CN103311080A - 聚焦离子束装置和调整离子束光学系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚焦离子束装置和调整离子束光学系统的方法。聚焦离子束装置包括控制部，其用于预先在聚束电压表中存储针对多个孔阑中的所有孔阑的用于获得基准束电流的聚束电压的计算值；对于基准孔阑获得用于获得基准束电流的聚束电压的实验值；通过从用于基准孔阑的实验值减去为基准孔阑存储的计算值来获得聚束电压的校正值；通过将校正值与为各孔阑存储的计算值相加来获得聚束电压的设置值；以及将所获得的设置值存储在聚束电压表中。

Description

聚焦离子束装置和调整离子束光学系统的方法

技术领域

本发明涉及一种聚焦离子束装置和调整离子束光学系统的方法。

背景技术

在现有技术中，对于透射电子显微镜（TEM）样本制备、光掩模修复等等，已经提出了使用聚焦离子束装置来利用聚焦离子束照射对象位置以执行处理的方法。

通常，聚焦离子束装置包括离子源，被构造为生成离子束；聚束透镜，被构造为对离子束进行聚束；孔阑，被构造为减小离子束束径；以及物镜，被构造为将离子束聚焦到对象。通常，采用单透镜作为聚束透镜。单透镜包括沿着离子束照射路径布置的三个电极（入射侧电极、中间电极和离开侧电极）。入射侧电极和离开侧电极被接地，并且聚束电压被施加到中间电极。此外，聚焦离子束装置包括位于离子源和聚束透镜之间的提取电极，并且提取电压被施加在离子源与提取电极之间以从离子源提取离子。

近来，为了进一步减小离子束束径，已经提出了采用双电位透镜作为聚束透镜的装置（例如，参见国际专利WO2010/016394）。双电位透镜包括沿着离子束照射路径布置的三个电极（入射侧电极、中间电极和离开侧电极）。提取电压被施加在离子源与入射侧电极之间从而入射侧电极用作提取电极。注意的是，双电位透镜与单透镜的类似之处在于聚束电压被施加到中间电极，并且离开侧电极被接地。

本申请要求2012年3月16日提交的日本专利申请No.2012-060961的优先权，其全部内容通过引用并入这里。

发明内容

当离子源被使用很长时间时，离子束的生成变得不稳定。为了使离子束生成稳定，需要改变提取电压。

然而，双电位透镜的入射侧电极不仅用作提取电极而且用作聚束透镜的一部分。因此，当提取电压改变时，透镜电场也发生改变，这使得离子束的聚焦状态也发生改变。为了保持离子束的聚焦状态，需要在每次提取电压改变时对聚束电压进行调整。另外，当装置包括具有不同孔阑直径的多种类型的孔阑时，需要针对每个孔阑设置聚束电压，这导致要求大量的人工时间的问题。

本发明的各方面提供了一种聚焦离子束装置和调整离子束光学系统的方法，其能够以高精度容易地设置聚束电压。

根据本发明的一方面，提供了一种聚焦离子束装置，其包括：离子源，其被构造为提供离子；聚束透镜，其被构造为对从离子源提取的离子束进行聚束，聚束透镜包括双电位透镜，该双电位透镜包括：第一电极，被构造为响应于第一电极与离子源之间的提取电压的施加从离子源提取离子束，以及第二电极，被构造为响应于第二电极与离子源之间的聚束电压的施加对从离子源提取的离子束进行聚束；多种类型的孔阑，其具有不同孔阑直径并且被构造为减小聚束离子束的束径；以及控制部，其包括聚束电压表，被构造为与提取电压的量和孔阑的类型对应地存储聚束电压的设置值并且被构造为基于聚束电压表设置聚束电压，聚束电压用于获得使离子束束径最小的基准离子束电流，其中，控制部被构造为：预先在聚束电压表中存储针对多种类型的孔阑中的每种类型的用于获得基准离子束电流的聚束电压的计算值，对于多种类型的孔阑中的基准孔阑，获得用于获得基准离子束电流的聚束电压的实验值，通过从用于基准孔阑的实验值减去为基准孔阑存储的计算值来获得聚束电压的校正值，通过将所获得的校正值与为多种类型的孔阑中的每种类型存储的计算值相加来获得用于多种类型的孔阑中的每种类型的设置值，以及将所获得的设置值存储在聚束电压表中。

聚束电压的实验值与计算值的偏差是由于例如由于尺寸误差导致的离子源与聚束透镜之间的距离与设计值的偏差或者聚束透镜控制信号的偏移而导致产生的。离子源与聚束透镜之间的尺寸误差以及控制信号的偏移是与孔阑的类型无关的常量，并且因此，作为聚束电压的实验值与计算值的偏差量的校正值也是与孔阑的类型无关的常量。

鉴于此，在本发明中，校正值与为多种类型的孔阑存储的计算值中的每一个相加，从而获得聚束电压的设置值并且将所获得的设置值存储在聚束电压表中。因此，仅通过获得用于获得仅针对基准孔阑的基准离子束电流的聚束电压的实验值，能够获得用于其它孔阑的聚束电压的设置值。因此，能够以较高的精度容易地创建聚束电压表。通过基于该聚束电压表设置聚束电压，能够以较高的精度容易地设置聚束电压。

