KR102710484B1 - 소각 ｘ선 산란 계측 - Google Patents
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Abstract
X선 장치로서, 샘플을 고정하도록 구성된 마운트; 샘플의 제 1 면을 향해 X선 빔을 지향하도록 구성된 X선 소스; 샘플의 제 2 면의 하류에 위치하며, 샘플 측정 기간 동안 샘플을 통해 투과된 X선의 적어도 일 부분을 검출하도록 구성되는 검출기; 및 빔 강도 모니터링 기간 동안 X선 소스와 샘플의 제 1 면 사이에 위치하는 측정 위치에 배치되어 X선 빔이 샘플에 도달하기 전에 X선 빔의 적어도 일 부분을 검출하는 X선 강도 검출기를 포함할 수 있는 X선 장치가 개시된다.
Description
(관련 출원의 교차 참조)
본 출원은 아래의 미국 가특허의 이익을 주장한다.
(a) 미국 가특허 출원 번호 62/694,097, 출원일 2018년 7월 5일;
(b) 미국 가특허 출원 번호 62/711,477, 출원일 2018년 7월 28일;
(c) 미국 가특허 출원 번호 62/711,478, 출원일 2018년 7월 28일;
(d) 미국 가특허 출원 번호 62/711,476, 출원일 2018년 7월 28일; 및
(e) 미국 가특허 출원 번호 62/757,297, 출원일 2018년 11월 8일.
(기술 분야)
본 발명은 일반적으로 X선 분석에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 X선 산란 계측을 사용하여 반도체 디바이스의 기하학적 구조를 측정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
X선 산란 계측 기술은 반도체 디바이스의 기하학적 구조를 측정하는데 사용된다.
예를 들어, 미국 특허 제7,481,579호는 샘플 표면 상에 겹쳐 놓인 제 1 및 제 2 박막 층 각각에 형성된 제 1 및 제 2 피처를 포함하는 샘플 영역에 충돌하도록 X선 빔을 지향시키는 단계를 포함하는 검사 방법을 설명한다. 제 1 및 제 2 피처의 정렬을 평가하기 위해 제 1 및 제 2 피처로부터 회절된 X선의 패턴이 검출되고 분석된다.
미국 특허 제9,606,073호는 한 축을 갖는 평면 내에 샘플을 유지하는 샘플 지지대를 포함하는 장치를 설명하며, 이 평면은 평면에 의해 분리된 제 1 및 제 2 영역을 형성한다. 제 1 영역 내의 소스-마운트는 상기 축을 중심으로 회전하고, 소스 마운트 상의 X선 소스는 상기 축에 직교하는 빔 축을 따라 제 1 및 제 2 각도로 샘플에 충돌하도록 제 1 및 제 2 입사 X선 빔을 지향시킨다. 제 2 영역 내의 검출기-마운트는 상기 축에 직교하는 평면 내에서 이동하고, 검출기-마운트 상의 X선 검출기는 제 1 및 제 2 입사 빔에 응답하여 샘플을 통해 투과된 제 1 및 제 2 회절 X선 빔을 수신하고, 수신된 제 1 및 제 2 회절 빔에 응답하여 각각 제 1 및 제 2 신호를 출력한다. 프로세서는 샘플 표면의 프로파일을 판정하기 위해 제 1 및 제 2 신호를 분석한다.
미국 특허 9,269,468은 결정(crystal)을 관통하고 복수의 내부면을 가지는 채널을 포함하는 결정을 포함하는 X선 광학 장치를 설명한다. 마운트는 X선 빔의 소스에 대해 고정된 위치에 결정을 고정하고 2개의 사전 정의된 배치(X선 빔이 하나 이상의 내부면으로부터 회절하면서 채널을 통과하는 제 1 배치, 및 X선 빔이 결정에 의한 회절없이 채널을 통과하는 제 2 배치) 사이에서 결정을 자동으로 이동시키도록 구성된다.
미국 특허 8,243,878은 분석 방법을 설명하는데, 이 방법은 그 위에 에피택셜 층이 형성되어 있는 샘플의 표면을 향해 수렴하는 X선 빔을 지향시키는 단계, 및 샘플로부터 회절된 X선을 감지하고 동시에 각도 함수로서 감지된 X선을 분해(resolving)하여 에피텍셜 층으로 의한 회절 피크 및 프린지를 포함하는 회절 스펙트럼을 생성하는 단계를 포함한다.
고 종횡비의 홀의 배향
고 종횡비(HAR: High aspect ratio) 홀은 반도체 물체(제한하지 않는 예로서 반도체 웨이퍼) 내에 형성된다. 종횡비(AR)는 홀의 가로 (웨이퍼 평면 밖) 치수 대 홀의 세로 (평면 내) 치수의 비로 정의된다. 고 종횡비는 10:1을 초과할 수 있다. 세로 치수는 마이크로미터 미만 규모일 수 있다. HAR 홀은 주변 재료의 조성과 상이할 수 있는 재료로 채워질 수도 있고, 채워지지 않을 수도 있다.
HAR 홀의 스택(시퀀스라고도 함)은 그 스택의 HAR 홀 각각의 AR보다 높은 종횡비를 갖는 구조를 제공할 수 있다. 시퀀스의 HAR 홀이 동일하고 완벽하게 정렬된 경우 그 시퀀스의 AR은 HAR 홀의 AR의 합이 된다.
제조 공정의 불완전성으로 인해, HAR 홀은 원하는 배향에서 벗어나는 방식으로 방향 조절될 수 있다. HAR 홀은 상호 오정렬될 수 있다.
부가적으로 또는 대안으로서, HAR 홀들 중 적어도 하나는 원하는 편차 각도로부터 벗어난 각도로 (웨이퍼의 표면에 대해) 배향될 수 있다. 예를 들어, HAR 홀은 웨이퍼 표면에 대해 수직이여야 할 수도 있고, HAR 홀은 웨이퍼 표면에 대해 비스듬할 수도 있다.
시퀀스 어레이에 속하는 HAR 홀 시퀀스의 HAR 홀의 배향을 판정할 필요성이 증가하고 있으며, 여기서 각 시퀀스는 HAR 홀을 포함한다.
고 종횡비 홀 어레이와 관련된 정보 추출
SAXS(small angle x-ray scattering)는 반도체 샘플 위 또는 내부의 HAR 홀 어레이의 배열 및 형상을 측정하는데 사용될 수 있다. SAXS는 반도체 샘플, 웨이퍼 또는 쿠폰을 X선 빔으로 조사하는 것을 포함한다. X선 빔은 반도체 샘플을 통과하고 물체 어레이에 의해 산란되어 검출기에 의해 감지되는 산란 패턴(SAXS 패턴 또는 SAXS 강도 분포라고도 함)을 제공한다.
HAR 홀의 어레이에 추가하여, 물체의 어레이는 HAR 홀의 어레이에 의한 및 하나 이상의 추가 반복 구조에 의한 X선 빔의 산란으로 인해 생성된 산란 패턴을 포함하는 하나 이상의 추가 반복 구조를 포함할 수 있다.
HAR 홀 어레이에 대한 정보를 추출하기 위한 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품에 대한 필요성이 증가하고 있다.
다양한 각도로부터의 물체 평가
SAXS(small angle x-ray scattering)는 반도체 샘플 상의 또는 내부의 HAR 홀 어레이의 배열 및 형상을 측정하는데 사용될 수 있다. SAXS는 반도체 샘플, 웨이퍼 또는 쿠폰을 X선 빔으로 조사하는 것을 포함한다. X선 빔은 반도체 샘플을 통과하고 물체 어레이에 의해 산란되어 검출기에 의해 감지되는 산란 패턴(SAXS 패턴 또는 SAXS 강도 분포라고도 함)을 제공한다.
일부 경우에, 반도체 물체는 다양한 각도로부터 측정되어야 한다.
보다 정밀하고 정확한 형상 정보를 제공하기 위해 다양한 각도로부터 반도체 물체를 검사하는 시스템 및 방법을 제공할 필요성이 증가하고 있다.
{청구항의 개요가 최종 버전에서 여기에 삽입될 것이다.}
본 발명은 아래의 도면과 함께, 그 실시예에 대한 아래의 상세한 설명을 읽을 때 완전히 이해될 것이다
도 1-3은 본 발명의 실시예에 따른, SAXS(small angle x-ray scattering) 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 컨디셔닝 어셈블리의 개략도이다.
도 5 및 6은 본 발명의 실시예에 따른 슬릿 어셈블리의 개략도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예에 따른 빔 차단 어셈블리의 개략도이다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 빔 차단기없이 검출기에 의해 감지된 X선 빔의 강도를 나타내는 이미지의 개략도이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 차단기의 존재하에 검출기에 의해 감지된 X선 빔의 강도를 나타내는 이미지의 개략도이다.
도 9a는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 빔 차단기없이 검출기에 의해 감지된 산란된 X선 빔의 강도를 나타내는 이미지의 개략도이다.
도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 빔 차단기의 존재하에 검출기에 의해 감지된 산란된 X선 빔의 강도를 나타내는 이미지의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 개선된 각도 분해능을 위해 센서 어레이를 포함하는 X선 검출기가 센서의 상호 간격보다 작은 스텝으로 이동되는 스캐닝 방식의 개략도이다.
도 11은 검출기 및 슬릿 어셈블리의 일부를 도시한다.
도 12는 검출기 및 슬릿 어셈블리의 일부를 도시한다.
도 13은 검출기 및 슬릿 어셈블리의 일부를 도시한다.
도 14는 검출기 및 슬릿 어셈블리의 일부를 도시한다.
도 15는 검출기 및 슬릿 어셈블리의 일부를 도시한다.
도 16은 검출기 및 슬릿 어셈블리의 일부를 도시한다.
도 17은 시스템 및 검출기를 도시한다.
도 18은 시스템 및 검출기를 도시한다.
도 19는 시스템의 일부를 도시한다.
도 20은 방법을 도시한다.
도 21은 샘플, X선 빔 및 종래 기술의 XRF 검출기를 도시한다.
도 22는 XRF 검출기를 도시한다.
도 23은 샘플, X선 빔 및 XRF 검출기를 도시한다.
도 24는 샘플 및 검출기를 도시한다.
도 25는 샘플 및 검출기를 도시한다.
도 26은 시스템 및 검출기를 도시한다.
도 27은 시스템 및 검출기를 도시한다.
도 28은 시스템 및 검출기를 도시한다.
도 29는 시스템 및 검출기를 도시한다.
도 30은 시스템 및 검출기를 도시한다.
도 31은 방법을 도시한다.
도 32는 HAR 홀의 정렬된 스택의 어레이 및 HAR 홀의 오정렬된 스택의 어레이를 도시한다.
도 33은 HAR 홀들의 정렬된 스택 및 HAR 홀의 오정렬된 스택의 예를 도시한다.
도 34는 HAR 홀의 스택 어레이를 조명할 때 획득된 1D SAXS(small angle x-ray scattering) 패턴의 예를 도시한다.
도 35는 HAR 홀의 정렬된 스택 어레이의 SAXS 패턴의 상이한 범위의 강도 합과 회전 사이의 관계의 예를 도시한다.
도 36은 HAR 홀의 오정렬된 스택의 어레이의 SAXS 패턴의 상이한 범위의 강도 합과 회전 사이의 관계의 예를 도시한다.
도 37은 HAR 홀의 오정렬된 스택의 어레이 및 HAR 홀의 정렬된 스택의 어레이의 SAXS 패턴의 제 1 범위의 강도 합과 회전 사이의 관계의 예를 도시한다.
도 38은 방법의 예를 도시한다.
도 39는 방법의 예를 도시한다.
도 40은 반도체 물체의 예를 도시한다.
도 41은 반도체 물체 및 X선 산란 계측 장치의 일부 부분의 예를 도시한다.
도 42는 반도체 물체 및 X선 산란 계측 장치의 일부 부분의 예를 도시한다.
도 43은 방법의 예를 도시한다.
도 44는 반도체 물체의 예를 도시한다.
도 45는 반도체 물체 및 X선 산란 계측 장치의 일부 부분의 예를 도시한다.
도 46은 반도체 물체 및 X선 산란 계측 장치의 일부 부분의 예를 도시한다.
도 47-52는 X선 빔 단면 및 SAXS 패턴의 경로 예를 도시한다.
도 53은 2 레벨의 HAR 홀의 어레이를 조명할 때 획득된 2D SAXS(small angle x-ray scattering) 패턴의 예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 컨디셔닝 어셈블리의 개략도이다.
도 5 및 6은 본 발명의 실시예에 따른 슬릿 어셈블리의 개략도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예에 따른 빔 차단 어셈블리의 개략도이다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 빔 차단기없이 검출기에 의해 감지된 X선 빔의 강도를 나타내는 이미지의 개략도이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 차단기의 존재하에 검출기에 의해 감지된 X선 빔의 강도를 나타내는 이미지의 개략도이다.
도 9a는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 빔 차단기없이 검출기에 의해 감지된 산란된 X선 빔의 강도를 나타내는 이미지의 개략도이다.
도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 빔 차단기의 존재하에 검출기에 의해 감지된 산란된 X선 빔의 강도를 나타내는 이미지의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 개선된 각도 분해능을 위해 센서 어레이를 포함하는 X선 검출기가 센서의 상호 간격보다 작은 스텝으로 이동되는 스캐닝 방식의 개략도이다.
도 11은 검출기 및 슬릿 어셈블리의 일부를 도시한다.
도 12는 검출기 및 슬릿 어셈블리의 일부를 도시한다.
도 13은 검출기 및 슬릿 어셈블리의 일부를 도시한다.
도 14는 검출기 및 슬릿 어셈블리의 일부를 도시한다.
도 15는 검출기 및 슬릿 어셈블리의 일부를 도시한다.
도 16은 검출기 및 슬릿 어셈블리의 일부를 도시한다.
도 17은 시스템 및 검출기를 도시한다.
도 18은 시스템 및 검출기를 도시한다.
도 19는 시스템의 일부를 도시한다.
도 20은 방법을 도시한다.
도 21은 샘플, X선 빔 및 종래 기술의 XRF 검출기를 도시한다.
도 22는 XRF 검출기를 도시한다.
도 23은 샘플, X선 빔 및 XRF 검출기를 도시한다.
도 24는 샘플 및 검출기를 도시한다.
도 25는 샘플 및 검출기를 도시한다.
도 26은 시스템 및 검출기를 도시한다.
도 27은 시스템 및 검출기를 도시한다.
도 28은 시스템 및 검출기를 도시한다.
도 29는 시스템 및 검출기를 도시한다.
도 30은 시스템 및 검출기를 도시한다.
도 31은 방법을 도시한다.
도 32는 HAR 홀의 정렬된 스택의 어레이 및 HAR 홀의 오정렬된 스택의 어레이를 도시한다.
도 33은 HAR 홀들의 정렬된 스택 및 HAR 홀의 오정렬된 스택의 예를 도시한다.
도 34는 HAR 홀의 스택 어레이를 조명할 때 획득된 1D SAXS(small angle x-ray scattering) 패턴의 예를 도시한다.
도 35는 HAR 홀의 정렬된 스택 어레이의 SAXS 패턴의 상이한 범위의 강도 합과 회전 사이의 관계의 예를 도시한다.
도 36은 HAR 홀의 오정렬된 스택의 어레이의 SAXS 패턴의 상이한 범위의 강도 합과 회전 사이의 관계의 예를 도시한다.
도 37은 HAR 홀의 오정렬된 스택의 어레이 및 HAR 홀의 정렬된 스택의 어레이의 SAXS 패턴의 제 1 범위의 강도 합과 회전 사이의 관계의 예를 도시한다.
도 38은 방법의 예를 도시한다.
도 39는 방법의 예를 도시한다.
도 40은 반도체 물체의 예를 도시한다.
도 41은 반도체 물체 및 X선 산란 계측 장치의 일부 부분의 예를 도시한다.
도 42는 반도체 물체 및 X선 산란 계측 장치의 일부 부분의 예를 도시한다.
도 43은 방법의 예를 도시한다.
도 44는 반도체 물체의 예를 도시한다.
도 45는 반도체 물체 및 X선 산란 계측 장치의 일부 부분의 예를 도시한다.
도 46은 반도체 물체 및 X선 산란 계측 장치의 일부 부분의 예를 도시한다.
도 47-52는 X선 빔 단면 및 SAXS 패턴의 경로 예를 도시한다.
도 53은 2 레벨의 HAR 홀의 어레이를 조명할 때 획득된 2D SAXS(small angle x-ray scattering) 패턴의 예를 도시한다.
(개요)
이하에 설명되는 본 발명의 실시예는 다양한 유형의 반도체 장치 및 테스트 구조에 형성된 기하학적 피처를 분석하기 위한 개선된 방법 및 시스템을 제공한다. SAXS(small angle x-ray scattering) 법과 같은 피처를 분석하기 위한 X선 산란 계측 기술은 일반적으로 파장이 1 옹스트롬 정도인 X선을 적용한다. 이러한 파장은 반도체 웨이퍼에 제조된 HAR 홀 또는 트렌치와 같은 고 종횡비(HAR) 피처를 측정하는데 적합하다. 피처의 기하학적 특성 및 다른 특성의 측정은 다양한 각도로 웨이퍼로부터 산란된 X선의 강도를 분석하는 것을 기초로 하여 수행된다.
일부 실시예에서, SAXS 시스템은 서로 마주 보는 전면 및 후면을 갖는 웨이퍼와 같은 평면형 샘플을 이동시키도록 구성된 전동 스테이지를 포함하며, 여기서 전면은 HAR 피처와 같은 다양한 유형의 피처를 포함한다. 부가적으로 또는 대안 으로서, 웨이퍼의 후면이 유사한 및/또는 상이한 유형의 피처를 갖도록 패턴화될 수도 있다.
일부 실시예에서, SAXS 시스템은 X선 빔을 웨이퍼의 후면을 향해 지향하도록 구성된 X선 소스를 포함한다. SAXS 시스템은 웨이퍼의 전면을 향하는 적어도 하나의 검출기를 더 포함하고, 이 검출기는 웨이퍼로부터 산란되거나 및/또는 웨이퍼를 통해 투과된 X선의 적어도 일부를 감지하도록 구성된다. 검출기는 웨이퍼의 전면에 있는 HAR 피처로부터 산란되고 검출기에 의해 수신되는 X선의 강도를 나타내는 전기 신호를 생성하도록 구성된다.
일부 실시예에서, SAXS 시스템은 검출기로부터 수신된 전기 신호에 기초하여 해당 HAR 피처의 특성을 측정하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
일부 실시예에서, SAXS 시스템은 X선 소스와 웨이퍼의 후면 사이에 위치하고 X선 빔의 특성을 조정하도록 구성된 빔 컨디셔닝 어셈블리를 포함한다. 빔 컨디셔닝 어셈블리는 입구 개구, 출구 개구, 및 채널이 입구 개구에서 출구 개구로 갈수록 점점 가늘어지도록 배열된 마주보는 내부면을 갖는 V자형 채널을 포함하는 결정을 포함한다. 빔 컨디셔닝 어셈블리는 다층 코팅을 갖는 만곡된 기판을 갖는 X선 미러를 더 포함한다. 이 미러는 빔을 수집하고 수집된 빔을 제 1 빔 직경을 갖는 채널의 입구 개구로 향하게 하여 출구 개구로부터 방출되는 빔이 제 1 빔 직경보다 작은 제 2 빔 직경을 갖게 하도록 구성된다.
일부 실시예에서, SAXS 시스템은 빔을 차단하고 차단된 빔의 공간적 특성을 조정하기 위해 X선 소스와 웨이퍼의 후면 사이에 위치하는 제 1 슬릿을 포함한다. 제 1 슬릿은 일반적으로 서로 평행하지 않은 이동 가능한 제 1 및 제 2 블레이드를 포함한다. 제 1 및 제 2 블레이드의 에지는 슬릿을 형성하기 위해 서로 근접하게 위치된다. 일부 실시예에서, 프로세서는 슬릿의 폭을 조정함으로써 빔의 공간적 특성을 제어하기 위해 제 1 및 제 2 블레이드의 에지를 이동시키도록 구성된다.
대안적인 실시예에서, SAXS 시스템은 X선 소스와 웨이퍼의 후면 사이에 위치하는 제 2 슬릿을 포함한다. 제 2 슬릿은 각각 상이한 폭을 갖는 복수의 무산란-핀홀을 갖는 이동 가능한 블레이드를 포함한다. 프로세서는 빔의 공간적 특성을 제어하기 위해 이동 가능한 블레이드를 이동시킴으로써 빔을 인터셉트하도록 선택된 무산란-핀홀을 위치조절하도록 구성된다.
일부 실시예에서, SAXS 시스템은 광 빔을 웨이퍼의 후면을 향해 지향시키고, 검출기를 사용하여 그것으로부터 반사된 광 방사선을 감지하고, 감지된 광 방사선에 응답하여 검출기에 의해 웨이퍼의 위치를 나타내는 신호를 출력하도록 구성된 광학 게이지를 포함한다. 이 신호에 기초하여, 프로세서는 웨이퍼와 검출기 사이의 거리 및 검출기에 대한 웨이퍼의 방향과 같은 위치 파라미터를 추정하도록 구성된다. SAXS 시스템은 이 신호에 응답하여 X선 빔과 웨이퍼 간의 배향을 정렬시키도록 프로세서에 의해 제어되는 모터를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 웨이퍼는 단결정 재료를 포함하고, 검출기는 단결정의 격자 평면으로부터 회절된 하나 이상의 빔을 측정하도록 구성된다. SAXS 시스템은 측정된 회절에 응답하여 격자면에 대한 광학 게이지의 위치를 보정하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함한다. 회절된 X선을 기초로 하여, 컨트롤러는 검출기에 대한 웨이퍼의 방향을 측정하고, 측정된 방향에 기초하여 웨이퍼와 입사 X선 빔 간의 배향을 정렬하기 위해 적어도 하나의 모터를 구동하도록 더 구성된다. 다른 실시예에서, 프로세서가 컨트롤러 대신 전술한 동작 중 적어도 일부를 수행할 수 있다.
일부 실시예에서, SAXS 시스템은 하나 이상의 액추에이터에 장착된 검출기를 포함하며, 이는 산란 각의 함수로서 투과된 X선 강도를 측정하기 위해 웨이퍼의 전면상의 위치 범위에 걸쳐, 산란된 X선에 대해 검출기를 이동하도록 구성된다. 이 구성은 검출기 요소의 기본 해상도에 의해 가능한 것보다 증가된 각도 해상도로 투과된 X선 강도를 측정할 수 있게 해준다. 일부 실시예에서, 프로세서는 검출기에 의해 생성된 전기 신호에 응답하여 검출기의 획득 시간이 감지된 X선의 강도에 역으로 의존하도록, 액추에이터를 제어하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 검출기는 매트릭스의 높이 및 폭 축을 따라 사전 정의된 피치를 갖는 센서 요소의 2 차원 어레이(매트릭스라고도 함)를 포함한다. 이 액추에이터는 높이 및 너비 축을 따라 사전 정의된 피치보다 더 미세한 해상도로 위치 범위에 걸쳐 감지기를 스테핑(step)하도록 구성된다.
일부 실시예에서, SAXS 시스템은 하나 이상의 빔 스토퍼를 갖는 빔 차단기를 포함한다. 빔 차단기는 X선에 투명한 재료로 만들어진 마운트를 포함한다. 하나 이상의 빔 스토퍼는 마운트 내에 고정되며 X선 빔에 대해 적어도 부분적으로 불투명한 재료로 만들어진다. 빔 차단기는 하나 이상의 빔 스토퍼가 각도 범위의 일부에서 X선을 차단하는 한편, 빔의 차단된 부분을 둘러싼 각도의 X선은 마운트를 통과하여 검출기로 가도록 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 빔 스토퍼 중 적어도 하나는 빔 스토퍼로부터 빔의 산란을 방지하기 위해 매끄러운 에지를 갖는 타원형 형상을 갖는다.
개시된 기술은 HAR 피처로부터 산란된 X선 빔이 검출기에 의해 감지되는 각도 해상도를 개선함으로써, HAR 피처의 작은 기하학적 변화를 검출하도록 SAXS 시스템의 감도를 개선한다. 더욱이, 개시된 기술은 높은 감도 및 해상도로의 측정을 유지하면서 SAXS 시스템의 풋 프린트를 줄이는데 사용될 수도 있다.
(시스템 설명)
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SAXS(small angle x-ray scattering) 시스템(10)의 개략도이다. 일부 실시예에서, SAXS 시스템(10)(간결함을 위해 본 명세서에서 "시스템(10)"이라고도 지칭됨)은 아래에 설명된 산란 계측 기술을 사용하여 샘플(본 예에서는 웨이퍼(190))상의 피처를 측정하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 웨이퍼(190)는 단결정, 다결정, 비정질 미세 구조 또는 이들의 임의의 적절한 조합과 같은 임의의 적합한 미세 구조 또는 재료, 예컨대, 웨이퍼(190)의 다양한 위치에 있는 다양한 미세 구조 또는 재료를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 고전압 전원 공급 장치(PSU)(26)에 의해 구동되는 X선 여기 소스(본 명세서에서 소스(100)라고도 함)를 포함한다. 일부 실시예에서, 소스(100)는 웨이퍼(190)를 통과하기에 적합한 에너지를 갖는 X선 빔(130)(간결함을 위해 본 명세서에서 "입사 빔(130)" 또는 "빔(130)"이라고도 함)을 방출하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 소스(100)는 유효 스폿 크기가 약 150 μm 이하인 0.1 nm 이하의 파장을 갖는 강한 X선 방출을 생성하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 소스(100)는 제한하지 않는 예로서(a) 고정 고체 애노드, (b) 회전 고체 애노드, (c) 액체 금속 또는 (d) 싱크로트론(synchrotron)과 같은 임의의 적합한 유형의 고휘도 X선 소스를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 고정 고체 애노드-기반 소스는 진공 상태의 고 에너지 전자(>=50 keV)가 몰리브덴(Mo) 또는 은(Ag) 애노드 또는 임의의 다른 적절한 금속 원소 또는 합금으로 입사하는 마이크로-포커스 X선 튜브를 포함한다. 이러한 마이크로-포커스 X선 튜브는 'Incoatec GmbH'(독일 함부르크) 또는 'rtw RONTGEN-TECHNIK DR. WARRIKHOFF GmbH & Co.'(독일 베를린)과 같은 여러 공급업체에 의해 제공된다.
일부 실시예에서, 회전 고체 애노드 마이크로-포커스 X선 소스는 Mo 또는 Ag 애노드 또는 임의의 다른 적절한 금속 원소 또는 합금을 포함할 수 있다. 적합한 회전 애노드 X선 소스는 'Bruker AXS GmbH'(독일 카를스루에)와 같은 여러 공급업체에 의해 제공된다.
일부 실시예에서, 액체 금속 X선 소스는 용융 상태의 애노드를 포함한다. 이 애노드는 갈륨(Ga) 및 인듐(In)의 합금과 같은 임의의 적합한 하나 이상의 원소 또는 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적절한 액체 금속 X선 소스는 'eXcillum AB'(스웨덴 키스타)에 의해 제공되는 하나 이상의 메탈젯(MetalJet) 제품으로부터 선택될 수 있다.
