JP6945010B2 - ターゲットを測定する方法、メトロロジ装置、リソグラフィセル及びターゲット - Google Patents

ターゲットを測定する方法、メトロロジ装置、リソグラフィセル及びターゲット Download PDF

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関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０１７年５月１９日出願の欧州特許出願公開第１７１７１９３５．４号の優先権を主張するものであり、この特許文献は、その全体が参照により本明細書に援用される。
[0002] 本発明は、基板上に形成されたターゲットを測定するための方法及び装置と、リソグラフィセルと、ターゲットとに関する。
[0003] リソグラフィ装置は、基板、通常、基板のターゲット部分に所望のパターンを付加する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。その際、代替としてマスク又はレチクルとも称されるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成される回路パターンを発生させることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）のターゲット部分（例えば、１つ又は複数のダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は、通常、基板に設けられた放射感応性材料（レジスト）層への結像による。一般に、単一の基板は、連続的にパターン形成された、隣接したターゲット部分のネットワークを含む。リソグラフィプロセスでは、多くの場合、例えばプロセス制御及び検証を行うために、形成された構造の測定を行うことが好ましい。クリティカルディメンジョン（ＣＤ）を測定するために多くの場合に使用される走査電子顕微鏡と、デバイスの２つの層のアライメント精度の尺度であるオーバーレイを測定する専用ツールとを含む、上記の測定を行う様々なツールが公知である。オーバーレイは、２つの層間のミスアライメントの度合いによって表すことができ、例えば、測定された１ｎｍのオーバーレイという表現は、２つの層が１ｎｍだけずれた状態を表すことができる。
[0004] 最近では、リソグラフィ分野での使用のための様々な形態のスキャトロメータが開発されている。これらのデバイスは、ターゲット上に放射ビームを誘導し、ターゲットの対象の特性を決定することができる「スペクトル」を得るために、散乱した放射線の１つ又は複数の特性（例えば、波長の関数としての単一の反射角における強度若しくは様々な反射角にわたる強度、反射角の関数としての１つ若しくは複数の波長における強度又は反射角の関数としての偏光）を測定する。対象の特性の決定は、様々な技法（例えば、厳密結合波分析又は有限要素方法を使用して実施される反復手法によるターゲットの再構築、ライブラリ検索及び主成分分析）によって実行することができる。
[0005] ターゲットは、０次回折（鏡面反射に対応する）を阻止する暗視野スキャトロメトリを使用して測定することができ、より高次の回折のみが処理される。暗視野メトロロジの例は、国際公開第２００９／０７８７０８号及び国際公開第２００９／１０６２７９号に見ることができ、これらの文献は、その全体が参照により本明細書に援用される。
[0006] 所与のオーバーレイターゲットに対する異なる回折次数間（例えば、−１次回折と＋１次回折との間）の強度非対称性は、ターゲット非対称性（すなわちターゲットにおける非対称性）の測定量を提供する。オーバーレイターゲットにおけるこの非対称性は、オーバーレイ（２層の望ましくないミスアライメント）の指標として使用することができる。
[0007] ターゲットが利用可能な空間がほとんどない場所（例えば、製造されている製品の構造を含む製品エリア）にターゲットを位置決めすることが望ましいことがあり得る。そのようなエリアに位置決めされるターゲットは、小さいものである必要がある。十分な精度で放射スポットをそのようなターゲットとアライメントすることは、難易度が高い。
[0008] ターゲットを測定するための既存の方法及び装置を改善することが望ましい。
[0009] 本発明の態様によれば、基板上に形成されたターゲットを測定する方法であって、ターゲットは、アライメント構造及びメトロロジ構造を含み、方法は、第１の放射線でターゲットを照明し、且つターゲットからの第１の放射線の散乱から生じる放射線を検出することを含む第１の測定プロセスと、第２の放射線でターゲットを照明し、且つターゲットからの第２の放射線の散乱から生じる放射線を検出することを含む第２の測定プロセスとを含み、第１の測定プロセスは、アライメント構造の位置を検出し、第２の測定プロセスは、第１の測定プロセスによって検出されたアライメント構造の位置を使用して、第２の放射線の放射スポットをメトロロジ構造内の所望の場所にアライメントし、及び第２の測定プロセスの放射スポットは、放射スポットを形成する少なくとも０次の放射線を概念上取り囲むことができる最小四辺形境界ボックスがアライメント構造と交差するか又はアライメント構造を取り囲み、及び四辺形境界ボックスによって取り囲まれた少なくとも０次の放射線がアライメント構造の外側にのみあるようにされる、方法が提供される。
[0010] 本発明の態様によれば、基板上に形成されたターゲットを測定するためのメトロロジ装置であって、第１の放射線でターゲットを照明し、且つターゲットからの第１の放射線の散乱から生じる放射線を検出するように構成された第１の測定システムと、第２の放射線でターゲットを照明し、且つターゲットからの第２の放射線の散乱から生じる放射線を検出するように構成された第２の測定システムと、コントローラであって、第１の測定システムによって検出された放射線を使用してアライメント構造の位置を検出することと、アライメント構造の検出された位置を使用して、第２の放射線の放射スポットをメトロロジ構造内の所望の場所にアライメントするように第２の測定システムを制御することとを行うように構成されたコントローラとを含み、第２の測定の放射スポットは、放射スポットを形成する少なくとも０次の放射線を概念上取り囲むことができる最小四辺形境界ボックスがアライメント構造と交差するか又はアライメント構造を取り囲み、及び四辺形境界ボックスによって取り囲まれた少なくとも０次の放射線がアライメント構造の外側にのみあるようにされる、メトロロジ装置が提供される。
[0011] 本発明の態様によれば、基板上に形成されたターゲットであって、アライメント構造及びメトロロジ構造を含み、メトロロジ構造にわたって平均される、可視光線による照明に対するメトロロジ構造の全反射率は、アライメント構造にわたって平均される、可視光線による照明に対するアライメント構造の全反射率と、アライメント構造にわたって平均される、可視光線による照明に対するアライメント構造の全反射率の少なくとも２０％だけ異なり、メトロロジ構造は、アライメント構造のいかなる部分も存在しない円形又は楕円形領域を含み、及び円形又は楕円形領域を概念上取り囲むことができる最小四辺形境界ボックスは、アライメント構造と交差するか又はアライメント構造を取り囲む、ターゲットが提供される。
[0012] ここで、単なる例として添付の概略図を参照して本発明の実施形態を説明する。添付の概略図では、対応する参照記号は、対応する部分を示す。
[0013]リソグラフィ装置を示す。 [0014]リソグラフィセル又はクラスタを示す。 [0015]（ａ）第１の対の照明アパーチャを使用したターゲットの測定における使用のための暗視野スキャトロメータの概略図と、（ｂ）所与の照明方向に対するターゲット格子の回折スペクトルの詳細と、（ｃ）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アウトラインの描写と、（ｄ）図３（ａ）のスキャトロメータにおいて得られた図３（ｃ）のターゲットの像の描写とを含む。 [0016]製品エリアの外側のスクライブレーンに位置決めされたターゲットを示す。 [0017]アライメント構造及びメトロロジ構造を含むターゲット上の円形放射スポットを示す。 [0018]アライメント構造及びメトロロジ構造を含む代替のターゲット上の楕円形放射スポットを示す。 [0019]第１の測定システム、第２の測定システム及びコントローラを含むメトロロジ装置を示す。
[0020] 本明細書は、本発明の特徴を組み込む１つ又は複数の実施形態を開示する。開示される実施形態は、本発明の単なる例示である。本発明の範囲は、開示される実施形態に限定されない。本発明は、本明細書に添付の特許請求の範囲によって定義される。
