[发明专利]研究等离子体与材料表面相互作用的XPS分析方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及等离子技术领域，特别涉及一种研究等离子体与材料表面相互作用的XPS分析方法及系统。

背景技术

在半导体工业中等离子体的XPS分析系统具有重要作用，通过XPS分析系统可以了解刻蚀的机制和工艺过程，因而对改善刻蚀的工艺具有很高的意义。

现有的分析方式由于等离子体所接触的表面所处的真空状态与XPS表面分析所要求的超高真空的状态是相互矛盾的，因此很难对等离子体所接触的表面化学物质进行分析。另外，目前商用的XPS分析设备，在对等离子体所接触的表面化学物质进行分析之前会不可避免的让其与空气接触进而改变化学物质的性质，会对分析结果产生影响。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明一方面提供一种研究等离子体与材料表面相互作用的XPS分析系统，该分析系统可以解决分析准确度低、可靠性差的问题。

本发明的另一方面提出一种研究等离子体与材料表面相互作用的XPS分析方法。

有鉴于此，本发明一方面的实施例提出一种XPS分析系统，包括：加载互锁腔体、等离子体放电腔体和分析腔体，所述加载互锁腔体用于将样品传送至所述等离子体放电腔体或所述分析腔体；所述等离子体放电腔体与所述加载互锁腔体相连，用于对所述样品表面进行等离子体放电处理；以及所述分析腔体与所述等离子体放电腔体相连，用于对处理后的所述样品进行分析。

根据本发明实施例的分析系统，通过加载互锁腔体和等离子体放电腔体使样品以真空高真空状态下进入分析腔体进行分析，从而提高了分析结果的准确性和可靠性。

在本发明的一个实施例中，所述加载互锁腔体包括：样品传送杆，用于将所述样品传送至所述等离子体放电腔体或所述分析腔体；以及第一真空泵，用于抽出所述加载互锁腔体内的气体使所述加载互锁腔体进入并保持真空状态，所述真空状态的压强为10^-5Pa-10Pa。

在本发明的一个实施例中，所述等离子体放电腔体包括：第一升降杆，用于调整所述样品在所述等离子体放电腔体内的位置；放电装置，用于对所述样品表面进行等离子体放电处理；第二真空泵，用于抽出所述等离子体放电腔体内的气体使所述等离子体放电腔体的本底真空保持在高真空状态，所述高真空状态的压强为10^-6Pa-10^-4Pa。

在本发明的一个实施例中，所述分析腔体包括：第三真空泵，用于抽出所述分析腔体内的气体使所述分析腔体维持超高真空状态，所述超高真空状态的压强为10^-8Pa-10^-7Pa；第二升降杆，用于调整所述分析腔体内样品的位置；X射线发射装置，用于提供的X射线对放电处理后的所述样品进行照射；以及电子能量分析器，用于对所述X射线照射的所述样品产生的光电子能量进行分析。

在本发明的一个实施例中，所述加载互锁腔体和所述等离子体放电腔体通过第一真空阀相连，所述等离子体放电腔体与所述分析腔体通过第二真空阀相连。

在本发明的一个实施例中，所述等离子体放电腔体还包括：进气口，用于在所述放电时向所述等离子体放电腔体输入所需的放电气体，并由所述第二真空泵将所述等离子体放电腔体内的放电残留物抽走。

在本发明的一个实施例中，所述样品传送杆还用于对所述样品的分析结束后将所述样品提取出来放入其它待分析样品。

本发明另一方面的实施例提出了一种研究等离子体与材料表面相互作用的XPS分析方法，包括以下步骤：将样品送入加载互锁腔体内，并抽出所述加载互锁腔体内的气体以维持真空状态；通过所述加载互锁腔体和等离子体放电腔体之间的第一真空阀将所述样品传送至高真空状态下的等离子体放电腔体内；在所述等离子体放电腔体内对所述样品表面进行等离子体放电处理；通过所述等离子体放电腔体和分析腔体之间的第二真空阀将放电处理后的所述样品传送至超高真空状态下的所述分析腔体内；以及对放电处理后的所述样品进行分析。

根据本发明实施例的分析方法，通过加载互锁腔体和等离子体放电腔体使样品从高真空状态下进入分析腔体进行分析，从而提高了分析结果的准确性和可靠性。

在本发明的一个实施例中，所述对放电处理后的所述样品进行分析具体包括：通过真空泵将所述分析腔体恢复至超高真空状态；在所述超高真空状态下，对放电处理后的所述样品照射X射线；以及通过电子能量分析器对所述X射线照射下的所述样品所产生的光电子进行能谱分析。