信号品質（最大オーバーレイ測定精度）は、値Ｓ＝０．５により表されるが、もちろん任意のスケールを採用することができる。ガイドラインとして、適切な信号品質のテストとして、例えばＳ＞２を選択してよい。図１３のグラフは、可能性のある実験的な検証方法も示している。我々は、β＝π／２または３π／２が達成されたかを実験的に検証できることについても言及する。各信号Ｉ_＋１およびＩ_−１の強度は、α＝０とα＝πとで同じになるべきである。実験的なターゲットが「ライン・オーバー・ライン」および「ライン・オーバー・トレンチ」の両方で提供される場合、この同じであることを直接的にテストすることができる。

実用的な設計方法に関し、第１の要件は、オーバーレイメトロロジターゲットを形成する周期的構造の一つまたは両方の強度を調整できることである。通常は、下部格子の寄与が既に弱い場合、上部格子が調整されるべき格子となる。

図１４（ａ）は、上部格子９００が周期Ｐ内に第１フィーチャ９０２のみを有するオーバーレイメトロロジターゲットの一例の断面図を示す。これは、５０％のマークスペース比を有する従来の格子である。図１４（ｂ）は、上部格子が周期Ｐ内に第１フィーチャ９０２および第２フィーチャ９０４を有するよう修正された修正ターゲットを示す。第２フィーチャは、上部格子の周期性内に効果的に高調波を導入する。この修正により、放射は、検出装置により検出される回折スペクトルの一部の外側で、回折スペクトルの高次内に向けられる。

第１フィーチャと第２フィーチャの相対寸法は、設計のパラメータとして調整することができる。パラメータΔＣＤは、実施例の実行中に定義される。ΔＣＤ＝０で、第２フィーチャおよび第２フィーチャは同じサイズである。ΔＣＤが増加するとき、第１フィーチャのみが残るまで（図１４（ａ）の状態）、第１フィーチャは大きくなるが、第２フィーチャの寸法は小さくなる。図１４（ｂ）の状態は、ΔＣＤの中間値により達成される。上部格子を弱める他の形態の修正も勿論可能である。一例は、周期方向に直交する方向の格子ラインをサブセグメント化することである。例えばＸ方向格子において、各ラインをＹ方向に走るセグメント化されたラインのセットとして形成することができる。

図１４（ｃ）および図１４（ｄ）は、オーバーレイ測定用の信号品質へのこの設計の修正の影響を図解する。再度、例示のために、ターゲットはＰ＝７００ｎｍおよびｄ＝２０ｎｍで設計されている。この図解においては、β＝π／２または３π／２が達成されていることが仮定されている。グラフ（ｃ）と（ｄ）は縦軸が異なることを注意する。グラフ（ｃ）は、従来のターゲット（ａ）に対応しており、（ｂ）の修正された設計に対応するグラフに対応するグラフ（ｄ）よりも非常に大きい信号強度を示している。しかしながら、これはより優れた測定を示しているわけではない。従来のターゲットにおいては、コントラストＣＴはわずか０．５５であり、信号品質指標Ｓは０．２３にすぎないことを示すことができる。それに対して、修正された設計（ｂ）においては、グラフ（ｄ）は、０．９２のコントラストＣＴおよび０．３５の信号品質指標Ｓを示している。これらの値は、従来のターゲットよりも非常に優れている。
ターゲットおよびメトロロジレシピのための設計方法の例示

図１５は、上記で特定された原理を実施する設計方法の一例を示す。この例では、下部格子およびスタックは設計により変更できないことが前提とされている。上部格子はレジスト層に適用されており、ΔＣＤ等の設計パラメータにより変更可能であることが前提とされている。また、メトロロジレシピは、設計により変更可能なパラメータを有する。このようなパラメータの主な例は波長および偏光であるが、実際の検査装置は、いくつかの追加的なパラメータの制御を提供してもよい。当業者であれば、容易に他の方法を予想でき、本発明はこの特定の実施例に限定されない。以下のようなステップが定義される。

