KR101407438B1 - Ｘ선 형광을 이용한 작은 특징부의 검사 - Google Patents

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Abstract

조사 방법은 샘플의 표면상의 스폿을 형성하도록 포커싱된 X선 빔을 사용하여 상기 샘플을 조정하는 단계를 포함한다. 상기 샘플 및 X선 빔의 적어도 하나는 상기 표면상의 특징부를 가로지르는 스캔 경로를 따라 상기 스폿을 스캐닝하도록 시프팅된다. 상기 X선 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 방사된 X선 형광량의 각각의 강도는 상기 스폿이 상기 특징부와의 오버랩의 상이한 각각의 정도를 갖는 스캔 경로를 따라 복수의 로케이션에서 측정된다. 상기 복수의 로케이션에서 측정된 강도는 스캔 경로상의 상기 방사된 X선 형광량의 조정된 값을 계산하기 위해 처리된다. 상기 특징부의 두께는 상기 조정된 값에 기초하여 추정된다.
비파괴 검사, 샘플, 스폿, X선 빔, 스캔 경로, X선 형광량, 로케이션, 특징부

Description

Ｘ선 형광을 이용한 작은 특징부의 검사{INSPECTION OF SMALL FEATURES USING X-RAY FLUORESCENCE}
본 발명은 일반적으로 비파괴 검사에 관한 것으로, 특히, 기판상의 매우 작은 특징부의 특성을 측정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
X선 형광(XRF) 측정 및 특히, X선 마이크로형광(즉, 좁고 포커싱된 여기 빔을 사용한 X선 형광)은 반도체 웨이퍼 검사 방법으로서 점점 주목받고 있다. XRF 그 자체는 샘플의 원소 조성물을 결정하는데 잘 알려진 기술이다. XRF 분석기는 일반적으로 샘플을 조사하는 X선 소스와, 조사에 응답하여 샘플에서 방사되는 X선 형광을 검출하는 X선 검출기를 포함한다. 샘플에서의 각 원소는 원소의 특징을 갖는 에너지 대역에서 X선 형광을 방사한다. 상기 검출된 X선 형광은 검출된 광자의 에너지 또는 동등하게는, 검출된 광자의 파장을 찾기 위해 분석되고, 샘플의 질적 및/또는 양적 조성물은 이러한 분석에 기초하여 결정된다.
예를 들면, 그 개시사항이 본 명세서에 참조로써 결합되어 있는 미국 특허 제6,108,398호는 XRF 분석기 및 샘플 분석 방법을 기술한다. 분석기는, 모놀리식 폴리커필러리 렌즈를 통해 샘플 상에 작은 점(직경이 50 ㎛)을 조사하는 X선 빔 소 스를 포함하다. 상기 조사는 샘플이 형광성의 X선 광자를 방사하도록 만든다. 반도체 검출기의 어레이는 점 주위로 배열되고 그 결과 형광성의 X선 광자를 포획한다. 분석기는 샘플 분석에 적합한 전기적 펄스를 발생시킨다.
반도체 웨이퍼 검사를 위한 X선 마이크로형광의 사용은, 그 개시사항이 본 명세서에서 참조로써 결합되어 있는 미국 특허 제6,351,516호에 기술되어 있다. 이 특허는 샘플의 표면 상의 리세스(recess) 내에 물질을 증착 및/또는 제거하는 것을 검사하는 비파괴 방법을 기술한다. 여기 빔(excitation beam)은 리세스 부근의 샘플 영역으로 방향 지워지고, 상기 영역으로부터 방사되는 X선 형광의 강도가 측정된다. 리세스 내에 증착되는 물질의 양은 측정된 강도에 대응하여 결정된다.
X선 마이크로형광의 또 다른 적용은, X선 분석에서의 진보 43 (1999)(Advances in X-ray Analysis 43 (1999)), 497-503쪽에 실린 랜코츠(Lankosz) 등의 "패턴화된 박막의 양적 X선 형광 마이크로분석에 대한 연구" 라는 제목의 논문에 기술되어 있다. 저자는 콜리메이티드 마이크로빔(collimated microbeam)을 이용한 X선 형광 마이크로분석 방법을 기술한다. 이 방법은 이온 스퓨터링 기술에 의해 준비된 박막의 균일성과 두께를 검사하는데 사용된다.
또 다른 예로는, 미국 특허 제7,245,695호가 있는 데, 이 특허는 샘플 표면에 적용되는 물질을 검사하는 방법을 기술한다. 여기 빔은 샘플의 영역으로 방향지워지고, 상기 영역에서 발사되는 X선 형광의 강도가 측정된다. 상기 빔은 스캐닝된 특징부의 측정된 XRF 프로파일을 생성하기 위해 표면의 특징부에 대하여 스캐닝될 수 있다. 상기 영역 내로의 물질의 분배는 측정된 X선 형광의 강도 및 여기 빔의 알려진 강도 단면에 기초하여 추정된다. 이 방법은 여기 빔의 빔 폭 보다 미세한 공간능을 달성한다고 한다.
반도체 웨이퍼와 같은 기판상의 미세 특징부의 X선에 기초한 분석에서, 상기 빔을 관심의 특징부에 충분히 정교하게 매칭하는 것이 어려운 경우가 자주 있다. 이러한 특징부와의 X선 빔의 정밀한 정렬은 과도가 시간을 요구할 수 있다. 더욱이, 일부 환경에서는, X선 빔이 주의깊게 정렬된 경우일지라도, 상기 빔과 괌심의 특징부 사이의 오버랩이 불완전할 수 있다.
이러한 종류의 문제를 극복하기 위해, 아래에 설명된 본 발명의 실시예는 상기 샘플상의 타겟 특징부에 대한 조사 X선 빔의 복수의 상이한 위치에서의 샘플로부터의 X선 방사선의 강도를 측정한다. 사응하는 강도 측정값은 상기 특징부의 (두께와 같은) 특징을 보다 정확하게 나타내는 상기 방사선의 조정된 값을 제공하기 위해 처리된다.
본 발명의 일부 실시예는 여기 빔의 직경보다 작은 특징부로부터의 X선 방사량을 측정하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 상기 여기 빔에 대한 상기 특징부의 작은 크기의 결과로서, 관심의 방사된 신호는, 상기 특징부에 입사된 빔의 일부로 인해, 둘러싸인 구역으로부터의 배경 방사선과 혼합된다. 이러한 문제는 특히, 예를 들어, 고 에너지 XRF 응용에서, 고 에너지에서 협소한 X선 빔을 생성하기 위한 용이하게 유용한 X선 소스 및 광학장치의 부족으로 인해 부각된다.
