CN106574904A - 使用xps和xrf技术的多层和多过程信息的前馈 - Google Patents

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Abstract

公开了使用XPS和XRF技术的多层和多过程信息的前馈的方法和系统。在示例中，薄膜表征的方法包括测量用于具有在基底上方的第一层的样品的第一XPS和XRF强度信号。基于第一XPS和XRF强度信号确定第一层的厚度。组合用于第一层的信息和用于基底的信息以估计有效基底。测量用于具有在基底上方的第一层上方的第二层的样品的第二XPS和XRF强度信号。方法还涉及基于第二XPS和XRF强度信号确定第二层的厚度，该厚度考虑了有效基底。

Description

使用XPS和XRF技术的多层和多过程信息的前馈
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年6月24日提交的美国临时申请第62/016,211号的权益，其全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明的实施方式在半导体计量范围内，并且具体地，用于使用X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy)(XPS)分析和X射线荧光(X-ray fluorescence)(XRF)分析技术的多层和多过程信息的前馈(feed-forward)的方法和系统。
背景技术
X射线光电子能谱(XPS)是定量光谱技术，其测量存在于材料内的元素的元素组成、经验公式、化学状态和电子状态。可以通过用X射线的波束照射材料，同时测量动能和从顶部(例如，1nm至10nm的被分析的材料)逃逸的电子数量来获得XPS光谱。XPS分析通常采用单色铝(monochromatic aluminum)Kα(AlKα)X射线，其可以通过利用聚焦的电子束轰击铝阳极表面而产生。然后，通过聚焦单色仪拦截所产生的AlKαX射线的一小部分，并将窄的X射线能量带聚焦到样品表面上的分析部位上。样品表面处的AlKαX射线的X射线通量取决于电子束电流、铝阳极表面的厚度和完整性以及单色仪的晶体质量、尺寸和稳定性。
X射线荧光(XRF)是来自通过用较高能量的X射线或γ射线轰击已激发的材料的特征性“辅助”(或荧光)X射线的发射。该现象广泛用于元素分析和化学分析，特别是在用于金属、玻璃、陶瓷和建筑材料的调查中以及用于地球化学、司法科学和考古学中的研究中。
XPS分析和XRF分析各自具有它们自己的优点。然而，在基于XPS和/或XRF检测的分析方面需要发展。
发明内容
一个或多个实施方式涉及用于使用XPS和XRF技术的多层和多过程信息的前馈的方法和系统。
在实施方式中，薄膜表征的方法包括测量用于具有在基底上方的第一层的样品的第一XPS和XRF强度信号。第一XPS和XRF强度信号包括用于第一层和用于基底的信息。方法还涉及基于第一XPS和XRF强度信号确定第一层的厚度。方法还涉及组合用于第一层和用于基底的信息以估计有效基底。方法还涉及测量用于具有在基底上方的第一层上方的第二层的样品的第二XPS和XRF强度信号。第二XPS和XRF强度信号包括用于第二层的信息、用于第一层的信息和用于基底的信息。方法还涉及基于第二XPS和XRF强度信号确定第二层的厚度，该厚度考虑了(accounting for)有效基底。
在另一个实施方式中，用于表征薄膜的系统包括用于产生X射线束的X射线源。系统还包括用于在所述X射线束的路径中定位样品的样品保持器。系统还包括用于收集通过用所述X射线束轰击所述样品而产生的X射线光电子能谱(XPS)信号的第一检测器。系统还包括用于收集通过用所述X射线束轰击所述样品产生的X射线荧光(XRF)信号的第二检测器。系统还包括配置为基于XPS和XRF信号确定样品的第二层的厚度的计算装置。确定厚度考虑了基于样品的第一层和基底估计出的有效基底，第一层和基底在样品的第二层的下方。
在另一个实施方式中，非暂时性机器可访问存储介质具有存储在其上的指令，该指令使数据处理系统执行薄膜表征方法的方法。方法包括测量用于具有在基底上方的第一层的样品的第一XPS和XRF强度信号。第一XPS和XRF强度信号包括用于第一层和用于基底的信息。方法还涉及基于第一XPS和XRF强度信号确定第一层的厚度。方法还涉及组合用于第一层和用于基底的信息以估计有效基底。方法还涉及测量用于具有在基底上方的第一层上方的第二层的样品的第二XPS和XRF强度信号。第二XPS和XRF强度信号包括用于第二层的信息、用于第一层的信息和用于基底的信息。方法还涉及基于第二XPS和XRF强度信号确定第二层的厚度，该厚度考虑了有效基底。
