特表 2024-516921 製品上オーバレイターゲット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-18

(54)【発明の名称】製品上オーバレイターゲット

(51)【国際特許分類】

   G03F 9/00 20060101AFI20240411BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20240411BHJP

【ＦＩ】

G03F9/00 H

G03F7/20 501

G03F7/20 521

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023549638

(86)(22)【出願日】2022-01-07

(85)【翻訳文提出日】2023-08-16

(86)【国際出願番号】 US2022011516

(87)【国際公開番号】W WO2022220893

(87)【国際公開日】2022-10-20

(31)【優先権主張番号】63/174,045

(32)【優先日】2021-04-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/227,295

(32)【優先日】2021-07-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/519,512

(32)【優先日】2021-11-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】500049141

【氏名又は名称】ケーエルエー コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マナッセン アムノン

(72)【発明者】

【氏名】レヴィンスキ ウラディミール

(72)【発明者】

【氏名】ドレフ イド

(72)【発明者】

【氏名】ウジエル ヨラム

【テーマコード（参考）】

2H197

【Ｆターム（参考）】

2H197DA03

2H197HA03

2H197JA17

2H197JA23

(57)【要約】

半導体基板を有する製品にて、スクライブラインにより分離されていてそれらスクライブラインにより囲まれた能動エリアが内在するダイのマトリクスを画定すべく、その基板上に少なくとも第１及び第２薄膜層を配置しパターニングする。複数個のオーバレイターゲットを、各能動エリア内で第１及び第２薄膜層内に形成し、各オーバレイターゲットを、その基板に対し平行な平面内で１０μｍ×１０μｍを上回らない寸法を有するものとする。それら複数個のオーバレイターゲットを、第１薄膜層内に形成されていて第１格子ベクトルを有する第１リニア格子と、第１リニア格子付近の第２薄膜層内に形成されていて、第１格子ベクトルに対し平行な第２格子ベクトルを有する第２リニア格子と、を含むものとする。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

製品であって、
半導体基板と、
ダイのマトリクスを画定すべく前記基板上に配置されパターニングされており、それらダイがスクライブラインにより分離されており且つそれらスクライブラインにより囲まれた能動エリアを内包している、少なくとも第１及び第２薄膜層と、
前記能動エリア各々の内部で前記第１及び第２薄膜層内に形成されており、各オーバレイターゲットが、前記基板に対し平行な平面内で１０μｍ×１０μｍを上回らない寸法を有すると共に、
前記第１薄膜層内に形成されていて第１格子ベクトルを有する第１リニア格子と、
前記第１リニア格子付近の前記第２薄膜層内に形成されていて、前記第１格子ベクトルに対し平行な第２格子ベクトルを有する、第２リニア格子と、
を備える複数個のオーバレイターゲットと、
を備える製品。

【請求項2】

請求項１に記載の製品であって、５μｍ×５μｍを上回らない寸法を有するオーバレイターゲットを備える製品。

【請求項3】

請求項１に記載の製品であって、前記複数個のオーバレイターゲットが、前記第１及び第２リニア格子が第１角度配置をなすことを特徴とする第１組の前記オーバレイターゲットと、前記第１及び第２リニア格子が第２角度配置をなすことを特徴とする第２組の前記オーバレイターゲットと、を含み、その第２角度配置が、前記半導体基板に対し平行な前記平面に対し垂直な軸周りで前記第１角度配置に対し１８０°回動されたものである製品。

【請求項4】

請求項１に記載の製品であって、前記複数個のオーバレイターゲットが、前記第１及び第２リニア格子が第１角度配置をなすことを特徴とする第１組の前記オーバレイターゲットと、前記第１及び第２リニア格子が第２角度配置をなすことを特徴とする第２組の前記オーバレイターゲットと、を含み、その第２角度配置が、前記半導体基板に対し平行な前記平面に対し垂直な軸周りで前記第１角度配置に対し９０°回動されたものである製品。

【請求項5】

請求項１に記載の製品であって、前記オーバレイターゲット各々が、厳密に、１個の第１リニア格子と１個の第２リニア格子とを備える製品。

【請求項6】

請求項１に記載の製品であって、前記第２リニア格子が、前記半導体基板に対し平行な前記平面内で前記第１リニア格子と隣り合っているが重なっていない製品。

【請求項7】

請求項１に記載の製品であって、前記第１リニア格子が、第１ピッチを有する第１サブ格子と、その第１サブ格子と隣り合っているが重なっておらず、前記第１ピッチと等しくない第２ピッチを有する第２サブ格子と、を備え、
前記第２リニア格子が、前記第２ピッチと等しい第３ピッチを有しており前記第１サブ格子上に重畳されている第３サブ格子と、前記第３サブ格子と隣り合っているが重なっておらず、前記第１ピッチと等しい第４ピッチを有しており、前記第２サブ格子上に重畳されている第４サブ格子と、を備える製品。

【請求項8】

請求項１に記載の製品であって、前記スクライブラインの内部に形成されており、前記基板に対し平行な前記平面内で５μｍ×５μｍを上回る寸法を有する、更なるオーバレイターゲットを備える製品。

【請求項9】

オーバレイ誤差を計測する方法であって、
ダイのマトリクスを画定すべく半導体基板上に少なくとも第１及び第２薄膜層を堆積させ且つパターニングし、それらのダイを、スクライブラインにより分離されていてそれらスクライブラインにより囲まれた能動エリアが内在するものとし、
前記能動エリア各々の内部で前記第１及び第２薄膜層内に複数個のオーバレイターゲットを形成し、各オーバレイターゲットを、前記基板に対し平行な平面内で１０μｍ×１０μｍを上回らない寸法を有すると共に、前記第１薄膜層内に形成されていて第１格子ベクトルを有する第１リニア格子と、前記第１リニア格子付近の前記第２薄膜層内に形成されていて、前記第１格子ベクトルに対し平行な第２格子ベクトルを有する第２リニア格子と、を備えるものとし、
前記複数個のオーバレイターゲットの画像を捕捉し、
前記画像を処理することで、前記第１・第２リニア格子間の変位を見出し、
前記変位に応じて前記第１・第２薄膜層間のオーバレイ誤差を計測する方法。

【請求項10】

請求項９に記載の方法であって、前記オーバレイターゲットを、５μｍ×５μｍを上回らない寸法を有するものとする方法。

【請求項11】

請求項９に記載の方法であって、前記複数個のオーバレイターゲットを形成する際に、前記第１及び第２リニア格子が第１角度配置をなすことを特徴とする第１組の前記オーバレイターゲットと、前記第１及び第２リニア格子が第２角度配置をなすことを特徴とする第２組の前記オーバレイターゲットと、を形成する方法であり、その第２角度配置を、前記半導体基板に対し平行な前記平面に対し垂直な軸周りで前記第１角度配置に対し１８０°回動されたものとする方法。

【請求項12】

請求項９に記載の方法であって、前記複数個のオーバレイターゲットを形成する際に、前記第１及び第２リニア格子が第１角度配置をなすことを特徴とする第１組の前記オーバレイターゲットと、前記第１及び第２リニア格子が第２角度配置をなすことを特徴とする第２組の前記オーバレイターゲットと、を形成する方法であり、その第２角度配置を、前記半導体基板に対し平行な前記平面に対し垂直な軸周りで前記第１角度配置に対し９０°回動されたものとする方法。

