CN111293019A - 粒子束系统和用于操作粒子束系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种粒子束系统以及一种用于操作其的方法。粒子束系统包括第一粒子束柱(例如电子束柱)和第二粒子束柱(例如离子束柱)。其中在粒子束系统的第一操作模式下，其中布置有开口的端盖被布置在第一粒子束(例如电子束)的束路径的外侧，并且在粒子束系统的第二操作模式下，端盖被布置为使得第一粒子束的束路径可以延伸穿过端盖的开口，并且来自工作区域的二次粒子可以穿过端盖的开口到达在第一粒子束柱的内部的检测器(39)。当粒子束系统处于第一操作模式时，使用第一粒子束柱记录布置在工作区域中的物体的图像。当粒子束系统处于第二操作模式时，使用第二粒子束(例如离子束)加工物体。

Description

粒子束系统和用于操作粒子束系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于加工物体的粒子束系统以及一种用于操作粒子束系统的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种粒子束系统以及一种用于操作粒子束系统的方法，利用该粒子束系统可以以最大可能的精度加工物体。
本发明的一个方面涉及一种用于加工物体的粒子束系统。该粒子束系统包括具有共同的工作区域的第一粒子束柱和第二粒子束柱。第一粒子束柱被配置用于产生第一粒子束，并且第二粒子束柱被配置用于产生第二粒子束。可以将要加工的物体布置在共同的工作区域中，其结果是可以将第一粒子束和第二粒子束两者都(同时)引导到物体的同一区域上。第一粒子束柱的主轴线和第二粒子束柱的主轴线可以被布置为相对于彼此成大约54°的角度。
第一粒子束柱在其内部包括一个或多个用于检测二次粒子的检测器。为了简化描述，下文仅以单数形式提及检测器。可以通过第一粒子束与物体的相互作用以及还通过第二粒子束与物体的相互作用两者产生二次粒子。这里，二次粒子特别是指背向散射电子、二次电子或二次离子。
粒子束系统还包括端盖，该端盖中布置有开口。
可以在第一操作模式下操作粒子束系统。在第一操作模式下，端盖位于第一粒子束的束路径的外侧。此外，在第一操作模式下，端盖位于第二粒子束的束路径的外侧，结果是在第一操作模式下，端盖基本上不影响第一粒子束和第二粒子束的束路径、或二次粒子的轨迹。
还可以在第二操作模式下操作粒子束系统。在第二操作模式下，端盖被布置为使得第一粒子束的束路径可以穿过端盖的开口，并且来自共同的工作区域的二次粒子可以穿过端盖的开口到达第一粒子束柱中的检测器。如果在第二操作模式下将第一粒子束引导到物体上，则第一粒子束因此穿过端盖的开口。在第二操作模式下，到达第一粒子束柱中的检测器的二次粒子还穿过端盖的开口。
第一粒子束柱可以是电子束柱，这意味着第一粒子束可以是电子束。替代地，第一粒子束柱可以是离子束柱，这意味着第一粒子束可以是离子束。
第二粒子束柱可以是电子束柱，这意味着第二粒子束可以是电子束。替代地，第二粒子束柱可以是离子束柱，这意味着第二粒子束可以是离子束。
第一粒子束柱可以包括至少一个产生静电场的电极，其中静电场适合于使第一粒子束减速或加速。当粒子束系统处于第一操作模式时，可以产生静电场，使得场的至少一部分位于出口开口与物体(23)之间，第一粒子束可以穿过该出口开口离开第一粒子束柱。因此，静电场还具有将来自物体的二次粒子加速到布置在第一粒子束柱中的检测器的作用，其结果是可以检测大量的二次粒子。结果，在第一操作模式下第一粒子束柱为记录物体的图像提供了非常高的分辨率。然而，这里静电场具有的缺点是：它也作用于第二粒子束，从而影响第二粒子束的束路径，由于该原因，在第一操作模式下静电场降低了可以将第二粒子束引导到物体上的精度。
在第二操作模式下，通过在第一粒子束柱与物体之间布置端盖降低了在共同的工作区域中静电场的强度，结果是在静电场对第二粒子束的影响在第二操作模式下低于在第一操作模式操作下。因此，第二粒子束可以在第二操作模式下以更高的精度被引导到物体上。尽管在共同的工作区域中静电场在第二操作模式下比在第一操作模式下弱，但二次粒子仍会以足够的量被加速到布置在第一粒子束柱中的检测器，使得在第二操作模式期间用这个检测器仍然可以检测二次粒子。
结果，粒子束系统提供了第一操作模式和第二操作模式，在第一操作模式下，第一粒子束柱以非常高的精度操作，在第二操作模式下，第二粒子束柱以非常高的精度操作。因此，在第一操作模式期间检测的二次粒子可以用于产生代表物体的高精度图像的图像数据。这些图像数据然后可以用于在第二操作模式下控制第二粒子束或第二粒子束柱，在第二操作模式下，第二粒子束可以以非常高的精度被引导到物体上。
为了在粒子束系统中对过程进行控制，粒子束系统可以具有控制器，该控制器被配置为使得粒子束系统执行本文所描述的方法。
