JP5016579B2 - モデルの自由及び固定パラメータの選択を支援する方法、特性を測定する方法、デバイス製造方法、分光計及びリソグラフィ装置 - Google Patents

モデルの自由及び固定パラメータの選択を支援する方法、特性を測定する方法、デバイス製造方法、分光計及びリソグラフィ装置 Download PDF

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Description

[0001] 本発明は、例えばリソグラフィ技術によるデバイスの製造などに使用可能な検査方法に、及びリソグラフィ技術を使用したデバイス製造方法に関する。
[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）の製造に使用可能である。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網の目状の互いに近接したターゲット部分を含んでいる。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、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しながら、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] リソグラフィプロセスを監視するために、パターンが与えられた基板のパラメータ、例えばその中又はその上に形成された連続する層間のオーバレイエラーを測定することが望ましい。リソグラフィプロセスで形成された顕微鏡的構造を測定するには、走査電子顕微鏡及び様々な専門ツールを使用するなど、様々な技術がある。専門的な検査ツールの１つの形態に、放射ビームを基板の表面上のターゲットに誘導し、散乱又は反射したビームの特性を測定するスキャトロメータがある。基板による反射又は散乱の前後のビームの特性を比較することにより、基板の特性を割り出すことができる。これは、例えば反射ビームを、既知の基板特性に関連した既知の測定値のライブラリに記憶されているデータと比較することによって実行することができる。２つの主なタイプのスキャトロメータが知られている。分光スキャトロメータは、広帯域放射ビームを基板に誘導し、特定の狭い角度範囲に分散した放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角度分解スキャトロメータは、単色放射ビームを使用して、散乱した放射の強度を角度の関数として測定する。
[0004] スキャトロメータ又は分光器からの結果をシミュレートするために、往々にしてモデルが使用される。限界寸法を割り出すために、モデル化した信号を測定信号と一致させることができる。モデル内には、測定信号と一致するモデル化スペクトルを生成するために変更できる多くのパラメータ（基板層の厚さ又は反射率など）がある。多くの異なるパラメータが自由に変動する場合、整合プロセスは実行に非常に時間がかかる。自由なパラメータが多すぎると、これらのパラメータの組合せのうち事実上等しいモデル化スペクトルを有するものが複数存在することがあるので、整合プロセスが不安定になるか、誤ったパラメータのセットになることがある。その結果、わずかなパラメータしか変化しない一方、多くのパラメータが固定されていることが多い。しかし、どのパラメータが自由なままで、他が固定されているかを割り出すことが困難なことがある。
[0005] 様々なパラメータがモデル化スペクトルに及ぼす影響の間には何らかの相関があり、どのパラメータが自由なままであるかを割り出す現在の方法は、相互相関マトリクスを使用する。各パラメータの値が選択され、基本スペクトルが生成される。パラメータを少量変動させ、別のスペクトルを生成し、スペクトルの変化を割り出す。これをパラメータ毎に繰り返し、異なるパラメータの間の結果となるスペクトルの変化を比較して、相互相関マトリクスを生成する。２つのパラメータ間に高い相関が見られる場合、多くてもその一方が自由なままである。しかし、この相関マトリクスは自由及び固定パラメータの選択を支援するが、その使用は限定される。というのは、３つ以上のパラメータについては、スペクトル変化間の相関の影響を示さず、測定信号の雑音が特定の自由パラメータを選択したモデルに及ぼす影響を示さず、固定パラメータの値の誤差が整合プロセス中の自由パラメータ、又は整合の品質に及ぼす影響も示さない。
[0006] さらに、相互相関マトリクスは、自由パラメータを固定パラメータに変換することの効果に関する情報を提供しない。自由パラメータを固定パラメータに、又はその逆に変化すると、他のパラメータに予想外の効果を与えることがある。
[0007] 改良された自由パラメータ選択方法でスペクトルをモデル化する方法を提供することが望ましい。
[0008] 本発明の一態様によれば、分光計のモデルを最適化する方法が提供され、分光計は基板の特性を測定するように構成され、モデルは、少なくとも２つのパラメータを有し、パラメータは第一自由パラメータを含み、方法は、ａ）パラメータの第一セットの値を設定するステップと、ｂ）モデルを使用して、第一セットの値から分光器の第一シミュレーションスペクトルを生成するステップと、ｃ）第二セットのパラメータ値を形成するために、自由パラメータではない第二パラメータの値を第一所定量だけ変更するステップと、ｄ）モデルを使用して、第二セットの値から分光計の第二シミュレーションスペクトルを生成するステップと、ｅ）第二シミュレーションスペクトルから第三セットのパラメータ値を求めるために、第二モデルを使用するステップとを含み、第二モデルは、第三セットの値が、第一モデルを使用して実質的に第二シミュレーションスペクトルを生成し、第三セットのパラメータが、第一自由パラメータを除いて第一セットのパラメータと同じであるように構成され、さらに、ｆ）第三セットの値又はパラメータの第一自由パラメータと、第三セットの値の自由パラメータとの差を割り出スステップと、ｇ）モデルの自由及び固定パラメータを選択するために、性能指数として差を使用するステップとを含む。
[0009] 次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの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品を示している。
