专利名称：使用x－射线发射监控制程的方法以及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及扫描式电子显微镜，且尤其是与测量铜层厚度以及检测空孔(voids)有关。
背景技术：
集成电路为一种具有许多层且非常复杂的组件。各层可能包括导电材料以及/或绝缘材料，而其它层可能包括半导体材料。这些不同材料按图案排列，通常是与集成电路所预期的功能相符。图案也会反映集成电路的制程。
集成电路由复杂的多步骤制程所制造，此制程可能包括将光阻材料沉积在基材或一层上、以光微影制程选择性暴露光阻材料、以及显影光阻材料以形成图案，以界定出某些随后欲蚀刻或作其它制程的区域。在图案化后会以不同材料进行处理，例如沉积铜层。在移除(如以化学机械研磨)接触材料后通常会接着进行沉积步骤。而研磨常导致各种形变，例如浅碟化(dishing)或过蚀(erosion)。
现已发展出各种量度、检测以及缺陷分析技术以检测制造步骤期间的集成电路，即连续不断的制造步骤之间，无论是与制造制程结合(也称为「线上(in line)」检测技术)或不结合(亦称为「离线(off line)」检测技术)。现已知制造缺陷可能会影响集成电路的电子特性，且与图案所欲尺寸有所偏差时会导致这些缺陷出现。
X-射线反射率(X-Ray Reflectivity，XRR)以及X-射线萤光(X-RayFlorescence，XRF)均为利用X-射线来判定薄膜厚度的方法，不同设备商会销售利用这些方法的设备以进行薄膜厚度判定。这些设备商中的一个为一间销售各种设备的以色列公司Jordan Valley，其贩售的JVX 5200量度设备即可执行前述两种方法。
也可利用这些以X-射线为主的方法来检测薄膜内的空孔，目前业界习知技术方案可参照下列专利及专利申请案，同时这些全文均合并于此以供参考Mazor等人所领证的美国专利第6,556,652号，其标题为「Measurement ofcritical dimensions using X-ray」；Yokhin所领证的美国专利第6,535,575号，标题为「Pulsed X-ray reflectometer」；Yokhin所领证的美国专利第6,041,095号，标题为「X-ray fluorescence analyzer」；Yokhin等人所领证的美国专利申请案第2003/0156682号，其标题为「Dual-wavelength X-ray reflectometry」。
X-射线点通常相对较大，例如，JVX 5200设备在执行XRF时会形成约18-30微米的点，以及在执行XRR时所形成较大的点(由于掠射角亮度所致)，其长度约2-8毫米。这些测量需要相当大的测试板(XRF需约70×100微米，而XRR需约150×2000-5000微米)。
电子束量度以及缺陷检测设备(例如扫描式电子显微镜)一般以高分辨率方式测量表面特征以及表面缺陷与污染物。这些设备会形成非常小的电子点，一般点的长度约为几奈米。这些电子束量度以及缺陷检测工具并无法检测空孔或测量层的厚度，例如倾斜层(oblique layer)，尤其是铜层。
Nasser-Ghodsi等人所申请的美国专利申请序号第10/242,496、09/990,170及09/990,171号，其标题分别为「Methods and system for dishing and erosioncharacterization」、「Methods and system for defect localization」以及「Methodsand system for void characterization」等均已说明用来分析铜薄膜的习知方法与系统。
Nasser-Ghodsi于美国专利申请序号第09/990,171号中揭示一种可响应测量计算而提供有关空孔存在位置的系统及方法。然应注意的是前述以计算为基础的系统与方法易因测量不精确性(例如测量设备间的差异、不同材料所具有不同X-射线的吸收与发散特性)而有各种错误。
