特許 7604567 小角Ｘ線散乱計測計

(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】

(24)【登録日】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】小角Ｘ線散乱計測計

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20241216BHJP

   G01N 23/201 20180101ALI20241216BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 J

G01N23/201

【請求項の数】 13

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023108959

(22)【出願日】2023-06-30

(62)【分割の表示】P 2020573226の分割

【原出願日】2019-07-04

(65)【公開番号】P2023139004

(43)【公開日】2023-10-03

【審査請求日】2023-06-30

(73)【特許権者】

【識別番号】517006463

【氏名又は名称】ブルカー テクノロジーズ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100086461

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 和則

(72)【発明者】

【氏名】ディコポルテセフ、アレックス

(72)【発明者】

【氏名】ウォーミントン、マシュー

(72)【発明者】

【氏名】ヴァインシュタイン、ユリ

(72)【発明者】

【氏名】クローマル、アレクサンダー

【審査官】安田 雅彦

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０３６５１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１２５８４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｎ ２３／２０１

Ｇ０１Ｂ １５／００－１５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

サンプルの高アスペクト比（ＨＡＲ）構造の配列を評価するための方法であって：
前記配列内の前記ＨＡＲ構造に対して平行からの偏位が２度以内の角度を有する第１の軸に沿って、Ｘ線ビームで前記サンプルを照射するステップと；
前記第１の軸に沿って前記サンプルを照射する間に、前記サンプルから散乱された第１の小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを検知するステップと；
前記配列内の前記ＨＡＲ構造に対して斜めである第２の軸に沿って前記Ｘ線ビームで前記サンプルを照射するステップと；
前記第２の軸に沿って前記サンプルを照射する間に、前記サンプルから散乱された第２の小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを検知するステップと；そして
前記第２の軸の回転に対する前記第２のＳＡＸＳパターンの感度に応答して、前記第１のＳＡＸＳパターンから、前記ＨＡＲ構造より小さいアスペクト比を有する１つ以上の基板上の繰り返し構造に起因する寄与を取り除くことにより、
前記第１のＳＡＸＳパターンと前記第２のＳＡＸＳパターンに基づいて前記ＨＡＲ構造に関する情報を抽出するステップと；
を有する、ことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記ＨＡＲ構造は、アスペクト比が１０：１より大きいホールを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第２の軸は前記ホールとの整列方向から少なくとも３度偏位している、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第２の軸に沿って前記Ｘ線ビームで前記サンプルを照射する前記ステップは、前記第２のＳＡＸＳパターンから、前記ＨＡＲ構造の寄与を無くするように前記第２の軸の角度を設定するステップを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記第２の軸に沿って前記Ｘ線ビームで前記サンプルを照射する前記ステップは、前記Ｘ線ビームに対して前記サンプルを回転させるステップを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記第２の軸に沿って前記Ｘ線ビームで前記サンプルを照射する前記ステップは、前記Ｘ線ビームを回転させるステップを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項7】

非一過性コンピュータ可読媒体であって：
高アスペクト比（ＨＡＲ）構造の配列を有するサンプルを、前記配列内の前記ＨＡＲ構造に対して平行からの偏位が２度以内の角度を有する第１の軸に沿って、Ｘ線ビームで照射するステップと；
前記第１の軸に沿って前記サンプルを照射する間に、前記サンプルから散乱された第１の小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを検知するステップと；
前記配列内の前記ＨＡＲ構造に対して斜めである第２の軸に沿って前記Ｘ線ビームで前記サンプルを照射するステップと；
前記第２の軸に沿って前記サンプルを照射する間に、前記サンプルから散乱された第２の小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを検知するステップと；そして
前記第２の軸の回転に対する前記第２のＳＡＸＳパターンの感度に応答して、前記第１のＳＡＸＳパターンから、前記ＨＡＲ構造より小さいアスペクト比を有する１つ以上の基板上の繰り返し構造に起因する寄与を取り除くことにより、
前記第１のＳＡＸＳパターンと前記第２のＳＡＸＳパターンに基づいて前記ＨＡＲ構造に関する情報を抽出するステップと；
を実行する命令を保管する、
ことを特徴とする非一過性コンピュータ可読媒体。

【請求項8】

装置であって：
高アスペクト比（ＨＡＲ）構造の配列を有するサンプルを保持するように構成されるマウントと；
前記配列内の前記ＨＡＲ構造に対して平行からの偏位が２度以内の角度を有する第１の軸に沿って、そして前記配列内の前記ＨＡＲ構造に対して斜めである第２の軸に沿って、Ｘ線ビームで前記マウント内の前記サンプルを照射するように構成される、Ｘ線光学系と；
前記第１の軸に沿って前記サンプルを照射する間に、前記サンプルから散乱された第１の小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを検知し、そして前記第２の軸に沿って前記サンプルを照射する間に、前記サンプルから散乱された第２の小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを検知する、ように構成される小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）検知器と； そして
前記第２の軸の回転に対する前記第２のＳＡＸＳパターンの感度に応答して、前記第１のＳＡＸＳパターンから、前記ＨＡＲ構造より小さいアスペクト比を有する１つ以上の基板上の繰り返し構造に起因する寄与を取り除くことにより、
前記第１のＳＡＸＳパターンと前記第２のＳＡＸＳパターンに基づいて前記ＨＡＲ構造に関する情報を抽出するように構成される、プロセッサと；
を有することを特徴とする装置。

【請求項9】

前記ＨＡＲ構造は、アスペクト比が１０：１より大きいホールを有する、ことを特徴とする請求項８に記載の装置。

【請求項10】

前記第２の軸は前記ホールとの整列方向から少なくとも３度偏位している、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記第２の軸に沿って前記Ｘ線ビームで前記サンプルを照射することは、前記第２のＳＡＸＳパターンから、前記ＨＡＲ構造の寄与を無くするように前記第２の軸の角度を設定することを含む、ことを特徴とする請求項８に記載の装置。

【請求項12】

前記第２の軸に沿って前記Ｘ線ビームで前記サンプルを照射することは、前記Ｘ線ビームに対して前記サンプルを回転させることを含む、ことを特徴とする請求項８に記載の装置。

【請求項13】

前記第２の軸に沿って前記Ｘ線ビームで前記サンプルを照射することは、前記Ｘ線ビームを回転させることを含む、ことを特徴とする請求項８に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、Ｘ線分析、特に、Ｘ線散乱計測計を使用して半導体デバイスの幾何学的構造を測定するための方法およびシステムに関する。

【0002】

（関連出願の相互参照）
本出願は、以下の米国暫定特許出願の利益を主張する：
（ａ）米国暫定特許出願第６２／６９４，０９７、出願日２０１８年７月５日
（ｂ）米国暫定特許出願第６２／７１１，４７７、出願日２０１８年７月２８日
（ｃ）米国暫定特許出願第６２／７１１，４７８、出願日２０１８年７月２８日
（ｄ）米国暫定特許出願第６２／７１１，４７６、出願日２０１８年７月２８日
（ｅ）米国暫定特許出願第６２／７５７，２９７、出願日２０１８年１１月８日

【背景技術】

【0003】

Ｘ線散乱計測技術は、半導体デバイスの幾何学的構造を測定するために使用される。

【0004】

たとえば、米国特許第７，４８１，５７９号（特許文献６）は、サンプルの表面に重ねられた第１および第２の薄膜層にそれぞれ形成された第１および第２のフィーチャを有するサンプルの領域に衝突するようにＸ線のビームを向けることを含む検査方法を記載している。第１および第２のフィーチャのアライメントを評価するために、第１および第２のフィーチャから回折されたＸ線のパターンが検知および分析される。

【0005】

米国特許第９，６０６，０７３号（特許文献７）は、軸を有する平面内にサンプルを保持するサンプル支持体を含む装置を記載しており、平面は、平面によって分離された第１の領域および第２の領域を画定する。第１領域のソースマウントは軸を中心に回転し、ソースマウントのＸ線ソースは、Ｘ線の第１および第２の入射ビームを、軸に直交するビーム軸に沿って第１および第２の角度でサンプルに衝突させるように向ける。第２の領域の検知器マウントは、軸に直交する平面内を移動し、検知器マウントのＸ線検知器は、第１および第２の入射ビームに応答してサンプルを透過したＸ線の第１および第２の回折ビームを受け取り、そして受信した第１および第２の回折ビームに応答して、それぞれ第１および第２の信号を出力する。プロセッサは、サンプルの表面のプロファイルを決定するために、第１および第２の信号を分析する。

【0006】

米国特許第９，２６９，４６８号（特許文献８）は、結晶を通過するチャネルを有し、複数の内面を有する結晶を含む、Ｘ線光学デバイスを記載している。マウントは、Ｘ線ビームのソースに対して固定された位置に結晶を保持し、そして２つの事前定義された配置間で結晶を自動的にシフトするように構成される：第１の配置では、Ｘ線ビームが１つまたは複数の内面から回折しながらチャネルを通過し、そして第２の配置では、Ｘ線ビームが結晶による回折なしにチャネルを通過する。

【0007】

米国特許第８，２４３，８７８号（特許文献９）は、エピタキシャル層がその上に形成されたサンプルの表面にＸ線の収束ビームを向けること、およびサンプルから回折されたＸ線を検知しながら、検知されたＸ線を角度の関数として分解してエピタキシャル層による回折ピークとフリンジを含む回折スペクトルを生成することを含む分析方法を記載している。

【0008】

（高アスペクト比ホールの指向性）
高アスペクト比（ＨＡＲ）のホールは、半導体ウェハなどの半導体オブジェクトに形成されるが、これに限定されない。アスペクト比（ＡＲ）は、ホールの側面（面内）の寸法に対するホールの横断方向（ウェハの面外）の寸法の比率として定義される。高アスペクト比は１０：１を超える場合がある。側面の寸法はサブミクロンスケ－ルであり得る。ＨＡＲホールは、埋められていないか、または周囲の材料の組成とは異なりうる材料で埋められている。

【0009】

ＨＡＲホールのスタック（シーケンスとも呼ばれる）は、スタックの各ＨＡＲホールのＡＲよりも高いアスペクト比を持つ構造を提供する場合がある。シーケンスのＨＡＲホールが同一で完全にアライメントしている場合、シーケンスのＡＲはＨＡＲホールのＡＲの合計になる。

【0010】

製造プロセスの欠陥により、ＨＡＲホールは望ましい方向から外れるように配向される場合がある。ＨＡＲホールは相互にずれている可能性がある。

【0011】

追加的または代替的に、ＨＡＲホールの少なくとも１つは、（ウェハの表面に対して）所望の偏角から逸脱する角度で配向され得る。たとえば、ＨＡＲホールはウェハの表面に対して垂直である必要があるが、ＨＡＲホールはウェハの表面に対して斜めになっている場合がある。

【0012】

各シーケンスがＨＡＲホールを含む、シーケンスの１つの配列に属するＨＡＲホールのシーケンスのＨＡＲホールの配向性を決定する必要性が高まっている。

【0013】

（高アスペクト比ホールの配列に関連する情報を抽出する）
小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）を使用して、半導体サンプル上または半導体サンプル内のＨＡＲホールの配列の配置と形状を測定できる。ＳＡＸＳは、半導体サンプル、ウェハ、またはクーポンにＸ線ビームを照射することを含む。Ｘ線ビームは半導体サンプルを通過し、オブジェクトの配列によって散乱される。これにより、検知器によって検知される散乱パターン（ＳＡＸＳパターンまたはＳＡＸＳ強度分布とも呼ばれる）が提供される。

【0014】

オブジェクトの配列は、ＨＡＲホールの配列に加えて、ＨＡＲホールの配列による、および１つ以上の追加の反復構造による、Ｘ線ビームの散乱によって生成される散乱パターンを含む１つまたは複数の追加の反復構造を含み得る。

【0015】

ＨＡＲホールの配列に関する情報を抽出するためのシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品を提供する必要性が高まっている。

【0016】

（異なる角度からオブジェクトを評価する）
小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）を使用して、半導体サンプル上または半導体サンプル内のＨＡＲホールの配列の配置と形状を測定できる。ＳＡＸＳは、半導体サンプル、ウェハ、またはクーポンにＸ線ビームを照射することを含む。Ｘ線ビームは半導体サンプルを通過し、オブジェクトの配列によって散乱される。これにより、検知器によって検知される散乱パターン（ＳＡＸＳパターンまたはＳＡＸＳ強度分布とも呼ばれる）が提供される。

【0017】

いくつかの場合には、半導体オブジェクトをさまざまな角度から測定する必要がある。

【0018】

より正確で精緻な形状情報を提供するために、半導体オブジェクトを異なる角度から検査するためのシステムと方法を提供する必要性が高まっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0019】

【文献】米国暫定特許出願第６２／６９４，０９７

【文献】米国暫定特許出願第６２／７１１，４７７

【文献】米国暫定特許出願第６２／７１１，４７８

【文献】米国暫定特許出願第６２／７１１，４７６

【文献】米国暫定特許出願第６２／７５７，２９７

【文献】米国特許第７，４８１，５７９号

【文献】米国特許第９，６０６，０７３号

【文献】米国特許第９，２６９，４６８号

【文献】米国特許第８，２４３，８７８号

【発明の概要】

【0020】

｛クレ－ムの概要は、最終バ－ジョンでここに挿入される。｝

【図面の簡単な説明】

【0021】

本発明は、その実施形態の以下の詳細な説明から、以下の図面と併せて、より完全に理解されるであろう：

【図1】本発明の実施形態による、小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）システムの概略図である。

【図2】 本発明の実施形態による、小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）システムの概略図である。

【図3】 本発明の実施形態による、小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）システムの概略図である。

【図4】 本発明の一実施形態による、ビーム調整組立体の概略図である。

【図5】 本発明の実施形態による、スリット組立体の概略図である。

【図6】本発明の実施形態による、スリット組立体の概略図である。

【図7A】 本発明の実施形態による、ビーム遮断組立体の概略図である。

【図7B】 本発明の実施形態による、ビーム遮断組立体の概略図である。

【図8A】 本発明の別の一実施形態による、ビームブロッカーが存在しない場合の、検知器によって検知されたＸ線ビームの強度を示す画像の概略図である。

【図8B】 本発明の一実施形態による、ビームブロッカーの存在下で検知器によって検知されたＸ線ビームの強度を示す画像の概略図である。

【図9A】 本発明の別の一実施形態による、ビームブロッカーが存在しない場合の、検知器によって検知された散乱Ｘ線ビームの強度を示す画像の概略図である。

【図9B】 本発明の一実施形態による、ビームブロッカーの存在下で検知器によって検知された散乱Ｘ線ビームの強度を示す画像の概略図である。

【図10】 本発明の一実施形態による、改善された角度分解能のために、センサの配列を含むＸ線検知器がセンサ間の距離よりも小さいステップで移動される走査方式の概略図である。

【図11】 検知器およびスリット組立体の一部を示す図である。

【図12】 検知器およびスリット組立体の一部を示す図である。

【図13】検知器およびスリット組立体の一部を示す図である。

【図14】検知器およびスリット組立体の一部を示す図である。

【図15】検知器およびスリット組立体の一部を示す図である。

【図16】検知器およびスリット組立体の一部を示す図である。

【図17】システムと検知器を示す図である。

【図18】システムと検知器を示す図である。

【図19】システムの一部を示す図である。

【図20】方法を示す図である。

【図21】サンプル、Ｘ線ビーム、および従来技術のＸＲＦ検知器を示す図である。

【図22】 ＸＲＦ検知器を示す図である。

【図23】 サンプル、Ｘ線ビームおよびＸＲＦ検知器を示す図である。

【図24】 サンプルと検知器を示す図である。

【図25】サンプルと検知器を示す図である。

【図26】システムと検知器を示す図である。

【図27】システムと検知器を示す図である。

【図28】システムと検知器を示す図である。

【図29】システムと検知器を示す図である。

【図30】システムと検知器を示す図である。

【図31】方法を示す図である。

【図32】ＨＡＲホールのアライメントされたスタックの配列およびＨＡＲホールのアライメントされていないスタックの配列を示す図である。

【図33】ＨＡＲホールのアライメントされたスタックおよびＨＡＲホールのアライメントされていないスタックの例を示す図である。

【図34】ＨＡＲホールのスタックの配列を照明するときに得られる１Ｄ小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンの例を示す図である。

【図35】 ＨＡＲホールのアライメントされたスタックの配列のＳＡＸＳパターンの異なる範囲の回転と合計強度との間の関係の例を示す図である。

【図36】 ＨＡＲホールの不アライメントスタックの配列のＳＡＸＳパターンの異なる範囲の回転と合計強度との間の関係の例を示す図である。

【図37】ＨＡＲホールのアライメントされていないスタックの配列およびＨＡＲホールのアライメントされたスタックの配列のＳＡＸＳパターンの第１の範囲の回転と合計強度との間の関係の例を示す図である。

【図38】方法の例を示す図である。

【図39】方法の例を示す図である。

【図40】半導体オブジェクトの例を示す図である。

【図41】半導体オブジェクトおよびＸ線散乱計測計装置のいくつかの部分の例を示す図である。

【図42】半導体オブジェクトおよびＸ線散乱計測装置のいくつかの部分の例を示す図である。

【図43】方法の例を示す図である。

【図44】半導体オブジェクトの例を示す図である。

【図45】半導体オブジェクトおよびＸ線散乱計測装置のいくつかの部品の例を示す図である。

【図46】半導体オブジェクトおよびＸ線散乱計測装置のいくつかの部品の例を示す図である。

【図47】Ｘ線ビーム断面およびＳＡＸＳパターンの通過の例を示す図である。

【図48】Ｘ線ビーム断面およびＳＡＸＳパターンの通過の例を示す図である。

【図49】Ｘ線ビーム断面およびＳＡＸＳパターンの通過の例を示す図である。

【図50】Ｘ線ビーム断面およびＳＡＸＳパターンの通過の例を示す図である。

【図51】Ｘ線ビーム断面およびＳＡＸＳパターンの通過の例を示す図である。

【図52】Ｘ線ビーム断面およびＳＡＸＳパターンの通過の例を示す図である。

【図53】２レベルのＨＡＲホールの配列を照射したときに得られる２Ｄ小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

（概要）
以下に記載される本発明の実施形態は、様々なタイプの半導体デバイスおよび試験構造において形成された幾何学的フィーチャを分析するための改善された方法およびシステムを提供する。小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）法などのフィーチャを分析するためのＸ線散乱計測技術は、通常、波長が１オングストロームのオーダーのＸ線を使用する。このような波長は、半導体ウェハに製造されたＨＡＲホールやトレンチなどの高アスペクト比（ＨＡＲ）フィーチャの測定に適している。フィーチャの幾何学的および他の特性の測定は、異なる角度でウェハから散乱されたＸ線の強度の分析に基づいて実行される。

【0023】

いくつかの実施形態では、ＳＡＸＳシステムは、前面と後面が互いに向き合うウェハなどの平面サンプルを移動するように構成された電動ステージを含み、前面は、ＨＡＲフィーチャなどの様々なタイプのフィーチャを含む。追加的または代替的に、ウェハの裏面は、同様のおよび／または他のタイプのフィーチャでパターン化され得る。

【0024】

いくつかの実施形態では、ＳＡＸＳシステムは、Ｘ線のビームをウェハの裏面に向けるように構成されたＸ線ソースを含む。ＳＡＸＳシステムは、ウェハの前面に面する少なくとも１つの検知器をさらに含み、検知器は、ウェハから散乱されたおよび／またはウェハを透過したＸ線の少なくとも一部を検知するように構成される。検知器は、ウェハの前面のＨＡＲフィーチャから散乱され、検知器によって受信されたＸ線の強度を示す電気信号を生成するように構成されている。

【0025】

いくつかの実施形態では、ＳＡＸＳシステムは、検知器から受信した電気信号に基づいて、問題のＨＡＲフィーチャの特性を測定するように構成されたプロセッサを備える。

【0026】

いくつかの実施形態では、ＳＡＸＳシステムは、Ｘ線ソースとウェハの裏面との間に配置され、Ｘ線ビームの特性を調整するように構成されたビーム調整組立体を備える。ビーム調整組立体は、入口開口、出口開口、およびチャネルが入口開口から出口開口に向かって先細りになるように配置された対向する内面を有するＶ字型チャネルを含む結晶を含む。ビーム調整組立体は、多層コ－ティングを施した湾曲した基板を有するＸ線ミラーをさらに含む。ミラーは、ビームを収集し、収集されたビームを第１のビーム直径でチャネルの入口開口に向けるように構成され、その結果、出口開口から放出されるビームは、第１のビーム直径よりも小さい第２のビーム直径を有する。

【0027】

いくつかの実施形態では、ＳＡＸＳシステムは、ビームを遮断し、遮断されたビームの空間特性を調整するために、Ｘ線ソースとウェハの裏面との間に配置される第１のスリットを含む。第１のスリットは、通常、互いに平行ではない第１および第２の可動ブレードを含む。第１および第２のブレードのエッジは、スリットを画定するように互いに近接して配置される。いくつかの実施形態では、プロセッサは、スリットの幅を調整することによってビームの空間特性を制御するように、第１および第２のブレードのエッジを移動するように構成される。

【0028】

代替の実施形態では、ＳＡＸＳシステムは、Ｘ線ソースとウェハの裏面との間に配置された第２のスリットを含む。第２のスリットは、それぞれが異なる幅を有する複数の散乱のないピンホールを備える可動ブレードを含む。プロセッサは、ビームの空間特性を制御するために、可動ブレードを動かすことによってビームを遮断するように選択された散乱のないピンホールを配置するように構成される。

【0029】

いくつかの実施形態では、ＳＡＸＳシステムは、光ビームをウェハの裏側に向け、検知器を使用してそこから反射された光放射を検知し、検知された光放射に応答して、検知器によって、ウェハの位置を示す信号を出力する。信号に基づいて、プロセッサは、ウェハと検知器との間の距離、および検知器に対するウェハの向きなどの位置パラメータを推定するように構成される。ＳＡＸＳシステムはさらに、信号に応答してＸ線ビームとウェハとの間の配向をアライメントさせるようにプロセッサによって制御されるモ－タを備える。

【0030】

いくつかの実施形態では、ウェハは単結晶材料を含み、検知器は、単結晶の格子面から回折された１つまたは複数のビームを測定するように構成される。ＳＡＸＳシステムは、測定された回折に応答して、格子面に対する光学ゲージの位置を較正するように構成されたコントローラをさらに含む。回折Ｘ線に基づいて、コントローラはさらに、検知器に対するウェハの配向を測定し、そして少なくとも１つのモ－タを駆動して、測定された配向に基づいてウェハと入射Ｘ線ビームとの間の配向をアライメントさせるように構成される。他の実施形態では、プロセッサは、コントローラの代わりに、上記の操作の少なくともいくつかを実行することができる。

【0031】

いくつかの実施形態では、ＳＡＸＳシステムは、１つまたは複数のアクチュエータに取り付けられた検知器を含み、これらは、散乱Ｘ線に関する検知器を、ウェハの前面上のある範囲の位置にわたって移動し、散乱角の関数として透過Ｘ線の強度を測定するように構成される。この構成により、検知器要素のネイティブ解像度よりも高い角度分解能で透過Ｘ線の強度を測定できる。いくつかの実施形態では、プロセッサは、検知器によって生成された電気信号に応答して、アクチュエータを制御するように構成され、その結果、検知器の取得時間は、検知されたＸ線の強度に反比例する。

【0032】

いくつかの実施形態では、検知器は、マトリックスの高さ軸および幅軸に沿って事前定義されたピッチを有するセンサ要素の２次元配列（マトリックスとも呼ばれる）を含む。アクチュエータは、高さと幅の両方の軸に沿って事前定義されたピッチよりも細かい解像度で位置の範囲にわたって検知器をステップ移動するように構成されている。

【0033】

いくつかの実施形態では、ＳＡＸＳシステムは、１つまたは複数のビームストッパを有するビームブロッカーを含む。ビームブロッカーは、Ｘ線を透過する材料で作られたマウントで構成されている。１つまたは複数のビームストッパはマウント内に保持され、Ｘ線ビームに対して少なくとも部分的に不透明な材料から作られている。ビームブロッカーは、１つまたは複数のビームストッパが角度範囲の一部のＸ線を遮断するが、ビームの遮断部分の周りの角度のＸ線はマウントを通過して検知器に至るように配置できる。一実施形態では、ビームストッパの少なくとも１つは、ビームストッパからのビームの散乱を防ぐために、滑らかなエッジを備えた楕円形状を有する。

