(57)【要約】  高処理能力Ｘ線計測に適した高輝度液体ベースＸ線源を実現するための方法及びシステムが、本明細書に示されている。高輝度Ｘ線源が、電子の流れによって回転式液体金属アノード材料に衝撃を与えて生成されることにより、Ｘ線放射を発生させる。回転式アノード支持構造が、一定角速度で回転している間、支持構造に対する固定位置に液体金属アノード材料を支持する。別の局面では、並進作動装置が、回転式アセンブリに結合されて、液体金属アノードを回転軸線に平行な方向に並進させる。別の局面では、出力窓が、回転式アノード支持構造に結合されている。放出されたＸ線が、出力窓を通して測定中の試料に向かって伝送される。別の更なる局面では、封入窓が、回転角速度から独立して液体金属アノード材料の形状を維持する。
2021500702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体金属回転式アノードＸ線照明源であって、
電子ビーム源であって、前記電子ビーム源は、電子の流れを前記電子ビーム源のカソードから液体金属アノード材料に向かって放出するように構成され、前記電子の流れと前記液体金属アノード材料との相互作用がＸ線放射を生じさせる、電子ビーム源と、
回転式アノードアセンブリであって、
一定角速度で回転軸線の周りを回転するように構成された回転式アノード支持構造であって、前記回転式アノード支持構造は、前記回転式アノード支持構造が前記一定角速度で回転させられている間、前記回転式アノード支持構造に対する固定位置に前記液体金属アノード材料を支持する、回転式アノード支持構造、及び
前記回転式アノード支持構造に結合された回転作動装置であって、前記回転作動装置は、前記回転式アノード支持構造を前記一定角速度で回転させる、回転作動装置を備える、回転式アノードアセンブリと、
を備える、液体金属回転式アノードＸ線照明源。
【請求項２】
前記液体金属アノード材料からある量の前記Ｘ線放出を収集するように構成された少なくとも１つのＸ線光学要素を更に備える、請求項１に記載の液体金属回転式アノードＸ線照明源。
【請求項３】
前記収集されたある量のＸ線放出は、前記回転式アノードアセンブリの一部分を通して前記液体金属アノード材料から前記少なくとも１つのＸ線光学要素まで伝送される、請求項２に記載の液体金属回転式アノードＸ線照明源。
【請求項４】
前記回転式アノードアセンブリは、前記回転式アノード支持構造に結合された出力窓を更に備え、
前記出力窓は、前記Ｘ線放出に対して透明であり、前記収集されたある量のＸ線放出は、前記出力窓を通して前記液体金属アノード材料から前記少なくとも１つのＸ線光学要素まで伝送される、請求項３に記載の液体金属回転式アノードＸ線照明源。
【請求項５】
前記回転式アノードアセンブリは、前記回転式アノード支持構造に結合された封入窓を更に備え、
前記封入窓は、前記回転式アノード支持構造が前記一定角速度で回転させられている間、前記回転式アノード支持構造に対する固定位置に前記液体金属アノード材料を拘束し、前記封入窓は、前記電子の流れに対して透明であり、前記電子の流れは、前記封入窓を通して前記電子ビーム源から前記液体金属アノード材料まで伝送される、請求項１に記載の液体金属回転式アノードＸ線照明源。
【請求項６】
前記回転式アノードアセンブリは、前記回転式アノード支持構造に結合された並進作動装置を更に備え、
前記並進作動装置は、前記回転式アノード支持構造を前記回転軸線に平行な方向に並進させる、請求項１に記載の液体金属回転式アノードＸ線照明源。
【請求項７】
前記回転式アノード支持構造は、前記液体金属アノード材料が前記回転式アノード支持構造の回転角速度に依存する形状を呈するように、前記液体金属アノード材料を支持する、請求項１に記載の液体金属回転式アノードＸ線照明源。
【請求項８】
前記回転式アノード支持構造は、前記液体金属回転式アノードＸ線照明源の焦点軌道に沿ったいずれかの場所における前記液体金属アノード材料の断面が前記回転式アノード支持構造の回転角速度から独立した一定形状を呈するように、前記液体金属アノード材料を支持する、請求項１に記載の液体金属回転式アノードＸ線照明源。
【請求項９】
Ｘ線ベース計測システムであって、
入射Ｘ線ビームによって試料の検査領域を照明するように構成された液体金属回転式アノードＸ線照明源であって、前記液体金属回転式アノードＸ線照明源は、
電子の流れを前記電子ビーム源のカソードから液体金属アノード材料に向かって放出するように構成された電子ビーム源であって、前記電子の流れと前記液体金属アノード材料との相互作用がＸ線放射を生じさせる、電子ビーム源、並びに
回転式アノードアセンブリであって、
一定角速度で回転軸線の周りを回転するように構成された回転式アノード支持構造であって、前記回転式アノード支持構造は、前記回転式アノード支持構造が前記一定角速度で回転させられている間、前記回転式アノード支持構造に対する固定位置に前記液体金属アノード材料を支持する、回転式アノード支持構造、及び
前記回転式アノード支持構造に結合された回転作動装置であって、前記回転作動装置は、前記一定角速度で前記回転式アノード支持構造を回転させる、回転作動装置を備える、回転式アノードアセンブリを含む、液体金属回転式アノードＸ線照明源と、
前記液体金属アノード材料からある量の前記Ｘ線放出を収集するように構成された少なくとも１つのＸ線光学要素と、
前記入射Ｘ線ビームに応じて前記試料から放射を受け取り、前記試料の第１特性を示す信号を発生させるように構成されたＸ線検出器と、
を備える、Ｘ線ベース計測システム。
【請求項１０】
前記Ｘ線ベース計測システムは、透過又は反射モードで測定を実行するように構成された小角Ｘ線散乱計である、請求項９に記載のＸ線ベース計測システム。
【請求項１１】
前記測定は、限界寸法測定、オーバーレイ測定、又はその両方である、請求項１０に記載のＸ線ベース計測システム。
【請求項１２】
前記Ｘ線ベース計測システムは、透過小角Ｘ線散乱計測システム、かすめ入射小角Ｘ線散乱計測システム、広角Ｘ線散乱計測システム、Ｘ線反射計測システム、かすめ入射Ｘ線反射計測システム、Ｘ線回折計測システム、かすめ入射Ｘ線回折計測システム、高分解能Ｘ線回折計測システム、Ｘ線光電子分光分析システム、Ｘ線蛍光計測システム、全反射Ｘ線蛍光計測システム、かすめ入射Ｘ線蛍光計測システム、Ｘ線断層撮影法システム、Ｘ線楕円偏光法システム、及び硬Ｘ線光電子放出分光測定法システムのうちのいずれかとして構成される、請求項９に記載のＸ線ベース計測システム。
【請求項１３】
前記収集されたある量のＸ線放出は、前記回転式アノードアセンブリの一部分を通して前記液体金属アノード材料から前記少なくとも１つのＸ線光学要素まで伝送される、請求項９に記載のＸ線ベース計測システム。
【請求項１４】
前記回転式アノードアセンブリは、前記回転式アノード支持構造に結合された出力窓を更に備え、
前記出力窓は、前記Ｘ線放出に対して透明であり、前記収集されたある量のＸ線放出は、前記出力窓を通して前記液体金属アノード材料から前記少なくとも１つのＸ線光学要素まで伝送される、請求項１３に記載のＸ線ベース計測システム。
【請求項１５】
前記回転式アノードアセンブリは、前記回転式アノード支持構造に結合された封入窓を更に備え、
前記封入窓は、前記回転式アノード支持構造が前記一定角速度で回転させられている間、前記回転式アノード支持構造に対する固定位置に前記液体金属アノード材料を拘束し、前記封入窓は、前記電子の流れに対して透明であり、前記電子の流れは、前記封入窓を通して前記電子ビーム源から前記液体金属アノード材料まで伝送される、請求項９に記載のＸ線ベース計測システム。
【請求項１６】
前記回転式アノード支持構造は、前記液体金属アノード材料が前記回転式アノード支持構造の回転角速度に依存する形状を呈するように、前記液体金属アノード材料を支持する、請求項９に記載のＸ線ベース計測システム。
【請求項１７】
前記回転式アノード支持構造は、前記液体金属回転式アノードＸ線照明源の焦点軌道に沿ったいずれかの場所における前記液体金属アノード材料の断面が、前記回転式アノード支持構造の回転角速度から独立した一定形状を呈するように、前記液体金属アノード材料を支持する、請求項９に記載のＸ線ベース計測システム。
【請求項１８】
電子の流れを電子ビーム源のカソードから液体金属アノード材料に向かって放出するステップであって、前記電子の流れと前記液体金属アノード材料との相互作用がＸ線放出を生じさせる、ステップと、
回転式アノード支持構造を一定角速度で回転軸線の周りで回転させるステップであって、前記回転式アノード支持構造は、前記回転式アノード支持構造が前記一定角速度で回転している間、前記回転式アノード支持構造に対する固定位置に前記液体金属アノード材料を支持する、ステップと、
ある量の前記Ｘ線放出を前記液体金属アノード材料から収集するステップと、を含む方法。
【請求項１９】
前記液体金属アノード材料から収集された前記ある量の前記Ｘ線放出を含む入射Ｘ線ビームによって試料の検査領域を照明するステップと、
前記入射Ｘ線ビームに応じて前記試料からある量の放射を検出するステップと、
前記検出されたある量の放射に基づいて前記試料の第１特性を示す信号を発生させるステップと、を更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記収集されたある量のＸ線放出は、出力窓を通して前記液体金属アノード材料から前記少なくとも１つのＸ線光学要素まで伝送される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記回転式アノード支持構造が前記一定角速度で回転させられている間、前記液体金属アノード材料を封入窓によって前記回転式アノード支持構造に対する固定位置に拘束するステップと、
前記電子の流れを、前記封入窓を通して前記電子ビーム源から前記液体金属アノード材料まで伝送するステップと、を更に含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
