(57)【要約】      （修正有）【課題】対象物の１つの領域をイオンビームで加工することができ、且つ対象物の同じ領域を電子ビームで検査することができる粒子ビームシステムを提供する。【解決手段】対象物を検査及び加工するための粒子ビームシステム、並びに粒子ビームシステムであり、粒子ビームシステムは、共通作業領域５３を有する電子ビームカラム３及びイオンビームカラム５を備え、共通作業領域において、対象物２３を配置することができ、また電子ビームカラムの主軸５５とイオンビームカラムの主軸５７とが一致点５８において交わる。さらに、粒子ビームシステムは、イオンビームカラムの出射開口部５４と一致点との間に配置可能な遮蔽電極６１を備え、遮蔽電極は電子ビームカラムよりも一致点の近くに配置可能であり得る。【選択図】図１
2020095959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物（２３）を検査及び加工するための粒子ビームシステム（１）であって、前記粒子ビームシステム（１）が、
電子ビーム（２１）を発生させるように構成された電子ビームカラム（３）と、
イオンビーム（５１）を発生させるように構成されたイオンビームカラム（５）であって、
前記電子ビームカラム（３）と前記イオンビームカラム（５）とが共通作業領域（５３）を有し、前記共通作業領域（５３）において、前記対象物（２３）を配置することができ、前記電子ビームカラム（３）の主軸（５５）と前記イオンビームカラム（５）の主軸（５７）とが一致点（５８）において交わる、イオンビームカラム（５）と、
第１の位置に配置され得る遮蔽電極（６１）であって、
前記遮蔽電極（６１）が前記第１の位置に配置されている場合、前記遮蔽電極（６１）は、前記イオンビームカラム（５）の出射開口部（５４）と前記一致点（５８）との間において前記イオンビームカラム（５）の前記主軸（５７）を少なくとも部分的に取り囲み、前記出射開口部（５４）からイオンビーム（５１）が、前記イオンビームカラム（５）から前記共通作業領域（５３）に向かって出ることができ、
前記第１の位置に配置された前記遮蔽電極（６１）と前記一致点（５８）との間の最短距離である遮蔽電極−一致点間距離（ＡＫＤ）が、前記電子ビームカラム（３）と前記一致点（５８）と間の最短距離である電子ビームカラム−一致点間距離（ＥＫＤ）よりも短い、遮蔽電極（６１）と、
を備える、粒子ビームシステム（１）。
【請求項２】
前記遮蔽電極（６１）が前記第１の位置に配置されている場合、前記電子ビームカラム−一致点間距離（ＥＫＤ）に対する前記遮蔽電極−一致点間距離（ＡＫＤ）の比が、最大で０．９であり、具体的には最大で０．８であり、より具体的には最大で０．７である、請求項１に記載の粒子ビームシステム。
【請求項３】
前記遮蔽電極（６１）が前記第１の位置に配置されている場合、前記イオンビームカラム（５）と前記一致点（５８）との間の最短距離であるイオンビームカラム−一致点間距離（ＩＫＤ）に対する前記遮蔽電極−一致点間距離（ＡＫＤ）の比が、最大で０．５であり、具体的には最大で０．４であり、より具体的には最大で０．３である、請求項１又は２に記載の粒子ビームシステム。
【請求項４】
前記イオンビームカラム（５）と前記一致点（５８）との間の最短距離であるイオンビームカラム−一致点間距離（ＩＫＤ）に対する前記イオンビームカラム（５）の前記主軸（５７）に沿った前記遮蔽電極（６１）の長さ（Ｌ）の比が、少なくとも０．２であり、具体的には少なくとも０．３５であり、より具体的には少なくとも０．５である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の粒子ビームシステム。
【請求項５】
前記遮蔽電極（６１）が導電性表面を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の粒子ビームシステム。
【請求項６】
前記遮蔽電極（６１）が、前記イオンビームカラム（５）の前記主軸（５７）に沿って延びる形を有し、前記イオンビームカラム（５）の前記主軸（５７）を取り囲む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の粒子ビームシステム。
【請求項７】
前記遮蔽電極（６１）が第２の位置に配置されてもよく、前記第２の位置では、前記遮蔽電極（６１）は前記イオンビームカラム（５）の前記主軸（５７）を取り囲まない、請求項１〜６のいずれか一項に記載の粒子ビームシステム。
【請求項８】
前記電子ビームカラム（３）が出射開口部（４１）を有し、前記出射開口部（４１）から前記電子ビーム（２１）が、前記電子ビームカラム（３）から前記共通作業領域（５３）に向かって出ることができ、前記電子ビームカラム（３）が、前記電子ビームカラム（３）の前記出射開口部（４１）と前記一致点（５８）との間に電界を発生させるように構成され、前記電界が前記電子ビーム（２１）を減速させるのに適している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の粒子ビームシステム。
【請求項９】
前記遮蔽電極（６１）は、前記第１の位置に配置された場合に、前記共通作業領域（５３）から出る二次粒子が、前記遮蔽電極（６１）が前記第２の位置に配置されている場合よりも効率的に前記電子ビームカラム（３）の前記出射開口部（４１）に誘導されるように、前記遮蔽電極（６１）が前記電界に影響を与えるように形成される、請求項８に記載の粒子ビームシステム。
【請求項１０】
試験対象物（２３’）の平らな金属表面（２４’）が、前記一致点（５８）に配置され、且つ前記イオンビームカラム（５）の前記主軸（５７）に対して略垂直に向けられる場合、前記電子ビームカラム（３）の前記主軸（５５）と試験点（６６）における前記電界の方向（６６、６７）との間の鋭角が、前記遮蔽電極（６１）が前記第１の位置に配置されている場合には第１の値（α）を有し、前記遮蔽電極（６１）が前記第２の位置に配置されている場合には第２の値（β）を有し、前記第１の値（α）が前記第２の値（β）よりも小さく、前記試験対象物（２３’）の前記平らな金属表面（２４’）と前記電子ビームカラム（３）の前記出射開口部（４１）との間にある前記試験点（６６）が前記一致点（５８）又は前記試験対象物（２３’）の前記表面（２４’）から２０００μｍ以下の距離に配置される、請求項８又は９に記載の粒子ビームシステム。
【請求項１１】
前記電子ビームカラム（３）が、その内部に、二次粒子を検出するための検出器（３９、４５）を備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の粒子ビームシステム。
【請求項１２】
調整可能な電位を前記遮蔽電極（６１）に印加するように構成される、前記遮蔽電極（６１）のための電位源
をさらに備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の粒子ビームシステム。
【請求項１３】
前記電子ビームカラム（３）が、前記一致点（５８）に最も近い前記電子ビームカラム（３）の要素を備える端部キャップ（３７）を備え、
前記粒子ビームシステム（１）が、調整可能な電位を前記端部キャップ（３７）に印加するように構成される、前記端部キャップ（３７）のための電位源をさらに備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の粒子ビームシステム。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の粒子ビームシステム（１）の動作方法であって、前記方法が第１のシーケンスを含み、前記第１のシーケンスが、
前記遮蔽電極（６１）を前記第１の位置に配置するステップ（Ｓ３）と、
加工及び検査される前記対象物（２３）の表面部分（２４）が前記イオンビームカラム（５）の前記主軸（５７）に対して略垂直に向けられるように、前記共通作業領域（５３）において前記対象物（２３）を配置するステップ（Ｓ２）と、
前記遮蔽電極（６１）を前記第１の位置に配置し、且つ前記表面部分（２４）を前記イオンビームカラム（５）の前記主軸（５７）に対して略垂直に向けながら、前記イオンビーム（５1）により前記対象物（２３）の前記表面部分（２４）を加工するステップ（Ｓ４）と、
