(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のプロファイルを備える集積回路構造の光学測定において使用する波長の選択方法であって、
前記波長の選択を停止させる時点を決定するために使用される１以上の終了基準を決定するステップと、
前記波長を選択する際に使用される１以上の選択基準を決定するステップと、
波長を変化させつつ取得された複数の回折スペクトルから２つの回折スペクトルを選択して相関係数を計算することを、前記選択された２つの回折スペクトルの組み合わせを変えて複数回実行し、前記計算された相関係数に基づいて対称２値行列を生成し、前記対称２値行列及び波長選択アルゴリズムを用いて前記選択基準を満たす波長を選択するステップと、
前記選択された波長が前記終了基準を満たすまで、前記選択基準を変えて前記波長を選択するステップを繰り返し実行するステップと、
前記終了基準が満たされた際に選択されている波長を、光学測定において使用する波長として決定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
波長の選択についての前記終了基準は、選択された波長のコスト関数値が予め設定されたコスト関数値以下であるか否かをテストするステップを含み、前記選択された波長のコスト関数値は、選択された波長スペクトルと全波長スペクトルとを比較して前記選択された波長スペクトルと前記全波長スペクトルとの差を計算することにより導かれ、
前記選択された波長スペクトルは、測定装置における前記集積回路構造の前記所定のプロファイルのシミュレート回折スペクトルであり、且つ当該シミュレート回折スペクトルは前記選択された波長だけを用いて決定され、
前記全波長スペクトルは、前記測定装置における前記集積回路構造の前記所定のプロファイルのシミュレート回折スペクトルであり、且つ当該シミュレート回折スペクトルは、前記波長を選択するステップで前記回折スペクトルを取得した全ての波長を用いて決定される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
波長の選択についての前記終了基準は、選択された波長のコスト関数値が予め設定されたコスト関数値以下であるか否かをテストするステップを含み、前記選択された波長のコスト関数値は、選択された波長スペクトルと前記複数の回折スペクトルの一つとを比較して前記選択された波長スペクトルと前記複数の回折スペクトルの一つとの差を計算することにより導かれ、
前記選択された波長スペクトルは、光学測定シミュレータを利用したシミュレーションに基づいて生成された回折スペクトルのライブラリから選択された回折スペクトルであり、且つ、前記選択された波長だけを用いて決定された前記集積回路構造の前記所定のプロファイルのシミュレート回折スペクトルと最も一致する回折スペクトルである、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
波長の選択についての前記終了基準は、選択された波長の適合度値が予め設定された適合度値以上であるか否かをテストするステップを含み、前記選択された波長の適合度値は、選択された波長スペクトルと全波長スペクトルとを比較することにより計算され、
前記選択された波長スペクトルは、測定装置における前記集積回路構造の前記所定のプロファイルのシミュレート回折スペクトルであり、且つ当該シミュレート回折スペクトルは前記選択された波長だけを用いて決定され、
前記全波長スペクトルは、前記測定装置における前記集積回路構造の前記所定のプロファイルのシミュレート回折スペクトルであり、且つ当該シミュレート回折スペクトルは、前記波長を選択するステップで前記回折スペクトルを取得した全ての波長を用いて決定される、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
波長の選択についての前記終了基準は、選択された波長の適合度値が予め設定された適合度値以上であるか否かをテストするステップを含み、前記選択された波長の適合度値は、選択された波長スペクトルと前記複数の回折スペクトルの一つとを比較することにより計算され、
前記選択された波長スペクトルは、光学測定シミュレータを利用したシミュレーションに基づいて生成された回折スペクトルのライブラリから選択された回折スペクトルであり、且つ、前記選択された波長だけを用いて決定された前記集積回路構造の前記所定のプロファイルのシミュレート回折スペクトルと最も一致する回折スペクトルである、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記波長を選択するステップは、前記対称２値行列の要素が１又は０であり、前記要素は、前記相関係数が相関閾値以上の場合に１と設定され、前記相関係数が前記相関閾値未満の場合に０と設定され、前記対称２値行列における１の数が最大の横列を選択し、且つ前記横列及び前記横列に対応する縦列の要素を０に設定し、前記横列に対応する波長を選択し、
