(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマイオン源を用いる集束イオンビームシステムにおいて、中性粒子が試料に到達することを防ぐことができるシケイン・ブランカ・アセンブリを提供する。【解決手段】イオンビーム１７０ａは、その進行方向に順に配設された第１〜第４のシケイン偏向器１１１〜１１４によって、中性粒子遮断構造体１３０、１４０を迂回するように偏向され、矢印１１６の方向に進み、試料に照射される。中性粒子遮断構造体はＺ軸の経路を横切って配設されるので、中性粒子が遮断される。ブランキングモードでは、ブランキング偏向器１２０によりビーム遮断構造体１５０でイオンビーム経路が終端するように偏向される。中性粒子が遮断されることにより、試料が中性粒子によって汚染されること、およびＳＥＭを備えるデュアルビームシステムにおいてはイオンビームをブランキングしてＳＥＭで画像取得するときの画像飽和を防ぐことができる。【選択図】図１Ａ
2016072248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビーム・システム用のシケイン・ブランカ・アセンブリであって、
入口および出口であり、前記入口が、軸に沿って伝搬している荷電粒子ビームを受け入れるように構成された入口および出口と、
前記軸と交わる中性粒子遮断構造体と、
前記入口と前記出口の間に直列にこの順番で配列された第１のシケイン偏向器、第２のシケイン偏向器、第３のシケイン偏向器および第４のシケイン偏向器を含む複数のシケイン偏向器であり、前記中性粒子遮断構造体を迂回し、前記出口を通って前記シケイン・ブランカ・アセンブリを出る経路に沿って前記ビームを偏向させるように構成された複数のシケイン偏向器と、
前記第３のシケイン偏向器と前記第４のシケイン偏向器の間に配列されたビーム遮断構造体と
を備えるシケイン・ブランカ・アセンブリ。
【請求項２】
前記ビームを前記ビーム遮断構造体の中へ偏向させることによって、前記ビームが前記出口を通過することを防ぐように構成されたビーム・ブランキング偏向器をさらに備える、請求項１に記載のシケイン・ブランカ・アセンブリ。
【請求項３】
前記ビーム・ブランキング偏向器が、前記第１のシケイン偏向器と前記第２のシケイン偏向器の間に配置された、請求項２に記載のシケイン・ブランカ・アセンブリ。
【請求項４】
四重極偏向器をさらに備え、前記第１のシケイン偏向器が、前記四重極偏向器の向い合せに配置された２つの電極を含み、前記ビーム・ブランキング偏向器が、前記四重極偏向器の向い合せに配置された他の２つの電極を含む、請求項２または請求項３に記載のシケイン・ブランカ・アセンブリ。
【請求項５】
前記第１のシケイン偏向器と前記ビーム・ブランキング偏向器が同じ１つの偏向器であり、電圧源をさらに備え、前記電圧源が、
前記中性粒子遮断構造体を迂回する経路に沿って前記ビームを偏向させるのに十分な第１の電圧を前記同じ１つの偏向器に印加し、
前記ビーム遮断構造体で終端する経路に沿って前記ビームを偏向させるのに十分な第２の電圧を前記同じ１つの偏向器に印加する
ように構成された、請求項２から４のいずれか一項に記載のシケイン・ブランカ・アセンブリ。
【請求項６】
前記第１のシケイン偏向器が、前記軸に対して直角な第１の方向の第１の偏向力を前記ビームに加えるように構成されており、
前記ビーム・ブランキング偏向器が、前記第１の方向の第２の偏向力を前記ビームに加えるように構成されており、
前記第１の偏向力および前記第２の偏向力が静電力である、
請求項２から５のいずれか一項に記載のシケイン・ブランカ・アセンブリ。
【請求項７】
前記第１のシケイン偏向器が、前記軸に対して直角な第１の方向の第１の偏向力を前記ビームに加えるように構成されており、
前記ビーム・ブランキング偏向器が、前記軸および前記第１の方向に対して直角な第２の方向の第２の偏向力を前記ビームに加えるように構成されており、
前記第１の偏向力および前記第２の偏向力が静電力である、
請求項２から５のいずれか一項に記載のシケイン・ブランカ・アセンブリ。
【請求項８】
前記中性粒子遮断構造体が、前記第４のシケイン偏向器の上流に配置された、請求項１から７のいずれか一項に記載のシケイン・ブランカ・アセンブリ。
【請求項９】
前記中性粒子遮断構造体が第１の中性粒子遮断構造体であり、
前記シケイン・ブランカ・アセンブリが、前記第４のシケイン偏向器の上流に配置された第２の中性粒子遮断構造体をさらに備え、
前記第１の中性粒子遮断構造体を迂回する前記経路が、前記第２の中性粒子遮断構造体を迂回し、
前記第２の中性粒子遮断構造体が、前記第１の中性粒子遮断構造体および前記第２の中性粒子遮断構造体を迂回する前記経路上で中性化された荷電粒子であって前記第１の中性粒子遮断構造体によって遮断されなかった中性化された荷電粒子を遮断するように構成された、
請求項１から８のいずれか一項に記載のシケイン・ブランカ・アセンブリ。
【請求項１０】
前記ビーム遮断構造体がファラデー・カップを備える、請求項１から９のいずれか一項に記載のシケイン・ブランカ・アセンブリ。
【請求項１１】
前記荷電粒子ビーム・システムがプラズマ−集束イオン・ビーム・カラムを備え、前記荷電粒子ビームがプラズマ−集束イオン・ビームを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシケイン・ブランカ・アセンブリ。
【請求項１２】
荷電粒子システムによって試料を処理している間に前記試料に中性粒子が衝突することを防ぐ方法であって、
前記荷電粒子システムが、
荷電粒子源と、
直列に配列された第１、第２、第３および第４のシケイン偏向器、第１の中性粒子遮断構造体、第２の中性粒子遮断構造体、ならびに前記第３のシケイン偏向器と前記第４のシケイン偏向器の間に配置されたビーム遮断構造体を備えるシケイン・ブランカ・アセンブリと
を備え、
前記方法が、
荷電粒子源から荷電粒子を発射し、
前記荷電粒子を集束させて、第１の軸に沿って前記試料に向かって伝搬する荷電粒子ビームとし、
前記シケイン偏向器を使用して、前記第１の中性粒子遮断構造体および前記第２の中性粒子遮断構造体を避けるように前記荷電粒子ビームを偏向させ、次いで、前記第１の軸に対して平行な第２の軸または前記第１の軸と同じ第２の軸上へ前記荷電粒子ビームを偏向させ、
前記試料の表面に前記荷電粒子ビームが照射されるような態様で、前記荷電粒子ビームを前記第２の軸に沿って伝搬させる
ことによって、荷電粒子装置による前記試料への照射を実行することと、
前記シケイン・ブランカ・アセンブリを使用して、前記試料に中性粒子が衝突することを防ぐことと
を含む方法。
【請求項１３】
前記第１の軸に対して垂直な前記シケイン・ブランカ・アセンブリの断面の一部分と重なり、前記第１の軸と前記第２の軸の間の前記シケイン・ブランカ・アセンブリの一部分を遮断するプレートを、前記第２の中性粒子遮断構造体が備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記試料に中性粒子が衝突することを防ぐことが、前記試料に前記荷電粒子ビームが照射されている間、前記第１の中性粒子遮断構造体と前記第２の中性粒子遮断構造体のうちの少なくとも一方の中性粒子遮断構造体によって、前記中性粒子による前記試料の汚染が防止されるような態様で中性粒子を遮断することを含む、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記荷電粒子装置が集束イオン・ビーム・カラムを備え、前記荷電粒子源がイオン源を含み、前記荷電粒子ビームが集束イオン・ビームを含み、
前記シケイン・ブランカ・アセンブリが、前記集束イオン・ビームが前記第１のシケイン偏向器に入る位置に配置されたビーム・ブランキング偏向器、または前記集束イオン・ビームが前記第１のシケイン偏向器に入る位置の下流、前記ビーム遮断構造体の上流に配置されたビーム・ブランキング偏向器をさらに備え、
前記荷電粒子システムが走査電子顕微鏡をさらに備え、
前記方法がさらに、
前記集束イオン・ビームをブランキングすることであり、前記第１のシケイン偏向器によって前記集束イオン・ビームに第１の偏向力を加えることおよび前記ビーム・ブランキング偏向器によって前記集束イオン・ビームに第２の偏向力を加えることを含むことと、
前記集束イオン・ビームの前記ブランキングの間、前記第１の中性粒子遮断構造体と前記第２の中性粒子遮断構造体のうちの少なくとも一方の中性粒子遮断構造体によって、前記中性粒子が前記試料の前記表面で２次電子を発生させることを防ぐような態様で中性粒子を遮断することと、
前記走査電子顕微鏡によって前記試料を画像化することと
を同時に含む、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記集束イオン・ビームをブランキングすることが、前記第１のシケイン偏向器、前記第２のシケイン偏向器、前記第３のシケイン偏向器および前記ビーム・ブランキング偏向器が発生させた静電場によって前記集束イオン・ビームを偏向させることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の偏向力の方向が前記第１の軸に対して直角であり、前記第２の偏向力の方向が前記第１の偏向力の前記方向と同じである、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の偏向力の方向が前記第１の軸に対して直角であり、前記第２の偏向力の方向が、前記第１の軸および前記第１の偏向力の前記方向に対して直角である、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記荷電粒子装置がプラズマ集束イオン・ビーム・カラムを備え、前記荷電粒子源がプラズマ・イオン源を含み、前記荷電粒子ビームが集束イオン・ビームを含む、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記集束イオン・ビームの電流が約１．３μＡ以下である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記中性粒子が、前記プラズマ源から発射されたガス分子、前記プラズマ集束イオン・ビーム・カラム内で中性化された前記集束イオン・ビームのイオン、またはこれらの混合物を含む、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
イオン・ビームを発生させ、集束させ、導くように構成された集束イオン・ビーム・カラムを備える、加工物を処理するための荷電粒子ビーム・システムであって、前記集束イオン・ビーム・カラムが、
イオン源と、
前記イオン・ビームを前記イオン源から加工物に向かって伝搬させる光軸と、
直列に配列された４つのシケイン偏向器、ブランキング偏向器、第１の中性粒子遮断構造体、第２の中性粒子遮断構造体およびビーム遮断構造体を備えるシケイン・ブランカ・アセンブリと、
を備え、
前記第１の中性粒子遮断構造体が、前記光軸に沿って加工物に向かって伝搬している中性粒子を遮断するように構成されており、
前記４つのシケイン偏向器が、前記イオン・ビームを、前記光軸から、前記第１の中性粒子遮断構造体および前記第２の中性粒子遮断構造体を迂回する経路上へ偏向させ、次いで前記光軸上または前記光軸に対して平行な軸上へ偏向させることによって、前記ビームを前記加工物上へ導くように構成されており、
前記４つのシケイン偏向器および前記ブランキング偏向器が、前記イオン・ビームを前記ビーム遮断構造体の中へ偏向させることによって、前記イオン・ビームをブランキングするように構成されており、
前記第２の中性粒子遮断構造体が、前記光軸から偏向した後に中性化されたイオンを遮断するように構成されている、
荷電粒子ビーム・システム。
【請求項２３】
前記イオン源に最も近いシケイン偏向器が、前記光軸に対して直角な第１の方向の第１の静電場を前記イオン・ビームに作用させるように構成されており、
前記ブランキング偏向器が、前記イオン源に最も近い前記シケイン偏向器が前記第１の静電場を作用させている間に、第２の方向の第２の静電場を前記イオン・ビームに作用させるように構成されている、
請求項２２に記載の荷電粒子ビーム・システム。
【請求項２４】
前記第２の方向が、前記第１の方向に対して平行であるか、または前記第１の方向に対して直角である、請求項２３に記載の荷電粒子ビーム・システム。
【請求項２５】
前記ビーム遮断構造体がファラデー・カップを備え、前記イオン源がプラズマ源を含み、前記プラズマ源が、
プラズマを封じ込めるプラズマ室と、
前記プラズマを電気的にバイアスする源電極と、
前記プラズマ室からイオンを引き出す引出し電極と
を有する、請求項２２から２４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２６】
前記シケイン・ブランカ・アセンブリが前記イオン・ビームをブランキングしている間に前記加工物を画像化するように構成された走査電子顕微鏡をさらに備える、請求項２１から２５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２７】
前記シケイン・ブランカ・アセンブリ内で前記ビームのクロスオーバが起こらない、請求項２２から２６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２８】
前記シケイン・ブランカ・アセンブリが、前記ビームを整形する開口を備えない、請求項２２から２７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２９】
