JP5988570B2 - 選択可能な複数の粒子放出器を備える荷電粒子源 - Google Patents
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Description
2)放出パターン、すなわち源から粒子がどのように出てくるのか?
3)放出エネルギー分布
4)仮想源のサイズ、すなわち放出領域の大きさがどれくらいか?
5)源の寿命、すなわち劣化するまでに源が何時間放出するのか?
本発明の荷電粒子源の実施形態は、上記のパラメータのうちのいくつかのパラメータについて、先行技術の単一放出器源で可能な制御よりも優れた制御を可能にする。実施形態は、スピント(Spindt)チップ放出器を含む冷陰極電界放出器(cold field emitter)(CFE)、カーボン・ナノチューブ放出器、ショットキー源、ガス電界イオン化源(gaseous field ionization source)(GFIS)、液体金属イオン源(LMIS)など、任意のタイプの放出器を使用することができる。
図1は、複数の荷電粒子放出器101〜112と放出器制御回路140とを備える荷電粒子源100の概略図を示す。第1の放出器101は放出器アレイの中心に位置する。5つの放出器102〜106からなる第1の放出器環が放出器101を取り囲んでいる。6つの放出器107〜112からなる第2の放出器環が第1の放出器環を取り囲んでいる。したがって、放出器101を中心とする半径136の円134内に合計12個の放出器101〜112が位置する。それぞれの放出器101〜112には対応するそれぞれの制御線121〜132が接続されている。例えば、制御線121は、放出器101が作動中である(すなわち荷電粒子を放出している)かどうかを判定する。放出器制御回路140は、荷電粒子システム制御装置(図示せず)に接続された制御ケーブル142によって制御される。放出器101〜112のアーキテクチャの詳細については、下記の第1から第7の実施形態(図5〜11)において説明する。これらのさまざまな実施形態の制御回路の詳細については、後に図12〜13において説明する。
図2は、本発明の荷電粒子源202を実装することができる例示的な荷電粒子カラム200の側断面図である。源202と引出し電極204の間に「引出し」電圧が印加される。源202が電子を放出する場合、このバイアス電圧は一般に+3000Vから+5000Vである。源202が正イオンを放出する場合、このバイアス電圧は一般に−7000Vから−15000Vである。全ての場合に、源202内の放出器は一般に、放出器202と引出し電極204の間のほぼ全ての電圧降下を放出器チップの近傍(数10μm)に集める傾向を有する針または円錐(一般に「チップ」と呼ばれる)などの非常に鋭い構造を備える。荷電粒子の初期放出は一般に、半角が約30°(すなわち立体角がπ(π30°/180°)2≒0.86ステラジアン)の円錐形になる。荷電粒子「銃」は、源202、引出し電極204、銃集束電極206および銃出口電極208を備える。銃内には、銃出口電極208内に取り付けられたビーム画定開口(beam−defining aperture)(BDA)210も示されている。銃集束電極206に集束電圧が印加され、銃出口電極208がグランド電位(0V)にバイアスされる。したがって、この例では、ターゲットもグランド電位にバイアスされているため、銃を出た荷電粒子はすでに、その最終的なビーム・エネルギーを有する。引出し電極204、集束電極206および出口電極208上の異なる電圧は、銃内のカラム軸上およびカラム軸の近くに電界を誘導する。この電界は、図3および4の軌道図に示されているように、荷電粒子を偏向させ、集束させる。ある場合、特に、ターゲット位置においてより小さなビームが望ましく、したがってより高い源の縮小が必要とされる場合には、最小集束(minimal focusing)の効果がある。他の場合には、銃が、概ね平行なビームを形成し、形成されたビームは次いで、主レンズによって、より低い縮小でターゲット上に集束され、より大きな電流を有するより大きなビームを生成する。銃の下方には、電極212および214を備えるビーム・ブランカがある。ビームがオンのとき、電極212および214はともに一般に0Vであり、したがってビーム230は、偏向されずにブランカおよびビーム・ブランキング開口(beam−blanking aperture)(BBA)216を通過する。ビームをオフにするためには、電極212に正電圧を、電極214に負電圧を印加し、それによって、ビーム230が偏向されて軸を外れ、BBA216に当たるようにする。一般的なブランキング電圧は5Vから10Vであり得る。