[00015] 図１ａは、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放射又はＤＵＶ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位置決め装置ＰＭに接続された支持構造体（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位置決め装置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）ＰＬとを含む。
[00016] 照明システムは、放射の誘導、成形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又はそ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んでいてもよい。
[00017] 支持構造体は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。支持構造体は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持構造体は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。支持構造体は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
[00018] 本明細書において使用する「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生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、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又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ことがある点に留意されたい。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の特別な機能層に相当する。
[00019] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。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、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。
[00020] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、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。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。
[00021] ここに示している本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記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、又は反射マスクを使用する）。
[00022] リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つ又は複数のテーブルで予備工程を実行することができる。
[00023] 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充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。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使用してもよい。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周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造体を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
[00024] 図１ａ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及び／又はビームエクスパンダなど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。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、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及びイルミネータ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。
[00025] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。また、イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
[00026] 放射ビームＢは、支持構造体（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ンが与えられる。放射ビームＢはパターニングデバイス（例えばマスク）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ＰＬを通過する。第二位置決め装置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次元エンコーダ又は容量センサ）の助けにより、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、第一位置決め装置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機械的に検索した後に、又はスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴの移動は、第一位置決め装置ＰＭの部分を形成する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）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第二位置決め装置ＰＷの部分を形成する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の助けにより実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持構造体（例えばマスクテーブル）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。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ及び基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用し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、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（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、パターニングデバイス（例えばマスク）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。
[00027] 図示のリソグラフィ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。
[00028] １．ステップモードにおいては、支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。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方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
[00029] ２．スキャンモードにおいては、支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の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）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
[00030] ３．別のモードでは、支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以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。
[00031] 上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
[00032] 図１ｂに示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセル又はクラスタとも呼ばれることがあるリソグラフィセルＬＣの部分を形成し、これは基板上で露光前及び露光後プロセスを実行する装置も含む。従来、これらはレジスト層を堆積させるスピンコータＳＣ、露光したレジストを現像する現像装置（デベロッパ）ＤＥ、チルプレートＣＨ及びベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ、つまりロボットＲＯは、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り上げ、これを異なるプロセス装置間で移動し、次にリソグラフィ装置のローディングベイＬＢに送出する。これらのデバイスは、往々にしてトラックと総称され、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、これ自体は監視制御システムＳＣＳによって制御され、これ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限にするために、様々な装置を操作することができる。
[00033] リソグラフィ装置によって露光される基板が正確かつ一貫して露光されるために、露光された基板を検査して、連続する層間のオーバレイエラー、線の太さ、限界寸法（ＣＤ）などの特性を測定することが望ましい。エラーが検出された場合、特に同じバッチの他の基板がまだ露光しないほど十分迅速かつ高速で検査を実行できる場合、連続する基板を露光するために調節することができる。また、既に露光した基板を、歩留まりを改善するために剥ぎ取り、再加工するか、廃棄し、それによって障害があると分かっている基板で露光を実行することを回避することができる。基板の一部のターゲット部分のみに障害がある場合、良好であるターゲット部分のみでさらなる露光を実行することができる。
[00034] 検査装置を使用して、基板の特性を、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毎にいかに異なるかを割り出す。検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡ又はリソセルＬＣに組み込むか、独立型デバイスでよい。最も迅速な測定を可能にするために、検査装置は、露光直後に露光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、つまり放射に露光しているレジストの部分と露光していない部分との屈折率に非常に小さい差しかなく、全ての検査装置が、潜像を有用に測定するのに十分な感度を有しているわけではない。したがって、普通は露光基板で実行する最初のステップであり、レジストの露光部分と非露光部分とのコントラストを増大させる露光後ベークステップ（ＰＥＢ）の後に、測定することができる。この段階で、レジストの像を半潜像と呼ぶことができる。レジストの露光又は非露光部分が除去されている時点で、又はエッチングなどのパターン転写ステップの後に、現像したレジスト像を測定することも可能である。後者の可能性は、障害のある基板を再加工する可能性を制限するが、それでも有用な情報を提供することができる。
