JP2005038853A - 二重ビーム装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 二重ビーム装置はイオン・ビーム装置および磁気対物レンズを備える走査電子顕微鏡を含む。イオン・ビーム装置がSEM対物レンズからの磁界の存在下で最適に動作するようにされるので、対物レンズはイオン・ビームの動作中に停止しない。任意選択的な二次粒子検出器および任意選択的な荷電中和フラッド銃が磁界の存在下で動作するようにされる。磁気対物レンズは発生する磁界の強度にかかわらず一定の熱徴候を有するように設計されるので、磁界を変化させたとき装置を安定化させる時間を必要としない。
【選択図】 図1
Description
フラッド銃からの中和電子は、電荷が累積される点、すなわち一次イオン・ビームの衝突点の近くで試料に到達することが好ましい。また、荷電中和電子は最小のエネルギーで試料に到達することが好ましい。SEM対物レンズが励起された状態に保たれる好ましい装置では、対物レンズからの磁界はフラッド銃204からの電子軌道を歪曲し、電子が中和すべき領域を見失うことがある。SEM対物レンズからの磁界は、一般に試料のビーム衝突点の近傍で約20ガウスである。SEM対物レンズの動作中に、レンズが異なる条件で合焦するように調節されるので、磁界は2倍またはそれ以上の率で変動することがある。
FIB装置は一般に一次イオン・ビーム中のイオンが試料に衝突するときに発生する二次粒子を検出する、チャンネル検出電子乗算器(CDEM)などの二次粒子検出器205を含む。一般に、それらの粒子検出器は、収集器に印加された電圧次第で電子またはイオンのいずれも検出することができる。
好ましい実施形態の一態様は、焦点を変化させるために磁界を調節しても熱の徴候(signature)が比較的一定のSEM対物レンズを使用することである。一定の熱の徴候とは、全エネルギーの放散が時間的に略一定であるばかりでなく、レンズのすべての空間的な配置での出力放散も時間的に略一定であることを意味する。それらのSEM対物レンズは、Bierhoff等の「改善された磁気レンズ(Improved Magnetic Lens)」の名称で2003年7月14日出願された譲受人の共出願に記載されており、これは参照して本明細書に組み込まれている。対物レンズは、どのビームを使用するかにかかわらず、SEM対物レンズを通って流れる電流を略一定にして励起状態を維持し、冷やされた冷却水を常に流してレンズを冷却することが好ましい。装置は熱平衡状態に保たれ、装置が安定化するのを待機することが省かれる。
また、SEMレンズの磁界は一次イオン・ビームのイオンの軌道にも影響を与える。従来のようにしてイオン・ビームを操縦し、磁界による位置の移動を補正することは可能であるが、ビームの解像度は磁界の存在下で低下する。出願人は単一同位元素のガリウムの液体金属イオン源を使用することによって、イオン・ビーム装置の解像度が高まることを見出した。
製造環境の中では、作業者が試料を二重ビーム装置に迅速に出し入れできることが好ましい。イオンおよび電子ビームは真空チャンバ内で操作されるので、試料を取り出しまたは挿入するためにチャンバを開き、次いで装置を再び排気することが必要である。排気プロセスは時間を消費する。
98 ターレット
100 走査電子顕微鏡
102 イオン・ビーム・カラム
104 FIB
105 光学顕微鏡
110 ガス注入装置(GIS)
114 電子検出器
204 荷電中和フラッド銃
205 二次粒子検出器
206 容量センサ
302 磁界
304 電子の軌道
306 試料表面
404 発射ユニット
406 加速/操縦/合焦ユニット
408 ブラケット
502 静電レンズ
600 試料
702、710 角度
712、720 距離
802 二次電子の軌道
804 スクリーン
806 導入部