前記ビームを整形して円形焦点または線状焦点にする集束要素がない、請求項２２から２８のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム・システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ−集束イオン・ビームなどの荷電粒子ビームをブランキング（ｂｌａｎｋｉｎｇ）する方法、装置およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
集束イオン・ビーム（ＦＩＢ）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体およびナノスコピック構造体を形成および改変するために使用されている。ＦＩＢシステムは、プラズマ源、液体金属イオン源（ＬＭＩＳ）などのさまざまな源を使用してイオンを生成することができる。生成されたイオンは次いで、画像化およびミリングのために試料上に集束させる。近年、プラズマ源を利用してプラズマ集束イオン・ビーム（Ｐ−ＦＩＢ）を発生させるさまざまなＦＩＢシステムが開発されている。Ｐ−ＦＩＢシステムは、液体金属イオン源などの他のイオン源を利用するＦＩＢシステムによって通常達成されるよりも大電流の集束イオン・ビームを生成することができる。Ｐ−ＦＩＢシステムのこのより大電流の集束イオン・ビームは、試料処理用途においてより大きなミリング速度を達成することを可能にし、このことは特に、例えば高スループット試料処理用途において望ましいことがある。
【０００３】
ＦＩＢシステム、特にＰ−ＦＩＢシステムを使用するときに生じる１つの問題は、プラズマ−集束イオン・ビームが照射された試料エリアの周囲の汚染（ｓｔａｉｎｉｎｇ）である。例えば、試料表面のプラズマ−集束イオン・ビームが衝突した点の周りに大きな円形の汚染すなわち「ハロー（ｈａｌｏ）」ができることがある。プラズマ−集束イオン・ビームによる汚染は、中性粒子（ニュートラル（ｎｅｕｔｒａｌ））が試料に当たり、それらの中性粒子が試料材料中に入り込むことによって、または、それらの中性粒子が、汚染物の付着を、直接にもしくは２次電子（ＳＥ）の発生を介して間接的に引き起こすことによって生じると考えられる。それらの中性粒子は、ＦＩＢカラムのイオン源から漏れた中性粒子および／またはイオン源から試料へ移動する間に中性化された集束イオン・ビームのイオンである可能性がある。プラズマ源は、典型的なＬＭＩＳよりも数桁高いガス圧で動作するため、ＬＭＩＳ源を利用するＦＩＢ装置と比べると、Ｐ−ＦＩＢシステムでは、汚染がはるかに顕著であり、また、Ｐ−ＦＩＢは通常、より大きなビーム電流を発生させる目的に使用されるため、そのより大きなビーム画定開口（ｂｅａｍ−ｄｅｆｉｎｉｎｇ  ａｐｅｒｔｕｒｅ：ＢＤＡ）の真空コンダクタンスは、より多くのガスが漏れてカラムを下り、最終的に試料に到達することを許してしまう。
【０００４】
したがって、シングル・ビームＦＩＢカラムによって処理されている試料に中性粒子が到達することを防ぐ新たな方法が求められている。特に、Ｐ−ＦＩＢシステムが発生させたプラズマ集束イオン・ビームによって処理されている試料に、そのＰ−ＦＩＢシステムによって発生した中性粒子が到達することを阻止して、試料の汚染を低減させまたは排除する新たな装置および方法を見出すことは望ましいであろう。
【０００５】
画像飽和（ｉｍａｇｅ  ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）は、デュアル・ビーム・システム内でＰ−ＦＩＢ装置が使用されるときに生じる他の問題である。共通のターゲットのところで交差する光軸を有するＰ−ＦＩＢカラムとＳＥＭカラムとを備えるデュアル・ビーム・システムでは、典型的なワークフローが、Ｐ−ＦＩＢミリング・ステップとＳＥＭ画像化ステップとを交互に実行することであることがある。ミリングの間、ＳＥＭビームは通常、ブランキングされ、その間に、Ｐ−ＦＩＢが、試料への照射よって材料を除去する。通常は次いでＰ−ＦＩＢビームをブランキングし、ＳＥＭビームを使用して、終点決定機能および他のプロセス制御機能のために試料を画像化する。分かっているのは、プラズマ源およびＰ−ＦＩＢカラムが、試料へ向かう中性粒子のかなりの流れを生み出し、この流れは、Ｐ−ＦＩＢカラムによってブランキングし、偏向させ、または集束させることができないということである。ＳＥＭ画像化中にこの中性粒子の流れが試料に当たると、この流れが２次電子の放出を誘起することがあり、放出された２次電子は、試料を出て、画像化検出器によって検出されることがあり、これが画像飽和の原因となることがある。ある場合、特に、大きなイオン電流を生成するようにＰ−ＦＩＢカラムが構成されているときには、この中性粒子の流れが、ＳＥＭ画像化を不可能にする「ホワイトアウト（ｗｈｉｔｅ−ｏｕｔ）」状態を生み出すような大きな背景信号を発生させることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、Ｐ−ＦＩＢミリング中およびプラズマ−集束イオン・ビームをブランキングしているＳＥＭ画像化中に、デュアル・ビームＦＩＢ／ＳＥＭシステムのＦＩＢカラムからの中性粒子が試料に到達することを防ぐ新たな方法が求められている。特に、デュアル・ビームＰ−ＦＩＢ／ＳＥＭシステムのＰ−ＦＩＢカラムが発生させた中性粒子を遮断して、プラズマ集束イオン・ビームによって試料を処理しているときの汚染を低減させまたは排除する排除し、Ｐ−ＦＩＢカラムをブランキングしている間にＳＥＭによって試料を画像化しているときの画像飽和を低減させまたは排除する新たな装置および方法を見出すことは望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書では、荷電粒子ビーム・システム用のシケイン・ブランカ・アセンブリ（ｃｈｉｃａｎｅ  ｂｌａｎｋｅｒ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）が提供される。このシケイン・ブランカ・アセンブリは、入口および出口と、少なくとも１つの中性粒子遮断構造体と、複数のシケイン偏向器と、ビーム・ブランキング偏向器と、ビーム遮断構造体とを含む。入口は、軸に沿って伝搬している荷電粒子ビームを受け入れるように構成されている。少なくとも１つの中性粒子遮断構造体は軸と交わる。複数のシケイン偏向器は、入口と出口の間に直列にこの順番で配列された第１のシケイン偏向器、第２のシケイン偏向器、第３のシケイン偏向器および第４のシケイン偏向器を含み、中性粒子遮断構造体を迂回し、出口を通ってシケイン・ブランカ・アセンブリを出る経路に沿ってビームを偏向させるように構成されている。いくつかの実施形態では、シケイン・ブランカ・アセンブリが２つの中性粒子遮断構造体を含む。いくつかの実施形態では、ビーム遮断構造体が、第３のシケイン偏向器と第４のシケイン偏向器の間に配列される。いくつかの実施形態では、ビーム遮断構造体がファラデー・カップを含む。
【０００８】
本明細書ではさらに、荷電粒子システムによって試料を処理している間に試料に中性粒子が衝突することを防ぐ方法が提供される。この荷電粒子システムは、荷電粒子源およびシケイン・ブランカ・アセンブリを含む。シケイン・ブランカ・アセンブリは、直列に配列された第１、第２、第３および第４のシケイン偏向器、第１の中性粒子遮断構造体、第２の中性粒子遮断構造体、ならびに第３のシケイン偏向器と第４のシケイン偏向器の間に配置されたビーム遮断構造体を含む。この方法は、荷電粒子源から荷電粒子を発射し、荷電粒子を集束させて、第１の軸に沿って試料に向かって伝搬する荷電粒子ビームとし、シケイン偏向器を使用して、第１の中性粒子遮断構造体および第２の中性粒子遮断構造体を避けるように荷電粒子ビームを偏向させ、次いで、第１の軸に対して平行な第２の軸または第１の軸と同じ第２の軸上へ荷電粒子ビームを偏向させ、試料の表面に荷電粒子ビームが照射されるような態様で、荷電粒子ビームを第２の軸に沿って伝搬させることによって、荷電粒子装置による試料への照射を実行することと、シケイン・ブランカ・アセンブリを使用して、試料に中性粒子が衝突することを防ぐこととを含む。
【０００９】
本明細書ではさらに、イオン・ビームを発生させ、集束させ、導くように構成された集束イオン・ビーム・カラムを含む、加工物を処理するための荷電粒子ビーム・システムが提供される。この集束イオン・ビームは、イオン源と、イオン・ビームをイオン源から加工物に向かって伝搬させる光軸と、シケイン・ブランカ・アセンブリとを含む。シケイン・ブランカ・アセンブリは、直列に配列された４つのシケイン偏向器、ブランキング偏向器、第１の中性粒子遮断構造体、第２の中性粒子遮断構造体およびビーム遮断構造体を含む。第１の中性粒子遮断構造体は、光軸に沿って加工物に向かって伝搬している中性粒子を遮断するように構成されている。４つのシケイン偏向器は、イオン・ビームを、光軸から、第１の中性粒子遮断構造体および第２の中性粒子遮断構造体を迂回する経路上へ偏向させ、次いで光軸上または光軸に対して平行な軸上へ偏向させることによって、ビームを加工物上へ導くように構成されている。４つのシケイン偏向器およびブランキング偏向器は、イオン・ビームをビーム遮断構造体の中へ偏向させることによって、イオン・ビームをブランキングするように構成されている。第２の中性粒子遮断構造体は、光軸から偏向した後に中性化されたイオンを遮断するように構成されている。いくつかの実施形態では、イオン源がプラズマ・イオン源である。
【００１０】
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大まかに概説した。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、本発明の目的と同じ目的を達成するために他の構造体を変更しまたは設計するための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、そのような等価の構造体は、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。
【００１１】
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】
【００１２】
【図１Ａ】ブランキングされていないモードで動作している、本開示の一実施形態に基づくシケイン・ブランカ・アセンブリの等角図である。
【図１Ｂ】図１Ａのシケイン・ブランカ・アセンブリのＸ−Ｚ平面の後ろの片側断面の等角図である。
【図１Ｃ】図１Ａのシケイン・ブランカ・アセンブリのＹ−Ｚ平面の後ろの片側断面の等角図である。
【図２Ａ】ブランキング・モードで動作している、本開示の一実施形態に基づく図１Ａのシケイン・ブランカ・アセンブリの等角図である。
【図２Ｂ】図２Ａのシケイン・ブランカ・アセンブリのＸ−Ｚ平面の後ろの片側断面の等角図である。
【図２Ｃ】図２Ａのシケイン・ブランカ・アセンブリのＹ−Ｚ平面の後ろの片側断面の等角図である。
【図３Ａ】中性粒子のブランキングを示す、本開示の一実施形態に基づく図１Ａのシケイン・ブランカ・アセンブリの等角図である。
【図３Ｂ】図３Ａのシケイン・ブランカ・アセンブリのＸ−Ｚ平面の後ろの片側断面の等角図である。
【図３Ｃ】図３Ａのシケイン・ブランカ・アセンブリのＹ−Ｚ平面の後ろの片側断面の等角図である。
【図４】本開示の一実施形態に基づくシケイン・ブランカ・アセンブリのファラデー・カップの半径方向断面図である。
【図５Ａ】本開示の一実施形態に基づくシケイン・ブランカ・アセンブリの四重極の半径方向断面図である。
【図５Ｂ】本開示の一実施形態に基づくシケイン・ブランカ・アセンブリの四重極の半径方向断面図である。
【図６】本開示の一実施形態に基づくシケイン・ブランカ・アセンブリの偏向器アセンブリの半径方向断面図である。
【図７】本開示の一実施形態に基づくシケイン・ブランカ・アセンブリの偏向器アセンブリの半径方向断面図である。
【図８】本開示の一実施形態に基づく粒子光学装置の略図である。
【図９】本開示の一実施形態に基づくデュアル荷電粒子ビーム・システムの略図である。
【図１０】加工物を処理し画像化する本開示の一実施形態に基づく方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面および以下の説明では、本明細書および図面の全体を通じて、同様の部分には通常、同じ参照符号が付けられている。また、本明細書に開示された異なる実施形態では、同様の参照符号が同様の構成要素を指すことがある。図面は必ずしも一定の比率では描かれていない。本発明のある種の特徴が、スケールが誇張されて、またはいくぶん概略的に示されていることがあり、明瞭かつ簡潔にするために従来の要素の一部の詳細が示されていないことがある。本発明は、さまざまな形態の実施形態を受け入れることができる。特定の実施形態が詳細に説明され、図面に示されている。本開示が、本発明を、本明細書に示され記載された実施形態だけに限定することは意図されていないことを理解されたい。本明細書で論じる実施形態のさまざまな教示を別々に使用してまたは適当な組合せで使用して所望の結果を生み出すことができることを十分に認識されたい。
【００１４】
以下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、それらだけに限定されない」ことを意味すると解釈すべきである。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。さらに、本明細書での用語「および／または」の使用は、「包括的な」「または」として解釈すべきであり、「排他的な」「または」と解釈すべきではない。例えば、本明細書で使用される句「Ａおよび／またはＢ」は、「ＡもしくはＢ、またはＡおよびＢ」を意味する。他の例として、明細書で使用される句「Ａ、Ｂおよび／またはＣ」は、「ＡもしくはＢもしくはＣ、またはこれらの任意の組合せ」を意味する。さらに、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。
