JP6165283B2 - オーバーレイ計測測定システム - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本願は、以下に列挙する出願（単数または複数）（「関連出願」）に関するものであり、係る出願（単数または複数）の最先の有効な出願日の利益を主張するものである（例えば、当該関連出願の任意および全ての親出願、祖父出願、曽祖父出願等の、仮特許出願以外の最先の優先日、または、仮特許出願のための米国法典第３５編第１１９条（ｅ）に基づく利益を主張するものである）。
米国特許商標庁の法定外要件のために、本願は、２０１０年８月３日に出願され、Ｄａｎｉｅｌ Ｋａｎｄｅｌ、Ｖｌａｄｉｍｉｒ Ｌｅｖｉｎｓｋｉ、およびＧｕｙ Ｃｏｈｅｎを発明者とし、「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＯＶＥＲＬＡＹ ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ」を発明の名称とする、米国仮特許出願番号第６１／３７０，３４１号の正規の特許出願（非仮出願）を構成するものである。
本発明は、全般的にオーバーレイ計測法のためのオーバーレイターゲットに関し、さらに詳細には、多層ターゲットおよび相補的計測システムに関する。
様々な製造環境および製作環境において、所与の試料の様々な層間でのまたは特定の層内での位置合わせを制御する必要がある。例えば、半導体処理の状況においては、半導体系デバイスは一連の層を基板上に製造することにより作成され得、これらの層の一部または全部は様々な構造を含むものである。これらの構造の、単一層内における相対的位置および他の層における構造に対する相対的位置の両方が、半導体系デバイスの性能に対して極めて重要となる。様々な構造間の位置合わせ不良はオーバーレイエラーとして知られる。
ウエハ上の連続するパターン化された層のオーバーレイエラーの測定は、集積回路の製造およびデバイスの製造において用いられる極めて重要なプロセス制御技術の１つである。オーバーレイの精度は、全般的に、第１パターン化された層の上方または下方に配置された第２パターン化された層に対して第１パターン化された層を如何に正確に位置合わせするかの判定と、同一層上に配置された第２パターンに対して第１パターンを如何に正確に位置合わせするかの判定とに関連する。現在のところ、オーバーレイの測定は、ウエハの層とともにプリントされたテストパターンを介して実行される。これらのテストパターンの画像は撮像ツールを介して取り込まれ、分析アルゴリズムが、パターンの相対的変位を取り込まれた画像から計算するために用いられる。係るオーバーレイ計測ターゲット（または「マーク」）は全般的に２つの層において形成された特徴を含む。なお、これらの特徴は、２つの層の特徴間の空間的ずれ（すなわち、オーバーレイまたは層間のずれ）の測定を可能にするよう構成されたものである。図１Ａ〜図２Ｂは先行技術に係る典型的なオーバーレイターゲットを示す。図１Ａおよび図１Ｂはそれぞれ対称中心を中心とする１８０度回転対称および９０度回転対称を有するオーバーレイターゲットを示す。さらに、図１Ａおよび図１Ｂのターゲット構造は、個別に９０度の回転に対して不変であるパターン要素（例えば、１０２ａ〜１０８ｂ）を含む。個々のパターン要素の９０度不変性により、図１Ａおよび図１Ｂのターゲット１００およびターゲット１０１のパターン要素はＸオーバーレイ測定およびＹオーバーレイ測定に対して好適となる。
図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ９０度回転および１８０度回転に対して不変性を示すターゲット２００およびターゲット２０１を示す。図１Ａおよび図１Ｂと対比して、パターン要素（例えば、２０２ａ〜２０８ｄ）は１８０度回転対称のみを示す。そのため、Ｘ方向およびＹ方向の両方のオーバーレイを測定するためには、少なくとも２つの直交するよう配向されたパターン要素が用いられなければならない。例えば、パターン要素２０２ａ、２０４ａ、２０２ｄ、および２０４ｄが第１方向におけるオーバーレイを測定するために用いられる一方で、要素２０２ｂ、２０４ｂ、２０４ｃ、および２０２ｃが第１方向に直交する第２方向におけるオーバーレイを測定するために用いられ得る。
米国特許出願公開第２００５／００１２９２８号明細書 米国特許出願公開第２００６／００６６８５５号明細書
既存のターゲットおよびターゲット測定システムは多数の実装状況に対して好適であるが、本明細書においては、多くの改善がなされ得ると考えられる。本明細書において説明される本発明は、改善された計測測定を可能にするためのターゲットおよび装置を開示する。
本発明は、多層オーバーレイターゲットからのオーバーレイを測定するシステムであって、半導体デバイスの１つ以上のプロセスレイヤー上に配置された複数のターゲット構造に光を照射するよう構成された照射源であり、前記複数のターゲット構造は、３つ以上のターゲット構造を含み、前記３つ以上のターゲット構造は、第１ターゲット構造と、第２ターゲット構造と、少なくとも１つの第３ターゲット構造と、を含み、前記ターゲット構造の少なくともいくつかは２つ以上のパターン要素のセットを含み、前記３つ以上のターゲット構造は、前記３つ以上のターゲット構造が位置合わせされたとき、共通の対称中心を共有するよう構成され、前記ターゲット構造のうちの少なくとも１つは前記共通の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変であり、前記第１ターゲット構造は第１プロセスレイヤーに配置され、前記第２ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーとは異なる第２プロセスレイヤーに配置され、前記少なくとも１つの第３ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーおよび前記第２プロセスレイヤーとは異なる少なくとも１つの第３プロセスレイヤーに配置され、２つ以上の前記パターン要素は３つ以上のサブ要素を備え、前記３つ以上のサブ要素は周期的なパターンで配列される、照射源と、前記複数のターゲット構造からの反射光を集光するよう構成された検出器と、非一時的な記憶媒体に保持される一連のプログラム命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサであって、前記一連のプログラム命令が、前記１つ以上のプロセッサに、前記複数のターゲット構造から集光された光に基づいて、オーバーレイエラーを決定させるよう構成された、１つ以上のプロセッサとを含むシステムである。
また、本発明は、多層オーバーレイターゲットからのオーバーレイを測定するシステムであって、半導体デバイスの１つ以上のプロセスレイヤー上に配置された複数のターゲット構造に光を照射するよう構成された照射源であり、前記複数のターゲット構造は、３つ以上のターゲット構造を含み、前記３つ以上のターゲット構造は、第１ターゲット構造と、第２ターゲット構造と、少なくとも１つの第３ターゲット構造と、を含み、前記ターゲット構造の少なくともいくつかは２つ以上のパターン要素のセットを含み、前記３つ以上のターゲット構造は、前記３つ以上のターゲット構造が位置合わせされたとき、共通の対称中心を共有するよう構成され、前記第１ターゲット構造は前記共通の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変であり、前記第２ターゲット構造は前記共通の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変であり、前記少なくとも１つの第３ターゲット構造は前記共通の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変であり、前記第１ターゲット構造は第１プロセスレイヤーに配置され、前記第２ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーとは異なる第２プロセスレイヤーに配置され、前記少なくとも１つの第３ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーおよび前記第２プロセスレイヤーとは異なる少なくとも１つの第３プロセスレイヤーに配置され、前記２つ以上のパターン要素の少なくともいくつかが個別の対称中心を有する、照射源と、前記複数のターゲット構造からの反射光を集光するよう構成された検出器と、非一時的な記憶媒体に保持される一連のプログラム命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサであって、前記一連のプログラム命令が、前記１つ以上のプロセッサに、前記複数のターゲット構造から集光された光に基づいて、オーバーレイエラーを決定させるよう構成された、１つ以上のプロセッサとを含むシステムである。
また、本発明は、多層オーバーレイターゲットからのオーバーレイを測定するシステムであって、半導体デバイスの１つ以上のプロセスレイヤー上に配置された複数のターゲット構造に光を照射するよう構成された照射源であり、前記複数のターゲット構造は、３つ以上のターゲット構造を含み、前記３つ以上のターゲット構造は、第１ターゲット構造と、第２ターゲット構造と、少なくとも１つの第３ターゲット構造と、を含み、前記ターゲット構造の少なくともいくつかは２つ以上のパターン要素のセットを含み、前記２つ以上のパターン要素の少なくともいくつかは、反射に対して不変であり、前記３つ以上のターゲット構造は、前記３つ以上のターゲット構造が位置合わせされたとき、共通の対称中心を共有するよう構成され、前記第１ターゲット構造は第１プロセスレイヤーに配置され、前記第２ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーとは異なる第２プロセスレイヤーに配置され、前記少なくとも１つの第３ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーおよび前記第２プロセスレイヤーとは異なる少なくとも１つの第３プロセスレイヤーに配置される、照射源と、前記複数のターゲット構造からの反射光を集光するよう構成された検出器と、非一時的な記憶媒体に保持される一連のプログラム命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサであって、前記一連のプログラム命令が、前記１つ以上のプロセッサに、前記複数のターゲット構造から集光された光に基づいて、オーバーレイエラーを決定させるよう構成された、１つ以上のプロセッサとを含むシステムである。
