用于对由仪器产生的数据进行分析的方法

专利名称：用于对由仪器产生的数据进行分析的方法
技术领域：
本发明涉及科学仪器，尤其涉及一种用于分析由科学仪器产生的数据的 方法。
背景技术：
科学仪器，例如光谱仪，对原始数据进行釆集(如以每秒大量计数的形 式)，该原始数据可被用于确定被测样品的特性。需要对所述原始数据进行 处理以提供有用的计算结果。因此需要开发出算法以分析通过仪器所产生的 原始数据。所述算法通常由研制该仪器的工程师进行开发，通常耗吋数月。光电子能谱学是一种用于确定样品中元素核素的组成、厚度、分布等情 况的方法。光电子能谱学对样品在受到单频辐射源轰击时所发射的光电子进 行测量。例如，可以通过特定预设波长的X射线或紫外线辐射来对所述样品 进行轰击。当所述样品的单个原子吸收了该辐射的光子时，该原子发射出具有原子动能(KE)特性的电子。该电子即光电子。所述被原子吸收的光子 具有能量^hv，其中h为普朗克常数，v为该光子的频率。所述光电子曾被 束缚于所述发射原子中。所述光电子的结合能(BE)是为了将所述光电子从 所述原子中剥离出来所需的能量值。通过所述设备测量的KE为所述光电子 被发射出后具有的能量值。根据能量守恒定律，可以确定KE^hv-BE。由于 原子中电子的BE为己知值，如果轰击样品的光子的波长己知，则发射的光 电子的KE可以识别所述原子的核素。可以使用电子能量分析仪对所述发射的光电子进行计数。描绘以特定动 能计数所得的光电子数量的能谱曲线可以从所述原始数据获得。然后所述能 谱可以被用于确定所述样品的各种特性，例如化学组成或者厚度。使用所述能谱可以确定或计算所述样品的特性。然而，为了确定关于所 述样品的有用信息，针对待确定的每个新的样品和每组新的特性，对于所述 特定样品和期望特性的特定算法都必须以公式来表示。开发所述算法通常很 耗时，并且可能会延迟样品的分析过程。发明内容根据本发明的一个实施例，描述了一种调用模型。所述调用模型包括模 型结构以及数据获取模块和算法引擎之间的接口。所述模型结构对由仪器产 生的原始数据和由用户引入的配置数据进行存储。例如，所述原始数据可以 是使用光电子能谱产生的计数。所述配置数据确定了用于处理所述数据的函 数和方法。所述算法引擎使用所述配置数据以产生用于处理所述原始数据的 算法。在产生所述算法后，所述算法引擎动态地计算用户期望的结果，并将 该结果返回给所述数据获取模块。这样，用于确定样品某些特性的算法能够 很容易地被用户确定并由算法引擎产生。


本发明的一个或多个实施例通过示例的方式得以说明，并且不受附图的 限制，附图中相似的符号表示相似的元件，并且其中图1A显示根据本发明的一个实施例在基片上形成的分层结构； 图1B显示通过XPS能谱产生的被测结果的能谱；图2是调用模型和系统的其他元件之间相互作用的图表，所述系统用于
产生从仪器采集的数据而得的结果；图3A是描述使用调用模型以集成算法、处理原始数据并将结果返回给 用户的过程的流程图；图3B是描述根据本发明的一个实施例产生算法的过程的流程图；图4是根据本发明的一个实施例调用模型的模型结构的示意图；图5A-5G显示根据本发明的某些实施例用于输入所述配置数据的接口；图5H是描述确定所述结构的顶层厚度的过程的流程图；以及图6显示用于实施本发明的某些实施例的处理系统。
具体实施方式
根据本发明的一个实施例，公开了一种用于对来自仪器的数据进行分析 的方法。由所述仪器产生的原始数据与由用户产生的配置数据一并被打包到 调用模型中。所述原始数据可以包括，例如，在分析光电子能谱数据时具有 某一动能的光电子计数。所述配置数据可以包括用户基于所述待测结构的组 成和配置而选择的若干参数。参数的示例包括当计算数值时采用哪一函数、 校正因数等等。所述调用模型可以用作所述仪器和用于产生算法的引擎之间 的接口，用以将期望的结果返回给用户。所述引擎接着产生所述算法和由用 户指定的结果，并且所述调用模型将所述结果返回给用户。这样可以使用已 知的算法和函数产生用于特定被测样品或结构的特定算法和结果。元素核素指的是一特定层或基片的化学组成。例如，铪氧化物层包括铪 和氧的元素核素。电子核素指的是具有特征能量的电子。具有单一材料核素 的层可以发射出若干个不同的电子核素。例如，硅基片可以发射出两个不同 的特征电子，其具有不同的动能。 一个电子可以从硅原子的2p轨道发射出， 而另--个电子可以从硅原子的2s轨道发射出。在下文中，电子信号指的是 属于特定电子核素的电子流。例如，所述"Hf4f信号"包含由铪的4f轨道发 射出的电子。以下讨论的许多示例指的是光电子，或者当层被光子轰击时发
