JP2017504045A - マルチアングルｘ線反射散乱計測（ｘｒｓ）を用いた周期構造を計測する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

マルチアングルＸ線反射散乱計測（ＸＲＳ）を用いた周期構造を計測する方法およびシステムが開示される。たとえば，Ｘ線反射散乱計測によって試料を計測する方法は，周期構造を有する試料上に，複数の入射角および複数の方位角を同時に提供する入射Ｘ線ビームを衝突させて，散乱Ｘ線ビームを生成することを含む，この方法はまた，上記散乱Ｘ線ビームの少なくとも一部を収集することを含む。

Description

この発明の実施形態は，Ｘ線反射散乱計測（X-ray reflectance scatterometry）（ＸＲＳ）の分野に属するもので，特に，マルチアングル（多角）のＸＲＳを用いた周期構造の計測方法およびシステムである。

集積回路（integrated circuit）（ＩＣ）形状はより小さなサイズに縮小され続けているので，このような形状の計測に用いられる計測学上の制約が増大している。たとえば，測長走査型電子顕微鏡（critical dimension scanning electron microscopy）（ＣＤ−ＳＥＭ）計測は，新世代のＩＣ技術のそれぞれにおいて重要さを増しているいくつかの欠点を有している。このような欠点には（１）ＩＣ計測アプリケーションが達成可能な分解能を制限する周知の帯電問題，（２）レジストの寸法収縮を誘発する放射線損傷，（３）いくつかの低誘電率層間絶縁膜（low-k dielectrics）との非互換性，および（４）ＣＤ−ＳＥＭが本質的には表面技術であり，３次元（３Ｄ）プロファイルを計測するのが困難なこと，がある。

同様に，光最小線幅（光限界寸法）（optical critical dimensions）（ＯＣＤ）の計測は，（１）使用される比較的長い波長が装置形状サイズよりも典型的にはかなり長く，このためシンプルかつ直接的な測定を提供しないこと，および（２）ＯＣＤは広範なモデリングおよび補間を必要とし，このため測定感度を犠牲にすること，を含む複数の基本的な困難性に直面している。さらに，最近数十年にわたって回路形状寸法の減少によってより短い波長の使用が必要とされている。現在，最も先進的なＯＣＤシステムは深紫外線（deep ultraviolet）（ＤＵＶ）波長を使用している。波長のさらなる減少は実用的ではなく，それは固体中さらには低真空中において，さらに短い波長の放射は伝送率が極めて低いためである。低いプロービング深さ（low probing depth），適切な光学部材の欠如，厳しい真空要件を含む多くの問題が，結果として生じている。このような基本的な制限が，次世代のＩＣ製造の重要な寸法制御要件を満たすようにこれらの既存の技術を拡張することを実質的に不可能としている。

微小角入射小角散乱（Grazing-incidence small-angle scattering）（GISAS）は，ナノ構造表面および薄膜を研究するために用いられている散乱技術である。散乱プローブは，光子（微少角入射小角Ｘ線散乱（Grazing-incidence small-angle X-ray scattering），GISAXS）または中性子（微少角入射小角中性子散乱（Grazing-incidence small-angle neutron scattering），GISANS）のいずれかである。いずれについても，全外部ｘ線反射の臨界角（the critical angle of total external x-ray reflection）に近い小さな角度の下で入射ビームが試料（サンプル）に当たる。強い反射ビームおよび入射面における強い散乱はロッド状ビーム・ストップ（a rod-shaped beam stop）によって減衰される。典型的には試料からの散漫散乱（diffuse scattering）が領域検出器を用いて記録される。しかしながら，GISAS技術において用いられる入射角度は通常数度未満であり，角度の割合としても小さい。したがって，３Ｄ構造を測定するために用いるとすると，３Ｄ構造の上面だけにほとんど入射ビームが向けられるので，GISASを通して得られる情報は制限されることがある。

このように，３Ｄ構造の計測における改善が求められている。

この発明の実施態様は，マルチアングルＸ線反射散乱（ＸＲＳ）を用いた周期構造を計測する方法およびシステムに関する。

一実施態様において，Ｘ線反射散乱によって試料を計測する方法は，周期構造を有する試料上に入射Ｘ線ビームを衝突させることを含み，上記入射Ｘ線ビームが複数の入射角度および複数の方位角で提供されるものである。この方法はまた，散乱Ｘ線ビームの少なくとも一部を収集すること（collecting）を含む。

他の実施形態において，Ｘ線反射散乱によって試料を計測するシステムは，およそ１keV以下のエネルギーを持つＸ線ビームを生成するＸ線ソースを含む。上記システムはまた，周期構造を有する試料を位置決めする試料ホルダを含む。上記システムはまた，上記Ｘ線ソースと試料ホルダとの間に位置決めされるモノクロメータを含む。上記モノクロメータは，Ｘ線ビームを集光して上記試料ホルダに向かう入射Ｘ線ビームを提供する。上記入射ビームは複数の入射角および複数の方位角を同時に有するものである。上記システムはまた，試料からの散乱Ｘ線ビームの少なくとも一部を収集する検出器を含む。

単一の入射角を有する入射ビームを用いた従来の散乱計測を行っている周期構造の断面図を示す。 この発明の一実施形態によるもので，複数の入射角を有する入射ビームを用いた散乱計測を行っている周期構造の断面図を示す。 単一の方位角を有する入射ビームを用いた従来の散乱計測を行っている周期構造の平面図を示す。 この発明の一実施態様によるもので，中心軸がゼロ方位角を持つ複数の方位角を有する入射ビームを用いた散乱計測を行っている周期構造の平面図を示す。 この発明の一実施態様によるもので，中心軸がゼロでない方位角を持つ複数の方位角を有する入射ビームを用いた散乱計測を行っている周期構造の平面図を示す。 この発明の一実施態様によるもので，低エネルギーＸ線反射散乱計測に適するフィン型ＦＥＴ装置の一例を示している。 この発明の一実施態様によるもので，10nm／20nmのライン／スペース比を持つ周期構造を有するシリコン（Si）フィンについて，散乱角に対する０次反射のプロットおよび対応する構造を含むものである。 この発明の一実施態様によるもので，10nm／20nmのライン／スペース比を持つ周期構造を有するシリコン（Si）フィンについて，散乱角に対する一次反射のプロットおよび対応する構造を含むものである。 この発明の一実施態様によるもので，Ｘ線反射散乱（ＸＲＳ）機能を有する周期構造計測システムを表すものである。 この発明の一実施態様によるもので，例示的なコンピュータ・システムのブロック図を示している。

