(57)【要約】クリーンな硬Ｘ線照明源を利用するＸ線依拠半導体計量方法及びシステムが本願にて記述される。より具体的には、レーザ生成プラズマ光源が、２５０００〜３００００ｅＶ域内のエネルギを有する高輝度硬Ｘ線照明を生成する。高輝度達成のため高集束極短持続時間レーザビームを液体又は固体の密キセノンターゲット上に集束させる。その集束レーザパルスとその高密度キセノンターゲットとの相互作用によりプラズマが点火される。そのプラズマからの輻射が集光光学系によって集光され計測下試料へと差し向けられる。もたらされるプラズマ放射は、非金属ターゲット素材の使用故に比較的クリーンである。プラズマチャンバをキセノンガスで以て満たすことで、光学素子を汚染から更に保護することができる。幾つかの実施形態では、そのプラズマチャンバからの気化キセノンがキセノンターゲット発生器へと帰還再循環される。
2020535391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ生成プラズマ光源であって、
自プラズマチャンバ内にキセノンガス流があるプラズマチャンバと、
固体又は液体のキセノンターゲット列をそのプラズマチャンバ内のターゲット個所に供給するキセノンターゲット発生器と、
前記プラズマチャンバ内の前記ターゲット個所へと向かう励起光パルス列を生成する１個又は複数個のパルスレーザ光源と、を備え、その励起光パルス列を構成するパルスそれぞれが２ｐ秒未満の持続時間を有し、その励起光パルス列を構成するパルスと前記キセノンターゲット列のうち対応するキセノンターゲットとの相互作用によりそのキセノンターゲットがイオン化してプラズマが形成され、そのプラズマにより放射されるＸ線照明光塊が約２５０００ｅＶ〜約３００００ｅＶ域内のエネルギを有し、そのＸ線照明光を用い計測下半導体試料を照明しうるレーザ生成プラズマ光源。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ生成プラズマ光源であって、前記キセノンターゲット発生器が、
固体又は液体のキセノンドロップレット列を前記プラズマチャンバ内に吐出するドロップレット発生器を備えるレーザ生成プラズマ光源。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザ生成プラズマ光源であって、前記キセノンターゲット発生器が、
前記プラズマチャンバ内に配置された極低温冷却ドラムを備え、その極低温冷却ドラムがキセノン素材固体層を有し、その層が自極低温冷却ドラムの外向き面上、各励起光パルスの焦点に配置されているレーザ生成プラズマ光源。
【請求項４】
請求項１に記載のレーザ生成プラズマ光源であって、前記１個又は複数個のパルスレーザ光源に、励起光パルスを同時に放射する少なくとも２個のパルスレーザ光源が含まれるレーザ生成プラズマ光源。
【請求項５】
請求項１に記載のレーザ生成プラズマ光源であって、前記１個又は複数個のパルスレーザ光源に、励起光パルスを順次放射する少なくとも２個のパルスレーザ光源が含まれるレーザ生成プラズマ光源。
【請求項６】
請求項１に記載のレーザ生成プラズマ光源であって、更に、
前記プラズマチャンバからキセノンガス塊を回収し、回収されたキセノンガスの第１塊を前記キセノンターゲット発生器に供給するよう構成された、ガス再循環システムを備えるレーザ生成プラズマ光源。
【請求項７】
請求項６に記載のレーザ生成プラズマ光源であって、前記ガス再循環システムが、更に、回収されたキセノンガスの第２塊を前記プラズマチャンバに供給するよう構成されているレーザ生成プラズマ光源。
【請求項８】
請求項６に記載のレーザ生成プラズマ光源であって、前記回収キセノンガス塊に気化したキセノンターゲット素材塊が含まれるレーザ生成プラズマ光源。
【請求項９】
請求項１に記載のレーザ生成プラズマ光源であって、前記プラズマチャンバの窓から前記プラズマまでの距離が少なくとも１０ｃｍあるレーザ生成プラズマ光源。
【請求項１０】
請求項１に記載のレーザ生成プラズマ光源であって、前記列をなすキセノンのドロップレットそれぞれが直径５０μｍ未満であるレーザ生成プラズマ光源。
【請求項１１】
請求項１に記載のレーザ生成プラズマ光源であって、前記プラズマの輝度が１０１４光子／（秒・ｍｍ２・ｍｒａｄ２）超であるレーザ生成プラズマ光源。
【請求項１２】
請求項１に記載のレーザ生成プラズマ光源であって、前記プラズマチャンバ内におけるキセノンガスの圧力が５Ｔｏｒｒ〜２００Ｔｏｒｒ域内であるレーザ生成プラズマ光源。
【請求項１３】
請求項１に記載のレーザ生成プラズマ光源であって、更に、
前記プラズマにより放射された照明光塊を集めその照明光塊を前記プラズマチャンバのＸ線窓内に差し向ける集光器を備えるレーザ生成プラズマ光源。
【請求項１４】
計量システムであって、
レーザ生成プラズマ光源であり、
自プラズマチャンバ内にキセノンガス流があるプラズマチャンバ、
固体又は液体のキセノンターゲット列をそのプラズマチャンバ内のターゲット個所に供給するキセノンターゲット発生器、
前記プラズマチャンバ内の前記ターゲット個所へと向かう励起光パルス列を生成する１個又は複数個のパルスレーザ光源であり、その励起光パルス列を構成するパルスそれぞれが２ｐ秒未満の持続時間を有し、その励起光パルス列を構成するパルスと前記キセノンターゲット列のうち対応するキセノンターゲットとの相互作用によりそのキセノンターゲットがイオン化してプラズマが形成され、そのプラズマがＸ線照明光塊を放射する１個又は複数個のパルスレーザ光源、並びに
そのプラズマにより放射されたＸ線照明光を集めそのＸ線照明光を計測下試料に差し向ける集光器、
を備えるレーザ生成プラズマ光源と、
前記試料上に前記Ｘ線照明光が入射するのに応じその試料から散乱されてくるＸ線輻射塊を検出するＸ線検出器と、
検出されたＸ線輻射塊に基づきその試料のモデルに係る注目パラメタの値を決定するよう構成された情報処理システムと、
を備える計量システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の計量システムであって、何らかの透過型小角Ｘ線スキャタロメトリシステムとして構成されている計量システム。
【請求項１６】
請求項１４に記載の計量システムであって、前記プラズマチャンバの窓から前記プラズマまでの距離が少なくとも１０ｃｍある計量システム。
【請求項１７】
請求項１４に記載の計量システムであって、前記プラズマチャンバ内におけるキセノンガスの圧力が５Ｔｏｒｒ〜２００Ｔｏｒｒ域内である計量システム。
【請求項１８】
請求項１４に記載の計量システムであって、更に、
前記プラズマチャンバからキセノンガス塊を回収し、回収されたキセノンガスの第１塊を前記キセノンターゲット発生器に供給するよう構成された、ガス再循環システムを備える計量システム。
【請求項１９】
プラズマチャンバ内にキセノンガス流を準備するステップと、
固体又は液体のキセノンターゲット列をそのプラズマチャンバ内のターゲット個所に供給するステップと、
そのプラズマチャンバ内の前記ターゲット個所へと向かう励起光パルス列でありその励起光パルス列を構成するパルスそれぞれが２ｐ秒未満の持続時間を有するものを生成し、その励起光パルス列を構成するパルスと前記キセノンターゲット列のうち対応するキセノンターゲットとの相互作用によりそのキセノンターゲットをイオン化させてプラズマを形成し、そのプラズマが放射するＸ線照明光塊であり約２５０００ｅＶ〜約３００００ｅＶ域内のエネルギを有するものを用いて計測下半導体試料を照明するステップと、
そのＸ線照明光に応じその試料から散乱されてくるＸ線輻射塊を検出するステップと、
検出されたＸ線輻射塊に基づきその計測下試料の少なくとも１個の注目パラメタの値を決定するステップと、
を有する方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、更に、
前記プラズマチャンバからキセノンガス塊を回収するステップと、
