(57)【要約】【課題】増強された分解能をもつＸ線散乱測定を用いた試料の検査方法を提供する。【解決手段】その試料の検査方法は、試料に向かってＸ線ビームを誘導する段階と、試料から散乱させられたＸ線を捕捉すべく検出器素子のアレイを構成する段階とを含む。試料は、アレイのピッチの整数倍数でない増分だけ相互に分離された少なくとも第１および第２の位置との間で該アレイの軸に平行な方向にシフトされる。試料がそれぞれ少なくとも該第１および第２の位置のそれぞれにあるときに検出器素子が捕捉したＸ線に応答して、該検出器素子により少なくとも第１および第２の信号が生成される。この第１および第２の信号は、前記軸に沿った位置の関数として、試料のＸ線散乱プロファイルを決定すべく合成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の検査方法であって、
試料に向けてＸ線のビームを誘導する段階と、
試料から散乱させられた前記Ｘ線を捕捉するため、アレイ軸に沿って配置され予め定められたピッチだけ相互に分離された検出器素子のアレイを構成する段階と、
前記ピッチの整数倍数でない増分だけ相互に分離された少なくとも第１および第２の位置の間で前記アレイ軸に平行な方向に、試料をシフトする段階と、
試料が少なくとも前記第１および第２の位置のそれぞれにあるときに検出器素子が捕捉した前記Ｘ線に応答して、該検出器素子により生成された少なくとも第１および第２の信号を受信する段階と、
前記軸に沿った位置の関数として、試料のＸ線散乱プロファイルを決定すべく、少なくとも前記第１および第２の信号を合成する段階と、
からなる方法。
【請求項２】
少なくとも前記第１および第２の信号を合成する段階が、これらの信号をインタリーブする段階を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記増分が、前記ピッチの２分の１以下である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ビームを誘導する段階が角度範囲全体にわたる前記Ｘ線を試料上に集束させる段階を含み、前記アレイを構成する段階が試料から反射された前記Ｘ線を捕捉する段階を含み、かつ少なくとも前記第１および第２の信号を合成する段階がＸ線反射率の角度スペクトルを決定する段階を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ビームを誘導する段階が、該ビームの横方向寸法を低減させるべくシャッターアセンブリを構成する段階と、試料をシフトさせるのと併せて該シャッターアセンブリをシフトさせる段階と、を含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記シャッターアセンブリを構成する段階は、試料の表面から選択された距離のところにナイフエッジを位置づけする段階からなり、前記シャッターアセンブリをシフトさせる段階は、該ナイフエッジと前記表面との間に選択された距離を維持すべく、試料をシフトさせるのと併せて該ナイフエッジを移動させる段階からなる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも前記第１および第２の信号を合成する段階は、前記Ｘ線ビームの不均一性を査定する段階と、該不均一性を考慮すべく前記散乱プロファイルを補正する段階と、からなる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
試料に対しＸ線ビームを誘導するように配置されたＸ線源と、
アレイ軸に沿って配置され、予め定められたピッチだけ相互に分離されており、かつ試料から散乱させられた前記Ｘ線を捕捉するように配置された検出器素子のアレイと、
ピッチの整数倍数でない増分だけ相互に分離された少なくとも第１および第２の位置の間で前記アレイ軸に平行な方向に試料を移動させるようになっている動き台と、
試料が少なくとも前記第１および第２の位置のそれぞれにあるときに検出器素子が捕捉した前記Ｘ線に応答して、該検出器素子によって生成された少なくとも第１および第２の信号を受信するように結合され、かつ前記軸に沿った位置の関数として、試料のＸ線散乱プロファイルを決定すべく、少なくとも前記第１および第２の信号を合成するように動作するプロセッサと、