図3は、オンアクシス放出器302(図1の源100の放出器101など)の図2のカラム200を横切る荷電粒子軌道の側面図300である。カラム200は、光軸312、ビーム画定開口(BDA)210およびブランキング開口(BBA)216を有する。図2の電極204、206および208を備える銃レンズは、収束レンズ304によって概略的に示されている。同様に、図2の電極222、224および226を備える主レンズは、収束レンズ306によって示されている。この例では、放出器302が、オンアクシス放出器(図1の放出器101に対応する)であり、放出器302は、カラム200に対して機械的に整列されている(図16のアラインメント手順を参照されたい)。したがって、ビーム314もオンアクシスであり、オンアクシスでかつ軸に平行に主レンズ306に入るようにビーム314の向きを定めるのに、上偏向器218または下偏向器220上のアラインメント電圧を一切必要としない。ビーム314は、主レンズ306によって、ターゲット308の表面のオンアクシスの位置310に集束する。カラム・アラインメントの目標は、ここで示したように、ビーム314が、軸312上で、軸312に平行に進んで、主レンズ306に入ることを保証することである。ビーム314を構成するさまざまな軌道は光線追跡プログラムSIMION 7.0によって生成した。それらの軌道は図2に示したカラム設計に対応する。
図5(A)〜(D)は、背面アドレス指定される6つの冷陰極電界放出器を備える本発明の第1の実施形態の各種図である。「背面アドレス指定」は、それぞれの放出器501〜506に引出し電圧(上記図1の議論を参照されたい)を印加する方法を指し、このアドレス指定法では、全ての放出器501〜506が共通の引出し電極508を共用するが、放出器チップはそれぞれ固有の背面電気接続521〜526を有する。図(A)は、電子源の上面図(すなわちカラムから源の内部を見た図であり、電子は図の平面から放出されることになる)500を示し、中心に放出器501があり、放出器501は、5つのオフアクシス放出器502〜506によって取り囲まれている。図(B)は、図(A)の方向と同じ方向から源の全ての層を透かして見た「X線」上面図520である。この図では、6つの背面アドレス指定接続521〜526を見ることができる。図(C)540および図(D)560はそれぞれ、図(B)に示された断面A−Aおよび断面B−Bを示す。この源は、基板546上に製造することができ、基板546は、二酸化シリコンなどの絶縁層でコーティングされた半導体ウェーハ、またはセラミックなどの絶縁材料とすることができる。
図6(A)〜(D)は、背面アドレス指定される12個の冷陰極電界放出器を備える本発明の第2の実施形態の各種図である。「背面アドレス指定」は、それぞれの放出器601〜612に引出し電圧(上記図1の議論を参照されたい)を印加する方法を指し、このアドレス指定法では、全ての放出器601〜612が共通の引出し電極614を共用するが、放出器チップはそれぞれ固有の背面接続621〜632を有する。図(A)は、電子源の上面図(すなわちカラムから源の内部を見た図であり、電子は図の平面から放出されることになる)600を示し、中心に放出器601があり、放出器601は、11個のオフアクシス放出器602〜612によって取り囲まれている。図(B)は、図(A)の方向と同じ方向から源の全ての層を透かして見た「X線」上面図620である。この図では、12個の背面アドレス指定接続621〜632を見ることができる。図(C)640および図(D)660はそれぞれ、図(B)に示された断面C−Cおよび断面D−Dを示す。この源は、基板646上に製造することができ、基板646は、二酸化シリコンなどの絶縁層でコーティングされた半導体ウェーハ、またはセラミックなどの絶縁材料とすることができる。
