具有偏转单元的粒子束装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于对物体进行成像、分析和/或处理的粒子束装置。该粒子束装置包括：第一粒子束发生器，其中该第一粒子束发生器具有第一发生器束轴，其中该粒子束装置的光轴和该第一发生器束轴相同；第二粒子束发生器，其中该第二粒子束发生器具有第二发生器束轴，其中该光轴和该第二发生器束轴成不同于0

【技术实现步骤摘要】
具有偏转单元的粒子束装置


[0001]本专利技术涉及一种用于对物体进行成像、分析和/或处理的粒子束装置。根据本专利技术的粒子束装置具有偏转单元。特别地，粒子束装置可以是离子束装置和/或电子束装置。

技术介绍

[0002]电子束装置、特别是扫描电子显微镜(下文也称为SEM)和/或透射电子显微镜(下文也称为TEM)，用于检查物体(也称为样本)以便获得关于物体在某些条件下的特性和行为的了解。
[0003]在SEM中，电子束(下文也称为一次电子束)由束发生器生成并且借助于束引导系统而聚焦在要检查的物体上。物镜用于聚焦目的。借助于偏转装置来将一次电子束引导在要检查的物体的表面上。这又被称为扫描。被一次电子束扫描的区域也称为扫描区域。在扫描期间，一次电子束的电子与要检查的物体相互作用。因这种相互作用而出现相互作用粒子和/或相互作用辐射。举例来说，相互作用粒子是电子。特别地，物体发射电子(所谓的二次电子)，并且一次电子束的电子在物体处反向散射(所谓的反向散射电子)。相互作用粒子形成所谓的二次粒子束并且被至少一个粒子检测器检测到。粒子检测器生成用于生成物体的图像的检测信号。因此获得要检查的物体的图像。例如，相互作用辐射是X射线辐射或阴极射线光。使用至少一个辐射检测器来检测相互作用辐射。
[0004]在TEM的情况下，同样借助于束发生器来生成一次电子束，并借助于束引导系统将一次电子束引导到要检查的物体上。一次电子束穿过要检查的物体。当一次电子束穿过要检查的物体时，一次电子束的电子与要检查的物体的材料相互作用。穿过要检查的物体的电子被包括物镜的系统成像到发光屏上或成像到检测器(例如呈相机的形式)上。举例来说，上述系统另外还包括投影透镜。成像还可以在TEM的扫描模式下进行。这种TEM称为STEM。另外，可以提供的是，借助于至少一个另外的检测器来检测要检查的物体处反向散射的电子和/或由要检查的物体发射的二次电子，以便对要检查的物体进行成像。
[0005]在单个粒子束装置中组合STEM和SEM的功能是已知的。因此，能够使用此粒子束装置通过SEM功能和/或STEM功能对物体执行检查。
[0006]而且，已知呈离子束柱形式的粒子束装置。使用布置在离子束柱中的离子束发生器来生成用于处理物体的离子。举例来说，在处理期间可以使用气体来烧蚀物体的材料或将材料施加到物体上。另外或替代性地，使用离子进行成像。
[0007]此外，现有技术已经披露了一方面使用电子而另一方面使用离子来在粒子束装置中分析和/或处理物体的做法。例如，具有SEM功能的电子束柱被布置在粒子束装置处。另外，将上文已经进一步解释的离子束柱布置在粒子束装置处。具有SEM功能的电子束柱特别地用于进一步检查经处理或未经处理的物体，而且还用于处理物体。
[0008]呈电子枪形式的粒子束发生器在现有技术中是已知的。例如，电子枪是在加热时发射电子的热离子源。替代性地，电子枪可以是当对其施加强电场时发射电子的场发射源。
[0009]热离子源使用例如钨丝、六硼化镧(LaB6)或六硼化铈(CeB6)的单晶体或烧结复合