[00035] 図２は、本発明に使用可能なスキャトロメータＳＭ１を示している。これは、基板６に放射を投影する広帯域（白色光）放射投影装置２を含む。反射した放射は分光検出器４に渡され、これが鏡面反射放射のスペクトル１０（波長の関数としての強度）を測定する。このデータから、検出されたスペクトルを生成する構造又は輪郭を、処理ユニットＰＵによって、例えば厳密結合波解析及び非線形回帰によって、又は図２の下部で示すようにシミュレートしたスペクトルのライブラリとの比較によって再構築することができる。概して、再構築するためには、構造の全体的形態が分かっていて、構造を作成するプロセスの知識から、幾つかのパラメータが仮定され、スキャトロメータのデータから割り出される構造のパラメータはわずかしかない。このようなスキャトロメータは、垂直入射スキャトロメータ又は斜め入射スキャトロメータとして構成することができる。
[00036] 本発明の実施形態で使用できる別のスキャトロメータが、図３に示されている。このデバイスでは、放射源２によって放出された放射は、レンズシステム１２を使用して干渉フィルタ１３及び偏光器１７を通して集光され、部分反射表面１６で反射し、顕微鏡の対物レンズ１５を介して基板Ｗに集光され、これは高い、好ましくは少なくとも０．９、さらに好ましくは少なくとも０．９５の開口数（ＮＡ）を有する。液浸スキャトロメータは、開口数が１を越えるレンズを有することさえできる。反射した放射は、次に部分反射表面１６を透過して、散乱スペクトルを検出するために検出器１８に入る。検出器は、レンズシステム１５の焦点距離にある逆投影瞳面１１に位置してもよいが、瞳面は、補助光学系（図示せず）で検出器に再結像してもよい。瞳面は、放射の半径方向位置が入射角を規定し、角位置が放射の方位角を規定する面である。検出器は、基板ターゲットの２次元角度散乱スペクトルを測定できるように、２次元検出器であることが好ましい。検出器１８は、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサのアレイでよく、例えば１フレーム当たり４０ミリ秒などの積分時間を使用してよい。
[00037] 基準ビームは、例えば入射放射の強度を測定するために使用されることが多い。そのために、放射ビームが、ビームスプリッタ１６に入射すると、その一部が基準ビームとしてビームスプリッタを透過して、基準ミラー１４へと向かう。次に、基準ビームは、同じ検出器１８の異なる部分に投影される。
[00038] 例えば４０５〜７９０ｎｍ又はさらに低く、２００〜３００ｎｍなどの範囲で、問題の波長を選択するために、干渉フィルタ１３のセットが使用可能である。干渉フィルは、異なるフィルタのセットを含むのではなく、調節可能でよい。干渉フィルタの代わりに、回折格子を使用することができる。
[00039] 検出器１８は、１つの波長（又は狭い波長範囲）で散乱した光の強度を測定するか、複数の波長で別個に強度を測定するか、ある波長範囲にわたって統合された波長を測定することができる。さらに、検出器は、ＴＭ(transverse magnetic)分極光、及びＴＥ(transverse electric)分極光の強度及び／又はＴＭ分極光とＴＥ分極光の間の位相差を別個に測定することができる。
[00040] 広帯域光源（つまり光の周波数又は波長が、したがって色の範囲が広い光源）の使用が可能であり、これは大きいエタンデュを与え、複数波長の混合を可能にする。広帯域の複数の波長は、それぞれδλの帯域幅及び少なくとも２δλの間隔（つまり波長の２倍）を有することが好ましい。幾つかの放射「源」は、ファイバ束を使用して分割されている分散放射源の異なる部分でよい。この方法で、角度分解した散乱スペクトルを複数の波長にて並列で測定することができる。３次元スペクトル（波長及び２つの異なる角度）を測定することができ、これは２次元スペクトルより多くの情報を含む。これによって、より多くの情報を測定することができ、これは測定プロセスの堅牢性を向上させる。これについては、欧州特許第１，６２８，１６４Ａ号にさらに詳細に記載されている。
[00041] 基板Ｗ上のターゲットは回折格子でよく、これは現像後に、レジスト実線でバーが形成されるように印刷される。あるいは、バーを基板にエッチングすることができる。このパターンは、リソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＬの色収差に影響されやすい、照明の対称性、及びこのような収差の存在は、印刷された回折格子の変動に現れる。したがって、回折格子を再構築するために、印刷された回折格子のスキャトロメータ測定データが使用される。線の幅及び形状などの回折格子のパラメータを、印刷ステップ及び／又は他のスキャトロメータプロセスの知識から、処理ユニットＰＵによって実行される再構築プロセスに入力することができる。
[00042] 図４を参照すると、基板の層の厚さのように分光計に使用されるパラメータが、使用者によって測定又は推定される。これらの値は、モデル化されたスペクトルＴ３を生成するために、パラメータの第一セットの値Ｍ１として分光器のモデルＳ２に入力される。
[00043] １つ又は複数のパラメータが自由パラメータに指定され、残りのパラメータが固定パラメータである。固定パラメータの１つが少量、例えば固定パラメータを割り出す際の変動又は誤差を表す量だけ変化して、第二セットの値Ｍ４を形成し、分光器のモデルが再び実行されるＳ５。これは、第一スペクトルとは異なる第二スペクトルＴ６を生成する。
[00044] 次に、分光器のモデルの逆を第二スペクトルに適用し（Ｓ７）、固定パラメータは、第一セットの値Ｍ１からの値と同じである。しかし、スペクトルが第一スペクトルとは異なるので、自由パラメータが異なり、従ってパラメータの第三セットの値Ｍ８が生成される。次に、第一セットと第三セットの値が比較される（Ｓ９）。任意の自由パラメータのセットが第一セットと第三セットのデータの間で大幅に異なる場合、これは自由パラメータの測定値が固定パラメータの誤差に非常に敏感であることを示す。したがって、この固定パラメータの推定値又は測定値の誤差が小さくても、その結果となる自由パラメータの測定値には有意の誤差が生じる。したがって、第一セットと第二セットのデータにある１つ又は複数の自由パラメータ間の差が所定のレベルを超える場合、自由及び固定パラメータの選択された指定が棄却される。同じ第二スペクトルを使用して、さらなるセットの値を生成し、各セットの値は、指定された自由パラメータを除いて第一セットの値と同じであり、異なるセットの自由パラメータは、値のセット毎に異なるセットである。
