(57)【要約】【課題】複数の荷電粒子ビームカラムを備えたシステム、及びそのシステムを容易に制御する方法を提供する【解決手段】電子ビームを生成し、電子ビームを試料に向けて集束させるための電子カラムであって、試料表面において少なくとも０．０２５テスラの強さを有する磁場を形成する磁気対物レンズを含む電子カラムを設け、磁場が存在する中で集束イオンビームを試料表面に指向させる際に、イオンビームの磁場による変位量を補償し、且つ補償によってイオンビームのスポットサイズの増加分が５０％未満となるように、イオンビームを指向させる。【選択図】図５
2010278004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デュアルビームシステムの制御方法であって、
電子ビームを生成し、電子ビームを試料に向けて集束させるための電子カラムであって、前記試料表面において少なくとも０．０２５テスラの強さを有する磁場を形成する磁気対物レンズを含む電子カラムを設け、
前記磁場が存在する中で前記集束イオンビームを前記試料表面に指向させる際に、前記イオンビームの前記磁場による変位量を補償し、且つ前記補償によって前記イオンビームのスポットサイズの増加分が５０％未満となるように、前記イオンビームを指向させることを特徴とするデュアルビームシステムの制御方法。
【請求項２】
前記試料表面における前記イオンビームのスポットサイズが９０ナノメートル未満であることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記試料表面における前記イオンビームのスポットサイズが５０ナノメートル未満であることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項４】
前記磁場が前記試料表面において少なくとも０．０５テスラの強さを有することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項５】
前記磁場が前記試料表面において少なくとも０．１テスラの強さを有することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項６】
前記集束イオンビームを前記試料表面に指向させるのと同時に、前記電子ビームを前記試料に指向させることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項７】
前記電子ビームと前記イオンビームとが５００ミリ秒未満の間隔で交互に入れ替わるような状態で、前記電子ビームを試料に指向させることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項８】
前記磁場が存在する中で前記集束イオンビームを前記試料表面に指向させる際に、モノアイソトピックガリウムのビームを前記試料表面に指向させることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項９】
電子イマージョンレンズからの磁場が存在する中で集束イオンビームカラムを制御する方法であって、
試料まで届く磁場を形成する磁気イマージョン対物レンズによって集束される電子ビームを前記試料に指向させ、
前記電子イマージョンレンズからの磁場が存在する中で、イオンビームを前記試料表面の一点に指向させ、
前記磁場が存在する中で、サブミクロンの精度をもって前記試料を処理するために、前記イオンビームに作用する前記磁場の影響を補償するように前記イオンビームを偏向させることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記イオンビームに作用する磁場の影響を補償するように前記イオンビームを偏向させる際に、前記イオンビームカラム内部で前記イオンビームを偏向させることによって、前記磁場が存在する中で前記イオンビームの補償がない場合に比べて、対物レンズの中心の近くを通過させることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記イオンビームに作用する磁場の影響を補償するように前記イオンビームを偏向させる際に、前記試料を処理するパターンに従って前記イオンビームを走査することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記イオンビームに作用する磁場の影響を補償するように前記イオンビームを偏向させる際に、前記ビームが前記対物レンズを通過する前に、前記イオンビームを偏向させることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記イオンビームに作用する磁場の影響を補償するように前記イオンビームを偏向させる際に、前記ビームを第１及び第２偏向器を使用して偏向させ、
前記第１偏向器は、前記イオンビームカラム内部で前記イオンビームを偏向させることによって、前記磁場が存在する中で前記イオンビームの補償がない場合に比べて、対物レンズの中心の近くを通過させ、
前記第２偏向器は、前記イオンビームカラム外部の磁場を補償し、前記イオンビームの照射点を、前記磁場がない場合に照射される点に移動することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の偏向器は、前記ビームが前記対物レンズを通過した後に、前記イオンビームを偏向させることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２偏向器は、平行電極板、四極子又は八極子を用いて、前記イオンビームを偏向させることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記イオンビームに作用する磁場の影響を補償するように前記イオンビームを偏向させる際に、前記イオンビームを分散させて、前記磁場がない場合に前記試料表面に形成されるスポットよりも５０％未満大きなスポットを形成することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記イオンビームを前記試料表面の一点に指向させる際に、前記試料の構造をミリングすることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記イオンビームを偏向させる際に、第１の方向についてはビーム強度が急激に下降し、前記第１の方向とは垂直な第２の方向についてはビーム強度がより緩やかに下降するようにビームを成形し、
さらに、構造をミリングする際に、急激に下降するビームの端を使用して鋭利な断面を形成することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
さらに、前記イオンビームの非点補正を修正することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
