(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子ビーム装置（１）であって、
第１ビーム軸（２１）を有し第１粒子ビームを発生させるよう設計される少なくとも１つの第１粒子ビームコラム（２）と、
第２ビーム軸（２２）を有し第２粒子ビームを発生させるよう設計される少なくとも１つの第２粒子ビームコラム（３）であり、前記第１粒子ビームコラム（２）及び前記第２粒子ビームコラム（３）は、前記第１ビーム軸（２１）及び前記第２ビーム軸（２２）が０°及び１８０°以外の第１角度（Ｗ１）を形成するように相互に配置される、第２粒子ビームコラム（３）と、
回転軸（２５）を中心に回転可能な少なくとも１つの試料キャリア（２４）であり、前記回転軸（２５）は前記第１ビーム軸（２１）と第２角度（Ｗ２）を形成し、前記回軸（２５）は前記第２ビーム軸（２２）と第３角度（Ｗ３）を形成し、前記第２角度（Ｗ２）及び前記第３角度（Ｗ３）はいずれも０°及び１８０°以外であり、加工対象及び／又は解析対象の試料表面（３２）を有する少なくとも１つの試料（８）を、前記試料キャリア（２４）に配置することができる、少なくとも１つの試料キャリア（２４）と、
を備え、前記試料キャリア（２４）は第１位置に配置され、
前記試料キャリア（２４）は、前記第１位置から、試料表面（３２）が前記第２ビーム軸（２２）に対して垂直な向きにある第２位置に回転可能であり、前記第１位置における前記試料表面（３２）は前記第１ビーム軸（２１）と平行な向きにあり、
前記第１ビーム軸（２１）及び前記第２ビーム軸（２２）は一致点（２３）において交差し、
前記第１位置において、前記一致点（２３）と前記第１粒子ビームコラム（２）との間の距離は、前記試料表面（３２）と前記第１粒子ビームコラム（２）との間の距離よりも大きく、且つ／又は前記第２位置において、前記一致点（２３）と前記第２粒子ビームコラム（３）との間の距離は、前記試料表面（３２）と前記第２粒子ビームコラム（３）との間の距離よりも大きい粒子ビーム装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子ビーム装置（１）において、
加工対象及び／又は解析対象の試料表面を有する少なくとも１つの試料（８）が、前記試料キャリアに配置され、
前記試料表面（３２）は第１表面法線（３１）を有し、
該第１表面法線（３１）は前記回転軸（２５）と第４角度（Ｗ４）を形成し、該第４角度は０°及び１８０°以外である粒子ビーム装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の粒子ビーム装置（１）において、前記試料キャリア（２４）は前記第２位置から前記第１位置に回転可能である粒子ビーム装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子ビーム装置（１）において、前記試料（８）は、前記試料表面（３２）と前記第１粒子ビームコラム（２）との間の第１作動距離を画定するため及び前記試料表面（３２）と前記第２粒子ビームコラム（３）との間の第２作動距離を画定するために、前記試料キャリア（２４）の前記回転軸（２５）から事前決定可能な距離で前記試料キャリア（２４）に配置される粒子ビーム装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の粒子ビーム装置（１）において、該粒子ビーム装置（１）は、試料キャリア（２４）を前記回転軸（２５）に沿って移動させる移動装置（２７）を備える粒子ビーム装置。
【請求項６】
請求項５に記載の粒子ビーム装置（１）において、該粒子ビーム装置（１）は、前記移動装置（２７）を制御する、及び／又は前記回転軸（２５）を中心とした前記試料キャリア（２４）の回転を制御する少なくとも１つの制御装置（２６）を備える粒子ビーム装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の粒子ビーム装置（１）において、
前記試料キャリア（２４）は少なくとも１つの試料ホルダ（２９）を有し、
該試料ホルダ（２９）は前記試料（８）を配置する受け面（３０）を有し、
該受け面（３０）は第２表面法線（３１）を有し、該第２表面法線（３１）は前記回転軸（２５）と第５角度を形成し、該第５角度は０°及び１８０°以外である粒子ビーム装置。
【請求項８】
請求項７に記載の粒子ビーム装置（１）において、前記第１表面法線（３１）及び前記第２表面法線（３１）は、相互に平行な向きにあるか又は同一である粒子ビーム装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の粒子ビーム装置（１）において、前記粒子ビーム装置（１）は、
前記第１角度（Ｗ１）は１５°〜８０°の範囲内にある、
前記第１角度（Ｗ１）は３０°〜７０°の範囲内にある、又は
前記第１角度（Ｗ１）は４５°〜６０°の範囲内にある、
という特徴の１つを有する粒子ビーム装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の粒子ビーム装置（１）において、該粒子ビーム装置（１）は、
前記第２角度（Ｗ２）は４５°〜１６０°の範囲内にある、
前記第２角度（Ｗ２）は９０°〜１２０°の範囲内にある、又は
前記第２角度は（Ｗ２）１００°〜１１０°の範囲内にある、
という特徴の１つを有する粒子ビーム装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の粒子ビーム装置（１）において、該粒子ビーム装置（１）は、
前記第３角度（Ｗ３）は１°〜８０°の範囲内にある、
前記第３角度（Ｗ３）は１０°〜６０°の範囲内にある、又は
前記第３角度（Ｗ３）は１５°〜３０°の範囲内にある、
という特徴野１つを有する粒子ビーム装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の粒子ビーム装置（１）において、
前記第３角度（Ｗ３）は、前記第１角度（Ｗ１）が９０°から逸脱する値の半分に相当し、
前記第２角度（Ｗ２）は、９０°と前記第１角度（Ｗ１）が９０°から逸脱する値の半分との和に相当する粒子ビーム装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の粒子ビーム装置（１）において、前記試料キャリア（２４）及び前記試料ホルダ（２９）は一体的に具現される粒子ビーム装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の粒子ビーム装置（１）において、前記粒子ビーム装置（１）は、
前記第１粒子ビームコラム（２）はイオンビームコラムとして具現され、前記第２粒子ビームコラム（３）は電子ビームコラムとして具現される、
前記第１粒子ビームコラム（２）は電子ビームコラムとして具現され、前記第２粒子ビームコラム（３）はイオンビームコラムとして具現される、
前記第１粒子ビームコラム（２）は電子ビームコラムとして具現され、前記第２粒子ビームコラム（３）は電子ビームコラムとして具現される、又は