在实施方式中，薄膜表征的方法包括测量用于具有在基底上方的第一层的样品的第一XPS强度信号。第一XPS强度信号包括用于第一层的信息和用于基底的信息。方法还涉及基于第一XPS强度信号确定第一层的厚度。方法还涉及组合用于第一层的信息和用于基底的信息以估计有效基底。方法还涉及测量用于具有在基底上方的第一层上方的第二层的样品的第二XPS强度信号。第二XPS强度信号包括用于第二层的信息、用于第一层的信息和用于基底的信息。方法还涉及基于第二XPS强度信号确定第二层的厚度，该厚度考虑了有效基底。
在实施方式中，薄膜表征的方法包括测量用于具有在基底上方的第一层的样品的第一XRF强度信号。第一XRF强度信号包括用于第一层和用于基底的信息。方法还涉及基于第一XRF强度信号确定第一层的厚度。方法还涉及组合用于第一层的信息和用于基底的信息以估计有效基底。方法还涉及测量用于具有在基底上方的第一层上方的第二层的样品的第二XRF强度信号。第二XRF强度信号包括用于第二层的信息、用于第一层的信息和用于基底的信息。方法还涉及基于第二XRF强度信号确定第二层的厚度，该厚度考虑了有效基底。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方式的XPS和/或XRF前馈的XPS+XRF组合技术测量编排的基本示意性示例。
图2是根据本发明的实施方式的对应于前馈过程中的第一操作的曲线图。
图3是根据本发明的实施方式的对应于前馈过程中的第二操作的曲线图。
图4是根据本发明的实施方式的对应于前馈过程中的第三操作的曲线图。
图5示出根据本发明的实施方式的涉及ZrO2→Al2O3/ZrO2→ZrO2/Al2O3/ZrO2的三种操作ZAZ应用。
图6示出根据本发明的实施方式的用于表征图5的ZrO2膜的混合模型。
图7是表示根据本发明的实施方式的具有XPS和XRF检测能力的膜测量系统的图示。
图8是表示根据本发明的实施方式的具有XPS和XRF检测能力的另一个膜测量系统的图示。
图9是表示根据本发明的实施方式的具有XPS检测能力的膜测量系统的图示。
图10示出根据本发明的实施方式的示例性计算机系统的框图。
具体实施方式
描述了使用XPS和XRF技术的多层和多过程信息的前馈的方法和系统。在下面的描述中，阐述了许多具体细节，诸如近似技术和系统布置，以便提供对本发明的实施方式的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是，本发明的实施方式可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其它情况下，不详细描述诸如整个半导体装置堆叠的公知特征，以便不使本发明的实施方式不必要地模糊。此外，应当理解，附图中所示的各种实施方式是示例性表示，并且不一定按比例绘制。
为了提供上下文，当用X射线轰击包括设置在基底上方的层的样品时，可发生各种电子事件。例如，可以从样品释放电子。对于在顶部(例如，10纳米的样品)内产生的电子，可发生X射线光电发射。来自XPS测量的大多数信息通常在表面附近获得，因为在电子穿过其出口上的材料时发生电子信号的衰减。对于样品中更深的测量(例如，0.1微米至2微米深)，可以使用X射线荧光(XRF)，因为XRF信号通常比XPS光电子信号衰减小1000倍，并且因此对样品中的深度影响较不敏感。
本文所述的一个或多个实施方式涉及：(1)检测和使用来自单层和多层膜的光电子(XPS)和X射线荧光(XRF)信号以确定厚度和组成；以及(2)从“前期”测量操作到“后期”过程测量的前馈膜信息的规格和算法确定，以确定厚度和组成的最精确和稳定的过程控制。在一些实施方式中，来自中间XPS/XRF过程测量的结果被保存在所有测量工具可同时访问的数据库中，使能跨系统机群的前馈解决方案。更一般地，实施方式涉及测量XPS和XRF信号，使用合适地考虑在通过直接或基于模型的方法的后续操作中预测的XPS和XRF强度的膜堆叠(film stack)在全局的同时拟合中组合信号。
为了提供另外的上下文，可以实现本文所述的一个或多个实施方式，以处理以其它方式与具有需要严格过程控制的厚度和组成材料(原子组成或AC％)的复杂多层膜的同时确定和过程控制相关联的问题。相比之下，现有技术的手段涉及通过光谱椭圆测量术和反射测量术或其它传统方法来解决此类问题，以试图使用多操作前馈方法同时确定厚度和组成。
根据本发明的实施方式，本文中所描述的手段的技术优点涉及在允许将来自前测量的基本测量信息有用地用于后期测量的后续膜模型中的同时使用XPS和XRF测量。在一个实施方式中，此类手段在每次操作中提供高度解耦的问题，这与其中先前的膜和结果的复杂性必须在每次后续操作中结转的其它技术不同。
本文中所描述的某些实施方式的实现涉及XPS和XRF信号的组合以及实际膜堆叠模型，以同时确定样品表面附近的多操作厚度和组成中的厚度和组成膜性质，来自先前的过程/计量操作的前馈结果的能力日益变厚，更复杂的膜堆叠从根本上扩展了XPS(以及与XRF的组合)用于制造设施过程控制的能力。
