JP2003523052A - 微小二次加工処理用マルチカラムｆｉｂ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 微小二次加工のためのマルチガンＦＩＢシステムは、解像度を維持しつつ、低減されたコストで増加された処理能力を提供する。複数のガンは、ターゲットを収容する主真空チャンバから分離して真空化されることができるモジュール方式のガンチャンバに保持される。システムは、複数のガンチャンバを含むことができ、各複数のガンチャンバは、複数のガンを含むことができ、さらに、各ガンチャンバは、他のガンチャバや主チャンバの真空度を妨害することなく除去し交換できるように、分離して真空化されることができる。光学カラムは、各ガンに関連付けられる。複数のカラムに対する光学素子は、幾つかのカラムにわたり延在する棒材に形成されることができる。光学素子の幾つかは、ガンチャンバに配置され、他は、主真空チャンバに配置される。ＴＴＬ測光の二次粒子収集は、各個々のカラムと連係して使用されることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 ［関連出願］ 本出願は、２０００年２月９日に出願された米国特許出願番号60/181,248に基
づく優先権を主張するものである。

【０００２】 ［発明の属する技術分野］ 本発明は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）システムに係り、より詳細には、ミリ
ングと強化されたエッチングとメッキ塗布に対して高い処理能力を提供するマル
チカラムＦＩＢシステムに関する。

【０００３】 ［従来の技術］ 薄膜ヘッドトリミング及び他の微小の二次加工処理は、処理能力の制限に苦悩
する、即ち集束イオンビームシステムは、望みどおりの速さで製品を処理するこ
とができない。処理速度を増加するための一アプローチは、所与のビームにおい
て電流を増加させることであり、これにより、材料が除去され或いは溶着される
速度を増加させる。残念ながら、これらのシステムは、必要とされる小さなビー
ム径の範囲内のビーム電流に対する基本的な制限にアプローチしている。

【０００４】 処理速度を増加するためのその他の解決手段は、単に追加のＦＩＢシステムを
使用することである。ＦＩＢシステムは、複雑であり、種々のサブシステムを含
むものであるので、それぞれ個々のシステムがコストの大きなものとなってしま
う。

【０００５】 電子ビームリソグラフィー及び半導体検査領域における処理能力を増加するた
め、研究者は、単一のシステムにおいて複数の電子電界エミッタ若しくは光電子
放出ソースを使用し始めた。例えば、多電子ビームシステムは、Smithによる米
国特許第4,390,789号“Electron Beam Array Lithography System Employing Mu
ltiple Parallel Array Optics Channels and Method of Operation”、及びGro
ves他による米国特許第5,981,962号“Distributed Direct Write Lithography S
ystem Using Multiple Variable Shaped Electron Beams”において開示される
。

【０００６】 これらのマルチビーム電子ビームシステム設計は、イオン光学カラムは遥かに
高い電圧で動作しそれ故に電子ビームシステムにおいて存在しない設計上の問題
点を呈するので、イオンビームシステムに容易に移行されない。約+30,000ボル
トのビーム電圧で動作する高電圧ＦＩＢカラムのアレイを設計することは、リト
グラフィーや検査に対し約-500から-5000ボルトの間で一般的に動作する電子ビ
ームカラムのアレイを設計する際に伴う問題点とは極めて異質な問題点を呈する
。更に、より高い電圧電源は、電子ビームシステムに必要とされる低電圧電源に
比してより大型でコストがかかるものであり、コンパクトで価格競争力のあるマ
ルチカラム型ＦＩＢシステムを製造することを困難にしてしまう。

【０００７】 Leung他による米国特許第5,945,677号“Focused Ion Beam System”は、一若
しくはそれ以上のプラズマイオンソースを使用する多イオンビームシステムに対
して２つのアプローチを開示する。第１のアプローチでは、単一のマルチカスプ
プラズマイオンソースが、多数の小ビームを製造するために使用される。第２の
アプローチは、異なるイオンソース及び加速カラムをそれぞれ有した複数のＦＩ
Ｂユニットを採用する。かかるシステムは複雑であり、大きな領域ソース及び多
カラムシステムは、現在のところ商業的に入手することができない。更に、液体
金属電界イオン源よりも約１００倍明るさが劣るマルチカスプソースは、商業的
に現実的であるのに十分な明るさを依然として達成していない。