前記電子ビームを前記試料に指向させる際に、前記試料上において０．０２５テスラより大きい強さを有する磁場を生成するレンズを使用して、前記電子ビームを集束することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項２１】
前記イオンビームを前記試料表面の一点に指向させる際に、液体金属イオン源からガリウムイオンのビームを指向させることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項２２】
前記磁場が存在する中で、前記イオンビームを前記試料表面の一点に指向させる際に、モノアイソトピックガリウムイオンのビームをカラム中部の偏向器に指向させることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
試料上の微細構造を処理及び観察するデュアルビームシステムであって、
前記試料に届く磁場を形成する磁気イマージョンレンズを含む電子ビームカラムと、
イオンビームカラムと、を備え、
前記イオンビームカラムは、
イオン源と、
静電対物レンズと、
イオンビームを前記静電対物レンズの中心に向けて偏向させることによって、前記イオンビームカラム内部に存在する磁場を補償するための第１偏向器と、
前記磁気イマージョンレンズが作動していない場合の照射点と同じ位置に前記イオンビームを前記試料に照射するために、前記磁場によって生じた前記イオンビームの変位量を補償するように前記イオンビームを偏向させるための第２偏向器と、
を有することを特徴とするデュアルビームシステム。
【請求項２４】
前記第１及び第２偏向器は、何れも静電偏向器を含むことを特徴とする請求項２３に記載のデュアルビームシステム。
【請求項２５】
前記第２偏向器は、平行電極板、四極子又は八極子を含むことを特徴とする請求項２４に記載のデュアルビームシステム。
【請求項２６】
前記第２偏向器が、前記静電対物レンズより前に設けられたことを特徴とする請求項２３に記載のデュアルビームシステム。
【請求項２７】
前記第２偏向器が、前記静電対物レンズより後に設けられたことを特徴とする請求項２３に記載のデュアルビームシステム。
【請求項２８】
前記イオン源には、モノアイソトピックガリウム源が含まれることを特徴とする請求項２３に記載のデュアルビームシステム。
【請求項２９】
試料上の微細構造を処理及び観察するデュアルビームシステムであって、
前記試料に届く磁場を形成する磁気イマージョンレンズを含む電子ビームカラムと、
イオンビームカラムと、を備え、
前記イオンビームカラムは、
静電対物レンズと、
イオンビームを偏向させる一つ以上の偏向器と、を有し、
前記偏向器には、偏向によって増大する前記イオンビームのスポットサイズの増加分が５０％未満となるように、前記磁気イマージョンレンズの磁場を補償するための電圧が印加されることを特徴とするデュアルビームシステム。
【請求項３０】
前記磁気イマージョンレンズは、試料表面において０．０５テスラより大きい磁場を形成することを特徴とする請求項２９に記載のデュアルビームシステム。
【請求項３１】
前記イオンビームカラムは、試料において直径９０ナノメートル未満のスポットサイズを形成することを特徴とする請求項２９に記載のデュアルビームシステム。
【請求項３２】
前記一つ以上の偏向器のうちの第１偏向器が、前記静電対物レンズの中心近くを通過するように前記イオンビームを偏向させることによって、前記イオンビームカラム内部の磁場を補償し、
前記一つ以上の偏向器のうちの第２偏向器が、前記イオンカラム外部の磁場を補償するように、前記イオンビームの照射点を調整することを特徴とする請求項２９に記載のデュアルビームシステム。
【請求項３３】
前記イオンビームカラムが、モノアイソトピックガリウム源を含むことを特徴とする請求項２９に記載のデュアルビームシステム。
【請求項３４】
前記一つ以上の偏向器が、静電偏向器であることを特徴とする請求項２９に記載のデュアルビームシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の荷電粒子ビームカラムを含む荷電粒子ビームシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子ビームシステムは、小型のデバイス（例えば、集積回路、磁気記録ヘッド、フォトマスク等）の製造、修理及び検査等の様々な用途に使用される。デュアルビームシステムは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）及び集束イオンビーム（ＦＩＢ）カラムを含むことが多い。ＳＥＭは、観察対象に対して殆ど損傷を与えることなく高分解能の画像を得ることができる。ＦＩＢは、像を観察したり、ミリング又は局所成膜によって基板を加工したりするために使用することができる。ほとんどの場合、ＳＥＭとＦＩＢとは機構的に同じ場所で行われる。即ち、双方のビームの照射点は、ほぼ同じである。
【０００３】
デュアルビームシステムの一般的な用途の一つは、基板の内部を露出させ、次いで露出された表面の画像を形成することである。例えば、イオンビームは、集積された表面を構成する積層構造の断面を露出させるために、基板に垂直な切断部を形成し、その後、新たに露出された断面表面の像を形成するためにその表面で電子ビームを走査する。「Ｓｌｉｃｅ  ａｎｄ  Ｖｉｅｗ（商標）」と称される技術では、電子ビームで各断面の像を形成しながら、イオンビームによって連続的に複数の断面が露出される。「Ｓｌｉｃｅ  ａｎｄ  Ｖｉｅｗ」によると、試料の微小な欠陥を探して観察することができる。また、その欠陥についての３次元情報を得るためにも使用できる。デュアルビームの他の一般的な用途は、透過型電子顕微鏡での像観察のために、試料の切出し加工及び薄膜化加工をすることである。
【０００４】
高分解能のＳＥＭは、微小な特徴部位の像を生成することができるが、収差によって分解能は制限される。収差が生ずる要因の一つに「ビーム相互作用」がある。すなわち、負に帯電している電子の反発力によって、ビーム中の電子が拡散するのである。ビーム相互作用を最小限にするためには、通常、電子がより短時間で集束するように、対物レンズと試料との間の距離、すなわち、作動距離（Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ）を最小にするのがよい。作動距離を短くする一つの方法は、ＳＥＭの対物レンズである磁場を試料に一層近づけることである。図１に概略的に示されたアキシャルギャップ型のレンズにおいて、レンズ１００は、試料１０８の上方において、レンズ磁極１０４とレンズ磁極１０６との間に磁場１０２が形成される。このアキシャルギャップ型のレンズでは、電子ビームを集束させる磁場は、試料のかなり上方に発生する。
【０００５】
