(57)【要約】１つ以上のテクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚をマッピングするための装置および方法。既知の厚さの複数の試料膜が供給される。各試料膜は、複数の回折弧を捕捉する回折像を生成するために、測定点でＸ線によって照射される。回折像上で収集された不完全な極点図に基づいて試料膜のテクスチャ情報（すなわち極密度）が計算され、かかる試料からのＸ線回折強度を補正するために用いられる。補正された回折強度は、試料膜ごとに積算され、次に、試料膜のそれぞれの既知の膜厚と回折強度との相関をとる較正曲線を構成するために用いられる。したがって、未知の厚さのかかる膜に関して得られた補正および積算される回折強度を用いて、未知の厚さのテクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚をかかる較正曲線上にマッピングすることができる。
2005536745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未知の厚さのテクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚を決定するための方法であって、
（ａ）テクスチャを有する多結晶材料を含み、既知の膜厚を有する複数の試料膜を供給するステップと、
（ｉ）放射線源からの放射線エネルギによって、前記試料膜上の測定点を照射するステップと、
（ｉｉ）検出位置で前記試料膜から回折される前記放射線エネルギを検出するステップであって、前記検出位置が単独のデータ捕捉フレーム内の複数の回折弧を捕捉するために、前記測定点の十分に近置にあるようにするステップと、
（ｉｉｉ）複数の不完全な極点図を含む回折像を生成するステップと、によって不完全な極点図を収集するステップとによる、
（ｂ）試料膜の複数の不完全な極点図を収集するステップと、
（ｃ）前記回折像上で収集される前記不完全な極点図に基づいて、前記試料膜の回折平面の特定の集合に関して完全な極密度を計算するステップと、
（ｄ）前記回折像から回折平面の特定の集合に関して回折強度の値を得るステップと、
（ｅ）ステップ（ｃ）において計算される前記極密度を用いることによって、回折強度の前記値を補正して、そこから結晶のテクスチャの影響を除去するステップと、
（ｆ）前記試料膜の回折平面の前記特定の集合に関して補正および積算される回折強度を形成するために、特定の集合の回折平面に関する回折強度の補正値を積算するステップと、
（ｇ）すべての前記試料膜に関するデータ収集中、機器の設定を固定すると同時に、各試料膜に関してステップ（ｂ）〜（ｆ）を繰り返して、各試料膜に関する回折平面の前記特定の集合の補正および積算される回折強度を得るステップと、
（ｈ）較正曲線を構成し、前記試料膜のそれぞれの既知の膜厚と前記試料膜に関して得られたステップ（ｇ）において前記補正および積算される回折強度との相関をとるステップと、
（ｉ）未知の厚さのテクスチャ加工された多結晶薄膜の回折平面の前記特定の集合に関する補正および積算される回折強度を得るステップと、
（ｊ）前記テクスチャ加工された多結晶薄膜に関して得られる前記補正および積算される回折強度に基づいて、前記較正曲線上に前記テクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚をマッピングするステップと、を含む方法。
【請求項２】
ステップ（ｃ）における特定の結晶配向に関する前記完全な極密度が、
（ｉ）ステップ（ｂ）によって収集される前記複数の不完全な極点図に基づいて、配向分布関数（ＯＤＦ）を計算するステップと、
（ｉｉ）前記配向分布関数から特定の結晶配向に関して前記完全な極密度を計算するステップと、によって計算される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ｉ）において前記配向分布関数が、任意のステップ解像度による直接的な方法を用いることによって計算される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記直接的な方法が、ウィリアムズ−インホフ−マチス−ヴィネル（ＷＩＭＶ）法および任意の画定セル（ＡＤＣ）法からなる群から選択される請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記任意のステップ解像度が、５°以下である請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記任意のステップ解像度が、１°以下である請求項３に記載の方法。
【請求項７】
ステップ（ｂ）（ｉｉ）において、前記検出位置が、９０°以上である少なくとも１つの回折弧を捕捉するために、前記測定点に十分に近位にあり、ステップ（ｃ）において、前記完全な極密度分布が、正規化の式を用いることによって、前記少なくとも１つの回折弧によって反射される特定の結晶配向に関して直接計算される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記検出位置が、約３６０°の少なくとも１つの回折弧を捕捉するために、前記測定点に十分に近位にある請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ステップ（ｂ）（ｉｉ）において、前記検出位置が、前記放射線源に対して一定の空間関係にある請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ステップ（ｂ）（ｉｉ）において、前記多結晶薄膜がデータ収集用の試料平面においてのみ移動され、前記試料平面が、前記多結晶薄膜が蒸着される平面基板によって画定される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
複数の較正曲線が、請求項１に記載のステップ（ｂ）〜（ｈ）を繰り返すことによって構成され、各較正曲線が前記テクスチャを有する多結晶材料の回折平面のある特定の集合に対応する請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の較正曲線が、前記複数の較正曲線を用いて決定されるように、前記膜厚の複数の値を平均化することによって、未知の厚さのテクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚を決定するためにすべて用いられる請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