回収されたキセノンガスの第１塊を、前記キセノンターゲット列を供給するキセノンターゲット発生器に供給するステップと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示されている諸実施形態は、Ｘ線レーザ生成プラズマ輻射源並びにＸ線計量及び検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス例えば論理デバイス及び記憶デバイスは、通常、一連の処理工程を基板又はウェハに適用することで製造される。それら半導体デバイスに備わる様々なフィーチャ（外形特徴）及び複数の構造階層がそれら処理工程によって形成される。例えば、それらのなかでもリソグラフィは、半導体ウェハ上でのパターン生成を伴う類の半導体製造プロセスである。半導体製造プロセスの更なる例としては、これに限られるものではないが化学機械研磨、エッチング、堆積及びイオンインプランテーションがある。複数個の半導体デバイスを１枚の半導体ウェハ上に作成した後、個別の半導体デバイスへと分けるようにするとよい。
【０００３】
計量プロセスは、半導体製造プロセス中の様々な工程にて、ウェハ上の欠陥を検出し歩留まり向上を促進するのに用いられている。多数の計量依拠技術、例えばスキャタロメトリ（散乱法）及びリフレクトメトリ（反射法）による実現形態並びにそれらに関連する分析アルゴリズムが、ナノスケール構造の限界寸法、オーバレイ、膜厚、組成その他のパラメタを記述すべく広く用いられている。
【０００４】
古くから、薄膜及び／又は反復的周期構造で構成されるターゲットを対象にして計測が行われている。デバイス製造中には、通常、これらの膜及び周期構造により実デバイス幾何及び素材構造又は中間デザインが表される。デバイス（例．論例デバイス及び記憶デバイス）がより微細なｎｍスケール寸法へと移行しつつあるため、特性記述がより困難になってきている。複雑な三次元幾何や多様な物理特性を有するデバイスは、特性記述困難性を助長している。例えば、昨今のメモリ構造は高アスペクト比三次元構造であることが多く、そのために光学輻射が底部層へと浸透しにくくなっている。赤外〜可視光を利用する光学計量ツールであれば多くの半透明素材層に浸透可能だが、波長を長めにして良好な浸透深度を実現すると小さな異常に対する感度が不十分になる。加えて、複雑な構造（例．ＦｉｎＦＥＴ）の特性を記述するにはより多数のパラメタが必要であり、そのことがパラメタ相関の増大につながっている。結果として、そのターゲットの特性を記述するパラメタを、利用可能な計測で以て高信頼分離することができない。
【０００５】
一例としては、昨今の半導体構造では不透明高ｋ素材の採用が増えている。光学輻射は、そうした素材で構成された層に浸透できないことが多い。結果として、薄膜スキャタロメトリツール例えばエリプソメータ（楕円偏向計）又はリフレクトメータ（反射計）での計測がますます難題になってきている。
【０００６】
これらの問題に対応すべく、より複雑な光学計量ツールが開発されてきた。例えば、複数通りの照明角を有し、照明波長が短く、照明波長域が広く、また反射信号からの情報獲得がより完全な（例．より旧来的な反射率又はエリプソメトリ信号に加え複数個のミュラー行列要素を計測する）ツールが開発されている。しかしながら、これらの手法では、多くの先進的ターゲット（例．複雑な３Ｄ構造、１０ｎｍ未満の構造、不透明素材を採用する構造）の計測及び計測アプリケーション（例．ラインエッジ粗さ及びライン幅粗さの計測）に係る根本的難題が信頼性良く克服されていない。
【０００７】
小角Ｘ線スキャタロメトリ（ＳＡＸＳ）が素材の特性解明その他の非半導体関連アプリケーションに適用されている。Ｘｅｎｏｃｓ  ＳＡＳ（非特許文献１）、Ｂｒｕｋｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（非特許文献２）及び株式会社リガク（非特許文献３）を初めとする幾つかの企業により、例となるシステムが商業化されている。
【０００８】
加えて、ＳＡＸＳ依拠計量システムには、難題となっている計測アプリケーション、例えば限界寸法計量及びオーバレイ計量に対処できる見込みがある。とりわけ、透過型小角Ｘ線スキャタロメトリ（Ｔ−ＳＡＸＳ）には、限界寸法及びオーバレイアプリケーションに立ち向かえる見込みがある。しかしながら、Ｔ−ＳＡＸＳ依拠計量に適する高信頼硬Ｘ線照明源がまだ開発途上である。
【０００９】
幾つかの例では、照明光が古典的なＸ線管、例えば固体ターゲット素材の高エネルギ電子ビーム衝撃を用いＸ線放射を生成する回転アノードＸ線管により供給されている。不運なことに、それによりもたらされる照明は、高エネルギ電子ビームによるアノード素材の加熱及び蒸発故に低輝度である。
【００１０】
他の幾つかの例では、表面蒸発の問題を軽減すべく液体金属ジェットアノードが採用されている。液体金属ジェットＸ線照明システムの例がＺｈｕａｎｇ及びＦｉｅｌｄｅｎ名義の特許文献１に記載されているので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。液体金属ジェットでは、効果的に、アノード表面が持続リフレッシュされるため、その面におけるＸ線の吸収を減らすことができる。しかしながら、液体金属アノード素材はまさに蒸発して金属蒸気を形成するので、Ｘ線源寿命が制約されうる。幾つかの例では、その金属蒸気が真空Ｘ線窓上に凝集して付加的なＸ線吸収が引き起こされている。幾つかの例では、その金属蒸気がカソード領域内に拡散してそのカソードを汚染し、カソード寿命及びシステム出力が削られている。幾つかの例では、その金属蒸気が電子ビーム加速領域内へと拡散して高電圧ブレークダウンが引き起こされている。
【００１１】
幾つかの例では、連続波長レーザ（例．レーザ維持プラズマ）によりポンピングされる光源によって照明光が供給されている。レーザ維持プラズマは、そのレーザプラズマよりも低温な作動ガスにより包囲された高圧バルブ内で産生される。レーザ維持プラズマではかなりな放射輝度改善が得られるところ、そうしたプラズマの温度は概してそれらランプ内での光物理及び運動プロセスにより制約される。それらのプラズマにおける純原子及びイオン放射は、一般に２００ｎｍ超の波長に制限される。エキシマ放射ならレーザ維持プラズマにて放射波長を１７１ｎｍに配しうるが（例．キセノンエキシマ放射）、そうした光源は通常は狭帯域、低パワー及び低放射輝度である。１７１ｎｍにおけるエキシマ放射が最適化されるのは低圧下（例．３ｂａｒ以下）であり、１７１ｎｍ放射のパワーは、高放射輝度のため必要な、より高い圧力下では大きく損なわれる。結果として、高圧バルブ内の単純なガス混合物では、２００ｎｍ超の波長覆域しか、高スループット高分解能計量をサポートするのに十分な放射輝度及び平均パワーで以て保つことができない。幾つかの例では固体電極ターゲットが採用されているが、反復速度が低く、電極腐食があり且つプラズマサイズが大きいため低輝度且つ短寿命となり、それらのＸ線依拠半導体計量向け有効性は限られている。
【００１２】
極端紫外（ＥＵＶ）リソグラフィの領域における開発努力は、１３ｎｍを中心とする狭帯域輻射（例．±０．１ｎｍ）を高いパワーレベル（例．イルミネータ（照明器）の中間焦点における平均パワーが２１０Ｗ）で放射する光源に集中している。ＥＵＶリソグラフィ向け光源は、レーザドロップレットプラズマアーキテクチャを用い開発されてきた。例えば、約１００ｋＨｚなるパルス反復周波数にて動作するキセノン、スズ及びリチウムドロップレットターゲットを、ＣＯ２コヒーレント光源によりポンピングするものである。それにより実現される光は高パワーである（例．イルミネータの中間焦点における平均パワーを２１０Ｗにすることが１３ｎｍのリソグラフィツールに係る目標である）。しかしながら、もたらされる輻射は比較的低エネルギ（９２．６ｅＶ）であり、そのことでそれら照明源の計量アプリケーションにおける用途が厳しく制約される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第７９２９６６７号明細書
【特許文献２】米国特許第７７０５３３１号明細書
【特許文献３】米国特許第７８２６０７１号明細書
【特許文献４】米国特許第７４７８０１９号明細書
