[发明专利]用于带电粒子束系统的弯道切断器组件及使用其的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于切断(blank)诸如等离子聚焦离子束之类的带电粒子束的方法、设备和系统。

背景技术

聚焦离子束(FIB)系统用于集成电路制造和纳米技术中的各种应用中以创建并改变微观和纳米观结构。FIB系统可以使用各种源以产生离子，诸如等离子源或液体金属离子源(LMIS)，其随后聚焦至样品上以用于成像和铣削(milling)。在近年，已经开发了利用等离子源以生成等离子聚焦离子束(P-FIBs)的各种FIB系统。P-FIB系统能够产生比由利用诸如液体金属离子源之类的其他离子源的FIB系统通常实现的更高的电流聚焦离子束。PFIB系统的更高电流聚焦离子束允许在样品处理应用中实现更快的铣削速率，这可以例如在高产量样品处理应用中是特别合期望的。

当使用FIB系统特别是P-FIB系统时遇到的一个问题是利用等离子聚焦离子束照射的样品区域周围的污染。例如，大的圆形污点或“光晕”可以形成在等离子聚焦离子束在样品表面上的碰撞点周围。相信来自等离子聚焦离子束的污染起源于撞击样品并且注入样品材料中的中性的粒子(中性粒子)，或者通过次级电子(SE)的生成而直接或间接引起污染物的沉积。中性粒子可以是从FIB柱(column)的离子源泄漏的中性的粒子和/或在从离子源至样品的输运中被中性化的聚焦离子束的离子。与利用LMIS源的FIB装置相比，污染在P-FIB系统中明显更显著，因为等离子源操作在比典型的LMIS更高量值的气压级处，并且因为P-FIB通常用于生成更大的束电流，更大的束限定孔(BDA)的真空电导率允许更多的气体从柱体向下泄漏，最终到达样品。

因此，需要防止中性粒子到达由单束FIB柱处理的样品的新方式。特别地，期望找到用于阻挡由P-FIB系统生成的中性粒子到达由其所生成的等离子聚焦离子束所处理的样品以减少或消除样品污染的新设备和方法。

图像饱和是当P-FIB装置用于双束系统中时遇到的另一问题。在双束系统中，包括具有在共同靶材处相交的光轴的P-FIB柱和SEM柱两者，典型的工作流程可以由交替P-FIB铣削步骤与SEM成像步骤构成。在铣削期间，SEM束通常切断，而P-FIB通过照射样品移除材料。随后通常切断P-FIB束，并且SEM束用于对样品成像以用于端点和其他工艺控制功能。已经发现，等离子源以及还有P-FIB柱产生了朝向样品的明显的中性粒子流，其无法由P-FIB柱切断、偏转或聚焦。当该中性电流在SEM成像期间撞击样品时，其可以引起次级电子发射，所述次级电子可以离开样品并且由成像检测器检测到，从而造成成像饱和。在一些情形中，特别是当PFIB柱已经配置成产生大离子电流时，中性电流可以生成这样的大的背景信号使得创建“雾状(white-out)”条件，从而使得SEM成像不可能。

因此，需要防止来自双束FIB/SEM系统的FIB柱的中性粒子在P-FIB铣削期间并且也在SEM成像期间到达样品同时切断等离子聚焦离子束的新方式。特别地，期望找到新设备和方法以用于阻挡由双束P-FIB/SEM系统的P-FIB柱生成的中性粒子，以当利用等离子聚焦离子束处理样品时减少或消除污染，并且当利用SEM对样品成像同时切断P-FIB柱时减少或消除成像饱和。

发明内容

本文公开的是，提供了一种用于带电粒子束系统的弯道(chicane)切断器组件，其包括入口和出口、至少一个中性粒子阻挡结构、多个弯道偏转器、束切断偏转器、以及束阻挡结构。入口被配置成接受沿着轴线传播的带电粒子束。至少一个中性粒子阻挡结构与轴线相交。多个弯道偏转器包括顺序串联设置在入口和出口之间并且被配置成沿着绕过中性粒子阻挡结构并通过出口离开弯道切断器组件的路径而偏转束的第一弯道偏转器、第二弯道偏转器、第三弯道偏转器、以及第四弯道偏转器。在实施例中，弯道切断器组件包括两个中性粒子阻挡结构。在实施例中，束阻挡结构设置在第三弯道偏转器和第四弯道偏转器之间。在实施例中，束阻挡结构包括法拉第杯。