（１）複数のテクスチャ加工された多結晶薄膜が基板上に蒸着され、
（２）各テクスチャ加工された多結晶薄膜に関して複数の不完全な極点図を同時に含む回折像が生成されて、各薄膜に関する回折平面の特定の集合の補正および積算される回折強度を決定するために用いられ、
（３）各テクスチャ加工された多結晶薄膜の厚さが各薄膜に関して決定される前記補正および積算される回折強度に基づいて、前記較正曲線上にマッピングされる請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
テクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚を決定するための厚さマッピングシステムであって、
略平面基板上に蒸着されるテクスチャ加工された多結晶薄膜を含む試料であって、関連する試料平面を画定する前記試料と、
前記試料上の測定点に放射線エネルギを向けるための放射線源と、
前記測定点における前記試料から回折される放射線エネルギを記録する２次元領域検出器と、ここで前記放射線源および前記２次元領域検出器が互いに一定の空間関係にあり、前記領域検出器の単独のデータ捕捉フレーム内の複数の回折弧を捕捉するために、前記測定点に十分に近い状態にあり、
前記試料平面において前記試料を並進するための試料移動アセンブリと、
前記テクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚を決定するための回折データを収集し処理するために、構成および配置されるコンピュータ式膜厚プロセッサと、を含むシステム。
【請求項１５】
前記放射線エネルギが、単色Ｘ放射線である請求項１４に記載の厚さマッピングシステム。
【請求項１６】
前記放射線源、前記２次元領域検出器、および前記試料移動アセンブリの相対位置、および、前記試料の移動範囲の領域が、少なくとも２００ｍｍの直径のウェハのシステムによってデータ収集を行うことができるように協働的に選択可能である請求項１４に記載の厚さマッピングシステム。
【請求項１７】
前記放射線源、前記２次元領域検出器、および前記試料移動アセンブリの相対位置、および、前記試料の移動範囲の領域が、少なくとも３００ｍｍの直径のウェハのシステムによってデータ収集を行うことができるように協働的に選択可能である請求項１４に記載の厚さマッピングシステム。
【請求項１８】
前記２次元領域検出器が複数の不完全な極点図を含む回折像を生成し、前記コンピュータ式膜厚プロセッサが、
（ａ）前記回折像上で収集された前記複数の不完全な極点図に基づいて、前記多結晶薄膜の特定の結晶配向に関する完全な極密度を計算し、
（ｂ）前記回折像から前記特定の結晶配向に関する回折強度の値を得て、
（ｃ）ステップ（ａ）において計算された前記極密度を用いることによって、そこから結晶テクスチャを除去するために回折強度の前記値を補正し、
（ｄ）前記特定の結晶配向に関する回折強度の前記補正値を積算し、
（ｅ）かかる多結晶薄膜に関して得られた前記補正ならびに積算される回折強度および前記コンピュータ式膜厚プロセッサのメモリに格納された較正曲線に基づいて、前記多結晶薄膜の厚さをマッピングするための計算手段を含み、
前記較正曲線が、既知の厚さの試料多結晶薄膜の補正および積算された回折強度をそれぞれの厚さと相関する請求項１４に記載の厚さマッピングシステム。
【請求項１９】
特定の結晶配向に関する前記極密度が、
（ｉ）前記２次元領域検出器によって生成される前記回折像上の前記複数の極点図に基づいて、配向分布関数（ＯＤＦ）を計算するステップと、
（ｉｉ）前記配向分布関数から特定の結晶配向に関する前記極密度を計算するステップと、によって計算される請求項１８に記載の厚さマッピングシステム。
【請求項２０】
前記配向分布関数が、任意のステップ解像度による直接的な方法を用いることによって計算される請求項１９に記載の厚さマッピングシステム。
【請求項２１】
前記直接的な方法が、ウィリアムズ−インホフ−マチス−ヴィネル（ＷＩＭＶ）法および任意の画定セル（ＡＤＣ）法からなる群から選択される請求項２０に記載の厚さマッピングシステム。
【請求項２２】
前記任意のステップ解像度が、５°以下である請求項２０に記載の厚さマッピングシステム。
【請求項２３】
前記任意のステップ解像度が、１°以下である請求項２０に記載の厚さマッピングシステム。
【請求項２４】
前記２次元領域検出器が、９０°以上である少なくとも１つの回折弧を捕捉するために、前記測定点に十分に近位にあり、前記コンピュータ式膜厚プロセッサが、正規化の式を用いることによって、前記少なくとも１つの回折弧によって反射される特定の結晶配向に関して前記極密度を直接計算する請求項１８に記載の厚さマッピングシステム。
【請求項２５】
前記２次元領域検出器が、約３６０°の少なくとも１つの回折弧を捕捉するために、前記測定点に十分に近位にある請求項２４に記載の厚さマッピングシステム。
【請求項２６】
複数の較正曲線が前記コンピュータ式膜厚プロセッサのメモリに格納され、各較正曲線が前記テクスチャを有する多結晶材料の回折平面のある特定の集合に対応する請求項１８に記載の厚さマッピングシステム。
【請求項２７】
前記複数の較正曲線が、前記複数の較正曲線から決定される膜厚のすべての値を平均化することによって、未知の厚さのテクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚を決定するためにすべて用いられる請求項２６に記載の厚さマッピングシステム。
【請求項２８】
１つの基板上に蒸着される複数のテクスチャ加工された多結晶薄膜の厚さを決定するために用いられる請求項１８に記載の厚さマッピングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は一般に、薄膜厚さ強度の分野に関し、さらに詳細には、テクスチャ加工された多結晶薄膜またはコーティングの厚さを測定するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
結晶材料のメッキ、膜およびコーティングの厳密な厚さ制御が多くの工業において必要となっている。多くの電子装置の性能は、膜厚にきわめて左右される。特定の用途では塗布される膜厚が許容限界内にあることを保証することによって、著しい製作コストの削減および品質の向上および信頼性を実現することができる。
【０００３】
Ｘ線回折（ＸＲＤ）技術は、非破壊的、非接触および定量的な方法における薄膜の厚さの測定を可能にする。
【０００４】