を含んでなる試料の検出装置。
【請求項９】
前記プロセッサが、前記信号をインタリーブすることにより、少なくとも前記第１および第２の信号を合成するようになっている請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記増分が、前記ピッチの２分の１以下である請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記Ｘ線源が、角度範囲全体にわたる前記Ｘ線を試料上に集束させるように適合させられており、前記アレイが、試料から反射された前記Ｘ線を捕捉するように配置され、かくして前記プロセッサがＸ線反射率の角度スペクトルを決定するようになっている請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記ビームの横方向寸法を低減させるように配置されたシャッターアセンブリを含み、該シャッターアセンブリが、試料をシフトさせるのと併せてシフトされる請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記シャッターアセンブリはナイフエッジを有し、該ナイフエッジは試料の表面から選択された距離に位置づけされ、かつ該ナイフエッジと該表面との間に選択された距離を維持するために試料をシフトさせるのと併せて移動するようになっている請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記プロセッサが、前記Ｘ線ビームの不均一性を決定するように、かつ散乱プロファイルを補正して該不均一性を考慮するようになっている請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、分析用計器、特にＸ線を用いて材料特性を分析するための計器および方法に関する。本発明は、試料の動きにより、Ｘ線測定の分解能を増強する。
【０００２】
「関連出願に対するクロスリファレンス」
本出願は、２００３年１０月２０日に出願し、米国特許出願公開第２００４／０１３１１５１  Ａ１号として２００４年７月８日に公開された米国特許出願第１０／６８９３１４号に関連する。この関連出願は、本特許出願の譲受人に譲渡され、その開示を本発明の全体に亘って参考として取り入れている。
【背景技術】
【０００３】
Ｘ線反射率測定法（ＸＲＲ）は、基板に被着された薄膜層の厚み、密度および表面品質を測定するための周知の技術である。角度の関数としての試料から反射されるＸ線強度の測定は干渉縞パターンを提供し、これは、縞パターンを作り出す原因となる薄膜層の性質を決定するために分析される。Ｘ線強度の測定は、一般に、比例計数管や、標準的にはフォトダイオードアレイまたは電荷結合素子（ＣＣＤ）といったアレイ検出器のような、位置感度検出器を用いて行なわれる。
【０００４】
膜厚を決定するためにＸ線反射率データを分析するための方法は、例えば、本発明にその開示が参考として取り入れられているKomiya et alに対する米国特許第５，７４０，２２６号の中で記載されている。角度の関数としてＸ線反射率を測定した後、平均反射率曲線は縞スペクトルに適合させる。該平均曲線は、膜の表面粗度、減衰および背景を表わす定式に基づいている。適合された平均反射率曲線は次に縞スペクトルの振動成分を抽出する上で使用される。この成分は、膜厚を見い出すためにフーリエ変換される。
【０００５】
本発明にその開示が参考として取り入れられているKoppelに対する米国特許第５，６１９，５４８号は、反射率測定法に基づくＸ線厚みゲージについて記載している。Ｘ線を試料の表面上に集束させるために、曲線反射性Ｘ線単色光分光器が使用される。フォトダイオード検出器アレイといった位置感応検出器は、表面から反射されるＸ線を検知し、反射角度の関数として強度信号を生成する。角度依存信号は、厚み、密度および表面粗度を含む試料上の薄膜層の構造特性を決定するために分析される。
【０００６】