また、本発明は、多層オーバーレイターゲットからのオーバーレイを測定するシステムであって、半導体デバイスの１つ以上のプロセスレイヤー上に配置された複数のターゲット構造に光を照射するよう構成された照射源であり、前記複数のターゲット構造は、３つ以上のターゲット構造を含み、前記３つ以上のターゲット構造は、第１ターゲット構造と、第２ターゲット構造と、少なくとも１つの第３ターゲット構造と、を含み、前記ターゲット構造の少なくともいくつかは２つ以上のパターン要素のセットを含み、前記ターゲット構造の少なくともいくつかは反射に対して不変であり、前記３つ以上のターゲット構造は、前記３つ以上のターゲット構造が位置合わせされたとき、共通の対称中心を共有するよう構成され、前記第１ターゲット構造は第１プロセスレイヤーに配置され、前記第２ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーとは異なる第２プロセスレイヤーに配置され、前記少なくとも１つの第３ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーおよび前記第２プロセスレイヤーとは異なる少なくとも１つの第３プロセスレイヤーに配置される、照射源と、前記複数のターゲット構造からの反射光を集光するよう構成された検出器と、非一時的な記憶媒体に保持される一連のプログラム命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサであって、前記一連のプログラム命令が、前記１つ以上のプロセッサに、前記複数のターゲット構造から集光された光に基づいて、オーバーレイエラーを決定させるよう構成された、１つ以上のプロセッサとを含むシステムである。
また、本発明は、多層オーバーレイターゲットからのオーバーレイを測定するシステムであって、半導体デバイスの１つ以上のプロセスレイヤー上に配置された複数のターゲット構造に光を照射するよう構成された照射源であり、前記複数のターゲット構造は、４つ以上のターゲット構造を含み、前記４つ以上のターゲット構造は、第１ターゲット構造と、第２ターゲット構造と、第３ターゲット構造と、少なくとも１つの第４ターゲット構造と、を含み、前記ターゲット構造の少なくともいくつかは２つ以上のパターン要素のセットを含み、前記４つ以上のターゲット構造は、前記４つ以上のターゲット構造が位置合わせされたとき、共通の対称中心を共有するよう構成され、前記第１ターゲット構造、前記第２ターゲット構造、前記第３ターゲット構造、および前記第４ターゲット構造は前記共通の対称中心を中心とする１８０度回転に対して不変であり、かつ前記共通の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変でなく、前記第１ターゲット構造は第１プロセスレイヤーに配置され、前記第２ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーとは異なる第２プロセスレイヤーに配置され、前記第３ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーおよび前記第２プロセスレイヤーとは異なる第３プロセスレイヤーに配置され、前記少なくとも１つの第４ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤー、前記第２プロセスレイヤー、および前記第３プロセスレイヤーとは異なる第４プロセスレイヤーに配置される、照射源と、前記複数のターゲット構造からの反射光を集光するよう構成された検出器と、非一時的な記憶媒体に保持される一連のプログラム命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサであって、前記一連のプログラム命令が、前記１つ以上のプロセッサに、前記複数のターゲット構造から集光された光に基づいて、オーバーレイエラーを決定させるよう構成された、１つ以上のプロセッサとを含むシステムである。
本開示の多くの利点は、以下の添付の図面を参照することにより、当業者により、よりよく理解され得る。
オーバーレイターゲットの上面図である。 オーバーレイターゲットの上面図である。 オーバーレイターゲットの上面図である。 オーバーレイターゲットの上面図である。 本発明の１つの実施形態に係る多層オーバーレイターゲットの上面図である。 本発明の１つの実施形態に係る多層オーバーレイターゲットの上面図である。 本発明の１つの実施形態に係る多層オーバーレイターゲットの上面図である。 本発明の１つの実施形態に係る多層オーバーレイターゲットの上面図である。 本発明の１つの実施形態に係る多層オーバーレイターゲットの上面図である。 本発明の１つの実施形態に係る多層オーバーレイターゲットの上面図である。 本発明の１つの実施形態に係る、ダミーフィルが存在する場合においてプリントされた多層オーバーレイターゲットの上面図である。 本発明の１つの実施形態に係る、ダミーフィルが存在する場合においてプリントされた多層オーバーレイターゲットの上面図である。 本発明の１つの実施形態に係る、ダミーフィルが存在する場合においてプリントされた多層オーバーレイターゲットの上面図である。 多層オーバーレイ計測ターゲットのシステム好適コントラスト増強のブロック図である。 多層オーバーレイ計測ターゲットのシステム好適コントラスト増強のブロック図である。 本発明の１つの実施形態に係る、コントラスト増強に好適である照明瞳構造の概略図である。 本発明の１つの実施形態に係る、コントラスト増強に好適である照明瞳構造の概略図である。 本発明の１つの実施形態に係る、コントラスト増強に好適である照明瞳構造の概略図である。
添付の図面に図示される開示された主題について、ここで詳細に参照する。
図３〜図１０を全般的に参照すると、本開示にしたがって説明される撮像に基づくオーバーレイ計測に対して好適であるオーバーレイターゲットが説明される。全般的な意味において、本発明のオーバーレイターゲットは半導体ウエハの２つの連続する処理層間のオーバーレイエラーを判定するために用いられ得る。例えば、オーバーレイターゲットは第２半導体層に対する第１半導体層の位置合わせを測定するために利用され得る。なお、ここで第１層および第２層は連続して配置されたものである。加えて、オーバーレイターゲットは２つ以上の異なる処理（例えば、リソグラフ露光）により共通の半導体層上に形成された２つの構造間の位置合わせエラーを判定するために用いられ得る。例えば、オーバーレイターゲットは第２パターンに対する第１パターンの位置合わせを測定するために利用され得る。なお、ここで第１パターンおよび第２パターンは同一の半導体層上に形成された連続するパターンである。
例えば、２つ以上のオーバーレイターゲットを利用する測定において、オーバーレイターゲットは、第１層および第２層が正しく位置合わせされている場合にオーバーレイターゲットの第１構造および第２構造のパターン要素も位置合わせされるよう、第１ウエハ層および第２ウエハ層上の特定場所にプリントされ得る。一方、第１層および第２層が「位置合わせ不良」である場合、所与の薄いオーバーレイマーク１００の第１構造１０２および第２構造１０４のパターン要素間に相対的ずれが存在し、様々な技術を用いて測定可能である。
本明細書において説明される構造およびパターン要素は、例えば光リソグラフ技術、エッチング技術、および蒸着技術を例としてあげ得るがこれらに限定されない半導体ウエハ処理に対して好適である当該技術分野において既知である任意の処理を用いて製造され得る。オーバーレイターゲット、オーバーレイターゲットに含まれた構造、パターン要素、パターンサブ要素をプリントするための方法は、２００６年２月２３日に出願された米国特許出願番号第１１／１７９，８１９号において概説され、参照することにより本明細書に援用される。
図３は、本発明の模範的な実施形態に係る、撮像に基づく計測法に対して好適である６層オーバーレイターゲット３００の上面図を示す。１つの態様において、オーバーレイターゲット３００は３つ以上のターゲット構造を備え得る。ターゲット３００の他の態様において、オーバーレイターゲット３００のターゲット構造のそれぞれは２つ以上のパターン要素を備える。本開示の目的のために、図２（および本開示全体を通しての図面）におけるテクスチャパターンは、ターゲットの異なるターゲット構造を表すために用いられ、同一のターゲット構造に属するパターン要素は同一のテクスチャを有することに注意すべきである。選択されたテクスチャパターンは関連するパターン要素の構造的側面を表すものではなく、単に同一のターゲット構造のパターン要素を表すために利用されるものであるため、本開示の様々な図面において表示されるテクスチャパターンは限定的なものではないと解釈すべきである。例えば、図３に示されるようにターゲット３００は６つのターゲット構造を含み得る（各構造はユニークなテクスチャを用いて示される）。さらに、ターゲット３００の６つのターゲット構造のそれぞれは２つのパターン要素を含み得る。例えば、図３に示されるように、第１構造はパターン要素３０２ａおよび３０２ｂを含み、第２構造はパターン要素３０４ａおよび３０４ｂを含み、第３構造はパターン要素３０６ａおよび３０６ｂを含み、第４構造は、パターン要素３０８ａおよび３０８ｂを含み、第５構造はパターン要素３１０ａおよび３１０ｂを含み、第６構造はパターン要素３１２ａおよび３１２ｂを含み得る。さらに全般的には、ターゲット３００の所与の構造（すなわち、第１、第２、第３〜第Ｎ構造）は、２つのパターン要素から第Ｎパターン要素まで（第Ｎパターンは含まれる）を含み得る。
本発明のターゲット３００の他の態様において、ターゲット３００のターゲット構造のそれぞれは、それぞれのターゲット構造が共通の対称中心１１０を中心とする１８０度回転に対して不変となるよう設計される。例えば、図３に示されるように、共通の対称中心１１０を中心としてターゲット構造を１８０度回転させると、これらの構造の上面図画像は回転以前の構造の上面図画像に対して依然として同等である。その結果、複数の個別構造から構成されるターゲット全体は、正しく位置合わせされている場合、共通の対称中心１１０を中心とする１８０度回転に対して不変となることが、当業者により認識されるであろう。１つの実施形態において、図３に示されるように、各構造の２つのパターン要素は、相互に対して対角線上に対向する位置において配向され得る。その結果、オーバーレイターゲットは全体として１８０度回転対称となる。
