KR20070009479A - 샘플 움직임에 의한 ｘ-선 측정의 분해능 향상 - Google Patents

샘플 움직임에 의한 ｘ-선 측정의 분해능 향상 Download PDF

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Abstract

샘플을 검사하는 방법은 샘플을 향해 X-선 빔을 지향하는 단계, 및 상기 샘플로부터 산란된 X-선을 포획하기 위해 검출기 엘리먼트의 어레이를 배치하는 단계를 포함한다. 상기 샘플은, 어레이 피치의 정수배가 아닌 증분만큼 서로 이격된 적어도 제 1 및 제 2 위치 사이의 어레이 축에 평행한 방향으로 이동된다. 상기 샘플이 적어도 제 1 및 제 2 위치에 있는 동안, 적어도 상기 제 1 및 제 2 신호가 포획된 X-선에 응답하여 상기 검출기 엘리먼트에 의해 발생된다. 상기 축을 따른 위치의 함수로서 샘플의 X-선 산란 프로파일을 판정하기 위해 상기 제 1 및 제 2 신호는 합성된다.
샘플, X-선 빔, 어레이 축, 검출기 엘리먼트, 위치 함수

Description

샘플 움직임에 의한 Ｘ-선 측정의 분해능 향상{ENHANCING RESOLUTION OF X―RAY MEASUREMENTS BY SAMPLE MOTION}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 샘플에 대한 X-선 반사(XRR)측정을 실시하는 시스템의 개략적인 측면도, 및
도 2a 및 2b는 본 발명의 실시예에 따른 샘플이 2 개의 다른 위치에 있는 경우의 도 1의 시스템을 상세하게 도시한 개략적인 측면도이다.
본 발명은 일반적으로 분석 기기에 관한 것으로, 특히 X-선을 이용하여 물질의 특성을 분석하는 기기 및 방법에 관한 것이다.
X-선 반사측정(XRR)은 기판에 증착된 박막 층의 두께, 밀도, 및 표면의 품질을 측정하는 종래 공지된 기술이다. 각도의 함수로서 샘플로부터 반사된 X-선 강도를 측정하여 간섭 무늬의 패턴을 제공하고, 상기 줄무늬 패턴을 만드는데에 기여하는 박막층의 특성을 판단하도록 이것이 분석된다. 상기 X-선 강도 측정은 일반적으로 비례계수기 또는 어레이 검출기, 일반적으로 포토다이오드 어레이 또는 전하 결합 디바이스(CCD) 등의 위치감지 검출기를 이용하여 이루어진다.
필름 두께를 판정하기 위해 X-선 반사 데이터를 분석하는 방법은, 예를 들면 Komiya et al., 미국 특허 5,740,226에 개시되어 있다. 각도의 함수로써 X-선 반사를 측정한 후에, 평균 반사 곡선이 상기 줄무늬의 스펙트럼에 피팅된다. 상기 평균 곡선은 상기 필름의 감쇠, 백그라운드 및 표면 거칠기를 나타내는 수식에 기초한다. 상기 피팅된 평균 반사곡선은 그런 다음 줄무늬 스펙트럼의 발진 컴포넌트를 추출하는 데에 사용된다. 이 컴포넌트는 필름 두께를 알아내기 위해 푸리에 변환된다.
Koppel, 미국 특허 5,619,548은 반사 측정에 기초한 X-선 두께의 범위를 기술한다. 곡선의, 반사 X-선 분광기가 X-선을 샘플 표면에 초점을 맞추는 데에 이용된다. 광다이오드 검출기 어레이와 같은 위치감지 검출기는 상기 표면으로부터 반사된 X-선을 감지하고 반사각의 함수로써 강도 신호를 생성한다. 두께, 밀도, 및 표면 거칠기를 포함하는 샘플 상의 박막층의 구조 특성을 판정하기 위해 상기 각도에 따른 신호가 분석된다.
