JP5746284B2 - 物体を加工するシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は物体を加工するシステムおよび方法に関する。具体的には、本発明は、粒子ビームを用いて反応ガスを活性化する、物体を加工するシステムおよび方法に関する。さらに、本発明は、物体への材料の堆積、または、材料の物体からのアブレーションが、粒子ビームによって活性化された反応ガスによって行われるような、物体を加工するシステムおよび方法に関する。

当該技術分野の状況では、物体表面の加工部分に反応ガスが供給され、その反応ガスの分子及び元素が物体表面の一部分に吸着し、また、その分子又は元素が活性化ビームによって活性化された表面において吸収されて、その表面で反応するか、または、物体表面の成分と反応することを誘発するような、材料加工システムが公知である。従って、使用された反応ガス及び物体表面に存在する材料に応じて、物体表面への材料の堆積または物体表面からの材料のアブレーションが選択的に行われる。よって、活性化ビームは、電子ビーム、イオンビーム、光線、または、これらの組み合わせを含み得る。記載した材料加工システムは、物体上における微細構造を加工または製造するために活用され得る。活用分野は、半導体産業における集積回路の製造のための光学リソグラフィか、または、ナノインプリントのためのスタンプの製造および加工に広がる。加工精度が不充分なので、微細構造に要求される精度を達成するために、しばしば、マスクをさらに加工することが必要とされる。そのようなマスクを正確に微細構造とすることは、より高次の集積をもたらし、より微細な構造の半導体部品を実現する。活性化ビームにより活性化された反応ガスを用いた加工システムのさらなる活用または応用は、微細構造の「直接書込」技術に関する。

例えば、独国特許出願公開第10208043号A1明細書より、電子ビームが物体表面におけるガス供給配列によって供給されるガスを活性化し、材料の堆積およびアブレーションをそれぞれもたらすような、材料加工システムが公知である。よって、反応ガスの供給のために、カニューレが備えられ、それらは電子顕微鏡の物体フィールド付近に配置される。この物体フィールドも、物体の被加工位置に対応する。よって、このシステムのガス供給装置は、サイズが大きく複雑であり、また、反応ガスを供給し、加工後に反応ガスの不在下で電子ビームを用いて物体を検査する場合には反応ガスを供給しないようにするような、複雑な制御装置を必要とする。

独国特許出願公開第10208043号

従って、本発明の目的は、粒子ビームによって活性化された反応ガスを用いて、物体上の所定の位置において、それぞれ、堆積とアブレーションを選択的に実施できる加工システム及び方法を提供することである。本発明の更なる目的は、局所的に所定の加工を行うことに加えて、物体を検査して、物体加工の進行および／または加工状態を、監視及び制御できる加工システムを提供することにある。

本発明の更なる目的は、費用効果が高く、サイズが小さいガス供給装置を用いて、電子顕微鏡のような既存の粒子顕微鏡に簡潔な方法で一体化されている材料加工システムおよび材料加工方法を提供することである。

本発明の一つの実施例によれば、物体を加工するためのシステムであって、該システムは、対物レンズを有する粒子ビームカラムと、対物レンズの前に被加工物体を配置するための物体ホルダと、対物レンズの前に配置された物体にガスを供給するためのカニューレを有するガス供給装置とを備える。よって、前記物体ホルダは、粒子ビームカラムに対して静止している基台と、該基台に備え付けられ、かつ、前記基台に対して第１方向に平行移動可能な第１テーブルと、前記第１テーブルに備え付けられ、かつ、前記第１テーブルに対して第２方向に平行移動可能な第２テーブルと、前記第２テーブルに備え付けられ、第２テーブルに対して、移動可能、特に回転可能な第３テーブルとを備える。従って、前記カニューレは前記第１テーブルに固定されている。

カニューレは、円形、楕円のような輪形状、又は、方形もしくは矩形のような角のある形状、又は、不規則な断面形状を有する細管を備える。粒子ビームカラムは、荷電粒子ビームの生成のための粒子源と、粒子ビームを偏向させるための偏向および収束プレートと、粒子を加速させるための、電源に接続されたビーム管と、物体位置に粒子ビームを収束させることができる対物レンズと、電子、イオンまたは光子のような、物体から放出された粒子を検出する少なくとも１つの検出器を有する。特に、検出器は、物体から放出された電子を検出する電子検出器であってもよい。よって、用途に応じて、電子検出器は対物レンズ内部または外部に配置され得る。電子検出器は、二次電子および／または後方散乱電子のような、異なる特性を有する電子を検出するように構成されていてもよく、また、場合によってはエネルギーセレクタなどを用いて、複数の電子検出器が二次電子と後方散乱電子を別々に検出するように構成されていても良い。粒子ビームカラムの構成部品は、制御器によって制御され、１つの場所において物体加工を行い、顕微鏡画像、具体的には、物体の特定位置の電子顕微鏡画像を取得してもよい。従って、粒子ビームは物体表面全体を走査し、その一方で、検出器は物体から放出された粒子を検出して、顕微鏡画像を取得する。具体的には、１つまたは複数の電子検出器が物体から放出された電子を検出し、
物体のその領域の電子顕微鏡画像を取得する。

