TWI409846B - Charged particle beam device - Google Patents
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Description
本發明係關於對試料照射荷電粒子光束，實施試料之加工及觀察之荷電粒子光束裝置。
傳統以來，對既定位置照射離子束及電子光束等之荷電粒子光束，來實施加工及觀察等之荷電粒子光束裝置，被應用於各種分野。荷電粒子光束裝置，例如，有人提出具有液體金屬離子源、及用以集中液體金屬離子源所釋放之離子束之離子束光學系之集光離子束裝置(例如，參照專利文獻1)。此種集光離子束裝置時，對試料之既定位置照射集光離子束，可實施試料之蝕刻，或者，以檢測因為照射而從試料所發生之二次電子等，亦可觀察試料表面。此外，具備氣體導入機構，藉由照射集光離子束且對試料表面噴出既定之氣體，亦可促進蝕刻，或者，實施以氣體成分形成之膜之成膜之堆積。
此外，如上述之荷電粒子光束裝置時，將荷電粒子光束集束照射於試料之接物鏡係使用例如單透鏡(例如，參照非專利文獻1)。單透鏡係由3個電極所構成，2個外側電極進行接地，且對夾於外側電極之中間電極施加正或負之電壓來形成電場，可以利用該電場來實施通過之荷電粒子光束之集束。施加與荷電粒子光束之加速電壓極性不同之極性之電壓時，具有利用中間電極使荷電粒子光束加速之加速透鏡之機能。此外，施加與荷電粒子光束之加速電壓極性相同之極性之電壓時，具有利用中間電極使荷電粒子光束減速之減速透鏡之機能。無論選擇施加於中間電極之電壓之極性為正或負，皆可實施荷電粒子光束之集束，然而，施加與荷電粒子光束不同之極性之電壓之加速透鏡時，可縮小色像差，近年來，在進一步要求精密化下，被廣泛採用。
[專利文獻1]日本特開2002－251976號公報
[非專利文獻1]「電子ION HANDBOOK」，日刊工業新聞社，1986年9月25日，p．68
然而，如專利文獻1所示之荷電粒子光束裝置時，採用單透鏡做為接物鏡，當做加速透鏡來使用時，與當做減速透鏡來使用時相比，施加電壓之絕對值非常高。因此，如上面所述，照射荷電粒子光束且對試料表面導入氣體時，可能會因為氣體而導致放電。尤其是，近年來，在要求進一步之精密化下，使施加於接物鏡之電壓之絕對值更高且將試料及接物鏡之距離設定成更短，其構成上，有進一步提高導入氣體時之放電可能性之問題，其特徵為具備：具有使前述荷電粒子光束集束並照射試料之接物鏡之荷電粒子光束光學系；及以相對於前述外側電極產生正負任一之電位差之方式，切換電壓並施加於該荷電粒子光束光學系之前述接物鏡之前述中間電極之接物鏡控制電源。
依據本發明之荷電粒子光束裝置，未對試料之表面導入氣體等，於無放電之疑慮時，利用接物鏡控制電源，對中間電極施加能夠產生相對於外側電極與荷電粒子光束之極性不同之極性之電位差之極性之電壓來做為加速透鏡，可以減輕像差而有效地實施荷電粒子光束之集束。另一方面，導入氣體等時，利用接物鏡控制電源對中間電極施加能夠產生相對於外側電極與荷電粒子光束之極性相同之極性之電位差極性之電壓來做為減速透鏡，可以在無放電之疑慮下，實施荷電粒子光束之集束。
此外，上述之荷電粒子光束裝置時，前述接物鏡控制電源最好具有：能夠施加相對於前述外側電極會產生負之電位差之負電壓之第1電源；能夠施加相對於前述外側電極會產生正之電位差之正電壓之第2電源；以及用以將前述第1電源及前述第2電源之其中任一方切換連結至前述接物鏡之前述中間電極之切換手段。
依據本發明之荷電粒子光束裝置，接物鏡控制電源具有第1電源、第2電源、以及切換手段，能夠切換正負任一之電壓並施加於接物鏡之中間電極。因此，未對試料之表面導入氣體等而無放電之疑慮時，可以利用接物鏡做為加速透鏡，此外，導入氣體等時，可以利用接物鏡做為減速透鏡。
此外，上述之荷電粒子光束裝置時，前述接物鏡控制電源亦可以為可對前述外側電極施加會產生正負任一之電位差，能夠切換負電壓及正電壓並施加之兩極性高壓電源。
