(57)【要約】      （修正有）【課題】パターンの凹部の厚さの計測に有利な技術を提供する。【解決手段】残膜厚を算出するときに用いる光の入射条件を決定する方法は、残膜厚ＲＬＴとパターンの厚みとの計測感度の差が大きな第１偏光状態の反射光を生成する光の複数の第１入射条件と、残膜厚ＲＬＴの計測感度が良い第２偏光状態の反射光を生成する光の複数の第２入射条件とを組み合わせた複数の組み合わせのそれぞれについて、得られた反射光の強度を独立変数とし、前記情報を用いて得られた前記凹部の厚さを従属変数とする回帰式を作成し、作成された複数の回帰式のうち回帰誤差が許容条件を満たす回帰式に対応する第１入射条件を前記第１偏光状態の反射光を生成する入射条件として、該回帰式に対応する第２入射条件を前記第２偏光状態の反射光を生成する入射条件として、それぞれ決定する。【選択図】図１
2013104751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンに光を斜入射させて前記パターンから得られた反射光の強度を計測器により計測した計測結果と、前記反射光の強度と前記パターンの形状との関係を示す情報とを用いて前記パターンの凹部の厚さを求めるのに用いる前記光の入射条件を決定する方法であって、
前記パターンからの第１偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹部の厚さに対する前記計測器の計測精度を第１精度とし、前記第１偏光状態の反射光を用いて計測された前記パターンの凸部の厚さと前記凹部の厚さとの差に相当する差分厚さに対する前記計測器の計測精度を第２精度とし、前記パターンからの第２偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹部の厚さに対する前記計測器の計測精度を第３精度とし、前記第２偏光状態の反射光を用いて計測された前記差分厚さに対する前記計測器の計測精度を第４精度として、前記第２精度、前記第１精度、前記第３精度の順で計測精度が良くなり、かつ、前記第１精度と前記第２精度との差は前記第３精度と前記第４精度との差より大きいように前記第１偏光状態と前記第２偏光状態とを設定し、
前記第１偏光状態の反射光を生成するための前記入射条件としての複数の第１入射条件のうちの１つと前記第２偏光状態の反射光を生成するための前記入射条件としての複数の第２入射条件のうちの１つとを組み合わせた複数の組み合わせのそれぞれについて、得られた反射光の強度を独立変数とし、前記情報を用いて得られた前記凹部の厚さを従属変数とする回帰式を作成し、作成された複数の回帰式のうち回帰誤差が許容条件を満たす回帰式に対応する第１入射条件を前記第１偏光状態の反射光を生成する入射条件として、該回帰式に対応する第２入射条件を前記第２偏光状態の反射光を生成する入射条件として、それぞれ決定する、ことを特徴とする決定方法。
【請求項２】
前記独立変数としての反射光の強度は、前記計測器の誤差に基づくシミュレーションにより得る、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記情報を含むデータベースを生成する方法であって、
請求項１又は請求項２に記載の方法によって決定された第１入射条件及び第２入射条件を前記情報と関連付けて前記データベースに格納する、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の方法によって第１入射条件および第２入射条件を決定して、パターンの凹部の厚さを計測する方法であって、
決定された前記第１入射条件における前記第１偏光状態の反射光の強度を計測する第１工程と、
決定された前記第２入射条件における前記第２偏光状態の反射光の強度を計測する第２工程と、
前記第１工程および前記第２工程の計測結果と前記情報とに基づいて前記凹部の厚さを求める第３工程と、
を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
前記パターンは、インプリントにより基板の上に形成されたレジストのパターンであり、
前記第１工程ないし前記第３工程は、前記基板の上の複数の箇所について行われる、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
基板の上にレジストのパターンを形成するインプリント装置であって、
前記レジストを成形するための型と前記レジストとを接触させる駆動部と、
前記レジストを基板に供給する供給部と、
請求項５に記載の方法によって求められた前記複数の箇所での前記凹部の厚さのばらつきが減少するように、前記駆動部および前記供給部の少なくとも一方の動作を制御する制御部と、
を備える、ことを特徴とするインプリント装置。
【請求項７】
請求項６に記載のインプリント装置を用いてパタ−ンを基板に形成する工程と、
前記工程で前記パタ−ンを形成された基板を加工する工程と、