[0045] モデルを使用し、第三セットの値を使用してスペクトルを生成する。これを、第一セットの値を使用して生成したスペクトルと比較し、自由パラメータの選択の利点をさらに示す。
[00046] このプロセスを、選択された全セットの自由パラメータに関して、各固定パラメータで繰り返す。
[00047] 分光器及び所与の輪郭のモデルを、モデルパラメータの小さい変化について線形化することができる。線形化は、新しいスペクトルを生成し、逆モデル化を実行する速度を著しく上げることができる。
[00048] 自由パラメータの誤差寄与率に関するモデルから、２つの予測をすることができる。第一は、固定パラメータのどの大きさの誤差を自由パラメータ（したがって測定値）の誤差に移すかに関する。固定パラメータの誤差は、その発生源が分かっている、つまり計測の雑音であるか、プロセスの変動であるか分かっている場合に推定することができる。提案された方法で、自由パラメータの影響が分かる。第二は、検出器４が観察した通りの強度の変動に関する。これらの変動の発生源は、例えば光子の雑音又は計測ツールの振動であることがあり、振動の大きさは、繰り返し性の測定から割り出すことができる。提案された方法で、強度へのこの雑音を自由パラメータへの雑音に変換する方法を計算することができる。強度の雑音を自由パラメータの雑音に変換する方法は、自由パラメータの選択に依存する。モデルの固定及び自由パラメータの選択は、２つの誤差の寄与率間の最適なバランスに基づいてよい。
[00049] 固定パラメータ及び自由パラメータに加えて、自由パラメータに結合される従属パラメータもあることがあり、例えばこれは自由パラメータの固定された割合である。同じ方法を、従属パラメータと自由パラメータの間の結合が、固定パラメータの変動に対する自由パラメータ及び従属パラメータの感度に及ぼす影響を割り出すことにも適用することができる。
[00050] この方法は、基板の層の厚さ、基板の層の反射率、使用される材料の屈折率及び吸収計数、及び測定される構造の形状を示すパラメータ、さらに光子検出器の利得などの分光器モデルのパラメータなど、多くの様々なタイプのパラメータに適用することができる。
[00051] 以上の実施形態は、分光器のモデルの逆数を使用するが、これは往々にして極めて時間がかかり、したがって実施形態には往々にして、分光器のモデルの逆数を、特にモデルの線形化タイプの逆数の近似値を使用することができる。
[00052] 分光器は、分光器のモデルを最適化するように構成されたデータ処理ユニットを含んでよい。データ処理ユニットは、分光器のモデルを最適化するように構成された機械で実行可能な命令で符号化した読み取り可能媒体を含むことができる。
[00053] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることは言うまでもない。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用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）、薄膜磁気ヘッドなどである。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、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と見なしてよいことは、当業者に明らかである。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその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、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
[00054] 以上では光学リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力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。
[00055] 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ような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍ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網羅する。
[00056] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、又はその組合せを指す。
[00057] 以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、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。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の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、又はその内部に記憶されたこのようなコンピュータプログラムを有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）の形態をとることができる。
[00058] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。
[00010] 本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示した図である。 [00011] 本発明の実施形態によるリソグラフィセル又はクラスタを示した図である。 [00012] 本発明の実施形態による第一スキャトロメータを示した図である。 [00013] 本発明の実施形態による第二スキャトロメータを示した図である。 [00014] 本発明の実施形態によるプロセスを示した図である。

