特許 6906630 小角Ｘ線スキャタロメトリ用Ｘ線ズームレンズ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6906630

(24)【登録日】2021年7月1日

(45)【発行日】2021年7月21日

(54)【発明の名称】小角Ｘ線スキャタロメトリ用Ｘ線ズームレンズ

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/201 20180101AFI20210708BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20210708BHJP

   H01J 35/00 20060101ALI20210708BHJP

   G01N 23/20008 20180101ALI20210708BHJP

【ＦＩ】

   G01N23/201

   H01L21/66 J

   H01J35/00 Z

   G01N23/20008

【請求項の数】25

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2019-556558(P2019-556558)

(86)(22)【出願日】2018年1月2日

(65)【公表番号】特表2020-506401(P2020-506401A)

(43)【公表日】2020年2月27日

(86)【国際出願番号】US2018012086

(87)【国際公開番号】WO2018128988

(87)【国際公開日】20180712

【審査請求日】2020年12月23日

(31)【優先権主張番号】62/441,707

(32)【優先日】2017年1月3日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/847,375

(32)【優先日】2017年12月19日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【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】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アルテミーヴ ニコライ

(72)【発明者】

【氏名】フリードマン マイケル

【審査官】 嶋田 行志

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１０８５３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０７８０９１０８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００８−０１４８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１０３８３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−０２９９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５１９３９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２３／００−２３／２２７６

Ｇ２１Ｋ １／００− １／１６

Ｇ０１Ｂ １５／００−１５／０８

Ｈ０１Ｊ ３５／００

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０／ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

計量システムであって、
照明サブシステムであり、
Ｘ線輻射を生成するよう構成されたＸ線照明源であり、ある有限な放射エリアを有するＸ線照明源と、
１個又は複数個の反射面を有する集束性光学素子であり、当該１個又は複数個の反射面上のどの個所での反射に関しても物面の居所及び像面の居所が固定な集束性光学素子と、
上記Ｘ線照明源と計測下試料との間のビーム路に所在する、相独立して位置決め可能な複数個の可動スリットを有するビーム選択サブシステムであり、上記Ｘ線輻射に対する当該複数個の可動スリットの、自照明サブシステムの中心軸に対し垂直な方向沿いの位置により、その照明サブシステムの光学倍率を制御し、当該複数個の可動スリットの開口により、上記集束性光学素子により反射され且つ当該複数個の可動スリットの位置に基づき当該Ｘ線輻射から選択されたＸ線照明ビームの発散を制御し、そのＸ線照明ビームをその計測下試料上に入射させるビーム選択サブシステムと、
を有する照明サブシステムを備え、且つ、
上記入射Ｘ線照明ビームに応じ上記計測下試料から散乱されてきたある量の輻射に係る強度を検出するよう構成されたＸ線検出器を備える計量システム。

【請求項2】

請求項１に記載の計量システムであって、上記Ｘ線照明源の上記有限な放射エリアの形状及びサイズが可調な計量システム。

【請求項3】

請求項２に記載の計量システムであって、更に、
情報処理システムであり、
第１コマンド信号を上記ビーム選択サブシステムに送ることで、少なくとも１個のアクチュエータにより、上記照明サブシステムの所望倍率に対応する所望位置まで、その照明サブシステムの中心軸に対し垂直な方向に沿い、上記Ｘ線輻射に対し上記複数個の可動スリットを動かし、且つ、上記入射Ｘ線照明ビームの所望発散に対応する所望開口へと、当該複数個の可動スリットの開口を調整するよう、並びに、
第２コマンド信号を上記照明源に送ることで、その照明源により上記有限な放射エリアのサイズ、形状又はその双方を変化させるよう、
構成された情報処理システムを、備える計量システム。

【請求項4】

請求項３に記載の計量システムであって、上記第２コマンド信号が、更に、上記Ｘ線輻射を発生させる電子ビームのパワーを上記照明源により調整させる計量システム。

【請求項5】

請求項４に記載の計量システムであって、上記試料の最大許容エリアが上記入射Ｘ線照明ビームにより照明され用いられるよう、上記有限な放射エリアのサイズ、形状又はその双方の変更並びに上記電子ビームのパワーの調整によって、上記発生するＸ線束が最大化される計量システム。

【請求項6】

請求項３に記載の計量システムであって、上記試料のうち上記入射Ｘ線照明ビームにより照明されるエリアの所望サイズ及び形状が円形又は楕円形である計量システム。

【請求項7】

請求項１に記載の計量システムであって、上記ビーム選択サブシステムの居所が、上記Ｘ線照明ビームの上記照明源・上記集束性光学素子間光路上、当該Ｘ線照明ビームの当該集束性光学素子・上記試料間光路上、或いはその組合せである計量システム。

【請求項8】

請求項１に記載の計量システムであって、更に、
上記計測下試料を上記入射Ｘ線照明ビームに対し複数通りの入射角に位置決めしうるよう構成された試料位置決めシステムを備え、当該複数通りの入射角が、垂直入射から垂直入射に対し少なくとも２０°までの範囲内にある計量システム。

【請求項9】

請求項１に記載の計量システムであって、上記集束性光学素子が楕円形である計量システム。

【請求項10】

請求項１に記載の計量システムであって、上記照明源と上記１個又は複数個の反射面との間の距離が少なくとも５０ｍｍある計量システム。

【請求項11】

請求項１に記載の計量システムであって、照明サブシステムの光学倍率が少なくとも２から５以上に及ぶ計量システム。

【請求項12】

Ｘ線照明サブシステムであって、
ある量のＸ線輻射を生成するよう構成されたＸ線照明源であり、自Ｘ線照明源の有限な放射エリアの形状及びサイズが可調なＸ線照明源と、
１個又は複数個の反射面を有する集束性光学素子であり、１個又は複数個の反射面上のどの個所での反射に関しても物面の居所及び像面の居所が固定な集束性光学素子と、
上記Ｘ線照明源と計測下試料との間のビーム路に所在する、相独立して位置決め可能な複数個の可動スリットを有するビーム選択サブシステムであり、上記Ｘ線輻射に対する当該複数個の可動スリットの、本Ｘ線照明サブシステムの中心軸に対し垂直な方向沿いの位置により、その照明サブシステムの光学倍率を制御し、当該複数個の可動スリットの開口により、上記集束性光学素子により反射され且つ当該複数個の可動スリットの位置に基づき当該反射Ｘ線輻射から選択されたＸ線照明ビームの発散を制御し、そのＸ線照明ビームをその計測下試料上に入射させるビーム選択サブシステムと、
を備えるＸ線照明サブシステム。

【請求項13】

請求項１２に記載のＸ線照明サブシステムであって、更に、
情報処理システムであり、
第１コマンド信号を上記ビーム選択サブシステムに送ることで、少なくとも１個のアクチュエータにより、上記照明サブシステムの所望倍率に対応する所望位置まで、そのＸ線照明サブシステムの中心軸に対し垂直な方向に沿い、上記Ｘ線輻射に対し上記複数個の可動スリットを動かし、且つ、上記入射Ｘ線照明ビームの所望発散に対応する所望開口へと、当該複数個の可動スリットの開口を調整するよう、並びに、
第２コマンド信号を上記照明源に送ることで、その照明源により上記有限な放射エリアのサイズ、形状又はその双方を変化させるよう、
構成された情報処理システムを、備えるＸ線照明サブシステム。

【請求項14】

請求項１３に記載のＸ線照明サブシステムであって、上記第２コマンド信号が、更に、上記Ｘ線輻射を発生させる電子ビームのパワーを上記照明源により調整させるＸ線照明サブシステム。

【請求項15】

請求項１４に記載のＸ線照明サブシステムであって、上記試料の最大許容エリアが上記入射Ｘ線照明ビームにより照明され用いられるよう、上記有限な放射エリアのサイズ、形状又はその双方の変更並びに上記電子ビームのパワーの調整によって、上記発生するＸ線束が最大化されるＸ線照明サブシステム。

【請求項16】

請求項１２に記載のＸ線照明サブシステムであって、上記ビーム選択サブシステムの居所が、上記Ｘ線照明ビームの上記照明源・上記集束性光学素子間光路上、当該Ｘ線照明ビームの当該集束性光学素子・上記試料間光路上、或いはその組合せであるＸ線照明サブシステム。

【請求項17】

請求項１２に記載のＸ線照明サブシステムであって、上記集束性光学素子が楕円形であるＸ線照明サブシステム。

【請求項18】

請求項１２に記載のＸ線照明サブシステムであって、上記照明源と上記１個又は複数個の反射面との間の距離が少なくとも５０ｍｍあるＸ線照明サブシステム。

【請求項19】

請求項１２に記載のＸ線照明サブシステムであって、照明サブシステムの光学倍率が少なくとも２から５以上に及ぶＸ線照明サブシステム。

【請求項20】

ある有限な放射エリア上に亘りある量のＸ線輻射を生成するステップと、
生成されたＸ線輻射のうち少なくとも一部分を１個又は複数個の反射面で反射させるステップであり、当該１個又は複数個の反射面上のどの個所での反射に関しても物面の居所及び像面の居所が固定なステップと、
Ｘ線光学システムに対する、相独立して位置決め可能な複数個の可動スリットの、そのＸ線光学システムの中心軸に対し垂直な方向沿いの位置を調整することで、上記有限な放射エリアの像の光学倍率を制御するステップと、
上記複数個の可動スリットの開口を調整することで、当該複数個の可動スリットの位置に基づき上記Ｘ線輻射から選択されたＸ線照明ビームの発散を制御し、そのＸ線照明ビームを計測下試料上に入射させるステップと、
上記Ｘ線照明ビームに応じ上記計測下試料からの散乱Ｘ線輻射を検出するステップと、
上記計測下試料上に配置されている計測ターゲットに係る注目パラメタの値を、上記検出されたＸ線輻射に基づき判別するステップと、
を有するＸ線スキャタロメトリ計測方法。

【請求項21】

請求項２０に記載の方法であって、更に、
上記有限な放射エリアの形状、当該有限な放射エリアのサイズ、或いはその双方を調整するステップを有するＸ線スキャタロメトリ計測方法。

【請求項22】

請求項２１に記載の方法であって、更に、
上記Ｘ線輻射を発生させる電子ビームのパワーを調整するステップを有するＸ線スキャタロメトリ計測方法。

【請求項23】

請求項２２に記載の方法であって、上記試料の最大許容エリアが上記入射Ｘ線照明ビームにより照明され用いられるよう、上記有限な放射エリアのサイズ、形状又はその双方の変更並びに上記電子ビームのパワーの調整によって、上記発生するＸ線束を最大化させるＸ線スキャタロメトリ計測方法。

【請求項24】

請求項２０に記載の方法であって、上記１個又は複数個の反射面が、回転楕円体、円筒、楕円筒、球及び環状体のうちいずれかの幾何形状を有するＸ線スキャタロメトリ計測方法。