を含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の粒子ビームシステム（１）の動作方法。
【請求項１５】
前記第１のシーケンスが、
前記遮蔽電極（６１）を前記第１の位置に配置し、且つ前記対象物（２３）の前記表面部分（２４）を前記イオンビームカラム（５）の前記主軸（５７）に対して略垂直に向けながら、前記電子ビームカラム（３）の内部に配置された検出器（３９、４５）を使用して、前記対象物（２３）の前記表面部分（２４）から出る二次粒子を検出するステップ（Ｓ６）
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のシーケンスが、
前記二次粒子を発生させるために前記対象物（２３）の前記表面部分（２４）に前記電子ビーム（２１）を差し向けるステップ（Ｓ５）
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法であって、前記方法が第２のシーケンスをさらに含み、前記第２のシーケンスが、
前記遮蔽電極（６１）を前記第２の位置に配置するステップ（Ｓ１０）と、
前記対象物（２３）の前記表面部分（２４）が前記電子ビームカラム（３）の前記主軸（５５）に対して略垂直に向けられるように、前記対象物（２３）を配置するステップ（Ｓ９）と、
前記電子ビーム（２１）を前記対象物（２３）の前記表面部分（２４）に差し向け、且つその結果として前記表面部分（２４）から出る二次粒子を、前記電子ビームカラム（３）の前記内部に配置された検出器（３９、４５）を使用して検出する、ステップであって、差し向け且つ検出するステップが、前記遮蔽電極（６１）が前記第２の位置に配置されている間に実行され、前記表面部分（２４）が前記電子ビームカラム（３）の前記主軸（５５）に対して略垂直に向けられる、ステップ（Ｓ１２）と、
を含む、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のシーケンス及び前記第２のシーケンスが、連続して繰り返し実行される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記電子ビームカラム（３）により出射開口部（４１）と前記一致点（５８）との間に電界を発生させるステップであって、前記出射開口部（４１）から前記電子ビーム（２１）が、前記電子ビームカラム（３）から前記共通作業領域（５３）に向かって出ることができ、前記電界が前記電子ビーム（２１）を減速させるのに適している、ステップ（Ｓ１、Ｓ８）
をさらに含む、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記電界が、前記第１のシーケンスにおいて前記表面部分（２４）を前記イオンビーム（５１）によって加工しながら、及び前記表面部分（２４）から出る二次粒子を、前記電子ビームカラム（３）の前記内部に配置された検出器（３９、４５）を使用して検出しながら発生される、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を検査及び加工するための粒子ビームシステム、並びに粒子ビームシステムの動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の粒子ビームシステムは、電子ビームを発生させるための電子ビームカラムと、イオンビームを発生させるためのイオンビームカラムとを備え、この２つの粒子ビームを共通作業領域に差し向けて、電子ビームにより対象物の領域を検査することができ、イオンビームにより同じ領域を加工することができる。このような従来の粒子ビームシステムでは、イオンビームカラムは対象物を加工するために使用され、例えば、対象物から材料を除去したり、対象物上に材料を堆積させたりするために使用される。対象物は電子ビームとプロセスで発生した二次電子とによりスキャンされ、後方散乱電子が、対象物の画像を記録し、加工の進行を監視するために検出される。アプリケーションによっては、ここで低エネルギーの二次電子又は高エネルギーの後方散乱電子が特に注目されることもある。
【０００３】
対象物を加工及び検査する際には、使用される粒子ビームが略垂直に対象物に衝突する場合に最も高い精度を得ることができる。よって、イオンビームによる加工の際には、イオンビームが略垂直に対象物に衝突する場合に最も高い精度を達成することができる。対象物をイメージングする際には、電子ビームが略垂直に対象物に衝突する場合に最も高い精度及び最良の検出効率を得ることができる。よって、多くのアプリケーションにおいて、イオンビームカラム及び電子ビームカラムに対して対象物を頻繁にアライメントすることが必要とされる。
【０００４】
電子ビームが電子ビームカラムを出る前に電子ビームの電子の運動エネルギーを低減するために、電子ビームカラムにより電子ビームカラム内で電界が発生される従来の粒子ビームシステムが知られている。しかしながら、電界は、電子ビームカラムから対象物までにも及ぶ。対象物がイオンビームに対して略垂直に向けられた構成の場合、電界は、対象物において発生された二次粒子を、対象物の表面の領域において表面に対して略垂直に加速させる。そうすると、電子ビームカラムの内部に配置された検出器によって、対象物から出る二次粒子のうちのわずかしか検出できないことになり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、粒子ビームシステム及び粒子ビームシステムの動作方法を提供することであり、同システム及び方法により、対象物を高精度で加工でき、対象物から出る二次粒子を検出するときの効率を上げることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、対象物を検査及び加工するための粒子ビームシステムに関する。粒子ビームシステムは、電子ビームを発生させるように構成された電子ビームカラムを備える。粒子ビームシステムは、イオンビームを発生させるように構成されたイオンビームカラムをさらに備える。電子ビームカラムとイオンビームカラムとは共通作業領域を有し、共通作業領域では、対象物の１つの領域をイオンビームで加工することができ、且つ対象物の同じ領域を電子ビームで検査することができる。対象物は共通作業領域に配置することができる。
【０００７】
電子ビームカラムは主軸を有し、この主軸は、例えば、電子ビームカラムの粒子−光学レンズの対称軸に対応する。イオンビームカラムも主軸を有し、この主軸は、例えば、イオンビームカラムの粒子−光学レンズの対称軸に対応する。電子ビームカラムの主軸とイオンビームカラムの主軸とは、共通作業領域にある一致点で交わる。このことは、共通作業領域において２つの主軸が極めて近接するために、電子ビームとイオンビームとの両方により高精度の作業を実行できることを意味する。一致点は、電子ビームカラムの主軸とイオンビームカラムの主軸との交点である。電子ビームカラムの主軸とイオンビームカラムの主軸とが交わらない（交差しない）場合、一致点は、電子ビームカラムの主軸とイオンビームカラムの主軸と間の最短経路の中点として定義される。電子ビームカラムの主軸とイオンビームカラムの主軸とはゼロ以外の角度をなし、例えば５４°又は９０°の角度をなす。
【０００８】
粒子ビームシステムは、第１の位置に配置され得る遮蔽電極をさらに備える。遮蔽電極が第１の位置に配置されている場合、遮蔽電極はイオンビームカラムの出射開口部と一致点との間に配置され、出射開口部からイオンビームが、イオンビームカラムから共通作業領域に向かって出ることができ、上記遮蔽電極は、イオンビームカラムの出射開口部と一致点の間においてイオンビームカラムの主軸を少なくとも部分的に取り囲む。
【０００９】
第１の位置に配置された遮蔽電極と一致点との間の最短距離を遮蔽電極−一致点間距離と呼ぶ。電子ビームカラムと一致点との間の最短距離を電子ビームカラム−一致点間距離と呼ぶ。粒子ビームシステムは、遮蔽電極−一致点間距離が電子ビームカラム−一致点間距離よりも短いという点で際立っている。従って、遮蔽電極は電子ビームカラムよりも一致点に近い。