【０００８】 従って、集束イオンビーム処理能力を増加させるための実用的でコスト効率の
ある解決手段が、依然として必要とされている。

【０００９】 ［発明の概要］ 本発明の目的は、精密なマルチカラムＦＩＢシステムによって、処理精度を犠
牲にすることなく微小二次加工に対する処理速度を増加することにある。

【００１０】 本発明は、ＦＩＢシステムの処理能力を増加させる方法と、増加された処理能
力が可能なＦＩＢシステムと、ＦＩＢシステムを製造し、使用する方法とを含む
。本発明はまた、ガンチャンバのモジュール方式の設計と、それらの電気的な絶
縁を含む電極の設計と、二次粒子収集システムと、電極電圧印加スキームとを含
む。

【００１１】 本発明のＦＩＢシステムは、好ましくは液体金属イオンソース（ＬＭＩＳ）を
それぞれ含み、対応するＦＩＢ光学カラムに関連付けられる複数のイオンガンを
含む。上記複数のカラムからのビームは、主真空チャンバにある一若しくはそれ
以上のターゲットに向けられる。複数のガンは、ターゲットに衝突するイオンの
数を増加させ、それ故に処理速度を増加させる。例えば、複数ビームは、単一の
主真空チャンバにある複数の若しくは単一のウェーハを以って、異なるウェーハ
を処理することができ、若しくは、単一のウェーハの異なる部分を処理すること
ができる。複数のカラムのそれぞれは、単一のガンＦＩＢシステムと略同一の解
像度及びビーム電流を有するので、精度及び精密度は、処理速度が増加されるに
つれて悪化することが無い。複数のカラムは、主真空チャンバを共有し、且つ、
電源、コンピュータ、及びユーザーインターフェースのような他の機能をも共有
できるので、本発明のシステムの初期的なコスト及び作動時のコストは、複数の
別個の完全なＦＩＢシステムに関連するコストに比して、著しく低減される。

【００１２】 各ＦＩＢガンは、好ましくは、主真空チャンバより独立して真空化されること
ができるガンチャンバと称される真空チャンバに配置される。複数のかかるガン
チャンバは、それぞれ一若しくはそれ以上のＦＩＢガンをそれぞれ含んでおり、
平行に配置されることができ、主真空チャンバにおいて一若しくはそれ以上のタ
ーゲットを処理するガンの大きなアレイを形成する。各ガンチャンバに対する共
通の集団動作される真空バルブは、主チャンバからガンチャンバを分離すること
ができる。一のガンチャンバ若しくは複数のガンチャンバを主チャンバから分離
することによって、ガンチャンバを、主チャンバにおける真空度を妨害すること
なく、交換することができ、これにより、汚染物質の進入が回避され、主チャン
バを再度真空化するのに必要とされる時間が省略される。

【００１３】 各ガンは、カラムのアレイを形成するため主システムチャンバのガンの下方に
好ましくは配置される幾つかのカラム素子を備えた、対応するイオン光学カラム
を有する。複雑性を低減し且つカラム間の配列精度を向上するため、カラム素子
は、カラム間で、レンズ素子を形成するため精密にカットされた穴を備えた棒材
を使用することによって、共通化される。

【００１４】 上述した内容は、後に続く本発明の詳細な説明がより良き理解を提供するよう
に、本発明の技術的な効果及び特徴を大まかに概説したものである。本発明の追
加の特徴及び効果は、以下に説明され、本発明の請求項の対象を形成するだろう
。当業者であれば、開示された概念及び特定の実施例が、修正や本発明と同一の
目的を実現する他の構造の設計の基礎として容易に利用されるだろうことを認識
されるだろう。当業者であれば、かかる等価な構成は、請求の範囲に示された本
発明の観点及び精神から逸脱することがないことを理解できるだろう。

【００１５】 本発明及びその効果についてのより完全な理解のため、添付図面に関して、図
面の簡単な説明において説明がなされている。

【００１６】 ［好ましい実施例の詳細な説明］ 以下に述べる実施例は、マルチカラムＦＩＢシステムに対する幾つかの困難な
設計目標を達成する。光学素子は、必要とされる高い作動電圧を維持するのに十
分に電気的に絶縁されている。幾つかの実施例では、高電圧電源の数は、複数の
独立したカラムにおいて必要とされるだろう数よりも低減される。高電圧電源の
電圧レベルもまた、従来のＦＩＢシステムの電圧レベルよりも低減される。更に
、複数のＬＭＩＳ’ｓ（液体金属イオンソース）を動作させ最小ダウンタイムに
維持させ続ける困難性は、以下に説明されるような真空の密閉可能な複数のガン
チャンバを使用することによって対処される。