前記第１粒子ビームコラム（２）はイオンビームコラムとして具現され、前記第２粒子ビームコラム（３）はイオンビームコラムとして具現される、
という特徴の１つを有する粒子ビーム装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の粒子ビーム装置（１）において、該粒子ビーム装置（１）は、
前記第１粒子ビームコラム（２）は、第１粒子ビームを発生させる第１ビーム発生器（４）及び前記第１粒子ビームを前記試料（８）に集束させる第１対物レンズ（１０）を有する、又は
前記第２粒子ビームコラム（３）は、第２粒子ビームを発生させる第２ビーム発生器（１３）及び前記第２粒子ビームを前記試料（８）に集束させる第２対物レンズ（１７）を有する、
という特徴の少なくとも一方を有する粒子ビーム装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の粒子ビーム装置（１）において、該粒子ビーム装置（１）は、前記第１粒子ビーム及び／又は前記第２粒子ビームと前記試料（８）との相互作用の結果として生じる相互作用粒子及び／又は相互作用放射線を検出する少なくとも１つの検出装置（１８、１９）を備える粒子ビーム装置。
【請求項１７】
試料（８）を加工及び／又は解析する方法であって、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の粒子ビーム装置（１）を用いる方法において、
試料キャリア（２４）を回転軸（２５）を中心に第１位置に回転させるステップと、
試料表面（３２）を第１粒子ビームにより加工するステップと、
前記試料キャリア（２４）を前記回転軸（２５）を中心に第２位置に回転させるステップと、
前記試料表面（３２）を第２粒子ビームにより解析するステップと、
を含む方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、前記試料キャリア（２４）を、前記試料表面（３２）の加工前に前記回転軸（２５）に沿って移動させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の加工及び／又は解析（検査）用に設計される粒子ビーム装置及び方法に関する。特に、本発明は、電子ビーム装置及び／又はイオンビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム装置、特に走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）は、特定の条件下での試料の特性及び挙動に関して洞察を得るために当該試料の検査に用いられる。
【０００３】
ＳＥＭの場合、電子ビーム（以下、一次電子ビームとも称する）をビーム発生器により発生させる。一次電子ビームの電子を事前決定可能な（predeterminable：所定の）エネルギーに加速させ、ビーム誘導システム、特に対物レンズにより、解析対象試料（すなわち解析対象物）に集束させる。ＳＥＭの場合、事前決定可能な加速電圧を有する高電圧源を加速目的で用いる。偏向装置により、一次電子ビームを解析対象試料の表面にわたってラスタ式に誘導する。この場合、一次電子ビームの電子は、解析対象試料の材料と相互作用する。特に、相互作用粒子及び／又は相互作用放射線が相互作用の結果として生じる。例として、電子が解析対象試料により放出され（いわゆる二次電子）、一次電子ビームでの電子が解析対象試料において後方散乱する（いわゆる後方散乱電子）。二次電子及び後方散乱電子は、検出されて像生成に用いられる。解析対象試料の結像はこのようにして得られる。
【０００４】
解析対象試料の結像は、解析対象試料の可能な解析形態の１つである。しかしながら、さらに他の解析形態が実際には知られている。例として、解析対象試料の組成に関する結論を得るために、相互作用放射線（例えば、Ｘ線放射線又はカソードルミネッセンス光）を検出して評価する。
【０００５】
さらに、電子及びイオンの両方を加工対象及び／又は解析対象試料に誘導することができる、試料を加工及び／又は解析するための複合装置を用いることが、従来技術から既知である。例として、ＳＥＭにイオンビームコラムを付加的に設けることが知られている。イオンビームコラム内に配置したイオンビーム発生器により、試料の加工（例えば、試料の層の除去又は試料への材料の塗布）又は結像に用いるイオンを発生させる。この場合、ＳＥＭは、特に加工を観察する役割を果たすが、加工又は非加工試料をさらに解析する役割も果たす。
【０００６】
さらに、従来技術は、第１ビーム軸を有し第１粒子ビームを発生させるよう設計される第１粒子ビームコラムを備える、粒子ビーム装置を開示している。さらに、既知の粒子ビーム装置は、第２ビーム軸が設けられ第２粒子ビームを発生させるよう設計される第２粒子ビームコラムを備える。第１粒子ビームコラム及び第２粒子ビームコラムは、第１ビーム軸及び第２ビーム軸が約５０°の第１角度を形成するよう相互に配置される。さらに、既知の粒子ビーム装置は、回転軸を中心に回転可能な試料キャリアを備える。回転軸は試料キャリアの中心を通る。さらに、回転軸は、第１ビーム軸と第２角度を形成し、第２ビーム軸と第３角度を形成する。試料キャリアにおいて試料を試料ホルダに配置することができ、試料は、加工対象及び／又は解析対象の試料表面を有する。試料ホルダは回転軸に沿って延びる。試料表面は、回転軸と第４角度を形成する表面法線を有する。
【０００７】
従来技術に関して、例えば特許文献１、特許文献２、及び特許文献３を参照されたい。
【０００８】
従来技術から既知の粒子ビーム装置では、例として、シリーズ検査を試料に対して実行する。これは特に、第１ステップにおいて、試料の試料表面を第１粒子ビームで最初に加工することを意味すると理解される。例として、試料表面の材料を除去するか、又は材料を試料表面に塗布する。試料表面を加工するために、試料キャリアを第１粒子ビームコラムに対して第１位置にする。その後、試料表面を第１粒子ビームで加工する。第２ステップにおいて、加工済みの試料表面を第２粒子ビームにより解析する。この目的で、試料キャリアを第２粒子ビームコラムに対して第２位置にする。その後、加工済みの試料表面を解析する。例として、加工済みの試料表面を第２粒子ビームにより結像する。概して、試料キャリアの第２位置での試料表面は、一致点が試料表面の平面内にあるように第２ビーム軸に対して向けられる。一致点は、第１ビーム軸及び第２ビーム軸が交差する点である。第２位置では、第２粒子ビームにより解析する試料表面が第２ビーム軸に対して傾斜して配置される。
【０００９】
この場合、シリーズ検査中、第１ステップと第２ステップとの間で複数の変更を実行させるようになっている。試料表面の十分に良好な解析、特に高分解能での加工済みの試料表面の結像を得るために、概して、第２位置にある試料キャリアを第２粒子ビームコラムに近付けなければならず、第２粒子ビームを加工済みの試料表面に再度集束させなければならない。しかしながら、その結果として、試料のシリーズ検査に時間がかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００８０４１８１５号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００７０２６８４７号明細書
