加工物体的方法技术

本发明专利技术公开了一种加工物体的方法。该方法包括在物体的表面上扫描粒子束并且探测由于扫描而从物体逸出的电子；基于探测的电子，对物体的表面上的多个位置中的每一个，确定物体的表面与预定表面的高度差；基于确定的高度差，对物体的表面上的多个位置中的每一个，确定加工强度；以及基于确定的加工强度，将离子束引导到多个位置，从而在多个位置从物体移除材料或者在物体上沉积材料。

【技术实现步骤摘要】
加工物体的方法
本专利技术涉及一种使用粒子束加工物体的方法。
技术介绍
一种系统可被用以加工小型化物体，该系统包括电子束柱和离子束柱，电子束柱和离子束柱的主轴彼此成角度延伸并与公共工作区域相交。这里，电子束柱被操作为电子显微镜以获得要被加工的物体的表面图像。基于所获得的图像来确定物体表面上要被加工的位置。然后使用离子束柱产生的离子束执行加工。离子束可以从物体表面移除材料，其中适当的加工气体可被施加到该表面。加工气体通过离子束被激活并引起蚀刻工艺。这种方法通常称为离子束铣削(milling)或者离子束辅助蚀刻。也可使用离子束在物体表面沉积材料。在这样的工艺中，适当的加工气体被施加到物体表面，并且离子束激活该加工气体从而触发沉积工艺。这种方法通常称为离子束沉积。采用这种系统以从物体表面移除材料的一个示例是制造小型化装置的截面从而获取装置的结构或者确定装置结构中的误差。为了制造装置的截面表面，离子束定向为几乎平行于被制造的截面表面，且由于离子束的作用材料不断地从截面表面被移除。通过将截面表面定向为垂直于电子束柱的主轴并记录截面表面的电子显微图像，使用电子显微镜可监控移除材料的工艺。基于图像能够确定材料的移除是否达到期望的深度或者是否需要移除附加的材料。如果需要进一步移除材料，样品被再次定位以使截面表面几乎平行于离子束，并且使用离子束执行进一步的加工。对较大的物体应用这种方法允许相对于所述物体、相对于所述离子束柱以及相对于电子束柱制造仅具有有限的定位范围的截面表面。在文章“GeometricCompensationofFocusedIonBeamMachiningUsingImageProcessing”,vonHiwonLeeetal.,AppliedPhysicsExpress1(2008)中描述了其中可使用上述系统的另外的方法。该方法包括使用离子束在物体内制作具有预定矩形横截面的沟槽。实际上，由于被溅射材料的再沉积，制造的沟槽的横截面会偏离期望的横截面。该文章描述了一种可能性，即产生根据第一种方法制造的沟槽的横截面并且从这样的横截面确定需要移除更多或是更少的材料的那些区域。基于这些信息，在下一步的校正方法中校正沟槽上的离子束强度的分布。由于在校正方法中从所制造的沟槽产生横截面，其中基于此横截面来确定用于再下一步校正方法的进一步校正，因此这种加工可以重复执行。如果方法已被充分校正，则其可用于在相同的物体材料中制造具有相同的几何形状的多个沟槽。这种工艺是耗时的，并且总是不能达到希望的效果。
技术实现思路
考虑到上述问题，实施本专利技术。本专利技术的目的在于提供一种物体的加工方法，其中可使用粒子束制造具有期望形状的物体表面。根据某些实施例，一种物体的加工方法包括在物体表面上扫描粒子束，以及探测由于扫描而从物体逸出的电子；基于所探测的电子，对物体表面上的多个位置中的每一个确定物体的表面与预定表面的高度差；基于确定的高度差，对物体表面上的多个位置中的每一个确定加工强度；以及基于确定的加工强度，引导粒子束到多个位置，从而在多个位置上从物体移除材料或者在物体上沉积材料。由于扫描而从物体逸出的电子是由于粒子束的粒子入射到物体上而从物体释放的那些电子。在入射到物体上的粒子束是电子束的实施例中，由于扫描而从物体逸出的电子例如包括二次电子以及背散射电子。根据多种不同的方法可调节用于物体表面的多个位置的加工强度。例如，粒子束的束流可随着位置而改变，从而根据测定按需要调节加工强度。根据另一个示例，粒子束的停留时间随着位置而改变，从而根据测定按需要调节加工强度。