TWI474359B - 帶電粒子束系統及在一帶電粒子束系統中引導帶電粒子束的方法 - Google Patents

Description

帶電粒子束系統及在一帶電粒子束系統中引導帶電粒子束的方法

本發明係關於諸如聚焦離子束系統及電子束系統之帶電粒子束系統。

諸如聚焦離子束系統及電子束系統之帶電粒子束將帶電粒子引導至一工件上以用於處理該工件或用於形成該工件之一影像。帶電粒子束系統係用於(例如)積體電路製造及其他奈米技術處理中。帶電粒子束系統通常包括一粒子源、電子束遮斷器、加速透鏡、聚焦光學器件及偏向光學器件。

帶電粒子源可為(例如)液態金屬離子源、電漿離子源或諸如肖特基發射器之熱場電子發射器。電子束遮斷器藉由將束引導遠離工件且進入固態阻止材料中來中斷粒子束。

聚焦光學器件將束在樣本之表面上聚焦成一點或一預定形狀。聚焦光學器件通常包括聚光透鏡與接物鏡之組合。透鏡可為靜電、磁或兩者之各種組合。帶電粒子透鏡(如光透鏡)具有防止粒子聚焦為一形狀影像之像差。像差對於穿過透鏡之中心的帶電粒子為最小，且像差隨距透鏡之中心的距離之增加而增加。因此，需要帶電粒子束非常靠近透鏡之中心穿過。一種類型像差(稱為"束交互作用")出現，因為束中之粒子皆具有彼此排斥之相同電荷。粒子彼此靠的越近，斥力越大。因為粒子通常在穿過接物鏡之後會聚，所以需要使接物鏡盡可能靠近工件定位，以減少粒 子聚焦於一緊密束中之時間。將接物鏡與工件之間的距離稱為"工作距離"。

偏向光學器件將束在工件之表面上之引導為點，稱為"停留點"或"像素"。舉例而言，可以光柵圖案、螺旋形圖案引導束或朝向任意序列個別點引導束。束將通常停留於一點處達指定週期(稱為"停留週期")，以傳遞指定"劑量"的帶電粒子，且隨後偏向至下一停留點。停留週期之持續期稱為"停留時間"或"像素率"。(儘管像素"率"更適當地指每秒掃描之像素的數目，但術語亦用於指示束保持於每一像素處之時間)。

偏向光學器件可為磁的或靜電的。在聚焦離子束系統中，偏向光學器件通常為靜電的。聚焦離子束之靜電偏向器通常為八極裝置的，即，每一偏向器包括圍繞圓之圓周分佈之八個板。將不同電壓施加至八個板以使束在不同方向上偏向遠離光軸。

若偏向器係置放於接物鏡之下方，則束可穿過接物鏡之中心以最小化像差。此組態係用於(例如)本發明之受讓人、FEI公司出售的VisION系統中。然而，將偏向器置放於接物鏡之下，增加工作距離，藉此增加束像差。

為最小化工作距離，可將偏向器置放於接物鏡之上方。然而，在偏向器在透鏡上方之狀況下，當束偏向時，其移動遠離透鏡之中心，藉此增加某些像差。為解決此問題，許多聚焦離子束系統使用如圖1中所示之二級偏向器100以使束102自光軸104偏向。第一級110使束102偏向至光軸104 之一側，而第二級偏向器114使束偏向返回至光軸104之另一側，使得束102穿過接物鏡120之中心，但以使得當束撞擊工件122時束偏向為在正確位置上之角度穿過。通常為偏向器之兩個級施加相同量值之電壓以達成所要偏向。

帶電粒子束藉由將計算所得數目的粒子傳遞至工件上之精確位置來處理工件或使工件成像。每一粒子導致工件及二級粒子之射出上的改變。為精確地控制處理，必須控制撞擊表面上之每一點的粒子之數目。由於由帶電粒子束處理之工件之特徵變得更小，因此帶電粒子束必須能夠更精確地將控制數目的離子傳遞至工件表面上之每一小點。此精確控制需要可快速地將束自像素至像素移動，同時將正確劑量的粒子傳遞至每一像素的偏向器。