依據本發明之荷電粒子光束裝置，藉由接物鏡控制電源為兩極性高壓電源，能夠切換正負任一之電壓並施加於接物鏡之中間電極。因此，未對試料表面導入氣體等而無放電之疑慮時，可以當做加速透鏡來使用，此外，導入氣體等時，可以當做減速透鏡來使用。
此外，上述之荷電粒子光束裝置時，前述接物鏡之前述中間電極具有第1電極、及配置於比該第1電極更靠近前述試料側之第2電極，前述接物鏡控制電源亦可具有：連結於前述第1電極，以可相對於前述外側電極產生與前述荷電粒子光束之極性不同之極性之電位差之方式，施加與前述荷電粒子光束之極性不同之極性之電壓之第1電源；以及連結前述第2電極，以可相對於前述外側電極產生與前述荷電粒子光束之極性相同之極性之電位差之方式，施加與前述荷電粒子光束之極性相同之極性之電壓之第2電源。
依據本發明之荷電粒子光束裝置，接物鏡控制電源具有第1電源及第2電源，可對接物鏡之中間電極之第1電極及第2電極施加正負互相不同之電壓。因此，未對試料表面導入氣體等而無放電之疑慮時，以能夠相對於外側電極產生與荷電粒子光束之極性不同之極性之電位差之方式，對第1電極施加與荷電粒子光束之極性不同之極性之電壓，而做為加速透鏡來實施荷電粒子光束之集束。此外，導入氣體等時，以能夠相對於外側電極產生與荷電粒子光束之極性相同之極性之電位差之方式，對第2電極施加與荷電粒子光束之極性相同之極性之電壓，而做為減速透鏡來實施荷電粒子光束之集束。此外，做為加速透鏡而施加於第1電極之電壓之絕對值，高於做為減速透鏡而施加於第2電極之電壓之絕對值，然而，因為第2電極配置於試料側，第1電極配置於距離試料較遠之位置，也可降低做為加速透鏡使用時之放電之可能性。此外，施加電壓之極性不同之第1電源及第2電源，分別連結於不同之電極，無需配設以不會發生高電壓之極性短路而可安全切換為目的之複雜絕緣構造，而可實現裝置之簡化、及成本之降低。
此外，上述之荷電粒子光束裝置時，前述荷電粒子光束光學系亦可以為，前述接物鏡具有第1接物鏡、及配置於比該第1接物鏡更靠近前述試料側之第2接物鏡之二個前述接物鏡，前述接物鏡控制電源係連結於前述第1接物鏡之前述中間電極，具有：以可相對於前述第1接物鏡之前述外側電極產生與前述荷電粒子光束之極性不同之極性之電位差之方式，施加與前述荷電粒子光束之極性不同之極性之電壓之第1電源；及連結於前述第2接物鏡之前述中間電極，可相對於前述第2接物鏡之前述外側電極產生與前述荷電粒子光束之極性相同之極性之電位差，施加與前述荷電粒子光束之極性相同之極性之電壓之第2電源。
依據本發明之荷電粒子光束裝置，接物鏡控制電源具有第1電源及第2電源，可對第1接物鏡之中間電極及第2接物鏡之中間電極施加正負互相不同之電壓。因此，未對試料之表面導入氣體等而無放電之疑慮時，於第1接物鏡，以可相對於外側電極產生與荷電粒子光束之極性不同之極性之電位差之方式，對中間電極施加與荷電粒子光束之極性不同之極性之電壓，而做為加速透鏡來實施荷電粒子光束之集束。此外，導入氣體等時，於第2接物鏡，以可相對於外側電極產生與荷電粒子光束之極性相同之極性之電位差之方式，對中間電極施加與荷電粒子光束之極性相同之極性之電壓，而做為減速透鏡來實施荷電粒子光束之集束。此外，做為加速透鏡而施加於第1接物鏡之中間電極之電壓之絕對值高於做為減速透鏡而施加於第2接物鏡之中間電極之電壓之絕對值，然而，因為第2接物鏡配置於試料側，第1接物鏡配置於距離試料較遠之位置，也可降低做為加速透鏡使用時之放電之可能性。此外，施加電壓之極性不同之第1電源及第2電源，分別連結於不同之接物鏡，無需配設以不會發生高電壓之極性短路而可安全切換為目的之複雜絕緣構造，而可實現裝置之簡化、及成本之降低。
此外，上述之荷電粒子光束裝置時，亦可具有：用以驅動前述荷電粒子光束光學系之前述補正．偏向手段之控制電源部；及利用前述接物鏡控制電源對前述接物鏡之前述中間電極施加電壓，分別在與前述外側電極之間產生正負任一之電位差時，用以預先設定以最適條件使前述荷電粒子光束照射前述試料之前述荷電粒子光束光學系之前述補正．偏向手段之調整值之控制部；該控制部依據利用前述接物鏡控制電源使前述中間電極及前述外側電極之間所產生之電位差為正或負，選擇前述調整值，並利用前述控制電源部驅動前述荷電粒子光束光學系之前述補正．偏向手段。