マルチアングル（多角）Ｘ線反射散乱を用いた周期構造の計測（測定）のための方法およびシステムを説明する。以下の記載において，この発明の実施態様の完全な理解をもたらすために，Ｘ線ビーム・パラメータおよびエネルギーなど複数の特定詳細を述べる。この発明の実施形態は，これら特定詳細でなくても実施できることは当業者に明らかであろう。また，この発明の実施形態を不必要に曖昧にしないために，半導体装置全体のスタックのような既知の特徴は詳細には記載しない。さらに，図面に示す様々な実施形態は例示的な表現であり，必ずしも一定の縮尺で描かれていないことを理解されたい。

本書における一または複数の実施形態は，Ｘ線反射散乱計測のために，周期（グレーティング）構造上への同時の複数の到来ビーム角度入射（simultaneous multiple incoming beam angles incident）を利用するように構成されたＸ線ソースの使用に向けられている。いくつかの実施形態では，２つの角度方向において散乱光を検出することができるとともに，周期構造の形状およびピッチを推定するために反射Ｘ線強度を使用することができる。いくつかの実施形態は，半導体環境製造工場において，複雑な２次元（２Ｄ）および３次元（３Ｄ）の周期構造の形状および寸法について，適切な精度かつ安定性のある計測を提供することができる。このような計測には，周期構造の形状プロファイル，ならびに周期構造の幅，高さおよび側壁角度といった寸法が含まれる。

背景を説明すると（to provide context），最先端の形状計測ソリューションは，波長が150ナノメートルよりも名目上長い波長またはスペクトル・ソースのいずれかを用いた光学技術を利用している。スペクトル・ソリューションは典型的には固定波長のもので，単一波長ソースの入射角度を変更することができる。このソリューションはλ＞ｄの波長／エネルギー体制（regime）にあるもので，ここでλは入射光源であり，ｄは周期構造の基本寸法である。しかしながら光学的散乱（optical scatterometry）はその基本的な感度限界に近づいている。

この発明の一実施態様によると，λ／ｄ＜１の光の波長を用いることによって，高次散乱次数（higher order scattering orders）の検出が可能となり，これによって上記パラメータｄに対する直接感度（direct sensitivity）が提供される。より詳細には，計測される構造の幅および高さ未満の光の波長を用いることによって，複数環の干渉縞（interference fringes of multiple cycles）を利用できるようになり，高さ，幅および線形状に対する感度が提供される。一実施態様では，複数の入射角のみならず複数の方位角（たとえば対称構造の向きに関するもの）を用いることによって，３次元形状感度（three-dimensional shape sensitivity）を提供する３次元情報が取得される。取得される情報は，機器性能に決定的な影響を与えることができ，非常に厳しい公差に対して制御される必要ある寸法に関するものになる。

本書に含まれるコンセプトを概念化するのを助けるために，図１は，単一角度入射の入射ビームを用いた従来の散乱計測が行われている周期構造の断面図を示している。図１を参照して，周期構造100（グレーティング構造とも呼ばれる）に光ビーム102が向けられる。上記光ビーム102は，上記周期構造100の最上面の水平面104に対してφｉの入射角を持つ。上記グレーティング構造100から散乱ビーム106が生成される。上記散乱ビーム106は散乱角の異なる複数のビームを含み，それぞれが上記グレーティング構造100の異なる次数の情報（different order of information）を提供する。たとえば，図１を参照して，３つの次数，ｎ＝１，ｎ＝０，ｎ＝−１が示されており，ｎ＝−１次の散乱角は上記周期構造100の最上面の水平面104に対してθの角度を持つ。図１の構成は従来のOCDまたはGISAS散乱計測アプローチの例である。

「周期的」または「グレーティング」構造の用語は，全体を通して非平面の構造を指し，いくつかの状況ではすべて３次元構造とみなすことができるものとして理解されたい。たとえば，再び図１を参照して，周期構造100は，ｚ方向に高さｈだけ突出する形状（features）を有している。各形状108はｘ軸方向に幅ｗを有し，かつｙ方向（すなわち紙面に向かう方向）に所定の長さも有している。もっともいくつかの状況では，用語「３次元」は，幅ｗと同じオーダーでｙ軸に沿う長さを有する周期的またはグレーティング構造を記述するために用いられる。ここで用語「２次元」は，幅ｗよりも実質的に長い，たとえば桁違いに長いｙ軸に沿う長さを有する周期的なまたはグレーティング構造を記述するために用いられる。いずれのケースにおいても，周期的またはグレーティング構造は，たとえば半導体ウエハまたは基板の計測領域内に非平面構造を有するものである。

図１とは対照的に，図２は，この発明の一実施態様によるもので，複数の入射角を有する入射ビームを用いた散乱計測が行われている周期構造の断面図を示している。図２を参照して，上記周期構造100に円錐形Ｘ線ビーム（conical X-ray beam）202が向けられる。上記円錐形Ｘ線ビーム202は，周期構造100の最上面の水平面104に対して入射角度φｉを有する中心軸203を持つ。このように上記円錐形Ｘ線ビーム202は入射角φｉを有する部分Ａを含む。円錐形ビーム202は上記円錐形ビーム202の最外部分Ｂと最外部分Ｃとの間にとられる集光角（収束角）（converging angle）φconeを持つ。上記円錐形ビーム202が集光角φconeを持つので，上記円錐の外側部分の近くの円錐形ビーム202の部分は，上記中心軸202に沿う上記円錐形ビーム202の部分と異なる上記構造100上の入射角を持つ。したがって，上記円錐形ビーム202は，同時に，上記水平面104に対してとられる上記構造100に衝突する複数の入射角を提供する。散乱ビーム206が上記グレーティング構造100から生成される。上記散乱ビーム206は，上記グレーティング構造100の異なる次数の情報に起因する部分を含み，その例は以下にさらに詳細に記載する。

入射角を有することに加えて，入射光ビームは周期構造に関する方位角を有することもできる。これも概念化目的のためであるが，図３は，単一の方位角を有する入射ビームを用いた従来の散乱計測を行っている周期構造の平面図（top-down view）を示している。図３を参照して，上記周期構造100が突出部分108の上から示されている。図１において見えないが，入射光ビーム102はさらに上記周期構造100の突起108に直角な方向ｘに対する方位角θｇを有することができる。いくつかのケースではθｇは図３に示すようにゼロではない。いくつかのケースではθｇはゼロであり，上記ビーム102の方向は平面から見てｘ方向に沿う。しかしながら，従来のOCDまたはGISAS散乱計測アプローチが適用されるすべてのケースにおいて，上記ビーム102は単一の角度θｇのみを持つ。すなわち，図１および図３をともに参照して，従来では，散乱計測は，単一の入射角θｉおよび単一の方位角度θｇを有する光ビームを用いて実行されている。

