(57)【要約】  標本を分析するシステムであり、照明源及びその照明源に光学結合された複数本の送光ファイバと、検出器及びその検出器に光学結合された複数本の受光ファイバとを有する。本システムは、更に、それら複数本の送光ファイバのうち対応するもの及びそれら複数本の受光ファイバのうち対応するものに結合された複数個のプローブを有する。それら複数個のプローブが、標本表面のうち対応部分を照明するよう構成され、且つ標本表面のうち当該対応部分にて反射、屈折又は輻射された照明を受光するよう構成される。本システムは、更に、それら複数本の送光ファイバのうち対応するものを照明源に光学結合させるよう構成され及び／又はそれら複数本の受光ファイバのうち対応するものを検出器に光学結合させるよう構成された１個又は複数個のスイッチ及び／又はスプリッタを備えうる。
2021521452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本を分析するシステムであって、
標本を支持するよう構成された１個又は複数個の支持部材と、
照明源と、
その照明源に光学結合された第１スイッチと、
その第１スイッチに結合された複数本の送光ファイバであり、その第１スイッチに対する構成設定を通じそれら複数本の送光ファイバのうち少なくとも１本の送光ファイバに前記照明源が光学結合される複数本の送光ファイバと、
検出器と、
その検出器に光学結合された第２スイッチと、
その第２スイッチに結合された複数本の受光ファイバであり、その第２スイッチに対する構成設定を通じそれら複数本の受光ファイバのうち少なくとも１本の受光ファイバに前記検出器が光学結合される複数本の受光ファイバと、
前記複数本の送光ファイバのうち対応するもの及び前記複数本の受光ファイバのうち対応するものに結合された複数個のプローブであり、標本表面のうち対応部分を照明するよう構成され且つ標本表面のうち当該対応部分にて反射、屈折又は輻射された照明を受光するよう構成された複数個のプローブと、
を備えるシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記少なくとも１本の送光ファイバ及び前記少なくとも１本の受光ファイバが、前記複数個のプローブのうち少なくとも１個のプローブに、二分岐ファイバ束、ファンアウトケーブル及びＹケーブルのうち少なくとも一つによって結合されているシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、前記複数個のプローブのうち少なくとも１個のプローブが、前記少なくとも１本の送光ファイバの一部分と、前記少なくとも１本の受光ファイバの一部分と、を有するシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムであって、前記少なくとも１個のプローブが更にハウジングを有し、それにより前記少なくとも１本の送光ファイバの前記一部分及び前記少なくとも１本の受光ファイバの前記一部分が少なくとも部分的に包囲されているシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、更に、
前記少なくとも１本の送光ファイバ及び前記少なくとも１本の受光ファイバのうち少なくとも一方に縦続する１個又は複数個の光学素子を備えるシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムであって、前記１個又は複数個の光学素子に少なくとも１個の集束レンズが含まれるシステム。
【請求項７】
請求項５に記載のシステムであって、前記１個又は複数個の光学素子に少なくとも１個の平行化レンズが含まれるシステム。
【請求項８】
請求項５に記載のシステムであって、前記少なくとも１本の送光ファイバ及び前記少なくとも１本の受光ファイバに結合された少なくとも１個のプローブに、前記１個又は複数個の光学素子が縦続するシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムであって、前記少なくとも１個のプローブが前記１個又は複数個の光学素子を有し又はそれに結合されているシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムであって、更に、
前記複数個のプローブを支持するよう構成された光学系プレートを備え、その光学系プレートにより画定された複数個の開口内にそれら複数個のプローブが少なくとも部分的に配置されているシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載のシステムであって、更に、
第１スイッチ及び第２スイッチに可通信結合された少なくとも１個のコントローラを備え、
第１スイッチにより、前記複数本の送光ファイバのうち少なくとも１本の送光ファイバに前記照明源を光学結合させること、並びに
第２スイッチにより、前記複数本の受光ファイバのうち少なくとも１本の受光ファイバに前記検出器を光学結合させること、
によって前記標本のうち少なくとも一部分を分析するよう、前記少なくとも１個のコントローラが構成されているシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムであって、
第１スイッチにより、前記複数本の送光ファイバのうち少なくとも他の１本の送光ファイバに前記照明源を光学結合させること、並びに
第２スイッチにより、前記複数本の受光ファイバのうち少なくとも他の１本の受光ファイバに前記検出器を光学結合させること、
によって前記標本のうち少なくとも他の一部分を分析するよう、前記少なくとも１個のコントローラが構成されており、前記少なくとも他の１本の送光ファイバ及び前記少なくとも他の１本の受光ファイバが前記複数個のプローブのうち別のプローブに結合されているシステム。
【請求項１３】
請求項１１に記載のシステムであって、
第１スイッチにより、前記複数本の送光ファイバのうち２本以上の送光ファイバに前記照明源を光学結合させること、並びに
第２スイッチにより、前記複数本の受光ファイバのうち２本以上の受光ファイバに前記検出器を光学結合させること、
によって前記標本のうち２個以上の部分を同時分析するよう、前記コントローラが構成されており、前記２本以上の送光ファイバ及び前記２本以上の受光ファイバが前記複数個のプローブのうち２個以上の対応するプローブに結合されているシステム。
【請求項１４】
請求項１に記載のシステムであって、前記１個又は複数個の支持部材が、前記標本を一方向又は複数方向に駆動するよう構成されているシステム。
【請求項１５】
請求項１に記載のシステムであって、前記１個又は複数個の支持部材が、前記標本を時計回り又は反時計回り回動させるよう構成されているシステム。
【請求項１６】
請求項１に記載のシステムであって、前記照明源が少なくとも１個の広帯域照明源を備えるシステム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のシステムであって、前記少なくとも１個の広帯域照明源が、放電プラズマ光源、レーザ駆動プラズマ光源及び超連続体光源のうち少なくとも一つを備えるシステム。
【請求項１８】
請求項１に記載のシステムであって、前記検出器がスペクトロメータを備えるシステム。
【請求項１９】
請求項１に記載のシステムであって、前記標本がウェハ、レティクル及びパネルのうち少なくとも一つを備えるシステム。
【請求項２０】
請求項１に記載のシステムであって、更に、
第２照明源と、
その第２照明源に光学結合された第３スイッチと、
その第３スイッチに結合された第２の複数本の送光ファイバであり、その第３スイッチに対する構成設定を通じそれら第２の複数本の送光ファイバのうちある送光ファイバに第２照明源が光学結合される第２の複数本の送光ファイバと、
第２検出器と、
その第２検出器に光学結合された第４スイッチと、
その第４スイッチに結合された第２の複数本の受光ファイバであり、その第４スイッチに対する構成設定を通じ第２の複数本の受光ファイバのうちある受光ファイバに第２検出器が光学結合される第２の複数本の受光ファイバと、
第２の複数本の送光ファイバのうち対応するもの及び第２の複数本の受光ファイバのうち対応するものに結合された第２の複数個のプローブであり、標本背面のうち対応部分を照明するよう構成され且つ標本背面のうち当該対応部分にて反射、屈折又は輻射された照明を受光するよう構成された第２の複数個のプローブと、
を備えるシステム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のシステムであって、前記１個又は複数個の支持部材が、前記標本の２本以上の縁と接触することでその標本を支持するよう構成されており、標本背面のうち少なくとも一部分が露出存置されるシステム。
【請求項２２】
請求項２０に記載のシステムであって、前記１個又は複数個の支持部材が、標本背面のうち第１部分と接触することでその標本を支持するよう構成されており、標本背面のうち第２部分が露出存置されるシステム。
【請求項２３】
請求項１に記載のシステムであって、前記１個又は複数個の支持部材が、複数個の吸引ポートを有し吸引力で以て前記標本を自基板に当てて保持する基板を備え、その基板が、前記複数個のプローブを支持するよう構成されており、その基板により画定された複数個の開口内にそれら複数個のプローブが少なくとも部分的に配置されているシステム。
【請求項２４】
請求項１に記載のシステムであって、処理ツール及び多機能分析ツールのうち少なくとも一方に係るウェハハンドラ内に統合されるよう構成されているシステム。
