(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子源と、試料を保持するための試料室と、試料に荷電粒子ビームを集束させるためのレンズ系とを含む荷電粒子ビーム・システムにおけるドリフトを低減させる方法であって、前記荷電粒子ビーム・システムが、前記レンズ系と前記試料室の間に被温度制御装置を含み、前記方法が、前記試料室と前記被温度制御装置の間に断熱空気の層を配置するステップと、前記試料室内に配置された試料の位置の前記荷電粒子ビームの位置に対する熱ドリフトを低減させまたは排除するために、前記被温度制御装置の温度を制御するステップを含む方法。
【請求項２】
前記被温度制御装置の温度を制御する前記ステップが、前記被温度制御装置を実質的に一定の温度に維持するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記被温度制御装置の温度を制御する前記ステップが、前記被温度制御装置を、前記試料室の温度から摂氏５度以内の温度に維持するステップをさらに含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記被温度制御装置の温度を制御する前記ステップが、前記被温度制御装置を、前記試料室の温度と実質的に同じ温度に維持するステップをさらに含む、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記被温度制御装置を実質的に一定の温度に維持する前記ステップが、前記被温度制御装置を、摂氏１７度から摂氏２５度の間に維持するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記荷電粒子ビームの前記ドリフトが０．５ナノメートル／分以下である、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記荷電粒子ビームの前記ドリフトが０．１ナノメートル／分以下である、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記被温度制御装置の温度を制御する前記ステップが、前記被温度制御装置からの熱をヒート・シンクへ導くステップをさらに含む、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記被温度制御装置の温度を制御する前記ステップが、熱源からの熱を前記被温度制御装置へ導くステップをさらに含む、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記荷電粒子ビーム・システムが、電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡または集束イオン・ビーム・システムを備える、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
荷電粒子ビーム・システムにおけるドリフトを低減させる装置であって、
荷電粒子ビーム・カラムのレンズ系と前記荷電粒子ビーム・カラムの試料室との間に配置された被温度制御装置と、
前記被温度制御装置と熱連通した温度制御器であり、荷電粒子ビームの熱ドリフトを低減させまたは排除するために前記レンズ系と前記試料室の間の熱伝達を制御する手段を備える温度制御器と、
前記試料室と前記被温度制御装置の間に配置される断熱空気の層と
を備える装置。
【請求項１２】
前記温度制御器がサーモスタットおよびヒート・シンクを含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ヒート・シンクが、前記荷電粒子ビーム・システムの外部にあって廃熱を周囲の空気中へ放出する放熱器を備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ヒート・シンクが、前記荷電粒子ビーム・システムの外部に置かれたチラー・ユニットまたは冷却ユニットを備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記試料室と前記被温度制御装置の間に配置された断熱空気の層をさらに含む、請求項１１から１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記荷電粒子ビーム・システムが、電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡または集束イオン・ビーム・システムを備える、請求項１１から１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
荷電粒子源と、
