(57)【要約】  半導体ウェハ上に形成された構造を、一つの入射角及び一つの方位角でその構造に入射光線を向けることによって検査する。入射光線は、方位角の走査を得るために方位角の範囲全体にわたって走査される。方位角の走査中、回折光線の交差偏光成分が測定される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハ上に形成された構造を検査する方法であって、
一つの入射角及び一つの方位角で前記構造に入射光線を向けるステップと、
方位角の走査をするために方位角の範囲全体にわたって前記入射光線を走査するステップと、
前記方位角の走査中に回折光線の交差偏光成分を測定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記入射光線は、偏光角が０°又は９０°に偏光される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記方位角の走査に基づいて、前記交差偏光成分がゼロとなる方位角のゼロ点位置を求めるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記方位角の範囲は、前記方位角のゼロ点位置の周囲である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
さらに、前記構造の光学測定において使用される方位角を用いて測定回折信号を取得するステップであって、該測定回折信号が取得される以前に前記方位角の走査が行われるステップと、
前記求めた方位角のゼロ点位置に基づいて、前記測定回折信号とシミュレーション回折信号の方位角のずれを検出するステップとを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記シミュレーション回折信号は、仮定された方位角のゼロ点位置を用いて生成され、且つ前記測定回折信号の方位角のずれは、前記求めた方位角のゼロ点位置と前記仮定された方位角のゼロ点位置が異なる場合に検出される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記構造はコンタクトホールアレイであり、さらに前記方位角の走査に基づいて該コンタクトホールアレイ内のコンタクトホールは非対称であるか否かを決定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記コンタクトホールは、４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の方位角の一つ以上で前記交差偏光成分がゼロでない場合に非対称であると決定される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
さらに、前記コンタクトホールアレイ内のコンタクトホールが非対称であるか否かの決定に基づいて、リソグラフィで使用されるレンズをテストするステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
さらに、前記方位角の走査に基づいて、前記構造の回転を求めるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記構造の回転は、前記交差偏光の項が最小値に達してもゼロでなく、且つ該交差偏光の項が該最小値について対称でない場合に求められる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、前記最小値について対称な二つの方位角でスペクトルを取得するステップと、
前記二つの方位角で取得されたスペクトルに基づいて差分信号を求めるステップとを含み、
前記構造の回転は、前記差分信号がゼロでない場合に求められ、且つ前記回転の方向は前記差分信号の符号に基づいて求められる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
半導体ウェハ上に形成された３次元構造を検査するシステムであって、
方位角の走査をするために方位角の範囲全体にわたって走査される入射光線を、一つの入射角及び一つの方位角で前記構造に向ける光源と、
前記方位角の走査中に回折光線の交差偏光成分を測定する検出器と、
を有するシステム。
【請求項１４】