【0034】

開示された技術は、ＨＡＲフィーチャから散乱されたＸ線ビームが検知器によって検知される角度分解能を改善することによって、ＨＡＲフィーチャの小さな幾何学的変化を検知するためのＳＡＸＳシステムの感度を改善する。さらに、開示された技術は、高感度および高解像度での測定を維持しながら、ＳＡＸＳシステムのフットプリントを低減するために使用され得る。

【0035】

（システムの説明）
図１は、本発明の実施形態による、小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）システム１０の概略図である。いくつかの実施形態では、ＳＡＸＳシステム１０は、簡潔にするために本明細書では「システム１０」とも呼ばれ、以下に説明するように、散乱計測技術を使用して、サンプル、本例ではウェハ１９０上のフィーチャを測定するように構成される。

【0036】

いくつかの実施形態では、ウェハ１９０は、単結晶、多結晶、アモルファス微細構造、またはウェハ１９０の異なる位置にある異なる微細構造または材料のようなそれらの任意の適切な組み合わせなどの、それらの任意の適切な組合せを含み得る。

【0037】

いくつかの実施形態では、システム１０は、高電圧電源ユニット（ＰＳＵ）２６によって駆動される、本明細書ではソース１００と呼ばれるＸ線励起ソースを含む。いくつかの実施形態では、ソース１００は、ウェハ１９０を通過するのに適切なエネルギーを有する、本明細書では簡潔のために「入射ビーム１３０」または「ビーム１３０」とも呼ばれるＸ線ビーム１３０を放出するように構成される。

【0038】

いくつかの実施形態では、ソース１００は、約１５０μｍ以下の有効スポットサイズで、０．１ｎｍ以下の波長を有する強力なＸ線放射を生成するように構成される。

【0039】

いくつかの実施形態では、ソース１００は、（ａ）固定固体陽極、（ｂ）回転固体陽極、（ｃ）液体金属、または（ｄ）シンクロトロンなどであるがこれらに限定されない、任意の適切なタイプの高輝度Ｘ線ソースを含み得る。

【0040】

いくつかの実施形態では、固定固体アノードベースのソースは、真空中の高エネルギー電子（＞＝ ５０ｋｅＶ）がモリブデン（Ｍｏ）または銀（Ａｇ）または他の適切な金属元素または合金アノードに入射するマイクロフォーカスＸ線管を含む。このようなマイクロフォーカスＸ線管は、Ｉｎｃｏａｔｅｃ ＧｍｂＨ（ハンブルグ、ドイツ）やｒｔｗＲＯＮＴＧＥＮ－ＴＥＣＨＮＩＫＤＲ．ＷＡＲＲＩＫＨＯＦＦ ＧｍｂＨ（ベルリン、ドイツ）などの複数のサプライヤから提供されている。

【0041】

いくつかの実施形態では、回転固体アノードマイクロフォーカスＸ線ソースは、ＭｏまたはＡｇアノードまたは任意の他の適切な金属要素または合金を含み得る。適切な回転陽極Ｘ線ソースは、Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ ＧｍｂＨ（カ－ルスル－エ、ドイツ）などの複数のサプライヤから提供されている。

【0042】

いくつかの実施形態では、液体金属Ｘ線ソースは、溶融状態のアノードを含む。アノードは、ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）の合金などの任意の適切な１つまたは複数の元素または合金を含み得る。適切な液体金属Ｘ線ソースは、例えば、ｅＸｃｉｌｌｕｍ ＡＢ（キスタ、スウェーデン）によって提供される１つまたは複数のメタルジェット製品から選択することができる。

【0043】

いくつかの実施形態では、シンクロトロンベースのソースは、Ｌｙｎｃｅａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｆｒｅｍｏｎｔ、ＣＡ ９４５３９、ＵＳＡ）によって提供されるものや、科学界によって開発されているものなど、コンパクトな電子加速器ベースのＸ線ソースを含む。

【0044】

いくつかの実施形態では、ウェハ１９０は、表面１９１および１９２を有する半導体ウェハを含み得る。いくつかの実施形態では、表面１９１は、蒸着、リソグラフィ、エッチングなどの適切な半導体プロセスを使用して、表面１９１上および／またはウェハ１９０のバルクまたはその上に堆積された材料の中に生成される高アスペクト比（ＨＡＲ）フィーチャを含む。これらの実施形態では、表面１９２は、通常、平坦で滑らかなままであり、ＨＡＲ構造またはリソグラフィおよびエッチングによって生成された別のパターンを含まないことに留意されたい。表面１９１上のフィーチャの生成中に、例えば化学蒸着（ＣＡＶ）プロセスを使用して、いくつかの層が表面１９２のいくつかの場所にブランケットとして堆積され得、表面１９２上にいくつかの意図しないトポグラフィを引き起こし得ることが理解される。

【0045】

他の実施形態では、表面１９２の少なくとも一部は、前述のＨＡＲフィーチャおよび／または他の任意の適切なタイプのフィーチャでパターン化され得る。代替の実施形態では、表面１９２のみが前述のＨＡＲフィーチャを含み得る。

【0046】

本開示の文脈において、および特許請求の範囲において、「アスペクト比」という用語は、深さと幅（例えば、円形ホールの場合は直径）の間、または高さと幅の間の算術比を指す。さらに、「高アスペクト比（ＨＡＲ）」という用語は、通常、１０を超えるアスペクト比を指す。ＨＡＲ構造は、本明細書ではＨＡＲフィーチャとも呼ばれ、例えば、論理デバイス（例えば、マイクロプロセッサ）、またはＮＡＤフラッシュメモリデバイス、または動的ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）デバイス、または任意の他のデバイス上に形成された様々なタイプの三次元（３Ｄ）構造を含み得る。

【0047】

いくつかの実施形態では、ＨＡＲフィーチャは、１つまたは複数のフィン電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、ゲートオールアラウンド（ＧＡＡ）ＦＥＴ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）デバイスのナノワイヤＦＥＴ、ＤＲＡＭデバイスのアクセストランジスタ、３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュデバイスの１つまたは複数のチャネル、ＤＲＡＭデバイスの１つまたは複数の３Ｄコンデンサ、またはその他のタイプのＨＡＲフィーチャを含みうる。

【0048】

いくつかの実施形態では、システム１０は、プロセッサ２２、インタフェース２４、およびディスプレイ（図示せず）を含むコンピュータ２０を備える。プロセッサ２２は、以下に説明するシステム１０の様々な構成要素および組立体を制御し、本明細書では検知器２４０と呼ばれる可動検知器組立体から受信した電気信号を処理するように構成される。インタフェース２４は、プロセッサ２２とシステム１０の各コンポ－ネントと組立体の間で電気信号を交換するように構成される。

【0049】

典型的には、プロセッサ２２は、本明細書に記載の機能を実行するようにソフトウェアでプログラムされる、適切なフロントエンドおよびインタフェース回路を備えた汎用プロセッサを備える。ソフトウェアは、例えば、ネットワ－クを介して電子形式でプロセッサにダウンロードされるか、あるいは、代替的または追加的に、磁気、光学、または電子メモリなどの非一過性有形媒体に提供および／または格納され得る。

【0050】

いくつかの実施形態では、ビーム１３０は、ソース１００から放出され、Ｘ線に対して不透明な任意の適切な材料から作製された、本明細書では「組立体１１０」と呼ばれる、システム１０のシャッタおよびスリット組立体を通過する。いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、モ－タまたは圧電ベースのドライブ（図示せず）などの１つまたは複数の制御されたアクチュエータを使用して組立体１１０の位置を設定するように構成される。

【0051】

いくつかの実施形態では、組立体１１０は、ビーム１３０の設計された光路から偏向されるＸ線放射を遮断することによってシステム１０のユーザ安全性を改善するように構成される。いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、ビーム１３０の発散および空間形状を制御するため、スリットの位置およびサイズを調整するように構成される。

【0052】

いくつかの実施形態では、システム１０は、ビーム１３０の発散、強度、およびスポットサイズを調整し、望ましくない散乱放射線を遮断するためにプロセッサ２２によって制御される追加のスリットを含む。

【0053】

いくつかの実施形態では、システム１０は、本明細書で「組立体１６５」と呼ばれるビーム調整組立体を含み、その構造は、以下の図４に詳細に説明されている。いくつかの実施形態では、組立体１６５は、ミラー１２０およびスリット１２５などの光学要素を含む。ミラー１２０は、ソース１００および組立体１１０からビーム１３０を収集し、ビーム１３０の光学特性を成形するように構成される。例えば、ミラー１２０は、コリメートされたビームまたは集束ビーム、あるいはそれらの組み合わせを生成する（例えば、ｘ 方向にコリメートされ、ｙ 方向に集束される）。スリット１２５は、発散角およびミラー１２０を出るビームのスポットサイズなどのビーム１３０の特性を調整するように構成される。

【0054】

いくつかの実施形態では、ビーム調整組立体１６５は、光学要素の表面上の空気と電離放射線との間の相互作用によって引き起こされる１つまたは複数の前述の光学要素の劣化を防ぐために、真空チャンバを含み得る。

【0055】

いくつかの実施形態では、ビーム調整組立体１６５は、複数の構成を有することができ、そのいくつかは、以下の図４に詳細に説明されている。例えば、プロセッサ２２は、ビーム調整組立体１６５に対し、第１のビーム１３０を、小さな空間範囲（すなわち、スポットサイズ）を有するコリメートされたビームとして成形するように指示することができる。プロセッサ２２は、ウェハ１９０の隣接するダイ間のスクライブラインに配置された試験構造に対して計測が実行される論理アプリケーションの場合のように、小さなサイズの試験パッド上に配置されたフィーチャを測定するためにこのビーム構成を使用することができる。

【0056】

別の例では、ウェハ１９０は、（例えば、メモリブロック内に）繰り返しフィーチャの大きな配列を有するメモリデバイス（例えば、ＤＲＡＭ、ＮＡＤＦフラッシュ）、またはメモリセクションを有する論理デバイスを含み得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、ダイの選択されたメモリブロックに対し、第１のビーム１３０と比較してより大きなスポットサイズおよびより高い強度を有する第２のビーム１３０を適用できる。プロセッサ２２は、それぞれのＳＡＸＳシステム（例えば、上記のシステム１０、３０、または４０）の解像度を増加させるため、ミラー１２２を交換して、検知器２４０のアクティブ表面上にビーム１３０を集束させ得る。

【0057】

いくつかの実施形態では、システム１０は、本明細書ではスリット組立体１４０とも呼ばれるビームリミッタを含み、これは、以下の図５と図６に詳細に記載される１つまたは複数のスリットおよび／または可動ブレードを含む。スリット組立体１４０は、ウェハ１９０の表面１９２上の入射ビーム１３０の位置および／またはスポットサイズおよび／または形状および／または収束または発散角を制御および／または改良するように構成される。

【0058】

いくつかの実施形態では、システム１０は、ｙ 軸周りの、そして表面１９１を中心とする回転軸を有する電動回転ステージ（図示せず）を備える。いくつかの実施形態では、ソース１００、ビーム調整組立体１６５、および１つまたは複数のスリット組立体１１０および１４０は、モーションコントローラおよび／またはプロセッサ２２によって制御される回転ステージに取り付けられている。

【0059】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、システム１０の測定条件を改善するために、入射ビーム１３０とウェハ１９０の表面１９２の法線との間の角度を調整または較正することができる。

【0060】

いくつかの実施形態では、システム１０は、その上にウェハ１９０が取り付けられたチャック２００を備える。チャック２００は、ウェハ１９０を機械的に支持し、ビーム１３０を領域の大部分（例えば、図１に示されるようにウェハ１９０のベベルの少なくとも一部を除く）、または表面１９２の領域全体に向けることを可能にするように構成される。

【0061】

いくつかの実施形態では、チャック２００は、リング形状のウェハ支持体を含み得るが、追加的または代替的に、チャック２００は、３点運動学的マウントなどの他の任意の適切な設計を含み得る。

【0062】

いくつかの実施形態では、システム１０は、マウント、例えば、チャック２００が取り付けられた、本明細書では「ステージ２１０」と呼ばれる電動式ｘｙｚχωφステージを備える。ステージ２１０は、システム１０のｘｙｚ座標系においてプロセッサ２２によって制御され、入射ビーム１３０がウェハ１９０の表面１９２に直接衝突することを可能にするために、オープンフレームとして（すなわち、中央に材料がない）設計される。

【0063】

いくつかの実施形態では、ステージ２１０は、入射ビーム１３０に対するウェハ１９０の所望の空間位置を設定するように、ビーム１３０に対してｘ およびｙ 方向にウェハ１９０を移動するように構成される。ステージ２１０は、表面１９２上の所望の位置、またはウェハ１９０上の他の任意の適切な位置でのビーム１３０の焦点を改善するため、ｚ 軸に沿ってウェハ１９０を移動するようにさらに構成される。ステージ２１０は、それぞれｘ 軸およびｙ の周りにウェハ１９０の表面１９２に平行な回転χおよび／またはωを適用し、そしておよびウェハ１９０の表面１９２に垂直なｚ 軸の周りに方位角回転φを適用するようにさらに構成される。

【0064】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、ビーム１３０を測定される構造内の選択されたフィーチャとアライメントさせるように、事前定義された方位角φを選択するように構成される。例えば、プロセッサ２２は、ウェハ１９０上に一次元（１Ｄ）に配置された線構造に対してビーム１３０をアライメントさせるように、第１の方位角φ１（図示せず）を選択することができる。さらに、プロセッサ２２は、ウェハ１９０上の長方形または六角形の格子などの２次元（２Ｄ）パターンで配置されたホールまたはビアのパターンまたは配列に対してビーム１３０をアライメントさせるため第２の方位角φ２（図示せず）を選択することができる。

【0065】

代替の実施形態では、ウェハ１９０は、プロセッサ２２がソース１００、および前述の組立体（例えば、スリット組立体１１０、および組立体１６５および１４０）を移動できるように、（ステージ２１０の代わりに）適切な固定器具に取り付けられる。 Ｘ線ビームは、ウェハ１９０の任意の１つまたは複数の所望の位置に向けられる。他の実施形態では、システム１０は、１組のステージ（例えば、ウェハ１９０のためのχωφステージ、および上記の組立体のためのｘｙｚステージ）などの他の適切な１組のマウントのセットを含み、そして、およびプロセッサ２２は、その１組のステージを制御することによって、ビーム１３０に対して表面１９１および１９２を移動するように構成される。

【0066】

いくつかの実施形態では、入射ビーム１３０は、表面１９２に衝突し、ウェハ１９０を通過し、ウェハ１９０の表面１９１に形成された前述のＨＡＲフィーチャから散乱される。ウェハ１９０の代替構成では、表面１９２は、上記のように、表面１９１のパターン化されたＨＡＲフィーチャに追加して、またはその代わりにＨＡＲフィーチャを含み得る。このウェハ構成では、入射ビーム１３０は、表面１９２上にパターン化されたＨＡＲフィーチャから散乱されてもよい。いくつかの実施形態では、システム１０の検知器２４０は、以下で詳細に説明するように表面１９１および１９２の両方のＨＡＲフィーチャから散乱されたＸ線光子を検知するように構成される。

【0067】

いくつかの実施形態では、入射ビーム１３０は、ポイント１１１で、ウェハ１９０の表面１９２に垂直に、またはウェハ１９０に対して他の任意の適切な角度で衝突し得る。一実施形態では、入射ビーム１３０の一部は、ウェハ１９０を横切るときに吸収され、そして透過ビーム２２０は、入射ビーム１３０と同じ方向でウェハ１９０の表面１９１を出る。前述の１つまたは複数のＨＡＲフィーチャから散乱された追加のビーム１２２は、ウェハ２２の表面１９１に対して透過ビーム１３０と異なる角度で出る。

【0068】

いくつかの実施形態では、検知器２４０は、検知器２４０の表面２２４上の１つまたは複数の領域２２６で衝突するビーム２２２のＸ線光子を検知するように構成されている。検知器２４０は、任意の適合するタイプの１つまたは複数の検知器、例えば、限定されないが、電荷結合素子（ＣＣＤ）、多数の供給業者によって提供されるＣＭＯＳカメラ、または１Ｄ Ｍｙｔｈｅｎ検知器と２Ｄ ＰｉｌａｔｕｓおよびＥｉｇｅｒシリーズの検知器を供給する、ＤＥＣＴＲＩＳ Ｌｔｄ．（バーデン、スイス）によって製造された、シリコン（Ｓｉ）またはテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）検知層から作られるアレイ検知器、を含みうる。

【0069】

いくつかの実施形態では、検知器２４０は、その検知効率を向上させるために、所定の運動プロファイルに基づいて検知器２４０を移動および／または回転させるように構成された高精度電動並進および／または回転ステージ（図示せず）に取り付けることができる。検知器２４０のステージおよび運動制御の例示的な実施形態は、以下の図１０において詳細に説明される。

【0070】

いくつかの実施形態では、上述の検知器は、本明細書ではビーム２２２と呼ばれる、ウェハ１９０から散乱されたＸ線ビーム、を検知するように構成され、そしてウェハ１９０のＨＡＲフィーチャからの小角散乱強度分布を測定するために必要な角解像度を提供するように、十分に小型の敏感な要素を含む。

【0071】

いくつかの実施形態では、システム１０は、ウェハ１９０内にパターン形成された前述のフィーチャの特性を正確に測定するために、システム１０の較正および設定で使用される１つまたは複数の較正ゲージ２１５を備える。少なくとも１つの較正ゲージ２１５は、以下に詳細に説明されるように、ウェハ１９０の所与の位置の既定の基準に対する高さおよび傾きを示す電気信号を生成するように構成される。電気信号は、インタフェース２４を介して、分析のためにプロセッサ２２に送信される。

【0072】

いくつかの実施形態では、システム１０は、２つの較正ゲージ２１５を備えることができる。典型的には平坦で、ＨＡＲフィーチャまたは他の種類のパターンを有さない表面１９２に面する第１の較正ゲージ２１５、そして典型的にはパターン化され、また上記のＨＡＲフィーチャを有してもよい表面１９１に面する第２の較正ゲージ２１５。図１の構成例では、第２の較正ゲージは選択肢であり、したがって破線の長方形として示されている。

【0073】

他の実施形態では、システム１０は、較正ゲージ２１５の他の適切な構成、例えば、第２の較正ゲージのみが表面１９１に面し、または、表面１９２および１９１にそれぞれ面する前述の第１および第２の較正ゲージ２１５を有する。

【0074】

いくつかのケ－スでは、較正ゲージ２１５は、ウェハ１９０のパターンのある表面（例えば、表面１９１上の）と平坦表面（例えば、パターンの無いまたはブランケットな表面１９２のような）の高さおよび傾斜に対して異なる応答をする可能性があり、従って、高さと傾斜の測定値の精度を向上させるために、事前に較正ステップを必要とし得る。

【0075】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、前述の第２の較正ゲージ２１５から、パターンを有する表面１９１の高さおよび傾斜を示す信号を受信することができる。パターンは、第２の較正ゲージによって実行される測定に影響（例えば、偏位を誘導する）を及ぼし得る。これらの実施形態では、プロセッサ２２は、入射ビーム１３０とウェハ１９０の表面１９２の法線との間の角度を調整または較正して、パターン誘起偏位を補償し、したがって、システム１０により実行される測定の品質を改善するように構成される。

【0076】

較正ゲージ２１５が表面１９２、または他のパターン化されていない表面の高さおよび傾斜を測定するとき、通常、測定値にシフトはないことに留意が必要である。

【0077】

いくつかの実施形態では、本明細書では光学ゲージとも呼ばれる較正ゲージ２１５は、光源およびセンサ（図示せず）、または任意の他の適切な構成を含み得る。較正ゲージ２１５は、ｘ 軸およびｙ 軸の選択された座標において、局所高さ（たとえば、ｚ 軸に沿った距離）および表面１９２の傾斜（たとえば、ｘｙｚ座標系のｘ－ｙ 平面に対する）を測定するように構成される。これらの実施形態では、光源およびセンサは、任意の適切な波長、例えば可視、赤外線（ＩＲ）、または紫外線（ＵＶ）で動作するように構成されているが、通常はＸ線レンジ内ではない。

【0078】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、較正ゲージ２１５から受信した電気信号に基づいて、システム１０のディスプレイ上に、表面１９１および１９２または任意の他の選択されたウェハ１０の平面の、ｘｙｚ座標系のｘ－ｙ 平面などの任意の適切な基準に対する高さおよび傾斜を示す３Ｄマップを計算し表示するように構成される。プロセッサ２２は、表面１９２上で測定された場所と、例えば２つ以上の測定された場所の間の高さと傾斜を補間することにより、測定された場所の間で計算される追加の場所と、に基づいて３Ｄマップを計算することができる。

【0079】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２はさらに、任意のＸ線ベースのアライメント手順のための１つまたは複数の開始位置を決定するように構成される。アライメント手順は、１つまたは複数の対象散乱構造のためのビーム１３０のゼロ角度（本明細書ではω０およびχ０と呼ばれる）を決定するために、システム１０によって使用される。

【0080】

いくつかの実施形態では、ウェハ１９０の（ａ）表面１９１および１９２、および（ｂ）対象散乱フィーチャ（例えば、ＨＡＲ構造）の入射ビーム１３０に対する方向性を独立して測定することによって、プロセッサ２２はウェハ１９０の表面１９１に対する散乱フィーチャの方向性を計算するように構成される。この計算された方向性は、３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュメモリのチャネルホールのようなＨＡＲ構造を測定するために特に重要である。

【0081】

いくつかの実施形態では、ウェハ１９０は、典型的には、結晶を構成する原子の規則的配置を有する結晶上に成長する。続いて、ウェハ１９０は結晶からスライスされ、その結果、表面は、本明細書でウェハ方向性と呼ばれるいくつかの相対的方向のうちの１つにアライメントされる。これは結晶シリコンの成長面とも呼ばれる。方向性は、ウェハ１９０の電気的特性にとって重要である。異なる平面は、原子および格子の異なる配置を有し、これは、ウェハ内に生成される回路内で電流が流れる方法に影響を与える。シリコンウェハの方向性は、ミラー指数を用いて典型的に（１００）、（１１１）、（００１）および（１１０）のように分類される。

【0082】

いくつかの実施形態では、システム１０は統合された光学顕微鏡５０を含むことができ、それはナビゲーションおよびパターン認識、ならびに、光学検査および／または計測および／またはウェハ１９０上のパターンおよび他のフィーチャを精査するためなどの、他の様々な用途に使用することができる。

【0083】

いくつかの実施形態では、光学顕微鏡５０はコンピュータ２０に電気的に接続され、対象のパターンを示す信号を生成するように構成され、その結果プロセッサ２２はパターン認識または前述の用途の他の任意のものを実行できる。

【0084】

追加的または代替的に、システム１０は、システム１０に相補的な計測または検査機能を提供するように構成された、他の適切な種類の統合されたセンサ（図示せず）を含むことができる。

【0085】

いくつかの実施形態では、システム１０は、ＸＲＤ検知器５４および５６などの１つまたは複数のＸ線回折（ＸＲＤ）検知器を含み、それらは、ウェハ１９０の表面１９１および１９２に対して実質的に垂直な平面から回折されたＸ線光子を検知するように構成される。

【0086】

ここで、システム１０の上面図である挿入図５２を参照する。いくつかの実施形態では、ＸＲＤ検知器５４および５６は、結晶格子のいくつかの面から回折したＸ線光子に基づいて、回折信号を生成するように配置され、その回折信号は、以下に説明するように、ウェハアライメントに使用できる。ＸＲＤ検知器５４および５６の少なくとも一方から受信した信号は他の用途にも使用することができる。

【0087】

挿入図５２に示されるようなＸＲＤ検知器５４および５６、光学顕微鏡５０および較正ゲージ２１５（選択肢としての）の構成は、概念を明確にするために単純化されており、そして例として提供されている。他の実施形態では、システム１０は、センサ、検知器、顕微鏡および他の適切な構成要素およびサブシステムの任意の他の適切な構成および配置を含み得る。

【0088】

ここで図１の側面図に戻る。いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、ウェハ１９０の表面１９１および１９２に対して実質的に垂直な平面からのラウエ回折の強度を示す信号をＸＲＤ検知器５４および５６から受信し得る。例えば、結晶面（５５５）は、本明細書でＳｉ（００１）と称される、ミラー指数（００１）を有するシリコンウェハの表面に対して垂直である。追加的または代替的に、プロセッサ２２は、検知器５４、５６および２４０のうちの少なくとも１つから、ウェハ１９０の他の任意の格子面から回折されたビーム２２２の第１の部分の強度を示す信号を受け取ることができる。これらの信号は本明細書ではまた、回折信号と呼ばれる。

【0089】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、入射ビームおよび／または直接ビームの単結晶ウェハの格子面に対する方向性を決定するため、表面１９１に対して実質的に垂直な結晶面から回折し、ＸＲＤ検知器５４および５６によって検知されるＸ線を使用するように構成される。