在更具体的实施方式中，由于XPS和XRF都是基于强度的技术，因此可以通过将前期结果(pre result)前馈到后续膜基底模型信息来以非常干净和基本的方式有效地解耦多操作测量，该信息指定用于后期测量的下面的核素(species)的相对强度。在每次操作中有效基底模型包含来自先前操作的相关核素以及与来自先前测量的体积AC％值成比例的强度生成因子(intensity production factor)。
应当理解，本文中所描述的XPS+XRF前馈手段可以以多种不同的方式来实现。在实施方式中，前馈的信息可以是独立于模型的，仅取决于基本原子敏感因子(ASF)(fundamental atomic sensitivity factor)。在这种情况下，在每次操作中将仅通过强度确定的“体积AC％(bulk AC％)”值在后续操作中转发到有效基底模型中，以用于最精确的厚度和组成确定。在另一个实施方式中，仅前馈厚度信息可以是足够的或者可以使用经计算的有效基底结果，并且应当被认为是包含在本文所述的更广范围的实施方式内的补充手段。在本文所述的任何手段中，在实施方式中，为了在制造设施环境中使能跨单个和多个系统的全部前馈解决方案，需要用于实时存储和检索前期结果的数据库。
作为代表性示例，图1是示出根据本发明的实施方式的XPS和/或XRF前馈的XPS+XRF组合技术测量编排的基本示意性示例。参考图1，在基底100上方形成第一层102。第一层102包括核素B和核素C，而基底100包括核素A。对于前期测量操作，测量来自核素A、核素B和核素C的强度，并且确定组成和/或厚度并将其存储在数据库中。然后在第一层102上方形成第二层104。在一个实施方式中，第二层104包括核素A以及新核素D。
在实施方式中，对于其中沉积第二层104的后期测量，第二层104的组成和/或厚度的精确确定仅需要规定来自前期测量的原始A、B、C信号的有效强度贡献。因此，第一层102和基底100被有效地处理为单个进入层或基底100'(“有效基底(effective substrate)”)。这可以通过仅来自强度的直接AC％和/或模型导出结果(model-derived result)来实现。
然后，再次参考图1，前期测量涉及第一层102厚度和组成的确定。计算核素A、核素B和核素C的相对强度。具有对于所有相对强度的结果的所谓先前层的信息的前馈然后在后期测量中被使用。后期测量涉及第二层104的厚度和组成(例如，核素A和新核素D)的确定。该确定考虑了有效基底100'。
下面结合图2、图3和图4描述使用XPS结果的前馈的多操作/多过程膜结果的第一具体示例。示例涉及氮化钛(TiN)/高k电介质(HiK)样品。
图2是根据本发明的实施方式的对应于前馈过程中的第一操作的曲线图200。参考曲线图200，将以埃(A)为单位所测量出的氮化钛(TiN)厚度绘制为标称目标TiN厚度的函数。应当理解，测量可以仅是TiN或者可以是作为组合的TiN和HiK。在实施方式中，对于第一测量操作(曲线图200)，对于每个晶片TiN厚度分割的结果被保存在前馈数据库中。
图3是根据本发明的实施方式的对应于前馈过程中的第二操作的曲线图300。参考曲线图300，将以埃(A)为单位所测量出的碳化钛铝(TiAlC)厚度绘制为TiAlC沉积循环的函数，其中TiAlC沉积在第一操作的TiN/HiK上方。来自第一操作的TiN/Hik厚度结果逐个部位地前馈到第二过程和测量操作(以产生曲线图300)。因此，第二操作涉及TiAlC的沉积和测量，测量涉及使用来自第一操作的厚度结果。
图4是根据本发明的实施方式的对应于前馈过程中的第三操作的曲线图400。参考曲线图400，将以埃(A)为单位所测量出的氮化钛(TiN)厚度绘制为目标TiN厚度的函数。在第二操作的TiAlC上方沉积TiN。使用来自先前两个过程操作的结果确定在该第三操作中顶部处的TiN膜厚度。因此，第三沉积和测量操作是使用来自上述的第一操作和第二操作的厚度结果的顶部TiN。在曲线图400中清楚地证明了测量结果与每次操作中预期结果的线性关系。
作为使用前馈手段的多操作/多过程膜结果的第二具体示例，下面结合图5和图6描述三种操作ZrO2/Al2O3/ZrO2/基底(ZAZ/基底)应用。
图5示出根据本发明的实施方式的涉及ZrO2→Al2O3/ZrO2→ZrO2/Al2O3/ZrO2的三种操作ZAZ应用。参考图5，结构500包括在氮化硅(SiN)层502上的氧化锆(ZrO2)层504。ZrO2层504与用于锆的信号强度(I(Zr))和用于氧的强度信号(I(O))相关联。SiN层502与用于氮化硅的信号强度(I(Si-N))相关联。当确定ZrO2层504的厚度时，下面的I(Si-N)强度信号归因于下面的SiN“基底”。
对于图5的下一个结构510，已经在结构500上沉积了氧化铝(Al2O3)层514。Al2O3层514与用于铝的信号强度(I(A1))和用于氧的强度信号(I'(O))相关联。当确定Al2O3层514的厚度时，下面的I(Si-N)、I(Zr)和I(O)强度信号归因于考虑了从来自结构500的SiN 502和ZrO2层504的强度信号的下面的“有效基底I”512。
