CN105321787A - 带电粒子透镜中的集成光学件和气体输送 - Google Patents

Abstract

带电粒子透镜中的集成光学件和气体输送。一种用于将光或气体或两者指引到离带电粒子束柱的下端约2mm内安置的样品的方法和装置。该带电粒子束柱组件包括定义样品保持位置的平台，并且具有每个包括一组电极的一组静电透镜。该组件包括最后静电透镜，其包括最接近于样品保持位置的最后电极。此最后电极定义至少一个内部通路，其具有接近于且指向样品保持位置的终点。

Description

带电粒子透镜中的集成光学件和气体输送

技术领域

本发明涉及带电粒子束柱组件。更具体地，本发明涉及其中将样品保持在柱的底部的2mm内的带电粒子束柱组件。

背景技术

带电粒子束柱（chargedparticlebeamcolumn）将一束带电粒子指引到被支撑在台上的样品，以用于对样品进行加工或成像。常常一前一后地（intandem）使用两个带电粒子束柱（“双束系统”），其中将电子束用于成像并将聚焦离子束用于加工。通常，在双束系统中，在任一柱的下端与样品之间存在至少13mm的间隙。此间隙允许将光源放置到柱的侧面以把光倾斜地照射到样品上。并且，可以向间隙中引入一个或多个气体喷嘴，以直接地朝着样品引入期望气体。

最近，已经感觉到可以通过更接近样品得多地来放置柱的末端且通过使得柱的末端是平坦的而不是圆锥形的来获得优点。然而，此设计概念防止气体被输送到样品，因为在柱与样品之间的小间隙中不存在用于气体喷嘴的地方。同样地，从光源到柱的侧面的光将被柱的底部阻挡到达样品。由于存在要求向样品输送光或气体或两者的某些生产技术，所以该设计概念不能是切实可行的，除非找到某种方式向样品输送这些元素，尽管存在柱的下端，如此接近于样品。

发明内容

本发明包括一种用于将光或气体或两者指引到离带电粒子束柱的下端约2mm内安置的样品的方法和装置。该带电粒子束柱组件包括限定样品保持位置的平台，并且具有每个包括一组电极的一组静电透镜。该组件包括最后静电透镜，其包括最接近于样品保持位置的最后电极。此最后电极限定至少一个内部通路，其具有接近于且指向样品保持位置的终点（terminus）。某些实施例提供超过一个通路，以用于将两个不同的气体指引到样品，或者用于将两个光带到样品，并且远离样品。在另一实施例中，提供气体通路和光通路两者。使用的方法包括在成像或加工期间使用通路来将光或气体或两者指引到样品且指引光远离样品。

前述内容已相当宽泛地概括了本发明的特征和技术优点，以便可更好地理解随后的本发明的详细描述。下面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的是可容易地利用公开的概念和特定实施例作为用于修改或设计其它结构以用于执行本发明的相同目的的基础。本领域的技术人员还应认识到的是此类等效构造不脱离如在所附权利要求中所阐述的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更透彻地理解本发明及其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，在所述附图中：

图1示出了聚焦离子束柱的剖视图，其中以一般的外部形式示出了柱的较大范围（extent），但是其中最后透镜的最后电极被部分切掉以在垂直截面和垂直扩展图中示出，以显示通路；

图2示出了聚焦离子束柱的垂直剖面图，其中可以实现本发明的实施例；

图3示出了根据本发明的方面的示出了光通路的带电粒子束柱的底部部分的垂直剖面图；

图4示出了根据本发明的一个方面的示出了多个光通路的带电粒子束的最后电极的水平剖面图；

图5示出了图4的实施例的替换方案中的示出了两个宽光通路的带电粒子束的最后电极的水平剖面图；

图6示出了根据本发明的方面的示出了气体通路的带电粒子束柱的底部部分的垂直剖面图；以及

图7示出了还示出气体通路的作为图6的一部分示出的最后电极的水平剖面图。

具体实施方式

本发明的实施例涉及一种带电粒子束柱，其具有允许向或从样品指引光或气体或两者的最后电极。

图1示出了带电粒子束柱10的剖视图，使得柱10的更大范围采取一般外部形式，但是其中在剖面图中示出最后透镜的最后电极12且相对于柱10的其余部分具有极大地扩展的垂直范围，其以截断形式示出。在宽泛的概述中，带电粒子柱10具有已被加工成包括一组通路14的用于向或从样品16发射光的最后电极12、以及用于允许气体或两个不同气体被输送到样品16的分开的一组通路18。如下面将进一步详述的，可在横向维度上创建超过一个通路。并且，光通路可包括光管。通过使得向或从样品16的光或气体或两者通过最后电极12，使最后的电极在样品16的2mm距离内是可能的，而不牺牲加工或成像能力。

参考图2，其通过示出带电粒子束柱20而提供了用于这里公开的实施例的背景（context）。标准肖特基源30产生带电粒子流，其在（当未被消隐（blank）时）通过消隐器34行进之前被枪透镜32和一组偏转器36聚焦。然后，带电粒子束通过主透镜38，其包括最后电极12，其最接近于样品。最后，该射束到达由样品保持器44的位置限定的样品位置16。后向散射电子检测器46检测从样品反射或发射的较高能量（＞50eV）电子。同样地，二次电子检测器48检测从样品发射的低能量（＜50eV）电子。

参考图3，在优选实施例中，最后电极12a限定允许带电粒子束52通过的孔50，并且包括第一光通路14a和第二光通路14b。光通路14a用来向样品位置16发射光，而光通路14b用来远离样品发射光，然而这些作用并非固定的且可以被改变。电极12a可由金属且更具体地由钛合金制成，并且在这种情况下，光通路可以是具有抛光内表面的空心管状空间，使得光可以在预定路径中的表面之间被反射。光通路14a和14b两者都具有接近于且指向样品位置的终点54。还示出了直接在最后电极12a之上的电极56。在一个优选实施例中，光通路是已被引入到在电极12a中创建空隙空间的光管。

参考图4，其是最后电极12b的顶视图，一组的三个大体平行光路径14c允许光朝着样品位置16行进，而三个大体平行光路径14d允许光远离样品位置16行进。一组光管58分别地向和从路径14c和14d发射光。孔50允许带电粒子束和光到达样品16并从样品16被收集。

参考图5，在替换优选实施例中，最后电极12c限定单一的较宽的一对光路径14e和14f，其分别地向和从样品位置16发射光。通路14e和14f两者都随着其接近样品位置16而在宽度方面减小，从而使光指向样品。在最后电极12c的任一侧，可使用宽光管来分别地向或远离光路径14e和14f发射光。

图6和7图示出其中最后电极12d直接地在孔50下面限定用于向样品16输送第一气体62和第二气体64的第一和第二气体通路18a和18b的实施例。在替换优选实施例中，不存在的气体安全壳屏障（gascontainmentbarrier）70防止毒气逸出。在替换实施例中，在最接近于样品16的开口处附着喷嘴，以更准确地将气体指引到特定点。

在另一优选实施例中，在输送洁净气体的情况下同时地或者在不同的使用实例中，通路14a—14f中的任何通路可充当气体通路和光通路两者。

根据本发明的某些实施例，带电粒子束柱组件包括

平台，限定样品保持位置；

一组静电透镜，每个包括一组电极，并且包括最后静电透镜，其包括最接近于样品保持位置的最后电极；以及

所述最后电极限定至少一个内部通路，其具有接近于且指向样品保持位置的终点。

在某些实施例中，所述至少一个内部通路包括光通路和容纳光检测器的附加终点。在某些实施例中，所述至少一个内部通路包括第一光通路，并且所述最后电极除所述第一光通路之外还定义第二光通路。在某些实施例中，所述第一光通路在光源中终止且所述第二光通路在光检测器中终止。

在某些实施例中，所述至少一个内部通路是气体通路和光通路两者，并且包括与气体源和光源两者连通的终点。在某些实施例中，所述最后电极由金属制成且所述至少一个内部通路采取金属中的管状空隙空间的形式。在某些实施例中，所述金属包括钛合金。在某些实施例中，空隙空间的表面被抛光以增加反射。

在某些实施例中，光管延伸通过所述至少一个内部通路。在某些实施例中，所述至少一个内部通路包括气体通路且包括连接到气体源的附加终点。在某些实施例中，所述至少一个内部通路包括第一气体通路，并且所述最后电极除所述第一气体通路之外还定义第二气体通路。在某些实施例中，所述第一气体通路在气体源中终止，并且所述第二气体通路在气体检测器中终止。在某些实施例中，所述第一气体通路在第一气体源中终止且所述第二气体通路在第二气体源中终止。

根据本发明的某些实施例，一种将光指引到如此接近于板电极使得在板电极下面不存在到可行光源位置的倾斜通路的预定样品位置的方法，包括

提供通过板电极至预定样品位置的光路径；以及

向光路径中发射光。

在某些实施例中，向预定样品位置提供附加光路径，并且该方法还包括通过附加光路径从样品接收光。在某些实施例中，所述光路径是具有抛光表面的内部空隙，并且所述光随着其行进到所述样品而从所述抛光表面反射。在某些实施例中，最后电极由钛合金制成。在某些实施例中，提供至少一个附加光路径，并且其中，向所述至少一个附加光路径中发射光。

根据某些实施例，一种将气体指引到如此接近于板电极使得在板电极下面不存在到可行光源位置的倾斜通路的预定样品位置的方法，包括提供通过板电极到预定样品位置的气体通路；以及向气体通路中发射气体。

在某些实施例中，气体通路是第一气体通路，并且其中，气体是第一气体，并且此外，其中，通过板电极提供到预定样品位置的第二气体通路，并且第二气体通过第二气体通路。

虽然已详细地描述了本发明及其优点，但应理解的是在不脱离如所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下可以对其进行各种变更、替换和改变。此外，本申请的范围并不意图局限于在本说明书中所述的过程、机器、制品、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施例。如本领域的普通技术人员根据本发明的公开将容易地认识到的，根据本发明可以利用与本文所述的相应实施例执行基本上相同的功能或实现基本上相同结果的当前存在或以后将开发的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求意图在其范围内包括此类过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。

Claims (20)

1.一种带电粒子束柱组件，包括：

平台，限定样品保持位置；

一组静电透镜，每个包括一组电极，并且包括最后静电透镜，其包括最接近于样品保持位置的最后电极；以及

其中，所述最后电极限定至少一个内部通路，其具有接近于且指向样品保持位置的终点。

2.权利要求1的组件，其中，所述至少一个内部通路包括光通路和容纳光检测器的附加终点。

3.权利要求1的组件，其中，所述至少一个内部通路包括第一光通路，并且其中，所述最后电极除所述第一光通路之外还限定第二光通路。

4.权利要求3的组件，其中，所述第一光通路在光源中终止且所述第二光通路在光检测器中终止。

5.权利要求1的组件，其中，所述至少一个内部通路是气体通路和光通路两者，并且包括与气体源和光源两者连通的终点。

6.权利要求1—5中的任一项的组件，其中，所述最后电极由金属制成，并且其中，所述至少一个内部通路采取金属中的管状空隙空间的形式。

7.权利要求6的组件，其中，金属包括钛合金。

8.权利要求6的组件，其中，空隙空间的表面被抛光以增加反射。

9.权利要求1—5中的任一项的组件，其中，光管延伸通过所述至少一个内部通路。

10.权利要求1—5中的任一项的组件，其中，所述至少一个内部通路包括气体通路，并且包括连接到气体源的附加终点。

11.权利要求10的组件，其中，所述至少一个内部通路包括第一气体通路，并且其中，所述最后电极除所述第一气体通路之外还定义第二气体通路。

12.权利要求11的组件，其中，所述第一气体通路在气体源中终止且所述第二气体通路在气体检测器中终止。

13.权利要求11的组件，其中所述第一气体通路在第一气体源中终止且所述第二气体通路在第二气体源中终止。

14.一种将光指引到如此接近于板电极使得在板电极下面不存在到可行光源位置的倾斜通路的预定样品位置的方法，包括：

提供通过板电极至预定样品位置的光路径；以及

向光路径中发射光。

15.权利要求14的方法，其中，向预定样品位置提供附加光路径，并且其中，该方法还包括通过附加光路径从样品接收光。

16.权利要求14或权利要求15的方法，其中，所述光路径是具有抛光表面的内部空隙，并且其中，所述光随着其行进到所述样品而从所述抛光表面反射。

17.权利要求14或权利要求15的方法，其中，最后电极由钛合金制成。

18.权利要求14或权利要求15的方法，其中，提供至少一个附加光路径，并且其中，向所述至少一个附加光路径中发射光。

19.一种将气体指引到如此接近于板电极使得在板电极下面不存在到可行光源位置的倾斜通路的预定样品位置的方法，包括：

提供通过板电极至预定样品位置的气体通路；以及

向气体通路中发射气体。

20.权利要求19的方法，其中，气体通路是第一气体通路，并且其中，气体是第一气体，并且此外其中，通过板电极提供到预定样品位置的第二气体通路，并且使第二气体通过第二气体通路。