JP2011525037A - イオン源、システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
様々なサンプルの特性を検査するために使用する場合、イオンビームは、原子分解能に対して精密で正確な質的および/または量的測定を提供することができる。イオンビームによって測定したサンプル像(例えば、二次電子および/または散乱イオンおよび/または散乱中性原子の測定により得られた画像)は、極めて高い解像度を有することができ、他の結像技術を用いて観察することが困難なサンプルの特徴を露呈する。随意に、イオンビームを用いてサンプルについての質的および/または量的な材料組成情報を提供することもできる。
概して、ビーム測定の精度は、部分的には、測定時のイオンビームの安定性に関係している。例えば、測定時のサンプルの表面におけるイオンビームの位置変動は、空間解像式の測定時に誤差をもたらす場合がある。このような誤差があまりに大きい場合、所定の用途のためのイオンビームの適合性が著しく制限されることもある。(例えば、真空ポンプによって)システム内で生成され、または外部要因(例えば、床の振動)によりシステム内に伝達され得るイオン顕微鏡システムの振動は先端部を振動させ、サンプル表面におけるイオンビームの位置変動を生じる場合がある。したがって、本明細書に記載のイオンビームシステムは、少なくとも部分的に、このような振動の作用を低減させる特徴を含む。
ガス電界電離型イオン源を使用する実施形態を例として説明したが、他の種類のイオン源を使用してもよい。幾つかの実施形態では、液体金属イオン源を使用することもできる。液体金属イオン源の例は、Gaイオン源(例えば、Ga集束イオンビームカラム)である。
Claims (63)
- 環境温度で支持構造部に取り付けた外部構造部と、
該外部構造部に取り付けた中間構造部と、
該中間構造部に取り付けた内部構造部と、
該内部構造部に取り付けた荷電粒子放出器と、
前記中間構造部に熱接続された冷却装置と
を備える電界放出型荷電粒子源において、
前記外部構造部が、冷却温度で前記内部構造部の材料より低い熱伝導率を有する材料により形成されていることを特徴とする電界放出型荷電粒子源。 - 請求項1に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記外部構造部が第1壁厚さを有し、前記内部構造部が第2壁厚さを有し、前記第1壁厚さが前記第2壁厚さよりも小さい電界放出型荷電粒子源。 - 請求項1または2に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記内部構造部が銅により形成されており、前記外部構造部がステンレス鋼により形成されている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項1から3までのいずれか一項に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記外部構造部が、第1直径を有する円筒形状を有し、前記内部構造部が、第2直径を有する円筒形状を有し、前記第2直径が前記第1直径よりも小さい電界放出型荷電粒子源。 - 請求項1から4までのいずれか一項に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記冷却装置が、熱伝導性弾性ワイヤの第1の束に沿って前記中間構造部に熱接続されている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項5に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記冷却装置が、弾性ワイヤの第2の束および1本以上の堅固なロッドに沿って前記中間構造部に接続されており、前記1本以上の堅固なロッドが、熱伝導性弾性ワイヤの前記第1および前記第2の束の間に直列に配置されている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項5または6に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記弾性ワイヤの前記第1および/または前記第2の束が銅により形成されている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項5または6に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記弾性ワイヤの前記第1および/または前記第2の束が炭化ピッチ材料により形成されている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項5から8までのいずれか一項に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記堅固なロッドが銅を含む電界放出型荷電粒子源。 - 請求項1から6までのいずれか一項に記載の電界放出型荷電粒子源において、