前記繰り返し実行するステップは、前記対称２値行列の要素が全て０になるまで前記相関閾値を変えて前記波長を選択するステップを繰り返し実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
さらに、前記選択された波長、選択処理情報、及び構造識別情報を記録するステップを含み、前記選択処理情報は、前記選択基準及び前記終了基準を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
コンピュータ読取可能な記録媒体であって、
所定のプロファイルを備える集積回路構造の光学測定において使用する波長の選択を停止させる時点を決定するために使用される１以上の終了基準を決定し、
前記波長を選択する際に使用される１以上の選択基準を決定し、
波長を変化させつつ取得された複数の回折スペクトルから２つの回折スペクトルを選択して相関係数を計算することを、前記選択された２つの回折スペクトルの組み合わせを変えて複数回実行し、前記計算された相関係数に基づいて対称２値行列を生成し、前記対称２値行列及び波長選択アルゴリズムを用いて前記選択基準を満たす波長を選択し、
前記選択された波長が前記終了基準を満たすまで、前記選択基準を変えて前記波長を選択することを繰り返し実行し、
前記終了基準が満たされた際に選択されている波長を、光学測定において使用する波長として決定するように、
コンピュータが動作するよう指示することにより、前記所定のプロファイルを備える前記集積回路構造の光学測定で使用する波長を選択するためのコンピュータ実行可能なコード、
を保持する記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路（ＩＣ）の測定に関するものであり、さらに詳しくは光学測定法の計測、処理、及びシミュレーションのいずれか又は全てで用いられる波長の選択に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ構造の幾何学的形状の縮小化という方向性に伴い、構造の測定は、その構造サイズが縮小されるにつれて困難度を増している。しかしながら、格子や周期的構造の寸法を知ることは、その構造の寸法が許容範囲に収まっているか否か、また特定の加工工程が、例えばその構造の側壁をテーパしたり、垂直にしたり、Ｔトップにしたり、下部をカットしたり、若しくは土台を設けるか否かを決定するために重要である。
【０００３】
格子や周期構造のプロファイルのような、それらの特徴は、光学測定法を用いて決定することが可能である。従来の光学測定法では、一般に光学測定データは、光学測定装置のタイプ及び製品に依存した、ある波長に対応する測定ポイントの特有の数に対して取得される。従来の波長数で生成されたプロファイルとスペクトルの大規模なライブラリは、冗長なライブラリ生成時間及び膨大な検索時間をもたらす場合がある。しかし、測定装置で利用し得る波長測定値の全て、若しくは大部分を使用したからといって、必ずしも正確なデータが得られるものではない。いくつかの事例では、全ての波長測定データを使用したことで、しばしば誤ったライブラリの一致を与えることもある。
【発明の開示】
【０００４】
一つの典型的な実施態様では、集積回路の光学測定において使用するために、１以上の終了基準を決定し、１以上の選択基準を設定し、その選択基準に基づいて波長を選択することで、特定の波長を選択することができる。終了基準を満たすまで、選択ステップを１回以上繰り返して実行してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本出願は、ジャカダー（Jakatdar）等により、2000年11月28日に出願された同時継続出願である米国特許出願第09/727530号”格子プロファイルの実時間生成システム及び方法”、ニウ（Niu）等によって2001年8月6日に出願された同時継続出願である米国特許出願第09/923578号”回帰に基づいたライブラリ生成手順を通じた動的学習方法及びシステム”、同じくニウ等によって2001年7月16日に出願された同時継続出願である米国特許出願第09/907488号”周期格子回折スペクトルのライブラリ生成”、同じくニウ等によって2000年1月26日に出願された同時継続出願である米国特許出願第09/770997号”急速厳密結合波解析における内部層計算の捕捉”、に関連し、これらの出願は全て本出願の出願人によって所有され、且つ参照としてここに組み込まれる。
【０００６】
本発明の記述を容易にするために、偏光解析光学測定システムが概念及び原理を示すために使用される。同じ概念及び原理は、反射率測定システム等のような他のＩＣ光学測定システムにも同様に適用されることを理解されたい。同じように、回折スペクトル及びプロファイルライブラリも概念及び原理を示すためにしばしば使用されるが、本発明はプロファイルパラメータを有し、且つ測定信号に対応するデータ空間に対して同様に適用される。
【０００７】
