專利名稱：帶電粒子束系統(tǒng)孔闌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶電粒子束系統(tǒng)，更具體地說(shuō)涉及帶電粒子束系統(tǒng)中的限束孔闌。
背景技術(shù)：
在諸如電子顯微鏡或聚焦離子束(FIB)系統(tǒng)的帶電粒子束系統(tǒng)中，源產(chǎn)生帶電粒子，所述帶電粒子然后由光學(xué)柱體聚焦成射束，并被引導(dǎo)到要成像和/或處理的目標(biāo)表面上。在柱體中，該射束可被消隱(也就是說(shuō)可被轉(zhuǎn)向到終點(diǎn)(Stop)內(nèi)以關(guān)掉所述射束)，可被偏斜以使所述射束在目標(biāo)表面各處移動(dòng)。具有較低的射束電流(也就是說(shuō)較少的帶電粒子)的射束典型地可聚焦至比具有較高電流的射束小的直徑。因此，利用較低的射束電流可提供較高分辨率的成像或加工。較低的射束電流還導(dǎo)致對(duì)目標(biāo)的較小的損傷。離子束可用于從目標(biāo)的表面以受控模式銑削(mill)或?yàn)R蝕材料。銑削速率粗略地與射束電流成比例。因此，較高的射束電流在需要迅速地去除材料時(shí)是優(yōu)選的，雖然較高的射束電流典型地導(dǎo)致較低分辨率的加工。加工有時(shí)使用兩步加工，其中以高電流的射束迅速地去除材料，并且然后以較低電流的射束更精確地完成銑削。盡管理想的射束使所有的離子均勻地分布在所期望的射束直徑內(nèi)，但實(shí)際上，射束電流分布或多或少地為鐘形的，并且從射束中心逐漸減少。該“尾部”降低圖像分辨率，并使得不能銑削筆直的邊緣。有些應(yīng)用需要成像、粗銑和精銑。尤其地，當(dāng)需要相對(duì)于目標(biāo)上的預(yù)存特征精確地定位銑削圖案時(shí)，需要首先用低電流的FIB使目標(biāo)成像，并且然后轉(zhuǎn)換至用于粗銑的較高電流(典型地為較大直徑)的FIB，以及然后用于精銑的較低電流的射束。這樣的成像/銑削過(guò)程的一個(gè)重要示例是諸如半導(dǎo)體器件和低溫冷凍生物樣品的各種類型的樣品的薄的“薄片”(lamellae,單數(shù)形式為“l(fā)amella”)的制備。在半導(dǎo)體器件失效分析的情況下，通過(guò)在兩面作FIB銑削，使包含有缺陷的器件的材料的薄層(薄片)剩下來(lái)，使得集成電路內(nèi)的、通常包含要分析的有缺陷的器件的特定感興趣區(qū)(RoI)暴露(這些薄片薄到足以用于在原理上可達(dá)到原子分辨率的高壓透射電子顯微鏡(TEM)或掃描透射電子顯微鏡(STEM))。由于薄片僅為數(shù)十納米厚，并且被觀察的缺陷可為納米級(jí)，所以形成薄片的銑削非常精確。在薄片的制備期間，需要在利用適于迅速銑削的大電流、大直徑射束、用于精銑的較低電流、較小直徑射束和用于成像的更低電流、更小直徑射束之間轉(zhuǎn)換。這典型地通過(guò)改變射束穿過(guò)的限束孔闌(BDA)實(shí)現(xiàn)。BDA典型地是金屬條中的孔，以僅允許穿過(guò)孔的帶電粒子形成射束。在金屬條中典型地有多個(gè)BDA或孔，并且轉(zhuǎn)換孔闌典型地需要使條帶移動(dòng)，使得不同直徑的孔位于射束的路徑中。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的孔闌100的示意性橫截面視圖。孔110形成于硅襯底108中，大致上具有所期望的孔闌孔的尺寸。層可沉積在諸如SiO2層106和SixNy層104的硅襯底上，以幫助該孔的形成。然后，將鑰層102共形地沉積在所有表面上，以保護(hù)孔闌免受離子束中的離子的影響。層是薄的，典型地為200-500nm，以避免明顯減小孔闌的直徑。