【００１０】
電子ビームカラムは、電子ビームカラムと一致点との間に電界を発生させることができる。電界の「形」は、電子ビームカラムと対象物又は対象物ホルダとの両方の影響を受ける。電界は、主に、電子ビームカラムにより発生された電子ビームの電子の運動エネルギーを減らす働きをすることができる。しかしながら、電界はまた、後述のように、二次粒子を検出する目的で電子ビームカラムの内部に配置された検出器を使用する二次粒子の検出を改善する働きもすることができる。電子ビームカラムによって電子ビームカラムと一致点との間に電界が発生された場合、第１の位置に配置された遮蔽電極により次の２つの利点がもたらされる。第一に、イオンビームは、イオンビームが電界により影響を受けない、又はわずかな影響しか受けないように、遮蔽電極により電界から遮蔽され、その結果、イオンビームを高精度で対象物に差し向けることができる。さらに、電界は、対象物から出る二次粒子が電界によって加速されるように遮蔽電極により形成されて、電子ビームカラムの内部に配置された検出器に二次粒子が高効率で誘導されるようにする。
【００１１】
一実施形態によれば、遮蔽電極が第１の位置に配置されている場合、電子ビームカラム−一致点間距離に対する遮蔽電極−一致点間距離の比は０．９以下である。好ましくは、この比は０．８以下であり、より好ましくは０．７以下である。
【００１２】
本実施形態では、遮蔽電極が電子ビームカラムよりも一致点に著しく近く、そのためイオンビームは電子ビームカラムにより発生される電界から十分に遮蔽され、電界は、対象物から出る二次粒子を効率的に検出できるように、遮蔽電極により形成される。
【００１３】
さらなる実施形態によれば、遮蔽電極が第１の位置に配置されている場合、イオンビームカラムと一致点との間の最短距離であるイオンビームカラム−一致点間距離に対する遮蔽電極−一致点間距離の比は、最大で０．５であり、具体的には最大で０．４であり、より具体的には最大で０．３である。
【００１４】
本実施形態では、遮蔽電極が第１の位置に配置されている場合、イオンビームがイオンビームカラムから出た後に一致点に向かって移動しなければならない経路の少なくとも約半分が遮蔽電極により遮蔽される。これにより、対象物にイオンビームを差し向けることができる精度が向上する。
【００１５】
さらなる実施形態によれば、イオンビームカラムと一致点との間の最短距離であるイオンビームカラム−一致点間距離に対するイオンビームカラムの主軸に沿った遮蔽電極の長さの比は、少なくとも０．２、好ましくは少なくとも０．３５、より好ましくは少なくとも０．５の値を有する。
【００１６】
本実施形態では、遮蔽電極は、イオンビームカラムと一致点との間の最短距離に関連して、イオンビームカラムの主軸に沿った最小長さを有する。従って、イオンビームがイオンビームカラムから出た後に一致点に到達するまでに（すなわち、対象物に衝突するまでに）移動しなければならない経路長の少なくとも約２０％又は少なくとも約３５％又は少なくとも約５０％が、電子ビームカラムにより発生された電界から遮蔽電極によって遮蔽される。これにより、イオンビームの軌道に対する電界の影響が低下し、その結果、対象物にイオンビームを差し向けることができる精度が上がる。
【００１７】
さらなる実施形態によれば、遮蔽電極は導電性表面を有する。これにより、第一に、遮蔽電極の無制御な帯電が回避され、第二に、電子ビームカラムにより発生され、且つ対象物又は対象物ホルダにより形が影響を受ける電界に遮蔽電極がさらに影響を与えるのに適していることが確保される。特に、これにより、電界の形を狙いどおりに操作するために所定の調整可能な電位を遮蔽電極に印加できる。
【００１８】
さらなる実施形態によれば、遮蔽電極は、イオンビームカラムの主軸に沿って延びる形を有し、イオンビームカラムの主軸を取り囲む。例として、遮蔽電極は、イオンビームを内部で導くためにイオンビームカラムの主軸に沿って延びるチャネルを備え、チャネルは、イオンビームカラムの主軸を取り囲むためにクラッディングされている。ただし、クラッディングは完全に閉じている必要はなく、開口部を有していてもよい。
【００１９】
さらなる実施形態によれば、遮蔽電極は第２の位置に配置されてもよく、第２の位置では、遮蔽電極はイオンビームカラムの主軸を取り囲まない。特に、粒子ビームシステムは、遮蔽電極を第１の位置又は第２の位置に選択的に配置するように構成された移動装置を備えてもよい。
【００２０】
本実施形態では、遮蔽電極は第１の位置又は第２の位置に配置され得る。第１の位置に配置された場合、遮蔽電極は上述の利点をもたらす。第２の位置に配置された場合、遮蔽電極が電子ビーム及びイオンビームの軌道並びに対象物から出る二次粒子の軌道に実質的に影響しないため、粒子ビームシステムは従来のように使用され得る。
【００２１】
遮蔽電極が第１の位置に配置されている場合、遮蔽電極が電子ビームカラムよりも一致点の近くに、ひいては一致点に配置された対象物の近くに配置されるため、検査及び加工される対象物の運動の自由度は共通作業領域に制限される。対象物を動かす際の対象物と遮蔽電極との衝突を避けるために、遮蔽電極は、遮蔽電極が電子ビームカラムよりも一致点から離れて配置される第２の位置に配置され得る。
【００２２】
粒子ビームシステムは、例えば、検出器、マニピュレータ、ガス供給システムなどのさらなるコンポーネントを備えてもよい。一部のコンポーネントは、遮蔽電極が第１の位置に配置されている間に使用され得る。このようなコンポーネントを使用するために、遮蔽電極を第２の位置に配置することが好都合又は必要である場合がある。一部のコンポーネントは、一致点の方向に押し込まれてもよい。一部のこのようなコンポーネントでは、コンポーネントを押し込む場合に遮蔽電極を第２の位置に配置することが好都合又は必要である場合がある。
【００２３】
さらなる実施形態によれば、電子ビームカラムは出射開口部を有し、出射開口部から電子ビームが電子ビームカラムから共通作業領域に向かって出ることができ、電子ビームカラムは、電子ビームカラムの出射開口部と一致点との間に電界、特に静電界を発生させるように構成され、上記電界が電子ビームを減速させるのに適している。
【００２４】
本実施形態では、電子ビームカラムは、電子ビームカラムの出射開口部と一致点との間において、従って共通作業領域においても電子ビームを減速させ得る電界を発生させる。これにより、対象物から出る二次粒子が加速され、これらの二次粒子の検出効率が高まる可能性がある。ただし、この電界はまたイオンビームの軌道にも影響し、遮蔽電極が第１の位置に配置されていることによりこの影響を減らすことができる。
【００２５】
さらなる実施形態によれば、遮蔽電極は、第１の位置に配置された場合に、共通作業領域から出る二次粒子が、遮蔽電極が第２の位置にある場合よりも効率的に電子ビームカラムの出射開口部に誘導されるように、遮蔽電極が電界に影響を与えるように形成される。
【００２６】
本実施形態では、遮蔽電子は、電子ビームカラムにより発生され、且つ対象物又は対象物ホルダにより形が影響を受ける電界の形に、電子ビームカラムの出射開口部と一致点との間において影響を与える。ここで電界の形は、対象物又は共通作業領域から出る二次粒子が、遮蔽電極が第２の位置に配置されている場合よりも効率的に電子ビームカラムの出射開口部に誘導されるように影響を受ける。その結果、遮蔽電極により、対象物から出る二次粒子は、電子ビームカラムの内部に配置された検出器によってより効率的に検出され得るようになる。特に、電界の形は、遮蔽電極に印加される調整可能な電位により影響され得る。
【００２７】