図１は、集積回路の周期構造の回折信号を測定する光学測定法の使用を示した概念図である。光学測定システム４０は、ウェハー４７のターゲット構造５９へ光線４３を投射する、測定光線源４１を有する。測定光線４３は、ターゲット構造５９へ入射角θで投影される。回折光線４９は測定光線受光器５１で測定される。回折光線データ５７は、プロファイルアプリケーションサーバ５３へ伝送される。プロファイルアプリケーションサーバ５３は、測定回折光線データ５７と、ターゲット構造の臨界寸法（critical dimension）及び解像度の様々な組み合わせを表す計算回折光線データのライブラリとを比較する。一つの典型的な実施態様では、測定回折光線データ５７と最も一致するライブラリのインスタンスが選択される。選択されたライブラリインスタンスのプロファイルと関連する臨界寸法は、ターゲット構造５９の外形の横断プロファイル及び臨界寸法に対応する。光学測定システム４０は、反射率計、偏光計、若しくは他の光学測定装置を回折光線又は信号を測定するために利用してもよい。一つの光学測定システムが、ジャカダー等により2000年11月28日に出願された、同時継続出願である米国特許出願第09/727530号”格子プロファイルの実時間生成システム及び方法”に記載されており、本願に参照として組み込まれる。
【０００８】
本発明の記述を容易にするために、偏光計を用いたＩＣ構造の回折スペクトルのグラフ、例えばcos(Δ)やtan(Ψ)が利用される。偏光解析法及び偏光解析装置が代表的な実施態様において論じられるが、本発明の概念及び原理は反射率計等の装置やシステムにも適用可能であることを理解されたい。
【０００９】
図２は、ノイズによる高い再現性の波長及び低い再現性の波長を強調する、ウェハーの同じ位置での異なる回折測定値の平均偏差のグラフである。ウェハーの同じ位置での幾つかの回折測定値のグラフ６０は、所定の波長における回折信号の平均偏差の相対的な大きさに依存した幾つかのセクションに分割される。このウェハーのこの特定位置に対して、波長域320nm〜345nmを表すグラフのセクション６３は、相対的に大きな平均偏差を持つ。同様に、波長域780nm〜795nmを表すグラフのセクション７１もまた、相対的に大きな平均偏差を持つ。それぞれ、波長域345nm〜410nmを表すセクション６５及び波長域620nm〜780nmを表すセクション６９は、中程度の平均偏差を持つ。波長域410nm〜629nmを表すセクション６７は、最小の平均偏差を持つ。
【００１０】
高い平均偏差は、一般的に測定装置若しくは測定システムに関連する要因に起因し、ノイズとみなされる。そのため、同じ位置における測定信号について低い平均偏差となる波長域が、このウェハー、位置、及び測定系のセットアップに対して、これらの範囲における光学測定値が高い再現性を有することを示す。高い再現特性と平均偏差は、光学測定値及び処理における波長選択のパラメータとして、以下で使用される。
【００１１】
図３は、波長域全域に渡って高い相関、低い相関、及び相関のないグラフを示すＩＣ構造の回折スペクトルのコサイン(Δ)のグラフを示す。cos(Δ)のグラフ７１は、他の３個のグラフを解析し、比較するためのベースラインとして使用される。ウェハーのある位置での回折のグラフを表すグラフ７３は、グラフ７１と高い正の相関を示し、つまり、グラフ７３は、同じ波長でのグラフ７１の値と正比例して増加し、減少する。グラフ７５は、グラフ７１と高い負の相関を示し、つまり、グラフ７５は、同じ波長における値について、グラフ７１が減少する場合に反比例して増加し、グラフ７１が増加する場合に反比例して減少する。グラフ７７は、グラフ７１における変化に対する比例としては増加も減少もしない。グラフ７７は、グラフ７１、７３、及び７５の何れにも相関性を殆ど持たない。以下でさらに論じるように、ある構造に対する回折スペクトルが、特定の波長若しくは波長域で高い相関を有する場合、その相関を有する波長のセットにおける一つの波長を、回折スペクトルの変化を予想し、若しくは測定するために使用することが可能である。
【００１２】
図４は、光学測定における波長選択の代表的プロセスのフローチャートである。光学測定装置は、タイプや製品によって様々である。一般に光学測定装置は、多数の波長で回折スペクトルを測定する。しかし、上述したように、測定された回折スペクトルは、ある波長若しくは波長域でノイズを含むことがある。さらに上述したように、ある波長若しくは波長域で測定された回折は、反復的なデータを提供することがあり、そのデータ反復度は、波長間の回折信号の相関によって測定される。そのため、一つの代表的な実施態様では、終了基準及び選択基準を用いて特定の波長を選択することができる。
【００１３】
ステップ２４０では、波長の選択についての終了基準が決定される。例えば、終了基準は、回折スペクトルのライブラリから、測定された回折スペクトルと比較して最も一致する回折スペクトルの、許容可能か又は予め設定されたコスト関数値を含んでもよい。代わりとして、コスト関数値は、選択された波長スペクトルと全波長スペクトルとの比較によって導いてもよく、ここで選択された波長スペクトルは、その選択された波長のみを用いた所定の測定装置における構造の公称プロファイルのシミュレート回折スペクトルであり、全波長スペクトルは、同じ測定装置で一般的に使用される波長を用いた、その測定装置における構造の公称プロファイルのシミュレート回折スペクトルである。公称プロファイルはＩＣ構造の設計プロファイルに対応するものであり、一般的にシミュレーション若しくはライブラリ生成での使用するためのデータとして供給され得る。
