特許 7284695 粒子ビーム系及び粒子ビーム系を操作する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-23

(45)【発行日】2023-05-31

(54)【発明の名称】粒子ビーム系及び粒子ビーム系を操作する方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/145 20060101AFI20230524BHJP

   H01J 37/317 20060101ALI20230524BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20230524BHJP

【ＦＩ】

H01J37/145

H01J37/317 D

H01J37/28 B

【請求項の数】 13

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019222416

(22)【出願日】2019-12-09

(65)【公開番号】P2020095958

(43)【公開日】2020-06-18

【審査請求日】2022-06-28

(31)【優先権主張番号】10 2018 131 609.7

(32)【優先日】2018-12-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】512158505

【氏名又は名称】カール ツァイス マイクロスコーピー ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100147692

【弁理士】

【氏名又は名称】下地 健一

(72)【発明者】

【氏名】ビョーン ギャム

(72)【発明者】

【氏名】マルコ マティアヴィッチ

【審査官】中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０８７４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２３８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５１２６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４６２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４５８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６３８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０３０９０２５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／１８４８８１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／１４５

Ｈ０１Ｊ ３７／３１７

Ｈ０１Ｊ ３７／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粒子ビーム系（１）を操作する方法であって、
前記粒子ビーム系（１）は、共通作業領域（５３）を有する第１の粒子ビーム列（３）及び第２の粒子ビーム列（５）を含み、
前記第１の粒子ビーム列（３）は第１の粒子ビーム（２１）を生成するように構成され、
前記第２の粒子ビーム列（５）は第２の粒子ビーム（５１）を生成するように構成され；
前記第１の粒子ビーム列（３）は二次粒子を検出するための前記第１の粒子ビーム列（３）内に配置された検出器（３９、４５）を含み；
前記粒子ビーム系（１）はさらに、開口（６３）が配置されたエンドキャップ（６１）を含み、
前記エンドキャップ（６１）は、前記粒子ビーム系（１）の第１の動作モード中、前記第１の粒子ビーム（２１）のビーム経路（２２）の外に配置され、
前記エンドキャップ（６１）は、前記粒子ビーム系（１）の第２の動作モード中、前記第１の粒子ビーム（２１）の前記ビーム経路（２２）が前記エンドキャップ（６１）の開口（６３）を通過し得るようにそして前記作業領域（５３）から来る二次粒子が前記エンドキャップ（６１）の開口（６３）を通過して前記検出器（３９、４５）へ達するように、配置され、
前記方法は第１のシーケンス及び第２のシーケンスを含み；
前記第１のシーケンスは、
－前記粒子ビーム系（１）が前記第１の動作モードにある間、前記検出器（３９、４５）を使用することにより、前記作業領域（５３）内に配置された対象物（２３）から来る前記二次粒子を検出する工程を含み；
前記第２のシーケンスは、
－前記粒子ビーム系（１）が前記第２の動作モードにある間、特に前記第１のシーケンスの過程で検出された前記二次粒子に基づき、前記第２の粒子ビーム（５１）により前記対象物（２３）を処理する工程を含む、方法。

【請求項2】

前記第１及び第２のシーケンスの期間中に前記第１の粒子ビーム列（３）により、前記第１の粒子ビーム（２１）を減速又は加速するのに適した静電界を生成する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記電界を生成する電圧は前記粒子ビーム系（１）が前記第１及び第２の動作モードにある期間中ほぼ一定に保たれる、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記電界は、前記粒子ビーム系（１）が前記第１の動作モードにある間、前記電界の少なくとも一部が出口開口（４１）（前記第１の粒子ビーム（２１）はこの開口を通り前記第１の粒子ビーム列（３）から出られる）と前記対象物（２３）との間に位置するように、生成される、請求項２又は３に記載の方法。

【請求項5】

前記粒子ビーム系（１）は、前記出口開口（４１）と前記対象物（２３）との間に前記エンドキャップ（６１）を配置することにより、前記第２の動作モードにされる、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記粒子ビーム系（１）が前記第２の動作モードにある間、前記エンドキャップ（６１）は、前記粒子ビーム系（１）が前記第１の動作モードにある場合と比較して前記エンドキャップ（６１）が前記作業領域（５３）内の前記電界の強度を低減するように、配置される、請求項２～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記第１のシーケンスはさらに、前記第１の粒子ビーム（２１）の前記ビーム経路（２２）の外に前記エンドキャップ（６１）を配置することにより前記粒子ビーム系（１）を前記第１の動作モードにする工程を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記第２のシーケンスはさらに、特に前記第１の粒子ビーム列（３）と前記作業領域（５３）との間に前記エンドキャップ（６１）を配置することにより前記粒子ビーム系（１）を前記第２の動作モードにする工程を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記第１のシーケンスはさらに、
前記第１のシーケンス中に検出された前記二次粒子に基づき、前記対象物（２３）の画像を表す画像データを生成する工程；及び／又は
前記対象物（２３）から来る前記二次粒子を生成するために、前記粒子ビーム系（１）が前記第１の動作モードにある間、前記第２の粒子ビーム（５１）及び／又は前記第１の粒子ビーム（２１）を前記対象物（２３）上へ導く工程；及び／又は
特に前記第１のシーケンスの過程で生成された前記画像データに基づき、前記粒子ビーム系（１）が前記第１の動作モードにある間に前記第２の粒子ビーム（５１）により前記対象物（２３）を処理する工程、を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記第２のシーケンスはさらに、
前記粒子ビーム系（１）が前記第２の動作モードにある間に、前記対象物（２３）から生じ前記エンドキャップ（６１）の前記開口（６３）を通過する前記二次粒子を前記検出器（３９、４５）を使用することにより検出する工程；及び／又は
前記対象物（２３）の画像を表す画像データを、前記第２のシーケンス中に検出された前記二次粒子に基づき生成する工程；及び／又は
前記対象物（２３）から来る前記二次粒子を生成するために、前記粒子ビーム系（１）が前記第２の動作モードにある間に前記エンドキャップ（６１）の前記開口（６３）を通過した前記第２の粒子ビーム（５１）及び／又は前記第１の粒子ビーム（２１）を前記対象物（２３）上へ導く工程を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記第１のシーケンスは前記第２のシーケンスの前、特に直前に行われる、及び／又は、前記第１のシーケンスは前記第２のシーケンスの後、特に直後に行われる、及び／又は、前記第１のシーケンスと第２のシーケンスとは終了条件が満たされるまで交互に逐次的に繰り返される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記第１の粒子ビームは電子ビーム又はイオンビームであり、前記第２の粒子ビームは電子ビーム又はイオンビームである、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

