CN103621187A - 用于与流体高压隔离结合使用的电极在固体介质内的封装 - Google Patents

用于与流体高压隔离结合使用的电极在固体介质内的封装 Download PDF

Info

Publication number
CN103621187A
CN103621187A CN201280030726.9A CN201280030726A CN103621187A CN 103621187 A CN103621187 A CN 103621187A CN 201280030726 A CN201280030726 A CN 201280030726A CN 103621187 A CN103621187 A CN 103621187A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plasma
plasma chamber
fluid
charged particle
particle beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280030726.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103621187B (zh
Inventor
S.克罗格
A.格劳佩拉
N.W.帕克
M.W.乌特劳特
A.B.威尔斯
J.B.麦金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FEI Co
Original Assignee
FEI Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US13/165,556 external-priority patent/US8642974B2/en
Application filed by FEI Co filed Critical FEI Co
Publication of CN103621187A publication Critical patent/CN103621187A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103621187B publication Critical patent/CN103621187B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00—Ion beam tubes
    • H01J27/02—Ion sources; Ion guns
    • H01J27/16—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/08—Ion sources; Ion guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/28—Cooling arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/30—Plasma torches using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/002—Cooling arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/06—Sources
    • H01J2237/061—Construction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/06—Sources
    • H01J2237/08—Ion sources
    • H01J2237/0815—Methods of ionisation
    • H01J2237/0817—Microwaves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/31749—Focused ion beam
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges
    • H05H1/4652—Radiofrequency discharges using inductive coupling means, e.g. coils
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2242/00—Auxiliary systems
    • H05H2242/20—Power circuits
    • H05H2242/24—Radiofrequency or microwave generators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

一种用于带电粒子束系统的电感耦合等离子体源包括提供改进的电隔离与减少后的电容RF耦合的导电屏蔽以及使等离子体绝缘并且对其进行冷却的介电流体。可以将导电屏蔽封闭在固体介电介质内。可以通过泵使介电流体循环或不可以通过泵使其循环。热管可以用于对介电流体进行冷却。