【００１５】
そうではないと特に明示されない限り、要素間の相互作用を記述する用語「接続する」、「係合する」、「結合する」、「取り付ける」または他の同種の用語の使用は、その相互作用を、それらの要素間の直接の相互作用に限定することを意味するものではない。これらの用語の使用が、記載された要素間の間接的な相互作用を含むこともある。用語「荷電粒子ビーム」と「荷電粒子のビーム」は同義である。
【００１６】
本明細書では用語「源」が、荷電粒子の源を指すために使用される。用語「ターゲット」は、源の荷電粒子から形成された荷電粒子ビームが照射される物体を指す。さらに、そうではないと特に示されない限り、本明細書で「試料」、「試験体」、「基板」または「加工物」と言うときもターゲットを指している。すなわち、本明細書では試料、試験体、基板および加工物が、さまざまなターゲットの具体的表現として記載されている。
【００１７】
そうではないと特に示されない限り、本明細書では用語「上流」が、起点と行先の間の空間内の、第２の位置よりも起点に近い第１の位置を指すために使用される。そうではないと特に示されない限り、用語「下流」は、起点と行先の間の空間内の、第２の位置よりも行先に近い第１の位置を指す。起点がどこかは文脈から明らかになる。ある場合には、起点および行先がそれぞれ、その中を荷電粒子ビームが通過する構造体の入口および出口である。別の場合には、起点および行先がそれぞれ源およびターゲットである。上流および下流の使用法を例示するため、荷電粒子源Ｓと、源Ｓから発射された荷電粒子ビームが照射されるターゲットＴとを備える荷電粒子システムを考える。源ＳとターゲットＴの間の空間において、構造体Ｕの方が構造体Ｄよりも源Ｓに近い場合、構造体Ｕは、構造体Ｄの上流にある。源ＳとターゲットＴの間の空間において、構造体Ｄの方が構造体ＵよりもターゲットＴに近い場合、構造体Ｄは、構造体Ｕの下流にある。
【００１８】
ある場合には、Ｐ−ＦＩＢカラムなどのＦＩＢカラム内を試料に向かって中性粒子が下方へ伝わるのを阻止することが望ましい。本明細書では、荷電粒子システムとともにまたは荷電粒子システムの部分として使用することができるシケイン・ブランカ・アセンブリ（ＣＢＡ）が開示される。
【００１９】
さまざまな実施形態において、このＣＢＡは、入口、出口、ＣＢＡ内を中性粒子が出口に向かって伝搬することを妨げるように配列された１つまたは複数の中性粒子遮断構造体、ビーム・ブランキング偏向器、ビーム遮断構造体および複数のシケイン偏向器を含むことができる。入口は、軸に沿ってＣＢＡに向かって伝搬している荷電粒子ビームを受け入れるように構成される。ビーム・ブランキング偏向器は、入口の下流、ビーム遮断構造体の上流に配置され、ビーム遮断構造体は、出口の上流に配置される。ビーム・ブランキング偏向器は、ＣＢＡがブランキング・モードで動作しているときに、荷電粒子ビームをビーム遮断構造体の中へ偏向させるように構成される。複数の偏向器は、入口と出口の間に直列に配置される。複数の偏向器は、ＣＢＡが非ブランキング・モードで動作しているときに、１つまたは複数の中性粒子遮断構造体を迂回し、出口を通ってシケイン・ブランカ・アセンブリを出る経路に沿って荷電粒子ビームを偏向させるように構成される。単純にするため、本明細書に記載されたＣＢＡの実施形態は４つのシケイン偏向器を備える。しかしながら、ＣＢＡの実施形態は、５つ以上または３つ以下のシケイン偏向器を利用して、本明細書に記載されたＣＢＡの機能を達成することができる。
【００２０】
このＣＢＡは、ブランキング・モード、非ブランキング・モードまたはこれらのモードを組み合わせたモードで動作するように構成することができる。さまざまな実施形態において、ＣＢＡは、ブランキング・モードと非ブランキング・モードの間で切り換わるように構成される。
【００２１】
ブランキング・モードでは、ビーム・ブランキング偏向器が、ビーム・ブランキング偏向器および任意選択で１つまたは複数のシケイン偏向器を利用して、荷電粒子ビームが出口を通過することを、ビームをビーム遮断構造体の中へ偏向させることによって防ぐ。いくつかの実施形態では、ビーム遮断構造体および複数の偏向器のうちの１つまたは複数の偏向器が、協働して、荷電粒子ビームをビーム遮断構造体の中へ偏向させるように構成される。一実施形態では、ビーム・ブランキング偏向器および第１のシケイン偏向器が、協働して、荷電粒子ビームがビーム遮断構造体の中へ偏向するような態様の静電場を荷電粒子ビームに作用させるように構成される。本明細書で使用されるとき、用語「第１のシケイン偏向器」は、指定された複数のシケイン偏向器のうちＣＢＡの入口に最も近い偏向器を指す。
【００２２】
非ブランキング・モードでは、ＣＢＡが、１つまたは複数の中性粒子遮断構造体を迂回し、ＣＢＡの出口を通ってシケイン・ブランカ・アセンブリを出る経路に沿って荷電粒子ビームを偏向させるように動作するよう構成される。このようないくつかの実施形態では、複数のシケイン偏向器が、入口と出口の間に直列に順番に配列された４つのシケイン偏向器を含み、第３のシケイン偏向器と第４のシケイン偏向器の間にビーム遮断構造体が配列される。１つまたは複数の中性粒子遮断構造体はＣＢＡの縦軸と交わる。４つのシケイン偏向器は、１つまたは複数の中性粒子遮断構造体を迂回し、ＣＢＡの出口を通ってシケイン・ブランカ・アセンブリを出る経路に沿って荷電粒子ビームを偏向させるように構成される。本明細書で使用されるとき、ＣＢＡの「縦軸」は、ＣＢＡの入口の横断面のおおよその中心点とＣＢＡの出口の横断面のおおよその中心点とを結ぶ軸を指す。このような実施形態では、シケイン偏向器が、静電場を利用して、１つまたは複数の中性粒子遮断構造体を避けるように荷電粒子ビームを偏向させる。中性粒子の軌道は静電場の影響を受けないため、シケイン偏向器は、入口と１つまたは複数の中性粒子遮断構造体の間の空間を出口に向かって伝搬している中性粒子の進路を変化させない。そのため、中性粒子は、１つまたは複数の中性粒子遮断構造体にぶつかり、中性粒子が荷電粒子ビームとともにＣＢＡを出ることが防止される。
【００２３】
この１つまたは複数の中性粒子遮断構造体は、この１つまたは複数の中性粒子遮断構造体のうちの１つの中性粒子遮断構造体と交差する経路に沿って中性粒子が伝搬することを妨げる（例えば物理的に妨げる）のに適した任意の構造体を含むことができる。さまざまな実施形態において、中性粒子遮断構造体は、Ｐ−ＦＩＢカラムが発生させる中性粒子に特有の運動エネルギーを有する中性粒子を透過させないか、または実質的に透過させない。さまざまな実施形態において、ＣＢＡは、１枚または数枚のプレートを中性粒子遮断構造体として利用する。
【００２４】
さまざまな実施形態において、ＣＢＡは、第１の中性粒子遮断構造体を含む。このようないくつかの実施形態では、ＣＢＡが、入口と出口の間に直列に順番に配列された４つのシケイン偏向器と、第４のシケイン偏向器の上流に配置された第１の中性粒子遮断構造体と、第３のシケイン偏向器と第４のシケイン偏向器の間に配列されたビーム遮断構造体とを含む。このようないくつかの実施形態では、第１の中性粒子遮断構造体が、第４のシケイン偏向器の上流、ＣＢＡの入口に最も近い第１のシケイン偏向器の端部の下流に配置される。このようないくつかの実施形態では、第１の中性粒子遮断構造体が、ビーム・ブランキング偏向器と第２のシケイン偏向器の間に配置され、ビーム遮断構造体が、第３のシケイン偏向器と第４のシケイン偏向器の間に配置される。いくつかの実施形態では、第１の中性粒子遮断構造体が、それに沿って荷電粒子ビームがＣＢＡに入る軸と交わり、また、４つのシケイン偏向器が、第１の中性粒子遮断構造体を避けるように荷電粒子ビームを偏向させるよう構成される。このようないくつかの実施形態では、第１の中性粒子遮断構造体が、ＣＢＡの縦軸に沿ってＣＢＡの入口から第１の中性粒子遮断構造体へ伝搬している荷電粒子ビームを第１の中性粒子遮断構造体が完全に遮断すると考えられる態様のサイズ、形および配列を有する。このようないくつかの実施形態では、第１の中性粒子遮断構造体が、ＣＢＡの縦軸に沿ってＣＢＡの入口から第１の中性粒子遮断構造体へ伝搬している直径が約１ミリメートル（ｍｍ）以下の荷電粒子ビームを第１の中性粒子遮断構造体が完全に遮断すると考えられる態様のサイズ、形および配列を有する。
【００２５】
さまざまな実施形態において、ＣＢＡは、第１の中性粒子遮断構造体および第２の中性粒子遮断構造体を含む。このようないくつかの実施形態では、第１の中性粒子遮断構造体が、ビーム・ブランキング偏向器と第２のシケイン偏向器の間に配置され、第２の中性粒子遮断構造体が、第２のシケイン偏向器と第３のシケイン偏向器の間に配置され、ビーム遮断構造体が、第３のシケイン偏向器と第４のシケイン偏向器の間に配置される。このようないくつかの実施形態では、第２の中性粒子遮断構造体が、ブランキング・モード、非ブランキング・モードまたはこれらのモードを組み合わせたモードで達成される荷電粒子ビーム偏向の方向のＣＢＡの縦断面の一部分を遮断し、ＣＢＡの外部から入口および／または出口を通してＣＢＡを見たときに、第２の中性粒子遮断構造体によって遮断される部分は、第１の中性粒子遮断構造体の部分と重ならない。このような実施形態では、これらの４つのシケイン偏向器が、非ブランキング・モードにおいて、第１および第２の中性粒子遮断構造体を避けて出口からＣＢＡを出るように荷電粒子ビームを偏向させるよう、配列および構成される。それに加えて、またはその代わりに、第１のシケイン偏向器、ビーム・ブランキング偏向器、ならびに任意選択で、第２、第３および第４のシケイン偏向器のうちの１つまたは複数のシケイン偏向器が、ブランキング・モードにおいて、第１および第２の中性粒子遮断構造体を通り越してビーム遮断構造体の中へ入るように荷電粒子ビームを偏向させるよう、配列および構成される。第２の中性粒子遮断構造体は、第１の中性粒子遮断構造体によって遮断されなかった中性粒子があった場合にそれらの中性粒子を遮断することによって、中性粒子が出口を通過することを有利に防ぐことができる。中性粒子は例えば、非ブランキング・モードにおいて、荷電粒子ビームが、第１および第２の中性粒子遮断構造体を避けて伝搬するとき、ならびに、ブランキング・モードにおいて、荷電粒子ビームが偏向して軸を外れ、ビーム遮断構造体に向かって進むときに、荷電粒子ビームの荷電粒子から発生する可能性がある。これらのうちの一方の位置で荷電粒子から発生した中性粒子は、変換時の荷電粒子の軌道に基づく異なる軌道、荷電粒子の中性化を引き起こす相互作用に基づく軌道、変換後の中性粒子の衝突に基づく軌道、またはこれらの軌道の組合せを有する。この異なる軌道によって、中性粒子は、第１の中性粒子遮断検出器を通り越す可能性があるが、この異なる軌道は、ＣＢＡの断面にわたる第１の中性粒子遮断検出器からオフセットされたエリアを提供する第２の中性粒子遮断検出器によって遮断される可能性がある。さまざまな実施形態において、第２の中性粒子遮断構造体のオフセットは、第１の中性粒子遮断構造体によってカバーされてない、ビーム偏向方向のＣＢＡの断面のあるエリアをカバーする。荷電粒子ビームの偏向後に荷電粒子ビームの荷電粒子から発生した中性粒子は、そのビーム偏向の方向に伝搬する傾向がある新たな軌道を有すると考えられる。
【００２６】
シケイン偏向器およびビーム・ブランキング偏向器に適した偏向器は、荷電粒子装置を利用する用途において荷電粒子ビームを偏向させるのに適した任意の装置である可能性がある。さまざまな実施形態において、これらの偏向器は、荷電粒子を中性粒子よりも優先的におよび／または選択的に偏向させることができる１つまたは複数のタイプの力を加えるように構成される。荷電粒子を中性粒子よりも優先的におよび／または選択的に偏向させるのに適した力には、限定はされないが、荷電粒子間に生み出される静電力、および荷電粒子ビームの両側に配置された電極間に発生する静電場などがある。例示のため、本明細書では、ビーム経路にわたる静電場を発生させることができるような態様で荷電粒子ビームの経路の周りに配置された２つ以上の電極を備える静電偏向器を利用するものとして、ＣＢＡのさまざまな実施形態を説明する。しかしながら、本明細書に開示されたそれぞれの実施形態では、これらのシケイン偏向器およびビーム・ブランキング偏向器のうちの１つまたは複数の偏向器の代わりに、荷電粒子を中性粒子よりも優先的におよび／または選択的に偏向させるのに適した他のタイプの偏向器を使用することもできる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、ビームがビーム遮断構造体にぶつかるのに十分な程度にビームを偏向させるためには、ビーム・ブランキング偏向器による静電場と第１のシケイン偏向器による静電場とを同時に作用させなければならないような態様で、ビーム遮断構造体の位置が、ＣＢＡの縦軸からオフセットされる。複数のシケイン偏向器だけを動作させると（例えばビーム・ブランキング偏向器による静電場が作用しないようにすると）、荷電粒子ビームは、１つまたは複数のビーム遮断構造体を迂回する経路に沿ってＣＢＡを通り抜けることができる。複数のシケイン偏向器をビーム・ブランキング偏向器と同時に動作させると、結合された静電場が、荷電粒子ビームをビーム遮断構造体の中へ偏向させる。
【００２８】