共通の対称中心１１０を中心とする１８０度回転に対して不変であるオーバーレイターゲット３００を利用することにより、３つ以上の層間でのオーバーレイ計測法にターゲット３００を用いることが可能となることが、ここで認識される。このように、オーバーレイ計測測定は、オーバーレイターゲット３００に存在する６つのターゲット構造の任意のペアを利用して実施され得る。さらに、ターゲット３００の各構造の対称中心のコロケーションにより、オーバーレイ計測測定は、６つの構造全部から単一の画像取り込みで取得され得る。
第１層および第２層が正しく位置合わせされている場合に第１構造および第２構造は設計により共通の対称中心を共有する一方で、第１層および第２層間が位置合わせ不良である場合は第１構造および第２構造が相互に対してずれることが認識されるべきである。位置合わせ不良の結果として、第１構造の対称中心および第２構造の対称中心にずれが生じ、第１構造および第２構造の対称中心はもはや一致しないであろう。この概念が本発明の所与のターゲット内の構造の全部に対しても適用され得ることが認識される。オーバーレイ測定を可能にするものは、ターゲット３００の様々な構造の対称中心間のこのずれの測定である。本明細書において説明されるターゲット２００の状況において用いられ得る測定技術は、２００７年７月３０日に出願された米国特許出願番号第１１／８３０，７８２号および２００５年７月１１日に出願された米国特許出願番号第１１／１７９，８１９号において説明され、参照することにより本明細書に援用される。
他の態様において、ターゲット３００の各構造の各パターン要素は個別の対称中心を有する。さらに、３００のパターン要素は、各パターン要素（例えば、３０２ａ〜３０２ｂ、３０４ａ〜３０４ｂ、その他）が個別のパターン要素の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変となるよう設計される。ターゲット３００の各構造の各パターン要素が４回回転対称であることの結果として、Ｘオーバーレイ測定およびＹオーバーレイ測定は同一のパターン要素を利用して実行され得る。
図３において示されるターゲット内のターゲット構造の個数およびパターン要素の個数は限定を表すものではなく、むしろ性質上、例示として解釈されるべきであることが、当業者により認識されるべきである。
さらに、図３に示される長方形のターゲット領域の使用が限定ではないこと、および全般的に様々なマーク領域形状（例えば、正方形、台形、平行四辺形、または楕円形）がオーバーレイターゲットの境界の周囲を特徴付けるために用いられ得ることが当業者により認識されるであろう。例えば、所与のターゲットの構造のセットは、最も外側の縁部が長円形形状または円形形状を有するターゲット領域を形成するよう配列され得る。
全般的に、第１構造および第２構造の様々なパターン要素の２次元形状は限定的ではない。そのため、図３に示されるパターン要素の正方形形状は限定としてではなく単なる例示としてのみ解釈されるべきである。ターゲット構造３００のパターン要素（例えば、３０２ａ〜３１２ｂ）に要求される９０度回転不変性を生成し得る様々なパターン要素が存在することが認識される。例えば、ターゲット構造３００のパターン要素は、とりわけ正方形形状、十字形状、またはダイヤモンド形状を有するパターン要素を含み得る。
他の態様において、図３に示されるように、第１構造のパターン要素は第２構造のパターン要素と同等であり得る。例えば、ターゲット構造３００のパターン要素の全部は正方形形状を有し得る。
他の態様において、ターゲット構造３００の様々な構造のパターン要素は異なり得る。例えば、図示はされないが、第１構造のパターン要素３０２ａおよび３０２ｂは第２構造のパターン要素３０４ａおよび３０４ｂと異なり得る。例えば、第１構造のパターン要素３０２ａおよび３０２ｂは正方形形状を有する一方で、第２構造のパターン要素３０４ａおよび３０４ｂは「十字」形状（図示せず）を有し得る。
他の態様において、単一のターゲット構造（すなわち、第１構造または第２構造）内のパターン要素の形状は一様であり得る。さらに詳細には、所与の構造内のパターン要素は同一形状を有し得る。例えば、第３ターゲット構造のパターン要素３０６ａおよび３０６ｂの両方は正方形形状を有し得る。
他の態様において、所与のターゲット構造（すなわち、第１構造または第２構造）内のパターン要素の形状が一様ではない場合もある。さらに詳細には、所与の構造は２つ以上のパターン要素形状を含み得る。例えば、第４構造は「十字」形状（図示せず）を有するパターン要素３０８ａ、および正方形形状を有するパターン要素３０８ｂを含み得る。パターン要素の形状およびパターン要素の方向の結果としてターゲット構造が共通の対称中心を中心とする１８０度回転不変性を有し、各ターゲット構造の各パターン要素が個別の対称中心を中心とする９０度回転不変性を有する限り、オーバーレイターゲット３００のターゲット構造のパターン要素の形状については全般的な限定が存在しないことを認識すべきである。
オーバーレイターゲット３００の構造のパターン要素は様々なセットの空間的位置にしたがって配列され得る。例えば、第１構造のパターン要素３０２ａおよび３０２ｂと、第２構造のパターン要素３０４ａおよび３０４ｂと、第３構造のパターン要素３０６ａおよび３０６ｂと、第４構造のパターン要素３０８ａおよび３０８ｂと、第５構造のパターン要素３１０ａおよび３１０ｂと、第６構造のパターン要素３１２ａおよび３１２ｂとは、これらのパターン要素が周期的パターンを、または非周期的パターンを形成するよう、配列され得る。例えば、図３に示されるように、パターン要素３０２ａ〜３１２ｂの２次元配列は２次元周期的配列を形成する。様々な配列はターゲット３００の１８０度回転不変性を形成するために好適であることが、ここで考えられる。
図４は、本発明の代替的な実施形態に係るオーバーレイターゲット４００の上面図を示す。出願人は、特記なき限り、ターゲット３００に対して上記で提供された説明が本開示の他の部分においても適用されると解釈すべきであることをここで注記する。
本明細書において上記で説明されたターゲット３００の場合と同様に、多層オーバーレイターゲット４００は、各ターゲット構造が２つ以上のパターン要素を含む３つ以上のターゲット構造を備え得る。例えば、オーバーレイターゲット４００は、各ターゲット構造が４つのパターン要素を含む６つのターゲット構造を含み得る。例えば、図４に示されるように、第１構造はパターン要素４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、および４０２ｄを、第２構造はパターン要素４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、および４０４ｄを、第３構造はパターン要素４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、および４０６ｄを、以下同様にその他を、含み得る。ターゲット３００の場合と同様に、全般的に、ターゲット４００の所与の構造（すなわち、第１、第２、第３〜第Ｎ構造）は、２つのパターン要素から第Ｎパターン要素まで（第Ｎパターンは含まれる）を含み得る。
ターゲット４００の他の態様において、上述のターゲット３００と同様に、ターゲット４００のターゲット構造のそれぞれは、それぞれのターゲット構造が共通の対称中心１１０を中心とする１８０度回転に対して不変となり、その結果、ターゲット４００も１８０度回転に対して不変となるよう、設計される。例えば、図４に示されるように、ターゲット４００の第１構造のパターン要素４０２ａおよび４０２ｂは、パターン要素４０２ｃおよび４０２ｄから対角線上に配向され、第１ターゲット構造がその対称中心１１０を中心とする１８０度回転に対して不変となるよう配列される。しかし、ターゲット４００のターゲット構造が９０度回転に対して不変ではないことに注意すべきである。
上述のターゲット３００と同様に、ターゲット４００も３つ以上の層間のオーバーレイ計測法に利用され得る。その結果、オーバーレイ計測測定はオーバーレイターゲット４００に存在する６つのターゲット構造の任意のペアを利用して実行され得る。さらに、ターゲット４００の各構造の対称中心１１０のコロケーションにより、オーバーレイ計測測定は、単一の画像取り込みで６つの構造全部から取得され得る。
本発明のさらなる態様において、各ターゲット構造に対して、Ｘオーバーレイ測定に対して利用されるパターン要素のセット（例えば、４０２ａおよび４０２ｄ）に対する対称中心は、Ｙオーバーレイ測定に対して利用されるパターン要素のセット（例えば、４０２ｂおよび４０２ｃ）に対する対称中心とともに配置される。上記のような設計は単一の「画像取り込み」においてＸオーバーレイおよびＹオーバーレイの同時取得を可能にすることが認識される。そのため、従来のオーバーレイターゲットと比較して移動・取得・測定の時間（ｍｏｖｅ−ａｃｑｕｉｒｅ−ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔｉｍｅ）が顕著に短縮される。さらに、図４に示される設計は現在既存の計測ツール手順およびアーキテクチャとの互換性を提供し得ることが認識される。
他の態様において、ターゲット４００の個別のパターン要素は、各パターン要素（例えば、４０２ａ〜４０２ｂ、４０４ａ〜４０４ｂ、その他）が個別のパターン要素の対称中心１１２を中心とする１８０度回転に対して不変となるよう、設計される。ターゲット３００と対比して、ターゲット４００の個別のパターン要素は、個別のパターン要素の対称中心１１２を中心とする９０度回転に対しては不変でないことにさらに注意すべきである。そのため、単一のパターン要素（例えば、４０２ａ）はＸオーバーレイおよびＹオーバーレイの両方を測定するためには利用され得ない。したがって、個別のパターン要素のそれぞれは、ＸオーバーレイまたはＹオーバーレイのいずれかを測定するために利用され得る。例えば、ターゲット４００のターゲット構造は、１つがＸオーバーレイのために設計され１つがＹオーバーレイのために設計された、パターン要素のペアを含む。図４に示されるパターン要素の形状は、本発明の実装のために好適である１８０度回転対称（しかし９０度回転対称ではない）を有する他のパターン要素形状が多数存在することが認識されるべきであるため、限定を表すものではない。
