專利名稱：組合激光器和帶電粒子束系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光束系統(tǒng)與帶電粒子束系統(tǒng)的組合。
背景技術(shù)：
在多種應(yīng)用中都使用帶電粒子束系統(tǒng)，所述多種應(yīng)用包括諸如集成電路、磁記錄頭和光刻掩膜的微型器件的制造、修理和檢查。帶電粒子束包括離子束和電子束。聚焦射束中的離子通常具有足以通過(guò)從表面物理地噴射材料來(lái)進(jìn)行微加工的動(dòng)量。由于電子比離子輕得多，所以電子束通常局限于通過(guò)在蝕刻劑蒸氣與襯底之間引發(fā)化 學(xué)反應(yīng)來(lái)去除材料。離子束和電子束兩者都能用來(lái)以比用最好的光學(xué)顯微鏡能夠?qū)崿F(xiàn)的更大的放大倍率和更高的分辨率來(lái)對(duì)表面進(jìn)行成像。使用鎵液態(tài)金屬離子源(LMIS)的離子束系統(tǒng)由于其能夠以高精確度進(jìn)行成像、銑肖|J、沉積和分析而被廣泛用于制造操作中。使用鎵液態(tài)金屬離子源(LMIS)的FIB系統(tǒng)中的離子柱例如能夠提供五至七納米的橫向分辨率。由于離子束即使在被用來(lái)成像時(shí)也趨向于損壞樣本表面，所以常常在雙束系統(tǒng)中將離子束柱與電子束柱組合。此類系統(tǒng)常常包括能夠以對(duì)目標(biāo)的最小損壞提供高分辨率圖像的掃描電子顯微鏡(SEM)和能夠用來(lái)修改エ件并形成圖像的諸如聚焦或被塑形射束系統(tǒng)的離子束系統(tǒng)。包括液態(tài)金屬聚焦離子束和電子束的雙束系統(tǒng)是眾所周知的。例如，此類系統(tǒng)包括可從本發(fā)明的受讓人即俄勒網(wǎng)州(OR)希爾巴羅市(Hillsboro)的FEI公司獲得的Quanta (量子)3D FEG 系統(tǒng)。離子束可以用來(lái)例如切割集成電路中的溝槽，并且電子束然后可以用來(lái)形成暴露的溝槽壁的圖像。遺憾的是，高精度銑削或樣本去除常常需要某些折中。液態(tài)金屬離子源的處理速率受到射束中的電流的限制。隨著電流的増加，更加難以使射束聚焦成小的斑點(diǎn)。在生產(chǎn)應(yīng)用中和在實(shí)驗(yàn)室中，較低的射束電流允許較高的分辨率，但是導(dǎo)致較低的腐蝕速率以及因此的較長(zhǎng)的處理時(shí)間。隨著通過(guò)增大射束電流來(lái)増大處理速率，降低了處理精度。此外，即使在較高的射束電流下，聚焦離子束銑削對(duì)于某些微加工應(yīng)用而言仍然可能慢得不可接受。還可以將諸如利用飛秒激光器的銑削的其它技術(shù)用于更快的材料去除，但是這些技術(shù)的分辨率比典型的LMIS FIB系統(tǒng)低得多。激光器通常能夠以比帶電粒子束高得多的速率向襯底供應(yīng)能量，并且因此激光器通常具有比帶電粒子束(對(duì)于鎵FIB來(lái)說(shuō)通常為O. I至3. O μ m3/s)高得多的材料去除速率(對(duì)于I kHz的激光脈沖重復(fù)率而言通常高達(dá)7X IO6 μ m3/s)ο激光系統(tǒng)將若干個(gè)不同的機(jī)制用于微加工，包括激光燒蝕，其中，被快速地供應(yīng)到小體積的能量促使原子從襯底被爆發(fā)地發(fā)射。用于使用激光束從襯底進(jìn)行材料的快速去除的所有此類方法在本文中將被共同稱為激光束銑削。圖I是燒蝕表面的現(xiàn)有技術(shù)激光器的示意性圖示10。當(dāng)產(chǎn)生激光束13的高功率脈沖激光器12被聚焦到由臺(tái)架15支撐的目標(biāo)材料14上且激光注量超過(guò)用于材料的燒蝕閾值吋，目標(biāo)材料中的化學(xué)鍵斷裂且材料破裂成有能量的碎片(通常是中性的原子、分子和離子的混合物)，從而在材料表面上產(chǎn)生等離子體羽流16。由于材料作為有能量的等離子體、氣體和固體碎屑混合物離開(kāi)反應(yīng)區(qū)，所以燒蝕過(guò)程類似于材料的沸騰蒸發(fā)，材料的沸騰蒸發(fā)驅(qū)使材料碎片18向上并從激光束13所聚焦的點(diǎn)離開(kāi)。與帶電粒子束處理相比，激光燒蝕能夠非?？焖俚厝コ鄬?duì)大量的材料，其中材料去除速率是Ga FIB的大于IO6倍快。然而，激光的波長(zhǎng)比帶電粒子束中的帶電粒子的波長(zhǎng)大得多。由于射束能夠被聚焦到的尺寸部分地受到射束波長(zhǎng)的限制(尤其是對(duì)于衍射受限的光學(xué)裝置而言)，所以激光束的最小斑點(diǎn)尺寸通常大于帶電粒子束的最小斑點(diǎn)尺寸。因此，雖然帶電粒子束通常具有比激光束更大的分辨率并能夠?qū)O小的結(jié)構(gòu)進(jìn)行微加工，但射束電流受到限制且微加工操作可能慢到不可接受的程度。另ー方面，激光微加工通?？斓枚啵欠直媛使逃械厥艿捷^長(zhǎng)射束波長(zhǎng)的衍射限制。 帶電粒子束系統(tǒng)與激光束系統(tǒng)的組合能夠展示出兩者的優(yōu)點(diǎn)。例如，將高分辨率LMIS FIB與飛秒激光器組合允許將激光束用于快速材料去除以及將離子束用于高精度微加工，以便在同一系統(tǒng)內(nèi)提供擴(kuò)展范圍的銑削應(yīng)用。電子束系統(tǒng)的組合単獨(dú)地或與FIB相結(jié)合地允許進(jìn)行樣本的非破壞性成像。例如在Straw等人的針對(duì)“ChargedParticle Beam Masking for Laser AblationMicromachining” (2008年11月26日)的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/324296中描述了聚焦離子束處理與激光加工的組合，該專利申請(qǐng)被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并通過(guò)引用被結(jié)合到本文中。美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/324296不應(yīng)當(dāng)由于其包括在本背景技術(shù)小節(jié)中而被認(rèn)為是現(xiàn)有技術(shù)。使用光纖來(lái)將激光耦合到帶電粒子束系統(tǒng)中是已知的。然而，光纖不能用來(lái)遞送超短的(即短于10 PS的脈沖)激光脈沖。這是因?yàn)楸蝗躐詈系膯文９饫w由于群組速度分散而損壞脈沖持續(xù)時(shí)間，而被很好地耦合到激光脈沖的單模光纖被可通過(guò)相對(duì)低能量的超短脈沖實(shí)現(xiàn)的高峰值功率損壞。需要的是ー種用于將激光束引入到諸如FIB或SEM的帶電粒子束系統(tǒng)中、以使得激光束與帶電粒子束重合、共軸或鄰近的改進(jìn)的方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種用于將激光束引入到帶電粒子束系統(tǒng)中的改進(jìn)的方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，能夠借助于透明“窗ロ”將激光束引入到帶電粒子系統(tǒng)的真空室中并用ー個(gè)或多個(gè)透鏡和/或拋物面反射鏡將激光束聚焦到樣本上，優(yōu)選地使得激光束和帶電粒子束重合。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，聚焦透鏡或反射鏡可被形成為具有孔以使帶電粒子束通過(guò)，從而使得帶電粒子束和激光束兩者能夠共軸和共焦。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于防止成像檢測(cè)器(“類型I”檢測(cè)器)由于由樣本表面的激光銑削產(chǎn)生的帶電粒子而飽和的方法。本發(fā)明的又一目的是提供第二組檢測(cè)器(“類型2”檢測(cè)器)，其僅在激光銑削期間和在由激光產(chǎn)生的等離子體羽流正在消散的同時(shí)被激活。來(lái)自類型2檢測(cè)器的輸出信號(hào)可以用來(lái)提供用于激光銑削過(guò)程的端點(diǎn)檢測(cè)以及如下信號(hào)該信號(hào)指示等離子體羽流已消散得足以將成像檢測(cè)器重新激活并用成像光柵繼續(xù)，直至激光器準(zhǔn)備好對(duì)樣本發(fā)射另ー脈沖。前述內(nèi)容已相當(dāng)廣泛地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便可以更好地理解隨后的本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明。在下文中將描述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可以容易地利用所公開(kāi)的概念和特定實(shí)施例作為基礎(chǔ)以修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的相同目的的其它結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，此類等效構(gòu)造不脫離如隨附權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明的精神和范圍。


為了更透徹地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在對(duì)結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述進(jìn)行參考，在附圖中
圖I是燒蝕表面的現(xiàn)有技術(shù)激光器的示意性圖示； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的組合SEM和激光器的示意性圖示；
圖3A和3B示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的具有共焦激光器的組合雙束FIB/SEM ；
圖4A 4B示出供圖3A 3B的實(shí)施例使用的激光聚焦透鏡定位組件；
圖5示出圖4A 4B的透鏡定位組件的截面；
圖6示出本發(fā)明的另ー優(yōu)選實(shí)施例，其中，經(jīng)由位于帶電粒子的源與樣本之間的拋物面反射鏡的實(shí)施將激光束與帶電粒子束組合；
圖7示出本發(fā)明的另ー優(yōu)選實(shí)施例，其中，拋物面反射鏡被定位為鄰近帶電粒子束；
圖8示出本發(fā)明的另ー優(yōu)選實(shí)施例，其中，平面反射鏡位于帶電粒子的源與樣本之間；圖9示出本發(fā)明的另ー優(yōu)選實(shí)施例，其中，在其中具有孔的透鏡位于平面反射鏡下面，透鏡因此在仍允許帶電粒子通過(guò)的同時(shí)使激光束聚焦到樣本上；
圖10示出本發(fā)明的另ー優(yōu)選實(shí)施例，其中，平面反射鏡被定位成鄰近帶電粒子束；
