通过受控气流减少原位激光再沉积及用于减少污染的系统技术方案

通过受控气流减少原位激光再沉积及用于减少污染的系统。通过在激光烧蚀之前或期间将背景气体引入到真空腔室中来减少位于所述真空腔室中的工件的激光烧蚀中产生的碎屑的沉积。所述背景气体可以扩散地引入到所述真空腔室中并且可以减少例如在加工期间面向所述工件的光学窗口的表面等表面的污染。也可以使用背景气体的定向引入，且在一些情况下，相同或不同的背景气体在与所述背景气体的扩散引入相关联的压力相同或不同的压力下被引导至工件表面，以减少所述工件表面被激光烧蚀碎屑的污染。污染。污染。

【技术实现步骤摘要】
通过受控气流减少原位激光再沉积及用于减少污染的系统


[0001]本公开涉及减少激光加工中的表面污染。

技术介绍

[0002]许多工作流程在真空腔室中组合聚焦离子束（FIB）铣削和激光烧蚀。在激光烧蚀工艺中，可以去除大量材料，并且这些去除的材料可以沉积在真空腔室的表面上。归因于这种再沉积，用于递送激光束的光学系统可能展现减少的光透射。为了保护光学组件，激光光学系统的最终表面可以是可以根据需要更换的廉价窗口。然而，更换窗口需要停止加工和对真空腔室进行排气，从而使加工复杂化并延迟加工。Straw的美国专利9,216,47中描述了一种保护光学组件的方法。在一个实例中，Straw公开了跨光学物镜的面滚动透明盖，从而使盖的受污染部分被未受污染的部分替换。这种方法可以延长光学窗口的使用寿命，但会增加系统复杂性，因此需要替代方法。

