CZ2021163A3 - Způsob obsluhování uspořádání čočky objektivu, uspořádání čočky objektivu a mikroskop - Google Patents

Abstract

Předkládaný vynález se týká uspořádání (17) čočky objektivu pro mikroskop paprsku částic a způsobu jeho obsluhování. Uspořádání (17) čočky objektivu zahrnuje první cívku (51) pro generování prvního magnetického pole generujícího první magnetický tok (52), který je veden v prvním jhu (45) a rozprostírá se napříč první mezerou (59); a druhou cívku (75) pro generování druhého magnetického pole generujícího druhý magnetický tok (76), který je veden ve druhém jhu (63) a rozprostírá se napříč druhou mezerou (73). Uspořádání (17) čočky objektivu zahrnuje ovladač (93) konfigurovaný pro obsluhování uspořádání (17) čočky objektivu v prvním režimu obsluhování, ve kterém ovladač (93) ovládá přístroj (85) pro dodávání proudu takovým způsobem, že první magnetické pole mezi uspořádáním (17) čočky objektivu a rovinou (53) objektu má zaostřovací účinek, a že první magnetické pole a druhé magnetické pole se v kanálu (79) paprsku částic kompenzačním způsobem superponují.

Description

Způsob obsluhování uspořádání čočky objektivu, uspořádání čočky objektivu a mikroskop

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká způsobu obsluhování uspořádání čočky objektivu, uspořádání čočky objektivu pro systém paprsku částic a mikroskopu paprsku částic. U skenovacích systémů paprsku částic slouží uspořádání čočky objektivu k zaostření paprsku nabitých částic na rovinu objektu, ve které může být uspořádán objekt, který má být zkoumán nebo opracován. V zobrazovacích systémech paprsku částic slouží uspořádání čočky objektivu k zaostření paprsku nabitých částic vycházejících z objektu, který má být zkoumán, do obrazové roviny.

Dosavadní stav techniky

Je známo mnoho různých uspořádání čočky objektivu pro skenovací systémy paprsku částic, jako jsou systémy iontového paprsku a elektronového paprsku. Jelikož uspořádání čočky objektivu v takových systémech paprsku částic nelze bez velkého úsilí nahradit, vyvíjejí se uspořádání čočky objektivu mající vícero funkcí optimalizovaných pro vícero různých aplikací. V tomto případě však může nastat problém, že vlastnosti určené k poskytování jedné funkce uspořádání čočky objektivu mají nepříznivý vliv na jinou fúnkci uspořádání čočky objektivu.

Cílem předkládaného vynálezu je poskytnout multifúnkční uspořádání čočky objektivu pro systém paprsku částic, zejména pro mikroskop paprsku částic, a způsob jeho obsluhování, při kterém jsou minimalizovány nepříznivé interakce.

Podstata vynálezu

Cíle je dosaženo uspořádáním čočky objektivu pro mikroskop paprsku částic majícím následující vlastnosti.

Uspořádání čočky objektivu zahrnuje první pólový nástavec, druhý pólový nástavec a třetí pólový nástavec. První pólový nástavec a druhý pólový nástavec jsou součástí prvního otevřeného jha. Druhý pólový nástavec a třetí pólový nástavec jsou součástí druhého otevřeného jha. První jho i druhé jho jsou vzhledem ke společné ose symetrie v podstatě rotačně symetrické. První jho a druhé jho se nachází na stejné straně roviny objektu uspořádání čočky objektivu. Radiálně vnitřní konec prvního pólového nástavce a radiálně vnitřní konec druhého pólového nástavce jsou od sebe vzdáleny první mezerou. Radiálně vnitřní konec druhého pólového nástavce a radiálně vnitřní konec třetího pólového nástavce jsou od sebe vzdáleny druhou mezerou.

Uspořádání čočky objektivu dále zahrnuje kanál paprsku částic rozprostírající se podél osy symetrie. Kanál paprsku částic prochází prvním a druhým jhem.

Uspořádání čočky objektivu dále zahrnuje první cívku pro generování prvního magnetického pole generujícího první magnetický tok, který je veden v prvním jhu a rozprostírá se napříč první mezerou. Uspořádání čočky objektivu dále zahrnuje druhou cívku pro generování druhého magnetického pole generujícího druhý magnetický tok, který je veden ve druhém jhu a rozprostírá se napříč drahou mezeru. Uspořádání čočky objektivu dále zahrnuje přístroj pro dodávání proudu pro dodávání elektrického proudu první a druhé cívce.

Uspořádání čočky objektivu dále zahrnuje ovladač, který je konfigurován pro obsluhování uspořádání čočky objektivu v prvním režimu obsluhování. V prvním režimu obsluhování ovládá ovladač přístroj pro dodávání proudu takovým způsobem, že první magnetické pole mezi

- 1 CZ 2021 - 163 A3 uspořádáním čočky objektivu a rovinou objektu má zaostřovací účinek a že první magnetické pole a druhé magnetické pole se v kanále paprsku částic kompenzačním způsobem superponují.

Uspořádání čočky objektivu zahrnuje dvě cívky, konkrétně první cívku a druhou cívku, které jsou ovladatelné nezávisle na sobě a slouží k magnetickému vybuzení uspořádání čočky objektivů. První cívka slouží ke generování prvního magnetického pole, které může mít zaostřovací účinek na paprsek částic vedený kanálem paprsku částic, mezi uspořádáním čočky objektivu a rovinou objektu. Druhá cívka slouží pro generování druhého magnetického pole, které může mít zaostřovací účinek na paprsek částic uvnitř kanálu paprsku částic. Primárně lze pro účely zaostřování použít první nebo druhé magnetické pole, v závislosti na typu objektu a použití.