圖11示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)，其將用于快速材料去除的激光器與用于進(jìn)ー步的材料處理的FIB、用于監(jiān)視材料去除過(guò)程的SEM組合，其具有多個(gè)類型I檢測(cè)器；圖12示出用于圖11中的優(yōu)選實(shí)施例的操作的流程圖13示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)，其將用于快速材料去除的激光器與用于進(jìn)ー步的材料處理的FIB和用于監(jiān)視材料去除過(guò)程的SEM組合，其中具有多個(gè)類型I和類型2檢測(cè)器；
圖14示出用于圖13中的優(yōu)選實(shí)施例的操作的流程圖15舉例說(shuō)明離軸的類型I檢測(cè)器的優(yōu)選實(shí)施例中的檢測(cè)器去激活板的操作；
圖16舉例說(shuō)明離軸的類型I檢測(cè)器的另ー優(yōu)選實(shí)施例中的檢測(cè)器去激活格柵的操
作；
圖16A是沿著圖16的優(yōu)選實(shí)施例中的檢測(cè)器組件的軸的電壓的示意性圖表。圖16B是圖16的優(yōu)選實(shí)施例中的檢測(cè)器組件的端視圖。圖17舉例說(shuō)明位于帶電粒子柱下面的類型I檢測(cè)器的優(yōu)選實(shí)施例中的檢測(cè)器去激活板的操作；
圖18舉例說(shuō)明位于帶電粒子柱下面的類型I檢測(cè)器的另ー優(yōu)選實(shí)施例中的檢測(cè)器去激活格柵的操作；
圖18A是沿著圖18的優(yōu)選實(shí)施例中的檢測(cè)器組件的軸的電壓的示意性圖表。
圖19舉例說(shuō)明在成像期間類型I檢測(cè)器的激活和類型2檢測(cè)器的去激活；
圖20舉例說(shuō)明在激光脈沖發(fā)生和等離子體羽流的消散期間類型I檢測(cè)器的去激活和類型2檢測(cè)器的激活；
圖21示出來(lái)自現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中的類型I檢測(cè)器的圖像，其示出樣本的激光燒蝕與樣本的成像之間的干擾；
圖22示出圖21的中心的特寫(xiě)圖像；
圖23示出來(lái)自現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中的類型I檢測(cè)器的圖像，其示出在激光注量比圖21 22中更高的情況下樣本的激光燒蝕和樣本的成像之間的干擾；
圖24示出圖23的中心的特寫(xiě)圖像； 圖25是針對(duì)圖21 22中所舉例說(shuō)明的優(yōu)選實(shí)施例的檢測(cè)器飽和效果的示意性圖表；圖26是針對(duì)圖23 24中所舉例說(shuō)明的示例的檢測(cè)器飽和效果的示意性圖表；以及圖27示出來(lái)自根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)中的類型I檢測(cè)器的模擬圖像，其顯示由于激光燒蝕期間的類型I檢測(cè)器的去激活在樣本的激光燒蝕與樣本的成像之間無(wú)干擾。附圖意圖幫助理解本發(fā)明，并且除非另外指明，其并不是按比例繪制的。在附圖中，用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示在各種圖中舉例說(shuō)明的每個(gè)相同或幾乎相同的組件。為清楚起見(jiàn)，可能并不是在每個(gè)圖中都標(biāo)記了每個(gè)部件。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供一種用于將超短脈沖激光器引入到帶電粒子束系統(tǒng)中的改進(jìn)設(shè)備。激光器與帶電粒子束系統(tǒng)的組合相比于兩者中的任一獨(dú)立系統(tǒng)而言提供許多優(yōu)點(diǎn)。例如，將高分辨率液態(tài)金屬離子源(LMIS) FIB與飛秒激光器組合允許將激光束用于快速材料去除以及將離子束用于高精度微加工，以便在同一系統(tǒng)內(nèi)提供擴(kuò)展范圍的銑削應(yīng)用。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了人們可能在室光學(xué)裝置中使用以將激光束與帶電粒子束組合的許多方法。在下列某些實(shí)施例中，經(jīng)由由對(duì)于激光束而言透明的材料形成的窗ロ將激光束帶入真空室中。其中激光器位于真空室內(nèi)的其它優(yōu)選實(shí)施例也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。雖然本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易地認(rèn)識(shí)到許多替換實(shí)施例，尤其是根據(jù)本文中提供的說(shuō)明，但本詳細(xì)說(shuō)明是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示例，僅僅由所附權(quán)利要求來(lái)限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的優(yōu)選方法或設(shè)備具有許多新穎方面，并且由于本發(fā)明可以體現(xiàn)在針對(duì)不同目的的不同方法或設(shè)備中，所以并不是每個(gè)方面都需要存在于每個(gè)實(shí)施例中。此外，所述實(shí)施例的許多方面可以是可単獨(dú)獲得專利的。圖2示出包括組合帶電粒子束柱201和激光器204的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例200。如圖2的示意性圖中所示，來(lái)自激光器204的激光束202被位于真空室208內(nèi)部的透鏡206聚焦成會(huì)聚激光束220。激光束202通過(guò)窗ロ 210進(jìn)入該室。在圖2的實(shí)施例中，使用被定位成鄰近帶電粒子束212的單個(gè)透鏡206或透鏡組(未示出)來(lái)使激光束220聚焦，使得激光束220當(dāng)其在位置216處撞擊樣本214時(shí)與帶電粒子束212 (由帶電粒子束聚焦柱201產(chǎn)生)或者重合且共焦、或者相鄰近。圖3A和3B示出包括具有共焦激光器的組合雙束FIB/SEM的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例300。如在圖2中，來(lái)自激光器(未示出)的激光束302被位于真空室308內(nèi)部的透鏡306聚焦。在圖3的實(shí)施例中，可以經(jīng)由透鏡定位組件320 (“LPA”)來(lái)控制激光束302的定位和聚焦，透鏡定位組件320可以用來(lái)調(diào)整透鏡306的(在X、Y和Z上的)位置。由激光器產(chǎn)生的射束能夠被指引通過(guò)LPA窗ロ 322，使得其穿過(guò)LPA管324和透鏡306。由電子束柱316和聚焦離子束柱317產(chǎn)生的帶電粒子束能夠在樣本314上與激光束302重合。在圖4Α 4Β中更詳細(xì)地示出(400)LPA 320。LPA的調(diào)整頭430可被安裝到真空室的外壁(如用虛線432所示的)。XYZ定位器434能夠用來(lái)沿著X軸(436)、Y軸(437)和Z軸(438)調(diào)整透鏡和透鏡筒組件的位置。在所示的實(shí)施例中，手動(dòng)調(diào)整旋鈕442和444可用來(lái)沿著X軸和Y軸調(diào)整透鏡組件，同時(shí)可以手動(dòng)地使旋轉(zhuǎn)調(diào)整器446旋轉(zhuǎn)以使透鏡沿著Z軸移入和移出。沿著X和Y的調(diào)整允許將激光束定位于樣本上，使得其與帶電粒子束之一或它們兩者相重合。沿著Z的調(diào)整允許將射束精確地聚焦到樣本上。還參考圖5，波紋管568使得能夠在保持透鏡筒組件中的真空的同時(shí)實(shí)現(xiàn)Z調(diào)整。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是，雖然在圖4A 4B中示出了手動(dòng)調(diào)整手段，但使用已知方法的自動(dòng)調(diào)整也將是可能的。圖5示出LPA 320的截面。激光束302行進(jìn)穿過(guò)窗ロ 322并穿過(guò)筒324?？梢越?jīng)由螺栓562將調(diào)整頭430附著到真空室的外壁432?？梢韵蚯?64提供O形環(huán)或類似的密 封以幫助將調(diào)整頭與真空室的外壁之間的連接密封。相似地，波紋管568的頂部和底部處的O形環(huán)563提供對(duì)透鏡筒組件的內(nèi)部的真空密封。圖6示出本發(fā)明的另ー優(yōu)選實(shí)施例600，其中，可以經(jīng)由位于帶電粒子束612的源(柱601)與樣本614之間的拋物面反射鏡607的實(shí)施來(lái)將激光束602與帶電粒子束612組合。拋物面反射鏡607優(yōu)選地將在其中具有孔以允許帶電粒子束612穿過(guò)該反射鏡并到達(dá)樣本。激光束602 (由激光器604產(chǎn)生并通過(guò)窗ロ 610進(jìn)入室608)將同時(shí)地被反射鏡607反射并聚焦到樣本614上，使得激光束602和帶電粒子束612將是共軸且共焦的。圖7示出本發(fā)明的另ー優(yōu)選實(shí)施例700，其中，拋物面反射鏡707可以被定位為鄰近由柱701產(chǎn)生的帶電粒子束712。在這種情況下，反射鏡707將不需要在其中具有孔。激光束702(由激光器704產(chǎn)生并通過(guò)窗ロ 710進(jìn)入室708)可以被反射并聚焦在樣本714上，使得其與帶電粒子束712或者重合且共焦、或者相鄰近。在另ー優(yōu)選實(shí)施例800中，如圖8中所示，可以將平面反射鏡807定位在帶電粒子束812的源(柱801)與樣本814之間。同樣，反射鏡807優(yōu)選地將具有孔805以允許帶電粒子束812穿過(guò)反射鏡807并到達(dá)樣本814。在這種情況下，激光束802 (由激光器804產(chǎn)生并通過(guò)窗ロ 810進(jìn)入室808)可以在到達(dá)反射鏡807之前通過(guò)透鏡806 (或被一組透鏡)被聚焦。相對(duì)于透鏡806 (或透鏡組)，反射鏡807優(yōu)選地將位于透鏡806與其在樣本814的表面處的焦點(diǎn)之間。因此，激光束802和帶電粒子束812同樣將是既共軸又共焦的。在圖9的優(yōu)選實(shí)施例900中，在其中具有孔915的透鏡906可以位于平面反射鏡907 (也具有孔905)下面，透鏡906因此在依然允許帶電粒子束912 (由柱901產(chǎn)生)的通過(guò)的同時(shí)使激光束902(由激光器904產(chǎn)生并通過(guò)窗ロ 910進(jìn)入室908)聚焦到樣本914上。此配置也可以使得激光束902和帶電粒子束912既共軸又共焦。在圖10中所示的優(yōu)選實(shí)施例1000中，平面反射鏡1007可以被定位成鄰近帶電粒子束1012(由柱1001產(chǎn)生)。在這種情況下，反射鏡1007中的孔不是必要的。激光束1002(由激光器1004產(chǎn)生并通過(guò)窗ロ 1010進(jìn)入室1008)優(yōu)選地被或者位于激光器1004與反射鏡1007之間或者位于反射鏡1007與樣本1014之間的透鏡1006聚焦到樣本1014上。