아래에 설명된 실시예가 구체적으로 반도체 웨이퍼의 표면사에 형성되는 패드 및 작은 금속 범프로부터의 XRF의 측정에 대해 말하고 있지만, 본 발명의 원리 는 방사선 방사 측정의 다른 영역은 물론 다른 타입의 샘플상의 XRF 측정에 동일하게 적용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따라,
제1 직경 및 제1 입사 강도를 갖는 중심점, 및 상기 중심점을 둘러싸고 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경 및 상기 제1 입사 강도보다 작은 제2 입사강도를 갖는 할로를 포함하는 X선 빔을 사용하여, 상기 중심점이 샘플의 표면상의, 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경을 갖고 있는 특징부에 작용하는 제1 조사 위치에서 상기 샘플을 조사하는 단계;
상기 제1 조사 위치에서 상기 X선 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 방사되는 X선의 제1 방사 강도를 측정하는 단계;
상기 중심점이 상기 특징부를 벗어나 변위되는 제2 조사 위치에서 상기 X선 빔이 상기 샘플을 조사하도록 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하는 단계;
상기 제2 조사 위치에서 상기 X선 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 방사된 상기 X선 빔의 제2 방사 강도를 측정하는 단계; 및
상기 특징부의 특성을 결정하기 위해 상기 제1 및 제2 방사 강도를 비교하는 단계;를 포함하는 검사 방법이 제공된다.
일부 실시예에서, 상기 제1 및 제2 방사 강도를 측정하는 단계는 상기 샘플로부터 방사된 X선 형광량을 측정하는 단계를 포함한다. 보통, 상기 X선 형광량을 측정하는 단계는 상기 샘플내의 주어진 원소의 특징을 갖는 선택된 X선 방사선내의 X선 형광량을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 방사 강도를 비교하는 단계는 상기 특징부내의 주어진 원소의 농도를 결정하는 단계를 포함한다. 개시된 실시예에서, 상기 특징부는 제1 및 제2 원소를 포함하고, 상기 X선 형광량을 측정하는 단계는 상기 제1 및 제2 원소의 특징을 각각 갖는 제1 및 제2 X선 방사선내의 방사된 강도를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 농도를 결정하는 단계는 상기 특징부내의 제1 원소의 농도를 결정하기 위해 상기 제1 및 제2 방사 강도의 비를 계산하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 샘플은 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 특징부는, 상기 할로가 복수의 범프를 동시에 조사하도록 상기 반도체 웨이퍼의 표면상에 형성된 다수의 웨이퍼중에 하나의 범프를 포함한다. 개시된 실시예에서, 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하는 단계는 상기 중심점이 상기 범프중 2개의 범프 사이의 로케이션에서 반도체 웨이퍼에 작용하도록 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 하나 이상을 변위시키는 단계를 포함한다. 대안으로 또는 추가적으로, 상기 방법은 상기 범프의 높이를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 방사된 강도는 상기 범프의 조성물을 결정하는데 있어 상기 강도와 함께 상기 측정된 높이를 사용하는 단계를 포함한다. 보통, 상기 범프는 제1 및 제2 금속 원소를 포함하고, 상기 제1 및 제2 방사된 강도를 비교하는 단계는 상기 제2 금속 원소에 대한 상기 제1 금속 원소의 농도를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따라, 제1 직경 및 제1 입사 강도를 갖는 중심점, 및 상기 중심점을 둘러싸고 있고 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경 및 상기 제1 입사 강도보다 작은 제2 입사 강도를 갖는 할로를 포함하는 X선 빔을 샘플에 조사하도록 구성된 X선 소스;
상기 중심점이 상기 샘플의 표면상의, 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경을 갖는 특징부에 작용하는 제1 조사 위치에서, 그리고 상기 중심점이 상기 특징부에 벗어나 변위되는 제2 조사 위치에서 상기 X선 소스가 상기 샘플을 조사하도록 상기 X선 소스 및 상기 샘플중 하나 이상을 이동시키도록 연결된 모션 어셈블리;
상기 제1 조사 위치에서 상기 X선 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 방사된 X선의 제1 방사된 강도 및 상기 제2 조사 위치에서 상기 X선 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 방사된 X선의 제2 방사된 강도를 측정하도록 구성된 검출기 어셈블리; 및
상기 특징부의 특성을 결정하기 위해 상기 제1 및 제2 방사된 강도를 비교하도록 구성된 프로세서;를 포함하는 검사 장치가 제공된다.
개시된 실시예에서, 상기 X선 소스는 X선 튜브 및 상기 X선 튜브에 의해 방사된 조사선을 수신하고 포커싱하도록 구성된 하나 이상의 커필러리를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따라,
상기 샘플의 표면상의 스폿을 형성하도록 포커싱된 X선 빔을 사용하여 샘플을 조사하는 단계;
상기 표면상의 특징부를 크로싱하는 스캔 경로를 따라 상기 스폿을 스캐닝하도록 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하는 단계;
상기 스폿이 상기 특징부와의 오버랩의 상이한, 각각의 정도를 갖는 스캔 경 로를 따라 복수의 로케이션에서 상기 X선 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 방사된 X선 형광량의 각 강도를 측정하는 단계;
상기 스캔 경로상의 상기 방사된 X선 형광량의 조정된 값을 계산하도록 복수의 로케이션에서 측정된 강도를 처리하는 단계; 및
상기 특징부의 두께를 상기 조정된 값에 기초하여 추정하는 단계;를 포함하는 검사 방법이 제공된다.
개시된 실시예에서, 상기 조정된 값은 상기 스캔 경로상의 상기 방사된 X선 형광량의 최대값이다. 상기 강도를 처리하는 단계는 상기 로케이션의 함수로서 측정된 각각의 강도에 커브를 피팅하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 샘플은 스크라이브 라인이 형성된 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 특징부는 상기 스크라이브 라인내의 웨이퍼상에 형성된 금속 검사 타겟을 포함하고, 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하는 단계는 상기 스크라이브 라인을 가로질러 상기 스폿을 스캐닝하는 단계를 포함한다. 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하는 단계는 상기 스크라이브 라인을 가로질러 상기 스폿을 스캐닝하는 단계 전에 상기 웨이퍼에 상기 X선 빔을 정렬시키는 단계 및 상기 스크라이브 라인을 가로질러 상기 스폿을 스캐닝하는 단계 동안 상기 검사 타겟에 대한 상기 X선 빔의 정렬을 조정하는 것을 억제하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하는 단계는 2차원 스캔 패턴으로 상기 특징부를 가로질러 상기 스폿을 스캐닝하는 단계를 포함한다. 대안으로 또는 추가적으로, 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하는 단계는 상기 X선 빔의 초점 깊이를 수정하는 단계를 포함하고, 각각의 강도를 측정하는 단계는 2개 이상의 상이한 초점 깊이에서 상기 각각의 강도를 결정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따라,
샘플의 표면상의 스폿을 형성하도록 포커싱된 X선 빔으로 상기 샘플을 조사하도록 구성된 X선 소스;
상기 표면상의 특징부를 가로지르는 스캔 경로를 따른 스폿을 스캐닝하도록 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하도록 연결된 모션 어셈블리;
상기 스폿이 상기 특징부와의 오버랩의 상이한 각각의 정보를 갖는 스캔 경로를 따라 복수의 로케이션에서 상기 X선 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 방사된 X선 형광량의 각 강도를 측정하도록 구성된 검출기 어셈블리; 및
상기 스캔 경로상의 상기 방사된 X선 형광량의 조정된 값을 계산하도록 상기 복수의 로케이션에서 측정된 강도를 처리하도록 구성된 프로세서;를 포함하는 검사 장치가 제공된다.
