TWI798832B - 以粒子束分析及/或處理樣品的裝置及用以設定屏蔽元件在裝置中的位置的方法 - Google Patents
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Abstract
提出一裝置(100),其用以使用一粒子束(110)來分析及/或處理一樣品(10),包含:一提供單元(106),用於提供粒子束(110);一屏蔽元件(202),用於屏蔽由在樣品(10)上累積的電荷(Q)所產生的一電場(E),其中屏蔽元件(202)具有一通孔(206),供粒子束(110)穿過並朝向樣品(10);一偵測單元(112),組態以偵測屏蔽元件(202)的一實際位置;以及一調整單元(600),用於將屏蔽元件(202)從實際位置調整到一目標位置。
Description
優先權申請案DE 10 2020 124 307.3的內容通過引用整體併入本文。
本發明關於使用粒子束來分析及/或處理樣品的裝置及對應的方法。
微影用於生產微結構組件,例如積體電路。使用具有照明系統和投射系統的微影裝置來執行微影製程。在這種情況下,由照明系統所照明的光罩(遮罩)的影像通過投射系統投射到基板(例如為矽晶圓)上,基板塗有光敏層(光阻)且配置在投射系統的影像平面中,以將光罩結構轉移到基板的光敏塗層上。
光罩或微影光罩用於大量曝光,因此該光罩沒有缺陷是非常重要的。因此,相應地做出巨大努力來檢查微影光罩的缺陷,並修復已識別出的缺陷。微影光罩中的缺陷可能具有幾奈米範圍內的數量級。修復此類缺陷需要為修復過程提供非常高的空間解析度的裝置。
用於此目的的合適裝置基於粒子束誘導製程來激活局部蝕刻或沉積製程。
EP 1 587 128 B1揭露了一種這樣的裝置,其使用帶電粒子束(「粒子束」),特別是電子顯微鏡的電子束,用於引發化學過程。使用帶電粒子可引起樣品的充電,只要樣品不導電或僅具有較差的導電性。這可能導致不受控制的束偏轉,從而限制可實現的製程解析度。因此建議將屏蔽元件配置為非常靠近處理位置,從而最小化樣品的充電並提高製程解析度和控制。
特別地,已知一電子顯微鏡,其包含形式為金屬屏蔽元件的屏蔽元件,其例如位於光罩上方70 - 80 μm處。屏蔽元件通常具有開口,例如圓形、矩形或六邊形網孔,並通過保持器保持在所需位置。保持器是組件的一組成部分,其中整合了靜電偏轉系統和氣體供給器。粒子束旨在通過屏蔽元件的特定開口沿電子顯微鏡的光軸引導。到目前為止,這需要對屏蔽元件進行複雜的調整,首先要產生真空、用電子顯微鏡偵測屏蔽元件的位置、以及在破壞真空後手動地位移保持器和網格。重複這個過程,直到相應的開口位於合適的位置。
在此背景下,本發明的一個目的是提供一種使用粒子束來分析及/或處理樣品的改良裝置,以及一種改良的方法。
根據第一態樣,提出了一種用於使用粒子束來分析及/或處理樣本的裝置。裝置包含:
一提供單元,用於提供粒子束;一屏蔽元件,用於屏蔽由在樣品上累積的電荷所產生的電場,其中屏蔽元件具有一通孔,供粒子束穿過並朝向樣品;一偵測單元,組態以偵測屏蔽元件的一實際位置;以及一調整單元,用於將屏蔽元件從實際位置調整到一目標位置。
此裝置的優點在於,可藉由調整單元部分地或完全地自動調整屏蔽元件的位置。特別地,因此避免了手動調整。真空也不再需要被打破。特別有利的是,可在整個調整過程或其部分過程中藉助偵測單元來觀察屏蔽元件的位置。結果,較佳地避免了習知技術中已知的迭代過程。
舉例來說,樣品為具有特徵尺寸在10 nm – 10 µm範圍內的微影光罩。例如,這可為用於DUV微影的透射式微影光罩(DUV:「深紫外光」,操作光波長在30 - 250 nm範圍內)或用於EUV微影的反射式微影光罩(EUV:「極紫外光」,操作光波長在1 - 30 nm範圍內)。分析特別包含在粒子束的幫助下獲取樣品表面的影像。在粒子束的幫助下所進行的處理包含例如從樣品表面局部地移除材料的蝕刻製程、將材料局部地施加到樣品表面的沉積製程、及/或類似的局部活化製程,例如形成鈍化層或壓實層。