レンズ系を含む集束カラムと、
試料を含む試料室と、
前記レンズ系と前記試料室の間の熱伝達を制御するために前記レンズ系と前記試料室の間に配置された被温度制御装置と、
前記試料室と前記被温度制御装置の間に配置される断熱空気の層と
を備える荷電粒子ビーム・システム。
【請求項１８】
前記被温度制御装置と熱連通した温度制御器であり、前記被温度制御装置の温度を制御する温度制御器をさらに備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記温度制御器がサーモスタットおよびヒート・シンクを含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ヒート・シンクが、前記荷電粒子ビーム・システムの外部にあって廃熱を周囲の空気中へ放出する放熱器を備える、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ヒート・シンクが、前記荷電粒子ビーム・システムの外部に置かれたチラー・ユニットまたは冷却ユニットを備える、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記荷電粒子ビーム・システムが、電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡または集束イオン・ビーム・システムを備える、請求項１７から２１のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微視的構造を形成し、改変しまたは画像化するためのビーム処理を実行するために、電子ビーム、イオン・ビーム、レーザ・ビームなどのビームを正確に位置決めする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子ビーム、レーザ・ビームおよび中性粒子ビームは、半導体回路の製造、マイクロエレクトロメカニカル・アセンブリの製造など、さまざまなマイクロファブリケーション（ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）用途で使用されている。用語「マイクロファブリケーション」は、ナノファブリケーション（ｎａｎｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）プロセスを含む、数十ミクロン以下の寸法を有する構造の形成および改変を含むものとして使用されている。試料の「処理」は、その試料上での構造のマイクロファブリケーションを指す。製造する構造がますます小さくなるにつれて、ビームをより精確に導くことが必要になっている。
【０００３】
ビームを正確に位置決めする必要がある半導体製造の１つの態様が、透過型電子顕微鏡用の薄い試料の抽出である。このような試料は、半導体製造プロセスを監視する目的に使用されている。構造の垂直断面を提供するために、薄片（ラメラ（ｌａｍｅｌｌａ））と呼ばれる薄い垂直試料が抽出される。
【０００４】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）では、数ナノメートル程度またはそれ以下の極めて小さな特徴部分（フィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ））を画像化することができる。ＴＥＭでは、幅の広いビームを試料に衝突させ、試料を透過した電子を集束させて試料の画像を形成する。
【０００５】
透過型走査電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）では、１次電子ビームを微細なスポットに集束させ、そのスポットで試料の表面を走査する。試料を透過した電子を、試料の向こう側に配置された電子検出器によって集める。画像上のそれぞれの点の強度は、１次ビームが表面の対応する点に衝突したときに集められた電子の数に対応する。この技法では、１ナノメートル未満のサイズを有する特徴部分を画像化することができる。
【０００６】
関心の特徴部分をビームがエッチングしてはならず、それにもにもかかわらず、１次ビーム中の多くの電子が試料を透過し、試料の反対側から現れることを可能にするために、試料の厚さを十分に薄くしなければならないため、ＴＥＭおよびＳＴＥＭではともに、薄い試料を調製する間のビームの位置決めが重要である。試料の厚さは一般に１００ｎｍ未満である。
【０００７】