依據本發明之荷電粒子光束裝置，分別使中間電極及外側電極之間產生正負任一之電位差時，控制部可利用控制電源部驅動補正．偏向手段，以預先設定之調整值自動調整荷電粒子光束。因此，即使施加於中間電極之電壓產生變化，亦可保持以最適條件照射荷電粒子光束。
此外，上述之荷電粒子光束裝置時，最好具有：將氣體導入前述荷電粒子光束照射於前述試料之照射位置之氣體導入機構；及根據該氣體導入機構之驅動、未驅動，切換藉由前述接物鏡控制電源而施加於前述接物鏡之前述中間電極之電壓之極性的控制部。
依據本發明之荷電粒子光束裝置，未驅動氣體導入機構時，對接物鏡之中間電極施加與荷電粒子光束之極性不同之電壓來做為加速透鏡，另一方面，驅動氣體導入機構時，利用控制部自動切換施加於接物鏡之中間電極之電壓來做為減速透鏡，可以在無放電之疑慮下照射荷電粒子光束。
依據本發明之荷電粒子光束裝置，因為具備接物鏡控制電源，可減輕像差來對試料照射荷電粒子光束，且對試料表面導入氣體時等，亦可以在無放電之疑慮下照射荷電粒子光束。
第1圖係本發明之第1實施形態。如第1圖所示，荷電粒子光束裝置之集光離子束裝置(FIB)1，係藉由對試料M照射荷電粒子光束離子束I，來實施試料M表面之加工等。例如，可配置晶圓做為試料M，來製作TEM(透射型電子顯微鏡)觀察用之試料，或者，以光刻技術之光罩做為試料M，實施光罩之修正等。以下，針對本實施形態之集光離子束裝置1進行詳細說明。
如第1圖所示，集光離子束裝置1具備：可配置試料M之試料台2；及可對配置於試料台2之試料M照射離子束I之離子束鏡筒3。試料台2係配置於真空腔室4之內部4a。於真空腔室4，配設著真空泵5，可實施使內部4a成為高真空環境之排氣。此外，於試料台2，配設著五軸工作台6。五軸工作台6，連結著五軸工作台控制電源38，藉由五軸工作台控制電源38進行驅動，試料M可以於離子束I照射方向之Z方向、及大致正交於Z方向之二軸之X方向及Y方向以既定量移動。此外，試料亦可進行未圖示之XY平面內之旋轉、及以X軸為中心之傾斜。
離子束鏡筒3具備：前端形成與真空腔室4連通之照射口7之筒體8；及收容於筒體8之內部8a之基端側之荷電粒子源之離子源9。構成離子源9之離子，係利用例如鎵離子(Ga＋
)等。離子源9係連結於離子源控制電源31。其次，利用離子源控制電源31施加加速電壓及引出電壓，使從離子源9引出之離子進行加速並釋放離子束I。
此外，於筒體8之內部8a，在比離子源9更為前端側，配設著實施荷電粒子光束之集束之光學系離子束光學系11，係配合需要對離子源9所釋放之離子束I實施補正．偏向。離子束光學系11從基端側依序具有聚光鏡12、活動孔徑13、柱頭14、掃描電極15、以及接物鏡16。
聚光鏡12係由外側電極12a、12b、及外側電極12a、12b所夾之中間電極12c而具有分別貫通前述之貫通孔12d之3片電極所構成之透鏡，中間電極12c係連結於聚光鏡控制電源32。其次，外側電極12b進行接地，且利用聚光鏡控制電源32對中間電極12c施加電壓來形成電場，可實施離子源9所釋放之擴散狀態之通過貫通孔12d之離子束I之集束。
此外，活動孔徑13具備：具有既定口徑之貫通孔之孔徑17、及使孔徑17在X方向及Y方向移動之孔徑驅動部18。孔徑17係自身之口徑，收束聚光鏡12所照射之離子束I。孔徑驅動部18連結著孔徑位置控制電源33，利用孔徑位置控制電源33所供應之電力調整孔徑17之位置。此外，圖上並未標示孔徑17，然而，係以具有不同口徑之複數方式配設。因此，可利用孔徑驅動部18選擇最適口徑之孔徑17，且將孔徑17之軸調整成與離子束I之軸大致一致，而將離子束I收束成可抑制彗形像差之既定光束徑。