ビーム・ブランキング偏向器は、ＣＢＡの中へ導かれた荷電粒子ビームを、ビーム遮断構造体で終わる経路上へ偏向させるように機能する。さまざまな実施形態において、ビーム・ブランキング偏向器および第１のシケイン偏向器は、それらだけで、または、第２、第３および第４のシケイン偏向器のうちの１つもしくは複数のシケイン偏向器とともに、ＣＢＡがビーム・ブランキング・モードで動作しているときに、荷電粒子ビームをビーム遮断構造体の中へ偏向させるように構成される。
【００２９】
ＣＢＡがブランキング・モードで動作しているときに、同じ方向の力、異なる方向の力またはそれらを組み合わせた力を荷電粒子ビームに加えるように、ビーム・ブランキング偏向器および第１のシケイン偏向器を構成することができる。このような実施形態では、荷電粒子ビームに加えられたこれらの力の和が、荷電粒子ビームをビーム遮断構造体の中へ導き、それによって荷電粒子ビームをブランキングする。
【００３０】
いくつかの実施形態では、ビーム・ブランキング偏向器および第１のシケイン偏向器が、荷電粒子ビームの経路にわたる同じ方向の静電場を発生させるように配列される。このようないくつかの実施形態では、ＣＢＡの縦軸に対して直角な第１の方向に荷電粒子ビームを偏向させるのに適当な静電場を発生させるように第１のシケイン偏向器が構成され、荷電粒子ビームをこの第１の方向に偏向させるのに適当な静電場を作用させるようにビーム・ブランキング偏向器が構成される。
【００３１】
第１のシケイン偏向器に対するビーム・ブランキング偏向器のさまざまな配列を利用して、同じ方向のビーム・ブランキング偏向を実行することができる。いくつかの実施形態では、ビーム・ブランキング偏向器が第１のシケイン偏向器の下流にあり、ビーム・ブランキング偏向器および第１のシケイン偏向器がそれぞれ、同じ平面内に、ＣＢＡの縦軸の周りに向い合せに配置された一対の電極を備える。
【００３２】
他の実施形態では、ビーム・ブランキング偏向器および第１のシケイン偏向器がそれぞれ、縦軸を中心とした同じ半径位置（ｒａｄｉａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）の、ＣＢＡの入口から同じ距離のところに、向い合せに配置された２つの電極を備える。ビーム・ブランキング偏向器の電極と第１のシケイン偏向器の電極を同じ半径位置に置くことによって、ビーム・ブランキング偏向器と第１のシケイン偏向器が同じ方向の場を作用させることができる。このような１つの実施形態では、ビーム・ブランキング偏向器のそれぞれの電極の外面が、第１のシケイン偏向器の向い合せに配置された電極のうちの１つの電極の内面と向かい合うような態様で、ビーム・ブランキング偏向器の向い合せに配置された２つの電極が、第１のシケイン偏向器の向い合せに配置された少なくとも２つの電極間に位置する。このような別の実施形態では、第１のシケイン偏向器のそれぞれの電極の外面が、ビーム・ブランキング偏向器の向い合せに配置された電極のうちの１つの電極の内面と向かい合うような態様で、第１のシケイン偏向器の向い合せに配置された２つの電極が、ビーム・ブランキング偏向器の向い合せに配置された少なくとも２つの電極間に位置する。一実施形態では、第１のシケイン偏向器とビーム・ブランキング偏向器が同じ１つの偏向器であり、この同じ１つの偏向器が、第１のシケイン偏向器を迂回する経路に沿ってビームを偏向させるのに十分な第１の電圧をこの同じ１つの偏向器に印加し、第１のシケイン偏向器を迂回し、ビーム遮断構造体で終わる経路に沿ってビームを偏向させるのに十分な第２の電圧をこの同じ１つの偏向器に印加するように構成された電圧源を含む。
【００３３】
さまざまな実施形態において、ビーム・ブランキング偏向器および第１のシケイン偏向器は、ＣＢＡ内の荷電粒子ビームの経路にわたる、互いに直交しＣＢＡの縦軸に対して直角な方向の静電場を作用させるように配列される。このようないくつかの実施形態では、ＣＢＡの縦軸に対して直角な方向の静電力を荷電粒子ビームに加えるように第１のシケイン偏向器が構成され、ＣＢＡの縦軸と第１のシケイン偏向器が荷電粒子ビームに加える静電力の両方に対して直角な方向の静電力を加えるようにビーム・ブランキング偏向器が構成される。
【００３４】
第１のシケイン偏向器に対するビーム・ブランキング偏向器のさまざまな配列を利用して、荷電粒子ビームの経路にわたる直交する力を生み出すことができる。いくつかの実施形態では、ビーム・ブランキング偏向器が第１のシケイン偏向器の下流にあり、ビーム・ブランキング偏向器および第１のシケイン偏向器がそれぞれ、ＣＢＡの縦軸の周りに向い合せに配置された一対の電極を備え、ビーム・ブランキング偏向器の電極および縦軸が第１の平面にあり、第１のシケイン偏向器の電極が第２の平面にあり、第１の平面が、ＣＢＡの縦軸と重なる線またはＣＢＡの縦軸に対して平行な線に沿って第２の平面と交わり、第１の平面が第２の平面に対して直角である。言い換えると、ビーム・ブランキング偏向器は下流にあり、第１のシケイン偏向器の電極は、ＣＢＡの縦軸を軸にして、ビーム・ブランキング偏向器の電極から９０度回転している。この配列の一実施形態が、後に説明する図１〜３に示されている。
【００３５】
他の実施形態では、ビーム・ブランキング偏向器と第１のシケイン偏向器が、ＣＢＡの入口の下流の、ＣＢＡの縦軸に沿った同じ位置に配置される。このようないくつかの実施形態では、ＣＢＡが、ビーム・ブランキング偏向器と第１のシケイン偏向器の両方の偏向器として機能する四重極偏向器を備える。この四重極偏向器は、ＣＢＡの縦軸を中心とした円周に沿って、互いに９０度の間隔を置いて配列された４つの電極を備える。第１の四重極電極と第３の四重極電極は、互いにＣＢＡの縦軸の反対側に配置され、第１のシケイン偏向器として機能する。第２の四重極電極と第４の四重極電極は、互いにＣＢＡの縦軸の反対側に配置され、ビーム・ブランキング偏向器として機能する。あるいは、シケイン機能およびブランキング機能を特定の電極対に限定しなくてもよい。例えば、この四重極は、非ブランキング・モードに必要な偏向とビーム・ブランキング・モードに必要な偏向の両方を、一対の電極だけを使用して実行することができることがある。
【００３６】
四重極電極のこの配列は、四重極が、非ブランキング・モードに対して適当な偏向およびブランキング・モードに対して適当な他の偏向を生み出すことを可能にする。ＣＢＡが非ブランキング・モードで動作しているとき、四重極は、荷電粒子ビームを、四重極から、電圧が印加された下流の別のシケイン偏向器へ偏向させるのに適当な静電場を発生させる。ＣＢＡがブランキング・モードで動作しているとき、四重極は、両方の電極対を使用して、直交する２つの静電場を発生させることができる。この２つの静電場は、第１のシケイン偏向器の偏向とビーム・ブランキング偏向器の偏向を同時に実行する。いくつかの実施形態では、第１のシケイン偏向器の偏向およびビーム・ブランキング偏向器の偏向を一方の電極対だけを使用して実行するように、四重極が構成される。これらの単一対偏向および２対偏向は、所望の偏向を達成するのに十分な強度および極性の電圧を適当な偏向器に印加することによって実行することができる。
【００３７】
さまざまな実施形態において、第１のシケイン偏向器は、ＣＢＡのビーム経路にわたる、このビーム経路に対して直角な第１の方向の静電場を作用させるように構成され、ビーム・ブランキング偏向器は、ビーム経路を横切る第２の方向の静電場を作用させるように構成され、第１の方向と第２の方向の間の角度が、約０°より大きく約９０度未満の範囲にある。第１のシケイン偏向器に対するビーム・ブランキング偏向器のさまざまな配列を利用して、これらの平行でもなく直交してもいない力を生み出すことができる。例示的な第１の実施形態では、ビーム・ブランキング偏向器が第１のシケイン偏向器の下流にあり、ビーム・ブランキング偏向器および第１のシケイン偏向器がそれぞれ、ＣＢＡの縦軸の周りに向い合せに配置された一対の電極を備え、ビーム・ブランキング偏向器の電極および縦軸が第１の平面にあり、第１のシケイン偏向器の電極が第２の平面にあり、第１の平面が、ＣＢＡの縦軸と重なる線またはＣＢＡの縦軸に対して平行な線に沿って、約０°より大きく約９０度未満の範囲の角度で第２の平面と交わる。例示的な第２の実施形態では、ビーム・ブランキング偏向器と第１のシケイン偏向器が、ＣＢＡの入口の下流の、ＣＢＡの縦軸に沿った同じ位置に配置され、ビーム・ブランキング偏向器および第１のシケイン偏向器が、上記の例示的な第１の実施形態と同じ向きに配置される。
【００３８】
ビーム遮断構造体は、ＣＢＡがブランキング・モードで動作しているときに荷電粒子ビームをブランキングするのに適した任意の構造体とすることができる。さまざまな実施形態において、ビーム遮断構造体は、第３のシケイン偏向器と第４のシケイン偏向器の間に配置される。さまざまな実施形態において、ビーム遮断構造体は、ビーム遮断構造体にぶつかった荷電粒子ビームを終端させることができる。さまざまな実施形態において、ビーム遮断は、ビーム遮断構造体にぶつかった荷電粒子ビームを、ＣＢＡの出口から遠ざかる方向へ反射させる。
【００３９】
さまざまな実施形態において、ビーム遮断構造体は、円筒形の外壁の上縁によって画定される入口と、この円筒形の壁の下縁と対合した底部プレートと、底部プレートを貫通した出口開口とを有するカップ形の構造体を含む。入口は、ブランキング・モードまたは非ブランキング・モードに従って偏向した荷電粒子ビームを受け入れるのに十分な幅を有する。出口開口のサイズおよび位置は、ＣＢＡが非ブランキング・モードで動作しているときに荷電粒子ビームが出口開口を通り抜け、ＣＢＡがブランキング・モードで動作しているときに荷電粒子ビームが底部プレートと交わるように決められる。いくつかの実施形態では、底部プレートが、入口に向かって開いた環状チャネルを有し、この環状チャネルのサイズおよび位置が、ＣＢＡがブランキング・モードで動作しているときに荷電粒子ビームが環状チャネルに入り、環状チャネルの底面にぶつかるように決められる。
【００４０】
さまざまな実施形態において、ビーム遮断構造体はファラデー・カップを備える。このようないくつかの実施形態では、ファラデー・カップが、第３のシケイン偏向器と第４のシケイン偏向器の間の、ＣＢＡがブランキング・モードで動作しているときには荷電粒子ビームがファラデー・カップに入り、非ブランキング・モードで動作しているときには、荷電粒子ビームが、１つまたは複数の中性粒子遮断構造体を避け、ファラデー・カップを通り過ぎ、ＣＢＡの出口から出るように導かれる位置に配置される。
【００４１】
シケイン・ブランカ・アセンブリの実施形態を利用して、荷電粒子ビーム・システムが発生させた中性粒子をフィルタリングにより除去し、および／または遮断することができる。さまざまな実施形態において、この荷電粒子システムは、ＣＢＡを装備したＦＩＢカラムであって、集束イオン・ビームをＣＢＡの入口に通し、次いで加工物の方へ向かわせるように構成されたＦＩＢカラムを備える。このようないくつかの実施形態では、このＦＩＢカラムがＰ−ＦＩＢカラムである。
【００４２】
さまざまな実施形態において、この荷電粒子システムは、ＳＥＭとＦＩＢカラムとを備えるデュアル・ビーム装置であり、ＦＩＢカラムは、ＣＢＡを装備し、集束イオン・ビームをＣＢＡの入口に通し、次いで試料および／または加工物の方へ向かわせるように構成されている。いくつかの実施形態では、ＣＢＡが、ブランキング・モードと非ブランキング・モードの間で切り換わるように構成される。いくつかの実施形態では、ＣＢＡが、ＳＥＭによって加工物を画像化するときのブランキング・モードと、集束イオン・ビームを使用して加工物を処理することができるようにする非ブランキング・モードの間で交互に動作するように構成される。このようないくつかの実施形態では、ＦＩＢカラムがＰ−ＦＩＢカラムである。
【００４３】
次に、図１Ａ〜１Ｃ、２Ａ〜２Ｃおよび３Ａ〜３Ｃを参照すると、本開示の一実施形態に基づくシケイン・ブランカ・アセンブリ１００が示されている。図１Ａ、２Ａおよび３ＡはＣＢＡ１００の等角図を示し、図１Ｂ、２Ｂおよび３Ｂは、図１Ａ、２Ａおよび３ＡのＣＢＡ１００のＸ−Ｚ平面の後ろの片側断面の等角図を示し、図１Ｃ、２Ｃおよび３Ｃは、図１Ａ、２Ａおよび３ＡのＣＢＡ１００のＹ−Ｚ平面の後ろの片側断面の等角図を示す。
【００４４】
上から下へ、ＣＢＡ１００は、第１のシケイン偏向器１１１、ビーム・ブランキング偏向器１２０、第１の中性粒子遮断構造体１３０、第２のシケイン偏向器１１２、第２の中性粒子遮断構造体１４０、第３のシケイン偏向器１１３、ビーム遮断構造体１５０および第４のシケイン偏向器１１４を含む。シケイン偏向器１１１、１１２、１１３、１１４およびビーム・ブランキング偏向器１２０はそれぞれ、Ｚ軸を挟んで向い合せに配置された一対の電極を備え、それらの電極対はそれぞれ、ＣＢＡ１００内をほぼ矢印１１６の方向に伝搬している荷電粒子ビームを、その荷電粒子ビームの経路にわたる静電場を発生させることによって偏向させるように構成されている。図１Ｂに示されているように、シケイン偏向器１１２および１１３は、シケイン偏向器１１１および１１４から距離ｄだけ、Ｚ軸から遠ざかる方向にオフセットされている。やはり図１Ｂに示されているとおり、中性粒子遮断構造体１３０はＺ軸の経路を横切って広がっており、中性粒子遮断構造体１４０は、ビーム経路を横切って広がっており、さらに、距離ｄだけまたは距離ｄよりも短い距離だけオフセットされたビームの方向に広がっている。一実施形態では、中性粒子遮断構造体１４０の一部のエリアが、シケイン偏向器１１２、１１３とシケイン偏向器１１１、１１４の間のオフセットに対応するＣＢＡ１００の縦断面を横切って突き出る。
【００４５】