図7(A)〜(D)は、前面アドレス指定される6つの冷陰極電界放出器を備える本発明の第3の実施形態の各種図である。「前面アドレス指定」は、それぞれの放出器701〜706に引出し電圧(上記図1の議論を参照されたい)を印加する方法を指し、このアドレス指定法では、全ての放出器701〜706が共通の導電性ベース746を共用するが、放出器チップ701〜706はそれぞれ固有の引出し電極721〜726を有する。図(A)は、電子源の上面図(すなわちカラムから源の内部を見た図であり、電子は図の平面から放出されることになる)700を示し、中心に放出器701があり、放出器701は、5つのオフアクシス放出器702〜706によって取り囲まれている。図(B)は、図(A)の方向と同じ方向から源の全ての層を透かして見た「X線」上面図720である。この図では、6つの前面アドレス指定接続721〜726を見ることができる。図(C)740および図(D)760はそれぞれ、図(B)に示された断面E−Eおよび断面F−Fを示す。この源は、導電性基板746上に製造することができ、基板746は、導電層(モリブデン、クロムなど)でコーティングされた絶縁材料(セラミック、無ドープの半導体ウェーハなど)、または濃くドープされた半導体ウェーハなどの導電材料とすることができる。
図8(A)〜(D)は、前面アドレス指定される12個の冷陰極電界放出器を備える本発明の第4の実施形態の各種図である。「前面アドレス指定」は、それぞれの放出器801〜812に引出し電圧(上記図1の議論を参照されたい)を印加する方法を指し、このアドレス指定法では、全ての放出器801〜812が共通の導電性ベース846を共用するが、放出器チップ801〜812はそれぞれ固有の引出し電極821〜832を有する。図(A)は、電子源の上面図(すなわちカラムから源の内部を見た図であり、電子は図の平面から放出されることになる)800を示し、中心に放出器801があり、放出器801は、11個のオフアクシス放出器802〜812によって取り囲まれている。図(B)は、図(A)の方向と同じ方向から源の全ての層を透かして見た「X線」上面図820である。この図では、12個の前面アドレス指定接続821〜832を見ることができる。図(C)840および図(D)860はそれぞれ、図(B)に示された断面G−Gおよび断面H−Hを示す。この源は、導電性基板846上に製造することができ、基板846は、導電層(モリブデン、クロムなど)でコーティングされた絶縁材料(セラミック、無ドープの半導体ウェーハなど)、または濃くドープされた半導体ウェーハなどの導電材料とすることができる。
図9(A)〜(D)は、前面アドレス指定され、横ガス供給開口を有する12個のガス電界イオン化(GFI)イオン放出器を備える本発明の第5の実施形態の各種図である。「前面アドレス指定」は、それぞれの放出器901〜912に引出し電圧(上記図1の議論を参照されたい)を印加する方法を指し、このアドレス指定法では、全ての放出器901〜912が共通の導電性ベース946を共用するが、放出器チップはそれぞれ固有の引出し電極921〜932を有する。図(A)は、イオン源の上面図(すなわちカラムから源の内部を見た図であり、正イオンは図の平面から放出されることになる)900を示し、中心に放出器901があり、放出器901は、11個のオフアクシス放出器902〜912によって取り囲まれている。図(B)は、図(A)の方向と同じ方向から源の全ての層を透かして見た「X線」上面図920である。この図では、12個の前面アドレス指定接続921〜932を見ることができる。図(C)940および図(D)960はそれぞれ、図(B)に示された断面I−Iおよび断面J−Jを示す。この源は、導電性基板946上に製造することができ、基板946は、導電層(モリブデン、クロムなど)でコーティングされた絶縁材料(セラミック、無ドープの半導体ウェーハなど)、または濃くドープされた半導体ウェーハなどの導電材料とすることができる。基板946はさらに、イオン化用のガスを、側断面図J−JおよびX線図(B)に示された個々の供給穴916を通してそれぞれの放出器チップ901〜912に供給するフィード・ガス・プレナム950を含む。ガスは、供給システム(図示せず)からプレナム950に供給され、この供給システムは、圧力を調整して、放出器チップ901〜912と対応するそれぞれの引出し電極921〜932との間の真空絶縁破壊およびアーク発生を引き起こす可能性がある、穴916を通した過大なガスの流出を防ぐ。