由于離子束中的離子撞擊孔闌結(jié)構(gòu)，侵蝕孔闌結(jié)構(gòu)并使孔擴(kuò)展，所以離子束系統(tǒng)中的限束孔闌具有有限的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的、用于帶電粒子束系統(tǒng)的限束孔闌，包括聚焦離子束系統(tǒng)、透射電子顯微鏡、掃描透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡。本發(fā)明包括新的孔闌結(jié)構(gòu)及用于制作這些結(jié)構(gòu)的方法。優(yōu)選的孔闌結(jié)構(gòu)包括由襯底支撐的沉積膜，其中孔闌的尺寸和形狀不由襯底確定(即圖案形成到襯底中)。 上文已相當(dāng)寬泛地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便可更好地理解本發(fā)明的隨后的詳細(xì)說(shuō)明。在下文中將描述本發(fā)明的附加的特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到的是，為實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明相同的目的，所公開的概念和具體的實(shí)施例可容易地用作用于改進(jìn)或設(shè)計(jì)其他結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)意識(shí)到的是，這樣的等同的結(jié)構(gòu)沒有偏離如在所附權(quán)利要求中所提出的本發(fā)明的精神和范圍。


為了更徹底地理解本發(fā)明及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在將結(jié)合附圖對(duì)以下的說(shuō)明作出參考，其中:
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的孔闌的示意性橫截面視圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的矩形孔闌的顯微照片，其示出當(dāng)利用軋制鑰片金屬時(shí)在側(cè)壁中典型地發(fā)現(xiàn)的有些缺陷。圖3是示出制造孔闌的方法的流程圖。圖4A-4E圖示圖3的加工步驟。圖5是示出制造孔闌的另一方法的流程圖。圖6A-6H圖示圖5的加工步驟。圖7示出根據(jù)圖3或圖5的步驟制作的孔闌條。圖8示出在其上制作與圖7所示類似的多個(gè)孔闌條的圓片的示例布局。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有技術(shù)的孔闌孔的檢查已揭示源于用于形成孔闌孔的方法(包括機(jī)械鉆削、激光燒蝕、FIB銑削、蝕刻或電火花加工(EDM))的許多不規(guī)則性。這些不規(guī)則性包括從孔闌孔向外延伸的大的毛刺、孔闌側(cè)壁中的不規(guī)則性、側(cè)壁的不圓度以及垂掛(curtaining)(與射束軸大致平行的垂直凹槽和隆起)。申請(qǐng)人:已研究了孔闌質(zhì)量對(duì)帶電粒子束的質(zhì)量的影響。在現(xiàn)有技術(shù)的鑰孔闌的側(cè)壁結(jié)構(gòu)上觀察到的空隙和分靶區(qū)布野(patch fields)被認(rèn)為導(dǎo)致穿過(guò)孔闌的帶電粒子(尤其是靠近孔闌側(cè)壁通過(guò)的帶電粒子)發(fā)生不合需要的偏轉(zhuǎn)。該偏轉(zhuǎn)引起虛源尺寸擴(kuò)大，從而使襯底處的聚焦射束比它們?cè)跊]有這些孔闌壁影響的情況下大。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的鑰孔闌200(在該示例中為矩形開口 200)的顯微照片，以圖示各種不合需要的方面。