物的尖发射器。如果这些材料被加热到足够高的温度，材料的电子就会接收到足够的能量来克服自然势垒(功函数)。因此，使热离子源发射热激发电子，从而生成电子束。热离子源的设计可能会有所不同。已知使用一种包括尖端的热离子源，该尖端例如是钨丝的尖端或包括这种尖端的LaB6晶体。此外，还已知使用呈具有抛光圆盘的截锥体形式的LaB6晶体。此盘是电子发射表面。
[0010]场发射源根据与热离子源不同的原理工作。场发射背后的原理是电场强度在尖点处显著增大。如果电场足够强，则功函数势垒充分降低，电子由于隧道效应或肖特基效应而从材料中隧穿出来。存在两种类型的场发射源，即冷场发射源和热场发射源。在冷场发射源的情况下，电子源的末端通常由单晶体细钨丝制成并在室温下经受强电场，从而使用隧道效应发射单晶体中的电子，使得生成电子束。然而，为了允许场发射，表面必须没有污染物和氧化物。这可以通过在相对良好的真空条件下(例如，残余压力低于10
‑7hPa)、特别是在UHV条件(超高真空条件)下对系统进行操作来实现。在热场发射源的情况下，电子源在受到强电场的同时被加热，该强电场导致使用肖特基效应发射电子，使得生成电子束。这种电子源所需的真空条件更为宽松，但仍需要低于10
‑6hPa的残余压力。
[0011]从现有技术中也已知呈离子束发生器形式的另一粒子束发生器。离子束发生器包括被配置为发射离子的离子源、被配置为抑制从离子源的侧表面发射的离子的抑制电极、被配置为从离子源引出离子的引出电极、用于使用引出电压来偏置引出电极的第一可变电压供应单元、以及用于使用抑制电压来偏置抑制电极的第二可变电压供应单元。粒子束发生器提供包括离子的发射电流。
[0012]已知使用液态金属离子源作为离子源。液态金属离子源具有包括液态金属、例如镓的容器。呈具有尖端的发射线形式的发射装置被布置在容器处。液态金属从容器沿着发射线的表面流到发射线的尖端。由于上述离子源的布置，发射线的尖端暴露于足以使液态金属的原子电离并从发射线的尖端引出离子的电场。由此，生成包括离子的离子束。
[0013]如果使用液态镓作为液态金属离子源的金属，镓离子可能会被植入物体的表面。而且，当使用镓液态金属离子源时，镓离子对物体的穿透深度为几纳米(nm)，例如5nm至8nm。镓离子的植入可能会改变物体的化学结构，这通常是不期望的。还已知使用等离子体离子源作为离子粒子束发生器，其中使用比如氩气等稀有气体来生成离子。使用这种等离子体离子源减少或避免了离子植入物体。还已知在第一步骤中使用镓液态金属离子源来生成用于研磨物体的离子，并且在第二步骤中使用等离子体离子源来生成离子以去除物体的材料层，其中该层具有5nm至8nm的厚度，从而去除在研磨期间已经植入到物体中的镓离子。
[0014]已知一种包括液态金属离子源和等离子体离子源两者的粒子束装置。具体地，粒子束装置包括具有液态金属离子源的第一粒子束柱和具有等离子体离子源的第二粒子束柱，其中第一粒子束柱和第二粒子束柱被布置在粒子束装置的物体室处。如果由液态金属离子源生成的离子被引导到物体，则物体被移动到物体室中的第一位置。此外，如果由等离子体离子源生成的离子被引导到物体，则物体被移动到物体室中的第二位置。物体室的尺寸足以使得第一粒子束柱和第二粒子束柱可以被布置在物体室处。然而，如果应使用较小的物体室，则在物体室处没有足够的空间可用于在物体室处布置第一粒子束柱和第二粒子束柱。
[0015]我们引用DE 196 50 680 A1和WO 01/82330 A1作为现有技术。
[0016]因此，期望提供一种粒子束装置，该粒子束装置具有用于生成具有第一带电粒子的第一粒子束的第一粒子束发生器和用于生成具有第二带电粒子的第二粒子束的第二粒子束发生器，其中该粒子束装置还包括用于选择第一带电粒子或第二带电粒子的机构。

技术实现思路

[0017]根据本专利技术，此目的通过下文所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于对物体(114)进行成像、分析和/或处理的粒子束装置(100)，包括：
‑
光轴(OA)；
‑
第一粒子束发生器(300)，用于生成具有第一带电粒子的第一粒子束，其中该第一粒子束发生器(300)具有第一发生器束轴(301)，其中该光轴(OA)和该第一发生器束轴(301)相同；
‑
第二粒子束发生器(400)，用于生成具有第二带电粒子的第二粒子束，其中该第二粒子束发生器(400)具有第二发生器束轴(401)，其中该光轴(OA)和该第二发生器束轴(401)成不同于0
°
和180
°
的某角度布置；
‑
偏转单元(500)，用于将这些第二带电粒子从该第二发生器束轴(401)偏转到该光轴(OA)并沿着该光轴(OA)，其中该偏转单元(500)具有第一开口(501)和不同于该第一开口(501)的第二开口(502)，其中该光轴(OA)延伸穿过该第一开口(501)，其中该第二发生器束轴(401)延伸穿过该第二开口(502)；
‑
至少一个物镜(107)，用于将该第一粒子束或该第二粒子束聚焦到该物体(114)上，其中该光轴(OA)延伸穿过该物镜(107)；以及
‑
至少一个检测器(116，117，121，122)，用于检测相互作用粒子和/或相互作用辐射，这些相互作用粒子和该相互作用辐射是当该第一粒子束或该第二粒子束撞击在该物体(114)上时生成的。2.根据权利要求1所述的粒子束装置(100)，进一步包括以下中的至少一项：(i)该第一粒子束发生器(300)是液态金属离子源(303)；(ii)该第二粒子束发生器(400)是等离子体离子源(403)。3.根据权利要求1所述的粒子束装置(100)，进一步包括以下中的至少一项：(i)该第一粒子束发生器(300)是镓液态金属离子源(303)；(ii)该第二粒子束发生器(400)是稀有气体等离子体离子源(403)；(iii)该第二粒子束发生器(400)是氩气等离子体离子源(403)。4.根据权利要求1所述的粒子束装置(100)，进一步包括以下中的一项：(i)该第一粒子束发生器(300)是冷场发射源(303)，并且该第二粒子束发生器(400)是热离子源(403)；(ii)该第一粒子束发生器(300)是电子源(303)，并且该第二粒子束发生器(400)是离子源(403)；(iii)该第一粒子束发生器(300)是离子源，并且该第二粒子束发生器(400)是电子源；(iv)该第一粒子束发生器(300)是第一离子源，并且该第二粒子束发生器(400)是第二离子源。5.根据前述权利要求之一所述的粒子束装置(100)，进一步包括以下中的至少一项：(i)沿着该第一发生器束轴(301)延伸的第一发生器聚束透镜(302)，其中该第一发生器聚束透镜(302)被布置在该第一粒子束发生器(300)与该偏转单元(500)之间；(ii)沿着该第二发生器束轴(401)延伸的第二发生器聚束透镜(402)，其中该第二发生器聚束透镜(402)被布置在该第二粒子束发生器(400)与该偏转单元(500)之间。6.根据前述权利要求之一所述的粒子束装置(100)，进一步包括沿着该光轴(OA)布置的限束光圈单元(109)，其中该限束光圈单元(109)被布置在该偏转单元(500)与该物镜
(107)之间。7.根据前述权利要求之一所述的粒子束装置(100)，进一步包括以下中的一项：(i)用于停止该第一粒子束的第一束停止单元(509)；(ii)用于停止该第一粒子束的第一可移动束停止单元(511)，其中该第一可移动束停止单元(511)沿着该第一发生器束轴(301)延伸，并且其中该第一可移动束停止单元(511)被布置在该第一粒子束发生器(300)与该偏转单元(500)之间。8.根据前述权利要求之一所述的粒子束装置(100)，进一步包括以下中的一项：(i)用于停止该第二粒子束的第二束停止单元(510)；(ii)用于停止该第二粒子...

【专利技术属性】
技术研发人员：D普赖克斯扎斯，MW法纳夫，
申请(专利权)人：卡尔蔡司显微镜有限责任公司，
类型：发明
国别省市：