[发明专利]自动化离子束空闲

说明书

技术领域

本发明涉及聚焦离子束源，并且更具体而言，涉及控制提供到聚焦离子束源的功率的手段。

背景技术

聚焦离子束（FIB）系统被用在集成电路制造和纳米技术的各种应用当中，以创建和更改微米测量级和纳米测量级的结构。FIB系统可以使用各种源来产生离子，例如，等离子体源或液态金属离子源（LMIS）。LMIS能够提供高分辨率处理，即，小的斑点尺寸，但是通常产生低射束电流。直到最近，才知道有等离子体系统使用更高的射束电流，并且因而允许更快的材料处理，但是其无法被聚焦到足够小的斑点尺寸以便对纳米级结构起作用。然而，最近已经开发出了能够提供窄能量范围内的带电粒子的电感耦合等离子体（ICP）源，其允许将粒子聚焦到小的斑点。Keller等在题为“Magnetically Enhanced, Inductively Coupled Plasma Source for a Focused Ion Beam System”的美国专利No. 7241361中描述了这样的ICP源，该专利被转让给本发明的受让人，并且通过引用将其并入本文。

在使用常规的基于聚焦离子束（FIB）的系统时，情况往往是，所述系统将被使用，但是之后在再次需要离子束之前将需要使系统在一定的时间段内空闲。在这种情况下，通常使射束“消隐（blank）”，而不是完全关闭射束。这主要是由于在重新开启脉冲时所需的建立时间的原因，在一些情况下该建立时间可能长达一个小时。射束消隐通常是通过静电“射束消隐器”所实现的，所述“射束消隐器”可以由处于显微镜柱内的金属板（具有从～5mm到10cm的长度）构成，所述金属板具有使射束通过的小间隙（～0.25mm到～2mm），在向一个板施加电压（从～5v到～400v），同时使另一个板保持在接地电势时，将使射束偏转。射束消隐器紧接地位于孔径板的上游，所述孔径板具有用于射束的小开口。在向射束消隐器施加电压时，由于射束的偏转使其错过了随后的孔径板内的开口，因而使射束消隐（防止其到达样本）。这导致了射束撞击孔径板，或甚至撞击射束消隐板。

在使离子束消隐时，由此防止其撞击样本（并防止引起对样本的非故意损害），但仍然一直生成射束，并在所述柱中引起损耗。在使射束消隐时，射束正撞击的射束消隐板和孔径板本身受到离子束的缓慢破坏。很多FIB系统还包括在所述柱内处于消隐面（例如，射束接受孔径）之上的其他孔径，该其他孔径在射束处于操作中时也一直受到撞击并且受到缓慢破坏。

尽管射束消隐引起了对孔径的一定程度的破坏，以及对所述柱本身的其他损耗，但是通常已经将其看作比完全关闭离子源是更期望的。在LMIS中，在完全关闭离子源时，离子倾向于在热量上变得完全冷却。对于等离子体源而言，往往通过熄灭等离子体来关闭所述源。在任何一种情况下，重新开启射束涉及在工具将可靠地操作之前的一定时段的建立时间。在一些情况下，这一建立时间可能多达一小时。因而，由于使系统关闭、重新开启、以及然后返回到操作稳定状态所需要的很长时间量，现有技术FIB系统的操作员当中存在着在不使用所述FIB系统时就让它开启着的倾向。

因此，所需要的是一种用于在LMIS或ICP系统中关闭离子束的改进的方法和设备，其不对处于消隐平面之上的孔径造成损害，并且不需要在一旦恢复离子束时用于系统进行建立的不可接受的时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于关闭和恢复离子束系统中的离子束的改进的方法和设备。优选实施例提供了一种用于对聚焦离子束源的改进功率控制的系统，其利用自动检测带电粒子射束系统何时空闲（射束本身未在使用中），并且之后使射束电流自动降低至在离子柱中的任何孔径面都处发生很少或不发生离子铣削的程度。

上文相当已经相当宽泛地概述了本发明的特征和技术优势，以便更好地理解随后的本发明的详细描述。 在下文中将描述本发明的额外的特征和优点。本领域技术人员应当认识到，可以容易地利用所公开的构思和具体实施例作为基础以便修改或者设计出用于实现本发明的相同的目的的其他结构。本领域技术人员还应当认识到这样的等价构造并不背离如所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更加透彻地理解本发明及其优点，现在对结合附图进行的以下描述做出参考，其中：

图1示出了使用法拉第屏蔽来降低的耦合以及使用绝缘流体来进行高压隔离和冷却的等离子体源的纵向截面示意图；

图2示出了使用电感耦合等离子体源的带电粒子聚焦离子束系统；