ダブルパターニング基板のオーバレイ測定
【課題】試験構造を有する基板上のダブルパターニング・オーバレイ誤差の計算の信頼性を改良する。
【解決手段】基板上の第一構造と第二構造の間のオーバレイを測定する方法が提供される。構造は、平行線などの等距離要素を備え、第一及び第二構造の等距離要素が交互になる。本発明によれば、第一構造の要素の設計幅ＣＤ1は、第二構造の要素の設計幅ＣＤ2と異なる。設計幅の差を使用して、不適切に測定されたオーバレイ誤差を有する測定点を識別することができる。
【解決手段】基板上の第一構造と第二構造の間のオーバレイを測定する方法が提供される。構造は、平行線などの等距離要素を備え、第一及び第二構造の等距離要素が交互になる。本発明によれば、第一構造の要素の設計幅ＣＤ1は、第二構造の要素の設計幅ＣＤ2と異なる。設計幅の差を使用して、不適切に測定されたオーバレイ誤差を有する測定点を識別することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本発明は、ダブルパターニング技術によって製造された２つの構造を含む基板のオーバレイを測定する方法に関する。基板上にオーバレイの測定に使用可能な２つの構造を製造する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に利用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を備える）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる互いに近接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンしながら、同期的に基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを具備している。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
【０００３】
[0003] 現代の半導体のクリティカルディメンションクリティカルディメンション（ＣＤ）を改良するために、ダブルパターニング（ＤＰ）と呼ばれる技術が使用されている。この技術では、基板上の１つの層に対して２回の露光を実行する。露光毎に特定のマスクが使用され、これが他のマスクと一緒になって所望のパターンを形成する。基板上の層に所望のパターンを形成するために、３回以上の露光を使用する場合は、ダブルパターニングの代わりに、いわゆる多重パターニングが使用される。
【０００４】
[0004] ダブルパターニングは、１００ｎｍ未満のクリティカルディメンションで使用される。所望のパターンを形成するために、第一構造の隣に第二構造を形成する場合は、第二構造の所望の位置に対する第二構造の実際の位置の差として定義されるオーバレイ誤差が存在することがある。オーバレイ誤差は、リソグラフィ装置の位置合わせの問題及び／又は光学誤差により発生する。オーバレイ誤差は、基板の位置によって決定される。ダブルパターニングの場合、オーバレイ誤差はダブルパターニング・オーバレイ誤差、つまりＤＰＴＯ誤差と呼ぶ。この誤差が基板上の位置の関数として変動し得ることを示すために、以下では用語ＤＰＴＯ（ｘ，ｙ）を使用する。
【０００５】
[0005] いわゆるＣＤＵウェーハ（ＣＤＵ＝クリティカルディメンションの均一性）が、システムのＤＰＴＯ（ｘ，ｙ）を測定するために使用される。ＣＤＵウェーハは、基板の複数の位置でＣＤＵウェーハの像を取得するために、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して測定される。ＣＤＵウェーハは、例えばダブルパターニング技術によって形成される平行線のパターンを備え、第一構造の要素（つまり線）が第二構造の要素と交互になる。第一構造は第一露光を使用して形成され、第二構造は第二露光で形成される。像は、基板上の所定の点（ｘi，ｙi）の周囲に作成することができる。像は、各像のＤＰＴＯを測定するように構成された画像プロセッサに入力される。それを実行するために、画像プロセッサは第二構造から第一構造を識別する必要がある。可能な解決法は、所定の点（ｘi，ｙi）が各画像上で予め規定された位置（例えば像の正確な中心）に配置されるように、所定の点（ｘi，ｙi）の周囲の領域をスキャンするように、ＳＥＭに命令することである。第一構造（又は第二構造）の線のうち１本が正確に位置（ｘi，ｙi）に配置されたことが分かれば、画像プロセッサにより、像の中心にある線が第一構造の一部であると結論することができる。この情報は、正確なＤＰＴＯ（ｘ，ｙ）を計算するために必要である。しかし、計測ツールのハードウェア及びソフトウェアの限界により、構造の識別が不確実なことがあり、その結果、オーバレイ誤差ＤＰＴＯ（ｘ，ｙ）の計算に誤差が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0006] 試験構造を有する基板上のダブルパターニング・オーバレイ誤差の計算の信頼性を改良することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007] 本発明の一態様によれば、基板上の第一構造と第二構造の間のオーバレイを測定する方法が提供され、第一構造は第一複数の等距離要素を備え、第二構造は第二複数の等距離要素を備え、第一複数の等距離要素が第二複数の等距離要素と交互になり、第一複数の等距離要素の設計幅ＣＤ1が第二複数の等距離要素の設計幅ＣＤ2とは異なり、方法は、
−基板上で調査される複数の対象点（ｘi，ｙi）を受け、
−対象点（ｘi，ｙi）毎に第一構造と第二構造とのオーバレイ誤差ＤＰＴＯを割り出し、
−対象点（ｘi，ｙi）毎に第一要素の幅Ｗ1及び第二要素の幅Ｗ2を測定し、
−対象点（ｘi，ｙi）毎に第一要素の測定幅Ｗ1と第二要素の幅Ｗ2との差を割り出し、
−差の関数として、差についてほぼ同じ値を有する対象点の数の分布を割り出し、
−分布が、差ＣＤ1−ＣＤ2と比較して反対の記号を有する値Ｗ1−Ｗ2の周囲にサブ分布を含む場合、サブ分布に関連する対象点を、不適切に測定されたオーバレイ誤差を有するものとして識別することを含む。
【０００８】
[0008] 本発明の一態様によれば、基板上にオーバレイ測定構造を製造する方法が提供され、方法は、
−第一パターニングデバイスの第一露光を使用して、第一複数の等距離要素を備える第一構造を基板上に形成し、
−第二パターニングデバイスの第一露光を使用して、第二複数の等距離要素を備える第二構造を基板上に形成することを含み、第一複数の等距離要素が第二複数の等距離要素と交互になり、第一複数の等距離要素の設計幅は第二複数の等距離要素の設計幅と異なる。
【０００９】
[0009] 本発明の一態様によれば、上述したような方法に従い製造されたオーバレイ測定構造が提供される。
【００１０】
[0010] 次に、本発明の実施形態を、添付の概略図を参照しながら、単に一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部分を指している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
[0018] 図１は、本発明の一態様による製造方法を実行するために使用可能なリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
− 放射ビームＢ（例えばＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
− パターニングデバイス（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一ポジショナ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ーハ）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二ポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
− パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳとを含む。
【００１２】
[0019] 照明システムは、放射を誘導し、整形し、または制御するための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気、または他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組み合わせなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
【００１３】
