JP2009517845A - イオン源、システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
顕微鏡システムにおいては、試料の画像化や他の用途にイオンを作り出して用いることができる。気体電界イオン源を用い、試料分析(例えば、画像化)に使用できるイオンを発生させる顕微鏡システムは、気体電界イオン顕微鏡と称される。気体電界イオン源は、導電性先端の頂部に高い正電位(例えば、抽出部(以下の記載を参照)に比べて1kV以上)を印加しながら中性気体種を導電性先端の近傍(例えば、約4〜5Åの距離の範囲内)に持ち込むことによって、中性気体種をイオン化してイオン(例えば、イオンビームの形態で)を発生させる導電性先端(一般に10個以下の原子を具える頂部を有する)を含む装置である。
A.概説
図5は、Heイオン顕微鏡システム200の概略図を示す。顕微鏡システム200は、Heイオン源及びイオン光学機器130を囲む第一真空ハウジング202と、試料180及び検出器150、160を囲む第二真空ハウジング202とを含む。気体源110は、送出管228を通してHeガスを顕微鏡システム200に送り出す。流量調整器230は送出管228を通るHeガスの流量を制御し、温度制御器232は気体源110中のHeガスの温度を制御する。Heイオン源は、先端マニピュレータ208に取り付けた先端186を含む。また、Heイオン源は、先端186からイオン光学機器130中にHeイオンを誘導するように構成された抽出部190及びサプレッサ188を含む。イオン光学機器130は、第一レンズ216と、軸合せ偏向器220及び222と、絞り224と、非点収差補正器218と、走査偏向器219及び221と、第二レンズ226とを含む。絞り224は、絞り取付け部234に位置している。試料180は、第二真空ハウジング204内の試料マニピュレータ140内/上に取り付けられる。また、第二真空ハウジング204内には、検出器150及び160が位置しており、試料180から粒子194を検出するように構成される。気体源110、先端マニピュレータ208、抽出部190、サプレッサ188、第一レンズ216、軸合せ偏向器220及び222、絞り取付け部234、非点収差補正器218、走査偏向器219及び221、試料マニピュレータ140、並びに/又は検出器150及び/若しくは160は、一般に電子制御システム170によって制御されている。また、任意に、電子制御システム170は、真空ポンプ236及び237を制御し、該真空ポンプ236及び237は、真空ハウジング202及び204の内部やイオン光学機器内に減圧環境を提供するように構成される。
上述のとおり、先端186は、一般に、適した導電性物質のいずれかにより形成できる。特定の実施態様においては、先端186を単結晶金属等の単結晶物質で形成することができる。一般には、先端頂部187の原子の末端棚における特定の単結晶の配向を先端186の長手方向軸と3°以下の範囲内(例えば、2°以下の範囲内、1°以下の範囲内)で軸合わせする。一部の実施態様において、先端186の頂部187は、一定数の原子(例えば、20個以下の原子、15個以下の原子、10個以下の原子、9個以下の原子、6個以下の原子、3個以下の原子)を有する原子棚で終端処理することができる。例えば、先端186の頂部187は、W(111)で形成でき、三個の原子(三量体)を具える末端棚を有することができる。図6及び7は、それぞれ先端頂部に最も近いW先端186の二つの原子棚における拡大上面略図及び拡大側面略図を示す。末端棚は、三量体で配置された三個のW原子302を含み、Wの(111)表面に相当する。理論に縛られることを望むものではないが、W(111)結晶面の表面エネルギーが正三角形に配置され三量体を形成する三個のW原子によって形成された末端棚を有利に支持するので、この三量体は(形成、再形成及び安定性の容易さの観点から)有利であると思われる。三量体原子302は、W原子304の第二棚によって支持されている。
として算出され、右側半径Rrは
として算出される。先端300の曲率半径Rは、RlとRrの平均として算出される。そのため、例えば、Tlが120nmで、Trが43nmである実施態様においては、Rlが169nmで、Rrが61nmで、Rが115nmである。平均完全円錐角度及び平均円錐方向について上記したのと同一の理由のため、先端の平均曲率半径を決定するのが好ましい場合がある。平均曲率半径は、先端300の八つの異なる側面図について曲率半径を測定し(それぞれは先の側面図に対して軸308まわり45°での先端300の連続回転に相当する)、次いで八つの曲率半径の平均を計算することで決定され、平均曲率半径をもたらす。理論に縛られることを望むものではないが、平均曲率半径が小さ過ぎると、先端の使用時にアーク放電が起こる場合があり及び/又は先端の末端原子棚上でHeガスのイオン化がそれ以外の先端原子の近傍で起こる場合があると思われる。平均曲率半径が大き過ぎると、再現性良く先端を再構築する能力が低下する場合があり、先端300近傍の電場強度の低下によって先端300近傍におけるHe原子のイオン化率を低減するおそれがある。一部の実施態様においては、先端300の平均曲率半径が200nm以下(例えば、180nm以下、170nm以下、160nm以下、150nm以下、140nm以下、130nm以下)であり、及び/又は先端300の平均曲率半径が40nm以上(例えば、50nm以上、60nm以上、70nm以上、80nm以上、90nm以上、100nm以上、110nm以上)である。例えば、一部の実施態様においては、先端300の平均曲率半径が40nm〜200nm(例えば、50nm〜190nm、60nm〜180nm、70nm〜170nm、80nm〜160nm)である。特定の実施態様においては、八つの曲率半径測定の標準偏差が、その平均曲率半径の40%以下(例えば、30%以下、20%以下、10%以下)である。
図14を参照すると、イオンビーム192は、気体電界イオン源120から入口開口部133を通ってイオン光学機器130に入る。最初、イオンビーム192は第一レンズ216を通過する。第一レンズ216の位置及び電位は、通常、イオンビーム192を交差点Cに集束するように選択され、ここで、点Cはz方向に測定される絞り224からの距離pである。一般に、第一レンズ216は、z方向に測定される入口開口部133からの距離fに位置している。一部の実施態様においては、距離fが5mm以上(例えば、10mm以上、15mm以上)及び/又は30mm以下(例えば、25mm以下、20mm以下)である。
先端マニピュレータ208は、x−y平面において先端の平行移動と、イオン光学機器130の軸132に対する先端186の傾斜の両方を可能にするよう構成されている。図17は、先端186と、支持組立体520と、先端マニピュレータの一の実施態様とを含む顕微鏡システム200の部分断面図である。先端マニピュレータ208は、軸部502と、半球体部504と、ショルダー部510と、平行移動部514とを含む。平行移動部514は、ショルダー部510の開口部516を貫通嵌合できる寸法に合わされた軸部502に接続されている。更に、軸部502は、基盤508に接続され、順繰りに組立体520に接続されている。ショルダー部510は、表面512と表面513間の静止摩擦力によって、半球体部504に対し固定された位置にあり、平行移動部514は、表面518と表面519間の静止摩擦力によって、ショルダー部510に対し固定された位置にある。
再度、図5を参照すると、顕微鏡システム200は、試料180を支持して適当な位置に置くための試料マニピュレータ140を含む。電子制御システム170からの制御信号に応えて、試料マニピュレータ140は、x方向、y方向及びz方向のそれぞれにおいて試料180を平行移動させることができる。また、一部の実施態様においては、試料マニピュレータ140が、制御信号に応じてx−y平面において試料180を回転させることができる。更に、特定の実施態様においては、試料マニピュレータ140が、適した制御信号に応じて、x−y平面から外に試料180を傾けることができる。それらの自由度は、それぞれ独立して調整され、イオンビーム192に対して試料の適した配向を達成することができる。
検出器150及び160は、図5において概略的に表され、検出器150は、試料180の表面181(イオンビームが衝突する表面)からの粒子を検出するように位置しており、また、検出器160は、試料180の表面183からの粒子を検出するように位置している。一般に、多種多様の異なる検出器を顕微鏡システム200に用い、異なる粒子を検出することができ、一般に、顕微鏡システム200は、所望の数の検出器を含むことができる。一の又は様々な検出器の構成を、測定される粒子や測定条件に従って選択することができる。一部の実施態様においては、スペクトル分解検出器を用いることができる。かかる検出器は、異なるエネルギー及び/又は波長の粒子を検出することができ、また、検出された各粒子のエネルギー及び/又は波長に基づいて粒子を分解することができる。特定の実施態様においては、スペクトル分解検出器が、粒子のエネルギー及び/又は波長に基づき、粒子を検出器の異なる領域に向けることが可能な構成部品を含む。
エバーハート−ソーンリー(ET)検出器を用いて、二次電子、イオン及び/又は中性粒子を検出することができる。図18は、粒子セレクター601、変換物質602、支持部604、光子検出器606並びに電源607及び608を含むET検出器600の概念図を示す。
イオンの試料180との相互作用により発生する光子を検出するには、PMT等の標準的な光子検出器を用いることができる。試料180から放射される光子束が十分に大きい場合、ダイオード、ダイオードアレイ及びCCDカメラ等の低感度光子検出器を用いることができる。
