气体供应装置、粒子辐射设备及操作它们的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种气体供应装置、粒子辐射设备、用于操作气体供应装置的方法、用于操作粒子辐射设备的方法、以及计算机程序产品，该气体供应装置具有：第一前体储存器，用于接纳第一前体；第二前体储存器，用于接纳第二前体；和供应单元，用于将气态状态的第一前体和/或气态状态的第二前体供应到物体的表面上。第一引导装置布置在第一前体储存器与供应单元之间。第二引导装置布置在第二前体储存器与供应单元之间。第一阀布置在第一引导装置与供应单元之间。第二阀布置在第二引导装置与供应单元之间。用于供应气态状态的第一前体和/或气态状态的第二前体的控制阀与第一阀、第二阀和供应单元相连接。单元相连接。单元相连接。

【技术实现步骤摘要】
气体供应装置、粒子辐射设备及操作它们的方法


[0001]本专利技术涉及一种气体供应装置以及一种具有气体供应装置的粒子辐射设备。粒子辐射设备例如被设计为电子辐射设备和/或离子辐射设备。本专利技术还涉及一种用于操作气体供应装置和/或粒子辐射设备的方法。

技术介绍

[0002]电子辐射设备、尤其扫描电子显微镜(以下也称为SEM)和/或透射电子显微镜(以下也称为TEM)用于研究物体(样本)，以获得在特定条件下的特性和行为方面的认知。
[0003]在SEM的情况下，借助于射束发生器来产生电子射束(以下又被称为初级电子射束)并且通过射束引导系统将其聚焦到待研究的物体上。借助于偏转装置以扫描方式在待研究的物体的表面上引导初级电子射束。初级电子射束的电子在此与待研究的物体进行相互作用。作为相互作用的结果，尤其从物体发射电子(所谓的次级电子)并且将初级电子射束的电子返回散射(所谓的返回散射电子)。检测次级电子和返回散射电子并将其用于产生图像。由此获得待研究物体的成像。
[0004]在TEM的情况下，同样借助于射束发生器来产生初级电子射束并且借助于射束引导系统将其聚焦到待研究的物体上。初级电子射束透射待研究的物体。在初级电子射束穿过待研究的物体时，初级电子射束的电子与待研究的物体的材料进行相互作用。穿透待研究的物体的电子通过由物镜和透射透镜(Projektiv)组成的系统在光屏上或在检测器(例如相机)上成像。在此成像还可以在TEM的扫描模式下进行。这种TEM一般被称为STEM。另外可以提出的是，在待研究的物体处借助于另外的检测器来检测返回散射的电子和/或由待研究的物体发射的次级电子，以便将待研究的物体成像。
[0005]此外，从现有技术中已知，将组合设备用于研究物体，其中不仅可以将电子而且还可以将离子引导到待研究的物体上。例如已知的是，给SEM额外地配备离子辐射柱。借助于布置在离子辐射柱中的离子射束发生器来产生离子，这些离子用于制备物体(例如削磨物体的材料或将材料施加到物体上)或者还用于成像。SEM在此尤其用于观察制备过程，但是也用于进一步研究所制备的或未制备的物体。
[0006]在另外的已知的粒子辐射设备中、例如在使用气体供应的情况下将材料施加到物体上。已知的粒子辐射设备是提供电子射束和离子射束的组合设备。粒子辐射设备包括电子辐射柱和离子辐射柱。电子辐射柱提供聚焦到物体上的电子射束。物体布置在保持处于真空情况下的物体室中。离子辐射柱提供也聚焦在物体上的离子射束。借助于离子射束，例如移除物体的表面的层。在移除这个层之后，物体的另外的表面露出。借助气体供应装置可以使气态状态的前体物质(所谓的前体)进入物体室中。换言之，使气态的前体物质进入物体室中。已知的是，气体供应装置设计有针状供应单元，该针状供应单元可以布置在与物体的位置相距几微米的非常近处，从而使得气态状态的前体物质可以尽可能精确地被引导到该位置。通过离子射束与气态状态的前体物质的相互作用而使得物质层沉积在物体的表面上。例如已知的是，通过气体供应装置使气态菲作为气态状态的前体物质进入物体室中。然
后，在物体的表面上基本上沉积碳层或包含碳的层。还已知的是，使用具有气态状态的金属的前体物质来使金属沉积在物体的表面上。然而，沉积物不限于碳和/或金属。而是，可以在物体的表面上沉积任何物质，例如半导体、非导体或其他化合物。此外还已知的是，气态状态的前体物质在与粒子射束相互作用的情况下被用于削磨物体的材料。
[0007]为了使针状供应单元在用于在粒子辐射设备中对物体进行成像、分析和/或加工的进一步过程期间不产生干扰，已知的是，使针状供应单元从加工位置移动到停驻位置。在针状供应单元的加工位置处，气态状态的前体物质被引导至物体。而在停驻位置处，没有气态状态的前体物质被引导至物体。针状供应单元在停驻位置处被布置成使得该针状供应单元不会对利用粒子辐射设备来对物体进行成像、分析和/或加工的进一步过程产生影响。当再次期望将气态状态的前体物质供应至物体时，使针状供应单元再次移动到加工位置。一旦针状供应单元再次处于加工位置，气态状态的前体物质就被引导至物体。