Yokhin et al., 미국 특허 6,512,814 및 6,639,968은, 상기 샘플의 표면에 연관한 각도의 범위에 걸쳐 샘플에 방사선을 조사하도록 하는 방사선 소스, 및 상기 각도의 범위에 걸쳐 샘플에서 반사된 방사선을 수광하여 그에 응답하는 신호를 발생시키도록 배치된 검출기 어셈블리를 포함하는 반사측정 장치를 개시한다. 상기 방사선을 차단하기 위해 셔터가 조정가능하게 배치될 수 있다. 상기 셔터는, 각도 범위의 낮은 부분에서 방사선을 차단하고, 그에 의해 반사된 방사선이 상기 범위의 높은 부분에서만 어레이에 도달하도록 허용하는 블럭킹 위치, 및 상기 범위 의 낮은 부분에서의 방사선이 방해없이 상기 어레이에 도달하는 클리어 위치를 갖는다.
X-선 반사측정의 또다른 일반적인 방법이 예를 들면 Naudon et al., "New Apparatus for Grazing X-ray Reflectometry in the Angle-Resolved Dispersive Mode", Journal of Applied Crystallography 22(1989), p.460에 개시되어 있다. X-선의 발산하는 빔은 스침 입사에서 샘플의 표면을 지향하며, 상기 X-선 빔 소스에 대향하여 있는 검출기는 반사된 X-선을 수집한다. 1차 X-선 빔을 차단하기 위해, 측정위치 바로 위에 샘플 표면에 근접하게 나이프 에지가 배치된다. 상기 샘플과 검출기 사이(미국 특허 5,619,548에서와 같이 소스와 샘플 사이가 아닌)의 분광기는 상기 검출기에 도달할 수 있는 반사된 X-선 빔의 파장을 선택한다.
예를 들면, Hayashi et al., 미국 특허 출원 공개 US 2001/0043668 A1에 개시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼 상에 생산시의 박막층을 검사하기 위해, XRR은 또한 증착로 내의 인시튜로 사용된다. 상기 노에는 자신의 측면 벽의 X-선 입사 및 방출 창이 제공된다. 박막이 증착된 상기 기판은 입사창을 통해 조사되고, 상기 기판에서 반사된 X-선은 X-선 방출 창을 통해 감지된다.
Takata et al., 미국 특허 6,813,338은 X-선 소스와 같은 고 에너지 싱크로트론 방사선을 이용한 고 분해능 분말 회절용 방법을 기술한다. 회절계와 같은 측정 기기 상에 장착된 검출기는 인접한 X-선 검출 유닛(픽셀)들 사이 보다 더 작은 거리로 이동된다. 상기 측정의 공간 분해능을 개선하기 위해 측정된 데이터가 삽입된다.
본 발명의 실시예는 향상된 분해능을 가진 X-선 산란 측정을 실시하는 방법 및 시스템을 제공한다. 이들 방법 및 시스템은 특히 XRR 기반의 박막 층의 분석에 장점을 가지며, 또한 각 분해(angle-resolved) X-선 산란 분석의 다른 영역에서도 유용하다. 본 특허출원과 청구범위에서, "산란"이라는 용어는 광범위한 여러 유형의 확산 X-선 산란 뿐만 아니라, XRR, X-선 회절(XRD) 및 X-선 형광(XRF)을 포함하는, 입사한 X-선 빔에 의해 유도되는 샘플로부터의 임의의 그리고 모든 유형의 X-선 방출을 포함하는 것이다.
본 발명의 실시예에서, X-선 검출기 엘리먼트의 어레이가 서브 픽셀 분해능으로 각 분해 X-선 산란 패턴을 측정하는 데에 사용된다. 이러한 목적으로, 상기 샘플을 X-선 빔으로 조사한다. 상기 어레이 엘리먼트가 상기 어레이의 축을 따른 위치의 함수로서 상기 샘플로부터 산란된 방사선을 수광하고 분해하도록 상기 어레이가 배치되고 배향된다. 상기 샘플은 그런 다음 상기 어레이의 피치의 정수배가 아닌 증분만큼 상기 축에 평행한 방향으로 평행이동되고, 상기 측정이 반복된다. 일반적으로, 상기 증분은 상기 어레이 피치의 분수(피치/n, 여기서 n은 정수)와 같으며, 상기 측정은 상기 축을 따라 어레이의 n을 달리한 위치에서 반복된다. 상기 다른 위치에서 이루어진 산란 측정은, 향상된 분해능을 가진 산란 스펙트럼을 얻기 위해 일반적으로 다른 증분에서 취해진 측정을 인터리빙함으로써 합성된다.