本发明的另一方面涉及一种用于操作粒子束系统、特别是用于操作本文所描述的粒子束系统的方法。该方法包括第一顺序和第二顺序。在第一顺序的开始，使粒子束系统进入第一操作模式，使得在第一操作模式下执行在第一顺序的过程中所执行的所有另外的步骤。在第二顺序的开始，使粒子束系统进入第二操作模式，使得在第二操作模式下执行在第二顺序的过程中所执行的所有另外的步骤。
根据示例性实施例，第一顺序包括：当粒子束系统处于第一操作模式时，使用布置在第一粒子束柱中的至少一个检测器检测来自布置在共同的工作区域中的物体的二次粒子。这样，在第一顺序期间可以产生物体的高精度图像。第二顺序包括：当粒子束系统处于第二操作模式时，用第二粒子束、特别是基于在第一顺序的过程中所记录的二次粒子加工物体。以此方式，可以用第二粒子束、特别是基于以在第一顺序的过程中以高精度所记录的二次粒子为基础的图像以高精度加工物体。
根据另一实施例，该方法还包括：在第一和第二顺序的时长期间通过第一粒子束柱产生静电场，其中该场适于使第一粒子束减速或加速。使粒子束减速的静电场具有两个基本的作用。首先，第一粒子束的粒子可以在它们离开第一粒子束柱之前以较高的动能(例如10keV)穿过第一粒子束柱。这减小了第一粒子束的粒子之间的库仑相互作用的影响，这使第一粒子束柱的精度更高。由于第一粒子束的粒子已经被静电场减速，因此已经被静电场减速的第一粒子束的粒子不损坏物体、或者损坏物体的程度较小。加速粒子束的静电场可以有助于所记录的物体的图像的对比度的改善/改变、特别是在将正电压施加到物体上时。
静电场的另一个基本作用是：由于第一粒子束和/或第二粒子束与物体的相互作用而产生的二次粒子被加速到布置在第一粒子束柱中的至少一个检测器，其结果是可以检测大量的所产生的二次粒子，这进而提高了可以用检测的二次粒子产生的物体图像的精度。
在静电场的产生时长期间，施加到(多个)电极(和物体)上以产生静电场的一个电压或多个电压或电势基本上保持恒定。因此，在第一和第二顺序期间不必改变电压或电势。
当粒子束系统处于第一操作模式时，可以产生静电场，使得该场的至少一部分位于出口开口与物体之间，第一粒子束可以穿过该出口开口离开第一粒子束柱。以此方式，可以高效地检测来自物体的二次粒子。
在第二操作模式下，将端盖布置在第一粒子束柱与物体之间。例如，可以将端盖布置在第一粒子束柱的出口开口与物体之间，以使粒子束系统进入第二操作模式。特此，与粒子束系统处于第一操作模式的情况相比，降低了在工作区域中静电场的强度。结果，在共同的工作区域中、在第二操作模式下减小了负面地影响第二粒子束柱的精度的静电场的强度。
根据一个实施例，第一顺序还包括使粒子束系统进入第一操作模式。例如，通过将端盖布置在第一粒子束的束路径的外侧使粒子束系统进入第一操作模式。
根据示例性实施例，第二顺序包括使粒子束系统进入第二操作模式。可以例如通过将端盖布置在第一粒子束柱与工作区域之间使粒子束系统进入第二操作模式。
根据另一示例性实施例，第一顺序可以包括另外的以下步骤：基于在第一顺序中检测到的二次粒子，产生表示物体的图像的图像数据；和/或当粒子束系统处于第一操作模式时，将第二粒子束和/或第一粒子束引导到物体上以产生来自该物体的二次粒子；和/或当粒子束系统处于第一操作模式时，使用第二粒子束加工物体。在第一顺序期间可以一个接一个地或同时地、并且重复地执行这些步骤。
根据另一示例性实施例，第二顺序包括另外的以下步骤：当粒子束系统处于第二操作模式时，使用布置在第一粒子束柱中的至少一个检测器，检测来自物体并穿过端盖的开口的二次粒子；和/或基于在第二顺序中检测到的二次粒子产生表示物体的图像的图像数据；和/或当粒子束系统处于第二操作模式时，将穿过端盖的开口的第二粒子束和/或第一粒子束引导到物体上，以产生来自该物体的二次粒子。在第二顺序中可以一个接一个地或同时地、并且重复地执行第二顺序的这些步骤。
根据另一实施例，在第二顺序之前、特别是紧接着在第二顺序之前执行第一顺序。另外或替代地，可以在第二顺序之后、特别是紧接着在第二顺序之后执行第一顺序。因此，可以在第二顺序之前和/或之后执行第一顺序、特别是重复地执行第一顺序以及第二顺序。因此，例如可以交替地、连续地重复第一和第二顺序。该方法可以例如通过满足终止条件而结束。
附图说明
下文将参考图来更详细地说明本发明的实施例。在图中：
图1示出了处于第一操作模式的根据实施例的粒子束系统；
图2示出了处于第二操作模式的图1所示的粒子束系统的第一图示；
图3示出了处于第二操作模式的图1所示的粒子束系统的第二图示；
图4示出了用于操作图1至3所示的粒子束系统的方法的可能的步骤；以及
图5示出了用于操作图1至3所示的粒子束系统的方法的另一实施例。
具体实施方式
图1示出了处于第一操作模式的根据实施例的粒子束系统1。粒子束系统1包括第一粒子束柱。在本实例中，第一粒子束柱是电子束柱3，该电子束柱被配置为扫描电子显微镜的形式。粒子束系统1还包括第二粒子束柱。在本实例中，第二粒子束柱是离子束柱5。然而，第一粒子束柱也可以是离子束柱；而第二粒子束柱也可以是电子束柱。