일부 실시예에서, 소형 전자 가속기 기반 X선 소스를 포함하는 싱크로트론-기반 소스는, 예컨대, 'Lyncean Technologies'(미국 캘리포니아 94539 프리몬트)에 의해 제공되는 것 및 과학계에 의해 개발되고 있는 다른 것일 수 있다.
일부 실시예에서, 웨이퍼(190)는 표면(191 및 192)을 갖는 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 표면(191)은 증착, 리소그래피 및 에칭과 같은 임의의 적절한 반도체 프로세스를 사용하여 표면(191) 상에 및/또는 웨이퍼(190) 또는 그 위에 증착된 물질의 벌크 내에 생성된 고 종횡비(HAR) 피처를 포함한다. 이들 실시예에서, 표면(192)은 일반적으로 평평하고 매끄럽게 유지되고 HAR 구조 또는 리소그래피 및 에칭에 의해 생성된 다른 패턴을 포함하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 표면(191)상에 피처를 생성하는 동안, 일부 층은, 예를 들어, 화학 기상 증착(CVD) 공정을 사용하여 표면(192)의 일부 위치 상에 블랭킷으로서 증착될 수 있으며, 표면(192) 상에 일부 의도하지 않은 지형(topography)을 유발할 수 있음이 이해될 것이다.
다른 실시예에서, 표면(192)의 적어도 일부는 전술한 HAR 피처 및/또는 임의의 다른 적절한 유형의 피처를 갖도록 패턴화될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 표면(192)만이 전술한 HAR 피처를 포함할 수 있다.
본 명세서 및 청구 범위의 맥락에서, 용어 "종횡비"는 깊이와 폭(예를 들어, 원형 홀의 경우 직경) 간의, 또는 웨이퍼(190)에 형성된 주어진 피처의 높이와 폭 간의 산술적 비율을 의미한다. 또한, 용어 "고 종횡비(HAR)"는 일반적으로 10보다 큰 종횡비를 의미한다. 본 명세서에서 HAR 피처이라고도 하는 HAR 구조는, 예를 들어, 로직 장치(예컨대, 마이크로 프로세서) 또는 NAND 플래시 메모리 장치 또는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 장치 또는 임의의 다른 장치에 형성된 다양한 유형의 3 차원(3D) 구조를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, HAR 피처는 하나 이상의 FETs(Fin field-effect transistors), GAA(gate-all-around) FET, CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 장치의 나노와이어 FET, DRAM 장치의 액세스 트랜지스터, 3D NAND 플래시 장치의 하나 이상의 채널, DRAM 장치의 하나 이상의 3D 커패시터, 또는 임의의 다른 유형의 HAR 피처를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 프로세서(22), 인터페이스(24) 및 디스플레이(도시되지 않음)를 포함하는 컴퓨터(20)를 포함한다. 프로세서(22)는 후술하는 시스템(10)의 다양한 구성요소 및 어셈블리를 제어하고, 본 명세서에서 검출기(240)라고도 지칭되는 이동 가능한 검출기 어셈블리로부터 수신된 전기 신호를 처리하도록 구성된다. 인터페이스(24)는 프로세서(22)와 시스템(10)의 각각의 구성요소 및 어셈블리 사이에서 전기 신호를 교환하도록 구성된다.
일반적으로, 프로세서(22)는 본 명세서에 설명된 기능을 수행하기 위해 소프트웨어로 프로그래밍된 적절한 프런트엔드 및 인터페이스 회로를 갖는 범용 프로세서를 포함한다. 소프트웨어는, 예를 들어, 네트워크를 통해 전자적 형태로 프로세서에 다운로드될 수 있거나, 대안으로 또는 부가적으로 자기, 광학 또는 전자 메모리와 같은 비일시적 유형 매체에 제공 및/또는 저장될 수 있다.
일부 실시예에서, 빔(130)은 소스(100)로부터 방출되고, X선에 불투명한 임의의 적절한 재료로 제조된 "어셈블리(110)"로 지칭되는 시스템(10)의 셔터 및 슬릿 어셈블리를 통과한다. 일부 실시예에서, 프로세서(22)는 모터 또는 압전 기반 드라이브(도시되지 않음)와 같은 하나 이상의 제어된 액추에이터를 사용하여 어셈블리(110)의 위치를 설정하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 어셈블리(110)는 빔(130)의 설계된 광학 경로로부터 벗어난 임의의 X선 방사선을 차단함으로써 시스템(10)의 사용자 안전을 개선하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 프로세서(22)는 빔(130)의 발산 및 공간 형상을 제어하기 위해 슬릿의 위치 및 크기를 조정하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 빔(130)의 발산, 강도 및 스폿 크기를 조정하고 원치 않는 산란 방사선을 차단하기 위해 프로세서(22)에 의해 제어되는 추가 슬릿을 포함한다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 본 명세서에서 "어셈블리(165)"로 지칭되는 빔 컨디셔닝 어셈블리를 포함하고, 그 구조는 아래의 도 4에서 상세하게 설명된다. 일부 실시예에서, 어셈블리(165)는 미러(120) 및 슬릿(125)과 같은 광학 요소를 포함한다. 미러(120)는 소스(100) 및 어셈블리(110)로부터 빔(130)을 수집하고 빔(130)의 광학적 특성을 성형하도록 구성된다. 예를 들어, 미러(120)는 시준된 빔 또는 포커싱된 빔, 또는 이들의 조합(예를 들어, x 방향으로 시준되고 y 방향으로 포커싱된 빔)을 생성하도록 구성된다. 슬릿(125)은 빔 출사 미러(120)의 발산 각도 및 스폿 크기와 같은 빔(130)의 특성을 조정하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)는 광학 요소의 표면상의 공기와 이온화 방사선 사이의 상호 작용에 의해 야기되는 전술한 광학 요소 중 하나 이상의 열화를 방지하기 위해 진공 챔버를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)는 복수의 구성을 가질 수 있으며, 이들 중 일부는 아래의 도 4에서 상세히 설명된다. 예를 들어, 프로세서(22)는 작은 공간 범위(즉, 스폿 크기)를 갖는 시준된 빔으로서 제 1 빔(130)을 성형하도록 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)에 지시할 수 있다. 프로세서(22)는 웨이퍼(190)의 인접한 다이들 사이의 스크라이브 라인에 배치된 테스트 구조에서 계측이 수행되는 로직 애플리케이션의 경우와 같이, 소형 테스트 패드 상에 배치된 피처를 측정하기 위해 이 빔 구성을 사용할 수 있다.
다른 예에서, 웨이퍼(190)는 (예를 들어, 메모리 블록에서) 반복되는 피처의 큰 어레이를 갖는 메모리 장치(예를 들어, DRAM, NAND 플래시), 또는 메모리 섹션을 갖는 논리 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서(22)는 다이의 선택된 메모리 블록에 적용될 수 있으며, 제 2 빔(130)은 제 1 빔(130)에 비해 더 큰 스폿 크기 및 더 높은 강도를 갖는다. 프로세서(22)는 각각의 SAXS 시스템(예를 들어, 위에서 설명된 시스템(10, 30 또는 40))의 해상도를 증가시키기 위해 검출기(240)의 활성 표면 상에 빔(130)을 포커싱하도록 미러(122)를 교체할 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 빔 리미터(본 명세서에서 슬릿 어셈블리(140)라고도 함)를 포함하며, 이는 아래의 도 5 및 6에 상세히 설명된 하나 이상의 슬릿 및/또는 이동 가능한 블레이드를 포함한다. 슬릿 어셈블리(140)는 웨이퍼(190)의 표면(192)상의 입사 빔(130)의 위치 및/또는 스폿 크기 및/또는 형상 및/또는 수렴 또는 발산 각도를 제어 및/또는 정제하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 y 축에 대한 회전축을 갖고 표면(191)에 중심을 갖는 전동식 회전 스테이지(도시되지 않음)를 포함한다. 일부 실시예에서, 소스(100), 빔 컨디셔닝 어셈블리(165), 및 슬릿 어셈블리(110 및 140) 중 하나 이상은 모션 컨트롤러 및/또는 프로세서(22)에 의해 제어되는 회전 스테이지 상에 장착된다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 시스템(10)의 측정 조건을 개선하기 위해 입사 빔(130)과 웨이퍼(190)의 표면(192)에 대한 법선 사이의 각도를 조정하거나 보정할 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 웨이퍼(190)가 장착된 척(200)을 포함한다. 척(200)은 웨이퍼(190)를 기계적으로 지지하고 대부분의 영역(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 웨이퍼(190)의 베벨을 적어도 일부 제외한 영역) 또는 표면(192) 전체 영역으로 빔(130)을 지향시킬 수 있도록 구성된다.
일부 실시예에서, 척(200)은 링 형상의 웨이퍼 지지부를 포함할 수 있지만, 부가적으로 또는 대안으로서, 척(200)은 3-포인트 키네마틱 마운트와 같은 임의의 다른 적절한 디자인을 포함할 수도 있다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 척(200)이 장착된 마운트(예를 들어, 전동식 xyzχωφ-스테이지(여기서 "스테이지(210)"라고도 함)를 포함한다. 스테이지(210)는 시스템(10)의 xyz 좌표계에서 프로세서(22)에 의해 제어되고, 입사 빔(130)이 웨이퍼(190)의 표면(192)에 직접 충돌할 수 있도록 개방 프레임(즉, 중앙에 재료가 없음)으로 설계된다.
일부 실시예에서, 스테이지(210)는 입사 빔(130)에 대해 웨이퍼(190)의 원하는 공간 위치를 설정하기 위해 빔(130)에 대해 웨이퍼(190)를 x 및 y 방향으로 이동시키도록 구성된다. 스테이지(210)는 표면(192)상의 원하는 위치 또는 웨이퍼(190)상의 임의의 다른 적절한 위치에서의 빔(130)의 초점을 개선하기 위해 z 축을 따라 웨이퍼(190)를 이동시키도록 추가로 구성된다. 스테이지(210)는 웨이퍼(190)의 표면(192)에 평행한 각각의 x 축 및 y 축에 대해 회전(χ 및/또는 ω)을 적용하고 웨이퍼(190)의 표면(192)에 수직인 z 축에 대해 방위각 회전(φ)을 적용하도록 추가로 구성된다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 사전 정의된 방위각(φ)을 선택하여 빔(130)을 측정될 구조 내의 선택된 피처와 정렬하도록 구성된다. 예를 들어, 프로세서(22)는 웨이퍼(190)상에 1 차원(1D)으로 배열된 라인 구조에 대해 빔(130)을 정렬하기 위해 제 1 방위각(φ1)(도시되지 않음)을 선택할 수 있다. 더욱이, 프로세서(22)는 웨이퍼(190)상의 직사각형 또는 육각형 격자와 같은 2 차원(2D) 패턴으로 배열된 홀 또는 비아의 패턴 또는 어레이에 대해 빔(130)을 정렬하기 위해 제 2 방위각(φ2)(도시되지 않음)을 선택할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 웨이퍼(190)는 프로세서(22)가 소스(100) 및 전술한 어셈블리(예를 들어, 슬릿 어셈블리(110) 및 어셈블리(165 및 140))를 이동할 수 있도록(스테이지 210 대신) 적절한 고정 픽스처(fixture)에 장착되어 X선 빔은 웨이퍼(190)의 임의의 하나 이상의 원하는 위치로 지향된다. 다른 실시예에서, 시스템(10)은 스테이지 세트(예를 들어, 웨이퍼(190)를 위한 χωφ-스테이지 및 위에서 설명된 어셈블리를 위한 xyz-스테이지)와 같은 임의의 다른 적합한 마운트 세트를 포함할 수 있고, 프로세서(22)는 스테이지 세트를 제어함으로써 빔(130)에 대해 표면(191 및 192)을 이동시키도록 구성된다.
일부 실시예에서, 입사 빔(130)은 표면(192)에 충돌하고, 웨이퍼(190)를 통과하고, 웨이퍼(190)의 표면(191)에 형성된 전술한 HAR 피처로부터 산란된다. 웨이퍼(190)의 대안적인 구성에서, 표면(192)은 전술한 바와 같이 표면(191)에 패턴화된 HAR 피처에 추가하여 또는 그 대신에 HAR 피처를 포함할 수 있다. 이 웨이퍼 구성에서, 입사 빔(130)은 또한 표면(192) 상에 패턴화된 HAR 피처로부터 산란될 수도 있다. 일부 실시예에서, 시스템(10)의 검출기(240)는 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이 양면(191 및 192)의 HAR 피처로부터 산란된 X선 광자를 검출하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 입사 빔(130)은 포인트(111)에서, 웨이퍼(190)의 표면(192)에 수직으로 충돌하고, 또는 웨이퍼(190)에 대해 임의의 다른 적절한 각도로 충돌할 수 있다. 일 실시예에서, 입사 빔(130)의 일부는 그것이 웨이퍼(190)를 가로지를 때 흡수되고, 투과된 빔(220)은 입사 빔(130)과 동일한 방향으로 웨이퍼(190)의 표면(191)을 빠져 나간다. 전술한 하나 이상의 HAR 피처로부터 산란된 추가 빔(222)은 웨이퍼(22)의 표면(191)에 대해 투과된 빔(130)에 대해 상이한 각도로 빠져 나간다.
일부 실시예에서, 검출기(240)는 검출기(240)의 표면(224) 상에, 하나 이상의 영역(226)에서, 충돌하는 빔(222)의 X선 광자를 검출하도록 구성된다. 검출기(240)는 제한하지 않은 예로서 전하 결합 장치(CCD), 다수의 공급자에 의해 제공되는 CMOS 카메라, 또는 1D 'Mythen' 검출기 및 2D 'Pilatus' 및 'Eiger' 시리즈 검출기를 공급하는 'DECTRIS Ltd.'(스위스 바덴)에 의해 제조되는 실리콘(Si) 또는 카드뮴 텔루라이드(CdTe) 검출 층으로 만들어진 어레이 검출기와 같은 임의의 적합한 유형의 하나 이상의 검출기를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 검출기(240)는 그것의 감지 효율을 향상시키기 위해 사전 정의된 모션 프로파일에 기초하여 검출기(240)를 이동 및/또는 회전 시키도록 구성된 고정밀 전동 병진 및/또는 회전 스테이지(도시되지 않음)에 장착될 수 있다. 검출기(240)의 스테이지 및 모션 제어의 예시적인 구현은 아래의 도 10에서 상세하게 설명된다.
일부 실시예에서, 위에서 설명된 검출기는 웨이퍼(190)로부터 산란된 X선 빔(본 명세서에서 빔(222)이라고도 함)을 검출하도록 구성되고, 웨이퍼(190)의 HAR 피처로부터 소각 산란 강도 분포를 측정하기 위해 필요한 각도 해상도를 제공하도록 충분히 작은 크기의 민감한 요소를 포함한다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 웨이퍼(190) 내에 패턴화된 전술한 피처의 특성을 정확하게 측정하기 위해 시스템(10)을 교정 및 설정하는데 사용되는 하나 이상의 교정 게이지(215)를 포함한다. 교정 게이지(215) 중 적어도 하나는 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이 사전 정의된 기준에 대해 웨이퍼(190)에서 주어진 위치의 높이 및 경사를 나타내는 전기 신호를 생성하도록 구성된다. 이 전기 신호는 인터페이스(24)를 통해 분석을 위해 프로세서(22)로 전송된다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 2 개의 교정 게이지(215)를 포함할 수 있다. 제 1 교정 게이지(215)는 일반적으로 평평하고 HAR 피처 또는 다른 유형의 패턴을 갖지 않는 제 1 표면(192)과 마주하고, 제 2 교정 게이지(215)는 전형적으로 패턴화되고 위에서 설명된 HAR 피처를 가질 수 있는 표면(191)과 마주한다. 도 1의 구성 예에서, 제 2 교정 게이지는 선택사항이므로 점선 사각형으로 표시된다.
다른 실시예에서, 시스템(10)은 교정 게이지(215)의 임의의 다른 적절한 구성을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 표면(191)을 향하는 제 2 교정 게이지만을 포함하거나, 각각 표면(192 및 191)을 향하는 전술한 제 1 및 제 2 교정 게이지(215)를 가질 수 있다.
일부 경우에, 교정 게이지(215)는 웨이퍼(190)의 패턴화된 표면(예를 들어, 표면(191)) 및 평평한 표면(예를 들어, 패턴화되지 않은 또는 블랭킷 표면(192))의 높이 및 경사에 다르게 반응할 수 있고, 그러므로 높이 및 경사 측정의 정확도를 향상시키기 위해 이전에 교정 단계를 필요로 할 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 전술한 제 2 교정 게이지(215)로부터 패턴화된 표면(191)의 높이 및 경사를 나타내는 신호를 수신할 수 있다. 이 패턴은 제 2 교정 게이지에 의해 수행되는 측정에 영향(예컨대, 시프트인 유도)을 미칠 수 있다. 이러한 실시예에서, 프로세서(22)는 입사 빔(130)과 웨이퍼(190)의 표면(192)에 대한 법선 사이의 각도를 조정하거나 보정하도록 구성되어, 패턴 유도 시프트를 보상하고, 시스템(10)에 의해 수행되는 측정 품질을 개선한다.
교정 게이지(215)가 표면(192) 또는 임의의 다른 패턴화되지 않은 표면의 높이 및 경사를 측정할 때, 일반적으로 측정에 변화가 없음에 유의해야 한다.
일부 실시예에서, 교정 게이지(215)(본 명세서에서 광학 게이지라고도 함)는 광원 및 센서(도시되지 않음) 또는 임의의 다른 적절한 구성을 포함할 수 있다. 교정 게이지(215)는 x 및 y 축의 선택된 좌표에서 국부 높이(예를 들어, z 축을 따른 거리) 및(예를 들어, xyz 좌표계의 x-y 평면에 대한) 표면(192)의 경사를 측정하도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 광원 및 센서는 임의의 적합한 파장, 예를 들어, 가시 광선, 적외선(IR) 또는 자외선(UV)에서 작동하도록 구성되지만 일반적으로 X선 범위에서는 작동하지 않는다.
일부 실시예에서, 교정 게이지(215)로부터 수신된 전기 신호에 기초하여, 프로세서(22)는 시스템(10), 표면(191 및 192) 또는 xyz 좌표계의 xy 평면과 같은 임의의 적절한 기준에 대한 웨이퍼(10)의 임의의 다른 선택된 평면의 높이 및 경사를 나타내는 3D 맵을 계산하고 시스템(10)의 디스플레이 상에 표시하도록 구성된다. 프로세서(22)는 표면(192)에서 측정된 위치 및 측정된 위치들 사이의 계산된 추가 위치에 기초하여, 예를 들어, 2 이상의 측정된 위치 사이의 높이와 경사를 보간함으로써, 3D 맵을 계산할 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 임의의 X선 기반 정렬 절차를 위한 하나 이상의 시작 위치를 결정하도록 추가로 구성된다. 정렬 절차는 시스템(10)에 의해 하나 이상의 해당 산란 구조에 대한 빔(130)의 제로 각도(여기서는 ω0 및 χ0라 함)를 결정하는 데 사용된다.
일부 실시예에서, (a) 표면(191 및 192)의 배향, 및(b) 입사 빔(130)에 대한 웨이퍼(190)의 해당 산란 피처(예를 들어, HAR 구조)를 독립적으로 측정함으로써, 프로세서(22)는 웨이퍼(190)의 표면(191)에 대한 산란 피처의 배향을 계산하도록 구성된다. 이 계산된 배향은 3D NAND 플래시 메모리의 채널 홀과 같은 HAR 구조를 측정하는데 특히 중요하다.
일부 실시예에서, 웨이퍼(190)는 전형적으로 결정을 포함하는 원자의 규칙적인 배열을 갖는 결정 상에서 성장된다. 그 후, 웨이퍼(190)는 결정으로부터 슬라이스되어, 표면이 본 명세서에서 웨이퍼 배향으로 지칭되는 여러 상대 방향 중 하나로 정렬된다. 이것은 결정질 실리콘의 성장면이라고도 한다. 이러한 배향은 웨이퍼(190)의 전기적 특성에 중요하다. 상이한 평면은 상이한 배열의 원자 및 격자를 갖고, 이는 웨이퍼에서 생성된 회로에서 전류가 흐르는 방식에 영향을 준다. 실리콘 웨이퍼의 배향은 일반적으로 (100), (111), (001) 및(110)과 같은 밀러 지수를 사용하여 분류된다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 내비게이션 및 패턴 인식, 그리고 광학 검사 및/또는 계측과 같은 다양한 다른 애플리케이션에서 및/또는 웨이퍼(190) 상의 패턴 및 다른 피처를 검토하기 위해 사용될 수 있는 통합된 광학 현미경(50)을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 광학 현미경(50)은 컴퓨터(20)에 전기적으로 결합되고 해당 패턴을 나타내는 신호를 생성하도록 구성되어, 프로세서(22)가 패턴 인식 또는 전술한 임의의 다른 애플리케이션을 수행할 수 있다.
추가적으로 또는 대안으로서, 시스템(10)은 보완적인 계측 또는 검사 능력을 시스템(10)에 제공하도록 구성된 다른 적절한 유형의 통합 센서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 웨이퍼(190)의 표면(191 및 192)에 실질적으로 수직인 평면으로부터 회절된 X선 광자를 검출하도록 구성된 XRD 검출기(54 및 56)와 같은 하나 이상의 X선 회절(XRD) 검출기를 포함한다.
이제, 시스템(10)의 평면도인, 삽도(52)가 참조된다. 일부 실시예에서, XRD 검출기(54 및 56)는 결정 격자의 일부 평면으로부터 회절된 X선 광자에 기초한 웨이퍼 정렬을 위해(아래에 설명된 바와 같이) 사용될 수 있는 회절 신호를 생성하도록 배열된다. XRD 검출기(54 및 56) 중 적어도 하나로부터 수신된 신호는 또한 다른 애플리케이션에 사용될 수 있다.
삽도(52)에 도시된 바와 같이 XRD 검출기(54 및 56), 광학 현미경(50) 및 교정 게이지(215)(선택사항)의 구성은 개념적 명확성을 위해 단순화되었으며, 예로서 제공된 것이다. 다른 실시예에서, 시스템(10)은 센서, 검출기, 현미경 및 다른 적절한 구성요소 및 서브 시스템의 임의의 다른 적절한 구성 및 배열을 포함할 수 있다.
이제 도 1의 측면도를 다시 참조한다. 일부 실시예에서, 프로세서(22)는 웨이퍼(190)의 표면(191 및 192)에 실질적으로 수직인 평면으로부터 라우에(Laue) 회절의 강도를 나타내는 XRD 검출기(54 및 56)로부터 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 결정학적 평면(555)은 본 명세서에서 Si(001)로 지칭되는 밀러 지수(001)를 갖는 실리콘 웨이퍼의 표면에 수직이다. 부가적으로 또는 대안으로서, 프로세서(22)는 웨이퍼(240)의 임의의 다른 격자 평면으로부터 회절된 빔(222)의 제 1 부분의 강도를 나타내는 신호(54, 56 및 240) 중 적어도 하나로부터 신호를 수신할 수 있다. 이들 신호를 본 명세서에서 회절 신호라고도 한다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 표면(191)에 대해 실질적으로 수직인 결정 평면으로부터 회절되고 XRD 검출기(54 및 56)에 의해 감지된 X선을 사용하도록 구성되어, 단결정 웨이퍼의 격자면에 대한 입사 빔 및/또는 다이렉트 빔의 방향을 판정한다.
다른 실시예에서, 검출기(240)는 전술한 라우에 회절로부터 회절된 X선 광자를 감지하고 감지된 X선 광자의 강도를 나타내는 신호를 생성하도록 추가로 구성된다. {여기에서는 그렇지 않지만, 모든 회절 및 산란된 X선 광자를 감지하기 위해 단일 검출기를 사용하는 공학적-우회를 차단하기 위해 이 실시예를 추가했다.}
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 표면(192)을 투과하고, 표면(191)의 HAR 피처로부터 산란된 빔(222)의 일부의 강도를 나타내는 신호(여기서는 산란 신호라고도 함)를 검출기(240)로부터 수신할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 교정 게이지(215)는 웨이퍼(190)의 표면(191 및 192)에 실질적으로 수직인 평면으로부터의 라우에 회절을 측정하고 측정된 라우에 회절의 강도를 나타내는 신호(본 명세서에서는 대안적인 회절 신호라고도 함)를 생성하도록 배치된 하나 이상의 X선 검출기를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 전술한 회절 신호 중 하나 이상에 기초하여, 프로세서(22)는 스테이지(210)에 ω 및 χ 회전을 웨이퍼(190)에 적용하도록 지시하도록 구성된다. 프로세서(22)는 웨이퍼(190)의 결정 격자에 대한 빔(130)의 경사각을 설정하기 위해 검출기(240)에 의해 검출된 회절된 X선의 최대 강도에 대응하는 웨이퍼(190)의 위치를 사용할 수 있다.
이들 실시예에서, 프로세서(22)는 회절 조건을 만족하는 2 개 이상의 방위각에서의 측정을 사용하여, 결정 격자 평면과 웨이퍼(190) 표면 사이의 경사각을 설정하도록 구성된다. 더욱이, 프로세서(22)는 비-X선 기반 게이지에 대한 교정 기술로서 표면(191 및 192)의 배향을 결정하기 위해 빔(130) X선 회절(XRD) 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어, 교정은 결정 격자와 표면(191 및 192) 사이의 기지의 경사각과 함께, 기준 웨이퍼 또는 캐리어 웨이퍼 또는 도구에 장착된 적절한 기준 마크를 측정하여 수행할 수 있다.
이러한 실시예에서, 검출기(240)는 제한하지 않는 예로서 (a) 실리콘, 게르마늄 또는 CdTe 또는 다른 적합한 재료로 제조된 1D 다이오드 어레이, 및 (b) CCD, CMOS 센서, PIN 다이오드 또는 하이브리드 픽셀 검출기 기술을 기반으로 하는 2D X선 직접 또는 간접 검출 카메라와 같은 다양한 적합한 유형의 검출 요소를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 시스템(10)은 교정 게이지(215)에 더하여, 에너지 분산형 X선(EDX) 검출기 어셈블리(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. EDX 검출기 어셈블리는 실리콘 기반 또는 게르마늄 기반 고체 EDX 검출기 및 단일 채널 또는 다중 채널을 갖는 전자 분석기를 포함한다. EDX 검출기 어셈블리는, 예를 들어, 웨이퍼(190)의 포인트(111)로부터 또는 교정 시스템(10)에 사용되는 기준 웨이퍼의 사전 정의된 위치로부터 방출된 X선 형광을 측정하고, 포인트(11)에서 측정된 X선 형광의 강도를 나타내는 전기 신호를 생성하도록 구성된다.
이 전기 신호에 기초하여, 프로세서(22)는 교정 게이지(215)에 의해 포인트(111)의 제 1 위치 및 동시에 획득된 제 1 위치와 제 2 위치 사이의 오프셋을 판정하도록 구성된다.