他のタイプのレンズである図２に概略的に示されたシュノーケル型のレンズにおいて、レンズ２００は円錐形であり、磁場２０２が試料２０４により近いので、より高い分解能を得ることができる。さらに、第３のタイプのレンズである図３に概略的に示されたイマージョンレンズ（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  ｌｅｎｓ）において、レンズ３００は、試料３０６まで及ぶ強力な磁場３０２（例えば、約０．０２５テスラより大きい）を生じさせるので、より高い分解能を得ることができる。なお、本明細書において、「イマージョンレンズ」という用語は、特定のレンズ構造に限定されず、試料に対して強力な磁場を与えることができるいずれのレンズをも含む。イマージョンレンズを「超高分解能レンズ」ということもある。また、イマージョンレンズを用いたＳＥＭ制御を「超高分解能モード」「ＵＨＲモード」による制御ということがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７４１１１９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＦＩＢによって試料が作成されると、すぐにＳＥＭ像を形成することができるため、イオンビームカラムと電子ビームカラムとが同時又はほぼ同時に制御できるのが好ましい。
【０００８】
しかしながら、ローレンツ力がイオンに作用するので、電子レンズによって生成された磁場が、イオンビームを所定の軌道から偏向してしまう。このローレンツ力は、磁場とイオンの速度との両方に対して垂直の向きに作用する。イオンカラム内部及び外部の何れにおいても磁場による偏向によって、イオンビームの照射点が数百ミクロンの範囲で移動されることがある。イマージョンレンズを使用する場合は、強力な磁場が試料にまで及ぶため、特にこの偏向が強くなる。デュアルビームシステムにおいては、イマージョンモードでレンズに電圧を印加して動作させながら、イオンビームを動作させることはできなかった。図４は、標準的な作動の範囲における標準的なＦＩＢビームの変位量と電子ビームカラムの標準的な磁気レンズの励磁電流との関係を示す説明図である。図４に示したように、変位量は線形であり、数百ミクロンになり得る。
【０００９】
磁場によるイオンビームの偏向を解消する一つの方法は、単にＦＩＢ使用する時はイマージョンモードで電子レンズを作動させないことである。しかし、非イマージョンモードでは、一般的に低い分解能しか得られない。もう一つの方法は、イオンビームを使用する時にはＳＥＭの磁気レンズをオフとし、電子ビームが必要な時には磁気レンズをオンとすることである。しかしながら、ＳＥＭレンズのオンとオフとを切り換えると、さらなる問題を引き起こす。レンズがオフとなった時、残留磁場が残り、消えるまで時間がかかる。この時間に依存する磁場がイオンの軌道を変えてしまうので、ＦＩＢの使用を困難にするのである。また、ＳＥＭの磁気対物レンズはかなりの電流を使用するため、大量の熱が発生し、その熱は電流の二乗に比例する。ＳＥＭによって熱が生じると、デュアルビームシステムの構成部品を熱膨張させる。ＳＥＭの分解能は、ナノメーター単位で表される程度の大きさであるので、非常に安定した物理的プラットフォームを必要とする。このため、システムは、電源が投入された後、熱平衡に到達して安定した状態になるまで十分な時間を必要とする。システムの分解能が高くなるにつれて、安定性は一層重要となり、より長い待機時間が必要とされる。例えば、前述した「Ｓｌｉｃｅ  ａｎｄ  Ｖｉｅｗ」技術では、イオンビームと電子ビームとを頻繁に切換える必要がある。各像を形成した後、システムが安定するのを待たなければならないので、処理時間は大きく増すことになる。
【００１０】
イマージョンレンズを備えないデュアルシステムのＦＩＢカラムでは、電子レンズをオンとしたまま使用されてきたが、そのシステムの分解能は、インマージョンレンズを備えたシステムの分解能より低い。竹内ほかによる米国特許第７，４１１，１９２号（以下「竹内」という。）（特許文献１）では、シュノーケルレンズの磁場を補償する磁気コイルをイオンカラムに採用した補償システムが提案されている。しかしながら、シュノーケルレンズが試料の周囲に形成する磁場は、イマージョンレンズが形成する磁場より弱く、また、シュノーケルレンズの分解能は低い。ほとんどのイオンビームシステムは磁気偏向レンズを持たない。このため、竹内の方法を採用するには、ＦＩＢカラムに磁気レンズを組み込むための大幅な再設計をすることが必要であるが、その再設計は別の問題をもたらす。また、竹内は、磁場を補償することが、ビーム中のガリウム同位体の分離を著しく悪化させる可能性があることを教示している。
【００１１】
従来から、磁気イマージョンモードのＳＥＭを備えたデュアルビームシステムは利用されてきたが、これらのシステムでは、ＳＥＭをイマージョンモードで作動させている時は、ＦＩＢを作動させることができなかった。
本発明の目的は、複数の荷電粒子ビームカラムを備えたシステム、及びそのシステムを容易に制御する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
電子ビームを集束するイマージョンレンズによって形成された磁場を補償するための偏向場がイオンビームに適用される。偏向場は、イオンの照射点を試料上の所定の点に変位させることが好ましい。所定の点とは、通常、電子レンズの磁場がない場合においてイオンが照射される点である。
【００１３】
以下に詳述する本発明の実施形態の理解を容易にするために、上記説明においては、本発明の特徴及び技術的利点を幾分広く概説した。本発明のさらなる特徴と利点は以下において記述される。なお、以下に開示する特定の実施形態は、これを基礎として、他の構成に容易に変形又は変更することができる。また、これらの変形又は変更された態様も、添付された特許請求の範囲によって明らかになる本発明の趣旨及び範囲に含まれる。このことは、当業者にとっては明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の走査型電子顕微鏡のアキシャルギャップ型の電子レンズの概略図
【図２】従来の走査型電子顕微鏡のシュノーケル型の電子レンズの概略図
【図３】従来の走査型電子顕微鏡のイマージョン型の電子レンズの概略図
【図４】イオンビームの変位量と電子イマージョンレンズの励磁電流との関係を示すグラフ
【図５】本発明のデュアルビームシステムの好ましい実施形態の概略図
【図６】図４の好ましい実施形態におけるイオン軌道の概略図
【図７】図４の好ましい実施形態における別のイオン軌道の概略図
【図８】ポストレンズ偏向器を使用した場合の本発明のデュアルビームシステムの他の実施形態の概略図
【図９】本発明の実施形態における二次的荷電粒子の収集動作を示す図
【図１０】非点補正を修正した場合と修正をしない場合の集束イオンビームのスポットを示す図