ＣＢＡ１００は、非ブランキング・モードとブランキング・モードの間で交互に動作することができる。非ブランキング・モードでは、荷電粒子ビームが、ＣＢＡ１００に入り、中性粒子遮断構造体１３０、１４０を避けるように偏向し、ビーム遮断構造体１５０を通り抜け、他端からＣＢＡ１００を出る。ブランキング・モードでは、荷電粒子ビームが、ＣＢＡ１００に入り、ビーム遮断構造体１５０によって終端する経路に沿って偏向する。どちらのモードでも、荷電粒子ビームと一緒に伝搬している中性粒子は、中性粒子遮断構造体１３０および１４０によって遮断される。
【００４６】
図１Ａ〜１Ｃは、非ブランキング（ビームが通り抜ける）モードで動作しているＣＢＡ１００を示す。荷電粒子ビーム１７０ａは、Ｚ軸に沿ってＣＢＡ１００に入り、シケイン偏向器１１１、１１２、１１３、１１４によって、中性粒子遮断構造体１３０および１４０を迂回するルートに沿って偏向し、ビーム遮断構造体１５０を通り抜け、シケイン偏向器１１４の下方からＣＢＡ１００を出る。イオン・ビーム１７０ａは最初に、Ｚ軸が中性粒子遮断構造体１３０と交わる前の位置において、第１のシケイン偏向器１１１によってＸ軸の方向に偏向する。イオン・ビーム１７０ａは次いで、第２のシケイン偏向器１１２によって、Ｚ軸に対して平行な第２の軸上へ偏向する。この第２の軸は、荷電粒子ビーム１７０ａが中性粒子遮断構造体１４０によって止められることを回避するのに十分な距離だけ、Ｚ軸からオフセットされている。第３のシケイン偏向器１１３のところで、荷電粒子ビーム１７０ａは、再びＺ軸に向かって、ビーム遮断構造体１５０を通り抜ける経路に沿って偏向する。シケイン偏向器１１４のところで、荷電粒子ビーム１７０ａは、Ｚ軸に対して平行な第３の軸上へ偏向する。イオン・ビーム１７０ａは次いで、この第３の軸に沿ってＣＢＡ１００を出る。一実施形態では、この第３の軸がＺ軸と重なる（すなわち荷電粒子ビーム１７０ａはＺ軸に沿ってＣＢＡ１００を出る）。
【００４７】
図２Ａ〜２Ｃは、ブランキング・モードで動作しているＣＢＡ１００を示す。ブランキング・モードでは、ブランキング偏向器１２０ならびにシケイン偏向器１１１、１１２および１１３が、中性粒子遮断構造体１３０および１４０を迂回しビーム遮断構造体１５０で終端する経路に沿って荷電粒子ビーム１７０ｂを偏向させる。イオン・ビーム１７０ｂは最初に、Ｚ軸が中性粒子遮断構造体１３０と交わる前の位置において、第１のシケイン偏向器１１１によってＸ軸の方向に偏向する。イオン・ビーム１７０ｂは次いで、ビーム・ブランキング偏向器１２０によって、Ｚ軸と直交し、かつ第１のシケイン偏向器１１１によって引き起こされた偏向の方向と直交する方向に偏向する。第２のシケイン偏向器１１２のところで、荷電粒子ビーム１７０ｂは、荷電粒子ビーム１７０ｂのＸ−Ｚ平面内の成分がＺ軸に対して平行になるような態様で偏向する。第３のシケイン偏向器１１３のところで、荷電粒子ビーム１７０ｂは、ビーム遮断構造体１５０によって終端する経路上へ偏向する。
【００４８】
図２Ｂに示されているように、第１のシケイン偏向器１１１によって引き起こされる偏向は、中性粒子遮断構造体１３０および１４０を迂回するＸ−Ｚ平面内の経路に沿って荷電粒子ビーム１７０ｂを導く。図２Ｂはさらに、ビーム遮断構造体１５０によって荷電粒子ビーム１７０ｂが遮られる位置までは、Ｘ−Ｚ平面に投影された荷電粒子ビーム１７０ｂの経路が、図１Ｂに示されたブランキングされていないビームの経路と同じであることを示している。しかしながら、図１Ｃおよび２Ｃは、ビーム・ブランキング偏向器１２０によって提供される荷電粒子ビーム１７０ｂの追加の偏向が、荷電粒子ビーム１７０ｂをＹ軸の方向に偏向させ、このＹ軸の方向の偏向によって、荷電粒子ビーム１７０ｂが、（図１Ａ〜１Ｃの荷電粒子ビーム１７０ａのように）ビーム遮断構造体１５０を通り抜けるのではなしに、ビーム遮断構造体１５０によって遮られることを示している。一実施形態では、ビーム遮断構造体１５０がファラデー・カップを備える。荷電粒子ビーム１７０ｂをブランキングするだけでなく、このファラデー・カップを使用して、荷電粒子ビーム１７０ｂのビーム電流を測定することもできる。
【００４９】
図３Ａ〜３Ｃは、ＣＢＡ１００が中性粒子を遮断する機構を示す。中性粒子は、荷電粒子ビームと一緒にＣＢＡ１００に入ることがあり、または荷電粒子ビームのイオンの中性化によってＣＢＡ１００の内部で発生することがある。正味の電荷がゼロである中性粒子は、シケイン偏向およびブランキング偏向の影響を受けないため、中性粒子は中性粒子遮断構造体１３０および１４０によって遮断され、一方、荷電粒子ビーム（例えば荷電粒子ビーム１７０ａおよび１７０ｂ）は、中性粒子遮断構造体１３０および１４０を回避する。中性粒子は、第１の中性粒子遮断構造体１３０に到達するまで、偏向せずに、ＣＢＡ１００内を下方へ伝搬する。Ｚ軸を横切って広がる第１の中性粒子遮断構造体１３０は、中性粒子１８０のだいたい半分を遮断する（いくつかの実施形態では、中性粒子遮断構造体１３０が、中性粒子の経路を横切ってさらに延びることによって、これよりも高い割合の中性粒子を遮断する）。幅が狭くなったビーム１８０ｂとして示されている中性粒子１８０の残りの部分は、中性粒子遮断構造体１４０に到達するまで、ＣＢＡ１００内を下方へ伝搬し続ける。中性粒子遮断構造体１４０は、ＣＢＡ１００の縦断面を横切って、オフセットｄ（図２Ｂに示されている）の方向に、中性粒子遮断構造体１３０よりもさらに延び、中性粒子１８０の残りの部分１８０ｂを遮断する。
【００５０】
ＣＢＡ１００をブランキング・モードで動作させると、荷電粒子ビームおよび中性粒子がＣＢＡ１００を通り抜けることが防止される。このことは例えば、デュアルＦＩＢ／ＳＥＭシステムでのＳＥＭ走査中に有用であることがある。一実施形態では、ＳＥＭ／ＦＩＢデュアル・ビーム・システムのＦＩＢカラムがＣＢＡ１００を装備し、そのＦＩＢカラムが、ＦＩＢカラムのイオン・ビームによって加工物を処理するときには非ブランキング・モードで動作し、ＳＥＭによって加工物を画像化するときにはブランキング・モードで動作するように構成される。一実施形態では、Ｐ−ＦＩＢカラムがＣＢＡ１００を装備する。
【００５１】
ブランキング・モードでのＣＢＡ１００の動作は、シケイン偏向の方向とＺ軸の両方に対して直角なブランキング偏向を含む。このような偏向を利用することによって、ブランカとファラデー・カップの間のより長いスロー距離（ｔｈｒｏｗ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）が必要となる。より長いスロー距離は、ビーム・ブランキング偏向器におけるビーム・ブランキングを、ビーム遮断構造体の入口開口（例えばビーム遮断構造体１５０の入口またはファラデー・カップの入口）が（シケイン偏向器１１２と１１３の間にあるなど）ブランカにより近い場合よりも小さな偏向角を使用して実施することを可能にする。偏向角が小さいほど、より小さなブランキング電圧を使用することができる。より小さなブランキング電圧はより速いブランキングを可能にする。これは、ブランキング速度のボトルネックは通常、ブランカ・プレートを駆動する電圧スルー・レート（ｓｌｅｗ  ｒａｔｅ）（Ｖ／μｓ）であるためである。より小さなブランキング電圧はさらに、必要なブランキング電圧に達するのにかかる時間を短縮する。したがって、いくつかの実施形態では、シケイン偏向およびＺ軸に対して直角なブランキング偏向がない場合に達成することができるよりも小さな電圧でＣＢＡ１００が動作する。
【００５２】
動作電圧を小さくする代わりに、より長いスロー距離は、短縮された全長および／またはより短いビーム・ブランキング・プレート（電極）を有するＣＢＡ１００を構築することを可能にすることができる。より短いビーム・ブランキング・プレートは、より大きなブランキング速度を可能にすることができる。これは、より短いプレートは一般により小さな静電容量を有し、より小さな静電容量は、ブランキング・プレート上の電圧のスルー・レートに対する別の制限条件であるためである。より短いブランキング・プレートはさらに、ブランキングを「より鋭く」することができる。これは、より短いプレートでは、ブランカを通過する移動時間がより短くなるためである。したがって、いくつかの実施形態では、シケイン偏向およびＺ軸に対して直角なブランキング偏向を提供するように構成されていない点を除けば同等のＣＢＡで使用することができる全長および／またはビーム・ブランキング・プレートよりも短い全長および／またはビーム・ブランキング・プレートを有するように、ＣＢＡ１００が構築される。他の実施形態では、ＣＢＡ１００が、シケイン偏向およびＺ軸に対して直角なブランキング偏向がない場合に達成することができる電圧よりも低い電圧で動作し、ＣＢＡ１００が、シケイン偏向およびＺ軸に対して直角なブランキング偏向を提供するように構成されていない点を除けば同等のＣＢＡで使用することができる全長および／またはビーム・ブランキング・プレートよりも短い全長および／またはビーム・ブランキング・プレートを有するように構築される。
【００５３】
次に図４を参照すると、本開示の一実施形態に基づくシケイン・ブランカ・アセンブリのファラデー・カップ４００の半径方向断面図が示されている。さまざまな実施形態において、ファラデー・カップ４００を、ＣＢＡのビーム遮断構造体として使用することができる。本明細書で使用するとき、半径方向断面図は、シケイン・ブランカ・アセンブリの縦軸に対して垂直な平面に沿って切った断面を指す。ファラデー・カップ４００は、円筒穴４１０、端部４３０の円形開口４２０および反対側の端部４５０の円形プレート４４０を含む。円筒穴４１０は、外径Ｄ１および内径Ｄ２を有する。内径Ｄ２は、端部４３０の円形開口４２０の外側境界を画定する。円形プレート４４０は、反対側の端部４５０を密閉する。円形プレート４４０は、円筒穴４１０と一体に形成することができる。一実施形態では、ＣＢＡの内部の、ＣＢＡのハウジング４６８の内面４６６の近くの周囲位置４６４にファラデー・カップ４００が配置され、ビーム・ブランキング・モードで動作しているときに、ＣＢＡが荷電粒子ビーム４６０を偏向させる。
【００５４】
ＣＢＡがブランキング・モードで動作している間、ファラデー・カップ４００は、偏向して開口４２０から穴４１０に入った荷電粒子ビームを受け入れる。この荷電粒子ビームは、穴４１０の中を端部４５０に向かって進み、プレート４４０の表面４７０で終わる。
【００５５】
図４はさらに、図４の平面の内部へ進んでいる直径Ｄ３の荷電粒子ビーム４６０を示す。荷電粒子ビーム４６０は、ファラデー・カップに隣接して位置しており、したがって、図４は、ＣＢＡが非ブランキング・モードで動作しているときの、ＣＢＡの内部における、荷電粒子ビーム４６０とファラデー・カップ４００の間の１つの空間関係を表している。ＣＢＡがブランキング・モードで動作している間、荷電粒子ビーム４６０を円形開口４２０を通して完全に受け取るためには、荷電粒子ビーム４６０がファラデー・カップ４００に到達するまでに荷電粒子ビーム４６０が穴４１０の壁を通り越すのに十分な距離だけ、ＣＢＡが、荷電粒子ビーム４６０を偏向させなければならない。図４では、荷電粒子ビーム４６０が、ブランキングされていない状態で、ファラデー・カップ４００の軸に対して平行な方向に、ファラデー・カップ４００の外側表面４８５の接線４８０にじかに接する経路に沿って伝搬している。したがって、距離ｄ１は、ＣＢＡ内で荷電粒子ビーム４６０をブランキングするのに必要な最小ビーム偏向を表す。ｄ１の計算を例示するため、穴４１０の外径Ｄ１を２ｍｍ、内径Ｄ２を１ｍｍ、荷電粒子ビーム４６０のビーム径Ｄ３を１ｍｍと仮定する。このケースでは、ｄ１＝Ｄ３＋（Ｄ１−Ｄ２）／２＝１＋（２−１）／２＝１．５ｍｍである。
【００５６】
いくつかの実施形態では、荷電粒子ビーム４６０が円形開口４２０に入るときに荷電粒子ビーム４６０の軸とファラデー・カップ４００の軸が一直線になる十分な距離だけ荷電粒子ビーム４６０を偏向させることによって、最適なブランキングを得ることができる。このような実施形態では、最適なブランキングのために必要な最小ビーム偏向ｄ２が、ファラデー・カップ４００の軸と荷電粒子ビーム４６０の軸の間の距離となる。
【００５７】
いくつかの実施形態では、ＣＢＡ１００が、ビーム遮断構造体１５０の代わりにファラデー・カップ４００を利用して、荷電粒子ビーム４６０をブランキングする。このようないくつかの実施形態では、軸１７０ａとＺ軸の間のオフセットが、荷電粒子ビーム４６０が中性粒子遮断構造体１３０、１４０を迂回するのに必要な距離よりも大きく、荷電粒子ビーム４６０がファラデー・カップと交わるのに必要な距離よりも小さい。このような１つの実施形態では、ファラデー・カップの穴の外径が約２ｍｍ、ファラデー・カップの縦位置に到達したときの荷電粒子ビーム４６０の直径が約１ｍｍであり、軸１７０ａとＺ軸の間のオフセットが、中性粒子遮断構造体１３０、１４０を迂回するのに必要な距離よりも大きく、軸１７０ａとファラデー・カップの断面の中心との間の距離が１．５ｍｍよりも大きい。
【００５８】
前述のとおり、ＣＢＡのさまざまな実施形態が、ビーム・ブランキング偏向器および第１のシケイン偏向器として機能する、四重極偏向器を利用する。このようないくつかの実施形態では、ブランキング・モードでは荷電粒子ビームをブランキングし、非ブランキング・モードでは中性粒子遮断構造体を避けるように荷電粒子ビームを偏向させるのに適当な偏向を、単独で、または第２、第３および第４のシケイン偏向器のうちの１つもしくは複数のシケイン偏向器とともに実行するように、この四重極が構成される。このような実施形態では、所望の偏向を達成するのに十分な強度および極性の電圧を適当な偏向器に印加することによって、単一対偏向および２対偏向を実行することができる。
【００５９】
次に図５Ａおよび５Ｂを参照すると、本開示の一実施形態に基づくＣＢＡの四重極５００の半径方向断面図が示されている。四重極５００は、第１のシケイン・ブランカの機能とビーム・ブランキング偏向器の機能を単一の偏向器で実行するように配列された４つの電極５１０ａ、５１０ｂおよび５２０ａ、５２０ｂを含む。
