(57)【要約】      （修正有）【課題】ラメラを作製するための方法およびシステムを開示する。【解決手段】方法は、マスクおよび試料のアラインメントをマニピュレータによって実行するステップ、マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置するステップ、試料の第１露出部分を、ラメラの第１側壁が露出するまでミリングするステップ、マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽するように、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置するステップ、ラメラの第２側壁が露出するまで試料の第２露出部分をイオンミリング装置によってミリングするステップ、ミリング装置によってラメラの両側から物質を除去するステップ；および試料からラメラを切り離すステップを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラメラを作製するための方法であって、以下のステップを含む方法:
マスクおよび試料をマニピュレータによって受け取るステップ；
マスクおよび試料の表面が撮像装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによって撮像装置の前に配置すること；
マスクで試料の第１マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第１露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントをマニピュレータによって実行するステップ、但しアラインメントの実行は、マスクおよび試料の表面の画像を撮像装置によって得ることを含む；
マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップ；
第１マスキング部分をマスクによって遮蔽しながら、試料の第１露出部分を、ラメラの第１側壁が露出するまでイオンミリング装置によってミリングするステップ；
マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップ、但し第２マスキング部分は、試料の第１露出部分のミリング中に形成されたラメラおよび空間を含む；
マスクによって第２マスキング部分を遮蔽しながら、ラメラの第２側壁が露出するまで試料の第２露出部分をイオンミリング装置によってミリングして、第１および第２側壁を含むラメラをもたらすステップ；
ミリング装置によってラメラの両側から物質を除去するステップ；および
試料からラメラを切り離すステップ。
【請求項２】
以下のステップを含む、請求項１に記載の方法：
マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントをマニピュレータによって実行するステップ、但しアラインメントの実行は、マスクおよび試料の表面の画像を撮像装置によって得ることを含む、および
マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップ。
【請求項３】
ラメラの第１側壁が露出するまで試料の第１露出部分をミリングした後、マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクを回転させる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ラメラの第１側壁が露出するまで試料の第１露出部分をミリングした後、マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、試料を回転させる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ラメラの両側から物質を除去するステップは、
ラメラをマスクによって遮蔽しながらラメラの第１側から物質をイオンミリング装置によってミリングすること、
ラメラをマスクによって遮蔽しながらラメラの第２側の物質を露出させるように、マスクおよび試料の少なくとも一方をマニピュレータによって移動させること、および
ラメラをマスクによって遮蔽しながら、ラメラの第２側から物質をイオンミリング装置によってミリングすること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
撮像装置の光軸は、ミリング工具の光軸に対し直角を成し、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップは、マスクおよび試料をマニピュレータによって回転させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ミリングステップは、イオンミリング装置の光軸を中心にミリングビームを回転させながらミリングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
撮像装置は、光学装置である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
撮像装置は、走査型電子顕微鏡である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
第１側壁と第２側壁の間の距離は、５０ナノメートルを超えない、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ラメラを作製するためのシステムであって、システムはマニピュレータ、撮像装置、イオンミリング装置、およびラメラ引出し装置を含む；