【特許文献５】米国特許第７３５１９８０号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１０／０１８８７３８号明細書
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】www.xenocs.com
【非特許文献２】www.bruker.com
【非特許文献３】www.rigaku.com/en
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
計量アプリケーションにて必要とされる放射輝度及び平均パワーを呈するクリーンな硬Ｘ線照明源が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
クリーンな硬Ｘ線照明源を利用するＸ線依拠半導体計量方法及びシステムが本願に記載される。より具体的には、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）光源にて、２５０００〜３００００ｅＶ域内のエネルギを有する高輝度な（即ち１０１３光子／（秒・ｍｍ２・ｍｒａｄ２）超の）硬Ｘ線照明を生成する。そうした高い輝度を達成するため、そのＬＰＰ光源から、高集束極短持続時間レーザビームを液体又は固体の密キセノンターゲットへと差し向ける。その集束レーザパルスがその高密度キセノンターゲットと相互作用することでプラズマが点火される。そのプラズマからの輻射が集光光学系によって集光され、計測下試料へと差し向けられる。もたらされるそのプラズマ放射は、非金属ターゲット素材の使用故に比較的クリーンである。結果として、プラズマチャンバ及びそのプラズマチャンバ内の光学素子が、プラズマによる極低レベルの汚染にしかさらされない。
【００１７】
ある態様では、液体又は固体のキセノンターゲット素材が、１０μｍ未満のレーザスポットサイズ、２ｐ秒未満のパルス持続時間で以て、そのターゲット素材におけるレーザピークエネルギ密度が１０１６Ｗ／ｃｍ２超となるよう照明される。これにより、キセノンターゲット素材からの効率的なＫα生成が可能となる。もたらされるそのＫα産生によって、プラズマ照明エネルギが、２９８０２ｅＶを中心とする狭い共鳴Ｋαキセノンラインにて生成される。
【００１８】
幾つかの実施形態では、ドロップレット発生器にて液体又は固体キセノンドロップレット列が生成され、それらドロップレットが１個又は複数個のパルスレーザ照明源によって照明される。他の幾つかの実施形態では、そのキセノンターゲット素材が、そのレーザ照明光の焦点に、極低温冷却（クライオジェニック冷却）回転ドラム上に配置された固体キセノン層として提供される。これらの実施形態では、その極低温冷却ドラムを連続回転させることで、固体キセノンターゲット素材がそのレーザ照明光の焦点へと送給される。
【００１９】
幾つかの実施形態では、光パルスが複数個のパルスレーザ光源から同時放射される。他の幾つかの実施形態では、光パルスが複数個のパルスレーザ光源から順次放射される。幾つかの実施形態では、パルスレーザのうち何れかからの放射波長が約１μｍ以下とされる。幾つかの実施形態では、各パルスレーザの合計平均パワーが約１ｋＷ以下とされる。
【００２０】
更なる態様では、プラズマチャンバがキセノンガスで以て充填され、それが５〜２００Ｔｏｒｒ域内の圧力に保たれる。キセノンガスをこの圧力域内に保つことで、キセノンドロップレット形成に適した環境が提供される。更に、キセノンバッファガスを５〜２００Ｔｏｒｒ域内の圧力に保つことで、約１０ｃｍなる距離以内でそのプラズマにより生成されたキセノンイオンほぼ全てを含め、そのプラズマにより生成された活動的なキセノンイオン及び電子が熱平衡化される。
【００２１】
他の更なる態様では、そのＬＰＰ光源にガス再循環システムが組み込まれ、それによってプラズマチャンバからキセノンターゲット発生器へと戻るように気化キセノンが再循環される。
【００２２】
上掲のものは概要であるので、随所に単純化、一般化及び細部省略が含まれている；従って、本件技術分野に習熟した者（いわゆる当業者）には察せられるように、この概要は専ら例証的なものであり、如何様であれ限定性のものではない。本願記載のデバイス・装置及び／又はプロセス・処理は専ら特許請求の範囲により定義されている通りであり、それらの他の態様、新規特徴及び長所は、本願中で説明される非限定的詳細記述にて明らかとされよう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】少なくとも１個の新規態様に従いレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）光源を有する計量システムを描いた概略図である。
【図２】モデル構築兼分析エンジンの例を描いた概略図である。
【図３】計測下半導体試料向けに硬Ｘ線照明光を生成する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の背景例及び幾つかの実施形態であり、その例が添付図面に描かれているものについて、詳細に参照することにする。
【００２５】
本願に記載されるのは、クリーンな硬Ｘ線照明源を利用するＸ線依拠半導体計量方法及びシステムである。より具体的には、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）光源にて、２５０００〜３００００ｅＶ域内のエネルギを有する高輝度な（即ち１０１３光子／（秒・ｍｍ２・ｍｒａｄ２）超の）硬Ｘ線照明が生成される。こうした高い輝度を達成するため、そのＬＰＰ光源から、高集束（例．ターゲット上の照明スポットが１０μｍ未満）で極短持続時間（例．２ｐ秒未満）のレーザビームが、液体又は固体の密キセノンターゲットへと差し向けられる。その集束レーザパルスがその高密度キセノンターゲットと相互作用することでプラズマが点火される。そのプラズマからの輻射が集光光学系により集光され、計測下試料へと差し向けられる。もたらされるそのプラズマ放射は、非金属ターゲット素材の使用故に比較的クリーンである。結果として、プラズマチャンバ及びそのプラズマチャンバ内の光学素子が、そのプラズマによる極低レベルの汚染にしかさらされない。
【００２６】
図１に、少なくとも１個の新規態様に従いレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）光源１１０を有するＸ線依拠計量システム１００を示す。ＬＰＰ光源１１０はプラズマチャンバ１５３、ドロップレット発生器１１１、並びにパルスレーザ照明源１１３Ａ及び１１３Ｂを有している。プラズマチャンバ１５３は、自プラズマチャンバ内にバッファガス１２３の流れを閉じ込める１枚又は複数枚の壁を有している。ドロップレット発生器１１１は、非金属フィード素材１１２のドロップレット列をプラズマチャンバ１５３内へと吐出する。
【００２７】
ある態様では、キセノンドロップレットがドロップレット発生器１１１により生成され、プラズマチャンバ１５３内で固体又は液体の態をなす。他の態様では、非金属フィード素材１１２のドロップレットそれぞれが直径５０μｍ未満となる。更に他の態様では、そのキセノンターゲット上への入射レーザスポットが直径１０μｍ未満とされる。幾つかの実施形態では、ドロップレット発生器１１１が、商業的に入手可能なインクジェットテクノロジに依拠する高周波流体ディスペンサとされる。ある例では、ドロップレット発生器１１１により、フィード素材１１２のドロップレット列が５０〜４００ｋＨｚの速度にて吐出される。
【００２８】
更なる態様では、ターゲット素材に供給される励起光パルスそれぞれの持続時間が２ｐ秒未満とされる。実施形態によっては各励起光パルスの持続時間が１ｐ秒未満となる。
【００２９】
本願記載の高エネルギ高ピークパワーピコ秒レーザ照明によれば、ターゲット素材におけるレーザピークエネルギ密度が１０１６Ｗ／ｃｍ２超となる。これにより、キセノンターゲット素材からの効率的なＫα生成が可能となる（例．１０−５超）。もたらされるＫα産生により、２９８０２ｅＶを中心にした狭い共鳴Ｋαキセノンラインにてプラズマ照明エネルギが生成される。
【００３０】