如果透鏡1006位于激光器1004與反射鏡1007之間，則反射鏡1007優(yōu)選地應(yīng)位于透鏡1007與其在樣本表面1014上的焦點(diǎn)之間。在本實(shí)施例中，可以使得激光束1002在樣本表面上與帶電粒子束1012或者重合并共焦、或者相鄰近。在又一優(yōu)選實(shí)施例中，被定位為鄰近帶電粒子束的透鏡或透鏡組優(yōu)選地是遠(yuǎn)心透鏡(f-θ )。在與位于激光源與透鏡之間的掃描反射鏡或ー組掃描反射鏡相組合的情況下，此配置能夠提供激光束的圖案化和/或掃描。在包括在反射鏡與樣本之間沒(méi)有透鏡的情況下的反射鏡配置的任何上述優(yōu)選實(shí)施例中，可以以提供激光束的圖案化和/或掃描的方式來(lái)遠(yuǎn)程地移動(dòng)反射鏡?？梢蕴砑痈郊拥姆瓷溏R以提供用于對(duì)準(zhǔn)或圖案化/掃描的附加自由度。此外，在包括透鏡或ー組透鏡作為激光束與樣本之間的最終光學(xué)元件的任何上述優(yōu)選實(shí)施例中，可以以提供激光束的圖案化和/或掃描的方式來(lái)遠(yuǎn)程地移動(dòng)透鏡。圖11示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)1100，其將用于快速材料去除的聚焦激光束1110 (由激光器1106產(chǎn)生)與用于進(jìn)ー步的材料處理的聚焦離子束(FIB)1152 (由 FIB柱1104產(chǎn)生)和用于監(jiān)視材料去除過(guò)程的電子束1150 (由SEM柱1102產(chǎn)生)組合。激光器1106朝著反射鏡1110指引激光束1108，反射鏡1110反射激光束1108從而形成反射射束1112，反射射束1112通過(guò)透明窗ロ 1114被指引到真空室1150中?！巴该鳌币馑际侵复哎韺?duì)于所使用的特定類型的激光器的波長(zhǎng)而言是透明的。反射鏡1110(或類似的反射元件)還可以用來(lái)調(diào)整激光束1118在樣本1120上的位置。透鏡1116使激光束1112 (其可以是基本上平行的)聚焦成聚焦激光束1118，聚焦激光束1118在樣本1120的表面處或其附近具有焦點(diǎn)。激光束1118優(yōu)選地能夠以比被加工的樣本1120中的材料的燒蝕閾值大的注量被操作。本發(fā)明的實(shí)施例可以使用現(xiàn)有的或即將開(kāi)發(fā)的、供應(yīng)足夠注量的任何類型的激光器。優(yōu)選的激光器包括短的、納秒至飛秒的脈沖激光束。適當(dāng)?shù)募す馄靼ɡ鏣i = Sapphire振蕩器或放大器、基于光纖的激光器、或者摻鐿或鉻的薄盤(pán)激光器。燒蝕閾值是襯底材料的本征性質(zhì)，并且技術(shù)人員可以容易地根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或根據(jù)文獻(xiàn)來(lái)確定各種材料的燒蝕閾值。硅襯底例如具有約170 mj/cm2的單脈沖燒蝕閾值，并且因此依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，激光注量?jī)?yōu)選地應(yīng)剛好在此值之上以便對(duì)硅進(jìn)行微加工。優(yōu)選的激光束具有在10 nj至I mj范圍內(nèi)的能量和在O. I J/cm2至100 J/cm2范圍內(nèi)的注量。在用于對(duì)硅襯底進(jìn)行銑削的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，激光束具有190 mj/cm2的注量、150飛秒的脈沖持續(xù)時(shí)間以及2 μ m的光斑尺寸。在另ー實(shí)施例中，激光束具有50 nj的脈沖能量和
O.4 J/cm2的注量。樣本1120通常位于精密臺(tái)架(未示出)上，其優(yōu)選地可以在X-Y平面內(nèi)平移樣本，并且更優(yōu)選地還可以沿著Z軸平移エ件，以及能夠在制造三維結(jié)構(gòu)時(shí)使樣本傾斜和旋轉(zhuǎn)以獲得最大的柔性。系統(tǒng)1100可選地包括一個(gè)或多個(gè)帶電粒子束柱，諸如電子束柱1102、離子束柱1104或它們兩者，其能夠用來(lái)對(duì)樣本進(jìn)行成像以監(jiān)視激光燒蝕過(guò)程或者用于其它處理(諸如FIB銑削)或成像任務(wù)。離子束柱1104通常形成離子束1152，其可以被聚焦到在激光束1118的焦點(diǎn)處或其附近的樣本表面1120上。FIB柱1104還可以能夠在襯底表面上掃描離子束1152以執(zhí)行成像和/或FIB銑削。系統(tǒng)1100還可以包括用于供應(yīng)前體氣體的噴氣1130系統(tǒng)，所述前體氣體在存在電子束1150或聚焦離子束1152的情況下與襯底1120進(jìn)行反應(yīng)。
如在現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的，電子束柱1102包括用于產(chǎn)生電子的電子源(未示出)和用于形成良好聚焦的電子束1150的電子-光學(xué)透鏡(未示出)，所述良好聚焦的電子束1150可以被用于樣本表面1120的SEM成像。可以借助于偏轉(zhuǎn)線圈或板(未不出)將電子束1150定位于樣本1120的表面上,并且能夠在該表面上進(jìn)行掃描。由電源和控制單兀(未不出)來(lái)控制透鏡和偏轉(zhuǎn)線圈的操作。應(yīng)注意的是，透鏡和偏轉(zhuǎn)單元可以通過(guò)電場(chǎng)、磁場(chǎng)或其組合的使用來(lái)操縱電子束。樣本室1150優(yōu)選地包括用于在真空控制器(未示出)的控制下使用高真空和機(jī)械泵送系統(tǒng)來(lái)將樣本室抽空的一個(gè)或多個(gè)氣體出ロ。樣本室1150優(yōu)選地還包括ー個(gè)或多個(gè)氣體進(jìn)ロ，通過(guò)該氣體進(jìn)ロ能夠以期望的壓カ將氣體引入到室中。激光束1118通常是脈沖激光束，優(yōu)選地具有在100 Hz和10 kHz之間的重復(fù)率，并且更優(yōu)選地具有在500 Hz和1500 Hz之間的重復(fù)率。在激光器的操作期間，中性原子、分子、電子和離子的混合物1124由于激光束1118的撞擊而離開(kāi)樣本1120的表面，從而在樣本表面1120之上產(chǎn)生等離子體羽流1126。由于材料作為有高能量的等離子體、氣體和固體碎屑的混合物而離開(kāi)反應(yīng)區(qū)，所以燒蝕過(guò)程類似于材料的沸騰蒸發(fā)并趨勢(shì)材料碎片1124 向上且從激光束1118被聚焦的點(diǎn)離開(kāi)。大量電子和離子(等離子體羽流)的此突然產(chǎn)生可能易于使被用于成像的任何帶電粒子檢測(cè)器飽和。帶電粒子束系統(tǒng)通常對(duì)通過(guò)帶電粒子束與樣本的撞擊產(chǎn)生的次級(jí)粒子采用ー個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器。這些檢測(cè)器常常以高信號(hào)増益為特征，其通常是提供足夠高的信噪比以進(jìn)行樣本的快速成像所必需的。由燒蝕過(guò)程產(chǎn)生的帶電粒子的相對(duì)大的通量將易于使這些次級(jí)粒子成像檢測(cè)器飽和達(dá)可感知的時(shí)段(例如〉10 μ S)。此飽和可能導(dǎo)致偽像(例如白斑或條紋)，這使得與激光銑削同時(shí)進(jìn)行而獲得的襯底的圖像降低質(zhì)量。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的ー個(gè)目的是防止在本文中被表征為“類型I檢測(cè)器”的帶電粒子檢測(cè)器的此飽和。類型I檢測(cè)器被定義為被配置成檢測(cè)由于帶電粒子束的撞擊而從樣本發(fā)射的后向散射電子、次級(jí)電子或次級(jí)離子中的ー個(gè)或多個(gè)的檢測(cè)器(通常具有在IOOOx以上的増益)。這些信號(hào)電流通常比由激光束1118產(chǎn)生的電子和離子的電流1124低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果類型I檢測(cè)器由于激光燒蝕而被暴露于粒子電流1124，則可能發(fā)生信號(hào)飽和和/或?qū)︻愋虸檢測(cè)器的損壞。因此，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的目的是防止在諸如系統(tǒng)1100的典型帶電粒子成像和/或處理系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的此信號(hào)飽和和/或?qū)Χ鄠€(gè)類型I檢測(cè)器的損壞。在圖11中，多個(gè)類型I檢測(cè)器包括檢測(cè)器1132、1136和1140。第一類型I檢測(cè)器1132優(yōu)選地位于FIB束1152、電子束1150和激光束1118的側(cè)面，并且被暴露于由激光束1118與樣本1120的撞擊產(chǎn)生的電子和/或離子的一部分。適當(dāng)?shù)臋z測(cè)器類型的示例包括閃爍體-光電倍增器檢測(cè)器、通道倍増器或固態(tài)(Ρ-Ι-Ν ニ極管)檢測(cè)器。另ー類型I檢測(cè)器1136優(yōu)選地位于SEM柱1102的底部處。檢測(cè)器1136可以包括例如具有用于供電子束1150通過(guò)以至樣本1120的中心孔的通道電子倍増器板。另ー類型I檢測(cè)器1140優(yōu)選地被安裝在SEM柱1102內(nèi)。檢測(cè)器1140可以包括例如閃爍體_光電倍增器檢測(cè)器。典型的系統(tǒng)1100可以在每個(gè)位置1132、1136和1140處包括一個(gè)或多個(gè)類型I檢測(cè)器。檢測(cè)器1132、1136和1140優(yōu)選地分別通過(guò)線纜1134、1138和1142連接到類型I檢測(cè)器控制器1152。類型I檢測(cè)器控制器1152使得能夠當(dāng)在系統(tǒng)中不存在激光束1118或等離子體羽流1126時(shí)實(shí)現(xiàn)類型I檢測(cè)器的激活以及還有剛好在發(fā)射激光脈沖之前的類型I檢測(cè)器的去激活。下面參考圖12更詳細(xì)地對(duì)此進(jìn)行描述?？梢圆捎糜糜趯㈩愋虸檢測(cè)器去激活的各種方法，包括但不限于
O向類型I檢測(cè)器的收集表面施加排斥偏壓，從而防止粒子的收集；
2)向接近于類型I檢測(cè)器的收集表面或跨類型I檢測(cè)器的收集表面而安裝的篩網(wǎng)或格柵結(jié)構(gòu)施加排斥偏壓，從而防止粒子的收集；
3)關(guān)掉類型I檢測(cè)器內(nèi)的ー個(gè)或多個(gè)內(nèi)部電壓，從而減少或消除該檢測(cè)器的増益(例如光電倍增管上的偏壓或者跨通道倍増器或多通道板的偏壓)；或者