柱頭(stigma)14係對通過之離子束I實施散像補正之電極，利用柱頭控制電源34施加電壓來實施。此外，掃描電極15係利用掃描電極控制電源35施加電壓來形成平行電場，可使通過之離子束I於X方向及Y方向以既定量偏向。其次，藉此使離子束I掃描試料M上，或者，以照射既定之位置之方式移動照射位置。此外，照射位置之移動，亦可以為另外配設電極之構成。
如以上所示，本實施形態時，係利用聚光鏡12、活動孔徑13、柱頭14、以及掃描電極15來構成補正．偏向手段19，可配合需要，實施離子源9所釋放之離子束I之補正．偏向。此外，用以構成補正．偏向手段19者，並未受限於上述，此外，並無具有上述全部構成之必要。
此外，接物鏡16利用上述補正．偏向手段19將經過補正．偏向之離子束I集中於試料M表面M1上之焦點位置，而照射於試料M之既定位置。具體而言，接物鏡16係單透鏡，由外側電極16a、16b、及外側電極16a、16b所夾之中間電極16c而分別具有貫通孔16d之3片電極所構成。該等電極係由具有導電性之金屬所形成，然而，以對氟化氙(XeF2
)或氯(Cl2
)等之腐蝕性氣體具有高耐腐蝕性之金屬為佳，例如，可以從SUS3161、哈斯特合金、鎳等選取。此外，外側電極16a、16b進行接地，另一方面，中間電極16c連結於接物鏡控制電源36。接物鏡控制電源36具備：可以相對於外側電極18a、18b產生與用以形成離子束I之鎵離子之極性(正)不同之極性(負)之電位差之方式，施加負電壓之第1電源36a；及可產生與鎵離子之極性(正)相同之極性(正)之電位差之方式，施加正電壓之第2電源36b。可以利用切換手段36c進行該等之切換連結。
此外，集光離子束裝置1，於試料M之表面M1上，具備對離子束I之照射位置噴出氣體之氣體導入機構20。氣體導入機構20之氣體，對應其種類可以促進利用離子束I之蝕刻，或者，可實施氣體成分之成膜堆積。氣體導入機構20，連結著氣體導入機構控制電源37，可利用氣體導入機構控制電源37進行驅動並噴出氣體。
此外，集光離子束裝置1，具備控制部21，由上述之離子源控制電源31、聚光鏡控制電源32、孔徑控制電源33、柱頭控制電源34、掃描電極控制電源35、接物鏡控制電源36、氣體導入機構控制電源37、以及五軸工作台控制電源38所構成之控制電源部30之各輸出，係由該控制部21所控制。亦即，藉由控制部21之控制，可驅動離子源控制電源31，而以既定之電流量、既定之加速電壓使離子源9釋放離子束I，可驅動聚光鏡控制電源32，利用聚光鏡12以既定之縮小比實施離子束I之集束。此外，可驅動孔徑位置控制電源33，調整孔徑17之口徑及位置，可驅動柱頭控制電源33，實施離子束I之散像補正。此外，可驅動掃描電極控制電源34，利用掃描電極15實施離子束I之掃描。此外，可驅動接物鏡控制電源36，利用切換手段36c實施正電壓及負電壓之極性切換，且可改變絕對值來調整焦點位置。此外，可驅動氣體導入機構控制電源37，導入既定量之氣體。此外，可驅動五軸工作台控制電源38，於X軸、Y軸、及Z軸之各方向實施試料M之位置調整。
因此，利用接物鏡控制電源36之切換手段36c切換極性時，為了於相同焦點位置及照射位置，將光束徑調整成最適並照射，必須調整補正．偏向手段19之各構成之聚光鏡12、活動孔徑13、柱頭14、以及掃描電極15。其次，預先測定該等補正．偏向手段19之各構成之調整值並設定於控制部21。亦即，控制部21使藉由接物鏡控制電源36而施加於接物鏡16之中間電極16c之電壓之極性變化時，依據預先設定之調整值，驅動控制電源部30之各電源，調整補正．偏向手段19，而以最適條件照射離子束I。此外，控制部21，連結著終端機22，操作者可從終端機22實施各種調整。
此外，控制部21，可依據氣體導入機構20之驅動、未驅動，切換施加於中間電極16c之電壓之極性。亦即，控制部21，使氣體導入機構20處於未驅動之狀態，在未導入氣體下照射離子束I時，驅動切換手段36c，連結第1電源36a及接物鏡16之中間電極16c。因此，在未導入氣體而在無放電疑慮之環境下，將接物鏡16當做加速透鏡使用，可減輕像差而有效地實施離子束I之集束來照射試料M。
