(57)【要約】      （修正有）【課題】非破壊的光学特性評価に関する方法の提供。【解決手段】方法１００は、一以上の幾何学的なパターンの幾何学的なパラメータを決定する１０１段階と、所定の圧力のチャンバー内に位置する前記回折構造の実験的な光学的反応１０５をスキャトロメトリック的に獲得する段階１０２であって前記チャンバー内の吸着可能なガス状の物質の存在によって、前記回折構造のパターンの開放気孔の少なくとも一つの部分内に前記吸着可能なガス状の物質の凝縮が引き起こされる段階１０２と、を備える。前記一以上の幾何学的なパターンの各々の領域の前記材料の光学的屈折率を調整することによって、前記回折構造の理論的な光学的反応１０７を決定する段階１０６と、を備え、記吸着可能なガス状の物質が凝縮され、前記実験的な光学的反応１０５と前記理論的な反応１０７との差が所定の閾値以下になる。【選択図】図４
2011039044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折構造（１、２１、３１、４１）を形成する、規則的に反復される反復単位の光学特性評価のための方法（１００、２００）であって、
各反復単位は一以上の幾何学的なパターン（２、２２、３２、４２）を備え、
前記一以上の幾何学的なパターン（２、２２、３２、４２）のそれぞれは、少なくとも一部分が多孔性材料からなり、
−前記一以上の幾何学的なパターン（２、２２、３２、４２）の幾何学的なパラメータを決定する段階（１０１、２０１）と、
−所定の圧力のチャンバー（５）内に位置する前記回折構造（１、２１、３１、４１）の実験的な光学的反応（１０５、２０５）をスキャトロメトリックに獲得する段階（１０２、２０２）であって前記チャンバー（５）内の吸着可能なガス状の物質の存在によって、前記回折構造（１、２１、３１、４１）の前記一以上の幾何学的なパターンの開放気孔の少なくとも一つの部分内に前記吸着可能なガス状の物質の凝縮が引き起こされる段階（１０２、２０２）と、
−決定された前記幾何学的なパラメータに基づくと共に、前記一以上の幾何学的なパターン（２、２２、３２、４２）の各々の領域の材料の光学的屈折率を調整することによって、前記回折構造（１、２１、３１、４１）の理論的な光学的反応（１０７、２０７）を決定する段階（１０６、２０６）と、
を備え、
前記吸着可能なガス状の物質が凝縮され、前記実験的な光学的反応（１０５、２０５）と前記理論的な光学的反応（１０７、２０７）との差が所定の閾値以下になる方法（１００、２００）。
【請求項２】
前記回折構造（１、２１、３１、４１）の寸法がスキャトロメトリックな測定のために用いられる前記光学点のサイズより大きいことを特徴とする、請求項１に記載の方法（１００、２００）。
【請求項３】
前記回折構造（１、２１、３１、４１）が少なくとも１０個のパターン（２、２２、３２、４２）を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法１００、２００）。
【請求項４】
前記一以上の幾何学的なパターン（２、２２、３２、４２）の各々が２つの金属性の線が絶縁可能な誘電材料からなる線であることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法（１００、２００）。
【請求項５】
前記スキャトロメトリックに獲得する段階がエリプソメトリーにより実行されることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法（１００、２００）。
【請求項６】
前記一以上の幾何学的なパターンの前記幾何学的なパラメータを決定する段階が、
真空中の前記チャンバーに位置する前記回折構造の前記実験的な光学的反応のスキャトロメトリックな獲得のための工程と、
真空中の前記一以上の幾何学的なパターンの光学的屈折率から前記回折構造の前記理論的な光学的反応を決定するための工程と、を含み、
前記一以上の幾何学的なパターンの寸法を調整して前記実験的な反応と前記理論的な反応との差を所定の閾値以下にすることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法（１００、２００）。
【請求項７】
前記一以上の幾何学的なパターンの前記幾何学的なパラメータを決定するための段階が、走査型電子顕微鏡及び／又は３次元原子間力顕微鏡で測定する工程（１０１、２０１）を含むことを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法（１００、２００）。
【請求項８】
異なる所定の圧力でのスキャトロメトリックな獲得のための複数の段階（１０２）を含み、
前記複数の段階の各々後に、光学的屈折率を調整することによって、前記回折構造（１、４１）の前記理論的な光学的反応を決定する段階が行われることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法（１００）。
【請求項９】
前記光学的屈折率を決定するための段階を含み、前記光学的屈折率が前記スキャトロメトリックな獲得段階のために使用される波長の全ての範囲にわたって、圧力別に調整されることを特徴とする、請求項８に記載の方法（１００）。
【請求項１０】
前記異なる所定の圧力でのスキャトロメトリックな獲得のための複数の段階が、前記一以上の幾何学的なパターン（２、４２）の前記開放気孔内の前記吸着可能なガス状の物質の進行的な吸着に対応する圧力における増加的変化に従って、及び／又は前記一以上の幾何学的なパターン（２、４２）の前記開放気孔内の前記吸着可能なガス状の物質の進行的な脱離に対応する圧力における減少的変化に従って実行されることを特徴とする、請求項８又は９に記載の方法（１００）。
【請求項１１】
前記圧力が残留真空圧力から前記吸着可能なガス状の物質の飽和蒸気圧に変化し、及び／又は前記吸着可能なガス状の物質の飽和蒸気圧から残留真空圧力に変化することを特徴とする、請求項１０に記載の方法（１００）。
【請求項１２】
所定の圧力における調整された前記材料の前記光学的屈折率が、前記開放気孔内に凝縮された前記吸着可能なガス状の物質の量を決定することを特徴とする、請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法（１００）。
【請求項１３】
有効媒質近似（ＥＭＡ）法で前記開放気孔内に凝縮された前記吸着可能なガス状の物質の容積比率を決定することによって、凝縮される前記吸着可能なガス状の物質の量の決定が行われることを特徴とする、請求項１２に記載の方法（１００）。
【請求項１４】
前記開放気孔のサイズ分布を決定するための段階を備えることを特徴とする、請求項１３に記載の方法（１００）。
【請求項１５】
少なくとも一部の前記一以上の幾何学的なパターンを形成する前記多孔性材料の見掛け気孔率の値が、前記光学的屈折率を前記吸着可能なガス状の物質の前記飽和蒸気圧に合わせることによって得られることを特徴とする、請求項１２〜１４の何れか一項に記載の方法（１００）。
【請求項１６】
前記一以上の幾何学的なパターン（４２）の各々が、第２層（４６）の表面上に位置する非多孔質材料からなる第１上部層を備え、
前記第２層は、該第２層が加圧の下で前記材料と接触しているときに前記吸着可能なガス状の物質を吸着することができない材料からなる少なくとも一部分（４７）と多孔性材料からなる側壁のうちの１つのような少なくとも一部分（４８）とを備え、
所定の圧力における前記実験的な光学的反応と前記理論的な光学的反応との差は、
−前記吸着可能なガス状の物質が凝縮された前記多孔性部分の領域の材料の光学的屈折率と、
−前記吸着可能なガス状の物質が凝縮された前記多孔性部分の領域のサイズを表す幾何学的なパラメータと、
を調整することによって、所定の閾値以下になり、
異なる所定の圧力でのスキャトロメトリックな獲得のための複数の段階を備え、
前記複数の段階の各々後に、前記光学的屈折率及び前記幾何学的なパラメータを調整することによって、前記回折構造の前記理論的な光学的反応を決定する段階が行われる、請求項１〜１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記吸着可能なガス状の物質が水のような極性の溶媒であることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記一以上の幾何学的なパターン（２２）の各々が、多孔性材料からなる第２層（２６）の表面に位置すると共に非多孔質材料からなる第１の上層（２５）を備え、
所定の圧力における前記実験的な光学的反応と前記理論的な光学的反応との差が、
−  前記吸着可能なガス状の物質が凝縮された前記第２層の領域の材料の光学的屈折率と、
−前記吸着可能なガス状の物質が凝縮された前記第２の多孔質層の領域のサイズを表している幾何学的なパラメータと、
を調整することによって、所定の閾値以下になり、
前記第２層の側壁から前記第２層内の前記吸着可能なガス状の物質の拡散時間別のスキャトロメトリックな獲得のための複数の段階を備え、
前記複数の段階の各々後に、前記光学的屈折率及び前記幾何学的なパラメータを調整することによって、前記回折構造の前記理論的な光学的反応を決定するための段階が行われることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法（２００）。
【請求項１９】
厚みに加えて非多孔質性層の物質が選択され、前記非多孔質性層が前記スキャトロメトリックな獲得段階のために用いられる波長を透過することを特徴とする、請求項１６〜１８の何れか一項に記載の方法（２００）。
【請求項２０】
特性評価される透過性材料からなる上層（３５）が多孔性材料からなる前記一以上の幾何学的なパターン（３２）の上部面に位置し、
所定の圧力における前記実験的な光学的反応と前記理論的な光学的反応との差が、
−前記吸着可能なガス状の物質が凝縮した前記多孔質パターンの領域の材料の光学的屈折率と、
前記多孔質パターンの領域のサイズを表している幾何学的なパラメータと、
を調整することによって、所定の閾値以下になり、
前記一以上の幾何学的なパターンの側壁から前記一以上の幾何学的なパターン内の前記吸着可能なガス状の物質の拡散時間別のスキャトロメトリックな獲得のための複数の段階を備え、
前記複数の段階の各々後に、前記光学的屈折率及び前記幾何学的なパラメータを調整することによって、前記回折構造の前記理論的な光学的反応を決定するための段階が行われることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記回折構造の前記理論的な光学的反応を決定するための段階が厳密結合波解析（ＲＣＷＡ）により実行されることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学特性評価のための方法に関する。本発明に係る方法は、特にマイクロエレクトロニクス集積回路において、使用する多孔性材料の特性評価に適している。
【背景技術】
【０００２】
マイクロエレクトロニクスの集積回路用の相互接続構造体（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）、例えばトランジスタは、通常、アルミニウム又は銅から典型的に作られる金属配線から作り出される。これらの金属線（ｍｅｔａｌｌｉｃ  ｌｉｎｅｓ）は、金属の高さのための垂直方向の方法と同様に、配線のための横方向の方法においても絶縁体として提供される誘電材料によって切り離される。課題は、上記の線の寸法が減少されたときに、金属的相互接続線の間に位置する誘電材料の電気特性における劣化を克服することである。実際、トランジスタの特性を改善することは、それらのサイズの縮小に繋がる。それは、これらの線の間の線及び間隔のサイズの減少をもたらす。残念なことに、これらの線を互いにより近くに移動させることによって、配線間に寄生静電容量（ｐａｒａｓｉｔｉｃ  ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｓ）が現れる。
【０００３】
周知の方法として、性能水準（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｌｅｖｅｌｓ）を維持するための手段の１つとしては、隣接する線間の容量的結合が低減されることを可能にするために、線間の誘電材料を、低誘電率材料により置き替えることを含む。誘電率を低下させる１つの解決法は、誘電材料に多孔質性を導入することである。しかしながら、主要な問題点は、マイクロエレクトロニクス回路への集積の際に、材料の多孔質特性を維持することに帰着する。
【０００４】
従って、これらの低誘電率材料の多孔質特性を制御できなければならない。
【０００５】
多孔性及び細孔（ｐｏｒｅｓ）のサイズに特徴付けることを可能にする第１の周知の解としては、質量の測定と組み合わせた吸着技術を使用することを含む。それにもかかわらず、これらの重量測定では、吸着プロセスの間の質量における重要な変化を観察するために、高密度な試料を必要とする。
【０００６】
薄層の中に置かれた材料のために、多孔性及び細孔のサイズへの特徴付けを可能とする他の周知の解としては、今回はエリプソメトリック測定に結合された吸着技術を使用することである。このような方法は、特に特許文献１に記載されている。それにもかかわらず、このような解は、若干のデメリットを示す。
【０００７】
ポロシメトリックなエリプソメトリーによって行われる測定が、薄い多孔性膜を測定するのに適しているので、実際に、多孔性材料をマイクロエレクトロニクスの回路に集積するとき、集積プロセスの間、すなわち、それらがもはや薄膜の形成ではなく、標準的なリソグラフィー及びエッチングプロセスから生じているパターンの形状の際に、前記材料の特性を測定する能力を含んで問題が発生する。従って、このような解決案は、多孔性材料がその最終的な使用に近い状態、すなわちそれがリソグラフィー及びエッチングプロセスから生じている多孔質パターンの形状であるときに、特性評価されることができない。このパターンの特性評価は、多孔質性材料の特性が、リソグラフィー及びエッチングプロセスの間に発展できるときに限っては、重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第００／１２９９９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この背景において、本発明の目的は、非破壊的な光学特性評価に関する方法を提供することであり、特に、後者がマイクロエレクトロニクス回路に組み込まれるときに、多孔性材料の特性が得られることを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このために、本発明は、回折構造を形成する、規則的に反復される反復単位の光学特性評価のための方法であって、各反復単位は一以上の幾何学的なパターンを備え、前記一以上の幾何学的なパターンのそれぞれは、少なくとも一部分が多孔性材料で作られており、−前記一以上の幾何学的なパターンの幾何学的なパラメータを決定する段階と、
−所定の圧力のチャンバー内に位置する前記回折構造の実験的な光学的反応（ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）をスキャトロメトリック的に獲得する段階であって前記チャンバー内の吸着可能なガス状の物質の存在によって、前記回折構造のパターンの開放気孔の少なくとも一つの部分内に前記吸着可能なガス状の物質の凝縮が引き起こされる段階と、
−決定された前記幾何学的なパラメータに基づくと共に、前記一以上の幾何学的なパターンの各々の領域の前記材料の光学的屈折率を調整することによって、前記回折構造の理論的な光学的反応（ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を決定する段階と、を備え、
前記吸着可能なガス状の物質が凝縮され、前記実験的な光学的反応と前記理論的な反応との差が所定の閾値以下になる方法に関する。
【００１１】
「多孔性材料」という用語は、後者が圧力下で材料との接触が維持されるときに、用いられる吸着可能なガス状の物質を吸着できる材料をいう。
【００１２】
「多孔性材料の光学的屈折率」という用語は、凝縮された吸着可能なガス状の物質を有するこの多孔性材料の複素実効屈折率（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ）をいう。複素実効屈折率の実数部は屈折率に対応し、複素実効屈折率の虚数部は消滅係数（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）に対応する。凝縮された吸着可能なガス状の物質を有する材料の屈折率は、異なる波長が同一速度で材料を横切らないことと、デカルト法則に従って１ジオプタを横切るときに、光線の方向における変化を誘発することと、を意味する。
【００１３】