本発明の一実施例によると、物体は第３テーブルに取り付けられており、第３テーブルは第２テーブルに対して、第２テーブルは第１テーブルに対して、第１テーブルは基台に対してそれぞれ移動可能である。従って、これらの、第１、第２および第３テーブルは、テーブルの組み合わせとして構成されており、互いに対応して移動可能である。よって、第１テーブルは基台に対して第１方向に平行移動可能であり、第２テーブルは第１テーブルに対して第２方向に平行移動可能である。よって、第１方向と第２方向は互いに平行ではない。第２方向を第１方向に対して、実質的に直角に設定することが有利だが、傾斜角が３０°、４５°、６０°でも良い。用途に応じて、第３テーブルの回転軸の方向を、粒子ビームカラムによる粒子ビームの方向と平行に設定することも有利であり得る。他の用途においては、上述の方向を平行とならないように設計することも有利であり得る。

本発明の一実施形態によると、加工システムは、基台に対して第１テーブルを移動させるための第１アクチュエータを備える。この第１アクチュエータは制御器によって制御され、基台に対して第１テーブルを所望の位置におくことを可能にする。本用途におけるアクチュエータは、機械式、空気圧式またはモーター駆動式として設計され得る。特定の用途においては、アクチュエータは対応するテーブルを手動機械式に位置決めできるようにする。

本発明の一実施形態によると、加工システムは、さらに第１テーブルに対して第２テーブルを移動させるための第２アクチュエータを備える。この第２アクチュエータも、制御器によって制御され、第１テーブルに対して第２テーブルを所望の位置におくことを可能にする。

本発明の一実施形態によると、加工システムは、さらに第２テーブルに対して第３テーブルを移動させるための第３アクチュエータを備える。この第３アクチュエータも、制御器によって制御され、第２テーブルに対して第３テーブルを所望の位置におくことを可能にする。

本発明の一実施形態によると、第１、第２および第３アクチュエータのうち少なくとも１つは、粒子ビームカラムの動作中に作動される。よって、動作中に、粒子ビームカラムの物体フィールドを物体表面の被加工部分に配置し、ガス供給装置のカニューレをこの部分に近づけ、また遠ざけることできる。よって、必ずしもガス供給装置のカニューレからの反応ガスの流れを制御することなく、物体の加工及び検査が、それぞれ実施できる。粒子ビームが物体の特定の場所に向けられると、ガス供給装置のカニューレを被加工位置付近に移動させることにより加工が行われ、ガス供給装置のカニューレを被加工位置から遠
ざけることにより、物体の該当部分の検査が行われる。

本発明の一実施形態によると、第１テーブルに対するカニューレの位置または／および方向は調節可能である。このようなカニューレの位置または／および方向の調節は、通常、粒子ビームカラムの動作中においては重要ではない。よって、第１テーブルに対する、このようなカニューレの位置変化または／および方向変化の影響は、基台に対する第１テーブルの位置変化の影響に比べて非常に小さく、おおよそ１０〜１００分の１程度である。このような、第１テーブルに対するカニューレの位置および／または方向の調節は、加工システムの初期調整のために行われる。

本発明の一実施形態によると、ガス供給装置は物質リザーバを備え、カニューレを経て気体として供給され得る物質の予備を収容させることができる。よって、実質的に自立的なガス供給装置は、全体が真空容器内に備えられもよい。よって、真空容器外部に位置する貯留容器から真空容器内部に位置するガス供給装置へのガスパイプは不必要である。したがって、電子顕微鏡のような既存の粒子顕微鏡内に簡易な方法で内蔵されるような、コンパクトなガス供給装置がもたらされ得る。よって、本発明の一実施例によると、ガス供給装置のカニューレを通るガス流のための独立した制御器は不必要である。真空容器の外
からのガス供給は、代替の技術的可能性である。物質リザーバは、例えば、カニューレを通るガス流を制御するために、その中の物質を適切な温度にするような、冷却および／または加熱する装置を備え得る。従って、供給されるガスは、昇華する固体、十分な蒸気圧を有する液体、および小さい開口を有する容器に保存されている気体から提供され得る。

本発明の一実施形態によると、粒子ビームカラム及び物質リザーバは共通の真空容器内に配置されている。

本発明の一実施形態によると、物質リザーバはカニューレと共に第１テーブルに備え付けられている。したがって、既存の電子顕微鏡に簡易な方法で内蔵され得る、特にコンパクトなガス供給装置が備えられている。さらに、物質リザーバは真空容器壁に備え付けられており、この場合、管のようなガスパイプが物質リザーバからカニューレに導かれている。

本発明の一実施形態によると、ガス供給装置は物質リザーバとカニューレの間に配置されたロック弁を備えている。ロック弁は、真空容器外部の制御器により制御され、ロック弁が開いている間は、物体位置を加工し、固定弁が閉じている間は物体位置を検査するように制御できるか、これよりもさらに良好に制御されている。

本発明の一実施形態によると、ロック弁は、粒子ビームカラムの動作中にロック弁を作動させるためのアクチュエータを備えている。また、開放された真空容器または真空容器外部のみをロック可能にする、機械式弁が備えられてもよい。

本発明の一実施形態によると、加工方法がもたらされ、該方法は、カニューレの出口開口が近くに配置されている、粒子ビームカラムの物体フィールドに、物体の部分を配置することと、カニューレを経てガスを供給し、粒子ビームカラムを用いてそのガスを活性化することにより、物体を加工することと、カニューレを遠ざけ、カニューレの出口開口を粒子ビームカラムの物体フィールドから離間して配置することにより加工を完了させることと、粒子ビームカラムの物体フィールドに物体の一部を配置し、カニューレの出口開口を物体フィールドから離間して配置することと、粒子ビームカラムを用いて物体の部分の顕微鏡画像を取得することとを含む。