본 발명은 도면과 함께 아래의 실시예의 상세한 설명을 통해 보다 명백히 이해될 것이다.
본 발명에 의하면 일반적으로 비파괴 검사에 있어서, 특히, 기판상의 매우 작은 특징부의 특성을 측정하는 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.
(시스템 설명)
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따라서, x선 마이크로형광 분석기(20)를 개략적으로 예시하고 있다. 분석기(20)의 여러가지 면이 상기한 미국특허 6,108,398호에 상세히 설명되어 있다. 웨이퍼 조립 공정에서 고장을 확인하기 위해서, 이하 설명하는 방법을 사용하여, 반도체 웨이퍼(22)와 같은, 샘플을 시험하기 위해 분석기(20)가 배치되어 있다.
분석기(20)는 전형적으로 종래에 알려진 바와 같이, 고전압 전력 공급기(26)에 의해 구동되는 x선 튜브(24)와 같은, 여자 소스를 포함하고 있다. x선 튜브는 적절한 에너지 범위와 x선 옵틱(28) 내로 전력 플럭스를 가진 x선를 방출한다. 옵틱은 예를 들면, 폴리커필러리 어레이를 포함한다. 대안으로서, 싱글 커필러리 또는 다른 적절한 옵틱이 사용될 수 있는데, 이것은 종래에 알려져 있다. 옵틱(28)은 x선 빔을 샘플(22)에서 작은 구역(30)에 촛점을 맞춘다. 조사된 구역은 형광 x선를 방출하는데, 이것은 구역(30) 근처에 배치되고 그리고 경사져 있는 검출기(32)의 어레이를 전형적으로 포함하는, 검출기 조립체에 의해 포착된다. 포착된 광자에 반응하여, 검출기(32)는 전기 신호를 발생하는데, 이것은 신호 프로세서(34)로 전송된다. 검출기는 임의의 적절한 타입일 수 있지만, 본 발명자는 이하 설명하는 바와 같이, 하이-에너지 x선 측정을 위해, Si(Li)(리튬-드리프트 실리콘) 검출기가 양호한 결과를 가져온다는 것을 알았다.
대안으로서, 임의의 적절한 여자 소스, 전력 소스, 촛점 옵티 그리고 검출 시스템을 포함하는, 종래에 알려진 다른 타입의 형광 분석기가 여기에 설명하는 방법을 수행하기 위해 사용될 수 있다.
프로세서(34)는 종래에 알려진 바와 같이, 에너지-분산 펄스 프로세싱 시스템을 포함할 수 있는데, 이것은 양자 에너지의 함수로서 검출기에 의해 포착된 x선 양자의 강도 스펙트럼을 결정한다. 대안으로서, 파장-분산 검출 및 프로세싱 시스템이 사용될 수 있다. 튜브(24)로부터 x선에 의해 여자되는 조사 구역 내에서 각각의 화학적 소자는 특정 스펙트럼 선으로 x선을 방출한다. 주어진 소자의 특정 스펙트럼 선의 강도는 구역(30) 내에서 그 소자의 질량과 비례한다. 그러므로, 프로세서(34)는 측정된 강도 스펙트럼을 사용하여 구역(30)의 면적 내에서 샘플의 특징 또는 샘플의 특성, 특히 그 구역에서 그 특성의 화학적 성분을 결정하는데, 즉, 얼마나 많은 특정 소자가 그 구역에서 존재하는지 결정한다. 프로세서(34)는 전형적으로 범용 컴퓨터를 포함하고 있는데, 이것은 적절한 소프트웨어의 제어하에서 이들 기능을 실행한다. 소프트웨어는 예를 들면, 네트웍 상에서 전자 형태로 프로세서에 다운로드될 수 있고, 대안으로서 옵티컬, 마그네틱 또는 전자 메모리 미디어와 같은, 실제적인 미디어에 제공될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 분석기(20)는 웨이퍼(22)에서 구역(30)을 시험하기 위해 사용된다. 분석기(20)는 웨이퍼와 여자 소스 모두 또는 어느 하나를 움직이는 운동 조립체를 포함하고 있어서 x선 빔은 웨이퍼 표면에서 원하는 지점에 충돌한다. 하나의 실시예에서, 운동 조립체는 운동 스테이지(35)와 같은, 가동 플랫폼을 포함하고 있어서, 그 위에 웨이퍼가 장착되어 웨이퍼가 x선 빔에 대하여 움직 일 수 있게 한다. 스테이지(35)는 전형적으로 웨이퍼(X-Y) 평면으로 웨이퍼(22)의 정밀한 이송을 수행하며, 그리고 웨이퍼의 상승(Z)을 역시 조정한다. 대안으로서, 웨이퍼는 적절한 고정 픽스쳐에 장착될 수 있는 한편, 하나 이상의 튜브(24), 옵틱(28) 그리고 검출기(32)는 움직여서, x선 빔이 웨이퍼를 스캐닝한다.
분석기(20)는 반사, 회절, 및/또는 작은 각도로의 비산과 같은, 다른 기구로 인해 웨이퍼(22)로부터 방출된 x선를 포착하고 처리하는 특징도 가지고 있다. 이러한 종류의 다기능 시스템은 예를 들면, 미국특허 6,381,303호 및 미국 특허출원 2006/0062351호에 개시되어 있다.
도 2는 x선 옵틱(28) 및 구역(30)의 개략적인 측면도이다. 옵틱(28)은 하우징(42)에서 모놀리식 폴리커필러리 어레이(40)를 포함하고 있다. 이러한 종류의 옵틱은 예를 들면, X-Ray Optical Systems, Inc.(Albany, New York)의 제품으로 구입할 수 있다. 소프트 x선 구역에서, 어레이(40)의 글라스 커필러리는 튜브(24)로부터 x선을 효과적으로 담고 안내하므로, x선은 전형적으로 직경이 약 20㎛인 작은 스폿(44)에 포커싱된다. 하지만, x선 에너지가 15-20 keV 이상으로 증가하면서, 일부의 x선은 커필러리로부터 탈출하여 스폿(44) 주위에서 대략 1mm 직경의 구멍(46)을 만든다. (표현을 단순화 하기 위해서, 도 2 및 도 3A에서 스폿(44)과 할로(46)의 경계를 예리하게 나타냈지만, 특히 그 스폿과 할로는 경계가 흐릿한 대략 가우스 형상을 하고 있다. 여기에 언급된 스폿 및 할로의 하프 맥시멈에서 전체 폭(FWHM)이라 한다.) 예를 들면, 25-35keV의 범위의 실험에서, 본 발명자는 옵틱(28)에 의해 전송된 x선 에너지의 약 2/3가 할로(46) 내로 도피한다는 것을 알았 다. 다시 말해서, 하이-에너지 범위에서, 분석기(20)의 여자 빔은 낮은 강도의 할로(46)에 의해 둘러싸인 비교적 높은 강도의 중앙 스폿(44)으로 구성되어 있다. 중앙 스폿과 할로는 충돌하는 웨이퍼(22)의 특징으로부터 x선 형광량의 방출하도록 한다.