【請求項２５】
標本を分析するシステムであって、
標本を支持するよう構成された１個又は複数個の支持部材と、
照明源と、
その照明源に光学結合された複数本の送光ファイバと、
検出器と、
その検出器に光学結合された複数本の受光ファイバと、
前記複数本の送光ファイバのうち対応するもの及び前記複数本の受光ファイバのうち対応するものに結合された複数個のプローブであり、標本表面のうち対応部分を照明するよう構成され且つ標本表面のうち当該対応部分にて反射、屈折又は輻射された照明を受光するよう構成された複数個のプローブと、
を備えるシステム。
【請求項２６】
請求項２５に記載のシステムであって、更に、
前記照明源を前記複数本の送光ファイバに光学結合させるよう構成された第１スプリッタと、
前記検出器を前記複数本の受光ファイバに光学結合させるよう構成された第２スプリッタと、
を備えるシステム。
【請求項２７】
請求項２５に記載のシステムであって、送光ファイバ及び受光ファイバが、前記複数個のプローブのうち対応するプローブに、二分岐ファイバ束、ファンアウトケーブル及びＹケーブルのうち少なくとも一つにより結合されているシステム。
【請求項２８】
請求項２５に記載のシステムであって、少なくとも１個のプローブが、送光ファイバの一部分と、受光ファイバの一部分と、を有するシステム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のシステムであって、前記少なくとも１個のプローブが更にハウジングを有し、それにより前記送光ファイバの前記一部分及び前記受光ファイバの前記一部分が少なくとも部分的に包囲されているシステム。
【請求項３０】
請求項２５に記載のシステムであって、更に、
送光ファイバ及び受光ファイバのうち少なくとも一方に縦続する１個又は複数個の光学素子を備えるシステム。
【請求項３１】
請求項３０に記載のシステムであって、前記１個又は複数個の光学素子に少なくとも１個の集束レンズが含まれるシステム。
【請求項３２】
請求項３０に記載のシステムであって、前記１個又は複数個の光学素子に少なくとも１個の平行化レンズが含まれるシステム。
【請求項３３】
請求項３０に記載のシステムであって、前記少なくとも１個のプローブが前記１個又は複数個の光学素子を有し又はそれに結合されているシステム。
【請求項３４】
請求項２５に記載のシステムであって、更に、
前記複数個のプローブを支持するよう構成された光学系プレートを備え、その光学系プレートにより画定された複数個の開口内にそれら複数個のプローブが少なくとも部分的に配置されているシステム。
【請求項３５】
請求項２５に記載のシステムであって、前記１個又は複数個の支持部材が、前記標本を一方向又は複数方向に駆動するよう構成されているシステム。
【請求項３６】
請求項２５に記載のシステムであって、前記１個又は複数個の支持部材が、前記標本を時計回り又は反時計回り回動させるよう構成されているシステム。
【請求項３７】
請求項２５に記載のシステムであって、前記照明源が少なくとも１個の広帯域照明源を備えるシステム。
【請求項３８】
請求項３７に記載のシステムであって、前記少なくとも１個の広帯域照明源が、放電プラズマ光源、レーザ駆動プラズマ光源及び超連続体光源のうち少なくとも一つを備えるシステム。
【請求項３９】
請求項２５に記載のシステムであって、前記検出器がスペクトロメータを備えるシステム。
【請求項４０】
請求項３９に記載のシステムであって、前記スペクトロメータが撮像スペクトロメータを備えるシステム。
【請求項４１】
請求項２５に記載のシステムであって、前記標本がウェハ、レティクル及びパネルのうち少なくとも一つを備えるシステム。
【請求項４２】
請求項２５に記載のシステムであって、更に、
第２照明源と、
その第２照明源に光学結合された第２の複数本の送光ファイバと、
第２検出器と、
その第２検出器に光学結合された第２の複数本の受光ファイバと、
第２の複数本の送光ファイバのうち対応するもの及び第２の複数本の受光ファイバのうち対応するものに結合された第２の複数個のプローブであり、標本背面のうち対応部分を照明するよう構成され且つ標本背面のうち当該対応部分にて反射、屈折又は輻射された照明を受光するよう構成された第２の複数個のプローブと、
を備えるシステム。
【請求項４３】
請求項４２に記載のシステムであって、前記１個又は複数個の支持部材が、前記標本の２本以上の縁と接触することでその標本を支持するよう構成されており、標本背面のうち少なくとも一部分が露出存置されるシステム。
【請求項４４】
請求項４２に記載のシステムであって、前記１個又は複数個の支持部材が、標本背面のうち第１部分と接触することでその標本を支持するよう構成されており、標本背面のうち第２部分が露出存置されるシステム。
【請求項４５】
請求項２５に記載のシステムであって、前記１個又は複数個の支持部材が、複数個の吸引ポートを有し吸引力で以て前記標本を自基板に当てて保持する基板を備え、その基板が、前記複数個のプローブを支持するよう構成されており、その基板により画定された複数個の開口内にそれら複数個のプローブが少なくとも部分的に配置されているシステム。
【請求項４６】
請求項２５に記載のシステムであって、処理ツール及び多機能分析ツールのうち少なくとも一方に係るウェハハンドラ内に統合されるよう構成されているシステム。
【請求項４７】
標本を分析する方法であって、
複数本の送光ファイバのうち対応するもの及び複数本の受光ファイバのうち対応するものに結合された複数個のプローブの付近で、１個又は複数個の支持部材で以て標本を支持し、
第１スイッチで以て前記複数本の送光ファイバのうち少なくとも１本の送光ファイバに照明源を光学結合させることで、当該少なくとも１本の送光ファイバに結合された少なくとも１個のプローブであり前記複数本の受光ファイバのうち少なくとも１本の受光ファイバにも結合されている少なくとも１個のプローブで以て、標本表面のうち少なくとも一部分が照明されるようにし、且つ
第２スイッチで以て前記少なくとも１本の受光ファイバに検出器を光学結合させることで、標本表面のうち前記少なくとも一部分にて反射、屈折又は輻射された照明が前記少なくとも１個のプローブを介し受光されるようにする、
方法。
【請求項４８】
請求項４７に記載の方法であって、更に、
第１スイッチで以て前記複数本の送光ファイバのうち他の少なくとも１本の送光ファイバに前記照明源を光学結合させることで、当該他の少なくとも１本の送光ファイバに結合された他の少なくとも１個のプローブであり前記複数本の受光ファイバのうち他の少なくとも１本の受光ファイバにも結合されている他の少なくとも１個のプローブで以て、前記標本の表面のうち他の少なくとも一部分が照明されるようにし、且つ
第２スイッチで以て前記他の少なくとも１本の受光ファイバに前記検出器を光学結合させることで、前記標本の表面のうち前記他の少なくとも一部分にて反射、屈折又は輻射された照明が前記他の少なくとも１個のプローブを介し受光されるようにする、
方法。
【請求項４９】
請求項４７に記載の方法であって、更に、
前記標本を一方向又は複数方向に駆動する方法。
【請求項５０】
請求項４７に記載の方法であって、更に、
前記標本を時計回り又は反時計回り回動させる方法。
【請求項５１】
請求項４７に記載の方法であって、更に、
第２の複数本の送光ファイバのうち対応するもの及び第２の複数本の受光ファイバのうち対応するものに結合された第２の複数個のプローブの付近で、前記１個又は複数個の支持部材で以て前記標本を支持し、
第３スイッチで以て第２の複数本の送光ファイバのうち少なくとも１本の送光ファイバに第２照明源を光学結合させることで、第２の複数個のプローブのうち少なくとも１個のプローブであり、第２の複数本の送光ファイバのうち当該少なくとも１本の送光ファイバに結合されており第２の複数本の受光ファイバのうち少なくとも１本の受光ファイバにも結合されている少なくとも１個のプローブで以て、標本背面のうち少なくとも一部分が照明されるようにし、且つ
第４スイッチで以て第２の複数本の受光ファイバのうち前記少なくとも１本の受光ファイバに第２検出器を光学結合させることで、標本背面のうち前記少なくとも一部分にて反射、屈折又は輻射された照明が第２の複数個のプローブのうち前記少なくとも１個のプローブを介し受光されるようにする、
方法。
【請求項５２】
請求項５１に記載の方法であって、前記１個又は複数個の支持部材を前記標本の２本以上の縁に接触させ、標本背面のうち少なくとも一部分を露出存置させる方法。
【請求項５３】
請求項５１に記載の方法であって、前記１個又は複数個の支持部材を標本背面のうち第１部分に接触させ、標本背面のうち第２部分を露出存置させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件開示は総じて分析システムに関し、より具体的には複数個の光学プローブを有するマルチスポット分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願への相互参照）
本願は、「複数個の光学プローブを有するマルチスポット分析システム」(MULTI-SPOT ANALYSIS SYSTEM WITH MULTIPLE OPTICAL PROBES)と題しＰｒａｓａｎｎａ  Ｄｉｇｈｅ、Ｄｉｅｔｅｒ  Ｍｕｅｌｌｅｒ、Ｄｏｎｇ  Ｃｈｅｎ、Ｄｅｎｇｐｅｎｇ  Ｃｈｅｎ、Ｓｔｅｖｅ  Ｚａｍｅｋ、Ｄａｎｉｅｌ  Ｋａｖａｌｄｊｉｅｖ及びＡｌｅｘａｎｄｅｒ  Ｂｕｅｔｔｎｅｒを発明者とする２０１８年４月２７日付米国仮特許出願第６２／６６３４３６号に基づき米国特許法第１１９条（ｅ）の規定による利益を主張するものであるので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。