図３とは対照的に，図４Ａおよび４Ｂは，この発明の一実施形態によるもので，複数の方位角を有する入射ビームを用いた散乱計測を行っている周期構造の平面図を示している。図４Ａおよび図４Ｂの両方を参照して，上記周期構造100に，図２に関連して説明した中心軸203を有する円錐形Ｘ線ビーム202が向けられている。図２において見えないが，上記円錐形Ｘ線ビーム202はｙ軸に沿う次元をさらに有している。すなわち，上記円錐形ビーム202の最外部分Ｂと最外部分Ｃとの間にとられる集光角φconeはｙ軸に沿う複数の入射角も提供し，たとえば非ゼロの入射方位角を提供する。

図４Ａのみを参照して，上記円錐形Ｘ線ビーム202の中心軸は，平面から見てｘ方向に沿うゼロの角度θｇを持つ。すなわち，上記円錐形Ｘ線ビーム202の部分Ａはゼロの方位角を持つ。それにもかかわらず，上記円錐形Ｘ線ビーム202の中心軸203が上記周期構造100に直交しているとしても，上記円錐形Ｘ線ビーム202の部分ＢおよびＣは非ゼロの方位角を持つ。

図４Ｂのみを参照して，円錐形Ｘ線ビーム202の中心軸は，平面から見てｘ方向に沿う非ゼロの角度θｇを有している。すなわち，上記円錐形Ｘ線ビーム202の部分Ａは非ゼロの方位角を有している。これに加えて，上記円錐形Ｘ線ビーム202の部分ＢおよびＣは，ビーム202の部分Ａの方位角と異なる非ゼロの方位角を有している。

図４Ａおよび図４Ｂに示す両方のケースにおいて，上記円錐形ビーム202が集光角φconeを持つので，上記円錐の外側部分の近くの上記円錐形ビーム202の部分は，上記中心軸202に沿う円錐形ビーム202の部分と異なる上記構造100への方位角入射を持つ。したがって，上記円錐形ビーム202は，同時に，ｘ方向に対してとられる上記構造100に衝突する複数の方位角を提供する。

すなわち，図２および図４Ａまたは図４Ｂの一方をともに参照して，この発明の一実施形態では，Ｘ線反射散乱計測による試料の計測方法は，周期構造を有する試料上に入射Ｘ線ビームを衝突させることを含む。上記Ｘ線ビームは円錐形状を有しており，上記周期構造上に入射するときに，複数の入射角φｉおよび複数の方位角θｇを同時に提供する。上記衝突は散乱Ｘ線を生成し，その一部（全部でない場合）を集めて周期構造に関する情報を収集する（glean）ことができる。

一実施形態において，上記入射Ｘ線ビームは約20〜40度の範囲の集光角（converging angle）φconeを有する集光Ｘ線ビームである。一実施形態では，上記集光Ｘ線ビームの中心軸は固定された非ゼロの入射角（fixed non-zero incident angle）φｉを有し，かつ図４Ａに関連して説明したように試料に対してゼロの方位角θｇを持つ。他の実施形態において，上記集光Ｘ線ビームの中心軸は，固定非ゼロの入射角φｉを有し，かつ図４Ｂに関連した説明したように，試料に対して非ゼロの方位角θｇを持つ。いずれにケースにおいても，特定の実施形態では，上記集光Ｘ線ビームの中心軸は水平から約10〜15度の範囲の固定非ゼロ入射角を持つ。他の特定の実施形態では，上記ビームの円錐形状の最外部分であって上記周期構造に近い部分，たとえば図２に示す部分Ｃが，上記周期構造の水平面に対して約５度の角度を持つ。

他の実施形態において，その一例を以下に詳細に記載するが，狭円錐形状（a narrower conical shape）を用いるのが好ましい。たとえば，一実施形態において，上記入射Ｘ線ビームは約２〜10度の範囲の集光角を持つ集光Ｘ線ビームである。この実施態様において，上記集光Ｘ線ビームの中心軸は固定非ゼロ入射角φｉを有し，かつ図４Ａに関連して説明したように，試料に対してゼロの方位角θｇを持つ。他の実施形態では，上記集光Ｘ線ビームの中心軸が固定非ゼロ入射角φｉを有し，かつ図４Ｂに関連して説明したように，試料に対して非ゼロの方位角θｇを持つ。

一実施態様において，低エネルギーＸ線ビームが周期構造上に衝突される。たとえば，この一実施態様では，上記低エネルギーＸ線ビームは約１keVまたはそれ未満のエネルギーを持つ。このような低エネルギー・ソースの使用によって，より小さい達成可能スポット・サイズを持つより大きな入射角が可能になる。一実施形態では，上記低エネルギーＸ線ビームは，限定はされないが，カーボン（Ｃ），モリブデン（Ｍｏ）またはロジウム（Ｒｈ）といったソースから生成されるＫαビームである。

一実施態様において，上記低エネルギーＸ線ビームは，上記周期構造への衝突に先だって，トロイダル多層モノクロメータ（toroidal multilayer monochromator）を使用して集光（focus）される。この一実施形態では，上記モノクロメータは約＋／−30度の範囲の入射角を提供し，かつ約＋／−10度の範囲の方位角を提供する。特定の実施形態では，上記トロイダル多層モノクロメータは約＋／−20度の範囲の入射角を提供する。本書に記載の上記円錐形Ｘ線ビームはコリメートされたものでなくてもよく，またはコリメートされる必要がないことを理解されたい。たとえば，一実施態様では，上述したモノクロメータにおける上記ビーム集光と，上記周期的試料上への集光ビーム衝突との間で，上記ビームに対してコリメーションは行われない。一実施態様では，集光された低エネルギーＸ線ビーム（focused low energy X-ray beam）が，ゼロ度における公称一次角度の角度よりも小さい入射角度範囲（incident angle range less than the angle of a nominal first-order angle at zero degrees）で試料上に衝突される。

