特開 2023-1910 荷電粒子顕微鏡用保護シャッター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023001910

(43)【公開日】2023-01-06

(54)【発明の名称】荷電粒子顕微鏡用保護シャッター

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/28 20060101AFI20221226BHJP

   H01J 37/317 20060101ALI20221226BHJP

【ＦＩ】

H01J37/28 B

H01J37/317 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022098731

(22)【出願日】2022-06-20

(31)【優先権主張番号】17/353,317

(32)【優先日】2021-06-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】501233536

【氏名又は名称】エフ イー アイ カンパニ

【氏名又は名称原語表記】ＦＥＩ ＣＯＭＰＡＮＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】フィリップ ブランデージ

【テーマコード（参考）】

5C101

【Ｆターム（参考）】

5C101AA03

5C101AA32

5C101BB01

5C101BB08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】荷電粒子顕微鏡構成要素を汚染物質から保護する機構を備えた荷電粒子顕微鏡を提供する。
【解決手段】荷電粒子顕微鏡１００は、少なくとも、荷電粒子カラム１４１および集束イオンビーム（ＦＩＢ）カラム１１１と、並進デバイス１７０に結合されたガス噴射ノズル１７２であって、並進デバイス１７０がステージ１２５のすぐ近傍にガス噴射ノズル１７２を挿入するように構成されている、ガス噴射ノズル１７２と、ガス噴射ノズル１７２に結合され、かつ、ガス噴射ノズル１７２がステージ１２５のすぐ近傍に挿入されたときに試料１２２と荷電粒子カラム１４１との間に配置されるように並べられたシャッター１７４と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置であって、
荷電粒子カラムおよび集束イオンビームカラム（ＦＩＢカラム）と、
並進デバイスに結合されたガス噴射ノズルであって、前記並進デバイスが前記ガス噴射ノズルをステージのすぐ近傍に挿入させるように構成されている、ガス噴射ノズルと、
前記ガス噴射ノズルに結合され、かつ、前記ガス噴射ノズルが前記ステージのすぐ近傍に挿入されたときに試料とＳＥＭカラムとの間に配置されるように並べられたシャッターと、を備える装置。

【請求項2】

前記シャッターが、前記ＳＥＭカラムに対向する側に配置された１つ以上の位置合わせマークを含む、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記ＳＥＭカラムが１つ以上の画像を取得し、前記シャッターを前記ＳＥＭカラムの光軸に位置合わせして、前記シャッターが前記ＳＥＭカラムを覆い隠すようする、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記ＦＩＢカラムによって提供される集束イオンビームが、前記ステージに方向付けられたときに前記シャッターによって遮られないように、前記シャッターが並べられている、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記ステージに結合された電圧源と、
前記シャッターに結合された電流増幅器と、
前記電流増幅器に結合されたイメージングシステムと、をさらに含む、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記シャッターが三日月形であり、凹側が前記ステージに対向している、請求項５に記載の装置。

【請求項7】

前記シャッターがスパッタターゲットを含む、請求項１に記載の装置。

【請求項8】

方法であって、
荷電粒子顕微鏡の移動デバイスを使用して、シャッターを荷電粒子カラムの構成要素とステージとの間の位置内に並進させることであって、前記シャッターがガス噴射ノズルに結合されている、並進させることと、
前記シャッター上に形成された位置合わせマークの画像に基づいて、前記シャッターを前記荷電粒子カラムの光軸に位置合わせすることであって、前記位置合わせマークが前記荷電粒子カラムに対向している、位置合わせすることと、を含む方法。

【請求項9】

前記シャッター上に配置された位置合わせマークに基づいて、前記シャッターを前記荷電粒子カラムの前記光軸に位置合わせすることが、
前記荷電粒子カラムを用いて前記位置合わせマークの１つ以上の画像を取得することと、
前記取得された１つ以上の画像に基づいて、前記シャッターをｘ、ｙ、またはｚ方向に並進させ、前記位置合わせマークを前記荷電粒子カラムの前記光軸に位置合わせすることと、を含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記シャッター上に配置された位置合わせマークに基づいて、前記シャッターを前記荷電粒子カラムの前記光軸に位置合わせすることが、
前記荷電粒子カラムを用いて前記位置合わせマークの１つ以上の画像を取得することと、
前記取得した１つ以上の画像に基づいて、前記シャッターを前記シャッターの軸を中心に回転させて、前記荷電粒子カラムの前記光軸への前記シャッターのロール位置合わせを確保することと、を含む、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記荷電粒子カラムの前記構成要素と前記ステージとの間に前記シャッターが並べられた状態で、イオンビームを用いて集束イオンビームで試料を処理することであって、前記試料が前記ステージ上に配置されている、処理することをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

前記ガス噴射ノズルを用いて試料の表面に処理ガスを提供することをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項13】