マニピュレータは、次のように構成される：
マスクおよび試料を受け取る；
マスクおよび試料の表面が撮像装置に対面するようにマスクおよび試料を撮像装置の前に配置する；
マスクが試料の第１マスキング部分を遮蔽しながら試料の第１露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントを補助する；
マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置する；
イオンミリング装置は、第１マスキング部分をマスクによって遮蔽しながら、ラメラの第１側壁が露出するまで、試料の第１露出部分をミリングするように構成される；
マニピュレータはさらに、次のように構成される：
マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置し、第２マスキング部分は、試料の第１露出部分のミリング中に形成されたラメラおよび空間を含む；
イオンミリング装置は、次のように構成される：
ラメラの第２側壁が露出するまで試料の第２露出部分をミリングして、第１および第２側壁を含むラメラをもたらし；
ラメラの両側から物質を除去する；
ラメラ引出し装置は、試料からラメラを切り離すように構成される；
撮像装置は、マスクおよび試料のアラインメント中にマスクおよび試料の表面の画像を得るように、構成される。
【請求項１２】
マニピュレータはさらに、次のように構成される、請求項１１に記載のシステム：
マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントを補助し、かつ
マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置する。
【請求項１３】
マニピュレータは、イオンミリング装置がラメラの第１側壁を露出させた後、マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクを回転させるように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
マニピュレータは、イオンミリング装置がラメラの第１側壁を露出させた後、マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、試料を回転させるように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
イオンミリング装置は、マスクでラメラを遮蔽しながら、ラメラの第１側から物質をミリングするように構成され、マニピュレータは、ラメラをマスクで遮蔽しながら、ラメラの第２側から物質を露出させるように、マスクおよび試料の少なくとも一方を移動させるように構成され、イオンミリング装置はさらに、マスクでラメラを遮蔽しながらラメラの第２側から物質をミリングするように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
撮像装置の光軸は、ミリング工具の光軸に対し直角を成し；マニピュレータは、イオンミリング装置の前でマスクおよび試料を回転させるように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
イオンミリング装置は、イオンミリング装置の光軸を中心にミリングビームを回転させながら試料をミリングするように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
撮像装置は、光学装置である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
撮像装置は、走査型電子顕微鏡である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
第１側壁と第２側壁の間の距離は、５０ナノメートルを超えない、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２０１０年７月６日に出願された米国仮特許出願Ｎｏ．６１／３６１５３８からの優先権の利益を主張する。この出願の内容は参考としてここに組み入れられる。
【０００２】
発明の分野
本発明は、透過型電子顕微鏡法用の試料を作製するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）は、電子ビームを薄片試料に透過させて、それが検体を通過するときに検体と相互作用させる技術である。検体を透過した電子の相互作用から、高解像画像を形成することができる。薄片試料は数ナノメートルの厚さを有することができる。
【０００４】