[0020] 支持構造は、パターニングデバイスを支持する、つまりその重量を支える。支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および、例えばパターニングデバイスが真空環境に保持されるか否かなどの他の条件に応じた方法で、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、機械式、真空式、静電気式、または他のクランプ技術を使用できる。支持構造は、例えば、必要に応じて固定式とも可動式ともすることができるフレームまたはテーブルであってよい。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くるようにすることができる。本明細書における用語「レチクル」または「マスク」の使用は、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
【００１４】
[0021] 本明細書にて用いられる用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分にパターンを生成するよう、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できる任意のデバイスを指すものと広く解釈されるべきである。放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが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を含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しない場合があることに留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイス中の特定の機能層に対応することになる。
【００１５】
[0022] パターニングデバイスは、透過型でも反射型でもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、ハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、なら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、それぞれが入射する放射ビームを別の方向に反射するように個々に傾斜可能である小さなミラーのマトリックス配列を使用する。この傾斜したミラーが、ミラーマトリックスによって反射される放射ビーム中にパターンを与える。
【００１６】
[0023] 本明細書にて用いられる用語「投影システム」は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書における用語「投影レンズ」の使用は、より一般的な用語「投影システム」と同義と見なすことができる。
【００１７】
[0024] ここに図示したように、装置は透過型（例えば透過マスクを使用する）のものである。代替的に装置は反射型（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使用するか、反射マスクを使用する）でもよい。
【００１８】
[0025] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）またはそれより多い基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでもよい。このような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルを並行して使用することができ、１つ又は複数のテーブルで予備工程を実行しつつ１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用することができる。
【００１９】
[0026] 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ために、少なくとも基板の一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆うことができるタイプのものとすることができる。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に用いてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野では周知である。本明細書で用いられる用語「液浸」は、基板などの構造が液体中に浸漬されなければならないことを意味するのでなく、むしろ露光中に投影システムと基板の間に液体が存在することを意味するだけである。
【００２０】
[0027] 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る。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、それぞれ別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエクスパンダを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の場合では、例えば放射源が水銀ランプの場合、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
【００２１】
[0028] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、少なくともイルミネータの瞳面における強度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれσ-outer、およびσ-innerと呼ばれる）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの種々の他のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータは、放射ビームをその断面に所望の均一性と強度分布が得られるように調整するのに使用できる。
【００２２】
[0029] 放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持された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ニングされる。放射ビームＢはマスクＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＳを通過する。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）を使って、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、またはスキャン中に、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、第１ポジショナＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２ポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを用いて実現できる。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をショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット位置を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（これらはスクライブレーンアラインメントマークと呼ばれる）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００２３】
[0030] 図示された装置は、以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
【００２４】
[0031] １．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが本質的に静止状態に維持される一方で、放射ビームに与えられたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向および／または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が、単一静止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。
【００２５】