装置であって、
荷電粒子カラムと、
前記荷電粒子カラムの近傍に並べられたステージであって、前記ステージが試料を支持するように構成されている、ステージと、
遠位端にノズルを含むガス噴射システムであって、前記ガス噴射システムが移動デバイスに結合され、前記ガス噴射システムがガスの送達のためのガス源にさらに結合されている、ガス噴射システムと、
前記ガス噴射システムの前記遠位端に結合されたシャッターと、
前記移動デバイスを少なくとも制御するために結合された制御器であって、前記制御器がコンピューター命令に結合されるか、または含み、前記コンピューター命令が前記制御器によって実行されると、前記制御器に、
ガスが前記ステージ上に配置された試料の表面に送達されるように前記ガス噴射システムを処理位置に挿入させる、制御器と、備え、前記シャッターが前記ステージと前記荷電粒子カラムの構成要素との間の位置に挿入される、装置。

【請求項14】

前記制御器が符号に結合されるか、または含み、前記符号が前記制御器によって実行されると、前記制御器に前記シャッターを前記荷電粒子カラムの光軸に位置合わせさせる、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

前記制御器が符号に結合されるか、または含み、前記符号が前記制御器によって実行されると、前記制御器に前記シャッターを前記荷電粒子カラムの光軸に位置合わせさせ、前記制御器がさらに符号を含み、前記符号が前記制御器によって実行されると、前記制御器に、
前記シャッターの表面に形成された位置合わせマークの１つ以上の画像を取得させ、かつ、
前記取得した１つ以上の画像に基づいて、前記シャッターをｘ、ｙ、またはｚ方向に並進させ、前記位置合わせマークを前記荷電粒子カラムの前記光軸に位置合わせさせる、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

前記制御器が符号に結合されるか、または含み、前記符号が前記制御器によって実行されると、前記制御器に前記シャッターを前記荷電粒子カラムの光軸に位置合わせさせ、前記制御器がさらに符号を含み、前記符号が前記制御器によって実行されると、前記制御器に、
前記シャッターの表面に形成された位置合わせマークの１つ以上の画像を取得させ、かつ、
前記取得した１つ以上の画像に基づいて、前記シャッターを前記シャッターの軸を中心に回転させて、前記荷電粒子カラムの前記光軸への前記シャッターのロール位置合わせを確保させる、請求項１４に記載の装置。

【請求項17】

前記シャッターが、ポールピースに対向する側に配置された位置合わせマークを含む、請求項１３に記載の装置。

【請求項18】

前記シャッターがスパッタターゲットを含む、請求項１３に記載の装置。

【請求項19】

前記シャッターが挿入されたときに、集束イオンビームを前記試料に方向付けるように並べられた集束イオンビームカラムをさらに含む、請求項１３に記載の装置。

【請求項20】

前記シャッターが三日月形であり、凹側が前記ステージに対向している、請求項１３に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、荷電粒子顕微鏡、特に、イオン処理中に使用するための保護シャッターを含む荷電粒子顕微鏡に関する。

【背景技術】

【0002】

種々の形態の荷電粒子顕微鏡が、試料処理に使用される集束イオンビームを含んでいる。その処理は、試料材料のスパッタリング、試料のガス支援エッチング、および／または試料へのガスによる材料堆積を含み得る。これらのプロセスのいずれかの間で、荷電粒子とガス蒸気との相互作用により、不要な領域に材料を再堆積させたり、または、それら不要な領域に堆積を生じさせたりする可能性がある。このような再堆積または堆積が検出器およびレンズ電極などの敏感な構成要素上にある場合、劣化を引き起こすおそれがある。他の保護手段が存在するが、そのような保護手段はアクセスポートの消費などの他の欠点を有し、より良好で、かつ、より有用な保護が望まれている。

【発明の概要】

【0003】

本明細書で開示されるのは、荷電粒子顕微鏡用の保護シャッターを対象とする技術である。装置の例は、少なくとも、荷電粒子カラムおよび集束イオンビーム（ＦＩＢ）カラムと、並進デバイスに結合されたガス噴射ノズルであって、並進デバイスがステージのすぐ近傍にガス噴射ノズルを挿入するように構成されている、ガス噴射ノズルと、ガス噴射ノズルに結合され、かつ、ガス噴射ノズルがステージのすぐ近傍に挿入されたときに試料とＳＥＭカラムとの間に配置されるように並べられたシャッターと、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】本開示の一実施形態による、ガス噴射ノズルに組み込まれたシャッター付き顕微鏡の例である。