本發明之一目標在於改良帶電粒子束系統將粒子精確地引導至一工件之能力。

隨著對帶電粒子束處理中之精度之要求增加，帶電粒子移動穿過帶電粒子束系統所需之時間成為精確地控制束之一重要因素。舉例而言，當施加至一偏向器系統之一信號改變為將束自一第一停留點引導至一第二停留點時，已穿過偏向系統之一部分之帶電粒子在電壓改變時將不接收使其偏向至該第一或該第二停留點中之任一者的正確力。由於停留週期變得更短、電壓改變變得更頻繁、且在電壓改變期間橫過偏向系統之粒子的數目增加，因此更多粒子經錯誤引導，使其不可能精確地處理一工件。

本發明藉由更改偏向器信號中之一或多個信號來補償帶電粒子橫過系統所需之時間。根據本發明之一實施例，施加至一多級偏向器系統之級的信號(例如)係在不同時間獨立地施加，以更精密地使偏向信號與穿過偏向系統之粒子的飛行對準，因此，使得較少粒子被錯誤引導。舉例而言，在一個二級偏向系統中，對第二級偏向器電壓之改變可相對於對該第一級偏向器電壓之改變而延遲。該延遲提供改良之束控制且允許即使在減少的停留時間之精確處理。

本發明促進在具有可引導束之帶電粒子束系統中之帶電粒子的精確傳遞，且在系統快速地改變束位置時(即，當使用短暫停留時間時)尤其有用。

在典型的高效能帶電粒子束光學管柱中，使用雙級偏向系統來控制粒子束在工件上的位置。偏向系統之每一級在束穿過時將適當的偏向賦予該束。兩個級合作以確保束遵循正確路徑穿過管柱且粒子所要點上撞擊工件。每一級中之偏向量係由將電壓施加至在彼級中之偏向器板的電信號判定。藉由變更板上之電壓，帶電粒子所穿過之電場發生變化，此改變粒子上之力且因此改變落在工件上之位置。

在先前技術偏向系統中，藉由同時改變兩偏向級上之電壓使束移至一不同像素。然而，因為粒子穿過偏向系統花費有限時間量，所以在發生電壓改變時系統內將存在粒子。彼等粒子將接收偏向力之適於一個像素的部分偏向力 以及偏向之適於下一像素的部分偏向。因為二級偏向器之交叉設計，在轉變期間穿過偏向系統之粒子通常將不撞擊在兩個像素之間的一點上，而是撞擊在其他點上。

舉例而言，當電壓改變時已穿過第一偏向器級之粒子將不受到改變的第一偏向器級電壓之影響。實情為，其僅受到第二級電壓改變的影響。此等粒子將在未定點(既不是初始點亦不是最終點)上落在工件上。工件上之若干點將不接收預期的全部粒子劑量，而其他點可接收過量粒子。當停留時間變得更接近粒子穿過偏向系統所花費的時間時，此現象之影響變得更顯著，因為隨停留時間變得越短，受到轉變影響之帶電粒子之百分率越高。當停留週期小於粒子橫過偏向系統所需的時間時，帶電粒子中之所有粒子將不接收預期偏向力。

根據本發明之一較佳實施例，系統中之帶電粒子在信號改變期間之此錯誤引導影響係由更改偏向器信號而得以緩解。可變更任一偏向器級中之偏向器信號。舉例而言，在二級偏向器中，更改可包括在引向第二偏向器級之電信號中引入延遲。首先改變第一級之信號且隨後，在稍後時間，改變第二級之信號。可為不同實施例變更此時間延遲，但延遲量通常係與帶電粒子穿經偏向器系統之不同部分所花費之多長時間有關。

為判定飛行時間及不同信號延遲對系統之粒子降落位置的影響，使聚焦離子束系統模型化且進行多種模擬。

在離子束系統之一實施例中，申請者使每一停留點之第 二級信號延遲每一偏向器八極裝置之中心之間的飛行時間("TOF")。舉例而言，若八極裝置中心之間的距離為100 mm且離子之速度為0.25 mm/ns，則至下方八極裝置之信號自施加至上方八極裝置之信號的時間延遲400 ns。最佳信號延遲視TOF而定，該TOF係視粒子之速率且因此視加速電壓而定，該加速電壓對應於束能量。信號延遲較佳可程式化，使得可在束能量改變時對其進行調節。