技术实现思路

[0003]通过将背景气体引入到加工腔室中，可以减少或消除来自烧蚀加工的碎屑造成的再沉积污染。可以扩散地或远程地引入这种背景气体，并且不需要将其引导至要减少碎屑沉积的表面。通过在大于离子束加工或电子显微镜中使用的压力但小于大气压的合适的压力下提供背景气体，可以减少面向工件的光学表面的污染，从而延长光学窗口的使用寿命。虽然背景气体可以保护光学表面，但工件的邻近部分可能接收再沉积的碎屑。在一些实例中，通过喷嘴引入背景气体或以其它方式引导至工件表面以减少这种再沉积。也可以使用反应气体挥发碎屑来减少加工位置附近的碎屑沉积，或者可以使用额外的激光加工步骤来去除工件碎屑。
[0004]激光和离子束加工的代表性方法包含将工件定位在真空腔室中并在真空腔室中建立约1 Pa和10 kPa之间的背景气体压力。将激光束引导至工件以烧蚀工件的一部分。可以通过将背景气体引入到真空腔室中来建立10
‑4Pa和10 kPa之间的背景气体压力。当将背景气体引入到真空腔室中时，真空腔室可以与联接到真空腔室的真空泵隔离。背景气体可以是氮气、水蒸气、二氧化碳、氧气、惰性气体或碳氟化合物或其它卤代化合物中的一种或多种。背景气体可以在远离工件的烧蚀部分的位置处被引入到真空腔室，并且可以或可以不在经历例如激光烧蚀等激光加工的位置处或附近被引导至工件。在一些实例中，在建立背景气体压力之前或建立背景气体压力时降低真空泵的泵送速率。无需对真空腔室进行排气即可重新建立真空腔室中的真空压力，然后使用带电粒子束（CPB）对工件进行加工或成像。在一些情况下，通过将背景气体引向工件的表面来将背景气体引入到真空腔室。在一些实例中，背景气体被引入以被引导至真空腔室中的表面并且被扩散地引入。
[0005]代表性的加工设备包括真空腔室和激光光学系统，所述激光光学系统包含位于真空腔室内的物镜并且可操作以将光学加工束引导至工件以从工件去除材料。带电粒子束光学系统被定位成将带电粒子束（CPB）引导至工件，且工艺控制器联接到真空腔室以引入背
景气体来抑制激光光学系统的加工期间工件材料在激光光学系统上的沉积。响应于工艺控制器的阀可以被定位成将背景气体引入到真空腔室中，并且背景气体可以是氮气、氧气、二氧化碳、碳氟化合物、XeF2、SiF4，或其它卤化气体，或惰性气体中的一种或多种。工艺控制器可操作以引入背景气体以产生大于1 Pa的真空腔室压力。在一些实例中，压力计被定位成测量真空腔室中的压力，其中工艺控制器联接到压力计并且可操作以基于测得的压力将背景气体引入到真空腔室中。可以定位气体出口以将背景气体流引导至工件的表面。在一些实例中，真空泵联接到真空腔室并且可操作以排空真空腔室，其中工艺控制器被配置成与引入背景气体相关联地降低真空泵从真空腔室的排空速率。真空泵可以是涡轮机械泵，并且工艺控制器可操作以通过减慢涡轮机械泵来降低排空速率。在另外其它实例中，泵阀将真空泵联接到真空腔室，其中工艺控制器可操作以通过调整泵阀来降低排空速率。CPB光学系统可以是等离子体聚焦离子束系统，并且工艺控制器可操作以在激光烧蚀之前或之后铣削工件，而不需要对真空腔室进行排气。CPB光学系统可以是电子显微镜系统，并且工艺控制器可操作以用光学加工束烧蚀工件并且在不使真空腔室排气的情况下对烧蚀的工件成像。
[0006]用于对保持在真空腔室中的工件进行离子束和激光束铣削的代表性系统包含激光光学系统，所述激光光学系统包含面向工件区域的光学表面和背景气体源，所述背景气体源可操作以将背景气体引入到真空腔室中以建立适合于减少沉积在面向工件的光学表面上的激光烧蚀碎屑的压力。激光光学系统可操作以在所建立的压力下烧蚀真空腔室内的工件。离子束系统可操作以用离子束铣削工件，并且工艺控制器联接到激光光学系统、背景气体源和离子束系统且被配置成选择在真空腔室中使用背景气体进行激光烧蚀或离子束铣削，无需对真空腔室进行排气。
[0007]通过参考附图进行的以下详细描述，所公开技术的前述和其它特征将变得更加显而易见。
附图说明
[0008]图1示出包含背景气体可引入到的真空腔室的代表性激光加工系统。
[0009]图1A示出定向的背景气体流。
[0010]图2示出对位于真空腔室中的工件进行激光加工的代表性方法。
[0011]图3A
‑
3B示出背景气体对光学窗口透射的影响。
[0012]图4示出选择在激光烧蚀期间使用的背景气体的代表性方法。
[0013]图5示出用于离子束铣削、电子束成像和激光烧蚀的代表性系统，其中可以引入背景气体用于激光烧蚀。
[0014]图6示出与所公开的方法一起使用的代表性计算机环境。
具体实施方式
[0015]引言和概论通过将背景气体引入到真空腔室中，可以减少或消除来自激光烧蚀、激光铣削或应用于位于真空腔室中用于离子束铣削或使用电子显微镜检查的工件的其它工艺的碎屑造成的再沉积污染。如本文所用，“背景气体”是指被引入到真空腔室中的气体，其通常导向
或不导向工件。背景气体可以具有单一成分，也可以是多种气体的混合物。在一些实例中，此背景气体经由喷嘴、管件或导引件被引导至工件，以通常在待烧蚀或铣削的表面或者例如激光物镜、带电粒子束检测器、光学检测器、相机窗口或其它表面等待保护的其它表面处产生气流。在真空中，烧蚀碎屑通常沿垂直于工作表面的轴线以及沿激光束轴线定向，并且可以用余弦分布来描述。背景气体的引入对于减少用于将激光加工束引导至工件的激光光学器件的污染特别有用。在某些情况下，光学窗口被定位成保护激光光学器件，并且由于污染而趋于变得不那么透明。提供背景气体可以减少这种污染并增加光学窗口的使用寿命。虽然光学窗口可能较便宜且机械上易于更换，但更换可能需要对加工腔室进行排气，从而减慢加工吞吐量。
[0016]虽然背景气体的引入通常可以减少真空腔室表面的污染，但在某些情况下，背景气体会导致工件上的污染增加，通常在邻近于烧蚀区域的位置处。这种碎屑可以通过背景气体的定向气流减少，或者可以通过随后在这些邻近区域中的低功率激光束曝光来去除碎屑。也可以使用反应气体作为背景气体或在背景气体中包含反应气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光和离子束加工的方法，其包括将工件定位在带电粒子显微镜的真空腔室中；通过将背景气体引入到所述真空腔室中在所述真空腔室中建立约10
‑
4 Pa和10 kPa之间的背景气体压力；以及在所述真空腔室中将激光束引导至所述工件以烧蚀所述工件的一部分。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括当将所述背景气体引入到所述真空腔室中时，使所述真空腔室与联接到所述真空腔室的真空泵隔离。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述背景气体是XeF2、XeF4和XeF6、碳氟化合物、惰性气体、N2、H2O、SF6和NF
3，
以及其它卤化前体及其混合物中的一种或多种中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述背景气体在远离所述工件的烧蚀部分的位置处引入到所述真空腔室。5.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括在建立所述背景气体压力之前或建立所述背景气体压力时减小所述真空泵的泵送速率。6.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括从所述真空腔室排空所述背景气体，且用所述带电粒子显微镜的带电粒子束对所述工件进行加工或成像。7.根据权利要求1所述的方法，其中通过将所述背景气体导向所述工件的表面来将所述背景气体引入到所述真空腔室中。8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括选择要保护免受烧蚀碎屑沉积的表面，其中通过将所述背景气体导向选定表面来将所述背景气体引入到所述真空腔室中。9.一种加工设备，其包括：真空腔室；激光光学系统，其包含位于所述真空腔室内的物镜，且能够操作以将光学加工束引导至工件以从所述工件去除材料；带电粒子束（CPB）光学系统，其被定位成将带电粒子束引导至所述工件；以及工艺控制器，其联接到所述真空腔室以引入背景气体以在所述激光光学系统加工期间抑制工件材料在所述激光光学系统上的沉积。10.根据权利要求9所述的加工设备，其进一步包括阀，所述阀响应于所述工艺控制器且被定位成将所述背景气体引入到所述真空腔室中。11.根据权利要求10所述的加工设备，其中所述背景气体是XeF2、XeF4和XeF6、碳氟化合物、惰性气体、N2、H2O、SF6、NF
3，
以及卤化前体中的一种或多种。12. 根据权利要求10所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：