【請求項25】

請求項２０に記載の方法であって、更に、
上記計測下試料を上記入射Ｘ線輻射ビームに対し複数通りの入射角に位置決めするステップを有し、当該複数通りの入射角が、垂直入射から垂直入射に対し少なくとも２０°までの範囲内にあるＸ線スキャタロメトリ計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

記載されている諸実施形態はＸ線計量システム及び方法に関し、より具体的には計測の正確性が改善された方法及びシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

（関連出願への相互参照）
本特許出願は、２０１７年１月３日付米国暫定特許出願第６２／４４１７０７号に基づき米国特許法第１１９条の規定による優先権を主張する出願であるので、この参照によりその主題の全容を本願に繰り入れることにする。

【0003】

半導体デバイス例えば論理デバイス及び記憶デバイスは、通常、一連の処理工程を試料に適用することで製造される。それら処理工程によりそれら半導体デバイスの諸フィーチャ（外形特徴）及び構造階層群が形成される。例えば、多々あるなかでもリソグラフィは、半導体ウェハ上でのパターンの生成を孕む半導体製造プロセスの一つである。半導体製造プロセスの更なる例としては、これに限られるものではないが、化学機械研磨、エッチング、堆積及びイオンインプランテーションがある。複数個の半導体デバイスを１枚の半導体ウェハ上に作成し、その上で個別の半導体デバイスへと分けるようにするとよい。

【0004】

計量プロセスは半導体製造プロセス中の諸工程にて用いられており、それによりウェハ上の欠陥を検出することで歩留まり向上が促進されている。多数の計量依拠技術、例えばスキャタロメトリ（散乱計測法）及びリフレクトメトリ（反射計測法）の装置やそれに係る分析アルゴリズムが、限界寸法、膜厚、組成その他、ナノスケール構造のパラメタを解明すべく広く用いられている。

【0005】

以前から、スキャタロメトリによる限界寸法計測が、薄膜及び／又は及び反復性周期構造からなるターゲットを対象にして実行されている。デバイス製造中には、通常、これらの膜及び周期構造が実デバイス幾何及び素材構造或いは中間デザインの代表となる。デバイス（例．論理デバイス及び記憶デバイス）の小型化が進みナノメートルスケール寸法へと移行しているため、特性解明がより困難になっている。デバイスに複雑な三次元幾何が組み込まれ、多様な物理特性を有する素材が組み込まれたことが、特性解明困難性の一因となっている。例えば、昨今のメモリ構造は高アスペクト比三次元構造であることが多く、そのために光学輻射が下方の層まで浸透しづらくなっている。光学計量ツールで利用される赤外〜可視光なら多くの半透明素材層に浸透可能だが、波長を長めにして良好な浸透深度を提供すると、小さな異常に対し十分な感度が得られなくなる。加えて、複雑な構造（例．ＦｉｎＦＥＴ）の特徴を記述するには多数のパラメタが必要であり、そのことがパラメタ相関の増大につながっている。結果として、ターゲットの特徴を記述するパラメタを、入手可能な計測結果から信頼性よく分離させられないことが多くなる。

【0006】

一例としては、スタック内交互配置素材の一つとしてポリシリコンを利用する３Ｄ−ＦＬＡＳＨ（登録商標）デバイスに関し浸透問題を克服する試みにて、長めの波長（例．近赤外）が採用されている。しかしながら、３Ｄ−ＦＬＡＳＨ（登録商標）の鏡状構造により、生来的に、その膜スタック内のより深部へと照明が伝搬するにつれ光強度低下が発生する。これは深部での感度ロス及び相関問題を引き起こす。

【0007】

別例としては、昨今の半導体構造では不透明高ｋ素材が多々採用されつつある。これらの素材で構成された層には光学輻射を浸透させ得ないことが多い。結果として薄膜スキャタロメトリツール、例えばエリプソメータ（楕円偏向計）やリフレクトメータ（反射計）による計測が、ますます困難になってきている。

【0008】

これらの困難事を踏まえ、更に複雑な光学計量ツールが開発されている。例えば、ツールの照明角を複数通りにし、照明波長を短めにし、照明波長域を広めにし、また反射信号からの情報獲得をより無欠にしたもの（例．より以前からある反射率信号やエリプソメータ信号に加え複数個のミュラー行列要素を計測するもの）が開発されている。しかしながら、これらの手法では、多くの先進ターゲット（例．複雑な３Ｄ構造、１０ｎｍ未満の小構造、不透明素材が採用されている構造）の計測及び計測アプリケーション（例．ラインエッジ粗さ計測及びライン幅粗さ計測）に関連する基本的困難事が、信頼性よく克服されていない。

【0009】

原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）及び走査型トンネリング顕微鏡（ＳＴＭ）は、原子分解能を達成可能であるものの、試料の表面しか探査することができない。加えて、ＡＦＭ顕微鏡やＳＴＭ顕微鏡では長い走査時間が必要となる。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）では中程度の分解能が達成されるが、構造内の十分な深度まで浸透することができない。そのため、高アスペクト比孔を良好に特性解明することができない。加えて、余儀なき試料帯電がイメージング性能に悪影響を及ぼす。Ｘ線リフレクトメータも浸透問題に悩まされており、それにより高アスペクト比構造計測時の有効性が限られている。

【0010】

浸透深度問題を克服するため、従来のイメージング技術例えばＴＥＭ、ＳＥＭ等々では、破壊型標本調製技術例えば集束イオンビーム（ＦＩＢ）マシニング、イオンミリング、ブランケットエッチング、選択性エッチング等々が併用されている。例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）では、高程度の分解能が達成されるし任意深度を探査可能だが、試料の破壊的分断が必要となる。素材除去及び計測を数回反復することで、一般には、三次元構造全体に亘り限界計量パラメタを計測するのに必要な情報がもたらされる。しかし、これらの技術では標本破壊や長時間処理が必須となる。これらの種類の計測を完遂するのは面倒で時間がかかるため、エッチング工程及び計量工程のドリフトによる多大な不正確性が入り込む。加えて、これらの技術では多数回の反復が必要であるため、位置揃え誤差が入り込む。

【0011】

透過型小角Ｘ線スキャタロメトリ（Ｔ−ＳＡＸＳ）システムには、困難事を抱える計測アプリケーションに対処できる見込みがある。しかしながら、有限サイズのＸ線源を計測下ウェハ上にイメージングすることはなおも困難であり、とりわけ計量ターゲットが小さい場合や計量ターゲットのサイズが変わる場合はそうである。

【0012】

利用できるＸ線源は、ビーム伝搬方向に対し直交する方向に沿い有限な寸法を有するものである。更に、Ｘ線源により放射されるＸ線束はその線源のサイズに比例する。線源サイズが有限であるため、試料上の入射ビームスポットは、線源サイズと、その光学系の倍率とにより定まる。光学系の倍率とは、集束光学系から像までの距離と、集束光学系から線源までの距離と、の比のことである。可変倍率を実現することで様々なサイズの計量ターゲットを受容可能としつつ、そのターゲット内を通る光子束を最大化させることが、重要な課題である。

【0013】

多くの既存のかすめ入射光学システムでは、一定倍率を提供する固定形状の集束光学系か、可変倍率を提供する可変形状の集束光学系が、採用されている。ビーム発散は、集束光学系の後方にてビームスリットサイズを変化させること、集束光学系の形状を変化させること、或いはその双方により制御される。

【0014】

幾つかの例では、相異なる倍率を有する幾つかの集束光学系で以て集束ビームサイズが制御される。言い換えれば、焦点におけるビームサイズと倍率とが実効的に結びついているので、倍率変更に当たり光学素子の変更が必要となる。異なる倍率が必要になるたびに、光学系及び関連するハードウェアを換装することが必要なことは、半導体製造装置においては非現実的なことである。更に、光学系の変更による倍率の変更は、必ず、線源対光学系距離、光学系対焦点距離又はその双方の変更を伴う。実際上、これには、線源に対する光学系の物理的再配置、標本に対する光学系の物理的再配置、並びに光学系及び線源に対する標本の再配置のうちいずれかが必要となる。光学系、線源及び標本相互を物理的に再配置する必要があることは、半導体製造装置においては極めて望ましくない。特許文献１及び２にはこれらの特徴を有するシステムが詳述されているので、この参照を以てそれらの全容を本願に繰り入れることにする。

【0015】

幾つかの例では、集束光学系の出口アパーチャ付近に所在する可変サイズの出口アパーチャ又はスリットにより、ビーム発散が制御される。しかしながら、この手法では、その代償として標本上の光束が減少する。特許文献３にはこの特徴を有するシステムが詳述されているので、この参照を以てその全容を本願に繰り入れることにする。

【0016】

幾つかの例では、集束光学系の幾何形状を変化させて焦点距離を変えることで、倍率変更が達成される。不運なことに、この手法では、光学系及び線源に対するターゲット位置の変更という、半導体製造装置では望ましくないことが必要となる。加えて、達成可能な幾何形状変更量がかなり制限される。そのため、小焦点サイズシステムで達成しうる倍率域が極めて狭くなる。更に、幾何形状変更の実現可能性及び正確性や、形状変化を被る面への反射被覆の付加が、非常に制約されうる。特許文献４にはこの特徴を有するシステムが詳述されているので、この参照を以てその全容を本願に繰り入れることにする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【特許文献1】米国特許第６２４９５６６号明細書

【特許文献2】米国特許第６５０４９０２号明細書

【特許文献3】米国特許第７２４５６９９号明細書

【特許文献4】米国特許第７７０６５０３号明細書

【特許文献5】米国特許第７９２９６６７号明細書

【特許文献6】米国特許出願公開第２０１７／０３０７５４８号明細書

【特許文献7】米国特許第７８２６０７１号明細書

【特許文献8】米国特許第７４７８０１９号明細書

【特許文献9】米国特許出願公開第２０１５／０３００９６５号明細書

【特許文献10】米国特許出願公開第２０１５／０１１７６１０号明細書

【特許文献11】米国特許出願公開第２０１４／００１９０９７号明細書

【特許文献12】米国特許出願公開第２０１３／０３０４４２４号明細書

【非特許文献】

【0018】

【非特許文献1】M. Montel, X-ray microscopy with catamegonic roof mirrors, X-ray microscopy and microradiography, Academic Press, New York, pp. 177-185, 1957

【非特許文献2】P.Kirkpatrick and A.V. Baez, Formation of optical images by X-rays, Journal Opt. Soc. Am., vol. 38, pp. 766-774, 1948

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0019】

デバイス性能を更に改善するため、半導体業界では、横方向スケーリングではなく縦方向集積が注目され続けている。従って、複雑な全三次元構造の正確な計測が、実行可能性及び持続的スケーリング改良を確実化する上で肝要である。将来の計量アプリケーションで現れる計量関連困難事としては、分解能条件の一層の精細化、多パラメタ相関、高アスペクト比構造を含め幾何構造の一層の複雑化、並びに不透明素材使用の増加によるものがある。そのため、改善されたＴ−ＳＡＸＳ計測方法及びシステムが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0020】

