带电粒子束装置及其控制方法、以及复合带电粒子束装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供带电粒子束装置及其控制方法、以及复合带电粒子束装置，在切换了物镜的加速模式与减速模式或变更了构成物镜的增强器电极的施加电压的情况下，能够得到与切换或变更前同等的无畸变的尺寸准确的试样表面的扫描像。带电粒子束装置具备：带电粒子源，其产生带电粒子；多个扫描电极，它们对带电粒子产生用于使带电粒子偏转的电场，该带电粒子是通过向带电粒子源施加加速电压且向引出带电粒子的引出电极施加引出电压而放出的带电粒子；静电透镜，其配置在多个扫描电极与试样台之间，将通过扫描电极偏转后的带电粒子束会聚；以及处理部，其取得测定条件，基于取得的测定条件，分别设定向多个扫描电极施加的扫描电压。别设定向多个扫描电极施加的扫描电压。别设定向多个扫描电极施加的扫描电压。

【技术实现步骤摘要】
带电粒子束装置及其控制方法、以及复合带电粒子束装置


[0001]本专利技术涉及带电粒子束装置、复合带电粒子束装置及带电粒子束装置的控制方法。

技术介绍

[0002]在以使用了会聚离子束(FIB：Focused Ion Beam)装置的透过型电子显微镜(TEM：Transmission Electron Microscope)的试样制作为代表的试样形状的加工中，具有想要将离子束的照射对试样造成的损害抑制到最小限度这样的要求。因此，将离子束的加速能量降低到即kV以下而加工试样。
[0003]具体而言，关于试样形状的加工，已知有以30kV进行粗加工且以10kV进行精加工的技术(例如参照专利文献1)。此外，已知有如下技术：通过降低用于精加工的离子束的能量，并且与试样形状对应地使向试样入射的入射角度最佳化，从而有效地去除损害层(例如参照专利文献2)。此外，已知有为了减少损害层而降低加速电压的技术(例如参照专利文献3)。
[0004]但是，当降低会聚离子束的加速电压时，由色差引起的射束模糊量的增大和通过库仑相互作用而引起的射束轮廓的扩宽变得显著。即，当降低加速电压而使用时，色差增加，离子束无法充分地聚拢。因此，无法得到微细的离子探针。为了解决该问题，已知有如下技术：根据加速电压使加速透镜动作与减速透镜动作选择性地作用，从而色差几乎不变化(例如参照专利文献4)。
[0005]此外，已知有提高光学系统的中间部的势能并通过物镜使其下降的射束增强器(Beam booster)技术(例如参照专利文献5、非专利文献1)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特许第3333731号公报
[0009]专利文献2：日本特许第5142240号公报
[0010]专利文献3：日本特许第5537050号公报
[0011]专利文献4：日本特开平5-35540号公报
[0012]专利文献5：日本特开2007-103108号公报
[0013]专利文献6：日本特许第3544438号公报
[0014]专利文献7：日本特许第5969229号公报
[0015]非专利文献
[0016]非专利文献1：Michael Rauscher and Erich Plies，“Low Energy focused ion beam system design”，Journal of Vacuum Science&Technology A，American Vacuum Society，2006，24(4)，p.1055-1066