一般的な意味において、共通の対称中心１１０を中心とするターゲット構造に対する１８０度回転対称（しかし、９０度回転対称は形成しない）を形成する一方で、個別のパターン要素（例えば、４０２ａ〜４１２ｄ）に対する各パターン要素対称中心１１２を中心とする１８０度回転対称（しかし、９０度回転対称は形成しない）を形成する、任意のパターン要素およびターゲット構造方式が本発明を実装することに対して好適となり得る。この理由のために、図４に示されるターゲット構造およびパターン要素方式は、単に例示としてのみ解釈されるべきであり、限定と考えられるべきではない。
図５Ａは、本発明の代替的な実施形態に係る、オーバーレイターゲット５００の上面図を示す。上記で説明されたオーバーレイターゲットと同様に、多層ターゲット５００は、各ターゲット構造が２つ以上のパターン要素を含む３つ以上のターゲット構造を備え得る。例えば、図５Ａに示されるように、オーバーレイターゲット５００は、各ターゲット構造が４つのパターン要素を含む６つのターゲット構造を含み得る。例えば、図５Ａに示されるように、第１構造はパターン要素５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、および５０２ｄを、第２構造はパターン要素５０４ａ、５０４ｂ、５０４ｃ、および５０４ｄを、以下同様にその他を、含み得る。再び、全般的に、ターゲット５００の所与の構造（すなわち、第１、第２、第３〜第Ｎ構造）は、２つのパターン要素から第Ｎパターン要素まで（第Ｎパターンは含まれる）を含み得る。
ターゲット３００および４００と対比して、ターゲット５００のターゲット構造のそれぞれは、それぞれのターゲット構造が共通の対称中心１１０を中心とする９０度回転に対して不変となり、その結果、ターゲット５００も９０度回転に対して不変となるよう、設計される。例えば、図５Ａに示されるように、ターゲット５００の第６ターゲット構造のパターン要素５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、および５１２ｄは、第６ターゲット構造がその対称中心１１０を中心とする９０度回転に対して不変となるよう配列される。
他の態様において、ターゲット５００の個別のパターン要素は、各パターン要素（例えば、５０２ａ〜５０２ｄ、５０４ａ〜５０４ｄ、その他）が個別のパターン要素の対称中心１１２を中心とする１８０度回転に対して不変となるよう、設計される。再び、５００のパターン要素は、個別のパターン要素の対称中心１１２を中心とする９０度回転に対して不変ではない。したがって、ターゲット４００の場合と同様に、単一のパターン要素（例えば、５０２ａ）はＸオーバーレイおよびＹオーバーレイの両方を測定するためには利用され得ない。そのため、個別のパターン要素のそれぞれは、ＸオーバーレイまたはＹオーバーレイのいずれかを測定するために利用され得る。例えば、ターゲット５００のターゲット構造は、１つのペア（５０２ａおよび５０２ｃ）がＸオーバーレイ測定のために指定され１つのペア（５０２ｂおよび５０２ｄ）がＹオーバーレイ測定のために指定された、２つのペアのパターン要素を含む。ターゲット４００の場合と同様に、図５に示されるパターン要素の形状は、本発明の実装に対して好適である、パターン要素の個別の対称中心を中心とする１８０度回転対称を有する（しかし９０度回転対称は形成しない）他のパターン要素形状が多数存在することが認識されるべきであるため、限定を表すものではない。
一般的な意味において、共通の対称中心１１０を中心とするターゲット構造に対する９０度回転対称を形成する一方で、個別のパターン要素（例えば、５０２ａ〜５１２ｄ）に対する各パターン要素対称中心１１２を中心とする１８０度回転対称（しかし、９０度回転対称は形成しない）を形成する、任意のパターン要素およびターゲット構造方式が本発明を実装することに対して好適となり得る。この理由のために、図５に示されるターゲット構造およびパターン要素方式は、単に例示としてのみ解釈されるべきであり、限定と考えられるべきではない。
図５Ｂは、本発明の代替的な実施形態に係る、オーバーレイターゲット５０１の上面図を示す。上記で説明されたオーバーレイターゲットと同様に、多層ターゲット５０１は、各ターゲット構造が２つ以上のパターン要素を含む３つ以上のターゲット構造を備え得る。例えば、図５Ｂに示されるように、オーバーレイターゲット５０１は、各ターゲット構造が４つのパターン要素を含む６つのターゲット構造を含み得る。例えば、図５Ｂに示されるように、第１構造はパターン要素５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、および５１４ｄを、第２構造はパターン要素５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ、および５１６ｄを、第３構造はパターン要素５１８ａ、５１８ｂ、５１８ｃ、および５１８ｄを、以下同様にその他を、含み得る。再び、全般的に、ターゲット５０１の所与の構造（すなわち、第１、第２、第３〜第Ｎ構造）は、２つのパターン要素から第Ｎパターン要素まで（第Ｎパターンは含まれる）を含み得る。
図５Ａと対比して、オーバーレイターゲット５０１は１８０度に対しては不変となるが９０度に対しては不変とならないよう設計される。このように、ターゲット５０１のターゲット構造のそれぞれは、それぞれのターゲット構造が少なくとも共通の対称中心１１０を中心とする１８０度回転に対して不変となり、その結果、ターゲット５０１も１８０度回転に対して不変となるよう、設計される。例えば、図５Ｂに示されるように、ターゲット５０１の第６ターゲット構造のパターン要素５２４ａ、５２４ｂ、５２４ｃ、および５２４ｄは、第６ターゲット構造がその対称中心１１０を中心とする１８０度回転（しかし９０度回転ではない）に対して不変となるよう配列される。出願人は、オーバーレイターゲット５０１を構成するターゲット構造のそれぞれが必ずしも１８０度回転対称に限定される必要がないことを注記する。例えば、図５Ｂに示されるように、パターン要素５１８ａ、５１８ｂ、５１８ｃ、および５１８ｄの配列が９０度回転不変ターゲット構造を形成することに注意すべきである。一方、図５Ｂに示されるように、６つのターゲット構造の組み合わせは、残りのターゲット構造が９０度回転対称を有さないため、９０度回転対称は有さないが１８０度回転対称を有する、オーバーレイターゲット５０１を形成する。
一般的な意味において、共通の対称中心１１０を中心とするターゲット構造に対する１８０度回転対称を形成する一方で、個別のパターン要素（例えば、５１４ａ〜５２４ｄ）に対する各パターン要素対称中心１１２を中心とする１８０度回転対称を形成する、任意のパターン要素およびターゲット構造方式が本発明を実装することに対して好適となり得る。この理由のために、図５Ｂに示されるターゲット構造およびパターン要素方式は、単に例示としてのみ解釈されるべきであり、限定と考えられるべきではない。
図６は、本発明の代替的な実施形態に係る、オーバーレイターゲット６００の上面図を示す。本明細書において上述のオーバーレイターゲットの様々な実施形態の１つまたは複数のターゲット構造は、オーバーレイ計測測定プロセスにおける実装に対して好適である十分なコントラストを欠き得ることが認識される。所与のオーバーレイターゲット６００の１つまたは複数のターゲット構造が、全ターゲット構造表面積を増加させることにより、強化され得、その結果、強化されたターゲット構造の情報内容が増加され得ることが考えられる。例えば、所与のターゲット構造に含まれるパターン要素の個数は所与のターゲット構造のコントラストレベルにより決定され得る。例えば、図６に示されるように、ターゲット６００の第１構造は望ましいレベルよりもより低いコントラストレベルを有し得る。そのため、ターゲットの設計者は、ターゲット構造に対して付加的なパターン要素を含めることにより、コントラストを増強し得る。このように、ターゲット６００の第１ターゲット構造は、ターゲット６００の残りのターゲット構造における２つのみのパターン要素とは異なり、４つの全体的パターン要素６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、および６０２ｄを含む。
所与のターゲット構造のコントラストを増強するために利用される付加的なパターン要素が所与のターゲットに対する設計ルールのセット全体に準拠するよう設計されるべきことも認識される。そのため、付加的なパターン要素は、上述のターゲット３００、４００、５００、および５０１と一貫する方法で、全体的なターゲット構造および個別のパターン要素に課せられる対称要件に準拠するべきである。
例えば、図６に示されるように、パターン要素６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、および６０２ｄは、ターゲット６００全体の対称中心１１０を中心とする１８０度回転対称を保持する。その結果、ターゲット６００は、本明細書において上述のターゲット３００、４００、および５０１と同様の方法で、対称中心１１０を中心とする１８０度回転対称を保持するであろう。さらに、図６にも示されるように、パターン要素６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、および６０２ｄは、本明細書において上述のターゲット２００と一貫した方法で、個別のパターン要素の対称中心を中心とする９０度回転対称を保持する。
図７は、本発明の代替的な実施形態に係る、オーバーレイターゲット７００の上面図を示す。ターゲット７００の各ターゲット構造が情報内容（すなわち、コントラスト）の適切なレベルを達成するに必要であるパターン要素の個数を含み得ることがここで考えられる。このように、１つまたは複数のターゲット構造の情報内容は、コントラストが欠けるターゲット構造の全ターゲット構造面積を増加させることにより、満足され得る。例えば、図７に示されるように、ターゲット７００の第１構造、第２構造、第３構造、および第４構造は、異なる程度の情報欠損を有し得る。そのため、設計者は、この欠損を埋め合わせるために各ターゲット構造のパターン要素の個数を調整し得る。例えば、最も低いコントラストレベルを有する第１構造は、１２個のパターン要素７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、７０２ｄ、７０２ｅ、７０２ｆ、７０２ｇ、７０２ｈ、７０２ｉ、７０２ｊ、７０２ｋ、および７０２ｌを含み得る。同様に、第２構造および第３構造は、同様のコントラストレベル必要性を有し得、それぞれは８つの全体的パターン要素を含む。第２構造は７０４ａ、７０４ｂ、７０４ｃ、７０４ｄ、７０４ｅ、７０４ｆ、７０４ｇ、および７０４ｈを含む一方で、第３構造は７０６ａ、７０６ｂ、７０６ｃ、および７０６ｄを含む。対比的に、ターゲット７００の第４ターゲット構造はコントラスト増強をわずかしか要求せず、または余剰情報内容を有し得る。このように、第４表面構造に対して通常指定される表面積は、これらの不足するターゲット構造におけるコントラストを増強する一方でオーバーレイターゲット７００に対する全表面積要件を満足するために、他のターゲット構造のうちの１つに再分配され得る。例えば、第４ターゲット構造は、４つのみのターゲットパターン要素７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃ、および７０８ｄを含み得る。