따라서, 본 발명에 따르면,
샘플을 향해 X-선 빔을 지향시키는 단계;
상기 샘플로부터 산란된 X-선을 포획하기 위해 어레이 축을 따라서 배치되고, 미리 정해진 피치만큼 서로 이격된 검출기 엘리먼트의 어레이를 구성하는 단계;
상기 샘플을, 피치의 정수배가 아닌 증분만큼 서로 이격되어 있는, 적어도 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 상기 어레이 축을 따라 평행한 방향으로 이동시키는 단계;
상기 샘플이 적어도 제 1 및 제 2 위치에 있는 동안, 포획된 X-선에 응답하여 상기 검출기 엘리먼트에 의해 발생된 적어도 제 1 및 제 2 신호를 수신하는 단계;
상기 축을 따른 위치 함수로서 상기 샘플의 X-선 산란 프로파일을 판정하기 위해 적어도 제 1 및 제 2 신호를 합성하는 단계;를 포함하는 샘플을 검사하는 방법이 제공된다.
상술한 실시예에서, 적어도 제 1 및 제 2 신호를 합성하는 단계는 상기 신호를 인터리빙하는 단계를 포함한다.
일반적으로, 상기 증분은 상기 피치의 1/2 이하이다.
일부 실시예에서, 상기 빔을 지향하는 단계는 일정 각도 범위로 X-선을 상기 샘플 상에 포커싱하는 단계를 포함하고, 상기 어레이를 구성하는 단계는 상기 샘플에서 반사된 X-선을 포획하는 단계를 포함하고, 적어도 제 1 및 제 2 신호를 합성하는 단계는 X-선 반사의 각 스펙트럼을 판정하는 단계를 포함한다.
상술한 실시예에서, 상기 빔을 지향시키는 단계는 상기 빔의 횡단 크기를 감소시키도록 셔터 어셈블리를 구성하는 단계, 및 상기 샘플을 이동시키면서 함께 상기 셔터 어셈블리를 이동시키는 단계를 포함한다. 일반적으로, 상기 셔터 어셈블리를 구성하는 단계는 상기 샘플 표면으로부터 선택된 거리에 나이프 에지를 배치하는 단계를 포함하고, 상기 셔터 어셈블리를 이동시키는 단계는 상기 나이프 에지와 상기 표면 사이의 거리를 유지하기 위해 상기 샘플을 이동시키면서 함께 상기 나이프 에지를 이동시키는 단계를 포함한다.
추가로 또는 대안으로, 적어도 제 1 및 제 2 신호를 합성하는 단계는 X-선 빔의 비균일성을 판정하는 단계, 및 상기 비균일성을 설명하기 위한 산란 프로파일을 정정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면,
X-선 빔을 샘플을 향해 지향하도록 배치되는 X-선 소스;
어레이 축을 따라 배치되고, 미리정해진 피치만큼 서로 이격되며, 상기 샘플로부터 산란된 X-선을 포획하도록 배치된 검출기 엘리먼트의 어레이;
상기 피치의 정수배가 아닌 증분만큼 서로 이격된 적어도 제 1 및 제 2 위치 사이에서 어레이 축에 평행한 방향으로 상기 샘플을 이동시키는 이동 스테이지; 및
상기 샘플이 적어도 상기 제 1 및 제 2 위치에 있는 동안, 포획된 상기 X-선에 응답하여 상기 검출기 엘리먼트에 의해 발생된 적어도 제 1 및 제 2 신호를 수신하도록 결합되고, 상기 축을 따른 위치의 함수로서 상기 샘플의 X-선 산란 프로파일를 판정하기 위해 적어도 제 1 및 제 2 신호를 합성하도록 동작하는 프로세서; 를 포함하는 샘플 검사용 장치가 제공된다.