従って、粒子ビームは物体の部分に向けられ、ガスノズルまたは出口開口は、充分な反応ガスがノズルから流れ出して物体部分に供給されるように調節される。よって、物体の部分は、粒子ビームカラムを用いてガスを活性化した後に加工され、材料のアブレーションおよび／または堆積を含む。物体の加工は、カニューレの出口開口が、粒子ビームが衝突するポイント付近に位置しないよう遠ざけることにより完了する。同時に、物体の他の部分が粒子ビームに当たるように、物体は遠ざけられる。物体の部分の検査を行うために、物体は再度その部分に粒子ビームが当たるように動かされる。物体付近で十分な量の反応ガスが存在しないため、その部分が加工されること無く、物体の部分についての、電子顕微鏡画像等の顕微鏡画像が取得できる。

顕微鏡画像の取得は、特に、イオン又は電子ビームのような、粒子ビームによる物体全体の走査と、物体表面から放出された、イオン、電子、光子のような粒子の検出とを含む。

本発明の一実施形態によると、物体加工中と電子顕微鏡画像取得中に、ガスがカニューレから排出される。よって、本発明の方法に従う本実施形態は、カニューレ外でのガス流の制御を必要としない。物体を加工するか、代わりに顕微鏡画像を取得するかの選択は、物体の部分に対してカニューレを移動させ、その部分に対して粒子ビームを移動させることにより行われる。

本発明の一実施形態によると、カニューレは化学的に不活性の非磁化性材料から成り、また、カニューレは荷電を防ぐために表面が金属コーティングされ得る（例えば、金蒸着ガラスまたはテフロン（登録商標）チューブ）。

本発明の一実施形態によると、本発明による加工システムが本発明による加工方法の実施に利用されている。

本発明は、添付の図面を参照して、以下に説明される。

本発明による加工システムの実施形態を示す。 本発明による加工システムを異なる方向から見た図を示す。 本発明による加工システムを異なる方向から見た図を示す。 本発明による加工システムを異なる方向から見た図を示す。 本発明による加工方法の１つの実施形態の１つのステップを示す。 本発明による加工方法の１つの実施形態の１つのステップを示す。 本発明による加工方法の１つの実施形態の１つのステップを示す 本発明による加工方法の１つの実施形態の１つのステップを示す 本発明による加工方法の１つの実施形態の１つのステップを示す 本発明による加工方法の１つの実施形態の１つのステップを示す 本発明によるガス供給装置の１つの実施形態を示す。 本発明によるガス供給装置の１つの実施形態を示す。 本発明による加工システムの実施形態において利用され得るカニューレの１つの実施形態を示す。 本発明による加工システムの実施形態において利用され得るカニューレの１つの実施形態を示す。 本発明による加工システムの実施形態において利用され得るカニューレの１つの実施形態を示す。 本発明による加工システムの実施形態において利用され得るカニューレの１つの実施形態を示す。 本発明による加工システムの１つの実施形態と、本発明による加工方法の実施形態における１つのステップを示す。 本発明による加工システムの１つの実施形態と、本発明による加工方法の実施形態における１つのステップを示す。 本発明による加工システムの１つの実施形態と、本発明による加工方法の実施形態における１つのステップを示す。 本発明による加工システムの１つの実施形態と、本発明による加工方法の実施形態における１つのステップを示す。 本発明による加工システムの１つの実施形態と、本発明による加工方法の実施形態における１つのステップを示す。 本発明による加工システムの１つの実施形態と、本発明による加工方法の実施形態における１つのステップを示す。

図１は、本発明の一実施例に従う、物体表面を加工するためのシステム１の断面図を示す。システム１は、カソードとして構成される電子ビーム電子源３を備え、軸１５に沿って電子ビーム８を生成する。更に、システム１は集束／偏向要素１９を備え、電子ビーム８を集束および偏向させる。電子ビーム８は、電極端子７を経て電源に接続するビーム管５の内部を進む。例えば＋８ｋｖの、所定の電位がビーム管５に印加される。ビーム管５に印加された電位は、電子源３とビーム管５との間および、物体３３の表面３３ａに向かう電子を加速させるビーム管５の一部分に、電場を生成させる。よって、電子ビームは軸１５に沿って進み、物体３３の表面３３ａの加工位置３５に電子ビーム管の物体フィールド７５が位置するようになる。電子ビーム管の物体フィールドは、電子ビーム８が衝突するポイント７５としても示される。

電子ビームを集束させるために、集束レンズ１１を電子ビーム８の周囲に環状に配置する。集束レンズ１１は磁気レンズおよび静電液浸レンズの組み合わせである。よって、磁気レンズは内部ポールピースと外部ポールピース９を含む。コイル１３での電流によって、ポールピース９,１０を通る電磁流が誘導によって生成され、アキシャルギャップ１６の領域に磁場が存在するようになる。この磁場が、図１では物体３３の表面３３ａの加工位置が位置していた電子ビームカラムの物体フィールド７５に電子ビーム８を集束させる。

電極端子１８’を経て電極版１８は電源に接続され、電極版１８に電位が印加され得る。ビーム管５と電極版１８との間に適切な電圧を印加することで、電子源３から放出されて、最初に、電子源とビーム管５との間の電場によって加速された一次電子を、位置３５における衝突に先立って、８ｋｅＶ以下の一次エネルギーまで減速できる。例えば、１ｋｅＶのエネルギーは、反応ガスの供給において、物体３３の表面３３ａのポイント３５における材料の堆積またはアブレーションに適している。しかし、更に高いエネルギーも可能である。