【特許文献３】欧州特許第１４４３５４１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明は、単純且つ迅速な試料のシリーズ検査を可能にする粒子ビーム装置及び方法を特定するという課題を扱う。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、この課題は、請求項１又は請求項１７の特徴を備える粒子ビーム装置により解決される。本発明による方法は、請求項１８の特徴により提供される。本発明のさらに他の特徴及び／又は代替的な特徴は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び／又は添付図面から明らかである。
【００１３】
本発明による粒子ビーム装置は、第１ビーム軸が設けられる少なくとも１つの第１粒子ビームコラムを備える。第１粒子ビームコラムは、第１粒子ビームを発生させるよう設計される。さらに、本発明による粒子ビーム装置は、第２ビーム軸が設けられ第２粒子ビームを発生させるよう設計される少なくとも１つの第２粒子ビームコラムを備える。第１粒子ビームコラム及び第２粒子ビームコラムは、第１ビーム軸及び第２ビーム軸が０°及び１８０°以外の第１角度を形成するよう相互に配置される。したがって、第１ビーム軸及び第２ビーム軸は、相互に平行に配置されない。正しくは、第１粒子ビームコラム（したがって第１ビーム軸）及び第２粒子ビームコラム（したがって第２ビーム軸）は、相互に傾斜して配置される。例として、第１粒子ビームコラム及び第２粒子ビームコラムは、本発明による粒子ビーム装置の試料チャンバに配置される。
【００１４】
本発明による粒子ビーム装置は、回転軸を中心に回転可能な少なくとも１つの試料キャリアを備える。回転軸は、第１ビーム軸と第２角度を形成する。さらに、回転軸は、第２ビーム軸と第３角度を形成する。第２角度及び第３角度のはいずれも０°及び１８０°以外である。換言すれば、回転軸は、第１ビーム軸とも第２ビーム軸とも平行な向きにない。正しくは、試料キャリアは、回転軸が第１ビーム軸に対して特定の角度（第２角度）で傾斜し、第２ビーム軸に対して特定の角度（第３角度）で傾斜して配置されるよう、粒子ビーム装置に配置される。さらに、例えば、回転軸は、試料キャリア表面に対して垂直に且つ／又は試料キャリアの中心を通るよう配置されるようになっている。少なくとも１つの試料を、試料キャリアに配置することができる。特に、試料は、加工対象及び／又は解析対象の試料表面を有するようになっている。
【００１５】
本発明による粒子ビーム装置の試料キャリアは、第１位置に配置されるか又は第１位置に回転可能であり、第１位置では、試料キャリアに配置することができる試料の試料表面が第１ビーム軸と平行又は実質的に平行な向きにある。例として、完全な平行から数度、例えば最大５°のずれが与えられる。さらに、試料キャリアは、第１位置から第２位置に回転可能であり、第２位置では、試料表面が第２ビーム軸に対して垂直又は実質的に垂直な向きにある。例として、完全な垂直から数度、例えば最大５°のずれが与えられる。
【００１６】
本発明による粒子ビーム装置の第１ビーム軸及び第２ビーム軸は、一致点において交差する。しかしながら、従来技術とは対照的に、ここでは、試料キャリアの第１位置における試料の試料表面の向きを、試料表面とは異なり第１ビーム軸に対して垂直に配置される第１平面内に一致点があるようにする。さらに、試料キャリアの第２位置における試料の試料表面の向きを、試料表面とは異なり第２ビーム軸に対して垂直に配置される第２平面内に一致点があるようにする。さらに、試料キャリアの第１位置における試料表面と第１粒子ビームコラムの第１端部との間の距離（以下、第１作動距離とも称する）は、一致点と第１粒子ビームコラムの第１端部との間の距離未満であるようになっている。さらに、試料キャリアの第２位置における試料表面と第２粒子ビームコラムの第２端部との間の距離（以下、第２作動距離とも称する）は、一致点と第２粒子ビームコラムの第２端部との間の距離未満であるようになっている。
【００１７】
本発明は、以下の事項に基づく。
【００１８】
本発明による粒子ビーム装置では、この場合、試料の試料表面が第１位置において第１粒子ビームにより加工される。例として、第１位置において、材料を試料表面から除去するか又は材料を試料表面に塗布する。その後、試料キャリアを第１位置から第２位置にし、第２位置において、試料表面を第２ビーム軸に対して垂直な向きにする。これは、回転軸を中心とした試料キャリアの回転により行われる。第２位置において、加工済みの試料表面を第２粒子ビームにより解析する。特に、加工済みの試料表面を結像するようになっている。第２位置における試料表面が第２ビーム軸に対して垂直な向きにあり、さらに、第２作動距離が従来技術からの粒子ビーム装置における類似の作動距離未満であるため（類似の作動距離は、基本的に第２粒子ビームコラムの第２端部と一致点との間の距離である）、良好な結像特性を得ることができる。この場合、本発明は、試料キャリアの単一移動により、すなわち回転軸を中心とした第１位置から第２位置への試料キャリアの回転により、試料の試料表面を第２ビーム軸に対して垂直な向きにできるという利点を有する。さらなる移動は絶対に必要というわけではない。
【００１９】
本発明は、一種の解析としての結像に制限されない。正しくは、粒子ビームを用いる任意の種類の解析、例えばカソードルミネッセンス及び／又はＸ線放射線の解析を用いることができる。
【００２０】
本発明による粒子ビームの構成は、特に、第１作動距離及び／又は第２作動距離を従来技術よりも小さくなるよう選択することを可能にする。具体的には、本発明では、一致点にあるのではなく一致点よりも第１粒子ビームコラム及び／又は第２粒子ビームコラムの著しく近くに配置した試料の試料表面の、加工及び／又は解析が行われる。その結果として、良好な分解能が、特に第２位置で第２粒子ビームによる試料表面の結像中に得られる。例として、第１作動距離は０．５ｍｍ〜１２ｍｍの範囲内にあり、この範囲の範囲限界も付随してこれに包含される。特に、約０．７ｍｍを第１作動距離として選択することができる。さらに、例えば、第２作動距離は０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内にあるようになっており、ここでも、上記範囲の範囲限界も付随してこれに包含される。特に、約１．５ｍｍを第２作動距離として選択することができる。第１作動距離及び第２作動距離の上記値を限定的にではなく単なる例として理解すべきであることを明確に指摘しておく。正しくは、上述の２つの作動距離の少なくとも一方について他の値を選択することも可能である。
【００２１】