射出的电子。每个元素核素可以发射出一个或者多个光电子核素，其可以包 含光电子信号。图1A显示根据本发明的一个实施例在基片上形成的分层结构。图1A 显示的结构100包括在可代表大型微电子设备的一部分的硅或其它基底104 上形成的层102。层102的若干特征可以通过使用x射线光电子能谱(XPS) 或者类似方法，例如紫外线光电子能谱(UPS)、俄歇能谱(Auger spectroscopy)等方法得以测量。例如，所述层102的厚度或所述层102的原 子浓度(AC),以及所述层102中的不同核素的位置(即分布)可以通过这 些方法得以确定。然而，针对每一单个结构的每次计算，通常必须获得唯一 的算法。开发算法通常十分耗时。所述结构100包括基片，其形成所述结构100的基础并且可由单晶硅形 成。所述层102在基片104之上形成。在本示例中，所述层102可以为铪氧 化物(Hf02)层。尽管此处使用了特定的元素核素的示例，但是应该理解为 本发明的实施例可以使用任何的层材料。使用XPS或者类似方法，人们可以确定所述层102的厚度。为了确定 层102的厚度，使用来自于x射线源108的x射线波长光子106对结构100 进行轰击，以利用光电效应而激发特征光电子的发射。例如，所述x射线源 108可以包括，将电子定向阳极的电子枪以产生x射线光子，以及将所述x 射线光子聚焦在所述结构200上的透镜。当具有特定波长的光子被分子中或 固体中的原子吸收时，具有对于该核素特定的特征能量的核(内层)电子被 发射出。所述被发射的光电子的动能可以被用来确定产生所述被发射的光电 子的层的厚度、分布、量(dose)、以及其它特征。例如，所述层102的厚度可以通过计算由层102和基片104两者分别发 射出的光电子测量信号强度的比值来确定。铪原子在被x射线波长光子轰击 时，发射出包含来自其4f轨道的光电子的特征光电子信号110。包含信号110 的光电子具有特征能量，该特征能量由电子能量分析仪112进行测量和计数。
基片102还发射出特征信号114，其包含由硅的2p轨道发射并受到Si-Si键 影响的光电子(所述"Sio"光电子)。所述信号114也可以通过分析仪112 进行测量。所述分析仪112将测量结果返回给处理系统116。所述处理系统116可 以是个人计算机(PC)，例如具有英特尔(Intel)⑧处理器的个人计算机， 所述系统并且可以与所述分析仪112通过通用串行总线(USB)接口进行连 接。所述测量结果通过处理系统116进行处理并且返回给用户。图1B显示通过XPS能谱产生的测量结果的能谱。所述能谱120沿y轴 122方向表示每秒测量的大量计数，沿x轴124方向表示被测光电子的动能 (KE)。所述能谱120显示了两个波峰，126和128，其分别对应于被测信 号112和110。在波峰126和128中所示的计数的数目被用于确定信号110 和112的强度。如下文所说明，用户输入配置数据，是以指定用于计算层的 厚度和其他结果的参数。所述参数可以指定一个较高的KE和一个较低的 KE以对特定的光电子核素进行计数。例如，波峰126可以具有下限130和 上限132。分布在该上下限间的计数的数目确定了所述Sio光电子核素的强 度(即计数越多强度越高)，然后该强度被用于确定层102的厚度。可以根 据用户确定的配置数据，使用标准方法对波峰126和128进行处理(如定形 或拟和)或者去除背景噪声。所述配置数据被用于产生用以测量所述结构100 的特征的唯一算法。算法可以根据用户指定的参数得以开发。例如，用户可以指定用于产生 所述算法的特定函数。用于确定层厚的算法可以包括，例如，包括了所述层 的结构中的两个被发射出的光电子核素的预测强度函数的比值。所述参数针 对每个光电子核素指定采用何种函数。例如，第一光电子核素可以由顶层发 射出，这就需要不同于由该顶层以下的层所发射出的第二光电子核素的强度 函数。用户可以指定采用该特定函数。此外，波峰126和128可以被再次定 形或在其上进行背景去除以精确地表示所述单个光电子信号的强度。用户也
可指定上述上下限130和132。层(如层102)的特征光电子的强度可以通过使用关于层的厚度和信号 在薄膜中的衰减的公式来得以预测。等式(1)可以被用于确定未受到衰减 的信号(即由结构的顶层发射出的信号)的强度其中Xi为待测量的光电子核素，I(Xi)是该光电子信号的强度，I^i是由厚(如 厚度大于10纳米(nm))层所发射的光电子信号的强度，tx是发射出所述信 号的层的厚度，并且^xi(x)是基片X中的所述光电子核素的电子衰减长度 (EAL)。 EAL等于当光电子的原始强度降到1/e时测量的距离值。可以使 用例如美国国家标准与技术研究所(NIST)的EAL程序来确定EAL。例如， 由层102发射的信号110的强度可以使用等式(1)得以预测。基片104发射的信号114的强度受到层102的衰减，并且因此可以使用 等式(2)得以预测其中I(X)是光电子信号的强度，该信号包含光电子核素X，并被厚度为ty的覆盖层Y所衰减，、x(y)是屋Y中的元素核素X所发射出的光电子的EAL， 且人x(Y)是层X中的元素核素X所发射出的光电子的EAL。为确定层102的厚度，信号IIO和114的强度的比值被确定。因为分析 仪112所测量的特定强度随着每次测量而变化并且取决于使用的x射线的波 长和其他因素，因此使用比值。信号IIO和114的强度的比值可以通过例如 等式(3)得以确定 -tHfI(SiO) =Iinfsi'e—) (3) 1(Hf4f) — _tHfI隨f .