KR101341873B1 - Ｘ선을 사용한 오버레이 측정 - Google Patents

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Abstract

검사 방법은 샘플의 표면 위에 오버레이된, 제1 및 제2 박막층에 각각 형성된 제1 및 제2 특징부를 포함하는 상기 샘플의 영역에 조사하도록 X선의 빔을 지향시키는 단계를 포함한다. 상기 제1 및 제2 특징부로부터 회절된 X선의 패턴은 상기 제1 및 제2 특징부의 정렬을 추정하기 위해 검출되고 분석된다.
Figure R1020070029198
샘플, X선, 특징부, 박막층, 패턴, 검출기, 신호 프로세서

Description

Ｘ선을 사용한 오버레이 측정{OVERLAY METROLOGY USING X-RAYS}
도 1은 본 발명에 따른 오버레이 측정용 시스템의 개략 측면도,
도 2a는 본 발명의 일실시예에 다른, 반도체 웨이퍼 상의 연속, 패터닝된 박막 층에 형성된 오버레이 테스트 패턴의 개략 평면도,
도 2b는 도 2a의 테스트 패턴의 개략 단면도,
도 3은 패터닝된 박막 층의 오정렬의 상태에서 도 2a 및 도 2b의 테스트 패턴의 개략 단면도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 적합한 정렬 및 오정렬의 상태에서의 오버레이 테스트 패턴에 의해 생성된 X선 회절 패턴을 개략적으로 도시하는 플롯도, 및
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 대안의 실시예에 다른 오버레이 테스트 패턴의 개략 평면도.
본 발명은 일반적으로 패터닝된 박막의 조사에 대한 것이고, 상세하게는, 기판상에 형성되는 패터닝된 박막의 연속층의 적합한 정렬을 확인하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
오버레이 측정은 연속 박막층내의 포토리소그래피에 의해 형성된 특징부가 서로 적합하게 정렬되는 것을 확인하기 위해 마이크로일렉트로닉 디바이스를 제조하는데 있어 널리 사용된다. 당업분야에서 공지된 오버레이 계측 시스템 및 기술은 주어진 층내의 특징부의 위치와 이전의 패터닝된 층내의 기준 마크와 관련된 공칭 위치 사이의 차이를 측정한다. 보통, 리소그래픽 이미지 정렬의 품질은 각 층내의 특별한 "타겟"을 생성한 후에 상부 (또는 오버레이) 레벨 상의 타겟이 하부 레벨 상의 타겟에 대하여 얼마나 잘 센터링되어 있는지를 결정함으로써 측정된다. 당업분야에서 공지된 오버레이 측정 시스템은 상부 및 하부 타겟의 에지 또는 바운더리 사이의 거리 및 공간을 측정하기 위해 광학 기술을 사용한다. 오버레이 계측을 위한 시스템 및 타겟의 예가 여기에 언급되어 통합된 미국 특허 6,756,167호에 기술되어 있다.
여기에 언급되어 통합된 미국 특허 6,453,002호는 집적 회로 생성 과정에서 반도체 웨이퍼상에 생성되는 금속층과 같은 연속 층들 사이의 오버레이 에러를 측정하기 위해 X선 마이크로형광 분석기의 사용을 기술하고 있다. 하부층의 금속 엘리먼트로 제조된 패턴이 상부층의 상이한 엘리먼트로 제조된 실질상 동일한 패턴에 의해 오버레이되는 테스트 존이 상기 웨이퍼상에 생성된다. 상기 층들이 적합한 부합도(registration)내에 있을 때, 상기 상부층내의 패턴은 X선으로부터 상기 하부층내의 엘리먼트를 실질상 차단하고 상기 제1 엘리먼트로부터의 X선 광자가 X선 형광 검출기에 도달하는 것을 방지한다. 그러나, 부합도 에러가 있는 경우에는, 하부층내의 패턴의 일부가 X선에 노출되어 상기 제1 엘리먼트로부터의 광자가 상기 검출기에 도달할 수 있다. 처리 유닛은 상부층과 하부층 사이의 부합도 오류의 정도 및 방향을 결정하기 위해 이러한 X선 광자의 방사의 강도 및 방향을 분석한다.
