專利名稱：膜厚度測(cè)量設(shè)備與膜厚度測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用電子束測(cè)量待測(cè)量膜的厚度的設(shè)備以及一種利用電子束測(cè)量待測(cè)量膜的厚度的方法。
背景技術(shù)：
在過(guò)去，例如，在第H6-273297號(hào)日本未審專利公開(KOKAI)披露的方法中，在使采樣的厚度變薄以使采樣具有類似于通過(guò)對(duì)采樣輻照離子束配置的薄膜時(shí)，在對(duì)采樣輻照離子束的同時(shí)，對(duì)其輻照電子束，并利用法拉第圓盤檢測(cè)通過(guò)采樣的電子束以避免過(guò)渡腐蝕采樣。
第H8-5528號(hào)日本未審專利公開(KOKAI)披露了一種技術(shù)，該技術(shù)利用離子束處理設(shè)備使采樣用于傳輸電子顯微鏡，并且在電子束照射到待處理的位置上時(shí)，檢測(cè)通過(guò)處理部分的電子束的電流量以控制處理的離子束量。
然而，在第H6-273297號(hào)和第H8-5528號(hào)日本未審專利公開(KOKAI)披露的方法中，待測(cè)量的采樣必須薄到這樣的厚度，以致電子束可以通過(guò)它，這樣難以測(cè)量形成在支持襯底上的薄膜的膜厚度，如在傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件中的支持襯底。
為了解決相關(guān)技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)成功開發(fā)出一種技術(shù)，該技術(shù)用于在使電子束轟擊或照射成型在支持襯底上的薄膜時(shí)，通過(guò)測(cè)量流過(guò)襯底的襯底電流值，計(jì)算待測(cè)量薄膜的膜厚度，以及根據(jù)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)計(jì)算薄膜的膜厚度，而且本申請(qǐng)人已經(jīng)提交了一份關(guān)于此技術(shù)的專利申請(qǐng)(第2000-180143號(hào)日本未審專利公開(KOKAI))。
在此方法中，不是測(cè)量通過(guò)采樣的電子束的數(shù)量，而是直接從襯底測(cè)量襯底電流值，因此，甚至可以測(cè)量成型在支持襯底上的薄膜的厚度。
附圖中的

圖1示出了第2000-180143號(hào)日本未審專利公開(KOKAI)披露的膜厚度測(cè)量設(shè)備的方框圖。該設(shè)備具有電子槍3，將電子束照射到襯底1的薄膜2上；電極4，與襯底1的底部接觸設(shè)置該電極4；以及電流測(cè)量部分5，用于測(cè)量在電極4采集的襯底電流值。
利用電流放大器6和差動(dòng)放大器7對(duì)在電流測(cè)量電極5測(cè)量的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，并利用A/D轉(zhuǎn)換器9將該電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
膜厚度測(cè)量設(shè)備還具有測(cè)量電流存儲(chǔ)部分10，用于存儲(chǔ)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的測(cè)量電流值；校準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分11，用于存儲(chǔ)利用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)采樣測(cè)量的校準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)；以及校準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)比較器12，用于將校準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)與測(cè)量電流值進(jìn)行比較。
具有上述配置的膜厚度測(cè)量設(shè)備能夠測(cè)量膜的膜厚度，而且還適于測(cè)量薄膜的膜厚度，更適于測(cè)量超薄膜的厚度。
第2000-180143號(hào)日本未審專利申請(qǐng)所述的發(fā)明采用如下原理。
當(dāng)用幾百keV(電子伏特)和幾個(gè)keV的低能電子束轟擊采樣時(shí)，采樣表面附近區(qū)域發(fā)射二次電子。
一般來(lái)說(shuō)，導(dǎo)體和半導(dǎo)體的二次電子發(fā)射能力通常低，而絕緣體具有大的二次電子發(fā)射能力。
例如，與硅具有的約0.9的二次電子發(fā)射能力相比，屬于絕緣體的氧化硅膜具有約2的二次電子發(fā)射能力。
因此，在使電子束輻射到在其硅襯底表面上形成由氧化硅膜構(gòu)成的薄膜的半導(dǎo)體器件上時(shí)，氧化硅膜發(fā)射更多的二次電子。
在發(fā)生此現(xiàn)象時(shí)，電子從硅襯底流入氧化硅膜以對(duì)氧化硅膜發(fā)射的二次電子進(jìn)行補(bǔ)償。
也就是說(shuō)，襯底電流流過(guò)硅襯底，該襯底電流是因?yàn)殡娮邮Z擊硅襯底產(chǎn)生的電流與在相反方向流過(guò)襯底的補(bǔ)償電流之和。
圖2是上述原理的圖解說(shuō)明。
如圖2(a)所示，在由氧化硅構(gòu)成的薄膜形成在硅襯底上的情況下，如果電子束中的一個(gè)電子轟擊其表面，則氧化硅膜發(fā)射兩個(gè)電子作為二次電子。
因?yàn)檠趸枘ぐl(fā)射一個(gè)電子，所以為了對(duì)氧化硅膜發(fā)射的電子進(jìn)行補(bǔ)償，從該硅襯底流入氧化硅膜一個(gè)電子。
在這種情況下，襯底電流以與電子束產(chǎn)生的電流方向的相反方向在硅襯底中流動(dòng)。
另一方面，如圖2(b)所示，在硅襯底上沒(méi)有氧化硅膜情況下，當(dāng)一個(gè)電子束電子轟擊襯底表面時(shí)，硅襯底發(fā)射0.9個(gè)電子作為二次電子發(fā)射。
為此原因，其電子量為從這樣轟擊襯底產(chǎn)生的電子量中減去釋放的電子量獲得的電子量的襯底電流以該電子束產(chǎn)生的電流方向相同的方向在襯底中流動(dòng)。
如上所述，因?yàn)樵诠枰r底上沒(méi)有氧化硅膜時(shí)發(fā)射的二次電子少，所以此電流的主要部分來(lái)源于電子束，但是由于增加了氧化硅膜的膜厚度，所以也提高了補(bǔ)償電流。
然而，因?yàn)樘岣吡藢儆诮^緣體的氧化硅膜的電阻值，所以當(dāng)氧化硅膜的厚度進(jìn)一步提高時(shí)，補(bǔ)償電流難以流過(guò)，因此降低了襯底電流。
圖3示出說(shuō)明襯底電流值與膜厚度之間關(guān)系的曲線圖。
如圖3(a)所示，如果將以電子束引起的電流方向流動(dòng)的電流看作正向電流，所以在氧化硅膜的厚度達(dá)到預(yù)定厚度d之前，負(fù)向電流在增加，此后，襯底電流值降低并收斂到0。
因?yàn)榈?000-180143號(hào)日本未審專利公開(KOKAI)解決了測(cè)量柵極氧化物膜等的問(wèn)題，柵極氧化物膜具有幾納米的較薄厚度，例如超薄膜，如圖3(b)所示，襯底電流值與薄膜的膜厚度之間具有1∶1的關(guān)系。
然而，對(duì)于從幾十納米到幾千納米范圍內(nèi)的較厚厚度，因?yàn)橐r底電流值與膜厚度之間的關(guān)系變成1∶2，如圖3(a)所示，所以我們發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題是，在測(cè)量襯底電流時(shí)，所測(cè)量的襯底電流值不具有唯一薄膜厚度。
不僅在測(cè)量超薄膜的厚度時(shí)，而且在測(cè)量大厚度范圍膜的厚度時(shí)，應(yīng)用第2000-180143號(hào)日本未審專利公開(KOKAI)披露的方法也存在上述問(wèn)題。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明對(duì)第2000-180143號(hào)日本未審專利公開(KOKAI)披露的技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于測(cè)量成型在襯底上的膜(包括薄膜)的膜厚度的技術(shù)，具體地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種對(duì)大厚度范圍膜的膜厚度進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用以下基本技術(shù)內(nèi)容。
具體地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種在電子束輻射成型在襯底上的待測(cè)量膜時(shí)，利用在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的襯底電流值，對(duì)成型在襯底上的膜的膜厚度進(jìn)行測(cè)量的方法。
本發(fā)明的基本技術(shù)概念是一種利用在電子束輻射形成在襯底上的待測(cè)量膜時(shí)，在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的襯底電流值，對(duì)形成在襯底上的膜的膜厚度進(jìn)行測(cè)量的方法，其中具有第一能量的第一電子束和具有不同于所述第一能量的第二能量的第二電子束分別照射其材料與成型在所述襯底上、事先已知特定厚度的待測(cè)量所述膜的材料相同或接近的膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣，以分別檢測(cè)第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值和第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值，從而獲得表示襯底電流值與膜標(biāo)準(zhǔn)采樣的厚度之間的相關(guān)關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；并且其中，第一和第二電子束分別照射形成在襯底上的待測(cè)量膜，以分別檢測(cè)第一測(cè)試襯底電流值和第二測(cè)試襯底電流值；并且其中，以規(guī)定的計(jì)算方式，對(duì)第一和第二測(cè)試襯底電流值以及基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算待測(cè)量膜的厚度。
更具體地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明用于測(cè)量形成在襯底上的膜的厚度的方法包括如下處理過(guò)程，例如獲得表示作為變量的基準(zhǔn)函數(shù)與膜標(biāo)準(zhǔn)采樣的膜厚度之間關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該基準(zhǔn)函數(shù)包括在第一電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值以及第二電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值；
獲得在第一電子束照射形成在襯底上的待測(cè)量膜時(shí)在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第一測(cè)試襯底電流值；獲得在第二電子束照射形成在襯底上的待測(cè)量膜時(shí)在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第二測(cè)試襯底電流值；以及考慮基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)第一測(cè)試襯底電流值和第二測(cè)試襯底電流值，計(jì)算待測(cè)量膜的膜厚度。