本発明にその開示が参考として取り入れられているYokhin et alに対する米国特許第６，５１２，８１４号および６，６３９，９６８号は、試料の表面との関係における角度範囲にわたり放射線で試料を照射するように適合された放射線源および、該角度範囲全体にわたり試料から反射された放射線を受光しかつそれに対する応答性をもつ信号を生成するように位置づけされた検出器アセンブリを含む反射率測定装置について記載している。放射線を妨害するためにシャッターを調整可能な形で位置づけすることができる。シャッターは、それが該角度範囲の下部部分で放射線を遮断し、かくして反射された放射線が実質的に該範囲のより高い部分内でのみアレイに到達できるようにする遮断位置と、該範囲の下部部分での放射線が実質的に遮断なくアレイに到達する透過位置とを有している。
【０００７】
Ｘ線反射率測定のもう１つの一般的方法は、例えば、本発明に参考として取り入れているJournal of Applied Crystallography 22 (1989) p460中の「角度分解された分散モードにおけるかすめ入射Ｘ線反射率測定法の新装置」という題のNaudon et alによる論文に記載されている。Ｘ線の発散ビームが、かすめ入射で試料の表面に向かって導かれ、Ｘ線ビーム源とは反対側の検出器が反射されたＸ線を収集する。主Ｘ線ビームをカットするため、測定位置のすぐ上で試料表面に近いところにナイフエッジが設置される。試料と検出器の間（米国特許第５，６１９，５４８号のように、放射線源と試料の間ではなく）の単色光分光器が、検出器に到達すべき反射Ｘ線ビームの波長を選択する。
【０００８】
ＸＲＲはまた半導体ウェーハ上で生産過程にある薄膜層を検査するために、蒸着炉の内部で現場にて使用することもでき、例えば、本明細書にその開示が参考として取り入れられている、Hayashi et al.による米国特許出願公開第ＵＳ２００１／００４３６６８Ａ１号内で記載されている。炉にはＸ線入射および抽出ウインドウがその側壁内に具備されている。薄膜が上に被着された基板は、入射ウインドウを通して照射を受け、基板から反射されたＸ線はＸ線抽出ウインドウを通して検知される。
【０００９】
Takata et al.に対する米国特許第６，８１３，３３８号は、Ｘ線源として高エネルギーシンクロトロン放射線を用いる高分解能の粉末回折方法について記載している。回折計といった測定計器上に取付けられた検出器が、隣接Ｘ線検出単位（ピクセル）間の距離より小さい距離、移動させられる。測定されたデータは、測定の空間分解能を改善すべく補間される。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０１３１１５１  Ａ１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７４０，２２６号明細書
【特許文献３】米国特許第５，６１９，５４８号明細書
【特許文献４】米国特許第６，５１２，８１４号明細書
【特許文献５】米国特許第６，６３９，９６８号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第ＵＳ２００１／００４３６６８  Ａ１号明細書
【特許文献７】米国特許第６，８１３，３３８号明細書
【特許文献８】米国特許第６，３８１，３０３号明細書
【特許文献９】米国特許第５，９２３，７２０号明細書
【特許文献１０】米国特許出願番号第１１／０００，０４４号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態は、増強された分解能をもつＸ線散乱測定を実施するための方法およびシステムを提供する。これらの方法およびシステムは、薄膜層のＸＲＲベースの分析において特に有利であり、また、角度分解Ｘ線散乱分析の他の分野においても有用である。本特許出願の明細書および請求項において、「散乱」という用語は、ＸＲＲ、Ｘ線回折（ＸＲＤ）およびＸ線螢光（ＸＲＦ）を含む入射Ｘ線ビームによって誘発される、試料からの任意のおよび全てのタイプのＸ線放出、ならびにさまざまなタイプの拡散（diffuse）Ｘ線散乱を含む。
【００１１】