本願には、様々なサイズの計量ターゲットの透過型小角Ｘ線スキャタロメトリ（Ｔ−ＳＡＸＳ）計測向けに照明ビームスポットサイズを制御する方法及びシステムが記載されている。ある態様では、Ｘ線照明光学系サブシステムが、その物面及び像面が固定個所にある１個又は複数個の集束性光学素子と、ターゲット上でのビームサイズ及びビーム発散を相独立に制御する１個又は複数個のアパーチャ又はスリットとを有する。更なる態様では、その照明源サイズ及び形状が、倍率ひいてはターゲット上でのビームサイズと併せ制御される。このようにすると、ウェハ上での照明スポットサイズ及びビーム発散が相独立に制御され、併せてそのウェハにて最大可能照明束が提供される。

【0021】

照明源のビーム発散及び輝度が与えられている場合、倍率並びに線源サイズ及び形状の変更により、様々なサイズ及び形状のターゲットにて達成可能な最大の光子束が定まる。幾つかの実施形態では、照明源サイズを制御することで、ある広い光学倍率域に亘り試料における照明ビームスポットサイズが一定に保たれる。他の幾つかの実施形態では、照明源サイズ及び光学倍率を制御することで、個別の計量ターゲットに係る利用可能計測エリアと整合するよう且つ達成可能な最大の照明光子束が提供されるよう、試料における照明ビームスポットサイズが調整される。

【0022】

更なる態様では、十分な分解能及び浸透深度が提供される入射角域に亘りＴ−ＳＡＸＳ計測を実行することで、全深度に亘り高アスペクト比構造の特徴が解明される。

【0023】

他の更なる態様では、試料の被計測構造の構造モデル（例．幾何モデル、素材モデル又は幾何素材複合モデル）を生成し、その構造モデルに由来する少なくとも１個の幾何パラメタを含むＴ−ＳＡＸＡ応答モデルを生成し、そしてその応答モデルで以て計測データの当てはめ分析を実行することで少なくとも１個の試料パラメタ値を解明するよう、計量システムが構成される。このようにすると、模擬Ｔ−ＳＡＸＳ信号と計測データとの比較により、その標本の幾何特性及び素材特性、例えば電子密度並びに元素種別及び組成の判別が可能となる。

【0024】

他の更なる態様では、Ｔ−ＳＡＸＳ計測データを用いることで、被計測構造の像が、検出された回折次数の強度計測結果に基づき生成される。幾つかの実施形態では、包括電子密度メッシュからの散乱が記述されるよう応答関数モデルが一般化される。このモデルを信号計測結果と整合させつつ、そのメッシュにおけるモデル化電子密度に制約を課して連続性及び疎エッジを強制することにより、その標本の三次元画像がもたらされる。

【0025】

以上は概要であるので、随所に単純化、一般化及び細部省略が含まれている；従って、本件技術分野に習熟した者（いわゆる当業者）には明らかな通り、この概要は専ら例証的なものであり如何様であれ限定的なものではない。本願記載の装置及び／又はプロセスの他の態様、独創的特徴及び長所については、本願中で説明される非限定的詳細記述にて明らかとされよう。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】少なくとも１個の新規な態様に従い倍率及びビーム発散が可調な計量システム１００を描いた図である。

【図2】照明ビームの被選択部分が集束性光学素子の中葉に入射する動作シナリオに従い計量システム１００の照明サブシステム１１８を記した図である。

【図3】照明ビームの被選択部分が集束性光学素子の前端に入射する動作シナリオに従い計量システム１００の照明サブシステム１１８を記した図である。

【図4】照明ビームの被選択部分が集束性光学素子の後端に入射する動作シナリオに従い計量システム１００の照明サブシステム１１８を記した図である。

【図5】入射Ｘ線照明ビーム１１６に対する向きがある特定の向きとなっておりその向きが角φ及びθにより記述されている試料１０１を記した図である。

【図6】本願記載の諸方法に従いＴ−ＳＡＸＳデータに基づき試料パラメタ値を解明するよう構成されたモデル構築兼分析エンジン１５０を描いた図である。

【図7】本願記載の如くＴ−ＳＡＸＳ計測に依拠し構造を計測する方法２００の例を描いたフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、その例が添付図面に描かれている発明の背景例及び幾つかの実施形態を詳細に参照することにする。

【0028】

半導体製造環境における現実的なＴ−ＳＡＸＳ計測では、その回折特性が異なる様々なサイズの計量ターゲットの計測が必要になる。幾つかの例では、本願記載の如くＴ−ＳＡＸＳ計測により特性解明される計量ターゲットが、計測下ウェハのスクライブライン内に配置される。それらの例では、そのスクライブラインの幅内に収まるようその計量ターゲットがサイズ設定される。幾つかの例ではそのスクライブライン幅が８０μｍ未満とされる。幾つかの例ではそのスクライブラインが５０μｍ未満とされる。一般に、半導体製造にて採用されるスクライブラインの幅は縮小傾向にある。幾つかの例では、本願記載の如くＴ−ＳＡＸＳ計測により特性解明される計量ターゲットが、計測下ウェハの能動ダイエリア内に配置されて機能的集積回路（例．メモリ、イメージセンサ、論理デバイス等々）の一部となる。

【0029】

一般に、望ましいのは、照明ビームのスポットサイズが計測下計量ターゲットの横方向寸法と密に整合していて、その計測下計量ターゲット周囲の構造からの汚染信号が少ないことである。

【0030】

本願には、様々なサイズの計量ターゲットの透過型小角Ｘ線スキャタロメトリ（Ｔ−ＳＡＸＳ）計測向けに照明ビームスポットサイズを制御する方法及びシステムが記載されている。

【0031】

ある態様では、Ｘ線照明光学系サブシステムに、その物面及び像面が固定個所にある１個又は複数個の集束性光学素子と、倍率及びビーム発散を相独立に制御する１個又は複数個の照明アパーチャ又はスリットとが備わる。その集束光学系には、それぞれ一定の幾何形状を呈する１個又は複数個の反射面が備わる。

【0032】

更なる態様では、その照明源サイズ及び形状を１個又は複数個の照明アパーチャと併せ制御することで、ウェハ上での照明スポットサイズとビーム発散とが、照明束をウェハにてほぼ一定に保ちつつ相独立に制御される。

【0033】

図１には、本願提示の方法例に従い試料の特性を計測するＴ−ＳＡＸＳ計量ツール１００の実施形態が描かれている。図１に示すように、本システム１００を用いることで、集束ビームにより照明された試料１０１の検査エリア１０２上に亘りＴ−ＳＡＸＳ計測を実行することができる。

【0034】

図示実施形態では、計量ツール１００が、Ｔ−ＳＡＸＳ計測に適するＸ線輻射を生成するよう構成されたＸ線照明源１１０を有している。幾つかの実施形態では、０．０１ｎｍ〜１ｎｍの波長を生成するようそのＸ線照明システム１１０が構成される。一般に、高スループットインライン計量を可能にするのに十分な光束レベルで高輝度Ｘ線を発生させうる好適な高輝度Ｘ線照明源は、全て、Ｔ−ＳＡＸＳ計測用Ｘ線照明の供給用に想定することができる。幾つかの実施形態では、Ｘ線源に可調モノクロメータを組み込むことで、そのＸ線源が様々な可選択波長でＸ線輻射を送給できるようにする。

【0035】

幾つかの実施形態では、１５ｋｅＶ超の光子エネルギで以て輻射を発する１個又は複数個のＸ線源を採用することで、デバイス全体及びウェハ基板を通じ十分透過可能な波長にてそのＸ線源が光を送給できるようにする。非限定的な例によれば、粒子加速器線源、液体金属ジェット線源、回動アノード線源、静止固体アノード線源、マイクロフォーカス線源、マイクロフォーカス回動アノード線源及び逆コンプトン線源のいずれも、Ｘ線源１１０として採用することができる。一例としては、米国カリフォルニア州パロアルト所在のＬｙｎｃｅａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な逆コンプトン線源が熟慮に値しうる。逆コンプトン線源のように、ある範囲に亘る光子エネルギ域にてＸ線をもたらしうるという付加的長所があるＸ線源であれば、様々な可選択波長でＸ線輻射を送給することができる。

【0036】

Ｘ線源の例としては、固体又は液体ターゲットを砲撃しＸ線輻射を誘起するよう構成された電子ビーム式線源がある。高輝度液体金属Ｘ線照明生成方法及びシステムがＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｒｐ．名義の２０１１年４月１９日付特許文献５に記載されているので、この参照を以てその全容を本願に繰り入れることにする。

【0037】

Ｘ線照明サブシステムは照明源１１０、１個又は複数個の集束性光学素子１１１並びに一組又は複数組のアパーチャ又はスリットを有しており、それらはＸ線ビームを整形して試料１０１へと向かわせる。図１に記されているように、Ｘ線照明源１１０は、ある有限な横方向寸法（即ちビーム軸に対し直交する非ゼロ寸法）を有する、ある線源エリアに亘ってＸ線放射を発生させる。集束光学素子１１１は、試料１０１上へのＸ線照明ビーム１１５の入射により定まる、ある照明エリア１０２に亘り、試料１０１上へと線源輻射を集束させる。

【0038】

ある態様では、Ｘ線照明光学サブシステムに、１個又は複数個の集束性光学素子と、倍率及びビーム発散を相独立に制御する１個又は複数個の照明アパーチャ又はスリットとが備わる。その集束光学系には、それぞれ一定の幾何形状を呈する１個又は複数個の反射面が備わる。

【0039】

更なる態様では、その照明源サイズ及び形状を、１個又は複数個の照明アパーチャと併せ制御することで、ウェハ上での照明スポットサイズとビーム発散とが、そのウェハにて照明束をほぼ一定に保ちつつ、相独立に制御される。

【0040】

図１に記した照明サブシステム１１８は、Ｘ線照明ビーム１１５を試料１０１に供給するものであり、その発散、焦点サイズ及び形状を制御することができる。集束性光学素子（群）１１１の反射面（群）は同じ集束的幾何形状（群）に属しており、ひいてはその集束性光学素子の物面及び像面がそれら反射面の可作動域全体に亘り固定個所に所在している。ビーム選択サブシステム１２０は集束光学系１１１付近に所在しており、集束光学系１１１で反射された照明ビーム１１２のうち一部分を選択することで、照明サブシステム１１８の倍率と、その照明ビーム１１５の発散とを制御する。