粒子束包含帶電粒子,例如離子、電子或正電子。提供單元例如為一電子柱,它可提供能量範圍為10 eV - 10 keV以及電流範圍為1 µA - 1 pA的電子束。然而,它也可為提供離子束的離子源。粒子束較佳聚焦在樣品的表面上,例如達到直徑在1 nm - 100 nm範圍內的照射區域。可藉由電場和磁場來影響由帶電粒子組成的粒子束,即例如加速、定向、成形、及/或聚焦。為此目的,提供單元可包含組態用於產生相應的電場及/或磁場的多個元件。該元件特別地配置在光束產生單元和屏蔽元件之間。
屏蔽元件實現了屏蔽在樣品上累積的電荷的電場的任務,也就是說,在空間上限定該電場,特別是限定到屏蔽元件和樣品之間的最小可能間隙。為此,屏蔽元件包含導電材料。例如,屏蔽元件包含貴金屬。舉例來說,屏蔽元件包含來自含有金、鎳、鈀、鉑、銥的列表中的至少一種元素。在具體實施例中,屏蔽元件由金形成。舉例來說,屏蔽元件被接地,使得撞擊到屏蔽元件上的電荷被消散。在屏蔽元件上方的空間區域(粒子束來自該處),位於樣本上的電荷的電場被屏蔽元件有效地屏蔽。
屏蔽元件本身可以以片狀方式實施,片狀物較佳形成三維形狀,其表面在用於保持樣品的樣品台的方向上具有凸起部分。凸起部分較佳形成離樣品台最近的部分,即樣品台或樣品與屏蔽元件之間的距離在凸起部分的區域中為最小。凸起部分在朝向樣品台的方向上延伸例如至少100 µm、較佳至少250 µm、較佳至少500 µm的距離。較佳地,屏蔽元件的最近點與樣品台之間的距離與屏蔽元件的最遠點與樣品台之間的距離之間的差為至少100 µm、較佳為至少250 µm、較佳為至少500 µm米。在凸起部分中,屏蔽元件可具有通孔,粒子束穿過該通孔並入射到樣品上。屏蔽元件可配置為靠近提供單元的開口,其中粒子束通過該開口被引導到樣品上的處理位置,及/或屏蔽元件形成在光束方向上最靠近樣品台的提供單元的組件。
舉例來說,在使用粒子束來分析或處理樣品的過程中,屏蔽元件(特別是其凸起部分)與樣品的距離為至多100 µm,較佳為至多50 µm,較佳為至多25 µm,更佳為至多10 µm。距離越小,電干擾場對粒子束的影響就越小。
因此,粒子束可被精確地控制,且受到隨機及/或不可控的干擾影響的程度較小。因此,在影像採集期間(如在掃描電子顯微鏡中)以及在使用粒子束執行的處理方法(例如粒子束誘導蝕刻或沉積製程、離子注入及/或進一步的結構改變製程)期間,高解析度是可能的。
屏蔽元件具有例如在1 mm – 50 mm之間的範圍內的長度和寬度。屏蔽元件的材料厚度例如在1 µm – 100 µm之間的範圍內,較佳在5 µm – 15 µm。通孔的橫截面面積例如在100 µm
2– 2500 µm
2之間,較佳在400 µm
2– 1600 µm
2之間,更佳在750 µm
2– 1400 µm
2之間。通孔具有例如範圍在10 µm-50 µm之間、較佳在20 µm – 40 µm之間、更佳在25 µm – 35 µm之間的直徑。直徑例如是指通孔的兩個相對配置的點之間的距離。
任何類型的感測器都適合作為偵測單元。特別地,涉及電子顯微鏡,如下文所述。或者,感測器可為光學、電感或電容感測器。較佳地,偵測單元偵測調整前的實際位置和調整後的新的實際位置(其對應於屏蔽元件的目標位置、或實際位置與目標位置之間的中間位置)。偵測單元可組態為以例如大於1、大於10、或大於100Hz的採樣率對屏蔽元件的相應實際位置進行採樣。在各種情況下,可相對於提供單元的光軸來偵測實際及/或目標位置。
調整單元可包含一或多個馬達或致動器。馬達可為電動馬達,且致動器可為電磁致動器。
特別地,可使用如下的方式提供閉迴路控制:調整單元根據屏蔽元件的實際位置(如果合適的話在相應的採樣時間)來調整屏蔽元件。
此外,裝置可包含被組態以將處理氣體供給到間隙中的氣體供給器,其中間隙由配置在樣品台上的樣品和屏蔽元件形成。處理氣體通過間隙流到樣品上的處理位置。提供單元包含例如循環板,其包含用於粒子束的開口。舉例來說,氣體供給器通過循環板來實現。
適用於沉積材料或適用於生長與粒子束相互作用的高架結構的合適處理氣體特別為主族元素、金屬或過渡元素的烷基化合物。示例為環戊二烯基三甲基鉑CpPtMe
3(Me = CH
4)、甲基-環戊二烯基三甲基鉑MeCpPtMe
3、四甲基錫SnMe
4、三甲基鎵GaMe
3、二茂鐵Cp
2Fe、雙芳基鉻Ar