オーバーレイターゲット７００のターゲット構造のコントラストを増強するために利用される付加的なパターン要素が所与のターゲットに対する設計ルールのセット全体に準拠するよう設計されるべきことも認識される。そのため、付加的なパターン要素は、上述のターゲット４００、５００、および５０１と一貫する方法で、全体的なターゲット構造および個別のパターン要素に課せられる対称要件に準拠するべきである。
例えば、図７に示されるように、第２ターゲット構造のパターン要素７０４ａ〜７０４ｈは、ターゲット７００全体の対称中心１１０を中心とする９０度回転対称を保持する一方で、第４ターゲット構造のパターン要素７０８ａ〜７０８ｄは対称中心１１０を中心とする１８０度回転対称を有する。その結果、ターゲット７００は、本明細書において上述のターゲット４００および５０１と同様の方法で、少なくとも対称中心１１０を中心とする１８０度回転対称を保持するであろう。付加的パターン要素を上述のように利用することは、オーバーレイターゲットが図５Ａに示されるターゲット５００と同様の９０度回転対称を有するよう実装され得ることもさらに認識される。
さらに、図７にも示されるように、個別のパターン要素７０２ａ〜７０２ｌ、７０４ａ〜７０４ｈ、７０６ａ〜７０６ｈ、および７０８ａ〜７０８ｄは、それぞれが、本明細書において上述のターゲット４００、５００、および５０１の場合と一貫した方法で、それぞれの個別のパターン要素の対称中心を中心として１８０度回転対称である。
図８は、本発明の代替的な実施形態に係る、ダミーフィル８０１が存在する場合におけるオーバーレイターゲット８００の上面図を示す。Ｘオーバーレイ測定およびＹオーバーレイ測定が異なるパターン要素を利用して実行されるオーバーレイターゲット４００、５００、および５０１は、ダミーフィル８０１が存在する場合におけるオーバーレイ計測測定処理を可能にすることが認識されるべきである。例えば、図８は、ダミーフィル８０１が存在する場合において実装されたオーバーレイターゲット８００を示す。例えば、オーバーレイターゲット８００は、各ターゲット構造が４つのパターン要素を含む６つのターゲット構造を含む。このように、第１構造はパターン要素８０２ａ〜８０２ｄを含み、第２構造はパターン要素８０４ａ〜８０４ｄを含み、第３構造はパターン要素８０６ａ〜８０６ｄを含み、第４構造はパターン要素８０８ａ〜８０８ｄを含み、第５構造はパターン要素８１０ａ〜８１０ｄを含み、第６構造はパターン要素８１２ａ〜８１２ｄを含む。さらに、図８の例において、各構造のパターン要素のうちの２つがＸオーバーレイ測定のために指定される（例えば、８０２ａ、８０６ａ、または８１０ａ）一方で、各ターゲット構造の残りの２つのパターン要素がＹオーバーレイ測定のために指定される（例えば、８１２ｄ、８０８ｄ、または８０４ｄ）ことが指摘される。
さらなる実施形態において、ターゲット８００のパターン要素（例えば、８０２ａ〜８１２ｄ）は、それぞれが複数のサブ要素８０３を含む。例えば、図８に示されるように、各パターン要素（例えば、８０２ａ〜８１２ｄ）は、３つの平行である薄い長方形状であり且つ周期的に離間するサブ要素８０３を含み得る。図８に示されるサブ要素８０３の形状および配列が限定を表すものではなく、むしろ例示であるとして解釈されるべきであることに注意すべきである。
ダミーフィル８０１が、図８により示されるようにオーバーレイターゲット８００の上方または下方にプリントされた周期的な格子構造から構成され得ることがさらに認識される。
さらなる実施形態において、各構造の各パターン要素（例えば、８０２ａ〜８１２ｄ）のサブ要素８０３は、ダミーフィル８０１構造の格子構造に対して直交方向に整列され得る。この点に関して、ダミーフィル８０１の線はサブ要素８０３構造の線に対して直行する。出願人は、パターン要素（例えば、８０２ａ〜８１２ｄ）のサブ要素８０３をダミーフィル構造８０１に対して直交させることにより、所与のオーバーレイターゲットの計測信号が下側にあるダミーフィル構造８０１からの情報により混交される危険性が緩和されることを注記する。
本明細書において上述のターゲット４００および５０１の場合と同様に、オーバーレイターゲット８００がそのターゲットの構成要素であるターゲット構造の共通の対称中心を中心とする１８０度回転対称を有する一方で、ターゲット８００の個別のパターン要素（例えば、８０２ａ〜８１２ｄ）が各個別のパターン要素の対称中心を中心とする１８０度回転対称を有することがさらに認識される。
さらなる実施形態において、パターン要素（例えば、８０２ａ〜８１２ｄ）のサブ要素８０３の、ダミーフィル構造８０１の、またはその両方の周期は、計測システムを実装するために好適であるよりも低い解像度から構成され得る。特に、１次から−１次の回折次数は、計測システムの撮像システムの対象のアパーチャの外部に落ち得る。ターゲット８００の計測信号がダミーフィルパターン８０１からの信号と混交する危険性がさらに緩和されるため、この特徴はダミーフィル構造の場合に特に有利であることがここで認識される。
図９は、本発明の代替的な実施形態に係る、ダミーフィル８０１が存在する場合におけるオーバーレイターゲット９００の上面図を示す。ターゲット９００は、同等の対称要件を有する他にも、パターン要素およびダミーフィルが直交する配向を有するという点で、ターゲット８００と同様である。一方、ターゲット９００は、計測処理における実装に好適である正方形寸法ターゲットを示す。
図１０は、本発明の代替的な実施形態に係る、ダミーフィル８０１が存在する場合におけるオーバーレイターゲット１０００の上面図を示す。ターゲット１０００は、同等の対称要件を有する他にも、パターン要素およびダミーフィルが直交する配向を有するという点で、ターゲット８００と同様である。一方、ターゲット１０００は、図６および図７に関して本明細書で上述のコントラスト増強の実装を示す。さらに、図１０はオーバーレイターゲット１０００の中心に配置された取得マーク１００１を示す。取得マーク１００１を利用することにより、所与の計測ツールの視野域の中心にターゲットを位置決めするために、ターゲット中心の概略位置が特定され得る。
全般に図１１および図１２を参照すると、コントラスト増強に好適であるシステム１１００および１２００が本発明にしたがって説明される。本発明のシステム１１００および１２００は、本明細書において上述の様々な多層ターゲットの実装を可能にし得ることがここで考えられる。本発明の多層ターゲットに関連する１つの制限は、測定構造が小さいことに関連する情報内容（すなわち、コントラストレベル）の欠損が生じ得ることを含む。システム１１００および１２００は、本発明の様々な多層ターゲットの１つまたは複数のターゲット構造における低コントラストの存在を抑制するために、増強されたコントラストレベルを提供することを目的とするものである。システム１１００は、本発明の多層ターゲットのターゲット構造に関連する１つまたは複数の測定構造に関連するコントラストレベルを増強するために、構造化された照明の利用を目的とするものである。さらに、システム１２００は、本発明の多層ターゲットのターゲット構造に関連する１つまたは複数の測定構造に関連するコントラストレベルを増強するために、交差偏光の利用を目的とするものである。
本発明のシステム１１００および１２００は、既存の光学計測システムの適応または再構成から構成され得る（しかし必ずしも構成されるとは限らない）ことがここで考えられる。例えば、本発明は、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社Ａｒｃｈｅｒ１００オーバーレイ制御システムを適用することから構成され得る。例えば、システム１２００の場合、第１直線偏光器が従来のシステム（例えば、Ａｒｃｈｅｒ１００システム）の照明経路に挿入される一方で、第２直線偏光器が従来のシステムの撮像経路内に配置され得る。システム１１００の場合、アパーチャが従来のシステム（例えば、Ａｒｃｈｅｒ１００システム）の照明経路の瞳面に挿入され得る。本発明がＡｒｃｈｅｒ１００システムの適用に限定されず、むしろ上記の説明は単に例示としてのみ解釈されるべきことが認識されるべきである。本発明は広範な種類の顕微鏡検査およびオーバーレイ計測システムに適用され得ることが期待される。
図１１を参照すると、多層オーバーレイ計測ターゲットのコントラスト増強に好適であるシステム１１００は、照明源１１０２と、アパーチャ１１０４と、ビームスプリッタ１１０８と、１つまたは複数の試料１１１４（例えば、ウエハロットの１つまたは複数のウエハ）から反射された光を受容するよう構成された検出器１１１０とを備え得る。
システム１１００の照明源１１０２は当該技術分野において既知である任意の照明源を含み得る。１つの実施形態において、照明源１１０２は広帯域光源（例えば、白色光源）を含み得る。例えば、照明源１１０２はハロゲン光源（ＨＬＳ：ｈａｌｏｇｅｎ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）を含み得るが、これに限定されない。例えば、ハロゲン光源はタングステンベースのハロゲンランプを含み得るが、これに限定されない。他の例において、照明源１１０２はキセノンアークランプを含み得る。
本発明の他の態様においては、システム１１００のビームスプリッタ１１０８は、照明源１１０２から発する光ビームを、アパーチャを通過した後に、対物経路１１１２および基準経路１１１３の２つの経路に分割し得る。この意味において、システム１００の対物経路１１１２および基準経路１１３は、２ビーム干渉光学システムの１部分を形成し得る。例えば、ビームスプリッタ１１０８は、照明経路１１１５からの光ビームの第１部分を対物経路１１１２に沿って誘導する一方で照明経路１１５からの光ビームの第２部分が基準経路１１１３に沿って伝達されることを可能にし得る。さらに詳細には、ビームスプリッタ１０８は、照明源１１０２から発する光の１部分を、アパーチャ１１０４を通過した後に、試料ステージ１１１８上に配置された試料１１１４の表面に（例えば、対物経路１１１２を介して）誘導し得る。さらに、ビームスプリッタ１１０８は、照明源１１０２から発する光の第２部分を基準経路１１１３の構成部品に伝達し得る。例えば、ビームスプリッタ１１０８は照明経路１１１５からの光の１部分を基準経路１１１３に沿って基準ミラー（図示せず）に伝達し得る。当業者は、当該技術分野において既知である任意のビームスプリッタが、本発明の１ビームスプリッタ１１０８として実装されるために好適であることを認識すべきである。