일부 실시예에서, X선 소스(100) 및 소스(100)와 웨이퍼(190) 사이의 X선 광학부재 중 적어도 일부는 제 1 스테이지에 장착되고, 웨이퍼(190)는 제 2 스테이지(예를 들어, 스테이지 210)에 장착되고, 적어도 광학 현미경(50) 및 광학 게이지(215) 중 하나는 제 3 스테이지에 장착된다. XRF 기반 신호와 광학 기반 신호를 비교함으로써, 프로세서(22)는, 예를 들어, 광학 현미경(50)의 광학 패턴 인식 카메라와 X선 빔(130) 사이의 공간 오프셋을 식별하고, 시스템(10)의 앞서 언급한 스테이지 간의 임의의 오정렬을 식별하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 수신된 전기 신호에 기초하여 스테이지(210)의 리드스크류 에러 및 스테이지(210)의 x-축과 y-축 사이의 비직교성과 같은 모션 에러를 추정하도록 구성된다. 또한, X선 형광 신호에 기초하여, 프로세서(22)는 시스템(10)의 좌표계 내의 하나 이상의 포인트와 스테이지(210) 상의 각 포인트의 실제 위치 사이의 오프셋을 추정함으로써 스테이지(210)를 교정하도록 구성되며, 이 교정은 여기서 스테이지 매핑이라고도 한다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 위에서 설명된 EDX 어셈블리에 추가로 또는 그 대신에 적절한 기준 웨이퍼(도시되지 않음)를 통과하는 X선 빔(본 명세서에서 다이렉트 빔이라고도 함)의 감쇠에 기초한 교정 방식을 포함할 수 있다. 적합한 기준 웨이퍼는 검출기(240)가 영향을 받지 않고 (예를 들어, 포화된) 라이렉트 빔의 광자를 감지할 수 있도록 다이렉트 빔 강도를 수십 퍼센트 감쇠하도록 구성된 패턴화된 피처를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 기준 웨이퍼는 제한하지 않는 예로서 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 금(Au) 은(Ag)과 같은 다양한 적절한 원소 또는 합금의 임의의 적절한 두께(예컨대, 약 50μm)를 갖는 다양한 패턴을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 웨이퍼(190)와 같은 제품 웨이퍼상의 구조를 측정하는 동안 빔(130)과 웨이퍼(190) 간 정렬을 위해 또는, 예를 들어, 생산에 사용할 시스템(10)을 준비하기 위해 유지 보수 작업을 수행한 후에 시스템(10)을 교정하기 위해 교정 게이지(215)를 사용할 수 있다.
전술한 대안적인 실시예에서, 시스템(10)은 표면(191)으로부터 감지된 신호에 기초하여 웨이퍼(190)의 경사를 측정하기 위해 웨이퍼(190)의 반대측에 장착된 적어도 하나의 교정 게이지(215)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(22)는 블랭킷에서 측정된 경사각과 웨이퍼의 패턴화된 영역 사이의 오프셋을 교정하도록 구성된다.
이 실시예에서, 프로세서(22)는 일반적으로 블랭킷인(즉, 패턴 없는) 표면(191)의 에지에 인접하여 위치한 제 1 포인트에 광학 빔을 지향하도록 교정 게이지(215)를 위치시키고 x 및 y 축에서 웨이퍼의 경사를 측정한다. 그 후, 프로세서(22)는 교정 게이지(215)를 배치하여 광학 빔을 제 1 포인트에 가장 근접한(예를 들어, 10mm-20mm) 패턴상의 제 2 포인트에 지향시키고, x 및 y 축에서 웨이퍼의 경사를 측정한다.
일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 포인트에서의 경사 측정치에 기초하여, 프로세서(22)는 블랭킷 표면과 패턴화된 표면 사이의 오프셋을 계산한다. 웨이퍼는 일반적으로 단단하여 실제 경사각이 10mm 또는 20mm 거리 내에서 변경되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이 오프셋은 웨이퍼(190) 또는 임의의 다른 유형의 측정된 웨이퍼의 블랭킷 및 패턴화된 표면상의 경사 측정 사이의 교정 인자로서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서(22)는 광학 빔의 스폿 크기를 웨이퍼 에지 근처의 블랭킷 표면만을 조명하기에 충분히 작지만 패턴의 다양한 특징에 대한 경사 측정을 평균화하기에는 충분히 크게 설정할 수 있다.
일부 실시예에서, 웨이퍼(190)는 단결정 재료를 포함하고, XRD 검출기(54 및 56) 중 적어도 하나는 단결정 재료의 격자 평면으로부터 빔(220)의 회절을 측정하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 측정된 회절에 응답하여, 프로세서(22)는 격자 평면에 대한 교정 게이지(215)의 적절한 파라미터(예를 들어, 배향)를 교정하도록 구성된다.
교정 게이지(215)의 특정 구성이 시스템(10)에 의해 수행되는 웨이퍼(190)의 HAR 구조와 같은 피처의 측정을 개선하기 위한 교정 기술을 설명하기 위해 도 1에 개략적으로 도시되어있다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이러한 특정한 종류의 예시적인 구성에 결코 제한되지 않으며, 전술한 교정 게이지(215)의 원리는 임의의 적절한 구성을 사용하여 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 시스템(10)은 X선 불투명한 또는 부분적으로 불투명한 재료로 만들어진 빔 차단 어셈블리(본 명세서에서 빔 차단기(230)라고도 함)를 포함한다.
빔 차단기(230)는 시스템(10)내에 웨이퍼(190)와 검출기(240) 사이에 장착되고, 조사 검출기(240)로부터 빔(220)의 적어도 일부를 차단하도록 구성된다. 일부 경우에 입사 빔(130)의 적어도 일부는 웨이퍼(190)를 통해 직접 투과될 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(230)는 입사 빔(130)의 공간적 범위에 필적하는 각도 범위에 걸쳐 직접 투과된 입사 빔을 부분적으로 차단하도록 배치될 수 있다.
빔 차단기의 구현예는 아래의 도 7a 및 7b에서 상세하게 설명된다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(230)의 불투명도 레벨 및 형상은 아래의 도 8a, 8b, 9a 및 9b에 도시된 바와 같이 검출기(240)에 의해 생성된 신호에 영향을 미친다.
일부 실시예에서, 검출기 어셈블리는 단일 검출기 또는 영역(226) 주위에 배열된 검출기의 어레이를 포함할 수 있다. 빔 검출기는 2D 구성(즉, 영역 검출기) 또는 1D 구성(즉, 선형 검출기)을 가질 수 있으며 X선 광자를 카운팅할 수 있다. 검출기(240)는 평평할 수도 있고, 또는 빔(222 및 220)을 향해 각진 호와 같은 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 캡처된 광자에 응답하여, 검출기(240)는 인터페이스(24)를 통해 프로세서(22)로 전달되는 전기 신호를 생성하도록 구성된다. 검출기(240)의 하나의 구현예가 아래의 도 10에서 상세하게 설명된다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 웨이퍼(190)와 검출기(240) 사이에 장착되고 공기로부터 빔(220)의 원치 않는 산란을 감소시키도록 구성된 진공 챔버(280)를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 챔버(280)는 빔(220, 222)이 웨이퍼(190)와 검출기(240) 사이를 통과할 수 있도록 각 단부에서 X선에 투명한 창을 갖는 금속 튜브를 포함한다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 프로세서(22)에 의해 제어되는 러핑 펌프와 같은 적합한 진공 펌프를 포함하고, 그로 인해 진공 챔버(280)의 진공 수준을 제어함으로써 검출기(240)의 활성 표면에 충돌하는 X선 광자의 신호 대 배경(SBR) 비를 개선한다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 웨이퍼(190)의 전술한 피처에 대한 형태학적 파라미터 뿐만 아니라 구조적 파라미터(예를 들어, 치수 및 형상)를 측정하도록 구성된다. 예를 들어, 검출기(240)로부터 수신된 전기 신호에 기초하여, 프로세서(22)는 제한하지 않는 예로서 패턴화된 구조의 높이, 깊이, 폭 및 측벽 각도, 및 웨이퍼(190)를 가로 지르는 임의의 위치에서의 필름의 두께 및 밀도와 같은 다양한 파라미터를 측정하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 검출기(240)로부터 수신된 전기 신호를 분석하기 위한 모델 기반 소프트웨어를 포함한다. 프로세서(22)는 공통 강도 정규화 인자를 갖는 모든 입사각에 대한 X선 산란을 시뮬레이션하기 위해 단일 구조 모델을 사용한다. 그 후, 프로세서(22)는 예를 들어 적합도(GOF: goodness-of-fit) 파라미터의 수치 분석에 기초하여 측정된 강도 분포와 시뮬레이션된 강도 분포 사이의 상관 관계를 비교한다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 GOF 파라미터를 최소화하고 베스트-핏 모델 파라미터를 얻기 위해, 예를 들어, 차등 진화(DE: Differential Evolution)와 같은 알고리즘을 사용함으로써 모델의 파라미터를 반복적으로 조정하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 상보적 기술에 의해 측정된 모델 파라미터 값(예를 들어, 임계 치수 주사 전자 현미경(CD-SEM: critical dimension scanning electron microscope)에 의해 측정된 해당 피처의 상층에서의 폭)을 모델 파라미터에 도입함으로써 모델 파라미터 간의 상관성을 감소시킬 수 있다.
일부 실예에서, 시스템(10)은 SAXS 이외의 임의의 적합한 참조 기술, 예를 들어, 원자력 현미경(AFM)을 사용하여 외부적으로 특성화되는 주기적 피처의 어레이를 갖는 하나 이상의 교정 타겟을 포함할 수 있다. 프로세서(22)는 시스템(10)의 전술한 어셈블리를 교정하고 (a) 빔(130)과 웨이퍼(190) 사이, 및 (b) 빔(222)과 검출기(240) 사이의 정렬을 위한 기준으로서 교정 타겟을 사용할 수 있다.
일부 실시예에서, 전술한 SAXS 구성 및 소프트웨어 알고리즘에 기초하여, 시스템(10)은 웨이퍼(190)에 걸쳐 해당 피처 내의 장애 파라미터를 검출하도록 구성된다. 예를 들면, 다중 패터닝 리소그래피 공정에서 나타날 수 있는 피치-워킹 에러(pitch-walking error) 또는 3D NAND 메모리에서의 에칭 공정으로 인한 채널 구멍의 틸팅 및 비틀림과 같은 측벽의 수평 및 수직 거칠기 및 피치 변동이 있다.
시스템(10)의 구성은 본 개시 내용의 실시예들에 의해 다루어지는 특정 문제들을 예시하고 그러한 시스템의 성능을 향상시키는데 있어서 이러한 실시예들의 적용을 입증하기 위한 예로서 제공된 것이다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이러한 특정한 종류의 예시적인 시스템에 결코 제한되지 않으며, 여기에 설명된 원리는 임의의 적절한 유형의 전자 장치에서 특징을 측정하는데 사용되는 다른 종류의 X선 시스템에 유사하게 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SAXS 시스템(30)의 개략도이다. 일부 실시예에서, SAXS 시스템(30)(간결성을 위해 본 명세서에서 "시스템(30)"이라고도 함)의 구성은 웨이퍼(190)가 기울어져 있는 (본 명세서에서는 입사 빔(130)에 대해 임의의 적절한 각도(예를 들어, 45도) 회전된 것이라고도 함) 시스템(10)의 구성과 유사하다
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 웨이퍼(190)의 평면에서 y 축에 대한 방위각 회전(ω)과 같이, 경사축을 중심으로 웨이퍼(190)를 경사지게 하고, 전술한 슬릿 어셈블리 중 적어도 경사축과 평행하게 배향시키도록 스테이지(210)에 지시하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 시스템(30)은 저 종횡비(예를 들어, 10보다 작은 폭에 대한 높이)를 갖는 웨이퍼(190)의 구조를 측정하도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 프로세서(22)는 입사 빔(130)에 대해 웨이퍼(190)를 회전시키거나, 대안으로서 웨이퍼(190)에 대해 입사 빔(130)을 회전시키도록 구성된다. 프로세서(22)는 본 명세서에서 ω 회전으로 지칭되는 y-축을 중심으로 수십도의 범위에 걸쳐 회전을 수행하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 회전 각도의 범위는 대칭일 수 있으며, 예를 들어, 상기 도 1에 도시된 웨이퍼(190)의 표면에 대해 ±50 도일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 프로세서(22)는 예를 들어 스테이지(210)에 전술한 범위 내의 원하는 각도로 웨이퍼(190)를 회전하도록 지시함으로써 비대칭 회전(예를 들어, -10도 내지 +60도)을 수행할 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 예를 들어, 빔(130)에 대해 웨이퍼(190)의 방위각을 회전시킴으로써 하나 이상의 평면에서 구조물의 프로파일을 측정하도록 구성된다. 본 개시 내용 및 청구 범위의 맥락에서, 용어 "프로파일"은 측정된 피처의 단일 측벽의 형상, 또는 그것의 깊이 또는 높이를 따라 인접한 두 측벽 사이의 폭 변화 또는 깊이의 함수인 홀의 중심의 이동을 나타낸다. 원형 단면이 아닌 타원형과 같은 구멍의 추가적인 비대칭은 일반적으로 다른 방위각 및 카이 축에서 측정해야 한다.
예를 들어, 프로세서(22)는 다양한 방위각에서 수행되는 일련의 강도 측정을 사용하여 선택된 xy-평면에서 특징의 프로파일을 측정할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서(22)는 3D NAND 메모리 디바이스의 채널 홀의 직경, 또는 논리 디바이스의 로컬 상호 접속 구조의 비아 및/또는 금속 라인의 폭을 측정하기 위해 이 기술을 구현할 수 있다.
일 실시예에서, 빔 차단기(230)는 검출기(240)에 매우 근접하게 위치된다. 다른 실시예에서, 빔 차단기(230)는 웨이퍼(190)에 매우 근접하게 위치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 SAXS 시스템(40)의 개략도이다. 일부 실시예에서, SAXS 시스템(40)(또한 본 명세서에서 간결함을 위해 "시스템(40)"이라고도 함)의 구성은 빔 차단기(230)가 웨이퍼(190)에 매우 근접하게 위치된 시스템(10)의 구성과 유사하다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 빔(220)의 경로를 따라 임의의 적절한 위치에서 빔 차단기(230)의 위치를 제어하도록 구성되어, 검출기(240)에 의해 감지된 원치 않는 배경 및 스트레이 산란(stray scattering)을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 빔(220)의 경로를 따라 하나 이상의 사전 정의된 장착 위치에서 빔 차단기(230)의 위치를 설정할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 프로세서(22)는 웨이퍼(190)와 검출기(240) 사이의 임의의 적절한 위치에서 빔 차단기(230)를 이동 및 유지하도록 구성된 전동 스테이지(도시되지 않음)를 제어함으로써 빔 차단기(230)의 위치를 조정할 수 있다.
빔 차단기(230) 및 전술한 스테이지와 같은 관련 어셈블리의 구조는, 예를 들어, 아래의 도 7a에서 상세하게 설명된다. 더욱이, 웨이퍼(190)와 관련된 피처를 측정할 때 빔 차단기(230)의 기능 및 응용과 관련된 실시예는 아래의 도 8b 및 9b에서 상세히 설명된다.
시스템(10, 30 및 40)의 구성은 예로서 제공된 것이다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이러한 특정 종류의 예시적인 시스템에 결코 제한되지 않으며, 여기에 설명된 원리는 제한하지 않는 예로서 X선 소스와 검출기 어셈블리가 모두 웨이퍼의 같은면에 있는 반사 기반 X선 계측 시스템과 같은 다른 종류의 계측 시스템에 유사하게 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)의 개략도이다. 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)는 위에서 설명된 시스템(10, 30 및 40) 중 임의의 것에서 또는 웨이퍼(190) 또는 임의의 다른 유형의 웨이퍼에서 생성된 피처를 측정하기 위해 X선 빔을 적용하는 계측 시스템의 임의의 다른 적절한 구성에서 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)는 본 명세서에서 어셈블리(110, 300 및 320)로 지칭되는 슬릿 어셈블리의 복수의 세트를 포함한다. 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 어셈블리(110)는 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)의 외부에 있을 수도 있고, 또는 도 4에 도시된 바와 같이 내부에 통합될 수 있음에 유의한다. 유사하게, 어셈블리(320)는 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)의 일부일 수도 있고 또는 외부에 있을 수도 있다.
위의 도 1에 설명된 바와 같이, 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)의 슬릿 어셈블리는 빔(130)의 설계된 광학 경로를 벗어난 원하지 않는 산란 X선 방사선을 차단하고 및/또는 빔(130)의 발산, 강도 및 스폿 크기를 조정하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)는 위의 도 1에서 설명된 바와 같이 빔이 어셈블리(110)를 통과한 후에 빔(130)의 광학적 특성을 성형하도록 구성된 미러(120)를 포함한다.
일부 실시예에서, 거울(120)은 복수 층(124), 예를 들어, W, Mo 또는 니켈(Ni)과 같은 무거운 원소와 탄소 또는 실리콘과 같은 가벼운 원소의 교대의 얇은(예를 들어, 1 마이크론 정도) 층으로 코팅된 곡면 기판(122)을 포함한다. 이러한 X선 광학 용 미러는 'Incoatec GmbH'(독일 함부르크), 'AXO DRESDEN GmbH'(독일 드레스덴) 또는 'Xenocs'(프랑스 사스나주)와 같은 여러 공급업체에 의해 제공된다. 일부 실시예에서, 미러(120)의 구성은 2 방향(x, y)으로 시준된 빔을 제공하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 미러(120)는 빔(130)을 일 방향(예를 들어, x 방향)으로 시준하고 빔(130)을 직교 방향(예를 들어, y 방향)으로 포커싱하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 미러(120)는 가장 작은 스폿 크기를 얻기 위해 표면(191) 상에 빔(130)을 포커싱하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 검출기(240)에 X선 빔을 포커싱하는 것은, 예를 들어, HAR 구조의 이미징에서 검출기(240)에 의해 감지된 X선 빔의 개선된 각도 해상도를 시스템(10)에 제공할 수 있다.
2D 시준된 빔의 경우, 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)는 소스(100)로부터 수집된 입체각(즉, 2 차원 각도)을 증가시키고, 빔(130)의 X선 플럭스를 증가시키기 위해 서로 마주보는 2 개의 광학 장치, 예를 들어, 2 개의 미러(120)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)는 프로세서(22)에 의해 제어되는 하나 이상의 전동 액추에이터에 장착된 미러(120)와 같은 다중 다층 거울의 임의의 적절한 구성을 포함할 수 있다. 프로세서(22)는 빔(130)의 광학적 특성을 조정함으로써 가장 적합한 측정 조건을 얻도록 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)의 각 미러(120)의 구성을 배열할 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)는 게르마늄(Ge)의 단결정 또는 임의의 다른 적절한 재료로 만들어진 결정(310)을 포함한다. 결정(310)은 입구 구멍(316), 출구 구멍(318) 및 채널(312)이 입구 구멍(316)으로부터 출구 구멍(318)으로 갈수록 점점 가늘어지도록 배열된 대향 내부면(314 및 315)을 포함하는 v자형 채널(312)을 가지며, 출구 구멍은 구멍(316)보다 더 작다.
일부 실시예에서, 빔(130)은 슬릿 어셈블리(110)를 통해 미러(120)로 통과하고 이어서 슬릿 어셈블리(300) 및 입구 개구(316)를 통과한다. 그 후, 빔(130)은 내부면(314)에 충돌하고 그 후 내부면(316)에 충돌하고 출구 개구(318)를 통해 결정(310)을 빠져 나간다.
일부 실시예에서, 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)는 분산 요소로서, 추가적으로 어셈블리(165)의 슬릿 어셈블리(320)를 빠져 나간 후 빔(130)의 스폿 크기를 감소 시키도록 구성된 빔 압축 광학 장치로서 기능한다. 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)의 구성은 빔 압축을 가능하게 하지만, 평행면을 갖는 채널을 갖는 결정 또는 하나 이상의 좁은 개구를 갖는 하나 이상의 슬릿을 사용하는 것과 같은 대안 기술에 비해 플럭스 손실을 감소시킨다.
도 4의 예시적인 구성에서, 슬릿 어셈블리(110, 300 및 320)는 위에서 설명된 광 경로를 따라 빔(130)의 형상화를 개선하기 위해 미러(120) 및 결정(310) 전후에 장착된다. 다른 실시예에서, 빔 컨디셔닝 어셈블리(165)는 소스(100)와 미러(120) 사이, 및/또는 미러(120)와 결정(310) 사이, 및/또는 결정(310)과 슬릿 어셈블리(140) 또는 임의의 다른 구성요소 또는 임의의 시스템(10, 30 및 40)의 어셈블리 사이에 개재되는 슬릿 어셈블리의 임의의 다른 적절한 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬릿 어셈블리(320)는 어셈블리(165)의 구성으로부터 제거될 수 있고 임의의 시스템(10, 30 및 40)의 구성으로부터 제외될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 어셈블리(140)의 개략도이다. 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 슬릿 어셈블리(140)(본 명세서에서 빔 리미터라고도 함)는 빔(130)을 가로채기 위해 소스(100)와 웨이퍼(190)의 표면(192) 사이에 위치된다.
일부 실시예에서, 슬릿 어셈블리(140)는 슬릿(512)을 형성하기 위해 서로로부터 사전 정의된 거리로 병진 축(522)을 따라 배치된 2 이상의 이동 가능한 플레이트(520)를 포함한다. 플레이트(520) 사이의 거리는, 예를 들어, 병진 축(522)을 따라 하나 이상의 플레이트(520)를 이동시키기 위한 하나 이상의 액추에이터(도시되지 않음)를 사용하여 프로세서(22)에 의해 제어될 수 있다. 대안으로서, 플레이트(520) 사이의 거리는, 예를 들어, 서로에 대해 플레이트(520)를 이동시키지 않거나, 서로 원하는 거리에 위치하는 정적 플레이트를 갖는 적절한 유형의 슬릿(512)을 선택함으로써 일정할 수도 있다.
일부 실시예에서, 슬릿 어셈블리(140)는 마이크로 슬릿(515)을 형성하기 위해 서로에 대해 평행하지 않고 서로에 근접하게 배치된 각각의 에지(514A 및 514B)를 갖는 2 이상의 이동 가능한 블레이드(510A 및 510B)를 포함한다.
일부 실시예에서, 마이크로 슬릿(515)은 산란된 빔을 생성하지 않고 블레이드(510A 및 510B)에 충돌하는 빔(130)의 일부를 차단하도록 구성되며, 따라서 블레이드(510A 및 510B)는 본 명세서에서 "산란 방지 블레이드"라고도 불린다. 일부 실시예에서, 블레이드(510A 및 510B)는 탄탈(Ta), Ge, 인화 인듐(InP)과 같은 단결정 재료 또는 텅스텐-카바이드와 같은 다결정 재료로 만들어지며, 약 1mm 또는 임의의 다른 적절한 두께를 가진다.
본 개시 내용 및 청구 범위의 맥락에서, 용어 "단결정" 및 "단결정"은 상호 치환적으로 사용되며 하나의 결정으로 만들어진 구조를 갖는 물질을 지칭한다.
일부 실시예에서, 슬릿 어셈블리(140)는 마이크로 슬릿(515)의 폭을 조정하기 위해 각각의 병진 축(516A 및 516B)을 따라 각각의 블레이드(510A 및 510B)를 이동시키도록 구성된 액추에이터(500A 및 500B)를 포함한다. 일 실시예에서, 병진 축(516A 및 516B) 중 적어도 하나는 x-y 평면에서 병진 축(522)과 실질적으로 직교한다.
일부 실시예에서, 액추에이터(500A 및 500B)는 하나 이상의 압전 선형 모터, 예를 들어 'PiezoMotor'(스웨덴 웁살라)에 의해 제공되는 'Piezo LEGS Linear 6G' 시리즈 또는 'Physik Instrumente'(독일 칼스루헤)와 같은 다른 공급업체로부터의 유사한 제품을 포함한다. 이러한 모터는 통합된 고해상도 위치 센서와 함께 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 웨이퍼(190)의 표면(192)에 임의의 적절한 근접도로 슬릿 어셈블리(140)를 위치시키도록 구성된다. 마이크로 슬릿(515)의 설계는 에지(514A 및 514B) 중 적어도 하나가 표면(192)으로부터 10밀리미터(10mm)보다 작은 거리에 위치하도록 프로세서(22)가 슬릿 어셈블리(140)를 위치시키는 것을 가능하게 한다. 다른 실시예에서, 프로세서(22)는 표면(192)으로부터 임의의 선택된 거리(예를 들어 100mm 내지 수 밀리미터)에 마이크로 슬릿(515)을 배치할 수 있다. 일부 실시예에서, X선 빔이 웨이퍼(190)의 표면(192)으로부터 25mm 보다 작은 거리에서 상기 슬릿을 통과하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 마이크로 슬릿(515)의 구성은 프로세서(22)가 위의 도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼(190)가 기울어 질 때에도 표면(192)에 매우 근접하게(예를 들어, 수 밀리미터까지) 슬릿 어셈블리(140)를 위치시킬 수 있게 한다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 표면(192)에 충돌하고 웨이퍼(190)의 구조 및 벌크와 상호 작용하기 전에 빔(130)의 원하는 광학적 특성을 얻기 위해 (a) 마이크로 슬릿(515)과 표면(192) 사이, (b) 에지(514A 및 514B) 사이 및 (c) 플레이트(520) 사이의 거리를 설정하도록 구성된다.
이제 슬릿 어셈블리(140)와 빔(130) 사이의 차단의 평면도인 삽도(502)를 참조한다. 삽도(502)의 예에서, 프로세서(22)는 (a) 각각의 병진 축(516A 및 516B)을 따라 블레이드(510A 및 510B)를, 그리고(b) 병진 축(522)을 따라 플레이트(520)를 이동시킴으로써, 빔(130)의 공간적 형태를 원(524)의 둥근 형태에서 점선 직사각형(526)으로 표시된 직사각형 형태로 변경하도록 구성된다. 이 예에서, 점선 직사각형(526) 영역 내의 빔(130)의 일부만이 표면(192)에 충돌하는 반면, 원(524)의 가장자리와 점선 직사각형(526) 사이에 위치한 빔(130)의 나머지 부분은 슬릿 어셈블리(140)에 의해 차단된다는 점에 유의한다. 위에서 설명되고 삽도(502)에 도시된 바와 같이, 병진 축(516A 및 516B) 중 적어도 하나는 병진 축(522)과 직교한다.
슬릿 어셈블리(140)의 구성은 개념적 명확성을 위해 단순화되었고, 단지 예로서 제공된 것이다. 다른 실시예에서, 슬릿 어셈블리(140)는 2개 초과의 블레이드(510A 및 510B) 및/또는 2개 초과의 플레이트(520)를 포함할 수 있다. 더욱이, 플레이트(520)의 에지 및/또는 에지(514A 및 514B)는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 슬릿 어셈블리(140)로부터 나오는 빔(130)의, 전술한 직사각형 형상이 아니라 원형 형상을 형성하도록, 플레이트(520) 및 블레이드(510A 및 510B)는 모두 각각의 플레이트(520) 및 블레이드(510A 및 510B)의 영역으로 침입하는 아크를 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 병진 축(516A 및 516B)은 서로 평행하거나 평행하지 않을 수 있고, 병진 축(516A 및 516B) 중 적어도 하나는 병진 축(522)과 직교하지 않을 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬릿 어셈블리(150)의 개략도이다. 슬릿 어셈블리(150)는 예를 들어 도 1-3에 도시된 슬릿 어셈블리(140)를 대체할 수 있다.