再度図２を参照して，一実施態様において，上記散乱Ｘ線ビーム206の少なくとも一部が検出器250を用いて収集される。この一実施形態では，２次元検出器が，複数の入射角および複数の方位角から散乱された散乱Ｘ線ビーム206の部分の散乱信号強度を同時にサンプルするために用いられる。収集された信号はその後に散乱計測解析の対象とされ，たとえば，散乱データのインバージョン（inversion of scatter data）が理論と比較されて上記周期構造100の構造詳細が決定される。この一実施態様では，サンプリングされた散乱信号強度に対する散乱ソリューションのインバージョン（inversion of scattering solutions relative to the sampled scattered signal intensity）を用いて，たとえば，上記周期構造についてマクスウェル方程式を厳密に解く（rigorously solving Maxwell's equations on the periodic structure）ことによって，試料の周期構造の形状が推定される。一実施態様では，上記試料に衝突する上記Ｘ線ビームは，上記周期構造100の周期よりも短い波長を持つ。このように，プロービング波長は基礎的構造寸法に匹敵するかまたはそれよりも小さく（短く），OCD散乱計測に比べて上記散乱ビーム206から豊富なデータ・セットが提供される。

上述したように，一実施態様では，XRSに用いられる上記入射円錐形Ｘ線ビームは，約20〜40度の範囲の集光角度φconeを有する集光Ｘ線ビームである。このような比較的広い円錐角は，ゼロ次反射データに加えて高次の回折データを含む散乱ビームを生成することができる。すなわち，一実施態様では，ゼロ次および高次の情報の両方が単一の衝突動作で並列に取得される。

他のシナリオにおいて，高次回折データからゼロ次反射データを分ける（separate）のが好ましい。この一実施態様において比較的狭い円錐角が用いられ，たとえば入射Ｘ線ビームは約２〜10度の範囲の集光角を有する集光Ｘ線ビームとされる。上記比較的狭い円錐角を用いて複数回の単一計測を実行してもよい。たとえば，一実施態様において，第１回目の計測が，図４Ａに関連して説明したように，上記集光ビームの中心軸にゼロの方位角を持たせる。次の第２回目の計測では，図４Ｂに関連して説明したように，上記集光ビームの中心軸に非ゼロ方位角を持たせる。特定の実施態様では，連続的に，周期構造を有する試料について，第１回目の計測が０次回折データを収集するために実行されそこでは１次回折データの収集は行われない。第２回目の計測が，周期構造を有する試料について，１次回折データを収集するために実行されそこでは０次回折データは収集されない。このようにして，散乱ビームを生成するときにゼロ次データを高次データから分離することができる。

並列アプローチおよび連続（順列）アプローチに再び関するが，本書に記載の実施形態において，Ｘ線反射散乱計測は，非ゼロ方位におけるアプローチによって（by approaching in a non-zero azimuth），アレイ検出器上において異なる次数を分離するために用いられる。多くのケースにおいてより有用なのは高次である。すべての次数を並列にきれいに取得することで，一例としてスループットを向上させることができる。しかしながら，連続アプローチも用いることができる。さらに，単一の入射角ではなくさまざまな入射角においては，非常に集光されたビーム（very focused beam）がプロービング（探索）のために用いられる。一実施態様において，上記ビームは，コリメートされたビームのためにコリメートされず（the beam is not collimated since for a collimated beam），試料は連続して取られるデータを用いて回転を必要とする（a sample would require rotation with data taken serially）。高次をキャプチャすることによって，強い反射ビームを取得するために非常に小さな入射角の使用が必要とされなくなる。対照的に，一実施態様では，正反射ビーム（０次）が比較的弱く，他方たとえば−１次が非常に強い場合であっても，たとえば10度から15度の入射角を使用することができる。

上述のいずれのケースにおいても，並列または連続の収集のいずれについても，この明細書に記載の実施形態は，ゼロ次反射（正反射）からの，および回折次（高次）からの，両方のデータを取得するために使用することができる。従来のソリューションは，ゼロ次または回折次（高次）の両方ではなく，いずれかを使用することを強調していた。本書に記載の実施形態は，従前開示されている散乱計測アプローチとより区別することができ，その例のいくつかを以下に説明する。

すでに開示されている第１のアプローチにおいて，ユンその外（Yun et al.）の米国特許７，９２０，６７６がCD-GISAXSシステムおよび方法を記載する。記載のアプローチは，コリメート・ビームから生成される散乱Ｘ線の回折パターンを解析し，かつ回折光の複数の次数（multiple orders of the diffracted light）を解析する。回折次数が大きく離間しているので，より高い集光ビームを提供するために低エネルギーが使用される。しかしながら次数は依然としてかなり密集しており，記載されている集光角はマイクロラジアンの範囲にある。さらに多数の入射角について回折は収集されない。

対照的に，本書に記載の一または複数の実施形態では，広範囲の入射角度が単一ビームにおいて使用される。このアプローチでは，回折次数（ゼロ次以外のもの）は有用であるとして実際にキャプチャする必要はない。しかしながら＋／−１次はグレーティング特性（特に，ピッチ）に対して異なる感度を有することができ，したがって一実施形態では，少なくとも一つのさらなる次数が可能であればキャプチャされる。その場合も信号が入射角に応じて変化するようなやり方においては情報の大部分が含まれる。対照的に，米国特許７，９２０，６７６では，本質的に一つの入射角が用いられており，回折次数の多重度を見ることによって情報が集められる。

さらに，本書に記載の一または複数の実施形態では，一次ビームをゼロ次ビームの側部（side）に移動させることによって，ゼロ次ビームから一次ビームを分離することができる。この実施形態では，周期的なまたはグレーティング構造が非ゼロ方位角に近づけられる。このやり方では，次数分離を達成しつつより高い集光ビーム（highly converging beam）を使用することができる。例示的実施形態において，（集光ビームの中心軸の）45°の方位角に上記グレーティングを近づけることによって，＋／−１次回折ビームが最小10度で（by a minimum of 10 degrees）ゼロ次ビームの側部に回折され，入射角が大きくされるとさらに大きくなる。このケースでは，最大約10度の集光ビームをオーバーラップやデータを避けながら使用することができる。グレーティング・ピッチとＸ線エネルギーの仕様に応じて，次数間の分離は大きくもまたは小さくもすることができることを理解されたい。全体として，この実施例では，複数の入射および方位角を同時に収集することによって，コリメート・ビームの単一ショットよりもさらに有用な情報が得られる。

従前記載されている第２のアプローチでは，マゾールその外（Mazor et al.）の米国特許６，５５６，６５２がＸ線を用いた限界寸法（critical dimensions）の計測を記載する。記載されているアプローチは，実際はＸ線ビームの回折に全く基づかないものである。これに代えて，「シャドウ」（shadow）（陰影）がコリメート・ビーム中に作成される。シャドウはあるパターン（たとえば線形グレーティング構造）を反映する。シャドウのコントラスト・メカニズムは，グレーティングの隙間の底面におけるＳｉ領域と，リッジ材料（フォトレジスト）を最初に通過するときの臨界角との間のＸ線を反射する臨界角の差である。対照的に，本書に記載の実施態様では，情報の大部分は臨界角をはるかに超える角度における信号から到来する。