[0021] 説明される実施形態及び本明細書における「一実施形態」、「実施形態」、「例示的な実施形態」などへの言及は、説明される実施形態が特定の特徴、構造又は特性を含み得るが、必ずしも全ての実施形態が特定の特徴、構造又は特性を含むとは限らないことを示す。その上、そのような記載は、必ずしも同じ実施形態を指すとは限らない。さらに、ある実施形態と関係して特定の特徴、構造又は特性が説明される場合、明示的に説明されるかどうかにかかわらず、他の実施形態と関係してそのような特徴、構造又は特性が生じることは、当業者の知識内にあることが理解される。
[0022] しかし、そのような実施形態をより詳細に説明する前に、本発明の実施形態を実施することができる例示的な環境を提示することが有益である。
[0023] 図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示す。この装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射線又はＤＵＶ放射線）を調整するように構成された照明系（照明器）ＩＬと、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構成され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１の位置決め装置ＰＭに接続された支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、基板（例えば、レジストコートウェハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２の位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェハテーブル）ＷＴと、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）上にデバイスＭＡをパターン形成することにより、放射ビームＢに付与されたパターンを投影するように構成された投影系（例えば、屈折投影レンズ系）ＰＳとを含む。
[0024] 照明系は、放射線を誘導、整形又は制御するための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気若しくは他のタイプの光学構成要素又はそれらの任意の組合せなど、様々なタイプの光学構成要素を含むことがある。
[0025] 支持構造は、パターニングデバイスを支持する（すなわちその重量を支える）。支持構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計及び他の条件（例えば、パターニングデバイスが真空環境内に保持されているかどうかなど）に応じた様式でパターニングデバイスを保持する。支持構造は、パターニングデバイスを保持するために機械的、真空、静電又は他のクランプ技法を使用することができる。支持構造は、フレーム又はテーブルであり得、例えば必要に応じて固定式又は可動式であり得る。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して確実に所望の位置になるようにすることができる。本明細書における「レチクル」又は「マスク」という用語の使用は、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義と見なすことができる。
[0026] 本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを作成するように、ビームの断面にパターンを付与するために使用することができる任意のデバイスを表すものとして広く解釈すべきである。例えば、パターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、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での所望のパターンに正確に対応しないことがあることに留意されたい。一般に、放射ビームに付与されたパターンは、集積回路などのターゲット部分に作成されているデバイスでの特定の機能層に対応する。
[0027] パターニングデバイスは、透過型又は反射型であり得る。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ及びプログラマブルＬＣＤパネルが挙げられる。マスクは、リソグラフィにおいてよく知られており、バイナリ、レべンソン型（alternating）位相シフト及びハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ並びに様々なハイブリッドマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例は、小さいミラーのマトリックス配置を採用し、各ミラーは、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個々に傾斜させることができる。傾斜したミラーは、放射ビームにパターンを付与し、この放射ビームがミラーマトリックスによって反射される。
[0028] 本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用されている露光放射線に適した、又は浸液の使用若しくは真空の使用などの他の要因に適した屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁及び静電光学系又はそれらの任意の組合せを含む様々なタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈すべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語のいかなる使用も、「投影システム」というより一般的な用語と同義であると見なすことができる。
[0029] この実施形態では、例えば、装置は、透過型（例えば、透過型マスクを採用する）であり得る。代替として、装置は、反射型（例えば、上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを採用するか又は反射型マスクを採用する）であり得る。
[0030] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル及び例えば２つ以上のマスクテーブルを有するタイプのものであり得る。そのような「複数のステージ」の機械では、１つ又は複数の他のテーブルが露光のために使用されている間、追加のテーブルを並列して使用し得、又は１つ若しくは複数のテーブルに対する予備ステップを実行し得る。
[0031] リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を満たすように、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水で基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであり得る。リソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投影システムとの間に浸液を適用し得る。投影システムの開口数を増加させるための液浸技法は、当技術分野においてよく知られている。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板などの構造が液体に浸されなければならないことを意味するのではなく、露光中に投影システムと基板との間に液体があることを意味するにすぎない。
[0032] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば、放射源がエキシマレーザであるとき、放射源とリソグラフィ装置とは、別体であり得る。そのような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を成すと見なされず、放射ビームは、例えば、適切な誘導ミラー及び／又はビームエキスパンダを含むビーム送達システムＢＤによって放射源ＳＯからイルミネータＩＬに送られる。他の場合、例えば放射源が水銀ランプであるとき、放射源は、リソグラフィ装置の一部であり得る。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビーム送達システムＢＤと共に、放射システムと呼ぶことができる。
