[發明專利]用于小角X射線散射測量的X射線檢測光學器件

在審

• 申請號: 201910330448.2
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110398506A
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 馬修·沃明頓;亞瑟·佩萊德;亞歷山大·克羅赫馬爾
• 申請（專利權）人: 布魯克杰維以色列公司
• 主分類號: G01N23/20008
• 分類號: G01N23/20008;G01N23/201;G01N23/207;H01J35/14
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 王紅英;楊明釗

本申請涉及用于小角X射線散射測量的X射線檢測光學器件。X射線裝置包括支架、X射線源、檢測器、致動器和控制器。支架被配置為保持樣本。X射線源被配置成朝著樣本的第一側引導X射線的波束。檢測器被定位于樣本的與第一側相對的第二側上，以便接收透射穿過樣本的X射線的至少一部分，并輸出指示接收到的X射線的強度的信號。致動器被配置成在樣本的第二側上的一定范圍的位置上掃描檢測器，以便根據散射角來測量透射的X射線。控制器被耦合以接收由檢測器輸出的信號，并響應于信號而控制致動器，以便相對于檢測器在接收到的X射線的強度是強的第二位置處的獲取時間來增加檢測器在接收到的X射線的強度是弱的第一位置處的獲取時間。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2018年4月23日提交的美國臨時專利申請62/661,133的權益，該美國臨時專利申請的公開內容通過引用被并入本文。

發明領域

本發明總體上涉及X射線分析，且具體地涉及用于使用X射線散射測量(scatterometry)來測量半導體設備的幾何結構的方法和系統。

發明背景

X射線散射測量技術被用于測量半導體設備的幾何結構。

例如，美國專利7,481,579描述了一種用于檢查的方法，該方法包括引導X射線的波束射到包含分別在被覆蓋在樣本的表面上的第一薄膜層和第二薄膜層中形成的第一特征和第二特征的樣本的區域上。從第一特征和第二特征衍射的X射線的圖案被檢測和分析，以便評估第一特征和第二特征的對準。

美國專利9,606,073描述了包括將樣本保持在具有軸的平面中的樣本支持架的裝置，該平面限定由該平面分離的第一區域和第二區域。在第一區域中的源支架(source-mount)繞軸旋轉，以及在源支架上的X射線源引導X射線的第一入射波束和第二入射波束沿著與軸正交的波束軸以第一角度和第二角度射到樣本上。在第二區域中的檢測器支架在與軸正交的平面內移動，并且在檢測器支架上的X射線檢測器響應于第一入射波束和第二入射波束而接收通過樣本透射的X射線的第一衍射波束和第二衍射波束，并且分別響應于接收到的第一衍射波束和第二衍射波束而輸出第一信號和第二信號。處理器分析第一信號和第二信號，以便確定樣本的表面的輪廓。

美國專利6,895,075描述了一種用于檢查樣本的裝置，該裝置包括輻射源和檢測器元件的陣列，檢測器元件的陣列被布置成接收由于由輻射源對樣本的表面的區域的照射而引起的來自該表面的輻射。

美國專利7,551,719描述了一種用于分析樣本的裝置，該裝置包括輻射源，該輻射源適于朝著樣本的表面引導X射線的第一會聚波束，并朝著樣本的表面引導X射線的第二準直波束。運動組件在第一源位置和第二源位置之間移動輻射源，在第一源位置上X射線在掠射角下朝著樣本的表面被引導，以及在第二源位置上X射線在樣本的布拉格角附近朝著表面被引導。

美國專利8,243,878描述了一種用于分析的方法，該方法包括朝著其上形成有外延層的樣本的表面引導X射線的會聚波束，并且感測從樣本衍射的X射線，同時根據角度來解析感測到的X射線，以便生成包括由于外延層而引起的衍射峰和條紋的衍射光譜。

發明概述

本文描述的本發明的實施例提供了一種X射線裝置，該X射線裝置包括支架、X射線源、檢測器和限束器。支架被配置為保持平面樣本。該X射線源被配置成朝著樣本的第一側引導X射線的波束。檢測器被定位于樣本的與第一側相對的第二側上，以便接收透射穿過樣本的X射線的至少一部分。限束器被定位于樣本的第一側上，以便攔截(intercept)X射線的波束。限束器包括第一葉片和第二葉片以及第一致動器和第二致動器。第一葉片和第二葉片具有被定位成相互靠近的相應的第一邊緣和第二邊緣，以便在與樣本的第一側相距小于25毫米的距離處限定狹縫，X射線的波束將穿過該狹縫。第一致動器和第二致動器被配置成沿著相應的第一平移軸和第二平移軸移位(shift)第一葉片和第二葉片，以便調整狹縫的寬度。