[0032] ２．スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期的にスキャンされる一方で、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（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の速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）率および像反転特性によって決定される。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅を制限し、一方、スキャン動作の長さが、ターゲット部分の（スキャン方向における）高さを決める。
【００２６】
[0033] ３．別のモードでは、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ながら本質的に静止状態に維持され、そして基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされる一方で、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。このモードでは、一般にパルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴの移動毎にまたはスキャン中の連続放射パルスの間に、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などのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
【００２７】
[0034] 上述した使用モードの組合せおよび／または変形、あるいは全く異なる使用モードも利用できる。
【００２８】
[0035] 図２は、最新技術によるＣＤＵウェーハの一部分の像２０を概略的に示す。この像は、ＳＥＭ又は任意の他の適切な結像装置を使用して作成することができた。像２０は、第一露光中に生成された第一構造の複数の線２１、２３、２５、及び第二露光中に生成された第二構造の複数の線２２、２４を備える。局所ＤＰＴＯ、つまり周囲に図２の像が作成される点（ｘi，ｙi）におけるＤＰＴＯを計算するために、像が画像プロセッサによって処理される。画像プロセッサは、構造２から構造１を識別する必要がある。ＳＥＭの不正確さにより、構造２から構造１を識別することが困難なことがある。
【００２９】
[0036] したがって、本発明の実施形態によれば、第一構造及び第二構造を備えるＤＰＴＯを計算するために基板が使用され、第一構造は第一複数の等距離要素を備え、第二構造は第二複数の等距離要素を備え、第一複数の等距離要素が第二複数の等距離要素と交互になり、第一複数の等距離要素の設計幅ＣＤ１は第二複数の等距離要素の設計幅ＣＤ２と異なる。例示的構造が図３に図示されている。図３は、第一露光によって生成された平行線３１、３２、及び第二露光によって生成された平行線３２、３４を有する像３０を示す。線３１、３３の幅ＣＤ１は、線３２、３４の幅ＣＤ２と等しくない。この場合、幅ＣＤ１は幅ＣＤ２より大きい。ＣＤ１の典型的な値は４０ｎｍと７０ｎｍの間であり、ＣＤ２の典型的な値は２０ｎｍと５０ｎｍの間である。
【００３０】
[0037] 図４は、ＣＤＵ基板４１の予め規定された部分をスキャンするように構成されたＳＥＭ４０を概略的に示す。ＳＥＭ４０は、ＣＤＵ基板４１上で調査される点（ｘ，ｙ）を表すデータを受信する。ＳＥＭ４０は、例えば調査される点（ｘi，ｙi）のそれぞれの周囲にある領域の像４２を生成し、点（ｘ，ｙ）は像の中心にある。ＳＥＭ４０は、任意の他の方法で点（ｘ，ｙ）によって割り出される像を生成するように構成できることが、当業者には明白である。像Ｉiは、例えば隅部が点（ｘi，ｙi）である長方形の領域で作成することができる。像４２は画像プロセッサ４３に入力され、これは調査される各点（ｘi，ｙi）のＤＰＴＯ（ｘ，ｙ）を計算するように構成される。このＤＰＴＯ（ｘ，ｙ）がデータプロセッサ４４に入力される。
【００３１】
[0038] 当業者に明白であるように、点（ｘi，ｙi）によって割り出される領域を測定するために、ＳＥＭを使用する代わりにスキャトロメータなどの別の計測ツールを使用できることが分かる。
【００３２】
[0039] 図５では、特定の像を使用して画像プロセッサ４３がＤＰＴＯを割り出せる方法の例が与えられている。図５は、像に関係がある線のみを示す。第一構造は線５１、５３を備え、その幅は第二構造の線５２、５４の幅より広い。図５では、線５３の左側と線５２の左側との間の距離をＰLと呼ぶ。線５３の右側と線５２の右側との間の距離をＰRと呼ぶ。さらに、第一構造の線５１、５３の中心間の距離の半分であるピッチＰが図示されている。ＣＤＵ基板上の設計ピッチＰの典型的な値は、約６４ｎｍである。線５２の中心と線５３の中心との差Ｐ1をＰ1と呼ぶ。このＰ1ピッチは、下式のように計算することができる。
Ｐ１＝（ＰＬ−ＰＲ）／２ （１）
これで、ＤＰＴＯを下式のように計算することができる。
ＤＰＴＯ＝Ｐ−Ｐ１ （２）
【００３３】
[0040] ＤＰＴＯは、ＣＤＵ基板上の複数の測定点で計算され、したがってオーバレイ誤差の（不）均一性を割り出すことができる。したがって、点（ｘi，ｙi）毎に値ＤＰＴＯ（ｘi，ｙi）が割り出される。実施形態によれば、測定点（ｘi，ｙi）毎に、第一構造線５３の幅Ｗ1及び第二構造線５２の幅Ｗ2も測定される。図５参照。各測定点のＷ1とＷ2の差が、データプロセッサ４４に渡される。データプロセッサは、図６に示す分布を割り出すように構成される。図６では、Ｗ1−Ｗ2にほぼ等しい値を有する測定点の数が、Ｗ1−Ｗ2の関数として図示されている。図６に見られるように、設計値ＣＤ1−ＣＤ2の周囲に測定点の比較的大きい分布が存在し、これは図６のグラフが実際には予想値ＣＤ1−ＣＤ2の周囲の確率関数であり、線の製造の不正確さ及び線幅の測定の不正確さによる変動があることに由来する。しかし、図６に見られるように、左側には第二（小さめの）分布もある。この分布（サブ分布とも呼ぶ）は、値ＣＤ2−ＣＤ1の周囲に生じており、値ＣＤ1−ＣＤ2の反対の記号を有する。第二サブ分布は、画像プロセッサ４３による線の不適切な識別の結果である。この不適切な識別は、ＳＥＭ内に基板が不正確に配置された結果であり、したがって画像プロセッサは、第一構造の線５３を探す場合、実際にはより小さい幅を有する第二構造に属する線５４を発見している。図５参照。その結果、不適切なＤＰＴＯ（ｘi，ｙi）になる。実際、不適切なＤＰＴＯ（ｘi，ｙi）は、図６の小さい方の分布にある測定点の不適切なＤＰＴＯ誤差の記号を切り換えることによって補正することができ、その結果、正しいＤＰＴＯ誤差になる。
【００３４】
[0041] 図６の２つのサブ分布は、任意の相対寸法を有してよいことに留意されたい。両方の分布は実質的に等しい高さでよく、左側のサブ分布（不適切な測定点を表す）が右側の分布より大きくてもよい。極端な場合では、左側の分布が存在する唯一の分布でよい。後者の場合、ＤＰＴＯは全点で不適切に測定されている。言うまでもなく、全てのＤＰＴＯ誤差が正しく測定された結果、右側の分布が存在する唯一の分布になることもある。
【００３５】
[0042] 線で構成された構造の代わりに、基板上に製造された２つの構造が異なる構成を有してもよいことに留意されたい。別の実施形態の例が、図７に図示されている。ここでは、２つの構造の別の可能な構成が図示され、相対的に大きい方の円形要素７０、７１、７２、７３、７４が相対的に小さい方の円形要素７５、７６、７７と交互になっている。この構成の利点は、Ｘ方向及びＹ方向など、２つの方向でオーバレイ誤差の割り出しに使用できることである。図７には関連するパラメータが示されており、これはＤＰＴＯX及びＤＰＴＯYを生成するために、下式に入力することができる。
ＤＰＴＯX＝ＰX−（ＰＬx＋ＰＲx）／２、ここでＰXはＸ方向の設計ピッチである。
ＤＰＴＯY＝ＰY−（ＰＬy＋ＰＲy）／２、ここでＰYはＹ方向の設計ピッチである。
【００３６】
[0043] 図５及び図６に関して上述した方法と同様に、ＳＥＭの不正確さによる誤差を補正することができる。この場合は、各像（つまり測定点）の２つの分布を計算する必要がある。
【００３７】
[0044] 構造の要素（例えば線）を、基板の最上層の穴として製造することができる。あるいは、最上層の隆起として製造することができ、又は第一構造の要素が穴で、第二構造の要素が隆起でもよい。当業者に認識されるように、他の構成も可能である。
【００３８】
[0045] 基板上の構造の異なる幅ＣＤ1及びＣＤ2は、２つのマスクＭＡ1及びＭＡ2を使用して達成することができ、第一マスクＭＡ1は、幅ＣＤ1を有する線などの要素を備え、第二マスクＭＡ2は、幅ＣＤ2を有する要素を備える。あるいは、図３の平行線３１、３３のように第一構造のみを備え、異なる線量及び異なる位置合わせを使用して２回露光される１つのマスクＭＡのみを使用してもよい。その場合、２つの構造を製造するために、１つのマスクしか必要でない。
【００３９】