[0033] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するための調節装置ＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外側及び／又は内側の半径範囲（これは、通常、それぞれσ−外側及びσ−内側と呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなど、様々な他の構成要素を含むことができる。イルミネータを使用して、放射ビームを調整し、その断面に所望の均一性及び強度分布を有するようにすることができる。
[0034] 放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通過すると、放射ビームＢは、投影系ＰＳを通過し、投影光学系ＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束させる。第２の位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、２−Ｄエンコーダ又は静電容量センサ）を用いて、例えば異なるターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決め装置ＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリからの機械的な取出し後又はスキャン中、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現することができ、それにより第１の位置決め装置ＰＭの一部が形成される。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、ロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを使用して実現することができ、それにより第２の位置決め装置ＰＷの一部が形成される。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに接続するか又は固定することができる。マスクＭＡと基板Ｗとは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用してアライメントすることができる。示されるような基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占めるが、それらは、ターゲット部分間の空間内に位置することができる（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ている）。同様に、マスクＭＡに複数のダイが設けられている状況では、マスクアライメントマークは、ダイ間に位置することができる。
[0035] 示される装置は、以下のモードの少なくとも１つにおいて使用することができる。
１．ステップモードでは、放射ビームに与えられたパターン全体が一度にターゲット部分Ｃ上に投影される間、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが本質的に静止状態で維持される（すなわち単一静的露光）。次いで、基板テーブルＷＴは、異なるターゲット部分Ｃに露光できるようにＸ及び／又はＹ方向にシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズは、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズを制限する。
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上に投影される間、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが同時にスキャンされる（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって決定することができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズは、単一動的露光でのターゲット部分の幅（非スキャン方向における）を制限する一方、スキャン動作の長さは、ターゲット部分の高さ（スキャン方向における）を決定する。
３．別のモードでは、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される間、マスクテーブル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状態で維持され、基板テーブルＷＴが移動又はスキャンされる。このモードでは、一般に、パルス放射源が採用され、基板テーブルＷＴの各移動後又はスキャン中の連続放射パルス間において、プログラマブルパターニングデバイスが必要に応じて更新される。この動作モードは、上記で言及されるタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを利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。
[0036] また、上記で説明される使用モード又は完全に異なる使用モードの組合せ及び／又は変形形態も採用することができる。
[0037] 図２に示されるように、リソグラフィ装置ＬＡは、場合によりリソセル又はクラスタとも呼ばれるリソグラフィセルＬＣの一部を成し、リソグラフィセルＬＣは、基板に対して露光前及び露出後のプロセスを実施するための装置も含む。従来、これらは、レジスト層を堆積するためのスピンコータＳＣ、露光されたレジストを現像するための現像装置ＤＥ、冷却プレートＣＨ及びベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ又はロボットＲＯは、入力／出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り、それらを異なるプロセス装置間で移動させ、次いでリソグラフィ装置のローディングベイＬＢに送達する。総称してトラックと呼ばれることが多いこれらのデバイスは、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、トラック制御ユニットＴＣＵは、それ自体、監視制御システムＳＣＳによって制御され、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、スループット及び処理効率を最大にするように異なる装置を動作させることができる。
[0038] リソグラフィ装置によって露光される基板に正しく且つ一貫して露光するため、後続の層間のオーバーレイ、ラインの厚さ、クリティカルディメンジョン（ＣＤ）などの特性を測定するために露光済みの基板を検査することが望ましい。誤差が検出された場合、特に同じバッチの他の基板が依然として露光されていないほど十分に早く及び迅速に検査を行うことができる場合、例えば後続の基板の露光に対して調整を行うことができる。また、既に露光済みの基板は、歩留まりを改善するために剥がして再加工するか又は場合により処分することができ、それにより、不良状態であると分かっている基板への露光の実行を回避することができる。基板のターゲット部分の一部のみが不良状態である場合、良い状態と思われるそれらのターゲット部分にのみ、さらなる露光を実行することができる。
[0039] メトロロジ装置は、基板の特性を決定するため、特に異なる基板の特性又は同じ基板の異なる層の特性が層ごとにどのように変化するかを決定するために使用される。メトロロジ装置は、リソグラフィ装置ＬＡ若しくはリソセルＬＣに組み込まれるか又はスタンドアロンデバイスであり得る。最も迅速な測定を可能にするため、メトロロジ装置が露光の直後に露光済みのレジスト層の特性を測定することが望ましい。しかし、レジストの潜像は、非常に低いコントラストを有し（放射露光が行われたレジストの部分と、放射露光が行われていないレジストの部分との間の屈折率における違いは、ごくわずかである）、全てのメトロロジ装置が潜像の有益な測定を行うための十分な感度を有するわけではない。したがって、測定量は、露光後ベークステップ（ＰＥＢ）後に取ることができ、露光後ベークステップ（ＰＥＢ）は、通常、露光済みの基板に対して実行される第１のステップであり、レジストの露光部分と非露光部分との間のコントラストを増大する。この段階では、レジストの像は、半潜像的なものと呼ぶことができる。また、現像済みのレジスト像の測定を行うことも（この時点では、レジストの露光部分又は非露光部分が除去されている）、エッチングなどのパターン転写ステップ後に測定を行うことも可能である。後者の可能性は、不良状態である基板の再加工の可能性を制限するが、依然として有益な情報を提供することができる。