一部の実施態様においては、マイクロチャンネルプレート検出器を用い、試料180からの二次電子、中性原子又はイオンの束を増幅させることができる。マイクロチャンネルプレートは、一般に溶融シリカ等の材料から形成され、通常、アレイの形態で配置される多数の小口径チャンネルを含む。粒子は、個々のチャンネルに入って、チャンネル壁面と衝突し、自由電子を発生させる。一般に、複数の自由電子は、粒子(中性原子、イオン又は電子)のチャンネル壁面との各衝突で発生する。結果として、入力粒子信号の増幅に対応するカスケード電子信号が、マイクロチャンネルプレートから出る。
一部の実施態様においては、変換板を用いて、試料180からのイオン(例えば、散乱イオン、二次イオン)又は試料180からの中性粒子(例えば、一次中性He原子)を検出することができる。一般に、変換板は、入射イオン又は原子に当たる際に高い二次電子放出量を有する薄箔物質から形成できる。かかる物質の一例は白金である。その二次電子放出量は、例えば、検出器150及び/又は160(図1及び5)として構成される適切な電子検出器によって容易に検出される多数の二次電子を作り出す。
また、チャンネルトロン検出器を用いて、試料180から出る電子、イオン、中性原子等の粒子を検出することができる。チャンネルトロン検出器は、マイクロチャンネルプレート検出器に関し記載したものと同様に、複数の内部衝突によって粒子信号を増幅することで機能する。試料180からの比較的弱い二次電子束、イオン束又は中性原子束の測定は、(例えば、電子制御システム170を用いて)チャンネルトロン検出器によって出力される増幅粒子信号を測定することによって可能となる。試料180からの二次電子を測定する場合、チャンネルトロン検出器は、図1及び5の検出器150及び/又は検出器160について表されるのと同様の位置に位置することができる。一般に、試料180からのイオン及び/又は中性粒子の測定のため、チャンネルトロン検出器は、図1及び5に表される検出器150の位置及び/又は検出器160の位置と同様の位置にある。
蛍光体系検出器は、透明基板の上に堆積される蛍光体材料の薄層と、CCDカメラ、PMT又は一つ以上のダイオード等の光子検出器とを含み、これを用いて、試料180からの電子、イオン及び/又は中性原子を検出することができる。粒子が蛍光体層に当たって、光子検出器により検出される蛍光体からの光子の放出を誘発する。蛍光体系検出器は、測定される粒子の種類に応じて、図1及び5に表される検出器150及び/又は検出器160と同様の位置に配置することができる(上記記載を参照)。
固体検出器を用いて、試料180からの二次電子、イオン及び/又は中性原子を検出することができる。固体検出器は、ケイ素等の物質又はドープケイ素材料で形成されるセンサーから組み立てることができる。入射粒子がセンサーに当たると、センサーの物質内に電子−正孔対を生じ、電子制御システム170によって検出できる電流を作り出す。入射粒子により発生する電子−正孔対の数や、その結果生じる対応する電流の大きさは、一部分において粒子のエネルギーによって決まる。従って、固体検出器は、特に粒子のエネルギー測定に役立つことができ、試料180からの高いエネルギーの粒子(例えば、散乱Heイオン及び中性He原子)を検出するときに特に有利な場合がある。
蛍光体系検出器と同様に、シンチレータ系検出器は、入射粒子(電子、イオン又は中性原子)に当たって光子を発生させるシンチレータ材料を含む。適したシンチレータ材料としては、例えば、YAG及びYAPが挙げられる。シンチレータ系検出器の光子放出量は、入射粒子のエネルギーによって決まる。結果として、シンチレータ検出器は、特に粒子のエネルギー測定に役立つことができ、試料180からの高いエネルギーの粒子(例えば、散乱Heイオン及び中性He原子)を検出するときに特に有利な場合がある。
様々な異なる検出器を用いて様々な異なる検出計画を実施し、試料180からのイオン(例えば、散乱Heイオン)のエネルギーを測定することができる。電場及び/又は磁場を用いて入射イオンを偏向させて、その偏向量がイオンエネルギーによって決まる静電プリズム検出器を用い、異なるエネルギーでイオンを空間的に分離することができる。また、磁気プリズム検出器を用いて、イオンエネルギーに基づき、イオンを空間的に分離することもできる。その後、上記の適した検出器(例えば、マイクロチャンネルプレート、チャンネルトロン及びその他のもの)のいずれかを用いて、偏向されたイオンを検出することができる。
様々な異なる検出器を用いて様々な異なる検出計画を実施し、試料180からの電子(例えば、二次電子)のエネルギーを測定することができる。電場及び/又は磁場を用いて入射電子を偏向させて、その偏向量が電子エネルギーによって決まるプリズム検出器を用い、異なるエネルギーで電子を空間的に分離することができる。その後、上記の適した検出器のいずれかを用いて、偏向された電子を検出することができる。
また、二次電子、イオン及び中性原子についての飛行時間の情報を測定するように、上記の検出器を構成することができる。飛行時間の検出を行うには、イオンビーム192をパルスモードで作動させる。例えば、検出器220及び222の一方又は双方に印加される電位を急速に変化させることで、イオンビーム192をパルス化することができる。これらの電位を増加させることによって、例えば、イオン光学機器130の通常の経路からイオンビーム192をそらすことができ、その結果、イオンビーム192を絞り224によって一時的に遮る。その後、検出器220及び222の電位を再び増加させる前に短時間でそれらの正常値に戻した場合、Heイオンのパルスを試料180に送ることができる。
試料180からの粒子の相対存在量及びエネルギーを測定することに加えて、上記した検出器を用いて角度に依存した散乱情報を得ることができる。一般に、角度依存情報を得るには、試料180についての一連の立体角に亘って検出器の移動を可能にする取付け部(例えば、回転取付け部)に、検出器を取り付ける。試料180に対し特定の立体角に対応する所定の配向で、粒子の存在量及び/又はエネルギーの測定を記録する。異なる立体角に検出器を連続的に再配置し、測定を繰り返し行い、測定数量の角度依存を決定する。一部の実施態様においては、検出器の前で散乱粒子の経路にピンホール等の制限絞りを設置し、試料180からの粒子の測定を行う角度範囲を更に制限することができる。
イオンビーム192は、試料180の表面181上に比較的小さいスポットサイズを有することができる。例えば、一の実施態様においては、試料180の表面181上にあるイオンビーム192のスポットサイズが、10nm以下(例えば、9nm以下、8nm以下、7nm以下、6nm以下、5nm以下、4nm以下、3nm以下、2nm以下、1nm以下)の寸法を有することができる。特定の実施態様においては、試料180の表面181上にあるイオンビーム192のスポットサイズが、0.05nm以上(例えば、0.1nm以上、0.2nm以上、0.25nm以上、0.5nm以上、0.75nm以上、1nm以上、2nm以上、3nm以上)の寸法を有する。一部の実施態様においては、表面181上にあるイオンビーム192のスポットサイズが、0.05nm〜10nm(例えば、0.1nm〜10nm、0.2nm〜10nm、0.25nm〜3nm、0.25nm〜1nm、0.1nm〜0.5nm、0.1nm〜0.2nm)の寸法を有する。本願で使用されるように、図20A〜20Cを参照して、以下のようにスポットサイズを決定する。金で形成され50nm〜2000nmの寸法を有する島状粒子1700が炭素表面1710に配置される。島状金粒子は、例えば、金の炭素表面への蒸着によって形成される。炭素上に堆積した島状金粒子を含む測定試料は、本願に記載の分解能の測定に適しており、例えば、ストラクチャープローブインコーポレーテッド社(ウェストチェスター、PA)から市販されている。島状金粒子の一部や該島状金粒子片側の炭素表面の一部を直線的に横切ってイオンビーム192を移動させるように(矢印1730)、イオン顕微鏡を作動させることができる。イオンビームの位置に応じて、二次電子の強度を測定する(図20C)。炭素及び金についての全存在量の平均値に相当する漸近線1740及び1750を計算し(又は引いて)、全存在量がそれぞれ漸近線1740と漸近線1750間の存在量の差の25%及び75%となる位置に相当する縦線1760及び1770を計算する(又は引く)。イオン顕微鏡200のスポットサイズは、線1760と線1770間の距離である。
イオン顕微鏡200の収束半角は、η/2である。
(i)高効率ガスの使用
一部の実施態様においては、Heガスの先端206への集中的な送出が、顕微鏡システム200内でのHeガスの利用効率を増大させることができる。一般に、イオン化していないHeガス原子はイオン光学機器130に入ることができ、イオンビーム192中のイオンエネルギーの分布幅を増大させることができる。加えて、低エネルギーのイオン化していないHeガス原子は、高エネルギーHeイオンと電荷交換相互作用に関与することができ、イオンビーム192中のイオンエネルギーの分布幅を増大させることもできる。
一般に、試料の表面にHeイオンを入射する場合、二次電子が試料から出る。二次電子の多くは試料から出て、正味の正電荷を有する表面をもたらす。試料の表面上での過剰な正電荷は、多くの望ましくない効果を引き起こす場合がある。一部の実施態様においては、正電荷によって試料の物質に損傷を与えることがある。例えば、特定の物質は、電荷感受性があり、過剰の正(又は負)電荷の存在下で激しく反応(例えば、爆発)する場合がある。
真空ポンプ、各種作動部分及びバックグラウンド音響擾乱による機械的振動は、気体電界イオン顕微鏡システム200の特定の性能パラメータ(例えば、画像分解能、試料180でのイオンビームスポットサイズ、安定性)に影響を与える場合がある。一部の実施態様においては、試料180をシステム200の他の部品から分断するように、試料マニピュレータ140を構成することができ、それによって、外部の機械的擾乱の影響を低減する。図28は、作動装置908により支持される誘導針906を含み、該針906と作動装置908がそれぞれ試料台904の中に設置された、振動分断試料マニピュレータ140を示す。支持ディスク902は、試料台904の上に位置しており、試料180を支持する摩擦スパイダー900は、ディスクの上に設置されている。
