(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像若しくは材料の集束イオンビーム処理のための少なくとも１つのイオンガン及び少なくとも１つの関連するイオン光学カラムを含む装置であって、
少なくとも１つのイオンガンチャンバと、
上記少なくとも１つのイオンガンチャンバ内に配置され、イオンビームを生成することができる、少なくとも１つのイオンガンと、
対応するイオンビームをターゲットに合焦し且つ方向付けるために、各イオン光学カラムが上記少なくとも１つのイオンガンの一にそれぞれ関連付けられる、複数のイオン光学カラムと、
処理若しくは撮像用のターゲットを収容する主真空チャンバと、
上記対応するイオンビームを、上記ターゲットに、上記少なくとも１つのイオンガンから通すように開き、若しくは、上記対応するイオンガンチャンバを密封するために閉じる、上記少なくとも１つのイオンガンと関連付けられた真空バルブとを含み、
上記少なくとも１つのイオンガンチャンバは、上記主真空チャンバの真空を破ることなく一ユニットとして交換することができる、
装置。
【請求項２】
複数のイオンガンを内部に配置する単一のイオンガンチャンバを含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
少なくとも１つのイオンガンをそれぞれ含む複数のイオンガンチャンバを含む、請求項１記載の装置。
【請求項４】
上記少なくとも１つのイオンガンチャンバは、真空ポンプを含む、請求項１記載の装置。
【請求項５】
それぞれ関連付けられた真空バルブを有する複数のイオンガンチャンバを有し、
上記各イオンガンチャンバに関連付けられた上記各真空バルブが、単一の制御により開閉されるように、接続された、請求項１記載の装置。
【請求項６】
上記イオン光学カラムのそれぞれは、大地電位の近傍で維持された減速レンズ素子を含む、請求項１記載の装置。
【請求項７】
上記イオン光学カラムのそれぞれは、光学素子を含んでおり、単一のイオンガンチャンバ内のそれぞれ別の光学カラムにある少なくとも１つの光学素子が、上記イオンガンチャンバ内の対応する複数の光学素子に共通の電圧を付与する光学素子棒材を構成する、請求項１記載の装置。
【請求項８】
電気的に絶縁されたレンズ素子が、上記光学素子棒材に配置され、上記光学素子棒材を構成する上記光学素子のうちの幾つかを独立的に制御できる、請求項７記載の装置。
【請求項９】
上記イオン光学カラムは、複数のレンズ素子を含んでおり、上記ターゲットの表面を撮像若しくは特徴づけるレンズ素子のうちの少なくも１つを通して帯電された二次粒子を収集する手段を更に含む、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
上記イオン光学カラムは、上記イオンビームの経路からそれるように帯電された二次粒子を偏向する偏向器を更に含み、上記イオン光学カラムは、上記偏向器と上記ターゲットとの間に、上記帯電された二次粒子を検出のためにレンズ素子を通り越えるように上方に加速させるため上記帯電された二次粒子の電荷の極性とは逆の極性の電圧にバイアスされた少なくとも１つのレンズ素子を含む、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
ターゲットは、上記帯電された二次粒子の電荷と同一の極性にバイアスされ、上記帯電された粒子を検出のためにレンズ素子及び静電偏向器を通り越えるように上方に加速する、請求項９記載の装置。
【請求項１２】
上記ビームに対し垂直をなして配置され、一次ビームが通過するための中心穴を備えた、上記帯電された二次粒子を検出するためのチャンネルプレート倍増器若しくはシンチレーター検出器を更に含む、請求項９記載の装置。
【請求項１３】
上記帯電された二次粒子を収集のために上記イオンビーム経路からそれるように偏向する磁界偏向器又は静電偏向器デバイスを更に含む、請求項９記載の装置。
【請求項１４】
上記帯電された二次粒子を検出し特徴付ける二次イオン質量分析に対する質量分析器を更に含む、請求項９記載の装置。
【請求項１５】