[0040] メトロロジ装置が図３（ａ）に示されている。ターゲットＴと、ターゲットを照明するために使用される測定放射の回折放射線とが図３（ｂ）にさらに詳細に示されている。図示したメトロロジ装置は、暗視野メトロロジ装置として公知のタイプである。メトロロジ装置は、スタンドアロン型デバイスであり得るか、又は例えば測定ステーション若しくはリソグラフィックセルＬＣの何れかでリソグラフィ装置ＬＡに組み込まれ得る。装置全体にわたっていくつかの分岐を有する光軸は、点線Ｏで示されている。この装置では、放射源１１（例えば、キセノンランプ）によって放射された光は、レンズ１２、１４及び対物レンズ１６を含むビームスプリッタにより、光学要素１５を介して基板Ｗに誘導される。これらのレンズは、２連の４Ｆ構成で配置されている。異なるレンズ構成が依然として基板像を検出器上に形成し、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にすることを条件として、異なるレンズ構成を使用することができる。したがって、放射線が基板に入射する角度範囲は、ここでは（共役）瞳面と称される、基板平面の空間スペクトルを示す平面の空間強度分布を画定することで選択することができる。特に、これは、レンズ１２及び１４間において、対物レンズ瞳面の後方投影像である平面内に適切な形態のアパーチャプレート１３を挿入することで行うことができる。図示した例では、アパーチャプレート１３は、様々な照明モードが選択されることを可能にする、１３Ｎ及び１３Ｓの符号を付けた様々な形態を有する。この例の照明システムは、オフアクシス照明モードを形成している。第１の照明モードでは、アパーチャプレート１３Ｎは、単に説明のために「北（Ｎ）」と指定した方向からのオフアクシスをもたらす。第２の照射モードでは、アパーチャプレート１３Ｓは、同様であるが、「南（Ｓ）」の符号を付けた反対の方向から照明するために使用される。様々なアパーチャを使用することで他の照明モードが可能である。所望の照明モード以外の任意の不必要な光は、所望する測定信号に干渉することになるため、瞳面の残部を暗色とすることが望ましい。
[0041] 図３（ｂ）に示すように、ターゲットＴは、基板Ｗが対物レンズ１６の光軸Ｏに垂直な状態で配置されている。基板Ｗは、サポート（図示せず）によって支持することができる。軸Ｏから外れた角度からターゲットＴに当たった測定放射線Ｉは、ゼロ次光線（実線０）及び２つの一次光線（一点鎖線＋１及び二点鎖線−１）を生じさせる。小ターゲットがオーバーフィルされる場合、これらの光線は、メトロロジターゲットＴ及び他のフィーチャを含む基板の領域にわたる多数の平行光線の１つにすぎないことを忘れてはならない。プレート１３のアパーチャは、（有用な光量を受け入れるのに必要な有限の幅を有するため、入射光線Ｉは、事実上、所定の角度範囲を占め、回折光線０及び回折光線＋１／−１は幾分広がる。小ターゲットの点広がり関数によれば、各次数＋１、−１は、示すような単一の理想光線ではなく、所定の角度範囲にわたってさらに広がる。ターゲットの格子ピッチ及び照明角は、対物レンズに入射する一次光線は、中心光軸と密接して整列するように設計及び調整できることに留意されたい。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示した光線は、単に、光線が図中でより容易に区別されることを可能にするために幾分軸から外れて示されている。
[0042] 基板Ｗ上のターゲットＴで回折した少なくとも０次及び＋１次のものは、対物レンズ１６によって集められ、逆戻りしてビームスプリッタ１５を通る。図３（ａ）に戻ると、北（Ｎ）及び南（Ｓ）として符号を付けた直径方向両側のアパーチャを指定することで第１及び第２の照明モードの両方が示されている。測定放射の入射光線Ｉが光軸の北側から到来する、すなわちアパーチャプレート１３Ｎを使用する第１の照明モードが適用されると、＋１（Ｎ）の符号を付けた＋１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を使用する第２の照明モードが適用されると、（−１（Ｓ）の符号を付けた）−１回折光線がレンズ１６に入射する。
[0043] 第２のビームスプリッタ１７は、回折ビームを２つの測定分岐に分流する。第１の測定分岐では、光学系１８は、ゼロ次及び一次回折ビームを使用して、ターゲットの回折スペクトル（瞳面像）を第１のセンサ１９（例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ）に形成する。各回折次数は、センサの異なる部分に当たるため、画像処理により、各次数を比較し、対照させることができる。センサ１９によって取り込まれた瞳面像は、メトロロジ装置の焦点を合わせ、及び／又は一次ビームの強度照度測定値を正規化するために使用することができる。瞳面像は、再現などの多くの測定目的に使用することもできる。
[0044] 第２の測定分岐では、光学系２０、２２は、ターゲットＴの像をセンサ２３（例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ）に形成する。第２の測定分岐では、開口絞り２１は、瞳面と共役である平面に設けられる。開口絞り２１は、ゼロ次回折ビームを遮断するように機能するため、センサ２３に形成されるターゲットの像は、−１又は＋１の一次ビームからのみ形成される。センサ１９及び２３によって取り込まれた像は、プロセッサＰＵに出力され、プロセッサＰＵは、像を処理し、プロセッサＰＵの機能は、行われる特定のタイプの測定によって決まる。「像」という用語は、ここでは広い意味で使用されることに留意されたい。−１及び＋１の次数の１つのみが存在する場合、格子ラインの像は形成されない。
[0045] 図３に示すアパーチャプレート１３及び視野絞り２１の特定の形態は、単なる例である。本発明の別の実施形態では、ターゲットのオンアクシス照明が使用され、オフアクシス開口を有する開口絞りを使用して、実質的に１つのみの一次回折光をセンサに送る。さらに別の実施形態では、一次ビームの代わりに又は一次ビームに加えて、二次、三次、さらに高次のビーム（図３に示していない）を測定に使用することができる。
[0046] これらの様々なタイプの測定に適合可能な測定放射を行うために、アパーチャプレート１３は、ディスクの周りに形成された複数のアパーチャパターンを含むことができ、このディスクは、所望のパターンを所定の位置に合わせるために回転する。アパーチャプレート１３Ｎ又はアパーチャプレート１３Ｓは、一方向（構成に応じてＸ又はＹ）に向けられた格子を測定するためにのみ使用され得ることに留意されたい。直交格子の測定の場合、ターゲットを９０°及び２７０°だけ回転させることができる。これらの使用並びに装置の多くの他の変形形態及び応用形態は、上述した先行技術の公開された出願に記載されている。
[0047] 図３（ｃ）は、既知の慣例に従って基板上に形成された（複合）ターゲットを示す。この例におけるターゲットは、互いに近接して位置決めされた４つの格子２５ａ〜２５ｄを含み、格子２５ａ〜２５ｄの全ては、メトロロジ装置のメトロロジ放射照明ビームによって形成される測定シーン又は測定スポット２４内にある。したがって、４つの格子は、全て同時に照明され、センサ１９及び２３に同時に結像される。オーバーレイの測定に特化した例では、格子２５ａ〜２５ｄは、それら自体、基板Ｗに形成された半導体デバイスの異なる層にパターン形成された格子をオーバーレイすることによって形成される複合格子である。格子２５ａ〜２５ｄは、複合格子の異なる部分が形成されている層間のオーバーレイの測定を容易にするために、異なるバイアスのオーバーレイオフセット（層間の意図的な不一致）を有することがある。そのような技法は、当業者によく知られており、さらに説明しない。また、格子２５ａ〜２５ｄは、入射放射線をＸ方向及びＹ方向に回折するように、図示されるようにそれらの向きが異なり得る。一例では、格子２５ａ及び２５ｃは、それぞれバイアス＋ｄ、−ｄを有するＸ方向格子である。格子２５ｂ及び２５ｄは、それぞれオフセット＋ｄ及び−ｄを有するＹ方向格子である。これらの格子の個別の像を、センサ２３によって捕捉された像内で識別することができる。これは、ターゲットの一例にすぎない。ターゲットは、４つよりも多いか若しくは少ない格子又は１つの格子のみを含み得る。