透過型電子顕微鏡法用の薄片試料を生成するための方法およびシステムを提供する必要性が高まっている。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の実施形態では、方法を提供し、該方法は以下のステップを含むことができる。（ａ）マスクおよび試料をマニピュレータによって受け取るステップ。（ｂ）マスクおよび試料の表面が撮像装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによって撮像装置の前に配置すること。（ｃ）マスクで試料の第１マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第１露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントをマニピュレータによって実行するステップ。アラインメントの実行は、マスクおよび試料の表面の画像を撮像装置によって得ることを含むことができる。（ｄ）マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップ。（ｅ）第１マスキング部分をマスクによって遮蔽しながら、試料の第１露出部分を、ラメラの第１側壁が露出するまでイオンミリング装置によってミリングするステップ。（ｆ）マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップ。第２マスキング部分は、試料の第１露出部分のミリング中に形成されたラメラおよび空間を含むことができる。（ｇ）マスクによって第２マスキング部分を遮蔽しながら、ラメラの第２側壁が露出するまで試料の第２露出部分をイオンミリング装置によってミリングして、第１および第２側壁を含むラメラをもたらすステップ。（ｈ）ミリング装置によってラメラの両側から物質を除去するステップ；および試料からラメラを切り離すステップ。
【０００６】
該方法は、マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントをマニピュレータによって実行するステップ、但しアラインメントの実行は、マスクおよび試料の表面の画像を撮像装置によって得ることを含むことができる、およびマスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップとを含むことができる。
【０００７】
ラメラの第１側壁が露出するまで試料の第１露出部分をミリングした後、マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクを回転させることができる。
【０００８】
ラメラの第１側壁が露出するまで試料の第１露出部分をミリングした後、マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、試料を回転させることができる。
【０００９】
ラメラの両側から物質を除去するステップは、（ａ）ラメラをマスクによって遮蔽しながらラメラの第１側から物質をイオンミリング装置によってミリングすること、（ｂ）ラメラをマスクによって遮蔽しながらラメラの第２側の物質を露出させるように、マスクおよび試料の少なくとも一方をマニピュレータによって移動させること、および（ｃ）ラメラをマスクによって遮蔽しながら、ラメラの第２側から物質をイオンミリング装置によってミリングすることを含むことができる。
【００１０】
撮像装置の光軸は、ミリング工具の光軸に対し直角を成すことができる。マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップは、マスクおよび試料をマニピュレータによって回転させることを含むことができる。
【００１１】
ミリングステップは、イオンミリング装置の光軸を中心にミリングビームを回転させながらミリングすることを含むことができる。
【００１２】
第１側壁と第２側壁の間の距離は、５０ナノメートルを超えない。
【００１３】
ラメラを作製するためのシステムを提供することができる。本発明の実施形態では、システムはマニピュレータ、撮像装置、イオンミリング装置、およびラメラ引出し装置を含むことができる。マニピュレータは、（ａ）マスクおよび試料を受け取り、マスクおよび試料の表面が撮像装置に対面するようにマスクおよび試料を撮像装置の前に配置し、（ｂ）マスクが試料の第１マスキング部分を遮蔽しながら試料の第１露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントを補助し、（ｃ）マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置するように、構成することができる。イオンミリング装置は、第１マスキング部分をマスクによって遮蔽しながら、ラメラの第１側壁が露出するまで、試料の第１露出部分をミリングするように構成することができる。マニピュレータはさらに、マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置するように構成することができ、第２マスキング部分は、試料の第１露出部分のミリング中に形成されたラメラおよび空間を含むことができる。イオンミリング装置は、（ａ）ラメラの第２側壁が露出するまで試料の第２露出部分をミリングして、第１および第２側壁を含むラメラをもたらし、（ｂ）ラメラの両側から物質を除去するように構成することができる。ラメラ引出し装置は、試料からラメラを切り離すように構成することができる。撮像装置は、マスクおよび試料のアラインメント中にマスクおよび試料の表面の画像を得るように、構成することができる。
【００１４】
マニピュレータはさらに、（ａ）マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントを補助し、かつ（ｂ）マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置するように構成することができる。
【００１５】
マニピュレータは、イオンミリング装置がラメラの第１側壁を露出させた後、マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクを回転させるように構成することができる。
【００１６】
