JP6258801B2 - 荷電粒子ビームシステム - Google Patents
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Description
ガス電界イオン源を作動するプロセスのいくつかの実施形態において、ガス電界イオン源は、イオン源にいかなる電圧が印加される前に最初に加熱可能であり、不所望ないかなる原子及び分子を脱離する。作動時のガス電界イオン源は極低温(例えば90 Kelvin未満)に冷却されるため、これにより大量の原子及び分子を除去する。加熱は例えば数秒といった短時間とすることが可能であるが、例えば500ケルビン又はそれを上回る数百ケルビンの温度とされたい。
ガス電界イオン源を作動するプロセスのいくつかの実施形態において、ガス電界イオン源は、最適動作電圧で源が作動することが要求されていない場合には、エミッタチップと引出電極との間に印加される最大許容電圧で作動可能である。この「スタンドバイ電圧」を典型的に、エミッタチップの電界蒸発を引き起こす電圧のすぐ下の電圧とすることが可能である。これにより、吸着原子の分極を最大限とし、従って吸着原子の移動性を最小化する役割を果たすことが可能である。その結果、吸着原子がエミッタチップの頂点部に向かって移動する機会を低減する。
いくつかの実施形態においては、ガス電界イオン源が不所望な原子による影響を最も受け易くなる可能性がある。そのため、ガス電界イオン源は極低温の冷却面により包囲可能であり、さもなければイオン源のガス電界のエミッタに到達可能である、いかなる吸着原子の熱的脱離の可能性を最小化する。
ガス電界イオン源を作動するプロセスのいくつかの実施形態において、極低温の冷却面は定期的に加熱又は光刺激可能であり、吸着原子又は分子を脱離する。加熱プロセスの間、ガス電界イオン源は、エミッタチップと引出電極との間の電圧を強く低減することで閉鎖されるべきである。
ガス電界イオン源を作動するプロセスのいくつかの実施形態において、準備ステップとして、真空容器及びガス送出系は高温まで加熱可能であり、脱ガスを促進し、表面及び容積汚染を動態化する。これは、他の揮発ガスと組み合わせた部分真空下で実施可能である。
ガス電界イオン源を作動するプロセスのいくつかの実施形態において、準備ステップとして、真空容器及びガス送出系は電界研磨可能であり、表面積を最小化する。
ガス電界イオン源のいくつかの実施形態において、ガン領域は、例えば市販のSAESゲッタ剤等の化学的ゲッタ剤を装備可能であり、不所望なガス種に対して高い排気性能を提供する。この化学的ゲッタ剤は、所望のガス種が希ガスである場合に非常に効果的である。なぜなら、希ガスはポンプにより排気されないためである。化学的ゲッタ剤は又、ポンプにより水素を排気するために非常に効果的である。なぜならこのガス種は、極低温法によってはポンプにより効果的に排気されないためである。ゲッタ剤が化学的に活性である場合、ガス電界イオン源は通常加熱され、ガス電界イオン源は無力化可能である。
ガス電界イオン源のいくつかの実施形態において、ガス送出管は極低温トラップを通過可能であり、不純物の凝結を引き起こす。いくつかの実施形態において、ガス送出系のこうした部分は弁を有することが可能であり、パージを可能にする。
ガス電界イオン源のいくつかの実施形態において、ガス送出系は浄化器を有することが可能である。浄化器は加熱されるか又は加熱されない化学的ゲッタ剤を含み、不所望ないかなる原子又は分子を化学的にトラップする。
ガス電界イオン源のいくつかの実施形態において、ガス送出系はバイパスを有し、不所望な原子及び分子を含む内容物は最終ガン領域以外の容器内にパージ可能である。
ガス電界イオン源のいくつかの実施形態において、ガス電界イオン源の領域はイオンポンプを装備可能であり、不所望なガス原子をポンプにより排気する。またイオンポンプは、所望されるガスが搬送される場合には無力化可能であり、ガス供給のスタンドバイの間には有効化可能である。
