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公開番号2025016501
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-04
出願番号2024177537,2023108960
出願日2024-10-09,2019-07-04
発明の名称小角X線散乱計測計
出願人ブルカーテクノロジーズリミテッド
代理人個人
主分類H01L 21/66 20060101AFI20250128BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体ウェハの高アスペクト比(HAR)ホールの配列に関する情報を抽出するX線装置、方法及び非一過性コンピュータ可読媒体を提供する。
【解決手段】X線装置は、サンプルを保持するマウントと、X線ビーム130をサンプル190の第1の側面に向けるX線源100と、サンプル測定期間中に、サンプルを透過したX線の少なくとも一部を検知するようにサンプルの第2の側面の下流に配置された蛍光X線(XRF)検知器750と、ビーム強度モニタリング期間中に、X線源とサンプルの第1の側面との間に位置する測定位置に配置され、X線ビーム130がサンプル190に到達する前のX線ビームの少なくとも一部を検知するためのX線強度検知器(検知器702)と、を有する。
【選択図】図30
特許請求の範囲【請求項１】
Ｘ線装置であって：
サンプルを保持するように構成されたマウントと；
Ｘ線ビームを前記サンプルの第１の側面に向けるように構成されたＸ線ソースと；
前記サンプルの第２の側面の下流に配置され、前記サンプルを透過して前記第２の側面から出たＸ線によって形成されたＳＡＸＳパターンの少なくとも一部を検知するように構成された小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）検知器と；
前記サンプルから放出された蛍光Ｘ線を検知するように構成され、開口部を備える蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）検知器と；
を有することを特徴とするＸ線装置。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
前記ＸＲＦ検知器が前記サンプルの前記第１の側面の上流に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項３】
前記ＸＲＦ検知器が開口部を含み、前記Ｘ線ソースは、前記Ｘ線ビームが前記開口部を通過するように当該Ｘ線ビームを配向する、ように構成されることを特徴とする請求項２に記載のＸ線装置。
【請求項４】
前記ＸＲＦ検知器が、前記サンプルの前記第１の側面から５ミリメートルより手前に配置される、ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線装置。
【請求項５】
前記ＸＲＦ検知器が前記サンプルの前記第２の側面の下流に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項６】
前記開口部は、前記ＳＡＸＳパターンの少なくとも一部が前記ＳＡＸＳ検知器に到達することを可能にするように成形および寸法決めされる、ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項７】
別のＸ線ビームを、当該別のＸ線ビームが前記開口部を通過すべく配向するように構成された、追加のＸ線ソースを有する、ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項８】
前記ＸＲＦ検知器が、前記サンプルから放出された前記蛍光Ｘ線を大きな立体角にわたって検知するように成形されそして位置決めされる、ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項９】
前記ＸＲＦ検知器が、少なくとも１つの独立した放射線検知セグメントを有する、ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項１０】
前記ＸＲＦ検知器が、少なくとも１つの独立したシリコンドリフト検知器を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、Ｘ線分析、特に、Ｘ線散乱計測計を使用して半導体デバイスの幾何学的構造を測定するための方法およびシステムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【０００２】
（関連出願の相互参照）
本出願は、以下の米国暫定特許出願の利益を主張する：
（ａ）米国暫定特許出願第６２／６９４，０９７、出願日２０１８年７月５日
（ｂ）米国暫定特許出願第６２／７１１，４７７、出願日２０１８年７月２８日
（ｃ）米国暫定特許出願第６２／７１１，４７８、出願日２０１８年７月２８日
（ｄ）米国暫定特許出願第６２／７１１，４７６、出願日２０１８年７月２８日
（ｅ）米国暫定特許出願第６２／７５７，２９７、出願日２０１８年１１月８日
【背景技術】
【０００３】
Ｘ線散乱計測技術は、半導体デバイスの幾何学的構造を測定するために使用される。
【０００４】
たとえば、米国特許第７，４８１，５７９号（特許文献６）は、サンプルの表面に重ねられた第１および第２の薄膜層にそれぞれ形成された第１および第２のフィーチャを有するサンプルの領域に衝突するようにＸ線のビームを向けることを含む検査方法を記載している。第１および第２のフィーチャのアライメントを評価するために、第１および第２のフィーチャから回折されたＸ線のパターンが検知および分析される。
【０００５】
米国特許第９，６０６，０７３号（特許文献７）は、軸を有する平面内にサンプルを保持するサンプル支持体を含む装置を記載しており、平面は、平面によって分離された第１の領域および第２の領域を画定する。第１領域のソースマウントは軸を中心に回転し、ソースマウントのＸ線ソースは、Ｘ線の第１および第２の入射ビームを、軸に直交するビーム軸に沿って第１および第２の角度でサンプルに衝突させるように向ける。第２の領域の検知器マウントは、軸に直交する平面内を移動し、検知器マウントのＸ線検知器は、第１および第２の入射ビームに応答してサンプルを透過したＸ線の第１および第２の回折ビームを受け取り、そして受信した第１および第２の回折ビームに応答して、それぞれ第１および第２の信号を出力する。プロセッサは、サンプルの表面のプロファイルを決定するために、第１および第２の信号を分析する。
【０００６】
米国特許第９，２６９，４６８号（特許文献８）は、結晶を通過するチャネルを有し、複数の内面を有する結晶を含む、Ｘ線光学デバイスを記載している。マウントは、Ｘ線ビームのソースに対して固定された位置に結晶を保持し、そして２つの事前定義された配置間で結晶を自動的にシフトするように構成される：第１の配置では、Ｘ線ビームが１つまたは複数の内面から回折しながらチャネルを通過し、そして第２の配置では、Ｘ線ビームが結晶による回折なしにチャネルを通過する。
【０００７】
米国特許第８，２４３，８７８号（特許文献９）は、エピタキシャル層がその上に形成されたサンプルの表面にＸ線の収束ビームを向けること、およびサンプルから回折されたＸ線を検知しながら、検知されたＸ線を角度の関数として分解してエピタキシャル層による回折ピークとフリンジを含む回折スペクトルを生成することを含む分析方法を記載している。
【０００８】
（高アスペクト比ホールの指向性）
高アスペクト比（ＨＡＲ）のホールは、半導体ウェハなどの半導体オブジェクトに形成されるが、これに限定されない。アスペクト比（ＡＲ）は、ホールの側面（面内）の寸法に対するホールの横断方向（ウェハの面外）の寸法の比率として定義される。高アスペクト比は１０：１を超える場合がある。側面の寸法はサブミクロンスケ－ルであり得る。ＨＡＲホールは、埋められていないか、または周囲の材料の組成とは異なりうる材料で埋められている。
【０００９】
ＨＡＲホールのスタック（シーケンスとも呼ばれる）は、スタックの各ＨＡＲホールのＡＲよりも高いアスペクト比を持つ構造を提供する場合がある。シーケンスのＨＡＲホールが同一で完全にアライメントしている場合、シーケンスのＡＲはＨＡＲホールのＡＲの合計になる。
【００１０】
製造プロセスの欠陥により、ＨＡＲホールは望ましい方向から外れるように配向される場合がある。ＨＡＲホールは相互にずれている可能性がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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