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TWI776392B - 用於原位蝕刻速率測量之系統及方法 - Google Patents

用於原位蝕刻速率測量之系統及方法 Download PDF

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TWI776392B
TWI776392B TW110105507A TW110105507A TWI776392B TW I776392 B TWI776392 B TW I776392B TW 110105507 A TW110105507 A TW 110105507A TW 110105507 A TW110105507 A TW 110105507A TW I776392 B TWI776392 B TW I776392B
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vacuum chamber
light
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瑪利奧 貝林格
斯特芬 蓋特勒
拉爾夫 斯佩林
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德商比埃勒阿爾策瑙有限公司
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Abstract

本發明係關於一種用於原位離子束蝕刻速率或沉積速率測量的系統,其包含:一真空室;一離子束源,其被配置以將一離子束導引至位於該真空室內之一樣品之一第一表面上,且以一蝕刻速率蝕刻該樣品之該第一表面;或一材料源,其被配置為以一沉積速率將材料沉積至位於該真空室內之一樣品之一第一表面上;及一干涉測量裝置,其至少部分位於該真空室內且被配置以將光導引至該樣品之一第二表面上,且基於自該樣品反射之光來原位確定該離子束之該蝕刻速率或所沉積材料之該沉積速率。

Description

用於原位蝕刻速率測量之系統及方法
本發明係關於一種原位蝕刻速率或沉積速率測量系統及其方法。
離子束蝕刻為用於拋光及成形各種材料之樣品,例如光學組件或薄膜的常見工具。特定而言,離子束為一種由離子組成之帶電粒子束。存在多種離子束源,其中最常見之離子束具有單電荷離子。
離子束經導引至樣品表面上,在此離子之衝擊侵蝕樣品表面,研磨掉(蝕刻)一定量之材料。離子束所蝕刻掉之材料量視例如離子束參數、樣品之材料組成及暴露時間而定。蝕刻速率定義為隨時間推移自樣品表面移除的材料量。
離子束典型地聚焦至樣品表面上,且具有高斯輪廓(Gaussian profile),其帶有峰值(高斯離子束輪廓之最大值)及半高全寬(full width at half maximum;FWHM)。因此,樣品表面之蝕刻輪廓的特徵亦可由峰值蝕刻速率及FWHM來界定。
在先前技術系統中,為了確定特定樣品之離子束的蝕刻速率,使用基於表面形式干涉測量之干涉測量裝置,例如使用菲左干涉儀(Fizeau-interferometer)預先界定樣品探針(參考樣品)之特徵。隨後,將樣品探針插入至真空室中。樣品探針理想地與之後將暴露於離子束的實際樣品具有相同材料。 使用預定束參數,使樣品探針暴露於離子束持續預定時間量,亦即所謂的覆蓋區(footprint)蝕刻。將樣品探針自真空室中取出,且隨後藉由基於表面干涉測量之干涉裝置異位測量蝕刻輪廓。因此,可確定峰值蝕刻速率、FWHM及蝕刻體積。其後,將實際樣品插入至真空室中,且根據所確定的離子束之蝕刻參數進行處理。
然而,先前技術系統需要費時的方法來確定離子束之蝕刻速率參數,因為除在離子束蝕刻之前及之後進行前述干涉測量之外,亦必須樣品探針插入至真空室中且自真空室中取出。
另外,樣品探針具有有限壽命,因為僅可針對蝕刻輪廓之一定深度解析表面形式干涉測量之條紋。亦即,在樣品探針上進行一定量蝕刻之後,蝕刻輪廓之深度不再能夠藉由先前技術干涉測量裝置來解析。此類樣品探針必須定期更換或重新拋光,此為成本高昂的。