上記したように、中性粒子(例えば、He原子)は、気体電界イオン源120からのイオン化していない中性原子として顕微鏡システム200のイオン光学機器130に入ることができる。かかる中性粒子は、顕微鏡システムの性能に悪影響を与える場合がある。従って、一部の実施態様においては、イオンビーム192中の中性粒子の存在を低減することが好ましい。また、二価のHeイオン(例えば、He2+)は、気体電界イオン源120内で、先端186の近傍におけるHe原子の二重電離によるか又はHeイオン間の衝突によって生成できる。二価のHeイオンの集束特性は一価のイオンと異なり、イオンビーム192中に存在する二価のイオンは、試料180上での大きなスポットサイズや他の望ましくない効果をもたらす場合がある。
イオンビームの試料との相互作用は、以下に記載するように、各種相互作用によって異なる種類の粒子を表面から出すことができる。かかる粒子としては、二次電子、オージェ電子、散乱イオン、一次中性粒子、X線光子、IR光子、可視光子、UV光子、二次イオン及び二次中性粒子が挙げられる。一種以上の粒子を検出及び分析し、試料についての一種以上の異なる情報を決定することができる。このような試料についての情報の種類としては、試料表面についてのトポグラフィー情報、試料表面についての物質構成情報、試料の内層面領域についての物質構成情報、試料についての結晶情報、試料についての電圧コントラスト情報、試料の内層面領域についての電圧コントラスト情報、試料についての磁気情報、及び試料についての光学情報が挙げられる。本願で使用するように、試料の表面の用語は、深さが5nm以下までの体積を指す。
二次電子は、本願で参照されるとおり、50eV未満のエネルギーを有する試料種から放出される電子である。一般に、二次電子は、ある範囲の角度やエネルギーにて試料表面から放出される。しかしながら、最も興味のある情報は、以下に説明するように、二次電子の全存在量が試料表面に関する情報を提供できるものであるので、通常、(エネルギー分解二次電子情報又は角度分解二次電子情報とは対照的に)二次電子の全存在量である。
本願に参照されるように、オージェ電子は、以下に示すように発生する電子である。内殻原子内電子を取り除いて空孔を形成し、次いで外殻からの二次原子内電子によって該空孔を満たし、エネルギーが放出される。このエネルギーは、オージェ電子と呼ばれる他の電子によって放出される。一般に、オージェ電子は、ある角度及びエネルギーの範囲内で、試料表面から放出される。しかしながら、最も興味のある情報は、以下に説明するようにオージェ電子のエネルギーが試料表面に関する情報を提供できるものであるから、(角度分解されたオージェ電子の情報とは対照的に)通常、オージェ電子のエネルギーである。エネルギー分解で電子を検出することが可能な適した検出器を一つ以上用いて、オージェ電子を検出することができる(検出器の種類に関し、上記記載を参照)。複数の検出器を用いる場合、検出器の全てが同じ種類の検出器でもよいし、異なる種類の検出器を用いてもよく、通常、所望の通りに構成できる。試料180の表面181(イオンビームが衝突する表面)、試料180の表面183(イオンビームが衝突するところと反対側の表面)又はそれら両方の面から出るオージェ電子を検出するように、検出器を構成することができる(検出器の構成に関し、上記記載を参照)。検出されるオージェ電子の信号対雑音を高めるため、比較的大きい立体角のオージェ電子を集めることができる検出器を用いることが好ましい場合がある。加えて又は代わりに、試料の表面に隣接し、電子を検出器に向けることができる電子収集光学機器(例えば、静電レンズシステム)を用いることができる(例えば、オージェ電子用の検出器の有効立体角を増大させる)。
本願を参照するように、散乱イオンは、イオンビームからのイオン(例えば、Heイオン)が試料と相互作用するときに発生し、イオン(Heイオン)のままで試料から散乱される。散乱イオンが試料の内層面領域から試料の表面に移動し、その後、試料から放出できる可能性が非常に低いので、散乱イオンは、通常、試料表面についての情報を提供する。以下、詳細に説明するように、散乱イオンを検出する場合、一つ又は複数の検出器の特定配置は、一般に、得られることが望まれる情報の種類によって決まる。
式中、Esは散乱Heイオンのエネルギーであり、EiはHeイオンの入射エネルギーであり、MHeはHeイオンの質量であり、θsは散乱角であり、MaはHeイオンを散乱する原子の質量である。
本願に参照されるように、一次中性粒子は、イオンビームが試料と相互作用し、イオンビームからのイオン(例えば、Heイオン)が非荷電中性電子(非荷電He原子)として試料から出る場合に発生する中性電子である。散乱Heイオンと対照的に、一次He電子は、試料の内層面領域の比較的高感度なプローブである。本願で使用されるように、内層面領域は、試料表面の真下に5nmを超えて(例えば、試料表面の真下に10nm以上、試料表面の真下に25nm以上、試料表面の真下に50nm以上)且つ試料の真下に1000nm以下(例えば、試料の真下に500nm以下、試料の真下に250nm以下、試料の真下に100nm以下)の試料の領域である。一般に、イオンエネルギーが増大するにつれて、イオンビームのプローブ深度が増大する。従って、試料についてのより深い内層面情報を決定するため、高エネルギーのイオンビームを用いることができる。イオンビームエネルギー(プローブ深度)を変えて試料における複数のHe原子の画像を撮影することで、物質構成情報の深度の分析結果を得ることができる。一部の実施態様においては、トモグラフィー再構成アルゴリズム及び/又は断層撮影法を深度依存性の情報に適用して、試料の構造のトモグラフィー再構成を行うことができる。
興味のある典型的な光子としては、X線光子、UV光子、可視光子及びIR光子が挙げられる。本願を参照するように、IR光子は700nmを超えて且つ100,000nmまでの波長を有する光子(例えば、1.2×10-5keV〜1.7×10-3keV)であり、可視光子は400nmを超えて且つ700nmまでの波長を有する光子(例えば、1.8×10-3keV〜3×10-3keV)であり、UV光子は10nmを超えて且つ400nmまでの波長を有する光子(例えば、3.1×10-3keV〜125eV)であり、X線光子は0.01nm〜10nmの波長を有する光子(例えば、125eV〜125keV)である。一般に、かかる光子は、ある範囲の角度及びエネルギー/波長で試料表面から放出される。しかしながら、以下に説明するように、光子の波長及び/又はエネルギーが試料表面に関する情報を提供できるものであるから、最も興味ある情報は、通常、(角度分解光子情報とは対照的に)光子の波長及び/又はエネルギーである。波長分解又はエネルギー分解の形式で光子を検出することが可能な一つ又は複数の適切な検出器を用いて、光子を検出することができる(検出器の種類に関して上記記載を参照)。複数の検出器を用いた場合においては、検出器の全てが同一の種類の検出器であってもよいし、異なる検出器を用いてもよく、一般に所望の通りに構成することができる。試料180の表面181(イオンビームが衝突する表面)、試料180の表面183(イオンビームが衝突するところと反対側の表面)又はそれらの両方から出る光子を検出するように、検出器を構成することができる(検出器の構成に関して上記記載を参照)。検出光子の信号対雑音を高めるため、比較的大きな立体角の光子を集めることができる検出器を用いることが好ましい。追加的に又は代わりに、上記システムは、試料の表面に近接し、(例えば、検出される光子の検出の有効な立体角を増大するため)使用できる検出器に光子を向けることができる一つ以上の光学素子(例えば、一つ以上のレンズ、一つ以上の鏡)を含むことができる。
本願を参照するように、二次イオンは、イオンビームが試料と相互作用して帯電状態の試料から単原子種又は多原子種を取り除くときに形成されるイオンである。入射イオンビームと試料との相互作用は、二次イオンを作り出すことができる。一般に、この方法は、Heより大きな質量の希ガスイオン(Arイオン、Neイオン、Krイオン、Xeイオン)を用いる場合により効果的である。
二次中性粒子は、イオンビームが試料と相互作用し、荷電していない状態の試料から単原子種又は多原子種を取り除くときに発生する中性粒子である。入射イオンビームと試料との相互作用は、二次中性粒子を作り出すことができる。一般に、この方法は、Heより大きな質量の希ガスイオン(Arイオン、Neイオン、Krイオン、Xeイオン)を用いる場合により効果的である。一般に、二次中性粒子から得られる情報にアクセスするため、検出に先立ち、(例えば、レーザーで誘起されるイオン化、電子で誘起されるイオン化によって)粒子をイオン化する。
A.半導体の製造
(i)概要
半導体の製造は、典型的に、集積電子回路、集積回路素子及び/又は異なるマイクロ電子デバイスを形成するため、順に堆積して処理される複数の物質の層を含む製品の準備を含む。かかる製品は、典型的に、互いに関して正確に(例えば、一般に数ナノメートル以内の規模で)配置される種々の特徴部(例えば、導電性物質で形成される回路線、非導電性物質で充填された井戸、半導体物質で形成される領域)を含有する。所定の特徴部の位置、大きさ(長さ、幅、深さ)、組成(化学組成)及び関連特性(導電率、結晶配向、磁気特性)は、製品の性能に大きな影響を与えることができる。例えば、場合によっては、それらのパラメータの一つ以上が適した範囲から外れると、望みどおりに機能することができないので、製品が不合格になる場合がある。結果として、一般に、半導体の製造時の各工程において非常に優れた制御を行うことが好ましく、そして、製造過程の様々な工程で半導体製品の製造を監視し、半導体製造過程の様々な段階での一つ以上の特徴部の位置、大きさ、組成及び関連特性を調べることができる手段を有することが有利となる。本願で使用するように、半導体製品の用語は、集積電子回路、集積回路素子、マイクロ電子デバイス、又は集積電子回路、集積回路素子、マイクロ電子デバイスの製造過程中に形成される製品を指す。一部の実施態様においては、半導体製品が、フラットパネルディスプレー又は光電池の一部とすることができる。