対象物を処理するための粒子ビーム系（１）であって、共通作業領域（５３）を有する第１の粒子ビーム列（３）及び第２の粒子ビーム列（５）を含む粒子ビーム系（１）において、
前記第１の粒子ビーム列（３）は第１の粒子ビーム（２１）を生成するように構成され、前記第２の粒子ビーム列（５）は第２の粒子ビーム（５１）を生成するように構成され；
前記第１の粒子ビーム列（３）は、
二次粒子を検出するための前記第１の粒子ビーム列（３）内に配置された検出器（３９、４５）と；
開口（６３）が配置されたエンドキャップ（６１）であって、前記エンドキャップ（６１）は、前記粒子ビーム系（１）の第１の動作モード中、前記第１の粒子ビーム（２１）のビーム経路（２２）の外に配置され、前記エンドキャップ（６１）は、前記粒子ビーム系（１）の第２の動作モード中、前記第１の粒子ビーム（２１）の前記ビーム経路（２２）が前記エンドキャップ（６１）の前記開口（６３）を通過し得るように、そして前記作業領域（５３）から来る二次粒子が前記エンドキャップ（６１）の開口（６３）を通過して前記検出器（３９、４５）へ達するように、配置される、エンドキャップ（６１）と、
請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法を行うようなやり方で前記粒子ビーム系（１）を制御するように構成されたコントローラとを含む、粒子ビーム系（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は対象物を処理するための粒子ビーム系と粒子ビーム系を操作する方法とに関する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0002】

本発明の目的は、対象物が最大可能精度で処理され得る粒子ビーム系と粒子ビーム系を操作する方法とを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0003】

本発明の１つの態様は対象物を処理するための粒子ビーム系に関する。粒子ビーム系は共通作業領域を有する第１の粒子ビーム列及び第２の粒子ビーム列を含む。第１の粒子ビーム列は第１の粒子ビームを生成するように構成され、第２の粒子ビーム列は第２の粒子ビームを生成するように構成される。処理される対象物は共通作業領域内に配置され得、その結果第１の粒子ビームと第２の粒子ビームとの両方は対象物の同じ領域上へ（同時に）導かれ得る。第１の粒子ビーム列の主軸と第２の粒子ビーム列の主軸は互いに約５４°の角度で配置され得る。

【0004】

第１の粒子ビーム列は二次粒子を検出するための１つ又は複数の検出器をその内部に含む。説明を簡単にするために、検出器は以下ではその単数形式においてだけ参照される。二次粒子は、対象物と第１の粒子ビームとの相互作用と又対象物と第２の粒子ビームとの相互作用との両方により生成され得る。ここで、二次粒子は特に後方散乱電子、二次電子、又は二次イオンを指す。

【0005】

粒子ビーム系はさらに、開口が配置されたエンドキャップを含む。

【0006】

粒子ビーム系は第１の動作モードで操作され得る。第１の動作モードでは、エンドキャップが第１の粒子ビームのビーム経路の外に位置する。加えて、第１の動作モードにおけるエンドキャップは第２の粒子ビームのビーム経路の外に位置し、この結果、第１の動作モードにおけるエンドキャップは、第１の粒子ビームのビーム経路及び第２の粒子ビームのビーム経路に又は二次粒子の軌道に実質的に影響を及ぼさない。

【0007】

粒子ビーム系はさらに第２の動作モードで操作され得る。第２の動作モードでは、エンドキャップは、第１の粒子ビームのビーム経路がエンドキャップの開口を通過し得るように、そして共通作業領域から来る二次粒子がエンドキャップの開口を通過して第１の粒子ビーム列内の検出器へ達し得るように配置される。第２の動作モードにおける第１の粒子ビームが対象物上へ導かれれば、第１の粒子ビームは結果的にエンドキャップの開口を通過する。第２の動作モードでは、第１の粒子ビーム列内の検出器へ移動した二次粒子はさらにエンドキャップの開口を通過する。