Geometrie uspořádání čočky objektivu vyžaduje, aby první magnetické pole působilo nejen mezi uspořádáním čočky objektivu a rovinou objektu, ale také uvnitř kanálu paprsku částic. Přidružené zaostřování prostřednictvím prvního magnetického pole uvnitř kanálu paprsku částic může mít na zaostření paprsku částic do roviny objektu nepříznivý účinek. Aby se tento účinek minimalizoval, druhé magnetické pole uvnitř kanálu paprsku částic je generováno v prvním režimu obsluhování tak, aby uvnitř kanálu paprsku částic kompenzačním způsobem superponovalo první magnetické pole. To znamená, že celkové magnetické pole uvnitř kanálu paprsku částic, které je výsledkem superpozice prvního magnetického pole a druhého magnetického pole, má nižší intenzitu než první magnetické pole. Kompenzace může způsobit částečné nebo úplné (lokální) zrušení prvního magnetického pole.

Kompenzační superpozice může být dosaženo generováním prvního magnetického pole a druhého magnetického pole uvnitř kanálu paprsku částic tak, že první magnetické pole a druhé magnetické pole jsou orientovány proti sobě. Kompenzační superpozice lze dosáhnout zejména generováním prvního magnetického pole a druhého magnetického pole uvnitř kanálu paprsku částic tak, že složka magnetického pole prvního magnetického pole je orientována v axiálním směru a složka magnetického pole druhého magnetického poleje orientována v axiálním směru opačně. Axiální směr se rozprostírá podél osy symetrie.

Jelikož obě cívky mohou být obsluhovány nezávisle na sobě, lze účinku dosáhnout například vhodnou volbou elektrických proudů ve dvou cívkách. Ovladač může v souladu s tím nastavit polaritu proudů a jejich intenzitu. V souladu s tím jsou v prvním režimu obsluhování první magnetický tok a druhý magnetický tok, které oba protékají druhým pólovým nástavcem, orientovány ve druhém pólovém nástavci proti sobě.

Vzhledem k tomu, že obě cívky mohou být obsluhovány nezávisle na sobě, lze uspořádání čočky objektivu obsluhovat ve druhém režimu obsluhování, ve kterém ovladač ovládá přístroj pro dodávání proudu tak, že první magnetické pole mezi uspořádáním čočky objektivu a rovinou objektu má zaostřovací efekt a že druhé magnetické pole nemá žádný nebo v podstatě žádný účinek. První a druhý režim obsluhování jsou vhodné pro objekty, které mohou být vystaveny silnému magnetickému poli.

Jelikož obě cívky lze obsluhovat nezávisle na sobě, lze uspořádání čočky objektivu obsluhovat ve třetím režimu obsluhování, ve kterém ovladač ovládá přístroj pro dodávání proudu tak, že druhé magnetické pole v kanálu paprsku částic má zaostřovací účinek a že první magnetické pole nemá žádný nebo v podstatě žádný účinek. Tento režim obsluhování je vhodný pro objekty, které nemohou být vystaveny silnému magnetickému poli.

Podle dalšího aspektu je cíle dosaženo způsobem obsluhování a uspořádání čočky objektivů, zejména zde popsaného uspořádání čočky objektivu, nebo obsluhování mikroskopu paprsku částic, zejména zde popsaných mikroskopů paprsku částic. Podle tohoto způsobu je uspořádání čočky objektivu obsluhováno v prvním režimu obsluhování a/nebo ve druhém režimu obsluhování a/nebo ve třetím režimu obsluhování. Mezi režimy obsluhování je možné selektivně přepínat.

-2 CZ 2021 - 163 A3

Objasnění výkresů

Provedení vynálezu jsou podrobněji vysvětlena níže s odkazem na obrázky. Podrobně:

Obrázek 1 znázorňuje schematickou ilustraci mikroskopu paprsku částic;

Obrázek 2 znázorňuje schematickou ilustraci uspořádání čočky objektivu;

Obrázek 3 znázorňuje schematickou ilustraci magnetické indukce závislé na místě pro dva různé režimy obsluhování; a

Obrázek 4 znázorňuje schematickou ilustraci systému paprsku částic zahrnujícího mikroskop paprsku částic znázorněný na Obrázku 1.

Příklad uskutečnění vynálezu

Obrázek 1 znázorňuje schematickou ilustraci příkladného mikroskopu 1 paprsku částic pro zkoumání objektu 5.

Mikroskop 1 paprsku částic zahrnuje sloupec 3 paprsku částic. Sloupec 3 paprsku částic zahrnuje zdroj 7 částic konfigurovaný pro generování paprsku 9 částic. Zdroj 7 částic lze přivést na vysokou teplotu pomocí elektrického topného proudu a lze na něj také aplikovat elektrický potenciál. Paprsek 9 částic je vytvořen například z elektronů nebo iontů.

Sloupec 3 paprsku částic dále zahrnuje supresní elektrodu 11, která je uspořádána okolo zdroje 7 částic u otvoru 12 způsobem kruhu a na který může být aplikován elektrický potenciál takovým způsobem, že částice jsou emitovány pouze omezenou povrchovou oblastí zdroje 7 částic.

Sloupec 3 paprsku částic dále zahrnuje extrakční elektrodu 13, na kterou může být aplikován elektrický potenciál takovým způsobem, že specifický proud částic může procházet otvorem 14 v extrakční elektrodě 13.

