[發明專利]多種類離子源

有效

• 申請號: 201380033434.5
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN104380425B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: G.A.施溫德;N.W.帕克
• 申請（專利權）人: FEI公司
• 主分類號: H01J37/147
• 分類號: H01J37/147;H01J37/22;H01J37/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 申屠偉進,陳嵐

技術領域

本發明涉及帶電粒子射束系統的離子氣體源的領域。

背景技術

在半導體工業中應用具有聚焦離子射束的粒子光學裝置，以用于利用聚焦離子射束來處理晶圓的目的。為此，離子源被成像到晶圓上成為所謂的離子斑中。利用這樣的離子源的處理速度受限于該離子斑中的離子電流密度。通過將明亮的離子源聚焦到離子斑中來實現高離子電流密度。希望使用不留在所處理的晶圓中的離子，諸如惰性氣體離子。

在通過引用被合并于此的US專利7,772,564中描述了粒子光學裝置的氣體離子源，該US專利被轉讓給FEI有限公司——本發明的受讓人。氣體源包括膜片壁，在該膜片壁的第一側設置有在例如0.2 bar的氣體壓強下將被電離的氣體。在膜片壁的另一側設置有真空，或至少設置有具有較低的氣體壓強的空間。在膜片壁中，裝配了出射膜片，通過該出射膜片氣體流出到真空中。由在膜片壁的真空側的電子源所生成的電子通過第一電場（加速度場）被加速，并且通過電子透鏡被聚焦，借此電子焦點被設置在剛好膜片壁的真空側的出射膜片之前。作為在電子焦點中的電子與出來的氣體原子之間的碰撞的結果，現在氣體離子被形成在因此很靠近出射膜片的電離體積中。通過其中高電子密度以及還有高氣體密度并發地出現的區域來確定電離體積的體積。借助于第二電場（提取電場），離子從電離體積中被提取，并且然后能夠借助于在現有技術中已知的粒子光學裝置被成像和操縱。

鑒于亮度另外由等離子體和空間電荷效應來限制，諸如在US專利7,772,564中描述的源之類的氣體源能夠通過將電離體積保持為小來維持高亮度。當前，當需要高亮度電子源時，經常使用諸如采用場發射體、肖特基發射體或碳納米管的源之類的電子源。這些源具有小的電子發射表面。如技術人員所知的，應當通過具有小像差的光學器件來將這些源成像，尤其當在圖像中要獲取相對大的電流時。在某些應用中，電子被利用“側向注入”提供到電離體積中，使得垂直于從電離體積中提取離子的場來應用電子。

在US專利7,772,564中的氣體源被限制為提供單個離子種類。然而，存在某些應用，由于離子種類的不同的特性而期望使用多個離子種類。例如，由于輕離子的低濺射產出率，所以其良好地適合于顯微術，并且具有高濺射產出率的重離子良好地適合于研磨應用。選擇具有特定化學性質的離子種類也能夠大大地增強諸如射線束化學或分析的應用。

此外，還期望的是，在操作粒子光學裝置時在不同的離子種類之間快速且高效地改變，以便適應某些應用。當前系統在新的離子種類被期望時要求用戶完全地改變單個氣體源并且將其替換，這是耗時的且要求樣本的處理被中斷，因此由于額外時間而引起諸如位置錯誤或反應錯誤之類的處理錯誤。

現有技術液態金屬離子源（LMIS）采用能夠將公共源的種類分離的濾質器。然而，LMIS通常不與氣體源實現相同的亮度等級。此外，濾質器通過首先將公共源電離來進行操作并且然后僅能夠將一些金屬種類從源分離。被分離的種類由源的組成限制。因此，需要能夠快速地在多個不同的離子氣體種類之間切換的高亮度離子源。此外，需要一種系統，其在不要求替換源的情況下使得用戶能夠選擇性地提供不同離子種類的氣體，以用于執行對樣品的不同的處置，諸如研磨、蝕刻、沉積和成像。

發明內容

本發明的目的是允許在用于聚焦離子射束應用的多個離子種類之間快速切換。

本發明的實施例提供高亮度離子源，其具有包括多個通道的氣體腔室，其中，多個通道各自具有不同的氣體。電子射束被聚焦到通道之一中以形成某種類的離子，以用于樣本處理。通過將電子射束引導到具有不同種類的氣體的通道來切換離子種類。在本發明的一實施例中，偏轉板用于將電子射束引導到多個腔室中，由此允許快速地切換聚焦離子射束中的氣體種類。

上文已經相當寬泛地略述了本發明的特征和技術優點，以便可以更好地理解隨后的本發明的詳細描述。將在下文中描述本發明的附加的特征和優點。本領域的技術人員應當理解，所公開的概念和特定實施例可以容易地被用作修改或設計用于執行本發明的相同目的的其它結構的基礎。本領域的技術人員同樣應當認識到，這樣的等同構造不會背離如在所附權利要求中闡述的本發明的精神和范圍。

附圖說明

為了對本發明和其優點的更徹底的理解，現在對結合附圖所采取的以下描述進行參考，其中：

圖1示出根據本發明的實施例的具有電子源的氣體腔室。

圖2示出在圖1中示出的實施例的氣體腔室的頂視圖。

圖3示出在圖1中示出的實施例的氣體腔室的側視圖。