半導体製品は、典型的に、フォトレジスト(例えば、ポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)等の重合体フォトレジスト若しくはエポキシ系フォトレジスト、アリルジグリコールカーボネート又は感光性ガラス)の層を表面に置くこと、フォトレジストの特定領域がエッチング剤に対し耐性を示す(そして、一部の領域はエッチング剤に対し耐性を示さない)ように物質をパターン形成すること、エッチングレジストのない物質の領域をエッチングすること、適切な物質(例えば、一種以上の導電性物質、一種以上の非導電性物質、一種以上の半導電性物質)を堆積すること、任意に物質の望ましくない領域を除去することを含むリソグラフィ処理を用いて製造される。典型的に、パターン形成工程は、フォトレジストの一部の領域がエッチングに対して耐性を示し、フォトレジストの他の領域ではエッチングに対して耐性を示さないように、フォトレジストを適切な波長の放射パターンにさらすことを含む。フォトレジスト上にマスクの像を形成するか又はマスクでフォトレジストの特定領域を覆って、マスクを通して覆われていないフォトレジストの領域を照射することで、フォトレジスト上に放射パターンを形成することができる。
集束イオンビーム(FIB)は、通常、半導体製品の製造時に使用され、検査用の試料を得る。ガリウム(Ga)イオンが、通常、FIBに使用される。半導体製品を通した断面の画像化、回路編集、半導体製品の故障解析、透過電子顕微鏡法(TEM)用の半導体製品の試験体の用意、マスク修理等の種々の理由で、FIBを使用することができる。任意に、(例えば、化学蒸着過程におけるイオン源として)FIBを用いて、試料上に一種以上の物質を堆積させることができる。典型的に、FIBを使用し、スパッタリングによって半導体製品から物質を除去する。例えば、一部の実施態様においては、FIBを用いて半導体製品を薄く切り、その後のイオン顕微鏡による画像化のために該製品の断面を露出させる。特定の実施態様においては、FIBを用いて製品から物質をスパッタし、製品中に溝又はビアを形成する。この技術を用いて、例えば、製品表面の下にある製品の部分を露出させることができる。次に、イオン顕微鏡を用い、気体を補助に使った化学的手法によって、新しい物質を堆積したり又はFIBにより露出した既存の物質をエッチングすることができる。一部の実施態様においては、選択的スパッタリング手段としてFIBを使用し、製品上の導電性物質部分等の半導体製品の部分を取り除くこともできる。特定の実施態様においては、FIBを用いて試料の一部を切り取ることで、その部分を後に分析することができる(例えば、TEMの使用)。
気体を補助に使う化学反応は、通常、半導体の製造時に使用され、所定の層に物質を添加し及び/又は所定の層から物質を取り除く。例えば、気体を補助に使う化学反応は、半導体の回路編集に使用されることがあり、半導体製品に形成され損傷した回路又は間違って製造された回路を修理する。また、気体を補助に使う化学反応は、フォトリソグラフィのマスク修理に使用されることがあり、ここで、マスクに物質を添加し又はマスクから物質を取り除くことで、使用や誤った製造に起因する欠陥を修理することができる。
半導体製品の製造過程においては、特定の工程の間、物質を取り除くことが望ましい場合がある。このため、イオンビームが試料からの物質をスパッタする場合に、イオンビームを用いることができる。特に、気体原子と本願に記載の気体電界イオン源との相互作用によって発生するイオンビームは、試料をスッパタするのに使用できる。Heガスイオンを用いることができるが、一般に、より重いイオン(例えば、Neガスイオン、Arガスイオン、Krガスイオン、Xeガスイオン)を使用し、物質を取り除くことが好ましい。物質除去の間、イオンビームは、除去されるべき物質が置かれた試料の領域に集束される。
半導体製品の製造の間、特定の特徴部又は層中の空隙が、不注意で形成される場合がある。一部の実施態様においては、該空隙が、特徴部及び/又は装置全体の特性(例えば、電気特性、機械特性)に好ましくない影響を与える場合がある。特定の実施態様においては、後の処理工程が空隙を開ける場合があり、該空隙を、例えば、液体成分及び/又は気体成分で満たすおそれがある。これは、基底構造の腐食、粒子欠陥及び/又は周囲のウェーハ表面上の残渣欠陥をもたらすおそれがある。
重層移動位置合わせは、一般に半導体製品における所定の層の特徴部の該半導体製品における異なる層の特徴部との位置合わせを指す。上記したように、半導体製品の形成は、一般に、多くの層の正確な形成を含む。典型的に、半導体製品は、20層を大幅に超える層を含有する。多くの場合、各層は複数の異なる特徴部を含有することができ、それぞれが高精度で望ましく設置される結果、半導体製品は正確に機能することができる。一例としては、半導体製品は、導電性線等の横方向特徴部を含有することができ、該横方向特徴部は異なる層内に存在し、ビアによって互いに接続されている。一般に、100nm(例えば、75nm、50nm、25nm、15nm、10nm、9nm、8nm、7nm、6nm、5nm、4nm、3nm、2nm、1nm)以内で相互に位置合わせした半導体製品内の特徴部を有することが好ましい。それら多くの特徴部の内の唯一つのずれが、半導体製品全体を役に立たないものにさせるおそれがある。
限界寸法の計測は、装置の性能に重大な影響を与えることがある半導体製品の特徴部の線寸法の測定を指す。かかる特徴部の例としては、線(例えば、導電性物質の線、半導電性物質の線、非導電性物質の線)を挙げることができる。半導体製品は、20nm以下(例えば、10nm以下、5nm以下、4nm以下、3nm以下、2nm以下、1nm以下)の寸法を有する特徴部を一つ以上含有することができる。一部の実施態様においては、特徴部の大きさを複数回測定し、特徴部の大きさに関する統計情報を提供する。限界寸法の測定は、例えば、ウェーハ上にパターン形成された特徴部の長さの決定を伴うことが多い。検査用に製造ラインから無作為にウェーハ(それぞれのダイが半導体製品を形成する複数のダイを含有する)を選択してもよいし、製造ライン上の全てのウェーハを検査することもできる。画像化機器を用いて、比較的高い処理速度で選択した限界寸法を測定することができる。測定される限界寸法が容認できる範囲内に入っていない場合、ウェーハを廃棄することができる。特定の製造機械から作り出す複数の試料が容認できる範囲から外れた限界寸法を有する場合、その機械を操業中止とすることができ、又はその作動パラメータを変更することができる。
線の縁粗さは、一般に半導体製品における物質の線の縁粗さを指し、線の幅粗さは、一般に半導体製品における物質の線の幅粗さを指す。これらの値を理解し、所定の半導体製品に実際の問題又は潜在的な問題が存在するか否かを決定することが好ましい場合がある。例えば、導電性物質で形成される隣接した線が互いに外側へ膨らむ縁を有する場合、その線は互いに接触する場合があり、短絡をもたらす。線の縁粗さ及び/又は線の幅粗さの寸法を5nm以下(例えば、4nm以下、3nm以下、2nm以下、1nm以下、0.9nm以下、0.8nm以下、0.7nm以下、0.6nm以下、0.5nm以下)の範囲内に理解することが好ましい場合がある。一部の実施態様においては、線の縁粗さ及び/又は線の縁幅を複数回測定し、特徴部の大きさに関する統計情報を提供する。加えて、線の縁粗さ等のパラメータについての製造公差は、非常に高いことがある。例えば、半導体製品特徴部の線の縁粗さを5nm以下の範囲内(例えば、4nm以下の範囲内、3nm以下の範囲内、2nm以下の範囲内、1nm以下の範囲内、0.5nm以下の範囲内、0.1nm以下の範囲内、0.05nm以下の範囲内、0.01nm以下の範囲内)に制御する必要がある場合がある。
先に記載したように、半導体製品の形成過程は、典型的に、所望の方法で多くの異なる物質の層を重ねることと、各層で適した処理を行うことを含む。一般に、このことは、所定の層に物質を堆積させること及び/又は所定の層から物質を除去することを含む。最終の半導体製品は、(例えば、所望の回路を形成するため)異なる層中に多くの異なる特徴部を含む。一般に、望みどおり機能する最終装置のため、特徴部を正確に合わせることが好ましい。位置合わせのマークが、通常、半導体製品に使用されており、所定の層の特徴部を異なる層の特徴部と正確に合わせるのに役立つ。しかしながら、位置合わせのマークを使用することで、全製造過程に余分な工程を追加することがあり、及び/又は製造過程に他の複雑さ若しくは費用を持ち込む場合がある。更に、単なる位置合わせのマークの存在は、(例えば、動的部品の製造に)使用できない半導体製品の領域及び/又は体積として存在することを意味する。
半導体製品は、典型的に、フォトレジスト(例えば、ポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)等の重合体フォトレジスト若しくはエポキシ系フォトレジスト、アリルジグリコールカーボネート又は感光性ガラス)の層を表面に置くこと、フォトレジストの特定領域がエッチング剤に対し耐性を示す(そして、一部の領域はエッチング剤に対し耐性を示さない)ようにその材料をパターン形成すること、エッチングレジストのない物質の領域をエッチングすること、適切な物質(例えば、一種以上の導電性物質、一種以上の非導電性物質、一種以上の半導電性物質)を堆積すること、任意に物質の望ましくない領域を除去することを含むリソグラフィ処理を用いて製造される。典型的に、パターン形成工程は、フォトレジストの一部の領域がエッチングに対して耐性を示し、フォトレジストの他の領域ではエッチングに対して耐性を示さないように、フォトレジストを適切な波長の放射パターンにさらすことを含む。フォトレジスト上にマスクの像を形成するか又はマスクでフォトレジストの特定領域を覆って、マスクを通して覆われていないフォトレジストの領域を照射することで、フォトレジスト上に放射パターンを形成することができる。