前記入射光線は、偏光角が０°又は９０°に偏光される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記方位角の走査に基づいて、前記交差偏光成分がゼロとなる方位角のゼロ点位置を求める、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記方位角の範囲は、前記方位角のゼロ点位置の周囲である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記構造の光学測定において使用される方位角を用いて測定回折信号が取得され、前記方位角の走査は該測定回折信号が取得される以前に行われ、且つ前記求めた方位角のゼロ点位置に基づいて、前記測定回折信号とシミュレーション回折信号の方位角のずれが検出される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記シミュレーション回折信号は、仮定された方位角のゼロ点位置を用いて生成され、且つ前記測定回折信号の方位角のずれは、前記求めた方位角のゼロ点位置と前記仮定された方位角のゼロ点位置が異なる場合に検出される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記３次元構造はコンタクトホールアレイであり、前記コンタクトホールアレイ内のコンタクトホールは前記方位角の走査に基づいて非対称であるか決定される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記コンタクトホールは、４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の方位角の一つ以上で前記交差偏光成分がゼロでない場合に非対称であると決定される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記コンタクトホールアレイ内のコンタクトホールが非対称であるか否かの決定に基づいて、リソグラフィで使用されるレンズがテストされる、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記構造の回転が、前記方位角の走査に基づいて求められる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２３】
前記構造の回転は、前記交差偏光の項が最小値に達してもゼロでなく、且つ該交差偏光の項が該最小値について対称でない場合に求められる、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記最小値について対称な二つの方位角でスペクトルが取得され、前記二つの方位角で取得されたスペクトルに基づいて差分信号が求められ、前記構造の回転は、前記差分信号がゼロでない場合に求められ、且つ前記回転の方向は前記差分信号の符号に基づいて求められる、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
半導体ウェハ上に形成される構造を検査する方法であって、
方位角の走査をするために方位角の範囲全体にわたって入射光線を走査するステップと、
前記方位角の走査中に回折光線の交差偏光成分を測定するステップと、
前記方位角の走査に基づいて、
ａ）前記交差偏光成分がゼロとなる方位角のゼロ点位置、
ｂ）コンタクトホールアレイ内のコンタクトホールの対称性、
ｃ）前記構造の回転、
を含む１以上の条件を求めるステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学測定に関し、特に、半導体ウェハ上に形成された構造の方位角の走査に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学測定は、構造に入射光線を向け、生じた回折光線を測定し、その構造の形状を求めるために回折光線を解析することを含む。半導体の製造においては、光学測定は品質保証のために代表的に使用される。例えば、半導体ウェハ上の半導体チップに近接して格子アレイを作製した後、光学測定システムをその格子アレイのプロファイルを求めるために使用する。格子アレイのプロファイルを求めることによって、格子アレイの形成に利用された製造プロセスの品質を評価することが可能であり、その延長線上で格子アレイに近接した半導体チップを評価することが可能である。
【０００３】
しかしながら、構造の光学測定を実施する場合、構造と入射光線が方位角的に正確に配置されなければ、測定誤差が発生することがある。特に、回折光線の交差偏光（cross polarization）成分は、信号測定を困難にする可能性があり、測定信号と光学測定で使用する解析モデルの誤ったフィッティングをもたらす可能性がある。
【０００４】
