用于改进FIB模制的模式修改方案
阅读：422发布：2020-07-15
专利汇可以提供用于改进FIB模制的模式修改方案专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种引导带电 粒子束 的改进方法通过更改一个或更多偏转器 信号 来补偿带电粒子行经所述系统所需的时间。根据本 发明 的一个 实施例 ，在数字到模拟(D/A)转换之前对扫描模式应用数字 滤波器 ，以便减小或消除可能由TOF误差引起的过冲效应。在其他实施例中， 模拟滤波器 或者对具有较低带宽的信号 放大器 的使用也可以被用来补偿TOF误差。通过更改扫描模式，可以显著减小或消除过冲效应。，下面是用于改进FIB模制的模式修改方案专利的具体信息内容。
1.一种在带电粒子束系统中引导带电粒子束的方法，包括：
为带电粒子束选择所期望的扫描模式，针对带电粒子束的扫描模式是通过对偏转器系统中的至少一个偏转器平板施加至少第一电压和第二电压而产生的；
通过将数字或者模拟滤波器应用于所期望的扫描模式而修改所期望的扫描模式，以便补偿当所施加的电压从第一电压改变到第二电压时由正传播经过带电粒子束系统的带电粒子所引起的行程时间误差；
将经修改的扫描模式转换到模拟信号；以及
将所述模拟信号施加到偏转器系统，以便引导带电粒子束。
2.权利要求1的方法，其中，对所期望的扫描模式应用数字或模拟滤波器包括选择减小偏转器信号频率响应的幅度中的峰化的数字滤波器。
3.权利要求1的方法，其中，所述数字或模拟滤波器是单极递归低通数字滤波器。
4.权利要求1的方法，其中，所述数字或模拟滤波器是数字陷波滤波器。
5.权利要求1的方法，其中，所述数字或模拟滤波器是数字滤波器并且应用所述数字滤波器减小了当射束方向改变时的带电粒子束的过冲。
6.权利要求1的方法，其中，应用所述数字或模拟滤波器包括应用数字滤波器以便使将被发送到偏转器系统的模拟信号的频率响应变平。
7.权利要求1的方法，其中，修改所期望的扫描模式包括：计算由行程时间误差引起的预计射束偏差，将所期望的扫描模式与所预测的扫描模式进行比较以便产生误差轨迹，以及使用误差轨迹来修改所期望的扫描模式。
8.权利要求1的方法，其中，修改所期望的扫描模式包括：执行快速傅里叶变换(FFT)计算以便将所期望的扫描模式转换成频域表示，基于已知的不完美的频率响应来导出理想的频率响应校正，将所述校正乘以所述频域表示，以及经由逆FFT计算对经修改的频域表示进行转换以便产生经修改的扫描模式。
9.权利要求1的方法，其中，将所述模拟信号施加到偏转器系统以便引导带电粒子束包括：将所述模拟信号施加到偏转器系统，以便引导带电粒子束在样品上铣削出所期望的图案。
10.权利要求1的方法，其中，将所述模拟信号施加到偏转器系统以便引导带电粒子束包括：将所述模拟信号施加到偏转器系统，以便引导带电粒子束按照所期望的模式在样品上沉积材料。
11.权利要求1的方法，其中，应用数字或模拟滤波器包括实时地应用数字滤波器。
12.权利要求1的方法，其中，所述数字或模拟滤波器是符合等式y(n)＝
b0x(n)-a1y(n-1)的单极数字滤波器，其中x(n)是信号输入，y(n)是信号输出，并且a1和b0是被选择成具有一定带宽的滤波器系数，所述一定带宽将减小两条或更多条组合偏转器曲线的频率响应中的峰值。
13.权利要求1的方法，其中，所述带电粒子束具有小于30kV的着陆能量。
14.权利要求1的方法，其中，所述带电粒子束具有小于300纳秒的停顿时间。
15.一种在带电粒子束系统中引导带电粒子束的方法，包括：
选择射束着陆能量和所期望的扫描模式，所期望的扫描模式具有信号频率；
确定针对所述带电粒子束系统的带电粒子束偏转器的偏转器幅度与针对所选射束着陆能量的信号频率之间的关系；
定位偏转器幅度中的将在给定频率范围内扫描射束的情况下导致过冲误差的峰值；
修改所期望的扫描模式以便减小偏转器幅度中的峰值；以及
使用经修改的扫描模式来控制带电粒子束的位置。
16.权利要求15的方法，其中，修改所期望的扫描模式以便减小偏转器幅度中的峰值包括：在将所期望的扫描模式转换到将被用来引导带电粒子束系统的偏转器系统的模拟信号之前，对所述模式应用数字滤波器。