図１に示すパルスレーザ１１３Ａ及び１１３Ｂは励起光パルス列を生成する。各励起光パルスをフィード素材１１２のドロップレットに向かわせる。ビーム結合器１４７は、パルスレーザ１１３Ａ及び１１３Ｂの光出力を結合させてプラズマチャンバ１５３に送給する。幾つかの実施形態によれば、ビーム結合器１４７にてビーム調光を行うことで、ターゲット素材におけるレーザ照明の集束を更に最適化することができる（例．ビーム拡張、平行化等々）。この励起光は、照明光学系１１４により、ある極小のスポットサイズに亘りドロップレット上へと集束される。幾つかの実施形態では、励起光が１０μｍ未満のスポットサイズで以てドロップレット上へと集束される。ある好適実施形態では、励起光が５μｍ未満のスポットサイズで以てドロップレット上へと集束される。１．３未満の品質ファクタＭ２を有するレーザ光が、比較的小さい数値開口（ＮＡ）で以て１０μｍ未満のスポットサイズに集束される。従って、複雑な高ＮＡ光学系は必要とされない。
【００３１】
励起光のスポットサイズが小さくなるにつれ、誘起されるプラズマのスポットサイズは小さくなる。ある好適実施形態ではプラズマ１１５のスポットサイズが１０μｍ未満となる。
【００３２】
図１に示すように、レーザ照明ビームは照明窓１１６を通してプラズマチャンバ１５３へと導入されている。加えて、１個又は複数個の付加的光学素子（例．金属光学系１４８及び１４９）により、そのレーザ照明ビームがターゲットへと差し向けられつつも、プラズマ１１５により生成されたＸ線輻射が照明窓１１６内へと後方反射されていない。照明窓１１６を介したＸ線輻射の後方反射は、安全性リスクを潜在的に課すと共に、照明窓１１６の素材劣化をもたらしシステム動作に影響を及ぼすものでもある。ある実施形態によれば、最後段の金属光学素子１４９を非垂直入射構成、非かすめ入射構成又はその双方に従い配置することで、Ｘ線輻射の後方反射を避けることができる。
【００３３】
幾つかの実施形態では、光パルスが複数個のパルスレーザ光源から同時放射される。他の幾つかの実施形態では、光パルスが複数個のパルスレーザ光源から順次放射される。図１に示す情報処理システム１３０は制御信号１３５Ａをパルスレーザ１１３Ａ、制御信号１３５Ｂをパルスレーザ１１３Ｂへと送っている。ある例によれば、制御信号１３５Ａ及び１３５Ｂにより、パルスレーザ１１３Ａ及び１１３Ｂそれぞれからレーザ光パルスを同時に放射させることができる。この例では、それら放射パルスが同時に結合され、結合パルスとしてターゲットへと送給される。複数個のパルスレーザからのレーザ光パルスを同時送給することで、ターゲットに供給される照明パワーが効果的に増大する。別例によれば、制御信号１３５Ａ及び１３５Ｂにより、パルスレーザ１１３Ａ及び１１３Ｂそれぞれからレーザ光パルスを時間的に順次放射させることができ、またどの所与時点でも単一のパルス放射しか発生しないよう、且つ別々のパルスレーザにより生成されるパルス間の間隔が一定となるようにすることができる。この例では放射パルスがターゲットに順次送給される。複数個のパルスレーザからのレーザ光パルスを順次送給することで、ターゲットに供給されるレーザ照明の反復速度が効果的に高まる。
【００３４】
図１に示すＬＰＰ光源１１０は２個のパルスレーザ１１３Ａ及び１１３Ｂを有している。しかしながら、一般に、ＬＰＰ光源１１０が何個のパルスレーザ照明源を有していてもよい（例．１個のレーザ又は多数のレーザ）。更に、複数個のパルスレーザ光源が採用されている場合、何れのパルスレーザ光源の放射を同時、順次又はその双方にて送給することで、照明光がターゲットに所望の光学パワー及び反復速度で送給されるようにしてもよい。例えば、２個一組のパルスレーザを二組制御することで、一組目のパルスレーザ２個が同時に光を放射し二組目のパルスレーザ２個がやはり同時に光を放射する一方、一組目と二組目とで光が順次放射されるようにしてもよい。一般に、ターゲット素材に供給される照明の反復速度は５〜５０ｋＨｚ域内とする。
【００３５】
幾つかの実施形態では、何れかのパルスレーザ１１３Ａ及び１１３Ｂからの放射の波長が約１μｍ以下とされる。一般に、ＬＰＰ１１０のパルスレーザは何らかの固体レーザ（例．Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｔｉ：サファイア、Ｎｄ：バナジン酸その他）又はガス放電レーザ（例．エキシマレーザ）とされる。幾つかの実施形態では、各パルスレーザの合計平均パワーが約１ｋＷ以下とされる。
【００３６】
更なる態様ではプラズマチャンバ１５３がバッファガス１２３で以て充填される。ある好適実施形態ではバッファガス１２３がキセノンガスとされる。キセノンガス１２３は、プラズマにより生成されるＸ線輻射のうち極僅かしか吸収せず、レーザ生成光学輻射に対し透明である。幾つかの例では、１０００Ｔｏｒｒ・ｃｍのキセノンガス経路長に亘りプラズマ１１５により生成されるＸ線輻射のうち１０−５未満しか、キセノンガス１２３にて吸収されない。更に、キセノンは貴ガスでありＸ線フィルタ１１７上に凝集しない。
【００３７】
他の更なる態様では、キセノンバッファガスが５〜２００Ｔｏｒｒ域内の圧力に保たれる。キセノンガスをこの圧力域内に保つことで、キセノンドロップレット形成に適した環境が提供される。更に、キセノンバッファガスを５〜２００Ｔｏｒｒ域内の圧力に保つことで、プラズマ１１５から約１０ｃｍ以下の距離以内でプラズマ１１５により生成されたキセノンイオンほぼ全てを含め、プラズマ１１５により生成された活動的なキセノンイオン及び電子が熱平衡化される。
【００３８】
キセノンバッファガスの圧力が低過ぎると、ドロップレット発生器１１１により放出されたキセノン流の個別ドロップレットへの破断が、液体キセノンの蒸発によって妨げられる。更に、キセノンバッファガスの圧力が低過ぎると、約１０ｃｍ以下の距離にてプラズマ１１５により生成される活動的なキセノンイオン全てをそのキセノンバッファガスにより止めることができない。
【００３９】
光学素子例えばレーザ照明窓１１６、集光器１１８及びＸ線フィルタ１１７は、プラズマ１１５からの素材堆積に対し敏感である。幾つかの実施形態では、プラズマ１１５とプラズマチャンバ１５３に備わる諸光学素子（例．窓１１６及び１１７並びに集光器１１８）との間の距離が、少なくとも１０ｃｍとされる。このようにすると、キセノンガス１２３によって、照明窓１１６、集光器１１８及びＸ線フィルタ１１７が、プラズマ１１５により生成された素材による汚染から保護される。
【００４０】
図１に示すＬＰＰ光源１１０は、液体又は固体キセノンのドロップレット列を生成するドロップレット発生器を有しており、それらドロップレットがパルスレーザ照明源１１３Ａ及び１１３Ｂにより照明されている。他の幾つかの実施形態では、キセノンターゲット素材が、そのレーザ照明光の焦点に、極低温冷却回転ドラム上に配置された固体キセノン層（即ちキセノンの凍結層）として提供される。このようにすると、プラズマがそのドラムの表面にて生じ、放射されたＸ線輻射が集光されて半導体計量に供される。これらの実施形態によれば、その極低温冷却ドラムを連続回転させることで、固体キセノンターゲット素材をそのレーザ照明光の焦点へと送給することができる。先に述べた通り、キセノンターゲット上における入射レーザスポットは直径１０μｍ未満となる。
【００４１】
励起光パルスがキセノンターゲット（例．キセノンドロップレット又はキセノンシート）と相互作用することで、そのキセノンがイオン化してプラズマ１１５が形成され、そのプラズマにより極高輝度の照明光１２４が放射される。ある好適実施形態では、プラズマ１１５の輝度が１０１４光子／（秒・ｍｍ２・ｍｒａｄ２）超となる。その照明光には、約２５０００ｅＶ〜約３００００ｅＶ域内のエネルギを有する光が含まれる。
【００４２】
その照明光１２４は、集光器１１８により集光され計測下試料１５０上へと集束される。図１に示した実施形態では、集光器１１８が、プラズマ１１５により放射された照明光１２４を集め、照明光１２４を窓１１７内に差し向けている。幾つかの実施形態では窓１１７がＸ線フィルタとされ、注目波長域内Ｘ線輻射に対し透明となり且つ注目波長域外輻射を概ね吸収するようそのフィルタが構成される。