此外，例如，操作者藉由終端機26進行輸入，指示利用氣體導入機構20導入氣體並照射離子束I時。此時，控制部21，先驅動接物鏡控制電源36之切換手段36c，將連結於接物鏡16之中間電極16c之電源從第1電源36a切換成第2電源36b，使施加之電壓成為負電壓，而發揮減速透鏡之機能。此外，控制部21，對應電壓之切換，驅動各控制電源部30，依據預先設定之各調整值調整補正．偏向手段19之各構成。亦即，以既定量改變聚光鏡控制電源32施加於聚光鏡12之電壓。此外，孔徑位置控制電源33對孔徑驅動部18供應電力，以既定量移動孔徑17。此外，改變柱頭控制電源34對柱頭14施加之既定電壓，實施散像補正之再調整。此外，改變掃描電極控制電源35施加於掃描電極15之既定電壓，實施照射位置之再調整。
其次，完成全部調整後，控制部21，驅動氣體導入機構控制電源37，使氣體導入機構20噴出氣體，且驅動離子源控制電源31，使離子源9釋放離子束I並照射於試料M。此時，因為接物鏡16為減速透鏡，可以抑制施加於中間電極16c之電壓之絕對值，藉此，可以防止氣體所導致之放電。因此，在無氣體所導致之放電之疑慮下，實施離子束I之集束並照射於試料M，可促進蝕刻，或者，可實施堆積。此外，在無放電之疑慮下，可提高耐久性，提高氣體使用時之離子束鏡筒3之壽命。此外，如上面所述，依據調整值將補正．偏向手段19之各構成自動地調整成最適條件，實施像差等之補正而照射於正確位置。
其次，輸入停止對試料M照射離子束I之指示時，控制部21，停止驅動離子源控制電源31及氣體導入機構控制電源37，停止離子束I之照射及氣體之噴出。此外，控制部21，利用真空泵5實施真空腔室4之內部4a之氣體之排氣。其次，完成排氣階段時，控制部21，驅動接物鏡控制電源36之切換手段36c，連結第1電源36a，且依據各調整值實施補正．偏向手段19之各構成之再調整，再度使接物鏡16成為加速透鏡，此外，可以對應其之最適條件照射離子束I。
此外，上述時，藉由接物鏡控制電源36所施加之電壓之極性切換、補正．偏向手段19之各構成之調整，係利用控制部21自動執行，然而，並未受限於此。亦可以於終端機22，依據操作者之輸入作業來執行。此外，接物鏡16係由外側電極16a、16b、及中間電極16c所構成之單透鏡，然而，並未受限於此。例如，亦可以為一方之外側電極16a、及另一方之外側電極16b之間產生電位差之構成。此時，以相對於外側電極16a、16b產生相對極性不同之電位差之方式，切換施加之電壓，亦可得到相同之效果。
此外，接物鏡控制電源並未限制為上述構成者。第2圖係本實施形態之變形例。如第2圖所示，本變形例之本實施形態之集光離子束裝置40，具備能夠切換負電壓及正電壓並施加之兩極性高壓電源41做為接物鏡控制電源。利用本集光離子束裝置40，亦可得到相同之效果。亦即，可以利用兩極性高壓電源41對接物鏡16之中間電極16c施加正負不同之電壓，未對試料M之表面M1導入氣體等而無放電之疑慮時，以相對於外側電極16a、16b產生與離子束I之極性(正)不同之極性(負)之電位差之方式，對中間電極16c施加負電壓，可將接物鏡16當做加速透鏡來使用，可有效地減輕像差並實施離子束I之集束。此外，利用氣體導入機構20導入氣體等時，切換極性而對中間電極16c施加正電壓，將接物鏡16當做減速透鏡來使用，沒有氣體等所導致之放電之疑慮來實施離子束I之集束。
第3圖係本發明之第2實施形態。本實施形態時，與前述實施形態所使用之構件相同之構件賦予相同之符號，並省略其說明。