根据本发明的另一方面，提供了一种调整用于聚焦离子束装置的离子束光学系统的方法，该聚焦离子束装置用于基于聚束电压表设置聚束电压并且包括：离子源，其被构造为提供离子；聚束透镜，其被构造为对从离子源提取的离子束进行聚束，聚束透镜包括双电位透镜，该双电位透镜包括：第一电极，被构造为响应于第一电极与离子源之间的提取电压的施加从离子源提取离子束，以及第二电极，被构造为响应于第二电极与离子源之间的聚束电压的施加对从离子源提取的离子束进行聚束；多种类型的孔阑，其具有不同孔阑直径并且被构造为减小聚束离子束的束径；以及聚束电压表，被构造为与提取电压的量和孔阑的类型对应地存储用于获得使得离子束束径最小的基准离子束电流的聚束电压的设置值，该方法包括：预先在聚束电压表中存储针对多种类型的孔阑中的每种类型的用于获得基准离子束电流的聚束电压的计算值；对于多种类型的孔阑中的基准孔阑，获得用于获得基准离子束电流的聚束电压的实验值；通过将用于基准孔阑的实验值减去为基准孔阑存储的计算值来获得聚束电压的校正值；通过将所获得的校正值与为多种类型的孔阑中的每种类型存储的计算值相加来获得用于多种类型的孔阑中的每种类型的设置值；以及将所获得的设置值存储在聚束电压表中。

因此，仅通过获得用于获得仅针对基准孔阑的基准离子束电流的聚束电压的实验值，能够获得用于其它孔阑的聚束电压的设置值。因此，能够以较高的精度容易地创建聚束电压表。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明的实施方式的聚焦离子束的示意性构造图；

图2是双电位透镜的说明图；

图3是示出束电流和束径之间的关系的图；

图4是第一实施方式的聚束电压表的说明图；

图5是根据第一实施方式的调整离子束光学系统的方法的流程图；

图6A是聚束电压设置处理子例程的流程图，并且图6B是聚束电压调整处理子例程的流程图；

图7示出了聚束电压设置处理中的控制终端的显示画面；

图8示出了聚束电压调整处理中的控制终端的显示画面；

图9是本发明的第二实施方式的聚束电压表的说明图；

图10是根据第二实施方式的调整离子束光学系统的方法的流程图；

图11A和图11B是本发明的第三实施方式的聚束电压表的说明图；与i级

图12是根据第三实施方式的调整离子束光学系统的方法的流程图。

具体实施方式

在下面，将参考附图描述本发明的实施方式。

（第一实施方式，聚焦离子束装置）

图1是根据本发明的实施方式的聚焦离子束装置的示意性构造图。作为带电粒子束装置的聚焦离子束装置1利用离子束I作为带电粒子束照射样本M，从而进行样本M的表面的处理等等。例如，能够布置晶圆作为样本M来制备用于透射电子显微镜（TEM）观察的样本，或者，能够设置在光刻技术中使用的光掩模作为样本M以修复光掩模。在下面，详细描述根据本实施方式的聚焦离子束装置1。

如图1中所示，聚焦离子束装置1包括其中容纳样本M的真空室3和用于利用离子束I照射样本M的离子束镜筒6。

真空室3设置有其上布置样本M的样本台2、用于检测从样本M发射的二次电子的二次电子检测器4和用于将处理气体提供到样本M的表面的气体枪5。样本台2能够利用三轴台在各方向上移动样本M。此外，样本台2设置有将在下面描述的聚束电压设置处理中使用的法拉利杯。二次电子检测器4检测由于离子束I的照射而从样本M发射的二次电子，从而使得能够观察样本M的状态。气体枪5根据样本M的处理内容提供蚀刻气体或沉积气体。注意的是，真空室3连接到真空泵，其能够排出空气以使得内部3a变为高真空环境。

离子束镜筒6包括筒体8，其在远端设置有照射口7，其与真空室3连通。在筒体8的内部8a中，用于提供离子以生成离子束I的离子源10和用于控制离子束I的状态的离子束光学系统按顺序从筒体8的近端侧到远端侧进行布置。作为离子束光学系统，用于对离子束I进行聚束的聚束透镜20、用于减小离子束I的孔阑30和用于将离子束I聚焦到样本M的物镜40被按顺序从筒体8的近端侧到远端侧进行布置。

离子源10提供诸如镓离子（Ga⁺）的离子。离子源10连接到加速电压电源10a。

聚束透镜（CL）20包括沿着离子束I的照射路径布置的三个电极，每个电极具有离子束I从其通过的贯通孔。作为三个电极，入射侧电极22、中间电极24和离开侧电极26被按顺序从筒体8的近端侧到远端侧进行布置。

（双电位透镜）

在该实施方式中，采用双电位透镜作为聚束透镜20。

图2是双电位透镜的说明图。在双电位透镜中，提取电压电源22a连接在离子源10和聚束透镜20的入射侧电极22之间。提取电压电源22a施加提取电压，并且因此，能够从离子源10提取离子以生成离子束I。此外，聚束电压电源24a连接到中间电极24。聚束电压电源24a施加聚束电压，并且因此，能够以基本上准直的方式对发散状态的离子束I进行聚束。另一方面，离开侧电极26接地。注意的是，如上所述，离子源10连接到加速电压电源10a。加速电压电源10a施加加速电压，并且因此，能够对离子束I进行加速。

往回参考图1，孔阑30是平板构件，其具有以预定孔阑直径形成的开口。在该实施方式中，提供了具有不同孔阑直径的多种类型的孔阑30。通过更换孔阑30，能够改变将照射到样本M的离子束I的束电流（离子束电流）和束径（离子束直径）。

与聚束透镜20类似地，物镜40包括沿着离子束I的照射路径布置的三个电极，每个电极具有离子束I从其通过的贯通孔。作为三个电极，入射侧电极42、中间电极44和离开侧电极46按顺序从筒体8的近端侧到远端侧进行布置。作为物镜40，使用单透镜。在单透镜中，入射侧电极42和离开侧电极46接地，并且对物电压电源44a连接到中间电极44。对物电压电源44a施加对物电压，并且因此，离子束I能够被聚焦到样本M。

聚焦离子束装置1包括诸如个人计算机的控制终端50。控制终端50控制聚焦离子束装置1的各部的操作。

样本M的处理速度和处理精度依赖于例如离子束I的束电流和束径。基于孔阑30的孔阑直径、聚束电压的量等等确定离子束I的束电流和束径。鉴于此，控制终端50基于来自操作员的指示控制孔阑控制部30c以选择孔阑30的类型（孔阑直径），并且控制聚束电压电源24a以设置聚束电压。

