KR100308720B1 - 색보상파티클빔컬럼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체의 이온 빔 석판인쇄, 이온 주입을 포함하는 마이크로제조 및 마이크로분석을 위한 장비에 사용되는 전자 및 이온 광학 분야에 관한 것으로 액체 금속 이온 소스 등의 니들형 이온 소스(1), 하나 이상의 원형렌즈(2), 복수의 개재식 4극렌즈(14, 16 : 4)를 구비하는 파티클 빔 컬럼으로 이루어지는데 이들에 의해 상기 컬럼의 색수차가 감소 또는 완전히 보상된다. 또한 본 발명은 액체 합금 이온 소스(1), 개재식 4극렌즈 및 빈 속도 필터(22)를 구비하는 이온 빔 컬럼을 개시하는데 이로써 단일 원자번호로된 이온의 포커싱된 빔이 발생되며 상기 컬럼이 단지 정전렌즈에 의한 빔보다 미세 포커싱된 빔을 발생하여 렌즈개구를 증가시키고 빔 전류를 크게할 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
색 보상 파티클 빔 컬럼
[발명의 분야]
본 발명은 이온광학(ion optics) 분야에 관한 것으로 미세 초점조정된 이온빔을 형성하기 위한 장비에 사용되며, 일반적으로 반도체에서의 이온 주입 ,물질의 마이크로머시닝(micromachining), 이온빔 석판인쇄, 및 2차 이온 현미경검사 등의 마이크로제조(microfabrication), 그리고 마이크로분석(microanalysis) 등의 분야에 사용된다.
[발명의 배경]
종래기술에 있어서 미세 빔을 형성하는데 사용되는 장비는 , 전자를 방출하거나, 주위가스의 이온화를 일으키며, 저온에서의 표면 이온화를 포함하거나, 그리고 액체금속으로 적셔진 니들 또는 소정의 이온을 함유하는 합금이 통상으로 사용되는 파티클의 니들형 소스로 이루어진다. 몇몇의 경우에 있어서, 상기 소스의 아주 작은 방출영역의 이미지를 형성하는데 단일 렌즈가 사용된다. 상기 소스 가까이 하나의 집광렌즈 또는 복수의 집광렌즈를 이용하여 큰 방출영역이 얻어진다. 몇개의 렌즈가 사용되는 경우 소스의 중간영역을 형성하는 것이 가능하며 상기, 중간영역이 가속 캡 또는 빈 필터(Wien filter) 등의 이온 광학 부품의 중심에 위치하는 경우 상기 성분으로 유도된 수차가 크게 감소된다. 그러나 전자렌즈를 이용하는 모든 시스템의 포커싱 능력이 상기 이온 소스로 부터 방출하는 이온의 확산에 의한 불가피한 에너지와 합해져서 상기 렌즈의 색수차에 의해 제한된다. 최종 초점의 전폭 d는 다음의 공식으로 주어지는데,
d = c a dE/E
여기서 dE는 이온의 중심 에너지 E에 관한 에너지 분포이며, a는 상기 최종 초점에서의 콘버전스의 전각 그리고 C는 색수차계수이다. 색수차는 그 제 1종속 관계에서의 다른 수차와 다르며 예를들면 원형렌즈의 구면수차(spherical aberration)는 a3로서 변한다. 따라서 제 1순서의 색수차는 구면이 아주 작게되는 소형렌즈 구경에서 중요하며 제 3 순서의 구면수차는 a의 일부값에서 중요하다.
정전 시스템의 불충분한 포키싱 능력으로 종래기술에서 오랫동안 난제를 가진 이온 광학장치에 제한이 생긴다. 마이크로머시닝 등의 응용에 있어서 전류밀도가 제일 중요하다. 액체금속 이온 소스로 부터의 전류가 다음으로 주어진다.
I = B asbsr2
휘도 B는 통상 B=106A/sr-cm2이며 , 방출각은 as,bs=400 밀리라디안이며, 유효 소스 반경은 r = 100옹스트롬 이하이다. 유효 소스가 아주 작기 때문에 빔의 사이즈는 소스의 기하학적 이미지보다는 d로 주어진다. 따라서 전류 밀도 J는 다음과 같이 주어진다.
