(57)【要約】【課題】プラズマ源を調整し制御する目的およびプラズマ反応室内の不要な汚染物種の存在を検出する目的でプラズマ源の状態を能動的に監視する方法および装置を提供すること。【解決手段】好ましい実施形態は、プラズマの成分を定量化する目的に使用する分光計を含む。プラズマの分光分析に基づくフィードバック・ループを使用してプラズマ源のイオン組成を調整するシステム・コントローラが提供される。このシステムはさらに、プラズマ源の洗浄が完了したときにそれと判定する分光分析に基づく終点判定手段を提供する。【選択図】図２
2013197101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを閉じ込めるプラズマ管を含むプラズマ源と、
前記プラズマ管内へ高周波エネルギーを供給する導体と、
試料上にまたは試料の近くに荷電粒子ビームを集束させる集束カラムと、
前記プラズマ管内から放出された光を集める第１の分光計と
を備える荷電粒子ビーム・システム。
【請求項２】
前記第１の分光計から集められた前記光の分析に基づいて前記プラズマ源および／または前記集束カラムを調整するコントローラ・システムをさらに備える、請求項１に記載の荷電粒子ビーム・システム。
【請求項３】
前記コントローラ・システムにユーザ入力が入力され、前記ユーザ入力が、前記プラズマ源および／または前記集束カラムを調整するためにフィードバック・ループに組み込まれる、請求項２に記載の荷電粒子ビーム・システム。
【請求項４】
前記コントローラ・システムが、前記源管内におけるプラズマの存在、前記源管内の前記プラズマの強度、複数のガス種が同時にイオン化されている場合の前記源管内の前記プラズマの元素組成、または単一のガス種がイオン化されている場合の前記源管内の前記プラズマのイオン種組成を監視する、請求項２または請求項３に記載の荷電粒子ビーム・システム。
【請求項５】
前記プラズマ源の特性が所定の一組の特性と一致するように、前記コントローラ・システムが、前記荷電粒子ビーム・システムの動作パラメータを制御する、請求項２〜４のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム・システム。
【請求項６】
前記試料から放出された光を集める第２の分光計をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム・システム。
【請求項７】
前記第２の分光計から集められた前記光の分析を使用して、前記試料の処理中に終点を検出する、請求項６に記載の荷電粒子ビーム・システム。
【請求項８】
プラズマ管を含む誘導結合プラズマ源を動作させる方法であって、
前記プラズマ源内へ第１のガスの流れを供給するステップと、
前記プラズマ源内へ高周波エネルギーを供給して、前記プラズマ管内のプラズマを維持するステップと、
前記プラズマ管から荷電粒子を引き出すステップと、
集束カラム内で前記荷電粒子を集束させてビームとし、前記ビームを、加工物上にまたは加工物の近くに導くステップと、
第１の分光計を提供して、前記プラズマ管内から放出された光を集めるステップと、  前記第１の分光計から集められた前記光を分析するステップと、
前記第１の分光計から集められた前記光の前記分析に基づいて前記プラズマ源を制御するステップと
を含む方法。
【請求項９】
第２の分光計を提供して、前記ビームが前記加工物と衝突した結果として前記試料から放出された光を集めるステップと、前記第２の分光計から集められた前記光を分析するステップとをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の分光計から集められた前記光を分析するステップが、前記加工物を処理しているときに終点を判定する方法を提供する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記プラズマ管を洗浄すべきであると判定されたときに、前記プラズマ源に対する前記第１のガスの前記流れおよび前記高周波エネルギーを遮断するステップと、
次いで、前記プラズマ源内へ酸素の流れを供給するステップと、
酸素プラズマを維持するために前記源管への前記高周波エネルギーの供給を再開して、前記プラズマ管を洗浄するステップと、
前記第１の分光計から集められた前記光を分析して、前記プラズマ管の前記酸素プラズマ洗浄が完了したかどうかを、放出された前記光の強度に基づいて判定するステップと、
放出された前記光の強度が、事前に決定された強度レベルを上回ったときに、前記プラズマ源に対する酸素の前記流れおよび前記高周波エネルギーを遮断するステップと
をさらに含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記酸素プラズマ洗浄が完了した後に、前記プラズマ源内への前記第１のガスの前記流れを再開するステップと、
前記プラズマ源内へ高周波エネルギーを供給して、前記プラズマ管内のプラズマを維持するステップと、
前記プラズマ管から荷電粒子を引き出すステップと、
前記集束カラム内で前記荷電粒子を集束させてビームとし、前記ビームを、加工物上にまたは加工物の近くに導くステップと
をさらに含む、請求項８〜１１に記載の方法。
【請求項１３】
ユーザ入力を提供するステップをさらに含み、前記ユーザ入力が所定の一組のプラズマ源特性を含み、前記ユーザ入力が、前記所定の一組のプラズマ源特性と一致するように前記プラズマ源が調整されるような態様のフィードバック・ループを使用した前記プラズマ源の制御に組み込まれる、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の分光計から集められた光の発光スペクトルの前記分析に基づいて前記プラズマ源を制御するステップが、前記源管内におけるプラズマの存在、前記源管内におけるプラズマ発生の強度、複数のガス種が同時にイオン化されている場合の前記源管内の前記プラズマの元素組成、単一の種がイオン化されている場合の前記プラズマのイオン種組成、または複数のガス種が同時にイオン化されている場合の前記プラズマの混合イオン種組成を監視するステップを含む、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記プラズマ源を制御するステップが、前記第１の分光計から集められた前記光の特性が所望のイオン組成の特性と一致するように動作パラメータを変化させるステップを含む、請求項８〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記集束カラムの構成要素を制御するステップをさらに含む、請求項８〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記集束カラムの構成要素を制御するステップが、所望のイオン種を透過させるように質量フィルタを制御するステップ、所望のイオン・ビーム電流を与えるビーム取込み絞りを選択するステップ、または集束レンズ上の電圧を制御するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記プラズマ源を制御するステップが自動化された工程である、請求項８〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）システム内の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）イオン源を能動的に監視する方法および構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