従来のＸＲＤに基づく膜厚測定は、積算される回折強度の運動式によれば、入射Ｘ線の積算強度を膜自体または膜および基板から回折されるＸ線の積算強度と比較することによって、回折強度の減衰を解析する。
【０００５】
Ｊ．チャウドゥーリ（Ｊ．Ｃｈａｕｄｈｕｒｉ）およびＦ．ハシミ（Ｆ．Ｈａｓｈｉｍｉ）、「Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｌａｙｅｒ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍｓ  ｂｙ  ａｎｄ  ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７６（７）、（１９９４）、４４５４〜４４５６頁）は、各膜および基板のロッキング曲線で反射される積算強度に基づいて、単結晶基板上に蒸着される複数のヘテロエピタキシャル膜の厚さを決定するための技術を提案した。
【０００６】
チャウドゥーリ（Ｃｈａｕｄｈｕｒｉ）は、Ｃ．Ｇ．ダーウィン（Ｃ．Ｇ．Ｄａｒｗｉｎ）著、Ｐｈｉｌ．Ｍａｇ．第２７号、３１５頁および６５７頁（１９１４）および第４３号、８００頁（１９２２）によって確立されたモザイク結晶モデルによれば、回折されるＸ線の１次消光および２次消光を適用することによって、積算される回折強度の運動式を補正する。このようなモザイク結晶モデルのブロック厚さは推測的に仮定され、ブロック傾斜に関する定数が既知の厚さの単独膜を用いた較正によって決定される。
【０００７】
しかしながら、チャウドゥーリ（Ｃｈａｕｄｈｕｒｉ）によって開示された技術は、単結晶に似たテクスチャによって特徴付けられるヘテロエピタキシャル膜に対してのみ適用し、結晶のテクスチャが大きく変化し、回折強度に異なる影響を及ぼすテクスチャを有する多結晶膜または膜の積層の厚さを決定する場合には適していない。
【０００８】
ルート（Ｒｕｕｄ）（Ｃ．Ｏ．ルート（Ｃ．Ｏ．Ｒｕｕｄ）Ｍ．Ｅ．ジェイコブス（Ｍ．Ｅ．Ｊａｃｏｂｓ）、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｉｎ−ｐｒｏｃｅｓｓ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｐｏｌｙｃｒｙａｓｔａｌｌｉｎｅ  ｆｉｌｍｓ  ａｎｄ  ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｂｙ  ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ」、米国特許第５，４１４，７４７号明細書、１９９５年５月９日）は、複数の回折ピークを同時に記録するために複数の位置感知検出器を用いることを提案した。具体的に言えば、ルート（Ｒｕｕｄ）は、おそらく吸収の式に基づいて、コーティングの厚さを計算するために、基板から１つ以上の回折ピークの回折強度を用いる。しかし、ルート（Ｒｕｕｄ）は、回折ピーク強度の測定から結晶のテクスチャの影響の除去について示唆または教示していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、回折強度測定を補正して、そこから結晶のテクスチャの影響を除去するために、テクスチャ加工された多結晶薄膜の厚さを決定する方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、テクスチャ加工された多結晶薄膜の厚さを決定するために、回折データを高速かつ自動的に収集して処理する膜厚マッピングシステムを提供することにある。
【００１１】
他の目的および利点は、次の明細書および添付された特許請求の範囲から十分に明白となるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明の概要
本発明の一態様は、未知の厚さのテクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚を決定するための方法であって、
（ａ）テクスチャ加工された多結晶材料を含み、既知の膜厚を有する複数の試料膜を供給するステップと、
（ｉ）放射線源からの放射線エネルギによって、かかる試料膜上の測定点を照射するステップと、
（ｉｉ）検出位置でかかる試料膜から回折される放射線エネルギを検出するステップであって、検出位置が単独のデータ捕捉フレーム内の複数の回折弧を捕捉するために、測定点の十分に近位にあるようにするステップと、
（ｉｉｉ）複数の不完全な極点図を含む回折像を生成するステップと、によって不完全な極点図を収集するステップとによる、
（ｂ）試料膜の複数の不完全な極点図を収集するステップと、
（ｃ）回折像上で収集される不完全な極点図に基づいて、かかる試料膜の回折平面の特定の集合に関して完全な極密度を計算するステップと、
（ｄ）回折像から回折平面の特定の集合に関して回折強度の値を得るステップと、
（ｅ）ステップ（ｃ）において計算される極密度を用いることによって、回折強度の値を補正して、そこから結晶のテクスチャの影響を除去するステップと、
（ｆ）かかる試料膜の回折平面の特定の集合に関して補正および積算される回折強度を形成するために、特定の結晶配向に関する回折強度の補正値を積算するステップと、
（ｇ）すべての試料膜に関するデータ収集中、機器の設定を固定すると同時に、各試料膜に関してステップ（ｂ）〜（ｆ）を繰り返して、各試料膜に関する回折平面の特定の集合の補正および積算される回折強度を得るステップと、
（ｈ）較正曲線を構成し、かかる試料膜のそれぞれの既知の膜厚と試料膜に関して得られたステップ（ｇ）において補正および積算される回折強度との相関をとるステップと、
（ｉ）未知の厚さのテクスチャ加工された多結晶薄膜の回折平面の特定の集合に関する補正および積算される回折強度を得るステップと、
（ｊ）かかるテクスチャ加工された多結晶薄膜に関して得られる補正および積算される回折強度に基づいて、較正曲線上にテクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚をマッピングするステップと、を含む方法に関する。
【００１３】
「薄膜」なる語は、本願明細書で用いられるとき、約０．１ｎｍ〜約２０００ｎｍの範囲内の厚さを有する膜を表す。
【００１４】
本発明の別の態様は、テクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚を決定するための厚さマッピングシステムであって、
略平面基板上に蒸着されるテクスチャ加工された多結晶薄膜を含む試料であって、関連する試料平面を画定する上記の試料と、