記載している実施形態は、計測システム及び方法に関し、より具体的には、照明の改善のための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１７年１０月１８日に出願された、「Ｘ−Ｒａｙ  Ｓｏｕｒｃｅ  ｗｉｔｈ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｍｅｔａｌ  Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ａｎｏｄｅ（ＬｉＭｅＲａ）  ｆｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」という名称の米国仮特許出願第６２／５７３，９５８号の米国特許法１１９条の下での優先権を主張し、当該出願の主題が全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
論理及びメモリデバイス等の半導体デバイスの様々な特徴及び複数の構造レベルが、典型的には、試料に適用される一連の処理ステップによって製造される。例えば、とりわけリソグラフィは、半導体ウェハ上にパターンを生成することを含む１つの半導体製造プロセスである。半導体製造プロセスの追加的な例としては、化学機械研磨、エッチング、堆積及びイオン注入が挙げられるが、これに限定されない。複数の半導体デバイスが、単一の半導体ウェハ上に製作され、次いで、個々の半導体デバイスに分離されてもよい。
【０００４】
計測プロセスが、半導体製造プロセス中の様々なステップにおいてウェハの欠陥を検出するために用いられて、より高い収率を促進させる。光学計測技術が、サンプル破壊のリスクを伴わずに高処理能力の可能性を提供する。散乱計測及び反射計測実装、並びに関連する分析アルゴリズムを含むいくつかの光学計測ベース技術が一般的に用いられて、ナノスケール構造についての限界寸法、膜厚、組成及び別のパラメータを特徴評価する。
【０００５】
デバイス（例えば、論理及びメモリデバイス）が、より小さいナノメートルスケールの寸法になるにつれて、特性評価がより困難になる。多様な物理特性を有する複合３次元幾何形状及び材料を組み込むデバイスが、特性評価困難性に寄与する。例えば、最新のメモリ構造は、しばしば、高アスペクト比の３次元構造であるため、光放射が底部層まで浸透することを困難にする。それに加えて、複雑な構造（例えば、ＦｉｎＦＥＴ）の特徴評価が必要とされるパラメータの数の増加が、パラメータ相関性の増加をもたらす。その結果として、標的を特徴評価するパラメータが、しばしば、利用可能な測定値によっては高信頼性を伴って分離され得ない。別の例では、不透明な高ｋ材料が、最新の半導体構造に増々使用されてきている。光放射は、しばしば、これらの材料から構成された層に浸透することができない。その結果として、楕円偏光計又は反射計等の薄膜散乱計測ツールによる測定が、増々魅力的になっている。
【０００６】
それに応じて、より複雑な光学ツールが開発されてきた。例えば、複数の照明角度、長短の範囲にわたる照明波長、及び反射信号からのより完全な情報収集を有する（例えば、より通常の反射率又は偏光信号に加えて、複数のミュラー行列要素を測定する）ツールが開発されている。しかし、これらの手法は、多くの先進の標的（例えば、複雑な３Ｄ構造、１０ｎｍ未満の構造、不透明材料を用いる構造）の測定並びに測定応用（例えば、ラインエッジ粗度及びライン幅粗度測定）と関連する基本的な課題を、高信頼性を伴っては克服しなかった。
【０００７】
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）及び走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）が、原子分解を達成できるけれども、それらは試料の表面をプローブできるだけである。それに加えて、ＡＦＭ及びＳＴＭ顕微鏡は、長い走査時間を必要とする。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）は、中程度の分解能レベルを達成するけれども、十分な深さまで構造に浸透することができない。このように、高アスペクト比孔は、うまく特徴評価されない。それに加えて、試料の必要な帯電が、結像性能に悪影響を及ぼす。
【０００８】
浸透深さ問題を克服するために、ＴＥＭ、ＳＥＭ等の従来の撮像技術が、集中イオンビーム（ＦＩＢ）機械加工、イオンミリング、ブランケット又は選択エッチング等の破壊的サンプル調製技術と共に用いられる。例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）は、高分解能レベルを達成し、任意の深さをプローブすることができるけれども、ＴＥＭは、試料の破壊的な切断を必要とする。材料除去及び測定のいくつかの反復は、通常、３次元構造全体にわたって限界計測パラメータを測定するのに必要な情報を提供する。しかし、これらの技術は、サンプル破壊及び長い処理時間を必要とする。これらのタイプの測定を完了するための複雑性及び時間は、エッチング及び計測ステップのドリフトに起因した大きい不正確さをもたらす。それに加えて、これらの技術は、位置合せ誤差をもたらす多数の反復を必要とする。
【０００９】
最近の計測課題への別の応答は、膜厚、組成、応力、表面粗度、ラインエッジ粗度及び気孔率を含む測定のためのＸ線計測の採択であった。
【００１０】
小角Ｘ線散乱計測（ＳＡＸＳ）システムが、挑戦的な測定応用を対象にすることの見込みを示した。限界寸法（ＣＤ−ＳＡＸＳ）及びオーバーレイ（ＯＶＬ−ＳＡＸＳ）の測定へのＳＡＸＳ技術の応用の様々な局面が、１）Ｚｈｕａｎｇ及びＦｉｅｌｄｅｎへの、「Ｈｉｇｈ−ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｘ−ｒａｙ  ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」という名称の特許文献１、２）Ｂａｋｅｍａｎ、Ｓｈｃｈｅｇｒｏｖ、Ｚｈａｏ、及びＴａｎによる、「Ｍｏｄｅｌ  Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ａｎｄ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｆｏｒ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｘ−Ｒａｙ  Ａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」という名称の特許文献２、３）Ｖｅｌｄｍａｎ、Ｂａｋｅｍａｎ、Ｓｈｃｈｅｇｒｏｖ、及びＭｉｅｈｅｒによる、「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｏｖｅｒｌａｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｘ−Ｒａｙ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」という名称の特許文献３、４）Ｈｅｎｃｈ、Ｓｈｃｈｅｇｒｏｖ、及びＢａｋｅｍａｎによる、「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  Ｆｏｒ  Ｘ−Ｒａｙ  Ｂａｓｅｄ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」という名称の特許文献４、５）Ｄｚｉｕｒａ、Ｇｅｌｌｉｎｅａｕ、及びＳｈｃｈｅｇｒｏｖによる、「Ｘ−ｒａｙ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  Ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」という名称の特許文献５、並びに、６）Ｇｅｌｌｉｎｅａｕ、Ｄｚｉｕｒａ、Ｈｅｎｃｈ、Ｖｅｌｄｍａｎ、及びＺａｌｕｂｏｖｓｋｙによる、「Ｆｕｌｌ  Ｂｅａｍ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  Ｘ−Ｒａｙ  Ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」という名称の特許文献６に記載されている。上記の特許文書は、ＫＬＡ―Ｔｅｎｃｏｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国カリフォルニア州Ｍｉｌｐｉｔａｓ）に譲渡されている。
【００１１】
半導体構造のＣＤ−ＳＡＸＳ計測についての研究が、また、科学文献に記載されている。ほとんどの研究グループは、それらの巨大なサイズ、コスト等に起因する半導体製造設備での使用に適しない高輝度Ｘ線シンクロトロン源を用いてきた。かかるシステムの１つの例は、非特許文献１に記載されている。直近では、国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）のグループが、特許文献１に記載されたものと同様のコンパクトで明るいＸ線源を用いる研究を開始した。この研究は、非特許文献２に記載されている。
【００１２】
ＳＡＸＳは、また、適用に関連する材料及び別の非半導体の特性評価に適用されてきた。例示的システムは、Ｘｅｎｏｃｓ  ＳＡＳ（ｗｗｗ．ｘｅｎｏｃｓ．ｃｏｍ）、Ｂｒｕｋｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ｗｗｗ．ｂｒｕｋｅｒ．ｃｏｍ）及びＲｉｇａｋｕ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ｗｗｗ．ｒｉｇａｋｕ．ｃｏｍ／ｅｎ）を含むいくつかの企業によって商業化されてきた。
【００１３】
半導体製造において用いられる多くのＸ線計測技術は、高輝度Ｘ線源から恩恵を受けてもよい。例えば、限界寸法小角Ｘ線散乱（ＣＤ−ＳＡＸＳ）測定は、しばしば、特定材料の低い散乱に起因して長い積分時間を必要とする。高輝度源は、ＣＤ−ＳＡＸＳ測定の処理能力を改善してもよい。
【００１４】
超紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィの領域における開発努力が、光源に集中され、当該光源は、高電力レベル（例えば、照明器の中間焦点で２１０ワットの平均電力）において１３ナノメートル（すなわち、９２．６電子ボルト）に中心がある狭帯域放射（例えば＋／−０．１ｎｍ）を放出する。ＥＵＶリソグラフィのための光源は、レーザ液滴プラズマ構成を用いて開発された。例えば、約１００ｋＨｚのパルス反復周波数で動作するキセノン、スズ及びリチウム液滴標的が、ＣＯ２コヒーレント源によってポンプ送出される。実現された光は、高電力である（例えば、照明器の中間焦点での２１０ワットの平均電力は、１３ナノメートルのリソグラフィツールのための目標である）。しかし、結果として生じる放射は、比較的低いエネルギ（９２．６電子ボルト）であり、それは、計測適用でのこれらの照明源の実用性を厳しく制限する。例示的システムは、ＡＳＭＬ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ  Ｂ．Ｖ．への特許文献７に記載され、当該特許の内容が全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【００１５】