일부 실시예에서, 슬릿 어셈블리(150)는 이동 가능한 블레이드(550)의 병진 축(610)을 따라 배열된 3-핀홀 시준 시스템(본 명세서에서 개구(604, 606 및 608)라고도 함)을 포함한다.
일부 실시예에서, 슬릿 어셈블리(150)는 병진 축(610)을 따라 블레이드(550)를 이동시키도록 구성된 액추에이터(600)를 포함한다.
이제 빔(130)과 블레이드(550) 사이의 차단의 평면도인 삽도(602)가 참조된다.
일부 실시예에서, 각각의 개구(604, 606 및 608)는 'Incoatec GmbH'(독일 함부르크)에 의해 생산된 'SCATEX' 비산란 핀홀과 같은 고정된 크기의 개구를 포함한다. 블레이드(550)의 예에서, 개구(604, 606 및 608)는 둥근 형상을 가지며 각각의 개구는 예를 들어 약 20μm 내지 500μm 사이의 상이한 직경을 갖는다.
일부 실시예에서, 무산란 핀 홀의 프레임 역할을 하는 블레이드(550)는 광자의 에너지가 낮은 X선 빔의 경우 Ge로 만들어지고, 에너지가 높은 광자를 갖는 빔의 경우 Ta로 만들어진다.
일부 실시예에서, 개구(604, 606 및 608)의 구성은 X선 빔이 상이한 유형의 개구를 통과할 때 일반적으로 발생하는 바람직하지 않은 기생 산란을 감소시키도록 구성된다.
일부 실시예에서, 액추에이터(600)는 병진 축(610)을 따라 블레이드(55)를 이동시키도록 구성된 구동 로드(620)에 결합된 임의의 적절한 유형의 모터를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 액추에이터(600)의 구성은 위의 도 5에 설명된 액추에이터(500A 및 500B)의 구성과 유사할 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 액추에이터(600)에 빔(130)을 가로 채도록 블레이드(550)의 선택된 개구를 배치하도록 지시함으로써 빔(130)의 광학적 특성을 결정하도록 구성된다. 도 6의 예에서, 액추에이터(600)는 빔(130)이 통과하고 개구(606) 내의 영역을 초과하는 빔(130)의 일부가 차단되도록 개구(606)를 배치한다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 차단기(230)의 개략도이다. 일부 경우에, 표면(192)에 충돌하는 입사 빔(130)의 적어도 일부는 웨이퍼(190)를 통해 직접 투과되고 산란되지 않고 빔(220)의 일부로서 표면(191)으로부터 빠져 나간다. 빔(220)의 직접 투과되는 부분은 본 명세서에서 "다이렉트 빔"이라 불린다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(230)는 일반적으로 빔(220)의 중심에서 다이렉트 빔의 X선 방사선을 감쇠시키도록 배치된다. 이 감쇠는 예를 들어 검출기(240)에 대한 손상을 방지하고 및/또는 검출기가 포화되는 것을 방지하고 비선형 영역에서 작동하는 것을 방지하기 위해 필요하다. 반면에, 너무 큰 감쇠는 빔(220) 중심의 각도 위치 및 강도를 추적하기 위해 프로세서(22)에 의해 사용될 수 있는 필수 신호의 검출을 제거할 것이다. 따라서, 빔 차단기(230)의 감쇠는 전형적으로 전송된 빔의 강도가 검출기(240)에서 초당 수백 또는 수천 개의 광자로 감쇠되도록 선택된다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(230)는 전형적으로 타원형 또는 임의의 다른 적절한 형상을 갖는 빔 스토퍼(232)와 같은 하나 이상의 빔 차단 요소를 포함한다. 일부 실시예에서, 빔 스토퍼(232)는 일반적으로 탄탈륨 또는 텅스텐과 같은 금속 요소 및/또는 임의의 적절한 금속 합금을 포함하는 하이-Z 재료라고도 불리는 X선에 부분적으로 불투명한 재료로 제조된다.
전술한 바와 같이, 빔 스토퍼(232)의 감쇠는 빔(220)의 각도 위치 및 강도의 신뢰할 수 있는 측정을 가능하게하고 동시에 검출기(240)의 감지에서 손상 및 비선형 왜곡을 방지하도록 선택된다.
일부 실시예에서, 빔 스토퍼(232)는 공기 또는 형광에 의한 산란 및 검출기(240)의 활성 영역 또는 표면 뒤의 전자 장치로부터의 다른 산란과 같은, 소스로부터의 배경 강도를 최소화하도록 더 구성된다. 검출기(240)의 활성 영역은 제한된 두께 또는 낮은 흡수의 검출기 재료(예를 들어, 450μm의 실리콘)로 인해, 10keV 이상의 에너지를 가진 고 에너지 X선으로 부분적으로 조명될 수 있음에 유의한다.
일부 실시예에서, 빔 스토퍼(232)는 다이렉트 빔의 산란 강도를 감소시키기 위해 곡선형 및/또는 매끄러운 에지를 갖는다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(230)는 본 명세서에서 마운트라고도 불리는 매트릭스(236)를 포함한다. 매트릭스(236)은 제한하지 않는 예로서 얇은 시트의 이축 배향 폴리에틸렌테레프탈레이트(BoPET: biaxially-oriented polyethylene terephthalate) 폴리에스테르(본 명세서에서 'MylarTM'라고도 함), 또는 폴리(4,4'-옥시디페닐렌-피로멜리트이미드) 폴리이미드(본 명세서에서 'Kapton®'이라고도 함)와 같은 다이아몬드 또는 중합체와 같은, X선을 산란시키지 않도록 구성된 재료 블록으로 만들어진다.
일부 실시예에서, 빔 스토퍼(232)는 매트릭스(236)에 형성된 리세스(도시되지 않음)에 장착되고, X선을 산란시킬 수 있는 접착제를 사용하지 않고 매트릭스 재료에 의해 기계적으로 지지되어 측정에 대한 레벨 배경 신호를 증가시킬 수 있다. 접착제는 시간이 지남에 따라 X선 조사에 의해 성능이 저하될 수 있으므로, 흡수 피처는 적절한 금속화로 얇은 접착 및 시드 층을 증착한 다음 금(Au)과 같은 두꺼운 X선 흡수 재료를 전기 도금하는 것과 같은, 전자 제조에 사용되는 기술을 사용하여 또는 고농도의 금속 나노 입자를 포함하는 잉크를 사용하는 추가 인쇄 기술을 사용한 후 어닐링 공정을 사용하여 제작될 수 있다.
다른 실시예에서, 빔 스토퍼(232)는 X선을 산란시키지 않는 접착제와 같은 임의의 다른 적절한 기술을 사용하여 매트릭스(236)에 결합될 수 있다. 빔 스토퍼(232)는 빔(222)으로서 도 1에 도시된 주변 산란 빔이 지지 구조가 빔(222)의 산란된 X선에 투명하기 때문에 감쇠되지 않도록 다이렉트 빔을 감쇠하도록 구성된다는 점에 유의한다.
일부 실시예에서, 빔 스토퍼(232)의 재료는 다이렉트 빔의 충분한 강도가 부분적으로 투과되도록 하여, 프로세서(22)는 빔 스토퍼(232)를 다이렉트 빔으로부터 멀리 이동시키지 않고도 검출기(240)에 의해 감지된 다이렉트 빔의 강도 및 위치를 판정할 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(230)는 프로세서(22)에 의해 제어되고 하나 이상의 축을 따라 이동하도록 구성된 마운트(본 명세서에서 고정밀 전동 스테이지(233)라고도 함)를 포함한다. 예를 들어, 위의 도 1 및 2에 각각 표시된 시스템(10 및 30)의 구성에서 x 축과 y 축을 변환한다.
일부 실시예에서, 매트릭스(236)는 프로세서(22)가 웨이퍼(190)를 통해 전달되는 다이렉트 빔에 대해 빔 스토퍼(232)의 위치를 설정하도록 스테이지(233)에 장착된다. 다른 실시예에서, 스테이지(233)는 빔 스토퍼(232)와 빔(220)과의, 특히 그것의 다이렉트 빔과의 정렬을 개선하기 위해 회전 축(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 스테이지(233)는 또한 위의 도 3에 도시된 시스템(40)의 구성을 가능하게 하거나 다이렉트 빔의 감쇠 레벨을 추가로 개선하기 위해 z 축으로 이동하도록 구성된다.
일부 경우에, 다이렉트 빔의 감쇠는 웨이퍼(190) 또는 시스템(10)의 임의의 다른 요소에 의해 충분히 높을 수 있다. 따라서, 다른 실시예에서, 프로세서(22)는 빔 차단기(230)를 빔(220)의 경로로부터 멀리 이동시키도록 구성된다. 이들 실시예에서, 빔 스토퍼(232)는 빔(220)을 가로 채지 않으므로, 프로세서(22)는 검출기(240)에 의해 감지된 다이렉트 빔의 방향 및 강도에 기초하여 라이렉트 X선 빔의 강도 및 위치를 모니터링 할 수 있다.
빔 차단기(230)의 구성은 개념적 명확성을 위해 단순화되고 단지 예로서 제공된 것이다. 다른 실시예에서, 빔 차단기(230)는 다이렉트 빔의 강도를 감쇠시키고 및/또는 웨이퍼(190)로부터 산란된 하나 이상의 빔(222)의 감지를 관리하기 위해 임의의 다른 적합한 구성으로 배열된 임의의 다른 적합한 구성요소 및/또는 어셈블리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔 차단기는 다중 빔 스토퍼(232) 또는 차단기의 유효 폭을 변경하기 위해 간격이 조정될 수 있는 2개의 좁은 와이어를 포함할 수 있다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 차단기(330)의 개략도이다. 빔 차단기는, 예를 들어, 위의 도 1의 빔 차단기(230)를 대체할 수 있다. 일부 실시예에서, 빔 차단기(330)는 합성 다이아몬드, 또는 위에서 설명된 매트릭스(236)의 재료, 또는 빔(220)의 X선을 산란시키지 않도록 구성된 임의의 다른 적절한 재료로 만들어진 매트릭스(333)를 포함한다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(330)는 각각 적절한 재료로 만들어진 복수 유형의 빔 스토퍼를 포함한다. 예를 들어, 약 50㎛의 두께 또는 임의의 다른 적절한 두께를 갖는 기반 빔 스토퍼, 또는 50㎛ 내지 100㎛의 전형적인 두께 또는 임의의 다른 적절한 두께를 갖는 텅스텐 기반 빔 스토퍼 등이 있다. 텅스텐 기반 빔 스토퍼는, 예를 들어, 적절한 텅스텐 포일의 레이저 절단에 의해 생성될 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 스토퍼는 매트릭스를 리세싱하고 빔 스토퍼를 리세싱된 패턴 내에 배치하는 것과 같은 임의의 적절한 기술을 사용하여 또는 위의 도 7a에 설명된 것과 같은 임의의 다른 적절한 방법을 사용하여 매트릭스(333)에 결합된다. 예를 들어, 금이 리세싱된 패턴 내에 증착될 수 있고, 전술한 레이저 절단된 텅스텐 조각이 리세싱된 패턴에 부착될 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(330)는 복수의 기하학적 형상 및 배열의 빔 스토퍼를 포함한다. 도 7b의 예에서, 빔 차단기(330)는 서로로부터 5mm 거리에 X 축을 따라 일렬로 배열되고 약 10mm의 유사한 길이(Y 축을 따라 측정됨)를 갖는 5 개의 막 대형 빔 스토퍼를 포함한다. 막대 형상의 빔 스토퍼는 예컨대, 0.1mm 내지 0.5mm의 상이한 폭을 갖는다. 예를 들어, 빔 스토퍼(332, 334)는 각각 약 0.5mm 및 0.3mm의 폭(X 축을 따라 측정됨)을 갖고, 빔 스토퍼(332 및 334) 사이의 바는 약 0.4mm의 폭을 갖는다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(330)는 전술한 막대 형상 빔 스토퍼의 X-축(예를 들어, 폭 및 거리)을 따라 동일한 배열을 갖는 5 개의 정사각형 빔 스토퍼를 포함한다. 예를 들어, 빔 스토퍼(336, 338)는 각각 0.4mm 및 0.2mm의 폭을 가지며, 그 사이에 배치된 정사각형 형태의 빔 스토퍼는 0.3mm의 폭을 갖는다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(330)는 다른 형상의 빔 스토퍼를 포함할 수 있다. 예를 들어, T자형 빔 스토퍼(335, 339) 및 L자형 빔 스토퍼(337)는 모두 임의의 적절한 배향으로 배열되고 서로로부터 임의의 적절한 폭, 길이 및 거리를 갖는다. 도 7b의 예에서 T 자형 및 L자형 빔 스토퍼는 0.2mm의 전형적인 폭, 1mm 내지 2mm의 길이, 약 5mm의 인접 빔 스토퍼 간 거리를 갖는다. 부가적으로 또는 대안으로서, T자형 및 L자형 빔 스토퍼는 전술한 빔을 차단하기 위해 선택된 빔 스토퍼를 정확하게 위치시키기 위한 정렬 마크로서 사용될 수 있다.
빔 차단기(330)의 구성은 예로서 제공된 것이다. 다른 실시예에서, 빔 차단기(330)는 임의의 적절한 형상 및 치수를 갖고 임의의 적절한 레이아웃으로 배열된 임의의 다른 세트의 빔 스토퍼를 포함할 수 있다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 차단기(230)가 없을 때 검출기(240)에 의해 감지된 빔(220)의 강도를 나타내는 이미지(402)의 개략도이다. 도 8a의 예에서, x 축 및 y 축 모두에서 시준된 입사 빔(130)은 DRAM 장치의 HAR 커패시터와 같은 6 각형 배열의 피처를 포함하는 웨이퍼(190)에 충돌한다.
일부 실시예에서, 이미지(402)는 검출기(240)에 의해 감지된 다이렉트 빔의 강도를 나타내는 스폿(420)을 포함한다. 이미지(402)는 DRAM 장치의 육각형 어레이로부터 산란된 각각의 빔(222)을 나타내는 다중 스폿(410)을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 스폿(410 및 420)의 그레이 레벨은 검출기(240)에 의해 감지된 빔(220)의 강도(예를 들어, 광자의 플럭스 및 각각의 에너지)를 나타낸다. 본 예에서, 백색은 검출기(240)에 의해 감지된 고강도를 나타내고, 더 어두운 색은 저 강도를 나타낸다.
일부 실시예에서, 이미지(402)는 또한 위의 도 1에 도시된 검출기(240)의 영역(226) 내에 스팟(410)과 스팟(420) 사이에 위치하는 위치(404)를 포함한다. 이미지(402)는 검출기(240)의 영역(226) 밖에 위치하는 영역(400)(본 명세서에 배경이라고도 함)을 더 포함한다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 빔(130)의 속성을 설정하도록 구성되어, (a) 스팟(410)이 일관된 산란을 가지므로 밝게 나타나고, (b) 스팟(410) 사이의 위치(404)는 비간섭 산란을 가지며, 따라서 스팟(420)에 근접한 영역을 둘러싸는 가상 원(405) 내에 위치한 스팟(410)보다 더 어둡게 나타나고, (c) 영역(400)은 산란이 없거나 사전 정의된 임계 값 미만의 산란 수준을 가지므로 검은 색으로 나타난다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(230)가 없을 때, 다이렉트 빔의 고강도는 스폿(420)의 영역에서 검출기(240)의 포화를 야기하고, 따라서 영역(226)에 걸친 비선형 감지를 야기한다. 따라서, 스팟(420)은 흰색으로 나타나고 원(405) 내의 영역은 영역(226)의 주변 영역보다 실질적으로 더 밝게 나타난다.
전술한 바와 같이, 코히어런트 산란으로 인해, 스팟(410)은 원(405) 영역 내의 위치(404)보다 더 밝게 나타난다. 그러나, 검출기(240)로부터의 인코히어런트 배경의 증가로 인해, 스팟(410)은 영역(226)의 주변에서 위치(404)보다 더 어둡게 나타난다. 따라서, 검출기(240)의 신뢰할 수 있는 감지 영역은 검출기(240)로부터 증가된 배경(불일치 X선 강도)에 의해 야기되는 제한된 콘트라스트에 따라 원(405) 내의 영역으로 제한된다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 빔 차단기(230)의 존재하에 검출기(240)에 의해 감지된 빔(220)의 강도를 나타내는 이미지(406)의 개략도이다. 도 8a의 예와 유사하게, x 축 및 y 축 모두에서 시준된 입사 빔(130)은 전술한 DRAM 디바이스의 육각형 어레이 HAR 커패시터를 포함하는 웨이퍼(190)에 충돌한다.
일부 실시예에서, 이미지(406)는 검출기(240)에 의해 감지된 다이렉트 빔의 강도를 나타내는 스폿(430)을 포함한다. 이미지(406)는 DRAM 장치의 육각형 어레이로부터 산란된 각각의 빔(222)을 나타내는 다중 스폿(440)을 더 포함한다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(230)는 검출기(240)에 의해 감지된 직접 빔의 강도를 감쇠시키므로, 스폿(430)은 진한 회색으로 나타나고 검출기(240)는, 예를 들어, 위의 도 8a에 도시된 상당한 배경 강도를 도입하지 않는다.
일부 실시예에서, HAR 피처들로부터의 코히어런트 산란의 감지된 강도는 영역(226)의 주변에 비해 원(405) 내에서 더 강하게 보인다. 그러나, 검출기(240)의 선형 감지는 위치(404)로부터 검출된 강도를 영역(400)의 배경 레벨로 감소시킨다. 따라서 영역(226) 내에서, 모든 스폿(440)과 영역(404) 사이의 콘트라스트는 높은 정확도 및 정밀도로 측정을 수행하기에 충분히 높다. "정확도"라는 용어는 해당 피처의 실제 크기를 측정하는 것을 의미하고 "정밀도"라는 용어는 해당 피처에 대해 수행된 복수 측정의 반복성을 의미한다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(230)의 존재는 프로세서(22)가 (예를 들어, HAR 구조의 측정 동안) 부분적으로 감쇠된 다이렉트 빔을 모니터링하여, 웨이퍼(190) 및 검출기(240) 상의 각각의 위치에서 두 빔(130 및 220)의 입사 플럭스와 같은 빔(130, 220)의 특성을 나타내는 파라미터를 제어하도록 허용한다
도 9a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 차단기(230)가 없을 때 검출기(240)에 의해 감지된 빔(220)의 강도를 나타내는 이미지(502)의 개략도이다. 도 9a의 예에서, x 축으로 시준되고 y 축에서 웨이퍼(190)(예를 들어, 표면(191))에 포커싱된 입사 빔(130)은 장치 내의 라인이나 트렌치, 또는 다이 상의 스크라이브 라인 또는 다른 곳의 전용 계측 패드와 같은, 1D(라인)의 어레이 또는 길고 좁은 2D 피처를 포함한다.
일부 실시예에서, 이미지(502)는 검출기(240)에 의해 감지된 직접 빔의 강도를 나타내는 스폿(526)을 포함한다. 이미지(502)는 어레이로부터 산란된 각각의 빔(222)을 나타내는 다수의 피처(510)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 피처(510) 및 스폿(526)의 그레이 레벨은 검출기(240)에 의해 감지된 빔(220)의 강도를 나타낸다. 위의 도 8a에 설명된 바와 같이, 백색은 검출기(240)에 의해 감지된 고강도를 나타내고, 더 어두운 색은 저 강도를 나타낸다.
일부 실시예에서, 이미지(502)는 검출기(240)의 영역(226) 내에서 특징 부(510)와 스폿(526) 사이에 위치하는 위치(504)를 포함한다. 이미지(502)는 검출기(240)의 영역(226) 밖에 위치하는 영역(400)을 더 포함한다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 빔(130)의 특성을 설정하도록 구성되는데, 피처(510)는 코히어런트 산란을 갖고, 위치(504)는 인코히어런트 산란을 가지며, 영역(400)은 산란을 갖지 않는다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(230)가 없을 때, 다이렉트 빔의 높은 강도는 영역(226)에 걸쳐 충분히 높은 배경 강도 및 콘트라스트 손실을 야기한다. 따라서, 스폿(526)은 백색으로 나타나고, 가상 직사각형(505) 내의 영역은 영역(226)의 주변 영역보다 실질적으로 더 밝게 나타난다.
전술한 바와 같이, 코히어런트 산란으로 인해, 피처(410)는 원 (405) 영역 내의 위치(504)보다 더 밝게 나타난다. 그러나, 검출기 (240)로부터의 증가된 배경은 영역 (226)의 주변에서의 콘트라스트 손실을 야기한다. 따라서, 검출기 (240)의 신뢰할 수 있는 감지 영역은 직사각형 (505) 내의 영역으로 제한된다. 빔 차단기(230)가 없는 경우, 검출기(240)의 신뢰할 수 있는 감지 영역의 모양과 크기는 측정되는 피처의 유형(예컨대, 기하학적 형상)(예를 들어, 도 8a에서는 원형 및 도 9a에서는 선형), 빔(130)의 특성, 및 위의 도 2 의 시스템(30)에 도시된 웨이퍼(190)의 경사각과 같은, 시스템의 다른 파라미터에 따라 달라진다.
도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따라 빔 차단기(230)의 존재하에 검출기(240)에 의해 감지된 빔(220)의 강도를 나타내는 이미지(506)의 개략도이다. 일부 실시예에서, 프로세서(22)는 위의 도 9a에 설명된 설정과 유사한 방식으로 입사 빔(130)을 설정한다. 따라서, x 축으로 시준되고 y 축으로 포커싱된 빔(130)은 전술한 라인 또는 트렌치의 레이아웃을 포함하는 웨이퍼(190) 상에 충돌한다.
일부 실시예에서, 이미지(506)는 검출기(240)에 의해 감지된 다이렉트 빔의 강도를 나타내는 스폿(530)을 포함한다. 이미지(506)는 NAND 플래시 메모리 장치의 어레이로부터 산란된 각각의 빔(222)을 나타내는 복수의 피처(540)를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 빔 차단기(230)는 검출기(240)에 의해 감지된 다이렉트 빔의 강도를 감쇠시키므로, 스폿(530)은 어두운 회색으로 나타나고 검출기(240)는 과도한 강도에 의해 포화되지 않는다.
일부 실시예에서, 라인 또는 트렌치로부터의 코히어런트 산란의 감지된 강도는 영역(226)의 주변에 비해 직사각형(505) 내에서 더 강하게 나타난다. 그러나, 검출기(240)의 선형 감지는 위치(504)로부터 검출된 강도를 영역(400)의 배경 레벨로 감소시킨다. 따라서 영역(226) 내에서, 모든 특피처(540) 및 영역(504) 사이의 콘트라스트는 높은 정확도와 정밀도로 측정을 수행하기에 충분히 높다.
위의 도 8b에 설명된 바와 같이, 빔 차단기(230)의 존재는 프로세서(22)가 부분적으로 감쇠된 다이렉트 빔을 모니터링하여 빔(130220)의 특성을 나타내는 파라미터를 제어할 수 있게 한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 개선된 각도 분해능을 위해 센서 어레이(243)를 포함하는 검출기(240)가 센서의 간격보다 작은 스텝으로 이동되는 스캐닝 방식의 개략도이다. 일부 실시예에서, 검출기(240)는 1D 또는 2D 센서 요소의 어레이(본 명세서에서 센서(243)라 함)를 포함한다. 도 10의 예에서 검출기(240)는 2D 센서(243)를 포함하고, 각각은 여기서 각각 Px 및 Py로 지칭되는 x 축 및 y 축에서 사전 정의된 피치를 갖는다.
본 개시 내용 및 청구 범위의 맥락에서, 용어 "Px" 및 "폭 축"은 상호치환적으로 사용되며, 용어 "Py" 및 "높이 축"도 상호치환적으로 사용된다. 일부 실시예에서, 각각의 센서(243)는 다이렉트 빔 및 그것의 활성 표면에 충돌하는 빔(222)의 강도를 나타내는 전기 신호를 생성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 프로세서(22)는 각각의 센서(243)로부터 수신된 전기 신호에 기초하여 이미지(본 명세서에서 픽셀이라고도 함)를 생성하도록 구성된다. 따라서 x 및 y 축의 각 픽셀 크기는 일반적으로 각각 Px 및 Py 정도이다.
일부 실시예에서, 검출기(240)는 병진 및 회전 모터(도시되지 않음)를 포함하는 전동 스테이지(246)에 장착된다. 일부 실시예에서, 병진 모터는 센서(243)의 활성 표면상의 빔(222)의 초점을 개선하기 위해 x-y 평면에서 스캐닝하기 위해 x 축 및 y 축으로 검출기(240)를 이동시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 병진 모터는 센서(243)를 빔(222)의 산란된 X선 광자의 방향과 정렬하기 위해 검출기(240)를, 예를 들어, z 축을 중심으로 회전시키도록 구성된다.
일부 실시예에서, 스테이지(246)는 사전 정의된 주파수에서 스테이지(246)의 각각의 축의 병진 및 회전 위치를 측정하도록 구성된 고정밀 인코더 및/또는 간섭계(도시되지 않음)를 포함한다.
일부 실시예에서, 시스템(10)은 프로세서(22)에 의해 제어되는 모션 제어 어셈블리(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 모션 제어 어셈블리는 각 모터에 대해 각각의 모션 프로파일(예를 들어, 속도, 가속 및 감속)을 결정하도록 구성된 컨트롤러(도시되지 않음)를 포함한다. 모션 제어 어셈블리는 전술한 컨트롤러에 의해 제어되고 각각의 모션 프로파일에 따라 그리고 각 축의 각각의 인코더 또는 간섭계에 의해 측정된 현재 위치에 기초하여 이동하도록 스테이지(246)의 모터를 구동하도록 구성되는 하나 이상의 드라이버를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 프로세서(22)는 스테이지(246)의 모션을 제어하도록 추가로 구성되고, 컨트롤러에 추가하여 또는 컨트롤러 대신에 이 목적을 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 스테이지(246)는 일반적으로 각각의 Px 및 Py보다 실질적으로 더 작은, 선택된 각각의 스텝 크기(본 명세서에서 Dx 및 Dy라 함)로 x 축 및 y 축을 따라 검출기(240)를 이동시키도록 구성된다. 따라서, 스테이지(246)는 전술한 픽셀 크기의 일부와 동일한 스텝으로 검출기(240)를 이동시키도록 구성된다.
아래 식 1 및 2는 각각 Dx와 Dy의 크기를 추정하기 위한 명확한 식을 제공한다.