亦存在系統電子器件改變八極裝置之板上的電壓所需的一些轉變時間，且束在系統電子器件轉變時間期間以非線性方式移動。在較佳實施例中，轉變盡可能短地進行。下文所描述之模擬展示非線性行為之短時間週期，儘管該行為實際上並不如在真實系統中般不佳。

模擬模型

使用來自Scientific Instrument Services,Inc.,Ringoes,NJ之帶電粒子模擬軟體Simion 7.0(離子源軟體)產生用於離子束系統之偏向系統的簡化二維、平面模型。圖2展示經模型化之偏向系統200。偏向系統200包括一上部八極裝置202及由間隔片206分開之下部八極裝置204。圖2亦展示上部八極裝置終止板210及第二離子透鏡之第一元件212。第二離子透鏡之第一元件212充當下部八極裝置204的場終止元件以提供更實際軸偏向場。(第一離子透鏡係定位於偏向系統200之上方且未圖示或模型化)。所有組件係以光軸220為中心。

圖3展示在圖2中模型化之離子束管柱的示意圖。遮沒板 312係定位於上部八極裝置202之上方。終止平面308以15 mm之典型的工作距離310添加於透鏡212的下方。此透鏡組態允許將偏向離子位置作為時間函數進行比較。於光軸220上發射400至1000個離子之模擬組合，每一離子分開1 ns延遲。此提供類似於連續束之離子流。當偏向電壓改變時，在不同時間發射之離子係在管柱之不同部分上。以Simion's程序設計語言寫入一使用者程式以在離子飛過模型時即時調變八極裝置板上之電壓。使用Simion's之記錄特徵來記錄離子之時間及在"樣本平面"上之徑向位置，以及關於模型中之每一離子之逐毫微秒位置及局部靜電場的更詳細的資訊。隨後使用經設計以輸入、剖析且繪製資料以用於更自動化分析之筆記型電腦將此資料輸入來自Wolfram Research,Champaign,IL之Mathematica 4.1中。

模型模擬以約0.29 mm/ns行進之30 keV鎵離子。圖3中右邊的標度展示管柱尺寸，且左邊的標度展示鎵離子行進彼等尺寸的相應時間。圖3展示遮沒板312具有約10 mm之長度340。自遮沒板312之頂部至上部八極裝置202之頂部的距離342為49 mm。上部八極裝置202之長度344為16 mm且下部八極裝置204之長度346為36 mm。上部八極裝置202與下部八極裝置204之間的間距348為15 mm。自上部八極裝置202之頂部至下部八極裝置346之底部的距離350為約68 mm。

對於30 keV鎵離子，離子自遮沒板之底部行進至上部八極裝置所需之時間tb為134 ns。鎵離子行進穿過上部八極 裝置所需之時間tu為56 ns。鎵離子橫過八極裝置之間的距離所需的時間tg為53 ns，且離子橫過下部八極裝置所需的時間tl為125 ns。離子自上部八極裝置之中心進入下部八極裝置之中心的時間tf為約143 ns。離子橫過偏向器組件之總時間為tu+tg+tl，或約234 ns。除了飛行延遲時間之外，必須考慮改變偏向器上之電壓之約10 ns的系統電子器件轉變時間且因此可考慮重新引導束且使離子落在所要新點上所需的總時間應為約245 ns。

設定八極裝置尺寸及位置，使得束穿過透鏡212之中心且下部八極裝置產生最大視場，從而使束偏向(例如)一額外500 μm以達成1 mm視場。若使用較低能量束，則TOF增加。舉例而言，5 kv束使TOF增加2.45且八極裝置之中心之間的延遲將為318 ns。