さらに、３次元（３−Ｄ）構造の光学測定、例えば、コンタクトホールアレイのように２方向の次元を有する格子アレイを、半導体工業において使用することが増加している。ライン／スペースのような２次元（２−Ｄ）構造と比較して、追加の次元を有するために、３−Ｄ構造の光学測定を実施することは、より複雑化する。例えば、２−Ｄ構造の光学測定では、一つの横方向のＣＤ（critical dimension）が、主たる関心事項となる。これに対して、３−Ｄ構造の光学測定では、ＣＤの他に、形状（鳥瞰図より）、ＣＤ比、構造の方向が関心事項となる。
【発明の開示】
【０００５】
典型的な実施態様の１つでは、半導体ウェハ上に形成された３次元（３−Ｄ）構造は、一つの入射角及び一つの方位角で３−Ｄ構造に入射光線を向けることによって検査される。入射光線は、方位角の走査をするために、方位角の範囲全体にわたって走査される。方位角の走査中、回折光線の交差偏光成分が測定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、同一の部分には同一の番号が付された添付の図とともに以下の説明を参照することによって、より良く理解されよう。
【０００７】
以下の説明では、数多くの特定の構成、パラメータ等が示される。しかし、認識しておくべきは、こうした説明が、本発明の範囲の制限を意図したものではなく、典型的な実施態様の説明として提示されているという点である。
【０００８】
１．光学測定
図１を参照すると、光学測定システム１００を用いて、半導体ウェハ上に形成された３−Ｄ構造を検査し、解析することが可能である。例えば、光学測定システム１００を用いて、ウェハー１０４上に形成された格子アレイ１０２の形状を求めることが可能である。上述したように、格子アレイ１０２は、ウェハー１０４上に形成されたデバイスに隣接した、ウェハー１０４の試験領域に形成することが可能である。あるいは、格子アレイ１０２は、デバイスの動作を妨害しないデバイスの領域内、又は、ウェハー１０４のスクライブ・ラインに沿って形成することも可能である。図１において、格子アレイ１０２はコンタクトホールアレイとして示されているが、格子アレイ１０２は様々な２−Ｄ構造及び３−Ｄ構造を含むことができる。
【０００９】
図１に示すように、光学測定システム１００は、光源１０６と検出器１１２を備えた光学測定装置を含むことができる。光源１０６からの入射光線１０８によって、格子アレイ１０２が照射される。典型的な本実施態様において、入射光線１０８は、格子アレイ１０２の法線ｎに対して入射角θi及び方位角φ（すなわち、入射光線１０８の平面（入射面１２２）と格子アレイ１０２の周期性方向（格子面１２０）との角度）をなして、格子アレイ１０２へ向けられる。回折光線１１０が、法線ｎに対してθdの角度で出射し、検出器１１２によって受光される。検出器１１２は、回折光線１１０を、反射率、０次の交差偏光効率／振幅、tan(Ψ)、cos(Δ)、フーリエ係数などを含み得る測定回折信号として測定する。
【００１０】
光学測定システム１００は、測定回折信号を受信して、測定回折信号を解析するように構成されたプロセッサモジュール１１４も含む。それから、後述するように、ライブラリ・ベースのプロセス又は回帰ベースのプロセスなどの様々な線形若しくは非線形のプロファイル抽出技術を用いて、格子アレイ１０２の形状を求めることが可能である。ライブラリ・ベースのプロセスに関するより詳細な説明については、ここに参照としてその全体が組み込まれる、米国特許出願公開第０９／９０７，４８８号明細書（周期格子回折信号のライブラリの生成，２００１年７月１６日出願）を参照されたい。回帰ベースのプロセスに関するより詳細な説明については、ここにその全体が参照として組み込まれる、米国特許出願公開第０９／９２３，５７８号明細書（回帰ベースライブラリ生成プロセスを通じた動的学習方法及びシステム，２００１年８月６日出願）を参照されたい。機械学習システムに関するより詳細な説明については、ここにその全体が参照として組み込まれる、米国特許出願公開第１０／６０８，３００号明細書（機械学習システムを用いた半導体ウェハ上に形成される構造の光学測定、２００３年６月２７日出願）を参照されたい。
【００１１】
２．方位角走査
図１を参照すると、上述したように、入射光線１０８は、入射角θｉ、方位角φで格子アレイ１０２に向けられる。図２を参照すると、一つの典型的な実施態様において、方位角の走査は、方位角の範囲２０２全体にわたって入射光線１０８を走査することによって行われる。方位角の範囲２０２全体にわたって入射光線１０８が走査されるので、回折光線１１０、特に回折光線１１０の交差偏光項の測定値（すなわち、測定信号値）は、検出器１１２を用いて取得される。上記のように、測定信号値は、反射率、０次の交差偏光効率／振幅、tan(Ψ)、cos(Δ)、フーリエ係数などを含み得る。
【００１２】