【請求項13】

請求項９に記載の方法であって、前記複数個のオーバレイターゲットを形成する際に、それらオーバレイターゲット各々に、厳密に、１個の第１リニア格子と１個の第２リニア格子を形成する方法。

【請求項14】

請求項９に記載の方法であって、前記複数個のオーバレイターゲットを形成する際に、それらオーバレイターゲット各々に、前記半導体基板に対し平行な前記平面内で前記第１リニア格子と隣り合っているが重なっていない前記第２リニア格子を配置する方法。

【請求項15】

請求項９に記載の方法であって、前記複数個のオーバレイターゲットを形成する際に、
前記第１薄膜層内に、第１ピッチを有する第１サブ格子と、その第１サブ格子と隣り合っているが重なっておらず、前記第１ピッチと等しくない第２ピッチを有する第２サブ格子と、を作成することで前記第１リニア格子を形成し、
前記第２薄膜層内に、前記第２ピッチと等しい第３ピッチを有しており前記第１サブ格子上に重畳されている第３サブ格子と、前記第３サブ格子と隣り合っているが重なっておらず、前記第１ピッチと等しい第４ピッチを有しており、前記第２サブ格子上に重畳されている第４サブ格子と、を作成することで前記第２リニア格子を形成する方法。

【請求項16】

請求項９に記載の方法であって、前記スクライブライン内に更なるオーバレイターゲットを形成し、それら更なるオーバレイターゲットを、前記基板に対し平行な前記平面内で５μｍ×５μｍを上回る寸法を有するものとする方法。

【請求項17】

オーバレイ誤差を計測する方法であって、
ダイのマトリクスを画定すべく半導体基板上に少なくとも第１及び第２薄膜層を堆積させ且つパターニングし、それらダイを、スクライブラインにより分離されていてそれらスクライブラインにより囲まれた能動エリアが内在するものとし、
前記第１及び第２薄膜層内に複数個のオーバレイターゲットを形成し、各オーバレイターゲットを、前記第１薄膜層内にある各自の第１ターゲットフィーチャと、前記第２薄膜層内にある各自の第２ターゲットフィーチャと、を備えるものとし、
前記半導体基板の法線に対し第１角度方位の前記半導体基板にて前記複数個のオーバレイターゲットの第１画像を捕捉し、
前記第１画像を処理することで、前記第１・第２ターゲットフィーチャ間の各自の第１変位を見出し、
前記半導体基板の法線に対し第２角度方位、即ち前記第１角度方位に対し回動された方位の前記半導体基板にて、前記複数個のオーバレイターゲットの第２画像を捕捉し、
前記第２画像を処理することで、前記第１・第２ターゲットフィーチャ間の各自の第２変位を見出し、
前記第１及び第２変位に基づき前記第１・第２薄膜層間のオーバレイ誤差のモデルを計算し、
前記モデルを用い前記半導体基板上の所与個所にて前記オーバレイ誤差を計算する方法。

【請求項18】

請求項１７に記載の方法であって、前記モデルを計算する際にスキャナモデルを適用し、そのスキャナモデルにより、前記第１及び第２薄膜層をフォトリソグラフィ的にパターニングする後続パターニングステージ間における前記半導体基板の誤配置と、そのフォトリソグラフィ的パターニングにおける光学歪と、が算入される方法。

【請求項19】

請求項１７に記載の方法であって、前記第２角度方位を、前記第１角度方位に比し法線に対し１８０°回動されたものとする方法。

【請求項20】

請求項１９に記載の方法であって、前記モデルを計算する際に、前記第１及び第２変位それぞれに基づき第１及び第２オーバレイモデルを生成し、前記オーバレイ誤差を計算する際に、前記半導体基板上の前記所与個所にてそれら第１及び第２オーバレイモデルによりそれぞれもたらされた第１及び第２オーバレイ誤差間の差を計算する方法。

【請求項21】

請求項２０に記載の方法であって、前記オーバレイ誤差を計算する際に、前記所与個所にて前記第１及び第２オーバレイ誤差の個別値の平均を計算することで、前記半導体基板上のその所与個所におけるツール誘起シフトを計算する方法。

【請求項22】

請求項１７に記載の方法であって、前記複数個のオーバレイターゲットを形成する際に、それらオーバレイターゲットのうち少なくとも幾つかを前記ダイの前記能動エリア内に形成する方法。

【請求項23】

請求項２２に記載の方法であって、前記能動エリア内の前記オーバレイターゲット各々を、１０μｍ×１０μｍを上回らない寸法を有するものとする方法。

【請求項24】

請求項１７に記載の方法であって、前記複数個のオーバレイターゲットを形成する際に、それらオーバレイターゲット各々に、前記第１薄膜層内の第１リニア格子と、前記第１リニア格子付近の前記第２薄膜層内の第２リニア格子とを、第１組の前記オーバレイターゲットにて前記第１及び第２リニア格子が第１角度配置をなすことが特徴となり且つ第２組の前記オーバレイターゲットにて前記第１及び第２リニア格子が第２角度配置をなすことが特徴となるよう、形成し、その第２角度配置を、前記半導体基板の法線周りで前記第１角度配置に対し１８０°回動されたものとする方法。

【請求項25】

請求項１７に記載の方法であって、前記複数個のオーバレイターゲットを形成する際に、それらオーバレイターゲット各々に、前記第１薄膜層内の第１リニア格子と、前記第１リニア格子付近の前記第２薄膜層内の第２リニア格子とを、第１組の前記オーバレイターゲットにて前記第１及び第２リニア格子が第１角度配置をなすことが特徴となり且つ第２組の前記オーバレイターゲットにて前記第１及び第２リニア格子が第２角度配置をなすことが特徴となるよう、形成し、その第２角度配置を、前記半導体基板の法線周りで前記第１角度配置に対し９０°回動されたものとする方法。

【請求項26】

請求項１７に記載の方法であって、前記モデルを計算する際に、前記第１変位に基づきオーバレイモデルを生成し、前記オーバレイ誤差を計算する際に、そのオーバレイモデルによりもたらされる第１オーバレイ誤差と、前記半導体基板上の前記所与個所にて前記第２変位をもとに計測された第２オーバレイ誤差と、の間の差を計算する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は一般に半導体デバイスの製造に関し、とりわけ半導体回路計量用の方法及びターゲットフィーチャに関する。

【背景技術】

【0002】

［関連出願への相互参照］
本願では、２０２１年４月１３日付米国仮特許出願第６３／１７４０４５号及び２０２１年７月２９日付米国仮特許出願第６３／２２７２９５号に基づく利益を主張し、参照によりそれらの全容を本願に繰り入れる。

【0003】

半導体回路は、一般に、フォトリソグラフィ的な方法を用い製造される。フォトリソグラフィでは、感光性ポリマ（フォトレジスト）の薄層が半導体基板の上方に堆積され、その層が光学輻射その他の輻射を用いパターン化され、その基板のうちそのフォトレジストにより覆われた部分が存置される。パターン化後は、エッチング、イオン爆射等の方法によりその基板を修正することでその基板の素材特性やトポグラフィが改変されるが、その基板のうちフォトレジストにより覆われた部分には影響が及ぼされない。