したがって、電子顕微鏡法およびマイクロファブリケーション用途ではビームを正確に配置する必要がある。しかしながら、試料上のビームの衝突位置は時間の経過ととともに移動する傾向があることが分っている。すなわち、ビームを点Ｐ１に位置決めするようにオペレータがシステムに指示しても、短時間後には、そのビームは実際には位置Ｐ２にある。点Ｐ１の座標と点Ｐ２の座標の差をドリフト（ｄｒｉｆｔ）と呼ぶ。ビーム・ドリフト、ステージ・ドリフトおよび試料ドリフトを含むこのドリフトは、試料が載置されたステージのわずかな移動またはビームを生み出し集束させる各種要素のわずかな移動を引き起こす熱的な不安定性によって引き起こされることがある。
【０００８】
図１は、画像化用またはマイクロファブリケーション用の一般的な荷電粒子ビーム・システム内で使用されている先行技術の荷電粒子ビーム・カラムを示す図である。荷電粒子源１０２は、ビームを形成するのに使用する電子、イオンなどの荷電粒子を供給する。コンデンサ・レンズ（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ  ｌｅｎｓ）系１０４は源１０２から荷電粒子を引き出し、それらの荷電粒子を成形してビーム１０３とし、ビーム１０３を試料１１３に向かって導く。試料１１３は、試料ホルダ１１２およびステージ１１０によって、カラム１００の試料室１１５内の固定された位置に保持される。対物レンズ系１０６は、ビーム１０３中の荷電粒子と試料１１３との相互作用に基づいて試料１１３の画像を生み出す。ＴＥＭなどのいくつかの荷電粒子システムでは、ビーム３中の荷電粒子の一部が試料１１３を透過し、投影レンズ系１１４によって、カラム１００の底のビューイング・デバイス（ｖｉｅｗｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）１１６に投影される。
【０００９】
図２は、先行技術の荷電粒子ビーム・カラムの対物レンズ系および試料室の断面図を示す。対物レンズ１０６は、荷電粒子ビーム１０３の軸の周りに電磁石を形成する複数のコイル２０２ａ〜２０２ｃを備える。対物レンズ１０６のコイル２０２ａ〜２０２ｃはしばしば試料室１１５のすぐ近くに配置される。試料室１１５の温度が変動すると、電磁石の極に対するステージ１１０および試料ホルダ１１２の位置が変化し、この位置の変化が熱ドリフトを生じさせる。この熱ドリフトは主に、対物レンズ１０６のコイル２０２ａ〜２０２ｃが試料室１１５の近くに位置することが原因で起こる。コイル２０２ａ〜２０２ｃは、それによって対物レンズ１０６が動作する磁場を生み出すための電流が流れる。システムの倍率が変化した場合にはアンペア回数（ａｍｐｅｒｅ−ｔｕｒｎ）の総計が変化し、それによって電力損（ｐｏｗｅｒ  ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ）が変化し、それによってコイルの温度が変化する。コイルは一般に試料室１１５のすぐ近くに取り付けられており、熱伝導によって試料室１１５の温度が変化する。ドリフトは小さいことがあるが、製作しまたは画像化する構造が小さいほどドリフトの影響は大きくなる。
【００１０】
熱ドリフトを防ぐ１つの方法は、対物コイル（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ  ｃｏｉｌ）と試料室とを、優れた断熱材となりうる動かない空気の層によって互いから断熱することによって、対物コイルと試料室の間の熱伝達を低減させる方法である。しかし、動かない空気の層でもドリフトを防ぐのには十分ではない。他の方法は、定電力レンズ（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｐｏｗｅｒ  ｌｅｎｓ）を使用することを含む。しかし、定電力レンズを使用すると、追加の電力損が生じ、特大のコイル、エネルギーおよび冷水の巻き枠（スプーリング（ｓｐｏｏｌｉｎｇ））、ならびに１百万分率（「ｐｐｍ」）未満の誤差で電圧を供給することができる高価で極めて安定した電源が必要となる。例えば、誤差が１ｐｐｍ（すなわち０．００１ボルト）である１０００ボルト電源は、９９９．９９９ボルトから１０００．００１ボルトの間の安定した電圧を供給する。
【００１１】
熱ドリフトを補償する他の方法は、水または冷却材の流量を変化させてコイルの温度を制御する方法である。しかしながら、コイルの温度は均一ではなく、より正確には外側のコイル温度が変動する。その結果、水または冷却材の流量を変化させてコイルの温度を制御することは、熱ドリフトを低減させることに対して有効ではなかった。
【００１２】