試料上の測定点に放射線エネルギを向けるための放射線源と、
測定点における試料から回折される放射線エネルギを記録する２次元領域検出器と、ここで放射線源および２次元領域検出器が互いに一定の空間関係にあり、領域検出器の単独のデータ捕捉フレーム内の複数の回折弧を捕捉するために、測定点に十分に近い状態にあり、
試料平面において試料を並進するための試料移動アセンブリと、
テクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚を決定するための回折データを収集し処理するために、構成および配置されるコンピュータ式膜厚プロセッサと、を含むシステムに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明の詳細な説明およびその好適な実施形態
本発明の共同発明者であるデヴィッド．Ｓ．クルツ（Ｄａｖｉｄ  Ｓ．Ｋｕｒｔｚ）に付与された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｔｅｘｔｕｒｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｉｎ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｗａｆｅｒｓ」と題する米国特許第６，３０１，３３０  Ｂ１号明細書は、すべての目的のためにその全体を参照によって本願明細書に援用される。
【００１６】
(膜の薄さのために)Ｘ線の著しい自己吸収がない完全に無作為の多結晶薄膜において、回折平面（ｈｋｌ）の特定の集合に関して記録される総回折強度
【数１】
2005536745.tif 000003
は、以下の式に基づいて、照射される体積Ｖおよびデータ収集時間Δｔに比例する。
【数２】
2005536745.tif 000004
【００１７】
照射される領域（すなわち試料面に投影される入射Ｘ線ビームの断面積）が一定であるとき、照射される体積Ｖは、膜厚ｄの関数であり、ｋ（ｄ）として表現されることができる。したがって、式（２）を以下のように書くことができる。
【数３】
2005536745.tif 000005
【００１８】
しかし、テクスチャ加工された多結晶薄膜から検出される回折強度は、微結晶を回折する好ましい配向のために、完全に無作為の多結晶薄膜の回折強度に比べて著しく異なる。試料座標系における極座標（Ψ，Φ）によって定義される方向における回折平面（ｈｋｌ）の特定の集合に関して測定されるとき、テクスチャ加工された多結晶薄膜
【数４】
2005536745.tif 000006
の回折強度と、完全に無作為の多結晶薄膜の回折強度
【数５】
2005536745.tif 000007
との間の関係は、以下の式によって表される。
【数６】
2005536745.tif 000008
式中、Ｐｈｋｌ（Ψ，Φ）は、試料座標系における極座標（Ψ，Φ）によって定義される方向における回折平面（ｈｋｌ）の特定の集合の極密度であり、体積比として表される。
【数７】
2005536745.tif 000009
式中、Ｖは総照射体積であり、ｄＶは極座標（Ψ，Φ）によって定義される方向から立体角要素ｄΩ内の結晶配向（ｈｋｌ）を有する結晶の体積である。
【００１９】
多結晶膜が完全に無作為であるとき、その極密度は
【数８】
2005536745.tif 000010
配向に関係なく１に等しい。多結晶膜がテクスチャ加工されているとき、米国特許第６，３０１，３３０  Ｂ１号明細書によって開示されているように、テクスチャの定量的／数学的測定である配向分布関数（ＯＤＦ）からその極密度Ｐｈｋｌ（Ψ，Φ）を計算することができる。
【００２０】
具体的に言えば、米国特許第６，３０１，３３０  Ｂ１号明細書は、領域Ｘ線検出器、独特の集合の試料の移動、Ｘ線ビーム源、領域Ｘ線検出器および試料測定点の間の特定の一定の空間的幾何関係、１つのデータ捕捉フレーム内で複数の不完全な極点図を捕捉し、極点図の反転によってかかる不完全な極点図からＯＤＦを計算するための独特かつ画期的なテクスチャ解析プロトコルを用いる方法を開示している。
【００２１】
回折されたＸ線ビームを検出するために従来用いられる点走査型検出器とは対照的に、領域Ｘ線検出器の使用は、２θ方向およびΨ方向において比較的広い範囲でＸ線回折を捕捉することによってデータ収集時間を著しく短縮する。したがって、単独の検出器フレームにおいて複数の回折弧（すなわち、デバイリングの区分）を捕捉することができることから、データ収集時間を短縮し、精度を向上させる。
【００２２】
Ｘ線ビーム源および領域Ｘ線検出器はまた、（試料の平面によって画定される試料平面内にのみ）用いられる特定の集合の試料の移動と最適に組合せられる慎重に選択された一定の空間関係（したがって、２θおよびΨの一定の範囲）に配置され、従来のＸ線回折システムにおいて用いられるオイラークレードルおよびθ−２θ回転ステージを排除することができる。
【００２３】
米国特許第６，３０１，３３０  Ｂ１号明細書はまた、細かいメッシュのΦおよびΨの角度および不完全な極点図からのＯＤＦ値およびテクスチャ成分の体積比の決定を可能にする検出器領域の中で捕捉されるすべての回折弧から回折情報を同時に解析するテクスチャ解析プロトコルを提供する。
【００２４】
直接的な極点図反転または級数展開法によって、ＯＤＦの２次元投影（すなわち、極点図）から多結晶集合体における微結晶の結晶配向の３次元分布（すなわち、ＯＤＦ）を計算することができる。級数展開法｛Ｈ．Ｊ．ブンゲ（Ｈ．Ｊ．Ｂｕｎｇｅ）著、「Ｔｅｘｔｕｒｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｉｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ」（バターワース  ロンドン（Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈｓ、Ｌｏｎｄｏｎ）、１９８２）、Ｒ．Ｊ．ロイ（Ｒ．Ｊ．Ｒｏｅ）著、「Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  （ＩＩＩ）  Ｇｅｎｅｒａｌ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｔｏ  ｐｏｌｅ  ｆｉｇｕｒｅ  ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ」、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３６（１９６５）、２０２４〜２０３１｝｝およびガウス型モデル関数を用いた級数展開法（Ｋ．