发明内容
本发明于各种实施例中提出数种依据带电粒子束(如电子或离子)所诱引的X-射线发射来进行制程监控的系统及方法。
于另一实施例中，本发明提出一种用于制程监控的系统及方法，其可在空孔填充导电材料之前分析孔洞(cavity)。
于又一实施例中，本发明提出一种用于制程监控的系统及方法，其应用定量反复分析校正技术于已检测X-射线发射中。
为了解本发明技术以及其实务上如何执行，现将配合非限制性的例示并参照附图来说明本发明较佳实施例，其中图1说明样品及带电粒子束之间的过程以及各种讯息体积；图2说明依据本发明可使用进行制程监控的扫描式电子显微镜(ScanningElectron Microscope，SEM)；图3说明样品的一小部份的截面；图4说明包含许多目标点的晶片；图5a-5d说明例示性的目标点；图6说明依据本发明的一个实施例中用于寻找目标点或区域的方法；图7-9为流程图，其说明依据本发明的一个实施例中用于制程监控的方法；图10是依据本发明一个实施例的例示性样品图像，其可提供有关空孔体积的色彩标示。
附图标记说明2一次电子束 3薄讯息体积4欧杰电子 5大讯息体积6背向散射电子 8X-射线电子9对象 11交互作用点12物镜 14EDX检测器16二次电子检测器17透镜内检测器18孔径 20样品22镜台 40基材41孔洞 42大填垫物44小部份60晶片62晶粒 64目标点71’孔洞72基材73目标点74L形导体75目标点77目标点
79铜层81铜层82第一部份84附加部分86空孔具体实施方式
本发明涉及制程监控的系统及方法，用以检测薄层中的空孔，而或者，可用以判定薄而不透明层的厚度。
图1说明各种交互作用制程以及各种讯息体积(information volumes)。讯息体积是一种空间，其中会进行交互作用步骤并诱引X-射线或电子散射，最后可被检测以提供有关讯息体积的讯息。
该图说明了二次电子2于交互作用点11处撞击样品20。因此，二次电子2及欧杰电子(Auger electrons)4会由一非常薄的讯息体积3发散，同时背向散射电子(Back Scattered Electron，BSE)6及X-射线8会由一相当大的讯息体积5(深度甚至超过一微米)离开已检测对象。
应注意的是该相当大的讯息体积5内的电子分布并非均匀。电子通量会随着距交互作用点11的距离增加而渐减。
空孔深度的标示可通过以不同能量的电子束照射空孔邻近区予以检测。
图2说明依据本发明的一个实施例中可用于制程监控的扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)10。SEM 10包括用以产生一次电子束的电子枪(未示出)，以及多个控制与电压供应单元(标示为11)、物镜12及EDX检测器14。
应注意的是SEM 10也可包含多于一个的单一检测器。SEM 10可包括至少一个定位于透镜内(in-lens)的检测器(如同选择性设置的二次电子检测器16)以及/或至少一个外部检测器(例如EDX检测器14)。SEM 10可包括不同类型的检测器，例如二次电子检测器、背向散射电子检测器、窄频X-射线检测器以及类似者。各检测器可包括单一感应组件，或可包括感应组件数组。这些检测器可经定位以检测发散向不同方位的射线。
于SEM 10中，一次电子束导经孔径18(位于该选择性设置的透镜内检测器17内)以由物镜12作聚焦而落于检测样品20上。一次电子束会与样品20交互作用，并因此反射或散射各种形式的电子及光子，例如二次电子、背向散射电子、欧杰电子以及X-射线量子。
EDX检测器14经定位以检测至少一部份的发散X-射线。EDX检测器14为宽频X-射线检测器，其可提供一个辐射谱，经分析后可判定哪些材料与电子束交互作用。本案发明人使用各种EDX检测器，例如Thermo Noran的EDX检测器，其具有Phi-Rho-Z电子碳针校正程序(名为PHI-RHO-Z)。本案发明人也应用其它定量校正系统，例如ZAF分析。Phi-Rho-Z校正程序以及ZAF分析均可将X-射线强度的峰面积(peak area)转为化学数值，其代表频谱的元素组份的元素重量约数(elemental weight fraction)。这些技术可补偿多种材料制成的样品以EDX分析时的各种现象。
