説明

ラメラを作製するための方法およびシステム

【課題】ラメラを作製するための方法およびシステムを開示する。
【解決手段】方法は、マスクおよび試料のアラインメントをマニピュレータによって実行するステップ、マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置するステップ、試料の第1露出部分を、ラメラの第1側壁が露出するまでミリングするステップ、マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽するように、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置するステップ、ラメラの第2側壁が露出するまで試料の第2露出部分をイオンミリング装置によってミリングするステップ、ミリング装置によってラメラの両側から物質を除去するステップ;および試料からラメラを切り離すステップを含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願
本願は、2010年7月6日に出願された米国仮特許出願No.61/361538からの優先権の利益を主張する。この出願の内容は参考としてここに組み入れられる。
【0002】
発明の分野
本発明は、透過型電子顕微鏡法用の試料を作製するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【0003】
発明の背景
透過型電子顕微鏡法(TEM)は、電子ビームを薄片試料に透過させて、それが検体を通過するときに検体と相互作用させる技術である。検体を透過した電子の相互作用から、高解像画像を形成することができる。薄片試料は数ナノメートルの厚さを有することができる。
【0004】
透過型電子顕微鏡法用の薄片試料を生成するための方法およびシステムを提供する必要性が高まっている。
【発明の概要】
【0005】
本発明の実施形態では、方法を提供し、該方法は以下のステップを含むことができる。(a)マスクおよび試料をマニピュレータによって受け取るステップ。(b)マスクおよび試料の表面が撮像装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによって撮像装置の前に配置すること。(c)マスクで試料の第1マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第1露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントをマニピュレータによって実行するステップ。アラインメントの実行は、マスクおよび試料の表面の画像を撮像装置によって得ることを含むことができる。(d)マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップ。(e)第1マスキング部分をマスクによって遮蔽しながら、試料の第1露出部分を、ラメラの第1側壁が露出するまでイオンミリング装置によってミリングするステップ。(f)マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップ。第2マスキング部分は、試料の第1露出部分のミリング中に形成されたラメラおよび空間を含むことができる。(g)マスクによって第2マスキング部分を遮蔽しながら、ラメラの第2側壁が露出するまで試料の第2露出部分をイオンミリング装置によってミリングして、第1および第2側壁を含むラメラをもたらすステップ。(h)ミリング装置によってラメラの両側から物質を除去するステップ;および試料からラメラを切り離すステップ。
【0006】
該方法は、マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントをマニピュレータによって実行するステップ、但しアラインメントの実行は、マスクおよび試料の表面の画像を撮像装置によって得ることを含むことができる、およびマスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップとを含むことができる。
【0007】
ラメラの第1側壁が露出するまで試料の第1露出部分をミリングした後、マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクを回転させることができる。
【0008】
ラメラの第1側壁が露出するまで試料の第1露出部分をミリングした後、マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、試料を回転させることができる。
【0009】
ラメラの両側から物質を除去するステップは、(a)ラメラをマスクによって遮蔽しながらラメラの第1側から物質をイオンミリング装置によってミリングすること、(b)ラメラをマスクによって遮蔽しながらラメラの第2側の物質を露出させるように、マスクおよび試料の少なくとも一方をマニピュレータによって移動させること、および(c)ラメラをマスクによって遮蔽しながら、ラメラの第2側から物質をイオンミリング装置によってミリングすることを含むことができる。
【0010】
撮像装置の光軸は、ミリング工具の光軸に対し直角を成すことができる。マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップは、マスクおよび試料をマニピュレータによって回転させることを含むことができる。
