KR102601456B1 - 통합 빔 스플리터를 갖는 쇼트키 열 필드 방출기 - Google Patents
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Abstract
스탠드오프에 의해 빔 스플리터와 통합된 쇼트키 열 필드 방출기(TFE) 소스로서, 이는 0.5mm 내지 2mm 거리만큼 쇼트키 TFE 추출기 페이스플레이트 위의 빔 스플리터를 지지한다. 빔 스플리터는 스탠드오프와 통합되고 추출기 페이스플레이트 반대편에 배치되는 마이크로 홀 어레이를 포함하며, 마이크로 홀 어레이는 쇼트키 TFE에 의해 생성된 전자 빔을 복수의 빔렛으로 분할하는 복수의 마이크로 홀을 갖는다. 지지부 및 추출기는 동일한 물질 또는 상이한 물질로 제조될 수 있다. 지지부는 고온 저항성 물질로 형성될 수 있으며, 이는 추출기와 마이크로 홀 어레이 사이에 전위차를 발생시킨다. 이 전위차는 마이크로 홀에 양으로 대전된 정전 렌즈를 생성하여, 개별 빔렛의 전류를 증가시킨다. 마이크로 어레이 플레이트의 전압은 높은 빔렛 전류를 얻기 위해 변경될 수 있다.
Description
본 개시는 일반적으로 추출기 위에 근접하는 빔 스플리터 마이크로 홀 어레이를 지지하는 스탠드오프(standoff)에 의해 빔 스플리터 마이크로 홀 어레이와 통합된 쇼트키 열 필드 방출기(thermal field emitter: TFE) 추출기에 관한 것이다.
주사 전자 현미경(scanning electron microscope: SEM)은 대상 물질(target material)에 충돌하는 데 사용되는 전자 빔을 생성하는 FEG(field emission gun)를 필요로 한다. FEG는 전자 빔 소스로서 쇼트키 TFE 방출기를 포함할 수 있다.
초기 SEM은 단일 전자 빔만을 제공했다. 각각의 빔은 작은 대상 영역만 스캔할 수 있으므로, 단일 대상을 래스터 스캔하는 것은 많은 시간/일수가 필요했다.
복수의 빔 또는 빔렛을 이용하려는 시도가 있었다. 이전의 노력은 솔리드 호일(solid foil)에서 복수의 홀의 어레이로 독립형 빔 스플리터(stand-alone beam splitter)를 사용하고, 이 독립형 빔 스플리터를 전자 광학 칼럼에서 FEG 내부 또는 그 외부와 같이, 열 필드 방출 소스에서 멀리 떨어진 곳에 배치하는 것을 포함했다.
이들 설계의 제한은 다음을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다:
(1) 큰 미리 분할된 빔 전류는 스플리터에 도달하기 전에 먼 거리를 이동해야 하는데, 이는 원치 않는 전역 및 확률적 공간 전하 효과를 발생시켜, 전자의 에너지 확산과 궤적 변위의 확대를 야기하여, 결국 빔렛 블러(beamlet blur) 및 디포커싱(de-focusing)이 발생한다.
(2) 쇼트키 TFE에서 방출되는 강하게 발산하는 빔은 적은 수의 전자만 원격 독립형 빔 스플리터의 개별 홀을 통과하도록 허용하므로, 따라서 각 분할 빔(split beam)(빔렛)의 총 전류가 매우 작다.
쇼트키 TFE 소스는 텅스텐 와이어 주위에 지르코늄 저장소(zirconium reservoir)가 장착된 매우 날카로운 팁을 가진 단결정 텅스텐 와이어로 구성된다. 팁은 1750K 내지 1850K의 온도에서 팁을 유지하는 데 사용되는 헤어핀 필라멘트(hairpin filament)에 장착된다. 이 어셈블리는 세라믹 베이스에 장착되고, 두 개의 전극이 추가된다. 제1 전극은 텅스텐 와이어를 둘러싸는 애퍼처를 갖는 억제기(suppressor)이다. 제2 전극은 와이어의 팁 바로 위에 애퍼처를 갖는 추출기이다. 팁은 억제기 애퍼처를 통해 돌출하고 추출기를 향하며, 이는 쇼트키 팁, 억제기 및 추출기를 포함하는 전형적인 삼극관 총(triode gun)에서 양극으로 간주될 수 있다. 전자는 팁에서의 전기장 및 열 여기(thermal excitation) 둘 다로 인해 팁에서 방출된다. 팁 반경은 전형적으로 0.3 미크론 내지 1.0 미크론 범위이다. 추출기 중앙 보어(extractor central bore)는 전형적으로 팁에서 0.5 미크론이다.
