JP2010278004A - デュアルビームシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子ビームを生成し、電子ビームを試料に向けて集束させるための電子カラムであって、試料表面において少なくとも0.025テスラの強さを有する磁場を形成する磁気対物レンズを含む電子カラムを設け、磁場が存在する中で集束イオンビームを試料表面に指向させる際に、イオンビームの磁場による変位量を補償し、且つ補償によってイオンビームのスポットサイズの増加分が50%未満となるように、イオンビームを指向させる。
【選択図】図5
Description
本発明の目的は、複数の荷電粒子ビームカラムを備えたシステム、及びそのシステムを容易に制御する方法を提供することである。
以下に詳細に述べる別の実施形態では、対物レンズの中心にイオンビームを向けるためにカラム中部偏向器を使用し、次いでビームをスキャンしカラム外部の磁場を修正するためにイオン対物レンズの下部に設けられた偏向器を使用する。本発明は、いずれの特定の偏向器の構成、及び偏向器の機能に限定されない。つまり、走査及びカラム内外の磁場の補償は、いずれかの偏向器又は偏向器の組み合わせによって実現されればよい。
図6、7及び8は、本発明を具体化した様々なイオンカラムにおけるイオン軌道の概略を示す説明図である。分かりやすくするためにカラムは簡略化して示されており、光軸からのビームの偏差は誇張されている。当業者であれば、磁気レンズから離れているカラム上部において、イオンの偏向が比較的小さいことに気付く。図6は、上部カラム静電偏向器536が、偏向器538A及び538Bがない場合に対物レンズ540の中心近くを通過するような軌道にイオンビームを偏向させることを示している。新たな軌道は、カラム内部の磁場によって偏向されるイオンを対物レンズ540の中心を通過するように向けることが好ましい。下部偏向器538A及び538Bは、試料上の所望の照射点に向けてビームを偏向させる。図7に示した変形例では、下部偏向器538A及び538Bは、図6に示されるように反対方向ではなく、同じ方向にビームを偏向させるように操作される。
本発明の実施形態における利点の一つは、FIBを同時に又はほぼ同時に交互的に作動させるので、例えば、繰り返し像観察することによってミリング加工の進行を確認し、ミリング加工の終点を確認することができる。交互に作動させる場合、操作者は、一定の時間ミリングした後、FIBを遮ることによってミリングを中止することができる。そして、操作者は、イマージョンレンズへの電流を増大させることによって、SEM像を取得することができる。操作者は、SEM像を観察して、ミリング加工が完了していなければ、イマージョンレンズへの電流を切り、ミリング加工を継続することもできる。ミリング加工が完了していれば、ミリング加工を終了する。
Claims (34)
- デュアルビームシステムの制御方法であって、
電子ビームを生成し、電子ビームを試料に向けて集束させるための電子カラムであって、前記試料表面において少なくとも0.025テスラの強さを有する磁場を形成する磁気対物レンズを含む電子カラムを設け、
前記磁場が存在する中で前記集束イオンビームを前記試料表面に指向させる際に、前記イオンビームの前記磁場による変位量を補償し、且つ前記補償によって前記イオンビームのスポットサイズの増加分が50%未満となるように、前記イオンビームを指向させることを特徴とするデュアルビームシステムの制御方法。 - 前記試料表面における前記イオンビームのスポットサイズが90ナノメートル未満であることを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
- 前記試料表面における前記イオンビームのスポットサイズが50ナノメートル未満であることを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
- 前記磁場が前記試料表面において少なくとも0.05テスラの強さを有することを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
- 前記磁場が前記試料表面において少なくとも0.1テスラの強さを有することを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
- 前記集束イオンビームを前記試料表面に指向させるのと同時に、前記電子ビームを前記試料に指向させることを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
- 前記電子ビームと前記イオンビームとが500ミリ秒未満の間隔で交互に入れ替わるような状態で、前記電子ビームを試料に指向させることを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
- 前記磁場が存在する中で前記集束イオンビームを前記試料表面に指向させる際に、モノアイソトピックガリウムのビームを前記試料表面に指向させることを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
- 電子イマージョンレンズからの磁場が存在する中で集束イオンビームカラムを制御する方法であって、
試料まで届く磁場を形成する磁気イマージョン対物レンズによって集束される電子ビームを前記試料に指向させ、
前記電子イマージョンレンズからの磁場が存在する中で、イオンビームを前記試料表面の一点に指向させ、
前記磁場が存在する中で、サブミクロンの精度をもって前記試料を処理するために、前記イオンビームに作用する前記磁場の影響を補償するように前記イオンビームを偏向させることを特徴とする方法。 - 前記イオンビームに作用する磁場の影響を補償するように前記イオンビームを偏向させる際に、前記イオンビームカラム内部で前記イオンビームを偏向させることによって、前記磁場が存在する中で前記イオンビームの補償がない場合に比べて、対物レンズの中心の近くを通過させることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記イオンビームに作用する磁場の影響を補償するように前記イオンビームを偏向させる際に、前記試料を処理するパターンに従って前記イオンビームを走査することを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記イオンビームに作用する磁場の影響を補償するように前記イオンビームを偏向させる際に、前記ビームが前記対物レンズを通過する前に、前記イオンビームを偏向させることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記イオンビームに作用する磁場の影響を補償するように前記イオンビームを偏向させる際に、前記ビームを第1及び第2偏向器を使用して偏向させ、