这里，停留时间是指粒子束在同一位置维持不动从而在该位置加工物体的表面的持续时间。在停留时间结束时，粒子束被引导到随后的位置。根据又一个示例，粒子束的粒子的动能可随着位置而改变，从而根据测定按需要调节加工强度。确定加工强度的多种属性(诸如束流、停留时间和束能量)的变化可以是显著的，这是因为在物体的表面至少存在一对位置，在这对位置之间各个属性的变化例如大于10％。根据示范性实施例，用于扫描的粒子束是离子束，且用于移除和/或沉积材料的粒子束也是离子束。这里，用于扫描的离子束和用于移除和/或沉积材料的离子束由同一离子束柱产生或者由不同的离子束柱产生。根据另一示范性实施例，用于扫描的粒子束是电子束，用于移除和/或沉积材料的粒子束也是电子束。这里，用于扫描的电子束和用于移除和/或沉积材料的电子束可以由同一电子束柱产生或者由不同的电子束柱产生。根据又一个示范性实施例，用于扫描的粒子束是由电子束柱产生的电子束，用于移除和/或沉积材料的粒子束是由离子束柱产生的离子束。根据这里的一些实施例，从在物体表面上扫描电子束到将离子束引导到物体的多个位置之间，物体相对于离子束柱的定向没有改变，或者从在物体表面上扫描电子束到将离子束引导到物体的多个位置之间，所述定向仅小量地改变。根据这里的示范性实施例，小量地改变定向包括以一角度改变定向，该角度小于电子束柱的主轴与离子束柱的主轴之间的角度的一半。根据另外的示例，物体的定向被改变的角度小于电子束柱的主轴与离子束柱的主轴之间的角度的三分之一、五分之一或者十分之一。根据示范性实施例，加工物体的方法包括将物体同时定位在电子束柱的工作区域中以及离子束柱的工作区域中。使用电子束柱产生的电子束扫描物体的表面以及探测由于扫描引起的电子。以至少两个角度配置执行这样的扫描和探测。然后，基于在扫描和探测时产生的探测信号，离子束被引导到物体的表面上的位置，从而在那些位置从物体的表面移除材料。在上述传统方法中，离子束被定向为基本平行于要用离子束加工的表面。如果此表面要使用电子束柱检测，则该表面必须定向为基本垂直于电子束柱的主轴，从而获得该表面的高分辨率的电子显微图像。然而，在这种配置中，离子束将典型地被定向为不平行于该表面。由此，在使用离子束柱执行的加工步骤与使用电子束柱执行的加工步骤之间，需要改变物体相对于粒子束柱的定向。本专利技术人发现可以使用离子束来制造表面，特别是平坦表面，该表面没有定向为平行于离子束。然而，这要求探测从物体的其余表面突起的表面位置，并将离子束特别引导到这样的从其余表面突起的位置以从这样的突起位置移除材料。专利技术人通过提供特别的粒子光学检测方法解决了该问题，该方法以至少两个角度配置来检测物体表面。在以至少两个不同的角度配置在物体表面上扫描粒子束期间所获得的探测信号可重建物体表面的三维形状。如果物体的三维形状是已知的，也可以确定从物体的其余表面或者从物体的平均表面突起的物体表面的那些位置。然后可以将离子束引导到这样的突起位置以使物体的表面平坦化。根据传统的方法，仅在离子束掠入射(grazingincident)到表面上时才可能制造平坦的表面，其中离子束定向为几乎平行于该表面。根据上述实施例，识别从周围表面突起的物体的位置，且将离子束特别引导到那些位置以从突起位置移除材料，使得不需要掠入射到该表面的离子束而从突出于周围表面的位置移除材料。此外，从扫描粒子束到将粒子束引导到表面之间，改变物体相对于粒子束柱的定向不是必需的。根据实施例，通过该方法加工的表面的尺寸大于0.1μm2，大于10μm2，大于500μm2和/或大于10000μm2。根据另外的示范性实施例，这样的尺寸的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种加工物体的方法，其中该方法包括：在所述物体的表面上扫描粒子束并且探测由于所述扫描而从所述物体逸出的电子；基于所述探测的电子，对所述物体的所述表面上的多个位置中的每一个，确定所述物体的所述表面与预定表面的高度差；基于所述确定的高度差，对所述物体的所述表面上的所述多个位置中的每一个，确定加工强度；以及基于所述确定的加工强度，将离子束引导到所述多个位置，从而在所述多个位置处从所述物体移除材料或者在所述物体上沉积材料。