본 발명은 도면을 함께 참조하여 하기의 실시예의 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이다.
(실시예의 상세한 설명)
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, X-선 반사측정(XRR)을 위한 시스템(20)의 개략적인 측면도인 도 1을 참조한다. 시스템(20)은 미국 특허 6,512,814 및 미국 특허 출원 공개 2004/0131151 A1에 기술된 XRR 시스템과 유사한 것이다.
시스템(20)에 의해 검사될 반도체 웨이퍼와 같은 샘플(22)이 이동 스테이지(24) 위해 장착되어, 그 위치와 방향이 정확하게 조정되도록 한다. 스테이지(24)의 위치 조정은 일반적으로 수평(X-Y) 및 수직(Z) 이동 모두를 포함하고, 여기서 수평면은 샘플 표면으로 한정된다. X-선 소스, 일반적으로 적절한 단색화 광학기기(도시되지 않음)를 가진 X-선 튜브가 샘플(22) 상의 작은 영역(28)에 방사선을 조사한다. 상기 광학기기는 X-선 튜브로부터의 방사선을 수렴 빔(27)에서의 영역(28)으로 초점을 맞춘다. 소스(26)에 사용되는 다수의 다른 광학적 구성이 미국 특허 6,381,303에 기재되어 있다. 예를 들면, 상기 광학기기는 뉴욕, 알바니의, XOS Inc.에 의해 생산된 Doubly-Bent Focusing Crystal Optic과 같은 곡선의 크리스탈 분광기를 포함한다. 다른 적절한 광학기기는 상술한 미국 특허 5,619,548과 5,923,720에 기술되어 있다. 그 외에 가능한 광학적 구성은 당업자에게는 명확할 것이다. 시스템(20)에서의 반사 및 산란 측정을 위한 일반적인 X-선 에너지(CuKal)는 약 8.05keV이다. 또는 5.4keV와 같은 다른 에너지(CrKa1)가 사용된 다.
동적인 나이프 에지(36)와 셔터(38)가 수직 방향의 X-선의 입사빔(27)의 정도를 제한하기 위해 사용되는 한편, 슬릿(39)이 상기 빔을 수평방향으로 제한하기 위해 사용된다. 나이프 에지, 셔터, 및 슬릿(또는 상기 시스템에 그 모든 것이 사용되지 않을지라도, 이들 엘리먼트의 서브셋)이 함께 빔(27)의 횡단 직경을 조정하기 위해 셔터 어셈블리로서 기능을 한다. XRR 측정에서의 나이프 에지(36)와 셔터(38)를 사용하는 것은 상술한 미국 특허 6,512,814에 상세히 기재되어 있다. 도 1에서 셔터 어셈블리의 구성이 예시로써 도시되어 있고, 하기에 기술된 방식으로 빔(27)의 횡단 직경을 제어하기 위해 X-선 광학기기의 또다른 배치가 당업자에게 명백할 것이며, 그것은 본 발명의 범위 내에 있다고 간주될 것이다.
샘플(22)에서 반사 X-선의 빔(29)이 검출기 어셈블리(30)에 의해 수집된다. 일반적으로 XRR에 대해 어셈블리(30)는, 수직 방향(고도-
Figure 112006050539765-PAT00001
)으로 총 외부 반사에 대한 샘플의 임계각 이하 및 이상의 약 0°에서 3° 사이의 반사각의 범위에서 반사된 X-선을 수집한다(예시의 명확화를 위해, 도 1의 샘플(22)의 평면 위의 소스(26) 및 검출기 어셈블리(30)의 측정치와 같이 상기 도면에 도시된 각은 과장된 것임).