电子束柱3包括粒子源7、聚光透镜9、增强器11以及物镜13。粒子源7包括阴极15、抑制电极17和引出电极19。
电子束21由粒子源7产生，该电子束在阴极15与要检查或加工的物体23的表面之间延伸。
电子束21延伸穿过聚光透镜9、增强器11以及物镜13。电子束柱3、特别是物镜13被配置为使得将电子束21聚焦在物面25处，物体23被布置或可以被布置在该物面中。
增强器11被配置为围绕电子束21的一部分，使得电子束21的电子可以以更高的动能(例如以10keV的动能)穿过增强器11。结果，最小化了电子束21的球面像差和色差，并且减少了干扰场的影响。
物镜13包括内部极片27、外部极片29以及励磁线圈31以在内部极片27与外部极片29之间的间隙33中产生磁场。物镜13还包括第一电极35和第二电极37，该第一电极由增强器11的物体侧端部段形成，该第二电极位于外部极片29的物体侧端部段。结果，物镜13是磁与静电组合物镜。第二电极37可以以如下方式与外部极片29是电绝缘的，即可以向第二电极37施加与施加到外部极片29的电势不同的电势。
电子束柱3还包括用于检测二次粒子(特别是二次电子)的第一检测器39，其中第一检测器39布置在增强器11内并且因此在电子束柱3内。第一检测器39被配置用于检测二次粒子，二次粒子由于电子束21与物体23的相互作用而产生、穿过电子束柱3的物体侧出口开口41进入电子束柱3的内部并入射在第一检测器39上。通过虚线展示了二次电子的示例性轨迹43。
电子束柱3包括在增强器11内的、用于检测二次粒子的第二检测器45。第二检测器被配置用于检测从物体23穿过出口开口41行进到物镜13的内部、并穿过第一检测器39中的开口47入射在第二检测器45上的二次粒子(特别是背向散射电子)。通过虚线展示了背向散射电子的示例性轨迹49。
可以将第一电势施加到第一电极35，并且可以将第二电势施加到第二电极37，第二电势小于第一电势。以此方式，电子束21在穿过增强器11之后、并在穿过出口开口41从电子束柱3中出来之前被减速，也就是说减小了粒子束21的电子的动能。替代地，可以将第一电势施加到第一电极35，并且可以将第二电势施加到第二电极37，第二电势大于第一电势。以此方式，电子束21在穿过增强器11之后、并在穿过出口开口41从电子束柱3中出来之前被加速，也就是说增大了粒子束21的电子的动能。
此外，可以将小于或大于第二电极37的第二电势的第三电势施加到物体23。
通过将前述电势施加到第一电极35和第二电极37(以及物体23)产生静电场，静电场具有的作用是：由电子束21与物体23的相互作用产生的二次粒子、特别是二次电子以及背向散射电子被朝着出口开口41加速、并穿过出口开口41进入电子束柱3的内部、并在所述内部传播一直到它们入射在第一检测器39或第二检测器45上为止。以此方式，可以将大量的二次粒子引导到第一检测器39和第二检测器45，其结果是可以用电子束柱3的这种配置以非常高的空间分辨率分析物体23。
离子束柱5被配置用于产生离子束51，该离子束适合用于加工物体23、特别是用于用输入的工艺气体从物体23上去除材料或从物体23上切掉材料。电子束柱3和离子束柱5具有共同的工作区域53，在该共同的工作区域中电子束柱3的主轴线55和离子束柱5的主轴线57相交。离子束柱5包括可以偏转离子束51以便能够加工物体23的不同部位的偏转器59。
离子束51行进穿过静电场，由第一电极35和第二电极37在第二电极37与物体23之间产生该静电场。结果，离子束51在从离子束柱5出来之后被所述静电场偏转，这对可以将离子束51引导到物体23上的精度具有负面的作用。
粒子束系统1还包括端盖61。端盖61具有开口63，该开口可以小于电子束柱3的出口开口41。将端盖61连接到移动设备65，该移动设备被配置用于将端盖61定位在电子束21的束路径22的外侧(以及在离子束51的束路径的外侧)，使得端盖61不阻挡电子束21的束路径22、离子束51的束路径以及穿过出口开口41的二次粒子的轨迹43、49。粒子束系统1的状态被称为粒子束系统1的第一操作模式，该状态在图1中进行了展示，并且在该状态下，端盖61被布置为使得它既不阻挡电子束21和离子束51的束路径，也不阻挡穿过出口开口41的二次粒子的轨迹。
图2示出了处于第二操作模式的图1所示的粒子束系统1的细节。在粒子束系统1的第二操作模式下，端盖61被布置为使得电子束21的束路径22可以穿过端盖61的开口63，并且来自共同的工作区域53的二次粒子可以穿过端盖61的开口63到达检测器39。在粒子束系统1的第二操作模式下，端盖61被布置在电子束柱3与物体23之间、特别是在物镜13与物体23之间、更特别地在第二电极37与物体23之间。移动设备65被配置用于相应地定位端盖61并移动端盖，使得粒子束系统可以从第一操作模式转换到第二操作模式和从第二操作模式转换到第一操作模式。