(하이-에너지 x선을 사용하는 솔더 범프의 평가)
도 3A 및 도 3B는 본 발명의 실시예에 따라서, 분석기(20)에서 x선 빔에 의해 조사되는 웨이퍼(22)의 면적의 상세한 부분을 도시하고 있다. 도 3A는 평면도이고, 도 3B는 도 3A에서 선 ⅢB-ⅢB를 따라 취한 단면도이다. 본 실시예에서, 다수의 솔더 범프(50)는 웨이퍼에서 기판(52) 상에 형성되어 있다. 이러한 종류의 범프는 반도체 칩을 회로 기판에 부착하는데 통상 사용된다(칩의 제작이 완성된 후에).전형적인 제조 공정에서, 범프는 직경이 약 150㎛이고 그리고 기판(52)의 표면 위로 약 80-100㎛ 돌출한다. 칩이 부착될 기판과 양호한 접착과 전기적인 접촉을 위해서, 범프(50)는 전형적으로 몇 퍼센트의 은(Ag)을 가진 주석(Sn)으로 만들어진다. 주석 범프에서 은의 백분율은 정밀한 한계 내에서 유지되는 것이 바람직하다.
범프(50)에서 은 집중은 은의 특성 XRF 방사선의 강도를 주석 방서선의 그것과 비교함으로서 분석기(20)에서 측정될 수 있지만, 이 점에 관해서 여러 가지 문제가 일어난다. 소프트 x선 범위에서(3keV 근처에서, AgLa 및 SnLa 선의 근처에서 와 같이), 옵틱(28)은 스폿(44) 내로 x선 에너지의 거의 모두를 포커싱할 수 있는데, 이것은 도 3A에 도시된 바와 같이, 범프(50)보다 직경이 더 작다. 하지만, 이들 에너지는 범프의 금속 재료에 강력하게 흡수되고 그러므로, 범프 표면 아래로 10㎛이하로 침투된다. 범프 내에서 은의 분포는 깊이에 있어서 균일하지 않다는 것이 실험으로 알게 되었다. 그러므로, La선을 사용하여 이룰 수 있는 얕은 측정은 은의 벌크 집중을 정밀하게 나타내지 않는다.
22.1keV에서 AgKa선 그리고25.2keV에서 SnKa선과 같은 하드 x선은 범프(50)의 전체적인 깊이를 관통할 수 있고, 그리고 은 집중의 정밀한 벌크 측정에 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 하지만, x선 빔의 대부분의 에너지는 할로(46) 상에 퍼지고, 그리고 단지 조금(상기한 바와 같이 약 1/3)만이 스폿(44)에 집중된다. 그러므로, 도 3A에 도시된 스폿 형상에서 AgKa 및 SnKa XRF의 비교는 싱글 범프에서 은 집중을 직접 알려 주지 않지만, 스폿(44)과 할로(46)의 전체 면적 상에서 상대적인 집중의 평균을 가늠할 것이다.
스폿(44)과 할로(46) 내에서 범프(50)의 그룹의 실제 평균 은 집중을 평가하는데 이러한 종류의 평균 측정을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 목적을 위해서, x선 빔의 강도 프로필은 관련된 에너지에서 스폿(44)과 할로(46)를 가로질러 방사상 위치의 함수로서 측정될 수 있다. 스폿과 할로의 면적 상에서 은과 주석의 집중의 매개변수 모델은 할로의 면적 내에서 범프의 실제로 알려진 위치 그리고 빔 프로필을 근거로 구성할 수 있다. (주어진 웨이퍼 또는 주어진 타입의 다수의 웨이퍼에서 다수의 동일한 다이의 동일한 위치에서 구역(30)으로 측정이 이루어지면, 스폿(44)과 할로(46) 내에서 범프의 위치는 모든 측정에서 동일할 것이고, 그리고 동일한 모델이 반복적으로 사용될 수 있다.) 그리고 프로세서(34)는 은 농도를 찾기 위해서 AgKa 및 SnKa 방사선(및/또는 다른 선)의 측정된 강도에 이 모델의 매개 변수를 맞춘다. 이러한 접근법은 높은 처리량의 장점은 가지고 있는데, 여기에서 프로세서가 단일의 측정에서 다수의 범프 상에서 평균 금속 농도를 결정하게 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 단일 범프(50)상의 은 농도를 측정하는 방법을 개략적으로 도시한 플로우 차트이다. 본 실시예에서는, 정렬 단계(60)에서 프로세서(34)는 스테이지(35)를 구동시키고 그 결과 점(44)이 특정 범프(50)의 중앙에 위치된다(도 3A에 도시된 바와 같음). 그 후, 최초 X선 측정 단계(62)에서, 프로세서는 X선 소스(24)와 검출기(32)를 작동시켜 AgKa 및 SnKa 라인에서의 XRF 방사 강도를 측정한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 다른 방사선이 사용될 수 있는데, 특히, 약 100 ㎛ 이상의 침투 깊이를 갖는 고-에너지 라인이 사용될 수 있다.
시프팅 단계(64)에서, 이제 프로세서(34)는 스테이지(35)를 시프팅시키고 그 결과 점(44)은 기판(52) 상으로 떨어진다. 상기에서 설명된 예와 도 3A 및 3B에 도시된 바와 같이, 약 100 - 150 ㎛ 의 시프팅은 점이 중앙 범프를 떠나 범프 사이의 기판 영역상으로 이동되도록 할 것이다. 범프의 총 부피는 할로(halo, 46) 범위 내에 있지만, 그러나, 크게 변경되지 않을 것이다. 반복측정 단계(66)에서, 프로세서는 X선 소스와 검출기를 작동시켜 이 새로운 지점에서 단계(62)의 XRF 강도 측정을 반복한다. 이 새로운 지점에서, 측정된 XRF 방사 강도에 대한 할로(46)의 기여는 단계(62)에서와 거의 동일할 것이지만, 그러나, 점(44)의 기여는 무시해도 좋다. (원한다면, 단계(64)와 단계(66)은 두 개 이상의 다른 지점에서 반복될 수 있고, 할로 기여를 보다 정확하게 결정하기 위해 측정이 평균화될 수 있다). 따라 서, 단계(62)와 단계(66)에서 측정된 강도 사이의 차이는 단계(62)에서 점(44)에 의해 여기되었던 범프(50)의 부분의 강도 기여와 대략 동일하다.