本発明の実施形態においては、サブピクセル分解能で角度分解Ｘ線散乱パターンを測定するために、Ｘ線検出器素子のアレイが用いられる。この目的で、試料はＸ線ビームの照射を受ける。アレイは、アレイ軸に沿って位置の関数として試料から散乱させられた放射線を受光し分解するように、配置され方向づけされる。次に該試料は、アレイのピッチの非整数倍数である増分だけ前記軸に対に平行な方向に並進させられ、測定が繰り返される。標準的には、該増分は、アレイのピッチの整数分数に等しく（ｎを整数として、ピッチ／ｎ）、測定は前記軸に沿ってアレイのｎ個の異なる位置で繰り返される。異なる位置で行われた各散乱測定は、分解能が増強された散乱スペクトルを得るために、標準的に、異なる増分での測定値をインタリーブすることによって、合成される。
【００１２】
従って、本発明の一実施形態に従うと、
試料の検査方法において、
試料に向けてＸ線のビームを誘導する段階と、
試料から散乱させられたＸ線を捕捉するため、アレイ軸に沿って配置され予め定められたピッチだけ相互に分離された検出器素子のアレイを構成する段階と、
ピッチの整数倍数でない増分だけ相互に分離された少なくとも第１および第２の位置の間でアレイ軸に平行な方向に試料をシフトする段階と、
試料が少なくとも第１および第２の位置のそれぞれにあるときに検出器素子が捕捉したＸ線に応答して、該検出器素子によって生成された少なくとも第１および第２の信号を受信する段階と、
前記軸に沿った位置の関数として、試料のＸ線散乱プロファイルを決定すべく、少なくとも前記第１および第２の信号を合成する段階と、
からなる方法が提供される。
【００１３】
開示された実施形態においては、少なくとも前記第１および第２の信号を合成する段階は、信号をインタリーブする段階を含む。
【００１４】
標準的には、増分は前記ピッチの２分の１以下である。
【００１５】
一部の実施形態では、ビームを誘導する段階は、角度範囲全体にわたるＸ線を試料上に集束させる段階を含み、前記アレイを構成する段階が、試料から反射されたＸ線を捕捉する段階を含み、かつ少なくとも前記第１および第２の信号を合成する段階が、Ｘ線反射率の角度スペクトルを決定する段階を含む。
【００１６】
開示された実施形態においては、前記ビームを誘導する段階が、ビームの横方向寸法を低減させるべくシャッターアセンブリを構成する段階と、試料をシフトさせるのと併せてシャッターアセンブリをシフトさせる段階と、を含む。標準的には、シャッターアセンブリを構成する段階は、試料の表面から選択された距離のところにナイフエッジを位置づけする段階を含み、シャッターアセンブリをシフトさせる段階は、ナイフエッジと表面との間に選択された距離を維持すべく、試料をシフトさせるのと併せてナイフエッジを移動させる段階を含む。
【００１７】
付加的または代替的には、少なくとも前記第１および第２の信号を合成する段階は、Ｘ線ビームの不均一性を査定する段階と、該不均一性を考慮すべく前記散乱プロファイルを補正する段階と、を含む。
【００１８】
また、本発明の一実施形態に従うと、
試料に対しＸ線ビームを誘導するように配置されたＸ線源と、
アレイ軸に沿って配置され、予め定められたピッチだけ相互に分離されており、かつ試料から散乱させられたＸ線を捕捉するように配置された検出器素子のアレイと、
ピッチの整数倍数でない増分だけ相互に分離された少なくとも第１および第２の位置の間でアレイ軸に平行な方向に試料を移動させるように適合された動き台と、
試料が少なくとも前記第１および第２の位置のそれぞれにあるときに検出器素子が捕捉したＸ線に応答して該検出器素子によって生成された少なくとも第１および第２の信号を受信するように結合され、かつ前記軸に沿った位置の関数として、試料のＸ線散乱プロファイルを決定すべく、少なくとも前記第１および第２の信号を合成するように動作するプロセッサと、
を含んでなる試料の検出用装置も提供される。
【００１９】
本発明は、図面と共に考慮したその実施形態についての以下の詳細な説明から、より完全に理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ここで、本発明の実施形態によるＸ線反射率測定（ＸＲＲ）用のシステム２０の概略側面図である図１を参照する。システム２０は、上述した米国特許第６，５１２，８１４号および特許出願公開ＵＳ２００４／０１３１１５１Ａ１号の中で記載されているＸＲＲシステムに類似したものであり、本明細書で記述されている特徴および能力をさらに付加したものである。
【００２１】
