JP2007285923A5 - - Google Patents

Description

開示される実施形態では、ビームを方向付けることが、あるグレージング角（a grazing angle）で表面に衝突するようにビームを方向付けることを包含し、Ｘ線を受け取ることが、表面の領域からのすべての外部反射に関連した散乱Ｘ線のばらつきを検出することを包含する。これらの実施形態のいくつかでは、周期構造は、第２の臨界角を有する基板上に形成された第１の臨界角を有する層を包含し、ビームを方向付けることは、第１および第２の臨界角の間の角度でビームを方向付けることを包含する。一実施形態では、層が有機材料を包含し、基板が、金属、半導体および誘電材料の少なくとも１つを包含する。

平行光学系３０によって出力されるＸ線ビームは、あるグレージング角で、すなわち表面の平面にほぼ平行に、領域２８に衝突する。検出器３８で回折パターン４４を観察するために、Ｘ線ビームは、すべての外部反射に対する基板層５６の臨界角よりも小さいが、隆起部５４を構成するフォトレジストのより小さな臨界角よりも大きい角度で、パターン５２に入射することが望ましい。基板層５６がシリコンを含み、隆起部５４が有機物のフォトレジストを含むと仮定すると、ＣｕＫａ（８．０５ｋｅＶ）のＸ線ビームの入射角は、約０．１５°〜０．２３°になるはずである。この低角度では、Ｘ線ビームは、Ｘ方向の幅よりもはるかに大きなＹ方向のスポット長さを有する細長いスポット全体にわたって、ウエハ２２の表面に入射する。例えば、平行光学系３０から出るビームの幅が８０μｍの場合、ウエハ２２のスポットは、幅約８０μｍ、長さ２０〜３０ｍｍになる。したがって、ウエハ２２上のパターン５２が少なくともこの長さであるのが有利である。この場合、入射Ｘ線ビームは、広い面積全体にわたって表面上のパターンと互いに影響し合うので、回折スペクトル４４は比較的高いコントラストを有するようになる。

スペクトル１００は、したがって、例えば米国特許第６，５１２，８１４号および第６，６３９，９６８号に記載されるように、Ｘ線反射率（ＸＲＲ）スペクトルと類似しており、それらの開示を、参考として本明細書に組み込む。（ただし、このようなスペクトルは、通常はグレージング角の関数として測定され解析され、スペクトル１００は、方位角の関数として測定され解析される。）ＸＲＲスペクトルは、試料表面上に形成された薄膜層の特性を表す、振動パターンを含む。前述の特許に記載されるように、厚さ、密度および表面品質を包含する薄膜層の特性を導き出すために、パラメトリックモデルはＸＲＲスペクトルに適合されてもよい。同様に、本発明の場合、プロセッサ４２は、フィッティングステップ９０（図６）で、曲線１０４をスペクトル１００に適合させる。この種のフィッティングを実行する方法は、例えば、コジマらの「Ｘ線反射率による薄膜の構造特性決定」（理学ジャーナル、１６：２、１９９９年、３１〜４１ページ）に記載されるように、ＸＲＲ分野において既知であり、これを参考として本明細書に組み込む。曲線１０４の振動周波数（すなわち、１／Δθ）は、側壁７６上の層７４の厚さに比例する。したがって、プロセッサ４２は、曲線１０４を用いて、この厚さが所望の範囲内にあるか否かを判断する。

Claims (18)

