样品检视装置及方法及产生微电子装置之丛集工具及设备;APPARATUS AND METHOD FOR INSPECTION OF A SAMPLE,AND CLUSTER TOOL AND APPARATUS FOR PRODUCING MICROELECTRONIC DEVICES

摘要

一种检视样品之装置包括一辐射源及一侦测器元件阵列，该侦测器配置可接收来自该辐射源表面区域放射之辐射线。该阵列具有一第一操作结构，其沿一垂直该表面之第一轴线分解该接收辐射线；及一第二操作结构，其沿一平行该表面之第二轴线分解该接收辐射线。一信号处理器处理来自该二结构中侦测器阵列之信号，以便决定该表面仰角函数之表面反射比及该表面平面中方位角函数之表面散射剖面。

主权项

1.一种样品检视装置，包含：一X射线源，其适合发射一X射线光束，藉以照射该样品表面上之一区域；一侦测器组件，包含一侦测器元件阵列，该阵列配置可接收来自该表面由于辐射源照射区域之辐射线，及产生反应该接收辐射线之信号，该阵列具有一第一动作结构，以便沿一垂直该表面之第一轴线，分解该接收辐射线，及一第二动作结构，以便沿一平行该表面之第二轴线，分解该接收辐射线；复数个X射线光学元件，该等光学元件适合依据是否该阵列位于第一或第二动作结构，以调整该光束之收敛角度；以及一信号处理器，其经联结可处理来自该侦测器组件在该第一结构之信号，以便决定该表面仰角函数之表面反射比，及处理来自该侦测器组件信号，以便决定该表平面方位角函数之表面散射剖面。 ;2.如申请专利范围第1项之装置，其中该X射线光学元件系适合依据是否该阵列位于第一及第二动作结构，以调整该光束之横向尺寸。 ;3.如申请专利范围第2项之装置，其中该X射线光学元件包含一光闸组件，其系可调以便相对该样品表面调整一角度范围，在该角度范围内，该X射线光束入射于该表面上。 ;4.如申请专利范围第3项之装置，其中该信号处理器适合决定覆盖该样品基板之表面层之散射剖面，及其中该光闸组件可调整，以便X射线入射于该表面上光束内之角度范围约由表面层完全外部反射之第一临界角及基板完全外部反射之第二临界角界定，其中该第二临界角大于该第一临界角。 ;5.如申请专利范围第1项之装置，其中该侦测器元件阵列具有一阵列轴且其中该阵列可旋转，以使该阵列轴垂直第一动作结构中之表面，且该阵列轴线平行该第二动作结构之表面。 ;6.如申请专利范围第5项之装置，其中该阵列包含一线性阵列，及其中该侦测器元件具有一垂直该阵列轴线之横向尺寸，其大致上大于该阵列之节距。 ;7.如申请专利范围第5项之装置，其中该阵列包含该侦测器元件之二维矩阵，及其中该侦测器组件适合沿一垂直该阵列轴线方向将该侦测器元件放置于该阵列各别列中。 ;8.如申请专利范围第1项之装置，其中该阵列包含该侦测器元件之二维矩阵。 ;9.如申请专利范围第1项之装置，其中该信号处理器由于覆盖该样品基板之细孔表面层，适合决定该反射比及散射剖面，及基于该反射比及散射剖面，估计位于该细孔表面层内之一个或多个细孔特征。 ;10.如申请专利范围第9项之装置，其中该一个或多个特征包含该细孔之密度及平均尺寸。 ;11.一种样品检视装置，包含：一X射线源，其适合发射一X射线光束，藉以照射该样品表面上之一区域；一侦测器组件，包含一侦测器元件阵列，该阵列配置可接收来自该表面由于辐射源照射区域之辐射线，及产生反应该接收辐射线之信号，该阵列具有一第一动作结构，以便沿一垂直该表面之第一轴线，分解该接收辐射线，及一第二动作结构，以便沿一平行该表面之第二轴线，分解该接收辐射线；复数个X射线光学元件，该等光学元件适合依据是否该阵列位于第一或第二动作结构，以调整该光束之横向尺寸；以及一信号处理器，其经联结可处理来自该侦测器组件在该第一结构之信号，以便决定该表面仰角函数之表面反射比，及处理来自该侦测器组件信号，以便决定该表平面方位角函数之表面散射剖面；其中该X射线光学元件适合调整该光束，以便定义一圆锥形射线，当该阵列位于该第一动作结构时聚集在该样品表面区域，及当该阵列位于第二动作结构时，大致对准该光束。 ;12.一种样品检视方法，包含：导引一X射线光束以便照射该样品表面上之一区域；结构一侦测器元件阵列于一第一动作结构，以接收来自该表面由于辐射源放射区域之辐射线，而沿一垂直该表面之第一轴线分解该接收辐射线，以便产生反应该接收辐射线之第一信号；结构一侦测器元件阵列于一第二动作结构，以接收来自该表面由于辐射源放射区域之辐射线，而沿一平行该表面之第二轴线分解该接收辐射线，以便产生反应该接收辐射线之第二信号；依据是否该阵列位于该第一或第二动作结构，调整该光束之收歛角度；处理该第一信号，以便决定该表面仰角函数之表面反射比；及处理该第二信号，以便决定该表平面方位角函数之表面散射剖面。 ;13.如申请专利范围第12项之方法，其中照射该区域之步骤包含依据是否该阵列位于该第一或第二动作结构，调整该光束之横向尺寸。 ;14.