如第3圖所示，本實施形態之集光離子束裝置50時，接物鏡51具備二個外側電極51a、51b、及外側電極51a、51b所夾之中間電極51c。中間電極51c具有第1電極51d、及配置於比第1電極51d更靠近試料M側之第2電極51e之二片電極。於該等外側電極51a、51b及中間電極51c，形成著貫通孔51f，可實施通過之離子束I之集束。此外，中間電極51c連結著控制電源部30之接物鏡控制電源52。具體而言，接物鏡控制電源52，具備可施加與離子束I之極性(正)不同之負電壓之第1電源52a、及可施加與離子束I之極性(正)相同之正電壓之第2電源52b。第1電源52a連結於中間電極51c之第1電極51d。此外，第2電源52b連結於中間電極51c之第2電極51e。
本實施形態之集光離子束裝置50，於氣體導入機構20為未驅動之狀態照射離子束I時，控制部21於接物鏡控制電源52，利用第1電源52a對接物鏡51之第1電極51d施加負電壓，另一方面，停止第2電源52b之驅動。因此，於接物鏡51，相對於外側電極51a、51b，中間電極5Ic之第1電極51d產生與離子束I之極性(正)不同之負之電位差。亦即，接物鏡51具有加速透鏡之機能，可減輕像差並有效地實施離子束I之集束。此外，驅動氣體導入機構20之狀態照射離子束I時，控制部21，於接物鏡控制電源52，利用第2電源52b對接物鏡51之第2電極51e施加正電壓，另一方面，停止第1電源52a之驅動。因此，於接物鏡51，相對於外側電極51a、51b，中間電極51c之第2電極51e產生與離子束I之極性(正)相同之正之電位差。亦即，接物鏡51具有減速透鏡之機能，無利用氣體導入機構20導入氣體所導致之放電之疑慮而實施離子束I之集束。此外，以做為加速透鏡而施加於第1電極51d之電壓之絕對值，高於以當做減速透鏡而施加於第2電極51e之電壓之絕對值，然而，第2電極配置於試料M側，第1電極51d配置於距離試料M較遠之位置，故亦可降低當做加速透鏡使用時之放電之可能性。
此外，如上面所述，切換利用接物鏡控制電源52施加之電壓之極性時，第1電源52a及第2電源52b係分別連結於不同之電極，而只單純地實施各電源之驅動、未驅動之切換。因此，接物鏡控制電源52，無需配設以高電壓之極性不會短路而可安全切換為目的之複雜絕緣構造，可實現裝置之簡化及成本之降低。
第4圖係本發明之第3實施形態。本實施形態時，與前述實施形態所使用之構件相同之構件賦予相同之符號，並省略其說明。
如第4圖所示，本實施形態之集光離子束裝置60時，接物鏡61具有第1接物鏡62及第2接物鏡63之二個接物鏡。第1接物鏡62係由二個外側電極62a、62b、及一個中間電極62c而分別具有貫通孔62d之3片電極所構成之單透鏡。同樣地，第2接物鏡63係由外側電極63a、63b、及中間電極63c而分別具有貫通孔63d之3片電極所構成之單透鏡。此外，第2接物鏡63配置於比第1接物鏡62更靠近試料M側。
此外，第1接物鏡62及第2接物鏡63之各中間電極62c、63c，連結著控制電源部30之接物鏡控制電源64。具體而言，接物鏡控制電源64，具備：可施加與離子束I之極性(正)不同之負電壓之第1電源64a；及可施加與離子束I之極性(正)相同之正電壓之第2電源64b。第1電源64a連結於第1接物鏡62之中間電極62c。此外，第2電源64b連結於第2接物鏡63之中間電極63c。
本實施形態之集光離子束裝置60時，也與第2實施形態相同，於未驅動氣體導入機構20之狀態照射離子束I時，控制部21，於接物鏡控制電源64，利用第1電源64a對第1接物鏡62之中間電極62c施加負電壓，另一方面，停止第2電源64b之驅動。因此，於第1接物鏡62，相對於外側電極62a、62b，中間電極62c產生與離子束I之極性(正)不同之負之電位差。亦即，第1接物鏡62具有加速透鏡之機能，可減輕像差而有效地實施離子束I之集束。
此外，驅動氣體導入機構20之狀態照射離子束I時，控制部21，於接物鏡控制電源64，利用第2電源64b對第2接物鏡63之中間電極63c施加正電壓，另一方面，停止第1電源64a之驅動。因此，於第2接物鏡63，相對於外側電極63a、63b，中間電極63c產生與離子束I之極性(正)相同之正之電位差。亦即，第2接物鏡63具有減速透鏡之機能，無利用氣體導入機構20導入氣體所導致之放電之疑慮而實施離子束I之集束。