上記に簡単に説明をし，以下に具体例を示すように，Ｘ線反射散乱計測（X-ray reflectance scatterometry）（ＸＲＳ）は，２次元および３次元の周期的またはグレーティング構造に適用されるＸ線反射計測（X-ray reflectometry）（ＸＲＲ）の一タイプとして見ることができる。従来のＸＲＲ計測は，ある角度範囲にわたって試料をプローブする（探索する）単一のＸ線ソースの使用を含む。角度で光路長差が変化することで，膜厚および膜密度のようなフィルム特性情報を収集するために識別可能な干渉縞が提供される。しかしながら，ＸＲＲにおいて，高いソースエネルギーを用いたときの物質とのＸ線相互作用の物理的性質が，試料水平面に対して典型的には約３度以下の斜入射（grazing incidence）に角度範囲を制限する。その結果，ＸＲＲは生産性／インライン性（production/inline viability）を制限していたのである。対照的に，本書に記載の実施態様では，低エネルギーＸＲＲ／ＸＲＳを適用することによって，信号感度のより大きな角度を導くエネルギーを用いて光学フィルム特性を変えることに起因して，大きな角度を使用することができる。

低エネルギーＸＲＳの適用例では，基礎的半導体トランジスタ・ビルディング・ブロックを計測し，かつ分析することができる。たとえば，半導体デバイスの限界寸法（critical dimension）（ＣＤ）は，デバイス性能または製造歩留まりに直接に影響する形状（feature）を指す。したがって，ＣＤは厳格な仕様のもとで製造ないし制御されなければならない。たとえば，従来のＣＤの例としては，ゲート長，ゲート幅，配線の線幅，線間隔，および線幅ラフネス（line width roughness）（ＬＷＲ）が挙げられる。半導体デバイスはこのような寸法に非常に敏感であり，小さな変化が，性能，機器故障，または製造歩留まりに実質的な影響を潜在的にもたらす。半導体デバイスの集積回路（integrated circuit）（ＩＣ）の形状寸法は縮小され続けており，製造業者は，これまでプロセスウィンドウの減少および厳しい公差に直面している。ＣＤ計測ツールの精度および感度の要求が劇的に上昇しているだけでなく，半導体装置の製造工場や生産工場の生産性に対する影響を最小限に抑えながら，初期製造サイクルにおける非破壊計測サンプリングの必要性が劇的に高まっている。

非平面半導体デバイスの製造はさらに事態を複雑にしている。たとえば，多くの場合フィンと称される非平面トポロジーを有する隆起チャンネルにおいて組み立てられる半導体デバイスは，考慮されなければならない追加のＣＤとしてフィンの寸法をさらに含む。このようなフィン型電界効果トランジスタ（fin field effect transistor）（fin-FET）またはマルチゲートデバイスは高アスペクト比の特徴を有し，側壁角，上部および底部の寸法を含むデバイス構造のフィン上の３次元（３Ｄ）プロファイル情報の必要性が重要になってきている。したがって，３Ｄプロファイルを計測する能力は，従来の２次元の線幅および間隔のＣＤ情報よりも，はるかに価値のある情報を提供する。

図５は，この発明の実施形態による，低エネルギーＸ線反射散乱計測に適するフィンＦＥＴデバイスの態様例を示している。図５を参照して，構造Ａは，堆積されたゲート電極スタック504を有する半導体フィン502の斜断面を示している。上記半導体フィン502は，シャロウ・トレンチ・アイソレーション（shallow trench isolation）（ＳＴＩ）領域508によって絶縁された基板506から突出している。上記ゲート電極スタック504は，ゲート誘電体層510およびゲート電極512を含む。構造Ｂは，ＳＴＩ領域524間で基板522から突出する半導体フィン520の断面図を示している。構造Ｂの態様は，ＸＲＳ計測を通じて，フィンの角の丸まり（corner rounding）（ＣＲ），フィンの側壁角（sidewall angle）（ＳＷＡ），フィンの高さ（Ｈ），フィンの切欠き（notch），およびＳＴＩ厚（Ｔ）を含む重要な情報を提供することができ，これら全てが図５の構造Ｂに示されている。構造ＣはＳＴＩ領域534間で基板532から突出し，かつ多層スタック（multilayer stack）のフィルム536を有する半導体フィン530の断面図を示している。多層スタックのフィルム536の層には，限定はされないが，チタンアルミカーバイド（TiAlC），窒化タンタル（TaN）または窒化チタン（TiN）のような材料層が含まれる。構造ＢとＣを比較して，ＸＲＳ計測は，ベア・シリコン・フィン（bare silicon fin）（構造Ｂ）のようなベア・フィン（bare fin）上で実行することができ，またはその上に堆積された様々な材料層を有するフィン上で実行することができる。

図６は，この発明の実施形態によるもので，10ｎｍ／20ｎｍのライン／スペース比を備える周期構造を有するシリコン（Ｓｉ）フィンの散乱角に対する０次反射のプロット600と対応する構造（Ａ）−（Ｅ）とを含んでいる。図６を参照して，低エネルギーＸＲＳ計測は，公称（通常の）（nominal）フィン構造（構造Ａ），フィン高さが高くされた構造（構造Ｂ），フィン幅が狭められた構造（構成Ｃ），フィン頂部ＣＤに対してフィン底部ＣＤが広げられた構造（構造Ｄ），およびフィン頂部ＣＤに対してフィン底部ＣＤが狭められた構造（構造Ｅ）を区別するために用いることができる。この例では，周期構造に対して45度の０次円錐回折を用いてＳｉフィンが解析される。光データと比較して，最も高い信号の減少領域（reduced region of highest signal）が，短波長の結果であるプロット600に見られるデータにおけるフリンジ（fringes）によって達成されることを理解されたい。

図７は，この発明の実施態様によるもので，10ｎｍ／20ｎｍのライン／スペース比を備える周期構造を有するシリコン（Ｓｉ）フィンの散乱角に対する１次反射のプロット700と対応する構造（Ａ）−（Ｅ）とを含んでいる。図７を参照して，低エネルギーＸＲＳ計測は，公称（nominal）フィン構造（構造Ａ），フィン高さが高くされた構造（構造Ｂ），フィン幅が狭められた構造（構成Ｃ），フィン頂部ＣＤに対してフィン底部ＣＤが広げられた構造（構造Ｄ），およびフィン頂部ＣＤに対してフィン底部ＣＤが狭められた構造（構造Ｅ）を区別するために用いることができる。この例では，周期構造に対して45度の１次円錐回折を用いてＳｉフィンが解析される。これに加えて，変動ピッチの構造がプロット700に含まれている。プロット700に見られるように，１次データはフィン厚に非常に敏感である（構造ＡおよびＣ−Ｅに起因する信号から構造Ｂがかなり離れていることに着目せよ）。また，変動ピッチのスペクトルが他のスペクトルから大幅に識別可能であることにも着目すると，１次データは周期構造のピッチ変動に対して非常に敏感である。