17.权利要求15的方法，其中，修改所期望的扫描模式以便减小偏转器幅度中的峰值包括：选择放大器来将所期望的扫描模式转换成模拟信号，所述放大器具有一定带宽，从而使得在其中出现将导致过冲误差的偏转器幅度中的峰值的频率范围内减小信号增益。
18.权利要求17的方法，其中，所述放大器具有可选带宽滤波器。
19.权利要求17的方法，还包括：在将所期望的扫描模式转换到将被用来引导带电粒子束系统的偏转器系统的模拟信号之前，对所述模式应用数字滤波器。
20.一种在带电粒子束系统中引导带电粒子束的方法，包括：
选择所期望的扫描模式以便使用带电粒子束进行铣削；
对所期望的扫描模式的信号应用滤波器，以便补偿由正传播经过所述带电粒子束系统的带电粒子束的带电粒子所引起的行程时间误差；
将经滤波的信号转换到模拟信号；以及
将所述模拟信号施加到偏转器系统的一个或更多平板，以便控制带电粒子束的位置。
21.权利要求20的方法，其中，所述滤波器是数字滤波器。
22.权利要求21的方法，其中，所述数字滤波器是单极低通滤波器，并且其中应用所述滤波器包括使用所述单极低通滤波器来使将被施加到偏转器系统的信号的频率响应变平。
用于改进FIB模制的模式修改方案
[0001] 本申请要求2009年8月28日提交的美国临时申请61/238,007的优先权，该临时申请被合并在此以作参考。
技术领域
背景技术
[0004] 带电粒子束系统通常包括粒子源、射束熄灭装置、加速透镜、聚焦光学装置以及偏转光学装置。带电粒子源例如可以是液体金属离子源、等离子体离子源或者诸如肖特基发射体之类的热场电子发射体。射束熄灭装置通过将射束引导离开工件并且引导到固体停止材料中而中断射束。
[0005] 聚焦光学装置将射束聚焦到样品表面上的一点或预定义形状中。聚焦光学装置通常包括聚光透镜与物镜的组合。所述透镜可以是静电的、磁性的或者二者的各种组合。比如光透镜之类的带电粒子透镜具有像差，所述像差使得难以聚焦带电粒子以形成清晰图像。所述像差对于穿过透镜中心的带电粒子来说是最小的，并且所述像差随着与透镜中心的距离增大而增大。因此，期望带电粒子束在非常靠近透镜中心处穿过。一种类型的像差被称作“射束相互作用”，其发生原因是射束中的粒子全部具有相同的电荷，从而彼此排斥。
粒子彼此越靠近，排斥力就越大。由于粒子通常在穿过物镜之后会聚，因此期望将物镜定位成尽可能靠近工件，以便缩短在紧密射束中聚焦粒子的时间。物镜与工件之间的距离被称作“工作距离”。
粒子彼此越靠近，排斥力就越大。由于粒子通常在穿过物镜之后会聚，因此期望将物镜定位成尽可能靠近工件，以便缩短在紧密射束中聚焦粒子的时间。物镜与工件之间的距离被称作“工作距离”。
[0006] 偏转光学装置将射束引导向工件表面上的被称作“停顿点”或“像素”的各点。例如，所述射束可以以光栅模式、以蛇形模式或者朝向个别点的任意序列被引导。射束通常将在一点处停顿指定时间段(被称作“停顿时间段”)，以便递送指定“剂量”的带电粒子，并且随后被偏转到下一个停顿点。停顿时间段的持续时间被称作“停顿时间”或“像素速率”。(虽然像素“速率”更适当地指代每秒钟扫描的像素数，但是该术语有时也被用来表明射束保持在每一个像素处的时间。)
[0007] 偏转光学装置可以是磁性的或静电的。在聚焦离子束系统中，偏转光学装置通常是静电的。用于聚焦离子束的静电偏转器通常是八极装置，也就是说每一个偏转器包括围绕圆的圆周分布的八块平板。对所述八块平板施加不同的电压，以便在不同方向上将射束偏转离开光轴。
[0008] 如果所述偏转器被放置在物镜下方，则射束可以穿过物镜的中心从而最小化像差。这样的配置例如被用在由作为本发明受让人的FEICompany出售的一些VisION系统中。然而将偏转器放置在物镜下方会增大工作距离，从而增大射束像差。
[0009] 为了最小化工作距离，可以将所述偏转器放置在物镜上方。然而对于透镜上方的偏转器，当射束被偏转时，其从透镜中心移开，从而增大特定像差。为了解决这一问题，许多聚焦离子束系统使用如图1中所示的透镜前两级偏转器100来将射束102从光轴104偏转。第一级110将射束102偏转到光轴104的一侧，而第二偏转器114将射束偏转回到光轴104的另一侧，从而使得射束102穿过物镜120的中心，但是其角度使得射束被偏转到在它冲击工件122时处于正确的位置。通常对偏转器的两级都施加相同量值的电压以便实现所期望的偏转。
