一種引導帶電粒子束的改進方法通過更改一個或更多偏轉器信號來補償帶電粒子行經所述系統所需的時間。根據本發明專利技術的一個實施例，在數字到模擬(D/A)轉換之前對掃描模式應用數字濾波器，以便減小或消除可能由TOF誤差引起的過沖效應。在其他實施例中，模擬濾波器或者對具有較低帶寬的信號放大器的使用也可以被用來補償TOF誤差。通過更改掃描模式，可以顯著減小或消除過沖效應。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及帶電粒子束系統，諸如聚焦離子束系統和電子束系統，更具體地涉及校正伴隨具有短停頓時間和/或低著陸能量的射束出現的行程時間誤差。
技術介紹
諸如聚焦離子束系統和電子束系統之類的帶電粒子束將帶電粒子引導到工件上， 以便例如通過銑削或者形成工件的圖像來對所述工件進行處理。帶電粒子束系統例如被用于集成電路制造和其他納米技術處理中。帶電粒子束系統通常包括粒子源、射束熄滅裝置、加速透鏡、聚焦光學裝置以及偏轉光學裝置。帶電粒子源例如可以是液體金屬離子源、等離子體離子源或者諸如肖特基發射體之類的熱場電子發射體。射束熄滅裝置通過將射束引導離開工件并且引導到固體停止材料中而中斷射束。聚焦光學裝置將射束聚焦到樣品表面上的一點或預定義形狀中。聚焦光學裝置通常包括聚光透鏡與物鏡的組合。所述透鏡可以是靜電的、磁性的或者二者的各種組合。 比如光透鏡之類的帶電粒子透鏡具有像差，所述像差使得難以聚焦帶電粒子以形成清晰圖像。所述像差對于穿過透鏡中心的帶電粒子來說是最小的，并且所述像差隨著與透鏡中心的距離增大而增大。因此，期望帶電粒子束在非常靠近透鏡中心處穿過。一種類型的像差被稱作“射束相互作用”，其發生原因是射束中的粒子全部具有相同的電荷，從而彼此排斥。 粒子彼此越靠近，排斥力就越大。由于粒子通常在穿過物鏡之后會聚，因此期望將物鏡定位成盡可能靠近工件，以便縮短在緊密射束中聚焦粒子的時間。物鏡與工件之間的距離被稱作“工作距離”。偏轉光學裝置將射束引導向工件表面上的被稱作“停頓點”或“像素”的各點。例如，所述射束可以以光柵模式、以蛇形模式或者朝向個別點的任意序列被引導。射束通常將在一點處停頓指定時間段(被稱作“停頓時間段”)，以便遞送指定“劑量”的帶電粒子，并且隨后被偏轉到下一個停頓點。停頓時間段的持續時間被稱作“停頓時間”或“像素速率”。 (雖然像素“速率”更適當地指代每秒鐘掃描的像素數，但是該術語有時也被用來表明射束保持在每一個像素處的時間。)偏轉光學裝置可以是磁性的或靜電的。在聚焦離子束系統中，偏轉光學裝置通常是靜電的。用于聚焦離子束的靜電偏轉器通常是八極裝置，也就是說每一個偏轉器包括圍繞圓的圓周分布的八塊平板。對所述八塊平板施加不同的電壓，以便在不同方向上將射束偏轉離開光軸。如果所述偏轉器被放置在物鏡下方，則射束可以穿過物鏡的中心從而最小化像差。這樣的配置例如被用在由作為本專利技術受讓人的FElCompany出售的一些VisION系統中。然而將偏轉器放置在物鏡下方會增大工作距離，從而增大射束像差。為了最小化工作距離，可以將所述偏轉器放置在物鏡上方。然而對于透鏡上方的偏轉器，當射束被偏轉時，其從透鏡中心移開，從而增大特定像差。為了解決這一問題，許多聚焦離子束系統使用如圖ι中所示的透鏡前兩級偏轉器100來將射束102從光軸104偏轉。 第一級110將射束102偏轉到光軸104的一側，而第二偏轉器114將射束偏轉回到光軸104 的另一側，從而使得射束102穿過物鏡120的中心，但是其角度使得射束被偏轉到在它沖擊工件122時處于正確的位置。通常對偏轉器的兩級都施加相同量值的電壓以便實現所期望的偏轉。帶電粒子束通過向工件上的精確位置遞送所計算數目的粒子來處理工件。每一個粒子導致工件中的改變以及次級粒子的噴射。為了精確地控制所述處理，不管是用于銑削還是用于成像，人們必須控制沖擊表面上的每一點的粒子數目。隨著由帶電粒子束處理的工件的特征變得越來越小，帶電粒子束必須能夠向工件表面上的每一個小點更精確地遞送受控數目的帶電粒子。