【００４３】
集光器１１８は、プラズマ１１５から生じた照明光を集めるのに適するものであれば、どのような形状でもよい。好適例としては、楕円集光器や、複数の表面輪郭を併有する集光器がある。プラズマから放射された光を集める技術の例がＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｃｏｒｐ．名義の２０１０年４月２７日付特許文献２に記載されているので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。
【００４４】
図１に示した実施形態では、照明光１２４が窓１１７を介してプラズマチャンバ１５３外に出て、鏡１２５により試料１５０の方へと方向転換されている。加えて、照明光学系１２６を用い照明光１２４が再整形され、それが計測エリア１２９に亘り試料１５０上に入射している。照明光学系１２６に中空の光ホモジナイザ又は反射性光チューブを組み込み、照明光が効率的に試料へと送られるようにするとよい。このほか、実施形態によっては照明兼集光光学系が採用されることもある。そうした実施形態では照明光学系１２６により照明光が対物系へと送られる。
【００４５】
計測エリア１２９に亘り試料１５０を照明すると、試料１５０から光が散乱されてくる。散乱光１２８が検出器１２７により検出される。検出器１２７は、検出器１２７の能動エリア（群）上に入射した散乱光を示す信号１５１を生成する。検出器１２７は、分析のため信号１５１を情報処理システム１３０へと送信する。情報処理システム１３０は、獲得した信号１５１に少なくとも部分的に依拠し、その試料１５０の諸特性を判別する。
【００４６】
他の更なる態様では、情報処理システム１３０が、試料の被計測構造の構造モデル（例．幾何モデル、素材モデル又は幾何素材複合モデル）を生成し、少なくとも１個の幾何パラメタを含むＸ線スキャタロメトリ応答モデルをその構造モデルから生成し、そしてそのＸ線スキャタロメトリ応答モデルで以てＸ線スキャタロメトリ計測データの当て嵌め分析を実行することで少なくとも１個の試料パラメタ値を解明するよう、構成される。この分析エンジンを用い、シミュレーションされたＸ線スキャタロメトリ信号を計測されたデータと比較することで、標本の幾何特性及び素材特性例えば電子密度の判別が可能となる。図１に示した実施形態では、情報処理システム１３０がモデル構築兼分析エンジンとして構成され、本願記載の如くモデル構築兼分析機能を実現するようそのエンジンが構成されている。
【００４７】
図２は、情報処理システム１３０により実現されるモデル構築兼分析エンジンの例１０１を描いた図である。図２に示すモデル構築兼分析エンジン１０１は、試料の被計測構造について構造モデル１０３を生成する構造モデル構築モジュール１０２を有している。実施形態によっては構造モデル１０３にその試料の素材特性も組み込まれる。この構造モデル１０３は、入力としてＸ線スキャタロメトリ応答関数構築モジュール１０４に受け取られる。Ｘ線スキャタロメトリ応答関数構築モジュール１０４は、その構造モデル１０３に少なくとも部分的に依拠し、フルビームＸ線スキャタロメトリ応答関数モデル１０５を生成する。幾つかの例では、そのＸ線スキャタロメトリ応答関数モデル１０５がＸ線フォームファクタに基づくもの
【数１】
2020535391.tif 000003
とされる；但し、Ｆはフォームファクタ、ｑは散乱ベクトル、ρ（ｒ）は試料の電子密度を等式（１）記載の如く球座標で表したものである。そして、Ｘ線散乱強度が等式（２）により与えられる。
【数２】
2020535391.tif 000004
Ｘ線スキャタロメトリ応答関数モデル１０５は、入力として当て嵌め分析モジュール１０６に受け取られる。その当て嵌め分析モジュール１０６は、モデル化されているそのＸ線スキャタロメトリ応答を、対応する計測されたデータと比較することで、その試料の幾何特性及び素材特性を判別する。
【００４８】
幾つかの例では、実験データへのモデル化データの当て嵌めが、χ自乗値を最小化することで達成される。例えばＸ線スキャタロメトリ計測に関しては、χ自乗値を
【数３】
2020535391.tif 000005
の如く定義することができる；式中、ＳｊＳＡＸＳ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔは「チャネル」ｊにて計測されたＸ線スキャタロメトリ信号１５１であり、指数ｊにより一組のシステムパラメタ例えば回折次数、エネルギ、角度座標等々が表されている。ＳｊＳＡＸＳ  ｍｏｄｅｌ（ｖ１，…，ｖＬ）は、その「チャネル」ｊに係るモデル化されたＸ線スキャタロメトリ信号Ｓｊをある一組の構造（ターゲット）パラメタｖ１，…，ｖＬに関し評価したものであり、それらパラメタにより幾何（ＣＤ、サイドウォール（側壁）角、オーバレイ等々）及び素材（電子密度等々）が表されている。σＳＡＸＳ，ｊは第ｊチャネルに係る不確定性である。ＮＳＡＸＳはＸ線計量におけるチャネルの総数である。Ｌは計量ターゲットを特徴付けるパラメタの個数である。
【００４９】
等式（３）では、別々のチャネルに係る不確定性が相関していないものと仮定されている。別々のチャネルに係る不確定性が相関する例では、それら不確定性間の共分散を計算することができる。そうした例では、フルビームＸ線スキャタロメトリ計測に係るχ自乗値を
【数４】
2020535391.tif 000006
の如く表すことができる。
【００５０】
式中、ＶＳＡＸＳはＳＡＸＳチャネル不確定性の共分散行列であり、Ｔは転置を表している。
【００５１】
幾つかの例では、当て嵌め分析モジュール１０６により、Ｘ線スキャタロメトリ応答モデル１０５で以てＸ線スキャタロメトリ計測データ１５１に対する当て嵌め分析を実行することで、少なくとも１個の試料パラメタ値１５２が解明される。幾つかの例ではχＳＡＸＳ２が最適化される。図１に示した実施形態では、こうして決定された値１５２がメモリ１９０内に格納される。
【００５２】
先に述べた通り、Ｘ線スキャタロメトリデータの当て嵌めはχ自乗値の最小化により達成される。とはいえ、一般には、フルビームＸ線スキャタロメトリデータの当て嵌めを他の関数によって達成してもよい。
【００５３】
Ｘ線スキャタロメトリ計量データの当て嵌めは、注目幾何及び／又は素材パラメタに対する感度を提供する何れの種類のＸ線スキャタロメトリテクノロジ向けにも有用である。試料パラメタは、その試料とのＸ線スキャタロメトリビーム相互作用を記述する適正なモデルが用いられる限り、決定論的なもの（例．ＣＤ、ＳＷＡ、オーバレイ等々）とも統計的なもの（例．側壁粗さのｒｍｓ高、粗さ相関長等々）ともすることができる。
【００５４】
一般に、情報処理システム１３０は、リアルタイム限界寸法決定（ＲＴＣＤ）を用い実時間的にモデルパラメタへとアクセスするよう構成されるが、それが事前計算済モデルのライブラリにアクセスして試料１５０に係る少なくとも１個の試料パラメタ値を決定するようにしてもよい。一般に、ある種の形態のＣＤエンジンを用いることで、試料に割り当てられているＣＤパラメタと、計測された試料に係るＣＤパラメタと、の間の差異を評価することができる。試料パラメタ値計算方法及びシステムの例がＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ  Ｃｏｒｐ．名義の２０１０年１１月２日付特許文献３に記載されているので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。
【００５５】
幾つかの例では、モデル構築兼分析エンジン１０１によって、フィードサイドウェイ分析、フィードフォワード分析及びパラレル分析の何らかの組合せにより、被計測パラメタの正確度が改善される。フィードサイドウェイ分析とは、同じ試料の相異なるエリア上で複数個のデータセットを採取し、第１データセットから決定された共通パラメタを分析のため第２データセット側へと引き渡すことである。フィードフォワード分析とは、相異なる試料上でデータセットを採取し、ステップワイズコピーイグザクトパラメタフィードフォワード法を用い爾後の分析へと共通パラメタを先送りすることである。パラレル分析とは、複数個のデータセットに対する非線形当て嵌め方法論の並列又は同時適用であり、少なくとも１個の共通パラメタがその当て嵌め中に結合されるもののことである。