模擬結果

下文以三個部分論述模擬結果：無延遲之偏向、有延遲之偏向(包括最佳延遲設定及快速偏向)，及遮沒。所有模擬使用具有69.7 AMU之原子質量及30 keV之動能的Ga+離子。常用鎵液態金屬離子源係一個以上同位素之混合物且不同同位素之偏向及飛行時間將稍微不同。可使用單一同位素鎵源來消除此因素。板上之偏向電壓以10 V增量步進，其中每一轉變需要10 ns來完成。

模擬在四個像素之間移動離子束。四個電壓下之目標偏向如表1中所示計算如下：

將相同量級之電壓施加至偏向之兩級，且在第一級及第二級中反向板之極性。為將離子束定位在第一像素(距光軸220 0.855 mm)處，將+/-185 V之電壓施加至上部八極裝置及下部八極裝置。為使束偏向至第二像素(距光軸0.808 mm)，將+/-175 V施加至上部八極裝置及下部八極裝置。上部八極裝置經定向為使得其偏向係在負y方向上。以相反方式定向下部八極裝置，使得其偏向係在正y方向上。

如先前所述，離子作為單一組合"飛行"，其中，組合中之每一離子相對於先前離子具有1 ns的延遲。在圖4至圖7之圖式中，x軸表示離子相對於第一離子之起始時間的延遲時間。

無延遲之偏向(先前技術)

模擬展示以偏向方式操作管柱(其中上部八極裝置及下部八極裝置之板上的電壓同時改變)較之使用在八極裝置上之電壓改變之間的延遲的操作提供較不精確的束定位。僅在離子已經歷上部八極裝置及下部八極裝置中之全偏向場時，離子將以所要偏向到達樣本平面。當偏向電壓改變時，將錯誤引導自上部八極裝置之開端至下部八極裝置之 末端的偏向系統內部的任一離子，因為其將經受上部八極裝置與下部八極裝置中之不匹配場。

30 keV鎵離子束需花費約245 ns自一個像素完全轉變至另一個像素，其中包括穿過偏向器之235 ns飛行時間(如圖3中所示)及改變偏向電壓之10 ns。舉例而言，對於300 ns之停留時間，離子預見245 ns期間之不匹配轉變電壓且接收僅55 ns期間的正確電壓。即使排除系統電子器件延遲，樣本平面上之逐像素轉變之最小時間僅低於245 ns。

圖4展示具有300 ns之像素時間且其中信號在兩偏向級中同時改變之無延遲偏向系統中模擬的離子的曲線。x軸表示離子自模擬器之開端發射的時間而y軸展示離子之計算偏向。如表1中所示，第一組離子之目標偏向(其預見兩八極裝置中之全+/-185 V偏向電壓)為0.855 mm。第二組離子之目標偏向為0.808 mm，其中將+/-175 V施加至八極裝置。在模擬中，離子以施加至八極裝置之+/-185 V的偏向電壓為開端，且隨後偏向電壓改變至+/-75 V達300 ns。八極裝置電壓以像素率週期性地改變。在停留週期之大多週期期間，離子不著陸於第一或第二目標像素位置處。為了分析，可將圖4中之曲線分成五個區。

A區。此等離子為在電壓改變之前行進穿過整個組件之首先發射的離子。此等離子經受穿過兩八極裝置之正確+/- 185V電壓且如所需偏向0.855 mm。

B區。表示於曲線之此區中之離子在電壓改變時係在下部八極裝置之內部。離子在模擬中稍後起始，即，彼等在 電壓改變時在下部八極裝置中升高的離子，在下部八極裝置中經歷較大週期的減少偏向電位(175 V對185 V)。

C區。在此組合中之離子在電壓改變時係在上部八極裝置與下部八極裝置之間的間距或間隙中。儘管此等離子經受不平衡的偏向電壓，但其在上部八極裝置及下部八極裝置中皆經歷相同偏向。

D區。此等離子在電壓改變時係在上部八極裝置中。具有稍後發射時間之彼等離子在八極裝置中升高且因此經歷較長時間的正確電壓且因此更接近目標偏向而偏向。

E區。此等離子在電壓改變時係在上部八極裝置之上方，且因此僅經受在上部八極裝置及下部八極裝置中之+/- 175 V的穩定偏向電壓。此等離子自光軸適當地偏向0.808 mm。