在上述根據(jù)本發(fā)明的膜厚度測(cè)量方法中，在獲得基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的步驟中，基準(zhǔn)函數(shù)保持f(a，b)的形式(其中a和b分別表示在第一和第二電子束分別照射標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)襯底電流)，并且膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣的厚度d與基準(zhǔn)函數(shù)f(a，b)之間的關(guān)系保持d＝Γ[[f(a，b)]形式。
并且進(jìn)一步在計(jì)算膜厚度的步驟中，通過(guò)將第一測(cè)試襯底電流值和第二測(cè)試襯底電流值分別代入等式d＝Γ[f(a，b)]的a和b，計(jì)算在測(cè)膜的膜厚度d。
根據(jù)該方法，即使膜厚度落入不能在給定能量的襯底電流值與膜厚度之間建立1∶1關(guān)系的范圍內(nèi)時(shí)，利用分別具有互相不同的相應(yīng)能量的多個(gè)電子束，可以在作為變量的、具有在多個(gè)電子束能量下獲得的各個(gè)襯底電流值的函數(shù)與膜厚度之間建立1∶1的相關(guān)性，從而測(cè)量大范圍的膜厚度。
襯底電流是因?yàn)殡娮邮丈涔枰r底產(chǎn)生的電流與表示為了補(bǔ)償電子束照射膜時(shí)該膜發(fā)射的二次電子而從襯底流入膜的電子量的補(bǔ)償電流之和。
襯底電流值可以是通過(guò)測(cè)量在電子束照射待測(cè)量膜時(shí)，在襯底內(nèi)流動(dòng)的襯底電流獲得的原始數(shù)據(jù)，而且還可以是通過(guò)進(jìn)行放大等調(diào)節(jié)上述數(shù)據(jù)獲得的數(shù)據(jù)，作為一種選擇，還可以是通過(guò)將上述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)獲得的數(shù)據(jù)。襯底電流值還可以進(jìn)一步是根據(jù)測(cè)量的襯底電流值求得的任何其它形式的數(shù)據(jù)。
在此方法中使用的電子束的能量(加速電位)最好是這樣的程度，即該電子束不通過(guò)襯底，例如至多約為10keV。
優(yōu)選地，該方法應(yīng)用于測(cè)量絕緣膜，但是并不局限于絕緣膜，而且該方法可以用于測(cè)量在電子束照射該膜時(shí)其材料可以發(fā)射的二次電子的數(shù)量大于照射電子的數(shù)量的膜的膜厚度、在其厚度超過(guò)規(guī)定膜厚度時(shí)其材料的電阻值可以升高的膜的膜厚度、或者其材料具有這兩種特性的膜的膜厚度。
該方法還可以進(jìn)一步用于測(cè)量形成在半導(dǎo)體襯底或?qū)w襯底上的薄膜的膜厚度。
基準(zhǔn)函數(shù)可以是反映第一和第二襯底電流值之間差值的函數(shù)，并且本發(fā)明的計(jì)算步驟可以以基準(zhǔn)函數(shù)相同的方式計(jì)算第一與第二襯底電流值之間的差值，并通過(guò)將該計(jì)算的差值與基準(zhǔn)函數(shù)進(jìn)行比較，計(jì)算膜的厚度。
在這種情況下，術(shù)語(yǔ)差值可以指襯底電流值之間的差值和比值，而且可以是表示這些襯底電流值之問(wèn)的差值部分的任何函數(shù)。
基準(zhǔn)函數(shù)可以是每個(gè)襯底電流值之間的差值，并且計(jì)算步驟可以計(jì)算第一襯底電流值與第二襯底電流值之間的差值，而且通過(guò)將該計(jì)算差值與基準(zhǔn)函數(shù)進(jìn)行比較，計(jì)算膜厚度。
在根據(jù)本發(fā)明獲得第一測(cè)試襯底電流值的所述步驟，可以根據(jù)第一測(cè)試襯底電流值，獲得表示具有第一能量的電子束照射待測(cè)量膜的位置的位置信息，而在根據(jù)本發(fā)明獲得第二測(cè)試襯底電流值的步驟，還可以根據(jù)第二測(cè)試襯底電流值，獲得表示具有第二能量的電子束照射待測(cè)量膜的位置的位置信息。
在根據(jù)本發(fā)明計(jì)算膜厚度的步驟中，分別根據(jù)對(duì)應(yīng)于同一個(gè)位置的第一測(cè)試襯底電流值和第二測(cè)試襯底電流值，計(jì)算在測(cè)膜的厚度。
請(qǐng)注意，在根據(jù)本發(fā)明測(cè)量膜厚度的方法中，利用分別具有互相不同的、事先已知厚度的多個(gè)膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣獲得作為根據(jù)本發(fā)明的基準(zhǔn)函數(shù)的一部分的、表示襯底電流與膜標(biāo)準(zhǔn)采樣厚度之間關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，為了測(cè)量膜厚度，利用表示第一電子束和第二電子束分別照射待測(cè)量膜的位置的位置信息，分別測(cè)量第一測(cè)試襯底電流值和第二測(cè)試襯底電流值。
更特別的是，如上所述，在本發(fā)明中，基準(zhǔn)函數(shù)是每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值之間的差值，并且該計(jì)算步驟計(jì)算第一測(cè)試襯底電流值與第二測(cè)試襯底電流值之間的差值，并通過(guò)將測(cè)試襯底電流值的計(jì)算差值與基準(zhǔn)函數(shù)進(jìn)行比較來(lái)確定膜厚度。
此外，如上所述，在根據(jù)本發(fā)明測(cè)量膜厚度的方法中，該方法包括如下步驟，例如在獲得第一測(cè)試襯底電流值的步驟中，獲得與第一測(cè)試襯底電流值具有相關(guān)關(guān)系的、表示第一電子束照射待測(cè)量膜的位置的位置信息。
在獲得第二測(cè)試襯底電流值的步驟中，獲得與第二測(cè)試襯底電流值具有相關(guān)關(guān)系的、表示第二電子束照射待測(cè)量膜的位置的位置信息。
在計(jì)算膜厚度的步驟中，利用分別對(duì)應(yīng)于進(jìn)行照射的一個(gè)和相同位置的第一和第二測(cè)試襯底電流值，考慮基準(zhǔn)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算待測(cè)量膜的厚度。
另一方面，在本發(fā)明中，基準(zhǔn)函數(shù)可以是每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值之間的比，且該計(jì)算步驟可以計(jì)算第一測(cè)試襯底電流值與第二測(cè)試襯底電流值之間的比值，并且通過(guò)將測(cè)試襯底電流值的計(jì)算比值與基準(zhǔn)函數(shù)進(jìn)行比較，來(lái)確定膜厚度。
接著，以下將對(duì)用于測(cè)量待測(cè)量膜厚度的測(cè)量方法的另一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
也就是說(shuō)，本發(fā)明還提供了一種用于測(cè)量膜厚度的單獨(dú)方法，該方法使用在使電子束照射形成在襯底上的在測(cè)膜時(shí)在襯底內(nèi)流動(dòng)的襯底電流值。
該方法具有獲得表示在第一能量的第一電子束照射膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值與膜厚度之間關(guān)系的第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的步驟；獲得在第一能量的第一電子束照射形成在襯底上的待測(cè)量膜時(shí)，在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第一測(cè)試襯底電流值的步驟；根據(jù)第一測(cè)試襯底電流值，考慮第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以提取在測(cè)膜的膜厚度候選值的步驟；獲得表示在具有不同于第一能量的第二能量的第二電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值與膜厚度之間關(guān)系的第二基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的步驟；獲得在具有第二能量的第二電子束照射形成在襯底上的待測(cè)量膜時(shí)，在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第二測(cè)試襯底電流值的步驟；以及根據(jù)第二測(cè)試襯底電流值，考慮第二基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，從膜厚度候選值中確認(rèn)膜厚度。
根據(jù)該方法，即使在膜厚度落入不能在給定能量的襯底電流值與膜厚度之間建立1∶1關(guān)系的范圍內(nèi)時(shí)，可以根據(jù)給定能量的襯底電流值與膜厚度的相關(guān)性選擇候選值，并且可以根據(jù)另一個(gè)能量的襯底電流值與膜厚度之間的相關(guān)函數(shù)唯一確定膜厚度，從而能夠測(cè)量大范圍的膜厚度。
本發(fā)明還提供了一種方法，該方法包括在具有第一能量的第一電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣情況下，獲得表示第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值與膜厚度之間關(guān)系的第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的步驟；在第一電子束照射形成在襯底上的待測(cè)量膜時(shí)，獲得在襯底內(nèi)流動(dòng)的第一測(cè)試襯底電流值的步驟；在第一測(cè)試襯底電流值與第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)內(nèi)的多個(gè)膜厚度具有對(duì)應(yīng)關(guān)系情況下，獲得表示在具有不同于第一能量的第二能量的第二電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流與膜厚度之間關(guān)系的第二基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的步驟；在第二電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)，進(jìn)一步獲得在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第二測(cè)試襯底電流值的步驟；以及根據(jù)第一測(cè)試襯底電流值和第二測(cè)試襯底電流值，考慮第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和第二基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，來(lái)計(jì)算膜厚度的步驟。
根據(jù)該方法，即使在膜厚度落入不能在給定能量的襯底電流值與膜厚度之間建立1∶1關(guān)系的范圍內(nèi)時(shí)，可以根據(jù)給定能量的襯底電流值與膜厚度的相關(guān)性選擇候選值，并且可以根據(jù)另一個(gè)能量的襯底電流值與膜厚度之間的相關(guān)函數(shù)唯一確定膜厚度，從而能夠測(cè)量大范圍的膜厚度。
本發(fā)明還提供了一種利用在使電子束轟擊成型在襯底上的待測(cè)量膜時(shí)在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的襯底電流值，測(cè)量膜厚度的設(shè)備。
對(duì)根據(jù)本發(fā)明用于測(cè)量膜厚度的設(shè)備進(jìn)行配置，以使用在使電子束轟擊形成在襯底上的待測(cè)量膜時(shí)在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的襯底電流值，該設(shè)備包括