图3是示出束电流和束径之间的关系的图。当选择孔阑30的类型并且改变聚束电压的量时，束电流随着聚束电压的绝对值的增加而增加，并且束径在某一束电流下为最小。例如，在图3中，当孔阑#1（下面描述）被选择作为孔阑（AP）时，束径在束电流A10下为最小。如上所述，聚焦离子束装置1通常在使得束径最小的基准束电流的情况下使用。

注意的是，具有较大束电流的离子束I会使从气体枪5提供的处理气体发散，这可以使得气体辅助效果变得不充分。为了解决该问题，可以在用户设置了小于使得束径最小时的基准束电流（例如，图3的A10）的束电流（例如，图3的A11）的状态下使用聚焦离子束装置1。

因此，离子源10和聚束透镜20随着长时间的使用而劣化，并且因此，要求这些构件的周期性更换。当离子源10和聚束透镜20中的至少一个被更换时，这两个构件之间的距离发生变化。注意的是，即使在更换离子源10之前，离子源10的针尖形状也会由于长时间的使用而发生变化，并且因此，构件之间的距离会发生变化。离子束I的生成会由于这两个构件之间的距离的这种变化而变得不稳定。为了使得离子束I的生成变得稳定，需要根据这两个构件之间的距离来改变提取电压。鉴于此，控制终端50控制提取电压电源22a以设置提取电压。

然而，本实施方式采用双电位透镜作为聚束透镜20。双电位透镜的入射侧电极22不仅用作提取电极，而且用作聚束透镜20的一部分。因此，当提取电压改变时，透镜电场也发生改变，这导致了离子束I的聚焦状态发生变化。结果，离子束I的束电流发生变化。为了获得想要的束电流，需要分别设置针对每个提取电压量和每种类型的孔阑的聚束电压。

该实施方式的控制终端50包括用于设置聚束电压的聚束电压表。聚束电压表存储针对每个提取电压的量和孔阑的每种类型的聚束电压的设置值。在下面，详细描述聚束电压表。

（聚束电压表）

图4是聚束电压表的说明图。聚束电压表存储针对各提取电压的情况。例如，在图4的聚束电压表中，存储提取电压为6.9kV和7.0kV的情况。聚束电压表针对各提取电压存储用于各孔阑（AP）#1至#5的聚束电压的计算值、设置值和校正值。

作为孔阑30的类型，存储聚焦离子束装置1中包括的所有孔阑30。例如，在图4中，从最大孔阑直径开始按顺序存储五种类型的孔阑（AP）#1至#5。对于各孔阑30，存储使得束径最小的基准束电流。例如，在图4中，存储上述A10作为孔阑#1的基准束电流。

在特定提取电压和孔阑30中，利用计算公式预先获得聚束电压的计算值作为用于获得特定基准束电流的聚束电压。聚束电压的设置值是假设将在实际装置中设置的聚束电压，从而在特定提取电压和孔阑30下可获得基准束电流。通常，离子源10与聚束透镜20之间的距离由于尺寸误差而相对于设计值发生偏差。因此，设置值相对于聚束电压的计算值发生偏差。因此，设置值相对于聚束电压的计算值发生偏差。此外，当聚束透镜控制信号偏移时，设置值也相对于聚束电压的计算值发生偏差。聚束电压的校正值是计算值与设置值之间的差（偏差量）。例如，在图4中，关于提取电压为6.9kV时的孔阑#1，存储-17.9kV的计算值、-17.53kV的设置值和0.37kV的校正值。

当更换离子源10与聚束透镜20中的至少一个时，图1中所示的控制终端50执行将在后面描述的聚束电压设置处理以更新上述聚束电压表并且设置聚束电压。此外，当提取电压被重置时，控制终端50执行下面描述的聚束电压调整处理以重置聚束电压。注意的是，控制终端50的存储器存储用于执行聚束电压设置处理和聚束电压调整处理的程序。通过执行这些程序，执行聚束电压设置处理和聚束电压调整处理。在下面，描述包括聚束电压设置处理和聚束电压调整处理的调整离子束光学器件的方法。

（调整离子束光学器件的方法）

图5是根据第一实施方式的调整离子束光学器件的方法的流程图。

图6A是聚束电压设置处理子例程的流程图，并且图6B是聚束电压调整处理子例程的流程图。

图7示出了聚束电压设置处理中的控制终端的显示画面，并且图8示出了聚束电压调整处理中的控制终端的显示画面。

在图5中，确定是否已经更换了离子源10与聚束透镜20中的至少一个（S2）。当S2的确定结果为是时，很可能的是，离子源10与聚束透镜20之间的距离已经相对于之前的情况发生了改变。在该情况下，聚束电压的设置值相对于计算值的偏差量也相对于之前的情况发生了改变。因此，为了更新聚束电压表并且重置聚束电压，处理前进到S10以执行聚束电压设置处理。

（聚束电压设置处理）

通过执行控制终端50的存储器中存储的聚束电压设置处理程序来开始图6A中所示的聚束电压设置处理（S10）。

当执行聚束电压设置处理程序时，在控制终端50的显示器上显示图7的画面60。当在画面中按下开始按钮62时，聚焦离子束装置1的样本台2移动使得形成在样本台2中的法拉利杯被布置为与离子束镜筒6的照射口7相对。在画面的监视器部60a中，显示法拉利杯附近的扫描离子显微图像。

此外，与画面中的开始按钮62的按下相关联地，控制终端50读取提取电压的值（S12）。在下面，描述提取电压为6.9kV的情况作为示例。此外，控制终端50选择并且设置基准孔阑（S14）。孔阑中的任何一个都能够被设置为基准孔阑，但是在下面，描述选择孔阑#1的情况作为示例。在该情况下，使束径最小的基准束电流为A10（参见图3和图4）。