此外,為了確定全離子束輪廓,先前技術系統必須使用大小為離子束直徑三至四倍的樣品探針,此使得用於干涉測量之大參考目標成為必要且限制計量,且同時成本高昂。
習知沉積法中會產生類似問題,在該等方法中,異位測量沉積速率,亦即在將樣品插入至真空室中以進行材料沉積之前及自真空室中抽出樣品之後測量。
本發明之目標為克服先前技術系統之上述缺陷。本發明由獨立項界定。附屬項係關於本發明之較佳實施例。
根據本發明之一個態樣,提供一種用於原位離子束蝕刻速率或沉積速率測量的系統,該系統包含:一真空室;一離子束源,其被配置以將一離子 束導引至位於該真空室內之一樣品之一第一表面上,且以一蝕刻速率蝕刻該樣品之該第一表面;或一材料源,其被配置為以一沉積速率將材料沉積至位於該真空室內之一樣品之一第一表面上;及一干涉測量裝置,其至少部分位於該真空室內且被配置以將光導引至該樣品之一第二表面上,且基於自該樣品反射之光來原位確定該離子束之該蝕刻速率或所沉積材料之該沉積速率。
亦即,該系統可用於確定離子束蝕刻速率或材料沉積技術之沉積速率。沉積技術可為以下中之任一種:化學氣相沉積(chemical vapor deposition),CVD;物理氣相沉積(physical vapor deposition),PVD;低壓化學氣相沉積(low-pressure chemical vapor deposition),LPCVD;電漿增強化學氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition),PECVD;或電漿輔助CVD。
在沉積速率確定中,來自材料源之材料沉積至樣品表面上,且可將沉積速率確定為隨時間推移之厚度變化(增大)。相反,在離子蝕刻速率確定中,材料自樣品表面移除,且可將蝕刻速率確定為隨時間推移之厚度變化(減小)。
如上文所提及,干涉測量裝置可至少部分位於真空室內,例如感測器及光纖可位於真空室內,而其他元件,諸如電源、控制器及干涉測量裝置之其他組件可位於真空室外部。
干涉測量裝置可被配置以在蝕刻樣品之第一表面的同時確定蝕刻速率,較佳在預定穩定時間之後,較佳大於2分鐘,更佳大於3分鐘,甚至更佳大於4分鐘,且最佳4-5分鐘或更長時間。亦即,可在進行蝕刻的同時進行蝕刻速率測量。
干涉測量裝置可被配置以在將材料沉積至樣品之第一表面上的同時確定沉積速率。亦即,可在進行沉積的同時進行沉積速率測量。
蝕刻速率可定義為隨時間推移自樣品之第一表面所移除的材料 量。
沉積速率可定義為隨時間推移沉積至樣品之第一表面上的材料量。
干涉測量裝置可為高精度光學低同調干涉儀(high precision optical low-coherence interferometer,HP-OLCI)。
作為分析單元之HP-OLCI可為間條干涉儀且可基於光學同調斷層掃描(optical coherence tomography),OCT技術。其可包含兩個內部臂及兩個外部臂。一個內部臂可配備有音圈,音圈經由其節距提供工作區域。第二內部臂可為可移動的以提供掃描範圍(厚度較佳為0-135mm)。
一個外部臂可在離子束修形(ion beam figuring,IBF)真空室內由感測器自身構成。第二臂可為可調整參考。此參考可由氣隙形成。兩個外部臂可提供信號;藉由確定兩個信號之間的距離來測量厚度。舉例而言,1550nm之DFB雷射可充當標度。
參考臂可用於用樣品之光學厚度設定氣隙。氣隙可由可移動(例如135mm)玻璃板(例如熔融二氧化矽)及鏡產生。HP-OLCI可僅考慮界面之干涉脈衝,且可將其與氣隙界面(熔融二氧化矽至空氣之過渡區)之干涉脈衝進行比較。若兩個信號處於彼此之上,則厚度差為零。若樣品表面由離子束蝕刻掉,則干涉脈衝遠離參考脈衝。藉由兩個脈衝之最大值及DFB雷射干涉信號(標度)以高精度確定兩者之間的距離。隨時間推移之變化可以nm/s為單位輸出,且可以高於0.1nm/s之精度測量。
換言之,HP-OLCI為高度精確比較厚度測量裝置。參考信號通常由厚度精確已知之樣品產生,且將確定與此參考樣品之差。絕對厚度對於本發明而言並不重要。實際上,確定隨時間推移之變化。因此,可使用氣隙,其具有可變之優點。
樣品之第二表面可與樣品之第一表面相對。亦即,樣品之一側可使用離子束蝕刻,且相對側可用於測量蝕刻速率。類似地,可將材料沉積至樣品之一側上,且相對側可用於測量沉積速率。
干涉測量裝置可被配置以確定樣品隨時間推移之厚度,且基於樣品隨時間推移之厚度變化來確定蝕刻速率或沉積速率。
干涉測量裝置可包含被配置以將光導引至樣品之第二表面上且收集自樣品反射回之光的感測器。
感測器可包含光學組件以將光導引至樣品之第二表面上且收集自樣品反射回之光。
感測器可位於真空室內。
感測器可包含樣品。亦即,根據一較佳實施例,樣品可位於感測器內部。
感測器可包含外殼,且樣品可位於外殼內部,較佳光學組件亦位於外殼內部。
外殼可包含開口,且樣品可位於開口處,使得離子束或待沉積之材料可經由開口到達樣品之第一表面。換言之,樣品之第一表面可位於外殼之開口處。
外殼可包含石墨外表面。因此,僅將展示之樣品留給離子束或待沉積之材料。
干涉測量裝置可包含與樣品接觸之冷卻裝置,例如銅冷卻裝置,且可被配置以冷卻樣品。
干涉測量裝置可包含定位裝置,其被配置以將光定位於樣品之第二表面上的至少一個預定位置處。定位裝置可為x,y,z台,光學組件可安裝於其上,使得光學組件可三維移動。在一些實施例中,二維x,y台亦可足以使光學組件二 維移動,較佳平行於樣品之第二表面。
控制器可被配置以控制定位裝置將光定位於樣品第二表面對應於離子束之中心的位置處,以確定離子束之峰值蝕刻速率。
峰值蝕刻速率可定義為在離子束之最大強度下的蝕刻速率,其中離子束具有實質上高斯形式。
控制器可進一步被配置以控制定位裝置將光定位於樣品第二表面對應於離子束輪廓內位置的複數個位置處,以確定離子束輪廓之蝕刻速率。
舉例而言,藉由在對應於離子束輪廓內之位置的不同位置處獲得若干測量值,可使用高斯擬合來確定離子束輪廓之體積蝕刻速率。
控制器可進一步被配置以控制定位裝置將光定位於樣品第二表面複數個位置處,以確定複數個位置處之沉積速率。
系統可進一步包含對準裝置,其被配置以將離子束相對於樣品之第一表面對準。
對準裝置可包含法拉第杯(Faraday cup)及位置相機或特徵界定裝置,其被配置以藉由點掃描界定離子束之特徵且計算至初始起點之偏移。
根據本發明之另一態樣,提供一種用於原位離子束蝕刻速率或沉積速率測量之方法。該方法包含:將一離子束導引至位於一真空室內之一樣品之一第一表面上,以一蝕刻速率蝕刻該樣品之該第一表面;或以一沉積速率將材料沉積至位於該真空室內之一樣品之一第一表面上;將至少部分位於該真空室內之一干涉測量裝置的光導引至該樣品之一第二表面上;及基於自該樣品反射之光原位確定該離子束之該蝕刻速率或該沉積速率。
通常,如本文所描述之樣品(亦成為樣品探針)可與最終將在上面執行離子束處理或沉積之實際樣品相關,或與用以確定離子束蝕刻速率或沉積速率之測試樣品相關。此測試樣品應理想地與最終將在上面執行離子束處理 或沉積之實際樣品具有相同材料。
特定而言,若樣品足夠薄,則本發明可用於在蝕刻樣品的同時或在材料沉積至樣品上的過程中測量樣品,而無需使用測試樣品。舉例而言,在蝕刻或沉積的同時對實際樣品進行的此「即時」測量可用於藉由確定光學透鏡之中心厚度來確定蝕刻速率或沉積速率。若預期溫度高,則薄樣品(例如光學厚度為至多135mm)可為有利的,因為與厚樣品相比,薄樣品中之散熱較容易。換言之,由於光學材料可傾向於為不良熱導體,因此自薄樣品移除樣品上之熱量可能較有效。
然而,在樣品內部恆溫之情況下,不存在對樣品厚度之限制。在任何情況下,較佳樣品內部具有恆溫。
如根據本發明之以上描述顯而易見,本發明提供一種減少處理時間之系統及方法,此係因為樣品之干涉測量可原位執行。因此,可避免費時地將樣品插入至真空室中且自真空室中抽出。另外,不必在離子束蝕刻或材料沉積之前及之後測量樣品,此節省額外時間。
