[发明专利]多种类离子源

说明书

技术领域

本发明涉及带电粒子射束系统的离子气体源的领域。

背景技术

在半导体工业中应用具有聚焦离子射束的粒子光学装置，以用于利用聚焦离子射束来处理晶圆的目的。为此，离子源被成像到晶圆上成为所谓的离子斑中。利用这样的离子源的处理速度受限于该离子斑中的离子电流密度。通过将明亮的离子源聚焦到离子斑中来实现高离子电流密度。希望使用不留在所处理的晶圆中的离子，诸如惰性气体离子。

在通过引用被合并于此的US专利7,772,564中描述了粒子光学装置的气体离子源，该US专利被转让给FEI有限公司——本发明的受让人。气体源包括膜片壁，在该膜片壁的第一侧设置有在例如0.2 bar的气体压强下将被电离的气体。在膜片壁的另一侧设置有真空，或至少设置有具有较低的气体压强的空间。在膜片壁中，装配了出射膜片，通过该出射膜片气体流出到真空中。由在膜片壁的真空侧的电子源所生成的电子通过第一电场（加速度场）被加速，并且通过电子透镜被聚焦，借此电子焦点被设置在刚好膜片壁的真空侧的出射膜片之前。作为在电子焦点中的电子与出来的气体原子之间的碰撞的结果，现在气体离子被形成在因此很靠近出射膜片的电离体积中。通过其中高电子密度以及还有高气体密度并发地出现的区域来确定电离体积的体积。借助于第二电场（提取电场），离子从电离体积中被提取，并且然后能够借助于在现有技术中已知的粒子光学装置被成像和操纵。

鉴于亮度另外由等离子体和空间电荷效应来限制，诸如在US专利7,772,564中描述的源之类的气体源能够通过将电离体积保持为小来维持高亮度。当前，当需要高亮度电子源时，经常使用诸如采用场发射体、肖特基发射体或碳纳米管的源之类的电子源。这些源具有小的电子发射表面。如技术人员所知的，应当通过具有小像差的光学器件来将这些源成像，尤其当在图像中要获取相对大的电流时。在某些应用中，电子被利用“侧向注入”提供到电离体积中，使得垂直于从电离体积中提取离子的场来应用电子。

在US专利7,772,564中的气体源被限制为提供单个离子种类。然而，存在某些应用，由于离子种类的不同的特性而期望使用多个离子种类。例如，由于轻离子的低溅射产出率，所以其良好地适合于显微术，并且具有高溅射产出率的重离子良好地适合于研磨应用。选择具有特定化学性质的离子种类也能够大大地增强诸如射线束化学或分析的应用。

此外，还期望的是，在操作粒子光学装置时在不同的离子种类之间快速且高效地改变，以便适应某些应用。当前系统在新的离子种类被期望时要求用户完全地改变单个气体源并且将其替换，这是耗时的且要求样本的处理被中断，因此由于额外时间而引起诸如位置错误或反应错误之类的处理错误。

现有技术液态金属离子源（LMIS）采用能够将公共源的种类分离的滤质器。然而，LMIS通常不与气体源实现相同的亮度等级。此外，滤质器通过首先将公共源电离来进行操作并且然后仅能够将一些金属种类从源分离。被分离的种类由源的组成限制。因此，需要能够快速地在多个不同的离子气体种类之间切换的高亮度离子源。此外，需要一种系统，其在不要求替换源的情况下使得用户能够选择性地提供不同离子种类的气体，以用于执行对样品的不同的处置，诸如研磨、蚀刻、沉积和成像。

发明内容

本发明的目的是允许在用于聚焦离子射束应用的多个离子种类之间快速切换。

本发明的实施例提供高亮度离子源，其具有包括多个通道的气体腔室，其中，多个通道各自具有不同的气体。电子射束被聚焦到通道之一中以形成某种类的离子，以用于样本处理。通过将电子射束引导到具有不同种类的气体的通道来切换离子种类。在本发明的一实施例中，偏转板用于将电子射束引导到多个腔室中，由此允许快速地切换聚焦离子射束中的气体种类。

上文已经相当宽泛地略述了本发明的特征和技术优点，以便可以更好地理解随后的本发明的详细描述。将在下文中描述本发明的附加的特征和优点。本领域的技术人员应当理解，所公开的概念和特定实施例可以容易地被用作修改或设计用于执行本发明的相同目的的其它结构的基础。本领域的技术人员同样应当认识到，这样的等同构造不会背离如在所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。

附图说明

为了对本发明和其优点的更彻底的理解，现在对结合附图所采取的以下描述进行参考，其中：

图1示出根据本发明的实施例的具有电子源的气体腔室。

图2示出在图1中示出的实施例的气体腔室的顶视图。

图3示出在图1中示出的实施例的气体腔室的侧视图。