J = I/ d2= B(ab/ab)(rE/C dE)2
용량 E/C가 정전 렌즈에서 상수이므로 "A/cm2으로 얻어진 최대전류밀도는 앞으로 사실상 증가되지 않는다." 4개의 전극을 포함하는 복잡한 정전 렌즈는 최대 10A/cm2을 발생한다. 이러한 문제를 해소하기위해 본 발명의 목적은 C = 0인 색소거 렌즈를 이용하여 전류밀도를 증가시키는데 있다.
응용 지정 집적회로를 제조하기 위한 무마스크(maskless) 이온 주입 등의 큰 견본 영역을 포함해야 할 경우 전류밀도 보다는 전류가 중요시된다. 1 nA의 전류에서 단일 렌즈 시스템에서 1013ion/cm2의 도우즈로 4-인치 웨이퍼를 기록하는 시간은 약 1시간이다. 이러한 장비에서는 지전류는 문제를 갖는다. 큰 값의 a, b로 동작하는 복수의 렌즈를 가진 시스템에서 대 전류가 얻어진다. 그러나 각도의 증가로 소정의 특징 사이즈 이상인 포커싱된 빔을 형성하는 수차가 발생된다. 색및 수차가 같은 니 각(knee angle)보다 작은 각의 경우에 색수차를 제거하므로서 더 큰 작동각을 얻을 수 있고 소정의 포커싱된 빔 사이즈에 대해 더 큰 전류를 얻을 수 있다. 따라서 본 발명의 목적은 C = 0인 색소거 시스템을 이용하여 고속의 기록 속도로 마이크로제조를 할 수 있으며 높은 전류를 생성할 수 있다.
[발명의 요약]
액체 금속 이온 소스 및 복수의 정전렌즈를 이용하는 이온 빔 컬럼은 한 점에 포커싱된 미세 빔 및 이온 소스의 영상을 제공할 수 없다. 상기 소스로 부터 방출된 이온 에너지 분포 대신에 이미지를 오손하고 확장하는 초점 길이의 변화를 발생한다. 이러한 종류의 색수차는 모든 정전 및 단독의 자기 렌즈의 특성이며 상기 문제를 해소하는 파티클 빔 컬럼은 니틀 형 이온 소스 , 복수의 정전 렌즈 및 복수의 개재식 4극렌즈 들로 이루어지는데 상기 4극렌즈는 선택적으로 전기 및 자기적으로 되는 극을 가지는 8극렌즈로서 개재식 전 자기 4극렌즈를 형성한다. 전-자기 비를 조정하므로서 상기 개재식 렌즈들이 무색 렌즈로 되며 컬럼의 색수차가 크게 감소하거나 부의 색수차를 갖도록 만들어져서 컬럼의 색수차가 완전히 제거된다.
액체 합금 이온 소스에 의해 생성에 수반된 이온을 제거하는 매스 이온 빔 컬럼은 이온 주입 분야에 사용되며 상기 이온 소스 뒤에 위치한 빈(Wien) 속도 필터를 가진 컬럼을 구비한다.
색수차의 제거로서 렌즈 내에 사용되는 개구가 커지게되어 소정의 포커싱된 빔 스폿 사이즈에서 높은 빔 전류가 발생된다. 그러면 일 순위 색수차가 아니라 고 순위 색수차에 의해 개구 크기가 제한된다.
[도면의 간단한 설명]
제 1도는 무색 이온 빔 컬럼의 단면도이며, 제 2도는 개재식 4극렌즈의 단면도이며, 제 3-7도는 광학시스템의 2 주요단부에서의 전형적인 광선이 도시된 무색 컬럼의 도면으로, 3도는 비활성 집광렌즈 및 사실상 무색의 개재식 렌즈를 포함하는 컬럼을 나타낸다. 제 4-7도에 있어서, 상기 개재식 렌즈의 부의 색수차는 컬럼의 다른 렌즈의 색수차를 보정하는데 사용된다. 제 4도에 있어서 집광렌즈는 이온을 병렬로 집속하며 제 5도에 있어서, 집광렌즈는 이온을 교차로 집속한다. 제 6도는 매스-분리 15 무색 이온 빔 컬럼을 도시하며 제 7도는 2 렌즈 컬럼으로서 실행할 수 있는 높은 에너지에서 미세 포커싱된 빔을 생성하기 위한 메스-분리 무색시스템을 도시한다.