【００６０】
図５Ａおよび５Ｂは、ＣＢＡの縦軸５４５に沿って四重極５００内を伝搬している荷電粒子ビーム５４０のビーム・ブランキング偏向５６０ａ、５６０ｂおよびシケイン偏向５５０ａ、５５０ｂを実行するのに、四重極５００の電極５１０ａ、５１０ｂ（示されているようにこれらの電極は反対の符号を有する）および電極５２０ａ、５２０ｂ（示されているようにこれらの電極は反対の符号を有する）に、シケイン電圧ＶＣおよびブランキング電圧ＶＢをどのように印加するのかを示す。シケイン電圧ＶＣは、縦軸５４５に沿って進んでいる荷電粒子ビーム５４０のシケイン偏向５５０ａおよび５５０ｂを引き起こすのに十分な電圧を表す。ブランキング電圧ＶＢは、図５Ａまたは５Ｂにそれぞれ示されているように電極５１０ａ、５１０ｂまたは電極５２０ａ、５２０ｃにＶＣと同時に印加されたときに、縦軸５４５に沿って進んでいる荷電粒子ビーム５４０のブランキング偏向５６０ａ、５６０ｂを引き起こすのに十分な電圧を表す。図５Ａでは、平行な偏向５５０ａと偏向５５０ｂを線形結合して、正味の偏向５３０ａを生成する。図５Ｂでは、直交する偏向５５０ｂと偏向５６０ｂをベクトル結合して、正味の偏向５３０ｂを生成する。以下の説明では、四重極５００の電極電圧と、シケイン偏向とブランキング偏向とを結合した正味の偏向５３０ａ、５３０ｂとの関係の説明を単純にするため、シケイン電圧ＶＣの大きさはブランキング電圧ＶＢの大きさとほぼ同じであると仮定する。
【００６１】
図５Ａでは、電極５１０ａおよび５１０ｂにシケイン電圧ＶＣおよびブランキング電圧ＶＢが印加されており、電極５２０ａおよび５２０ｂは接地されたままである。これらの電圧を足し合わせることが電極５１０ａおよび５１０ｂに与える効果は、電極５１０ａおよび５１０ｂ上の最大電圧振幅が、シケイン電圧ＶＣまたはブランキング電圧ＶＢを単独で印加したときに実現される電圧振幅よりも大きくなることである。荷電粒子ビーム５４０に対するシケイン偏向５５０ａおよびブランキング偏向５６０ａの効果は、ＣＢＡのビーム遮断構造体（図示せず）の中へ荷電粒子ビーム５４０を導くのに十分な距離である距離５３０ａだけ、荷電粒子ビーム５４０が偏向することである。対照的に、電極５１０ａおよび５１０ｂにシケイン電圧ＶＣだけを印加したときには、ＣＢＡの中性粒子遮断構造体（図示せず）を迂回する経路上に荷電粒子ビーム５４０を置いて、荷電粒子ビーム５４０がビーム遮断構造体によって止められないようにするのに十分な距離だけ、シケイン偏向５５０ａが、荷電粒子ビーム５４０を縦軸５４５からオフセットする。
【００６２】
図５Ｂでは、電極５１０ａおよび５１０ｂにシケイン電圧ＶＣが印加されており、電極５２０ａおよび５２０ｂにブランキング電圧ＶＢが印加されている。これらの電圧を異なる電極対に印加することが電極５１０ａ、５１０ｂ、５２０ａおよび５２０ｂに与える効果は、これらの電圧は足し合わされないため、電極５１０ａ、５１０ｂ、５２０ａおよび５２０ｂのうちの任意の電極上の最大電圧振幅が±ＶＣまたは±ＶＢとなることである。したがって、シケイン電圧ＶＣとブランキング電圧ＶＢに対して同じ値を使用して達成される偏向が、ビームを首尾よくブランキングする全体偏向を与えると仮定すると、図５Ｂにおいて必要な最大電圧は、図５Ａにおいて必要な最大電圧よりも小さい。したがって、最大振幅がより小さい電圧が望まれている用途では、図５Ｂに示されたビーム偏向技法の方が有利なことがある。
【００６３】
さまざまな実施形態において、ＣＢＡは、四重極５００などの四重極を装備することができ、別々のビーム・ブロッキング偏向器および第１のシケイン偏向器を使用する代わりに、ＣＢＡを使用して、ブランキング・モード用の偏向および非ブランキング・モード用の偏向を実行することができる。いくつかの実施形態では、ＣＢＡ１００が、シケイン偏向器１１１およびビーム・ブランキング偏向器１２０の代わりに四重極５００を装備する。このようないくつかの実施形態では、図５Ａおよび５Ｂに関して説明した技法のうちの一方の技法に従って、ＣＢＡ１００を動作させる。
【００６４】
上でも説明したが、さまざまな実施形態において、ビーム・ブランキング偏向器および第１のシケイン偏向器はそれぞれ、縦軸を中心とした同じ半径位置の、ＣＢＡの入口から同じ距離のところに、向い合せに配置された２つの電極を備える。次に図６を参照すると、一実施形態に基づく偏向器アセンブリ６００の半径方向断面図が示されている。偏向器アセンブリ６００は、第１のシケイン偏向器６１０とビーム・ブランキング偏向器６２０を組み合わせたものであり、この図では、軸６４５に沿って見たときに、シケイン偏向器６１０がブランキング偏向器６２０の上方または下方にある。第１のシケイン偏向器６１０は、ＣＢＡ（図示せず）の縦軸６４５の周りに向い合せに配置された電極６１０ａおよび６１０ｂを含む。シケイン偏向６６０が荷電粒子ビーム６４０を、縦軸６４５から、ＣＢＡの中性粒子遮断構造体（図示せず）を迂回する経路上へ偏向させるような態様で、第１のシケイン偏向器６１０に電圧を印加することができる。ビーム・ブランキング偏向器６２０は、縦軸６４５の周りに向い合せに配置された電極６２０ａおよび６２０ｂを含む。
【００６５】
荷電粒子ビーム６４０が縦軸６４５からビーム遮断構造体（図示せず）と交わる経路上へ偏向するような態様で、ビーム・ブランキング偏向器６２０にブランキング電圧を印加し、第１のシケイン偏向器６１０にシケイン電圧を印加することができる。ビーム・ブランキング偏向器６２０を第１のシケイン偏向器６１０に対して上方／下方に配列すると、ビーム・ブランキング偏向器６２０によって引き起こされるビーム偏向６５０とシケイン偏向器６１０によって引き起こされるビーム偏向６６０とをビーム６４０に加算的に与えることができる。代替実施形態では、第１のシケイン偏向器６１０とビーム・ブランキング偏向器６２０の上／下の位置が切り換えられる。
【００６６】
例示的な一実施形態では、シケイン偏向６６０およびブランキング偏向６５０がそれぞれ、ビーム６４０を、縦軸６４５から同じ方向に１．５ｍｍ変位させ、３．０ｍｍのブランキング偏向を提供する。さまざまな実施形態において、ＣＢＡ１００は、シケイン偏向器１１１およびビーム・ブランキング偏向器１２０の代わりに偏向器アセンブリ６００を装備する。このようないくつかの実施形態では、ＣＢＡ１００を、図６に関して説明したとおりに動作させる。
【００６７】
図７は、直交する偏向を使用して荷電粒子ビームをブランキングするように構成されたシケイン・ブランカの偏向器アセンブリ７００の半径方向断面図である。図６の場合と同様に、シケイン偏向器６１０は、軸６４５に沿って見たときに、ブランキング偏向器６２０の上方または下方にある。図７は、偏向器アセンブリ７００の同じ構成要素を含むが、ビーム・ブランキング偏向器６２０の電極６２０ａおよび６２０ｂが縦軸６４５を中心にして時計回りに９０度回転している点が異なる。荷電粒子ビーム６４０に、図６で印加される電圧と同じ電圧を印加することによって、荷電粒子ビーム６４０は、シケイン偏向６６０によって１．５ｍｍ、シケイン偏向６６０に対して直角な方向７５０に１．５ｍｍ偏向し、それによって荷電粒子ビーム６４０の全偏向７３０が生じる。これらの直交する１．５ｍｍの偏向はベクトル的に足し合わされる。したがって全偏向７３０の長さは２．１ｍｍとなり、図６に示された全偏向６３０よりも０．９ｍｍ小さい。
【００６８】
四重極５００および偏向器アセンブリ７００によって示された構成によって達成することができるより短い偏向は、シケイン偏向器１１１、１１２および１１３のうちの１つまたは複数のシケイン偏向器の電極間の間隔を短くすることができ、それによって、より小さな偏向電圧を使用して同じ偏向静電場を発生させることができるという点で有利なことがある。あるいは、またはそれに加えて、必要な偏向角がより小さくなるため、ビーム・ブランキング偏向器１２０を短くすることができ、それによってシケイン・ブランカ・アセンブリの全長を短くすることができる。さらに、シケイン偏向器１１１、１１２および１１３の電極間の間隔がより短く、および／またはビーム・ブランキング偏向器１２０の長さがより短いＣＢＡの実施形態をＰ−ＦＩＢシステムが装備するときには、Ｐ−ＦＩＢシステムが発生させる集束イオン・ビーム中に誘起される全体の収差を小さくすることができる。全体の収差を小さくすることができるのは、より小さな偏向器間隔を使用するとシケイン偏向器の収差を小さくすることができるため、収差の量は、偏向角が小さいほど低下するため、および、より短いシケインは、荷電粒子ビームのコロンビウムの拡がり（ｃｏｕｌｏｍｂｉｃ−ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）（空間電荷）を低減させることができるためであると考えられる。したがって、ビーム・ブランキング・モード中に集束イオン・ビームの直交偏向を実行することができるＣＢＡの構成は、ＣＢＡの電圧必要量を増大させずにＣＢＡの全長、したがってＦＩＢカラム全体の長さを短くする方法を提供する。
【００６９】
さまざまな実施形態において、ＣＢＡ１００は、シケイン偏向器１１１およびビーム・ブランキング偏向器１２０の代わりに偏向器アセンブリ７００を装備する。このようないくつかの実施形態では、ＣＢＡ１００を、図７に関して説明したとおりに動作させる。
【００７０】
さまざまな実施形態において、ＦＩＢカラム内でＣＢＡが利用され、ＦＩＢカラムの動作が、ＣＢＡの中へ導かれた集束イオン・ビームのクロスオーバ（ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ）を含まない。このようないくつかの実施形態では、ＣＢＡの中へ導かれた集束イオン・ビームが、例えば１ｍｍなどの大きな直径を有する。このようないくつかの実施形態では、中性粒子を排除するために、シケイン偏向器によって達成される偏向を、ビーム直径よりもわずかに大きくする必要がある。例えば、直径１ｍｍの集束イオン・ビームに対して適当な１つの偏向は約１．３ｍｍである。
【００７１】
さまざまな実施形態において、ＣＢＡは、エネルギー・フィルタ開口を備えない。さまざまな実施形態において、ＣＢＡは線焦点を含まない。一実施形態では、ＣＢＡ１００の動作が、ＣＢＡ１００の中へ導かれた集束イオン・ビームのクロスオーバを含まず、またはＣＢＡ１００がエネルギー・フィルタ開口を備えず、またはＣＢＡ１００が線焦点を含まず、またはこれらの条件の任意の組合せが満たされる。
【００７２】
本明細書ではさらに粒子光学装置が開示される。この粒子光学装置は、その装置が発生させた荷電粒子ビームから中性粒子をフィルタリングにより除去するように構成されている。次に図８を参照すると、イオン・ビーム・カラム８０２およびＣＢＡ８０４を備える本開示の一実施形態に基づく荷電粒子ビーム・システム８００が示されている。ＣＢＡ８０４は、ＣＢＡ１００など、本明細書に開示された任意のＣＢＡとすることができる。イオン・ビーム・カラム８０２は、排気された囲い８０６を含み、囲い８０６内には、イオン源８０８、引出し光学部品８１０、ＣＢＡ８０４、ビーム偏向器８１４および最終レンズ８１６が位置する。源８０８からのイオンは、引出し光学部品８１０によって引き出され、ビーム８２０に成形される。ビーム８２０は次いでＣＢＡ８０４を通過する。ＣＢＡ８０４を使用して、ビーム８２０から中性粒子をフィルタリングにより除去することができ、これによって例えば、試料８３０上の試料の汚染を低減させまたは排除することができる。ビーム偏向器８１４がビームに走査を実行させ、ビーム８２０は次いで、最終レンズ８１６によって、真空室８３２内の試料ステージ８３４上の試料８３０上に集束する。したがって、ビーム８２０は、例えば知られている方法に基づくミリング、化学的に強化されたエッチング、材料付着または画像化によって、試料を改変することができる。
【００７３】
イオン源８０８は、プラズマ・イオン源、ガリウム・イオンのビームを提供するＬＭＩＳ、マルチカスプ・イオン源またはこれらの組合せなど、イオン・ビーム装置に適した任意のイオン源とすることができる。ＬＭＩＳ源を利用するイオン・ビーム装置と比べると、Ｐ−ＦＩＢシステムでは、前述の試料汚染がはるかに顕著である。これは、プラズマ源がはるかに高いガス圧で動作するため、および、プラズマ源が、より大きなビーム電流を発生させる目的に使用されるためである。一実施形態では、イオン源８０８がプラズマ・イオン源である。
【００７４】
本明細書ではさらに、ＦＩＢを備えるデュアル・ビームＳＥＭ／ＦＩＢシステムが開示される。このＦＩＢは、そのＦＩＢが発生させた荷電粒子ビームから中性粒子をフィルタリングにより除去するように構成されている。図９を参照すると、ＣＢＡ９０４を利用する、本開示の一実施形態に基づくデュアル・ビーム・システム９００が示されている。デュアル・ビーム・システム９００は、イオン・ビーム・カラム９０２、電子ビーム・カラム９２２、可動ステージ９３４および真空室９４２を含む。デュアル・ビーム・システム９００を使用して、本明細書に開示された任意の方法を実行することができる。
【００７５】
イオン・ビーム・カラム９０２はＣＢＡ９０４を含む。ＣＢＡ９０４は、ＣＢＡ１００など、本明細書に開示された任意のＣＢＡとすることができる。イオン・ビーム・カラム９０２は、排気された囲い９０６を含み、囲い９０６内には、イオン源９０８、引出し光学部品９１０、ＣＢＡ９０４、ビーム偏向器９１４および最終レンズ９１６が位置する。イオン源９０８は、プラズマ・イオン源、ガリウム・イオンのビームを提供するＬＭＩＳ、マルチカスプ・イオン源またはこれらの組合せなど、イオン・ビーム装置に適した任意のイオン源とすることができる。源９０８からのイオンは、引出し光学部品９１０によって引き出され、ビーム９２０に成形される。ビーム９２０は次いでＣＢＡ９０４を通過する。ビーム偏向器９１４がビーム９２０に走査を実行させ、ビーム９２０は次いで、最終レンズ９１６によって、真空室９４２内の試料ステージ９３４上の試料９３０上に集束する。したがって、ビーム９２０は、例えば知られている方法に基づくミリング、化学的に強化されたエッチング、材料付着または画像化によって、試料を改変することができる。