有关使用ZAF分析的EDX分析器的概要说明揭示于Fiori等人所领证的美国专利第5,299,138号中，其全文合并于此以供参考。
样品20定位于镜台22上。制程监控期间会于样品20及一次电子束2之间形成相对移动，其包含样品的机械移动、SEM 10其它部件的机械移动以及/或电子束2的电子检测，或移动与检测的组合。一般而言，在找出特定目标点或特定区域后便会进行机械移动，也可在扫描目标点或区域时进行。
当需检测特定目标或区域时，会需要找出特定目标点或区域。图6即描述例示性寻找流程，说明寻找区域或目标点的流程50。流程50起始于步骤52，即机械移向特定目标或区域的邻近区(选择性实施)。步骤52之后进行步骤54，其通常利用机械移动不精确性所推得的视野来取得邻近区的影像，而影像通过扫描撷取窗口内邻近区的方式取得。图5a即描述前述邻近区，包括该目标点(其在依序扫描时包括由氧化物所围绕的孔洞)以及其它孔洞71’以及L形导体74。步骤54之后进行步骤56，处理该影像以找出目标点或区域。步骤56通常包括比较目标点与先前取得的目标点影像。一旦找到特定目标点或区域后，便以扫描窗口(通常明显小于撷取窗口)进行扫描。应注意的是，因对已检测图案的特定尺寸而言，图案本身的讯号与扫描面积成反比，故EDX感应器(用于制程监控)的讯号噪声比(signal to noise ratio)及/或EDX检测器的反应周期通常会对扫描窗口的尺寸有所影响。
SEM 10一般用于执行各种制程监控方法(例如本案图式中的方法100-300)，但某些步骤可能会需要使用其它设备，例如光检测设备或方法200的步骤210期间所欲使用的关键尺寸扫描式电子显微镜。
SEM 10可包括沿带电粒子束的路径所设置的附加电极与阳极，这些可与电流计(可评估带电粒子束的强度)连接，成为电子束的一部份而与电极或阳极交互作用。该电子束也可引导至特别目标点(在样品内形成)，以便测量电子束强度。
SEM 10包括一可处理检测讯号的处理器8，且也可控制SEM 10各种部件的操作。一般而言，处理器8具有影像处理及控制能力。例如，处理器8可判定以何种方式处理该已检测X-射线发射，及如何形成图像。
图像的形成步骤包含判断各种空孔体积范围、各种平面厚度值范围、目标点厚度范围、空孔深度范围及类似等需配以何种颜色及/或标示。
图3说明样品20的小部份44的截面。小部份44包括环绕多个孔洞41的基材40以及大型填垫物42，每一个均由基材40所环绕，但并未将其覆盖。大型填垫物及孔洞(它们已放大尺寸以便说明)由导电材料制成，例如铜。导电材料沉积于经蚀刻的基材40，并接着进行接触导电材料的移除制程42。应注意的是在许多情况中，中间阻障层可设于各个孔洞41间以及大型填垫物与基材40之间。
该制程会导致孔洞及/或导体上表面形变。这些形变包括过蚀、浅碟化以及刮痕，且通常在导体相当大时尤其明显。此在导体为填垫物状或长的导体线时亦会发生，但在导体为小的内联机或孔洞时较不明显。此处所称的「大」界定与照射点的尺寸相关，反应出其它对象(例如孔洞)的尺寸、或反应出取决于集成电路功能尺寸形变的影响。
图4说明可包括许多目标点64的晶片60，其中晶片60具有许多晶粒62。各晶粒62可包括单一目标点64，但通常包括为数众多的目标点64。当存有许多目标点64时，制程监控步骤可包括选择哪一目标点进行评估。某些目标点可形成在晶粒间的晶片割线内，而其它目标点则可形成在这些晶粒之内。经扫描的目标点或区域可包括由硅氧烷所部分环绕的孔洞，但并非一定需如此。本案发明人也扫描了导线部分，并了解在制程监控步骤期间也可扫描其它形状的目标点。典型的目标点则进一步描述于图5a-5d。
