[发明专利]与等离子清洁机一起使用的磁体

说明书

本发明涉及与等离子清洁机一起使用的磁体。等离子体发生器位于真空室外侧并生成中性活性粒子和带电粒子。定位在等离子体发生器外侧的磁体使带电粒子偏转，从而防止其中的一些或全部进入真空室，由此防止在真空室中形成二次等离子体源，同时允许中性活性粒子进入真空室以减少污染物。

技术领域

本发明涉及真空室的等离子清洁，并且更具体地涉及用于改进的等离子清洁的方法和装置。

背景技术

带电的粒子束系统（诸如电子显微镜和聚焦离子束系统）在各种应用中被用于形成图像、在工件上产生图案，以及识别和分析样品材料中的成分。这样的系统在真空室中在工件上进行操作。真空室中的污染物能够不利地影响射束与工件表面的相互作用并且能够干扰用于样品分析的二次发射（诸如X射线和发射的电子）。真空室和工件的清洁度是至关重要的，因为带电粒子束的处理和分析在原子级附近下发生。需要纯净环境以便在纳米技术所需的精确度水平下执行分析和形成结构。

污染源包括例如指印、清洁溶剂残留物、润滑剂和残留的先前在真空室中所使用的工艺过程化学品以及工件本身。仪器的内部部件上也可能存在污染物。例如，如果使工件暴露于大气条件任何时间长度，则碳氢化合物膜将积聚在工件表面上。从这些污染物源蒸发的有机化合物能够通过射束的照射被解离，以将有机化合物沉积在工件上和样本室内的表面上。

用溶剂和研磨性清洁剂清洁真空室的部件是不适当的。用诸如干燥的氮气的气体吹扫真空系统是缓慢且低效的。

已经研发了用于清洁显微镜系统和工件的等离子清洁机。在一些系统中，在加工装备的真空室内生成低温等离子体。这种真空系统必须被设计成承受与等离子体的直接接触。在被称为“下游”等离子清洁机的其他系统中，在真空室外侧生成等离子体并且来自等离子体发生器的粒子行进入真空系统中。本申请人（俄勒冈州（Oregon）希尔斯伯勒（Hillsboro）的FEI公司）提供下游等离子清洁机作为其显微镜的附件。例如，在Sakai等人的美国专利号5,312,519和Vane的美国专利号6,610,247和6,105,589中也描述了下游等离子清洁机。

等离子清洁系统通过电离源气体来提供能量以引燃（ignite）和维持等离子体。除了产生离子之外，等离子体系统还从源气体生成自由基，即活性中性原子或分子。所生成的离子和自由基的类型取决于源气体和产生等离子体的能量。例如，如果使用空气作为源气体，则将生成氧和氮自由基。US 6,105,589描述了控制等离子体的激发能量以限制破坏氧自由基的氮离子产生。

等离子体室中的开口允许活性以及非活性的离子、电子和中性粒子离开等离子体发生器并进入真空室。活性自由基（诸如氧自由基）与真空室内的碳氢化合物污染物反应，并形成能够被容易地由真空系统泵抽出系统的挥发性成分。这是这种类型的等离子清洁机的预期反应和功能原理。

从等离子体发生器进入真空室的离子能够被朝向真空室内的部件加速并损坏那些部件。来自真空发生器的带电粒子还能够产生足够强以电离真空室中的其它中性原子的电场，并产生远离等离子清洁机出口若干分米的二次不受控的等离子体源。在真空室中敏感装备（诸如检测器和精密工作台）附近的这种二次等离子体源能够快速损坏这种类型的装备。

图1是包括电子束柱和离子束柱的双射束系统的真空室100的内侧的照片。明亮的区域显示强的二次等离子体源。区域102是在等离子清洁机连接到真空室100处的点附近的等离子体，且区域104是在电子束柱和离子束柱下方样品位置附近的自生成的等离子体。

为了防止二次等离子体源的引燃，必须减小等离子体发生器的功率。然而，降低功率也减小所生成的活性自由基的量，这增加了清洁时间，从而引起机器的不期望的停机时间。

发明内容

本发明的目的是提供对下游等离子清洁机的改进，使得它们能够在更高的功率下以改进的效率操作而不引起对被清洁的系统的损害。