集束イオン・ビーム・システムは、集積回路製造分野およびナノテクノロジ分野のさまざまな用途において、マイクロスコピック構造物およびナノスコピック構造物を形成し、改変するために使用されている。集束イオン・ビームは、さまざまな源を使用してイオンを生み出すことができる。液体金属イオン源は、高い分解能（小さなスポット・サイズ）を提供することができるが、一般に小さな電流を生み出し、使用可能なイオンのタイプが限られている。異なるイオン種は異なる特性を有し、そのため、特定の用途に関しては他のイオン種よりも好ましいイオン種が存在する。例えば、ヘリウム・イオンは画像化または光研磨に対して有用であり、キセノン・イオンは、バルク処理に対して有用なより高いミリング速度を提供する。高分解能処理用の非常に細いビームを生成するためには、ＬＭＩＳからのビーム中の電流を比較的に小さく維持しなければならない。このことは、エッチング速度が遅くなり、処理時間がより長くなることを意味する。ビーム電流がある点を超えて増大すると、分解能は急速に低下する。
【０００３】
プラズマ・イオン源は、プラズマ室内のガスをイオン化し、イオンを引き出して、加工物上に集束させるビームを形成する。プラズマ・イオン源は、単一のガス種または異なる多くのタイプのガスから構成されて、異なるイオン種を供給することができる。ＬＭＩＳ源と比べると、プラズマ・イオン源は仮想源サイズが大きく、はるかに暗い。したがって、プラズマ源からのイオン・ビームを、ＬＭＩＳからのビームと同じサイズの小さなスポットに集束させることはできないが、プラズマ源はかなり大きな電流を生み出すことができる。
【０００４】
Ｃｏａｔｈ他、「Ａ  Ｈｉｇｈ−Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｄｕｏｐｌａｓｍａｔｒｏｎ  Ｉｏｎ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｐｒｏｂｅ  Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ」、ＲＥＶ．ＳＣＩ．ＩＮＳＴ．６６（２），１０１８ページ（１９９５）に記載されているデュオプラズマトロン源などのプラズマ源は、イオン・ビーム・システム用のイオン源として、特に質量分析およびイオン注入用途で使用されている。より最近には、荷電粒子の集束ビーム、すなわちイオンまたは電子の集束ビームを形成する目的に、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源が集束カラムともに使用されている。
【０００５】
誘導結合プラズマ源は、幅の狭いエネルギー範囲内の荷電粒子を供給することができ、それにより、デュオプラズマトロン源からのイオンよりも小さなスポットに荷電粒子を集束させることができる。本発明の譲受人に譲渡された、参照によって本明細書に組み込まれるＫｅｌｌｅｒ他の「Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  ｅｎｈａｎｃｅｄ，ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ  ｓｏｕｒｃｅ  ｆｏｒ  ａ  ｆｏｃｕｓｅｄ  ｉｏｎ  ｂｅａｍ  ｓｙｓｔｅｍ」という名称の米国特許第７，２４１，３６１号明細書に記載されているものなどのＩＣＰ源は、セラミック製のプラズマ室の周囲に巻き付けられた高周波（ＲＦ）アンテナを含む。このＲＦアンテナは、プラズマ室内のガスをイオン化された状態に維持するためのエネルギーを供給する。プラズマ源の仮想源サイズはＬＭＩＳの仮想源サイズよりもはるかに大きいため、プラズマ源ははるかに暗い。
【０００６】
残念なことに、プラズマ源からの放出がドリフトすることおよび不安定であることは共通している。これらのタイプの不安定性の原因および可能な是正処置を見つけるのはしばしば困難である。プラズマの状態を監視するさまざまな方法が知られているが、それらの方法にはいくつかの欠点がある。ガスの純度または種の組成の監視は質量分析計を使用することによって可能だが、必要な機器、特にキセノン（１３１ＡＭＵ）などの高原子質量のガス種に対する機器は高価である。プラズマ密度の監視は、ラングミュア・プローブ（Ｌａｎｇｍｕｉｒ  ｐｒｏｂｅ）を使用することによって達成することができるが、これも非常に高価であり、３０ｋＶのプラズマ中に実装することは難しい。その結果、プラズマ源を調整し制御する目的でプラズマの状態を能動的に監視することは現在行われていない。
【０００７】
現時点では、ＩＣＰイオン源が放出したイオン種（一価イオンなのかもしくは多価イオンなのか、または多原子イオンであるのかを問わない）の分布を監視し、制御し、最適化することも非常に難しい。単一のイオン種が所望であるにせよ、または複数のイオン種が所望であるにせよ、適切なイオン種が放出されていること、および所望の量の前記イオン種が放出されていることを保証するためには、イオン種を監視することが望ましいであろう。プラズマ反応室内の不要な汚染物種の存在を検出するためにも、イオン種の監視は望ましいであろう。質量フィルタリング・システムが正常に機能していない場合、適当でない場合、または使用されていない場合には、プラズマ反応室内の不要な汚染物種が、所望のビーム種と一緒に、集束カラム内を下方へ移動する可能性がある。
【０００８】
ＩＣＰイオン源を調整し制御する目的と、プラズマ反応室内の不要な汚染物種の存在を検出する目的の両方の目的で、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）イオン源のプラズマの状態を能動的に監視する方法および装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第７，２４１，３６１号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｃｏａｔｈ他、「Ａ  Ｈｉｇｈ−Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｄｕｏｐｌａｓｍａｔｒｏｎ  Ｉｏｎ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｐｒｏｂｅ  Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ」、ＲＥＶ．ＳＣＩ．ＩＮＳＴ．６６（２），１０１８ページ（１９９５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、プラズマ源を調整し制御する目的およびプラズマ反応室内の不要な汚染物種の存在を検出する目的でプラズマ源の状態を能動的に監視する方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
好ましい実施形態によれば、分光分析を使用して、プラズマの成分を定量化し、プラズマ源管内のイオン種の相対強度、組成などのその他の有用な情報を中継する。適切なコンプライアンス（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）を保証するため、フィードバック制御ループがこの情報を使用して、荷電粒子ビーム装置のプラズマ源および他の構成要素を調整し監視する。
【００１３】
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。
【００１４】
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】