2Cr及/或主族元素、金屬、或過渡元素的羰基化合物(例如,六羰基鉻Cr(CO)
6、六羰基鉬Mo(CO)
6、六羰基鎢W(CO)
6、八羰基二鈷Co
2(CO)
8、十二羰基三釕Ru
3(CO)
12、五羰基鐵Fe(CO)
5)、及/或主族元素、金屬、或過渡元素的烷氧化合物(例如,原矽酸四乙酯Si(OC
2H
5)
4、四異丙氧基鈦Ti(OC
3H
7)
4)、及/或主族元素、金屬、或過渡元素的鹵化物化合物(例如,六氟化鎢WF
6、六氯化鎢WCl
6、四氯化鈦TiCl
4、三氟化硼BF
3、四氯化矽SiCl
4)、及/或包含主族元素、金屬或過渡元素的複合物(例如,雙(六氟乙酰丙酮)銅 Cu(C
5F
6HO
2)
2、三氟乙酰丙酮二甲基金Me
2Au(C
5F
3H
4O
2))、及/或有機化合物(例如,一氧化碳CO、二氧化碳CO
2、脂肪族及/或芳香族碳氫化合物等)。
適用於與粒子束相互作用的蝕刻材料的適當處理氣體例如為:二氟化氙XeF
2、二氯化氙XeCl
2、四氯化氙XeCl
4、水蒸氣H
2O、重水D
2O、氧氣O
2、臭氧O
3、氨NH
3、亞硝酰氯NOCl及/或以下鹵化物之一:XNO、XONO
2、X
2O、XO
2、X
2O
2、X
2O
4、X
2O
6,其中X是鹵化物。本案申請人的美國專利申請案案號為13 / 0 103 281,其詳細說明了用於蝕刻材料的其他處理氣體。
舉例來說,可例如與處理氣體按比例混合以更佳地控制處理過程的添加氣體包含:氧化氣體(例如,過氧化氫H
2O
2、一氧化二氮N
2O、氧化氮NO、二氧化氮NO
2、硝酸HNO
3、以及其他含氧氣體)、及/或鹵化物(例如氯Cl
2、氯化氫HCl、氟化氫HF、碘I
2、碘化氫HI、溴Br
2、溴化氫HBr、三氯化磷PCl
3、五氯化磷PCl
5、三氟化磷PF
3、以及其他含鹵素氣體)、及/或還原氣體(例如氫氣H
2、氨氣NH
3、甲烷CH
4和其他含氫氣體)。這些添加氣體可用於例如蝕刻製程,作為緩沖氣體、作為鈍化介質等。
在具體實施例中,屏蔽元件及/或保持器的調整(稍後將更詳細地解釋)改變了與處理位置相關的處理氣體的供給。
根據一具體實施例,裝置包含用於在其內提供真空的真空外殼,其中至少屏蔽元件和調整單元配置在真空外殼中。
這提供了一種簡單的解決方案,其中無需為了調整屏蔽元件的位置而打破真空。在存在真空的情況下 - 尤其是在沒有處理氣體的情況下 - 真空外殼中的殘餘氣體壓力較佳在2x10
-07和4x10
-07毫巴之間,較佳為3x10
-07毫巴。
裝置較佳包含用於保持樣品的樣品台。較佳地,樣品台配置在真空外殼中。裝置包含例如用於相對於提供單元定位樣品台的定位單元。定位單元可組態為例如沿三個空間軸位移樣品台。此外,定位單元可組態為繞該軸中的至少一個、較佳為繞該軸中的至少兩個來旋轉樣品台。樣品台較佳以振動解耦方式及/或以主動阻尼方式由保持結構保持。
根據一具體實施例,偵測單元包含一電子顯微鏡,特別是掃描電子顯微鏡。
由此可準確地偵測屏蔽元件的位置,尤其是通孔的位置。有利地,為分析及/或處理樣品而提供的裝置同時也使用作為用於偵測屏蔽元件的位置的偵測單元。
根據一具體實施例,提供了一種用於以摩擦鎖定的方式固定屏蔽元件的固定裝置,其中調整單元組態為在克服摩擦鎖定的同時將屏蔽元件從其實際位置移動到其目標位置。
固定裝置可設置在提供單元上,特別是設置在其下端部。固定裝置可與提供單元整體地或一體地實施。為了克服摩擦鎖定,必須使用一預定力。特別地,固定裝置可包含一或多個夾具,屏蔽元件或保持屏蔽元件的保持器通過該夾具被夾靠在摩擦表面(這裡也稱作「反向保持器表面」)。夾緊力產生與其垂直的摩擦力,該摩擦力抵消屏蔽元件或其保持器沿摩擦表面的位移。摩擦表面可為特別是面向樣品台及/或朝下的提供單元的的端部表面。
根據另一具體實施例,調整單元能夠可操作地連接到屏蔽元件。
操作性連接可使得調整單元間接地或直接地作用在屏蔽元件上。此外,它還可組態為永久性的或可拆卸的。操作性連接可特別地以機械及/或電磁的方式提供。特別地,為了調整的目的,調整單元可以可拆卸地連接到或可連接到屏蔽元件或用於保持屏蔽元件的保持器。