さらなる実施形態によれば、電界に対する遮蔽電極の効果は、試験対象物を用いて特徴付けられる。試験対象物は平らな金属表面を有する。そのため、試験対象物の表面は導電性である。試験対象物の平らな金属表面が、一致点に配置され、且つイオンビームカラムの主軸に対して略垂直に向けられる場合、電子ビームカラムの主軸と試験点における電界の方向との間の角度は鋭角になり、この鋭角は、遮蔽電極が第１の位置に配置されている場合には第１の値を有し、遮蔽電極が第２の位置に配置されている場合には第２の値を有し、試験対象物の平らな金属表面と電子ビームカラムの出射開口部との間にある試験点は、一致点から２０００μｍ以下の距離に配置される。遮蔽電極は、第１の値が第２の値より小さくなるように形成される。或いは、試験点の位置は、試験対象物の表面からの距離に応じて定義されてもよい。例として、試験点は、試験対象物の平らな金属表面と電子ビームカラムの出射開口部との間において、試験対象物の平らな金属表面から２０００μｍ以下の距離に配置される。それぞれの距離はそれよりも短くてもよく、例えば１０００μｍ以下であっても１００μｍ以下であってもよい。
【００２８】
さらなる実施形態によれば、電子ビームカラムは、その内部に、二次粒子を検出するための少なくとも１つの検出器を備える。特に、検出器は最大５０ｅＶの運動エネルギーを持つ二次電子の検出に適している。
【００２９】
さらなる実施形態によれば、粒子ビームシステムは電位源をさらに備え、電位源は調整可能な電位を遮蔽電極に印加するように構成される。これにより、電界に対する遮蔽電極の効果を設定できる。
【００３０】
さらなる実施形態によれば、電子ビームカラムは端部キャップを備え、端部キャップは、一致点に最も近い電子ビームカラムの要素を備える。粒子ビームシステムは電位源をさらに備えてもよく、電位源は調整可能な電位を端部キャップに印加するように構成される。特に、端部キャップに印加される電位は、対象物又は対象物ホルダに印加される電位よりも低くなり得る。遮蔽電極に起因して、端部キャップの電位の変化によって引き起こされるイオンビームのオフセットが最小化され得る。
【００３１】
電子ビームカラムの出射開口部と一致点との間の電界の形は、端部キャップに印加される電位、対象物又は対象物ホルダに印加される電位、及び遮蔽電極に印加される電位により操作され得る。特に、電子ビームカラムの出射開口部と一致点との間における電界の形は、これらの電位間の差により操作され得る。
【００３２】
端部キャップに印加される電位は、対象物又は対象物ホルダに印加される電位よりも高くてもよく、例えば５０Ｖ以下だけ又は２００Ｖ以下だけ高くてもよい。或いは、端部キャップに印加される電位は、対象物又は対象物ホルダに印加される電位よりも低くてもよく、例えば５０Ｖ以下だけ又は１００Ｖ以下だけ低くてもよい。
【００３３】
遮蔽電極に印加される電位は、対象物又は対象物ホルダに印加される電位よりも高くてもよく、例えば３０Ｖ以下だけ高くてもよい。或いは、遮蔽電極に印加される電位は、対象物又は対象物ホルダに印加される電位よりも低くてもよく、例えば４０Ｖ以下だけ又は１００Ｖ以下だけ低くてもよい。
【００３４】
本発明のさらなる態様は、本明細書で説明される粒子ビームシステムの動作方法に関する。本方法は第１のシーケンスを含み、第１のシーケンスは、遮蔽電極を第１の位置に配置するステップと、加工及び検査される対象物の表面部分がイオンビームカラムの主軸に対して略垂直に向けられるように対象物を共通作業領域に配置するステップと、遮蔽電極を第１の位置に配置し、且つ表面部分をイオンビームカラムの主軸に対して略垂直に向けながら、対象物の表面部分をイオンビームにより加工するステップと、を含む。
【００３５】
最初に述べた２つのステップによれば、粒子ビームシステムは対象物を加工するために構成される。このために、遮蔽電極が第１の位置に配置されて、イオンビームが外部の電界及び磁界から遮蔽される。さらに、イオンビームにより加工される対象物の表面部分は、対象物を加工する目的のために対象物がイオンビームカラムに関して最適に配置されるように、イオンビームカラムの主軸に対して垂直方向に向けられる。「略垂直」とは、当技術分野での従来の精度で、表面部分がイオンビームカラムの主軸に対して垂直に向けられることを意味する。例として、直角からのずれは１０°以下であり、好ましくは５°以下である。表面部分は、少なくとも５０ｎｍ×５０ｎｍ又は少なくとも２００ｎｍ×２００ｎｍ、且つ１ｍｍ×１ｍｍ以下又は２ｍｍ×２ｍｍ以下の面積を含む。この特徴によるイオンビームカラムの主軸に対して平行に向けられる、表面部分の面法線は、表面部分内の多数の位置における多数の面法線を平均することにより得られる方向を有する。さらに、対象物は共通作業領域に配置され、つまり表面部分が一致点の近くに配置され、例えば一致点からの距離が０．５ｍｍ以下である。
【００３６】
このようにして、表面部分は、粒子ビームシステムのこの構成でイオンビームにより加工される。この構成のプロパティにより、加工は高精度で実行され得る。
【００３７】
イオンビームの加工を制御するため、及び／又は加工の進行を検出するため、及び／又は表面部分を検査するために、第１のシーケンスは、遮蔽電極を第１の位置に配置し、且つ表面部分をイオンビームカラムの主軸に対して略垂直に向けながら、電子ビームカラムの内部に配置された検出器を使用して、表面部分から出る二次粒子を検出するステップをさらに含み得る。
【００３８】
表面部分から出る二次粒子は、粒子ビームシステムの構成を変更する必要なしに、すなわち、第１の位置にある遮蔽電極の配置及びイオンビームカラムの主軸に対する表面部分の配置を維持しながら検出される。二次粒子は、電子ビームカラムにより発生され、且つ対象物又は対象物ホルダにより形が影響を受ける電界により、及び第１の位置に配置された遮蔽電極が電界の形に及ぼす影響により、より効率的に検出され得る。対象物の画像を表す画像データは、検出された二次粒子に基づいて生成され得る。次いで、画像データは電子ビームカラムの制御に使用され得る。
【００３９】
二次粒子は、イオンビームと対象物との相互作用により発生され得る。追加的又は代替的に、二次粒子は、表面部分に差し向けられた、電子ビームカラムにより発生された電子ビームの相互作用により発生され得る。
【００４０】
表面部分をイオンビームにより加工し、二次粒子を検出し、対象物部分に電子ビームを差し向けることは、同時に又は連続して、特に繰り返し実行され得る。
【００４１】
一実施形態によれば、本方法は第２のシーケンスをさらに含み、第２のシーケンスが、遮蔽電極を第２の位置に配置するステップと、対象物の表面部分が電子ビームカラムの主軸に対して略垂直に向けられるように対象物を配置するステップと、電子ビームを対象物の表面部分に差し向け、且つその結果として表面部分から出る二次粒子を、電子ビームカラムの内部に配置された検出器を使用して検出する、ステップであって、差し向け且つ検出するステップが、遮蔽電極が第２の位置に配置されている間に実行され、表面部分が電子ビームカラムの主軸に対して略垂直に向けられる、ステップと、を含む。
【００４２】
可能な限り最高の解像度による対象物の画像が、第２のシーケンスにおいて電子ビームカラムを使用して記録されるはずである。電子ビームカラムに対して対象物を最適にアライメントできるようにするために、遮蔽電極は、遮蔽電極が対象物の運動の自由度を制限しないように第２の位置に配置される。（先にイオンビームで加工された）対象物の表面部分は、電子ビームカラムの主軸に対して略垂直に向けられる。「略垂直」とは、当技術分野での従来の精度で、表面部分が電子ビームカラムの主軸に対して垂直に向けられることを意味する。例として、直角からのずれは５°以下である。
【００４３】
電子ビームカラムは、この構成で最高の精度を獲得する。検出された二次粒子は、対象物の画像を表す画像データを生成するために使用され得る。
【００４４】
さらなる実施形態によれば、第２のシーケンスは、遮蔽電極を第２の位置に配置し、且つ表面部分を電子ビームカラムの主軸に対して略垂直に向けながら、イオンビームにより表面部分を加工するステップをさらに含み得る。
【００４５】
第２のシーケンスのステップは、同時に又は連続して、特に繰り返し実行され得る。
【００４６】
第１のシーケンス及び第２のシーケンスは、同時に又は連続して、特に繰り返し実行され得る。さらに特に、第２のシーケンス中に検出された二次粒子とそれから生成された画像データは、第１のシーケンスにおいて電子ビームカラム及びイオンビームカラムを制御するために使用され得る。同様に、第１のシーケンス中に検出された二次粒子とそれから生成された画像データは、第２のシーケンスにおいて電子ビームカラム及びイオンビームカラムを制御するために使用され得る。