【図2】本開示の一実施形態による、シャッター付き荷電粒子カラムに保護を提供するためのシステムの図である。

【図3A】本開示の一実施形態による、シャッターの例と位置合わせマークの図とをそれぞれ示す。

【図3B】本開示の一実施形態による、シャッターの例と位置合わせマークの図とをそれぞれ示す。

【図3C】本開示の一実施形態による、シャッターの例と位置合わせマークの図とをそれぞれ示す。

【図3D】本開示の一実施形態による、シャッターの例と位置合わせマークの図とをそれぞれ示す。

【図4】本開示の実施形態によるシステムの例である。

【図5】本開示の一実施形態による方法の例である。

【図6】本開示の実施形態による機能ブロック図の例である。

【0005】

同様の参照番号は、図面のいくつかの図を通して対応する部分を指す。

【発明を実施するための形態】

【0006】

本発明の実施形態は、ガス噴射ノズルに結合された保護シャッターを含む荷電粒子顕微鏡の文脈で以下に説明される。その保護ガス噴射ノズルは、保護シャッターが試料と、レンズ電極、ポールピース、検出器表面などの荷電粒子カラムの敏感な構成要素との間に配置されるように、試料に向けて挿入され得る。本明細書に記載の方法は、概して、コーンビームシステムおよびパラレルビームシステムの双方を含む広範囲の異なる断層撮影の方法および装置に適用可能であり、任意の特定の装置の形式、ビームの形式、対象物の形式、長さの程度、または走査の軌道に限定されないことを理解すべきである。

【0007】

本出願および特許請求の範囲において使用される、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」という単数形は、文脈上他に明確に指示されない限り、複数形も含む。追加的に、「含む」という用語は、「備える」を意味する。さらに、「結合された」という用語は、結合された項目間の中間要素の存在を排除するものではない。

【0008】

本明細書に記載のシステム、装置、および方法は、多少なりとも制限的なものとして解釈されるべきではない。代わりに、本開示は、単独で、ならびに相互の様々な組み合わせおよび部分的な組み合わせにおいて、様々な開示された実施形態のすべての新規かつ非自明な特徴および態様を対象とする。開示されたシステム、方法、および装置は、任意の特定の態様もしくは特徴またはそれらの組み合わせに限定されるものではなく、開示されたシステム、方法、および装置は、任意の１つ以上の特定の利点が存在すべきである、または問題が解決されるべきであることも必要としない。いずれの動作理論も説明を容易にするためであるが、開示されたシステム、方法、および装置は、そのような動作理論に限定されない。

【0009】

開示された方法のいくつかの動作は、便宜的な提示のため、特定の順番で記載されているが、以下に記載される具体的な用語によって特定の順序が要求されない限り、この説明様式が並び替えを包含することを理解されたい。例えば、順次記載される動作は、場合によっては、並び替えられ得るか、または同時に実行され得る。さらに、単純化のために、添付の図は、開示されたシステム、方法、および装置を、他のシステム、方法、および装置とともに使用することができる様々な方式を示していない場合がある。追加的に、本明細書は、時に、開示された方法を説明するために、「生成する」および「提供する」のような用語を使用する。これらの用語は、実施される実際の動作の高レベルの抽象化である。これらの用語に対応する実際の動作は、特定の実施に応じて、様々であり、当業者には容易に認識可能である。

【0010】

いくつかの例では、値、手順、または装置は、「最低」、「最良」、「最小」などと称される。そのような記載は、多くの使用される機能的選択肢からの選択が可能であることを示すことを意図しており、そのような選択は、他の選択よりも優れている、小さい、または他の点で望ましい必要はないことが理解されよう。

【0011】

現行のデュアルビームシステムは、ＳＥＭカラム構成要素および／または検出器に影響を与えるガス処理が原因で障害を発生させる可能性がある。例えば、ＦＩＢカラムを使用して試料から材料を堆積または除去している間に、試料からのスパッタされた反応性成分は、チャンバ内のＳＥＭカラムおよび／または検出器に再堆積する可能性がある。この再堆積は、検出器の収集効率を低下させることがあり、ＳＥＭカラム構成要素への再堆積は、二次／後方散乱電子によって帯電することがあり、検出器の性能に影響を与えるおそれもあるカラムの端部内または周囲に不均一な場を生成し得る。既存の緩和策では、ＦＩＢベースの処理中にＳＥＭカラムを覆うためにシャッターを使用することがあり得る。ただし、このようなシャッターは、さらなる処理および／または分析の目的で使用され得るチャンバポートを占有する。このようなシャッターは、ＦＩＢの性能に影響を与えたり、またはＦＩＢ処理用のガス噴射システム（ＧＩＳ）と同時に挿入されたりする場合もある。そのため、効果的なＦＩＢ処理を提供する一方で、ＳＥＭカラム構成要素を保護する解決策が望まれている。このような解決策は、ＦＩＢが試料を処理している間に対物レンズの構成要素が保護され得るように、ＦＩＢカラムを組み込んだ透過型電子顕微鏡に含まれ得ることに留意されたい。

【0012】

１つの解決策は、効果的なＦＩＢ処理が行われることを可能にする一方で、ＳＥＭカラム構成要素を保護できるシャッターをＧＩＳノズルに取り付けることである。このようなシャッターは、処理位置とＳＥＭカラムポールピースとの間に並べられたＧＩＳノズルを超えて延在し得る。シャッターをＳＥＭカラムに確実に位置合わせするために、シャッターのＳＥＭに対向する側に、シャッターをＸ、Ｙ、Ｚ方向に位置合わせするための位置合わせマークが形成され得る。さらに、シャッターの形状によっては、シャッターの画像を使用してシャッターのロールを決定し、関連する位置合わせの問題を修正してもよい。