別の観点でＸ線反射散乱計測を実行する装置を説明する。一般には，一実施態様において，この装置は，一般的なＸ線ソースとともに２次元に広がる焦点モノクロメータ（focusing monochromator）を含む。焦点モノクロメータは，光の入射光線を，二つの可変の入射角，すなわち（ｉ）周期構造の平面に対する入射と，（ii）構造の対称性に関する方位角（かつ固定入射角）とで，周期試料に当てることができる。散乱光の検出は２次元（２Ｄ）検出器によって達成され，２次元検出器は２つの角度方向における散乱角度範囲にわたって散乱信号強度を同時にサンプリングする２次元（２Ｄ）検出器によって達成される。一実施態様では，検出信号が散乱次数オーバーラップの無いことを確実にする上記モノクロメータの制約は，入射角度範囲が０度における公称一次角の角度よりも小さいこと，すなわちθ＝sin^-1(1-λ/d)であることを必要とする。グレーティングの周期よりも短い特徴波長を有する光を用いる結果，より高次の回折次数がアクセス可能となり，かつグレーティング構造に関する追加情報が提供される。これに加えて，複数の厚さサイクルの干渉縞（interference fringes）を，ライン高さ，幅，および形状を決定するために利用することができる。周期構造の形状および構造の最終的な推定は，２Ｄ干渉／散乱データと比較される散乱ソリューションのインバージョン（inversion of the scattering solutions）を通じて達成される。

より詳細な例として，図８は，この発明の実施形態によるもので，ＸＲＳ機能を有する周期構造計測システムを表すものである。

図８を参照して，Ｘ線反射散乱計測によって試料802を計測するシステム800は，約１keVないしそれ未満のエネルギーを有するＸ線ビーム806を生成するＸ線ソース804を含む。試料ホルダ808が，周期構造を有する試料802を位置決めするために設けられている。モノクロメータ８１０がＸ線ソース804と試料ホルダ802の間に位置決めされており，Ｘ線ビーム806は，上記Ｘ線ソース804から上記モノクロメータ810に，さらに上記試料ホルダ808に向かう。上記モノクロメータ810は，上記Ｘ線ビーム806を集光するもので，上記試料ホルダ808に入射Ｘ線ビーム812を提供する。上記入射Ｘ線ビーム812は同時に複数の入射角および複数の方位角を持つ。上記システム800はまた，上記試料802からの散乱Ｘ線ビーム816の少なくとも一部を収集する検出器814を含む。

さらに図８を参照して，一実施態様では，上記Ｘ線ソース804，試料ホルダ808，モノクロメータ810および検出器814はすべてチャンバー818内に収納されている。一実施態様において，上記システム800はさらに電子銃（electron gun）820を含む。この実施形態において，上記Ｘ線ソース804はアノードであり，上記電子銃はアノードに向けられている。特定の実施形態では，上記アノードは低エネルギーＸ線を生成するものであり，限定はされないが，カーボン（Ｃ），モリブデン（Ｍｏ）またはロジウム（Ｒｈ）のような材料を含む。一実施態様では，上記電子銃820は約１keVの電子銃である。さらに図８を参照して，磁気電子抑制装置（magnetic electron suppression device）822がＸ線ソース804とモノクロメータ810との間に設けられている。

一実施態様では，上記モノクロメータ810はトロイダル多層モノクロメータ（toroidal multilayer monochromator）であり，約＋／−30度の入射角度範囲および約＋／−10度の方位角を提供する。その一実施形態では，上記トロイダル多層モノクロメータは約＋／−20度の入射角度範囲を提供する。一実施態様では，上述したように，上記モノクロメータ810と上記試料ホルダ808との間にコリメータは介在しない。上記モノクロメータ810を，ＸＲＳ計測のための所望の入射ビームを提供するために位置決めしてもよい。たとえば，第１の実施態様では，上記モノクロメータ810は上記試料ホルダ808に対して位置決めされ，上記試料802の周期構造に対して，固定非ゼロ入射角とゼロ方位角と持つ中心軸を有する集光Ｘ線ビームを提供する。第２の実施態様では，上記モノクロメータ810は上記試料ホルダ808に対して位置決めされ，試料802の周期構造に対して固定非ゼロ入射角と非ゼロ方位角とを持つ中心軸を有する集光Ｘ線ビームを提供する。一実施態様では，上記モノクロメータ810は，ガラス基板上に交互に堆積された金属（Ｍ）層とカーボン（Ｃ）層から構成され，ここでＭは，限定はされないが，コバルト（Ｃｏ）またはクロム（Ｃｒ）のような金属である。この特定の実施形態では，多層モノクロメータが炭素系のＫα放射を反射するために設けられ，約４ナノメータの周期，すなわち約５ナノメータの反射ビームの波長よりもわずかに小さい周期を持つＣｏ／Ｃ，またはＣｒ／Ｃの約100の繰り返し層を含む。この実施形態では，Ｃｏ層またはＣｒ層はＣ層よりも薄い。

上記試料ホルダ808は移動可能な試料ホルダであってもよい。たとえば，一実施態様では，上記試料ホルダ808は回転自在であり，試料802の周期構造に対してＸ線ビーム812の中心軸の方位角を変える。一実施態様では，上記試料ホルダ808は回転自在であり，ユーセントリック回転を伴う直交動作（orthogonal operation with eucentric rotation）を提供し，計測ごとに２以上の試料回転（two or more sample rotations per measurement）を可能にする。一実施態様では，図８に示すように，ナビゲーション目視検査装置824によって，上記試料ホルダ808の目視検査を行うことができる。この実施形態の一形態では，フリップイン対物レンズ（flip-in objective lens）が視覚ベースの検査システムのために含まれる。