【技术特征摘要】
2010.06.22 DE 102010024625.51.一种加工物体的方法，其中该方法包括：一顺序，该顺序包括：在所述物体的表面上扫描粒子束并且探测由于所述扫描而从所述物体逸出的电子；基于所述探测的电子，对所述物体的所述表面上的多个位置中的每一个，确定所述物体的所述表面与预定表面的高度差；基于所述确定的高度差，对所述物体的所述表面上的所述多个位置中的每一个，确定加工强度；以及基于所述确定的加工强度，将粒子束引导到所述多个位置，从而在所述多个位置处从所述物体移除材料或者在所述物体上沉积材料，其中对于所述多个位置的每个，该顺序被反复执行。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述物体的所述表面的多个位置的加工强度，使得对于至少一对位置满足下面关系中的至少一个：i)引导到所述位置对中的第一位置的所述粒子束的束流与引导到所述位置对中的第二位置的所述粒子束的束流相差大于10％；ii)所述粒子束保持引导到所述位置对中的第一位置的停留时间与所述粒子束保持引导到所述位置对中的第二位置的停留时间相差大于10％；iii)引导到所述位置对中的第一位置的所述粒子束的束能量与引导到所述位置对中的第二位置的所述粒子束的束能量相差大于10％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中用于所述扫描的所述粒子束是由电子束柱产生的电子束，且其中分别用于材料的所述移除和所述沉积的所述粒子束是由离子束柱产生的离子束，或者其中用于所述扫描的所述粒子束是由离子束柱产生的离子束，且其中分别用于材料的所述移除和所述沉积的所述粒子束是由离子束柱产生的离子束，或者其中用于所述扫描的所述粒子束是由电子束柱产生的电子束，且其中分别用于材料的所述移除和所述沉积的所述粒子束是由电子束柱产生的电子束。4.根据权利要求3所述的方法，其中用于所述扫描的所述粒子束柱的主轴与分别用于材料的所述移除和所述沉积的所述粒子束柱的主轴之间的角度大于40°。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述物体同时位于用于所述扫描的所述粒子束柱的工作区域内以及分别用于所述移除和所述沉积的粒子束柱的工作区域内，且其中从所述粒子束的所述扫描到所述粒子束的分别地所述移除和所述沉积之间，所述物体相对于分别用于所述移除和所述沉积的所述粒子束柱的方向被改变一角度，该角度小于用于所述扫描的所述粒子束柱的主轴与分别用于所述移除和所述沉积的所述粒子束柱的主轴之间的角度的0.5倍。6.根据权利要求3所述的方法，其中所述物体同时位于用于所述扫描的所述粒子束柱的工作区域内以及分别用于所述移除和所述沉积的所述粒子束柱的工作区域内，且其中从所述粒子束的所述扫描到所述粒子束的分别地所述移除和所述沉积之间，所述物体相对于分别用于所述移除和所述沉积的所述粒子束柱的定向保持不变。7.根据权利要求1至2中之一所述的方法，其中所述探测由于所述扫描而从所述物体逸出的所述电子包括以第一角度配置的第一探测，以及同时地以第二角度配置的第二探测，所述第一角度配置不同于所述第二角度配置。8.根据权利要求7所述的方法，其中使用第一探测器执行所述第一探测，以及使用不同于所述第一探测器的第二探测器执行所述第二探测。...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·比伯杰，R·普尔维，J·帕卢斯金斯基，D·多尼茨，H·马蒂，M·斯泰格沃尔德，
申请(专利权)人：卡尔蔡司NTS有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE