JP2015078988A - 透過型小角Ｘ線散乱（ｔＳＡＸＳ）測定における強度増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線散乱測定において目標物体からの散乱強度を増幅する装置を提供し、その速度と信号品質はＸ線散乱の増幅により向上される。ＨＶＭを行った場合、ピッチの限界寸法の測量、形状と変動の分析が容易に実行できる。【解決手段】本開示はｔＳＡＸＳ測定における散乱強度を増幅するための装置を提供する。前記装置は強化格子物体と配置機構を含む。前記強化格子物体は目標物体からの入射Ｘ線の縦コヒーレンス長内に位置づけられる。前記配置機構は前記目標物体に対して横方向と縦方向の両方向にナノメートル精度で前記強化格子物体を配置可能である。【選択図】図１

Description

本発明は透過型小角Ｘ線散乱測定における強度増幅装置に関する。
全ての関連出願は参照として本明細書に取り込まれる。
本願は、２０１３年７月３０日に出願された米国仮出願第６１／８５９，８３８号と、２０１３年１０月１５日に出願された米国仮出願第６１／８９１，０６２号とに基づき、優先権を主張し、上記仮出願の開示内容の全てが参照として本明細書に取り込まれる。

透過型ＳＡＸＳ（ｔＳＡＸＳ）は、既にサブ-ナノメートル波長Ｘ線放射線で構造を調査することで、ナノスケール特徴を測量する、有望なソリューションとして認定されている。ナノスケール特徴の限界寸法（ＣＤ）を記述する、最も関連するパラメーターは、ピッチ、ピッチ変動、側壁角度、ラインエッジラフネス、ラインワイズラフネスなどがある。パラメーター（ピッチ）は、回折ピークの間隔によりｔＳＡＸＳ散乱パターンから引き出されることができる。構造の幾何学形態因子は、散乱強度の包絡関数から引き出されることができる。構造のＣＤに加えて、ｔＳＡＸＳは、既にＬＥＲ、ピッチウォーク、側壁の非平面フィルムの厚さと６−台形模型も必要とする複雑なメモリ構造の形状をうまく解析するのに使用されている。Ｘ線の波長はまだ現在のナノスケール構造の特徴寸法より十分小さいため、ｔＳＡＸＳ技術は、将来的にも実用可能なＣＤ計測法である。実際、ｔＳＡＸＳの適用性は、より緊密に充填された特徴または減少が進むピッチによって、広く離れた散乱ピークがもたらされる将来的な技術ノードを向上させる。そのため、ｔＳＡＸＳによって、より容易に探知できる。加えて、ｔＳＡＸＳは古典的なＸ線弾性散乱に基づき、観察された散乱強度は局部電子密度の変動にのみ依存することから、光学的な特性、例えば、ｎとｋ、それらの波長と寸法依存性に関する課題は避けられる。

本発明は、Ｘ線散乱測定において目標物体からの散乱強度を増幅する装置を提供することを課題とする。測定速度と信号品質はＸ線散乱の増幅により向上される。ＨＶＭを行った場合、ピッチの限界寸法の測量、形状と変動の分析が容易に実行できる。

本発明に係るｔＳＡＸＳ測定における散乱強度を増幅するための装置は、強化格子物体と配置機構を含む。前記強化格子物体は目標物体からの入射Ｘ線の縦コヒーレンス長内に位置づけられる。前記配置機構は前記目標物体に対して横方向と縦方向の両方向にナノメートル精度で前記強化格子物体を配置可能である。

本発明に係る散乱強度強化装置は、コスト効率が良く、複雑ではなく、非常に多用途的かつ効率的であり、且つ、効率と経済的な製造、応用と利用のために既知の半導体技術を適用することで実行されることができる。これにより、コスト削減、システムの簡易化及びパフォーマンスの向上といった傾向を有意義に支援し、提供する。
本開示は、下記の好ましい実施形態／実施例の詳細な説明を図面を参照しながら読むことで、より完全に理解されやすくなる。