例えば、代表的なエリプソメータにおいて、検出器１１２（図１）は偏光解析パラメータ（Ψ、Δ）を測定する。そのため、複素反射率比（effective ellipsometer parameter）ρは、次のように表現できる。
【数１】
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ここで、Ｅｐは入射面に平行な電場、Ｅｓは入射面に直交する電場、Ｐは偏光角、Ｒｐｐ、Ｒｓｐ、Ｒｐｓ及びＲｓｓは偏光の項である。方位角の走査が行われるので、４個の偏光の項Ｒｐｐ、Ｒｓｐ、Ｒｐｓ及びＲｓｓは全て変化する。交差偏光の項Ｒｓｐ、Ｒｐｓは、代表的には、平行偏光（in-polarization）の項Ｒｐｐ、Ｒｓｓに対して量的に小さい。Ｐが２０°−５０°の範囲にある場合、交差偏光の項の寄与を平行偏光の項の寄与と区別することは容易でないので、交差偏光の項を測定することは難しい。しかし、Ｐが０°又は９０°である場合、回折光線のＳ又はＰ成分の一方に沿った交差偏光項を残して、平行偏光の項Ｒｓｓ又はＲｐｐの一つが消失する。そのため、本発明の典型的な実施態様では、０°又は９０°の偏光角を用いて、方位角の走査を行う。
【００１３】
３．方位角のゼロ点位置の決定
光学測定は、代表的に、測定回折信号と構造の仮想プロファイルと関連付けられたシミュレーション回折信号の比較を含む。測定回折信号がシミュレーション回折信号と一致する場合、又は測定回折信号とシミュレーション回折信号の差がプリセット若しくは一致基準内である場合、その一致するシミュレーション回折信号と関連する仮想プロファイルが、構造の実際のプロファイルを表すと推定される。
【００１４】
光学測定で使用されるシミュレーション回折信号は、代表的には、厳密結合波解析（ＲＣＷＡ）、積分法、フレネル法、有限解析、モード解析などのモデル化技術を用いて生成される。ＲＣＷＡの詳細な説明については、ここにその全体が参照として組み込まれる米国特許出願公開第０９／７７０９９７号明細書（高速厳密結合波解析のための層内計算のキャッシング、２００１年１月２５日出願）を参照されたい。シミュレーション回折信号は、機械学習システムを用いても生成可能である。機械学習システムに関するより詳細な説明については、ここにその全体が参照として組み込まれる、米国特許出願公開第１０／６０８，３００号明細書（機械学習システムを用いた半導体ウェハ上に形成される構造の光学測定、２００３年６月２７日出願）を参照されたい。
【００１５】
シミュレーション回折信号の生成において、方位角が仮定される。シミュレーション回折信号の生成において仮定された方位角（すなわち、仮定の方位角）と測定回折信号の取得において用いられた方位角（すなわち、実際の方位角）との差は、誤った結果をもたらす可能性がある。例えば、仮定された方位角と実際の方位角の差のために、一致するシミュレーション回折信号と関連する仮想プロファイルは実際のプロファイルを表さないかもしれない。
【００１６】
そのため、一つの典型的な用途において、方位角の走査中に取得された測定信号値は、測定回折信号の取得において用いられた方位角とシミュレーション回折信号の生成に用いられた方位角との方位のずれを検出するために、交差偏光項がゼロとなる、方位角のゼロ点位置を求めるために使用される。以下に詳細に説明するように、測定信号値、特に測定信号値の交差偏光項は、ある方位角でゼロとなる。
【００１７】
例えば、エリプソメータを用い、偏光角Ｐを０°又は９０°にした場合、エリプソメータ信号は次のように表現される。
【数２】
2007510312.tif 000004
又は
【数３】
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振幅項のみを考慮すると、角Ψは次のように表現される。
【数４】
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又は
【数５】
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測定信号値、特に測定信号値の交差偏光項は、φが０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°及び３１５°の場合、ゼロである。
【００１８】
図３を参照すると、コンタクトホールアレイの方位角の走査のシミュレーション結果が示される。図３に示すシミュレーションでは、コンタクトホールアレイが、ｘ、ｙ方向のピッチが４００ｎｍのシリコン構造上に、厚さ２００ｎｍのフォトレジストを備え、コンタクトホールは直径２００ｎｍであり、波長（λ）５００ｎｍ、入射角６５°であることを仮定した。
【００１９】