Description

用于与流体高压隔离结合使用的电极在固体介质内的封装
发明技术领域
本发明涉及电感耦合等离子体离子源并且更确切地涉及提供高压隔离的同时对等离子体源进行冷却的手段。
发明背景
当与聚焦柱一起用于形成带电粒子（即，离子或电子）聚焦束时，电感耦合等离子体（ICP）源较其他类型的等离子体源具有优点。电感耦合等离子体源能够在狭窄的能量范围内提供带电粒子，其允许这些离子聚焦到一个小斑点上。ICP源（如在被转让给本发明的受让人的美国专利号7,241,361中所描述的ICP源）包括围绕陶瓷等离子体室缠绕的射频（RF）天线。RF天线提供能量以使气体在该室内保持在电离态下。
用于离子束加工的离子的能量典型地在5keV与50keV之间，并且最典型地为约30keV。电子能量对与扫描电子显微镜系统而言在约500eV到5keV之间变化，对于透射电子显微镜系统而言达到几十万电子伏特。带电粒子系统中的样品典型地保持在接地电势下，其中，源保持在大的电势下，或者正的或者负的，取决于用于形成束的粒子。因此，离子束源典型地保持在5kV与50kV之间，并且电子源典型地保持在500V与5kV之间。如此处使用的“高压”指的是大于约500V以上或以下接地电势的正的或负的电压。为了操作人员的安全，需要电性地隔离高压组件。鉴于等离子体源设计的其他目标，高压等离子体的电隔离产生了若干个难于解决的设计问题。
因为当离子离开等离子体时，必须将气体引入到高压等离子体室内以补充气体，所以出现了一种设计困难。典型地以接地电势且远高于大气压存储气体。等离子体室内的气体压力典型地在约10-3mbar与约1mbar之间变化。必须将气体的电势带至高压等离子体的电势，并且必须随着气体从气体源移动到等离子体室内而降低气体的压力。必须以防止气相放电（也称为电弧放电，其将破坏系统）的方式将气体引入到该室内。
另一个设计挑战在于将向等离子体提供功率的射频线圈放置成离等离子体尽可能近以高效地传递功率。将线圈保持在与等离子体相同的高电势下将典型地需要将用于线圈的电源保持在高等离子体电势下，这将过度地使电源设计复杂化并且大大增加成本。电感耦合等离子体离子源可以使用分割开的法拉第屏蔽来减少线圈与等离子体之间的电容性耦合。分割开的法拉第屏蔽必须位于等离子体与线圈之间并且典型地良好接地。当接地法拉第屏蔽位于靠近介电等离子体容器时，如果任何空气或其他低介电常数气体被困在法拉第屏蔽与介电等离子体室之间，则由电势的快速变化引起的大电场将很可能引起气相放电，该放电会破坏源。
并且，应用到等离子体室上的能量生成热量。虽然紧凑的等离子体源对束形成而言是令人希望的，但等离子体源越紧凑且功率越大，则等离子体源将变得更热并且因此更需要高效地散热。高压还会使得难于冷却，这会限制所用的等离子体的密度。这些相冲突的要求使得ICP源的设计非常具有挑战性。
发明概述
本发明的目标在于提供改进的等离子体源和具有等离子体带电粒子束源的改进的带电粒子系统。
本发明为带电粒子束系统提供电感耦合等离子体源的高压（HV）隔离和冷却。在一个优选实施例中，等离子体源被基本上封装在固体介电介质内的法拉第屏蔽所包围，该固体介电介质防止在该屏蔽的表面处的气体高压击穿。在另一个实施例中，等离子体源至少部分地被提供HV隔离的静态流体所包围。如此处使用的术语“静态流体”指的是不被主动地泵送的流体。
为了可以更好地理解以下本发明的详细说明，上文已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点。下文将描述本发明的附加特征和优点。本领域技术人员应认识到所披露的概念和具体实施例可容易地用作改进或设计用于实施本发明相同目的其他结构的基础。本领域的技术人员还应认识到这些同等构造不脱离如所附权利要求中所阐明的本发明的精神和范围。
附图简要说明
为了更加彻底地理解本发明和本发明的优点，现在结合附图参考以下说明，其中：
图1示出了等离子体源的纵向截面示意图，该等离子体源将法拉第屏蔽用于减少耦合和绝缘流体，以便实现高压隔离和冷却。
图2示出了图1的等离子体源的横向截面示意图。
图3示出了使用等离子体源的带电粒子束系统，该等离子体源将绝缘流体用于冷却和高压隔离。
图4示出了将静态流体用于高压隔离和主动式冷却元素的等离子体源的纵向半截面示意图。
图5示出了使用法拉第屏蔽的等离子体源的纵向半截面示意图，该法拉第屏蔽基本上被封装在固体介电介质内，以便改进电隔离和减少RF耦合。
图6A示出了带有集成热管冷却的等离子体源的截面示意图。
图6B示出了带有集成热管冷却的等离子体源的截面示意图，显示了一个热管。
图6C示出了带有集成热管冷却的等离子体源的俯视图，显示了若干个围绕等离子体源的周长分布的热管的示例配置。
图6D示出了带有集成热管冷却的等离子体源的侧视图，显示了示例热管配置。
图7示出了带有等离子体室的等离子体源的前视图，该等离子体室黏结到被密封剂包围着的分割开的法拉第屏蔽上。
图8示出了图7的等离子体源的部分横向截面。
优选实施方案的详细描述
设计等离子体源典型地需要许多折衷以满足相冲突的设计要求。本发明的实施例可以在RF线圈和等离子体之间提供极好的耦合，提供等离子体室的高效冷却、极好的电容屏蔽、以及等离子体源的高压隔离，所有这些可以产生密集的、静止的且在高电势下的电感耦合等离子体。
在一些实施例中，将空气排出带有强电场的区域并且用液体或其他高介电常数流体对那些体积进行填充为系统设计者提供了关于将以另外的方式不可用的源配置作出设计选择的机会。
以下说明描述了一种用于聚焦离子束系统的等离子体源，但本发明的等离子体源可以用于电子束系统或其他系统。如此处所使用的，“流体”可以包括液体或气体。
图1示出了等离子体源100的风格化的纵向截面视图。等离子体源100包括具有内壁104和外壁106的介电等离子体室102。等离子体室102位于导电基板110上。等离子体112被保持在等离子体室102内。引出光学器件114根据应用例如从等离子体112中通过等离子体室102内的开口116和基板110中的开口118引出带电粒子、离子、或电子。优选地以最小损耗传输射频能量的陶瓷或塑料材料的介电外壳120与等离子体室102同轴并且在外壳120与等离子体室内壁106之间限定空间122。分割开的法拉第屏蔽134位于空间122内并且典型地与等离子体室102同轴。泵124通过冷却流体入口128将冷却流体126从容器/冷却器127泵送到空间122并且通过出口132离开，通过来自外壁106的热传递对等离子体室102进行冷却。
分割开的法拉第屏蔽134典型地被固定到接地电势，并且因此，电势在等离子体区域和分割开的法拉第屏蔽之间快速下降，因此，等离子体区域与分割开的法拉第屏蔽之间的材料必须具有足够大的介电强度来抵抗电弧放电。可以选择与陶瓷外壳102相比具有足够高的介电常数的冷却流体，从而使得跨该流体的电压降足够低以防止在操作电压下的介电击穿。选择没有气体泡沫或其他杂质的液体冷却剂，气体泡沫或其他杂质会提供场增强和气体放电的机会。还可以选择稍微导电的冷却流体，在这种情况下，流体体积将基本上没有电场并且基本上所有的电压降将在等离子体室102内发生。冷却流体还应具有足够的热容量以防止等离子体室102过热，而不需要大的流体流，大的流体流需要将消耗过多功率的大泵。等离子体室外壁106典型地保持在小于约50℃的温度下。
该流体优选地包括液体（如水或氟化液TMFC-40）、美国明尼苏达州圣保罗市3M公司售卖的电绝缘稳定的基于碳氟化合物的流体。可以使用其他电绝缘流体，如矿物油。可以使用水，如蒸馏水或自来水。还可以使用绝缘气体，如六氟化硫。冷却泵典型地以在10加仑/时与50加仑/时之间的速率从容器/冷却器127中泵送冷却液。流体126通过返回导管133从出口132返回到冷却器/容器127。可替代地，冷却流体可以是不被机械地泵送的静态液体，从而允许节省大量功率。室温下的水具有约80的介电常数，而等离子体室的陶瓷材料具有约为9的介电常数，这导致大多数电压降在陶瓷内发生。优选的绝缘流体具有优选地大于制作等离子体室的材料的介电常数的介电常数。在一些实施例中，绝缘流体具有大于5的介电常数，优选地大于10，甚至更优选地大于20，以及最优选地大于或等于约40。
在典型的实施例中，在流体被泵124再循环前，容器/冷却器127将冷却流体冷却至约20℃。冷却流体部分地包围等离子体室并且冷却剂沿着等离子体室纵向地从底部流到顶部。为了清晰性，图1示出了等离子体室102的底部处的两侧上的冷却流体进空间122和室102的顶部处的一侧上的出空间122。技术人员将理解到合适的入口、出口、以及挡板可以用于保证等离子体室102的所有侧周围的均匀流体流。
法拉第屏蔽134从RF线圈136传递射频能量以激励等离子体同时减少射频线圈136与等离子体112之间的电容性耦合。在一些实施例中，通过基本上被封装在固体介电介质内（如陶瓷、玻璃、树脂、或聚合物）以消除与法拉第屏蔽接触的不想要流体和消除高压放电来保护法拉第屏蔽134免受腐蚀和物理损坏。RF线圈136可以是空心的并且通过使流体冷却剂流过线圈内的内部通道137对其进行冷却。等离子体室冷却剂系统还可以将流体冷却剂泵送通过这些线圈，或者这些线圈可以具有独立的冷却系统。
法拉第屏蔽134可以被放置成使得冷却流体126在屏蔽134的两侧流动。在一些实施例中，可以靠着等离子体室外壁106放置该屏蔽或者将其放置到外壳120的内侧壁上。例如，该屏蔽可以包括印刷的或以另外的方式沉积在等离子体室外壁106或内侧外壳壁120上的金属层。法拉第屏蔽134电接地。在一个实施例中，屏蔽134包括通过将法拉第屏蔽的接片138限制在外外壳120和基板110之间来接地的开槽金属柱，从而保证固体接地接触。
必须将从其中产生等离子体的气体沿着罐150和等离子体之间的路径从接地电势带至等离子体电势。在优选实施例中，大多数电压变化发生在气体压力相对高并且抵抗电弧放电的情况下。
从气体源（如罐150）向等离子体室102提供气体。罐150典型地保持在接地电势下并且在高压力下包含气体。调节器152降低离开该罐进入导管154的气体的压力。可选的可调阀156进一步降低气体管线内的压力或者当不使用该源时完全关闭导管。限流器（如毛细管158）在气体到达等离子体室106之前进一步降低气体压力。限流器158在气体管线与等离子体室102的内部之间提高希望的气体电导。限流器158优选地与等离子体112接触并且因此在等离子体电势下。在其他实施例中，流限制可以具有从除了等离子体外的电压源上施加的电偏置。绝缘屏蔽160包围毛细管158并且在绝缘屏蔽160的末端处的接地金属套环162保证在该位置上气体的电势为零。因此，在绝缘屏蔽160内发生从接地到等离子体电压的全部电势变化，其中，气体在相对高的压力下并且因此抵抗电弧放电。
在一个没有阀门156的示例实施例中，调节器152将离开供应罐的气体压力从150psig降低至5psig。气体压力保持在5psig，直到气体到达毛细管158，并且此时气体压力下降到例如0.1托的等离子体室压力。绝缘屏蔽160优选地具有足够的长度以保持该场低到足够防止破坏性放电。绝缘屏蔽160典型地约至少约5mm长，并且更典型地在约30mm与60mm之间。例如，如果等离子体保持在30kV，则在10mm屏蔽内的电场为约3kV/mm，其低到足够防止大在多数应用中的持续放电。技术人员将理解到局部电场将是几何形状的函数并且初始低电流放电会发生以在绝缘屏蔽160内达到静态电荷平衡。在一些实施例中，阀门156可以在气体到达等离子体前的最后限流器之前进一步降低气体压力。不是毛细管，该限流器可以是阀门，如泄漏阀。可以使用任何类型的气体源。例如，气体源可以包括被加热成以足够的速率产生气体以供应等离子体的液体或固体材料。不同的气体源的不同输出压力可能需要不同的组件以降低等离子体室内要求的压力。
图2示出了图1的等离子体源100的横向截面视图。图2示出了等离子体室102的外壁106是波形的，即，其由一系列脊202和谷204组成。靠着脊202放置法拉第屏蔽134，限定了通道206以便冷却流体在谷204与屏蔽134之间流动。在图2中所示的实施例中，法拉第屏蔽134包括在等离子体室外壁106上滑动的金属套管。该金属套管的一部分在底部向外弯曲以形成接地接片138（图1），其被限制在等离子体室102与接地板110之间。冷却流体126流过空间122，该空间以等离子体室外壁106和外壳120为界。法拉第屏蔽“被分割开（split）”，即，在该屏蔽内有纵向槽，其允许RF天线与等离子体112之间的电感耦合。在替代性实施例中，外壁106可以是平滑的并且用波纹形成法拉第屏蔽。可替代地，壁106和法拉第屏蔽两者都不是波形的。