为能提供不同目标点间的比较值，组成材料应相同，且较佳具有相同外型。本案发明人发现目标点可为任何图案。例如，可选择由氧化物所环绕的铜孔洞作为目标点。选择均与制造制程特性有关(例如倾向形成空孔、会受到浅碟化影响的大型物以及类似者)。
图5a-5c说明不同目标点70、73、75的俯视图，而图5d则说明目标点77的截面图。目标点70、73及75于接触铜移除后建立，而目标点77包括随后欲移除的接触铜。图5a表示目标点70，其包含由基材72所环绕的单一铜孔洞71。图5b表示目标点73，其包括多个由基材72以及一部份导线74所环绕的孔洞71。图5c表示目标点75，其包括导线的一部份76，其由基材72所环绕。图5d表示目标点77，其包括埋设孔洞71、上层铜79、基材72以及可能的第一部份82及附加部分84，这些是以不同能量的电子束照射目标点而形成。孔洞连接至铜层79及下层铜81。第一部份及附加部分的形状乃对应于空孔(例如孔洞71内的空孔86)存在与否。
图5a也说明目标点70的邻近区68，即由撷取窗口所界定的范围。邻近区包括其它孔洞71’以及L形导体。图5b-5c的每一个均表示一扫描窗口。
图7是说明制程监控方法100的流程图。方法100起始于步骤110，接收样品(例如由二或多种材料制成的样品20)。步骤110之后进行步骤120，判别样品20的哪一区域或区域(群)欲进行扫描。通常样品为晶片，且各区域均包含数个目标点，在依序扫描时可能包括至少由其它材料(例如硅氧化物基材)所部分环绕的铜对象(例如图5a-5d的孔洞71)。
一般而言，尤其在进行晶粒对晶粒(die-to-die)比较时，每一晶粒均会扫描相同区域，然而此并非必须。
步骤120之后进行寻找该区域的步骤130。找寻区域可能包含图6所示的步骤52-56，然而此同样并非必须。例如，某些情况中可能就不需要机械移动。
步骤130之后进行步骤140以扫描样品的定位区域，例如诱引来自样品的第一部份(如图1相对大的讯息体积5或图5d的部分82或84)的X-射线发射。
第一部份的形状及尺寸响应于样品的不同特性，以及带电粒子束的不同特性。例如，电子的穿透能力易受交互作用的目标点邻近区的材质、邻近区的材料排列、一次电子的电子能量、电子束的倾斜角以及类似的所影响。
步骤140之后进行步骤150，判别由第一部份发散的X-射线。此步骤可能包括检测发散X-射线的一部份(而检测结果易受EDX检测器的位置所影响)、照射路径、EDX检测器的敏感度以及类似的。如先前所提及，检测步骤也可以多个检测器进行。这些检测器可为同样类型及特性，但频率响应以及敏感度可以变化。
步骤150之后进行步骤160，即提供有关步骤的标示。步骤160可能包含对已检测X-射线发射进行定量分析校正技术。也可选择的是，评估步骤可能包括晶粒对晶粒或晶粒对数据库比对。晶粒对晶粒包括比对当前照射目标点的结果与先前另一目标点的结果。本案发明人发现当前照射部分的结果与先前相同晶片(甚至是相同晶粒)排除的另一目标点的比较结果相当有用，即会改变发散X-射线辐射的各种特性在晶片对晶片之间、甚至是晶粒对晶粒之间会有所变化。这些特性可能包括铜密度及类似的特性。
定量分析校正技术可能为Phi-Rho-Z校正程序及/或可将X-射线强度峰面积转为化学数值(其代表频谱的元素组份的元素重量约数)的ZAF分析。
步骤160可能包括比较当前时间与估算散射。估算散射易受经评估的第一部份所影响，且更明确而言易受第一部份内所包含的评估材料，以及/或易受第一部份内对象的评估排列所影响。
依据本发明的各种实施例，第一部份至少包含由不同材料制成的对象，例如导电对象(例如孔洞、连接至该孔洞的金属层导体)、基材、阻障层以及类似者。经评估的第一部份内容可反映出大致无瑕疵的第一部份，但此并非必须。例如，其可反映出典型的第一部份。评估步骤易受检测样品的设计及/或易受样品或甚至其它样品的其它部分的先前测量值所影响。此评估步骤可能包含样品或其它样品的其它部分的破坏性测量(例如包含样品截面的测量)、或非破坏性测量。