マニピュレータは、イオンミリング装置がラメラの第１側壁を露出させた後、マスクが試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、試料を回転させるように構成することができる。
【００１７】
イオンミリング装置は、マスクでラメラを遮蔽しながらラメラの第１側から物質をミリングするように構成することができ、マニピュレータは、ラメラをマスクで遮蔽しながらラメラの第２側から物質を露出させるように、マスクおよび試料の少なくとも一方を移動させるように構成することができ、イオンミリング装置はさらに、マスクでラメラを遮蔽しながらラメラの第２側から物質をミリングするように構成される。
【００１８】
撮像装置の光軸は、ミリング工具の光軸に対し直角を成す。マニピュレータは、イオンミリング装置の前でマスクおよび試料を回転させるように構成することができる。
【００１９】
イオンミリング装置は、イオンミリング装置の光軸を中心にミリングビームを回転させながら試料をミリングするように構成することができる。
【００２０】
撮像装置は、光学装置とすることができる。
【００２１】
撮像装置は走査型電子顕微鏡とすることができる。
【００２２】
撮像装置は、光学装置および走査型電子顕微鏡の組合せとすることができる。
【００２３】
ラメラの第１側壁と第２側壁の間の距離は５０ナノメートルを超えないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明のさらなる詳細、態様、および実施形態を単なる例として図面に関連して説明する。図面では、類似の要素または機能的に同様の要素を識別するために同様の参照番号を使用する。図中の要素は、簡潔および明確を期すように示されており、必ずしも一定の縮尺で描かれてはいない。
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るアラインメントステージ中のシステムの一部分を示す。
【００２６】
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る１回目のミリングシーケンス中のシステムの一部分を示す。
【００２７】
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る２回目のミリングシーケンス中のシステムの一部分を示す。
【００２８】
【図４Ａ−４Ｄ】図４Ａ−４Ｄは、本発明の実施形態に係る試料のミリングの経過を示す。
【００２９】
【図５】図５は、本発明の実施形態に係るイオンミリング装置を示す。
【００３０】
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る方法を示す。
【００３１】
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施形態に係るマニピュレータを示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の実施形態に係るマニピュレータを示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の実施形態に係るマニピュレータを示す。
【図７Ｄ】図７Ｄは、本発明の実施形態に係るマニピュレータを示す。
【図７Ｅ】図７Ｅは、本発明の実施形態に係るマニピュレータを示す。
【００３２】
【図８】図８は、本発明の実施形態に係るシステムを示す。
【００３３】
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る方法を示す。
【００３４】
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の実施形態に係るエアロック組立体を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の別の実施形態に係るエアロック組立体を示す。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本発明のさらに別の実施形態に係るエアロック組立体を示す。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、本発明のさらに別の実施形態に係るエアロック組立体を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の上述および他の目的、特徴、および利点は、以下の詳細な説明を添付の図面と照らし合わせて読んだときに、いっそう明瞭になるであろう。図面では、同様の参照符号は様々な図全体で同様の要素を表わす。
【００３６】
本発明の図示した実施形態は大部分が、当業者に公知の電子部品および回路を用いて実現することができるので、本発明の基礎を成す概念を理解し評価するために、かつ本発明の教示を曖昧にあるいは分かりにくくしないためにも、必要と思われる程度以上には詳述しない。
【００３７】
本明細書では回転動作に言及する。回転は、同一効果をもたらす任意の組の動作に置き換えることができることが注目される。
【００３８】
方法が提供され、それは図６に示される。
【００３９】
該方法６００は以下を含むことができる。
ａ．マスクを受け取るかまたは生成する（ステージ６１０）。マスクは高精度マスクを提供するためにマイクロクリービングによって製造することができ、またはそのようなマスクを受け取る。
ｂ．ミリングされた試料を提供するためにミリングする必要のある初期試料を受け取るかまたは生成する（ステージ６２０）。
ｃ．マスクおよび初期試料をマニピュレータに提供する（ステージ６３０）。