[0010] 带电粒子束通过向工件上的精确位置递送所计算数目的粒子来处理工件。每一个粒子导致工件中的改变以及次级粒子的喷射。为了精确地控制所述处理，不管是用于铣削还是用于成像，人们必须控制冲击表面上的每一点的粒子数目。随着由带电粒子束处理的工件的特征变得越来越小，带电粒子束必须能够向工件表面上的每一个小点更精确地递送受控数目的带电粒子。这种精确控制需要能够从像素到像素快速移动射束同时向每一个像素递送正确剂量的粒子的偏转器。
[0011] 由于典型的透镜前偏转器中的两个偏转器(被称作上方八极装置和下方八极装置)分开通常为许多毫米的距离，因此出现显著的问题。由于FIB离子(诸如镓离子)的质量相对大，因此与短的模制(pattering)停顿时间相比，离子行经偏转器之间的距离所花费的时间不可忽略。作为结果，当被施加到偏转器系统的信号被改变以将射束从第一停顿点引导向第二停顿点时，在电压改变时(上方八极装置)已经穿过所述偏转系统的一部分的带电粒子在下方八极装置处将不会接收到正确的力。这将导致带电粒子被引导向除了第一或第二停顿点之外的点。随着停顿时间段变得更短，电压改变变得更加频繁，并且在电压改变期间正行经所述偏转系统的粒子数目增大，因此更多粒子被错误引导，从而使得不可能精确地处理工件。
[0012] 如果对两个偏转器都施加相同的波形，则由于离子从一个偏转器行进到另一个偏转器所花费的行程时间(TOF)，将会有“定时误差”。这导致自身通常表现为过冲效应的模制误差。所述模制误差在较低着陆能量和短停顿时间下特别明显。图2示出了射束能量为8kV并且停顿时间为300纳秒的聚焦离子束系统的铣削路径202。线204示出了意定射束路径。无论射束在哪里改变方向，都可以清楚地看到显著的过冲效应。
[0013] 这些类型的模制误差对于电路编辑和射束化学应用来说特别成问题。例如，在许多电路编辑应用中，非常紧密的几何结构涉及小的误差空间。此外，对于所涉及的必要的高长宽比铣削常常需要气体辅助蚀刻。在使用气体辅助蚀刻时，需要短停顿时间来避免在特定位置处耗尽蚀刻气体(且所得到的铣削性能降低)。由于在电路编辑中所涉及到的低容差，在所期望的射束路径之外的铣削(如图2中所示)可能导致破坏重要的电路特征。
[0014] 在授予Hill等人的美国专利号7,569,841“Deflection Signal Compensation for Charged Particle Beam”中描述了一种用于应对行程时间定时误差的技术，该专利被转让给本申请的受让人并且被合并在此以作参考。Hill描述了一种涉及把施加到两个偏转器系统的偏转信号的定时延迟一定数量的方案，所述一定数量与偏转器之间的传播时间有关。这种方法工作得相当好，但是其缺陷在于需要额外的放大器组(通常有八个输出)来驱动额外的偏转器以及需要生成偏转信号的经时间延迟的版本的装置。所述额外的放大器组导致额外的偏转噪声以及给离子束系统增加了额外的成本和复杂度。
[0015] 因此，需要一种避免现有技术的这些问题的校正TOF误差的改进方法。
发明内容
[0016] 本发明的一个目的是改进带电粒子束系统将粒子精确地引导向工件的能力。
[0017] 随着对于带电粒子束处理中的精度的需求增大，在精确控制射束方面，带电粒子移过带电粒子束系统所需的时间变为重要的因素。例如，当施加到偏转器系统的信号被改变以便把射束从第一停顿点引导向第二停顿点时，在电压改变时已经穿过所述偏转系统的一部分的带电粒子将不会接收到正确的力以使它们偏转到第一或第二停顿点。随着停顿时间段变得更短，电压改变变得更加频繁，并且在电压改变期间正行经所述偏转系统的粒子数目增大，因此更多粒子被错误引导，从而使得不可能精确地处理工件。
[0018] 本发明通过更改一个或更多偏转器信号来补偿带电粒子行经所述系统所需的时间。根据本发明的一个实施例，在数字到模拟(D/A)转换之前对扫描模式应用数字滤波器，以便减小或消除可能由TOF误差引起的过冲效应。在其他实施例中，模拟滤波器或者对于具有较低带宽的信号放大器的使用也可以被用来补偿TOF误差。通过更改扫描模式，可以显著减小或消除过冲效应。