【0011】
ミリングステップは、イオンミリング装置の光軸を中心にミリングビームを回転させながらミリングすることを含むことができる。
【0012】
第1側壁と第2側壁の間の距離は、50ナノメートルを超えない。
【0013】
ラメラを作製するためのシステムを提供することができる。本発明の実施形態では、システムはマニピュレータ、撮像装置、イオンミリング装置、およびラメラ引出し装置を含むことができる。マニピュレータは、(a)マスクおよび試料を受け取り、マスクおよび試料の表面が撮像装置に対面するようにマスクおよび試料を撮像装置の前に配置し、(b)マスクが試料の第1マスキング部分を遮蔽しながら試料の第1露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントを補助し、(c)マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置するように、構成することができる。イオンミリング装置は、第1マスキング部分をマスクによって遮蔽しながら、ラメラの第1側壁が露出するまで、試料の第1露出部分をミリングするように構成することができる。マニピュレータはさらに、マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置するように構成することができ、第2マスキング部分は、試料の第1露出部分のミリング中に形成されたラメラおよび空間を含むことができる。イオンミリング装置は、(a)ラメラの第2側壁が露出するまで試料の第2露出部分をミリングして、第1および第2側壁を含むラメラをもたらし、(b)ラメラの両側から物質を除去するように構成することができる。ラメラ引出し装置は、試料からラメラを切り離すように構成することができる。撮像装置は、マスクおよび試料のアラインメント中にマスクおよび試料の表面の画像を得るように、構成することができる。
【0014】
マニピュレータはさらに、(a)マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントを補助し、かつ(b)マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置するように構成することができる。
【0015】
マニピュレータは、イオンミリング装置がラメラの第1側壁を露出させた後、マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクを回転させるように構成することができる。
【0016】
マニピュレータは、イオンミリング装置がラメラの第1側壁を露出させた後、マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、試料を回転させるように構成することができる。
【0017】
イオンミリング装置は、マスクでラメラを遮蔽しながらラメラの第1側から物質をミリングするように構成することができ、マニピュレータは、ラメラをマスクで遮蔽しながらラメラの第2側から物質を露出させるように、マスクおよび試料の少なくとも一方を移動させるように構成することができ、イオンミリング装置はさらに、マスクでラメラを遮蔽しながらラメラの第2側から物質をミリングするように構成される。
【0018】
撮像装置の光軸は、ミリング工具の光軸に対し直角を成す。マニピュレータは、イオンミリング装置の前でマスクおよび試料を回転させるように構成することができる。
【0019】
イオンミリング装置は、イオンミリング装置の光軸を中心にミリングビームを回転させながら試料をミリングするように構成することができる。
【0020】
撮像装置は、光学装置とすることができる。
【0021】
撮像装置は走査型電子顕微鏡とすることができる。
【0022】
撮像装置は、光学装置および走査型電子顕微鏡の組合せとすることができる。
【0023】
ラメラの第1側壁と第2側壁の間の距離は50ナノメートルを超えないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
本発明のさらなる詳細、態様、および実施形態を単なる例として図面に関連して説明する。図面では、類似の要素または機能的に同様の要素を識別するために同様の参照番号を使用する。図中の要素は、簡潔および明確を期すように示されており、必ずしも一定の縮尺で描かれてはいない。
【0025】
【図1】図1は、本発明の実施形態に係るアラインメントステージ中のシステムの一部分を示す。
【0026】
【図2】図2は、本発明の実施形態に係る1回目のミリングシーケンス中のシステムの一部分を示す。
【0027】
【図3】図3は、本発明の実施形態に係る2回目のミリングシーケンス中のシステムの一部分を示す。
【0028】
【図4A−4D】図4A−4Dは、本発明の実施形態に係る試料のミリングの経過を示す。
【0029】
【図5】図5は、本発明の実施形態に係るイオンミリング装置を示す。
【0030】
【図6】図6は、本発明の実施形態に係る方法を示す。
【0031】
【図7A】図7Aは、本発明の実施形態に係るマニピュレータを示す。
【図7B】図7Bは、本発明の実施形態に係るマニピュレータを示す。