810 二次粒子検出器
902 一次イオン・ビーム
904 軌道
1002 電子の軌道
1104 磁気対物レンズ
1106 静電偏向
1202 原子量約71のガリウム・イオン
1204 原子量約69のガリウム・イオン
1602 好ましい装置
1606 主真空装置
1604 エアロック(air lock)チャンバ
1608 ロボット腕
1609 ウェハ
1610 空圧シリンダー
1612 装置枠
1620 シリンダー
1622 嵌合い構造
1624 第2の嵌合い構造
Claims (15)
- 一次イオン・ビームを発生するイオン・ビーム・カラムと、
合焦磁界が変化するときに略一定の熱徴候を示す磁気対物レンズを有する電子ビーム・カラムと、
を備える二重ビーム装置。 - 前記一次イオン・ビームによって発生した二次粒子を収集する二次電子収集デバイスをさらに備え、
前記電子ビーム・カラムの磁界が二次電子を前記二次電子収集デバイスへ操縦することを助けるように前記二次電子収集デバイスが配置されている請求項1に記載の装置。 - 荷電中和電子を提供する電子銃をさらに備え、
前記電子銃は、前記電子ビーム・カラムの磁界が合焦された前記イオン・ビーム・カラムの目標点へ中和電子を操縦することを助けるように配置され、
前記電子銃は、電子の通路を調節して磁界の変化を補正するための操縦電極を有する請求項1に記載の装置。 - 前記電子銃が、電子ビームを合焦し操縦する4個の電極要素を有する請求項1に記載の装置。
- 合焦した前記イオン・ビーム・カラムが、単一同位元素のガリウム・イオン源を有する請求項1に記載の装置。
- 前記イオン・ビーム・カラムが、合焦したイオン・ビーム・カラムである請求項1に記載の装置。
- 前記イオン・ビーム・カラムが、成形したイオン・ビーム・カラムである請求項1に記載の装置。
- 前記イオン・ビーム・カラムが、磁気浸漬対物レンズおよび静電偏向器を有する請求項1に記載の装置。
- 前記イオン・ビーム・カラムおよび前記電子ビーム・カラムがその上に搭載される浮遊部分と、
エアロックがその上に搭載される固定部分と、
前記浮遊部分の上に搭載されたロボット搬送腕と、
前記浮遊部分が上昇するときに、嵌合表面が前記浮遊部分を前記固定部分に位置決めしてロボット搬送腕が試料を移動可能なように前記嵌合表面が配向された、前記固定部分上の第1の嵌合表面および前記浮遊部分上の第2の嵌合部分と、
前記浮遊部分を上昇させ、前記固定部分に位置決めして合体させる手段とをさらに含む請求項1に記載の装置。 - 磁気対物レンズおよびイオン・ビーム装置を用いる電子顕微鏡を含む二重ビーム装置の運転方法であって、
イオンのビームを試料の方に導くこと、
イオンのビームを試料の方に導くのと同時に、電子ビーム・カラムの磁気対物レンズに電流を加え、電流が、前記電子ビーム・カラムが電子を試料の方へ導いているときに使用される電流と同じであることとを含む方法。 - イオンのビームを試料の方に導きながら、かつ電流を前記電子ビーム・カラムの磁気対物レンズに加えながら、低エネルギーの電子を試料の方へ導いて少なくともいくらかの試料上の荷電を中和することをさらに含む請求項10に記載の方法。
- 低エネルギーの電子を試料の方へ導いて少なくともいくらかの試料上の荷電を中和することが、電子フラッド銃内の操縦電極を用いて低エネルギーの電子を偏向することを含む請求項11に記載の方法。
- 一次イオン・ビーム中のイオンの衝突によって発生した正に荷電した二次イオンを収集することをさらに含む請求項10に記載の方法。
- 前記磁気対物レンズを動的に合焦させることをさらに含む請求項10に記載の方法。
- イオンのビームを試料の方へ導くことが、単一同位元素のガリウム・イオンを試料の方へ導くことを含む請求項10に記載の方法。
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