[0019] 前面相当宽泛地概述了本发明的特征和技术优点，从而可以更好地理解下面的对本发明的详细描述。在下文中将描述本发明的附加特征和优点。本领域技术人员应当认识到，所公开的概念和具体实施例可以容易被用作修改或设计用于实施本发明相同的目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应当认识到，这样的等效构造不会背离如在所附权利要求书中阐述的本发明的精神和范围。附图说明
[0020] 为了更加透彻地理解本发明及其优点，现在将参照结合附图所做的以下描述，在附图中：
[0021] 图1示出了用于聚焦离子束系统的典型两级偏转器；
[0022] 图2示出了针对现有技术聚焦离子束系统的实际和编程铣削路径；
[0023] 图3示出了针对30kV着陆能量下的组合八极装置偏转系统的偏转幅度灵敏度与频率(Hz)的关系曲线图；
[0024] 图4示出了针对2kV着陆能量下的组合八极装置偏转系统的偏转幅度灵敏度与频率(Hz)的关系曲线图；
[0025] 图5是适用于实践本发明的单极数字滤波器的图示；
[0026] 图6示出了针对具有8kV着陆能量的FIB系统的偏转幅度与时间的关系曲线图；
[0027] 图7示出了根据本发明的优选实施例的滤波方案的流程图；
[0028] 图8示出了具有300纳秒停顿时间的铣削模式到具有25纳秒粒度的信号的转换；
[0029] 图9是偏转幅度灵敏度与频率的关系曲线图，示出了针对组合八极装置的DC响应以及在应用了根据本发明的一个实施例的数字滤波器之后的信号响应；
[0030] 图10A示出了针对具有8kV射束能量和300纳秒停顿时间的现有技术聚焦离子束系统的铣削路径；
[0031] 图10B示出了针对图10A的聚焦离子束系统的铣削路径，其中在扫描模式生成之前对目标波形应用数字滤波器；
[0032] 图11A到11D示出了使用不同滤波器频率的用于聚焦离子束系统的测试模式；
[0033] 图12是偏转幅度灵敏度与频率的关系曲线图，示出了根据本发明的优选实施例的数字陷波滤波器的应用；以及
[0034] 图13是偏转幅度灵敏度与频率的关系曲线图，示出了使用根据本发明的优选实施例的具有1MHz带宽的有限放大器的效应；
[0035] 附图不意图是按比例绘制的。在附图中，在各图中所示出的每一个完全相同或几乎完全相同的组件由相同的附图标记表示。为了清楚起见，可能未在每一幅图中标记出每一个组件。
具体实施方式
[0036] 本发明的实施例使用滤波器来减小针对所期望的扫描模式的行程时间(TOF)效应。优选地，在数字到模拟(D/A)转换之前对扫描模式应用数字滤波器，以便减小或消除可能由TOF误差引起的过冲效应。在其他实施例中，模拟滤波器或者对具有较低带宽的信号放大器的使用也可以被用来补偿TOF误差。本发明便于在具有可引导射束的带电粒子束系统中精确地递送带电粒子，并且在所述系统正快速改变射束位置时(也就是在使用短停顿时间时)或者在射束具有较低着陆能量(也就是在离子正较慢移动因此花费更长时间来行进经过偏转器时)时特别有用。应当提到的是，使用极高质量离子(例如Xe)的离子镜筒对于这里所描述的TOF伪信号将具有成比例地更大的问题。
[0037] 本发明的一种优选方法或设备具有许多新颖方面，并且由于本发明可以被体现在用于不同目的的不同方法或设备中，因此在每一个实施例中不需要存在每一个方面。此外，所描述的实施例的许多方面可以单独可取得专利权。虽然本描述大部分是针对使用诸如镓离子之类的离子的聚焦离子束系统，但是优选的实施例还将适用于使用其他类型的离子或其他类型的带电粒子的带电粒子束系统(包括电子束系统)。
[0038] 在现有技术偏转系统，诸如图1中所示的两级偏转器中，通过同时改变两个偏转级上的电压来把射束移动到不同的像素。然而由于粒子穿过所述偏转系统会花费有限的时间量，因此在电压改变正发生时将会有粒子处在所述系统内。这些粒子将接收到适于一个像素的偏转力的一部分以及适于下一个像素的偏转的一部分。由于两级偏转器的十字形(criss-cross)设计，在所述过渡期间穿过所述偏转系统的粒子通常将不会冲击在两个像素之间的一点处，而是将冲击在另外的某一点处。作为结果，当频率足够高从而离子经过偏转器的传播时间与针对驱动波形的时间段类似时，偏转器不良地响应。这导致其自身通常表现为如图2中所示的过冲效应的模制误差。