【0013】

図１は、本開示の実施形態による、ガス噴射ノズルに組み込まれたシャッター付き顕微鏡１００の例である。顕微鏡１００は、デュアルビームシステム１００の例であるが、開示された技術は、試料のイオンビーム処理中に汚染から敏感な構成要素を保護する必要がある任意の荷電粒子顕微鏡で実装され得る。顕微鏡１００の例は、垂直に取り付けられたＳＥＭカラムと、垂直面から約５２度の角度で取り付けられた集束イオンビーム（ＦＩＢ）カラムと、を含む。しかしながら、２つのカラムのそれぞれ他の配向も可能であり、本明細書で企図される。顕微鏡１００は、ＦＩＢカラムが試料を処理するために使用されている間に、ＳＥＭカラムを覆い隠す、例えば、保護することができるシャッターを含む。シャッターは、スパッタされた材料がＳＥＭカラム構成要素に再堆積するのを防止し、かつ／または、二次または後方散乱荷電粒子のためにＳＥＭカラム構成要素の周りを流れる処理ガスが活性化されるのを防止し得る。このような活性化は、構成要素の一部に汚染物質の堆積を引き起こす可能性があり、それらの意図された所望の動作に影響を与えることがある。

【0014】

ＳＥＭカラム１４１は、電源および制御ユニット１４５とともに、顕微鏡１００に備えられている。カソード１５２とアノード１５４との間に電圧を印加することによって、電子ビーム１４３がカソード１５２から放出される。電子ビーム１４３は、集光レンズ１５６および対物レンズ１５８によって微細なスポットに集束される。電子ビーム１４３は、偏向コイル１６０によって標本上で二次元的に走査される。集光レンズ１５６、対物レンズ１５８、および偏向コイル１６０の動作は、電源および制御ユニット１４５によって制御される。

【0015】

電子ビーム１４３は、下部チャンバ１２６内の可動Ｘ－Ｙステージ１２５上にある基材１２２に集束され得る。電子ビーム中の電子が基材１２２に衝突するとき、二次電子が放出される。これらの二次電子は、二次電子検出器１４０によって検出される。ＴＥＭ試料ホルダ１２４およびステージ１２５の下方に位置するＳＴＥＭ検出器１６２は、上述のように、ＴＥＭ試料ホルダ上に取り付けられた試料を透過する電子を収集することができる。

【0016】

顕微鏡１００はＦＩＢカラム１１１をさらに含み、ＦＩＢカラム１１１は、イオン源１１４と、抽出電極および静電光学システムを含む集束カラム１１６とが位置している上部ネック部分１１２を有する真空チャンバを備える。上部ネック部分１１２は、イオン源１１４と、抽出電極１１５と、集束素子１１７と、偏向素子１２０と、集束イオンビーム１１８と、を含む。集束イオンビーム１１８は、イオン源１１４から集束カラム１１６と、１２０で概略的に示される静電偏向手段の間とを通過し、基材１２２に向かい、基材１２２は、例えば、下部チャンバ１２６内の可動Ｘ－Ｙステージ１２５上に位置付けられた試料を備える。

【0017】

ステージ１２５は、水平面内（ＸおよびＹ軸）ならびに垂直方向（Ｚ軸）に移動できることが好ましい。ステージ１２５は約６０度傾斜し、Ｚ軸の周りを回転することもできる。いくつかの実施形態では、別個のＴＥＭ試料ステージ（図示せず）が使用され得る。このようなＴＥＭ試料ステージもＸ、Ｙ、およびＺ軸で移動可能であることが好ましい。ドア１６１は、基材１２２をＸ－Ｙステージ１２５に挿入するために、また、内部ガス供給リザーバが使用されている場合には、それを保守するために開放される。ドアは、インターロックされているため、システムが真空状態の場合は開放することができない。

【0018】

イオンポンプ１６８は、ＦＩＢおよびＳＥＭカラム、それぞれ１１１および１４１のネック部分を排気するために使用される。チャンバ１２６は、真空制御器１３２の制御下で、ターボ分子および機械的ポンプシステム１３０を使用して排気される。真空システムは、チャンバ１２６内に約１×１０－７トール～５×１０－４トールの真空を提供する。エッチング支援ガス、エッチング遅延ガス、または堆積前駆体ガスが使用される場合、チャンバのバックグラウンド圧力は、典型的には約１×１０－５トールまで上昇してもよい。

【0019】

高電圧電源は、イオンビーム１１８にエネルギーを与えて集束させるために、集束カラム１１６内の電極に適切な加速電圧を提供する。それが基材１２２に衝突するとき、材料は、試料からスパッタリングされ、すなわち、物理的に排出される。代替的に、イオンビーム１１８は前駆体ガスを分解して材料を堆積させることができる。