熱ドリフトを補償するさらに他の方法はビームの偏向を使用する方法である。荷電粒子ビームがドリフトし始めたときに、ビーム・カラム内の偏向板または偏向レンズによって荷電粒子ビームを偏向させて、ビームを適切な登録位置（レジストレーション（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ））に戻すことができる。しかしながら、熱ドリフトを補償するためにビームを偏向させるとビームの性能が低下する。より有効な方法は、熱ドリフトを補償する方法ではなく、熱ドリフトの原因を軽減しまたは排除する方法であろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、対物コイルと試料室の間の熱伝達を制御して、荷電粒子ビーム・システムにおける熱ドリフトを低減しまたは排除することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
好ましい一実施形態において、本発明は、荷電粒子ビーム・システムにおけるドリフトを低減させる方法を提供する。この方法は、荷電粒子ビームと、レンズ系と試料室とを含む荷電粒子ビーム・カラムを用意するステップと、レンズ系と試料室の間の熱伝達を制御するために、レンズ系と試料室の間に、被温度制御装置を配置するステップと、試料室内の試料の位置の荷電粒子ビームの位置に対する熱ドリフトを低減させまたは排除するために、被温度制御装置の温度を制御するステップとを含む。
【００１５】
他の実施形態において、本発明は、荷電粒子ビーム・システムにおけるドリフトを低減させる装置を提供する。この装置は、荷電粒子ビーム・カラムのレンズ系と荷電粒子ビーム・カラムの試料室との間に配置された被温度制御装置と、被温度制御装置と熱連通した温度制御器であり、荷電粒子ビームの熱ドリフトを低減させまたは排除するためにレンズ系と試料室の間の熱伝達を制御する手段を備える温度制御器とを含む。
【００１６】
さらに他の実施形態において、本発明は、荷電粒子ビーム・システムを提供する。この荷電粒子ビーム・システムは、荷電粒子源と、レンズ系を含む集束カラムと、試料を含む試料室と、レンズ系と試料室の間の熱伝達を制御するためにレンズ系と試料室の間に配置された被温度制御装置とを含む。
【００１７】
以上では、以下の本発明の詳細な説明をより十分に理解できるように、本発明の特徴および技術上の利点をかなり広く概説した。以下では、本発明の追加の特徴および利点を説明する。開示される着想および特定の実施形態を、本発明の同じ目的を達成するために他の構造を変更しまたは設計するベースとして容易に利用することができることを当業者は理解すべきである。さらに、このような等価の構造は、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨および範囲を逸脱しないことを当業者は理解すべきである。
【００１８】
次に、本発明および本発明の利点のより完全な理解のため、添付図面に関して書かれた以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】画像化用またはマイクロファブリケーション用の一般的な荷電粒子ビーム・システム内で使用されている先行技術の荷電粒子ビーム・カラムを示す図である。
【図２】先行技術の荷電粒子ビーム・カラムの対物レンズ系および試料室の断面図である。
【図３】本発明の１つまたは複数の実施形態に基づく荷電粒子ビーム・カラムの対物レンズ系および試料室の断面図である。
【図４】本発明の１つまたは複数の実施形態を実施するのに適した荷電粒子ビーム・システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の好ましい一実施形態は、荷電粒子ビーム・システムにおける熱ドリフトを低減させまたは排除するために、対物コイルと試料室の間の熱の伝達を制御する。荷電粒子ビーム・システムには、限定はされないが、電子顕微鏡、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、透過型走査電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、集束イオン・ビーム・システム（ＦＩＢ）、２つ以上の荷電粒子ビーム・カラムを備える多重ビーム・システムが含まれる。熱伝達は、コイルと試料室の間の低い熱伝導率を利用することによって制御することができ、安定し、またはほとんど熱を追加しないため、熱伝達の量を常に同じにできる。熱伝達を制御する単純で非常に有効な方法は、対物コイルと試料室の間に、被温度制御装置を、対物コイルと試料室の両方から断熱されるように配置する方法である。被温度制御装置は一定の温度に維持されることが好ましい。被温度制御装置は、対物コイルとの間の放射熱伝達を妨げるように配置されることが好ましい。試料室と被温度制御装置の間の接続は低熱伝導率の接続である。このようにすると、一定の温度に維持された被温度制御要素によって試料室が囲まれる。
【００２１】