ｄ．マニピュレータを使用することによってマスクおよび初期試料のアラインメントを実行し（ステージ６４０）、走査型電子顕微鏡、光学顕微鏡、またはそれらの組合せによってアラインメントプロセスを観察する。
ｅ．マスクおよび初期試料がイオンミリング装置に対面するように、アラインメントを維持しながら第１軸を中心にマスクおよび初期試料を回転させる（ステージ６５０）。
ｆ．ラメラ（図４ｄに２７で示す）を含む領域（図４ａに２５で示す）の片側から物質を除去する（除去された物質は、図４ａ〜４ｄに２２で示す空間を形成する）ことを含む１回目のミリングシーケンスを実行して（ステージ６６０）、部分的にミリングされた試料を提供する。
ｇ．部分的にミリングされた試料の領域２５の反対側をイオンミリング装置に露出させるために、部分的にミリングされた試料を、第２軸を中心に回転させる（ステージ６７０）（または他の方法でマニピュレータによってマスクと部分的にミリングされた試料との間の空間的関係を変化させる）。
ｈ．イオンミリング装置４０によって領域２５の反対側（今露出されている側）から物質を除去して薄いラメラ２７を生成することを含む２回目のミリングシーケンスを実行する（ステージ６８０）。除去された物質は、図４ａ〜４ｄに２２で示す空間を形成する。
ｉ．ラメラ２７の両側から物質を除去し（ステージ６９０）、それによってより小さい空間２４および２６を形成する。
ｊ．ラメラ２７を切り離す（ステージ７００）。
【００４０】
さらに本発明の別の実施形態では、（図９の）方法９００が提供され、それは以下のステージを含むことができる。
ａ．マニピュレータによってマスクおよび試料を受け取るステージ９１０。
ｂ．マスクおよび試料の表面が撮像装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによって撮像装置の前に配置するステージ９１２。
ｃ．試料の第１露出部分を非マスキング状態に維持しながらマスクが試料の第１マスキング部分を遮蔽するように、マニピュレータによってマスクおよび試料のアラインメントを実行するステージ９１４。アラインメントは、撮像装置によってマスクおよび試料の表面の画像を得ることを含む。
ｄ．マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステージ９１６。
ｅ．第１マスキング部分をマスクによって遮蔽しながら、ラメラの第１側壁が露出するまで、試料の第１露出部分をイオンミリング装置によってミリングするステージ９１８。
ｆ．マスクで試料の第２マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第２露出部分を非マスキング状態に維持するように、マニピュレータによってマスクおよび試料のアラインメントを実行するステージ９２０。アラインメントは、撮像装置によってマスクおよび試料の表面の画像を得ることを含むことができる。第２マスキング部分は、試料の第１露出部分のミリング中に形成されたラメラおよび空間を含むことができる。
ｇ．マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステージ９２２。
ｈ．マスクによって第２マスキング部分を遮蔽しながら、ラメラの第２側壁が露出するまで、試料の第２露出部分をイオンミリング装置によってミリングして、第１および第２側壁を備えたラメラを提供するステージ９２４。
ｉ．ミリング装置によってラメラの両側から物質を除去するステージ９２６。除去は以下を含むことができる。
１．ラメラの片側を露出しながらラメラを遮蔽する。
２．ラメラのその側から物質をミリングする。
３．ラメラの第２側を露出させながら、ラメラを遮蔽する。
４．ラメラの第２側から物質をミリングする。
ｊ．試料からラメラを切り離すステージ９２８。
【００４１】
図１〜３および図８を参照すると、システム１０は以下を含む。
ａ．マニピュレータ１００（マスク用のアンギュラステージ１０１および試料用のアンギュラステージ１０２のような複数の操作要素を含む）。
ｂ．走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（例えば対物レンズ３０、ＢＳＥ検出器３２、ＳＥ検出器３４、ＴＥＭ検出器３３のみならず、ＳＥＭカラム３５に含むことのできる電子源、電子光学系、および他の構成要素をも含む）のような撮像装置。
ｃ．イオンミリング装置４０。
ｄ．システムを制御するコントローラ９９。
【００４２】
本発明の実施形態では、システム１０はまた、真空システム９０、真空チャンバ９１、光学顕微鏡９２、防振システム９４、ベース９６、エアロック１３００、およびベースプレート９８のような構成要素をも含むことができる。イオン・ビーム・ユニット４０は、Ｘｅ供給ユニット４２およびイオン銃４４のような種々の構成要素（一部は図１０および１２に示されている）を含むことができる。
【００４３】
システム１０は、マスク５０を生成するか受け取ることができる。マスクは、高精度マスクを提供するためにマイクロクリービングによって製造することができる。システムがマスク５０を生成する場合、それはマイクロクリービングユニット（図示せず）を含む。
【００４４】
図７Ａ〜７Ｅは、本発明の種々の実施形態に係るマニピュレータ１００を示す。図７Ａは、マニピュレータ１００の正面図であり、図７Ｂはマニピュレータ１００の平面図であり、図７Ｃはマニピュレータ１００の側面図であり、図７Ｄおよび７Ｅは種々のマニピュレータ１００の３次元図である。これらは全ての本発明の実施形態によるものである。
【００４５】