[본 발명을 실행하는 최적모드]
이온 빔 컬럼의 액체 금속 이온 소스(1)는 이온 빔을 통과시키는 홀을 가진 평면으로된 근접 추출전극(8)과 관련하여 수 kV의 부의 전위에 있다. 이온 및 전자광학분야에 공지된 바와 같이 이러한 형태는 발산렌즈 작용을 가지는 "유공전극렌즈(aperature lens)"를 형성한다. 포트(7)에 부착된 이온 펌프는 이온 소스 가까이서 10-8Torr 진공을 생성하도록 제공된다. 상기 추출 전극과 떨어져서 조정시 이온을 병렬빔으로 적절히 집속할 수 있는 집광렌즈 시스템(2)이 위치한다. 단일 집광렌즈가 사용될 수 있지만 이온의 추출이 좁은 범위의 전압에 걸쳐서만 잘 진행되고 단일 캡의 포커싱 작용이 또한 고정 전압을 필요로 하므로 출력 에너지가 사실상 고정된다. 따라서 가변 이온 에너지를 제공할 수 있는 수단으로서 2렌즈 집광시스템이 유용하다. 전극(6 ,7, 8)은 상기 집광렌즈 시스템의 한 예이며 3 전극 사이의 갭(5 , 6)이 2개의 원형 정전 렌즈를 형성한다. 상기 이온 소스 및 전극은 종래 기술에 공지된 수단에 따라 고 전압 전원에 의해 필요한 전위로 유지된다.
상기 집광렌즈(2)를 떠난 이온은 드리프트 공간(3)을 통과해서 개재식 4극 렌즈시스템(4)으로 들어간다. 상기 드리프트 공간에는 빔축 주위의 소정의 방위에서 한 평면에 이온을 편향시킬 수 있는 다중의 전향장치(11, 13) 및 4개의 독립 비간섭 베인으로 이루어진 개구형성조립체(12)가 위치하는데 이중에서 하나만을 도시한다.
제 2도에 도시한 바와 같이 개재식 4극렌즈는 빔 방향과 관련하여 방위적으로 등 간격으로 위치한 센터를 가진 8극을 포함한다. 상기 극은 선택적으로 자극(17) 및 전극(18)로 되어 전 자기 4극렌즈를 형성한다. 상기 극의 45도 간격으로 상기 두 렌즈의 4극(전자력)계가 일치성의 주요부를 가지게되며 단일 평면에서의 센터의 위치로 렌즈들이 일치하는 주요부를 갖게된다.
양호한 실시예에 있어서, 둘레에 권선(19)을 가진 강자성 물질로 이루어진 자극(17)은 반자성의 전극(18)을 순서적으로 지지하는 역할을 하는 세라믹 스페이서(20)에 강하게 결합된다. 따라서 이러한 구조는 두 개의 비간섭 네스트형 4극을 형성하는데, 그 모두가 거의 완전한 4극계를 얻는데 필요한 넓은 극단 반경을 가질 수 있다. 다람쥐 상자형 구조는 좁은 극단을 가지며 4극 전압으로 여자시 바람직하지 못한 다극계 성분을 불필요하게 도입한다.
개재식렌즈는 전력 - 자력의 조정가능한 비율로 단일의 4극계를 형성하는데 사용될 수 있다. 상기 비율 R은 전극전압 및 권선전류를 측정하고 종래의 공지된 수단에 따라 상기 측정치에 대한 전계강도 및 자계강도와 관련한 공식에 의해 결정된다.
전력이 자력의 크기의 반으로 조정되고 방향에서 반대인 경우 R = -0.5이며 상기 개재식 렌즈가 E에서 1도로 수차가 없게된다. 이는 렌즈가 목적물체를 아래식의 한 주요부에서의 폭을 가지는 스폿으로 이미지화시키는 것을 의미한다.
d = C1a dE/E + C2a (dE/E)2
여기서 C1= O이다.