另外,藉由本發明,由於使用基於厚度之干涉測量,因此可更常使用(重複使用)樣品而不必更換或重新拋光樣品,且因此可節省成本。
此外,由於使用基於厚度之干涉測量,因此本發明不需要樣品大小為離子束直徑之三至四倍以便確定離子束之蝕刻輪廓,此再次節省成本。
此外,本發明允許在非正交衝擊角下進行蝕刻速率測量。此對於高度彎曲樣品尤其有利,其中各別定位系統可能無法允許在樣品之整個延伸中的完美正交衝擊角。
更特定而言,蝕刻速率高度受衝擊角影響且在不同材料之間不同。有可能針對此類非正交衝擊角確定蝕刻速率為本發明的優點之一。
根據概述本發明之例示性實施例之圖的以下描述,本發明之此等 及其他特徵、優點及態樣將變得顯而易見。本發明之例示性實施例的以下描述不應解釋為限制本發明之範圍。相反,例示性實施例意欲提供如何實施本發明之一些非詳盡實例。所屬技術領域中具有通常知識者將顯而易見,本發明不受以下例示性實施例之特徵組合的限制。相反,若未另外明確陳述,則不同例示性實施例之特徵可與其他例示性實施例之特徵組合。亦即,本發明之範圍僅由獨立項之特徵界定。
100:系統
110:真空室
111:離子束源
111a:材料源
112:離子束
112a:材料
113:樣品
113a:第一表面
113b:第二表面
114:干涉測量裝置
115:光
116:光學組件
117:感測器
118:光纖
119:HP-OLCI架
120:顯示及輸入裝置
121:IBF控制電腦
122:網路裝置
123:可調整厚度參考模組
S10:第一步驟
S20:第二步驟
S30:步驟
現參考圖式描述一些較佳實施例,其中:[圖1]示出本發明之系統的一個較佳實施例,[圖2]示出本發明之系統的另一實施例,[圖3]示出本發明方法之一較佳實施例的流程圖,[圖4]示出具有使用不同離子束參數以不同方式蝕刻之覆蓋區的樣品探針,[圖5]示出使用不同離子束參數對樣品進行之原位原始蝕刻速率測量,[圖6]示出對樣品進行之原位原始蝕刻速率測量,[圖7]a至圖7e示出每一小時測量之源穩定性的48小時測量結果;[圖8]為顯示幾何確定期間樣品厚度的圖;[圖9]示出幾何確定期間之樣品厚度,且[圖10]示出本發明之系統的另一較佳實施例。
參考圖1,描述本發明之系統的一個較佳實施例。圖1顯示用於原位離子束蝕刻速率測量之系統100。該系統包含真空室110、離子束源111及干涉測量裝置114。
離子束源111被配置以將離子束112導引至位於真空室110內之樣品113之第一表面113a上,且以一定蝕刻速率蝕刻樣品113之第一表面113a。
干涉測量裝置114至少部分位於真空室110內,且被配置以將光115導引至樣品113之第二表面113b上,且基於自樣品113反射之光原位確定離子束112之蝕刻速率。
干涉測量裝置114可為低同調干涉儀,例如由兩個糾纏邁克生干涉儀(Michelson-interferometer)建構,具有掃描範圍為大致400微米之調節臂、測量範圍臂(可調整範圍在0-135mm厚度之間)、在參考樣品上調整之實際測量臂及為厚度測量提供參考信號之可調整參考臂。光源可為中心波長為1280nm及1310nm之超發光二極體之組合。作為一量度,耦合波長為1550nm之分佈回饋(distributed feedback),DFB雷射用於路徑之干涉測量。此僅為可與本發明一起使用之干涉測量裝置的一個實例。然而,本發明不限於此。能夠確定樣品113之厚度的任何干涉測量裝置114可與本發明一起使用。然而,就精度而言,干涉測量裝置114之前述設置可優於其他此類干涉測量裝置。
圖2示出本發明之系統100的另一實施例。特定而言,圖2示出已參考圖1描述之特徵及系統100之另外視情況選用之特徵。
特定而言,圖2顯示真空室110、離子束112、樣品113、光115、光學組件116、感測器117、光纖118、高精度光學低同調干涉儀(HP-OLCI)架119、顯示及輸入裝置120、離子束修形IBF控制電腦121、網路裝置122及可調整厚度參考模組123。
離子束112、樣品113、光115、光學組件116、感測器117及部分光纖118位於真空室110內。樣品113及光學組件116位於感測器117內。