従来技術よりも小さな作動距離が可能であるため、本発明は、試料キャリアの第１位置及び／又は第２位置において、従来技術よりも低い加速電圧を第１粒子ビームの粒子及び／又は第２粒子ビームの粒子に用いることができる結像を行うことを可能にする。例として、７５０Ｖ未満の加速電圧が本発明では提供される。一致点に配置した試料表面の結像に関してこれを可能にするには、第２粒子ビームコラムを同様に備える従来技術では必ず困難が伴う。上記従来技術で良好な結像性能を得るためには、７５０Ｖを超える加速電圧を第２粒子ビームの粒子に用いるべきである。これには以下の背景がある。既知の従来技術は、集束目的で、静電素子及び磁気素子の両方を設けた対物レンズを有する。静電素子は、加速電圧が特定の範囲で（例えば、１００Ｖ〜２０ｋＶの範囲で）変わり得る場合でも、常に定電圧で作動される。静電素子により、第２粒子ビームは、１０ｍｍ未満の作動距離に集束される。この場合、磁気素子では、第２粒子ビームを１０ｍｍよりもさらに小さな作動距離に設定することしか可能でない。従来技術から既知のこの粒子ビーム装置の場合、７００Ｖ未満の加速電圧では、第２粒子ビームを５ｍｍ未満の作動距離にしか設定できないことが分かった。しかしながら、これは、従来技術の場合に第２粒子ビームコラムから約５ｍｍの距離に配置される一致点をはるかに下回る。結果として、既知の粒子ビーム装置の場合の第２粒子ビームは、一致点に配置した試料表面に集束されなくなる。これにより、試料表面の結像が不十分になる、すなわち鮮明でなくなる。この従来技術と比較して、本発明は、試料キャリアの第１位置及び／又は第２位置において、従来技術よりも低い加速電圧を第１粒子ビームの粒子及び／又は第２粒子ビームの粒子に用いることができる結像を行うことができるという利点を有する。
【００２２】
試料が、その試料表面を第１粒子ビームコラムに向けた第１位置で、一致点よりも第１粒子ビームコラムの試料側端部から離れておらず、且つその試料表面を第２粒子ビームコラムに向けた第２位置で、一致点よりも第２粒子ビームコラムの試料側端部から離れていない場合、第１粒子ビームコラムの第１対物系及び第２粒子ビームコラムの第２対物系の両方を、第１粒子ビームコラムの試料側端部と一致点との間の距離及び第２粒子ビームコラムの試料側端部と一致点との間の距離に相当するよりも短い焦点距離で作動させることが可能である。結果として、両方の粒子ビームコラムの、又は少なくとも試料表面の解析に用いる粒子ビームコラムの対物系を、粒子ビームコラムが各粒子ビームを最大限に集束させる焦点距離、すなわち最小限の粒子プローブが試料表面に生成される焦点距離で作動させることが可能である。第１粒子ビームコラムの試料側端部及び第２粒子ビームコラムの試料側端部に対する試料キャリアの位置決めの選択は、試料キャリアに収容されて試料を試料キャリアに収容するのに用いられる試料ホルダの長さを考慮して、第１位置において、試料キャリアに収容した又は試料ホルダにより試料キャリアに収容した試料の第１粒子ビームコラムに向いた表面を、第１粒子ビームコラムが発生させた粒子プローブが最小限の直径を有する位置に位置付け、第２位置において、試料の表面を、第２粒子ビームコラムが発生させた粒子プローブが最小限の直径を有する位置に位置付けるようなものとする。
【００２３】
本発明は、特に試料のシリーズ検査に適している。結果として、本発明では、試料キャリアの第２位置における試料表面の解析の完了後に、試料キャリアを第１位置に再度戻し、試料の試料表面を再度加工できるようになっている。これは、回転軸を中心とした試料キャリアの第２位置から第１位置への回転により行われる。第１位置において、第１粒子ビームにより、例として、材料を試料表面から除去するか又は材料を試料表面に塗布する。その後、試料キャリアを第２位置に再度戻し、加工済みの試料表面をそこで第２粒子ビームにより再度解析する。本発明は、第１位置と第２位置との間の変更が回転軸を中心とした試料キャリアの回転によってのみ行われ得るため、連続した試料の加工及び解析が単純且つ迅速に可能であるとい利点を有する。
【００２４】
本発明の一実施形態では、付加的又は代替的に、試料表面が第１表面法線を有するようになっている。第１表面法線は回転軸と第４角度を形成し、当該第４角度は０°及び１８０°以外である。換言すれば、試料は、試料表面が回転軸に対して傾斜した向きになるよう試料キャリアに配置される。
【００２５】
すでに上述したように、本発明による粒子ビーム装置のさらに別の実施形態では、付加的又は代替的に、試料キャリアが第２位置から第１位置に及び／又は第１位置から第２位置に回転可能であるようになっている。しかしながら、試料キャリアが第１位置から第２位置に又は第２位置から第１位置に回転可能であるだけでなく、本発明が、回転軸を中心とした試料キャリアの回転により試料キャリアを任意の位置から第１位置又は第２位置にすることも可能にすることを、明確に指摘しておく。
【００２６】
本発明による粒子ビーム装置のさらに別の例示的な実施形態では、付加的又は代替的に、試料が試料キャリアの回転軸から離れて、厳密には回転軸から事前決定可能な距離で、試料キャリアに配置されるようになっている。これにより、第１作動距離及び／又は第２作動距離を画定することが可能である。この実施形態に関する検討から、例えば、第１作動距離及び／又は第２作動距離が試料（したがって同じく試料表面）と回転軸との間の距離に応じて変わることが判明した。例として、試料の配置が回転軸から遠くなるほど、第１作動距離及び／又は第２作動距離が小さくなることが分かった。例として、試料は、回転軸から約２ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲内の距離に配置され、範囲限界も付随して包含される。しかしながら、本発明は上記範囲及びそれに含まれる値に制限されないことを明確に指摘しておく。正しくは、特定の第１作動距離及び特定の第２作動距離を得るのに適した回転軸からの任意の距離を選択することができる。
【００２７】
本発明による粒子ビーム装置のさらに別の実施形態では、付加的又は代替的に、粒子ビーム装置が試料キャリアを回転軸に沿って移動させる装置を備えるようになっている。これは、試料キャリアが、粒子ビーム装置において回転軸の方向に可動に配置されるよう設計されることを意味する。したがって、回転軸を中心とした試料キャリアの回転が可能であることに加えて、回転軸に沿った試料キャリアの並進移動が可能である。この並進移動は、例えば試料表面の加工に応じて選択することができる。例として、材料を試料表面に塗布するか又は試料表面から除去する場合、試料キャリアを、試料キャリアの第２位置における試料表面が常に同一の第２作動距離にあるよう回転軸に沿って移動させる。結果として、例えば、試料表面の各加工後に試料表面への第２粒子ビームの再集束を行うことが絶対に必要というわけではない。第１の作動距離にも同じことが当てはまり、第１の作動距離は、回転軸に沿った試料キャリアの移動により同様に常に同一であり得る。
【００２８】
