專利名稱：用于改良電化學(xué)電容電壓測(cè)量準(zhǔn)確度及可重復(fù)性的監(jiān)控裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于改良電化學(xué)電容電壓(ECV)造形測(cè)量準(zhǔn)確度的裝置與方法，其方式是警示操作者蝕刻過(guò)程中存在表面薄膜或氣泡，并在測(cè)量循環(huán)結(jié)束時(shí)測(cè)定該實(shí)際測(cè)量區(qū)域且使用新值重新計(jì)算該載流子濃度數(shù)據(jù)。通過(guò)使區(qū)域測(cè)量與ECV工具構(gòu)成整體，可針對(duì)該實(shí)際測(cè)量區(qū)域修正每個(gè)樣品的測(cè)量值，從而改良準(zhǔn)確度并消除一大的錯(cuò)誤源。通過(guò)使用整體測(cè)量系統(tǒng)在測(cè)量中監(jiān)控該樣品表面的表面薄膜及氣泡可進(jìn)一步減少錯(cuò)誤。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件系通過(guò)層疊布置不同電氣及/或光學(xué)性質(zhì)的材料層而制成。該些夾層系通過(guò)采用外延生長(zhǎng)、離子植入或擴(kuò)散至基底大晶片內(nèi)等方法而形成。器件正確運(yùn)作的先決條件是密切控制包括載流子濃度及厚度在內(nèi)的材料層性質(zhì)。在美國(guó)專利第4,028,207號(hào)與第4,168,212號(hào)中描述了該ECV造形方法，其用于依據(jù)進(jìn)入材料層的深度測(cè)定載流子的濃度并因而理想地適合于測(cè)量該些參數(shù)。
ECV造形方法可利用傳導(dǎo)液體(電解質(zhì))與半導(dǎo)體接觸時(shí)所形成的二極管結(jié)構(gòu)。在反偏壓區(qū)域內(nèi)的結(jié)電容由所施加的偏壓幅值及載流子濃度與縱深分布的關(guān)系來(lái)決定。通過(guò)依據(jù)偏壓來(lái)測(cè)量此電容，可測(cè)定該載流子濃度的縱深分布。在此操作模式中，該ECV造形儀類似于工具，其使用金屬化或汞取代電解質(zhì)來(lái)形成二極管結(jié)構(gòu)。然而，此類工具因金屬半導(dǎo)體結(jié)的反偏壓擊穿而通常受限制于淺縱深分布。通過(guò)使用電解質(zhì)可以克服此種限制。使用電解質(zhì)可以電化學(xué)方式蝕刻樣品，而無(wú)需增加測(cè)量偏壓即可增加造形的縱深。這使得ECV造形方法成為表征多層次結(jié)構(gòu)強(qiáng)有力的方法。
″I.Mayes-電化學(xué)造形儀的準(zhǔn)確度與可再現(xiàn)性，Mat Sci & Eng B80(2001)160-163″一文中提及了某些可對(duì)ECV造形法準(zhǔn)確度與可再現(xiàn)性產(chǎn)生影響的因素。此文章的結(jié)論是通過(guò)′最佳實(shí)踐′，該方法可再現(xiàn)性可降低至標(biāo)準(zhǔn)偏差約2％左右。然而，如果不小心控制測(cè)量，典型的標(biāo)準(zhǔn)偏差約為8％左右。
通常一塑料環(huán)(稱作一密封環(huán))用來(lái)界定電解質(zhì)與半導(dǎo)體樣品之間的接觸面積。此環(huán)的磨損與變形對(duì)該接觸面積的可再現(xiàn)性有著顯著的影響。此外還需考慮接觸壓力與電解質(zhì)的濕潤(rùn)特性。所有該些因素均影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。
準(zhǔn)確的測(cè)量取決于知曉試驗(yàn)樣品與電解質(zhì)之間的精確接觸面積并確保該接觸面積在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中保持穩(wěn)定。由于通過(guò)此方法所測(cè)定的載流子濃度與該平方面積成反比且該縱深分布也與該面積成反比，因而會(huì)產(chǎn)生諸多大錯(cuò)誤。如果接觸面積有10％的錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致10％的深度錯(cuò)誤，且更重要的是會(huì)導(dǎo)致一20％的載流子濃度的計(jì)算錯(cuò)誤。雖然通過(guò)測(cè)量最終的蝕刻井面積并非能更正所有錯(cuò)誤，但在每次運(yùn)行后對(duì)最終蝕刻井面積進(jìn)行例行性測(cè)量可明顯改良該測(cè)量的可重復(fù)性。
氣泡及表面薄膜在造形期間會(huì)影響該測(cè)量。當(dāng)初始填充電化學(xué)槽或在電解質(zhì)循環(huán)期間均會(huì)因截存空氣而產(chǎn)生氣泡，或者氣泡是因蝕刻該樣品所用電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生。表面薄膜產(chǎn)生于非理想性電化學(xué)蝕刻，且通常通過(guò)選擇較合適的電解質(zhì)即可避免。氣泡與表面薄膜兩者均導(dǎo)致非平面蝕刻，從而改變測(cè)量面積，并且在造形多層結(jié)構(gòu)或載流子濃度變化的結(jié)構(gòu)時(shí)能嚴(yán)重影響測(cè)量質(zhì)量。氣泡可通過(guò)控制電解質(zhì)流量來(lái)移除，而表面薄膜可通過(guò)小心控制蝕刻條件來(lái)避免。蝕刻偏壓、電流及電解質(zhì)流速均為可控制變量，通過(guò)控制該些變量可緩解該些問(wèn)題的產(chǎn)生。通常，操作者不會(huì)注意氣泡或表面薄膜的產(chǎn)生且在該電化學(xué)測(cè)量看到其影響前不會(huì)采取任何措施，而此時(shí)該測(cè)量的準(zhǔn)確性已甚差。
一般的慣例是使用一稱作‘藍(lán)色薄膜片’的陽(yáng)極化n型GaAs基底對(duì)密封環(huán)區(qū)域進(jìn)行例行性檢查。該‘藍(lán)色薄膜片’經(jīng)造形形成一個(gè)典型深度小于0.5微米的淺蝕刻井。隨后將該薄膜片自該工具中移除，并使用一測(cè)量顯微鏡或某種型式的照相機(jī)基度量衡系統(tǒng)測(cè)定該蝕刻井的面積。本發(fā)明的目的并非是不需要此測(cè)量，因?yàn)榇藴y(cè)量可提供關(guān)于密封件質(zhì)量的重要的額外信息且能夠無(wú)需從使用本文所述裝置的工具中移除樣品即可實(shí)施。
當(dāng)樣品為陽(yáng)極(相對(duì)于一反電極受到正偏壓)時(shí)，將發(fā)生電化學(xué)蝕刻。對(duì)于p型材料而言，此為正向偏壓狀態(tài)且隨即發(fā)生電化學(xué)蝕刻。對(duì)于n型物質(zhì)而言，此為反偏壓狀態(tài)且僅在輻照樣品的光能量高于該材料的帶隙時(shí)才會(huì)發(fā)生電化學(xué)蝕刻。
環(huán)狀邊緣下的滲溢表示輻照面積小于樣品與電解質(zhì)之間的接觸面積。當(dāng)對(duì)接觸該液體的整個(gè)樣品面積進(jìn)行電容測(cè)量時(shí)，這種差異是非常重要的。該‘藍(lán)色薄膜片’可用于測(cè)量此二個(gè)面積的差異。此多余面積Aexcess隨密封環(huán)磨損而增大且定義為Aexcess＝Awetted-Aillum其中Awetted為電解質(zhì)與樣品的接觸面積(濕潤(rùn)面積)，而Aillum為光線輻照面積；對(duì)于n-型材料而言，該面積為電化學(xué)蝕刻過(guò)程中的造形面積。該多余面積為一位于密封環(huán)邊緣下面或接近于該密封環(huán)邊緣的小環(huán)狀材料。伴隨此環(huán)狀材料的電容會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤，對(duì)于具有高摻雜表面層與低摻雜內(nèi)部(稱作“Hi-Lo”結(jié)構(gòu))的樣品尤其如此。
除了‘藍(lán)色薄膜片’校準(zhǔn)外，某些使用者于測(cè)量完成時(shí)還測(cè)量該蝕刻井區(qū)域。由于蝕刻井的深度與其直徑相比通常較小，因此通常忽略其側(cè)壁面積。偶爾地，也使用觸針造形該樣品以檢查粗糙度并確認(rèn)該蝕刻井是否平整。該些測(cè)量是使用其它儀器(諸如一測(cè)量顯微鏡及觸針造形儀)實(shí)施的，其均非ECV造形工具的一部分。因此，該些測(cè)量并非一直進(jìn)行，且此導(dǎo)致較差的可再現(xiàn)性。再者，由于在測(cè)量期間缺乏觀察樣品表面的手段，就難免出現(xiàn)導(dǎo)致粗糙且非平面蝕刻的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是減緩這些缺點(diǎn)的一部分或全部且由此改良EVC造形測(cè)量的準(zhǔn)確度與可再現(xiàn)性。
本發(fā)明一個(gè)特別目標(biāo)是提供一種ECV造形方法，其允許在電解質(zhì)填充及ECV造形期間觀察該樣品，并允許在無(wú)需自該裝置移除該樣品的情況下觀察該蝕刻井區(qū)域。