接下来，对束电流进行调整（S16）。具体地，在图7中所示的画面中按下测量按钮64。因此，离子束I被从离子束镜筒6朝向法拉利杯照射，并且通过法拉利杯测量束电流。所测量到的束电流显示在画面中的束电流显示部上。在画面中提供聚束电压调整按钮65。聚焦离子束装置1的操作者利用聚束电压调整按钮65来增加和减小聚束电压，从而调整束电流。在该实施方式中，束电流被使得基本上匹配基准束电流A10。注意的是，在画面中的监视器部60a上，显示法拉利杯附近的扫描离子显微图像。

接下来，更新聚束电压表（或新建）（S18）。具体地，在画面中按下设置按钮67。然后，束电流基本上匹配基准束电流A10的时间点的聚束电压被存储作为聚束电压的实验值。

在图4中所示的聚束电压表中，预先存储针对各提取电压和各孔阑30的聚束电压的计算值。例如，当提取电压为6.9kV并且使用孔阑#1时，存储-17.9kV作为聚束电压的计算值。通过在画面中按下设置按钮67，在设置值列中存储17.53kV作为聚束电压的实验值。同时，从聚束电压的实验值减去该计算值，并且存储0.37kV作为聚束电压的校正值。

聚束电压的设置值相对于计算值的偏差是由于例如离子源10与聚束透镜20之间的距离由于尺寸误差而与设计值发生偏差或者聚束透镜控制信号的偏移而产生的。离子源10与聚束透镜20之间的尺寸误差以及控制信号的偏移是与孔阑30的类型无关的常量，并且因此，作为聚束电压的设置值相对于计算值的偏差量的校正值也是与孔阑30的类型无关的常量。因此，在图4中所示的聚束电压表中，关于6.7kV的提取电压中的所有孔阑#1至#5，存储0.37作为聚束电压的校正值。此外，在该实施方式中，关于其它提取电压（例如，7.0kV）中的所有孔阑#1至#5，也存储0.37作为聚束电压的校正值。因此，关于所有提取电压和所有孔阑30，将聚束电压的校正值与计算值相加以获得聚束电压的设置值，并且所获得的设置值存储在聚束电压表中。以该方式，对聚束电压表进行更新。

接下来，设置针对各孔阑30的聚束电压（S20）。具体地，聚束电压的设置值和孔阑30彼此关联从而当孔阑30被更换时自动地设置聚束电压。

以该方式，结束了聚束电压设置处理。

往回参考图5，当S2的确定结果为否时，处理前进至S4，并且进行提取电压是否已经被重置的确定（S4）。当离子源10使用了很长时间并且离子束I的生成变得不稳定时，需要重置提取电压以便于稳定离子束I的生成。当提取电压被重置时，用于获得基准束电流的聚束电压的量也发生改变。因此，为了调整聚束电压，处理前进至S30以执行聚束电压调整处理。

（聚束电压调整处理）

通过执行控制终端50的存储器中存储的聚束电压调整处理程序来开始聚束电压调整处理（S30）。

当执行聚束电压调整处理程序时，图8的画面80显示在控制终端50的显示器上。当在画面中按下开始按钮81时，控制终端50读取提取电压的值（S32）。接下来，当在画面中按下设置按钮82时，控制终端50重置各孔阑30的聚束电压（S34）。具体地，控制终端50参考聚束电压表，并且读取对应于提取电压的各孔阑30的聚束电压的设置值。然后，聚束电压的设置值和孔阑30彼此关联从而当孔阑30被更换时自动地设置聚束电压。

以该方式，结束聚束电压调整处理。

如上面详细描述的，在该实施方式中，当创建图4的聚束电压表时，关于所有孔阑#1至#5，用于获得基准束电流A10至A50的聚束电压的计算值预先存储在聚束电压表中，并且关于基准孔阑#1，获得用于获得基准束电流A10的聚束电压的实验值。然后，从实验值减去为基准孔阑#1存储的计算值，从而获得聚束电压的校正值。然后，校正值与为所有孔阑#1至#5存储的计算值中的每一个相加，从而获得聚束电压的设置值并且将所获得的设置值存储在聚束电压表中。

聚束电压的实验值相对于计算值的偏差是由于例如离子源10与聚束透镜20之间的距离由于尺寸误差而与设计值发生偏差或者聚束透镜控制信号的偏移而产生的。离子源10与聚束透镜20之间的尺寸误差以及控制信号的偏移是与孔阑30的类型无关的常量，并且因此，作为聚束电压的实验值相对于计算值的偏差量的校正值也是与孔阑30的类型无关的常量。

因此，校正值与为所有孔阑#1至#5存储的计算值中的每一个相加，从而获得聚束电压的设置值，并且将所获得的设置值存储在聚束电压表中。因此，仅通过获得用于获得仅针对基准孔阑#1的基准离子束电流A10的聚束电压的实验值，能够获得用于其它孔阑的聚束电压的设置值。因此，能够以较高的精度容易地创建聚束电压表。通过基于该聚束电压表设置聚束电压，能够以较高的精度容易地设置聚束电压。注意的是，与将聚束电压的计算值原样设置为设置值的情况相比，本实施方式由于从聚束电压的实验值获得校正值并且然后计算设置值而能够以更高的精度获得基准束电流。

此外，在该实施方式中，当创建图4的聚束电压表时，特定提取电压下的为基准孔阑#1获得的校正值与不同于特定提取电压的提取电压下的为所有孔阑#1至#5存储的计算值中的每一个相加，从而获得聚束电压的设置值并且将所获得的设置值存储在聚束电压表中。

以该方式，仅通过获得用于获得仅针对特定提取电压的基准孔阑#1的聚束电压的聚束电压的实验值，能够获得用于所有提取电压下的所有其它孔阑#1至#5的聚束电压的设置值。因此，能够非常容易地创建聚束电压表。