(1 —e一，))等式(3)可以使用程序，例如Matkb⑧，而进行迭代求解以确定厚度tHF。1(Hf4f)是由铪的4f层发射的光电子的测量强度(即信号110和波峰128)，而I(Sk))是由基片102发射的光电子的测量强度。I(inm)和I(i遷)是分别由厚(即 厚度大于10埃)的铪氧化物层和硅层所发射的光电子的测量强度。人si(H啦,和人Hf(H啦)是由基片104和层102发射的硅和铪光电子的电子衰减长度测量值 (EALs)。硅信号114的强度受到层104的衰减。等式(1)和(2)是厚度 函数的示例，所述函数可以在由用户创设的配置数据中得以指定。等式(3) 是通过如下所述的过程产生的算法。当确定用于确定结构100的各层厚度的最终算法时，可以考虑其它的因 素。例如，可以对上述的强度函数进行调整以适应各种不同情况。此外，在 确定特殊光电子的计数数目时，可以使用所采集能量的不同范围。其他结果 也可以被确定(如原子浓度(AC)、分布(即元素核素在层中的位置))。用户可以将上述的各个参数，连同由仪器产生的原始数据一起，输入到 调用模型中以获得期望结果，该结果并返回给用户。所述调用模型可以将所 述原始数据和配置数据传输给引擎以产生结果，并且所述调用模型还可以将 该结果返回给用户。根据一个实施例，用于确定结果的引擎是一组在Matlab 中得以执行的可配置函数。然而，可以理解所述引擎可以是任何可处理算法 的引擎，例如C十+、 FORTRAN 77等解释程序(interpreter)。图2是调用模型和系统的其他元件之间相互作用的图表，所述系统用于 产生从仪器采集的数据而得的结果。系统200采集来自仪器204 (如分析仪 112)原始数据202以及来自用户终端208的配置数据206。用户终端208 可以包括输入和输出设备，以使用户可以输入配置数据206并接收计算结果 210。所述原始数据202可以是大量具有特定能量的光电子的计数(如图1B
所示)，或者是由仪器204产生的其他类型的数据。上述配置数据206将根 据图5A-5G得到更详细的描述，其包括用户输入的参数，用以产生一种或多 种特定算法以测量用户期望的特征。可以理解尽管这里给出了开发算法和计 算结果的特定示例，但是本发明的实施例可以使用任意的要求使用特定算法 来进行处理的测量数据，所述特定算法可以通过使用分量算法或函数进行开 发。数据获取模块212可以包括图像用户接口 (GUI)，用以采集包含所述配 置数据206的参数(如下所示)，数据获取模块212还可以包括需要从仪器 304采集数据的通讯接口 。所述原始数据202和配置数据206被打包到调用 模型214中(下图4中显示了所述调用模型214的细节)。所述调用模型214 包括存储原始数据202和配置数据206的模型结构。随后，所述调用模型214将原始数据202和配置数据206传送给算法引 擎216。所述算法引擎216使用该配置数据以集成特定算法，用以测量待测 结构或样品的期望特征。然后，所述算法引擎216产生结果20，该结果被 返回到调用模型214，并被传送回用户终端208以供用户查看。所述算法引擎216使用所述配置数据206用于以公式表示算法，所述算 法用以确定用户期望计算的特定特征。例如，所述配置数据可以包括用以改 变波峰126和128的拟和或定形以及用以确定波峰126和128的边界的设置， 和用于调用以产生所述算法的函数的，以及其它设置。通过使用上述等式(3) 的示例，例如，所述配置数据206可以指定待测光电子核素是由铪氧化物的 4f轨道发射出的光电子和由硅的2p轨道发射出的光电子。所述强度函数也 可以被指定，应注意的是由硅基片104产生的信号114受到层102的衰减。 所述算法引擎将确定等式(1)用作信号IIO的预测强度函数，等式(2)则 用作信号114的预测强度函数(由于信号114由基片104发射且受到层102 的衰减)。所测量的强度数据可以根据波峰126和128的拟和或背景去除而 进行修正。可以使用调用模型214形成算法，即等式(3)。图3B描述了构 建算法的示例。图3A是描述使用调用模型以集成算法并将其返回给用户的过程的流程图。从调用模型214的角度来对过程300进行描述。在块302中，通过所述 数据获取模块212所述接收原始数据202和配置数据206。在块304中，所 述原始数据和配置数据206被打包到所述调用模型214中。所述调用模型214 包括一个模型结构，所述模型结构将在下文中根据图4得以描述。在块306中，所述调用模型214将所述原始数据202和配置数据206传 送给算法引擎216。随后，所述算法引擎216基于调用模型212的内容来计 算期望结果。在块308中，所述调用模型212接收来自所述算法引擎216的 计算结果210。然后在块310中，所述结果210被传送至所述数据获取模块 212。然后用户可以使用所述用户终端208查看所述结果210。图3B是描述根据本发明的一个实施例产生算法的过程的流程图。