【図１１】Ａ及びＢは、それぞれ、イマージョンレンズからの磁場がある場合とない場合の集束イオンビームのスポット
【図１２】イオンビームの変位量と電子ビームの入射エネルギーとの関係を示すグラフ
【図１３】本発明の好ましい方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ＳＥＭレンズの磁場によって生じた偏向を補償するためにイオンビームを意図的に偏向させるが、ビームを偏向させると、通常、ビームの収差が大きくなる。すなわち、ビームを偏向させることは、ビームを分散させるため、集束ビームのスポットサイズが変形又は拡大するのである。イオンビーム中のすべてのイオンが同じエネルギーを有することが理想的であるが、実際のイオン源の性質としては、ビーム中のイオンの間にはエネルギーの僅かな拡がりが常に存在する。イオンがそれぞれ異なるエネルギーを持つので、磁場による偏向も各イオンで異なってくる。エネルギーの違いによって生じる偏向の違いは、色収差を引き起こし、ビームを拡散し、対象の異なる位置に照射される。また、イオンがそれぞれ異なるエネルギーを持つので、静電場による偏向も異なってくる。磁力は速度に依存するが静電力はそうでないため、イオンエネルギーの拡がりによって生ずる磁場における偏向ビームの分散は、イオンエネルギーの拡がりによって生ずる静電場における分散とは異なる。したがって、静電力によってイオンビームが初期の軌道に戻るように偏向された場合、ビーム収差はそのまま残る。磁場によって生じるイオンビームの分散は、他の磁場によって十分に補償することができるが、以下の式に示すように、静電場の適用によっては十分に補償することができない。なお、実際の各イオンの偏向は、力だけではなく、力が作用する時間、力を受ける方向、及び力が作用した後の移動距離にも依存する。
【００１６】
磁場による偏向の分散は、おおよそ下記式のとおり見積もることができる。
【００１７】
【数１】
2010278004.tif 000003
【００１８】
Δｄは、距離ｄにおける偏向されたビームの位置分散であるのに対し、ΔＥは、ビームのエネルギーの拡がりであり、Ｅ0は、ビームの公称エネルギーである。
【００１９】
同様に、静電場による偏向の分散は、おおよそ下記式のとおり見積もることができる。
【００２０】
【数２】
2010278004.tif 000004
【００２１】
磁場による偏向と修正用の静電場による偏向との組み合わせは下記式のとおりである。
【００２２】
【数３】
2010278004.tif 000005
【００２３】
磁気イマージョン電子レンズによって生じる偏向は大きいので、従来では、これを修正する手段は実用的でないか、又はＦＩＢの分解能を大きく低下させると考えられていた。出願人は、ＦＩＢの性能を大きく低下させることなく、イマージョンレンズの磁場を補償する偏向修正システムを実現した。本発明の実施形態では、ＦＩＢと超高分解能ＳＥＭとを同時に作動させるか、又は、切換え時間が約ミリ秒単位であるインターレースモードで作動させることができる。インターレースモードで作動している間は、イオンビームを観察対象に指向させる時、電子ビームを遮った状態でイマージョンレンズを作動させたままとすることが好ましい。他の実施形態において、イオンビームが照射されている時は、イマージョンレンズをオフとしてもよい。しかし、この場合、イマージョンレンズの電流を切った後は、残留磁気が十分に消えるまで、時間をとる必要がある。
【００２４】
好ましい実施形態において、イマージョンレンズによって形成された磁場に対してイオンビームを補償するために、偏向場が適用される。本発明は、特に、試料表面で０．００２５Ｔ、０．０５Ｔ又は０．１Ｔ以上の磁場を形成する磁気レンズに対して有用である。好ましい実施形態では、イオンビームが対物レンズの中心付近を通過するようにイオンビームを偏向させる。また、磁場がない場合の照射点と同じ点にイオンビームが照射されるようにビームを偏向させる。ビームは、また、基板の像観察又は処理をするための走査、例えば、ラスターパターンに従って、偏向されてもよい。
【００２５】
好ましい実施形態では、二つの静電偏向器を使用する。第１偏向器は、イオンカラムの静電対物レンズの中心に向けてビームを偏向させるために使用される。第２偏向器は、ビームの照射点を、電子レンズの磁場がなかった場合に照射される点に戻すために使用される。また、第２偏向器はビームの走査及び非点収差の修正に使用されることが好ましい。別の実施形態として、一つの偏向器を使用して、ビームを対物レンズの中心に指向させ、磁場を補正するためにビームを偏向させ、処理パターンに基づいてビームを走査し、及び非点補正（ｓｔｉｇｍａｔｉｏｎ）を修正する構成としてもよい。本明細書において、「偏向器」とは、一対の平行板でもよいし、各々がビームを偏向させる多極の素子（例えば、複数対の四極子又は八極子）を含む組立部品であってもよい。
【００２６】
通常の高分解能ＦＩＢでは、イオンビームは、試料表面において、わずか数十μｍの範囲で走査される。イオンビームの分散は、ビームに関する他の収差と比べると相対的に小さいので許容できる。イマージョンレンズによって形成される磁場によるイオンの偏向は５００μｍを超えることがある。このような大きな偏向によって生じる偏向分散は、さらに大きくなる。
【００２７】
いくつかの実施例において、偏向分散は非対称となることがある。すなわち、偏向によって、イオンビームが第一の方向に沿って速く進む一方で、第一の方向に対して垂直な方向にはよりゆっくり進むようにイオンビームを変えるのである。いくつかの用途において、一つの方向への大きな拡がりは許容できる。何故なら、ビームの端は、その拡がりに対して垂直な方向については、未だ比較的鋭いからである。そのため、ビームは、一つの方向についてのみ鋭い端が求められる構造を処理するために使用することができる。例えば、イオンビームは、分散に対して平行な切断面の断面又は薄片を切出すために使用することができる。また、出願人は、偏向によって生ずるビームの拡がりが、小さな電流を用いてビームを出射した場合はスポットサイズに大きな影響を与えるものとなるが、より大きな電流を用いてビームを出射した場合は原則的にビームスポット内に平均化されることを見出した。したがって、通常のミリングで大きな電流が使用される場合には分散は重要ではない。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態では、実用的かつ実現可能な方法によって、偏向力によって生じたイオンビームの偏向を補正する。現在利用されているイオンビームシステムは、通常、静電偏向器を備えているので、本発明の好ましい実施形態では、既存のイオンビームシステムに、必要に応じて、比較的小さな変更をすることで実現することができる。
【００２９】