（第二实施方式）

接下来，描述根据本发明的第二实施方式的聚焦离子束装置和调整离子束光学系统的方法。

在第一实施方式中，特定提取电压下获得的校正值与不同的提取电压下存储的计算值相加，从而获得聚束电压的设置值。第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于为各提取电压获得的校正值与为各提取电压存储的计算值相加，从而获得聚束电压的设置值。注意的是，省略了具有与第一实施方式类似的构造的部分的详细描述。

如第一实施方式中所描述的，当离子源10使用了很长时间并且离子束I的生成变得不稳定时，需要重置提取电压以便于稳定离子束I的生成。在离子束I的生成不稳定的情况下，认为，离子源10的针尖形状已经由于长时间使用而发生了变化。在该情况下，认为离子源10与聚束透镜20之间的距离已经相对于之前发生了变化，并且因此，聚束电压的设置值相对于计算值的偏差量（校正值的量）也已经相对于之前发生了变化。注意的是，离子源10的针尖形状由于长时间使用而发生的变化很小，并且因此，在第一实施方式中，认为校正值的变化量足够小，并且将相同的校正值应用于所有提取电压以获得聚束电压的设置值。另一方面，在第二实施方式中，严格地确定校正值的变化量，并且应用对于各提取电压不同的校正值以获得聚束电压的设置值。

在图4中所示的第一实施方式的聚束电压表中，在提取电压为6.9kV和7.0kV的两种情况下，应用0.37kV作为校正值。

图9是第二实施方式的聚束电压表的说明图。在第二实施方式的聚束电压表中，当提取电压为6.9kV时，应用0.37kV作为校正值，并且当提取电压为7.0kV时，应用0.4kV作为校正值。

图10是根据第二实施方式的调整离子束光学系统的方法的流程图。首先，在S6中，进行提取电压是否已经被重置的确定。当S6的确定结果为否时，不需要对聚束电压进行重置，并且因此，结束该处理。注意的是，当离子源10或聚束透镜20被更换时，提取电压显然被重置，并且因此，S6的确定结果为是。当S6的确定结果为是时，处理前进到S8。

在S8中，确定已经被重置的提取电压中的聚束电压的设置值是否已经存储在聚束电压表中。注意的是，当离子源10或聚束透镜20被更换时，聚束电压表需要进行更新，并且因此，S8的确定结果为否。当S8的确定结果为否时，需要获得该提取电压中的聚束电压的设置值，并且因此，处理前进至S10以执行聚束电压设置处理。

与第一实施方式类似地，利用图7的画面来执行图6A中所示的聚束电压设置处理。首先，读取提取电压的值（S12）。在下面，描述提取电压为7.0kV的情况作为示例。接下来，选择并且设置基准孔阑（S14）。在下面，描述选择孔阑#1的情况作为示例。在图9中所示的聚束电压表中，预先存储针对所有提取电压和所有孔阑30的聚束电压的计算值。例如，在图9中，关于提取电压为7.0kV的情况下的孔阑#1，存储-18.5kV作为计算值。

接下来，对束电流进行调整（S16），并且更新聚束电压表（S18）。因此，关于提取电压为7.0kV的情况下的孔阑#1，在设置值列中存储-18.1kV作为聚束电压的实验值。同时，从该实验值减去计算值并且存储0.4kV作为聚束电压的校正值。接下来，仅针对聚束电压表中的7.0kV的提取电压，存储0.4kV作为用于所有孔阑#1至#5的校正值。接下来，仅针对7.0kV的提取电压，关于所有孔阑#1至#5，将校正值与计算值相加以获得聚束电压的设置值，并且所获得的设置值存储在聚束电压表中。以该方式，更新聚束电压表。之后，设置各孔阑30的聚束电压（S20），并且结束聚束电压设置处理。

往回参考图10，当S8的确定结果为是时，能够参考聚束电压表重置聚束电压，并且因此，处理前进至S30以执行聚束电压调整处理。聚束电压调整处理的具体内容与第一实施方式类似。

如上面详细描述的，在实施方式中，控制终端50获得针对各提取电压的基准孔阑#1的实验值，并且从针对各提取电压的实验值减去为基准孔阑#1存储的计算值以获得校正值。然后，校正值与为针对各提取电压的所有孔阑#1至#5存储的计算值中的每一个相加，从而获得聚束电压的设置值。

因此，即使当离子源10的针尖形状由于长时间使用而发生变化从而改变了离子源与聚束透镜之间的距离时，能够通过获得针对各提取电压的校正值并且计算聚束电压的设置值来以较高的精度创建聚束电压表。

（第三实施方式）

接下来，描述根据本发明的第三实施方式的聚焦离子束装置和调整离子束光学系统的方法。

第一和第二实施方式的聚束电压表仅存储用于获得基准束电流的聚束电压的设置值。除此之外，第三实施方式与第一和第二实施方式的不同之处在于聚束电压表存储用于获得任意束电流的聚束电压的设置值。注意的是，省略具有与第一和第二实施方式类似的构造的部分的详细描述。

如第一实施方式中所描述的，聚焦离子束装置1通常利用使得束径最小的基准束电流。然而，具有较大束电流的离子束I会使得从气体枪5提供的处理气体发散，这会使得气体辅助效果不充分。为了解决该问题，聚焦离子束装置1可以在用户设置了小于基准束电流（例如，图3的A10）的任意束电流（例如，图3的A11）的状态下使用。鉴于此，除了用于获得基准束电流的聚束电压的设置值之外，第三实施方式的聚束电压表还存储用于获得任意束电流的聚束电压的设置值。

图11A和图11B是第三实施方式的聚束电压表的说明图。在第三实施方式中，更换之前的离子源10与聚束透镜20的组合被称为“第一组”，并且这两个组件中的至少一个被更换之后的离子源10与聚束透镜20的组合被称为“第二组”。图11A示出了与第一组相关的第一聚束电压表，并且图11B示出了与第二组相关的第二聚束电压表。