基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分，用于存儲(chǔ)表示作為變量的基準(zhǔn)函數(shù)與膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣的膜厚度之間關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該基準(zhǔn)函數(shù)具有在第一能量的第一電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值以及具有第二能量的第二電子束照射所述膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值；電子束發(fā)射部分，可以使第一電子束和第二電子束分別照射形成在襯底上的在測(cè)膜；電子束控制器，用于對(duì)電子束發(fā)射部分發(fā)射的各電子束的能量進(jìn)行控制；電流測(cè)量部分，用于測(cè)量在第一電子束照射形成在襯底上的待測(cè)量膜時(shí)，在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第一測(cè)試襯底電流值；以及在第二電子束照射它時(shí)，在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第二測(cè)試襯底電流值；測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分，用于分別記錄與第一電子束有關(guān)的第一測(cè)試襯底電流值和與第二電子束有關(guān)的第二測(cè)試襯底電流值；以及計(jì)算處理器，根據(jù)第一測(cè)試襯底電流值和第二測(cè)試襯底電流值，考慮基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，計(jì)算在測(cè)膜的厚度。
如上所述，所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分保持基準(zhǔn)函數(shù)為f(a，b)形式(其中a和b分別表示在第一和第二電子束分別照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第一和第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流)；并且膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣的厚度d與基準(zhǔn)函數(shù)f(a，b)之間的關(guān)系保持d＝Γ[f(a，b)]的形式。
另一方面，計(jì)算處理器通過(guò)將第一測(cè)試襯底電流值和第二測(cè)試襯底電流值分別代入所述等式d＝Γ[f(a，b)]中的a和b，計(jì)算在測(cè)膜的膜厚度d。
根據(jù)該設(shè)備，即使膜厚度落入不能在給定能量的襯底電流值與膜厚度之間建立1∶1關(guān)系的范圍內(nèi)時(shí)，可以在作為變量的、具有在多個(gè)電子束能量下獲得的各個(gè)襯底電流值的函數(shù)與膜厚度之間建立1∶1的相關(guān)性，從而能夠測(cè)量大范圍的膜厚度。
該設(shè)備進(jìn)一步包括入射位置控制器，該入射位置控制器控制電子束照射膜的入射位置；測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分可以記錄與電子束照射待測(cè)量膜的入射位置有關(guān)的第一和第二測(cè)試襯底電流值；以及計(jì)算部分，它可以根據(jù)與上述入射位置有關(guān)的第一和第二測(cè)試襯底電流值，計(jì)算入射位置的膜厚度。
電流測(cè)量部分可以包括電極，設(shè)置該電極以與襯底接觸，而且電流測(cè)量部分可以測(cè)量流過(guò)電極的電流的測(cè)試襯底電流值。
基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分可以存儲(chǔ)反映第一和第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值之間的差值的函數(shù)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，而且計(jì)算部分可以以基準(zhǔn)函數(shù)的相同方式計(jì)算第一測(cè)試襯底電流值與第二測(cè)試襯底電流值之間的差值，并可以通過(guò)將計(jì)算的差值與基準(zhǔn)函數(shù)進(jìn)行比較，來(lái)計(jì)算膜厚度。
基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分可以存儲(chǔ)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值之間的差值作為基準(zhǔn)函數(shù)，而且計(jì)算部分可以計(jì)算第一測(cè)試襯底電流值與第二測(cè)試襯底電流值之間的差值，并可以通過(guò)將計(jì)算差值與基準(zhǔn)函數(shù)進(jìn)行比較，來(lái)計(jì)算膜厚度。
本發(fā)明還提供了一種程序，該程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行利用在電子束照射到形成在襯底上的待測(cè)量膜上時(shí)而在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的襯底電流值，測(cè)量膜厚度的測(cè)量過(guò)程。
該程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下過(guò)程，包括用于獲得表示作為變量的基準(zhǔn)函數(shù)與膜厚度之間關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)執(zhí)行的處理過(guò)程，該基準(zhǔn)函數(shù)具有在第一能量的第一電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值以及具有不同于第一能量的第二能量的第二電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值；用于獲得在第一電子束照射形成在襯底上的在測(cè)膜時(shí)在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第一測(cè)試襯底電流值的處理過(guò)程；
用于獲得在第二電子束照射形成在襯底上的在測(cè)膜時(shí)在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第二測(cè)試襯底電流值的處理過(guò)程；以及考慮基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)第一測(cè)試襯底電流值和第二測(cè)試襯底電流值，計(jì)算在測(cè)膜的厚度的處理過(guò)程。
在用于獲得基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行的處理過(guò)程中，基準(zhǔn)函數(shù)保持f(a，b)的形式(其中a表示第一能量的第一電子束照射膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流，而b表示在具有不同于第一能量的第二能量的第二電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流)，并且標(biāo)準(zhǔn)采樣的厚度d與基準(zhǔn)函數(shù)f(a，b)之間的關(guān)系保持d＝Γ[f(a，b)]形式。
在計(jì)算膜厚度的處理過(guò)程中，根據(jù)本發(fā)明的程序通過(guò)將第一測(cè)試襯底電流值代入上述公式d＝Γ[f(a，b)]的a，并將第二測(cè)試襯底電流值代入上述公式d＝Γ[f(a，b)]的b，來(lái)計(jì)算膜厚度d。
本發(fā)明還提供了一種程序，該程序使計(jì)算機(jī)利用在使電子束照射形成在襯底上的待測(cè)量膜上時(shí)而在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的測(cè)試襯底電流值，進(jìn)行測(cè)量膜厚度的測(cè)量過(guò)程。
該程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行控制數(shù)據(jù)控制器的過(guò)程，該數(shù)據(jù)控制器包括基準(zhǔn)數(shù)據(jù)獲取裝置，用于獲得表示作為變量的基準(zhǔn)函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)膜的膜厚度之間關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該基準(zhǔn)函數(shù)具有在第一能量的第一電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值以及具有不同于第一能量的第二能量的第二電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值；測(cè)量數(shù)據(jù)獲取裝置，用于獲得在電子束照射形成在襯底上的在測(cè)膜時(shí)在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的測(cè)試襯底電流值；以及計(jì)算處理裝置，它考慮基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)獲得的測(cè)試襯底電流值，來(lái)計(jì)算待測(cè)量膜的厚度。
更具體地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行下列過(guò)程，例如使基準(zhǔn)數(shù)據(jù)獲取裝置獲得基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程；使測(cè)量數(shù)據(jù)獲取裝置獲得在第一能量的第一電子束照射膜時(shí)在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第一測(cè)試襯底電流值的處理過(guò)程；使測(cè)量數(shù)據(jù)獲取裝置獲得在具有不同于第一能量的第二能量的第二電子束照射膜時(shí)在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第二測(cè)試襯底電流值的處理過(guò)程；以及使計(jì)算處理裝置考慮基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)獲得的第一測(cè)量襯底電流值和第二測(cè)試襯底電流值，來(lái)計(jì)算在測(cè)膜的厚度。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種計(jì)算機(jī)可讀媒體，在該計(jì)算機(jī)可讀媒體上記錄使計(jì)算機(jī)執(zhí)行利用在使電子束照射形成在襯底上的待測(cè)量膜上時(shí)而在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的測(cè)試襯底電流值，以測(cè)量待測(cè)量膜的厚度的測(cè)量過(guò)程的程序。
可以在該記錄媒體上記錄使計(jì)算機(jī)執(zhí)行下列過(guò)程的程序用于獲得表示作為變量的基準(zhǔn)函數(shù)與膜厚度之間關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程，該基準(zhǔn)函數(shù)具有在第一能量的第一電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值以及具有不同于第一能量的第二能量的第二電子束照射所述膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值；用于獲得在第一能量的第一電子束照射形成在襯底上的在測(cè)膜時(shí)在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第一測(cè)試襯底電流值的處理過(guò)程；用于獲得在具有不同于第一能量的第二電子束照射形成型在襯底上的在測(cè)膜時(shí)在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第二測(cè)試襯底電流值執(zhí)行的處理過(guò)程；以及用于考慮基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)第一測(cè)試襯底電流值和第二測(cè)試襯底電流值，計(jì)算在測(cè)膜的厚度執(zhí)行的處理過(guò)程。