リュッケ（Ｋ．Ｌｕｃｋｅ）、Ｊ．ポスピーヒ（Ｊ．Ｐｏｓｐｉｅｃｈ）、Ｊ．ユラ（Ｊ．Ｊｕｒａ）、Ｚ．Ｍｅｔａｌｌｋｕｎｄｅ  ７７（１９８６）、３１２）は、固有の打切り誤差を有し、鮮明なテクスチャを解析する場合には適していない（Ｗ．トラスズコウスキ（Ｗ．Ｔｒｕｓｚｋｏｗｓｋｉ）、Ｊ．ポスピーヒ（Ｊ．Ｐｏｓｐｉｅｃｈ）、Ｔ．ポーリック（Ｔ．Ｐａｗｌｉｋ）著、「Ｒｏｌｌｉｎｇ  Ｔｅｘｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｓｉｌｖｅｒ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ  Ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｄｅｓｃｒｅｔｅ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ」、ＩＣＯＴＯＭ  ８、Ｊ．Ｓ．カレンド（Ｊ．Ｓ．Ｋａｌｌｅｎｄ）  ＆  Ｇ．ゴートステイン（Ｇ．Ｇｏｔｔｓｔｅｉｎ）編、ＴＭＳ、５３１〜５３６頁、１９８８）。ベクトル法（Ｄ．ルー（Ｄ．Ｒｕｅｒ）およびＲ．バロ（Ｒ．Ｂａｒｒｏ）、Ａｄｖ．Ｘ−ｒａｙ  Ａｎａｌ．２０（１９７７）、１８７）、インホフ法（Ｊ．インホフ（Ｊ．Ｉｍｈｏｆ）、Ｔｅｘｔｕｒｅｓ  ａｎｄ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ、４（１９８２）、１８９）、ウィリアムズ−インホフ−マチス−ヴィネル（ＷＩＭＶ）法（Ｓ．マチス（Ｓ．Ｍａｔｔｈｉｅｓ）、「Ｏｎ  ｔｈｅ  ｒｅｐｒｏｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｅｘｔｕｒｅ  ｓａｍｐｌｅｓ  ｆｒｏｍ  ｐｏｌｅ  ｆｉｇｕｒｅｓ（ｇｈｏｓｔ  ｐｈｅｎｏｍｅｎａ）」、Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔ．Ｓｏｌ．（ｂ）  ９２（１９７９）、Ｋ１３５〜Ｋ１３８）および任意の画定セル（ＡＤＣ）法（Ｋ．ポーリック（Ｋ．Ｐａｗｌｉｋ）、Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔ．Ｓｏｌ．（ｂ）  １２４（１９８６）、４７７）をはじめとする直接的な方法は、極点図における離散セルを３次元配向空間におけるセルに関連付ける線形方程式の集合の未決定が原因で起こる誤差を生じうる。鮮明なテクスチャの場合には、ＷＩＭＶ法およびＡＤＣ法は最もうまく作用する（Ｄ．ラーベ（Ｄ．Ｒａａｂｅ）およびＫ．リュッケ（Ｋ．Ｌｕｃｋｅ）著、「Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＡＤＣ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｉｒｅｃｔ  ＯＤＦ  Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｕｓｅ  ｏｆ  Ｇａｕｓｓ  Ｍｏｄｅｌｓ  ａｎｄ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ」、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｆｏｒｕｍ  １５７〜１６２（１９９４）４１３〜４１８）。
【００２５】
したがって、米国特許第６，３０１，３３０  Ｂ１号明細書のＯＤＦ計算プロトコルは、任意のステップ解像度（たとえば、１°、２°、３°、５°）を用いた直接的な方法を利用している。直接的な方法は、改良型ＷＩＭＶ法（Ｓ．マチス（Ｓ．Ｍａｔｔｈｉｅｓ）およびＧ．Ｗ．ヴィネル（Ｗ．Ｖｉｎｅｌ）著、「Ｏｎ  ｔｈｅ  ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｅｘｔｕｒｅｄ  ｓａｍｐｌｅｓ  ｆｒｏｍ  ｒｅｄｕｃｅｄ  ｐｏｌｅ  ｆｉｇｕｒｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ａ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌ  ｇｈｏｓｔ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ」、Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔ．Ｓｏｌ．（ｂ）  １１２（１９８２）、Ｋ１１１〜１２０）またはＡＤＣ法（Ｋ．ポーリック（Ｋ．Ｐａｗｌｉｋ）著、Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔ．Ｓｏｌ．（ｂ）  １２４（１９８６）、４７７）のいずれかである。
【００２６】
ＯＤＦに適切な投影演算子を適用することによって、極密度Ｐｈｋｌ（Ψ，Φ）は、所定の各（ｈｋｌ）配向および各（Ψ，Φ）方向に関して計算される。（Ｓ．マチス（Ｓ．Ｍａｔｔｈｉｅｓ）、Ｇ．Ｗ．ヴィネル（Ｗ．Ｖｉｎｅｌ）、Ｋ．ヘルミング（Ｋ．Ｈｅｌｍｉｎｇ）著、「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｔｅｘｔｕｒｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ」、（Ａｋａｄｅｍｉｅ−Ｖｅｒｌａｇ、Ｂｅｒｌｉｎ、１９８７））。
【００２７】
積算領域ｉの中の所定の（ｈｋｌ）配向に関する回折強度の値は、ΔΨおよびΔ２θ（通常は０．１°以下）の小さな増分で細かくメッシュに切られているように、図１に示されているように、領域Ｘ線検出器に捕捉された回折像から得られる。積算領域ｉの例は、図１におけるＣｕの（２００）平面から始まるデバイリング上の正方形によって示され。積算領域ｉの中で得られた回折強度は、
【数９】
2005536745.tif 000011
である。
【００２８】
領域ｉに対応するＰｈｋｌ（Ψ，Φ）ｉの離散値は、ＯＤＦから計算されるとき、回折強度から結晶のテクスチャの影響を除去するために式（３）に基づいて、回折強度の離散値
【数１０】
2005536745.tif 000012
を補正するために用いられる。したがって、テクスチャを有する試料上で収集された回折強度の離散値
【数１１】
2005536745.tif 000013