应注意的是，第一部份的评估易受一或多种影响这些部份的形状或尺寸的参数所影响，例如一次电子束的能量、倾斜角以及照射样品。本案发明人使用以Monte Carlo为基础的仿真来评估由样品发散的X-射线。
依据本发明的一个实施例，步骤160可提供反映这些部份内孔洞存在与否的标示。本案发明人发现即使是相当小的空孔也可被检测出。例如，总体积为极少百分比的孔洞体积的空孔。在目标点以不同能量的一次电子束、甚至是不同倾斜角照射时，空孔深度以及每一目标点的总体积即可作相当精确的判定。
依据本发明的另一方案，步骤160可提供有关定位于指定区域中对象形状的标示。前述标示需要对对象内不同位置进行多次测量，而不同位置可界定出一网格。每一次测量均可反映对象于特定位置处的厚度。因此，通过测量特定导电性填垫物或其它大型对象的厚度，本方法将可标示该对象是否平坦、变形、呈碟形及类似者。
依据本发明的一个实施例，方法100可包括选择性步骤170，即评估参考对象的特性。该参考对象通常为经填充的空孔，充填有相同的导电材料以作为检测对象。步骤170之后进行步骤160，其中标示同样易受评估特性的影响。一般而言，前述特性即参考对象的厚度。
步骤170可能包括测量参考对象的特性。该步骤包含于参考对象的不同位置进行多次测量，但也可仅包含单一测量。本案发明人选择于经筛选以致能提供有关参考对象厚度标示的位置处测量参考对象。该选择可能包含评估何处不会有空孔及/或何处浅碟的影响较小。例如，在已知大型参考对象中，空孔通常靠近对象的边缘。因此，本案发明人所选位置较靠近对象的中心。若该大型参考对象表面有可能发生变形，则可另外进行测量以提供参考对象厚度的代表参数。
图8是用于制程监控的方法200的流程图。方法200可以多步骤的监控过程来分析样品。方法200起始于步骤210，即取得具有空孔特性的样品。样品由至少一种第一材料制成。一般而言，样品20具有至少一种基材且可能包含多层(包含导电层)的集成电路。样品可由许多材料制成，但这些材料至少某些需不会影响X-射线的发散，因此并不会设在会发散X-射线的第一部份内。空孔可于随后欲填以导电材料(例如铜)的基材内进行蚀刻。
步骤210之后进行判别空孔特性的步骤220。判别步骤可能包含判别空孔的至少一个尺寸，例如底部宽度、顶部宽度以及平均高度。判别步骤可能包括以关键尺寸扫描式电子显微镜(Critical Dimension SEM，CD-SEM)来扫描空孔，其中扫描可能包括垂直入射以及倾斜入射。判别步骤可能包括光学测量(例如这些包含反射仪的光学测量)，且也可能包含以比较空孔对一群先前测量的空孔的测量的方式评估空孔体积或其截面。判别步骤也可能包括数学分析测量，以提供经判定的特性。这些数学分析方法的一种由IBM所发展出，其包括将数学方程式(通常为特定阶层的多项式)应用在测量中。
判别步骤易受一或多处空孔的一或多个尺寸的一或多种测量所影响。
步骤220之后进行制造步骤，于制造步骤期间样品提供至欲进行处理的制造设备内，并接着返回X-射线检测的设备中(例如图2的SEM 10)。处理步骤包括填充空孔，也可包含研磨或移除过量材料，但这并非必须。本案发明人于包含经填充空孔以及上层导电材料的样品上进行前述某些测量。在这些情况下发明人发现上层通常不会有空孔。然而若不进行接触材料的移除动作，上层下方的各种现象(例如层的浅碟化)将无法作监控。
因此，方法200包括接收样品的步骤230，其包括将经处理空孔充填第二材料，例如导电材料，特别是铜这种导电材料。
步骤230之后进行步骤240，将带电粒子束引导向样品，以诱引来自样品第一部份的X-射线发射，而第一部份至少部分覆盖于经处理空孔上。第一部份通常包括经处理空孔以及其环绕物。一旦出现空孔，便需将第一部份范围扩大以涵盖更多区域。
步骤240之后进行步骤250，检测由第一部份发散的X-射线。
步骤250之后进行步骤260，提供有关该过程的标示以响应由第一部份发散的已检测X-射线以及空孔所判别的特性。依据本发明的不同实施例，标示可反映第一部份内是否有空孔、或经填充空孔的形状。标示可反映不同位置处经处理空孔的厚度。