「光学的反応」という用語は、特徴評価される回折構造のいかなるタイプの光学的反応をいう。「測定テクニック」は、エリプソメトリー（スペクトロスコピック又はゴニオメトリック）又は反射率測定（スペクトロスコピック又はゴニオメトリック）である。
【００１４】
吸着可能なガス状の物質は、好ましくは凝縮された吸着可能なガス状の物質と多孔性材料との間の相互作用が可能である限り小さくなるように選択される。更に、吸着可能なガス状の物質は、好ましくは２１°Ｃの室温で加圧かけられたチャンバーに導入され、２５°Ｃと１００°Ｃとの間の凝縮温度を有し、１０Ｔｏｒｒと１００Ｔｏｒｒとの間の平衡圧力（ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を有する。以前の例において、測定は、室温でなされると看做され得る。蒸気状の若干の有機溶剤が、吸着可能なガスの物質として用いられることが可能である。
【００１５】
「開放された細孔（ｏｐｅｎ  ｐｏｒｅｓ）」という用語は、材料の表面に繋がっている細孔をいう。（すなわち、開放された細孔内に吸着可能なガス状の物質が材料の表面から凝縮され得る）。
【００１６】
本発明で、スキャトロメトリーは、回折パターンが得られるスペクトル範囲（典型的には多孔性のＳｉＯＣＨのような誘電材料を含み、使用可能なスペクトル範囲はＵＶ及び可視範囲を含む）にわたって、有利に用いられる。スキャトロメトリーは、所定の圧力で且つ用いられるスペクトル範囲の各波長に対して、多孔性材料の屈折率が決定されることを可能とする。スキャトロメトリックな特性評価技術は、極性が与えられた電磁波を用いた回折構造上の測定である。多孔性材料の屈折率の変化は、チャンバー内の異なる圧力での幾つかの測定をによって、チャンバーの圧力別に、このようにモニタされることができる。周知の方法では、古典的なスキャトロメトリープロセスにおいて、パターンの寸法だけが、決定され（典型的に側壁の幅、高さ及びおそらく傾斜）、分析の間、材料屈折率が、固定される。一方、本発明によって、ポロシメトリックなスキャトロメトリー測定をするときには、材料（多孔性材料＋凝縮された吸着可能なガス状の物質）の有効屈折率（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ）は細孔内に吸着される実質の量によって変化し、材料の多孔性を特性評価するように実験的な条件によって調整されるのは、この屈折率である。換言すれば、スキャトロメトリックな分析は、パターンの寸法を調整することなく、各測定でのパターンの多孔質部分の屈折率を調整することによってポロシメトリー（ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙ）で疑問（ｔｈｅ  ｐｒｏｂｌｅｍａｔｉｃ）に適合される。吸着位相及び脱離位相の各段階での屈折率のモデリングは、結果として要求される。寸法が決定される従来のスキャトロメトリーとは違って、本発明に係る方法は、パターンの寸法（少なくとも一部において）を決定する従来の段階を統合し、その後、圧力の下で測定を伴う光学的屈折率の調整段階の際に、これらの寸法が固定される。寸法は、例えば、真空内での第１の測定により決定されることができ、又は、走査電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）又は３次元原子間力顕微鏡（ＡＦＭ―３Ｄ）のような付加的な特性評価の使用によって決定され得る。理論的な符号定数を得るパターンのモデリングは、例えば、厳密な被結合波分析法（ＲＣＷＡ）によって、得られる。最後に、所定の波長の多孔性材料の屈折率が、有効媒質近似（ＥＭＡ）法によって、チャンバー内の吸着可能なガス状の物質の圧力に応じて、材料の細孔内に凝縮したされた吸着可能なガス状の物質の量を決定するために用いられることができる。
【００１７】
薄膜に対して実行されるポロシメトリックなエリプソメトリー（ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｉｃ  ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）とは違って、本発明に係る方法は、マイクロエレクトロニクスの回路の範囲内でそれらの使用の近い多孔質パターンの特性を決定できる光学手段による非破壊的な測定のための方法に関するこれらの特性は、例えば、多孔性材料の多孔性、細孔のサイズ配布、拡散動力学、透過性及び湿潤性である。
【００１８】
本発明に係る方法は、以下記載されていている特徴の一つ又は幾つかを含み、このとき、特徴の個々が基礎として考慮され、又は、技術的に可能な限な如何なる組合せに従っても考慮される。
−前記回折構造の寸法がスキャトロメトリックな測定のために用いられる前記光学点のサイズより大きい。
−前記回折構造が少なくとも１０個のパターンを含む。
−前記一以上の幾何学的なパターンの各々が２つの金属性の線が絶縁可能な誘電材料からなる線である。
−前記スキャトロメトリック的に獲得する段階がエリプソメトリーにより実行される。
−前記一以上の幾何学的なパターンの前記幾何学的なパラメータを決定する段階が、真空中の前記チャンバーに位置する前記回折構造の前記実験的な光学的反応のスキャトロメトリックな獲得（ｓｃａｔｔｅｒｏｍａｔｒｉｃ  ａｃｑｕｉｓｔｉｏｎ）のための工程と、真空中の前記一以上の幾何学的なパターンの光学的屈折率から前記回折構造の理論的な光学的反応を決定するための工程と、を含み、前記一以上の幾何学的なパターンの寸法を調整して前記実験的な反応と前記理論的な反応との差を所定の閾値以下にする。
−有利には、前記一以上の幾何学的なパターンの前記幾何学的なパラメータを決定するための段階が、走査型電子顕微鏡及び／又は３次元原子間力顕微鏡で測定する工程を含む。
この段階（工程）によって、パターンの実像が得られ、真空中においてスキャトロメトリーによって得られた幾何学的なパラメータが補完される（それは、入力パラメータとして、パターンの理論的な形状及び寸法を使用する）。パターンの実像が、製造しようとするパターンと異なることもある（典型的に、エッチング工程に関連する課題によって、側壁の形状が予想される形状と異なることがあり得る）。この場合、ＳＥＭ又はＡＦＭ―３Ｄ測定の使用は、特に有用である。
−本発明に係る方法は、異なる所定の圧力でのスキャトロメトリックな獲得のための複数の段階を含み、各獲得段階後に光学的屈折率を調整することによって、前記回折構造の前記理論的な光学的反応を決定する段階が行われる。
−本発明に係る方法は、前記光学的屈折率を決定するための段階を含み、前記光学的屈折率が前記スキャトロメトリックな獲得段階のために使用される波長の全ての範囲にわたって、圧力によって調整される。
−前記異なる所定の圧力でのスキャトロメトリックな獲得のための複数の段階が、前記一以上の幾何学的なパターンの前記開放気孔内の前記吸着可能なガス状の物質の進行的な吸着に対応する圧力における増加的変化に従って、及び／又は前記一以上の幾何学的なパターンの前記開放気孔内の前記吸着可能なガス状の物質の進行的な脱離に対応する圧力における減少的変化に従って実行される。
−前記圧力が残留真空圧力から前記吸着可能なガス状の物質の飽和蒸気圧に変化し、及び／又は前記吸着可能なガス状の物質の飽和蒸気圧から残留真空圧力に変化する。
−所定の圧力における調整された前記材料の前記光学的屈折率が、前記開放気孔内に凝縮された前記吸着可能なガス状の物質の量の決定に用いられる
−有効媒質近似（ＥＭＡ）法で前記開放気孔内に凝縮された前記吸着可能なガス状の物質の容積比率を決定することによって、凝縮される前記吸着可能なガス状の物質の量の決定が行われる。
−本発明に係る方法は、前記開放気孔のサイズ分布を決定するための段階を備える。
−前記一以上の幾何学的なパターンを形成する前記多孔性材料の少なくとも一部の見掛け気孔率（ｒａｔｅ  ｏｆ  ａｐｐａｒｅｎｔ  ｐｏｒｏｓｉｔｙ）の値が、前記光学的屈折率を前記吸着可能なガス状の物質の前記飽和蒸気圧に合わせることによって得られる。