【0004】

半導体回路計量は、パターン化されたフォトレジストの特性、例えばパターン化フィーチャのトポグラフィ及び所在個所の計測に用いられている。先行プロセス層に対するフォトレジストのパターン化フィーチャの正確な位置特定は、フォトリソグラフィ的プロセスにて高い歩留まりを確保する上で重要である。何であれ、下地をなすプロセス層に対するパターン化フォトレジストの位置合わせ（レジストレーション）の誤差（ミスレジストレーション）は、「オーバレイ誤差」と呼ばれる。一例としては、最小ライン幅が１０～１４ｎｍである（いわゆる１０ｎｍデザインルールの）典型的な半導体回路では、最大許容オーバレイ誤差が２～３ｎｍとなる。最先端の半導体回路ではライン幅が５ｎｍへと縮小されつつあり、それに伴い最大許容オーバレイ誤差が減らされてきている。

【0005】

可視波長や近赤外波長の光学輻射であればフォトレジスト層内やフォトレジスト下の誘電体層内を通り抜けうるため、オーバレイ誤差は一般に光学式オーバレイ計量ツールを用い計測される。光学式オーバレイ計量ツール、例えばＫＬＡ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国カリフォルニア州ミルピタス）によるＡｒｃｈｅｒ（商標）シリーズツールでは、半導体基板のスクライブライン（隣り合うダイを分けるライン）内に所在するオーバレイターゲット（例えばＫＬＡによるＡＩＭ（商標）オーバレイターゲット）がイメージングされる。獲得された画像に画像分析アルゴリズムを適用することで、プロセス層内ターゲットフィーチャの対称中心（ＣｏＳ）と、パターン化フォトレジスト層内ターゲットフィーチャのＣｏＳとを、位置特定することができる。オーバレイ誤差は、それら二層のターゲットフィーチャの対称中心間の距離として計算される。

【0006】

参照によりその開示内容が本願に繰り入れられるところの、特許文献１には、オーバレイ誤差決定用のオーバレイマーク及び方法が記載されている。この特許のある態様は、継続変化性オフセットマークに関連している。継続変化性オフセットマークは、周期的構造が重なり合っておりそれらのオフセットが位置の関数として変化する、単体のマークである。例えば、それら周期的構造を、格子特性例えばピッチの値が異なる格子に対応付けることができる。この特許の別の態様は、その継続変化性オフセットマークをもとにオーバレイ誤差を決定する方法に関連している。

【0007】

語「光線」、「光学輻射」、「光」及び「輻射のビーム」は、本明細書及び特許請求の範囲での用法によれば、一般に、可視、赤外及び紫外輻射全般のことを指している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許第７４４０１０５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

後述される本発明の諸実施形態では、半導体回路計量用の改良されたターゲットフィーチャ及び方法が提供される。

【課題を解決するための手段】

【0010】

そのため、本発明のある実施形態により提供される製品は、半導体基板と、ダイのマトリクスを画定すべくその基板上に配置及びパターニングされた少なくとも第１及び第２薄膜層とを有するものとされ、またそれらのダイが、スクライブラインにより分離されていて、それらスクライブラインにより囲まれた能動エリアが内在するものとされる。各能動エリア内では、第１及び第２薄膜層内に複数個のオーバレイターゲットが形成され、基板に対し平行な平面における各オーバレイターゲットの寸法が、１０μｍ×１０μｍを上回らない寸法とされる。それらオーバレイターゲットが、第１薄膜層内に形成されていて第１格子ベクトルを有する第１リニア格子と、第１リニア格子付近の第２薄膜層内に形成されていて、第１格子ベクトルに対し平行な第２格子ベクトルを有する第２リニア格子と、を有するものとされる。

【0011】

ある種の実施形態では、それらオーバレイターゲットの寸法が、５μｍ×５μｍを上回らない寸法とされる。

【0012】

付加的な諸実施形態では、それら複数個のオーバレイターゲットが、第１及び第２リニア格子が第１角度配置をなすことを特徴とする第１組のオーバレイターゲットと、第１及び第２リニア格子が第２角度配置をなすことを特徴とする第２組のオーバレイターゲットとを含むものとされ、その第２角度配置が、その半導体基板に対し平行な平面に対し垂直な軸周りで１８０°に亘り、第１角度配置に対し回動されたものとされる。

【0013】

これに加え又は代え、それら複数個のオーバレイターゲットが、第１及び第２リニア格子が第１角度配置をなすことを特徴とする第１組のオーバレイターゲットと、第１及び第２リニア格子が第２角度配置をなすことを特徴とする第２組のオーバレイターゲットとを含むものとされ、その第２角度配置が、その半導体基板に対し平行な平面に対し垂直な軸周りで９０°に亘り、第１角度配置に対し回動されたものとされる。

【0014】

ある開示実施形態では、各オーバレイターゲットが、厳密に、１個の第１リニア格子と１個の第２リニア格子を有するものとされる。

【0015】

これに加え又は代え、その第２リニア格子が、その半導体基板に対し平行な平面内で第１リニア格子と隣り合っているが重なっていないものとされる。

【0016】

ある実施形態では、その第１リニア格子が、第１ピッチを有する第１サブ格子と、その第１サブ格子と隣り合っているが重なっておらず且つ第１ピッチと等しくない第２ピッチを有する第２サブ格子とを、有するものとされ、第２リニア格子が、第２ピッチと等しい第３ピッチを有しており第１サブ格子上に重畳されている第３サブ格子と、第３サブ格子と隣り合っているが重なっておらず且つ第１ピッチと等しい第４ピッチを有しており第２サブ格子上に重畳されている第４サブ格子とを、有するものとされる。

【0017】

ある種の実施形態では、本製品が、そのスクライブライン内に形成された更なるオーバレイターゲットを有するものとされ、その更なるオーバレイターゲットが、その基板に対し平行な平面における寸法が５μｍ×５μｍを上回るものとされる。

【0018】

本発明のある実施形態によれば、オーバレイ誤差を計測する方法も提供される。本方法では、ダイのマトリクスを画定すべく少なくとも第１及び第２薄膜層が半導体基板上に堆積及びパターニングされ、それらのダイが、スクライブラインにより分離されていてそれらスクライブラインにより囲まれた能動エリアが内在するものとされる。各能動エリア内では、第１及び第２薄膜層内に複数個のオーバレイターゲットが形成され、各オーバレイターゲットが、その基板に対し平行な平面内で１０μｍ×１０μｍを上回らない寸法を有するものとされ、且つ、第１薄膜層内に形成されていて第１格子ベクトルを有する第１リニア格子と、第１リニア格子付近の第２薄膜層内に形成されていて、第１格子ベクトルに対し平行な第２格子ベクトルを有する第２リニア格子とを、有するものとされる。本方法では、更に、それら複数個のオーバレイターゲットの画像が捕捉され、それら画像を処理することで第１・第２リニア格子間の変位が見出され、その変位に応じて第１・第２薄膜層間のオーバレイ誤差が計測される。