本發(fā)明一個(gè)特別目標(biāo)是提供一種ECV造形方法，其可提供有價(jià)值的信息給使用者以使?fàn)顩r最佳化，緩解氣泡及表面薄膜問(wèn)題并改良測(cè)量的準(zhǔn)確度與可重復(fù)性。
因此，依據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，一種用于改良電化學(xué)電容電壓(EVC)造形準(zhǔn)確度與可重復(fù)性的方法包含下列步驟提供一樣品、一界定樣品上測(cè)量區(qū)域的構(gòu)件、一用于盛放與樣品接觸所用電解質(zhì)的電化學(xué)槽及傳統(tǒng)方式的ECV造形；在電解質(zhì)填充循環(huán)中監(jiān)控樣品，以觀察該樣品上是否存在形成的氣泡與表面薄膜并選擇性地取得對(duì)所出現(xiàn)氣泡與表面薄膜的測(cè)量；在造形期間監(jiān)控該蝕刻井；在造形結(jié)束時(shí)測(cè)量該蝕刻井區(qū)域；將上述測(cè)量值應(yīng)用至原始造形數(shù)據(jù)以產(chǎn)生可更再現(xiàn)性地代表該ECV造形的已調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)。
依據(jù)該方法，使用一能夠與該ECV造形裝置相結(jié)合的合適光學(xué)系統(tǒng)在填充期間監(jiān)控樣品、在測(cè)量(即造形)期間監(jiān)控蝕刻井并在測(cè)量完成時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量該井區(qū)域而無(wú)需自該裝置上移除樣品。此方法既能改良準(zhǔn)確度與可再現(xiàn)性又能節(jié)省在非理想狀況下實(shí)施測(cè)量時(shí)可能浪費(fèi)的時(shí)間。
在電解質(zhì)填充循環(huán)中監(jiān)控樣品的步驟可選擇性地包含獲取對(duì)樣品上所形成氣泡的測(cè)量。此測(cè)量可用來(lái)為消除氣泡提供自動(dòng)反饋及/或進(jìn)一步調(diào)節(jié)該原始造形數(shù)據(jù)以產(chǎn)生可更再現(xiàn)性地代表該ECV造形的數(shù)據(jù)。
在該方法的一特定實(shí)施例中，對(duì)蝕刻井的觀察與測(cè)量包含使用一其能量較佳高于樣品帶隙的光源輻照該樣品，且使用圖像收集構(gòu)件收集樣品的反射光圖像及使用圖像分析構(gòu)件分析樣品的反射光圖像并自蝕刻井中獲取該等測(cè)量值。
該圖像收集構(gòu)件較佳包含數(shù)字成像構(gòu)件及/或結(jié)合數(shù)字化構(gòu)件以將圖像數(shù)字化供圖像分析儀隨后分析之用。舉例而言，該成像構(gòu)件包含一CCD照相機(jī)。
較佳地是，使用諸如分光鏡等合適的導(dǎo)向構(gòu)件將該反射光圖像引導(dǎo)至該成像構(gòu)件。
該光源具有雙重用途提供光源用以蝕刻n-型半導(dǎo)體并用以觀察蝕刻井的底部?？膳鋫湟荒芰康陀跇悠穾兜牡诙庠从糜谠陔姕y(cè)量期間輻照樣品。
在一較佳的實(shí)施例中，使用相同的光源與成像構(gòu)件在電解質(zhì)填充循環(huán)期間觀察并監(jiān)控樣品并隨后觀察并監(jiān)控蝕刻井區(qū)域。在此實(shí)施例中，該方法包含使用該光源在電解質(zhì)填充循環(huán)期間產(chǎn)生該樣品的反射光圖像并通過(guò)成像構(gòu)件收集該圖像；排泄該電化學(xué)槽；將該電化學(xué)槽移離光學(xué)路徑；使用該光源產(chǎn)生蝕刻井區(qū)域的反射圖像；及通過(guò)成像構(gòu)件收集該圖像以測(cè)量該區(qū)域。
依據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，一用于改良電化學(xué)電容電壓(EVC)造形準(zhǔn)確度及可重復(fù)性的裝置包含監(jiān)控構(gòu)件，其用于在電解質(zhì)填充循環(huán)期間監(jiān)控一樣品，以觀察樣品上是否存在形成的氣泡及表面薄膜并選擇性地進(jìn)一步獲取對(duì)所形成氣泡及表面薄膜的測(cè)量；在造形期間用于監(jiān)控該蝕刻井的構(gòu)件；及在造形結(jié)束時(shí)用于獲取對(duì)該蝕刻井區(qū)域測(cè)量的構(gòu)件，藉此該些測(cè)量值可應(yīng)用于原始造形數(shù)據(jù)以產(chǎn)生更能再現(xiàn)性地代表該ECV造形的調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)。