[0039] 使得这里所描述的方法适用的关键认识是以下知识：可以使用频率分析方法通过系统性方式对TOF伪信号进行建模。在如上所述的典型的透镜前双偏转系统中，为了避免与偏转相关联的大光学像差，以如下方式操作所述双偏转器：使得所述双偏转系统的有效枢轴点近似处在最终的聚焦透镜(L2)的透镜平面处。这通常是通过被配置成交叉连线方式以生成相反偏转的上方和下方八极装置而实现的，其中下方八极装置具有略微多于2X的偏转灵敏度并且(一个或多个)间距和长度被设置成有效偏转枢轴点处在所期望的位置中。
[0040] 考虑正行经长度为L、间隙为W的双极偏转器的、速度为vz0、质量为m的单个带电离子，其中w是2*pi*频率(pi＝3.141592...)。现在考虑按照对称的方式施加幅度为的正弦波电压，从而使得每当在一块平板上施加电压时，就对另一块平板施加相反的电压。
[0041] 所述离子上的力可以表示为：
[0042]
[0043] 如果任意地假设电子在时间t0进入偏转器，则在传播时间t1离子离开所述双极装置时的离子上的y速度恰好是：
[0044]
[0045]
[0046] 令t0＝t
[0047]
[0048]
[0049] 所偏转的角度被给出为：
[0050]
[0051] 对于较小的θ
[0052] 并且如果我们假设在偏转器之后的物镜的焦距非常接近从透镜到像平面的距离(接近平行的射线进入它)，则对于f1的焦距，像平面(样品)处的位移恰好是：
[0053] 对于较小的θ
[0054] 因此：
[0055]
[0056] 余弦项具有所有的时间相关性。偏转器的相位响应和偏转响应的幅度恰好是：
[0057]
[0058]
[0059] 其中k1通过检查仅仅是所述偏转器的DC偏转灵敏度， 是输入正弦波与输出波形之间的相移，y(t:w)是样品平面处的射束位置，并且Amp(y)是样品平面处的振荡射束位置的包络的幅度。
[0060] 对于正行经透镜前双偏转系统(使单位幅度正弦波电压施加到所述偏转系统)的单个带电离子，我们可以使用上面的初始结果来描述第一偏转器的行为。现在如果第一偏转器之后有第二偏转器，其中传播时间为t2并且从第一偏转器的末端传播到第二偏转器所经过的时间是t3，则所发生的净偏转可以示出为：
[0061]
[0062]
[0063]
[0064] 其中，常数A1，2和B1，2被给出为：
[0065]
[0066]
[0067]
[0068]
[0069] 下表示出了针对典型的FIB双偏转器系统的样品数值。
[0070]
[0071] 表1
[0072] 对于表1所描述的FIB系统，图3示出了针对组合八极装置偏转系统的偏转幅度灵敏度与频率(Hz)的关系曲线图，包括如在上面描述的等式中所合并的八极装置之内和之间的传播时间的效应。线302示出了单独的下方八极装置的偏转灵敏度。线304示出了单独的上方八极装置的相关性。如所述曲线图中所看到的，由于下方八极装置的长度更长，因此下方八极装置的偏转灵敏度在较低频率下开始降低(滚落)。
[0073] 线306示出了针对上方和下方八极装置的组合曲线的DC响应。在低于150kHz的频率下，线306反映出上方与下方八极装置的灵敏度之间的差异，由于它们是交叉连线的因此预期到这一点。然而在150kHz以上，所述频率响应在系统响应与频率的关系曲线中示出显著的峰值。偏转幅度响应曲线306中的该突出峰化是由于传播时间效应和偏转放大器噪声正使得两个偏转器“相加”而不是相减。
[0074] 线308示出了在如下情况下对所述组合偏转器的理想化响应：在施加到两个偏转器的电压之间引入延迟以便精确地补偿八极装置之间的理论过渡时间，正如在上面讨论的美国专利号7,569,841中所描述的那样。
[0075] 在图4中示出了示出2kV FIB着陆能量下的性能的图，其中所述曲线的所有边缘和峰值都朝向较低频率偏移了近似sqrt(30/2)。(线402示出了单独的下方八极装置的偏转灵敏度；线404示出了单独的上方八极装置的相关性；并且线406示出了针对上方与下方八极装置的组合曲线的DC响应。)因此取决于各种细节(LE、离子质量等等)，双偏转系统的频率响应自身表现为通常处在0.5到1.5MHz区段内的一定增益下的系统响应与频率的关系曲线中的显著峰值。