本実施形態では、イオンカラム内部とイオンカラム外部との両方の偏向を取り扱う。イオンカラム外部とは、すわなち、カラム内の終端レンズと加工対象物との間の領域である。以下、（１）カラム内部及び（２）カラム外部の二つの領域におけるＦＩＢの偏向について説明する。当業者であれば、問題を「カラムの内部」と「カラムの外部」に分離することは、議論を容易にするものであるが、幾分人為的なものであり、カラム内部の偏向がカラム外部の軌跡に影響することが分かる。
【００３０】
カラム内部の修正：磁気イマージョンＳＥＭによって形成された磁場は、シールドされない限り、ＦＩＢカラム内部においてビームを偏向させる。いくつかの実施例において、「ｍｕ−ｍｅｔａｌ」（Ｎｉ−Ｆｅ合金）のような磁気シールド材料が電子対物レンズの磁場からＦＩＢカラム内部のイオンビームをシールドするために使用される。かかるシールドは、磁場によって生じるイオンの偏向を低減させるが、その現象は多くの用途にとって不十分である。いくつかの用途において、シールドは実用的でないか、又は電子レンズの磁気イマージョンモードの動作に影響することがある。カラム内部の偏向は、ＦＩＢカラムに内部に備えられたカラム上部偏向器を使用し、且つＦＩＢビームを最終ＦＩＢ対物レンズのほぼ中心に偏向するような修正偏向を適用することにより、偏向を補償する。
【００３１】
カラム外部の修正：磁気イマージョンＳＥＭによって形成された磁場は、試料平面上に非常に大きな偏向を生じさせる。この偏向は、ＦＩＢビームを動かし、ＳＥＭビームの照射点から外れる。ある場合には、偏向は５００μｍを超えることがある。磁場による偏向を修正するため、ＳＥＭイマージョンモード磁場から磁気的に励起された偏向を修正するように、試料平面上で所望のビームシフトを生じさせる偏向システムが提供される。この修正は、一つの好ましい実施形態において、通常、ＦＩＢ対物レンズのレンズ面（又はその付近）のピポット点のカラム中部偏向器によって実現される。「カラム中部偏向器」という用語は、イオン源と対物レンズとの間に配置された偏向器を指すものである。偏向は、また、ＦＩＢ対物レンズの下にある専用の偏向器によって、又は対物レンズの上及び下にある偏向器の組み合わせによっても実現することができる。
【００３２】
図５は、デュアルビームシステム５００の概略を示す図である。デュアルビームシステム５００は、電子銃５０４、コンデンサーレンズ５０６、偏向器５０８及び説明を簡単にするため接続が省略されて図示されているが、上部及び下部の磁極を有する対物レンズ（例えば、イマージョンレンズ５１０）を備えた電子ビームカラム５０２を含んでいる。電子ビームカラム５０２は、さらに、レンズを通過した２次電子を検出する検出器５１２を備える。この検出器５１２は、選択的な偏向器、例えば、ウィーンフィルタ（Ｗｉｅｎ  ｆｉｌｔｅｒ）５１４、及び２次電子検出部５１６を含む。ウィーンフィルタ５１４は、対物レンズ５１０を通過して２次電子検出部５１６に向かう２次電子を偏向させる。２次電子検出部５１６には、例えば、シンチレータ光電子倍増管（ＥＴ検出器：Ｅｖｅｒｈａｒｔ−Ｔｈｏｒｎｌｅｙ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ：Ｍｉｃｒｏ−Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｐａｔｅ）、ＣＤＥＭ検出器（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｄｙｎｏｄｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）等を使用することができる。対物レンズ５１０の上部磁極部５２４と下部極局部５２６との間では、磁場５２０が試料５２２を通るように形成される。試料５２２は、傾斜角を変えられるＸ−Ｙステージに配置される。また、対物レンズ５１０、５４０の形状は、いずれのビームに対しても試料が垂直に向けられることができるように、Ｘ−Ｙステージが十分傾斜できるようにされている。
【００３３】
イオンカラム５３０は、イオン源５３２、ブランカー５３４、カラム上部静電偏向器５３６、カラム下部偏向器５３８Ａ、５３８Ｂ、及び静電対物レンズ５４０を備える。カラム上部偏向器５３６は、例えば、ビームをｘ方向に偏向させる第一の一対の平行平板と、ビームをｙ方向に偏向させる、第一の一対の平行平板と直交する第二の一対の平行平板とすることができる。対となる各平板には、一般的には、大きさが等しいが極性が異なるポテンシャルが供給される。また、偏向器５３６は、単一又は一組の八極子又は四極子によって構成されてもよい。カラム上部偏向器５３６の主な機能は、イオンビームを対物レンズの中心に向けて送ることである。「中心に向ける」とは、ビームが偏向なしの軌道より対物レンズの中心近くを通過するように偏向することを意味する。収差を最小にするため、ビームが最終イオンレンズのできるだけ中心近くを通過することが望ましい。そして、カラム下部偏向器５３８Ａ及び５３８Ｂは、処理パターンに従ってビームを走査し、イオンカラム外部の磁場を補償し、非点補正（ｓｔｉｇｍａｔｉｏｎ）を修正する。図５に示されたようなカラム上部偏向器及びカラム下部偏向器を使用する実施形態において、イオンビームが対物レンズと交差する点を決定するのは、偏向の組み合わせであって、必ずしも上部カラム偏向器のみからの偏向ではない。他の実施形態として、カラム上部偏向器５３６を除去して、偏向器５３８Ａ及び５３８Ｂを使用して、ビームをスキャンし、かつイオンカラムの内部及び外部の双方において磁場を補償するものもある。
以下に詳細に述べる別の実施形態では、対物レンズの中心にイオンビームを向けるためにカラム中部偏向器を使用し、次いでビームをスキャンしカラム外部の磁場を修正するためにイオン対物レンズの下部に設けられた偏向器を使用する。本発明は、いずれの特定の偏向器の構成、及び偏向器の機能に限定されない。つまり、走査及びカラム内外の磁場の補償は、いずれかの偏向器又は偏向器の組み合わせによって実現されればよい。
【００３４】
カラム上部偏向器５３６に必要とされる電圧は、イオンのエネルギー、カラムの配置、及び電子レンズの電流によって変わる。ある実施形態では、電子レンズの励磁電流１アンペアにつき、ＦＩＢ対物レンズにおけるビーム位置において、約１５０μｍの変位量を生じさせた。そして、ＦＩＢを再度対物レンズの中心に合わせるため、イマージョンレンズの励磁電流１アンペアに対して、カラム上部偏向器に約４ボルトの電圧が必要であった。なお、当業者であれば、イオンビームを試料に向け、試料に照射されたスポットの位置と形状を観察することによって適正な電圧を設定することができる。静電対物レンズ５４０は、例えば３万ボルトの高電圧が印加される中心電極５４４と、アース電位に保たれアース電位に保たれている二つの周囲電極５４６及び５４８を有する、単電位レンズ又はアインツェルレンズ（Ｅｉｎｚｅｌ  Ｌｅｎｓ）であることが好ましい。