基準経路１１１３が、基準ミラー、基準対物レンズ、および基準経路１１１３を選択的に遮蔽するよう構成されたシャッターを含み得るがこれらに限定されないことは、当業者には明白であるべきである。一般的な意味において２ビーム干渉光学システムがリニク干渉計として構成され得る。ニリク干渉分光法は１９８９年４月４日に発行された米国特許第４，８１８，１１０号および２００１年１月９日に発行された米国特許第６，１７２，３４９号において概説されている。なお、これらの特許は参照することにより本明細書に援用される。
他の実施形態において、システム１１００は主要対物レンズ１１０９を備え得る。主要対物レンズ１１０９は試料ステージ１１１８上に配置された試料１１１４の表面へと光を対物経路１１１２に沿って誘導することを支援し得る。例えば、ビームスプリッタ１１０８は、照明源１１０２から発する光ビーム１１１５の１部分を、アパーチャ１１０４を通過した後に、対物経路１１１２に沿って誘導し得る。ビームスプリッタ１１０８による分割処理の後、主要対物レンズ１１０９は１次光軸１１０７と同一線上にある対物経路１１１２からの光を試料１１１４の表面上に合焦させ得る。一般的な意味において、当該技術分野において既知である任意の対物レンズが本発明の主要対物レンズ１１０９として実装されることに対して好適である。
さらに、試料１１１４の表面上に当たる光の１部分は、試料１１１４により反射され、対物レンズ１１０９およびビームスプリッタ１１０８を介して１次光軸１１０７に沿って検出器１１１０に向かって誘導され得る。中間レンズ、付加的なビームスプリッタ（例えば、光の１部分を合焦システムに分岐させるよう構成されたビームスプリッタ）、および撮像レンズ１１０６等の中間光学装置が対物レンズ１１０９と検出器１１１０の撮像面との間に配置され得ることがさらに認識されるべきである。
本発明の他の態様において、システム１００の検出器１１１０は、システム１１００の１次光軸１１０７に沿って配置され得る。この点に関して、カメラ１１１０が試料１１１４の表面からの画像データを収集するよう構成され得る。例えば、一般的な意味において、試料１１１４の表面から反射された後、光は、主要対物レンズ１１０９およびビームスプリッタ１１０８を介して１次光軸１１０７に沿って検出器１１１０の撮像面へと伝わり得る。当該技術分野において既知である任意の検出器システムが本発明における実装に対して好適であることを認識すべきである。例えば、検出器１１１０は電荷結合素子（ＣＣＤ：ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）に基づくカメラシステムを含み得る。他の例として、検出器１１１０は時間遅延積分（ＴＤＩ：ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）−ＣＣＤに基づくカメラシステムを含み得る。さらなる態様において、検出器１１１０はコンピュータシステム（図示せず）と通信可能に連結され得る。この点に関して、デジタル化された画像データは、有線信号（例えば、銅線、光ファイバケーブル、等）または無線信号（例えば、無線ＲＦ信号）等の信号を介して、検出器１１１０からコンピュータシステムに伝達され得る。
上記の説明は、システム１１００の１次光軸１１０７に沿って配置されるものとして検出器１１０を説明するが、この特徴は要件として解釈されるべきではない。検出器１１１０はシステム１１００の付加的な光軸に沿って存在し得ることがここで考えられる。例えば、一般的な意味において、１つまたは複数の付加的なビームスプリッタが、試料１１１４の表面から反射された光の１部分の進路を変更させ、対物経路１１１２に沿って付加的な光軸へと伝えるために利用され得る。なお、この付加的な光軸は対物経路１１１２に対して平行ではない。カメラ１１１０は、その付加的な光軸に沿って伝わる光がカメラ１１１０の撮像面に当たるよう、配列され得る。
本発明の１つの態様において、アパーチャ１１０４は照明経路１１１５の瞳面に配置され得る。この点に関して、アパーチャ１１０４は、照明源１１０２から発する照明の所定の照射角を選択するために良好に画成された形状を有するよう構成され得る。照射角は検出器１１１０の撮像面において選択されたコントラストレベルを達成するよう選択される。
１つの実施形態において、アパーチャは１つの幾何学的形状を、または複数の幾何学的形状の組み合わせを、有し得る。例えば、アパーチャは「Ｘ」形状または「十字」形状を有し得る。他の例において、アパーチャはリング形状を有し得る。これらの形状が回折光学素子を介して達成され得ることがここでさらに認識される。
他の実施形態において、照明経路は複数のアパーチャを含み得る。この点に関して、複数のアパーチャのうちの１つは、特定のスタックおよびターゲット設計に対するコントラストレベルを最適化するために、レシピトレーニングの間に選択され得る。このことが試行錯誤方法を利用して実行され得ることがここで認識される。他の実施形態において、アパーチャ１１０４は可変アパーチャを含み得る。例えば、アパーチャ１１０４は、複数の選択可能な照明構造を形成するためにユーザによりプログラムされ得る可変アパーチャから構成され得る。この点に関して、プログラムされた可変アパーチャは、特定のスタックまたはターゲット設計に対してコントラストを最適化するための方法で調節され得る。例えば、可変アパーチャはマイクロミラーアレイを含み得るが、これに限定されない。
図１２を参照すると、多層オーバーレイ計測ターゲットのコントラスト増強に好適であるシステム１２００は、照明源１２０２と、第１偏光器１２０４と、ビームスプリッタ１２０６と、第２偏光器１２０８と、１つまたは複数の試料１２１２（例えば、ウエハロットの１つまたは複数のウエハ）から反射された光を受容するよう構成された検出器１２１０とを備え得る。
照明源１２０２、ビームスプリッタ１２０６、１２１０の検出器、試料ステージ１２１４、および基準経路１２１６は、システム１１００の照明源１１０２、ビームスプリッタ１１０８、１１１０の検出器、試料ステージ１１１８、および１１１３の基準経路と同様であることがここで認識される。そのため、システム１１００の説明は、別記する場合を除き、システム１２００にも適用されると解釈されるべきである。
１つの態様において、第１偏光器１２０４は照明源１２０２から発する光を偏光させるよう配列される。例えば、第１の１２０４は、照明源１２０２から発する光が第１偏光器１２０４により偏光され得るよう、照明経路１２０５に沿って配置され得る。
他の態様において、第２偏光器１２０８は、試料１２０２から反射された光に対する分析器として機能するよう配列され得る。この点に関して、第１偏光器１２０４および第２偏光器１２０８は、検出器１２１０の撮像面に到達する、試料１２１２の未パターン化された部分から、または試料１２１２の周期的な未識別パターンから、反射された光の量が最小化されるよう、構成され得る。１つの実施形態において、第１偏光器１２０４および第２偏光器１２０８の両方は直線偏光器を含み得る。直線偏光器の場合、第１偏光器１２０４および第２偏光器１２０８は、それらの偏光軸が相互に対して実質的に直交するよう、配列され得る。この構成の結果、検出器１２１０の撮像面に到達する反射光の大部分は計測ツールにより識別された試料のパターンから反射された光から構成されることとなり、それにより、コントラストが顕著に増強される。さらに他においては、第１偏光器１２０４は径方向偏光された光のみを伝達するよう構成された偏光器を含み得る一方で、第２偏光器は方位角偏光した光のみを伝達するよう構成される。
試料１２１２の未パターン化された部分からの信号は他の様々な方法で最小化され得ることがさらに認識されるべきである。例えば、波長板および偏光器の組み合わせが上述の結果を達成するために実装され得ることがここで認識される。例えば、第１偏光器１２０４と第１偏光器に対して４５度に配向された第１の１／４波長板（図示せず）が照明経路１２０５において配置され得る一方で、第２偏光器１２０８と第２偏光器に対して４５度に配向された第２の１／４波長板（図示せず）が撮像経路１２０９に沿って配置され得る。当業者は、この配列を利用することにより検出器１２１０の撮像面に到達する試料１２１２の未パターン化された部分から反射された光の量が最小化されることを認識するであろう。
上述の交差偏光効果を作る偏光器および波長板（例えば、１／２波長板）の任意の組合せが本発明における実装に対して好適となり得ることがさらに認識される。
システム１１００および１２００がコントラストレベルを増強するために組み合わせて利用され得ることがここでさらに考えられる。この点に関して、本発明は、ターゲットの対称点において強度がより低いレベルとなることを確保するために利用され得る。構造化された照明および交差偏光の組み合わせに関する本発明の態様が、図１３に示された照明瞳を利用することにより実装され得ることがここで認識される。例えば、好適な照明瞳は、十字形状１３０２、垂直線形状１３０４（例えば、Ｙ方向）、または水平線形状１３０６（例えば、Ｘ方向）を有し得る。さらに、照明瞳１３０２、１３０４、および１３０６は、照明偏光器および撮像偏光器と組み合わせて実装され得る。第１の実施形態において、照明瞳１３０２〜１３０６は、システムの照明経路（例えば、１１１５または１２０５）内に配置されたＸ偏光器およびシステムの撮像経路（例えば、１１０７または１２０７）内に配置されたＹ偏光器と協調して実装され得る。第２の実施形態において、照明瞳１３０２〜１３０６は、システムの照明経路内に配置されたＹ偏光器およびシステムの撮像経路内に配置されたＸ偏光器と協調して実装され得る。
