[發明專利]帶電粒子束系統和方法

有效

• 申請號: 201511036232.3
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN105789007B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: C·休伊恩;B·戈策;J·A·諾特四世;D·斯圖爾特
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司顯微鏡有限責任公司
• 主分類號: H01J37/30
• 分類號: H01J37/30;H01L39/24
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳金林

本申請公開了一種帶電粒子束系統，包括帶電粒子束柱，其具有形成帶電粒子束的帶電粒子源、物鏡、以及改變帶電粒子束在樣品平面中的照射位置的第一偏轉系統。該系統還包括樣品室，其包括用于保持待處理樣品的樣品臺，以及控制器，配置為創建和存儲樣品表面的高度圖。所述控制器進一步配置為根據高度圖依賴帶電粒子束的照射位置動態地調節帶電粒子束的物鏡。

技術領域

本發明涉及帶電粒子束系統和方法。更具體地，本發明涉及可用于產生由高溫超導材料制成的約瑟夫森結的帶電粒子束系統。此外，本發明涉及一種通過帶電粒子束照射在高溫超導材料中產生約瑟夫森結的方法。

背景技術

氣體場離子束系統形式的帶電粒子束系統例如在US 7786451中公開。電子束系統與光學顯微鏡的組合例如在US 8759760 B2中公開。此外，聚焦離子束柱與電子顯微鏡的組合例如在US 8247785 B中公開。

最近，由Shane A.Cybart等人撰寫的互聯網出版物“采用聚焦氦離子束直接圖案化的Y-Ba-Cu-O形式的納米約瑟夫森超導隧道結(Nano Josephson superconductingtunnel junctions in Y-Ba-Cu-O direct-patterned with a focused helium ionbeam)”已經出版。在基于本專利申請中的發明者之一的共同作者的出版物中，描述了通過使用500pm直徑的氦離子聚焦光束來直接寫入隧道壁壘，用高超導材料YBCO(YAa₂Cu₃O_7-δ)產生的局部約瑟夫森超導隧道結的產生。

發明內容

本發明的目的在于提供在高溫超導體材料中產生約瑟夫森超導隧道結的改進方法。本發明的進一步的目的是提供一種用于產生這種或類似的超導隧道結的改進的帶電粒子束系統。

根據第一方面，本發明的特征在于，一種帶電粒子束系統包括帶電粒子束柱，其具有形成帶電粒子束的帶電粒子源，物鏡，和用于改變帶電粒子束在樣品平面中的照射位置的第一偏轉系統。帶電粒子束系統還包括樣品室，其包括用于保持待處理樣品的樣品臺，以及配置為創建和存儲樣品表面的高度圖的控制器。所述控制器進一步配置為根據所述高度圖依賴于帶電粒子束的照射位置動態地調節帶電粒子束系統中的物鏡。

基于高度圖中的數據，針對將由帶電粒子束處理的樣品上的每個位置，帶電粒子束的聚焦可以被優化和調節。

在實施例中，控制器進一步配置為接收樣品表面的設計數據，并且所述控制器進一步配置成基于所述設計數據和將樣品加載到樣品室的過程中或之后記錄的數據的組合來控制第一偏轉系統。基于根據設計數據的對準標記的位置與在記錄的圖像中識別的對準標記的位置的比較，相對于所述帶電粒子束系統的光軸的樣品對準可以被執行。

帶電粒子束柱可以是離子束柱，其包括用于形成離子束的離子源，并且帶電粒子束系統還可以包含電子光學柱，其具有用于形成電子束的電子源。電子束或離子束可以用于樣品和離子束柱的光軸之間的精細對準步驟。另外，無論是電子束或離子束可用于記錄高度圖。

控制器可以進一步配置為依賴以電子束或離子束記錄的圖像中所識別的位置來調節所述帶電粒子束的照射位置。

樣品臺可以在至少三個線性獨立的方向提供定位在樣品臺的樣品的可運動性，并且樣品臺可包括測量系統，用于測量所述樣品臺的移動。測量系統可以提供5nm或更小的測量精度。測量系統可以包括干涉測量系統。此外，測量系統可以提供用于樣品垂直于帶電粒子束系統光軸的方向的移動的干涉測量系統，以及用于測量樣品沿著帶電粒子束系統光軸的方向的移動的干涉測量系統。

帶電粒子束系統還可以包括光學圖像記錄系統，用于記錄樣品表面的圖像，并且控制器可以配置為接收以光學圖像記錄系統記錄的圖像。基于根據設計數據的對準標記的位置和記錄的光學圖像中識別的對準標記的位置的比較，樣品相對于帶電粒子束系統的光軸的粗略對準可以被執行。