여기서 n과 m은 일반적으로 각각 x 축과 y 축에서 선택된 스텝 크기를 나타내는 정수이다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 주어진 센서(243)에 의해 생성된 전기 신호를 수신하고 수신된 신호에 응답하여 웨이퍼(190)의 회전 속도를 설정하도록 구성된다. 센서(243)의 획득 시간은 감지된 X선의 강도에 역으로 의존한다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 웨이퍼(190)의 주어진 영역에서 수신된 전기 신호가 감지된 X선의 상대적으로 낮은 강도를 나타내는 경우, 프로세서(22)는 광자의 플럭스를 증가시키고 이에 의해 주어진 영역에서 감지된 SBR을 증가시키기 위해 주어진 영역에서 검출기(240)의 움직임을 감속하도록 컨트롤러에 지시할 수 있다.
유사하게, 웨이퍼(190)의 상이한 회전 각도에서 감지된 X선의 상대적으로 높은 강도의 경우, 프로세서(22)는 측정 처리량을 증가시키기 위해 상이한 영역에서 검출기(240)의 움직임을 가속하도록 컨트롤러에 지시할 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세서(22) 또는 검출기(240)의 컨트롤러는 검출기(240)가 웨이퍼(190)상의 측정된 위치에 걸쳐 사전 정의된 강도 범위를 수신하도록 획득 시간을 제어하도록 구성된다. 사전 정의된 강도 범위는 높은 SBR을 얻기에 충분한 강도를 가능하게 하지만 검출기(240)의 각각의 센서에서 포화 및 비선형 감지를 방지한다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 획득 시간(t)에서 빔(222)의 산란된 광자의 강도에 기초하여 주어진 센서(243)로부터 이미지를 획득하도록 구성된다. 따라서, n×m 서브 픽셀의 어레이에서 프로세서(22)는 획득 시간(t)내에서 n×m 서브 이미지를 획득하기 위해 t/(m×n)의 균일한 시간 간격을 각 서브 픽셀에 대해 할당한다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 각각의 스텝 크기(Dx 및 Dy)를 사용하여 x 및 y 축을 따라 래스터 패턴으로 검출기(240)를 이동하도록 구성되어, 단일 픽셀의 전체 영역에 걸친 검출기(240)의 다양한 위치에서 각 시간 간격의 강도 분포를 측정한다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 각각의 센서(243)로부터 수신된 n×m 서브 이미지를 단일 픽셀로 결합하도록 구성된다. 프로세서(22)는 결합된 이미지의 해상도(예를 들어, 각도 해상도)를 증가시키기 위해, 제한하지 않는 예로서, 간단한 산술 보간 또는 임의의 적절한 이미지 처리 알고리즘과 같은 임의의 적절한 방법을 수신된 서브-이미지에 적용할 수 있다.
일부 실시예에서, 서브 픽셀 스테핑을 적용하고 n × m 서브 이미지를 결합하여 개선된 각도 해상도를 갖는 단일 이미지를 형성함으로써, 프로세서(22)는 각각의 검출기 어셈블리의 이용 가능한 픽셀 크기로 인한 SAXS 시스템의 해상도 제한을 극복한다.
아래의 식(3)은 해당 웨이퍼로부터 일정 거리(d)에 위치한 픽셀 크기(p)를 갖는 검출기의 각도 해상도(Δθ)를 계산하기 위한 식을 제공한다.
172um의 일반적인 픽셀 크기를 기초로 하여 0.3mrad-0.5mrad 정도의 각도 해상도를 얻으려면 약 5-6m의 거리가 필요하다.
일부 실시예에서, 상기 설명된 바와 같이, 서브 픽셀 스테핑을 사용하고 n×m 서브 이미지를 결합함으로써, 검출기(240)와 웨이퍼(190) 사이의 설계된 거리는, 예를 들어, 3 배, 예를 들어, 2미터 이상으로 감소될 수 있고, 필요한 각도 해상도를 유지한다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 충분히 높은 SBR에서 서브 이미지를 획득 할 수 있는 최대 레벨까지 검출기(240)의 속도를 증가시킴으로써 웨이퍼(190)의 피처를 측정하는 전체 사이클 시간을 감소 시키도록 구성되며, 이는 아래에서 자세히 설명한다.
산란 빔(222)의 강도는 일반적으로 산란 물체의 전자 밀도 분포(ρ(r))의 푸리에 변환에 의존한다. 약한 산란의 경우 산란 진폭 "A"는 아래 식(4)을 사용하여 계산될 수 있다.
여기서, Q는 산란 벡터이고 X선 파장(λ) 및 웨이퍼(190)에 대한 입사 빔(130) 및 산란 빔(222)의 각 각도에 의해 결정된다.
아래의 식(5)은 운동학적 근사화를 통해 산란 강도를 계산하기 위한 잘 알려진 식을 제공한다.
여기서, Ib(Q)는 도구의 일부(예컨대, 슬릿 또는 빔 차단기) 또는 방사선의 코히어런스 길이를 초과하는 웨이퍼의 구조로부터의 형광 또는 산란과 같은 임이의 출처의 인코히어런트 "배경" 강도 기여 시스템이다.
전자 밀도(ρe)는 웨이퍼(190)의 산란 물체의 굴절률 "n"과 관련된다. 아래 식(6)은 굴절률(n)을 계산하기 위한 식을 제공한다.
여기서, σ 및 β는 각각 파동 상호 작용(wave-matter interaction)의 분산 및 흡수 성분이다.
굴절률의 값은 하드 X선 범위의 모든 재료에 대해 1(unity)에 가깝고, 여기서 σ의 값은 10-6 정도이다.
따라서, 전자 밀도(ρe)를 계산하기 위해 아래 식(7)이 사용될 수 있다.
여기서 re는 2.818 × 10-15 미터와 같은 고전적인 전자 반경의 값이다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 위에서 설명된 해당 피처의 재료 및 지형을 포함하는 물리적 모델을 계산하도록 구성된다. 프로세서(22)는 수치 적합도(GOF)와 같은 임의의 적절한 파라미터를 사용하여 계산된 강도와 측정된 강도 사이를 비교하고 계산된 데이터와 측정된 데이터 사이의 차이를 최소화하도록 모델 파라미터를 조정하도록 구성된다.
프로세서(22)에 의해 피팅된 데이터 세트는 웨이퍼(190)에 대한 빔(130) 및/또는 검출기(240)의 다양한 배향에 대한 회절 피크를 따라 또는 회절 피크를 가로질러 통합된 강도 분포와 같은 하나 이상의 1D 데이터 세트, 또는 산란된 강도 패턴의 2D 이미지의 시리즈 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 프로세서(22)는 웨이퍼(190)를 가로 질러 상이한 위치에서 상이한 획득 시간을 사용하여 데이터를 획득함으로써 해당 피처의 측정 시간을 감소 시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 프로세서(22)는 다양한 조건에서 검출기(240)에 의한 상이한 획득 시간을 적용할 수 있다. 예를 들면, 다양한 유형의 기능(예컨대, 기하학적 구조 및/또는 재료) 및/또는 레이아웃(예컨대, 단일 피처 또는 조밀한 피처 어레이) 및/또는 빔(130)과 웨이퍼(190)의 표면(192) 사이의 각도, 및/또는 빔(222)과 검출기(240)의 활성 표면 사이의 각도를 측정하는 경우 등이다.
일부 실시예에서, 프로세서(22)는 검출기(240)로부터 수신된 전기 신호의 충분히 높은 SBR을 가능하게 하는 충분한 강도를 획득하도록 신호 획득 시간을 조정하도록 구성된다. N 카운트를 기반으로 한 평균 강도를 갖는 산란된 X선의 측정 불확실도는 일반적으로 표준 에러가 √N으로 주어지고 분수 에러가 1/(√N)으로 주어지도록 푸아송(Poisson) 계수 통계에 의해 결정된다. 따라서, 프로세서(22)는 카운트 수를 증가시킴으로써 측정 불확실도를 감소시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 프로세서(22)는 충분하지만 과도하지 않은 X선 광자 계수 통계를 얻기 위해, 검출기(240)에 의해 감지된 빔(222)의 강도가 높은 일부 위치에서는 획득 시간을 줄이고, 감지된 X선의 강도가 낮은 다른 위치에서는 획득 시간을 증가시킬 수 있다.
대안적인 실시예에서, 프로세서(22)는 다운 샘플링 및 주성분 분석(PCA)과 같은 전처리를 하나 이상의 회전 각도에 대한 1D 강도 프로파일 및/또는 2D 이미지와 같은 검출기(240)로부터 수신된 원시 전기 신호에 적용할 수 있다. 그 후, 프로세서(22)는 전처리된 데이터 및 (예를 들어, 해당 피처의) 전기 테스트 데이터와 같은 데이터의 값을 평가하는데 사용될 수 있는 보완 데이터에 하나 이상의 기계 학습 알고리즘을 적용할 수 있다.
이러한 실시예에서, 프로세서(22)는 신경망을 사용하는 딥 러닝을 위한 트레이닝 데크로서, 구글(Google)(캘리포니아 마운틴 뷰)에 의해 처음 개발된 'TensorFlow' 오픈소스 머신 러닝 프레임워크와 같은 임의의 적절한 유형의 머신 러닝 알고리즘을 사용할 수 있다.
프로세서(22)는 후속하는 웨이퍼(190)에서 측정된 데이터에, 선행 데이터 세트에 기초하여 획득된 훈련된 모델을 적용하여, 각각의 피시험 장치의 전기적 성능을 예측하거나 또는 시스템(10, 30 및 40)의 사용자에게 후속 웨이퍼(190)상에서 측정된 데이터에 기초한 다른 유용한 속성을 제공할 수 있다. 이러한 기계 학습 알고리즘의 실시예를 사용하면 신뢰할 수 있는 회귀 기반 모델을 개발하기 위해 높은 샘플링이 필요할 수 있다.
일부 실시예에서, 검출기(240)는 빔(220)의 저에너지 광자와 고 에너지 광자를 구별하도록 구성된 전자 회로(도시되지 않음)를 포함한다. 일부 실시예에서, 프로세서(22)는, 예를 들어, X선 형광 및 고 에너지 우주선에 의해 야기되는 배경 강도를 감소시키도록 구성된다.
다른 실시예에서, 프로세서(22)는 전술한 서브 픽셀 해상도 향상과 결합하여 소프트웨어 기반 필터를 사용하여 많은 고 에너지 우주선을 제거하도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 검출기(240)는 위에서 설명된 하드웨어 기반 우주선 식별을 포함하지 않을 수 있다.
샘플에 충돌하기 전의 X선 빔 감지
SAXS 시스템에서 반도체 웨이퍼를 통과하는 다이렉트 빔의 강도는 반도체 웨이퍼에 입사하기 전의 X선 빔 강도의 정확한 측정값이 아닐 수 있음이 밝혀졌다. 입사 빔 강도를 정확하게 측정하면 반도체 샘플의 미세 구조에 대한 측정 품질(예컨대, 임계 치수)이 향상된다.
예를 들어, 반도체 웨이퍼의 고 종횡비(HAR) 홀이 0(또는 작은) 틸트 각도로 조명될 때 HAR 홀로부터의 산란이 중요할 수 있다. HAR는 깊이와 폭의 비율을 의미하고, 10:1을 초과하는 종횡비는 고 종횡비로 간주된다.
이러한 경우, 기지의 경사각을 통해 샘플을 회전시키고, I(omega) = I0*exp[-mu*t/cos(Omea)]에 따라 강도를 수정함으로써 다이렉트 빔 강도의 추정이 이루어질 수 있으며, 여기서 mu는 입사 X선 에너지에서 기판(일반적으로 Si)의 선형 감쇠 계수이고, t는 기판의 두께이다. 샘플의 회전은 크고 복잡한 하드웨어를 필요로 하며, 시간 소모적이다.
샘플을 회전시키는 것은 산란이 무시할 정도로 작지 않은 경우(예컨대, <1 %) 감쇠로 인한 다이렉트 빔의 감소보다 산란된 X선의 강도가 더 강하게 감소한다.
X선 빔이 반도체 샘플에 도달하기 전의 X선 빔 강도를 측정하기 위해 X선 빔의 경로에 센서(X선 강도 검출기)를 선택적으로 배치하는 시스템, 컴퓨터 프로그램 제품 및 방법이 제공된다.
센서는 빔 강도 모니터링 기간 동안 X선 빔의 경로 내에 배치될 수 있고, 반도체 샘플 측정 기간 동안 X선 빔의 경로 외부에 위치할 수도 있다. SAXS 패턴의 상대적으로 약한 강도는 빔의 강도를 크게 감소시키지 않도록 X선 경로에서 센서를 제거해야 할 수 있다.
센서는 X선 빔의 경로에 삽입될 수 있으며, 임의의 유형의 움직임(선형 운동, 비선형 운동(제한하지 않는 예로서, 회전 운동) 또는 비선형 및 선형 운동의 조합)을 사용하여 상기 경로에서 제거될 수 있다.
선형 이동은 임의의 방향일 수 있고 회전 이동은 임의의 회전 축을 중심으로할 수 있다.
도 11-14는 다양한 비 제한적인 회전 예를 보여준다. 이들 도면에서, 센서(702)는 기계적 메커니즘(일부 도면에는 도시되지 않음)에 의해 유지 및 이동될 수 있다. 기계적 메커니즘은 액추에이터에 부착된 암일 수 있다. 센서(702)는 임의의 다른 유지 및/또는 이동 메커니즘에 의해 유지 및/또는 이동될 수 있다. 11의 상부는 x 축 이동(715), y 축 이동(715), x 축 및 y 축 모두에 배향된 축(713)을 따른 선형 이동, 및 다양한 회전(711, 714 및 715)을 보여준다. 회전은 센서를 지지하는 지지 요소를 중심으로 한다는 것을 이해해야 한다. 센서의 중앙을 중심으로 센서 자체를 회전시키는 것은 그러한 회전이 X선 빔의 경로에서 센서를 제거하는 경우에만 사용될 수 있다.
도 12는 X선 빔의 경로 외부에 있는("외부 위치"에 있는) 센서(702)를 도시한다.
도 13은 경로 X선 빔 내에 있는(각 병진 축(516A 및 516B)을 따라 이동 가능한 블레이드(510A 및 510B)를 따라 이동 가능한 플레이트(520)에 의해 형성된 개구 또는 마이크로 슬릿 위에 있는) 센서(702)의 다양한 회전을 도시한다.
도 13의 상부에서, 센서(702)는 개구 위에 위치하고, 측정 위치에 있다.
도 13의 중간 부분 및 하부 부분은 외부 위치에 있는 센서(702) 및 외부 위치와 측정 위치 사이의 경로 (각각 717 및 718)를 도시한다.
도 13의 중간 부분에서 센서(702)는 플레이트(520)의 평면에 평행한 평면에서 회전되는 반면, 도 13의 하부에서 센서(702)는 플레이트(520)의 평면에 수직인 평면에서 회전된다.
회전은 플레이트(520)의 평면에 대해 임의의 공간적 관계를 갖는 임의의 평면에서 이루어질 수 있다.
도 13의 상부 및 중간 부분은 평면도이고 도 13의 하부 부분은 측면도이다.
도 14-16은(a) 센서(702)와 액추에이터(701) 및(b) "무산란 핀홀" 기술을 사용하여 만들어진 일련의 고정 크기 개구를 포함하는 블레이드(550)를 이동시키는 액추에이터(600)를 포함하는 마이크로 슬릿 어셈블리(140) 사이의 다양한 공간적 관계를 도시한다. 이들 도면은 센서(702)를 경로 (측정 위치) 및 X선 빔의 경로 외부(외부 위치)에 위치시키는 다양한 이동 예를 예시한다.
도 15 및 16은 또한 센서가 경로에서 제거되었을 때 X선 빔의 경로를 보여준다. X선 빔의 경로 (측정 위치)에 위치할 때, 센서(702)와 가장 가까운 빔 성형 요소 사이의 거리는, 예를 들어, 밀리미터(1mm, 수 밀리미터 또는 1mm 미만)일 수 있다. 다른 거리가 사용될 수 있다. 유사하게, 메커니즘의 전체 크기를 감소시키기 위해 밀리미터 거리만큼 빔 성형 요소로부터 센서(702)를 멀리 이동시키기 위해 도 16에 도시된 것보다 더 작은 회전 각도가 사용될 수 있다.
도 17-18은 센서(702)를 또한 포함하는 도 1의 시스템(10)을 도시한다.
도 17 및 18은 X선 빔 경로 내에서(도 18), 및 X-빔 경로 외부에서(도 17), 빔이 형성된 후, 센서(702)의 상대적 위치의 예를 제공한다.
도 19는 도 4의 빔 컨디셔닝 어셈블리(165) 후에 위치된 센서(701)의 예를 도시한다.
센서(702)는 X선 빔의 강도를 측정할 수 있는 임의의 유형의 센서일 수 있다. 예를 들어, 센서는 실리콘 센서, 갈륨 비소 센서, CdTe 센서, 핀 다이오드 등일 수 있다. 센서(702)는 X선 빔의 강도를 나타내는 출력 전류 또는 다른 물리적 특성을 출력할 수 있다. 그러나, 또 다른 예에 따르면, 센서는 강한 X선 형광을 방출하는 금속 호일일 수 있는 반면, 형광 X선의 강도는 X선 빔의 강도를 반영한다.
도 20은 방법(905)을 도시한다.
방법(905)은 다음을 포함한다.
a. X선 빔의 경로 내에 그리고 반도체 샘플 앞에 위치하는 센서에 의해 X선 빔의 강도를 측정하는 단계(915). 단계(915)는 빔 강도 기간 동안 발생한다. 단계(915)는 X선 빔의 경로 내에 센서를 위치시키는 단계를 포함하거나, 그러한 단계가 선행될 수 있다.
b. 센서가 X선 빔의 경로에 있지 않은 동안 X선 빔으로 반도체 샘플을 조명하고 반도체 샘플로부터 신호(예컨대, SAXS 패턴)를 검출하는 단계(925). 단계(915)는 반도체 샘플 측정 기간 동안 발생한다. 단계(925)는 센서를 X선 빔의 경로 외부에 위치시키는 단계를 포함하거나, 그러한 단계가 선행될 수 있다.
c. 반도체 샘플에 대한 표시를 제공하기 위해 단계(935) 동안 검출된 신호를 처리하는 단계(935), 예를 들어, 반도체 샘플의 측정.
단계(915, 925 및 935)의 다중 반복이 실행될 수 있다.
예컨대, 이러한 단계들의 반복은 웨이퍼 측정 중에 여러 번 수행될 수 있다. 예를 들어, 각 샘플의 틸팅 후. 그 다음, 강도는 측정 데이터를 정규화하는데 사용되거나 예를 들어 온도 변화로 인한 장기 드리프트를 보상하기 위해 강도를 조정하기 위해 파라미터 모델에 포함될 수 있다.
다이렉트 빔을 차단하면 산란 방사선 측정 품질이 향상되는 것으로 밝혀졌다. 반도체 샘플에 도달하기 전에 X선 빔의 강도를 측정할 때 다이렉트 빔은 정적 빔 차단기에 의해 감쇠 및 차단되거나 부분적으로 차단될 수 있다. 이것은 빔 차단기가(a) 다이렉트 빔을 차단하는 제 1 위치와(b) 다이렉트 빔 또는 SAXS 패턴의 일부를 차단하지 않는 제 2 위치 사이를 이동할 필요가 없기 때문에 시스템을 단순화한다.
예를 들어, 두꺼운 CdTe 또는 GaAs와 같은 고 흡수 센서를 갖는 감지기를 사용하는 경우, 임의의 장치가 빔 차단기를 필요로 하지 않을 수 있다.
임의의 장치에서, 빔 차단기를 제거하여 짧은 측정으로 다이렉트 빔 강도를 측정한 다음, 훨씬 더 많은 시간이 소요되는 구조물로부터의 산란을 측정하기 위해 삽입될 수 있고, 따라서 빔의 가장 강렬한 부분에 장시간 노출을 피함으로써 감지기가 손상되지 않도록 보호한다.
XRF 센서를 갖춘 시스템
하나 이상의 X선 기반 분석 기술을 포함하는 반도체 계측 도구는 일반적으로 당업계에 공지되어 있는데, 예를 들면, 부(Vu) 등(US 6,381,303)은 XRF 및 XRR을 결합하고, 특히 SAXS + XRF 조합은 요킨(Yokin) 등(US 7,551,719), 파리스(Paris) 등(2007) 또는 베크맨(Beckman) 등의 US9,778,213에 알려져 있다. 이 장치는 하나 이상의 X선 빔 및 검출기를 사용하여 순차적으로 또는 동시에 하나 이상의 기술로 측정하는 데 사용할 수 있다. 이전의 SAXS + XRF 도구에서, 검출기는 도 21과 같이 입사 X선 빔의 측면에 있는 개별 또는 어레이의 X선 검출기로 구성되었다(X선(131)은 샘플(190)에 수직인 특정 축을 따라 전파되는 반면 X선 검출기(744)는 샘플에서 비교적 멀리 떨어져 있고 특정 각도로 배향된 X선 빔의 일측에 위치한다).
이것은 선반 구성요소를 사용하여 구현하는 것이 편리하지만, 주어진 시간에 측정 정밀도 측면에서 이러한 시스템의 성능은, 가능한 수집 입체 각도를 제한시키는, 검출기를 들어오는 X선 빔의 경로 밖으로 이동시켜야 할 필요성으로 인해 저하된다.
검출기 수집의 제한된 입체각으로 인한 성능의 한계를 해결하는 투과 기하 SAXS 도구 내에 X선 형광(XRF) 검출기가 제공될 수 있다. XRF 검출기는 빔이 통과 할 수 있는 구멍을 포함하는 단일 모듈 상에 모놀리식으로 제조된 하나 이상의 실리콘 드리프트 검출기(SDD)를 포함할 수 있다.
도 22는 개구(7501) 및 단일 검출 영역(7502)을 형성하는 하나 이상의 SSD를 포함하는 XRF 검출기(750)를 도시한다.
도 22는 또한 개구(7501) 및 다중 검출 영역(7502A, 7502B, 7502C 및 7502D)을 형성하는 하나 이상의 SSD를 포함하는 XRF 검출기(750')를 도시한다.
독립적인 검출 영역의 수, 독립적인 영역의 형상 및/또는 크기는 도 22에 도시된 것과 상이할 수 있다.
개구는 X선 빔이 샘플에 충돌하기 전에 XRF 검출기를 통과하는 것을 허용한다.
검출기가 입사 X선 빔의 측면에서 떨어져 있지 않기 때문에, 샘플 표면 에 매우 가깝게(1-2mm) 배치될 수 있으며, 샘플로부터 방출되는 형광 X선의 훨씬 더 큰 입체각을 수집 할 수 있다.
방출된 X선의 정량화는 특정 에너지 관심 영역(ROI) 내에서 X선 광자의 수를 카운팅하는 것 또는 겹치는 피크를 분리하기 위한 피팅으로부터의, 직접 추출일 수 있다.
이러한 설정은 아래와 설명한 바와 같이 결합된 투과 SAXS 및 XRF 도구 내에서 두 가지 주요 방법으로 사용될 수 있다.
1) 종래기술에서 알려진 설정보다 높은 정밀도로 입사 빔의 강도를 모니터링하기 위해 Si 웨이퍼로부터의 Si Ka 방사선과 같은, 형광 X선을 측정하기 위해 웨이퍼 후면 근처에(예컨대, 5mm 미만의 거리에) 배치된다.
2) 제한하지 않는 예로서, FinFET 및 GAA(gate-all around) 트랜지스터, DRAM, NAND 또는 위상 변화 또는 자기 메모리와 같은 새로운 기술을 포함하여, 로직 또는 메모리 구조와 같은 기판 상에 또는 기판 내부에 패턴화된 구조로부터 방출되는 X선을 측정하기 위해 웨이퍼 전면 근처에(예컨대, 5mm 미만의 거리)에 배치된다. XRF 및 SAXS 신호는 순차적으로 또는 동시에 측정될 수 있으며, uXRF 신호는 W 금속을 포함하는 구조 내에서 재료의 부피를 모니터링하여 기포를 정량화하고 모니터링하는 독립적인 사용을 포함하는 다양한 방법으로 사용될 수 있다.
두 설정 모두에서 XRF 검출기는 충분히 작아서 샘플 표면과의 근접성을 유지하기 위해 필요한 경우 샘플과 함께 회전할 수 있다(선택사항). 이러한 검출기의 예로는 'PNDetector'(독일 뮌헨)에서 제조한 'Rococo' 시리즈가 있다.
투과 SAXS 시스템의 X선 빔은 일반적으로 15keV보다 큰 상대적으로 높은 에너지를 가지므로, W와 같은 상대적으로 하이-Z 물질만이 입사 X선 빔에 의해 여기될 수 있다. 따라서, 다른 실시예에서는 SAXS X선 빔의 에너지와는 상이한 에너지를 갖고 샘플의 전면 크기에 제 2 X선 빔이 입사될 수 있다고 예상된다. 에너지, 크기 및 각도 발산을 포함한 이 빔의 속성은 SAXS 빔과는 상이할 수 있으며, SAXS 빔에 의해 효율적으로 여기되지 않는 요소로부터의 형광을 여기하도록 개별적으로 최적화될 수 있다. 가능한 여기는 Cu, Rh, Mo와 같은 일반적인 X선 튜브로부터의 X선 방출을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 23 및 24는 샘플(190)에 상류에 위치하고 X선(130)이 XRF 검출기(750)를 통과하고 샘플(190)에 충돌하도록 허용하는 XRF 검출기(750)를 도시한다. 도 23에서 X선은 샘플(190) 및 XRF 검출기(750)에 대해 수직이지만, 도 24에서 X선은 샘플 및 XRF 검출기(750)에 대해 수직이 아니다.
XRF 검출기는 소형이며, 샘플과 함께 회전할 수 있는 샘플(190)에 근접한다.
X선이 통과할 수 있는 개구 및 샘플(190)에 대한 XRF 검출기의 근접성은 XRF 검출기가 넓은 입체각 범위에 걸쳐 방출된 형광 X선을 수집할 수 있게 해준다. 큰 입체각 범위는 0.5 sr을 초과할 수 있고, 약 1 s일 수 있고 또는 1 sr을 초과할 수 있다.
도 25는 샘플(190), X선 빔(130) 및 (개구(7501)를 갖는) XRF 검출기(750) 및 (개구(7501)를 통과하는 동안) 샘플(190)의 제 2 면을 조명하는 제 2 X선 빔(132)의 예를 도시한다. 이 경우, XRF 검출기(750)는 샘플(190)의 타측 또는 내부 구조에서 방출되는 형광 X선을 검출할 수 있다. 제 2 X선 빔(132)은 특정 관심 요소의 X선 형광을 여기하도록 최적화될 수 있다.
도 26 및 27은 상이한 샘플 경사각으로 샘플(190)의 상류에 위치한 XRF 검출기(750)를 갖는 시스템(10)을 도시한다.
도 28은 XRF 검출기(750)가 샘플(190)의 하류에 위치하고 제 2 X선(132)이 XRF 검출기(750)의 개구를 통해 샘플을 비추는 시스템(10)을 도시한다.