一般に、半導体製品の製造過程の間、該製品は潜在的な欠陥について検査される。典型的には、常に作動してウェーハが供給されている一列に並んだ手段を用いて検査が行われており、そして、それは全自動である。多くの場合、該手段を用いて、ウェーハの小さな領域で、欠陥が発生し得る領域が存在するかどうかを調べる。この検査は、欠陥の再検査に先立って行われる(以下の記載を参照)。欠陥検査の目標は、典型的に、所定の欠陥の正確な性質を決定するのとは対照的に、欠陥が存在し得るかどうかを決定することである。欠陥検査の間、ウェーハ領域を分析し、同一ウェーハの他の領域及び/又は他のウェーハの領域に対して、特定の異常特性(例えば、電圧コントラスト特性、トポグラフィー特性、物質特性)が試料によって示されるかどうかを確かめる。典型的に、潜在的な欠陥については、ウェーハ上の座標(X、Y座標)に注意し、欠陥再検査の間、ウェーハの位置を慎重に検査する。
一般に、欠陥検査中に試料が潜在的な欠陥を有しているとして注意される場合には、次にその試料に欠陥再検査を受けさせて、ここで、潜在的な欠陥を有する試料の一つ又は複数の領域を調査し、欠陥の性質を決定する。この情報に基づき、その処理の修正を行い、最終製品の欠陥の危険性を低減することができる。典型的に、欠陥検査は、欠陥再検査に比べて低速度で且つ高い倍率で行われており、一つ以上の欠陥に関する特定の情報を得るために自動化し又は手動で行うことができる。その情報を用いて、異常な結果が再検査中に得られた理由やその異常な結果により生じた欠陥の性質及び原因の理解を試みる。
半導体製品の製造中、該製品の一つ以上の特徴部の導電率及び機能性を試験することができる。この方法は、一般に、一つ又は複数の特徴部に荷電粒子を照射することと、その後に電荷が蓄積される速度で監視することとを含む。開回路は、閉回路に対して異なる速度で帯電されることになり、より詳細な検査のため、開回路を確認及び検討することを可能にする。本願に記載の気体電界イオン顕微鏡(例えば、Heイオン顕微鏡)を用い、イオンビームによって特徴部に電荷を印加することができ、及び/又は該気体電界イオン顕微鏡を用い、(例えば、電圧コントラスト特性を監視することで)その電荷が漏れ出たかどうかを監視することができる。任意には、フラッド銃を用いて電荷を印加することができ(上記記載を参照)、気体電界イオン顕微鏡を用いて(例えば、電圧コントラスト特性を監視することによって)その電荷が漏れ出たかどうかを監視することができる。
Heイオン顕微鏡を用いて、各種装置及び材料における金属の腐食を確認及び調査することができる。例えば、原子力発電所、軍事用途及び生物医学的用途に用いる金属固定具及び装置は、それらが配置された過酷な環境によって腐食を受けるおそれがある。Heイオン顕微鏡を用い、装置内の水素(H)の相対存在量に基づいてそれらの装置や他の装置の画像を作成することができ、信頼性のある腐食指示器として機能する。
ハードディスク等の磁気記憶装置に用いる読み込み/書き込みヘッドは、極めて高い公差で製造され、取り付けの前に製造欠陥について検査しなければならない。これらの装置は、しばしば非常に高いアスペクト比を有し、かかる装置の短辺は1nmと小さいことがある。Heイオン顕微鏡は、検査中にそれらの装置を画像化するのに使用する場合に多くの利点を提供する。それらの中には、小型装置の高分解能画像化をもたらすことができる小さなスポットサイズや相互作用の量、その長さに沿って高アスペクト比の装置全体における焦点の合った画像化を可能にすることができる大きな焦点深度、及び小型回路素子が正確に接続されたことを確認するのに用いる散乱Heイオン及び/又は中性原子の測定によって提供される物質情報がある。
非破壊法を用いて生物試料についての元素及び/又は化学組成情報を決定することが好ましい場合が多い。生物試料の例としては、組織、核酸、タンパク質、炭水化物、脂質及び細胞膜が挙げられる。
多くの場合、治療薬(例えば、小分子薬剤)は、(例えば、溶液から出てくるにつれて)結晶として形成されることになる。例えば、小分子の水和の程度に関する情報を提供することができるので、結晶化した小分子の結晶構造を決定することが好ましい場合があり、順次、小分子の生物学的利用率に関する情報を提供することができる。場合によっては、結晶情報は、小分子が実際には(結晶性と対照的に)非晶質の形態であることを示す結果となり得、小分子の生物学的利用率に影響を与えることもできる。
一般に、コンピュータハードウェア若しくはソフトウェア又はそれらの組み合わせに、上記した分析方法のいずれかを組み入れることができる。本願に記載の方法や計算の後に標準的なプログラミング技術を用いて、上記分析方法をコンピュータプログラムに組み入れることができる。プログラムコードを入力データに適用して、本願に記載の機能を実行し、出力情報を発生させる。出力情報は、表示モニタ等の一つ以上の出力装置に適用される。各プログラムを高水準手続き又はオブジェクト指向プログラム言語に組み入れ、コンピュータシステムと通信することができる。しかしながら、必要に応じて該プログラムをアセンブリ言語又は機械語に組み入れることができる。いずれの場合でも、言語は、コンパイラ型言語又はインタープリタ型言語とすることができる。その上、プログラムは、そのために前もってプログラムされた専用の集積回路で作動することができる。
特定の実施態様について記載してきたが、他の実施態様が可能である。
単結晶W(111)(直径250μm)で形成された長さ25mmの放出線をFEIカンパニー社(ヒルズバロ、OR)から得た。該放出線を3mmの長さに整えて、取っておいた。V形加熱線を、以下のように準備した。長さ13mmの多結晶タングステン線(直径180μm)をグッドフェロウ社(デボン、PA)から得て、蒸留水中、超音波処理で15分間洗浄し、炭素残渣及び他の不純物を除去した。該線をその中間点で曲げて115度の角度を形成した。「V」の頂点に近い領域を電気化学的にエッチングして、1Nの水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液中、印加AC電位1Vと周波数60Hzで約15秒間溶接するための準備をした。その後、加熱線をエッチング溶液から取り出し、蒸留水で洗い流し、乾燥させた。
例1に記載の手順に従い、W(111)先端を支持組立体に取り付けて、電気化学的にエッチングした。先端のSEM画像を図46に示す。例1の手順に従い、先端の幾何学的特性決定を行った。この先端については、平均先端半径が70nmであることを決定した。先端は、例1の基準に基づいて使用が認められた。
この例の先端は、例2に記載の手順を用いて準備され、ヘリウムイオン顕微鏡において軸合わせした。例1の手順に従い、先端の幾何学的特性決定を行った。先端は、例1の基準に基づいて使用が認められた。
支持組立体において、源の基盤に取り付けた二つの柱を図56に示すように互いに前もって曲げたことを除き、例1に記載の方法によって、先端を製造し、支持組立体に取り付けた。その屈曲は、加熱線が非常に短い長さでかかることを可能にした。加熱線は、例1に記載されるように、180μmの直径を有する多結晶タングステン線であった。曲がった柱の場合、5mmの加熱線長さを用いた。短い加熱線の長さの利点は、線の長さが低減するにつれて、線の長さの剛性が増大することであった。例1に記載した通常の方法で、放出線を固定した。
加熱線が熱分解炭素のブロック(MINTEQインターナショナルパイロジェニックスグループ社製、イーストン、PA)に置換されたこと以外は、例1に記載の方法で、先端を形成した。源の組立体の柱を互いに曲げて、平行で平坦な表面を有するため機械加工した。放出線を取り付けるため、柱を引き離し、その柱の間に二つの熱分解炭素ブロックを挿入した。炭素ブロックの間に放出線を設置し、次にその柱を動かせるようにした。柱によって炭素ブロックに加えられた圧縮力は、支持組立体上の適切な位置にそのブロックと放出線を保持し、支持基盤に対する放出線の相対運動を阻止した。曲がった柱、二つの炭素ブロック及び放出線を含む支持組立体の一部を図57に示す。
例1に記載の手順に従って先端を準備し、例1に記載したように幾何学的先端特性の特性決定を行った。先端は、例1の基準に基づいて使用が認められた。
例1に記載の手順に従い先端を用意し、例1に記載のように幾何学的先端特性の特性決定を行った。先端は、例1の基準に基づき、使用が認められた。
例1に記載の手順に従い先端を用意し、例1に記載のように幾何学的先端特性の特性決定を行った。先端は、例1の基準に基づいて使用が認められた。
例1に記載の手順に従い先端を用意し、例1に記載のように幾何学的先端特性の特性決定を行った。先端は、例1の基準に基づいて使用が認められた。
例1に記載の手順に従い先端を用意し、例1に記載のように幾何学的先端特性の特性決定を行った。先端は、例1の基準に基づいて使用が認められた。
例1に記載の手順に従い先端を用意し、例1に記載のように幾何学的先端特性の特性決定を行った。先端は、例1の基準に基づいて使用が認められた。
例1に記載の手順に従い先端を用意し、例1に記載のように幾何学的先端特性の特性決定を行った。先端は、例1の基準に基づいて使用が認められた。
例1に記載の手順に従い先端を用意し、例1に記載のように幾何学的先端特性の特性決定を行った。先端は、例1の基準に基づいて使用が認められた。
例1に記載の手順に従い先端を用意し、例1に記載のように幾何学的先端特性の特性決定を行った。先端は、例1の基準に基づいて使用が認められた。
例1に記載の手順に従い先端を用意し、例1に記載のように幾何学的先端特性の特性決定を行った。先端は、例1の基準に基づいて使用が認められた。
例1に記載の手順に従い先端を用意し、例1に記載のように幾何学的先端特性の特性決定を行った。先端は、例1の基準に基づいて使用が認められた。