−前記一以上の幾何学的なパターン（４２）の各々が、第２層（４６）の表面上に位置する非多孔質材料からなる第１上部層を備え、前記第２層は、該第２層が加圧の下で前記材料と接触しているときに前記吸着可能なガス状の物質を吸着することができない材料からなる少なくとも一部分（４７）と多孔性材料からなる側壁のうちの１つのような少なくとも一部分（４８）とを備え、所定の圧力における前記実験的な光学的反応と前記理論的な光学的反応との差は、前記吸着可能なガス状の物質が凝縮された前記多孔性部分の領域の材料の光学的屈折率と、前記吸着可能なガス状の物質が凝縮された前記多孔性部分の領域のサイズを表す幾何学的なパラメータと、を調整することによって、所定の閾値以下になり、異なる所定の圧力でのスキャトロメトリックな獲得のための複数の段階を備え、複数の段階後に、前記光学的屈折率及び前記幾何学的なパラメータを調整することによって、前記回折構造の前記理論的な光学的反応を決定する段階が行われる。
−前記吸着可能なガス状の物質が水のような極性の溶媒である。
−所定の圧力における前記実験的な反応と前記理論的な反応との差が、前記吸着可能なガス状の物質が凝縮された前記第２層の領域の材料の光学の屈折率と、前記吸着可能なガス状の物質が凝縮された前記第２の多孔質層の領域のサイズを表している幾何学的なパラメータと、を調整することによって、所定の閾値以下になり、前記第２層の側壁から前記第２層内の前記吸着可能なガス状の物質の拡散時間別のスキャトロメトリックな獲得のための複数の段階を備え、前記複数の段階の各々後に、前記光学的屈折率及び前記幾何学的なパラメータを調整することによって、前記回折構造の前記理論的な光学的反応を決定するための段階が行われる。
−厚みに加えて非多孔質性層の物質が選択され、前記非多孔質性層が前記スキャトロメトリックな獲得段階のために用いられる波長を透過する。
−特性評価される透過性材料（ｐｅｒｍｅａｂｌｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）からなる上層が多孔性材料からなる前記一以上の幾何学的なパターンの上部面に位置し、所定の圧力における前記実験的な光学的反応と前記理論的な光学的反応との差が、前記吸着可能なガス状の物質が凝縮した前記多孔質パターンの領域の材料の光学的屈折率と、前記多孔質パターンの領域のサイズを表している幾何学的なパラメータと、を調整することによって、所定の閾値以下になり、前記一以上の幾何学的なパターンの側壁から前記一以上の幾何学的なパターン内の前記吸着可能なガス状の物質の拡散時間別のスキャトロメトリックな獲得のための複数の段階を備え、前記複数の段階の各々後に、前記光学的屈折率及び前記幾何学的なパラメータを調整することによって、前記回折構造の前記理論的な光学的反応を決定するための段階が行われる。
−前記回折構造の前記理論的な光学的反応を決定するための段階が厳密結合波解析（ＲＣＷＡ）により実行される。
【００１９】
本発明の他の特性及び効果は、以下の説明において、明らかに観察されることができる。
【００２０】
以下の説明は、添付される図を参照して本発明の目的を示しているが、決して制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】模式的な方法で、本発明に係る方法で使うことができる光学測定の原則及び動作条件を例示する図である。
【図２ａ】パターン内の吸着可能なガス状の物質の吸着の異なる状態に対応する、図１において示されている特性評価すべき構造の拡大図である。
【図２ｂ】パターン内の吸着可能なガス状の物質の吸着の異なる状態に対応する、図１において示されている特性評価すべき構造の拡大図である。
【図２ｃ】パターン内の吸着可能なガス状の物質の吸着の異なる状態に対応する、図１において示されている特性評価すべき構造の拡大図である。
【図３】分光的エリプソメトリーの原則を例示する図である。
【図４】本発明に係る方法の第１実施形態を例示する図である。
【図５】所定の波長で相対的な圧力に従って、本発明に係る方法により測定される有効屈折率の吸着及び脱離の間の変化の例を表す図である。
【図６】所定の波長で相対的な圧力に従って、本発明に係る方法で測定される吸着可能なガス状の物質の容積比率の吸着及び脱離の間の変化の例を表す図である。
【図７】本発明に係る方法により分析される構造のパターン内における細孔のサイズ配布の例を表す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る特徴評価されるべき構造を例示する図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る特徴評価されるべき構造を例示する図である。
【図１０】本発明に係る方法の第２実施形態を例示する図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る特徴評価される構造を例示する図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る特徴評価される構造を例示する図である。
【図１３】本発明の第４実施態様に係る特徴評価されるべき構造を例示する図である。
【図１４】本発明の第４実施態様に係る特徴評価されるべき構造を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、模式的な方法で、発明に係る方法において用いられ得る光学測定の原理及び動作条件を例示する。回折格子を形成する構造１が示されており、それは光学的に特徴付けられなければならない。図２ａは、図１において示されている回折構造１の拡大図である。構造１は、周期的に配置された（すなわち、規則的に間隔周期Ｐで離間している）同一又は実質的に同一の複数のパターン２を備える。これらのパターン２は、多孔質パターンである。すなわち、パターン２の少なくとも一部分は、多孔性が誘導された誘電材料等の多孔性材料からなる。多孔質パターンという用語は、材料内に様々なサイズの複数の穴３（材料を表している位置）が組み込まれており、吸着可能なガス状の物質が吸収されることを可能にするパターンをいう。これらのパターン２は、好ましくは距離Ｐで互いに離れて位置する複数の平行な多孔質線であり、その多孔質性が特性を与える。（実質的に、高さｈ及び幅ｌを有する）各パターン２は、基板４の上に形成されており、回折構造１は少なくとも１０個の平行した多孔質線２を有する。構造１のパターン２の特徴的なサイズ（すなわち、線２の幅ｌ）は、２本の金属線を絶縁している誘電性のストリップの寸法（線２が金属線を絶縁するための多孔性誘電材料から作られるとき、典型的には金属線の幅）に、好ましくは等しい。このような回折構造１は、通常マイクロエレクトロニクスのマスクのサービス領域（スキャトロメトリックと呼ばれる領域であり、通常パターンの寸法を計量するための領域である）において、用いられ得る。換言すれば、この例では、ウェーハ上に専用の領域（サービス領域）を含み、その領域は、その後の切断作業の際、除去される。他の方法としては、誘電性の線の実際の構成を表しているテストサンプルを作製することがある。回折構造１の全体の寸法は、使用する光学点（ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｐｏｔ）のサイズより大きく（典型的には、直径が５０μｍ〜２００μｍである）、その結果、測定の領域が構造１内に含まれる。
【００２３】
パターン２のために使用する多孔性材料の多孔質性の全部又は一部は開放されていると分類され、すなわち、材料の表面に繋がっており、特性評価されるものは、この開放的領域である。構造１は、ポロシメトリックなエリプソメトリー装置（ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｉｃ  ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ  ｄｅｖｉｃｅ）６のチャンバー５に置かれる。
【００２４】
ポロシメトリックなエリプソメトリー装置６は、
−チャンバー５と、
−チャンバー５内の圧力を変更するものであって制御弁８を介してチャンバー５に接続しているポンプ７と、
−吸着可能なガス状の物質をチャンバー５に供給するためのものであって制御弁１０を介してチャンバー５に接続している手段９（典型的には、吸着可能なガス状の物質を含んでいる貯蔵部９）と、
−チャンバー５内の圧力を測定する圧力計１１と、
−測定を実行するために光信号が通過し得るウインドウ１２と、
−ウインドウ１２を通過した光信号が出力されるウインドウ１２’と、
を備える。
【００２５】
構造１は、図示されていない光源により放射された所要の波長の鏡面反射光（ｓｐｅｃｕｌａｒ  ｌｉｇｈｔ  ｗａｖｅ）１３によって、照らされる。反射光１４は、分析されるべき構造１の実験的な光学反応を形成する。測定は、入射波のための異なる波長を使用して行われるということが理解される。