較佳地是，配備一合適的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)獲取上述測(cè)量值。具體而言，一單一光學(xué)系統(tǒng)適合與ECV造形裝置結(jié)合使用，以既可在測(cè)量期間監(jiān)控蝕刻井又可在測(cè)量完成時(shí)無(wú)需自裝置中移除樣品即可準(zhǔn)確地測(cè)量該井區(qū)域。
在一較佳的實(shí)施例中，在電解質(zhì)填充循環(huán)期間監(jiān)控樣品的構(gòu)件、在造形期間監(jiān)控蝕刻井的構(gòu)件及用于獲取得蝕刻井測(cè)量的構(gòu)件構(gòu)成一單一光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)較佳包括一能量較佳高于樣品帶隙的光源用以輻照該樣品及圖像收集構(gòu)件用以自該樣品收集反射光圖像，且較佳進(jìn)一步包括圖像分析構(gòu)件用以分析來(lái)自該樣品的反射光圖像并獲取該些測(cè)量值。
因此，依據(jù)本發(fā)明，在就地裝置中配備了一單一光學(xué)系統(tǒng)，用于在蝕刻過(guò)程中監(jiān)控氣泡及表面薄膜并在測(cè)量循環(huán)結(jié)束時(shí)測(cè)量該蝕刻井區(qū)域，該系統(tǒng)包含適宜地，對(duì)于帶隙低于2.5eV的材料，該光源為石英鹵素?zé)?。然而，使用其它光源仍屬于本發(fā)明之范疇，例如使用適合于較寬帶隙材料的UV放電燈。
該圖像收集構(gòu)件較佳地包含數(shù)字成像構(gòu)件及/或結(jié)合數(shù)字化構(gòu)件，以數(shù)字化該圖像供圖像分析器隨后分析之用。舉例而言，該成像構(gòu)件包含一CCD照相機(jī)。
該分析構(gòu)件適宜地包含一合適的已編程計(jì)算機(jī)。該成像構(gòu)件較佳連接至一計(jì)算機(jī)以將數(shù)字化圖像傳送至該計(jì)算機(jī)，從而可使用合適的分析軟件以本發(fā)明的方式處理該些測(cè)量值及/或該些測(cè)量值應(yīng)用于原始造形數(shù)據(jù)。
用于處理圖像數(shù)據(jù)的軟件能夠析取蝕刻井區(qū)域，并在一合適樣品(例如‘藍(lán)色薄膜片’)的情形下能夠區(qū)分濕潤(rùn)區(qū)域與輻照區(qū)域、測(cè)量該些區(qū)域并測(cè)定該多余區(qū)域。
另外或或者，可使用軟件對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以分析該圖像并使用分析結(jié)果為氣泡及表面薄膜的清除提供自動(dòng)反饋。
另外或或者，該軟件可以控制成像構(gòu)件上的可變放大率。
較佳地是，使用合適的導(dǎo)向構(gòu)件(例如分光鏡)將該反射圖像引導(dǎo)至該成像構(gòu)件。
在一較佳的實(shí)施例中，使用相同的光源及成像構(gòu)件在電解質(zhì)填充循環(huán)期間觀察并監(jiān)控樣品且隨后觀察并監(jiān)控蝕刻井區(qū)域。適宜地，該裝置進(jìn)一步包括在電解質(zhì)填充循環(huán)期間于光學(xué)路徑中接納一電化學(xué)槽的構(gòu)件，其能夠隨后將該電化學(xué)槽移離該光學(xué)路徑，故可使用該相同的光源產(chǎn)生蝕刻井區(qū)域的反射光圖像，并通過(guò)成像構(gòu)件收集該圖像以測(cè)量該區(qū)域。
適宜地配備一用于自光學(xué)路徑中移離該電化學(xué)槽的機(jī)構(gòu)，以使照相機(jī)能夠在不受該電化學(xué)槽及任何密封環(huán)等干擾的情況下觀察蝕刻井及周圍的材料。
可配備聚焦構(gòu)件以補(bǔ)償該電化學(xué)槽窗口與電解質(zhì)在該路徑中時(shí)的焦距差異?？膳鋫湟蛔兘拐障鄼C(jī)或如類似的成像構(gòu)件。更簡(jiǎn)單地，可配備一定焦照相機(jī)或類似的成像構(gòu)件，及在該成像構(gòu)件的光路徑上配備一可拆卸式鏡片以補(bǔ)償該焦距的差異。可配備一機(jī)構(gòu)來(lái)沿光學(xué)軸移動(dòng)該樣品，以使其聚焦于該定焦照相機(jī)或類似成像構(gòu)件上。
該電化學(xué)槽可具有一窗口用以觀察并輻照該樣品，該樣品較佳略微傾斜以避免窗口表面的反射損害照相機(jī)上或其它成像構(gòu)件上的反射圖像。