도 29 및 30은 검출기(702)(X선 강도 검출기)가 샘플의 상류에 위치하고 XRF 검출기(750)가 샘플(190)의 하류에 위치하며, 제 2 X선 빔(130')이 XRF 검출기(750)의 개구를 통해 샘플을 조명하게 하는 시스템(10)을 도시한다. 도 29에서 검출기(702)는 외부 위치에 있고, 도 30에서 검출기(702)는 측정 위치에 있다.
X선 빔 전체를 검출하는 것이 X선 빔의 일부를 샘플링하는 것보다 더 정확할 수 있다.
도 31은 방법(1200)을 도시한다.
방법(1200)은 단계(1210, 1220, 1230, 1240, 1250 및 1260)를 포함할 수 있다.
단계(1210)는 마운트로 샘플을 고정하는 단계를 포함할 수 있다.
단계(1220)는 X선 빔을 샘플의 제 1 면으로 지향시키는 단계를 포함할 수 있다.
단계(1210)는 샘플의 제 1 면으로부터 5mm 미만 이내에 XRF 검출기를 배치하는 단계가 포함하거나, 그러한 단계가 뒤따를 수 있다.
단계(1210)는 XRF 센서를 샘플의 제 2 면의 하류에 배치하는 단계를 포함하거나, 그러한 단계가 뒤따를 수 있다.
단계(1230)는 샘플의 제 2 면의 하류에 위치한 SAXS(small angle x-ray scattering) 검출기에 의해, 샘플을 투과하여 제 2 면을 통해 빠져나간 X선에 의해 형성된 SAXS 패턴의 적어도 일부를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
단계(1210)는 XRF 센서를 제 2 면 하류에 배치하는 단계를 포함하거나, 그러한 단계가 뒤따를 수 있으며, 단계(1230)는 XRF 센서의 개구를 통과하는 SAXS 패턴의 적어도 일부를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
XRF 센서는 측정 위치(XRF 측정을 수행하는 위치)와 외부 위치 사이의 이동 메커니즘에 의해 이동될 수 있다.
단계(1240)는 X선 형광(XRF) 검출기에 의해 샘플로부터 방출된 형광 X선을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
단계(1250)는 검출에 응답하는 단계를 포함할 수 있다.
이 응답은 샘플을 평가하는 것, X선 빔 속성을 평가하는 것 등을 포함할 수 있다.
방법(1200)은 또한 샘플의 상류에 XRF를 배치하는 단계, 및 XRF 검출기에 의해 검출된 형광 X선에 기초하여 X선 빔의 강도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
XRF 검출기는 개구를 포함할 수 있다. X선 빔은 개구를 통과할 수 있다.
XRF 센서는 샘플의 제 1 면의 상류에 배치될 수 있다.
단계(1220)는 X선가 개구를 통과하도록 지향시키는 단계를 포함할 수 있다.
방법(1200)은 또한(예를 들어 샘플의 제 1 면과 마주하는) 샘플의 하류에 XRF를 배치하는 단계 및 XRF 센서의 개구을 통과할 수 있는 또 다른 X선 빔(1260)으로 샘플을 조명하는 단계를 포함할 수 있다. 단계(1260) 후 단계(1220)가 뒤따를 수 있다.
샘플은 X선 빔과 다른 X선 빔에 의해 동시에, 다른 시점 동안 또는 부분적으로 겹치는 기간 동안 조명될 수 있다.
XRF 검출기는 넓은 입체각 범위에 걸쳐 샘플에서 방출되는 형광 X선을 검출할 수 있도록 형상 및 위치를 가질 수 있다. 큰 입체각 범위는 0.5 sr을 초과할 수 있고, 또는 약 1 sr일 수 있고 또는 1 sr을 초과할 수 있다.
단계(1240)는 XRF 검출기의 하나 이상의 방사선 감지 요소에 의해 샘플에서 방출된 형광 X선을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
HAR 홀의 배향 판정
HAR 홀의 스택 어레이의 HAR 홀의 배향을 판정하는 방법이 제공될 수 있다. 이 판정은 HAR 홀의 스택 어레이의 HAR 홀의 배향을 나타내는 배향 정보를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
어레이는 실질적으로 동일한 HAR 홀 스택을 포함하고, 그리고 어레이를 조명하여 얻은 SAXS(X선small angle x-ray scattering) 패턴은 각 스택의 HAR 홀의 방향을 나타낸다고 가정한다.
이 방법은 웨이퍼의 표면과 관련하여 스택의 하나 이상의 HAR 홀의 배향을 판정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 스택의 HAR 홀들 간의 오정렬을 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
도 32의 하부는 HAR 홀의 정렬 된 스택(800)의 어레이를 도시한다. 도 32의 상부는 HAR 홀의 오정렬된(800')스택의 어레이를 도시한다.
도 33의 좌측은 제 1 HAR 홀(801) 및 제 2 HAR 홀(802)을 포함하는 정렬 된 스택(800)을 예시한다. 제 1 HAR 홀(801)은 웨이퍼의 제 1 층(812)에 형성된다. 제 2 HAR 홀(802)은 웨이퍼의 제 2 층(814)에 형성된다.
제 1 층(812)의 상면은(811)로 표시된다. 제 2 층(814)의 바닥면은(818)로 표시된다. 제 1 층(812)의 하면 및 제 2 층의 상면은(813)으로 표시된다.
두 HAR 홀은 서로 정렬되고 웨이퍼의 제 1 층(812)의 상면(811)에 수직이다.
도 33의 우측은 제 1 HAR 홀(801) 및 제 2 HAR 홀(802)을 포함하는 오정렬 된 스택(800')을 도시한다. 두 홀은 제 1 층(812)의 상면(811)에 수직이 아니며 또한 상호 정렬되지도 않는다(오정렬 각도, MA(823)만큼).
제 1 HAR 홀(801)은 법선(819)과 관련하여 제 1 각도 OR1(821)만큼 배향된다. 제 2 HAR 홀(802)은 법선(819)과 관련하여 제 2 각도 OR2(822)만큼 배향된다. 이 예에서 OR1은 OR2와 상이하다.
도 33의 하단은 제 1 HAR 홀(801) 및 제 2 HAR 홀(802)을 포함하는 오정렬 된 스택(800")을 도시한다. 두 HAR 홀은 모두 제 1 층(812)의 상면(811)에 수직이 아니며 또한 상호 정렬되지 않는다. 제 1 HAR 홀(801)은 법선(819)과 관련하여 제 1 각도 OR1(821)만큼 기울어진다. 제 2 HAR 홀(802)은 법선(819)과 관련하여 제 2 각도 OR2(822)만큼 기울어진다. 이 예에서 OR1은 OR2와 상이하다. 도 32의 하단은 또한 양쪽 홀을 직선으로 통과하는 경로 (818)를 통과하는 직선 경로를 도시한다. 경로 (818)는 법선(819)에서 OR3(824)만큼 기울어진다.
하나의 HAR 홀은 제 1 면에 수직일 수 있는 반면 다른 HAR 홀은 법선(819)과 관련하여 기울어질 수 있다는 점에 유의해야 한다. 또 다른 예에 대해, 스택의 하나의 HAR 홀은 스택의 다른 HAR 홀로부터 공간적으로 오프셋될 수 있으며, 스택의 다른 HAR 홀의 중심으로부터 이격된 하나의 HAR 홀의 중심을 갖는다.
각각의 스택은 2 개 이상의 HAR 홀을 포함할 수 있다는 점에 유의해야한다.
도 34는 방사선의 강도 대 센서의 수집 각도를 나타내는 SAXS 패턴(1600)을 도시한다. SAXS 패턴의 중심은 제로 수집 각도에 해당한다.
패턴의 하나 이상의 각도 범위가 정의된다. 하나 이상의 각도 범위는 임의의 방식으로 및/또는 임의의 엔티티에 의해 정의될 수 있다.
하나 이상의 각도 범위는 고정될 수 있고, 시간이 지남에 따라 변경될 수 있으며, 기계 학습을 사용하여 정의되거나 다른 방식으로 정의될 수 있다. 각도 범위는 방향 정보를 제공하도록 선택될 수 있다.
어레이와 조명 X선 사이의 다양한 각도 관계에 대해 다양한 SAXS 패턴을 얻는다. 이 다양한 각도 관계는 어레이를 회전시키고 및/또는 회전 축을 중심으로 X선을 회전시킴으로써 얻어질 수 있다.
도 53은 홀의 상부 레벨과 하부 레벨 사이의 평면 내 공간 시프트로 인한 간섭 패턴을 보여주는 두 레벨의 HAR 홀 어레이를 조명할 때 획득된 2D SAXS(small angle x-ray scattering) 패턴의 예를 보여준다. x 및 y 방향의 시프트 값은 각각 X JS 및 Y JS로 표시된다.
이 방법은 다양한 SAXS 패턴 각각에 대해 하나 이상의 각도 범위 각각 내의 강도의 합을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 또한 (ii) 다양한 SAXS 패턴의 하나 이상의 각도 범위와 관련된 하나 이상의 강도 합(다양한 각도 관계와 관련됨)와, (ii) 조명 X선과 샘플 사이의 다양한 각도 관계 사이의 하나 이상의 관계(각도-강도 합 관계)를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
방향 및 n-평면 시프트 정보를 제공하기 위해 이 하나 이상의 각도-강도 합 관계가 처리될 수 있다.
X선 산란의 강도는 주변 환경에 대한 산란 구조의 전자 밀도 차이에 비례한다. 따라서, 관계의 합은 제 1 HAR 홀의 배향에 대응하는 제 1 피크 및 제 2 HAR 홀의 배향에 대응하는 제 2 피크를 가질 수 있다.
직선 관통 경로를 통한 X선의 통과를 나타내는 제 3 피크(도시되지 않음-제 1 피크와 제 2 피크 사이에 위치함)가 존재할 수 있다.
어떤 경우에는 서로 다른 피크들이 병합될 수 있음을 이해해야 한다(예컨대, 피크가 서로 충분히 멀지 않은 경우).
각도-강도 합 관계의 프로세싱은 각도-강도 합 관계를 (기지의 HAR 홀 스택의) 하나 이상의 기준 각도-강도 합 관계와 비교하는 단계를 포함할 수 있으며, 그리고 방향 및/또는 공간 이동 정보를 제공하기 위해 각도-강도 합 관계에 신경망/딥 러닝/머신 학습을 적용하는 단계 또는 임의의 다른 방식으로 각도-강도 합 관계로부터 방향 정보를 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 이 프로세싱은 서로 다른 피크 뿐만 아니라 2 개의 홀 어레이에서의 간섭 패턴이 일관되게 조명되는 제한된 경사각 서브셋을 갖는 물리적 모델링을 포함할 수 있다.
다양한 어레이들의 각도-강도 합 관계는 서로 비교될 수 있다.
도 35는 (위에서 아래로) 세 가지 각도-강도 합계 관계를 보여준다.
정렬된 스택에 대해 획득되고, 제 1 각도 범위(1601)에 대한, 제 1 각도-강도 합계 관계(1611).
정렬된 스택에 대해 획득되고, 제 2 각도 범위(1602)에 대한, 제 2 각도-강도 합계 관계(1612).
정렬된 스택에 대해 획득되고, 제 3 각도 범위(1603)에 대한, 제 3 각도-강도 합계 관계(1613).
도 36은 (위에서 아래로 순으로) 세 가지 각도-강도 합 관계를 보여준다.
오정렬된 스택에 대해 획득된(직선 관통 경로 없음), 제 1 각도 범위(1601)에 대한, 제 4 각도-강도 합 관계(1621).
오정렬된 스택에 대해 획득된(직선 관통 경로 없음), 제 2 각도 범위(1602)에 대한, 제 5 각도-강도 합 관계(1622).
오정렬된 스택에 대해 획득된(직선 관통 경로 없음), 제 3 각도 범위(1603)에 대한, 제 6 각도-강도 합 관계(1623).
제 5 및 제 6 각도-강도 합 관계는 두 개의 구별되는 피크를 포함하고, 그러므로 각도-강도 합 관계의 더 많은 배향 정보를 전달한다.
도 37은 아래의 두 각도-강도 합 관계를 보여준다.
정렬된 스택에 대해 획득되고 제 1 각도 범위(1601)에 대한, 제 7 각도-강도 합 관계(1631).
오정렬된 스택에 대해 획득되고(직선 관통 경로 없음) 제 1 각도 범위(1601)에 대한, 제 8 각도-강도 합 관계(1632).
제 7 및 제 8 각도-강도 합 관계는 서로 상이하지만 단일 피크를 가지고, 스택이 정렬되었는지 또는 오정렬되었는지에 대한 표시를 제공할 수 있다.
추가 프로세싱에 의해, 예를 들어 이러한 각도 비교-강도 합계 관계와 기지의 스택의 기준 각도-강도 합 관계를 비교함으로써, 제 7 및 제 8 각도-강도 합 관계로부터 보다 상세한 방향 정보를 얻을 수 있다.
이러한 배향 정보는 경사 각의 제한된 서브셋을 갖는 물리적 모델링을 포함할 수 있으며, 상이한 피크 뿐만 아니라 홀의 두 어레이에서 간섭 패턴이 일관되게 조명된다.
도 38은 방법(1700)을 도시한다.
방법(18)은 단계(1710, 1720, 1730 및 1740)를 포함할 수 있다. 단계(1710) 다음에 단계(1720)가 뒤따른다. 단계(1720) 다음에 단계(1730)가 뒤따른다. 단계(1730) 다음에 단계(1740)가 뒤따른다.
웨이퍼와 조명 X선 사이의 다양한 각도 관계에 대해 다양한 SAXS 패턴을 얻는 단계(1710). 다양한 각도 관계는 어레이를 회전시키고 및/또는 회전 축을 중심으로 X선을 회전시킴으로써 얻어질 수 있다.
다양한 SAXS 패턴 각각에 대해, 하나 이상의 각도 범위 각각에서의 강도의 합을 계산하는 단계(1720).
(i) 다양한 SAXS 패턴의 하나 이상의 각도 범위와 관련된 하나 이상의 강도 합(다양한 각도 관계와 관련됨)와, (ii) 조명 X선과 샘플 사이의 다양한 각도 관계 사이의 하나 이상의 관계(각도-강도 합 관계)를 계산하는 단계(1730).
배향 정보를 제공하기 위해 하나 이상의 각도-강도 합 관계를 처리하는 단계(1740).
방법(1700)은 SAXS 패턴을 획득했던 장치에 의해 실행될 수도 있고, 또는 상기 장치에 속하지 않는 컴퓨터에 의해 계산될 수도 있다.
HAR 홀 어레이와 관련된 정보 추출.
HAR 홀 어레이에 대한 정보를 추출하기 위한 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품이 제공될 수 있다.
HAR 홀의 어레이와는 상이한 다른 구조(이 다른 구조는, 예를 들어, HAR 어레이의 HAR 홀과 매우 상이한 피치를 갖는 구조, 어레이의 HAR 홀과 매우 상이한 높이를 가질 수 있는 구조일 수 있고, 이 다른 구조는 반복되지 않는 구조를 형성할 수 있으며, 하나 이상의 추가 반복 구조 일 수도 있다)에 의한 X선 빔 산란의 기여를 SAXS 패턴으로부터 실질적으로 제거하여 SAXS 패턴이 HAR 홀 어레이에 의한 산란을 더 잘 나타내도록 할 수 있는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품이 제공될 수 있다. 설명의 단순화를 위해 이러한 다른 구조는 하나 이상의 추가 반복 구조라고 가정한다. HAR 홀은 HAR 구조의 비 제한적인 예이다.
이 방법은 SAXS 패턴에서 다른 노이즈(제한하지 않는 예로서 활성 영역 뒤에 위치한 검출기의 전자 장치로부터의 산란)를 실질적으로 제거하는데 사용될 수 있다. 활성 영역에 도달하는 산란 패턴의 적어도 일부는 활성 영역을 통과하여 전자 장치에 도달하고, (전자 장치에 의해) 활성 영역을 향해 후방 산란될 수 있다.
전자 장치로부터의 산란은 SAXS 패턴에서 제거될 수 있는 노이즈의 비 제한적인 예일 뿐이다. 이러한 산란은 미미할 수 있으며, 방법, 시스템 및 컴퓨터 프로그램 제품은 다른 노이즈에 준용하여 적용될 수 있으며, 및/또는 그러한 산란이 미미한 경우에도 적용될 수 있다.
반도체 샘플의 다른 산란 요소(예컨대, 하나 이상의 추가 반복 구조)를 "배경" 방사선의 소스로서 처리함으로써 복잡한 구조(예컨대, HAR 홀)를 분석할 수 있는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품이 제공될 수 있다. 단순화된 모델에서, 강도는 HAR 홀로부터의 강도와 하나 이상의 추가 반복 구조(언더레이어라고도 함)로부터의 강도의 인코히어런트 합으로 가정된다. 즉, I_total(q) = I_HAR(q) + I_underlayers(q) + I_system(q) = I_HAR(q) + I_effectiveBacground(q).
이러한 HAR 홀 분석은 신뢰 가능한 모델(언더레이어의 복잡성으로 인해 불가능하거나 알 수 없을 수 있음) 또는 I_underlayers(q) + I_system(q)의 추정을 필요할 수 있다.
이 "배경" 강도 분포를 추정하기 위해, X선 빔과 반도체 샘플 사이에 (예를 들어, 반도체 샘플을 오메가-축을 중심으로 회전시킴으로써) 상대적인 경사가 도입될 수 있고, 따라서 일반적으로 5-10도 범위(이는 고정 범위가 아니라 예시일 뿐이다) 내의 어딘가에 있는 I_HAR(q) ~ 0은 충분히 높다.
그 다음, 이러한 데이터는 직접 사용되거나 비선형 회귀를 사용하여 피팅되어, X선 분석에서 발생하는 피크 함수(예컨대, 가우시안, 로렌치안, Pseudo-Voigt 또는 Pearson-VII의 합)를 포함하는 파라미터 모델을 제공한다. 경험적 배경을 직접 사용하는 것은, 예를 들어, 그것이 시스템의 슬릿으로부터 산란된 강도의 경우일 수 있는 일반적인 피크 함수를 사용하여 잘 모델링될 수 없을 때 유리할 수 있다.
이 "유효 배경" 모드의 파라미터가 결정되면 이들은 일정하게 유지되거나 단지 약간만 변경되며, 총 산란 강도 분포를 모델링하기 위해 낮은 경사 각으로 I_HAR(q)에 강도 기여도가 추가된다.
언더레이어로부터의 강도를 고려함으로써, HAR 홀 분석을 위한 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다.
도 39는 방법(1900)을 도시한다.
방법(1900)은 반도체 요소와 X선 빔 사이에 제 1 각도 관계를 도입하는 단계(1910)에 의해 시작할 수 있다.
단계(1910)에 이어 제 1 각도 관계가 유지되는 동안 X선 빔으로 반도체 물체를 조명하고 센서에 의해 제 1 SAXS 패턴을 검출하는 단계(1920)가 뒤따를 수 있다.
제 1 공간 관계가 유지되는 동안(반도체 요소에 충돌하기 전) X선 빔은 HAR 홀과 정렬(또는 실질적으로 정렬)되고 하나 이상의 추가 반복 구조의 세로 축에 수직(또는 실질적으로 수직)이다.
제 1 공간 관계가 유지되는 동안, 센서는 후방 산란된 방사선 성분(전자장치로부터 후방 산란된)을 가지는 제 1 SAXS 패턴을 감지하고, 또한 HAR 홀의 어레이에 의해, 및 하나 이상의 추가 반복 구조에 의해 크게 영향을 받는 산란 패턴을 포함한다.
단계(1920)에 이어 반도체 요소와 X선 빔 사이에 제 2 각도 관계를 도입하는 단계(1930)가 뒤따를 수 있다.
단계(1930)는 제 2 각도 관계가 유지되는 동안 반도체 물체를 X선 빔으로 조명하고, 센서에 의해 제 2 SAXS 패턴을 검출하는 단계(1940)가 뒤따를 수 있다.
제 2 공간 관계가 유지되는 동안, (반도체 요소에 충돌하기 전) X선 빔은 HAR 홀과 오정렬(또는 실질적으로 정렬)되고 하나 이상의 추가 반복의 구조의 세로축에 대해 기울어진다(또는 실질적으로 기울어진다).
제 2 각도 관계가 유지되고 제 2 공간 관계가 유지되는 동안, 센서는 후방 산란된 방사선 성분(전자 장치로부터 후방 산란됨)을 갖는 제 2 SAXS 패턴을 감지하고, 하나 이상의 추가 반복 구조에 의해 여전히 높은 영향을 받지만 HAR 홀 어레이에 의해 덜 영향을 받는 산란 패턴을 포함한다.
단계(1940)에 이어 HAR 홀의 어레이에 관한 정보를 생성하기 위해 제 1 SAXS 패턴과 제 2 SAXS 패턴 간을 비교하는 단계(1950)가 뒤따른다.
특히, 단계(1950)는 HAR 홀들의 어레이에 의한 X선 빔의 산란을 나타내는 SAXS 패턴을 제공하기 위해 제 2 SAXS 패턴으로부터 제 1 SAXS 패턴을 감산하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 각도 관계의 변경은 X선 빔 및 반도체 물체 중 적어도 하나를 회전시킴으로써 실행될 수 있다.
제 1 공간 관계의 유지는 X선 빔과 반도체 물체 사이의 제 1 각도 범위와 연관될 수 있다. HAR 홀의 종횡비가 10:1을 초과할 때(예를 들어 40:1 일 수 있음) 제 1 각도 범위는 완벽한 정렬에서 플러스 2도 내지 마이너스 2도 사이의 범위일 수 있음을 알게 되었다.
제 2 공간 관계의 유지는 X선 빔과 반도체 물체 사이의 제 2 각도 범위와 연관될 수 있다. HAR 홀의 종횡비가 10:1을 초과할 때(예를 들어 40:1 일 수 있음) 제 2 각도 범위는 완벽한 정렬로부터 적어도 2 도 또는 3 도의 편차를 포함할 수 있음을 알게 되었다.
대안으로 또는 부가적으로, 이 방법은 스크라이브 라인 테스트 패드와 같은 HAR 홀을 포함하지 않는 샘플의 일부로 샘플을 바꾸고 HAR 홀의 어레이에 의해 덜 영향을 받는 추가 SAXS 패턴을 얻는 단계를 포함할 수 있다.
제 2 SAXS 패턴 및/또는 추가 SAXS 패턴은 SAXS 패턴에 대한 HAR 홀 어레이의 기여를 분리하기 위해 (제 1 SAXS 패턴과 함께) 사용될 수 있는 배경 SAXS 패턴일 수 있는 SAXS 패턴을 제공하는데 사용될 수 있다.
도 40은 반도체 물체와 같은 샘플의 예를 보여준다. 반도체 물체는 HAR 홀(1882)의 어레이와 트랜지스터(1884(2)) 및 인터커넥트(1884(1))와 같은 하나 이상의 추가 반복 구조를 포함한다. HAR 홀(1882)은 수직 NAND(또는 3D NAND) 메모리 어레이 내의 다중 레이어 사이에 배치될 수 있다.
하나 이상의 추가 반복 구조를 형성하는 구조 요소의 종횡비는 HAR 홀의 종횡비보다 훨씬 작다. 이러한 구조적 요소는 HAR 홀보다 (x 축을 따라) 훨씬 더 얇을 수 있다. 따라서, HAR 홀에 기인한 산란은 하나 이상의 추가 반복 구조에 기인 한 산란보다 회전에 훨씬 더 민감하다.
도 41은 반도체 물체와 X선 산란 계측 장치의 일부의 예를 보여준다. 이 도면에서, X선(1852)와 반도체 물체(1880) 사이에 제 1 각도 관계가 유지된다.
도 41에서, HAR 홀(1882) 및 하나 이상의 추가 반복 구조(통칭하여(1884)로 표시됨)는 X선을 산란시켜 HAR 홀의 어레이에 의한 그리고 하나 이상의 추가 반복 구조에 의한 X선 빔의 산란으로 인해 생성되는 산란 패턴(1854)을 제공한다.
센서(1820)는 활성 영역(1822) 및 전자 장치(1824)를 갖는다. 이 전자 장치는 방사선을 후방 산란하여 후방 산란된 방사선(1856)을 제공한다.
센서(1820)는 후방 산란된 방사선 성분(전자 장치로부터 후방 산란됨)을 갖는 제 1 SAXS 패턴을 감지하고, 또한 HAR 홀의 어레이에 의한 그리고 하나 이상의 추가 반복 구조에 의한 X선 빔의 산란으로 인해 생성되는 산란 패턴을 포함한다.
도 42는 반도체 물체와 X선 산란 계측 장치의 일부의 예를 보여준다. 이 도면에서 X선(1852)와 반도체 물체(1880) 사이에 제 2 각도 관계가 유지된다.
도 42에서, HAR 홀(1882)은 제 2 SAXS 패턴에 거의 영향을주지 않는 반면, 하나 이상의 추가 반복 구조(총괄적으로 1884로 표시됨)는 X선을 산란시켜 하나 이상의 추가 반복 구조에 의한 X선 빔의 산란으로 인해 생성된 산란 패턴(1854)을 제공한다.
전자 장치(1824)는 방사선을 후방 산란하여 후방 산란된 방사선(1856)을 제공한다.
센서(1820)는 후방 산란된 방사선 성분(전자 장치로부터 후방 산란됨)을 갖는 제 2 SAXS 패턴을 감지하고, 또한 하나 이상의 추가 반복 구조에 의한 X선 산란에 기인하여 생성된 제 2 패턴을 포함한다.
다양한 각도로부터의 물체 평가
다양한 각도로부터 반도체 물체를 검사하기 위한 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품이 제공될 수 있다.
반도체 물체는 구조적 요소의 어레이를 포함한다. 이러한 구조적 요소는 그 주변의 전자 밀도와 실질적으로 상이한 전자 밀도를 가진다. 이러한 구조적 요소는 특정 방향의 세로 축을 가지며 높은 종횡비(HAR)를 나타낸다.
구조적 요소의 비 제한적인 예는 HAR 홀(채워진 HAR 홀 또는 채워지지 않은 HAR 홀)이다. 구조적 요소는 HAR 홀과 다를 수 있음에 유의한다. 설명의 편의를 위해 구조적 요소는 HAR 홀이라고 가정한다.
가장 강렬한 산란(가장 강한 SAXS 패턴)은 X선이 구조와 정렬될 때 발생하며, 그 이유는 이것이 순 경로 (net path), 및 어레이 내의 물체 사이의 위상차 를 최소화하여 파괴적 간섭에 의한 강도 감소를 최소화하는 방향이기 때문이다. 이 "전방" 방향에서는, 높은 강도 때문에 볼 수 있는 가장 많은 수의 회절 피크가 존재하고, x 축과 y 축을 따른 두 방향 모두에서 우수한 각도 분해능을 얻는 것이 유리할 수 있다.
(반도체 물체에 도달하기 전) 이 설정의 각도 편차는 더 낮은 품질의 SAXS 패턴을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, X선 빔과 반도체 물체 사이의 각도 관계의 함수인 하나 이상의 X선 빔 파라미터(예컨대, X선 빔 형상 및/또는 크기)를 판정하는 방법이 제공될 수 있다.