【図7C】図7Cは、本発明の実施形態に係るマニピュレータを示す。
【図7D】図7Dは、本発明の実施形態に係るマニピュレータを示す。
【図7E】図7Eは、本発明の実施形態に係るマニピュレータを示す。
【0032】
【図8】図8は、本発明の実施形態に係るシステムを示す。
【0033】
【図9】図9は、本発明の実施形態に係る方法を示す。
【0034】
【図10A】図10Aは、本発明の実施形態に係るエアロック組立体を示す。
【図10B】図10Bは、本発明の別の実施形態に係るエアロック組立体を示す。
【図10C】図10Cは、本発明のさらに別の実施形態に係るエアロック組立体を示す。
【図10D】図10Dは、本発明のさらに別の実施形態に係るエアロック組立体を示す。
【発明を実施するための形態】
【0035】
本発明の上述および他の目的、特徴、および利点は、以下の詳細な説明を添付の図面と照らし合わせて読んだときに、いっそう明瞭になるであろう。図面では、同様の参照符号は様々な図全体で同様の要素を表わす。
【0036】
本発明の図示した実施形態は大部分が、当業者に公知の電子部品および回路を用いて実現することができるので、本発明の基礎を成す概念を理解し評価するために、かつ本発明の教示を曖昧にあるいは分かりにくくしないためにも、必要と思われる程度以上には詳述しない。
【0037】
本明細書では回転動作に言及する。回転は、同一効果をもたらす任意の組の動作に置き換えることができることが注目される。
【0038】
方法が提供され、それは図6に示される。
【0039】
該方法600は以下を含むことができる。
a.マスクを受け取るかまたは生成する(ステージ610)。マスクは高精度マスクを提供するためにマイクロクリービングによって製造することができ、またはそのようなマスクを受け取る。
b.ミリングされた試料を提供するためにミリングする必要のある初期試料を受け取るかまたは生成する(ステージ620)。
c.マスクおよび初期試料をマニピュレータに提供する(ステージ630)。
d.マニピュレータを使用することによってマスクおよび初期試料のアラインメントを実行し(ステージ640)、走査型電子顕微鏡、光学顕微鏡、またはそれらの組合せによってアラインメントプロセスを観察する。
e.マスクおよび初期試料がイオンミリング装置に対面するように、アラインメントを維持しながら第1軸を中心にマスクおよび初期試料を回転させる(ステージ650)。
f.ラメラ(図4dに27で示す)を含む領域(図4aに25で示す)の片側から物質を除去する(除去された物質は、図4a〜4dに22で示す空間を形成する)ことを含む1回目のミリングシーケンスを実行して(ステージ660)、部分的にミリングされた試料を提供する。
g.部分的にミリングされた試料の領域25の反対側をイオンミリング装置に露出させるために、部分的にミリングされた試料を、第2軸を中心に回転させる(ステージ670)(または他の方法でマニピュレータによってマスクと部分的にミリングされた試料との間の空間的関係を変化させる)。
h.イオンミリング装置40によって領域25の反対側(今露出されている側)から物質を除去して薄いラメラ27を生成することを含む2回目のミリングシーケンスを実行する(ステージ680)。除去された物質は、図4a〜4dに22で示す空間を形成する。
i.ラメラ27の両側から物質を除去し(ステージ690)、それによってより小さい空間24および26を形成する。
j.ラメラ27を切り離す(ステージ700)。
【0040】
さらに本発明の別の実施形態では、(図9の)方法900が提供され、それは以下のステージを含むことができる。
a.マニピュレータによってマスクおよび試料を受け取るステージ910。
b.マスクおよび試料の表面が撮像装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによって撮像装置の前に配置するステージ912。
c.試料の第1露出部分を非マスキング状態に維持しながらマスクが試料の第1マスキング部分を遮蔽するように、マニピュレータによってマスクおよび試料のアラインメントを実行するステージ914。アラインメントは、撮像装置によってマスクおよび試料の表面の画像を得ることを含む。
d.マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステージ916。
e.第1マスキング部分をマスクによって遮蔽しながら、ラメラの第1側壁が露出するまで、試料の第1露出部分をイオンミリング装置によってミリングするステージ918。
f.マスクで試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、マニピュレータによってマスクおよび試料のアラインメントを実行するステージ920。アラインメントは、撮像装置によってマスクおよび試料の表面の画像を得ることを含むことができる。第2マスキング部分は、試料の第1露出部分のミリング中に形成されたラメラおよび空間を含むことができる。
g.マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステージ922。
h.マスクによって第2マスキング部分を遮蔽しながら、ラメラの第2側壁が露出するまで、試料の第2露出部分をイオンミリング装置によってミリングして、第1および第2側壁を備えたラメラを提供するステージ924。