Sloupec 3 paprsku částic dále zahrnuje akcelerační elektrodu 15. na kterou může být aplikován elektrický potenciál za účelem akcelerace částic procházejících otvorem 14 v extrakční elektrodě 13 na předem stanovenou kinetickou energii. Kinetická energie částic je tedy (přibližně) úměrná rozdílu potenciálů mezi elektrickými potenciály zdroje 7 částic a akcelerační elektrody 15. Jako speciální případ může být pozemní potenciál aplikován také na akcelerační elektrodu 15. Akcelerační elektroda 15 se může být trubicově rozšiřovat ve směru paprsku a rozprostírat se až k uspořádání 17 čočky objektivu. Zarážky, detektory a přístroje pro generování elektrických polí jsou zde uzavřeny uvedeným trubicovým rozšířením.

Sloupec 3 paprsku částic dále zahrnuje selekční zarážku 16, která selektuje (tj. umožňuje průchod) z částic procházejících otvorem 14 extrakční elektrody 13 ty částice, které budou dále označovány jako paprsek 9 částic.

Sloupec 3 paprsku částic dále zahrnuje uspořádání 17 čočky objektivu, které je vhodné pro zaostření paprsku 9 částic na objekt 5. Příkladné provedení uspořádání 17 čočky objektivu bude podrobněji popsáno níže s odkazem na Obrázek 2.

Sloupec 3 paprsku částic dále zahrnuje deflektorový systém 19. který je vhodný pro vychylování paprsku 9 částic tak, aby paprsek 9 částic mohl být nasměrován na různá místa na povrchu objektu 5. Deflektorový systém 19 může být vhodný pro vychylování paprsku 9 částic ve dvou vzájemně

-3 CZ 2021 - 163 A3 kolmo orientovaných směrech, které j sou zase orientovány kolmo na hlavní osu 21 uspořádání 17 čočky objektivu.

Mikroskop 1 paprsku částic dále zahrnuje ovladač 23, který je konfigurován pro ovládání sloupce 3 paprsku částic. Ovladač 23 je konfigurován pro ovládání zdroje 7 částic (zejména jeho topného hrdla a aplikovaného elektrického potenciálu), elektrického potenciálu aplikovaného na supresní elektrodu 11, elektrického potenciálu aplikovaného na extrakční elektrodu 13, elektrického potenciálu aplikovaného na akcelerační elektrodu 15, deflektorového systému 19 a uspořádání 17 čočky objektivu.

Mikroskop 1 paprsku částic dále zahrnuje detektor 25, který je vhodný pro detekci částic 27 generovaných interakcí paprsku 9 částic s objektem 5. Částice 27 mohou být zejména zpětně rozptýlené elektrony, sekundární elektrony, zpětně rozptýlené ionty, sekundární ionty nebo generované fotony. Detektor 25 může být uspořádán vně nebo uvnitř sloupce 3 paprsku částic. V příkladu znázorněném na Obrázku 1 je detektor 25 uspořádán ve vakuové komoře 29. Detektor 25 je vhodný pro výstup detekčního signálu představujícího množství a/nebo energii detekovaných částic 27. Ovladač 23 může přijímat a zpracovávat detekční signál z detektoru 25 a může například zobrazovat na zobrazovacím přístroji.

Mikroskop 1 paprsku částic dále zahrnuje vakuovou komoru 29. Vakuová komora 29 má stěnu 31 komory, která vakuovou komoru 29 prostorově vymezuje. Ve vakuové komoře 29 může být generováno vakuum, například pomocí vakuové pumpy 33 spojené s vakuovou komorou 29 prostřednictvím potrubí 35. Vakuová komora 29 je spojena se sloupcem 3 paprsku částic a má otvor 37, kterým může paprsek 9 částic vstoupit do vakuové komory 29.

Ve vakuové komoře 29 je uspořádána vzorková fáze 41. Vzorková fáze 41 slouží k přenášení, prostorovému polohování a orientaci objektu 5. Vzorková fáze 41 může být ovládána ovladačem 23 tak, aby ovladač 23 mohl prostorově poloho vat a orientovat objekt 5.

Pomocí ovladače 23 může být zaznamenán obraz objektu 5 nasměrováním paprsku 9 částic na mnoho míst objektu 5 a detekcí částic 27 vygenerovaných tímto způsobem.

Obrázek 2 znázorňuje schematickou ilustraci průřezu uspořádáním 17 čočky objektivu. Uspořádání 17 čočky objektivuje v podstatě rotačně symetrické vzhledem k ose symetrie 43, která se shoduje s hlavní osou 21 uspořádání 17 čočky objektivu. V tomto popisu by měl být axiální směr chápán jako směr, který je orientován rovnoběžně s osou symetrie 43. V tomto popisu by měl být radiální směr R chápán jako směr, který je na osu symetrie 43 orientován ortogonálně. „Radiálně vnitřní“ znamená blízko osy symetrie 43 při pohledu v radiálním směru R. „Radiálně vnější“ znamená umístěný od osy symetrie 43 dále při pohledu v radiálním směru R.

Uspořádání 17 čočky objektivu zahrnuje první jho 45 s prvním pólovým nástavcem 47 a druhým pólovým nástavcem 49. První jho 45 má přibližně průřez ve tvaru písmene U, přičemž otvor průřezu ve tvaru písmene U je směrován do bodu na ose symetrie 43.

Uspořádání 17 čočky objektivu zaostřuje paprsek 9 částic na rovinu 53 objektu. Poloha roviny 53 objektu podél axiálního směruje tedy závislá na režimu obsluhování, ve kterém je uspořádání 17 čočky objektivu obsluhováno. Rovina 53 objektu je v každém případě orientována v podstatě ortogonálně na axiální směr a poloho vána mimo uspořádání 17 čočky objektivu. Objekt 5, který má být zkoumán nebo opracován, může být odpovídajícím způsobem uspořádán v rovině 53 objektu.