半導体ウェーハといったような、システム２０によって評価されるべき試料２２は、動き台２４上に取付けられ、その位置および方向性を正確に調整できるようになっている。台２４の位置調整は、標準的に水平（Ｘ−Ｙ）および垂直（Ｚ）の両方の動作を含み、ここで水平面は試料表面の平面として定義づける。標準的には適切な単色光分光用光学部品（図示せず）を伴うＸ線管であるＸ線源２６は、試料２２上の小さな領域２８を照射する。該光学部品は、Ｘ線管からの放射線を収束ビーム２７内の領域２８上に集束させる。Ｘ線源２６内で使用できるいくつかの異なる光学機器構成は、本明細書にその開示が参考として取り入れられている米国特許第６，３８１，３０３号の中で記載されている。例えば、光学部品は、ニューヨーク州AlbanyのXOS Inc.製のDoubly Bent Focusing Crystal Opticといった湾曲結晶単色光分光器を含むことができる。その他の適切な光学部品については、上述の米国特許第５，６１９，５４８号および５，９２３，７２０号の中で記載されている。さらに可能な光学機器の構成は、当業者にとって明白となるであろう。システム２０内の反射率測定および散乱測定用の標準的Ｘ線エネルギーは、約８．０５ｋｅＶ（ＣｕＫａ１）である。あるいは、５．４ｋｅＶ（ＣｒＫａ１）といったその他のエネルギーを使用することもできる。
【００２２】
Ｘ線の入射ビーム２７の範囲を垂直方向に制限するために、可動ナイフエッジ３６およびシャッター３８が使用され、一方、水平方向にビームを制限するためにはスリット３９を使用することができる。ナイフエッジ、シャッターおよびスリット（またはシステム内で全てが使用されていない場合にはこれらの素子のサブセット）は一緒になって、ビーム２７の横方向寸法を調整するためのシャッターアセンブリとして役立つ。ＸＲＲ測定におけるナイフエッジ３６およびシャッター３８の使用は、上述の米国特許第６，５１２，８１４号の中で詳述されている。図１中のシャッターアセンブリの機器構成は、一例として示されており、以下で記述される要領でビーム２７の横方向寸法を制御するためのＸ線光学部品の代替的配置は、当業者には明らかであり、これらも本発明の範囲内に入るものとみなされる。
【００２３】
試料２２からのＸ線の反射ビーム２９は、検出器アセンブリ３０によって収集される。標準的には、ＸＲＲのために、アセンブリ３０は、全外部反射について、試料の臨界角の上方および下方の両方で約０°〜３°の間の垂直（仰角φ）方向の反射角度範囲全体にわたり、反射Ｘ線を収集する（明確にするため、図１中の試料２２の平面より上のＸ線源２６および検出器アセンブリ３０の仰角がそうであるように、図面中に示されている角度は誇張されている）。
【００２４】
アセンブリ３０は、以下で記述するように、ＣＣＤアレイといった検出器アレイ３２を含む。図の簡略化のため、図中では比較的少ない検出器素子数で一列の検出器素子しか示していないが、アレイ３２は一般に、線形アレイまたはマトリクス（２次元）アレイのいずれかとして配置されたより多数の素子を含む。アセンブリ３０は、標準的に、該アレイと試料との間で、かつ検出器アレイの前に間隔を置いて配置されたベリリウム等の適切なＸ線透過性材料で作られたウインドウ３４を備える。アレイ３２の構造および操作のさらなる詳細については、図２を参照して以下に記述する。
【００２５】
与えられたエネルギーでまたはエネルギーの範囲全体にわたり、角度の関数として、試料２２から反射されたＸ線光子の流束の分布を決定するために、信号プロセッサ４０がアセンブリ３０の出力を分析する。標準的には、試料２２は領域２８にて薄膜といった１またはそれ以上の薄い表面層を有し、そのため仰角の関数としての分布４２が、層間の界面から反射されたＸ線波間の干渉効果に起因した振動構造を示すようになっている。プロセッサ４０は、以下に記述する分析方法を用いて、層の厚みや、密度、表面の品質といった、試料の表面層の１またはそれ以上の特性を決定するために、角度分布の特性を分析する。
【００２６】