여기에 언급되어 통합된 미국 특허 6,556,652호는 임계 치수의 X선 측정을 기술한다. 이 특허에 기술된 방법에 따라, 기판의 표면은 X선의 빔으로 조사된다. 그후에, 상기 표면상에 형성된 특징부로 인해 상기 표면으로부터 흩어진 X선의 패턴이 검출되고 분석되어 상기 표면에 평행한 방향으로 상기 특징부의 치수를 측정하게 된다.
X선에 기초한 CD 측정에 대한 추가 동작이 여기에 언급되어 통합된 Jones 등의 "Small Angle X-ray Scattering for Sub-100 nm Pattern Characterization" , Applied Physics Letters 83:19 (2003), 페이지 4059-4061에 기술되어 있다.
저자는 기판상에 형성된 일련의 폴리머 포토레지스트 격자를 특징화하기 위해 싱크로트론 X선 소스를 구비한 투명 모드의 소각 X선 스캐터링(SAXS: small angle X-ray scattering)을 사용한다. 이 X선 빔은 상기 격자 및 상기 기판을 통과하고, 상기 SAXS 패턴은 2차원 CCD 검출기를 사용하여 측정된다. 포토레지스트 격자는 검출기상의 SAXS 패턴에 1차원 열의 회절 스폿을 생성한다. 산란 벡터 q의 함수로서의 SAXS 강도는 격자 스페이싱 및 사이드월 앵글을 결정하기 위해 분석된다.
마이크로일렉트로닉스 디바이스의 특징 치수가 광학 회절 한계치 훨씬 아래 로, 훨씬 더 작아짐에 따라, 광학 계측 시스템을 사용하여 충분한 정확도를 가지고 오버레이 정렬을 측정하는 것이 점점 어려워지고 있다. 이러한 어려움에 대하여, 본 발명의 실시예는 X선 산란을 사용한 오버레이 계측을 위한 장치 및 방법을 제공한다.
아래에 개시된 실시예에서, 정렬 타겟과 같은 특징부는 샘플의 표면상의 오버라잉 박막층내에 형성된다. X선의 빔은 상기 특징부를 포함하는 영역에 조사되기 위해 지향되고, 그 결과로 나오는 X선 회절 패턴이 검출된다. 회절 로브의 진폭에서의 변동과 같은 회절 패턴의 특성이 상기 특징부의 정렬을 추정하기 위해 사용될 수 있어서 전체적으로, 상기 박막층의 정렬을 추정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따라,
샘플의 표면 위에 오버레이된, 제1 및 제2 박막층에 각각 형성된 제1 및 제2 특징부를 포함하는 상기 샘플의 영역에 조사하기 위해 X선의 빔을 지향시키는 단계;
상기 제1 및 제2 특징부로부터 회절된 상기 X선의 패턴을 검출하는 단계; 및
상기 제1 및 제2 특징부의 정렬을 추정하기 위해 상기 패턴을 분석하는 단계;를 포함하는 검사 방법이 제공된다.
개시된 실시예에서, 상기 X선의 패턴을 검출하는 단계는 상기 샘플을 상기 빔이 통과한 후의 회절된 X선을 검출하는 단계를 포함한다. 보통, 상기 샘플은 제1 및 제2 양 사이드를 갖고 있고, 상기 빔을 검출하는 단계는 상기 제1 사이드로부 터 상기 제2 사이드로 상기 샘플을 통과하도록 상기 빔을 지향시키는 단계는 포함하고, 상기 제1 및 제2 박막층은 상기 샘플의 상기 제2 사이드 상에 형성된다.