AgKa 및 SnKa 라인은 범프(50) 내의 상이한 흡수 깊이를 갖는다. 따라서, 해당 XRF 라인의 측정 강도에 기초하여 주어진 범프에서의 주석에 관계된 은 농도의 정확한 계산을 위해서, 기판(52) 위의 범프의 높이가 고려되는 것이 바람직하다. 실제로, 본 발명가들은 범프의 높이는 대략 ± 10 ㎛ 로 다양화될 수 있다는 것을 알아냈다. 높이측정 단계(68)에서는, 이러한 높이 다양성을 결정하고 보상하기 위해, 단계(62)에서 측정된 범프의 높이가 선택적으로 측정될 수 있다.
이러한 목적을 위한 하나의 가능한 방법은, SnLa 및 SnKa 라인과 같은 상이한 침투 깊이를 갖는 두 개의 상이한 라인에서 XRF 방사 강도를 측정하고 비교하는 것이다. SnLa 방사는 범프 표면 근처에서 흡수되므로, 범프 높이에 대해 영향받지 않을 것이다. 반면, SnKa 방사는 범프를 거쳐 모든 방면으로 침투하므로 SnKa 강도는 범프 높이에 비례할 것이다. 따라서, SnLa 및 SnKa 방사 강도를 비교하는 것은 범프 높이에 대한 측정을 제공할 것이다. 대안적으로 또는 추가적으로, X선 튜브 상의 고-전압은 40 - 50 keV의 범위에 걸쳐 변경될 수 있고, 이것은 범프 높이의 또 다른 표시를 제공할 수 있는, 관찰 AgKa/SnKa 강도비에서의 변화를 준다.
또한, 대안적으로, 광학 삼각측량 또는 당업계에 알려진 다른 방법과 같은 높이 측정에 대한 다른 방법이 단계(68)에서 사용될 수 있다.
농도 계산 단계(70)에서, 프로세서(34)는 점(44)에 의해 조사되었던 범프에서의 은 농도를 결정하기 위해 단계(62) 및 단계(66)에서 이루어진 AgKa 및 SnKa 측정을 사용한다. 이 목적을 위해, 상기에서 주목된 바와 같이, 프로세서는 점(44)의 기여를 고립시켜 단일 범프에서의 농도를 결정하기 위해서 단계(62)에서 측정된 스펙트럼 라인의 강도로부터 단계(66)에서 측정된 스펨트럼 라인의 강도를 뺀다. AgKa 및 SnKa 라인 사이의 강도비를 농도로 전환하는데 있어서, 프로세서는 단계(68)에서 측정된 범프의 높이를 고려할 수 있다. 은 농도는 제1 원칙에 기초한 범프 높이와 강도비로부터 도출될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 강도비와 농도 사이의 관계는 상이한 그리고 알려진 농도비의 범프를 사용하여 선보정(pre-calibrated)될 수 있다. 또한, 이러한 종류의 보정은 범프에서 발생될 수 있는 구리와 같은 다른 원소들을 고려하는데(및 필요하다면, 다른 원소들의 효력을 제거하는데) 사용될 수 있다.
일반적으로, 프로세서(34)는 단계(70)에서 이루어진 은 농도 측정을 프로세서(34)에 연결된 모니터와 같은 적합한 출력 디바이스를 통해 사용자에게 출력한다. 사용자는 측정 공정 방법에 의해 얻어진 타겟 농도에 측정된 농도를 비교한다. 만약, 측정된 농도가 미리 정해진 범위 이상으로 타겟 농도와 다르다면, 사용자는 프로세스 파라미터를 조정할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 분석기(20)는 범프(50)를 생산하는데 사용되는 제조 스테이션과 통합될 수 있고, 프로세서(34)는 프로세스 파라미터를 필요에 맞게 조정하기 위해서 제조 스테이션에 제어 피드백을 자동적으로 제공할 수 있다.
불완전한 빔 정렬로 패드 두께 측정하기
상기에서 기술된 실시예는 X선 소스에 의해 형성된 점이 웨이퍼 상의 타겟 특징부와 정확하게 정렬되는 것으로 가정한다. 이러한 정렬은 예를 들면, 그 개시사항이 본 명세서에서 참조로 결합되어 있는 미국 특허 제6,345,086호 또는 제7,023,954호에 기술된 방법과 같은 광학 이미징의 방법을 사용하여 달성될 수 있다.
반면, 일부 적용에서, 광학 또는 다른 수단에 의한, 타겟 특징부 상의 X선 점의 정확한 정렬은 바람직하지 않거나 실행불가능하다. 그러나, 이러한 정렬의 부재에서, X선 점은 타겟 특징부와 단지 부분적으로 겹쳐질 수 있거나 또는 심지어 전혀 겹쳐지지 않을 수 있다. 이러한 문제는 X선 점의 직경이 타겟 특징부의 폭과 동일할 때 특히 심각해 질 수 있다. X선 점의 부분이 타겟 특징부와 겹쳐지지 않을 때, 입사 X선 에너지의 일부는 "소용없음"이 되고, 특징부로부터의 (XRF 방사와 같은) 결과적 방사는, 점이 특징부와 적절하게 정렬되었을 때 보다 상대적으로 더 약해질 것이다. 이러한 약한 방사는, 두께와 같은 특징부의 특징을 갖는 부정확한 추정을 초래할 것이다. 불완전한 정렬에 대한 이러한 문제는, 아래에서 자세히 설명될, 샘플 표면에 대한 X선 빔의 적절한 스캔닝에 의해 극복될 수 있고, 스캔 경로를 따라 다수의 로케이션에서 측정되는 방사 강도의 프로세싱에 의해 극복될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 기판 상에 X선 빔에 의해 형성된 스폿(84)의 스캔 경로(86, 88)를 도시하는 반도체 기판(82)의 개략적인 정상도이다. 앞선 실시예와 유사한 본 실시예는 조사하고 기판(82)으로부터의 XRF 방출을 검출 하기 위한 분석기(20, 도 1)를 사용하여 구현될 수 있다. 스캔 경로(86 및 88)는 기판 상에 설치된 금속 패드(80)와 같은, 타겟 피처를 가로지른다. 이러한 종류의 금속 패드는, 예컨대, 반도체 웨이퍼 상의 전기적 접촉점으로서 사용되고, 금속의 두께는 특정 범위 내여야 한다는 점이 중요하다. 상술한 바와 같이, 스캔은 스테이지(35)를 사용하여 기판을 이동시킴으로써, 또는 대안으로써, X선 소스, 광학부재, 및 검출기를 시프팅함으로써 이루어질 수 있다.