方法200与单一空孔有关。应注意的是依据本发明的一个实施例，该方法也可用于监控该步骤以响应经多次处理的空孔，每一空孔都连接不同部分。因此，为了经多次处理的每一空孔，步骤230及240至少需予以重复进行。有关该过程的标示步骤易受由与各空孔连接的部分检测出的X-射线发射以及至少一个空孔的特性所影响。在此情况下，许多可以不同方式进行的多次测量均可提供与该过程有关的标示。每个结果均已可独立判读应用，但并非必须如此，且其可进一步处理(包括统计学上的处理)以提供不同标示。
依据本发明的一个实施例，多次结果经处理以提供样品的图像，其可指明所测得的X-射线发射(响应来自样品多个部分的已检测X-射线发射)。
依据本发明的另一方案，在进行多次测量同时改变各种照射或检测特性(例如加速电压、入射角、检测器位置、检测器敏感度以及类似的)后，空孔特征便可更确切的界定出。因此，方法200可包括另一步骤(未示出，但应在步骤250后进行)，即改变带电粒子束的特性以提供经变更的电子束，并重复步骤230及240，即诱引来自样品的第二部分(其至少部分覆盖经处理空孔)的X-射线发射、以及检测发散自第二部分的X-射线。步骤260也可修正以使有关该过程的标示能进一步对来自第二部分的已检测X-射线发射有所反应。
依据本发明的又一个实施例，方法200包括施加定量分析校正技术于已检测X-射线发射，以进行制程监控。
图9是制程监控方法300的流程图。方法300起始接收由多种材料制成样品的步骤310。
步骤310之后进行步骤320，扫描多个目标点以诱引来自多个目标点的X-射线发射、以及检测由多个目标点发散的X-射线。多个目标点定位于样品的第一区域内。步骤320可包括窄频或宽频X-射线检测。例示性的宽频X-射线检测包括EDX检测。窄频X-射线检测包括检测窄频内的X-射线，其通常包括经选择元素的特定发散线，例如铜的K-线或L-线。窄频检测器已为业界所周知，且有些已描述于Nasser-Ghodsi等人于美国专利申请号09/990,171中。
每个区域均经照射，且其辐射线在移至下一区域前许以检测，但也可进行多个目标点的同步照射以及对应的检测步骤。
步骤320可包括寻找多个目标点。目标点可能包括方法50的步骤，但此并非必须。
步骤320之后进行步骤330，建立样品至少一个区域的图像，以指出响应于多个目标点已检测X-射线的过程状态。
步骤330可包括制程测得的X-射线发射，以响应目标点至少两材料的特性。制程可为Phi-Rho-Z校正程序及/或ZAF制程。该制程可包括进行X-射线发射测量，以响应带电粒子束的测得强度。
该图像可指出下列至少一种样品内是否有空孔、这些空孔深度、这些空孔体积、目标点的形状偏差或浅碟化现象。
图像可包含符号或颜色、或两者结合。不同符号、测或两者结合均可分配予不同空孔体积范围、分配予不同空孔深度范围、分配予不同目标点平坦度范围、分配予不同目标点厚度值范围以及类似的。图10的图像400由分配不同颜色予不同空孔体积所形成。图10是仿真程序的例示性窗口，仿真程序可估算第一部份，特别是样品所散发的辐射线。
依据本发明的一个方案，方法300还包括如下步骤改变带电粒子束(扫描多个目标点)的特性以形成经改变的电子束，并以经改变的带电粒子束扫描多个目标点，以诱引来自多个目标点的额外的X-射线发射；以及检测额外的X-射线发射。在此情况下，有关此过程的标示会对额外已检测X-射线发射更有反应。
应注意的是在照射另一目标点之前，一个目标点可以电子束及经改变的电子束照射，但此并非必须。例如，在改变电子束以形成经改变的电子束之前，多个目标点可由(即未改变)电子束进行照射。
依据本发明的另一个方案，一旦多个空孔经过照射，每在照射前必须找出经处理空孔。每个经处理空孔可藉取得经处理空孔的经评估邻近区的影像、并将其处理的方式找出。影像一般以扫描撷取窗口内样品的方式取得。通常经处理空孔于小于撷取窗口的扫描窗口内进行扫描。