マニピュレータ１００は、どちらも主回転ステージ１３０上に位置する２つの個別サブユニット１１０および１２０を含む。回転ステージ１３０はエンジン１３０（１）〜１３０（４）によって分離され、電力を供給される。
【００４６】
第２サブユニット１２０は試料およびマスクを操作し、Ｘ、Ｙ、Ｚ、およびθステージを有する。図６では、これらのステージはＸステージ１００（１）、Ｙステージ１００（２）、Ｚステージ１００（３）、およびθステージ１００（５）と表わされる。
【００４７】
第１サブユニット１１０は試料を操作することができ、それは、例えば第２サブユニット１２０によって導入された移動に対してマスクを移動させることによって、マスクと試料との間の空間的関係を変化させることができる。マスクおよび試料は各々、サブユニットによって移動させることができ、各々を互いに対して移動させることができ、回転ステージ１３０のようなステージを共用することができないことが注目される。
【００４８】
第１サブユニット１１０はＸ、Ｙ、Ｚ、およびθステージを有することができる。図６および９のいずれにおいても、これらのステージはＸステージ１００（１１）、Ｙステージ（図示せず）、Ｚステージ１００（９）、およびθステージ１００（８）と表わされる。
【００４９】
第２サブユニット１２０はマスクを操作することができ、またマスク、較正プレート、アパーチャ、成膜用ターゲット等のような技術的アクセサリをも操作することができる。
【００５０】
第１サブユニット１１０は、試料ホルダ（シャトル１０３とも呼ばれる）から試料または技術的アクセサリを受け取ることができる。シャトル１０３は、それが試料用のアンギュラステージ１００（８）上に配置されるまで移動することができる。
【００５１】
ステージは、１０１（１）〜１０１（５）と表わされるプレート、ビーム、レール、ガイドライン等のような構造要素間で接続される。
【００５２】
図１を参照すると、初期試料２１とマスク５０との間のアラインメントプロセスを監視するために、検出器３２および／または３４を使用する走査型電子顕微鏡が用いられる。
【００５３】
アラインメントプロセスは、マスク５０および初期試料２１が互いに平行になる（両方とも水平とすることができるかまたは任意の他の仕方で配置され）、かつマスク５０の縁部が、１回目のミリングシーケンス中にミリングされた後の初期試料２１の所望のミリング後の縁部を表わす想像線の真上に位置されるように、マスク５０および初期試料２１のアラインメントを実行することを含むことができる。この想像線は、ミリングされる試料２１の中心から数ナノメートルの位置に配置されることができる。軸５５は、マスクがアラインメントプロセスの終端に対して水平であることを示している。初期試料２１の縁部２５上のマスク５０の縁部５３の軌跡と初期試料２１の中心２２との間の距離（Ｄ２３）は数ナノメートルである。それはミリング後の試料２１′′の最終厚さの約２分の１である。
【００５４】
ひとたびアラインメントプロセスが終了すると、マスク５０および初期試料２１は、マスク５０および初期試料２１がイオンミリング装置４０に対面するようにアラインメントを維持しながら、（主回転ステージ１３０によって、）軸を中心に（Ｘ軸１２１を中心に）回転される。
【００５５】
図２は、ラメラ（図４ｄに２７で示す）を含む領域２５の片側から物質を除去することを含む（除去された物質は図４ａ〜４ｄに２２で示す空間を形成する）１回目のミリングシーケンスをイオンミリング装置４０が実行することができることを示す。１回目のミリングシーケンスは、ラメラの第１側壁を露出させることができる。
【００５６】
１回目のミリングシーケンスは、走査型電子顕微鏡によって（検出器３２および／または３４を使用して）ミリングを観察しながら、二重偏向によって物質を除去することを含むことができる。ミリング装置４０のイオンビーム４２はＸＹ面内で偏向することができるが、これは必ずしもそうでなくてもよい。
【００５７】
１回目のミリングシーケンスが終了した後、最終試料を含む部分的にミリングされた試料の領域２５の反対側をイオンミリング装置４０に露出させるために、マニピュレータ１００はマスク５０と部分的にミリングされた試料２１´との間の空間的関係を（例えばＸ軸を中心に部分的にミリングされた試料２１´を回転させることによって）変化させることができる。
【００５８】
図３は、領域（２５）の反対側（今露出されている側）から物質を除去して薄いラメラ２７を提供することを含む、２回目のミリングシーケンスを示す。除去された物質は、図４ｂ〜４ｄに２３で示す空間を形成する。１回目のミリングシーケンスはラメラの第２側壁を露出させることができる。
【００５９】
こうして、１回目および２回目のミリングプロセスにより、比較的長く（その厚さに比較して）、かつ互いに平行な２つの側壁を有するラメラが形成される。
【００６０】
２回目のミリングシーケンスの後、ラメラの両側は依然として、それを包囲する物質に接続される。これらの側は、より少ない物質を除去するより短いミリングシーケンスによって分離することができる。これらの２つの側のミリング精度はあまり重要ではないので、マスクを使用するかしないかにかかわらず、除去を行なうことができる。
【００６１】
例えば、除去がマスクによって支援される場合、それは、（ｉ）ラメラを包囲する物質に依然として接続されているラメラの片側付近の第１領域（図３ｃに２４で示す）を露出させるように、マスクとミリングされた試料との間の空間的関係を変化させること、（ｉｉ）第１領域をミリングして、ラメラの片側を、ラメラを包囲する物質から切り離すこと、（ｉｉｉ）ラメラを包囲する物質に依然として接続されているラメラの別の側付近の第２領域を露出させるように、マスクとミリングされた試料との間の空間的関係を変化させること、（ｉｖ）第２領域（図４ｃに２６で示す）をミリングして、ラメラの反対側を、ラメラを包囲する物質から切り離すこと、を含むことができる。