一実施態様では，上記検出器814が２次元検出器である。上記２次元検出器を，上記入射ビーム812の複数の入射角および複数の方位角から散乱される散乱Ｘ線ビーム816の部分の散乱信号強度を同時にサンプリングするように構成することができる。一実施態様では，上記システム800は，上記２次元検出器に接続された処理装置または計算システム899をさらに含む。この実施態様の一形態では，上記処理装置899は上記サンプリングされた散乱信号強度に対する散乱ソリューションのインバージョン（逆解析）によって上記試料802の周期構造の形状を推定する。２次元検出器に代えて，別の実施形態において，走査スリットを実装してもよい。いずれのケースにおいても，上記検出器814を，分散範囲にわたって約1000ピクセルのデータ収集を達成するように構成することができる。

この発明の実施態様は，コンピュータプログラム製品またはソフトウエアとして提供することができ，これにはこの発明による処理を実行するためのコンピュータ・システム（または他の電子機器）をプログラムするために用いることができる命令（イントラクション）が記憶された装置読み取り可能な媒体が含まれる。装置読み取り可能な媒体は，機械によって読み取り可能な形態において情報を記憶または送信するための任意の機構を含む。たとえば，装置読み取り可能（たとえば，コンピュータ読み取り可能）な媒体は，機械（たとえば，コンピュータ）読み取り可能な記憶媒体（たとえば，リードオンリーメモリ（ＲＯＭ），ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ），磁気ディスク記憶媒体，光記憶媒体，フラッシュメモリ装置等），装置（たとえばコンピュータ）読み取り可能な送信媒体（電気的，光学的，音響的，または他の形態の伝播信号（たとえば，赤外線信号，デジタル信号など））を含む。

図９は，本書に記載の一または複数の方法論を装置に実行させる一セットの命令を実行可能な，コンピュータ・システム900の例示形態の装置の概略的表現を示している。他の実施態様において，上記装置を，ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ），イントラネット，エクストラネット，またはインターネットにおいて他の装置に接続（ネットワーク接続）してもよい。上記装置は，クライアント−サーバ・ネットワーク環境においてサーバまたはクライアント装置の機能で動作させる，またはピア・ツー・ピア（または分散）ネットワーク環境におけるピア装置マシンとして動作させることができる。上記装置はパーソナル・コンピュータ（ＰＣ），タブレットＰＣ，セットトップ・ボックス（ＳＴＢ），パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ），セルラー電話，ウェブ・アプライアンス，サーバ，ネットワーク・ルータ，スイッチもしくはブリッジ，または装置によってとられるべきアクションを特定する一連の命令（シーケンシャルまたはそれ以外）を実行可能な任意の装置であってもよい。さらに，単一の装置のみが図示されているが，用語「装置」は本書に記載の任意の一または複数の方法論を実行する命令のセット（複数セット）を個々にまたは一緒に実行する任意の装置（たとえばコンピュータ）の集合を含むものとしても扱われるべきである。たとえば，一実施態様では，装置が，Ｘ線反射散乱計測によって試料を計測するための一または複数セットの命令を実行するように構成される。一例では，上記コンピュータ・システム900を上述したＸＲＳ装置800のコンピュータ・システム899の使用のために適するものとすることができる。

例示するコンピュータ・システム900は，処理装置902，メインメモリ904（たとえば，リードオンリーメモリ（ＲＯＭ），フラッシュメモリ，シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）またはランバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）といったダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）等），スタティックメモリ906（たとえば，フラッシュメモリ，スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）等），および二次メモリ918（たとえば，データ保存装置）を含み，これらはバス930を介して互いに通信する。

処理装置902は，マイクロプロセッサ，中央処理ユニット等の一または複数の汎用処理デバイスを表している。より詳細には，上記処理装置902は，複合命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ，縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ，超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ，他の命令セットを実装するプロセッサ，または命令セットの組み合わせを実現するプロセッサであってもよい。処理装置902はまた，特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ），フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ），デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ），ネットワークプロセッサなどといった，一または複数の専用処理デバイスであってもよい。処理装置902は上述した動作を実行する処理ロジック926を実行するように構成される。

コンピュータ・システム900はさらに，ネットワークインターフェース装置908を備えてもよい。上記コンピュータ・システム900はまた，ビデオ表示ユニット910（たとえば液晶表示装置（ＬＣＤ）または陰極線管（ＣＲＴ）），アルファベットおよび数字の入力装置912（たとえばキーボード），カーソル制御装置914（たとえばマウス），および信号生成装置916（たとえばスピーカ）を備えてもよい。

二次メモリ918は，本書に記載の任意の一または複数の方法論または機能を実施する一または複数の命令セット（たとえばソフトウエア922）が記憶された，装置アクセス可能な記憶媒体（またはより具体的には，コンピュータ読み取り可能な記憶媒体）931を含んでもよい。上記ソフトウエア922はまた，コンピュータ・システム900による実行中にメインメモリ904内および/またはプロセッサ902内に完全にまたは少なくとも部分的に常駐することができ，上記メインメモリ904および処理装置902も装置読み取り可能な記憶媒体を構成する。上記ソフトウエア922はさらに，ネットワークインターフェース装置908を介してネットワーク920から送信されるまたは受信されるものであってもよい。

装置アクセス可能記憶媒体931が単一の媒体として例示する実施形態において示されているが，用語「装置読み取り可能記憶媒体」は，一または複数セットの命令を記憶する単一の媒体または複数のメディア（たとえば，集中型または分散型データベース，および／または関連キャッシュまたはサーバ）を含むものとしてとらえるべきである。用語「装置読み取り可能な記憶媒体」は，上記装置によって実行するための一セットの命令を記憶するまたは符号化することが可能で，上記装置に任意の一または複数のこの発明の方法論を実行させる任意の媒体を含むものとしてもとらえるべきである。用語「装置読み取り可能な記憶媒体」は，したがって，限定はされないが，ソリッドステートメモリならびに光学および磁気メディアを含むものとしてとらえられるべきである。

この発明の一実施態様では，非一時的な装置アクセス可能な記憶媒体が，Ｘ線反射散乱計測によって試料を測定する方法を実行するための命令を記憶している。上記方法は，周期構造を有する試料上に入射Ｘ線ビームを衝突させて散乱Ｘ線ビームを生成することを含む。上記入射Ｘ線ビームは，複数の入射角および複数の方位角を同時に提供する。上記方法はまた，上記散乱Ｘ線ビームの少なくとも一部を収集することを含む。

以上，マルチアングルのＸ線反射散乱計測（ＸＲＳ）を用いた周期構造を計測する方法およびシステムを説明した。

Claims (32)

