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公開番号2024129288
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-27
出願番号2023038393
出願日2023-03-13
発明の名称計測装置、及び、計測システム
出願人キオクシア株式会社
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類G01N 23/201 20180101AFI20240919BHJP(測定;試験)
要約【課題】被検体に形成された凹部の3次元形状を、非破壊で精度よく計測することができる、計測装置、及び、計測システムを提供することを目的とする。
【解決手段】計測装置は、X線照射部21と、被検体7から生成される散乱X線を検出するX線検出部23と、散乱X線を光電変換して得られる回折像を解析して被検体7の3次元形状を推定する解析部24とを備える。被検体7は、ON積層膜72上に形成されたエッチングマスク膜73の開口部からON積層膜72に孔74が形成されている。解析部24は、被検体7に対するX線の照射角度を変えながら取得した複数の回折像と、被検体7を予め計測して得られた形状パラメータとに基づき被検体7の3次元形状を推定する。形状パラメータは、エッチングマスク膜73の膜厚Tm、ネック径CDn、ボトム径CDbを含む。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
被検体にＸ線を照射するＸ線照射部と、
前記Ｘ線の照射により前記被検体から発せられる散乱Ｘ線を検出するＸ線検出部と、
前記散乱Ｘ線を光電変換して得られる回折像を解析して前記被検体における前記Ｘ線が照射される計測領域の３次元形状を推定する解析部と、
を備える計測装置において、
前記被検体の前記計測領域には、第１の膜と、前記第１の膜と異なる材料で形成された第２の膜が積層されており、かつ、前記領域の一部に前記第２の膜を貫通する凹部が形成されており、
前記解析部は、前記被検体に対する前記Ｘ線の照射角度を変えながら取得した複数の前記回折像と、前記被検体を予め計測して得られた形状データとに基づき、前記凹部の３次元形状を推定し、
前記形状データは、前記第２の膜の膜厚、前記第２の膜内における前記凹部の最小寸法、および、前記第１の膜と前記第２の膜との界面における前記孔凹部の寸法、を含むことを特徴とする、計測装置。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記形状データは、前記凹部の中心プロファイルをさらに含む、請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記形状データは、前記凹部の傾き度合いをさらに含む、請求項１に記載の計測装置。
【請求項４】
前記Ｘ線照射部は、前記被検体の表面側に前記Ｘ線を照射し、
前記Ｘ線検出部は、前記被検体の裏面側で前記散乱Ｘ線を検出する、請求項１に記載の計測装置。
【請求項５】
被検体にＸ線を照射するＸ線照射部と、
前記Ｘ線の照射により前記被検体から発せられる散乱Ｘ線を検出するＸ線検出部と、
前記散乱Ｘ線を光電変換して得られる回折像を解析して前記被検体における前記Ｘ線が照射される計測領域の３次元形状を推定する解析部と、
を備える計測装置と、
前記被検体の複数位置を予め計測して得られた形状データから、前記被検体における前記形状データの面内分布を推定する情報処理装置と、を備える計測システムであって、
前記被検体の前記計測領域には、第１の膜と、前記第１の膜と異なる材料で形成された第２の膜が積層されており、かつ、前記領域の一部に前記第２の膜を貫通する凹部が形成されており、
前記形状データは、前記第２の膜の膜厚、前記第２の膜内における前記凹部の最小寸法、および、前記第１の膜と前記第２の膜との界面における前記凹部の寸法、の少なくとも１つを含み、
前記解析部は、前記被検体に対する前記Ｘ線の照射角度を変えながら取得した複数の前記回折像と、前記情報処理装置から入力された前記形状データとに基づき、前記凹部の３次元形状を推定し、
前記情報処理装置は、前記面内分布から前記計測領域の位置における前記形状データを抽出して前記計測装置に入力することを特徴とする、計測システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、計測装置、及び、計測システムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体基板上の成膜部位に形成された凹部（深孔・深溝）の深さや側壁の３次元形状を計測する装置として、透過型小角Ｘ線散乱（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｍａｌｌＡｎｇｌｅＸ－ｒａｙＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ、以下、Ｔ－ＳＡＸＳと示す）技術を用いた計測装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－０３８３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本実施形態は、被検体に形成された凹部の３次元形状を、非破壊で精度よく計測することができる、計測装置、及び、計測システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態の計測装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線照射部と、前記Ｘ線の照射により前記被検体から発せられる散乱Ｘ線を検出するＸ線検出部と、前記散乱Ｘ線を光電変換して得られる回折像を解析して前記被検体における前記Ｘ線が照射される計測領域の３次元形状を推定する解析部とを備える。
【０００６】
前記被検体の前記計測領域には、第１の膜と、前記第１の膜と異なる材料で形成された第２の膜が積層されており、かつ、前記領域の一部に前記第２の膜を貫通する凹部が形成されている。
【０００７】
前記解析部は、前記被検体に対する前記Ｘ線の照射角度を変えながら取得した複数の前記回折像と、前記被検体を予め計測して得られた形状データとに基づき、前記凹部の３次元形状を推定する。
【０００８】
前記形状データは、前記第２の膜の膜厚、前記第２の膜内における前記凹部の最小寸法、および、前記第１の膜と前記第２の膜との界面における前記凹部の寸法を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態にかかる計測装置を有する計測システムの構成例を示すブロック図である。
被検体の構造の一例を説明する断面図である。
Ｔ－ＳＡＸＳ計測装置の構成の一例を説明する概略図である。
Ｔ－ＳＡＸＳ計測装置の構成の一例を説明する概略図である。
Ｔ－ＳＡＸＳ計測装置の構成の一例を説明する概略図である。
Ｘ線の照射角度と回折像との関係を説明する図である。
Ｔ－ＳＡＸＳ計測装置の構成の一例を説明するブロック図である。
第１の多波長光計測装置の測定原理の一例を説明する図である。
電子線計測装置の測定原理の一例を説明する図である。
第２の多波長光計測装置の測定原理の一例を説明する図である。
第１実施形態の計測システムにおけるデータの流れの一例を説明する図である。
第１実施形態の計測方法の一例を説明するフローチャートである。
比較例の方法で計測した形状プロファイルの一例を説明する図である。
実施形態の方法で計測した形状プロファイルの一例を説明する図である。
３次元構造のＮＡＮＤメモリのメモリセルアレイを有する半導体記憶装置の一部領域の断面図である。
メモリホールを形成する工程について説明する概略断面図である。
メモリホールの形成手順の一例を説明するフローチャートである。
第１実施形態にかかる計測装置を有する計測システムの別の構成例を示すブロック図である。
図１８に示す計測システムにおけるデータの流れの一例を説明する図である。
第１実施形態にかかる計測装置を有する計測システムの別の構成例を示すブロック図である。
図２０に示す計測システムにおけるデータの流れの一例を説明する図である。
半導体ウエハ上に配置されたメモリチップのレイアウトの一例を説明する平面図である。
第２実施形態にかかる計測装置を有する計測システムの構成例を示すブロック図である。
形状パラメータの計測対象領域の一例を説明する平面図である。
３次元形状の計測領域の位置の一例を説明する平面図である。
第２実施形態の計測システムにおけるデータの流れの一例を説明する図である。
第２実施形態の計測方法の一例を説明するフローチャートである。
第２実施形態の計測方法の一例を説明するフローチャートである。
第２実施形態の計測方法の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる計測装置を有する計測システムの構成例を示すブロック図である。本実施形態の計測システム１は、Ｔ－ＳＡＸＳ計測装置２と、形状パラメータ計測ユニット３と、ホストコンピュータ４と、データベース５とを備える。計測システム１は、Ｔ―ＳＡＸＳ計測装置２と形状パラメータ計測ユニット３との間で被検体を搬送する搬送装置６を備えてもよい。実施形態の計測システム１は、被検体の表面に形成された周期パターンの３次元形状を計測するために用いられる。より具体的には、実施形態の計測システム１は、被検体に形成された凹部（孔や溝など）の深さや膜の厚さを含む、形状プロファイルを取得するために用いられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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