【００２６】
装置６の構成においては、吸着可能なガス状の物質は、供給手段９及び制御弁１０を介してチャンバー５に注入されることができ、チャンバー５内の圧力は、ポンプ７及び制御弁８により変化され得る。
【００２７】
単に図解のために、吸着可能なガス状の物質は、トルエン、メタノール、水又はイソプロピルアルコールから得られることが可能である。
【００２８】
吸着可能なガス状の物質の吸着及び脱離のシーケンスは、このように構造１上で実行されることができる。一方、スキャトロメトリックな光学的取得（ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）は、チャンバー５内で吸着可能なガス状の物質の圧力によって、同一構造上で平行に実行される。
【００２９】
このように、回折構造１の実験的な光学反応のスキャトロメトリックな取得は、変化しているチャンバー５の圧力によって、繰り返し実行されることができる。
−吸着のために、圧力は、残留の真空（「残留の真空」という用語は、典型的には１０−２Ｔｏｒｒと１０−３Ｔｏｒｒとの間のチャンバー５内の圧力を示す）から実験のために使用する吸着可能なガス状の物質の飽和蒸気圧（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  ｖａｐｏｕｒ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）（典型的には、吸着可能なガス状の物質及び室温に依存して１０Ｔｏｒｒ〜１００Ｔｏｒｒ）まで変化する
【００３０】
吸着段階（又は脱離のための対称的な方法で）の間、多孔質構造体１の状態は、以下のように変化する。残留の負圧で、細孔は空である（図２ａ）。その後、チャンバー５の圧力が（吸着可能なガス状の物質の残留の真空気圧と飽和蒸気圧との間の中間圧力に）増加し、閾値に達する。閾値において、吸着可能なガス状の物質は、小さい細孔内で凝縮される（図２ｂは、この現象を例示しており、吸着可能なガス状の物質１５がパターン２の細孔を充填し始めていることが観察される）。最後に、圧力が更に増加し吸着可能なガス状の物質の飽和蒸気圧に達すると、より大きな細孔は、毛細管凝縮（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）によっても充填される（図２ｃは、この現象を例示する）。飽和蒸気圧以上では、圧力の増加は、もはや細孔の充填に影響を及ぼさず、飽和蒸気圧に至るときに、実験は終了する。
【００３１】
連続方法において、エリプソメトリーの基本的な原理は、分析されるべき表面からの反射により誘導される光の分極状態の変化を測定することである。図３は、一般の方法におけるその原理を例示する。波数ベクトルｋにより分析される面の平面に垂直な波の入射の方向を表している。入射電界Ｅｉは、入射面と直角をなす構成要素ＥｉＳと入射面に平行する構成要素Ｅｉｐとに分類され得る。同様の方法で、反射された電場Ｅｒも、入射面と直角をなす構成要素ＥｒＳと入射面に平行する構成要素Ｅｒｐとに分類され得る。
【００３２】
エリプソメトリー測定は、従って、大きさを測定することにある。
【数１】
2011039044.tif 000003
ここで、ｒｐ及びｒｓは、（それぞれ構成要素ｐ及びｓのために）入射波と反射波との大きさの比率である。
【数２】
2011039044.tif 000004
【００３３】
その値は、光線のターゲットとなるサンプルに依存するだけでなく、波長にも依存する。
【００３４】
分光的エリプソメトリー（ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ  ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）において、対象の特性評価は、周知の範囲にわたって波長を変化させることにより実行される。
【００３５】
スキャトロメトリー（ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ  ）は、例えば、光回折を有効に使用することにより周期的な試料（ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｓａｍｐｌｅ）に対してエリプソメトリー測定を行うことである。アプリオリ（ａ  ｐｒｉｏｒｉ）にサンプルが周期的であることを示す情報が利用できる場合、単純なエリプソメトリーを用いることにより、更に多くの情報を集められ得る。
【００３６】
一般の方法において、エリプソメトリー測定システム（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ）は、一対の信号を各波長に提供する。いくつかの対が、しばしば使われる。以下において、言及される、対（Φ，Δ）は、式（１）を参照して上で定められた大きさである。この特定のケースにおいて、以下に記載される実施形態によって、分光的エリプソメトリー装置は、波長に依存する２つの符号定数（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）であるｔａｎ（Φ）及びｃｏｓ（Δ）を提供する。
【００３７】
図４は、発明に従って方法１００の第１実施形態に関係する異なる段階を例示する。
【００３８】
本発明に係る方法１００の第１段階１０１は、図１において、表されている構造１のパターン２の寸法（典型的に、ｈ及びｌ又は側壁の傾斜の寸法）の少なくとも一つの一部を決定することである。この決定は、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、又は３次元原子間力顕微鏡（ＡＦＭ−３Ｄ）による測定で得ることができる。第１のスキャトロメトリックな取得は、残留真空（図２ａにおいて、表される構造１の状態）のチャンバー５に置かれる回折構造１の実験的な光学反応に対してなされることもできる。この第１の取得は、スキャトロメトリーの標準使用を構成する。すなわち、前にモデル化された構造１のプロファイルの幾何学的な大きさｈ及びｌは、パターンに吸着されるいかなるガス状の物質を有せず（段階１１１）且つ周知の初期の光学的屈折率を有する周知の材料から作られる構造から決定される。
【００３９】
吸着可能なガス状の物質の吸着及び脱離のためのシーケンスは、構造１に実行されるが、スキャトロメトリックな光学取得（ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）１０２は、チャンバー５内で吸着可能なガス状の物質の圧力ごとに、多孔質格子に平行に実行される。すなわち、チャンバー５内の吸着可能なガス状の物質の相対的な圧力Ｐｒｅｌ（ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｐｒｅｌ）に対して、２つの記号である波長依存性のｔａｎ（Φ）及びｃｏｓ（Δ）が得られる（異なる測定圧力に対応する複数の記号ｔａｎ（Φ）及びｃｏｓ（Δ）は、ｅＶで表される光子により輸送されるエネルギーＥによって、フレーム１０３及び１０４に表される。エネルギーＥは、式Ｅ＝ｈｃ／λによって、波長に直接依存する。ここでｈはプランク定数を表し、ｃは光速を表す。実験的な光学反応１０５は、このように各圧力における波長によって、得られる。チャンバー５内の吸着可能なガス状の物質の相対的な圧力Ｐｒｅｌは、Ｐ＝Ｐ／Ｐｓによって、得られる。ここで、Ｐはチャンバー５内の圧力であり、Ｐｓは吸着可能なガスの物質の飽和蒸気圧である。
【００４０】
一般の方法において、格子の光学的な記号が、含まれる材料の寸法又は光学的屈折率によって、変化することは公知である。古典的なスキャトロメトリックなプロセスにおいて、線の寸法（側壁の幅、高さ、傾斜）だけが決定され、材料屈折率は、分析の間は固定される。
【００４１】
しかしながら、本発明よれば、寸法は、ＳＥＭ又はＡＦＭ−３Ｄのような付加的な評価法（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｓ）を使用するか又は真空における初期測定を用いることで、第１段階１０１の間に固定して、算出される。ポロシメトリックなスキャトロメトリーを使用する測定１０２ごとに、有効な材料の屈折率（すなわち、多孔性材料形成パターン２及びパターン２の開いた細孔において、凝縮した吸着可能なガス状の物質を含むユニットの屈折率）は変化する。
【００４２】
