[发明专利]原位差分谱仪

说明书

技术领域

本申请要求2008年5月8日递交的美国临时专利申请No.61/051,368的全部权利和优先权。本发明涉及集成电路制造领域。更具体地，本发明涉及使用谱仪检查衬底(substrate)。

背景技术

谱仪系统(例如俄歇谱仪)是用于各种领域(包括集成电路的制造工艺)中在微观层面上进行材料识别的重要工具。如本文所使用的，术语“集成电路”包括这样的器件，即，例如形成在单片(monolithic)半导体基板上的器件，例如由IV族材料(如硅或锗)、或者III-V族化合物(如砷化镓)、或者是这些材料的混合物形成的器件。该术语包括形成的所有类型的器件，例如存储和逻辑器件，以及这样的器件的所有设计，例如金属氧化物半导体(MOS)设计和双极性(bipolar)设计。该术语还包含诸如平面(flat panel)显示器、太阳能电池以及电荷耦合器件等的应用。

用于实现俄歇谱仪的传统技术包括在超高真空环境下采用顺序读取操作。另一技术使用大量并行的俄歇谱仪系统，该系统在中等真空环境下达到快得多的结果。

然而，这些方法都遭遇低对比度和易受背景噪声影响的问题。这需要获得许多平均值，并且需要特别注意在准确的关注区域上定位电子束。

因此，所需要的是至少部分地克服诸如上面所描述的问题的系统。

发明内容

通过这样的谱仪来满足上述和其他需求，该谱仪具有用于生成被导向试样的电子束的电子束生成器。电子束定位器将所述电子束引导至所述试样的适当位置上，并且从而产生来自所述试样的二次发射电子流。发射电子流定位器将所述发射电子流定位到检测器阵列上，所述检测器阵列接收所述发射电子流并且检测所述发射电子流的量和被接收的位置两者。调制器调制被引导至所述试样上的所述电子流，并且从而在所述试样上的第一位置和第二位置之间扫描(sweep)所述电子束。提取器与所述调制器和所述检测器两者信号通信，并且提取表征从所述第一位置接收到的所述信号与从所述第二位置接收到的所述信号之间的差别的差分信号。

通过观察差分信号而不是绝对信号，根据本发明的谱仪能够分辨比以传统方式构造并操作的谱仪的信号电平低许多的信号电平。因此，例如读取操作可以占用更少的时间，并且与谱仪系统的成本相关的其他事项可以减少或消除。在各种实施方案中，谱仪为俄歇谱仪或EDX谱仪。

根据本发明的另一方面描述了这样的谱仪，所述谱仪具有用于生成被导向试样的电子束的电子束生成器。电子束定位器将所述电子束引导至所述试样的适当位置上，并且从而产生来自所述试样的二次发射电子流。发射电子流定位器将所述发射电子流定位到检测器阵列上，所述检测器阵列接收所述发射电子流并且检测所述发射电子流的量和被接收的位置两者。调制器调制所述发射电子流定位器上的电压，并且从而跨所述检测器扫描所述发射电子流。提取器与所述调制器和所述检测器信号通信，并且提取表征与所述试样的本底组成(background composition)不同的所述试样的痕量成分(trace constituent)的差分信号。

根据本发明另一方面描述了用于通过这样的方式产生差分谱的方法，即将电子束引导至试样上，并且从而产生来自所述试样的二次发射电子流。所述发射电子流被定位到检测器阵列上，所述检测器阵列检测所述发射电子流的量和被接收的位置两者。调制器调制以下内容中的至少一个：(1)将所述电子流引导至所述试样上的所述导引，以及(2)将所述发射电子流定位到所述检测器之上的所述定位。在所述调制器和所述检测器之间提供信号通信，并且提取差分信号，所述差分信号表征由所述调制的电子束和所述调制的发射电子流中的至少一个生成的信号之间的差别。

所述方法可以由诸如俄歇谱仪或EDX谱仪的方式来实施。在一个实施方案中，所述调制器调制被引导至所述试样上的所述电子束，从而在所述试样上的第一位置和第二位置之间扫描所述电子束，并且所述差分信号表征从所述试样上的第一位置接收的信号和从所述试样上的第二位置接收的信号之间的差别。在另一实施方案中，所述调制器跨所述检测器调制所述发射电子流，从而跨所述检测器扫描所述发射电子流，并且所述差分信号表征与所述试样的本底组成不同的所述试样的痕量成分。

附图说明

通过在结合附图理解时参考具体的描述，本发明进一步的优点是明显的，所述附图不是按比例绘制的，从而更清楚地显示细节。其中，在全部的这些附图中相似的参考编号表示相似的要素，并且其中：

图1为根据本发明的俄歇谱仪的第一实施方案的图示表征，其中采用电压变化方法。