过程 350是用于确定算法的过程的示例，该算法用于确定层的厚度，并且过程350 可用于上述块308中。所述过程350可以发生在算法引擎216中。可以理解 的是，可用类似的方式来构建其它的算法。在块352中，待测的光电子核素被确定。例如，根据所述参数，用户可 选择测量层的Hf4f核素和0核素。在块354中，用于对每个光电子核素的 强度曲线进行定形的方法得以确定。该方法通过配置数据的参数得以指定。 例如，所述强度方法可以是"波峰面积"法，其可以使用简单积分来计算在 一个区域中的波峰的面积。对于波峰126或128，可以选择不同的强度方法。 例如，针对波峰126可以选择"波峰面积"法，而针对波峰128可以选择"波 峰拟和"法。在块356中，用于每个核素的厚度函数得以确定。所选的厚度函数可类 似于上述等式(1)或(2)中的一个。用户根据待测结构的配置而选择函数。 在块358中，修正因数得以确定。用户可以选择一个或多个修正因数以针对 设备变化等对测量数据进行必要的调节。在块360中，对每个光电子核素设
置边界。例如，可以对每个光电子核素设置能量上限和能量下限，从而针对 特定核素确定哪些计数应包括在测量强度中。在块362中，基于所述上文中选定的修正因数、强度函数以及边界对原 始数据进行调整。 一旦经修正的原始数据被确定，则每个光电子核素的被测 强度成为己知。在块364中，产生与等式(3)的比值类似的比值。在块356 中基于所述厚度函数的比值得以确定。在块366中，将比值进行迭代以确定 层的厚度。所述层的厚度即存在于结果中并在计算时被传回给用户。图4是根据本发明的一个实施例的调用模型212的模型结构400的示意 图。所述调用模型212包括模型结构400，以及在仪器接口层212和算法引 擎216之间的接口 。所述原始数据202和配置206被包含于模型结构400中。模型结构400为一种分级环境(hierarchical environment),该分级环境 包括针对可由用户设置的不同参数(即所述配置函数206)、由仪器204产生 的原始(测量)数据202、以及由算法引擎216产生的结果210的若干区域。 所述模型结构400为实施本发明不同实施例的一种方式，然而，应该理解为 其它方法和/或构造也可用于该处。可以进一步理解为下述的模型结构400 为一示例，且可以基于其应用对其进行修改。所述模型结构400包括顶部列表402，该顶部列表402存储有所述模型 结构400的其他不同列表。所述顶部列表402包括层列表404、区域列表406、 以及自定义计算列表408。所述顶部列表402还可以包括用于传送版本数据 (AlgoVersion)的区域，以及算法引擎216用于返回警告消息(WamingMsg) 和误差消息(ErrorMsg)的区域。所述层列表404包括另一列表，核素列表 410，所述核素列表依次包括结果列表412。所述自定义计算列表408包括一 个参数列表414。所述层列表404包括用于每一单个层的大量参数。例如，所述层列表404 可以包括如图IA所示的层102。此外，在多层结构中，其它的层可以被纳 入到层列表404中。对于所述层列表404中的每个层，参数(即配置数据) 和原始数据得以提供。例如，针对每一层，给出该层中的不同核素列表(如核素列表410)。在所述层列表404中还包含(针对每一层)所使用的厚度函 数(ThicknessFnName)、该厚度函数所需的参数(ThicknessParams)、厚度 结果(Thickness)以及厚度误差(ThicknessError，由所述算法引擎216提供)。 所述层列表404还可以进一步包括针对原子浓度(AC)函数和参数(ConcentrationFn禾口 ConcentrationParams)的区域。所述厚度函数和浓度函 数为预定的算法，其可以被用于集成用于整个结构的厚度或者浓度函数。例 如，用于测量单层厚度、位于两层结构中的一层厚度、以及SiON (与氧和 氮键连的硅)层的厚度的多个预定厚度函数对于算法引擎216而言可以是己 知的。这些已知的算法与其它的参数相结合以得到用于被测结构的一个总算 法。所述算法引擎216使用所述总算法来计算期望的厚度。所述核素列表410包括由特定层发射的每个被测量的光电子核素的数 据。例如，对于氧化铝层，可以观测到两个光电子核素(2s和2p核素)。对 于每个光电子核素，提供了核素名称(Name)、能谱数据区域(Region)(参见图1B)，其用以观测光电子核素、用以描述光电子核素强度的强度函 数(IntensityFuncName)、用于所述强度函数的参数(Parameters)、 EALs、 原子灵敏度因数(ASF)、以及用于所述核素的体积材料强度(k)。这些参 数与上述的厚度和浓度函数一并使用，以获得所期望的结果。例如，如上文 关于等式(3)所说明，可以基于包含所述核素的层在结构中的相对位置来 选择不同的强度函数。所述结果列表412包括针对核素列表410中所包含的每一核素的计算结 果。对于每一核素，计算所得的强度(Intensity)和强度误差(IntensityError)， 以及计算所得的AC (Concentration)和AC误差(ConcentrationError)被返 回。所述结果列表412也包括光电子的峰值能量(PeakEnergy，即对于特定 核素，绝大部分光电子在此能量上进行计数)、强度计算的拟和优度(GOF)、 所述强度函数所使用的对于所述核素的上限和下限(UpperAnal和