【００７６】
デュアル・ビーム・システム９００はさらに走査電子顕微鏡９２２を備える。陰極９５２と陽極９５４の間に電圧を印加することによって、陰極９５２から電子ビーム９２６が放出される。電子ビーム９２６は、集束レンズ９５６および対物レンズ９５８によって試料９３０上の微細なスポットに集束する。電子ビーム９２６は、偏向器９６０によって試験体を２次元的に走査する。集束レンズ９５６、対物レンズ９５８および偏向器９６０の動作は電源および制御ユニット（図示せず）によって制御される。電子ビーム９２６を、真空室９４２内の試料ステージ９３４上にある試料９３０上に集束させることができる。電子ビーム中の電子が試料９３０に衝突すると、２次電子が放出される。それらの２次電子は２次電子検出器９４０によって検出される。イオン・ビーム・カラム９０２がブランキングされている間またはイオン・ビーム・カラム９０２が作動していない間に、２次電子検出器９４０によって得られたこの情報を使用して、試料９３０を画像化することができる。
【００７７】
ステージ９３４は、水平面内で（ＸおよびＹ軸）移動することができ、さらに垂直に（Ｚ軸）移動することができる。ステージ９３４は約６０度傾くことができ、Ｚ軸を軸に回転することができる。ステージ９３４上に試料９３０を挿入するため、および内部ガス供給リザーバが使用される場合には内部ガス供給リザーバの整備作業のために、扉（図示せず）が開かれる。システムが真空状態にある場合に開かないように、この扉はインタロックされる。真空室９４２、真空囲い９０６および走査電子顕微鏡カラム内を真空状態に維持するために真空ポンプ（図示せず）が使用される。
【００７８】
ＣＢＡ９０４を使用して、ビーム９２０から中性粒子をフィルタリングにより除去することができ、これによって、例えば、試料９３０上の試料汚染を低減させまたは排除することができる。ＣＢＡ９０４を使用して、電子ビーム９２６が試料９３０から画像を取得している間の画像飽和を防ぐことができる。このような画像飽和は、イオン・ビーム９１６がブランキングされている間に中性粒子がイオン・ビーム・カラム９０２を通り抜けることによって生じることがある。ＬＭＩＳ源を利用するイオン・ビーム装置と比べると、Ｐ−ＦＩＢシステムでは、試料汚染および画像飽和がはるかに顕著である。これは、プラズマ源がはるかに高いガス圧で動作するため、および、プラズマ源が、より大きなビーム電流を発生させる目的に使用されるためである。一実施形態では、イオン源９０８がプラズマ・イオン源であり、イオン・ビーム・カラム９０２がＰ−ＦＩＢカラムである。いくつかの実施形態では、既存のデュアル・ビーム・システムのイオン・ビーム・カラムにＣＢＡ９０４が組み込まれる。このようなデュアル・ビーム・システムは例えば、本出願の譲受人である米オレゴン州ＨｉｌｌｓｂｏｒｏのＦＥＩ  Ｃｏｍｐａｎｙから販売されている。
【００７９】
本明細書ではさらに、荷電粒子システムによって試料を処理している間に試料に中性粒子が衝突することを防ぐ方法１０００が開示される。方法１０００は、本開示の他のシケイン・ブランカ・アセンブリによって実行することもできるが、単純にするため、本明細書では、ＣＢＡ１００を装備したデュアル・ビームＦＩＢ／ＳＥＭシステムを使用する方法１０００を示す。方法１０００は、デュアル・ビーム・システム９００など、ＣＢＡを装備したデュアル・ビーム・システムによって実行することもできる。
【００８０】
方法１０００は開始ブロック１００５から始まり、ブロック１０１０へ進み、ＣＢＡ１００などのＣＢＡの一実施形態を装備したＦＩＢカラムを有するデュアル・ビームＦＩＢ／ＳＥＭシステムのステージ上に試料を装填する。方法１０００はブロック１０１５へ進み、イオン源からイオンを発射する。一実施形態では、ＦＩＢカラムがＰ−ＦＩＢカラムであり、イオン源がプラズマ源である。方法１０００はブロック１０２０に進み、イオンを集束させてイオン・ビームにする。方法１０００はブロック１０２５に進み、イオン・ビームをＣＢＡ１００の中へ導く。
【００８１】
方法１０００はブロック１０３０に進み、ＦＩＢカラムによって試料をミリングするミリング・ステップを実行するかどうかを判断する。ミリング・ステップを実行する場合、方法１０００はブロック１０３５へ進む。ブロック１０３５で、ＳＥＭの電子ビームをブランキングする。方法１０００はブロック１０４０に進み、シケイン偏向器１１１〜１１４を使用して、第１の中性粒子遮断構造体１３０および第２の中性粒子遮断構造体１４０を避け、次いで第１の軸に対して平行な第２の軸または第１の軸と同じ第２の軸上を進むように、イオン・ビームを偏向させる。ブロック１０４５で、イオン・ビームを試料表面に照射し、それによってＦＩＢミリング・プロセスで材料を除去する。
【００８２】
方法１０００は、ブロック１０４５からブロック１０７５へ進み、追加のビーム処理が必要かどうかを判定する。さらなるビーム処理が必要ない場合、方法１０００は終了ブロック１０８０へ進み、終了となる。さらなるビーム処理が必要な場合、方法はブロック１０３０へ戻る。
【００８３】
ミリング・ステップを実行しない場合、方法１０００は、ブロック１０３０からブロック１０５０へ進み、ＳＥＭによって試料を画像化する画像化ステップを実行するかどうかを判定する。画像化ステップを実行しない場合、方法１０００は、ブロック１０８０で終了となる。画像化ステップを実行する場合、方法１０００はブロック１０５５へ進む。ブロック１０５５では、第１の中性粒子遮断構造体１３０および第２の中性粒子遮断構造体１４０をイオン・ビームが迂回するような態様で、シケイン偏向器１１１、１１２、１１３および１１４が、イオン・ビームのイオンを、第１の軸に対して直角な第１の方向に偏向させる。
【００８４】
方法１０００は、ブロック１０５５から、ブロック１０６０またはブロック１０６５へ進む。直交するシケイン偏向およびブランキング偏向を実行するようにＣＢＡ１００が構成されている場合、方法１０００はブロック１０６０へ進み、ビーム・ブランキング偏向器１２０を使用して、イオン・ビームを、第１の軸および第１の方向に対して直角な第２の方向に偏向させることによって、イオン・ビームをビーム遮断構造体１５０の中へ導く。平行な偏向を実行するようにＣＢＡ１００が構成されている場合、方法１０００はブロック１０６５へ進み、イオン・ビームをビーム遮断構造体１５０の中へ導く。ＣＢＡ１００が両方のタイプの偏向を実行できる場合、方法１０００は、ブロック１０６０へ進むことも、またはブロック１０６５へも進むこともできる。
【００８５】
方法１０００は、ブロック１０６０または１０６５からブロック１０７５へ進み、追加のビーム処理が必要かどうかを判定する。さらなるビーム処理が必要ない場合、方法１０００はブロック１０８０へ進み、終了となる。さらなるビーム処理が必要な場合、方法はブロック１０３０へ戻る。
【００８６】
本開示のさまざまな実施形態を利用して、シングル・ビームＦＩＢシステムおよびデュアル・ビームＦＩＢシステムの集束イオン・ビームから中性粒子を除去することができる。本開示のさまざまな実施形態を利用して、シングル・ビームＰ−ＦＩＢシステムおよびデュアル・ビーム・システムの集束イオン・ビームから中性粒子を除去することができる。集束イオン・ビームおよびプラズマ−集束イオン・ビームから中性粒子を除去すると、ＦＩＢカラムおよびＰ−ＦＩＢカラムに由来する中性粒子によって引き起こされる試料汚染を有利に低減させまたは排除することができる。試料汚染の低減は、例えば試料および基板がナノメートル規模で処理される用途において望ましいことがある。このような試料は試料の損傷／改変を受けやすい（例えば、薄膜試料は、電子注入または汚染の結果として容易に損傷する可能性がある）。
【００８７】
デュアルＰ−ＦＩＢ／ＳＥＭシステムを含むデュアルＦＩＢ／ＳＥＭシステムにおいて、本開示の実施形態は、ＳＥＭによって取得される画像の「ホワイトアウト」を低減させまたは排除することができる。その結果、本開示の実施形態は、デュアル・ビームＦＩＢ／ＳＥＭシステム、特にデュアル・ビームＰ−ＦＩＢ／ＳＥＭシステムにおいて、改良されたＳＥＭ画像化性能を提供することができ、それによって改良された画像化および終点決定を提供することができる。
【００８８】
さらに、ＣＢＡの実施形態は、集束イオン・ビームの直交偏向を可能にする構成を利用する。この直交偏向は、ＣＢＡがより短いカラム長を有すること、および／または、ＣＢＡが、より低い電圧を利用して、シケイン偏向器およびビーム・ブランキング偏向器を制御することを可能にする。
【００８９】
以下は、本開示に基づく非限定的な特定の実施形態である。
【００９０】
第１の実施形態。この実施形態は、荷電粒子ビーム・システム用のシケイン・ブランカ・アセンブリであって、入口および出口であり、この入口が、軸に沿って伝搬している荷電粒子ビームを受け入れるように構成された入口および出口と、軸と交わる中性粒子遮断構造体と、入口と出口の間に直列にこの順番で配列された第１のシケイン偏向器、第２のシケイン偏向器、第３のシケイン偏向器および第４のシケイン偏向器を含む複数のシケイン偏向器であり、中性粒子遮断構造体を迂回し、出口を通ってシケイン・ブランカ・アセンブリを出る経路に沿ってビームを偏向させるように構成された複数のシケイン偏向器と、第３のシケイン偏向器と第４のシケイン偏向器の間に配列されたビーム遮断構造体とを備えるシケイン・ブランカ・アセンブリである。
【００９１】
第２の実施形態。この実施形態は、ビームをビーム遮断構造体の中へ偏向させることによって、ビームが出口を通過することを防ぐように構成されたビーム・ブランキング偏向器をさらに備える、第１の実施形態のシケイン・ブランカ・アセンブリである。
【００９２】
第３の実施形態。この実施形態は、ビーム・ブランキング偏向器が、第１のシケイン偏向器と第２のシケイン偏向器の間に配置された、第２の実施形態のシケイン・ブランカ・アセンブリである。
【００９３】
第４の実施形態。この実施形態は、四重極偏向器をさらに備え、第１のシケイン偏向器が、四重極偏向器の向い合せに配置された２つの電極を含み、ビーム・ブランキング偏向器が、四重極偏向器の向い合せに配置された他の２つの電極を含む、第２から第３の実施形態のうちのいずれかの実施形態のシケイン・ブランカ・アセンブリである。
【００９４】
第５の実施形態。この実施形態は、第１のシケイン偏向器とビーム・ブランキング偏向器が同じ１つの偏向器であり、電圧源をさらに備え、この電圧源が、中性粒子遮断構造体を迂回する経路に沿ってビームを偏向させるのに十分な第１の電圧を同じ１つの偏向器に印加し、ビーム遮断構造体で終端する経路に沿ってビームを偏向させるのに十分な第２の電圧を同じ１つの偏向器に印加するように構成された、第２から第４の実施形態のうちのいずれかの実施形態のシケイン・ブランカ・アセンブリである。
【００９５】
第６の実施形態。この実施形態は、第１のシケイン偏向器が、前記軸に対して直角な第１の方向の第１の偏向させる力をビームに加えるように構成されており、ビーム・ブランキング偏向器が、第１の方向の第２の偏向させる力をビームに加えるように構成されており、この第１の偏向力および第２の偏向力が静電力である、第２、第３および第５の実施形態のうちのいずれかの実施形態のシケイン・ブランカ・アセンブリである。
【００９６】
第７の実施形態。この実施形態は、第１のシケイン偏向器が、前記軸に対して直角な第１の方向の第１の偏向力をビームに加えるように構成されており、ビーム・ブランキング偏向器が、前記軸および第１の方向に対して直角な第２の方向の第２の偏向力をビームに加えるように構成されており、第１の偏向力および第２の偏向力が静電力である、第２から第５の実施形態のうちのいずれかの実施形態のシケイン・ブランカ・アセンブリである。
【００９７】
第８の実施形態。この実施形態は、中性粒子遮断構造体が、第４のシケイン偏向器の上流に配置された、第１から第７の実施形態のうちのいずれかの実施形態のシケイン・ブランカ・アセンブリである。
【００９８】
第９の実施形態。この実施形態は、中性粒子遮断構造体が第１の中性粒子遮断構造体であり、シケイン・ブランカ・アセンブリが、第４のシケイン偏向器の上流に配置された第２の中性粒子遮断構造体をさらに備え、第１の中性粒子遮断構造体を迂回する経路が、第２の中性粒子遮断構造体を迂回し、第２の中性粒子遮断構造体が、第１の中性粒子遮断構造体および第２の中性粒子遮断構造体を迂回する経路上で中性化された荷電粒子であって第１の中性粒子遮断構造体によって遮断されなかった中性化された荷電粒子を遮断するように構成された、第１から第８の実施形態のうちのいずれかの実施形態のシケイン・ブランカ・アセンブリである。
【００９９】
第１０の実施形態。この実施形態は、ビーム遮断構造体がファラデー・カップを備える、第１から第９の実施形態のうちのいずれかの実施形態のシケイン・ブランカ・アセンブリである。
【０１００】
第１１の実施形態。この実施形態は、荷電粒子ビーム・システムがプラズマ−集束イオン・ビーム・カラムを備え、荷電粒子ビームがプラズマ−集束イオン・ビームを含む、第１から第１０の実施形態のうちのいずれかの実施形態のシケイン・ブランカ・アセンブリである。
【０１０１】
第１２の実施形態。この実施形態は、荷電粒子システムによって試料を処理している間に試料に中性粒子が衝突することを防ぐ方法であって、
この荷電粒子システムが、
荷電粒子源と、
直列に配列された第１、第２、第３および第４のシケイン偏向器、第１の中性粒子遮断構造体、第２の中性粒子遮断構造体、ならびに第３のシケイン偏向器と第４のシケイン偏向器の間に配置されたビーム遮断構造体を備えるシケイン・ブランカ・アセンブリと
を備え、
この方法が、
荷電粒子源から荷電粒子を発射し、
荷電粒子を集束させて、第１の軸に沿って試料に向かって伝搬する荷電粒子ビームとし、
シケイン偏向器を使用して、第１の中性粒子遮断構造体および第２の中性粒子遮断構造体を避けるように荷電粒子ビームを偏向させ、次いで、第１の軸に対して平行な第２の軸または第１の軸と同じ第２の軸上へ荷電粒子ビームを偏向させ、
試料の表面に荷電粒子ビームが照射されるような態様で、荷電粒子ビームを第２の軸に沿って伝搬させる
ことによって、荷電粒子装置による試料への照射を実行することと、
シケイン・ブランカ・アセンブリを使用して、試料に中性粒子が衝突することを防ぐことと
を含む方法である。
【０１０２】
第１３の実施形態。この実施形態は、第１の軸に対して垂直なシケイン・ブランカ・アセンブリの断面の一部分と重なり、第１の軸と第２の軸の間のシケイン・ブランカ・アセンブリの一部分を遮断するプレートを、第２の中性粒子遮断構造体が備える、第１２の実施形態の方法である。
【０１０３】
第１４の実施形態。この実施形態は、試料に中性粒子が衝突することを防ぐことが、試料に荷電粒子ビームが照射されている間、第１の中性粒子遮断構造体と第２の中性粒子遮断構造体のうちの少なくとも一方の中性粒子遮断構造体によって、中性粒子による試料の汚染が防止されるような態様で中性粒子を遮断することを含む、第１２から第１３の実施形態のうちのいずれかの実施形態の方法である。
【０１０４】
第１５の実施形態。この実施形態は、
荷電粒子装置が集束イオン・ビーム・カラムを備え、荷電粒子源がイオン源を含み、荷電粒子ビームが集束イオン・ビームを含み、
シケイン・ブランカ・アセンブリが、集束イオン・ビームが第１のシケイン偏向器に入る位置に配置されたビーム・ブランキング偏向器、または集束イオン・ビームが第１のシケイン偏向器に入る位置の下流、ビーム遮断構造体の上流に配置されたビーム・ブランキング偏向器をさらに備え、
荷電粒子システムが走査電子顕微鏡をさらに備え、
前記方法がさらに、
集束イオン・ビームをブランキングすることであり、第１のシケイン偏向器によって集束イオン・ビームに第１の偏向力を加えることおよびビーム・ブランキング偏向器によって集束イオン・ビームに第２の偏向力を加えることを含むことと、
集束イオン・ビームのブランキングの間、第１の中性粒子遮断構造体と第２の中性粒子遮断構造体のうちの少なくとも一方の中性粒子遮断構造体によって、中性粒子が試料の表面で２次電子を発生させることを防ぐような態様で中性粒子を遮断することと、
走査電子顕微鏡によって試料を画像化することと
を同時に含む、第１２から第１４の実施形態のうちのいずれかの実施形態の方法である。
【０１０５】
第１６の実施形態。この実施形態は、集束イオン・ビームをブランキングすることが、第１のシケイン偏向器、第２のシケイン偏向器、第３のシケイン偏向器およびビーム・ブランキング偏向器が発生させた静電場によって集束イオン・ビームを偏向させることを含む、第１２から第１５の実施形態のうちのいずれかの実施形態の方法である。
【０１０６】
第１７の実施形態。この実施形態は、第１の偏向力の方向が第１の軸に対して直角であり、第２の偏向力の方向が第１の偏向力の方向と同じである、第１５から第１６の実施形態のうちのいずれかの実施形態の方法である。
【０１０７】
第１８の実施形態。この実施形態は、第１の偏向力の方向が第１の軸に対して直角であり、第２の偏向力の方向が、第１の軸および第１の偏向力の方向に対して直角である、第１５から第１６の実施形態のうちのいずれかの実施形態の方法である。
【０１０８】
第１９の実施形態。この実施形態は、荷電粒子装置がプラズマ集束イオン・ビーム・カラムを備え、荷電粒子源がプラズマ・イオン源を含み、荷電粒子ビームが集束イオン・ビームを含む、第１２から第１８の実施形態のうちのいずれかの実施形態の方法である。
【０１０９】
第２０の実施形態。この実施形態は、集束イオン・ビームが集束イオン・ビームを含み、集束イオン・ビームの電流が約１．３μＡ以下である、第１２から第１９の実施形態のうちのいずれかの実施形態の方法である。
【０１１０】
第２１の実施形態。この実施形態は、中性粒子が、プラズマ源から発射されたガス分子、プラズマ集束イオン・ビーム・カラム内で中性化された集束イオン・ビームのイオン、またはこれらの混合物を含む、第１９から第２０の実施形態のうちのいずれかの実施形態の方法である。
【０１１１】
第２２の実施形態。この実施形態は、イオン・ビームを発生させ、集束させ、導くように構成された集束イオン・ビーム・カラムを備える、加工物を処理するための荷電粒子ビーム・システムであって、集束イオン・ビーム・カラムが、
イオン源と、
イオン・ビームをイオン源から加工物に向かって伝搬させる光軸と、
直列に配列された４つのシケイン偏向器、ブランキング偏向器、第１の中性粒子遮断構造体、第２の中性粒子遮断構造体およびビーム遮断構造体を備えるシケイン・ブランカ・アセンブリと、
を備え、
第１の中性粒子遮断構造体が、光軸に沿って加工物に向かって伝搬している中性粒子を遮断するように構成されており、
４つのシケイン偏向器が、イオン・ビームを、光軸から、第１の中性粒子遮断構造体および第２の中性粒子遮断構造体を迂回する経路上へ偏向させ、次いで光軸上または光軸に対して平行な軸上へ偏向させることによって、ビームを加工物上へ導くように構成されており、
４つのシケイン偏向器およびブランキング偏向器が、イオン・ビームをビーム遮断構造体の中へ偏向させることによって、イオン・ビームをブランキングするように構成されており、
第２の中性粒子遮断構造体が、光軸から偏向した後に中性化されたイオンを遮断するように構成されている、
荷電粒子ビーム・システムである。
【０１１２】
第２３の実施形態。この実施形態は、イオン源に最も近いシケイン偏向器が、光軸に対して直角な第１の方向の第１の静電場をイオン・ビームに作用させるように構成されており、ブランキング偏向器が、イオン源に最も近いシケイン偏向器が第１の静電場を作用させている間に、第２の方向の第２の静電場をイオン・ビームに作用させるように構成されている、第２２の実施形態の荷電粒子ビーム・システムである。
【０１１３】
第２４の実施形態。この実施形態は、第２の方向が、第１の方向に対して平行であるか、または第１の方向に対して直角である、第２３の実施形態の荷電粒子ビーム・システムである。
【０１１４】
第２５の実施形態。この実施形態は、ビーム遮断構造体がファラデー・カップを備え、イオン源がプラズマ源を含み、このプラズマ源が、プラズマを封じ込めるプラズマ室と、プラズマを電気的にバイアスする源電極と、プラズマ室からイオンを引き出す引出し電極とを有する、第２２から第２４の実施形態のうちのいずれかの実施形態の荷電粒子ビーム・システムである。
【０１１５】
第２６の実施形態。この実施形態は、シケイン・ブランカ・アセンブリがイオン・ビームをブランキングしている間に加工物を画像化するように構成された走査電子顕微鏡をさらに備える、第２２から第２５の実施形態のうちのいずれかの実施形態の荷電粒子ビーム・システムである。
【０１１６】
第２７の実施形態。この実施形態は、シケイン・ブランカ・アセンブリ内でビームのクロスオーバが起こらない、第２２から第２６の実施形態のうちのいずれかの実施形態の荷電粒子ビーム・システムである。
【０１１７】
第２８の実施形態。この実施形態は、シケイン・ブランカ・アセンブリが、ビームを整形する開口を備えない、第２２から第２７の実施形態のうちのいずれかの実施形態の荷電粒子ビーム・システムである。
【０１１８】
第２９の実施形態。この実施形態は、ビームを整形して円形焦点または線状焦点にする集束要素がない、第２２から第２８の実施形態のうちのいずれかの実施形態の荷電粒子ビーム・システムである。
【０１１９】
本発明の実施形態を示し説明したが、当業者は、本発明の趣旨および教示を逸脱することなく本発明に変更を加えることができる。本明細書に記載された実施形態は単なる例であり、限定を意図したものではない。本明細書に開示された発明の多くの変形および変更が可能であり、本明細書に開示された実施形態の特徴の結合、統合および／または省略の結果である代替実施形態も本発明の範囲に含まれる。数値範囲または限界が明示されている場合、明示されたそのような範囲または限界は、その明示された範囲または限界内に含まれる同様の大きさの反復範囲（ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｒａｎｇｅ）または限界を含むものと理解すべきである（例えば、「約１から約１０まで」は２、３、４などを含み、「０．１０よりも大きい」は、０．１１、０．１２、０．１３などを含む）。例えば、下限がＲｌ、上限がＲｕである数値範囲が開示されているときには、この範囲に含まれる全ての数値が明確に開示されている。具体的には、この範囲内の次式の数値は明確に開示されている：Ｒ＝Ｒｌ＋ｋ×（Ｒｕ−Ｒｌ）。この式で、ｋは、１パーセントから１００パーセントまでの１パーセント刻みの変数である。すなわち、ｋは、１パーセント、２パーセント、３パーセント、４パーセント、５パーセント、５０パーセント、５１パーセント、５２パーセント、９５パーセント、９６パーセント、９７パーセント、９８パーセント、９９パーセントまたは１００パーセントである。さらに、上で定義した２つのＲ数値によって定義された数値範囲も明確に開示されている。特許請求項の任意の要素に対する用語「任意選択で」の使用は、その主題要素が不可欠であること、あるいはその主題要素が不可欠ではないことを意味することが意図されている。これらの選択肢はともに、その特許請求項の範囲に含まれることが意図されている。本開示の実施形態の特徴を導入するための用語「〜ことができる（ｍａｙ）」の使用（例えば、「一実施形態では、その部品をはめ歯に接続することができる（Ｉｎ  ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ，ｔｈｅ  ｗｉｄｇｅｔ  ｍａｙ  ｂｅ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ  ａ  ｃｏｇ）」）は、前記特徴を記載している実施形態は本発明の範囲に含まれるとみなされること、および本明細書は、このような実施形態を肯定的に記載していると解釈すべきであることを意味することが意図されている。しかしながら、実施形態の特徴を導入するための用語「〜ことができる（ｍａｙ）」の使用は、前記特徴を記載していない実施形態が本発明の範囲に含まれないとみなされることを示しているものではない。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」などのより幅広い（ｂｒｏａｄｅｒ）用語の使用は、「〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」、「本質的に〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」、「実質的に〜からなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ  ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」などのより幅の狭い（ｎａｒｒｏｗｅｒ）用語の支持を提供すると理解すべきである。
【０１２０】
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、本明細書に記載された実施形態に、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。
【０１２１】
したがって、保護の範囲は、以上の説明によっては限定されず、以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。保護の範囲は、特許請求項の主題の全ての等価物を含む。いずれの特許請求項も、本発明の一実施形態として本明細書に組み込まれている。したがって、特許請求項は追加の説明であり、本発明の実施形態への追加である。「発明を実施するための形態」の項での参照文献の議論は、特にそれが本出願の優先日後の公告日を有する参照文献である場合、その文献が、本発明の先行技術であることを認めるものではない。
【符号の説明】
【０１２２】
６００  偏向器アセンブリ
６１０  第１のシケイン偏向器
６１０ａ  電極
６１０ｂ  電極
６２０  ビーム・ブランキング偏向器
６２０ａ  電極
６２０ｂ  電極
６４０  荷電粒子ビーム
【図１Ａ】
2016072248.tif 000003
【図１Ｂ】
2016072248.tif 000004
【図１Ｃ】
2016072248.tif 000005
【図２Ａ】
2016072248.tif 000006
【図２Ｂ】
2016072248.tif 000007
【図２Ｃ】
2016072248.tif 000008
【図３Ａ】
2016072248.tif 000009
【図３Ｂ】
2016072248.tif 000010
【図３Ｃ】
2016072248.tif 000011
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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