例1に記載の手順に従い先端を用意し、例1に記載のように幾何学的先端特性の特性決定を行った。先端は、例1の基準に基づいて使用が認められた。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、試料表面上のFOV100μm2に、1pAのビーム電流、20keVの平均イオンエネルギー及び試料表面上にある該FOVの0.1%のビームスポットサイズを有するHeイオンビームを照射するように構成される。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からの結晶情報は、例19に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からの結晶情報は、例20に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からの結晶情報は、例21に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からの結晶情報は、例19に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からの結晶情報は、例20に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からの結晶情報は、例21に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からの結晶情報は、例19に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からの結晶情報は、例20に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報は、例28に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からの結晶情報は、例31に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報は、例28に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からの結晶情報は、例19に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からの結晶情報は、例20に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報は、例31に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と結晶情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からの結晶情報は、例21に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報は、例31に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例34に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例34に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例34に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報は、例28に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例34に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報は、例31に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例39に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例39に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例39に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報は、例28に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例39に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報は、例31に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例44に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例44に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例44に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報は、例28に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例44に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報は、例31に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例49に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例49に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例49に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報は、例28に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例49に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報は、例31に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例54に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例54に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例54に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報は、例28に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例54に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報は、例31に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例59に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例59に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例59に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報は、例28に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例59に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報は、例31に記載の通りに測定される。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例44に記載の通り、試料から測定できる。
結晶情報は、例19に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例44に記載の通り、試料から測定できる。
結晶情報は、例20に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例44に記載の通り、試料から測定できる。
結晶情報は、例21に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例49に記載の通り、試料から測定できる。
結晶情報は、例19に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例49に記載の通り、試料から測定できる。
結晶情報は、例20に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例49に記載の通り、試料から測定できる。
結晶情報は、例21に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例54に記載の通り、試料から測定できる。
結晶情報は、例19に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例54に記載の通り、試料から測定できる。
結晶情報は、例20に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例54に記載の通り、試料から測定できる。
結晶情報は、例21に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例59に記載の通り、試料から測定できる。
結晶情報は、例19に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例59に記載の通り、試料から測定できる。
結晶情報は、例20に記載の通り、試料から測定できる。
試料からのトポグラフィー情報と物質情報を測定するため、本願に記載されるように、気体電界イオン顕微鏡における試料取付け部の適切な位置に試料を固定する。気体電界イオン顕微鏡は、例19に記載の通りに構成される。
物質情報は、例59に記載の通り、試料から測定できる。
結晶情報は、例21に記載の通り、試料から測定できる。
110 気体源
120 気体電界イオン源
130 イオン光学機器