を含む、ことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射条件の決定方法、データベースの作成方法、パターンの凹部の厚さの計測方法、インプリント装置及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インプリント技術は、真空プロセスなど大がかりな装置を要さずに低コストでの大量生産が可能である。そのため、次世代半導体プロセスにおいて、従来の光リソグラフィに替わって二次元微細パターンを高精度に形成する技術としての適用が期待されている。経済産業省が策定した技術戦略ロードマップによると、インプリント技術を半導体プロセスに適用する目標年として、２０１３年（３２ｎｍテクノロジーノード）が掲げられている。インプリント技術の半導体プロセスへの適用は、次世代半導体業界における具体的な産業ニーズの一つとして位置づけられている。
【０００３】
一般に、インプリント技術により形成されたレジストのパターンは、その凹部に数１０ｎｍ程度の厚さのレジストの薄膜が極薄残膜として残る。そのため、半導体プロセスにおいては、この残膜を除去する工程が必要とされる。この残膜がばらつくと、エッチングによる残膜除去の後のレジストパターンの寸法がばらつくことになる。すると、残膜除去後のレジストパターンは半導体デバイス仕掛品に対してエッチングマスクとして機能するため、半導体デバイスの特性がばらつき、不良原因となることが問題視されている。このような問題を解決し、高信頼性をもってインプリント技術を半導体プロセスへ適用するためには、インプリントの際に生じる数１０ｎｍ程度の残膜厚を高精度に制御する技術の確立が必要である。そのためには、レジストの残膜厚の高精度な計測が不可欠である。特許文献１には、残膜厚やパターン寸法を計測することが記載されているが、残膜厚の具体的な計測方法は開示されていない。半導体製造においては、酸化膜や窒化膜や金属膜を半導体デバイス構造として使用しており、その膜厚を計測する方法も多数存在するが、特にエリプソメトリを用いた計測方法が広く使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０３０１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エリプソメトリ法を用いた凹凸パターンの断面形状計測を、インプリントで形成された残膜厚の計測に適用した場合に、凹凸パターンの高さとレジストの残膜厚とを分離して計測することが困難であるという問題が発生する。具体的に、図４を用いて問題点を説明する。図４Ａは、インプリントプロセスで形成された凹凸パターンを示す図である。図４Ｂ、図４Ｃは、そのうちのレジスト部分のみを抜き出した図である。レジスト部分のトータルの高さｈは同じであるとき、残膜厚（Residual Layer Thickness：RLT）が図４Ｂから図４Ｃに変化したとすると、パターンの高さ（Height：HT）もそれに応じて変化する。レジスト部分のうちのパターン部分と残膜部分とはともに同一レジスト樹脂である。そのため、それらの光学定数（屈折率ｎ、吸収係数ｋ）は同一であり、図４Ｂと図４Ｃのレジストパターンをエリプソメトリ法で計測した出力（分光特性）は大きな差異がないと想定される。従って、当該分光特性の結果から、残膜厚が変化したのか、パターン高さが変化したのかの区別が困難であることになる。
【０００６】
パターンの断面形状のうち、残膜厚（RLT）とパターン高さ（HT）とを様々に変化させて、ベクトル回折モデルの光学シミュレータ（例えばRCWA）でシミュレーションした結果を用いてさらに説明する。図５Ａは計測条件が０度偏光の場合のRLTとHTとを様々に変えた場合の分光特性の結果である。図５Ｂは強度のノミナル値からの差分と波長との関係を示しており、HTによる変化とRLTによる変化とが混在している。波長領域が０．５μｍから高い波長領域の領域Aで示される領域では、同じ分光特性の出力（強度差）を示すRLTとHTとの組み合わせが複数ある。図５Ｃは、図５Ｂから横軸をRLTとし、HTをパラメータとした場合の模式図である。図５Ｂ、図５Ｃの例では、RLTとHTとの組み合わせが、（RLT1、HT1）、（RLT2、HT2）、（RLT3、HT3）の場合、領域Ａにおいて同一の強度差を示す。したがって、分光特性の出力からRLTを特定することができない。特許文献１には、残膜厚の具体的な計測方法は開示されておらず、また、パターン高さとレジスト残膜厚とが分離できない問題点も指摘されていない。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、インプリントにより形成されたパターンの凹部の厚さの計測に有利な技術を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、パターンに光を斜入射させて前記パターンから得られた反射光の強度を計測器により計測した計測結果と、前記反射光の強度と前記パターンの形状との関係を示す情報とを用いて前記パターンの凹部の厚さを求めるのに用いる前記光の入射条件を決定する方法であって、前記パターンからの第１偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹部の厚さに対する前記計測器の計測精度を第１精度とし、前記第１偏光状態の反射光を用いて計測された前記パターンの凸部の厚さと前記凹部の厚さとの差に相当する差分厚さに対する前記計測器の計測精度を第２精度とし、前記パターンからの第２偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹部の厚さに対する前記計測器の計測精度を第３精度とし、前記第２偏光状態の反射光を用いて計測された前記差分厚さに対する前記計測器の計測精度を第４精度として、前記第２精度、前記第１精度、前記第３精度の順で計測精度が良くなり、かつ、前記第１精度と前記第２精度との差は前記第３精度と前記第４精度との差より大きいように前記第１偏光状態と前記第２偏光状態とを設定し、前記第１偏光状態の反射光を生成するための前記入射条件としての複数の第１入射条件のうちの１つと前記前記第２偏光状態の反射光を生成するための前記入射条件としての複数の第２入射条件のうちの１つとを組み合わせた複数の組み合わせのそれぞれについて、得られた反射光の強度を独立変数とし、前記情報を用いて得られた前記凹部の厚さを従属変数とする回帰式を作成し、作成された複数の回帰式のうち回帰誤差が許容条件を満たす回帰式に対応する第１入射条件を前記第１偏光状態の反射光を生成する入射条件として、該回帰式に対応する第２入射条件を前記第２偏光状態の反射光を生成する入射条件として、それぞれ決定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、インプリントにより形成されたパターンの凹部の厚さの計測に有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の計測方法を示すフローチャート
【図２】インプリント装置の構成図
【図３】インプリント装置の制御ブロック図
【図４】インプリント装置により形成される凹凸パターンの断面形状を示す図
【図５】０度偏光の反射光による分光特性を示す図
【図６】計測器の光学系を示した図
【図７】凹凸パターンの断面形状の計測方法を示す図
【図８】RLT及びHTの精度を示す図
【図９】４５度偏光の反射光による分光特性を示す図
【図１０】残膜厚の計測方法を示す図
【図１１】第３実施形態のショットレイアウトを示す図
【図１２】第３実施形態を示すフローチャート
【図１３】第６実施形態を示すフローチャート
【図１４】回帰式の作成方法を示す図
【図１５Ａ】ノイズを加えたときのRLTの予測計測精度を表す図である。
【図１５Ｂ】ノイズを加えたときのRLTの予測計測精度を表す図である。
【図１５Ｃ】ノイズを加えたときのRLTの予測計測精度を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〔第１実施形態〕
第１実施形態の計測方法について説明する。図２は、インプリント装置の構成の一例を示す図で、図３は、インプリント装置の制御ブロックの一例を示す図である。図２及び図３において、基板（ウエハ）１は、ウエハチャック２により保持されている。微動ステージ３は、ウエハ１のｚ軸回りの回転を補正し、ウエハ１のｚ位置を調整し、ウエハ１の傾きを補正する機能を有し、ＸＹステージ４上に配置されている。微動ステージ３とＸＹステージ４とを合せて、ウエハステージと総称する。ＸＹステージ４はベース定盤５に載置され、微動ステージ３上のｘ方向及びｙ方向には、微動ステージ３の位置を計測するためにレーザ干渉計からの光を反射する不図示の参照ミラーが取り付けられている。
【００１２】
ウエハ１に転写される凹凸のパターンがその表面に形成され、ウエハ１の上に供給された光硬化樹脂（レジスト）を成形する型（モールド）１０は、図示しない機械的保持機構によって、モールドチャック１１に固定される。モールドチャック１１は同じく図示しない機械的保持機構によって、モールドチャックステージ１２に載置される。モールドチャック１１、図示しない機械的保持機構及びモールドチャックステージ１２は、型（モールド１０）を支持する支持体を構成している。モールドチャックステージ１２にはモールド１０（モールドチャック１１）のｚ軸回りの回転補正及びモールド１０の傾きを補正する機能を有する。また、モールドチャックステージ１２は、モールド１０のｘ及びｙ方向の位置を計測するためにレーザ干渉計からの光を反射する不図示のミラー反射面を有する。モールドチャック１１及びモールドチャックステージ１２は、ＵＶ光源１６からコリメータレンズを通して照射されるＵＶ光をモールド１０へと通過させる、図示しない開口をそれぞれ有する。ガイドバープレート１３は、その一端がモールドチャックステージ１２に固定され、天板９を貫通するガイドバー１４の他端を固定する。モールド昇降用リニアアクチュエータ１５は、エアシリンダまたはリニアモータからなり、ガイドバー１４をｚ方向に駆動し、モールドチャック１１に保持されたモールド１０をウエハ１に押し付けたり、引き離したりする。天板９に支柱１９により懸架されたアライメント棚１８には、ガイドバー１４が貫通している。
【００１３】