メトロロジターゲットの数学的モデルにおいて、上部および下部格子＆スタック上に強度を調整可能なレジスト格子を置く。

全ての利用可能な測定レシピに対してβを計算する（より詳細は図１６を参照）。

π／２または３π／２に近いβを有するレシピを選択する。

各選択されたレシピに対して：観測される回折次数の「コントラスト」が最大となるまでレジスト格子の強度を調整する。

処理された下部格子に摂動（perturbation）（例えば下部格子非対称ＢＧＡ（bottom grating asymmetry））を与え、全ての選択されたレシピに対して誘発されたＯＶエラーを計算する。

最小のＯＶエラーを有し、且つセンサにより検出されるのに十分な信号を有するレシピを選択する。

摂動の適用は、選択された設計が理想条件下だけでなく一連の実際の条件下で確実に高い測定品質を可能とするのに効果的である。上記のステップは、オーバーレイターゲットが望まれる製品格子の全てに対して繰り返すことができる。既に述べたように、図１５および図１６の特定の方法のステップは、本明細書に開示された原理から逸脱することなく変更することができる。例えば、説明される方法のステップは暗に信号品質指標Ｓの良好な値をもたらすが、別の方法も暗にＳを計算し、設計およびレシピの候補を評価する基準としてこれを用いてよい。

図１６は、βを計算するステップを実行するより詳細な一つの方法を示す。再度、これは説明に役立つ一例にすぎない。（数学的モデルを用いて計算により実行される）ステップを以下に示す。

Ｘ＝−Ｐ／２でレジスト格子を置き、回折スペクトルの観測部分（例えば１次）の第１の回折効率ＤＥ_Ａを計算する。

Ｘ＝−Ｐ／４でレジスト格子を置き、第２の回折効率ＤＥ_Ｂを計算する。

Ｘ＝０でレジスト格子を置き、第３の回折効率ＤＥ_Ｃを計算する。

Ｘ＝＋Ｐ／４でレジスト格子を置き、第４の回折効率ＤＥ_Ｄを計算する。

計算された回折効率ＤＥ_Ａ〜ＤＥ_Ｄから相対位相βを計算する。

４つの回折効率から相対位相βを計算するための式を以下に示す。

上記の設計方法で利用される品質指標と、メトロロジターゲットおよびレシピの設計に現在適用される品質測定との差を示す。再度、例示のために、ターゲットはＰ＝７００ｎｍおよびｄ＝２０ｎｍで設計されている。グラフは、上部格子の強度パラメータΔＣＤに対する３つの品質パラメータのプロットを示す。格子強度は、左側の最小値から右側の最大強度まで変化する（この例において、最大強度はΔＣＤ＝１００ｎｍで表される）。ターゲットはパーフェクト（摂動無し）であると仮定されており、βは約π／２である。

グラフにプロットされた品質指標は以下の通りである。

光子ショット雑音ＰＮ（任意単位）。

パーセンテージで表す全体のターゲットの回折効率ＤＥ（任意尺度）。ここで、ＤＥは、メトロロジ方法で観測される１次内に回折する入射照明パワーの割合として定義される。

上記で定義されるように、コントラストＣＴは０〜１のスケールである。

従来技術では最初の指標がよく認識されており、特に光子ショット雑音は増大する品質指標としてよく使用される。ＰＮを最小化することは、結果として生じる測定結果が一貫性があり且つランダムエラーの影響を受けにくいという利点をもたらす。この一貫性は、低い「全測定不確実性（total measurement uncertainty）」またはＴＭＵとしてよく表現される。本発明者は、しかしながら、低ＴＭＵは測定の一貫性を示すが、常に良好な測定精度の優れた指標ではない、ということを認識している。従来の作業方法は、ＰＮを最小化及び／又はＤＥを最大化するよう設定されたΔＣＤパラメータを備える設計を好むかもしれない。これは、ΔＣＤ軸上の白丸により表されるΔＣＤ値を選択することを意味している。コントラストＣＴを最大化することに基づく新しい設計方法は、黒丸により表される値で良好な結果を得ることができることを示唆している。光子ショット雑音の若干の増加はＴＭＵを増大させるが、測定はより正確且つプロセスロバストである。
アプリケーションの例および結果