根據另一具體實施例,裝置包含接合元件和接收元件,其能夠以可拆卸的方式彼此接合以提供操作性連接,其中調整單元包含接合元件和接收元件中的一元件,且屏蔽元件或用於保持屏蔽元件的保持器包含接合元件和接收元件中的相應另一元件。
接合元件和接收元件形成可拆卸地連接的正向鎖定配合。由此可特別簡單地產生操作性連接。較佳地,藉由將接合元件沿垂直方向移動到接收元件來產生正向鎖定配合。
根據另一具體實施例,接合元件實施為銷及/或接收元件實施為孔,特別是實施為屏蔽元件或保持器中的孔。
特別地,銷沿著其縱軸移動,以便以正向鎖定的方式接合在孔中。銷可具有圓柱形外輪廓,其中孔可具有相應的圓形內輪廓。
根據另一具體實施例,裝置包含用於在調整單元和屏蔽元件之間提供操作性連接的力傳輸元件,其中力傳輸元件的機械穩定性係選擇為使得沿操作性連接的力傳輸僅限於預定的尺度,其中力傳輸元件尤其具有預定斷裂點及/或接合元件形成力傳輸元件。
這使得有可能確保調整單元可在預定範圍內位移屏蔽元件;另一方面,在達到此範圍的限制(特別是由止動件所預定義)並因此存在對裝置的其他部分的損壞的威脅時,限制對這些其他部分的力的施加。
根據另一具體實施例,提供了另外的偵測單元,其組態為偵測接合元件相對於接收元件的位置。
因此,可使用一可控的方式實現接合過程,由此可更快速地實現此過程及/或不會對裝置的其他部分造成潛在損壞。
根據另一具體實施例,另一偵測單元包含照相機及/或藉由偏轉反射鏡來記錄影像。
因此,可特別簡單地觀察接合元件。
根據另一具體實施例,接合元件從偏轉反射鏡突出。替代地,接收元件也可塑形為偏轉反射鏡或可穿透偏轉反射鏡。
結果,接合元件可特別簡單地引入到接收元件中,因為可藉由偏轉反射鏡來觀察接合元件的外輪廓和接收元件的內輪廓。
根據另一具體實施例,調整單元具有用於保持樣品的樣品台及/或樣品。
有利地,固有提供的樣品台同時作為調整單元使用,也就是說樣品台直接或間接地作用在屏蔽元件上。選擇性地,也有可能使用藉由樣品台移動的特殊樣品(所謂的服務樣品),其中樣品直接或間接地作用在屏蔽元件上。特別地,接合元件或接收元件固定地設置在樣品台或樣品上。
根據進一步的具體實施例,調整單元組態為在相對於提供單元的光軸為橫向的方向上位移屏蔽元件。
原則上,將實際位置調整到目標位置可包含在多達六個自由度(三個旋轉和三個平移)中定位屏蔽元件。然而,較佳地,僅提供屏蔽元件相對於提供單元的光軸為橫向的在機械上容易實現的位移。
根據另一具體實施例,提供用於提供處理氣體的循環板,其中屏蔽元件就其實際位置和目標位置而言分別以可拆卸的方式固定到循環板上。
特別地,循環板可包含固定裝置,其用於可拆卸地固定屏蔽元件或其保持器。
根據第二態樣,提供了一種用於在使用粒子束來分析及/或處理樣本的裝置中設定屏蔽元件的位置的方法。方法包含以下步驟:
a) 將屏蔽元件安裝在裝置的真空外殼中;
b) 在真空外殼內產生真空;
c) 偵測屏蔽元件的實際位置;以及
d) 在存在真空的情況下將屏蔽元件從實際位置調整到目標位置。
有利地,在進行步驟c)和d)時不破壞真空。調整費用因此顯著地降低。裝置可特別為根據第一態樣的裝置。這些步驟不必按照a) – d)所示的順序進行。舉例來說,步驟c)可在步驟b)之前進行。
本發明的進一步可能的實施方式還包含前文或下文關於示例性具體實施例描述的特徵或具體實施例的未明確提及的組合。在這種情況下,本發明所屬技術領域中具有通常知識者也將添加個別態樣作為對本發明的各個基本形式的改進或補充。
圖1顯示了用於分析和處理樣品10的裝置100的第一示例性具體實施例的示意圖。裝置100包含真空外殼102,其內部藉由真空泵104保持在特定真空。
特別地,裝置100組態用於分析和處理樣品10,其形式特別是微影光罩。舉例來說,裝置為用於微影光罩的驗證及/或修復工具,特別是用於EUV(其代表極紫外光)或DUV(其代表深紫外光)微影的微影光罩。在這種情況下,待分析或待處理的樣品10安裝在真空外殼102中的樣品台11上。特別地,裝置100的樣品台11組態為以三個空間方向和三個旋轉軸來設定樣品10的位置,其精確到數奈米。
