对带电粒子设备中的样品成像的方法技术

本发明专利技术公开了一种对带电粒子设备中的样品成像的方法。本发明专利技术涉及配备有离子束柱(102)和电子束柱(101)的双束设备，电子束柱包含静电浸没透镜(116)。当倾斜样品(104)时，静电浸没场失真并且失去绕电子光轴的对称。结果倾斜引入有害影响，诸如横向色像差和束位移。另外在样品的非倾斜位置中检测二次电子或后向散射电子的柱内检测器(141)将在当倾斜样品时归因于失去浸没场对称而表现出这些电子的混合。本发明专利技术示出如何通过关于最靠近样品的接地电极对平台进行偏置来消除或至少减少这些缺点。

【技术实现步骤摘要】
对带电粒子设备中的样品成像的方法
本专利技术涉及对带电粒子设备中的样品成像的方法，所述带电粒子设备配备有：•可抽真空的样品室，•用于沿着电子束轴线产生精细聚焦电子束的电子束柱，所述电子束柱配备有包含静电浸没透镜的物镜，•用于沿着离子束轴线产生精细聚焦离子束的聚焦离子束柱，•所述聚焦离子束柱和扫描电子束柱被安装在样品室上，以使得电子束轴线和离子束轴线在交点位置处相交，•示出配备有用于支承样品的部件的导电平面的样品操纵器，所述样品操纵器能够在所述平面垂直于电子束轴线所成的第一倾斜角度和所述平面垂直于离子束轴线所成的第二倾斜角度之间倾斜所述平面，所述方法包括•把样品安装在样品操纵器的平面上，•利用电子束柱把精细聚焦电子束导向样品，•利用聚焦离子束柱把离子束导向样品。这样的方法例如用于利用充当聚焦离子束(FIB)的离子束柱来机加工样品或者从工件（诸如半导体晶片）凿刻样品，以及用于利用充当扫描电子显微镜(SEM)的电子束柱来检查样品。
技术介绍
已知的专利描述一种具有扫描电子显微镜柱的系统，所述SEM柱配备有包含静电浸没透镜和磁透镜的物镜。所描述的系统进一步配备有具有静电非浸没透镜的聚焦离子束柱。对于良好的SEM图像来说，要求浸没电场示出绕电子光轴的对称，因为否则将发生电子束的横向色像差和若干几何像差。因此优选地将样品平台垂直于电子束轴线定向，因而以类似标准SEM的位置配置来操作设备。当使用FIB时，离子通常需要几乎垂直地撞击在样品或晶片上，并且因此电子束斜向地撞击到样品或晶片。在任何情况下，离子必须从离子柱物镜行进到交叉点，并且离子因而必须行进通过浸没电场。这造成离子束的横向色像差和若干几何像差。对于良好的离子定位/成像来说，SEM柱的静电浸没场应被关闭。已知的专利找到一种解决方案，该解决方案在于在SEM柱和FIB柱之间的屏蔽电极，以及关于样品和离子束柱对最靠近样品的静电浸没透镜的电极进行偏置和/或对屏蔽进行偏置。已知的专利的解决方案依赖于当样品被倾斜时通过关于样品对最靠近样品的SEM物镜的电极进行偏置来恢复绕电子束轴线的静电浸没场的旋转对称、以及利用屏蔽电极对必须由离子束穿过的那部分场进行定形以允许“针对电子束还有离子束这两者的良好聚焦和束引导”。这种已知的解决方案的缺点在于必须在样品附近的区域中添加屏蔽电极。如本领域的技术人员已知的那样，该区通常堆放有附件，比如辐射检测器(二次电子检测器，后向散射电子检测器，X-射线检测器)，一个或更多个气体注入系统，用于附接样品的操纵器等。
技术实现思路