【００５６】
複数ツール構造分析とは、回帰、ルックアップテーブル（即ち「ライブラリ」マッチング）その他、複数個のデータセットの当て嵌め手順に依拠したフィードフォワード、フィードサイドウェイ又はパラレル分析のことである。複数ツール構造分析方法及びシステムの例がＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ  Ｃｏｒｐ．名義の２００９年１月１３日付特許文献４に記載されているので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。
【００５７】
更なる態様のうちあるものでは、計量ツール１００に備わる情報処理システム（例．情報処理システム１３０）が、本願記載の如くビーム制御機能を実現するよう構成さ
る。図１に示した実施形態では情報処理システム１３０がビームコントローラとして構成されており、それを動作させることで何らかの照明特性、例えば入射照明ビーム１２４の強度、発散、スポットサイズ、偏向、スペクトル及び位置決めを制御することができる。
【００５８】
図１に描かれている情報処理システム１３０は検出器１２７に可通信結合されている。情報処理システム１３０は、検出器１２７から計測データ１５１を受け取るように構成されている。一例に係る計測データ１５１には、計測された試料応答の示数（即ち諸次回折波の強度）が含まれている。検出器１２７の表面上における、計測された応答の分布に基づき、試料１５０上における照明ビーム１２４の入射個所及びエリアが情報処理システム１３０により判別される。ある例によれば、情報処理システム１３０によりパターン認識技術を適用することで、計測データ１５１に基づき試料１５０上における照明ビーム１２４の入射個所及びエリアを判別することができる。幾つかの例によれば、情報処理システム１３０からコマンド信号（図示せず）を照明光学系１２６に送信することで、試料１５０に対し所望の個所に所望の角度姿勢にて入射照明ビーム１２４が到来するよう、所望の照明ビームエネルギを選定して照明ビーム１２４を方向転換及び再整形することができる。他の幾つかの例によれば、情報処理システム１３０からコマンド信号１３７をウェハ位置決めシステム１４０に送信することで、試料１５０に対し所望の個所に所望の角度姿勢にて入射照明ビーム１２４が到来するよう、試料１５０の位置及び向きを定めることができる。他の幾つかの例によれば、情報処理システム１３０からコマンド信号１３５及び１３６をＬＰＰ光源１１０に送信することで、試料１５０に対し所望の個所に所望の角度姿勢にて入射照明ビーム１２４が到来するよう、所望の照明波長を選定して照明ビーム１２４を方向転換及び再整形することができる。
【００５９】
幾つかの実施形態では、望ましいことに、計測が幾つかの姿勢で実行される。これにより、多様な大角面外姿勢が含まれるよう、分析に利用可能なデータセットの個数及び多様性が拡張されるため、パラメタ計測結果の精度及び正確度が高まりパラメタ間相関が低減される。より深くより多様なデータセットで以て試料パラメタを計測することでも、パラメタ間相関が低減され計測正確度が改善される。例えば垂直姿勢では、Ｘ線スキャタロメトリは、フィーチャの限界寸法を解明することができるが、フィーチャのサイドウォール角及び高さに対しては概ね不感となる。これに対し、広範な面外角度位置に亘り計測データを収集すれば、フィーチャのサイドウォール各及び高さを解明することができる。
【００６０】
図１に描かれている計量ツール１００は試料位置決めシステム１４０を有しており、試料１５０を整列させるよう、且つスキャタロメータ（散乱計）を基準にして広範な面外角度姿勢に亘り試料１５０の姿勢を定めるよう、それが構成されている。言い換えれば、試料１５０の表面に対し面内整列している１本又は複数本の回動軸周りである広角域に亘り試料１５０を回動させるよう、試料位置決めシステム１４０が構成されている。幾つかの実施形態では、試料１５０の表面に対し面内整列している１本又は複数本の回動軸を巡り少なくとも９０°の範囲内で試料１５０を回動させるよう、試料位置決めシステム１４０が構成される。幾つかの実施形態では、試料１５０の表面に対し面内整列している１本又は複数本の回動軸を巡り少なくとも６０°の範囲内で試料１５０を回動させるよう、試料位置決めシステム１４０が構成される。他の幾つかの実施形態では、試料１５０の表面に対し面内整列している１本又は複数本の回動軸を巡り少なくとも１°の範囲内で試料１５０を回動させるよう、試料位置決めシステム１４０が構成される。こうすることで、試料１５０の角度分解計測結果が計量システム１００により試料１５０の表面上の何個所かに亘り収集される。一例に係る情報処理システム１３０は、コマンド信号１３７を試料位置決めシステム１４０のモーションコントローラ１４５へと送信することで、試料１５０の所望ポジションを指示する。これに応じ、モーションコントローラ１４５が試料位置決めシステム１４０の諸アクチュエータに対するコマンド信号を生成し、それにより試料１５０の所望ポジション化が達成される。
【００６１】
非限定的な例によれば、図１に描かれているように、試料位置決めシステム１４０に備わるエッジグリップチャック１４１により、試料１５０を試料位置決めシステム１４０に固定装着することができる。然るべく構成された回動アクチュエータ１４２により、エッジグリップチャック１４１及び装着済試料１５０をペリメータフレーム１４３に対し回動させることができる。図示実施形態における回動アクチュエータ１４２は、図１に描かれている座標系１４６のＸ軸周りで試料１５０を回動させるように構成されている。図１に示すように、試料１５０のＺ軸周り回動は試料１５０の面内回動である。Ｘ軸及びＹ軸（図示せず）周り回動は試料１５０の面外回動であり、計量システム１００の計量素子に対しその試料の表面を効果的に傾斜させるものである。描かれてはいないが、然るべく構成された第２の回動アクチュエータにより試料１５０をＹ軸周り回動させることができる。然るべく構成されたリニアアクチュエータ１４４により、リメータフレーム１４３をＸ方向並進させることができる。然るべく構成されたもう１個のリニアアクチュエータ（図示せず）により、ペリメータフレーム１４３をＹ方向並進させることができる。こうすることで、試料１５０の表面上の各箇所が、ある範囲の面外角度位置に亘り計測に利用可能となる。例えばある実施形態では、試料１５０のうちのある個所が、試料１５０の垂直姿勢に対し−４５°〜＋４５°の範囲内で数回の角度インクリメントに亘り計測される。
【００６２】
一般に、試料位置決めシステム１４０には、これに限られるものではないがゴニオメータステージ、ヘキサポッドステージ、角度ステージ及びリニアステージを初め、所望の直線及び角度位置決め性能を達成するのに適した、何れの組合せの機械要素を組み込むのがよい。
【００６３】
他の更なる態様では、ＬＰＰ光源１１０に備わるガス再循環システム１２０により、キセノンターゲット発生器（例．ドロップレット発生器１１１）に戻るよう気化キセノンが再循環される。図１に示すガス再循環システム１２０は、キセノンガス（例．気化キセノン）の流れ１１９をプラズマチャンバ１５３から受け入れている。キセノンバッファガス１２３と気化キセノン（即ちプラズマ１１５による加熱後のそれ）は区別できないので、流れ１１９には、バッファガスとして採用されているキセノンと、プラズマ１１５により気化されたキセノンとが含まれている。ガス再循環システム１２０はそのキセノンガスを回収し、回収したキセノン１２１をドロップレット発生器１１１に運んで再使用させる。加えて、ガス再循環システム１２０はそのキセノンガスを回収し、回収したキセノン１２２を運んでプラズマチャンバ１２３内に戻す。
【００６４】