어셈블리(30)는 하기에 기술된 것과 같은 CCD 어레이와 같은 검출기 어레이(32)를 포함한다. 예시의 간략화를 위한것임에도 불구하고, 상대적으로 작은 수의 검출기 엘리먼트를 가진 검출기 엘리먼트의 단일 로우만이 도면에 도시되고, 선 형 어레이 또는 매트릭스(2 차원) 어레이로써 배치된 어레이(32)가 일반적으로 보다 많은 수의 엘리먼트를 포함한다. 어셈블리(30)는 일반적으로 베릴륨과 같은 적절한 X-선 통과 물질로 만들어지고 상기 어레이와 샘플 사이에서 상기 검출기 어레이의 앞에 공간을 두고 배치된 창(34)을 포함한다. 어레이(32)의 구조 및 동작의 보다 상세한 설명은 도 2를 참조하여 하기에 기술된다.
주어진 에너지 또는 에너지 범위에서의 각도의 함수로서의, 샘플(22)에서 반사된 X-선 포톤의 플럭스의 분포(42)를 판정하기 위해 신호 프로세서(40)가 어셈블리(30)의 출력을 분석한다. 일반적으로, 고도 각도의 함수로서의 분포(42)가, 상기 층들 사이의 인터페이스로부터 반사된 X-선 파 중에서의 간섭효과에 기인하여 발진하는 구조를 나타내도록 하기위해, 샘플(22)은 박막 필름과 같은 하나 이상의 얇은 표면층을 갖는다. 프로세서(40)는 두께, 밀도 및 층의 표면 상태 등과 같은 샘플의 표면층의 하나 이상의 특성을 판정하기 위해, 하기에 기술된 분석 방법을 이용하여 상기 각도의 분포 특성을 분석한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 시스템(20)의 상세를 도시한 개략적인 측면도이다. 어레이(32)는 수직 어레이축을 따라 배치된 검출기 엘리먼트(50, 52, 54, ...)를 포함하는 것으로 도시된다. 상기 검출기 엘리먼트는 상기 엘리먼트 사이의 중심에서 중심까지의 거리로 정의된 일정한 피치, P 만큼 이격된다. 일반적으로, P는 약 24㎛이다. 샘플(22)의 표면으로부터 반사되고 주어진 검출기 엘리먼트에 의해 수광된 X-선 빔(56)의 고도 각
Figure 112006050539765-PAT00002
는 관계식
Figure 112006050539765-PAT00003
(여기서 d는 X-선의 반사 지점으로부터 어레이(32)까지의 거리)에 따라, 어레이 축을 따라 검출기 엘리먼트의 Z 좌표계로 평행이동한다. 예시의 간략화와 명화화를 위해, 입사빔(27)이 반사된 빔의 단일한 각도 컴포넌트를 가질 뿐 아니라 평행한 빔으로서 도 2a에 도시된다. 본 발명의 실시예는 확산 산란 특성의 측정을 위한 시스템과 같은 시준된 X-선 복사를 이용한 시스템에 실제 적용된다. 그러나 도 1에 도시된 것과 같이 시스템(20)에서, 빔(27)은 일반적으로 샘플(22)로 수렴하고, 그 결과 일정한 고도각의 범위로 발산하는 반사빔을 발생시킨다. 그결과 빔(56)은 이 발산하는 빔의 단일한 각도의 컴포넌트를 나타낸다.