【００１４】
コスト関数の比較は以下の式により示される。
【００１５】
ここで、V1及びV2をサイズnの２つのベクトルと仮定し、V2に関するV1のコスト関数は
【００１６】
【数１】
0004607581.tif 000002
【００１７】
である。
【００１８】
他の代表的な実施例では、終了基準は、測定回折スペクトルと、ライブラリにおける最も一致する回折スペクトルとの適合度（ＧＯＦ）であってもよい。回折スペクトルのライブラリでの測定回折スペクトルに対する最も一致するものの選択及びＧＯＦの使用の記述については、ジャカダー等により、2000年11月28日に出願された同時継続出願である米国特許出願第09/727530号”格子プロファイルの実時間生成システム及び方法”を参照すること。またその出願は参照としてここに組み込まれる。代わりの終了基準として、カイ２乗等といった他のカーブフィッティング手順を含んでもよい。
【００１９】
図４を参照して、ステップ２５０では、ＩＣ構造の光学測定回折スペクトルが取得される。光学測定スペクトルは、偏光計、反射率計等で測定された測定値から取得されるものでもよい。代わりとして、履歴データ若しくは光学測定のシミュレーションから測定回折スペクトルを取得してもよい。仮想プロファイルを利用した光学測定のシミュレーションの記述については、ニウ等によって2000年1月26日に出願された同時継続出願である米国特許出願第09/770997号”急速厳密結合波解析における内部層計算の捕捉”を参照のこと。また、その出願はここに参照として組み込まれる。
【００２０】
ステップ２６０では、波長の選択基準が設定される。例えば、選択基準は、同じ波長に対する回折信号の信号ノイズ比であってもよく、又はウェハーの同じ位置での測定値を用いた回折信号の平均絶対偏差の閾値であってもよい。他の選択基準は、相関係数閾値、共分散閾値、及び個々の閾値の様々な組み合わせを含み、以下で詳細に論じる。
【００２１】
ステップ２７０では、選択基準を満たす波長が選択される。例えば、選択基準に相関係数が含まれるなら、高い相関を有する波長のグループの１波長を選択してもよい。
【００２２】
ステップ２８０では、波長の選択についての終了基準がテストされる。終了基準を満たさない場合、ステップ２８５において、波長の選択基準が調整され、波長の選択が繰り返される。そうでなく、終了基準を満たす場合、ステップ２９０において、選択された波長、選択基準及び終了基準、製造工程、ウェハー、位置、そして測定装置の識別データがセーブされる。
【００２３】
例えば、測定されたスペクトルと、選択された波長を用いた最も一致するライブラリスペクトルとのＧＯＦ0.995を、終了基準として設定してもよい。計算されたＧＯＦが0.995以上、即ち終了基準を満たす場合、ステップ２９０におけるプロセスが実行される。代わりとして、測定装置についての全ての波長のセットを用いたライブラリで最も一致するスペクトルと、選択された波長のみを用いた同じライブラリで最も一致するスペクトルとの比較によるＧＯＦを、終了基準として用いてもよい。
【００２４】
波長選択基準の調整は、最適化手順を用いて実行してもよい。例えば、線形方程式や多項方程式といった数学的表現や、波長選択基準の関数として終了基準の関係を指定することを、最適化手順において選択基準の次の値を求めるために使用してもよい。
【００２５】
図５は、信号対ノイズ選択基準を利用した光学測定法における波長選択の代表的プロセスのフローチャートである。ステップ３５０において、波長選択についての終了基準が決定される。例えば、終了基準は、所定量以下のコスト関数値又は所定量以上となるＧＯＦを含んでもよい。
【００２６】
ステップ３６０では、ウェハーの同じ位置における光学測定値が取得される。ステップ３７０では、波長選択についてのノイズレベル基準が決定される。例えば、同じ位置の測定値に対する平均cos(Δ)に対して、同じ測定位置におけるcos(Δ)が、-0.006≦且つ+0.006≧の範囲内で変化する波長を選択してもよい。代わりとして、標準偏差１σ、２σ、若しくは３σより大きいノイズレベルの波長を除外してもよい。
【００２７】
ステップ３８０では、先のステップで取得されたウェハーの同じ位置からの光学測定値を用いた、ノイズレベル選択基準に基づいて波長が選択され、又は除外される。ステップ３９０では、終了基準がテストされ、そしてその終了基準を満たさない場合、ステップ４１０でノイズレベル基準が調整され、波長選択が繰り返される。そうでなければ、ステップ４００において選択された波長と関連するデータがセーブされる。図４で述べたプロセスと同様に、ノイズレベルの次の値は最適化手順を用いて導いてもよい。
【００２８】