LowerAnal,如边界130和132)、以及由所述算法引擎216使用的拟和(Fit) 和背景去除计算(BG)。所述区域列表406包括图IB中所示的能谱中的区域的列表。当对某层 或某核素计算结果时，在所使用的列表406中对所述区域进行定义。所述区 域列表406包括每一区域的名称(Name)、用于能谱的能量测量值(Energy)、 用于能谱的计数值(Spectrum,即所述原始数据202)、数据点的数量 (NoDataPoints ，即计数的总数)、获取能的上限和下限(UpperAcq和 LowerAcq，即所测得的最高和最低能量)、上下限所包围空间之间的增量 (Acqlnc，即对于每一计数，其所覆盖的能量值范围)、能谱的获取时间 (AcqTimeSec)、以及能谱区域的通过能量(PassEnergy)。所述自定义计算列表408用于定义一种计算，所述计算并非在模型结构 400屮得以定义。例如，用户可以使用自定义计算来计算分布(即核素在层 中的位置)。所述自定义计算列表408包括一个受调用以评估所述自定义计 算的函数名(FuncName，其为算法引擎使用的内部函数)、-一个用于所述自 定义计算的名称(Name)、运行所述自定义计算的结果和结果误差(Result 和ResultError)。用于所述自定义计算的参数包括参数列表414。对于每一参 数，所述参数列表包括参数名(Name)和参数值(Value)。图5A-5G显示用于输入所述配置数据206的接口。所述仪器接口层可以 使用GUI来使得用户指定被输入到所述模型结构400中的参数。尽管此处描 述了GUI，但是可以理解的是，也可以被使用其它的输入方法，例如指令行 接口 (CLD。在此使用的特定示例显示了选定的参数，该参数用来计算硅基 片上的二氧化硅层上的铪氧化物层的厚度和AC。图5A显示了使用XPS或 者类似方法进行测量的结构500。所述结构500包括基片502、 二氧化硅层 504、以及铪氧化物层506。图5B-5G显示了用于输入参数的接口，所述参 数用于产生算法以确定所述结构500的性质。图5B显示了被用于指定所述强度方法及所用其他函数的窗口 508。所
述窗口 510和512显示了铪氧化物层506的特定核素，其可以通过使用仪器 204进行测量。正如所示，所述铪氧化物层506可以发射出一个Hf4f光电子 以及一个来自于氧原子的ls电子。使用列表514和516来对用于对每一光 电子核素波峰进行定形的强度方法进行指定。根据另一实施例，也可通过使 用窗口 508来选择特定的光电子核素。例如，如此处所示，采用PeakArea 函数对Hf4F和0核素的波峰进行定形。也可采用其它函数。所述二氧化硅 层的光电子核素(Si-0核素)可在窗口 518中得以指定。窗口 520用于为 Si-O核素来选择一种强度方法。未选择强度方法时，则可使用缺省强度方法 (如所述PeakArea函数)。图5C显示了用于为来自所述铪氧化物层506的Hf4f核素指定强度参数 的窗口 522。菜单524为所述强度函数指定极限模式。窗口 526用于选择背 景消除，所述背景消除用于由Hf4f核素产生的波峰。所述背景消除用于消 除能谱的背景噪声。窗口 528和530用于为所述光电子核素指定UpperAnal 和LowerAnal极限。所述UpperAnal和LowerAnal极限对图1B中的h限128 和下限130进行指定。窗口 532和534用于指定WindowHigh和WindowLow 参数。所述WindowHigh和WindowLow参数对诸如边界130和边界132的 边界进行设置，但是从波峰中间(如所述波峰126或波峰128)对其进行测 量。其他与窗口 522类似的窗口可用于为来自层504和506其他核素指定类 似参数。图5D显示用于输入用于铪氧化物层506的AC参数的窗口 536。用户 可以检查检验栏538以使用所述厚度校正。根据一个实施例，算法引擎216 在计算AC时，假定一层具有无限大的厚度。同样地，用户可以检査检验栏 540以使用所述Brunosity校正。由于当二氧化硅层处于层间时，通常会计数 得到过多的氧光电子，所述Bmnosity校正针对这一现象进行校正。所述 Brunosity核素(施以Bmnosity校正的光电子核素)在所述窗口 542中得以 指定。