裝置100還包含電子柱形式的提供單元106。提供單元106包含用於提供電子束110(粒子束)的電子源108和用以偵測從樣品10反向散射的電子的電子顯微鏡112。也可提供離子束來代替電子束110。也可提供用於二次電子的另一偵測器(未示出)。電子柱106較佳在真空外殼102內具有專用真空外殼113。舉例來說,真空外殼113被抽真空至10
-7mbar - 10
-8mbar的殘餘氣體壓力。來自電子源108的電子束110在此真空中通過,直到它從真空外殼113的底側出來,然後入射到樣品10上。
電子柱106可與所提供的處理氣體相互作用來執行電子束誘導處理製程(EBIP),其中處理氣體由氣體提供單元114從外部經由氣體管線116供給到電子束110在樣品10上的焦點區域中。特別地,這包含在樣品10上沉積材料及/或從樣品10蝕刻材料。裝置100還具有控制電腦118,其適當地控制電子柱106、樣品台11、及/或氣體提供單元114。
圖2顯示了用於使用粒子束110來分析及/或處理樣品10的裝置100的第二示例性具體實施例的示意圖的摘錄。除非下文另有說明,否則圖2中的裝置100可具有與圖1中的裝置100相同的特徵。
用於電子束110的開口200配置在真空外殼113的底側。開口200由屏蔽元件202部分地或完全地封閉。屏蔽元件202以片狀的方式實施並包含導電材料,特別是金。屏蔽元件202可具有凸起部分204,此部分相對於樣品台11為凸起。凸起部分204在樣品台11的方向上彎曲。凸起部分204(或者,如果這樣的部分不存在,則通常為屏蔽元件202)具有供電子束110通過的通孔206。屏蔽元件202和樣品台11之間的距離較佳在通孔206的區域中為最小。在裝置100的操作(樣品10的分析/處理)期間,通孔206和樣品10之間的距離較佳為在1 μm-100 μm之間,較佳在5 μm-30 μm之間,且更佳為10 μm。
屏蔽元件202組態以屏蔽電場E。為了闡明這一點,在圖2中以示例的方式顯示了產生電場E的電荷Q。電荷Q被顯示在屏蔽元件202下方,在樣品10的處理區域208在裝置100的使用期間所在的區域中。特別是在樣品10不導電或僅輕微導電(至少部分地)的情況下,當電子束110入射到樣品10上,產生樣品10的充電並因此形成電場E。圖2以示例的方式顯示了由於電子束110的入射而產生的負電荷Q。
由於電場E的屏蔽,首先,實現了提高關於電子束110在樣品10上的撞擊點和焦點位置的準確度,這提高了解析度和製程控制。其次,在電子源108的方向上與電子束110相反飛行的反向散射電子和二次電子的飛行軌跡受到較小程度的影響,這同樣提高了解析度和製程控制並另外提高了敏感度。
在此示例中,提供單元106包含氣體供給器210,其組態為將處理氣體PG供給到屏蔽元件202和樣品10之間的間隙212中。處理氣體PG沿著間隙212流動,並因此到達樣品10上的處理位置208。因此,藉由氣體供給器210,首先確保處理位置208被充分供應處理氣體PG,其次確保處理氣體PG通過通孔206進入到提供單元106的體積流率相對較低,特別是低於如果處理氣體PG從上方通過通孔206被引導至處理位置208的情況。
圖3顯示了具有複數個通孔206的屏蔽元件202的一示例,為了更清楚起見,僅其中一個以元件符號標識。此處的通孔206都具有六邊形幾何形狀。在此示例中,複數個通孔206同樣位於凸起部分204中,在各個情況下至少是部分地。
圖4以透視圖顯示了用於使用粒子束110來分析及/或處理樣品10的裝置100的第三示例性具體實施例的複數個組件。圖5顯示了狀態為安裝在裝置100中的組件。圖6顯示了圖5中的裝置100與照相機。除非下文另有說明,圖4至圖6中的裝置100可具有與圖1及圖2中的裝置100相同的特徵。屏蔽元件202可如圖3所示實施。
圖4中的屏蔽元件202通過保持器300保持。為此目的,屏蔽元件202可固定到保持器300,特別是固定到其環302,該環僅以隱藏的方式顯示。舉例來說,熔接、焊接、或黏著接合是合適的固定方式。替代地,屏蔽元件202可整合至保持器300中,也就是說可特別地與保持器一體地形成。
根據示例性具體實施例,保持器300具有開口200(以隱藏的方式示出,因為它在屏蔽元件202後面),其由屏蔽元件202封閉。開口200可特別地形成於環302內。