本発明による粒子ビーム装置のさらにまた別の例示的な実施形態では、代替的又は付加的に、試料キャリアを回転軸に沿って移動させる装置を制御する、及び／又は回転軸を中心とした試料キャリアの回転を制御する少なくとも１つの制御装置が、粒子ビーム装置に配置されるようになっている。
【００２９】
本発明による粒子ビーム装置のさらに別の例示的な実施形態では、付加的又は代替的に、試料キャリアが少なくとも１つの試料ホルダを有するようになっている。試料ホルダには受け面が配置され、試料が上記受け面に配置される。受け面は第２表面法線を有し、第２表面法線は回転軸と第５角度を形成し、当該第５角度は０°及び１８０°以外である。換言すれば、第２表面法線は回転軸と平行な向きにない。結果として、受け面は回転軸に対して傾斜して配置される。特に、付加的又は代替的に、受け面は試料キャリア表面に対しても傾斜して配置されるようになっている。絶対値に関しては、第５角度は第３角度又は第４角度と正確に対応する。
【００３０】
本発明による粒子ビーム装置のさらにまた別の例示的な実施形態では、付加的又は代替的に、第１表面法線及び第２表面法線は相互に平行な向きにあるようになっている。換言すれば、試料の試料表面及び試料ホルダの受け面は、相互に平行に配置される。
【００３１】
本発明による粒子ビーム装置のさらに別の例示的な実施形態では、付加的又は代替的に、本発明による粒子ビーム装置は、
第１角度は１５°〜８０°の範囲内にある、
第１角度は３０°〜７０°の範囲内にある、又は
第１角度は４５°〜６０°の範囲内にある、
という特徴の１つを有するようになっている。
【００３２】
この場合、特許請求される範囲の範囲限界も付随してこれに包含される。本発明が上記範囲の第１角度に制限されないことを明確に指摘しておく。正しくは、第１角度は任意の適当な値をとり得る。
【００３３】
本発明による粒子ビーム装置のさらにまた別の例示的な実施形態では、付加的又は代替的に、本発明による粒子ビーム装置は、
第２角度は４５°〜１６０°の範囲内にある、
第２角度は９０°〜１２０°の範囲内にある、又は
第２角度は１００°〜１１０°の範囲内にある、
という特徴の１つを有するようになっている。
【００３４】
この場合も、特許請求される範囲の範囲限界も付随してこれに包含される。本発明は、上記範囲の第２角度に制限されない。正しくは、第２角度は任意の適当な値をとり得る。
【００３５】
本発明による粒子ビーム装置のさらに別の例示的な実施形態では、付加的又は代替的に、粒子ビーム装置は、
第３角度は１°〜８０°の範囲内にある、
第３角度は１０°〜６０°の範囲内にある、又は
第３角度は１５°〜３０°の範囲内にある、
という特徴野１つを有するようになっている。
【００３６】
この場合もまた、特許請求される範囲の範囲限界も付随してこれに包含される。本発明は、上記範囲の第３角度に制限されない。正しくは、第３角度は任意の適当な値をとり得る。
【００３７】
さらに別の例示的な実施形態では、第３角度、すなわち試料キャリアの回転軸と第２ビーム軸との間の角度は、第１ビーム軸と第２ビーム軸との間の角度（すなわち第１角度）が９０°から逸脱する値の半分に相当するようになっている。これに対応して、回転軸と第１ビーム軸との間の角度（すなわち第２角度）は、９０°と、２つのビーム軸間すなわち第１ビーム軸及び第２ビーム軸間の角度が９０°から逸脱する値の半分との和になる。
【００３８】
本発明による粒子ビーム装置のさらにまた別の例示的な実施形態では、付加的又は代替的に、試料キャリア及び試料ホルダは一体的に具現されるようになっている。したがってこれらはユニットを形成する。その代替形態として、試料ホルダ及び試料キャリアは、適当な方法で相互に接続される別個のユニットとして具現されるようになっている。例として、試料ホルダを試料キャリアに螺合させる。しかしながら、本発明がこの接続可能性に制限されないことを明確に指摘しておく。正しくは、任意の適当な接続可能性を本発明の場合に用いることができる。
【００３９】
本発明による粒子ビーム装置のさらに別の例示的な実施形態では、本発明による粒子ビーム装置は、付加的又は代替的に、
第１粒子ビームコラムはイオンビームコラムとして具現され、第２粒子ビームコラムは電子ビームコラムとして具現される、
第１粒子ビームコラムは電子ビームコラムとして具現され、第２粒子ビームコラムはイオンビームコラムとして具現される、
第１粒子ビームコラムは電子ビームコラムとして具現され、第２粒子ビームコラムは電子ビームコラムとして具現される、又は
第１粒子ビームコラムはイオンビームコラムとして具現され、第２粒子ビームコラムはイオンビームコラムとして具現される、
という特徴の１つを有するようになっている。
【００４０】
本発明による粒子ビーム装置のさらに別の例示的な実施形態では、付加的又は代替的に、第１粒子ビームコラムは、第１粒子ビームを発生させる第１ビーム発生器と、第１粒子ビームを集束させる第１対物レンズとを有するようになっている。さらに、又はその代替形態として、第２粒子ビームコラムは、第２粒子ビームを発生させる第２ビーム発生器と、第２粒子ビームを試料に集束させる第２対物レンズとを有するようになっている。
【００４１】
本発明による粒子ビーム装置のさらにまた別の実施形態では、粒子ビーム装置は、第１粒子ビーム及び／又は第２粒子ビームと試料との相互作用の結果として生じる相互作用粒子及び／又は相互作用放射線を検出する少なくとも１つの検出装置を備えるようになっている。
【００４２】
本発明は、上記特徴の少なくとも１つを付加的に設けることができるさらに別の以下の粒子ビーム装置にも関する。このさらに別の粒子ビーム装置も同様に、第１ビーム軸が設けられる少なくとも１つの第１粒子ビームコラムを備える。第１粒子ビームコラムは、第１粒子ビームを発生させるよう設計される。さらに、本発明による粒子ビーム装置は、第２ビーム軸が設けられ第２粒子ビームを発生させるよう設計される第２粒子ビームコラムをさらに備える。第１粒子ビームコラム及び第２粒子ビームコラムは、第１ビーム軸及び第２ビーム軸が０°及び１８０°以外の第１角度を形成するよう相互に配置される。したがって、第１ビーム軸及び第２ビーム軸は相互に平行に配置されない。例として、第１粒子ビームコラム及び第２粒子ビームコラムは、本発明による粒子ビーム装置の試料チャンバに配置される。
【００４３】
さらに、本発明による粒子ビーム装置は、回転軸を中心に回転可能な少なくとも１つの試料キャリアを備える。回転軸は、第１ビーム軸と第２角度を形成する。さらに、回転軸は、第２ビーム軸と第３角度を形成する。第２角度及び第３角度はいずれも０°及び１８０°以外である。換言すれば、回転軸は、第１ビーム軸とも第２ビーム軸とも平行な向きにない。さらに、例えば、回転軸は、試料キャリア表面に対して垂直に且つ／又は試料キャリアの中心を通るよう配置されるようになっている。少なくとも１つの試料を、試料キャリアに配置することができる。特に、試料は、加工対象及び／又は解析対象の試料表面を有するようになっている。
【００４４】