图5E显示用于输入EALs和其它参数的窗口 511。窗口 544包括两个窗 口 546和548，其用于输入铪的EAL层的名称和EAL值。窗口 544还包括 窗口 550，其用于输入铪的ASF值，以及窗口 552，其用于输入铪的体积材 料强度("k")。图5F显示了窗口 554，其用于输入强度函数SiONType1—Si2plntensity 的参数。所述函数SiONType1—Si2plntensity是预设算法中的一种，用于确定 由基片502发射出的信号的强度函数。菜单556用于选择所述层的核素类型。 根据一个实施例，元素核素可以是一种氧化物或者一种金属。所述窗口 558 用于指示在基片502中可能发现的其它核素。所述窗口 560和562用于指定 基片502的Upper Anal禾卩LowerAnal参数。如上文所述，所述UpperAnal和 LowerAnal参数对应于图1B所示的边界128和130。图5G显示了窗口 564，其用于指定X—Sio—Si—Thickness函数的参数。 所述X_Sio—Si—Thickness函数为先前存在的函数中的一种，可用于确定所述 结构500中的某些层的厚度。在窗口 566中，用户可以输入结构500的顶层 屮发现的光电子核素，用以测量结构500的顶层的厚度。此处所述顶层为氧 化铪物层506。由氧化铪物层506发射的光电子核素为Hf4f。所述顶层的厚 度可能需用于计算所述顶层以下的层的厚度。在窗口 568中，用户输入对应 于基片中硅金属的光电子核素的名称。在窗口 570中，用户输入对应于顶层 中氧化硅的光电子核素的名称。在窗口 572中，用户输入电浆子(plasmon) 修正，在窗口 574中，用户输入在结构500的顶层中可被测得的最大厚度。 由于在硅中所述硅金属光电子信号能量损失给了电浆子，因此所述电浆子修 正针对此情况进行修正。其它参数可以被添加至所述GUI，且一些被显示的参数可被排除在外。 此外，这些被显示的参数针对未显示的光电子或元素核素也可以进行调整。 例如，图5E显示用于调整铪的EAL值的窗口 544。其它的窗口可用于调整 氧或者硅的EAL值。
图5H是描述过程580的流程图，该过程用于确定结构500的顶层厚度。 在所述过程450中，首先确定二氧化硅层504的厚度，然后确定由顶层502 发射的光电子和由基片506发射并被二氧化硅层504和顶层502衰减的光电 子之间的比值。可通过测量下述光电子核素以确定层502和504的厚度。可以理解的是， 也可采用其它的光电子核素。例如，顶层502可以包括铪氧化物。此处被测 的光电子信号575为(例如)Hf4f核素的光电子信号。从二氧化硅层404测 量的光电子信号576 ("Si4+"核素)来自硅原子的2p轨道并且受到二氧化硅 层504中硅-氧键的影响。由基片506发射的光电子信号577 ("Sio"核素) 是从硅原子的2p轨道发射出的，且该光电子信号577受到基片506中硅-硅 键的影响。在块582中，使用与上述图1A中所描述的过程和设备类似的过程和设 备来确定Hf4f信号575、 Si4+信号576以及Sio信号578的测量强度。在下列等式中，tH纽为层502的厚度，^02为二氧化硅层504的厚度， XH附n则)为Hf4f光电子核素的EAL， XSi2p(Hf02)为SW+光电子核素在Hf02中 的EAL，人s,2p(s,o2)为Si4+光电子核素在Si02中的的EAL。从厚层(如厚度大 于10画)发射出的光电子强度为Im腿t-和Iin,(分别对应于Hf4f和Si2p 光电子核素)。Hf4f光电子核素的信号575的测量强度为1(Hf4f)并且Si2p核 素的信号576的测量强度为1(Si2p)。在块584中，二氧化硅层504的厚度得以确定。该二氧化硅层的厚度通 过以下等式(4)得以确定tsiO2=sin(a)ln[I(Si0)/I(Si4+)*k+l] (4) 其中01=分析仪212相对于结构500的表面的角度，并且k为体积材料强度 (取决于所用材料的一个常数)。等式(4)为确定结构中的二氧化硅层的厚 度的已知等式。在块585中，由基片506发射的Sio信号577的预测强度函数得以确定。
由于由基片506发射的信号577受到层504和502的衰减，所述预测强度函 数(如等式(5)中所示)为等式(2)的形式一tHfQ2 -tSi02I(SiO) = Iinrei Si(廳)，,阔 (5) 由于所述信号受到两个层的衰减，因此使用两个衰减因数(一个用于铪氧化物层502，另一个用于二氧化硅层504)。在块588中，由层502发射的Hf4f光电子核素的信号575的预测强度 函数得以确定。层502为结构500的顶层，因而等式(6)采用等式()的 形式<formula>formula see original document page 24</formula>