該孔闌由薄的鑰片制成，所述薄的鑰片本身通過(guò)軋制燒結(jié)的鑰材料形成。燒結(jié)的鑰具有許多微晶粒和空腔，當(dāng)軋制時(shí)，這些機(jī)結(jié)構(gòu)被弄平，以形成孔闌的側(cè)壁中所示的層狀材料。分層204是可見的，從而導(dǎo)致材料內(nèi)的空腔?？涨辉谛纬煽钻@孔的過(guò)程期間暴露，導(dǎo)致如所示的壁中的開口。另外，在孔闌形成過(guò)程期間還揭示了具有不同的功函數(shù)的“分靶區(qū)布野”206，這些分靶區(qū)布野如所示地在次級(jí)電子成像中顯得暗或亮。分靶區(qū)布野和空腔由于孔闌內(nèi)和靠近孔闌的電場(chǎng)的感生局部微擾而對(duì)穿過(guò)孔闌的帶電粒子束可能具有有害的影響。此外，用于制造孔闌結(jié)構(gòu)的有些現(xiàn)有技術(shù)的方法是昂貴的。如果孔闌條具有大的孔直徑范圍，則典型地需要在較小的孔的位置處形成沉孔或空腔，以將孔闌縱橫比(即，孔的長(zhǎng)度與孔直徑的比率)典型地維持在0.5至2.0的范圍內(nèi)，形成這些沉孔或空腔進(jìn)一步提高孔闌條的成本?？椎湫偷乇粏为?dú)形成(通過(guò)鉆削、激光燒蝕、FIB銑削、蝕刻或EDM)，并且制作過(guò)程是順序的(即，一次形成一個(gè)孔闌孔)。在典型的現(xiàn)有技術(shù)的制作序列中，孔闌孔直徑由在鑰的沉積之前的硅襯底中(而不是在沉積期間或之后的沉積鑰層中)蝕刻的孔110確定。該制作方法的缺點(diǎn)是鑰必需相對(duì)薄，以避免減小最終的孔闌開口尺寸。在射束將濺蝕孔闌材料的FIB系統(tǒng)中，薄的鑰層迅速劣化，導(dǎo)致短的孔闌壽命。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括第一材料的襯底和不同于襯底材料的孔闌材料。孔闌材料的環(huán)繞孔的部分沒有由襯底直接支撐，也就是說(shuō)，孔闌材料象鼓框上的鼓皮一樣懸置在襯底中的孔上。也就是說(shuō)，在孔闌材料的開口部分下的襯底中存在空腔或孔。因此，孔闌開口由孔闌材料中的孔(而不是由襯底中的孔)限定。因此，孔闌材料的圖案形成(而不是襯底的圖案形成)確定孔闌開口。圖3是示出制造孔闌結(jié)構(gòu)的第一優(yōu)選制作方法的流程圖。圖4A-4圖示了圖3中的流程圖的步驟。在步驟302中，提供硅襯底。圖4A示出了初始的硅襯底410。硅襯底優(yōu)選地為單晶半導(dǎo)體硅圓片。優(yōu)選地，在兩面拋光硅圓片，以便促進(jìn)平穩(wěn)的層沉積以及模具到孔闌支撐的最后安裝。圓片厚度不重要，因而可使用不同的圓片直徑。在步驟304中，將第一導(dǎo)電涂層420 (圖4B)沉積到圓片410的頂面上。第一導(dǎo)電涂層優(yōu)選地是金屬的，并且更優(yōu)選地為鑰?？墒褂弥T如鎢、鈦或者鉬的其他金屬和諸如石墨或?qū)щ娊饎偸?B摻雜)的非金屬。導(dǎo)電涂層420可通過(guò)任何已知方法沉積，諸如化學(xué)氣相沉積(CVD)、濺射或蒸發(fā)。輕微可拉伸的(tensile)膜是優(yōu)選的，以避免橫貫沉孔或空腔開口的起皺。在步驟306中，如圖4C所示，從襯底410的區(qū)域去除襯底材料以在導(dǎo)電層420下方形成空腔430，并使導(dǎo)電層420的一部分的背面暴露。導(dǎo)電層420的暴露部分稱為孔闌開口限定部分432。孔闌開口限定部分432可以是形成為疊層的多個(gè)導(dǎo)電層的暴露部分。例如可利用深度反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)過(guò)程蝕刻襯底材料。在有些實(shí)施例中，空腔430的直徑為大約1.0mm。對(duì)于該蝕刻步驟，導(dǎo)電層420用作蝕刻終止位置(etch stop),因此繼續(xù)完成襯底蝕刻，以確?？