いくつかの例では、Ｘ線照明光が、回転式アノード標的材料等の固体標的材料の高エネルギ電子ビーム衝撃によって発生させられる。回転式アノードＸ線源は、医学撮像及び分析化学適用に一般に用いられる。断層撮影法、乳房撮影法、血管造影法等の医学撮像適用のための回転式アノードＸ線源の多数のバージョンが、Ｐｈｉｌｉｐｓ、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ、Ｓｉｅｍｅｎｓ等の企業によって製造される。Ｒｉｇａｋｕ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ及びＢｒｕｋｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは、Ｘ線回折（ＸＲＤ）、Ｘ線反射計測（ＸＲＲ）、小角Ｘ線散乱計測（ＳＡＸＳ）、広角Ｘ線散乱計測（ＷＡＸＳ）等の分析化学適用のための連続作動型回転アノード源を製造する。
【００１６】
回転式アノード標的は、静止アノード標的と比較して、アノード材料からのより有効な熱除去を可能にする。電子ビーム衝突の場所をアノード表面上で連続的に動かすことは、焦点スポット衝突温度を減少させ、Ｘ線管電力負荷能力を改善する対流熱放散をもたらす。典型的な回転アノード源は、毎分回転数５，０００〜１０，０００以上でアノード材料を回転させる。焦点スポット場所でのアノード材料の線形速度は、１００メートル／秒以上であってもよい。
【００１７】
アノード熱散逸及び熱伝導率の増加に向かって導かれる改善が提案されてきた。例えば、Ｒｉｇａｋｕ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（日本）によって製造されるＦＲ−ＸモデルＸ線源、Ｂｒｕｋｅｒ  ＡＸＳ  ＧｍｂＨ（ドイツ）によって製造されるＭｉｃｒｏＭａｘモデルＸ線源は、アノードで発生させられた熱を放散させるために水冷を用いる。
【００１８】
特許文献８は、高熱伝導度ダイヤモンド層を有する回転式アノード構造を記載している。特許文献９は、熱放散を改善するためのダイヤモンド−金属複合材料の使用を記載している。特許文献１０は、ヒートパイプ効果によって熱を放散させる回転式アノード装置を記載している。特許文献１１は、高熱伝導度マトリックス内に埋め込まれた高原子番号材料を含むミクロ構造アノードを記載している。特許文献１２及び特許文献８は、静止アノード源に関連する類似のダイヤモンドベース熱管理溶液を記載している。上記の米国特許及び米国特許出願公開の内容は、全体として参照によって本明細書に組み込まれる。
【００１９】
電力負荷能力の改善にもかかわらず、回転アノード源は、有意な限界を受ける。実際、マイクロクラックが、反復熱サイクルに起因して、焦点軌道（すなわち、ｅビーム衝突を反復して受ける点の位置）上にある固体アノード材料の表面に形成する。これらのマイクロクラックは、吸収の増加に起因した損失をもたらす。いくつかの例では、Ｘ線束の２０〜３０％の減少は、最初の１，０００時間内の源動作において生じる。それに加えて、典型的な回転式アノードは、約３，０００時間毎の再研磨（すなわち、アノード材料の表面の回復）を必要とする。それに加えて、いくつかの例では、高回転速度が、Ｘ線スポットのＸ線スポットサイズ及び空間安定性を制限する。
【００２０】
いくつかの別の例では、Ｘ線照明光が液体標的材料の高エネルギ電子ビーム衝撃によって発生させられることにより、固体アノード標的と関連する表面マイクロクラックの形成を軽減する。
【００２１】
これらの例のうちのいくつかでは、液体金属噴流アノードが用いられる。例示的な液体金属噴流Ｘ線照明システムは、Ｚｈｕａｎｇ及びＦｉｅｌｄｅｎへの特許文献１に記載されており、当該特許の内容が全体として参照により本明細書に組み込まれる。別の例示的な液体金属噴流Ｘ線照明源は、特許文献１３に記載されており、当該特許の内容が全体として参照により本明細書に組み込まれる。液体金属噴流は、連続的にアノード表面を有効に一新することにより、表面マイクロクラックの形成を除去する。しかし、液体金属アノード材料が蒸発して、Ｘ線源寿命を制限することがある金属蒸気を形成する。いくつかの例では、金属蒸気は、真空Ｘ線窓上で凝縮して、追加のＸ線吸収を生じさせる。いくつかの例では、金属蒸気は、カソード領域に拡散してカソードを汚染することにより、カソード寿命及びシステム出力を低減する。いくつかの例では、金属蒸気は、高電圧破壊を生じさせる電子ビーム加速領域中に拡散する。
【００２２】
いくつかの別の例では、液体金属アノードが、静止構造上を流される。特許文献１４は、静止金属表面上を流れる液体金属アノード材料について記載し、当該特許の内容が全体として参照により本明細書に組み込まれる。特許文献１５は、Ｘ線源真空筐体の内部表面上を流れる液体金属アノード材料を記載し、当該特許の内容が全体として参照により本明細書に組み込まれる。特許文献１６及び特許文献１７は、チャネル又は管を通って流れる液体金属アノード材料を記載し、当該特許それぞれの内容が全体として参照により本明細書に組み込まれる。高速移動液体金属は、電子ビーム浸透及びＸ線抽出を可能にするのに適した窓によって部分的に封入される。
【００２３】
電力負荷能力の改善に関わらず、液体アノード源が、有意な制限を受ける。実施において、別の表面上に薄い液体金属層を流すことが、比較的低速度流れに制限される。流速が増加するにつれて、乱流が生じ、当該乱流は、Ｘ線照明源を不安定化する。その結果として、別の表面上を流れる液体アノード材料を用いるＸ線源のアノード電力負荷が、かなり制限される。それに加えて、チャネル及び管内部に液体金属を流すことに基づく、Ｘ線照明源に対するアノード電力負荷が、流れを抑制して電子ビーム浸透及びＸ線抽出を可能にするために用いられるいずれかの窓の構造完全性によって制限される。
【００２４】
同様に、液体金属噴流Ｘ線照明源の安定運転は、層流液体金属噴流を必要とする。そのため、アノード電力負荷の増加に適応するための噴流速度のなんらかの増加は、噴流自体の層流―乱流遷移、及びなんらかの噴流速度の増加を達成するのに必要とされる超高圧噴流リターンループの実現可能性によって制限される。
【００２５】
残念なことに、Ｘ線ベース計測処理能力が、アノード上の電力負荷の制限によって弱められる。従来の固体金属アノード源の電力負荷の増加は、アノードの切除及び破壊を生じさせる。典型的な液体金属源に対して、電力負荷の増加は、Ｘ線照明源を不安定化する傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】米国特許第７，９２９，６６７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１４／００１９０９７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１５／０１１７６１０号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１６／０２０２１９３号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１７／０１６７８６２号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１８／０１０６７３５号明細書
【特許文献７】米国特許第７，５１８，１３４号明細書
【特許文献８】米国特許第９，７１５，９８９号明細書
【特許文献９】米国特許第８，２４３，８８４号明細書
【特許文献１０】米国特許第７，４４０，５４９号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２０１５／００９２９２４号明細書
【特許文献１２】米国特許第９，１５９，５２４号明細書
【特許文献１３】米国特許第６，７１１，２３３号明細書
【特許文献１４】米国特許第４，９５３，１９１号明細書
【特許文献１５】米国特許第８，６２９，６０６号明細書
【特許文献１６】米国特許出願公開第２０１４／０３６９４７６号明細書
【特許文献１７】米国特許第８，５６５，３８１号明細書
【非特許文献】
【００２７】
【非特許文献１】Ｌｅｍａｉｌｌｅｔ，Ｇｅｒｍｅｒ，Ｋｌｉｎｅら，“Ｉｎｔｅｒｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｄ  ｘ−ｒａｙ  ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  ＦｉｎＦＥＴ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，ｖ．８６８１，ｐ．８６８１０Ｑ  （２０１３）
【非特許文献２】“Ｘ−ｒａｙ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｃｏｍｐａｃｔ  ｘ−ｒａｙ  ｓｏｕｒｃｅ  ｆｏｒ  ｎｅｘｔ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｄｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ｍｉｃｒｏ／Ｎａｎｏｌｉｔｈ．ＭＥＭＳ  ＭＯＥＭＳ  １６（１），０１４００１（Ｊａｎ−Ｍａｒ  ２０１７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
将来の計測適用は、高い分解能要件、複数パラメータ相関性、増々複雑になる形状構造、及び不透明材料の使用の増加に起因する、計測についての課題を呈する。半導体適用のためのＸ線計測の採択は、最高の可能な輝度を有する改善されたＸ線源を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
高処理能力Ｘ線計測に適した高輝度の液体ベースＸ線源を実現するための方法及びシステムが、本明細書に示されている。
【００３０】