【００１７】 図１、図２Ａ、及び図２Ｂは、ＬＭＩＳ’ｓを使用するマルチカラムＦＩＢア
レイを示す。図１は、ガン真空チャンバ１１０と、主真空チャンバ１１２を含む
マルチカラムＦＩＢシステム１０８を示す。ガンチャンバ１１０は、イオンガン
１１４のセットを含む単一の密閉可能な真空チャンバである。ガンチャンバ１１
０は、ユニットとして再配置されることができ、独自の真空ポンプ、好ましくは
、イオンポンプ（図示せず）を有する。ガンチャンバ１１０のガンの１つが故障
したとき、全体のガンチャンバ１１０は、超高真空まで真空化され作動開始の用
意がなされた他のガンチャンバ１１０により置き換えることができる。従って、
マルチカラムシステム１０８は、ガンチャンバが真空化されている間に製造でき
ない状態であることが無い。

【００１８】 各イオンガン１１４は、エミッタ１２０と、サプレッサ１２２と、抽出器１２
４と、加速レンズ１２６と、減速レンズ１２８と、アース素子１６９とを含む。
各カラムの４つの素子１２４，１２６，１２８，１６９は、全体でそのカラムの
“レンズ１”と称される。図１は、４つのレンズ素子を含むレンズ１を示すが、
他のレンズ設計も、レンズ１に対して使用できる。また、レンズ１の素子の幾つ
か或いは全ては、主真空チャンバ１１２に代替的に配置されうるだろう。

【００１９】 各イオンガン１１４は、アパーチャー１５２と、ステアリング素子１５４と、
ブランキング素子及びファラデーカップ１５６と、２つの偏向素子１６０、第２
のレンズ素子１６１，１６２，１６５（選択的に“レンズ２”と称する）と、検
出器１６４とを含むイオン光学カラム１３６の部分を形成する。各カラムの底部
には、半導体ウェーハのような被加工品若しくはターゲット１７０がある。ガン
チャンバ１１０のカラムの絶縁バルブ１５０は、好ましくは、“集団動作される
”、即ち、全てのバルブが全体で開閉されるような方式で接続される。カラム１
３６用の検出器１６４もまた、好ましくは、集団動作される、つまり物理的且つ
電気的に接続される。アパーチャー１５２は、好ましくは、自動可変アパーチャ
ーを構成する。かかるアパーチャーは知られているので、詳細については図１に
示されていない。ガスインジェクションは、イオンビームガスの補助による溶着
若しくは強化されたエッチングに対してガスを射出するため、図１のアパーチャ
ーにより使用されることができる。かかるシステムの構成及び動作は、知られて
おり、例えばRasmussenによる米国特許第5,435,850号において開示されている。

【００２０】 ガン素子、即ちエミッタ１２０と、サプレッサ１２２と、抽出器１２４と、加
速レンズ１２６と、減速レンズ１２８とは、好ましくはガンチャンバ１１０内に
収容される。ガンチャンバ１１０のガンの数は、好ましくは約５つに制限される
。エミッタ１２０の１つが故障したとき、５つのガンのセットの交換は、十若し
くはそれ以上のガンのような多数のガンを交換するのに比べて、より簡単に且つ
よりコストのかからないものとなる。更に、平行な５つのエミッタの再始動する
こともまた、より多数のエミッタを同時に再始動することに比べて、故障する頻
度が非常に少ないものとなる。ガンセットに対して集団行動された絶縁バルブ１
５０のセットは、ガンチャンバ１１０の底部にあるイオンビーム経路のビームホ
ール１６８を主真空チャンバ１１２から同時に絶縁する。

【００２１】 複数のイオンカラムシステムは、単一のガンチャンバ若しくは複数のガンチャ
ンバを使用しうるだろう。図２Ａは、１５個のガンの２次元アレイを形成するた
めに集合化された複数の直線ガンチャンバ１１０の配列の上面視を示す。ガンチ
ャンバ毎のガンの数は、変更することができ、ガンチャンバの数も、特定のアプ
リケーションに対するＦＩＢカラムの所望の数を有するシステムを製造するため
、同様に変更することができる。図２Ａは、各ガンチャンバ１１０から関連した
イオンポンプへの出口２１０を示す。