本発明による粒子ビーム装置の試料キャリアは、第１位置に配置されるか又は第１位置に回転可能であり、第１位置では、試料キャリアに配置することができる試料の試料表面が第１ビーム軸と平行又は実質的に平行な向きにある。これに関しては上記もさらに参照されたい。さらに、試料キャリアは、第１位置から第２位置に回転可能であり、第２位置では、試料表面が第２ビーム軸に対して垂直又は実質的に垂直な向きにある。ここでも、上記をさらに参照されたい。本発明による粒子ビーム装置の第１ビーム軸及び第２ビーム軸は、一致点において交差する。
【００４５】
本発明による方法は、上記特徴の少なくとも１つ又は上記特徴の少なくとも２つの組み合わせを有する粒子ビーム装置を用いる。本発明による方法は、試料の加工及び／又は解析（検査）用に設計される。この場合、解析は、試料の試料表面を結像する可能性も包含する。さらに他の解析可能性も同様に与えられ得る（上記参照）。方法は、
試料キャリアを第１位置に回転させるステップと、
試料表面を第１粒子ビームにより加工するステップであり、例えば、（例えば加工ガスを用いた）試料表面からの材料の除去、又は第２粒子ビームの（例えばイオンビームの）材料若しくはガス中に供給して第１粒子ビームを用いて堆積させた材料の塗布を含む、加工するステップと、
試料キャリアを第２位置に回転させるステップと、
試料表面を第２粒子ビームにより解析するステップと、
を含む。
【００４６】
特に、本発明による方法では、試料表面の加工前に回転軸に沿って試料キャリアを移動させる。これには、試料の試料表面の加工又は解析時に試料表面が第１粒子ビームコラム及び／又は第２粒子ビームコラムに対して同じ作動距離に常に配置されることを確実にする意図がある。これに関しては上記もさらに参照されたい。
【００４７】
本発明を、例示的な実施形態に基づきより詳細に後述する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】試料キャリアが第１位置にある粒子ビーム装置の概略図を示す。
【図２】試料キャリアが第２位置にある図１に示す粒子ビーム装置の概略図を示す。
【図３】第１位置及び第２位置を説明する、図１及び図２に示す粒子ビーム装置の概略図を示す。
【図４】図１〜図３に示す粒子ビーム装置により試料を加工及び／又は解析する方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
図１は、イオンビームコラムの形態の第１粒子ビームコラム２と、電子ビームコラムの形態の第２粒子ビームコラム３とを設けた、粒子ビーム装置１の概略図を示す。本発明が上記構成に制限されないことを明確に指摘しておく。正しくは、第１粒子ビームコラム２を電子ビームコラムとして具現することもでき、第２粒子ビームコラム３をイオンビームコラムとして具現することができる。さらに別の実施形態では、第１粒子ビームコラム２及び第２粒子ビームコラム３の両方が、それぞれ電子ビームコラムとして具現される。さらにまた別の例示的な実施形態では、第１粒子ビームコラム２及び第２粒子ビームコラム３の両方がそれぞれイオンビームコラムとして具現されるようになっている。
【００５０】
第１粒子ビームコラム２は、例えば液体金属イオン源又はガスイオン源として具現されるイオン源４を有する。イオン源４は、第１粒子ビームコラム２内でイオンビームを形成するイオンを発生させる。イオンは、イオンビーム電極５により事前決定可能な電位に加速され、続いて第１コンデンサレンズ６を通して誘導される。
【００５１】
第１粒子ビームコラム２の図示の実施形態では、最初に１種類のイオンのみを発生させるようになっている。イオンは、イオン化原子又はイオン化分子として具現される。例として、ガリウムイオンのみ、ケイ素イオンのみ、又は金イオンのみを発生させる。しかしながら、本発明は、上記種類のイオンに制限されない。正しくは、試料の加工及び／又は解析に適した任意の種類のイオンを用いることが可能である。
【００５２】
第１粒子ビームコラム２のさらに別の実施形態は、第２に、異なる質量及び／又は異なる素電荷数を有する各種イオンをイオン源４により発生させるようになっている。したがって、例として、各種イオンは、複数の以下の元素のイオンを含む又は含有するようになっている：ガリウム（Ｇａ），ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジイウム（Ｉｎ）、すず（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ネオジミウム（Ｎｄ）、セシウム（Ｃｓ）、砒素（Ａｓ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、及びキセノン（Ｘｅ）。イオンは、この場合も、イオン化原子として又はイオン化分子として具現される（例えば、ＡｕＳｉ＋又はＡｕＳｉ２＋）。例として、イオン発生のこの実施形態では、第１粒子ビームコラム２が、イオン源４から見て第１コンデンサレンズ６の下流に配置したウィーンフィルタ７を有するようになっている。ウィーンフィルタ７は、非常に具体的な質量及び／又は非常に具体的な素電荷数を有するイオンがイオンビームを形成する各種イオンから選択され得るように、電場及び磁場の両方を提供する。これらの選択されたイオンのみがイオンビーム中に残り、続いて加工対象及び／又は処理対象の試料８の方向に誘導される。選択されないイオンは、イオンビームから適宜抑制される。
【００５３】
イオンビームは、開口９を通して誘導され、第１対物レンズ１０により試料８に集束される。第１電極構成体１１及び第２電極構成体１２が、走査装置として用いられる。イオンビームは、第１電極構成体１１及び第２電極構成体１２により試料８にわたって走査される。
【００５４】
すでに上述したように、第２粒子ビームコラム３は、電子ビームコラムとして具現される。ここで図示する例示的な実施形態では、第２粒子ビームコラム３は、走査型電子顕微鏡として具現される。第２粒子ビームコラム３は、第１電極１４により引き出される電子を発生させる電子源１３を有する。電子は、第２電極１５により事前決定可能な電位に加速される。電子は、続いて第２コンデンサレンズ１６を通して案内され、それにより電子ビームが整形される。電子ビームは、第２対物レンズ１７により試料８に集束され、第２対物レンズ１７についてはさらにより詳細に後述する。第２対物レンズ１７に配置した走査電極（図示せず）が、電子ビームを試料８にわたって確実に走査できるようにする。
【００５５】
電子ビームが試料８に衝突すると、相互作用粒子、特に二次電子及び後方散乱電子が生じる。これらは、第１検出器１８及び第２検出器１９により検出され、結像に用いられる。したがって、試料８の表面の結像が可能である。粒子ビーム装置１がさらに他の検出器装置を有してもよいことを明確に指摘しておく。
【００５６】