또한 또는 대안으로, 상기 X선의 빔을 검출하는 단계는 상기 빔을 콜리메이팅하고 단색광화하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 패턴을 검출하는 단계는 상기 빔에 대한 각도의 함수로서 상기 회절된 X선을 검출하기 위해 X선 검출기의 어레이를 사용하는 단계를 포함한다.
개시된 실시예에서, 상기 패턴은 각각의 진폭을 갖는 회절 로브를 포함하고, 상기 패턴을 분석하는 단계는 상기 제1 및 제2 특징부가 상기 검출된 패턴내의 상기 회절 로브의 각각의 진폭에서의 변동에 응답하여 오정렬되어 있는지를 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 또는 대안으로, 상기 패턴을 검출하는 단계는 2차원 회절 패턴을 검출하는 단계를 포함하고, 상기 패턴을 분석하는 단계는 2개의 축에 대하여 상기 정렬을 추정하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 샘플은 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 제1 및 제2 특징부는 상기 웨이퍼의 표면상의 포토리소그래픽 공정에 의해 형성된 정렬 타겟을 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따라,
샘플의 표면 위에 오버레이된, 제1 및 제2 박막층에 각각 형성된 제1 및 제2 특징부를 포함하는 상기 샘플의 영역에 조사하기 위해 X선의 빔을 지향시키도록 구성된 X선 소스;
상기 제1 및 제2 특징부로부터 회절된 상기 X선의 패턴을 검출하도록 배열된 검출기; 및
상기 제1 및 제2 특징부의 정렬을 추정하기 위해 상기 패턴을 분석하도록 결합된 신호 프로세서;를 포함하는 검사 장치가 제공된다.
본 발명은 도면과 함께 실시예의 상세한 설명을 읽을 때 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오버레이 측정에 대한 시스템(20)의 개략 측면도이다. 이 시스템은 오버레이 테스트 패턴(24)를 사용하여, 반도체 웨이퍼(22)와 같은, 샘플상의 오버라잉 박막층의 정렬을 시험하는데 사용된다. 이 테스트 패턴은 반도체 웨이퍼(22)상의 연속 박막층에 형성된 타겟 특징부를 포함한다. 이 특징부는 상기 특징부의 정렬을 추정하고 그래서 박막층의 정렬을 추정하기 위하여 분석될 수 있는 시스템(20)내의 X선 회절 패턴을 생성하도록 선택된다. 이러한 종류의 타겟예가 다음의 도면에 상세하게 도시되어 있다.
X선 소스(26)는 X선의 빔으로 테스트 패턴(24)을 조사한다. (테스트 패턴과 X선의 빔을 정렬시키기 위한 마운팅 모션 제어 컴포넌트는 도면을 단순히하기 위해 생략되어 있다.) 도 1에 도시된 실시예에서, X선 소스는 당업분야에서 알려진 바와 같이, X선 튜브(28), 보통 마이크로포커스 튜브를 포함하고 있다. 이 튜브(28)는 웨이퍼(22)에 대한 높은 투과율을 위해 보통 13keV보다 큰 높은 에너지의 X선을 방사하는 것이 바람직하다. 튜브(28)에 의해 발생된 X선의 빔은 다층 곡면 미러(30) 및 슬릿(32)과 같은 적합한 X선 광학기구에 의해 모노크로머타이징되거나 콜리메이 팅된다. 대안으로, 당업분야에서 공지된 바와 같이 다른 타입의 X선 소스 및 광학기구가 X선의 빔을 발생하기 위해 사용될 수 있다. 회절 효과를 최적화하기 위해, 테스트 패턴(24)의 치수는 보통 100㎛ 정도로, 웨이퍼(22)상에 조사되는 콜리메이팅된 X선의 빔의 직경과 같거나 약간 더 큰 것이 바람직하다.