[0046] 上述したようなオーバレイを測定する方法を、認定試験として使用することができる。この場合、基板は、交互の要素を有する構造を備えるＣＤＵウェーハでよく、この構造はレチクルの主要フィーチャである。あるいは、構造は、製品ウェーハの試験フィーチャでよい。その場合、構造は基板のスクライブレーン内に製造することができる。
【００４０】
[0047] ダブルパターニングウェーハ上のオーバレイの測定は、リソグラフィ装置の解像度に基づいて実行することができる。したがって実施形態では、第一複数の等距離要素の幅は５０ｎｍ未満である。
【００４１】
[0048] 本明細書では、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して特に言及しているかもしれないが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスおよびディテクションパターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの、他の用途もあることを理解されたい。このような代替用途の文脈においては、本明細書で用語「ウェーハ」または「ダイ」を用いる場合、それぞれ「基板」または「ターゲット部分」というより一般的な用語と同義と見なしてよいことは、当業者に理解されよう。本明細書で言う基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（一般にレジスト層を基板に設け、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジツールおよび／またはインスペクションツールにおいて処理することができる。適宜、本発明の開示は、このようなおよび他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数化処理することができ、したがって本明細書で用いられる基板という用語は、複数処理層を既に含む基板を指すこともある。
【００４２】
[0049] 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かもしれないが、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、圧力又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。
【００４３】
[0050] 本明細書で使用する「放射」及び「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粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍもしくは１２６ｎｍ、またはその辺りの波長を有する）及び極端紫外線光（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。
【００４４】
[0051] 用語「レンズ」は、文脈が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気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いずれか、またはその組合せを指す。
【００４５】
[0052] 以上、本発明の特定の実施形態を説明してきたが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解されるであろう。例えば、本発明は、上で開示した方法を記述する機械読み取り可能命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、あるいはこ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、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。
【００４６】
[0053] 上記の説明は例示を意図したものであって、限定するものでない。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、説明した本発明に対して変更が為され得ることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】[0011] 本発明の一態様による製造方法を実行するために使用可能なリソグラフィ装置を示した図である。
【図２】[0012] 最新技術によるＣＤＵウェーハの部分の像を概略的に示した図である。
【図３】[0013] 本発明の一実施形態による構造の構成の例を示した図である。
【図４】[0014] 基板上でオーバレイ誤差を測定するように構成されたシステムの部分を概略的に示した図である。
【図５】[0015] オーバレイ誤差を有する２つの構造の部分を概略的に示した図である。
【図６】[0016] ２つの構造の要素の幅の差の関数として、測定点の文法を示したグラフである。
【図７】[0017] 本発明の一実施形態による構造の構成の例を示した図である。
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本発明は、ダブルパターニング技術によって製造された２つの構造を含む基板のオーバレイを測定する方法に関する。基板上にオーバレイの測定に使用可能な２つの構造を製造する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に利用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を備える）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる互いに近接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンしながら、同期的に基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを具備している。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
【０００３】
[0003] 現代の半導体のクリティカルディメンションクリティカルディメンション（ＣＤ）を改良するために、ダブルパターニング（ＤＰ）と呼ばれる技術が使用されている。この技術では、基板上の１つの層に対して２回の露光を実行する。露光毎に特定のマスクが使用され、これが他のマスクと一緒になって所望のパターンを形成する。基板上の層に所望のパターンを形成するために、３回以上の露光を使用する場合は、ダブルパターニングの代わりに、いわゆる多重パターニングが使用される。
【０００４】
[0004] ダブルパターニングは、１００ｎｍ未満のクリティカルディメンションで使用される。所望のパターンを形成するために、第一構造の隣に第二構造を形成する場合は、第二構造の所望の位置に対する第二構造の実際の位置の差として定義されるオーバレイ誤差が存在することがある。オーバレイ誤差は、リソグラフィ装置の位置合わせの問題及び／又は光学誤差により発生する。オーバレイ誤差は、基板の位置によって決定される。ダブルパターニングの場合、オーバレイ誤差はダブルパターニング・オーバレイ誤差、つまりＤＰＴＯ誤差と呼ぶ。この誤差が基板上の位置の関数として変動し得ることを示すために、以下では用語ＤＰＴＯ（ｘ，ｙ）を使用する。
【０００５】
[0005] いわゆるＣＤＵウェーハ（ＣＤＵ＝クリティカルディメンションの均一性）が、システムのＤＰＴＯ（ｘ，ｙ）を測定するために使用される。ＣＤＵウェーハは、基板の複数の位置でＣＤＵウェーハの像を取得するために、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して測定される。ＣＤＵウェーハは、例えばダブルパターニング技術によって形成される平行線のパターンを備え、第一構造の要素（つまり線）が第二構造の要素と交互になる。第一構造は第一露光を使用して形成され、第二構造は第二露光で形成される。像は、基板上の所定の点（ｘi，ｙi）の周囲に作成することができる。像は、各像のＤＰＴＯを測定するように構成された画像プロセッサに入力される。それを実行するために、画像プロセッサは第二構造から第一構造を識別する必要がある。可能な解決法は、所定の点（ｘi，ｙi）が各画像上で予め規定された位置（例えば像の正確な中心）に配置されるように、所定の点（ｘi，ｙi）の周囲の領域をスキャンするように、ＳＥＭに命令することである。第一構造（又は第二構造）の線のうち１本が正確に位置（ｘi，ｙi）に配置されたことが分かれば、画像プロセッサにより、像の中心にある線が第一構造の一部であると結論することができる。この情報は、正確なＤＰＴＯ（ｘ，ｙ）を計算するために必要である。しかし、計測ツールのハードウェア及びソフトウェアの限界により、構造の識別が不確実なことがあり、その結果、オーバレイ誤差ＤＰＴＯ（ｘ，ｙ）の計算に誤差が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0006] 試験構造を有する基板上のダブルパターニング・オーバレイ誤差の計算の信頼性を改良することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007] 本発明の一態様によれば、基板上の第一構造と第二構造の間のオーバレイを測定する方法が提供され、第一構造は第一複数の等距離要素を備え、第二構造は第二複数の等距離要素を備え、第一複数の等距離要素が第二複数の等距離要素と交互になり、第一複数の等距離要素の設計幅ＣＤ1が第二複数の等距離要素の設計幅ＣＤ2とは異なり、方法は、