電界放出器から電気絶縁された抽出電極をさらに備え、作動時に高電圧が電界放出器と抽出電極との間に印可される電界放出型荷電粒子源。 - 請求項1から7までのいずれか一項に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記電界放出器が、前記外部構造部の材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料により内部構造部に取り付けられている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項3または4に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記内部構造部内の領域にガスを供給するためのガス導管をさらに備え、該ガス導管が、前記外部構造部と前記内部構造部との間の中間領域で終了し、前記内部構造部が、中間領域から、前記内部構造部に包囲された領域にガス流を供給するための孔を備える電界放出型荷電粒子源。 - 電界放出型荷電粒子源において、
環境温度で支持構造部に取り付けた、熱伝導率を有する外部構造部と、
該外部構造部に取り付けた中間構造部と、
該中間構造部に取り付けた内部構造部と、
該内部構造部に取り付けた電界放出器と、
前記中間構造部に熱接続された冷却装置と
を備える電界放出型荷電粒子源において、
前記中間構造部が、外部構造部の熱伝導率よりも1.5倍大きい熱容量を有していることを特徴とする電界放出型荷電粒子源。 - 請求項13に記載の電界放出型荷電粒子源において、
所定時間にわたって前記冷却装置をスイッチオフできる制御部をさらに備える電界放出型荷電粒子源。 - 請求項13に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記冷却装置が、等熱的に、前記中間構造部に熱接続されている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項15に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記内部構造部が円筒体であり、前記中間構造部がリングの形状を有し、前記冷却装置が、前記中間構造部に沿って配置された一連の接続領域に沿って中間構造部に熱接続されている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項13から16までのいずれか一項に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記外部構造部が、冷却温度で前記内部構造部の材料よりも低い熱伝導率を有する材料により形成されている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項13から17までのいずれか一項に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記外部構造部が第1壁厚さを有し、前記内部構造部が第2壁厚さを有し、前記第1壁厚さが第2壁厚さよりも小さい電界放出型荷電粒子源。 - 請求項13から18までのいずれか一項に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記内部構造部が銅により形成されており、前記外部構造部がステンレス鋼により形成されている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項13から19までのいずれか一項に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記外部構造部が、第1直径を有する中空円筒形状を有し、前記内部構造部が、第2直径を有する中空円筒形状を有し、前記第2直径が前記第1直径よりも小さい電界放出型荷電粒子源。 - 請求項13から20までのいずれか一項に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記冷却装置が、熱伝導性弾性ワイヤの第1の束に沿って前記中間構造部に熱接続されている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項21に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記冷却装置が、弾性ワイヤの第2の束および1本以上の堅固なロッドに沿って前記中間構造部に接続されており、前記1本以上の堅固なロッドが、前記第1の束および前記第2の束の熱伝導性弾性ワイヤの間に直列に配置されている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項21または22に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記弾性ワイヤの前記第1および/または前記第2の束が銅により形成されている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項21または22に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記弾性ワイヤの前記第1および/または前記第2の束が炭化ピッチ材料により形成されている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項21から24までのいずれか一項に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記堅固なロッドが銅を含む電界放出型荷電粒子源。 - 請求項13から25までのいずれか一項に記載の電界放出型荷電粒子源において、