在圖4中，不穩定的偏向轉變週期始於自模擬之開始於約55 ns處發射之離子且結束於在約300 ns處發射之離子。因此，使束自一個像素至下一個像素重新定位所需的總時間花費約300 ns-55 ns=245 ns，其為偏向系統之總轉變時間。因此，無論偏向電子器件之速度如何，在不使用下部八極裝置信號延遲之離子管柱中的30 keV下的最快逐像素轉變為約245 ns。更一般而言，在採用相似偏向子系統且缺少偏向延遲之任一離子管柱中可達成的最快逐像素轉變等於離子穿過偏向子系統的轉變時間。

實際像素停留時間(T_actual )(即，在束將離子傳遞至工件上之預期位置期間的時間)等於經程式化之、預期停留時 間(T_{programmed dwell time} )減去偏向系統之像素轉變時間(T_{pixel transition} )。

T_actual =T_{programmed dwell time} -T_{pixel transition}

因此，若上述離子管柱偏向系統用30 keV Ga+離子以300 ns之像素率驅動，則每一像素之實際停留時間為300 ns-245 ns=55 ns。當試圖計算掃描離子束之每一像素劑量時，實際停留時間與經程式化停留時間之間的差係顯著的。每一像素將接收較之在其程式化像素時間期間所預期之離子少的離子，且可在期望將束定位於其他地方時接收到未知數目的錯誤引導離子。

有延遲之偏向

藉由延遲將信號施加至下部八極裝置直至上部八極裝置信號已發生改變，可減少錯誤引導離子之數目。在一些實施例中，僅系統之約一半的離子需要在適當地引導後繼離子之前退出，而非必須在信號改變之後等待偏向系統中之所有離子在適當地引導後繼離子之前完全離開偏向器。

存在許多可行方法來實施離子管柱中之偏向延遲且在下文提供兩個實例。用於特定實施例之較佳方法將視系統使用者介面及束掃描軟體如何結構化而定。本發明不限於任一特定信號更改，且熟習此項技術者將能夠使用本文作為實例及導則所提供之資訊判定適當的信號。可最佳化偏向系統之其他態樣(例如組件之實體尺寸及位置)以用於特定實施例中。

在基於圖3之離子管柱模型的第一實例中，上部八極裝 置中之電壓在t=0 ns處開始改變且在t=10 ns處結束改變。在穿過上部八極裝置之整個路徑上經受經改變之上部八極裝置偏向場的第一離子將在t=10 ns+56 ns+53 ns=119 ns時到達下部八極裝置，其表示上部八極裝置結束調變所需之時間、離子行進穿過上部八極裝置所需之時間，及離子行進穿過八極裝置間隙所需之時間。將此持續期稱為"上部八極裝置轉變時間"。119 ns係近似值，此係因為進入"無場"區之不同部分的場洩漏。

在第一實例中，將像素信號施加至下部八極裝置之延遲等於允許新像素之第一離子在改變其電位之前到達下部八極裝置的上部八極裝置轉變時間。此允許先前像素之最後離子中之一些(而非所有)離子在電壓改變之前由下部八極裝置正確地偏向。因此，此實施例確保新像素準時起始，即，正確地引導引導至一新像素的第一離子且犧牲先前像素之最後離子。在第一實例中，至下部八極裝置之電壓在改變上部八極裝置上之電壓之後改變約119 ns。在計算延遲時間之後，將延遲設定為近似為延遲時間，意即，在計算值之約+/- 30%內，且可實驗上使延遲時間最佳化。

在第二實例中，下部八極裝置上之延遲經設定以允許來自先前像素之所有離子在調變其電壓之前退出下部八極裝置。儘管允許先前像素結束，但下一像素之第一離子係誤偏向的。將此實例應用至圖3中之管柱模型，離子自上部八極裝置之出口行進至下部八極裝置之出口的時間為53 ns+125 ns=178 ns。將時間稱為"下部八極裝置延遲時間"。