図３は、φが０°から１８０°までの範囲全体にわたる、この例の角度Ψにおける二つの測定信号値を示す。図３に示されるように、測定信号値は、０°及び９０°の偏光角Ｐについてのものである（二つの測定信号値の比較を可能にするために、９０°のＰについて−Ψがプロットされていることに注意されたい）。また図３に示されるように、測定信号値は０°、４５°、９０°及び１３５°でゼロである。さらに、測定信号値は、これらゼロ点について対称となる。また図３に示されるように、９０°のＰに対応する測定信号値は、０°のＰに対応する測定信号値よりも強く、そのためより良好な信号ノイズ比（ＳＮＲ）を提供するであろう。
【００２０】
そのため、典型的な本用途においては、格子アレイの光学測定で使用されるシミュレーション回折信号は、φが０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°及び３１５°のような、測定信号値、特に測定信号値の交差偏光項がゼロとなる場合に対応する方位角を用いて生成される。シミュレーション回折信号と比較するために、格子アレイから測定回折信号を取得するより前に、格子アレイの方位角の走査は行われる。そして、方位角の走査から取得される測定信号値は、測定回折信号を取得する際に使用される方位角のずれを検出するために使用できる。方位角のずれの検出に加えて、ずれの量を測定信号値から求めることができる。そしてそのずれを補正することができる。例えば、仮定の方位角と実際の方位角とのオフセットがある場合（例えば、９０°から９１．２°のように、ゼロ点がシフトするか、曲線が横方向にシフトする場合）、光学測定用のハードウェアの方位角の較正誤差（例えば１．２°の較正誤差）を検出し、補正することができる。
【００２１】
図３は、１８０°の範囲にわたって方位角の走査を行っていることを示しているが、方位角の走査を、仮定の方位角（すなわち、シミュレーション回折信号を生成するために使用する方位角）周囲の如何なる範囲で行ってもよいことを認識されたい。例えば、図４は、仮定の方位角０°の前後−５°から＋５°までの範囲にわたって方位角の走査を行ったことを示す。図４に示されるように、実際の方位角と仮定の方位角との角度のオフセットは、約０．７５°である。
【００２２】
再度図２を参照すると、図２においてホールである格子アレイ１０２の構造の形状は、入射面１２２について対称な鏡像であり、交差偏光の項はゼロである。さらに、鏡面対称構造の全ての等ピッチに対して、交差偏光の項は４５°、１３５°、２２５°及び３１５°でゼロである。
【００２３】
例えば、図５Ａを参照すると、ホール５０２の格子アレイが示される。φが０°では、格子アレイのセル５０４は１００ｎｍのピッチを有する。ホール５０２はφが０°での入射面について対称な鏡像であり、交差偏光の項はゼロである。図５Ａに示されるように、φが４５°で、セル５０６は１４１．４２１ｎｍのピッチを有する。ホール５０２はφが４５°での入射面について対称な鏡像であるため、交差偏光の項はまたゼロである。しかし、セル５０６のサイズ及びセル５０６内の構造はセル５０４と異なるため、平行偏光の項はφ＝４５°とφ＝０°で異なる。
【００２４】
より一般的に、格子アレイの構造の形状が鏡面対称である場合、交差偏光の項は、φ＝ｔａｎ−１（ｎ／ｍ）でゼロとなる。ただしｎ、ｍ＝０、±１、±２、±３などである。セル５０６のピッチは、セル５０４のピッチに基づいて求めることができる。特に、セル５０６のピッチは、セル５０４のピッチ×ｓｑｒｔ（ｎ−２＋ｍ−２）である。例えば、図５Ｂに示されるように、ｎ＝１、ｍ＝２の場合、φ＝ｔａｎ−１（０．５）＝２６．５６５°である。また、セル５０４のピッチが１００ｎｍであるため、セル５０６のピッチは、１００×ｓｑｒｔ（５）＝２２３．６ｎｍである。
【００２５】
様々な形状が上記の鏡面対象を生じることができることを認識されたい。例えば、図５Ｃは、φ＝０°とφ＝４５°の両方で鏡面対称である正方形形状の構造を示す。そのため、図５Ｃに示される格子アレイに対して、交差偏光の項はφ＝０°とφ＝４５°の両方でゼロである。図５Ｄは、φ＝０°とφ＝４５°の両方で鏡面対称でない形状を示す。
【００２６】
４．ＣＤ比の決定
上記のように、半導体の製造では、光学測定が品質保証のために代表的に使用される。例えば、半導体の製造では、代表的にリソグラフィックプロセスが、ウェハ上に構造を形成するために、マスクから半導体ウェハ上へパターンを転写するよう使用される。しかし、リソグラフィックプロセスにおいて、収差がウェハに転写されたパターンに不正確さを生じ、その結果ウェハ上に形成される構造に不正確さを生じる可能性がある。例えば、非点収差のようなレンズ収差のために、マスク上の円形のコンタクトホールは、ウェハ上で楕円形のホールとなることもある。
【００２７】