上述組成單元任意組合、對(duì)本發(fā)明所做的上述說(shuō)明在方法、設(shè)備、系統(tǒng)、記錄媒體以及計(jì)算機(jī)程序等之間所做的任何變換均屬于本發(fā)明的有效方面。
圖2是示出在電子束轟擊成型在襯底上的膜時(shí)襯底電流在襯底內(nèi)流動(dòng)的原理的圖解說(shuō)明。
圖3是示出襯底電流與膜厚度之間關(guān)系的圖解說(shuō)明的曲線圖。
圖4是示出在本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)量襯底電流的測(cè)量過(guò)程的流程圖。
圖5是示出考慮基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)計(jì)算所測(cè)膜的膜厚度的計(jì)算過(guò)程的流程圖。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的膜測(cè)量設(shè)備的方框圖。
圖7是采樣的剖視圖，利用膜測(cè)量設(shè)備測(cè)量其膜厚度。
圖8是電子束掃描采樣的圖解說(shuō)明。
圖9是示出基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分的內(nèi)部配置的示意圖。
圖10是示出通過(guò)利用膜測(cè)量設(shè)備測(cè)量襯底電流獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)的示意圖，將該測(cè)量數(shù)據(jù)記錄到測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分。
圖11是示出存儲(chǔ)在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分內(nèi)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)特定例子的示意圖。
圖12是示出存儲(chǔ)在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分內(nèi)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)特定例子的示意圖。
圖13是示出入射位置與襯底電流之間關(guān)系的曲線圖。
圖14是示出存儲(chǔ)在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分內(nèi)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)例子的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參考有關(guān)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例。
圖4是示出作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，在利用電子束照射襯底上的膜時(shí)，測(cè)量襯底內(nèi)流動(dòng)的襯底電流的測(cè)量過(guò)程的流程圖。
首先，設(shè)置將要照射在襯底上的膜的電子束的能量(步驟S10)。
接著，設(shè)定電子束照射形成在襯底上的膜上的位置(步驟S12)。
然后，在步驟S10和步驟S12設(shè)定的條件下，發(fā)射電子束以照射膜(步驟S14)。
隨后，測(cè)量電子束照射膜時(shí)襯底內(nèi)流動(dòng)的襯底電流值(步驟S16)。
通過(guò)進(jìn)行放大等過(guò)程調(diào)節(jié)襯底電流的測(cè)量值(步驟S18)，并記錄調(diào)節(jié)后的襯底電流值作為與電子束的能量以及與電子束的照射位置有關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)(步驟S20)。
此后，判定是否對(duì)所有要求范圍完成了測(cè)量(步驟S22)，并且如果測(cè)量過(guò)程還未完成(步驟S22的“不是”結(jié)果)，則返回步驟S12，并設(shè)定必須進(jìn)行電子束照射的新位置。
如果已經(jīng)完成測(cè)量膜上的所有的要求位置(步驟S22的“是”結(jié)果)，則判定是否已經(jīng)完成了對(duì)所有要求的能量的電子束進(jìn)行測(cè)量(步驟S24)。
如果該測(cè)量過(guò)程還未完成(步驟S24的“不是”結(jié)果)，則返回步驟S10，在步驟S10設(shè)定新能量。
如果已經(jīng)完成對(duì)所有要求能量的電子束進(jìn)行測(cè)量(步驟S24的“是”結(jié)果)，則結(jié)束此測(cè)量過(guò)程。
在此測(cè)量過(guò)程中，盡管可以將電子束設(shè)置為任意數(shù)量的不同能量，但是必須至少設(shè)置為兩個(gè)不同能量。
圖5示出了考慮給定的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)計(jì)算在測(cè)膜的膜厚度的計(jì)算過(guò)程的流程圖，基準(zhǔn)數(shù)據(jù)表示作為變量的基準(zhǔn)函數(shù)與膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣厚度之間的關(guān)系，其基準(zhǔn)函數(shù)分別代表采用具有不同能量并分別照射膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣的各電子束的多種情況下的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)襯底電流。
首先，對(duì)于電子束照射的每個(gè)位置，對(duì)于各自分別具有互相不同能量電子束分別照射膜的各種情況，計(jì)算各襯底電流的差值(步驟S30)。
接著，讀取基準(zhǔn)數(shù)據(jù)(步驟S32)，并將襯底電流差值與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較(步驟S34)。
計(jì)算與襯底電流值差值的基準(zhǔn)函數(shù)相關(guān)的膜的厚度(步驟S36)。
最后，將計(jì)算的膜厚度與電子束照射的位置的數(shù)據(jù)一起輸出(步驟S38)。
以下將參考圖6說(shuō)明實(shí)現(xiàn)上述膜測(cè)量方法的薄膜測(cè)量設(shè)備的配置，結(jié)合圖6，圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜測(cè)量設(shè)備的方框圖。
圖6所示的薄膜測(cè)量設(shè)備18具有電子束處理器20、電子束控制器40、偏轉(zhuǎn)控制器42、晶晶片級(jí)控制器44、照射位置46、電流測(cè)量部分48、電流放大器50、差動(dòng)放大器52、A/D轉(zhuǎn)換器54、測(cè)量的數(shù)據(jù)記錄部分56、計(jì)算處理器58、基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分60、數(shù)字萬(wàn)用表62、CPU 64以及顯示器66。
電子束處理器20具有電子槍22，可以產(chǎn)生電子束；偏轉(zhuǎn)部分24，用于偏轉(zhuǎn)電子束以照射采樣上的規(guī)定區(qū)域；晶片級(jí)26，保持采樣；以及晶片級(jí)驅(qū)動(dòng)器28，用于驅(qū)動(dòng)晶片級(jí)26。
在此實(shí)施例中，電子束處理器20包括電極30，設(shè)置在晶片級(jí)26上，用于檢測(cè)流過(guò)待測(cè)膜采樣的電流。
盡管未示出，但是電子束處理器20仍具有加速電位發(fā)生器，且電子束控制器40控制加速電位發(fā)生器，以便電子槍22發(fā)射具有規(guī)定加速電位的電子束。
偏轉(zhuǎn)控制器42控制偏轉(zhuǎn)部分24。晶片級(jí)控制器44控制晶片級(jí)驅(qū)動(dòng)器28，以便將晶片級(jí)26移動(dòng)到規(guī)定位置。
照射位置控制器46控制偏轉(zhuǎn)控制器42和晶片級(jí)控制器44以對(duì)膜采樣上的規(guī)定位置照射電子束。
盡管未示出，但是膜厚度測(cè)量設(shè)備18仍可以具有電子束運(yùn)動(dòng)裝置，并且照射位置控制器46可以控制該電子束運(yùn)動(dòng)裝置來(lái)移動(dòng)電子槍，以便該電子束可以照射到膜采樣上的規(guī)定位置。
電流測(cè)量部分48與電極30相連，并測(cè)量由電極30檢測(cè)的襯底電流。
電流放大器50放大測(cè)量的襯底電流值。差動(dòng)放大器52具有調(diào)節(jié)偏置(offset)的功能，并且消除導(dǎo)致膜厚度測(cè)量設(shè)備18產(chǎn)生泄漏電流的偏置，同時(shí)還對(duì)襯底電流值提供進(jìn)一步放大。
差動(dòng)放大器52利用沒(méi)有電子束照射到膜采樣上時(shí)的襯底電流值與存在電子束照射膜采樣時(shí)的襯底電流值之間的差值來(lái)偏置電壓補(bǔ)償。
數(shù)字萬(wàn)用表62顯示調(diào)節(jié)后的襯底電流值。
A/D轉(zhuǎn)換器54將由差動(dòng)放大器52調(diào)節(jié)后的襯底電流值轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分56記錄數(shù)字轉(zhuǎn)換后的襯底電流值。
測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分56從電子束控制器40等處獲得諸如發(fā)射電子束加速電位的能量數(shù)據(jù)，并從入射位置控制器46獲得關(guān)于電子束照射位置的位置數(shù)據(jù)。
測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分56記錄將這樣獲得的、與測(cè)量的襯底電流值有關(guān)的能量數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)。
基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分60存儲(chǔ)表示作為變量的基準(zhǔn)函數(shù)與膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣厚度之間關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，基準(zhǔn)函數(shù)代表分別具有不同能量、具有互相不同加速電位的各電子束分別照射膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣的多種情況下的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)襯底電流。
利用膜厚度測(cè)量設(shè)備18，通過(guò)在電子束照射已知厚度的膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)測(cè)量的襯底電流值與已知膜厚度，獲得基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
構(gòu)成作為標(biāo)準(zhǔn)采樣一部分的膜的材料最好與待測(cè)膜34的材料相同，而且也可以由與膜34具有相同二次電子發(fā)射能力的不同材料構(gòu)成。
在另一個(gè)例子中，可以利用考慮到待測(cè)膜和襯底32的二次電子發(fā)射能力的理論計(jì)算過(guò)程，確定基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