兩實例之淨效應係相同的：與非延遲情況下之245 ns的轉變時間相對比約130 ns之像素轉變時間。上述實施例之間的差異在於：當離子位於偏向系統內之不同位置處時發生像素轉變，意即，轉變或在一個像素之末端亦或在下一像素之開端處發生。

計算出之延遲可經調節以使錯誤引導離子之數目最佳化。申請者發現：上部八極裝置信號與下部八極裝置信號之間的約105 ns之延遲提供最少錯誤引導離子。在此模型中，不將轉變時間考慮為像素率之一部分，此導致圖5中所示之像素偏向上的稍微偏移。

在圖5中之每一像素處之向下拖曳轉變及朝向目標偏向之後繼向上運動指示離子在轉變之部分轉變期間並未充分地偏向且隨後離子進一步偏向直至偏向係正確為止。向下拖曳區表示來自先前像素之離子在轉變時仍在下部八極裝置中，且向上引導區表示在其調變期間在上部八極裝置之部分轉變中的離子。

在圖5中之實例中，在改變下部八極裝置之電壓上有105 ns的延遲及300 ns的程式化像素持續期的情況下，像素轉變需要約130 ns，保留約170 ns的實際像素停留時間。無論像素率如何，均存在像素轉變時間。在決定是否為特定應用實施偏向延遲中，考慮像素率及在像素轉變中錯誤引導之像素劑量的相對百分比兩者。

模擬結果具有對於以非常快速地偏向率操作離子管柱的含意。增加像素率具有減小每一像素處之平線區寬度的影 響。以等於像素轉變時間之像素率，每一像素處之電流不超過轉變期間之電流，因為束從不停止移動。傳遞至像素之離子劑量相對於轉變期間之劑量減少，此將減少帶電粒子束影像之訊雜比。實質上，隨著自目標像素發出之二次電子的數目減少且自工件之其他區域發出的二次電子增加，影像將變得較不清楚。因此，影像上之點的亮度較不符合樣本上之點的特性。

圖6展示像素平線區之損耗。圖6中之曲線對應於等於130 ns之像素率，其亦為使用105 ns延遲之像素轉變時間。隨著像素率增加超出像素轉變時間，離子偏向圖案變得更複雜，但仍是規律的。此可見於圖7中，其中偏向以90 ns像素率及105 ns之延遲操作。

遮斷器

圖3之離子管柱中之遮沒板312定位於上部八極裝置之頂部上方約39毫米處。實際上，此意謂在遮沒板的下方存在相對較長的離子線，其將在已遮沒束之其餘束之後自由退出管柱。除了八極裝置中之245 ns的電流及在八極裝置與樣本之間的透鏡212中之148 ns的電流之外，在管柱中存在額外134 ns的離子電流。其造成自遮沒調變之完成至束以30 keV在樣本平面上終止之時間的約淨528 ns。

已知藉由管線方式添加離子達所要劑量及停留時間且藉由掃描起始時允許額外時間來容納遮沒延遲而補償遮沒延遲。可使用預遮沒軟體常用程式補償漂移空間且確保束在最佳時間遮沒，以便所有停留點接收接近於指定劑量的劑 量。然而，當在100 ns停留時間操作且遮沒延遲為500 ns時，遮沒補償之判定變得有些複雜。

試驗結果

圖8至圖11展示經受使用來自FEI Company之VisIONary^TM 離子管柱的聚焦離子束處理之樣本的表示。束經程式化以遵循樣本上之螺旋形圖案。對於此離子管柱，申請者計算285 ns之延遲在改變第一級偏向器信號與改變第二級偏向器信號之間係適當的。如上所述，延遲係判定為對應於偏向器之中點之間的飛行時間加上電子器件轉變時間。

圖8及圖9中之圖案係藉由使用200 ns之像素率形成。圖8中之結構由無管柱延遲操作(意即，第二級偏向器信號與第一級偏向器信號同時改變)之離子束形成。圖9中之圖案係由275 ns之延遲形成，即，第二級偏向器信號在第一級偏向器改變之後改變275 ns。圖8展示束顯著地偏離程式化圖案。圖9展示在有延遲之情況下，束路徑更加接近地近似所要螺旋形路徑。