【0008】

第１の粒子ビーム列は電子ビーム列であり得、このことは第１の粒子ビームが電子ビームであり得るということを意味する。代替的に、第１の粒子ビーム列はイオンビーム列であり得、このことは第１の粒子ビームがイオンビームであり得るということを意味する。

【0009】

第２の粒子ビーム列は電子ビーム列であり得、このことは第２の粒子ビームが電子ビームであり得るということを意味する。代替的に、第２の粒子ビーム列はイオンビーム列であり得、このことは第２の粒子ビームがイオンビームであり得るということを意味する。

【0010】

第１の粒子ビーム列は静電界を生成する少なくとも１つの電極を含み得、静電界は第１の粒子ビームを減速又は加速するのに適している。静電界は、粒子ビーム系が第１の動作モードにある間、電界の少なくとも一部が出口開口（第１の粒子ビームはこの開口を通り第１の粒子ビーム列から出られる）と対象物（２３）との間に位置するように、生成され得る。その結果、静電界はさらに、対象物から来る二次粒子が、第１の粒子ビーム列内に配置された検出器まで加速されその結果多量の二次粒子が検出され得るという効果を有する。この結果、第１の動作モードにおける第１の粒子ビーム列は対象物の画像を記録するための極高解像度を提供する。しかし、ここでの静電界は、第２の粒子ビームに対しても作用ししたがって第２の粒子ビームのビーム経路に影響を及ぼすという不都合を有する。この理由のため、第２の粒子ビームが対象物上へ導かれ得る精度は静電界により第１の動作モードにおいて低減される。

【0011】

第２の動作モードでは、共通作業領域内の静電界の強度は、第１の粒子ビーム列と対象物との間のエンドキャップの配置により低下され、この結果、第２の動作モードにおける第２の粒子ビームに対する静電界の影響は第１の動作モードにおける影響より小さい。その結果、第２の粒子ビームは第２の動作モードではより高い精度で対象物上へ導かれ得る。たとえ共通作業領域内の静電界が第１の動作モードにおけるものより第２の動作モードにおいて弱くても、二次粒子は、第２の動作モード中にこの検出器により依然として検出され得るように十分な量で、第１の粒子ビーム列内に配置された検出器まで依然として加速される。

【0012】

この結果、粒子ビーム系は、第１の粒子ビーム列が極高精度で動作する第１の動作モードと第２の粒子ビーム列が極高精度で動作する第２の動作モードとを提供する。その結果、第１の動作モード中に検出される二次粒子は対象物の高精細画像を表す画像データを生成するために使用され得る。次に、これらの画像データは、第２の粒子ビームが極高精度で対象物上へ導かれ得る第２の動作モードにおいて第２の粒子ビーム又は第２の粒子ビーム列を制御するために使用され得る。

【0013】

粒子ビーム系における処理を制御するために、粒子ビーム系は、粒子ビーム系に本明細書に記載の方法を行わせるように構成されたコントローラを有し得る。

【0014】

本発明の別の態様は粒子ビーム系を操作する（特に本明細書に記載の粒子ビーム系を操作する）方法に関する。本方法は第１のシーケンスと第２のシーケンスとを含む。第１のシーケンスの初めに、粒子ビーム系は、第１のシーケンスの過程で行われるすべてのさらなる工程が第１の動作モードにおいて行われるように第１の動作モードにされる。第２のシーケンスの初めに、粒子ビーム系は、第２のシーケンスの過程で行われるすべてのさらなる工程が第２の動作モードにおいて行われるように第２の動作モードにされる。

【0015】

例示的実施形態によると、第１のシーケンスは、粒子ビーム系が第１の動作モードにある間に、共通作業領域内に配置された対象物から来る二次粒子を第１の粒子ビーム列内に配置された少なくとも１つの検出器を使用することにより検出する工程を含む。このようにして、対象物の高精細画像が第１のシーケンス中に生成され得る。第２のシーケンスは、粒子ビーム系が第２の動作モードにある間に、第２の粒子ビームにより対象物を特に第１のシーケンスの過程で記録された二次粒子に基づき処理する工程を含む。このようにして、対象物は、特に第１のシーケンスの過程で高精度に記録された二次粒子に基づく画像に基づき、第２の粒子ビームにより高精度に処理され得る。

【0016】

別の実施態様によれば、本方法はさらに、第１及び第２のシーケンスの期間中に第１の粒子ビーム列により、第１の粒子ビームを減速又は加速するのに適した静電界を生成する工程を含む。粒子ビームを減速する静電界は２つの本質的な効果を有する。第１に、第１の粒子ビームの粒子は、第１の粒子ビーム列から出る前に高運動エネルギー（例えば１０ｋｅＶ）で第１の粒子ビーム列を通過し得る。これは、第１の粒子ビームの粒子間のクーロン相互作用の効果を低減し、第１の粒子ビーム列の高精度をもたらす。静電界により減速された第１の粒子ビームの粒子は、第１の粒子ビームの粒子が静電界により減速されたので、対象物を損傷しない又はより少ない程度に対象物を損傷する。粒子ビームを加速する静電界は、特に正電圧が対象物に印加されれば、対象物の記録画像のコントラストの改善／変更に寄与し得る。