【0020】

高電圧電源１３４は、約１ｋｅＶ～６０ｋｅＶのイオンビーム１１８を形成し、それを試料に方向付けるために、液体金属イオン源１１４およびイオンビーム集束カラム１１６内の適切な電極に接続される。パターン発生器１３８によって提供される所定のパターンに従って動作する偏向制御器および増幅器１３６は、偏向板１２０に結合され、それによって、イオンビーム１１８は手動または自動で制御されて、基材１２２の上面の対応するパターンを追跡してよい。集束カラム１１６内のビームブランキング電極（図示せず）は、ブランキング制御器（図示せず）がブランキング電極にブランキング電圧を印加するとき、基材１２２の代わりにブランキング開口部（図示せず）にイオンビーム１１８を衝突させる。

【0021】

液体金属イオン源１１４は、典型的には、ガリウムの金属イオンビームを提供する。典型的には、その源はイオンミリング、強化エッチング、材料堆積によって基材１２２を修正するため、または基材１２２を画像化する目的のために、基材１２２においてサブ１／１０マイクロメートル幅のビームに集束させることができる。代替的に、液体金属イオン源１１４は、試料を処理するための様々なイオン種を提供することができるプラズマによるイオン源に置き換えられてよい。

【0022】

二次イオンまたは電子放出を検出するために使用されるＥｖｅｒｈａｒｔ Ｔｈｏｒｎｌｅｙまたはマルチチャネルプレートなどの荷電粒子検出器１４０は、ビデオモニタ１４４に駆動信号を供給し、システム制御器１１９から偏向信号を受信するビデオ回路１４２に接続されている。下部チャンバ１２６内の荷電粒子検出器１４０の位置は、異なる実施形態において変わり得る。例えば、荷電粒子検出器１４０は、イオンビームと同軸であり、イオンビームを通過させるための穴を含むことができる。他の実施形態では、二次粒子は、ＳＥＭカラム１４１の最終レンズを通して収集され、次いで、収集のために軸からそらされ得る。

【0023】

マイクロマニピュレータ１４７は、真空チャンバ内で物体を正確に移動させることができる。マイクロマニピュレータ１４７は、真空チャンバ内に位置決めされた一部分１４９のＸ、Ｙ、Ｚ、およびシータ制御を提供するために、真空チャンバ外に位置決めされた精密電気モータ１４８を備えてもよい。マイクロマニピュレータ１４７は、小さな物体を操作するための異なるエンドエフェクタと嵌合され得る。実施形態では、エンドエフェクタは、細いプローブ１５０である。

【0024】

ガス送達システム１４６は、様々なガス蒸気を基材１２２に向けて導入および方向付けるために、下部チャンバ１２６内に延在する。例えば、ヨウ素がエッチングを強化するために送達され得るか、または、金属有機化合物が金属を堆積させるために送達され得る。ガス噴射システム（ＧＩＳ）１４６とも呼ばれ得るガス送達システム１４６は、ノズル１７２を含み、運動制御モータ１７０に結合されている。運動制御モータ１７０は、ＳＥＭカラムの構成要素が保護されるように、ＦＩＢカラム１１１を用いた試料処理中に、ＧＩＳ１４６をＳＥＭおよびＦＩＢカラムならびにステージ１２５に近接する位置に出し入れするように制御され得る。シャッター１７４は、ＧＩＳ１４６のノズル１７２端部に結合されるか、または一体的に形成され得る。シャッター１７４は、挿入位置にあるときに電荷の蓄積が起こらないように、導電性材料から形成され得る。いくつかの例では、シャッター１７４がノズル１７２に結合されることにより、ノズルがステージ１２５に近接する位置に移動して試料にガスを提供するときに、シャッターが試料処理中にＳＥＭカラム１４１を覆い隠すか、または保護バリアを提供する。

【0025】

システム制御器１１９は、顕微鏡１００の様々な部分の動作を制御する。システム制御器１１９を通じて、ユーザは、従来のユーザインターフェース（図示せず）に入力されたコマンドを介して所望の方法でイオンビーム１１８または電子ビーム１４３を走査させることができる。代替的に、システム制御器１１９がメモリ１２１に記憶され、プログラムされた命令に従って顕微鏡１００を制御してもよい。いくつかの例では、顕微鏡１００が画像認識ソフトウェアを組み込んで、関心領域を自動的に識別し、次いで、システムが本発明に従って試料を手動または自動で抽出することができる。例えば、システムは、複数のデバイスを含む半導体ウエハ上の同様の特徴の位置を自動的に特定し、異なる（または同じ）デバイス上でそれらの特徴の試料を取得することができる。

【0026】

いくつかの例では、システム制御器１１９は符号を含むか、または結合され、符号がシステム制御器１１９によって実行されると、モータ１７０にＧＩＳ１４６を移動させ、ひいては、シャッター１７４を挿入または処理位置と引き込み位置との間で移動させる。例えば、挿入または処理位置によって、シャッター１７４がＳＥＭカラム１４１の端部とステージ１２５との間に並ぶようにしてよい。そのような位置では、シャッター１７４は、ＦＩＢ１１１による試料処理中に、スパッタされた材料の再堆積または処理ガスと相互作用する誤った荷電粒子の相互作用から、ＳＥＭカラム１４１およびその構成要素に保護カバーを提供してよい。試料が処理されていないとき、制御器１１９は、ＧＩＳ１４６およびシャッター１７４を処理位置からＳＥＭカラム１４１の邪魔にならない後退位置に後退させることができる。