图3示出了使用图1的等离子体源的带电粒子束。在离子柱的顶部，安装了电感耦合等离子体（ICP）离子源302，包括电磁罩304、源室306、以及感应线圈308，该感应线圈包括一个或多个由导电材料制成的绕组。在图3中所示的实施例中，冷却剂容器和冷却器390向泵391提供冷却剂，该泵通过导管392向源室306周围的冷却剂区域提供冷却剂。然后冷却剂通过返回导管393流回到冷却剂容器和冷却器390。在替代性实施例中，源室306周围的冷却剂区域包含用于高压隔离的静态液体。在这种实施例中，可以除去容器/冷却器390和冷却剂泵391或者可以将其用于使不进入高压区域的冷却流体循环。在又另一个实施例中，如以下更加详细描述的，通过一个或多个热管对等离子体源302中的液体进行冷却。
RF电源340通过RF同轴电缆342连接到匹配箱341上.匹配箱341通过线圈腿延长部分343连接到感应线圈308上。与源室306同轴地安装感应线圈308。为了减少感应线圈308与源室306内生成的等离子体之间的电容性耦合，可以可选地与源室306同轴地并且在感应线圈308内安装分割开的法拉第屏蔽（未示出）。当分割开的法拉第屏蔽用在ICP离子源302内时，跨感应线圈308的高压（典型地，几百到几千伏特）将对从ICP离子源302的底部引到离子柱内的离子的能量具有最小的影响。这将导致更小的束能量扩散度，在基底表面处或附近减少了聚焦带电粒子束的色差。
可以使用等离子体发出的并且被光纤344的面朝源的末端收集的且传输通过光纤344到达等离子体光检测单元345检测源室306内的等离子体的存在。通过电缆346将等离子体光检测单元345生成的电信号传导至可编程逻辑控制器（PLC）347。然后，等离子体光检测单元345生成的等离子体开/关信号通过电缆或数据总线348从PLC347传递到执行离子体源控制软件的等离子体源控制器351。然后，来自等离子体源控制器351的信号可以通过电缆或数据总线352传递到聚焦离子束（FIB）系统控制器353。FIB系统控制器353可以通过互联网354与远程服务器355通信。FIB系统控制的各组件的互连的这些细节仅出于示例性目的。如本领域的技术人员所熟悉的，其他控制配置是可以的。
通过通向入口限流器328的入口气体管线320向源室306提供气体，该入口限流器通向源室306的内部。限流器328保持在比气体源310和调节器332的电势更接近室306内的等离子体的电势的电势下，从而使得电压降主要跨更高压力的气体发生。绝缘屏蔽329使位于限流器328的上游的气体管线绝缘并且以接地套环331终止。
用于ICP源的供气系统310包括气体供应330、高纯度气体调节器332、以及针（调节）阀334。气体供应330可以包括带有一个或多个流调节阶段的标准气体瓶，例如，将和氦、氧、氙或氩进气的情况一样。可替代地，对于源自在室温下为固体或液体的化合物的气体而言，气体供应330可以包括被加热的容器。其他类型的气体供应330也是可以的。气体供应330配置的具体选择是有待供应到ICP源的气体类型的函数。来自供应330的气体传递通过高纯度气体调节器332，该气体调节器可以包括一个或多个净化和降压阶段。从高纯度气体调节器332出来的净化气体传递通过可选针阀334。从可选针阀334出来的气体通过软管336传递到非常接近ICP源安装的可选第二针阀338。从针阀338出来的气体传递通过入口气体管线320，该气体管线通过限流器328连接到源室306的顶部。
在ICP源302的底部，源电极357用作离子束引出光学器件的一部分，从而结合引出电极358和冷凝器359一起工作。等离子体点引器360连接到源电极（未示出）上，从而能够在源罩306内启动等离子体。还可以使用引燃等离子体的其他熟知装置。2007年7月10日发布的美国专利号7,241,361中提供了ICP源的操作细节，该专利通过引用结合于此。通过束电压源（PS）361，源电极357被偏置通过点引器360至高电压。源电极357上的电压决定了等离子体的电势，并且因此，在一次电离的原子或分子离子种类或电子的情况下，带电粒子的能量到达基底表面。双重电离的离子种类将具有两倍的动能。通过引出器电源363使引出器电极358偏置，而通过冷凝器电源362使冷凝器359偏置。源电极357、引出器电极358以及冷凝器359的组合操作用于引出并是出自ICP源302的离子聚焦成传导束接受孔径364的束。在FIB系统控制器353的控制下，通过束接受孔径致动器365将束接受孔径364机械地放置在离子柱内。典型的电压设置值可以是对于电源361而言大致为+30kV、对于电源362而言大致为15kV以及对于电源363而言大致为15kV。
图3中所示的离子柱示出了两个静电单透镜366和367，用于在基底368的表面处或附近形成ICP源302内的虚拟源的高缩倍（大致1/125×）图像，该基底安装在通过样品台控制器337控制的台369上。第一单透镜366（称为“透镜1”或“L1”）直接位于束接受孔径364的下方并且包括三个电极，其中，第一和第三电极典型地接地（在0V），而通过透镜1（L1）电源（PS）371控制中心电极370的电压。通过FIB系统控制器353控制透镜1电源371。
限束孔径组件372安装在离子柱内的第一单透镜366和第二单透镜367之间，包括一个或多个限束孔径（图1中示出了三个孔径）。典型地，限束孔径组件372将包括多个带有不同直径开口的圆形孔径，其中，可以将这些孔径中的任何一个放置在光学轴上以便能够控制基底表面处的束电流和半角。可替代地，限束孔径组件372中的孔径中的两个或更多个孔径可以相同，从而提供冗余以便能够延长孔径维护周期之间的时间。通过控制束半角，可以与透镜的相应调整一起，基于有待执行的铣削或成像操作的空间分辨率要求选择基底表面处或附近的聚焦离子束的束电流和直径。通过由FIB系统控制器950控制的限束孔径（BDA）致动器373将限束孔径组件372内的希望的孔径机械地放置在柱的光学轴上来确定有待使用的具体孔径（并且因此基底处的束半角）。
在限束孔径组件372的下方示出了被称为“透镜2”或“L2”的第二单透镜367。第一和第三电极典型地接地（0V），而通过透镜2（L2）电源（PS）375控制中心电极374的电压。通过FIB系统控制器353控制透镜2电源375。柱/室隔离阀376放置在源302与样品室378之间的某个地方。隔离阀376能够使离子柱真空室377内的真空保持在高等级下，即使样品室378内的真空等级在样品导入和清除的过程中受到样品除气或者出于某种其他原因的不利影响。源/室涡轮泵379被配置成用于通过泵送管线380泵吸样品室378。涡轮泵379还通过泵送管线381泵吸离子柱罩377。
图3中所示的FIB系统的细节仅出于示例性目的，许多其他FIB系统配置能够实现本发明的多模实施例，以便进行铣削和成像。例如，图3中所示的离子柱示出了两个静电单透镜。可以可替代地使用单个静电单透镜或两个以上静电透镜实现离子柱。其他实施例在强聚焦配置中可以包括磁透镜或两个或更多个静电或磁四极的组合。出于本发明的此实施例的目的，优选的是离子柱在基底368的表面处或附近形成虚拟源（在ICP源302中）的高缩倍图像。本领域的技术人员熟悉这些可能的缩倍方法的细节。
图4示出了等离子体源400的另一个实施例的半截面视图，该等离子体源包括具有内壁404和外壁406的介电等离子体室402。图4示出了放置在等离子体室的天线线圈436和外壁406与外壳416之间的腔室410内的静态流体408。静态流体可以包括液体（如氟化液、油或蒸馏水）或气体（如六氟化硫）。还可以将分割开的法拉第屏蔽412放置在外壳416与外壁406之间。如所示可以靠着外壳416、靠着外壁406或远离两个壁放置法拉第屏蔽412，并且将其浸入静态流体408内。当放置在接地分割开的法拉第屏蔽412与外壁406之间时，流体408提供等离子体室的一部分高压隔离。优选地通过外部泵不在源400外使静态流体408循环，尽管静态流体408可以通过内部对流内在地移动。一个或多个可选冷却装置414帮助对等离子体室402进行冷却。冷却装置414可以包括环绕等离子体室并且通过其使流体循环的冷却回路。因为冷却装置414放置在处于接地电势的法拉第屏蔽外，所以这些装置不执行任何电压隔离并且因此任何类型的冷却流体可以用在冷却装置414内。可替代地，冷却装置414可以包括一个或多个热电冷却器，如珀耳帖效应冷却器。RF线圈436可以是空心的并且通过使冷却剂流过线圈内的内部通道437而对其进行冷却。
图5示出了本发明的另一个实施例的等离子体源500的半截面视图。图5示出了基本上封装在固体介电介质516内的法拉第屏蔽512，该法拉第屏蔽放置在RF线圈536与等离子体室外壁506之间。固体介电介质516可以包括例如陶瓷材料（如氧化铝或石英）、树脂、或环氧树脂密封剂（如美国马萨诸塞州比勒利卡市Emerson&Cumming Specialty Polymers公司售卖的Stycast W-19或Stycast2762）。介电介质516与外壁506之间的可选间隙限定了流体腔室510，其可以填充有流体，如氟化液、蒸馏水、油（例如矿物油）或六氟化硫。法拉第屏蔽512的非封装部分538可用于形成接地连接。在一些实施例中，使用与图1中所示的系统类似的系统，将流体508泵送通过流体腔室510并且然后通过冷却器。在其他实施例中，在源外泵送流体508并且其保持在流体腔室510内。RF线圈536可以是空心的并且通过使冷却剂流过线圈内的内部通道537的冷却剂而对其进行冷却。
在一些实施例中，在没有介入流体的情况下可以靠着外壁506放置介电介质516。为了避免这种实施例中的气隙，应紧紧地靠着外壁506安装介电介质516。还可以通过提供可流动的材料用于填充取代外壁506与介电介质506之间的任何空气来避免气隙。可流动的介质可以是例如高介电常数油脂或凝胶。可流动的材料可以保持为液体或者可以在相对于等离子体室放置介电介质之后固化。在一些实施例中，介电介质可以包括硬化或保持为液体的可流动的介质。例如，可流动、可硬化的材料可以应用在外壁506上和/或在法拉第屏蔽512在外壁506上滑动之前应用到法拉第屏蔽512上，从而使得将法拉第屏蔽放置在外壁506周围，其中，可流动的介质填充法拉第屏蔽512与外壁506之间的任何间隙。可流动的介质还可以覆盖在位于外壁506相对侧上的法拉第屏蔽上，从而防止任何冷却流体与法拉第屏蔽之间的接触。在一些实施例中，法拉第屏蔽可以被模制成等离子体室502的壁。
图6A至图6D示出了带有集成热管冷却的等离子体源600的另一个实施例的多个视图。等离子体源600包括具有内壁628和外壁626的介电等离子体室604。图6A示出了等离子体源600的实施例的截面示意图，该等离子体源结合了优选热管冷却装置。见图6C的截面割线B-B。“热管”为利用相变高效地传递热量的热传递装置。在本实施例中，静态流体冷却剂602包围住等离子体室604，该等离子体室具有一个或多个被整合到冷却剂夹套608的上部内的热管606。来自等离子体室604的热量使冷却剂602蒸发，产生朝着冷却片612上升的冷却剂蒸汽610。通过冷却片612消散来自冷却剂蒸汽610的热量并且将其传递到致使冷却剂蒸汽冷却的周围空气内。随着冷却剂蒸汽冷却，其凝缩并流回到冷却剂夹套608内。可替代地，热管606内侧的液体可以与冷却夹套608内的液体分离开，使蒸发-冷凝周期在热管内独立。
优选地，多个热管被整合在冷却剂夹套608的上部以提供增加的散热能力。将冷却剂602放置在被放置在天线线圈620和等离子体室的外壁626之间（优选地放置在分割开的法拉第屏蔽624与外壁626之间）的冷却剂夹套608内。可替代地，分割开的法拉第屏蔽可以基本上被封装在固体介电介质内。当放置在接地分割开的法拉第屏蔽624与外壁626之间时，液体602提供等离子体室的一部分高压隔离。通过外部泵不在源600外使静态液体602循环，尽管静态液体冷却剂602可以通过对流并且通过冷凝冷却剂的重力流内在地移动。在一些实施例中，液体冷却剂通过对流并且没有相变地将热量携带远离壁626，其中，热液体上升、例如通过冷却片612被冷却、并且流回到冷却夹套608内。冷却剂可以与外壁626接触流动，或者其可以在外壁626外的冷却通道内流动。RF线圈620可以是空心的并且通过通过线圈内的内部通道622的冷却剂流对其进行冷却。气体通过进气口614进入等离子体室604，并且通过引出器电极632将带电粒子拉出等离子体室604。