圖10及圖11中之結構係由100 ns之像素率形成。圖10中之結構係由無管柱延遲操作之離子束形成。圖11中之圖案係由275 ns之延遲形成。因為像素率大大短於轉變時間(其為約550 ns)，所以轉變時間之影響較大。

圖10展示束與方邊螺旋形圖案之偏差大於圖8中之偏差。圖11展示與圖10相比，施加275 ns延遲極大地改良束圖案，但由於短像素率，即使在有延遲之情況下，束圖案仍有些偏離程式化方邊螺旋形圖案。

圖12展示用於實施本發明之實施例之較佳程序。在步驟1202中，判定包括遮斷器及偏向器之管柱組件之間的距離。在步驟1204處，判定管柱中之粒子的速度。速度將視粒子質量及加速電壓而定，且速度對應於粒子能量。一旦判定粒子速度及距離，則可在步驟1206中判定飛行時間。自飛行時間中，在步驟1208中使用(例如)上述方法中之一者判定近似延遲。舉例而言，延遲可基於電子延遲及在上部八極裝置及八極裝置之間的間隙中的TOF之總和。如另一實例，延遲可基於間隙及下部八極裝置中之TOF。在可選步驟1210處，延遲經由試驗最佳化。一旦判定延遲，則在步驟1212中處理工件。熟習此項技術者將瞭解：帶電粒子可經受遮斷器與偏向器之間的加速度，且飛行時間係基於穿過偏向器之速度而判定。

不使用上部八極裝置與下部八極裝置之間的延遲操作偏向系統將導致"像素轉變時間"等於離子穿過整個偏向子系統之轉變時間。此像素轉變時間係視帶電粒子之速度及類型而定且視偏向系統之長度而定，因此像素轉變時間對於給定粒種及能量在帶電粒子系統中為恆定的。在實施偏向延遲之情況下，可將像素轉變時間減少至離子穿過偏向系統中之大約一半偏向系統的轉變時間。

由於飛行時間係視帶電粒子之質量及其能量而定，因此用於實施本發明之較佳帶電粒子束系統提供可調節的信號延遲，使得信號延遲可視帶電粒子束種類及能量而變化。舉例而言，在鎵聚焦離子束系統中，可使用含有鎵同位素 之混合物的離子源或可使用主要由單一鎵同位素組成的源。隨著用於研磨之較高能量及用於成像之較低能量，連同單一離子源使用之束能量可發生變化。本發明可改良微切削及帶電粒子束輔助沉積兩者之精度，並且改良成像。

存在許多方法實施此偏向延遲。較佳實施例將視管柱電子器件及操作軟體中之其他因素而定。

上述模型及實施例提供本發明之適用於鎵聚焦離子束系統的實例。本發明可適用於任一帶電粒子束系統。本發明不限於二級偏向器。舉例而言，可在單一級偏向器中補償遮斷器延遲。本發明對回應於電子信號控制束之組件的獨立由於組件之間的飛行時間而影響粒子束控制的帶電粒子束系統中之任何組件均為有用的。

本發明亦可用於電子束系統中。因為電子通常以大大高於聚焦離子束系統中之離子的彼等速度的速度橫穿電子束系統，所以在當前電子束系統中不限制基於偏向之束控制問題，但由於規格尤其對於低能量束而變得緊湊，因此本發明可用於電子束系統中。

儘管已詳細描述本發明及其優點，但應瞭解：可在不偏離如附加申請專利範圍所界定之本發明之精神及範疇的情況下對本文進行多種改變、替代及變更。此外，本申請案之範疇不意欲限於說明書中所描述之製程、機器、製造、物質組合、構件、方法及步驟之特殊實施例。如一般熟習此項技術者將易於自本發明之揭示內容瞭解，可根據本發明利用執行大體上相同功能或達成與本文所述之相應實施 例相同結果之目前存在或稍後開發的製程、機器、製造、物質組合、構件、方法或步驟。相應地，附加申請專利範圍意欲將此等製程、機器、製造、物質組合、構件、方法或步驟包括於其範疇內。