【0027】

図２は、本開示の一実施形態による、シャッター付きの荷電粒子カラムに保護を提供するためのシステム２００の図である。システム２００は、例えば、顕微鏡１００、または、スパッタ、エッチング、および堆積などの荷電粒子による試料処理を含む任意の荷電粒子顕微鏡システムに含まれ得る。いくつかの例では、システム２００は、集束イオンビームなどのイオンビームで試料を処理することによる汚染および劣化からＳＥＭカラム構成要素を保護するために使用され得る。他の例では、システム２００は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）構成要素を、イオンビームで試料を処理することによる汚染および劣化から保護するために使用され得る。

【0028】

システム２００は、荷電粒子カラム２４１（またはその一部）と、ステージ２２５と、ＧＩＳノズル２７２（または単にノズル２７２）と、シャッター２７４と、を含む。いくつかの例では、荷電粒子カラム２４１の一部は、ＳＥＭカラムのポールピースであり得る。他の例では、荷電粒子カラム２４１の一部は、ＴＥＭの対物レンズなどの電子光学レンズであってよい。

【0029】

ステージ２２５は、荷電粒子カラム２４１を用いたイオンによる処理および画像化のための試料（図示せず）を支持してよい。ステージ１２５と同様に、ステージ２２５は、ステージを複数の方向に移動することができる、例えば、３方向へ並進でき、かつ、１つ以上の軸の周りで回転できる構成要素に結合され得る。

【0030】

集束イオンビーム２１８は、例えば、ＦＩＢカラム１１８などのＦＩＢカラム（図示せず）によって、ステージ２２５上の試料に方向付けられ得る。図を簡略化するために、ステージ２２５へのＦＩＢ２１８の方向のみが示されている。

【0031】

シャッター２７４は、ＧＩＳノズル２７２の端部に結合または組み込まれ、それにより、ＧＩＳノズル２７２が挿入位置２８０にあるとき、シャッター２７４がステージ２２５と荷電粒子カラム２４１との間に並ぶ。ＧＩＳノズル２７２が挿入位置または処理位置２８０にある間、シャッター２７４は、ＦＩＢ２１８による試料処理中に荷電粒子カラム２４１を保護することができる。例えば、ＦＩＢ２１８は、荷電粒子カラム２４１に対してある角度からステージ２１８に接近し、シャッター２７４の下方を移動して、ステージ２２５上の試料と相互作用する。その相互作用はシャッター２７４の下方領域で起こり得、スパッタされた材料などの生成された処理破片は、荷電粒子カラム２４１の一部に到達してカラム２４１上または内に再堆積するのを阻止され得る。さらに、ＧＩＳノズル２７２がエッチングまたは堆積のために処理ガスを提供している場合、シャッター２７４が、二次または後方散乱荷電粒子がカラム２４１に到達して、存在し得る処理ガスと相互作用するのを防止してよい。

【0032】

いくつかの例では、スパッタターゲット（図示せず）が形成されるか、または、試料上に材料を堆積するために使用され得るシャッター２７４に結合され得る。例えば、金の固体ソーススパッタターゲットは、例えば、ＦＩＢ２１８がシャッター２７４に近い場所に近接する位置で、シャッター２７４上に形成され得る。次に、スパッタターゲットから金を堆積させるために、ＦＩＢ２１８はスパッタターゲットに方向付けられて、ステージ２２５上の試料上に堆積され得る材料を取り除いてよい。

【0033】

荷電粒子カラム２４１によって画像化が実行される必要がある場合、シャッター２７４がカラム２４１によって提供される任意の荷電粒子ビームの邪魔にならないように、ＧＩＳノズル２７２は後退位置２８２に後退され得る。ＧＩＳノズル２７２の移動は、図１のモータ１７０などの１つ以上のモータ（図示せず）によって実行され得る。いくつかの例では、ＧＩＳノズル２７２の移動は、位置２８０と２８２との間の単純な前後の移動であってよい。他の例では、ＧＩＳノズル２７２の移動が、シャッター２７４が荷電粒子カラム２４１の光軸に位置合わせされ得るように、少なくとも１つの軸の周りの並進および回転を含んでよい。いくつかの例では、シャッター２７４は、荷電粒子カラム２４１に対向する側に位置合わせマークを含み、位置合わせマークは、シャッター２７４を荷電粒子カラム２４１の光軸と位置合わせするのを支援するために画像化され得る。

【0034】

図３Ａ～図３Ｄは、それぞれ、本開示の実施形態による、シャッター３７４の例と、位置合わせマーク３７６の図とを示す。シャッター３７４Ａから３７４Ｃの例の各々は、例えば、システム１００、２００、または４００で使用され得る。