1. 試料をＸ線解析するための方法であって、
   Ｘ線ビームを前記試料表面上の周期構造の領域にあるグレージング角で衝突するように方向付け、
   方位角の関数として前記表面の前記領域からのすべての外部反射に関連した散乱Ｘ線の回折スペクトルを検出するために、全ての外部反射により前記表面から散乱した前記Ｘ線を受け取り、
   前記構造が平行な線状要素のパターンを含み、
   前記構造の寸法を決定するために、前記スペクトルを解析することが、前記平行な線の間の間隔を決定するために、前記スペクトルのサイドローブ間の分離を測定することにより前記回折スペクトルを解析することを含む方法。
2. 前記ビームを方向付けることが、前記表面に衝突する前記Ｘ線ビームをコリメートすることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記周期構造が、第２の臨界角を有する基板上に形成された第１の臨界角を有する層を含み、前記ビームを方向付けることが、前記第１および第２の臨界角の間の角度で前記ビームを方向付けることを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記層が有機材料を含み、前記基板が、金属、半導体および誘電材料の少なくとも１つを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記構造が薄膜で覆われた側壁を含み、前記スペクトルを解析することが、前記側壁上の前記薄膜の厚さを測定することを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記試料が半導体ウエハを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記周期構造が前記表面上に蒸着されたフォトレジストを含む、請求項６に記載の方法。
8. 表面に周期構造を有する試料をＸ線解析するための装置であって、
   前記周期構造を含む前記表面の領域にあるグレージング角で衝突するようにＸ線ビームを方向付けるように構成されたＸ線源と、
   方位角の関数として前記表面の前記領域からのすべての外部反射に関連した散乱Ｘ線の回折スペクトルを検出するために、全ての外部反射により前記表面から散乱した前記Ｘ線を受け取るように構成された検出器と、
   前記構造が平行な線状要素のパターンを含み、前記構造の寸法を決定し、前記平行な線の間隔を決定するために、前記スペクトルのサイドローブ間の分離を測定することにより前記回折スペクトルを解析するように構成された信号プロセッサとを含む装置。
9. 前記試料に衝突する前記Ｘ線ビームをコリメートするように構成された平行光学系を含む、請求項８に記載の装置。
10. 前記周期構造が、第２の臨界角を有する基板上に形成された第１の臨界角を有する層を含み、前記Ｘ線源が、前記第１および第２の臨界角の間の角度で前記ビームを方向付けるように構成された、請求項８に記載の装置。
11. 前記層が有機材料を含み、前記基板が、金属、半導体および誘電材料の少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の装置。
12. 前記構造が薄膜で覆われた側壁を含み、前記信号プロセッサが、前記スペクトルに基づいて前記側壁上の前記薄膜の厚さを測定するように構成された、請求項８に記載の装置。
13. 前記試料が半導体ウエハを含む、請求項８に記載の装置。
14. 前記周期構造が前記表面上に蒸着されたフォトレジストを含む、請求項１３に記載の装置。
15. マイクロ電子デバイスを作成するためのクラスタツールであって、
    半導体ウエハの表面上に周期構造を形成するように構成された形成加工ステーションと、
    検査ステーションであって、
    前記周期構造を含む前記表面の領域にあるグレージング角で衝突するようにＸ線ビームを方向付けるように構成されたＸ線源と、
    方位角の関数として前記表面の前記領域からのすべての外部反射に関連した散乱Ｘ線の回折スペクトルを検出するために、全ての外部反射により前記表面から散乱した前記Ｘ線を受け取るように構成された検出器と、
    前記構造が平行な線状要素のパターンを含み、
    前記構造の寸法を決定するために、前記スペクトルを解析することが、前記平行な線の間の間隔を決定するために、前記スペクトルのサイドローブ間の分離を測定することにより前記回折スペクトルを解析するように構成された信号プロセッサを含む検査ステーション、とを含むクラスタツール。
16. 前記周期構造が薄膜で覆われた側壁を含み、前記信号プロセッサが、前記スペクトルに基づいて前記側壁上の前記薄膜の厚さを測定するように構成された、請求項１５に記載のクラスタツール。
17. マイクロ電子デバイスを作成するための装置であって、
    半導体ウエハを受け取れるように構成された作成チャンバと、
    前記チャンバ内で前記半導体ウエハの表面に周期構造を形成するように構成された形成加工デバイスと、
    前記周期構造を含む前記表面の領域にあるグレージング角で衝突するように、前記作成チャンバ内の前記半導体ウエハに向けてＸ線ビームを方向付けるように構成されたＸ線源と、
    方位角の関数として前記表面の前記領域からのすべての外部反射に関連した散乱Ｘ線の回折スペクトルを検出するために、全ての外部反射により前記表面から散乱した前記Ｘ線を受け取るように構成された検出器と、
    前記構造が平行な線状要素のパターンを含み、
    前記構造の寸法を決定するために、前記スペクトルを解析することが、前記平行な線の間の間隔を決定するために、前記スペクトルのサイドローブ間の分離を測定することにより前記回折スペクトルを解析するように構成された信号プロセッサとを含む装置。
18. 前記周期構造が薄膜で覆われた側壁を含み、前記信号プロセッサが、前記スペクトルに基づいて前記側壁上の前記薄膜の厚さを測定するように構成された、請求項１７に記載の装置。