電極版１８の更なる機能は、物体３３の表面３３ａと電極版１８との間で引力場を構築して、電子ビーム８の衝突時に物体３３から放出される電子が電子検出器１７に到達できるようにすることである。加工位置３５の周囲において、物体３３の表面３３ａの一部分を走査し、放出される電子を検出器１７により検出することで、加工位置３５の周囲の表面領域の電子顕微鏡画像を得ることができる。このようにして取得された電子顕微鏡画像は、物体の表面領域の加工状態を反映して、更なる加工を制御することを可能にする。

本実施形態においては、電子検出器１７はレンズ内検出器として構成されている。他の実施形態は、集束レンズ１１の外部に電子検出器を備えている。電子を生成し、偏向し、集束し、検出するための上述した全ての要素が、電子ビームカラム２６を形成している。

加工および検査中においては、それぞれ、物体３３は、本発明に従う加工システム１を用いており、物体３３は物体ホルダ２４によって保持されている。物体ホルダ２４は、基台２０、第１テーブル２１、第２テーブル２２、および、第３テーブル２３を備える。アクチュエータ４１を用いて、第１テーブル２１は基台２０に対して第１方向４１’に沿って移動できる。よって、基台２０は、典型的には真空容器壁を介して電子ビームカラム２６に固定接続される。アクチュエータ４２を介して、第２テーブル２２は、第１テーブル２１に対して第２方向４２’に移動可能である。アクチュエータ４３を介して、第３テーブル２３は、第２テーブル２２に対して軸４３’について回転可能である。

加工システム１は真空容器２によって封じられ、真空容器２は適切な真空ポンプにより排気される。アクチュエータ４１、４２および４３は、真空容器２の外部の制御器に接続され、テーブル２１、２２、２３の相互の移動および基台２０に対する移動を行う。よって、このような移動は電子ビーム柱の操作中に有効である。アクチュエータ４１、４２および４３に代えて、機械式駆動装置を備えてもよい。

システム１はさらに、ガス供給装置２８も備え得る。ガス供給装置２８は、カニューレ出口開口３０’、ガスリザーバ３１、調節ねじ４４_１、４４_２、４４_３と、ホルダまたはてこ装置３２を備えている。調節ねじ４４_１、４４_２、４４_３に代えて、他の調節要素も備え得る。よって、ガス供給装置２８のホルダ３２は、例えば、プラグホルダまたはバヨネットロック等により、固定的かつ取り外し可能に、物体ホルダ２４の第１テーブルに接続されている。ガス供給装置２８における、カニューレ３０のカニューレ出口開口３０’は、物体３３の表面３３ａの加工位置３５に向けられるか、または、加工位置３５付近に配置され、加工位置３５に選択的に反応ガスを供給する。

図１に示した実施形態は、電子ビーム８が物体３３の表面３３ａの加工位置３５に衝突して、物体３３の表面３３ａに吸着した反応ガス分子若しくは反応ガス元素、または、加工位置３５周囲のスペースに存在する反応ガス分子または反応ガス元素を活性化して、加工位置３５における材料の堆積またはアブレーションを行う。また、電子ビームによりイオン化した不活性ガス等を供給して、表面に衝突させた時に、表面の電荷中性化を誘発させる。

ガス供給装置を局所的に調節して、カニューレ出口開口３０’を物体３３の表面３３ａ上に電子ビームが衝突するポイント７５の付近に配置させるために、例えば、調節ねじ４４_１がカニューレ出口開口３０’を第１方向４１’に移動させ、調節ねじ４４_２がカニューレ出口開口３０’を第２方向４２’に移動させ、調節ねじ４４_３がカニューレ出口開口３０’を第１および第２方向に垂直な第３方向ｚに移動させるように備えられている。このような調節は、平行移動および／または回転により行われる。しかし、典型的には調節ねじは真空容器２の外側からは制御できず、ただ、カニューレの出口開口３０’を電子ビーム８の衝突ポイント７５に対して初期調整できるように設けられている。しかし、他の実施形態では、調節ねじは外側から制御できる。実際に物体を加工または検査している間は、カニューレ出口開口は第１テーブル２１に対して固定されている。

図２ａ、２ｂおよび２ｃは、本発明による加工システムの更なる実施形態１ａの互い直交する異方向から見た図を示す。図２ａは図１に示した加工システムと同じ方向から見た場合の、加工システム１ａの側面図である。両図面において同一または類似の構成部品は同じ参照符号を付し、このうちのいくつかの参照符号については、図２ａ、２ｂおよび２ｃでは同じ参照符号に「ａ」を付加して示している。しかし、真空容器は、参照符号２ａ’として示している。類似の構成部品の機能は、図１を参照して説明した機能に類似する。よって、これらの構成部品の説明は図１における説明と同様である。

図２ｃは矢印２ｃ加工システム１ａを、図２ａに示した矢印２ｃの方向から見た図を示す。図２ｂは本発明に従う加工システム１ａを、図２ｃに示した矢印２ｂの方向から見た図を示す。さらに、図２ａ、２ｂおよび２ｃにおいては、真空容器２ａ’にウィンドウ１０２が設けられており、真空容器２ａ’の内部スペースを外側から検査できるようにする。