【００４７】
さらなる実施形態によれば、本方法は、電子ビームカラムにより電子ビームカラムの出射開口部と一致点との間に電界、特に静電界を発生させるステップであって、出射開口部から電子ビームが、電子ビームカラムから共通作業領域に向かって出ることができ、電界が電子ビームを減速させるのに適している、ステップをさらに含む。
【００４８】
粒子ビームシステムに関連して上で説明した利点は電界によって得られる。電界は、第１のシーケンスの期間中及び第２のシーケンスの期間中に発生され得る。特に、電界は、第１のシーケンスにおいて表面部分をイオンビームによって加工しながら、及び表面部分から出る二次粒子を、電子ビームカラムの内部に配置された検出器を使用して検出しながら発生される。従って、電界を発生させるために使用される電位を修正する必要はない。特に、粒子ビームシステムの様々な要素（遮蔽電極、端部キャップ、対象物）において電界を発生させるために印加される電位は、本方法が実行されている間に修正されたり一定に保たれたりしない。
【００４９】
以下、図面を参照しながら、本発明の各実施形態をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の動作モードにおける一実施形態による粒子ビームシステムを示す図である。
【図２】各種の距離を説明するために図１の粒子ビームシステムの一部を示す図である。
【図３】第２の動作モードにおける図１の粒子ビームシステムを示す図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｂは、遮蔽電極の例示的な形を示す図である。
【図５】図５Ａは、第２の位置における遮蔽電極の効果を示す図である。図５Ｂは、第１の位置における遮蔽電極の効果を示す図である。
【図６Ａ】粒子ビームシステムの例示的な動作方法を示す図である。
【図６Ｂ】粒子ビームシステムの例示的な動作方法を示す図である。
【図７】粒子ビームシステムのさらなる例示的な動作方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１は、第１の動作モードにおける一実施形態による粒子ビームシステム１を示している。粒子ビームシステム１は、走査型電子顕微鏡として構成された電子ビームカラム３と、イオンビームカラム５と、を備える。
【００５２】
電子ビームカラム３は、粒子源７と、集光レンズ９と、ブースター１１と、対物レンズ１３と、を備える。粒子源７は、陰極１５と、抑制電極１７と、引き出し電極１９と、を備える。陰極１５と検査又は加工される対象物２３の表面部分２４との間に延びる電子ビーム２１は、粒子源７により発生される。電子ビーム２１は、集光レンズ９、ブースター１１、及び対物レンズ１３を通って延びる。電子ビームカラム３、特に対物レンズ１３は、電子ビーム２１が対象物面２５に集束されるように構成される。
【００５３】
ブースター１１は、電子ビーム２１の電子がより高い運動エネルギーで、例えばブースター１１なしの場合と比べて１０ｋｅＶ上昇した運動エネルギーでブースター１１を通過できるように、電子ビーム２１の一部を取り囲むように構成される。その結果、対物レンズ１３及び集光レンズ９の球面収差及び色収差が最小化され、視野の乱れの影響が低減される。
【００５４】
対物レンズ１３は、内部磁極片２７と、外部磁極片２９と、内部磁極片２７と外部磁極片２９との間の間隙３３に磁界を発生させるための励磁コイル３１と、を備える。対物レンズ１３は、ブースター１１の対象物側の端部により形成される第１の電極３５と、外部磁極片２９の対象物側の端部に配置され、端部キャップとも呼ばれる第２の電極３７と、をさらに備える。その結果、対物レンズ１３は、磁気と静電気とを組み合わせた対物レンズである。第２の電極（端部キャップ）３７は、外部磁極片２９又は第１の電極３５に印加される電位とは異なる電位が第２の電極３７（端部キャップ）に印加され得るように外部磁極片２９から絶縁され得る。
【００５５】
電子ビームカラム３は、二次粒子（特に、二次電子）を検出するための第１の検出器３９をさらに備え、第１の検出器３９が、ブースター１１内、従って電子ビームカラム３内に配置される。第１の検出器３９は、対象物２３から出る二次粒子を検出するように構成され、二次粒子は、電子ビームカラム３の対象物側の出射開口部４１を通って電子ビームカラム３の内部に入り、第１の検出器３９に衝突する。二次電子の例示的な軌道４３を破線で示す。
【００５６】
電子ビームカラム３は、二次粒子を検出するためにブースター１１内に第２の検出器４５を備える。第２の検出器は、対象物２３から出射開口部４１を通って対物レンズ１３の内部に進み、第１の検出器３９の開口部４７を通って第２の検出器４５に衝突する二次粒子（特に、後方散乱電子）を検出するように構成される。後方散乱電子の例示的な軌道４９を破線で示す。
【００５７】
第１の電極３５に第１の電位を印加でき、第２の電極（端部キャップ）３７に第２の電位を印加でき、第２の電位が第１の電位よりも小さい可能性がある。このようにして、電子ビーム２１は、ブースター１１を通過した後、且つ電子ビームカラム３から出射開口部４１を通って出る前に減速される、すなわち、粒子ビーム２１の電子の運動エネルギーがその結果として減少する。
【００５８】
さらに、第２の電極（端部キャップ）３７の第２の電位に等しい、又はそれよりも高い、又はそれよりも低い電位であり得る第３の電位を対象物２３に印加してもよい。その結果、電子ビームカラムにより発生され、対象物又は対象物ホルダにより形が影響される電界の形は、さらに影響を受ける可能性がある。
【００５９】
第１の電極３５及び第２の電極３７（及び対象物２３）に上記の電位を印加することにより、電子ビームカラム３の出射開口部４１と対象物２３との間に電界、特に静電界が発生される。これにより電子ビーム２１が減速する。電界のさらなる効果については以下で説明する。
【００６０】
イオンビームカラム５はイオンビーム５１を発生させるように構成され、イオンビーム５１は、対象物２３の加工、特に対象物２３からの材料の除去又はプロセスガスを送り込むことによる対象物２３への材料の堆積に適している。イオンビーム５１は、対象物２３が配置され得る対象物面５２に集束される。電子ビームカラム３とイオンビームカラム５とは共通作業領域５３を有し、共通作業領域５３において、電子ビームカラム３の主軸５５とイオンビームカラム５の主軸５７とが一致点５８において交わる。イオンビームカラム５は出射開口部５４を備え、出射開口部５４からイオンビーム５１は、イオンビームカラム５から共通作業領域５３に向かって出ることができる。イオンビームカラム５は、対象物２３の異なる場所を加工できるようにイオンビーム５１を偏向させることができる偏向器５９を備える。
【００６１】
イオンビームカラム５は、対象物面２５からのイオンビームカラム５の距離が対象物面２５からの電子ビームカラム３（又は端部キャップ３７）の距離以上であるように形成及び配置され得る。その結果、イオンビームカラム５は、平面を有する対象物２３が電子ビームカラム３の主軸５５に対して略垂直に向けられている場合に、電子ビームカラム３若しくは端部キャップ３７と対象物からの距離が同じである、又は電子ビームカラム３若しくは端部キャップ３７よりも対象物から離れている。これにより、作動距離を短くすることが容易になる。
【００６２】
粒子ビームシステム１は遮蔽電極６１をさらに備える。第１の位置では遮蔽電極は図１に示すように配置され、第２の位置では上記遮蔽電極は図３に示すように配置され得る。第１の位置では、遮蔽電極６１は、イオンビームカラム５の出射開口部５４と一致点５８との間に配置される。第２の位置では、遮蔽電極６１は、イオンビームカラム５の出射開口部５４と一致点５８との間には配置されない。
【００６３】
第１の位置では、遮蔽電極６１は、イオンビームカラム５の出射開口部５４と一致点５８との間において、イオンビームカラム５の主軸５７又はイオンビーム５１を少なくとも部分的に取り囲む。その結果、遮蔽電極６１は、電界がイオンビーム５１の軌道に影響を与えない、又は遮蔽電極６１が第２の位置に配置されている場合と比較して、影響が少なくとも著しく小さいように、電子ビームカラム３により端部キャップ３７と対象物２３との間で発生される電界から、イオンビーム５１を遮蔽する。その結果、イオンビーム５１を対象物２３に高精度で差し向けることができる。