上記イオンガン及び上記イオン光学カラムの少なくとも幾つかは、上記ターゲットの表面の法線に対し約３度傾斜された、請求項１記載の装置。
【請求項１６】
第１の一イオンガンチャンバにある少なくとも１つのイオンガンは、上記ターゲットの表面の法線から、ある方向に約＋／−３度で傾斜され、第２の一イオンガンチャンバにある少なくとも１つのイオンガンは、上記ターゲットの表面の法線から、ある方向に約＋／−３度で傾斜された、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
上記イオン光学カラムのうちの少なくとも１つのイオン光学カラムに存在する対応する光学素子に高電圧を付与する高電圧源を更に含む、請求項１記載の装置。
【請求項１８】
上記高電圧源により付与された上記高電圧から外れるように、上記イオン光学カラムの一における電圧を調整する手段を更に含む、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも１つのイオンガンチャンバ内に配置される複数のイオンビームを形成するための複数のイオンビームソースであって、
上記少なくとも１つのイオンガンチャンバが、一ユニットとして交換することができる、複数のイオンビームソースと、
上記複数のイオンビームソースの一にそれぞれ対応し上記複数のイオンビームソースと共にそれぞれがイオンビーム光学カラムの部分を形成する複数のイオン光学レンズを、形成するための穴を有する棒材と、
上記棒材に対応するレンズに電圧を印加し、それにより、異なる光学カラムにあるイオン光学レンズに共通の電圧を印加することになる電源とを含む、
複数カラム型集束イオンビームシステム。
【請求項２０】
上記棒材は、平らな伝導性の棒材を構成し、上記電源は、上記伝導性の棒材に電圧を直接付与し、上記伝導性の棒材の上記穴は、イオン光学レンズとして機能する、請求項１９記載の複数カラム型集束イオンビームシステム。
【請求項２１】
上記棒材は、電気的に絶縁されたレンズを有する平らな伝導性の棒材を構成し、上記電源は、上記棒材にある全てのレンズに共通の電圧を付与し、上記棒材にある個々のレンズに第２の電圧を選択的に付与する、請求項１９記載の複数カラム型集束イオンビームシステム。
【請求項２２】
上記棒材は、電気的に絶縁されたレンズを有する平らな非伝導性の棒材を構成し、上記電源は、上記棒材にある全てのレンズに共通の電圧を付与し、上記棒材にある個々のレンズに第２の電圧を選択的に付与する、請求項１９記載の複数カラム型集束イオンビームシステム。
【請求項２３】
ターゲットから放出された帯電された二次粒子であって、上記ターゲットの表面を撮像し若しくは特徴付けるために使用される帯電された二次粒子をレンズを通して収集する手段を更に含む、請求項１９記載の複数カラム型集束イオンビームシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】    ［関連出願］
本出願は、２０００年２月９日に出願された米国特許出願番号60/181,248に基づく優先権を主張するものである。
【０００２】    ［発明の属する技術分野］
本発明は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）システムに係り、より詳細には、ミリングと強化されたエッチングとメッキ塗布に対して高い処理能力を提供するマルチカラムＦＩＢシステムに関する。
【０００３】    ［従来の技術］
薄膜ヘッドトリミング及び他の微小の二次加工処理は、処理能力の制限に苦悩する、即ち集束イオンビームシステムは、望みどおりの速さで製品を処理することができない。処理速度を増加するための一アプローチは、所与のビームにおいて電流を増加させることであり、これにより、材料が除去され或いは溶着される速度を増加させる。残念ながら、これらのシステムは、必要とされる小さなビーム径の範囲内のビーム電流に対する基本的な制限にアプローチしている。
【０００４】  処理速度を増加するためのその他の解決手段は、単に追加のＦＩＢシステムを使用することである。ＦＩＢシステムは、複雑であり、種々のサブシステムを含むものであるので、それぞれ個々のシステムがコストの大きなものとなってしまう。