[0048] 図３（ｄ）は、図３（ａ）の装置において図３（ｃ）のターゲットを用いてセンサ２３に形成され得、センサ２３によって検出され得る像の一例を示す。瞳面イメージセンサ１９は、異なる個々の格子２５ａ〜２５ｄを解像することはできないが、イメージセンサ２３は、その解像を行うことができる。濃い色の矩形は、センサ上の像のフィールドを表し、そのフィールド内部において、基板上の照明されたスポット２４は、対応する円形エリア２６内に結像される。この円形エリア２６内において、矩形エリア２７ａ〜２７ｄは、小さいターゲット格子２５ａ〜２５ｄの像を表す。ターゲットが製品エリアにある場合、製品フィーチャもこの像フィールドの周辺に見えることがある。画像処理装置及びコントローラＰＵは、パターン認識を使用してこれらの像を処理し、格子２５ａ〜２５ｄの別個の像２７ａ〜２７ｄを識別する。このようにすると、像をセンサフレーム内の特定の位置に非常に正確にアライメントする必要がない。これは、測定装置全体のスループットを大幅に改良する。
[0049] 格子の個別の像が識別されると、それらの個々の像の強度は、例えば、識別されたエリア内の選択された画素強度値を平均又は合計することによって測定され得る。像の強度及び／又は他の特性は、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様々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重要な一例である。
[0050] 図４は、製品エリア７０を取り囲むスクライブレーン７２に位置決めされた例示的なターゲット７４（円形フィーチャとして示される）を示す。スクライブレーン７２にターゲット７４を位置決めすることは、スクライブレーンによりターゲット７４を比較的大きいものにすることができるために都合がよい。その上、スクライブレーン７２におけるターゲット７４の周りの領域は、ターゲット７４と比べて比較的大きい光学コントラストを有するように構成することができる。大きい光学コントラストにより、ターゲット７４との放射スポットのアライメントが容易になる。一手法では、ターゲット７４を含む領域の像が得られる。コンピュータ実装パターン認識は、像を使用して、ターゲット７４が位置する場所を識別する。その場所は、ターゲット７４を使用する後続の測定プロセス中に放射スポットをターゲット７４とアライメントするために使用される。
[0051] 基板Ｗにわたってより高い空間密度でメトロロジ測定を実行することが望ましい場合、スクライブレーン７２以外の場所にターゲット７４を位置決めする必要があり得る。これは、例えば、ターゲット７４の測定を使用してさらに高い次数の補正を実施すべき場合に必要であり得る。例えば、製品エリア７０内にターゲットを位置決めすることが必要である場合がある。スクライブレーン７２以外の場所では、コンピュータ実装パターン認識を使用してターゲット７４を確実に識別するために、ターゲット７４を取り囲む領域で光学コントラストが十分に高くなるように構成することが難しい場合がある。ターゲット７４に隣接して追加の高コントラスト構造を形成することができるが、これにより追加のスペースが使い尽くされ、利用可能でなくなり得る。放射スポットは、各ターゲット７４を認識する必要なく又は各ターゲット７４と関連付けられたアライメント構造を認識する必要なく、ターゲット７４とアライメントすることができる。これは、他のアライメント構造を使用して、基板テーブルＷＴの移動の精度に依拠して達成することができる。しかし、この手法を使用して高い精度を達成することは難しい。その上、スクライブレーン７２以外の場所で個々のターゲット７４が利用可能なスペースは、ターゲット７４が非常に小さいものであることを必要とし得る。ターゲット７４は、１０×１０μｍ2より小さいもの（例えば、任意選択で約５×５μｍ2）であり得る。これにより、ターゲット７４との放射スポットの十分に正確なアライメントに対する難易度が高まる。
[0052] 本開示の実施形態による方法は、上記の課題に対処する。方法は、基板Ｗに形成されたターゲット８０を測定することを含む。例示的なターゲット８０は、図５及び６に示される。ターゲット８０は、１つ又は複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄを含む。一実施形態では、ターゲット８０は、互いに分離された２つ以上のアライメント構造７６Ａ〜Ｄを含む。図５及び６の例では、互いに分離された４つのアライメント構造７６Ａ〜Ｄが提供される。ターゲット８０は、メトロロジ構造８４をさらに含む。
[0053] 第１の測定プロセスが実行され、第１の測定プロセスは、第１の放射線でターゲット８０を照明し、且つターゲット８０からの第１の放射線の散乱から生じる放射線を検出することを含む。第２の測定プロセスが実行され、第２の測定プロセスは、第２の放射線でターゲット８０を照明し、且つターゲット８０からの第２の放射線の散乱から生じる放射線を検出することを含む。
[0054] 第１の測定プロセスは、１つ又は複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々の位置を検出する。一実施形態では、検出は、１つ又は複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々及びメトロロジ構造８４の像を形成することを含む。次いで、コンピュータ実装パターン認識を使用して、アライメント構造７６Ａ〜Ｄを認識し、それにより位置を検出することができる。検出は、１つ又は複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々が基板Ｗの周辺エリア（メトロロジ構造８４など）と比べて高い光学コントラストを有するように構成することによって容易にすることができる。一実施形態では、メトロロジ構造８４にわたって平均される、第１の放射線による照明に対するメトロロジ構造８４の全反射率は、アライメント構造７６Ａ〜Ｄにわたって平均される、第１の放射線による照明に対する１つ又は複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々の全反射率と、アライメント構造７６Ａ〜Ｄにわたって平均される、第１の放射線による照明に対するアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々の全反射率の少なくとも２０％、任意選択で少なくとも５０％、任意選択で少なくとも８０％、任意選択で少なくとも９０％だけ異なる。一実施形態では、少なくとも第１の放射線は、可視放射線を含み、その結果、メトロロジ構造８４にわたって平均される、可視放射線による照明に対するメトロロジ構造８４の全反射率は、アライメント構造７６Ａ〜Ｄにわたって平均される、可視放射線による照明に対する１つ又は複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々の全反射率と、アライメント構造７６Ａ〜Ｄにわたって平均される、可視放射線による照明に対するアライメント構造７６Ａ〜Ｄの全反射率の少なくとも２０％、任意選択で少なくとも５０％、任意選択で少なくとも８０％、任意選択で少なくとも９０％だけ異なる。
[0055] メトロロジ構造８４は、メトロロジ測定の実行に適したいかなる構造も含み得る。メトロロジ測定は、リソグラフィプロセスのパラメータ又は少なくとも１つのリソグラフィステップを含む製造シーケンスのステップのパラメータを測定することができる。例えば、パラメータは、オーバーレイ又はクリティカルディメンジョンを含み得る。様々な実施形態では、メトロロジ構造８４は、格子などの周期構造を含む。メトロロジ構造８４は、図３（ａ）〜（ｄ）を参照して上述したメトロロジターゲットＴの構造の何れかを含み得る。一実施形態では、１つ又は複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々は、非周期的なものである。
[0056] 第２の測定プロセスは、第１の測定プロセスによって検出された１つ又は複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々の位置を使用して、第２の放射線の放射スポット８２をメトロロジ構造８４内の所望の場所（例えば、メトロロジ構造８４の中心）にアライメントする。第２の測定プロセスの放射スポット８２は、放射スポット８２を形成する少なくとも０次の放射線を概念上取り囲むことができる最小四辺形境界ボックスが１つ若しくは複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々と交差するか又は１つ若しくは複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々を取り囲むようにされる。一実施形態では、放射スポット８２の形状は、回折効果によって円形又は楕円形であるように定義される（基板Ｗへの入射角に依存する）。０次より高いローブが存在することも、０次より高いローブを光学フィルタリング（アポダイゼーション）によって除去することも可能である。四辺形境界ボックスによって取り囲まれた少なくとも０次の放射線は、１つ又は複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々の外側にのみある。したがって、ターゲット８０が提供され、ターゲット８０では、メトロロジ構造８４は、アライメント構造が存在しない円形又は楕円形領域（すなわち放射スポット８２を形成する少なくとも０次の放射線を定義する領域）を含み、円形又は楕円形領域を概念上取り囲むことができる最小四辺形境界ボックスは、１つ若しくは複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々と交差するか又は１つ若しくは複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々を取り囲む。
[0057] 一実施形態では、２つ以上のアライメント構造が提供され、アライメント構造の各々は、最小四辺形境界ボックスのそれぞれの角部と重複する。このタイプの例は、図５及び６に示される。
[0058] 図５の例では、０次放射線から形成された放射スポット８２は、円形である。これは、例えば、基板Ｗに垂直に入射する放射線によって達成することができる。４つのアライメント構造７６Ａ〜Ｄは、放射スポット８２の外側に提供される。放射スポット８２を取り囲むことができる最小四辺形境界ボックスは、正方形の各辺が放射スポット８２を定義する円の部分に接触するように寸法決定された正方形である。正方形は、４つのアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々と交差することになる。
[0059] 図６の例では、０次放射線から形成された放射スポット８２は、楕円形である。これは、例えば、基板Ｗに斜めに入射する円形対称断面プロファイルを有する放射線によって達成することができる。４つのアライメント構造７６Ａ〜Ｄは、放射スポット８２の外側に提供される。放射スポット８２を取り囲むことができる最小四辺形境界ボックスは、長方形の各辺が放射スポットを定義する楕円の部分に接触するように寸法決定された長方形である。長方形は、４つのアライメント構造７６Ａ〜Ｄの各々と交差することになる。
[0060] 最小四辺形境界ボックスが正方形又は長方形である実施形態では、境界ボックスの幅及び高さの一方又は両方は、１０ミクロン未満、任意選択で９ミクロン未満、任意選択で８ミクロン未満、任意選択で７ミクロン未満、任意選択で６ミクロン未満、任意選択で５ミクロン未満であり得る。
[0061] 実施形態は、測定のために使用される放射スポット８２が、通常、円形又は楕円形である（特に小さいターゲットの場合）のに対して、ターゲット８２の位置決めに利用可能な領域が、通常、四辺形の形態（例えば、正方形又は長方形）を有するという認識に基づく。これにより、ターゲット８０によって使用される全エリアを増大することなく、アライメント構造の位置決めの余地が残る。５×５μｍ2のターゲットの場合、例えば、最大放射スポット８２と最小正方形境界ボックスとの間の領域は、７５０×７５０ｎｍの４つのアライメント構造の余地を提供することになる。
[0062] 図７は、上記の原理に基づく例示的なメトロロジ装置を示す。メトロロジ装置は、第１の測定システム６１及び第２の測定システム６２を含む。メトロロジ装置は、例えば、図１及び２を参照して上述したリソグラフィシステムの一部として提供することができる。メトロロジ装置は、上述した方法の何れかに従って、基板Ｗに形成されたターゲット８０を測定するように構成される。
[0063] 第１の測定システム６１は、上述した第１の測定プロセスを実行する。一実施形態では、第１の測定システム６１は、第１の放射源４２を含む。第１の放射源４２は、光学系４４を介して第１の放射線でターゲット８０を照明する。
[0064] 第２の測定システム６２は、上述した第２の測定プロセスを実行する。一実施形態では、第２の測定システム６２は、第２の放射源１１を含む。第２の放射源１１は、第２の放射線でターゲットを照明する。一実施形態では、第１の放射源４２は、第２の放射源１１と異なり、例えば異なる特性を有し及び／又は別個のデバイスに収納される放射線を出力するように構成される。第１の放射源４２からの放射線は、第１の測定プロセスの実行に適するように構成される。第２の放射源１１からの放射線は、第２の測定プロセスの実行に適するように構成される。
[0065] 第２の測定システム６２は、第１の放射源１１から基板Ｗの方に放射線を誘導するための光学系４０を含む。基板Ｗから反射した放射線は、光学系４０により、１つ又は複数のセンサ１９、２３の方に誘導される。一実施形態では、第２の測定システム６２は、図３を参照して上述したタイプのメトロロジ装置を含む。このタイプの実施形態では、光学系４０は、図３（ａ）に示されるように、レンズ１２及び１４並びに対物レンズ１６を含み得る。光学系４０は、図３（ａ）に示されるように、基板Ｗに向けて放射線を誘導するためのビームスプリッタ１５をさらに含み得る。光学系４０は、第１の測定分岐及び第２の測定分岐の一方又は両方をさらに含み得る。図７の特定の例では、これらの測定分岐の両方が提供される。測定分岐の各々の光学素子の例示的な詳細は、図３（ａ）に示される。第１の測定分岐からの出力は、センサ１９の方に誘導される。第２の測定分岐からの出力は、センサ２３の方に誘導される。
[0066] 一実施形態では、光学系４０は、第１の放射源４２からの放射線を光学系４４から基板Ｗの方に且つ基板Ｗから戻って光学系４４の方に誘導するために、対物レンズ１６の一部としてさらなるビームスプリッタを含む（図３（ａ）を参照されたい）。第１の測定プロセスは、センサ４６からの出力を使用する。
[0067] 一実施形態では、センサ４６からの出力を使用して１つ又は複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄの位置を検出するコントローラ４８が提供される。コントローラ４８は、１つ又は複数のアライメント構造７６Ａ〜Ｄの検出された位置を使用して、第２の放射線の放射スポットをメトロロジ構造８４内の所望の場所にアライメントするように、第２の測定システム６２によって実行される第２の測定プロセスを制御する。
[0068] 本明細書で開示される概念は、監視目的のための構造のポストリソグラフィ測定を越える実用性を見出すことができる。例えば、そのような検出器アーキテクチャは、パターニングプロセス中に基板をアライメントするためのリソグラフィ装置において使用される瞳面検出に基づく将来のアライメントセンサ概念において使用することができる。
[0069] 上述したターゲットは、測定目的のために特別に設計されて形成されたメトロロジターゲットであるが、他の実施形態では、基板上に形成された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することができる。多くのデバイスは、格子に類似する規則的な構造を有する。本明細書で使用される「ターゲット格子」及び「ターゲット」という用語は、構造が、実施される測定のために特別に提供されていることを必要としない。
[0070] メトロロジ装置は、図２を参照して上で論じたように、リソグラフィセルＬＣなどのリソグラフィシステムにおいて使用することができる。リソグラフィシステムは、リソグラフィプロセスを実行するリソグラフィ装置ＬＡを含む。リソグラフィ装置は、例えば、後続のリソグラフィプロセスを改善するために、後続のリソグラフィプロセスを実行する際、リソグラフィプロセスによって形成された構造のメトロロジ装置による測定の結果を使用するように構成することができる。
[0071] 一実施形態は、機械可読命令の１つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラムを含むことがあり、機械可読命令は、構造上のターゲットを測定する方法及び／又はリソグラフィプロセスについての情報を得るために測定量を分析する方法を説明する。また、そのようなコンピュータプログラムを格納するデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気又は光ディスク）も提供することができる。既存のリソグラフィ又はメトロロジ装置が既に製造中及び／又は使用中である場合、本発明は、本明細書に記載の方法をプロセッサに実行させるための更新されたコンピュータプログラム製品の提供によって実施することができる。
[0072] ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について、この本文において特定の言及を行うことができたが、本明細書に記載のリソグラフィ装置は、集積光学系、磁区メモリの誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドの製造などの他の用途を有し得ることを理解すべきである。当業者であれば、そのような代替の用途に関連して、本明細書における「ウェーハ」又は「ダイ」という用語のいかなる使用も、それぞれ「基板」又は「ターゲット部分」というより一般的な用語と同義であると見なすことができることを理解するであろう。本明細書で言及される基板は、例えば、トラック（通常、レジスト層を基板に塗布し、露光済みのレジストを現像するツール）、メトロロジツール及び／又は検査ツールにより、露光前又は露光後に処理することができる。適用可能な場合、本明細書の開示は、そのような及び他の基板処理ツールにも適用することができる。さらに、基板は、例えば、多層ＩＣを製造するために複数回処理することができ、その結果、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理済みの層を既に含む基板も指し得る。
[0073] 本発明によるさらなる実施形態を以下の番号付き条項で説明する。
１．基板上に形成されたターゲットを測定する方法であって、ターゲットは、アライメント構造及びメトロロジ構造を含み、方法は、
第１の放射線でターゲットを照明し、且つターゲットからの第１の放射線の散乱から生じる放射線を検出することを含む第１の測定プロセスと、
第２の放射線でターゲットを照明し、且つターゲットからの第２の放射線の散乱から生じる放射線を検出することを含む第２の測定プロセスと
を含み、
第１の測定プロセスは、アライメント構造の位置を検出し、
第２の測定プロセスは、第１の測定プロセスによって検出されたアライメント構造の位置を使用して、第２の放射線の放射スポットをメトロロジ構造内の所望の場所にアライメントし、及び
第２の測定プロセスの放射スポットは、
放射スポットを形成する少なくとも０次の放射線を概念上取り囲むことができる最小四辺形境界ボックスがアライメント構造と交差するか又はアライメント構造を取り囲み、及び
四辺形境界ボックスによって取り囲まれた少なくとも０次の放射線がアライメント構造の外側にのみある
ようにされる、方法。
２．第１の測定プロセスは、アライメント構造及びメトロロジ構造の像を形成することを含む、条項１に記載の方法。
３．第１の測定プロセスは、アライメント構造を認識するためにコンピュータ実装パターン認識を使用する、条項２に記載の方法。
４．メトロロジ構造は、周期構造を含む、先行する条項の何れか一項に記載の方法。
５．アライメント構造は、非周期的なものである、先行する条項の何れか一項に記載の方法。
６．メトロロジ構造にわたって平均される、第１の放射線による照明に対するメトロロジ構造の全反射率は、アライメント構造にわたって平均される、第１の放射線による照明に対するアライメント構造の全反射率と、アライメント構造にわたって平均される、第１の放射線による照明に対するアライメント構造の全反射率の少なくとも２０％だけ異なる、先行する条項の何れか一項に記載の方法。
７．ターゲットは、互いに分離された２つ以上のアライメント構造を含む、先行する条項の何れか一項に記載の方法。
８．最小四辺形境界ボックスは、正方形又は長方形である、先行する条項の何れか一項に記載の方法。
９．放射スポットは、円形又は楕円形である、先行する条項の何れか一項に記載の方法。
１０．放射スポットは、円形又は楕円形になるように制限された回折である、先行する条項の何れか一項に記載の方法。
１１．基板上に形成されたターゲットを測定するためのメトロロジ装置であって、
第１の放射線でターゲットを照明し、且つターゲットからの第１の放射線の散乱から生じる放射線を検出するように構成された第１の測定システムと、
第２の放射線でターゲットを照明し、且つターゲットからの第２の放射線の散乱から生じる放射線を検出するように構成された第２の測定システムと、
コントローラであって、
第１の測定システムによって検出された放射線を使用してアライメント構造の位置を検出することと、
アライメント構造の検出された位置を使用して、第２の放射線の放射スポットをメトロロジ構造内の所望の場所にアライメントするように第２の測定システムを制御することと
を行うように構成されたコントローラと
を含み、
第２の測定の放射スポットは、
放射スポットを形成する少なくとも０次の放射線を概念上取り囲むことができる最小四辺形境界ボックスがアライメント構造と交差するか又はアライメント構造を取り囲み、及び
四辺形境界ボックスによって取り囲まれた少なくとも０次の放射線がアライメント構造の外側にのみある
ようにされる、メトロロジ装置。
１２．第１の測定システムは、アライメント構造及びメトロロジ構造の像を形成するように構成される、条項１１に記載の装置。
１３．コントローラは、アライメント構造を認識するためにコンピュータ実装パターン認識を使用する、条項１２に記載の装置。
１４．メトロロジ構造は、周期構造を含む、条項１１〜１３の何れか一項に記載の装置。
１５．アライメント構造は、非周期的なものである、条項１１〜１４の何れか一項に記載の装置。
１６．メトロロジ構造にわたって平均される、第１の放射線による照明に対するメトロロジ構造の全反射率は、アライメント構造にわたって平均される、第１の放射線による照明に対するアライメント構造の全反射率と、アライメント構造にわたって平均される、第１の放射線による照明に対するアライメント構造の全反射率の少なくとも２０％だけ異なる、条項１１〜１５の何れか一項に記載の装置。
１７．ターゲットは、互いに分離された２つ以上のアライメント構造を含む、条項１１〜１６の何れか一項に記載の装置。
１８．最小四辺形境界ボックスは、正方形又は長方形である、条項１１〜１７の何れか一項に記載の装置。
１９．放射スポットは、円形又は楕円形である、条項１１〜１８の何れか一項に記載の装置。
２０．放射スポットは、円形又は楕円形になるように制限された回折である、条項１１〜１９の何れか一項に記載の装置。
２１．基板上のターゲットを定義するためにリソグラフィプロセスを実行するように構成されたリソグラフィ装置と、
ターゲットを測定するように構成されている、条項１１〜２０の何れか一項に記載のメトロロジ装置と
を含むリソグラフィセル。
２２．基板上に形成されたターゲットであって、
アライメント構造及びメトロロジ構造を含み、
メトロロジ構造にわたって平均される、可視光線による照明に対するメトロロジ構造の全反射率は、アライメント構造にわたって平均される、可視光線による照明に対するアライメント構造の全反射率と、アライメント構造にわたって平均される、可視光線による照明に対するアライメント構造の全反射率の少なくとも２０％だけ異なり、
メトロロジ構造は、アライメント構造のいかなる部分も存在しない円形又は楕円形領域を含み、及び
円形又は楕円形領域を概念上取り囲むことができる最小四辺形境界ボックスは、アライメント構造と交差するか又はアライメント構造を取り囲む、ターゲット。
２３．最小四辺形境界ボックスは、正方形又は長方形である、条項２２に記載のターゲット。
２４．最小四辺形境界ボックスの幅及び高さの一方又は両方は、１０ミクロン未満である、条項２３に記載のターゲット。
２５．メトロロジ構造は、周期構造を含む、条項２２〜２４の何れか一項に記載のターゲット。
２６．アライメント構造は、非周期的なものである、条項２２〜２５の何れか一項に記載のターゲット。
２７．互いに分離された２つ以上のアライメント構造を含む、条項２２〜２６の何れか一項に記載のターゲット。
２８．アライメント構造の各々は、最小四辺形境界ボックスのそれぞれの角部と重複する、条項２７に記載のターゲット。
２９．条項２２〜２８の何れか一項に記載のターゲットを測定する方法であって、
第１の放射線でターゲットを照明し、且つターゲットからの第１の放射線の散乱から生じる放射線を検出することを含む第１の測定プロセスと、
第２の放射線でターゲットを照明し、且つターゲットからの第２の放射線の散乱から生じる放射線を検出することを含む第２の測定プロセスと
を含み、
第１の測定プロセスは、アライメント構造の位置を検出し、及び
第２の測定プロセスは、第１の測定プロセスによって検出されたアライメント構造の位置を使用して、第２の放射線の放射スポットをメトロロジ構造内の所望の場所にアライメントする、方法。
[0074] 光リソグラフィとの関連において、本発明の実施形態の使用について上記に特定の言及を行うことができたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えばインプリントリソグラフィで使用することができ、状況が可能にする場合、光リソグラフィに限定されない。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスのトポグラフィは、基板上に形成されるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層に押し付けることができ、レジストは、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを加えることで硬化する。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残したままレジストから引き離される。
[0075] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７若しくは１２６ｎｍの波長又はそれらの近辺の波長を有する）紫外（ＵＶ）線及び（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極端紫外（ＥＵＶ）線、さらにイオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含む全てのタイプの電磁放射線を包含する。
[0076] 「レンズ」という用語は、状況が可能にする場合、屈折式、反射式、磁気式、電磁気式及び静電式光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントの任意の１つ又はそれらの組合せを指すことができる。
[0077] 特定の実施形態の前述の説明は、本発明の一般的な性質を十分に明らかにするため、他者は、当業者の技能の範囲内の知識を適用することにより、過度の実験を行うことなく、本発明の一般概念から逸脱することなしにそのような特定の実施形態を容易に修正し、及び／又はそのような特定の実施形態を様々な用途に適合させることができる。したがって、そのような適合形態及び修正形態は、本明細書に提示した教示及びガイダンスに基づいて、開示した実施形態の均等物の趣旨及び範囲内であることを意図されている。当然のことながら、本明細書における専門語又は用語は、説明するためのものであり、限定するものではなく、本明細書の用語又は専門語は、教示及びガイダンスに照らして同業者によって解釈されるべきである。
[0078] 本発明の広さ及び範囲は、上記の例示的な実施形態何れかによって限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲及びその均等物によってのみ規定されるべきである。

Claims (15)

  1. 基板上に形成されたターゲットを測定する方法であって、前記ターゲットは、アライメント構造及びメトロロジ構造を備え、前記方法は、
    第１の放射線で前記ターゲットを照明し、且つ前記ターゲットからの前記第１の放射線の散乱から生じる放射線を検出することを含む第１の測定プロセスと、
    第２の放射線で前記ターゲットを照明し、且つ前記ターゲットからの前記第２の放射線の散乱から生じる放射線を検出することを含む第２の測定プロセスと
    を含み、
    前記第１の測定プロセスは、前記アライメント構造の位置を検出し、
    前記第２の測定プロセスは、前記第１の測定プロセスによって検出された前記アライメント構造の前記位置を使用して、前記第２の放射線の放射スポットを前記メトロロジ構造内の所望の場所にアライメントし、及び
    前記第２の測定プロセスの前記放射スポットは、
    前記放射スポットを形成する少なくとも０次の放射線を概念上取り囲むことができる最小四辺形境界ボックスが前記アライメント構造と交差するか又は前記アライメント構造を取り囲むようにされる、方法。
  2. 前記第１の測定プロセスは、前記アライメント構造及び前記メトロロジ構造の像を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１の測定プロセスは、前記アライメント構造を認識するためにコンピュータ実装パターン認識を使用する、請求項２に記載の方法。
  4. 前記メトロロジ構造は、周期構造を含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
  5. 前記アライメント構造は、非周期的なものである、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
  6. 前記メトロロジ構造にわたって平均される、前記第１の放射線による照明に対する前記メトロロジ構造の全反射率は、前記アライメント構造にわたって平均される、前記第１の放射線による照明に対する前記アライメント構造の全反射率と、前記アライメント構造にわたって平均される、前記第１の放射線による照明に対する前記アライメント構造の前記全反射率の少なくとも２０％だけ異なる、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
  7. 前記ターゲットは、互いに分離された２つ以上のアライメント構造を備える、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
  8. 前記最小四辺形境界ボックスは、正方形又は長方形である、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
  9. 前記放射スポットは、円形又は楕円形であり、
    前記放射スポットは、前記四辺形境界ボックスによって取り囲まれた前記少なくとも０次の放射線が、前記アライメント構造の外側にのみ存在するようにされる、請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
  10. 前記放射スポットは、円形又は楕円形になるように制限された回折である、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
  11. 基板上に形成されたターゲットを測定するためのメトロロジ装置であって、
    第１の放射線で前記ターゲットを照明し、且つ前記ターゲットからの前記第１の放射線の散乱から生じる放射線を検出する第１の測定システムと、
    第２の放射線で前記ターゲットを照明し、且つ前記ターゲットからの前記第２の放射線の散乱から生じる放射線を検出する第２の測定システムと、
    コントローラであって、
    前記第１の測定システムによって検出された前記放射線を使用してアライメント構造の位置を検出することと、
    前記アライメント構造の前記検出された位置を使用して、前記第２の放射線の放射スポットをメトロロジ構造内の所望の場所にアライメントするように前記第２の測定システムを制御することと
    を行うコントローラと
    を含み、
    第２の測定の前記放射スポットは、
    前記放射スポットを形成する少なくとも０次の放射線を概念上取り囲むことができる最小四辺形境界ボックスが前記アライメント構造と交差するか又は前記アライメント構造を取り囲むようにされる、メトロロジ装置。
  12. 前記第１の測定システムは、前記アライメント構造及び前記メトロロジ構造の像を形成し、
    前記放射スポットは、前記四辺形境界ボックスによって取り囲まれた前記少なくとも０次の放射線が、前記アライメント構造の外側にのみ存在するようにされる、請求項１１に記載の装置。
  13. 前記コントローラは、前記アライメント構造を認識するためにコンピュータ実装パターン認識を使用する、請求項１２に記載の装置。
  14. 基板上のターゲットを定義するためにリソグラフィプロセスを実行するリソグラフィ装置と、
    前記ターゲットを測定する、請求項１１〜１３の何れか一項に記載のメトロロジ装置と
    を含むリソグラフィセル。
  15. 基板上に形成されたターゲットであって、
    アライメント構造及びメトロロジ構造を備え、
    前記メトロロジ構造にわたって平均される、可視光線による照明に対する前記メトロロジ構造の全反射率は、前記アライメント構造にわたって平均される、可視光線による照明に対する前記アライメント構造の全反射率と、前記アライメント構造にわたって平均される、可視光線による照明に対する前記アライメント構造の前記全反射率の少なくとも２０％だけ異なり、
    前記メトロロジ構造は、前記アライメント構造のいかなる部分も存在しない円形又は楕円形領域を含み、及び
    前記円形又は楕円形領域を概念上取り囲むことができる最小四辺形境界ボックスは、前記アライメント構造と交差するか又は前記アライメント構造を取り囲む、ターゲット。
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