本专利技术意图提供一种不添加屏蔽电极的替换的解决方案。为此，根据本专利技术的方法的特征在于电子束柱和聚焦离子束柱的每一个示出最靠近交点位置的电极，所述电极连接到公共电位，并且对安装有样品的平面关于这些电极进行偏置而达到取决于倾斜角度离子束和电子束在不示出横向色像差的情况下相交于交点位置这样的程度，以及对于两个倾斜位置而言束的交点在同一样品位置处。根据本专利技术，两个物镜的电极被连接到公共电位(优选为接地)，而没有额外的电极附接到两个物镜中的一个或者两个。平台被连接到电压源，所述电压源能够关于各柱对平台和安装在平台上的样品进行偏置。其结果是能够应对下面的问题：•能够补偿起因于样品倾斜和电子柱的静电透镜的激励的束偏移，•能够补偿两个柱的色像差，当电子束垂直地撞击到样品时，电极关于样品的偏置优选为0。在优选的实施例中，两个柱关于彼此成在45度和60度之间的倾斜角度。具有关于彼此成角度的电子束柱和离子束柱的设备是众所周知的，示出了例如两个柱之间为52度的角度。在另一个实施例中，真空室包含一个或更多个导电部分，所述一个或更多个导电部分配备成被关于样品和电极偏置。在进一步的实施例中，可以关于电极和样品定位所述一个或更多个导电部分中的至少一个。在另一个实施例中，所述一个或更多个部分包含来自如下的组的部分：气体注入系统、二次电子检测器、后向散射电子检测器、带电粒子检测器、X射线检测器或照相机。当使用例如气体注入系统(GIS)或显微操纵器时，气体注入系统(GIS)或显微操纵器在操作中被关于样品和柱移动。通过对样品进行合适的偏置，针对由这些金属的(因而是导电的)部分的变化的位置引起的干扰的一阶修正是可能的。在优选的实施例中，电子束柱包含柱内带电粒子检测器，更具体地，包含透镜内带电粒子检测器。这样的柱内检测器用于达成高效率。本专利技术人发现所述方法的使用造成在没有不利偏转的情况下的二次电子(SE)和后向散射电子(BSE)的检测。偏转会导致更低的检测效率。另外，还可以构造检测器以检测绕电子光轴的角对称，偏转会妨碍这样的取决于角度的检测。应注意，归因于静电场的极性，这样的检测器典型地用于检测BSE和SE，对于检测带正电的离子来说并不有效。附图说明现在使用附图阐述本专利技术，附图中相同的附图标记提及对应的特征。为此：图1示意性地示出被配备成执行根据本专利技术的方法的双束系统。图2示意性地示出图1的双束系统的一部分。图3A、3B、3C、3D、3E和3F示出在利用根据本专利技术的方法进行实验期间获得的显微照片。具体实施方式图1描绘被配备成执行根据本专利技术的方法的示例性双束SEM/FIB系统100。合适的双束系统在商业上例如可从本申请的受让人FEI公司（俄勒冈州希尔巴罗）获得。尽管以下提供了合适的硬件的示例，但是本专利技术并不被限制于以任何特定类型的硬件来实现。双束系统100在可抽真空的样品室103上具有垂直安装的电子束柱101和与垂向成近似为52度的角度安装的聚焦离子束(FIB)柱102。可利用例如涡轮分子泵，或者其它已知的泵浦部件(诸如油扩散泵、离子吸气器泵、涡旋泵等(未示出))对样品室抽真空。电子束柱101包含用于产生电子束112的电子源110。电子-光学聚束器透镜114a,114b和物镜116用于精细地把电子束聚焦在样品104上。物镜116包含静电浸没透镜，并且优选地还包含磁透镜，从而电子束112被静电浸没场和磁场这两者聚焦。电子束可被定位在样品(还已知为基底)104的表面上，并且可以借助偏转线圈118a和118b在样品的表面上扫描。应注意透镜和偏转单元可以使用电场来操纵电子束，或者可以使用磁场，或者使用它们的结合。双束系统100还包括聚焦离子束(FIB)柱102，聚焦离子束(FIB)柱102包含用于产生离子束的离子源120。离子-光学聚束器透镜124a,124b和物镜126用于精细地把离子束聚焦到样品104上。离子束可被定位在样品104的表面上，并可以借助偏转器128a和128b在样品的表面上扫描。归因于离子的性质(质量-电荷比)，透镜和偏转器典型地在本质上是静电的。电子束112和离子束122可被聚焦到样品104上，样品104被安装在真空室103内的采用可移动X-Y-Z平台105形式的样品操纵器的平坦侧。柱101和102被对准以在离子束122和电子束112之间形成交点106。