該裝置可進(jìn)一步在照相機(jī)或其他成像構(gòu)件前面包括一翻轉(zhuǎn)透鏡，以在使用該裝置觀察及/或監(jiān)控氣泡及表面薄膜時(shí)糾正電解質(zhì)及電化學(xué)槽窗口的折射。
該裝置較佳連接至一合適的計(jì)算機(jī)，且該計(jì)算機(jī)適宜地控制該ECV造形測(cè)量，以便可在電氣測(cè)量的同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)觀察蝕刻井的圖像。


下文將參照下面的附圖僅以舉例方式描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖中圖1是本發(fā)明裝置的一示意圖。
圖2是圖1所示成像裝置的更詳細(xì)示意圖。
圖3是一顯示氣泡形成的圖像。
圖4是一適合用于蝕刻井區(qū)域測(cè)量的視圖。
圖5是本發(fā)明裝置另一實(shí)施例的示意圖。
圖6是本發(fā)明裝置另一實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，首先圖1所示為本發(fā)明一裝置的示意圖。
該裝置基本上包含一照相機(jī)觀察系統(tǒng)，其右側(cè)包含一光源[1-6]，其左側(cè)包含一樣品[17]、密封環(huán)[16]、電化學(xué)槽[19]及一將該密封環(huán)及電化學(xué)槽移離光學(xué)路徑的構(gòu)件[20]，其頂端包含一照相機(jī)[23]用以觀察樣品，且在中心處具有各種用于引導(dǎo)光線穿過(guò)該系統(tǒng)的光學(xué)組件。
在圖1所示實(shí)施例中，使用一石英鹵素?zé)鬧1]及濾光器[4]提供能量高于樣品帶隙的光，以蝕刻樣品并觀察蝕刻井。
來(lái)自燈[1]的光線在穿過(guò)熱濾光器[3]、短帶通濾光器或帶通濾光器[4]、場(chǎng)鏡[5]及光圈[6]之前由聚光器[2]進(jìn)行準(zhǔn)直。該光線隨后穿過(guò)快門(mén)[7]，快門(mén)由一個(gè)螺線管[8]操控以控制樣品的蝕刻時(shí)間。一折迭反射鏡[9]將光束反射至成像鏡片[10]，其在樣品位置[17]處對(duì)光圈[6]進(jìn)行再次成像。
源于圖像水晶體[10]的光束穿過(guò)一分光鏡[11]、蒸汽屏障[13]中的蒸汽屏障窗口[12]、電化學(xué)槽后窗口[14]、電解質(zhì)[15]后到達(dá)密封環(huán)[16]，該密封環(huán)緊臨樣品夾持器[18]所定位的樣品[17]。該蒸汽屏障窗口[12]與電化學(xué)槽后窗口[14]以微小角度傾斜，以避免其表面的反射光進(jìn)入照相機(jī)[23]的視野。
照相機(jī)[23]通過(guò)透鏡[22]及輔助透鏡[21]藉助于分光鏡[11R]后表面的反射來(lái)監(jiān)控蝕刻過(guò)程。該分光鏡[11]的厚度足以防止前表面[11F]內(nèi)部的反射光進(jìn)入該照相機(jī)的視野；來(lái)自前表面[11F]外部的反射光由一非反射表面[24]吸收，見(jiàn)圖2。該輔助透鏡[21]可補(bǔ)償電化學(xué)槽后窗口[14]及電解質(zhì)[15]的折射系數(shù)[在該光路徑中]的變化。
在不存在氣泡或薄膜時(shí)，可從密封環(huán)邊緣所圍繞的樣品上看到均勻的光背景。位于光學(xué)路徑上的氣泡會(huì)散射進(jìn)入電化學(xué)槽的光線并形成黑暗區(qū)域，如圖3所示。樣品表面的氣泡聚焦清晰且能夠清楚地看見(jiàn)其極小的尺寸，該等尺寸典型地為50微米。表面薄膜可產(chǎn)生不同的對(duì)比度等級(jí)并破壞圖像的均勻性，因而也易于觀察到。
在本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，來(lái)自照相機(jī)[23]的一圖像經(jīng)由電纜[24]傳送至一控制該ECV造形測(cè)量的計(jì)算機(jī)[25]，并可在蝕刻該樣品時(shí)實(shí)時(shí)觀察蝕刻井的圖像。
在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，軟件使用分析結(jié)果對(duì)圖像進(jìn)行分析，以便為氣泡及表面薄膜的清除提供自動(dòng)的反饋。