어레이(32)의 각 분해능은 피치 P에 의해 결정된다. 즉, 하기에 기술된 분해능-향상 기술이 없을때, 어레이(32)의 각 분해능은 약 P/d이다. 일반적으로, 가용한 X-선 초점 광학기기에 제한이 주어지면, 빔(27)의 초점 직경은 P보다 크다. 상기 빔의 초점의 질을 개선하기 위해, 입사 빔(27)의 일부를 제거하도록 나이프 에지(36)를 샘플(22) 표면에 근접하게 가져간다. 도 2a에 도시된 것과 같이, 간단한 기하학적인 고려에 기초하여, 나이프 에지가 상기 샘플의 표면 위의 거리 h에 놓인다면, 반사된 빔(56)의 각 분해능은 약 2h/D가 될 것이다. 즉, 향상된 분해능이 반사된 빔의 강도를 감소시킴에도 불구하고, 상기 나이프 에지를 상기 표면에 보다 근접하게 유지될 수록, 상기 반사된 빔의 분해능은 보다 더 미세하게 될 것이다. 일반적으로, 상기 반사된 빔의 분해능이 대략 어레이(32)의 분해능과 같게 되도록, 상기 나이프 에지는 약 h=P/2로 설정된다. 또는 h는 보다 미세한 분해능에 대해 P/2 미만인 값과 같이 다른 값으로 설정된다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 거리 Δ만큼의 샘플(22)의 하방(-Z) 이동의 효과를 도시한 개략적인 측면도이다. 상기 샘플은, X 또는 Y 위치를 변경시키지 않으면서, 스테이지(24)의 Z-방향의 조정을 이용하여 이동된다. 상기 샘플에서 Δ=P/2이지만, 하방 및 상방으로의 보다 작거나 큰 이동이 동일한 방식으로 이루이질 수 있다. 반사된 빔(56)의 원하는 각도 분해능을 유지하기 위해, 나이프 에지(36)가 샘플과 동일한 거리 Δ만큼 하방으로 이동된다. 그 결과, 어레이(32)의 엘리먼트에 연관된 반사된 빔(56)의 각의 크기는 1/2 픽셀, 즉 P/2 만큼 동일하게 하방으로 이동된다. 이 이동은 상술한 US 2004/0131151 A1에서 기술된 바와 같이, 1/2 픽셀만큼 상방으로 어레이(32)를 이동시키는 것과 같다. 그러나, 시스템(20)에서, 상기 이동은 검출기 어셈블리(30)의 정확한 이동 제어를 할 필요없이, 스테이지(24)를 이동시킬 수 있는 것을 이용하여 달성될 수 있다. 이러한 종류의 스테이지는 모든 경우에 가장 정확한 X-선 측정 시스템으로 샘플을 정확하게 정렬할 필요가 있다.
도 2a와 2b에 도시된 각 위치에 고정된 샘플(22)로, 소스(26)가 작용을 받고, 어셈블리(30)는 측정각의 함수로서 샘플(22)로부터 반사된 X-선을 포획한다. 어셈블리(30)는 샘플의 2 개 이상의 다른 수직 위치에서, 일반적으로는 상기 위치들 사이에서 보다 작은 Z방향의 증분을 하면서, X-선을 포획하기 위해 상기와 같은 방식으로 동작된다. 예를 들면, P/3의 어레이 피치 만큼 이격되는 3 개의 다른 위치가 사용된다.
각각의 다른 수직위치에서, 어셈블리(30)에 의해 발생된 신호가 프로세서(40)로 입력되고, 이것은 다른 위치에서 이루어진 판독을 단일 스펙트럼으로 합성시킨다. 어떤 의미에서는, 상기 프로세서는 실제의, 물리적인 어레이(32)보다 더 미세한 분해능을 가진 "가상 어레이"를 만들수 있다. 상기 가상 어레이에서의 신호는 예를 들면 단순히 다른 어레이 위치에서 이루어진 판독을 상호배치함으로써 얻어질 수 있다. 따라서, 상기 가상 어레이에서의 각 "가상 픽셀"에 대해, 프로세서(40)는 상기 실제 측정치 중 어느 하나에서의 샘플에 연관된 그에 해당하는 위치에서의 실제 픽셀의 측정값을 선택하고, 하나의 가상 픽셀을 상기 다른 측정 위치에서 이루어진 판독중의 그 다음 것으로 대치한다.
즉, 하기의 픽셀 판독이 샘플(22)의 3 개의 연속한 위치에서 이루어졌다고 가정하자:
위치 1: R11, R21, R31, R41 ...
위치 2: R12, R22, R32, R42 ...
위치 3: R13, R23, R33, R43 ...
그러면 그 결과인 가상 어레이는 상기 실제 어레이 피치의 1/3만큼 이격된 가상 픽셀에서, 하기의 값들을 포함할 것이다:
R11, R12, R13, R21, R22, R23, R31, R32, R33, R41, ...