【０００３】
薄膜堆積プロセスでは、往々にして基板（例．ウェハ）横断的に厚み不均一性が発生する。この種の不均一性はウェハ歩留まり及び最終デバイス性能に反映するので、半導体製造におけるプロセス制御との関係で重大である。従って、ウェハ全体に亘る膜厚の高速フルウェハ計測を可能にすることが必須である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１７／０２７６６１５号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１８／００６７０５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
代表的な膜厚計測システムには、エリプソメータ（楕円偏向計）、リフレクトメータ（反射計）、白色光インタフェロメータ（干渉計）等がある。これらのシステムでは、シングルスポット計測に依拠する技術が採用されている。基板横断方向に沿い膜厚が変動するので、その基板上の複数点を計測する必要がある。それを行うため、基板又は光学系を駆動して基板を点から点へと走査している。こうしたシステムで悩ましいのは複雑性及びコストであり、しかも基板及び／又は光学系の動き及び安定化の分だけ計測時間が制限される。空間分解能による計測時間の増減が好適でないのである。例えば２倍密な格子をなす諸点を計測しなければならないときには、計測スポットの個数が４倍に増える。諸点間機械的運動及び安定化に費やされる時間が、それに比例し増加することとなろう。こうしたことからマルチスポット計測ツールが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本件開示の１個又は複数個の例証的実施形態に従い、複数個のプローブで以て標本を分析するシステムが開示される。ある例証的実施形態に係るシステムは、照明源及びその照明源に光学結合された複数本の送光ファイバと、検出器及びその検出器に光学結合された複数本の受光ファイバと、を有する。ある実施形態に係るシステムでは、更に、複数個のプローブがそれら複数本の送光ファイバのうち対応するもの及び複数本の受光ファイバのうち対応するものに結合される。それら複数個のプローブが、標本表面の対応部分を照明するよう、且つ標本表面の当該対応部分にて反射、屈折又は輻射された照明を受光するよう、構成設定されうる。
【０００７】
別の例証的実施形態に係るシステムは、照明源及びその照明源に光学結合された第１スイッチと、検出器及びその検出器に光学結合された第２スイッチと、を有する。ある実施形態に係るシステムは、更に、第１スイッチに結合された複数本の送光ファイバと、第２スイッチに結合された複数本の受光ファイバと、を有する。第１スイッチは、複数本の送光ファイバのうち少なくとも１本の送光ファイバに照明源を光学結合させるよう、構成設定されうる。第２スイッチは、複数本の受光ファイバのうち少なくとも１本の受光ファイバに検出器を光学結合させるよう、構成設定されうる。ある実施形態に係るシステムでは、更に、複数個のプローブが複数本の送光ファイバのうち対応するもの及び複数本の受光ファイバのうち対応するものに結合される。それらプローブが、標本表面の対応部分を照明するよう且つ標本表面の当該対応部分にて反射、屈折又は輻射された照明を受光するよう構成設定されうる。例えば、第１スイッチにより複数本の送光ファイバのうち少なくとも１本の送光ファイバに照明源を光学結合させることで、対応するプローブを介し標本表面のうち少なくとも一部分が照明されるようにすることができ、第２スイッチにより複数本の受光ファイバのうち少なくとも１本の受光ファイバに検出器を光学結合させることで、その標本の被照明部分にて反射、屈折又は輻射された照明が当該対応するプローブを介し受光されるようにすることができる。
【０００８】
本件開示の１個又は複数個の例証的実施形態に従い、複数個のプローブで以て標本を分析する方法が開示される。本方法のある例証的実現形態では、複数本の送光ファイバのうち対応するもの及び複数本の受光ファイバのうち対応するものに結合された複数個のプローブの付近で、１個又は複数個の支持部材により標本を支持する。本方法のある実現形態では、複数本の送光ファイバのうち少なくとも１本の送光ファイバに第１スイッチで以て照明源を光学結合させることで、その送光ファイバに結合されており複数本の受光ファイバのうち少なくとも１本の受光ファイバにも結合されている少なくとも１個のプローブで以て、標本表面のうち少なくとも一部分が照明されるようにする。本方法のある実現形態では、第２スイッチで以てその受光ファイバに検出器を光学結合させることで、標本表面のその部分にて反射、屈折又は輻射された照明がそのプローブを介し受光されるようにする。
【０００９】
理解し得るように、上掲の概略記述及び後掲の詳細記述は共に専ら例示及び説明用のものであり、特許請求の範囲記載の発明を必ずしも限定するものではない。添付図面は、本明細書に組み込まれてその一部分を構成し、本発明の諸実施形態を描出するものであり、概略記述と相俟ち本発明の諸原理を説明する役目を負っている。
【００１０】
本件技術分野に習熟した者（いわゆる当業者）であれば、以下の添付図面を参照することで、本件開示に多々備わる長所をより良好に理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り複数個のプローブで以て標本を分析するシステムの模式図である。
【図１Ｂ】本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り複数個のプローブで以て標本を分析するシステムの模式図である。
【図１Ｃ】本件開示の１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステム向けの、真空チャックシステムの模式図である。
【図２】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステム向けの、スイッチ構成の模式図である。
【図３Ａ】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステム向けの、プローブ構成の模式図である。
【図３Ｂ】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステム向けの、プローブ構成の模式図である。
【図３Ｃ】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステム向けのプローブ構成の模式図である。
【図４】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステムでの１個又は複数個のプローブによる送受光照明の模式図である。
【図５Ａ】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステムでの１個又は複数個のプローブによる送受光照明の模式図である。
【図５Ｂ】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステムでの１個又は複数個のプローブによる送受光照明の模式図である。
【図５Ｃ】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステムでの１個又は複数個のプローブによる送受光照明の模式図である。
【図５Ｄ】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステムでの１個又は複数個のプローブによる送受光照明の模式図である。
【図５Ｅ】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステムでの１個又は複数個のプローブによる送受光照明の模式図である。
【図６】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステムでの１個又は複数個のプローブによる送受光照明の、そのシステムのプローブ構成との関連での模式図である。
【図７Ａ】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステム向けの照明伝送路の模式図である。
【図７Ｂ】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステム向けの代替的照明伝送路の模式図である。
【図８Ａ】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステム向けの照明集光路の模式図である。
【図８Ｂ】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステム向けの代替的照明集光路の模式図である。
【図９Ａ】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステムによる標本のあるセクションでのマルチスポット走査の模式図である。
【図９Ｂ】１個又は複数個の実施形態に係るシステム、例えば図１Ａ又は図１Ｂに描かれているシステムによる標本の複数個のセクションでのマルチスポット走査の模式図であり、その標本の複数個のセクションを走査すべくそのシステムに備わる１個又は複数個の支持部材によりその標本が回動されている。