Nohy průřezu prvního jha 45 ve tvaru písmene U jsou tvořeny prvním pólovým nástavcem 47 na jedné straně a druhým pólovým nástavcem 49 na druhé straně, přičemž první pólový nástavec 47 je uspořádán mezi druhým pólovým nástavcem 49 a rovinou 53 objektu při pohledu podél osy symetrie 43. Pólové nástavce 47 a 49 se zužují ve směru osy symetrie 43.

-4 CZ 2021 - 163 A3

První jho 45 je otevřené, což znamená, že radiálně vnitřní konec 55 prvního pólového nástavce 47 a radiálně vnitřní konec 57 druhého pólového nástavce 49 jsou od sebe vzdáleny prostřednictvím první mezery 59. „Radiálně vnitřní konec“ pólového nástavce znamená konec, který je vzhledem k pólovému nástavci v radiálním směru R umístěn uvnitř. Radiální směr R má počátek na ose symetrie 43 a je orientován ortogonálně na osu symetrie 43.

První mezera 59 je mezera v radiálním směru R, to znamená první mezera 59 se rozprostírá podél radiálního směru R. Radiálně vnitřní konec 55 prvního pólového nástavce 47 a radiálně vnitřní konec 57 druhého pólového nástavce 49 mají v podstatě stejnou vzdálenost od roviny 53 objektu.

První jho 45 slouží k vedení a tvarování prvního magnetického pole generovaného první cívkou 51. Magnetický tok 52 vybuzený první cívkou 51 protéká prvním pólovým nástavcem 47, napříč první mezerou 59, druhým pólovým nástavcem 49 a zpět do prvního pólového nástavce 47. První magnetický tok je na Obrázku 2 částečně ilustrován šipkami s plnými čarami. Díky geometrii prvního jha 45 je první magnetické pole generováno v účinné oblasti 61, která se nachází mimo uspořádání 17 čočky objektivu. Účinná oblast 61 je prostorová oblast, ve které má první magnetické pole významnou sílu a je vhodné pro působení na paprsek 9 částic a/nebo na částice 27 vycházející z objektu 5. Účinná oblast 61 se rozprostírá od prvního jha 45 po rovinu 53 objektu a případně i za ni. První magnetické pole se také označuje jako imerzní pole, protože objekt 5 je obklopen prvním magnetickým polem, pokud je objekt uspořádán v rovině 53 objektu.

Uspořádání 17 čočky objektivu dále zahrnuje druhé jho 63 vytvořené částečně z druhého pólového nástavce 49 a částečně ze třetího pólového nástavce 67. Druhé jho 63 má průřez přibližně ve tvaru písmene U, přičemž otvor průřezu ve tvaru písmene U je umístěn uvnitř uspořádání 17 čočky objektivu a je nasměrován na osu symetrie 43. Nohy průřezu druhého jha 63 ve tvaru písmene U jsou tvořeny druhým pólovým nástavcem 49 na jedné straně a třetím pólovým nástavcem 67 na druhé straně, přičemž druhý pólový nástavec 49 je uspořádán mezi třetím pólovým nástavcem 67 a prvním pólovým nástavcem 47 prvního jha 45 při pohledu podél osy symetrie 43. Pólové nástavce 49 a 67 se zužují ve směru osy symetrie 43.

Druhé jho 63 je umístěno dále od roviny 53 objektu v axiálním směru než první jho 45. To znamená, že při pohledu v axiálním směru je první jho 45 uspořádáno mezi druhým jhem 63 a rovinou 53 objektu.

Druhé jho 63 je otevřené, což znamená, že radiálně vnitřní konec 57 druhého pólového nástavce 49 a radiálně vnitřní konec 71 třetího pólového nástavce 67 jsou od sebe vzdáleny prostřednictvím druhé mezery 73.

Druhá mezera 73 je mezera v axiálním směru, to znamená, že druhá mezera 73 se rozprostírá podél axiálního směru, který je orientován rovnoběžně s osou symetrie 43. Radiálně vnitřní konec 57 druhého pólového nástavce 49 a radiálně vnitřní konec 71 třetího pólového nástavce 67 mají v podstatě stejnou vzdálenost od osy symetrie 43.

Druhé jho 63 slouží k vedení a tvarování druhého magnetického pole generovaného druhou cívkou 75. Magnetický tok 76 vybuzený druhou cívkou 75 protéká druhým pólovým nástavcem 49, napříč druhou mezerou 73, třetím pólovým nástavcem 67 a zpět k druhému pólovému nástavci 49. Druhý magnetický tok 76 je na Obrázku 2 ilustrován částečně šipkami s přerušovanými čarami. Díky geometrii druhého jha 63 je druhé magnetické pole generováno v účinné oblasti 77. která se nachází uvnitř uspořádání 17 čočky objektivu. Účinná oblast 77 je prostorová oblast, ve které má druhé magnetické pole významnou sílu a je vhodné pro působení na paprsek 9 částic. Účinná oblast 77 se nachází v kanálu 79 paprsku částic poblíž druhé mezery 73.

Kanál 79 paprsku částic je kanál uvnitř uspořádání 17 čočky objektivu. Paprsek 9 částic je veden v kanálu 79 paprsku částic. Kanál 79 paprsku částic prochází prvním jhem 45 a druhým jhem 63.

- 5 CZ 2021 - 163 A3

Kanál 79 paprsku částic se rozprostírá podél osy symetrie 43. Kanál 79 paprsku částic je prostorově vymezen trubicí 81 paprsku.

Trubice 81 paprsku rovněž prochází prvním jhem 45 a druhým jhem 63 a rozprostírá se podél osy symetrie 43. Trubice 81 paprsku má na svém konci obráceném k rovině 53 objektu otvor 83. kterým může paprsek 9 částic vystupovat z uspořádání 17 čočky objektivu směrem k objektu 5. Na své straně, která je vzdálená od roviny 53 objektu, může trubice 81 paprsku pokračovat až k akcelerační elektrodě 15 (ilustrována na Obrázku 1).

