JP2023518758A - 複数の個別粒子ビームを独立して集束させる多重極レンズ配列を有する粒子ビームシステム、その使用、及び関連する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
複数の荷電個別粒子ビームを生成するよう構成されたマルチビーム粒子源と、
少なくとも1つの第1多重極レンズアレイ及び少なくとも1つの第2多重極レンズアレイを有する多重極レンズ配列であり、
第1多重極レンズアレイは、第1四重極場を発生させる複数の個別に調整可能な第1多重極レンズを含むと共に、個別粒子ビームが第1多重極レンズアレイを実質的に通過するように粒子のビーム経路に配置され、且つ
第2多重極レンズアレイは、第2四重極場を発生させる複数の個別に調整可能な第2多重極レンズを含むと共に、第1多重極レンズアレイを通過する個別粒子ビームが第2多重極レンズアレイも実質的に通過するように粒子のビーム経路に配置される、
多重極レンズ配列と、
同じ個別粒子ビームが通過する多重極レンズ配列の関連する多重極レンズ群が、そこを通過する各個別粒子ビームに対して、個別に調整可能な集束効果を全体として及ぼすように、多重極レンズ配列の多重極レンズを制御するよう構成されたコントローラと
を備えた粒子ビームシステムに関する。
双極場-四重極場-さらに別の四重極場-最初の双極場とは異なる向き、特に実質的に逆平行の向きを有するさらに別の双極場。
1.多重極レンズ群の光軸が粒子ビームの入射角に適合されるように、多重極レンズが多重極レンズアレイ601、602等内に配置される。しかしながら、これはコンデンサレンズ系303の特定の構成でのみ有効である。こうすると、粒子電流密度の適合に関するコンデンサレンズ系303の柔軟性が大幅に制限される。
2.斜め入射の粒子ビームを多重極レンズ群の光軸に到達させるために、双極場が第1多重極レンズアレイ601で用いられる。また、残りの結像システムに必要な傾斜を提供するために、多重極レンズアレイ602でも同様に双極場を用いることができる。残留磁場の存在下で残っている粒子ビーム内の粒子軌跡の螺旋運動プロファイルを、続いて適当な向きの四重極場を用いて考慮することができる。こうすると、技術的経費は増えるが、システム全体の最適化に関する総合的な柔軟性が高まる。
3.入射方位角。多重極レンズ配列600の位置における残留磁場は、コンデンサレンズ系303からの十分な距離によってであろうが、補償目的のさらなる巻線によってであろうが、最大限に減らされる。コンデンサレンズ系303の設計は、できる限り小さな球面収差に関して最適化される。これら2つの措置は、完璧な結果にはつながらないが、需要に応じて問題を軽減し、また技術経費を最小にする。
4.1~3の組み合わせ。
Claims (26)
- 粒子ビームシステムであって、
複数の荷電個別粒子ビーム(3)を生成するよう構成されたマルチビーム粒子源と、
少なくとも1つの第1多重極レンズアレイ(601)及び少なくとも1つの第2多重極レンズアレイ(602)を有する多重極レンズ配列(600)であり、
前記第1多重極レンズアレイ(601)は、第1四重極場(Q1)を発生させる複数の個別に調整可能な第1多重極レンズを含むと共に、前記個別粒子ビーム(3)が前記第1多重極レンズアレイ(601)を実質的に通過するように粒子のビーム経路に配置され、且つ
前記第2多重極レンズアレイ(602)は、第2四重極場(Q2)を発生させる複数の個別に調整可能な第2多重極レンズを含むと共に、前記第1多重極レンズアレイ(601)を通過する前記個別粒子ビーム(3)が前記第2多重極レンズアレイ(602)も実質的に通過するように粒子のビーム経路に配置される、
多重極レンズ配列(600)と、
同じ前記個別粒子ビーム(3)がそれぞれ通過する前記多重極レンズ配列の関連する多重極レンズ群が、そこを通過する前記個別粒子ビーム(3)それぞれに対して、個別に調整可能な集束効果を全体として及ぼすように、前記多重極レンズ配列の前記多重極レンズを制御するよう構成されたコントローラ(10)と
を備えた粒子ビームシステム。 - 請求項1に記載の粒子ビームシステムにおいて、前記第1四重極場(Q1)の四重極及び前記第2四重極場(Q2)の四重極は、相互に対して実質的に90°回転した向きを有し且つ/又は実質的に同じ振幅を有する粒子ビームシステム。
- 請求項1又は2に記載の粒子ビームシステムにおいて、前記第1多重極レンズアレイ(601)及び/又は前記第2多重極レンズアレイ(602)は、四重極レンズアレイを含む粒子ビームシステム。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムにおいて、
前記多重極レンズ配列(600)は、第3多重極レンズアレイ(603)を含み、