在薄膜34由SiON構(gòu)成情況下，通過(guò)對(duì)SiO2和SiN測(cè)量的襯底電流值分別進(jìn)行比例計(jì)算，可以確定基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
根據(jù)測(cè)量的襯底電流值、考慮到存儲(chǔ)在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分60內(nèi)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，計(jì)算處理器58計(jì)算在測(cè)膜34的厚度。
CPU64控制整個(gè)膜厚度測(cè)量設(shè)備18。顯示器66形式計(jì)算結(jié)果。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用膜測(cè)量設(shè)備18測(cè)量的采樣例子的剖視圖。
如圖7(a)所示，膜厚度測(cè)量設(shè)備18測(cè)量形成在襯底32上的、待測(cè)量膜(例如薄膜34)的厚度。
襯底32最好是導(dǎo)體或半導(dǎo)體。在此實(shí)施例中，襯底32由硅制成。
薄膜34優(yōu)選地由其二次電子發(fā)射能力為1或更大的材料制成，這樣，在電子束照射在薄膜34上時(shí)，膜采樣發(fā)射的二次電子的數(shù)量超過(guò)在此輻照的電子的數(shù)量。
因?yàn)榻^緣體的二次電子發(fā)射能力通常大于1，所以薄膜34優(yōu)先為絕緣體。
例如，薄膜34可以由SiO2(氧化硅膜、包括含有P或B的材料)、SiN(氮化硅膜)、SiON(氮氧化硅膜)、SiOF(加氟的氧化硅膜)、SiONF(加氟的氮氧化硅膜)、USG(非摻雜硅酸鹽玻璃)、BPSG(硼磷硅玻璃)、PSG(磷硅玻璃)、諸如有機(jī)聚合物這樣的聚合物、無(wú)機(jī)氧化物膜、硅化物、氮化物膜、鐵電物質(zhì)、聚酰亞胺、抗蝕劑、碳氟化合物、碳、蛋白質(zhì)、DNA、SOG(旋涂式玻璃)、FOX(可流動(dòng)氧化物)、聚對(duì)亞苯基二甲基、cytop、BCB(苯并環(huán)丁烯)、HSQ(氫倍半硅氧烷(hydrogensilsequinxane))、MSQ(甲基倍半硅氧烷(methyl silsesquinxane))、或如“Silk”(Dow Chemical公司擁有的注冊(cè)商標(biāo))的低介電常數(shù)(低k)材料。
在此實(shí)施例中，薄膜34由氧化硅膜制成。
如圖7(b)所示，薄膜測(cè)量設(shè)備18還可以用于測(cè)量在襯底32上的氧化硅膜層70上成型的孔的底部形成的薄膜34。
圖8是電子束掃描采樣的圖解說(shuō)明。
用于控制電子束的照射位置的照射位置控制器46通過(guò)控制晶片級(jí)控制器44和偏轉(zhuǎn)控制器42等使電子束在x方向和y方向?qū)Σ蓸舆M(jìn)行二維掃描。
盡管在測(cè)膜是平坦的膜，但是并不絕對(duì)要求電子束垂直于測(cè)量面，優(yōu)選地，電子束應(yīng)該以對(duì)整個(gè)測(cè)量區(qū)域的同樣角度照射到膜采樣上的所有位置。
通過(guò)這樣做，由于可以保持同樣數(shù)量的發(fā)射二次電子，所以可以從測(cè)量的襯底電流值準(zhǔn)確計(jì)算膜厚度。
如果測(cè)量成型在孔或槽的底部的薄膜厚度，則電子束最好保持垂直，這樣電子束就可以充分、直接達(dá)到底部。
在這些情況下，為了確保電子束垂直于待測(cè)量膜的表面，不是偏轉(zhuǎn)電子束，而是優(yōu)選地通過(guò)移動(dòng)晶片級(jí)26或電子槍22掃描電子束。
在電子束以此方式掃描采樣時(shí)，膜厚度測(cè)量設(shè)備18測(cè)量襯底電流值，并將與電子束照射位置有關(guān)的該測(cè)量的襯底電流值存儲(chǔ)到測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分56。
圖9是示出基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分60的內(nèi)部配置的示意圖。
對(duì)應(yīng)于膜厚度d1、d2、d3等，基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分60存儲(chǔ)第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值Ir(E1)，具有第一能量E1的第一電子束照射標(biāo)準(zhǔn)膜采樣情況；第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值Ir(E2)，具有第二能量E2的第二電子束照射標(biāo)準(zhǔn)膜采樣情況；以及第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值Ir(E1)與第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值Ir(E2)之間的差值[Ir(E1)-Ir(E2)]。
基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分60還可以選擇性地存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于其厚度已知的與標(biāo)準(zhǔn)膜采樣的厚度有關(guān)的第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值Ir(E1)與第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值Ir(E2)的比值[Ir(E1)/Ir(E2)]，作為一種選擇，基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分60還可以進(jìn)一步對(duì)應(yīng)于有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)膜采樣的膜厚度存儲(chǔ)根據(jù)第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值Ir(E1)與第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值Ir(E2)確定的任何基準(zhǔn)函數(shù)。
盡管在此實(shí)施例情況下，兩種不同能量的標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值用作基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，但是基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分60存儲(chǔ)與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)膜采樣厚度相對(duì)應(yīng)的利用具有3個(gè)或多個(gè)不同能量的電子束獲得的這些標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值確定的基準(zhǔn)函數(shù)。
基準(zhǔn)函數(shù)最好是這樣的，即它與要求膜厚度測(cè)量范圍內(nèi)的膜厚度具有1∶1的關(guān)系。
以下將參考圖6至圖9說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明此實(shí)施例的膜測(cè)量設(shè)備18的運(yùn)行過(guò)程。
在圖6中，將其上成型了待測(cè)量薄膜34的襯底32放置在位于晶片級(jí)26的電極30上作為采樣。電子束控制器40控制加速電位發(fā)生器以使電子槍22發(fā)射的具有第一能量E1的電子束照射該采樣。
照射位置控制器46控制晶片級(jí)控制器44和偏轉(zhuǎn)控制器42以使電子束照射膜采樣上的規(guī)定位置。
電子束控制器40將第一能量E1輸出到測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分56，而照射位置控制器46將電子束所照射位置的位置信息輸出到測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分56。
當(dāng)電子槍22發(fā)射的第一能量E1的電子束照射膜采樣時(shí)，膜采樣發(fā)射二次電子。
為此原因，為了對(duì)薄膜34發(fā)射的二次電子進(jìn)行補(bǔ)償，電子從襯底32流入薄膜34，因此補(bǔ)償電流在襯底32內(nèi)流動(dòng)。
在襯底32上，對(duì)著襯底32的電子槍22產(chǎn)生的電子束中未照射到采樣的電子束部分產(chǎn)生的電流在襯底32內(nèi)流動(dòng)。
在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流是這些電流之和。電極30檢測(cè)襯底電流，而電流測(cè)量部分48測(cè)量襯底電流值。
通過(guò)電流放大器50、差動(dòng)放大器52以及A/D轉(zhuǎn)換器54對(duì)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值進(jìn)行調(diào)節(jié)。
對(duì)應(yīng)于有關(guān)第一能量E1和入射位置數(shù)據(jù)，測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分56存儲(chǔ)數(shù)字轉(zhuǎn)換的襯底電流值。
照射位置控制器46控制電子束照射在膜采樣上的位置，并在每個(gè)位置，重復(fù)測(cè)量每個(gè)照射位置的襯底電流值。
對(duì)應(yīng)于有關(guān)第一能量E1和照射位置數(shù)據(jù)，測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分56存儲(chǔ)每個(gè)位置的襯底電流值。
當(dāng)完成利用第一能量E1的電子束測(cè)量襯底電流值時(shí)，電子束控制器40控制加速電位控制器以使從電子槍22發(fā)射第二能量E2的電子束。
以對(duì)應(yīng)于第一能量E1的電子束的同樣方式，對(duì)于第二能量E2的電子束測(cè)量襯底電流值。
圖10示出記錄到測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分的測(cè)量數(shù)據(jù)。對(duì)應(yīng)于在其上照射電子束的有關(guān)位置(x1，y1)、(x1，y2)、(x1，y3)，測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分56分別記錄第一能量E1的第一電子束的第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值Im(E1)和第二能量E2的第二電子束的第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值Im(E2)。
計(jì)算處理器58計(jì)算位于電子束照射的一個(gè)或相同位置的第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值Im(E1)與第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值Im(E2)之間的差值。
如圖8所示，對(duì)應(yīng)于電子束照射的有關(guān)位置，測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分56存儲(chǔ)第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值Im(E1)與第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值Im(E2)之間的差值[Im(E1)-Im(E2)]。