ダイバイダイアライメント用のＴＴＭ（スルー・ザ・モールド）アライメントスコープ２０は、ウエハ１とモールド１０とに設けられたアライメントマークを観察するための光学系と撮像系を有する。ＴＴＭアライメントスコープ２０により、ウエハ１とモールド１０のｘ及びｙ方向の位置ずれが計測される。また、アライメント棚１８には、例えば斜入射像ずれ方式を用いて、ウエハチャック２上のウエハ１の高さ（平坦度）を計測するための不図示の高さ計測器が配置されている。ディスペンサヘッド（供給部）３０は、ウエハ１の表面に液状の光硬化樹脂（レジスト）を滴下する樹脂滴下ノズルを備えている。ＣＰＵ（制御部）４０は、以上のアクチュエータやセンサ類を統括して、インプリント装置１００に所定の動作をさせる。インプリント装置１００は、メモリ５０を含む。インプリント装置は、通信部５００を介して、計測器３００、制御装置４００と接続される。制御装置４００は、インプリント装置１００および計測器３００とは通信部５００を介して接続され、半導体プロセス全体を制御し、計測器３００からの残膜厚の情報をインプリント装置１００へフィードバック制御する。フィードバック制御の方法については後述の実施形態で説明する。
【００１４】
計測器３００は、ウエハ１に形成されたレジストの凹凸パターンの凹部の厚さ（残膜厚：RLT）と、凸部の厚さと凹部の厚さとの差分厚さ（パターンの高さ：HT）を計測する。計測器３００は、エリプソメトリ法を用いた断面形状を計測する装置で、光を用いてＣＤ（Critical Dimension）、すなわち凹凸パターンの線幅を計測する装置として計測機器メーカから市販されている。計測器３００によりＣＤの計測に限らず残膜厚（RLT）や凹凸パターンの高さ（HT）や側壁角度（Side wall angle）等の計測が可能である。本実施形態では、計測器３００を用いて、ウエハ１に形成されたレジストの凹凸パターンを検査して、RLT及びHTを計測する。計測器３００について図６、図７を用いて説明する。図６に、エリプソメトリ法を用いた凹凸パターンの断面形状を計測する計測器３００の光学系の一例を示す。エリプソメトリ法には、複数の波長の光を含むブロードバンド光を一定の入射角をもって斜入射させたときの反射光の波長を分光して検出する方法と単一波長の光を複数の入射角をもって斜入射させたときの反射光の波長を分光して検出する方法とがある。本実施形態では、前者の方法を使用するが、後者の方法を使用することもできる。このような反射光の波長を分光して検出する方法を分光エリプソメトリ法という。光源４１から出射された光４ａは、回転可能なポラライザ４２を通過することにより、偏光面（Ｓ偏光、Ｐ偏光）が調整されるとともに位相が揃えられ、凹凸パターン４３に入射する。凹凸パターン４３で反射された光４ｂは、その波長に応じて分光光学系４４によって空間的に波長分離される。その分離光４ｃは、アレー状に光電素子が配列した光検出器４５により波長ごとのＳ偏光及びＰ偏光の強度比や位相差が検出され、それらの情報は計算機４６へと送られる。計算機４６において光検出器４５からの情報と後述するライブラリ情報とが比較されて凹凸パターン４３の断面形状が算出され、その算出結果が計測対象物としての凹凸パターン４３の断面形状として計算機４６より出力される。分光エリプソメトリ法ではレジスト膜厚やレジストパターン形状が異なっても、入射光の入射条件（入射角度・入射光の波長等）によっては同じ強度比・位相差状態となってしまう場合がある。そのため、複数の入射条件（複数の入射角度による照射、又は、複数の波長の入射光での照射）における反射光の変化を検出することにより、計測精度を向上させることも行われる。
【００１５】
次に、図７を用いて、計測対象物としての凹凸パターン４３の断面形状の計測方法を説明する。まず計測前の準備段階として、想定される凹凸パターン４３の断面形状をベクトル回折モデルの光学シミュレータを使用して計算機４６上で定義する。ベクトル回折モデルは、例えばＲＣＷＡ（Rigorous Coupled Wave Analysis）であり、周期性のある構造中での電場をフーリエ変換で表し、固有値方程式を解くモデルである。計算機４６は、次に定義された各断面形状からの反射光の状態をシミュレーション計算により求めてその状態のデータの集合をデータベース（ライブラリ）として格納しておく。すなわち、計算機４６は、工程１で、凹凸パターン４３を構成する物質の光学定数（屈折率ｎ、吸収係数ｋ、各物質の厚さｄ）を取得し、工程２で、入射条件（波長λ又は入射角度θ）を変えて光束を凹凸パターン４３に入射させる。次に、計算機４６は、工程３で凹凸パターン４３の様々な断面形状を想定し、工程４で、凹凸パターン４３に入射光が入射した場合に反射光から得られる情報（強度比の変化や位相差の変化）を計算により求める。計算機４６は、各種定義された異なる断面形状に対してこの一連の計算を行い、得られた計算結果とそれに対応する断面形状とを関連付けてライブラリとして格納しておく。ここでライブラリとは、光学定数と様々な断面形状の凹凸パターンとに基づくシミュレーション計算によって得られた光束状態が、その光束状態に対応する凹凸パターン４３の断面形状や光学定数に関連付けられたデータ又はデータベースのことをいう。この保存されるライブラリは、波長又は入射角の変化に対する反射光の強度の変動と凹凸パターン４３との形状との関係を示す、シミュレーションによって算出された情報である。
【００１６】