【0090】

他の実施形態では、検知器２４０はさらに、前述のラウエ回折から回折されたＸ線光子を検知し、検知されたＸ線光子の強度を示す信号を生成するように構成される。 ｛本発明はそのケ－スではないが、すべての回折および散乱Ｘ線光子を検知するための単一の検知器を使用する周辺技術を阻止するため、この実施形態をブロックエンジニアリングに追加した｝

【0091】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、本明細書では散乱信号とも呼ばれる、表面１９２を透過し表面１９１のＨＡＲフィーチャから散乱したビーム２２２の一部の強度を示す信号を検知器２４０から受信する。

【0092】

代替の実施形態では、較正ゲージ２１５は、ウェハ１９０の表面１９１および１９２に実質的に垂直な平面からのラウエ回折を測定し、そして測定されたラウエ回折の強度を示す信号、ここでは代替回折信号と呼ぶ、を生成するように配置された１つ以上のＸ線検知器を含み得る。

【0093】

いくつかの実施形態では、上述の１つまたは複数の回折信号に基づいて、プロセッサ２２は、ステージ２１０に対し、ウェハ１９０にωおよびχ回転を印加するように指示するように構成される。プロセッサ２２は、検知器２４０によって検知された回折Ｘ線の最大強度に対応するウェハ１９０の位置を、ウェハ１９０内の結晶格子に対するビーム１３０の傾斜角を確定するために使用することができる。

【0094】

これらの実施形態では、プロセッサ２２は、回折条件を満たす２つ以上の方位角での測定値を使用して、結晶格子面とウェハ１９０の表面との間の傾斜角を確立するように構成される。さらに、プロセッサ２２は、非Ｘ線ベースのゲージのための較正技術として、表面１９１および１９２の方向性を決定するために、ビーム１３０にＸ線回折（ＸＲＤ）方式を適用することができる。例えば、較正は、結晶格子と表面１９１および１９２との間の既知の傾斜角を有する、基準ウェハ、または、キャリアウェハまたはツール上に取り付けられた任意の適切な基準構造を測定することによって実行され得る。

【0095】

これらの実施形態では、検知器２４０は、限定されないが、（ａ）シリコン、ゲルマニウム、またはＣｄＴｅまたは他の適切な材料から作られた１Ｄダイオードの配列、および（ｂ）ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ、ＰＩＮダイオード、またはハイブリッド画素検知器技術に基づく、２Ｄ Ｘ線直接または間接検知カメラのような様々な適切なタイプの検知要素を含み得る。

【0096】

代替実施形態では、システム１０は、較正ゲージ２１５に加えて、エネルギー分散型Ｘ線（ＥＤＸ）検知器組立体（図示せず）を含むことができる。ＥＤＸ検知器組立体は、シリコンベースまたはゲルマニウムベースの固体ＥＤＸ検知器と、単一チャネルまたは複数チャネルを有する電子分析器とを備える。 ＥＤＸ検知器組立体は、例えばウェハ１９０の点１１１から、またはシステム１０を較正するために使用される標準ウェハの所定の場所から、放出されるＸ線の蛍光を測定し、点１１で測定された蛍光Ｘ線の強度を示す電気信号を生成するように構成される。

【0097】

電気信号に基づいて、プロセッサ２２は、点１１１の第１の位置と、第１の位置と、較正ゲージ２１５によって同時に取得された第２の位置と、の間の偏位とを決定するように構成される。

【0098】

いくつかの実施形態では、Ｘ線源１００、および線源１００とウェハ１９０との間の少なくともいくつかのＸ線光学系は第１のステージに取り付けられ、ウェハ１９０は第２のステージ（例えばステージ２１０）に取り付けられる。光学顕微鏡５０および光学ゲージ２１５のうちの少なくとも一方が第３のステージ上に取り付けられている。蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）ベースの信号と光学ベースの信号とを比較することによって、プロセッサ２２は、例えば、光学顕微鏡５０の光学パターン認識カメラとＸ線ビーム１３０との間の空間偏位を識別し、そしてシステム１０の前述のステージ間の任意のミスアライメントを識別するように構成される。

【0099】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、受信した電気信号に基づいて、送りネジ誤差およびステージ２１０のｘ 軸とｙ 軸との間の非直交性など、ステージ２１０における運動誤差を推定するように構成される。さらに、蛍光信号に基づいて、プロセッサ２２は、システム１０の座標系における１つ以上の点とそれぞれの点のステージ２１０上の実際の位置との間の偏位を推定することにより、ステージ２１０を較正するように構成され、この較正はステージマッピングとも呼ばれる。

【0100】

いくつかの実施形態では、システム１０は、上記のエネルギー分散型Ｘ線（ＥＤＸ）組立体に加えて、またはその代わりに、適切な基準ウェハ（図示せず）を通過するＸ線ビーム、本明細書では直接ビームと呼ばれる、の減衰に基づく較正方式を含む。適切な基準ウェハは、直接ビームの強度を数十パ－セント減衰させるように適応されたパターン化フィーチャを含むことができ、それによって検知器２４０は影響を受ける（例えば、飽和）ことなく直接ビームの光子を検知することができる。例示的な実施形態では、標準ウェハは、限定されないがタングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）などの、様々な適切な元素または合金の任意の適切な厚さ、たとえば約５０μｍの様々なパターンを含み得る。

【0101】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、ウェハ１９０などの製品ウェハ上の構造の測定中にビーム１３０とウェハ１９０とをアライメントするために、またはシステム１０を較正するために、例えば保守作業を実行した後にシステムを製造での使用に向け準備するために、較正ゲージ２１５を使用し得る。

【0102】

上述の代替の実施形態では、システム１０は、表面１９１から検知された信号に基づいてウェハ１９０の傾きを測定するように、ウェハ１９０の反対側に取り付けられた少なくとも１つの較正ゲージ２１５を含むことができる。一実施形態では、プロセッサ２２は、ウェハのブランケット領域とパターン化領域で測定された傾斜角の間の偏位を較正するように構成される。

【0103】

この実施形態では、プロセッサ２２は較正ゲージ２１５を位置決めして、表面１９１の端部に隣接して位置する第１の点、これは一般にブランケットである（すなわちパターンなし）が、に光ビームを配向し、そしてｘ 軸およびｙ 軸におけるウェハの傾きを測定する。続いて、プロセッサ２２は、較正ゲージ２１５を位置決めして、第１の点に最も近接した（例えば、１０ｍｍ～２０ｍｍ）パターン上の第２の点に光ビームを配向し、そしてｘ 軸およびｙ 軸におけるウェハの傾きを測定する。

【0104】

いくつかの実施形態では、第１および第２の点における傾斜測定値に基づいて、プロセッサ２２はブランケット表面とパターン化表面との間のオフセットを計算する。ウェハは通常剛性であり、実際の傾斜角度は１０ｍｍまたは２０ｍｍの距離内では変化しないことに留意されたい。オフセットは、ウェハ１９０または他の任意のタイプの測定されたウェハのブランケット表面およびパターン化表面上の傾斜測定値の間の較正係数として使用することができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、光ビームのスポット寸法を、ウェハエッジ付近のブランケット表面のみを照明するのに十分に小さく、しかしパターンの様々なフィーチャにわたって傾斜測定値を平均するのに十分な程大きく設定することができる。

【0105】

いくつかの実施形態では、ウェハ１９０は単結晶材料を含み、Ｘ線回折（ＸＲＤ）検知器５４および５６の少なくとも一方は単結晶材料の格子面からのビーム２２０の回折を測定するように構成される。いくつかの実施形態では、測定された回折に応答して、プロセッサ２２は、格子面に対する較正ゲージ２１５の適切なパラメータ（例えば方向性）を較正するように構成される。

【0106】

システム１０によって実行される、ウェハ１９０のＨＡＲ構造などのフィーチャの測定を向上させるための較正技術を説明するために、較正ゲージ２１５の特定の構成を概略的に図１に示す。しかし、本発明の実施形態は、決してこの特定の種類の例示的な構成に限定されるものではなく、上述の較正ゲージ２１５の原理は、任意の適切な構成を使用して実施することができる。

【0107】

一実施形態では、システム１０は、本明細書でビーム遮断器２３０と呼ばれる、Ｘ線不透過性または部分的に不透過性の材料から作製されたビーム遮断組立体を備える。

【0108】

ビーム遮断器２３０は、ウェハ１９０と検知器２４０との間でシステム１０に取り付けられ、ビーム２２０の少なくとも一部が検知器２４０を照射するのを阻止するように構成される。いくつかのケ－スでは、入射ビーム１３０の少なくとも一部はウェハ１９０を直接透過し得る。

【0109】

いくつかの実施形態では、ビーム遮断器２３０は、入射ビーム１３０の空間的広がりに匹敵する角度範囲にわたって、直接透過した入射ビームを部分的に遮断するように位置決めされてもよい。

【0110】

ビーム遮断器の例示的な実施形態は、以下の図７Ａおよび図７Ｂに詳細に示されている。

【0111】

いくつかの実施形態では、ビーム遮断器２３０の不透過性レベルおよび形状は、以下の図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、検知器２４０によって生成される信号に影響を与える。

【0112】

いくつかの実施形態では、検知器組立体は、単一の検知器、または領域２２６の周りに配置された検知器の配列を含み得る。ビーム検知器は、２Ｄ構成（すなわちエリア検知器）または１Ｄ構成（すなわち線形検知器）を有し、そして、Ｘ線光子を計数することができる。検知器２４０は平坦であってもよく、またはビーム２２２および２２０に向かって傾斜した弧のような任意の適切な形状を有してもよい。捕獲された光子に応答して２４０は電気信号を発生するように構成される。検知器２４０の一実施例は、以下の図１０に詳細に示されている。

【0113】

いくつかの実施形態では、システム１０は、ウェハ１９０と検知器２４０との間に取り付けられ、ビーム２２０の望ましくない空気からの散乱を低減するように構成された真空チャンバ２８０を備える。いくつかの実施形態では、真空チャンバ２８０は各端部にＸ線を透過する窓を有する金属管からなり、それによりビーム２２０および２２２はウェハ１９０と検知器２４０との間を通過することができる。

【0114】

いくつかの実施形態では、システム１０は、真空チャンバ２８０内の真空レベルを制御し、それによって検知器２４０の活性表面に衝突するＸ線光子の信号対背景比（ＳＢＲ）を改善するように、プロセッサ２２によって制御される、粗引きポンプなどの適切な真空ポンプを備える。

【0115】

いくつかの実施形態では、システム１０は、ウェハ１９０の前述のフィーチャ上の構造的（例えば寸法および形状）ならびに形態的パラメータを測定するように構成される。例えば、プロセッサ２２は検知器２４０から受信した電気信号に基づいて、限定されないが、パターン構造の高さ、深さ、幅および側壁角度、ならびにウェハ１９０を横切る任意の場所における膜の厚さおよび密度など、多種多様なパラメータを測定するように構成される。

【0116】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、検知器２４０から受信した電気信号を分析するためのモデルベースのソフトウェアを含む。プロセッサ２２は、共通の強度正規化係数を有するすべての入射角についてＸ線散乱をシミュレートするために、単一構造モデルを使用する。続いて、プロセッサ２２は例えば、適合度（ＧＯＦ）パラメータの数値解析に基づいて、測定された強度分布とシミュレーションによる強度分布との間の相関を比較する。

【0117】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、例えば差分進化法（ＤＥ）などのアルゴリズムを使用することによってモデルのパラメータを反復的に調整して、ＧＯＦパラメータを最小化し、最適モデルパラメータを取得するように構成される。

【0118】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、相補的技法によって測定された値、例えば、限界寸法走査型電子顕微鏡（ＣＤ－ＳＥＭ）によって測定された対象フィーチャの上層における幅をモデルパラメータに導入することによってモデルパラメータ間の相関を低減し得る。

【0119】

いくつかの実施形態では、システム１０は、小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）以外の任意の適切な参照技法、例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して外部的に特徴付けられた、周期的フィーチャの配列を有する１つまたは複数の較正タ－ゲットを含み得る。プロセッサ２２は、システム１０の前述の組立体を較正するため、および（ａ）ビーム１３０とウェハ１９０との間、および（ｂ）ビーム２２２と検知器２４０との間のアライメントのための基準として較正タ－ゲットを使用することができる。

【0120】

いくつかの実施形態では、上記のＳＡＸＳ構成およびソフトウェアアルゴリズムに基づいて、システム１０は、ウェハ１９０にわたって対象フィーチャ内の不規則性パラメータを検知するように構成される。それは例えば、マルチパターニングリソグラフィプロセスにおいて生じる可能性があるピッチウォーキングエラー、または３Ｄ ＮＡＮＤメモリにおけるエッチングプロセスに起因した、チャネルホールの傾斜およびねじれ、のような側壁の水平および垂直の粗さおよびピッチの変化である。

【0121】

システム１０の構成は、本開示の実施形態によって対処される特定の問題を例示し、そのようなシステムの性能を向上させる際のこれらの実施形態の適用を実証するために、例として示される。しかしながら、本発明の実施形態は決してこの特定の種類の例示的なシステムに限定されるものではなく、本明細書に記載の原理は、任意の適切な種類の電子装置において、フィーチャを測定するために使用される他の種類のＸ線システムにも同様に適用できる。

【0122】

図２は、本発明の他の実施形態によるＳＡＸＳシステム３０の概略図である。いくつかの実施形態では、ＳＡＸＳシステム３０、本明細書では簡潔のために「システム３０」とも呼ばれるが、の構成は、入射ビーム１３０に対して任意の適切な角度（例えば、４５度）でウェハ１９０を傾斜させた、本明細書では回転されるとも呼ばれるが、システム１０の構成と同様である。

【0123】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、ステージ２１０に対し、ウェハ１９０を、ｙ軸周りの方位角回転ωのように、ウェハ１９０の平面内の傾斜軸の周りに傾斜させ、そして前述のスリット組立体の少なくとも１つが、傾斜軸に平行に配向するように命令するように構成される。

【0124】

いくつかの実施形態では、システム３０は、低アスペクト比（例えば、１０より小さい、幅に対する高さの比）を有するウェハ１９０の構造を測定するように構成される。上述のように、プロセッサ２２は、入射ビーム１３０に対してウェハ１９０を回転させるように、あるいは代替的に、ウェハ１９０に対して入射ビーム１３０を回転させるように構成される。プロセッサ２２は、数十度の範囲にわたってｙ軸周りの回転、本明細書ではω回転と呼ぶが、を実行するように構成される。

【0125】

いくつかの実施形態では、回転角の範囲は、対称であり得、例えば、上述の図１に示されるように、ウェハ１９０の表面に対して±５０度であり得る。代替の実施形態では、プロセッサ２２は、例えばステージ２１０にウェハ１９０を上記範囲内の所望の角度に回転させるように指示することによって、非対称回転（例えば、－１０度～＋６０度）を実行することができる。

【0126】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、例えばビーム１３０に対してウェハ１９０の方位角を回転させることによって、複数の平面内の１つの構造のプロファイルを測定するように構成されている。本開示の文脈および特許請求の範囲において、「プロファイル」という用語は、測定されたフィーチャの単一の側壁の形状、またはその深さもしくは高さに沿った２つの隣接する側壁間の幅の変化、または深さの関数としてのホールの中心のシフトを指す。円形断面ではなく楕円形などのホールのさらなる非対称性は、通常、異なる方位角およびχ軸での測定を必要とするであろう。

【0127】

例えば、プロセッサ２２は、異なる方位角で実行された一連の強度測定値を使用して、選択されたｘ－ｙ 平面内のフィーチャのプロファイルを測定することができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、３Ｄ ＮＡＮＤメモリデバイスのチャネルホールの直径、またはロジックデバイスのローカル相互接続構造のビアおよび／または金属線の幅を測定するためにこの技法を実行することができる。

【0128】

一実施形態では、ビーム遮断器２３０は検知器２４０に近接して配置される。別の実施形態では、ビーム遮断器２３０はウェハ１９０に近接して配置されてもよい。

【0129】

図３は、本発明の別の実施形態によるＳＡＸＳシステム４０の概略図である。いくつかの実施形態では、本明細書では簡潔のために「システム４０」とも呼ぶ。ＳＡＸＳシステム４０の構成は、システム１０の構成と同様であるが、ビーム遮断器２３０はウェハ１９０に近接して配置されている。

【0130】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、検知器２４０によって検知される望ましくない背景および迷走散乱のレベルを低減するように、ビーム２２０の経路に沿った任意の適切な位置にビーム遮断器２３０の位置を制御するように構成される。

【0131】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、ビーム遮断器２３０の位置をビーム２２０の経路に沿った１つ以上の既定の取り付け場所に設定することができる。追加的にまたは代替的に、プロセッサ２２は、ウェハ１９０と検知器２４０との間の任意の適切な位置にビーム遮断器２３０を移動させて保持するように構成される、電動ステージ（不図示）を制御することによってビーム遮断器２３０の位置を調整することができる。

【0132】

ビーム遮断器２３０および、前述のステージなどの関連する組立体の構造は、例えば以下の図７Ａに詳細に記載されている。さらに、ウェハ１９０の対象フィーチャを測定する際のビーム遮断器２３０の機能および用途に関する実施形態は、以下の図８Ｂおよび図９Ｂに詳細に記載されている。

【0133】

システム１０、３０、および４０の構成は例として提供される。しかしながら、本発明の実施形態は決してこの特定の種類の例示的なシステムに限定されず、本明細書に記載の原理は、限定されないが、ウェハの同じ側に配置されたＸ線源組立体と検知器組立体の両方を有する反射型Ｘ線計測システムのような他の種類の計測システムにも同様に適用できる。

【0134】

図４は、本発明の一実施形態によるビーム調整組立体１６５の概略図である。ビーム調整組立体１６５は、上述のシステム１０、３０、および４０のいずれかにおいて、あるいは、ウェハ１９０または他のタイプのウェハに生成されたフィーチャを測定するためにＸ線ビームを適用する、計測システムの他の任意の適切な構成において使用され得る。

【0135】

いくつかの実施形態では、ビーム調整組立体１６５は、本明細書で組立体１１０、３００、および３２０と呼ばれる、複数組のスリット組立体を備える。組立体１１０は、図１～図３に示すようにビーム調整組立体１６５の外部にあってもよく、または図４に示すようにその中に組み込まれてもよい。同様に、組立体３２０はビーム調整組立体１６５の一部または外部にあり得る。

【0136】

上記の図１で説明したように、ビーム調整組立体１６５のスリット組立体は、ビーム１３０の設計された光路からそれた望ましくない散乱Ｘ線放射を遮断するように、および／またはビーム１３０の発散、強度およびスポット寸法を調整するように構成される。

【0137】

いくつかの実施形態では、ビーム調整組立体１６５はミラー１２０を含み、ミラー１２０は、上の図１で説明したように、ビームがスリット組立体１１０を通過した後にビーム１３０の光学特性を形成するように構成される。

【0138】

いくつかの実施形態では、ミラー１２０は、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）またはニッケル（Ｎｉ）などの重元素とカ－ボンやシリコンなどの軽元素の薄い（たとえば１ミクロン程度の）層を交互に重ねた多層１２４でコ－ティングされた湾曲基板１２２を備える。このようなＸ線光学系ミラーは、Ｉｎｃｏａｔｅｃ ＧｍｂＨ（ドイツ、ハンブルグ）、ＡＸＯ ＤＲＥＳＤＥＮ ＧｍｂＨ（ドイツ、ドレスデン）またはＸｅｎｏｃｓ（フランス、Ｓａｓｓｅｎａｇｅ）などのいくつかの供給元によって提供されている。いくつかの実施形態においては、ミラー１２０の構成は、２つの方向（ｘ、ｙ）にコリメートビームを提供するように適合されている。他の実施形態では、ミラー１２０は、ビーム１３０を一方向（例えば、ｘ方向）にコリメートし、ビーム１３０を直交方向（例えば、ｙ方向）に集束させるように構成される。

【0139】

いくつかの実施形態では、ミラー１２０は、最小のスポット寸法を得るように表面１９１上にビーム１３０を集束させるように構成される。他の実施形態では、検知器２４０にＸ線ビームを集束させることにより、例えばＨＡＲ構造の撮像において、検知器２４０に検知されるＸ線ビームの改善された角度分解能を、システム１０に提供することができる。

【0140】

２Ｄコリメートビームの場合、ビーム調整組立体１６５は、線源１００から収集された立体角（すなわち、二次元角）を増大させ、そしてビーム１３０のＸ線束を増大させるように、互いに向き合う２つの光学系、例えば２つのミラー１２０を含み得る。

【0141】

いくつかの実施形態では、ビーム調整組立体１６５は、プロセッサ２２によって制御される１つまたは複数の電動アクチュエータに取り付けられた、ミラー１２０などの複数の多層ミラーの任意の適切な構成を含み得る。プロセッサ２２は、ビーム１３０の光学特性を調整することにより最適な測定条件を得るように、ビーム調整組立体１６５の各ミラー１２０の構成を調整し得る。

【0142】

いくつかの実施形態では、ビーム調整組立体１６５は、ゲルマニウム（Ｇｅ）の単結晶または他の任意の適切な材料から作製された結晶３１０を備える。結晶３１０は、チャネル部３１２が入口開口部３１６から出口開口部３１８まで先細りになるように配置された、入口開口部３１６、出口開口部３１８、および対向する内面３１４および３１５を含むＶ字形のチャネル３１２を有する。

【0143】

いくつかの実施形態では、ビーム１３０はスリット組立体１１０を通過してミラー１２０に入り、続いてスリット組立体３００および入口開口部３１６を通過する。その後、ビーム１３０は内面３１４に衝突し、その後内面３１６に衝突し、出口開口部３１８を通って結晶３１０を出る。

【0144】

いくつかの実施形態では、ビーム調整組立体１６５は分散要素として機能し、さらにビーム調整組立体１６５のスリット組立体３２０を出た後にビーム１３０のスポット寸法を縮小するように構成されるビーム圧縮光学系として機能する。ビーム調整組立体１６５の構成は、ビーム圧縮を可能にし、さらに、平行面のチャネルを有する結晶、または１つ以上の狭い開口を有する１つ以上のスリットの使用のような、代替技術と比較して光束の損失を低減する。

【0145】

図４の構成例では、スリット組立体１１０、３００、および３２０は、ミラー１２０および結晶３１０の前後に取り付けられて、上述の光路に沿ったビーム１３０の整形を改善する。他の実施形態では、ビーム調整組立体１６５は、線源１００とミラー１２０との間、および／またはミラー１２０と結晶３１０との間、および／または結晶３１０とスリット組立体１４０との間に介在するスリット組立体の他の適切な構成、または任意のシステム１０、３０および４０の任意の他の要素または組立体を含み得る。例えば、スリット組立体３２０は、組立体１６５の構成から取り除かれてもよく、システム１０、３０および４０のうちのいずれの構成からも除外されてもよい。

【0146】

図５は、本発明の一実施形態によるスリット組立体１４０の概略図である。図１～図３に示されるように、本明細書ではビームリミッタとも呼ばれるスリット組立体１４０が、ビーム１３０を遮断するように、線源１００とウェハ１９０の表面１９２との間に配置されている。

【0147】

いくつかの実施形態では、スリット組立体１４０は、スリット１２５を画定するように互いから所定の距離で並進軸５２２に沿って配置された２つ以上の可動プレート５２０を備える。プレート５２０間の距離は、例えばプロセッサ２２によって制御可能であり得る。あるいは、プレート５２０間の距離は、例えばプレート５２０を互いに対して動かさないことによって、または互いから所望の距離に配置された静止プレートを有する適切なタイプのスリット５１２を選択することによって、一定であってもよい。

【0148】

いくつかの実施形態では、スリット組立体１４０は、２つ以上の可動ブレード５１０Ａおよび５１０Ｂを備え、それらは、互いに平行ではなく、そして互いに近接して配置されるそれぞれの端部５１４Ａおよび５１４Ｂを有し、それによりマイクロスリット５１５を画定する。

【0149】

いくつかの実施形態では、マイクロスリット５１５は、散乱ビームを生成することなくブレード５１０Ａおよび５１０Ｂに衝突するビーム１３０の一部を遮断するように構成され、したがってブレード５１０Ａおよび５１０Ｂは、本明細書では「散乱防止ブレード」とも呼ばれる。例えば、ブレード５１０Ａおよび５１０Ｂは、タンタル（Ｔａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）などの単結晶材料、またはタングステンカーバイドなどの多結晶材料から作られ、約１ｍｍの厚さまたは他の適切な厚さを有する。