本明細書で説明されるシステムおよび方法の全部は、本方法の実施形態の１つまたは複数のステップの結果を記憶媒体に記憶することを含み得る。これらの結果は、本明細書で説明される結果のうちのいずれかを含み得、当該技術分野において任意の既知の方法で記憶され得る。記憶媒体は、本明細書で説明される任意の記憶媒体、または当該技術分野において既知である任意の他の好適な記憶媒体を含み得る。結果が記憶された後、結果は、記憶媒体においてアクセスされること、本明細書において説明される方法またはシステムの実施例のいずれかにより用いられること、ユーザに表示するためにフォーマットされること、任意のソフトウェアモジュール、方法、またはシステム、その他により用いられること、が可能である。さらに、結果は、「永久的」、「半永久的」、一時的、または何らかの時間的期間にわたり記憶され得る。例えば、記憶媒体はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）であり得、結果は、記憶媒体内で必ずしも無期限に持続するとは限らない。
当業者は、本明細書において説明されたプロセスおよび／またはシステムおよび／または他の技術が実施され得る様々な手段（例えば、ハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェア）が存在すること、および好適な手段はプロセスおよび／またはシステムおよび／または他の技術が用いられる状況とともに変化するであろうことを理解するであろう。例えば、開発者が速度および正確度が重要であると判断した場合、開発者は主にハードウェアおよび／またはファームウェア手段を選択すればよく、代替的に、柔軟性が重要である場合、開発者は主にソフトウェア実装を選択すればよい。あるいは、再び代替的に、開発者はハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアの何らかの組み合わせを選択すればよい。したがって、本明細書において説明されたプロセスおよび／または装置および／または他の技術が実施され得るいくつかの可能な手段が存在し、そのうちのいずれかが、利用される任意の手段は、その手段が用いられるであろう状況および開発者の特定の問題（例えば、速度、柔軟性、または予測可能性。なお、これらの問題のいずれもが変化し得る）に依存する選択であるという意味で、他の手段に対して本質的に優位であるということはない。当業者は、これらの実装の光学的な態様が、通常、適当な形のハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアを用い得ることを認識するであろう。
当業者は、装置および／または処理を本明細書において説明された方法で説明すること、および、その後、技術的手法を用いて係る説明された装置および／またはプロセスをデータ処理システムに統合することが、当該技術分野において一般的であることを認識するであろう。すなわち、装置および／またはプロセスの少なくとも１部分は、適切な量の実験を経た後、データ処理システムに統合することが可能である。典型的なデータ処理システムが、１つまたは複数のシステムユニット筐体、ビデオディスプレイ装置、揮発性メモリならびに不揮発性メモリ等のメモリ、マイクロプロセッサならびにデジタル・シグナル・プロセッサ等のプロセッサ、オペレーティングシステム、ドライバ、グラフィカル・ユーザ・インターフェース、ならびにアプリケーションプログラム等の計算実体、タッチパッドまたはスクリーン等の１つまたは複数の相互作用装置、および／またはフィードバックループならびに制御モータ（例えば、位置および／または速度を検出するためのフィードバック、および構成品の移動および／または調節および／または量を調節するための制御モータ）を含む制御システムを、一般に含むことを認識するであろう。典型的なデータ処理システムは、データ演算／通信および／またはネットワーク演算／通信システムにおいて一般的に見られる構成品等の、任意の好適な市販の構成品を利用して実装され得る。
本明細書において説明された主題は、異なる他の構成品に含まれた、または異なる他の構成品と接続された、異なる構成品を示す場合もある。このように示された構造が単に例示的であり、実際には、同一の機能を達成する他の多数の構造が実装され得ることが、理解されるであろう。概念的な意味では、同一の機能を達成するための構成品の任意の配列は、所望の機能が達成されるよう、効果的に「関連付け」られる。したがって、特定の機能を達成するために組み合わされた２つの構成品は、構造または中間構成品に関わらず、所望の機能が達成されるよう、相互に「関連付け」られたものとみなされ得る。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの構成品は、所望の機能を達成するために相互に対して「接続」または「連結」されたものとみなされ得、このように関連付けられ得る任意の２つの構成品は所望の機能を達成するために相互に対して「連結可能」であるともみなされ得る。連結可能の具体例は、物理的に結合可能であるおよび／または物理的に相互作用可能である構成品、および／または無線により相互作用可能であるおよび／または無線により相互作用する構成品、および／または論理的に相互作用するおよび／または論理的に相互作用可能な構成品を含むが、これに限定されない。
本明細書において説明された主題に係る特定の態様が図示および説明されてきたが、当業者は、本明細書の教示に基づいて、本明細書において説明された主題およびその広範な態様から逸脱することなく様々な変更例および修正例が可能であること、したがって、添付の請求項は、本明細書において説明された主題の真の精神および範囲に含まれる係る変更例および修正例をその範囲において含むものであることを、当業者は理解するであろう。
本発明の特定の実施形態が例示されてきたが、本発明の様々な修正例および実施形態が前述の開示の範囲および精神から逸脱することなく当業者によって可能であることは明白である。したがって、本発明の範囲は本明細書に添付される請求項によってのみ限定されるべきである。
本開示および本開示に付随する特長は前述の説明により理解されると考えられ、様々な変更例が、開示された主題から逸脱することなく、またはその物質的特長の必ずしも全部を犠牲にすることなく、これらの構成品の形態、構成、および配列において可能であることは明白であろう。説明された形態は単に説明的であり、係る変更例を含むことは以下の請求項の意図するところであろう。
さらに、本発明が添付の請求項により定められることを理解すべきである。

Claims (21)

  1. 多層オーバーレイターゲットからのオーバーレイを測定するシステムであって、
    半導体デバイスの１つ以上のプロセスレイヤー上に配置された複数のターゲット構造に光を照射するよう構成された照射源であり、前記複数のターゲット構造は、３つ以上のターゲット構造を含み、前記３つ以上のターゲット構造は、第１ターゲット構造と、第２ターゲット構造と、少なくとも１つの第３ターゲット構造と、を含み、前記ターゲット構造の少なくともいくつかは２つ以上のパターン要素のセットを含み、前記３つ以上のターゲット構造は、前記３つ以上のターゲット構造が位置合わせされたとき、共通の対称中心を共有するよう構成され、前記ターゲット構造のうちの少なくとも１つは前記共通の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変であり、前記第１ターゲット構造は第１プロセスレイヤーに配置され、前記第２ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーとは異なる第２プロセスレイヤーに配置され、前記少なくとも１つの第３ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーおよび前記第２プロセスレイヤーとは異なる少なくとも１つの第３プロセスレイヤーに配置され、２つ以上の前記パターン要素は３つ以上のサブ要素を備え、前記３つ以上のサブ要素は周期的なパターンで配列される、照射源と、
    前記複数のターゲット構造からの反射光を集光するよう構成された検出器と、
    非一時的な記憶媒体に保持される一連のプログラム命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサであって、前記一連のプログラム命令が、前記１つ以上のプロセッサに、前記複数のターゲット構造から集光された光に基づいて、オーバーレイエラーを決定させるよう構成された、１つ以上のプロセッサと、
    を含むシステム。
  2. 前記第１ターゲット構造は前記共通の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変であり、前記第２ターゲット構造および前記少なくとも１つの第３ターゲット構造は前記共通の対称中心を中心とする１８０度回転に対して不変であり、かつ前記共通の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変でない、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記第１ターゲット構造は第１方向および前記第１方向と垂直な第２方向にオーバーレイを測定するよう構成され、前記第２ターゲット構造は前記第１方向にオーバーレイを測定するよう構成され、前記第３ターゲット構造は前記第２方向にオーバーレイを測定するよう構成された、請求項１に記載のシステム。
  4. 各ターゲット構造の前記２つ以上のパターン要素の少なくともいくつかは、個別の対称中心を中心とする１８０度回転に対して不変であり、かつ前記個別の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変でない、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記第１ターゲット構造が個別の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変であり、前記第２ターゲット構造および前記第３ターゲット構造の少なくとも１つは前記個別の対称中心を中心とする１８０度回転に対して不変であり、かつ前記個別の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変でなく、各ターゲット構造の前記２つ以上のパターン要素のそれぞれが前記個別の対称中心を中心とする１８０度回転に対して不変であり、かつ前記個別の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変でない、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記３つ以上のサブ要素が、前記パターン要素中の前記少なくとも１つのパターン要素の間隔に対して平行に配列される、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記３つ以上のサブ要素が、前記パターン要素中の前記少なくとも１つのパターン要素の間隔に対して垂直に配列される、請求項１に記載のシステム。