図10(A)〜(D)は、前面アドレス指定され、軸ガス供給開口を有する12個のガス電界イオン化(GFI)放出器を備える本発明の第6の実施形態の各種図である。「前面アドレス指定」は、それぞれの放出器1001〜1012に引出し電圧(上記図1の議論を参照されたい)を印加する方法を指し、このアドレス指定法では、全ての放出器1001〜1012が共通の導電性ベース1046を共用するが、放出器チップはそれぞれ固有の引出し電極1021〜1032を有する。図(A)は、イオン源の上面図(すなわちカラムから源の内部を見た図であり、正イオンは図の平面から放出されることになる)1000を示し、中心に放出器1001があり、放出器1001は、11個のオフアクシス放出器1002〜1012によって取り囲まれている。図(B)は、図(A)の方向と同じ方向から源の全ての層を透かして見た「X線」上面図1020である。この図では、12個の前面アドレス指定接続1021〜1032を見ることができる。図(C)1040および図(D)1060はそれぞれ、図(B)に示された断面K−Kおよび断面L−Lを示す。この源は、導電性基板1046上に製造することができ、基板1046は、(導電層モリブデン、クロムなど)でコーティングされた絶縁材料(セラミック、無ドープの半導体ウェーハなど)、または濃くドープされた半導体ウェーハなどの導電材料とすることができる。基板1046はさらに、イオン化用のガスを、側断面図L−Lに示された中心開口1016を通してそれぞれの放出器チップ1001〜1012に供給するフィード・ガス・プレナム1050を含む。ガスは、供給システム(図示せず)からプレナム1050に供給され、この供給システムは、圧力を調整して、放出器チップ1001〜1012と対応するそれぞれの引出し電極1021〜1032との間の真空絶縁破壊およびアーク発生を引き起こす可能性がある、中心開口1016を通した過大なガスの流出を防ぐ。
図11は、前面アドレス指定され、軸液体金属供給開口を有する複数の液体金属イオン源を備える本発明の第7の実施形態1100の側断面図である。この第7の実施形態の源の全体的な構造は、図10の第6の実施形態の構造と同じだが、第7の実施形態では、プレナム1050および供給開口が、イオン化用の液体金属をそれぞれの放出器チップに輸送する目的に使用される点が異なる。一般的な液体金属は、ガリウム、インジウムなどの純金属、またはシリコン−金、ベリリウム−シリコン−金、ベリリウム−金などの合金である。ガリウムなどの一部の金属では、金属を溶融し、溶融した金属が、プレナム1150から、開口1116、1151および1154を通って流れて、1161、1164などのテイラー円錐(Taylor cone)を形成するようにするのに、加熱がほとんどまたは全く必要ない。他の金属は、それらの金属の融点に到達するためにある量の加熱を必要とする。一般的な最大融点は最高でも摂氏数百度であり得る。側断面図K’−K’は、図10の側断面図K−Kに液体金属を追加したものに相当し、この液体金属は、プレナム1150内ならびに開口1116、1151および1154内にあって、テイラー円錐1161および1164を形成する。テイラー円錐1161および1164は、中空の柱1101および1104によって、引出し電極1121および1124の中心に置かれる。12本の支柱(図11には1101および1104だけが示されている)は全て、一般にモリブデンまたはタングステンから製造することができる。共通の基板1146を介してそれぞれの支柱に同じ電圧が印加される。絶縁層1144が、1121、1124などの引出し電極を含むパターン形成された前面ゲート層を支持している。絶縁層1148が、引出し電極を覆い、間を埋めて、近隣の引出し電極間の電気絶縁および引出し電極と遮蔽層1114の間の電気絶縁を提供する。遮蔽層1114は、源の前面の全体にわたって連続した導電層である。遮蔽層1114は、源の前面の全体にわたって共通の電圧を提供して、源の動作中の近隣の放出器間の電気光学的分離を容易にする役目を果たす。本発明のこの第7の実施形態の動作については、後の図13の説明で論じる。
図12は、背面アドレス指定される本発明の荷電粒子源用の制御回路の単純化された接続図であり、この回路は、図5〜6に示した第1および第2の実施形態に適用可能である。電線1221〜1223によってバイアス電源1231〜1233に順番に接続された3つの背面接続1211〜1213を介して、それぞれの放出器1201〜1203に電圧が印加される。バイアス電源1231〜1233は、共通ゲート(引出し)電極1204に対する引出し電圧をチップ1201〜1203に供給する。共通ゲート1204には、共通ゲート電圧電源1234が、電線1224によって接続されている。