前記第1偏向器は、前記イオンビームカラム内部で前記イオンビームを偏向させることによって、前記磁場が存在する中で前記イオンビームの補償がない場合に比べて、対物レンズの中心の近くを通過させ、
前記第2偏向器は、前記イオンビームカラム外部の磁場を補償し、前記イオンビームの照射点を、前記磁場がない場合に照射される点に移動することを特徴とする請求項9に記載の方法。 - 前記第2の偏向器は、前記ビームが前記対物レンズを通過した後に、前記イオンビームを偏向させることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記第2偏向器は、平行電極板、四極子又は八極子を用いて、前記イオンビームを偏向させることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記イオンビームに作用する磁場の影響を補償するように前記イオンビームを偏向させる際に、前記イオンビームを分散させて、前記磁場がない場合に前記試料表面に形成されるスポットよりも50%未満大きなスポットを形成することを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記イオンビームを前記試料表面の一点に指向させる際に、前記試料の構造をミリングすることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記イオンビームを偏向させる際に、第1の方向についてはビーム強度が急激に下降し、前記第1の方向とは垂直な第2の方向についてはビーム強度がより緩やかに下降するようにビームを成形し、
さらに、構造をミリングする際に、急激に下降するビームの端を使用して鋭利な断面を形成することを特徴とする請求項13に記載の方法。 - さらに、前記イオンビームの非点補正を修正することを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記電子ビームを前記試料に指向させる際に、前記試料上において0.025テスラより大きい強さを有する磁場を生成するレンズを使用して、前記電子ビームを集束することを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記イオンビームを前記試料表面の一点に指向させる際に、液体金属イオン源からガリウムイオンのビームを指向させることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記磁場が存在する中で、前記イオンビームを前記試料表面の一点に指向させる際に、モノアイソトピックガリウムイオンのビームをカラム中部の偏向器に指向させることを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 試料上の微細構造を処理及び観察するデュアルビームシステムであって、
前記試料に届く磁場を形成する磁気イマージョンレンズを含む電子ビームカラムと、
イオンビームカラムと、を備え、
前記イオンビームカラムは、
イオン源と、
静電対物レンズと、
イオンビームを前記静電対物レンズの中心に向けて偏向させることによって、前記イオンビームカラム内部に存在する磁場を補償するための第1偏向器と、
前記磁気イマージョンレンズが作動していない場合の照射点と同じ位置に前記イオンビームを前記試料に照射するために、前記磁場によって生じた前記イオンビームの変位量を補償するように前記イオンビームを偏向させるための第2偏向器と、
を有することを特徴とするデュアルビームシステム。 - 前記第1及び第2偏向器は、何れも静電偏向器を含むことを特徴とする請求項23に記載のデュアルビームシステム。
- 前記第2偏向器は、平行電極板、四極子又は八極子を含むことを特徴とする請求項24に記載のデュアルビームシステム。
- 前記第2偏向器が、前記静電対物レンズより前に設けられたことを特徴とする請求項23に記載のデュアルビームシステム。
- 前記第2偏向器が、前記静電対物レンズより後に設けられたことを特徴とする請求項23に記載のデュアルビームシステム。
- 前記イオン源には、モノアイソトピックガリウム源が含まれることを特徴とする請求項23に記載のデュアルビームシステム。
- 試料上の微細構造を処理及び観察するデュアルビームシステムであって、
前記試料に届く磁場を形成する磁気イマージョンレンズを含む電子ビームカラムと、
イオンビームカラムと、を備え、
前記イオンビームカラムは、
静電対物レンズと、
イオンビームを偏向させる一つ以上の偏向器と、を有し、
前記偏向器には、偏向によって増大する前記イオンビームのスポットサイズの増加分が50%未満となるように、前記磁気イマージョンレンズの磁場を補償するための電圧が印加されることを特徴とするデュアルビームシステム。 - 前記磁気イマージョンレンズは、試料表面において0.05テスラより大きい磁場を形成することを特徴とする請求項29に記載のデュアルビームシステム。
- 前記イオンビームカラムは、試料において直径90ナノメートル未満のスポットサイズを形成することを特徴とする請求項29に記載のデュアルビームシステム。
- 前記一つ以上の偏向器のうちの第1偏向器が、前記静電対物レンズの中心近くを通過するように前記イオンビームを偏向させることによって、前記イオンビームカラム内部の磁場を補償し、
前記一つ以上の偏向器のうちの第2偏向器が、前記イオンカラム外部の磁場を補償するように、前記イオンビームの照射点を調整することを特徴とする請求項29に記載のデュアルビームシステム。 - 前記イオンビームカラムが、モノアイソトピックガリウム源を含むことを特徴とする請求項29に記載のデュアルビームシステム。
- 前記一つ以上の偏向器が、静電偏向器であることを特徴とする請求項29に記載のデュアルビームシステム。
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