【0019】

本発明の別の実施形態によれば、オーバレイ誤差を計測する方法が付加的に提供される。本方法では、ダイのマトリクスを画定すべく少なくとも第１及び第２薄膜層が半導体基板上に堆積及びパターニングされ、それらのダイが、スクライブラインにより分離されていてそれらスクライブラインにより囲まれた能動エリアが内在するものとされる。第１及び第２薄膜層内に複数個のオーバレイターゲットが形成され、各オーバレイターゲットが、第１薄膜層内にある各自の第１ターゲットフィーチャと、第２薄膜層内にある各自の第２ターゲットフィーチャとを、有するものとされる。それら複数個のオーバレイターゲットの第１画像が、その半導体基板の法線に対し第１角度方位の半導体基板にて捕捉され、第１・第２ターゲットフィーチャ間の個別第１変位を見出すべく処理される。それら複数個のオーバレイターゲットの第２画像が、その半導体基板の法線に対し第２角度方位、即ち第１角度方位に対し回動された方位の半導体基板にて捕捉され、第１・第２ターゲットフィーチャ間の個別第２変位を見出すべく処理される。第１・第２薄膜層間オーバレイ誤差のモデルが第１及び第２変位に基づき計算され、その半導体基板上の所与個所におけるオーバレイ誤差がそのモデルを用い計算される。

【0020】

ある種の実施形態では、そのモデルを計算する際にスキャナモデルが適用され、そのスキャナモデルにより、第１及び第２薄膜層をフォトリソグラフィ的にパターニングする後続パターニングステージ間における半導体基板の誤配置と、そのフォトリソグラフィ的パターニングにおける光学歪とが、共に算入される。

【0021】

ある開示実施形態では、その第２角度方位が、第１角度方位に比し法線に対し１８０°回動されたものとされる。これに加え又は代え、そのモデルを計算する際に、第１及び第２変位それぞれに基づき第１及び第２オーバレイモデルが生成され、オーバレイ誤差を計算する際に、その半導体基板上の所与個所にてそれら第１及び第２オーバレイモデルによりそれぞれもたらされた第１及び第２オーバレイ誤差間の差が計算される。更にこれに加え又は代え、そのオーバレイ誤差を計算する際に、所与個所にて第１及び第２オーバレイ誤差の個別値の平均を計算することで、その半導体基板上のその所与個所におけるツール誘起シフトが計算される。

【0022】

ある種の実施形態では、それら複数個のオーバレイターゲットを形成する際に、それらオーバレイターゲットのうち少なくとも幾つかがそれらのダイの能動エリア内に形成される。これに加え又は代え、それら能動エリア内の各オーバレイターゲットが、１０μｍ×１０μｍを上回らない寸法を有するものとされる。

【0023】

更なる諸実施形態では、それら複数個のオーバレイターゲットを形成する際に、各オーバレイターゲットにて、第１薄膜層内の第１リニア格子と、第１リニア格子付近の第２薄膜層内の第２リニア格子とが、第１組のオーバレイターゲットにて第１及び第２リニア格子が第１角度配置をなすことが特徴となり且つ第２組のオーバレイターゲットにて第１及び第２リニア格子が第２角度配置をなすことが特徴となるよう形成され、その第２角度配置が、その半導体基板の法線周りで第１角度配置に対し１８０°回動されたものとされる。

【0024】

付加的な諸実施形態では、それら複数個のオーバレイターゲットを形成する際に、各オーバレイターゲットにて、第１薄膜層内の第１リニア格子と、第１リニア格子付近の第２薄膜層内の第２リニア格子とが、第１組のオーバレイターゲットにて第１及び第２リニア格子が第１角度配置をなすことが特徴となり且つ第２組のオーバレイターゲットにて第１及び第２リニア格子が第２角度配置をなすことが特徴となるよう形成され、その第２角度配置が、その半導体基板の法線周りで第１角度配置に対し９０°回動されたものとされる。

【0025】

ある代替的実施形態では、そのモデルを計算する際に、第１変位に基づきオーバレイモデルが生成され、そのオーバレイ誤差を計算する際に、そのオーバレイモデルによりもたらされる第１オーバレイ誤差と、その半導体基板上の所与個所にて第２変位をもとに計測された第２オーバレイ誤差と、の間の差が計算される。

【0026】

本発明を、その諸実施形態についての後掲の詳細記述と併せ以下の図面から、より全面的に理解しえる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態に係り、半導体基板上でのオーバレイ誤差を計測する光学検査装置の模式的側面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る半導体基板の模式的上面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るオーバレイターゲットの模式的前面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る一対のオーバレイターゲットの模式的前面図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る二対のオーバレイターゲットの模式的前面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る一対のオーバレイ校正ターゲットの模式的前面図である。

【図7a】本発明の代替的実施形態に係るオーバレイターゲットの模式的前面図である。

【図7b】本発明の一実施形態に係り、図７ａのオーバレイターゲットの構築に際し用いられる格子の模式的前面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

［概観］
オーバレイ計量用オーバレイターゲットは、半導体基板上にあり相連続しているパターン化層間のオーバレイ誤差の精密且つ正確な計測に、広く用いられている。これらの層は、例えばプロセス層及びレジスト層（フォトレジスト）であることがあり、またエッチング後アプリケーションでは２個のプロセス層であることもある。従って、プロセス層及びレジスト層との関わりで幾つかの例示的諸実施形態が後述されるものの、それら実施形態の諸原理を、必要な変更を加えて第１プロセス層及び第２プロセス層に適用してもよい。

【0029】

オーバレイターゲットのなかには、例えばＡＩＭ（商標）ターゲットのように、相直交する二方向（ｘ及びｙ方向）に沿い方位決めされた格子を備え、それら格子が以下の諸条件を満たすよう設計されているものがある：
・１８０°回転対称性があり、２個の象限で格子がｘ方向沿い、２個の象限でｙ方向沿いであることが必要な、ツール誘起シフト（ＴＩＳ）の計測が可能なこと、
・ピッチが１６００ｎｍ超であり、それら格子のコントラストが十分となりうること、
・格子１個当たり少なくとも３本のラインがあり、それら格子の空間位相の決定が可能なこと、並びに
・象限１個当たり２個の格子（プロセス層向けの格子１個とレジスト層向けの格子１個、或いは相連続する２個のプロセス層各々向けの格子各１個）があること。

【0030】

層毎に、その層に係るＡＩＭ（商標）ターゲットの対称中心が、（ｘオーバレイ誤差に関し）２個のｘ方向沿い格子間及び（ｙオーバレイ誤差に関し）２個のｙ方向沿い格子間の相関を通じて特定される。その上で、それら二層間のオーバレイ誤差を、ｘ及びｙ方向に沿い各２個ある対称中心間の距離に基づき、正確に推定することができる。しかしながら、上掲の諸条件に合致させるため、オーバレイターゲットのサイズが通常は少なくとも２０μｍ×２０μｍとされる。このサイズのオーバレイターゲットは、半導体基板のスクライブライン内にフィットさせうるけれども、スクライブライン間にあるダイの能動エリア（別称デバイスエリア）内にはフィットさせえない。オーバレイターゲットの寸法を、能動エリア内に実際にフィットさせうるサイズまで小さくし、能動エリア内オーバレイ誤差の正確な計測を可能にすることが望ましかろう。

【0031】

本発明の諸実施形態のうち本願記載のものでは、能動エリア内にオーバレイターゲットをフィットさせる問題に対処すべく、サイズ低減されたターゲットが設けられる。各オーバレイターゲットに、格子ベクトルが平行であり隣り合う一対のリニア格子が、格子のうち１個がプロセス層内、１個がレジスト層内に形成される態で備わる（語「格子ベクトル」は、その格子を構成するラインに対し垂直な方向を有する格子平面内ベクトルのことを指している）。格子ピッチが１６００ｎｍであれば、そうしたオーバレイターゲットの全体サイズを５μｍ×５μｍとすること、或いはより小さくもすることができるため、この種のオーバレイターゲットは能動エリア内にフィットさせることができる。