−基板上で調査される複数の対象点（ｘi，ｙi）を受け、
−対象点（ｘi，ｙi）毎に第一構造と第二構造とのオーバレイ誤差ＤＰＴＯを割り出し、
−対象点（ｘi，ｙi）毎に第一要素の幅Ｗ1及び第二要素の幅Ｗ2を測定し、
−対象点（ｘi，ｙi）毎に第一要素の測定幅Ｗ1と第二要素の幅Ｗ2との差を割り出し、
−差の関数として、差についてほぼ同じ値を有する対象点の数の分布を割り出し、
−分布が、差ＣＤ1−ＣＤ2と比較して反対の記号を有する値Ｗ1−Ｗ2の周囲にサブ分布を含む場合、サブ分布に関連する対象点を、不適切に測定されたオーバレイ誤差を有するものとして識別することを含む。
【０００８】
[0008] 本発明の一態様によれば、基板上にオーバレイ測定構造を製造する方法が提供され、方法は、
−第一パターニングデバイスの第一露光を使用して、第一複数の等距離要素を備える第一構造を基板上に形成し、
−第二パターニングデバイスの第一露光を使用して、第二複数の等距離要素を備える第二構造を基板上に形成することを含み、第一複数の等距離要素が第二複数の等距離要素と交互になり、第一複数の等距離要素の設計幅は第二複数の等距離要素の設計幅と異なる。
【０００９】
[0009] 本発明の一態様によれば、上述したような方法に従い製造されたオーバレイ測定構造が提供される。
【００１０】
[0010] 次に、本発明の実施形態を、添付の概略図を参照しながら、単に一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部分を指している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
[0018] 図１は、本発明の一態様による製造方法を実行するために使用可能なリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
− 放射ビームＢ（例えばＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
− パターニングデバイス（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一ポジショナ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ーハ）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二ポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
− パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳとを含む。
【００１２】
[0019] 照明システムは、放射を誘導し、整形し、または制御するための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気、または他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組み合わせなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
【００１３】
[0020] 支持構造は、パターニングデバイスを支持する、つまりその重量を支える。支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および、例えばパターニングデバイスが真空環境に保持されるか否かなどの他の条件に応じた方法で、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、機械式、真空式、静電気式、または他のクランプ技術を使用できる。支持構造は、例えば、必要に応じて固定式とも可動式ともすることができるフレームまたはテーブルであってよい。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くるようにすることができる。本明細書における用語「レチクル」または「マスク」の使用は、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
【００１４】
[0021] 本明細書にて用いられる用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分にパターンを生成するよう、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できる任意のデバイスを指すものと広く解釈されるべきである。放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが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を含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しない場合があることに留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイス中の特定の機能層に対応することになる。
【００１５】
[0022] パターニングデバイスは、透過型でも反射型でもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、ハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、なら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、それぞれが入射する放射ビームを別の方向に反射するように個々に傾斜可能である小さなミラーのマトリックス配列を使用する。この傾斜したミラーが、ミラーマトリックスによって反射される放射ビーム中にパターンを与える。
【００１６】
[0023] 本明細書にて用いられる用語「投影システム」は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書における用語「投影レンズ」の使用は、より一般的な用語「投影システム」と同義と見なすことができる。
【００１７】
[0024] ここに図示したように、装置は透過型（例えば透過マスクを使用する）のものである。代替的に装置は反射型（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使用するか、反射マスクを使用する）でもよい。
【００１８】
[0025] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）またはそれより多い基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでもよい。このような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルを並行して使用することができ、１つ又は複数のテーブルで予備工程を実行しつつ１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用することができる。
【００１９】
[0026] 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ために、少なくとも基板の一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆うことができるタイプのものとすることができる。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に用いてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野では周知である。本明細書で用いられる用語「液浸」は、基板などの構造が液体中に浸漬されなければならないことを意味するのでなく、むしろ露光中に投影システムと基板の間に液体が存在することを意味するだけである。
【００２０】