透過小角Ｘ線散乱（ｔＳＡＸＳ）システムを表す概略図である。Ｘ線源とサンプルの間に位置するシステムの視準部分は表示されていない。 本開示の例示的な実施例の一つによる、目標物体（一次元（１−Ｄ）格子）のｔＳＡＸＳ測定を表す概略図である。 本開示の例示的な実施例の一つによる、強化格子物体（１−Ｄ格子）のｔＳＡＸＳ測定を説明する概略図である。 本開示の例示的な実施例の一つによる、目標物体からの３番目と６番目のピークにおけるＸ線散乱強度の増加のｔＳＡＸＳ測定を説明する概略図である。 本開示の他の例示的な実施例による、目標物体からの３番目と６番目のピークにおけるＸ線散乱強度の増加のｔＳＡＸＳ測定を説明する概略図である。 本開示による、完全にアライメントするｈ₂＝ｈ₁、ｄ₂＝ｄ₁とｗ₂＝ｗ₁である時における、目標物体と強化格子物体を含むｔＳＡＸＳ測定を説明する概略図である。 本開示による、ｈ₂＝ｈ₁、ｄ₂＝ｄ₁とｗ₂＝ｗ₁であり、両物体の間において相対的な位置に横方向シフトηを有する時における、目標物体と強化格子物体を説明する概略図である。 本開示による、ｆ＝１、α＝１、ｍ₁＝ｍ₂＝２とη＝０であり、上記条件はｃｏｓ(ｑ_xη)＝１を導く条件における、目標物体と強化格子物体の両物体のための同一材料を説明する概略図である。 本開示による、ｆ＝１、α＝１、ｍ₁＝ｍ₂＝２とη＝ｄ₁／４であり、上記条件はｃｏｓ(ｑ_xη)＝０を導く条件における、目標物体と強化格子物体の両物体のための同一材料を説明する概略図である。 本開示による、ｆ＝１、α＝１、ｍ₁＝ｍ₂＝２とη＝ｄ₁／２であり、上記条件はｃｏｓ(ｑ_xη)＝−１を導く条件における、目標物体と強化格子物体の両物体のための同一材料を説明する概略図である。 本開示による、η＝０である時における、完全にアライメントする、Ｃｕからなる強化格子物体とＳｉからなる目標物体を説明する概略図である。 本開示による、ｆ＝１０でｈ₂＝１０ｈ₁であり、完全にアライメントする（η＝０）時における、目標物体と強化格子物体の両物体のための同一材料を説明する概略図である。 本開示による、ｄ₂＝３ｄ₁であり、完全にアライメントする（η＝０）時における、目標物体と強化格子物体の両物体のための同一材料を説明する概略図である。 本開示による、ｈ₂＝１０ｈ₁とｄ₂＝３ｄ₁である時における、ｍ₁＝ｍ₂＝２であるＣｕからなる強化格子物体とＳｉからなる目標物体を説明する概略図である。 本開示による、ｈ₂＝ｈ₁とｄ₂＝(１／２)ｄ₁であり、線幅が両物体のピッチの三分の一である時における、Ｃｕからなる強化格子物体とＳｉからなる目標物体を説明する概略図である。 本開示による、ｈ₁＝５ｈ₂とｄ₂＝(１／２)ｄ₁であり、線幅が両物体のピッチの三分の一である時における、Ｃｕからなる強化格子物体とＳｉからなる目標物体を説明する概略図である。

当業者が本開示を製造及び使用できるように、以下、実施例を詳しく記載する。本開示に基づき、他の実施例も明白であることが理解でき、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内において、そのシステム又はメカニズムは変更することが可能である。

本開示内容を完全に理解することができるように、以下、複数の具体的な説明を提供する。ただし、本開示は、それらの具体的な説明がなくとも実施できる。本発明を明示するために、一部公知のメカニズム及びシステム配置は詳細に示さない。

構造の実施例を示す図面は、半図表的で縮尺されず、特に一部の寸法は明確に説明するため誇大に図面に示される。同様に、説明の便宜上、図面の表示においては、同様な方向で示すが、この図面の表現の多数の部分は任意方向である。一般的には、本開示の内容はいずれの方向においても操作できる。

本開示を、特定の実施形態及び実施例により説明する。当業者は、本明細書の開示を閲覧することにより、本開示の他の利点を容易に理解することができる。本開示は、異なる実施形態及び実施例を用いても実施できる。本明細書に記載された複数の詳細説明は、本開示の趣旨から逸脱しない限り、異なる観点と応用に基づいて修正することができる。