【００６４】
粒子ビームシステム１の第１の動作モードは、第一に、検査及び加工される対象物２３の表面部分２４が（共通作業領域５３において）イオンビームカラム５の主軸５７に対して略垂直に配置される点で際立っており、第二に、遮蔽電極６１が第１の位置に配置される点で際立っている。これにより３つの実質的な利点が実現される。第一に、イオンビーム５１は、端部キャップ３７と対象物２３との間において電子ビームカラム３により発生される電界に関して遮蔽電極６１により遮蔽され、そのためイオンビーム５１は高精度で対象物２３に差し向けられ得る。さらに、イオンビーム５１は、加工される対象物２３の表面部分２４に対して略垂直に衝突することができ、その結果、対象物２３が効率的に加工され得る。さらに、第１の位置に配置された遮蔽電極６１は電界に作用し、電界は、対象物２３又は表面部分２４から出る二次粒子が電子ビームカラム３の内部に配置された検出器３９、４５によって効率的に検出され得るように形成される。最後に述べた利点については、図５Ａ及び図５Ｂを参照して以下で詳しく説明する。
【００６５】
図２は、図１の粒子ビームシステム１の細部を示している。図２は、粒子ビームシステム１を規定するために言及される各種の距離を説明するために使用される。矢印ＥＫＤは、一致点と電子ビームカラム３との間の最短距離を表し、この距離を電子ビームカラム−一致点間距離と呼ぶ。端部キャップ３７は、一致点５８からの距離が最短である電子ビームカラム３の要素である。矢印ＩＫＤは、イオンビームカラム５と一致点５８との間の最短距離を表し、この距離をイオンビームカラム−一致点間距離と呼ぶ。矢印ＡＫＤは、第１の位置に配置された遮蔽電極６１と一致点５８との間の最短距離を表し、この距離を遮蔽電極−一致点間距離と呼ぶ。
【００６６】
粒子ビームシステム１は、遮蔽電極６１が第１の位置に配置されている場合に、遮蔽電極−一致点間距離ＡＫＤが電子ビームカラム−一致点間距離ＥＫＤより短いという点で際立っている。換言すれば、遮蔽電極６１は、第１の位置に配置されている場合、電子ビームカラム３よりも一致点５８の近くに配置される。
【００６７】
その結果、イオンビーム５１は、電子ビームカラム３により発生される電界から遮蔽電極６１によって、イオンビーム５１に対する電界の影響が遮蔽電極６１と一致点５８との間の経路に実質的に制限されるように一致点５８の直前まで遮蔽される。その結果、イオンビーム５１を対象物２３に高精度で差し向けることができる。
【００６８】
電子ビームカラム−一致点間距離ＥＫＤに対する遮蔽電極−一致点間距離ＡＫＤの比が小さいほど、電子ビームカラム３により発生される電界に関して、遮蔽電極６１によりイオンビーム５１がより良く遮蔽される。従って、遮蔽電極６１は、その形及び配置に関して、電子ビームカラム−一致点間距離ＥＫＤに対する遮蔽電極−一致点間距離ＡＫＤの比が０．９以下であり、好ましくは０．８以下であるか、又はより好ましくは０．７以下であるように形成され得る。図２に示す例では、この比は約０．４５である。
【００６９】
文字Ｌで示す図２のさらなる矢印は、イオンビームカラム５の主軸５７に沿った遮蔽電極６１の長さを表す。イオンビーム５１が出射開口部５４を通過した後に一致点５８まで移動した経路の十分に大きな割合が遮蔽電極６１によって遮蔽されるように、イオンビームカラム−一致点間距離ＩＫＤに対する長さＬの比は適切に大きくするべきである。例として、イオンビームカラム−一致点間距離ＩＫＤに対するイオンビームカラム５の主軸５７に沿った遮蔽電極６１の長さＬの比は、少なくとも０．２であり、好ましくは少なくとも０．３５であり、さらに好ましくは少なくとも０．５である。図２に示す例では、この比は約０．６である。
【００７０】
図３は、第２の動作モードにおける図１の粒子ビームシステム１の細部を示している。第２の動作モードは、第一に、検査及び加工される対象物２３の表面部分２４が電子ビームカラム３の主軸５５に対して略垂直に配置される点で際立っており、第二に、遮蔽電極６１が第２の位置に配置される点で際立っている。
【００７１】
従って、遮蔽電極６１は、イオンビームカラム５の出射開口部５４と一致点５８との間には配置されない。第２の位置では、遮蔽電極６１は、電子ビームカラム３により端部キャップ３７と対象物２３との間に発生され、且つ対象物又は対象物ホルダによりその形が影響を受ける電界に実質的に影響を与えない。従って、第２の位置に配置された遮蔽電極６１は、電子ビーム２１の軌道にもイオンビーム５１の軌道にも影響を与えない。
【００７２】
従って、第２の動作モードには、電子ビームカラム３により対象物２３を高精度で分析できるという利点があり、それは、検査される対象物２３の表面部分２４が、電子ビームカラム３の主軸５５に対して略垂直に配置され、その結果、わずかに導電性の対象物の場合、一致点の電界が電子ビームカラム３の出射開口部４１に既に差し向けられるためである。その結果、対象物２３から出る二次粒子は、電界により、電子ビームカラム３の出射開口部４１まで効率的に加速され、上記出射開口部を通過し、電子ビームカラム３の内部に入り、電子ビームカラム３の内部に配置された検出器３９、４５によって検出される。
【００７３】
粒子ビームシステム１は、遮蔽電極６１を第１の位置及び第２の位置に選択的に配置するように構成された移動装置（図示せず）を備えてもよい。従って、移動装置は、第１の位置に配置されている遮蔽電極６１を第２の位置に移動させることができ、第２の位置に配置されている遮蔽電極６１を第１の位置に移動させることができる。
【００７４】
さらに、対象物２３又は、第２の動作モードでイオンビーム５１により加工されてもよいが、電界の影響は精度に悪影響を及ぼす。
【００７５】
遮蔽電極６１は、遮蔽電極６１が第２の位置に配置されている場合に、対象物面２５からの遮蔽電極６１の距離が対象物面２５からの電子ビームカラム３（又は端部キャップ３７）の距離以上であるように、移動装置によって形成又は移動され得る。その結果、遮蔽電極６１は、平面を有する対象物２３が電子ビームカラム３の主軸５５に対して略垂直に向けられている場合に、電子ビームカラム３若しくは端部キャップ３７と対象物からの距離が同じである、又は電子ビームカラム３若しくは端部キャップ３７よりも対象物から離れている。これにより、作動距離を短くすることが容易になる。追加的又は代替的に、移動装置は、遮蔽電極６１が第２の位置に配置されている場合に、遮蔽電極６１が共通作業領域５３から非常に離れているため、平面を有する対象物２３が電子ビームカラム３の主軸５５に対して略垂直に向けられている場合に、遮蔽電極６１が電子ビームカラム３の作動距離を制限しないように遮蔽電極６１を移動させることができる。その結果、対象物を動かすとき、及び作動距離が短い場合に、対象物と粒子ビームシステムとが衝突するのを防ぐことができる。
【００７６】
電子ビーム２１及びイオンビーム５１は、図１に示す粒子ビームシステム１の第１の動作モードと図２に示す粒子ビームシステム１の第２の動作モードとの両方において、対象物２３の同じ領域に順次又は同時に差し向けられて、第一に、検出された二次粒子に基づいて対象物２３の画像を表す画像データを生成し、第二に、イオンビーム５１により対象物２３を加工することができる。画像データを生成するために使用される二次粒子は、電子ビーム２１と対象物２３との相互作用、又はイオンビーム５１と対象物２３との相互作用、又は電子ビーム２１及びイオンビーム５１の両方と対象物２３との相互作用により発生され得る。
【００７７】