Claims (20)

  1. 分光計のモデルの自由及び固定パラメータの選択を支援する方法であって、前記分光計が基板の特性を測定するように構成され、前記モデルが、少なくとも２つのパラメータを有し、前記パラメータが自由パラメータを含み、前記方法が、
    前記パラメータの第一セットの値を設定するステップと、
    前記モデルを使用して、前記第一セットの値から前記分光計の第一シミュレーションスペクトルを生成するステップと、
    前記自由パラメータとは異なる第二パラメータの値を第一所定量だけ変更して、前記パラメータの第二セットの値を形成するステップと、
    前記モデルを使用して、前記第二セットの値から前記分光計の第二シミュレーションスペクトルを生成するステップと、
    第二モデルを使用して、前記第二シミュレーションスペクトルから前記パラメータの第三セットの値を求めるステップと
    を含み、
    前記第二モデルは、前記第三セットの値が、前記モデルを使用して実質的に前記第二シミュレーションスペクトルを生成し、かつ、前記第三セットのパラメータの値が、前記自由パラメータを除いて前記第一セットのパラメータの値と同じであるように構成され、
    さらに、
    前記パラメータの前記第三セットの値の前記自由パラメータと、前記第一セットの値の前記自由パラメータとの差を割り出すステップと、
    前記差に基づいて、前記モデルの前記自由及び固定パラメータを選択するステップと
    を含む、方法。
  2. 前記選択するステップが、前記モデルの前記自由及び固定パラメータの前記選択のために、前記差を性能指数として使用することを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記選択するステップが、前記パラメータの前記第三セットの値の前記自由パラメータと、前記第一セットの値の前記自由パラメータとの前記差が、第二所定量より大きく異なるかを割り出すことを含み、前記差が前記第二所定量より大きい場合、前記第二パラメータが自由パラメータに指定される、請求項１または２に記載の方法。
  4. さらに、
    前記第三セットの値から前記分光計の第三シミュレーションスペクトルを生成するステップと、
    前記第一シミュレーションスペクトルと前記第三シミュレーションスペクトルを比較して、前記差に基づいて前記自由及び固定パラメータを選択するステップと
    を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 前記選択するステップが、前記自由及び固定パラメータの前記選択のために、前記差を第二性能指数として使用することを含む、請求項４に記載の方法。
  6. 前記モデルが複数のパラメータを含み、前記方法がさらに、以前に自由パラメータに指定されていないパラメータ毎に、前記変更ステップ、前記生成ステップ、前記使用ステップ及び前記割り出すステップを繰り返すことを含み、
    各繰り返しの間に、以前に自由パラメータに指定されていない異なる第二パラメータの値を、前記変更ステップで変化させる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 前記モデルが複数のパラメータを含み、前記方法がさらに、自由パラメータ毎に前記変更ステップ、前記生成ステップ、前記使用ステップ及び前記割り出すステップを繰り返すことを含み、前記変更ステップの各繰り返しの間に、前記第三セットの値は、自由パラメータを除いて前記第一セットの値と同じであり、前記自由パラメータの値が繰り返し毎に変化する、請求項４に記載の方法。
  8. 前記第二モデルが前記モデルの逆数である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
  9. 前記第二モデルが前記モデルの線形タイプの前記逆数である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
  10. 前記第一所定量が前記第二パラメータのパーセンテージである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
  11. 前記第二所定量が前記自由パラメータのパーセンテージである、請求項３に記載の方法。
  12. 前記パラメータの１つが、前記基板の一部を形成する層の厚さである、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
  13. 前記モデルが従属パラメータを備え、前記従属パラメータが、所定の関係によって少なくとも１つの前記自由パラメータに関連する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
  14. 分光計のモデルの自由及び固定パラメータの選択を支援する方法を含む分光計の構成方法であって、前記分光計が前記基板の特性を測定するように構成され、前記モデルが少なくとも２つのパラメータを有し、前記パラメータが自由パラメータを備え、前記方法が、
    前記パラメータの第一セットの値を設定するステップと、
    前記モデルを使用して、前記第一セットの値から前記分光計の第一シミュレーションスペクトルを生成するステップと、
    前記自由パラメータとは異なる前記第二パラメータの値を第一所定量だけ変更して、前記パラメータの第二セットの値を形成するステップと、
    前記モデルを使用して、前記第二セットの値から前記分光計の第二シミュレーションスペクトルを生成するステップと、
    第二モデルを使用して、前記第二シミュレーションスペクトルから前記パラメータの第三セットの値を求めるステップと
    を含み、
    前記第二モデルは、前記第三セットの値が、前記モデルを使用して実質的に前記第二シミュレーションスペクトルを生成し、かつ、前記第三セットのパラメータの値が、前記自由パラメータを除いて前記第一セットのパラメータの値と同じであるように構成され、
    さらに、