  8. 前記３つ以上のサブ要素が、前記パターン要素中の前記少なくとも１つのパターン要素の第１間隔に対して平行に配列され、前記パターン要素中の前記少なくとも１つのパターン要素の第２間隔に対して垂直に配列される、請求項１に記載のシステム。
  9. 前記３つ以上のサブ要素に関連した間隔が、前記２つ以上のパターン要素間の間隔よりも小さい、請求項１に記載のシステム。
  10. 前記２つ以上のパターン要素の少なくともいくつかが個別の対称中心を有する、請求項１に記載のシステム。
  11. 多層オーバーレイターゲットからのオーバーレイを測定するシステムであって、
    半導体デバイスの１つ以上のプロセスレイヤー上に配置された複数のターゲット構造に光を照射するよう構成された照射源であり、前記複数のターゲット構造は、３つ以上のターゲット構造を含み、前記３つ以上のターゲット構造は、第１ターゲット構造と、第２ターゲット構造と、少なくとも１つの第３ターゲット構造と、を含み、前記ターゲット構造の少なくともいくつかは２つ以上のパターン要素のセットを含み、前記３つ以上のターゲット構造は、前記３つ以上のターゲット構造が位置合わせされたとき、共通の対称中心を共有するよう構成され、前記第１ターゲット構造は前記共通の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変であり、前記第２ターゲット構造は前記共通の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変であり、前記少なくとも１つの第３ターゲット構造は前記共通の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変であり、前記第１ターゲット構造は第１プロセスレイヤーに配置され、前記第２ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーとは異なる第２プロセスレイヤーに配置され、前記少なくとも１つの第３ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーおよび前記第２プロセスレイヤーとは異なる少なくとも１つの第３プロセスレイヤーに配置され、前記２つ以上のパターン要素の少なくともいくつかが個別の対称中心を有する、照射源と、
    前記複数のターゲット構造からの反射光を集光するよう構成された検出器と、
    非一時的な記憶媒体に保持される一連のプログラム命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサであって、前記一連のプログラム命令が、前記１つ以上のプロセッサに、前記複数のターゲット構造から集光された光に基づいて、オーバーレイエラーを決定させるよう構成された、１つ以上のプロセッサと、
    を含むシステム。
  12. 前記３つ以上のターゲット構造が、少なくとも１つの第４ターゲット構造を含む、請求項１１に記載のシステム。
  13. 前記少なくとも１つの第４ターゲット構造が、前記共通の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変である、請求項１２に記載のシステム。
  14. 前記第１ターゲット構造、前記第２ターゲット構造、前記第３ターゲット構造、および前記第４ターゲット構造が、第１方向および前記第１方向と垂直な第２方向にオーバーレイを測定するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
  15. 前記第１ターゲット構造の少なくとも一部が前記第２ターゲット構造および前記少なくとも１つの第３ターゲット構造の少なくとも一部と重なる、請求項１１に記載のシステム。
  16. 前記第１ターゲット構造の１つ以上のパターン要素が前記第２ターゲット構造および前記少なくとも１つの第３ターゲット構造の少なくとも１つのパターン要素と重なる、請求項１５に記載のシステム。
  17. 多層オーバーレイターゲットからのオーバーレイを測定するシステムであって、
    半導体デバイスの１つ以上のプロセスレイヤー上に配置された複数のターゲット構造に光を照射するよう構成された照射源であり、前記複数のターゲット構造は、３つ以上のターゲット構造を含み、前記３つ以上のターゲット構造は、第１ターゲット構造と、第２ターゲット構造と、少なくとも１つの第３ターゲット構造と、を含み、前記ターゲット構造の少なくともいくつかは２つ以上のパターン要素のセットを含み、前記２つ以上のパターン要素の少なくともいくつかは、鏡映に対して不変であり、前記３つ以上のターゲット構造は、前記３つ以上のターゲット構造が位置合わせされたとき、共通の対称中心を共有するよう構成され、前記第１ターゲット構造は第１プロセスレイヤーに配置され、前記第２ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーとは異なる第２プロセスレイヤーに配置され、前記少なくとも１つの第３ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーおよび前記第２プロセスレイヤーとは異なる少なくとも１つの第３プロセスレイヤーに配置される、照射源と、
    前記複数のターゲット構造からの反射光を集光するよう構成された検出器と、
    非一時的な記憶媒体に保持される一連のプログラム命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサであって、前記一連のプログラム命令が、前記１つ以上のプロセッサに、前記複数のターゲット構造から集光された光に基づいて、オーバーレイエラーを決定させるよう構成された、１つ以上のプロセッサと、
    を含むシステム。
  18. 多層オーバーレイターゲットからのオーバーレイを測定するシステムであって、
    半導体デバイスの１つ以上のプロセスレイヤー上に配置された複数のターゲット構造に光を照射するよう構成された照射源であり、前記複数のターゲット構造は、３つ以上のターゲット構造を含み、前記３つ以上のターゲット構造は、第１ターゲット構造と、第２ターゲット構造と、少なくとも１つの第３ターゲット構造と、を含み、前記ターゲット構造の少なくともいくつかは２つ以上のパターン要素のセットを含み、前記ターゲット構造の少なくともいくつかは鏡映に対して不変であり、前記３つ以上のターゲット構造は、前記３つ以上のターゲット構造が位置合わせされたとき、共通の対称中心を共有するよう構成され、前記第１ターゲット構造は第１プロセスレイヤーに配置され、前記第２ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーとは異なる第２プロセスレイヤーに配置され、前記少なくとも１つの第３ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーおよび前記第２プロセスレイヤーとは異なる少なくとも１つの第３プロセスレイヤーに配置される、照射源と、
    前記複数のターゲット構造からの反射光を集光するよう構成された検出器と、
    非一時的な記憶媒体に保持される一連のプログラム命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサであって、前記一連のプログラム命令が、前記１つ以上のプロセッサに、前記複数のターゲット構造から集光された光に基づいて、オーバーレイエラーを決定させるよう構成された、１つ以上のプロセッサと、
    を含むシステム。
  19. 多層オーバーレイターゲットからのオーバーレイを測定するシステムであって、
    半導体デバイスの１つ以上のプロセスレイヤー上に配置された複数のターゲット構造に光を照射するよう構成された照射源であり、前記複数のターゲット構造は、４つ以上のターゲット構造を含み、前記４つ以上のターゲット構造は、第１ターゲット構造と、第２ターゲット構造と、第３ターゲット構造と、少なくとも１つの第４ターゲット構造と、を含み、前記ターゲット構造の少なくともいくつかは２つ以上のパターン要素のセットを含み、前記４つ以上のターゲット構造は、前記４つ以上のターゲット構造が位置合わせされたとき、共通の対称中心を共有するよう構成され、前記第１ターゲット構造、前記第２ターゲット構造、前記第３ターゲット構造、および前記第４ターゲット構造は前記共通の対称中心を中心とする１８０度回転に対して不変であり、かつ前記共通の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変でなく、前記第１ターゲット構造は第１プロセスレイヤーに配置され、前記第２ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーとは異なる第２プロセスレイヤーに配置され、前記第３ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤーおよび前記第２プロセスレイヤーとは異なる第３プロセスレイヤーに配置され、前記少なくとも１つの第４ターゲット構造は前記第１プロセスレイヤー、前記第２プロセスレイヤー、および前記第３プロセスレイヤーとは異なる第４プロセスレイヤーに配置される、照射源と、
    前記複数のターゲット構造からの反射光を集光するよう構成された検出器と、
    非一時的な記憶媒体に保持される一連のプログラム命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサであって、前記一連のプログラム命令が、前記１つ以上のプロセッサに、前記複数のターゲット構造から集光された光に基づいて、オーバーレイエラーを決定させるよう構成された、１つ以上のプロセッサと、
    を含むシステム。
  20. 前記第１ターゲット構造および前記第２ターゲット構造の少なくとも１つが、第１方向にオーバーレイを測定するよう構成され、前記第３ターゲット構造および前記第４ターゲット構造の少なくとも１つが、前記第１方向と垂直な第２方向にオーバーレイを測定するよう構成される、請求項１９に記載のシステム。
  21. 各ターゲット構造の前記２つ以上のパターン要素の少なくともいくつかが個別の対称中心を中心とする１８０度回転に対して不変であり、かつ前記個別の対称中心を中心とする９０度回転に対して不変でない、請求項１９に記載のシステム。
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