第１粒子ビームコラム２及び第２粒子ビームコラム３はいずれも、粒子ビーム装置１の試料チャンバ２０に配置される。第１粒子ビームコラム２は第１ビーム軸２１を有する。これに対して、第２粒子ビームコラム３は第２ビーム軸２２を有する。ここで図示する例示的な実施形態では、第２ビーム軸２２は垂線に対応する。第１粒子ビームコラム２及び第２粒子ビームコラム３は、第１ビーム軸２１及び第２ビーム軸２２が０°及び１８０°以外の第１角度Ｗ１を形成するよう試料チャンバ２０に配置される。例として、第１角度Ｗ１は、１５°〜８０°の範囲内、又は３０°〜７０°の範囲内、又は代替的に４５°〜６０°の範囲内にある。一実施形態では、第１角度Ｗ１を約５４°とする。第１ビーム軸２１及び第２ビーム軸２２は、一致点２３において交差し、これについてはさらにより詳細に後述する。
【００５７】
試料キャリア２４が、粒子ビーム装置の試料チャンバ２０内に配置され、この試料キャリアは、回転軸２５に対して対称に具現される。試料キャリア２４は、回転軸２５を中心に回転可能であるよう具現される。制御装置２６が、回転軸２５を中心とした試料キャリア２４の回転を制御するために設けられ、この制御装置は、試料キャリア２４に接続される。
【００５８】
試料キャリア２４は、試料キャリア２４を回転軸２５に沿って移動させることができる移動装置２７を有する。したがって、移動装置２７は、試料キャリア２４を回転軸２５に沿って並進移動させる。さらに、試料キャリア２４を移動装置２７により（例えば、相互に垂直に配置した）３方向に（例えば、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿って）移動させることができる可能性がある。これら３方向のそれぞれは、試料キャリア２４を可動にする各並進軸に沿って延びる。
【００５９】
試料キャリアの回転軸２５は、第１ビーム軸２１と第２角度Ｗ２を形成するような向きである。第２角度Ｗ２は０°及び１８０°以外である。例として、第２角度Ｗ２は、４５°〜１６０°の範囲内、又は９０°〜１２０°の範囲内、又は１００°〜１１０°の範囲内にある。ここで図示する例示的な実施形態では、第２角度Ｗ２は約１０８°である。
【００６０】
回転軸２５は、第２ビーム軸２２とも角度を、すなわち第３角度Ｗ３を形成する。第３角度Ｗ３も同じく０°及び１８０°以外である。例として、第３角度Ｗ３は、１°〜８０°の範囲内、又は１０°〜６０°の範囲内、又は代替的に１５°〜３０°の範囲内にある。ここで図示する例示的な実施形態では、第３角度Ｗ３は約１８°である。
【００６１】
試料ホルダ２９が、試料キャリア２４の試料キャリア表面２８に配置される（図３も参照）。ここで図示する例示的な実施形態では、試料ホルダ２９及び試料キャリア２４は別個のユニットとして具現される。例として、試料ホルダ２９は、ねじ接続の形態の固定装置により試料キャリア２４に接続される。代替的な実施形態では、試料ホルダ２９が試料キャリア２４に一体形成されるようになっている。
【００６２】
さらに別の代替的な実施形態では、試料ホルダ２９は、回転軸２５から半径方向に種々の距離Ｘで配置及び固定することができるようになっている。距離Ｘが増加すると、試料キャリア２４の第１位置における試料表面３２と第１粒子ビームコラム２の第１対物レンズ１０との間の距離と、試料キャリア２４の第２位置における試料表面３２と第２粒子ビームコラム３の第２対物レンズ１７との間の距離ＷＤ（作動距離ＷＤ）との両方が減少する。したがって、試料キャリア２４の試料キャリア表面２８における試料ホルダ２９の半径方向の位置決めにより、低い高電圧（low high voltages）での結像特性（例えば分解能）又は作動を可能にするために作動距離ＷＤを設定することができる。
【００６３】
試料ホルダ２９には受け面３０が設けられ、これは試料キャリア表面２９に対して傾斜して配置される。受け面３０は、回転軸２５と第４角度Ｗ４を形成する第２表面法線３１を有する。図１〜図３に示す例示的な実施形態では、第４角度Ｗ４は約１８°である。
【００６４】
試料８は、試料表面３２が受け面３０と平行に配置されるよう受け面３０に配置される。この例示的な実施形態では、試料表面３２の第１表面法線は、第２表面法線３１に対応する。しかしながら、本発明がこの実施形態に制限されないことを明確に指摘しておく。正しくは、試料表面３２が受け面３０と平行に配置されない実施形態も提供される。しかしながら、これらの実施形態でも、試料表面３２をビーム軸２１と平行又は実質的に平行な向きにすることが可能である。
【００６５】
図１に示す粒子ビームシステムの場合、角度に関して以下の関係が満たされる。
Ｗ３＝（９０°−Ｗ１）／２                                      （１）
Ｗ２＝９０°＋Ｗ３                                              （２）
【００６６】
図３に示す実施形態では、試料ホルダ２９は、試料８を受ける役割を果たす試料ホルダ２９の受け面３０の形態の第２粒子ビームコラム３に面した表面が第２ビーム軸２２に対して垂直な向きにあるように、すなわち、第２粒子ビームコラム３に面した表面に対する表面法線が第２ビーム軸２２と平行な向きにあるように、試料キャリア２４上に方向付けて具現及び配置される。
【００６７】
図１は、試料キャリア２４を第１位置で示す。この第１位置では、試料８の試料表面３２は、第１ビーム軸２１と平行な向きにある。図２は、図１に従った粒子ビーム装置１を示す。したがって、同一の構造部分には同じ参照符号を設けてある。図１とは対照的に、図２２では、試料キャリア２４を第２位置で示し、第２位置では、試料８の試料表面３２が第２ビーム軸２２に対して垂直な向きにある。図３は、試料キャリア２４の第１位置（破線で示す）及び試料キャリア２４の第２位置（実線）の簡略概略図を示す。
【００６８】
次に、粒子ビーム装置１を用いる方法を以下で説明する。さらに、本発明の特定の特性及び利点もより詳細に以下で説明する。
【００６９】
方法ステップの例示的なフローチャートを図４に示す。ステップＳ１において、試料キャリア２４を図１に従った第１位置にする。一実施形態では、これは、回転軸２５を中心とした試料キャリア２４の回転によってのみ行われる。さらに別の実施形態では、試料キャリア２４の位置を、試料表面３２が第１ビーム軸２２と平行な向きにあるように制御装置２６により必要に応じて設定することができる。
【００７０】
第１位置において、試料８の試料表面３２を第１粒子ビーム（イオンビーム）により加工する（ステップＳ２）。例として、第１位置において、材料を試料表面３２から除去するか又は試料表面３２に塗布する。
【００７１】
その後、試料キャリア２４を第１位置から第２位置にする（図２及び図３を参照）。これは、回転軸２５を中心とした試料キャリア２４の回転によってのみ行われる（ステップＳ３）。上述のように、第２位置における試料８の試料表面３２は、常に第２ビーム軸２２に対して垂直又は概ね垂直な向きにある。次に、第２位置において、加工済みの試料表面３２を、電子ビームの形態の第２粒子ビームにより解析する（ステップＳ４）。特に、ステップＳ４では、加工済みの試料表面３２を第２粒子ビームにより結像させる。この目的で、第１検出器１８及び第２検出器１９が、電子ビームが試料表面３２に衝突すると電子ビームと試料表面３２との相互作用の結果として生じる相互作用粒子（例えば、二次電子及び／又は後方散乱電子）を検出する。さらに、又はその代替形態として、例えば、第２粒子ビームが試料表面３２に衝突すると生じる相互作用放射線（例えば、カソードルミネッセンス又はＸ線放射線）を検出して評価するようにもなっている。