在粒子束系统1的第二操作模式下，电子束21可以继续穿过端盖61的开口63被引导到共同的工作区域53到达物体23上。此外，离子束51可以继续被引导到共同的工作区域53达物体23上。换句话说，即使在第二操作模式下，也存在电子束柱3和离子束柱5的共同的工作区域53。
在粒子束系统1的第二操作模式下，端盖61具有的作用是：与粒子束系统1处于第一操作模式的情况相比，由第一电极35和第二电极37在电极37与物体23之间产生的静电场在共同的工作区域53中是更弱的。尽管端盖61减弱了静电场，但与第一操作模式相比被减弱的静电场仍穿过端盖61的开口63，使得来自物体23的二次粒子继续被加速(尽管效率不高)到电子束柱3的出口开口41，并从而到达第一检测器39和第二检测器45。因此，电子束柱3可实现的分辨率在第二操作模式下低于在第一操作模式下。
在另一个方面，与第一操作模式相比被减弱的静电场在第二操作模式下对离子束51的束路径的作用较小，这意味着可以将离子束以与第一操作模式相比更高的精度引导到物体23上。
在图1所示的粒子束系统1的第一操作模式下和在图2所示的粒子束系统1的第二操作模式下都可以将电子束21和离子束51一个接一个地或同时地引导到物体23的同一区域上，首先基于检测到的二次粒子产生表示物体23的图像的图像数据，其次用离子束51加工物体23。用于产生图像数据的二次粒子可以由电子束21与物体23的相互作用或者由离子束51与物体23的相互作用产生、或者可以由电子束21和离子束51两者都与物体23的相互作用产生。
粒子束系统1还可以包括控制器(图中未展示)，该控制器可以控制电子束柱3、离子束柱5以及移动设备65。特别地，控制器被配置用于使粒子束系统1进入第一操作模式。这是通过将端盖61布置在电子束21的束路径22的外侧来实现的，如通过图1中的实例所示。另外，控制器可以使粒子束系统1进入第二操作模式。这是通过将端盖布置在电子束柱3与共同的工作区域53之间来实现的。特别地，端盖61被布置为使得电子束21的束路径22可以穿过端盖61的开口63、并且来自共同的工作区域53的二次粒子可以穿过端盖61的开口63到达电子束柱3的检测器39、45之一。
另外，控制器被配置用于以执行本文所描述的方法的方式控制粒子束系统1。
在图1和图2中，物体23被展示为基本上正交于第一粒子束柱(电子束柱3)被定向。然而，在粒子束系统1的各种应用中，物体23也可以基本上正交于第二粒子束柱(离子束柱5)被定向。第一顺序和第二顺序两者都可以包括以某种方式移动物体使得物体基本上正交于第一粒子束柱3的主轴线55或基本上正交于第二粒子束柱5的主轴线57被定向。
图3展示了处于第二操作模式的粒子束系统1的细节，其中物体23基本上正交于第二粒子束柱(离子束柱5)被定向。不是以图1和图2所示的方式布置移动设备65，将移动设备沿着横向(特别是基本上正交地)于第一粒子束柱(电子束柱3)的主轴线55定向和横向(特别是基本上正交地)于第二粒子束柱(离子束柱5)的主轴线57两者被定向的方向布置可能是有利的，如图3所指示的。以此方式，可以防止物体23与移动设备65之间的碰撞。然而，物体23的取向不限于相对于第一粒子束柱3和/或相对于第二粒子束柱5基本上正交的取向。而是，物体23可以具有任何可想到的/可能的取向。特别地，在第一顺序中，物体23可以相对于第一粒子束柱3和/或相对于第二粒子束柱5保持处于一个取向或者呈不同的取向。另外，物体23也可以相对于第一粒子束柱3和/或相对于第二粒子束柱5保持处于一个取出或者在第二顺序中呈不同的取向。特别地，在第一顺序和第二顺序中，取向可以彼此不同或是相同的。
结合图4和图5，下文将描述可以用粒子束系统1执行的方法。图4示出了可以作为方法的一部分的步骤的示例性汇编。
示例性方法包括第一顺序S1和第二顺序S2。当粒子束系统1处于第一操作模式时，执行第一顺序的步骤；以及当粒子束系统1处于第二操作模式时，执行第二顺序的步骤。这里的例外仅是粒子束系统在操作模式之间的转变。
作为第一步骤S11，第一顺序S1可以包括使粒子束系统1进入第一操作模式。在第一操作模式下，由于在电子束柱3与物体23之间(或在共同的工作区域53中)的静电场与第二操作模式相比更强，因此以非常高的精度操作电子束柱3。相比之下，由于静电场较强，所以与第二操作模式相比以降低的精度操作离子束柱5。
在使粒子束系统1进入第一操作模式(S11)之后，在第一顺序中可以执行下文所描述的步骤。例如，将电子束21或离子束51或两者都引导到物体23上以产生二次粒子(S12)。可以使用布置在电子束柱3中的检测器39、45检测二次粒子(S13)。可以基于所述检测到的二次粒子产生表示物体23的图像的图像数据(S14)。可以基于图像数据评估和控制物体23的加工的进度。