工程１において用いられる凹凸パターンの光学定数は、入射条件のパラメータとして入射角θ又は入射光の波長λのいずれを用いるかによって必要とされる内容が異なる。単一波長を用いて入射角θを変化させ、入射角θごとに得られる反射光を用いて計測を行う場合は、計測に用いる単一波長に対する光学定数を計算機４６に入力する。一方、入射角θを固定して入射光の波長λを変化させ、波長λごとに得られる反射光に対して計測を行う場合は、計測に用いる波長ごとの光学定数を計算機４６に入力する必要がある。次に、工程５で、計測器３００を用いて、計測対象物としての凹凸パターン４３に実際に入射光４ａを入射させ、工程６で、得られる反射光４ｂの情報（強度比の変化、位相差の変化）を光検出器４５により検出する。工程７で、計算機４６は、保存装置に保存されたライブラリの光束情報とこの検出値より得られた実際の反射光４ｂの情報とを比較して、ライブラリの中から実際の反射光４ｂの情報と一致する光束情報を抽出する。工程８で、計算機４６は、計算機４６上で定義された断面形状のうち、その光束情報に関連付けられた凹凸パターン４３の断面形状を、実際の凹凸パターン４３の断面形状と決定する。本実施形態において、計測器３００は、入射条件として波長を変化させる分光エリプソメトリ法を用いるものとし、波長λごとに得られる反射光の情報を分光特性と呼ぶことにする。
【００１７】
次に、レジストの残膜厚の計測方法を、図１を用いて説明する。Ｓ１００で、計測器３００の計算機４６は、計測対象物である凹凸パターン４３に対する入射光の偏光状態を変えながら、残膜厚RLTの計測精度とパターン高さHTの計測精度を求める。ここで、計測精度に関して説明する。現在の光リソグラフィで使用されている計測器３００で計測可能なＣＤの最小分解能はΔCD＝0.2nmである。まず、下式で示されるような評価基準、つまりＣＤ値が0.2nmの差を持つ２つの分光特性Ｉ１、Ｉ２の各波長間の差分の絶対値を波長領域で積分した値Ｓ（＝Σ｜Ｉ２（λ）−Ｉ１（λ）｜）を定義する。次に、ＣＤではなくRLTを変えた場合に、上記Ｓと同じ値をとるようなRLTの差（ΔRLT）を、複数の偏光状態で計算する。一方、HTのみを変えた場合に、上記Ｓと同じ値をとるようなHTの差（ΔHT）を複数の偏光状態で計算する。これらΔRLT、ΔHTのことを、本願明細書では、当該偏光状態における計測精度と定義することにする。この計測精度の値が小さいことは、計測精度が良いことを意味する。計測精度を計算した結果の一例を図８に示す。
【００１８】
図６を用いて、計測器３００による計測について説明する。ポラライザ（偏光子）４２は、光源４１からの光を直線偏光に変換して、変換した直線偏光を凹凸パターン４３に入射させる。また、分光光学系４４の手前には不図示の検光子があり、凹凸パターン４３で反射された楕円偏光のうち、所定の偏光方向の偏光成分のみを透過させる。上記所定の偏光方向は、例えば０度、４５度、９０度、１３５度である。光検出器４５は、検光子により透過された所定の偏光方向の偏光成分を受光する。図８において、例えば０度偏光とは、反射光の偏光方向が０度であることを意味している。
【００１９】
本出願の発明者は、HTの計測精度とRLTの計測精度とが計測条件により差異が認められることを突き止めた。例えば図８に示される４つの偏光状態を比べてみると、以下のことがわかる。
（１）いずれの偏光状態においてもΔRLTがΔHTより小さい、すなわち、RLT（残膜厚）の計測精度の方がHT（パターン高さ）の計測精度よりも良い。
（２）４５度の偏光状態で、ΔHTとΔRLTとの差、すなわち、RLT（残膜厚）の計測精度とHT（パターン高さ）の計測精度との差が最も大きい。
（３）０度の偏光状態で、ΔRLTが最も小さい、すなわち、RLT（残膜厚）の計測精度が最も良い。
【００２０】
このHTの計測精度とRLTの計測精度の差異に基づいてRLTを計測するための第１偏光状態及び第２偏光状態を設定するステップがＳ１１０である。Ｓ１１０で、計算機４６は、RLT（残膜厚）の計測精度とHT（パターン高さ）の計測精度とが以下のような条件を満たす第１偏光状態と第２偏光状態とを設定する。第１偏光状態は、RLTの計測精度（第１精度）がHTの計測精度（第２精度）より良く、かつ、RLTの計測精度（第１精度）とHTの計測精度（第２精度）との差が大きい、すなわち、ΔRLT＜＜ΔHTを満たす偏光状態である。このような偏光状態では、RLTの計測精度に比してHTの計測精度が極端に低くなるので、HTの値が異なっていてもRLTの値が同じであれば、同様の分光特性を示す。したがって、第１偏光状態での計測結果からHTの寄与とRLTの寄与とを分離してRLTを求めることができる。第２偏光状態は、RLTの計測精度（第３精度）が第１偏光状態におけるRLTの計測精度（第１精度）より良いが、RLTの計測精度（第３精度）とHTの計測精度（第４精度）との差が第１偏光状態よりも小さい偏光状態である。第２偏光状態ではRLTとHTの計測精度間の差が小さいため、RLTの寄与とHTの寄与とを必ずしも分離できない。したがって、第２偏光状態の計測結果からは必ずしもRLTの値を一意的に定めることが出来ない。しかし、第２偏光状態の計測結果からRLTの値の中で、第１偏光状態での計測結果から求めたRLTの精度範囲内に属するものを選定することで、より正確なRLTの値を求めることが出来る。本実施形態においては、ΔHTとΔRLTとの差が最も大きい４５度の偏光状態が、第１偏光状態に相当し、ΔRLTが最も小さい０度の偏光状態が、第２偏光状態に相当する。また、第１偏光状態の反射光を生成する光の波長及び入射角から選択される条件を第１入射条件とし、第２偏光状態の反射光を生成する光の波長及び入射角から選択される条件を第２入射条件とする。以上、Ｓ１１０における２つの偏光状態の求め方について説明した。