전력이 보다 증가되되 자력 이상의 크기로 제한되지 않으면 상기 개재식 렌즈는 부의 C1값을 가지는 색 보상렌즈로 된다. (V. M. Ke1man-and S. Ya-Yavor, znhrnal Tekhnicheskoi Fiziki 33(1963) 368) 다른 전-자력 비의 경우에 상기 렌즈는 정의 C1값을 가지는 정상의 렌즈로서 동작한다.
두 주요부에서 포커스할 수 있는 가장 간단한 렌즈 배열은 이중렌즈 시스템이다. 상부의 렌즈(14) 및 하부의 렌즈(16)가 상기 이중렌즈를 구성한다. 스페이서(15)는 상기 렌즈의 간격을 조정하는데 사용된다. 두 개의 렌즈로 구성된 시스템은 상기 렌즈의 중심으로 형성된 단일 축을 가지며 기능을 정확히 하도록 입력빔과 관련하여 전체적으로 상기 이중렌즈의 각도 조정만을 필요로 한다. 상기 이중렌즈는 그 두 개의 주요부가 서로 다른 크기를 가지며 따라서 두 개의 다른 푹을 가지되 그 모두가 작은 포커스된 빔을 생성하도록 기능한다.
제 3도에 도시한 바와 같이 집광렌즈의 모든 전극이 동일 전압으로 세트되면 포커싱효과를 가질 수 없어서 색수차를 발생하지 않는다. 상기 기능 요소는 이온 소스(1)와 추출전극(8) 그리고 개재식 4극렌즈로 이루어진 이중렌즈시스템(4)으로 구성된다. 상기 렌즈가 무수차 동작점에서 세트되면 광학 컬럼의 최종 포커싱렌즈로서 도입되는 색수차는 없게된다. 따라서 두 개의 시스템이 동일 빔폭에서 동작하는 경우 이온 소스 , 추출전극 및 정전렌즈로 구성된 유사한 시스템보다 초점이 작게된다. 상기 빔폭은 조정가능 개구로 설정되며 상기 개재식 렌즈를 포함하는 컬럼이 하나의 정전 렌즈를 포함하는 컬럼보다 많은 전류를 생성하도록 상기 빔폭이 설정된다.
제 4도에 도시한 바와 같이 집광렌즈의 전극이 적합한 전압으로 턴온되면 상기 개재식 렌즈에 소스로부터 보다 많은 이온이 지향된다. LMIS로 부터의 유입된 전류의 대부분은 약 14도인 하프 각에서 발생한다. 상기 소스로부터 제 1렌즈 갭 까지의 거리가 9 mm인 경우 약 5mm 전폭의 병렬빔이 형성되는데 제 1렌즈가 충분히 큰 직경을 가지는 것일 경우에 그렇다.
as,, bs의 각이 가능한 증가되면 상기 집광렌즈에서 색수차가 증가된다. 이 양의 색수차를 제거하기 위해서 개재식 렌즈로된 이중렌즈가 정확한 보상의 부의 색수차를 발생하도록 조정되는데 상기 부의 색수차는 각 형성 개구(12)의 미세 세팅시 이온 에너지 E에 대한 스폿 사이즈의 변화로 결정된다. 상기의 조정으로 가속 렌즈의 홀로 형성된 유공전극렌즈를 포함하는 정의 일 순위 색수차에 대한 모든 소스와 상기 소스와 추출기 사이의 갭 내의 가속계 보상이 행해진다. 상기 개구는 나머지 높은 순위의 수차로 포커스된 빔이 지정 스폿 직경에 도달하는 점에서 개방된다. 상기 포커스된 스폿으로 흐르는 전류는 상기 색수차를 소거하기 위한 개재식 4극렌즈 시스템을 포함하지 않는 시스템과 관련하여 증가된다.
두 개의 독립적인 주요부를 가지는 개재식 렌즈가 원형렌즈의 색수차를 보상하도록 조정될 수 있는지는 자명치 않다. 단일의 개재식 렌즈는 조정될수 없는데 이는 상기 렌즈가 상기 두 개의 주요부에서 반대의 사인을 가진 수차를 가져오기 때문이다. 그러나 두 개의 개재식 렌즈가 두 개의 변수를 가져오며 상기 두 주요부분에서 수차에 대한 선형 방정식이 풀어질 수 있는데, 상기 시스템에 대한 치수로 주어진다. 제4도의 병렬빔의 기하에 있어서, 상기 두 개의 개재식 렌즈의 계수 Cx, Cv는 다음을 만족해야한다.