離子束112例如經由感測器外殼中之開口(圖中未示)導引至樣品之第一表面113a上。光115,例如紅外光藉由光學組件116導引(聚焦)至樣品 113之相對表面(第二表面113b)上,其中光經由光纖118提供至光學組件116。
樣品113位於感測器117之內表面,亦即感測器外殼上。提供感測器外殼中之開口(圖中未示),使得樣品之第一表面113a部分暴露於離子束112。
光學組件116被配置以將光115聚焦至樣品之第二表面113b上,且收集自樣品之表面113a、113b反射之光。自樣品表面113a、113b反射回之光產生獨特干涉圖樣。藉由將此干涉圖樣於來自可調整厚度參考模組123中之比較樣品的干涉圖樣進行比較,可確定樣品113之厚度。
舉例而言,干涉圖樣可包含干涉脈衝,其中干涉脈衝之包絡可用於確定樣品113之厚度。為了提高厚度確定的準確度,可使用干涉脈衝之間的距離來確定樣品113之厚度。
甚至更佳評估整個脈衝自身以進一步提高準確度。
HP-OLCI架119經由光纖118連接至光學組件116,且經由另一光纖與可調整厚度參考模組123連接。HP-OLCI架119包含用於HP-OLCI之電源、(多個)光源及各別控制構件。控制構件可用於控制干涉測量裝置114之功能,且可包含處理裝置,例如處理器,其可被配置以基於干涉測量來確定樣品113之厚度,且隨後確定蝕刻速率,亦即隨時間推移之厚度變化。
系統100亦可提供顯示及輸入裝置120以便顯示該蝕刻速率確定之結果,且接收使用者輸入以控制干涉測量裝置之不同功能,例如到達樣品之第二表面113b上之光115的放大率及強度及/或對可調整厚度參考模組123進行調整。
控制光115之放大率及強度有利,因為光自樣品表面反射且因此強度視樣品之材料而定。另外,強度可隨樣品壽命增加而降低。因此,為了提供足夠的反射光強度,可調節導向至樣品之第二表面133b之光115的放大率及強度。
使用IBF控制電腦121控制離子束112,亦即離子束112之參數及離子束112相對於樣品之位置。儘管圖2中未詳細展示,但IBF機提供離子束112且包含真空室110。
IBF控制電腦121及HP-OLCI架119連接至網路122,以提供對離子束112及干涉測量裝置114之集中控制。
圖3示出本發明方法之一較佳實施例的流程圖。特定而言,圖3顯示將離子束112導引至位於真空室110內之樣品113之第一表面113a上,以一蝕刻速率蝕刻樣品113之第一表面133a的第一步驟S10。
在第二步驟S20中,將至少部分位於真空室110內之干涉測量裝置114的光115導引至樣品113之第二表面113b上。
在步驟S30中,基於自樣品113反射之光原位確定離子束112之蝕刻速率。
圖4示出具有使用不同離子束參數以不同方式蝕刻之覆蓋區的樣品探針。特定而言,在將樣品插入至真空室中之前,界定樣品探針表面之特徵,亦即對樣品探針進行干涉表面測量。隨後,使用離子束將覆蓋區蝕刻至樣品探針表面中。離子束參數如下變化:a)1000V及50W(圖4中左上方覆蓋區),b)1000V及70W(圖4中右上方覆蓋區),c)1000V及100W(圖4中左下方覆蓋區),及d)800V及50W(圖4中右下方覆蓋區)。在另一步驟中,將樣品探針自真空室中取出,且再次進行干涉表面測量以確定不同覆蓋區之蝕刻速率。此對應於先前技術程序。
為了比較,使用本發明(亦即原位)測量相同材料(在此情況下為熔融二氧化矽)之樣品,同時使用相同束參數。藉由原位測量獲得原始之原始值,亦即隨時間推移之厚度在5圖中示出(與滾動平均值一起)。各測量進行20分鐘,且在前一測量之後5分鐘後開始新測量。
如自圖5可見,最初,亦即前4-5分鐘內厚度增大,此係由於熱膨脹效應及光學指數隨溫度提高之變化。藉由使用樣品主動冷卻,有可能在4-5分鐘之後達成穩定條件,視中和器及束功率而定。
可藉由運行點掃描,亦即在表面上不同位置處測量來獲得束幾何。第一測量點需要初始加熱時間(4-5分鐘),所有其他點僅需要1-2分鐘加熱時間以使測量穩定。測量點較佳以螺旋方式掃描,在中心開始且更向外推進。因此,能量輸入可保持幾乎恆定,且各測量點之所需時間可減少。