図３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅおよび３ｆは、本発明に従う加工方法の実施形態を示す。図３ａと３ｂ、３ｃと３ｄ、３ｅと３ｆの各ペアは、図２ａおよび２ｃと同様に、それぞれ、様々な方法ステップの最中における、本発明による加工システム１ａの側面図と平面図を示す。

図３ａは、最初に、加工位置３５は、電子ビームが加工位置３５に衝突するように配置される。よって、物体３３の位置３５は、電子ビームカラム２６の物体フィールド７５に配置される。対応して、カニューレ出口開口３０ａ’は、加工位置３５付近に配置され、ガスをリザーバ３１ａから加工位置３５に供給する。よって、加工位置３５付近のスペース内に存在する反応ガスまたは加工位置３５において物体表面に吸着されている反応ガスは、電子ビーム８によって活性化され、物体３３の表面への材料の堆積を促すか、または、物体３３の表面からの材料のアブレーションを促すか、または、物体３３の表面におけ
る表面荷電の電荷補償を促すことになる。

ここで、物体３３の加工位置３５の加工状態を評価することが、加工位置３５の加工が望ましい形で進行しているか否か決定するために必要である。粒子ビームにより反応ガスを一斉に活性化せずに、これを可能にするために、第１テーブル２１ａは、基台２０ａに対して矢印１２１の方向に移動し、ガス供給装置２８ａのカニューレ３０ａのカニューレ出口開口３０’ａは、電子ビームが衝突するポイント７５とは間隔をあけて配置されている。この移動後の状態を図３ｃに側面図として示し、図３ｄに平面図として示す。ガス供給装置２８ａおよびカニューレ出口開口３０ａ’は、てこ装置３２ａを介して、第１テーブル２１ａに固定接続されているので、ガス供給装置２８ａの移動のためには、基台２０ａに対してテーブル２１ａが平行移動することが必要となる。第１テーブル２１ａの移動と同時に、そこに備え付けられている第２テーブル２２ａも、第２テーブル２２ａに備え付けられている第３テーブル２３ａも同様にして平行移動される。従って、物体３３の加工位置３５は電子ビーム８が衝突するポイント７５からは間隔をあけた位置に移動される。

物体を加工する方法における、次ステップにおいて、電子ビームが衝突するポイント７５の付近に加工位置３５を配置するために、第３テーブル２３ａは第２テーブル２２ａ（図３ｅにおける矢印によって示される）に対して、加工位置３５が電子ビーム８の衝突するポイント７５と一致するまで回転される。このような回転後の状態は、図３ｅおよび３ｆに示す。図３ａ〜３ｆに示したような方法においては、回転角は合計１８０°になる。
加工位置３５の配置に依存して、この回転角は、１８０°より大きくも小さくもなる。図３ｅ〜３ｆにより、第３テーブル２３ａを第２テーブル２２ａ対して回転した後に、カニューレ出口開口３０ａ’は、電子ビーム８の衝突ポイント７５や、物体３３の加工位置３５から間隔をあけて位置していることが明確である。図３ｅおよび３ｆに示された、この配置において、物体３３の加工位置３５の電子顕微鏡画像は、電子ビーム８の走査により得られ、このとき、十分な量の反応ガスが存在しないので、電子ビーム８による走査は大きな反応を伴わない。

第１テーブル２１ａを最初に平行移動して、次いで、第３テーブル２３ａを回転させることに代えて、第３テーブル２３ａを最初に回転し、次いで、第１テーブル２１ａを平行移動するか、または、両方の動作を同時に行ってもよい。

電子顕微鏡画像が、物体３３の加工場所３５の、加工状態または加工の進行状況を判断するために考慮され得る。判断した加工状態または加工の進行状況に応じて、加工位置３５における、材料の更なる堆積または加工位置３５からの材料のアブレーションが必要となり得る。この場合、第３テーブル２３ａが第２テーブル２２ａに対して回転して、図３ｅおよび３ｆに示した状態から図３ｃおよび３ｄに示した状態に再度戻される。この状態から、第１テーブル２１ａは基台２０ａに対して平行移動して、図３ａおよび３ｂに示した状態に戻される。この状態は、物体３３の加工位置が電子ビーム８の衝突するポイント７５に配置されることを特徴とし、ガス供給装置２８ａのカニューレ出口開口３０ａ’は加工位置３５付近に配置され、加工位置３５付近のガスを電子ビーム８により活性化して、加工位置３５を加工できるようにする。

図３ｂ、３ｄおよび３ｆに示した、本発明による加工システム１ａの平面図のように、基台２０ａに対する第１テーブル２１ａの平行移動は、第１方向４１’において行われ、第２テーブル２２ａの第１テーブル２１ａに対する平行移動は、第２方向４２’において可能である。平行移動方向４１’および４２’が、互いに直交することは明白である。

加工位置３５の加工が完了すると直ぐに、更なる加工位置が以下の要領で到達する。第２テーブル２２ａが第１テーブル２１ａに対して方向４２’に平行移動し、第３テーブル２３ａが第２テーブル２２ａに対して、ｚ軸の周囲に、電子ビーム８の衝突するポイント７５内に加工位置が配置されるまで回転する。このように、更なる加工位置３５が到達するために、第１テーブル２１ａは基台２０ａに対して平行移動せず、ガス供給装置２８ａのカニューレ出口開口３０ａ’は、電子ビームが衝突するポイント７５に対して不変の位置に残り、これにより更なる加工位置付近に位置するようになる。よって、加工は、実質的には物体上の任意の位置に施され、そこおいて材料の堆積およびアブレーションが行われる。更に、この更なる加工位置は、第１テーブル２１ａを基台２０ａに対して平行移動し、第３テーブル２３ａを第２テーブル２２ａに対して回転させて、反応ガスが実質的に存在しない状態で電子ビーム８により検査されることにより、この更なる加工位置の電子顕微鏡画像が得られる。