133 入口開口部
140 試料マニピュレータ
148 イオン化ディスク
150 前面検出器
152 仮想源
160 裏面検出器
170 電子制御システム
180 試料
182 気体
186 導電性先端
187 先端頂部
188 サプレッサ
190 抽出部
191 開口部
192 イオンビーム
194 粒子
200 顕微鏡システム
202 第一真空ハウジング
204 第二真空ハウジング
208 先端マニピュレータ
216 第一レンズ
219 走査偏向器
220 軸合せ偏向器
221 走査偏向器
222 軸合せ偏向器
224 絞り
226 第二レンズ
227 回転軸
228 送出管
229 開口部
230 流量調整器
232 温度制御器
234 絞り取付け部
236 真空ポンプ
237 真空ポンプ
502 軸部
503 注入口
504 半球体部
508 基盤
510 ショルダー部
514 平行移動部
520 支持組立体
522 支持柱
524 支持基盤
526 加熱線
528 前駆体線
550 支持組立体
552 取付け腕部
554 スペーサ
556 支持基盤
600 ET検出器
601 粒子セレクター
602 変換物質
604 支持部
606 光子検出器
607 電源
608 電源
610 帯電粒子
612 光子
730 送出管
732 注入口
734 真空ポンプ
736 送出ノズル
840 フラッド銃
842 電子ビーム
846 電荷層
847 二次電子
852 集電極
854 導体
900 摩擦スパイダー
902 支持ディスク
904 試料台
906 誘導針
908 作動装置
1510 試料保持組立体
1511 本体
1512 開口部
1514 試料台
1516 表面ディスク
1518 腕部
1520 グリップ部
1522 調整可能コネクタ
1524 開口部
1600 スパイダー
Claims (78)
- 0.25以上の品質係数を有する気体電界イオン顕微鏡。
- 前記品質係数が0.5以上であることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記品質係数が0.75以上であることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記品質係数が1以上であることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が試料の画像を作り出すことが可能であり、該試料の画像が10nm以下の分解能を有することを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が、気体と相互作用して10時間以下の最大中断時間と共に1週間以上の期間イオンビームを発生させることが可能な気体電界イオン源を具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が、気体と相互作用してシステムから導電性の先端を取り出さずに1週間以上の期間イオンビームを発生させることが可能な気体電界イオン源を具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が、気体と相互作用して1×10-16cm2srV以下の還元エタンデュを有するイオンビームを発生させることが可能な気体電界イオン源を具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が、気体と相互作用して5×10-21cm2sr以下のエタンデュを有するイオンビームを発生させることが可能な気体電界イオン源を具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が、気体と相互作用し、試料の表面にて5×108A/m2srV以上の還元輝度を有するイオンビームを発生させることが可能な気体電界イオン源を具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が、気体と相互作用し、試料の表面にて1×109A/cm2sr以上の輝度を有するイオンビームを発生させることが可能な気体電界イオン源を具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が、気体と相互作用し、試料の表面に10nm以下の寸法のスポットサイズを有するイオンビームを発生させることが可能な気体電界イオン源を具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が、気体と相互作用し、試料の表面にて1nA以下の電流を有するイオンビームを発生させることが可能な気体電界イオン源を具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が、気体と相互作用し、試料の表面にて0.1fA以上の電流を有するイオンビームを発生させることが可能な気体電界イオン源を具えることを特徴とする請求項13に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が、気体と相互作用し、試料の表面にて5eV以下のエネルギーの広がりを有するイオンビームを発生させることが可能な気体電界イオン源を具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 更に、試料を具える気体電界イオン顕微鏡であって、
前記気体電界イオン顕微鏡が導電性の先端を含む気体電界イオン源を具え、前記試料の表面が該導電性の先端から5cm以上離れたところにあることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。 - 前記気体電界イオン顕微鏡が気体電界イオン顕微鏡であることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡がヘリウムイオン顕微鏡であることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が走査気体電界イオン顕微鏡であることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が走査ヘリウムイオン顕微鏡であることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 更に、イオン光学機器と、気体と相互作用してイオンビームを発生させることが可能な気体電界イオン源とを具える気体電界イオン顕微鏡であって、
前記イオン光学機器は、前記イオンビーム中の少なくとも一部のイオンが試料に達する前にイオン光学機器を通過するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。 - 前記イオン光学機器が電極及び絞りを具え、該絞りは、前記イオンビーム中のイオンの一部が試料の表面に達するのを妨げるように構成されることを特徴とする請求項21に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が気体電界イオン源及び機構を具え、
前記気体電界イオン源が導電性先端を含み、前記機構は、該機構が導電性先端を平行移動させたり、導電性先端を傾けたり又はそれらの両方を行うことができるように前記気体電界イオン源に連結されることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。 - 前記イオン顕微鏡が、導電性の先端を含む気体電界イオン源を具え、
前記導電性の先端が、タングステン、炭素、タンタル、イリジウム、レニウム、ニオブ、白金及びモリブデンよりなる群から選択される物質を具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。 - 前記気体電界イオン顕微鏡が、W(111)先端を含むイオン源を具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記W(111)先端が、三量体の末端原子棚を有することを特徴とする請求項25に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が、一つ以上の原子を具える末端原子棚を有する気体電界イオン源を含み、前記気体電界イオン源は気体と相互作用してイオンビームを発生させることが可能であり、試料の表面に達する前記イオンビーム中のイオンの70%以上が、気体と前記末端原子棚の一つ以上の原子の内の唯一つの原子との相互作用によって発生することを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が、気体電界イオン源と、該気体電界イオン源の作動中の気体電界イオン源の温度が5K以上であるように該気体電界イオン源と熱的に連結された冷却剤源とを具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が、気体電界イオン源と、該気体電界イオン源の作動中の気体電界イオン源の温度が5K以上であるように該気体電界イオン源と熱的に連結された極低温冷却器とを具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 前記気体電界イオン顕微鏡が、気体と相互作用し、試料の表面にて5mrad以下の収束半角を有するイオンビームを発生させることが可能な気体電界イオン源を具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 更に、20個以下の原子を具える末端棚を有する導電性の先端を含む気体電界イオン源を具えることを特徴とする請求項1に記載の気体電界イオン顕微鏡。
- 25nm以下の損傷試験値を有するイオン顕微鏡。