図６、７及び８は、本発明を具体化した様々なイオンカラムにおけるイオン軌道の概略を示す説明図である。分かりやすくするためにカラムは簡略化して示されており、光軸からのビームの偏差は誇張されている。当業者であれば、磁気レンズから離れているカラム上部において、イオンの偏向が比較的小さいことに気付く。図６は、上部カラム静電偏向器５３６が、偏向器５３８Ａ及び５３８Ｂがない場合に対物レンズ５４０の中心近くを通過するような軌道にイオンビームを偏向させることを示している。新たな軌道は、カラム内部の磁場によって偏向されるイオンを対物レンズ５４０の中心を通過するように向けることが好ましい。下部偏向器５３８Ａ及び５３８Ｂは、試料上の所望の照射点に向けてビームを偏向させる。図７に示した変形例では、下部偏向器５３８Ａ及び５３８Ｂは、図６に示されるように反対方向ではなく、同じ方向にビームを偏向させるように操作される。
【００３５】
下部偏向器５３８Ａ及び５３８Ｂは、すでに従来技術において知られているように、まずビームを一つの方向に偏向させ、次いでビームがレンズ５４０の中心を通過するようにビームを反対方向に偏向させる制御をすることによって、収差を減少させる。また、下部偏向器５３８Ａ及び５３８Ｂは、ビームを走査する機能、非点補正する機能のほかに、イマージョンレンズ５１０によって生じたイオンカラム外部の磁場を補償するためビームを偏向させる機能も実現できる。一つの偏向器を全ての目的に使用することは可能であるが、偏向器を駆動する電子機器は、大きな補償偏向、及びスキャニング偏向と非点補正を得るために偏向器に十分な電圧を供給できなければならない。一つの実施形態において、偏向器は、非点補正するための十分な能力を維持したまま、１００μｍ以上の走査パターンによってビームを走査し、磁場によって生じたシフトを補償するため５００μｍまで変位させる性能を有する。
【００３６】
偏向器５３８Ａ及び５３８Ｂからのビームには「ピボット点」、すなわち、偏向点が対物レンズの近くにあって、ビームがカラム上部偏向器５３６によって対物レンズの中心に向けて偏向された後、対物レンズ５４０の中心近くを通過することが好ましい。図８は、最終レンズ５４０の後方（下方）に配置された偏向器８０４を使用した別の実施例を示す図である。偏向器８０４は、レンズの上方（前方）のカラム下部偏向器５３８Ａ及び５３８Ｂに加えて使用することもできるし、レンズの上方のカラム下部偏向器の代わりに使用することもできる。偏向器５３８Ａ及び５３８Ｂは選択的な構成であるので、点線で示されている。例えば、カラム上部偏向器５３６は、イオンビームを最終レンズの中心に向けるために使用することができる。そして、ビームは、最終レンズ５４０の後方に配置された偏向器８０４を使用して、試料上の所望のスポットに偏向される。最終レンズ５４０の後方に偏向器を配置することの利点は、偏向によりビームがレンズの中心から外れることがないということである。他方、レンズ後の偏向の不利な点は、通常、偏向器をレンズと対象物の間に配置する必要があるので作動距離が増加してしまうことである。レンズ前の偏向器とレンズ後の偏向器の組み合わせを使用することができる。
【００３７】
図９は、本発明の実施形態における二次電子９０２を収集する動作を示す説明図である。当業者であれば、イマージョンレンズ９０４の作動中に、従来のＦＩＢの二次電子検出器９０６（例えば、ＣＤＥＭ）を使用することが実用的でないことを理解することができる。なぜなら、二次電子が検出器９０６へ到達するのを磁場が妨げるからである。電子カラム９０８の「レンズを通過する」検出器は、ＳＥＭ観察の一次電子ビームによって生成される二次電子はもちろんのこと、ＦＩＢカラム９１２から照射されたイオンビーム９１０によって生成される二次電子を収集し、検出するために使用することができる。例えば、試料に対して正となる数百ボルトの電圧がＳＥＭ対物レンズに印加されると、電子は対物レンズ９０４の開口部に引き寄せられる。電子は、イマージョンレンズ９０４の磁場の存在下で、らせん軌道を描いて進む。電子カラム９０８は、自身を通過する一次電子ビーム９１４への影響を最小限にしつつ、二次電子９０２を二次検出器９２２に偏向させる偏向器（例えば、ウィーンフィルタ９２０）を備える。
【００３８】
イオンビームは、非点収差を引き起こす非対称な状態で磁場を通過するため、ビームは、再非点補正、すなわち、非点補正収差を取り除くために「捻じ曲げられる」ことが好ましい。ビームは、下部の偏向器５３８Ａ又は５３８Ｂ（図５〜８）に使用される四極子又は八極子によって再非点補正することができる。図１０は、収差を除くための再非点補正がされていないイオンビームの照射によって形成されたスポット１０１２、及び収差を除くための再非点補正がされたオンビームの照射によって形成されたスポット１０１４を示す。図１０に示したとおり、ビームを再非点補正することが望ましい。ＳＥＭのイマージョンによる磁場は、ＦＩＢカラムを通過するイオンビームの新たな軌道と同様に、更なる焦点誤差を生じさせる。この誤差は、新たに設けられる又は既存の焦点補正の装置を使用することによって補正することができる。
【００３９】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、イマージョンレンズからの磁場がない場合のイオンビームのスポット１１０２（図１１Ａ）及び本実施形態を使用したイマージョンレンズからの磁場がある場合のイオンビームのスポット１１０４（図１１Ｂ）の比較を示す。いずれのスポットも、ビーム電流９６ｐＡ、ビームエネルギー３０ｋｅＶで１０秒間照射されたイオンビームによって形成されたものである。本実施形態に従って形成されたスポット１１０４は、磁場がない場合に形成されたスポット１１０２よりも大きくなく、歪みのない対称性のある円形である。
【００４０】
１次ビームの電子の入射エネルギーを変更するためには、電子を集束するイマージョンレンズによる集束させる力を変更しなければならない。そのため、入射エネルギーを変更すると、イマージョンレンズの磁場の力を変更することになり、これに対応してイオンビームに必要な補償用の偏向も変更する必要がある。電子の入射エネルギーが増大すると、電子ビームを集束させるためにより強い磁場が必要となり、イオンビームの補償用の偏向をさらに大きくしなければならない。電子の入射エネルギーをＦＩＢビームの変位量との相関関係を得れば、いずれの電子の入射エネルギーにおいても、ＦＩＢの変位量をあらかじめ決定することができる。図１２は、入射エネルギーとＦＩＢのスポットとの関係を示す図である。本実施形態では、ＦＩＢ及びＳＥＭの入射エネルギーの範囲を制限することによって単純化することができる。例えば、ＦＩＢを３０ｋｅＶ、ＳＥＭを１０ｋｅＶ未満に保つと共に、ＦＩＢの電流を、例えば約１００ｐＡに限定してもよい。イオンビームの偏向を増やす方法には、より高い電圧を偏向器に印加してもよいし、作動距離を大きくしてもよいし、偏向器を長くしてもよい。また、対物レンズ平面にピポット点を配置させずに各偏向器を個別に制御してもよいし、レンズ後の偏向器を使用してもよい。