【0017】

静電界のさらなる本質的効果は、対象物と第１の粒子ビーム及び／又は第２の粒子ビームとの相互作用のおかげで生成された二次粒子が第１の粒子ビーム列内に配置された少なくとも１つの検出器まで加速され、その結果、多量の生成された二次粒子が検出され得、ひいては、検出された二次粒子により生成され得る対象物の画像の精度を改善する、ということである。

【0018】

静電界の生成の期間中、静電界を生成するために電極（そして対象物）へ印加される電圧又は電圧群又は電位又は電位群はほぼ一定に維持される。したがって、第１及び第２のシーケンス中に電圧又は電位を変更する必要はない。

【0019】

静電界は、粒子ビーム系が第１の動作モードにある間に電界の少なくとも一部が出口開口（第１の粒子ビームはこの開口を通り第１の粒子ビーム列から出ることができる）と対象物との間に位置するように、生成され得る。このようにして、対象物から来る二次粒子は効率的に検出され得る。

【0020】

第２の動作モードでは、エンドキャップは第１の粒子ビーム列と対象物との間に配置される。例えば、エンドキャップは、粒子ビーム系を第２の動作モードにするために第１の粒子ビーム列の出口開口と対象物との間に配置され得る。これにより、作業領域内の静電界の強度は、粒子ビーム系が第１の動作モードにある場合と比較して低減される。この結果、第２の粒子ビーム列の精度に負の影響を及ぼす静電界の強度は共通作業領域において第２の動作モードでは低下する。

【0021】

一実施形態によると、第１のシーケンスはさらに、粒子ビーム系を第１の動作モードにする工程を含む。例えば、粒子ビーム系は、エンドキャップを第１の粒子ビームのビーム経路の外に配置することにより第１の動作モードにされる。

【0022】

例示的実施形態によると、第２のシーケンスは粒子ビーム系を第２の動作モードにする工程を含む。粒子ビーム系は、例えばエンドキャップを第１の粒子ビーム列と作業領域との間に配置することにより第２の動作モードにされ得る。

【0023】

別の例示的実施形態によると、第１のシーケンスは以下のさらなる工程を含み得る：第１のシーケンス中に検出された二次粒子に基づき、対象物の画像を表す画像データを生成する工程；及び／又は粒子ビーム系が対象物から来る二次粒子を生成するために第１の動作モードにある間に第２の粒子ビーム及び／又は第１の粒子ビームを対象物上へ導く工程；及び／又は粒子ビーム系が第１の動作モードにある間に第２の粒子ビームを使用して対象物を処理する工程。これらの工程は、第１のシーケンス中に次から次へと又は同時にそして繰り返し行われ得る。

【0024】

別の例示的実施形態によると、第２のシーケンスは以下のさらなる工程を含む：粒子ビーム系が第２の動作モードにある間に、第１の粒子ビーム列内に配置された少なくとも１つの検出器を使用して、対象物から来てエンドキャップの開口を通過する二次粒子を検出する工程；及び／又は第２のシーケンス中に検出された二次粒子に基づき、対象物の画像を表す画像データを生成する工程；及び／又は対象物から来る二次粒子を生成するために粒子ビーム系が第２の動作モードにある間に、エンドキャップの開口を通過する第２の粒子ビーム及び／又は第１の粒子ビームを対象物上へ導く工程。第２のシーケンスのこれらの工程は、第２のシーケンス中に次から次へと又は同時にそして繰り返し行われ得る。

【0025】

別の実施形態によると、第１のシーケンスは第２のシーケンスの前に（特に直前に）行われる。さらに又は代替的に、第１のシーケンスは第２のシーケンスの後に（特に直後に）行われ得る。その結果、第１のシーケンスは、第２のシーケンスの前に及び／又は後にそして特に第２のシーケンスと共に繰り返し行われ得る。その結果、第１及び第２のシーケンスは例えば交互に逐次的に繰り返され得る。本方法は例えば終了条件が満たされれば終了し得る。

【0026】

本発明の実施形態は添付図面を参照し以下にさらに詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】第１の動作モードにおける一実施形態による粒子ビーム系を示す。

【図2】第２の動作モードにおける図１に示す粒子ビーム系の第１の図解を示す。

【図3】第２の動作モードにおける図１に示す粒子ビーム系の第２の図解を示す。

【図4】図１～図３に示される粒子ビーム系を操作する方法の可能な工程を示す。

【図5】図１～図３に示される粒子ビーム系を操作する方法の別の実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１は第１の動作モードにおける一実施形態による粒子ビーム系１を示す。粒子ビーム系１は第１の粒子ビーム列を含む。本例では、第１の粒子ビーム列は走査型電子顕微鏡の形式で構成された電子ビーム列３である。粒子ビーム系１はさらに第２の粒子ビーム列を含む。本例では、第２の粒子ビーム列はイオンビーム列５である。しかし、第１の粒子ビーム列はまたイオンビーム列であり得、第２の粒子ビーム列はまた電子ビーム列であり得る。

【0029】

電子ビーム列３は、粒子源７、集光レンズ９、ブースタ１１、及び対物レンズ１３を含む。粒子源７は、陰極１５、抑制電極１７、及び引き出し電極１９を含む。

【0030】

陰極１５と検査又は処理される対象物２３の表面との間に広がる電子ビーム２１は粒子源７により生成される。

【0031】

電子ビーム２１は、集光レンズ９、ブースタ１１、及び対物レンズ１３を通過する。電子ビーム列３（特に対物レンズ１３）は、対象物２３が配置される又は配置され得る対物面２５に電子ビーム２１の焦点が合うように構成される。