本発明の一実施形態では、ドリフトを低減させるため、試料室と対物コイルの間に、熱的に制御されているかまたは熱的に安定した高熱伝導率の円盤（ｄｉｓｃ）を配置することができる。この高熱伝導率円盤を、荷電粒子ビーム・カラムの外部にある冷却システムおよび／または加熱システムなどの外部装置に熱的に接続することができる。この冷却システムおよび／または加熱システムを、高熱伝導率円盤を一定の温度に維持するように制御することができる。このようにして熱ドリフトを低減させると、熱ドリフトを低減させる先行技術の方法に比べて、必要な費用および電力を大幅に低減させることができる。例えば、本発明の実施形態に基づく高熱伝導率円盤の温度の制御は、電力をわずか２ワットしか必要としないことがあり、高価な定電力電源の必要性を排除する。さらに、本発明の実施形態に基づく高熱伝導率円盤の温度の制御は、データを集めるための待ち時間およびドリフトの補償に起因する待ち時間を短縮することができる。
【００２２】
図３は、本発明の１つまたは複数の実施形態に基づく荷電粒子ビーム・カラムの対物レンズ系および試料室の断面図を示す。対物レンズ系１０６と試料室１１５の間に被温度制御装置３０２が配置されている。被温度制御装置３０２は、対物レンズ系１０６と試料室１１５とを互いから熱的に分離する。被温度制御装置３０２は、コイル２０２ａ〜２０２ｃを流れる電流によって発生した熱の試料室１１５への伝達を制御する。試料室１１５への熱の伝達を制御することによって、荷電粒子ビーム・システムが動作している間、システムの倍率を変更するためにコイルを流れる電流を変化させたときでも、試料室１１５、ステージ１１０および試料ホルダ１１２の温度を実質的に一定に維持することができる。動作している間、ステージ１１０および試料ホルダ１１２を実質的に一定の温度に維持すると、ステージ１１０および試料ホルダ１１２の膨張または収縮に起因する荷電粒子ビーム１０３の位置に対するドリフトが低減しまたは排除される。
【００２３】
被温度制御装置３０２は、対物レンズ系１０６のコイル２０２ａ〜２０２ｃによって発生した熱を試料室１１５から離れた場所へ導くことができる熱的に安定した任意の材料または熱伝導性の任意の材料から製作することができる。対物レンズ系１０６と試料室１１０の間の放射性および／または伝導性の熱伝達を低減させまたは排除するため、被温度制御装置３０２は、対物レンズ系１０６と試料室１１０の間の光路上に取り付けることが好ましい。伝導および対流による熱伝達を低減させるために、被温度制御装置３０２は試料室１１０から断熱されていることが好ましい。例えば、試料室１１０と被温度制御装置３０２の間の空間内の高Ｒの空気で満たされた空気ギャップによって被温度制御装置３０２を断熱することができる。
【００２４】
図４は、本発明の１つまたは複数の実施形態を実施するのに適した荷電粒子ビーム・カラム４００を示す図である。荷電粒子源１０２は、ビームを形成するのに使用する電子、イオンなどの荷電粒子を供給する。コンデンサ・レンズ系１０４は源１０２から荷電粒子を引き出し、それらの荷電粒子を成形してビーム１０３とし、ビーム１０３を試料１１３に向かって導く。試料１１３は、試料ホルダ１１２およびステージ１１０によってカラム４００内の固定された位置に保持される。対物レンズ系１０６は、ビーム１０３中の荷電粒子と試料１１３との相互作用に基づいて試料１１３の画像を生み出す。ＴＥＭなどのいくつかの荷電粒子システムでは、ビーム３中の荷電粒子の一部が試料１１３を透過し、投影レンズ系１１４によって、カラム４００の底のビューイング・デバイス１１６に投影される。
【００２５】
ステージ１１０、試料ホルダ１１２および試料１１３を含む試料室１１５と対物レンズ系１０６との間の熱伝達を制御するため、対物レンズ系１０６と試料室１１５の間に被温度制御装置３０２が配置されている。被温度制御装置３０２は、温度制御器４１０に熱的に結合されていることが好ましい。温度制御器４１０は、対物レンズ系１０６のコイルによって発生した廃熱のためのヒート・シンクとして選択的に使用することができる装置である。対物レンズ系１０６のコイルによって発生した廃熱を試料室１１５ではなく温度制御器４１０へ選択的に導くことによって、試料室１１５を実質的に一定の温度に維持することができ、それによって試料１１３の位置における荷電粒子ビーム１０３の位置に対する熱ドリフトを低減させまたは排除することができる。温度制御器４１０は、被温度制御装置３０２を、好ましくは摂氏７度以上、摂氏３５度以下、より好ましくは摂氏１２度以上、摂氏３０度以下、最も好ましくは摂氏１７度以上、摂氏２５度以下の温度に維持する。温度制御器４１０は、被温度制御装置３０２を、試料室の温度より摂氏５度高い温度以下、かつ試料室の温度より摂氏５度低い温度以上に維持することが好ましい。温度制御器４１０は、被温度制御装置３０２を、試料室の温度と同じ温度に維持することが最も好ましい。