C /fx 2= Cy/ fy 2= -C /h2
여기서 fx, fy는 이중렌즈(4)의 초점길이이며, h, c는 초점길이 및 원형렌즈(2)의 색수차계수다. 박형 렌즈 근사법에 있어서 상기 이중렌즈의 각각의 상부 및 하부렌즈의 집속 주요 부분에서 계수 Cyu, Cxd는 다음식으로 주어지는데,
Cyu/ fu= -1 (1 + 2s /v) vc / 2h2
Cxd/ fd= -vc / 2h2
여기서 v는 하부렌즈의 거리이며, 상기 집속부분의 거리는 다음식으로 주어지며
Cxu= Cyu, Cyd= -Cxd
s 는 렌즈의 간격이다. 빔이 병렬이 아닐때 다른 표현이 적용된다.
박형렌즈계수는 다음의 식,
Cyu/ fu= (2Ru+ 1)/(2R + 2)
Cxd/ fd= (2Rd+ 1)/(2R + 2)
으로 되어 전력-자력 비 Ru, Rd는 소정의 개재식 렌즈치수 s, v 및 집광렌즈 파라미터 c, h 의해 계산될 수 있다. 최적모드의 동작에 있어서, 종래기술에서의 전원 타입이 사용되는데, 상기 개재식 전자렌즈의 전 자기 부분은 비율적으로 변화하여 고정 R 에서 f를 변화시킨다. Ru, Rd는 보상될 렌즈의 c, h에 대해 계산된 값에서 설정된다. 그후 종래기술의 공지된 절차에 따라 4극 이중렌즈의 두 개의 렌즈에 대해 fu, fd를 변화시키므로써 초점이 얻어진다.
빔 사이즈의 서브미크론의 측정은 전향장치(11, 13) 또는 하부 렌즈(4)의 전향장치를 이용하여 행해진다. 나이프형 연부에 걸친 포커스된 빔을 없애는데 필요한 편향으로 부터 폭이 결정된다. 이온 빔 스퍼터링(sputtering)으로 상기 연부의 파괴를 방지하는 방법은 라스터의 라인 사이의 거리가 빔 폭이하로 될때 박막형 견본의 라스터-소거 영역을 마이크로머시닝하는데 필요한 전하를 측정하는 것이다. 서브미크론 테스트 견본을 필요로 하지 않는 제 3의 종래기술의 방법은 a의 함수로서 d를 측정하는 것이다. 개구(12)를 작게 만들므로서 단일 광선이 발생될 때 전향장치(11, 13)의 동일하지만 대향적인 세팅으로 상기 광선이 그 축선을 벗어나 개재식 렌즈의 개구로 들어가서 큰 값의 a를 가질 수 있다. 상기 렌즈가 적절히 조정되면 크고 용이하게 측정된 수차 d가 발생된다. 상기 개재식 렌즈의 계산된 전 자기 비율은 최소 스폿 사이즈보다 광선의 최소 색수차를 발생하도록 조정된다.
복수의 개재식 렌즈의 시스템 구성은 크기가 두 주요부분에서 동일하게 되도록 설계될 수 있다. 가장간단한 시스템이 트리플렛(triplet : 3중렌즈)이다.(L, R Harriott, W. L. Brown , and D. L. Barr, J. Vac. Sci. Tech . B8 (1990) 1706) 상기 트리플렛은 동작 및 고정밀 기계 제조에 있어 부가의 복잡한 단점이 있는데 3개의 렌즈의 중심이 직선상에 있도록 보장할 필요가 있다.
병혈 빔으로 상기 컬럼을 동작시킬 필요는 없다. 일반적으로 집광렌즈는 이온 소스의 중간 이미지를 형성하는데 이 이미지는 컬럼의 축선을 따라 임의의 위치에 있으며 상기 렌즈는 이온 소스의 상부 및 최종 이미지 평면의 하부를 포함한다. 따라서 상기 컬럼은 소위 줌렌즈를 형성하는데 이미지의 최소 사이즈(수차를 고려치 않는 크기로 부터 결정됨)는 상기 중간 이미지의 위치가 변화함에 따라 변한다. 제 5도에 도시한 바와 같이 중간 이미지(21)는 집광렌즈와 그 다음의 렌즈 사이에 위치하며 이 경우 빔의 주변부로 부터의 광선이 시스템 축선을 교차하므로 빔이 교차한다.