【0041】

図１に記した実施形態では、ビーム選択サブシステム１２０がブレード１２２Ａ及びブレード１２２Ｂを有している。ブレード１２２Ａ，１２２Ｂは、集束光学系１１１で反射された照明ビーム１１２に対し、それぞれアクチュエータ１２１Ａ，１２１Ｂによって相独立に位置決めされる。照明ビーム１１２の場におけるブレード１２２Ａ及び１２２Ｂ同士の位置（即ちブレード１２２Ａ・１２２Ｂ間ギャップ）により、照明ビーム１１５の発散が制御される。ブレード１２２Ａ及び１２２Ｂが照明サブシステム１１８の中心軸に対し垂直な方向沿いで照明ビーム１１２に対し占める位置（即ち入射及び反射ビーム１１２により定まる平面内で反射ビーム１１２に対しギャップが占める個所）により、照明サブシステム１１８の倍率が制御される。

【0042】

図２には、計量システム１００の照明サブシステム１１８がより詳細に記されている。図２に記されている通り、集束性光学素子１１１は楕円形である。集束性光学素子１１１の反射面は、半長軸長Ａ及び半短軸長Ｂを有する楕円形状１１７をなぞっている。集束性光学素子１１１の反射面は長さＬにより特徴付けられている。照明源１１０，試料１０１はそれぞれ集束性光学素子１１１の物面，像面に所在しており、それらは楕円１１７の焦点と一致している。幾つかの実施形態では比Ａ／Ｂが５０〜２５０のうちいずれかの値とされる。

【0043】

図２に記されているように、ブレード１２２Ａ及び１２２Ｂは、集束性光学素子１１１により反射された照明ビーム１１２のうち一部分１１３が、試料１０１上に入射する照明ビーム１１５として選択されるよう、位置決めされる。その被選択部分１１３の主光線１１６も記されている。主光線１１６は、集束性光学素子１１１の反射面上に、かすめ入射角θで入射している。Ｒ_１は、照明源１１０と、集束性光学素子１１１上における主光線１１６の入射点との間の距離である。Ｒ_２は、集束性光学素子１１１上における主光線１１６の入射点と、試料１０１上における主光線１１６の入射点との間の距離である。

【0044】

図３及び図４には、計量システム１００の照明サブシステム１１８がより詳細に記されている。図３及び図４は図２と似ているが、集束性光学素子１１１で反射された照明ビーム１１２のうち被選択部分１１３に違いがある。

【0045】

図２に記されているように、ブレード素子１２２Ａ及び１２２Ｂを然るべく位置決めすることで、照明ビーム１１２の被選択部分１１３の主光線１１６の反射元を、集束性光学素子１１１の中点（即ちＬ／２のところ）とすることができる。図３に記されているように、ブレード素子１２２Ａ及び１２２Ｂを然るべく位置決めすることで、照明ビーム１１２の被選択部分１１３の主光線１１６の反射元を、集束性光学素子１１１の前端（即ち集束性光学素子１１１のうち照明源１１０に最も近い部分）とすることができる。図４に記されているように、ブレード素子１２２Ａ及び１２２Ｂを然るべく位置決めすることで、照明ビーム１１２の被選択部分１１３の主光線１１６の反射元を、集束性光学素子１１１の後端（即ち集束性光学素子１１１のうち照明源１１０から最も遠い部分）とすることができる。

【0046】

照明サブシステム１１８の光学倍率はＲ_１とＲ_２の比で定まる。図２〜図４に記されているように、Ｒ_１とＲ_２の比、ひいてはその照明システムの光学倍率は、照明ビーム１１２のうち試料１０１上に入射する照明ビーム１１５として選択される部分１１３次第で異なる。より具体的には、その集束性光学素子１１１上における主光線１１６の入射個所が変わると、照明サブシステム１１８の光学倍率も変わる。

【0047】

図３に記した選択では、所与発散の反射ビームに関し最高倍率が提供される。ブレード１２２Ａ及び１２２Ｂの位置決めにより、集束性光学素子１１１の前端で反射された照明光のみで、試料１０１上に入射する照明ビーム１１５が形成されている。図２に記した選択では、所与発散の反射ビームに関し中庸倍率が提供される。ブレード１２２Ａ及び１２２Ｂの位置決めにより、集束性光学素子１１１の中葉で反射された照明光のみで、試料１０１上に入射する照明ビーム１１５が形成されている。図４に記した選択では、所与発散の反射ビームに関し最低倍率が提供される。ブレード１２２Ａ及び１２２Ｂの位置決めにより、集束性光学素子１１１の後端で反射された照明光のみで、試料１０１上に入射する照明ビーム１１５が形成されている。

【0048】

図１〜図４に記したビーム選択サブシステム１２０では、備わる１枚又は複数枚のブレードが集束性光学素子１１１・試料１０１間に所在している。しかしながら、一般に、ビーム選択サブシステム１２０に備わる１枚又は複数枚のブレードは、集束性光学素子１１１・試料１０１間に所在していても、照明源１１０・集束性光学素子１１１間に所在していても、或いはその双方に所在していてもかまわない。それらブレードは集束性光学素子１１１付近（即ち照明源１１０や試料１０１よりも集束性光学素子１１１に近いところ）に所在させる。更に、図１〜図４に記したビーム選択サブシステム１２０では、備わる１枚又は複数枚のブレードによってスリットの輪郭が定まり、それによって照明ビーム１１５のかたちが定まっている。しかしながら、一般に、ビーム選択サブシステム１２０は、照明ビーム１１２のうち一部分１１３の選択を制御する可動スリット又はアパーチャを実現するのに適していて、本願記載の如く試料１０１上に入射する照明ビーム１１５がそれにより形成されるものであれば、どのようなビームブロック素子を有していてもよい。

【0049】

前述の通り、照明サブシステム１１８の光学倍率はＲ_１とＲ_２の比で定まる。公称倍率Ｍ_ＮＯＭは、等式（１）に記載の通りＲ_１ＮＯＭ及びＲ_２ＮＯＭで定まる。Ｒ_１ＮＯＭ，Ｒ_２ＮＯＭは、それぞれ、選択された照明ビームの主光線がその集束性光学素子の中葉に入射する際のＲ_１，Ｒ_２の値である（例．図２に描かれているシナリオ）。

【数1】

【0050】

ある小さなかすめ入射角（例．数度オーダ又はそれ未満のθ）を想定すると、最高達成可能倍率Ｍ_ＭＡＸは等式（２）、最低達成可能倍率Ｍ_ＭＩＮは等式（３）により定義される。

【数2】

【0051】

等式（１）〜（３）により描出されているように、集束性光学素子１１１の長さが大きいほど倍率域は広くなる。加えて、Ｒ_１ＮＯＭに対する集束性光学素子の長さＬの比により、達成可能倍率の大きさが定まる。幾つかの実施形態では公称倍率が約３、比Ｌ／Ｒ_１ＮＯＭが約３／４とされる。そうした実施形態では達成可能倍率が約１．９〜５．４の範囲内となる。幾つかの実施形態では、照明源１１０と、集束性光学素子１１１の反射面上の最寄り点との間の距離が、少なくとも５０ｍｍとされる。

【0052】

幾つかの実施形態では、集束性光学素子１１１の長さが約２００ｍｍ、Ｒ_１ＮＯＭが約２５０ｍｍとされる。幾つかの実施形態では、照明サブシステム１１８の光学倍率が少なくとも４．３から１６以上に及ぶようＬ、Ｒ_１ＮＯＭ及びＲ_２ＮＯＭが選択される。幾つかの実施形態では、照明サブシステム１１８の光学倍率が少なくとも１から８以上に及ぶようＬ、Ｒ_１ＮＯＭ及びＲ_２ＮＯＭが選択される。幾つかの実施形態では、照明サブシステム１１８の光学倍率が少なくとも２から５以上に及ぶようＬ、Ｒ_１ＮＯＭ及びＲ_２ＮＯＭが選択される。

【0053】

幾つかの実施形態では、集束性光学素子１１１に、Ｘ線光子を外部全反射により反射させる反射面が備わる。

【0054】

幾つかの実施形態では、集束性光学素子１１１に、多層被覆との相互作用によってＸ線光子を反射させる反射面が備わる。それら実施形態のうちあるものでは、その多層被覆が、空間的に周期的で、その周期性が集束性光学素子長さ方向に沿い連続的に変化するものとされる。それら実施形態のうちあるものでは、その多層被覆が、空間的に周期的で、その周期性が多層被覆深さ方向に沿い連続的に変化するものとされる。それら実施形態のうちあるものでは、その多層被覆が、多層被覆深さ方向に沿い空間的に非周期的なものとされる。

【0055】

幾つかの実施形態では、集束性光学素子１１１に、その長手方向沿い面間距離が一定な均一単結晶素材又は多結晶素材で構成された反射面が備わる。これらの実施形態ではＸ線光子がブラッグ回折によって反射される。他の幾つかの実施形態では、集束性光学素子１１１に、その長手方向沿い面間距離が連続的に変化する均一単結晶素材又は多結晶素材で構成された反射面が備わる。これらの実施形態ではＸ線光子がブラッグ回折によって反射される。

【0056】

幾つかの実施形態では、集束性光学素子１１１を、同じ幾何形状の反射面を有するワンバウンド光学素子とすることで、その反射面のあらゆる部分が、その集束性光学素子に対し同じ位置に幾何学的焦点を呈するようにする。

【0057】

幾つかの実施形態では、集束性光学素子１１１がツーバウンド光学素子、例えばモンテル光学系（光学面横並び配列）、カークパトリック・バエズ光学系（光学面縦続配列）等々とされる。モンテル光学系についての更なる記述が非特許文献１に記載されているので、この参照を以てその全容を本願に繰り入れることにする。カークパトリック・バエズ光学系についての更なる記述が非特許文献２に記載されているので、この参照を以てその全容を本願に繰り入れることにする。これらの実施形態では、各反射面のあらゆる部分がその集束性光学素子に対し同じ位置に幾何学的焦点を呈するよう、集束性光学素子１１１の各光学面に同じ幾何形状をなぞらせる。幾つかの実施形態では、集束性光学素子１１１に、９０°未満の横断方向沿い角度を有する横並び構成をなし配列された２個の反射面が備わる。更に、それら２個の反射面は、焦点位置後方で測ったビームスポット内強度ギャップが終端され、それら反射面間のギャップがイメージングされるよう、構成される。幾つかの実施形態では、ツーバウンド光学素子の反射面が、共通実装フレームに装着された個々別々な基板で構成される。他の幾つかの実施形態では、それらの反射面例えば横並び構成をなすそれの空間的及び角度的相互配列を能動制御しうるよう、ツーバウンド光学素子の反射面が個々別々な基板で構成され各反射面が個々別々な整列ステージに装着される。

【0058】

幾つかの実施形態では、集束性光学素子１１１に、それぞれ楕円筒なる幾何形状を呈する２個の光学面が備わる。他の幾つかの実施形態では、集束性光学素子１１１に、回転楕円体、円筒、楕円筒、球及び環状体のうちいずれかの幾何形状を呈する反射面１個が備わる。