Uspořádání 17 čočky objektivu dále zahrnuje přístroj 85 pro dodávání proudu, který je konfigurován tak, aby obsluhoval první cívku 51 a druhou cívku 75, to znamená, aby jim dodával elektrický proud za účelem generování prvního magnetického pole a druhého magnetického pole tímto způsobem. V příkladu znázorněném na Obrázku 2 přístroj 85 pro dodávání proudu zahrnuje první zdroj 87 proudu pro dodávání elektrického proudu první cívce 51 a druhý zdroj 89 proudu pro dodávání elektrického proudu druhé cívce 75.

Přístroj 85 pro dodávání proudu nebo první a druhý zdroj 87, 89 proudu lze ovládat ovladačem 93. Ovladač 93 může být implementován například ovladačem 23. Ovladač 93 je například konfigurován pro ovládání síly proudu a směru proudu elektrických proudů dodávaných cívkám 51, 75 přístrojem 85 pro dodávání proudu.

V konfiguraci uspořádání 17 čočky objektivu ilustrovaného na Obrázku 2, zejména v případě silného buzení první cívky 51, je díky geometrii uspořádání 17 čočky objektivu možné, že magnetické pole generované první cívkou 51 bude mít další účinnou oblast 91, která se bude prostorově překrývat s účinnou oblastí 77 druhé cívky 75. Tato další účinná oblast 91 první cívky 51 může mít nepříznivý vliv na zaostření. Například dodatečné zaostření v účinné oblasti 91 způsobí zvýšení aberací uspořádání 17 čočky objektivu a tím snížení rozlišení uspořádání 17 čočky objektivu. Aby se tento účinek minimalizoval nebo eliminoval, je ovladač 93 konfigurován pro obsluhování uspořádání 17 čočky objektivu v prvním režimu obsluhování.

V prvním režimu obsluhování ovládá ovladač 93 přístroj 85 pro dodávání proudu takovým způsobem, že první magnetické pole má v účinné oblasti 61 zaostřovací účinek a že se první magnetické pole a druhé magnetické pole v účinné oblasti 91 kompenzačním způsobem superponují. Celkový účinek zaostření v účinné oblasti 91 může být díky kompenzační superpozici prvního magnetického pole a druhého magnetického pole snížen. Může být tudíž snížen negativní vliv. Stupeň kompenzace lze ovládat druhým magnetickým polem.

Například ovladač 93 ovládá jednotlivé zdroje 87, 89 proudu tak, aby se magnetická pole generovaná cívkami 51. 75 v účinné oblasti 91 alespoň částečně vzájemně rušila. Tímto způsobem na jedné straně poskytuje první cívka 51 v účinné oblasti 61 zaostřovací účinek a na druhé straně je nepříznivý účinek prvního magnetického pole v účinné oblasti 91 druhým magnetickým polem alespoň částečně vyrušen. Ovladač 93 může nastavit sílu proudu a směr proudu, který je dodáván do druhé cívky 75 takovým způsobem, že druhé magnetické pole bude v účinné oblasti 91 orientováno naproti prvnímu magnetickému poli. Výsledné magnetické pole v účinné oblasti 91 může být sníženo díky superpozici prvního magnetického pole a druhého magnetického pole.

V tomto stavu je první magnetický tok 52 generovaný první cívkou 51 orientován ve druhém pólovém nástavci 49 proti druhému magnetickému toku 76 generovanému druhou cívkou 75. To je na Obrázku 2 ilustrováno šipkou s plnou čarou představující první magnetický tok 52 a šipkou s přerušovanou čarou představující druhý magnetický tok 76, které jsou ve druhém pólovém nástavci 49 orientovány proti sobě.

Přístroj 85 pro dodávání proudu může být konfigurován zejména tak, aby byl variabilně nastavitelný poměr mezi silou proudu elektrického proudu dodávaného do první cívky 51 a silou

-6CZ 2021 - 163 A3 proudu elektrického proudu dodávaného do druhé cívky 75. Tímto způsobem lze nastavit stupeň kompenzace.

Přístroj 85 pro dodávání proudu může být konfigurován zejména tak, aby byla variabilně nastavitelná polarita elektrického proudu dodávaného do první cívky 51 a/nebo polarita elektrického proudu dodávaného do druhé cívky 75. Tím je zajištěno, že je možná kompenzační superpozice.

Kromě prvního režimu obsluhování může být ovladač 93 konfigurován pro obsluhování uspořádání 17 čočky objektivu ve druhém režimu obsluhování. Ve druhém režimu obsluhování ovládá ovladač 93 přístroj 85 pro dodávání proudu tak, že první magnetické pole má v účinné oblasti 61, tj. mezi uspořádáním 17 čočky objektivu a rovinou 53 objektu, zaostřovací účinek a že druhé magnetické pole nemá žádný účinek nebo v podstatě žádný účinek. V tomto režimu obsluhování je obsluhována v podstatě pouze první cívka 51, zatímco druhá cívka 75 není obsluhována nebo je obsluhována jen zanedbatelně. V souladu s tím má první magnetické pole významnou sílu, zatímco druhé magnetické pole nemá žádnou sílu nebo má zanedbatelně nízkou sílu. Tento režim obsluhování lze, stejně jako první režim obsluhování, použít pro objekty 5, které nejsou poškozeny imerzním polem. Ne všechny objekty 5, které lze pomocí mikroskopu 1 paprsku částic zkoumat, jsou vhodné pro vystavení imerznímu poli.