【００２１】
Ｓ１２０で、第１偏光状態の反射光を用いて反射光の複数の波長それぞれについて反射光の強度を計測器３００により計測する。Ｓ１３０で、計算機４６は、Ｓ１２０の計測結果とライブラリの情報とに基づいてRLTを第１精度で絞り込む。本実施形態では、第１偏光状態は４５度偏光の場合であり、以下、４５度偏光の状態でRLTよりもHTがはるかに鈍感であるために、RLTを限定することが可能であることについて説明する。図９に、第１偏光状態である４５度偏光の場合についてベクトル回折モデルの光学シミュレータ（例えばＲＣＷＡ）でシミュレーションした分光特性の結果を示す。図８において、４５度偏光の場合、RLTの計測精度（ΔRLT４５）０．３５とHTの計測精度（ΔHT４５）１．９との差が最大である。この計測精度の差が最大のΔRLT４５、ΔHT４５を用いて、図９Ａから図９Ｅの順に、RLTの値を、ノミナル値からの差分で−２ΔRLT４５、−ΔRLT４５、０、+ΔRLT４５、+２ΔRLT４５と変化させたときの分光特性の強度差の計算結果を示す。図９Ａ〜図９Ｅのそれぞれに示されている５つのグラフは、同じRLTの値のときに、HTの値をノミナル値からの差分で−２ΔHT４５、−ΔHT４５、０、+ΔHT４５、+２ΔHT４５と変化させたときの計算結果を示している。図９を参照すると、波長領域が０．４μｍから高い波長領域に関して、HTの変化がRLTの変化に対して鈍感であることがわかり、例えば、分光特性の結果が、前記領域である場合には、HTの値に関わらずRLTの値をあるRLTの近傍に絞り込むことができる。このように、４５度偏光の計測結果を用いるとHTの影響を受けずに、RLTを限定できる可能性があることがわかった。以上、第１偏光状態の反射光を用いてRLTの値を絞り込むことについて説明した。
【００２２】
Ｓ１４０で、第２偏光状態の反射光を用いて反射光の複数の波長それぞれについての強度を計測器３００により計測する。Ｓ１５０で、計算機４６は、Ｓ１４０の計測結果とライブラリの情報とに基づいてRLTを第３精度で算出する。図８を参照すると、第２偏光状態である０度偏光の場合のRLTの計測精度（ΔRLT０）は０．１４nmであり、これは、第１偏光状態である４５度偏光の場合の計測精度（ΔRLT４５）０．３５ｎｍに比べて高い。図１０Ａは、図９の第１偏光状態である４５度偏光の分光特性結果に対して、横軸をRLTとし、HTをパラメータとしてまとめた模式図である。さらに図１０Ｂは、第２偏光状態である０度偏光で計測した分光特性結果に対して、横軸をRLTとし、HTをパラメータとしてまとめた模式図である。RLTを高精度に計測する目的においては、RLTのより計測精度の高い偏光状態の計測結果を利用することが望ましい。本実施形態では、図１０Ａに示すように、第１偏光状態（４５度偏光）の計測結果（強度差＝Ｂ）から、RLTの値の範囲をＣの領域に絞り込んだ。しかし、４５度偏光のRLTの計測精度が０．３５ｎｍであるために、それ以上の精度でRLTを計測できない。
【００２３】
デバイス製造においてRLT(残膜厚)の計測精度は０．２ｎｍ以下に抑えることを要求されており、第１偏光状態である４５度偏光の計測結果のみからでは、要求精度を満たさない。従って、本実施形態では、Ｓ１４０で第２偏光状態（０度偏光）の反射光を用いて計測を行い、図１０Ｂに示す強度差がＡであるRLTの３つの値の候補（図１０Ｂ中の３つの白丸）からＣの領域内にあるRLTを選択して、RLTを決定する。つまり、より計測精度の高い第２偏光状態（０度偏光）の計測結果を使用することで、RLTを高精度に計測することができる。
【００２４】
〔第２実施形態〕
第１実施形態は、レジストのRLTの計測を、計測器３００の内部で実施することに関して記載した。しかし、レジストのRLTの計測は計測器３００の内部の計算機４６によって実施することに限定されない。例えば、図２における計測器３００の外部にある制御装置４００が、通信部５００を介して計測器３００から必要なデータのやり取りを行い、所定のプログラムを実行することによって、RLTの計測を実施してもよい。
【００２５】
〔第３実施形態〕
第３実施形態は、レジストのRLTに関して、ロットごとにウエハ内のショット領域間におけるばらつきを算出することを特徴とする。具体的には、計測器３００でパターン形状を図１１に示すような１６のショット領域（箇所）で計測し、計算機４６により当該１６ショット領域のRLTを決定し、その１６ショット領域におけるRLTのばらつきを３σ等で評価する。RLTのばらつきによって、当該ロットのRLTが安定しているかを判断することができる。さらに、第３実施形態は、RLTのばらつきに基づいて、インプリント装置１００へ制御を行うことを特徴とする。
【００２６】