そのため、一つの典型的な用途において、方位角の走査中に取得された測定信号値は、楕円形状のコンタクトホールを検出するために使用される。特に、図６を参照すると、測定信号値をＣＤ比を求めるために使用することができる。例えば、（図６におけるｘ軸に対応する）第１の軸における第１のＣＤ６０２と（図６におけるｙ軸に対応する）第２の軸における第２のＣＤ６０４のＣＤ比である。円のＣＤ比は１であり、楕円のＣＤ比は１でないことに注意されたい。
【００２８】
図７を参照すると、楕円のコンタクトホールアレイの方位角の走査のシミュレーション結果が示される。図７のシミュレーションでは、コンタクトホールアレイが、ｘ、ｙ方向のピッチが４００ｎｍのシリコン構造上に、厚さ２００ｎｍのフォトレジストを備え、コンタクトホールの意図された直径は２００ｎｍであり、波長（λ）５００ｎｍ、入射角６５°及び偏光角Ｐが９０°であることを仮定した。
【００２９】
図７は、φが０°から１８０°までの範囲全体にわたる、この例の角Ψにおける二つの測定信号値を示す。図７に示されるように、測定信号値は、ＣＤ比が０．６６及び０．８１についてのものである。また図７に示されるように、測定信号値、特に測定信号値の交差偏光の項は、φが０°、９０°及び１８０°でゼロとなるが、４５°及び１３５°ではゼロでない。
【００３０】
そのため、典型的な本実施態様では、φが４５°、１３５°、２２５°又は３１５°での測定信号値は、第１のＣＤ６０２と第２のＣＤ６０４（図６）間の非対称性を検出するために使用でき、その結果、楕円、超楕円、長方形などの形状を有するコンタクトホールのような非対称なコンタクトホールを検出するために使用できる。特に、φが４５°、１３５°、２２５°又は３１５°で測定信号値がゼロである場合、第１のＣＤ６０２と第２のＣＤ６０４は対称であり、そのＣＤ比は１となり、そのホールは円又は対称形状である。しかし、φが４５°、１３５°、２２５°又は３１５°で測定信号値がゼロでない場合、第１のＣＤ６０２と第２のＣＤ６０４は非対称であり、そのＣＤ比は１とならず、そのホールは非対称形状を有する。さらに、第１のＣＤ６０２と第２のＣＤ６０４間の非対称の量、つまりホール形状の非対称の量は、φが４５°、１３５°、２２５°又は３１５°で信号がゼロから外れる量によって求めることができる。ここで非対称の量は、信号がゼロから外れる量とともに増加する。
【００３１】
方位角の走査に加えて、特徴付けのために特定の方位角でスペクトルの走査を使用することができる。例えば、図８を参照すると、φが２７°でのスペクトルの走査が示される。この例において、図７においてφが２７°で強い信号となるので、φ＝２７°を選択した。
【００３２】
上記のように、楕円のコンタクトホールは、レンズ収差のために形成される可能性がある。そのため、一つの典型的な用途において、マスク上の円形コンタクトホールを用い、そのコンタクトホールをマスクを用いてウェハ上に転写し、ウェハ上に形成されたコンタクトホールが円形か楕円形かを決定することによって、リソグラフィに使用されるレンズをテストし、あるいは適格とすることができる。
【００３３】
５．パターン形状の回転
図９を参照すると、リソグラフィックプロセスにおける収差が、半導体ウェハ上に形成される構造の回転を生じる可能性がある。特に、図９に示されるように、円形のコンタクトホールを形成する場合、楕円形のホールのように形成されるコンタクトホールに加えて、ホールの実際の軸９０２が、意図された軸９０４と比較して回転角α分回転する可能性がある。
【００３４】
そのため、一つの典型的な用途において、方位角の走査中に取得された測定信号値は、構造の回転を検出するために使用される。特に、構造が回転している場合（例えば、図９において、実際の軸９０２が意図された軸９０４から回転している場合）、測定信号値、特に測定信号値の交差偏光の項は、φが０°、９０°、１８０°若しくは２７０°でもゼロではない。測定信号値はゼロでないものの、φが０°、９０°、１８０°若しくは２７０°で（角度においてわずかにシフトし、）まだ最小である。さらに、測定信号値の非対称性は、回転角の増加に伴って大きくなる。このように、回転の存在、回転の量及び回転の方向は、測定信号値の非対称性に基づいて求めることができる。
【００３５】
一つの典型的な実施態様において、φが０°、９０°、１８０°若しくは２７０°で対称である二つの方位角でスペクトルが取得される。差分信号（ＳΔ）は、その二つの方位角での二つのスペクトルの差として求められる（すなわち、ＳΔ＝Ｓ１−Ｓ２）。その差分信号は、回転が無い場合（すなわち、α＝０）にゼロとなり、回転の量が増加するにつれて大きくなり、α＝４５°で最大となる。差分信号（ＳΔ）の符号は、回転の方向を示す。
【００３６】