図１に示したシステム１００は、ドロップレット上に集束しプラズマ１１５を発生させる２個のレーザを有している。しかしながら、システム１００が１個のレーザを有するのでも２個超のレーザを有するのでもよい。各レーザを別様に構成しても同様に構成してもよい。例えば、それらレーザを、相異なる特性を有する光を生成するよう構成してもよいし、その光をドロップレットに同時に差し向けても別の時点で差し向けてもよい。また例えば、それらレーザを、光をドロップレットに同方向から差し向けるよう構成しても別方向から差し向けるよう構成してもよい。励起光をターゲットに差し向ける技術が、参照によりその全容を本願に繰り入れた上掲の特許文献２に記載されている。
【００６５】
図１には、一実施形態に従い透過型小角Ｘ線スキャタロメトリ（ＳＡＸＳ）システムが示されている。しかしながら、他のＸ線依拠計量システムであり本願記載のＬＰＰ光源を採用するものも、本件特許出願の技術的範囲内であると考えてよい。幾つかの例では、コヒーレントディフラクティブイメージング（ＣＤＩ）依拠計量システムに本願記載のＬＰＰ光源が組み込まれる。他の諸例では、ＬＰＰ光源がイメージング型Ｘ線計量システムの一部として採用されよう。
【００６６】
幾つかの実施形態では、集光光がイメージング対物系により検出器へと差し向けられる。幾つかの実施形態では、光源１１０により生成された照明光が照明光学系１２６により対物系へと送られる。実施形態によっては、それら照明光学系１２６及びイメージング対物系が概ね同じ諸素子により構成され、実質的に同じものとされることがある。他の幾つかの実施形態では、光源１１０により生成された照明光が照明光学系１２６により試料１５０へと直に、即ち最初にイメージング対物系の諸素子を介し差し向けられることなく送られる。その照明光が試料１５０上に入射するのに応じ、試料１５０からの光がイメージング対物系により集光され、拡大され、検出器へと差し向けられる。
【００６７】
幾つかの実施形態では、適切な視野を伴う設計のイメージング対物系が採用される。その対物系内の光路においては、好ましくは、反射面との相互作用を最低限回数とすることで、個々の相互作用に係る吸収損失を最小化すべきである。４ミラー４パス設計を用いた全部材反射型対物系設計例がＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｃｏｒｐ．名義の２００８年４月１日付特許文献５に記載されているので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。加えて、４ミラー６パス設計を用いた全部材反射型対物系設計例が特許文献６に記載されているので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。
【００６８】
照明方向は、計量システム例えば計量システム１００によりウェハ上の構造がどのように分解されるかに影響してくる。幾つかの実施形態によれば、上掲の光学的構成にて、反射素子のうち１個又は複数個に不均一光学特性を持たせ、それらを照明目的で個別的に最適化することができる。例えば被覆を最適化することで、その照明路における露出エネルギの高さによる被覆耐久性を高めることができる。
【００６９】
図３には、少なくとも１個の独創的態様に従い、Ｘ線依拠計量向け硬Ｘ線照明光を生成するのに適した方法２００が描かれている。ご認識頂けるように、方法２００の諸データ処理要素は、予めプログラミングされプログラム命令１３４の一部として格納されているアルゴリズムを、情報処理システム１３０に備わる１個又は複数個のプロセッサにより実行することで、実行すればよい。以下の記述は図１に示したシステム１００の文脈に沿い提示されているが、本願での認識によれば、システム１００の具体的構造態様は制限を表すものではなく、専ら例証として解されるべきである。
【００７０】
ブロック２０１ではプラズマチャンバ内でキセノンガス流が準備される。
【００７１】
ブロック２０２では、固体又は液体のキセノンターゲット列が、そのプラズマチャンバ内でターゲット個所に供給される。
【００７２】
ブロック２０３では、そのプラズマチャンバ内のそのターゲット個所へと向かう励起光パルス列が生成される。その励起光パルス列を構成する個々のパルスは、２ｐ秒未満の持続時間を有するものである。その励起光パルス列を構成するパルスが、キセノンターゲット列のうち対応するキセノンターゲットと相互作用することで、そのキセノンターゲットがイオン化してプラズマが形成され、そのプラズマにより約２５０００ｅＶ〜約３００００ｅＶ域内のエネルギを有するＸ線照明光塊が放射される。もたらされるＸ線照明光を用い計測下半導体試料を照明することができる。
【００７３】
ブロック２０４では、そのＸ線照明光に応じその試料から散乱されてくるＸ線輻射塊が検出される。
【００７４】
ブロック２０５では、検出されたＸ線輻射塊に基づき、その計測下試料の少なくとも１個の注目パラメタの値が決定される。
【００７５】
ご認識頂くべきことに、本件開示の随所に記載されている様々なステップを、単一のコンピュータシステム１３０により実行してもよいし、それに代え複数個のコンピュータシステム１３０により実行してもよい。更に、本システム１００に備わる様々なサブシステム、例えば試料位置決めシステム１４０、ガス再循環システム１２０、ドロップレット発生器１１１、レーザ１１３及び検出器１２７に、本願記載の諸ステップのうち少なくとも一部分を実行するのに適したコンピュータシステムを組み込んでもよい。従って、上掲の記述は本発明に対する限定としてではなく単なる例証として解されるべきである。更に、１個又は複数個の情報処理システム１３０を、本願記載の方法実施形態のうち何れかを構成する他の何れかのステップ（群）を実行するように構成してもよい。
【００７６】
加えて、コンピュータシステム１３０を、試料位置決めシステム１４０、ガス再循環システム１２０、ドロップレット発生器１１１、レーザ１１３及び検出器１２７に対し、本件技術分野で既知な何れの要領で可通信結合させてもよい。例えば、１個又は複数個の情報処理システム１３０を情報処理システム群に結合させ、それらをそれぞれ試料位置決めシステム１４０、ガス再循環システム１２０、ドロップレット発生器１１１、レーザ１１３及び検出器１２７に連携させてもよい。また例えば、試料位置決めシステム１４０、ガス再循環システム１２０、ドロップレット発生器１１１、レーザ１１３及び検出器１２７のうち何れかを、コンピュータシステム１３０に結合された単一のコンピュータシステムにより直に制御してもよい。
【００７７】
本システム１００のコンピュータシステム１３０を、伝送媒体例えば有線及び／又は無線区間を有するそれにより同システムの諸サブシステム（例．試料位置決めシステム１４０、ガス再循環システム１２０、ドロップレット発生器１１１、レーザ１１３、検出器１２７等）からデータ又は情報を受領及び／又は獲得するよう、構成してもよい。そうすることで、その伝送媒体を、コンピュータシステム１３０と本システム１００の他サブシステムとの間のデータリンクとして働かせればよい。
【００７８】
本システム１００のコンピュータシステム１３０を、伝送媒体例えば有線及び／又は無線区間を有するそれにより他システムからデータ又は情報（例．モデル化入力、モデル化出力等々）を受領及び／又は獲得するよう、構成してもよい。そうすることで、その伝送媒体を、コンピュータシステム１３０と他システム（例．システム１００のオンボードメモリ、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働かせればよい。例えば、情報処理システム１３０を、格納媒体（即ちメモリ１３２）からデータリンクを介し計測データ（例．信号１５１）を受け取るよう構成してもよい。例えば、検出器１２７を用い取得された計測結果を恒久的又は半恒久的記憶デバイス（例．メモリ１３２）内に格納してもよい。この構成では、計測結果をオンボードメモリから或いは外部メモリシステムからインポートすることができる。更に、コンピュータシステム１３０が伝送媒体を介し他システムにデータを送るようにしてもよい。例えば、コンピュータシステム１３０により決定されたパラメタ値１５２を恒久的又は半恒久的記憶デバイス（例．メモリ１９０）内に格納してもよい。この構成では、計測結果を他システムへとエキスポートすることができる。