对于图5的下一个结构520，已经在结构510上沉积了第二氧化锆(ZrO2)层524。ZrO2层524与锆(I”(Zr))的信号强度和氧(I”'(O))的强度信号相关联。当确定ZrO2层524的厚度时，下面的I'(Si-N)、I'(Zr)、I”(O)和I(A1)强度信号归因于考虑来自SiN层502、第一ZrO2层504和Al2O3层514的强度信号的下面的“有效基底II”522。
图6示出根据本发明的实施方式的用于表征图5的ZrO2层504的混合模型。参考图6，ZrO2层504被建模为混合模型600，其中限定膜AC％和混合分数之间的连接。特别地，ZrO2层504被建模为“纯Zr”膜部件602和“纯O”膜部件604。这提供了用于Zr(信号610)、O(信号612)和下面的SiN基底502(信号614)的相对强度信号。再次参考图5，在关于结构510的操作中，来自模型600的所有先前核素的强度响应被编码为具有从第一操作(即，图6所示的操作)计算的相对强度的有效基底512。
在本发明的实施方式的另一个方面，膜测量系统包括XPS检测器和XRF检测器。例如，图7是表示根据本发明的实施方式的具有XPS和XRF检测能力的膜测量系统的图示。
参考图7，膜测量系统700包括收纳在与计算系统722耦接的室701中的XPS/XRF产生和检测系统。XPS/XRF产生和检测系统包括提供用于产生电子束704的电子束源702。电子束704用于通过轰击阳极706产生X射线束708。提供单色仪709用于从X射线束708传送单色化X射线束710。样品保持器711可以用于在单色化X射线束710的路径中定位样品799。
提供XPS检测器714用于收集通过用单色化X射线束710轰击样品799而产生的XPS信号712。提供XRF检测器716用于收集也是通过用单色化X射线束710轰击样品799而产生的XRF信号718。在实施方式中，系统700被配置为同时或几乎同时收集XRF信号718和XPS信号712，这表示单个采样事件。XPS信号712和XRF信号718分别由光电子和荧光X射线组成。另外，可以提供通量检测器720用于确定单色化X射线束710的估计通量。在一个此类实施方式中，如图7中所示，通量检测器720位于样品保持器711处。在另一个实施方式中，如图7中所示，将X射线通量检测器721放置在单色仪附近以部分地与主X射线的一小部分相交，以便监视在样品保持器711位于分析部位时的X射线通量。
计算系统722包括与具有存储器部分728的计算部分726耦接的用户接口724。计算系统722可以被配置为校准由XPS检测器714检测的XPS信号。计算系统722可以被配置为校准由XRF检测器716检测的XRF信号。计算系统722可以被配置为监测如由通量检测器720和/或721测量的主X射线通量。根据本发明的实施方式，计算系统722用于将由XPS检测器714检测的XPS信号以及由XRF检测器716检测的XRF信号与由通量检测器720或721测量的主X射线通量归一化。在一个实施方式中，存储器部分728上存储有一组指令，当运行时，用于使用单色化X射线束710以从样品799产生XPS信号712和XRF信号718。
图8是表示根据本发明的实施方式的具有XPS和XRF检测能力的另一个膜测量系统的图示，其中XPS和XRF信息两者均可以从单个计量工具获得。在图8中，示出了XPS和XRF组合工具800的成角度的视图。在一个实施方式中，XPS和XRF组合工具100能够在50μm2的计量盒内测量300mm的晶片。
参考图8，XPS和XRF组合工具800在保持在小于约1.0E-7托的基准压力下时进行操作。使用在约600μA的标称束电流下的LaB6电子枪802，从铝阳极806以1486.7eV产生x射线804。单色AlKαx射线808然后通过高质量石英晶体单色仪812聚焦到晶片810上。在晶片810下面的磁透镜814在晶片810表面附近产生磁场，并将产生的光电子816聚焦到XPS光谱仪中，该XPS光谱仪包括XPS输入光学器件818、XPS能量分析器820(例如，球形电容器分析器(SCA))和XPS检测器822。XPS光谱仪电子光学器件818引导和成形光电子束816，用于最佳地传输到XPS能量分析器820中。XPS能量分析器820在球体之间的固定电压差下操作，并且通常使用141.2eV的通过能量。
再次参考图1，同时，单色AlKαx射线808从晶片810激发低能量x射线荧光(LE-XRF)824。LE-XRF 824通过使用位于晶片810表面上方约1mm处的分析点附近的硅漂移检测器(SDD)826进行检测。在一个实施方式中，SDD检测器826由双珀耳帖冷却器(dual Peltiercooler)冷却，并且操作温度保持在约-30℃。为了滤除杂散电子和UV光，可以在SDD 826入口处使用超薄铝窗。SDD 826耦合到XRF检测器组件828。XRF检测器组件828耦合到SDD电子仪器830。