グランド1248と電源1231〜1234に対する共通基準電圧接続1240との間には、ビーム加速電圧電源1246が接続されている。この回路の動作を例示するため、放出器1201からは放出させたいが、放出器1202および1203からは放出させたくないと仮定する。最初に、初期化ステップとして、電源1231〜1234および1246の出力を0Vに設定する。荷電粒子の放出を誘起させるのに必要な任意の1つの放出器1201〜1203と共通引出し電極1204との間の電圧差をVextractionとする。2番目に、荷電粒子(電子またはイオン)がチップ1201から放出される際の所望のエネルギーに対応する電圧を共通接続1240に供給するように、ビーム加速電圧源1246を設定する。3番目に、4つの全ての電源1231〜1234を、Vextractionに等しい出力電圧を供給するように設定する。この時点で、3つの放出器1201〜1203のうちのどの1つの放出器と共通ゲート(引出し電極)1204との間にも電圧差はない。したがって、放出器は非活動化状態のままであり、荷電粒子を放出してはいない。次に、放出器1201を活動化させるため、電源1231の電圧出力を0Vに引き下げる。そうすると、放出器1201と共通ゲート1204の間にVextractionに等しい電圧差が生じ、それによってチップ1201からの放出が誘起される。一方、チップ1202〜1203と共通ゲート1204の間には電圧差がないため、チップ1202〜1203についてはそれまで通り放出は起こらない。チップ1202またはチップ1203を活動化させるときにも同様の手順に従うことになる。チップ1201〜1203のアレイ中の2つ以上のチップを同時に活動化させるためには(図15参照)、電源1231〜1233のうちの対応する電源の出力を0Vに設定する。ここに示した例は、3つの放出器1201〜1203のみの制御を示しているが、チップ・バイアス電圧源の数は、例えば図5および7については6、図6および8〜11については12など、源内の制御すべき放出器の数に等しくなるように設定されることは明らかである。
図14Aは、源1402内の単一の荷電粒子放出器1404から放出された荷電粒子の概略側面図1400である。荷電粒子、すなわち図5〜8の荷電粒子である電子または図9〜11の荷電粒子であるイオンは一般に、放出軸1408を中心とする半角1406が約30°(およそ0.52ラジアン)の円錐形の立体角1410の中に放出される。その場合、源1402の角強度は以下のとおりである。
輝度は次のようになる。
図14Aの例では、図5〜8の放出器などの冷陰極電界放出器の場合に、仮想源の直径が非常に小さいことがあり、したがって、角強度が必ずしも非常に大きくない場合であっても、単一放出器モードで(すなわち1つの放出器だけが活動化された状態で)動作している源1402の輝度が非常に高くなることがあり得る。したがって、単一放出器動作を「高輝度モード」と呼ぶことができる。
輝度は次のようになる。
図15Aの例では、仮想源の直径はもはや、単一の放出器の仮想源サイズによっては決まらず、その代わりに、図15Bに示されているように、源1502内の放出器1504〜1506の全体的な分布に依存する。
本発明の複数放出器源用のアラインメント工程
図16は、本発明の複数放出器源に適用可能なアラインメント工程1600の流れ図である。このアラインメント工程は、図1において上で論じたとおり、中心放出器(例えば図1の放出器101)を機械的に整列させ、次いで、放出器アレイ内の残りの全ての(オフアクシス)放出器(例えば図1の放出器102〜112)に対して電気的なアラインメントを使用する。最初に、ブロック1602で、画像がウォブリングした(すなわち荷電粒子システムの画像化画面上で画像が左右に、および/または上下に移動した)ときにシステム・オペレータがその画像を追跡することができる十分に遅い0.1ないし0.3Hzなどの非常に低い周波数で、銃のレンズの強さを(電圧またはレンズ電流を周期的に振動させることによって)上下にウォブリングさせるように、荷電粒子銃を制御する電子装置を設定する。次に、ブロック1604で、中心放出器(例えば図1の101)だけを作動させて、カラムに沿って荷電粒子を放出し、それによってブロック1606でターゲットの画像を形成する。機械的な調整を必要とせずに源が偶然に整列することはまれなので、一般に、この画像は最初、いくらかウォブリングする。