電界放出器から電気絶縁された抽出電極をさらに備え、作動時に高電圧が電界放出器と抽出電極との間に印可される電界放出型荷電粒子源。 - 請求項13から26までのいずれか一項に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記電界放出器が、前記外部構造部の材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料により内部構造部に取り付けられている電界放出型荷電粒子源。 - 請求項13から27までのいずれか一項に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記内部構造部内の領域にガスを供給するためのガス導管をさらに備え、該ガス導管が、前記外部構造部と前記内部構造部との間の中間領域で終了し、前記内部構造部が、中間領域から、前記内部構造部に包囲された領域にガス流を供給するための孔を備える電界放出型荷電粒子源。 - 主伝搬方向に荷電粒子ビームを生成する電界放出源と、
電界放出器または電界放出器を取り付けた構造部に熱接続された冷却装置と、
前記電界放出源によって生成されたビームを前記主伝搬方向に対して垂直方向に偏向することができる走査システムと、
電界放出システムを操作するための少なくとも第1および第2操作モードを提供する制御システムと
を備えるガス電界電離型ビームシステムにおいて、
第1操作モードでは、冷却装置が電界放出器を冷却するように作動され、第2操作モードでは、冷却装置がスイッチオフされ、操作システムが、ビームを偏向しサンプルをスキャンするように作動されることを特徴とするガス電界電離型ビームシステム。 - 請求項29に記載のガス電界放出型ビームシステムにおいて、
イオン源が、
環境温度で支持構造部に取り付けた、熱伝導率を有する外部構造部と、
該外部構造部に取り付けた中間構造部と、
該中間構造部に取り付けた内部構造部と、
該内部構造部に取り付けた電界放出器と
をさらに備える電界放出型荷電粒子源において、
前記冷却装置が前記中間構造部に熱接続されており、
前記中間構造部が、外部構造部の熱伝導率よりも1.5倍大きい熱容量を有しているガス電界放出型ビームシステム。 - 請求項30に記載の電界放出源において、
前記冷却装置が、等熱的に、中間構造部に熱接続されている電界放出源。 - 請求項31に記載の電界放出源において、
前記内部構造部が円筒体であり、前記中間構造部がリングの形状を有し、前記冷却装置が、前記中間構造部に沿って配置された一連の接続領域に沿って中間構造部に熱接続されている電界放出源。 - 請求項30から32のいずれか一項に記載の電界放出イオン源において、
前記外部構造部が、冷却温度で前記内部構造部の材料よりも低い熱伝導率を有する材料により形成されている電界放出イオン源。 - 請求項30から33のいずれか一項に記載の電界放出源において、
前記外部構造部が第1壁厚さを有し、前記内部構造部が第2壁厚さを有し、前記第1壁厚さが第2壁厚さよりも小さい電界放出源。 - 請求項30から34のいずれか一項に記載の電界放出源において、
前記内部構造部が銅により形成されており、前記外部構造部がステンレス鋼により形成されている電界放出源。 - 請求項30から35のいずれか一項に記載の電界放出源において、
前記外部構造部が、第1直径を有する中空円筒形状を有し、前記内部構造部が、第2直径を有する中空円筒形状を有し、前記第2直径が前記第1直径よりも小さい電界放出源。 - 請求項30から36のいずれか一項に記載の電界放出源において、
前記冷却装置が、熱伝導性弾性ワイヤの第1の束に沿って前記中間構造部に熱接続されている電界放出源。 - 請求項37に記載の電界放出源において、
前記冷却装置が、弾性ワイヤの第2の束および1本以上の堅固なロッドに沿って前記中間構造部に接続されており、前記1本以上の堅固なロッドが、前記第1および前記第2の束の熱伝導性弾性ワイヤの間に直列に配置されている電界放出源。 - 請求項37または38に記載の電界放出源において、
前記弾性ワイヤの前記第1および/または前記第2の束が銅により形成されている電界放出源。 - 請求項37または38に記載の電界放出源において、
前記弾性ワイヤの前記第1および/または前記第2の束が炭化ピッチ材料により形成されている電界放出源。 - 請求項38から40までのいずれか一項に記載の電界放出源において、
前記堅固なロッドが銅を含む電界放出源。 - 請求項30から41までのいずれか一項に記載の電界放出源において、
電界放出器から電気絶縁された抽出電極をさらに備え、作動時に高電圧が電界放出器と抽出電極との間に印可される電界放出源。 - 請求項30から42までのいずれか一項に記載の電界放出源において、
前記電界放出器が、前記外部構造部の材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料により内部構造部に取り付けられている電界放出源。 - 請求項30から43までのいずれか一項に記載の電界放出源において、
前記内部構造部内の領域にガスを供給するためのガス導管をさらに備え、該ガス導管が、前記外部構造部と前記内部構造部との間の中間領域で終了し、前記内部構造部が、中間領域から、前記内部構造部に包囲された領域にガス流を供給するための孔を備える電界放出源。 - 主伝搬方向に荷電粒子ビームを生成する電界放出源と、
電界放出器または電界放出器を取り付けた構造部に熱接続された冷却装置と、
前記電界放出源によって生成されたビームを前記主伝搬方向に対して垂直方向に偏向することができる走査システムと、