図２（Ａ）は、本発明の実施形態によるシステム２０の詳細を示す概略側面図である。アレイ３２は、垂直アレイ軸に沿って配置された検出器素子５０、５２、５４…からなることがわかる。検出器素子は、素子間の中心間距離として定義づけられるある一定のピッチＰだけ離隔されている。標準的には、Ｐはおよそ２４μｍである。試料２２の表面から反射され、与えられた検出器素子により受光されるＸ線ビーム５６の仰角φは、ｄがＸ線の反射点からアレイ３２までの水平距離であるものとすると、φ＝ｔａｎ-1ｚ／ｄ≒ｚ／ｄという関係式に従ってアレイ軸に沿った検出器素子のＺ座標となる。例示を単純かつ明確にするため、入射ビーム２７は図２（Ａ）において、反射ビームの単一角度成分のみを有する平行ビームとして示す。本発明の実施形態は、実際、拡散散乱特性の測定のためのシステムといった、視準されたＸ線照射を用いるシステム内で適用可能である。しかしながらシステム２０においては、図１に示すように、ビーム２７は標準的に試料２２上に収束し、かくしてある範囲の仰角全体にわたり発散する反射ビームを発生させる。かくして、ビーム５６はこの発散ビームの単一の角度成分を表す。
【００２７】
アレイ３２の角度分解能は、ピッチＰにより決定される。換言すると、以下で記述する分解能増強技術を用いない場合、アレイ３２の角度分解能はおよそＰ／ｄである。標準的には、利用可能なＸ線集束用光学部品の制限条件を考慮すると、ビーム２７の焦点直径はＰより大きい。ビームの焦点の質を改善するためには、入射ビーム２７の一部分をカットするために、ナイフエッジ３６を試料２２の表面にきわめて近接させる。図２（Ａ）に示すような、単純な幾何学的考慮事項に基づいて、ナイフエッジが試料の表面上の距離ｈのところに保持されている場合、反射ビーム５６の角度分解能はおよそ２ｈ／Ｄとなる。換言すると、ナイフエッジが表面に近いところに保持されればされるほど、反射ビームの分解能は細かくなるが、この分解能の増強は反射ビームの強度の低下を犠牲にしてもたらされる。標準的には、ナイフエッジは約ｈ＝Ｐ／２にセットされ、反射ビームの分解能がアレイ３２の分解能に大体等しくなるようにする。代替的には、より細かい分解能のためのＰ／２未満の値といった異なる値に、ｈをセットすることができる。
【００２８】
図２（Ｂ）は、本発明の一実施形態に従って距離Δだけの試料２２の下向き（−Ｚ）シフトの効果を示す概略的斜視図である。試料は、ＸまたはＹの位置を変更することなく台２４のＺ方向調整を用いてシフトされる。この例ではΔ＝Ｐ／２であるが、下向きおよび上向きの両方のさらに小さいまたは大きいシフトも類似の要領で行うことができる。反射ビーム５６の所望の角度分解能を維持するために、ナイフエッジ３６が試料と同じ距離Δだけ下向きにシフトされる。その結果、アレイ３２の素子に対する反射ビーム５６の角度スケールは同様に下向きに、１ピクセルの半分、すなわちＰ／２だけシフトされる。このシフトは、上述したＵＳ２００４／０１３１１５１Ａ１で記述されているように、半ピクセルだけ上向きにアレイ３２をシフトさせることと同等である。しかしながらシステム２０では、このシフトは、検出器アセンブリ３０の正確な動作制御を必要とすることなく、むしろ台２４の動作能力を利用することによって達成される。この種の台は、あらゆるケースにおいて、大部分の精密Ｘ線測定システムの正確な位置合せのために必要とされる。
【００２９】
図２（Ａ）および（Ｂ）に示される各位置に試料２２が保持されている状態で、Ｘ線源２６が起動され、アセンブリ３０は仰角の関数として試料２２から反射されるＸ線を捕捉する。アセンブリ３０は、このような要領で、標準的には、各位置間のよりわずかなＺ方向の増分で、試料の２つ以上の異なる垂直位置においてＸ線を捕捉すべく、操作され得る。例えば、アレイピッチＰの１／３だけ離隔された３つの異なる位置を使用することができる。
【００３０】
異なる各垂直位置においてアセンブリ３０が生成する信号は、プロセッサ４０に入力され、このプロセッサは、その異なる位置での読取り値を単一のスペクトルに合成する。ある意味では、プロセッサは、実際の物理的アレイ３２よりも細かい分解能で「仮想アレイ」を作り出す。この仮想アレイ内の信号は、例えば、単純に異なるアレイ位置での読取り値をインタリーブすることによって導出し得る。かくして、仮想アレイ中の各「仮想ピクセル」について、プロセッサ４０は、異なる各測定位置での読取り値をある仮想ピクセルから次の仮想ピクセルへと交代させて、実際の測定の中の１つにおいて、その試料に対する対応位置での実際のピクセルの測定値を、選択する。
【００３１】