[0076] 本发明的另一个关键概念是认识到可以在极为简单的形式(即可以实时应用的简单的单极数字滤波器的形式)下实施一种有用的校正方案。虽然对于具有短停顿时间和低着陆能量的离子束的过冲效应问题是众所周知的，但是申请人已发现，这些问题的一个主要来源是如上面所描述的TOF误差。尽管早已感觉到需要校正这些过冲效应，但是申请人还不知道任何先前的使用对偏转器信号的数字滤波来校正这些问题的尝试。
[0077] 根据本发明的优选实施例，可以在生成所述模式之前应用数字滤波器。可以按照一定方式基于现有的理论或实验表征来选择将要应用的数字滤波器，以便改进整个系统的频率响应。随着系统的着陆能量改变，适当的数字滤波器将有不同。在一种简单形式中，在任何D/A转换之前，在数字域内对所期望的模式应用单极递归(IIR)低通滤波器。图5是适当的单极滤波器的图示，其由下面的等式给出：
[0078] y(n)＝b0x(n)-a1y(n-1)
[0079] 其中，x(n)是信号输入，y(n)是信号输出，并且a1和b0是被选择为具有将按照一定方式滚落频率响应的带宽的滤波器系数，从而避免图3和4中所示的总系统中的大增益峰化。所述滤波可以优选地实时进行。根据上面描述的优选实施例，每一个数据点只需要两次乘法和一次加法运算，尽管更加复杂的滤波是可能的。正如下面更加详细地描述的那样，还有可能校正组合电子装置+TOF频率响应的相位和幅度二者。
[0080] 图6对于具有8kV着陆能量的FIB系统示出了可以使用已知的快速傅里叶变换(FFT)计算从频率响应确定的阶跃响应(幅度对时间)的图形表示。替选地，可以在时域内执行上面所描述的幅度计算。如线604所示，使用不具有TOF校正的偏转器导致在信号稳定到正确幅度(在大约500纳秒处)之前的显著幅度过冲。与此相对，线608(使用0.5MHz滤波器加1MHz放大器)不会过冲所期望的幅度。
[0081] 在图7中示出了上面描述的滤波方案的概念流程。首先，在步骤702中，由带电粒子束操作员选择将要铣削的模式，这例如是通过使用仪器的图形用户接口实现的。随后在步骤704中，在数字到模拟转换之前对所期望的模式应用适当的数字滤波器。选择适当的数字滤波器以便减小偏转器频率响应中的任何不合期望的峰化。在步骤706中，经滤波的信号转换到模拟并且由模制引擎(PIA)作为流文件输出。在步骤710中放大所述模拟信号，并且在步骤712中将其发送到偏转器以便控制带电粒子束。
[0082] 如图8所示，原始铣削模式使用300纳秒的停顿时间。然而数字滤波有效地将信号粒度降低到25纳秒。
[0083] 图9示出了在任何D/A转换之前对所期望的扫描模式应用这样的单极IIR低通数字滤波器的好处。线906示出了针对着陆能量为8kV的上方和下方八极装置的组合曲线的DC响应，其中在0.3到3.0MHz区段内具有预期的突出峰值。线910示出了在应用单极IIR低通数字滤波器之后的所述组合曲线的DC响应。
[0084] 如图9中所示，所述数字滤波器大大减小了组合偏转器曲线中的峰值。将会预期到的是，这一减小将大大改进图2中所示的过冲效应。如图10A和10B中所示，这正是所发生的情况。图10A示出了针对具有8kV射束能量和300纳秒停顿时间的聚焦离子束系统的铣削路径1002。意定模式是箱形中的4x4蛇形模式。射束模式意定保持在铣削箱1008内，但是过冲效应导致射束路径落在所述铣削箱外部。
[0085] 图10B示出了其中在扫描模式生成之前对目标波形应用数字单极低通滤波器(0.7MHz)的铣削路径1012。虽然关于铣削箱1018仍有较小程度的过冲，但是射束路径精度得到很大改进，并且几乎完全保持在所期望的铣削箱1018内。
[0086] 将要使用的最优频率可以根据射束着陆能量而不同。例如，图11A到11D示出了针对具有8kV射束能量和300纳秒停顿时间的聚焦离子束系统的测试模式，其中意定模式是箱形中的4x4蛇形模式。这些实例是使用可从作为本发明的受让人的FEI Company(Hillsboro，OR)买到的标准Helios-600聚焦离子束系统产生的。所述测试包括基于理论分析来确定理想的数字滤波器。随后从使用变化频率的简单单极滤波器而数字滤波的测试模式产生流文件。测试模式的使用变化的滤波器频率的滤波版本被构造为经修改的流文件。使用Helios-600，不同的流文件用来铣削图11A到11D中所示的模式。
