[发明专利]度量工具及侦测其中电离原子的方法与带电粒子侦测系统

说明书

本揭露提供一种度量工具、带电粒子侦测系统及用于侦测半导体度量工具中的电离原子的方法。度量工具包括粒子产生系统、局部电极、粒子捕捉装置、位置侦测器与处理器。粒子产生系统配置以从样品中移除粒子。局部电极配置以产生吸引电场，并将被移除的粒子引向局部电极的孔径。粒子捕捉装置配置以在样品与局部电极之间的区域周围产生排斥电场，并将被移除的粒子排斥到孔径。位置侦测器配置以确定被移除的粒子的二维位置座标与被移除的粒子的飞行时间。处理器配置以基于飞行时间来辨识被移除的粒子。

技术领域

本揭露是一种关于度量工具、带电粒子侦测系统及用于侦测半导体度量工具中的电离原子的方法。

背景技术

随着半导体技术的进步，对于较高的存储容量、较快的处理系统、较高的性能与较低的成本的需求不断增加。为了满足这些要求，半导体工业继续缩小半导体元件的尺寸及其制造公差。这种缩小半导体元件的方式增加了对用于半导体元件制造制程的高精度、灵敏度与精确的度量工具的需求。

发明内容

在一些实施方式中，一种度量工具包括粒子产生系统、局部电极、粒子捕捉装置、位置侦测器与处理器。粒子产生系统配置以从样品中移除粒子。局部电极配置以产生吸引电场，并将被移除的粒子引向局部电极的孔径。粒子捕捉装置配置以在样品与局部电极之间的区域周围产生排斥电场，并将被移除的粒子排斥到孔径。位置侦测器配置以确定被移除的粒子的二维座标位置与被移除的粒子的飞行时间。处理器配置以基于飞行时间来便是被移除的粒子。

在一些实施方式中，一种带电粒子侦测系统，包括局部电极、加速系统、导向系统与位置侦测器。局部电极配置以产生吸引电场并将带电粒子从样品引向局部电极的孔径。加速系统包含第一类型加速器与第二类型加速器，第一类型加速器与第二类型加速器相异。第一类型加速器配置以将离开局部电极的带电粒子的第一速度加速至第二速度，第二速度高于第一速度。第二类型加速器配置以将离开第一加速器的带电粒子的第二速度加速至第三速度，第三速度高于第二速度。导向系统配置以产生导向场并改变离开第二类型加速器的带电粒子的飞行路径方向。位置侦测器配置以侦测被移除的带电粒子的二维位置座标与带电粒子的飞行时间。

在一些实施方式中，一种用于侦测半导体度量工具的电离原子的方法，包括以下步骤。从样品中产生复数电离原子。产生吸引电场，以将电离原子导向局部电极的孔径。产生排斥电场，以将电离原子导向孔径，防止电离原子漂移。侦测电离原子的二维位置座标与电离原子的飞行时间。

附图说明

当结合附图进行阅读时得以自以下详细描述最佳地理解本揭露的态样。应注意，根据工业上的标准实务，各种特征并未按比例绘制。实际上，为了论述清楚可任意地增大或减小各种特征的尺寸。

图1绘示根据一些实施方式的用于半导体元件制造制程的度量工具的剖面图；

图2与图3绘示根据一些实施方式的具有度量工具的带电粒子捕捉装置的不同配置的带电粒子收集系统的剖面图；

图4至图7绘示根据一些实施方式的度量工具的带电粒子捕捉装置的不同剖面图；

图8是根据一些实施方式的用于操作半导体度量工具的方法的流程图。

现在将参考附图以说明实施方式。在附图中，相同的附图标记通常表示相同的、功能相似的及/或结构相似的元件。

【符号说明】

100：半导体度量工具

102：样品

102t：顶部

103A、103B、103C：飞行路径

104：分析腔室

106：样品支架

108：带电粒子产生系统

110：带电粒子侦测系统