【0035】

図３Ａは、本開示の実施形態によるシャッター３７４Ａの例の断面図である。シャッター３７４Ａは三日月形を有し、凹側３７８Ａがステージ／試料領域に対向し、凸側３７９Ａが荷電粒子カラム構成要素に対向している。側面３７９Ａは、位置合わせマークが位置する側面／表面にもなり得る。図３Ｂは、断面形状が三日月形ではなく平坦であることを除けば３７４Ａと同様である。

【0036】

図３Ｃは、本開示の実施形態によるシャッター３７４Ｃの例の断面図である。シャッター３７４Ｃは、内面３７８Ｃおよび外面３７９Ｃを備えた円筒形である。シャッター３７４Ｃは、試料の作業領域がシャッター３７４Ｃ内にあるように並べられ得る。図示されていないが、シャッター３７４Ｃは、試料相互作用のためのイオンビームを収容するために、片側から切り取られた穴、スリット、または、くぼみを有してよい。

【0037】

図３Ｄは、本開示の実施形態による位置合わせマーク３７６の例を示している。位置合わせマーク３７６は、荷電粒子ビームによって画像化され得る、シャッター上または内に形成される任意のパターンまたは構造体であり得る。図示されているプラス記号の位置合わせマークは、決して限定的なもとみなされてはならない。

【0038】

図４は本開示の実施形態によるシステム４００の例である。システム４００の例は、荷電粒子カラム構成要素を保護するためのシャッターを含む、顕微鏡１００などの荷電粒子顕微鏡の一部を示している。システム４００の特徴の多くは、システム２００に示されているものと同様であり、簡潔にするため再度の説明はしない。システム４００のさらなる特徴は、電圧源４８６と、増幅器４８２と、検出／イメージングシステム４８４とを含む。これらの特徴の組み合わせにより、シャッターは荷電粒子カラムの保護の態様に加えて画像化機能を提供することが可能になる。

【0039】

増幅器４８２は、例えば、導電性リードを介してシャッター４７４に電気的に結合されて、シャッター４７４から受信された電流信号を増幅するように構成され得る。検出およびイメージングシステム４８４は、増幅器４８２から受信された電流信号を、ユーザに表示または記録するための画像に変換してよい。シャッター４７４は、画像化に使用される検出器を含み得る荷電粒子カラム４４１を遮断してよいので、検出およびイメージングシステム４８４は、シャッター４７４が挿入位置にあるときに検出方式を提供してよい。電圧源４８６は、ステージ４２５に結合されて、正または負の電圧のいずれかでステージをバイアスするように構成され得る。

【0040】

動作において、システム４００のさらなる構成要素は、ＦＩＢ処理中、およびシャッター４７４が挿入位置にある間に試料を画像化することが可能である。例えば、ステージ４２５が電圧源４８６によってバイアスされた状態で、ＦＩＢ４１８による試料処理中に生成された二次電子は、ステージ４２５から離れてシャッター４７４に方向付けられ得る。次に、二次電子は、電流が生成されるシャッター４７４によって収集され得る。次に、生成された電流は、増幅器４８２によって増幅され、検出およびイメージングシステム４８４に提供され得る。次いで、検出およびイメージングシステム４８４は、それに基づいて試料の画像を形成してよい。

【0041】

図５は、本開示の実施形態による方法５０１の例である。方法５０１は、格納式ＧＩＳシステムに取り付けられたシャッターを含む荷電粒子顕微鏡によって実行され得る。例えば、方法５０１は、顕微鏡１００によって実行され得る。方法５０１の例は、試料のＦＩＢ処理中に処理／挿入位置にシャッターを位置付け、必要のないときにシャッターを引き込めるために使用され得る。ＦＩＢ処理中にシャッターを処理位置に位置付けることにより、荷電粒子カラム構成要素はシャッターによって保護され得（例えば、覆い隠され得る）、その結果、材料の望ましくない堆積または再堆積が低減または防止される。

【0042】

方法５０１は処理ブロック５０３で開始し、これは、シャッター（シャッターはガス噴射ノズルに結合されている）を荷電粒子カラムとステージとの間の位置内で並進させることを含む。ガス噴射ノズルは、ノズルを所定の位置に移動するために結合されたモータを含むＧＩＳシステムの一部であってよい。モータはさらにノズルを他の方向に移動させ、シャッターを荷電粒子カラムの光軸に位置合わせさせ得るように回転にしてよい。

【0043】

処理ブロック５０３の後には処理ブロック５０５が続き得、これは、シャッターを荷電粒子カラムの光軸に位置合わせすることを含む。その位置合わせは、シャッター上に形成された位置合わせマークの荷電粒子カラムによって取得された画像に基づいてよい。位置合わせマークは、荷電粒子カラムに対向するシャッターの側面に形成される。シャッターの荷電粒子カラムへの位置合わせは、直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向の線形位置合わせと、ＧＩＳシステムの軸を中心とした回転との双方を含む。シャッターが挿入されて位置合わせされると、荷電粒子カラムの敏感な構成要素が劣化から保護されている間に試料のＦＩＢ処理が進行してよい。