도 5에 도시된 예에서, 패드(80)는 기판(82)상에 스크라이브 라인(89)으로 형성된 테스트 패드이다. 테스트 패드는 테스트 패드의 두께가 기능 패드의 두께를 잘 측정할 수 있게 하도록, 해당 웨이퍼의 다이 내의 기능 접촉 패드와 동시에 그리고 동일한 프로세스에 의해 형성된다. 본 예에서, 스크라이브 라인의 폭은 대략 50μm인 것으로 가정되며, 스폿(84)은 20-30μm의 직경(반치폭 - FWHM)을 가진 대략적인 가우시안 프로파일을 가진다. 그러나, 이러한 치수는 설명의 방법으로 주어진 것이고, 본 실시예의 원리는 X선 빔 및 빔이 입사하는 광범위한 치수의 타겟 피처에 적용될 수 있다. 또한, 패드(80)가 도 5에 대략적인 사각형으로 도시되어 있으나, 스크라이브 라인 내의 피처의 치수가 인접한 다이 내의 회로의 지오메트리에 의해 제한받지 않으므로, 실제로 패드는 스크라이브 라인을 따라 길쭉할 수도 있다. 대안으로써, 도 5를 참조하여 아래에 서술된 방법은 다이 영역 내의 기능 패드에, 적절한 변경을 가하여, 유사하게 적용될 수 있다.
스캔 경로(86 및 88)를 생성하기 위해, 기판(82)은 먼저 X선 소스(24) 및 광학부재(28)에 의해 형성된 빔의 (스폿(84)으로 표시된) 초점으로 대략적으로 정렬 된다. 이러한 정렬은, 예컨대 소정의 기준 마크 상의 광학적, 및/또는 기계적 정렬을 사용하여 달성될 수 있다. 그 다음, 스테이지(35)는 스폿(84)이 경로(86)를 따라, 그 후 경로(88)를 따라 스크라이브 라인을 따라 스캔하도록 기판을 이동시키기 위해 전진한다. 전형적으로, 스캔은 각각의 스캔 경로 상의 일련의 로케이션의 각각에 짧은 시간 동안 정지하고, 그 로케이션은 경로(88)를 따라 A, B, C, D, E로 마킹된다. 각각의 로케이션에서, 검출기(32)는 패드(80) 및 기판(82)의 주변 영역에서 방출된 XRF 광자를 캡쳐하고, 검출기에 의해 생성된 결과적인 전기 신호가 수집되고, 프로세서(34)에 의해 프로세싱된다. 프로세서는 스캔 경로 상에 방출된 X선 형광량의 조절값을 계산하기 위해 상이한 로케이션에서 측정된 XRF 강도를 사용하고, 이는 아래에 보다 상세하게 설명된다.
특히, 프로세서(34)는 패드(80)를 형성하기 위해 사용되는 금속의 특성인 XRF 라인에서 방출된 광자의 개수를 카운트하기 위해 검출기(32)로부터의 신호를 사용한다. 스폿(84)의 임의의 주어진 로케이션에서 방출된 광자의 개수는 패드의 두께, 및 주어진 로케이션에서 스폿에 의해 실질적으로 오버레핑되는 패드의 면적에 각각 비례하는 스폿 내의 금속의 양에 비례한다. 일반적으로, 스캔 동안 시간과 노력을 절약하기 위해, 스테이지(35)는 최초 정렬을 위해 사용된 기준점으로부터 추측 항법(dead reckoning)에 의해 스캔 경로를 따라 기판(82)을 이동시키고, 그리고 스폿(84)과 패드(80)의 정렬은 스캔 동안 재검사되거나 조절되지 않는다. 그러므로, 스폿이 완전히 패드를 오버랩할 때의 정확한 예측(preori), 및 스폿의 주어진 로케이션에서의 XRF 광자의 낮은 카운트가 부적절한 스폿의 두께 및 스폿과 패드 사이의 부적절한 오버랩에 의한 것인지를 아는 것은 불가능하다. 도 5에 도시된 예에서, 스캔 경로(86 및 88)는 스크라이브 라인(89)에 수직인 방향으로 패드(80)를 가로지르는 것을 의미하지만, 스캔 축은 정렬되지 않는다. 그러므로, 스폿(84)은 스캔 경로(88) 상에 C로 마킹된 로케이션에서만 완전하게 패드(80)를 오버랩하고, 경로(86)를 따른 스캔과 같이, 패드와의 완전한 오버랩을 제공하는 스폿 로케이션이 존재하지 않는 스캔일 수도 있다.
이러한 어려움을 극복하기 위해, 스폿(84)은 패드(80) 영역 위에서 2차원 패턴으로 스캔될 수 있다. 그러므로, 예를 들어, 스캔(86 및 88)은 모두 추가적인 평행 스캔 경로를 가질 수 있는, 래스터 패턴의 평행한 스캔 경로에 조인될 수 있다. 대안으로써, 나사형 패턴과 같은 다른 2차원 스캔 패턴이 사용될 수 있다.
다른 예로서, 스폿(84)은 4×4 그리드일 수 있는, 포인트의 정방형 또는 직방형 그리드와 같은, 로케이션의 매트릭스의 각각에 위치될 수 있다. 적합한 함수에 대한 그리드 포인트에서 XRF 강도의 측정을 피팅함으로써, 패드 두께를 결정하는 것, 그리고, 패드에 대한 스폿(84)의 위치 에러를 추정하는 것이 가능하다.
또 다른 예로서, 2차원 스캔은 연속된 직교(또는 그렇지 않다면 평행하지 않은) 1차원 스캔을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 스폿(84)은 먼저 X축을 따라 스캐닝되고, 프로세서(34)는 XRF 강도의 최대값, 및 그 최대값과 연관된 로케이션을 찾기 위해, 아래에 서술된 바와 같은 1차 피팅을 수행한다. 그 다음, 스폿은 X-방향 스캔에서 찾은 최대값의 로케이션을 관통하는, Y-방향인 라인을 따라 스캐닝된다. 원한다면, 소정의 개수의 스캔이 이루어지도록, 최대값이 수렴될 때까지, 또는 몇몇 다른 기준이 만족될 때까지, 새로운 X-방향 스캔이 Y-방향 스캔에서 최대값의 로케이션을 관통하는 라인을 따라 수행될 수 있다. 패드 두께는 모든 측정 포인트에 대하여 적절한 함수를 피팅함으로써 결정될 수 있다.
또한 대안으로써 또는 부가적으로, 스테이지(35)는 기판 상의 X선의 초점 깊이를 변경하고, 그로 인해 스폿(84)의 크기를 변경하기 위해, 2차원 또는 높이 변화를 포함하는 3차원 스캔 패턴으로 구동될 수 있다. 2차원인 경우에 대하여 상술된 연속적인 직교 스캔의 방법은 높이의 스캐닝을 포함하는 것으로 확장될 수 있다. 기판 위 광학부재(28)의 최적의 높이에서, 기판 상의 스폿의 크기를 최소화하고, 그러므로 기판 상의 패드의 에지로의 스폿의 퍼짐으로 인해 낭비될 수 있는 X선 빔 에너지의 양이 감소될 수 있다.