[0087] 在图11A中，没有使用数字滤波器，并且结果与上面讨论的图10A完全相同。在图11B中，使用了1.0MHz滤波器，并且针对铣削路径1010的过冲效应得到减小，但是仍然存在。在图11C中，使用了0.7MHz滤波器，并且如上面的图10B中的那样，射束路径精度得到很大改进并且几乎完全保持在所期望的铣削箱内。在图11D中，使用了0.6MHz滤波器，并且针对铣削路径1014的过程效应根本不存在。虽然图11D中的射束路径没有示出所期望的蛇形模式(参见图2中的线204)的尖锐边缘，但是射束路径完全保持在铣削箱内部，这对于电路编辑和射束化学应用是特别重要的。
[0088] 在上面描述的优选实施例中，使用数字滤波器是通过使频率响应中的突出峰值变平来修改针对整个系统的频率响应。照此，对此类数字滤波的使用可以被用于任何所期望的模式或着陆能量。换句话说，上面描述的数字滤波不是模式特定的校正——尽管如下所述，模式特定的校正在某些情况下可能是合乎期望的。申请人已发现，使频率响应变平同时忽略相位是令人吃惊地有效的。看起来，在遇到经由数字信号滤波来校正过冲效应时相位没有幅度重要。
[0089] 还可以使用更加精密的数字滤波方案。例如，取代如上面描述的一般数字滤波器，可以使用数字陷波滤波器来校正特定范围内的不合期望的频率响应。在图12中，线1204示出了组合偏转器响应，而线1206示出了由两极无限脉冲响应(IIR)陷波滤波器产生的信号增益。线1210示出了后面有陷波滤波器时的偏转器(加放大器)的幅度响应。在本发明的一些实施例中，还可以使用其他类型的已知数字滤波器，包括递归滤波器或IIR滤波器、非递归滤波器或有限脉冲响应滤波器、或者低通或高通滤波器。虽然这里所描述的本发明的优选实施例是单极或两极滤波器，但是可以使用任何极数。
[0090] 根据本发明的另一个优选实施例，还可以直接补偿TOF误差。例如，可以从如上所示的理论模型计算针对给定应用的实空间射束轨迹。随后可以把与意定射束轨迹的偏差和预测射束轨迹进行比较。这就导致“误差”轨迹，所述“误差”轨迹可以被加回到初始目标轨迹中、随后将其发送到电子装置。
[0091] 替选地，可以对所期望的模式执行FFT计算(幅度对时间)，以便将所述模式转换到频域表示。可以使用已知的不完美的频率响应来导出理想的频率响应校正。可以将该校正乘以所期望的模式的FFT。随后可以经由逆FFT将经修改的模式转换回到时域，并且将其发送到偏转系统。
[0092] 此外，在一些优选实施例中，可以使用模拟电子装置滤波器来获得与上面描述的数字滤波方案类似的结果。优选地，这样的模拟滤波器将提供可选择的调节以便优化针对不同着陆能量的校正。
[0093] 还应当提到的是，上面描述的方法可以被用来校正一些类型的电子放大器非理想情况以及TOF增益峰化。例如，被用作在模式生成过程期间发生的数字到模拟信号转换的一部分的特定放大器可能在相关频率范围内示出增益峰化，因此促成或者甚至放大TOF伪信号。使用这样的放大器对于低停顿时间和/或低着陆能量应用来说将明显是不合期望的。然而使用上面描述的数字滤波器技术可以大大补偿具有这样的不合期望的增益的放大器。
[0094] 另一方面，可能有利的是使用具有较低带宽的放大器，从而使得增益在其中出现不合期望的信号峰化的频率范围内滚落。例如，图13示出了在使用8kV着陆能量的FIB系统中使用具有1MHz带宽的有限放大器的效应。线1306示出了针对不考虑放大器的任何效应的系统中的上方和下方八极装置的组合曲线，而线1308示出了在使用1MHz放大器时所得到的组合曲线。由于放大器增益对于高于1MHz的频率已经滚落，因此使用具有有限带宽的放大器会提供使由TOF效应导致的信号峰值降低的意外好处。在这种情况下，放大器增益的滚落实质上充当一个滤波器，以便使这些较高频率下的偏转器幅度峰值降低。线1310示出了将较低带宽放大器与上面描述的数字滤波相组合的效应。如曲线图中所示，所述组合完全消除了不合期望的幅度峰化。由于较低带宽放大器可能并非在所有应用中都是合乎期望的，因此可以使用优选地具有可选带宽滤波器的放大器。