또는, 신호 미분 또는 다른 어레이 위치에서의 판독을 합치는 것과 같은 다른 방법이 그것들을 합성하기 전에 개별적이고, 실질적인 측정치로부터 XRR 정보를 추출하거나, 또는 상기 가상 어레이의 각 픽셀에서 이용되는 실제 측정치의 결과를 선택하는 데에 사용될 수 있다. 그런 다음, 프로세서(40)는 두께, 밀도, 및 샘플 상의 박막층의 표면 거칠기 등과 같은 샘플의 특성을 판정하기위해 향상된-분해능 XRR 스펙트럼을 분석한다.
일반적으로, 스테이지(20)는 다른 수직 위치 사이의 샘플(22)을 이동시키는 반면, X-선 소스(26)는 고정되도록 유지된다. 결과적으로, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 입사 빔(27)의 다른 부분은 각 위치에서 반사된 빔(56)으로 반사된다. 상기 빔(27)의 잔여부는 나이프 에지(36)에 의해 각 경우에 차단된다. X-선 튜브와 소스(26)에서의 초점을 맞추는 광학기기의 제한 때문에, 빔(27)의 강도는 일반적으로 전체 빔 분포에 걸쳐서 균일하지 못하다. 이 비균일성이 상기 다른 샘플 위치 사이에 반사된 빔의 측정된 강도에서의 유사한 변형을 야기할 수 있다.(예를 들면, R11, R21, ...이 R12, R22보다 항상 크다)
이 문제를 극복하기 위해, 빔(27)의 강도 분포가 측정되고, 상기 샘플의 각기 다른 수직 위치에서 측정된 신호들에 적용될 보정 인자들을 연산하는 데에 사용될 수 있다. 일 예로, 부드러운 테스트 샘플이 스테이지(24)에 장착될 수 있고, 반사된 X-선의 강도가 모든 관심있는 수직 위치에서의 각도의 함수로서 어레이(32)에서 측정된다. 따라서 수직 위치 사이의 강도의 변화는 각도의 함수로서 판정될 수 있고, 실제 샘플 측정으로부터 검측될 수 있다. 이 목적을 위해 사용될 수 있는 X-선 빔의 비균일성의 측정 및 검측을 위한 다른 방법이, 준용하여, 예를 들면 2004년 12월 1일 출원된, 미국 특허 출원 11/000,044에 기술되어 있다.
상술된 상기 분해능 향상 기술은, 상기 줄무늬 간격이 어레이 피치와 비슷하거나 그보다 작도록 하기 위해, XRR 스펙트럼이 높은 공간 주파수를 가진 미세 구조를 가질때 특히 유용하다. 또는, 본 발명의 원리는 다른 유형의 복사 기반 분석 뿐 아니라, XRD, XRF 및 확산 X-선 산란 등과 같은 다른 각-분해능 X-선 산란 측정에 유사하게 사용될 수 있다. 더구나, 시스템(20)에서의 장치의 엘리먼트와 상술한 방법은 상술한 US 2001/0043668 A1 또는 US 2004/0131151 A1에 기술된 방식으로 원위치에서의 X-선 측정의 목적을 위한 제조 챔버 또는 클러스터 도구에 통합된다.
상술한 실시예는 예시에 의해 인용된 것이고, 본 발명은 상기에서 기술하고 도시된 것에 한정되지 않음을 이해할 것이다. 본 발명의 영역은 상술한 특징의 결합 및 서브컴비네이션 모두를 포함할 뿐 아니라, 상기 상세한 설명을 읽은 당업자에 의한, 그리고 종래 기술에 기재되지 않은 변형과 변조를 포함한다.