Obrázek 3 znázorňuje schematickou ilustraci magnetické indukce B závislé na poloze jako fiinkci polohy podél osy symetrie 43. Přesněji řečeno vertikální osa představuje axiální složku magnetické indukce celkového magnetického pole, přičemž axiální složka je ta složka magnetické indukce, která je orientována podél osy symetrie. Horizontální osa představuje prostorové souřadnice podél osy symetrie 43. Body Pj_, P2 a P3 na Obrázcích 2 a 3 znázorňují prostorový vztah mezi ilustrací na Obrázku 2 a ilustrací na Obrázku 3. Bod PÍ leží na ose symetrie 43 v poloze mezi uspořádáním 17 čočky objektivu a rovinou 53 objektu. Bod P2 leží na ose symetrie 43 v poloze ve výšce radiálního konce 57 druhého pólového nástavce 49. Bod P3 leží na ose symetrie 43 v poloze ve výšce středu účinné oblasti 91.

Křivka 95 ilustrovaná přerušovanou čarou představuje axiální složku magnetické indukce pro případ, kdy je uspořádání 17 čočky objektivu obsluhováno v prvním režimu obsluhování. Křivka 97 ilustrovaná plnou čarou představuje axiální složku magnetické indukce pro případ, že uspořádání 17 čočky objektivuje obsluhováno ve druhém režimu obsluhování.

Jak je vidět na Obrázku 3, magnetická indukce v poloze PÍ jak v prvním režimu obsluhování, tak ve druhém režimu obsluhování má vysokou hodnotu, což znamená silné zaostření. Toto zaostření je žádoucí. Magnetická indukce jak v prvním režimu obsluhování, tak ve druhém režimu obsluhování klesá z polohy PÍ do polohy P2, zvyšuje se z polohy P2 do polohy P3 a poté opět klesá.

Ve druhém režimu obsluhování má magnetická indukce v poloze P3 relativně vysokou hodnotu. Toto dodatečné zaostření je nežádoucí a zhoršuje celkové zaostření. V prvním režimu obsluhování má magnetická indukce v poloze P3 výrazně nižší hodnotu než ve druhém režimu obsluhování. Důvodem je, že v prvním režimu obsluhování druhé magnetické pole kompenzačním způsobem superponuje první magnetické pole v oblasti polohy P3 (účinná oblast 91). První režim obsluhování tak oproti drahému režimu obsluhování nabízí vylepšené celkové zaostření.

Pro objekty 5, které by neměly být vystaveny imerznímu poli, je vhodný třetí režim obsluhování uspořádání 17 čočky objektivu, který může být ovlivněn ovladačem 93. Ve třetím režimu obsluhování ovládá ovladač 93 přístroj 85 pro dodávání proudu tak, aby drahé magnetické pole mělo v účinné oblasti 77. tj. v kanálu 79 paprsku částic, zaostřovací účinek a aby první magnetické pole nemělo žádný účinek nebo v podstatě žádný účinek. V tomto režimu obsluhování je obsluhována v podstatě pouze drahá cívka 75, zatímco první cívka 51 není obsluhována nebo je obsluhována jen zanedbatelně. V souladu s tím má druhé magnetické pole významnou sílu, zatímco

-7 CZ 2021 - 163 A3 první magnetické pole nemá žádnou sílu nebo má zanedbatelně nízkou sílu. Tento režim obsluhování lze použít pro objekty 5, které by byly poškozeny imerzním polem nebo ve kterých by mikroskop 1 paprsku částic dodával pouze kvalitativně špatné obrázky.

Uspořádání 17 čočky objektivu lze selektivně obsluhovat v jednom z popsaných režimů obsluhování a v dalších režimech obsluhování. Za tímto účelem ovládá ovladač 93 odpovídajícím způsobem přístroj 85 pro dodávání proudu.

Kromě magnetických vlastností uspořádání 17 čočky objektivu mohou k celkovému účinku uspořádání 17 čočky objektivu přispět také elektrické vlastnosti. Například objekt 5, první pólový nástavec 47, druhý pólový nástavec 49 a třetí pólový nástavec 67 mohou mít stejný elektrický potenciál, zejména mohou být spojeny se zemí. Trubice 81 paprsku může být spojena s elektrickým potenciálem, který se od něj liší, například s vysokonapěťovým potenciálem v rozsahu 5 kV až 10 kV. Uspořádání 17 čočky objektivu zahrnuje čepičku 82 (viz Obrázek 2) uspořádanou na konci trubice 81 paprsku obráceném k rovině 53 objektu v určité vzdálenosti od trubice 81 paprsku. Na čepičku 82 může být aplikován nastavitelný elektrický potenciál. Například pokud je na trubici 81 paprsku aplikováno vysoké napětí a na čepičku 82 je aplikován zemní potenciál, decelerační pole, které deceleruje částice paprsku 9 částic předtím, než se vygeneruje výstup mezi trubicí 81 paprsku a čepičkou 82.

Zde popsané způsoby, zde popsaná uspořádání čočky objektivu a zde popsané mikroskopy paprsku částic mohou být použity v systému paprsku částic. Systém paprsku částic může zahrnovat vícero zařízení paprsku částic. Systém paprsku částic může zahrnovat vícero různých zařízení s paprsku částic, například sloupec iontového paprsku a sloupec elektronového paprsku (mikroskop paprsku částic).

Zařízení paprsku částic systému paprsku částic mohou mít společnou pracovní oblast, ve které mohou být paprsky částic generované zařízeními paprsku částic směrovány současně na stejnou prostorovou oblast objektu, který má být zkoumán a/nebo opracován. Za tímto účelem mohou být zařízení paprsku částic orientována ve vzájemném úhlu. Paprsky částic generované zařízeními paprsku částic zde dopadají na objekt pod (ostrým) úhlem, přičemž úhel má obvykle hodnotu v rozsahu 50° až 60° a ve zvláštních případech je 90°.