【0059】

幾つかの実施形態では、Ｘ線照明サブシステムに、試料１０１上に入射するＸ線ビームを単色化するＸ線モノクロメータが備わる。ある例では、結晶モノクロメータを利用してＸ線輻射ビームが単色化される。幾つかの例では、そのＸ線光学系によりそのＸ線ビームを平行化し又は試料１０１の検査エリア１０２上へと集束させ、多層Ｘ線光学系を用い１ｍｒａｄ未満の発散とする。これらの例では、その多層Ｘ線光学系がビームモノクロメータとしても機能する。

【0060】

幾つかの実施形態では、ビーム整形スリット機構（図示せず）がビーム路内、試料１０１の直前に配置される。それらのスリットを試料１０１付近に所在させることで、ビーム発散による入射ビームスポットサイズの拡大を抑えることができる。幾つかの実施形態では、ビーム整形スリット機構のスリットを、試料１０１への照明ビーム１１５の入射個所から５０ｍｍ以内に所在させる。ビーム整形スリット機構の例が、Ａｌｅｘａｎｄｅｒ Ｂｙｋａｎｏｖ， ｅｔ ａｌ．を発明者とし米国カリフォルニア州ミルピタス所在のＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎを譲受人とする特許文献６に記載されているので、この参照を以てその全容を本願に繰り入れることにする。

【0061】

他の幾つかの実施形態に係る計量システム１００では、試料１０１付近に所在するビーム整形スリット機構を採用しない。これらの実施形態では、ビームの発散具合や、試料１０１の表面における照明ビームサイズが、ビーム選択サブシステム１２０によって制御される。これらの実施形態では、計量ターゲット周辺エリアの光子汚染の効果的制御が、計測下ウェハの表面付近にスリットを所在させ用いることなしで達成される。

【0062】

Ｘ線検出器１１９は、Ｔ−ＳＡＸＳ計測方式に従い、試料１０１で散乱されたＸ線輻射１１４を収集して、試料１０１の特性のうち入射Ｘ線輻射と相互作用する特性を示す出力信号１３５を生成する。幾つかの実施形態では、散乱Ｘ線１１４をＸ線検出器１１９により収集するのと併せ、試料位置決めシステム１４０により試料１０１の位置及び向きを定めることで、散乱Ｘ線を角度分解する。

【0063】

幾つかの実施形態では、Ｔ−ＳＡＸＳシステムに、広いダイナミックレンジ（例．１０^５超）を有する１個又は複数個の光子計数検出器と、厚手の高吸収性結晶基板とが備わる。幾つかの実施形態では、単一の光子計数検出器により散乱光子の位置及び個数が検出される。

【0064】

幾つかの実施形態では、そのＸ線検出器により一通り又は複数通りのＸ線光子エネルギが分解され、その試料の特性を示すＸ線エネルギ成分毎の信号が生成される。幾つかの実施形態では、そのＸ線検出器１１９に、画素化光子計数アレイ、ＣＣＤアレイ、マイクロチャネルプレート、フォトダイオードアレイ、マイクロストリップ型比例計数器、ガス充填式比例計数管、シンチレータ及び蛍光素材のうちいずれかが備わる。

【0065】

こうした場合、検出器内Ｘ線光子相互作用が、画素の居所及び計数値に加えエネルギにより識別される。幾つかの実施形態では、それらＸ線光子相互作用が、Ｘ線光子相互作用のエネルギを所定の上しきい値及び所定の下しきい値と比較することで識別される。ある実施形態では、この情報が出力信号１３５により情報処理システム１３０に送られ、更なる処理及び格納に供される。

【0066】

更なる態様では、Ｔ−ＳＡＸＳシステムを利用し、散乱光の一通り又は複数通りの回折次数に基づき試料の特性（例．構造パラメタ値）が判別される。図１に記されているように、計量ツール１００は情報処理システム１３０を有しており、それを用いることで、検出器１１９により生成された信号１３５を獲得することや、獲得した信号に少なくとも部分的に基づき試料の特性を判別することができる。

【0067】

幾つかの実施形態では、回折輻射強度の計測結果が、ウェハ表面法線に対するＸ線入射角と関連付けて、収集される。複数通りの回折次数に含まれる情報は、通常、考慮下の各モデルパラメタ間でユニークである。そのため、Ｘ線散乱により、注目パラメタの値に関する推定結果が、小さな誤差及び低いパラメタ相関で以てもたらされる。

【0068】

幾つかの例では、Ｔ−ＳＡＸＳ依拠計量に際し、計測データでの所定計測モデルの逆解により標本の寸法が判別される。その計測モデルは少数（例．１０個かそれ以上のオーダ）の可調パラメタを含み、試料の幾何特性及び光学特性と、計測システムの光学特性とを表すものである。逆解方法としては、これに限られるものではないがモデル依拠回帰、トモグラフィ、機械学習又はそれらの何らかの組合せがある。このようにして、計測された散乱Ｘ線強度とモデル化結果との間の誤差が最小になるパラメタ化計測モデルの値に関し解くことで、ターゲットプロファイルパラメタが推定される。

【0069】

更なる態様では、高アスペクト比構造をその全深度に亘り特徴解明するのに十分な分解能が提供される入射角域に亘り、Ｔ−ＳＡＸＳ計測が実行される。

【0070】

幾つかの実施形態では、図１に記した座標系１４６のＹ軸周りでの回動と、試料１０１に固定された座標系１４７のＺ’軸周りでの回動とにより記述される、様々な向きにて計測を実行することが望まれる。これにより、分析に利用可能なデータセットの個数及び多様性を増大させ、様々な大角度面外姿勢が含まれるようにすることで、計測パラメタの精度及び正確性が増し且つパラメタ間相関が低減される。より深くより多様なデータセットで以て試料パラメタを計測することでも、パラメタ間相関が低減され且つ計測の正確性が改善される。例えば垂直姿勢では、Ｔ−ＳＡＸＳによりフィーチャの限界寸法を解明できても、フィーチャの側壁（サイドウォール）角及び高さに対してはほとんど不感となる。これに対し、計測データを広範囲な面外角度位置に亘り収集すれば、フィーチャの側壁角及び高さを解明することができる。

【0071】

図１に描かれているように、計量ツール１００に備わる試料位置決めシステム１４０は、試料１０１を整列させるよう、且つディフラクトメータ（回折計）のビーム軸に対しある広い入射角域に亘り試料１０１を指向させるよう、構成されている。言い換えれば、試料位置決めシステム１４０は、試料１０１の表面に対し面内整列している１本又は複数本の回動軸周りである広い角度域に亘り試料１０１を回動させるよう、構成されている。幾つかの実施形態では、試料位置決めシステム１４０が、試料１０１の表面に対し面内整列している１本又は複数本の回動軸周りで、少なくとも６０°の範囲内で試料１０１を回動させるように構成される。こうすると、試料１０１の表面上の任意個数の個所に亘り、計量システム１００によって試料１０１の角度分解計測結果が収集される。ある例では、試料１０１の所望位置を示すコマンド信号が、情報処理システム１３０により試料位置決めシステム１４０のモーションコントローラへと送られる。これに応じ、そのモーションコントローラがコマンド信号を試料位置決めシステム１４０の諸アクチュエータ向けに生成することで、試料１０１の所望位置決めが達成される。

【0072】

総じて、試料位置決めシステム１４０は、これに限られるものではないがゴニオメータステージ、六脚ステージ、角度ステージ及びリニアステージを初め、所望の直線及び角度位置決め性能を達成するのに適する何らかの機械要素の組合せを、有するものとすることができる。

【0073】

本願記載の通り、Ｔ−ＳＡＸＳ計測は、半導体ウェハの表面法線に対する照明Ｘ線ビームの向き複数通りにて実行される。個々の向きは、Ｘ線照明ビームを基準としたウェハ１０１のいずれか二通りの角度方向回動により記述されるものであり、またその逆も成り立つ。一例としては、その向きを、試料１０１上に入射するＸ線照明ビーム１１６の中心軸を基準として記述することができる。図５には、ウェハ１０１上に入射するＸ線照明ビーム１１６の具体的な向きが、角φ及びθにより記述されることが記されている。座標系ＸＹＺはＸ線照明ビーム１１６に固定されており、そのＺ軸がＸ線照明ビーム１１６の中心軸と整列している。座標系Ｘ’Ｙ’Ｚ’はウェハ１０１に固定されている。Ｙ軸はウェハ１０１の表面に対し面内整列しており、そのウェハはＹ軸周りで角θに亘り回動される。Ｚ’軸はウェハ１０１の表面に対し垂直であり、Ｘ’及びＹ’はウェハ１０１の表面と同一面内にある。角φはＹ軸に対するＹ’軸の向きを記述している。θ及びφの協働で、Ｘ線照明ビーム１１６に対する試料１０１の表面の向きがユニークに特定される。この例では、Ｘ線照明ビーム１１６に対する試料１０１の表面の向きが、試料１０１の表面に対し垂直な軸（即ちＺ’軸）周りでの回動と、ウェハ１０１の表面に整列している軸（即ちＹ軸）周りでの回動とにより、記述されている。

【0074】

試料１０１上での照明ビームスポットサイズは光学倍率に比例する。従って、倍率を所望値に調整すると、試料１０１の表面における照明ビームスポットサイズが変化する。多くの計測アプリケーションでは、これにより照明ビームスポットサイズの制御を行うことで、最大可能光子束を保ちつつ、注目計量ターゲット周辺の構造上への照明漏出による信号汚染を少なくすることができる。

【0075】

更なる態様では、照明スポットのサイズ，形状が、それぞれ線源のサイズ，形状の変更により制御される。幾つかの実施形態では、ある広い光学倍率域に亘り試料における照明ビームスポットサイズが一定に保たれるよう、照明源サイズが制御される。他の幾つかの実施形態では、試料における照明ビームスポットサイズが調整されて、ある特定の計量ターゲットに係る所望の計測エリアと整合することとなるよう、照明源サイズが制御される。

【0076】

これにより、計量システム１００により形成される照明ビーム１１５が呈する照明ビームスポットサイズを、相異なる計測下計量ターゲットそれぞれのサイズに対しスケール合わせすることや、その計量ターゲット周辺の光子汚染を効果的に制御することが、その計測下計量ターゲット付近にビーム整形スリットを所在させ用いることなしで可能となる。

【0077】

幾つかの実施形態では、照明源１１０のサイズが、多大な輝度損失なく２の倍数で可調とされる。幾つかの実施形態では、液体金属ジェット（ＬＭＪ）Ｘ線照明源のサイズを制御することで、１０μｍ半値全幅（ＦＷＨＭ）の円形エリアや、２０μｍ×１０μｍＦＷＨＭの楕円形エリアに亘る照明が、輝度を同レベルに保ちつつ生成される。ＬＭＪ照明源の場合、そのＸ線照明源のサイズは横断方向に沿いＬＭＪアノードを過ぎる方向の電子ビームサイズに比例する。従って、入射時の電子ビームのサイズをＬＭＪアノードで以て調整することでそのＸ線照明源サイズが制御される。