【図１０Ａ】１個又は複数個の実現形態に係り複数個のプローブで以て標本を分析する方法を描いたフロー図である。
【図１０Ｂ】１個又は複数個の実現形態に係り複数個のプローブで以て標本を分析する方法を描いたフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に描かれている被開示主題を詳細に参照することにする。本件開示を、ある種の実施形態及びその具体的特徴との関連で具体的に図示及び記述してある。本願中で説明される諸実施形態は限定ではなく例証として把握されるべきである。いわゆる当業者には直ちに理解されるべきことに、本件開示の神髄及び技術的範囲から離隔することなく、形態及び細部に様々な改変及び修正をなすことができる。
【００１３】
ウェハ歩留まり及び最終デバイス性能に反映されるので、膜厚ばらつきの解明は半導体製造におけるプロセス制御との関連で重大なことである。そのため、ウェハ全体に亘る膜厚の高速フルウェハ計測を可能化しなければならない。膜厚は、通常、基板（例．ウェハ、ボード又はパネル）横断方向に沿いゆっくりと変化する。故に、多くの場合、フル膜厚解明には数個の計測点で十分である。場合によっては、標本上の指定個所上で厚みを監視することが必要になるかもしれないが、その場合でも限られた個数の点で十分であろう。半導体製造では、例えば膜が基板の両側に堆積されることがある。依然として前面背面双方分析用計測システムの実現は難題であり、基板の取扱が複雑なこと及び高いスループットを実現するのに高速動作が必要なことがその原因となっている。
【００１４】
基板裏側での厚み計測結果は、フォトリソグラフィにおけるオーバレイ誤差予測及び面内応力計測に適用することができる。チャッキングされていない自由な基板についての基板幾何の計測結果は、基板裏側の膜に関する厚みデータと併せて、不均一な応力誘起歪の解明に用いることができる。基板幾何データを、露出ツールの真空チャックにより平たく引き伸ばされた基板の面内歪に関連付け、ひいてはオーバレイ誤差に関連付けることができる。
【００１５】
システムによっては、その裏側での真空チャッキングにより基板を保持しつつ基板片側にて計測が実行される。しかしながら、上／前側から基板をチャッキングすると表面欠陥及び表面汚染が生じかねないので、そうした計測技術は裏側計測に適していない。他の技術には静電容量又は誘導ゲージに依拠するものがある。しかしながら、これらも同じくシングルスポット計測向けに設計されているので、提供される空間分解能が貧弱である。これら上掲の諸問題に対処すべく多くの技術が提案されてきた。例えば、それら解決策のうちマルチバンド、ハイパースペクトル又はＤＭＤ式撮像システムは、計測時間を短縮しうるものと目されている。しかしながら、これらの策で必要となるシステムは嵩張っていて値が張るものであり、前面背面双方計測に適合させることが容易ではない。
【００１６】
複数個のプローブで以て標本を分析するシステム１００が、本件開示の１個又は複数個の例証的実施形態に従い開示されている。例えば、図１Ａに描かれている実施形態のシステム１００は、標本１０２（例．ウェハ、ボード、パネル、レティクルその他何らかの基板）の少なくとも第１表面（例．前面／上面）１０４を分析するよう、構成されている。本システム１００はスタンドアロンシステムとされうるが、実施形態によっては本システム１００が処理ツール内に（例．ハードウェアモジュールとして）及び／又は多機能分析ツール／システムの一部として統合・集積されることもある。例えば、本システム１００を処理ツール向けのウェハハンドラ内に及び／又は多機能分析ツール／システムとして統合・集積することで、他種分析（例．オーバレイ計量、検査、限界寸法（ＣＤ）計測等）に加え膜厚解明を可能にしてもよい。
【００１７】
実施形態に係るシステム１００は、標本１０２を支持（例．保持又は運搬）するよう構成された１個又は複数個の支持部材１３２を有している。例えば、１個又は複数個の支持部材１３２のなかに標本ステージ、１個又は複数個のチャック等を含めることができる。実施形態によっては、背面１０６が少なくとも部分的に露出するよう１個又は複数個の支持部材１３２により標本が支持される。例えば、標本背面１０６との接触なしで、或いは背面１０６のうちある限られた部分との接触のみでその標本を支持するよう、１個又は複数個の支持部材１３２を構成すればよい。ある実施形態では、標本１０２の２本以上の縁と接触することで標本１０２を支持するよう１個又は複数個の支持部材１３２が構成され、ひいては標本１０２の背面１０６の全て又は大半が露出存置される。別の実施形態では、標本１０２の背面１０６のうち第１部分（例．縁又は縁寄り部分）と接触することで標本１０２を支持するよう１個又は複数個の支持部材１３２が構成され、ひいては標本１０２の背面１０６のうち第２部分（例．内寄り部分）が露出存置される。
【００１８】
本システム１００は、照明源１１８及びその照明源１１８に光学結合された複数本の送光ファイバ１１４と、検出器１２２及びその検出器１２２に光学結合された複数本の受光ファイバ１１６とを有している。実施形態によってはその照明源１１８に少なくとも１個の広帯域照明源が備わる。照明源１１８の例としては放電プラズマ光源（例．放電プラズマランプ）、レーザ駆動又はレーザ維持プラズマ光源及び／又は超連続体（超広帯域）光源（例．超連続体レーザ）があろう。照明源１１８に（例．１個又は複数個のフィルタ素子により）分光フィルタリングを適用することで、短めの波長を遮断し（例．ソラリゼーションによる）光ファイバ１１４及び／又は１１６の経時劣化を低減してもよい。実施形態によっては検出器１２２に少なくとも１個のスペクトロメータ（分光計）が備わる。その他の実施形態では、検出器１２２に少なくとも１個の撮像スペクトロメータ、カメラ、フォトダイオード又はフォトダイオードアレイ等が備わることもある。
【００１９】
実施形態に係るシステム１００では、第１スイッチ１２０が照明源１１８に光学結合されている。本システム１００では、更に、第２スイッチ１２４を検出器１２２に光学結合させることができる。送光ファイバ１１４を第１スイッチ１２０に結合させ、その第１スイッチ１２０を適宜構成設定することで、複数本の送光ファイバ１１４のうち少なくとも１本の送光ファイバ１１４に照明源１１８を光学結合させることができる。同様に、受光ファイバ１１６を第２スイッチ１２４に結合させ、その第２スイッチ１２４を適宜構成設定することで、複数本の受光ファイバ１１６のうち少なくとも１本の受光ファイバ１１６に検出器１２２を光学結合させることができる。これら第１スイッチ１２０及び第２スイッチ１２４は光スイッチである。例えば、第１スイッチ１２０を１×Ｍ光スイッチ、但しＭは２超の実数、とすることができる。同様に、第２スイッチ１２４をＮ×１光スイッチ、但しＮは２超の実数、とすることができる。実施形態によってはＭ＝Ｎとされる。実施形態によっては、第１スイッチ１２０及び／又は第２スイッチ１２４が多入力多出力（ＭＩＭＯ）スイッチとすることができる。例えばある実施形態によれば、送光ファイバ１１４のうち対応するものが２個以上の照明源１１８に光学結合されるよう、第１スイッチ１２０を構成設定することができる。別の実施形態によれば、受光ファイバ１１６のうち対応するものが２個以上の検出器１２２に光学結合されるよう、第２スイッチ１２４を構成設定することができる。
【００２０】
実施形態によっては、スイッチ（例．スイッチ１２０及び／又はスイッチ１２４）を複数個のスイッチにより実現することができる。例えば、図２に描かれている実施形態では、スイッチ１２０が複数個のスイッチ１２１を有しており、それらが相互にリンクして階層的構成をなしている。こうした構成では、スイッチ１２１を同時に切り替えることでスイッチ１２０を切り替えることにより、１本又は複数本の送光ファイバ１１４を照明源１１８に接続することができる。スイッチ１２０を複数個のサブスイッチ１２１で以て実現したシステム１００によれば、全てのサブスイッチ１２１を同時又はほぼ同時に切り替えることができるため、さもなくば発生するであろうスイッチング遅延を回避することができる。例えば、ファイバ間機械スイッチングに依拠するスイッチ単体では、スイッチング時間がポートの個数に比例する。故に、ポートが多数であると、スイッチング時間が合計計測時間にて支配的となりうる。その計測時間を減らすためにスイッチ１２０内に複数個の層を設け、各層にモジュール式の１×Ｍスイッチ１２１を組み込むことができる。全層を同時に切り替えることができるため、スイッチ１２０に係るスイッチング時間が、１×Ｍスイッチ１２１単体のスイッチング時間と同等になる。スイッチ１２４を類似手法、即ち同時切替が可能な複数個のサブスイッチで以て１本又は複数本の受光ファイバ１１６を検出器１２２に接続するそれで、実現することができる。
【００２１】