4)向被安裝在樣本與類型I檢測(cè)器之間的ー個(gè)或多個(gè)偏轉(zhuǎn)電極施加電壓以便避免粒子到檢測(cè)器收集表面的傳輸。用于激活類型I檢測(cè)器的方法本質(zhì)上將與上述可能性相反，在所有情況中，導(dǎo)致 類型I檢測(cè)器再次能夠從樣本收集次級(jí)和/或后向散射的粒子。優(yōu)選的是，用于使能類型I檢測(cè)器去激活和激活的方法和結(jié)構(gòu)具有快速的循環(huán)時(shí)間，使得可以在類型I檢測(cè)器的去激活和激活狀態(tài)之間快速地進(jìn)行切換。典型的類型I檢測(cè)器激活和去激活時(shí)間可以在從IOOns至10μ s的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選地在IOOns與2μ s之間。圖15 18舉例說(shuō)明用于以離軸且在帶電粒子柱下面的方式被定位的類型I檢測(cè)器的檢測(cè)器去激活和激活的示例性結(jié)構(gòu)和電壓。圖12示出了用于圖11中的優(yōu)選實(shí)施例的操作的流程圖1200，該優(yōu)選實(shí)施例包括多個(gè)類型I檢測(cè)器(為了清楚起見(jiàn)，未示出檢測(cè)器如何被激活和去激活的細(xì)節(jié))。在方框1202中，新的成像和激光處理過(guò)程從類型I檢測(cè)器中的ー個(gè)或多個(gè)的激活、射束的增輝以及掃描光柵的啟動(dòng)開(kāi)始。隨著在方框1204中射束移動(dòng)(通常以光柵模式)跨越樣本表面，次級(jí)和/或后向散射粒子從表面被發(fā)射并被類型I檢測(cè)器收集以提供成像信號(hào)，諸如SEM操作期間的次級(jí)電子(SE)和/或后向散射電子(BSE)信號(hào)或FIB操作期間的次級(jí)離子(SI)信號(hào)。判定框1206監(jiān)視諸如圖11中的激光器1106的激光器的狀態(tài)，以確定激光器是否準(zhǔn)備好發(fā)射。典型的脈沖激光器在每個(gè)激光脈沖之后具有用以恢復(fù)的最小時(shí)間；此恢復(fù)時(shí)間決定最大激光重復(fù)率。一旦激光器已經(jīng)從前ー脈沖恢復(fù)，則其準(zhǔn)備好再次發(fā)射。在某些情況下，可能期望最大的發(fā)射率，在這種情況下，一旦激光器準(zhǔn)備就緒，則系統(tǒng)(諸如圖I中的系統(tǒng)1100)將以最小的延遲過(guò)渡至方框1208。在其它情況下，在發(fā)射下一個(gè)激光脈沖之前可能期望進(jìn)ー步的成像，在這種情況下，系統(tǒng)將在過(guò)渡至方框1208之前在激光器準(zhǔn)備好再次發(fā)射之后留在方框1204中達(dá)一定的附加時(shí)段。一旦激光器準(zhǔn)備好發(fā)射，并且操作員或系統(tǒng)想要發(fā)射激光，則掃描光柵被停止且類型I檢測(cè)器被去激活。然而，在這兩個(gè)條件都被滿足之前，系統(tǒng)將一直在方框1204中繼續(xù)使用一個(gè)或多個(gè)類型I檢測(cè)器來(lái)獲取圖像數(shù)據(jù)。這時(shí)可以(可選地)使帶電粒子束消隱(blanked)。一旦類型I檢測(cè)器已通過(guò)去激活被保護(hù)免受等離子體羽流(諸如圖11中的羽流1126)的潛在有害的影響，則能夠在方框1210中向樣本發(fā)射ー個(gè)或多個(gè)連續(xù)激光束脈沖。對(duì)于圖11中的實(shí)施例而言，在方框1212中，優(yōu)選地O. I至10 μ s的預(yù)定延遲時(shí)段將在前進(jìn)至方框1214時(shí)到期。此延遲時(shí)段允許等離子體羽流擴(kuò)散或消散離開(kāi)樣本，從而如上所述地保護(hù)類型I檢測(cè)器。如本文所使用的，將使用羽流的擴(kuò)散或消散來(lái)指代達(dá)如下這樣的程度的擴(kuò)散或消散即，即使由激光束銑削產(chǎn)生的某些粒子可能仍存在，類型I檢測(cè)器也將不再由于羽流中的粒子而飽和和/或被損壞。在延遲時(shí)段之后，在方框1214中，通過(guò)將類型I檢測(cè)器重新激活并使掃描光柵從光柵在方框1208中被停止的X-Y位置繼續(xù)來(lái)使系統(tǒng)恢復(fù)至成像模式。判定框1216監(jiān)視朝向掃描光柵的完成的進(jìn)展，如果光柵未完成則返回至方框1204，而如果光柵完成則退出至方框1218。在優(yōu)選實(shí)施例中，將檢測(cè)器去激活、使激光脈沖對(duì)準(zhǔn)樣本、等待羽流消散以及將檢測(cè)器重新激活的整個(gè)過(guò)程將僅花費(fèi)幾微秒，例如小于IOOys0事實(shí)上，對(duì)于在激光銑削發(fā)生時(shí)觀看樣本的圖像的操作員而言，用帶電粒子束進(jìn)行的銑削和成像優(yōu)選地將看起來(lái)是同時(shí)的。圖13示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)1300，其被配置為如在圖11中一祥，但是其中添加了分別通過(guò)線纜1362和1366連接到類型2檢測(cè)器控制器1378的多個(gè)“類型2”檢測(cè)器1360和1364。類型2檢測(cè)器能夠在沒(méi)有飽和和/或損壞的風(fēng)險(xiǎn)的情況下從等離子體羽流1126收集電子和離子(參見(jiàn)圖20)。典型的類型2檢測(cè)器可以包括法拉第杯或具有比類型I檢測(cè)器低得多的増益(通常Ix至IOOx)的其它類型的檢測(cè)器。在ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可以接近于激光束1118的焦點(diǎn)來(lái)安裝第一類型2檢測(cè)器1360，以便在樣本處對(duì)著足夠大的立體角以收集來(lái)自羽流1126的電子和負(fù)離子的可感知的部分(利用相對(duì)于樣本的正偏壓)。此類檢測(cè)器的安裝和定位在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí) 到的是，來(lái)自羽流的電子和負(fù)離子的可感知部分將是大到足以允許羽流被準(zhǔn)確地表征的部分?？梢詫⒌诙愋?檢測(cè)器1365安裝為遠(yuǎn)離檢測(cè)器1360并使其負(fù)偏置以收集來(lái)自羽流1126的正離子的可感知部分。如下所述，類型2檢測(cè)器可以使得能夠?qū)崿F(xiàn)用于激光燒蝕過(guò)程的端點(diǎn)檢測(cè)。在成像期間，優(yōu)選的是類型2檢測(cè)器不收集次級(jí)電子或離子或后向散射電子，因?yàn)檫@將降低用于成像的高信噪比。因此，在不存在羽流1126的情況下，優(yōu)選的是在類型I檢測(cè)器被激活的同時(shí)將類型2檢測(cè)器去激活。相反，剛好在激光脈沖之前和在激光脈沖之后的時(shí)段期間，當(dāng)在樣本之上仍存在等離子體羽流時(shí)，期望的是將類型I檢測(cè)器去激活，如上文參考圖11 12所討論的。將類型2檢測(cè)器激活以從等離子體羽流收集信號(hào)可以提供若干類型的信息
1)指示樣本上面的等離子體羽流的存在的信號(hào)，以及因此的在此期間不期望激活類型I檢測(cè)器以保護(hù)類型I檢測(cè)器免受飽和和/或損壞的條件；
2)指示等離子體羽流已經(jīng)消散至允許類型I檢測(cè)器的重新激活和樣本成像的繼續(xù)的水平的信號(hào)；
3)端點(diǎn)確定信號(hào)，其允許操作員或系統(tǒng)確定激光燒蝕過(guò)程已經(jīng)向下銑削至預(yù)定端點(diǎn)的時(shí)刻，所述預(yù)定端點(diǎn)諸如材料的底層等。在針對(duì)“Methodand Apparatus for Laser Machining，，(2OO9 年 7 月 9 日)的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1/079，304中描述了用于激光加工的端點(diǎn)確定過(guò)程，該專利申請(qǐng)被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并由此通過(guò)引用被合井。一種類型的端點(diǎn)信號(hào)可以是用于處理期間的樣本分析的光電子產(chǎn)量光譜(PYS)信號(hào)。在PYS中，激光束引發(fā)光電子的發(fā)射，所述光電子可以被類型2檢測(cè)器中的ー個(gè)或多個(gè)收集以提供關(guān)于每個(gè)激光脈沖產(chǎn)生的電子和離子的數(shù)目的信息。此數(shù)目指示當(dāng)前正在被激光燒蝕的材料并因此可以充當(dāng)端點(diǎn)確定信號(hào)和/或分析工具。
可以通過(guò)施加偏壓來(lái)激活類型2檢測(cè)器以收集來(lái)自等離子體羽流的電子或離子，如下文參考圖20所討論的?？梢酝ㄟ^(guò)去除這些收集偏壓來(lái)實(shí)現(xiàn)類型2檢測(cè)器去激活，如下文參考圖20所討論的。圖14示出用于圖13的優(yōu)選實(shí)施例的操作的流程圖1400，該優(yōu)選實(shí)施例包括多個(gè)類型I和類型2檢測(cè)器兩者(為了清楚起見(jiàn)，未示出如何將各個(gè)類型I和類型2檢測(cè)器激活和去激活的細(xì)節(jié))。在方框1402中，新的成像和激光處理過(guò)程從類型I檢測(cè)器中的一個(gè)或多個(gè)的激活、類型2檢測(cè)器的去激活、射束的增輝以及掃描光柵的啟動(dòng)開(kāi)始。隨著在方框1404中射束移動(dòng)(通常以光柵模式)跨越樣本表面，次級(jí)和/或后向散射粒子被從表面發(fā)射并被類型I檢測(cè)器收集以提供成像信號(hào)，諸如SEM操作期間的次級(jí)電子(SE)和/或后向散射電子(BSE)信號(hào)或FIB操作期間的次級(jí)離子(SI)信號(hào)。判定框1406監(jiān)視激光器的狀態(tài)以確定激光器是否準(zhǔn)備好發(fā)射。一旦激光器準(zhǔn)備好發(fā)射，并且操作員或系統(tǒng)想要發(fā)射激光，則進(jìn)入方框1408。在這兩個(gè)條件都被滿足之前，系統(tǒng)可以一直在方框1404中繼續(xù)使用一個(gè)或多個(gè)類型I檢測(cè)器來(lái)獲取圖像數(shù)據(jù)。 在方框1408中，停止掃描光柵，將類型I檢測(cè)器去激活，并且可以將類型2檢測(cè)器中的ー個(gè)或多個(gè)激活。這時(shí)可以(可選地)使帶電粒子束消隱。一旦類型I檢測(cè)器已通過(guò)去激活被保護(hù)免受等離子體羽流的潛在有害的影響，則能夠在方框1410中向樣本發(fā)射ー個(gè)或多個(gè)連續(xù)激光束脈沖。對(duì)于圖13中的實(shí)施例而言，在方框1412中，優(yōu)選地O. I至10 μ s的預(yù)定延遲時(shí)段將在系統(tǒng)繼續(xù)之前到期。另外，系統(tǒng)還監(jiān)視類型2檢測(cè)器的輸出以檢測(cè)等離子體羽流是否已消散。在優(yōu)選實(shí)施例中，只有當(dāng)(I)自從激光脈沖被發(fā)射起已經(jīng)發(fā)生了最小預(yù)定延遲時(shí)段、以及(2)類型2檢測(cè)器未檢測(cè)到等離子體時(shí)，系統(tǒng)才將繼續(xù)至方框1414。