i.ミリング装置によってラメラの両側から物質を除去するステージ926。除去は以下を含むことができる。
1.ラメラの片側を露出しながらラメラを遮蔽する。
2.ラメラのその側から物質をミリングする。
3.ラメラの第2側を露出させながら、ラメラを遮蔽する。
4.ラメラの第2側から物質をミリングする。
j.試料からラメラを切り離すステージ928。
【0041】
図1〜3および図8を参照すると、システム10は以下を含む。
a.マニピュレータ100(マスク用のアンギュラステージ101および試料用のアンギュラステージ102のような複数の操作要素を含む)。
b.走査型電子顕微鏡(SEM)(例えば対物レンズ30、BSE検出器32、SE検出器34、TEM検出器33のみならず、SEMカラム35に含むことのできる電子源、電子光学系、および他の構成要素をも含む)のような撮像装置。
c.イオンミリング装置40。
d.システムを制御するコントローラ99。
【0042】
本発明の実施形態では、システム10はまた、真空システム90、真空チャンバ91、光学顕微鏡92、防振システム94、ベース96、エアロック1300、およびベースプレート98のような構成要素をも含むことができる。イオン・ビーム・ユニット40は、Xe供給ユニット42およびイオン銃44のような種々の構成要素(一部は図10および12に示されている)を含むことができる。
【0043】
システム10は、マスク50を生成するか受け取ることができる。マスクは、高精度マスクを提供するためにマイクロクリービングによって製造することができる。システムがマスク50を生成する場合、それはマイクロクリービングユニット(図示せず)を含む。
【0044】
図7A〜7Eは、本発明の種々の実施形態に係るマニピュレータ100を示す。図7Aは、マニピュレータ100の正面図であり、図7Bはマニピュレータ100の平面図であり、図7Cはマニピュレータ100の側面図であり、図7Dおよび7Eは種々のマニピュレータ100の3次元図である。これらは全ての本発明の実施形態によるものである。
【0045】
マニピュレータ100は、どちらも主回転ステージ130上に位置する2つの個別サブユニット110および120を含む。回転ステージ130はエンジン130(1)〜130(4)によって分離され、電力を供給される。
【0046】
第2サブユニット120は試料およびマスクを操作し、X、Y、Z、およびθステージを有する。図6では、これらのステージはXステージ100(1)、Yステージ100(2)、Zステージ100(3)、およびθステージ100(5)と表わされる。
【0047】
第1サブユニット110は試料を操作することができ、それは、例えば第2サブユニット120によって導入された移動に対してマスクを移動させることによって、マスクと試料との間の空間的関係を変化させることができる。マスクおよび試料は各々、サブユニットによって移動させることができ、各々を互いに対して移動させることができ、回転ステージ130のようなステージを共用することができないことが注目される。
【0048】
第1サブユニット110はX、Y、Z、およびθステージを有することができる。図6および9のいずれにおいても、これらのステージはXステージ100(11)、Yステージ(図示せず)、Zステージ100(9)、およびθステージ100(8)と表わされる。
【0049】
第2サブユニット120はマスクを操作することができ、またマスク、較正プレート、アパーチャ、成膜用ターゲット等のような技術的アクセサリをも操作することができる。
【0050】
第1サブユニット110は、試料ホルダ(シャトル103とも呼ばれる)から試料または技術的アクセサリを受け取ることができる。シャトル103は、それが試料用のアンギュラステージ100(8)上に配置されるまで移動することができる。
【0051】
ステージは、101(1)〜101(5)と表わされるプレート、ビーム、レール、ガイドライン等のような構造要素間で接続される。
【0052】
図1を参照すると、初期試料21とマスク50との間のアラインメントプロセスを監視するために、検出器32および/または34を使用する走査型電子顕微鏡が用いられる。
【0053】
アラインメントプロセスは、マスク50および初期試料21が互いに平行になる(両方とも水平とすることができるかまたは任意の他の仕方で配置され)、かつマスク50の縁部が、1回目のミリングシーケンス中にミリングされた後の初期試料21の所望のミリング後の縁部を表わす想像線の真上に位置されるように、マスク50および初期試料21のアラインメントを実行することを含むことができる。この想像線は、ミリングされる試料21の中心から数ナノメートルの位置に配置されることができる。軸55は、マスクがアラインメントプロセスの終端に対して水平であることを示している。初期試料21の縁部25上のマスク50の縁部53の軌跡と初期試料21の中心22との間の距離(D23)は数ナノメートルである。それはミリング後の試料21′′の最終厚さの約2分の1である。
【0054】
ひとたびアラインメントプロセスが終了すると、マスク50および初期試料21は、マスク50および初期試料21がイオンミリング装置40に対面するようにアラインメントを維持しながら、(主回転ステージ130によって、)軸を中心に(X軸121を中心に)回転される。
【0055】