XPS和XRF组合工具800还可以包括后置单色仪通量检测器899，如图8中所示。尽管未示出，但XPS和XRF组合工具800也还可以配备有视觉相机。例如，可以包括晶片-XY相机(wafer-XY camera)，用于在晶片上进行特征查找和图案识别。可以包括晶片-Z相机(wafer-Z camera)，用于确定晶片z高度以用于最佳x射线斑点聚焦和定位。可以包括阳极相机，其监测用于最佳的电子束聚焦和位置的阳极。数据采集可以集成到系统软件，其中同时收集XPS和XRF信号两者。在一个此类实施方式中，总采集时间为每个部位约24s。
尽管上述实施方式中的几个实施方式涉及用于XPS和XRF测量的组合的前馈技术，但是应当理解，此类技术也可适用于它们自己的XRF测量或者可适用于它们自己的XPS测量。因此，合适的测量设备可以不均装备有XRF和XPS测量能力，但是可以仅装备有XRF或XPS测量能力中的一个。作为示例，图9是表示根据本发明的实施方式的仅具有XPS检测能力的膜测量系统的图示。作为另一个示例，尽管未示出，但膜测量系统仅具有XRF检测能力。
参考图9，膜测量系统900包括收纳在与计算系统918耦接的室901中的XPS产生和检测系统。计算系统918包括与具有存储器部分924的计算部分922耦合的用户接口920。XPS产生和检测系统包括提供用于产生电子束904的电子束源902。电子束904用于通过轰击阳极906而产生X射线束908。提供单色仪909用于聚焦来自X射线束908的单色化X射线束910。样品保持器911可以用于将样品999定位在单色化X射线束910的路径中。
提供XPS检测器914用于收集通过用单色化X射线束910轰击样品999而产生的XPS信号912。另外，可以提供通量检测器916用于确定单色化X射线束910的估计通量。在一个此类实施方式中，如图9所示，通量检测器916位于样品保持器911处。在另一个实施方式中，将X射线通量检测器921放置在单色仪附近以部分地与主X射线的一小部分相交，以便监视在样品保持器911位于分析部位时的X射线通量。
在实施方式中，不论系统是仅配备有XPS检测能力还是配备有XPS和XRF检测能力两者，薄膜表征的方法包括测量用于具有在基底上方的第一层的样品的第一XPS强度信号。第一XPS强度信号包括用于第一层和用于基底的信息。方法还涉及基于第一XPS强度信号确定第一层的厚度。方法还涉及组合用于第一层的信息和用于基底的信息以估计有效基底。方法还涉及测量用于具有在基底上方的第一层上方的第二层的样品的第二XPS强度信号。第二XPS强度信号包括用于第二层的信息、用于第一层的信息和用于基底的信息。方法还涉及基于第二XPS强度信号确定第二层的厚度，该厚度考虑了有效基底。
在另一个实施方式中，不论系统是仅配备有XRF检测能力还是配备有XPS和XRF检测能力两者，薄膜表征的方法包括测量用于具有在基底上方的第一层的样品的第一XRF强度信号。第一XRF强度信号包括用于第一层的信息和用于基底的信息。方法还涉及基于第一XRF强度信号确定第一层的厚度。方法还涉及组合用于第一层的信息和用于基底的信息以估计有效基底。方法还涉及测量用于具有在基底上方的第一层上方的第二层的样品的第二XRF强度信号。第二XRF强度信号包括用于第二层的信息、用于第一层的信息和用于基底的信息。方法还涉及基于第二XRF强度信号确定第二层的厚度，该厚度考虑了有效基底。
本发明的实施方式可以被提供为计算机程序产品或软件，其可以包括其上存储有指令的机器可读介质，该指令可以用于对计算机系统(或其它电子装置)进行编程以执行根据本发明的过程。机器可读介质包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读(例如，计算机可读)介质包括机器(例如，计算机)可读存储介质(例如，只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存装置等)、机器(例如，计算机)可读传输介质(电、光、声或其它形式的传播信号(例如，红外信号、数字信号等))等。
图10示出计算机系统1000的示例性形式的机器的图形表示，其中可以运行用于使机器执行本文所讨论的方法中的任何一个或多个的一组指令。在替代实施方式中，机器可以连接(例如，联网)到局域网(LAN)、内联网、外联网或因特网中的其它机器。机器可以在客户端-服务器网络环境中以服务器或客户端机器的能力操作，或者在对等(或分布式)网络环境中作为对等机器操作。机器可以是个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、web设备(web appliance)、服务器、网络路由器、交换机或网桥，或能够运行指定要由该机器采取的动作的一组指令(顺序地或以其他方式)的任何机器。此外，尽管仅示出了单个机器，但是术语“机器”也应被认为包括单独地或联合地运行一组(或多组)指令以执行本文所讨论的方法中的任何一个或多个的机器(例如，计算机)的任何集合。