【００６２】
システム１０は、格納式ＢＳＥ検出器、ＳＥ検出器、またはそれらの組合せを含むことができる。スパッタ率の高い初期イオンミリング中に、試料の観察は、図２に対物レンズ３０の磁極片の下に位置するように示された格納式ＢＳＥ検出器３２によって達成することができる。
【００６３】
検出器の数、それらの位置、検出器の種類、および各検出器の部品数（ならびにそれらの大きさおよび形状）は、上に示した実施例とは異なることができることが注目される。
【００６４】
図５を参照すると、イオンミリング装置４０（イオン・スパッタリング・システムとも呼ばれる）は、以下の能力および自由度を有することができる。（ｉ）迅速な塊状除去によるプロセスの増強のみならず、処理後の試料の最高水準の最終品質をもたらす穏便なミリングモードをも可能にする、広範囲のイオンエネルギ制御。（ｉｉ）短いプロセス持続時間の高いイオン電流密度。（ｉｉｉ）試料の均等な処理をもたらすビーム断面に沿ったイオン電流の均一性の制御。（ｉｖ）試料表面の選択的ミリングを回避する試料表面に対するビームの可変入射角度。（ｖ）多種多様な用途および技術的モードをもたらすビームの形状および大きさの制御。（ｖｉ）試料処理の均等性のためのビームパルス化。（ｖ）特定領域の試料処理をもたらすビームの正確な位置決め。（ｖｉ）試料処理の均等性のための直交方向のビーム走査。（ｖｉｉ）試料処理の均等性のための関心領域を中心とするユーセントリックビーム回転。
【００６５】
イオン・スパッタリング・システム４０は以下を含むことができる。（ｉ）プラズマを着火させるためのデュオプラズマトロンイオン源、（ｉｉ）プラズマからＸｅ＋イオンビームを取り出しかつ捕集するビーム形成モジュール、（ｉｉｉ）イオンビームを処理される試料に集束させ、その方向に向かわせる最終光学系、（ｉｖ）一定の指定圧力の自動ガス配送を提供するＸｅガス供給システム、（ｖ）プラズマ着火およびイオンビーム形成のために、計測量のガスをイオン源に自動的に供給するリーク弁、および（ｖｉ）イオン・スパッタリング・システムの自動制御をもたらす電子機器および電力供給装置。
【００６６】
イオンミリング装置の非限定例は、「Ｄｉｒｅｃｔｅｄ  Ｍｕｌｔｉ−Ｄｅｆｌｅｃｔｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｍｉｌｌｉｎｇ  ｏｆ  ａ  Ｗｏｒｋ  Ｐｉｅｃｅ  ａｎｄ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  Ｅｘｔｅｎｔ  Ｔｈｅｒｅｏｆ」と称する米国特許公開出願第２００８／００７８７５０７５０Ａ１号に提供されており、それを参照によって本書に援用する。
【００６７】
図１０Ａ〜１０Ｄを参照すると、システムはエアロック１３００を有する。図１０Ａは、エアロック１３００および本発明の実施形態に係る真空チャンバ９１の壁９１（１）の略断面図である。
【００６８】
図１０Ｂは、本発明の実施形態に係るエアロック１３００、真空チャンバ９１、およびマニピュレータ１００の平面図である。図１０Ｂは、供給ロッドによって支持された試料が真空チャンバ９１内に入る前のエアロックを示す。
【００６９】
図１０Ｃは、本発明の実施形態に係るエアロック１３００、真空チャンバ９１、およびマニピュレータ１００の断面図である。図１０Ｃは、供給ロッドによって支持された試料が真空チャンバ９１内に入る前のエアロックを示す。
【００７０】
図１０Ｄは、本発明の実施形態に係るエアロック１３００、真空チャンバ９１、およびマニピュレータ１００の断面図である。図１０Ｄは、供給ロッドによって支持された試料が真空チャンバ９１内に配置されるときにエアロックを示す。
【００７１】
エアロック１３００の機能は、真空チャンバ９１を通気することなく、真空チャンバ（図１０に９１で示す）内に多くの試料、およびマスク、較正プレート、アパーチャ、成膜用ターゲット等のような技術的アクセサリを装填／排出することを可能にすることである。
【００７２】
エアロック１３００は以下を含む。
ａ．試料および技術的アクセサリを供給システムに／から（およびマニピュレータを包囲する真空チャンバから／に）装填／排出するための主筐体１３３０における摺動密閉蓋１３２０付きの装填口１３１０。
ｂ．エアロックを追加的に通気することなく、３〜５個の試料およびマスク、較正プレート、アパーチャ、成膜用ターゲット等のような技術的アクセサリを真空チャンバ内に装填することを可能にする供給ロッド１３０５を含む供給システム。供給ロッドの接合部（ドラム）は、試料または技術的アクセサリを担持する標準シャトルを取り付けるために多くの蟻継ぎを有する。供給ロッド１３０５は、その軸を中心に回転することができ、手動でまたはモータにより移動させることができる。
ｃ．試料および技術的アクセサリを供給システムに／から装填／排出中に真空チャンバの通気を防止する遮断弁１３５０。
【００７３】
遮断弁１３５０が開いたときに供給ロッド１３０５が真空チャンバ９１に、特に真空チャンバ９１の内部空間９１（２）に入ることができるように、エアロック１３００は真空チャンバ９１の壁９１（１）の開口に近接する。供給ロッド１３０５が真空チャンバに入る前に、エアロック１３００および特に装填口（空間）は真空排気される。遮断弁１３５０が閉じると、気体が真空チャンバ９１内に入ることが防止されるように、エアロック１３００は密閉される。