【００４１】
また、ＦＩＢの入射エネルギーを変更すると、磁場から受けるイオンビームの偏向も、補償用の静電偏向器から受けるイオンビームの偏向も変わる。磁場から受けるイオンの偏向は、イオンの入射エネルギーの平方根の逆数にほぼ比例する。一方、八極子の偏向器による偏向は、イオンの入射エネルギーにほぼ反比例する。このため、静電偏向器は、イオンの入射エネルギーが小さいほど大きく補償することができる。しかしながら、偏向が大きくなると、色収差も大きくなるので、ＦＩＢの入射エネルギーは、約１５ｋｅＶから４５ｋｅＶの間に維持するのが好ましく、約３０ｋｅＶに維持するのがより好ましい。
【００４２】
磁場による偏向の分散は、静電偏向による偏向の分散と等しくないため、静電偏向では、偏向の分散を完全に除去することができない。しかしながら、出願人は、ビーム電流及びスポットサイズが大きくなると、偏向の分散は有意でなく、検出されないことを発見した。偏向によって生じる分散に起因する分解能低下については、異なる複数の方法によって明らかにすることができる。イオンビームの分解能を明らかとする方法の一つは、一定の時間、ビームを表面に指向して、「バーンスポット」の直径を測定することである。まず、磁気レンズを作動させない場合にスポットを形成し、その直径を測定し、次に、磁気レンズを作動させ、本発明に従ってイオンの軌道が補正された場合に他のスポットを形成し、その直径を測定する。分解能低下は、磁気レンズが作動していないときと対比して、磁気レンズに電圧が加えられて本発明が使用されるときに、バーンスポットの直径における増加分として測定することができる。本実施形態では、ビーム電流及びスポットサイズに応じて、スポットサイズの増加分を約５０％未満、２５％、約１０％未満、約５％未満又は約２％未満とすることができる。
【００４３】
例えば、いくつかの実施例において、本出願人は、イオンビームのスポットサイズが約２０ｎｍを超える場合、偏向による劣化は許容できるレベルであることを発見した。すなわち、分散がスポットサイズの約７０％以下であった。いくつかの実施例においては、スポットサイズが４０ｎｍを超える場合には劣化が非常に小さくなった。すなわち、分散がスポットサイズの５０％以下であった。また、スポットサイズが９０ｎｍ以上の場合には劣化は認められなかった。したがって、像観察に使用する低いビーム電流ではビーム劣化の影響が大きいが、ミリング及び成膜に使用する標準的なビーム電流では、ビーム劣化の影響は小さい。通常のアプリケーションにおいて、イオンのスポットサイズの約５０％以下の分散は無視することができる。スポットサイズはビーム電流と相関する。例えば、ビーム電流が１００ｐＡである場合、また、ある実施例ではビーム電流が５０ｐＡ以下の場合、イオンスポットの劣化はほとんど観察されなかった。ビーム電流及びスポットサイズが小さくなると、何らかの劣化が観察されることがある。
【００４４】
液体金属イオン源に使用されるガリウムは、通常、主に、約６０％の原子質量が約６９ａｍｕのガリウムと、約４０％の原子質量が約７１ａｍｕのガリウムとの二つの同位体の混合物として発見される。モノアイソトピックガリウムは、ＦＩＢ源用として市販されており、ビームが二つに分離するのを防ぐために、本発明において使用することが好ましい。
【００４５】
必要なビームの偏向は、イオンの入射エネルギー及びイマージョンレンズの磁場によって変わり、イマージョンレンズの磁場は、電子の所望の入射エネルギーによって変化するので、ＦＩＢカラムの偏向器に必要な電圧を決定するために、イオン及び電子の所望の入射エネルギーに対する対応表又は解析的関係を作成することができる。
本発明の実施形態における利点の一つは、ＦＩＢを同時に又はほぼ同時に交互的に作動させるので、例えば、繰り返し像観察することによってミリング加工の進行を確認し、ミリング加工の終点を確認することができる。交互に作動させる場合、操作者は、一定の時間ミリングした後、ＦＩＢを遮ることによってミリングを中止することができる。そして、操作者は、イマージョンレンズへの電流を増大させることによって、ＳＥＭ像を取得することができる。操作者は、ＳＥＭ像を観察して、ミリング加工が完了していなければ、イマージョンレンズへの電流を切り、ミリング加工を継続することもできる。ミリング加工が完了していれば、ミリング加工を終了する。
【００４６】
図１３は、本発明による方法を示すフローチャートである。ステップ１３０３において、イマージョンレンズを有する電子カラムを準備する。イマージョンレンズは、例えば、試料の表面上において、０．０２５テスラ以上、０．０５テスラ以上、０．０７５テスラ以上又は０．１テスラ以上の磁場を形成する。ステップ１３０５において、イオンビームを試料表面に指向させる。イオンビームのイオンは、通常、１５ｋｅＶから４５ｋｅＶのエネルギーを有している。ステップ１３０７において、イオンビームは、イオンカラム内部の磁場を補償するように偏向され、イオン対物レンズの中心又は中心近くを通過する。ステップ１３０９において、イオンビームは、カラム外部の磁場を補償するように偏向され、所望の照射点に向けられる。ステップ１３１１において、イオンビームは、試料を処理するために走査される。例えば、ビームは、ミリング、成膜又は像観察のためにラスターされてもよいし、ラスターされずに点から点へ向けられてもよい。選択的なステップ１３１３において、ビームは、非点補正を取り除くために適切な電圧を四極子又は八極子に印加することによって、非点補正を除去される。ステップ１３０７、１３０９、１３１１及び１３１３は、同時に実行されてもよいし、順番に実行されてもよい。これらのステップは、一組の偏向器によって実行されてもよいし、イオンカラムに沿って異なった位置に設けられた複数の偏向器によって実行されてもよい。これらのステップのうちの複数のステップを、一組の偏向器によって実行してもよいし、一つのステップを複数の偏向器によって実行してもよい。選択的なステップ１３１５において、イオンビームは遮られ、ステップ１３１７において、高分解能の像を形成するために電子ビームが試料に指向される。選択的なステップ１３１９において、電子ビームは遮られ、ステップ１３０５から処理が繰り返される。すなわち、試料は、イオンビームによる処理、電子ビームによる観察、イオンビームによる処理、イオンビームによる観察等がなされる。いずれかのビームが遮られる時でも、隠されたビームの粒子源は荷電粒子を放出し続け、レンズは電圧が印加されたままである。ビームは、１秒未満、５００ｍｓ未満、１００ｍｓ未満、１０ｍｓ未満又は１ｍｓ未満の間隔で、交互に入れ替えられる。電子ビームは、いずれのビームも遮ることなく、イオンビームと同時に試料に向けられることがある。
【００４７】