涨?30的底部全部是鑰。用于DRIE過(guò)程的平版圖案形成步驟眾所周知并且沒有示出。在步驟308中，如圖4D所示將第二導(dǎo)電涂層沉積到圓片的背面上和沉積到層420的暴露的背側(cè)表面上，以及沉積到空腔430的側(cè)壁上。第二導(dǎo)電涂層優(yōu)選地包括近似4μπι至5μπι厚的鑰。可使用諸如以上就沉積導(dǎo)電層420進(jìn)行描述的方法的任何沉積方法。輕微可拉伸的膜也是優(yōu)選的，以避免橫貫空腔430的孔闌開口限定區(qū)域的起皺。在步驟310中，如圖4Ε所示形成通過(guò)第一和第二導(dǎo)電層420和440的孔闌開口450?？钻@開口 450例如可通過(guò)光刻法或通過(guò)離子束銑削形成。兩個(gè)導(dǎo)電層的組合厚度在該實(shí)施例中優(yōu)選地在8 μ m與10 μ m之間。由于孔闌開口由導(dǎo)電層的圖案形成確定，而非象在現(xiàn)有技術(shù)中那樣由襯底的圖案形成確定，所以導(dǎo)電層可厚得多，這制造出了耐離子束蝕刻的較長(zhǎng)壽命的孔闌。圖5是示出制造孔闌結(jié)構(gòu)的第二優(yōu)選制作方法的流程圖。圖6A-6H圖示了圖5中的流程圖的步驟。在步驟502中，提供諸如硅圓片的襯底。圖6A示出了優(yōu)選地為單晶硅圓片610的硅襯底。優(yōu)選地，在兩面拋光襯底，以便促進(jìn)層沉積和模具到孔闌桿或安裝裝置的最后安裝。圓片厚度不重要，因而可使用不同的圓片直徑。在步驟504中，如圖6B所示，將第一導(dǎo)電涂層沉積到圓片610的頂面上。第一導(dǎo)電涂層可通過(guò)以上就步驟302進(jìn)行描述的方法沉積，并且可由與層420相同或類似的材料組成。第一導(dǎo)電涂層優(yōu)選地包括大約8μπι至ΙΟμπι厚的鑰層。應(yīng)指出的是，對(duì)于該制作方法，由于最終的孔闌開口限定區(qū)域僅由第一鑰涂層620材料組成，而非由組合的(或形成為疊層的)第一和第二沉積的導(dǎo)電涂層420和440 (分別在圖4D和4Ε中示出)組成，所以該沉積比圖4Β的導(dǎo)電涂層420的沉積更厚。輕微可拉伸的膜是優(yōu)選的，以避免橫貫空腔開口的起皺。在可選擇的步驟506中，將第二導(dǎo)電涂層630 (圖6C)涂敷至圓片610的底面(與第一導(dǎo)電涂層620相對(duì)的面)。第二導(dǎo)電層的材料例如可以是就第一導(dǎo)電層進(jìn)行描述的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二導(dǎo)電層包括鑰，第二導(dǎo)電層近似4μπι至5μπι厚?？墒褂弥T如以上所描述的方法的任何沉積方法。輕微可拉伸的膜是優(yōu)選的，以避免橫貫沉孔或空腔開口的起皺。在步驟508中，通過(guò)平版圖案形成和隨后的第一 DRIE鑰蝕刻將開口 640蝕刻入第二導(dǎo)電涂層630中。在該實(shí)施例中，最后所得到的開口 640的直徑優(yōu)選地為大約為1.0mm,并且優(yōu)選地在步驟510中用作用于諸如DRIE蝕刻的第二蝕刻的硬掩膜。圖6Ε示出了在步驟510中的蝕刻過(guò)程的結(jié)果，如圖6Ε所示，其從底面將空腔650形成在圓片610中，將底面上的導(dǎo)電涂層630用作掩膜，將空腔650形成到導(dǎo)電層620下方的圓片中和使導(dǎo)電層620的一部分的背面暴露。導(dǎo)電層620的暴露部分稱為孔闌開口限定部分632?？钻@開口限定部分632可以是形成為疊層的多個(gè)導(dǎo)電層的暴露部分?？涨?50的尺寸由開口 640的尺寸確定，并且直徑優(yōu)選地為大約1.0mm0第一鑰層620用作蝕刻終止位置，因此繼續(xù)完成硅蝕刻，以確?？涨坏牡撞咳渴氰€。