図１８は、Ｐ＝７００ｎｍのターゲットの例およびΔＣＤがコントラストを最大化するよう最適化された弱められた上部格子を示す。特定の下部格子非対称性ＢＧＡ＝１ｎｍが、実際の製造プロセスで発生する可能性のある摂動の例として導入されている。メトロロジターゲットおよびメトロロジレシピの設計者の問題は、どのようにしてこのような摂動に対して比較的ロバストな正確なオーバーレイの測定結果を得るかである。どうして相対位相βの制御がこの目的を達成するための有効な技術であるかをこれから示す。βは、メトロロジで使用される放射の波長λの選択により効果的に制御することができることを思い起こしてほしい。

図１９は、波長λの範囲に対してプロットされた、設計および測定方法の４つのパラメータのグラフ（ａ）〜（ｄ）を示す。グラフ（ｅ）および（ｆ）は結果を示す。これらの測定の全ては、下部格子の非対称性が生じた図１８のターゲットに基づいている。測定は、ＴＥまたはＴＭ偏光でなされ、これらは別々にプロットされている。レシピは、ＴＥおよびＴＭ放射の一方または両方を用いるよう設計できる。最初の４つのグラフを考慮すると、以下のパラメータが上記で検討され、ここでプロットされている。

（ａ）上記で定義されたような平均強度Ｉ_ｍ＝（Ｉ_＋１＋Ｉ_−１）／２を示す。（ｂ）上記で定義されたような係数Ｋを示す。

（ｃ）上記で定義されたようなスタック感度Ｓを示す。

（ｄ）上記で定義されたような相対位相βを度で示す。

グラフは上記の説明でなされた所見を裏付けている。例えば：測定信号の高平均強度は高スタック感度Ｓのよい指標ではない（それどころか反対である）；λの変動に比較的感度の低いＫの高値は、βが９０度（π／２ラジアン）の場合のλの値に対応する。

結果を見ると、グラフ（ｅ）は測定の「再現」または再現性を示す。白点は、ＴＭＵを最小化することを狙った従来の設計プロセスが７７０ｎｍを超えたくらいの波長でＴＥ放射を使用することを示唆している。グラフ（ｆ）はしかしながら、下部格子の非対称性の摂動に起因するオーバーレイ測定のエラーを示す。黒点は、最小のエラーをもたらすレシピがＴＭ放射を用いたものであることを示す。さらに、７６０ｎｍ付近の波長を選択することにより、設計された動作点は、波長に対するオーバーレイエラーのグラフ中の非常に広い最小値の中間におくことができる。これは適切な波長の選択を容易にするだけでなく、検査装置が限定された波長だけしか利用できない場合、実際の製造状況でプロセス誘発された摂動の高い耐性度も示している。
瞳面における回折に基づくオーバーレイ

図２０および図２１を参照すると、新規な方法は、暗視野スキャトロメトリを備える小ターゲットだけでなく、大きなターゲットおよび瞳面イメージセンサ１９を用いた角度分解スキャトロメトリにも適用できる。この例においては、対称な、１３Ｑで図示されたセグメント化された照明プロファイルが用いられている。ａおよびｂと標記された、２つの直径方向に反対の四分円は、このアパーチャパターンにおいて明るく（透明）、他の２つの四分円は暗い（不透明）。このタイプのアパーチャは、米国特許出願公開第２０１０／０２０１９６３号から、スキャトロメトリ装置において知られている。図１２の中心に見られるように、照明スポット３１によってアンダーフィルされたターゲット格子７３２を使用している。図示されていないが、この構成７３２は、複合ターゲットの複合格子を形成する大きな一連の格子の一部である。図８の例との類推により、複合オーバーレイ格子７３２〜７３５並びに補助的な複合格子７３２’〜７３５’および７３２’〜７３５が存在してよい。