[0027] 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る。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、それぞれ別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエクスパンダを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の場合では、例えば放射源が水銀ランプの場合、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
【００２１】
[0028] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、少なくともイルミネータの瞳面における強度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれσ-outer、およびσ-innerと呼ばれる）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの種々の他のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータは、放射ビームをその断面に所望の均一性と強度分布が得られるように調整するのに使用できる。
【００２２】
[0029] 放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持された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ニングされる。放射ビームＢはマスクＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＳを通過する。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）を使って、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、またはスキャン中に、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、第１ポジショナＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２ポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを用いて実現できる。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をショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット位置を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（これらはスクライブレーンアラインメントマークと呼ばれる）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００２３】
[0030] 図示された装置は、以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
【００２４】
[0031] １．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが本質的に静止状態に維持される一方で、放射ビームに与えられたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向および／または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が、単一静止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。
【００２５】
[0032] ２．スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期的にスキャンされる一方で、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（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の速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）率および像反転特性によって決定される。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅を制限し、一方、スキャン動作の長さが、ターゲット部分の（スキャン方向における）高さを決める。
【００２６】
[0033] ３．別のモードでは、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ながら本質的に静止状態に維持され、そして基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされる一方で、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。このモードでは、一般にパルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴの移動毎にまたはスキャン中の連続放射パルスの間に、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などのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
【００２７】
[0034] 上述した使用モードの組合せおよび／または変形、あるいは全く異なる使用モードも利用できる。
【００２８】
[0035] 図２は、最新技術によるＣＤＵウェーハの一部分の像２０を概略的に示す。この像は、ＳＥＭ又は任意の他の適切な結像装置を使用して作成することができた。像２０は、第一露光中に生成された第一構造の複数の線２１、２３、２５、及び第二露光中に生成された第二構造の複数の線２２、２４を備える。局所ＤＰＴＯ、つまり周囲に図２の像が作成される点（ｘi，ｙi）におけるＤＰＴＯを計算するために、像が画像プロセッサによって処理される。画像プロセッサは、構造２から構造１を識別する必要がある。ＳＥＭの不正確さにより、構造２から構造１を識別することが困難なことがある。
【００２９】
[0036] したがって、本発明の実施形態によれば、第一構造及び第二構造を備えるＤＰＴＯを計算するために基板が使用され、第一構造は第一複数の等距離要素を備え、第二構造は第二複数の等距離要素を備え、第一複数の等距離要素が第二複数の等距離要素と交互になり、第一複数の等距離要素の設計幅ＣＤ１は第二複数の等距離要素の設計幅ＣＤ２と異なる。例示的構造が図３に図示されている。図３は、第一露光によって生成された平行線３１、３２、及び第二露光によって生成された平行線３２、３４を有する像３０を示す。線３１、３３の幅ＣＤ１は、線３２、３４の幅ＣＤ２と等しくない。この場合、幅ＣＤ１は幅ＣＤ２より大きい。ＣＤ１の典型的な値は４０ｎｍと７０ｎｍの間であり、ＣＤ２の典型的な値は２０ｎｍと５０ｎｍの間である。
【００３０】
[0037] 図４は、ＣＤＵ基板４１の予め規定された部分をスキャンするように構成されたＳＥＭ４０を概略的に示す。ＳＥＭ４０は、ＣＤＵ基板４１上で調査される点（ｘ，ｙ）を表すデータを受信する。ＳＥＭ４０は、例えば調査される点（ｘi，ｙi）のそれぞれの周囲にある領域の像４２を生成し、点（ｘ，ｙ）は像の中心にある。ＳＥＭ４０は、任意の他の方法で点（ｘ，ｙ）によって割り出される像を生成するように構成できることが、当業者には明白である。像Ｉiは、例えば隅部が点（ｘi，ｙi）である長方形の領域で作成することができる。像４２は画像プロセッサ４３に入力され、これは調査される各点（ｘi，ｙi）のＤＰＴＯ（ｘ，ｙ）を計算するように構成される。このＤＰＴＯ（ｘ，ｙ）がデータプロセッサ４４に入力される。
【００３１】
[0038] 当業者に明白であるように、点（ｘi，ｙi）によって割り出される領域を測定するために、ＳＥＭを使用する代わりにスキャトロメータなどの別の計測ツールを使用できることが分かる。
【００３２】
[0039] 図５では、特定の像を使用して画像プロセッサ４３がＤＰＴＯを割り出せる方法の例が与えられている。図５は、像に関係がある線のみを示す。第一構造は線５１、５３を備え、その幅は第二構造の線５２、５４の幅より広い。図５では、線５３の左側と線５２の左側との間の距離をＰLと呼ぶ。線５３の右側と線５２の右側との間の距離をＰRと呼ぶ。さらに、第一構造の線５１、５３の中心間の距離の半分であるピッチＰが図示されている。ＣＤＵ基板上の設計ピッチＰの典型的な値は、約６４ｎｍである。線５２の中心と線５３の中心との差Ｐ1をＰ1と呼ぶ。このＰ1ピッチは、下式のように計算することができる。
Ｐ１＝（ＰＬ−ＰＲ）／２ （１）
これで、ＤＰＴＯを下式のように計算することができる。
ＤＰＴＯ＝Ｐ−Ｐ１ （２）
【００３３】