在步驟512中，如圖6F所示從圓片610的背面沉積第三導(dǎo)電層660(優(yōu)選地為鑰)，以涂布導(dǎo)電層630、襯底中的蝕刻空腔650的壁和導(dǎo)電層620的底面。輕微可拉伸的膜是優(yōu)選的，以避免橫貫空腔開口的起皺。在步驟514中，涂覆各向異性蝕刻劑，以在使鑰的相當(dāng)大的部分留在空腔650的壁670上的同時(shí)，擇優(yōu)地從圓片610的背面和從導(dǎo)電層620的底面去除第三導(dǎo)電層。該步驟的結(jié)果是使來(lái)自第一鑰沉積的導(dǎo)電層620大致保持完整，如圖6G所示在空腔650的范圍內(nèi)被懸置(cantilated)。因此，層620沉積的厚度必須足夠用作孔闌。盡管沒有在所有實(shí)施例中要求，但由于有些加工步驟可能涉及XeF2的使用(該物質(zhì)的特性決定其將侵襲并蝕刻(spontaneously attack and etch)任何暴露的娃表面),所以優(yōu)選的是使襯底610的所有面(包括空腔650的側(cè)壁)被鑰或另外的金屬的保護(hù)層完全封住。在步驟516中，如圖6H所示在層620中形成孔，以形成孔闌開口 680?？桌缈赏ㄟ^(guò)光刻法或離子束銑削形成?？钻@開口 680延伸通過(guò)鑰層620，該鑰層來(lái)自第一鑰沉積，具有8μm與10μm之間的厚度。孔闌的尺寸和形狀隨帶電粒子束系統(tǒng)的要求而變化。孔闌開口直徑典型地從幾微米變化至幾百微米。孔闌開口比空腔的直徑小，帶電粒子不受襯底影響?？钻@開口的直徑優(yōu)選地小于空腔直徑的0.8倍，更優(yōu)選地小于空腔直徑的0.5倍，并且最優(yōu)選地小于空腔直徑的0.1倍。在有些實(shí)施例中，孔闌開口形狀是橢圓的或卵形的。當(dāng)孔闌開口不是圓形時(shí)，孔闌開口的與襯底表面正交的最長(zhǎng)的線直徑(linear diameter)優(yōu)選地小于空腔的與襯底表面正交的最短的線性尺寸(linear dimension)的0.8倍,更優(yōu)選地小于空腔的與襯底表面正交的最短的線性尺寸的0.5倍，并且最優(yōu)選地小于空腔的與襯底表面正交的最短的線性尺寸的0.1倍。術(shù)語(yǔ)“直徑”用于指開口的任何與射束軸正交的主線性尺寸(majorlinear dimension)。襯底典型地比孔闌開口部分厚5倍以上(more than 5 times thickerthan),比孔闌開口部分厚10倍以上，或者比孔闌開口部分厚20倍以上。在有些實(shí)施例中，孔闌開口形狀為矩形狹縫。孔闌狹縫的示例寬度在具有大約500 μ m的長(zhǎng)度的情況下可在1.0-3.0ym的范圍內(nèi)。圖7示出了由兩排組成的孔闌條700，每排有八個(gè)孔闌702?？钻@條700包括蝕刻到襯底704中的十六個(gè)空腔。在沒有阻擋射束的光闌的情況下，位于孔闌陣列端部處的通孔706使得帶電粒子束系統(tǒng)有效地工作成為可能，該孔還用作表示孔闌運(yùn)動(dòng)組件中正確的孔闌條取向的標(biāo)記。取向標(biāo)記708被蝕刻到孔闌條的兩個(gè)面內(nèi)。在另一實(shí)施例中，選擇性地制作孔闌條，使得將兩個(gè)或更多個(gè)孔闌開口限定部分厚度形成在相同的孔闌條內(nèi)。換句話說(shuō)，形成在孔闌開口的導(dǎo)電涂層厚度對(duì)于相同孔闌條內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)孔闌可不同，從而允許不同厚度的孔闌的恒定縱橫比仍然相同。當(dāng)孔闌開口的直徑變得較大時(shí)，厚度同樣可變得較大，以維持直徑與厚度的恒定比率。圖8示出了布置在150mm直徑的圓片上的110個(gè)孔闌模具802 (見圖7)的示例布局800。沒有示出切口或劃線道寬度，但存在足夠的邊緣留空區(qū)域(edge exclusion)，以在不需要改變布局的情況下考慮任何必要的切口寬度。在孔闌條的制作過(guò)程中可使用任何尺寸的圓片。本發(fā)明的有些實(shí)施例包括用于帶電粒子束系統(tǒng)的孔闌結(jié)構(gòu)，孔闌結(jié)構(gòu)包括:
襯底；
孔闌材料，其由襯底支撐并具有孔闌開口限定部分，所述孔闌開口限定部分包括限定孔闌開口的孔；以及
空腔，其位于孔闌開口限定部分下方的襯底材料中，使得孔闌由孔闌材料中的孔而不是由襯底中的空腔限定。在有些實(shí)施例中，襯底包括半導(dǎo)體，并且孔闌材料包括導(dǎo)體。在有些實(shí)施例中，襯底包括硅，并且孔闌材料包括鑰、鎢、鈦、鉬、石墨或者導(dǎo)電金剛石。在有些實(shí)施例中，襯底比孔闌開口限定部分厚10倍以上。在有些實(shí)施例中，在孔闌開口限定部分下方的襯底中的空腔具有的與襯底表面正交的最短的線性尺寸至少為孔闌開口的與襯底表面正交的最長(zhǎng)的線性尺寸的10倍。在有些實(shí)施例中，從襯底材料的材料到孔闌開口的最靠近的距離是孔闌開口的直徑的10倍。在有些實(shí)施例中，孔闌中的至少兩個(gè)孔闌在同一襯底上。本發(fā)明的有些實(shí)施例包括帶電粒子束柱體，包括:
帶電粒子的源；以及
聚焦柱體，其用于聚焦帶電粒子，聚焦柱體包括如以上所描述的孔闌條。本發(fā)明的有些實(shí)施例包括用于制作限束孔闌的方法，包括:` 將第一導(dǎo)電層沉積在襯底的頂面上；
在襯底的底面上形成空腔，該空腔使第一導(dǎo)電層的底面的一部分暴露；以及 在導(dǎo)電層中形成孔，孔通向(opening into)空腔，使得由孔限定的孔闌由導(dǎo)電涂層上的圖案形成而不是由空腔尺寸確定。有些實(shí)施例還包括將第二導(dǎo)電層沉積在襯底的底面上，使得空腔的壁和第一導(dǎo)電層的底面被涂布。在有些實(shí)施例中，沉積第一導(dǎo)電層包括沉積鑰。在有些實(shí)施例中，沉積第一導(dǎo)電層包括沉積鎢、鈦、鉬、石墨或者導(dǎo)電金剛石。在有些實(shí)施例中，沉積第一導(dǎo)電層包括沉積可拉伸結(jié)構(gòu)。在有些實(shí)施例中，形成空腔包括形成具有大約1_的直徑的空腔。在有些實(shí)施例中，在導(dǎo)電層中形成孔包括形成采用圓形、卵形或矩形狹縫的形式的孔。本發(fā)明的有些實(shí)施例包括用于制作限束孔闌條的方法，包括:
將第一導(dǎo)電涂層沉積在襯底的頂面上；
在襯底的底面上形成多個(gè)空腔，空腔使第一導(dǎo)電涂層的底面暴露；
在一個(gè)或多個(gè)空腔上方形成通過(guò)第一導(dǎo)電層的孔闌開口；以及 將襯底分成多個(gè)孔闌條。在有些實(shí)施例中，孔闌開口的與射束方向正交的最長(zhǎng)的線性尺寸小于孔闌開口的與射束方向正交的最長(zhǎng)的線性尺寸的0.8倍。在有些實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層的厚度小于襯底厚度的5倍。有些實(shí)施例還包括選擇性地沉積第三導(dǎo)電涂層，以在孔闌開口限定部分處用導(dǎo)電涂層形成導(dǎo)電疊層，使得一個(gè)或多個(gè)孔闌在孔闌開口處具有與同一孔闌條內(nèi)的其余孔闌不同的導(dǎo)電涂層厚度。盡管已詳細(xì)地描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)理解的是，在不偏離如由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在此可作出各種變化、替換和變更。例如，盡管實(shí)施例描述了每個(gè)襯底空腔一個(gè)孔闌開口，但有些實(shí)施例每個(gè)空腔可具有多個(gè)孔闌開口。例如，長(zhǎng)的薄空腔可包括多個(gè)孔闌開口。在有些實(shí)施例中可能不需要用導(dǎo)體涂布空腔的面。