保持器300可進一步包含氣體供給器210,特別是以開口或孔304的形式。在示例中提供了四個孔304,其中孔的數量可特別地在2和6之間變化。處理氣體PG經由孔304(參見圖2)供給到處理位置208(參見圖2)。孔304可由腹板306形成,其中腹板306將環302連接到保持器300的部分308。保持器300可由金屬、合金或塑料製成。
保持器300在一或多個夾具310的幫助下以摩擦鎖定方式夾緊 – 此處提供了兩個這樣的夾具310。夾緊力尤其可作用在部分308上。舉例來說,夾具310可具有作用在保持器300或部分308上的臂312。電子柱106的一部分可作用為(非常普遍地)反向保持器表面314,其用於與夾具310或其臂312一起產生夾緊效果。特別地,真空外殼113的底側作用為反向保持器表面314。在示例性具體實施例中,固定到或固定在真空外殼113的底側區域中的板(特別是循環板316)具有反向保持器表面314。循環板316具有用於處理氣體PG的連接件500(以示例方式顯示了一個這樣的連接),該連接也在圖5中示出,圖5以簡化方式顯示了循環板316。經由在循環板316中形成的通道210(見圖2),連接件500被組態為選擇性地通過孔304將處理氣體PG提供到處理區域208。
替代地或附加地,循環板316(或板)可具有固定到其上或整合於其中的光束偏轉裝置216(見圖2)。在光束偏轉裝置216的幫助下,電子束110被偏轉以處理該處理區域208。光束偏轉裝置216包含複數個(例如在四個到十六個之間,較佳為六個到十個,特別為八個(因此光束偏轉裝置216也稱作八極))線圈或電磁體(由於它們被隱藏而未示出),其配置在電子柱106的光軸214周圍。電流連接318(圖4以示例的方式顯示其中一者)為電磁體提供電流。
保持器300與屏蔽元件202一起設置,使得它在實際位置和目標位置之間是可調整的,即可移動的。在這種情況下,圖4顯示了實際位置。實際位置由偵測單元偵測,其中根據示例性具體實施例,偵測單元由電子顯微鏡112形成,尤其是掃描電子顯微鏡。該顯微鏡偵測從屏蔽元件202反向散射的電子。相應的偵測影像如圖7a所示,其中206表示旨在相對於電子柱106的光軸214定位的通孔。光軸214與圖1和圖2中的電子束110共線地顯示。光軸214因此在垂直方向上延伸並且與開口200的中心點相交。
保持器300或屏蔽元件202在所有六個自由度中的定位原則上是可設想到的。根據示例性具體實施例,定位僅在垂直於光軸214的平面中進行,也就是說,在此處是在水平方向上(圖4中的x-y平面)。在這種情況下,反向保持器表面314用作一滑動或支承表面,其引導保持器300在水平方向上的位移。針對滑動運動,必須克服作用在保持器300和反向保持器表面314之間的摩擦力。可藉助將夾具310保持在反向保持器表面314上的螺釘320來設定摩擦力。反向保持器表面314可凹入循環板316中,如圖所示,從而產生邊緣322。邊緣322界定了保持器300在xy平面中的位移運動,也就是說形成該保持器的端部止動件。在保持器300設置接收元件,其形式為在保持器300上一體成型的凸塊326中的孔324。孔平面同樣配置在x-y平面中。
在圖6中所示的調整單元600(部分地也顯示於圖5中)的協助下實現了保持器300與屏蔽元件202的調整。根據示例性具體實施例,調整單元600包含樣品台11,其中接合元件602固定到樣品台11,接合元件602在此處特別地實施為垂直向上突出的銷。銷602也可替代地安裝在特別為此目的提供的樣品10(所謂的服務樣品)上,該樣品暫時地(即僅在調整期間)配置在樣品台11上。
在示例性具體實施例中,銷602從偏轉反射鏡502(見圖5)突出。偏轉反射鏡502相對於光軸214傾斜地配置。為此目的,該偏轉反射鏡可例如在塊狀物504上實現,塊狀物504係塑形以形成楔形或棱柱形。塊狀物504又固定在樣品台11或樣品10上。