【0150】

本開示の文脈において、および特許請求の範囲において、「単結晶」および「モノ結晶」という用語は互換的に使用され、１つの結晶から形成された構造を有する材料を指す。

【0151】

いくつかの実施形態では、スリット組立体１４０は、マイクロスリット５１５の幅を調整するように、それぞれの並進軸５１６Ａおよび５１６Ｂに沿ってそれぞれのブレード５１０Ａおよび５１０Ｂを移動させるように構成されたアクチュエータ５００Ａおよび５００Ｂを備える。軸１６Ａおよび１６Ｂは、ｘｙ平面内で並進軸２２と実質的に直交している。

【0152】

いくつかの実施形態では、アクチュエータ５００Ａおよび５００Ｂは、１つまたは複数の圧電リニアモ－タ、例えばＰｉｅｚｏＭｏｔｏｒ（Ｕｐｐｓａｌａ、スウェーデン）によって提供されるＰｉｅｚｏ ＬＥＧＳ Ｌｉｎｅａｒ ６Ｇシリーズ、またはＰｈｙｓｉｋ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅ（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ、ドイツ）などの他のベンダ－からの同様の製品を含む。これらのモ－タには、統合された高分解能位置センサが付属しうる。

【0153】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、ウェハ１９０の表面１９２に適切に近接して、スリット組立体１４０を位置決めするように構成される。マイクロスリット５１５の設計により、プロセッサ２２は、エッジ５１４Ａおよび５１４Ｂの少なくとも一方が表面１９２から１０ｍｍより短い距離に位置するように、スリット組立体１４０を位置決めすることができる。他の実施形態では、プロセッサ２２は、マイクロスリット５１５を表面１９２から任意の選択された距離、例えば１００ｍｍと数ミリメートルの間に位置決めすることができる。

【0154】

いくつかの実施形態では、マイクロスリット５１５の構成は、上述の図２に示されるように、ウェハ１９０が傾けられたときでも、プロセッサ２２が、スリット組立体１４０を表面１９２に近接して（例えば、数ミリメートルまで）位置決めすることを可能にする。

【0155】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、ビーム１３０が表面１９２に衝突してウェハ１９０の構造およびバルクと相互作用する前に、ビーム１３０の望ましい光学特性を獲得するように、（ａ）マイクロスリット５１５と表面１９２との間の距離、（ｂ）エッジ５１４Ａおよび５１４Ｂ間の距離、ならびに（ｃ）プレート５２０間の距離を設定するように構成される。

【0156】

ここで挿入図５０２を参照すると、それはスリット組立体１４０とビーム１３０との間の遮断の平面図である。挿入図５０２の例では、プロセッサ２２は、（ａ）ブレード５１０Ａおよび５１０Ｂをそれぞれの並進軸５１６Ａおよび５１６Ｂに沿って、および（ｂ）プレート５２０を並進軸５２２に沿って移動させることによって、ビーム１３０の空間形状を円５２４の円形から破線の長方形５２６によって示される長方形の形状に変更するように構成される。この事例では、破線の長方形５２６の領域内のビーム１３０の部分だけは表面１９２に衝突するが、円５２４の縁と破線の長方形５２６との間に位置するビーム１３０の残りの部分はスリット組立体１４０によって遮断されることに注意されたい。上述され挿入図５０２に示されるように、並進軸５１６Ａおよび５１６Ｂの少なくとも一方は並進軸５２２と直交している。

【0157】

スリット組立体１４０の構成は、概念を明確にするために単純化されており、例として提供されている。他の実施形態では、スリット組立体１４０は、２つより多いブレード５１０Ａおよび５１０Ｂ、および／または２つより多いプレート５２０を備えることができる。さらに、プレート５２０の端縁および／またはエッジ５１４Ａおよび５１４Ｂは、任意の適切な形状を有してもよく、例えば、プレート５２０およびエッジ５１４Ａおよび５１４Ｂの両方は、スリット組立体１４０から出るビーム１３０が前述の矩形形状ではなく円形を形成するように、それぞれのプレート５２０およびブレード５１０Ａおよび５１０Ｂの領域に侵入する弧を有してもよい。

【0158】

他の実施形態では、並進軸５１６Ａおよび５１６Ｂは互いに平行でも平行でなくてもよく、並進軸５１６Ａおよび５１６Ｂのうちの少なくとも１つは並進軸５２２と直交しなくてもよい。

【0159】

図６は、本発明の別の実施形態によるスリット組立体１５０の概略図である。スリット組立体１５０は、例えば、図１～３に示すスリット組立体１４０を代替することができる。

【0160】

いくつかの実施形態では、スリット組立体１５０は、本明細書では開口部６０４、６０６、および６０８とも呼ばれる、可動ブレード５５０の並進軸６１０に沿って配置された３ピンホールのコリメーションシステムを備える。

【0161】

いくつかの実施形態では、スリット組立体１５０は、並進軸６１０に沿ってブレード５５０を動かすように構成されたアクチュエータ６００を備える。

【0162】

ここで、ビーム１３０とブレード５５０との間の遮断の平面図である、挿入図６０２を参照する。

【0163】

いくつかの実施形態では、各開口部６０４、６０６および６０８は、Ｉｎｃｏａｔｅｃ ＧｍｂＨ（ハンブルク、ドイツ）によって製造された、ＳＣＡＴＥＸ非散乱ピンホールなどの固定寸法開口部を含む。ブレード５５０の例では、開口部６０４、６０６、および６０８は円形を有し、各開口部は異なる直径、例えば約２０μｍから５００μｍの間の直径を有する。

【0164】

いくつかの実施形態では、散乱のないピンホールのフレームとして機能するブレード５５０は、低エネルギーの光子を有するＸ線ビームの場合はＧｅから、より高エネルギーの光子を有するビームの場合はＴａから作製される。

【0165】

いくつかの実施形態では、開口部６０４、６０６、および６０８の構成は、Ｘ線ビームが他のタイプの開口部を通過するときに通常発生する望ましくない寄生散乱を低減するように適合されている。

【0166】

いくつかの実施形態では、アクチュエータ６００は、並進軸６１０に沿ってブレード５５を移動させるように構成された駆動ロッド６２０に結合された任意の適切な種類のモ－タを含み得る。

【0167】

他の実施形態では、アクチュエータ６００の構成は、上記の図で説明したアクチュエータ５００Ａおよび５００Ｂの構成と同様であり得る。

【0168】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、ブレード５５０の選択された１つの開口部をビーム１３０を遮断するように位置決めするようにアクチュエータ６００に命令することによって、ビーム１３０の光学特性を決定するように構成される。図６の例では、アクチュエータ６００は、ビーム１３０が開口部６０６を通過し、そして開口部６０６内の領域を超えるビーム１３０の部分が遮断されるように、開口部６０６を位置決めする。

【0169】

図７Ａは、本発明の一実施形態によるビーム遮断器２３０の概略図である。いくつかのケ－スでは、表面１９２に衝突する入射ビーム１３０の少なくとも一部は、ウェハ１９０を直接透過し、ビーム２２０の一部として、散乱されることなく表面１９１から出る。ビーム２２０の直接透過部分は、本明細書では「直接ビーム」と呼ばれる。

【0170】

いくつかの実施形態では、ビーム遮断器２３０は、直接ビームのＸ線放射を減衰させるように、通常はビーム２２０の中心に配置される。この減衰は、例えば検知器２４０の損傷を防ぐためおよび／または、検知器が飽和するのを防ぎ、非線形領域で動作するのを防ぐために必要である。一方、減衰が大きすぎると、ビーム２２０の中心の角度位置および強度を追跡するためにプロセッサ２２によって使用されうる基本的信号の検知が排除されることになる。従って、ビーム遮断器２３０の減衰は通常、透過ビームの強度が検知器２４０において毎秒数百または数千の光子に減衰されるように選択される。

【0171】

いくつかの実施形態では、ビーム遮断器２３０は、典型的には楕円形状または他の任意の適切な形状のビームストッパ２３２などの１つまたは複数のビーム遮断要素を備える。いくつかの実施形態では、ビームストッパ２３２は、典型的にはタンタルまたはタングステンなどの金属元素および／または任意の適切な金属合金を含む、高Ｚ材料とも呼ばれる、Ｘ線に対し部分的に不透明な材料から作られる。

【0172】

上述のように、ビームストッパ２３２の減衰は、ビーム２２０の角度位置および強度の信頼性のある測定を可能にし、同時に検知器２４０の検知における損傷および非線形歪みを防止するように選択される。

【0173】

いくつかの実施形態では、ビームストッパ２３２は、空気または蛍光による散乱、および、検知器２４０のアクティブ領域または表面の後ろの電子回路からの他の散乱のような、線源からの背景強度を最小にするようにさらに構成される。検知器２４０のアクティブ領域は、検知器材料の、例えば、４５０μｍのシリコンのように厚さが制限されているか吸収が少ないことに起因して、１０ｋｅＶ以上のエネルギーを有する高エネルギーＸ線で部分的に照明されている可能性がある

【0174】

いくつかの実施形態では、ビームストッパ２３２は、直接ビームの散乱強度を低減するように湾曲した、および／または滑らかな縁部を有する。

【0175】

いくつかの実施形態では、ビーム遮断器２３０は、本明細書でマウントとも呼ばれるマトリックス２３６を含む。マトリックス２３６は、Ｘ線を散乱しないように適合された材料のブロックから作製され、それは限定されないが、ダイヤモンドまたは、本明細書ではＭｙｌａｒ（商標）とも呼ばれる、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＢｏＰＥＴ）ポリエステル、または、本明細書ではＫａｐｔｏｎ（登録商標）とも呼ばれる、ポリ（４，４´－オキシジフェニレン－ピロメリットイミド）ポリイミド、の薄板のようなポリマーである。

【0176】

いくつかの実施形態では、ビームストッパ２３２は、マトリックス２３６に形成された凹部（図示せず）に取り付けられ、そしてＸ線を散乱する可能性があり、従って、測定値にたいする背景信号のレベルを増大させうる、接着剤を使用せずにマトリックス材料によって機械的に支持される。接着剤はＸ線照射下で経時的に劣化する可能性があるので、吸収機構は、薄い接着層およびシ－ド層を適切なメタライゼーションで堆積し、次に金（Ａｕ）などの厚いＸ線吸収材料を電気めっきするなどの電子機器製造に使用される技術を使用して、あるいは、高濃度の金属ナノ粒子を組み込んだインキを使用し、その後アニーリングプロセスを使用したアディティブプリンティング技術の使用により、製造できる。

【0177】

他の実施形態では、ビームストッパ２３２は、Ｘ線を散乱しない接着剤などの他の適切な技術を使用してマトリックス２３６に結合することができる。ビームストッパ２３２は、直接ビームを減衰させるよう適応され、その結果、図１にビーム２２２として示される周囲の散乱ビームは、支持構造がビーム２２２の散乱Ｘ線を透過するので、減衰しない、ことに留意する必要がある。

【0178】

いくつかの実施形態では、ビームストッパ２３２の材料が十分な強度の直接ビームを部分的に透過させるので、プロセッサ２２は、ビームストッパ２３２を直接ビームから遠ざけることなく、検知器２４０によって検知された直接ビームの強度および位置を決定できる。

【0179】

いくつかの実施形態では、ビーム遮断器２３０は、本明細書では高精度電動ステージ２３３とも呼ばれるマウントを備え、これはプロセッサ２２によって制御され、１つまたは複数の軸に沿って移動するように構成される。たとえば、システム１０および３０の構成内のＸ軸とＹ軸の平行移動は、上記図１および図２にそれぞれ示されている。

【0180】

いくつかの実施形態では、ウェハ１９０を透過する直接ビームに対するビームストッパ２３２の位置をプロセッサ２２が設定するように、マトリックス２３６がステージ２３３に取り付けられる。他の実施形態では、ビームストッパ２３２とビーム２２０との、特にその直接ビームとのアライメントを改善するように、ステージ２３３は回転軸（図示せず）を含み得る。別の実施形態では、ステージ２３３はまた、上記の図３に示されるシステム４０の構成を可能にするように、または直接ビームの減衰レベルをさらに改善するように、ｚ 軸方向に移動するように構成される。

【0181】

いくつかのケ－スでは、直接ビームの減衰は、ウェハ１９０によって、またはシステム１０の他の任意の要素によって十分に高くなり得る。したがって、他の実施形態では、プロセッサ２２はビーム遮断器２３０をビーム経路２２０から遠ざけるように構成される。これらの実施形態では、ビームストッパ２３２がビーム２２０を遮断していないので、プロセッサ２２は、検知器２４０によって検知された直接ビームの方向および強度に基づいて、直接Ｘ線ビームの強度および位置をモニタリングすることができる。

【0182】

ビーム遮断器２３０の構成は、概念を明確にするために単純化されており、例として提供されている。他の実施形態では、ビーム遮断器２３０は、直接ビームの強度を減衰させるため、および／またはウェハ１９０から散乱された１つまたは複数のビーム２２２の検知を管理するための他の任意の適切な構成および／または組立体を含み得る。例えば、ビーム遮断器は、複数のビームストッパ２３２を備え、または遮断器の有効幅を変えるようにその間隔を調整することができる２本の細いワイヤを備えることができる。

【0183】

図７Ｂは、本発明の一実施形態によるビーム遮断器３３０の概略図である。ビーム遮断器は、例えば、上記の図１のビーム遮断器２３０に代替することができる。いくつかの実施形態では、ビーム遮断器３３０は、合成ダイヤモンドから作られるマトリックス３３３、または上述のマトリックス２３６の材料、またはビーム２２０のＸ線を散乱しないように適合された任意の他の適切な材料を含む。

【0184】

いくつかの実施形態では、ビーム遮断器３３０は、それぞれ適切な材料から作られた複数の種類のビームストッパを含む。例えば、約５０μｍの厚さ、または他の適切な厚さを有する金ベースのビームストッパ、または５０μｍから１００μｍの間の典型的な厚さ、または任意の他の適切な厚さを有するタングステンベースのビームストッパは、例えば適切なタングステン箔のレーザ切断によって製造することができる。

【0185】

いくつかの実施形態では、ビームストッパは、マトリックスを陥没させてビームストッパを陥没パターン内に配置することなどの任意の適切な技術、または上記の図７Ａに記載されるものなどの任意の他の適切な方法を使用してマトリックス３３３に結合される。例えば、金またはタンタルは陥没パターンに堆積させることができ、あるいは化学的および／または物理的技術を使用してマトリックスの表面に堆積させることができ、そして上述のレーザ切断タングステン片は陥没パターンに取り付けることができる。

【0186】

いくつかの実施形態では、ビーム遮断器３３０は、複数の幾何学的形状およびビームストッパの配置を含む。図７Ｂの例では、ビーム遮断器３３０は、互いに５ｍｍの距離で、Ｘ軸に沿って一列に配置され、約１０ｍｍ（Ｙ軸に沿って測定）の同様の長さを有する５つの棒状ビームストッパを含む。棒状ビームストッパは、異なる幅、例えば０．１ｍｍと０．５ｍｍの間の幅を有する。例えば、ビームストッパ３３２および３３４は、それぞれ約０．５ｍｍおよび０．３ｍｍの幅（Ｘ軸に沿って測定）を有し、ビームストッパ３３２と３３４との間のバ－は、約０．４ｍｍの幅を有する。

【0187】

いくつかの実施形態では、ビーム遮断器３３０は、上述の棒状ビーム遮断器の、Ｘ軸（例えば幅および距離）に沿って同じ配置を有する５つの正方形のビーム遮断器を備える。例えば、ビームストッパ３３６および３３８は、それぞれ０．４ｍｍおよび０．２ｍｍの幅を有し、それらの間に配置された正方形のビームストッパは０．３ｍｍの幅を有する。

【0188】

いくつかの実施形態では、ビームブロッカー３３０は、他の形状のビームストッパを含み得る。例えば、Ｔ字型ビームストッパ３３５および３３９、ならびにＬ字型ビームストッパ３３７は、すべて、任意の適切な方向に配置され、任意の適切な幅、長さ、および互いからの距離を有する。図７Ｂの例では、Ｔ字型およびＬ字型のビームストッパは、典型的な幅が０．２ｍｍ、長さが１ｍｍ－２ｍｍであり、隣接するビームストッパ間の距離が約５ｍｍである。追加的または代替的に、選択されたビームストッパを正確に配置して、Ｔ字型およびＬ字型のビームストッパを上記のビームを遮断するための位置合わせマークとして使用することができる。

【0189】

ビーム遮断器３３０の構成は一例として提供されている。他の実施形態では、ビーム遮断器３３０は、任意の適切な形状および寸法を有し、かつ任意の適切なレイアウトで配置された、任意の他の組のビームストッパを含み得る。

【0190】

図８Ａは、本発明の別の実施形態による、ビーム遮断器２３０がない場合に検知器２４０によって検知されたビーム２２０の強度を示す画像４０２の概略図である。図８Ａの例では、ｘ 軸とｙ 軸の両方にコリメートされている入射ビーム１３０が、ＤＲＡＭデバイスのＨＡＲコンデンサなどの六角形のフィーチャ配列を含むウェハ１９０に衝突する。

【0191】

いくつかの実施形態では、画像４０２は、検知器２４０によって検知された直接ビームの強度を示すスポット４２０を含む。画像４０２は、ＤＲＡＭデバイスの六角形配列から散乱したそれぞれのビーム２２２を示す複数のスポット４１０をさらに含む。いくつかの実施形態では、スポット４１０および４２０のグレーレベルは、検知器２４０によって検知されたビーム２２０の強度（たとえば光子束およびそのそれぞれのエネルギー）を示す。本実施例では、白色は高強度を示し、そしてより暗い色は、検知器２４０によって検知されたより低い強度を示す。

【0192】

いくつかの実施形態では、画像４０２は、上記の図１にも示されている、検知器２４０の領域２２６内の、スポット４１０とスポット４２０との間に配置された場所４０４を含む。画像４０２はさらに、本明細書では背景と呼ばれる、検知器２４０の領域２２６の外側に位置する領域４００を含む。

【0193】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２はビーム１３０の特性を、（ａ）スポット４１０がコヒーレント散乱を有し、したがって明るく見える、（ｂ）スポット４１０の間の場所４０４がインコヒーレント散乱を有し、したがって、スポット４２０に非常に近接した領域を囲む仮想円４０５内に位置するスポット４１０より暗く見える、および（ｃ）領域４００は散乱がないか、または所定の閾値を下回る散乱レベルを有し、したがって黒で表示される、ように設定するように構成される。

【0194】

いくつかの実施形態では、ビーム遮断器２３０がない場合、直接ビームの高強度はスポット４２０の領域で検知器２４０を飽和させ、したがって領域２２６を横切って非線形検知を引き起こす。したがって、スポット４２０は白色で現れる。そして円４０５内の領域は、領域２２６の周辺領域よりもかなり明るく見える。

【0195】

上述のように、コヒーレント散乱により、スポット４１０は円４０５の領域内の場所４０４よりも明るく見える。しかしながら、検知器２４０からのインコヒーレントな背景の増加により、スポット４１０は領域２２６の周縁の場所４０４よりも暗く見える。したがって、検知器２４０からの背景（インコヒーレントなＸ線強度）が増加することによって生じる制限されたコントラストの影響を受けて、検知器２４０の信頼できる検知領域は円４０５内の領域に限定される。

【0196】

図８Ｂは、本発明の実施形態による、ビーム遮断器２３０の存在下で検知器２４０によって検知されたビーム２２０の強度を示す画像４０６の概略図である。図８Ａの例と同様に、ｘ 軸およびｙ 軸の両方においてコリメートされている入射ビーム１３０が、前述のＤＲＡＭデバイスの六角形配列のＨＡＲコンデンサを含むウェハ１９０上に衝突する。

【0197】

いくつかの実施形態では、画像４０６は、検知器２４０によって検知された直接ビームの強度を示すスポット４３０を含む。画像４０６は、ＤＲＡＭデバイスの六角形配列から散乱したそれぞれのビーム２２２を示す複数のスポット４４０をさらに含む。

【0198】

いくつかの実施形態では、ビーム遮断器２３０は、検知器２４０によって検知された直接ビームの強度を減衰させるので、スポット４３０は濃い灰色で現れ、そして検知器２４０は、例えば上記の図８Ａに示される有意な背景強度を持ち込まない。

【0199】

いくつかの実施形態では、ＨＡＲフィーチャからのコヒーレント散乱の検知された強度は、領域２２６の周辺部と比較して円４０内でより強く見える。さらに、検知器２４０の線形検知は、場所４０４から検知される強度を領域４００の背景レベルまで低減する。したがって、領域２２６内では、すべてのスポット４４０と領域４０４との間のコントラストは、高い正確性と精密度で測定を実行するのに十分に高い。「正確度」という用語は、対象フィーチャの実際の寸法を測定することに関し、「精密度」とは、所与の対象フィーチャに対して実行された複数の測定の再現性に関する。

【0200】

いくつかの実施形態において、ビーム遮断器２３０の存在は、ウェハ１９０および検知器２４０上のそれぞれの位置におけるビーム１３０および２２０の両方の入射束のような、ビーム１３０、２２０の特性を示すパラメータを制御するために、プロセッサ２２が部分的に減衰された直接ビームを（例えば、ＨＡＲ構造の測定中に）モニタリングすることを可能にする。

【0201】

図９Ａは、本発明の別の実施形態による、ビーム遮断器２３０がない場合に検知器２４０によって検知されたビーム２２０の強度を示す画像５０２の概略図である。図９Ａの例では、ｘ 軸にコリメートされ、ｙ 軸に沿ってウェハ１９０上（例えば表面１９１上）に集束される入射ビーム１３０は、１Ｄ（線）またはデバイス内の線や溝、あるいはスクライブライン内やダイ上の他の場所にある専用の計測パッドなど、の長く狭い２Ｄフィーチャの配列、を含むウェハ１９０に衝突する。

【0202】

いくつかの実施形態では、画像５０２は、検知器２４０によって検知された直接ビームの強度を示すスポット５２６を含む。画像５０２は、配列から散乱したそれぞれのビーム２２２を示す複数のフィーチャ５１０をさらに含む。いくつかの実施形態では、フィーチャ５１０およびスポット５２６のグレーレベルは、検知器２４０によって検知されたビーム２２０の強度を示す。上記の図８Ａで説明したように、白色は高強度を示し、より暗い色は検知器２４０によって検知された強度が低いことを示す。

【0203】

いくつかの実施形態では、画像５０２は、検知器２４０の領域２２６内の、フィーチャ５１０とスポット５２６との間に配置された場所５０４を含む。画像５０２は、検知器２４０の領域２２６外に位置する領域４００をさらに含む。

【0204】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２はビーム１３０の特性を、フィーチャ５１０がコヒーレント散乱を有し、場所５０４がインコヒーレント散乱を有し、領域４００が散乱を有さないように、設定するように構成される。

【0205】

いくつかの実施形態では、ビーム遮断器２３０がない場合、高強度の直接ビームは、領域２２６にわたって十分に高い背景強度およびコントラストの喪失を引き起こす。したがって、スポット５２０は白色で表示され、仮想矩形５０５内の領域は領域２２６の周辺領域よりも実質的に明るく表示される。

【0206】

上述したように、コヒーレント散乱により、フィーチャ５１０は矩形５０５の領域内の場所５０４よりも明るく見える。しかしながら、検知器２４０からの背景の増加は、領域２２６の周辺部でコントラストの喪失をもたらす。ビーム遮断器２３０がない場合、検知器２４０の信頼性のある検知領域の形状および寸法は、測定されたフィーチャのタイプ（例えば、幾何学的形状）例えば、図８Ａでは丸く、図９Ａでは直線的である）、ビーム１３０の特性、および、例えば上記の図２のシステム３０に示されているウェハ１９０の傾斜角などのシステムの他のパラメータ、に依存することに留意する必要がある。

【0207】

図９Ｂは、本発明の実施形態による、ビーム遮断器２３０の存在下で検知器２４０によって検知されたビーム２２０の強度を示す画像５０６の概略図である。いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、上の図９Ａで説明した設定と同様に入射ビーム１３０を設定する。したがって、ｘ 軸にコリメートされｙ 軸に集束されたビーム１３０は、上述の線またはトレンチの配置を含むウェハ１９０に衝突する。

【0208】

いくつかの実施形態では、画像５０６は、検知器２４０によって検知された直接ビームの強度を示すスポット５３０を含む。画像５０６は、ＮＡＮＤフラッシュメモリデバイスの配列から散乱するそれぞれのビーム２２２を示す複数のフィーチャ５４０をさらに含む。

【0209】

いくつかの実施形態では、ビーム遮断器２３０は、検知器２４０によって検知された直接ビームの強度を減衰させ、それ故、スポット５３０は濃い灰色で現れ、検知器２４０は過剰な強度によって飽和されない。

【0210】

いくつかの実施形態では、線またはトレンチからのコヒーレント散乱の検知強度は、領域２２６の周辺部と比較して矩形５０５内でより強く見える。それでも、検知器２４０の線形検知は、場所５０４から検知された強度を背景レベルまで減少させる。したがって、領域２２６内では、すべてのフィーチャ５４０と領域５０４との間のコントラストは、高い正確性と精度で測定を実行するのに十分に高い。

【0211】

上記の図８Ｂで説明したように、ビーム遮断器２３０の存在は、プロセッサ２２が、ビーム１３０ ２２０の特性を示すパラメータを制御するために、部分的に減衰された直接ビームをモニタリングすることを可能にする。

【0212】

図１０は、本発明の一実施形態による、センサ２４３の配列を備える検知器２４０が、角度分解能を向上させるためにセンサの間隔よりも小さいステップで移動される走査方式の概略図である。いくつかの実施形態では、検知器２４０は、本明細書ではセンサ２４３と呼ばれる１Ｄまたは２Ｄセンサ素子の配列を含む。図１０の例では、検知器２４０は、本明細書でそれぞれＰｘおよびＰｙと呼ばれる、既定のｘ軸のピッチとｙ軸のピッチをそれぞれ有する、２Ｄセンサ２４３を含む。

【0213】

本開示の文脈において、および特許請求の範囲において、用語「Ｐｘ」および「幅軸」は交換可能に使用され、用語「Ｐｙ」および「高さ軸」も交換可能に使用される。いくつかの実施形態では、各センサ２４３は、直接ビームおよびセンサの活性表面に衝突するビーム２２２、の強度を示す電気信号を生成するように構成されている。いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、各センサ２４３から受信した電気信号に基づいて、本明細書で画素と呼ばれる画像を生成するように構成される。したがって、ｘ 軸とｙ 軸の各画素の寸法は通常、それぞれＰｘとＰｙのオ－ダ－である。

【0214】

いくつかの実施形態では、検知器２４０は、並進および回転モ－タ（図示せず）を備える電動ステージ２４６に取り付けられる。いくつかの実施形態では、並進モ－タは、ｘ－ｙ平面内で走査するためにｘ 軸およびｙ 軸に、センサ２４３の活性表面上のビーム２２２のフォーカスを改善するためにｚ 軸に、検知器２４０を動かすように構成される。いくつかの実施形態では、回転モ－タは、センサ２４３をビーム２２２の散乱Ｘ線光子の方向とアライメントさせるために、例えばｚ 軸の周りに、検知器２４０を回転させるように構成される。

【0215】

いくつかの実施形態では、ステージ２４６は、所定の頻度でステージ２４６のそれぞれの軸の並進および回転位置を測定するように構成された高精度エンコ－ダおよび／または干渉計（図示せず）を備える。

【0216】

いくつかの実施形態では、システム１０は、プロセッサ２２によって制御される運動制御組立体（図示せず）を含み得る。運動制御組立体は、各モータについて、それぞれの運動プロファイル（例えば、速度、加速および減速）を決定するように構成されるコントローラ（図示せず）を含み得る。運動制御組立体は、１つまたは複数のドライバをさらに含み、それは、前述のコントローラによって制御され、そしてそれぞれの運動プロファイルに従って、そして各軸のそれぞれのエンコーダまたは干渉計によって測定された現在位置に基づいて、移動するように、ステージ２４６のモータを駆動するように構成される。

【0217】

他の実施形態では、プロセッサ２２はさらに、ステージ２４６の動きを制御するように構成されており、コントローラに加えて、またはコントローラの代わりにこの目的のために使用することができる。

【0218】

いくつかの実施形態では、ステージ２４６は、ここではＤｘおよびＤｙと呼ばれる、選択されたそれぞれのステップ寸法でｘ 軸およびｙ 軸に沿って検知器２４０を移動させるように構成される。したがって、ステージ２４６は、上述の画素寸法の数分の１に等しいステップで検知器２４０を動かすように構成される。

【0219】

以下の等式１および２は、それぞれＤｘおよびＤｙの寸法を推定するための明示的な表現を提供する：

【数1】

【数2】

ここで、ｎとｍは、通常、それぞれｘ 軸とｙ 軸の選択されたステップ寸法を示す整数である。

【0220】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、所与のセンサ２４３によって生成された電気信号を受け取り、受け取った信号に応答してウェハ１９０の回転速度を設定するように構成されている。センサ２４３の取得時間は、検知されたＸ線の強度に反比例することに留意されたい。例えば、ウェハ１９０の所与の領域で受信された電気信号が検知されたＸ線の比較的低い強度を示す場合、プロセッサ２２は、コントローラに対し、光子の束を増加させるため、その所与の領域で検知器２４０の動きを減速するように命令し、それにより、その所与の領域で検知される信号対背景比（ＳＢＲ）を増加させることができる。

【0221】

同様に、ウェハ１９０の異なる回転角度において、比較的高い強度のＸ線が検知された場合には、プロセッサ２２は、測定スループットを増加させるため、異なる領域において検知器２４０の動きを加速するようにコントローラに命令し得る。

【0222】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２または検知器２４０のコントローラは、検知器２４０がウェハ１９０上の測定位置にわたって所定の強度範囲を受け取るように、取得時間を制御するように構成される。所定の強度範囲は高いＳＢＲを得るための十分な強度を可能にし、しかも、検知器２４０のそれぞれのセンサにおける飽和および非線形検知を防止する。

【0223】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、所与のセンサ２４３から、取得時間ｔにおいて、ビーム２２２の散乱光子の強度に基づく画像を取得するように構成される。したがって、ｎｘｍ個のサブ画素の配列において、プロセッサ２２は、取得時間ｔ内でｎｘｍ個のサブ画像を取得するように、各サブ画素に対してｔ／（ｍｘｎ）の均一な時間間隔を割り当てる。

【0224】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、ステップ寸法ＤｘおよびＤｙをそれぞれ使用して、ｘ 軸およびｙ 軸に沿ってラスタパターンで検知器２４０を移動させ、それにより単一画素の全領域にわたる検知器２４０の異なる位置における各時間間隔の強度分布を測定する、ように構成される。

【0225】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、それぞれのセンサ２４３から受信したｎｘｍ個のサブ画像を単一の画素に組み合わせるように構成される。プロセッサ２２は、合成画像の解像度（例えば角度解像度）を高めるために、限定されないが、単純な算術補間、または任意の適切な画像処理アルゴリズムなどの任意の適切な方法を、受信したサブ画像に適用することができる。

【0226】

いくつかの実施形態では、サブ画素のステップ移動を適用し、ｎ。ｍ個のサブイメージを組み合わせて、改善された角度分解能を有する単一の画像を形成することにより、プロセッサ２２はそれぞれの検知器組立体の利用可能な画素寸法によって引き起こされるＳＡＸＳシステムの分解能の限界を克服する。

【0227】

以下の等式（３）は、対象ウェハから距離ｄに配置された、画素寸法ｐを有する検知器の角度分解能Δθを計算するための式を提供する：

【数3】

【0228】

１７２μｍの典型的な画素寸法に基づいて、０．３ｍｒａｄ～０．５ｍｒａｄのオーダーの角度分解能を得るためには、約５～６メートルの距離が必要である。

【0229】

いくつかの実施形態では、上述のようにサブ画素のステップ移動を使用し、ｎｘｍ個のサブ画像を組み合わせることによって、検知器２４０とウェハ１９０との間の設計距離は、必要な角度分解能を維持しながら、例えば３倍だけ、例えば２メートル未満に減少する。

【0230】

いくつかの実施形態では、以下に詳細に説明するように、プロセッサ２２は、十分に高い信号対背景比（ＳＢＲ）でサブ画像を取得することを可能にする最大レベルまで検知器２４０の速度を増加させることによって、ウェハ１９０の対象フィーチャを測定する全サイクル時間を短縮するように構成される。

【0231】

散乱ビーム２２２の強度は、通常、散乱オブジェクトの電子密度分布ρ（ｒ）のフーリエ変換に依存する。弱い散乱の場合、散乱振幅「Ａ」は等式（４）を用いて計算することができる：

【数4】

ここで、Ｑは散乱ベクトルであり、Ｘ線波長λ、ならびにウェハ１９０に対する入射ビーム１３０および散乱ビーム２２２のそれぞれの角度によって決定される。

【0232】

下記の等式（５）は、運動学的近似で散乱強度を計算するための周知の表現を提供する：

【数5】

ここで、Ｉｂ（Ｑ）は、蛍光または放射のコヒーレンス長を超えたウェハ内の構造からの散乱、または機器の一部すなわちスリットまたはビーム遮断器からの散乱などの、任意の線源からのインコヒーレントな「背景」強度寄与系である。

【0233】

電子密度ρｅは、ウェハ１９０の散乱オブジェクトの屈折率「ｎ」に関連する。以下の等式（６）は、屈折率ｎを計算するための表現を提供する：

【数6】

ここで、δとβは、波と物質の相互作用の分散成分と吸収成分である。

【0234】

屈折率の値は、硬Ｘ線の範囲内のすべての材料について１に近く、ここでδの値は１０－６のオーダーであることに留意する必要がある。

【0235】

したがって、電子密度ρｅの算出には、以下の等式（７）を用いることができる：

【数7】

ここで、ｒｅは古典的な電子半径の値で、２．８１８ｘ１０－１５メートルに相当する。

【0236】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、トポグラフィと上記の対象フィーチャの材料とを含む物理モデルを計算するように構成される。プロセッサ２２は、数値適合度（ＧＯＦ）などの任意の適切なパラメータを使用して計算強度と測定強度とを比較し、そして計算データと測定データとの間の差を最小にするようにモデルパラメータを調整するように構成される。

【0237】

プロセッサ２２によって適合されたデータセットは、ウェハ１９０に対するビーム１３０および／または検知器２４０の異なる方向性に対する回折ピークに沿って、またはそれらを横切って積分された強度分布のような１つ以上の１Ｄデータセット、または散乱強度パターンの一連の２Ｄ画像、またはそれらの組み合わせ、を含み得る。

【0238】

上述のように、プロセッサ２２は、ウェハ１９０を横切る異なる場所で異なる取得時間を使用してデータを取得することによって、対象フィーチャの測定時間を短縮するように構成される。いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は様々な条件で検知器２４０による異なる取得時間を適用し得る。それは例えば、異なる種類のフィーチャ（例えば、幾何学的構造および／または材料）、および／またはレイアウト（例えば、単一のフィーチャ、またはフィーチャの高密度の配列）、および／またはビーム１３０とウェハ１９０の表面１９２との間の角度、および／またはビーム２２２と検知器２４０の活性表面との間の角度、を測定する場合である。

【0239】

いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、検知器２４０から受信された電気信号が、十分に高いＳＢＲを可能にするのに十分な強度を得るように信号取得時間を調整するように構成される。Ｎカウントに基づく平均強度の散乱Ｘ線の測定の不確実性は通常ポアソン計数統計によって決定され、標準誤差が√Ｎで与えられ、端数誤差が１／（√Ｎ）で与えられる。したがって、プロセッサ２２は、カウント数を増やすことによって測定の不確実性を減らすことができる。

【0240】

上述のように、プロセッサ２２は、十分であるが過剰ではないＸ線光子計数統計を得るために、検知器２４０によって検知されたビーム２２２の強度が高い幾つかの場所では収集時間を短縮し、検知されたＸ線の強度が低い他の場所では収集時間を増加させる。

【0241】

代替実施形態では、プロセッサ２２は、１Ｄ強度プロファイルおよび／または１回転以上の回転角度に対する２Ｄ画像などの、検知器２４０から受信した生の電気信号に、ダウンサンプリングおよび主成分分析（ＰＣＡ）などの前処理を適用することができる。続いて、プロセッサ２２は、前処理データおよび補完データに、（例えば、対象フィーチャの）電気試験データなどのデータの値を評価するために使用することができる、１つまたは複数の機械学習アルゴリズムを適用することができる。

【0242】

これらの実施形態では、プロセッサ２２は、ニューラルネットワークを使用するディープラーニングのためのトレーニングデッキとして、グーグル（カリフォルニア州マウンテンビュー）によって第１に開発されたＴｅｎｓｏｒＦｌｏｗオープンソース機械学習フレームワークなどの任意の適切なタイプの機械学習アルゴリズムを使用し得る。

【0243】

その後、プロセッサ２２は、それぞれの被試験デバイスの電気的性能を予測するか、その後のウェハ１９０の測定データに基づく有用な属性をシステム１０、３０、４０のユーザに提供するため、先行するデータセットに基づいて得られた訓練モデルを後続のウェハ１９０で測定されたデータに適用する。そのような機械学習アルゴリズムの実施形態を使用することは、信頼できる回帰ベースのモデルを開発するために高いサンプリングを必要とし得ることに留意する必要がある。

【0244】

いくつかの実施形態では、検知器２４０は、ビーム２２０の低エネルギー光子と高エネルギー光子とを区別するように構成された電子回路（図示せず）を含む。いくつかの実施形態では、プロセッサ２２は、例えば蛍光Ｘ線および高エネルギー宇宙線によって引き起こされる背景強度を低減するように構成される。

【0245】

他の実施形態では、プロセッサ２２は、上述のサブ画素の解像度の向上と組み合わせてソフトウェアベースのフィルタを使用して、高エネルギー宇宙線の多くを除去するように構成される。これらの実施形態では、検知器２４０は、上記のハードウェアベースの宇宙線識別を含まなくてもよい。

【0246】

（サンプルに衝突する前のＸ線ビームの検知）
ＳＡＸＳシステムの半導体ウェハを通過する直接ビームの強度は、半導体ウェハに入射する前のＸ線ビームの強度の正確な測定値ではない可能性があることがわかっている。入射ビーム強度を正確に測定することで、半導体サンプルの微細構造の測定品質（臨界寸法など）が向上する。

【0247】

たとえば、半導体ウェハの高アスペクト比（ＨＡＲ）のホールがゼロ（または小さい）傾斜角で照射される場合、ＨＡＲホールからの散乱が大きくなる可能性がある。ＨＡＲは奥行きと幅の比率を意味し、１０：１を超えるアスペクト比は高いアスペクト比と見なされる。

【0248】

このような場合、直接ビーム強度の推定は、サンプルを既知の傾斜角で回転させ、Ｉ（ｏｍｅｇａ）＝ Ｉ０ ＊ ｅｘｐ ［－ｍｕ ＊ ｔ ／ ｃｏｓ（Ｏｍｅａ）］に従って強度を補正することによって行うことができる。ここで ｍｕは、入射Ｘ線エネルギーにおける基板（通常はＳｉ）の線形減衰係数であり、ｔ は基板の厚さである。サンプルの回転には、大きくて複雑なハ－ドウェアが必要であり、時間がかかる。

【0249】

サンプルを回転させると、散乱が無視できないほど小さくない場合（たとえば、＜１％）、減衰による直接ビームの減少よりも、より強く散乱Ｘ線の強度を効果的に減少させる。

【0250】

光線ビームが半導体サンプルに到達する前のＸ線ビームの強度を測定するために、Ｘ線ビームの経路にセンサ（Ｘ線強度検知器）を選択的に配置するシステム、コンピュータプログラム製品、および方法が提供される。

【0251】

センサは、ビーム強度モニタリング期間中はＸ線ビームの経路内に配置でき、半導体サンプル測定期間中はＸ線ビームの経路外に配置できる。ＳＡＸＳパターンの強度が比較的弱い場合は、ビームの強度を大幅に低下させないように、Ｘ線の経路からセンサを取り外す必要がある。

【0252】

センサは、任意のタイプの運動－（限定されないが回転運動など）、または直線運動、非線形運動の組み合わせ、を使用して、Ｘ線ビームの経路に挿入でき、そして経路から取り外すことができる。

【0253】

直線運動は任意の方向に行うことができ、回転運動は任意の回転軸を中心に行うことができる。

【0254】

図１１－１４は、回転のさまざまな非限定的な例を示している。これらの図では、センサ７０２は、機械的機構（いくつかの図には示されていない）によって保持および移動することができる。機械的機構は、アクチュエータに取り付けられたアームであり得る。センサ７０２は、他の任意の保持および／または移動機構によって保持および／または移動することができる。

【0255】

図１１の上部は、ｘ 軸運動７１５、ｙ 軸運動７１５、ｘ 軸とｙ 軸の両方に向けられた軸７１３に沿った直線運動、および様々な回転７１１、７１４、および７１５を示している。回転は、センサを支持する支持要素に関するものであることに注意されたい。センサ自体をセンサの中心の廻りに回転させることは、そのような回転によってセンサがＸ線ビームの経路から外れる場合にのみ使用できる。

【0256】

図１２は、Ｘ線ビームの経路の外側（「外側の場所」）にあるセンサ７０２を示している。

【0257】

図１３は、経路Ｘ線ビーム内（それぞれの並進軸５１６Ａおよび５１６Ｂに沿って移動可能なブレード５１０Ａおよび５１０Ｂに沿って移動可能なプレート５２０によって形成される開口またはマイクロスリットの上）にあるセンサ７０２の様々な回転を示す。

【0258】

図１３の上部では、センサ７０２は開口部の上に配置されており、測定位置にある。

【0259】

図１３の中央部および下部は、外側位置にあるセンサ７０２と、外側位置と測定位置との間の経路（それぞれ７１７および７１８）を示している。

【0260】

図１３の中央部分では、センサ７０２は、プレート５２０の平面に平行な平面で回転し、図１３の下部では、センサ７０２は、プレート５２０の平面に垂直な平面で回転する。

【0261】

回転は、プレート５２０の平面に対して任意の空間的関係を有する任意の平面で行うことができる。

【0262】

図１３の上部と中央部は上面図であり、図１３の下部は側面図である。

【0263】

図１４－１６は、（ａ）センサ７０２とアクチュエータ７０１、および（ｂ）「スキャッタレスピンホール」技術を使用して作成された一連の固定サイズ開口部を含むブレード５５０を動かすアクチュエータ６００を含むマイクロスリット組立体１４０、の間のさまざまな空間関係を示している。これらの図は、センサ７０２を経路内（測定位置）およびＸ線ビームの経路外（外側位置）に配置する動きの様々な例を示している。

【0264】

図１５および１６は、センサが経路から取り外されたときのＸ線ビームの経路も示している。Ｘ線ビームの経路（測定位置）に配置される場合、センサ７０２と最も近いビーム成形要素との間の距離は、例えば、ミリメートル（１ｍｍ、数ミリメートル、または１ｍｍ未満）であり得る。他の距離を使用することもできる。同様に、図１６に示されるものよりも小さい回転角を使用して、センサ７０２をビーム成形要素からミリメートル距離だけ離して、機構の全体的なサイズを縮小することができる。

【0265】

図１７～１８は、センサ７０２も含む図１のシステム１０を示している。

【0266】

図１７および１８は、Ｘ線ビームの経路の中（図１８）およびＸビームの経路の外側（図１７）にある－ビームが成形された後の－センサ７０２の相対位置の例を提供する。

【0267】

図１９は、図４のビーム調整組立体１６５の後に配置されたセンサ７０１の例を示している。

【0268】

センサ７０２は、Ｘ線ビームの強度を測定することができる任意のタイプのセンサであり得る。例えば、センサは、シリコンセンサ、ガリウムヒ素センサ、ＣｄＴｅセンサ、ピンダイオードなどであり得る。センサ７０２は、Ｘ線ビームの強度を示す出力電流または他の物理的特性を出力することができる。さらに別の例によれば、センサは、強いＸ線蛍光を発する金属箔であり得、一方、蛍光Ｘ線の強度は、Ｘ線ビームの強度を反映する。

【0269】

図２０は、方法９０５を示している。

【0270】

方法９０５には次のものが含まれる：
ａ．Ｘ線ビームの経路内で半導体サンプルの前に配置されたセンサによってＸ線ビームの強度を測定するステップ９１５。ステップ９１５は、ビーム強度期間中に発生する。ステップ９１５は、Ｘ線ビームの経路にセンサを配置するステップを含むか、またはそのステップの後に実行されうる。
ｂ．センサがＸ線ビームの経路内に無い間に半導体サンプルをＸ線ビームで照射し、半導体サンプルからの信号（ＳＡＸＳパターンなど）を検知するステップ９２５。ステップ９１５は、半導体サンプルの測定期間中に発生する。ステップ９２５は、Ｘ線ビームの経路の外側にセンサを配置するステップを含むか、またはそのステップの後に実行されうる。
ｃ．ステップ９３５の間に検知された信号－例えば、半導体サンプルの測定値を処理して、半導体サンプル－についての指標を提供するステップ９３５。

【0271】

ステップ９１５、９２５および９３５の複数の反復を実行することができる。

【0272】

たとえば－これらのステップの反復は、ウェハの測定中に数回実行される場合がある。たとえば、サンプルのそれぞれの傾斜後。次に、強度を使用して測定データを正規化するか、パラメトリックモデルに含めて強度をスケーリングし、たとえば温度変化による長期的なドリフトを補正することができる。

【0273】

直接ビームを遮断すると、散乱放射線の測定品質が向上することがわかっている。半導体サンプルに到達する前にＸ線ビームの強度を測定すると、静的ビームブロッカーによって直接ビームが減衰されてブロックされるか、部分的にブロックされる可能性がある。これにより、ビームブロッカーが（ａ）直接ビームをブロックする第１の位置と（ｂ）直接ビームまたはＳＡＸＳパターンの一部をブロックしない第２の位置の間を移動する必要がないため、システムが簡素化される。

【0274】

たとえば、厚いＣｄＴｅやＧａＡｓなどの高吸収センサを備えた検知器を使用する場合、いずれの装置もビームブロッカーを必要としない可能性がある。

【0275】

いずれの装置でも、ビームブロッカーを取り外して短い測定で直接ビーム強度を測定し、次に挿入して多くの時間が必要な構造からの散乱を測定することができ－それにより、ビームの最も強度の強い部分による長時間露光を回避することで、検知器を損傷から保護する。

【0276】

（ＸＲＦ検知器を備えたシステム）
複数のＸ線ベースの分析技術を含む半導体計測ツールは、ＸＲＦとＸＲＲを組み合わせたＶｕ氏他による文献（米国特許６，３８１，３０３）などの当技術分野で一般に知られており、特にＳＡＸＳ＋ＸＲＦの組み合わせは、Ｙｏｋｉｎ氏他による文献（米国特許７，５５１，７１９）、Ｐａｒｉｓ氏他（２００７）、またはＢｅｃｋｍａｎ氏他（米国特許ＵＳ９，７７８，２１３）から知られている。この装置は、１つまたは複数のＸ線ビームおよび検知器を使用して、順次または同時に、複数の技術で測定するために使用することができる。以前のＳＡＸＳ＋ＸＲＦツールでは、検知器は、図２１に示すように、入射Ｘ線ビームの側面にあるＸ線検知器の個別または配列で構成されていた（Ｘ線１３１は、サンプル１９０に垂直な特定の軸に沿って伝播し、一方Ｘ線検知器７４４はＸ線ビームの片側で、サンプルから比較的離れて、そして特定の角度に指向されて配置される）。

【0277】

これは既製の要素を使用して実装するのに便利であるが、検知器を入射Ｘ線ビームの経路から外す必要があり、それが収集の可能な立体角を制限するため、このようなシステムのパフォーマンスは、特定の時間での測定精度に関して低下する。

【0278】

透過ジオメトリＳＡＸＳツール内に、検知器の収集の立体角の制限に起因するパフォーマンスの制限に対処するＸ線蛍光（ＸＲＦ）検知器が提供されている場合がある。ＸＲＦ検知器は、ビームが通過することを可能にする開口部を含む単一のモジュール上にモノリシックに製造された１つまたは複数のシリコンドリフト検知器（ＳＤＤ）を含み得る。

【0279】

図２２は、単一の検知領域７５０２を形成する開口部７５０１と１つまたは複数のＳＳＤを含むＸＲＦ検知器７５０を示している。

【0280】

図２２は、開口部７５０１と、複数の検知領域７５０２Ａ、７５０２Ｂ、７５０２Ｃ、および７５０２Ｄを形成する１つ以上のＳＳＤを含むＸＲＦ検知器７５０´も示している。

【0281】

独立した検知領域の数、独立した領域の形状および／またはサイズは、図２２に示されているものとは異なる場合がある。開口部により、Ｘ線ビームはサンプルに衝突する前にＸＲＦ検知器を通過できる。

【0282】

検知器は、入射Ｘ線ビームの横に配置されていないため、サンプルの表面の非常に近く（１～２ｍｍ）に配置でき、サンプルから放出される蛍光Ｘ線のはるかに大きな立体角を収集できる。

【0283】

放出されたＸ線の定量化は、特定のエネルギー対象領域（ＲＯＩ）内のＸ線光子の数を数えるなどの直接抽出、または重複するピークを分離するためのフィッティングから行うことができる。

【0284】

このような設定は、透過ＳＡＸＳとＸＲＦを組み合わせたツール内で以下に開示する２つの主な方法で使用できる：
１）ウェハの裏面近く（例えば、５ｍｍ未満の距離）に配置し、ＳｉウェハからのＳｉＫａ放射線などの蛍光Ｘ線を測定して、先行技術で知られている設定より高い精度で入射ビームの強度をモニタリングする。
２）限定されないがＦｉｎＦＥＴおよびゲートオールアラウンド（ＧＡＡ）トランジスタ、ＤＲＡＭ、ＮＡＮＤ、または位相変化や磁気メモリなどの新しいテクノロジーを含む、ロジックまたはメモリ構造など、基板上または基板内にパターン化された構造から放出されるＸ線を測定するために、ウェハの前面近く（たとえば、５ｍｍ未満の距離）に配置される。ＸＲＦ信号とＳＡＸＳ信号は順次または同時に測定でき、ｕＸＲＦ信号は、Ｗ金属を含む構造内の材料の体積をモニタリングしてボイドを定量化およびモニタリングするための独立した使用を含む、さまざまな方法で使用できる。

【0285】

どちらの設定でも、ＸＲＦ検知器は十分に小さいため、必要に応じてサンプルと一緒に回転して、サンプルの表面に近接した状態を維持できる。例示としてのそのような検知器の例は、ＰＮＤｅｔｅｃｔｏｒ（ミュンヘン、ドイツ）によって製造されたＲｏｃｏｃｏシリーズである。

【0286】

透過ＳＡＸＳシステムのＸ線ビームは通常１５ｋｅＶを超える比較的高いエネルギーを持っているため、この入射Ｘ線ビームによって励起できるのはＷなどの比較的原子番号の大きい材料だけである。したがって、別の一実施形態では、第２のＸ線ビームが、ＳＡＸＳ Ｘ線ビームのエネルギーとは異なるエネルギーでサンプルの前面に入射する可能性があることが想定される。エネルギー、サイズ、角度発散を含むこのビームの特性は、ＳＡＸＳビームとは異なる場合があり、そしてＳＡＸＳビームによっては効率的に励起されない要素からの蛍光を励起するように個別に最適化される。可能な励起には、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｍｏなどの一般的なＸ線管からのＸ線放出が含まれるが、これらに限定されない。

【0287】

図２３および２４は、サンプル１９０の上流に配置されＸ線１３０がＸＲＦ検知器７５０を通過してサンプル１９０に衝突することを可能にするＸＲＦ検知器７５０を示している。図２３では、Ｘ線はサンプル１９０およびＸＲＦ検知器７５０に垂直である。図２４では、Ｘ線はサンプルおよびＸＲＦ検知器７５０に対して垂直ではない。

【0288】

ＸＲＦ検知器は小さく、サンプルと一緒に回転する可能性のあるほどサンプル１９０に非常に近い。

【0289】

ＸＲＦ検知器がサンプル１９０に近接していることと、Ｘ線が通過できる開口部により、ＸＲＦ検知器は広い立体角範囲で放出された蛍光Ｘ線を収集できる。大きな立体角の範囲は、０．５ｓｒを超える場合も、約１ｓｒである場合も、１ｓｒを超える場合もある。

【0290】

図２５は、サンプル１９０、Ｘ線ビーム１３０およびＸＲＦ検知器７５０（開口部７５０１を有する）、およびサンプル１９０の第２の側を照明する（開口部７５０１を通過して）第２のＸ線ビーム１３２の例を示す。この場合、ＸＲＦ検知器７５０は、サンプル１９０の第２の側またはその内部の構造から放出された蛍光Ｘ線を検知することができる。第２のＸ線ビーム１３２は、対象となる特定の要素のＸ線蛍光を励起するように最適化され得る。

【0291】

図２６および２７は、ＸＲＦ検知器７５０がサンプル１９０の上流にさまざまなサンプル傾斜角で配置されたシステム１０を示している。

【0292】

図２８は、サンプル１９０の下流に配置され、第２のＸ線１３２がＸＲＦ検知器７５０の開口を通過してサンプルを照射するＸＲＦ検知器７５０を備えたシステム１０を示している。

【0293】

図２９および３０は、サンプルの上流に配置された検知器７０２（Ｘ線強度検知器）およびサンプル１９０の下流に配置されたＸＲＦ検知器７５０を有し、第２のＸ線ビーム１３０´が開口を通してサンプルを照射するシステム１０を示す。図２９では、検知器７０２は外側の位置に配置されており、図３０では、検知器７０２は測定位置にある。

【0294】

Ｘ線ビーム全体の検知は、Ｘ線ビームの一部をサンプリングするよりも正確な場合がある。

【0295】

図３１は、方法１２００を示している。

【0296】

方法１２００は、ステップ１２１０、１２２０、１２３０、１２４０、１２５０、および１２６０を含み得る。

【0297】

ステップ１２１０は、マウントによってサンプルを保持するステップを含み得る。

【0298】

ステップ１２２０は、Ｘ線ビームをサンプルの第１の側に向けるステップを含み得る。

【0299】

ステップ１２１０は、サンプルの第１の側から５ミリメートル未満の範囲内にＸＲＦ検知器を配置するステップを含み得るか、またはそのステップに続きうる。

【0300】

ステップ１２１０は、ＸＲＦ検知器をサンプルの第２の側の下流に配置するステップを含み得るか、またはそのステップに続きうる。

【0301】

ステップ１２３０は、サンプルの第２の側に対して下流に配置された小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）検知器によって、サンプルを透過し、そして第２の側から出たＸ線によって形成されたＳＡＸＳパターンの少なくとも一部を検知するステップを含み得る。

【0302】

ステップ１２１０は、ＸＲＦ検知器を第２の側の下流に配置することを含み得るか、またはそれに続くことができ、ステップ１２３０は、ＸＲＦ検知器の開口を通過するＳＡＸＳパターンの少なくとも一部を検知するステップを含み得る。

【0303】

ＸＲＦ検知器は、移動メカニズムによって、測定位置（ＸＲＦ測定を実行する位置）と外側の位置の間で移動できることに注意されたい。

【0304】

ステップ１２４０は、Ｘ線蛍光（ＸＲＦ）検知器によって、サンプルから放出された蛍光Ｘ線を検知するステップを含み得る。

【0305】

ステップ１２５０には、検知への応答が含まれる場合がある。応答には、サンプルの評価、Ｘ線ビーム特性の評価などが含まれ得る。

【0306】

方法１２００はまた、サンプルの上流にＸＲＦを配置し、ＸＲＦ検知器によって検知された蛍光Ｘ線に基づいてＸ線ビームの強度を決定するステップを含み得る。

【0307】

ＸＲＦ検知器には開口部が含まれる場合がある。 Ｘ線ビームは開口部を通過する場合がある。

【0308】

ＸＲＦ検知器は、サンプルの第１の側の上流に配置できる。

【0309】

ステップ１２２０は、開口部を通過するようにＸ線を向けるステップを含み得る。

【0310】

方法１２００はまた、ＸＲＦをサンプルの下流に配置するステップ（例えば、サンプルの第２の側に面するステップ）、およびＸＲＦ検知器の開口を通過し得る別のＸ線ビーム（１２６０）でサンプルを照射するステップを含み得る。ステップ１２６０の後にステップ１２２０が続く場合がある。

【0311】

サンプルは、Ｘ線ビームと他のＸ線ビームによって同時に、異なる時点で、または部分的に重複する期間に照射される場合がある。

【0312】

ＸＲＦ検知器は、広い立体角範囲にわたってサンプルから放出される蛍光Ｘ線を検知するように成形および配置することができる。大きな立体角の範囲は、０．５ｓｒを超える場合、約１ｓｒの場合、１ｓｒを超える場合もある。

【0313】

ステップ１２４０は、ＸＲＦ検知器の１つまたは複数の放射線検知要素によって、サンプルから放出された蛍光Ｘ線を検知するステップを含み得る。

【0314】

（ＨＡＲホールの方向の決定）
一配列のＨＡＲホールのスタックの内のＨＡＲホールの方向性を決定するための方法が提供され得る。決定は、一配列のＨＡＲホールのスタックの内のＨＡＲホールの方向性を示す方向情報を生成するステップを含み得る。

【0315】

その配列には、実質的に同一のＨＡＲホールのスタックが含まれ、また、配列を照射するステップによって得られる小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンは、各スタックのＨＡＲホールの方向性を示すと想定される。

【0316】

この方法は、１つのスタックの１つまたは複数のＨＡＲホールのウェハの表面に対する向きを決定するステップを含み得る。この方法は、そのスタックのＨＡＲホールの間がアライメントされていないことを決定するステップを含み得る。

【0317】

図３２の下部は、ＨＡＲホールのアライメントされたスタック８００の１配列を示している。図３２の上部は、ＨＡＲホールのアライメントされていないスタック８００の１配列を示している。

【0318】

図３３の左側は、第１のＨＡＲホール８０１および第２のＨＡＲホール８０２を含むアライメントされたスタック８００を示している。

【0319】

第１のＨＡＲホール８０１は、ウェハの第１の層８１２に形成される。

【0320】

第２のＨＡＲホール８０２は、ウェハの第２の層８１４に形成される。

【0321】

第１の層８１２の上面は８１１で示されている。第２の層８１４の底面は８１８で示されている。第１の層８１２の下面および第２の層の上面は８１３で示されている。

【0322】

両方のＨＡＲホールは相互にアライメントされており、ウェハの第１層８１２の上面８１１に垂直である。

【0323】

図３３の右側は、第１のＨＡＲホール８０１および第２のＨＡＲホール８０２を含むミスアライメントされたスタック８００´を示している。両方のホールは、第１の層８１２の上面８１１に垂直ではなく、また相互にミスアラインメントされている（ミスアラインメント角度ＭＡ８２３だけ）。

【0324】

第１のＨＡＲホール８０１は、法線８１９に対して第１の角度ＯＲ１８２だけ傾いている。第２のＨＡＲホール８０２は、法線８１９に対して第２の角度ＯＲ２８２だけ傾いている。

【0325】

図３３の下部は、第１のＨＡＲホール８０１および第２のＨＡＲホール８０２を含むミスアライメントスタック８００´´を示している。両方のＨＡＲホールは、第１層８１２の上面８１１に垂直ではなく、また相互にミスアライメントされている。第１のＨＡＲホール８０１は、法線８１９に対して第１の角度ＯＲ１８２１だけ傾いている。第２のＨＡＲホール８０２は、法線８１９に対して第２の角度ＯＲ２８２２だけ傾いている。この例では、ＯＲ１はＯＲ２とは異なる。図３２の下部はまた、両方のホールを貫通する貫通経路８１８を示している。経路８１８は、法線８１９からＯＲ３８２４だけ傾いている。

【0326】

１つのＨＡＲホールは第１の表面に垂直であり得、別のＨＡＲホールは法線８１９に対して配向され得ることに留意されたい。さらに別の例では、スタックの１つのＨＡＲホールは、スタックの別のＨＡＲホールから空間的にオフセットされ得る。スタック－１つのＨＡＲホールの中心を、スタックの別のＨＡＲホールの中心から離して配置する。

【0327】

各スタックには３つ以上のＨＡＲホールが含まれる場合があることに注意されたい。

【0328】

図３４は、センサの収集角度に対する放射線の強度を表すＳＡＸＳパターン１６００を示している。ＳＡＸＳパターンの中心は、ゼロ収集角度に対応する。

【0329】

１つまたは複数のパターンの角度範囲が定義されている。１つまたは複数の角度範囲は、任意の方法および／または任意のエンティティによって定義することができる。

【0330】

１つまたは複数の角度範囲は、固定、時間の経過とともに変化、機械学習を使用して定義する、またはその他の方法で定義することができる。方向性情報を提供するために、角度範囲を選択することができる。

【0331】

配列と照明Ｘ線の間のさまざまな角度関係に対してさまざまなＳＡＸＳパターンが取得される。配列を回転させることによって、および／または回転軸を中心にＸ線を回転させることによって、異なる角度関係を得ることができる。

【0332】

図５３は、２レベルのＨＡＲホールの配列を照射したときに得られる２Ｄ小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンの例を示している。これは、ホールの上部レベルと下部レベルの間の面内空間シフトによる干渉パターンを示している。ｘ 方向とｙ 方向のシフト値は、それぞれＸＪＳとＹＪＳで表される。

【0333】

この方法は、異なるＳＡＸＳパターンのそれぞれについて、１つまたは複数の角度範囲のそれぞれの内の合計強度を計算するステップを含み得る。

【0334】

この方法はまた、（ｉｉ）異なるＳＡＸＳパターンの１つ以上の角度範囲に関連する１つ以上の合計強度（異なる角度関係に関連する）と（ｉｉ）照明Ｘ線とサンプルの間の異なる角度関係との間の１つ以上の関係（角度－合計強度の関係）を計算するステップを含み得る。

【0335】

これらの１つまたは複数の角度と合計強度の関係を処理して、方向性とｎ平面のシフト情報を提供することができる。

【0336】

Ｘ線散乱の強度は、周囲の環境に対する散乱構造の電子密度の差に比例する。したがって、関係の合計には、第１のＨＡＲホールの方向性に対応する第１のピークと、第２のＨＡＲホールの方向性に対応する第２のピークがある。

【0337】

直線貫通経路を通るＸ線の通過を表す３番目のピーク（図示せず－第１のピークと第２のピークの間にある）が存在する場合がある。

【0338】

場合によっては、異なるピークが合体される場合があることに注意されたい（たとえば、ピークが互いに十分に離れていない場合）。

【0339】

角度－合計強度関係を処理するステップは、角度－合計強度関係を１つ以上の（ＨＡＲホールの既知のスタックの）参照角度－合計強度関係と比較するステップが含まれる場合があり、角度－合計強度の関係にニューラルネットワーク／ディープラーニング／機械学習を適用して方向性および／または空間シフト情報を提供するステップを含む場合があり、または他の方法で角度－合計強度の関係から方向情報を抽出するステップを含む場合がある。処理ステップには、異なるピークだけでなく、コヒーレントに照明されるホールの２つの配列での干渉パターンも含む、傾斜角の限定されたサブセットを使用した物理的モデリングステップが含まれる場合がある。

【0340】

異なる配列の角度－合計強度の関係を互いに比較できる。

【0341】

図３５は、（上から下へ）３つの角度と合計強度の関係を示している。

【0342】

第１の角度－合計強度の関係１６１１－アライメントしたスタックおよび第１の角度範囲１６０１に対して取得。

【0343】

第２の角度－合計強度の関係１６１２－アライメントされたスタックおよび第２の角度範囲１６０２に対して取得。

【0344】

第３の角度－合計強度の関係１６１３－アライメントしたスタックおよび第３の角度範囲１６０３に対して取得。

【0345】

図３６は、（上から下へ）３つの角度と合計強度の関係を示している。

【0346】

第４の角度－合計強度の関係１６２１－ミスアライメントしたスタック（直線の関通路が無い場合）および第１の角度範囲１６０１の場合。

【0347】

第５の角度－合計強度の関係１６２２－ミスアライメントしたスタック（直線の関通路が無い場合）および第２の角度範囲１６０２の場合。

【0348】

第６の角度－合計強度の関係１６２３－ミスアライメントしたスタック（直線の関通路が無い場合）および第３の角度範囲１６０３の場合。

【0349】

第５と第６の角度－合計強度の関係には２つの異なるピークが含まれるため、第４の角度－合計強度の関係よりも多くの方向情報が伝達される。

【0350】

図３７は、２つの角度と合計強度の関係を示している。
第７の角度－合計強度の関係１６３１－アライメントされたスタックおよび第１の角度範囲１６０１に対して取得。
第８の角度－合計強度の関係１６３２－ミスアライメントされたスタック（パスをまっすぐ通過しない場合）および第１の角度範囲１６０１の場合。

【0351】

第７と第８の角度－合計強度の関係には単一のピークがあるが、互いに異なる。スタックがアライメントしているか、アライメントしていないかを提供する可能性がある。

【0352】

より詳細な方向性情報は、第７と第８の角度－合計強度の関係から、さらに処理することによって取得できる。たとえば、これらの角度－合計強度の関係を既知のスタックの参照角度－合計強度の関係と比較する。

【0353】

方向性情報は、異なるピークだけでなく、コヒーレントに照明されるホールの２つの配列での干渉パターンも含む、傾斜角の限定されたサブセットを使用した物理的モデリングから得られる場合がある。

【0354】

図３８は、方法１７００を示している。

【0355】

方法１８は、ステップ１７１０、１７２０、１７３０、および１７４０を含み得る。ステップ１７１０の後にステップ１７２０が続く。ステップ１７２０の後にステップ１７３０が続く。ステップ１７３０の後にステップ１７４０が続く。

【0356】

ステップ１７１０において、ウェハと照射Ｘ線との間の異なる角度関係について異なるＳＡＸＳパターンが取得される。配列を回転させることによって、および／または回転軸を中心にＸ線を回転させることによって、異なる角度関係を得ることができる。

【0357】

ステップ１７２０において、異なるＳＡＸＳパターンのそれぞれについて、１つまたは複数の角度範囲のそれぞれの角度範囲内の合計強度が計算される。

【0358】

ステップ１７３０において、（ｉ）異なるＳＡＸＳパターンの１つまたは複数の角度範囲に関連する１つまたは複数の合計強度（異なる角度関係に関連する）と（ｉｉ）照明Ｘ線とサンプルの間の異なる角度関係、の間の１つまたは複数の関係（角度－合計強度の関係）を計算する。

【0359】

ステップ１７４０において、１つまたは複数の角度－合計強度関係を処理して方向性情報を提供する。

【0360】

方法１７００は、ＳＡＸＳパターンを取得した装置によって実行され得るか、またはその装置に属さないコンピュータによって計算され得る。

【0361】

（ＨＡＲホールの配列に関連する情報を抽出する。）
ＨＡＲホールの配列に関する情報を抽出するための装置、方法、およびコンピュータプログラム製品が提供され得る。

【0362】

ＨＡＲホールの配列とは異なる他の構造によるＸ線ビームの散乱の寄与をＳＡＸＳパターンから実質的に除去し、それによりＳＡＸＳパターンがＨＡＲホールの配列による散乱をよりよく表すようにすることができる装置、方法、およびコンピュータプログラム製品が提供され得る（他の構造は、たとえば、ＨＡＲ配列のＨＡＲホールとはピッチが大きく異なる構造、その配列のＨＡＲホールとは高さが大きく異なる構造、他の構造は非反復構造を形成する場合があり、１つまたは複数の追加の反復構造の場合がある）。説明を簡単にするために、これらの他の構造は１つまたは複数の追加の反復構造であると想定されている。ＨＡＲホールは、ＨＡＲ構造の非限定的な例である。

【0363】

この方法は、ＳＡＸＳパターンから他のノイズ－たとえば限定されないが、アクティブ領域の後ろに配置された検知器の電子回路からの散乱など－を実質的に除去するために使用できる。アクティブ領域に到達する散乱パターンの少なくとも一部は、アクティブ領域を通過し、電子回路に到達し、（電子回路によって）アクティブ領域に向かって後方散乱され得る。

【0364】

電子回路からの散乱は、ＳＡＸＳパターンから除去できるノイズの非限定的な例に過ぎない。そのような散乱は重要ではない可能性があり、方法、システム、およびコンピュータプログラム製品は、他のノイズに準用することができ、および／またはそのような散乱が重要でない場合でも適用することができる。

【0365】

半導体サンプルの他の散乱要素（１つまたは複数の追加の反復構造など）を「背景」輻射のソースとして処理することにより、複雑な構造（ＨＡＲホールなど）を分析できる装置、方法、およびコンピュータプログラム製品が提供されうる。簡略化されたモデルでは、強度は、ＨＡＲホールからの強度と、１つ以上の追加の反復構造（下層と呼ばれる）からの強度のインコヒーレントな合計であると想定される。即ち、Ｉ＿ｔｏｔａｌ（ｑ）＝ Ｉ＿ＨＡＲ（ｑ）＋ Ｉ＿ｕｎｄｅｒｌａｙｅｒｓ（ｑ）＋ Ｉ＿ｓｙｓｔｅｍ（ｑ）＝ Ｉ＿ＨＡＲ（ｑ）＋ Ｉ＿ｅｆｆｅｃｔｉｖｅＢａｃｇｒｏｕｎｄ（ｑ）。

【0366】

ＨＡＲホールの分析には、信頼できるモデル（下層の複雑さまたは単に不明なために不可能な場合がある）またはＩ＿ｕｎｄｅｒｌａｙｅｒｓ（ｑ）＋ Ｉ＿ｓｙｓｔｅｍ（ｑ）の推定値が必要になる場合がある。

【0367】

この「背景」強度分布を推定するために、Ｘ線ビームと半導体サンプルの間に相対傾斜を導入して（たとえば、半導体サンプルをオメガ軸を中心に回転させることにより）、それは十分に高く、Ｉ＿ＨＡＲ（ｑ）～０であり、それは通常５～１０度の範囲のどこかにある（厳密な範囲ではなく一例である）。

【0368】

次に、これらのデータを直接使用するか、非線形回帰を使用してフィッティングし、Ｘ線分析で検知されるようなピーク関数（ガウス、ロ－レンツ、疑似ヴォイグト、ピアソン－ＶＩＩの合計など）を含むパラメトリックモデルを作成する。経験的背景を直接使用することは、一般的なピーク関数を使用して適切にモデル化できない場合、たとえば、システムのスリットからの散乱強度の場合に有利な場合がある。

【0369】

この「有効な背景」モ－ドのパラメータが決定されると、それらは一定に保たれるか、わずかに変化し、総散乱強度分布をモデル化するために、強度の寄与が低傾斜角でＩ＿ＨＡＲ（ｑ）に追加される。

【0370】

下層からの強度を考慮することにより、ＨＡＲホール分析のより正確な結果が得られる。

【0371】

図３９は、方法１９００を示している。

【0372】

方法１９００は、半導体要素とＸ線ビームとの間に第１の角度関係を導入するステップ１９１０によって開始されうる。

【0373】

ステップ１９１０の後に、第１の角度関係が維持され、センサによって第１のＳＡＸＳパターンを検知しながら、半導体オブジェクトをＸ線ビームで照射するステップ１９２０が続きうる。

【0374】

第１の空間的関係が維持されている間、Ｘ線ビーム（半導体素子に衝突する前）はＨＡＲホールとアライメント（または実質的にアライメント）し、１つまたは複数の追加の反復構造の長手方向軸に垂直（または実質的に垂直）である。

【0375】

第１の空間関係が維持されている間、センサは後方散乱輻射成分（電子回路からの後方散乱）を有し、そして、ＨＡＲホールの配列や１つ以上の追加の反復構造の影響を強く受ける散乱パターンも含む、第１のＳＡＸＳパターンを検知する。

【0376】

ステップ１９２０の後に、半導体要素とＸ線ビームとの間に第２の角度関係を導入するステップ１９３０が続く場合がある。

【0377】

ステップ１９３０の後に、第２の角度関係が維持されている間に半導体オブジェクトをＸ線ビームで照射し、第２のＳＡＸＳパターンをセンサで検知するステップ１９４０が続く場合がある。

【0378】

第２の空間関係が維持されている間、Ｘ線ビーム（半導体素子に衝突する前）はＨＡＲホールとミスアライメントされており（または実質的にミスアライメントされており）、１つまたは複数の追加の反復構造の縦軸に対して斜め（または実質的に斜め）になっている。

【0379】

第２の角度関係が維持され、第２の空間関係が維持されている間、センサは、後方散乱放射成分（電子回路からの後方散乱）を有し、そして１つまたは複数の追加の反復構造の影響を依然として強く受け、しかしＨＡＲホールの配列による影響がより少ない、散乱パターンを含む、第２のＳＡＸＳパターンを検知する。

【0380】

ステップ１９４０の後に、第１のＳＡＸＳパターンと第２のＳＡＸＳパターンとを比較してＨＡＲホールの配列に関する情報を生成するステップ１９５０が続く。

【0381】

特に－ステップ１９５０には、第２のＳＡＸＳパターンから第１のＳＡＸＳパターンを差し引いて、ＨＡＲホールの配列によるＸ線ビームの散乱を表すＳＡＸＳパターンを提供することが含まれる場合がある。

【0382】

角度関係の変更は、Ｘ線ビームおよび半導体オブジェクトの少なくとも１つを回転させることによって実行することができる。

【0383】

第１の空間的関係の維持は、Ｘ線ビームと半導体オブジェクトとの間の第１の角度範囲に関連し得る。ＨＡＲホールのアスペクト比が１０：１を超える場合（例えば、４０：１であり得る）、第１の角度範囲は、完全なアライメントからプラス２度からマイナス２度の範囲になり得ることが見出された。

