[发明专利]带电粒子束系统和方法

说明书

本申请公开了一种带电粒子束系统，包括带电粒子束柱，其具有形成带电粒子束的带电粒子源、物镜、以及改变带电粒子束在样品平面中的照射位置的第一偏转系统。该系统还包括样品室，其包括用于保持待处理样品的样品台，以及控制器，配置为创建和存储样品表面的高度图。所述控制器进一步配置为根据高度图依赖带电粒子束的照射位置动态地调节带电粒子束的物镜。

技术领域

本发明涉及带电粒子束系统和方法。更具体地，本发明涉及可用于产生由高温超导材料制成的约瑟夫森结的带电粒子束系统。此外，本发明涉及一种通过带电粒子束照射在高温超导材料中产生约瑟夫森结的方法。

背景技术

气体场离子束系统形式的带电粒子束系统例如在US 7786451中公开。电子束系统与光学显微镜的组合例如在US 8759760 B2中公开。此外，聚焦离子束柱与电子显微镜的组合例如在US 8247785 B中公开。

最近，由Shane A.Cybart等人撰写的互联网出版物“采用聚焦氦离子束直接图案化的Y-Ba-Cu-O形式的纳米约瑟夫森超导隧道结(Nano Josephson superconductingtunnel junctions in Y-Ba-Cu-O direct-patterned with a focused helium ionbeam)”已经出版。在基于本专利申请中的发明者之一的共同作者的出版物中，描述了通过使用500pm直径的氦离子聚焦光束来直接写入隧道壁垒，用高超导材料YBCO(YAa₂Cu₃O_7-δ)产生的局部约瑟夫森超导隧道结的产生。

发明内容

本发明的目的在于提供在高温超导体材料中产生约瑟夫森超导隧道结的改进方法。本发明的进一步的目的是提供一种用于产生这种或类似的超导隧道结的改进的带电粒子束系统。

根据第一方面，本发明的特征在于，一种带电粒子束系统包括带电粒子束柱，其具有形成带电粒子束的带电粒子源，物镜，和用于改变带电粒子束在样品平面中的照射位置的第一偏转系统。带电粒子束系统还包括样品室，其包括用于保持待处理样品的样品台，以及配置为创建和存储样品表面的高度图的控制器。所述控制器进一步配置为根据所述高度图依赖于带电粒子束的照射位置动态地调节带电粒子束系统中的物镜。

基于高度图中的数据，针对将由带电粒子束处理的样品上的每个位置，带电粒子束的聚焦可以被优化和调节。

在实施例中，控制器进一步配置为接收样品表面的设计数据，并且所述控制器进一步配置成基于所述设计数据和将样品加载到样品室的过程中或之后记录的数据的组合来控制第一偏转系统。基于根据设计数据的对准标记的位置与在记录的图像中识别的对准标记的位置的比较，相对于所述带电粒子束系统的光轴的样品对准可以被执行。

带电粒子束柱可以是离子束柱，其包括用于形成离子束的离子源，并且带电粒子束系统还可以包含电子光学柱，其具有用于形成电子束的电子源。电子束或离子束可以用于样品和离子束柱的光轴之间的精细对准步骤。另外，无论是电子束或离子束可用于记录高度图。

控制器可以进一步配置为依赖以电子束或离子束记录的图像中所识别的位置来调节所述带电粒子束的照射位置。

样品台可以在至少三个线性独立的方向提供定位在样品台的样品的可运动性，并且样品台可包括测量系统，用于测量所述样品台的移动。测量系统可以提供5nm或更小的测量精度。测量系统可以包括干涉测量系统。此外，测量系统可以提供用于样品垂直于带电粒子束系统光轴的方向的移动的干涉测量系统，以及用于测量样品沿着带电粒子束系统光轴的方向的移动的干涉测量系统。

带电粒子束系统还可以包括光学图像记录系统，用于记录样品表面的图像，并且控制器可以配置为接收以光学图像记录系统记录的图像。基于根据设计数据的对准标记的位置和记录的光学图像中识别的对准标记的位置的比较，样品相对于带电粒子束系统的光轴的粗略对准可以被执行。