本発明に係る方法は、また相対的な圧力Ｐｒｅｌごとに、シミュレーション方法１０６を用いた構造１の理論的な光学反応を決定するための段階１０７を構成する。理論的な記号を得るためのパターンのモデリングは、例えば、厳密な結合波分析法（ＲＣＷＡ）、又はフーリエ展開（ＭＭＦＥ）によるモデル法によって、得られる。モデル分解のこのような方法は、特に論文「“Ｄｅｖｅｌｏｐｐｅｍｅｎｔ  ｄｅ  ｌａ  ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｉｅ  ｄｙｎａｍｉｑｕｅ  ｐｏｕｒ  ｌｅ  ｓｕｉｖｉ  ｅｎ  ｔｅｍｐｓ  ｒｅｅｌ  ｄｅ  ｐｒｏｃｅｄｅｓ．  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ａ  ｌａ  ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｑｕｅ”  （Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ  ｆｏｒ  ｒｅａｌ  ｔｉｍｅ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｏｆ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ”  （Ｓｅｂａｓｔｉｅｎ  Ｓｏｕｌａｎ−Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｇｒｅｎｏｂｌｅ  Ｉ−Ｊｏｓｅｐｈ  Ｆｏｕｒｉｅｒ−  Ｖｉｖａ  ｖｏｃｅ  ｏｎ  ０８／１２／０８）．」に記載されている。
【００４３】
シミュレーション段階１０６の実施のために、各吸着段階及び各脱離段階の光学的屈折率のモデル（すなわち、チャンバーの吸着可能なガス状の物質の各相対的なＰｒｅｌに対して）もまた要求される。従って、分散の法則（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｌａｗ）が、光学的屈折率を表すのに用いられる。光学的屈折率のパラメータは、各段階で調整される。光学的屈折率の実数部及び虚数部の値における変化は、例えば、コーシーの法則によって、モデル化されることができ、それは、誘電材料に特に良く当てはまる。誘電材料は、多孔性によって特徴付けられる。これらは、以下の式における光学材料屈折率を表すことに存在する波長の機能である。
【数３】
2011039044.tif 000005
殆どの場合、以下の合計の最初の２つの項（ｆｉｒｓｔ  ｔｗｏ  ｔｅｒｍｓ）又は最初の３つの項（ｆｉｒｓｔ  ｔｈｒｅｅ  ｔｅｒｍｓ）、すなわちａ１及びａ２、又はａ１、ａ２及びａ３のみが使われる。
【００４４】
本発明に係る方法は、実験的な反応１０５と理論的な反応１０７との差を最小にするための段階１０８を備えている。実験的な反応１０５と理論的な反応１０７との差を所定の閾値以下にするために、この最小化は、光学的屈折率の実数部及び虚数部を調整する（段階１０９）ことによって、可能とされる。最小化方法１０８の１つの実施例は、ライブラリ・ベースの方法論である。この方法は、逆の課題が解決されることを可能にする（もし、直接的な課題が一組のパラメータからのスキャトロメトリックな記号の算出として定義されるならば、従って、逆の課題はスキャトロメトリックな符号定数測定からパラメータのセットを見つけることにある）。この方法は、スキャトロメトリックな符号定数のデーターベースを構築することを含む。各符号定数は、シミュレーションに起因する（従って、例えば、各符号定数はＲＣＷＡ法を使って計算される）。その方法は、このように、データーベース内の全ての符号定数と実験的に得られる符号定数とを比較することを意図する。これは、グローバルな最小化法である。ニューラル・ネットワーク又は進化の（又は遺伝子的な）アルゴリズムのようなグローバルな最適化方法の他の実施例が、引用されることができ、そして、本発明に係る方法において用いられ得る。局所的最適化技術である単純な方法又はレーベンバーグ・マルカート法（Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ―Ｍａｒｑｕａｒｔ  ｍｅｔｈｏｄ）も、用いられ得る。
【００４５】
最適化が最小化段階１０８で一旦実行されると、一組の係数ａ１、ａ２及びａ３は（コーシー法を使用するときに）相対的な圧力Ｐｒｅｌごとに得られ、意図される相対的な圧力で光学的屈折率の実数部及び虚数部の変化を表している。スキャトロメトリー測定のために使用するスペクトル範囲の各波長で、有効な光学的屈折率値ｎ（λ，  Ｐｒｅｌ）は、パターン２を構成している材料のために（この場合屈折率の実数部）（細孔において、凝縮される吸着可能なガス状の物質の特定の量によって、）、与えられた相対的な圧力Ｐｒｅｌに対して、このように得られる。
【００４６】
例えば、図５は、発明に係る方法で決定された、６３３ｎｍの波長で相対的な圧力に従って、有効屈折率ｎ（λ＝６３３ｎｍ、Ｐｒｅｌ）の中で、吸着（曲線１１２）及び脱離（曲線１１３）の間において、変化を表す。さらに、相対的な圧力が増加するときに、屈折率が増加する変化が観察され、相対的な圧力が０．２に等しい値に達する際には屈折率は小さな率で増加して、相対的な圧力が１に等しいとき（吸着可能なガス状の物質の飽和蒸気圧）に、パターンの開いた細孔の全ては満たされる。
【００４７】
本発明に係る方法は、細孔において、凝縮した吸着可能なガス状の物質の量を決定するための段階１１０を含むこともできる。これを達成するために、与えられた波長で凝縮された吸着可能なガス状の物質を有する多孔性材料の屈折率が、吸着可能なガス状の物質の量を決定するのに使われる。有効な中間の近似値（ＥＭＡ）の法則を使用しているチャンバー内の吸着可能なガス状の物質の圧力に従って、それは材料の細孔において、凝縮している。
【数４】
2011039044.tif 000006
【００４８】
ここで、Ｖｓ（Ｐｒｅｌ）は、細孔における凝縮した吸着可能なガス状の物質の容積比率であり、Ｐはチャンバー内の圧力であり、Ｐｓは吸着可能なガス状の物質の飽和蒸気圧であり、ｎ（Ｐｒｅｌ）は、相対的な圧力Ｐｒｅｌ及び与えられた波長（すなわち、与えられたｎ（λ，Ｐｒｅｌ）で格子を構成している材料の有効屈折率（多孔性＋凝集した吸着可能なガス状の物質）であり、ｎｖｉｄｅは、同じ与えられた波長で真空（おそらく、パターンの寸法を決定するための真空の第１測定の間に使われる）における格子を構成している材料の有効屈折率であり、ｎｓは、与えられた同じ波長における吸着可能なガス状の物質の屈折率である。
【００４９】
図６は、本発明に係る方法に従って決定された吸着可能なガス状の物質の容積比率の、相対的な圧力による、吸着（曲線１１４）及び脱離（１１５）の間における、変化の実施例を表す。この容積比率は、図５及び上述したＥＭＡ法において示される屈折率の変化を使用して決定される。
【００５０】
一旦吸着可能なガス状の物質のための飽和蒸気圧（Ｐｒｅｌ＝１）に達すると、全ての空いた細孔は、満たされる。従って、飽和蒸気圧Ｖｓ（Ｐｒｅｌ＝１）において、凝縮された吸着可能なガス状の物質の容積比率の値は、パターンをつくっている材料の多孔性の比率（すなわち、材料の中の細孔のパーセンテージ）に対応する、図６の例では、この特定のケースにおいける多孔性の比率は、２８％に等しい。
【００５１】
細孔のサイズ配布は、ケルビンの法則（Ｋｅｌｖｉｎ’ｓ  ｌａｗ）を使用して算出することもでき、それは、相対的な圧力に従って円筒状細孔の半径を与える。
【数５】
2011039044.tif 000007
ここで、ｒ＝ｒｋ＋ｔは、細孔の半径を表し、ｔは細孔の壁に吸着される単分子層の厚みを表し、ＶＬは吸着可能なガス状の物質のモル体積を表し、γは吸着可能なガス状の物質の表層応力を表し、Ｒは純粋な気体定数を表し、Ｔは温度を表し、θは多孔性材料上の吸着可能なガス状の物質の接触角度（いくつかの吸着可能なガス状の物質に対してはゼロ）を表す。
【００５２】
吸着可能なガス状の物質は、毛細管現象によって、細孔において、凝縮する。ケルビンの法則は、吸着可能なガス状の物質がどんな圧力で所定の半径の細孔において、凝縮するかについて予測する。換言すれば、吸着可能なガス状の物質が、与えられた圧力において、決定された半径を有する細孔の毛細管現象によって、凝縮できるだけである。これもまた、なぜ、小さな半径を有する細孔がなぜ低圧力で充填されるのか、またより大きな半径を有する細孔がより高い圧力で充填されるのかについて説明する。従って、ケルビンの法則及び有効中間近似（ＥＭＡ）の法則により、同じ半径（与えられたの圧力に対応）を有する細孔において、凝縮される吸着可能なガス状の物質の量が決定され得る。このようにして、細孔のサイズ配布が、得られ得る。図７は、本発明に係る方法により分析された構造の細孔の半径配布（ｎｍで表示）の例を表す。この配布は、実質的にガウス形状を有し、１．５ｎｍにほぼ等しい半径に集中している。