図６は、相関係数を利用した光学測定における波長選択の代表的プロセスのフローチャートである。ステップ４３０では、波長選択についての終了基準が決定される。例えば、終了基準は、所定量以下のコスト関数値又は所定量以上となるＧＯＦを含んでもよい。
【００２９】
ステップ４４０では、測定された回折スペクトルの波長についての相関行列が生成される。例えば、偏光計のような光学測定装置が、５３個の測定点を持ち、各測定点は特定波長での回折測定値に対応する。相関行列は、相関係数の値から生成され、相関係数は以下の式から計算することができる。
【００３０】
【数２】
0004607581.tif 000003
【００３１】
【表１】
0004607581.tif 000004
【００３２】
【数３】
0004607581.tif 000005
【００３３】
図６を参照すると、ステップ４５０では、相関係数閾値を満たすか否かテストすることにより、相関行列Ｃに基づく対称２値行列Ｍが生成される。例えば、絶対値0.60の相関係数閾値が選ばれた場合、絶対値が0.60より大きい相関行列Ｃの全要素は1で置き換えられ、残りは0で置き換えられる。対称２値行列Ｍは、横列と同数の縦列を備え、その縦列、横列は波長に対応する。４波長m1、m2、m3及びm4を有する行列Ｍの例を使用すると、４波長の対称２値行列の例は以下の通りである。
【００３４】
【表２】
0004607581.tif 000006
【００３５】
同じ波長の縦列、横列が交差するところでは、測定点におけるスペクトルの相関係数はそれ自身に対して１となり、２値行列の値は１となることに留意されたい。
【００３６】
図６を参照すると、ステップ４６０では、他の波長の殆どの数をカバーする波長が選択され、この波長は対称２値行列Ｍにおいて、たいてい１となる横列である。上記の例では、m3の横列が殆ど１となっており、そのため、m3で表される波長が選択されることになる。さらにステップ４６０で、m3の横列とm3の縦列の値が0に設定される。その結果、行列Ｍは以下のようになる。
【００３７】
【表３】
0004607581.tif 000007
【００３８】
ステップ４７０では、対称２値行列が、全て0の値となっているか否か照会される。全て0の値となっていない場合、ステップ４６０が繰り返される。対称２値行列の値が全て0であるということは、所定の相関係数閾値に対して全ての波長の標本が選択されていることを意味する。対称２値行列の値が全て0となった場合、ステップ４８０では、波長選択の終了基準に対するテストが照会される。上述したように、終了基準は、選択された波長を用いて測定されたスペクトルと最も一致するものと、全波長域を用いて測定されたスペクトルの最も一致するものとのＧＯＦが0.995としてもよく、ここで最も一致するスペクトルはＩＣ構造について生成されたスペクトルのライブラリから取得される。終了基準を満たさない場合、相関係数閾値は調整され（ステップ４８５）、プロセスがステップ４５０の開始から繰り返される。そうでなければ、選択された波長と関連するデータが、ステップ４９０でセーブされる。波長選択基準の調整は、先に記述したような最適化手順を用いて実行してもよい。
【００３９】
図1６及び図１７は、測定点、λの範囲に対する、それぞれ測定された回折偏光解析の cos(Δ)及びtan(Ψ)信号を利用した相関係数のグラフである。測定点１〜５３は、300nm〜720nmにおける特定の波長に対応する。図１６を参照すると、cos(Δ)の相関係数の絶対値１６００では、２本のライン１６１０及び１６２０を示す。上側の水平ライン１６１０においては、１の相関係数閾値（完全な相関）が用いられる場合で、全ての波長が選択される。１より小さい相関係数閾値においては、全ての波長を担保するために必要とされる波長は少なくて済む。例えば、相関係数閾値0.90で、図１６のブラケット１６０２、つまり測定点１２〜１８と関連する波長、及びブラケット１６０４、つまり測定点３７〜４２に関連する波長は、他の波長によってカバーされ、そのためこれら波長のグループの標本ただ一つだけが選択される。同じ波長選択プロセスは、図１７のtan(Ψ)グラフの相関係数に対しても適用可能である。
【００４０】
図７は、光学測定法における波長選択のための構造パラメータ変化に対する波長の感度を利用した代表的プロセスのフローチャートである。波長の感度は、構造プロファイルの変化に対応する波長での回折スペクトルの変化の尺度である。感度を測定する一つの方法は、波長の共分散である。ここで、共分散は、互いに関して変化する２つの波長の傾向についての統計的尺度である。
【００４１】
先の実施態様と同様に、ステップ５３０では、波長選択についての終了基準が決定される。例えば、終了基準は、図４で論じた、所定量以下のコスト関数値又は所定量以上となるＧＯＦを含んでもよい。
【００４２】
ステップ５４０では、構造パラメータの変化に対する波長の感度の尺度が計算される。ステップ５５０では、波長選択についての感度閾値が決定される。ステップ５６０では、感度閾値に基づき、波長が選択される。先の実施態様と同様に、ステップ５８０では、終了基準がテストされる。ステップ５８５では、終了基準を満たさない場合、感度閾値が調整され、波長選択が繰り返される。そうでなければ、ステップ５９０で、選択された波長及び関連するデータがセーブされる。波長選択基準の調整は、先に述べた最適化手順を用いて実行してもよい。