図４〜図６の例では、検出器２３が基板Ｗの面に対応するイメージ面に用いられるのに対して、図１２および図１３の方法は、対物レンズの瞳面と共役な面に位置する検出器１９を用いている。検出器１９は、例えばＣＣＤカメラセンサなどのイメージセンサであってよい。あるいは、イメージセンサに代えて、個別の点検出器が配置されてもよい。アパーチャプレート１３Ｑにより提供される照明パターンは、図１２の左側でａおよびｂで標記される明るい四分円を有するが、センサ１９により見られる回折パターンは右側に表されている。このパターンでは、ａ_０およびｂ_０と標記されるゼロ次反射に加えて、ａ_−１、ａ_＋１、ｂ_−１およびｂ_＋１と標記される目に見える１次回折信号が存在する。他の照明アパーチャの四分円は暗いので、より一般的には照明パターンが１８０°の回転対称性を有するので、回折次数ａ_−１およびｂ_＋１は、「フリーに」それらが照明アパーチャの他の部分からのゼロ次または高次信号とオーバーラップしないことを意味する。セグメント化された照明パターンのこの特定を利用して、仮に従来の環状に対称な照明アパーチャが用いられたとした場合に結像可能な最小ピッチの半分のピッチを有する回折格子（オーバーレイターゲット）からクリアーな１次信号を得ることができる。スキャトロメトリ用に利用できるこの回折パターンおよび方法は、公知の出願である米国特許出願公開第２０１０／０２０１９６３号に記載されている。

図２１は、ターゲット７３２等からの図２０の回折スペクトル用いて分解能のミスマッチに対して補正されたオーバーレイ測定を得る方法のフローチャートである。ステップＳ１１〜Ｓ１５は、図６の方法のステップＳ１〜Ｓ６に密接に対応しており、詳細には説明しない。主な相違点は以下の通りである。図６の方法は、（例えば）センサ２３で捕捉した第１および第２イメージに見られる格子イメージ４２の強度を比較することにより、格子３２に対する非対称信号を取得することを思い出されたい。対称的に図２１の方法は、（例えば）瞳イメージセンサ１９での同じ回折スペクトル内で抽出された＋１および−１回折次数の強度を比較することにより、格子７３２に対する非対称信号を取得する。

本明細書に開示された技術により、オーバーレイ測定の優れた精度を達成するメトロロジターゲットおよびレシピの設計および使用が可能となる。本方法は、例えばプロセス変動に対して可能な限りロバストな測定を行い、現在の作業方法により解決することが困難な特殊なスタックの場合であってもそれらを行うために適用することができる。

上記の実施例で使用される特定のパラメータは定義される唯一のものではないことを理解されたい。メトロロジに使用されるリソグラフィ装置および検査装置の制限に応じて、付加的／または代替的なパラメータを実際の設計プロセスで使用することができる。検査装置は、照明モードおよび波長の選択が制限される既存のものであってもよい。例えばレーザポンププラズマ光源を有する将来の装置の場合、より広い波長の選択範囲を利用可能となる可能性があり、本明細書に開示された設計および方法はこの柔軟性を十分に利用することができる。上述したターゲット構造は、測定の目的で特に設計され、かつ形成されたメトロロジターゲットであるが、他の実施形態においては、基板上に形成されるデバイスの機能部分であるターゲットに関して特性を測定してもよい。多くのデバイスは規則的な格子状の構造を有する。本明細書で使用される「ターゲット格子」および「ターゲット構造」なる用語は、その構造が特に行われている測定のために設けられたものであることを必要とするものではない。

基板およびパターニングデバイス上に実現されるターゲットの物理的な格子構造に関連して、一実施形態は、関連するメトロロジレシピと一緒に、基板上にターゲットを設計および作成する方法を記載する１つ以上の一連の機械可読命令を含むコンピュータプログラムを含んでよい。このコンピュータプログラムは、例えば、設計プロセスのために採用される別のコンピュータシステムにおいて実行し得る。あるいは、設計プロセスは、図３の装置のユニットＰＵおよび／または図２の制御ユニットＬＡＣＵにおいて実行し得る。また、そのようなコンピュータプログラムを記憶したデータ記憶媒体(例えば、半導体メモリ、磁気ディスク又は光ディスク)が設けられてもよい。

以上では光学リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力またはその組合せにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。