該最小延遲時(shí)段能夠被用作在類型2檢測(cè)器給出等離子體已消散的錯(cuò)誤信號(hào)的情況下對(duì)類型I檢測(cè)器的備份保護(hù)。一旦這兩個(gè)條件都已被滿足，則在方框1414中，通過(guò)將類型I檢測(cè)器中的一個(gè)或多個(gè)重新激活、將類型2檢測(cè)器去激活并使掃描光柵從該光柵在方框1408中被停止的X-Y位置繼續(xù)來(lái)使系統(tǒng)恢復(fù)至成像模式。判定框1416監(jiān)視朝向掃描光柵的完成的進(jìn)展，如果光柵未完成則返回至方框1404，而如果光柵完成則退出至方框1418。如上述方法的情況ー樣，在優(yōu)選實(shí)施例中，將類型I檢測(cè)器去激活、將類型2檢測(cè)器激活、使激光脈沖對(duì)準(zhǔn)樣本、等待羽流消散、將類型2檢測(cè)器去激活并將類型I檢測(cè)器重新激活的整個(gè)過(guò)程將僅花費(fèi)幾微秒，例如小于100μ S。事實(shí)上，對(duì)于在激光銑削發(fā)生時(shí)觀看樣本的圖像的操作員而言，利用帶電粒子束進(jìn)行的銑削和成像將優(yōu)選地看起來(lái)是同時(shí)的。圖15舉例說(shuō)明離軸的類型I檢測(cè)器(諸如圖11和13中的檢測(cè)器1132)的優(yōu)選實(shí)施例中的包括檢測(cè)器去激活板1508和1510的檢測(cè)器組件1500的優(yōu)選實(shí)施例。檢測(cè)器組件1500包括位于檢測(cè)器去激活板1508和1510后面、分別通過(guò)線纜1514和1516連接至類型I檢測(cè)器控制器1152 (在圖11和13中示出)的檢測(cè)器1502。檢測(cè)器1502通過(guò)線纜1512連接至類型I控制器。檢測(cè)器組件1504內(nèi)的板1508和1510可以是平面的，或者可以包括具有如所示地施加的正偏壓和負(fù)偏壓的圓弧。檢測(cè)器板1508和1510可以通過(guò)基本上減少或防止如電子(或負(fù)離子)軌跡1532和離子軌跡1530所指示的電子和離子兩者到檢測(cè)器1502的傳送來(lái)執(zhí)行類型I檢測(cè)器去激活功能。板1510上的負(fù)電壓從諸如圖11和13中的羽流1126的等離子體羽流收集正離子。板1508上的正電壓從等離子體羽流收集電子和負(fù)離子。結(jié)果，只有來(lái)自等離子體羽流的中性粒子可能撞擊檢測(cè)器1502?？梢酝ㄟ^(guò)將到檢測(cè)器1502的入口配置成不在等離子體羽流的視距內(nèi)來(lái)減少或基本上消除此中性通量。為了激活離軸類型I檢測(cè)器，板1508和1510上的電壓將被設(shè)置成基本上等于到檢測(cè)器1502的入口上的電壓。圖16舉例說(shuō)明離軸類型I檢測(cè)器(諸如圖11和13中的檢測(cè)器1132)的另ー實(shí)施例中的檢測(cè)器去激活格柵1608和1610的操作1600。檢測(cè)器組件1604包括位于檢測(cè)器去激活格柵1608和1610后面、分別通過(guò)線纜1614和1616連接至類型I檢測(cè)器控制器1152(在圖11和13中示出)的檢測(cè)器1602。檢測(cè)器1602通過(guò)線纜1612連接至類型I控制器。在圖16A中，沿著檢測(cè)器組件1604的軸的電壓的示意性圖表1660舉例說(shuō)明組合的格柵1608上的正電壓和格柵1610上的負(fù)電壓如何防止正離子(軌跡1630)及電子和負(fù)離子兩者(軌跡1632)的傳送。示出了電子和負(fù)離子，所述電子和負(fù)離子在通過(guò)格柵1610之前逆轉(zhuǎn)方向，并且這些帶負(fù)電的粒子的一部分可能撞擊正偏置的格柵1608。從格柵1608發(fā)射的任何次級(jí)或后向散射粒子將由于格柵1610上的負(fù)偏壓而不能夠到達(dá)到檢測(cè)器1602的入口。只有來(lái)自等離子體羽流的中性粒子可能撞擊檢測(cè)器1602。如圖15的檢測(cè)器組件 的情況ー樣，可以通過(guò)將到檢測(cè)器1602的入口配置成不在等離子體羽流的視距內(nèi)來(lái)減少或基本上消除此中性通量。為了激活離軸類型I檢測(cè)器1604，兩個(gè)格柵1608和1610上的電壓將被設(shè)置成基本上等于到檢測(cè)器1602的入口上的電壓。在圖16B中，示出了看向檢測(cè)器1604中的端視圖。通過(guò)入口開(kāi)ロ 1606，將只有第一格柵1608是可見(jiàn)的。圖17舉例說(shuō)明位于帶電粒子柱的底部下面的類型I檢測(cè)器(諸如圖11和13中的檢測(cè)器1136)的優(yōu)選實(shí)施例中的檢測(cè)器去激活板1708和1710的操作。類型I檢測(cè)器組件1700包括位于檢測(cè)器去激活板1708和1710之上的一對(duì)多通道板(MCP) 1704和1706 (采取典型的雙人字紋配置)，檢測(cè)器去激活板1708和1710分別通過(guò)線纜1714和1716連接到類型I檢測(cè)器控制器1152 (在圖11和13中示出)。MCP 1704和1706分別通過(guò)線纜1712和1713連接到類型I控制器。在MCP 1704之上，示出了帶電粒子柱的下端1702。本發(fā)明的本優(yōu)選實(shí)施例的附加的顯著益處可以是來(lái)自等離子體羽流的污染物在柱的底部上以及還向上在柱內(nèi)部的沉積的顯著減少。這種類型的污染有時(shí)形成電阻性沉積物，其能夠?qū)щ娏Ｗ邮潆姴⑹蛊淦D(zhuǎn)。通過(guò)電子軌跡1732和離子軌跡1730來(lái)舉例說(shuō)明顯著減少或防止電子和離子兩者從樣本1780到MCP 1706的傳送的類型I檢測(cè)器去激活功能。板1710上的負(fù)電壓從諸如圖11和13中的羽流1126的等離子體羽流收集正離子。板1708上的正電壓從等離子體羽流收集電子和負(fù)離子。只有來(lái)自等離子體羽流的中性粒子可能撞擊MCP 1706。為了激活離軸類型I檢測(cè)器1704，兩個(gè)板1708和1710上的電壓將被設(shè)置成基本上等于到檢測(cè)器1706的入口上的電壓。圖18舉例說(shuō)明位于帶電粒子柱下面的類型I檢測(cè)器(諸如圖11和13中的檢測(cè)器1136)的另ー優(yōu)選實(shí)施例中的檢測(cè)器去激活格柵1808和1810的操作。類型I檢測(cè)器組件1800包括位于去激活格柵1808和1810之上的一對(duì)多通道板(MCP) 1804和1806 (采取典型的雙人字紋配置)，去激活格柵1808和1810分別通過(guò)線纜1814和1816連接到類型I檢測(cè)器控制器(未示出)，諸如圖11和13中的控制器1152。MCP 1804和1806分別通過(guò)線纜1812和1813連接到類型I控制器。在MCP 1804之上，示出了帶電粒子柱的下端1802。如在圖17中一祥，本發(fā)明的本優(yōu)選實(shí)施例的附加的顯著益處可以是來(lái)自等離子體羽流的污染物在柱的底部上以及還向上在柱內(nèi)部的沉積的顯著減少。圖18A示出了沿著類型I檢測(cè)器組件的軸的電壓的示意性圖表1860，其舉例說(shuō)明組合的格柵1808上的正電壓和格柵1810上的負(fù)電壓如何防止正離子(圖18中的軌跡1830)及電子和負(fù)尚子兩者(圖18中的軌跡1832)從樣本1880的傳送。不出了電子和負(fù)離子，所述電子和負(fù)離子在通過(guò)格柵1810之前逆轉(zhuǎn)方向。這些帶負(fù)電的粒子的一部分可能撞擊正偏置格柵1808。從格柵1808發(fā)射的任何次級(jí)或后向散射粒子將由于格柵1810上的負(fù)偏壓而不能夠到達(dá)到MCP 1806的入口。只有來(lái)自等離子體羽流的中性粒子可能撞擊MCP 1806。為了激活離軸類型I檢測(cè)器，兩個(gè)格柵1808和1810上的電壓將被設(shè)置成基本上等于到MCP 1806的入口上的電壓。位于帶電粒子柱內(nèi)的類型I檢測(cè)器(諸如圖11和13中的檢測(cè)器1140)可以利用帶電粒子柱內(nèi)(在柱的下端與檢測(cè)器1140之間)的一個(gè)或多個(gè)預(yù)先存在的電極來(lái)使電子和離子偏轉(zhuǎn)離開(kāi)柱中的類型I檢測(cè)器入口。圖15 18舉例說(shuō)明類型I檢測(cè)器的示例性優(yōu)選 實(shí)施例，然而，用于將類型I檢測(cè)器去激活和激活的其它結(jié)構(gòu)和方法也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖19舉例說(shuō)明成像期間的類型I檢測(cè)器(位于柱的底部下面)的激活和類型2檢測(cè)器的去激活1900。在這里示出了來(lái)自圖18的類型I檢測(cè)器以及分別通過(guò)線纜1950和1952連接到類型2檢測(cè)器控制器1378(在圖13中示出)的兩個(gè)類型2檢測(cè)器1910和1912。在成像期間，如在圖14的方框1402中所述，通過(guò)如圖19中所示的那樣向檢測(cè)器收集端施加O V來(lái)將類型2檢測(cè)器去激活。因此，在樣本1880與類型2檢測(cè)器1910和1912之間不存在用以將電子或離子吸引到類型2檢測(cè)器中的電場(chǎng)。由于次級(jí)和后向散射粒子通常從主要帶電粒子束1902撞擊樣本1880的位置1908向上行進(jìn)而出現(xiàn)，因此次級(jí)和后向散射粒子的僅ー小部分將被檢測(cè)器1910和1912收集。次級(jí)和/或后向散射粒子的大得多的一部分1932將通過(guò)格柵1808和1810而被MCP 1806收集。圖20舉例說(shuō)明圖19中的柱配置2000，其示出了在激光脈沖發(fā)生2002期間和等離子體羽流2045的消散期間類型I檢測(cè)器的去激活和類型2檢測(cè)器的激活。檢測(cè)器去激活格柵1808和1810如在圖18中一樣被偏置，以保護(hù)類型I檢測(cè)器(包括多通道板1806和1804)免于可能由在位置2008處撞擊樣本1880的表面的激光束2002產(chǎn)生的電子以及負(fù)離子1832和正離子1830的大通量。格柵1808和1810的去激活功能如圖18中所示。向類型2檢測(cè)器1910的收集端施加正偏壓以從等離子體羽流2045收集電子和負(fù)離子2032。向類型2檢測(cè)器1912的收集端施加負(fù)偏壓以從等離子體羽流2045收集正離子2030。檢測(cè)器1910和1912之間的電壓差產(chǎn)生平行于樣本1880的表面的電場(chǎng)，其用于在與不存在類型2檢測(cè)器的情況(例如圖11中的配置)相比更短的時(shí)間內(nèi)“吹走”等離子體羽流2045，因此，類型2檢測(cè)器的添加具有通過(guò)減少保護(hù)類型I檢測(cè)器所需的時(shí)間(例如，圖14中的方框1412和1414)來(lái)改善呑吐量的附加益處。類型2檢測(cè)器的另一益處是保護(hù)諸如類型I檢測(cè)器和用于使激光束聚焦的透鏡(諸如圖3A 4B中的透鏡306)的系統(tǒng)內(nèi)結(jié)構(gòu)免受源自于等離子體羽流的可能損壞。