粒子ビームシステム１は、電子ビームカラム３、イオンビームカラム５、及び移動装置を制御し得るコントローラ（図示せず）をさらに備えることができる。特に、コントローラは、粒子ビームシステム１を第１の動作モードにするように構成される。このことは、遮蔽電極６１を図１に例示的に示したように第１の位置に配置すること、並びに検査及び加工される対象物２３の表面部分２４を、例えば対応して制御可能な対象物ホルダによりイオンビームカラム５の主軸５７に対して略垂直に配置することにより実施される。さらに、コントローラは粒子ビームシステム１を第２の動作モードにすることができる。このことは、遮蔽電極６１を第２の位置に配置すること、並びに検査及び加工される対象物２３の表面部分２４を、電子ビームカラム３の主軸５５に対して略垂直に配置することにより実施される。さらに、コントローラは、本明細書で説明される方法を実行するように粒子ビームシステム１を制御するように構成される。
【００７８】
図４Ａは、遮蔽電極６１Ａの例示的な構成をｙｚ平面の断面図及びｘｙ平面の平面図で示している。ｘｙ平面は、ｚ軸に対して垂直に向く。例として、イオンビームカラム５の主軸５７は、遮蔽電極６１Ａが第１の位置に配置されている場合にｚ軸に沿って遮蔽電極６１Ａを貫通する。遮蔽電極６１Ａのイオンビームカラム側の端部６２における遮蔽電極６１Ａのｙ軸方向の広がりは、遮蔽電極６１Ａの一致点側の端部６３におけるｙ軸方向の広がりよりも大きい。遮蔽電極６１Ａの形状は中空の円錐台である。従って、遮蔽電極６１Ａはその内部にチャネル６４を有し、このチャネル６４を通って、イオンビーム５１は直線状に伝播することができる。遮蔽電極６１Ａが第１の位置に配置されている場合、遮蔽電極６１Ａは、ｚ軸に沿って延び、従ってイオンビームカラム５の主軸５７に沿って延びる。遮蔽電極６１Ａは主軸５７を取り囲むように形成される。このことは、チャネル６４により実現される。
【００７９】
図４Ｂは、遮蔽電極６１Ｂのさらなる例示的な構成を示している。遮蔽電極６１Ｂの形状は中空の円錐台であり、クラッディングが多数の開口部６５を有する円錐台を形成する。遮蔽電極６１Ｂもまたその内部にチャネル６４を有し、このチャネル６４を通って、イオンビーム５１は遮蔽電極６１Ｂを通って直線状に伝播することができる。遮蔽電極６１は多数のさらなる形状をとることが可能である。
【００８０】
遮蔽電極６１の効果について、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明する。図５Ａは、図１の粒子ビームシステム１の細部を示しているが、図１とは対照的に、遮蔽電極は、第２の位置に配置され、その結果、電子ビームカラム３により端部キャップ３７と一致点５８との間において発生され、且つ試験対象物２３’又は対象物ホルダにより形が影響を受ける電界に対して、実質的に影響を及ぼさない状態である。試験対象物２３’の平らな金属（従って、導電性）表面２４’が、イオンビームカラム５の主軸５７に対して略垂直に配置される。
【００８１】
電子ビーム２１と試験対象物２３’との相互作用により発生される二次粒子は、例えば、数ｅＶの運動エネルギーを持つ二次電子、及び数ｋｅＶなどの運動エネルギーを持つ後方散乱電子であり得る。イオンビーム５１と試験対象物２３’との相互作用により発生される二次粒子は、例えば、数ｅＶのエネルギーを持つ二次電子であり得る。
【００８２】
電子ビームカラム３により端部キャップ３７と一致点５８との間に発生され、且つ対象物又は対象物ホルダにより形が影響を受ける電界により二次粒子が加速される。二次電子は運動エネルギーが低いため、電界は二次電子の軌道に大きな影響を与える。後方散乱電子の運動エネルギーは比較的著しく高いため、電界は後方散乱電子の軌道に対して与える影響が比較的小さい。
【００８３】
遮蔽電極６１は、図５Ａにおいて第２の位置に配置されている。従って、電界の等電位線（図示せず）は、試験対象物２３’の表面２４’において試験対象物２３’の表面２４’に対して略平行に延びる。このことは、既に、導電性がほとんどない対象物、特に対象物２３にも当てはまっている。矢印６７は、試験点６６における電界の方向及び大きさを表している。試験点６６は、試験対象物２３’の表面２４’と電子ビームカラム３の出射開口部４１との間に配置される。さらに、一致点５８及び／又は試験対象物２３’の表面２４’からの試験点の距離は、例えば、２０００μｍ以下又は１０００μｍ以下である。矢印６７はまた、電界によって、試験点６６に位置する二次電子に対して作用する力も表す。
【００８４】
電子ビームカラム３の主軸５５と試験点６６における電界の方向（矢印６７）との間の鋭角βは、比較的大きな第１の値を有する。その結果、試験点６６に位置する二次電子は試験対象物２３’から離れて加速されるが、電子ビームカラム３の出射開口部４１に向かう方向には加速されない。その結果、二次電子は、電子ビームカラム３の内部に配置された検出器に向かう方向には狙いどおりに操作されない。従って、図５Ａに示す構成を使用すると、発生された二次電子のごく一部しか電子ビームカラム３の内部に配置された検出器で検出することができない。
【００８５】
図５Ｂは、図１の粒子ビームシステム１の図５Ａと同じ細部を示しているが、粒子ビームシステムが第１の動作モードである状態である。従って、遮蔽電極６１は第１の位置に、すなわちイオンビームカラム５の出射開口部５４と一致点５８との間に配置されており、上記遮蔽電極は、出射開口部５４と一致点５８との間でイオンビームカラム５の主軸５７を少なくとも部分的に取り囲んでいる。さらに、試験対象物２３’の表面２４’が、イオンビームカラム５の主軸５７に対して略垂直に配置される。さらに、端部キャップ３７と一致点５８との間の電界は、図５Ａと同様に、試験対象物２３’又は対象物ホルダと併せて、電子ビームカラム３により発生される。
【００８６】
電界の形は、第１の位置に配置された遮蔽電極６１の存在によって、及び遮蔽電極６１、試験対象物２３’、及び端部キャップ３７に印加される電位により影響される。特に、第１の位置にある遮蔽電極６１は、矢印６９で表されるように試験点６６において方向及び大きさを持つように電界に影響を与える。
【００８７】
試験点６６に存在する電界の方向（矢印６９）は、電子ビームカラム３の主軸５５に対してαの値を持つ鋭角をなし、この角度は、図５Ａの角度βよりも著しく小さい。従って、図５Ａに示す状況と比較すると、試験対象物２３’から出る二次電子は、より効率的に出射開口部４１へと操作され、電界により電子ビームカラム３の内部に配置された検出器に供給され得る。
【００８８】
従って、イオンビーム５１の遮蔽に加えて、第１の位置にある遮蔽電極６１により、試験対象物２３’から出る二次粒子は、電子ビームカラム３の出射開口部４１により効率的に誘導され、その結果として、発生された二次粒子のうちより多くを検出でき、電子ビームカラム３の検出効率が高まる。
【００８９】
図６Ａ及び図６Ｂに関連して、粒子ビームシステム１で実行され得る方法を以下に説明する。
【００９０】
例示的な方法は、図６Ａに示す第１のシーケンスと図６Ｂに示す第２のシーケンスとを含む。
【００９１】
第１のシーケンスは、ステップの第１のグループ（グループ１）とステップの第２のグループ（グループ２）とを含み、第１のグループのステップが第２のグループのステップの前に実行される。
【００９２】
第１のシーケンスの第１のグループのステップは、粒子ビームシステム１を第１の動作モードにするために実行される。第１のシーケンスの第１のグループの第１のステップＳ１において、電子ビームカラム３と一致点５８との間に電界が発生される。ステップＳ２において、検査及び加工される対象物２３の表面部分２４が、イオンビームカラム５の主軸５７に対して略垂直な共通作業領域５３に配置される。従って、表面部分２４は一致点５８の近くに配置される。ステップＳ３において、遮蔽電極６１は第１の位置に配置される。ステップＳ１〜Ｓ３を実行した後、粒子ビームシステムは、図１に示すような第１の動作モードにある。
【００９３】
第１のシーケンスの第１のグループのステップＳ１〜Ｓ３の後、粒子ビームシステム１が第１の動作モードにある状態で、第１のシーケンスの第２のグループのステップが実行される。
【００９４】
第１のシーケンスの第２のグループは、対象物２３の表面部分２４をイオンビーム５１により加工するステップＳ４と、二次粒子を発生させるために電子ビーム２１を対象物２３の表面部分２４に差し向けるステップＳ５と、対象物２３又は表面部分２４から出る二次粒子を電子ビームカラム３に配置された検出器３９、４５により検出するステップＳ６と、検出された二次粒子に基づいて、対象物２３の画像を表す画像データを生成するステップＳ７と、を含み得る。