【００５３】
図８及び図９は、この例で使われる多孔性材料によって、吸着可能なガス状の物質の拡散速度を計測するために、本発明に係る方法の第２実施形態に従って特性評価された構造２１を例示する。
【００５４】
第１実施形態と同一の方法で、構造２１は、図示されていない光源により放射された、所与の波長を有する鏡面光波２３により照明される。反射光２４は、分析される構造２１の実験的な光学反応を形成する。測定は入射波のための異なる波長を使用してなされることができるものと理解される。
【００５５】
図１において示されている装置６の構成によって、吸着可能なガス状の物質は、供給手段９及び制御弁１０を介して、チャンバー５に注入されることができ，そして、チャンバー５内の圧力は、ポンプ７及び制御弁８によって、変化できる。
【００５６】
構造２１には、周期的に配置された複数の同一又は実質的に同一のパターン２２が設けられている。これらのパターン２２は、好ましくは、間隔を置いて離間し、基板２９の上に形成される平行な線である。
【００５７】
各パターン２２には、研究された多孔質層２６の表面に配置される無細孔上層２５が設けられている。上層２５の厚みは、好ましくは、層の下の多孔性材料が徹底的に調べられることができるように、スキャトロメトリー測定のための波長を透過するように作られている（例えば硬い金属性マスク層を有するスタックの場合には、金属の厚みは、十分に薄くなければならない。ＴｉＮの場合には、典型的に２５ナノメートル未満である）。
【００５８】
光学測定の間、吸着段階では、吸着可能なガス状の物質は、多孔質層２６の側壁上に開いた細孔において、凝縮する。パターン２２が十分に大きい場合、凝縮は、最初はパターンの側壁にたけで発生するが、その後、吸着可能なガス状の物質は、側壁からパターン２２の中央まで広がり、その速度は多孔性材料の特性に従って変化する。
【００５９】
本発明に係る方法を実施するために用いられることが可能であるスキャトロメトリックなモデル（ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｏｄｅｌ）の一例が、図９において示されている。パターン２２は、いくつかの異なる屈折率領域によって、モデル化される。すなわち、空の多孔性材料から作られる中心部２７の屈折率はｎ１であり、多孔性材料が吸着可能なガス状の物質で充填されたことを表している側壁２８上の屈折率はｎ２であり、無細孔層２５の表面の屈折率はｎ３であり、基板２９の屈折率はｎ４である。このように、吸着可能なガス状の物質が拡散されるとき、吸着可能なガス状の物質で充填される領域の厚みｅ２（側壁２８の厚さ）は、中心部２７の厚みｅ１に向かって次第に増加し、その結果、中心部２７の厚みｅ１は減少する。表面層及び多孔質層の高さは、それぞれｈ３及びｈ１である。
【００６０】
本発明に係る方法２００の第２実施形態の段階は、図８の構造に適用でき、図１０を参照して例示される。
【００６１】
本発明に係る方法２００の第１段階２０１では、パターン２２の寸法の少なくとも一部（典型的には全体の高さｈ、高さｈ１及びｈ３及び幅ｌ）を決定する。この決定は、例えば、走査電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）、又は３次元の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ−３Ｄ）によって、に測定されることで得られる。第１のスキャトロメトリックな取得は、残留の真空のチャンバー５の中に置かれる回折構造２１の実験的な光学反応を使用してなされることもできる。
【００６２】
その後、吸着可能なガス状の物質の吸着のためのシーケンスが、チャンバー５の吸着可能なガス状の物質の相対的な圧力Ｐｒｅｌで、構造２１上で実行される。相対的な圧力Ｐｒｅｌは、吸着可能なガス状の物質を拡散させることによって、パターン２２の全ての空の細孔がされることを可能とする程度に十分に高い。幾つかのスキャトロメトリックな光学取得２０２は、多孔質層２６中における吸着可能なガス状の物質の拡散を遅延なくモニタするように、多孔質格子上で実行される。本方法の第１実施形態と異なり、この例では、構造２１の光学符号定数の変化は、多孔性材料を通る吸着可能なガス状の物質の線における進行時間に従って、そして、チャンバー内での相対的な圧力に関連せず、モニタされる。
【００６３】
ポロシメトリックなスキャトロメトリー測定２０２ごとに、多孔質側壁２６の有効屈折率ｎ２は、細孔において、凝縮される吸着可能なガス状の物質の量、及び厚みｅ２の増加によって形成される幾何学的なパラメータに従って変化する。
【００６４】
測定の時間ごとに、本発明に係る方法２００は、シミュレーション方法２０６を用いた構造２１の理論的な光学反応を決定するための段階２０７を備える。理論的な符号定数を得るためのパターンのモデリングは、例えば、厳密な結合波分析法（ＲＣＷＡ）によって、得られることが可能である。
【００６５】
シミュレーション段階２０６を実施するために、各々の測定段階（すなわち測定の時間ごとの）における多孔質側壁２６の光学的屈折率ｎ２のモデリングも要求される。従って、パラメータが各段階で調整される光学的屈折率を表す拡散の法則（例えばコーシーの法）が使われる。
【００６６】
本発明に係る方法２００は、更に実験的な反応２０５と理論的な反応２０７の間の差を最小にするための段階２０８を備える。（例えば、ライブラリ・ベースの方法論を使用する例のために）この最小化は、厚みｅ２に加えて光学的屈折率ｎ２の実数部及び虚数部を調整する（段階２０９）ことによって、実験的な反応２０５と理論的な反応２０７との差を所定の閾値以下にする。第１実施形態に関連する方法と異なり、寸法が第１段階の間に完全に決定されて、この例では、幾何学的なパラメータは、空白の（このケースにおいて厚はｅ２）ままであり、そして（後に）調節される、ということに留意する必要がある。
【００６７】
本発明に係る方法２００については、厚みｅ２は、時間に従って推定され、多孔性材料の吸着可能なガス状の物質の拡散係数は、このように決定され得る。
【００６８】
図１１及び図１２は、本発明に係る方法の第３実施形態に従って特性評価される構造３１を例示する。構造３１は、材料を通る吸着可能なガス状の物質の透過性（透過性）を測定するのに用いられる。
【００６９】
第１実施形態と同一の方法で、構造３１は、示されていない光源によって、出射された所定の波長の鏡光波３３により照射され、反射光３４は、分析される構造３１の実験的な光学反応を形成する。測定は入射波に対して異なる波長を使用してなされることができるものと理解される。
【００７０】
図１において、示されているように、装置６の構成によって、供給手段９及び制御弁１０を介して、吸着可能なガス状の物質がチャンバー５に注入されることができる。チャンバー５内の圧力は、ポンプ７及び制御弁８によって、変化できる。
【００７１】
構造３１は、周期的に配置された同一又は実質的に同一の複数のパターン３２を備える。これらのパターン３２は、好ましくは離間して配置されており、基板３９の上に形成された並列ラインである。
【００７２】
研究される材料であると共に透過性膜（ｐｅｒｍｅａｂｌｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）を形成する材料から作られる層３５は、吸着可能なガスの物質を吸着できる多孔性材料を使用して製造されるパターン３２上に配置される。研究される層３５は、好ましくは、層３５の下のパターン３２の多孔性材料が厳密に検査されことができるようにスキャトロメトリックな測定のために用いられる波長を透過する。光学測定の間、吸着段階において、吸着可能なガス状の物質は、異なる比率で膜３５を通り、多孔質パターン３２の側壁上の開放気孔内に凝縮される。開放気孔は、吸着可能なガスの物質のための貯蔵所（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅｓ）として機能する。膜の特性（透過性が大きいか小さいか）によって、凝縮は、パターン３２の側壁３６のみで起きる。その後、吸着可能なガス状の物質は、変化する速度で側壁３６からパターンの中央３７まで広がる。