【0032】

それら二層間のオーバレイ誤差は、そのオーバレイターゲットの２個の格子間の格子ベクトル方向沿いシフトに基づき計測される。相直交する二方向、例えばｘ及びｙ方向に沿いオーバレイ誤差を計測するため、それぞれｘ，ｙ方向沿い格子ベクトルを有する別々なｘ，ｙオーバレイターゲットが設けられる。

【0033】

ＴＩＳ計測に係る１８０°対称性の条件を満たすには、第１群のｘオーバレイターゲットを、第２群に対し１８０°回動させて印刷すればよい。同様に、２個の群のｙオーバレイターゲットを、互いに１８０°回動させて印刷すればよい。半導体基板を０°及び１８０°に方位決めしてこれらの群のオーバレイターゲットを計測し、計測結果を比較することで、それら計測されたオーバレイ誤差に関しＴＩＳ補正を計算することができる。そのＴＩＳ計算における食い違いを、逆回動のターゲットの諸対を（そのデバイス構造にて供される程度まで）密接させて印刷すること、及び／又は、より大きなオーバレイターゲット、例えばスクライブライン内のそれらをもとに計算されたオーバレイ誤差モデルか、（後に詳述する通り）ｘ及びｙオーバレイターゲットの２個の群各々をもとに別々に計算されたオーバレイ誤差モデルを用いることで、軽減することができる。

【0034】

それら開示実施形態では、少なくとも第１及び第２薄膜層が半導体基板上に配置され、ダイのマトリクスが画定されるようパターニングされ、またそれらダイが、スクライブラインにより分離されておりそれらスクライブラインにより囲まれた能動エリアが内在するものとされる。各能動エリア内では、第１及び第２薄膜層内に複数個のオーバレイターゲットが形成される。各オーバレイターゲットは、その基板に対し平行な平面における寸法が１０μｍ×１０μｍを上回っておらず、且つ、第１薄膜層内に形成された第１リニア格子と第２薄膜層内に形成された第２リニア格子とを有していて、それら格子が互いに近くにあり且つ相平行な格子ベクトルを有するものとされる。付加的な諸実施形態では、それらオーバレイターゲットを、５μｍ×５μｍを上回らない寸法を有するものとすることができる。

【0035】

［システムの記述］
図１は、本発明の一実施形態に係り、半導体基板１２上でのオーバレイ誤差を計測する光学検査装置１０模式的側面図である。

【0036】

光学検査装置１０は、イメージングアセンブリ１４、照明アセンブリ１６、コントローラ１８、並びにその上に基板１２が載せられるテーブル２０を備えている。イメージングアセンブリ１４は対物レンズ２２、キューブビームスプリッタ２４及びイメージングレンズ２６を備えている。イメージングアセンブリ１４は更にセンサ２８を備えており、例えば二次元アレイをなす画素３０を有する相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）検出器がそれに備わっている。

【0037】

照明アセンブリ１６は、光学輻射を放射する光源３２とレンズ３４を備えている。テーブル２０は対物レンズ２２付近に配置されており、またコントローラ１８により制御されるアクチュエータを備えているので、それらアクチュエータにより、（デカルト座標３６基準で）ｘ、ｙ及びｚ方向に沿い直線的にそのテーブルを動かすことや、ｚ軸周りでそのテーブルを回動させることができる。この図及び後続の諸図には、装置１０に対するそれらの図の向きを明示するため、デカルト座標３６を示してある。

【0038】

図示実施形態では、後続する諸図に示される通り、第１及び第２薄膜層３８及び４０が半導体基板１２上に堆積され、リソグラフィ的プロセスにてパターニングされている。本例では第１の層３８がプロセス層であり、第２の層４０がそのプロセス層の上方に堆積されたレジスト層である。これに代え、層３８及び４０の双方をプロセス層としてもよい。

【0039】

基板１２上の層４０内パターンと下側層３８内パターンとの間のオーバレイ誤差を計測すべく、後続する諸図に示される通り、ターゲットフィーチャがフォトリソグラフィのプロセスにより層３８及び４０内に形成されている。基板１２は、レンズ２２及びレンズ２６からなる複合的光学系によりその基板がセンサ２８上へとイメージングされるよう、即ちそれら基板及びセンサが光学的に共役な平面に所在することとなるよう、テーブル２０上で位置決めされる。

【0040】

コントローラ１８は、センサ２８から画像を受け取れるよう、且つテーブル２０の位置及び方位を調整しうるよう、結合されている。コントローラ１８は、通常、本願記載の諸機能を実行するようソフトウェア及び／又はファームウェア内にプログラミングされているプログラマブルプロセッサ、並びに装置１０の他の諸要素との接続用の相応なディジタル及び／又はアナログインタフェースを、備えている。これに代え又は加え、コントローラ１８は、自コントローラの諸機能のうち少なくとも一部分を実行するハードワイヤド及び／又はプログラマブルハードウェア論理回路を備える。図１では単純性に鑑み単一単板な機能ブロックとしてコントローラ１８が示されているが、実際には、コントローラを、複数個の相互接続された制御ユニット、並びに図中に描かれ文中に記載されている信号を受け取り出力する相応なインタフェースが、備わるものとすることができる。方法、例えば本願記載のそれらを実現するプログラム命令を、キャリア媒体上で伝送し又はそれに格納することができる。そのキャリア媒体に含まれうるものには格納媒体、例えばリードオンリメモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気又は光ディスク、不揮発性メモリ、固体メモリ、磁気テープ等がある。

【0041】

半導体基板１２上のオーバレイターゲットの画像を捕捉すべく、光源３２により光学輻射のビームがレンズ３４へと投射され、それによりそのビームがキューブビームスプリッタ２４へと更に投射される。ビームスプリッタ２４によりそのビームが対物レンズ２２内へと反射され、それによりそのビームが基板１２上へと投射される。基板１２上に射突した輻射が対物レンズ２２へと遡行散乱され、ビームスプリッタ２４を通過し、レンズ２６へと伝達され、センサ２８上に合焦される。コントローラ１８は、センサ２８により捕捉された画像を読み出し、それら画像を処理することで、基板１２上の層４０内及び下側層３８内オーバレイターゲットのフィーチャの個別所在個所を識別する。コントローラ１８は、それらターゲットフィーチャの個別所在個所間の変位に基づき、それらパターニング済の二層間のオーバレイ誤差を計測する。

【0042】

図２は、本発明の一実施形態に係る半導体基板１２の（ｚ方向から見た）模式的上面図である。ダイ１０２のマトリクス１００が、フォトリソグラフィ的プロセスにて基板１２上に形成されている。ダイ１０２はスクライブライン１０４により分離されており、それらスクライブラインにより囲まれた能動エリア１０６がそのなかにある。半導体基板１２は、通常、３００ｍｍなる直径を有している。各ダイ１０２は、通常は正方形であり、例えば２０ｍｍ×２０ｍｍなる寸法を有しているが、それに代え他のサイズ及び形状も用いられる。スクライブライン１０４は、通常、約１００μｍなる幅を有している。能動エリア１０６には、フィーチャサイズが数ナノメートルまで下る密な電気回路コンポーネント１０８が備わっている。