이러한 실시예에서, 소스(26)에 의해 발생된 X선의 빔은 (도 1의 좌측에 있는) 웨이퍼(22)의 하부측상에 조사되고, 테스트 패턴(24)을 포함하는 박막층은 상부측(도 1의 우측에) 형성된다. 상기 웨이퍼를 통과하는 X선은 패턴(24)의 구조에 의해 복수의 회절 로브로 회절되는데, 이것은 위치 검출 검출기(34)에 의해 포착된다. 이 검출기는 보통 도면에 도시된 바와 같이 2차원 매트릭스로 또는 선형 어레이로서 배열될 수 있는 검출기 엘리먼트(36)의 어레이를 포함한다. 대안으로, 당업분야에서 공지된 바와 같이, 다른 타입의 위치 검출 X선 검출기가 시스템(20)에서 사용될 수 있다. 테스트 패턴(24)의 산란 효율이 낮을 수 있기 때문에, X선 소스는 고강도 빔을 발생시키고 검출기 엘리먼트(36)는 높은 양의 효율을 가져서 회절 패턴이 비교적 짧은 집적된 시간에 수집될 수 있는 것이 바람직하다.
검출기(34)의 출력은 아래에 대략 기술되는 바와 같이 테스트 패턴(24)내의 오버라잉 층의 정렬을 추정하기 위해 회절 패턴을 분석하는 신호 프로세서(38)에 의해 처리된다. 또한, 또는 대안으로, 이 신호 프로세서는 회절 패턴의 분석으로부터 다른 Q(quality factor)를 추출할 수 있다. 보통, 프로세서(38)는 검출기(34)로부터 신호를 수신하고 처리하기 위한 적합한 프런트 엔드 회로를 가진 범용 컴퓨터를 포함하고 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 패턴(24)의 세부를 대략적으로 도시하고 있다. 도 2a는 패턴의 상면도이고 도 2b는 단면도이다. 이 패턴은 (웨이퍼 기판일 수 있는) 언더라잉 층(46)상에 형성된 인터리빙된 스트라이프(40,44)의 형태로 타겟 특징부를 포함한다. 이러한 패턴을 생성하기 위해, 인터레벨 유전체(ILD) 또는 금속 층과 같은 보다 낮은 박막층이 언더라잉 층(46)상에 형성되고, 그후에, 트렌치(42)에 의해 분리되는 스트라이프(40)를 생성하기 위해 에칭된다. 그후에, 포토레지스트층과 같은 상부 박막층이 스트라이프 및 트렌치 상에 배치되고 에칭되어 트렌치(42)내에 스트라이프(44)를 생성한다. 이러한 패턴은 예로서 도시되어 있고, 유사한 목적을 위해 사용될 수 있는 다른 테스트 패턴이 다업자에게 명백할 것이고 본 발명의 범위에 있는 것으로 생각된다. 일부 대안의 패턴이 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다.
테스트 패턴(24)가 웨이퍼(22)상의 기능적 특징부를 생성하는데 사용되는 일반적인 포로리소그래픽 공정의 일부로서 형성된다. 즉, 연속 박막층내의 기능적 특징부를 형성하는데 사용되는 상이한 마스크는 또한 스트라이프(40,44)를 포함한다. 따라서, 이 스트라이프의 정렬 및 치수는 생성 공정의 품질의 다른 특징에 따라, 상이한 마스크의 정렬의 품질을 나타낸다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 패턴(24)은 스트라이프(40)와 스트라이프(44) 사이의 좌우 오프셋(OR,OL)은 물론 각 층내의 스트라이프의 피치(P)와 폭(W)을 갖는 것을 특징으로 하고 있다. 이들의 벤치마크값으로부터의 이러한 특징 치수의 편차는 상이한 마스크의 정렬에서의 편 차 및/또는 다른 공정 편차를 나타낼 수 있다. 이러한 편차의 효과는 시스템(20)에서 생성된 회절 패턴에서 관찰될 수 있다.