示例性计算机系统1000包括经由总线1030彼此通信的处理器1002、主存储器1004(例如，只读存储器(ROM)、闪存、动态随机存取存储器(DRAM)，诸如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)等)、静态存储器1006(例如，闪存、静态随机存取存储器(SRAM)等)和辅助存储器1018(例如，数据存储装置)。
处理器1002表示一个或多个通用处理装置，诸如微处理器、中央处理单元等。更具体地，处理器1002可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实现其它指令集的处理器或实现指令集的组合的处理器。处理器1002还可以是一个或多个专用处理装置，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等。处理器1002被配置为运行处理逻辑1026以执行本文所讨论的操作。
计算机系统1000可以包括网络接口装置1008。计算机系统1000还可以包括视频显示单元1010(例如，液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT))、字母数字输入装置1012(例如，键盘)、光标控制装置1014(例如，鼠标)和信号生成装置1016(例如，扬声器)。
辅助存储器1018可以包括机器可访问存储介质(或更具体地，计算机可读存储介质)1031，在其上存储实施本文所讨论的方法或功能中的任何一个或多个的一个或多个指令集(例如，软件1022)。在由计算机系统1000运行期间，软件1022还可以完全或至少部分地驻留在主存储器1004内和/或处理器1002内，主存储器1004和处理器1002也构成机器可读存储介质。软件1022还可以经由网络接口装置1008在网络1020上发送或接收。
尽管机器可访问存储介质1031在示例性实施方式中被示出为是单个介质，但是术语“机器可读存储介质”应被认为包括存储一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“机器可读存储介质”还应被认为包括能够存储或编码用于由机器运行的一组指令并且使得机器执行本发明的方法中的任何一个或多个的任何介质。因此，术语“机器可读存储介质”应被认为包括但不限于固态存储器以及光学和磁性介质。
在实施方式中，非暂时性机器可访问存储介质具有存储在其上的指令，该指令使数据处理系统执行薄膜表征方法的方法。该方法包括测量用于具有在基底上方的第一层的样品的第一XPS和XRF强度信号。第一XPS和XRF强度信号包括用于第一层和用于基底的信息。方法还涉及基于第一XPS和XRF强度信号确定第一层的厚度。方法还涉及组合用于第一层和用于基底的信息以估计有效基底。方法还涉及测量用于具有在基底上方的第一层上方的第二层的样品的第二XPS和XRF强度信号。第二XPS和XRF强度信号包括用于第二层、用于第一层和用于基底的信息。方法还涉及基于第二XPS和XRF强度信号确定第二层的厚度，该厚度考虑了有效基底。
因此，已经描述了用于使用XPS和XRF技术的多层和多过程信息的前馈的方法和系统。

Claims (31)

1.一种薄膜表征的方法，所述方法包括：
测量用于具有在基底上方的第一层的样品的第一XPS和XRF强度信号，所述第一XPS和XRF强度信号包括用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息；
基于所述第一XPS和XRF强度信号确定所述第一层的厚度；
组合用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息以估计有效基底；
测量用于具有在所述基底上方的所述第一层的上方的第二层的样品的第二XPS和XRF强度信号，所述第二XPS和XRF强度信号包括用于所述第二层的信息、用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息；并且
基于所述第二XPS和XRF强度信号确定所述第二层的厚度，该厚度考虑了所述有效基底。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，组合用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息以估计所述有效基底包括通过直接或基于模型的方法在全局的同时拟合中组合信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，估计所述有效基底包括使用基于来自所述第一层和所述基底的原子核素的有效基底模型以及与所述原子核素的体积原子组成％值成比例的强度生成因子。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二层包括不包含在所述基底或所述第一层中的原子核素。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，估计所述有效基底是基于基本原子敏感因子(ASF)的独立于模型的手段。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述第二XPS和XRF强度信号确定所述第二层的厚度还包括基于所述第二XPS和XRF强度信号确定所述第二层的组成，该组成考虑了所述有效基底。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