Figure 110105507-A0305-02-0014-2
表1顯示對3吋探針熔融二氧化矽進行之習知干涉測量與根據本發明(原位蝕刻速率測量(in-situ etch rate measurement)-ISERM)之測量裝置的1吋1mm樣品之間的九次比較測量。視材料之製造製程而定,蝕刻速率可顯著變化。因此,測量裝置之參考樣品應由與待處理之樣品相同的材料製成。否則,可預先確定校正因子以顧及各別變化。
圖6為顯示使用本發明隨時間推移之蝕刻速率之信號以及平均值的束掃描圖。在樣品初始加熱之後,蝕刻速率持續降低。
圖7a至圖7e描繪源穩定性之48小時測量結果。特定而言,每小時取得測量值以獲得隨時間推移之峰值蝕刻速率(參見圖7d)、半高全寬(FWHM)(圖7b)穩定值及其各別偏差(圖7c及圖7e)。圖7a顯示48小時測量之一個示例測量。如自圖可見,在使用本發明進行長時間測量期間達成穩定峰值蝕刻速率及 FWHM。
圖8為顯示幾何確定期間之樣品厚度的圖。同樣,在樣品初始加熱(其中樣品厚度增大)之後,相對樣品厚度隨時間推移減小。
圖9示出樣品表面上不同位置之蝕刻速率測量值,及用以獲得離子束輪廓之蝕刻速率,亦即體積蝕刻速率之各別高斯擬合。在圖9中,y軸顯示標準化蝕刻速率值且x軸顯示各別掃描自中心之位移。
使用高斯擬合以獲得體積蝕刻速率,其對應於離子束之高斯輪廓。如可見,本發明可用於原位確定體積蝕刻速率。
本發明之點掃描功能藉由計算從所配置位置之偏移,允許將導引至樣品表面之光相對於離子束居中。另外,離子束蝕刻速率幾何可視覺化,類似於利用法拉弟掃描的電幾何視覺化。藉由使用3D高斯擬合,可計算體積蝕刻速率。點掃描受到與epak蝕刻速率測量相同的限制,且因此必須在匹配偏差等級之製程要求中選擇各點之暴露時間。
如根據以上描述顯而易見,原位測量可用於以製程匹配準確度在短時間內原位確定蝕刻速率。無需成本高昂的參考探針且免除鎖定程序。樣品在必須替換之前可重複使用許多次,且樣品材料可容易更換。
參考圖10,描述本發明之系統的另一較佳實施例。圖10顯示用於原位沉積速率測量之系統100。該系統包含真空室110、材料源111a及干涉測量裝置114。
材料源111a被配置以將材料112a導引至位於真空室110內之樣品113之第一表面113a上,且以一定沉積速率將材料112a沉積至樣品113之第一表面113a上。
干涉測量裝置114至少部分位於真空室110內,且被配置以將光115導引至樣品113之第二表面113b上,且基於自樣品113反射之光原位確定所沉 積材料112a之沉積速率。
干涉測量裝置114可為與如參考蝕刻速率確定所描述之裝置相同的裝置。因此,此時省略進一步描述以避免不必要的重複。
由於本發明可在不背離其範圍或基本特徵之情況下以若干形式體現,因此應理解,除非另外說明,否則上述實施例不受前述描述之任何細節限制,而是應在如在所附申請專利範圍中所界定之範圍內廣義解釋,且因此所有落入本發明內的改變及修改因此意欲由所附申請專利範圍涵蓋。
此外,在申請專利範圍中,詞「包含」不排除其他元件或步驟,且不定冠詞「一(a/an)」不排除複數個。單一單元可滿足申請專利範圍中所述之若干特徵之功能。與屬性或值結合之術語「基本上」、「約」、「大致」及其類似術語亦特別精確界定該屬性或精確界定該值。申請專利範圍中之任何元件符號均不應視為限制範圍。
100:系統
110:真空室
111:離子束源
112:離子束
113:樣品
113a:第一表面
113b:第二表面
114:干涉測量裝置
115:光

Claims (14)

  1. 一種用於原位離子束體積蝕刻速率測量之系統(100),其包含:一真空室(110);一離子束源(111),其被配置以將一離子束(112)導引至位於該真空室(110)內之一樣品(113)之一第一表面(113a)上,且以一體積蝕刻速率蝕刻該樣品(113)之該第一表面(113a);及一干涉測量裝置(114),其至少部分位於該真空室(110)內且被配置以將光(115)導引至該樣品(113)之一第二表面(113b)上,且基於自該樣品(113)反射之光來原位確定該離子束(112)之該體積蝕刻速率,其中該樣品(113)之該第二表面(113b)與該樣品(113)之該第一表面(113a)相對,且其中該體積蝕刻速率與離子束輪廓之蝕刻速率相關。