さらに、代表的な本実施態様において、回転を求めるために取得される二つの方位角でのスペクトルは、ＣＤ比を求めるためにも使用できる。平均信号（Ｓａｖｇ）が、二つの方位角での二つのスペクトルの平均として求められる（すなわち、Ｓａｖｇ＝（Ｓ１＋Ｓ２）／２）。回転した楕円ホールに対する平均信号は、回転していない楕円ホールに対する平均信号と略等しい。そのため、ＣＤ比を求めるために、別個に方位角の走査を行う必要は無い。
【００３７】
図１０を参照すると、回転した楕円コンタクトホールアレイの方位角の走査のシミュレーション結果が示される。図１０に示されるシミュレーションでは、コンタクトホールアレイが、ｘ、ｙ方向のピッチが４００ｎｍのシリコン構造上に、厚さ２００ｎｍのフォトレジストを備え、コンタクトホールの意図された直径が２００ｎｍであり、波長（λ）５００ｎｍ、入射角６５°及び偏光角Ｐが９０°であることを仮定した。
【００３８】
図１０は、φが−１５°から＋１５°までの範囲にわたる、この例の角Ψにおける三つの測定信号値を示す。図１０において、測定信号値１００２、１００４及び１００６は、それぞれαが０°、１０°及び４５°に対応する。測定信号値１００２は０°でゼロとなるが、測定信号値１００４及び１００６は０°でゼロとならないことに注意されたい。
【００３９】
図１１を参照すると、回転角が０°及び１０°でφが−８°及び＋８°におけるスペクトルの走査が示される。図１２を参照すると、回転角が−１０°、＋１０°及び＋４５°でφが−８°及び＋８°における差分信号のスペクトルの走査が示される。回転角＋１０°についてのスペクトルが、回転角＋４５°についてのスペクトルと容易に区別できることに注意されたい。さらに、回転角＋１０°についてのスペクトルが、回転角−１０°についてのスペクトルと容易に区別できることに注意されたい。このように、差分信号は、回転の量及び回転の方向を求めるために使用できる。
【００４０】
図１３を参照すると、回転角が０°及び１０°でφが−８°及び＋８°における平均信号のスペクトルの走査が示される。回転角０°についてのスペクトルが、回転角＋１０°についてのスペクトルとほぼ同一であり、回転した楕円ホールについての平均信号が回転しない楕円ホールについての信号と同じであることを裏付けることに注意されたい。このように、平均信号は、ＣＤ比を求めるために使用できる。
【００４１】
本発明の特定の実施態様における前述の記載は、図解と説明を目的として表されるものである。それらは開示された通りの正確な形式で発明を限定することや、網羅することを示すものではなく、且つ上述の教示に照らして多くの変形やバリエーションが可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】典型的な光学測定装置を示した図である。
【図２】典型的な格子アレイを示した図である。
【図３】図２に示された典型的な格子アレイからの信号測定の典型的なシミュレーション結果を示した図である。
【図４】図２に示された典型的な格子アレイからの信号測定の別の典型的なシミュレーション結果を示した図である。
【図５Ａ】典型的な格子アレイを示した図である。
【図５Ｂ】典型的な格子アレイを示した図である。
【図５Ｃ】典型的な格子アレイを示した図である。
【図５Ｄ】典型的な格子アレイを示した図である。
【図６】別の典型的な格子アレイの一部を示した図である。
【図７】図６に示された典型的な格子アレイからの信号測定の別の典型的なシミュレーション結果を示した図である。
【図８】図６に示された典型的な格子アレイからのスペクトル走査の典型的なシミュレーション結果を示した図である。
【図９】別の典型的な格子アレイの一部を示した図である。
【図１０】図９に示された典型的な格子アレイからの信号測定の別の典型的なシミュレーション結果を示した図である。
【図１１】図９に示された典型的な格子アレイのスペクトル走査を示した図である。
【図１２】差分信号のスペクトル走査を示した図である。
【図１３】平均信号のスペクトル走査を示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５−Ａ】
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【図５−Ｂ】
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【図５−Ｃ】
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【図５−Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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