[0095] 上面描述的模型和实施例提供了被应用于聚焦镓离子束系统的本发明的实例；然而本发明可适用于任何带电粒子束系统。被用来处理所期望的样品的射束例如可以包括电子束、激光束、例如来自液体金属离子源或等离子体离子源的聚焦或整形离子束、或者任何其他带电粒子束。由于电子行经电子束系统的速度通常远高于聚焦离子束系统中的离子的速度，因此基于偏转的射束控制问题不限于当前的电子束系统。但是随着规范变得更加严格，特别对于低能量射束而言，TOF伪信号可能变得成问题。
[0096] 本发明不限于两级偏转器。例如，所述数字滤波器可以被应用于使用单级偏转器的系统。本发明可用于带电粒子束系统的任何组件，其中响应于电子信号而控制射束的组件的分离会影响射束控制，这是因为组件之间的行程时间所致。同样地，虽然这里所示出并描述的大部分实施例涉及或示出了样品铣削，但是本发明可以可适用于任何种类的样品处理，包括沉积、植入或纯粹的成像应用。
[0097] 虽然上面对本发明的描述主要是针对一种引导带电粒子束的方法，但是应当认识到，执行该方法的操作的设备还将落在本发明的范围内。此外应当认识到，本发明的实施例可以经由计算机硬件或软件或者二者的组合来实施。根据在本说明书中描述的方法和附图，可以使用标准编程技术将所述方法实施在计算机程序中(其中包括使用计算机程序配置的计算机可读存储介质，其中如此配置的存储介质使得计算机按照特定的预定义方式操作)。每一个程序可以被实施在高级过程或面向对象的编程语言中，以便与计算机系统进行通信。然而如果期望的话，可以将所述程序实施在组件或机器语言中。在任何情况下，所述语言可以是汇编或解释语言。此外，所述程序可以运行在被编程用于该目的的专用集成电路上。
[0098] 此外，方法可以被实施在任何类型的计算平台中，其中包括但不限于个人计算机、小型计算机、大型计算机、工作站、联网或分布式计算环境、与带电粒子工具或其他成像装置分开、一体或者与之通信的计算机平台等等。本发明的各方面可以被实施在存储于存储介质或装置上的机器可读代码中，不管所述存储介质或装置是可移除的还是与计算平台一体，诸如硬盘、光学读和/或写存储介质、RAM、ROM等等，从而使其可由可编程计算机读取，以便在所述存储介质或装置由计算机读取时配置并操作所述计算机来执行这里所描述的规程。此外，可以通过有线或无线网络发送机器可读代码或其一部分。当这些和其他各种类型的计算机可读存储介质包含用于结合微处理器或其他数据处理器来实施上面所描述的步骤的指令或程序时，这里所描述的本发明包括这样的介质。当计算机根据这里所描述的方法和技术而被编程时，本发明也包括所述计算机本身。
[0099] 本发明具有广泛的适用性，并且可以提供许多好处，正如在上面的实例中所描述并示出的那样。实施例将根据具体应用而有很大不同，并且不是每一个实施例都将提供所有好处并且满足可由本发明实现的所有目标。适于实施本发明的粒子束系统可例如从作为本申请的受让人的FEI Company商业上买到。就没有在本说明书中特别定义的任何术语来说，意图是应为所述术语给出其普通且通常的含义。附图意图帮助理解本发明，并且除非另行指出，否则并非按比例绘制的。
[0100] 虽然已详细描述了本发明及其优点，但是应当理解的是，在不背离如由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在这里做出各种改变、替换和更改。此外，本申请的范围不意图被限制到在说明书中所描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的具体实施例。如本领域的普通技术人员将容易从本发明的公开内容认识到的，根据本发明，可以利用执行与这里所描述的相应实施例基本上相同的功能或者实现基本上相同的结果的当前存在或者后来将开发的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求书意图在其范围内包括这样的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。
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