【0043】

半導体基板１２上の薄膜層（例えば図１に示した層３８及び４０）は、各能動エリア１０６内でオーバレイターゲット１１２が画定され回路コンポーネント１０８間に散在することとなるよう、パターニングされている。価値ある回路「不動産」が奪われることを避けるため、各オーバレイターゲット１１２のｘｙ平面内寸法は、１０μｍ×１０μｍを上回らない寸法、可能なら５μｍ×５μｍをも上回らない寸法とされる。図示実施形態では、それら薄膜層を更にパターニングすることで、スクライブライン１０４内にて更なるオーバレイターゲット１１４が画定され、またそのｘｙ平面内寸法が５μｍ×５μｍを上回らない寸法とされている。オーバレイターゲット１１２及び１１４のデザイン、並びにそれらオーバレイターゲットを用いオーバレイ誤差を計測する方法について、以下更に記述する。

【0044】

［オーバレイターゲット］
図３は、本発明の一実施形態に係るオーバレイターゲット１２０の模式的前面図である。ターゲット１２０は、層３８内に形成された平行で等間隔な格子ライン１３０が備わり第１格子ベクトル１２４を有している第１リニア格子１２２と、層４０内に形成された平行で等間隔な格子ライン１３２が備わり第２格子ベクトル１２８を有している第２リニア格子１２６とを備えている。格子１２２及び１２６は、隣り合っているが重なってはいない。これら２個の格子は同じ格子ピッチＰを有している。本実施形態で述べているターゲットデザインでは、格子ピッチＰを１６００ｎｍ超とすることで、広く用いられているオーバレイ計量装置により捕捉される格子画像のコントラストを十分なものとすることができる。とはいえ、格子画像捕捉に用いられる計量装置により十分なコントラストが達成されるのであれば、１６００ｎｍ未満のピッチで印刷してもよい。格子ベクトル１２４及び１２８は個々の格子ライン１３０及び１３２に対し垂直なベクトルであり、各ベクトルの長さが格子ピッチＰに反比例している。

【0045】

格子１２２及び１２６は、層３８・層４０間ｘ方向沿いオーバレイ誤差が０であるときそれら２個の格子それぞれの個別ライン１３０及び１３２がｘ方向沿いで互いに整列するよう設計され、能動エリア１０６内に諸構造を作成するのに用いられるフォトリソグラフィ的プロセスに従い基板１２上に印刷されている。何らかのｘ方向沿いオーバレイ誤差があれば、それら２個の格子間の相対シフトΔｘがはっきりと現れる。

【0046】

このシフトが、格子１２２及び１２６の画像を捕捉し、それら捕捉画像間の相関をそれら２枚の画像の相対シフトの関数として計算すること等でそれら２個の格子の位相を比較することによって、コントローラ１８（図１）により計測される。相対位相の正確な計算は、格子１２２及び１２６が個別ライン１３０及び１３２を３本しか有していなくても行うことができる。従って、例えば１６００ｎｍなる幅を有するラインを用い、オーバレイターゲット１２０のｘ方向沿い幅Ｌ_ｘを５μｍ未満とすることができる。ｙ方向に沿い短く例えば２μｍであるライン１３０及び１３２を用いることで、ターゲット１２０の幅Ｌ_ｙも５μｍ未満となるので、ｘｙ平面、即ち基板１２に対し平行な平面におけるターゲット寸法を５μｍ×５μｍより小さくすることができる。こうした小サイズであるので、それら回路におけるオーバレイ誤差を計測できる長所付で、ターゲット１２０を回路コンポーネント１０８（図２）間に散在させることができる。更に、各能動エリア１０６内に複数個のターゲット１２０を配設することで、フォトリソグラフィ的プロセスにおける光学歪が原因で能動エリア内に生じうるオーバレイ誤差の、正確なモデル化が可能となる。

【0047】

図４は、本発明の一実施形態に係り、基板１２上に印刷されていて、一方のターゲットが他方のターゲットに対し１８０°回動されている、一対のオーバレイターゲット１２０及び１４０の模式的前面図である。オーバレイターゲット１４０はターゲット１２０（図３）と同様なものであるが、ターゲット１２０の角度配置に対しｚ軸周りで１８０°回動された、即ち基板１２の平面に対し垂直な軸周りで回動された、角度配置となっている。

【0048】

ｚ軸周りで（例えば図１に示した通りテーブル２０にて）基板１２を１８０°回動させることにより、ターゲット１４０が、０°方位でのターゲット１２０と名目上同一な方位に持ち込まれるので、ｘ方向沿いでのツール誘起シフト（ＴＩＳ）をコントローラ１８により計算することができる。この目的を踏まえ、コントローラ１８は、基板１２の回動前におけるターゲット１２０のオーバレイ誤差ＯＶＬ_ｘ，０°と、その基板の１８０°回動後におけるターゲット１４０のオーバレイ誤差ＯＶＬ_{ｘ，１８０°}とを計測する。その上で、コントローラ１８は、ｘ方向沿いのＴＩＳ即ちＴＩＳ_ｘをＴＩＳ_ｘ＝（ＯＶＬ_ｘ，０°＋ＯＶＬ_{ｘ，１８０°}）／２として、またＴＩＳ補正されたオーバレイ誤差ＯＶＬ_{ｘ，ｃｏｒｒ}をＯＶＬ_{ｘ，ｃｏｒｒ}＝（ＯＶＬ_ｘ，０°－ＯＶＬ_{ｘ，１８０°}）／２として計算する。これに加え又は代え、ＯＶＬ_ｘ，０°を基板１２回動前のターゲット１４０から、またＯＶＬ_{ｘ，１８０°}をその回動後のターゲット１２０から計測し、その後に上述の通りＴＩＳ_ｘ計算及びＯＶＬ_{ｘ，ｃｏｒｒ}計算を行ってもよい。

【0049】

ターゲット１２０とターゲット１４０を互いに近接させることで、各々のオーバレイ誤差同士、ＴＩＳ値同士が近くなるので、例えばターゲット１２０からＯＶＬ_ｘ，０°、ターゲット１４０からＯＶＬ_{ｘ，１８０°}を計測するためだけに標本化されるデータの量が、低減される。

【0050】

図５は、本発明の一実施形態に係り、基板１２上に印刷されている、一対のｘ方向沿いオーバレイ誤差計測用オーバレイターゲット１２０及び１４０と、一対のｙ方向沿いオーバレイ誤差計測用オーバレイターゲット１５０及び１５２の、模式的前面図である。ターゲット１５０，１５２はそれぞれターゲット１２０，１４０と同様なものであるが９０°回動されており、ターゲット１５２が、基板１２の１８０°回動後のターゲット１５０と名目上同一である。ターゲット１２０及び１４０がｘ方向沿いオーバレイ誤差に対し敏感であるのと同様に、ターゲット１５０及び１５２はｙ方向沿いオーバレイ誤差に対し敏感である。そのため、コントローラ１８は、ｙ方向沿いＴＩＳ即ちＴＩＳ_ｙを、基板１２を回動させる前のターゲット１５０から計測されたオーバレイ誤差ＯＶＬ_ｙ，０°と、その基板を１８０°回動させた後のターゲット１５２から計測されたオーバレイ誤差ＯＶＬ_{ｙ，１８０°}とをもとに、ＴＩＳ_ｙ＝（ＯＶＬ_ｙ，０°＋ＯＶＬ_{ｙ，１８０°}）／２として計算する。コントローラ１８は更に、ＴＩＳ補正されたｙ方向沿いオーバレイ誤差ＯＶＬ_{ｙ，ｃｏｒｒ}をＯＶＬ_{ｙ，ｃｏｒｒ}＝（ＯＶＬ_ｙ，０°－ＯＶＬ_{ｙ，１８０°}）／２として計算する。ターゲット１２０及び１４０によるｘ方向沿い計測と同様、ｙ方向沿い計測も、ターゲット１５０及び１５２の役割を入れ替えることで行うことができる。