예를 들어, (반도체 물체에 부딪히기 전) X선 빔이 HAR 홀과 정렬된 경우(센서와 반도체 물체가 서로 평행하다고 가정함), X선 빔은 x 축 및 y 축 모두에서 시준될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 센서 평면에, 반도체 물체의 평면에 그리고 X선 소스의 출력부에(예컨대, 빔의 단면을 쉐이핑하는 마이크로-슬릿의 평면에) X선 빔의 원형 단면을 야기할 것이다.
제안된 시스템 및 방법은 (샘플 상의) 조명 영역을 변경하지 않고 샘플을 조명하는 각도 범위를 변경할 수 있다. 특정 공간 관계에서, 빔 근처에서 피처/샘플에 수직인 낮은 입사각 범위(시준된 빔)가 존재할 수 있고, 다른 공간 관계(예를 들어 더 큰 기울기)에서 각도 범위는 증가될 수 있다. 두 경우 모두, 예를 들어, X선 빔을 스폿 상에 포커싱함으로써 (샘플 상의) 스폿이 비교적 작은 영역에 유지될 수 있다. 슬릿(개구)은 광학 장치 및 소스를 향한 샘플이 각도 범위를 증가시키기 전에 증가될 수 있다. 또한, 제안된 시스템 및 방법은 광학부재 앞 및 샘플 앞의 슬릿의 개구 크기를 변경함으로써 샘플을 조명하는 각도 범위를 변경하지 않고 조명 영역을 변경할 수 있다.
반도체 물체가 검출기 및 X선 빔에 대하여 회전한다고 가정하면, X선 빔은 X-축을 따라 시준되고 센서 평면에서 y 축을 따라 시준되지 않고, X선 소스의 출력에서 타원 형상을 갖는다. 반도체 물체의 평면에서 X선 빔은 원형이다.
타원의 편심은 각도 오정렬에 따라 변한다.
입사각의 넓은 범위는 SAXS 패턴의 강도를 증가시킬 수 있고, 그러나 SAXS 패턴의 회절 차수 간의 오버랩을 증가시킬 수 있다. 경사 각도가 증가함에 따라 오벼랩이 허용되고 유익할 수 있다. 이것은 낮은 각도 오정렬에서 획득된 오버랩이 적거나 오버랩되지 않은 SAXS 패턴을 사용하여 얻은 SAXS 패턴을 사용하여 보상될 수 있다.
샘플의 낮은 기울기 각도의 경우에 비해 회절 피크가 적고 상대적으로 낮은 강도를 갖기 때문에, 더 높은 기울기 각도에 대한 각도 해상도의 손실을 능가하는 강도의 이득이 유리할 수 있다.
샘플에서 각도 조명 범위의 변경은 다양한 방식으로 (즉, 조정 가능한 형상 및/또는 크기의 개구를 사용함으로써, 형상 및/또는 크기가 서로 상이한 조리개 중에서 선택함으로써, 및/또는 시준 및 집속된 빔에 최적화된 다양한 반사 및/또는 회절 광학 장치를 사용함으로써) 수행될 수 있다.
X선 빔의 파라미터(예를 들어, X선 빔의 타원형 단면의 크기 및/또는 편심도)는 다음 중 적어도 하나를 기초로 하는 한 세트일 수 있다:
X선 빔과 HAR 홀과 X선 빔이 정렬되는 특정 방향 사이의 편차 각도. 예를 들어, 샘플의 일정한 조명 영역을 유지하기 위해 샘플의 각도가 증가함에 따라 빔의 크기가 줄어들 수 있으며, 이는 작은 테스트 패드 구조에 중요할 수 있다. 또한, X선 빔이 HAR 홀의 축과 실질적으로 평행할 때 X선 빔의 발산이 감소(해상도 증가)하여, 개별 회절 차수를 명확하게 분해하고 HAR 홀의 평균 모양을 평가하는 데 사용되는 더 높은 발산으로 접근할 수 없는 어레이 내의 장애에 대한 민감도를 증가시킨다. 예를 들어, 평면 내 간격이 ~ 150 nm 인 HAR 홀의 경우, 일반적인 고해상도 발산은 ~ 0.2 mrad 일 수 있는 반면 평균 형상을 평가하는데 사용되는 고 유량(high-flux) 발산은 약 0.4-0.5 mrad 일 수 있다.
감지된 SAXS 패턴의 임의의 측정 및/또는 추정된 파라미터(제한하지 않는 예로서, SAXS 패턴의 측정 및/또는 추정된 SNR). 예를 들어, X선 빔의 발산 각도는 구조의 형상을 판정하기 위해 샘플의 평면에서 양방향으로 높은 해상도를 필요로하지 않는, HAR 트렌치와 같은 2D 구조를 측정하는 경우에 입사 플럭스를 실질적으로 증가시키고 정확도/정밀도 또는 처리량을 증가시키기 위해 한 방향으로 조정될 수 있다.
SAXS 패턴의 상이한 로브 사이에 예상되는 중첩은 입사 X선 빔의 발산과 관련된 구조의 피치에 따라 달라지는데, 더 큰 작은 피치 구조가 인접한 회절 차수 사이에 더 큰 간격을 가지고, 따라서, 높은 플럭스를 갖는 더 높은 발산 빔이 큰 피치 구조보다 유리할 수 있다. 예를 들어, 피치가 100nm 미만인 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 커패시터 구조로부터의 산란은 피치가 ~ 150nm인 3D NAND 채널 홀에 대해 더 높은 발산(예컨대, 0.5 mrad 초과) 빔으로 유리하게 측정될 수 있고, 여기서 0.5 mrad 초과의 발산은 인접한 회절 차수 사이에 상당한 중첩을 유발하여 이후 구조에서 프로파일의 정확도와 정밀도를 저하시킨다.
이전 측정에서 이미 획득된 정보(특히, 이전 측정 중에 X선 빔과 반도체 물체 사이에 하나 이상의 상이한 각도 관계가 존재하는 경우).
반도체 물체의 구조의 중요도 및/또는 우선 순위 또는 SAXS 패턴의 로브 사이의 중첩 영역에 존재할 수 있는 정보의 관련도. 예를 들어, HAR 홀의 2 개 어레이의 수직 스택의 경우, 어레이 간의 평면 내 오프셋에 관한 정보는 인접한 회절 차수 사이의 간격에 비해 간섭 패턴의 주파수가 다소 낮기 때문에 홀의 정확한 형상이 필요한 경우 증가된 발산 및 더 높은 플럭스 및 더 큰 처리량을 갖는 빔을 사용하여 판정될 수 있다(도 53 참조).
X선 빔의 형상은 타원형 또는 비타원형일 수 있고, 다각형, 곡선형 등일 수 있다는 점에 유의해야 한다.
X선 빔 에너지 밀도는 측정할 때 마다 변경될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
도 43은 방법(1000)을 도시한다.
방법(1000)은 X선 빔의 파라미터(제한하지 않는 예로서, 강도, 발산, 형상 및 크기 중 적어도 하나)를 수신하거나 판정하고 반도체 요소와 X선 빔 사이의 각도 관계를 판정하는 단계(1010)로 시작할 수 있다.
단계(1010)에 이어 반도체 요소와 X선 빔 사이의 각도 관계를 도입하는 단계(1020)가 뒤따를 수 있다.
단계(1020)에 이어 각도 관계를 유지하면서 그러한 파라미터를 갖는 X선 빔으로 반도체 물체를 조명하고, 센서에 의해 SAXS 패턴(또는 임의의 다른 신호)을 검출하는 단계(1030)가 뒤따를 수 있다.
단계(1030)에 이어 단계(1010)가 뒤따를 수 있는데, 그 동안 이 방법은(a) X선 빔의 하나 이상의 파라미터 및(b) 각도 관계 중 적어도 하나를 변경할 수 있다.
단계(1010-1030)의 다중 반복이 실행될 수 있다.
단계(1010)의 판정은 단계(1030)의 결과에 대한 응답일 수 있다. 예를 들어, SAXS 패턴(또는 임의의 다른 신호)은 SAXS 패턴(또는 임의의 다른 신호)의 하나 이상의 파라미터를 판정하기 위해 처리 및/또는 분석될 수 있다.
단계(1010)은 다음 중 적어도 하나에 기초하여 X선 빔의 파라미터(예를 들어, 타원형 단면의 크기 및/또는 편심도)를 판정하는 단계를 포함할 수 있다:
a. 편차 각도.
b. 감지된 SAXS 패턴의 임의의 측정 및/또는 추정된 파라미터(제한하지 않는 예로서, SAXS 패턴의 측정 및/또는 추정된 SNR).
c. SAXS 패턴의 상이한 로브 간 예상되는 중첩.
d. 이전 측정에서 이미 얻은 정보(X선 빔과 반도체 물체 사이에 하나 이상의 상이한 각도 관계가 존재하는 경우).
e. 반도체 물체 구조의 중요도 및/또는 우선 순위.
f. SAXS 패턴의 로브 간의 중첩 영역에 존재할 수 있는 정보의 관련도.
예를 들어,
HAR 홀과 X선 빔이 정렬된 특정 방향과 X선 빔 간의 편차 각도. 예를 들어, 샘플 상에 일정한 조명 영역을 유지하기 위해 샘플의 각도가 증가하면 빔의 크기가 줄어들 수 있는데, 이는 작은 테스트 패드 구조에 중요할 수 있다. 또한, X선 빔이 HAR 홀의 축과 실질적으로 평행할 때 X선 빔의 발산이 감소되어(해상도 증가), 개별 회절 차수를 명확하게 분해하고 HAR 홀의 평균 형상을 평가하는데 사용되는 더 높은 발산으로는 접근할 수 없는 어레이 내의 장애에 대한 민감도를 증가시킨다. 예를 들어, 평면 내 간격이 ~ 150nm 인 HAR 홀의 경우 일반적인 고해상도 발산은 ~ 0.2mrad일 수 있는 반면, 평균 형상을 평가하는 데 사용되는 고 유량 발산은 약 0.4 ~ 0.5mrad 일 수 있다.
감지된 SAXS 패턴의 임의의 측정 및/또는 추정된 파라미터(제한하지 않는 예로서, SAXS 패턴의 측정 및/또는 추정된 SNR). 예를 들어, 구조의 형상을 결정하기 위해 샘플의 평면에서 양방향으로 높은 해상도를 요구하지 않는, HAR 트렌치와 같은 2D 구조를 측정할 때 X선 빔의 발산 각도를 한 방향으로 조정하여, 입사 플럭스를 실질적으로 증가시키고 정확도/정밀도 또는 처리량을 늘릴 수 있다.
SAXS 패턴의 상이한 로브 사이에 예상되는 중첩은 입사 X선 빔의 발산에 대한 구조의 피치에 따라 달라지며, 더 작은 피치 구조가 인접한 회절 차수 사이에 더 큰 간격을 가지고, 따라서 높은 플럭스를 가지는 고 발산 빔이 큰 피치 구조보다 유리할 수 있다. 예를 들어, 피치가 100nm 미만인 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 커패시터 구조로부터의 산란은 ~150nm의 피치를 갖는 3D NAND 채널 홀에 대해 더 높은 발산(예컨대, 0.5mrad 초과) 빔으로 유리하게 측정될 수 있고, 여기서 0.5mrad 초과의 발산은 인접한 회절 차수 사이에 상당한 중첩을 유발하여 이후 구조에서 프로파일의 정확성과 정밀도를 저하시킬 것이다.
이전 측정에서 이미 획득된 정보(특히, 이전 측정 중에 X선 빔과 반도체 물체 사이에 하나 이상의 상이한 각도 관계가 존재하는 경우).
반도체 물체의 구조의 중요도 및/또는 우선 순위 또는 SAXS 패턴의 로브 사이의 중첩 영역에 존재할 수 있는 정보의 관련도. 예를 들어, HAR 홀의 2 개 어레이의 수직 스택의 경우, 어레이 간의 평면 내 오프셋에 관한 정보는 인접한 회절 차수 사이의 간격에 비해 간섭 패턴의 주파수가 다소 낮기 때문에 홀의 정확한 형상이 필요한 경우 증가된 발산 및 더 높은 플럭스 및 더 큰 처리량을 갖는 빔을 사용하여 판정될 수 있다(도 53 참조).
단계(1010-1030)의 1회 이상의 반복 동안 반도체 물체는 특정 방향으로 전파되는 X선으로 조명될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
도 44는 반도체 물체의 예를 보여준다.
반도체 물체는 HAR 홀(1882)의 어레이를 포함한다. HAR 홀(1882)은 수직 NAND(또는 3D NAND) 메모리 어레이 또는 테스트 구조 내의 다중 레이어 사이에 위치할 수 있다.
도 45는 반도체 물체와 X선 산란 계측 장치의 일 부분의 예를 보여준다. 이 도면에서, X선(1852)와 반도체 물체(1880) 사이에 제 1 각도 관계가 유지된다.
도 45에서, HAR 홀(1882)은 X선을 산란시켜 HAR 홀의 어레이에 의한 X선 빔의 산란으로 인해 생성되는 산란 패턴(854)을 제공한다.
도 46은 반도체 물체와 X선 산란 계측 장치의 일 부분의 예를 보여준다. 이 도면에서, X선(1852)와 반도체 물체(1880) 사이에 제 2 각도 관계가 유지된다.
도 47-52는 (a) 마이크로 슬릿(140)의 평면(140'), (b) 반도체 물체(190)의 평면(190') 및(c) 센서(140)의 평면(124')에서의 X선 빔의 단면을 도시한다.
도 47-50은 4가지 각도 관계의 4가지 예를 보여준다. 정렬(도 47- 3 평면(124', 190' 및 140')에서의 원형 단면(1011, 1021 및 1031)), 도 48, 49 및 50에서의 (증가된 오정렬에 대응하여) 편심도가 증가하는 타원 단면(평면(124')에서의 타원 단면(1012, 1013 및 1014), 및 평면(140')에서의 타원형 단면(1032, 1033 및 1034), 및 반도체 평면(190')에서의 원형 단면(1022; 1023 및 1024).
도 51은 입사 빔이 HAR 홀들과 정렬될 때 획득되는 비중첩 SAXS 패턴(1041)을 도시하고, 또한 입사 빔이 HAR 홀들과 오정렬될 때 획득되는 중첩 SAXS 패턴(1042)을 도시한다.
도 52는 더 높은 타일의 경우 획득되는 SAXS 패턴(1043)을 도시하며, 이는 더 높은 발산 및 더 낮은 강도를 보여준다.
X선 장치로서, 샘플을 고정하도록 구성될 수 있는 마운트; X선 빔을 샘플의 제 1 면을 향하도록 지향시키도록 구성될 수 있는 X선 소스; 샘플의 제 2 면의 하류에 배치되며 샘플 측정 기간 동안 샘플을 통해 투과된 X선의 적어도 일부를 검출하도록 구성될 수 있는 검출기; 및 빔 강도 모니터링 기간 동안 X선 소스와 샘플의 제 1 면 사이에 위치할 수 있는 측정 위치에 배치되어, X선 빔이 샘플에 도달하기 전에 X선 빔의 적어도 일부를 검출할 수 있는 X선 강도 검출기를 포함할 수 있는 X선 장치가 제공될 수 있다.
샘플 측정 기간과 빔 강도 모니터링 기간은 겹치지 않는다.
측정 위치에 위치할 때, X선 강도 검출기는 X선 빔의 전체를 수신하도록 구성될 수 있다.
X선 장치는 (a) 측정 위치와 (b) X선 강도 검출기가 X선 빔의 경로 외부에 위치할 수 있는 외부 위치 사이에서 X선 강도 검출기를 이동시키도록 구성될 수 있는 기계 메커니즘을 포함할 수 있다.
기계 메커니즘은 샘플의 제 1 면의 평면에 평행할 수 있는 평면 내에서의 회전 운동에 의해 측정 위치와 외부 위치 사이에서 X선 강도 검출기를 이동시키도록 구성될 수 있다.
기계 메커니즘은 샘플의 제 1 면의 평면과 평행하지 않을 수 있는 평면 내에서의 회전 운동에 의해 측정 위치와 외부 위치 사이에서 X선 강도 검출기를 이동시키도록 구성될 수 있다.
기계 메커니즘은 샘플의 제 1 면의 평면에 평행할 수 있는 평면 내에서의 선형 운동에 의해 측정 위치와 외부 위치 사이에서 X선 강도 검출기를 이동시키도록 구성될 수 있다.
기계 메커니즘은 샘플의 제 1 면의 평면과 평행하지 않을 수 있는 평면 내에서의 선형 운동에 의해 측정 위치와 외부 위치 사이에서 X선 강도 검출기를 이동시키도록 구성될 수 있다.
X선 장치는 측정 위치의 상류에 위치한 빔 리미터를 포함할 수 있으며, 여기서 빔 리미터는 X선 빔의 형상 및 X선 빔의 단면 크기 중 적어도 하나를 판정하도록 구성된 적어도 하나의 기계적 요소를 포함할 수 있다.
기계 메커니즘은 적어도 하나의 기계적 요소에 평행할 수 있는 운동에 의해 측정 위치와 외부 위치 사이에서 X선 강도 검출기를 이동시키도록 구성될 수 있다.
기계 메커니즘은 적어도 하나의 기계적 요소와 평행하지 않을 수 있는 운동에 의해 측정 위치와 외부 위치 사이에서 X선 강도 검출기를 이동시키도록 구성될 수 있다.
빔 리미터는 X선의 빔이 통과 할 슬릿을 형성하도록 서로 근접하게 위치하는 제 1 및 제 2 에지를 각각 가지는 제 1 및 제 2 블레이드를 포함할 수 있으며,이 슬릿을 통해 X선의 빔이 샘플의 제 1 면으로부터 수 mm보다 작은 거리에서 통과하고; 및 슬릿의 폭을 조정하기 위해 각각의 제 1 및 제 2 병진 축을 따라 제 1 및 제 2 블레이드를 이동시키도록 구성될 수 있는 제 1 및 제 2 액추에이터를 포함한다.
샘플 측정 기간과 빔 강도 모니터링 기간은 부분적으로 겹친다.
X선 장치는 반도체 계측 도구일 수 있다.
마운트로 샘플을 고정하는 단계; X선 빔을 샘플의 제 1 면을 향해 지향시키는 단계; 샘플 측정 기간 동안 및 샘플의 제 2 면의 하류에 위치한 검출기에 의해, 샘플을 통해 투과되고 제 2 면을 통해 빠져 나온 X선의 적어도 일부를 검출하는 단계; 및 X선 빔이 샘플에 도달하기 전에, 빔 강도 모니터링 기간 동안, 그리고 X선 소스와 샘플의 제 1 면 사이에 위치할 수 있는 측정 위치에 위치한 X선 강도 검출기에 의해 X선 빔의 적어도 일부를 검출하는 단계를 포함할 수 있는 방법이 제공될 수 있다.
샘플 측정 기간과 빔 강도 모니터링 기간은 겹치지 않는다.
측정 위치에 위치할 때, X선 강도 검출기는 X선 빔 전체를 수신하도록 구성될 수 있다.
이 방법은 (a) 측정 위치와 (b) X선 강도 검출기가 X선 빔의 경로 외부에 위치할 수 있는 외부 위치 사이에서 X선 강도 검출기를 이동시키록 구성될 수 있는 기계적 메커니즘을 포함할 수 있다.
이 방법은 샘플의 제 1 면의 평면에 평행할 수 있는 평면 내에서의 회전 운동에 의해 측정 위치와 외부 위치 사이에서 X선 강도 검출기를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 샘플의 제 1 면의 평면에 평행하지 않을 수 있는 평면 내에서의 회전 운동에 의해 측정 위치와 외부 위치 사이에서 X선 강도 검출기를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 샘플의 제 1 면의 평면에 평행할 수 있는 평면 내에서의 선형 운동에 의해 측정 위치와 외부 위치 사이에서 X선 강도 검출기를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 샘플의 제 1 면의 평면과 평행하지 않을 수 있는 평면 내에서의 선형 운동에 의해 측정 위치와 외부 위치 사이에서 X선 강도 검출기를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 측정 위치의 상류에 위치하며 적어도 하나의 기계적 요소를 포함할 수 있는 빔 리미터에 의해, X선 빔의 형상 및 X선 빔의 단면 크기 중 적어도 하나를 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 적어도 하나의 기계적 요소에 평행할 수 있는 운동에 의해 측정 위치와 외부 위치 사이에서 X선 강도 검출기를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 적어도 하나의 기계적 요소에 평행하지 않을 수 있는 운동에 의해 측정 위치와 외부 위치 사이에서 X선 강도 검출기를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
빔 리미터는 X선의 빔이 통과할 슬릿을 형성하도록 서로 근접하게 위치하는 제 1 및 제 2 에지를 각각 가지는 제 1 및 제 2 블레이드를 포함할 수 있으며,이 슬릿을 통해 X선의 빔이 샘플의 제 1 면으로부터 수 mm보다 작은 거리에서 통과하고; 및 슬릿의 폭을 조정하기 위해 각각의 제 1 및 제 2 병진 축을 따라 제 1 및 제 2 블레이드를 이동시키도록 구성될 수 있는 제 1 및 제 2 액추에이터를 포함한다.
샘플 측정 기간과 빔 강도 모니터링 기간은 부분적으로 겹친다.
마운트로 샘플을 고정하고; X선 빔을 샘플의 제 1 면을 향해 지향하고; 샘플 측정 기간 동안 및 샘플의 제 2 면의 하류에 위치한 검출기에 의해, 샘플을 통해 투과되고 제 2 면을 통해 빠져 나온 X선의 적어도 일부를 검출하고; 그리고 X선 빔이 샘플에 도달하기 전에, 빔 강도 모니터링 기간 동안, 그리고 X선 소스와 샘플의 제 1 면 사이에 위치할 수 있는 측정 위치에 위치한 X선 강도 검출기에 의해 X선 빔의 적어도 일부를 검출하도록 하는 명령을 저장할 수 있는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공될 수 있다.
샘플을 고정하도록 구성될 수 있는 마운트; 샘플의 제 1 면을 향해 X선 빔을 지향하도록 구성될 수 있는 X선 소스; 샘플의 제 2 면 하류에 위치할 수 있으며, 샘플을 투과하여 제 2 면을 통해 빠져 나간 X선에 의해 형성된 SAXS 패턴의 적어도 일부를 감지하도록 구성된 SAXS 검출기; 및 샘플에서 방출되는 형광 X선을 검출하도록 구성될 수 있는 X선 형광 (XRF) 검출기를 포함할 수 있는 X선 장치가 제공될 수 있고, 여기서 XRF 검출기는 개구를 포함할 수 있다.
XRF 센서는 샘플의 제 1 면의 상류에 배치될 수 있다.
XRF 검출기는 개구를 포함할 수 있고, X선 소스는 개구를 통과하도록 X선 빔을 지향시키도록 구성될 수 있다.
XRF 검출기는 샘플의 제 1 면으로부터 5mm 이내에 위치할 수 있다.
XRF 센서는 샘플의 제 2 면의 하류에 배치될 수 있다.
개구는 SAXS 패턴의 적어도 일부가 SAXS 검출기에 도달할 수 있도록 하는 형상 및 크기일 수 있다.
장치는 다른 X선 빔을 개구를 통과하도록 지향하도록 구성될 수 있는 추가 X선 소스를 포함할 수 있다.
XRF 검출기는 큰 입체각에 걸쳐 샘플로부터 방출되는 형광 X선을 검출할 수 있도록 하는 모양 및 위치일 수 있다.
XRF 검출기는 적어도 하나의 독립적인 방사선 감지 세그먼트를 포함할 수 있다.
XRF 검출기는 적어도 하나의 독립적 인 실리콘 드리프트 검출기를 포함할 수 있다.
마운트로 샘플을 고정하는 단계; X선 빔을 샘플의 제 1 면을 향해 지향시키는 단계; 샘플의 제 2 면 하류에 위치할 수 있는 SAXS 검출기에 의해, 샘플을 통해 투과되고 제 2 면을 통해 빠져 나온 X선에 의해 형성된 SAXS 패턴의 적어도 일부를 검출하는 단계; 및 X선 형광 (XRF) 검출기에 의해 샘플에서 방출된 형광 X선을 검출하는 단계를 포함할 수 있는 방법이 제공될 수 있고, 여기서 XRF 검출기는 개구를 포함할 수 있다.
XRF 센서는 샘플의 제 1 면의 상류에 위치할 수 있다.
XRF 검출기는 개구를 포함할 수 있고, 이 방법은 X선 소스에 의해 X선 빔을 개구를 통과하도록 지향시키는 단계를 포함할 수 있다.
XRF 검출기는 샘플의 제 1 면에으로부터 5mm 이내에 위치할 수 있다.
XRF 센서는 샘플의 제 2 면의 하류에 위치할 수 있다.
개구는 SAXS 패턴의 적어도 일부가 SAXS 검출기에 도달할 수 있도록 하는 형상 및 크기일 수 있다.
장치는 다른 X선 빔을 개구를 통과하도록 지향시키도록 구성될 수 있는 추가 X선 소스를 포함할 수 있다.
XRF 검출기는 큰 입체각에 걸쳐 샘플에서 방출되는 형광 X선을 검출할 수 있도록 하는 모양과 위치일 수 있다.
XRF 검출기는 적어도 하나의 독립적인 방사선 감지 세그먼트를 포함할 수 있다.
XRF 검출기는 적어도 하나의 독립적 인 실리콘 드리프트 검출기를 포함할 수 있다.
마운트로 샘플을 고정하고; X선 빔을 샘플의 제 1 면을 향해 지향시키고; 샘플의 제 2 면 하류에 위치할 수 있는 SAXS 검출기에 의해, 샘플을 통해 투과되고 제 2 면을 통해 빠져 나온 X선에 의해 형성된 SAXS 패턴의 적어도 일부를 검출하고; 그리고 X선 형광 (XRF) 검출기에 의해 샘플에서 방출 된 형광 X선을 검출하도록 하는 명령을 저장할 수 있는 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공될 수 있고, 여기서 XRF 검출기는 개구를 포함할 수 있다.