【００１５】
【図１】キセノン・プラズマ源からのスペクトルの一例である。
【図２】本発明の光学分光計監視およびフィードバック制御を具体化するＩＣＰイオン源を含む粒子光学装置の略図である。
【図３】ＩＣＰイオン源の初期始動手順を表す本発明に基づく流れ図である。
【図４】源管の内部の酸素プラズマ洗浄手順に対応する流れ図である。
【図５】試料を処理するためにＩＣＰ源およびＦＩＢカラムをオンライン状態にする手順に対応する流れ図である。
【図６】集束イオン・ビームが試料表面に衝突したことにより試料から放出された光を集める第２の分光計を使用して終点を検出する任意選択の手順に対応する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
添付図面は、本発明の理解を助けることが意図されており、特に明示しない限り、一律の尺度では描かれていない。これらの図面では、さまざまな図に示されている同一の構成要素またはほぼ同一の構成要素が、同様の符号によって示されている。見やすくするため、全ての図面の全ての構成要素に符号が付けられているわけではない。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態は、ＩＣＰ源の光学発光から得ることができる情報を使用して、ガスの切替え、ガスの混合、源管の汚染物の洗浄、質量フィルタ選択の設定、源およびカラムのゲート開閉など、ＩＣＰ源とカラムの両方の動作の諸態様を制御する。ＩＣＰ源は、光ファイバ・ケーブルによって光学発光をサンプリングし、それを分光分析することができる十分な光を放出することを本出願の出願人は発見した。分光分析中にプラズマの成分を定量化することができる。源および／またはシステムの部分を制御する目的に使用することができる有意義な情報を提供するために、スペクトル線の絶対強度と相対強度の両方が使用される。スペクトルは、Ｏｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓから入手可能なＵＳＢ６５０  Ｒｅｄ  Ｔｉｄｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒなどの安価な分光計を用いて容易に測定することができる。本発明では、多数の特徴的なプラズマ光子波長の強度をリアルタイムで測定し、それらの強度を、１つまたは複数のフィードバック・ループで使用する。この１つまたは複数のフィードバック・ループは、例えばビームの遮断、ガスの切替え、ガスの混合、ＲＦ電力、洗浄、プラズマの補給などのシステム動作を制御することによって源および／またはカラムを調整する。
【００１８】
したがって、本発明の好ましい実施形態は、プラズマ源から放出された特徴的な光子の検出および分析を使用して、荷電粒子を引き出すのに最適なプラズマの状態を維持するのを助ける。先行技術の誘導結合プラズマ・イオン源で見られるように、源のガス種としてキセノンが使用されるときには、プラズマから緑色の光が放出され、その光が、プラズマ源の半透明のＡｌ2Ｏ3セルの壁を透過する。源のガス種としてアルゴンが使用されるときには放出光の色がピンクである。さらに、プラズマ・セルの圧力、プラズマ中へ伝達される電力などのさまざまな入力因子によってもプラズマの見かけの強度および色は変化することが知られている。観察される色は、実際には、プラズマの原子レベルでのエネルギー遷移に対応する特徴的なエネルギー光子の混合の結果である。光子の離散的な周波数を人間の眼によって区別することはできないが、光子のそれらの離散的な周波数は、先行技術の一般的な分光計によって容易に区別することができる。本発明の好ましい実施形態では、多数の特徴的なプラズマ光子周波数の相対強度を定期的に定量化し、それらを、性能が安定し最適化されるようにプラズマの状態を調整する１つまたは複数のフィードバック・ループに対する測定基準（ｍｅｔｒｉｃ）として使用する。ある光子周波数の強度に基づいて調整されるフィードバック・パラメータには、限定はされないが、プラズマ・セルの圧力およびＲＦ発生装置から伝達される源電力を含めることができる。
【００１９】
図１は、キセノン・プラズマ源からのスペクトルの一例を示す。本出願の出願人は、スペクトル上のピークの強度比によってプラズマの強度を定量化することができることを見出した。例えば、波長約７００ｎｍのピーク１０２と波長８００ｎｍ超のピーク１０４、１０６および／または１０８との強度比は、プラズマ強度の信頼性の高い指標を提供し、次いでその強度をフィードバック・ループで使用して、プラズマ源およびイオン・ビーム・カラムの構成要素を監視することができる。次いで、所望の最適な源スペクトルを達成するように、プラズマ・セルのガス圧、ＲＦ電力などのパラメータを自動的に調整し、またはオペレータが調整することができる。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態では、以下のパラメータが、リアルタイムで監視することができ、プラズマの状態を調整し／最適化する目的に使用することができるパラメータの例である。
【００２１】
１）ＩＣＰイオン源の源管内におけるプラズマの存在。これは、源管内から放出された光を集めることによって明示される。源管内から放出された光を集めることに、ＲＦ電源に戻る反射電力に関する情報を組み合わせることができる。
【００２２】
２）源管内におけるプラズマ発生の強度。これは、源管内から放出された光の強度によって明示される。
【００２３】
３）複数のガス種が同時にイオン化されている場合の源管内のプラズマの元素組成。これは、源管内から放出された光の分光分析によって明示される。
【００２４】
４）単一のガス種がイオン化されている場合のイオン種組成。例えば酸素のイオン化ではＯ+、Ｏ2+、Ｏ2+などの分布。これは、源管内から放出された光の分光分析によって明示される。
【００２５】
５）複数のガス種が同時にイオン化されている場合のガス中の混合イオン種組成。これは上記の３）と４）を合わせたものである。これは、源管内から放出された光の分光分析によって明示される。
【００２６】
６）ＩＣＰイオン源によって生み出されたイオン・ビームによって処理されている試料の表面または表面付近で進行している粒子−試料反応（例えば化学反応および陰極ルミネセンス、Ｘ線放出などの非化学的反応）。これは、試料の表面または表面付近から放出された光の分光分析によって明示される。
【００２７】
図２は、本発明の光学分光計監視およびフィードバック制御を具体化する誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）イオン源を含む粒子光学装置２００の略図である。ガス・マニホルド２０２は、流量および／または圧力調整器２０６をそれぞれが有する１つまたは複数のガス供給源２０４を備えることができる。ガス供給源２０４は異なるさまざまなガスを含むことができ、または、それらのガス供給源２０４を、同じガスの複数の供給源とすることもできる。ガス供給源２０４は、対応するそれぞれのフロー弁２０８を自動で開くことによって、それぞれ独立に選択することができる。単一のフロー弁の作動は、単一のガス種を供給したい場合に対応し、２つ以上のフロー弁の同時作動は、ガス混合物を供給したい場合に対応する。この単一のガスまたはガス混合物は次いで、プラズマが生み出されるプラズマ源管２２０に通じるガス供給管２１２につながる最終フロー弁２１０によって調整される。プラズマ源管と呼ぶ代わりにプラズマ室と呼ぶこともできる。圧力計２１４が、ガス供給管２１２内のガス圧を監視する。源ターボポンプ２６６により、ベント弁２６８を通してガス供給管２１２内を排気することができる。源ターボポンプ２６６はさらに、不要な汚染物、例えば形成された被覆物に由来する粒子を源管２２０から排出することができる。