图6B示出了通过图6A中的等离子体源600的割线A-A的截面视图。热管606的源端连接到包围等离子体室604的冷却剂夹套608上。静态液体冷却剂602占用了冷却剂夹套空间。热管606的对端连接到冷却片支座618上。之所以称液体冷却剂为静态的是因为不主动地对其进行泵送，尽管将理解到该液体可以用于该液体内的热梯度而移动。
图6C示出了带有集成热管的示例配置的等离子体源600的俯视图。在本实施例中，八个热管606被迅速地集成到等离子体源上并且位于等离子体源的顶部附近。每个热管606具有附接在热管的向外端上的冷却片支座618。一个或多个冷却片612连接到每个冷却片支座618上。
图6D示出了图6C中的等离子体源600的侧视图，其中，八个热管中的一个热管（热管634）被切开以进一步展示冷却片和热管安排。为了清晰性，在本简图中只描绘了最显著位置上的热管。热管606被迅速地集成到等离子体源上并且位于等离子体源的上部部分内。每个热管606具有其中附装有一个或多个冷却片612的冷却片支座618。
图7示出了等离子体源700的一部分的前视图，该等离子体源包括具有用于包含等离子体的内腔室（不可见）的介电结构702。即，该介电结构702形成等离子体室的这些壁。分割开的法拉第屏蔽708被放置成使得该屏蔽与介电结构702接触并且优选地密切地黏结在其上。优选地，法拉第屏蔽708被配置成使得在该屏蔽与介电结构702之间基本上没有空洞（即，由空气、冷却流体或任何其他流体填充的空空间）。介电结构702周围没有空洞保证不会出现高压电弧放电。基本上没有空洞是指存在的任何空洞小到足够防止破坏性电弧放电。
屏蔽708可以例如与被转让给本发明的受让人的美国专利申请号13/353,032中描述的屏蔽类似。应用密封剂710以包围住分割开的法拉第屏蔽708。出于说明目的，图7示出了通过半透明密封剂710可见的法拉第屏蔽708。分割开的法拉第屏蔽708具有多个间隙722以减少从RF线圈排放能量的涡电流。密封剂710优选地接触并粘附到间隙722内并且在一些实施例中在没有被屏蔽708覆盖住的其他区域内的介电结构702的区域上。在该密封剂接触介电结构所在的区域内，密封剂与介电结构之间优选地基本上没有空洞。换言之，不管屏蔽的多个部分是否在密封剂与介电结构之间，密封剂与介电结构之间优选地没有空洞。分割开的法拉第屏蔽708的一部分（如区域712）从密封剂710下面延伸出来，以便提供到该屏蔽的电连接的手段。这些延伸还可以是例如接片的形式。不是法拉第屏蔽的区域从密封剂中延伸出来，可以通过间隙在密封剂内形成电接触，或者导线可以从法拉第屏蔽延伸出密封剂。
密封剂710优选地为粘附到并且保护屏蔽708和介电结构702的覆盖部分的薄的、防漏介电材料。该密封剂不导电，从而使得在该介质中可以不支持电涡流。密封剂710应是薄的以增加来自结构702的热传导。优选密封剂的厚度小于10mm，更优选地小于5mm，以及甚至更优选地小于3mm。密封剂710优选地具有高导热性，以便呈现出最低的可能热障，使得可以通过不同的冷却方法（如之前的实施例描述的那些）高效地对等离子体室进行冷却。此外，密封剂710优选地为无孔的，从而使得没有流体在分隔开的法拉第屏蔽被密封剂710包围的地方与该分隔开的法拉第屏蔽接触。适用于密封剂710的材料可以包括但不限于环氧树脂、搪瓷以及玻璃熔块。
使用与介电结构702接触并且被配置成使得法拉第屏蔽与介电结构之间没有空气的分割开的法拉第屏蔽708以及使用保护该屏蔽并且允许密封剂与法拉第屏蔽之间没有空气的密封剂防止空气和冷却流体进入等离子体室与法拉第屏蔽之间的高DC电压区域，从而简化系统的设计。
图8示出了图7中所示的实施例的部分截面视图。介电结构702限定了等离子体室808的内壁804和外壁806。等离子体被保持在等离子体室808内。将分割开的法拉第屏蔽708放置成使得其与外壁806接触。密封剂710应用到外壁806的一部分上，从而使得密封剂良好地粘附在法拉第屏蔽708以及外壁806的通过缝隙暴露在分割开的法拉第屏蔽下的部分上，从而排除法拉第屏蔽与外壁806之间的任何空气或冷却流体。分割开的法拉第屏蔽的区域712从密封剂710下面、或者密封剂上方、密封剂下方或密封剂上方和下方两者延伸出来。冷却方法（如之前实施例描述的那些）可以提供在密封剂710与介电外壳834之间的空间832内，该介电外壳优选地由以最小损耗传输射频能量的陶瓷或塑料材料制成。RF线圈812可以是空心的并且通过通过线圈内的内部通道的冷却剂流对其进行冷却。
根据本发明的一些实施例，一种带电粒子束系统包括：具有离子体室的等离子体源，该等离子体室具有由介电材料组成的壁，该壁具有内部表面和外部表面；盘绕该等离子体室至少一圈的导线；由导电材料组成并且基本上封装在介电介质内的屏蔽，该导电屏蔽放置在该等离子体室与盘绕该等离子体室的导线之间；以及用于使该等离子体电偏置到高电压的源电极；以及一个或多个用于使来自该等离子体源的带电粒子聚焦到样品上的聚焦透镜。
在一些实施例中，该屏蔽放置在该等离子体室的外部表面上。
在一些实施例中，该带电粒子束系统在该屏蔽的导电材料与该等离子体室的外部表面之间基本上没有空洞。
在一些实施例中，该屏蔽包括用于将感应场传递至等离子体的间隙，并且其中，该介电密封剂与该导电材料内的间隙之间的等离子体室壁的外部表面接触。
在一些实施例中，该介电密封剂包括环氧树脂、搪瓷、玻璃熔块、树脂或聚合物。
在一些实施例中，该带电粒子束系统进一步包括与该介电介质的至少一部分接触的流体。
在一些实施例中，该流体放置在该介电密封剂与盘绕着该等离子体室的导线之间。在一些实施例中，该流体放置在该等离子体室的外部表面与该介电密封剂之间。在一些实施例中，不主动地对该流体进行泵送。
在一些实施例中，该屏蔽的非封装部分被暴露成用于形成电接触。在一些实施例中，提供一种材料以取代该等离子体室壁的外部表面与该介电介质之间的任何空洞。在一些实施例中，被提供成用于取代该壁的外部表面与该介电介质之间的任何间隙的材料包括液体或在被应用之后随后硬化的液体。
根据本发明的一些实施例，一种用于带电粒子束系统的等离子体源包括：具有壁的等离子体室，该壁具有内部表面和外部表面；用于向该等离子体室提供射频能量的导线；基本上封装在介电介质内的导电屏蔽，该导电屏蔽放置在该导线与该等离子体室的外部表面之间；以及放置在该导电屏蔽与该导线之间的流体。
在一些实施例中，通过冷却系统对该流体进行冷却。在一些实施例中，该流体包括水或氟化合物。在一些实施例中，该流体放置在该等离子体室的外部表面与对该导电屏蔽进行封装的介电介质之间。在一些实施例中，该流体放置在该等离子体室的外部表面与对该导电屏蔽进行封装的介电介质之间。
根据本发明的一些实施例，一种向带电粒子束系统的等离子体源提供高压隔离的方法包括：提供等离子体室；提供盘绕该等离子体室至少一圈的导线；提供放置在该等离子体室与该导线之间的导电屏蔽，基本上将该导电屏蔽封装在固体介电介质内；以及提供用于将该等离子体电偏置到高电压的源电极。
在一些实施例中，向带电粒子束系统的等离子体源提供高压隔离的方法进一步包括提供与该固体介电介质的至少一部分接触的冷却流体。在一些实施例中，该冷却流体放置在该等离子体室与对该导电屏蔽进行封装的介电介质之间。在一些实施例中，该冷却流体放置在对该导电屏蔽进行封装的介电介质与盘绕着该等离子体室的导线之间。在一些实施例中，向带电粒子束系统的等离子体源提供高压隔离的方法进一步包括对该冷却流体进行泵送以冷却该等离子体室。
在一个实施例中描述的或被描述作为现有技术的一部分的材料和结构可以用在其他实施例中。尽管已经详细描述了本发明及其优点，但是应了解到，在不脱离如随附权利要求书所定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在此进行各种变化、代替以及改变。而且，本发明的范围并非旨在局限于在本说明书中所述的工艺、机器、制造物、物质的组合物、手段、方法以及步骤的具体实施例。如本领域的普通技术人员将从本发明的披露中轻易认识到的，可以根据本发明利用现有的或往后要开发的、大体上执行相同功能或大体上实现和此处所述的对应实施例相同结果的工艺、机器、制造物、物质的组合物、手段、方法或步骤。相应地，所附权利要求书是旨在于将此类工艺、机器、制造物、物质的组合物、手段、方法或步骤包括在它们的范围内。
我们的权利要求如下：
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种带电粒子束系统，包括：
等离子体源，具有：
等离子体室，该等离子体室具有由介电材料组成的壁，该壁具有内部表面和外部表面；
盘绕该等离子体室至少一圈的导线；
由导电材料组成并且基本上封装在介电介质内的屏蔽，该导电屏蔽放置在该等离子体室与盘绕该等离子体室的导线之间；以及
用于使该等离子体电偏置到高电压的源电极；以及
一个或多个用于使来自该等离子体源的带电粒子聚焦到样品上的聚焦透镜。
2.如权利要求1所述的带电粒子束系统，其中，该屏蔽放置在该等离子体室的外部表面上。
3.如权利要求2所述的带电粒子束系统，其中，在该屏蔽的导电材料与该等离子体室的外部表面之间基本上没有空洞。
4.如权利要求2所述的带电粒子束系统，其中，该屏蔽包括用于将感应场传递至等离子体室的多个间隙，并且其中，介电密封剂与该导电材料内的这些间隙之间的等离子体室壁的外部表面接触。
5.如权利要求1所述的带电粒子束系统，其中，该介电密封剂包括环氧树脂、搪瓷、玻璃熔块、树脂或聚合物。
6.如权利要求1所述的带电粒子束系统，进一步包括与该介电介质的至少一部分接触的流体。
7.如权利要求6所述的带电粒子束系统，其中，该流体放置在该介电密封剂与盘绕着该等离子体室的导线之间。
8.如权利要求6所述的带电粒子束系统，其中，该流体放置在该等离子体室的外部表面与该介电密封剂之间。
9.如权利要求6中所述的带电粒子束系统，其中，不主动地对该流体进行泵送。
10.如权利要求1所述的带电粒子束系统，其中，该屏蔽的非封装部分被暴露成用于形成电接触。
11.如权利要求1所述的带电粒子束系统，其中，提供一种材料以取代该等离子体室壁的外部表面与该介电介质之间的任何空洞。
12.如权利要求11所述的带电粒子束系统，其中，被提供成用于取代该壁的外部表面与该介电介质之间的任何间隙的材料包括液体或在被应用之后随后硬化的液体。
13.一种用于带电粒子束系统的等离子体源，包括：
具有壁的等离子体室，该壁具有内部表面和外部表面；
用于向该等离子体室提供射频能量的导线；
基本上封装在介电介质内的导电屏蔽，该导电屏蔽放置在该导线与该等离子体室的外部表面之间；以及
放置在该导电屏蔽与该导线之间的流体。
14.如权利要求13所述的等离子体源，其中，通过冷却系统对该流体进行冷却。
15.如权利要求14所述的等离子体源，其中，该流体包括水或氟化合物。
16.如权利要求14所述的等离子体源，其中，该流体放置在该等离子体室的外部表面与对该导电屏蔽进行封装的介电介质之间。
17.如权利要求14所述的等离子体源，其中，该流体放置在该等离子体室的外部表面与对该导电屏蔽进行封装的介电介质之间。
18.一种向带电粒子束系统的等离子体源提供高压隔离的方法，包括：
提供等离子体室；
提供盘绕该等离子体室至少一圈的导线；
提供放置在该等离子体室与该导线之间的导电屏蔽；
基本上将该导电屏蔽封装在固体介电介质内；以及
提供用于将该等离子体电偏置到高电压的源电极。
19.如权利要求18所述的方法，包括提供与该固体介电介质的至少一部分接触的冷却流体。
20.如权利要求18所述的方法，其中，该冷却流体放置在该等离子体室与对该导电屏蔽进行封装的介电介质之间。
21.如权利要求18所述的方法，其中，该冷却流体放置在对该导电屏蔽进行封装的介电介质与盘绕着该等离子体室的导线之间。
22.如权利要求18所述的方法，进一步包括对该冷却流体进行泵送以冷却该等离子体室。