액체합금 형의 이온 소스는 단일 종류의 이온 빔을 발생하도록 질량분석을 필요로 하며 한 번에 수 종류의 이온을 발생한다. 제 6도에 도시한 집광렌즈와 하부렌즈 사이에 위치한 빈 속도 필터는 빔 축선과 떨어져 불필요한 이온 종류를 편향시켜서 소정의 전하-질량비를 가진 이온이 비 편향처리된다. 임의의 위치에서 중간 이미지에 대해 그러한 편향이 발생하여 상기 집광렌즈로 부터 방출되는 발 산 , 병렬, 집속빔을 발생하지만 상기 빈필터(22)의 중심에서 크로스오버(21)가 발생할 때 컬럼의 최적동작이 발생하여 상기 필터로 유도된 색수차가 제거된다.
상기 개재식 렌즈의 개구를 통과하지 않도록 충분히 편향된 이온이 상기 개구가 형성하는 이미지로 부터 완전히 제거된다. 상기 시스템은 갈륨(질량 69,71) 등의 소정의 요소의 밀접히 이격진 동위원소를 분리시키지 않지만 합금 기본의 이온 소스로 발생된 넓게 이격진 종류의 이온을 분리시키는데 유용하다. 예를들면 합금 Ni4B6는 Ni+2(전하-질량 30, 32% 수율)을 발생하며 상업적으로 중요한 B+1(전하-질량 10 또는 11, 33% 수율)을 생성한다. 따라서 정전 집광렌즈 및 개재식 4극 이중렌즈를 포함하는 시스템이 마이크로제조 및 이온 주입등 과 같은 목적을 달성하기 위해서 단일의(한자리) 원자번호의 이온으로 부터 최종 이미지를 형성하는데 유용하다.
질량분석은 질량이 많은 이온과 고 에너지의 결합으로 공냉식 전자석에서 제공되는 것보다 많은 자계를 필요로 하므로 낮은 E에서 실행되야 한다. 고 에너지에서의 질량분석이 실행되면 큰 곡선반경에서 빔을 만곡시키는 2극결합자석이 필요시된다. (Martin US patent 4, 555, 666) 그러나 반도체에 있어서 이온 주입은 디프 미크론의 부분인 영역을 도핑하기 위해서 300kV 또는 그 이상의 에너지를 필요로한다. 제 7도에 도시한 바와 같이 고 전압원(24) , 제어부(25), 및 가속갭(26)이 빔 에너지를 증가시키는 기능을 하는 반면 대물렌즈(27)는 상기 이온을 고 에너지의 최종 이미지(28)에 포커싱한다.
제 2중간 이미지(23)가 제 7도에 도시한 가속갭에 위치하면 상기 갭으로 유도된 수차가 최소로된다. 상기 대물렌즈(27)는 원형 정전 또는 자기 렌즈 , 전극, 자극 또는 개재식 4극을 포함하는 임의 타입의 렌즈이다. 개재식 4극(14, 16)의 렌즈 시스템(4)의 전-자기 비율은 복수의 렌즈에 있어서 작은 각 a, b에서 최소 스폿 사이즈를 제공하도록 조정되므로 모든 다른 이온 광학 부품의 정의 색수차를 보상하도록 부의 색수차를 이용한다. 상기 색수차가 최소로 되면 각-세팅개구는 고 순위 수차가 스폿 사이즈를 증가시킬때 까지 개방될 수 있다.
따라서 이온 소스(1), 집광렌즈(2), 개재식 4극시스템(4) , 가속 갭(26) 및 대물렌즈(27)를 사용하는 컬럼은 소정 사이즈의 최종 포커싱된 스폿에서 이온 전류를 증가시키는 기능을 한다.