換言すると、試料２２の３つの連続位置で以下のピクセル読取りが行われたと仮定する。
位置１：Ｒ１１、Ｒ２１、Ｒ３１、Ｒ４１、…
位置２：Ｒ１２、Ｒ２２、Ｒ３２、Ｒ４２、…
位置３：Ｒ１３、Ｒ２３、Ｒ３３、Ｒ４３、…
そうするとこのとき結果としての仮想アレイは、実際のアレイピッチの１／３だけ離隔された仮想ピッチで以下の値を含むことになる。
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ４１…
あるいは、信号弁別（signal differentiation）または異なるアレイ位置での読取り値の加算といった他の方法を使用して、実際の個々の測定値から、それらを合成する前に、ＸＲＲ情報を抽出するか、または仮想アレイの各ピクセルで使用すべき実際の測定結果を選択することができる。このときプロセッサ４０は、試料上の薄膜層の厚み、密度および表面粗度といった試料の特性を決定すべく増強された分解能のＸＲＲスペクトルを分析することができる。
【００３２】
標準的には、Ｘ線源２６が静止状態にとどまっている間に、台２４は異なる各垂直位置間で試料２２をシフトさせる。その結果、図２（Ａ）および（Ｂ）に表すように、入射ビーム２７の異なる部分が、各位置において反射ビーム５６へと反射される。ビーム２７の残りは、各ケースにおいてナイフエッジ３６により遮断される。Ｘ線管およびＸ線源２６内の集束用光学部品の制限によって、標準的にビーム２７の強度は全ビームプロファイル全体にわたり均一ではない。この不均一性は、異なる各試料位置間で反射ビームの測定強度の誤った変動をひき起こす可能性がある（例えば、Ｒ１１、Ｒ２１、…、は一貫してＲ１２、Ｒ２２、…より大きい可能性がある）。
【００３３】
この問題を克服するため、ビーム２７の強度プロファイルを測定してこれを、試料の異なる各垂直位置で測定された信号に適用すべき補正率を計算するのに使用することができる。一例として、台２４上に平滑テスト試料を取付け、問題にしている全ての垂直位置において角度の関数としてアレイ３２で反射Ｘ線の強度を測定することができる。かくして各垂直位置間の強度の変動を、角度の関数として決定し、実際の試料測定から較正することができる。必要な変更を加えて、この目的で使用可能なＸ線ビームの不均一性の測定および較正のための他の方法は、例えば、本特許出願の譲渡人に譲渡され本明細書にその開示が参考として取り得れられている２００４年１２月１日出願の米国特許出願番号第１１／０００，０４４号の中で記述されている。
【００３４】
上述の分解能増強技術は、ＸＲＲスペクトルが、高い空間周波数の微細構造を有し、かくして縞の離隔がアレイピッチに匹敵するかまたはそれより小さいものとなっている場合に、特に有用である。代替的には、本発明の原理は同様に、ＸＲＤ、ＸＲＦおよび拡散Ｘ線散乱といった他のタイプの角度分解Ｘ線散乱測定ならびにその他のタイプの放射線ベースの分析において使用することができる。その上、上述の方法およびシステム２０内の装置の構成要素は、上述の第ＵＳ２００１／００４３６６８Ａ１号または第ＵＳ２００４／０１３１１５１Ａ１号内に記載されている要領で、現場でのＸ線測定のための製造チャンバまたはクラスタツールに一体化することが可能である。
【００３５】
かくして、上述の実施形態が一例として引用されたものであること、そして本発明が上記で具体的に示してきたおよび記載してきたものに限定されないことがわかるだろう。むしろ本発明の範囲には、上述のさまざまな特徴のコンビネーションおよびサブコンビネーション、ならびに先行技術において開示されていない上記の記述から当業者が思いつくと思われる変形形態および修正形態の両方が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態による試料についてのＸ線反射率測定（ＸＲＲ）を実施するためのシステムの概略側面図である。
【００３７】
【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の一実施形態による、試料の２つの異なる位置にある図１のシステムの詳細を示す概略側面図である。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
2007024894000001.pdf