被正或負(fù)偏置的類型2檢測(cè)器收集的那部分等離子體羽流不能到達(dá)且不可能損壞這些檢測(cè)器和結(jié)構(gòu)。圖21示出來(lái)自類型I檢測(cè)器的圖像2100，其舉例說(shuō)明樣本的激光燒蝕與樣本的成像之間的干擾。在圖22中以特寫(xiě)鏡頭示出了圖像2100的中心處的小區(qū)域，即虛線白色正方形2106。射束沿著X軸2102向右掃描，因此，由于檢測(cè)器的飽和產(chǎn)生的白色條紋與在左側(cè)的最亮像素(在激光脈沖期間)水平并(隨著等離子體羽流的消散)向右衰退。Y軸(豎直向下)2104是光柵的慢掃描方向。在本示例中，類型I檢測(cè)器在激光脈沖期間或在等離子體羽流消散時(shí)未被去激活，因此來(lái)自由每個(gè)激光脈沖引發(fā)的等離子體羽流的電子和離子使檢測(cè)器飽和。隨著射束沿著每個(gè)掃描行朝向右側(cè)水平地掃描，來(lái)自等離子體羽流的帶電粒子被檢測(cè)器收集，從而引起在2206處開(kāi)始并以延伸經(jīng)過(guò)點(diǎn)2208的逐漸衰退向右側(cè)延伸的白色像素(最大強(qiáng)度)。在激光脈沖之間，類型I檢測(cè)器恢復(fù)并能夠提供高信噪比圖像。下面的圖25是兩個(gè)激光脈沖之前、期間和之后的圖像強(qiáng)度的示意性圖表。圖23示出來(lái)自類型I檢測(cè)器的圖像2300，其舉例說(shuō)明針對(duì)比圖21 22中的前一示例更高的激光束強(qiáng)度的樣本的激光燒蝕與樣本的成像之間的干擾。在圖24中以特寫(xiě)鏡頭示出了圖像2300的中心處的小區(qū)域，即虛線正方形2306。射束沿著X軸2302向右掃描，因此，由于檢測(cè)器的飽和產(chǎn)生的白色條紋與在左側(cè)的最亮像素(在激光脈沖期間)水平并(隨著等離子體羽流的消散)向右衰退。Y軸(豎直向下)2304是光柵的慢掃描方向。在 本示例中，類型I檢測(cè)器在激光脈沖期間或等離子體羽流消散時(shí)未被去激活，因此，來(lái)自由每個(gè)激光脈沖引發(fā)的等離子體羽流的電子和離子使檢測(cè)器飽和一由于這里的與圖21 22中的示例相比更高的激光強(qiáng)度，所以檢測(cè)器飽和的程度大得多，從而導(dǎo)致每個(gè)激光脈沖之后的用于類型I檢測(cè)器的更長(zhǎng)的恢復(fù)時(shí)間(還參見(jiàn)圖24)。白色像素(最大強(qiáng)度)在2406處開(kāi)始并以延伸經(jīng)過(guò)點(diǎn)2408的非常漸進(jìn)的衰退遠(yuǎn)遠(yuǎn)地向右延伸。不同于圖21 22中的情況，在激光脈沖之間，類型I檢測(cè)器不能完全恢復(fù)，因此整個(gè)圖像比圖21 22的更亮。下面的圖26是兩個(gè)激光脈沖之前、期間和之后的圖像強(qiáng)度的示意性圖表。圖25是檢測(cè)器飽和的效果的示意性圖表，其中沒(méi)有針對(duì)圖21 22中所示的情況的類型I檢測(cè)器去激活。圖像強(qiáng)度(在Y軸2504上)被繪制作為時(shí)間(在X軸2502上)的函數(shù)。X軸被示出為在數(shù)據(jù)中有中斷2530，以允許以期望的標(biāo)度在同一圖表上示出激光脈沖2506和2508處的圖像飽和。時(shí)間2506處的第一激光脈沖之前的圖像強(qiáng)度2514是非飽和的。強(qiáng)度曲線的虛線部分2516表示正確的圖像強(qiáng)度，即使用本發(fā)明的各種實(shí)施例將被顯示的強(qiáng)度，所述各種實(shí)施例在激光脈沖期間和在等離子體羽流消散時(shí)使能類型I檢測(cè)器去激活。然而，由于缺少檢測(cè)器去激活，實(shí)際上向系統(tǒng)操作員顯示的是不正確的強(qiáng)度曲線，其包括快速上升2520、后面是多個(gè)飽和像素2522(全部顯示出最大強(qiáng)度2512)、后面是逐漸的強(qiáng)度降低2524，其最后到達(dá)非飽和圖像強(qiáng)度曲線2518。然后強(qiáng)度曲線將被檢測(cè)器正確地確定，直至?xí)r間2508處的下一個(gè)激光脈沖。激光脈沖之間的時(shí)間間隔2580通?？梢允荗. 5至 2. O ms ο圖26是檢測(cè)器飽和的效果的示意性圖表，其中沒(méi)有針對(duì)圖23 24中所示的情況的類型I檢測(cè)器去激活。圖像強(qiáng)度(在Y軸2604上)被繪制作為時(shí)間(在X軸2602上)的函數(shù)。X軸被示出為在數(shù)據(jù)中有中斷2630，以允許以期望的標(biāo)度在同一圖表上示出激光脈沖2606和2608處的圖像飽和。時(shí)間2606處的第一激光脈沖之前的圖像強(qiáng)度2614是非飽和的。強(qiáng)度曲線的虛線部分2616表示正確的圖像強(qiáng)度，即使用本發(fā)明的各種實(shí)施例將顯示的強(qiáng)度，所述各種實(shí)施例在激光脈沖期間和在等離子體羽流消散時(shí)使能類型I檢測(cè)器去激活。然而，由于缺少檢測(cè)器去激活，所以實(shí)際上向系統(tǒng)操作員顯示的是不正確的強(qiáng)度曲線，其包括快速上升2620、后面是多個(gè)飽和像素2622(全部顯示出最大強(qiáng)度2612)。圖26示出由于增大的激光脈沖功率而比在圖25中看到的顯著更長(zhǎng)的飽和時(shí)段。顯示出至正確的非飽和水平的強(qiáng)度降低的曲線在圖26中也由于更大的檢測(cè)器飽和程度而更長(zhǎng)且更加漸進(jìn)。曲線2624最后到達(dá)非飽和圖像強(qiáng)度曲線2618。然后強(qiáng)度曲線將被檢測(cè)器正確地確定，直至?xí)r間2608處的下一個(gè)激光脈沖。由于檢測(cè)器內(nèi)的更長(zhǎng)期的恢復(fù)效果，針對(duì)曲線2618的圖像強(qiáng)度表現(xiàn)出平均檢測(cè)器信號(hào)水平的一定增大和對(duì)比度的損失。激光脈沖之間的時(shí)間間隔2680通常可以是O. 5至2. O ms ο圖27示出來(lái)自體現(xiàn)類型I檢測(cè)器的去激活的系統(tǒng)中的類型I檢測(cè)器的圖像2700，顯示出樣本的激光燒蝕與樣本的成像之間沒(méi)有干擾?？鞉呙栎S2702是水平向右的，并且慢掃描軸2704是豎直向下的。在圖12或14的流程圖中所述的任一方法將允許通過(guò)從剛好在每個(gè)激光脈沖之前延伸至直到等離子體羽流已消散之后的時(shí)段內(nèi)的去激活來(lái)保護(hù)類型I檢測(cè)器免于飽和。
本發(fā)明具有廣泛的適用性，并且能夠提供如以上示例中所述和所示的許多益處。本實(shí)施例將根據(jù)特定的應(yīng)用而大大地改變，并且不是每個(gè)實(shí)施例都將提供可由本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的所有益處并達(dá)到所有目的。雖然許多前述說(shuō)明是針對(duì)處理半導(dǎo)體器件或晶片，但本發(fā)明可以應(yīng)用于任何適當(dāng)?shù)囊r底或表面。適合于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的粒子束系統(tǒng)可從例如本申請(qǐng)的受讓人FEI公司購(gòu)買(mǎi)到。類型2檢測(cè)器可以包括次級(jí)離子質(zhì)譜儀(SMS)，以在激光處理期間提供更精確的端點(diǎn)確定信號(hào)。雖然附圖示出了在真空系統(tǒng)外面的激光器，但具有在真空系統(tǒng)內(nèi)的激光器的系統(tǒng)配置也在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的范圍內(nèi)。雖然本發(fā)明的以上描述主要針對(duì)將激光與帶電粒子束系統(tǒng)組合的設(shè)備，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，使用此類設(shè)備的方法也將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，本發(fā)明的實(shí)施例能夠經(jīng)由計(jì)算機(jī)硬件、硬件和軟件兩者的組合或通過(guò)存儲(chǔ)在非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本說(shuō)明書(shū)中所述的方法和圖，可以使用標(biāo)準(zhǔn)編程技術(shù)在計(jì)算機(jī)程序中實(shí)現(xiàn)所述方法-所述標(biāo)準(zhǔn)編程技術(shù)包括配置有計(jì)算機(jī)程序的非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，這樣配置的存儲(chǔ)介質(zhì)使計(jì)算機(jī)以特定和預(yù)定義的方式進(jìn)行操作。可以以高級(jí)程序性的或面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)程序以與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信。然而，如果需要，可以以匯編或機(jī)器語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)程序。在任何情況下，語(yǔ)言可以是編譯的或解釋的語(yǔ)言。此外，程序可以在專用集成電路上運(yùn)行，該專用集成電路出于該目的被編程。此外，可以在任何類型的計(jì)算平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)方法，包括但不限于個(gè)人計(jì)算機(jī)，微型計(jì)算機(jī)，主機(jī)，工作站，聯(lián)網(wǎng)或分布式計(jì)算環(huán)境，単獨(dú)的、被集成到帶電粒子工具或其它成像設(shè)備或與之通信的計(jì)算機(jī)平臺(tái)，等等。可以以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)或器件上的機(jī)器可讀代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各方面，無(wú)論其是可移動(dòng)的還是被集成到計(jì)算機(jī)平臺(tái)的，諸如硬盤(pán)、光學(xué)讀和/或?qū)懘鎯?chǔ)介質(zhì)、RAM、ROM等，使得其可被可編程計(jì)算機(jī)讀取，以便在由計(jì)算機(jī)讀取存儲(chǔ)介質(zhì)或器件以執(zhí)行本文所述的程序時(shí)配置和操作該計(jì)算機(jī)。此外，可以通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳送機(jī)器可讀代碼或其各部分。