【００７９】
情報処理システム１３０には、これに限られるものではないが、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、並列プロセッサその他、本件技術分野で既知なあらゆる装置が包含されうる。一般に、語「情報処理システム」は、記憶媒体から得た命令を実行するプロセッサを１個又は複数個有するデバイス全てが包括されるよう、広義に定義されうる。
【００８０】
方法例えば本願記載のそれらを実現するプログラム命令１３４を、伝送媒体例えばワイヤ、ケーブル又は無線伝送リンク上で伝送させてもよい。例えば、図１に描かれているように、メモリ１３２内に格納されているプログラム命令を、プロセッサ１３１へとバス１３３経由で伝送させる。プログラム命令１３４をコンピュータ可読媒体（例．メモリ１３２）内に格納させる。コンピュータ可読媒体の例としてはリードオンリメモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気ディスク、光ディスク又は磁気テープがある。
【００８１】
本願記載の計量技術を用いることで、半導体構造の特性を判別することができる。構造の例としては、これに限られるものではないが、ＦｉｎＦＥＴ、小寸法構造例えばナノワイヤ又はグラフェン、サブ１０ｎｍ構造、薄膜、リソグラフィック構造、スルーシリコンビア（ＴＳＶ）、メモリ構造例えばＤＲＡＭ、ＤＲＡＭ  ４Ｆ２、ＦＬＡＳＨ及び高アスペクト比メモリ構造例えば３Ｄ−ＮＡＮＤ構造がある。構造特性の例としては、これに限られるものではないが、幾何パラメタ例えばラインエッジ粗さ、ライン幅粗さ、ポア（孔）サイズ、ポア密度、サイドウォール角、プロファイル、膜厚、限界寸法、ピッチと、素材パラメタ例えば電子密度、結晶粒構造、モルフォロジ、配向、応力、歪、元素種別及び素材組成とがある。
【００８２】
実施形態によっては、本願記載の諸技術が製造プロセスツールの一部として実施されうる。製造プロセスツールの例としては、これに限られるものではないが、リソグラフィ露出ツール、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ある。この形態では、温度計測の結果を用い製造プロセスを制御することができる。
【００８３】
本願には、それを用い試料を処理しうる半導体処理システム（例．検査システム、計量システム又はリソグラフィシステム）に関し、様々な実施形態が記載されている。本願にて用いられている語「試料」は、ウェハ、レティクルその他、何らかの標本であり、本件技術分野で既知な手段で処理（例．印刷又は欠陥検査）されうるものを指している。
【００８４】
本願にて用いられている語「試料」は総じてウェハを指している。とはいえ、ご理解頂けるように、本願記載の諸方法及びシステムを用い、本件技術分野で既知な他の何れの試料の照明を行ってもよい。
【００８５】
本願にて用いられている語「ウェハ」は、総じて、半導体又は非半導体素材で形成された基板を指している。その例としては、これに限られるものではないが単結晶シリコン、砒化ガリウム及び燐化インジウムがある。そうした基板は、半導体製造設備にて広く見い出され、及び／又は処理されよう。場合によっては、ウェハが基板のみで構成されることもある（即ちベアウェハ）。或いは、ウェハが、基板上に形成された１個又は複数個の異種素材層を有していることもある。ウェハ上に形成された１個又は複数個の層が「パターン化」されていることも「無パターン」なこともある。例えば、ウェハ内に複数個のダイがありそれらが可反復パターンフィーチャを有していることがある。
【００８６】
「レティクル」は、レティクル製造プロセスのうち何れかの段階にあるレティクルでもレティクルの完成品でもよいし、半導体製造設備での使用向けにリリースされていてもいなくてもよい。レティクル或いは「マスク」は、概して、実質的に不透明な領域がその上に形成されパターン状に構成されている、実質的に透明な基板として定義される。その基板は、例えば、ガラス素材例えば石英を含有するものとされよう。レティクルをレジスト被覆ウェハの上方に配し、リソグラフィプロセスのうち露出工程を行うことで、そのレティクル上のパターンをそのレジストへと転写させることができる。
【００８７】
ウェハ上に形成された１個又は複数個の層がパターン化されていても無パターンであってもよい。例えば、ウェハ内に複数個のダイがあり、そのそれぞれが可反復パターンフィーチャを有するのでもよい。そうした諸素材層の形成及び処理により、やがてはデバイス完成品がもたらされよう。多種多様なデバイスがウェハ上に形成されうるところ、本願にて用いられている語ウェハには、本件技術分野で既知な何れかの種類のデバイスがその上に作成されるウェハを包括する意図がある。
【００８８】
１個又は複数個の例示的実施形態では、記載されている諸機能が、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの何らかの組合せなる態で実施されよう。ソフトウェアでの実施時には、それら機能が１個又は複数個の命令又はコードとしてコンピュータ可読媒体上に格納され又はその上で伝送されよう。コンピュータ可読媒体にはコンピュータ格納媒体及び通信媒体の両者があり、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの輸送を容易化する媒体全てがこれに包含される。格納媒体は、汎用又は専用コンピュータによりアクセスでき入手可能な何れの媒体であってもよい。限定ではなく一例としては、そうしたコンピュータ可読媒体を、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭその他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージその他の磁気格納装置で、或いは所望プログラムコード手段を命令又はデータ構造なる形態にて搬送又は格納するのに用いることができ且つ汎用又は専用コンピュータ或いは汎用又は専用プロセッサによりアクセスできるあらゆる他媒体で、構成することができる。また、どのような接続であれコンピュータ可読媒体と称して差し支えない。例えば、ソフトウェアがウェブサイト、サーバその他のリモートソースから同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚り線対、ディジタル加入者線（ＤＳＬ）又は無線テクノロジ例えば赤外線、無線周波数及びマイクロ波を用い送信される場合、それら同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚り線対、ＤＳＬ又は無線テクノロジ例えば赤外線、無線周波数及びマイクロ波は媒体の定義内に収まる。本願中の用語ディスク(disk/disc)には、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク、光ディスク、ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ；登録商標）、フロッピーディスク及びブルーレイディスク（登録商標）を初め、データが通常は磁気的に再生されるディスク(disk)及びレーザで以てデータが光学的に再生されるディスク(disc)が包含される。上掲のものの組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内とされるべきである。
【００８９】
ある種の具体的諸実施形態について教示目的で上述したが、本件特許出願の教示には一般的な適用可能性があり、上述の具体的諸実施形態には限定されない。従って、記載されている諸実施形態に備わる様々な特徴についての様々な修正、適合化及び組合せを、特許請求の範囲にて説明されている発明の技術的範囲からの離隔なしで実施することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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