此外，本申請(qǐng)的范圍并不打算被限定于在說(shuō)明書中所描述的過(guò)程、機(jī)器、物質(zhì)的成分、裝置、方法和步驟的特定的實(shí)施例。作為本領(lǐng)域的一名普通技術(shù)人員，其將從本發(fā)明的公開內(nèi)容容易地意識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明，可利用目前存在的或者稍后研制的執(zhí)行與在此所描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例大致相同的功能或?qū)崿F(xiàn)與在此所描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例大致相同的結(jié)果的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)的成分、裝置、方法或步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在將這樣的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)的成分、裝置、方法或步驟包括在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于帶電粒子束系統(tǒng)的孔闌結(jié)構(gòu)，所述孔闌結(jié)構(gòu)包括: 襯底； 孔闌材料，其由所述襯底支撐并具有孔闌開口限定部分，所述孔闌開口限定部分包括限定孔闌開口的孔；以及 空腔，其位于所述孔闌開口限定部分下方的襯底材料中，使得孔闌由所述孔闌材料中的孔而不是由所述襯底中的所述空腔限定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孔闌結(jié)構(gòu)，其中所述襯底包括半導(dǎo)體，并且所述孔闌材料包括導(dǎo)體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2 所述的孔闌結(jié)構(gòu)，其中所述襯底包括硅，并且所述孔闌材料包括鑰、鎢、鈦、鉬、石墨或者導(dǎo)電金剛石。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的孔闌結(jié)構(gòu)，其中所述襯底比所述孔闌開口限定部分厚10倍以上。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的孔闌結(jié)構(gòu)，其中位于所述孔闌開口限定部分下方襯底中的空腔具有的與襯底表面正交的最短的線性尺寸至少為所述孔闌開口的與所述襯底表面正交的最長(zhǎng)的線性尺寸的10倍。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的孔闌結(jié)構(gòu)，其中從所述襯底材料的材料到所述孔闌開口的最靠近的距離是所述孔闌開口的直徑的10倍。
7.一種孔闌條，包括在同一襯底上的至少兩個(gè)根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的孔闌。
8.一種帶電粒子束柱體,包括: 帶電粒子的源； 聚焦柱體，其用于聚焦帶電粒子，所述聚焦柱體包括根據(jù)權(quán)利要求7所述的孔闌條。
