[發明專利]與等離子清潔機一起使用的磁體

有效

• 申請號: 201710556214.0
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107768223B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: V.斯維達;L.諾瓦克;V.斯特帕內克;P.保羅烏舍克
• 申請（專利權）人: FEI公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 成城;鄧雪萌

本發明涉及與等離子清潔機一起使用的磁體。等離子體發生器位于真空室外側并生成中性活性粒子和帶電粒子。定位在等離子體發生器外側的磁體使帶電粒子偏轉，從而防止其中的一些或全部進入真空室，由此防止在真空室中形成二次等離子體源，同時允許中性活性粒子進入真空室以減少污染物。

技術領域

本發明涉及真空室的等離子清潔，并且更具體地涉及用于改進的等離子清潔的方法和裝置。

背景技術

帶電的粒子束系統（諸如電子顯微鏡和聚焦離子束系統）在各種應用中被用于形成圖像、在工件上產生圖案，以及識別和分析樣品材料中的成分。這樣的系統在真空室中在工件上進行操作。真空室中的污染物能夠不利地影響射束與工件表面的相互作用并且能夠干擾用于樣品分析的二次發射（諸如X射線和發射的電子）。真空室和工件的清潔度是至關重要的，因為帶電粒子束的處理和分析在原子級附近下發生。需要純凈環境以便在納米技術所需的精確度水平下執行分析和形成結構。

污染源包括例如指印、清潔溶劑殘留物、潤滑劑和殘留的先前在真空室中所使用的工藝過程化學品以及工件本身。儀器的內部部件上也可能存在污染物。例如，如果使工件暴露于大氣條件任何時間長度，則碳氫化合物膜將積聚在工件表面上。從這些污染物源蒸發的有機化合物能夠通過射束的照射被解離，以將有機化合物沉積在工件上和樣本室內的表面上。

用溶劑和研磨性清潔劑清潔真空室的部件是不適當的。用諸如干燥的氮氣的氣體吹掃真空系統是緩慢且低效的。

已經研發了用于清潔顯微鏡系統和工件的等離子清潔機。在一些系統中，在加工裝備的真空室內生成低溫等離子體。這種真空系統必須被設計成承受與等離子體的直接接觸。在被稱為“下游”等離子清潔機的其他系統中，在真空室外側生成等離子體并且來自等離子體發生器的粒子行進入真空系統中。本申請人（俄勒岡州（Oregon）希爾斯伯勒（Hillsboro）的FEI公司）提供下游等離子清潔機作為其顯微鏡的附件。例如，在Sakai等人的美國專利號5,312,519和Vane的美國專利號6,610,247和6,105,589中也描述了下游等離子清潔機。

等離子清潔系統通過電離源氣體來提供能量以引燃（ignite）和維持等離子體。除了產生離子之外，等離子體系統還從源氣體生成自由基，即活性中性原子或分子。所生成的離子和自由基的類型取決于源氣體和產生等離子體的能量。例如，如果使用空氣作為源氣體，則將生成氧和氮自由基。US 6,105,589描述了控制等離子體的激發能量以限制破壞氧自由基的氮離子產生。

等離子體室中的開口允許活性以及非活性的離子、電子和中性粒子離開等離子體發生器并進入真空室。活性自由基（諸如氧自由基）與真空室內的碳氫化合物污染物反應，并形成能夠被容易地由真空系統泵抽出系統的揮發性成分。這是這種類型的等離子清潔機的預期反應和功能原理。

從等離子體發生器進入真空室的離子能夠被朝向真空室內的部件加速并損壞那些部件。來自真空發生器的帶電粒子還能夠產生足夠強以電離真空室中的其它中性原子的電場，并產生遠離等離子清潔機出口若干分米的二次不受控的等離子體源。在真空室中敏感裝備（諸如檢測器和精密工作臺）附近的這種二次等離子體源能夠快速損壞這種類型的裝備。

圖1是包括電子束柱和離子束柱的雙射束系統的真空室100的內側的照片。明亮的區域顯示強的二次等離子體源。區域102是在等離子清潔機連接到真空室100處的點附近的等離子體，且區域104是在電子束柱和離子束柱下方樣品位置附近的自生成的等離子體。

為了防止二次等離子體源的引燃，必須減小等離子體發生器的功率。然而，降低功率也減小所生成的活性自由基的量，這增加了清潔時間，從而引起機器的不期望的停機時間。

發明內容

本發明的目的是提供對下游等離子清潔機的改進，使得它們能夠在更高的功率下以改進的效率操作而不引起對被清潔的系統的損害。