【0384】

第２の空間的関係の維持は、Ｘ線ビームと半導体オブジェクトとの間の第２の角度範囲に関連し得る。ＨＡＲホールのアスペクト比が１０：１を超える場合（例えば、４０：１であり得る）、第２の角度範囲は、完全なアライメントから少なくとも２または３度の偏差を含み得ることが見出された。

【0385】

代替的または追加的に、この方法は、スクライブラインテストパッドなどのＨＡＲホールを含まないサンプルの一部にサンプルを変換し、ＨＡＲホールの配列による影響が少ない追加のＳＡＸＳパターンを取得することを含み得る。

【0386】

第２のＳＡＸＳパターンおよび／または追加のＳＡＸＳパターンは、（第１のＳＡＸＳパターンと共に）ＨＡＲホールの配列の寄与を分離するために使用できる背景ＳＡＸＳパターンでありうるＳＡＸＳパターンを提供するために使用されうる。

【0387】

図４０は、半導体オブジェクトなどのサンプルの例を示している。

【0388】

半導体オブジェクトは、ＨＡＲホール１８８２の配列と、トランジスタ１８８４（２）および相互接続１８８４（１）などの１つまたは複数の追加の反復構造とを含む。ＨＡＲホール１８８２は、垂直ＮＡＮＤ（または３Ｄ ＮＡＮＤ）メモリ配列内の複数の層の間に配置され得る。

【0389】

１つまたは複数の追加の反復構造を形成する構造要素のアスペクト比は、ＨＡＲホールのアスペクト比よりもはるかに小さくなる。これらの構造要素は、ＨＡＲホールよりも（ｘ 軸に沿って）はるかに薄い場合がある。したがって、ＨＡＲホールに起因する散乱は、１つまたは複数の追加の反復構造に起因する散乱よりも回転に対してはるかに敏感である。

【0390】

図４１は、半導体オブジェクトとＸ線散乱計測装置の一部の例を示している。この図では、第１の角度関係は、Ｘ線１８５２と半導体オブジェクト１８８０の間で維持されている。

【0391】

図４１では、ＨＡＲホール１８８２と１つまたは複数の追加の反復構造（まとめて１８８４と表記）がＸ線を散乱させ、ＨＡＲホールの配列による、そして１つ以上の追加の反復構造による、Ｘ線ビームの散乱によって生成される散乱パターン１８５４を提供する。

【0392】

センサ１８２０は、アクティブ領域１８２２および電子回路１８２４を有する。電子回路は、放射線を後方散乱させ後方散乱放射線１８５６を提供する。

【0393】

センサ１８２０は、（電子回路から後方散乱された）後方散乱放射線成分を有し、また、ＨＡＲホールの配列による、そして１つまたは複数の追加の反復構造によるＸ線ビームの散乱によって生成される散乱パターンを含む、第１のＳＡＸＳパターンを検知する。

【0394】

図４２は、半導体オブジェクトとＸ線散乱計測装置の一部の例を示している。この図では、第２の角度関係がＸ線１８５２と半導体オブジェクト１８８０の間で維持されている。

【0395】

図４２では、ＨＡＲホール１８８２は第２のＳＡＸＳパターンにほとんど影響を与えないが、一方１つ以上の追加の反復構造（まとめて１８８４と表記）はＸ線を散乱させ、１つまたは複数の追加の反復構造による光線ビームの散乱によって生成される散乱パターン１８５４を提供する。

【0396】

電子回路１８２４は放射線を後方散乱し、後方散乱放射線１８５６を提供する。

【0397】

センサ１８２０は、後方散乱放射線成分（電子回路から後方散乱される）を有し、１つまたは複数の追加の反復構造によるＸ線ビームの散乱によって生成される散乱パターンも含む、第２のＳＡＸＳパターンを検知する。

【0398】

（異なる角度からオブジェクトを評価する）
半導体オブジェクトを異なる角度から検査するための装置、方法、およびコンピュータプログラム製品が提供され得る。

【0399】

半導体オブジェクトには、構造要素の配列が含まれている。これらの構造要素は、周囲の電子密度とは実質的に異なる電子密度を有している。これらの構造要素は、特定の方向の長手方向軸を持ち、高いアスペクト比（ＨＡＲ）を示す。

【0400】

構造要素の非限定的な例は、ＨＡＲホール（充填されたＨＡＲホールまたは充填されていないＨＡＲホールのいずれか）である。構造要素はＨＡＲホールとは異なる場合があることに注意されたい。説明を簡単にするために、構造要素はＨＡＲホールであると想定されている。

【0401】

Ｘ線が構造とアライメントしているときに最も強い散乱（最も強いＳＡＸＳパターン）が発生するのは、これがネットパスを最小化する方向であり、したがって、配列内のオブジェクト間の位相差が最小化され、破壊的な干渉による強度の低下が最小化されるためである。この「順方向」方向では、強度が高いために目に見える回折ピークの数が最も多く、ｘ 軸とｙ 軸の両方に沿った２つの方向で良好な角度分解能を得ることが有益な場合がある。

【0402】

この設定からの角度偏差（半導体オブジェクトに当たる前）は、低品質のＳＡＸＳパターンを提供する。

【0403】

本発明の一実施形態によれば、１つまたは複数のＸ線ビームパラメータ（Ｘ線ビームの形状および／またはサイズなど）を、Ｘ線ビームと半導体オブジェクト間の角度関係の関数として決定する方法が提供され得る。

【0404】

たとえば、Ｘ線ビームが（半導体オブジェクトに当たる前に）ＨＡＲホールとアライメントされている場合（センサと半導体オブジェクトが互いに平行であると仮定）、Ｘ線ビームはｘ軸およびｙ軸の両方でコリメートされる可能性がある。これは、例えば、センサの平面、半導体オブジェクトの平面、およびＸ線ソースの出力－例えばビームの断面を形作るマイクロスリットの平面においてＸ線ビームの円形断面の結果となるであろう。

【0405】

提案されたシステムおよび方法は、（サンプル上の）照明領域を変更することなく、サンプルを照明する角度範囲を変更することができる。特定の空間的関係では、フィーチャ／サンプルに垂直なビームの近くに低い範囲の入射角（コリメートされたビーム）が存在する可能性があり、別の空間的関係（たとえば、より大きな傾斜）では、角度範囲が増加する可能性がある。どちらの場合も、（サンプル上の）スポットは、たとえばＸ線ビームをスポットに集束させることにより、比較的小さな領域に維持できる。スリット（開口部）は、光学系の前、かつソースに向かってサンプルの手前にあり、角度の範囲を広げるために、拡げられうる。さらに、提案されたシステムおよび方法は、光学系の前およびサンプルの前のスリットの開口のサイズを変更することによって、サンプルを照明する角度範囲を変更することなく、照明の領域を変更することができる。

【0406】

半導体オブジェクトが検知器とＸ線ビームに対して回転していると仮定すると、Ｘ線ビームはセンサの平面およびＸ線ソースの出力で、ｘ 軸に沿ってコリメートされ、一方でｙ 軸に沿ってコリメートされず－そして楕円形を有する可能性がある。半導体オブジェクトの平面では、Ｘ線ビームは円形である。

【0407】

楕円の離心率は、角度ミスアライメントによって変化する。

【0408】

入射角の範囲が広いと、ＳＡＸＳパターンの強度が増す可能性があるが、ＳＡＸＳパターンの回折次数間の重複が増える可能性がある。傾斜角が増加するにつれての重複は許容され、有益である可能性がある－より低い角度のミスアライメントで得られた、より少ない重複または重複のないＳＡＸＳパターンを使用して取得された、ＳＡＸＳパターンを使用することによって補償されうる。

【0409】

回折ピークが少なく、サンプルの傾斜角が小さい場合と比較して強度が比較的低いため、強度の増加は、傾斜角が大きい場合の角度分解能の低下を上回って有益な場合がある。

【0410】

サンプルでの角度的照明範囲の変更は、様々な方法で実行することができる－例えば、調整可能な形状および／またはサイズの開口部を使用することによって、形状および／またはサイズが互いに異なる開口部の間で選択することによって、コリメートされかつ集束されたビームに対し最適化されたさまざまな反射および／または回折光学系を使用することによってなど。

【0411】

Ｘ線ビームのパラメータ（例えば、Ｘ線ビームの楕円形断面のサイズおよび／または離心率）は、以下のうちの少なくとも１つに基づく１組でありうる：

【0412】

Ｘ線ビームと、ＨＡＲホールとＸ線ビームがアライメントする特定の方向との間の偏角。例えば、ビームのサイズは、サンプル上の一定の照明領域を維持するためにサンプルの角度が増加するにつれて減少する－これは、小さなテストパッド構造にとって重要である可能性がある。また、Ｘ線ビームがＨＡＲホールの軸に実質的に平行である場合、個々の回折次数を明確に分解し、配列内の秩序の乱れに対する感度を高めるために－これはＨＡＲホールの平均形状を評価するために使用されるより高い発散ではアクセスできないが－、Ｘ線ビームの発散を減らす（解像度を上げる）ことができる。例として、面内間隔が約１５０ｎｍのＨＡＲホールの場合、一般的な高解像度の発散は約０．２ｍｒａｄであるのに対し、平均形状の評価に使用される高フラックスの発散は約０．４～０．５ｍｒａｄである。

【0413】

検知されたＳＡＸＳパターンの測定および／または推定されたパラメータ（限定されないが、ＳＡＸＳパターンの測定および／または推定されたＳＮＲなど）。たとえば、
ＨＡＲトレンチなど、構造の形状を決定するためにサンプルの平面内の両方向で高解像度を必要としない２Ｄ構造を測定する場合、Ｘ線ビームの発散角を一方向に調整して、入射フラックスを大幅に向上させ、正確度／精密度またはスループットを向上させることができる。

【0414】

ＳＡＸＳパターンの異なるローブ間で予想される重複は、入射Ｘ線ビームの発散に対する構造のピッチに依存する。ピッチ構造が小さいほど、隣接する回折次数間の間隔が大きくなり、従って大きなピッチ構造よりも高いフラックスの高分散ビームから恩恵を受ける。たとえば、ピッチが１００ｎｍ未満のダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）コンデンサ構造からの散乱は、ピッチが約１５０ｎｍで発散が０．５を超える３ＤＮＡＮＤチャネルホールの発散が大きい（たとえば０．５ｍｒａｄを超える）ビームで有利に測定できる。０．５ｍｒａｄを超える分散は、隣接する回折次数の間で大きな重複を引き起こし、後の構造からのプロファイルの性格度と精密度を低下させる。

【0415】

以前の測定ですでに得られた情報－特に以前の測定中にＸ線ビームと半導体オブジェクトの間に１つ以上の異なる角度関係が存在した場合。

【0416】

半導体オブジェクトの構造の重要性および／または優先度、またはＳＡＸＳパターンのローブ間の重複領域に存在する可能性のある情報の関連性。たとえば、ＨＡＲホールの２つの配列の垂直スタックの場合、配列間の面内オフセットに関する情報は、隣接する回折次数間の間隔と比較して干渉パターンの頻度がかなり低いため、正確な形状のホールが必要である場合よりも、発散が大きく、フラックスが高く、スループットが高いビームを使用して決定できる。（図５３を参照）

【0417】

Ｘ線ビームの形状は、楕円形または非楕円形であり得るか、多角形、湾曲した形状であり得ることに留意されたい。

【0418】

Ｘ線ビームのエネルギー密度は測定ごとに変わる可能性があることに注意されたい。

【0419】

図４３は、方法１０００を示している。

【0420】

方法１０００は、Ｘ線ビームのパラメータ（強度、発散、形状およびサイズのうちの少なくとも１つなど）を受信または決定し、半導体要素とＸ線ビームとの間の角度関係を決定するステップ１０１０によって開始しうる。

【0421】

ステップ１０１０の後に、半導体要素とＸ線ビームとの間に角度関係を導入するステップ１０２０が続きうる。

【0422】

ステップ１０２０の後に、角度関係が維持されている間にパラメータを有するＸ線ビームによって半導体オブジェクトを照射し、センサによってＳＡＸＳパターン（または任意の他の信号）を検知するステップ１０３０が続きうる。

【0423】

ステップ１０３０の後にステップ１０１０が続く場合があり、その間に、方法は、（ａ）Ｘ線ビームの１つまたは複数のパラメータ、および（ｂ）角度関係のうちの少なくとも１つを変更することができる。

【0424】

ステップ１０１０～１０３０の複数の反復が実行され得る。

【0425】

ステップ１０１０の決定は、ステップ１０３０の結果に応答することができる。例えば、ＳＡＸＳパターン（または任意の他の信号）を処理および／または分析して、ＳＡＸＳパターン（または任意の他の信号）の１つまたは複数のパラメータを決定することができる。 ）。

【0426】

ステップ１０１０は、以下のうちの少なくとも１つに基づいて、Ｘ線ビームのパラメータ（例えば、楕円形断面のサイズおよび／または偏心）を決定することを含み得る：
ａ．偏角。
ｂ．検知されたＳＡＸＳパターンの測定および／または推定されたパラメータ（限定されないが、ＳＡＸＳパターンの測定および／または推定されたＳＮＲなど）。
ｃ．ＳＡＸＳパターンの異なるローブ間で予想される重複。
ｄ．以前の測定で既に得られた情報－Ｘ線ビームと半導体オブジェクトの間に１つ以上の異なる角度関係が存在した場合。
ｅ．半導体オブジェクトの構造の重要性および／または優先順位。
ｆ．ＳＡＸＳパターンのローブ間の重複領域に存在しうる情報の関連度。

【0427】

（例えば－）
Ｘ線ビームとＨＡＲホールがアライメントする特定の方向とＸ線ビームとの間の偏角。例えば、サンプル上の一定の照明面積を維持するため、ビームのサイズはサンプルの角度が増加するにつれて減少することができ、これは、小さなテストパッド構造にとって重要である可能性がある。また、Ｘ線ビームがＨＡＲホールの軸に実質的に平行である場合、個々の回折次数を明確に分離し、ＨＡＲホールの平均形状を評価するために使用されるより高い発散ではアクセスできない、配列内の無秩序に対する感度を高めるために、Ｘ線ビームの発散を減らす（解像度を上げる）ことができる。一例として、面内間隔が約１５０ｎｍのＨＡＲホールの場合、一般的な高解像度の発散は約０．２ ｍｒａｄであるのに対し、平均形状の評価に使用される高フラックスの発散は約０．４～０．５ｍｒａｄである。

【0428】

検知されたＳＡＸＳパターンの測定および／または推定されたパラメータ（限定されないがＳＡＸＳパターンの測定および／または推定されたＳＮＲなど）。たとえば、Ｘ線ビームの発散角を一方向に調整して、入射フラックスを大幅に向上させ、ＨＡＲトレンチなど、構造の形状を決定するためサンプルの平面内の両方向で高解像度を必要としない２Ｄ構造を測定する際の正確度／精密度またはスループットを向上させることができる。

【0429】

ＳＡＸＳパターンの異なるローブ間で予想される重複は、入射Ｘ線ビームの発散に対する構造のピッチに依存する。ピッチ構造が小さいほど、隣接する回折次数間の間隔が大きくなり、従って大きなピッチ構造よりも高いフラックスの高分散ビームから恩恵を受ける。たとえば、ピッチが１００ｎｍ未満のダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）コンデンサ構造からの散乱は、ピッチが約１５０ｎｍで発散が０．５を超える３ＤＮＡＮＤチャネルホールの発散が大きい（たとえば０．５ｍｒａｄを超える）ビームで有利に測定できる。０．５ｍｒａｄを超える分散は、隣接する回折次数の間で大きな重複を引き起こし、後の構造からのプロファイルの性格度と精密度を低下させる。

【0430】

以前の測定ですでに得られた情報－特に以前の測定中にＸ線ビームと半導体オブジェクトの間に１つ以上の異なる角度関係が存在した場合。

【0431】

半導体オブジェクトの構造の重要性および／または優先度、またはＳＡＸＳパターンのローブ間の重複領域に存在する可能性のある情報の関連性。たとえば、ＨＡＲホールの２つの配列の垂直スタックの場合、配列間の面内オフセットに関する情報は、隣接する回折次数間の間隔と比較して干渉パターンの頻度がかなり低いため、正確な形状のホールが必要である場合よりも、発散が大きく、フラックスが高く、スループットが高いビームを使用して決定できる。（図５３を参照）

【0432】

ステップ１０１０－１０３０の１つ以上の反復中に、半導体オブジェクトが特定の方向に伝搬するＸ線で照射される場合があることに注意する必要がある。

【0433】

図４４に、半導体オブジェクトの例を示す。

【0434】

半導体オブジェクトは、ＨＡＲホール１８８２の配列を含む。ＨＡＲホール１８８２は、垂直ＮＡＮＤ（または３Ｄ ＮＡＮＤ）メモリ配列またはテスト構造内の複数の層の間に配置され得る。

【0435】

図４５は、半導体オブジェクトとＸ線散乱計測装置の一部の例を示している。この図では、第１の角度関係は、Ｘ線１８５２と半導体オブジェクト１８８０の間で維持されている。

【0436】

図４５では、ＨＡＲホール１８８２は、Ｘ線を散乱させて、ＨＡＲホールの配列によるＸ線ビームの散乱によって生成される散乱パターン８５４を提供する。

【0437】

図４６は、半導体オブジェクトとＸ線散乱計測装置の一部の例を示している。この図では、第２の角度関係がＸ線１８５２と半導体オブジェクト１８８０の間で維持されている。

【0438】

図４７－５２は、（ａ）マイクロスリット１４０の平面１４０´、（ｂ）半導体オブジェクト１９０の平面１９０´、および（ｃ）センサ１４０の平面１２４´でのＸ線ビームの断面を示している。

【0439】

図４７－５０は、４つの角度関係の４つの例を示している－アライメントからスタートし（図４７－３つの平面１２４´、１９０´、１４０´における－円形断面１０１１、１０２１、１０３１）、そして図４８、４９、および５０において楕円形の断面が偏心が拡大（ミスアライメントの増加に対応）しながら続き（平面１２４´での楕円形断面１０１２、１０１３、および１０１４、平面１４０´での楕円形断面１０３２、１０３３、および１０３４）－そして半導体平面１９０´で円形断面１０２２、１０２３および１０２４。

【0440】

図５１は、入射ビームがＨＡＲホールとアライメントされたときに得られた重複しないＳＡＸＳパターン１０４１を示し、また、入射ビームがＨＡＲホールとアライメントされていないときに得られた重なり合うＳＡＸＳパターン１０４２を示している。

【0441】

図５２は、タイルが高い場合に得られるＳＡＸＳパターン１０４３を示している。これは、発散が大きく、強度が小さいことを示している。

【0442】

Ｘ線装置であって：サンプルを保持するように構成されたマウントと；Ｘ線ビームをサンプルの第１の側面に向けるように構成されたＸ線ソースと；サンプル測定期間中に、サンプルを透過したＸ線の少なくとも一部を検知するように構成される、サンプルの第２の側面の下流に配置された検知器と；そしてビーム強度モニタリング期間中に、Ｘ線ソースとサンプルの第１の側面との間に位置する測定位置に配置され、Ｘ線ビームがサンプルに到達する前のＸ線ビームの少なくとも一部を検知するためのＸ線強度検知器と；を有する、ことを特徴とするＸ線装置が提供されうる。

【0443】

サンプル測定期間とビーム強度モニタリング期間とが重ならない。

【0444】

測定位置に配置された時に、Ｘ線強度検知器は、Ｘ線ビーム全体を受信するように構成される。

【0445】

Ｘ線装置はＸ線強度検知器を（ａ）測定位置と、（ｂ）Ｘ線強度検知器がＸ線ビームの経路の外側に配置される外側位置と、の間で移動させるように構成される機械的機構を含みうる。

【0446】

機械的機構は、サンプルの第１の側面に平行な平面内での回転運動によって、測定位置と外側位置との間でＸ線強度検知器を移動させるように構成される

【0447】

機械的機構は、サンプルの第１の側面に平行ではない平面内での回転運動によって、測定位置と外側位置との間でＸ線強度検知器を移動させるように構成される。

【0448】

機械的機構は、サンプルの第１の側面に平行な平面内のライナーの動きによって、測定位置と外側位置との間でＸ線強度検知器を移動させるように構成される。

【0449】

機械的機構は、サンプルの第１の側面に平行ではない平面内のライナーの動きによって、Ｘ線強度検知器を測定位置と外側位置との間で移動させるように構成される。

【0450】

測定位置の上流に位置するビームリミッタを有し、ビームリミッタは、Ｘ線ビームの形状とＸ線ビームの断面のサイズの内の少なくとも１つを決定するように構成された、少なくとも１つの機械的要素を有する。

【0451】

機械的機構は、少なくとも１つの機械的要素に平行な動きによって、測定位置と外側位置との間でＸ線強度検知器を移動させるように構成される。

【0452】

機械的機構は、少なくとも１つの機械的要素に平行でない動きによって、測定位置と外側位置との間でＸ線強度検知器を移動させるように構成される。

【0453】

ビームリミッタは、Ｘ線ビームが通過するスリットを画定するように相互に近接して配置された、それぞれ第１および第２のエッジを有する第１および第２のブレードをサンプルの第１の側から２５ｍｍ未満の距離に備え；そしてスリットの幅を調整するために、第１および第２のブレードをそれぞれ第１および第２の並進軸に沿ってシフトさせるように構成された第１および第２のアクチュエータを備える。

【0454】

サンプル測定期間およびビーム強度モニタリング期間は、部分的に重複する。

【0455】

Ｘ線装置が半導体計測ツールである。

【0456】

マウントによりサンプルを保持するステップと；Ｘ線ビームをサンプルの第１の側面に指向させるステップと；サンプル測定期間中に、サンプルの第２の側の下流に配置された検知器により、サンプルを透過して第２の側面から出たＸ線の少なくとも一部を検知するステップと；そしてビーム強度モニタリング期間中に、そしてＸ線ソースとサンプルの第１の側面との間に位置する測定位置に配置されたＸ線強度検知器によって、Ｘ線ビームがサンプルに到達する前にＸ線ビームの少なくとも一部を検知するステップと；を有することを特徴とする方法が提供されうる。

【0457】

サンプル測定期間とビーム強度モニタリング期間とは重複しない。

【0458】

測定位置に配置されたときに、Ｘ線強度検知器は、Ｘ線ビーム全体を受信するように構成される。

【0459】

Ｘ線強度検知器を（ａ）測定位置と、（ｂ）Ｘ線強度検知器がＸ線ビームの経路の外側に配置される外側位置と、の間で移動させるように構成される機械的機構を備える。

【0460】

サンプルの第１の側面に平行な平面内での回転運動によって、測定位置と外側位置との間でＸ線強度検知器を移動させるステップを有する。

【0461】

サンプルの第１の側面に平行でない平面内での回転運動によって、測定位置と外側位置との間でＸ線強度検知器を移動させるステップを有する。

【0462】

サンプルの第１の側面に平行な平面内のライナーの動きによって、測定位置と外側位置との間でＸ線強度検知器を移動させるステップを有する。

【0463】

サンプルの第１の側面に平行でない平面内のライナーの動きによって、測定位置と外側位置との間でＸ線強度検知器を移動させるステップを有する。

【0464】

測定位置の上流に位置し、少なくとも１つの機械的要素を有するビームリミッタにより、Ｘ線ビームの形状とＸ線ビームの断面のサイズの内の少なくとも１つを決定するステップを有する。

【0465】

少なくとも１つの機械的要素に平行な動きによって、Ｘ線強度検知器を測定位置と外側位置との間で動かすステップを有する。

【0466】

少なくとも１つの機械的要素に平行でない動きによって、Ｘ線強度検知器を測定位置と外側位置との間で動かすステップを有する。

【0467】

ビームリミッタは、Ｘ線ビームが通過するスリットを画定するように相互に近接して配置された、それぞれ第１および第２のエッジを有する第１および第２のブレードをサンプルの第１の側から２５ｍｍ未満の距離に備え；そしてスリットの幅を調整するために、第１および第２のブレードをそれぞれ第１および第２の並進軸に沿ってシフトさせるように構成された第１および第２のアクチュエータを備える。