상기 전 자력이 렌즈에서 대향 지향되므로 가장 유용한 장치는 개재제식 4극 렌즈시스템(4)을 사용하여 동일한 포커싱 능력을 갖도록 간단한 렌즈보다 높은 전 자계를 필요로 한다. 이러한 문제는 개재식 렌즈가 저에너지의 입자에서 동작하거나 작은 직경을 가지는 경우 감소될 수 있다. 상기 대물렌즈(27)가 자기 4극 이중렌즈이고 , 제 2렌즈(4)가 부의 색수차를 생성하도록 동작하는 개재식 렌즈인 경우, 유용한 시스템이 실현된다. 이러한 시스템에서 대물렌즈(27)는 상기 제2렌즈(4)로 유도된 비동일 배율에 대항하도록 사용될 수 있으므로 그 두 주요부분에서 시스템의 배율을 동일하게할 수 있다. 상기 제 2렌즈(4)가 대형의 정전 렌즈이고 상기 대물렌즈(27)가 소 직경과 부의 색수차를 발생하도록 동작하는 단 초점길이를 가지는 개재식 시스템인 경우 다른 유용한 시스템이 실현될 수 있다.
상기 파타클 빔 컬럼의 기본적인 특징은 부의 색수차를 갖도록 함께 구성되며 컬럼의 다른 부품의 정의 색수차를 보상하는 기능을 하는 복수의 개재식 4극렌즈를 설치한 것에 있다.

Claims (8)

  1. 니들형 파티클 소스, 추출전극, 집광렌즈 및 미세 포커싱된 파티클 빔을 형성하기 위한 개재식 4극렌즈 시스템을 구비하는 파티클 광학 컬럼에 있어서, 상기 각각의 개재식 렌즈가 전-자계의 임계비에서 동작하여 상기 개재식 렌즈 시스템의 부의 색수차가 모든 다른 파티클 광학 부품의 정의 색수차를 소거하며, 파티클 에너지의 소 변화에 무관하게 스폿 직경이 형성되는 것을 특징으로 하는 파티클 광학 컬럼.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 이온 소스와 상기 개재식 4극렌즈 사이에 설치되며 단일 질량의 파티클을 가지는 미세 포커싱된 빔을 생성하도록 동작하는 빈 속도 필터를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 파티클 광학 컬럼.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 빈 필터에서 교차하여 와이드 빔이 상기 빈 필터를 통과하는 컬럼과 관련하여 색수차를 감소시키는 빔을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 파티클 광학 컬럼.
  4. 니들형 파티클 소스, 추출전극 및 미세 포커싱된 파티클빔을 형성하기 위한 더블릿의 개재식 4극렌즈를 구비하는 파티클 광학 컬럼에 있어서, 상기 개재식 렌즈는 전-자계의 임계비에서 동작하여 상기 렌즈가 상기 니들형 파티클 소스 및 추출전극에서 발생된 정의 색수차에 수차를 부가하지 않으며 에너지에 대한 스폿 직경의 의존성이 미세 빔을 물론 형성하도록 정전 렌즈만을 이용하는 컬럼에 비해 감소되는 것을 특징으로 하는 파티클 광학 컬럼.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 이온 소스와 상기 개재식 4극렌즈 사이에 설치되며 단일 질량의 파티클을 가지는 미세 포커싱된 빔을 생성하도록 동작하는 빈 속도 필터를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 파티클 광학 컬럼.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 빈 필터에서 교차하여 와이드 빔이 상기 빈 필터를 통과하는 컬럼과 관련하여 색수차를 감소시키는 빔을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 파티클 광학 컬럼.
  7. 니들형 소스 및 복수의 렌즈를 구비한 미세 포커싱된 파티클 빔을 형성하는 파티클 광학 컬럼에 있어서, 전-자계의 임계값에서 동작하는 개재식 4극렌즈이되, 그 부의 색수차가 모든 다른 파티클 광학부품의 정의 색수차를 정확히 소거하도록 된 개재식 4극렌즈를 추가로 구비하며, 파티클 에너지의 작은 변화와 무관하게 스폿 직경이 형성되는 것을 특징으로 하는 파티클 광학 컬럼.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 개재식 렌즈 시스템은 두 개의 개재식 4극 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 파티클 광학 컬럼.
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