关于提取电压为6.9kV的情况下的孔阑#1，图11A和图11B的聚束电压表中的每一个存储例如聚束电压的各值（计算值、设置值和校正值）。在该情况下，除了用于获得基准束电流A10的聚束电压的各值之外，存储用于获得任意束电流A11和A12的聚束电压的各值。

在图11A中所示的第一聚束电压表中，存储0.37kV作为用于所有束电流的聚束电压的校正值。另一方面，在图11B中所示的第二聚束电压表中，存储0.39kV作为用于所有束电流的聚束电压的校正值。

图12是根据第三实施方式的调整离子束光学系统的方法的流程图。在下面，描述获得用于获得任意束电流A11的聚束电压的任意设置值的情况作为示例。

在第三实施方式中，图11A中所示的第一聚束电压表从仅存储用于获得基准束电流A10的聚束电压的各值的状态开始，并且没有存储用于获得任意束电流A11的聚束电压的各值。关于第一组，获得基准束电流A10的情况下的聚束电压的校正值被称为“第一校正值”。例如，在图11A的第一聚束电压表中，存储0.37kV作为第一校正值。

如第一实施方式中所描述的，聚束电压的设置值相对于计算值的偏差量（校正值的量）对应于离子源10与聚束透镜20之间的距离与设计值由于尺寸误差导致额偏差的量。离子源10与聚束透镜20之间的距离是与束电流无关的常量，并且因此，聚束电压的校正值也是与束电流无关的常量。即，获得基准束电流A10的情况下的第一校正值与获得任意束电流A11的情况下的校正值匹配。因此，获得基准束电流A10的情况下的第一校正值被展开作为获得任意束电流A11的情况下的校正值，并且所展开的校正值被存储在第一聚束电压表中（S40）。

如第一实施方式中所描述的，能够根据计算公式计算用于获得基准束电流A10的聚束电压的计算值。另一方面，难以根据计算公式获得用于获得任意束电流A11的聚束电压的计算值。因此，难以以与第一和第二实施方式相同的方式创建聚束电压表。首先，需要积累关于用于获得任意束电流A11的聚束电压的数据。

鉴于此，在第三实施方式中，再次调整束电流（S42）。具体地，与聚束电压设置处理中的束电流调整（S16）类似地，聚焦离子束装置1的操作者利用图7的屏幕中的聚束电压调整按钮65来增加或减小聚束电压，从而调整束电流。以该方式，在第三实施方式中，束电流被使得基本上匹配任意束电流A11。

接下来，执行到第一聚束电压表的追加（S44）。具体地，在图7的屏幕中按下设置按钮67。然后，束电流基本上匹配任意束电流A11时的聚束电压被存储在第一聚束电压表中的设置值列中作为聚束电压的第一实验值。例如，在图11A中，存储-17.51kV作为第一实验值。接下来，从第一实验值减去第一校正值，并且向后计算用于获得任意束电流A11的聚束电压的第一计算值，从而将所计算出的第一计算值存储在第一聚束电压表中。例如，在图11A中，存储-17.88kV作为第一计算值。以该方式，完成了第一聚束电压表。

往回参考图12，之后，进行是否已经更换了离子源10与聚束透镜20中的至少一个的确定（S50）。当S50的确定结果为否时，结束该处理。当S50的确定结果为是时，需要更新聚束电压表，并且因此，处理前进到S10以执行聚束电压设置处理。利用S10的聚束电压设置处理，图11B中所示的第二聚束电压表变为存储了用于获得基准束电流A10的聚束电压的各值的状态。在该情况下，关于第二组，获得基准束电流A10的情况下的聚束电压的校正值被称为“第二校正值”。例如，在图11B的第二聚束电压表中，存储了0.39kV作为第二校正值。

接下来，展开获得基准束电流A10的情况下的第二校正值作为获得任意束电流A11的情况下的校正值，并且展开后的校正值被存储在第二聚束电压表中（S52）。

在已经更换了离子源10与聚束透镜20中的至少一个的情况下，提取电压已经被重置。因此，进行针对已经被重置的提取电压的用于获得任意束电流A11的聚束电压的各值是否存储在更换之前的第一聚束电压表中（S54）。当S54的确定结果为否时，与第一组的情况类似地，需要积累关于用于获得任意束电流的聚束电压的数据。因此，与S42类似地，对束电流进行调整（S56），并且与S58类似地，执行到第二聚束电压表的追加（S58）。然后，结束该处理。

另一方面，当S54的确定结果为是时，立即执行到第二聚束电压表的追加（S60）。当S54的确定结果为是时，针对已经被重置的提取电压的用于获得任意束电流A11的聚束电压的第一计算值被存储在更换之前的第一聚束电压表中。如果提取电压甚至在更换到第二组之后仍然相同，则聚束电压的该第一计算值用作用于获得任意束电流A11的聚束电压的计算值。因此，第一计算值被存储在第二聚束电压表中作为用于获得任意束电流A11的聚束电压的计算值。例如，在图11B中，作为用于获得任意束电流A11的聚束电压的计算值，存储-17.88kV的第一计算值。此外，第二校正值与第一计算值相加，从而获得用于获得任意束电流A11的聚束电压的任意设置值，并且将所获得的任意设置值存储在第二聚束电压表中。例如，在图11B中，存储-17.49kV作为聚束电压的任意设置值。

以该方式，完成了第二聚束电压表。

如上面详细描述的，在该实施方式中，在针对离子源10和聚束透镜20的第一组，获得用于获得任意束电流A11的聚束电压的第一实验值，并且从该第一实验值减去第一校正值以获得用于获得任意束电流A11的聚束电压的第一计算值。然后，针对其中离子源10和聚束透镜20中的至少一个不同于第一组的第二组获得第二校正值，并且该第二校正值与第一计算值相加以获得用于获得任意束电流A11的聚束电压的任意设置值。