ガス電界イオン源のいくつかの実施形態において、真空容器はSAESゲッタ剤に類似する非蒸発性ゲッタ剤のコンフォーマルコーティングを装備可能である。
ガス電界イオン源のいくつかの実施形態において、真空容器は、チタンサブリメーションポンプのような水素ポンプゲッタを装備可能である。
ガス電界イオン源を作動するプロセスのいくつかの実施形態において、ガス電界イオン源は、コンディションを促進させるか又は表面を準備させるための間に作動可能である。コンディション調整下で、イオン源はエネルギッシュで高次に分極された中性原子のボンバードを介し、吸着ガス原子をパージ可能である。またコンディション調整の間、ガス電界イオン源の作動中にイオンビームがその上に衝突可能である引出電極、サプレッサ電極、レンズ電極及び他の表面は、吸着原子又は化学的に付着した原子を除去し、洗浄可能である。コンディショニングステップは、プロセスの加速が所望される場合、より重いガス種により実行可能である。
Claims (16)
- 荷電粒子ビームシステムであって、
希ガス電界イオンビーム源と、
荷電粒子ビームカラムと、
第1真空領域、第2真空領域、及び第3真空領域を規定するハウジングと、
前記第1真空領域と前記第2真空領域との間に配置された第1圧力制限開口と、
前記第2真空領域と前記第3真空領域との間に配置された第2圧力制限開口と、
前記第1真空領域に作動的に接続された機械式真空ポンプと、
前記第2真空領域に作動的に接続されたイオンゲッタポンプと、
前記第1真空領域に接続されたガス供給系と、
を有し、
前記イオンゲッタポンプは、前記第2真空領域に作動的に接続された唯一のポンプであり、
前記希ガス電界イオンビーム源は前記第1真空領域の内部に配置され、
前記第2真空領域は、前記荷電粒子ビームカラムの内部に配置され、
前記荷電粒子ビームカラムは、前記希ガス電界イオンビーム源により生成したイオンビームを、前記第1真空領域から前記第2真空領域を経て前記第3真空領域へ導くよう構成され、
前記ガス供給系は、希ガスを前記希ガス電界イオンビーム源に供給するよう構成された荷電粒子ビームシステム。 - 請求項1に記載の荷電粒子ビームシステムであって、更に試料チャンバを有し、前記荷電粒子ビームカラムは前記第1真空領域と前記第1真空領域に隣接する前記試料チャンバとの間に位置する荷電粒子ビームシステム。
- 請求項1又は2に記載の荷電粒子ビームシステムであって、更に制御部を有し、該制御部は、前記希ガス電界イオンビーム源がイオンビームを生成する場合に前記イオンゲッタポンプをスイッチオフするよう構成された荷電粒子ビームシステム。
- 請求項3に記載の荷電粒子ビームシステムであって、前記制御部は更に、前記第1真空領域内の圧力が規定の圧力値を下回った場合にのみ前記イオンゲッタポンプをスイッチオンするよう構成された荷電粒子ビームシステム。
- 請求項1〜4の何れか一項に記載の荷電粒子ビームシステムであって、更にヒータ及び制御部を有し、該制御部は、前記イオンゲッタポンプから前記希ガスの原子を放出すべくヒータを加熱するよう構成された荷電粒子ビームシステム。
- 請求項1〜5の何れか一項に記載の荷電粒子ビームシステムであって、更に、前記イオンゲッタポンプが前記荷電粒子ビームシステムと接続されたフランジと、前記フランジ内で前記イオンゲッタポンプと前記荷電粒子ビームカラムとの間に配置された弁とを有する荷電粒子ビームシステム。
- 請求項1に記載の荷電粒子ビームシステムであって、更に、
試料チャンバと、
その上に前記試料チャンバが位置する高質量を有するテーブルと、
前記テーブルと該テーブルがその上に位置する床との間の第1防振システムと、
前記テーブルと前記試料チャンバとの間に配置された第2防振システムと
を有し、
前記第1機械式真空ポンプは前記テーブルに配置され、