【００７３】
本発明に係る方法を実施するために用いられることが可能であるスキャトロメトリックなモデルの一例は、図１２において、示されている。パターン３２及び膜３５は、いくつかの異なる屈折率の領域によって、モデル化される。吸着可能なガス状の物質がない多孔性材料から作られるパターン３２の中央３７の屈折率がｎ１であり、吸着可能なガス状の物質で充填された多孔性材料を表しているパターン３２の側壁３６上の屈折率がｎ２であり、膜３５の屈折率がｎ３あり、基板３９の屈折率がｎ４である。膜３５及び多孔質層３２の高さは、それぞれｈ３及びｈ２である。このように、透過の間、吸着可能なガス状の物質で充填された領域３６の厚みｅ２は、次第に増加するが、中央領域３７の厚みｅ１及び高さｈ１は減少する。
【００７４】
第３実施形態に係る方法は、図１０に関して記載されている方法２００と類似している。相違点は、それが多孔性材料でなく多孔性材料の上部に位置する膜の透過性に特徴があることである。多孔性材料の上部は、吸着可能なガスの物質のための貯蔵領域（ｓｔｏｒａｇｅ  ａｒｅａ）として機能する。第３実施形態に係る方法によれば、厚みｅ２及び高さｈ１は、時間に応じて推定され、その結果、膜３５の吸着可能なガス状の物質に対する透過性が決定され得る。
【００７５】
図１３及び図１４は、本発明の第４実施形態に係る方法によって特性評価される構造４１である。構造４１は、この例において、マイクロエレクトロニクスの回路に集積されるときに（特にエッチング、剥離又は洗浄工程の間において）、多孔性材料に引き起こされる損傷を測定するために、用いられる。
【００７６】
第１実施形態と同一の方法で、構造４１は、図示されていない光源により出射された所定の波長の鏡反射性の光波４３によって、照射され、反射光４４は、分析される構造４１の実験的な光学的反応を形成する。測定は入射波の異なる波長を用いてなされることができることを理解されたい。
【００７７】
図１において、示されている装置６の構成によって、吸着可能なガス状の物質は、供給手段９及び制御弁１０を介してチャンバー５に注入されることができ、チャンバー５内の圧力は、ポンプ７及び制御弁８によって、変化できる。
【００７８】
構造４１には、周期的に配置された同一の又は実質的に同一の複数のパターン４２を備える。好ましくは、これらのパターン４２は、離間しており、基板４９の上に形成される並列ラインである。
【００７９】
各パターン４２は、研究される多孔質層４６の表面上に配置される非多孔質の上部層（ｎｏｎ−ｐｏｒｏｕｓ  ｕｐｐｅｒ  ｌａｙｅｒ）４５を備える。好ましくは、上部層４５の下のパターンの多孔性材料が厳密に検査されることができるように、非多孔質の上部層４５の厚みは、スキャトロメトリックな測定の用に用いられる波長が透過するように作られる。その後、多孔質層４６の多孔性材料は、その集積化のための工程（典型的にリソグラフィー、エッチング、剥離、洗浄工程等）を受けることになる。これらの段階の間、多孔性材料の変更された（損傷を受けた）層は、パターンの部分の上に形成されることができ、上述した段階の間、保護されていない（例えばパターン４２の側壁４８上に、他の材料によって、マスキングされていない）。損傷された材料の湿潤性特性（ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）は、このように初期の多孔性材料の湿潤性特性と異なる。
【００８０】
本発明に係る方法を実行するために用いられ得るスキャトロメトリックなモデルの一例が、図１４において、示されている。パターン４２は、いくつかの異なる屈折率領域によって、モデル化される。空の多孔性材料（ｅｍｐｔｙ  ｐｏｒｏｕｓ  ｍａｔｅｒｉａｌ）から作られる中央領域の屈折率がｎ１であり、損傷された多孔性材料を示すパターン４２の側壁４８の屈折率がｎ２であり、非多孔質層４５の表面の屈折率がｎ３であり、基板４９の屈折率がｎ４である。
【００８１】
光学測定の間、吸着段階において、水のような極性の溶媒の蒸気が、吸着可能なガス状の物質として使われる。吸着可能なガス状の物質は、パターン４２の損傷された側壁４８（親水性領域）だけに凝縮され、不変の（疎水性領域）のままである中心領域４７に凝縮されない。結果の精度を改善するために、パターン４２を形成している線の幅は、有効に減少されることができ、不変の領域４７と比べて材料の変更領域４８が大きさにおいて、顕著となる。
【００８２】
このように、吸着の間、損傷された領域４８のみが、極性の溶媒により充填され、幾何学的なパラメータｅ２（損傷された領域４８の厚み）は、損傷された面積のサイズを提供する。表面層４５及び多孔質層４６の高さはそれぞれ、ｈ３及びｈ１である。
【００８３】
本発明の第４実施形態に係る方法は、図４において、例示される第１実施形態に係る方法と非常に類似する。
【００８４】
このように、第４実施形態に係る方法の第１段階は、パターン３２の寸法の少なくとも一部（典型的に表面層４５及び多孔質層４６の高さｈ３及びｈ１に加えてパターンの幅ｈ及び幅ｌ）を決定することである。
【００８５】
極性溶媒の吸着（及び脱離）のためのシーケンスは、構造３１に実行されるが、スキャトロメトリックな光学的獲得は、チャンバー５内の極性溶媒の圧力ごとに対して、多孔質格子上に平行に実行される。実験的な光学的反応は、チャンバー５内の極性溶媒の相対的な圧力Ｐｒｅｌごとの波長に応じて得られる。
【００８６】
第４実施形態に係る方法は、更に相対的な圧力Ｐｒｅｌごとに、シミュレーション法を用いた構造３１の理論的な光学的反応を決定するための段階を備える。理論的な符号定数を得るためのパターンのモデリングは、例えば、厳密結合波解析（ＲＣＷＡ）によって、得られる。
【００８７】
シミュレーション段階を実施するために、各測定段階（すなわち、各相対的な圧力に対して）での側壁３６の光学的屈折率ｎ２のモデリングが要求される。従って、分散の法則（例えばコーシーの法）が、各段階でパラメータが調整される光学的屈折率を表すのに用いられる。
【００８８】
本発明の第４実施形態に係る方法は、付加的に、実験的な反応と理論的な反応との差を最小にするための段階を備える。この最小化は、実験的な反応と理論的な反応との差を所定の閾値以下にするために、厚みｅ２に加えて光学的屈折率ｎ２の実数部及び虚数部を調整することによって、得られる。寸法が第１段階の間に完全に決定された第１実施形態に係る方法とは違って、この例では、幾何学的なパラメータは、空白のままにされて（この場合、厚さはｅ２）、調節されることになることに注意されたい。このように、構造４１に対して行われる第４実施形態に係る方法は、損傷された多孔性材料の厚みｅ２がモデリングによって決定されることを可能にする。
【００８９】
一般的な方法において、本発明の原則が、パターンの寸法を調整することによらずに測定の各段階でそれらの屈折率を調整することによって、（異なる測定は、使用する吸着可能なガス状の物質の相対的な圧力を変化させるか又はパターン内で吸着可能なガス状の物質の拡散の時間に応じて実行されることができる）それらの光学的符号定数を分析するためにスキャトロメトリーを用いて直接周期的パターン上においてポロシメトリーな測定を実行することであると共に、スキャトロメトリックな分析を多孔性で問題に適応させることである点に注意されたい。
【００９０】
本発明は、上述した実施形態に限られていない。
【００９１】
詳細に記載されたにもかかわらず、特に、エリプソメータスキャトロメトリー（すなわち、光の偏光の変化を使用している）を用いた方法の場合又は分光器スキャトロメトリー（すなわち、入射光線の波長が変化する）を用いた方法の場合には、本発明は、更に角度可変エリプソメトリー（ゴニオメトリー又はθ−２θ法とも呼ばれる）、反射率測定（スペクトロスコピック又はゴニオメトリック）等のいかなるタイプのスキャトロメトリックな方法にも適用されることができる。
【符号の説明】
【００９２】
２、２２、３２、４２  幾何学的なパターン
１、２１、３１、４１  回折構造
５  チャンバー
【図１】
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【図２ａ】
2011039044.tif 000009
【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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