[0040] ＤＰＴＯは、ＣＤＵ基板上の複数の測定点で計算され、したがってオーバレイ誤差の（不）均一性を割り出すことができる。したがって、点（ｘi，ｙi）毎に値ＤＰＴＯ（ｘi，ｙi）が割り出される。実施形態によれば、測定点（ｘi，ｙi）毎に、第一構造線５３の幅Ｗ1及び第二構造線５２の幅Ｗ2も測定される。図５参照。各測定点のＷ1とＷ2の差が、データプロセッサ４４に渡される。データプロセッサは、図６に示す分布を割り出すように構成される。図６では、Ｗ1−Ｗ2にほぼ等しい値を有する測定点の数が、Ｗ1−Ｗ2の関数として図示されている。図６に見られるように、設計値ＣＤ1−ＣＤ2の周囲に測定点の比較的大きい分布が存在し、これは図６のグラフが実際には予想値ＣＤ1−ＣＤ2の周囲の確率関数であり、線の製造の不正確さ及び線幅の測定の不正確さによる変動があることに由来する。しかし、図６に見られるように、左側には第二（小さめの）分布もある。この分布（サブ分布とも呼ぶ）は、値ＣＤ2−ＣＤ1の周囲に生じており、値ＣＤ1−ＣＤ2の反対の記号を有する。第二サブ分布は、画像プロセッサ４３による線の不適切な識別の結果である。この不適切な識別は、ＳＥＭ内に基板が不正確に配置された結果であり、したがって画像プロセッサは、第一構造の線５３を探す場合、実際にはより小さい幅を有する第二構造に属する線５４を発見している。図５参照。その結果、不適切なＤＰＴＯ（ｘi，ｙi）になる。実際、不適切なＤＰＴＯ（ｘi，ｙi）は、図６の小さい方の分布にある測定点の不適切なＤＰＴＯ誤差の記号を切り換えることによって補正することができ、その結果、正しいＤＰＴＯ誤差になる。
【００３４】
[0041] 図６の２つのサブ分布は、任意の相対寸法を有してよいことに留意されたい。両方の分布は実質的に等しい高さでよく、左側のサブ分布（不適切な測定点を表す）が右側の分布より大きくてもよい。極端な場合では、左側の分布が存在する唯一の分布でよい。後者の場合、ＤＰＴＯは全点で不適切に測定されている。言うまでもなく、全てのＤＰＴＯ誤差が正しく測定された結果、右側の分布が存在する唯一の分布になることもある。
【００３５】
[0042] 線で構成された構造の代わりに、基板上に製造された２つの構造が異なる構成を有してもよいことに留意されたい。別の実施形態の例が、図７に図示されている。ここでは、２つの構造の別の可能な構成が図示され、相対的に大きい方の円形要素７０、７１、７２、７３、７４が相対的に小さい方の円形要素７５、７６、７７と交互になっている。この構成の利点は、Ｘ方向及びＹ方向など、２つの方向でオーバレイ誤差の割り出しに使用できることである。図７には関連するパラメータが示されており、これはＤＰＴＯX及びＤＰＴＯYを生成するために、下式に入力することができる。
ＤＰＴＯX＝ＰX−（ＰＬx＋ＰＲx）／２、ここでＰXはＸ方向の設計ピッチである。
ＤＰＴＯY＝ＰY−（ＰＬy＋ＰＲy）／２、ここでＰYはＹ方向の設計ピッチである。
【００３６】
[0043] 図５及び図６に関して上述した方法と同様に、ＳＥＭの不正確さによる誤差を補正することができる。この場合は、各像（つまり測定点）の２つの分布を計算する必要がある。
【００３７】
[0044] 構造の要素（例えば線）を、基板の最上層の穴として製造することができる。あるいは、最上層の隆起として製造することができ、又は第一構造の要素が穴で、第二構造の要素が隆起でもよい。当業者に認識されるように、他の構成も可能である。
【００３８】
[0045] 基板上の構造の異なる幅ＣＤ1及びＣＤ2は、２つのマスクＭＡ1及びＭＡ2を使用して達成することができ、第一マスクＭＡ1は、幅ＣＤ1を有する線などの要素を備え、第二マスクＭＡ2は、幅ＣＤ2を有する要素を備える。あるいは、図３の平行線３１、３３のように第一構造のみを備え、異なる線量及び異なる位置合わせを使用して２回露光される１つのマスクＭＡのみを使用してもよい。その場合、２つの構造を製造するために、１つのマスクしか必要でない。
【００３９】
[0046] 上述したようなオーバレイを測定する方法を、認定試験として使用することができる。この場合、基板は、交互の要素を有する構造を備えるＣＤＵウェーハでよく、この構造はレチクルの主要フィーチャである。あるいは、構造は、製品ウェーハの試験フィーチャでよい。その場合、構造は基板のスクライブレーン内に製造することができる。
【００４０】
[0047] ダブルパターニングウェーハ上のオーバレイの測定は、リソグラフィ装置の解像度に基づいて実行することができる。したがって実施形態では、第一複数の等距離要素の幅は５０ｎｍ未満である。
【００４１】
[0048] 本明細書では、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して特に言及しているかもしれないが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスおよびディテクションパターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの、他の用途もあることを理解されたい。このような代替用途の文脈においては、本明細書で用語「ウェーハ」または「ダイ」を用いる場合、それぞれ「基板」または「ターゲット部分」というより一般的な用語と同義と見なしてよいことは、当業者に理解されよう。本明細書で言う基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（一般にレジスト層を基板に設け、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジツールおよび／またはインスペクションツールにおいて処理することができる。適宜、本発明の開示は、このようなおよび他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数化処理することができ、したがって本明細書で用いられる基板という用語は、複数処理層を既に含む基板を指すこともある。
【００４２】
[0049] 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かもしれないが、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、圧力又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。
【００４３】
[0050] 本明細書で使用する「放射」及び「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粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍもしくは１２６ｎｍ、またはその辺りの波長を有する）及び極端紫外線光（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。
【００４４】
[0051] 用語「レンズ」は、文脈が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気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いずれか、またはその組合せを指す。
【００４５】
[0052] 以上、本発明の特定の実施形態を説明してきたが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解されるであろう。例えば、本発明は、上で開示した方法を記述する機械読み取り可能命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、あるいはこ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、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。
【００４６】
[0053] 上記の説明は例示を意図したものであって、限定するものでない。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、説明した本発明に対して変更が為され得ることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】[0011] 本発明の一態様による製造方法を実行するために使用可能なリソグラフィ装置を示した図である。
【図２】[0012] 最新技術によるＣＤＵウェーハの部分の像を概略的に示した図である。
【図３】[0013] 本発明の一実施形態による構造の構成の例を示した図である。
【図４】[0014] 基板上でオーバレイ誤差を測定するように構成されたシステムの部分を概略的に示した図である。
【図５】[0015] オーバレイ誤差を有する２つの構造の部分を概略的に示した図である。
【図６】[0016] ２つの構造の要素の幅の差の関数として、測定点の文法を示したグラフである。