翻って図１Ａに示すように、実施形態に係るシステム１００は更に複数個のプローブ１１０を有しており、複数本の送光ファイバ１１４のうち対応するものと、複数本の受光ファイバ１１６のうち対応するものとに、それらが結合されている。例えば、各プローブ１１０を少なくとも１本の送光ファイバ１１４及び少なくとも１本の受光ファイバ１１６に結合させてもよい。実施形態によっては、プローブ１１０のうち１個又は複数個が、少なくとも１本の送光ファイバ１１４に結合されるが受光ファイバ１１６には結合されないことや、少なくとも１本の受光ファイバ１１６に結合されるが送光ファイバ１１４には結合されないことがありうる。本システム１００に光学系プレート１０８を設け、それによりプローブ１１０を支持してもよい。例えば、プローブ１１０により構成されるアレイ（例．リニア又は二次元アレイ）を光学系プレート１０８により画定することができる。図１Ａに示すように、光学系プレート１０８により画定される複数個の開口内に、それらプローブ１１０を少なくとも部分的に配することができる。実施形態のうち、それらプローブ１１０が光学系プレート１０８に可除結合されるものでは、プローブ要素の交換が可能であり、様々なプローブ１１０（例．異なるプローブ要素を有するもの）を受け入れることができ、及び／又は、光学系プレート１０８上の異なる個所間でのプローブ１１０の移動が可能となる。光学系プレート１０８は、（例．図１Ａに示す如く）標本１０２の上方に配置（例．実装その他支持）してもよいし、標本１０２の下方に配置してもよい。実施形態によっては（例．図１Ｂに示すように）、本システム１００にて標本１０２の上方に第１光学系プレート１０８が配置され、標本１０２の下方に第２光学系プレート１３４が配置される。この構成については図１Ｂを参照し本願中で後述することにする。
【００２２】
実施形態によっては、光学系プレート１０８及び１個又は複数個の支持部材１３２が真空チャックシステム、例えば図１Ｃに示す真空チャックシステム５００により置換されうる。実施形態における真空チャックシステム５００は基板５０２を有しており、それに備わる複数個の吸引ポート５０４が真空供給ポートに通流結合されている。その真空供給ポートが通流結合される真空ポンプ５０６を、吸引ポート５０４を通じ空気を吸引するよう構成し、それにより吸引力により基板５０２方向に押しつけ標本１０２を保持することができる。実施形態における基板５０２は、更に、光学プローブ１１０向けに複数個の開口５０８を有している。こうすることで、真空チャックシステム５００を、光学系プレート兼支持部材として働かせることができる。用途によっては、ウェハの反りで膜計量正確度の精度が制限されうることから、平坦なウェハが必要とされうる。真空チャックシステム５００はウェハの反りを減らす助けになりうるものであり、本システム１００の残余部分のデザインを（即ち真空チャックシステム５００による光学系プレート１０８及び１個又は複数個の支持部材１３２の置換以外は）修正することなく、本システム１００内にシームレス統合することができる。標本１０２をチャッキングすることでそれを平坦に保ち、膜計量に対する反りの影響を排除することができよう。真空チャックシステム５００によりスループットを改善することもできる。チャッキングされていないウェハは何らかの振動周波数を有することとなるので、それを減衰させてからでないと、信頼できる計測結果を採取することができない。真空チャックシステム５００で以て、チャッキングをほとんど瞬時に行うことで、ツールスループットが改善されることとなる。
【００２３】
実施形態によっては、送光ファイバ１１４及び受光ファイバ１１６が多端子（例．少なくとも三端子）コネクタ１１２、例えば二分岐ファイバ束、ファンアウトケーブル、Ｙケーブル等により、対応するプローブ１１０に結合される。照明は、照明源１１８からプローブ１１０へ、またそれらプローブ１１０から検出器１２２へと、それら多端子コネクタ１１２を介し送給することができる。例えば、各多端子コネクタ１１２に少なくとも３個の端子（例．対応する送光ファイバ１１４に接続された第１端子、対応する受光ファイバ１１６に接続された第２端子、並びに対応するプローブ１１０に接続された第３端子）を設けることができる。実施形態におけるプローブ１１０は、これに加え又は代え、送光ファイバ１１４の一部分及び／又は受光ファイバ１１６の一部分が組み込まれたものとすることができる。例えば、図３Ａに示すように、プローブ１１０にハウジング１１１を設け、それにより送光ファイバ１１４の一部分及び受光ファイバ１１６の一部分を少なくとも部分的に囲むようにすることができる。他の実施形態では、そのハウジング１１１により、多端子コネクタ１１２に光学結合された光学素子（例．ファイバ、レンズ等）や多端子コネクタ１１２のうち少なくとも一部分が囲まれる。
【００２４】
本システム１００の経時安定性及び標本１０２の幾何特性に関わる計測正確度及び再現性によって、センサプローブ１１０の複雑度を定めることができる。例えば、それらセンサプローブ１１０にオートフォーカス及び／又は能動傾斜補償光学系及び／又は機械構造を設けることができる。標本１０２の反りはその照明反射角に影響しうるものであり、それはその個所特に標本１０２の縁までの距離によって左右される。反射角の変化は、他方でレシーバでの結合効率を波長依存的形態で変化させうる。こうした場合、層厚／屈折率の変化に由来するスペクトル変化を反りの影響に対し分離することが、難しくなりうる。結合効率に対し標本１０２の反りが及ぼす影響を排するためにプローブ１１０に１個又は複数個の光学素子を具備させ、それを送光ファイバ１１４の出射部及び／又は受光ファイバ１１６の入射部に縦続させることができる。例えば、図３Ｂ及び図３Ｃに描かれている実施形態では、プローブ１１０の構成が、送光ファイバ１１４及び／又は受光ファイバ１１６に縦続する１個又は複数個の光学素子を有するものとなっている。実施形態では、当該１個又は複数個の光学素子に、これに限られるものではないが集束レンズ１１３、平行化レンズ１１５、複合目的（例．平行化兼集束）レンズ１１７又はそれらの何らかの組合せを含めることができる。実施形態によっては、当該１個又は複数個の光学素子の縦続先プローブ１１０に、送光ファイバ１１４及び受光ファイバ１１６の対応部分が結合され及び／又は組み込まれる。例えば、プローブ１１０の構造内（例．ハウジング１１１内又はそれにより支持されるところ）に当該１個又は複数個の光学素子を設けてもよいし、他の何らかのやり方でプローブ１１０を当該１個又は複数個の光学素子に結合させることもできる。
【００２５】
プローブ１１０は、標本１０２の表面１０４のうち対応部分を（例．送光ファイバ１１４からの照明により）照明するよう構成すること、並びに標本１０２の表面１０４のうち対応部分にて反射、屈折又は輻射された照明を受光する（例．ひいては受光ファイバ１１６を介し検出器１２２に送光する）よう構成することができる。例えば、第１スイッチ１２０により照明源１１８を少なくとも１本の送光ファイバ１１４に光学結合させることで、標本１０２の表面１０４のうち少なくとも一部分がそれらプローブ１１０のうち対応するものを介し照明されるようにすることができる。同様に、第２スイッチ１２４により検出器１２２を少なくとも１本の受光ファイバ１１６に光学結合させることで、標本１０２の表面１０４のうち被照明部分にて反射、屈折又は輻射された照明がそれらプローブ１１０のうち対応するものを介し、また恐らくは標本１０２の表面１０４を照明しているプローブ１１０の至近にある別のプローブ１１０を介し、受光（及び検出）されるようにすることができる。実現形態によっては、標本１０２の表面１０４を照明しその標本１０２の表面１０４にて反射、屈折又は輻射された照明を集光することで、プローブ１１０により照明されたスポット（例．標本１０２の部分）毎に反射率スペクトルを計測することができる。特定パターンに従い光学系プレート１０８上に実装された複数個のプローブ１１０で以て、標本表面１０４の全て又は大半に関する一組の反射率スペクトルを、標本１０２を駆動することなく計測することができる。
【００２６】
図４にはプローブ１１０における照明強度分布２００の例が描かれており、これには源照明２０２に加え反射照明２０４も含まれている。御覧の通り、源照明２０２はプローブ１１０の光軸（ＯＡ）２０６から軸外れしている。実施形態における光軸２０６は、１個又は複数個の光学素子の中心軸によって定まっている。源照明２０２が軸外れしていると、反射照明２０４はその源照明２０２と重ならず、寧ろその光軸２０６の逆側に入射する。反射照明２０４は光軸２０６から見て源照明２０２と同じ距離となりうる。こうしたデザインであれば、源照明路と反射照明路とを空間的に分離できるので、反射照明をより効率的に集光することが可能となる。受光ファイバ１１６は、全波長の反射照明を最低損失で以て十分に集めうるほど大きくすることができ、それでいてそのファイバのエタンデュを十分に減らせる程小さくすることができる。受光ファイバ１１６のエタンデュは、コネクタ１１２、スイッチ１２４及び／又は検出器１２２のエタンデュに適合（例．マッチ又はほぼマッチ）するよう選択すればよい。
【００２７】
図５Ａ〜図５Ｅには、プローブ１１０での画像所在個所に対する標本反りの影響が描かれている。標本１０２の縁の近くにプローブ１１０があるときには、御覧の通り、標本表面１０４の傾斜が原因で画像がシフトする。例えば、複数のプローブ所在個所に関し図５Ａ〜図５Ｅに描かれている照明強度分布３００では、御覧の通り源照明３０２が定在する一方で反射照明３０４がシフトしている。反りの影響によらず本システム１００にて照明が確と検出されるようにするには、十分に大きな直径を有していてそれらシフト反射を捉えうるものを、受光ファイバ１１６として選択すればよい。例えば、図６には、源照明４０２を基準にして様々な反射照明スポット４０４を重ね合わせた照明強度分布４００が描かれている。これら反射照明スポット４０４全てをカバーする円４０６の直径と少なくとも同程度以上に大きい直径を呈するよう、受光ファイバ１１６を構成すればよい。場合にもよるが、ファイバヘッド平面における源照明の所在個所軸外れ量Δは、ウェハ平面における入射角αと対応している。この関係は、ｔａｎα＝Δ／（焦点距離）なる等式により特徴付けることができる。場所の違いによりウェハ上への入射角が違うことによるスペクトル応答の変化を避けるには、αを過度に大きくすべきでない。二通りの代表的な被覆分布（例．シリコン（Ｓｉ）ウェハ頂部の１００ｎｍ又は１μｍＳｉＯ２）についての反射率計算結果からすると、偏向効果を避けるには最大入射角を５°未満にすべきである、ということになる。画質及びクロマティック画像ブラーを改善するには、相異なるガラス素材製のレンズ数個を一緒に用いること、或いは更に屈折／反射併用又はフル反射型デザイン（例．シュヴァルツシルト対物系等）を用いることが有用であろう。