一局面では、高輝度Ｘ線源が、回転式液体金属アノード材料に電子の流れで衝撃を与えることによって生成されることにより、Ｘ線放射を発生させる。回転式アノード支持構造は、回転式アノード支持構造が一定角速度で回転している間、回転式アノード支持構造に対する固定位置に液体金属アノード材料を支持する。結果として生じるＸ線放出が収集されて、半導体試料に提供されることにより、試料においてＸ線ベース計測を実行する。
【００３１】
液体金属材料表面は、電子の流れによる周期的衝撃によって誘発された周期性熱応力の下で劣化しない（例えば、クラックを生じさせない）。液体金属材料表面は、有効に自己回復性であり、当該自己回復性であることは、固体アノード材料に対して有意に有益である。その結果として、回転式アノード液体金属Ｘ線源は、輝度及び信頼性を改善し、サービス間の期間を増加させ、それで、従来の回転式固体アノードＸ線源と比較して休止時間を減少させる。
【００３２】
別の局面では、Ｘ線光学部品は、ピーク強度における所望のエネルギバンド内のＸ線放出を捕捉するように、特定の収集角で構成される。いくつかの実施形態では、Ｘ線光学部品は、測定標的にＸ線放射を直接集中させるように設計されている。いくつかの実施形態では、Ｘ線収集光学部品は、収集角の範囲にわたってＸ線放射を収集することによって、Ｘ線輝度を最適化するような態様で指向させられる。
【００３３】
更なる局面では、並進作動装置が、回転式アセンブリに結合され、当該並進作動装置は、また、回転式アセンブリを回転軸線に平行な方向に並進させる。
【００３４】
別の更なる局面では、出力窓は、回転式アノード支持構造に結合され、そして、液体金属アノード材料によって放出されたＸ線は、出力窓を通して測定中の試料に向かって伝送される。
【００３５】
別の更なる局面では、封入窓が、回転式アノード支持構造に結合され、そして、電子の入射流れは、液体金属アノード材料への入射前に封入窓を通して伝送される。
【００３６】
上記は概要であり、そのため、必要に応じて、簡略化、一般化及び詳細の省略を含み、従って、当業者は、概要が例示的であり、いかなる形であれ限定ではないことを認識するであろう。本明細書に記載した装置及び／又はプロセスについての別の局面、発明的特徴並びの長所が、本明細書に述べられた非限定的な詳細説明において明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】少なくとも１つの局面における液体金属回転式アノード（ＬｉＭｅＲａ）Ｘ線照明源を含む半導体計測測定を実行するためのＸ線計測システム１００を示す線図である。
【図２Ａ】一実施形態における（ＬｉＭｅＲａ）Ｘ線照明源の回転式アノードアセンブリの例を示す線図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示す実施形態における（ＬｉＭｅＲａ）Ｘ線照明源の回転式アノードアセンブリの別の例を示す線図である。
【図３】別の実施形態におけるＬｉＭｅＲａＸ線照明源の回転式アノードアセンブリを示す。
【図４】更に別の実施形態におけるＬｉＭｅＲａＸ線照明源の回転式アノードアセンブリを示す。
【図５】更に別の実施形態におけるＬｉＭｅＲａＸ線照明源の回転式アノードアセンブリを示す。
【図６Ａ】更に別の実施形態における（ＬｉＭｅＲａ）Ｘ線照明源の回転式アノードアセンブリの例を示す線図である。
【図６Ｂ】図５Ａに示す実施形態における（ＬｉＭｅＲａ）Ｘ線照明源の回転式アノードアセンブリの別の例を示す線図である。
【図７】更に別の実施形態におけるＬｉＭｅＲａＸ線照明源の回転式アノードアセンブリを示す。
【図８】試料１０１から離れた真空環境１７２内に含まれるＸ線計測システム１００のＸ線検出器１２３を示す線図である。
【図９】ＬｉＭｅＲａＸ線照明源を含む半導体計測測定を実行するためのＸ線計測システム２００を示す線図である。
【図１０】ＬｉＭｅＲａＸ線照明源からＸ線放出を発生させるのに適した例示的方法３００を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
ここで、本発明の背景例及びいくつかの実施形態に詳細な参照がなされ、本発明の例が添付図面に示されている。
【００３９】
Ｘ線照明に基づく異なる半導体製造プロセスに関連する、構造及び材料特徴（例えば、構造及び膜の材料組成、寸法特徴等）を測定するために用いられるシステムが示される。より具体的には、高処理能力Ｘ線計測に適した高輝度液体ベースＸ線源を実現するための方法及びシステムが、本明細書に示される。
【００４０】
一局面では、高輝度Ｘ線源が、電子の流れによって回転式液体金属アノード材料に衝撃を与えてＸ線放射を発生させることによって生成される。結果として生じるＸ線放出が、収集されて、半導体試料に提供されることにより、試料においてＸ線ベース計測を実行する。
【００４１】
液体金属材料表面は、電子の流れによって周期的衝撃によって誘発された周期的熱応力の下で劣化する（例えば、亀裂が入る）ことがない。液体金属材料表面は、有効に自己回復性であり、これは、固体アノード材料に対して有意に有益である。その結果として、従来の回転式固体アノードＸ線源と比較して、回転式アノード液体金属Ｘ線源が、輝度及び信頼性を改善し、サービス間の時間区間を増加させ、休止時間を減少させる。
【００４２】
更に、表面劣化の問題を排除することによって、液体金属アノード材料での全体的な電力負荷が、増加させられてもよい。それに加えて、入射電子ビームが、より大きい強度によって集中されて、半導体計測に使用可能なより明るいＸ線放出を生じさせてもよい。
【００４３】
Ｘ線放射の高エネルギ性は、光学的に不透明な薄膜、埋設構造、高アスペクト比構造及び多くの薄膜層を具備するデバイス中へのＸ線の浸透を可能にする。半導体製造において用いられる多くのＸ線計測技術は、高輝度高信頼性Ｘ線源、例えば、限界寸法小角Ｘ線散乱（ＣＤ−ＳＡＸＳ）から利益を得る。
【００４４】
測定は、しばしば、多くの最新の半導体構造を備える材料の低い散乱効率に基づいて長い積分時間を必要とする。高輝度高電力液体金属回転式アノードＸ線源は、Ｘ線ベース測定、例えば、ＣＤ−ＳＡＸＳの処理能力を改善する。
【００４５】
図１は、一実施形態における液体金属回転式アノード（ＬｉＭｅＲａ）Ｘ線照明源を含むＸ線ベース計測システム１００の実施形態を示す。非限定的な例では、Ｘ線計測システム１００は、透過モードにおいて動作する。図１に表すように、ＬｉＭｅＲａＸ線照明源は、電子ビーム源１０３と、回転式アノードアセンブリ１１０と、を含む。
【００４６】
回転式アノードアセンブリ１１０は、回転式アノード支持構造１１１を角速度ωで回転軸線Ａの周りで回転させる回転作動装置１１２を含む。回転式アノードアセンブリ１１０は、また、回転式アノード支持構造１１１によって支持された液体金属アノード材料１１３を含む。回転は、遠心力を液体金属アノード材料１１３上に誘発し、当該遠心力は、液体金属アノード材料１１３を回転式アノード支持構造１１１の形状に適合させ、そして、液体金属アノード材料１１３を回転式アノード支持構造１１１の外周に沿って均一に分布させる。一定角速度において、液体金属アノード材料１１３の定常分布が回転式アノード支持構造１１１の表面上に存在し、液体金属アノード材料１１３は、回転式アノード支持構造１１１に対して動いていない。言い換えると、液体金属アノード材料１１３と回転式アノード支持構造１１１とは、電子ビーム源１０３に対して一緒に動くけれども、互いに対しては動かない。
【００４７】
図１に示す実施形態では、計算システム１３０は、回転作動装置１１２に通信可能に結合されている。一例では、回転式アノード支持構造１１１の所望の角速度を示すコマンド信号１３６が、計算システム１３０から回転作動装置１１２まで通信される。それに応じて、回転作動装置１１２は、コマンド信号１３６に基づいて回転式アノード支持構造１１１の角速度を調整する。
【００４８】
図１に示す実施形態では、ＬｉＭｅＲａＸ線照明源は、検査領域１０２にわたって試料１０１に送達される高輝度Ｘ線照明を提供する。試料位置決めシステム１４０がサンプルとＸ線との角分解相互作用を生成するように試料を位置決めしながら、Ｘ線計測システム１００は、試料１０１と相互作用するＸ線が検出器１２３によって収集されるように構成されている。いくつかの実施形態では、光電子、蛍光によって生成されたＸ線、又はイオン等の、相互作用中に生成されたいずれかの別の粒子が、また、検出されてもよい。
【００４９】
図１に示す実施形態では、ＬｉＭｅＲａＸ線照明源は、カソードから電子放出を発生させるように構成された電子ビーム源１０３（例えば、電子銃）を含む。示している実施形態では、電子ビーム源１０３は、自由電子１０５の安定した流れを発生させる。電子１０５の流れは、電子光学部品１０４によって成形され、回転式アノード支持構造１１１によって支持された液体金属アノード材料１１３に入射する。いくつかの実施形態では、電子ビーム源１０３は、連続電子ビームを発生させるように構成されている。いくつかの別の実施形態では、電子ビーム源１０３は、パルス状電子ビームを発生させるように構成されている。
【００５０】
図１に示す実施形態では、電子ビーム源１０３は、計算システム１３０に通信可能に結合され、そして、電子ビーム源１０３は、計算システム１３０から電子ビーム源１０３まで通信されるコマンド信号１３５に基づいてアクティブ制御される。いくつかの例では、コマンド信号１３５は、電子ビーム源１０３によって供給されるべき所望の電子ビームエネルギの表示を含む。それに応じて、電子ビーム源１０３は、所望の値に電子ビームエネルギ出力を調整する。いくつかの実施形態では、電子ビーム源１０３は、１０ｋＶを超える電圧差によって集中電子１０５の流れを加速化する。
【００５１】
電子光学部品１０４は、液体金属アノード材料１１３に向かって電子１０５の流れを導く及び／又は集中させるように構成されている。電子光学部品１０４は、電子ビームを集中させ、電子１０５の流れを導くための好適な電磁石、永久磁石、又は電磁石と永久磁石との任意の組合せを含む。いくつかの実施形態では、電子光学部品１０４は、ソレノイド、ハルバッハシリンダ等の四極子型レンズ、又はアインツェルレンズ等の静電要素を含むことにより、電子ビームを集中させて導いてもよい。それに加えて、電子光学部品１０４は、電子モノクロメータとして構成されてもよい。更に、電子光学部品１０４は、ビームを集中させて電子ビームノイズをより低減させるために用いられてもよい。
【００５２】