【0078】

ある例では、計量システム１００が１０μｍ半値全幅（ＦＷＨＭ）の円形照明源サイズで以て構成される。情報処理システムは、制御コマンド１３６をアクチュエータ１２１Ａ，１２１Ｂに送りブレード素子１２２Ａ，１２２Ｂの居所をそれぞれ定めることで、照明サブシステム１１８の倍率を約５にする。この構成では、計量システム１００によって、１００μｍ×１００μｍの計量ターゲットがある範囲の入射角θ及びある範囲のアジマス角φに亘り計測される。また別の例では、同じ計量システム１００（即ち同じ個所に同じ光学部材があるもの）が、１０μｍ×２０μｍＦＷＨＭの楕円形照明源で以て構成される。情報処理システムは、制御コマンド１３６をアクチュエータ１２１Ａ，１２１Ｂに送りブレード素子１２２Ａ，１２２Ｂの居所をそれぞれ定めることで、照明サブシステム１１８の倍率を約２．５にする。この構成では、計量システム１００によって、５０μｍ×１００μｍの計量ターゲットがある範囲の入射角θに亘り計測される。この例では、一方の方向（５０μｍ方向）沿いで発散が効果的に制御され、他方の方向（１００μｍ方向）沿いで最多個数の光子が収集される。照明ビームスポットサイズは、照明スポットを再整形すること及び倍率を変化させることで計量ターゲットと整合させる。

【0079】

幾つかの例では、情報処理システム１３０により制御コマンド１３７が照明源１１０へと送られる。これに応じ、照明源１１０によりスポットサイズ及び形状、照明パワー、スポットオフセット、入射角等々が調整される。ある例では、線源ターゲット上に入射する電子ビームのパラメタが調整され、それによりスポットサイズ及び形状、照明パワー、スポットオフセット、入射角等々が変更される。

【0080】

スリットは、入射輻射の散乱を抑え効果的に阻止する素材で構成される。素材例としては単結晶素材、例えばゲルマニウム、ヒ化ガリウム、燐化インジウム等がある。スリット素材を鋸断するのではなく粒界沿いに開裂させることで、構造境界を過ぎる散乱を減らすことができる。加えて、そのスリットの向きは、入来輻射・スリット素材内部構造間の相互作用によりもたらされる散乱が最少量となるよう、入来ビームを基準として定める。その結晶素材を高密度素材（例．タングステン）製のブレードに装着することで、そのスリットの一辺上でＸ線ビームを完全に阻止することが可能となる。

【0081】

幾つかの実施形態では、Ｘ線照明源１１０、集束性光学素子１１１、ビーム選択サブシステム１２０又はそれらの何らかの組合せが、試料１０１のそれと同じ雰囲気環境（例．ガスパージ環境）内にて保持される。他方、幾つかの実施形態では、それら構成要素間の光路やいずれかの構成要素内の光路が長くなり、気中Ｘ線散乱の影響で検出器上の像にノイズが生じる。そのため、幾つかの実施形態では、Ｘ線照明源１１０、集束性光学素子１１１、ビーム選択サブシステム１２０のうちいずれかが、１個又は複数個の真空窓により試料（例．試料１０１）から分離された１個又は複数個の局所的真空環境内にて保持される。

【0082】

同様に、幾つかの実施形態では、Ｘ線検出器１１９が試料１０１のそれと同じ雰囲気環境（例．ガスパージ環境）内にて保持される。他方、幾つかの実施形態では、試料１０１・Ｘ線検出器１１９間距離が長々しくなり、気中Ｘ線散乱の影響で被検出信号中にノイズが生じる。そのため、幾つかの実施形態では、そのＸ線検出器のうち１個又は複数個が、真空窓により試料（例．試料１０１）から分離された局所的真空環境内にて保持される。

【0083】

真空窓は、Ｘ線輻射に対し実質的に透明で好適ないずれかの素材（例．カプトン（登録商標）、ベリリウム等々）で構成すればよい。好適な真空環境を各真空チャンバ内で維持することで、照明ビームの散乱を減らすことができる。好適な真空環境とは、何らかの好適真空度環境、何らかの好適パージ環境であり小原子番号気体（例．ヘリウム）が内在しているもの、それらの何らかの組合せ等のことである。こうして、ビーム路の極力多くを真空中に所在させることで、光束を増やし散乱を減らすことができる。

【0084】

幾つかの実施形態では、試料１０１を含め光学システム全体が真空中で保持される。但し、一般に、試料位置決めシステム１４０の構成に関わる複雑性故に、試料１０１の真空中保持に関わるコストが高くなる。

【0085】

別の更なる態様では、試料の被計測構造の構造モデル（例．幾何モデル、素材モデル又は幾何素材複合モデル）を生成し、その構造モデルに由来する少なくとも１個の幾何パラメタを含むＴ−ＳＡＸＳ応答モデルを生成し、そしてそのＴ−ＳＡＸＳ応答モデルで以てＴ−ＳＡＸＳ計測データの当てはめ分析を実行することで少なくとも１個の試料パラメタ値を解明するよう、情報処理システム１３０が構成される。その分析エンジンを用いその模擬Ｔ−ＳＡＸＳ信号を計測データと比較することで、その標本の幾何特性及び素材特性例えば電子密度の判別を行うことができる。図１に記した実施形態では情報処理システム１３０がモデル構築兼分析エンジンとして構成されており、本願記載の如くモデル構築及び分析機能が実現されるようそのエンジンが構成されている。

【0086】

図６は、情報処理システム１３０により実現されるモデル構築兼分析エンジン１５０の例を描いた図である。図６に記されているように、モデル構築兼分析エンジン１５０は、試料の被計測構造の構造モデル１５２を生成する構造モデル構築モジュール１５１を有している。幾つかの実施形態では構造モデル１５２にその試料の素材特性も組み込まれる。その構造モデル１５２は、入力としてＴ−ＳＡＸＳ応答関数構築モジュール１５３に受領される。Ｔ−ＳＡＸＳ応答関数構築モジュール１５３は、その構造モデル１５２に少なくとも部分的に依拠してＴ−ＳＡＸＳ応答関数モデル１５５を生成する。幾つかの例では、そのＴ−ＳＡＸＳ応答関数モデル１５５がＸ線フォームファクタ

【数3】

に基づくものとされる；式中、Ｆはフォームファクタ、ｑは散乱ベクトル、ρ（ｒ）はその試料の電子密度を球座標に従い表したものである。そして、Ｘ線散乱強度が

【数4】

により与えられる。そのＴ−ＳＡＸＳ応答関数モデル１５５は、入力として当てはめ分析モジュール１５７に受領される。その当てはめ分析モジュール１５７は、そのモデル化Ｔ−ＳＡＸＳ応答を、それに対応する計測データと比較することで、その試料の幾何特性及び素材特性を求める。

【0087】

幾つかの例では、モデル化データの実験データへの当てはめが、χ二乗値を最小化することで達成される。例えば、Ｔ−ＳＡＸＳ計測の場合、χ二乗値は

【数5】

として定義することができる。

【0088】

式中、Ｓ_ｊ^{ＳＡＸＳ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ}は「チャネル」ｊ内被計測Ｔ−ＳＡＸＳ信号１２６であり、その指数ｊにより一組のシステムパラメタ、例えば回折次数、エネルギ、角度座標等々が記述される。Ｓ_ｊ^{ＳＡＸＳ ｍｏｄｅｌ}（ｖ_１，…，ｖ_Ｌ）は、「チャネル」ｊに係るモデル化Ｔ−ＳＡＸＳ信号Ｓ_ｊを一組の構造（ターゲット）パラメタｖ_１，…，ｖ_Ｌに関し評価したものであり、それらのパラメタにより幾何（ＣＤ、側壁角、オーバレイ等々）及び素材（電子密度等々）が記述される。σ_{ＳＡＸＳ，ｊ}は第ｊチャネルに係る不確定性である。Ｎ_ＳＡＸＳはそのＸ線計量におけるチャネルの総数である。Ｌはその計量ターゲットを特徴付けるパラメタの個数である。

【0089】

等式（６）では、別々のチャネルに係る不確定性間に相関がないことが仮定されている。別々のチャネルに係る不確定性間に相関がある例では、それら不確定性間の共分散を計算することができる。こうした例では、Ｔ−ＳＡＸＳ計測に係るχ二乗値を

【数6】

と表すことができる。

【0090】

式中、Ｖ_ＳＡＸＳはＳＡＸＳチャネル不確定性の共分散行列であり、Ｔはその転置を表している。

【0091】

幾つかの例では、当てはめ分析モジュール１５７により、Ｔ−ＳＡＸＳ計測データ１３５を対象にＴ−ＳＡＸＳ応答モデル１５５で以て当てはめ分析を実行することで、少なくとも１個の試料パラメタ値が解明される。幾つかの例ではχ_ＳＡＸＳ^２が最適化される。

【0092】

上述の通り、Ｔ−ＳＡＸＳデータの当てはめはχ二乗値の最小化により達成される。とはいえ、一般に、Ｔ−ＳＡＸＳデータの当てはめを他の関数により達成してもよい。

【0093】

Ｔ−ＳＡＸＳ計量データの当てはめは、注目幾何及び／又は素材パラメタに対し有感ならどの種類のＴ−ＳＡＸＳテクノロジでも役立つ。試料とのＴ−ＳＡＸＳビーム相互作用を記述する適正なモデルが用いられる限り、試料パラメタは決定論的なもの（例．ＣＤ、ＳＷＡ等々）とも統計的なもの（例．ｒｍｓ側壁高粗さ、粗さ相関長等々）ともすることができる。

【0094】

一般に、情報処理システム１３０は、リアルタイム限界寸法決め（ＲＴＣＤ）を利用しモデルパラメタにリアルタイムアクセスするよう構成されるが、事前算出モデルのライブラリにアクセスして試料１０１に係る少なくとも１個の試料パラメタ値を求めるようにしてもよい。一般に、ある種の形態のＣＤエンジンを用いることで、試料に割り当てられているＣＤパラメタと、計測された試料に係るＣＤパラメタとの間の差異を、評価することができる。試料パラメタ値算出方法及びシステムの例がＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｒｐ．名義の２０１０年１１月２日付特許文献７に記載されているので、この参照を以てその全容を本願に繰り入れることにする。