計(jì)算處理器58從基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分60讀取基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并將該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以計(jì)算位于電子束照射位置的薄膜34的厚度。
圖9示出作為基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值的表的例子，并且根據(jù)此表可以獲得表示膜厚度與標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值之間關(guān)系的函數(shù)，如圖12所示。
在另一方面，利用如圖10所示的表，將在照射電子束的每個(gè)位置獲得的每個(gè)測(cè)試襯底電流值(測(cè)量值)存儲(chǔ)到測(cè)量電流存儲(chǔ)部分10，因此，通過(guò)將存儲(chǔ)在測(cè)量電流存儲(chǔ)部分10的測(cè)量測(cè)試襯底電流值與表示膜厚度與標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值之間關(guān)系的函數(shù)進(jìn)行比較，可以計(jì)算電子束照射的每個(gè)薄膜位置的膜厚度。
上述運(yùn)行過(guò)程是利用CPU46和對(duì)其進(jìn)行控制的控制程序?qū)崿F(xiàn)的，并在顯示器66上顯示該計(jì)算結(jié)果。
測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分56可以進(jìn)一步存儲(chǔ)與表示電子束照射位置的相應(yīng)位置數(shù)據(jù)有關(guān)的計(jì)算膜厚度。
圖11和圖12示出存儲(chǔ)在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分60內(nèi)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的特定例子。
圖11示出膜厚度與在使分別具有0.5keV、0.7keV、1.0keV、1.5keV、2.0keV和3.0keV各加速電位能量的多個(gè)電子束分別照射成型在硅襯底32上的氧化硅薄膜34情況下獲得的標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值之間的相關(guān)性。
如圖11所示，在氧化硅膜的厚度為10nm或更大時(shí)，襯底電流值與膜厚度之間具有非1∶1的關(guān)系。
在構(gòu)成薄膜34和襯底32的材料不同于上述材料的情況下，則膜厚度不局限于在此指出的膜厚度范圍，而且在作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的薄膜34的厚度落入在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)中不能在基準(zhǔn)襯底電流與膜厚度之間建立1∶1關(guān)系的范圍內(nèi)時(shí)，膜厚度測(cè)量設(shè)備18可以用于測(cè)量薄膜厚度。
圖12示出膜厚度與在利用0.5keV加速電位表示其能量的電子束與利用1.0keV加速電位表示其能量的電子束照射標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)獲得的襯底電流值之間差值的相關(guān)性關(guān)系。
如圖12所示，即使在氧化硅構(gòu)成的膜采樣的厚度超過(guò)10nm時(shí)，膜厚度與在兩個(gè)不同電子束能量獲得的襯底電流值的差值之間的關(guān)系仍可以顯示1∶1的關(guān)系。
為此原因，如果確定測(cè)試襯底電流值之間的差值，則可以通過(guò)考慮此基準(zhǔn)數(shù)據(jù)來(lái)唯一計(jì)算膜厚度。
應(yīng)該理解，盡管圖11和圖12示出基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的曲線圖，但是，基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分60還可以將這些數(shù)據(jù)作為數(shù)值存儲(chǔ)。
此外，在圖11和圖12所示的例子中，基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分60可以存儲(chǔ)表示膜厚度與根據(jù)在多個(gè)能量獲得的標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值確定的基準(zhǔn)變量之間的相關(guān)性的任何基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
在這種情況下，基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分60可以存儲(chǔ)計(jì)算等式以確定對(duì)應(yīng)于每個(gè)有關(guān)數(shù)據(jù)的變量。
圖13是示出電子束的照射位置與襯底電流值之間關(guān)系的曲線圖。
圖13(a)示出在氧化硅(SiO2)構(gòu)成的薄膜34成型在平坦硅襯底32上情況下，照射位置與襯底電流值之間的關(guān)系，其中例如移動(dòng)晶片級(jí)26以使電子束以這樣的方向照射薄膜34，以使電子束橫向通過(guò)薄膜34。
在這種情況下，將電子束產(chǎn)生的電流方向看作正向。
盡管因?yàn)殡娮邮a(chǎn)生的電流被控制在襯底上未成型薄膜34的位置，而使襯底電流值為正值，然而由于在成型薄膜34的位置，補(bǔ)償電流變得大于電子束產(chǎn)生的電流，所以在這些位置，襯底電流值變成負(fù)值、變小。
如上所述，通過(guò)將獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以計(jì)算薄膜34的厚度，然而還可以進(jìn)一步檢測(cè)薄膜34的圖形寬度。
根據(jù)本發(fā)明此實(shí)施例的膜厚度測(cè)量設(shè)備18，通過(guò)在分別具有互相不同的相應(yīng)能量的各電子束分別照射襯底32時(shí)，測(cè)量多個(gè)在襯底32內(nèi)流動(dòng)的襯底電流值，可以根據(jù)考慮基準(zhǔn)數(shù)據(jù)獲得的這些測(cè)量襯底電流值，唯一確定薄膜34的厚度。
因此，可以以較好的精度檢測(cè)薄膜34的圖形寬度。
圖13(b)示出在測(cè)量由氧化硅(SiO2)構(gòu)成的、并且提供在成型于硅襯底32上的氧化硅膜層70上的孔72的底部的薄膜34情況下，照射位置與襯底電流值之間的關(guān)系，其中電子束橫向掃描薄膜34。
在這樣做時(shí)，為了使電子束直接照射到孔72內(nèi)的薄膜34上，電子束優(yōu)選地垂直照射薄膜34。
優(yōu)選地，孔72可以具有使電子束照射在薄膜34上的任何孔徑形狀。
在電子束轟擊時(shí)，從薄膜34發(fā)射其數(shù)量與膜厚度等量的二次電子。發(fā)射的二次電子可以到達(dá)孔72的外部，并且還存在它們被在其上成型孔72的氧化硅膜層70吸收的情況。
通過(guò)使電子束在孔72內(nèi)垂直地照射到薄膜34上，減少氧化硅膜層70吸收的二次電子數(shù)量，從而更準(zhǔn)確計(jì)算薄膜34的厚度。
如果將因?yàn)殡娮邮a(chǎn)生的電流方向看作正向，則當(dāng)使電子束照射在氧化硅膜層70上時(shí)，會(huì)因?yàn)檠趸枘?0的膜厚度相當(dāng)厚而降低補(bǔ)償電流，而且襯底電流值在正方向上升高。
然而，在形成薄膜34的位置，補(bǔ)償電流比電子束產(chǎn)生的電流大，因此襯底電流值呈現(xiàn)負(fù)極性而且小。
如上所述，通過(guò)將這些獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，不僅可以計(jì)算薄膜34的厚度，而且可以檢測(cè)孔72的形狀。
孔72的一個(gè)特定例子是完成蝕刻之后保留的接觸孔。對(duì)于具有大長(zhǎng)寬比的接觸孔，存在口徑部分的尺寸不同于底部部分的尺寸的情況，而且尤其重要的是要知道接觸孔上暴露硅襯底的基體部分的尺寸。
利用根據(jù)此實(shí)施例測(cè)量薄膜厚度的方法，可以測(cè)量接觸孔的底部形狀，或者可以確定位于底部的剩余硅襯底的寬度、表面積或形狀。
與上述第一實(shí)施例不同，通過(guò)使多個(gè)能量的電子束照射薄膜，計(jì)算處理器58計(jì)算多個(gè)襯底電流值的差值，并通過(guò)將計(jì)算結(jié)果與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算薄膜厚度，作為一種可能的選擇，作為本發(fā)明的第二實(shí)施例，計(jì)算處理器58還可以根據(jù)使第一能量的第一電子束照射待測(cè)量薄膜測(cè)量的第一測(cè)試襯底電流值，提取待測(cè)量薄膜的膜厚度的候選值，然后根據(jù)使第二能量的第二電子束照射待測(cè)量薄膜而測(cè)量的第二測(cè)試襯底電流值，從候選值中選擇膜厚度。
圖14是示出存儲(chǔ)在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分60內(nèi)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)例子的圖解說(shuō)明。
該圖示出在第一能量E1的第一電子束和第二能量E2的第二電子束分別照射標(biāo)準(zhǔn)膜采樣時(shí)產(chǎn)生的、用作基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的第一和第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值與膜厚度之間的相關(guān)性。
薄膜測(cè)量設(shè)備18測(cè)量在第一能量的第一電子束照射待測(cè)量的膜34的采樣時(shí)產(chǎn)生的第一測(cè)試襯底電流值Im(E1)。
如果測(cè)量結(jié)果是Im(E1)＝n，則計(jì)算處理器58根據(jù)圖14所示的曲線圖提取d2和d3作為薄膜34可能膜厚度的候選值。
接著，薄膜測(cè)量設(shè)備18測(cè)量在第二能量的第二電子束照射待測(cè)量的膜34的采樣時(shí)產(chǎn)生的第二測(cè)試襯底電流值Im(E2)。
如果測(cè)量結(jié)果是Im(E2)＝o，則計(jì)算處理器58證明薄膜34的厚度為d2。
如上所述，參考用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明。
然而，上述這些實(shí)施例是本發(fā)明的例子，而且可以確認(rèn)通過(guò)改變每個(gè)組成單元或每個(gè)處理過(guò)程等的組合，本發(fā)明存在許多變化，并且本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明的基本技術(shù)原理可以涵蓋這些變換例。
如下實(shí)施例屬于上述情況。
以上是對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，上面描述了薄膜測(cè)量設(shè)備18通過(guò)改變轟擊薄膜的電子束的加速電位來(lái)改變電子束的能量的情況。
請(qǐng)注意，在改變電子束的加速電位時(shí)，即使對(duì)偏轉(zhuǎn)部分24施加的偏轉(zhuǎn)信號(hào)保持不變，電子束的偏轉(zhuǎn)仍發(fā)生變化。