それに加えて、電子光学部品１０４は、計算システム１３０によってアクティブ制御するように構成されてもよい。いくつかの実施形態（図示せず）では、計算システム１３０は、電子光学部品１０４に通信可能に結合されている。いくつかの例では、電磁要素に供給される電流又は電圧は、計算システム１３０から電子光学部品１０４まで通信されたコマンド信号に基づいて、アクティブ制御されてもよい。別の例では、磁気要素（例えば、永久磁石）の位置が、計算システム１３０から電子光学部品１０４まで通信されたコマンド信号に基づいて、位置決めシステム（図示せず）によって操作されてもよい。このように、電子１０５の流れの集中及び誘導が、計算システム１３０の制御下で達成されることにより、液体金属アノード材料１１３に入射する電子１０５の安定した流れを達成する。
【００５３】
図１に表すように、Ｘ線光学部品１０６は、電子１０５の流れの入射スポット及び液体金属アノード材料１１３からＸ線放出を収集し、入射Ｘ線ビーム１０８を形成して、試料１０１まで導くように構成されている。
【００５４】
別の局面では、Ｘ線光学部品１０６は、ピーク強度における所望のエネルギバンド内のＸ線放出を捕捉するように、特定の収集角度において構成されている。いくつかの実施形態では、Ｘ線光学部品１０６は、Ｘ線放射を測定標的に直接集中させるように設計されている。高エネルギ集中電子ビームが、液体金属アノード標的に衝突するとき、刺激されたＸ線放出は、広帯域制動放射及び特徴ライン放出（すなわち、Ｋα、Ｋβ、Ｌα、Ｌβ等）を含む。いくつかの実施形態では、Ｘ線収集光学部品は、Ｘ線放射を収集角の範囲にわたって収集することによってＸ線輝度を最適化するように指向させられる。
【００５５】
いくつかの例では、Ｘ線光学部品１０６は、試料１０１に入射するＸ線ビームを単色化させる。いくつかの例では、Ｘ線光学部品１０６は、試料１０１の検査領域１０２上にＸ線ビーム１０８を視準又は集中させる。いくつかの実施形態では、Ｘ線光学部品１０６は、１つ又は複数のＸ線視準ミラー、Ｘ線開口、Ｘ線単色分光器、Ｘ線ビーム停止部、多層光学部品、屈折Ｘ線光学部品、ゾーンプレート等の回折光学部品、又はその任意の組合せを含む。
【００５６】
いくつかの実施形態では、ポリキャピラリＸ線光学部品等の先進Ｘ線光学部品、鏡光学部品、又はＬｏｘｌｅｙ−Ｔａｎｎｅｒ−Ｂｏｗｅｎ構成に配列された光学部品が、半導体試料の高輝度、小型スポットサイズ照明を達成するために用いられる。例えば、高強度Ｘ線ビームは、かすめ入射楕円鏡等の鏡Ｘ線光学部品、中空キャピラリＸ線導波管等のポリキャピラリ光学部品、多層光学部品、又はＬｏｘｌｅｙ−Ｔａｎｎｅｒ−Ｂｏｗｅｎシステム等の結晶性光学部品を用いて、４０マイクロメートル未満のスポットサイズに転送及び集中されてもよい。
【００５７】
好ましい実施形態では、Ｘ線光学部品１０６は、多層光学部品である。これらの実施形態のうちのいくつかでは、多層光学部品は、１０−１未満のスペクトル純度δλ／λにＸ線ビーム１０８を単色化させるために用いられる。スペクトル純度についてのこのレベルは、Ｘ線反射率（ＸＲＲ）、Ｘ線回折（ＸＲＤ）、及びＸ線蛍光（ＸＲＦ）等の計測技術に適している。いくつかの別の実施形態では、結晶モノクロメータが用いられて、１０−６未満のスペクトル純度δλ／λにＸ線ビーム１０８を単色化する。スペクトル純度のこのレベルは、高分解能Ｘ線回折（ＨＲＸＲＤ）等の計測技術に適している。
【００５８】
Ｘ線光学部品１０６は、計算システム１３０によってアクティブ制御するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、計算システム１３０は、Ｘ線光学部品１０６（図示せず）に通信可能に結合される。一例では、計算システム１３０からＸ線光学部品１０６まで通信されるコマンド信号が、光学要素の所望の位置を示す。光学要素の位置は、コマンド信号に基づいて位置決めシステム（図示せず）によって調整されてもよい。このように、Ｘ線ビーム１０８の集中及び誘導が、計算システム１３０の管理下で達成されることにより、試料１０１への安定した照明入射を達成する。いくつかの例では、計算システム１３０は、試料１０１に入射するＸ線ビーム１０８の位置決め及びスポットサイズを制御するように構成されている。いくつかの例では、計算システム１３０は、Ｘ線ビーム１０８の照明特性（例えば、強度、偏光、スペクトル等）を制御するように構成されている。
【００５９】
図１に表すように、Ｘ線検出器１２３は、入射Ｘ線照明に応じて試料１０１から散乱させられたＸ線放射１２２を収集し、入射Ｘ線放射に影響された試料１０１の特性を示す出力信号１２４を発生させる。散乱Ｘ線１２２は、Ｘ線検出器１２３によって収集され、同時に、試料位置決めシステム１４０が、試料１０１を設置及び指向させて角分解散乱Ｘ線を生成する。
【００６０】
図１に表すように、ＬｉＭｅＲａＸ線源は、真空槽１２０内部に維持された真空環境内に維持される。Ｘ線放射は、Ｘ線が液体金属アノード材料１１３からＸ線光学部品１０６に向かって伝播するとき、真空窓１２１を通過する。
【００６１】
図２Ａは、一例として、図１に表す回転式アノードアセンブリ１１０を示す。図２Ａに示す例では、回転式アノードアセンブリ１１０の角速度は、ゼロである（すなわち、静止している）。この例では、液体金属アノード材料１１３に作用する遠心力が存在しない。その結果として、液体金属アノード材料１１３に作用する重力が、動的な力を支配し、液体金属アノード材料１１３は、重力ベクトル（Ｇ）に垂直な方向において回転式アノード支持構造１１１の形状に合致する。回転式アノード支持構造１１１は、角速度がゼロであるときに、液体金属アノード材料１１３が回転式アノード支持構造１１１と接触した状態のままで拘束されるように成形される。言い換えると、回転式アノード支持構造１１１は、液体金属アノード材料１１３が、角速度がゼロであるときに、溢れず、そして失われないように成形されている。
【００６２】
図２Ｂは、別の例として、図１に示す回転式アノードアセンブリ１１０を示す。図２Ｂに示す例では、回転式アノードアセンブリ１１０の角速度は、一定値ωである。この例では、液体金属アノード材料１１３に作用する重力に加えて、遠心力が、液体金属アノード材料１１３に作用する。その結果として、液体金属アノード材料１１３は、また、回転軸線Ａに平行な方向において回転式アノード支持構造１１１の形状に従う。角速度がゼロでないとき、回転式アノード支持構造１１１は、液体金属アノード材料１１３が回転式アノード支持構造１１１と接触した状態のままで拘束されるように成形される。言い換えると、角速度がゼロでないとき、回転式アノード支持構造１１１は、液体金属アノード材料１１３が溢れず、そして失われないように成形される。更なる局面では、回転式アノード支持構造が一定角速度で回転している間、回転式アノード支持構造は、回転式アノード支持構造に対する固定位置に液体金属アノード材料を支持する。言い換えると、回転式アノード支持構造が一定角速度で回転している間、液体金属アノード材料は、回転式アノード支持構造に対して流動しない。
【００６３】
更なる局面では、並進作動装置は、回転アセンブリに結合されて、回転アセンブリを回転軸線Ａに平行な方向にもまた並進させる。
【００６４】
図３は、回転アセンブリ１２５を示し、当該回転アセンブリ１２５は、回転式アノード支持構造１１１と、回転作動装置１１２と、液体金属アノード材料１１３と、並進作動装置１１４と、を含む。図３に示す実施形態では、並進作動装置１１４は、回転作動装置１１２に結合されて、回転式アセンブリを回転軸線Ａに平行な方向に振幅ΔＨで振動させる。液体金属アノード材料１１３の回転運動が、液体金属アノード材料１１３に対する電子１０５の流れの入射位置を周方向に有効に変更させる。液体金属アノード材料１１３の並進運動は、液体金属アノード材料１１３に対する電子１０５の流れの入射位置を回転軸線に平行な方向に有効に変更させる。このことは、電子１０５の流れによって液体金属アノード材料１１３上に負わされた熱負荷をより大きい領域にわたって有効に広げる。
【００６５】
別の更なる局面では、出力窓が、回転式アノード支持構造に結合され、液体金属アノード材料によって放出されたＸ線が、測定中の試料に向かって出力窓を通して伝送される。
【００６６】
図４は、回転アセンブリ１２６を示し、当該回転アセンブリは、回転式アノード支持構造１１１と、回転作動装置１１２と、液体金属アノード材料１１３と、出力窓１１５と、を含む。図４に示す実施形態では、Ｘ線放射に対して実質的に透明である出力窓１１５が、回転式アノード支持構造１１１に結合されている。液体金属アノード材料１１３から放出されたＸ線１１７は、出力窓１１５を通して伝送される。計測システム１００等の計測システムが、測定中の試料１０１に向かう透過Ｘ線放射１１７を収集及び誘導するＸ線光学要素を含む。このように、Ｘ線放射は、また、液体金属アノード材料１１３の露出面から直接収集されるＸ線放射（例えば、Ｘ線放射１１８）よりもむしろ、又はそれに追加して、透過モードで収集される。
【００６７】
別の更なる局面では、封入窓が、回転式アノード支持構造に結合され、そして、電子１０５の入射流れが、液体金属アノード材料１１３に入射する前に封入窓を通して伝送される。
【００６８】
図５は、回転式アセンブリ１２７を示し、当該回転式アセンブリは、回転式アノード支持構造１１１と、回転作動装置１１２と、液体金属アノード材料１１３と、出力窓１１５と、封入窓１１６と、を含む。図５に示す実施形態では、電子１０５の流れに対して実質的に透明である封入窓１１６が、回転式アノード支持構造１１１に結合されており、角速度に関わらず、回転式アノード支持構造に対して固定された形状に液体金属アノード材料１１３を有効に拘束する。図５に示すように、液体金属アノード材料１１３は、封入窓１１６と出力窓１１５との間に有効に捕捉される。このように、液体金属アノード材料１１３は、角速度に関わらず形状を変更させない。出力窓を用いない実施形態では、液体金属アノード材料１１３は、封入窓１１６と回転式アノード支持構造１１１との間に有効に捕捉される。図５に示す実施形態では、液体金属アノード材料１１３から放出されたＸ線１１７は、出力窓１１５を通して伝送され、そして、Ｘ線放射１１８は、また、液体金属アノード材料１１３の露出面から直接収集される。しかし、通常、Ｘ線放射は、液体金属アノード材料１１３の露出面から、出力窓１１５を通して、又はその両方で伝送されるとき、直接収集されてもよい。
【００６９】