本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を包含する。

「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、またはその組合せを指してもよい。

特定の実施形態についての上記説明は発明の一般的性質を完全に公開しており、したがって、当分野の能力に含まれる知識を適用することによって、過度の実験をすることなく、および本発明の一般概念から逸脱することなく、種々の応用に対してそのような特定の実施形態を直ちに修正しおよび／または適応させることができる。したがって、そのような適応および修正は、本明細書に提示された教示および助言に基づき、開示された実施形態の意義および等価物の範囲内であると意図されている。本明細書の表現または専門用語は例示による説明を目的としており限定のためではなく、本明細書の専門用語または表現は教示および助言を考慮して当業者によって解釈されるべきものであることを理解されたい。

本発明の広さおよび範囲は、上述した例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物にしたがってのみ規定されるべきである。

「課題を解決する手段」および「要約書」の項ではなく「発明の詳細な説明」の項が請求項を解釈するのに使用されるように意図されていることを理解されたい。「課題を解決する手段」および「要約書」の欄は本発明者が考えた本発明の実施例の１つ以上を示すものであるが、すべてを説明するものではない。よって、本発明および請求項をいかなる形にも限定するものではない。

特定の機能および関係の実現を例証する機能的な構成要素の助けを用いて本発明を説明してきた。これらの機能的な構成要素の境界は、説明の便宜上、適宜定義されている。それらの特別な機能および関係が適切に実行される限り、別の境界も定義することができる。

特定の実施形態についての上記説明は発明の一般的性質を完全に公開しており、したがって、当分野の能力に含まれる知識を適用することによって、過度の実験をすることなく、および本発明の一般概念から逸脱することなく、種々の応用に対してそのような特定の実施形態を直ちに修正しおよび／または適応させることができる。したがって、そのような適応および修正は、本明細書に提示された教示および助言に基づき、開示された実施形態の意義および等価物の範囲内であると意図されている。本明細書の表現または専門用語は説明を目的としており限定のためではなく、本明細書の専門用語または表現は教示および助言を考慮して当業者によって解釈されるべきものであることを理解されたい。

本発明の広さおよび範囲は、上述した例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物にしたがってのみ規定されるべきである。

Claims (19)