図2は、ラメラ(図4dに27で示す)を含む領域25の片側から物質を除去することを含む(除去された物質は図4a〜4dに22で示す空間を形成する)1回目のミリングシーケンスをイオンミリング装置40が実行することができることを示す。1回目のミリングシーケンスは、ラメラの第1側壁を露出させることができる。
【0056】
1回目のミリングシーケンスは、走査型電子顕微鏡によって(検出器32および/または34を使用して)ミリングを観察しながら、二重偏向によって物質を除去することを含むことができる。ミリング装置40のイオンビーム42はXY面内で偏向することができるが、これは必ずしもそうでなくてもよい。
【0057】
1回目のミリングシーケンスが終了した後、最終試料を含む部分的にミリングされた試料の領域25の反対側をイオンミリング装置40に露出させるために、マニピュレータ100はマスク50と部分的にミリングされた試料21´との間の空間的関係を(例えばX軸を中心に部分的にミリングされた試料21´を回転させることによって)変化させることができる。
【0058】
図3は、領域(25)の反対側(今露出されている側)から物質を除去して薄いラメラ27を提供することを含む、2回目のミリングシーケンスを示す。除去された物質は、図4b〜4dに23で示す空間を形成する。1回目のミリングシーケンスはラメラの第2側壁を露出させることができる。
【0059】
こうして、1回目および2回目のミリングプロセスにより、比較的長く(その厚さに比較して)、かつ互いに平行な2つの側壁を有するラメラが形成される。
【0060】
2回目のミリングシーケンスの後、ラメラの両側は依然として、それを包囲する物質に接続される。これらの側は、より少ない物質を除去するより短いミリングシーケンスによって分離することができる。これらの2つの側のミリング精度はあまり重要ではないので、マスクを使用するかしないかにかかわらず、除去を行なうことができる。
【0061】
例えば、除去がマスクによって支援される場合、それは、(i)ラメラを包囲する物質に依然として接続されているラメラの片側付近の第1領域(図3cに24で示す)を露出させるように、マスクとミリングされた試料との間の空間的関係を変化させること、(ii)第1領域をミリングして、ラメラの片側を、ラメラを包囲する物質から切り離すこと、(iii)ラメラを包囲する物質に依然として接続されているラメラの別の側付近の第2領域を露出させるように、マスクとミリングされた試料との間の空間的関係を変化させること、(iv)第2領域(図4cに26で示す)をミリングして、ラメラの反対側を、ラメラを包囲する物質から切り離すこと、を含むことができる。
【0062】
システム10は、格納式BSE検出器、SE検出器、またはそれらの組合せを含むことができる。スパッタ率の高い初期イオンミリング中に、試料の観察は、図2に対物レンズ30の磁極片の下に位置するように示された格納式BSE検出器32によって達成することができる。
【0063】
検出器の数、それらの位置、検出器の種類、および各検出器の部品数(ならびにそれらの大きさおよび形状)は、上に示した実施例とは異なることができることが注目される。
【0064】
図5を参照すると、イオンミリング装置40(イオン・スパッタリング・システムとも呼ばれる)は、以下の能力および自由度を有することができる。(i)迅速な塊状除去によるプロセスの増強のみならず、処理後の試料の最高水準の最終品質をもたらす穏便なミリングモードをも可能にする、広範囲のイオンエネルギ制御。(ii)短いプロセス持続時間の高いイオン電流密度。(iii)試料の均等な処理をもたらすビーム断面に沿ったイオン電流の均一性の制御。(iv)試料表面の選択的ミリングを回避する試料表面に対するビームの可変入射角度。(v)多種多様な用途および技術的モードをもたらすビームの形状および大きさの制御。(vi)試料処理の均等性のためのビームパルス化。(v)特定領域の試料処理をもたらすビームの正確な位置決め。(vi)試料処理の均等性のための直交方向のビーム走査。(vii)試料処理の均等性のための関心領域を中心とするユーセントリックビーム回転。
【0065】
イオン・スパッタリング・システム40は以下を含むことができる。(i)プラズマを着火させるためのデュオプラズマトロンイオン源、(ii)プラズマからXeイオンビームを取り出しかつ捕集するビーム形成モジュール、(iii)イオンビームを処理される試料に集束させ、その方向に向かわせる最終光学系、(iv)一定の指定圧力の自動ガス配送を提供するXeガス供給システム、(v)プラズマ着火およびイオンビーム形成のために、計測量のガスをイオン源に自動的に供給するリーク弁、および(vi)イオン・スパッタリング・システムの自動制御をもたらす電子機器および電力供給装置。
【0066】
イオンミリング装置の非限定例は、「Directed Multi−Deflected Ion Beam Milling of a Work Piece and Determining and Controlling Extent Thereof」と称する米国特許公開出願第2008/0078750750A1号に提供されており、それを参照によって本書に援用する。
【0067】
図10A〜10Dを参照すると、システムはエアロック1300を有する。図10Aは、エアロック1300および本発明の実施形態に係る真空チャンバ91の壁91(1)の略断面図である。