図１〜４は、回転式アノード支持構造の実施形態を示し、当該回転式アノード支持構造は、回転式アノード支持構造が異なる一定角速度で回転させられるとき、液体金属アノード材料が異なる形状を呈するように液体金属アノード材料を支持する。より詳細には、図１〜４に示す液体金属アノード材料１１３の断面図が、回転軸線Ａの周りで回転する液体金属アノード材料の断面を表し、まさにその断面形状は、回転式アノード支持構造の回転角速度に依存する。対照的に、図５は、回転式アノード支持構造の実施形態を示し、当該回転式アノード支持構造は、液体金属アノード材料が回転式アノード支持構造の角速度から独立したほぼ同じ形状を呈するように液体金属アノード材料を支持する。
【００７０】
一般に、多くの異なる形状が、考えられてもよい。図６Ａ〜６Ｂは、回転アセンブリ１５０の実施形態１５０を示し、当該回転アセンブリは、回転式アノード支持構造１５１と、回転作動装置１５２と、液体金属アノード材料１５３と、を含む。実施形態１５０において、回転支持構造１５１は、回転式アノード支持構造が一定角速度で回転させられている間、液体金属アノード材料がドーナツ型形状を呈するように液体金属アノード材料を支持する。より詳細には、図６Ａ〜６Ｂに示す液体金属アノード材料１５３の断面図は、回転式アノード支持構造１５１の半円形状に適合する液体金属アノード材料を表している。
【００７１】
図６Ａは、一例における回転式アノードアセンブリ１５０を示す。図６Ａに示す例において、回転式アノードアセンブリ１５０の角速度は、ゼロである（すなわち、静止している）。この例では、液体金属アノード材料１５３に作用する遠心力が存在しない。その結果として、液体金属アノード材料１５３に作用する重力が、動的な力を支配し、液体金属アノード材料１５３は、重力ベクトルＧに垂直な方向に回転式アノード支持構造１５１の形状に適合する。回転式アノード支持構造１５１は、角速度がゼロであるとき、液体金属アノード材料１５３が回転式アノード支持構造１５１と接触した状態のまま拘束されるように成形されている。言い換えると、回転式アノード支持構造１５１は、角速度がゼロであるとき、液体金属アノード材料１５３が溢れず、そして失われないように成形されている。
【００７２】
図６Ｂは、別の例における回転式アノードアセンブリ１５０を示す。図６Ｂに示す例において、回転式アノードアセンブリ１５０の角速度は、一定値ωである。この例において、液体金属アノード材料１５３に作用する重力に加えて、遠心力が、液体金属アノード材料１５３に作用する。その結果として、液体金属アノード材料１５３は、また、回転軸線Ａに平行な方向において、回転式アノード支持構造１５１の形状に適合する。回転式アノード支持構造１５１は、液体金属アノード材料１５３が、角速度がゼロでないときに回転式アノード支持構造１５１と接触した状態のままに拘束されるように成形されている。言い換えると、角速度がゼロでないとき、回転式アノード支持構造１１１は、液体金属アノード材料１５３が、溢れず、失われないように成形されている。
【００７３】
図７は、回転アセンブリ１６０を示し、当該回転アセンブリは、回転式アノード支持構造１６１と、回転作動装置１６２と、液体金属アノード材料１６３と、封入窓１６４と、を含む。図７に示す実施形態では、電子１０５の流れに対して実質的に透明である封入窓１６４は、回転式アノード支持構造１６１に結合され、角速度に関わらず、液体金属アノード材料１６３を回転式アノード支持構造に対して固定形状に有効に拘束する。図７に示すように、液体金属アノード材料１６３は、封入窓１６４と回転式アノード支持構造１６１との間に有効に捕捉される。このように、液体金属アノード材料１６３は、角速度に関わらず形状を変えない。液体金属アノード材料１６３は、封入窓１６４と回転式アノード支持構造１６１との間に有効に捕捉される。図７に示す実施形態では、液体金属アノード材料１６３から放出されたＸ線１６５は、封入窓１６４を通して伝送させられる。
【００７４】
一般に、回転式アノード支持構造、封入窓及び出力窓は、金属、グラファイト、ダイヤモンド又はその任意の組合せから製作されてもよい。
【００７５】
一般に、Ｘ線エネルギ及び発生効率は、アノード材料の原子番号Ｚと比例する。若干の例外はあるものの、原子番号が大きい程、Ｘ線エネルギ及び歩留効率がより大きくなる（すなわち、波長がより短くなる）。残念なことに、比較的大きい原子番号を有する多くの材料はまた、高い溶解温度を有する。
【００７６】
本明細書に記載するようなＬｉＭｅＲａＸ線照明源内の液体金属アノード材料としての実装に適した液体金属材料として、ガリウム、インジウム、スズ、タリウム、カドミウム、ビスマス、リード、アンチモン、銀、金及びその任意の組合せが挙げられる。それに加えて、ガリウム、インジウム、スズ、タリウム、カドミウム、ビスマス、鉛、アンチモン、銀及び金のうちの任意のものを含む液体金属アノード合金が、また、本特許文書の範囲内にあると考えられてもよい。例示の合金は、ウッドメタルであって、約７０℃（１５８°Ｆ）の融点を有する共晶可融合金である。それは、５０重量％のビスマス、２６．７重量％の鉛、１３．３重量％のスズ及び１０重量％のカドミウムを含む共晶合金である。
【００７７】
好ましい例では、液体金属アノード材料は、インジウム（Ｚ＝４９）、又はインジウムを含む合金である。従来の金属又は耐火材料が用いられて、溶融インジウムを安定的に支持してもよい。更に、従来の加熱装置が用いられて、液体インジウムを１５６℃のそれの融点以上の温度で保持してもよい。同様に、従来の金属又は耐火材料が用いられて、溶融スズ（Ｚ＝５０）を安定的に支持してもよく、そして、従来の加熱装置が用いられて、液体スズを２３２℃のそれの融点以上の温度に維持してもよい。
【００７８】
液体金属アノード１１３と電子１０５の流れとの一致点が、試料１０１の検査領域１０２に入射するＸ線放出１０８を生成する。ＬｉＭｅＲａＸ線照明源は、液体金属アノード材料から、Ｋシェル放出、Ｌシェル放出又はその組合せを収集する。いくつかの実施形態では、好ましくは、１０ｋｅＶから２５ｋｅＶまでの範囲内のＸ線源光子エネルギを有することにより、パターン付きシリコンウェハについての限界寸法及びオーバーレイ計測等の透過小角Ｘ線散乱（Ｔ−ＳＡＸＳ）ベース半導体計測適用に適した透過効率を有するシリコンウェハを貫通させる。
【００７９】
いくつかの実施形態では、試料１０１と液体金属アノード材料１１３との間の距離が長い（例えば、１メートル超である）。これらの実施形態では、ビーム経路内に存在する空気は、望ましくないビーム散乱をもたらす。それゆえに、いくつかの実施形態では、排出型飛行管を通してＬｉＭｅＲａ照明源から試料１０１までＸ線ビーム１０８を伝播させることが好ましい。
【００８０】
いくつかの実施形態では、Ｘ線検出器１２３は、試料１０１と同じ大気環境（例えば、窒素パージ環境）内に維持される。しかし、いくつかの実施形態では、試料１０１とＸ線検出器１２３との間の距離が長い（例えば、１メートル超である）。これらの実施形態では、ビーム経路内に存在する空気は、特に、ＬｉＭｅＲａ照明源が硬Ｘ線（例えば、５ｋｅＶを超える光子エネルギ）を発生させるように構成されているときに、望ましくないビーム散乱をもたらす。それゆえに、いくつかの実施形態では、Ｘ線検出器１２３は、真空窓によって試料（例えば、試料１０１）から分離された局在化真空環境内に維持される。図８は、Ｘ線検出器１２３を具備する真空槽１７０を示す線図である。好ましい実施形態では、真空槽１７０は、試料１０１とＸ線検出器１２３との間の経路の実質的な部分を含む。真空槽１７０の開口は、真空窓１７１によって覆われている。真空窓１７１は、Ｘ線放射に対して実質的に透明である任意の好適な材料（例えば、カプトン、ベリリウム等）から構成されてもよい。散乱Ｘ線放射１２２は、真空窓１７１を通過して、真空槽１７０に入り、そしてＸ線検出器１２３に入射する。好適な真空環境１７２が真空槽１７０内部に維持されることにより、散乱Ｘ線放射１２２に対する外乱を最小にする。
【００８１】
いくつかの実施形態では、Ｘ線照明ビーム１０８、試料１０１、収集ビーム１２２及び検出器１２３を排出された環境内に維持して、Ｘ線の吸収を最小化することが望ましい。このことは、ＬｉＭｅＲａ照明源が、軟Ｘ線（例えば、５ｋｅＶ未満の光子エネルギ）を発生させるように構成されるならば、特に望ましい。
【００８２】
図９は、半導体計測測定を実行するためのＸ線計測システム２００を示す。非限定的な例として、Ｘ線計測システム２００は、かすめ入射モードで動作する。より具体的には、Ｘ線計測システム２００は、かすめ入射小角Ｘ線散乱（ＧＩＳＡＸＳ）測定システムとして構成されている。入射及び収集の典型的な角度は、試料の表面から測定されるとき約１度であるか、又は試料の表面の法線軸線から約８９度である。Ｘ線計測システム２００は、図１に関して記載したＬｉＭｅＲａＸ線照明源を含む。図９に示すように、Ｘ線計測システム２００は、図１に関して記載した類似の同様の番号付き要素を含む。Ｘ線計測システム２００は、サンプルハンドラ（図示せず）が試料を位置決めしながら、試料から散乱させられたＸ線が検出器によって収集されるように構成される。それに加えて、イオン又は蛍光によって生成された光電子、Ｘ線等の、相互作用中に生成された任意の別の粒子が検出されてもよい。ＧＩＳＡＸＳ測定を実行するように構成された計測システムが、高輝度Ｘ線源を必要とし、当該高輝度Ｘ線源は、小角で照明された比較的大きいサンプル領域にわたって十分な輝度を維持する。この理由から、ＬｉＭｅＲａＸ線照明源が、ＧＩＳＡＸＳ測定に対して特に好適である。
【００８３】
非限定的な例として、図１に示すＸ線計測システム１００は、透過小角Ｘ線散乱計（ＴＳＡＸＳ）として構成され、図９に示すＸ線計測システム２００は、かすめ入射小角Ｘ線散乱計（ＧＩＳＡＸＳ）として構成されている。しかし、一般に、本明細書に記載するようなＬｉＭｅＲａＸ線照明源を用いるＸ線計測システムは、以下の計測技術のうちの任意の１つ又は複数を用いてもよく、当該計測技術とは、透過小角Ｘ線散乱（ＴＳＡＸＳ）、かすめ入射小角Ｘ線散乱（ＧＩＳＡＸＳ）、広角Ｘ線散乱（ＷＡＸＳ）、Ｘ線反射計測（ＸＲＲ）、かすめ入射Ｘ線反射計測（ＧＸＲ）、Ｘ線回折（ＸＲＤ）、かすめ入射Ｘ線回折（ＧＩＸＲＤ）、高分解能Ｘ線回折（ＨＲＸＲＤ）、Ｘ線光電子分光測定法（ＸＰＳ）、Ｘ線蛍光（ＸＲＦ）、全反射Ｘ線蛍光（ＴＸＲＦ）、かすめ入射Ｘ線蛍光（ＧＩＸＲＦ）、Ｘ線断層撮影法、Ｘ線楕円偏光法、及び硬Ｘ線光電子放出分光測定法（ＨＸＰＳ）である。
【００８４】