【００２２】 図２Ｂは、図２Ａの複数のガンチャンバシステムの側面視を示す。図２Ｂはま
た、高電圧フィードスルー２１２に対する位置と、ガンチャンバ１１０の上部に
あるフランジ２１４と、集合動作されたゲートバルブ１５０のためのアクチュエ
ータ２１６とを示す。

【００２３】 ガンチャンバ１１０内の抽出器１２４、加速レンズ１２６、及び減速レンズ１
２８のような光学素子の構成は、レンズ素子を形成するため穴を備えた平らな棒
材を使用することによって簡素化されることができる。この構成技術は、主真空
チャンバ内の光学素子を構成するために使用されることもできる。ガンチャンバ
を用いて異なるカラムに対応レンズ素子を形成するため単一の棒材を使用するこ
とは、必要とされる高電圧電源の数を低減することができる。

【００２４】 図３は、光学素子を形成するために使用される棒材３１０を示す、ガンチャン
バ１１０の断面図である。棒材３１０は、サプレッサ１２２と、抽出器１２４と
、加速レンズ１２６と、減速レンズ１２８とを形成する。棒材３１０は、電気的
に他から絶縁され、好ましくはセラミック材料によりなるＨＶ（高電圧）絶縁体
ディスク３１２を使用するチャンバから絶縁される。誘電体ボールのようなその
他の手段は、ガンＨＶ素子を絶縁するために使用されることができる。組立体は
、適切なエポキシ若しくは本業界において知られた他の手段を用いて接着されて
よい。棒材及び絶縁体がガンチャンバ１１０のケーシングに格納された後、組立
体は、レンズ素子の調整及び形状出しにおける更なる精度を確保するため、選択
的に機械加工されてよい。

【００２５】 光学素子は、加速レンズ１２６に関して示されたように、伝導性の棒材内の穴
によって直接的に形成されることができる。共通電圧は、このように、高電圧電
源の数を低減しつつ、全てのレンズに棒材によって印加される。高電圧電源の数
は、異なるガン真空チャンバの対応する棒材に対して共通の高電圧電源を使用す
ることによって更に減少されることができる。

【００２６】 光学素子は、棒材の穴内に挿入されたインサートによって形成されることがで
きる。図１は、減速レンズ１２８を形成する、棒材３１０内のレンズインサート
１７８の使用を示す。レンズインサート１７８は、棒材３１０に対し個々のレン
ズに高電圧絶縁を提供するために使用されることができる。レンズインサート１
７８は、絶縁体材料内に接着されることができ、その後絶縁体材料が棒材内に接
着されることができる。代替的に、幾つかの棒材３１０は、棒材内に接着される
か或いは棒材内に直接係合されるレンズ素子を備え、絶縁体材料から作成される
こともできる。これらのレンズは、後加工、即ち、組み立て後、形状及び調整に
おける更なる精度向上のために機械加工されることができる。この個別に絶縁さ
れたレンズ構成方法は、サプレッサレンズ１２２、抽出器レンズ１２４、若しく
は個々のレンズ１又はレンズ２の素子に対して有用であることができる。

【００２７】 図１は、この組み立て方法を減速レンズ１２８のみに基づいて示す。減速レン
ズ１２８は、大地電位付近で作動されることができ、レンズ１に対する電源供給
要求を簡素化する。レンズ素子を絶縁するため絶縁インサートを使用することに
より、個々のカラムの電圧を制御することが可能となる。例えば、抽出器１２４
の一への電圧は、対応するカラムの個々のエミッタを始動若しくは再始動するた
め、共通の抽出器電圧を超えて個別に約２ｋＶ増強されることができる。抽出器
レンズ１２４は、通常の動作に対して共通の抽出器電圧に或いは抽出器電圧付近
まで戻ることができる。絶縁された光学素子は、共通の高電圧源を依然として使
用することができるが、絶縁された素子は、共通電圧に対し上下に遊動すること
ができ、それにより、必要とされる高電圧電源の数を低減する。