【0068】
図10Bは、本発明の実施形態に係るエアロック1300、真空チャンバ91、およびマニピュレータ100の平面図である。図10Bは、供給ロッドによって支持された試料が真空チャンバ91内に入る前のエアロックを示す。
【0069】
図10Cは、本発明の実施形態に係るエアロック1300、真空チャンバ91、およびマニピュレータ100の断面図である。図10Cは、供給ロッドによって支持された試料が真空チャンバ91内に入る前のエアロックを示す。
【0070】
図10Dは、本発明の実施形態に係るエアロック1300、真空チャンバ91、およびマニピュレータ100の断面図である。図10Dは、供給ロッドによって支持された試料が真空チャンバ91内に配置されるときにエアロックを示す。
【0071】
エアロック1300の機能は、真空チャンバ91を通気することなく、真空チャンバ(図10に91で示す)内に多くの試料、およびマスク、較正プレート、アパーチャ、成膜用ターゲット等のような技術的アクセサリを装填/排出することを可能にすることである。
【0072】
エアロック1300は以下を含む。
a.試料および技術的アクセサリを供給システムに/から(およびマニピュレータを包囲する真空チャンバから/に)装填/排出するための主筐体1330における摺動密閉蓋1320付きの装填口1310。
b.エアロックを追加的に通気することなく、3〜5個の試料およびマスク、較正プレート、アパーチャ、成膜用ターゲット等のような技術的アクセサリを真空チャンバ内に装填することを可能にする供給ロッド1305を含む供給システム。供給ロッドの接合部(ドラム)は、試料または技術的アクセサリを担持する標準シャトルを取り付けるために多くの蟻継ぎを有する。供給ロッド1305は、その軸を中心に回転することができ、手動でまたはモータにより移動させることができる。
c.試料および技術的アクセサリを供給システムに/から装填/排出中に真空チャンバの通気を防止する遮断弁1350。
【0073】
遮断弁1350が開いたときに供給ロッド1305が真空チャンバ91に、特に真空チャンバ91の内部空間91(2)に入ることができるように、エアロック1300は真空チャンバ91の壁91(1)の開口に近接する。供給ロッド1305が真空チャンバに入る前に、エアロック1300および特に装填口(空間)は真空排気される。遮断弁1350が閉じると、気体が真空チャンバ91内に入ることが防止されるように、エアロック1300は密閉される。
【0074】
マニピュレータ100は以下のステージを含むことができ、これらのステージは以下のパラメータによって特徴付けることができる。
【0075】
主回転ステージ130:
アクチュエータの型: ピエゾモータ
作動モード: ステッピングおよびスキャンニング
ストローク: 最小120度
最大速度: 10度/秒
最大加速度: 1000度/秒
エンコーダ閉ループによる位置決め精度: 150m゜
分解能: 50ミクロン
【0076】
第1サブユニット110:
X軸100(1)
アクチュエータの型: ピエゾモータ
作動モード: ステッピングおよびスキャンニング
ストローク: 30mm
最大速度: 5mm/秒
最大加速度: 1000mm/秒
エンコーダ閉ループによる位置決め精度: 1000nm
分解能: 1nm
Y軸100(2)
アクチュエータの型: ピエゾモータ
作動モード: ステッピングおよびスキャンニング
ストローク: 25mm
最大速度: 10mm/秒
最大加速度: 1000mm/秒
エンコーダ閉ループによる位置決め精度: 1000nm
分解能: 1nm
Z軸100(3)
アクチュエータの型: ピエゾモータ
作動モード: ステッピングおよびスキャンニング
ストローク: 30mm
最大速度: 5mm/秒
最大加速度: 1000mm/秒
エンコーダ閉ループによる位置決め精度: 1000nm
分解能: 1nm
θ軸(軸に貫通穴は無いかもしれない)100(5)
アクチュエータの型: ピエゾモータ
作動モード: ステッピングおよびスキャンニング
ストローク: 360度
最大速度: 45度/秒
最大加速度: 1000度/秒
エンコーダ閉ループによる位置決め精度: 500m°
分解能: 100μ°
【0077】
第2サブユニット120:
X軸100(11)
アクチュエータの型: ピエゾモータ
作動モード: ステッピングおよびスキャンニング
ストローク: 30mm
最大速度: 5mm/秒
最大加速度: 1000mm/秒
エンコーダ閉ループによる位置決め精度: 1000nm
分解能: 1nm
Y軸(図示せず)
アクチュエータの型: ピエゾモータ
作動モード: ステッピングおよびスキャンニング
ストローク: 25mm
最大速度: 10mm/秒
最大加速度: 1000mm/秒
エンコーダ閉ループによる位置決め精度: 1000nm
分解能: 1nm
Z軸100(9)
アクチュエータの型: ピエゾモータ
作動モード: ステッピングおよびスキャンニング
ストローク: 30mm
最大速度: 5mm/秒
最大加速度: 1000mm/秒
エンコーダ閉ループによる位置決め精度: 1000nm
分解能: 1nm
R軸100(8)
アクチュエータの型: ピエゾモータ
作動モード: ステッピングおよびスキャンニング
ストローク: 360度
最大速度: 45度/秒
最大加速度: 1000度/秒