本文所述的發(fā)明包括這些及其它各種類型的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)(當(dāng)此類介質(zhì)包含用干與微處理器或其它數(shù)據(jù)處理器相結(jié)合地實(shí)現(xiàn)上述步驟的指令或程序吋)。本發(fā)明還包括根據(jù)本文所述的方法和技術(shù)被編程時(shí)的計(jì)算機(jī)本身?？梢詫⒂?jì)算機(jī)程序應(yīng)用于輸入數(shù)據(jù)以執(zhí)行本文所述的功能并從而對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行變換以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)。輸出信息被應(yīng)用于諸如顯不監(jiān)視器的一個(gè)或多個(gè)輸出設(shè)備。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，變換后的數(shù)據(jù)表示物理和有形對(duì)象，包括在顯示器上產(chǎn)生物理和有形對(duì)象的特定可視描述。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例還利用諸如FIB或SEM的粒子束設(shè)備以便使用粒子束對(duì)樣本進(jìn)行成像。用來(lái)對(duì)樣本進(jìn)行成像的此類粒子固有地與樣本相交互，導(dǎo)致一定程度的物理轉(zhuǎn)變。此外，遍及本說(shuō)明書(shū)，利用諸如“計(jì)算”、“確定”、“測(cè)量”、“生成”、“檢測(cè)”、“形成”等的術(shù)語(yǔ)的討論還指代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似電子設(shè)備的動(dòng)作和過(guò)程，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似電子設(shè)備操縱被表示為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的物理量的數(shù)據(jù)并將其變換成被相似地表示為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其它信息存儲(chǔ)、傳輸或顯示設(shè)備內(nèi)的物理量的其它數(shù)據(jù)。在前述討論和權(quán)利要求中，以開(kāi)放方式來(lái)使用術(shù)語(yǔ)“包括”和“包含”，并且因此應(yīng)將其解釋為意指“包括但不限干…”。除非另外指明，在本申請(qǐng)中可互換地使用術(shù)語(yǔ)“エ件”、“樣本”、“襯底”和“樣品”。術(shù)語(yǔ)“集成電路”指的是在微芯片的表面上被圖案化的一組電子部件及其互連(共同地為內(nèi)部電路元件)。術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)體器件” 一般指的是可以被集成到半導(dǎo)體晶片、從晶片被分割或被封裝以在電路板上使用的集成電路(1C)。術(shù)語(yǔ)“FIB”或“聚焦離子束”在本文中用來(lái)指代任何準(zhǔn)直離子束，包括被離子光學(xué)裝置聚焦的射束和被塑形 的離子束。此外，每當(dāng)在本文中使用術(shù)語(yǔ)“自動(dòng)”、“自動(dòng)化”或類似術(shù)語(yǔ)時(shí)，那些術(shù)語(yǔ)將被理解為包括自動(dòng)或自動(dòng)化過(guò)程或步驟的手動(dòng)發(fā)起。在本說(shuō)明書(shū)中未具體地定義任何術(shù)語(yǔ)的程度上，意圖是對(duì)術(shù)語(yǔ)給定其普通且平常的意義。附圖意圖幫助理解本發(fā)明，并且除非另外指明，并不是按比例繪制的。雖然已詳細(xì)地描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對(duì)本文所述的實(shí)施例進(jìn)行各種變更、替換和修改。此外，本申請(qǐng)的范圍并不意圖局限于本說(shuō)明書(shū)中所述的步驟、方法、裝置、物質(zhì)的組成、制造、機(jī)器和過(guò)程的特定實(shí)施例。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地從本發(fā)明的公開(kāi)認(rèn)識(shí)到的，根據(jù)本發(fā)明，可以利用執(zhí)行與本文所述的相應(yīng)實(shí)施例基本上相同的功能或?qū)崿F(xiàn)基本上相同的結(jié)果的目前存在或稍后將開(kāi)發(fā)的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)的組成、裝置、方法或步驟。因此，所附權(quán)利要求意圖在其范圍內(nèi)包括這樣的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)的組成、裝置、方法或步驟。
權(quán)利要求
1.一種帶電粒子束系統(tǒng)，包括 真空室； 工件支撐體，其用于支撐真空室內(nèi)的工件； 離子束系統(tǒng)，其包括用于產(chǎn)生離子的離子源和用于將離子形成為在工件處具有亞微米直徑的射束的聚焦柱； 電子束系統(tǒng)，其包括用于產(chǎn)生電子的源和用于將電子形成為在工件處具有亞微米直徑的射束的聚焦柱；以及 激光系統(tǒng)，其用于在真空室中的工件上進(jìn)行操作，該激光系統(tǒng)包括透鏡并產(chǎn)生具有大到足以從工件去除材料的能量的脈沖激光束，該激光束被聚焦元件聚焦到所述樣本上，使得帶電粒子束中的至少一個(gè)和激光束在所述樣本上重合。
2.權(quán)利要求I的帶電粒子束，還包括； 第一檢測(cè)器，其用于檢測(cè)由于帶電粒子束的撞擊而從工件發(fā)射的次級(jí)粒子；以及 第一檢測(cè)器控制器，其被配置成在激光束被聚焦到樣本上之前將第一檢測(cè)器去激活以使得第一檢測(cè)器將不會(huì)由于由激光束銑削產(chǎn)生的粒子而飽和，并且在激光束銑削完成且由激光銑削產(chǎn)生的粒子已消散之后將第一檢測(cè)器重新激活。
3.權(quán)利要求2的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，將第一檢測(cè)器去激活包括向第一檢測(cè)器的收集表面施加排斥偏壓，從而防止由激光束銑削產(chǎn)生的粒子的收集。
4.權(quán)利要求2的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，將第一檢測(cè)器去激活包括關(guān)掉第一檢測(cè)器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部電壓，從而減小或消除第一檢測(cè)器的增益。
5.權(quán)利要求2的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，將第一檢測(cè)器去激活包括向被安裝在工件與第一檢測(cè)器之間的一個(gè)或多個(gè)偏轉(zhuǎn)電極施加電壓以便防止粒子到第一檢測(cè)器的傳送。
6.權(quán)利要求2的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，將第一檢測(cè)器激活包括向第一檢測(cè)器的收集表面施加吸引偏壓，從而使由于帶電粒子束的撞擊而從工件發(fā)射的粒子被吸引到收集表面。
7.權(quán)利要求2的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，第一檢測(cè)器包括位于一對(duì)檢測(cè)器去激活板后面的檢測(cè)器，使得要檢測(cè)的粒子必須在所述檢測(cè)器去激活板之間通過(guò)，并且其中，能夠通過(guò)使一個(gè)檢測(cè)器去激活板偏置至負(fù)電位并使另一檢測(cè)器去激活板偏置至正電位來(lái)將檢測(cè)器去激活，使得帶電粒子將被吸引到檢測(cè)器去激活板而不是撞擊檢測(cè)器。
8.權(quán)利要求7的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，能夠通過(guò)使檢測(cè)器去激活板偏置至與檢測(cè)器基本上相同的電壓來(lái)將檢測(cè)器激活。
9.權(quán)利要求2的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，第一檢測(cè)器包括位于帶電粒子束柱下面在帶電粒子束軸上的多通道板，其中，該多通道板位于一對(duì)去激活格柵之上，使得要檢測(cè)的粒子必須通過(guò)所述檢測(cè)器去激活格柵，并且其中，能夠通過(guò)使一個(gè)檢測(cè)器去激活格柵偏置至負(fù)電位并使另一檢測(cè)器去激活格柵偏置至正電位來(lái)將檢測(cè)器去激活，使得帶電粒子將被吸引到檢測(cè)器去激活格柵而不是撞擊檢測(cè)器。
10.權(quán)利要求2 9中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，第一檢測(cè)器是具有至少I(mǎi)OOOx的信號(hào)增益的第一檢測(cè)器類型。
11.權(quán)利要求2 10中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述第一檢測(cè)器包括閃爍體-光電倍增器檢測(cè)器、通道倍增器或固態(tài)檢測(cè)器。
12.權(quán)利要求2 11中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，還包括第一檢測(cè)器類型的至少一個(gè)附加檢測(cè)器。
13.權(quán)利要求2 12中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，在激光束銑削完成且由激光銑削產(chǎn)生的粒子已消散之后將第一檢測(cè)器重新激活包括在激光束銑削完成且O. I至10 μ s的延遲時(shí)段已到期之后將第一檢測(cè)器重新激活。
14.權(quán)利要求2 13中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，還包括第二檢測(cè)器類型的第二 檢測(cè)器，其用于檢測(cè)由于激光束的撞擊而從工件發(fā)射的粒子，所述第二檢測(cè)器具有低到足以使得其將不會(huì)由于由激光束銑削產(chǎn)生的粒子而飽和的增益。
15.權(quán)利要求14的帶電粒子束，還包括； 第二檢測(cè)器控制器，其被配置成在激光束被聚焦到樣本上之前將第二檢測(cè)器激活并在激光束銑削完成且由激光銑削產(chǎn)生的粒子已消散之后將第二檢測(cè)器去激活。
16.14 15中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，第一檢測(cè)器控制器被配置成在從第二檢測(cè)器接收到指示由激光銑削產(chǎn)生的粒子已消散的信號(hào)時(shí)將第一檢測(cè)器重新激活。