図１は透過型小角Ｘ線散乱（ｔＳＡＸＳ）技術を示す概略図である。
ビームフラックスまたは高輝度のため、ｔＳＡＸＳは主にシンクロトロンＸ線源を用いて実行される。ナノスケール特徴の散乱横断面は、その小さい散乱体積のため、本質的に小さい。特徴寸法が２０ｎｍである場合、例えば、その高さは、典型的に３０〜５０ｎｍ、または特徴寸法の約２倍であり、その散乱体積はビーム横断面に３０〜５０ｎｍを乗算しただけで、極めて小さい値である。シンクロトロンＸ線源は、前記問題を解決できる十分の輝度を有するが、日常の工業設備にとっては巨大かつ高価である。米国国立標準技術研究所（Natioｎal Iｎstitute of Staｎｄarｄs aｎｄ techkｎowleｄgy、ＮＩＳＴ）は、既にこの類型の応用におけるモリブデン回転陽極Ｘ線源を有する実験室システムを成功裏に証明したが、測定速度は大量生産（high volume maｎufacturiｎg、ＨＶＭ）にとっては遅すぎる。最近のＸ線源の発展により、輝度の大幅な増加を提供することが可能な液体金属ジェット源が得られ、測定速度の増加が期待されている。しかし、その測定速度の増加は、ｔＳＡＸＳをＨＶＭ応用に使用できるレベルに対してまだ足りない。本開示は目標物体からのＸ線散乱強度（目標の構造）を強化する装置を提供する。Ｘ線散乱強度の強化は、測定速度の増加と信号品質の向上につながっている。

Ｘ線ビームをＳｉウエハー（または基板）の格子（構造）に放射させ、入射ビームの特定の部分は基板を透過し、散乱または回折されたビームは探知器に向かう。入射Ｘ線の波長は格子（または構造）に比べて遥かに小さいので、Ｘ線は現在と未来の様々なＩＣ製造における格子（構造）の特徴を分析できる。ｔＳＡＸＳでの測定のアライメントにおいて、Ｘ線は、まず格子に入射し、そして散乱したＸ線がＳｉウエハー（または基板）を透過し、あるいは、まずＳｉウエハー（または基板）を透過し、そして格子（または構造）により散乱する。いずれにせよ、散乱したＸ線（または回折したＸ線）は空間解析探知器で探知される。格子のピッチとピッチ変動は主回折ピークと強度の減衰から増加する順番で得られる。他の幾何学形態因子、例えばＳＷＡ、ＬＥＲとＬＷＲは、回折強度の包絡関数に関連される。しかし、実験室Ｘ線源によるＸ線強度またはフラックスの制限により、ＣＤの測定は数時間もかかる。この時間枠により、この技術は研究と発展のツールとして有用であるが、ｔＳＡＸＳ応用をイン-ラインＩＣ計測応用に適用させるのに、著しいスループットが要求される。

Ｘ線源は、実験室源、高Ｘ線フラックスを提供するシンクロトロン光源または他のＸ線源である。
大量生産（ＨＶＭ）のためのスループットを向上させるため、探知可能なＸ線散乱強度または回折パターンの強度包絡関数も、収集時間を短縮させる必要がある。従って、本開示は、ｔＳＡＸＳ測定において、強化格子物体１４を使用する目標物体１２からの散乱強度を増幅するための装置を提供する。

本明細書にわたって「散乱」と「回折」という用語は同義的に使用できる。さらに、「散乱強度を増幅または強化する」という表現は、必ずしも文字通り、目標物体からの散乱強度が特定の角度において増加することを示唆しない。下記開示の実施形態において証明されたように、目標物体からの散乱強度または信号の強化は通常、強化物体による背景散乱強度の上昇により、著しい散乱強度の低下または増加を示す。実質的に、これは、本明細書に記述された技術を適用させることにより、より認識可能となる目標物体からの散乱信号または貢献である。目標物体からの散乱強度の貢献は正でも負でもよい。

図２は、ｔＳＡＸＳがパターンされた目標物体（一次元に示される）の測量に適用されることを示す。図２に示されるように、Ｘ線散乱パターンは空間解析探知器１６で測量できる。
本開示によれば、目標物体１２（格子）からの散乱強度は下記のように記述できる。