Claims (14)

  1. 샘플을 향해 X-선 빔을 지향시키는 단계;
    상기 샘플로부터 산란된 X-선을 포획하기 위해 어레이 축을 따라서 배치되고, 미리 정해진 피치만큼 서로 이격된 검출기 엘리먼트의 어레이를 구성하는 단계;
    피치의 정수배가 아닌 증분만큼 서로 이격되어 있는 위치인, 적어도 제 1 및 제 2 위치 사이로 상기 어레이 축을 따라 평행한 방향으로 상기 샘플을 이동시키는 단계;
    상기 샘플이 적어도 제 1 및 제 2 위치에 있는 동안, 그에 의해 포획된 X-선에 각각 응답하여 상기 검출기 엘리먼트에 의해 발생된 적어도 제 1 및 제 2 신호를 수신하는 단계;
    상기 축을 따라서 위치 함수로서 상기 샘플의 X-선 산란 프로파일을 판정하기 위해 적어도 제 1 및 제 2 신호를 합성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플을 검사하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 제 1 및 제 2 신호를 합성하는 단계는 상기 신호를 인터리빙하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플을 검사하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 증분은 상기 피치의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 샘플을 검사하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔을 지향시키는 단계는 일정한 각도의 범위로 상기 X-선을 상기 샘플 상으로 포커싱하는 단계를 포함하고, 상기 어레이를 구성하는 단계는 상기 샘플에서 반사된 X-선을 포획하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 제 1 및 제 2 신호를 합성하는 단계는 X-선 반사의 각 스펙트럼을 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플을 검사하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔을 지향시키는 단계는, 상기 빔의 횡단 크기를 감소시키도록 셔터 어셈블리를 구성하는 단계, 및 상기 샘플을 이동시키면서 함께 상기 셔터 어셈블리를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플을 검사하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 셔터 어셈블리를 구성하는 단계는 상기 샘플 표면으로부터 선택된 거리에 나이프 에지를 배치하는 단계를 포함하고, 상기 셔터 어셈블리를 이동시키는 단계는 상기 나이프 에지와 상기 표면 사이의 선택된 거리를 유지하기 위해 상기 샘 플을 이동시키면서 함께 상기 나이프 에지를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플을 검사하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    적어도 제 1 및 제 2 신호를 합성하는 단계는, X-선 빔의 비균일성을 판정하는 단계, 및 상기 비균일성을 설명하기 위해 산란 프로파일을 정정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플을 검사하는 방법.
  8. X-선 빔이 샘플을 향해 지향하도록 배치되는 X-선 소스;
    어레이 축을 따라 배치되고, 미리정해진 피치만큼 서로 이격되며, 상기 샘플로부터 산란된 X-선을 포획하도록 배치된 검출기 엘리먼트의 어레이;
    상기 피치의 정수배가 아닌 증분만큼 서로 이격된 위치인, 적어도 제 1 및 제 2 위치 사이의 어레이 축에 평행한 방향으로 상기 샘플을 이동시키는 이동 스테이지; 및
    상기 샘플이 적어도 상기 제 1 및 제 2 위치에 있는 동안, 그에 의해 포획된 상기 X-선에 각각 응답하여 상기 검출기 엘리먼트에 의해 발생된 적어도 제 1 및 제 2 신호를 수신하도록 결합되고, 상기 축을 따른 위치의 함수로서 상기 샘플의 X-선 산란 프로파일을 판정하기 위해 적어도 제 1 및 제 2 신호를 합성하도록 동작하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플 검사용 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 신호를 인터리빙하여 적어도 제 1 및 제 2 신호를 합성하는 것을 특징으로 하는 샘플 검사용 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 증분은 상기 피치의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 샘플 검사용 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로세서가 X-선 반사의 각 스펙트럼을 판정하도록 하기 위해, 상기 X-선 소스는 일정한 각도 범위로 상기 X-선을 상기 샘플 상으로 포커싱하도록하고, 상기 어레이는 상기 샘플에서 반사된 X-선을 포획하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 샘플 검사용 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 빔의 횡단 크기를 감소시키도록 배치된 셔터 어셈블리를 구비하고, 상기 샘플을 이동시키면서 함께 상기 셔터 어셈블리를 이동시키는 것을 특징으로 하는 샘플 검사용 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 셔터 어셈블리는, 상기 샘플 표면으로부터 선택된 거리에 배치되고,나 이프 에지와 상기 표면 사이의 선택된 거리를 유지하기 위해 상기 샘플을 이동시키면서 함께 이동하도록 하는 나이프 에지를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플 검사용 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로세서는 X-선 빔의 비균일성을 판정하고, 상기 비균일성을 설명하기 위한 산란 프로파일을 정정하도록 하는 것을 특징으로 하는 샘플 검사용 장치.
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