【図７】[0017] 本発明の一実施形態による構造の構成の例を示した図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の第一構造と第二構造の間のオーバレイを測定する方法であって、前記第一構造は第一複数の等距離要素を備え、前記第二構造は第二複数の等距離要素を備え、前記第一複数の等距離要素が前記第二複数の等距離要素と交互になり、前記第一複数の等距離要素の設計幅ＣＤ1が前記第二複数の等距離要素の設計幅ＣＤ2とは異なり、前記方法は、
−前記基板上で調査される複数の対象点（ｘi，ｙi）を受け、
−対象点（ｘi，ｙi）毎に前記第一構造と前記第二構造とのオーバレイ誤差ＤＰＴＯを割り出し、
−対象点（ｘi，ｙi）毎に第一要素の幅Ｗ1及び第二要素の幅Ｗ2を測定し、
−対象点（ｘi，ｙi）毎に前記第一要素の前記測定幅Ｗ1と前記第二要素の前記幅Ｗ2との差を割り出し、
−前記差の関数として、前記差についてほぼ同じ値を有する対象点の数の分布を割り出し、
−前記分布が、前記差ＣＤ1−ＣＤ2と比較して反対の記号を有する値Ｗ1−Ｗ2の周囲にサブ分布を含む場合、前記サブ分布に関連する対象点を、不適切に測定されたオーバレイ誤差を有するものとして識別することを含む、方法。
【請求項２】
前記方法がさらに、
−正しいオーバレイ誤差にするために、前記不適切な測定オーバレイ誤差の記号を切り換えることを含む、請求項１に記載のオーバレイ測定方法。
【請求項３】
前記オーバレイ誤差ＤＰＴＯが、
−前記第一要素の第一縁部と、前記第一要素の隣に配置された前記第二要素の対応する第一縁部との間の距離ＰLを、第一所定方向で割り出し、
−前記第一要素の第二縁部と、前記第二要素の対応する第二縁部との間の距離ＰRを割り出し、前記第二縁部は前記第一縁部に対向して位置し、前記対応する第二縁部が前記対応する第一縁部に対向して位置し、さらに、
−下式、
ＤＰＴＯ＝Ｐ−（ＰL＋ＰR）／２、ここでＰは設計ピッチである、
を使用して、各対象点（ｘi，ｙi）の前記オーバレイ誤差ＤＰＴＯを計算することによって、
割り出される、前記請求項のいずれかに記載のオーバレイ測定方法。
【請求項４】
前記第一要素が、前記対象点（ｘi，ｙi）に又はその最も近くに存在する要素として局所化される、前記請求項のいずれかに記載のオーバレイ測定方法。
【請求項５】
前記複数の対象点（ｘi，ｙi）の前記ＤＰＴＯが、走査型電子顕微鏡を使用して前記複数の対象点（ｘi，ｙi）それぞれによって割り出された領域の像Ｉiを作成することによって割り出される、前記請求項のいずれかに記載のオーバレイ測定方法。
【請求項６】
前記第一複数の等距離要素が第一複数の平行線を備え、前記第二複数の等距離要素が第二複数の平行線を備える、前記請求項のいずれかに記載のオーバレイ測定方法。
【請求項７】
前記第一複数の等距離要素が第一複数の実質的に円形の要素を備え、前記第二複数の等距離要素が第二複数の実質的に円形の要素を備える、前記請求項のいずれかに記載のオーバレイ測定方法。
【請求項８】
前記第一複数の等距離要素の前記幅が５０ｎｍ未満である、前記請求項のいずれかに記載のオーバレイ測定方法。
【請求項９】
基板上にオーバレイ測定構造を製造する方法であって、
−第一パターニングデバイスの第一露光を使用して、第一複数の等距離要素を備える第一構造を前記基板上に形成し、
−第二パターニングデバイスの第一露光を使用して、第二複数の等距離要素を備える第二構造を前記基板上に形成することを含み、前記第一複数の等距離要素が前記第二複数の等距離要素と交互になり、前記第一複数の等距離要素の設計幅が前記第二複数の等距離要素の設計幅と異なる、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法により製造されたオーバレイ測定構造。
【請求項１１】
請求項１から９に記載の方法を実行するために、機械実行可能命令で符号化された機械読み取り可能媒体。
【請求項１】
基板上の第一構造と第二構造の間のオーバレイを測定する方法であって、前記第一構造は第一複数の等距離要素を備え、前記第二構造は第二複数の等距離要素を備え、前記第一複数の等距離要素が前記第二複数の等距離要素と交互になり、前記第一複数の等距離要素の設計幅ＣＤ1が前記第二複数の等距離要素の設計幅ＣＤ2とは異なり、前記方法は、
−前記基板上で調査される複数の対象点（ｘi，ｙi）を受け、
−対象点（ｘi，ｙi）毎に前記第一構造と前記第二構造とのオーバレイ誤差ＤＰＴＯを割り出し、
−対象点（ｘi，ｙi）毎に第一要素の幅Ｗ1及び第二要素の幅Ｗ2を測定し、
−対象点（ｘi，ｙi）毎に前記第一要素の前記測定幅Ｗ1と前記第二要素の前記幅Ｗ2との差を割り出し、
−前記差の関数として、前記差についてほぼ同じ値を有する対象点の数の分布を割り出し、
−前記分布が、前記差ＣＤ1−ＣＤ2と比較して反対の記号を有する値Ｗ1−Ｗ2の周囲にサブ分布を含む場合、前記サブ分布に関連する対象点を、不適切に測定されたオーバレイ誤差を有するものとして識別することを含む、方法。
【請求項２】
前記方法がさらに、
−正しいオーバレイ誤差にするために、前記不適切な測定オーバレイ誤差の記号を切り換えることを含む、請求項１に記載のオーバレイ測定方法。
【請求項３】
前記オーバレイ誤差ＤＰＴＯが、
−前記第一要素の第一縁部と、前記第一要素の隣に配置された前記第二要素の対応する第一縁部との間の距離ＰLを、第一所定方向で割り出し、
−前記第一要素の第二縁部と、前記第二要素の対応する第二縁部との間の距離ＰRを割り出し、前記第二縁部は前記第一縁部に対向して位置し、前記対応する第二縁部が前記対応する第一縁部に対向して位置し、さらに、
−下式、
ＤＰＴＯ＝Ｐ−（ＰL＋ＰR）／２、ここでＰは設計ピッチである、
を使用して、各対象点（ｘi，ｙi）の前記オーバレイ誤差ＤＰＴＯを計算することによって、
割り出される、前記請求項のいずれかに記載のオーバレイ測定方法。
【請求項４】
前記第一要素が、前記対象点（ｘi，ｙi）に又はその最も近くに存在する要素として局所化される、前記請求項のいずれかに記載のオーバレイ測定方法。
【請求項５】
前記複数の対象点（ｘi，ｙi）の前記ＤＰＴＯが、走査型電子顕微鏡を使用して前記複数の対象点（ｘi，ｙi）それぞれによって割り出された領域の像Ｉiを作成することによって割り出される、前記請求項のいずれかに記載のオーバレイ測定方法。
【請求項６】
前記第一複数の等距離要素が第一複数の平行線を備え、前記第二複数の等距離要素が第二複数の平行線を備える、前記請求項のいずれかに記載のオーバレイ測定方法。
【請求項７】
前記第一複数の等距離要素が第一複数の実質的に円形の要素を備え、前記第二複数の等距離要素が第二複数の実質的に円形の要素を備える、前記請求項のいずれかに記載のオーバレイ測定方法。
【請求項８】
前記第一複数の等距離要素の前記幅が５０ｎｍ未満である、前記請求項のいずれかに記載のオーバレイ測定方法。
【請求項９】
基板上にオーバレイ測定構造を製造する方法であって、
−第一パターニングデバイスの第一露光を使用して、第一複数の等距離要素を備える第一構造を前記基板上に形成し、
−第二パターニングデバイスの第一露光を使用して、第二複数の等距離要素を備える第二構造を前記基板上に形成することを含み、前記第一複数の等距離要素が前記第二複数の等距離要素と交互になり、前記第一複数の等距離要素の設計幅が前記第二複数の等距離要素の設計幅と異なる、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法により製造されたオーバレイ測定構造。
【請求項１１】
請求項１から９に記載の方法を実行するために、機械実行可能命令で符号化された機械読み取り可能媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１１５７８８（Ｐ２００９−１１５７８８Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−２６２６７５（Ｐ２００８−２６２６７５）
【出願日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【出願人】（５０４１５１８０４）エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． (1,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６２６７５（Ｐ２００８−２６２６７５）
【出願日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【出願人】（５０４１５１８０４）エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． (1,856)
【Ｆターム（参考）】
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