如申请专利范围第13项之方法，其中调整该横向尺寸步骤包含当该阵列位于该第一动作结构中时限制该横向尺寸，以便X射线入射于该表面上光束内之角度范围约由覆盖该样品基板之表面层完全外部反射之第一临界角及基板完全外部反射之第二临界角界定，其中该第二临界角大于该第一临界角。 ;15.如申请专利范围第14项之方法，其中处理该第一信号步骤包含决定该第一及第二临界角度，用于当该阵列位于该第二动作结构中时，调整该光束横向尺寸。 ;16.如申请专利范围第12项之方法，其中该侦测器元件阵列具有一阵轴线，及其中结构该第一动作结构中之阵列包含在该第一动作结构中对齐垂直该表面之阵列轴线，及其中结构该第二动作结构中之阵列包含旋转该阵列，以便在该第二动作结构中该阵列轴线平行该表面。 ;17.如申请专利范围第12项之方法，其中该阵列包含该侦测器元件之二维矩阵，及其中结构该第一动作结构中之阵列步骤包含沿一平行该表面方向将该侦测器元件放置于该阵列各别线中，及结构该第二动作结构中之阵列步骤包含沿一垂直该表面方向将该侦测器元件放置于该阵列各别线中。 ;18.如申请专利范围第12项之方法，其中处理该第一及第二信号包含由于一覆盖该样品基板之细孔表面层，决定该反射比及该散射剖面，及包含基于该反射比及散射剖面，估计位于该细孔表面层内之一个或多个细孔特征。 ;19.如申请专利范围第18项之方法，其中该一个或多个特征包含该细孔之密度及平均尺寸。 ;20.如申请专利范围第12项之方法，其中放射该区域包含放射一室内半导体晶圆，用以沉积该晶圆表面上薄膜层，及其中结构该第一及第二动作结构中侦测器元件之阵列包含接收来自该室内晶圆表面之辐射线。 ;21.一种样品检视方法，包含：照射该样品表面上之一区域；结构一侦测器元件阵列于一第一动作结构，以接收来自该表面由于辐射源放射区域之辐射线，而沿一垂直该表面之第一轴线分解该接收辐射线，以便产生反应该接收辐射线之第一信号；结构一侦测器元件阵列于一第二动作结构，以接收来自该表面由于辐射源放射区域之辐射线，而沿一平行该表面之第二轴线分解该接收辐射线，以便产生反应该接收辐射线之第二信号；处理该第一信号，以便决定该表面仰角函数之表面反射比；及处理该第二信号，以便决定该表平面方位角函数之表面散射剖面；其中照射该区域之步骤包含导引一X射线光束朝向该区域，及依据是否该阵列位于该第一或第二动作结构，调整该光束之横向尺寸；以及其中导引该光束之步骤包含当该阵列位于该第一动作结构中时导引一圆锥形射线以聚集于该区域上，及其中调整该横向尺寸步骤包含当该阵列位于该第二动作结构中时大致上对准该光束。 ;22.一种产生微电子装置之丛集工具，包含：一沉积台，其适合沉积一薄膜层于半导体晶圆表面；一检视台，包括：一X射线源，其适合放射一X射线光束以照射该晶圆表面上之一区域；一侦测器组件，包括一侦测器元件阵列，其配置可接收来自该表面由于辐射源放射区域之辐射线，及产生反应该接收辐射线之信号，该阵列具有一第一动作结构，以便沿一垂直该表面之第一轴线，分解该接收辐射线，及一第二动作结构，以便沿一平行该表面之第二轴线，分解该接收辐射线；及复数个X射线光学元件，该等光学元件适合依据是否该阵列位于第一或第二动作结构，以调整该光束之收敛角度；以及一信号处理器，其经联结可处理来自该侦测器组件在该第一结构之信号，以便决定该表面仰角函数之表面反射比，及处理来自该侦测器组件信号，以便决定该表平面方位角函数之表面散射剖面，藉此评估该沉积台所沉积之薄膜层品质。 ;23.一种生产微电子装置之设备，包含：一生产室，其适合接收一半导体晶圆；一沉积装置，其适合沉积一薄膜层在该生产室内之半导体晶圆表面上；一X射线源，其适合放射一X射线光束以照射该生产室内晶圆表面上之一区域；一侦测组件，包括一侦测器元件阵列，其配置可接收来自该表面由于辐射源放射区域之辐射线，及产生反应该接收辐射线之信号，该阵列具有一第一动作结构，以便沿一垂直该表面之第一轴线，分解该接收辐射线，及一第二动作结构，以便沿一平行该表面之第二轴线，分解该接收辐射线；复数个X射线光学元件，该等光学元件适合依据是否该阵列位于第一或第二动作结构，以调整该光束之收敛角度；以及一信号处理器，其经联结可处理来自该侦测器组件在该第一结构之信号，以便决定该表面仰角函数之表面反射比，及处理来自该侦测器组件信号，以便决定该表平面方位角函数之表面散射剖面，藉此评估该沉积装置所沉积之薄膜层品质。;本发明由上面详细说明及参考下列附图将更能明白，其中：图1系一如本发明实施有关X射线反射测量术及散射量测系统之侧视图；图2系一图1系统使用于SAXRS量测结构之上视图；图3A及3B系一如本发明实施例分别有关XRR及SAXRS结构之侦测器阵列前视图；图4系一如本发明实施例揭示SAXRS量测仰角范围选择时XRR量测之示意图；图5A系一如本发明实施例有关裸矽晶圆及细介电层所覆盖晶圆，量测为方位角函数之X射线散射示意图；图5B系一如本发明实施例揭示图5A散射量测间之差异及一配合与参数曲线差之示意图；图6系一包括如本发明实施例检视台之半导体装置制造丛集工具之上视图；及图7系一如本发明实施例之半导体处理室具X射线检视能力之侧视图。