電界放出システムを操作するための少なくとも第1および第2操作モードを提供する制御システムと
を備えるガス電界電離型ビームシステムにおいて、
第1操作モードでは、冷却装置が電界放出器を冷却するように作動され、
第2操作モードでは、冷却装置がスイッチオフされ、操作システムが、ビームを偏向しサンプルをスキャンするように作動されることを特徴とするガス電界電離型ビームシステム。 - 請求項29に記載のガス電界放出型ビームシステムにおいて、
イオン源が、
環境温度で支持構造部に取り付けた、熱伝導率を有する外部構造部と、
該外部構造部に取り付けた中間構造部と、
該中間構造部に取り付けた内部構造部と、
該内部構造部に取り付けた電界放出器と
をさらに備える電界放出型荷電粒子源において、
前記冷却装置が前記中間構造部に熱接続されており、
前記中間構造部が、外部構造部の熱伝導率よりも1.5倍大きい熱容量を有しているガス電界放出型ビームシステム。 - 請求項30に記載の電界放出源において、
前記冷却装置が、等熱的に、中間構造部に熱接続されている電界放出源。 - 請求項31に記載の電界放出源において、
前記内部構造部が円筒体であり、前記中間構造部がリングの形状を有し、前記冷却装置が、前記中間構造部に沿って配置された一連の接続領域に沿って中間構造部に熱接続されている電界放出源。 - 請求項30から32のいずれか一項に記載の電界放出イオン源において、
前記外部構造部が、冷却温度で前記内部構造部の材料よりも低い熱伝導率を有する材料により形成されている電界放出イオン源。 - 請求項30から33のいずれか一項に記載の電界放出源において、
前記外部構造部が第1壁厚さを有し、前記内部構造部が第2壁厚さを有し、前記第1壁厚さが第2壁厚さよりも小さい電界放出源。 - 請求項30から34のいずれか一項に記載の電界放出源において、
前記内部構造部が銅により形成されており、前記外部構造部がステンレス鋼により形成されている電界放出源。 - 請求項30から35のいずれか一項に記載の電界放出源において、
前記外部構造部が、第1直径を有する中空円筒形状を有し、前記内部構造部が、第2直径を有する中空円筒形状を有し、前記第2直径が前記第1直径よりも小さい電界放出源。 - 請求項30から36のいずれか一項に記載の電界放出源において、
前記冷却装置が、熱伝導性弾性ワイヤの第1の束に沿って前記中間構造部に熱接続されている電界放出源。 - 請求項37に記載の電界放出源において、
前記冷却装置が、弾性ワイヤの第2の束および1本以上の堅固なロッドに沿って前記中間構造部に接続されており、前記1本以上の堅固なロッドが、熱伝導性弾性ワイヤの前記第1および前記第2の束の間に直列に配置されている電界放出源。 - 請求項37または38に記載の電界放出源において、
前記弾性ワイヤの前記第1および/または前記第2の束が銅により形成されている電界放出源。 - 請求項37または38に記載の電界放出型荷電粒子源において、
前記弾性ワイヤの前記第1および/または前記第2の束が炭化ピッチ材料により形成されている電界放出源。 - 請求項38から40までのいずれか一項に記載の電界放出源において、
前記堅固なロッドが銅を含む電界放出源。 - 請求項30から41までのいずれか一項に記載の電界放出源において、
電界放出器から電気絶縁された抽出電極をさらに備え、作動時に高電圧が電界放出器と抽出電極との間に印可される電界放出源。 - 請求項30から42までのいずれか一項に記載の電界放出源において、
前記電界放出器が、前記外部構造部の材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料により内部構造部に取り付けられている電界放出源。 - 請求項30から43までのいずれか一項に記載の電界放出源において、
前記内部構造部内の領域にガスを供給するためのガス導管をさらに備え、該ガス導管が、前記外部構造部と前記内部構造部との間の中間領域で終了し、前記内部構造部が、中間領域から、前記内部構造部に包囲された領域にガス流を供給するための孔を備える電界放出源。 - 荷電粒子システムの先端部によって生成された荷電粒子ビームによりサンプルを露光するステップを含む方法において、
サンプルの露光時に、先端部の振動変位関数と、サンプルにおける荷電粒子ビームの露光パターンの対応部分との間に一定の位相を保持することを特徴とする方法。 - ガス粒子のイオン化を誘起し、イオンビームを生成するように構成され、支持構造部に取り付けられた先端部と、
支持構造部および冷却装置に接続された振動減衰器と
を備え、
該振動減衰器が、前記支持構造部に接続された第1の複数の弾性部材と、前記冷却装置に接続された第2の複数の弾性部材と、前記第1の複数の弾性部材および前記第2の複数の弾性部材の間に配置された中実部材とを備えることを特徴とするシステム。 - 第1湾曲表面を備える第1部材と、
先端部に接続され、第1湾曲表面に対して相補的な第2湾曲表面を備える第2部材とを備え、第1部材と第2部材との間の相対移動を可能とするように構成されたイオン顕微鏡システムにおいて、
第2湾曲表面が複数の環状突起を備え、前記第1部材と第2部材とが相互に引き寄せられた場合に、少なくとも幾つかの環状突起が前記第1湾曲表面に接触し、前記第1表面と第2表面との間に環状の接触部分を形成することを特徴とするイオン顕微鏡システム。
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