因此，高效地获得了用于获得任意束电流A11的聚束电压的任意设置值，并且因此，能够容易地创建聚束电压表。

注意的是，本发明的技术范围不限于上述实施方式，并且涵盖在不偏离本发明的精神的情况下能够对上述实施方式进行的各种修改。即，实施方式中示例的具体材料和层构造仅是示例，并且能够适当地对其进行修改。

例如，能够根据需要向各实施方式的聚焦离子束装置添加各种组件。

本发明提供了下述示例性的非限制性方法：

根据本发明的方面，提供了一种聚焦离子束装置，其包括：离子源，其被构造为提供离子；聚束透镜，其被构造为对从离子源提取的离子束进行聚束，聚束透镜包括双电位透镜，该双电位透镜包括：第一电极，被构造为响应于第一电极与离子源之间的提取电压的施加从离子源提取离子束，以及第二电极，被构造为响应于第二电极与离子源之间的聚束电压的施加对从离子源提取的离子束进行聚束；多种类型的孔阑，其具有不同孔阑直径并且被构造为减小聚束离子束的束径；以及控制部，其包括聚束电压表，被构造为与提取电压的量和孔阑的类型对应地存储聚束电压的设置值并且被构造为基于聚束电压表设置聚束电压，聚束电压用于获得使离子束束径最小的基准离子束电流，其中，控制部被构造为：预先在聚束电压表中存储针对多种类型的孔阑中的每种类型的用于获得基准离子束电流的聚束电压的计算值，对于多种类型的孔阑中的基准孔阑，获得用于获得基准离子束电流的聚束电压的实验值，通过从用于基准孔阑的实验值减去为基准孔阑存储的计算值来获得聚束电压的校正值，通过将所获得的校正值与为多种类型的孔阑中的每种类型存储的计算值相加来获得用于多种类型的孔阑中的每种类型的设置值，以及将所获得的设置值存储在聚束电压表中。

聚束电压的实验值与计算值的偏差是由于例如由于尺寸误差导致的离子源与聚束透镜之间的距离与设计值的偏差或者聚束透镜控制信号的偏移而导致产生的。离子源与聚束透镜之间的尺寸误差以及控制信号的偏移是与孔阑的类型无关的常量，并且因此，作为聚束电压的实验值与计算值的偏差量的校正值也是与孔阑的类型无关的常量。

鉴于此，校正值与为多种类型的孔阑存储的计算值中的每一个相加，从而获得聚束电压的设置值并且将所获得的设置值存储在聚束电压表中。因此，仅通过获得用于获得仅针对基准孔阑的基准离子束电流的聚束电压的实验值，能够获得用于其它孔阑的聚束电压的设置值。因此，能够以较高的精度容易地创建聚束电压表。通过基于该聚束电压表设置聚束电压，能够以较高的精度容易地设置聚束电压。

此外，控制部可以被构造为：通过将特定提取电压下的为基准孔阑获得的校正值与不同于特定提取电压的提取电压下的为多种类型的孔阑中的每种类型存储的计算值相加来获得设置值，并且将所获得的设置值存储在聚束电压表中。

因此，仅通过获得用于获得仅针对特定提取电压下的基准孔阑的聚束电压的实验值，能够获得用于所有提取电压下的所有孔阑的聚束电压的设置值。因此，能够容易地创建聚束电压表。

此外，控制部可以被构造为：获得针对各提取电压的实验值，对于每个提取电压通过从实验值减去为基准孔阑存储的计算值来获得校正值，对于每个提取电压，通过将校正值与为多种类型的孔阑中的每种类型存储的计算值相加来获得设置值，并且将所获得的设置值存储在聚束电压表中。

当离子源的针尖形状由于长时间使用而发生变化时，离子束的生成比恩的不稳定，并且因此，需要改变提取电压。此外，当离子源和聚束透镜之间的距离由于离子源的针尖形状的变化而发生变化时，聚束电压的校正值也发生改变。

鉴于此，对于各提取电压获得校正值并且然后计算聚束电压的设置值。因此，能够以高精度创建聚束电压表。

此外，优选的是，聚束电压表被构造为存储用于获得任意离子束电流的聚束电压的任意设置值，并且控制部被构造为：获得针对离子源和聚束透镜的第一组的第一校正值，获得用于获得任意离子束电流的聚束电压的第一实验值，通过从第一实验值减去第一校正值来获得用于获得任意离子束电流的聚束电压的第一计算值，获得其中离子源和聚束透镜中的至少一个不同于第一组的离子源和聚束透镜的第二组的第二校正值，通过将第二校正值与第一计算值相加来获得任意设置值，以及将所获得的任意设置值存储在聚束电压表中。

与获得用于获得基准离子束电流的聚束电压的计算值的情况不同的是，难以根据计算公式获得用于获得任意束电流的聚束电压的计算值。另一方面，离子源与聚束透镜之间的距离是与离子束电流无关的常量，并且因此，聚束电压的校正值也是与离子束电流无关的常量。即，获得任意束电流的情况下的校正值匹配获得基准离子束电流的情况下的校正值。

鉴于此，关于第一组，从用于获得任意离子束电流的第一实验值减去获得基准离子束电流的情况下的第一校正值，从而获得用于获得任意离子束电流的第一计算值。当第一计算值已知时，关于第二组，通过仅将获得基准离子束电流的情况下的第二校正值与第一计算值相加，能够获得用于获得任意离子束电流的聚束电压的任意设置值。