【0095】

幾つかの例では、モデル構築兼分析エンジン１５０によって、フィードサイドウェイ分析、フィードフォワード分析及びパラレル分析の何らかの組合せでパラメタ計測結果の正確性が改善される。フィードサイドウェイ分析とは、同じ試料の別エリア上で複数個のデータセットを採取し、第１データセットから求めた共通パラメタを第２データセット側に引き渡して分析に供することである。フィードフォワード分析とは、別々の試料上でデータセットを採取し、ステップ的コピーイグザクトパラメタフィードフォワード手法を用い爾後の分析に共通パラメタを先渡しすることである。パラレル分析とは、複数個のデータセットに対する非線形当てはめ方法論の並列的又は同時的適用であり、当てはめ中に少なくとも１個の共通パラメタが結合されるもののことである。

【0096】

複数ツール兼構造分析とは、フィードフォワード、フィードサイドウェイ又はパラレル分析であり、回帰、ルックアップテーブル（即ち「ライブラリ」マッチング）、或いは他の複数データセット当てはめ手順に依拠するもののことである。複数ツール兼構造分析方法及びシステムの例がＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｒｐ．名義の２００９年１月１３日付特許文献８に記載されているので、この参照を以てその全容を本願に繰り入れることにする。

【0097】

別の更なる態様では、１個又は複数個の注目パラメタの初期推定値が、計測ターゲットに対し入射Ｘ線ビームをある一通りの向きにして実行されたＴ−ＳＡＸＳ計測を踏まえ導出される。それら初期推定値は、注目パラメタの開始値として、複数通りの向きでのＴ−ＳＡＸＳ計測により収集された計測データによる計測モデルの回帰用に、実装される。このようにすると、注目パラメタの密推定値が比較的少量の情報処理労力で以て求まり、またその密推定値をかなり大きなデータセットに亘る回帰用の開始点として実装することで、注目パラメタの精緻化推定値が少量の総情報処理労力で以て得られる。

【0098】

別の態様では、計量ツール１００に備わる情報処理システム（例．情報処理システム１３０）が、本願記載のビーム制御機能が実現されるよう構成される。図１に記した実施形態では、情報処理システム１３０が、例えば入射照明ビーム１１５の強度、発散、スポットサイズ、偏向、スペクトラム及び配置を初め、いずれかの照明特性を制御するよう動作させうるビームコントローラとして、構成されている。

【0099】

図１に描かれているように、情報処理システム１３０は検出器１１９に可通信結合されている。情報処理システム１３０は、検出器１１９から計測データ１３５を受領するよう構成されている。ある例では、計測データ１３５に、試料応答の計測結果（即ち諸次回折成分の強度）の指示子を含ませる。検出器１１９の表面上における応答計測結果の分布に基づき、試料１０１上における照明ビーム１１６の入射個所及びエリアが情報処理システム１３０により導出される。ある例では、情報処理システム１３０によりパターン認識技術を適用することで、試料１０１上における照明ビーム１１６の入射個所及びエリアが計測データ１３５に基づき導出される。幾つかの例では、情報処理システム１３０によりコマンド信号１３７をＸ線照明源１１０に送ることで、照明源の所望サイズ及び形状、照明波長が選択され、或いはそのＸ線放射が方向転換される。幾つかの例では、情報処理システム１３０によりコマンド信号１３６をビーム選択サブシステム１２０に送ることで、入射照明ビーム１１６が試料１０１に所望のビームスポットサイズ及び向きで以て到来するようビームスポットサイズを変化させる。ある例では、コマンド信号１３６により、ビーム選択サブシステム１２０に、照明サブシステム１１８の倍率と照明ビーム１１５の発散とを相独立に調整させる。他の幾つかの例では、情報処理システム１３０によりコマンド信号をウェハ位置決めシステム１４０に送ることで、入射照明ビーム１１５が試料１０１に対し所望の個所及び角度姿勢にて到来するよう試料１０１の位置及び向きを定める。

【0100】

更なる態様では、Ｔ−ＳＡＸＳ計測データを用い、被計測構造の画像が、検出された回折次数の強度計測結果に基づき生成される。幾つかの実施形態では、包括電子密度メッシュからの散乱を記述すべくＴ−ＳＡＸＳ応答関数モデルが一般化される。計測された信号にこのモデルを整合させつつ、そのメッシュにおけるモデル化電子密度に制約を加え連続性及び疎エッジを強制することで、その標本の三次元画像がもたらされる。

【0101】

幾何モデルに依拠したパラメトリック逆変換がＴ−ＳＡＸＳ計測に依拠した限界寸法（ＣＤ）計量には望ましいけれども、計測される試料がその幾何モデルの仮定事項から逸脱しているときには、それと同じＴ−ＳＡＸＳ計測データから生成された試料マップが、モデル誤差を識別及び補正するのに有用である。

【0102】

幾つかの例では、その画像が、同じスキャタロメトリ計測データの幾何モデル依拠パラメトリック逆変換により推定された構造特性と比較される。食い違いを用いることで、計測される構造の幾何モデルを更新して計測性能を向上させることができる。この能力によって正確なパラメトリック計測モデルに集束させることは、製造プロセスを制御、監視及びトラブルシュートする上で、集積回路計測時にはひときわ重要となる。

【0103】

幾つかの例では、その画像が電子密度、吸光率、複素屈折率又はそれら素材特性の組合せについての二次元（２Ｄ）マップとされる。幾つかの例では、その画像が電子密度、吸光率、複素屈折率又はそれら素材特性の組合せについての三次元（３Ｄ）マップとされる。そのマップの生成に用いられる物理的制約は比較的少数である。幾つかの例では、１個又は複数個の注目パラメタ、例えば限界寸法（ＣＤ）、側壁角（ＳＷＡ）、オーバレイ、エッジ配置誤差、ピッチウォーク等々が、もたらされたマップから直に推定される。他の幾つかの例では、モデル依拠ＣＤ計測に採用されているパラメトリック構造モデルにより考慮される期待値域から標本の幾何又は素材が外れているときに、そのマップを用いウェハプロセスがデバッグされる。ある例では、そのマップと、その被計測パラメタに従いそのパラメトリック構造モデルによって予測された構造の表現物との間の差異を用い、そのパラメトリック構造モデルが更新されその計測性能が改善される。更なる詳細が特許文献９に記載されているので、この参照を以てその全容を本願に繰り入れることにする。付加的な詳細が特許文献１０に記載されているので、この参照を以てその全容を本願に繰り入れることにする。

【0104】

更なる態様では、モデル構築兼分析エンジン１５０を利用し、Ｘ線計測光学計測結合分析モデルが生成される。幾つかの例では、例えば厳密結合波分析（ＲＷＣＡ）に基づく光学シミュレーションによりマクスウェルの方程式が解かれ、光学信号例えば反射率が様々な偏向、エリプソメトリパラメタ、位相変化等々に関し算出される。

【0105】

複数通りの相異なる入射角でのＸ線回折次数強度検出結果及び光学強度検出結果が、結合幾何パラメタ化応答モデルで以て結合当てはめ分析され、それに基づき１個又は複数個の注目パラメタの値が判別される。光学強度を計測するための光学計量ツールは、Ｘ線計量システム例えば図１に記したシステム１００と機械的に一体化されていてもいなくてもよい。更なる詳細が特許文献１１及び１２に記載されているので、それら文献それぞれの全容をこの参照を以て本願に繰り入れることにする。

【0106】

一般に、計量ターゲットを特徴付けるアスペクト比は、その計量ターゲットの最大高さ寸法（即ちウェハ表面に対し垂直な方向の寸法）を最大横方向寸法（即ちウェハ表面に対し整列している方向の寸法）により除したものとして定義される。幾つかの実施形態では、その計測下計量ターゲットのアスペクト比が少なくとも２０とされる。幾つかの実施形態では、その計量ターゲットのアスペクト比が少なくとも４０とされる。

【0107】

ご認識頂くべきことに、本件開示の随所に記載の諸ステップは、単一のコンピュータシステム１３０で実行してもよいし、それに代え複数個のコンピュータシステム１３０で実行してもよい。更に、システム１００の諸サブシステム、例えばビーム選択サブシステム１２０、照明源１１０、試料位置決めシステム１４０等々に、本願記載のステップのうち少なくとも一部分を実行するのに適したコンピュータシステムが備わっていてもよい。従って、上掲の記述は本発明に対する限定事項としてではなく、単なる例証として解されるべきである。更に、当該１個又は複数個の情報処理システム１３０は、本願記載のどの方法実施形態のどの他ステップ（群）を実行するようにも構成することができる。

【0108】

加えて、コンピュータシステム１３０をＸ線照明源１１０、ビーム選択サブシステム１２０、試料位置決めシステム１４０及び検出器１１９に可通信結合させる要領は、本件技術分野で既知ないずれの要領でもよい。例えば、上記１個又は複数個の情報処理システム１３０を、Ｘ線照明源１１０、ビーム選択サブシステム１２０、試料位置決めシステム１４０及び検出器１１９に係る情報処理システムにそれぞれ結合させてもよい。また例えば、Ｘ線照明源１１０、ビーム選択サブシステム１２０、試料位置決めシステム１４０及び検出器１１９のうちいずれかを、コンピュータシステム１３０に結合された単一のコンピュータシステムにより直に制御してもよい。

【0109】

コンピュータシステム１３０を、本システムのサブシステム（例．Ｘ線照明源１１０、ビーム選択サブシステム１２０、試料位置決めシステム１４０、検出器１１９等）からのデータ又は情報を伝送媒体、例えば有線及び／又は無線区間を有するそれにより受領及び／又は獲得するよう、構成してもよい。このようにして、その伝送媒体を、コンピュータシステム１３０とシステム１００の他サブシステムとの間のデータリンクとして働かせればよい。

【0110】

計量システム１００のコンピュータシステム１３０を、他システムからのデータ又は情報（例．計測結果、モデリング入力、モデリング結果等々）を伝送媒体、例えば有線及び／又は無線区間を有するそれにより受領及び／又は獲得するよう、構成してもよい。このようにして、その伝送媒体を、コンピュータシステム１３０と他システム（例．計量システム１００のオンボードメモリ、外部メモリ又は外部システム）との間のデータリンクとして働かせればよい。例えば、データリンクを介し格納媒体（即ちメモリ１３２又は１８０）から計測データ（例．信号１３５）を受け取るよう情報処理システム１３０を構成してもよい。一例としては、検出器１１９を用い取得した結果を恒久的又は半恒久的記憶デバイス（例．メモリ１３２又は１８０）内に格納させることができる。この場合、その計測結果をオンボードメモリから、或いは外部メモリシステムからインポートすることができる。更に、伝送媒体を介しコンピュータシステム１３０により他システムにデータを送ってもよい。一例としては、コンピュータシステム１３０により求められた試料パラメタ値１７０を恒久的又は半恒久的記憶デバイス（例．メモリ１８０）内に格納させることができる。この場合、計測結果を他システムにエキスポートすることができる。