부가적으로 또는 대안으로서, 정렬 요구사항은 상술한 바와 같이, 패드(80)가 스크라이브 라인(89)을 따라 길쭉하다면, 완화될 수 있다. 이러한 경우에, 스크라이브 라인에 걸쳐 러프하게 정렬된 1차원 스캔이 스폿(84)과 패드 사이의 좋은 오버랩을 야기할 가능성이 상대적으로 더 커진다. 그러므로, 2차원 스캔 패턴에 대한 필요성이 사라진다. 또한, 1차원 스캔이 타겟 피처를 완전히 오버랩하지 않는 때에도, 아래에 서술된 계산적인 방법이 결과적인 XRF 측정의 정확도를 보강할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 기판에 대한 스폿(84)의 로케이션의 함수로서 기판(82)상의 패드(80)로부터의 X선 형광량 방출 강도의 개략적인 플롯이다. 도 6의 플롯 내의 데이터는 경로(88)를 따른 스캔 동안 수집된 것으로 가정된 다. 각각의 데이터 포인트(90)는 스폿(84)이 도 5에 도시된 대응 로케이션(A, B, C, D, E)에 입사한 동안 프로세서(34)에 의해 카운트된 광자의 개수를 나타낸다.
프로세서(34)는 데이터 포인트(90)를 통해 곡선(92)을 피팅한다. 대략적인 원형의 스폿(84) 및 직선 에지의 패드(80)가 주어졌을 때, 곡선(92)은 포물선인 것으로 예상된다. 곡선(92)의 최대값은 그 스폿이 패드에 최적으로 정렬되었을 때, 검출기(32)로부터 수신될 신호를 나타내는 패드(80)로부터 방출된 X선 형광량의 조절값을 준다. 2차원 스캔에 대하여, 데이터는 포물선과 같은, 다차원 곡선에 피팅될 수 있다.
대안으로서, 프로세서는 데이터 포인트를 통해 임의의 다른 적합한 타입의 함수를 피팅하거나, 종래 기술의 다른 계산 방법에 의해 적합한 조절값을 찾을 수 있다. 예를 들어, 주어진 점 (X, Y)에서의 패드 두께 T는 강도 함수의 적분에 의해 계산될 수 있다:
Figure 112007094705927-pat00001
이 식에서, 패드는 X-축 및 Y-축으로 각각 치수 a, b를 가지는 것으로 가정되고, X-Y 원점은 해당 패드의 좌측 하단 코너에 위치한다. 주어진 로케이션(X0, Y0)에서의 X선 스폿 강도는 I(X, Y) = Spot(X-X0, Y-Y0)이고, 비례 상수 α일 수 있음이 실험적으로 측정될 수 있다. 유사한 함수가 Z-축에 대한 측정되거나 계산될 수 있다.
이 XRF 값을 기초로, 프로세서(34)는 패드(80)에 증착된 금속의 두께를 추정한다. 이 두께가 특정 제한을 벋어나면, 프로세서는, 그 두께를 보정하기 위해 프로세스 파라미터를 자동적으로 조절할 수 있다. 대안으로서 또는 부가적으로, 프로세서는 오퍼레이터가 제조 프로세스를 모니터링하고 임의의 필수적인 조절을 가능하게 할 두께의 출력 리딩을 제공할 수 있다.
결론
상술된 방법은 (반도체 웨이퍼 상의 특정 타입의 구조 내의 임의의 특정 엘리먼트에 집중된) 특정 타입의 측정으로 다이렉팅되어 있으나, 본 발명의 원리는 다른 타입의 샘플 표면 상의 미세 피처의 XRF 측정에도 일반적으로 적용될 수 있음은 물론, 다른 타입의 X선 방출 측정을 사용하여 다른 샘플 특성을 판정하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 상술된 방법은 반도체 제조에서, 그리고 지질학, 법의학, 및 고고학과 같은 다른 분야의 분석에서, Ru, Rh, Pd, Cd, 및 In과 같은 다른 중원소의 마이크로 분석에, 적절한 변경을 가하여, 적용될 수 있다.
상술된 실시예들은 예시적인 방법으로 언급된 것이고, 본 발명은 특별하게 상술되고 도시된 것으로 한정되지 않음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 상술된 다양한 피처의 조합 및 하부조합을 포함함은 물론 종래에 개시되지 않았고, 본 명세서를 읽을 때 당업자에게 발생할 수 있는 이들의 수정 및 변형을 포함한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따라서, x선 마이크로형광 측정을 위한 실시예의 개략적인 예시도;
도 2는 옵틱에 의해 기판에 형성된 x선 폴리커필러리 옵틱과 x선 스폿의 개략적인 측면도;
도 3A는 본 발명의 하나의 실시예에 따라서 x선 빔에 의해 조사되는, 금속 범프가 형성된 반도체 기판의 개략적인 평면도;
도 3B는 도 3A에 도시된 기판과 범프의 개략적인 단면도;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따라서, 기판에서 범프의 금속 집중을 측정하는 방법을 개략적으로 예시하는 플로우차트;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따라서, 기판에서 타겟 특징상에 x선 빔의 스캔 패스를 도시하는 반도체 기판의 개략적인 평면도;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따라서, 샘플을 조사하는 x선 빔의 위치의 함수로서 샘플로부터 x선 형광 방출 강도의 개략적인 구성도이다.