為此原因，入射點(diǎn)控制器46可以將入射點(diǎn)數(shù)據(jù)輸出到測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分56，該數(shù)據(jù)考慮了對(duì)應(yīng)于加速電位在偏轉(zhuǎn)部分引起的偏轉(zhuǎn)誤差。通過(guò)這樣做，即使在改變加速電位時(shí)進(jìn)行測(cè)量，仍可以保持固定入射位置。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及計(jì)算機(jī)程序，并且其特征在于計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行利用在電子束照射到待測(cè)量膜上時(shí)，使電子束轟擊成型在襯底上的待測(cè)量薄膜而在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的襯底電流值，以測(cè)量形成在襯底上的待測(cè)量膜的厚度的測(cè)量過(guò)程，該測(cè)量過(guò)程包括用于獲得表示作為變量的基準(zhǔn)函數(shù)與膜標(biāo)準(zhǔn)采樣的膜厚度之間關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)執(zhí)行的處理過(guò)程，該基準(zhǔn)函數(shù)具有在第一能量的第一電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值以及具有不同于第一能量的第二能量的第二電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值；用于獲得在第一電子束照射成型在襯底上的待測(cè)量膜時(shí)，在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第一測(cè)試襯底電流值執(zhí)行的處理過(guò)程；用于獲得在第二電子束照射成型在襯底上的待測(cè)量膜時(shí)，在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第二測(cè)試襯底電流值執(zhí)行的處理過(guò)程；用于考慮到基準(zhǔn)數(shù)據(jù)根據(jù)第一測(cè)試襯底電流值和第二測(cè)試襯底電流值，計(jì)算待測(cè)量膜的膜厚度執(zhí)行的處理過(guò)程。
本發(fā)明的其它單獨(dú)實(shí)施例是計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序是上述計(jì)算機(jī)程序的改進(jìn)，并且其特征在于上述計(jì)算機(jī)程序，其中在用于獲得基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中，基準(zhǔn)函數(shù)保持f(a，b)的形式(其中a和b分別表示在第一和第二電子束分別照射標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的各標(biāo)準(zhǔn)襯底電流)，并且膜標(biāo)準(zhǔn)采樣的厚度d與基準(zhǔn)函數(shù)f(a，b)之間的關(guān)系保持為d＝Γ[f(a，b)]的形式，并且其中；在計(jì)算膜厚度的處理過(guò)程中，通過(guò)將第一測(cè)試襯底電流值代入d＝Γ[f(a，b)]的a，而將第二測(cè)試襯底電流值代入等式d＝Γ[f(a，b)]的b，計(jì)算在測(cè)膜的膜厚度d。
根據(jù)上述詳細(xì)說(shuō)明的、所建立的用于測(cè)量薄膜的厚度的設(shè)備和方法，可以以較好精度在寬的膜厚度范圍內(nèi)測(cè)量形成在襯底上的薄膜的厚度。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量膜厚度的方法，它利用當(dāng)電子束照射形成在襯底上的待測(cè)量膜時(shí)，在所述襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的襯底電流值來(lái)測(cè)量形成在所述襯底上的膜的厚度，其中具有第一能量的第一電子束和具有不同于所述第一能量的第二能量的第二電子束分別照射其材料與形成在所述襯底上、事先已知特定厚度的待測(cè)量所述膜的材料相同或接近的膜標(biāo)準(zhǔn)采樣，以分別檢測(cè)第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值和第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值，從而獲得表示所述襯底電流值與所述膜標(biāo)準(zhǔn)采樣的所述厚度之間的相關(guān)關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；并且其中所述第一和第二電子束分別照射形成在所述襯底上的待測(cè)量膜，以分別檢測(cè)第一測(cè)試襯底電流值和第二測(cè)試襯底電流值；并且其中采用規(guī)定的計(jì)算方式，對(duì)所述第一和所述第二測(cè)試襯底電流值以及所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算所述待測(cè)量膜的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量膜厚度的方法，其中采用多個(gè)分別具有互相不同的、事先已知厚度的所述膜標(biāo)準(zhǔn)采樣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量膜厚度的方法，其中利用表示每個(gè)所述第一電子束和第二電子束分別照射所述待測(cè)量膜的位置的位置信息，分別測(cè)量每個(gè)所述第一測(cè)試襯底電流值和所述第二測(cè)試襯底電流值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量膜厚度的方法，其中所述方法包括獲得表示作為變量的基準(zhǔn)函數(shù)與所述膜標(biāo)準(zhǔn)采樣的膜厚度之間關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該基準(zhǔn)函數(shù)包括在所述第一電子束照射在所述膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的所述第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值以及所述第二電子束照射所述膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的所述第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值；獲得在所述第一電子束照射形成在所述襯底上的所述待測(cè)量膜時(shí)，在所述襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第一測(cè)試襯底電流值；獲得在所述第二電子束照射形成在所述襯底上的所述待測(cè)量膜時(shí)，在所述襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第二測(cè)試襯底電流值；以及根據(jù)所述第一測(cè)試襯底電流值和所述第二測(cè)試襯底電流值，考慮到所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，計(jì)算所述待測(cè)量膜的膜厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于測(cè)量膜厚度的方法，其中在獲得所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的所述步驟中，所述基準(zhǔn)函數(shù)保持f(a，b)的形式(其中a和b分別表示在所述第一和第二電子束分別照射所述標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的各個(gè)所述標(biāo)準(zhǔn)襯底電流)，并且所述膜標(biāo)準(zhǔn)采樣的厚度d與所述基準(zhǔn)函數(shù)f(a，b)之間的關(guān)系保持為d＝Γ[f(a，b)]的形式，并且其中；在計(jì)算所述膜厚度的所述步驟中，通過(guò)將所述第一測(cè)試襯底電流值代入所述d＝Γ[f(a，b)]的a，以及將所述第二測(cè)試襯底電流值代入所述等式d＝Γ[f(a，b)]的b，計(jì)算所述在測(cè)膜的膜厚度d。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于測(cè)量膜厚度的方法，其中所述基準(zhǔn)函數(shù)是每個(gè)所述標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值之間的差值；以及所述計(jì)算步驟計(jì)算所述第一測(cè)試襯底電流值與所述第二測(cè)試襯底電流值之間的差值，并通過(guò)將所述測(cè)試襯底電流值的所述計(jì)算差值與所述基準(zhǔn)函數(shù)進(jìn)行比較，確定所述膜厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于測(cè)量膜厚度的方法，其中在獲得所述第一測(cè)試襯底電流值的所述步驟中，在與所述第一測(cè)試襯底電流值的相關(guān)關(guān)系獲得表示所述第一電子束照射在所述待測(cè)量膜的位置的位置信息；在獲得所述第二測(cè)試襯底電流值的所述步驟中，在與所述第二測(cè)試襯底電流值的相關(guān)關(guān)系獲得表示所述第二電子束照射所述待測(cè)量膜的位置的位置信息；以及在計(jì)算膜厚度的所述步驟中，考慮所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，分別利用對(duì)應(yīng)于進(jìn)行所述照射的同一個(gè)位置的所述第一和第二測(cè)試襯底電流值，計(jì)算所述待測(cè)量膜的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于測(cè)量膜厚度的方法，其中所述基準(zhǔn)函數(shù)是每個(gè)所述標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值之間的比，以及所述計(jì)算步驟計(jì)算所述第一測(cè)試襯底電流值與所述第二測(cè)試襯底電流值之間的比值，并通過(guò)將所述測(cè)試襯底電流值的所述計(jì)算比值與所述基準(zhǔn)函數(shù)進(jìn)行比較，確定所述膜厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量膜厚度的方法，其中所述方法包括在所述第一電子束照射在所述膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣情況下，獲得表示所述第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值與所述膜標(biāo)準(zhǔn)采樣的膜厚度之間關(guān)系的第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；當(dāng)所述第一電子束照射成型在所述襯底上的所述待測(cè)量膜時(shí)，獲得在襯底內(nèi)流動(dòng)的所述第一測(cè)試襯底電流值；根據(jù)所述第一測(cè)試襯底電流值，考慮所述第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，提取所述在測(cè)膜的膜厚度候選值；在所述第二電子束照射在所述膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣情況下，獲得表示所述第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值與所述膜標(biāo)準(zhǔn)采樣的膜厚度之間關(guān)系的第二基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；當(dāng)所述第二電子束照射成型在所述襯底上的所述待測(cè)量膜時(shí)，獲得在襯底內(nèi)流動(dòng)的所述第二測(cè)試襯底電流值；根據(jù)所述第二測(cè)試襯底電流值，考慮所述第二基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，從所述膜厚度候選值中識(shí)別膜厚度。