図１２はロットごとにRLTの計測を実施した場合のフローを示す図である。Ｓ２００で先頭ロットのウエハをインプリント装置１００に導入して、Ｓ２１０でインプリント装置１００を用いてロット内のすべてのウエハ（たとえば２５枚）のインプリント処理を行う。インプリント処理には、各ウエハのアライメント、レジスト塗布、押印、硬化、離型が含まれる。Ｓ２３０で、計測器３００の内部の計算機４６は、当該ロットのうち特定のウエハ数枚に対して複数のショット領域におけるRLTを計測する。Ｓ２４０で、計算機４６は、RLTのショット領域間のばらつきを算出して評価し、Ｓ２５０でばらつきが所定の閾値を超えた場合には、Ｓ２６０でインプリント装置１００に対するレシピ条件を変更する。第３実施形態では、変更するレシピとして、レジスト（紫外線硬化樹脂）の供給量を変える。RLTが大きいショット領域に関して、ＣＰＵ４０（制御部）がレジストの供給量を小さくするように変更する。また、逆にRLTが小さいショット領域に関して、ＣＰＵ４０は、レジストの供給量を大きくするように変更して、RLTのショット領域間のばらつきが減少するように調整する。制御装置４００は、Ｓ２７０で全ロットが終了しているかを判断して、終了していなければＳ２８０で次のロットを導入して、Ｓ２６０で変更されたレシピに従ってインプリント処理を行う。
【００２７】
〔第４実施形態〕
第３実施形態は、Ｓ２６０において、RLTのショット領域間のばらつきに基づいて、インプリント装置１００におけるレジストの供給量が変更された。第４実施形態では、RLTのショット領域間のばらつきに基づいて、ＣＰＵ４０（制御部）は、ウエハ１とモールド１０とのギャップを制御する。例えば、ＣＰＵ４０（制御部）は、モールド１０の押し付け力、又は、押し付け量を制御するようにしてもよい。具体的には、Ｓ２６０において、ＣＰＵ４０（制御部）は、RLTが大きいショット領域に関して、モールド昇降用アクチュエータ１５の押し付け量を大きくするように制御指令を出す。また、逆にRLTが小さい場合には、ＣＰＵ４０（制御部）は、モールド昇降用アクチュエータ１５の押し付け量を小さくするように制御指令を出して、RLTのばらつきが減少するように調整する。モールド昇降用アクチュエータ１５は、モールド１０とレジストとを接触させる駆動部である。なお、RLTの調整には、モールド昇降用アクチュエータ１５を制御するのではなく、微動ステージ３のＺ方向の駆動量を制御するようにしてもよいし、両方を制御するようにしてもよい。
【００２８】
〔第５実施形態〕
これまでは、レジストパターン形状において、RLTとHTにおける変化分を同等と考えて、HTに関しては限定せず、RLTのみを第1の偏光状態で限定することを記載してきた。ところが、HTに関しては、インプリント処理の性格上、テンプレート（モールド）の高さ（深さ）である程度決定される値ともいえ、それほど変動する値ではないともいえる。従って、HTの変動分をテンプレートの高さで決まる値の近傍であるとして、HTに関してもある程度限定することができる。即ち、例えば図５Ｃにおいて、パターン高さの候補が３つからそれ以下に限定することができるので、RLTの範囲も限定できることになるので、より限定された範囲内でRLTを高精度に計測することができる。
〔第６実施形態〕
第１実施形態では、第１偏光状態（４５度偏光）でRLTを計測してRLTの範囲を絞り込み、第２偏光状態（０度偏光）で計測された複数のRLTの中で前記絞り込まれたRLTの範囲に合致するものをRLTとして決定する方法について記述した。本実施形態は、第１実施形態に記載したRLTを決定する図１の工程において、上記２つの偏光状態における変数である波長を最適化し、最適化された波長を使用して計測を行うことを特徴とする。最適化された波長は、シミュレーションにより得られた反射光の強度に、計測時に発生し得るノイズを加え、異なる複数の波長の強度I（λ）とRLT値との関係を回帰し、回帰誤差が許容条件を満たして予測精度が良くなる変数の組み合わせによって決定する。凹凸パターンの微小変化から得られる反射光強度の変化は微小であるため、計測値はノイズによる影響を受けやすい。本手法により計測に使用するパラメータを最適化し、ノイズに対してロバストな計測を行うことにより高精度な計測が可能となる。
【００２９】
本実施形態の最適変数の決定方法および計測方法を図１３〜図１５を用いて詳しく説明する。図１３は本実施形態の計測方法を示したフローチャートである。まずＳ３００において、ベクトル回折モデルのシミュレータ上で定義した凹凸パターンモデルと凹凸パターンモデルの反射光の分光特性から回帰式作成に使用する変数λを先述した第１実施形態に記載されている条件を満たすものを選定する。回帰式の作成に使用する凹凸パターンと分光特性は、設計値となる凹凸パターンからRLTとHTを複数変化させ、形状ごとに得られる分光特性を使用する。なお、本実施形態においては、分光特性とは波長ごとに得られる反射光の強度のことをいう。次に、計算によって得られた分光特性から回帰式作成に使用する変数λを選定する。すなわち、RLT変化による強度変化とHT変化による強度変化との差が大きい複数の波長λai（i=1,2,…）および、RLTの変化に対する強度変化が最も大きい複数の波長λbを選択する。本実施形態では、上記複数の波長λaiを第１波長群、波長λbを第２波長と呼ぶことにする。上記２つの条件を使用する理由は、先述の第１実施形態に記載されている。なお、本実施形態では、説明を簡単にするため、変数I（λ）が２つの場合について説明することにする。つまり、第１波長と第２波長をそれぞれ一つずつ選択する。また、このとき、第２波長は固定し、第１波長は複数選択するものとする。