Claims (27)

  1. 제1 직경 및 제1 입사 강도를 갖는 중심점, 및 상기 중심점을 둘러싸고 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경 및 상기 제1 입사 강도보다 작은 제2 입사강도를 갖는 할로를 포함하는 X선 빔을 사용하여, 상기 중심점이 샘플의 표면상의, 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경을 갖고 있는 특징부에 작용하는 제1 조사 위치에서 상기 샘플을 조사하는 단계;
    상기 제1 조사 위치에서 상기 X선 빔에 응답하여 상기 샘플 내의 주어진 원소의 특징을 갖는 선택된 X선 방사선에서 상기 샘플로부터 방사된 X선 형광량의 제1 방사 강도를 측정하는 단계;
    상기 중심점이 상기 특징부를 벗어나 변위되는 제2 조사 위치에서 상기 X선 빔이 상기 샘플을 조사하도록 상기 샘플 및 상기 X선 빔 중 적어도 하나를 시프팅하는 단계;
    상기 제2 조사 위치에서 상기 X선 빔에 응답하여 상기 샘플 내의 주어진 원소의 특징을 갖는 선택된 X선 방사선에서 상기 샘플로부터 방사된 X선 형광량의 제2 방사 강도를 측정하는 단계; 및
    상기 특징부 내의 주어진 원소의 농도를 결정하기 위해 상기 제1 및 제2 방사 강도를 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 특징부는 제1 및 제2 원소를 포함하고, 상기 X선 형광량의 제1 방사 강도를 측정하는 단계와 상기 X선 형광량의 제2 방사 강도를 측정하는 단계는 상기 제1 원소 및 제2 원소의 특징을 각각 갖는 제1 및 제2 X선 방사선내의 방사된 강도를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 방사 강도를 비교하는 단계는 상기 특징부 내의 상기 제1 원소의 농도를 결정하기 위해 상기 제1 및 제2 방사 강도의 비를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 샘플은 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 특징부는, 상기 할로가 복수의 범프를 동시에 조사하도록 상기 반도체 웨이퍼의 표면상에 형성된 다수의 웨이퍼중에 하나의 범프를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하는 단계는 상기 중심점이 상기 범프중 2개의 범프 사이의 로케이션에서 반도체 웨이퍼에 작용하도록 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 하나 이상을 변위시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 범프의 높이를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 방사된 강도는 상기 범프의 조성물을 결정하는데 있어 상기 강도와 함께 상기 측정된 높이를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 범프는 제1 및 제2 금속 원소를 포함하고, 상기 제1 및 제2 방사된 강도를 비교하는 단계는 상기 제2 금속 원소에 대한 상기 제1 금속 원소의 농도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  7. X선 튜브 및 상기 X선 튜브에 의해 방사된 조사선을 수신하고 포커싱하도록 구성된 하나 이상의 커필러리를 포함하고, 제1 직경 및 제1 입사 강도를 갖는 중심점, 및 상기 중심점을 둘러싸고 있고 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경 및 상기 제1 입사 강도보다 작은 제2 입사 강도를 갖는 할로를 포함하는 X선 빔을 샘플에 조사하도록 구성된 X선 소스;
    상기 중심점이 상기 샘플의 표면상의, 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경을 갖는 특징부에 작용하는 제1 조사 위치에서, 그리고 상기 중심점이 상기 특징부에 벗어나 변위되는 제2 조사 위치에서 상기 X선 소스가 상기 샘플을 조사하도록 상기 X선 소스 및 상기 샘플중 하나 이상을 이동시키도록 연결된 모션 어셈블리;
    상기 제1 조사 위치에서 상기 X선 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 방사된 X선의 제1 방사된 강도 및 상기 제2 조사 위치에서 상기 X선 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 방사된 X선의 제2 방사된 강도를 측정하도록 구성된 검출기 어셈블리; 및
    상기 특징부의 특성을 결정하기 위해 상기 제1 및 제2 방사된 강도를 비교하도록 구성된 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 검출기 어셈블리는 상기 X선 빔에 의한 조사에 응답하여 상기 샘플로부터 방사된 X선 형광량을 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 샘플은 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 특징부는 상기 할로가 복수의 범프를 동시에 조사하도록, 반도체 웨이퍼의 표면상에 형성된 다수의 범프 중에 하나의 범프를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  10. 샘플의 표면상의 스폿을 형성하도록 포커싱된 X선 빔을 사용하여 샘플을 조사하는 단계;
    상기 표면상의 특징부를 크로싱하는 스캔 경로를 따라 상기 스폿을 스캐닝하도록 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하는 단계;
    상기 스폿이 상기 특징부와의 오버랩의 상이한, 각각의 정도를 갖는 스캔 경로를 따라 복수의 로케이션에서 상기 X선 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 방사된 X선 형광량의 각각의 강도를 측정하는 단계;
    상기 스캔 경로상의 상기 방사된 X선 형광량의 조정된 값을 계산하도록 복수의 로케이션에서 측정된 강도를 처리하는 단계; 및
    상기 특징부의 두께를 상기 조정된 값에 기초하여 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 조정된 값은 상기 스캔 경로상의 상기 방사된 X선 형광량의 최대값인 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 강도를 처리하는 단계는 상기 로케이션의 함수로서 측정된 각각의 강도에 커브를 피팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 강도를 처리하는 단계는 상기 특징부의 영역상의 강도 함수를 적분하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 샘플은 스크라이브 라인이 형성된 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 특징부는 상기 스크라이브 라인내의 웨이퍼상에 형성된 금속 검사 타겟을 포함하고, 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하는 단계는 상기 스크라이브 라인을 가로질러 상기 스폿을 스캐닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하는 단계는 상기 스크라이브 라인을 가로질러 상기 스폿을 스캐닝하는 단계 전에 상기 웨이퍼에 상기 X선 빔을 정렬시키는 단계 및 상기 스크라이브 라인을 가로질러 상기 스폿을 스캐닝하는 단계 동안 상기 검사 타겟에 대한 상기 X선 빔의 정렬을 조정하는 것을 억제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하는 단계는 2차원 스캔 패턴으로 상기 특징부를 가로질러 상기 스폿을 스캐닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 2차원 스캔 패턴은 복수의 평행 스캔 라인, 복수의 불평행 스캔 라인, 나선형 스캔 패턴, 및 스캔 포인트의 매트릭스로 구성된 스캔 패턴의 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  18. 제10항에 있어서, 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하는 단계는 상기 X선 빔의 초점 깊이를 수정하는 단계를 포함하고, 각각의 강도를 측정하는 단계는 2개 이상의 상이한 초점 깊이에서 상기 각각의 강도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  19. 샘플의 표면상의 스폿을 형성하도록 포커싱된 X선 빔으로 상기 샘플을 조사하도록 구성된 X선 소스;
    상기 표면상의 특징부를 가로지르는 스캔 경로를 따른 스폿을 스캐닝하도록 상기 샘플 및 상기 X선 빔중 적어도 하나를 시프팅하도록 연결된 모션 어셈블리;
    상기 스폿이 상기 특징부와의 오버랩의 상이한 각각의 정보를 갖는 스캔 경로를 따라 복수의 로케이션에서 상기 X선 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 방사된 X선 형광량의 각각의 강도를 측정하도록 구성된 검출기 어셈블리; 및
    상기 스캔 경로상의 상기 방사된 X선 형광량의 조정된 값을 계산하도록 상기 복수의 로케이션에서 측정된 강도를 처리하도록 구성된 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 조정된 값은 상기 스캔 경로상의 상기 방사된 X선 형광량의 최대값인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 로케이션의 함수로서 측정된 각각의 강도에 커브를 피팅함으로써 상기 최대값을 발견하도록 구성된 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  22. 제19항에 있어서, 상기 샘플은 스크라이브 라인이 형성된 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 특징부는 상기 스크라이브 라인으로 상기 반도체 웨이퍼상에 형성된 금속 검사 타겟을 포함하고, 상기 모션 어셈블리는 상기 스크라이브 라인을 가로질러 상기 스폿을 스캐닝하도록 구성된 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  23. 제19항에 있어서, 상기 모션 어셈블리는 2차원 스캔 패턴으로 상기 특징부를 가로지르는 상기 스폿을 스캐닝하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  24. 제19항에 있어서, 상기 모션 어셈블리는 상기 X선 빔의 초점 깊이를 수정하도록 구성되고, 상기 검출기 및 프로세서는 2개 이상의 상이한 초점 깊이에서 각각의 강도를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 검사 장치.
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