此外，以做為加速透鏡而施加於第1接物鏡62之中間電極62c之電壓之絕對值，高於以做為減速透鏡而施加於第2接物鏡63之中間電極63c之電壓之絕對值，然而，第2接物鏡63配置於試料側，第1接物鏡62配置於距離試料M較遠之位置，故亦可降低使用第1接物鏡62時之放電之可能性。此外，與第2實施形態相同，接物鏡控制電源64，無需配設以高電壓之極性不會短路而可安全切換為目的之複雜絕緣構造，可實現裝置之簡化及成本之降低。
以上，係參照圖式，針對本發明之實施形態進行詳細說明，具體之構成並未受限於該等實施形態，只要未背離本發明之要旨範圍之設計變更等皆包含於本發明。
此外，各實施形態之集光離子束裝置時，離子源9係以鎵離子為例，然而，並未受限於此。例如，亦可以使用稀有氣體(Ar)及鹼金屬(Cs)等之陰離子。此外，各實施形態時，荷電粒子光束裝置係以集光離子束裝置為例，然而，並未受限於此。例如，可照射電子光束做為荷電粒子光束之掃描型電子顯微鏡(SEM)等，亦可期待相同之效果。此外，如上面所述，選擇陰離子做為集光離子束裝置之離子源時、或照射如掃描型電子顯微鏡所照射之電子光束之具有負之極性之荷電粒子光束時，藉由使施加於接物鏡之中間電極之電壓之極性成為相反，亦可期待相同之效果。
依據本發明之荷電粒子光束裝置，藉由具備接物鏡控制電源，可以減輕像差來對試料照射荷電粒子光束，不但可進行高分解能觀察，對試料之表面導入氣體時等，也可無放電之疑慮而照射荷電粒子光束。
1、40、50、60．．．集光離子束裝置(荷電粒子光束裝置)
9．．．離子源(荷電粒子源)
11．．．離子束光學系(荷電粒子光束光學系)
16、51、61．．．接物鏡
16a、16b、51a、51b．．．外側電極
16c、51c．．．中間電極
19．．．補正．偏向手段
20．．．氣體導入機構
21．．．控制部
30．．．控制電源部
36、52、64．．．接物鏡控制電源
36a、52a、64a．．．第1電源
36b、52b、64b．．．第2電源
36c．．．切換手段
41．．．兩極性高壓電源(接物鏡控制電源)
51d．．．第1電極
51e．．．第2電極
62．．．第1接物鏡
62a、62b．．．外側電極
62c．．．中間電極
63．．．第2接物鏡
63a、63b．．．外側電極
63c．．．中間電極
M．．．試料
I．．．離子束(荷電粒子光束)
第1圖係本發明之第1實施形態之荷電粒子光束裝置之構成圖。
第2圖係本發明之第1實施形態之變形例之荷電粒子光束裝置之構成圖。
第3圖係本發明之第2實施形態之荷電粒子光束裝置之構成圖。
第4圖係本發明之第3實施形態之荷電粒子光束裝置之構成圖。
1．．．集光離子束裝置(荷電粒子光束裝置)
3．．．離子束鏡筒
4．．．真空腔室
4a．．．內部
5．．．真空泵
6．．．五軸工作台
7．．．照射口
8．．．筒體
9．．．離子源(荷電粒子源)
11．．．離子束光學系(荷電粒子光束光學系)
12．．．聚光鏡
12a．．．外側電極
12b．．．外側電極
12c．．．中間電極
13．．．活動孔徑
14．．．柱頭
15．．．掃描電極
16．．．接物鏡
16a、16b．．．外側電極
16c．．．中間電極
16d．．．貫通孔
17．．．孔徑
18．．．孔徑驅動部
19．．．補正．偏向手段
20．．．氣體導入機構
21．．．控制部
22．．．終端機
30．．．控制電源部
31．．．離子源控制電源
32．．．聚光鏡控制電源
33．．．孔徑控制電源
34．．．柱頭控制電源
35．．．掃描電極控制電源
36．．．接物鏡控制電源
36a．．．第1電源
36b．．．第2電源
36c．．．切換手段
37．．．氣體導入機構控制電源
38．．．五軸工作台控制電源
Claims (6)