【０００５】  電子ビームリソグラフィー及び半導体検査領域における処理能力を増加するため、研究者は、単一のシステムにおいて複数の電子電界エミッタ若しくは光電子放出ソースを使用し始めた。例えば、多電子ビームシステムは、Smithによる米国特許第4,390,789号“Electron Beam Array Lithography System Employing Multiple Parallel Array Optics Channels and Method of Operation”、及びGroves他による米国特許第5,981,962号“Distributed Direct Write Lithography System Using Multiple Variable Shaped Electron Beams”において開示される。
【０００６】  これらのマルチビーム電子ビームシステム設計は、イオン光学カラムは遥かに高い電圧で動作しそれ故に電子ビームシステムにおいて存在しない設計上の問題点を呈するので、イオンビームシステムに容易に移行されない。約+30,000ボルトのビーム電圧で動作する高電圧ＦＩＢカラムのアレイを設計することは、リトグラフィーや検査に対し約-500から-5000ボルトの間で一般的に動作する電子ビームカラムのアレイを設計する際に伴う問題点とは極めて異質な問題点を呈する。更に、より高い電圧電源は、電子ビームシステムに必要とされる低電圧電源に比してより大型でコストがかかるものであり、コンパクトで価格競争力のあるマルチカラム型ＦＩＢシステムを製造することを困難にしてしまう。
【０００７】  Leung他による米国特許第5,945,677号“Focused Ion Beam System”は、一若しくはそれ以上のプラズマイオンソースを使用する多イオンビームシステムに対して２つのアプローチを開示する。第１のアプローチでは、単一のマルチカスププラズマイオンソースが、多数の小ビームを製造するために使用される。第２のアプローチは、異なるイオンソース及び加速カラムをそれぞれ有した複数のＦＩＢユニットを採用する。かかるシステムは複雑であり、大きな領域ソース及び多カラムシステムは、現在のところ商業的に入手することができない。更に、液体金属電界イオン源よりも約１００倍明るさが劣るマルチカスプソースは、商業的に現実的であるのに十分な明るさを依然として達成していない。
【０００８】  従って、集束イオンビーム処理能力を増加させるための実用的でコスト効率のある解決手段が、依然として必要とされている。
【０００９】    ［発明の概要］
本発明の目的は、精密なマルチカラムＦＩＢシステムによって、処理精度を犠牲にすることなく微小二次加工に対する処理速度を増加することにある。
【００１０】  本発明は、ＦＩＢシステムの処理能力を増加させる方法と、増加された処理能力が可能なＦＩＢシステムと、ＦＩＢシステムを製造し、使用する方法とを含む。本発明はまた、ガンチャンバのモジュール方式の設計と、それらの電気的な絶縁を含む電極の設計と、二次粒子収集システムと、電極電圧印加スキームとを含む。
【００１１】  本発明のＦＩＢシステムは、好ましくは液体金属イオンソース（ＬＭＩＳ）をそれぞれ含み、対応するＦＩＢ光学カラムに関連付けられる複数のイオンガンを含む。上記複数のカラムからのビームは、主真空チャンバにある一若しくはそれ以上のターゲットに向けられる。複数のガンは、ターゲットに衝突するイオンの数を増加させ、それ故に処理速度を増加させる。例えば、複数ビームは、単一の主真空チヤンバにある複数の若しくは単一のウェーハを以って、異なるウェーハを処理することができ、若しくは、単一のウェーハの異なる部分を処理することができる。複数のカラムのそれぞれは、単一のガンＦＩＢシステムと略同一の解像度及びビーム電流を有するので、精度及び精密度は、処理速度が増加されるにつれて悪化することが無い。複数のカラムは、主真空チャンバを共有し、且つ、電源、コンピュータ、及びユーザーインターフェースのような他の機能をも共有できるので、本発明のシステムの初期的なコスト及び作動時のコストは、複数の別個の完全なＦＩＢシステムに関連するコストに比して、著しく低減される。