【００７２】
その後、試料８を改めて加工及び解析するか否かを判断する（ステップＳ５）。改めて加工及び解析しない場合、方法をステップＳ７において終了する。改めて加工及び解析する場合、さらに次のステップＳ６において、試料キャリア２４を移動装置２７により回転軸２５に沿って移動させる。その後、ステップＳ１〜Ｓ５を繰り返す。
【００７３】
したがって、本発明は、試料８のシリーズ検査に適している。試料キャリア２４の第１位置と第２位置との間の変更を、回転軸２５を中心とした試料キャリア２４の回転により行うことができるため、連続した試料８の処理及び解析が単純且つ迅速に可能である。第２位置における試料表面３２が第２ビーム軸２２に対して垂直な向きにあるため、良好な結像特性が得られる。回転軸２５を中心とした試料キャリア２４の回転以外の移動は絶対に必要というわけではない。しかしながら、図４に示す例示的な実施形態では、説明したように、ステップＳ６で試料キャリア２４を、したがって試料８を回転軸２５に沿って移動させる。この並進移動は、例えば試料表面３２の加工に応じて選択することができる。さらに別の実施形態では、第１位置も、回転軸２５に沿った上記並進移動に加えて且つ／又はその代替形態として並進軸に沿った試料キャリア２４の移動により設定されるようにすることができる。
【００７４】
例として、材料を試料表面３２に塗布するか又は試料表面３２から除去する場合、試料表面３２が試料キャリア２４の第１位置において、第１粒子ビームコラム２の第１対物レンズ１０の形態の第１端部から同一の第１距離（第１作動距離）にあるように、試料キャリア２４を回転軸２５及び／又は並進軸に沿って移動させる。さらに、試料キャリア２４を、試料キャリア２４の第２位置において、第２粒子ビームコラム３の第２対物レンズ１７の形態の第２端部から同一の第２距離ＷＤ（第２作動距離ＷＤ）を常にとるように移動させる。結果として、例えば、試料表面３２の各加工後に試料表面３２への第２粒子ビームの再集束を行うことが絶対に必要というわけではない。しかしながら、本発明の一実施形態では、それにもかかわらず僅かな再集束を実行することは実際には除外されない。
【００７５】
本発明は、試料キャリア２４の単一移動により、すなわち回転軸２５を中心とした第１位置から第２位置への試料キャリア２４の回転により、試料８の試料表面３２を第２ビーム軸２２に対して垂直な向きにできるという利点を有する。さらなる移動は絶対に必要というわけではない。
【００７６】
粒子ビーム装置１の場合、第１作動距離及び／又は第２作動距離は、従来技術と比較して、一致点２３と第１粒子ビームコラム２及び／又は第２粒子ビームコラム３との間の距離よりも小さい。本発明では、試料８の試料表面３２の加工及び／又は解析が、一致点２３ではなく、一致点２３よりも第１粒子ビームコラム２及び／又は第２粒子ビームコラム３の著しく近くに配置した点で行われるようになっている。その結果として、従来技術の場合よりも良好な分解能が、特に第２位置で第２粒子ビームによる試料表面３２の結像中に得られる。
【００７７】
例として、第１作動距離は０．５ｍｍから１２ｍｍの範囲内にあり、この範囲の範囲限界も付随してこれに包含される。特に、約１．０ｍｍを第１作動距離として選択することができる。さらに、例えば、第２作動距離が０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内にあるようにし、上記範囲の範囲限界も付随してこれに包含される。特に、約１．５ｍｍを第２作動距離として選択することができる。第１作動距離及び第２作動距離の上記値を限定的にではなく単なる例として理解すべきであることを明確に指摘しておく。正しくは、上述の２つの作動距離の少なくとも一方について他の値を選択することも可能である。
【００７８】
従来技術よりも小さな作動距離が可能であるため、本発明は、試料キャリア２４の第１位置及び／又は第２位置において、従来技術よりも低い加速電圧を第１粒子ビームの粒子及び／又は第２粒子ビームの粒子に用いることができる結像を行うことを可能にする。例として、７５０Ｖ未満の加速電圧が、第２粒子ビームの粒子を用いて本発明では提供される。このように低い加速電圧でも、本発明により得ることができる作動距離であれば、十分に良好な結像を依然として得ることができる。一致点に配置した試料表面の結像に関してこれを可能にするには、第２粒子ビームコラムを同様に備える従来技術では必ず困難が伴う。
【００７９】
本発明を、電子ビームコラム（第２粒子ビームコラム３）を試料表面３２の解析に用いる例示的な実施形態に基づき上述した。その代替形態として、本発明の一実施形態では、試料表面３２又は試料８の解析のために、イオンコラム、特にガス電界イオン顕微鏡として具現される装置を用いることが可能であり、この装置では、ガス原子を放出先端の静電場においてイオン化し、こうして形成したイオンを続いてイオンビームに整形し、このイオンビームを続いてイオンプローブとして試料表面３２に集束させることにより、第２粒子ビームを発生させる。
【００８０】
試料表面３２を加工する役割を果たす第１粒子ビームコラム２も、ガス電界イオンコラムとして具現することができる。この場合、試料表面３２を解析する役割を果たす第２粒子ビームコラム３は、ヘリウムイオン等の比較的小さな原子質量を有するイオンで作動させるべきであり、試料表面３２を加工する役割を果たす第１粒子ビームコラム２は、アルゴンイオン、ネオンイオン、又はクリプトンイオン等の比較的大きな原子質量を有するイオンで作動させるべきである。
【符号の説明】
【００８１】
１  粒子ビーム装置
２  第１粒子ビームコラム（イオンビームコラム）
３  第２粒子ビームコラム（電子ビームコラム）
４  イオン源
５  イオンビーム電極
６  第１コンデンサレンズ
７  ウィーンフィルタ
８  試料
９  開口
１０  第１対物レンズ
１１  第１電極構成体
１２  第２電極構成体
１３  電子源
１４  第１電極
１５  第２電極
１６  第２コンデンサレンズ
１７  第２対物レンズ
１８  第１検出器
１９  第２検出器
２０  試料チャンバ
２１  第１ビーム軸
２２  第２ビーム軸
２３  一致点
２４  試料キャリア
２５  回転軸
２６  制御装置
２７  移動装置
２８  試料キャリア表面
２９  試料ホルダ
３０  受け面
３１  第１／第２表面法線
３２  試料表面
Ｗ１  第１角度
Ｗ２  第２角度
Ｗ３  第３角度
Ｗ４  第４角度
ＷＤ  第２距離／第２作動距離
Ｘ  試料ホルダと回転軸との間の距離
【図１】
0005964055.tif 000002
【図２】
0005964055.tif 000003
【図３】
0005964055.tif 000004
【図４】
0005964055.tif 000005