- 一種荷電粒子光束裝置，其特徵為具備：荷電粒子源，用以釋放荷電粒子光束；荷電粒子光束光學系，由配列於前述荷電粒子光束之照射方向之配合需要實施該荷電粒子光束之補正．偏向之補正．偏向手段、二個外側電極、以及夾於該外側電極之至少一個中間電極所構成，並且具有用以集中前述荷電粒子光束並照射於試料之接物鏡；接物鏡控制電源，以相對於前述外側電極產生正負任一之電位差之方式，切換電壓並施加於該荷電粒子光束光學系之前述接物鏡之前述中間電極；氣體導入機構，用以導入氣體於前述荷電粒子光束照射前述試料之照射位置；及控制部，根據該氣體導入機構之驅動及未驅動，切換藉由前述接物鏡控制電源而施加於前述接物鏡之前述中間電極之電壓之極性。
- 如申請專利範圍第1項所記載之荷電粒子光束裝置，其中前述接物鏡控制電源具有：第1電源，能夠以相對於前述外側電極產生負之電位差之方式施加負電壓；第2電源，能夠以相對於前述外側電極產生正之電位差之方式施加正電壓；以及切換手段，能夠以將前述第1電源及前述第2電源中 之任一方連結於前述接物鏡之前述中間電極的方式予以切換。
- 如申請專利範圍第1項所記載之荷電粒子光束裝置，其中前述接物鏡控制電源，係能夠以相對於前述外側電極產生正負任一之電位差之方式，切換並施加負電壓及正電壓之兩極性高壓電源。
- 如申請專利範圍第1項所記載之荷電粒子光束裝置，其中前述接物鏡之前述中間電極，係具有第1電極、及配置於比該第1電極更靠近前述試料側之第2電極，前述接物鏡控制電源具有：連結於前述第1電極，以可相對於前述外側電極產生與前述荷電粒子光束之極性不同之極性之電位差之方式，施加與前述荷電粒子光束之極性不同之極性之電壓之第1電源；以及連結前述第2電極，以可相對於前述外側電極產生與前述荷電粒子光束之極性相同之極性之電位差之方式，施加與前述荷電粒子光束之極性相同之極性之電壓之第2電源。
- 如申請專利範圍第1項所記載之荷電粒子光束裝置，其中前述荷電粒子光束光學系，前述接物鏡係具有：第1接物鏡；及配置於比該第1接物鏡更靠近前述試料側之第2接物鏡之二個前述接物鏡，前述接物鏡控制電源具有： 第1電源，連結於前述第1接物鏡之前述中間電極，以可相對於前述第1接物鏡之前述外側電極產生與前述荷電粒子光束之極性不同之極性之電位差之方式，施加與前述荷電粒子光束之極性不同之極性之電壓；及第2電源，連結於前述第2接物鏡之前述中間電極，以可相對於前述第2接物鏡之前述外側電極產生與前述荷電粒子光束之極性相同之極性之電位差之方式，施加與前述荷電粒子光束之極性相同之極性之電壓。
- 如申請專利範圍第1至5項中之任一項所記載之荷電粒子光束裝置，其中具備：控制電源部，用以驅動前述荷電粒子光束光學系之前述補正．偏向手段；及控制部，利用前述接物鏡控制電源對前述接物鏡之前述中間電極施加電壓，分別在與前述外側電極之間產生正負任一之電位差時，用以預先設定以最適條件使前述荷電粒子光束照射前述試料之前述荷電粒子光束光學系之前述補正．偏向手段之調整值；該控制部依據利用前述接物鏡控制電源使前述中間電極及前述外側電極之間所產生之電位差為正或負，選擇前述調整值，並利用前述控制電源部驅動前述荷電粒子光束光學系之前述補正．偏向手段。
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2007
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- 2007-08-14 TW TW096130001A patent/TWI409846B/zh active
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS62184754A (ja) * | 1986-02-07 | 1987-08-13 | Jeol Ltd | 集束イオンビ−ム装置 |
| JPH10241616A (ja) * | 1997-02-26 | 1998-09-11 | Hitachi Ltd | 静電レンズ |
Also Published As
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