组合用于所述第二层的信息、用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息以估计第二有效基底；
测量用于具有在所述基底上方的所述第一层上方的所述第二层的上方的第三层的样品的第三XPS和XRF强度信号，所述第三XPS和XRF强度信号包括用于所述第三层的信息、用于所述第二层的信息、用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息；以及
基于所述第三XPS和XRF强度信号确定所述第三层的厚度，该厚度考虑了所述第二有效基底。
8.一种用于表征薄膜的系统，所述系统包括：
用于产生X射线束的X射线源；
用于在所述X射线束的路径中定位样品的样品保持器；
用于收集通过利用所述X射线束轰击所述样品而产生的X射线光电子能谱(XPS)信号的第一检测器；
用于收集通过利用所述X射线束轰击所述样品而产生的X射线荧光(XRF)信号的第二检测器；以及
计算装置，被配置为基于所述XPS和所述XRF信号确定所述样品的第二层的厚度，其中，确定该厚度考虑了基于所述样品的第一层和基底估计出的有效基底，所述第一层和所述基底在所述样品的所述第二层的下方。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一检测器和所述第二检测器被配置为同时分别收集所述XPS信号和所述XRF信号。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一检测器和所述第二检测器被配置为从所述样品的约50μm2的计量盒内收集所述XPS信号和所述XRF信号。
11.根据权利要求8所述的系统，还包括：
后置单色仪通量检测器，用于相对于进入x射线通量使所述XRF信号归一化以用于稳定测量。
12.根据权利要求8所述的系统，其中，在收集所述XPS信号和所述XRF信号期间，所述系统保持在小于约1.0E-7托的基准压力下。
13.根据权利要求8所述的系统，其中，所述X射线束是单色AlKαx射线束。
14.根据权利要求8所述的系统，还包括：
石英单色仪，沿着所述X射线束的路径设置在所述X射线源与所述样品保持器之间。
15.一种非暂时性机器可访问的存储介质，具有存储在其上的指令，所述指令使数据处理系统执行薄膜表征方法的方法，所述方法包括：
测量用于具有在基底上方的第一层的样品的第一XPS和XRF强度信号，所述第一XPS和XRF强度信号包括用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息；
基于所述第一XPS和XRF强度信号确定所述第一层的厚度；
组合用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息以估计有效基底；
测量用于具有在所述基底上方的所述第一层的上方的第二层的样品的第二XPS和XRF强度信号，所述第二XPS和XRF强度信号包括用于所述第二层的信息、用于所述第一层和用于所述基底的信息；并且
基于所述第二XPS和XRF强度信号确定所述第二层的厚度，该厚度考虑了所述有效基底。
16.根据权利要求15所述的存储介质，其中，组合用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息以估计所述有效基底包括通过直接或基于模型的方法在全局的同时拟合中组合信号。
17.根据权利要求15所述的存储介质，其中，估计所述有效基底包括使用基于来自所述第一层和所述基底的原子核素的有效基底模型以及与所述原子核素的体积原子组成％值成比例的强度生成因子。
18.根据权利要求17所述的存储介质，其中，所述第二层包括不包含在所述基底或所述第一层中的原子核素。
19.根据权利要求15所述的存储介质，其中，估计所述有效基底是基于基本原子敏感因子(ASF)的独立于模型的手段。
20.根据权利要求15所述的存储介质，其中，基于所述第二XPS和XRF强度信号确定所述第二层的厚度还包括基于所述第二XPS和XRF强度信号确定所述第二层的组成，所述组成考虑了所述有效基底。
21.根据权利要求15所述的存储介质，所述方法还包括：
组合用于所述第二层的信息、所述第一层的信息和用于所述基底的信息以估计第二有效基底；