9.一種用于制作限束孔闌的方法，包括: 將第一導(dǎo)電層沉積在襯底的頂面上； 在所述襯底的底面上形成空腔，所述空腔使所述第一導(dǎo)電層的底面的一部分暴露；以及 在所述導(dǎo)電層中形成孔，孔通向所述空腔，使得由所述孔限定的所述孔闌由所述導(dǎo)電涂層上的圖案形成而不是由所述空腔的尺寸確定。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括將第二導(dǎo)電層沉積在所述襯底的所述底面上，使得所述空腔的壁和所述第一導(dǎo)電層的底面被涂布。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所述的方法，其中沉積第一導(dǎo)電層包括沉積鑰。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中的任一項(xiàng)所述的方法，其中沉積第一導(dǎo)電層包括沉積鎢、鈦、鉬、石墨或者導(dǎo)電金剛石。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中的任一項(xiàng)所述的方法，其中沉積第一導(dǎo)電層包括沉積可拉伸結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9-13中的任一項(xiàng)所述的方法，其中形成空腔包括形成具有大約Imm直徑的空腔。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-14中的任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述導(dǎo)電層中形成孔包括形成采用圓形、卵形或矩形狹縫的形式的孔。
16.一種用于制作限束孔闌條的方法，包括: 將第一導(dǎo)電涂層沉積在襯底的頂面上； 在所述襯底的底面上形成多個(gè)空腔，所述空腔使所述第一導(dǎo)電涂層的底面暴露； 在一個(gè)或多個(gè)所述空腔上方形成通過(guò)所述第一導(dǎo)電層的孔闌開口 ；以及 將所述襯底分成多個(gè)孔闌條。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括將第二導(dǎo)電涂層沉積在所述硅襯底的所述底面上，使得所述空腔的壁和所述第一導(dǎo)電涂層的所述底面被涂布。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或權(quán)利要求17所述的方法，其中所述襯底包括硅，并且所述第一導(dǎo)電涂層包括鑰、鎢、鈦、鉬、石墨或者導(dǎo)電金剛石。
19.根據(jù)權(quán)利要求16-18中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述孔闌開口的與射束方向正交的最長(zhǎng)的線性尺寸小于所述孔闌開口的與所述射束方向正交的最長(zhǎng)的線性尺寸的0.8倍。
20.根據(jù)權(quán)利要求16-19中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一導(dǎo)電層的厚度小于所述襯底厚度的5倍。
21.根據(jù)權(quán)利要求16-20中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括選擇性地沉積第三導(dǎo)電涂層，以在孔闌開口限定部分處用所述導(dǎo)電涂層形成導(dǎo)電疊層，使得一個(gè)或多個(gè)孔闌在孔闌開口處具有與同一孔闌條內(nèi)的 其余孔闌不同的導(dǎo)電涂層厚度。
全文摘要
實(shí)現(xiàn)一種改進(jìn)的限束孔闌結(jié)構(gòu)及制作的方法。在位于支撐襯底中的空腔上方的薄的導(dǎo)電膜中制作孔闌開口，其中孔闌的尺寸和形狀由導(dǎo)電膜中的開口確定，而不是由襯底確定。
文檔編號(hào)H01J37/09GK103094031SQ20121043899
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者N.W.帕克, M.W.烏特勞特, D.塔格爾, J.格雷厄姆 申請(qǐng)人:Fei 公司