Claims (22)

1.一种带电粒子束系统，包括：
等离子体源，具有：
等离子体室，该等离子体室具有由介电材料组成的壁，该壁具有内部表面和外部表面；
盘绕该等离子体室至少一圈的导线；
由导电材料组成并且基本上封装在介电介质内的屏蔽，该导电屏蔽放置在该等离子体室与盘绕该等离子体室的导线之间；以及
用于使该等离子体电偏置到高电压的源电极；以及
一个或多个用于使来自该等离子体源的带电粒子聚焦到样品上的聚焦透镜。
2.如权利要求1所述的带电粒子束系统，其中，该屏蔽放置在该等离子体室的外部表面上。
3.如权利要求2所述的带电粒子束系统，其中，在该屏蔽的导电材料与该等离子体室的外部表面之间基本上没有空洞。
4.如权利要求2所述的带电粒子束系统，其中，该屏蔽包括用于将感应场传递至等离子体的多个间隙，并且其中，介电密封剂与该导电材料内的这些间隙之间的等离子体室壁的外部表面接触。
5.如权利要求1所述的带电粒子束系统，其中，该介电密封剂包括环氧树脂、搪瓷、玻璃熔块、树脂或聚合物。
6.如权利要求1所述的带电粒子束系统，进一步包括与该介电介质的至少一部分接触的流体。
7.如权利要求6所述的带电粒子束系统，其中，该流体放置在该介电密封剂与盘绕着该等离子体室的导线之间。
8.如权利要求6所述的带电粒子束系统，其中，该流体放置在该等离子体室的外部表面与该介电密封剂之间。
9.如权利要求6中所述的带电粒子束系统，其中，不主动地对该流体进行泵送。
10.如权利要求1所述的带电粒子束系统，其中，该屏蔽的非封装部分被暴露成用于形成电接触。
11.如权利要求1所述的带电粒子束系统，其中，提供一种材料以取代该等离子体室壁的外部表面与该介电介质之间的任何空洞。
12.如权利要求11所述的带电粒子束系统，其中，被提供成用于取代该壁的外部表面与该介电介质之间的任何间隙的材料包括液体或在被应用之后随后硬化的液体。
13.一种用于带电粒子束系统的等离子体源，包括：
具有壁的等离子体室，该壁具有内部表面和外部表面；
用于向该等离子体室提供射频能量的导线；
基本上封装在介电介质内的导电屏蔽，该导电屏蔽放置在该导线与该等离子体室的外部表面之间；以及
放置在该导电屏蔽与该导线之间的流体。
14.如权利要求14所述的等离子体源，其中，通过冷却系统对该流体进行冷却。
15.如权利要求14所述的等离子体源，其中，该流体包括水或氟化合物。
16.如权利要求14所述的等离子体源，其中，该流体放置在该等离子体室的外部表面与对该导电屏蔽进行封装的介电介质之间。
17.如权利要求14所述的等离子体源，其中，该流体放置在该等离子体室的外部表面与对该导电屏蔽进行封装的介电介质之间。
18.一种向带电粒子束系统的等离子体源提供高压隔离的方法，包括：
提供等离子体室；
提供盘绕该等离子体室至少一圈的导线；
提供放置在该等离子体室与该导线之间的导电屏蔽；
基本上将该导电屏蔽封装在固体介电介质内；以及
提供用于将该等离子体电偏置到高电压的源电极。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包括提供与该固体介电介质的至少一部分接触的冷却流体。
20.如权利要求18所述的方法，其中，该冷却流体放置在该等离子体室与对该导电屏蔽进行封装的介电介质之间。
21.如权利要求18所述的方法，其中，该冷却流体放置在对该导电屏蔽进行封装的介电介质与盘绕着该等离子体室的导线之间。
22.如权利要求18所述的方法，进一步包括对该冷却流体进行泵送以冷却该等离子体室。
CN201280030726.9A 2011-06-21 2012-06-21 用于与流体高压隔离结合使用的电极在固体介质内的封装 Active CN103621187B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/165556 2011-06-21
US13/165,556 US8642974B2 (en) 2009-12-30 2011-06-21 Encapsulation of electrodes in solid media for use in conjunction with fluid high voltage isolation
US13/437,599 US8987678B2 (en) 2009-12-30 2012-04-02 Encapsulation of electrodes in solid media
US13/437599 2012-04-02
PCT/US2012/043548 WO2012177876A2 (en) 2011-06-21 2012-06-21 Encapsulation of electrodes in solid media for use in conjunction with fluid high voltage isolation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103621187A true CN103621187A (zh) 2014-03-05
CN103621187B CN103621187B (zh) 2016-08-17