샘플의 고 종횡비(HAR) 구조의 어레이의 배향을 판정하는 방법이 제공될 수 있으며, 이 방법은 샘플과 샘플을 조명하는 X선 빔 사이의 다양한 각도 관계 또는 평면 내 공간 관계 중 적어도 하나에 대해 SAXS 패턴을 획득하는 단계로서, 각각의 SAXS 패턴은 SAXS 센서에 의해 검출된 산란된 X선의 각도 강도 분포를 나타내는 것인, 상기 SAXS 패턴을 획득하는 단계; 다양한 SAXS 패턴 중 적어도 일부에 대해, 제 1 복수의 합을 제공하기 위해 각도 강도 분포의 적어도 하나의 각도 범위 내의 적어도 하나의 강도 합을 계산하는 단계; 및 적어도 제 1 복수의 합에 기초하여 HAR 홀들의 어레이의 배향을 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 판정하는 단계는 제 1 복수의 합을 HAR 홀 어레이의 기지의 배향과 연관될 수 있는 기준 합과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 계산하는 단계는 모든 상이한 SAXS 패턴에 대한 적어도 하나의 각도 범위 내의 적어도 하나의 강도 합을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 계산하는 단계는 하나 이상의 다양한 SAXS 패턴에 대하여, 각도 강도 분포의 2 이상의 각도 범위 내의 2 이상의 강도 합을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다양한 SAXS 패턴을 획득하는 단계는 다양한 SAXS 패턴을 제공하기 위해 샘플을 조명하는 X선 빔과 관련하여 샘플을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다양한 SAXS 패턴을 획득하는 단계는 다양한 SAXS 패턴을 제공하기 위해 샘플을 조명하는 X선 빔을, 샘플에 대하여 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
고 종횡비(HAR) 홀의 어레이를 포함할 수 있는 샘플과 샘플을 비추는 X선 빔 사이의 다양한 각도 및/또는 평면 내 공간 관계에 대해 다양한 SAXS 패턴을 획득하는 단계로서, 각각의 SAXS 패턴은 SAXS 센서에 의해 검출된 산란된 X선의 각도 강도 분포를 나타내는 것인 상기 다양한 SAXS 패턴을 획득하는 단계; 다양한 SAXS 패턴들 중 적어도 일부에 대해, 제 1 복수의 합을 제공하기 위해 각도 강도 분포의 적어도 하나의 각도 범위 내의 적어도 하나의 강도 합을 계산하는 단계; 및 제 1 복수의 합에 기초하여 HAR 홀들의 어레이의 배향을 판정하는 단계를 수행하도록 하는 명령을 저장할 수 있는 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공될 수 있다.
상기 판정하는 단계는 제 1 복수의 합을 HAR 홀 어레이의 기지의 배향과 연관될 수 있는 기준 합과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 계산하는 단계는 모든 상이한 SAXS 패턴에 대한 적어도 하나의 각도 범위 내의 적어도 하나의 강도 합을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 계산하는 단계는 하나 이상의 다양한 SAXS 패턴에 대하여, 각도 강도 분포의 2 이상의 각도 범위 내의 2 이상의 강도 합을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다양한 SAXS 패턴을 획득하는 단계는 다양한 SAXS 패턴을 제공하기 위해 샘플을 조명하는 X선 빔과 관련하여 샘플을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다양한 SAXS 패턴을 획득하는 단계는 다양한 SAXS 패턴을 제공하기 위해 샘플을 조명하는 X선 빔을, 샘플에 대하여 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
고 종횡비(HAR) 홀의 어레이를 포함할 수 있는 샘플을 고정하도록 구성될 수 있는 마운트; 샘플과 샘플을 조명하는 X선 빔 사이의 다양한 각도 관계에 대해 다양한 SAXS 패턴을 얻도록 구성될 수 있는 X선 광학부재로서, 각각의 SAXS 패턴은 SAXS 센서에 의해 검출된 산란된 X선의 각도 강도 분포를 나타내는 것인 상기 X선 광학부재; (a) 상이한 SAXS 패턴 중 적어도 일부에 대해, 제 1 복수의 합을 제공하기 위해 각 강도 분포의 적어도 하나의 각도 범위 내의 적어도 하나의 강도 합을 계산하는 단계; 및 (b) 제 1 복수의 합에 기초하여 HAR 홀 어레이의 배향을 판정하는 단계를 수행하도록 구성될 수 있는 프로세서를 포함할 수 있는 장치가 제공될 수 있다.
상기 판정하는 단계는 제 1 복수의 합을 HAR 홀 어레이의 기지의 배향과 연관될 수 있는 기준 합과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 계산하는 단계는 모든 상이한 SAXS 패턴에 대한 적어도 하나의 각도 범위 내의 적어도 하나의 강도 합을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 계산하는 단계는 하나 이상의 다양한 SAXS 패턴에 대하여, 각도 강도 분포의 2 이상의 각도 범위 내의 2 이상의 강도 합을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다양한 SAXS 패턴을 획득하는 단계는 다양한 SAXS 패턴을 제공하기 위해 샘플을 조명하는 X선 빔과 관련하여 샘플을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다양한 SAXS 패턴을 획득하는 단계는 다양한 SAXS 패턴을 제공하기 위해 샘플을 조명하는 X선 빔을, 샘플에 대하여 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
샘플의 고 종횡비(HAR) 구조의 어레이의 배향 및 형상을 판정하기 위한 방법이 제공될 수 있으며, 이 방법은 X선 빔이 어레이의 HAR 홀에 실질적으로 평행할 수 있는 동안, X선 빔으로 샘플을 조명하는 단계로서, 이 샘플은 하나 이상의 추가 반복 구조를 더 포함할 수 있고, 하나 이상의 추가 반복 구조를 형성하는 구조 요소의 종횡비는 HAR 홀의 종횡비보다 훨씬 작을 수 있는 것인, 상기 X선 빔으로 샘플을 조명하는 단계; SAXS 검출기에 의해 제 1 SAXS 패턴을 감지하는 단계; 샘플과 X선 빔의 광축 사이의 공간 관계를 변경하는 단계; X선 빔이 어레이의 HAR 홀에 대해 실질적으로 비스듬할 수 있는 동안, X선 빔으로 샘플을 조명하는 단계; SAXS 검출기에 의해 제 2 SAXS 패턴을 감지하는 단계; 제 1 및 제 2 SAXS 패턴 간의 관계를 판정하는 단계; 및 제 1 및 제 2 SAXS 패턴 간의 관계에 기초하여 HAR 홀들의 어레이에 대한 정보를 생성하는 단계를 포함한다.
하나 이상의 추가 반복 구조는 HAR 홀의 어레이에 실질적으로 평행할 수 있다.
공간 관계를 변경하는 단계는 제 2 SAXS 패턴에 대한 어레이의 영향을 실질적으로 제거하도록 X선 빔과 샘플 사이의 공간 관계를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
공간 관계를 변경하는 단계는 샘플을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
공간 관계를 변경하는 단계는 X선 빔을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은, 이러한 관계에 기초하여, 추가 반복 구조와 후방 산란 X선 방사선의 결합된 효과를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
X선 빔은 HAR 홀의 종축과의 완벽 정렬로부터 최대 2도 이탈함으로써 어레이의 HAR 홀에 실질적으로 평행할 수 있다.
X선 빔이 샘플에 속하는 HAR 홀 어레이의 고 종횡비(HAR) 홀과 실질적으로 평행할 수 있는 동안, X선 빔으로 샘플을 조명하는 단계로서, 이 샘플은 하나 이상의 추가 반복 구조를 추가로 포함할 수 있고, 하나 이상의 추가 반복 구조를 형성하는 구조 요소의 종횡비는 HAR 홀의 종횡비보다 훨씬 작을 수 있는 것인, 상기 X선 빔으로 샘플을 조명하는 단계; SAXS 검출기에 의해 제 1 SAXS 패턴을 감지하는 단계; 샘플과 X선 빔의 광축 사이의 공간 관계를 변경하는 단계; X선 빔이 어레이의 HAR 홀에 대해 실질적으로 비스듬할 수 있는 동안 샘플을 X선 빔으로 조명하는 단계; SAXS 검출기에 의해 제 2 SAXS 패턴을 감지하는 단계; 제 1 및 제 2 SAXS 패턴 간의 관계를 판정하는 단계; 및 제 1 및 제 2 SAXS 패턴 간의 관계에 기초하여 HAR 홀들의 어레이에 대한 정보를 생성하는 단계를 수행하도록 하는 명령을 저장할 수 있는 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공될 수 있다.
하나 이상의 추가 반복 구조는 HAR 홀의 어레이에 실질적으로 평행할 수 있다.
공간 관계를 변경하는 단계는 제 2 SAXS 패턴에 대한 어레이의 영향을 실질적으로 제거하도록 X선 빔과 샘플 사이의 공간 관계를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
공간 관계를 변경하는 단계는 샘플을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
공간 관계를 변경하는 단계는 X선 빔을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는, 이러한 관계에 기초하여, 추가 반복 구조와 후방 산란 X선 방사선의 결합된 효과를 추정하도록 하는 명령을 저장할 수 있다.
X선 빔은 HAR 홀의 종축과의 완벽 정렬로부터 최대 2도 이탈함으로써 어레이의 HAR 홀에 실질적으로 평행할 수 있다.
고 종횡비(HAR) 홀의 어레이를 포함할 수 있고 하나 이상의 추가 반복 구조를 포함할 수 있는 샘플을 고정하도록 구성될 수 있는 마운트로서, 하나 이상의 추가 반복 구조를 형성하는 구조 요소의 종횡비는 HAR 홀의 종횡비보다 훨씬 작을 수 있는 것인, 상기 마운트; (i) X선 빔이 HAR 홀 어레이의 고 종횡비(HAR) 홀과 실질적으로 평행할 수 있는 동안, X선 빔으로 샘플을 조명하는 단계; (ii) SAXS 검출기에 의해 제 1 SAXS 패턴을 감지하는 단계; (iii) 샘플과 X선 빔의 광축 사이의 공간 관계를 변경하는 단계; (iv) X선 빔이 어레이의 HAR 홀에 대해 실질적으로 비스듬할 수 있는 동안, X선 빔으로 샘플을 조명하는 단계; 및 (v) SAXS 검출기에 의해 제 2 SAXS 패턴을 감지하는 단계를 수행하도록 구성될 수 있는 X선 광학부재; 및 (i) 제 1 및 제 2 SAXS 패턴 사이의 관계를 판정하는 단계; 및 (ii) 제 1 및 제 2 SAXS 패턴 간의 관계에 기초하여 HAR 홀 어레이에 대한 정보를 생성하는 단계를 수행하도록 구성될 수 있는 프로세서를 포함할 수 있는 장치가 제공될 수 있다.
하나 이상의 추가 반복 구조는 HAR 홀의 어레이에 실질적으로 평행할 수 있다.
공간 관계를 변경하는 단계는 제 2 SAXS 패턴에 대한 어레이의 영향을 실질적으로 제거하도록 X선 빔과 샘플 사이의 공간 관계를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
공간 관계를 변경하는 단계는 샘플을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
공간 관계를 변경하는 단계는 X선 빔을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
이 장치는 이러한 관계에 기초하여, 추가 반복 구조와 후방 산란 X선 방사선의 결합된 효과를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
X선 빔은 HAR 홀의 종축과의 완벽 정렬로부터 최대 2도 이탈함으로써 어레이의 HAR 홀에 실질적으로 평행할 수 있다.
구조적 요소의 어레이를 포함할 수 있는 샘플을 평가하기 위한 방법이 제공될 수 있으며, 이 방법은 샘플과 제 1 시준 값을 나타내는 X선 빔 사이의 제 1 각도 관계에 대한 제 1 SAXS 패턴을 획득하는 단계; X선 빔이 제 1 시준 값과 상이한 제 2 시준 값을 나타내는 동안, 샘플과 X선 빔 사이의 제 2 각도 관계에 대한 제 2 SAXS 패턴을 획득하는 단계를 포함하고, 여기서 제 2 각도 관계는 제 1 각도 관계와 상이하고; 제 1 및 제 2 SAXS 패턴을 획득하는 단계는 제 1 및 제 2 SAXS 패턴을 획득하는 동안 샘플의 제 1 면 상의 X선의 단면 영역을 실질적으로 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 샘플과 X선 빔 사이의 적어도 하나의 추가 각도 관계에 대해 적어도 하나의 추가 SAXS 패턴을 획득하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 각각의 추가 각도 관계, 제 1 및 제 2 각도 관계는 서로 상이하고; 각각의 추가 SAXS 패턴을 획득하는 단계는 X선 빔의 시준을 변경하는 동안 샘플의 제 1 면 상의 X선의 단면 영역을 실질적으로 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 적어도 제 1 및 제 2 SAXS 패턴에 기초하여 샘플을 평가하는 단계를 포함할 수 있다.
제 1 SAXS 패턴을 획득하는 단계 및 제 2 SAXS 패턴을 획득하는 단계는 X선 빔의 강도 측면에서 서로 더 상이하다.
X선 빔의 단면은 원형이며, 제 1 시준과 제 2 시준 값의 차이가 제 1 및 제 2 SAXS 패턴의 회절 차수의 편심을 결정한다.
제 1 각도 관계는 제 1 조명 각도일 수 있고, 제 2 각도 관계는 제 2 조명 각도일 수 있고, 제 2 조명 각도는 제 1 조명 각도를 초과하고, 제 1 시준 값은 제 2 시준 값을 갖는 X선 빔보다 더 시준될 수 있는 X선 빔을 나타낸다.
이 방법은 제 2 SAXS 패턴과 관련된 적어도 신호 대 잡음비에 기초하여 제 2 시준 값을 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 적어도 제 2 SAXS 패턴의 로브들 사이에서 예상되는 오버랩에 기초하여 제 2 시준 값을 판정하는 것을 포함할 수 있다.
이 방법은 제 1 SAXS 패턴으로부터 획득된 정보에 기초하여 제 2 시준 값을 판정하는 것을 포함할 수 있다.
이 방법은 구조적 요소의 어레이의 우선 순위 또는 중요도에 기초하여 제 2 시준 값을 판정하는 것을 포함할 수 있다.
구조적 요소의 어레이를 포함할 수 있는 샘플과 제 1 시준 값을 나타내는 X선 빔 사이의 제 1 각도 관계에 대한 제 1 SAXS 패턴을 획득하는 단계; X선 빔이 제 1 시준 값과 상이한 제 2 시준 값을 나타내는 동안, 샘플과 X선 빔 사이의 제 2 각도 관계에 대한 제 2 SAXS 패턴을 획득하는 단계를 수행하도록 하는 명령을 저장할 수 있는 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공될 수 있으며, 여기서 제 2 각도 관계는 제 1 각도 관계와 상이하고; 제 1 및 제 2 SAXS 패턴을 획득하는 단계는 제 1 및 제 2 SAXS 패턴을 획득하는 동안 샘플의 제 1 면 상의 X선의 단면 영역을 실질적으로 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 샘플과 X선 빔 사이의 적어도 하나의 추가 각도 관계에 대해 적어도 하나의 추가 SAXS 패턴을 얻도록 하는 명령을 저장할 수 있고, 여기서 각각의 추가 각도 관계, 제 1 및 제 2 각도 관계는 서로 상이하고; 각각의 추가 SAXS 패턴을 얻는 단계는 X선 빔의 시준을 변경하는 동안 샘플의 제 1 면 상의 X선의 단면 영역을 실질적으로 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 적어도 제 1 및 제 2 SAXS 패턴에 기초하여 샘플을 평가하도록 하는 명령을 저장할 수 있다
제 1 SAXS 패턴을 획득하는 단게 및 제 2 SAXS 패턴을 획득하는 단계는 X선 빔의 강도 측면에서 서로 더 상이하다.
X선 빔의 단면은 원형이며, 제 1 시준과 제 2 시준 값의 차이가 제 1 및 제 2 SAXS 패턴의 회절 차수의 편심을 결정한다.
제 1 각도 관계는 제 1 조명 각도일 수 있고, 제 2 각도 관계는 제 2 조명 각도일 수 있고, 제 2 조명 각도는 제 1 조명 각도를 초과하고, 제 1 시준 값은 제 2 시준 값을 갖는 X선 빔보다 더 시준될 수 있는 X선 빔을 나타낸다.
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 제 2 SAXS 패턴과 관련된 적어도 신호 대 잡음비에 기초하여 제 2 시준 값을 판정하도록 하는 명령을 저장할 수 있다.
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 적어도 제 2 SAXS 패턴의 로브들 사이에서 예상되는 오버랩에 기초하여 제 2 시준 값을 판정하도록 하는 명령을 저장할 수 있다.
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 1 SAXS 패턴으로부터 획득된 정보에 기초하여 제 2 시준 값을 판정하도록 하는 명령을 저장할 수 있다.
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 구조적 요소의 어레이의 우선 순위 또는 중요도에 기초하여 제 2 시준 값을 판정하도록 하는 명령을 저장할 수 있다.
구조적 요소의 배열을 포함할 수 있는 샘플을 고정하기 위한 마운트; 샘플과 제 1 시준 값을 나타내는 X선 빔 사이의 제 1 각도 관계에 대한 제 1 SAXS 패턴을 획득하고, X선 빔이 제 1 시준 값과 상이한 제 2 시준 값을 나타내는 동안 샘플과 X선 빔 사이의 제 2 각도 관계에 대한 제 2 SAXS 패턴을 획득하도록 구성될 수 있는 X선 광학부재를 포함할 수 있는 X선 장치가 제공될 수 있고, 여기서 제 2 각도 관계는 제 1 각도 관계와 상이하고; 제 1 및 제 2 SAXS 패턴을 획득하는 것은 상기 제 1 및 제 2 SAXS 패턴을 획득하는 동안 샘플의 일 면 상의 X선의 단면 영역을 실질적으로 유지하는 것을 포함할 수 있다.
X선 장치는 적어도 제 1 및 제 2 SAXS 패턴에 기초하여 샘플을 평가하도록 구성될 수 있는 프로세서를 포함할 수 있다.
프로세서는 적어도 제 2 SAXS 패턴과 관련된 신호 대 잡음비에 기초하여 제 2 시준 값을 판정하도록 구성될 수 있다.
프로세서는 제 2 SAXS 패턴의 로브들 간의 적어도 예상되는 중첩에 기초하여 제 2 시준 값을 판정하도록 구성될 수 있다.
프로세서는 제 1 SAXS 패턴으로부터 획득된 정보에 기초하여 제 2 시준 값을 판정하도록 구성될 수 있다.
프로세서는 구조적 요소의 어레이의 우선 순위 또는 중요도에 기초하여 제 2 시준 값을 판정하도록 구성될 수 있다.
이 장치는 샘플과 X선 빔 사이의 적어도 하나의 추가 각도 관계에 대해 적어도 하나의 추가 SAXS 패턴을 획득하도록 구성될 수 있고, 여기서 각각의 추가 각도 관계, 제 1 및 제 2 각도 관계는 서로 상이하고; 각각의 추가 SAXS 패턴을 얻는 것은 X선 빔의 시준을 변경하는 동안 샘플의 제 1 면 상의 X선의 단면 영역을 실질적으로 유지하는 것을 포함할 수 있다.
제 1 SAXS 패턴을 획득하는 것과 제 2 SAXS 패턴을 획득하는 것은 X선 빔의 강도 측면에서 서로 더 상이하다.
X선 빔의 단면은 원형이며, 제 1 시준 값과 제 2 시준 값의 차이가 제 1 및 제 2 SAXS 패턴의 회절 차수의 편심을 결정한다.
제 1 각도 관계는 제 1 조명 각도일 수 있고, 제 2 각도 관계는 제 2 조명 각도일 수 있으며, 여기서 제 2 조명 각도는 제 1 조명 각도를 초과하고, 제 1 시준 값은 제 2 시준 값을 갖는 X선 빔보다 더 시준될 수 있는 X선 빔을 나타낸다.
용어 "~으로 구성된"은 "~으로 구성되고 배열된"을 의미할 수 있다.
"포함하는"에 대한 임의의 언급은 "~으로 이루어지는" 및 "~으로 본질적으로 이루어지는"에 준용되어야 한다.
임의의 방법의 임의의 단계의 임의의 조합이 제공될 수 있다. 따라서, 2 이상의 방법의 단계들은 이 출원에서 커버되는 방법의 일부일 수 있다.
임의의 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 임의의 명령의 임의의 조합이 제공될 수 있다. 따라서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 명세서에 예시된 하나 이상의 방법의 단계들의 임의의 조합을 실행하기 위한 명령을 저장할 수 있다.
본 출원에 예시된 임의의 구성요소(예컨대, 센서, 광학, 기계 요소, 검출기 등)의 임의의 조합이 제공될 수 있다.
방법, 장치 (X선 장치 포함) 및 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 중 어느 하나에 대한 임의의 언급은 방법, 장치(X선 장치 포함) 및 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 중 임의의 다른 하나에 준용되어야 한다.
도면은 축척에 따를 수도 있고, 축척에 따르지 않을 수도 있다.
본 명세서에 설명된 실시예는 주로 반도체 웨이퍼와 같은 단결정, 다결정 또는 비정질 샘플의 X선 분석을 다루지만, 본 명세서에 설명된 방법 및 시스템은 나노 구조 어레이의 응용 분야의 다른 기술에도 사용될 수 있다.
따라서, 위에서 설명된 실시예는 예로서 인용된 것이며, 본 발명은 위에서 특별히 도시되고 설명된 것에 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다.
오히려, 본 발명의 범위는 전술한 다양한 특징의 조합 및 하위 조합뿐만 아니라, 전술한 설명을 읽을 때 당업자에게 발생할 수 있고 종래기술에는 개시되지 않은 변형 및 수정을 포함한다.
본 특허 출원에서 참조로 포함된 문서는 본 출원의 통합 부분으로서 간주되어야 하며, 예외적으로 임의의 용어가 이러한 통합 문서에서 정의된 범위가 본 명세서에서 명시적으로 또는 묵시적으로 만들어진 정의와 충돌하는 경우에는 본 명세서의 정의를 고려해야 한다.
Claims (118)
- 샘플을 고정하도록 구성된 마운트;
상기 샘플의 제 1 면을 향해 X선 빔을 지향하도록 구성된 X선 소스;
상기 샘플의 제 2 면의 하류에 위치하며, 샘플 측정 기간 동안 상기 샘플을 통해 투과된 X선의 적어도 일부를 검출하도록 구성된 검출기;
빔 강도 모니터링 기간 동안, 상기 X선 소스와 상기 샘플의 상기 제 1 면 사이에 위치한 측정 위치에 배치되어 상기 X선 빔이 상기 샘플에 도달하기 전에 상기 X선 빔의 적어도 일부를 검출하는 X선 강도 검출기; 및
(a) 상기 측정 위치와 (b) 상기 X선 강도 검출기가 상기 X선 빔의 경로 외부에 배치되는 외부 위치 사이에서 상기 X선 강도 검출기를 이동시키도록 구성된 기계 메커니즘을 포함하고,
상기 샘플 측정 기간과 상기 빔 강도 모니터링 기간은 겹치지 않는 것을 특징으로 하는 X선 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 측정 위치에 위치할 때, 상기 X선 강도 검출기는 상기 X선 빔의 전체를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기계 메커니즘은 상기 샘플의 상기 제 1 면의 평면에 평행한 평면에서의 회전 운동에 의해 상기 측정 위치와 상기 외부 위치 사이에서 상기 X선 강도 검출기를 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기계 메커니즘은 상기 샘플의 상기 제 1 면의 평면과 평행하지 않은 평면에서의 회전 운동에 의해 상기 측정 위치와 상기 외부 위치 사이에서 상기 X선 강도 검출기를 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기계 메커니즘은 상기 샘플의 상기 제 1 면의 평면에 평행한 평면에서의 선형 운동에 의해 상기 측정 위치와 상기 외부 위치 사이에서 상기 X선 강도 검출기를 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기계 메커니즘은 상기 샘플의 상기 제 1 면의 평면과 평행하지 않은 평면에서의 선형 운동에 의해 상기 측정 위치와 상기 외부 위치 사이에서 상기 X선 강도 검출기를 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 측정 위치의 상류에 위치한 빔 리미터를 포함하고, 상기 빔 리미터는 X선 빔의 형상 및 X선 빔의 단면 크기 중 적어도 하나를 결정하도록 구성된 적어도 하나의 기계적 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 빔 리미터는 슬릿을 형성하도록 서로 근접하게 배치된 제 1 및 제 2 에지를 각각 가지는 제 1 및 제 2 블레이드로서, 상기 X선 빔은 상기 샘플의 상기 제 1 면으로부터 25mm 보다 작은 거리에서 상기 슬릿을 통과하는 것인 상기 제 1 및 제 2 블레이드, 및 상기 슬릿의 폭을 조정하기 위해 각각 제 1 및 제 2 병진 축을 따라 상기 제 1 및 제 2 블레이드를 이동시키도록 구성된 제 1 및 제 2 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 X선 장치는 반도체 계측 도구인 것을 특징으로 하는 X선 장치.
- 마운트로 샘플을 고정하는 단계;
X선 빔을 X선 소스로부터 상기 샘플의 제 1 면을 향해 지향시키는 단계;
샘플 측정 기간 동안 그리고 상기 샘플의 제 2 면의 하류에 위치한 검출기에 의해, 상기 샘플을 통해 투과되고 상기 제 2 면을 통해 빠져 나온 X선의 적어도 일부를 검출하는 단계;
상기 X선 빔이 상기 샘플에 도달하기 전에, 빔 강도 모니터링 기간 동안 그리고 상기 X선 소스와 상기 샘플의 상기 제 1 면 사이에 위치한 측정 위치에 위치하는 X선 강도 검출기에 의해 상기 X선 빔의 적어도 일부를 검출하는 단계; 및
(a) 상기 측정 위치와 (b) 상기 X선 강도 검출기가 상기 X선 빔의 경로 외부에 배치되는 외부 위치 사이에서 상기 X선 강도 검출기를 이동시키도록 구성된 기계 메커니즘을 적용하는 단계를 포함하고,
상기 샘플 측정 기간과 상기 빔 강도 모니터링 기간은 겹치지 않는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 10 항에 있어서, 상기 측정 위치에 위치할 때, 상기 X선 강도 검출기는 상기 X선 빔의 전체를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 샘플의 상기 제 1 면의 평면에 평행한 평면에서의 회전 운동에 의해 상기 측정 위치와 상기 외부 위치 사이에서 상기 X선 강도 검출기를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 샘플의 상기 제 1 면의 평면과 평행하지 않은 평면에서의 회전 운동에 의해 상기 측정 위치와 상기 외부 위치 사이에서 상기 X선 강도 검출기를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 샘플의 상기 제 1 면의 평면에 평행한 평면에서의 선형 운동에 의해 상기 측정 위치와 상기 외부 위치 사이에서 상기 X선 강도 검출기를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 샘플의 상기 제 1 면의 평면과 평행하지 않은 평면에서의 선형 운동에 의해 상기 측정 위치와 상기 외부 위치 사이에서 상기 X선 강도 검출기를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10 항에 있어서, 적어도 하나의 기계적 요소를 포함하고 상기 측정 위치의 상류에 위치한 빔 리미터에 의해, 상기 X선 빔의 형상 및 상기 X선 빔의 단면 크기 중 적어도 하나를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 16 항에 있어서, 상기 빔 리미터는 슬릿을 형성하도록 서로 근접하게 배치된 제 1 및 제 2 에지를 각각 가지는 제 1 및 제 2 블레이드로서, 상기 X선 빔은 상기 샘플의 상기 제 1 면으로부터 25mm 보다 작은 거리에서 상기 슬릿을 통과하는 것인 상기 제 1 및 제 2 블레이드, 및 제 1 및 제 2 액추에이터를 포함하고, 상기 방법은 상기 제 1 및 제 2 액추에이터에 의해 상기 슬릿의 폭을 조정하기 위해 각각 제 1 및 제 2 병진 축을 따라 상기 제 1 및 제 2 블레이드를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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