在本實(shí)例所描述的本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，可使用先前觀察所用相同的照相機(jī)[23]及透鏡[22]來(lái)測(cè)量蝕刻區(qū)域。為進(jìn)行測(cè)量，機(jī)構(gòu)[20]將電化學(xué)槽[19]回縮至一避開(kāi)樣品[19R]的位置，且輔助透鏡[21]旋轉(zhuǎn)移出光束路徑。光學(xué)元件的放大率和照相機(jī)的分辨力能夠以足夠的分辨率(通常好于0.5％)測(cè)量蝕刻井區(qū)域。自光束路徑移出輔助透鏡[21]可提供較穩(wěn)定的光學(xué)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的區(qū)域測(cè)定。然而，雖然可能不是較佳實(shí)施例，但反轉(zhuǎn)校正透鏡的角色仍屬于本發(fā)明的范疇。
在該實(shí)例所描述的本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，照相機(jī)的放大率是固定的且經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)。該照相機(jī)連接至一計(jì)算機(jī)[25]且圖像已數(shù)字化。處理來(lái)自圖像的數(shù)據(jù)所用軟件能析取蝕刻井區(qū)域(圖4)并在‘藍(lán)色薄膜片’或其它合適樣品的情況下能夠區(qū)分濕潤(rùn)區(qū)域和輻照區(qū)域，測(cè)量該些區(qū)域并測(cè)定多余區(qū)域。
在另一種布置中，可通過(guò)軟件改變并控制照相機(jī)的放大率。
在再一種布置中，可省卻輔助透鏡[21]，樣品夾持器[18]及樣品[17]沿光學(xué)軸移動(dòng)而將樣品帶至照相機(jī)上的聚焦點(diǎn)。
如圖5所示，在另一實(shí)施例中，一旋轉(zhuǎn)反射鏡[26]旋轉(zhuǎn)至成像透鏡[10]前面。這可使第二光源[27]輻照樣品[17]。該第二光源可用于以能量低于該樣品帶隙的光輻照該樣品，由此可在電氣測(cè)量(例如電容電壓測(cè)量)中觀察樣品。通過(guò)改變光源的波長(zhǎng)可將光源用于實(shí)施其它光學(xué)/電氣測(cè)量，例如反射光譜分析、光電壓光譜分析、光電流光譜分析及調(diào)制光電壓光譜分析。
使用能量低于樣品帶隙的光，可在蝕刻p型層而不蝕刻n型層期間觀察含有pn結(jié)的樣品，若蝕刻n型層，電氣測(cè)量的條件可能有所不同。
在圖6所示另一實(shí)施例中，一折迭反射鏡[30]代替了非反射表面[24]。此反射鏡將分光鏡[11]的光線反射至透鏡[31]，供其將該光線聚焦在一個(gè)光檢測(cè)器[32]上用于監(jiān)控光線強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種用以改良電化學(xué)電容電壓(ECV)造形準(zhǔn)確度及可重復(fù)性的方法，其包含如下步驟提供一樣品、一在所述樣品上界定一測(cè)量區(qū)域的構(gòu)件、一盛有電解質(zhì)且所述電解質(zhì)接觸所述樣品的電化學(xué)槽、及傳統(tǒng)方式的ECV造形；在所述電解質(zhì)填充循環(huán)期間監(jiān)控所述樣品以觀察所述樣品是否存在所形成的氣泡；在造形期間監(jiān)控所述蝕刻井；在所述造形結(jié)束時(shí)測(cè)量所述蝕刻井區(qū)域；及將所述測(cè)量應(yīng)用至所述原始造形數(shù)據(jù)以產(chǎn)生更能可再現(xiàn)性地代表所述ECV造形的已調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用一能夠與所述ECV造形裝置結(jié)合使用的合適光學(xué)系統(tǒng)在填充和造形期間監(jiān)控所述蝕刻井，且在所述造形完成時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量所述井區(qū)域而無(wú)需自所述裝置中移除所述樣品。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中對(duì)所述蝕刻井的所述觀察與測(cè)量步驟包含使用一高于帶隙能量的光源輻照所述樣品且使用圖像收集構(gòu)件自所述樣品收集一個(gè)反射光圖像，并使用圖像分析構(gòu)件分析來(lái)自所述圖像之反射光圖像并自所述蝕刻井獲取所述測(cè)量值。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述圖像收集構(gòu)件包含數(shù)字成像構(gòu)件及/或結(jié)合有數(shù)字化構(gòu)件，以數(shù)字化所述圖像供所述圖像分析器隨后分析之用。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其中使用諸如一分光鏡等合適導(dǎo)向構(gòu)件將所述反射光圖像引導(dǎo)至所述成像構(gòu)件。