判断ブロック1608で、その画像がウォブリングしていると判断された場合には、ブロック1612へと続く経路1610を進み、ブロック1612で、源の機械的運動を使用して、放出器アレイ全体をカラム軸に対して再配置する。観察された画像ウォブルの軸および大きさと、このウォブリングを低減させる正確な機械的運動との間には通常、既知の相関がある。源を移動させた後、ブロック1606へ戻る経路1614を進み、ブロック1606で、次のターゲット画像化を実行して、残存している画像ウォブルを観察する。ブロック1608で、画像がもはやウォブリングしていないと判断されたら、中心放出器は、カラムに対して機械的に十分に整列したとみなし、繰返しブロック1630内のブロック1632へと続く経路1616を進む。
101〜112 荷電粒子放出器
121〜132 制御線
140 放出器制御回路
200 荷電粒子カラム
202 荷電粒子源
218 上偏向器
220 下偏向器
228 ターゲット
232 ターゲット表面の位置
Claims (27)
- ターゲットの表面に荷電粒子ビームを軸に沿って集束させるカラムと、
前記カラムの軸に沿って概して平行に荷電粒子を放出するようにそれぞれが構成された、前記軸の周囲に配置された多数の荷電粒子放出器を備える荷電粒子源と、
前記多数の荷電粒子放出器のそれぞれの放出器に対する1つの接続、または前記多数の荷電粒子放出器のうちの全てではない一群の放出器に対する1つの接続を有するように構成された多数の電気接続と、
前記多数の荷電粒子放出器を制御する放出器制御回路であって、前記一群の放出器が一群として、放出し、または放出しないようにアドレス指定することが可能であるように、前記一群の放出器および前記放出器のうち全てではない放出器を共に操作可能であり、前記荷電粒子源を、単一の放出器のみが荷電粒子を放出する第1のモードおよび単一の荷電粒子ビームを形成するための前記カラムによって結合して集束する荷電粒子を多数の放出器が同時に放出する第2のモードで制御するために操作可能であり、前記荷電粒子源が、前記第2のモードにおいて、前記第1のモードよりも相対的に低輝度であり、前記第1のモードよりも相対的に高角強度である、放出器制御回路と、
を備える荷電粒子システム。 - 荷電粒子源は1つの中心放出器と多数のオフアクシス放出器を備え、前記中心放出器は前記カラムに対して機械的に整列し、前記多数のオフアクシス放出器のそれぞれは前記カラムに対して電気的に整列し、別個かつ固有のX−Yアラインメント偏向を有する、請求項1に記載の荷電粒子システム。
- 個別に使用される荷電粒子放出器のアラインメント偏向設定を保存するため、および逐次的に荷電粒子放出器が個別に活動化されるときにそれらの設定を活動化させるために操作可能な荷電粒子システム制御装置をさらに備える、請求項1に記載の荷電粒子システム。
- 前記第1のモードにおいて、荷電粒子を逐次的にではあるが前記放出器の寿命を延ばすために同時にではなく放出するように、前記荷電粒子放出器のうち少なくとも2つを独立してアドレス指定する、請求項1に記載の荷電粒子システム。
- 荷電粒子を放出し、または荷電粒子を放出しないように、前記放出器のうちの少なくとも2つの放出器を独立してアドレス指定することができ、それにより、前記放出器が同時に放出し、または逐次的に放出するようにすることができる、請求項1に記載の荷電粒子システム。
- 前記荷電粒子が電子である、請求項1に記載の荷電粒子システム。
- 前記荷電粒子がイオンである、請求項1に記載の荷電粒子システム。
- 前記放出器が冷陰極電界電子放出器である、請求項1に記載の荷電粒子システム。
- 前記放出器がガス電界イオン化イオン放出器である、請求項1に記載の荷電粒子システム。
- 前記放出器が液体金属イオン放出器である、請求項1に記載の荷電粒子システム。
- 前記荷電粒子カラムがアラインメント偏向器を備える、請求項1に記載の荷電粒子システム。
- 前記多数の荷電粒子放出器のうちのそれぞれの放出器が、放出器チップおよび引出し電極を備える、請求項1に記載の荷電粒子システム。
- 前記放出器制御回路が、それぞれの放出器チップに別個の電圧を印加するように構成された、請求項12に記載の荷電粒子システム。
- 前記放出器制御回路が、それぞれの引出し電極に別個の電圧を印加するように構成された、請求項12に記載の荷電粒子システム。
- ターゲットの表面に電子ビームを軸に沿って集束させるカラムと、
前記カラムの軸に沿って概して平行に電子を放出するようにそれぞれが構成された、前記軸の周囲に配置された多数の電子放出器を備える電子源と、