如圖6所示,在樣品台11和電子柱106之間的間隙604之外的水平方向上,配置了形式為照相機的另一偵測單元606。藉由照相機606和偏轉反射鏡502,有可能觀察銷602相對於保持器300的凸塊326上的孔324的位置,如圖6中的箭頭所示。接著,例如在控制電腦118(見圖1)的協助下,適當地控制樣品台11,以將銷602沿垂直方向***孔324中。之後,銷602通過樣品台11在水平面上移動,一旦超過預定摩擦力值,這將同時導致保持器300與屏蔽元件202的移動。因此,保持器300以及屏蔽元件202被移位,且屏蔽元件202中的通孔206被帶到圖7b中所示的目標位置。
為了避免裝置100內的損壞,特別是對保持器300或屏蔽元件202的損壞,借助於銷602,例如在其不正確移動的情況下,該銷可設有預定的斷裂點506(見圖5)。如果施加超過預定力極限的力到該銷,特別是其自由尖端,則銷602在該預定斷裂點處斷裂。特別地,如果保持器300通過銷602被壓靠在邊緣322(見圖3)上,且所消耗的力超過預定的力極限,就會出現這種情況。
圖8以流程圖顯示根據一具體實施例的複數個方法步驟。
首先,在新產生裝置100時或在更換屏蔽元件202(選擇性地連同支架300)時,將新的屏蔽元件202安裝在反向保持器表面314上(圖8中的步驟S1)。這是在夾具310和螺釘320的擰緊的幫助下完成的。此時真空外殼102是打開的,也就是說真空外殼102中的真空已經被破壞。保持器300與屏蔽元件202的安裝可在循環板316從真空外殼102拆卸的狀態下進行,也就是說,在安裝支架300後,該循環板再次被帶入真空外殼102中並安裝在電子柱106上。或者,保持器300與屏蔽元件202一起安裝在真空外殼102中,亦即在已經安裝在電子柱106上的循環板316上。
隨後在真空泵104的幫助下重新建立真空外殼102中的真空(步驟S2)。結果,特別是保持器300與屏蔽元件202以及樣品台11一起位於真空中。
步驟S3關於在電子顯微鏡112(見圖1)的幫助下偵測屏蔽元件202(特別是通孔206)相對於光軸214的實際位置。
根據屏蔽元件202的目標位置,該目標位置被提供給控制電腦118或由控制電腦118計算,在步驟S4中,該控制電腦或一些其他的電腦單元決定行進路徑,其中樣品台11旨在沿該行進路徑移動,以在銷602的幫助下適當地移動屏蔽元件202。之後,樣品台11或銷602相應地移動(步驟S5)。換句話說,銷602首先藉由其垂直移動以及選擇性地水平移動而接合到孔324中。接著,銷602水平地移動以在x-y平面中位移屏蔽元件202,並將其從實際位置帶到目標位置。當前實際位置由電子顯微鏡112連續採樣,例如以100Hz的採樣率。一旦到達目標位置,銷602和孔324就再次脫離。特別地,銷602與孔324的接合和脫離係藉由相機606來監控,其中在具體實施例中的相機606將相應的量測資料傳遞到控制電腦118,使得樣品台11的移動可以在閉迴路控制下進行。
樣品台11可接著移動到改變位置(步驟S6),其中塊狀物504與銷602一起移除。這可選擇性地借助自動工具更換器來實現。
之後 - 選擇性地省略步驟S6 - 在步驟S7中,開始在處理區域208(圖2)中的樣品10的分析及/或處理,同時選擇性地不破壞在步驟S2中提供的真空。
儘管已經基於示例性具體實施例描述了本發明,但它可以多種方式來修改。
10:樣品
11:樣品台
100:裝置
102:真空外殼
104:真空泵
106:電子柱
108:電子源
110:電子束
112:電子顯微鏡
113:真空外殼
114:氣體提供單元
116:氣體管線
118:控制電腦
200:開口
202:屏蔽元件
204:凸起部分
206:通孔
208:處理區域
210:氣體供給器
212:間隙
214:光軸
216:光束偏轉裝置
300:保持器
302:環
304:孔
306:腹板
308:部分
310:夾具
312:臂
314:反向保持器表面
316:循環板
318:電流連接
320:螺釘
322:邊緣
324:孔
326:凸塊
500:連接件
502:偏轉反射鏡
504:塊狀物
506:預定斷裂點
600:調整單元
602:銷
604:間隙
606:相機
E:電場
PG:處理氣體
Q:電荷
x:方向
y:方向
S1、S2、S3、S4、S5、S6:步驟
本發明的其他有利組態和態樣為附屬項請求項的標的以及下文所描述的本發明示例性具體實施例的標的。在下文中,將參考附圖基於較佳具體實施例來更詳細地解釋本發明。