【００４３】
図８は、光学測定法における波長選択のための共分散を利用した代表的プロセスのフローチャートである。共分散は、標準偏差と相関係数の積に等しく、以下の式で表わされる。
【００４４】
【数４】
0004607581.tif 000008
【００４５】
ここでCov(i,j)は波長iとjの回折スペクトルの共分散、m(i)は波長iの回折スペクトルの平均、m(j)は波長jの回折スペクトルの平均、x(1,j)は、jに関連する測定点１での回折スペクトル測定値等であり、nは測定点の数である。波長i及びjに対する回折スペクトルが共に増加する傾向の場合、Cov(i,j) ＞ 0となる。波長jに対する回折スペクトルが増加する傾向のときに、波長iに対する回折スペクトルが減少する傾向にある場合、Cov(i,j) ＜ 0となる。波長i及びjに対する回折スペクトルが独立な場合、Cov(i,j) ≒ 0となる。構造パラメータの成分についての変化が測定された回折スペクトルに反映されるため、共分散の絶対値が大きい波長が通常選択される。
【００４６】
図８を参照すると、先の実施態様と同様に、ステップ７００では、波長選択についての終了基準が決定される。例えば、終了基準は、所定量以下のコスト関数値又は所定量以上となるＧＯＦを含んでもよい。
【００４７】
ステップ７２０では、波長回折スペクトルの共分散が計算される。ステップ７３０では、波長選択についての共分散閾値が決定される。ステップ７４０では、共分散閾値に基づいて、波長が選択される。先の実施態様と同様に、ステップ７５０では、終了基準がテストされる。ステップ７６０では、終了基準を満たさない場合、感度閾値が調整され、波長選択が繰り返される。そうでなければ、ステップ７７０で、選択された波長及び関連するデータがセーブされる。波長選択基準の調整は、先に述べた最適化手順を用いて実行してもよい。
【００４８】
図１８及び図１９は、それぞれ、ウェハーの異なる位置における偏光解析のcos(Δ)測定値及びtan(Ψ)測定値の共分散のグラフであり、波長間の共分散を示す。図１８におけるグラフ１７００は、共分散値に依存したセクションに分割されている。セクション１７１０及び１７３０は、かなりの共分散を示すのに対し、セクション１７２０及び１７４０は、ほとんど共分散を示さない。設定された共分散閾値の値に依存して、異なる波長を表すグラフの異なるセクションが選択される。図１９は、図１８と同じ手法で解析できる。
【００４９】
図２０は、選択された波長を用いた測定スペクトルの最も一致するグラフに対する、測定装置ベンダーによって提供された全波長スペクトルを用いた最も一致するグラフである。グラフ１９００は、ライブラリからの２つの最も一致するスペクトルと、測定されたスペクトル１９１０を含む。グラフ１９２０は、波長選択プロセスの終了基準がＧＯＦ0.95で設定された場合の最も一致するスペクトルのグラフである。グラフ１９３０は、波長選択プロセスの終了基準がＧＯＦ0.99で設定された場合の最も一致するスペクトルのグラフである。ＧＯＦ0.99に対してＧＯＦ0.95では、より少ない波長だけが選択される（図示せず）。一般的に、ＧＯＦが高いほど、同じ選択基準を用いて選択される波長の数は増大する。アプリケーションの要求に応じて、特にＩＣ構造の変動や製造工程がまだ開発段階にある場合、より低いＧＯＦが選択される。しかし、安定した製造工程や製品への使用に対しては、より高いＧＯＦがアプリケーションによって要求され、指定される。
【００５０】
図９は、１以上の選択技術を利用した光学測定における波長選択の代表的プロセスのフローチャートである。先の実施態様と同様に、ステップ８００では、波長選択についての終了基準が決定される。ステップ８１０では、アプリケーションで用いられる波長選択手順の数に依存して、各手順についての波長選択基準が設定される。
【００５１】
波長選択手順８２０、８３０、８４０、及び８５０のいずれか、又は全てが、並列若しくは連続して動かされ、その動作順はユーザの自由である。ノイズ基準（ステップ８２０）、相関基準（ステップ８３０）、感度基準（ステップ８４０）、及びアプリケーションに対して指定された他の基準（ステップ８５０）のいずれか、又は全てを用いて、波長選択を行うようにしてもよい。
【００５２】
ステップ８６０では、１以上の基準に基づいて最後の波長選択が行われる。ステップ８７０では、終了基準がテストされる。ステップ８８０では、終了基準を満たさない場合、１以上の選択基準が調整され、波長選択が繰り返される。そうでなければ、ステップ８９０で、選択された波長及び関連するデータがセーブされる。先に述べたように、波長選択基準の調整は、最適化手順を用いて実行してもよい。
【００５３】