6.如權(quán)利要求3至5中任一權(quán)利要求所述的方法，其中使用所述同樣的光源與成像構(gòu)件在所述電解質(zhì)填充循環(huán)期間觀察并監(jiān)控所述槽并隨后觀察并監(jiān)控所述蝕刻井區(qū)域，所述方法包括使用所述光源在所述電解質(zhì)填充循環(huán)期間產(chǎn)生一所述槽的反射光圖像并通過(guò)所述成像構(gòu)件收集所述圖像；排泄所述電化學(xué)槽；將所述槽移離所述光學(xué)路徑；使用所述光源產(chǎn)生所述蝕刻井區(qū)域的反射光圖像；及通過(guò)所述成像構(gòu)件收集所述圖像來(lái)測(cè)量所述區(qū)域。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述在所述電解質(zhì)填充循環(huán)期間監(jiān)控所述樣品的步驟包括下述步驟獲取所述樣品上形成氣泡的測(cè)量并使用此測(cè)量為清除氣泡提供自動(dòng)的反饋及/或進(jìn)一步調(diào)節(jié)所述原始造形數(shù)據(jù)以產(chǎn)生更可再現(xiàn)性地代表所述ECV造形的已調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)。
8.一種用以改良電化學(xué)電容電壓(ECV)造形準(zhǔn)確度及可重復(fù)性的裝置，其包括下列構(gòu)件在所述電解質(zhì)填充循環(huán)期間用于監(jiān)控一樣品以觀察所述樣品上所形成氣泡及表面薄膜存在情況的構(gòu)件；在造形期間用于監(jiān)控所述蝕刻井的構(gòu)件；及在所述造形結(jié)束時(shí)用于獲取所述蝕刻井區(qū)域測(cè)量的構(gòu)件，由此可將所述測(cè)量值應(yīng)用至原始造形數(shù)據(jù)以產(chǎn)生可更再現(xiàn)性地代表所述ECV造形的已調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中配備一合適的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)獲取所述測(cè)量。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中配備一可與所述ECV造形裝置結(jié)合使用的單一光學(xué)系統(tǒng)既在所述測(cè)量中監(jiān)控所述蝕刻井又在所述測(cè)量完成時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量所述井區(qū)域，而無(wú)需自所述裝置移動(dòng)所述樣品。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中在所述電解質(zhì)填充循環(huán)期間監(jiān)控一樣品的構(gòu)件、在造形期間監(jiān)控所述蝕刻井的構(gòu)件、及獲取所述蝕刻井測(cè)量的構(gòu)件構(gòu)成一單一光學(xué)系統(tǒng)，所述單一學(xué)系統(tǒng)包括一高于帶隙能量的光源以輻照所述樣品；用于自所述樣品收集一反射光圖像的圖像收集構(gòu)件；及用于分析來(lái)自所述樣品的反射光圖像并獲取所述測(cè)量的分析構(gòu)件。
12.如權(quán)利要求8至11中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述光源為一石英鹵素光源。
13.如權(quán)利要求8至12中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述圖像收集構(gòu)件包含數(shù)字成像構(gòu)件及/或結(jié)合有數(shù)字化構(gòu)件以數(shù)字化所述圖像供所述圖像分析器隨后進(jìn)行分析之用。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述成像構(gòu)件包含一CCD照相機(jī)。