エンコーダ閉ループによる位置決め精度: 250m°
分解能: 150μ°
【0078】
図1および5を参照して、初期試料およびミリングされた試料は以下のパラメータによって特徴付けることができる。
入力試料厚さ 20〜30ミクロン
ミリング後の試料厚さ 10〜50nm
関心領域の厚さの変動 <5nm
標的特徴の周りの薄化領域(関心領域)
厚さ<50nm 10×5μ
厚さ<100nm 30×10μ
厚さ<200nm 100×15μ
関心領域の局在性 5〜10nm
アーチファクトレベル
非晶質化 <1nm
点欠点 <1nm
Xe汚染 <10−9
【0079】
本発明は、従来のツール、方法論、および構成部品を使用することによって実施することができる。したがってそのようなツール、構成部品、および方法論についてここでは詳細に記載しない。これまでの説明で、本発明の完全な理解をもたらすために多くの明確な詳細を記載している。しかし本発明は、明確に記載した詳細に頼ることなく、実施することができることを認識されたい。
【0080】
本開示では、本発明の例示的実施形態およびその多様性の数例を示しかつ記載しただけである。本発明は、種々の他の組合せおよび環境での使用が可能であり、かつ本書に明記する発明の概念の範囲内で変化または変形が可能であることを理解されたい。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ラメラを作製するための方法であって、以下のステップを含む方法:
マスクおよび試料をマニピュレータによって受け取るステップ;
マスクおよび試料の表面が撮像装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによって撮像装置の前に配置すること;
マスクで試料の第1マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第1露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントをマニピュレータによって実行するステップ、但しアラインメントの実行は、マスクおよび試料の表面の画像を撮像装置によって得ることを含む;
マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップ;
第1マスキング部分をマスクによって遮蔽しながら、試料の第1露出部分を、ラメラの第1側壁が露出するまでイオンミリング装置によってミリングするステップ;
マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップ、但し第2マスキング部分は、試料の第1露出部分のミリング中に形成されたラメラおよび空間を含む;
マスクによって第2マスキング部分を遮蔽しながら、ラメラの第2側壁が露出するまで試料の第2露出部分をイオンミリング装置によってミリングして、第1および第2側壁を含むラメラをもたらすステップ;
ミリング装置によってラメラの両側から物質を除去するステップ;および
試料からラメラを切り離すステップ。
【請求項2】
以下のステップを含む、請求項1に記載の方法:
マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントをマニピュレータによって実行するステップ、但しアラインメントの実行は、マスクおよび試料の表面の画像を撮像装置によって得ることを含む、および
マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップ。
【請求項3】
ラメラの第1側壁が露出するまで試料の第1露出部分をミリングした後、マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクを回転させる、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
ラメラの第1側壁が露出するまで試料の第1露出部分をミリングした後、マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、試料を回転させる、請求項1に記載の方法。
【請求項5】
ラメラの両側から物質を除去するステップは、
ラメラをマスクによって遮蔽しながらラメラの第1側から物質をイオンミリング装置によってミリングすること、
ラメラをマスクによって遮蔽しながらラメラの第2側の物質を露出させるように、マスクおよび試料の少なくとも一方をマニピュレータによって移動させること、および
ラメラをマスクによって遮蔽しながら、ラメラの第2側から物質をイオンミリング装置によってミリングすること
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項6】
撮像装置の光軸は、ミリング工具の光軸に対し直角を成し、マスクおよび試料をマニピュレータによってイオンミリング装置の前に配置するステップは、マスクおよび試料をマニピュレータによって回転させることを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項7】
ミリングステップは、イオンミリング装置の光軸を中心にミリングビームを回転させながらミリングすることを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項8】