一つの代表的な実施態様では、ノイズ基準を満たす波長が、さらなる処理のために選択される。選択された波長を取り扱うために、相関を有する波長のグループの標本として、若しくは相関のない波長として、さらにある波長が選択される。さらに残りの波長を取り扱うために、感度閾値を満たすこれらの波長が選択される。選択された波長は、構造の臨界寸法（ＣＤ）を求める回帰処理の実行中に使用してもよい。他のアプリケーションでは、選択された波長はシミュレート回折信号及び関連するプロファイルデータのライブラリを生成するために使用される。
【００５４】
図１０は、本発明の代表的な実施態様において、構造プロファイルデータを決定するために、波長を選択し、選択された波長を利用する代表的プロセスのフローチャートである。ステップ９２０では、光学測定及び処理のための波長が選択される。ステップ９３０では、選択された波長及び関連データが保存される。一つの実施態様において、ステップ９４０では、ＩＣ構造の回折スペクトル測定値が取得される。ステップ９４５では、ステップ９２０で選択された波長を用い、測定された構造のＣＤが回帰的アプローチを使用して求められる。回帰手法の詳細な説明については、ニウ（Niu）等によって2001年8月6日に出願された同時継続出願である米国特許出願第09/923578号”回帰に基づいたライブラリ生成手順を通じた動的学習方法及びシステム”を参照のこと。またこの出願は参照としてここに組み込まれる。
【００５５】
代わりの実施態様では、ステップ９７０で、先に選択された波長のみを用いて、シミュレート回折スペクトル及び関連するプロファイルデータのライブラリが生成される。ステップ９７５では、回折スペクトルの測定値が取得される。ステップ９８０では、測定された各回折スペクトルに対して、選択された波長スペクトルライブラリから最も一致するスペクトルが選択される。
【００５６】
図１１は、代表的実施態様における波長選択器の概念図である。光学測定システム１１１０は、測定値１１１４を波長選択器１１２４内へ伝送し、若しくは光学測定回折スペクトル源１１１２は、記録媒体内に予め記録された光学測定値１１１６を波長選択器１１２４へ伝送する。波長選択器１１２４は、入力装置１１１８から、選択基準のタイプ、選択基準の使用順、及び終了基準を指定する、選択基準入力１１２０を受信する。１以上の選択基準及び終了基準を用いて、波長選択器１１２４は波長を選択し、これら選択された波長及び関連する識別データ１１２６を選択波長データ記憶１１２８に保存する。
【００５７】
図１２は、代表的実施態様における波長抽出器及び測定プロファイル推定器の概念図である。スタンドアロン、若しくは集積化されたＩＣ測定システムである、光学測定システム１２１０は、回折スペクトル測定値１２１２を波長抽出器１２２０へ伝送する。測定装置、ウェハー、選択基準及び終了基準の識別に関する入力装置１２１４からの情報を用いて、波長抽出器１２２０は、データ記憶１２５０に保存されている選択された波長にアクセスする。選択された波長１２１６は、その選択された波長についての回折スペクトルデータを抽出するためだけに波長抽出器１２２０で使用され、これらのデータ１２１４を測定プロファイル推定器１２４０へ伝送する。測定プロファイル推定器１２４０は、膜厚１２７０、ＣＤ１２８０，及び測定されたＩＣ構造のプロファイル１２９０を求めるために、回帰若しくは等価な技術を使用する。
【００５８】
図１３は、代表的実施態様における選択された波長を利用したシミュレートスペクトル及びプロファイルのライブラリの生成及び使用の概念図である。光学測定シミュレータ１３０５は、入力装置１３０３を通じて指定された入力シミュレーションパラメータ１３０７と、選択波長データ記憶１３２１からアプリケーションに対して指定する、先に選択された波長１３１１とを使用する。光学測定シミュレータ１３０５は、プロファイルパラメータ及び関連するプロファイルデータの範囲についてシミュレート回折スペクトルのライブラリ１３２３を生成する。回折スペクトルのシミュレーション及びライブラリ生成の記述については、ニウ等によって2001年7月16日に出願された、同時継続出願である米国特許出願第09/907488号”周期格子回折スペクトルのライブラリ生成”を参照のこと。またこの出願は参照としてここに組み込まれる。
【００５９】
スタンドアロン、若しくは集積化されたＩＣ測定システムである、光学測定システム１３４１は、回折スペクトル測定値１３４３を波長抽出器１３４５へ伝送する。入力装置１３３０を通じて指定される、測定装置、ウェハー位置の識別情報、選択基準及び終了基準を用いて、波長抽出器１３４５は、データ記憶１３２１に保存されている選択された波長１３１１にアクセスする。選択された波長１３１１は、その選択された波長１３１１に対応する回折スペクトルデータ１３４７を抽出するためだけに波長抽出器１３４５で使用される。波長抽出器１３４５は、抽出された回折スペクトルデータ１３４７をプロファイルアプリケーションサーバ１３４９へ伝送する。プロファイルアプリケーションサーバ１３４９は、ライブラリ１３２３から最も一致するスペクトル１３３３を選択し、膜厚１３６１、ＣＤ１３６３，及び構造のプロファイル１３６５のいずれか又は全てを出力として生成する。