Family

ID=47423205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280030726.9A Active CN103621187B (zh) 2011-06-21 2012-06-21 用于与流体高压隔离结合使用的电极在固体介质内的封装

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8987678B2 (zh)
EP (1) EP2724595B1 (zh)
JP (1) JP6129164B2 (zh)
CN (1) CN103621187B (zh)
WO (1) WO2012177876A2 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105655220A (zh) * 2014-11-12 2016-06-08 中微半导体设备(上海)有限公司 电感耦合型等离子体处理装置
CN109686645A (zh) * 2019-02-13 2019-04-26 大连理工大学 一种射频放电系统及其法拉第屏蔽结构

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8642974B2 (en) * 2009-12-30 2014-02-04 Fei Company Encapsulation of electrodes in solid media for use in conjunction with fluid high voltage isolation
IL234727B (en) 2013-09-20 2020-09-30 Asml Netherlands Bv A light source operated by a laser in an optical system corrected for deviations and the method of manufacturing the system as mentioned
CN107507750B (zh) * 2013-11-14 2020-02-07 Asml荷兰有限公司 多电极堆叠布置
CN105723496B (zh) * 2013-11-18 2019-01-11 佳能安内华股份有限公司 基板处理装置和基板处理方法
US9240308B2 (en) 2014-03-06 2016-01-19 Applied Materials, Inc. Hall effect enhanced capacitively coupled plasma source, an abatement system, and vacuum processing system
US9230780B2 (en) * 2014-03-06 2016-01-05 Applied Materials, Inc. Hall effect enhanced capacitively coupled plasma source
WO2015145663A1 (ja) * 2014-03-27 2015-10-01 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法および基板処理装置
JP6366459B2 (ja) * 2014-10-30 2018-08-01 株式会社片桐エンジニアリング プラズマ処理装置
JP6584787B2 (ja) * 2015-02-13 2019-10-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマイオン源および荷電粒子ビーム装置
DE102016215712A1 (de) * 2016-08-22 2018-02-22 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines elektrischen Plasmas
US10435787B2 (en) 2016-11-14 2019-10-08 Applied Materials, Inc. Hydrogen partial pressure control in a vacuum process chamber
US10777394B2 (en) 2016-12-09 2020-09-15 Applied Materials, Inc. Virtual sensor for chamber cleaning endpoint
JP6890084B2 (ja) * 2017-11-29 2021-06-18 株式会社東芝 高電圧電位プラズマ生成装置およびイオン源
US10276340B1 (en) * 2017-12-20 2019-04-30 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Low particle capacitively coupled components for workpiece processing