在之前、之后或同时，可以将离子束引导到物体23上以便对其进行加工，也就是说用添加的工艺气体从其上去除材料或从其上切掉材料(S15)。
在第一顺序的时长期间，可以在电子束柱3与物体23之间(或在共同的工作区域53中)产生有助于改善二次粒子的检测(S13)的静电场S0。
取决于应用，第一顺序S1仅包括前述步骤S12至S14的多个部分。例如，在第一顺序期间不用离子束51加工物体23；而是，通过检测使用电子束21和/或使用离子束51产生(S12)的二次粒子(S13)，仅产生物体23的图像数据(S14)。因此，这里仅使用第一操作模式的优点，电子束柱3根据该优点以非常高的精度操作。
可以在第一顺序内多次执行第一顺序S1的步骤、特别是可以重复第一顺序的步骤。例如，首先将电子束21引导到物体上(S12)以产生图像数据(S14)。为了随后用离子束加工物体(S15)，基于第一顺序的图像数据确定参数。在第一顺序中用离子束51加工物体23(S15)之后，可以再次将电子束21引导到物体上(S12)以再次产生图像数据(S14)，将用该图像数据、再次使用离子束51加工物体(S15)。因此，在第一顺序S1结束且第二顺序S2发生之前，可以重复第一顺序S1的步骤多次。
在第一顺序S1之前和/或之后可以执行第二顺序S2。
作为第一步骤，第二顺序S2可以包括使粒子束系统1进入第二操作模式(S21)。在第二操作模式下，由于与第一操作模式相比电子束柱3与物体23之间(或在共同的工作区域53中)之间的静电场较弱，因此以更低的精度操作电子束柱3。相比之下，由于静电场减弱，与第一操作模式相比，离子束柱5以非常高的精度操作。
在使粒子束系统1进入第二操作模式(S21)之后，可以在第二顺序S2中执行下文所描述的步骤。例如，将电子束21或离子束51或两者都引导到物体23上以产生二次粒子(S22)。可以使用布置在电子束柱3中的检测器39、45检测二次粒子(S23)。可以基于所述检测到的二次粒子产生表示物体23的图像的图像数据(S24)。可以基于图像数据评估和控制物体23的加工的进度。
在之前、之后或同时，可以将离子束引导到物体23上以便对其进行加工，也就是说用添加的工艺气体从其上去除材料或从其上切掉材料(S25)。
在第二顺序S2的时长内，在电子束柱3与物体23之间(或在共同的工作区域53中)可以产生静电场(S0)，尽管该静电场由于端盖的原因与第一操作模式相比在共同的工作区域中被减弱了，但仍有助于改善二次粒子的检测。
取决于应用，第二顺序S2仅包括上述步骤S22至S25的多个部分。例如，在第二顺序S2期间仅用离子束51加工物体23(S25)；以及不产生物体23的图像数据(S24)。因此，仅使用第二操作模式的优点，离子束柱5根据该优点以非常高的精度操作。
可以在第二顺序S2内执行第二顺序S2的步骤多次、特别是可以重复第二顺序的步骤。例如，首先将电子束21引导到物体上以产生图像数据(S22)。为了随后用离子束加工物体(S25)，基于第二顺序的图像数据确定参数。在第二顺序中使用离子束51加工物体23(S25)之后，可以再次将电子束21引导到物体上(S22)以再次产生图像数据(S24)，将用该图像数据、再次使用离子束51加工物体(S25)。因此，在第二顺序S2结束且第一顺序S1发生之前，可以重复第二顺序S2的步骤多次。
在第一顺序S1期间记录的图像数据(S14)可以用于在第一和第二顺序中控制电子束21和/或离子束51(S12，S15，S22，S25)。在第二顺序期间S2产生的图像数据(S24)可以同样用于在第一和第二顺序期间控制电子束21和/或离子束51(S12，S15，S22，S25)。
图5示出了用于操作粒子束系统1的另一示例性方法。该方法开始于执行第一顺序的步骤。在第一顺序之后，检查是否已经满足第一终止条件。第一终止条件取决于要产生的物体的类型或取决于物体要被加工的方式。例如，基于在第一顺序中记录的图像数据评估物体是否具有期望的形状。第一终止条件也可以是将物体加工和分析到预定义的程度。
如果已经满足第一终止条件，则该方法结束。如果还不满足第一终止条件，则执行第二顺序的步骤。
在已经执行第二顺序的步骤之后，检查是否已经满足第二终止条件。第二终止条件可以与第一终止条件相同，但是也可以不同于第一终止条件。
如果对第二终止条件的检查表明已经满足第二终止条件，则该方法结束。如果对第二终止条件的检查表明还不满足第二终止条件，则用第一顺序继续进行该方法。
根据图5所示的方法的修改，可以省略对第一或第二终止条件的检查。

Claims (13)

1.一种用于操作粒子束系统(1)的方法，
其中该粒子束系统(1)包括具有共同的工作区域(53)的第一粒子束柱(3)和第二粒子束柱(5)，其中该第一粒子束柱(3)被配置用于产生第一粒子束(21)，并且其中该第二粒子束柱(5)被配置用于产生第二粒子束(51)；