【００２８】 撮像用の帯電された粒子信号検出能力は、従来的な側面で搭載された電子増倍
管若しくはシンチレーター手段、又は以下に示す２つの新規な方法によって達成
されることができる。多くの微小二次加工アプリケーションに対して、ビーム電
流は、ナノアンペアよりも大きくなることができる。この電流レベルで、電子増
倍管若しくは複数の電子増倍管は、レンズ２の下方の検出プレートに直接的に取
り付けられることができる。各カラムに対して別個である検出プレートもまた、
使用されることができる。

【００２９】 或いは、レンズを通して測光する（ＴＴＬ）電子検出が使用可能である。ＴＴ
Ｌ測光の電子検出は、知られており、例えばKrans他の特許協力条約に基づく国
際出願番号99/34397において電子カラムに内蔵されたものが開示される。Krans
他による設計では、レンズ２の中央の素子及び上側の素子（並びに選択的に下側
の素子）は、レンズの上方及び上のサンプルから電子を抽出するため正の電位に
バイアスされる。ここで、電子は、イオンカラム軸に対し大まかに垂直をなし中
心に一次ビームを通過させるための穴を有したチャンネルプレート電子増倍管に
よって検出される。

【００３０】 図４は、イオンカラム４１０に対するＴＴＬ検出システムを示す。サンプルか
らの約５ｅＶ（電子ボルト）のエネルギーを有する低エネルギー二次電子が、レ
ンズ４１２の素子の正の電位によってレンズ４１２を通って加速される。図４の
ＴＴＬシステムは、磁気的な偏向器４１４を使用し、高い質量電荷比の一次イオ
ン４２９がカラム４１９を通って略真っ直ぐに通ることを可能にしつつ二次電子
４１８を側面に偏向するようにする。シンチレーター、連続的なダイノード倍増
器、若しくはチャンネルプレートのような電子検出器４２４は、標準ＦＩＢビデ
オ電子による処理のため電子信号を収集し及び増幅すべく、側面に配置される。

【００３１】 図４に実施例では、サンプル４２６及びより下側のレンズ素子４２８は、略大
地電位に維持される。上側のレンズ素子４３０は、レンズ４１２を超える上方向
の二次電子速度を維持するため、アースに対し約+500ボルトから+5000ボルトま
での範囲でバイアスされる。同様に、静電偏向プレート４３２及び偏向器４１４
は、二次電子４１８の電子検出器４２４に向かう上向きの速度を維持するため、
約+500ボルトから+5000ボルトまでの範囲でバイアスされ、その入力は、同様に
バイアスされなければならない。

【００３２】 図６は、図４に示すレンズを通ってサンプルから戻って進行する二次電子の電
子光学式コンピュータシミュレーションである。およそ５ｅＶの二次電子は、約
20,000ボルトのような高い正の電位であるレンズ素子４４０によって急速に加速
される。これらの電子は、レンズ素子４３０及び偏向電極４３２を通過するとき
に減速されるが、二次電子は、カラム軸に比較的近接した軌道を維持する。磁気
的な偏向器４１４若しくは他の分離デバイスは、検出器４２４に向けて電子を方
向付ける。

【００３３】 図５は、ＴＴＬ二次電子検出器を使用した代替のイオンカラム５０８の設計を
示す。サンプル５１０及び下側の最終レンズ５１２のそれぞれは、電子がレンズ
を通って戻り方向に推進するように負の約-2000ボルトにバイアスされる。電子
に代わって正の二次イオンを収集することが望ましい場合、サンプル５１０及び
下側の最終レンズ５１２は、約+2000ボルトにバイアスされる。中央のレンズ素
子５１４は、およそ+20,000ボルトにバイアスされる。レンズ素子５１６、静電
偏向素子５２０及び偏向器４１４は、正にバイアスされる必要が無いので、電子
機器が簡素化される。イオンビームシステムがガスインジェクターのような他の
デバイスを含む場合、これらのデバイスもまた、サンプルと同一の電位までバイ
アスされなければならない。

【００３４】 図４の装置は、サンプルからの正の二次イオンを検出するためにも使用されて
よい。正の二次イオンを収集するため、レンズ２の素子４４０は、負の電位にバ
イアスされる。（レンズ２は、加速レンズである。）更に、静電偏向器４３２、
偏向器４１４、及び粒子検出器４２４の入力は、負の電位にバイアスされる。同
様に、図５における電位は、正の二次イオンを収集し検出するため変更されてよ
い。四極子若しくは他の質量分析器も、二次イオン分析を実現するため検出器４
２４の位置に配置されることができる。カラム及び検出器の適切なバイアス化は
、正若しくは負のイオンのいずれかを検出するために採用されてよい。