도 3은 예를 들어, 마스크 오정렬의 상태에서의 테스트 패턴(24)의 개략 단면도이다. 각 층에서의 피치 및 폭 그리고 스트라이프는 도 2b에서와 동일하지만 스트라이프(44)는 스트라이프(40) 사이에 더 이상 센터링되어 있지 않다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른, 시스템(20)내의 테스트 패턴(24)을 조사함으로써 포착될 수 있는 X선 회절 패턴(50,52)을 개략적으로 도시한 플롯도이다. 이것들은 프라운호퍼 회절 모델에 기초한 단순화된 시뮬레이팅된 플롯이다. 단순화하기 위해, 스트라이프(40)는 W = 32.5 nm 및 P = 65 nm를 가진 정방형으로 가정한다. 스트라이프(44)는 스트라이프(40)와 동일한 높이를 갖고 폭이 8 nm인 것으로 가정한다(즉, 테스트 패턴(24)은 8nm 디자인 룰에서 생성된 것으로 가정된다.). X선의 빔의 에너지는 17.48 keV(MoKα)가 되도록 취해졌다. 패턴(50)은 스트라이프(44)가 스트라이프(40)사이에 센터링된, 즉, OL = OR 이 되는 도 2a 및 도 2b에 도시된 적합하게 정렬된 구성에 상응한다. 패턴(52)은 스트라이프(44)가 트렌치(42)의 중심으로부터 7.5nm만큼 전이된 도 3에 도시된 오정렬 구성에 상응한다.
프라운호퍼 회절의 원리에 기초하여 예상되는 대로, 패턴(50,52)은, 각도가 증가함에 따라 보통 감소되는 진폭을 가진 복수의 고차 사이드 로브(higher-order side lobes)와 함께, 제로 각에서 중심(제로 차수) 회절 로브를 포함한다. 테스트 패턴(24)의 주기가 다양하지 않기 때문에, 회로 패턴(50,52)의 회절의 주기는 마찬가지로 동일하다. 그러나, 스트라이프(40)에 대한 스트라이프(44)의 전이로 인해 도 4a에 분명하게 도시된 바와 같이, 상기 사이드 로브 사이의 에너지의 분포에서 변동이 발생한다. 이러한 변동은 테스트 패턴(24)내의 스트라이프(40,44)의 상대적인 오프셋을 측정하기 위해 정량화될 수 있다.
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 시스템(20)내의 테스트 패턴(24)을 조사함으로써 포착될 수 있는 X선 회절 패턴(54,56)을 개략적으로 도시한 플롯도이다. 이러한 경우에, 스트라이프(40)는 W = 26nm 및 P = 65 nm를 갖도록 가정되었다. 스트라이프(44)는 폭 22nm이고(즉, 테스트 패턴(24)은 22nm 디자인 룰로 생성된 것으로 가정되었다) 스트라이프(40)와 동일한 높이를 갖는다. 이전의 예에서와 같이, X선의 에너지는 17.48 keV(MoKα)가 되도록 취해진다. 패턴(54)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 적합하게 정렬된 구성에 상응하고, 패턴(56)은 스트라이프(44)가 트렌치(42)의 중심으로부터 7.5nm 만큼 다시 전이된 도 3에 도시된 오정렬된 구성에 상응한다. 여기에서도, 정렬에 있어서의 전이는 상기 사이드 로브 사이의 에너지의 분포의 변동에서 나타난다.