ここで、Δｂ₁ ²は目標物体１２のコントラスト因子であり、その数値はほとんどのナノスケールパターンにおいてやや小さい。Ｆ₁（ｑ）は目標物体のフーリエ変換であり、qは典型的に

と定義され、ここで、λはＸ線波長を意味し、θは散乱角である。この開示の全部にわたって目標と強化物体の両者は、それらの原点に対して対称であるので、全てのＦ（ｑ）値は実数であり、即ち、虚数成分は存在しない。

図３ａに示されるように、強散乱横断面を有する付加のパターン（即ち、強化格子物体１４）は、図３ｂに示されるように、目標物体１２と探知器１６との間に、透過型ＳＡＸＳの経路に追加される。図３ｂに示されるように、中空でない点は目標物体１２により屈折されたピーク強度の位置を表し、また、格子状の影は強化格子物体１４により屈折されたピーク強度の位置を表する。スクリーントーン、即ち、中空でない点と格子状の影が重なっている部分は、目標物体１２と強化格子物体１４により屈折されたピーク強度の位置を表す。半導体工業イン-ライン測定の実務または応用において、強化格子物体１４は、図３ｃに示されるようにＸ線源と目標物体１２との間に位置する。両方の配置ともＸ線探知器１６が受け取ったＸ線強度のための同様の強化を提供する。

ｔＳＡＸＳ測定における散乱強度を増幅するための装置は、目標物体１２からの入射Ｘ線の縦コヒーレンス長内に位置づけられる強化格子物体１４と、目標物体１２に対して横方向と縦方向の両方向にナノメートル精度で強化格子物体１４を配置可能な配置機構とを含む。

強化格子物体は、図３ｂと３ｃに示されるように、目標物体の後或いは目標物体の前に位置づけられる。
強化格子物体１４は、ｔＳＡＸＳ測定において前記目標物体に対してナノメートル精度で横方向または縦方向にシフトされるように構成される。
強化格子物体１４は、単一または多層化構造を有する前記目標物体の限界寸法（ＣＤ）の特徴化を容易に実行するために、参考物体として使用される。
強化格子物体１４は一次元（１−Ｄ）格子物体、二次元の（２−Ｄ）格子物体、穴のアレイ、柱、また他の周期的（perioｄical）な構造である。

図３ｂ〜ｃに示されるように、弱散乱物体（即ち、目標物体１２）に対して、強散乱物体（即ち、強化格子物体）は弱散乱物体のＸ線縦コヒーレンス長ε内に位置づけられる。観察された散乱強度は

となる。ここで、第二の格子物体は強度が強化された強散乱を有する強化格子物体１４を意味する。

式（２）は下記のように展開されることができる。

ここで、

は、強化格子物体１４と目標物体１２との相互作用項である。相互作用項

は、目標物体１２の情報を持ち、又、

の数値は目標物体１２のに比べて遥かに高いので、その振幅は、単独の

に比べて著しく大きくなっている。

目標物体１２から縦コヒーレンス長ε内に位置づけられた強化格子物体１４において、異なる範囲でのＸ線散乱強度の強化は、強化格子物体１４の物理的な寸法と材料の変更により達成できる。半導体製造の応用のため、好ましいＸ線の波長は約０．１ｎｍまたはそれ以下である。

下記の実施例において、目標物体１２と強化格子物体１４の両方は直角横断面ラインを有するライン格子である。図２と図３ａに示されるように、回折点が全て

である場合にq_xに現れる。関数Ｆ_i（ｑ）はＦ_i（ｑ_x）に置き換えられ、下記のように明確に表示されることができる。

ここで、δはディラックデルタを意味し、ｗは個別のラインの幅を意味し、ｄは格子のピッチであり、ｎ_iは散乱ピークの順番である。式（４）において、ラインの高さｈは、その数値が

のコントラスト因子Δｂに含められるので明確に示されない。ここで、ρは格子材料の電子密度であり、単位体積における電子の総数と定義される。ケイ素、銅とポリスチレンにとっては、それらのρ値は各々６．８０×１０²³／ｃｍ³、２４．４４×１０²³／ｃｍ³と３．４４×１０²³／ｃｍ³である。ポリスチレンが含まれて典型的なフォートレジストを表す。散乱強度はＦ_i（ｑ_x）の２乗に比率するので、その値は式（４）に示されるようにｎ^-2で低減する。比率ｗ／ｄを１／ｍとして標記し、式（４）は、