【００２６】
代替実施形態では、温度制御器４１０を選択的に熱源として使用することもできる。温度制御器４１０が発生させた熱を試料室１１５へ選択的に導くことによって、試料室１１５の温度を動作温度までより迅速に高めることができ、それによってデータを集めるための待ち時間を短縮することができる。温度制御器４１０は、荷電粒子カラム４００の外部の装置であることが好ましい。
【００２７】
温度制御器４１０は例えば、被温度制御装置３０２からの廃熱を伝導し、その廃熱を、対流または強制対流によって周囲の空気中へ放出する放熱器とすることができる。あるいは、温度制御器４１０は、試料室１１５を実質的に一定の温度に維持するのに十分な廃熱を被温度制御円盤３０２から受け取ることができるチラー（ｃｈｉｌｌｅｒ）システムまたは冷却（ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ）システムを含むことができる。被温度制御円盤３０２の温度を調節するため、温度制御器４１０は、サーモスタットまたは同種の装置を含むことが好ましい。被温度制御円盤３０２の温度の調節は、被温度制御円盤３０２から廃熱を除去することを含む。被温度制御円盤３０２の温度の調節はさらに、温度制御器４１０が発生させた熱を被温度制御円盤３０２へ供給することを含む。
【００２８】
試料室１１５の下に直接に取り付けられたレンズ系１０８を有するＴＥＭシステムなどの荷電粒子ビーム・システムでは、レンズ系１０８と試料室１１５の間の熱伝達を制御するため、レンズ系１０８と試料室１１５の間に被温度制御装置４０２が配置される。システム内における熱ドリフトの原因であるレンズまたは他の発熱要素から試料室１１５を熱的に分離する必要がある場合には、被温度制御装置３０２と被温度制御装置４０２の両方を同じシステム内で使用することができる。
【００２９】
本明細書で使用する用語「実質的に一定の温度」は、変動しない温度、またはシステム内において温度変動に起因する熱ドリフトが生じないような十分に小さな変動を有する温度、またはシステムが実行している解析に関して、温度変動に起因するシステム内における熱ドリフトが許容限度内にあるような十分に小さな変動を有する温度、を意味する。好ましい一実施形態では、熱ドリフトが０．５ナノメートル／分以下である。より好ましい実施形態では、熱ドリフトが０．１ナノメートル／分以下である。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態によれば、荷電粒子ビーム・システムにおけるドリフトを低減させる方法は、荷電粒子ビームと、レンズ系と試料室とを含む荷電粒子ビーム・カラムを用意するステップと、レンズ系と試料室の間の熱伝達を制御するために、レンズ系と試料室の間に被温度制御装置を配置するステップと、試料室内に配置された試料の位置の荷電粒子ビームの位置に対する熱ドリフトを低減させまたは排除するために、被温度制御装置の温度を制御するステップとを含む。
【００３１】
いくつかの実施形態では、被温度制御装置の温度を制御する前記ステップが、被温度制御装置を実質的に一定の温度に維持するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、被温度制御装置の温度を制御する前記ステップが、被温度制御装置を、試料室の温度から摂氏５度以内の温度に維持するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、被温度制御装置の温度を制御する前記ステップが、被温度制御装置を、試料室の温度と実質的に同じ温度に維持するステップをさらに含む。
【００３２】
いくつかの実施形態では、被温度制御装置を実質的に一定の温度に維持する前記ステップが、被温度制御装置を、摂氏１７度から摂氏２５度の間に維持するステップをさらに含む。
【００３３】
いくつかの実施形態では、粒子ビームの熱ドリフトが０．５ナノメートル／分以下である。さらにいくつかの実施形態では、粒子ビームの熱ドリフトが０．１ナノメートル／分以下である。
【００３４】
いくつかの実施形態では、被温度制御装置の温度を制御する前記ステップが、被温度制御装置からの熱をヒート・シンクへ導くステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、被温度制御装置の温度を制御する前記ステップが、熱源からの熱を被温度制御装置へ導くステップをさらに含む。
【００３５】
いくつかの実施形態では、荷電粒子ビーム・システムにおけるドリフトを低減させる方法が、試料室と被温度制御装置の間に、断熱空気の層を配置するステップをさらに含む。
【００３６】
いくつかの実施形態では、荷電粒子ビーム・システムが、電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡または集束イオン・ビーム・システムを備える。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態によれば、荷電粒子ビーム・システムにおけるドリフトを低減させる装置は、荷電粒子ビーム・カラムのレンズ系と荷電粒子ビーム・カラムの試料室との間に配置された被温度制御装置と、荷電粒子ビーム・システムの熱ドリフトを低減させまたは排除するためにレンズ系と試料室の間の熱伝達を制御する手段を備え、被温度制御装置と熱連通した温度制御器とを備える。
【００３８】
いくつかの実施形態では、温度制御器がサーモスタットおよびヒート・シンクを含む。いくつかの実施形態では、ヒート・シンクが、荷電粒子ビーム・システムの外部にあって廃熱を周囲の空気中へ放出する放熱器を備える。いくつかの実施形態では、ヒート・シンクが、荷電粒子ビーム・システムの外部に置かれたチラー・ユニットまたは冷却ユニットを備える。
【００３９】
いくつかの実施形態では、荷電粒子ビーム・システムにおけるドリフトを低減させる装置が、試料室と被温度制御装置の間に断熱空気の層をさらに含む。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビーム・システムが、電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡または集束イオン・ビーム・システムを備える。
【００４０】
本発明を有するいくつかの実施形態によれば、荷電粒子ビーム・システムは、荷電粒子源と、レンズ系を含む集束カラムと、試料を含む試料室と、レンズ系と試料室の間の熱伝達を制御するためにレンズ系と試料室の間に配置された被温度制御装置とを備える。
【００４１】
いくつかの実施形態では、荷電粒子ビーム・システムが、被温度制御装置と熱連通した温度制御器であり、被温度制御装置の温度を制御する温度制御器をさらに備える。さらにいくつかの実施形態では、温度制御器がサーモスタットおよびヒート・シンクを含む。いくつかの実施形態では、ヒート・シンクが、荷電粒子ビーム・システムの外部にあって廃熱を周囲の空気中へ放出する放熱器を備える。いくつかの実施形態では、ヒート・シンクが、荷電粒子ビーム・システムの外部に置かれたチラー・ユニットまたは冷却ユニットを備える。
【００４２】
いくつかの実施形態では、荷電粒子ビーム・システムが、試料室と被温度制御装置の間に配置された断熱空気の層をさらに含む。さらにいくつかの実施形態では、荷電粒子ビーム・システムが、電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡または集束イオン・ビーム・システムを備える。
【００４３】
本発明および本発明の利点を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲によって定義された本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に、さまざまな変更、置換および改変を加えることができることを理解すべきである。さらに、本出願の範囲が、本明細書に記載されたプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法およびステップの特定の実施形態に限定されることは意図されていない。当業者なら本発明の開示から容易に理解するように、本明細書に記載された対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行し、または実質的に同じ結果を達成する既存のまたは今後開発されるプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを、本発明に従って利用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、その範囲内に、このようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを含むことが意図されている。
【符号の説明】
【００４４】
１０３  荷電粒子ビーム
１０６  対物レンズ系
１１０  ステージ
１１２  試料ホルダ
１１３  試料
１１５  試料室
３０２  被温度制御装置
【図１】
0006262428.tif 000002
【図２】
0006262428.tif 000003
【図３】
0006262428.tif 000004
【図４】
0006262428.tif 000005