前記第1機械式真空ポンプは、前記第1真空領域に少なくとも1つのフレキシブルベローを経て接続された荷電粒子ビームシステム。 - 請求項7に記載の荷電粒子ビームシステムであって、前記少なくとも1つのフレキシブルベローは、第1フレキシブルベロー部と、第2フレキシブルベロー部と、前記第1フレキシブルベロー部と前記第2フレキシブルベロー部との間の硬質管とを有する荷電粒子ビームシステム。
- 請求項7又は8に記載の荷電粒子ビームシステムであって、前記テーブルは石又はコンクリート製のプレートを有する荷電粒子ビームシステム。
- 請求項1に記載の荷電粒子ビームシステムであって、更に、
試料チャンバと、
前記試料チャンバの内部に移動可能に配置された試料ステージと、
前記希ガス電界イオン源と前記試料ステージとの間に配置されたイオン光学系及び開口板と
を有し、
前記ハウジングは、前記試料チャンバの管状部分に直接取り付け可能であり、
前記管状部分は前記試料チャンバの一体部分及び分離不可能部分を形成し、
前記イオン光学系及び開口板は、前記管状部分の内部に取り付けられた荷電粒子ビームシステム。 - 請求項1〜10の何れか一項に記載の荷電粒子ビームシステムであって、前記ハウジングは第1ハウジングである荷電粒子ビームシステムは更に、
前記第1ハウジング内に配置されたチップ頂点部を有する導電性チップと、
可傾マウントの第1部分を有する前記第1ハウジングと、
第2ハウジングであって、光軸を規定する荷電粒子光学部品を有する第2ハウジングと
を有し、
前記第2ハウジングは、可傾マウントの第2部分を有し、該第2部分は、前記第1ハウジングを前記第2ハウジングに対して傾斜可能とすべく、前記可傾マウントの前記第1部分に対応するよう構成され、
前記可傾マウントの第1部分及び第2部分は、空気軸受を形成するよう構成され、
モータ駆動が、前記第1ハウジングを前記第2ハウジングに対して傾斜運動させるよう構成され、
コントローラが、前記モータ駆動及び空気軸受への空気供給を制御すべく構成された荷電粒子ビームシステム。 - 請求項11に記載の荷電粒子ビームシステムであって、更に計測装置を有し、該計測装置は、前記第1ハウジングの前記第2ハウジングに対する傾斜位置を計測し、記憶するよう構成された荷電粒子ビームシステム。
- 請求項12に記載の荷電粒子ビームシステムであって、前記コントローラは前記モータ駆動による前記第1ハウジングの傾斜運動を制御し、前もって記憶された傾斜位置に第1ハウジングを整復するよう構成された荷電粒子ビームシステム。
- 請求項13に記載の荷電粒子ビームシステムであって、前記コントローラは更に、前記計測装置により、前もって記憶された傾斜位置に達しているとの信号が提供された場合、前記空気軸受への空気供給を停止するよう構成された荷電粒子ビームシステム。
- 請求項11〜14に記載の荷電粒子ビームシステムであって、更に、前記モータ駆動で作動されるよう構成された移動可能なペグと、前記第1ハウジングに接続されたレセプタクルとを有し、前記ペグは前記レセプタクルに接触するよう構成され、前記コントローラは更に、前記空気軸受への空気供給がスイッチオフされた場合、前記モータ駆動を前記ペグと前記レセプタクルとの間の接触を解く方向に駆動するよう構成された荷電粒子ビームシステム。
- 請求項1〜15の何れか一項に記載の荷電粒子ビームシステムであって、前記ガス供給系は、
リーク弁であって、該リーク弁を介して一定のガス流量が提供されるリーク弁と、
アクチュエータであって、前記リーク弁に作用して前記リーク弁を介して前記一定のガス流量を変更するよう構成されたアクチュエータと、
センサであって、前記ハウジング内のガス圧を計測し、出力信号を生成するよう構成されたセンサと、
コントローラであって、前記アクチュエータの動きを制御し、前記リーク弁を介して前記センサの出力信号に基づいて前記ガス流量を変更するよう構成されたコントローラと
を有し、
前記コントローラは更に、ユーザの特定の相互作用の後で前記アクチュエータの動きを制御するよう構成された荷電粒子ビームシステム。
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