测量用于具有在所述基底上方的所述第一层上方的所述第二层的上方的第三层的样品的第三XPS和XRF强度信号，所述第三XPS和XRF强度信号包括用于所述第三层的信息、用于所述第二层的信息、用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息；并且
基于所述第三XPS和XRF强度信号确定所述第三层的厚度，该厚度考虑了所述第二有效基底。
22.一种薄膜表征的方法，所述方法包括：
测量用于具有在基底上方的第一层的样品的第一XPS强度信号，所述第一XPS强度信号包括用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息；
基于所述第一XPS强度信号确定所述第一层的厚度；
组合用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息以估计有效基底；
测量用于具有在所述基底上方的所述第一层上方的第二层的样品的第二XPS强度信号，所述第二XPS强度信号包括用于所述第二层的信息、用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息；并且
基于所述第二XPS强度信号确定所述第二层的厚度，该厚度考虑了所述有效基底。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，组合用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息以估计所述有效基底包括通过直接或基于模型的方法在全局的同时拟合中组合信号。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，估计所述有效基底包括使用基于来自所述第一层和所述基底的原子核素的有效基底模型以及与所述原子核素的体积原子组成％值成比例的强度生成因子。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述第二层包括不包含在所述基底或所述第一层中的原子核素。
26.根据权利要求22所述的方法，还包括：
组合用于所述第二层的信息、用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息以估计第二有效基底；
测量用于具有在所述基底上方的所述第一层上方的所述第二层的上方的第三层的样品的第三XPS强度信号，所述第三XPS强度信号包括用于所述第三层的信息、用于所述第二层的信息、用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息；并且
基于所述第三XPS强度信号确定所述第三层的厚度，该厚度考虑了所述第二有效基底。
27.一种薄膜表征的方法，所述方法包括：
测量用于具有在基底上方的第一层的样品的第一XRF强度信号，所述第一XRF强度信号包括用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息；
基于所述第一XRF强度信号确定所述第一层的厚度；
组合用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息以估计有效基底；
测量用于具有在所述基底上方的所述第一层上方的第二层的样品的第二XRF强度信号，所述第二XRF强度信号包括用于所述第二层的信息、用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息；并且
基于所述第二XRF强度信号确定所述第二层的厚度，该厚度考虑了所述有效基底。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，组合用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息以估计所述有效基底包括通过直接或基于模型的方法在全局的同时拟合中组合信号。
29.根据权利要求27所述的方法，其中，估计所述有效基底包括使用基于来自所述第一层和所述基底的原子核素的有效基底模型以及与所述原子核素的体积原子组成％值成比例的强度生成因子。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述第二层包括不包含在所述基底或所述第一层中的原子核素。
31.根据权利要求27所述的方法，还包括：
组合用于所述第二层的信息、用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息以估计第二有效基底；
测量用于具有在所述基底上方的所述第一层上方的所述第二层的上方的第三层的样品的第三XRF强度信号，所述第三XRF强度信号包括用于所述第三层的信息、用于所述第二层的信息、用于所述第一层的信息和用于所述基底的信息；并且
基于所述第三XRF强度信号确定所述第三层的厚度，该厚度考虑了所述第二有效基底。
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