依据本发明另一实施例，有关该过程的标示会进一步受参考参数影响，例如反映其它经处理空孔的测量、或反映经评估的已检测X-射线发射等参考参数。
本发明可利用已知设备、方法及组成物进行操作。因此，前述设备、组成物及方法的细节本文并未详述。于先前说明中，许多特定细节的揭示为完整了解本发明而提出。然而，应理解本发明的实施并不受限于前述特定细节。
本案发明内容中所表示及揭示的仅为例示性的实施例及其少数范例的变化。应理解的是，本发明可于各种组合方式及环境下实施，且应可在本发明所界定的权利要求范围内进行改变或润饰。
权利要求
1.一种用于制程监控的方法，该方法至少包含下列步骤接收含有空孔的样品，该样品由至少一种第一材料所制成；判别空孔的至少一种特性；接收样品，该样品至少包含一个充填有第二材料的经处理空孔；将带电粒子束导向样品，以诱引来自样品的第一部份的X-射线发射，第一部份至少部分覆盖经处理空孔；检测第一部份发散的X-射线；以及提供与该过程有关的标示，以响应来自第一部份的已检测X-射线发射以及空孔的至少一个经判别特性。
2.如权利要求1所述的方法，其中判别步骤至少包含在一或多个位置测量空孔的至少一个尺寸。
3.如权利要求1所述的方法，其中判别步骤至少包含评估空孔的体积。
4.如权利要求1所述的方法，其中判别步骤至少包含以射线束扫描空孔的一部份。
5.如权利要求1所述的方法，其中空孔以研磨预先填充的经处理空孔的方式进行处理。
6.如权利要求1所述的方法，其中第二材料为可使入射光成锐角的材料(optically oblique)。
7.如权利要求1所述的方法，其中标示可反映出第一部份内存在有空孔。
8.如权利要求1所述的方法，其中标示可反映出经填充空孔的形状。
9.如权利要求1所述的方法，其中标示可反映经处理空孔于不同位置处的厚度。
10.如权利要求1所述的方法，其中样品所含的多个空孔经处理以提供多个经处理空孔，每个空孔与样品的不同部分相关。
11.如权利要求10所述的方法，其中导引电子束及检测发散X-射线的步骤为多个经处理空孔的每一个而重复进行。
12.如权利要求11所述的方法，其中与该过程有关的标示响应来自与各经处理空孔相关的这些部分的已检测X-射线发射、以及至少一个空孔的判别特性。
13.如权利要求10所述的方法，其中还至少包含提供样品的图像，其可指出为响应来自样品多个部分的已检测X-射线发射而测得的X-射线。
14.如权利要求10所述的方法，其中还至少包含寻找多个经处理空孔的步骤。
15.如权利要求14所述的方法，其中寻找经处理空孔的步骤至少包含取得经处理空孔的经评估邻近区的影像，并处理影像以找出经处理空孔。
16.如权利要求15所述的方法，其中影像通过于撷取窗口内扫描样品的方式取得。
17.如权利要求16所述的方法，其中经处理空孔于小于撷取窗口的扫描窗口内进行扫描。
18.如权利要求1所述的方法，其中标示还可响应参考参数。
19.如权利要求18所述的方法，其中参考参数还可响应至少其它经处理空孔的至少一个测量。
20.如权利要求18所述的方法，其中参考参数可响应经评估X-射线发射。
21.如权利要求1所述的方法，其中还至少包含改变带电粒子束的特性以形成经改变的电子束的步骤。
22.如权利要求21所述的方法，其中还至少包含将经改变的电子束导向样品，以诱引来自样品的第二部分的X-射线发射，第二部分至少部分覆盖经处理空孔；以及检测由第二部分发散的X-射线。
23.如权利要求22所述的方法，其中与该过程有关的标示可响应来自第二部分的已检测X-射线发射。
24.一种用于制程监控的方法，该方法至少包含下列步骤接收样品，该样品包含至少两种材料；扫描样品的一区域，以诱引来自样品的第一部份的X-射线发射；检测发散自第一部份的X-射线；以及提供与该过程有关的标示，以响应已检测X-射线发射，其中提供步骤至少包含将定量分析校正技术应用于已检测X-射线发射上。
25.如权利要求24所述的方法，其中该技术为ZAF分析。
26.如权利要求24所述的方法，其中经评估的已检测放射线可响应样品的至少一个其它区域的已检测X-射线测量值。