【００１２】  各ＦＩＢガンは、好ましくは、主真空チャンバより独立して真空化されることができるガンチャンバと称される真空チャンバに配置される。複数のかかるガンチャンバは、それぞれ一若しくはそれ以上のＦＩＢガンをそれぞれ含んでおり、平行に配置されることができ、主真空チャンバにおいて一若しくはそれ以上のターゲットを処理するガンの大きなアレイを形成する。各ガンチャンバに対する共通の集団動作される真空バルブは、主チャンバからガンチャンバを分離することができる。一のガンチャンバ若しくは複数のガンチャンバを主チャンバから分離することによって、ガンチャンバを、主チャンバにおける真空度を妨害することなく、交換することができ、これにより、汚染物質の進入が回避され、主チャンバを再度真空化するのに必要とされる時間が省略される。
【００１３】  各ガンは、カラムのアレイを形成するため主システムチャンバのガンの下方に好ましくは配置される幾つかのカラム素子を備えた、対応するイオン光学カラムを有する。複雑性を低減し且つカラム間の配列精度を向上するため、カラム素子は、カラム間で、レンズ素子を形成するため精密にカットされた穴を備えた棒材を使用することによって、共通化される。
【００１４】  上述した内容は、後に続く本発明の詳細な説明がより良き理解を提供するように、本発明の技術的な効果及び特徴を大まかに概説したものである。本発明の追加の特徴及び効果は、以下に説明され、本発明の請求項の対象を形成するだろう。当業者であれば、開示された概念及び特定の実施例が、修正や本発明と同一の目的を実現する他の構造の設計の基礎として容易に利用されるだろうことを認識されるだろう。当業者であれば、かかる等価な構成は、請求の範囲に示された本発明の観点及び精神から逸脱することがないことを理解できるだろう。
【００１５】  本発明及びその効果についてのより完全な理解のため、添付図面に関して、図面の簡単な説明において説明がなされている。
【００１６】［好ましい実施例の詳細な説明］
以下に述べる実施例は、マルチカラムＦＩＢシステムに対する幾つかの困難な設計目標を達成する。光学素子は、必要とされる高い作動電圧を維持するのに十分に電気的に絶縁されている。幾つかの実施例では、高電圧電源の数は、複数の独立したカラムにおいて必要とされるだろう数よりも低減される。高電圧電源の電圧レベルもまた、従来のＦＩＢシステムの電圧レベルよりも低減される。更に、複数のＬＭＩＳ’ｓ（液体金属イオンソース）を動作させ最小ダウンタイムに維持させ続ける困難性は、以下に説明されるような真空の密閉可能な複数のガンチャンバを使用することによって対処される。
【００１７】  図１、図２Ａ、及び図２Ｂは、ＬＭＩＳ’ｓを使用するマルチカラムＦＩＢアレイを示す。図１は、ガン真空チャンバ１１０と、主真空チャンバ１１２を含むマルチカラムＦＩＢシステム１０８を示す。ガンチャンバ１１０は、イオンガン１１４のセットを含む単一の密閉可能な真空チャンバである。ガンチャンバ１１０は、ユニットとして再配置されることができ、独自の真空ポンプ、好ましくは、イオンポンプ（図示せず）を有する。ガンチャンバ１１０のガンの１つが故障したとき、全体のガンチャンバ１１０は、超高真空まで真空化され作動開始の用意がなされた他のガンチャンバ１１０により置き換えることができる。従って、マルチカラムシステム１０８は、ガンチャンバが真空化されている間に製造できない状態であることが無い。
【００１８】  各イオンガン１１４は、エミッタ１２０と、サプレッサ１２２と、抽出器１２４と、加速レンズ１２６と、減速レンズ１２８と、アース素子１６９とを含む。各カラムの４つの素子１２４，１２６，１２８，１６９は、全体でそのカラムの“レンズ１”と称される。図１は、４つのレンズ素子を含むレンズ１を示すが、他のレンズ設計も、レンズ１に対して使用できる。また、レンズ１の素子の幾つか或いは全ては、主真空チャンバ１１２に代替的に配置されうるだろう。