【0032】

ブースタ１１は、電子ビーム２１の電子が例えば１０ｋｅＶの運動エネルギーを有する高運動エネルギーでもってブースタ１１を横断し得るように電子ビーム２１の一部分を取り囲むように構成される。この結果、電子ビーム２１の球面収差及び色収差が最小化され、擾乱電界の影響が低減される。

【0033】

対物レンズ１３は、内側磁極片２７と外側磁極片２９との間のギャップ３３内に磁場を生成するために内側磁極片２７、外側磁極片２９、及び励振器コイル３１を含む。対物レンズ１３はさらに、ブースタ１１の対象物側端部分により形成される第１の電極３５と外側磁極片２９の対象物側端部分に位置する第２の電極３７とを含む。この結果、対物レンズ１３は合成された磁界及び静電界対物レンズである。第２の電極３７は、外側磁極片２９へ印加される電位とは異なる電位が第２の電極３７へ印加され得るようなやり方で、外側磁極片２９から電気的に絶縁され得る。

【0034】

電子ビーム列３はさらに、二次粒子（特に二次電子）を検出するための第１の検出器３９を含み、第１の検出器３９はブースタ１１内と従って電子ビーム列３内とに配置される。第１の検出器３９は、対象物２３と電子ビーム２１との相互作用のおかげで生成された二次粒子であって電子ビーム列３の対象物側出口開口４１を通って電子ビーム列３の内部に入りそして第１の検出器３９に入射する二次粒子を検出するように構成される。二次電子の例示的軌道４３が破線により示される。

【0035】

電子ビーム列３は、ブースタ１１内に二次粒子を検出するための第２の検出器４５を含む。第２の検出器は、対象物２３から出口開口４１を通り対物レンズ１３の内部へそして開口４７を通り第１の検出器３９内へ伝搬し第２の検出器４５に入射する二次粒子（特に後方散乱電子）を検出するように構成される。後方散乱電子の例示的軌道４９が破線により示される。

【0036】

第１の電位が第１の電極３５へ印加され得、第２の電位が第２の電極３７へ印加され得、第２の電位は第１の電位より小さい。このようにして、電子ビーム２１は、ブースタ１１を通過した後に、そして出口開口４１を通って電子ビーム列３から出る前に、減速される、すなわち、粒子ビーム２１の電子の運動エネルギーが低減される。代替的に、第１の電位が第１の電極３５へ印加され得、第２の電位が第２の電極３７へ印加され得、第２の電位は第１の電位より大きい。このようにして、電子ビーム２１は、ブースタ１１を通過した後に、そして出口開口４１を通って電子ビーム列３から出る前に、加速される、すなわち粒子ビーム２１の電子の運動エネルギーは増加される。

【0037】

加えて、第２の電極３７の第２の電位未満、又は第２の電位超の第３の電位が対象物２３へ印加され得る。

【0038】

前述の電位を第１の電極３５及び第２の電極３７（及び対象物２３）へ印加することにより、対象物２３と電子ビーム２１との相互作用により生成される二次粒子（特に二次電子及び後方散乱電子）が出口開口４１に向かって加速され、そして出口開口４１を通過することにより電子ビーム列３の内部に入り、そして第１の検出器３９又は第２の検出器４５に入射するまで前記内部内を伝播する、という効果を有する静電界が生成される。このようにして、多量の二次粒子が第１の検出器３９及び第２の検出器４５へ誘導され得、対象物２３が電子ビーム列３のこの構成により非常に高い空間分解能で解析され得るという結果となる。

【0039】

イオンビーム列５は、対象物２３を処理する（特に対象物２３から材料を除去する又は処理ガスの送り込みにより対象物２３から材料を切り取る）のに好適なイオンビーム５１を生成するように構成される。電子ビーム列３とイオンビーム列５は、電子ビーム列３の主軸５５とイオンビーム列５の主軸５７とが交差する共通作業領域５３を有する。イオンビーム列５は、対象物２３の様々な部位を処理することができるようにイオンビーム５１を偏向し得る偏向器５９を含む。

【0040】

イオンビーム５１は、第１の電極３５及び第２の電極３７により第２の電極３７と対象物２３との間に生成される静電界中を伝搬する。この結果、イオンビーム５１は、イオンビーム列５から出た後、イオンビーム５１が対象物２３上へ導かれ得る精度に悪影響を及ぼす前記静電界により偏向される。

【0041】

粒子ビーム系１はさらにエンドキャップ６１を含む。エンドキャップ６１は、電子ビーム列３の出口開口４１より小さくてもよい開口６３を有する。エンドキャップ６１は、エンドキャップ６１が電子ビーム２１のビーム経路２２、イオンビーム５１のビーム経路、及び出口開口４１を通る二次粒子の軌道４３、４９を妨害しないように、エンドキャップ６１を電子ビーム２１のビーム経路２２の外に（そしてイオンビーム５１のビーム経路の外に）配置するように構成されたムーブメント装置６５へ接続される。図１に示す粒子ビーム系１の状態であって、電子ビーム２１及びイオンビーム５１のビーム経路も出口開口４１を通過する二次粒子の軌道も妨害しないようにエンドキャップ６１が配置される粒子ビーム系１の状態は、粒子ビーム系１の第１の動作モードと示される。