Ｘ線計測ツール１００は、また、計算システム１３０を含み、当該計算システムを用いて、Ｘ線検出器１２３によって発生させられた信号１２４を取得し、そして、取得された信号に少なくとも部分的に基づいて試料の特性を決定する。図１に示すように、計算システム１３０は、Ｘ線検出器１２３に通信可能に結合されている。一例では、Ｘ線検出器１２３は、Ｘ線分光計であり、測定データ１２４は、Ｘ線分光計によって実装された１つ又は複数のサンプリングプロセスに基づいて、試料の測定された分光応答の表示を含む。計算システム１３０は、試料のモデルを構築し、モデルに基づいてＸ線シミュレーションを作成し、シミュレーション及びＸ線検出器１２３から受け取った信号１２４を分析してサンプルの１つ又は複数の特徴（例えば、測定中の構造の関心のパラメータ１８０の値）を決定する。
【００８５】
更なる実施形態では、計算システム１３０は、リアルタイム限界寸法法（ＲＴＣＤ）を用いて、リアルタイムでモデルパラメータにアクセスするように構成されているか、又は、それは、予め計算されたモデルのライブラリにアクセスして、試料１０１に関連する少なくとも１つの試料パラメータ値の値を決定してもよい。一般に、なんらかの形式のＣＤエンジンが用いられて、試料の指定されたＣＤパラメータと測定された試料に関連するＣＤパラメータとの間の差を評価してもよい。試料パラメータ値を計算するための例示的方法及びシステムが、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社に対して２０１０年１１月２日に発行された米国特許第７，８２６，０７１号に記載されており、その特許の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００８６】
一例では、測定データ１２４は、試料の測定されたＸ線応答についての表示を含む。検出器１２３の表面で測定されたＸ線応答の分布に基づいて、試料１０１でのＸ線ビーム１０８の入射位置及び領域が、計算システム１３０によって決定される。一例では、パターン認識技術が、計算システム１３０によって適用されて、測定データ１２４に基づいて、試料１０１上でのＸ線ビーム１０８の入射位置及び領域を決定する。それに応じて、計算システム１３０は、電子光学部品１０４及びＸ線光学部品１０９のうちの任意のものへのコマンド信号を発生させることにより、入射Ｘ線照明ビーム１０８の向き及び形状を変える。
【００８７】
別の局面では、特定の検査領域についてのＸ線測定が、いくつかの異なる面外方向において実行される。このことは、測定されたパラメータの精度及び正確度を増加させ、分析に利用可能なデータセットの数及び多様性を拡大することによってパラメータ間の相関性を低減することにより、様々な広角面外方向を含む。より深く、より多様なデータセットによって試料パラメータを測定することが、また、パラメータ間の相関性を低減し、測定精度を改善する。
【００８８】
図１に示すように、Ｘ線計測ツール１００が、ＬｉＭｅＲａＸ線照明源に対して面外角方向の広範囲にわたって、試料１０１を整列させること及び試料１０１を指向させることの両方を行うように構成された試料位置決めシステム１４０を含む。言い換えると、試料位置決めシステム１４０は、試料１０１の表面と同一面内に整列させられた１つ又は複数の回転軸線の周りで広角範囲にわたって試料１０１を回転させるように構成されている。いくつかの実施形態では、試料位置決めシステム１４０は、試料１０１の表面と同一面内に整列させられた１つ又は複数の回転軸線の周りで少なくとも９０度の範囲内で試料１０１を回転させるように構成されている。いくつかの実施形態では、試料位置決めシステムは、試料１０１の表面と同一面内に整列させられた１つ又は複数の回転軸線の周りで少なくとも６０度の範囲内で試料１０１を回転させるように構成されている。いくつかの別の実施形態では、試料位置決めシステムは、試料１０１の表面と同一面内で整列させられた１つ又は複数の回転軸線の周りで少なくとも１度の範囲内で試料１０１を回転させるように構成されている。このように、試料１０１の角分解測定は、試料１０１の表面上の任意の数の場所にわたってＸ線計測システム１００によって収集される。一例では、計算システム１３０は、試料１０１の所望の位置を示す試料位置決めシステム１４０の動作制御装置１４５にコマンド信号を通信する。それに応じて、動作制御装置１４５は、試料位置決めシステム１４０の様々な作動装置へのコマンド信号を発生させることにより、試料１０１の所望の位置決めを達成する。非限定的な例として、試料位置決めシステムは、ヘキサポッド、線形及び角ステージの任意の組合せを含んでもよい。
【００８９】
非限定的な例として、図１に示すように、試料位置決めシステム１４０は、試料１０１を試料位置決めシステム１４０に固定的に取り付けるためのエッジ把持チャック１４１を含む。回転作動装置１４２が、周辺フレーム１４３に対して、エッジ把持チャック１４１及び取り付けられた試料１０１を回転させるように構成されている。表している実施形態では、回転作動装置１４２は、図１に示す座標系１４６のｘ軸の周りに試料１０１を回転させるように構成されている。図１に表すように、ｚ軸の周りでの試料１０１の回転が、試料１０１と同一平面内での回転である。ｘ軸及びｙ軸（図示せず）の周りでの回転は、試料１０１の面外回転であり、当該面外回転は、計測システム１００の計測要素に対して試料の表面を有効に傾ける。示さないけれども、第２回転作動装置が、ｙ軸の周りで試料１０１を回転させるように構成されている。線形作動装置１４４が、ｘ方向に周辺フレーム１４３を並進させるように構成されている。別の線形作動装置（図示せず）が、ｙ方向に周辺フレーム１４３を並進させるように構成されている。このように、試料１０１の表面上の全ての場所が、面外角度位置の範囲にわたって測定に利用可能である。例えば、一実施形態では、試料１０１の場所は、試料１０１の法線方向に対して−４５度から＋４５度までの範囲内でいくつかの角度刻み幅にわたって測定される。
【００９０】
試料位置決めシステム１４０の大きい、面外の角位置決め能力は、測定感度を拡大させ、そして、パラメータ間の相関性を低下させる。例えば、法線方向において、ＳＡＸＳが、特徴の限界寸法を決定することができるけれども、特徴の側壁角度及び高さに全く無反応である。しかし、広範囲の面外角位置にわたって測定データを収集することが、いくつかの回折次数に関連する測定データの収集を可能にする。このことは、特徴の側壁角度及び高さが決定されることを可能にする。それに加えて、先進構造と関連する丸い又は任意の別の形状等の別の特徴が決定されてもよい。
【００９１】
本明細書に記載するような高輝度液体金属液滴Ｘ線源を用いるＸ線計測ツールは、源によって発生させられた高輝度及び短波長放射（例えば、５００ｅＶ超の光子エネルギ）に基づいて、測定感度及び処理能力の増強を可能にする。非限定的な例として、Ｘ線計測ツールは、形状パラメータ（例えば、１０ナノメートル未満の構造のピッチ、限界寸法（ＣＤ）、側壁角度（ＳＷＡ）、ライン幅粗度（ＬＷＲ）、及びラインエッジ粗度（ＬＥＲ））を測定できる。それに加えて、Ｘ線放射の高エネルギ特性は、光学的に不透明な薄膜、埋設構造、高アスペクト比構造及び多くの薄膜層を含むデバイスに浸透する。
【００９２】
本明細書に記載するような高輝度ＬｉＭｅＲａＸ線照明源を用いるＸ線計測システムが用いられて、半導体構造の特徴を決定してもよい。例示的な構造としては、ＦｉｎＦＥＴ、ナノワイヤ又はグラフェン等の低次元構造、サブ１０ｎｍ構造、薄膜、リソグラフィ構造、シリコン貫通バイア（ＴＳＶ）、ＤＲＡＭ、ＤＲＡＭ  ４Ｆ２、ＦＬＡＳＨ（登録商標）等の記憶構造、及び高アスペクト比メモリ構造が挙げられるが、これに限定されない。例示的な構造特徴としては、ラインエッジ粗度等の形状パラメータ、ライン幅粗度、細孔サイズ、細孔密度、側壁角度、プロファイル、膜厚、限界寸法、ピッチ、並びに電子密度、結晶質粒構造、形態学、方向、応力及び歪等の材料パラメータが挙げられるが、これに限定されない。
【００９３】
理解されるべきは、本開示全体を通して記載した様々なステップは、単一の計算機システム１３０、又はその代替として複数の計算機システム１３０によって実行されてもよいということである。更に、試料位置決めシステム１４０等の、システム１００の異なるサブシステムが、本明細書に記載したステップのうちの少なくとも一部分を実行するのに適した計算機システムを含んでもよい。そのため、上記の記載は、本発明についての限定としてではなく、単に例示として解釈されなければならない。更に、１つ又は複数の計算システム１３０は、本明細書に記載した方法実施形態のうちの任意のものの任意の別のステップを実行するように構成されてもよい。
【００９４】
それに加えて、計算機システム１３０は、当該技術分野で公知のいずれかの態様で、Ｘ線検出器１２３、電子光学部品１０４、Ｘ線光学部品１０６、電子ビーム源１０３、回転作動装置１１２、並進作動装置１１４、及び試料位置決めシステム１４０に通信可能に結合されてもよい。例えば、１つ又は複数の計算システム１３０は、Ｘ線検出器１２３、電子光学部品１０４、Ｘ線光学部品１０６、電子ビーム源１０３、回転作動装置１１２、並進作動装置１１４、及び試料位置決めシステム１４０とそれぞれ関連する計算システムに結合されてもよい。別の例では、Ｘ線検出器１２３、電子光学部品１０４、Ｘ線光学部品１０６、電子ビーム源１０３、回転作動装置１１２、並進作動装置１１４、及び試料位置決めシステム１４０のうちの任意のものが、計算機システム１３０に結合された単一の計算機システムによって直接制御されてもよい。
【００９５】
Ｘ線計測システム１００の計算機システム１３０は、有線及び／又は無線部分を含んでもよい伝送媒体によって、システムのサブシステム（例えば、Ｘ線検出器１２３、電子光学部品１０４、Ｘ線光学部品１０６、電子ビーム源１０３、回転作動装置１１２、並進作動装置１１４、及び試料位置決めシステム１４０等）からデータ又は情報を受け取る及び／又は取得するように構成されてもよい。このように、伝送媒体は、計算機システム１３０とシステム１００の別のサブシステムとの間のデータリンクとして機能してもよい。
【００９６】