であるピーク強度は全て消失することを示している。例えば、

または線幅がピッチの半分である場合、全ての偶数順番の散乱ピークが消失する。

である場合、３番目、6番目及び９番目の強度が消失する。

また、式（３）は、図４ａに表されるように、強化格子物体１４と目標物体１２とが完全にアライメントすることを表している。非アライメントまたはηで横方向にシフトする場合、式（３）は下記のように変わる。

定義によれば、ηの数値はｄ₁／２に比べて小さいまたは同等でなければならない。ここで、ｄ₁は目標物体１２のピッチを意味する。

可能であれば、好ましくは、Δｂ₂の数値は、高電子密度材料と高いライン高さを選択することで、Δｂ₁より高く、即ち、ρ₁＞ρ₂とｈ₁＞ｈ₂である。さらに、Δｂ_iはρ_iとｈ_iの積に比例する。
さらに

の比率を限定し、式（３’）は下記のように記載されることが可能である。

式（3’’）の第一項は、目標物体１２と強化格子物体１４間の相互作用による、観察された散乱強度の増幅を示す。η値を適切に制御することが重要であり、これにより

の振幅は単独のＦ₁ ²（ｑ_x）より遥かに大きく、これに対して前項の記号は通常、重要ではない。

特定の増幅を実現させるため、強化格子物体のピッチ、ｄ₂は

の条件を守らなければならず、ここで、αは

などでよい。既定のｑ_xで特定の増幅を実現する条件は、明確に（ａ）両物体の特定のピーク位置の重畳、または

であること、及び（ｂ）目標物体１２における式（４）の括弧内にある

量が整数ではないことである。さもなければ、

ピークの強度はゼロになる。

ｄ₂は

と表示できるので、条件（ａ）は

になる。

である場合、両格子物体の間に全てのピーク位置が重なる。

である場合、強化格子物体１４の２番目のピークは目標物体１２の１番目のピークと一致し、強化格子物体１４の４番目のピークは目標物体１２の２番目のピークと一致し、他は同様である。目標物体１２のピーク強度の増幅が実現される前に、条件（ｂ）は、

である場合、比率

になってはならないことを示す。さもなければ、全ての偶数順番のピークは消失する。全ての比率が1/4に同等する場合、４番目、８番目、１２番目、…は消滅する。

である場合、目標物体１２の１番目のピークはもう増幅されず、２番目、３番目と４番目は、条件（ｂ）が満たされれば、各々強化物体１４の１番目のピークにより増幅される。

ピーク対は既定のｑ_xにて共存し、式（3’’）の相互作用または増幅項は下記のように示されることが可能である。

式（５）の分母

は、低順番のピークが引き出された場合、増幅の範囲はより顕著であることを示す。

本開示は下記の実施例によりさらに詳細に説明される。しかし、本開示の範囲は、意図的にこれらの実施例に限定されるわけではない。

実施例
実施例１
本開示の実施例１において、目標物体１２と強化格子物体１４の両者は同一の材料であり、

である。さらに、

である。線幅は強化格子物体１４と目標物体１２両者のピッチの半分であり、即ち、

である。
図４ｂと図５に示されるように、目標物体１２と強化格子物体１４の両者はｘ−方向にシフトηでアライメントされてもよい。式（3’’）の三項の振幅は下記の通りである。

である場合、全てのピーク位置は同一である。

本開示の実施例１によれば、式（3’’）は

となる。注意すべきは、

の数値は式（７）において重要な役割を果たしている。

を考えれば、下記のように５つの特別なケースが考えられる。
（Ｉ）

図５ａに示されるように、ケース（Ｉ）において、

とする必要がある。即ち、

である。強化格子物体１４と目標物体１２のアライメントは完璧である。全てのピーク位置について、下記の方程式が得られる。

（ＩＩ）

図５ｂに示されるように、ケース（ＩＩ）において、

とする必要がある。即ち、

であり、ここで、ｎは奇数の整数であり、上記条件は

を導く。故に、全てのピーク位置について、下記の方程式が得られる。

全ての偶数順番のピークについて、強度は

に維持する。
（ＩＩＩ）

図５ｃに示されるように、ケース（ＩＩＩ）においては、

とする必要がある。即ち、

であり、ここで、ｎは奇数の整数であり、上記条件は

を導く。全てのピーク位置について、下記の方程式が得られる。

全ての偶数順番のピークについて、強度は

に回復する。
（ＩＶ）

ケース（ＩＶ）において、

とする必要がある。即ち、

との条件は

を導き、

との条件は

を導く。番号が

の全てのピークについて、散乱強度は下記の通りである。

番号が

の全てのピークについて、散乱強度は下記の通りである。

番号が

の全てのピークについて、散乱強度は下記の通りである。

番号が

の全てのピークについて、散乱強度は下記の通りである。

（Ｖ）

ケース（Ｖ）において、

とする必要がある。即ち、

であり、これは

を導き、また、

であり、これは

を導く。番号が

の全てのピークについて、散乱強度は下記の通りである。

番号が

の全てのピークについて、散乱強度は下記の通りである。

本開示により、表1にケース（Ｉ）〜（Ｖ）とその他のケースにおけるピーク強度をまとめる。

前記５つのケースは、増幅の詳細は目標物体１２に対して強化格子物体１４のアライメントに依存することを証明した。
η値が比率ｄ₁より小さいステップに移動した場合、この感度の形態は、増幅範囲を量化することが可能な実験手段を提供する。目標物体１２の強度強化はｘ−方向のアライメントに依存する。一旦完全なアライメントになると、全てのピークはピーク強度が4倍までになる。アライメントは

（線幅の半分）までシフトし始めると、全ての奇数ピークは強度が２倍に落ちる。アライメントは

（線幅の三分の二）までシフトすると、１番目、２番目、４番目、5番目、…のピークには強化が見られない。アライメントは

（線幅）までシフトすると、全ての奇数ピークには散乱が観察されることはできない。

実施例２
実施例２の条件は実施例１のそれと同じである。しかし、図６に示されるように、目標物体１２はＳｉからなり、また、強化格子物体はＣｕからなる。

表1はケース（Ｉ）〜（Ｖ）とその他のケースにおける各ピークの強度を表す。
強化格子物体はＣｕからなり、目標物体１２はＳｉからなるので、強化格子物体の電子強度は目標物体１２の

倍である。
本開示の実施例２によれば、式（3’’）の三項の振幅は下記の通りである。

従って、式（3’’）は下記の通りになる。

値の範囲は−１から＋１までである。故に、強度範囲は

までである。強度強化因子は、強化物体と目標物体の相互作用により、完全なアライメントの条件において６．８４に至る。

実施例３
実施例３の条件は実施例１のそれと同じであるが、強化格子物体の特徴高さは

であり、また、両物体に同一の電子密度を持たせ、図7に示されるように、式（3’’）の三項の振幅は下記の通りである。

全ての位置ｑは

または

に位置する。従って、式（3’’）は下記の通りになる。

値の範囲は−１から＋１までである。故に、強度範囲は

までであり、強度強化因子の最大値は２０である。異なるη値でｔＳＡＸＳデータを収集することで、観察された強度の変化は

ほど大きくなても良い。

実施例４
実施例４の条件は実施例１のそれと同じである。両物体の線幅対ピッチの比率は同一であり、即ち

である。図８に示されるように、強化格子物体のピッチは

である。目標物体１２と強化格子物体１４の両者は、材料と格子高さが同一であり、即ち、

である。散乱強度は

に重なり、即ち、強化格子物体の３番目のピークは目標物体１２の１番目のピークと作用する。他は同様である。

本開示の実施例４によれば、式（3’’）の三項の振幅は下記の通りである。

方程式（１２ａ）〜（１２ｃ）において、

である。注意すべきは、ｍ値は重要な役割を果たしている。例えば、

のケースにおいて、

である条件は、式（１２ｂ）と式（１２ｃ）の各々に定義された２番目の項と３番目の項の両者の消失を導く。目標物体１２のいずれのピーク位置にも増幅効果は観察されない。

本開示によれば、実施例１〜４には、格子高さと電子密度（即ち、因子ｆ）の積、目標物体１２と強化格子物体１４の間のアライメント、ピッチとその線幅に対する比率は、目標物体１２の強度増幅の範囲に影響を及ぼすことを十分に証明している。

実施例５
本開示の実施例５においては、目標物体１２はＳｉからなるが、強化格子物体１４はＣｕからなる。

を設定し、線幅は強化格子物体１４と目標物体１２との両者のピッチ半分であり、即ち

である。強化格子物体１４のパターン部分は高電子密度を有する材料、例えば銅、銀、金およびその他、からなる。

この実施例において、既定の

において、位置ｑ_xは

または

に位置し、即ち、強化格子物体からの３番目のピークは、目標物体の１番目のそれと重なる。他は同様である。
前記の通り、本開示の実施例５によれば、式（3’’）の三項の振幅は下記の通りである。

全ての奇数ｎ₁に適用し、他はゼロである。

前記のケースのとおり、方程式（１３ａ）〜（１３ｃ）において

値は重要な役割を果たしている。３番目の項を考えると、その範囲は

の間である。

（即ち、両物体間は非アライメントがない）である場合、番号が奇数の全てのピークにおいて散乱強度は

に低下する。

である場合、番号が奇数の全てのピークの全ての強度における

値は−１に近接し、

である場合、３番目のと９番目のピーク位置における

値は−１に近接するが、ｎ₁＝１、３における

は０．５に近接し、他は同様である。ηの精密な制御で、振幅が

の間にあって目標物体１２からの番号が奇数のピークの強度において予測可能な変化が観察できる。従って、その結果は、

の探知を、

の間にηを走査することで容易に実行される。本開示によれば、２つのパターンされた部分を探測Ｘ線（又は光）ビームのコヒーレンス長内に確保させるため、強化格子物体１４のパターン部分は目標物体１２のパターン部分に「面」する。この構成は目標物体１２と強化格子物体１４の間の距離を最小化させる。

実施例６
この実施例において、目標物体１２はＳｉからなり、また、強化格子物体１４はＣｕからなる。両物体の高さは同一であり、即ち、

であり、従って

である。強化格子物体のピッチは

である。図１０に示されるように、線幅は強化格子物体１４と目標物体１２の両者のピッチの三分の一であり、即ち、

である。
目標物体１２の２番目、４番目、6番目…のピークは強化格子物体１４の１番目、２番目、３番目、…のピークと重なる。言い換えれば、条件

は、ｎ₁は偶数でなければならないことを示す。条件

は番号が偶数の全てのピークが消失することを導く。従ってこの実施例では前記条件が避けられる。式（3’’）の三項の振幅は下記の通りである。

式（１４ｂ）における

項は全ての偶数ｎ₁において１と同等である。

ここで、ｎ₁＝２、４、６、…である場合、

であり、また、ｎ₁＝２、４、６…である場合、

を表すｓ(ｎ₁)項は１、−１と−０．５…である。従って、上記条件に基づいて、式（３”）は

になる。

さらに、注意すべきは、目標物体１２の強度強化はその２番目、４番目、６番目のピークで発生する。強化因子１４を有しても、２番目のピークに観察された強度は、増幅なしの１番目のピークのそれより高くない。一般的に、１番目のピークの強度は他より遥かに高く、目標物体からの１番目のピークの強度を増幅できる強化物体を設計することが望ましい。

実施例７
強化格子物体１４のピッチ高さが目標物体１２より高ければ、強度強化はさらに向上する。例えば、図１1に示されるように

と

であり、ここで、目標物体１２はＳｉからなり、かつ、強化格子物体はＣｕからなる。全ての他の特徴寸法が実施例６のそれと同一である場合、式（3’’）の三項の振幅は下記の通りである。

〜

故に、式（４）は、

になる。強化は

までの範囲である。

本開示により、実施例１〜７は単に、ｔＳＡＸＳ技術を用いる散乱強度増幅のための装置を例示することに用いられており、本開示を制限するものと解釈されてはならない。このように、特許請求の範囲に示されるように、当業者は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で上記本開示の実施例に修正や変更を加えてもよい。

前記本開示の例示的な実施例の内容は、説明を目的として例示しているだけであり、本開示の網羅的な内容ではなく、本開示を特定の開示内容に制限する意図はない。前記教示により、多様な修正とバリエーションが可能となる。前記実施例は、本開示の原理（即ち、物体を目標物体の縦コヒーレンス長内に位置させることで目標物体からの散乱信号を強化すること）とその実行応用を説明するために選ばれ、説明されており、これにより、他の当業者は、本発明とその多様な実施例を利用して、その多様な修正を特定の用途に適用させることができる。

従って、本開示はＸ線散乱測定において目標物体からの散乱強度を増幅するための装置を提供する。その測定速度と信号品質はＸ線散乱の増幅により向上される。ＨＶＭを行った場合、ピッチの限界寸法の測量、形状と変動の分析が容易に実行できる。

従って、前記問題の解決方法は、長らく待ち望まれているが、従来技術はいずれの解決方法も教示も示唆もしておらず、故に、当業者は、前記問題の解決方法をこれまで持たなかった。従って、今日まで解決されていない前述した欠陥と欠点を克服することが要求されている。

本開示より得られた散乱強度強化のための装置は、コスト効率が良く、複雑ではなく、非常に多用途的かつ効率的であり、且つ、効率と経済的な製造、応用と利用のために既知の半導体技術を適用することで実行されることができる。これにより、コスト削減、システムの簡易化とパフォーマンスの向上といった傾向を有意義に支援し、提供する。

本開示は、特定の最良の形態により説明されているが、当業者にとって、上記本開示により、様々な変更、修正およびバリエーションは明白である。従って、全ての変更、修正とバリエーションは、特許請求の範囲の趣旨に含まれる。記述された事項または添付の図面に示される事項は説明に過ぎず、限定するものではない。

１０ Ｘ線源
１２ 目標物体
１４ 強化格子物体
１６ 探知器
ε 縦コヒーレンス長
ｈ₁ｈ₂ 高さ
ｄ₁ｄ₂ 格子のピッチ
η 横方向シフト

Claims (12)

1. 目標物体からの入射Ｘ線の縦コヒーレンス長内に位置づけられる強化格子物体と、
   前記目標物体に対して横方向と縦方向の両方向にナノメートル精度で前記強化格子物体を配置可能な配置機構と、
   を含む透過型小角Ｘ線散乱（ｔＳＡＸＳ）測定における強度増幅装置。
2. 前記強化格子物体は、前記目標物体の前または前記目標物体の後ろに位置づけられる請求項１に記載の装置。
3. 前記強化格子物体のパターン部分は、前記目標物体のパターン部分に面する請求項１に記載の装置。
4. 前記強化格子物体は、前記目標物体と同一の、または、異なる材料からなる請求項１に記載の装置。
5. 前記強化格子物体のパターン部分の高さは、１以上の要因により、前記目標物体のパターン部分の高さに比べて大きい請求項１に記載の装置。
6. 前記強化格子物体のパターン部分のピッチは、前記目標物体のパターン部分のピッチに比べてα倍高く、または前記目標物体のパターン部分の高さの1/αであり、ここで、αが１以上の整数である請求項１に記載の装置。
7. 前記強化格子物体のパターン部分は、高電子密度を有する材料、例えば銅、銀、金およびその他、からなる請求項１に記載の装置。
8. 前記強化格子物体は、ｔＳＡＸＳ測定において前記目標物体に対してナノメートル精度で横方向にシフトされるように構成される請求項１に記載の装置。
9. 前記強化格子物体は、ｔＳＡＸＳ測定において前記目標物体に対してナノメートル精度で縦方向にシフトされるように構成される請求項１に記載の装置。
10. 前記強化格子物体は、単一または多層化構造を有する前記目標物体の限界寸法（ＣＤ）の特徴化を容易に実行するために、参考物体として使用される請求項１に記載の装置。
11. 前記入射Ｘ線の源は、実験室源、高Ｘ線フラックスを提供するシンクロトロン光源または他のＸ線源である請求項１に記載の装置。
12. 前記強化格子物体は、一次元（１−Ｄ）格子物体、二次元の（２−Ｄ）格子物体、穴のアレイ、柱、また他の周期的（periodical）な構造である請求項１に記載の装置。

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