【0042】

図２は、第２の動作モードにおける図１に示す粒子ビーム系１の詳細を示す。粒子ビーム系１の第２の動作モードでは、エンドキャップ６１は、電子ビーム２１のビーム経路２２がエンドキャップ６１の開口６３を通過し得るように、そして共通作業領域５３から来る二次粒子がエンドキャップ６１の開口６３を通過して検出器３９へ達し得るように配置される。粒子ビーム系１の第２の動作モードでは、エンドキャップ６１は、電子ビーム列３と対象物２３との間に、特に対物レンズ１３と対象物２３との間に、より具体的には第２の電極３７と対象物２３との間に配置される。ムーブメント装置６５は、エンドキャップ６１をそれに応じて配置するように構成され、さらに粒子ビーム系が第１の動作モードから第２の動作モードへそして第２の動作モードから第１の動作モードへ遷移され得るようにエンドキャップ６１を移動するように構成される。

【0043】

粒子ビーム系１の第２の動作モードでは、電子ビーム２１は、エンドキャップ６１の開口６３を通って対象物２３の共通作業領域５３内に導きかれ続け得る。加えて、イオンビーム５１は対象物２３上の共通作業領域５３内に導かれ続け得る。換言すれば、電子ビーム列３及びイオンビーム列５の共通作業領域５３は第２の動作モードにおいてすら存在する。

【0044】

粒子ビーム系１の第２の動作モードでは、エンドキャップ６１は、電極３７と対象物２３との間の第１の電極３５及び第２の電極３７により生成される静電界は粒子ビーム系１が第１の動作モードにある場合と比較して共通作業領域５３内では弱い、という効果を有する。たとえエンドキャップ６１が静電界を弱めても、第１の動作モードと比較して弱められた静電界は、対象物２３から来る二次粒子が、それ程効率的ではないにしても、電子ビーム列３の出口開口４１までそしてしたがって第１の検出器３９及び第２の検出器４５まで加速され続けるように、エンドキャップ６１の開口６３を依然として通過する。したがって、第２の動作モードにおいて実現可能な電子ビーム列３の解像度は第１の動作モードにおけるものより低い。

【0045】

他方で、第１の動作モードと比較して弱められた静電界は、第２の動作モードにおいては、イオンビーム５１のビーム経路に対する効果より小さい効果を有する。このことは、イオンビームが第１の動作モードにおけるものよりも高い精度で対象物２３上へ導かれ得るということを意味する。

【0046】

電子ビーム２１とイオンビーム５１との両方は、図１に示す粒子ビーム系１の第１の動作モードではそしてまた図２に示し粒子ビーム系１の第２の動作モードでは、第１に、対象物２３の画像を表す検出された二次粒子に基づき画像データを生成するために、そして第２に、イオンビーム５１により対象物２３を処理するために、対象物２３の同じ領域上へ次から次へと又は同時に導かれる。画像データを生成するのに使用される二次粒子は、対象物２３と電子ビーム２１との相互作用又は対象物２３とイオンビーム５１との相互作用により生成され得る、又は対象物２３と、電子ビーム２１とイオンビーム５１との両方との相互作用により生成され得る。

【0047】

粒子ビーム系１はさらに、電子ビーム列３、イオンビーム列５、及びムーブメント装置６５を制御し得るコントローラ（添付図面に示さない）を含み得る。特に、コントローラは粒子ビーム系１を第１の動作モードにするように構成される。これは、図１に一例として示すようにエンドキャップ６１を電子ビーム２１のビーム経路２２の外に配置することにより達成される。さらに、コントローラは粒子ビーム系１を第２の動作モードにし得る。これは、エンドキャップを電子ビーム列３と共通作業領域５３との間に配置することにより達成される。特に、エンドキャップ６１は、電子ビーム２１のビーム経路２２がエンドキャップ６１の開口６３を通過し得るように、そして共通作業領域５３から来る二次粒子がエンドキャップ６１の開口６３を通過し電子ビーム列３の検出器３９、４５のうちの１つに達し得るように、配置される。

【0048】

さらに、コントローラは、本明細書に記載の方法を行うようなやり方で粒子ビーム系１を制御するように構成される。

【0049】

図１と図２において、対象物２３は、第１の粒子ビーム列（電子ビーム列３）に対しほぼ直交して配向されるものとして示される。しかし、粒子ビーム系１の様々なアプリケーションでは、対象物２３はまた、第２の粒子ビーム列（イオンビーム列５）に対しほぼ直交して配向され得る。第１のシーケンスと第２のシーケンスとの両方は、対象物が第１の粒子ビーム列３の主軸５５に対しほぼ直交して又は第２の粒子ビーム列５の主軸５７に対しほぼ直交して配向されるようなやり方で対象物を移動する工程を含み得る。

