[发明专利]样品分析系统以及样品分析方法

说明书

本发明公开一种样品分析系统以及样品分析方法，该样品分析系统具备：样品台；样品温度调控单元，其包括样品温度测试装置、样品温度调节装置、和样品温度控制装置；气体供给单元，其包括气体储罐、减压装置、混合气体制备装置、和气流喷出装置；以及光学分析单元，其包括偏光仪和分析仪。所涉及的样品分析方法具有：样品温度调控步骤，通过所述样品温度调控单元将置于所述样品台上的样品的温度调节控制为某一恒定温度；混合气体制备步骤，使来自所述气体储罐的气体经过减压装置后，在所述混合气体制备装置形成混合气体；气体喷出步骤，利用所述气流喷出装置，将混合气体以一定的流量喷射到样品表面；光学分析步骤，利用所述偏光仪和所述分析仪，采用椭圆偏光法对所述样品进行分析。

技术领域

本发明涉及一种样品分析系统以及样品分析方法，具体来说，涉及一种利用椭圆偏光仪的样品分析系统以及采用椭圆偏光法的样品分析方法。

背景技术

多孔薄膜微电子学(低介电常数膜)、细胞膜、催化膜、传感器等诸多领域中具有较为广阔的应用。其中一个很重要的应用是对在超大规模集成电路(ULSI)装置的先导工艺后道互联(advanced interconnects)中所使用的低介电常数膜(简称低-k膜)进行评价。与此同时，传感器等领域的薄膜材料的应用正在迅速扩大。在以下的专利文献1～4以及非专利文献中记载了利用椭圆偏光法(ellipsometry)对多孔低-k膜进行评价的方法。

专利文献1：US 6,435,008 B2

专利文献2：US 6,662,631

专利文献3：US 2006/0254374 A1

专利文献4：US 7,568,379 B2

非专利文献：Adsorption and Desorption Isotherms at Ambient TemperatureObtained by Ellipsometric Porosimetry to Probe Micropores in OrderedMesoporous Silica Films.Bourgeois A.，Brunet-Bruneau A.，Fisson S.，RivoriJ.Adsorption 11:195-199，2005

近年来，人们对低介电常数材料(简称低-k材料)的研究在微米、纳米技术领域等诸多领域表现出巨大的兴趣。利用椭圆偏光法可对材料的孔隙度进行研究，并能够在溶剂蒸气环境中对多孔层的厚度和参数进行研究。多孔材料的折射率的变化是溶剂蒸气的相对压力变化的函数，这使得能够确定导入孔隙的溶剂体积，并能够建立一个等温曲线。由此能够测量多孔材料的孔隙度，从而研究其机械电学特性。专利文献1记载了利用椭圆偏光仪测试材料孔隙度的方法。如图8所示，专利文献1中所使用的测试装置1a包括真空测试腔室2、溶剂罐4、泵6、吸附阀5、解吸阀7、压力传感器8、椭圆偏光仪9、以及数据记录系统10。其中，在真空测试腔室2中放置有多孔材料3，吸附阀5用于控制流入测试腔室2的溶剂流量，泵6和解吸阀7用于泵取溶剂蒸气，压力传感器8用于对测试腔室2内的溶剂蒸气压力，由此利用椭圆偏光法对元器件3的材料性能进行测试。专利文献4在专利文献1的基础上对溶剂蒸气压力控制做了进一步的改进，提高了对测试腔室2内溶剂蒸气压力进行控制的精度，从而提高了测量结果的精确度和可靠性。但是这些专利文献记载的系统均需要测试真空腔室2，使得设备的成本较为昂贵。另外，测试通常需要在一定的气氛压力下进行，形成特定的溶剂蒸气压力需要一定时间，并且为了建立等温曲线，需要多次变化作为变量的溶剂蒸气压力，这都比较耗费时间，从而降低了测试的效率。同时，这个系统需要大量的溶剂蒸气填充真空腔室2，使得测量的成本相对较高。