這種精確控制需要能夠從像素到像素快速移動射束同時向每一個像素遞送正確劑量的粒子的偏轉器。由于典型的透鏡前偏轉器中的兩個偏轉器(被稱作上方八極裝置和下方八極裝置)分開通常為許多毫米的距離，因此出現顯著的問題。由于FIB離子(諸如鎵離子)的質量相對大，因此與短的模制(pattering)停頓時間相比，離子行經偏轉器之間的距離所花費的時間不可忽略。作為結果，當被施加到偏轉器系統的信號被改變以將射束從第一停頓點引導向第二停頓點時，在電壓改變時(上方八極裝置)已經穿過所述偏轉系統的一部分的帶電粒子在下方八極裝置處將不會接收到正確的力。這將導致帶電粒子被引導向除了第一或第二停頓點之外的點。隨著停頓時間段變得更短，電壓改變變得更加頻繁，并且在電壓改變期間正行經所述偏轉系統的粒子數目增大，因此更多粒子被錯誤引導，從而使得不可能精確地處理工件。如果對兩個偏轉器都施加相同的波形，則由于離子從一個偏轉器行進到另一個偏轉器所花費的行程時間(TOF)，將會有“定時誤差”。這導致自身通常表現為過沖效應的模制誤差。所述模制誤差在較低著陸能量和短停頓時間下特別明顯。圖2示出了射束能量為 SkV并且停頓時間為300納秒的聚焦離子束系統的銑削路徑202。線204示出了意定射束路徑。無論射束在哪里改變方向，都可以清楚地看到顯著的過沖效應。這些類型的模制誤差對于電路編輯和射束化學應用來說特別成問題。例如，在許多電路編輯應用中，非常緊密的幾何結構涉及小的誤差空間。此外，對于所涉及的必要的高長寬比銑削常常需要氣體輔助蝕刻。在使用氣體輔助蝕刻時，需要短停頓時間來避免在特定位置處耗盡蝕刻氣體(且所得到的銑削性能降低)。由于在電路編輯中所涉及到的低容差，在所期望的射束路徑之外的銑削(如圖2中所示)可能導致破壞重要的電路特征。在授予Hill 等人的美國專利號 7，569，841 “Deflection Signal Compensation for Charged Particle Beam”中描述了一種用于應對行程時間定時誤差的技術，該專利被轉讓給本申請的受讓人并且被合并在此以作參考。Hill描述了一種涉及把施加到兩個偏轉器系統的偏轉信號的定時延遲一定數量的方案，所述一定數量與偏轉器之間的傳播時間有關。這種方法工作得相當好，但是其缺陷在于需要額外的放大器組(通常有八個輸出)來驅動額外的偏轉器以及需要生成偏轉信號的經時間延遲的版本的裝置。所述額外的放大器組導致額外的偏轉噪聲以及給離子束系統增加了額外的成本和復雜度。因此，需要一種避免現有技術的這些問題的校正TOF誤差的改進方法。
技術實現思路
本專利技術的一個目的是改進帶電粒子束系統將粒子精確地引導向工件的能力。隨著對于帶電粒子束處理中的精度的需求增大，在精確控制射束方面，帶電粒子移過帶電粒子束系統所需的時間變為重要的因素。例如，當施加到偏轉器系統的信號被改變以便把射束從第一停頓點引導向第二停頓點時，在電壓改變時已經穿過所述偏轉系統的一部分的帶電粒子將不會接收到正確的力以使它們偏轉到第一或第二停頓點。隨著停頓時間段變得更短，電壓改變變得更加頻繁，并且在電壓改變期間正行經所述偏轉系統的粒子數目增大，因此更多粒子被錯誤引導，從而使得不可能精確地處理工件。本專利技術通過更改一個或更多偏轉器信號來補償帶電粒子行經所述系統所需的時間。根據本專利技術的一個實施例，在數字到模擬(D/A)轉換之前對掃描模式應用數字濾波器， 以便減小或消除可能由TOF誤差引起的過沖效應。在其他實施例中，模擬濾波器或者對于具有較低帶寬的信號放大器的使用也可以被用來補償TOF誤差。通過更改掃描模式，可以顯著減小或消除過沖效應。前面相當寬泛地概述了本專利技術的特征和技術本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：G·米羅，C·S·庫伊曼，H·J·d·沃斯，T·米勒，
申請(專利權)人：FEI公司，
類型：發明
國別省市：
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