【0050】

図３は、対象物２３が第２の粒子ビーム列（イオンビーム列５）に対しほぼ直交して配向される第２の動作モードにおける粒子ビーム系１の詳細を示す。図１と図２に示すやり方でムーブメント装置６５を配置するのではなく、図３に示すように、第１の粒子ビーム列（電子ビーム列３）の主軸５５に対し横断して（具体的にはほぼ直交して）そして第２の粒子ビーム列（イオンビーム列５）の主軸５７に対し横断して（具体的にはほぼ直交して）配向される方向に沿ってムーブメント装置６５を配置することが有利かもしれない。このようにして、対象物２３とムーブメント装置６５との衝突を防止することが可能である。しかし、対象物２３の配向は、第１の粒子ビーム列３に対し及び／又は第２の粒子ビーム列５に対しほぼ直交配向に限定されない。むしろ、対象物２３は任意の考えられる／可能な配向も有し得る。特に、第１のシーケンスにおける対象物２３は、第１の粒子ビーム列３に対し及び／又は第２の粒子ビーム列５に対し１つの配向に留まり得る又は異なる配向にされ得る。さらに、対象物２３はまた、第２シーケンス中、第１の粒子ビーム列３に対し及び／又は第２の粒子ビーム列５に対し１つの配向に留まり得る又は異なる配向にされ得る。特に、第１及び第２のシーケンスにおける配向は互いに異なってもよいし同じであってもよい。

【0051】

図４と図５に関し、粒子ビーム系１により行われ得る方法が以下に説明される。図４は、方法の一部分であり得る工程の例示的編纂を示す。

【0052】

例示的方法は第１のシーケンスＳ１と第２のシーケンスＳ２とを含む。第１のシーケンスの工程は粒子ビーム系１が第１の動作モードにある間に行われ、第２のシーケンスの工程は粒子ビーム系１が第２の動作モードにある間に行われる。ここでの例外は動作モード間の粒子ビーム系の遷移だけである。

【0053】

第１のシーケンスＳ１は、第１の工程Ｓ１１として、粒子ビーム系１を第１の動作モードにする工程を含み得る。第１の動作モードでは電子ビーム列３は、第２の動作モードに比較して強い、電子ビーム列３と対象物２３との間の（又は共通作業領域５３内の）静電界のおかげで非常に高精度で動作する。対照的に、イオンビーム列５は、強い静電界のおかげで第２の動作モードと比較し低減された精度で動作する。

【0054】

粒子ビーム系１が第１の動作モードにされた（Ｓ１１）後、以下に説明される工程が第１のシーケンス中に行われ得る。例えば、電子ビーム２１又はイオンビーム５１又はその両方は二次粒子を生成するために対象物２３上へ導かれる（Ｓ１２）。二次粒子は、電子ビーム列３内に配置された検出器３９、４５を使用することにより検出され得る（Ｓ１３）。対象物２３の画像を表す画像データは、前記検出された二次粒子に基づき生成され得る（Ｓ１４）。対象物２３の処理の進捗が画像データに基づき評価及び制御され得る。

【0055】

その前に、その後、又は同時に、イオンビームは、対象物２３を処理するように、すなわち処理ガスの添加によりそれから材料を除去する又は切り取るようにその上へ導かれ得る（Ｓ１５）。

【0056】

第１のシーケンスの期間中、二次粒子の検出（Ｓ１３）の改善に寄与する静電界が電子ビーム列３と対象物２３との間に（又は共通作業領域５３内に）生成され得るＳ０。

【0057】

アプリケーションに依存して、第１のシーケンスＳ１は前述の工程Ｓ１２～Ｓ１４のうちの一部だけを含む。例えば、対象物２３は第１のシーケンス中にイオンビーム５１により処理されなく；むしろ、対象物２３の画像データだけが、電子ビーム２１を使用して及び／又はイオンビーム５１を使用して生成される（Ｓ１２）二次粒子を検出する（Ｓ１３）ことにより生成される（Ｓ１４）。その結果、第１の動作モードの利点だけがここでは利用され、これにより電子ビーム列３は極高精度で動作する。

【0058】

第１のシーケンスＳ１の工程は、第１のシーケンス中に複数回行われ得、そして特に繰り返され得る。例えば、最初に、電子ビーム２１は画像データを生成する（Ｓ１４）ように対象物上へ導かれる（Ｓ１２）。イオンビームによる対象物の次の処理に関し、パラメータが第１のシーケンスの画像データに基づき判断される（Ｓ１５）。イオンビーム５１を使用することによる第１のシーケンス中の対象物２３の処理（Ｓ１５）後、電子ビーム２１は、イオンビーム５１を使用することにより対象物が再び処理される（Ｓ１５）画像データを再び生成する（Ｓ１４）ために対象物上へ再び導かれ得る（Ｓ１２）。したがって、第１のシーケンスＳ１の工程は、第１のシーケンスＳ１が終了され第２のシーケンスＳ２が発生する前に、何回も繰り返され得る。

【0059】

第２のシーケンスＳ２は第１のシーケンスＳ１後に及び／又は前に行われ得る。

【0060】

第２のシーケンスＳ２は、第１の工程として、粒子ビーム系１を第２の動作モードにする工程（Ｓ２１）を含み得る。第２の動作モードでは、電子ビーム列３は、第１の動作モードに比較して弱い電子ビーム列３と対象物２３との間の（又は共通作業領域５３内の）静電界のおかげでより低い精度で動作する。対照的に、イオンビーム列５は、弱められた静電界のおかげで第１の動作モードと比較して非常に高い精度で動作する。