    前記パラメータの前記第三セットの値の前記自由パラメータと、前記第一セットの値の前記自由パラメータとの差を割り出すステップと、
    前記差に基づいて、前記モデルの前記自由及び固定パラメータを選択するステップと
    を含む、方法。
  15. 請求項１３により分光計を構成し、反射スペクトルを測定することを含む、基板の特性を測定する方法。
  16. 基板のパターンを形成するためにリソグラフィ装置を使用し、
    以下の方法によって印刷された前記パターンの特性を割り出すことを含み、前記方法が、
    前記基板の特性を測定するように構成された分光計のモデルの自由及び固定パラメータの選択を支援することを含み、前記モデルが少なくとも２つのパラメータを有し、前記パラメータが自由パラメータを備え、前記方法は、
    前記パラメータの第一セットの値を設定するステップと、
    前記モデルを使用して、前記第一セットの値から前記分光計の第一シミュレーションスペクトルを生成するステップと、
    前記自由パラメータとは異なる前記第二パラメータの値を第一所定量だけ変更して、前記パラメータの第二セットの値を形成するステップと、
    前記モデルを使用して、前記第二セットの値から前記分光計の第二シミュレーションスペクトルを生成するステップと、
    第二モデルを使用して、前記第二シミュレーションスペクトルから前記パラメータの第三セットの値を求めるステップと
    を含み、
    前記第二モデルは、前記第三セットの値が、前記モデルを使用して実質的に前記第二シミュレーションスペクトルを生成し、かつ、前記第三セットのパラメータの値が、前記自由パラメータを除いて前記第一セットのパラメータの値と同じであるように構成され、
    さらに、
    前記パラメータの前記第三セットの値の前記自由パラメータと、前記第一セットの値の前記自由パラメータとの差を割り出すステップと、
    前記差に基づいて、前記モデルの前記自由及び固定パラメータを選択するステップと
    を含み、
    さらに、
    前記基板上の前記パターンによって反射されたスペクトルを測定するステップを含む、デバイス製造方法。
  17. 基板の特性を測定するように構成された分光計であって、前記装置が、
    基板に放射を投影するように構成された放射投影装置と、
    前記基板から反射された前記放射を検出するように構成された検出器と、
    前記分光計のモデルの自由及び固定パラメータの選択を支援するように構成されたデータ処理ユニットと、
    を備え、前記パラメータが自由パラメータを備え、前記支援することが、
    前記パラメータの第一セットの値を設定するステップと、
    前記モデルを使用して、前記第一セットの値から前記分光計の第一シミュレーションスペクトルを生成するステップと、
    前記自由パラメータとは異なる前記第二パラメータの値を第一所定量だけ変更して、前記パラメータの第二セットの値を形成するステップと、
    前記モデルを使用して、前記第二セットの値から前記分光計の第二シミュレーションスペクトルを生成するステップと、
    第二モデルを使用して、前記第二シミュレーションスペクトルから前記パラメータの第三セットの値を求めるステップと
    を含み、
    前記第二モデルは、前記第三セットの値が、前記モデルを使用して実質的に前記第二シミュレーションスペクトルを生成し、かつ、前記第三セットのパラメータの値が、前記自由パラメータを除いて前記第一セットのパラメータの値と同じであるように構成され、
    さらに、
    前記パラメータの前記第三セットの値の前記自由パラメータと、前記第一セットの値の前記自由パラメータとの差を割り出すステップと、
    前記差に基づいて、前記モデルの前記自由及び固定パラメータを選択するステップと
    を含む、分光計。
  18. 前記選択するステップが、前記モデルの前記自由及び固定パラメータの前記選択のために、前記差を性能指数として使用することを含む、請求項１７に記載の分光計。
  19. 前記データ処理ユニットが、前記分光計の前記モデルの自由及び固定パラメータの選択を支援するように構成された機械で実行可能な命令で符号化された読み取り可能媒体を含む、請求項１７または１８に記載の分光計。
  20. パターンを照明するように構成された照明システムと、
    前記パターンの像を基板に投影するように構成された投影システムと、
    前記基板の特性を測定するように構成された角度分解分光計と、
    を備え、前記分光計が、
    基板に放射を投影するように構成された放射投影装置と、
    前記基板から反射された前記放射を検出するように構成された検出器と、
    前記分光計のモデルの自由及び固定パラメータの選択を支援するように構成されたデータ処理ユニットと、
    を備え、前記パラメータが自由パラメータを備え、前記支援することが、
    前記パラメータの第一セットの値を設定するステップと、
    前記モデルを使用して、前記第一セットの値から前記分光計の第一シミュレーションスペクトルを生成するステップと、
    前記自由パラメータとは異なる前記第二パラメータの値を第一所定量だけ変更して、前記パラメータの第二セットの値を形成するステップと、
    前記モデルを使用して、前記第二セットの値から前記分光計の第二シミュレーションスペクトルを生成するステップと、
    第二モデルを使用して、前記第二シミュレーションスペクトルから前記パラメータの第三セットの値を求めるステップと
    を含み、
    前記第二モデルは、前記第三セットの値が、前記モデルを使用して実質的に前記第二シミュレーションスペクトルを生成し、かつ、前記第三セットのパラメータの値が、前記自由パラメータを除いて前記第一セットのパラメータの値と同じであるように構成され、
    さらに、
    前記パラメータの前記第三セットの値の前記自由パラメータと、前記第一セットの値の前記自由パラメータとの差を割り出すステップと、
    前記差に基づいて、前記モデルの前記自由及び固定パラメータを選択するステップと
    を含む、リソグラフィ装置。
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