  2. 如請求項1之系統(100),其中該干涉測量裝置(114)被配置以在蝕刻該樣品(113)之該第一表面(113a)的同時確定該體積蝕刻速率。
  3. 如請求項1或2之系統(100),其中該體積蝕刻速率係隨時間推移自該樣品之該第一表面(113a)所移除的材料量。
  4. 如請求項1或2之系統(100),其中該干涉測量裝置(114)係一高精度光學低同調干涉儀(HP-OLCI)。
  5. 如請求項1或2之系統(100),其中該干涉測量裝置(114)被配置以確定該樣品(113)隨時間推移之厚度,且基於該樣品(113)隨時間推移之厚度變化來確定該體積蝕刻速率。
  6. 如請求項1或2之系統(100),其中該干涉測量裝置(114)包含一感測器(117),該感測器被配置以將光(115)導引至該樣品(113)之該第二表面(113b)上且收集自該樣品(113)反射回之光。
  7. 如請求項6之系統(100),其中該感測器(117)包含光學組件 (116)以將光(115)導引至該樣品(113)之該第二表面(113b)上且收集自該樣品(113)反射回之光,且其中該感測器(117)位於該真空室(110)內,且其中該感測器(117)包含該樣品(113)。
  8. 如請求項7之系統(100),其中該感測器(117)包含一外殼且其中該樣品(113)位於該外殼內部,且其中該外殼包含一開口且該樣品(113)位於該開口處,使得該離子束(112)能經由該開口到達該樣品之該第一表面(113a)。
  9. 如請求項8之系統(100),其中該外殼包含一石墨外表面。
  10. 如請求項1或2之系統(100),其中該干涉測量裝置(114)包含一冷卻裝置,該冷卻裝置與該樣品(113)接觸且被配置以冷卻該樣品(113)。
  11. 如請求項1或2之系統(100),其中該干涉測量裝置(114)包含一定位裝置,該定位裝置被配置以將光(115)定位於該樣品(113)之該第二表面(113b)上的至少一個預定位置處,且其中該系統(100)進一步包含一控制器,該控制器被配置以控制該定位裝置而將光(115)定位於該樣品(113)之該第二表面(113b)的對應於該離子束(112)之中心之一位置處,以確定該離子束(112)之一峰值蝕刻速率。
  12. 如請求項11之系統(100),其中該控制器進一步被配置以控制該定位裝置而將光(115)定位於該樣品(113)之該第二表面(113b)的對應於離子束輪廓內之位置的複數個位置處,以確定該離子束輪廓之該蝕刻速率。
  13. 如請求項1或2之系統(100),其進一步包含一對準裝置,該對準裝置被配置以將該離子束(112)相對於該樣品(113)之該第一表面(113a)對準,其中該對準裝置包含一法拉第杯(Faraday cup)及一位置相機或一特徵界定裝置,該特徵界定裝置被配置以藉由一點掃描來界定該離子束之特徵且計算至一初始起點之偏移。
  14. 一種用於原位離子束體積蝕刻速率測量之方法,其中該方法包含:將一離子束(112)導引至位於一真空室(110)內之一樣品(113)之一第一表面(113a)上,以一體積蝕刻速率蝕刻該樣品(113)之該第一表面(113a);將至少部分位於該真空室(110)內之一干涉測量裝置(114)的光(115)導引至該樣品(113)之一第二表面(113b)上,其中該樣品(113)之該第二表面(113b)與該樣品(113)之該第一表面(113a)相對;及基於自該樣品(113)反射之光來原位確定該離子束(112)之該體積蝕刻速率,其中該體積蝕刻速率與離子束輪廓之蝕刻速率相關。
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