【0061】

粒子ビーム系１が第２の動作モードにされた（Ｓ２１）後、以下に説明される工程が第２のシーケンスＳ２において行われ得る。例えば、電子ビーム２１又はイオンビーム５１又はその両方は二次粒子を生成するために対象物２３上へ導かれる（Ｓ２２）。二次粒子は、電子ビーム列３内に配置された検出器３９、４５を使用することにより検出され得る（Ｓ２３）。対象物２３の画像を表す画像データは前記検出された二次粒子に基づき生成され得る（Ｓ２４）。対象物２３の処理の進捗が画像データに基づき評価及び制御され得る。

【0062】

その前に、その後、又は同時に、イオンビームは、対象物２３を処理するように、すなわち処理ガスの添加により対象物２３から材料を除去する又は切り取るように、その上へ導かれ得る（Ｓ２５）。

【0063】

第２のシーケンスＳ２の期間中、エンドキャップのおかげで第１の動作モードと比較して共通作業領域内で弱められるが二次粒子の検出の改善に依然として寄与する静電界が、電子ビーム列３と対象物２３との間に（又は共通作業領域５３内に）生成され得る（Ｓ０）。

【0064】

アプリケーションに依存して、第２のシーケンスＳ２は前述の工程Ｓ２２～Ｓ２５のうちの一部だけを含む。例えば、対象物２３は第２のシーケンスＳ２中にイオンビーム５１だけで処理され（Ｓ２５）、対象物２３のいかなる画像データも生成されない（Ｓ２４）。その結果、第２の動作モードの利点だけが利用され、これにより、イオンビーム列５は非常に高精度で動作する。

【0065】

第２のシーケンスＳ２の工程は、第２のシーケンスＳ２中に複数回行われ得、そして特に繰り返され得る。例えば、最初に、電子ビーム２１は画像データを生成するために対象物上へ導かれる（Ｓ２２）。イオンビームによる対象物の次の処理に関し、パラメータが第２のシーケンスの画像データに基づき判断される（Ｓ２５）。イオンビーム５１を使用することによる第２のシーケンスにおける対象物２３の処理（Ｓ２５）後、電子ビーム２１は、イオンビーム５１を使用することにより対象物が再び処理される（Ｓ２５）画像データを再び生成する（Ｓ２４）ために対象物上へ再び導かれ得る（Ｓ２２）。したがって、第２のシーケンスＳ２の工程は、第２のシーケンスＳ２が終了され第１のシーケンスＳ１が発生する前に何回も繰り返され得る。

【0066】

第１のシーケンスＳ１中に記録された（Ｓ１４）画像データは、第１及び第２のシーケンス中に電子ビーム２１及び／又はイオンビーム５１を制御するために使用され得る（Ｓ１２、Ｓ１５、Ｓ２２、Ｓ２５）。第２のシーケンスＳ２中に記録された（Ｓ２４）画像データは同様に、第１及び第２のシーケンス中に電子ビーム２１及び／又はイオンビーム５１を制御するために使用され得る（Ｓ１２、Ｓ１５、Ｓ２２、Ｓ２５）。

【0067】

図５は粒子ビーム系１を操作する別の例示的方法を示す。本方法は第１のシーケンスの工程が行われることにより始まる。第１のシーケンス後、第１の終了条件が満たされたかどうかに関する照査が行われる。第１の終了条件はどんなタイプの対象物が生成されるか又はどのように対象物が処理されるかに依存する。例えば、対象物が所望形状を有するかどうかに関する評価が、第１のシーケンス中に記録された画像データに基づき行われる。第１の終了条件はまた、対象物が所定程度まで処理され解析されるということであり得る。

【0068】

第１の終了条件が満たされれば、本方法は終了する。第１の終了条件が満たされなければ、第２のシーケンスの工程が行われる。

【0069】

第２のシーケンスの工程が行われた後、第２の終了条件が満たされたかどうかに関する照査が行われる。第２の終了条件は、第１の終了条件と同じであってもよいが、第１の終了条件と異なってもよい。

【0070】

第２の終了条件が満たされたということを第２の終了条件の照査が示せば、本方法は終了される。第２の終了条件が満たされていないということを第２の終了条件の照査が示せば、本方法は第１のシーケンスにより継続される。

【0071】

図５に示す方法の変形によると、第１又は第２の終了条件の照査は省略され得る。

【符号の説明】

【0072】

１ 粒子ビーム系
３ 電子ビーム列
５ イオンビーム列
７ 粒子源
９ 集光レンズ
１１ ブースタ
１３ 対物レンズ
１５ 陰極
１７ 抑制電極
１９ 引き出し電極
２１ 電子ビーム
２２ ビーム経路
２３ 対象物
２５ 対物面
２７ 内側磁極片
２９ 外側磁極片
３１ 励振器コイル
３３ ギャップ
３５ 第１の電極
３７ 第２の電極
３９ 第１の検出器
４１ 出口開口
４３ 軌道
４５ 第２の検出器
４７ 開口
４９ 軌道
５１ イオンビーム
５３ 共通作業領域
５５ 主軸
５７ 主軸
５９ 偏向器
６１ エンドキャップ
６３ 開口
６５ ムーブメント装置
Ｓ１ 第１のシーケンス
Ｓ０， Ｓ１１， Ｓ１２， Ｓ１３， Ｓ１５， Ｓ１４ 工程
Ｓ２ 第２のシーケンス
Ｓ２１， Ｓ２２， Ｓ２３， Ｓ２４， Ｓ２５ 工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】