【0051】

ターゲット１２０、１４０、１５０及び１５２を能動エリア１０６内の回路コンポーネント１０８間に適宜配設することで、ＴＩＳとＴＩＳ補正されたオーバレイ誤差の双方を、ｘ及びｙ方向の双方で計測することができる。

【0052】

［オーバレイモデル及び校正］
本発明のある種の実施形態では、スキャナモデルをダイ１０２及び基板１２に亘りオーバレイ誤差の計測値に適用することで、オーバレイモデルが計算される。そのスキャナモデルにより、そのフォトリソグラフィ的プロセス内の後続するパターニングステージ間における基板１２の直線及び回動誤配置による基板誘起オーバレイ誤差と、そのフォトリソグラフィ的パターニングを担う光学システム（スキャナ）の光学歪による各ダイ１０２内でのオーバレイ誤差とが、共に算入される。ひいては、その計算されたオーバレイモデルにより、後に更に説明される通り、基板１２上の各ダイ１０２内の各点における実オーバレイ誤差が予測される。ここでは、この技術を、具体性及び明瞭性に鑑み、図中に示されているある具体的種類のオーバレイターゲットとの関連で述べるが、本実施形態の諸原理は、他の好適種類のターゲットを用い、ダイ１０２の能動エリア内とスクライブライン１０４内の双方に、同様に適用することができる。

【0053】

コントローラ１８は、そのスキャナモデルを適用することで、０°方位の基板１２にてそれぞれターゲット１２０，１５０を用い行われたｘオーバレイ誤差ＯＶＬ_ｘ，０°，ｙオーバレイＯＶＬ_ｙ，０°の計測を踏まえ、二成分０°オーバレイモデルＭ_０°＝［Ｍ_ｘ，０°（ｘ，ｙ），Ｍ_ｙ，０°（ｘ，ｙ）］を計算する。一般に、複数個のダイ１０２に亘りｘ及びｙオーバレイ誤差を計測することで、基板誘起，スキャナ誘起双方のオーバレイ誤差を見出すことができる。０°オーバレイモデルＭ_０°により、各ダイ１０２内の各点（ｘ，ｙ）でのｘ，ｙそれぞれのオーバレイ誤差Ｍ_ｘ，０°（ｘ，ｙ），Ｍ_ｙ，０°（ｘ，ｙ）が与えられる。コントローラ１８は、同様に、１８０°方位の基板１２にてそれぞれターゲット１４０，１５２を用い行われた複数ダイ１０２でのｘオーバレイ誤差ＯＶＬ_{ｘ，１８０°}，ｙオーバレイＯＶＬ_{ｙ，１８０°}の計測を踏まえ、１８０°オーバレイモデルＭ_１８０°＝［Ｍ_{ｘ，１８０°}（ｘ，ｙ），Ｍ_{ｙ，１８０°}（ｘ，ｙ）］を計算する。１８０°オーバレイモデルＭ_{１８０°°}により、１８０°でのオーバレイ誤差計測をもとにモデル化された、各ダイ１０２内の各点（ｘ，ｙ）でのｘ，ｙそれぞれのオーバレイ誤差Ｍ_{ｘ，１８０°}（ｘ，ｙ），Ｍ_{ｙ，１８０°}（ｘ，ｙ）が与えられる。

【0054】

これに代え、ｘオーバレイ誤差ＯＶＬ_{ｘ，１８０°}及びｙオーバレイＯＶＬ_{ｙ，１８０°}の計測が済んでいる点（ｘ_１８０，ｙ_１８０）での補正オーバレイ誤差を、その点での０°オーバレイモデルＭ_０°＝［Ｍ_ｘ，０°（ｘ_１８０，ｙ_１８０），Ｍ_ｙ，０°（ｘ_１８０，ｙ_１８０）］と併せ、計測されたオーバレイ誤差を利用し、計算してもよい。即ち、その補正オーバレイ誤差を、［ＯＶＬ^ｃｏｒｒ _{ｘ，１８０°}，ＯＶＬ^ｃｏｒｒ _{ｙ，１８０°}］＝１／２［Ｍ_ｘ，０°（ｘ_１８０，ｙ_１８０）－ＯＶＬ_{ｘ，１８０°}，Ｍ_ｙ，０°（ｘ_１８０，ｙ_１８０）－ＯＶＬ_{ｙ，１８０°}］として計算してもよい。

【0055】

各所与点（ｘ，ｙ）にて、コントローラ１８は、モデル化されたＴＩＳ、即ちＴＩＳ_ｍｏｄ＝［ＴＩＳ_{ｘ，ｍｏｄ}，ＴＩＳ_{ｙ，ｍｏｄ}］をＴＩＳ_ｍｏｄ＝（Ｍ_０°＋Ｍ_１８０°）／２として計算し、ＴＩＳ補正されたモデル化オーバレイ誤差ＯＶＬ_ｍｏｄ＝［ＯＶＬ_{ｘ，ｍｏｄ}，ＯＶＬ_{ｙ，ｍｏｄ}］をＯＶＬ_ｍｏｄ＝（Ｍ_０°－Ｍ_１８０°）／２として計算する。ＴＩＳ_ｍｏｄ及びＯＶＬ_ｍｏｄの計算は、オーバレイモデルＭ_０°及びＭ_１８０°の個別成分を用いｘ及びｙ方向双方に沿い実行される。

【0056】

モデル化値からのツール誘起シフト及びオーバレイ誤差の値の計算により、基板１２上のモデル化エリアに亘り任意個所にて、それらの値が得られる。更に、オーバレイターゲット間空間オフセット、例えばターゲット１２０・１４０（図４）間オフセットによる、ＴＩＳ及びオーバレイ誤差の値の潜在的誤差をなくすことができる。

【0057】

図６は、本発明の一実施形態に係る一対のオーバレイ校正ターゲット１６０及び１６２の模式的前面図である。校正ターゲット１６０及び１６２は、先行図面に示したオーバレイターゲットよりも大きいため、能動エリア１０６（図２）内ではなくスクライブライン１０４内に置かれている。ターゲット１６０及び１６２を用い、基板１２に亘り、ＴＩＳ_{ｘ，ｓｃｒｉｂｅ}と補正されたオーバレイＯＶＬ_{ｘ，ｓｃｒｉｂｅ，ｃｏｒｒ}とを計測することができる。同様に、スクライブライン１０４内の複数個のターゲット１６２を利用し、基板１２に亘り、ＴＩＳ_{ｙ，ｓｃｒｉｂｅ}と、補正されたオーバレイＯＶＬ_{ｙ，ｓｃｒｉｂｅ，ｃｏｒｒ}とを計測することができる。これらＴＩＳ_{ｘ，ｓｃｒｉｂｅ}、ＯＶＬ_{ｘ，ｓｃｒｉｂｅ，ｃｏｒｒ}、ＴＩＳ_{ｙ，ｓｃｒｉｂｅ}及びＯＶＬ_{ｙ，ｓｃｒｉｂｅ，ｃｏｒｒ}を、能動エリア１０６内オーバレイターゲットと併用し、モデル化値ＴＩＳ_ｍｏｄ及びＯＶＬ_ｍｏｄの更なる校正を行うことができる。