撮像装置は、光学装置である、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
撮像装置は、走査型電子顕微鏡である、請求項1に記載の方法。
【請求項10】
第1側壁と第2側壁の間の距離は、50ナノメートルを超えない、請求項1に記載の方法。
【請求項11】
ラメラを作製するためのシステムであって、システムはマニピュレータ、撮像装置、イオンミリング装置、およびラメラ引出し装置を含む;
マニピュレータは、次のように構成される:
マスクおよび試料を受け取る;
マスクおよび試料の表面が撮像装置に対面するようにマスクおよび試料を撮像装置の前に配置する;
マスクが試料の第1マスキング部分を遮蔽しながら試料の第1露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントを補助する;
マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置する;
イオンミリング装置は、第1マスキング部分をマスクによって遮蔽しながら、ラメラの第1側壁が露出するまで、試料の第1露出部分をミリングするように構成される;
マニピュレータはさらに、次のように構成される:
マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置し、第2マスキング部分は、試料の第1露出部分のミリング中に形成されたラメラおよび空間を含む;
イオンミリング装置は、次のように構成される:
ラメラの第2側壁が露出するまで試料の第2露出部分をミリングして、第1および第2側壁を含むラメラをもたらし;
ラメラの両側から物質を除去する;
ラメラ引出し装置は、試料からラメラを切り離すように構成される;
撮像装置は、マスクおよび試料のアラインメント中にマスクおよび試料の表面の画像を得るように、構成される。
【請求項12】
マニピュレータはさらに、次のように構成される、請求項11に記載のシステム:
マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクおよび試料のアラインメントを補助し、かつ
マスクと試料との間の空間的関係を変化させることなく、マスクおよび試料の表面がイオンミリング装置に対面するように、マスクおよび試料をイオンミリング装置の前に配置する。
【請求項13】
マニピュレータは、イオンミリング装置がラメラの第1側壁を露出させた後、マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、マスクを回転させるように構成される、請求項11に記載のシステム。
【請求項14】
マニピュレータは、イオンミリング装置がラメラの第1側壁を露出させた後、マスクが試料の第2マスキング部分を遮蔽しながら、試料の第2露出部分を非マスキング状態に維持するように、試料を回転させるように構成される、請求項11に記載のシステム。
【請求項15】
イオンミリング装置は、マスクでラメラを遮蔽しながら、ラメラの第1側から物質をミリングするように構成され、マニピュレータは、ラメラをマスクで遮蔽しながら、ラメラの第2側から物質を露出させるように、マスクおよび試料の少なくとも一方を移動させるように構成され、イオンミリング装置はさらに、マスクでラメラを遮蔽しながらラメラの第2側から物質をミリングするように構成される、請求項11に記載のシステム。
【請求項16】
撮像装置の光軸は、ミリング工具の光軸に対し直角を成し;マニピュレータは、イオンミリング装置の前でマスクおよび試料を回転させるように構成される、請求項11に記載のシステム。
【請求項17】
イオンミリング装置は、イオンミリング装置の光軸を中心にミリングビームを回転させながら試料をミリングするように構成される、請求項11に記載のシステム。
【請求項18】
撮像装置は、光学装置である、請求項11に記載のシステム。
【請求項19】
撮像装置は、走査型電子顕微鏡である、請求項11に記載のシステム。
【請求項20】
第1側壁と第2側壁の間の距離は、50ナノメートルを超えない、請求項11に記載のシステム。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4A−4D】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7A】
image rotate

【図7B】
image rotate

【図7C】
image rotate

【図7D】
image rotate

【図9】
image rotate

【図10B】
image rotate

【図7E】
image rotate

【図8】
image rotate

【図10A】
image rotate

【図10C】
image rotate

【図10D】
image rotate


【公開番号】特開2012−18164(P2012−18164A)
【公開日】平成24年1月26日(2012.1.26)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2011−149677(P2011−149677)
【出願日】平成23年7月6日(2011.7.6)
【出願人】(511164282)カムテック リミテッド (2)
【Fターム(参考)】