【００３０】
次に、Ｓ３１０において計測に使用する計測器の誤差（ノイズ）の大きさを求める。計測時のノイズの種類としては、検出器であるＣＣＤの暗ノイズなどの反射光の強度に因らないランダムなノイズｎ１と、光源の出力変化などに起因する強度に比例するノイズｎ２などが考えられる。ノイズｎ１の大きさは、例えば、光源からの光を入射しない状態で検出器の出力信号から求めることが出来る。一方、ノイズｎ２の大きさは、例えば、パターン無しのSi基板をサンプルとして光を照射し、その反射光を検出すること複数回繰り返すことで求めることができる。つまり、検出した複数の分光特性を波長間で積算し、ランダムノイズｎ１を平均化により除去することで、光源出力変化を計測することが出来る。
次にＳ３２０において、Ｓ３００で選択した第１波長群および第２波長とRLTとの回帰式を作成する。先述したように、第１波長群は複数の波長で構成されるため、第１波長群と第２波長により作成される組み合わせは複数存在する。このそれぞれの組み合わせに対して回帰式を作成する。本実施形態では、前記複数の組み合わせを組み合わせ群、複数の回帰式を回帰式群と呼ぶことにする。以下、回帰式の作成方法を図１４を用いて説明する。図１４はステップＳ３００で選択した組み合わせ群の内の一例を模擬的に表している。図１４に示すように、RLTとHTを複数変化させた形状ごとの第１波長λa1と第２波長λbの光を用いた場合の反射光の強度の計算値を使用して、第１波長と第２波長における反射光の強度の計算値を変数とするRLTの回帰式を作成する。回帰式は、図１４に示されるように、凹部の厚さを従属変数とし、反射光の強度を独立変数としている。上記と同様に、Ｓ３００で求めた全ての組み合わせについて回帰式を作成する。
【００３１】
次にＳ３３０において、Ｓ３２０で作成した回帰式群のそれぞれにＳ３１０で求めた計測器のノイズｎ１、ｎ２を加え、ロバストな波長の組み合わせを決定する。以下、図１５Ａ〜図１５Ｃを用いて最適な組み合わせの決定方法について説明する。本実施形態では、第２波長λbを固定し、第１波長λaを変えて１０個の組み合わせに対して評価を行った。図１５Ａは、回帰式の残差（３σ）を表すグラフである。 図１５Ｂは、ノイズｎ１を加えたときの再現性（３σ）と予測値と真値との差の平均値を表すグラフである。 図１５Ｃは、ノイズｎ２を加えたときの再現性（３σ）と予測値と真値との差の平均値を表すグラフである。
【００３２】
図１５Ａ〜図１５Ｃに示すように第１実施形態に記載されている条件を用いた場合でも、組み合わせによって計測値に大きな差がある。図１５Ａに示す結果から、例えば組み合わせ４と組み合わせ５の条件とを比較すると残差は同程度である。しかし、図１５Ｂ、図１５Ｃに示されるように、ノイズに対しては組み合わせ４の方がロバストであるとわかる。また、ランダムなノイズｎ１に対するロバスト性は高いが、回帰式の残差が大きくなる組み合わせ２のような場合もあるため、回帰式の残差が大きくなる条件は選択しないようにする。このように複数の組み合わせを評価し、ノイズの影響を考慮することで最適なパラメータを選定することができる。以上、最適変数の決定方法について説明した。そして、Ｓ３４０において、Ｓ３３０で求めた最適な変数の組み合わせを使用してRLTを算出する。
【００３３】
以上のように、計測に使用する波長を最適化することによりRLTを高精度に計測することができる。本実施形態では、回帰式作成に使用する変数は２つとして記述したが、これに限定されるものではなく変数が３つ以上の場合も同様である。また、回帰式作成に使用する変数を波長としたが、入射光を単一波長とし入射角を変化させて計測する場合には、入射角度が変数になり得る。第６実施形態で最適化された波長、入射角は、凹凸パターンの形状と関連付けてライブラリに格納される。
【００３４】
［物品の製造方法］
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、前述したインプリント装置を用いて基板（基板、ガラスプレート、フィルム状基板等）にパターンを転写（形成）するステップを含む。さらに、パターンを転写された前記基板をエッチングするステップを含みうる。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、エッチングステップの代わりに、パターンを転写された前記基板を加工する他の加工ステップを含みうる。
【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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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