図４ａおよび４ｂは、本発明によるガス供給装置の実施形態２８ｂおよび２８ｃの燃焼図を模式的に示す。図４ａは、物質３１ｂ’を含む物質リザーバ３１ｂ、中間部５８ｂ、角部５０ｂおよびカニューレ３０ｂを備える、ガス供給装置２８ｂを示す。ガス供給装置２８ｂは、更に、てこ装置３２ｂに接続された、接続部５７ｂを備える。てこ装置３２ｂはねじ６２を用いて電子顕微鏡のサンプルホルダに備え付けられている。本発明の実施形態において、ガス供給装置２８ｂは、それぞれ、図１および２に示す、実施形態１および１ａの第１テーブル２１および２１ａに取り付けられている。よって、ガス供給装置２８ｂと、第１テーブル２１および２１ａのそれぞれとの固定接続は確保されている。

ガス供給装置２８ｂのカニューレ３０ｂは、非磁性化の導電性材料により成る。カニューレ出口開口３０ｂ’から延びる第１セクションにおいて、カニューレ３０ｂの断面積は小さい。この部分のカニューレ３０ｂの断面直径は約１〜２ｍｍである。連結器５４ｂに向かう第２セクションにおいては、カニューレの断面積は、約５〜８ｍｍの直径を示すまでに大きくなる。

結合部５４ｂを用いて、カニューレ３０ｂは、結合部５１ｂを介して、角部５０ｂに気密に接続されている。角部５０ｂは、不活性かつ耐腐食性の材料（例えば、ステンレス鋼）より成る。角部５０ｂを用いて、セッティング角度を大きくして、カニューレ３０ｂが加工システム１および１ａのそれぞれの構成部品を妨げないようにすることも可能である。角部によりもたらされる曲がり角は、０°〜９０°であり得る。角部５０ｂは、角部５０ｂの結合部５２ｂおよび中間部５８ｂの結合部５６ｂを介して、気密に中間部５８ｂに接続されている。中間部５８ｂは、中間部５８ｂの結合部６０ｂおよびリザーバ３１ｂの
結合部６１ｂを介して、物質リザーバ３１ｂに気密に接続され得る。

中間部５８ｂの環状開口５９ｂと、角部５０ｂ内の環状開口５３ｂと、カニューレ３０ｂの環状開口５５ｂを介して、物質リザーバ３１ｂ内に存在する物質３１ｂ’が、カニューレ出口開口３０ｂ’に到達する。この物質３１ｂ’は、物質リザーバ３１ｂ内に固体、液体または気体状態で保存されている。従って、この物質から生成された反応ガスが、カニューレ出口開口３０ｂ’付近に位置する物体加工位置に供給される。

物質リザーバは不活性かつ耐腐食性の材料（例えば、ガラスまたはステンレス鋼）から成る。何時でも充填状況がモニターできるので、ガラスから成る物質リザーバが有利である。さらに、ガスの代わりまたはガスに加えて、前駆材料のような液体材料または固体材料が含まれても良い。往々にして、この前駆材料は容易に分解するので、ガラス製の物質リザーバ３１ｂを活用すれば、この前駆材料の状態の監視は有利に可能になる。加工システム１および１ａそれぞれにおける動作中に、固体の前駆材料はそれ自体の蒸気圧により蒸発し、環状キャビティにより形成される、僅か数センチメートルのガラスパイプ系を通じて、カニューレ出口開口３０ｂ’に向かって流れていく。

ガス供給装置２８ｂの全体の大きさは、最大拡張の方向に約５〜１５ｃｍである。ガス供給装置２８ｂは大きさが小さいので、簡易に真空容器内部に設置できる。ガス供給装置に真空容器の外部からガスを供給するための、特別なフランジを設ける必要は無い。

図４ｂは、本発明に従うガス供給システムの更なる実施形態２８ｃを示す。類似の構成部品は、同様の参照符号により再度示され、これらの説明は図４ａの説明と同様である。

図４ａに示したガス供給装置の実施形態２８ｂの構成部品に加えて、図４ｂに示したガス供給装置２８ｃは、物質リザーバ３１ｃと中間部５８ｃとの間に、結合部６２ｃと６６ｃによって気密に結合されている、ロック装置６４ｃを備える。ロック装置６４ｃは、例えば、不活性の耐腐食性材料（例えば、ステンレス鋼）から成る、ロッキングタップまたはロック弁を備え得る。ロック装置６４ｃは、純粋に機械式、空気式または電気機械式にアクチュエータにより作動されるか、または、ミニチュアソレノイド弁であっても良い。
それぞれ、真空容器２および２ａの外から、ロック装置６４ｃを制御することは信号線６７を介して可能になる。