10.一種用于測(cè)量膜厚度的設(shè)備，它利用在使電子束轟擊形成在襯底上的所述待測(cè)量膜時(shí)，在所述襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的襯底電流值來(lái)測(cè)量膜厚度，該設(shè)備包括基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分，用于存儲(chǔ)表示作為變量的基準(zhǔn)函數(shù)與所述膜標(biāo)準(zhǔn)采樣的膜厚度之間關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該基準(zhǔn)函數(shù)具有在第一能量的第一電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值以及具有第二能量的第二電子束照射所述膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值；電子束發(fā)射部分，可以使所述第一電子束和第二電子束分別照射形成在所述襯底上的在測(cè)膜；電子束控制器，對(duì)所述電子束發(fā)射部分發(fā)射的各電子束的能量進(jìn)行控制；電流測(cè)量部分，用于測(cè)量在所述第一電子束照射成型在所述襯底上的所述待測(cè)量膜時(shí)在所述襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第一測(cè)試襯底電流值，以及在所述第二電子束照射它時(shí)在所述襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第二測(cè)試襯底電流值；測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分，用于分別記錄與所述第一電子束有關(guān)的所述第一測(cè)試襯底電流值和與所述第二電子束有關(guān)的所述第二測(cè)試襯底電流值；以及計(jì)算處理器，根據(jù)所述第一測(cè)試襯底電流值和所述第二測(cè)試襯底電流值，考慮所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，計(jì)算所述在測(cè)膜的厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于測(cè)量膜厚度的設(shè)備，所述設(shè)備進(jìn)一步包括入射位置控制器，用于控制所述電子束入射到所述待測(cè)量膜上的入射位置，而且其中所述測(cè)量數(shù)據(jù)記錄部分分別記錄與所述電子束照射所述待測(cè)量膜的所述位置信息有關(guān)的所述第一和第二測(cè)試襯底電流值；以及所述計(jì)算處理器根據(jù)與所述電子束進(jìn)行所述照射的所述位置有關(guān)的所述第一和第二測(cè)試襯底電流值，計(jì)算所述電子束照射位置的所述膜的厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于測(cè)量膜厚度的設(shè)備，其中所述電流測(cè)量部分包括電極，設(shè)置該電極以與所述襯底接觸，所述電流測(cè)量部分測(cè)量流過(guò)所述電極的電流值作為所述測(cè)試襯底電流值。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于測(cè)量膜厚度的設(shè)備，其中所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分保持所述基準(zhǔn)函數(shù)為f(a，b)的形式(其中a和b分別表示在所述第一和第二電子束分別照射所述膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流)；并且所述膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣的厚度與所述基準(zhǔn)函數(shù)f(a，b)之間的關(guān)系保持為d＝Γ[f(a，b)]形式，并且其中所述計(jì)算處理器通過(guò)將所述第一測(cè)試襯底電流值和所述第二測(cè)試襯底電流值分別代入所述d＝Γ[f(a，b)]中的a和b，計(jì)算所述在測(cè)膜的所述膜厚度d。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于測(cè)量膜厚度的設(shè)備，其中所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分存儲(chǔ)所述第一和第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值之間的差值作為所述基準(zhǔn)函數(shù)，而且所述計(jì)算處理器計(jì)算所述第一測(cè)試襯底電流值與所述第二測(cè)試襯底電流值之間的差值，并通過(guò)將所述計(jì)算差值與所述基準(zhǔn)函數(shù)進(jìn)行比較，確定所述待測(cè)量膜的厚度。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于測(cè)量膜厚度的設(shè)備，其中所述設(shè)備進(jìn)一步包括存儲(chǔ)器，用于以與所述第一和第二測(cè)試襯底電流值的相關(guān)關(guān)系，分別存儲(chǔ)表示所述第一和第二電子束照射所述待測(cè)量膜的位置的位置信息；以及所述計(jì)算處理器利用分別對(duì)應(yīng)于進(jìn)行所述照射的一個(gè)和相同位置的所述第一和第二測(cè)試襯底電流值，根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器內(nèi)的所述位置信息，進(jìn)一步考慮所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出所述在測(cè)膜的厚度。
16.一種計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行利用在電子束照射到所述待測(cè)量膜上時(shí)，使電子束轟擊形成在所述襯底上的所述待測(cè)量薄膜，而在所述襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的襯底電流值，測(cè)量形成在所述襯底上的待測(cè)量膜的厚度的測(cè)量過(guò)程，所述測(cè)量過(guò)程包括用于獲得表示作為變量的基準(zhǔn)函數(shù)與所述膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣的膜厚度之間關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)執(zhí)行的處理過(guò)程，該基準(zhǔn)函數(shù)具有在第一能量的第一電子束照射膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值以及具有不同于所述第一能量的第二能量的第二電子束照射所述膜標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值；用于獲得在所述第一電子束照射形成在所述襯底上的所述待測(cè)量膜時(shí)，在所述襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第一測(cè)試襯底電流值執(zhí)行的處理過(guò)程；用于獲得在所述第二電子束照射形成在所述襯底上的所述待測(cè)量膜時(shí)，在所述襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第二測(cè)試襯底電流值執(zhí)行的處理過(guò)程；以及用于考慮所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)所述第一測(cè)試襯底電流值和所述第二測(cè)試襯底電流值，計(jì)算所述待測(cè)量膜的膜厚度執(zhí)行的處理過(guò)程。
17.根據(jù)權(quán)利要求1 6所述的計(jì)算機(jī)程序，其中在用于獲得所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行的所述處理過(guò)程中，所述基準(zhǔn)函數(shù)保持f(a，b)形式(其中a和b分別表示在所述第一和第二電子束分別照射所述標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的各個(gè)所述標(biāo)準(zhǔn)襯底電流)，并且所述膜標(biāo)準(zhǔn)采樣的厚度d與所述基準(zhǔn)函數(shù)f(a，b)之間的關(guān)系保持d＝Γ[f(a，b)]形式，并且其中在計(jì)算所述膜厚度的所述處理過(guò)程中，通過(guò)將所述第一測(cè)試襯底電流值和所述第二測(cè)試襯底電流值分別代入所述等式d＝Γ[f(a，b)]中的a和b，來(lái)計(jì)算所述在測(cè)膜的所述膜厚度d。
18.一種在其內(nèi)記錄程序的記錄媒體，用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行下列處理過(guò)程用于獲得表示作為變量的基準(zhǔn)函數(shù)與膜厚度之間關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)執(zhí)行的處理過(guò)程，該基準(zhǔn)函數(shù)具有在第一能量的第一電子束照射膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第一標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值以及具有不同于第一能量的第二能量的第二電子束照射所述膜的標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的第二標(biāo)準(zhǔn)襯底電流值；用于獲得在第一能量的第一電子束照射形成在襯底上的在測(cè)膜時(shí)，在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第一測(cè)試襯底電流值的處理過(guò)程；用于獲得在具有不同于所述第一能量的第二電子束照射形成在襯底上的所述在測(cè)膜時(shí)，在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第二測(cè)試襯底電流值的處理過(guò)程；以及用于考慮所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)所述第一測(cè)試襯底電流值和所述第二測(cè)試襯底電流值，計(jì)算在測(cè)膜的厚度的處理過(guò)程。
全文摘要
一種測(cè)量薄膜厚度的設(shè)備，它使第一能量和第二能量的電子束轟擊形成在硅襯底上的待測(cè)量薄膜，并測(cè)量在第一能量的電子束轟擊襯底時(shí)，在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第一襯底電流值和在第二能量的電子束轟擊襯底時(shí)，在襯底內(nèi)流動(dòng)的電流的第二襯底電流值。該薄膜測(cè)量設(shè)備獲得表示膜厚度與作為變量的基準(zhǔn)函數(shù)之間關(guān)系的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該基準(zhǔn)函數(shù)具有在第一能量的電子束轟擊標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的襯底電流和第二能量的電子束轟擊標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)的襯底電流，該薄膜測(cè)量設(shè)備還考慮基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，根據(jù)第一和第二襯底電流值計(jì)算在測(cè)薄膜的厚度。
文檔編號(hào)G01B15/02GK1432791SQ0310148
公開日2003年7月30日 申請(qǐng)日期2003年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月17日
發(fā)明者山田惠三, 板垣洋輔, 牛木健雄 申請(qǐng)人:恩益禧電子股份有限公司