17.權(quán)利要求14 15中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，第一檢測(cè)器控制器被配置成在從第二檢測(cè)器接收到指示由激光銑削產(chǎn)生的粒子已消散且O. I至10μ s的延遲時(shí)段已到期的信號(hào)時(shí)將第一檢測(cè)器重新激活。
18.權(quán)利要求14 17中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述第二檢測(cè)器類型是具有IOOx或以下的增益的檢測(cè)器。
19.權(quán)利要求14 18中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述第二檢測(cè)器包括法拉第杯。
20.權(quán)利要求14 19中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述第二檢測(cè)器被安裝為接近于激光束的焦點(diǎn)。
21.權(quán)利要求14 20中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，包括第二檢測(cè)器類型的至少一個(gè)附加檢測(cè)器。
22.權(quán)利要求21的帶電粒子束系統(tǒng)，包括第二檢測(cè)器類型的至少一個(gè)附加檢測(cè)器，并且其中，所述第二檢測(cè)器類型的至少一個(gè)附加檢測(cè)器被安裝為接近于激光束的焦點(diǎn)但與第二檢測(cè)器的位置相對(duì)。
23.權(quán)利要求22的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，通過(guò)使第二檢測(cè)器和第二檢測(cè)器類型的所述至少一個(gè)附加檢測(cè)器中的一個(gè)偏置至負(fù)電壓并使另一個(gè)偏置至正電壓以產(chǎn)生與樣本的表面平行的電場(chǎng)來(lái)將所述第二檢測(cè)器激活。
24.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述激光系統(tǒng)位于真空室外面且激光束經(jīng)由透明窗口進(jìn)入真空室中。
25.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述激光束聚焦元件是拋物面反射鏡。
26.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述激光束聚焦元件是透鏡。
27.權(quán)利要求26的帶電粒子束系統(tǒng)，還包括用以將激光束指引到樣本上的平面反射鏡。
28.權(quán)利要求27的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述透鏡位于激光系統(tǒng)與反射鏡之間。
29.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述激光束和所述帶電粒子束兩者是共軸且共焦的。
30.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，能夠調(diào)整所述激光聚焦元件的位置以將激光束定位并聚焦到樣本上。
31.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述激光束聚焦元件位于帶電粒子束中的至少一個(gè)的路徑中并具有穿過(guò)聚焦元件的孔以允許所述至少一個(gè)帶電粒子束通過(guò)聚焦元件而到達(dá)樣本。
32.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述聚焦元件是允許激光束的圖案化和/或掃描的遠(yuǎn)心透鏡。
33.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述激光束在不使用光纖的情況下被指弓I到所述樣本室中。
34.前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述激光器包括超短脈沖激光器。
35.一種帶電粒子束系統(tǒng)，包括； 真空室； 工件支撐體，其用于支撐真空室內(nèi)的工件； 帶電粒子束系統(tǒng)，其包括用于產(chǎn)生帶電粒子的帶電粒子源和用于將帶電粒子形成為在工件處具有亞微米直徑的射束的聚焦柱； 用于在真空室中的工件上進(jìn)行操作的激光系統(tǒng)，該激光系統(tǒng)包括透鏡并產(chǎn)生具有大到足以通過(guò)激光束銑削從工件去除材料的能量的脈沖激光束； 所述激光束被真空室內(nèi)部的聚焦元件聚焦到樣本上，使得帶電粒子束中的至少一個(gè)和所述激光束在樣本上重合； 第一檢測(cè)器，其用于檢測(cè)由于帶電粒子束的撞擊而從工件發(fā)射的次級(jí)粒子；以及 第一檢測(cè)器控制器，其被配置成在激光束被聚焦到樣本上之前將第一檢測(cè)器去激活以使得第一檢測(cè)器將不會(huì)由于由激光束銑削產(chǎn)生的粒子而飽和，并且在激光束銑削完成且由激光銑削產(chǎn)生的粒子已消散之后將第一檢測(cè)器重新激活。
36.權(quán)利要求35的帶電粒子束系統(tǒng)，還包括； 第二檢測(cè)器，其用于檢測(cè)由于激光束的撞擊而從工件發(fā)射的粒子，所述第二檢測(cè)器具有低到足以使得其將不會(huì)由于由激光束銑削產(chǎn)生的粒子而飽和的增益。
37.權(quán)利要求36的帶電粒子束系統(tǒng)，還包括； 第二檢測(cè)器控制器，其被配置成在激光束被聚焦到樣本上之前將第二檢測(cè)器激活并在激光束銑削完成且由激光銑削產(chǎn)生的粒子已消散之后將第二檢測(cè)器去激活。
38.權(quán)利要求36 37中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，第一檢測(cè)器控制器被配置成在從第二檢測(cè)器接收到指示由激光銑削產(chǎn)生的粒子已消散的信號(hào)時(shí)將第一檢測(cè)器重新激活。
39.權(quán)利要求36 38中的任一項(xiàng)的帶電粒子束系統(tǒng)，其中，所述激光系統(tǒng)位于真空室外面且激光束經(jīng)由透明窗口進(jìn)入真空室中。
40.一種用于工件的激光處理的方法，包括步驟 將工件加載到包括帶電粒子束系統(tǒng)和激光系統(tǒng)的系統(tǒng)中； 將帶電粒子束指引到工件上；通過(guò)使用第一檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)由于帶電粒子束的撞擊而從工件發(fā)射的次級(jí)粒子來(lái)對(duì)工件進(jìn)行成像； 將第一檢測(cè)器去激活； 用激光系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生脈沖激光束并使激光束聚焦到工件上，該脈沖激光束具有大到足以通過(guò)激光束銑削從工件去除材料的能量，并且該激光束被聚焦到工件上直至期望量的材料已被去除； 在由激光銑削產(chǎn)生的粒子已消散之后將第一檢測(cè)器重新激活；以及 將帶電粒子束重定向以對(duì)工件進(jìn)行成像。
41.權(quán)利要求40的方法，還包括； 在將第一檢測(cè)器去激活之后，通過(guò)使用第二檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)由于激光束的撞擊而從工件發(fā)射的粒子。
42.權(quán)利要求41的方法，其中，在由激光銑削產(chǎn)生的粒子已消散之后將第一檢測(cè)器重新激活包括在從第二檢測(cè)器接收到指示由激光銑削產(chǎn)生的粒子已消散的信號(hào)時(shí)將第一檢測(cè)器重新激活。
43.權(quán)利要求41的方法，其中，所述第二檢測(cè)器在工件被第一檢測(cè)器成像時(shí)被去激活并在第一檢測(cè)器被去激活之后被激活。
44.權(quán)利要求40 43中的任一項(xiàng)的方法，其中，將第一檢測(cè)器去激活包括在第一檢測(cè)器上放置電荷，使得在激光束銑削期間產(chǎn)生的帶電粒子將不會(huì)被吸引到第一檢測(cè)器。
45.權(quán)利要求43的方法，其中，將第二檢測(cè)器去激活包括在第二檢測(cè)器上放置電荷，使得由于帶電粒子束的撞擊而從工件發(fā)射的帶電粒子將不會(huì)被吸引到第二檢測(cè)器，并且其中，將第二檢測(cè)器激活包括在第二檢測(cè)器上放置電荷，使得在激光束銑削期間產(chǎn)生的帶電粒子將不會(huì)被吸引到第二檢測(cè)器。
46.權(quán)利要求41 45中的任一項(xiàng)的方法，其中，使激光束聚焦到工件上直至期望量的材料已被去除包括使激光束聚焦到工件上，直至從第二檢測(cè)器接收到指示已經(jīng)到達(dá)銑削端點(diǎn)的信號(hào)。
47.權(quán)利要求46的方法，其中，指示已經(jīng)到達(dá)銑削端點(diǎn)的所述信號(hào)包括指示被激光銑削去除的材料的變化的信號(hào)。
48.權(quán)利要求40 47中的任一項(xiàng)的方法，其中，對(duì)工件進(jìn)行成像包括用帶電粒子束開(kāi)始光柵掃描，直至激光束準(zhǔn)備好發(fā)射，并且隨后停止帶電粒子束的掃描，其中，一旦激光器準(zhǔn)備就緒，則射束被聚焦到樣本上達(dá)期望的持續(xù)時(shí)間，并且其中，將帶電粒子束重定向以對(duì)工件進(jìn)行成像包括在掃描被停止的相同坐標(biāo)處重新開(kāi)始掃描。
49.權(quán)利要求48的方法，其中，所述步驟序列是在小于100μs內(nèi)完成的。
全文摘要
一種組合激光器和帶電粒子束系統(tǒng)。脈沖激光使得能夠以比針對(duì)聚焦離子束的可能的材料去除速率大幾個(gè)數(shù)量級(jí)的材料去除速率實(shí)現(xiàn)樣本的銑削。在某些實(shí)施例中，掃描電子顯微鏡使得能夠在激光處理期間實(shí)現(xiàn)樣本的高分辨率成像。在某些實(shí)施例中，聚焦離子束使得能夠?qū)崿F(xiàn)樣本的更精確銑削。用于在激光銑削期間將成像檢測(cè)器去激活的方法和結(jié)構(gòu)使得能夠去除由于檢測(cè)器飽和而引起的成像偽像，所述檢測(cè)器飽和是由于由激光束產(chǎn)生的等離子體羽流。在某些實(shí)施例中，采用兩種類型的檢測(cè)器類型1檢測(cè)器在用電子或離子束進(jìn)行樣本的掃描期間提供高增益成像，而類型2檢測(cè)器使得能夠在激光銑削期間實(shí)現(xiàn)較低增益的成像和端點(diǎn)檢測(cè)。
文檔編號(hào)H01J37/06GK102812533SQ201180016692
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者M.斯特勞, M.W.烏特勞特, N.W.帕克 申請(qǐng)人:Fei 公司