Obrázek 4 schematicky znázorňuje systém 101 paprsku částic mající dvě zařízení paprsku částic, konkrétně mikroskop 103 elektronového paprsku a sloupec 105 iontového paprsku. Systém 101 paprsku částic se liší od mikroskopu 1 paprsku částic zobrazeného na Obrázku 1 v podstatě pouze tím, že systém 101 paprsku částic dále zahrnuje sloupec 105 iontového paprsku, přičemž systém 101 paprsku částic a sloupec 105 iontového paprsku mají společnou pracovní oblast 107. Sloupce 103 a 105 paprsku částic mohou být ovládány ovladačem 23.

Objekt 5 je uspořádán ve společné pracovní oblasti 107 sloupců 103 a 105 paprsku částic. Paprsky 109 a 111 částic generované dvěma sloupci 103 a 105 paprsku částic mohou být tedy nasměrovány současně na stejnou oblast objektu 5, aniž by bylo nutné objektem 5 pohybovat. (Ostrý) úhel 108 mezi paprsky 109 a 111 částic má obvykle hodnotu v rozsahu 50° až 60°, ve zvláštních případech 90°.

Claims (11)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob obsluhování a uspořádání (17) čočky objektivu, přičemž uspořádání (17) čočky objektivu zahrnuje:

první pólový nástavec (47), druhý pólový nástavec (49) a třetí pólový nástavec (67), přičemž první pólový nástavec (47) a druhý pólový nástavec (49) tvoří součást prvního otevřeného jha (45), přičemž druhý pólový nástavec (49) a třetí pólový nástavec (67) tvoří součást druhého otevřeného jha (63), přičemž první jho (45) a druhé jho (63) jsou vzhledem ke společné ose symetrie (43) každé v podstatě rotačně symetrické, přičemž první jho (45) a druhé jho (63) se nachází na stejné straně roviny (53) objektu u uspořádání (17) čočky objektivu, přičemž radiálně vnitřní konec (55) prvního pólového nástavce (47) a radiálně vnitřní konec (57) druhého pólového nástavce (49) jsou od sebe vzdáleny první mezerou (59), přičemž radiálně vnitřní konec (57) druhého pólového nástavce (49) a radiálně vnitřní konec (71) třetího pólového nástavce (67) jsou od sebe vzdáleny druhou mezerou (73);

kanál (79) paprsku částic, který se rozprostírá podél osy symetrie (43) a prochází prvním jhem (45) a druhým jhem (63);

první cívka (51) pro generování prvního magnetického pole generující první magnetický tok (52), který je veden v prvním jhu (45) a rozprostírá se napříč první mezerou (59);

druhá cívka (75) pro generování druhého magnetického pole generující druhý magnetický tok (76), který je veden ve druhém jhu (63) a rozprostírá se napříč druhou mezeru (73);

přístroj (85) pro dodávání proudu pro dodávání elektrického proudu první cívce (51) a druhé cívce (75);

přičemž způsob zahrnuje:

obsluhování uspořádání (17) čočky objektivu v prvním režimu obsluhování, při kterém je přístroj (85) pro dodávání proudu ovládán takovým způsobem, že první magnetické pole mezi uspořádáním (17) čočky objektivu a rovinou (53) objektu má zaostřovací účinek a že první magnetické pole a druhé magnetické pole se v kanálu (79) paprsku částic kompenzačním způsobem superponují.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že v prvním režimu obsluhování je přístroj (85) pro dodávání proudu ovládán takovým způsobem, že první magnetický tok (52) a druhý magnetický tok (76) ve druhém pólovém nástavci (49) jsou orientovány proti sobě.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kompenzační superpozice prvního a druhého magnetického pole v kanálu (79) paprsku částic je způsobena nastavením poměru mezi silou proudu elektrického proudu dodávaného do první cívky (51) a silou proudu elektrického

-9CZ 2021 - 163 A3 proudu dodávaného do druhé cívky (75) a nastavením polarity elektrického proudu dodávaného do první cívky (51) a/nebo polarity elektrického proudu dodávaného do druhé cívky (75).

4. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že dále zahrnuje:

obsluhování uspořádání (17) čočky objektivu ve druhém režimu obsluhování, ve kterém je přístroj (85) pro dodávání proudu ovládán takovým způsobem, že první magnetické pole mezi uspořádáním (17) čočky objektivu a rovinou (53) objektu má zaostřovací účinek a že druhé magnetické pole nemá žádný nebo v podstatě žádný účinek.

5. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že dále zahrnuje:

obsluhování uspořádání (17) čočky objektivu ve třetím režimu obsluhování, při kterém je přístroj (85) pro dodávání proudu ovládán takovým způsobem, že druhé magnetické pole v kanálu (79) paprsku částic má zaostřovací účinek a že první magnetické pole nemá žádný nebo v podstatě žádný účinek.