【００２８】
ＲＦ電源２２３によってＲＦ電力が供給され、このＲＦ電力は、源管２２０を取り囲むＲＦアンテナ２２４に接続されたマッチ・ボックス（ｍａｔｃｈ  ｂｏｘ）２２２を通してプラズマ源管２２０に供給される。容量結合を低減させ、それによって引き出される荷電粒子のエネルギー幅を低減させ、粒子をより小さなスポットに集束させることを可能にするため、アンテナ２２４とプラズマ源管２２０の間に、分割ファラデー・シールド（図示せず）を配置することが好ましい。ＲＦ電源２２３はさらに、米国特許第７，２４１，３６１号に記載されているような「平衡した（ｂａｌａｎｃｅｄ）」形でアンテナに電力を供給して、引き出されるビーム中の粒子のエネルギー幅をさらに低減させることができる。プラズマからのイオンに高電圧を印加するため、プラズマ源管２２０の下端近くの源電極２２６は高電圧にバイアスされる。源バイアス電極２２６には源バイアス電源２６４が接続され、点火装置２５８によってプラズマが開始される。電子ビームもしくは陰イオンのビームを生成させるときには源バイアス電極を負の高電圧にバイアスすることができ、または陽イオンのビームを生成させるときには源バイアス電極を正の高電圧にバイアスすることができる。例えば、イオン・ビーム・ミリング用のイオンを引き出すときには一般にプラズマを約＋３０ｋＶにバイアスし、ＥＤＳ分析用の電子を引き出すときまたは２次イオン質量分析用の陰イオンを引き出すときには一般にプラズマを約−２０ｋＶから−３０ｋＶの間の電圧にバイアスし、走査電子ビーム画像を形成するための電子を引き出すときには一般にプラズマを約−１ｋＶから−１０ｋＶの間の電圧にバイアスする。分割ファラデー・シールドおよび平衡アンテナを備えるＩＣＰを使用してビームのエネルギー幅を狭くすることで、大きなスポット・サイズが適切ではない一部の用途に適したより高分解能のビームの生成が容易になる。
【００２９】
集束カラム２５０内の引出し電極２２８は、源バイアス電源２６４の出力電圧を基準電圧とする電源２６０によってバイアスされる。引出し電極電源２６０はバイポーラ電源とすることができる。カラム内のコンデンサ電極２３０は、やはりバイアス電源２６４の出力電圧を基準電圧とする電源２６２によってバイアスされる。電源２６２もバイポーラ電源とすることができる。
【００３０】
イオンは、源バイアス電極２２６上の電圧に対する引出し電極２２８上のバイアス電圧によって源管２２０の下端に誘起される高い電場によって、源管２２０内に閉じ込められたプラズマから引き出される。源管２２０から引き出されたイオンは、源バイアス電極２２６の開口すなわち絞りを通って源バイアス電極２２６の下に現れ、光学カラム２５０に入る荷電粒子ビーム（図示せず）を形成する。
【００３１】
ステージ２８２上に取り付けられた試料２８０の表面にイオン・ビームを集束させる２つの静電アインツェル・レンズ（ｅｉｎｚｅｌ  ｌｅｎｓ）２３２および２３４が集束カラム内に示されている。ステージ２８２は、試料室２８４の下部にあるステージ制御器２８６によって制御される。しかしながら、レンズの正確な数およびタイプは本発明の部分を構成しない。試料室ターボポンプ２８６は、余分なガス粒子を除去することによって、室２８４およびカラム２５０内の真空が維持されることを保証する。ターボポンプ２８６を使用して、カラム２５０および／または試料室２８４から汚染物を除去することもできる。静電レンズ２３２および２３４はそれぞれ高圧電源２３３および２３５によって制御される。レンズ２３２および２３４もバイポーラ・レンズとすることができる。ＩＣＰイオン源によって生み出される可能性がある多数のイオン種の中から単一のイオン種を選択するために、質量フィルタ制御器２４２によって制御される質量フィルタ２４０をカラム内に配置することができる。この多数のイオン種は、Ｏ+、Ｏ2+、Ｏ2+など単一の元素のさまざまなタイプのイオンを含むことがあり、または、多元素イオン化（例えばＯ2＋Ｘｅ）の場合には、この多数のイオン種が、例えばＸｅ+と組み合わされたＯ+、Ｏ2+またはＯ2+を含むことがある。質量フィルタ２４０は一般に、イオンを分離するために使用されるビーム経路の偏向またはシケイン（ｃｈｉｃａｎｅ）を含む。粒子は例えばＥ×Ｂ質量フィルタとしての２重極、４重極などの磁気偏向要素によって偏向させることができる。カラム内における質量フィルタの位置は、例えば最初の静電レンズ２３２の前に配置されるように変更することができる。
【００３２】
ビーム軸上に機械的に配置可能な多数の絞りの中からビーム取込み絞り（ｂｅａｍ  ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ  ａｅｒｔｕｒｅ）（ＢＡＡ）アクチュエータ２３８によって１つのＢＡＡ２３６を選択することによって、ビーム取込み角（したがって全ビーム電流）を変更することができる。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームを偏向させるビーム・ブランカ（ｂｅａｍ  ｂｌａｎｋｅｒ）２４４がブランカ制御器２４６によって制御され、ビーム・ブランカ２４４はカラム２５０内に実装される。カラム内にファラデー・カップ２４９を配置して、ブランカ２４４がファラデー・カップ上へビームを偏向させ、そのビーム中の粒子の電流を電位計２４８が測定するようにすることができる。
【００３３】
分光計２５２は、源管２２０内のプラズマ（図示せず）から放出された光を集め、分析するように構成されている。源管２２０（アルミナもしくは他の半透明のセラミックまたは石英から製造されたものであることが好ましい）の壁を通して放出された光を分光計２５２に伝達する光ファイバ・ケーブル２５４が示されている。光ファイバ・ケーブル２５４が示されてはいるが、源管２２０からの光を分光計２５２に伝達する任意の集光手段が適当である。いくつかの実施形態では、分散させた光の複数の波長を並行して集めることによって、プラズマ発光スペクトルを効率的に監視することを可能にする。他の実施形態では、分散させた光のスペクトルにわたって単一の集光器を繰返しスキャンして、時間に依存したスペクトル信号を生成する。したがって、分光計２５２は、汚染物を含まない状態を源が維持するように、および試料２８０上に集束しているイオン・ビーム中で所望のイオン種組成が使用されるようにプラズマ源を監視することを可能にする情報を提供する。
【００３４】
好ましい実施形態では、荷電粒子ビームが試料に衝突した結果として試料２８０から放出された光を第２の分光計２９０が集める。例えば、分光計２９０からの信号を使用して、試料の処理中に終点を正確に検出することができる。同様に、光ファイバ・ケーブル２９２を使用して、光を伝達し、その光を分光計２９０に転送することができる。光ファイバ・ケーブル２９２が示されているが、試料２８０からの光を分光計２９０に伝達する任意の集光手段が適当である。
【００３５】
プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）２５６が、ＲＦ電源２２３および点火装置２５８の制御および自動化を提供する。プラズマ源コントローラ２７０は、ＩＣＰイオン源、イオン引出し光学部品および任意選択で分光計２５２を含むシステム内の他の構成要素のさまざまな電圧、ならびにＰＬＣ２５６を制御する。プラズマ源コントローラ２７０はさらに、ＰＬＣ２５６および分光計２５２からのフィードバックを集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）システム・コントローラ２７２に提供することができる。図２に概略的に示されたさまざまな制御リンクによって示されているとおり、ＦＩＢシステム・コントローラ２７２は、荷電粒子装置２００を適正に動作させる全責務を担っている。
【００３６】
ＦＩＢシステム・コントローラ２７２は例えば、ＢＡＡアクチュエータ２３８、レンズ高圧電源２３３および２３５、質量フィルタ制御器２４２、ブランカ制御器２４６、電位計２４８、分光計２９０、ステージ制御器２８６およびプラズマ源コントローラ２７０を制御することができる。前述のとおりプラズマ源コントローラ２７０は他の構成要素を制御する。ユーザは、事前に決定される強度レベル、事前に決定される最大電力など、ある一組の動作パラメータを、ＦＩＢシステム・コントローラ２７２またはプラズマ・コントローラ２７０に入力することができ、これらのコントローラは、その所定の一組のパラメータにプラズマの特性が一致するように、ＲＦ電力設定、流量設定および圧力設定などのある種のシステム・パラメータを変更することができる。ユーザはさらに、ＦＩＢシステム・コントローラ２７２が、装置のパラメータを監視し、それらの装置パラメータが所望のパラメータと一致するように装置パラメータを調整するような態様で、ビーム電流、レンズ電圧、ビーム取込み角、質量フィルタ偏向角、電極電圧、ビーム・ブランカ偏向角などの所望の動作パラメータを入力することができる。この入力は、コンピュータを使用することによって、または他の入力装置を介してシステム・コントローラに直接に容易に実施することができることを当業者は理解するであろう。
【００３７】
システムの好ましい実施形態は、プログラム記憶装置２９４およびデータ記憶装置２９６を含み、データ記憶装置２９６は、分光計によって測定された強度情報、組成情報などのフィードバック・ループからのデータを記憶する。追加の処置をとるようユーザに指示し命じるため、フィードバック・ループから集められたこれらの情報を、例えばコンピュータ（図示せず）上に表示することもできる。フィードバック・ループからの情報は、プラズマ源および／または集束カラムの状態を監視するために使用される。いくつかの実施形態では、フィードバック・ループからの情報の分析に基づいてある種の動作パラメータが自動的に調整される。
【００３８】
これらのコントローラおよび記憶構成要素は、ＲＦ電力設定、圧力設定、流量設定などのシステム・パラメータを、分光計からのスペクトル・フィードバックに基づいて自動的に調整する自動調整などの自動化された工程を提供することができる。自動調整を使用して、適正なイオン組成が存在することを保証することができる。自動停止プログラムを使用して、ある工程がその終点に到達したときにその工程が自動的に停止するようにすることもできる。
【００３９】
粒子光学装置の構成要素、すなわち粒子光学装置のレンズ、質量フィルタなどを、それらの機能を損なう恐れなしに再配置したり、別の構成にしたりすることができることを当業者は理解するであろう。プラズマ源および集束カラムの動作パラメータは一般にプラズマ源から引き出される粒子のタイプに合わせて最適化されることも当業者は理解するであろう。表Ｉは、キセノン・イオンおよび正の酸素イオンで動作するための一般的な動作パラメータを示す。アインツェル・レンズは、レンズ上の電圧に応じて「加速レンズ」または「減速レンズ」として動作することができること、およびアインツェル・レンズに代わる別の静電レンズ構成および磁気レンズ構成が同じ機能を果たすことができることを当業者は理解する。いくつかの実施形態では、低エネルギーの荷電粒子を集束させるときには最初のレンズおよび２番目のレンズを加速レンズとして動作させ、高エネルギーの荷電粒子を集束させるときには最初のレンズおよび２番目のレンズを減速レンズとして動作させることが好ましい。
【００４０】
【表１】
2013197101.tif 000003
本発明の好ましいいくつかの実施形態では、ある特徴的なプラズマ光子周波数の相対強度を使用して、プラズマ反応室内の不要な汚染物種の存在を検出することができる。このことは、例えば洗浄プラズマを使用するときなど異なるイオン種を別の目的で導入するときに特に有益である。ＩＣＰシステムの動作中に、ＩＣＰイオン源の源管はその内壁に被覆物を蓄積する傾向があり、この被覆物は、源の外側で集められる光の強度を低減させる。この光強度の低減により、制御ソフトウエアが、プラズマが存在しないまたはプラズマが所望の設定レベルよりも低いと（誤って）判定することがある。
【００４１】
源管の内部をそのままの位置で洗浄するため、酸素洗浄プラズマが提案されている。しかしながら、これまでのところ、この洗浄工程が完了したときにそれと判定する手段は存在しない。より不活性のガス（例えばＸｅ、ＡｒまたはＮｅ）を使用して動作するように構成された源内での酸素プラズマへの過度の曝露は、源管の出口の源電極の腐食により、源の寿命を短くする可能性がある。したがって、過度の曝露に伴うこれらの問題をできるだけ軽減するため、反応性の酸素プラズマに対する適正な曝露レベルを決定する方法が求められている。本発明の好ましい実施形態では、ある特徴的なプラズマ光子周波数の相対強度を使用して、源を洗浄することが適当であるときにそれと判定することと、源が十分に洗浄されたときにそれと判定することの両方を達成することができる。
【００４２】
図３〜５は、ＩＣＰイオン源を動作させるステップを示す本発明の好ましい実施形態に基づく流れ図である。図３は、ＩＣＰイオン源の初期始動手順を表す本発明に基づく流れ図３００である。最初に、ステップ３０２で、ガス供給源をオンにする。図２で説明したとおり、ＩＣＰイオン源の源管２２０へ流入するガスは、別個のガス容器からの１もしくは異なる複数のガス、または多ガス混合物を含むことができる１つもしくは複数のガス容器からの１もしくは異なる複数のガスを含むことができる。ステップ３０６でＲＦ電源２２３をオンにする前に、ステップ３０４で、事前に決定されたガス流量および／またはガス圧の設定点に到達していなければならない。ＲＦ電源２２３をオンにした後、ステップ３０８は、マッチ・ボックス２２２を調整することを含む。ステップ３１０は、ＲＦ電源２２３内へ戻る反射電力が事前に決定された最大反射電力よりも低くなるまで、反射電力を監視することを含む。反射電力が、事前に決定された最大値以上である場合には、マッチ・ボックス２２２を再調整する。マッチ・ボックスのこの再調整は自動的に実行することができる。
【００４３】
次に、ステップ３１２は、分光計２５２を起動させることを含み、ステップ３１４で、源管２２０内のプラズマから放出された光を図２に示したように取得する。最初に、ステップ３１６で、例えばある範囲内の強度ピークの強度比を決定することによって全体の発光強度を分析し、次いで、ステップ３１８で、その全体の発光電流を事前に決定された最小光強度と比較する。特定のＩＣＰ源設計に対する具体的な最小光強度は、例えば消火しきい状態にあるプラズマの光強度を２倍することによって経験的に見つけることができる。消火しきい状態は、それよりも低いとプラズマがもはや自立継続しない点までＲＦ電力をゆっくりと低下させることによって得られる。全てのプラズマ種に対して最小光強度が同じである必要はなく、そのため、最小光強度は適宜に別々に決定すべきである。光強度がこの最小値よりも低い場合、工程はステップ３２０へ進み、ＦＩＢシステムのオペレータ・インタフェース、例えばプラズマ源コントローラ２７０またはＦＩＢシステム・コントローラ２７２を介して、このことがシステム・オペレータに通知され、システムは続いて、ステップ３２２で、オペレータからの応答を待つ。ステップ３２２は図４の流れ図４００へ続く。光強度が最小値よりも高い場合、ステップ３２４はスペクトルを分析することを含み、始動手順は次いで、図５の流れ図５００に示された工程へ進む。
【００４４】
図４は、源管の内部を酸素プラズマ洗浄する手順に対応する流れ図４００である。この洗浄工程の使用は、検出された源管からの光放出が最小強度よりも低い理由が、源管の内壁に被覆物が形成されたことにあるとの前提に基づく。この被覆物は、処理ガスの分解、または場合によっては源管および電極アセンブリの部分の分解に由来する。この被覆物は、酸化して揮発性化合物（例えばＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなど）に変化しうる材料、例えば炭素または炭化水素からなると推定され、このような揮発性化合物は次いで、源ターボポンプ２６６によって除去することができる。流れ図４００は図３のステップ３２２から続く。ステップ４０２は、光が検出されたかどうかを判定することを含む。分光計２５２によって光が全く集められず、分析されないほどには被覆物は不透明にならないと仮定する。したがって、光が検出されない場合には、判断ブロック４０２からステップ４０４へ進み、プラズマが存在しないことをオペレータに知らせる。続いて、ステップ４１２は事実上、オペレータが、１つまたは複数のガス・タンク２０４を交換するなどの他の是正処置をとることを含む。図３のステップ３１０に示すようにＲＦ電源２２３へ戻る反射電力が、示されたしきい値よりも低い状況であっても、ＩＣＰ源の他の部分がＲＦ電力を吸収することが可能であり、プラズマが存在しない場合にはなおさらである。このシナリオはおそらく、ＩＣＰ源の部分（特に、過熱してガスを放出したりまたは燃え上がったりする可能性があるＯリングなどの構成要素）の過度の加熱を防ぐために、オペレータの介入またはＲＦ電力の自動遮断によって一刻も早く終わらせるべき非常に望ましくない状況である。
【００４５】
多少の光が検出されたとき、ステップ４０６は、源管を洗浄する必要がある可能性があることをシステム・オペレータに知らせることを含む。ステップ４０８は、源管を洗浄することに対するオペレータの承認を待つことを含む。次に、ステップ４１０は、管の酸素洗浄を承認する判断ステップを含む。オペレータが源管の洗浄を承認しない場合、工程はステップ４１２へ進み、流れ図４００を出る。この場合、オペレータは、光が検出されない場合と同じように、必要と考えられるどのような是正処置でも自由にとることができる。源管の内部の酸素プラズマ洗浄の使用をオペレータが承認した場合、ステップ４１４は、洗浄用酸素の供給源をオンにすることを含む。ステップ４１８でＲＦ電源２２３をオンにする前に、ステップ４１６で、事前に決定されたガス流量および／またはガス圧の設定点に到達していなければならない。ＲＦ電源２２３をオンにした後、ステップ４２０は、マッチ・ボックス２２２を調整することを含む。
【００４６】
ステップ４２２は、ＲＦ電源２２３内へ戻る反射電力が事前に決定された最大反射電力よりも低くなるまで、反射電力を監視することを含む。反射電力が、事前に決定された最大値以上である場合には、反射電力が事前に決定された最大反射よりも低くなるまでマッチ・ボックス２２２を再調整する。マッチ・ボックス２２２の設定を調節することによってこれが達成され後、方法はステップ４２４へ進み、源管２２０内のプラズマによって放出された光の酸素発光スペクトルを取得する。次いで、ステップ４２６で、放出されたこの光の強度を分析し、源管内において酸素プラズマが維持されているときに、ステップ４２８で、（一定のプラズマ電力で）放出光の強度が徐々に増大して事前に決定された強度レベルを上回るまで光の強度を監視する。酸素スペクトルの強度のこの分析は、プラズマ管の洗浄が完了したときにそれと判定する終点判定法を提供する。酸素洗浄プラズマなどのある種の洗浄法に対する過度の曝露はプラズマ源に対して有害であることがあるため、この終点判定法は有利である。これが達成された後、ステップ４３０は、源管２２０に供給されているＲＦ電力と酸素の流れの両方をオフにすることを含む。この時点で、プラズマ源コントローラ２７０のフィードバック・システムは、源管の酸素洗浄が決定的な終点に達したことを識別しており、その結果、過洗浄による潜在的な損傷は回避される。このとき、システムは使用の準備ができているはずであり、開始ブロック３０２から再び図３の流れ図に入る。
【００４７】
図５は、試料を処理するためにＩＣＰ源およびＦＩＢカラムをオンライン状態にする手順に対応する流れ図５００である。流れ図５００には、図３の流れ図３００で、源管２２０からの全体の光放出が十分である点までプラズマが開始された（ブロック３１８を出た「Ｙｅｓ」に沿ってブロック３２４へ進んだ）後に入る。次に、ステップ５０２で、源管２２０から取得したスペクトル・データをより完全に分析して、源管内のイオン種の分布を求め、これを、事前に決定された所望のイオン種分布と比較する。スペクトルが一致しない場合、ステップ５０４は、自動調整モードに設定されているかどうかをシステムが判定することを含む。源管の組成は、例えばＰＬＣ２５６からの自動化およびプラズマ源コントローラ２７０からのデータを使用することによって自動調整することができる。自動調整モードに設定されていない場合、ステップ５０８は、イオン種の分布が事前に決定された分布と一致していないことをオペレータに知らせることを含み、システムは次いで、オペレータが他の処置をとるのを待つ。
【００４８】
システムが自動調整モードに設定されている場合、工程はステップ５０６へ進み、さまざまなシステム・パラメータ（例えばＲＦ電力、それぞれの処理ガスの流量および／または圧力設定、ガス供給管内の全圧など）を、所定のプラズマ最適化結果に基づいて系統的に変化させる。これらのパラメータは、所定の一組の入力値に基づいて自動的に変化させることができる。これがリアルタイムで実行されているとき、分光計２５２は、観察される発光スペクトルが、所望のイオン種に対する事前に決定されたスペクトルと一致するまで、源管からの光の放出を連続的に監視し分析する。観察される発光スペクトルが事前に決定されたスペクトルと一致した時点で、判断ブロックからステップ５１０へ進み、所望のイオン・ビーム電流を与えるＢＡＡを選択する。ＢＡＡアクチュエータを使用して、ビーム電流が小さすぎる場合にはより大きな絞りを選択することができ、またはビーム電流が大きすぎる場合にはより小さな絞りを選択することができる。
【００４９】
ステップ５１２は、ガス混合物がイオン化されているかどうかを判定する判断ブロックである。ガス混合物がイオン化されている場合、例えば２種類以上の元素のイオンがＩＣＰイオン源によって生み出されている場合には、ＩＣＰイオン源によって生み出されている多数のイオン種の中から対象のイオン種を選択するように質量フィルタを設定する追加のステップ５１４が必要である。この多数のイオン種は、異なる元素に由来する異なる電荷状態および異なる分子状態を有するイオン種でありうることに留意することは重要である。対象のイオン種だけを通過させるように質量フィルタの電場および／または磁場を設定した後、またはガス混合物をイオン化しているのではない場合には、ステップ５１６で、ビーム・ブランカ２４４を使用して、イオン・ビームをファラデー・カップ２４９内へ偏向させることができ、このことは、試料２８０上に集束することになるビーム電流をステップ５１８で正確に測定することを可能にする。測定された電流は、システム・コントローラ２７２によって監視し、ステップ５２０でシステム・オペレータに対して表示することができる。
【００５０】
本発明の好ましいいくつかの実施形態では、集束荷電粒子ビームによる試料２８０の処理中に、第２の分光計２９０を使用して終点を判定することができる。図６は、第２の分光計２９０が、集束ビームが試料表面に衝突したことにより試料２８０から放出された光を集め、得られたスペクトル情報を使用して、試料の処理が完了したときにそれと判定する任意選択の手順に対応する流れ図６００である。この手順は、図３および５に示した手順が成功裏に完了した後に、すなわちステップ５２０の後に実行されることになる。図４で説明した手順が必要な場合には、システムが図４の手順を完了させ、図３の流れ図３００に戻ってそれを完了させ、次いで図５の流れ図５００を完了させた後に、図６の流れ図６００を実行することができる。
【００５１】
図６の工程では、分光計２９０が、集束イオンが衝突する試料表面の方向へ向けられた光ファイバ２９２または同様の集光装置を有することができる。ステップ６０２は、分光計２９０を起動させることを含み、続くステップ６０４で、スペクトル情報を取得し、分析する。この終点判定工程に関しては２つのスペクトル、すなわち１）集束荷電粒子ビームが最初に衝突したときに試料によって放出されると予想される光の初期スペクトル特性、および２）集束ビームによる処理の後に試料によって放出されると予想される光の「最終」スペクトル特性を事前に決定しておくことになる。これらのスペクトルの例を以下に示す。
【００５２】
１）集積回路上のメタライゼーション・スタックの絶縁材料に対応する二酸化シリコンのスペクトル。
【００５３】
２）メタライゼーション・スタック内の導体に対応する銅のスペクトル。これらの銅導体は通常、絶縁材料層の下に埋設されており、例えば回路編集を実行するために、ＦＩＢを使用して、これらの導体層に達する高アスペクト比の開口が形成される。
【００５４】
図６に記載された工程中、ステップ６０８で、最初にＦＩＢがミリングによって材料を除去しているとき、試料からの発光スペクトルは初期の試料のそれであると予想される。このスペクトルを「スペクトル（初期）」と呼ぶ。試料からの発光スペクトルが「スペクトル（初期）」である間、ステップ６０８はループする。分析されたスペクトルがスペクトル（初期）から変化し始めると、手順は次の判断ブロック６１０へ進み、分析されたリアルタイムのスペクトルを「スペクトル（最終）」と比較する。ビームの処理速度および材料の厚さによって決まるある期間の間、分析されるスペクトルは、スペクトル（初期）ともスペクトル（最終）とも異なる。ビームを使用して十分な量の貫通孔が達成されると、分析されるスペクトルはスペクトル（最終）に十分に近くなり、ステップ６１２で、工程が終点に達したことをシステム・オペレータに知らせる。分析されたスペクトルがスペクトル（最終）に十分に近いときにそれと判定する判定は、実際には、試行錯誤によって、または進行中の処理においてどのタイプのスペクトルが十分な終点判定性能を提供するのかについての特別な知識によって、オペレータが実行する。ステップ６１４は、システムが自動停止モードにあるかどうかを判定することを含む。システムが自動停止モードに設定されている場合には、ステップ６１６でビームが自動的に遮断される。システムが自動停止モードに設定されていない場合、システムはステップ６１８へ進み、システム・オペレータが、おそらくはビームを遮断することにより手動で応答するのを待つ。この終点判定法は、エッチングだけでなく、付着などの他の試料処理法にも使用することができる。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態によれば、荷電粒子システムが、プラズマを閉じ込めるプラズマ管を含むプラズマ源と、プラズマ管内へ高周波エネルギーを供給する導体と、試料上にまたは試料の近くに荷電粒子ビームを集束させる集束カラムと、プラズマ管内から放出された光を集める第１の分光計とを備える。
【００５６】
いくつかの実施形態では、この荷電粒子ビーム・システムが、第１の分光計から集められた光の分析に基づいてプラズマ源および／または集束カラムを調整するコントローラ・システムをさらに備える。コントローラ・システムにユーザ入力が提供されるいくつかの実施形態では、フィードバック・ループに組み込まれたユーザ入力が、プラズマ源および／または集束カラムを調整する。
【００５７】
いくつかの実施形態では、コントローラ・システムが、源管内におけるプラズマの存在、源管内のプラズマの強度、複数のガス種が同時にイオン化されている場合の源管内のプラズマの元素組成、または単一のガス種がイオン化されている場合の源管内のプラズマのイオン種組成を監視する。
【００５８】
いくつかの実施形態では、プラズマ源の特性が所定の一組の特性と一致するように、コントローラ・システムが、荷電粒子ビーム・システムの動作パラメータを制御する。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビーム・システムが、試料から放出された光を集める第２の分光計をさらに備える。いくつかの実施形態では、第２の分光計から集められた光の分析を使用して、試料の処理中に終点を検出する。
【００５９】
本発明のいくつかの実施形態によれば、プラズマ管を含む誘導結合プラズマ源を動作させる方法が、プラズマ源内へ第１のガスの流れを供給するステップと、プラズマ源内へ高周波エネルギーを供給して、プラズマ管内のプラズマを維持するステップと、プラズマ管から荷電粒子を引き出すステップと、集束カラム内で荷電粒子を集束させてビームとし、そのビームを、加工物上にまたは加工物の近くに導くステップと、第１の分光計を提供して、プラズマ管内から放出された光を集めるステップと、第１の分光計から集められた光を分析するステップと、第１の分光計から集められた光の分析に基づいてプラズマ源を制御するステップとを含む。
【００６０】
いくつかの実施形態では、この方法が、第２の分光計を提供して、ビームが加工物と衝突した結果として試料から放出された光を集めるステップと、第２の分光計から集められた光を分析するステップとをさらに含む。いくつかの実施形態では、第２の分光計から集められた光を分析するステップが、加工物を処理しているときに終点を判定する方法を提供する。
【００６１】
いくつかの実施形態では、この方法が、プラズマ管を洗浄すべきであると判定されたときに、プラズマ源に対する第１のガスの流れおよび高周波エネルギーを遮断するステップと、次いで、プラズマ源内へ酸素の流れを供給するステップと、酸素プラズマを維持するために源への高周波エネルギーの供給を再開して、プラズマ管を洗浄するステップと、第１の分光計から集められた光を分析して、プラズマ管の酸素プラズマ洗浄が完了したかどうかを、放出された光の強度に基づいて判定するステップと、放出された光の強度が、事前に決定された強度レベルを上回ったときに、プラズマ源に対する酸素の流れおよび高周波エネルギーを遮断するステップとをさらに含む。
【００６２】
いくつかの実施形態では、この方法が、酸素プラズマ洗浄が完了した後に、プラズマ源内への第１のガスの流れを再開するステップと、プラズマ源内へ高周波エネルギーを供給して、プラズマ管内のプラズマを維持するステップと、プラズマ管から荷電粒子を引き出すステップと、集束カラム内で荷電粒子を集束させてビームとし、そのビームを、加工物上にまたは加工物の近くに導くステップとをさらに含む。
【００６３】
いくつかの実施形態では、この方法が、所定の一組のプラズマ源特性を含むユーザ入力を提供するステップをさらに含み、このユーザ入力が、前記所定の一組のプラズマ源特性と一致するようにプラズマ源が調整されるような態様のフィードバック・ループを使用したプラズマ源の制御に組み込まれる。
【００６４】
いくつかの実施形態では、第１の分光計から集められた光の発光スペクトルの分析に基づいてプラズマ源を制御するステップが、源管内におけるプラズマの存在、源管内におけるプラズマ発生の強度、複数のガス種が同時にイオン化されている場合の源管内のプラズマの元素組成、単一の種がイオン化されている場合のプラズマのイオン種組成、または複数のガス種が同時にイオン化されている場合のプラズマの混合イオン種組成を監視するステップを含む。
【００６５】
いくつかの実施形態では、プラズマ源を制御するステップが、第１の分光計から集められた光の特性が所望のイオン組成の特性と一致するように動作パラメータを変化させるステップを含む。いくつかの実施形態では、この方法が、集束カラムの構成要素を制御するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、集束カラムの構成要素を制御するステップが、所望のイオン種を透過させるように質量フィルタを制御するステップ、所望のイオン・ビーム電流を与えるビーム取込み絞りを選択するステップ、または集束レンズ上の電圧を制御するステップを含む。いくつかの実施形態では、プラズマ源を制御するステップが自動化された工程である。
【００６６】
以上の本発明の説明は主に装置を対象としているが、特許請求の範囲に記載の装置を使用する方法も本発明の範囲に含まれることを認識すべきである。さらに、本発明の実施形態は、コンピュータ・ハードウェアもしくはコンピュータ・ソフトウェア、またはコンピュータ・ハードウェアとコンピュータ・ソフトウェアの組合せによって実現することができることも認識すべきである。本発明の方法は、標準プログラミング技法を使用した、本明細書に記載された方法および図に基づくコンピュータ・プログラムとして実現することができ、このコンピュータ・プログラムには、コンピュータ・プログラムを含むように構成されたコンピュータ可読の記憶媒体が含まれ、そのように構成された記憶媒体は、コンピュータを、事前に決定された特定の方式で動作させる。コンピュータ・システムと通信するため、それぞれのプログラムは、高水準手続き型プログラミング言語またはオブジェクト指向プログラミング言語で実現することができる。しかしながら、所望ならば、それらのプログラムを、アセンブラ言語または機械語で実現することもできる。いずれにせよ、その言語は、コンパイルまたは解釈される言語とすることができる。さらに、そのプログラムは、そのプログラムを実行するようにプログラムされた専用集積回路上で実行することができる。
【００６７】
さらに、方法論は、限定はされないが、荷電粒子ツールもしくは他の画像化装置とは別個の、荷電粒子ツールもしくは他の画像化装置と一体の、または荷電粒子ツールもしくは他の画像化装置と通信するパーソナル・コンピュータ、ミニコンピュータ、メインフレーム、ワークステーション、ネットワーク化されたコンピューティング環境または分散コンピューティング環境、コンピュータ・プラットホームなどを含む、任意のタイプのコンピューティング・プラットホームで実現することができる。本発明の諸態様は、取外し可能であるか、またはコンピューティング・プラットホームと一体であるかを問わない、ハードディスク、光学式読取りおよび／もしくは書込み記憶媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの記憶媒体上または記憶装置上に記憶された機械可読コードであって、プログラム可能なコンピュータが、本明細書に記載された手順を実行するために、その記憶媒体または記憶装置を読んだときにそのコンピュータを構成し、動作させるために、そのコンピュータが読むことができるように記憶された機械可読コードとして実現することができる。さらに、機械可読コードまたは機械可読コードの一部を、有線または無線ネットワークを介して伝送することができる。本明細書に記載された発明は、マイクロプロセッサまたは他のデータ処理装置と連携して上述の諸ステップを実現する命令またはプログラムを含む、これらのさまざまなタイプのコンピュータ可読記憶媒体、およびその他のさまざまなタイプのコンピュータ可読記憶媒体を含む。本発明はさらに、本明細書に記載された方法および技法に従ってプログラムされたコンピュータを含む。
【００６８】
入力データに対してコンピュータ・プログラムを使用して、本明細書に記載された機能を実行し、それによって入力データを変換して出力データを生成させることができる。この出力情報は、表示モニタなどの１つまたは複数の出力装置に出力される。本発明の好ましい実施形態では、変換されたデータが物理的な実在する物体を表し、これには、その物理的な実在する物体の特定の視覚的描写を表示画面上に生成することが含まれる。
【００６９】
本発明は幅広い適用可能性を有し、上記の例において説明し、示した多くの利点を提供することができる。本発明の実施形態は、具体的な用途によって大きく異なる。全ての実施形態が、これらの全ての利点を提供するわけではなく、全ての実施形態が、本発明によって達成可能な全ての目的を達成するわけでもない。本明細書で特に定義されていない場合、その用語は、その通常の一般的な意味で使用されることが意図されている。添付図面は、本発明の理解を助けることが意図されており、特に明記しない限り、一律の尺度では描かれていない。
【００７０】
以上の議論および特許請求の範囲では、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が、オープン・エンド（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ）型の用語として使用されており、したがって、これらの用語は、「．．．を含むが、それらだけに限定はされない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ，ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」ことを意味すると解釈すべきである。また、本明細書において、用語「自動」、「自動化された」または類似の用語が使用されるとき、これらの用語は、自動プロセスもしくは自動ステップまたは自動化されたプロセスもしくは自動化されたステップの手動による開始を含むものと理解される。本明細書では用語「ＦＩＢ」または「集束イオン・ビーム」が、イオン光学部品によって集束させたビームおよび整形されたイオン・ビームを含む、平行イオン・ビームを指すために使用される。
【００７１】
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】
【００７２】
２００  粒子光学装置
２２０  プラズマ源管
２２３  ＲＦ電源
２４０  質量フィルタ
２５０  集束カラム
２８０  試料
２８２  ステージ
２８４  試料室
【図１】
2013197101.tif 000004
【図２】
2013197101.tif 000005
【図３】
2013197101.tif 000006
【図４】
2013197101.tif 000007
【図５】
2013197101.tif 000008
【図６】
2013197101.tif 000009
【外国語明細書】
2013197101000001.pdf
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