【００１９】  各イオンガン１１４は、アパーチャー１５２と、ステアリング素子１５４と、ブランキング素子及びファラデーカップ１５６と、２つの偏向素子１６０、第２のレンズ素子１６１，１６２，１６５（選択的に“レンズ２”と称する）と、検出器１６４とを含むイオン光学カラム１３６の部分を形成する。各カラムの底部には、半導体ウェーハのような被加工品若しくはターゲット１７０がある。ガンチャンバ１１０のカラムの絶縁バルブ１５０は、好ましくは、“集団動作される”、即ち、全てのバルブが全体で開閉されるような方式で接続される。カラム１３６用の検出器１６４もまた、好ましくは、集団動作される、つまり物理的且つ電気的に接続される。アパーチャー１５２は、好ましくは、自動可変アパーチャーを構成する。かかるアパーチャーは知られているので、詳細については図１に示されていない。ガスインジェクションは、イオンビームガスの補助による溶着若しくは強化されたエッチングに対してガスを射出するため、図１のアパーチャーにより使用されることができる。かかるシステムの構成及び動作は、知られており、例えばRasmussenによる米国特許第5,435,850号において開示されている。
【００２０】  ガン素子、即ちエミッタ１２０と、サプレッサ１２２と、抽出器１２４と、加速レンズ１２６と、減速レンズ１２８とは、好ましくはガンチャンバ１１０内に収容される。ガンチャンバ１１０のガンの数は、好ましくは約５つに制限される。エミッタ１２０の１つが故障したとき、５つのガンのセットの交換は、十若しくはそれ以上のガンのような多数のガンを交換するのに比べて、より簡単に且つよりコストのかからないものとなる。更に、平行な５つのエミッタの再始動することもまた、より多数のエミッタを同時に再始動することに比べて、故障する頻度が非常に少ないものとなる。ガンセットに対して集団行動された絶縁バルブ１５０のセットは、ガンチャンバ１１０の底部にあるイオンビーム経路のビームホール１６８を主真空チャンバ１１２から同時に絶縁する。
【００２１】  複数のイオンカラムシステムは、単一のガンチャンバ若しくは複数のガンチャンバを使用しうるだろう。図２Ａは、１５個のガンの２次元アレイを形成するために集合化された複数の直線ガンチャンバ１１０の配列の上面視を示す。ガンチャンバ毎のガンの数は、変更することができ、ガンチャンバの数も、特定のアプリケーションに対するＦＩＢカラムの所望の数を有するシステムを製造するため、同様に変更することができる。図２Ａは、各ガンチャンバ１１０から関連したイオンポンプへの出口２１０を示す。
【００２２】  図２Ｂは、図２Ａの複数のガンチャンバシステムの側面視を示す。図２Ｂはまた、高電圧フィードスルー２１２に対する位置と、ガンチャンバ１１０の上部にあるフランジ２１４と、集合動作されたゲートバルブ１５０のためのアクチュエータ２１６とを示す。
【００２３】  ガンチャンバ１１０内の抽出器１２４、加速レンズ１２６、及び減速レンズ１２８のような光学素子の構成は、レンズ素子を形成するため穴を備えた平らな棒材を使用することによって簡素化されることができる。この構成技術は、主真空チャンバ内の光学素子を構成するために使用されることもできる。ガンチャンバを用いて異なるカラムに対応レンズ素子を形成するため単一の棒材を使用することは、必要とされる高電圧電源の数を低減することができる。
【００２４】  図３は、光学素子を形成するために使用される棒材３１０を示す、ガンチャンバ１１０の断面図である。棒材３１０は、サプレッサ１２２と、抽出器１２４と、加速レンズ１２６と、減速レンズ１２８とを形成する。棒材３１０は、電気的に他から絶縁され、好ましくはセラミック材料によりなるＨＶ（高電圧）絶縁体ディスク３１２を使用するチャンバから絶縁される。誘電体ボールのようなその他の手段は、ガンＨＶ素子を絶縁するために使用されることができる。組立体は、適切なエポキシ若しくは本業界において知られた他の手段を用いて接着されてよい。棒材及び絶縁体がガンチャンバ１１０のケーシングに格納された後、組立体は、レンズ素子の調整及び形状出しにおける更なる精度を確保するため、選択的に機械加工されてよい。