前記多数の電子放出器のそれぞれの放出器に対する1つの接続を有するように構成された多数の電気接続と、
放出器制御回路であって、一群の前記放出器が一群として、放出し、または放出しないようにアドレス指定することが可能であるように、一群の前記放出器および前記放出器のうち全てではない放出器を共に操作可能であり、前記電子源を、単一の放出器のみが電子を放出する第1のモードおよび単一の電子ビームを形成するための前記カラムによって結合して集束する電子を多数の放出器が同時に放出する第2のモードで制御するために操作可能であり、前記電子源は前記第2のモードにおいて、前記第1のモードよりも相対的に低輝度であり、前記第1のモードよりも相対的に高角強度である、放出器制御回路と、
を備える電子ビーム・システム。 - 前記電子放出器が冷陰極電界放出器であり、冷陰極電界放出器がそれぞれ、放出器チップおよび引出し電極を備える、請求項15に記載の電子ビーム・システム。
- 前記放出器制御回路が、それぞれの放出器チップに別個の電圧を印加するように構成された、請求項16に記載の電子ビーム・システム。
- 前記放出器制御回路が、それぞれの引出し電極に別個の電圧を印加するように構成された、請求項16に記載の電子ビーム・システム。
- ターゲットの表面にイオン・ビームを軸に沿って集束させるカラムと、
前記カラムの軸に沿って概して平行にイオンを放出するようにそれぞれが構成された、前記軸の周囲に配置された多数のイオン放出器を備えるイオン源と、
前記多数のイオン放出器のそれぞれの放出器に対する1つの接続を有するように構成された多数の電気接続と、
一群の前記放出器が一群として、放出し、または放出しないようにアドレス指定することが可能であるように、一群の前記放出器および前記放出器のうち全てではない放出器を共に操作可能であり、前記イオン源を、単一の放出器のみがイオンを放出する第1のモードおよび単一のイオン・ビームを形成するための前記カラムによって結合して集束するイオンを多数の放出器が同時に放出する第2のモードで制御するために操作可能であり、前記イオン源は前記第2のモードにおいて、前記第1のモードよりも相対的に低輝度であり、前記第1のモードよりも相対的に高角強度である、放出器制御回路と、
を備える集束イオン・ビーム・システム。 - 前記イオン放出器がガス電界イオン化イオン放出器であり、ガス電界イオン化イオン放出器がそれぞれ、放出器チップおよび引出し電極を備える、請求項19に記載の集束イオン・ビーム・システム。
- 前記放出器制御回路が、それぞれの放出器チップに別個の電圧を印加するように構成された、請求項20に記載の集束イオン・ビーム・システム。
- 前記放出器制御回路が、それぞれの引出し電極に別個の電圧を印加するように構成された、請求項20に記載の集束イオン・ビーム・システム。
- 前記イオン放出器が液体金属イオン放出器であり、液体金属イオン放出器がそれぞれ、放出器チップおよび引出し電極を備える、請求項19に記載の集束イオン・ビーム・システム。
- 前記放出器制御回路が、それぞれの放出器チップに別個の電圧を印加するように構成された、請求項23に記載の集束イオン・ビーム・システム。
- 前記放出器制御回路が、それぞれの引出し電極に別個の電圧を印加するように構成された、請求項23に記載の集束イオン・ビーム・システム。
- 荷電粒子ビーム・システムを動作させる方法であって、
軸の周囲に配置された複数の荷電粒子放出器を提供するステップと、
前記複数の放出器からの荷電粒子を前記軸に沿って試料表面に集束させる能力を有する集束カラムを前記軸に沿って提供するステップと、
荷電粒子源を、単一の前記放出器のみが荷電粒子を放出する第1のモードおよび単一の荷電粒子ビームを形成するための前記カラムによって結合して集束する荷電粒子を多数の前記放出器が同時に放出する第2のモードで制御するステップであって、前記荷電粒子源が、前記第2のモードにおいて、前記第1のモードよりも相対的に低輝度であり、前記第1のモードよりも相対的に高角強度である、ステップと
を含む方法。 - 個別に使用される荷電粒子放出器のアラインメント偏向設定を保存し、および逐次的に荷電粒子放出器が個別に活動化されるときにそれらの設定を活動化させるステップをさらに含む、請求項26に記載の方法。
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