100‧‧‧二級偏向器

102‧‧‧束

104‧‧‧光軸

110‧‧‧第一級偏向器

114‧‧‧第二級偏向器

120‧‧‧接物鏡

122‧‧‧工件

200‧‧‧偏向系統

202‧‧‧上部八極裝置

204‧‧‧下部八極裝置

206‧‧‧間隔片

210‧‧‧上部八極裝置終止板

212‧‧‧第一元件

220‧‧‧光軸

308‧‧‧終止平面

310‧‧‧工作距離

312‧‧‧遮沒板

圖1展示用於聚焦離子束系統之典型的二級偏向器。

圖2展示用於模型化對穿過偏向器之離子之飛行時間的偏向之影響的二級偏向器。

圖3展示在典型的聚焦離子束管柱中自遮沒板至工件的距離及時間延遲。

圖4展示由其中像素率為300 ns且在將偏向信號施加至兩個級中無延遲之模擬判定的實際帶電粒子偏向。

圖5展示由根據本發明之一實施例之其中像素率為300 ns且第二級偏向信號延遲105 ns之模擬判定的實際帶電粒子偏向。

圖6展示由根據本發明之一實施例之其中像素率為130 ns且第二級偏向信號延遲105 ns之模擬判定的實際帶電粒子偏向。

圖7展示由根據本發明之一實施例之其中像素率為90 ns且第二級偏向信號延遲105 ns之模擬判定的實際帶電粒子偏向。

圖8展示使用200 ns像素率且在第一級偏向信號與第二級偏向信號之間無延遲之聚焦離子束蝕刻的結果。

圖9展示連同在第一級偏向信號與第二級偏向信號之間 施加的延遲使用200 ns像素率之聚焦離子束蝕刻的結果。

圖10展示使用100 ns像素率且在第一級偏向器信號與第二級偏向器信號之間無延遲之聚焦離子束蝕刻的結果。

圖11展示連同在第一級偏向器信號與第二級偏向器信號之間施加的延遲使用100 ns像素率之聚焦離子束蝕刻的結果。

圖12展示根據本發明之一較佳方法。

Claims (10)

1. 一種用於在一帶電粒子束系統中引導帶電粒子束的方法，其包含：施加一偏向信號至一級偏向器，該偏向信號對應於一停留點；施加一遮沒(blanking)信號至一遮沒電極且將一由自遮斷器至該偏向器之離子行進時間導致的延遲併入該偏向器信號中，其中該延遲係由該束中之一粒子在該遮斷器與該偏向器之間的飛行時間所判定的。
2. 如請求項1之方法，其中該延遲係補償電子器件之轉變時間。
3. 如請求項1之方法，其中該延遲係補償一帶電粒子通過該遮沒信號所需之時間。
4. 如請求項1之方法，其中該延遲係經判定以增加該束在其所引導至之像素上之撞擊的實際時間。
5. 如請求項1之方法，其中該延遲係經判定以使得每一像素處之實際停留時間最大化。
6. 如請求項1之方法，其中該帶電粒子束係一聚焦離子束。
7. 如請求項1之方法，其中該帶電粒子束係一電子束。
8. 一種帶電粒子束系統，其包含：一粒子源；複數個遮沒板；一帶電粒子偏向器； 一用於施加一信號至該等遮沒板與該帶電粒子偏向器之電壓源，該系統係經程式化以補償從該等遮沒板至該帶電粒子偏向器之一帶電粒子之飛行時間，以使得一停留點可被控制且不需考慮被該等遮沒板所使用之飛行時間。
9. 如請求項8之裝置，其進一步包含一儲存電腦指令之記憶體，該等指令包括一控制該電壓源的程式。
10. 如請求項9之裝置，其中該記憶體儲存使該級偏向器信號延遲一實質上對應於一帶電粒子從該等遮沒板至該帶電粒子偏向器之飛行時間的量的電腦指令。