27.如权利要求24所述的方法，其中评估可响应施加于可扫描该区域的电子束的加速电压。
28.如权利要求24所述的方法，其中标示可反映出第一部份内存在空孔。
29.如权利要求24所述的方法，其中标示可反映出区域的形状。
30.如权利要求24所述的方法，其中还包含一个步骤，可提供参考对象的特性评估，且其中标示可响应经评估特性。
31.如权利要求30所述的方法，其中特性为参考对象的厚度。
32.如权利要求30所述的方法，其中特性于一位置处进行测量，该位置是经选择以提供特性的标示。
33.如权利要求30所述的方法，其中位置经选择以响应制程参数。
34.如权利要求30所述的方法，其中位置大致定位于参考对象的中心处。
35.如权利要求30所述的方法，其中参考对象相当大。
36.一种用于制程监控的系统，该系统至少包含判别装置，用以判定样品所界定空孔的至少一个特性，而样品由至少一种第一材料制成；导引装置，用以将带电粒子束导向样品，以诱引来自样品的第一部份的X-射线发射，第一部份至少部分地覆盖经处理空孔；而空孔经处理以形成充填有第二材料的经处理空孔；至少一个检测器，用以检测发散自第一部份的X-射线；以及处理器，耦接至至少一个检测器，其用以提供与该过程有关的标示，以响应来自第一部份的已检测X-射线发射以及空孔的至少一个经判别特性。
37.如权利要求36所述的系统，其中标示可反映出第一部份内存在有空孔。
38.如权利要求36所述的系统，其中标示可反映出经填充的空孔的形状。
39.如权利要求36所述的系统，其中标示可反映出经处理空孔于不同位置处的厚度。
40.如权利要求36所述的系统，其中具有多个空孔的样品经处理以形成多个经处理的空孔，而各经处理空孔与样品的不同部分相关。
41.如权利要求40所述的系统，其中用于引导电子束的导引装置还可将电子束导向多个经处理空孔的每个，以及测量发散自各经处理空孔的X-射线。
42.如权利要求41所述的系统，其中处理器适于提供与该过程有关的标示，以响应来自与各经处理空孔连接部分的已检测X-射线发射，以及至少一个空孔的经判别特性。
43.如权利要求41所述的系统，其中处理器还可提供样品的图像，其可指出测得的X-射线以响应来自样品多个部分的已检测X-射线发射。
44.如权利要求41所述的系统，其中该系统还可寻找多个经处理空孔。
45.如权利要求36所述的系统，其中标示还可响应参考参数。
46.如权利要求36所述的系统，其还可改变带电粒子束的特性以提供经改变的电子束。
47.如权利要求46所述的系统，其更适于将经改变的电子束导向样品，以诱引来自样品的第二部分的X-射线发射，第二部分至少部分地覆盖经处理空孔；以及检测发散自第二部分的X-射线。
48.如权利要求47所述的系统，其中有关该过程的标示还可响应来自第二部分的已检测X-射线发射。
49.一种用于制程监控的系统，该系统至少包含扫描装置，用于扫描样品的区域，以诱引来自样品的第一部份的X-射线发射；至少一个捡测器，用于检测发散自第一部份的X-射线；以及处理器，用以将定量分析校正技术应用于已检测的X-射线发射，并响应提供有关该过程的标示。
50.如权利要求49所述的系统，其中标示可反映出第一部份内存在空孔。
51.如权利要求49所述的系统，其中标示可反映出区域的形状。
52.如权利要求49所述的系统，其还可提供参考对象的特性的评估，且其中标示可响应经评估特性。
全文摘要
本发明提供数种通过带电粒子束(例如电子或离子)所诱引的X－射线发射为基础而用于制程监控的系统及方法，其中用于制程监控的系统及方法可在空孔被填充之前先分析该空孔，并接着在该空孔以导电材料填充后分析来自空孔的发散X－射线。用于制程监控的系统及方法也包括将定量分析校正技术应用于已检测X－射线发射上。
文档编号H01L21/66GK1720446SQ200380105144
公开日2006年1月11日 申请日期2003年10月8日 优先权日2002年10月8日
发明者德罗尔·舍梅什 申请人:应用材料以色列公司