【００２８】
本システム１００の代替的実施形態に従い、照明源１１８に結合されたスイッチ１２０を、複数個のファイバ束を伴うスプリッタ又はハーネスにより置き換えてもよい。例えば、図７Ａ及び図７Ｂに描かれているように、本システム１００の構成部材のうち照明源１１８及びスイッチ１２０を、照明源７０２及びその照明源７０２に直に又はスプリッタ／ハーネス７０４を介し結合された複数本の送光ファイバ７０６で以て、置き換えることができる。図７Ｂの構成では光学パワーが複数点間（例．全数の送光ファイバ７０６間）で等分されるため、図７Ａの構成に比べ、こうしたアーキテクチャはより単純且つ低コストなものとなりうるだけでなく、それによって標本１０２にてより小さな光信号を供給することができる。
【００２９】
実施形態によっては、検出器１２２に結合されたスイッチ１２４をも、複数個のファイバ束を伴うスプリッタ又はハーネスにより置き換えることができる。例えば、図８Ａ及び図８Ｂに描かれているように、本システム１００の構成部材のうち検出器１２２及びスイッチ１２４を、検出器８０２及びその検出器８０２に直に又はスプリッタ／ハーネス８０４を介し結合された複数本の受光ファイバ８０６で以て、置き換えることができる。その検出器８０２を撮像スペクトロメータとしてもよい。例えば、検出器８０２が、ダイソンスペクトロメータ、オフナースペクトロメータその他、何らかの撮像スペクトロメトリシステムを有していてもよい。図８Ｂに描かれている構成は、より低コストなものとなりうると共に、より高速な計測を実現可能なものとなりうる。
【００３０】
場合によっては、標本１０２横断方向に沿い膜厚不均一性が高速変動を呈する。そうした場合、空間分解能及びスポット個数を大きく向上・増大させることが必要になりうる。これに対処するには、標本１０２を駆動しうるよう１個又は複数個の支持部材１３２を構成すればよい。例えば、１個又は複数個の支持部材１３２がアクチュエータ（例．モータ、サーボ、リニアアクチュエータ等）を有するかそれに結合されていて、そのアクチュエータの働きで１個又は複数個の支持部材１３２が標本１０２を一方向又は複数方向に直線移動させ或いは標本１０２を（例．時計回り又は反時計回り）回動させるようにしてもよい。実施形態によっては、これに代え又は加え、光学系プレート１０８を一方向又は複数方向に直線移動させるよう構成され又は光学系プレート１０８を（例．時計回り又は反時計回り）回動させるよう構成された１個又は複数個のアクチュエータが、本システム１００に組み込まれる。こうしたデザインの長所は、スケーラビリティ・チャネル個数（例．システム複雑度）間で釣り合いを採れることにある。例えば、図９Ａには光学系プレート１０８に関する走査パターン９００が示されており、そのプレートに備わる複数個のプローブ１１０によって、円のうちあるセクション９０２（例．４５°セクション）が形成されている。図９Ｂには、標本１０２及び／又は光学系プレート１０８を回動させること（例．各４５°の８連続回動）でその円のセクション９０２、９０４、９０６、９０８、９１０、９１２、９１４及び９１６を照明することにより生成された全表面走査パターン９００が描かれている。チャネル／プローブの個数及び光学系プレート１０８の幾何についての選択は、これに限られるものではないが計測時間、空間分解能及びシステム複雑度を初めとする基準に基づき決めることができる。
【００３１】
実施形態によっては、例えば図１Ｂに示すように、標本１０２の背面１０６をも分析するよう本システム１００を構成することができる。そうした実施形態では、本システム１００に更に、第２照明源１４４及びその第２照明源１４４に光学結合された第２の複数本の送光ファイバ１４０と、第２検出器１５０及びその第２検出器１５０に光学結合された第２の複数本の受光ファイバ１４２とを、設けることができる。第２照明源１４４は第１照明源１１８に似たもの又はそっくりなものとされうる。実施形態によっては、第２照明源１４４が少なくとも１個の広帯域照明源を有する。例えば、第２照明源１４４には放電プラズマ光源（例．放電プラズマランプ）、レーザ駆動若しくはレーザ維持プラズマ光源及び／又は超連続体光源（例．超連続体レーザ）が含まれうる。分光フィルタリングを（例．１個又は複数個のフィルタ素子により）第２照明源１４４に適用することで、短めの波長を遮断し、（例．ソラリゼーションによる）光ファイバ１４０及び／又は１４２の経時劣化を減らしてもよい。第２検出器１５０は第１検出器１２２に似たもの又はそっくりなものとされうる。実施形態によっては、第２検出器１５０が少なくとも１個のスペクトロメータを有する。他の諸実施形態では、第２検出器１５０に少なくとも１個の撮像スペクトロメータ、カメラ、フォトダイオード又はフォトダイオードアレイ等が含まれうる。
【００３２】
実施形態のシステム１００では、第３スイッチ１４６が第２照明源１４４に光学結合されている。本システム１００では、更に、第４スイッチ１４８を第２検出器１５０に光学結合させることができる。第２送光ファイバ１４０をその第３スイッチ１４６に結合させ、その第３スイッチ１４６を適宜構成設定することで、第２の複数本の送光ファイバ１４０のうち少なくとも１本の送光ファイバ１４０に第２照明源１４４を光学結合させればよい。同様に、受光ファイバ１４２を第４スイッチ１４８に結合させ、その第４スイッチ１４８を適宜構成設定することで、第２の複数本の受光ファイバ１４２のうち少なくとも１本の受光ファイバ１４２に第２検出器１５０を光学結合させればよい。第３スイッチ１４６及び第４スイッチ１４８は、それぞれ、１個又は複数個の実施形態における第１スイッチ１２０及び第２スイッチ１２４に似たもの又はそっくりなものとされうる。
【００３３】
本システム１００に更に第２の複数個のプローブ１３６を設け、それらを第２の複数本の送光ファイバ１４０のうち対応するもの及び第２の複数本の受光ファイバ１４２のうち対応するものに結合させてもよい。第１の複数個のプローブ１１０は標本１０２の第１表面（上面／前面）１０４付近に配置し、第２の複数個のプローブ１３６は標本１０２の第２表面（背面）１０６に配置すればよい。プローブ１３６は、本願既述の１個又は複数個の実施形態におけるプローブ１１０に似たもの又はそっくりなものとすればよい。実施形態によっては送光ファイバ１４０及び受光ファイバ１４２が多端子（例．少なくとも三端子）コネクタ１３８、例えば二分岐ファイバ束、ファンアウトケーブル、Ｙケーブル等によって対応するプローブ１３６に結合される。照明は、照明源１４４からプローブ１３６へ、そのプローブ１３６から検出器１５０へと多端子コネクタ１３８を介し送給すればよい。例えば、各多端子コネクタ１３８に少なくとも３個の端子（例．対応する送光ファイバ１４０に接続される第１端子、対応する受光ファイバ１４２に接続される第２端子並びに対応するプローブ１３６に接続される第３端子）を設ければよい。実施形態におけるプローブ１３６には、これに加え又は代え送光ファイバ１１４の一部分及び／又は受光ファイバ１１６の一部分を組み込むことができる。
【００３４】
本システム１００に更に光学系プレート１３４を設け、それによりプローブ１３６を支持してもよい。例えば、プローブ１１０により構成されるアレイ（例．リニア又は二次元アレイ）を光学系プレート１０８により画定することができる。光学系プレート１３４も、本願既述の１個又は複数個の実施形態における光学系プレート１０８に似たもの又はそっくりなものとされうる。光学系プレート１３４は当該１個又は複数個の支持部材１３２の下方（例．標本１０２の下方）、光学系プレート１０８は１個又は複数個の支持部材１３２の上方（例．標本１０２の上方）に実装すればよい。
【００３５】
プローブ１３６は、標本１０２の背面１０６の対応部分を（例．送光ファイバ１４０からの照明により）照明するよう構成すること、並びにその標本１０２の背面１０６の対応部分にて反射、屈折又は輻射された照明を受光する（例．ひいては受光ファイバ１４２を介し検出器１５０へと送光する）よう構成することができる。例えば、第３スイッチ１４６により照明源１４４を少なくとも１本の送光ファイバ１４０に光学結合させることで、標本１０２の背面１０６のうち少なくとも一部分がそれらプローブ１３６のうち対応するものを介し照明されるようにすることができる。同様に、第４スイッチ１４８により検出器１５０を少なくとも１本の受光ファイバ１４２に光学結合させることで、標本１０２の背面１０６の被照明部分にて反射、屈折又は輻射された照明がそれらプローブ１３６のうち対応するものを介し、また恐らくはその標本１０２の背面１０６を照明しているプローブ１３６の至近にある別のプローブ１３６を介し、受光（及び検出）されるようにすることができる。実現形態によっては、標本１０２の背面１０６を照明しその標本１０２の背面１０６にて反射、屈折又は輻射された照明を集光することで、プローブ１３６により照明されたスポット（例．標本１０２の部分）毎に反射率スペクトルを計測することができる。複数個のプローブ１３６を特定パターンに従い光学系プレート１３４上に実装することで、背面１０６の全て又は大半に係る一組の反射率スペクトルを、標本１０２を駆動することなく計測することが可能となる。加えて、上述の通り、第１光学系プレート１０８上に実装された上側プローブ１１０によって、標本１０２の前面／上面１０４の全て又は大半に係る反射率スペクトルを計測することができる。こうした構成によれば、標本１０２を駆動することなくその標本１０２の両側を分析することができる。