【００６０】
図１４は、代表的実施態様における波長選択のための１以上のアルゴリズムを呼び起こす波長選択器の概念図である。波長選択器１４００は、波長を選択するための１以上のアルゴリズム、即ち、集合被覆を用いた特徴選択１４１０、固有共分散分析１４２０、特異値分解１４３０、及びその他いくつかの特徴選択アルゴリズム１４４０、を用いてもよい。
【００６１】
図１５は、代表的実施態様における選択された波長データの保存レイアウト図である。選択された波長に対するデータ記憶１５００は、製造工程、ウェハー位置、及び測定装置の識別情報１５１０を含むように形式を定められている。終了基準１５２０及び１５５０は、コスト関数値又はＧＯＦであってもよい。例において、0.95のＧＯＦ（１５２０）に対するデータ及び0.99のＧＯＦに対するデータ（１５５０）が示される。ＧＯＦといった各終了基準に対して、１以上の選択基準１５３０、１５６０を指定してもよい。終了基準及び選択基準の各組み合わせに対して、波長の組１５４０、１５７０が選択される。
【００６２】
ＩＣの光学測定、処理、及びシミュレーションのいずれか又は全てにおいて使用される波長の数の削減は、いくつかの利点を与え得る。波長の削減は、ライブラリ生成の時間について指数関数的な削減をもたらすことが可能である。さらに、もっとも一致するものを見つけるための検索時間を同様に削減することが可能である。時間の同様な削減は、ライブラリが内挿若しくは外挿において使用される場合にも実現可能である。加えて、ＩＣ構造のＣＤや他のプロファイルデータを決定するための回帰分析において必要とされる時間も、削減可能である。
【００６３】
特に、ここに記載されている本発明の機能的実装は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、及び他の利用可能な機能部品の何れか又は全て、若しくはビルディング・ブロックによって同等に実施可能であるように考慮されている。上記教示に鑑みて、他の変更及び実施態様も可能であり、従って、本発明の範囲は、この詳細な説明によって制限されるのではなく、付属の請求項によって制限されるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】集積回路の周期構造の回折スペクトルを測定する光学測定法の使用を示した概念図である。
【図２】ノイズによる、高い再現性の波長及び低い再現性の波長を強調する、ウェハーの同じ位置での異なる測定値の平均偏差のグラフである。
【図３】波長域に渡って高い相関、低い相関、及び相関のないグラフを示すＩＣ構造の回折スペクトルのコサイン(Δ)グラフを示す図である。
【図４】光学測定における波長選択の代表的プロセスのフローチャートである。
【図５】信号対ノイズ選択基準を利用した光学測定における波長選択の代表的プロセスのフローチャートである。
【図６】相関係数を利用した光学測定における波長選択の代表的プロセスのフローチャートである。
【図７】光学測定における波長選択のための構造パラメータ変化に対する波長の感度を利用した代表的プロセスのフローチャートである。
【図８】光学測定における波長選択のための共分散を利用した代表的プロセスのフローチャートである。
【図９】１以上の選択技術を利用した光学測定における波長選択の代表的プロセスのフローチャートである。
【図１０】波長を選択し、構造プロファイルデータを決定するために選択された波長を利用する代表的プロセスのフローチャートである。
【図１１】代表的実施態様における波長選択器の概念図である。
【図１２】代表的実施態様における波長抽出器及び測定プロファイル推定器の概念図である。
【図１３】代表的実施態様における選択された波長を利用したシミュレートスペクトル及びプロファイルのライブラリの生成及び使用の概念図である。
【図１４】代表的実施態様における波長選択のための１以上のアルゴリズムを呼び起こす波長選択器の概念図である。
【図１５】代表的実施態様における選択された波長データの保存レイアウト図である。
【図１６】波長間の相関を示す、ウェハーの異なる位置における偏光解析のcos(Δ)測定値の相関係数のグラフである。
【図１７】波長間の相関を示す、ウェハーの異なる位置における偏光解析のtan(Ψ)測定値の相関係数のグラフである。
【図１８】波長間の共分散を示す、ウェハーの異なる位置における偏光解析のcos(Δ)測定値の共分散のグラフである。
【図１９】波長間の共分散を示す、ウェハーの異なる位置における偏光解析のtan(Ψ)測定値の共分散のグラフである。
【図２０】選択された波長を用いた測定スペクトルの最も一致するグラフに対する、測定装置ベンダーによって提供された全波長スペクトルを用いた最も一致するグラフを示す図である。
【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】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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