1. リソグラフィプロセスによって形成されるメトロロジターゲットを設計する方法であって、各ターゲットを放射で照射して結果として生じる回折スペクトルの特定部分の非対称性を観測することにより、リソグラフィプロセスのオーバーレイ性能を測定できるように、各ターゲットが、基板の下層に形成される第１周期構造と、基板の上層の第１周期構造よりも上側に形成される第２周期構造とを備え、
   オーバーレイを測定するために使用される照明放射の特性を表す一つ以上のメトロロジレシピパラメータを定義することと、
   ターゲットの設計を表す一つ以上の設計パラメータを定義することと、
   （ｉ）第２周期構造により回折したときの照明放射を表す第１放射成分と（ｉｉ）第２層を通り抜けて第１層に進んで第１層に戻った後に、第１周期構造により回折したときの照明放射を表す第２放射成分との間から、少なくとも一つの相対振幅および相対位相を計算することと、
   選択された値に従ったメトロロジターゲットがリソグラフィプロセスにより形成されて測定されるときにオーバーレイ測定の精度を最大にするように、計算された相対振幅および／または相対位相に基づいてメトロロジレシピパラメータおよび設計パラメータの値を選択することと、
   を備える方法。
2. ターゲット設計パラメータは、第１および第２成分の振幅が同じオーダーとなるように選択される、請求項１に記載の方法。
3. 第２放射成分の振幅は、第１放射成分の振幅の１０倍未満、選択的に５倍未満または２倍未満である、請求項１または２に記載の方法。
4. 第２周期構造は、各周期内に第１フィーチャおよび第２フィーチャを備え、選択するステップは、ある割合の照明放射を回折スペクトルの観測されない部分内に向けるように、第１および第２フィーチャの相対寸法を調整することを備える、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 第１および第２放射成分は、第１周期構造により１次で回折した放射を実質的に表し、回折スペクトルの観測されない部分が第１よりも高次を含む、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. メトロロジレシピパラメータおよび設計パラメータの値は、第１および第２放射成分間の相対位相が、０またはπよりもπ／２または３π／２ラジアンに近くなるように選択される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 照明放射の波長は、メトロロジレシピパラメータの一つであり、第１および第２放射成分間の相対位相が所望の値を有するよう調整される、請求項６に記載の方法。
8. 相対位相の所望の値はπ／２または３π／２ラジアンである、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. メトロロジレシピパラメータおよび設計パラメータのための値を選択するステップは、
   計算された相対振幅および／または相対位相に基づいて、少なくとも一つの設計の候補および複数のレシピの候補を特定することと、
   各レシピに対してシミュレーションされたオーバーレイ測定を計算すると同時に、シミュレーションされたプロセス変動をターゲットの数学的モデルに適用することと、
   シミュレーションされたオーバーレイ測定の測定エラーに基づいて設計およびレシピの最終的な組合せを選択することと、
   を備える、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. リソグラフィプロセスで用いるパターニングデバイスの対を形成することをさらに備え、パターニングデバイスは基板に連続的に与えられるときに製品フィーチャおよびメトロロジターゲットを形成するパターンを規定し、メトロロジターゲットは請求項１から９のいずれかに記載の方法により選択される設計パラメータ値に従って設計される周期構造を有する、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
11. リソグラフィプロセスによって形成される複数のメトロロジターゲットが設けられた基板であって、各ターゲットを放射で照射して結果として生じる回折スペクトルの特定部分の非対称性を観測することにより、第１および第２周期構造間のアライメントを測定できるように、各ターゲットは、少なくとも、基板の下層に形成される第１周期構造と、上層の第１周期構造よりも上側に形成される第２周期構造とを備え、第２周期構造は、回折スペクトルの一部に対して低減された回折効率を有するよう形成された修正格子であり、第２周期構造により回折する放射成分の振幅は、第２層および一つ以上の介在層の物質を通って進むことにより弱められた第１周期構造により回折する放射成分の振幅と同じオーダーとなるよう弱められる、基板。
12. 第１および第２放射成分は、周期的構造により１次で回折した放射を実質的に表す、請求項１１に記載の基板。
13. 第２放射成分の振幅は、第１放射成分の振幅の１０倍未満、選択的に５倍未満または２倍未満である、請求項１１または１２に記載の基板。
14. 第２周期構造は、各周期内に第１フィーチャおよび第２フィーチャを備え、第２フィーチャは、ある割合の照明放射を回折スペクトルの他の部分内に向けるように設計される、請求項１１から１３のいずれかに記載の基板。
15. 複数のターゲットは、少なくとも、異なる既知の第１第２周期構造間の位置オフセットを有する第１のターゲットの対を含む、請求項１１から１４のいずれかに記載の基板。
16. リソグラフィプロセスに用いる一対のパターニングデバイスであって、パターニングデバイスが、連続的に基板に与えられるとき請求項１１から１５のいずれかに記載の基板を形成するパターンを規定する、一対のパターニングデバイス。
17. リソグラフィプロセスの性能パラメータを測定する方法であって、
    （ａ）請求項１から９のいずれかに記載の方法によりメトロロジターゲットおよびメトロロジレシピを設計すること、
    （ｂ）リソグラフィプロセスを実行して、ステップ（ａ）で作成された設計に従って基板上に複数のメトロロジターゲットを形成する構造を作ること、
    （ｃ）レシピに従って検査装置を使用して、回折放射を観測することにより二つ以上のターゲットで非対称性を測定すること、および
    （ｄ）ステップ（ｃ）でなされた非対称性測定の結果を用いて、リソグラフィプロセスの性能パラメータとしてオーバーレイの測定を計算すること、
    を備える、方法。
18. 請求項１から９のいずれかに記載の設計方法をプロセッサに実行させるための機械可読命令を備える、コンピュータプログラムプロダクト。
19. リソグラフィプロセスを用いて一連の製品パターンが一連の基板に与えられるデバイス製造方法であって、請求項１７に記載の方法を用いて少なくとも一つの基板上に、製品パターンの一部として又はそのそばに複数のメトロロジターゲットを形成および検査することと、計算された性能パラメータに従って、その後の基板のためにリソグラフィプロセスを制御することと、を含む方法。

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