6. Uspořádání (17) čočky objektivu pro mikroskop (1) paprsku částic zahrnující:

první pólový nástavec (47), druhý pólový nástavec (49) a třetí pólový nástavec (67), přičemž první pólový nástavec (47) a druhý pólový nástavec (49) tvoří součást prvního otevřeného jha (45), přičemž druhý pólový nástavec (49) a třetí pólový nástavec (67) tvoří součást druhého otevřeného jha (63), přičemž první jho (45) a druhé jho (63) jsou vzhledem ke společné osa symetrie (43) každé v podstatě rotačně symetrické, přičemž první jho (45) a druhé jho (63) se nachází na stejné straně roviny (53) objektu u uspořádání (17) čočky objektivu, přičemž radiálně vnitřní konec (55) prvního pólového nástavce (47) a radiálně vnitřní konec (57) druhého pólového nástavce (49) jsou od sebe vzdáleny první mezerou (59), přičemž radiálně vnitřní konec (57) druhého pólového nástavce (49) a radiálně vnitřní konec (71) třetího pólového nástavce (67) jsou od sebe vzdáleny druhou mezerou (73);

kanál (79) paprsku částic, který se rozprostírá podél osy symetrie (43) a prochází prvním jhem (45) a druhým jhem (63);

první cívka (51) pro generování prvního magnetického pole generující první magnetický tok (52), který je veden v prvním jhu (45) a rozprostírá se napříč první mezerou (59);

druhá cívka (75) pro generování druhého magnetického pole generující druhý magnetický tok (76), který je veden ve druhém jhu (63) a rozprostírá se napříč druhou mezeru (73);

přístroj (85) pro dodávání proudu pro dodávání elektrického proudu první cívce (51) a druhé cívce (75);

ovladač (93) konfigurovaný pro obsluhování uspořádání (17) čočky objektivu v prvním režimu obsluhování, při kterém ovladač (93) ovládá přístroj (85) pro dodávání proudu takovým způsobem, že první magnetické pole mezi uspořádáním (17) čočky objektivu a rovinou (53) objektu má

- 10CZ 2021 - 163 A3 zaostřovací účinek a že první magnetické pole a druhé magnetické pole se v kanálu (79) paprsku částic kompenzačním způsobem superponují.

7. Uspořádání (17) čočky objektivu podle nároku 6, vyznačující se tím, že v prvním režimu obsluhování ovládá ovladač (93) přístroj (85) pro dodávání proudu takovým způsobem, že první magnetický tok (52) a druhý magnetický tok (76) ve druhém pólovém nástavci (49) jsou orientovány proti sobě.

8. Uspořádání (17) čočky objektivu podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že přístroj (85) pro dodávání proudu je konfigurován tak, že poměr mezi silou proudu elektrického proudu dodávaného do první cívky (51) a silou proudu elektrického proudu dodávaného do druhé cívky (75) je variabilně nastavitelný a že polarita elektrického proudu dodávaného do první cívky (51) a/nebo polarita elektrického proudu dodávaného do druhé cívky (75) je variabilně nastavitelná.

9. Uspořádání (17) čočky objektivu podle kteréhokoli z nároků 6 až 8, vyznačující se tím, že ovladač (93) je dále konfigurován pro obsluhování uspořádání (17) čočky objektivu ve druhém režimu obsluhování, při kterém ovladač (93) ovládá přístroj (85) pro dodávání proudu tak, že první magnetické pole mezi uspořádáním (17) čočky objektivu a rovinou (53) objektu má zaostřovací účinek a že druhé magnetické pole nemá žádný nebo v podstatě žádný účinek.

10. Uspořádání (17) čočky objektivu podle kteréhokoli z nároků 6 až 9, vyznačující se tím, že ovladač (93) je dále konfigurován pro obsluhování uspořádání (17) čočky objektivu ve třetím režimu obsluhování, při kterém ovladač (93) ovládá přístroj (85) pro dodávání proudu tak, že druhé magnetické pole v kanálu (79) paprsku částic má zaostřovací účinek a že první magnetické pole nemá žádný nebo v podstatě žádný účinek.

11. Uspořádání (17) čočky objektivu podle kteréhokoli z nároků 6 až 10, vyznačující se tím, že ovladač (93) je konfigurován tak, aby selektivně obsluhoval uspořádání (17) čočky objektivu v jednom z vícero režimů obsluhování.

12. Uspořádání (17) čočky objektivu podle kteréhokoli z nároků 6 až 11, vyznačující se tím, že první mezera (59) je mezera v radiálním směru (R), přičemž radiální směr (R) je orientován ortogonálně na osu symetrie (43).

13. Uspořádání (17) čočky objektivu podle kteréhokoli z nároků 6 až 12, vyznačující se tím, že radiálně vnitřní konec (55) prvního pólového nástavce (47) a radiálně vnitřní konec (57) druhého pólového nástavce (49) mají v podstatě stejnou vzdálenost od roviny (53) objektu.

14. Uspořádání (17) čočky objektivu podle kteréhokoli z nároků 6 až 13, vyznačující se tím, že druhá mezera (73) je mezera v axiálním směru, přičemž axiální směr je orientován rovnoběžně s osou symetrie (43).

15. Uspořádání (17) čočky objektivu podle kteréhokoli z nároků 6 až 14, vyznačující se tím, že radiálně vnitřní konec (57) druhého pólového nástavce (49) a radiálně vnitřní konec (71) třetího pólového nástavce (67) mají od osy symetrie (43) v podstatě stejnou vzdálenost.

16. Uspořádání (17) čočky objektivu podle kteréhokoli z nároků 6 až 15, vyznačující se tím, že první jho (45) má menší vzdálenost od roviny (53) objektu než druhé jho (63).

17. Uspořádání (17) čočky objektivu podle kteréhokoli z nároků 6 až 16, vyznačující se tím, že první, druhý a třetí pólový nástavec (47, 49, 67) mají stejný elektrický potenciál.

18. Mikroskop (1) paprsku částic, vyznačující se tím, že zahrnuje:

zdroj (7) částic pro generování paprsku (9) částic;

- 11 CZ 2021 - 163 A3 deflektorový systém (19) pro vychylování paprsku (9) částic;

uspořádání (17) čočky objektivu podle kteréhokoli z nároků 6 až 17 pro zaostření paprsku (9) částic 5 na rovinu (53) objektu; a detektor (25) pro detekci částic (27) vystupujících z objektu (5) uspořádaného v rovině (53) objektu.