該第3多重極レンズアレイ(603)は、第3四重極場(Q3)を発生させる複数の個別に調整可能な第3多重極レンズを含み、且つ前記第1多重極レンズアレイ(601)を通過する前記個別粒子ビーム(3)が前記第3多重極レンズアレイ(603)も実質的に通過するように前記第1多重極レンズアレイ(601)と前記第2多重極レンズアレイ(602)との間の粒子のビーム経路に配置され、
前記コントローラ(10)はさらに、同じ前記個別粒子ビーム(3)がそれぞれ通過する前記多重極レンズ配列の多重極レンズが、そこを通過する前記個別粒子ビーム(3)それぞれに対して、焦点面(B)での前記個別粒子ビーム(3)の結像に実質的に歪みがないような効果を全体として及ぼすように、前記多重極レンズを制御するよう構成される粒子ビームシステム。 - 請求項4に記載の粒子ビームシステムにおいて、
前記第1多重極レンズアレイ(601)及び前記第2多重極レンズアレイ(602)の四重極は、実質的に同じ向き及び実質的に同じ振幅を有し、
前記第3多重極レンズアレイ(603)の四重極は、前記第1及び第2四重極に対して約90°回転した向きを有し、且つ前記第3四重極の振幅は、前記第1及び第2四重極の振幅よりも大きく、より詳細には前記第1及び第2四重極の振幅の約2倍である粒子ビームシステム。 - 請求項4又は5に記載の粒子ビームシステムにおいて、
前記多重極レンズ配列(600)は第4多重極レンズアレイ(604)を含み、
該第4多重極レンズアレイ(604)は、第4四重極場(Q4)を発生させるための複数の個別に調整可能な第4多重極レンズを含むと共に、前記第1多重極レンズアレイ(601)を通過する前記個別粒子ビーム(3)が前記第4多重極レンズアレイ(603)も実質的に通過するように前記第1多重極レンズアレイ(601)と前記第2多重極レンズアレイ(602)との間の粒子のビーム経路に配置され、且つ
前記コントローラ(10)は、前記多重極レンズ配列の前記多重極レンズが、そこを通過する前記個別粒子ビーム(3)それぞれに対して、該個別粒子ビーム(3)の結像に実質的に歪みがないような効果を全体として及ぼすように、前記多重極レンズを制御するよう構成される粒子ビームシステム。 - 請求項6に記載の粒子ビームシステムにおいて、
前記第1多重極レンズアレイ(601)及び前記第2多重極レンズアレイ(601)の前記四重極は、相互に対して実質的に90°回転した向きを有し且つ実質的に同じ振幅を有し、
前記第3多重極レンズアレイ(603)及び前記第4多重極レンズアレイ(604)の前記四重極は、相互に対して実質的に約90°回転した向きを有し且つ実質的に同じ振幅を有し、
前記四重極の極性の配列は交互であり、且つ
前記第3及び第4四重極の振幅は、それぞれ前記第1及び第2四重極の振幅よりも大きく、より詳細にはそれぞれ前記第1及び第2四重極の振幅の約3倍である粒子ビームシステム。 - 請求項1~7のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムにおいて、少なくとも1つの多重極レンズアレイ(601、602、603、604)は八重極レンズアレイを含む粒子ビームシステム。
- 請求項8に記載の粒子ビームシステムにおいて、前記コントローラ(10)は、八重極電極が発生させた電場が2つの四重極場の重畳をもたらすように八重極レンズを制御するよう構成され、前記重畳により、前記四重極場の一方、特に該四重極場のうち強い方に対して前記個別粒子ビーム(3)の主軸(Z)周りに回転した四重極場が実質的に得られる粒子ビームシステム。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムにおいて、前記コントローラ(10)は、多重極電極が発生させた電場が四重極場と少なくとも1つの双極場との重畳をもたらすように前記多重極レンズを制御するよう構成され、前記四重極場に関する前記重畳により、個々の前記多重極レンズの幾何軸から変位した四重極場が得られる粒子ビームシステム。
- 請求項8~10のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムにおいて、前記八重極レンズアレイの八重極レンズの全ての電極が同じサイズ及び形状を有する粒子ビームシステム。
- 請求項8~10のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムにおいて、前記八重極レンズアレイの八重極レンズの電極の少なくともいくつかが異なるサイズ及び/又は異なる形状を有する粒子ビームシステム。