(6)在块590中，产生等式(5)和(6)的比值，如等式(7)中所小<formula>formula see original document page 24</formula>(7)在块592中，等式(7)被迭代以确定层502的厚度。图6显示用于实施本发明的某些实施例的处理系统600。所述处理系统 600可用于执行所述处理300，且可以代表上述的处理系统116。所述处理系 统116可以为个人计算机(PC)或者其它的类似计算系统。所述处理系统600包括总线602，所述总线602可以包含一个或者若干 个不同的总线。例如，所述总线602可以包括周边元件扩展接口 (PCI)总 线。中央处理单元(CPU) 604、存储器606、输入/输出(I/O)适配器608、 以及存储适配器610附于所述总线上。所述CPU604可以为任何可用的处理器，例如Intel⑧或者Motorola⑧制 造的处理器。所述存储器606可以包含一个或者多个存储器，包括随机存取 存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。所述输入/输出适配器608可以包
括一系列适配器，例如通用串行总线(USB)适配器，该USB适配器包括 USB端口612。所述USB端口 612可用于连接仪器204。所述I/O适配器还 可以包括视频适配器和键盘接口，以使用户输入参数并且査看结果。所述存 储适配器610控制驱动器614。所述驱动器614可以为任意适当的存储类型， 例如磁介质硬盘驱动器或者光驱。用于执行本发明的某些实施例的指令可以 被存储在所述系统600仅是处理系统的众多可能的配置中的一个示例。本发明根据特定实施例进行描述。但是对得益于本发明的人而言，显而 易见的是在不偏离本发明更广泛的精神和范围的情况下，可以对所述实施例 进行各种修改和变化。说明书和附图均视为说明目的而非限制。
权利要求
1.一种用于对来自仪器的数据进行分析的方法，该方法包括接收来自仪器的原始数据以及来自用户的包括参数的配置数据以产生算法；将所述原始数据和所述配置数据传送至引擎以产生基于所述参数的算法；从所述引擎接收结果，所述结果基于所述原始数据、所述配置数据以及由所述引擎产生的算法；以及将所述结果返回给用户。
2. 根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括 基于通过仪器测量的结构中的元素核素以及所述结构的配置来选择参数。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述基于结构中的元素核素以及 所述结构的配置来选择参数包括基于基片上的若干层以及所述基片上的层的光电子核素来选择参数。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述接收原始数据包括接收具有动能的光电子的计数。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述传送原始数据和配置数据包括在模型中将所述原始数据和所述配置数据进行打包；以及 将所述模型传输至所述引擎。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中所述在模型中将原始数据和配置数据进行打包包括产生用于所述模型的层列表，所述模型包括用于确定层的特性的算法； 在所述层列表中产生用于所述模型的核素列表； 在所述核素列表中产生包括所述结果的结果列表；以及 产生所述原始数据的区域列表。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述产生用于所述模型的层列表包括产生层列表，所述层列表包括用于确定层的厚度的厚度算法以及用于确 定层的原子浓度的浓度算法。
8. 根据权利要求4所述的方法，其中所述接收具有动能的光电子的计数包括使用X射线光电子能谱来产生光电子。
9. 根据权利要求6所述的方法，该方法进一步包括产生自定义函数列表，该自定义函数列表包括用以执行自定义函数的自 定义函数参数列表。
10. —种用于确定基片上的层的特性的方法，该方法包括 接收来自对所述层进行测量的仪器的原始数据以及包括参数的配置数据，以用于确定所述层的特性；将所述原始数据和所述配置数据传送至引擎以产生用以确定所述层的 特性的算法；从所述引擎接收结果，所述结果包括所述层的特性；以及 将所述结果返回给用户。
11. 根据权利要求io所述的方法，其中所述特性从由下列各项组成的 组中进行选择所述层的厚度、所述层的原子浓度、以及所述层的分布。
12. 根据权利要求10所述的方法，该方法进一步包括 基于所述层的元素核素以及在所述基片上的若干其它层来确定所述参数。
13. 根据权利要求12所述的方法，该方法进一步包括 采用基于所述参数而选择的其它算法来确定所述算法。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中所述其它算法基于光电子核素 和层的已知特性而被预先确定。