其中该第一粒子束柱(3)包括用于检测二次粒子的检测器(39，45)，该检测器被布置在该第一粒子束柱(3)内；
其中该粒子束系统(1)还包括端盖(61)，该端盖中布置有开口(63)，其中在该粒子束系统(1)的第一操作模式下，该端盖(61)被布置在该第一粒子束(21)的束路径(22)的外侧，并且其中在该粒子束系统(1)的第二操作模式下，该端盖(61)被布置为使得该第一粒子束(21)的束路径(22)能够延伸穿过该端盖(61)的开口(63)，并且来自该共同的工作区域(53)的二次粒子能够穿过该端盖(61)的开口(63)到达该检测器(39，45)，
其中该方法包括第一顺序和第二顺序；
其中该第一顺序包括：
-当该粒子束系统(1)处于该第一操作模式时，使用该检测器(39，45)检测来自布置在该工作区域(53)中的物体(23)的二次粒子；
其中该第二顺序包括：
-当该粒子束系统(1)处于该第二操作模式时，用该第二粒子束(51)、特别是基于在该第一顺序的过程中所检测到的二次粒子加工该物体(23)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该方法还包括：在该第一和第二顺序的时长期间通过该第一粒子束柱(3)产生静电场，其中该场适于使该第一粒子束(21)减速或加速。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在该粒子束系统(1)处于该第一和第二操作模式的时长内，产生该场的电压保持基本上恒定。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中当该粒子束系统(1)处于该第一操作模式时，产生该场，使得该场的至少一部分位于出口开口(41)与该物体(23)之间，该第一粒子束(21)能够穿过该出口开口离开该第一粒子束柱(3)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中通过将该端盖(61)布置在该出口开口(41)与该物体(23)之间使该粒子束系统(1)进入该第二操作模式。
6.根据权利要求2至5之一所述的方法，其中当该粒子束系统(1)处于该第二操作模式时，该端盖(61)被布置为使得与该粒子束系统(1)处于该第一操作模式的情况相比，该端盖(61)降低了在该工作区域(53)中该场的强度。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其中该第一顺序进一步包括：通过将该端盖(61)布置在该第一粒子束(21)的束路径(22)的外侧使该粒子束系统(1)进入该第一操作模式。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其中该第二顺序进一步包括：特别是通过将该端盖(61)布置在该第一粒子束柱(3)与该工作区域(53)之间使该粒子束系统(1)进入该第二操作模式。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其中该第一顺序进一步包括：
基于在该第一顺序中检测到的二次粒子，产生表示该物体(23)的图像的图像数据；和/或
当该粒子束系统(1)处于该第一操作模式时，将该第二粒子束(51)和/或该第一粒子束(21)引导到该物体(23)上以产生来自该物体(23)的二次粒子；和/或
当该粒子束系统(1)处于该第一操作模式时，用该第二粒子束(51)、特别是基于在该第一顺序的过程中所产生的图像数据加工该物体(23)。
10.根据权利要求1至9之一所述的方法，其中该第二顺序进一步包括：
当该粒子束系统(1)处于该第二操作模式时，使用该检测器(39，45)检测来自该物体(23)并穿过该端盖(61)的开口(63)的二次粒子；和/或
基于在该第二顺序中检测到的二次粒子，产生表示该物体(23)的图像的图像数据；和/或
当该粒子束系统(1)处于该第二操作模式时，将该第二粒子束(51)和/或行进穿过该端盖(61)的开口(63)的该第一粒子束(21)引导到该物体(23)上，以产生来自该物体(23)的二次粒子。
11.根据权利要求1至10之一所述的方法，
其中在该第二顺序之前、特别是紧接着在该第二顺序之前执行该第一顺序；和/或
其中在该第二顺序之后、特别是紧接着在该第二顺序之后执行该第一顺序；和/或
其中交替地相继重复该第一和该第二顺序一直到已经满足终止条件为止。
12.根据权利要求1至11之一所述的方法，其中该第一粒子束是电子束或离子束，并且其中该第二粒子束是电子束或离子束。
13.一种用于加工物体的粒子束系统(1)，包括：
具有共同的工作区域(53)的第一粒子束柱(3)和第二粒子束柱(5)，其中该第一粒子束柱(3)被配置用于产生第一粒子束(21)，并且其中该第二粒子束柱(5)被配置用于产生第二粒子束(51)；