根据本发明的另一方面，提供了一种调整用于聚焦离子束装置的离子束光学系统的方法，该聚焦离子束装置用于基于聚束电压表设置聚束电压并且包括：离子源，其被构造为提供离子；聚束透镜，其被构造为对从离子源提取的离子束进行聚束，聚束透镜包括双电位透镜，该双电位透镜包括：第一电极，被构造为响应于第一电极与离子源之间的提取电压的施加从离子源提取离子束，以及第二电极，被构造为响应于第二电极与离子源之间的聚束电压的施加对从离子源提取的离子束进行聚束；多种类型的孔阑，其具有不同孔阑直径并且被构造为减小聚束离子束的束径；以及聚束电压表，被构造为与提取电压的量和孔阑的类型对应地存储用于获得使得离子束束径最小的基准离子束电流的聚束电压的设置值，该方法包括：针对多种类型的孔阑中的每种类型，预先在聚束电压表中存储用于获得基准离子束电流的聚束电压的计算值；对于多种类型的孔阑中的基准孔阑，获得用于获得基准离子束电流的聚束电压的实验值；通过将用于基准孔阑的实验值减去为基准孔阑存储的计算值来获得聚束电压的校正值；通过将所获得的校正值与为多种类型的孔阑中的每种类型存储的计算值相加来获得用于多种类型的孔阑中的每种类型的设置值；以及将所获得的设置值存储在聚束电压表中。

因此，仅通过获得用于获得仅针对基准孔阑的基准离子束电流的聚束电压的实验值，能够获得用于其它孔阑的聚束电压的设置值。因此，能够以较高的精度容易地创建聚束电压表。

Claims (5)

1.一种聚焦离子束装置，所述聚焦离子束装置包括：

离子源，所述离子源用于提供离子；

聚束透镜，所述聚束透镜被构造为对从所述离子源提取的离子束进行聚束，所述聚束透镜包括双电位透镜，所述双电位透镜包括：

第一电极，所述第一电极被构造为响应于所述第一电极与所述离子源之间的提取电压的施加从所述离子源提取所述离子束，以及

第二电极，所述第二电极被构造为响应于所述第二电极与所述离子源之间的聚束电压的施加对从所述离子源提取的所述离子束进行聚束；

多种类型的孔阑，所述多种类型的孔阑具有不同的孔阑直径并且被构造为减小所聚束的离子束的束径；以及

控制部，所述控制部包括聚束电压表并且被构造为基于所述聚束电压表设置所述聚束电压，所述聚束电压表与提取电压的量和所述孔阑的类型相对应地存储用于得到使离子束直径最小的基准离子束电流的所述聚束电压的设置值，

其中，所述控制部被构造为：

针对所述多种类型的孔阑中的每种类型，预先在所述聚束电压表中存储用于获得所述基准离子束电流的所述聚束电压的计算值，

针对所述多种类型的孔阑中的基准孔阑，获得用于获得所述基准离子束电流的所述聚束电压的实验值，

通过从所述基准孔阑的实验值减去针对所述基准孔阑存储的所述计算值来获得所述聚束电压的校正值，

通过将所获得的校正值与针对所述多种类型的孔阑中的每种类型存储的计算值相加来获得用于所述多种类型的孔阑中的每种类型的设置值，以及

将所获得的设置值存储在所述聚束电压表中。

2.根据权利要求1所述的聚焦离子束装置，

其中，所述控制部被构造为：

通过将特定提取电压下针对所述基准孔阑获得的校正值与不同于所述特定提取电压的提取电压下针对所述多种类型的孔阑中的每种类型存储的计算值相加来获得所述设置值，以及

将所获得的设置值存储在所述聚束电压表中。

3.根据权利要求1所述的聚焦离子束装置，

其中，所述控制部被构造为：

针对各提取电压获得实验值，

针对每个提取电压，通过从所述实验值减去针对所述基准孔阑存储的计算值来获得所述校正值，

针对每个提取电压，通过将所述校正值与针对所述多种类型的孔阑中的每种类型存储的计算值相加来获得所述设置值，并且

将所获得的设置值存储在所述聚束电压表中。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的聚焦离子束装置，

其中，所述聚束电压表被构造为存储用于获得任意离子束电流的聚束电压的任意设置值，并且

其中，所述控制部被构造为：

针对所述离子源和所述聚束透镜的第一组获得第一校正值，

获得用于获得任意离子束电流的聚束电压的第一实验值，

通过从所述第一实验值减去所述第一校正值来获得用于获得任意离子束电流的聚束电压的第一计算值，

获得离子源和聚束透镜中的至少一个不同于所述第一组的离子源和聚束透镜的第二组的第二校正值，

通过将所述第二校正值与所述第一计算值相加来获得所述任意设置值，以及

将所获得的任意设置值存储在所述聚束电压表中。

5.一种调整用于聚焦离子束装置的离子束光学系统的方法，所述聚焦离子束装置被构造为基于聚束电压表设置聚束电压并且包括：被构造为提供离子的离子源；被构造为对从所述离子源提取的离子束进行聚束的聚束透镜；所述聚束透镜包括双电位透镜，所述双电位透镜包括：被构造为响应于第一电极与所述离子源之间的提取电压的施加从所述离子源提取离子束的第一电极，以及被构造为响应于第二电极与所述离子源之间的聚束电压的施加对从所述离子源提取的离子束进行聚束的第二电极；多种类型的孔阑，所述多种类型的孔阑具有不同孔阑直径并且被构造为减小所聚束的离子束的束径；并且所述聚束电压表与提取电压的量和所述孔阑的类型相对应地存储用于得到使离子束直径最小的基准离子束电流的所述聚束电压的设置值，所述方法包括：

针对多种类型的孔阑中的每种类型，预先在所述聚束电压表中存储用于获得所述基准离子束电流的聚束电压的计算值；

针对所述多种类型的孔阑中的基准孔阑，获得用于获得所述基准离子束电流的聚束电压的实验值；

通过从所述基准孔阑的实验值减去针对所述基准孔阑存储的计算值来获得聚束电压的校正值；

通过将所获得的校正值与针对所述多种类型的孔阑中的每种类型存储的计算值相加来获得用于所述多种类型的孔阑中的每种类型的设置值；以及

将所获得的设置值存储在所述聚束电压表中。

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