15. 根据权利要求10所述的方法，其中所述将所述原始数据和所述配置数据传送至引擎包括在模型中将所述原始数据和所述配置数据进行打包；以及 将所述模型传输至所述引擎。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中所述在模型中将所述原始数据 和所述配置数据进行打包包括-产生用于所述模型的层列表，所述模型包括用于确定层的特性的算法； 在所述层列表中产生用于所述模型的核素列表； 在所述核素列表中产生包括所述结果的结果列表；以及产生所述原始数据的区域列表。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中所述产生用于所述模型的层列表包括产生层列表，所述层列表包括用于确定层的厚度的厚度算法以及用于确 定层的原子浓度的浓度算法。
18. 根据权利要求16所述的方法，该方法进一步包括产生自定义函数列表，该自定义函数列表包括用以执行自定义函数的自 定义函数参数列表。
19. 一种使用光电子能谱来确定基片上的层的特性的方法，该方法包括 接收来自仪器的原始数据，所述原始数据包括光电子的计数； 接收来自用户的配置数据，所述配置数据包括用以确定算法的参数，所述算法用以确定所述基片上的层的特性；在模型中将所述原始数据和所述配置数据进行打包并且将所述模型传 送至引擎；从所述引擎接收结果，所述结果包括所述层的特性，其中所述特性使用 所述算法得以确定；以及 将所述结果返回给用户。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中所述在模型中将所述原始数据 和所述配置数据进行打包包括；产生用于所述模型的层列表，所述模型包括用于确定层的特性的算法； 在所述层列表中产生用于所述模型的核素列表；在所述核素列表中产生包括所述结果的结果列表；以及 产生所述原始数据的区域列表。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中所述产生用于所述模型的层列 表包括产生层列表，所述层列表包括用于确定层的厚度的厚度算法以及用于确 定层的原子浓度的浓度算法。
22. 根据权利要求19所述的方法，其中所述接收原始数据包括接收具有动能的光电子的每分钟的计数。
23. 根据权利要求19所述的方法，其中所述光电子能谱为X射线光电子能谱。
24. 根据权利要求20所述的方法，所述方法进一步包括 产生自定义函数列表，该自定义函数列表包括用以执行自定义函数的自定义函数参数列表。
25. —种其上存储有可执行程序代码的机器可读介质，执行所述可执行 程序代码会促使机器执行一种用于确定基片上的层的特性的方法，该方法包 括接收来自对所述层进行测量的仪器的原始数据以及包括参数的配置数 据，以用于确定所述层的特性；将所述原始数据和所述配置数据传送至引擎以产生用以确定所述层的 特性的算法；从所述引擎接收结果，所述结果包括所述层的特性；以及 将所述结果返回给用户。
26. 根据权利要求25所述的机器可读介质，其中所述特性从由下列各项组成的组中进行选择所述层的厚度、所述层的原子浓度、以及所述层的分布。
27. 根据权利要求25所述的机器可读介质，所述方法进一步包括基于所述层的元素核素以及在所述基片上的若千其它层来确定所述参数。
28. 根据权利要求27所述的机器可读介质，进一步包括采用基于所述参数而选择的其它算法来确定所述算法。
29. 根据权利要求28所述的机器可读介质，其中所述其它算法基于光 电子核素和层的已知特性而被预先确定。
30. 根据权利要求25所述的机器可读介质，其中所述将所述原始数据和所述配置数据传送至引擎包括在模型中将所述原始数据和所述配置数据进行打包；以及将所述模型传输至所述引擎。
31. 根据权利要求30所述的机器可读介质，其中所述在模型中将所述 原始数据和所述配置数据进行打包包括；产生用于所述模型的层列表，所述模型包括用于确定层的特性的算法； 在所述层列表中产生用于所述模型的核素列表； 在所述核素列表中产生包括所述结果的结果列表；以及 产生所述原始数据的区域列表。
32. 根据权利要求31所述的机器可读介质，其中所述产生用于所述模型的层列表包括产生层列表，所述层列表包括用于确定层的厚度的厚度算法以及用于确 定层的原子浓度的浓度算法。
33. 根据权利要求31所述的机器可读介质，所述方法进一步包括产生自定义函数列表，该自定义函数列表包括用以执行自定义函数的自 定义函数参数列表。
全文摘要
根据本发明的一个实施例，公开了一种对来自仪器的数据进行分析的方法。由所述仪器产生的原始数据以及由用户产生的配置数据一并被打包到调用模型中。所述原始数据可以包括，例如，在分析光电子能谱数据时具有某一动能的计数。所述配置数据可以包括由用户基于被测结构的组成和配置而选择的若干参数。所述调用模型可以用作所述仪器和引擎之间的接口，所述引擎用于产生算法，该算法用于向用户返回期望结果。所述引擎接着产生所述算法以及由用户指定的结果，并且所述调用模型将所述结果返回给用户。这样可以使用已知的算法和函数产生用于特定被测样品或结构的特定算法和结果。
文档编号G06F15/00GK101213536SQ200680023952
公开日2008年7月2日 申请日期2006年4月19日 优先权日2005年4月29日
发明者B·许勒尔, E·居雷尔, J·奎格利, J·奥洛克, L·博特, T·C·拉森 申请人:瑞沃瑞公司