技术实现思路

[0017]专利技术要解决的问题
[0018]会聚离子束有时在加工、蚀刻时以较高的加速电压(例如30kV)使用，在精加工时，为了去除通过该加工引起的损害层，降低加速电压(例如1kV～5kV)而使用。
[0019]此外，有时在降低加速电压的同时，将光学系统的动作模式从减速模式切换到加速模式。在降低加速电压的同时切换了光学系统的模式的情况下，物镜的主面发生变化。
[0020]此外，有时在降低加速电压的同时，施加增强器(booster)电位。在降低加速电压的同时施加了增强器电位的情况下，物镜的主面发生变化。
[0021]这里，对物镜的主面的变化进行说明。
[0022]图1是用于说明由于物镜的加速模式与减速模式的切换而引起的物镜的主面的移动的示意图。物镜OL构成为包括入射侧电极IE、中央电极CE以及出射侧电极OE。加速模式的情况下的透镜主面由虚拟物镜10a表示，减速模式的情况下的透镜主面由虚拟物镜10b表示。虚拟物镜是为了方便说明离子束的轨道而使用的概念。实际的透镜是由通过向中央电极CE施加电压而在入射侧电极IE、中央电极CE以及出射侧电极OE之间产生的电场而形成的静电透镜。在使焦点与试样S的同一点连结的情况下，当切换加速模式与减速模式时，物镜OL内的离子束的轨道发生变化。具体而言，如图1所示，减速模式的情况与加速模式的情况相比，物镜OL的下方的轨道变化较大。其结果是，由虚拟物镜10b表示的减速模式的透镜主面位于由虚拟物镜10a表示的加速模式的透镜主面的下方。
[0023]图2是用于说明由于施加增强器电压而引起的物镜的主面的移动的示意图。物镜OL构成为包括入射侧电极IE、中央电极CE以及出射侧电极OE。增强器电压为零时的透镜主面由虚拟物镜10c表示，施加了增强器电压时的透镜主面由虚拟物镜10d表示。在使焦点与试样S的同一点连结的情况下，通过施加增强器电压，物镜OL内的离子束的轨道发生变化。具体而言，如图2所示，在施加了增强器电压的情况下，与未施加增强器电压的情况相比，物镜OL的下方的轨道变化较大。其结果是，由虚拟物镜10d表示的施加了增强器电压时的透镜主面位于由虚拟物镜10c表示的未施加增强器电压时的透镜主面的下方。
[0024]针对具有设置在物镜OL的前级的2级扫描电极作为射束扫描电极的会聚离子束装置进行说明。这里，对伴随着透镜主面的移动的情况进行说明。在物镜OL的前级设置有2级扫描电极的结构能够将物镜OL接近试样S而配置，因此，能够减小焦距。因此，能够抑制由透镜像差引起的模糊，因此，通常情况下使用这种结构。
[0025]图3是示出使用了2级扫描电极时的射束的扫描的例1的图。在图3中示出虚拟物镜10e、入射侧电极IE、中央电极CE、出射侧电极OE、第1扫描电极44以及第2扫描电极45。图3示出未施加增强器电压的情况。增强器电压为零时的透镜主面由虚拟物镜10e表示。如图3所示，通过使用2级扫描电极，以射束B通过光轴上的透镜主面的方式进行扫描。但是，由于设置于物镜OL的前级的2级扫描电极，越过物镜OL而对射束进行扫描，因此，扫描后的射束可能受到透镜作用。
[0026]图4是示出使用了2级扫描电极时的射束的扫描的例2的图。在图4中示出虚拟物镜10f、入射侧电极IE、中央电极CE、出射侧电极OE、第1扫描电极44以及第2扫描电极45。图4示出施加了增强器电压的情况。施加了增强器电压时的透镜主面由虚拟物镜10f表示。在施加了增强器电压的情况下，与未施加增强器电压的情况相比，物镜OL的下方的轨道变化较大。
其结果是，由虚拟物镜10f表示的施加了增强器电压时的透镜主面在图3中位于由虚拟物镜10e表示的未施加增强器电压时的透镜主面的下方。
[0027]现在，在使用与图3所示的2级扫描电极相同的电压使射束B以通过光轴上的透镜主面的方式进行扫描的情况下，射束通过虚拟物镜10e的主面所处的位置。但是，由于主面移动到虚拟物镜10f，因此，射束无法通过主面，受到透镜作用。如图4所示，由于进行扫描的射束受到透镜作用，因此射束的轨道发生折射。由于射束的轨道发生折射，因此无法得到基于扫描的所希望的射束扫描宽度。例如，关于射束的振幅，相对于未施加增强器电压时的射束的扫描宽度w1，施加了增强器电压时的射束的扫描宽度为w2。在透镜作用的影响较大的情况下，成为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带电粒子束装置，其中，所述带电粒子束装置具备：带电粒子源，其产生带电粒子；多个扫描电极，它们对带电粒子产生用于使所述带电粒子偏转的电场，该带电粒子是通过向所述带电粒子源施加加速电压并向引出带电粒子的引出电极施加引出电压而放出的带电粒子；静电透镜，其配置在多个所述扫描电极与试样台之间，将通过所述扫描电极偏转后的带电粒子束会聚；以及处理部，其取得测定条件，基于取得的测定条件分别设定向多个所述扫描电极施加的扫描电压。2.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其中，所述处理部从将测定条件与确定由多个所述扫描电极分别施加的扫描电压的信息关联起来而成的扫描电压信息中，取得多个符合所取得的所述测定条件的确定扫描电压的信息，基于所取得的确定多个扫描电压的多个所述信息，分别设定多个所述扫描电压，所述扫描电压信息是基于测定条件而导出的。3.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其中，多个所述扫描电极包括：第1扫描电极，其向所述带电粒子束施加第1扫描电压；以及第2扫描电极，其配置在所述第1扫描电极与所述试样台之间，向所述带电粒子束施加第2扫描电压。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的带电粒子束装置，其中，所述测定条件包括确定加速电压的信息和确定动作模式的信息。5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的带电粒子束装置，其中，所述带电粒子束装置具备射束增强器电压施加部，该射束增强器电压施加部配置在所述带电粒子源与所述试样台之间，向所述带电粒子束施加射束增强器电压，所述测定条件包括确定加速电压的信息和确定所述射束增强器电压的信息。6.根据权利要求5所述的带电粒子束装置，其中，所述处理部从将测...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉山安彦，永原幸儿，
申请(专利权)人：日本株式会社日立高新技术科学，
类型：发明
国别省市：