本発明の実施形態においては、電子ビームを生成し、集束させる電子カラムは、試料表面に到達し、試料表面で少なくとも０．０２５テスラの強さを有する磁場を生成する磁気対物レンズを設けること、磁場、補償可能なイオンビームの磁場による変位量及びビームのスポットサイズを５０％未満増加させる補償の存在下で集束イオンビームを試料表面に指向させることが含まれる。
【００４８】
本発明の実施形態として、ビームスポットのスポットサイズが基板表面で９０ｎｍ未満、より好ましくは５０ｎｍ未満となるように、集束イオンビームを基板表面に指向させることが好ましい。また、試料表面に、少なくとも０．０５テスラ、より好ましくは少なくとも０．１テスラの強さの磁場を形成することが好ましい。
【００４９】
本発明の実施形態として、集束イオンビームを表面に指向するのと同時に、電子ビームを試料に指向することが好ましい。あるいは、電子ビームとイオンビームとが５００ｍｓ未満の間隔で交互に入れ替わるような状態で、電子ビームを試料に指向させてもよい。磁場の存在下でモノアイソトピックガリウムの集束イオンビームを基板表面に指向してもよい。
【００５０】
また、好ましい実施形態又は本発明は、電子イマージョンレンズからの磁場が存在する中で集束イオンビームカラムを制御する方法であって、試料まで届く磁場を形成する磁気イマージョン対物レンズによって集束される電子ビームを試料に指向させ、電子イマージョンレンズからの磁場が存在する中で、イオンビームを試料表面の一点に指向させ、磁場が存在する中で、サブミクロンの精度をもって試料を処理するために、イオンビームに作用する磁場の影響を補償するようにイオンビームを偏向させることを含む。
【００５１】
本発明の実施形態として、イオンビームに作用する磁場の影響を補償するようにイオンビームを偏向させる際に、イオンビームカラム内部でイオンビームを偏向させることによって、磁場が存在する中でイオンビームの補償がない場合に比べて、対物レンズの中心の近くを通過させること、試料を処理するパターンに従ってイオンビームを走査すること、ビームが対物レンズを通過する前に、イオンビームを偏向させること、及び／又はビームを第１及び第２偏向器を使用して偏向させ、第１偏向器は、イオンビームカラム内部でイオンビームを偏向させることによって、磁場が存在する中でイオンビームの補償がない場合に比べて、対物レンズの中心の近くを通過させ、第２偏向器は、イオンビームカラム外部の磁場を補償し、イオンビームの照射点を、磁場がない場合に照射される点に移動することが好ましい。
【００５２】
本発明の実施形態として、第２偏向器は、ビームが対物レンズを通過した後に、イオンビームを偏向させること及び／又は平行電極板、四極子又は八極子を用いてイオンビームを偏向させることが好ましい。本発明の実施形態として、イオンビームに作用する磁場の影響を補償するようにイオンビームを偏向させる際に、イオンビームを分散させて、磁場がない場合に試料表面に形成されるスポットよりも５０％未満大きなスポットを形成すること、及び／又は第１の方向についてはビーム強度が急激に下降し、第１の方向とは垂直な第２の方向についてはビーム強度がより緩やかに下降するようにビームを成形することが好ましい。さらに、構造をミリングする際に、急激に下降するビームの端を使用して鋭利な断面を形成することが好ましい。
【００５３】
本発明の実施形態として、イオンビームを試料表面の一点に指向させる際に、試料の構造をミリングすることが好ましい。さらに、イオンビームの非点補正を修正することが好ましい。さらに、試料上において０．０２５テスラより大きい強さを有する磁場を生成するレンズを使用して、電子ビームを集束することが好ましい。さらに、磁場が存在する中で、イオンビームを試料表面の一点に指向させる際に、モノアイソトピックガリウムイオンのビームをカラム中部の偏向器に指向させることが好ましい。
【００５４】
本発明の試料上の微細構造を処理及び観察するデュアルビームシステムの好ましい実施形態としては、試料に届く磁場を形成する磁気イマージョンレンズを含む電子ビームカラムと、イオンビームカラムとを備える。さらに、イオンビームカラムは、イオン源と、静電対物レンズと、イオンビームを静電対物レンズの中心に向けて偏向させることによって、イオンビームカラム内部に存在する磁場を補償するための第１偏向器と、磁気イマージョンレンズが作動していない場合の照射点と同じ位置にイオンビームを試料に照射するために、磁場によって生じたイオンビームの変位量を補償するようにイオンビームを偏向させるための第２偏向器とを有することを含む。
【００５５】
本発明の実施形態として、第１及び第２偏向器は、何れも静電偏向器を含むことが好ましい。第２偏向器は、平行電極板、四極子又は八極子を含むこと及び／又は静電対物レンズより前に又は後に設けられたことが好ましい。イオン源には、モノアイソトピックガリウム源が含まれることが好ましい。
【００５６】
本発明の試料上の微細構造を処理及び観察するデュアルビームシステムの好ましい実施形態としては、試料に届く磁場を形成する磁気イマージョンレンズを含む電子ビームカラムと、イオンビームカラムと、を備え、イオンビームカラムは、静電対物レンズと、イオンビームを偏向させる一つ以上の偏向器と、を有し、偏向器には、偏向によって増大するイオンビームのスポットサイズの増加分が５０％未満となるように、磁気イマージョンレンズの磁場を補償するための電圧が印加されることを含む。
【００５７】
本発明の実施形態として、一つ以上の偏向器のうちの第１偏向器が、静電対物レンズの中心近くを通過するようにイオンビームを偏向させることによって、イオンビームカラム内部の磁場を補償し、一つ以上の偏向器のうちの第２偏向器が、イオンカラム外部の磁場を補償するように、イオンビームの照射点を調整することが好ましい。さらに、イオンビームカラムが、モノアイソトピックガリウム源を含むこと及び一つ以上の偏向器が、静電偏向器であることが好ましい。
【００５８】
以上、本発明とその利点について詳細に説明したが、本明細書で述べた実施形態には、添付した特許請求の範囲に示された本発明の趣旨及び範囲から逸脱しない限り、様々な変更、置換及び修正を加えることができる。さらに、本発明の範囲は、本明細書に記載された特定の実施形態におけるプロセス、機構、製品、構成物、手段、方法及びステップに意図的に限定するものではない。当業者であれば、本発明、プロセス、機構、製品、構成物、手段、方法又はステップの開示によって、本明細書に記載された対応する実施形態と実質的に同一の機能を果たす、又は実質的に同一の結果を実現する既存の又は将来開発されるものが、本発明に従って利用できることを容易に理解できる。したがって、添付された特許請求の範囲は、上記のようなプロセス、機構、製品、構成物、手段、方法及びステップをその範囲に含むのである。
【図１】
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【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
2010278004000001.pdf