실제로, 시스템(20)은 (예를 들어, 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy)에 기초하여) 테스트 패턴(24)내의 스트라이프의 치수 및 오프셋이 정확하다고 알려져 있는 테스트 웨이퍼를 사용하여 보정될 수 있다. 이러한 보정에 의해 베이스라인 회절 패턴이 생성되고, 그다음, 이 베이스라인 회절 패턴과 생산되는 웨이퍼의 회절 패턴이 비교될 수 있다. 그다음, 사전정의된 임계값보다 큰 사이드 로브 진폭에서의 편차가 도 3, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 오버레이 오정렬을 나타내는 것으로 생각할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 생산되는 웨이퍼의 회절 패턴에서의 다른 진폭 및 주파수 변동이 상기 웨이퍼상의 특징부의 임계 치수에서의 편차를 나타낼 수 있다. 시스템(20)에서 생성된 회절 패턴이 벤치마크와 상당히 다를 때, 생산자는 보통 추가 생산을 진행하기 전에 상기 편차를 보정하기 위해 오정렬 및/또는 다른 프로세스 파라미터를 조정할 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른, 테스트 패턴(24) 대신에 사용될 수 있는 테스트 패턴(60,70)의 평면도를 개략적으로 도시하고 있다. 패턴(60,70)은 상응하는 2차원 회절 패턴을 생성할 2차원 패턴이다. 이러한 패턴은 X축 및 Y축에 따라 오버레이 오정렬을 결정하도록 분석될 수 있다. 도 5a는 오목부(64)가 제1 층(62)내에서 에칭된 후에 연속층의 상승된 정방형부(66)가 상기 오목부내에 형성되는 "박스-인-박스" 패턴을 도시하고 있다. 도 5b에서, 상기 연속층의 바(74)는 제1 층의 바(72)와 함께 산재되어 있다.
다른 실시예에서(도면에 도시되지 않음), 테스트 패턴이 트렌치 또는 다른 오목부 없이 형성된다. 예를 들어, 테스트 패턴은 패터닝된 언더라잉 층 위에 배치된, X선이 통과되는 재료로 제조된, 플랫 하부층을 포함할 수 있다. 그다음, 상기 플랫 하부 층 위에 비치되고 에칭되어 이전의 실시예에 도시된 바와 같이 스트라이프 또는 정방형부를 형성할 수 있다. 그다음, 패터닝된 포토레지스트의 패터닝된 언더라잉 층과의 정렬이 상술된 바와 같이 회절 패턴에 기초하여 추정될 수 있다.
도 1이 투과 모드 X선 회절 시스템의 특정의 단순화된 구성을 도시하고 있지만, 본 발명의 원리는 (도 1과 같이 반대측이 아니라, 피시험 샘플의 동일한 측상에 X선 소스와 검출기가 존재하는) 반사 모드 시스템을 포함하는, 다른 시스템 구성에 마찬가지로 적용될 수 있다. 이러한 목적을 위해 사용될 수 있는 반사 모드 X선 회절 시스템이 예를 들어, 여기에 언급되어 통합된 2004년 12월 22일 출원된 미극 특허 출원 제11/018,352호에 도시되어 있다. 또한, 상술된 실시예가 오버레이 정렬을 추정하기 위해 전용 테스트 패턴을 사용하고 있지만, 본 발명의 원리는 또한 반도체 웨이퍼 또는 다른 샘플상의 패터닝된 층내의 오버라잉 기능적 특징부의 상대적 정렬을 검사하는데에도 적용될 수 있다.
상술된 실시예가 예로서 인용되어 있고 본 발명은 상기에 특별히 도시되고 설명된 것에 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 상기 설명을 읽을 때 당업자에 의해 가능하고 종래기술에 개시되지 않은 변경 및 수정은 물론 상술된 다양한 특징들의 조합 및 부조합 모두를 포함하고 있다.