【0058】

校正ターゲット１６０はターゲット１２０及び１４０（図５）を接ぎ合わせることで形成されており、校正ターゲット１６２もターゲット１５０及び１５２を同様に接ぎ合わせることで形成されている。ターゲット１２０・１４０間に回転対称性があるため、校正ターゲット１６０は１８０°回動に対し対称である。同様に、校正ターゲット１６２は１８０°回動に対し対称である。校正ターゲット１６０がオーバレイターゲット１２０及び１４０で形成されているため、その校正ターゲットから計測されたｘ方向沿いＴＩＳでは、ダイ１０２内オーバレイターゲットから計測されたＴＩＳが、スクライブライン１０４内の校正ターゲットの所在個所によるＴＩＳへの潜在的寄与を除き、忠実に再現される。同様に、校正ターゲット１６２から計測されたｙ方向沿いＴＩＳでは、ダイ１０２内オーバレイターゲット１５０及び１５２から計測されたＴＩＳが忠実に再現される。

【0059】

これに代え又は加え、標準的なオーバレイターゲット、例えばスクライブライン１０４内のＡＩＭ（商標）ターゲットを校正に用いてもよい。

【0060】

［重畳格子を有する製品上オーバレイターゲット］
図７ａ及び図７ｂには、本発明の代替的実施形態に係るオーバレイターゲット２００及びその構造が示されている。図７ａはオーバレイターゲット２００の模式的前面図であり、図７ｂは図７ａのオーバレイターゲットの構築に際し用いられる格子２０６及び２１２の模式的前面図である。オーバレイターゲット２００は、例えば先に言及した特許文献１に記載の要領で設計し、オーバレイ誤差の計測に用いることができる。しかしながら、同特許文献のターゲットとは対照的に、ターゲット２００は１０μｍ×１０μｍよりも小さく、潜在的には更に５μｍ×５μｍよりも小さく作成することができ、ダイ１０２の能動エリア１０６（図２）内に置くことができる。

【0061】

図７ｂに示されている通り、図７ａのターゲット２００は、それぞれ層３８内，層４０内に形成された第１リニア格子２０６，第２リニア格子２１２を備えている。第１格子２０６は隣り合う（しかし重なっていない）サブ格子２０８，２１０を備えており、それらが各自の格子ピッチＰ，Ｑ及び格子ベクトル２０９，２１１を有しており、またそれらピッチが少量だけ異なっている。例えば、ピッチＱを、ｋを０．９９、０．９９９又は１．０２、或いは１に近い他の何らかの因数とし、Ｑ＝ｋ×Ｐにより与えることができる。第２格子２１２は隣り合う（しかし重なっていない）サブ格子２１４，２１６を備えており、それらのｘｙ位置がサブ格子２０８，２１０それぞれのそれらに対応しているので、層３８及び４０（図１）を作成する際に用いられるリソグラフィ的プロセスにてそれらサブ格子を重ね合わせることができる。サブ格子２１４，２１６は、各自の格子ベクトル２１５，２１７及びピッチＱ，Ｐ、即ちサブ格子２０８，２１０と同じだが空間的順序が逆なピッチを有している。４個の格子ベクトル２０９、２１１、２１５及び２１７は皆、互いに平行である。図７ｂでは、明瞭性に鑑み、ｘｙ平面内であたかも空間的に分離されているかのように格子２０６及び２１２が示されているが、実際のリソグラフィ的プロセスでは、サブ格子２１４がサブ格子２０８上に重畳されることで格子状構造２０４がもたらされ、且つ、サブ格子２１６がサブ格子２１０上に重畳されることで格子状構造２０２がもたらされる（ここで言う「格子状構造」は、平行ではあるがライン幅及び／又はライン対ライン間隔に変動があるラインからなるアレイのことである）。

【0062】

先に言及した特許文献１に記載されている通り、各格子状構造２０２，２０４は、各自のｘ方向沿い対称中心２１８，２２０を有している。第１格子２０６・第２格子２１２間オーバレイ誤差ＯＶＬ_ｘがないときには、それら対称中心２１８及び２２０が整列する。逆に、オーバレイ誤差ＯＶＬ_ｘが非ゼロであると、オーバレイ誤差ＯＶＬ_ｘが倍率ＭによりシフトΔｘへと増倍されてΔｘ＝Ｍ×ＯＶＬ_ｘとなる態で、対称中心２１８・２２０間シフトΔｘが発生する。また、その倍率ＭはＭ＝Ｐ／（Ｐ－Ｑ）により与えられる。格子２０８、２１０、２１４及び２１６の個々のラインではなく、格子状構造２０２及び２０４各自の対称中心２１８及び２２０しか識別される必要がないので、ピッチＰ及びＱを、例えば格子１２２及び１２６（図３）の最小ピッチたる１６００ｎｍよりも、かなり小さくすることができる。即ち、ピッチＰ及びＱを、能動エリア１０６内電気回路コンポーネント１０８をパターニングするのに用いられるフォトリソグラフィ的プロセスとの両立性が１６００ｎｍ（以上）のピッチよりも良好なピッチまで、有利なことに縮小することができる。

【0063】

コントローラ１８は、ｘ方向に沿い格子状構造２０２及び２０４各自の対称中心２１８及び２２０を識別し、それら対称中心間のシフトΔｘを計算し、ΔｘをもとにＯＶＬ_ｘ＝Δｘ／Ｍを計算することで、層３８・層４０間オーバレイ誤差ＯＶＬ_ｘを計算する。

【0064】

オーバレイターゲット２００の機能はオーバレイターゲット１２０（図３）の機能と同じである。従って、前掲の図４と同様、オーバレイターゲット２００を、ターゲット２００に比し１８０°回動させた第２オーバレイターゲットと対にしたもので、ＴＩＳ_ｘの計測を行うことができる。更に、前掲の図５と同様、９０°回動させた２個の付加的なオーバレイターゲットを設け、それらによりｙ方向に沿いＴＩＳ及びオーバレイ誤差の双方を計測することができる。図７ａ及び図７ｂに示されているターゲットではＴＩＳが倍率Ｍに従い低減されるので、１８０°方位の基板１２での計測が求められないことがある。

【0065】

これに代え、先に言及した特許文献１に記載されている通り、同じピッチを有するもののｘｙ平面内である小角だけ互いに回動されている重畳格子を、層３８及び層４０内に形成することで、格子中心の同様なシフトを達成することができる。例えば、格子２１４を格子２０８に対しθなる角度だけ回動させることで、格子ベクトル２１５を格子ベクトル２０９に対しθなる角度だけ回動させることができる。更に、格子２１６を格子２１０に対し－θなる角度だけ回動させることで、格子ベクトル２１７を格子ベクトル２１１に対し－θなる角度だけ回動させることができる。

【0066】

上述の諸実施形態は一例として引用されており、本発明は、具体的に示されまた上述されたものに限定されない。寧ろ、本発明の技術的範囲には、上述した様々な特徴のコンビネーション及びサブコンビネーションの双方が包含されるし、それらの変形物及び修正物のうち、本件技術分野に習熟した者（いわゆる当業者）が前掲の記述を読んで想到しそうであり且つ従来技術にて開示されていないものも包含される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【国際調査報告】