【0044】

図６は、本開示の実施形態による機能ブロック図６００の例である。図６は、開示された技術を実装する顕微鏡の例が含み得るコンピュータシステム６００を示すブロック図である。コンピューティングシステム６００は、顕微鏡１００、２００、または４００に含まれる、制御器１１９のようなコンピューティングハードウェアの一例であってよい。コンピュータシステム６００は、ハードウェアプロセッサ（例えば、コア６３０と、メインメモリ６３２と、ＲＩＭ６３４と、格納デバイス６３６と、通信インターフェース６３８とを少なくとも含む。ハードウェアプロセッサ６４２は、例えば、汎用マイクロプロセッサであってよい。方法５０１のような本明細書に開示される方法および技術を実装するためにコンピューティングシステム６００を使用してよい。

【0045】

ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的格納デバイスであり得るメインメモリ６３２は、プロセッサ６３０によって実行される情報および命令を格納するために結合される。メインメモリ６３２は、プロセッサ６３０によって実行される命令の実施中に、一時的な変数または他の中間情報を格納するためにも使用され得る。プロセッサ６３０にアクセス可能な非一時的記憶媒体に格納されるとき、このような命令によって、コンピュータシステム６００が命令で指定された動作を行うようにカスタマイズされた専用マシンとなる。

【0046】

読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）６３４または他の静的格納デバイスは、プロセッサ６３０のための静的情報および命令を格納するように結合される。磁気ディスクまたは光学ディスクなどの格納デバイス６３６は、情報および命令を格納するために提供され、結合される。

【0047】

コンピュータシステム６００は、カスタマイズされたハードワイヤードロジック、１つ以上のＡＳＩＣもしくはＦＰＧＡ、ファームウェア、および／もしくはコンピュータシステムと組み合わせてコンピュータシステム６００を専用マシンにするか、または、そのようにプログラムするプログラムロジックを使用して、本明細書に記載の技術を実装してもよい。一実施形態によれば、本明細書の技術は、メインメモリ６３２に含まれる１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実施するプロセッサ６３０に応答して、コンピュータシステム６００によって実行される。このような命令は、格納デバイス６３６などの別の記憶媒体からメインメモリ６３２に読み出され得る。メインメモリ６３２に含まれる命令のシーケンスの実行により、プロセッサ３０は本明細書に記載の処理ステップを実施する。代替的な実施形態では、ソフトウェア命令の代わりに、または組み合わせて、ハードワイヤード回路が使用され得る。

【0048】

本明細書で使用される「記憶媒体」という用語は、マシンを特定の方式で動作させるデータおよび／または命令を記憶する任意の非一時的媒体を指す。そのような記憶媒体は、不揮発性媒体および／または揮発性媒体を含み得る。不揮発性媒体は、例えば、格納デバイス６３６などの光ディスクまたは磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリ６３２などの動的メモリを含む。記憶媒体の一般的な形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、ソリッドステートドライブ、磁気テープもしくは任意の他の磁気データ記憶媒体、ＣＤーＲＯＭ、任意の他の光学データ記憶媒体、穴のパターンを持つ任意の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ（登録商標）ーＥＰＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、連想メモリ（ＣＡＭ）、および三値連想メモリ（ＴＣＡＭ）を含む。

【0049】

記憶媒体は、伝送媒体とは異なるが、伝送媒体と連動して使用され得る。伝送媒体は、記憶媒体間の情報の転送に関与する。例えば、伝送媒体は、コンピュータシステム６００の構成要素を互いに結合する線を含む、同軸ケーブルと、銅線と、光ファイバーとを含む。伝送媒体はまた、電波および赤外線データ通信中に生成されるものなど、音響波または光波の形態をとることもできる。

【0050】

コンピュータシステム６００は、通信インターフェース６３８も含む。通信インターフェース６３８は、ネットワークおよび／または顕微鏡の他の構成要素に結合する双方向のデータ通信を提供する。例えば、通信インターフェース６３８は、統合サービスデジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）カード、ケーブルモデム、衛星モデム、または対応する形式の電話回線へのデータ通信接続を提供するモデムであってよい。別の例として、通信インターフェース６３８は、互換性のあるＬＡＮへのデータ通信接続を提供するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）カードであってよい。無線リンクも実装され得る。そのような任意の実装では、通信インターフェース６５６は、様々な形式の情報を表すデジタルデータストリームを搬送する電気信号、電磁信号、または光信号を送受信する。

【0051】

開示された技術を例示すために本明細書で考察された実施形態は、限定するものとみなされるべきではなく、実装の例を提供するにすぎない。例えば、シャッターは、荷電粒子カラムの様々な構成要素を覆い隠すことができる任意の形状に形成することができる。当業者であれば、本明細書で想定され、本開示の範囲内にある、開示された技術を実装し得る他の無数の方式を理解するであろう。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5】

【図6】

【外国語明細書】