- 請求項1~12のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムにおいて、少なくとも1つの多重極レンズアレイ(601、602、603、604)が双極レンズアレイを含む粒子ビームシステム。
- 請求項13に記載の粒子ビームシステムにおいて、前記多重極レンズ配列(600)は、以下の場配列:
双極場-四重極場-さらに別の四重極場-最初の双極場とは異なる向き、特に実質的に逆平行の向きを有するさらに別の双極場
を生成する多重極レンズアレイ(601、602、603、604)を含む粒子ビームシステム。 - 請求項14に記載の粒子ビームシステムにおいて、前記多重極レンズ配列(600)は、以下の場配列:
四重極場(Q1)-相互に異なる向きを有する少なくとも2つの双極場(D1、D2)、特に2つの実質的に逆平行の双極場-四重極場(Q2)
を生成する多重極レンズアレイ(601、602、603、604)を含む粒子ビームシステム。 - 請求項1~15のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムにおいて、前記マルチビーム粒子源は、
荷電粒子ビームを生成するよう構成された少なくとも1つの粒子源(301)と、
複数の開口(A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7)を有し、且つ粒子の少なくとも一部が複数の個別粒子ビーム(3)の形態で前記開口(A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7)を通過するように粒子のビーム経路に配置された多孔プレート(380、390)と
を含む粒子ビームシステム。 - 請求項1~16のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムにおいて、前記多孔プレート(390)の前記開口(A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7)の少なくともいくつかは楕円形の断面を有する粒子ビームシステム。
- 請求項1~17のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムにおいて、
複数の集束粒子レンズを含み且つ前記多重極レンズ配列(600)を通過する前記個別粒子ビーム(3)を実質的に通過させるように粒子のビーム経路に配置された円形レンズアレイ(385)
をさらに備え、該円形レンズアレイ(385)の前記集束粒子レンズは多重極レンズではない粒子ビームシステム。 - 請求項18に記載の粒子ビームシステムにおいて、前記円形レンズアレイ(385)は、粒子のビーム経路で前記多重極レンズ配列(600)の下流に配置され、システムは、
粒子のビーム経路で前記多重極レンズ配列(600)の上流に配置されたコンデンサレンズ系(303)
をさらに備える粒子ビームシステム。 - 請求項1~19のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムにおいて、前記コントローラ(10)は、前記個別粒子ビーム(3)の焦点(323)が凹状領域に位置付けられるように前記個別粒子ビーム(3)に効果を及ぼす粒子ビームシステム。
- 請求項1~20のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムにおいて、同じ電圧を印加される多重極レンズの電極用の結合電源がある粒子ビームシステム。
- 請求項1~21のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムにおいて、ビームエネルギーが約10keVの場合、前記多重極レンズ配列(600)の前記電極に印加される電圧はそれぞれ100V未満である粒子ビームシステム。
- 像面湾曲補正のための請求項1~22のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムの使用。
- 傾斜非点収差の補正のための請求項1~22のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムの使用。
- マルチビーム粒子顕微鏡(1)であって、請求項1~22のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムを備えたマルチビーム粒子顕微鏡。
- 請求項1~22のいずれか1項に記載の粒子ビームシステムの像面湾曲補正の方法であって、
多重極レンズ配列(600)により、複数の個別粒子ビーム(3)の、特に全ての粒子ビームの焦点距離を個別に設定するステップ
を含む方法。
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