[0008]如上文已经提及的，前体例如用于使材料沉积到物体上。利用粒子射束、尤其是利用电子射束或离子射束来使气态状态的前体的分子分解。在此产生的碎片沉积在物体的表面上。已知的是，通过沿可预先给定的图案引导粒子射束来以与该图案相对应的方式实现使前体沉积在物体表面上。所产生的碎片数量(即，基本上是前体在物体表面上的沉积率)一方面取决于粒子射束的粒子的电流和能量并且另一方面取决于被引导至物体表面的气态状态的前体的流量。
[0009]此外，前体在物体表面上的沉积取决于粒子射束的电流与气态状态的前体在物体表面上的流量的比值。这可以以简化的方式如下地阐述。当粒子射束中的粒子击中气态状态的前体的分子时，粒子射束中的粒子使分子分解。在此产生气态状态的前体的分子的碎片。这些碎片沉积在物体的表面上。当现在通过提高粒子射束的电流而使在物体表面上粒子射束的带电粒子的数量增多时，气态状态的前体的更多分子发生分解。这促使沉积率提高。在粒子射束的电流对应较大的情况下，使气态状态的前体的现有的所有分子分解。然而这意味着，在进一步提高粒子射束的电流时无法再提高沉积率。现在为了实现提高沉积率而提出的是，提高气态状态的前体在物体表面上的流量。就此而言，前体的沉积取决于粒子射束的电流与气态状态的前体到物体表面上的流量的比值。
[0010]在使用离子射束来分解气态状态的前体的分子的情况下，已知的是，离子射束中的离子也从物体的表面削磨材料。如果离子射束中的离子相应地被用来使气态状态的前体的分子分解，则因此在(一方面)使气态状态的前体的碎片沉积与(另一方面)削磨物体材料之间存在动态平衡。如果气态状态的前体到物体的表面流量不是恒定的，则可能发生：初始的沉积物被再次从物体和/或物体的材料削磨掉。
[0011]已知的是，在前体储存器中提供呈固态状态(换言之：呈固态形式)或呈液态状态(换言之：呈液态形式)的前体。固态状态或液态状态的前体与气态状态的前体相平衡。气态状态的前体的各个原子和分子决定了前体的蒸气压力。当通过打开前体储存器的阀而打开前体储存器时，气态状态的前体经由管线被引导至用于将气态状态的前体供应至物体表面的针状供应单元。气态状态的前体的流量由前体的蒸气压力决定，其中蒸气压力取决于前体的温度。因此为了使气态状态的前体到物体表面的流量发生变化，已知的是，使前体储存器的温度并且由此使布置在前体储存器中的前体的温度发生变化。由于前体储存器的温度变化可能持续数分钟，因此很难实现使气态状态的前体到物体表面的流量立刻发生变化。
而是仅在若干分钟之后才实现气态状态的前体到物体表面的期望流量。还已知的是，应对管线和针状供应单元进行加热，以使它们比前体储存器更热，以便防止前体在管线或针状供应单元中冷凝。
[0012]如上文所提及的，可以通过打开前体储存器的阀来开始使气态状的态前体向物体表面的流动。当阀被打开时，气态状态的前体首先流过使前体储存器与针状供应单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体供应装置(1000)，所述气体供应装置具有：
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至少一个第一前体储存器(1002，1003，1004，3000)，用于接纳第一前体(3035)；
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至少一个第二前体储存器(1002，1003，1004，3000)，用于接纳第二前体(3035)；
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供应单元(1001)，用于将气态状态的第一前体(3035)和/或气态状态的第二前体(3035)供应到物体(125，425)的表面上；
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至少一个第一引导装置(L1，L2，L7)，用于将所述气态状态的第一前体(3035)引导至所述供应单元(1001)，其中所述第一引导装置(L1，L2，L7)布置在所述第一前体储存器(1002，1003，1004，3000)与所述供应单元(1001)之间；
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至少一个第二引导装置(L1，L2，L7)，用于将所述气态状态的第二前体(3035)引导至所述供应单元(1001)，其中所述第二引导装置(L1，L2，L7)布置在所述第二前体储存器(1002，1003，1004，3000)与所述供应单元(1001)之间；
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至少一个第一阀(V1，V2，V9)，用于控制所述气态状态的第一前体(3035)的流量，其中所述第一阀(V1，V2，V9)布置在所述第一引导装置(L1，L2，L7)与所述供应单元(1001)之间；
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至少一个第二阀(V1，V2，V9)，用于控制所述气态状态的第二前体(3035)的流量，其中所述第二阀(V1，V2，V9)布置在所述第二引导装置(L1，L2，L7)与所述供应单元(1001)之间；
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至少一个第三阀(V3，V4，V10)，用于控制所述气态状态的第一前体(3035)的流量，其中所述第三阀(V3，V4，V10)布置在所述第一引导装置(L1，L2，L7)与所述第一前体储存器(1002，1003，1004，3000)之间；
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至少一个第四阀(V3，V4，V10)，用于控制所述气态状态的第二前体(3035)的流量，其中所述第四阀(V3，V4，V10)布置在所述第二引导装置(L1，L2，L7)与所述第二前体储存器(1002，1003，1004，3000)之间；以及
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至少一个控制阀(1005)，用于控制所述气态状态的第一前体(3035)和/或所述气态状态的第二前体(3035)到所述供应单元(1001)的流量，其中
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所述控制阀(1005)借助第三引导装置(L3，L4，L8)与所述第一阀(V1，V2，V9)相连接；
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所述控制阀(1005)借助第四引导装置(L3，L4，L8)与所述第二阀(V1，V2，V9)相连接；
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所述控制阀(1005)布置在所述第一阀(V1，V2，V9)与所述供应单元(1001)之间；
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所述控制阀(1005)布置在所述第二阀(V1，V2，V9)与所述供应单元(1001)之间；并且其中
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所述控制阀(1005)与用于供应所述气态状态的第一前体(3035)和/或所述气态状态的第二前体(3035)的所述供应单元(1001)相连接。2.根据权利要求1所述的气体供应装置(1000)，其中从所述第一前体储存器(1002，1003，1004，3000)开始、在所述气态状态的第一前体(3035)到所述供应单元(1001)的流动方向上看，沿所述第一引导装置(L1，L2，L7)首先布置所述第三阀(V3，V4，V10)然后布置所述第一阀(V1，V2，V9)。3.根据权利要求1或2所述的气体供应装置(1000)，其中从所述第二前体储存器(1002，1003，1004，3000)开始、在所述气态状态的第二前体(3035)到所述供应单元(1001)的流动方向上看，沿所述第二引导装置(L1，L2，L7)首先布置所述第四阀(V3，V4，V10)然后布置所述第二阀(V1，V2，V9)。
4.根据前述权利要求之一所述的气体供应装置(1000)，其中所述气体供应装置(1000)具有以下特征中的至少一个特征：(i)所述第一阀(V1，V2，V9)被设计为微型阀；(ii)所述第二阀(V1，V2，V9)被设计为微型阀；(iii)所述控制阀(1005)被设计为微型阀；(iv)所述第一阀(V1，V2，V9)被设计为脉冲阀；(v)所述第二阀(V1，V2，V9)被设计为脉冲阀；(vi)所述控制阀(1005)被设计为脉冲阀。5.根据前述权利要求之一所述的气体供应装置(1000)，其中所述气体供应装置(1000)具有以下特征：
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至少一条清洁管线(1006)，用于供应清洁气体，其中所述清洁管线(1006)布置在用于控制所述清洁气体的流量的第五阀(V5)与所述控制阀(1005)之间；
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至少一个第六阀(V6)，用于控制所述清洁气体的流量，其中在所述清洁气体沿所述清洁管线(1006)的流动方向上看，首先布置所述第五阀(V5)然后布置所述第六阀(V6)。6.根据权利要求5所述的气体供应装置(1000)，其中所述气体供应装置具有以下特征中的至少一个特征：(i)至少一个第一清洁管线装置(1007)，用于将所述清洁气体引导到所述清洁管线(1006)中，其中所述第一清洁管线装置(1007)布置在所述第五阀(V5)与用于控制所述清洁气体的流量的第七阀(V7)之间；(ii)至少一个第二清洁管线装置(1008)，用于将所述清洁气体引导到所述清洁管线(1006)中，其中所述第二清洁管线装置(1008)布置在所述第五阀(V5)与用于控制所述清洁气体的流量的第八阀(V8)之间。7.根据权利要求5或6所述的气体供应装置(1000)，其中所述气体供应装置(1000)具有以下特征中的至少一个特征：(i)所述第五阀(V5)被设计为针型阀；(ii)所述第六阀(V6)被设计为微型阀；(iii)所述第六阀(V6)被设计为脉冲阀。8.根据权利要求5至7之一所述的气体供应装置(1000)，其中所述气体供应装置(1000)具有用于加热和/或冷却所述第六阀(V6)的加热和/或冷却单元(1016)。9.根据前述权利要求之一所述的气体供应装置(1000)，其中所述气体供应装置(1000)具有以下特征中的至少一个特征：(i)第一加热和/或冷却装置(1011，1012，1013，3032)，用于加热和/或冷却所述第一前体储存器(1002，1003，1004，3000)；(ii)第二加热和/或冷却装置(1011，1012，1013，3032)，用于加热和/或冷却所述第二前体储存器(1002，1003，1004，3000)；(iii)第三加热和/或冷却装置(1014)，用于加热和/或冷却所述第一引导装置(L1，L2，L7)、所述第二引导装置(L1，L2，L7)、所述第三阀(V3，V4，V10)和所述第四阀(V3，V4，V10)；(iv)第四加热和/或冷却装置(1015)，用于加热和/或冷却所述第一阀(V1，V2，V9)、所述第二阀(V1，V2，V9)、所述控制阀(1005)和所述供应单元(1001)。
10.一种粒子辐射设备(100，200，400)，用于对物体(125，425)进行成像、分析和/或加工，所述粒子辐射设备具有
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至少一个射束发生器(101，301，402)，用于产生具有带电粒子的粒子射束；
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至少一个物镜(107，304，421)，用于将所述粒子射束聚焦到所述物体(125，425)上；
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至少一个物体室(120，201，426)，用于将所述物体(125，425)布置在所述粒子辐射设备(100，200，400)中；
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至少一个检测器(116，117，119，121，419，428，500)，用于检测在所述粒子射束与所述物体(125，425)相互作用期间所产生的相互作用粒子和/或相互作用辐射；以及
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至少一个根据前述权利要求之一所述的气体供应装置(1000)。11.根据权利要求10所述的粒子辐射设备(200)，其中所述射束发生器(101)被设计为第一射束发生器，其中所述粒子射束被设计为具有第一带电粒子的第一粒子射束，其中所述物镜(107)被设计为用于将所述第一粒子射束聚焦到所述物体(125)上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A施蒙茨，G沃特，B斯坦克，G施密德，
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：