計測システム１００及び２００の計算機システム１３０は、有線及び／又は無線部分を含んでもよい伝送媒体によって、別のシステムからデータ又は情報（例えば、測定結果、モデル化入力、モデル化結果等）を受け取る及び／又は取得するように構成されてもよい。このように、伝送媒体は、計算機システム１３０と別のシステム（例えば、メモリ搭載計測システム１００、外部メモリ、又は外部システム）との間のデータリンクとして機能してもよい。例えば、計算システム１３０は、データリンクを介して記憶媒体（すなわち、メモリ１３２）から測定データ（例えば、出力信号１２４）を受け取るように構成されてもよい。例えば、Ｘ線検出器１２３の分光計を用いて取得された分光結果が、永久又は半永久メモリデバイス（例えば、メモリ１３２）内に記憶されてもよい。この点に関して、分光結果は、搭載メモリから又は外部メモリシステムから読み込まれてもよい。更に、計算機システム１３０は、伝送媒体を介して別のシステムにデータを送信してもよい。例えば、計算機システム１３０によって決定された試料パラメータ値１８０が、永久又は半永久メモリデバイス内に記憶されてもよい。この点に関して、測定結果は、別のシステムに書き出されてもよい。
【００９７】
計算システム１３０としては、パーソナルコンピュータシステム、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、イメージコンピュータ、パラレルプロセッサ、又は当該技術分野で公知の別の装置が挙げられてもよいが、これに限定されない。一般に、用語「計算システム」とは、１つ又は複数のプロセッサを有する任意の装置を包含するように広く規定されてもよく、当該装置は、記憶媒体からの命令を実行する。
【００９８】
本明細書に記載したもの等の、方法を実施するプログラム命令１３４は、ワイヤ、ケーブル又は無線伝送リンク等の伝送媒体にわたって伝送されてもよい。例えば、図１に示すように、メモリ１３２に記憶されたプログラム命令は、バス１３３をわたってプロセッサ１３１まで伝送される。プログラム命令１３４は、計算機読取り可能媒体（例えば、メモリ１３２）内に記憶される。例示的な計算機可読媒体は、読取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気若しくは光学ディスク、又は磁気テープを含む。
【００９９】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載したＸ線計測は、製造プロセスツールの部分として実装される。製造プロセスツールの例としては、リソグラフィ露光ツール、膜堆積ツール、インプラントツール、及びエッチングツールが挙げられるが、これに限定されない。このように、Ｘ線測定の結果が用いられて、製造プロセスを制御する。一例では、１つ又は複数の標的から収集されたＸ線測定データは、製造プロセスツールに送信される。Ｘ線データが解析され、結果が用いられて製造プロセスツールの動作を調整する。
【０１００】
図１０は、本発明のＸ線計測システム１００及び２００による実施に適した方法３００を示す。一局面では、認識されるべきは、方法３００のいずれかのデータ処理要素は、計算システム１３０の１つ又は複数のプロセッサによって実行される予めプログラムされたアルゴリズムを介して実行されてもよいことである。以下の記載がＸ線計測システム１００及び２００に関連してなされるけれども、ここで認識されるべきは、Ｘ線計測システム１００の特定の構造的局面は、限定ではなく、単に例示を示すとして理解されなければならないことである。
【０１０１】
ブロック３０１において、電子の流れが、電子ビーム源のカソードから液体金属アノード材料に向かって放出される。電子の流れと液体金属アノード材料との相互作用がＸ線放出を生じさせる。
【０１０２】
ブロック３０２において、回転式アノード支持構造は、一定角速度で回転軸線の周りを回転する。回転式アノード支持構造は、回転式アノード支持構造が一定角速度で回転している間、液体金属アノード材料を回転式アノード支持構造に対する固定位置に支持する。
【０１０３】
ブロック３０３において、ある量のＸ線放出が、液体金属アノード材料から収集される。
【０１０４】
本明細書に記載するように、用語「限界寸法」は、構造のいずれかの限界寸法（例えば、底部限界寸法、中央限界寸法、上部限界寸法、側壁角度、格子高さ等）、いずれかの２つ以上の構造間の限界寸法（例えば、２つの構造間の距離）、及び２つ以上の構造間の変位（例えば、オーバーレイ格子構造間のオーバーレイ変位等）を含む。構造は、３次元構造、パターン付き構造、オーバーレイ構造等を含んでもよい。
【０１０５】
本明細書に記載するように、用語「限界寸法適用」又は「限界寸法測定適用」は、いずれかの限界寸法測定を含む。
【０１０６】
本明細書に記載するように、用語「計測システム」は、限界寸法適用及びオーバーレイ計測適用を含む、いずれかの局面において、試料を少なくとも部分的に特徴付けるために用いられるいずれかのシステムを含む。しかし、技術についてのかかる用語は、本明細書に記載したような用語「計測システム」の範囲を限定しない。それに加えて、計測システム１００は、パターン付きウェハ及び／又はパターン無しウェハの測定をするように構成されてもよい。計測システムは、ＬＥＤ検査ツール、エッジ検査ツール、裏面検査ツール、マクロ検査ツール、又はマルチモード検査ツール（同時に１つ又は複数の試料台からのデータを含む）、及び液滴Ｘ線源から利益を得るいずれかの別の計測又は検査ツールとして構成されてもよい。
【０１０７】
試料を処理するために用いられてもよい半導体処理システム（例えば、検査システム又はリソグラフィシステム）についての様々な実施形態が、本明細書に記載されている。用語「試料」とは、ウェハ、レクチル、又は当該技術分野で公知の手段によって処理され（例えば、欠陥に対してプリントされ又は検査され）てもよい別のサンプルを指すために本明細書で用いられる。
【０１０８】
本明細書において用いられるとき、用語「ウェハ」とは、通常、半導体又は非半導体材料から形成された基板を指す。例としては、単結晶シリコン、ヒ化ガリウム及びリン化インジウムが挙げられるが、これに限定されない。かかる基板は、一般に半導体製造設備内に見い出されるか及び／又は処理されてもよい。場合によっては、ウェハは、基板（すなわち、ベアウェハ）だけを含んでもよい。その代替として、ウェハは、基板上に形成された異なる材料の１つ又は複数の層を含んでもよい。ウェハ上に形成された１つ又は複数の層は、「パターン付き」又は「パターン無し」であってもよい。例えば、ウェハは、反復パターン特徴を有する複数のダイを含んでもよい。
【０１０９】
「レクチル」は、レクチル製造プロセスのいずれかの段階におけるレクチル、或いは半導体製造設備での使用のために放出されてもよい又は放出されなくてもよい完成レクチルであってもよい。レクチル又は「マスク」は、通常、実質的に透明な領域として画定され、当該透明領域は、その上に実質的に不透明な領域が形成され、そしてあるパターンに構成されている。基板は、例えば、非晶質ＳｉＯ２等のガラス材料を含んでもよい。レクチルが、リソグラフィプロセスの露光ステップ中にレジスト被覆ウェハ上方に配設されることにより、レクチル上のパターンは、レジストに転写されてもよい。
【０１１０】
ウェハ上に形成された１つ又は複数の層は、パターン付きでも、パターン無しであってもよい。例えば、ウェハが、複数のダイを含んでもよく、ダイのそれぞれは、反復パターン特徴を有する。材料のかかる層の形成及び処理は、最終的に完成デバイスをもたらしてもよい。多くの様々なタイプのデバイスが、ウェハ上に形成されてもよく、本明細書で使用されるような用語ウェハは、当該技術分野で公知の任意のタイプのデバイスが作製されているウェハを包含することが意図されている。
【０１１１】
１つ又は複数の例示的な実施形態では、記載された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はその任意の組合せに実装されてもよい。ソフトウェアに実装される場合、機能は、計算機可読媒体に１つ又は複数の命令又はコードとして記憶されてもよく、又はそれにわたって伝送されてもよい。計算機可読媒体は、計算機記憶媒体、及び１つの場所から別の場所まで計算機プログラムの伝送を容易にする任意の媒体を含む通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、汎用又は専用計算機によってアクセスされてもよい任意の利用可能なメディアであってもよい。例であって限定ではなく、かかる計算機可読メディアは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ―ＲＯＭ若しくは別の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置若しくは別の磁気記憶装置、又は任意の別の媒体を備えてもよく、当該別の媒体は、命令若しくはデータ構造の形式の所望のプログラムコード手段を伝達するか又は記憶するために用いられてもよく、そして、汎用若しくは専用コンピュータ、又は汎用若しくは専用プロセッサによってアクセスされてもよい。また、いずれかの接続は、適切には計算機可読媒体と呼ばれる。例えば、ソフトウェアが、ウェブサイト、サーバ、又は同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者ライン（ＤＳＬ）若しくは赤外線、ラジオ及びマイクロ波等の無線技術を用いる別の遠隔源から伝送される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ又は赤外線、ラジオ及びマイクロ波等の無線技術が媒体の定義内に含まれる。本明細書で用いられるようなディスク（Ｄｉｓｋ及びｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク及びブルーレイ（登録商標）ディスクであり、ここで、ディスク（ｄｉｓｋ）は、通常、磁気的にデータを複写し、一方、ディスク（ｄｉｓｃ）は、レーザによって光学的にデータを複写する。上記の組合せは、また、計算機可読メディアの範囲内に含まれなければならない。
【０１１２】
ある特定の実施形態が教育目的のために記載されているけれども、本特許文書の教示は、一般適用性を有し、上記の特定の実施形態に限定されない。したがって、記載された実施形態の様々な特徴の様々な修正、適応及び組合せは、クレームに述べられるような本発明の範囲から逸脱することなく実施されてもよい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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