【００２５】  光学素子は、加速レンズ１２６に関して示されたように、伝導性の棒材内の穴によって直接的に形成されることができる。共通電圧は、このように、高電圧電源の数を低減しつつ、全てのレンズに棒材によって印加される。高電圧電源の数は、異なるガン真空チャンバの対応する棒材に対して共通の高電圧電源を使用することによって更に減少されることができる。
【００２６】  光学素子は、棒材の穴内に挿入されたインサートによって形成されることができる。図１は、減速レンズ１２８を形成する、棒材３１０内のレンズインサート１７８の使用を示す。レンズインサート１７８は、棒材３１０に対し個々のレンズに高電圧絶縁を提供するために使用されることができる。レンズインサート１７８は、絶縁体材料内に接着されることができ、その後絶縁体材料が棒材内に接着されることができる。代替的に、幾つかの棒材３１０は、棒材内に接着されるか或いは棒材内に直接係合されるレンズ素子を備え、絶縁体材料から作成されることもできる。これらのレンズは、後加工、即ち、組み立て後、形状及び調整における更なる精度向上のために機械加工されることができる。この個別に絶縁されたレンズ構成方法は、サプレッサレンズ１２２、抽出器レンズ１２４、若しくは個々のレンズ１又はレンズ２の素子に対して有用であることができる。
【００２７】  図１は、この組み立て方法を減速レンズ１２８のみに基づいて示す。減速レンズ１２８は、大地電位付近で作動されることができ、レンズ１に対する電源供給要求を簡素化する。レンズ素子を絶縁するため絶縁インサートを使用することにより、個々のカラムの電圧を制御することが可能となる。例えば、抽出器１２４の一への電圧は、対応するカラムの個々のエミッタを始動若しくは再始動するため、共通の抽出器電圧を超えて個別に約２ｋＶ増強されることができる。抽出器レンズ１２４は、通常の動作に対して共通の抽出器電圧に或いは抽出器電圧付近まで戻ることができる。絶縁された光学素子は、共通の高電圧源を依然として使用することができるが、絶縁された素子は、共通電圧に対し上下に遊動することができ、それにより、必要とされる高電圧電源の数を低減する。
【００２８】  撮像用の帯電された粒子信号検出能力は、従来的な側面で搭載された電子増倍管若しくはシンチレーター手段、又は以下に示す２つの新規な方法によって達成されることができる。多くの微小二次加工アプリケーションに対して、ビーム電流は、ナノアンペアよりも大きくなることができる。この電流レベルで、電子増倍管若しくは複数の電子増倍管は、レンズ２の下方の検出プレートに直接的に取り付けられることができる。各カラムに対して別個である検出プレートもまた、使用されることができる。
【００２９】  或いは、レンズを通して測光する（ＴＴＬ）電子検出が使用可能である。ＴＴＬ測光の電子検出は、知られており、例えばKrans他の特許協力条約に基づく国際出願番号99/34397において電子カラムに内蔵されたものが開示される。Krans他による設計では、レンズ２の中央の素子及び上側の素子（並びに選択的に下側の素子）は、レンズの上方及び上のサンプルから電子を抽出するため正の電位にバイアスされる。ここで、電子は、イオンカラム軸に対し大まかに垂直をなし中心に一次ビームを通過させるための穴を有したチャンネルプレート電子増倍管によって検出される。
【００３０】  図４は、イオンカラム４１０に対するＴＴＬ検出システムを示す。サンプルからの約５ｅＶ（電子ボルト）のエネルギーを有する低エネルギー二次電子が、レンズ４１２の素子の正の電位によってレンズ４１２を通って加速される。図４のＴＴＬシステムは、磁気的な偏向器４１４を使用し、高い質量電荷比の一次イオン４２９がカラム４１９を通って略真っ直ぐに通ることを可能にしつつ二次電子４１８を側面に偏向するようにする。シンチレーター、連続的なダイノード倍増器、若しくはチャンネルプレートのような電子検出器４２４は、標準ＦＩＢビデオ電子による処理のため電子信号を収集し及び増幅すべく、側面に配置される。