【0111】

情報処理システム１３０には、これに限られるものではないが、パーソナルコンピュータシステム、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、イメージコンピュータ、並列プロセッサその他、本件技術分野で既知なあらゆる装置が包含されうる。一般に、語「情報処理システム」は、記憶媒体から得た命令を実行するプロセッサを１個又は複数個有するデバイス全てが包含されるよう、広く定義することができる。

【0112】

方法例えば本願記載のそれを実現するプログラム命令１３４を、伝送媒体例えばワイヤ、ケーブル又は無線伝送リンク上で伝送してもよい。例えば、図１に描かれているように、メモリ１３２に格納されているプログラム命令を、バス１３３上を通しプロセッサ１３１へと伝送させる。プログラム命令１３４はコンピュータ可読媒体（例．メモリ１３２）に格納される。コンピュータ可読媒体の例としてはリードオンリメモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気ディスク、光ディスク及び磁気テープがある。

【0113】

幾つかの実施形態では、本願記載のスキャタロメトリ分析が製造プロセスツールの一部分として実現される。製造プロセスツールの例としては、これに限られるものではないが、リソグラフィック露出ツール、成膜ツール、インプラントツール及びエッチングツールがある。こうすることで、Ｔ−ＳＡＸＳ分析の結果を用い製造プロセスを制御することができる。ある例では、１個又は複数個のターゲットから収集されたＴ−ＳＡＸＳ計測データが製造プロセスツールへと送られる。そのＴ−ＳＡＸＳ計測データが本願記載の如く分析され、その結果を用いその製造プロセスツールの動作が調整される。

【0114】

本願記載のスキャタロメトリ計測を用いることで、様々な半導体構造の特性を解明することができる。構造の例としては、これに限られるものではないが、ＦｉｎＦＥＴ、低次元構造例えばナノワイヤやグラフェン、サブ１０ｎｍ構造、リソグラフィック構造、スルー基板ビア（ＴＳＶ）、メモリ構造例えばＤＲＡＭ、ＤＲＡＭ４Ｆ２、ＦＬＡＳＨ（登録商標）、ＭＲＡＭ及び高アスペクト比メモリ構造がある。構造特性の例としては、これに限られるものではないが、幾何パラメタ例えばラインエッジ粗さ、ライン幅粗さ、孔（ポア）サイズ、孔密度、側壁角、プロファイル、限界寸法、ピッチ、厚み、オーバレイと、素材パラメタ例えば電子密度、組成、グレイン構造、モルホロジ、応力、歪み及び元素種別とがある。幾つかの実施形態では計量ターゲットが周期的構造とされる。他の幾つかの実施形態では計量ターゲットが非周期性とされる。

【0115】

幾つかの例では、これに限られるものではないがスピン注入磁化反転ランダムアクセスメモリ（ＳＴＴ−ＲＡＭ）、三次元ＮＡＮＤメモリ（３Ｄ−ＮＡＮＤ）又は立体ＮＡＮＤメモリ（Ｖ−ＮＡＮＤ（登録商標））、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、三次元ＦＬＡＳＨ（登録商標）メモリ（３Ｄ−ＦＬＡＳＨ（登録商標））、抵抗変化型ランダムアクセスメモリ（Ｒｅ−ＲＡＭ）及び相変化ランダムアクセスメモリ（ＰＣ−ＲＡＭ）を初め、高アスペクト比半導体構造の限界寸法、厚み、オーバレイ及び素材特性の計測が本願記載のＴ−ＳＡＸＳ計測システムで以て実行される。

【0116】

図７には、本発明の計量システム１００による実施に適する方法２００が描かれている。ある態様によれば、ご認識頂けるように、予めプログラミングされているアルゴリズムを、情報処理システム１３０に備わる１個又は複数個のプロセッサにより実行することによって、方法２００のデータ処理ブロックを実行することができる。以下の記述は計量システム１００の文脈で提示されているが、ここでご認識頂けるように、計量システム１００の具体的な構造的側面で限定事項が表されるわけではなく、それは専ら例証として解されるべきである。

【0117】

ブロック２０１では、ある量のＸ線輻射がある有限な放射エリアに亘り生成される。

【0118】

ブロック２０２では、上記ある量のＸ線輻射のうち少なくとも一部分が１個又は複数個の反射面で反射される。当該１個又は複数個の反射面上のどの個所での反射に関しても物面の居所及び像面の居所は固定とする。

【0119】

ブロック２０３では、Ｘ線光学システムに対する１個又は複数個の可動スリット又はアパーチャの位置を、そのＸ線光学システムの中心軸に対し垂直な方向に沿い調整することで、上記有限な放射エリアの像の光学倍率が制御される。

【0120】

ブロック２０４では、１個又は複数個の可動スリット又はアパーチャの開口を調整することで、当該１個又は複数個のスリット又はアパーチャの位置に基づきＸ線輻射から選択されたＸ線照明ビームの発散が制御される。そのＸ線照明ビームを計測下試料上に入射させる。

【0121】

ブロック２０５では、その入射Ｘ線照明ビームに応じた計測下試料からの散乱Ｘ線輻射が検出される。

【0122】

ブロック２０６では、計測下試料上に配置されている計測ターゲットに係る注目パラメタの値が、検出されたＸ線輻射に基づき判別される。

【0123】

本願記載の語「限界寸法」には、構造のあらゆる限界寸法（例．下部限界寸法、中部限界寸法、上部限界寸法、側壁角、格子高さ等々）、いずれか２個以上の構造間の限界寸法（例．２個の構造間の距離）、並びに２個以上の構造間のずれ（例．重なり合う格子構造間のオーバレイ位置ずれ等々）が包含される。構造の例としては三次元構造、パターン化構造、オーバレイ構造等々がある。

【0124】

本願記載の語「限界寸法アプリケーション」や「限界寸法計測アプリケーション」にはあらゆる限界寸法計測が包含される。

【0125】

本願記載の語「計量システム」には、限界寸法アプリケーション及びオーバレイ計量アプリケーションを初め、その態様を問わず試料の特性解明に少なくとも部分的に採用されるシステム全てが包含される。とはいえ、これらの技術用語により本願記載の語「計量システム」の範囲が制限されるわけではない。加えて、本願記載の計量システムをパターニング済ウェハ及び／又は未パターニングウェハの計測向けに構成してもよい。その計量システムを、ＬＥＤ検査ツール、エッジ検査ツール、背面検査ツール、マクロ検査ツール又はマルチモード検査ツール（１個又は複数個のプラットフォームから同時にデータを得るものを含む）その他、本願記載の計測技術から利を受けるどのような計量又は検査ツールとして構成してもよい。

【0126】

本願には、試料の処理に使用しうる半導体処理システム（例．検査システムやリソグラフィシステム）に関する諸実施形態が記述されている。本願で用いられている語「試料」は、本件技術分野で既知な手段により処理（例．印刷又は欠陥検査）されうるウェハ、レティクルその他の標本全てを指している。

【0127】

本願中の用語「ウェハ」は、総じて、半導体又は非半導体素材で形成された基板を指している。その例としては、これに限られるものではないが、単結晶シリコン、ヒ化ガリウム及び燐化インジウムがある。そうした基板は半導体製造設備にて普通に見受けられ及び／又は処理されうる。場合によっては、ウェハが基板のみで構成されることがある（いわゆるベアウェハ）。そうではなく、ウェハが、基板上に形成された１個又は複数個の異種素材層を有することもある。ウェハ上に形成された１個又は複数個の層が「パターニング」されていることも「未パターニング」なこともありうる。例えば、ウェハ内に複数個のダイがありそれらが可反復パターンフィーチャを有していることがありうる。

【0128】

「レティクル」は、レティクル製造プロセスのどの段階にあるレティクルでもよいし、レティクルの完成品でもよいし、また半導体製造設備での使用向けにリリースされていてもいなくてもよい。レティクル或いは「マスク」は、一般に、その上にほぼ不透明な領域が形成されておりその領域がパターンをなしているほぼ透明な基板として定義される。その基板は、例えば、ガラス素材例えばアモルファスＳｉＯ_２を含有する。レジストで覆われたウェハの上方にレティクルを配してリソグラフィプロセスのうち露出工程を行うことで、そのレティクル上のパターンをそのレジストへと転写することができる。

【0129】

ウェハ上に形成される１個又は複数個の層がパターンをなしてもなさなくてもよい。例えば、ウェハ内の複数個のダイそれぞれが、可反復パターンフィーチャを有するようにしてもよい。そうした素材層の形成及び処理によって、最終的にはデバイスの完成品を得ることができる。ウェハ上には数多くの種類のデバイスを形成しうるので、どのような種類のものであれ本件技術分野で既知なデバイスがその上に作成されるウェハを包括することを意図して、本願では語ウェハが用いられている。

【0130】

１個又は複数個の例示的実施形態では、上述の機能がハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの何らかの組合せの態で実現されうる。ソフトウェアの態で実現する際には、それらの機能が１個又は複数個の命令又はコードとしてコンピュータ可読媒体上に格納され又はその媒体上で伝送されうる。コンピュータ可読媒体にはコンピュータ格納媒体及び通信媒体の双方、例えばコンピュータプログラムをある場所から別の場所へと転送するのに役立つ媒体全てが包含される。格納媒体は、汎用又は専用コンピュータによるアクセスが可能な入手可能媒体であれば、どのような媒体でもよい。限定としてではなく例として言うなら、そうしたコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭその他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージその他の磁気格納装置を初め、命令又はデータ構造の形態を採る所望のプログラムコード手段の搬送又は格納に使用することが可能で、且つ汎用又は専用コンピュータ或いは汎用又は専用プロセッサがアクセスすることが可能な、あらゆる媒体を以て構成することができる。また、どのような接続であれコンピュータ可読媒体と称して差し支えない。例えば、ソフトウェアをウェブサイト、サーバその他のリモートソースから送信するに当たり同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ディジタル加入者線（ＤＳＬ）又は無線テクノロジ例えば赤外線、無線周波数若しくはマイクロ波が用いられるのであれば、それら同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ又は無線テクノロジ例えば赤外線、無線周波数若しくはマイクロ波は媒体の定義に収まる。本願中の用語ディスク(disk/disc)には、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク、ＸＲＦ（登録商標）ディスク、ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、フロッピーディスク及びブルーレイ（登録商標）ディスクを初め、通常はデータが磁気的に再生されるディスク(disk)及びレーザで以てデータが光学的に再生されるディスク(disc)が包含される。上掲のものの組合せもまたコンピュータ可読媒体の範囲内に包含されるべきである。

【0131】

ある特定の諸実施形態を教示目的で上述したが、本件特許出願の教示は一般的な適用可能性を有するものであり、上述の具体的諸実施形態に限定されるものではない。従って、上述の諸実施形態の諸特徴については、特許請求の範囲中で説明されている発明の技術的範囲から離隔することなく、様々な修正、適合化並びに組合せを実施することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】