其中该第一粒子束柱(3)包括用于检测二次粒子的检测器(39，45)，该检测器被布置在该第一粒子束柱(3)内；
端盖(61)，该端盖中布置有开口(63)，其中在该粒子束系统(1)的第一操作模式下，该端盖(61)被布置在该第一粒子束(21)的束路径(22)的外侧，并且其中在该粒子束系统(1)的第二操作模式下，该端盖(61)被布置为使得该第一粒子束(21)的束路径(22)能够延伸穿过该端盖(61)的开口(63)，并且来自该共同的工作区域(53)的二次粒子能够穿过该端盖(61)的开口(63)到达该检测器(39，45)；以及
控制器，该控制器被配置用于以执行根据权利要求1至12之一所述的方法之一的方式控制该粒子束系统(1)。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11127564B2 (en) * 2019-01-15 2021-09-21 Kkt Holdings Syndicate Scanning electron microscope with objective lens below sample stage

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5164594A (en) * 1990-10-22 1992-11-17 Kratos Analytical, Limited Charged particle extraction arrangement
US20060006329A1 (en) * 2004-07-09 2006-01-12 Wang Qinsong S Charged particle guide
US20120205538A1 (en) * 2011-01-12 2012-08-16 Andreas Schertel Particle beam device and method for processing and/or analyzing a sample
US20140070097A1 (en) * 2012-09-07 2014-03-13 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Particle beam device and method for operating a particle beam device
CN104934072A (zh) * 2015-05-12 2015-09-23 工业和信息化部电子第五研究所 单粒子效应检测方法和系统
DE102008064856B3 (de) * 2008-07-15 2017-07-13 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Vorrichtung zur Untersuchung einer Oberfläche eines Objekts
CN108666192A (zh) * 2017-03-27 2018-10-16 日本株式会社日立高新技术科学 带电粒子束装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3372138B2 (ja) * 1995-06-26 2003-01-27 株式会社日立製作所 走査形電子顕微鏡
JP3474082B2 (ja) * 1997-07-01 2003-12-08 セイコーインスツルメンツ株式会社 電子線装置
JP3117950B2 (ja) * 1998-05-21 2000-12-18 セイコーインスツルメンツ株式会社 荷電粒子装置
JP2004087455A (ja) 2002-06-28 2004-03-18 Jeol Ltd 走査電子顕微鏡及び走査電子顕微鏡の制御方法
US7112803B2 (en) * 2004-07-23 2006-09-26 Applied Materials, Israel, Ltd. Beam directing system and method for use in a charged particle beam column
JP5384786B2 (ja) 2006-11-14 2014-01-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電ビーム装置、及びその鏡体
DE102006059162B4 (de) * 2006-12-14 2009-07-09 Carl Zeiss Nts Gmbh Teilchenoptische Anordnung
JP5227512B2 (ja) * 2006-12-27 2013-07-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子線応用装置