は、以下のように、等価な無作為回折強度
【数１２】
2005536745.tif 000014
に変換される。
【数１３】
2005536745.tif 000015
【００２９】
（ｈｋｌ）反射の等価な無作為回折強度
2005536745.tif 000016
の値を積算することによって、以下の式に基づいて、総無作為回折強度を得ることができる。
【数１４】
2005536745.tif 000017
【数１５】
2005536745.tif 000018
【数１６】
2005536745.tif 000019
式中、和は、実験極点図（ｈｋｌ）のすべての位置（Ψ，Φ）に関して実行される。
【００３０】
式（２）において定量的位相解析のために用いられる積算強度を得るための別の方法は、極点図空間におけるすべての配向にわたって記録される強度
【数１７】
2005536745.tif 000020
を平均化することに基づいている。補正係数ｃは、以下のように計算される。
【数１８】
2005536745.tif 000021
式中、ΨｍｉｎおよびΨｍａｘは測定された不完全な極点図の極限値であり、
【数１９】
2005536745.tif 000022
はＯＤＦから再計算された極密度である。補正された積算強度（無作為な試料に等しい）は、以下のように計算される。
【数２０】
2005536745.tif 000023
【００３１】
補正係数ｃは、不完全な実験極点図から欠けている強度を補償するために用いられる。
【００３２】
領域検出器が（たとえば透過モードにおいて）デバイコーン全体または特定の（ｈｋｌ）位相に関して９０°以上であるΨ範囲を覆う回折弧を捕捉するほど試料測定点に十分に近い場合には、極密度の計算を簡略化することができる。デバイコーン全体（３６０°）またはΦ領域の十分な範囲を覆うΦ角度で収集された９０°以上の回折弧に関する一連の回折像は完全な極点図の測定に等しく、以下のように、正規化の式（９）を用いることによって、ＯＤＦからかかる極密度を計算しなくても極密度Ｐｈｋｌ（Ψ，Φ）を直接計算することができる。
【数２１】
2005536745.tif 000024
【００３３】
さらに、テクスチャ加工された多結晶薄膜がファイバテクスチャを有する（すなわち、各微結晶または粒子が試料上の特定の方向、たとえば、試料面に垂直な方向に平行な同一の特定の結晶配向を有し、この軸の周囲に不規則に回転している）場合には、極密度は方位角極座標Φに無関係であり、Ｐｈｋｌ（Ψ）として表現することができる。ファイバの対称性は測定中に試料を回転し、無作為の総回折スペクトルを得るために、式（５）および（６）または（７）および（８）を用いることによって実験的に実現してもよい。
【００３４】
次に、較正曲線の構成のために、無作為の試料の回折強度に等価なものとしてのテクスチャ加工された多結晶薄膜の補正および積算された回折強度と、かかるテクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚との関係を用いることができる。特定の結晶配向の補正および積算される回折強度が未知の厚さのかかるテクスチャ加工された多結晶薄膜に関して決定されるとき、かかる較正曲線は未知の厚さのかかるテクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚を決定するために有用である。
【００３５】
較正処理中、Ｘ線入射、測定幾何構成およびＸ線光学素子などの実験条件がすべての較正サイクルに関して固定されることが好ましい。米国特許第６，３０１，３３０号明細書に記載される装置は、一定の測定幾何構成およびＸ線光学素子を提供する。したがって、Ｘ線回折データ収集中に、回折されるＸ線ビームは同一の照射体積で試料上の同一の測定位置から始まる。一定の測定条件下で所与の材料に関して行われるすべての測定が妥当である較正関数を反映する較正曲線を構成することによって、かかる一定の測定条件下で較正することができる。
【００３６】
したがって、テクスチャを有する多結晶材料を含む複数の試料膜が提供され、これらの試料膜の膜厚が既知（すなわち所定）である。本願明細書において上述した方法に基づいて、各膜の回折データは回折像上で捕捉され、回折像上に捕捉された極点図に基づいて計算される極密度を用いて特定の（ｈｋｌ）配向の離散的な回折強度が対応して補正され、薄膜ごとに関する特定の（ｈｋｌ）反射に関する等価な無作為の総回折強度に積算される。続いて、以下の式に基づいて、特定の（ｈｋｌ）配向の補正および積算される回折強度と試料膜のそれぞれの膜厚との相関をとる較正曲線を構成することができる。
【数２２】
2005536745.tif 000025
式中、ｔｎはテクスチャを有する多結晶材料を含むｎ番目の薄膜の厚さであり、
【数２３】
2005536745.tif 000026
は特定の（ｈｋｌ）反射に関する較正関係を表す関数であり、所定のテクスチャを有する多結晶材料を含むすべての薄膜に関して行われるすべての測定に対して妥当であり、
【数２４】
2005536745.tif 000027
はテクスチャを除去した（すなわち補正した）後の特定の（ｈｋｌ）配向に関して得られるｎ番目の薄膜の積算強度率である。
【００３７】
各薄膜に関して補正および積算される回折強度は、較正曲線を構成するために用いられる前に、領域検出器によって記録される総回折強度によって正規化されることが好ましい。したがって、データの各集合は首尾一貫しており、最初のＸ線ビームの強度の変動に無関係である。
【００３８】
図２は、α−Ｔａ膜の（１１０）配向の回折強度に関して構成される較正曲線を示している。積算強度における１％誤差は厚さの計算において２Åの不確かさと解釈される。
【００３９】
本願明細書に記載される方法を用いて、単独の膜試料の厚さまたは複数の膜層を含む膜積層における各膜層の厚さを決定することができる。本発明は、膜積層における複数の膜の回折データを単独の回折像の中で領域検出器によって同時に捕捉することができ、各膜の厚さを決定するために用いることができることから、多層膜積層に含まれる膜の厚さを決定する場合に特に適している。最上層膜の厚さが最初に決定され、続いて真下の膜から始まる回折円錐に適用される吸収補正に用いられる。かかる方法において、積層中の特定の膜に関する回折強度は、この特定の膜の上に蒸着される膜におけるＸ線の吸収のために補正される。
【００４０】
本願明細書において上述するように、領域検出器によって捕捉される単独の回折像は一般に、所与の材料に対する平面の複数の（ｈｋｌ）集合に関する複数の回折弧を含む。たとえば、図１の回折像は、Ｔａ膜に関する３つの（ｈｋｌ）反射、すなわち（１１０）Ｔａ反射、（２００）Ｔａ反射および（２１１）Ｔａ反射と、Ｃｕ膜に関する３つの（ｈｋｌ）反射、すなわち（１１１）Ｃｕ反射、２００）Ｃｕ反射および（２２０）Ｃｕ反射を含む。本発明の一実施形態において、本願明細書において上述した較正方法に基づいて、複数の較正曲線が所与の材料に関して構成され、各較正曲線は所定の材料の平面（ｈｋｌ）のある特定の結晶集合に対応する。たとえば、図３および図４は、（２００）Ｔａ反射および（２１１）Ｔａ反射の回折強度に関して構成された別の較正曲線を示している。続いて、複数のデータ集合を同時に使用することによってさらに高い信頼性および精度を提供するために、複数の較正曲線を用いて決定された厚さのすべての値を平均化することによって、未知の厚さの薄膜の厚さ測定のために所与の材料に関して構成されたすべての較正曲線を用いることができる。
【００４１】
較正曲線を２つの異なる方法で用いることができる。
（ａ）単独位相膜の場合には、式（１０）から直接、膜の厚さを決定するために較正曲線が用いられる。
（ｂ）多層膜積層の場合には、各膜層に関して計算される補正および積算される回折強度に基づいて、各膜層の厚さを決定するために較正曲線を用いることができる。本発明の２次元領域検出器は、１つの回折像の中に多層膜積層の各テクスチャ加工された多結晶薄膜に関する複数の不完全な極点図を同時に捕捉することができるため、１つの回折像を用いてすべての膜層の補正および積算される回折強度を決定することができ、較正曲線を用いることによってそれぞれの膜層のそれぞれの厚さと相関させることができる。
【００４２】
本発明において、必要に応じて吸収補正が回折データに適用されるが、膜の厚さが数１０Å〜数１００Åの範囲である大部分の場合には、吸収補正は重要でないため、不必要である。
【００４３】
本発明の別の態様は、厚さマッピングシステムであって、
略平面基板上に蒸着されるテクスチャ加工された多結晶薄膜を含む試料であって、関連する試料平面を画定する試料と、
試料上の測定点に放射線エネルギを向けるための放射線源と、
測定点における試料から回折される放射線エネルギを記録する２次元領域検出器と、ここで、放射線源および２次元領域検出器が互いに一定の空間関係にあり、領域検出器の単独のデータ捕捉フレーム内の複数の回折弧を捕捉するために、測定点に十分に近い状態にあり、
試料平面において試料を並進するための試料移動アセンブリと、
テクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚を決定するための回折データを収集し処理するために、構成および配置されるコンピュータ式膜厚プロセッサと、を含むシステムに関する。
【００４４】
本発明の厚さマッピングシステムは、試料上の測定点に放射線エネルギを向けるための単色放射線平行光線源および測定点から回折される放射線エネルギを記録するための２次元検出器を用い、放射線エネルギの平行光線源および２次元検出器が互いに一定の空間関係にあり、検出器の単独のデータ捕捉フレーム内で複数の回折弧を捕捉するために試料測定点に十分に近位にあることによって、必要なデータ収集時間を著しく短縮する。
【００４５】
回折されたＸ線ビームを検出するために従来用いられる点走査型検出器とは対照的に、領域Ｘ線検出器の使用は、逆格子空間の比較的広い範囲を捕捉することによってデータ収集時間を著しく短縮し、ディジタル化された電子ファイルとして記録する。したがって、単独の検出器フレーム内で複数の回折弧を捕捉することができることから、データ収集時間を短縮し、精度を向上させることができる。
【００４６】
本発明のＸ線ビーム源および領域Ｘ線検出器は、慎重に選択された一定の空間関係に配置され、この空間関係は、対応して２θ方向およびΨ方向における試料有効範囲の一定範囲を決定する。従来のＸ線回折システムは、粒子のサイズを解析するために十分に多数の回折スポットを得るために、２θ方向における検出器の移動およびΨ方向における試料の移動を必要とする。対照的に、本発明は、Ｘ線ビーム源と領域Ｘ線検出器との間の空間関係を固定することによって、２θ方向およびΨ方向における試料有効範囲を固定し、これらの２つの方向における検出器および試料の移動を削減する。
【００４７】
さらに、Ｘ線ビーム源と領域Ｘ線検出器との間のかかる一定の空間位置は、特定の集合の試料の移動（一般に、厚さ測定に必要な適切なテクスチャ情報を得るために、試料保持装置によって画定される試料平面内の平面移動）によって最適に組合せられ、本システムが解析に用いる材料の基本集合と最適に組合せられる。これにより、テクスチャ情報を得るために、Ψ方向において試料を回転するために用いられる従来のオイラークレードルと、試料を回転するために用いられるθ回転ステージと、検出器を回転するために用いられる２θ回転ステージと、を排除することができる。これらの移動ステージの排除により、システムを非常に簡略化し、そのコストを著しく低減する。
【００４８】
本発明に用いられる装置の例が、図５に示されている。本発明の装置は、平行化装置を備えたＸ線源および逆格子空間内の特定の有効範囲に関して最適な位置決めを備えた領域Ｘ線検出器を利用する。
【００４９】
装置は、３つの相互に作用する構成部品、すなわち、平行Ｘ線源構成部品、試料処理装置、領域検出器を具備することが好ましい。Ｘ線領域検出器６０は、剛性の基部に取り付けられる。Ｘ線源５０、モノクロメータ５１とＸ線コリメータ５５も、剛性の基部に取り付けられる。この特定の実施例において、試料処理装置は、ｙ−ステージ１０、ｘ−ステージ２０、ｚ−ステージ３０、φ−ステージ４０を有する試料移動装置からなる。任意のビデオ顕微鏡８０も示されている。本発明の例の用途は、直径が約３００ミリメートルまでの試料７０を処理するように本質的に設計されているが、装置はより大きな試料またはより小さな試料を処理するように容易に修正することができる。
【００５０】
本発明の好ましい態様は、それが特定の空間位置にＸ線源および検出器を固定することである。試料処理装置は、Ｘ線源、コリメータまたは検出器と空間的に干渉しないように取り付けられるが、試料面のすべての位置を網羅し、これらの位置のすべてにおいて平面内の回転も可能にするほど十分に試料の移動を行うことができる。実施例の構成において、試料移動ステージは、上部から底部まで以下の順に配置される。すなわち、つまり、φ回転、ｚ（垂直）移動、ｘ直線移動およびｙ直線移動である。これらの試料の移動は、ウェハ測定点７５に対して領域検出器がきわめて近いだけではなく、ほぼ完全な試料の移動も可能にするような方法で構成される。