【0468】

サンプル測定期間およびビーム強度モニタリング期間が部分的に重複する。

【0469】

次の命令を保存する非一過性コンピュータ可読媒体：マウントによりサンプルを保持するステップと；Ｘ線ビームをサンプルの第１の側面に指向させるステップと； サンプル測定期間中に、サンプルの第２の側の下流に配置された検知器により、サンプルを透過して第２の側面から出たＸ線の少なくとも一部を検知するステップと；そしてビーム強度モニタリング期間中に、そしてＸ線ソースとサンプルの第１の側面との間に位置する測定位置に配置されたＸ線強度検知器によって、Ｘ線ビームがサンプルに到達する前にＸ線ビームの少なくとも一部を検知するステップ、が提供されうる。

【0470】

Ｘ線装置であって：サンプルを保持するように構成されたマウントと；Ｘ線ビームをサンプルの第１の側面に向けるように構成されたＸ線ソースと；サンプルの第２の側面の下流に配置され、サンプルを透過して第２の側面から出たＸ線によって形成されたＳＡＸＳパターンの少なくとも一部を検知するように構成された小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）検知器と；サンプルから放出された蛍光Ｘ線を検知するように構成され、開口部を備える蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）検知器と；を有することを特徴とするＸ線装置が提供されうる。

【0471】

ＸＲＦ検知器がサンプルの第１の側面の上流に配置されている。

【0472】

ＸＲＦ検知器が開口部を含み、Ｘ線ソースが、開口部を通過するようにＸ線ビームを配向するように構成される。

【0473】

ＸＲＦ検知器が、サンプルの第１の側面から５ミリメートル以内に配置されている。

【0474】

ＸＲＦ検知器がサンプルの第２の側面の下流に配置されている。

【0475】

開口部は、ＳＡＸＳパターンの少なくとも一部がＳＡＸＳ検知器に到達することを可能にするように成形および寸法決めされている。

【0476】

別のＸ線ビームを開口部を通過するように配向するように構成された追加のＸ線ソースを有する。

【0477】

ＸＲＦ検知器が、サンプルから放出された蛍光Ｘ線を大きな立体角にわたって検知するように成形されそして配置されている。

【0478】

ＸＲＦ検知器が、少なくとも１つの独立した放射線検知セグメントを有する。

【0479】

ＸＲＦ検知器が、少なくとも１つの独立したシリコンドリフト検知器を含む。

【0480】

マウントによってサンプルを保持するステップと；Ｘ線ビームをサンプルの第１の側面に配向するステップと；サンプルの第２の側面の下流に配置された小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）検知器によって、サンプルを透過し、サンプルを通過し、第２の側面からでたＸ線によって形成されたＳＡＸＳパターンの少なくとも一部を検知するステップと；開口部を備える蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）検知器により、サンプルから放出された蛍光Ｘ線を検知するステップと；を有することを特徴とする方法が提供されうる。

【0481】

ＸＲＦ検知器が、サンプルの第１の側の上流に配置される。

【0482】

ＸＲＦ検知器が開口部を含み、方法は、Ｘ線ソースにより、開口部を通過するようにＸ線ビームを配向するステップを有する。

【0483】

ＸＲＦ検知器が、サンプルの第１の側面から５ミリメートル以内に配置されている。

【0484】

ＸＲＦ検知器が、サンプルの第２の側面の下流に配置される。

【0485】

開口部は、ＳＡＸＳパターンの少なくとも一部がＳＡＸＳ検知器に到達することを可能にするように成形および寸法決めされる。

【0486】

開口部を通過するように別のＸ線ビームを配向するように構成された追加のＸ線ソースを有する。

【0487】

ＸＲＦ検知器が、サンプルから放出された蛍光Ｘ線を大きな立体角にわたって検知するように成形および配置されている。

【0488】

ＸＲＦ検知器が、少なくとも１つの独立した放射線検知セグメントを有する。

【0489】

ＸＲＦ検知器が、少なくとも１つの独立したシリコンドリフト検知器を有する。

【0490】

次の命令を保存する非一過性コンピュータ可読媒体：マウントによりサンプルを保持するステップと；Ｘ線ビームをサンプルの第１の側面に配向するステップと；サンプルの第２の側面の下流に配置された小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）検知器によって、サンプルを透過し、第２の側面からサンプルを出たＸ線によって形成されたＳＡＸＳパターンの少なくとも一部を検知するステップと；開口部を備える蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）検知器により、サンプルから放出された蛍光Ｘ線を検知するステップ；が提供されうる。

【0491】

サンプルの高アスペクト比（ＨＡＲ）構造の配列の配向を決定するための方法であって：サンプルとサンプルを照らすＸ線ビームとの間の異なる角度関係または平面内空間関係のうちの少なくとも１つに対する、異なる小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを取得するステップと；ここで各ＳＡＸＳパターンは、ＳＡＸＳセンサによって検知された散乱Ｘ線の角度強度分布を表し；異なるＳＡＸＳパターンの少なくともいくつかについて、角度強度分布の少なくとも１つの角度範囲内の強度の少なくとも１つの合計を計算して、第１の複数の合計を提供するステップと；そして、少なくとも第１の複数の合計に基づいて、ＨＡＲホールの配列の方向を決定するステップと；を有することを特徴とする方法が提供されうる。

【0492】

決定するステップは、第１の複数の合計を、ＨＡＲホールの配列の既知の配向に関連する参照合計と比較するステップを有する。

【0493】

計算するステップは、すべての異なるＳＡＸＳパターンについて、少なくとも１つの角度範囲内の強度の少なくとも１つの合計を計算するステップを有する。

【0494】

計算するステップは、１つまたは複数の異なるＳＡＸＳパターンについて計算することにより、角度強度分布の２つ以上の角度範囲内の２つ以上の合計強度を計算するステップを有する。

【0495】

異なるＳＡＸＳパターンを取得するステップは、サンプルを照射して異なるＳＡＸＳパターンを提供するＸ線ビームに対して、サンプルを回転させるステップを有する。

【0496】

異なるＳＡＸＳパターンを取得するステップは、サンプルを照射して異なるＳＡＸＳパターンを提供するＸ線ビームを、サンプルに対して回転させるステップを有する。

【0497】

高アスペクト比（ＨＡＲ）ホールの配列を含むサンプルとサンプルを照明するＸ線ビームとの間のさまざまな角度関係および／または面内空間関係に対して、さまざまな小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを取得するステップと；ここで各ＳＡＸＳパターンは、ＳＡＸＳセンサによって検知された散乱Ｘ線の角度強度分布を表し；異なるＳＡＸＳパターンの少なくともいくつかについて、角度強度分布の少なくとも１つの角度範囲内の強度の少なくとも１つの合計を計算して、第１の複数の合計を提供するステップと；そして、少なくとも第１の複数の合計に基づいて、ＨＡＲホールの配列の方向を決定するステップと；の命令を格納する非一過性コンピュータ可読媒体が提供されうる。

【0498】

決定するステップは、第１の複数の合計を、ＨＡＲホールの配列の既知の配向に関連する参照合計と比較するステップを有する。

【0499】

計算するステップは、すべての異なるＳＡＸＳパターンについて、少なくとも１つの角度範囲内の強度の少なくとも１つの合計を計算するステップを有する。

【0500】

計算するステップは、１つまたは複数の異なるＳＡＸＳパターンについて計算することにより、角度強度分布の２つ以上の角度範囲内の２つ以上の合計強度を計算するステップを有する。

【0501】

異なるＳＡＸＳパターンを取得するステップは、サンプルを照射して異なるＳＡＸＳパターンを提供するＸ線ビームに対して、サンプルを回転させるステップを有する。

【0502】

異なるＳＡＸＳパターンを取得するステップは、サンプルを照射して異なるＳＡＸＳパターンを提供するＸ線ビームを、サンプルに対して回転させるステップを有する。

【0503】

高アスペクト比（ＨＡＲ）ホールの配列を含むサンプルを保持するように構成されたマウントと；サンプルとサンプルを照射するＸ線ビームとの間のさまざまな角度関係に対してさまざまな小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを取得するように構成されたＸ線光学系と；ここで、各ＳＡＸＳパターンは、ＳＡＸＳセンサによって検知された散乱Ｘ線の角度強度分布を表し；（ａ）異なるＳＡＸＳパターンの少なくともいくつかについて、角度強度分布の少なくとも１つの角度範囲内の強度の少なくとも１つの合計を計算して、第１の複数の合計を提供し、そして（ｂ）第１の複数の合計に基づいて、ＨＡＲホールの配列の配向を決定する、ように構成されるプロセッサと；を有することを特徴とする装置が提供されうる。

【0504】

決定するステップは、第１の複数の合計を、ＨＡＲホールの配列の既知の配向に関連する参照合計と比較するステップを有する。

【0505】

計算するステップは、すべての異なるＳＡＸＳパターンについて、少なくとも１つの角度範囲内の強度の少なくとも１つの合計を計算するステップを有する。

【0506】

計算するステップは、１つまたは複数の異なるＳＡＸＳパターンについて計算することにより、角度強度分布の２つ以上の角度範囲内の２つ以上の合計強度を計算するステップを有する。

【0507】

異なるＳＡＸＳパターンを取得するステップは、サンプルを照射して異なるＳＡＸＳパターンを提供するＸ線ビームに対して、サンプルを回転させるステップを有する。

【0508】

異なるＳＡＸＳパターンを取得するステップは、サンプルを照射して異なるＳＡＸＳパターンを提供するＸ線ビームを、サンプルに対して回転させるステップを有する。

【0509】

サンプルの高アスペクト比（ＨＡＲ）構造の配列の配向および形状を決定するための方法であって：Ｘ線ビームが配列のＨＡＲホールに実質的に平行である間、Ｘ線ビームでサンプルを照射するステップと；ここで、サンプルは、１つまたは複数の追加の反復構造をさらに有し；ここで、１つまたは複数の追加の反復構造を形成する構造要素のアスペクト比は、ＨＡＲホールのアスペクト比よりもはるかに小さく；ＳＡＸＳ検知器により第１の小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを検知するステップと；サンプルとＸ線ビームの光軸との間の空間的関係を変更するステップと；Ｘ線ビームが配列のＨＡＲホールに対して実質的に斜めである間、Ｘ線ビームでサンプルを照射するステップと；ＳＡＸＳ検知器により第２のＳＡＸＳパターンを検知するステップと；第１と第２のＳＡＸＳパターン間の関係を決定するステップと；そして、第１および第２のＳＡＸＳパターン間の関係に基づいて、ＨＡＲホールの配列に関する情報を生成するステップと；を有することを特徴とする方法が提供されうる。

【0510】

１つまたは複数の追加の反復構造が、ＨＡＲホールの配列に実質的に平行である。

【0511】

空間的関係を変更するステップは、Ｘ線ビームとサンプルとの間の空間的関係を変更して、第２のＳＡＸＳパターンに対する配列の効果を実質的に排除するステップを有する。

【0512】

空間的関係を変更するステップは、サンプルを回転させるステップを有する。

【0513】

空間的関係を変更するステップは、Ｘ線ビームを回転させるステップを有する。

【0514】

その関係に基づいて、追加の反復構造と後方散乱Ｘ線放射との複合効果を推定するステップを有する。

【0515】

ＨＡＲホールの長手方向軸との完全なアライメントから最大２度ずれることによって、Ｘ線ビームは配列のＨＡＲホールに実質的に平行である。

【0516】

Ｘ線ビームがサンプルに属する高アスペクト比（ＨＡＲ）ホールの配列のＨＡＲホールに実質的に平行である間、Ｘ線ビームでサンプルを照射するステップと；ここで、サンプルは、１つまたは複数の追加の反復構造をさらに有し；ここで、１つまたは複数の追加の反復構造を形成する構造要素のアスペクト比は、ＨＡＲホールのアスペクト比よりもはるかに小さく；ＳＡＸＳ検知器により第１の小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを検知するステップと；サンプルとＸ線ビームの光軸との間の空間的関係を変更するステップと；Ｘ線ビームが配列のＨＡＲホールに対して実質的に斜めである間、Ｘ線ビームでサンプルを照射するステップと；ＳＡＸＳ検知器により第２のＳＡＸＳパターンを検知するステップと；第１と第２のＳＡＸＳパターン間の関係を決定するステップと；そして、第１および第２のＳＡＸＳパターン間の関係に基づいて、ＨＡＲホールの配列に関する情報を生成するステップと；の命令を格納する非一過性コンピュータ可読媒体が提供されうる。

【0517】

１つまたは複数の追加の反復構造が、ＨＡＲホールの配列に実質的に平行である。

【0518】

空間的関係を変更するステップは、Ｘ線ビームとサンプルとの間の空間的関係を変更して、第２のＳＡＸＳパターンに対する配列の効果を実質的に排除するステップを有する。

【0519】

空間的関係を変更するステップは、サンプルを回転させるステップを有する。

【0520】

空間的関係を変更するステップは、Ｘ線ビームを回転させるステップを有する。

【0521】

関係に基づいて、追加の反復構造と後方散乱Ｘ線放射との複合効果を推定するステップの命令を格納する。

【0522】

ＨＡＲホールの長手方向軸との完全なアライメントから最大２度ずれることによって、Ｘ線ビームは配列のＨＡＲホールに実質的に平行である。

【0523】

高アスペクト比（ＨＡＲ）ホールの配列を有し、そして１つまたは複数の追加の反復構造を有するサンプルを保持するように構成されたマウントと；ここで、１つまたは複数の追加の反復構造を形成する構造要素のアスペクト比は、ＨＡＲホールのアスペクト比よりもはるかに小さく；Ｘ線光学系であって、（ｉ）Ｘ線ビームがＨＡＲホールの配列の高アスペクト比（ＨＡＲ）ホールに実質的に平行である間に、サンプルをＸ線ビームで照射し、（ｉｉ）ＳＡＸＳ検知器により第１の小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを検知し、（ｉｉｉ）サンプルとＸ線ビームの光軸との間の空間的関係を変更し、（ｉｖ）Ｘ線ビームが配列のＨＡＲホールに対して実質的に斜めである間に、Ｘ線ビームでサンプルを照射し、そして（ｖ）ＳＡＸＳ検知器により第２のＳＡＸＳパターンを検知する、ように構成されるＸ線光学系と；そして（ｉ）第１および第２のＳＡＸＳパターン間の関係を決定し、そして（ｉｉ）第１と第２のＳＡＸＳパターン間の関係に基づいてＨＡＲホールの配列に関する情報を生成する、ように構成されるプロセッサと；を有することを特徴とする装置が提供されうる。

【0524】

１つまたは複数の追加の反復構造が、ＨＡＲホールの配列に実質的に平行である。

【0525】

空間的関係を変更するステップは、Ｘ線ビームとサンプルとの間の空間的関係を変更して、第２のＳＡＸＳパターンに対する配列の効果を実質的に排除するステップを有する。

【0526】

空間的関係を変更するステップは、サンプルを回転させるステップを有する。

【0527】

空間的関係を変更するステップは、Ｘ線ビームを回転させるステップを有する。

【0528】

関係に基づいて、追加の反復構造と後方散乱Ｘ線放射との複合効果を推定するステップステップを有する。

【0529】

ＨＡＲホールの長手方向軸との完全なアライメントから最大２度ずれることによって、Ｘ線ビームは配列のＨＡＲホールに実質的に平行である。

【0530】

構造要素の配列を含むサンプルを評価するための方法であって：サンプルと、第１のコリメーション値を示すＸ線ビームとの間の第１の角度関係に対する第１の小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを取得するステップと；サンプルと、第１のコリメーション値とは異なる第２のコリメーション値を示すＸ線ビームとの間の第２の角度関係に対する第２のＳＡＸＳパターンを取得するステップと；を有し、ここで第１および第２のＳＡＸＳパターンを取得するステップは、第１および第２のＳＡＸＳパターンの取得中に、サンプルの第１の側面のＸ線の断面積を実質的に維持するステップを有する、ことを特徴とする方法が提供されうる。

【0531】

方法は、サンプルとＸ線ビームとの間の少なくとも１つの追加の角度関係に対する少なくとも１つの追加のＳＡＸＳパターンを取得するステップを有し；ここで、それぞれの追加の角度関係、第１および第２の角度関係は互いに異なり；ここで、それぞれの追加のＳＡＸＳパターンを取得するステップは、Ｘ線ビームのコリメーションを変更しながら、サンプルの第１の側面のＸ線の断面積を実質的に維持するステップを含みうる。

【0532】

方法は、少なくとも第１および第２のＳＡＸＳパターンに基づいてサンプルを評価するステップを含みうる。

【0533】

第１のＳＡＸＳパターンを取得するステップおよび第２のＳＡＸＳパターンを取得するステップは、Ｘ線ビームの強度によりさらに互いに異なる。

【0534】

Ｘ線ビームの断面が円形であり、そして第１のコリメーション値と第２のコリメーション値との差が、第１および第２のＳＡＸＳパターンの回折次数の偏心を決定する。

【0535】

第１の角度関係が第１の照明角度であり、第２の角度関係が第２の照明角度であり、ここで第２の照明角度が第１の照明角度より大きく、そして第１のコリメーション値が、第２のコリメーション値を持つＸ線ビームよりもコリメーションされているＸ線ビームを表す。

【0536】

方法は、少なくとも第２のＳＡＸＳパターンに関連する信号対雑音比に基づいて、第２のコリメーション値を決定するステップを含みうる。

【0537】

方法は第２のＳＡＸＳパターンのローブ間の予想される重複に少なくとも基づいて、第２のコリメーション値を決定するステップを含みうる。

【0538】

方法は第１のＳＡＸＳパターンから得られた情報に基づいて第２のコリメーション値を決定するステップを含みうる。

【0539】

方法は構造要素の配列の優先順位または重要性に基づいて第２のコリメーション値を決定するステップを含みうる。

【0540】

非一過性コンピュータ可読媒体であって：サンプルと、第１のコリメーション値を示すＸ線ビームとの間の第１の角度関係に対する第１の小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを取得するステップであって、サンプルは構造要素の配列を有するステップと；サンプルと、第１のコリメーション値とは異なる第２のコリメーション値を示すＸ線ビームとの間の第２の角度関係に対する第２のＳＡＸＳパターンを取得するステップと；に対する命令を有し、ここで第１および第２のＳＡＸＳパターンを取得するステップは、第１および第２のＳＡＸＳパターンの取得中に、サンプルの第１の側面のＸ線の断面積を実質的に維持するステップを有する、ことを特徴とする非一過性コンピュータ可読媒体が提供されうる。

【0541】

非一過性コンピュータ可読媒体は、サンプルとＸ線ビームとの間の少なくとも１つの追加の角度関係に対する少なくとも１つの追加のＳＡＸＳパターンを取得するステップに対する命令を有し；ここで、それぞれの追加の角度関係、第１および第２の角度関係は互いに異なり；ここで、それぞれの追加のＳＡＸＳパターンを取得するステップは、Ｘ線ビームのコリメーションを変更しながら、サンプルの第１の側面のＸ線の断面積を実質的に維持するステップを有する。

【0542】

非一過性コンピュータ可読媒体は、少なくとも第１および第２のＳＡＸＳパターンに基づいてサンプルを評価するステップに対する命令を有する。

【0543】

第１のＳＡＸＳパターンを取得するステップおよび第２のＳＡＸＳパターンを取得するステップは、Ｘ線ビームの強度によりさらに互いに異なる。

【0544】

Ｘ線ビームの断面が円形であり、そして第１のコリメーション値と第２のコリメーション値との差が、第１および第２のＳＡＸＳパターンの回折次数の偏心を決定する。

【0545】

第１の角度関係が第１の照明角度であり、第２の角度関係が第２の照明角度であり、ここで第２の照明角度が第１の照明角度より大きく、そして第１のコリメーション値が、第２のコリメーション値を持つＸ線ビームよりもコリメーションされているＸ線ビームを表す。

【0546】

少なくとも第２のＳＡＸＳパターンに関連する信号対雑音比に基づいて、第２のコリメーション値を決定するステップに対する命令を有する。

【0547】

第２のＳＡＸＳパターンのローブ間の予想される重複に少なくとも基づいて、第２のコリメーション値を決定するステップに対する命令を有する。

【0548】

第１のＳＡＸＳパターンから得られた情報に基づいて第２のコリメーション値を決定するステップに対する命令を有する。

【0549】

構造要素の配列の優先順位または重要性に基づいて第２のコリメーション値を決定するステップに対する命令を有する。

【0550】

Ｘ線装置であって：構造要素の配列を含むサンプルを保持するためのマウントと；
サンプルと第１のコリメーション値を示すＸ線ビームとの間の第１の角度関係に対する第１の小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを取得し；そして、サンプルと、第１のコリメーション値と異なる第２のコリメーション値を示すＸ線ビームと、の間の第２の角度関係に対する第２の小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）パターンを取得するように構成されたＸ線光学系と；を有し、ここで第２の角度関係は第１の角度関係とは異なり、ここで、第１および第２のＳＡＸＳパターンを取得するステップは、第１および第２のＳＡＸＳパターンの取得中に、サンプルの第１の側面のＸ線の断面積を実質的に維持するステップを有する、ことを特徴とするＸ線装置が提供されうる。

【0551】

Ｘ線装置は、少なくとも第１および第２のＳＡＸＳパターンに基づいてサンプルを評価するように構成されたプロセッサを有する。

【0552】

少なくとも第２のＳＡＸＳパターンに関連する信号対雑音比に基づいて、第２のコリメーション値を決定するように構成されたプロセッサを有する。

【0553】

第２のＳＡＸＳパターンのローブ間の予想される重複に少なくとも基づいて、第２のコリメーション値を決定するように構成されたプロセッサを有する。

【0554】

第１のＳＡＸＳパターンから得られた情報に基づいて第２のコリメーション値を決定するように構成されたプロセッサを有する。

【0555】

構造要素の配列の優先順位または重要性に基づいて第２のコリメーション値を決定するように構成されたプロセッサを有する。

【0556】

サンプルとＸ線ビームとの間の少なくとも１つの追加の角度関係に対する少なくとも１つの追加のＳＡＸＳパターンを取得するように構成され、ここで、それぞれの追加の角度関係、第１および第２の角度関係は互いに異なり、ここで、それぞれの追加のＳＡＸＳパターンを取得するステップは、Ｘ線ビームのコリメーションを変更する間、サンプルの第１の側面のＸ線の断面積を実質的に維持するステップを有する。

【0557】

第１のＳＡＸＳパターンを取得するステップおよび第２のＳＡＸＳパターンを取得するステップは、Ｘ線ビームの強度によって互いにさらに異なる。

【0558】

Ｘ線ビームの断面が円形であり、そして第１のコリメーション値と第２のコリメーション値との差が、第１および第２のＳＡＸＳパターンの回折次数の偏心を決定する。

【0559】

第１の角度関係が第１の照明角度であり、第２の角度関係が第２の照明角度であり、ここで第２の照明角度が第１の照明角度より大きく、そして第１のコリメーション値が、第２のコリメーション値を持つＸ線ビームよりもコリメーションされているＸ線ビームを表す。

【0560】

「構成される」という用語は、「構築され、配置される」ことを意味する場合がある。

【0561】

「含む」への言及は、「から構成される」および「から本質的に構成される」に準用する必要がある。

【0562】

任意の方法の任意のステップの任意の組み合わせを提供することができる。したがって、２つ以上の方法からのステップは、本出願でカバ－される方法の一部である可能性がある。

【0563】

非一過性コンピュータ可読媒体に保存された命令の任意の組み合わせを提供することができる。したがって、コンピュータ可読媒体は、本明細書に示される１つまたは複数の方法のステップの任意の組み合わせを実行するための命令を格納することができる。

【0564】

本出願に示されている任意の構成要素（例えば、センサ、光学系、機械要素、検知器など）の任意の組み合わせを提供することができる。

【0565】

方法、装置（Ｘ線装置を含む）、および非一過性コンピュータ可読媒体のいずれか１つへの言及は、必要な変更を加えて、方法、装置（Ｘ線装置を含む）および非一過性コンピュータ可読媒体の他のいずれか１つに適用する必要がある。

【0566】

図面は縮尺が合っている場合と、縮尺が合っていない場合がある。

【0567】

本明細書に記載の実施形態は、主に、半導体ウェハなどの単結晶、多結晶、またはアモルファスサンプルのＸ線分析に対処するが、本明細書に記載の方法およびシステムは、ナノ構造の配列の他の技術用途においても使用できる。

【0568】

したがって、上記の実施形態は例として引用されており、本発明は、上記で特に示され、説明されたものに限定されないことが理解されよう。むしろ、本発明の範囲は、上記の様々なフィーチャの組み合わせおよびサブ組み合わせの両方、ならびに前述の説明を読んだときに当業者に想起される、先行技術に開示されていないそれらの変形および修正を含む。本特許出願に参照により組み込まれる文書は、本出願の不可欠な部分と見なされるべきである。本明細書において明示的または暗黙的になされた用語の定義とこれらの組み込まれた文書の用語の定義が矛盾する場合は、本明細書の定義を考慮すべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】