【００３５】 薄膜ヘッドトリミング若しくは他のアプリケーションに対して、イオンビーム
は、サンプル表面の法線に対し約+/-３度傾斜されなければならない。このビー
ムの傾斜は、アンダーカッティングを達成すること、若しくはヘッド表面により
垂直な壁によりヘッドの側面に切り込みを付与することである。この+/-３度の
傾斜は、例えばサンプル表面の法線に対し約+/-３度づつカラムの他の全ての列
を傾斜することによって、達成されることができる。

【００３６】 上述された発明は、種々のシステムに於いて具現化されることができ、以下に
列挙される効果は、多くの実施例若しくは全ての実施例に於いて、もたらされる
ことができる。実施例は、特定のアプリケーションの目標により変更されるだろ
うから、全ての効果が、全ての実施例に於いてもたらされるとは限らず、或いは
、もたらされる必要が無い場合もあるだろう。

【００３７】 本発明の一効果は、本発明により、一若しくはそれ以上のターゲットを同時に
処理することができる複数のイオンガンを含むシステムを提供することによって
、処理速度を増加させることができることである。

【００３８】 本発明のその他の効果は、本発明により、複数のイオンガンが単一の主真空チ
ャンバに於いて一若しくはそれ以上のターゲットを処理するシステムが提供され
ることである。

【００３９】 本発明のその他の効果は、本発明により、複数のイオンガンが、主チャンバか
ら分離して真空化されることができるガンチャンバ内に存在する、即ちガンチャ
ンバが、主チャンバの真空度を妨害することなく、独立的に大気にさらされ若し
くは真空化されることができるシステムが提供されることである。

【００４０】 本発明のその他の効果は、本発明により、複数のイオンガンが、一若しくはそ
れ以上のイオンガンをそれぞれ含み主チャンバ及び相互から分離してそれぞれ真
空化されることができる複数のガンチャンバに、配置されるシステムが提供され
ることである。

【００４１】 本発明のその他の効果は、本発明により、イオンカラム素子の部位が主真空チ
ャンバに存在する複数のイオンガンシステムが提供されることである。

【００４２】 本発明のその他の効果は、本発明により、イオンガン若しくは一のチャンバに
あるイオンガンのセットが主チャンバ及び他のガンチャバ内の真空度を保持しつ
つ、取換えられることができるシステムが提供されることである。

【００４３】 本発明のその他の効果は、本発明により、複数のイオンガンを使用すると共に
、複数のガンのそれぞれのターゲットポイントにおけるサンプルから放出された
二次粒子を検出する能力を提供するシステムが提供されることである。

【００４４】 本発明のその他の効果は、本発明により、複数のカラムに対して、平行な帯電
された粒子の光学素子が提供され、更に、かかる素子を効率よく製造する方法が
提供されることである。

【００４５】 本発明のその他の効果は、本発明により、かかる帯電された粒子の光学素子に
、個別に制御される光学素子のうちの少なくとも１つが提供されることである。

【００４６】 本発明のその他の効果は、本発明により、システムに必要とされる高電圧電源
の数を低減する、複数カラム型集束イオンビームシステムに対する電極設計が提
供されることである。

【００４７】 本発明のその他の効果は、本発明により、カラム数より少ない高電圧電源を使
用する複数カラム型集束イオンビームシステムが提供されることである。

【００４８】 本発明のその他の効果は、本発明により、高電圧電源の電圧要求を低減する電
極設計及び電圧印加スキームが提供されることである。

【００４９】 本発明のその他の効果は、本発明により、複数の単一ビーム型集束イオンビー
ムシステムを使用するコストから、複数のターゲットを同時に処理するコストが
低減されることである。

【００５０】 本発明及びその効果について詳細に説明されたが、請求の範囲に記載された本
発明の観点及び精神から逸脱することなく、開示された実施例に対し種々の変更
、代替、及び修正がなされうることを理解されるべきである。更に、本発明の観
点は、明細書に記載されたプロセス、機械、製造、物質の成分、手段、方法、及
びステップの特定の実施態様に限定されることを意図したものでない。当業者で
あれば本発明の開示内容から容易にその価値を認めるだろうから、略同一の機能
を達成する現存する若しくは後に発展される、又は開示された実施例と略同一の
結果を達成する、プロセス、機械、製造、物質の成分、手段、方法、若しくはス
テップが本発明によって利用されるだろう。従って、請求の範囲は、それらの観
点の範囲内に、かかるプロセス、機械、製造、物質の成分、手段、方法、若しく
はステップを含むことを意図している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ５つのＦＩＢカラムを含む単一のＦＩＢカラムセットの側面視による断面図で
ある。