본 발명에 의하면, 특징 치수가 광학 회절 한계치 훨씬 아래로, 훨씬 더 작아진 마이크로일렉트로닉스 디바이스에 대하여, 광학 계측 시스템을 사용하여 충분한 정확도를 가지고 오버레이 정렬을 측정할 수 있는 X선 산란을 사용한 오버레이 계측을 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 샘플의 표면 위에 오버레이된, 제1 및 제2 박막층에 각각 형성된 제1 및 제2 특징부를 포함하는 상기 샘플의 영역에 조사하기 위해 X선의 빔을 지향시키는 단계;
    상기 제1 및 제2 특징부로부터 회절된 상기 X선의 패턴을 검출하는 단계, 여기서, 상기 패턴은 각각의 진폭을 갖는 회절 로브 및 일련의 각도에 걸친 복수의 고차 사이드 로브를 포함함; 및
    상기 제1 및 제2 특징부의 정렬을 추정하기 위해 상기 패턴을 분석하는 단계;를 포함하고,
    상기 패턴을 분석하는 단계는, 상기 패턴을 베이스 라인 회절 패턴과 비교하고, 상기 베이스 라인 회절 패턴에 대해 검출된 상기 패턴내의 상기 고차 사이드 로브 사이의 에너지 분포 변동에 응답하여 상기 제1 및 제2 특징부가 오정렬되어 있는지를 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 X선의 패턴을 검출하는 단계는 상기 X선의 빔이 상기 샘플을 통과한 후에 회절된 X선을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 샘플은 제1 및 제2 양 사이드를 갖고 있고, 상기 X선의 빔을 지향시키는 단계는 상기 제1 사이드로부터 상기 제2 사이드로 상기 샘플을 관통하여 통과하도록 상기 빔을 지향시키는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 박막층은 상기 샘플의 상기 제2 사이드 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 X선의 빔을 지향시키는 단계는 상기 빔을 콜리메이팅하고 단색광화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 패턴을 검출하는 단계는 상기 빔에 대한 각도의 함수로서 상기 회절된 X선을 검출하기 위해 X선 검출기의 어레이를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 패턴을 검출하는 단계는 2차원 회절 패턴을 검출하는 단계를 포함하고, 상기 패턴을 분석하는 단계는 2개의 축에 대하여 상기 정렬을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 샘플은 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 제1 및 제2 특징부는 상기 웨이퍼의 표면상의 포토리소그래픽 공정에 의해 형성된 정렬 타겟을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  8. 샘플의 표면 위에 오버레이된, 제1 및 제2 박막층에 각각 형성된 제1 및 제2 특징부를 포함하는 상기 샘플의 영역에 조사하기 위해 X선의 빔을 지향시키도록 구성된 X선 소스;
    상기 제1 및 제2 특징부로부터 회절된 상기 X선의 패턴을 검출하도록 배열된 검출기, 여기서, 상기 패턴은 각각의 진폭을 갖는 회절 로브 및 일련의 각도에 걸친 복수의 고차 사이드 로브를 포함함; 및
    상기 제1 및 제2 특징부의 정렬을 추정하기 위해 상기 패턴을 분석하도록 결합된 신호 프로세서;를 포함하고,
    상기 패턴의 분석은, 상기 패턴을 베이스 라인 회절 패턴과 비교하고, 상기 베이스 라인 회절 패턴에 대해 검출된 상기 패턴내의 상기 고차 사이드 로브 사이의 에너지 분포 변동에 응답하여 상기 제1 및 제2 특징부가 오정렬되어 있는지를 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 X선 소스 및 검출기는 상기 X선의 빔이 상기 샘플을 통과한 후에 회절된 X선을 상기 검출기가 검출하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 샘플은 제1 및 제2 양 사이드를 갖고 있고, 상기 X선 소스는 상기 제1 사이드로부터 상기 제2 사이드로 상기 샘플을 관통하여 통과하도록 상기 빔을 지향시키도록 구성되어 있고, 상기 제1 및 제2 박막층은 상기 샘플의 상기 제2 사이드 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 X선 소스는 상기 빔을 콜리메이팅하고 단색광화하기 위한 X선 튜브 및 X선 광학기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 검출기는 상기 빔에 대한 각도의 함수로서 상기 회절된 X선을 검출하도록 배열된 X선 검출기의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 패턴은 2차원 회절 패턴을 포함하고, 상기 신호 프로세서는 2개의 축에 대하여 상기 정렬을 추정하기 위해 상기 패턴을 분석하도록 채택된 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 샘플은 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 제1 및 제2 특징부는 상기 웨이퍼의 표면상의 포토리소그래픽 공정에 의해 형성된 정렬 타겟을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
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