【００９５】
例として、電子ビーム２１若しくはイオンビーム５１又はそれらの両方が、二次粒子を発生させるために対象物２３の表面部分２４に差し向けられる。二次粒子は、電子ビームカラム３に配置された検出器３９、４５を使用して検出され得る。対象物２３の表面部分２４の画像を表す画像データは、上記検出された二次粒子に基づいて生成され得る。対象物２３の加工の進行は、画像データに基づいて評価及び制御され得る。
【００９６】
その前に、その後に、又は同時に、対象物２３の表面部分２４を加工するために、すなわち、対象物２３の表面部分２４の材料を除去するために、又はプロセスガスの添加下で対象物２３の表面部分２４に材料を堆積させるために、対象物２３の表面部分２４にイオンビーム５１を差し向けることができる。
【００９７】
第１のシーケンスの第２のグループのステップは、第１のシーケンス内で複数回実行されてもよく、特に繰り返されてもよい。例として、まず、電子ビーム２１が、画像データを生成するために対象物２３の表面部分２４に差し向けられる。その後でイオンビーム５１により対象物２３の表面部分２４を加工するために、第１のシーケンスの画像データに基づいてパラメータが決定される。第１のシーケンスにおいてイオンビーム５１により表面部分２４を加工した後、画像データを再び生成するために電子ビーム２１を表面部分２４に再び差し向け、その画像データを使用して、イオンビーム５１により対象物を再び加工することができる。従って、第１のシーケンスの第２のグループのステップは、第１のシーケンスが終了し、第２のシーケンスが行われる前に、複数回繰り返されてもよい。
【００９８】
第２のシーケンスは、第１のシーケンスの前又は後に実行され得る。第２のシーケンスは、ステップの第１のグループ（グループ１）とステップの第２のグループ（グループ２）とを含み、第１のグループのステップが第２のグループのステップの前に実行される。
【００９９】
第２のシーケンス（図６Ｂ参照）の第１のグループのステップは、粒子ビームシステム１を第２の動作モードにするために実行される。第２のシーケンスの第１のグループの第１のステップＳ８において、電子ビームカラム３と一致点５８との間に電界が発生される。例として、第１のシーケンス中に発生された電界は、第２のシーケンス中にも変更されずに発生される。ステップＳ９において、検査及び加工される対象物２３の表面部分２４が、電子ビームカラム３の主軸５５に対して略垂直に配置される。ステップＳ１０において、遮蔽電極６１が第２の位置に配置される。ステップＳ８〜Ｓ１０を実行した後、粒子ビームシステムは、図３に示すような第２の動作モードにある。
【０１００】
第２のシーケンスの第１のグループのステップＳ８〜Ｓ１０の後、粒子ビームシステム１が第２の動作モードにある状態で、第２のシーケンスの第２のグループのステップが実行される。
【０１０１】
第２のシーケンスの第２のグループは、対象物２３の表面部分２４をイオンビーム５１により加工するステップＳ１１と、二次粒子を発生させるために電子ビーム２１を対象物２３の表面部分２４に差し向けるステップＳ１２と、対象物２３の表面部分２４から出る二次粒子を電子ビームカラム３に配置された検出器３９、４５により検出するステップＳ１３と、検出された二次粒子に基づいて、対象物２３の表面部分２４の画像を表す画像データを生成するステップＳ１４と、を含み得る。ステップＳ１１〜Ｓ１４は、ステップＳ４〜Ｓ７に実質的に対応する。
【０１０２】
例として、電子ビーム２１若しくはイオンビーム５１又はそれらの両方が、二次粒子を発生させるために対象物２３の表面部分２４に差し向けられる。二次粒子は、電子ビームカラム３に配置された検出器３９、４５を使用して検出され得る。対象物２３の表面部分２４の画像を表す画像データは、上記検出された二次粒子に基づいて生成され得る。対象物２３の加工の進行は、画像データに基づいて評価及び制御され得る。
【０１０３】
その前に、その後に、又は同時に、対象物２３の表面部分２４を加工するために、すなわち、対象物２３の表面部分２４の材料を除去するために、又はプロセスガスの添加下で対象物２３の表面部分２４に材料を堆積させるために、対象物２３の表面部分２４にイオンビームを差し向けることができる。
【０１０４】
第２のシーケンスの第２のグループのステップは、第２のシーケンス内で複数回実行されてもよく、特に繰り返されてもよい。例として、まず、電子ビーム２１が、画像データを生成するために対象物２３の表面部分２４に差し向けられる。その後でイオンビーム５１により対象物２３の表面部分２４を加工するために、第２のシーケンスの画像データに基づいてパラメータが決定される。第２のシーケンスにおいてイオンビーム５１により対象物２３の表面部分２４を加工した後、画像データを再び生成するために電子ビーム２１を対象物２３の表面部分２４に再び差し向け、その画像データを使用して、イオンビーム５１により対象物２３を再び加工することができる。従って、第２のシーケンスの第２のグループのステップは、第２のシーケンスが終了し、第１のシーケンスが行われる前に、複数回繰り返されてもよい。
【０１０５】
第１のシーケンス中に記録された画像データはまた、第２のシーケンスにおいて電子ビーム２１及び／又はイオンビーム５１を制御するためにも使用されてもよい。同様に、第２のシーケンス中に生成された画像データは、第１のシーケンス中に電子ビーム２１及び／又はイオンビーム５１を制御するために使用されてもよい。
【０１０６】
図７は、粒子ビームシステム１のさらなる例示的な動作方法を示している。本方法は、第１のシーケンスが実行されるステップから開始する。第１のシーケンスの後、第１の終了条件が満たされているか否かに関するチェックが実行される。第１の終了条件は、作成される対象物の種類又は対象物の加工の仕方によって異なる。例として、第１のシーケンスにおいて記録された画像データに基づいて、対象物が所望の形状を有しているか否かに関する評価が行われる。第１の終了条件はまた、対象物が事前に定義された範囲で加工及び分析されることとすることもできる。
【０１０７】
第１の終了条件が満たされている場合、本方法は終了する。第１の終了条件が満たされていない場合、第２のシーケンスのステップが実行される。
【０１０８】
第２のシーケンスのステップが実行された後、第２の終了条件が満たされているか否かに関するチェックが実行される。第２の終了条件は、第１の終了条件と同じであってもよいが、第１の終了条件とは異なっていてもよい。
【０１０９】
第２の終了条件のチェックにおいて、第２の終了条件が満たされていることが示された場合、本方法は終了する。第２の終了条件のチェックにおいて、第２の終了条件が満たされていないことが示された場合、本方法は第１のシーケンスを続ける。
【０１１０】
図７に示す方法の修正によれば、第１の終了条件又は第２の終了条件のチェックは省略されてもよい。
【符号の説明】
【０１１１】
１  粒子ビームシステム
３  電子ビームカラム
５  イオンビームカラム
２１  電子ビーム
２３、２３’  対象物
２４、２４’  表面部分
３９  第１の検出器
４１  電子ビームカラム３の出射開口部
４５  第２の検出器
５１  イオンビーム
５３  共通作業領域
５４  イオンビームカラム５の出射開口部
５５  電子ビームカラム３の主軸
５７  イオンビームカラム５の主軸
５８  一致点
６１  遮蔽電極
６６  試験点
６７、６９  試験点６６における電界の方向及び大きさ
ＡＫＤ  遮蔽電極−一致点間距離
ＥＫＤ  電子ビームカラム−一致点間距離
ＩＫＤ  イオンビームカラム−一致点間距離
Ｌ  遮蔽電極６１の長さ
α、β  電子ビームカラム３の主軸５５に対して試験点６６における電界の方向がなす鋭角
【図１】
2020095959.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2020095959.tif 000009
【図７】
2020095959.tif 000010
【外国語明細書】
2020095959000001.pdf