1. 周期構造を有する試料上に，複数の入射角および複数の方位角を同時に提供する入射Ｘ線ビームを衝突させて散乱Ｘ線ビームを生成し，
   上記散乱Ｘ線ビームの少なくとも一部を収集する，
   Ｘ線反射散乱計測によって試料を計測する方法。
2. 上記入射Ｘ線ビームが，約20〜40度の範囲の集光角を有する集光Ｘ線ビームである，請求項１の方法。
3. 上記集光Ｘ線ビームの中心軸が，上記試料に対して固定非ゼロ入射角およびゼロの方位角を有している。請求項２の方法。
4. 上記集光Ｘ線ビームの中心軸が，水平から約10〜15度の範囲の固定非ゼロ入射角を有している，請求項３の方法。
5. 上記集光Ｘ線ビームの中心軸が，上記試料に対して固定非ゼロ入射角および非ゼロ方位角を有している，請求項２の方法。
6. 上記集光Ｘ線ビームの中心軸が，水平から約10〜15度の範囲の固定非ゼロ入射角を有している，請求項５の方法。
7. 上記入射Ｘ線ビームが約２〜10度の範囲の集光角を有する集光Ｘ線ビームである，請求項１の方法。
8. 上記集光Ｘ線ビームの中心軸が，上記試料に対して固定非ゼロ入射角およびゼロの方位角を有している，請求項７の方法。
9. 上記集光Ｘ線ビームの中心軸が，上記試料に対して固定非ゼロ入射角および非ゼロ方位角を有している，請求項７の方法。
10. 上記集光Ｘ線ビームの上記中心軸を上記試料に対して上記固定非ゼロ入射角において非ゼロ方位角に位置決めし，その後に上記集光Ｘ線ビームを上記試料に衝突させて第２の散乱Ｘ線ビームを生成し，
    上記第２の散乱Ｘ線ビームの少なくとも一部を収集することをさらに含む，
    請求項８の方法。
11. 上記散乱Ｘ線ビームの部分の収集が，上記試料について１次回折データを収集せずに０次回折データを収集することを含み，上記第２の散乱Ｘ線ビームの部分の収集が，上記試料について０次回折データを収集せずに１次回折データを収集することを含む，請求項１０の方法。
12. 上記入射Ｘ線ビームの衝突が，約１keVまたはそれ未満のエネルギーを有する低エネルギーＸ線ビームの衝突を含む，請求項１の方法。
13. 上記低エネルギーＸ線ビームの衝突が，カーボン（Ｃ），モリブデン（Ｍｏ）およびロジウム（Ｒｈ）からなるグループから選択されるソースから上記低エネルギーＸ線ビームを生成することを含む，請求項１２の方法。
14. 上記試料上への上記低エネルギーＸ線ビームの衝突に先立って，約＋／−30度の範囲の入射角および約＋／−10度の範囲の方位角を提供するトロイダル多層モノクロメータを用いて上記低エネルギーＸ線ビームを集光する，請求項１２の方法。
15. 上記低エネルギーＸ線ビームが上記集光と上記衝突との間でコリメートされない，請求項１４の方法。
16. 上記低エネルギーＸ線ビームの集光が，ゼロ度における公称一次角の角度よりも小さい入射角度範囲で上記試料上に上記低エネルギーＸ線ビームを衝突させることを含む，請求項１４の方法。
17. 上記トロイダル多層モノクロメータが約＋／−20度の入射角度範囲を提供する，請求項１４の方法。
18. 上記散乱Ｘ線ビームの部分の収集が，複数の入射角および複数の方位角から散乱された散乱Ｘ線ビームの部分の散乱信号強度を同時にサンプリングする２次元検出器の使用を含む，請求項１の方法。
19. 上記サンプリングされた散乱信号強度に対する散乱ソリューションのインバージョンによって上記試料の周期構造の形状を推定することをさらに含む，請求項１８の方法。
20. 上記試料上への上記入射Ｘ線ビームの衝突が，上記周期構造の周期未満の波長を有するＸ線ビームの衝突を含む，請求項１の方法。
21. 約１keVまたはそれ未満のエネルギーを有するＸ線ビームを生成するＸ線ソース，
    周期構造を有する試料を位置決めする試料ホルダ，
    上記Ｘ線ソースと上記試料ホルダの間に位置決めされ，上記Ｘ線ビームを集光して，上記試料ホルダに向けて，複数の入射角および複数の方位角を同時に有する入射Ｘ線ビームを提供するモノクロメータ，および
    上記試料からの散乱Ｘ線ビームの少なくとも一部を収集する検出器，
    を備えている，Ｘ線反射散乱計測によって試料を計測するシステム。
22. 上記Ｘ線ソースが，カーボン（Ｃ），モリブデン（Ｍｏ）およびロジウム（Ｒｈ）から構成されるグループから選択される材料を備えるアノードに向けられた電子銃を備えている，請求項２１のシステム。
23. 上記モノクロメータが，約＋／−30度の入射角度範囲および約＋／−10度の方位角範囲を提供するトロイダル多層モノクロメータである，請求項２１のシステム。
24. 上記トロイダル多層モノクロメータが約＋／−20度の入射角度範囲を提供するものである，請求項２３の方法。
25. 上記モノクロメータと上記試料ホルダの間にコリメータが介在していない，請求項２１のシステム。
26. 上記モノクロメータが，上記試料の周期構造に対して固定非ゼロ入射角およびゼロの方位角を備える中心軸を有する集光Ｘ線ビームを提供するように，上記試料ホルダに対して位置決めされている，請求項２１のシステム。
27. 上記モノクロメータが，上記試料の周期構造に対して固定非ゼロ入射角および非ゼロ方位角を備える中心軸を有する集光Ｘ線ビームを提供するように，上記試料ホルダに対して位置決めされている，請求項２１のシステム。
28. 上記試料ホルダが，上記試料の上記周期構造に対して上記Ｘ線ビームの中心軸の方位角を変化するために回転自在である，請求項２１のシステム。
29. 上記試料ホルダが，計測ごとに２以上の試料回転を可能にするユーセントリック回転を伴う直交動作を提供するために回転自在である，請求項２１のシステム。
30. 上記検出器が，複数の入射角および複数の方位角から散乱された散乱Ｘ線ビームの部分の散乱信号強度を同時にサンプリングする２次元検出器である，請求項２１のシステム。
31. 上記２次元検出器に接続された処理装置をさらに備え，上記処理装置が，上記サンプリングされた散乱信号強度に対する散乱ソリューションのインバージョンによって上記周期構造の形状を推定するものである，
    請求項３０のシステム。
32. 上記モノクロメータが，ガラス基板上に堆積された，コバルト（Ｃｏ）およびクロム（Ｃｒ）からなるグループから選択される金属（Ｍ）層とカーボン層（Ｃ）の交互層を備えている，請求項２１のシステム。