优选地将样品定位在该交点处。(可伸缩的)气体注入系统(GIS)142安装在真空室上。GIS包含用于保存前体材料的储存器(未示出)，和用于把前体材料导向基底的表面的针状物144。GIS进一步包含用于调节前体材料向基底的供给的部件。在该示例中，调节部件被描绘为调节阀143，但是调节部件还可以采取例如前体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对带电粒子设备(100)中的样品成像的方法，所述带电粒子设备配备有• 可抽真空的样品室(103)，• 用于沿着电子束轴线产生精细聚焦的电子束(112)的电子束柱(101)，所述电子束柱配备有包含静电浸没透镜的物镜(116)，• 用于沿着离子束轴线产生精细聚焦的离子束(122)的聚焦离子束柱(102)，• 所述聚焦离子束柱(102)和所述电子束柱(101)被安装在所述样品室(103)上，以使得电子束轴线和离子束轴线在交点位置(106)处相交，• 示出配备有用于支承样品(104)的部件的导电平面(201)的样品操纵器(105)，所述样品操纵器能够在所述平面垂直于电子束轴线所成的第一倾斜角度和所述平面垂直于离子束轴线所成的第二倾斜角度之间倾斜所述平面，所述方法包括• 把样品(104)安装在所述样品操纵器(105)的平面上，• 利用所述电子束柱(101)把精细聚焦电子束(112)导向样品(104)，• 利用所述聚焦离子束柱(102)把离子束(122)导向样品(104)，其特征在于所述电子束柱(101)示出最靠近交点位置(106)的电极(204)，并且所述聚焦离子束柱(102)示出最靠近交点位置(106)的电极(212)，所述电极(204，212)连接到公共电位，以及对安装有样品(104)的所述平面(201)关于所述电极（104，212）进行电偏置而达到取决于倾斜角度离子束(122)和电子束(112)在不示出横向色像差的情况下相交于交点位置(106)这样的程度，以及对于两个倾斜位置而言束的交点在同一位置处。...

【技术特征摘要】
2013.06.05 EP 13170553.51.一种对带电粒子设备(100)中的样品成像的方法，所述带电粒子设备配备有•可抽真空的样品室(103)，•用于沿着电子束轴线产生精细聚焦的电子束(112)的电子束柱(101)，所述电子束柱配备有包含静电浸没透镜的物镜(116)，•用于沿着离子束轴线产生精细聚焦的离子束(122)的聚焦离子束柱(102)，•所述聚焦离子束柱(102)和所述电子束柱(101)被安装在所述样品室(103)上，以使得电子束轴线和离子束轴线在交点位置(106)处相交，•示出配备有用于支承样品(104)的部件的导电平面(201)的样品操纵器(105)，所述样品操纵器能够在所述导电平面（201）垂直于电子束轴线时与作为垂直于由电子束轴线和离子束轴线限定的平面的第一平面成第一倾斜角度的第一倾斜位置和在所述导电平面（201）垂直于离子束轴线时与所述第一平面成第二倾斜角度的第二倾斜位置之间倾斜所述导电平面（201），所述方法包括•把样品(104)安装在所述样品操纵器(105)的所述导电平面（201）上，•利用所述电子束柱(101)把精细聚焦电子束(112)导向样品(104)，•利用所述聚焦离子束柱(102)把离子束(122)导向样品(104)，其特征在于所述电子束柱(101)示出最靠近交点位置(106)的电极(204)，并且所述聚焦离子束柱(102)示出最靠近交点...

【专利技术属性】
技术研发人员：B塞达，L图马，P赫拉文卡，P斯塔，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US