A system and method for semiconductor metrology and surface analysis used for the use of two ion mass spectrometry (SIMS) is disclosed. In the example, the two ion mass spectrometry (SIMS) system consists of a sample table. One ion beam is guided to the sample table. The lens is extracted for the sample table. The extraction lens is configured to provide a low extraction field for the two ions emitted from the sample on the sample table. The magnetic sector spectrometer coupled the optical path of the SIMS system to the extraction of the lens. The magnetic sector spectrometer includes an electrostatic analyzer (ESA) coupled to the magnetic sector analyzer (MSA).
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用二次离子质谱的半导体计量和表面分析的系统和方法相关申请的引用本申请要求于2015年2月10日提交的美国临时申请No.62/114,521的权益,其全部内容通过引用并入本文。本申请还要求于2015年2月10日提交的美国临时申请No.62/114,519的权益,其全部内容通过引用并入本文。本申请还要求于2015年2月10日提交的美国临时申请No.62/114,524的权益,其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术的实施方式在半导体计量领域,并且具体而言是使用二次离子质谱(SIMS)的半导体计量和表面分析的系统和方法。
技术介绍
二次离子质谱(SIMS)是通过用聚焦的一次离子束溅射样本的表面并收集和分析喷射(弹射,ejected)的二次离子来用于分析固体表面和薄膜的组成的技术。用质谱仪测量这些二次离子的质量/电荷比来确定表面至1至2纳米的深度的元素、同位素或分子组成。由于不同材料之间电离概率的变化很大,尽管使用标准可以进行定量,但通常将SIMS认为是定性技术。SIMS是最敏感的表面分析技术,其中元素检测限范围为从百万分率到十亿分率。通常,SIMS需要具有低于10-4Pa的压强的高真空。需要高真空以确保二次离子在它们到达检测器的途中不会与背景气体碰撞(即,与仪器的尺寸相比,检测器内的气体分子的平均自由路径必须是大的),并且还可防止在测量期间通过吸附背景气体颗粒而可能发生的表面污染。在SIMS分析中采用三种基本类型的离子枪。在一种类型中,通常用双等离子管或由电子电离产生气态元素的离子,例如稀有气体(40Ar+,Xe+)、氧(16O-,16O2+,16O2-) ...
【技术保护点】
一种二次离子质谱(SIMS)系统,包括:样品台;一次离子源和离子光学器件,用于产生并将一次离子束引导至所述样品台;提取透镜,对准所述样品台,配置所述提取透镜为从所述样品台上的样品发射的二次离子提供低提取场;和磁扇区光谱仪,沿着所述SIMS系统的光学路径耦合到所述提取透镜,所述磁扇区光谱仪包括耦合到磁扇区分析仪(MSA)的静电分析仪(ESA)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.10 US 62/114,521;2015.02.10 US 62/114,519;1.一种二次离子质谱(SIMS)系统,包括:样品台;一次离子源和离子光学器件,用于产生并将一次离子束引导至所述样品台;提取透镜,对准所述样品台,配置所述提取透镜为从所述样品台上的样品发射的二次离子提供低提取场;和磁扇区光谱仪,沿着所述SIMS系统的光学路径耦合到所述提取透镜,所述磁扇区光谱仪包括耦合到磁扇区分析仪(MSA)的静电分析仪(ESA)。2.根据权利要求1所述的SIMS系统,其中,所述样品台包含法拉第杯。3.根据权利要求1所述的SIMS系统,进一步包括:沿着所述磁扇区光谱仪的平面间隔开的多个检测器。4.根据权利要求3所述的SIMS系统,其中,所述多个检测器用于检测来自从所述样品发射的二次离子束的相应的多个不同物质。5.根据权利要求1所述的SIMS系统,进一步包括:沿着所述SIMS系统的光学路径耦合的第一附加ESA,在所述提取透镜和所述磁扇区光谱仪的ESA之间;和沿着所述SIMS系统的光学路径耦合的第二附加ESA,在所述第一附加ESA和所述磁扇区光谱仪的ESA之间。6.根据权利要求5所述的SIMS系统,其中,所述第一附加ESA被配置为扩展从所述样品发射的二次离子束,并且其中,所述第二附加ESA被配置为集中从所述第一附加ESA接收的二次离子束。7.根据权利要求6所述的SIMS系统,进一步包括:沿着所述SIMS系统的光学路径的一个或多个狭缝,在所述第一附加ESA和所述第二附加ESA之间。8.根据权利要求7所述的SIMS系统,其中,所述第一附加ESA、所述第二附加ESA和所述一个或多个狭缝被包括在所述SIMS系统的电荷补偿系统中。9.根据权利要求5所述的SIMS系统,其中,所述第一附加ESA和所述第二附加ESA一起将所述SIMS系统的光学路径从所述样品台的上方引导至所述样品的下方。10.根据权利要求9所述的SIMS系统,其中,所述MSA的磁体位于所述样品台的下方。11.根据权利要求1所述的SIMS系统,其中,所述低提取场具有至多为约10伏特/毫米的绝对值。12.根据权利要求1所述的SIMS系统,进一步包括:耦合到所述样品台的传送机器人。13.根据权利要求12所述的SIMS系统,进一步包括:耦合到所述传送机器人的容器,所述容器能够包含校准或参考晶片或者能够包含校准或参考样品的晶片样载体。14.一种测量和控制样品的表面电势的方法,所述方法包括:测量从样品表面发射的带电粒子的动能分布;确定所述带电粒子的动能的位移;和响应于所述带电粒子的动能的位移,改变所述样品表面的表面电势。15.根据权利要求14所述的方法,其中,改变所述样品表面的表面电势包括调整支撑所述样品的电极的偏差电压。16.根据权利要求14所述的方法,其中,改变所述样品表面的表面电势包括在所述样品表面引导电子束。17.根据权利要求16所述的方法,其中,在所述样品表面引导所...
【专利技术属性】
技术研发人员:戴维·A·雷德,布鲁诺·W·许勒尔,布鲁斯·H·纽科姆,罗德尼·斯梅德特,克里斯·贝维斯,
申请(专利权)人:瑞沃拉公司,
类型:发明
国别省市:美国,US
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