図４ａに示した、ガス供給装置２８ｂと、図４ｂに示した、ガス供給装置２８ｃの更なる違いは、ガス供給装置２８ｃが、更に調節要素４４ｃ_１、４４ｃ_２、４４ｃ_３を有するところにある。これらの調節要素は、カニューレ出口開口３０ｃ’が、互いに直交する、３つの空間方向４６_１、４６_２および４６_３に平行移動することを可能にする。ガス供給装置２８ｃを、加工システム１または１ａの第１テーブル２１または２１ａにおいて固定して、互いに直交する３つの空間方向に平行移動することにより、カニューレ出口開口３０ｃ’は電子ビーム８または８ａの物体フィールド付近に配置され得る。加工システム１または１ａの動作中に、調節要素４４ｃ_１、４４ｃ_２、４４ｃ_３は作動される必要がない。特に、これらの調節要素の調節範囲は、基台２０に対する第１テーブル２１の平行移動範囲または基台２０ａに対する第１テーブル２１ａの平行移動範囲に比べて１０〜５０分の１である。

図５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄは、それぞれ、本発明に従うガス供給装置のカニューレの実施形態３０ｄ、３０ｅ、３０ｆおよび３０ｇを示す。図示したカニューレは様々な名形状および大きさの、縦断面および横断面を有する。特に、カニューレ３０ｆはカニューレ出口開口３０ｆ’の領域において断面が拡大し、カニューレ３０ｇはカニューレ出口開口３０ｇ’の前の第１セクションにおいて屈曲する。

ガス供給装置内に、外部制御器により制御される弁を設けた場合、電子顕微鏡画像の取得による加工位置の検査のために、加工中にガス供給装置からのガスの送り出しが外部から中断され、これにより、不必要な反応ガスの供給を伴わずに検査を行うことができる。更に、ガス供給システムは加熱ブロックまたはペルティエ素子を有する冷却ブロックを備え、ガスリザーバまたはガス供給装置全体を加熱または冷却できるようにする。よって、ガス流量の制御等のために、蒸気圧を増減させることが可能となる。よって、揮発性が非常に低い材料や、揮発性が非常に高いも利用できる。結合部として、気密結合（例えば、ルアーロックのような円錐形）を用いても良い。

図６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅおよび６ｆは、本発明に従う加工システムの一実施形態における、各ステップを示す。図６ａと６ｂ、６ｃと６ｄ、６ｅ・BR>ニ６ｆの各ペアは、図２ａおよび２ｃと同様に、それぞれ、様々な方法ステップの最中における、本発明による加工システム１ｂの側面図と平面図を示す。加工システム１ｂは、図１および２に示した本発明に従う加工システムの実施形態１および１ａと共通する、多くの構成部品を有する。しかし、本発明に従う加工システムの既述の実施形態に対する相違点は、物体３３の保持のために物体ホルダ２４ｂを備えることにある。実施形態１および１ａの、ホルダ２４および２４ａと同様に、物体ホルダ２４ｂが基台２０ｂ、第１テーブル２１ｂ、第２テーブル２２ｂおよび第３テーブル２３ｂを備える。第１手テーブル２１ｂは基台２０ｂに対して第１方向４１’に平行移動可能である。この平行移動は、アクチュエータによっても実施可能である。第２テーブル２２ｂは、第１テーブル２１ｂに対して第２方向４２’に平行移動可能である。物体ホルダ２４ｂは、本発明に従う実施形態１および１ａの物体ホルダ２４および２４ａのそれぞれに、実質的に対応する。しかし、図６ａ〜６ｆに示した実施形態においては、第３テーブル２３ｂは第２テーブル２２ｂに対して回転移動できないが、第２テーブル２２ｂに対して第１方向４１’に平行移動可能である。

図６ａは、最初に、加工位置３５が、カニューレ出口開口３０ｂ’と、電子ビーム８ｂの衝突するポイント７５の付近に位置することを示す。よって、物体３３は加工位置３５において、電子ビーム８ｂにより活性化された反応ガスにより加工され得る。

加工位置３５における加工状態を検査するために、図６ｃおよび６ｄに示した第２方法ステップにおいて、第１テーブル２１ｂは基台２０ｂに対して矢印１２１の方向に平行移動して、ガス供給装置２８ｂのカニューレ３０ｂの出口開口３０ｂ’が、電子ビーム８ｂが衝突するポイント７５から離間して配置される。同時に、電子ビーム８ｂの衝突するポイント７５は物体３３の加工位置３５から離間して配置される。

図６ｅおよび６ｆに示した第３加工ステップにおいて、物体３３の加工位置３５を検査するために、電子ビーム８ｂの衝突するポイント７５が物体３３の加工位置３５に達するまで、第３テーブル２３ｂが第２テーブル２２ｂに対して矢印１２１’の方向に平行移動される。よって、カニューレ出口開口３０ｂ’は電子ビーム８ｂが衝突するポイント７５から離間して位置するようになる。従って、実質的に反応ガスが存在しない状況において、加工位置３５の電子顕微鏡画像が取得され、加工位置３５の加工状態を決定できる。図３ａ〜３ｆに示した、物体加工の方法と同様に、この電子顕微鏡画像は、加工位置３５の更なる加工が必要か否か決定するために考慮される。

本発明の更なる実施形態では、第３テーブルが第２テーブルに対して平行移動可能であり、かつ、第２テーブルに対して回転可能に取り付けられている。

上述の物体を加工するためのシステムの実施形態において、図１、２ａ〜２ｃ、４ａおよび４ｂに示したガス供給装置２８、２８ａ、２８ｃをそれぞれ代替して用いても良い。必要に応じて、図５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄのそれぞれに示した、カニューレ３０ｄ、３０ｅ、３０ｆまたは３０ｇが用いられても良い。

Claims (10)