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020023899A1 (en) * 2000-08-25 2002-02-28 Khater Marwan H. Transmission line based inductively coupled plasma source with stable impedance
US6447636B1 (en) * 2000-02-16 2002-09-10 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with dynamic RF inductive and capacitive coupling control
US20050183667A1 (en) * 2004-02-20 2005-08-25 John Keller Magnetically enhanced, inductively coupled plasma source for a focused ion beam system
CN1672237A (zh) * 2002-07-31 2005-09-21 兰姆研究有限公司 用于调整带电的法拉第屏蔽上的电压的方法
CN1723530A (zh) * 2003-01-08 2006-01-18 东京毅力科创株式会社 高密度等离子体半导体处理中的冷式沉积用挡板
CN2907173Y (zh) * 2006-02-24 2007-05-30 苏州大学 大面积并联高密度感应耦合等离子体源
CN101978475A (zh) * 2008-03-21 2011-02-16 应用材料公司 屏蔽性盖加热器组件

Family Cites Families (89)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3860345A (en) * 1972-07-06 1975-01-14 France Etat Method and apparatus for testing for phosphor particles contained in the atmosphere
US4362632A (en) 1974-08-02 1982-12-07 Lfe Corporation Gas discharge apparatus
JPS5856332A (ja) 1981-09-30 1983-04-04 Hitachi Ltd マスクの欠陥修正方法
US4659899A (en) 1984-10-24 1987-04-21 The Perkin-Elmer Corporation Vacuum-compatible air-cooled plasma device
US4859908A (en) 1986-09-24 1989-08-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Plasma processing apparatus for large area ion irradiation
US4856457A (en) 1987-02-20 1989-08-15 Hughes Aircraft Company Cluster source for nonvolatile species, having independent temperature control
JPS6414849A (en) 1987-07-08 1989-01-19 Jeol Ltd Gas phase ion source
JPH01132033A (ja) 1987-11-17 1989-05-24 Hitachi Ltd イオン源及び薄膜形成装置
US5036252A (en) * 1988-04-26 1991-07-30 Hauzer Holding Bv Radio frequency ion beam source
JPH071686B2 (ja) 1988-09-22 1995-01-11 株式会社日立製作所 イオンマイクロアナライザ
US4886969A (en) 1988-12-16 1989-12-12 Hughes Aircraft Company Cluster beam apparatus utilizing cold cathode cluster ionizer
US4935623A (en) 1989-06-08 1990-06-19 Hughes Aircraft Company Production of energetic atom beams
US5019712A (en) 1989-06-08 1991-05-28 Hughes Aircraft Company Production of focused ion cluster beams
DE4018954A1 (de) 1989-06-15 1991-01-03 Mitsubishi Electric Corp Trockenaetzgeraet
JPH03272549A (ja) 1990-03-20 1991-12-04 Shimadzu Corp 高周波イオン源
US6545420B1 (en) * 1990-07-31 2003-04-08 Applied Materials, Inc. Plasma reactor using inductive RF coupling, and processes
US5188705A (en) 1991-04-15 1993-02-23 Fei Company Method of semiconductor device manufacture
KR100255703B1 (ko) * 1991-06-27 2000-05-01 조셉 제이. 스위니 전자기 rf연결부를 사용하는 플라즈마 처리기 및 방법
JP2774884B2 (ja) 1991-08-22 1998-07-09 株式会社日立製作所 試料の分離方法及びこの分離方法で得た分離試料の分析方法
US5237175A (en) * 1992-02-26 1993-08-17 Varian Associates, Inc. Reagent gas control for an ion trap mass spectrometer used in the chemical ionization mode
JPH06176725A (ja) 1992-12-04 1994-06-24 Nissin Electric Co Ltd イオン源
US5433812A (en) * 1993-01-19 1995-07-18 International Business Machines Corporation Apparatus for enhanced inductive coupling to plasmas with reduced sputter contamination
US5825035A (en) 1993-03-10 1998-10-20 Hitachi, Ltd. Processing method and apparatus using focused ion beam generating means
US5435850A (en) 1993-09-17 1995-07-25 Fei Company Gas injection system
JPH07312201A (ja) 1994-05-17 1995-11-28 Nissin Electric Co Ltd イオンド−ピング装置におけるイオンビ−ム運転方法
JPH07335163A (ja) 1994-06-13 1995-12-22 Nissin Electric Co Ltd イオンビーム発生方法およびその装置
WO1996000803A1 (en) 1994-06-28 1996-01-11 Fei Company Charged particle deposition of electrically insulating films
JP3272549B2 (ja) 1994-09-29 2002-04-08 三菱重工業株式会社 製紙プラントの水分制御装置
JP3424867B2 (ja) 1994-12-06 2003-07-07 富士通株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US5614711A (en) 1995-05-04 1997-03-25 Indiana University Foundation Time-of-flight mass spectrometer
US5573595A (en) 1995-09-29 1996-11-12 Lam Research Corporation Methods and apparatus for generating plasma
US6017221A (en) 1995-12-04 2000-01-25 Flamm; Daniel L. Process depending on plasma discharges sustained by inductive coupling
US5686796A (en) 1995-12-20 1997-11-11 International Business Machines Corporation Ion implantation helicon plasma source with magnetic dipoles
JP3455006B2 (ja) 1996-03-25 2003-10-06 株式会社東芝 荷電粒子ビーム装置
US5851413A (en) 1996-06-19 1998-12-22 Micrion Corporation Gas delivery systems for particle beam processing
US6056848A (en) * 1996-09-11 2000-05-02 Ctp, Inc. Thin film electrostatic shield for inductive plasma processing
TW403959B (en) * 1996-11-27 2000-09-01 Hitachi Ltd Plasma treatment device
GB9714142D0 (en) 1997-07-05 1997-09-10 Surface Tech Sys Ltd An arrangement for the feeding of RF power to one or more antennae
KR100557514B1 (ko) 1997-11-14 2006-03-03 동경 엘렉트론 주식회사 플라즈마 처리시스템의 청정방법
US6228176B1 (en) 1998-02-11 2001-05-08 Silicon Genesis Corporation Contoured platen design for plasma immerson ion implantation
US5945677A (en) 1998-04-10 1999-08-31 The Regents Of The University Of California Focused ion beam system
EP1102616B1 (en) 1998-08-03 2005-12-21 Tokyo Electron Limited Esrf coolant degassing process
EP1102869A4 (en) 1998-08-03 2006-12-13 Tokyo Electron Ltd COOLING SYSTEM AND METHOD FOR AN ESRF CHAMBER
US6064156A (en) 1998-09-14 2000-05-16 The United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa Process for ignition of gaseous electrical discharge between electrodes of a hollow cathode assembly
AU2001236790A1 (en) 2000-02-14 2001-08-27 Tokyo Electron Limited Device and method for measuring an electric field inside a plasma
TW584905B (en) * 2000-02-25 2004-04-21 Tokyo Electron Ltd Method and apparatus for depositing films
AU2001275050A1 (en) 2000-06-01 2001-12-11 Seagate Technology Llc Process for production of ultrathin protective overcoats
EP1209737B2 (en) 2000-11-06 2014-04-30 Hitachi, Ltd. Method for specimen fabrication
KR100444189B1 (ko) 2001-03-19 2004-08-18 주성엔지니어링(주) 유도결합 플라즈마 소스의 임피던스 정합 회로
JP2003016988A (ja) 2001-06-27 2003-01-17 Fujitsu Ltd フォーカストイオンビーム装置及びそれを利用したフォーカストイオンビーム加工方法
US20030000921A1 (en) 2001-06-29 2003-01-02 Ted Liang Mask repair with electron beam-induced chemical etching
US20030024900A1 (en) 2001-07-24 2003-02-06 Tokyo Electron Limited Variable aspect ratio plasma source
JP2004537758A (ja) 2001-07-27 2004-12-16 エフ・イ−・アイ・カンパニー 電子ビーム処理
DE10138938A1 (de) * 2001-08-08 2003-02-20 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Sterilisation von Behältnissen
US6768120B2 (en) 2001-08-31 2004-07-27 The Regents Of The University Of California Focused electron and ion beam systems
US6868800B2 (en) 2001-09-28 2005-03-22 Tokyo Electron Limited Branching RF antennas and plasma processing apparatus
US7298091B2 (en) 2002-02-01 2007-11-20 The Regents Of The University Of California Matching network for RF plasma source
US7084407B2 (en) 2002-02-13 2006-08-01 The Regents Of The University Of California Ion beam extractor with counterbore
JP3713683B2 (ja) 2002-03-05 2005-11-09 住友イートンノバ株式会社 イオンビームの質量分離フィルタとその質量分離方法及びこれを使用するイオン源
US6975072B2 (en) 2002-05-22 2005-12-13 The Regents Of The University Of California Ion source with external RF antenna
US7176469B2 (en) 2002-05-22 2007-02-13 The Regents Of The University Of California Negative ion source with external RF antenna
US7163603B2 (en) 2002-06-24 2007-01-16 Tokyo Electron Limited Plasma source assembly and method of manufacture
FR2842388B1 (fr) 2002-07-11 2004-09-24 Cit Alcatel Procede et dispositif pour la gravure de substrat par plasma inductif a tres forte puissance
US6802366B1 (en) * 2002-10-31 2004-10-12 Advanced Energy Industries, Inc. Swage method for cooling pipes
US6897443B2 (en) 2003-06-02 2005-05-24 Harald Gross Portable scanning electron microscope
US20040262237A1 (en) 2003-06-04 2004-12-30 Kornbrekke Ralph E. Process for separating particulates from a low dielectric fluid
US6926935B2 (en) 2003-06-27 2005-08-09 Fei Company Proximity deposition
JP4913599B2 (ja) 2003-10-17 2012-04-11 エフ・イ−・アイ・カンパニー 帯電粒子抽出デバイスおよびその設計方法
US20050145341A1 (en) * 2003-11-19 2005-07-07 Masaki Suzuki Plasma processing apparatus
JP4381963B2 (ja) * 2003-11-19 2009-12-09 パナソニック株式会社 プラズマ処理装置
US7791047B2 (en) 2003-12-12 2010-09-07 Semequip, Inc. Method and apparatus for extracting ions from an ion source for use in ion implantation
CN1964620B (zh) 2003-12-12 2010-07-21 山米奎普公司 对从固体升华的蒸气流的控制
US7691243B2 (en) 2004-06-22 2010-04-06 Tokyo Electron Limited Internal antennae for plasma processing with metal plasma
ATE532203T1 (de) 2004-08-27 2011-11-15 Fei Co Lokalisierte plasmabehandlung
KR20080041285A (ko) 2005-08-30 2008-05-09 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 저압 가스 이송 장치 및 방법
JP4878135B2 (ja) 2005-08-31 2012-02-15 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 荷電粒子ビーム装置及び試料加工方法
EP2041756B1 (en) 2006-07-14 2015-05-13 FEI Company A multi-source plasma focused ion beam system
US8835880B2 (en) 2006-10-31 2014-09-16 Fei Company Charged particle-beam processing using a cluster source
US8303833B2 (en) 2007-06-21 2012-11-06 Fei Company High resolution plasma etch
US8075734B2 (en) 2007-07-06 2011-12-13 Applied Materials, Inc. Remote inductively coupled plasma source for CVD chamber cleaning
JP5096893B2 (ja) 2007-12-06 2012-12-12 三菱電機株式会社 マイクロ波イオン源装置
WO2009108906A1 (en) 2008-02-27 2009-09-03 Starfire Industries Llc Method and system for in situ depositon and regeneration of high efficiency target materials for long life nuclear reaction devices
US7952890B2 (en) * 2008-04-30 2011-05-31 Apple Inc. Interlocking EMI shield
US8525419B2 (en) * 2008-11-25 2013-09-03 Oregon Physics, Llc High voltage isolation and cooling for an inductively coupled plasma ion source
EP2233907A1 (en) 2009-03-27 2010-09-29 FEI Company Forming an image while milling a work piece
JP5702552B2 (ja) 2009-05-28 2015-04-15 エフ イー アイ カンパニＦｅｉ Ｃｏｍｐａｎｙ デュアルビームシステムの制御方法
WO2011025998A2 (en) 2009-08-28 2011-03-03 Fei Company Pattern modification schemes for improved fib patterning
US8253118B2 (en) 2009-10-14 2012-08-28 Fei Company Charged particle beam system having multiple user-selectable operating modes
US8642974B2 (en) * 2009-12-30 2014-02-04 Fei Company Encapsulation of electrodes in solid media for use in conjunction with fluid high voltage isolation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6447636B1 (en) * 2000-02-16 2002-09-10 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with dynamic RF inductive and capacitive coupling control
US20020023899A1 (en) * 2000-08-25 2002-02-28 Khater Marwan H. Transmission line based inductively coupled plasma source with stable impedance
CN1672237A (zh) * 2002-07-31 2005-09-21 兰姆研究有限公司 用于调整带电的法拉第屏蔽上的电压的方法
CN1723530A (zh) * 2003-01-08 2006-01-18 东京毅力科创株式会社 高密度等离子体半导体处理中的冷式沉积用挡板
US20050183667A1 (en) * 2004-02-20 2005-08-25 John Keller Magnetically enhanced, inductively coupled plasma source for a focused ion beam system
CN2907173Y (zh) * 2006-02-24 2007-05-30 苏州大学 大面积并联高密度感应耦合等离子体源
CN101978475A (zh) * 2008-03-21 2011-02-16 应用材料公司 屏蔽性盖加热器组件