【００７４】
マニピュレータ１００は以下のステージを含むことができ、これらのステージは以下のパラメータによって特徴付けることができる。
【００７５】
主回転ステージ１３０：
アクチュエータの型：    ピエゾモータ
作動モード：    ステッピングおよびスキャンニング
ストローク：    最小１２０度
最大速度：    １０度／秒
最大加速度：    １０００度／秒２
エンコーダ閉ループによる位置決め精度：    １５０ｍ゜
分解能：    ５０ミクロン
【００７６】
第１サブユニット１１０：
Ｘ軸１００（１）
アクチュエータの型：    ピエゾモータ
作動モード：    ステッピングおよびスキャンニング
ストローク：    ３０ｍｍ
最大速度：    ５ｍｍ／秒
最大加速度：    １０００ｍｍ／秒２
エンコーダ閉ループによる位置決め精度：    １０００ｎｍ
分解能：    １ｎｍ
Ｙ軸１００（２）
アクチュエータの型：    ピエゾモータ
作動モード：    ステッピングおよびスキャンニング
ストローク：    ２５ｍｍ
最大速度：    １０ｍｍ／秒
最大加速度：    １０００ｍｍ／秒２
エンコーダ閉ループによる位置決め精度：    １０００ｎｍ
分解能：    １ｎｍ
Ｚ軸１００（３）
アクチュエータの型：    ピエゾモータ
作動モード：    ステッピングおよびスキャンニング
ストローク：    ３０ｍｍ
最大速度：    ５ｍｍ／秒
最大加速度：    １０００ｍｍ／秒２
エンコーダ閉ループによる位置決め精度：    １０００ｎｍ
分解能：    １ｎｍ
θ軸（軸に貫通穴は無いかもしれない）１００（５）
アクチュエータの型：    ピエゾモータ
作動モード：    ステッピングおよびスキャンニング
ストローク：    ３６０度
最大速度：    ４５度／秒
最大加速度：    １０００度／秒２
エンコーダ閉ループによる位置決め精度：    ５００ｍ°
分解能：    １００μ°
【００７７】
第２サブユニット１２０：
Ｘ軸１００（１１）
アクチュエータの型：    ピエゾモータ
作動モード：    ステッピングおよびスキャンニング
ストローク：    ３０ｍｍ
最大速度：    ５ｍｍ／秒
最大加速度：    １０００ｍｍ／秒２
エンコーダ閉ループによる位置決め精度：    １０００ｎｍ
分解能：    １ｎｍ
Ｙ軸（図示せず）
アクチュエータの型：    ピエゾモータ
作動モード：    ステッピングおよびスキャンニング
ストローク：    ２５ｍｍ
最大速度：    １０ｍｍ／秒
最大加速度：    １０００ｍｍ／秒２
エンコーダ閉ループによる位置決め精度：    １０００ｎｍ
分解能：    １ｎｍ
Ｚ軸１００（９）
アクチュエータの型：    ピエゾモータ
作動モード：    ステッピングおよびスキャンニング
ストローク：    ３０ｍｍ
最大速度：    ５ｍｍ／秒
最大加速度：    １０００ｍｍ／秒２
エンコーダ閉ループによる位置決め精度：    １０００ｎｍ
分解能：    １ｎｍ
Ｒ軸１００（８）
アクチュエータの型：    ピエゾモータ
作動モード：    ステッピングおよびスキャンニング
ストローク：    ３６０度
最大速度：    ４５度／秒
最大加速度：    １０００度／秒２
エンコーダ閉ループによる位置決め精度：    ２５０ｍ°
分解能：    １５０μ°
【００７８】
図１および５を参照して、初期試料およびミリングされた試料は以下のパラメータによって特徴付けることができる。
入力試料厚さ    ２０〜３０ミクロン
ミリング後の試料厚さ    １０〜５０ｎｍ
関心領域の厚さの変動    ＜５ｎｍ
標的特徴の周りの薄化領域（関心領域）
厚さ＜５０ｎｍ    １０×５μ
厚さ＜１００ｎｍ    ３０×１０μ
厚さ＜２００ｎｍ    １００×１５μ
関心領域の局在性    ５〜１０ｎｍ
アーチファクトレベル
非晶質化    ＜１ｎｍ
点欠点    ＜１ｎｍ
Ｘｅ汚染    ＜１０−９％
【００７９】
本発明は、従来のツール、方法論、および構成部品を使用することによって実施することができる。したがってそのようなツール、構成部品、および方法論についてここでは詳細に記載しない。これまでの説明で、本発明の完全な理解をもたらすために多くの明確な詳細を記載している。しかし本発明は、明確に記載した詳細に頼ることなく、実施することができることを認識されたい。
【００８０】
本開示では、本発明の例示的実施形態およびその多様性の数例を示しかつ記載しただけである。本発明は、種々の他の組合せおよび環境での使用が可能であり、かつ本書に明記する発明の概念の範囲内で変化または変形が可能であることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ−４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図９】
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【図１０Ｂ】
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【図７Ｅ】
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【図８】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【外国語明細書】
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