【００３１】  図４に実施例では、サンプル４２６及びより下側のレンズ素子４２８は、略大地電位に維持される。上側のレンズ素子４３０は、レンズ４１２を超える上方向の二次電子速度を維持するため、アースに対し約+500ボルトから+5000ボルトまでの範囲でバイアスされる。同様に、静電偏向プレート４３２及び偏向器４１４は、二次電子４１８の電子検出器４２４に向かう上向きの速度を維持するため、約+500ボルトから+5000ボルトまでの範囲でバイアスされ、その入力は、同様にバイアスされなければならない。
【００３２】  図６は、図４に示すレンズを通ってサンプルから戻って進行する二次電子の電子光学式コンピュータシミュレーションである。およそ５ｅＶの二次電子は、約20,000ボルトのような高い正の電位であるレンズ素子４４０によって急速に加速される。これらの電子は、レンズ素子４３０及び偏向電極４３２を通過するときに減速されるが、二次電子は、カラム軸に比較的近接した軌道を維持する。磁気的な偏向器４１４若しくは他の分離デバイスは、検出器４２４に向けて電子を方向付ける。
【００３３】  図５は、ＴＴＬ二次電子検出器を使用した代替のイオンカラム５０８の設計を示す。サンプル５１０及び下側の最終レンズ５１２のそれぞれは、電子がレンズを通って戻り方向に推進するように負の約-2000ボルトにバイアスされる。電子に代わって正の二次イオンを収集することが望ましい場合、サンプル５１０及び下側の最終レンズ５１２は、約＋２０００ボルトにバイアスされる。中央のレンズ素子５１４は、およそ+20,000ボルトにバイアスされる。レンズ素子５１６、静電偏向素子５２０及び偏向器４１４は、正にバイアスされる必要が無いので、電子機器が簡素化される。イオンビームシステムがガスインジェクターのような他のデバイスを含む場合、これらのデバイスもまた、サンプルと同一の電位までバイアスされなければならない。
【００３４】  図４の装置は、サンプルからの正の二次イオンを検出するためにも使用されてよい。正の二次イオンを収集するため、レンズ２の素子４４０は、負の電位にバイアスされる。（レンズ２は、加速レンズである。）更に、静電偏向器４３２、偏向器４１４、及び粒子検出器４２４の入力は、負の電位にバイアスされる。同様に、図５における電位は、正の二次イオンを収集し検出するため変更されてよい。四極子若しくは他の質量分析器も、二次イオン分析を実現するため検出器４２４の位置に配置されることができる。カラム及び検出器の適切なバイアス化は、正若しくは負のイオンのいずれかを検出するために採用されてよい。
【００３５】  薄膜ヘッドトリミング若しくは他のアプリケーションに対して、イオンビームは、サンプル表面の法線に対し約+/-３度傾斜されなければならない。このビームの傾斜は、アンダーカッティングを達成すること、若しくはヘッド表面により垂直な壁によりヘッドの側面に切り込みを付与することである。この+/-３度の傾斜は、例えばサンプル表面の法線に対し約+/-３度づつカラムの他の全ての列を傾斜することによって、達成されることができる。
【００３６】  上述された発明は、種々のシステムに於いて具現化されることができ、以下に列挙される効果は、多くの実施例若しくは全ての実施例に於いて、もたらされることができる。実施例は、特定のアプリケーションの目標により変更されるだろうから、全ての効果が、全ての実施例に於いてもたらされるとは限らず、或いは、もたらされる必要が無い場合もあるだろう。
【００３７】  本発明の一効果は、本発明により、一若しくはそれ以上のターゲットを同時に処理することができる複数のイオンガンを含むシステムを提供することによって、処理速度を増加させることができることである。
【００３８】  本発明のその他の効果は、本発明により、複数のイオンガンが単一の主真空チャンバに於いて一若しくはそれ以上のターゲットを処理するシステムが提供されることである。
【００３９】  本発明のその他の効果は、本発明により、複数のイオンガンが、主チャンバから分離して真空化されることができるガンチャンバ内に存在する、即ちガンチャンバが、主チャンバの真空度を妨害することなく、独立的に大気にさらされ若しくは真空化されることができるシステムが提供されることである。