15.如權(quán)利要求8至14中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述分析構(gòu)件包含一編程帶有合適分析軟件的合適計(jì)算機(jī)。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述成像構(gòu)件連接至所述計(jì)算機(jī)，以使用合適的分析軟件以本發(fā)明方式將一數(shù)字化圖像傳送至所述計(jì)算機(jī)供處理所述測(cè)量及/或?qū)⑺鰷y(cè)量應(yīng)用至原始造形數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求15或16所述的裝置，其中所述軟件適于處理來(lái)自所述圖像的數(shù)據(jù)以便析取所述蝕刻井區(qū)域，且在一‘藍(lán)色薄膜片’情況下能夠區(qū)分所述濕潤(rùn)區(qū)域與輻照區(qū)域，測(cè)量該些區(qū)域并測(cè)定所述多余區(qū)域。
18.如權(quán)利要求15至17中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中使用軟件處理所述圖像來(lái)分析所述圖像并使用所述分析結(jié)果為消除氣泡及表面薄膜提供自動(dòng)反饋。
19.如權(quán)利要求8至18中任一權(quán)利要求所述的裝置，其進(jìn)一步包含一分光鏡用以將所述反射光圖像引導(dǎo)至所述成像構(gòu)件。
20.如權(quán)利要求8至19中任一權(quán)利要求所述的裝置，其進(jìn)一步包括在所述電解質(zhì)填充循環(huán)期間在所述成像構(gòu)件的光學(xué)路徑上接納一電化學(xué)槽的構(gòu)件，所述構(gòu)件能夠隨后將所述電化學(xué)槽移離所述光學(xué)路徑，以便可使用所述相同的光源產(chǎn)生所述蝕刻井區(qū)域的一反射光圖像并通過(guò)所述成像構(gòu)件收集所述圖像來(lái)測(cè)量所述區(qū)域。
21.如權(quán)利要求8至20中任一權(quán)利要求所述的裝置，其進(jìn)一步包含一在所述電化學(xué)槽窗口與電解質(zhì)位于所述路徑中時(shí)用于補(bǔ)償焦距差的聚焦構(gòu)件。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中配備一定焦成像構(gòu)件，且在所述成像構(gòu)件的光路徑中配備一可拆卸式透鏡，以補(bǔ)償所述焦距差。
23.如權(quán)利要求8至22中任一權(quán)利要求所述的裝置，其進(jìn)一步包含聚焦構(gòu)件以聚焦所述樣品的反射圖像。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其包含定焦成像構(gòu)件，且其中配備一機(jī)構(gòu)用于沿所述光學(xué)軸移動(dòng)所述樣品使聚焦在所述定焦成像構(gòu)件上。
25.如權(quán)利要求8至24中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述電化學(xué)槽具有一窗口用以觀察并輻照所述樣品，所述樣品較佳略微傾斜，以避免所述窗口的表面反射破壞所述成像構(gòu)件上的反射圖像。
26.如權(quán)利要求8至25中任一權(quán)利要求所述的裝置，其進(jìn)一步在所述成像構(gòu)件前包含一翻轉(zhuǎn)透鏡，以在使用所述裝置觀察及/或監(jiān)控氣泡及表面薄膜時(shí)糾正所述電解質(zhì)及電化學(xué)槽窗口的折射。
全文摘要
一種用于改良電化學(xué)電容電壓(EVC)造形測(cè)量準(zhǔn)確度的裝置與方法，其方式是警示操作者蝕刻過(guò)程中產(chǎn)生表面薄膜或氣泡，使用該就地監(jiān)控裝置在測(cè)量循環(huán)結(jié)束時(shí)測(cè)定實(shí)際測(cè)量區(qū)域，并使用新值重新計(jì)算該數(shù)據(jù)。通過(guò)使區(qū)域測(cè)量與EVC工具形成整體，可針對(duì)該實(shí)際測(cè)量區(qū)域修正每個(gè)樣品的測(cè)量，從而可改良準(zhǔn)確度并消除一大的錯(cuò)誤源。
文檔編號(hào)H01L21/3063GK1666328SQ03815541
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2003年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月6日
發(fā)明者愛(ài)恩·克里斯多夫·瑪亞斯, 麥克·絲唯妮, 哈維·寶溝倪, 克里夫·米頓 申請(qǐng)人:Aoti營(yíng)運(yùn)公司