1. 加工方法であって、
   ａ． カニューレの出口開口が近くに配置されている、粒子ビームカラムの物体フィールドに、物体の部分を配置し、次いで、
   ｂ． 前記カニューレを経てガスを供給し、前記粒子ビームカラムを用いて該ガスを活性化することにより、前記物体を加工し、
   ｃ． 前記カニューレを遠ざけ、前記カニューレの出口開口を前記粒子ビームカラムの前記物体フィールドから離間して配置することにより加工を完了させ、
   ｄ． 前記粒子ビームカラムの前記物体フィールドに前記物体の一部を配置し、前記カニューレの出口開口を前記物体フィールドから離間して配置し、
   ｅ． 前記粒子ビームカラムを用いて前記物体の部分の顕微鏡画像を取得する
   ことを含み、
   前記物体の加工中および前記電子顕微鏡画像の取得中に、ガスがカニューレから排出される、加工方法。
2. 前記加工の完了は、前記カニューレを遠ざけたことにより生じる、請求項１に記載の加工方法。
3. 加工方法であって、
   ａ． カニューレの出口開口が近くに配置されている、粒子ビームカラムの物体フィールドに、物体の部分を配置し、次いで、
   ｂ． 前記カニューレを経てガスを供給し、前記粒子ビームカラムを用いて該ガスを活性化することにより、前記物体を加工し、
   ｃ． 前記物体の加工を完了し、該物体の加工の完了は、前記カニューレの出口開口を前記粒子ビームカラムの前記物体フィールドから離間して配置するように前記カニューレを遠ざけたことにより生じ、
   ｄ． 前記粒子ビームカラムの前記物体フィールドに前記物体の一部を配置し、前記カニューレの出口開口を前記物体フィールドから離間して配置し、
   ｅ． 前記粒子ビームカラムを用いて前記物体の部分の顕微鏡画像を取得する
   ことを含む加工方法。
4. 加工方法であって、
   ａ． カニューレの出口開口が近くに配置されている、粒子ビームカラムの物体フィールドに、物体の部分を配置し、前記部分の前記配置は、
   基台に備え付けられた第１テーブルを、基台に対して移動するステップであって、前記基台は前記粒子ビームカラムに対して静止しており、前記カニューレは前記第１テーブルに固定されているステップと、
   前記第１テーブルに備え付けられた第２テーブルを前記第１テーブルに対して移動するステップと、
   前記第２テーブルに備え付けられた第３テーブルを前記第２テーブルに対して移動するステップと
   を含み、次いで、
   ｂ． 前記カニューレを経てガスを供給し、前記粒子ビームカラムを用いて該ガスを活性化することにより、前記物体を加工し、
   ｃ． 前記第１テーブルを前記基台に対して移動して、前記カニューレの出口開口が前記粒子ビームカラムの前記物体フィールドから離間して配置されるように、前記カニューレを遠ざけることにより、前記物体の前記加工を完了させ、
   ｄ． 前記粒子ビームカラムの前記物体フィールドに前記物体の一部を配置し、前記カニューレの前記出口開口を前記物体フィールドから離間して配置し、
   ｅ． 前記粒子ビームカラムを用いて前記物体の前記部分の顕微鏡画像を取得する
   ことを含む加工方法。
5. 前記物体の前記加工中および前記顕微鏡画像の前記取得中に、ガスが前記カニューレから排出される、請求項４に記載の加工方法。
6. 加工方法であって、
   粒子ビームカラムの物体フィールドに、物体の部分を配置し、前記物体フィールドの近くにカニューレの出口開口を配置し、反応ガスが前記カニューレの前記出口開口から流れ出すことができ、
   前記粒子ビームカラムによって生成され、前記粒子ビームカラムの前記物体フィールド内に配置された前記物体の前記部分に向けられた粒子ビームを用いて、前記反応ガスを活性化することにより前記物体を加工し、その間に前記カニューレの前記出口開口は前記物体フィールドの近くに配置され、前記反応ガスは前記カニューレの前記出口開口から流れ出すことができ、
   前記カニューレの前記出口開口を前記物体フィールドから遠ざけ、前記反応ガスは前記カニューレの前記出口開口から流れ出続けることができ、
   前記カニューレの前記出口開口を前記物体フィールドから遠ざけ、前記反応ガスは前記カニューレの前記出口開口から流れ出続ける間に、前記粒子ビームカラムにより生成された前記粒子ビームを、前記粒子ビームカラムの前記物体フィールド内に配置された前記物体の前記部分に向け、前記物体フィールドから放出される粒子を検出することにより、前記物体の前記部分の顕微鏡画像を取得する加工方法。
7. 前記カニューレの前記出口開口を前記物体フィールドから遠ざける動作は、前記物体の前記加工を停止させて行うことを特徴とする請求項６に記載の加工方法。
8. 前記粒子ビームにより活性化された前記反応ガスは、前記物体の加工中に、前記物体の表面に材料の堆積および材料のアブレーションの少なくとも一つを生成し、前記材料の堆積および前記材料のアブレーションの前記少なくとも一つは、前記顕微鏡画像の取得中は重要ではないことを特徴とする請求項６または７に記載の加工方法。
9. 前記カニューレの前記出口開口を前記物体フィールドから遠ざける動作は、前記材料の堆積および前記材料のアブレーションの前記少なくとも一つが重要ではないように行うことを特徴とする請求項８に記載の加工方法。
10. 請求項１から９の何れか一項に記載の方法を実行するように設計された物体を加工するためのシステム。

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