【００４０】  本発明のその他の効果は、本発明により、複数のイオンガンが、一若しくはそれ以上のイオンガンをそれぞれ含み主チャンバ及び相互から分離してそれぞれ真空化されることができる複数のガンチャンバに、配置されるシステムが提供されることである。
【００４１】  本発明のその他の効果は、本発明により、イオンカラム素子の部位が主真空チャンバに存在する複数のイオンガンシステムが提供されることである。
【００４２】  本発明のその他の効果は、本発明により、イオンガン若しくは一のチャンバにあるイオンガンのセットが主チャンバ及び他のガンチャバ内の真空度を保持しつつ、取換えられることができるシステムが提供されることである。
【００４３】  本発明のその他の効果は、本発明により、複数のイオンガンを使用すると共に、複数のガンのそれぞれのターゲットポイントにおけるサンプルから放出された二次粒子を検出する能力を提供するシステムが提供されることである。
【００４４】  本発明のその他の効果は、本発明により、複数のカラムに対して、平行な帯電された粒子の光学素子が提供され、更に、かかる素子を効率よく製造する方法が提供されることである。
【００４５】  本発明のその他の効果は、本発明により、かかる帯電された粒子の光学素子に、個別に制御される光学素子のうちの少なくとも１つが提供されることである。
【００４６】  本発明のその他の効果は、本発明により、システムに必要とされる高電圧電源の数を低減する、複数カラム型集束イオンビームシステムに対する電極設計が提供されることである。
【００４７】  本発明のその他の効果は、本発明により、カラム数より少ない高電圧電源を使用する複数カラム型集束イオンビームシステムが提供されることである。
【００４８】  本発明のその他の効果は、本発明により、高電圧電源の電圧要求を低減する電極設計及び電圧印加スキームが提供されることである。
【００４９】  本発明のその他の効果は、本発明により、複数の単一ビーム型集束イオンビームシステムを使用するコストから、複数のターゲットを同時に処理するコストが低減されることである。
【００５０】  本発明及びその効果について詳細に説明されたが、請求の範囲に記載された本発明の観点及び精神から逸脱するととなく、開示された実施例に対し種々の変更、代替、及び修正がなされうることを理解されるべきである。更に、本発明の観点は、明細書に記載されたプロセス、機械、製造、物質の成分、手段、方法、及びステップの特定の実施態様に限定されることを意図したものでない。当業者であれば本発明の開示内容から容易にその価値を認めるだろうから、略同一の機能を達成する現存する若しくは後に発展される、又は開示された実施例と略同一の結果を達成する、プロセス、機械、製造、物質の成分、手段、方法、若しくはステップが本発明によって利用されるだろう。従って、請求の範囲は、それらの観点の範囲内に、かかるプロセス、機械、製造、物質の成分、手段、方法、若しくはステップを含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ５つのＦＩＢカラムを含む単一のＦＩＢカラムセットの側面視による断面図である。
【図２Ａ】  １５個のカラムアレイを形成するため締結された３つのカラムセットの上面図である。
【図２Ｂ】  上記３つのカラムの側面視である。
【図３】  高電圧絶縁体を使用するガンセットの端部の断面図である。
【図４】  ＴＴＬ測光の二次粒子検出器を使用するＦＩＢカラムの断面図である。
【図５】  ＴＴＬ測光の二次粒子検出器を使用する他のＦＩＢカラムの断面図である。
【図６】  サンプルから図４のレンズを通る二次電子軌跡の電子光学コンピュータシミュレーションである。
【図１】
0005322363.tif 000002
【図２Ａ】
0005322363.tif 000003
【図２Ｂ】
0005322363.tif 000004
【図３】
0005322363.tif 000005
【図４】
0005322363.tif 000006
【図５】
0005322363.tif 000007
【図６】
0005322363.tif 000008