【００３６】
同じく図１Ｂに示すように、実施形態によっては、照明源１１８及び１４４を単一の照明源で置き換え、それに付随する１個又は複数個のスイッチ（例．スイッチ１２０及び／又はスイッチ１４６）を、標本１０２の前面／上面１０４を分析すべく照明源をプローブ１１０に光学結合させるよう構成設定すること、並びに標本１０２の背面１０６を分析すべく照明源をプローブ１３６にも光学結合させるよう構成設定することができる。また、実施形態によっては、検出器１２２及び１５０を単一の検出器で置き換え、それに付随する１個又は複数個のスイッチ（例．スイッチ１２４及び／又はスイッチ１４８）を、標本１０２の前面／上面１０４を分析すべく検出器をプローブ１１０に光学結合させるよう構成設定すること、並びに標本１０２の背面１０６を分析すべく検出器をプローブ１３６にも光学結合させるよう構成設定することができる。このように、本システム１００に何個の照明源、検出器又はスイッチを組み込んでもよい。
【００３７】
図１Ａ及び図１Ｂに示す諸実施形態に係るシステム１００は、更にコントローラ１２６を有している。実施形態によっては、そのコントローラ１２６に、記憶媒体１３０上で保持されているプログラム命令群を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサ１２８が備わる。こうした構成によれば、コントローラ１２６に備わる１個又は複数個のプロセッサ１２８により、本件開示の随所に記載されている様々な処理ステップ及び動作の何れも実行することができる。
【００３８】
コントローラ１２６に備わる１個又は複数個のプロセッサ１２８には、本件技術分野で既知なあらゆる処理素子が含まれうる。その意味で、当該１個又は複数個のプロセッサ１２８には、アルゴリズム及び／又は命令群を実行するよう構成されたあらゆるマイクロプロセッサ型デバイスが含まれうる。ある実施形態によれば、当該１個又は複数個のプロセッサ１２８を、デスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、イメージコンピュータ、並列プロセッサその他、プログラムを実行するよう構成された何らかのコンピュータシステム（例．ネットワーク接続されたコンピュータ）を備えるものとすることができ、またそのプログラムを適宜構成することで、本件開示の随所に記載の如く本ハイブリッド検査システム１００を動作させることができる。更なる認識によれば、語「プロセッサ」は、非一時的記憶媒体１３０２から得たプログラム命令群を実行する処理素子を１個又は複数個有するデバイス全てが包括されるよう、広く定義することができる。
【００３９】
記憶媒体１３０には、連携する１個又は複数個のプロセッサ１２８により実行可能なプログラム命令群を格納するのに適し本件技術分野で既知な、あらゆる格納媒体が含まれうる。例えば非一時的記憶媒体が記憶媒体１３０に含まれうる。また例えば、これに限られるものではないがリードオンリメモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気又は光記憶デバイス（例．ディスク）、磁気テープ、固体ドライブ等が記憶媒体１３０に含まれうる。更に注記されることに、記憶媒体１３０は１個又は複数個のプロセッサ１２８と共に共通コントローラハウジング内に収容されうる。ある実施形態によれば、記憶媒体１３０を１個又は複数個のプロセッサ１２８及びコントローラ１２６の物理的在処に対し遠隔配置することができる。例えば、ネットワーク（例．インターネット、イントラネット等）を介しアクセス可能なリモートメモリ（例．サーバ）に、コントローラ１２６に備わる１個又は複数個のプロセッサ１２８がアクセスするのでもよい。従って、上掲の記述は本発明に対する限定事項ではなく単なる例証として解されるべきである。
【００４０】
コントローラ１２６は、照明源１１８及び／又は照明源１４４を制御するよう構成することができる。例えば、１個又は複数個の照明パラメタ（例．照明強度、波長、帯域幅、周波数、スポットサイズ等）を制御するよう、コントローラ１２６を構成することができる。コントローラ１２６は、検出器１２２及び／又は検出器１５０からデータを受領するよう構成することができる。例えば、生データ、処理済データ（例．厚み計測値）及び／又は部分処理済データの何らかの組合せをコントローラ１２６にて受領することができる。更に、本件開示の随所に記載の諸ステップを、単一のコントローラ１２６により実行してもよいし、それに代え複数個のコントローラにより実行してもよい。加えて、コントローラ１２６が、共通ハウジング内に収容され又は複数個のハウジング内に収容された１個又は複数個のコントローラを有していてもよい。こうすることで、どのようなコントローラ又はコントローラコンビネーションであれ、本システム１００への統合に適したモジュールとして個別にパッケージングすることができる。例えば、コントローラ１２６を検出器１２２及び／又は検出器１５０向けの集中処理プラットフォームとして動作させることや、それにより受領データ（生及び／又は部分処理済）に対し一通り又は複数通りの分析（例．計測）アルゴリズムを実行して一通り又は複数通りの標本属性又はパラメタ（例．膜高／膜厚、表面均一度／不均一度等々）を特定することができる。
【００４１】
実施形態におけるコントローラ１２６は、スイッチ１２０、スイッチ１２４、スイッチ１４６及び／又はスイッチ１４８を制御するよう構成されている。例えば、スイッチ１２０／１４６により照明源１１８／１４４を標本１０２の該当部分付近にあるプローブ１１０／１３６に光学結合させることで、その標本１０２のうち少なくとも一部分に関する分析及び／又は計測を実行するよう、コントローラ１２６を構成することができる。この場合、スイッチ１２０／１４６により照明源１１８／１４４をそのプローブ１１０／１３６に係る（例．結合された）少なくとも１本の送光ファイバ１１４／１４０に光学結合させるよう、且つスイッチ１２４／１４８により検出器１２２／１５０をそのプローブ１１０／１３６に係る（例．結合された）少なくとも１本の受光ファイバ１１６／１４２（又は近くのプローブに係る受光ファイバ）に光学結合させるよう、コントローラ１２６を構成すればよい。
【００４２】
コントローラ１２６は、標本１０２の前面／上面１０４及び／又は背面１０６上にてスポットバイスポット走査パターンが実現されるよう、構成することができる。例えば、スイッチ１２０／１４６により照明源１１８／１４４を標本１０２の他部分（次部分）付近のプローブ１１０／１３６と光学結合させることで、その標本１０２の少なくとも１個の他部分（例．次スポット）に関する分析及び／又は計測を実行するよう、コントローラ１２６を構成することができる。この場合、スイッチ１２０／１４６により照明源１１８／１４４を別の（次の）プローブ１１０／１３６に係る（例．結合された）他の少なくとも１本の（次の）送光ファイバ１１４／１４０に光学結合させるよう、且つスイッチ１２４／１４８により検出器１２２／１５０を他の（次の）プローブ１１０／１３６に係る（例．結合された）少なくとも１本の受光ファイバ１１６／１４２に光学結合させるよう、コントローラ１２６を構成すればよい。
【００４３】
コントローラ１２６は、標本１０２の前面／上面１０４及び／又は背面１０６上にて並列マルチスポット走査パターンが実現されるようにも構成することができる。例えば、スイッチ１２０／１４６により照明源１１８／１４４を標本１０２の２個以上の部分付近の２個以上のプローブ１１０／１３６と光学結合させることで、その標本１０２の２個以上の部分（例．スポット）に関する同時的（又は少なくとも部分的に並行的）な分析及び／又は計測を実行するよう、コントローラ１２６を構成することができる。この場合、スイッチ１２０／１４６により照明源１１８／１４４を２個以上のプローブ１１０／１３６に係る（例．結合された）２本以上の送光ファイバ１１４／１４０に光学結合させるよう、且つスイッチ１２４／１４８により検出器１２２／１５０を２個以上のプローブ１１０／１３６に係る（例．結合された）２本以上の受光ファイバ１１６／１４２に光学結合させるよう、コントローラ１２６を構成すればよい。
【００４４】
図１０Ａ及び図１０Ｂには、本件開示の１個又は複数個の実施形態に従い複数個のプローブで以て標本を分析する方法１０００にて実行される諸ステップが描かれている。出願人の注記によれば、システム１００の文脈に沿い本願にてこれまで述べてきた諸実施形態及び可能化テクノロジが方法１０００に敷衍されるものと、解されるべきである。とはいえ、更なる注記によれば、本方法１０００はシステム１００のアーキテクチャに限定されるものではない。
【００４５】