JP5179253B2 (ja) * 2008-05-16 2013-04-10 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電極ユニット、及び荷電粒子線装置
DE102010001349B9 (de) * 2010-01-28 2014-08-28 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Vorrichtung zum Fokussieren sowie zum Speichern von Ionen
EP2556526A4 (en) * 2010-04-07 2014-04-16 Fei Co COMBINATION OF A LASER AND A CHARGED PARTICLE BEAM SYSTEM
US9679741B2 (en) * 2010-11-09 2017-06-13 Fei Company Environmental cell for charged particle beam system
US10062546B2 (en) 2013-05-14 2018-08-28 Hitachi, Ltd. Sample holder and focused-ion-beam machining device provided therewith
EP2950324B1 (en) 2014-05-28 2018-11-21 Carl Zeiss Microscopy GmbH Charged particle optical apparatus having a selectively positionable differential pressure module
JP6404736B2 (ja) 2015-02-06 2018-10-17 株式会社日立ハイテクノロジーズ 複合荷電粒子線装置
US10068744B2 (en) 2015-12-01 2018-09-04 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Charged particle optical apparatus for through-the lens detection of particles
JP6967340B2 (ja) 2016-09-13 2021-11-17 株式会社日立ハイテクサイエンス 複合ビーム装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5164594A (en) * 1990-10-22 1992-11-17 Kratos Analytical, Limited Charged particle extraction arrangement
US20060006329A1 (en) * 2004-07-09 2006-01-12 Wang Qinsong S Charged particle guide
DE102008064856B3 (de) * 2008-07-15 2017-07-13 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Vorrichtung zur Untersuchung einer Oberfläche eines Objekts
US20120205538A1 (en) * 2011-01-12 2012-08-16 Andreas Schertel Particle beam device and method for processing and/or analyzing a sample
US20140070097A1 (en) * 2012-09-07 2014-03-13 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Particle beam device and method for operating a particle beam device
CN104934072A (zh) * 2015-05-12 2015-09-23 工业和信息化部电子第五研究所 单粒子效应检测方法和系统
CN108666192A (zh) * 2017-03-27 2018-10-16 日本株式会社日立高新技术科学 带电粒子束装置

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Publication number Publication date
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