圖1顯示了用於使用粒子束來分析及/或處理樣品的裝置的第一示例性具體實施例的示意圖;
圖2顯示了用於使用粒子束來分析及/或處理樣品的裝置的第二示例性具體實施例的示意圖的摘錄;
圖3以平面圖顯示了屏蔽元件的一示例性具體實施例;
圖4顯示了用於使用粒子束來分析及/或處理樣品的裝置的第三示例性具體實施例的複數個組件的透視圖;
圖5顯示了處於安裝在裝置中的狀態的圖4中的組件;
圖6顯示了圖5中的裝置以及指向偏轉反射鏡的照相機,用於說明進一步的具體實施例;
圖7a)和b)示例性地顯示了在圖5的裝置的情況下屏蔽元件的不同位置;以及
圖8以流程圖顯示了根據一具體實施例的複數個方法步驟。
除非另有說明,否則相同的元件或具有相同功能的元件在附圖中具有相同的元件符號。還應注意,圖式中的示意圖不一定按比例繪製。
11:樣品台
106:電子柱
502:偏轉反射鏡
600:調整單元
602:銷
604:間隙
606:相機
Claims (14)
- 一種用以使用一粒子束來分析及/或處理一樣品的裝置,包含:一提供單元,用於提供該粒子束;一屏蔽元件,用於當該屏蔽元件與該樣品的一距離為至多100μm時屏蔽由在該樣品上累積的電荷所產生的一電場,其中該屏蔽元件具有一通孔,供該粒子束穿過並朝向該樣品;一偵測單元,組態以偵測該屏蔽元件的一實際位置;一調整單元,用於將該屏蔽元件從該實際位置調整到一目標位置;以及一固定裝置,用於以一摩擦鎖定的方式固定該屏蔽元件,且其中該調整單元組態以將該屏蔽元件從該實際位置移動到該目標位置,同時克服該摩擦鎖定。
- 如請求項1所述之裝置,包含一真空外殼,用於在該真空外殼內提供一真空,其中至少該屏蔽元件和該調整單元配置在該真空外殼內。
- 如請求項2所述之裝置,其中該偵測單元包含一電子顯微鏡,特別是一掃描電子顯微鏡。
- 如請求項1至3的其中任一項所述之裝置,其中該調整單元能夠操作性地連接到該屏蔽元件。
- 如請求項1至3的其中任一項所述之裝置,進一步包含一接合元件和一接收元件,其能夠以一可拆卸的方式彼此接合,以提供一操作性 連接,其中該調整單元包含該接合元件和該接收元件中的一元件,且該屏蔽元件或保持該屏蔽元件的一保持器包含該接合元件和該接收元件中的相應另一元件。
- 如請求項1至3的其中任一項所述之裝置,更包含一接合元件與一接收元件,其中該接合元件實施為一銷及該接收元件實施為一孔,特別是在該屏蔽元件或一保持器中的一孔。
- 如請求項4所述之裝置,進一步包含一力傳輸元件,該力傳輸元件用於在該調整單元和該屏蔽元件之間提供一操作性連接,其中該力傳輸元件的一機械穩定性係選擇為使得沿該操作性連接的一力傳輸僅限於一預定的尺度,其中該力傳輸元件尤其具有一預定斷裂點及/或一接合元件形成該力傳輸元件。
- 如請求項1至3的其中任一項所述之裝置,包含一另外的偵測單元,其組態以偵測一接合元件相對於一接收元件的一位置。
- 如請求項8所述之裝置,其中該另外的偵測單元包含一照相機及/或在一偏轉反射鏡的協助下記錄一影像。
- 如請求項8所述之裝置,其中該接合元件從一偏轉反射鏡突出。
- 如請求項8的其中任一項所述之裝置,其中該調整單元具有用於保持該樣品的一樣品台及/或一樣品。
- 如請求項8的其中任一項所述之裝置,其中該調整單元組態以在相對於該粒子束為橫向的一方向上位移該屏蔽元件。
- 如請求項1至3的其中任一項所述之裝置,包含用於提供處理氣體的一循環板,其中該屏蔽元件就其實際位置和目標位置而言在各個情況下以一可拆卸的方式固定到該循環板。
- 一種用以設定一屏蔽元件在一裝置中的一位置的方法,該裝置用於使用一粒子束來分析及/或處理一樣品,其中當該屏蔽元件與該樣品的一距離為至多100μm時該屏蔽元件用於屏蔽由在該樣品上累積的電荷所產生的一電場,其中該方法包含以下步驟:a)將該屏蔽元件安裝在該裝置的一真空外殼中,其中該屏蔽元件以一摩擦鎖定的方式固定;b)在該真空外殼中產生真空;c)偵測該屏蔽元件的一實際位置;以及d)在存在真空的情況下將該屏蔽元件從該實際位置調整到一目標位置,同時克服該摩擦鎖定。
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