本方法１０００のステップ１００２では、複数本の送光ファイバのうち対応するもの及び複数本の受光ファイバのうち対応するものに結合された複数個のプローブ付近で、１個又は複数個の支持部材で以て標本を支持する。例えば、送光ファイバ１１４のうち対応するもの及び受光ファイバ１１６のうち対応するものに結合されたプローブ１１０の付近（例．近隣）にて、システム１００に備わる１個又は複数個の支持部材１３２により標本１０２を支持することができる。
【００４６】
本方法１０００のステップ１００４では、複数本の送光ファイバのうち少なくとも１本の送光ファイバに第１スイッチで以て照明源を光学結合させることで、標本表面のうち少なくとも一部分が照明されるようにする。例えば、標本１０２の表面１０４のうち一部分を照明するのに利用されるプローブ１１０に係る送光ファイバ１１４に照明源１１８を光学結合させるよう、（コントローラ１２６の働きで自動的に又はマニュアルで）スイッチ１２０を構成設定することができる。プローブ１１０を、更に、受光ファイバ１１６のうち対応するものに結合させてもよい。
【００４７】
本方法１０００のステップ１００６では、少なくとも１本の受光ファイバに第２スイッチで以て検出器を光学結合させることで、標本表面のうちその部分にて反射、屈折又は輻射された照明が受光されるようにする。例えば、標本１０２の表面１０４のうちその部分を照明するのに利用されたプローブ１１０に係る受光ファイバ１１６に、或いは別の（近くの）プローブ１１０に係る受光ファイバ１１６に、検出器１２２を光学結合させるよう、（コントローラ１２６の働きで自動的に又はマニュアルで）スイッチ１２４を構成設定することができる。
【００４８】
本方法１０００にて、スポットバイスポット走査アルゴリズムに従い又は２個以上の部分（スポット）を並列走査することで、標本の付加的部分を走査してもよい。例えば、本方法１０００にステップ１００８を設け、そのステップにて、複数本の送光ファイバのうち他の少なくとも１本の送光ファイバに第１スイッチで以て照明源を光学結合させることで、標本表面のうち他の少なくとも一部分が照明されるようにすればよい。例えば、標本１０２の表面１０４のうち別の部分を照明するのに利用された別のプローブ１１０に係る別の送光ファイバ１１４に照明源１１８を光学結合させるよう、（コントローラ１２６の働きで自動的に又はマニュアルで）スイッチ１２０を構成設定することができる。更に、本方法１０００にステップ１０１０を設け、そのステップにて、他の少なくとも１本の受光ファイバに第２スイッチで以て検出器を光学結合させることで、標本表面の他部分にて反射、屈折又は輻射された照明が受光されるようにすればよい。例えば、標本１０２の表面１０４のうち他部分を照明するのに利用された他のプローブ１１０に係る受光ファイバ１１６に、或いは更に別の（近くの）プローブ１１０に係る受光ファイバ１１６に、検出器１２２を光学結合させるよう、（コントローラ１２６の働きで自動的に又はマニュアルで）スイッチ１２４を構成設定することができる。
【００４９】
実施形態によっては、ステップ１００４及び１００８、及び／又は、ステップ１００６及び１０１０が、少なくとも部分的に並列実行されうる（例．それにより標本の２個以上の部分にて計測が実行されうる）。他の実施形態にあっては、ステップ１００４をステップ１００８に先行させステップ１００６をステップ１０１０に先行させる（例．それによりスポットバイスポット走査を実現する）。実施形態によっては標本１０２も（例．直線的又は回動的に）駆動され、或いは光学系プレート１０８／１３４及びプローブ１１０／１３６が（例．直線的又は回動的に）駆動され、それにより標本１０２の表面１０４／１０６のうち付加的部分が走査される。
【００５０】
実施形態によっては、本方法１０００にて、標本の前面／上面についての分析（例．計測）と、標本の背面についてのそれとが実行される。例えば、本方法１０００にステップ１０１２を設け、そのステップにて、第２の複数本の送光ファイバのうち対応するもの及び第２の複数本の受光ファイバのうち対応するものに結合された第２の複数個のプローブの付近で、１個又は複数個の支持部材で以てその標本を支持してもよい。送光ファイバ１４０のうち対応するもの及び受光ファイバ１４２のうち対応するものに結合されたプローブ１３６の付近（例．近隣）にて、システム１００に備わる１個又は複数個の支持部材１３２により標本１０２を支持することができる。実施形態によっては、背面１０６が少なくとも部分的に露出するよう、１個又は複数個の支持部材１３２により標本が支持される。例えば、標本の背面１０６との接触なしで、或いは背面１０６のうちある限られた部分との接触のみでその標本を支持するよう、１個又は複数個の支持部材１３２を構成してもよい。ある実施形態では、標本１０２の２本以上の縁と接触することでその標本１０２を支持し、それによりその標本１０２の背面１０６の全て又は大半を露出存置させるよう、１個又は複数個の支持部材１３２が構成される。別の実施形態では、標本１０２の背面１０６のうち第１部分（例．縁又は縁寄り部分）と接触することでその標本１０２を支持し、それにより標本１０２の背面１０６のうち第２部分（例．内寄り部分）を露出存置させるよう、１個又は複数個の支持部材１３２が構成される。
【００５１】
本方法１０００に更にステップ１０１４を設け、そのステップにて、第２の複数本の送光ファイバのうち少なくとも１本の送光ファイバに第２照明源を光学結合させることで、標本背面のうち少なくとも一部分が照明されるようにしてもよい。例えば、標本１０２の背面１０６のうち一部分を照明するのに利用されるプローブ１３６に係る送光ファイバ１４０に第２照明源１４４を光学結合させるよう、（コントローラ１２６の働きで自動的に又はマニュアルで）スイッチ１４６を構成設定することができる。プローブ１３６を、更に、受光ファイバ１４２のうち対応するものに結合させてもよい。
【００５２】
本方法１０００に更にステップ１０１６を設け、そのステップにて、第２の複数本の受光ファイバのうち少なくとも１本の受光ファイバに第２検出器を光学結合させることで、標本背面のうちその部分にて反射、屈折又は輻射された照明が受光されるようにしてもよい。例えば、標本１０２の背面１０６のうちその部分を照明するのに利用されたプローブ１３６に係る受光ファイバ１４２に、或いは別の（近くの）プローブ１３６に係る受光ファイバ１４２に、第２検出器１５０を光学結合させるよう、（コントローラ１２６の働きで自動的に又はマニュアルで）スイッチ１４８を構成設定することができる。
【００５３】
本願記載のシステム１００及び方法論１０００で提供される利点は多数あり、そのうち幾つかに次のものが含まれている。本システム１００及び方法１０００を用いることで、既存の計量、検査又は処理ツールの基板ハンドリングフロントエンド（ときとして機器フロントエンドモジュール即ちＥＦＥＭと称されるもの）と容易に統合可能な膜厚計量モジュールを実現することができる。標本上の数個所を（例．５秒以下と短い）ごく短時間にて標本化できるため、本システム１００及び方法１０００ではホスト機器又はツールのスループットへの影響が最小限となる。本システム１００及び方法１０００によれば、高速移動ステージにより基板上の様々な個所を標本化する場合に比べ、顕著なコスト節約を果たすことができる。更に、本システム１００及び方法１０００によれば、標本基板の前側又は（ときとしてより重要なことに）裏側に堆積された膜スタックの膜厚及び屈折率を計測することができる。半導体製造における処理工程のうち基板背面上に膜が堆積されうるものの個数が、急速に増加している。従って、本システム１００及び方法１０００により、実効的プロセス制御及びツール監視兼認証機構を実現するのに必要な重要膜厚計量情報を提供することができる。
【００５４】
本願記載の主題は、ときとして、他の諸部材内に収容され又はそれらに結びつけられた様々な部材により描出されている。理解し得るように、そうした図示アーキテクチャは単なる例示であり、実のところは、他の多くのアーキテクチャを実施して同じ機能を達成することができる。概念的には、どのような部材配列であれ、同じ機能を達成するものはその所望機能が達成されるよう実効的に「連携」しているのである。即ち、本願中の何れの二部材であれ、特定機能を達成するよう組み合わされているものは、その所望機能が達成されるよう互いに「連携」していると理解することができ、そのアーキテクチャや介在部材の如何は問われない。同様に、何れの二部材であれそのように連携しているものは、その所望機能を達成すべく互いに「連結・接続」又は「結合」されているとも見ることができ、また何れの二部材であれそのように連携させうるものは、その所望機能を達成すべく互いに「結合可能」であるとも見ることができる。結合可能、の具体例としては、これに限られるものではないが、物理的に相互作用可能な及び／又は物理的に相互作用する部材、及び／又は無線的に相互作用可能な及び／又は無線的に相互作用する部材、及び／又は論理的に相互作用可能な及び／又は論理的に相互作用する部材がある。
【００５５】
本件開示及びそれに付随する多くの長所については、上掲の記述により理解され得、開示されている主題から離隔することなく又はその主要な長所全てを犠牲にすることなく諸部材の形態、構成及び配列に様々な改変を施せることも察せられ得る。本願記載の形態は単なる説明用のものであり、後掲の特許請求の範囲の意図はそうした改変を包括及び包含することにある。更に、本発明は別項の特許請求の範囲により定義される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【国際調査報告】
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