【００５１】
一実施例において、試料移動作用手段は、試料の平面における平面移動の動きを生じる。試料は、対応する試料平面を画定する薄いウェハまたは他の平面構造の形であってもよい。解析のための試料の移動は、この試料平面における移動であり、資料は、データ収集のために試料平面から回転されることはない。さらに正確に言えば、すべての試料の移動は、試料移動アセンブリによって行われるように、「平面内」移動である。
【００５２】
さらに複雑な実施例において、試料は平面ではなく、試料移動作用手段は一定の平面における測定点を維持するために、非平面移動を行う。
【００５３】
半導体ウェハ解析に適用される本発明において、２θおよびΨの固定範囲は、検出器６０およびＸ線源５０を非常に特定の永久的な位置に設置することにより、特定の材料システムのグループに関して最適化される。各反射に関して好ましい範囲のΨで結晶の反射の所望の集合を捕捉することによって、新規でさらに効率的な解析を通じて測定プロセスから最大量のテクスチャ情報を抽出することができる。
【００５４】
ウィスコンシン州マジソンのブルーカーエーエックスエス（Ｂｒｕｋｅｒ  ＡＸＳ，（Ｍａｄｉｓｏｎ，ＷＩ）によって製作される「ハイスター（Ｈｉ−Ｓｔａｒ）（登録商標）」マルチワイヤガス比例計数管が現在、多結晶材料における回折データ収集に適した好ましい領域Ｘ線検出器である。この計数管は、直径１１．５センチメートルの大きな総円形検出領域と組合せて高感度を提供する。Ｘ線画像電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ、Ｘ線イメージプレートおよび他の２次元Ｘ線検出器（これらに限定されるわけではない）をはじめとする十分な角度範囲および空間解像度を有する任意の他の適切な２次元型領域検出器を用いることができる。かかる領域検出器は、広い領域、高感度および電子ディジタル形式へのデータの高速変換機構を有することが好ましい。
【００５５】
Ｘ線源は、標準的な単色密閉ビーム管、回転陽極、一体型密閉管−ポリキャピラリ光学素子システム、一体型密閉管−格子ミラーシステムまたは任意の他の適切なＸ線生成平行源であってもよい。
【００５６】
装置構成に関するさらなる情報は、２００１年１０月９日に付与された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｔｅｘｔｕｒｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｉｎ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｗａｆｅｒｓ」と題する米国特許第６，３０１，３３０号明細書に包含されており、その内容はすべての目的のための全体において本願明細書に参照によって援用されるものとする。
【００５７】
膜厚決定は、コンピュータ式膜厚プロセッサによって行われる。本願明細書において上述した方法によれば、コンピュータ式膜厚プロセッサは、テクスチャ加工された多結晶薄膜の膜厚を決定するための回折データを収集して処理するように動作および配置されるコンピュータ、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、集積回路を備えうる。このような膜厚プロセッサは、本願明細書において上述した厚さ決定方法をコンピュータによって実行するための膜厚決定プロトコルを備えることが好ましい。膜厚決定プロトコルは、汎用型プログラム可能ディジタルコンピュータで動作可能なソフトウェアなどの任意の適切な形で具体化されることができる。あるいは、プロトコルは、ファームウェアとして具体化されるマイクロエレクトロニクス計算モジュールの回路における配線または膜決定のためにインターネットのサイトで演算アプレットとして利用可能なオンラインであってもよい。
【００５８】
比較例
厚さ測定の精度を確認するために、に金属膜の厚さを測定するために一般に用いられる方法である４探針シート抵抗測定によって比較測定が行われた。測定は、スパッタリングされたα−Ｔａ膜を備えた２００ｍｍウェハ上の９点で行われた。結果は、厚さが約７０Åおよび２００Åの膜に関して、図６に示されている。
【００５９】
本発明は例証的実施形態および特徴を参照して本願明細書においてさまざまに開示されているが、上述の本願明細書において記載される実施形態および特徴が本発明を限定するためではなく、他の変形、修正および別の実施形態が当業者には容易に示唆されるであろうことは十分に理解されたい。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲における精神および範囲内に、かかる変形、修正および別の実施形態を包含するものと広義に見なされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】Ｔａ膜およびＣｕ膜の複数の（ｈｋｌ）反射に関する複数のデバイリングを含む２次元領域検出器によって捕捉されるようなＴａ／Ｃｕ膜積層の回折像を示している。
【図２】Ｔａ膜の膜厚と（１１０）位相の正規化、補正および積算された回折強度との相関をとるＴａの（１１０）結晶配向に関して構成される較正曲線を示している。
【図３】Ｔａ膜の膜厚と（２００）位相の正規化、補正および積算された回折強度との相関をとるＴａの（２００）結晶配向に関して構成される較正曲線を示している。
【図４】Ｔａ膜の膜厚と（２１１）位相の正規化、補正および積算された回折強度との相関をとるＴａの（２１１）結晶配向に関して構成される較正曲線を示している。
【図５】半導体ウェハの解析に適用される本発明の装置の本質的な構成要素およびそれらの空間構成の概略図を示している。
【図６ａ】２００ｍｍの単結晶ケイ素ウェハ上に蒸着されるＴａ膜における本発明のシート抵抗の比較測定およびＸＲＤ厚さ測定を示している。膜厚に変換したときのシート抵抗測定データを示している。
【図６ｂ】２００ｍｍの単結晶ケイ素ウェハ上に蒸着されるＴａ膜における本発明のシート抵抗の比較測定およびＸＲＤ厚さ測定を示している。生のシート抵抗データを示している。
【図５】
2005536745.tif 000028
【図１】
2005536745.tif 000029
【図２】
2005536745.tif 000030
【図３】
2005536745.tif 000031
【図４】
2005536745.tif 000032
【図６ａ】
2005536745.tif 000033
【図６ｂ】
2005536745.tif 000034
【国際調査報告】
2005536745.tif 000035