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105655220A (zh) * 2014-11-12 2016-06-08 中微半导体设备(上海)有限公司 电感耦合型等离子体处理装置
CN105655220B (zh) * 2014-11-12 2018-01-02 中微半导体设备(上海)有限公司 电感耦合型等离子体处理装置
CN109686645A (zh) * 2019-02-13 2019-04-26 大连理工大学 一种射频放电系统及其法拉第屏蔽结构

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014523071A (ja) 2014-09-08
US8987678B2 (en) 2015-03-24
WO2012177876A3 (en) 2013-02-28
WO2012177876A2 (en) 2012-12-27
EP2724595A4 (en) 2015-01-07
JP6129164B2 (ja) 2017-05-17
US20120261587A1 (en) 2012-10-18
EP2724595A2 (en) 2014-04-30
CN103621187B (zh) 2016-08-17
WO2012177876A4 (en) 2013-05-10
EP2724595B1 (en) 2018-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103621187A (zh) 用于与流体高压隔离结合使用的电极在固体介质内的封装
CN103843107A (zh) 电感耦合等离子体离子源与不主动泵送的液体的高压隔离
US8525419B2 (en) High voltage isolation and cooling for an inductively coupled plasma ion source
US9196451B2 (en) Plasma source for charged particle beam system
CN103107055B (zh) 带电粒子束系统和操作等离子源的方法
CN102256430B (zh) 用于感应耦合等离子体离子源的等离子体点燃器
US20140077699A1 (en) Rf system, magnetic filter, and high voltage isolation for an inductively coupled plasma ion source
US7176469B2 (en) Negative ion source with external RF antenna
US8736177B2 (en) Compact RF antenna for an inductively coupled plasma ion source
JP2014523071A5 (zh)
US6975072B2 (en) Ion source with external RF antenna
US10128076B1 (en) Inductively coupled plasma ion source with tunable radio frequency power
US20090314952A1 (en) Ion source for generating negatively charged ions
TW200829942A (en) Magnetic analyzer apparatus and method for ion implantation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant