多种类离子源制造技术

具有气体腔室的高亮度离子源包括多个通道，其中，多个通道各自具有不同的气体。使电子射束穿过通道之一以提供某些种类的离子用于处理样本。能够通过将电子引导到具有不同的气体种类的另一个通道中并且利用第二种类的离子处理样本来快速地改变离子种类。偏转板用于将电子射束对准到气体腔室中，借此允许快速地切换聚焦离子射束中的气体种类。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及带电粒子射束系统的离子气体源的领域。
技术介绍
在半导体工业中应用具有聚焦离子射束的粒子光学装置，以用于利用聚焦离子射束来处理晶圆的目的。为此，离子源被成像到晶圆上成为所谓的离子斑中。利用这样的离子源的处理速度受限于该离子斑中的离子电流密度。通过将明亮的离子源聚焦到离子斑中来实现高离子电流密度。希望使用不留在所处理的晶圆中的离子，诸如惰性气体离子。在通过引用被合并于此的US专利7,772,564中描述了粒子光学装置的气体离子源，该US专利被转让给FEI有限公司——本专利技术的受让人。气体源包括膜片壁，在该膜片壁的第一侧设置有在例如0.2 bar的气体压强下将被电离的气体。在膜片壁的另一侧设置有真空，或至少设置有具有较低的气体压强的空间。在膜片壁中，装配了出射膜片，通过该出射膜片气体流出到真空中。由在膜片壁的真空侧的电子源所生成的电子通过第一电场（加速度场）被加速，并且通过电子透镜被聚焦，借此电子焦点被设置在刚好膜片壁的真空侧的出射膜片之前。作为在电子焦点中的电子与出来的气体原子之间的碰撞的结果，现在气体离子被形成在因此很靠近出射膜片的电离体积中。通过其中高电子密度以及还有高气体密度并发地出现的区域来确定电离体积的体积。借助于第二电场（提取电场），离子从电离体积中被提取，并且然后能够借助于在现有技术中已知的粒子光学装置被成像和操纵。鉴于亮度另外由等离子体和空间电荷效应来限制，诸如在US专利7,772,564中描述的源之类的气体源能够通过将电离体积保持为小来维持高亮度。当前，当需要高亮度电子源时，经常使用诸如采用场发射体、肖特基发射体或碳纳米管的源之类的电子源。这些源具有小的电子发射表面。如技术人员所知的，应当通过具有小像差的光学器件来将这些源成像，尤其当在图像中要获取相对大的电流时。在某些应用中，电子被利用“侧向注入”提供到电离体积中，使得垂直于从电离体积中提取离子的场来应用电子。在US专利7,772,564中的气体源被限制为提供单个离子种类。然而，存在某些应用，由于离子种类的不同的特性而期望使用多个离子种类。例如，由于轻离子的低溅射产出率，所以其良好地适合于显微术，并且具有高溅射产出率的重离子良好地适合于研磨应用。选择具有特定化学性质的离子种类也能够大大地增强诸如射线束化学或分析的应用。此外，还期望的是，在操作粒子光学装置时在不同的离子种类之间快速且高效地改变，以便适应某些应用。当前系统在新的离子种类被期望时要求用户完全地改变单个气体源并且将其替换，这是耗时的且要求样本的处理被中断，因此由于额外时间而引起诸如位置错误或反应错误之类的处理错误。现有技术液态金属离子源（LMIS）采用能够将公共源的种类分离的滤质器。然而，LMIS通常不与气体源实现相同的亮度等级。此外，滤质器通过首先将公共源电离来进行操作并且然后仅能够将一些金属种类从源分离。被分离的种类由源的组成限制。因此，需要能够快速地在多个不同的离子气体种类之间切换的高亮度离子源。此外，需要一种系统，其在不要求替换源的情况下使得用户能够选择性地提供不同离子种类的气体，以用于执行对样品的不同的处置，诸如研磨、蚀刻、沉积和成像。
技术实现思路
本专利技术的目的是允许在用于聚焦离子射束应用的多个离子种类之间快速切换。本专利技术的实施例提供高亮度离子源，其具有包括多个通道的气体腔室，其中，多个通道各自具有不同的气体。电子射束被聚焦到通道之一中以形成某种类的离子，以用于样本处理。通过将电子射束引导到具有不同种类的气体的通道来切换离子种类。在本专利技术的一实施例中，偏转板用于将电子射束引导到多个腔室中，由此允许快速地切换聚焦离子射束中的气体种类。上文已经相当宽泛地略述了本专利技术的特征和技术优点，以便可以更好地理解随后的本专利技术的详细描述。将在下文中描述本专利技术的附加的特征和优点。本领域的技术人员应当理解，所公开的概念和特定实施例可以容易地被用作修改或设计用于执行本专利技术的相同目的的其它结构的基础。本领域的技术人员同样应当认识到，这样的等同构造不会背离如在所附权利要求中阐述的本专利技术的精神和范围。附图说明为了对本专利技术和其优点的更彻底的理解，现在对结合附图所采取的以下描述进行参考，其中：图1示出根据本专利技术的实施例的具有电子源的气体腔室。  图2示出在图1中示出的实施例的气体腔室的顶视图。   图3示出在图1中示出的实施例的气体腔室的侧视图。   图4示出在图1中示出的实施例的等尺寸视图，其中剖面示出用于多个气体通道的入射和出射孔的布置。    图5示出根据本专利技术的另一个实施例的纳米孔隙离子源的气体腔室的侧视图。   图6是在图5中示出的实施例的顶视图。  图7示出在图5中示出的实施例的侧视图。  图8示出图示出在图5中示出的实施例的等尺寸视图，其中剖面示出入射和出射孔的布置。  图9示出本专利技术的另一个实施例的侧视图，其中入射孔隙和出射孔隙足够靠近光轴，从而腔室下面的下部偏转器是不必要的。  图10A和10B示出能够以如下两个不同的操作模式操作的根据本专利技术的离子和电子源的另一个实施例的侧视图：离子生成模式和电子生成模式。  图11示出在图10A和10B中示出的实施例的顶视图。  图12示出在图10A和10B中示出的实施例的侧视图。  图13示出在图10A和10B中示出的实施例的剖面等尺寸视图。  图14示出其中偏转器被自动化为在不同的离子种类之间自动地切换的本专利技术的实施例。   图15示意地示出根据本专利技术的实施例的用于在气体通道中使用的MEMS结构，借此电子被聚焦在电离体积上。  图16是采用如图15中所描绘的MEMS结构的根据本专利技术的离子源的示意性描绘。具体实施方式本专利技术的实施例允许用户对于任何聚焦离子射束应用（尤其对于使用气体源的高亮度应用）快速地在多个不同的离子种类之间切换。这在执行不同类型的处理时是尤其有利的。例如，如果期望低损成像则能够使用氦，并且然后氦被快速切换到氖以用于慢且精确的研磨或被快速切换到氙以用于快速研磨。在优选的实施例中，在不改变气体源的情况下执行从一个离子种类到另一个的切换。在现有技术中，改变气体源例如涉及：中断样本处理、移除气体源、使先前被使用的气体排空、应用新的期望气体源，以及将具有新气体的源插入到装置中。气体源的替换是耗时的、劳动密集的，并且由于延长的处理时间而可能导致对样本不希望的效果。能够在诸如场发射源、肖特基源、碳纳米管或纳米孔隙离子源之类的高亮度电子源的情况下使用本专利技术的实施例。也能够在诸如在US专利7,772,564中描述的离子源之类的气体源中容易地实施本专利技术的实施例，该离子源具有漏入腔室并且然后被聚焦电子射束所电子碰撞电离的气体。在某些实施例中，本专利技术提供具有多个通道的气体腔室，每个通道能够具有不同的气体并且每个通道包含用于使电子射束通过的孔隙。能够通过将电子射束聚焦到期望的通道中来选择气体种类，该期望的通道然后提供用于样本处理的聚焦离子射束。在某些实施例中，申请人已经发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带电粒子射束系统，包括：电子源，用于在真空腔室内沿着光轴提供电子射束；多个通道，所述多个通道中的至少一个具有气体入口并且适合于包含气体来与电子相互作用以产生离子；第一偏转器，用于选择性地将电子射束偏转到所述多个通道中的不同的通道中；一个或多个提取器电极，用于从所述多个通道提取离子；和第二偏转器，用于将所提取的离子与光轴对准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.29 US 61/6665181.一种带电粒子射束系统，包括：
电子源，用于在真空腔室内沿着光轴提供电子射束；
多个通道，所述多个通道中的至少一个具有气体入口并且适合于包含气体来与电子相互作用以产生离子；
第一偏转器，用于选择性地将电子射束偏转到所述多个通道中的不同的通道中；
一个或多个提取器电极，用于从所述多个通道提取离子；和
第二偏转器，用于将所提取的离子与光轴对准。
2.根据权利要求1所述的带电粒子射束系统，进一步包括：用于将所提取的离子聚焦到工件上的聚焦透镜。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的带电粒子射束系统，其中所述多个通道中的每一个包括用于连接到气体源的入口。
4.根据在先权利要求中的任何一项所述的带电粒子射束系统，其中第一偏转器包括两个部分：使电子射束偏转远离光轴的第一部分以及使电子偏转到第二光轴上的第二部分，第二光轴与第一光轴平行且与所述多个通道之一同心。
5.根据权利要求4所述的带电粒子射束系统，其中第二偏转器包括两个部分：使离子射束偏转远离第二轴的第一部分以及使离子偏转到第一光轴上的第二部分。
6.根据在先权利要求中的任何一项所述的带电粒子射束系统，进一步包括：控制器，用于控制来自第一偏转器的电子的对准和来自第二偏转器的离子的对准。
7.根据在先权利要求中的任何一项所述的带电粒子射束系统，进一步包括：程序存储器，用于输入用于处理样本的指令，所述指令包括在样本处理期间从第一离子种类切换到第二离子种类。
8.一种提供用于带电粒子射束应用的多个带电粒子种类的方法，包括：
生成电子射束；
沿着第一路径将电子射束引导到第一通道中以与通道中的气体相互作用，从而产生第一种类的离子；
从第一通道提取离子；
将离子引导到工件上；以及
沿着第二路径引导电子以在工件处提供不同种类的带电粒子。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，沿着第二路径引导电子包括将电子射束引导到包含气体的第二通道中以产生第二种类的离子，并且进一步包括：
从第二通道提取第二种类的离子；以及
将第二种类的离子引导到工件上，该方法提供用于在不使包含工件的真空...

【专利技术属性】
技术研发人员：GA施温德，NW帕克，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US