- 前記損傷試験値が20nm以下であることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記損傷試験値が15nm以下であることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、0.25以上の品質係数を有することを特徴する請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が試料の画像を作り出すことが可能であり、該試料の画像が10nm以下の分解能を有することを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、気体と相互作用して10時間以下の最大中断時間と共に1週間以上の期間イオンビームを発生させることが可能なイオン源を具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、気体と相互作用してシステムから導電性の先端を取り出さずに1週間以上の期間イオンビームを発生させることが可能なイオン源を具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、気体と相互作用して1×10-16cm2srV以下の還元エタンデュを有するイオンビームを発生させることが可能なイオン源を具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、気体と相互作用して5×10-21cm2sr以下のエタンデュを有するイオンビームを発生させることが可能なイオン源を具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、気体と相互作用し、試料の表面にて5×108A/m2srV以上の還元輝度を有するイオンビームを発生させることが可能なイオン源を具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、気体と相互作用し、試料の表面にて1×109A/cm2sr以上の輝度を有するイオンビームを発生させることが可能なイオン源を具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、気体と相互作用し、試料の表面に10nm以下の寸法のスポットサイズを有するイオンビームを発生させることが可能なイオン源を具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、気体と相互作用し、試料の表面にて1nA以下のイオンビーム電流を有するイオンビームを発生させることが可能なイオン源を具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、気体と相互作用し、試料の表面にて0.1fA以上の電流を有するイオンビームを発生させることが可能なイオン源を具えることを特徴とする請求項44に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、気体と相互作用し、試料の表面にて5eV以下のエネルギーの広がりを有するイオンビームを発生させることが可能なイオン源を具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 更に、試料を具えるイオン顕微鏡であって、
前記イオン顕微鏡が導電性の先端を含むイオン源を具え、前記試料の表面が該導電性の先端から5cm以上離れたところにあることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。 - 前記イオン顕微鏡が気体電界イオン顕微鏡であることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡がヘリウムイオン顕微鏡であることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が走査気体電界イオン顕微鏡であることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が走査ヘリウムイオン顕微鏡であることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 更に、イオン光学機器と、気体と相互作用してイオンビームを発生させることが可能なイオン源とを具えるイオン顕微鏡であって、
前記イオン光学機器は、前記イオンビーム中の少なくとも一部のイオンが試料に達する前にイオン光学機器を通過するように構成されることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。 - 前記イオン光学機器が電極及び絞りを具え、該絞りは、前記イオンビーム中のイオンの一部が試料の表面に達するのを妨げるように構成されることを特徴とする請求項52に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡がイオン源及び機構を具え、
前記イオン源が導電性先端を含み、前記機構は、該機構が導電性先端を平行移動させたり、導電性先端を傾けたり又はそれらの両方を行うことができるようにイオン源に連結されることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。 - 前記イオン顕微鏡が、導電性の先端を含むイオン源を具え、
前記導電性の先端が、タングステン、炭素、タンタル、イリジウム、レニウム、ニオブ、白金及びモリブデンよりなる群から選択される物質を具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。 - 前記イオン顕微鏡が、W(111)先端を含むイオン源を具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記W(111)先端が、三量体の末端原子棚を有することを特徴とする請求項56に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、一つ以上の原子を具える末端原子棚を有するイオン源を含み、前記イオン源は気体と相互作用してイオンビームを発生させることが可能であり、試料の表面に達する前記イオンビーム中のイオンの70%以上が、気体と前記末端原子棚の一つ以上の原子の内の唯一つの原子との相互作用によって発生することを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、イオン源と、該イオン源の作動中のイオン源の温度が5K以上であるように該イオン源と熱的に連結された冷却剤源とを具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、イオン源と、該イオン源の作動中のイオン源の温度が5K以上であるように該イオン源と熱的に連結された極低温冷却器とを具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 前記イオン顕微鏡が、気体と相互作用し、試料の表面にて5mrad以下の収束半角を有するイオンビームを発生させることが可能なイオン源を具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- 更に、20個以下の原子を具える末端棚を有する導電性の先端を含むイオン源を具えることを特徴とする請求項32に記載のイオン顕微鏡。
- ハウジングと、
該ハウジングにより支持されたディスクと、
該ディスクにより支持された部材であって、試料を支持するように構成された脚部及び表面を有する部材と、
装置とを具える試料マニピュレータであって、
前記装置は、第一モードで前記部材と接触して試料を移動させ、前記装置は、第二モードにおいて前記部材と接触していないことを特徴とする試料マニピュレータ。 - 前記装置が、前記ハウジング内に位置することを特徴とする請求項63に記載の試料マニピュレータ。
- 前記部材が開口部を有し、前記装置が第一モードで該開口部と接触することを特徴とする請求項64に記載の試料マニピュレータ。
- 第一モードで前記開口部と接触する部材部分の断面寸法が、前記開口部の断面寸法の少なくとも90%であることを特徴とする請求項65に記載の試料マニピュレータ。
- 前記ハウジングは、前記装置が貫通する開口部を有することを特徴とする請求項65に記載の試料マニピュレータ。
- 前記ディスクは、前記装置が貫通する開口部を有することを特徴とする請求項67に記載の試料マニピュレータ。
- 更に、前記装置に連結された、該装置の位置を制御するためのマニピュレータを具えることを特徴とする請求項68に記載の試料マニピュレータ。
- 前記装置が、試料を移動させるときに試料と接触していないことを特徴とする請求項69に記載の試料マニピュレータ。
- 前記部材が開口部を有し、前記装置が第一モードで該開口部と接触することを特徴とする請求項63に記載の試料マニピュレータ。
- 第一モードで前記開口部と接触する部材部分の断面寸法が、前記開口部の断面寸法の少なくとも90%であることを特徴とする請求項71に記載の試料マニピュレータ。
- 前記ハウジングは、前記装置が貫通する開口部を有することを特徴とする請求項63に記載の試料マニピュレータ。
- 前記ディスクは、前記装置が貫通する開口部を有することを特徴とする請求項63に記載の試料マニピュレータ。
- 更に、前記装置に連結された、該装置の位置を制御するためのマニピュレータを具えることを特徴とする請求項63に記載の試料マニピュレータ。
- 前記装置が、試料を移動させるときに試料と接触していないことを特徴とする請求項63に記載の試料マニピュレータ。
- 前記部材の脚部が、前記ディスクと接触することを特徴とする請求項63に記載の試料マニピュレータ。
- 前記気体電界イオン源と、
ハウジング、該ハウジングにより支持されたディスク、該ディスクにより支持された部材であって、試料を支持するように構成された脚部及び表面を有する部材、及び装置を具える試料マニピュレータとを具えるシステムであって、
前記装置は、第一モードで前記部材と接触して試料を移動させ、前記装置は、第二モードにおいて前記部材と接触していないことを特徴とするシステム。
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