【図２Ａ】 １５個のカラムアレイを形成するため締結された３つのカラムセットの上面図
である。

【図２Ｂ】 上記３つのカラムの側面視である。

【図３】 高電圧絶縁体を使用するガンセットの端部の断面図である。

【図４】 ＴＴＬ測光の二次粒子検出器を使用するＦＩＢカラムの断面図である。

【図５】 ＴＴＬ測光の二次粒子検出器を使用する他のＦＩＢカラムの断面図である。

【図６】 サンプルから図４のレンズを通る二次電子軌跡の電子光学コンピュータシミュ
レーションである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スワンソン，リンウォッド ダブリュ オランダ国，5656 アーアー アインドー フェン，プロフ・ホルストラーン ６ (72)発明者 ユトラウト，マーク ダブリュ オランダ国，5656 アーアー アインドー フェン，プロフ・ホルストラーン ６ Ｆターム(参考） 4K029 CA13 DD00 DE02 DE03 DE05 EA00 EA09 5C030 DF04 5C033 NN01 NN05 NP04 NP05 5C034 DD01 DD03

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像若しくは材料の集束イオンビーム処理のための複数のイ
   オンガン及び複数の関連するイオン光学カラムを含む装置であって、 一若しくはそれ以上の密封可能なイオンガンチャバと、 上記一若しくはそれ以上のイオンガンチャンバ内にそれぞれ配置され、イオン
   ビームをそれぞれ生成することができる、一若しくはそれ以上のイオンガンと、 上記複数のイオンガンの一にそれぞれ関連付けられ、ターゲットに、対応する
   イオンビームを合焦すると共に方向付ける複数のイオン光学カラムと、 処理若しくは撮像用のターゲットを収容する主真空チャンバと、 上記対応するイオンビームを、上記ターゲットに、上記関連付けられたイオン
   ガンから通すように選択的に開き、若しくは、上記対応するイオンガンチャンバ
   を密封するため選択的に閉じる、上記イオンガンのそれぞれと関連付けられた真
   空バルブとを含む、装置。
2. 【請求項２】 複数のイオンガンを内部に配置する単一のイオンガンチャン
   バを含む、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 一若しくはそれ以上のイオンガンをそれぞれ含む複数の密閉
   可能なイオンガンチャンバを含む、請求項１記載の装置。
4. 【請求項４】 各密閉可能なガンチャンバは、真空ポンプを含む、請求項１
   記載の装置。
5. 【請求項５】 上記一若しくはそれ以上のガンチャンバのそれぞれにある上
   記イオンガンに関連付けられた上記真空バルブが、各ガンチャンバの上記真空バ
   ルブが単一の制御により開閉されるように、接続された、請求項１記載の装置。
6. 【請求項６】 上記イオン光学カラムのそれぞれは、大地電位の近傍で維持
   された減速レンズ素子を含む、請求項１記載の装置。
7. 【請求項７】 上記イオン光学カラムのそれぞれは、光学素子を含んでおり
   、単一のガンチャンバ内の上記光学カラムの異なる光学カラムにある上記光学素
   子のうちの少なくとも一の光学素子に対応する複数の光学素子が、上記ガンチャ
   ンバ内の対応する複数の光学素子に共通の電圧を付与する光学素子棒材を構成す
   る、請求項１記載の装置。
8. 【請求項８】 電気的に絶縁されたレンズ素子が、上記光学素子棒材に配置
   され、上記光学素子棒材を構成する上記光学素子のうちの幾つかを独立的に制御
   できる、請求項７記載の装置。
9. 【請求項９】 上記イオン光学カラムは、複数のレンズ素子を含んでおり、
   上記ターゲットの表面を撮像若しくは特徴づけるレンズ素子のうちの少なくも１
   つを通して二次粒子を収集する手段を更に含む、請求項１記載の装置。
10. 【請求項１０】 上記イオン光学カラムは、上記イオンビームの経路からそ
    れるように二次粒子を偏向する偏向器を更に含み、上記イオン光学カラムは、上
    記偏向器と上記ターゲットとの間に、上記帯電された二次粒子を検出のためにレ
    ンズ素子を通り越えるように上方に加速させるため上記二次粒子の電荷の極性と
    は逆の極性の電圧にバイアスされた少なくとも１つのレンズ素子を含む、請求項
    ９記載の装置。
11. 【請求項１１】 サンプルは、上記上記帯電された二次粒子の電荷と同一の
    極性にバイアスされ、上記帯電された粒子を検出のためにレンズ素子及び静電偏
    向器を通り越えるように上方に加速する、請求項９記載の装置。
12. 【請求項１２】 上記ビームに対し垂直をなして配置され、一次ビームが通
    過するための中心穴を備えた、上記帯電された二次粒子を検出するためのチャン
    ネルプレート倍増器若しくはシンチレーター検出器を更に含む、請求項９記載の
    装置。
13. 【請求項１３】 上記二次粒子を収集のために上記イオンビーム経路からそ
    れるように偏向する磁界偏向器、ウィーンフィルター、又は静電偏向器デバイス
    を更に含む、請求項９記載の装置。
14. 【請求項１４】 上記二次帯電粒子を検出し特徴付ける二次イオン質量分析
    に対する質量分析器を更に含む、請求項９記載の装置。
15. 【請求項１５】 上記イオンガン及び上記イオン光学カラムの少なくとも幾
    つかは、上記サンプルの表面の法線に対し約３度傾斜された、請求項１記載の装
    置。
16. 【請求項１６】 上記複数のイオンビームガンチャンバの第１の一イオンビ
    ームガンチャンバにある上記イオンガンは、上記サンプルの表面の法線から第１
    方向に約３度で傾斜され、上記複数のイオンビームガンチャンバの第２の一イオ
    ンビームガンチャンバにある上記イオンガンは、上記サンプルの表面の法線から
    上記第１方向とは逆方向に約３度で傾斜された、請求項１５記載の装置。
17. 【請求項１７】 上記イオン光学カラムのそれぞれは、走査、ステアリング
    、及びスティグメーション制御を含み、上記走査、ステアリング、及びスティグ
    メーションは、それぞれのカラムに対して独立に制御されることができる、請求
    項１記載の装置。
18. 【請求項１８】 上記イオン光学カラムのうちの複数のカラムに存在する対
    応する光学素子に高電圧を付与する高電圧源を更に含む、請求項１記載の装置。
19. 【請求項１９】 上記高電圧源により付与された上記高電圧から外れるよう
    に、上記イオン光学カラムの一における電圧を調整する手段を更に含む、請求項
    １８記載の装置。
20. 【請求項２０】 複数のイオンビームを形成するための複数のイオンビーム
    ソースと、 上記複数のイオンビームソースの一にそれぞれ対応し上記複数のイオンビーム
    ソースと共にそれぞれがイオンビーム光学カラムの部分を形成する複数のイオン
    光学レンズを、形成するための穴を有する棒材と、 上記棒材に対応するレンズに電圧を印加し、それにより、異なる光学カラムに
    あるイオン光学レンズに共通の電圧を印加することになる電源とを含む、複数カ
    ラム型集束イオンビームシステム。
21. 【請求項２１】 上記棒材は、平らな伝導性の棒材を構成し、上記電源は、
    上記伝導性の棒材に電圧を直接付与し、上記伝導性の棒材の上記穴は、イオン光
    学レンズとして機能する、請求項２０記載の装置。
22. 【請求項２２】 上記棒材は、電気的に絶縁されたレンズを有する平らな伝
    導性の棒材を構成し、上記電源は、上記棒材にある全てのレンズに共通の電圧を
    付与し、上記棒材にある個々のレンズに第２の電圧を選択的に付与する、請求項
    ２０記載の装置。
23. 【請求項２３】 上記棒材は、電気的に絶縁されたレンズを有する平らな非
    伝導性の棒材を構成し、上記電源は、上記棒材にある全てのレンズに共通の電圧
    を付与し、上記棒材にある個々のレンズに第２の電圧を選択的に付与する、請求
    項２０記載の装置。
24. 【請求項２４】 上記ターゲットから放出された二次粒子であって、上記タ
    ーゲットの表面を撮像し若しくは特徴付けるために使用される二次粒子をレンズ
    を通して収集する手段を更に含む、請求項２０記載の装置。