전자 빔이 쇼트키 TFE로부터 방출됨에 따라, 빔은 추출기 렌즈 효과, 전자의 열 속도 및 뵈르쉬 효과(Boersch effect)로 인해 확산된다. 뵈르쉬 효과는 전자의 에너지 확산을 증가시키는 전자 간의 확률적 쿨롱 상호 작용을 나타내며, 색 수차(chromatic aberration)와 궤적 변위(trajectories displacement)의 증가를 일으킨다.
FEG는 쇼트키 TFE를 보유하고, 빔을 형성하고 정렬하기 위한 추가 전극을 갖는다. 이러한 전자의 기능은 차동 펌핑 애퍼처(differential pumping aperture)라고도 알려진 FEG 출구 애퍼처에 빔을 포커싱하는 것이다. FEG의 내부는 진공 상태이며, 전형적으로 쇼트키 동작에 요구되는 압력은 4 × 10-9 Torr 미만이다.
그러나, 단일 TFE는 단일의 좁은 빔만을 대상에 전달할 수 있다. 종래의 해결책은 음극 전극 뒤와 FEG의 출구 애퍼처 앞의 어느 지점에 위치한 빔 스플리터로 전자 빔을 분할하는 것을 포함한다.
FEG 내에 빔 스플리터를 포함하려는 시도가 있었다. 도 1은 FEG(102) 내부에 있지만 쇼트키 TFE(104) 및 추출기 페이스플레이트(108)로부터 떨어져서 위치한 빔 스플리터(114)를 도시하는 개략도이다. FEG(102)는 쇼트키 TFE(104)를 진공 내에서 유지한다. FEG 측의 진공은 약 10-9 Torr이다. 팁(105)은 추출기(108) 뒤에 위치한다. 팁(105)이 전자를 방출함에 따라, 전자는 추출기 상의 전위에 의해 추출기를 향해 끌어당겨진다. 비제한적인 예시에서, 추출기 전압은 약 2kV 내지 7kV일 수 있다. 추출기의 상단 표면은 TFE의 페이스플레이트이다. 전자 빔(116)은 빔 스플리터(114)에 전자 빔을 포커싱하기 위해 전극(108, 110 및 112)에 의해 형성된다. 분할 빔(118)(빔렛)은 빔 스플리터를 나가고, 아래에 있는 광학 장치에 의해 대상에 포커싱된다 (도 1에 도시되지 않음). 대상에서, 단일 빔 대신에, 분할 빔(118)(빔렛)은 단일 빔보다 대상의 더 큰 영역을 동시에 스캔할 수 있다. 그러나, 이러한 접근법에서, 미리 분할된 전자 빔(116)의 에너지 확산 및 궤적 변위가 미리 분할된 빔이 추출기에서 빔 스플리터로 이동하는 넓은 거리에 걸친 공간 전하 효과로 인해 높아서, 빔 스플리터를 통과하는 빔의 전류 밀도는 작다. 또한, 높은 진공을 유지하기 어려워, 멀티 전극 장치의 제조에 많은 비용이 든다.
또 다른 종래의 해결책은 빔 스플리터를 FEG의 외부, 광학 칼럼 어느 곳에 위치시키는 것이다. 도 2는 팁(205), 애퍼처 플레이트(206) 및 추출기(208)를 갖는 쇼트키 TFE(204)를 포함하는 FEG(202)를 도시하는 개략도이다. 전자 빔(216)은 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(220)에 도달할 때까지 확산된다. 시준된 빔은 이후 빔 스플리터(214)를 통과하여 분할 빔(218)을 형성한다. 콘덴서 렌즈(222), 블랭커 애퍼처(224), 빔 스톱(beam stop)(226) 및 투영 렌즈(230)는 분할 빔(218)(빔렛)을 대상(234)에 포커싱한다. 이러한 발산 빔은 대상에서 노이즈를 야기할 수 있기 때문에, 빔 스톱(226)은 각 분할 빔(218)의 과도한 확산을 제거한다. 그러나, 도 2의 종래 해결책에서 대상의 분할 빔(218)은 빔 스플리터(214)에서 미리 분할된 빔의 큰 직경으로 인해 낮은 전류를 갖는다.
전술한 구조 각각은 그 채택을 방해하는 하나 이상의 결점을 안고 있다. 따라서, 본 개시의 하나의 목적은 빔이 넓게 발산하기 전에 전자 빔을 분할하기 위해 쇼트키 TFE와 통합된 빔 스플리터를 위한 방법 및 시스템을 제공하여, 빔을 시작 지점(쇼트키 팁)에 매우 가깝게 분리함으로써 각각의 분할 빔의 전류를 높게 유지하고 공간 전하 효과를 감소시키며, 이에 따라 미리 분할된 고 전류 빔의 장거리 이동을 방지한다.
본 개시의 실시예는 마이크로 홀의 어레이를 갖는 빔 스플리터와 쇼트키 열 필드 방출(TFE)의 통합을 설명한다. 빔 스플리터는 추출기 페이스플레이트와 통합된 스탠드오프에 의해 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트 위에 근접하여 지지된다.
제1 실시예는 추출기 페이스플레이트를 갖는 쇼트키 TFE, 추출기 페이스플레이트와 통합된 스탠드오프 및 스탠드오프와 통합되고 추출기 페이스플레이트 반대편에 배치되는 마이크로 홀 어레이를 포함하고, 마이크로 홀 어레이는 복수의 마이크로 홀을 갖는, 열 필드 방출(thermal field emission: TFE) 소스와 통합된 빔 스플리터를 설명한다.
제2 실시예는 빔 스플리터를 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트와 통합하기 위한 방법을 설명하며, 상기 방법은 스탠드오프의 제1 단부를 추출기 페이스플레이트에 통합하는 단계, 마이크로 홀 어레이 플레이트에 홀을 형성하는 단계 및 마이크로 홀 어레이 플레이트를 스탠드오프의 제2 단부에 장착하는 단계를 포함하고, 여기에서 제2 단부는 제1 단부의 반대편이고, 스탠드오프는 0.5mm 내지 2mm 범위의 거리만큼 추출기 페이스플레이트 위의 마이크로 홀 어레이 플레이트를 지지한다.
제3 실시예는 복수의 전자 빔을 형성하기 위한 방법을 설명하며, 상기 방법은 추출기 애퍼처에서 전자 빔을 생성하도록 쇼트키 TFE에 전력을 제공하는 단계, 추출기 접점(extractor contact)에 전압을 제공하는 단계 및 전자 빔을 복수의 마이크로 홀을 포함하는 마이크로 홀 어레이 플레이트를 통해 통과시킴으로써 전자 빔을 복수의 전자 빔으로 분할하는 단계를 포함하고, 마이크로 홀 어레이 플레이트는 추출기 애퍼처와 통합된 스탠드오프에 의해 추출기 애퍼처 위로 0.5mm 내지 2mm 지지된다.
예시적인 실시예에 대한 전술한 일반적인 설명 및 그 다음의 상세한 설명은 단지 본 개시의 교시의 예시적인 양태일 뿐이며, 제한적이지 않다.
첨부된 도면과 관련하여 고려할 때 다음의 상세한 설명을 참조하여 동일한 것을 더 잘 이해하게 됨에 따라, 본 개시 및 그에 수반되는 많은 이점에 대한 보다 완전한 이해가 쉽게 획득될 것이며, 여기에서:
도 1은 내부 빔 스플리터를 포함하는, 쇼트키 TFE를 도시하는 개략도이다.
도 2는 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트 위에 지지된 빔 스플리터를 도시하는 개략도이다.
도 3은 쇼트키 TFE의 추출기의 페이스플레이트와 통합된 빔 스플리터를 도시하는 개략도이다.
도 4a는 마이크로 홀의 직사각형 빔 스플리터 어레이를 도시하는 개략도이다.
도 4b는 중심으로부터의 거리가 증가함에 따라, 각각의 마이크로 홀의 직경이 증가하는 동일 간격의 마이크로 홀의 어레이를 갖는 원형 빔 스플리터의 개략도이다.
도 4c는 빔 스플리터의 중심에서 주변부까지 직경이 증가하는 마이크로 홀의 직사각형 5 × 5 어레이를 갖는 원형 빔 스플리터의 개략도이다.
도 5는 통합된 빔 스플리터 및 추출기를 갖는 쇼트키 TFE를 도시하는 개략도이다.
도 6a는 실린더형 구성에서 추출기 페이스플레이트, 스탠드오프 및 빔 스플리터 어레이의 통합을 도시하는 개략도이다.
도 6b는 빔 스플리터 어레이를 스탠드오프와 통합하기 위한 장착 특징부를 도시하는 개략도이다.
도 1은 내부 빔 스플리터를 포함하는, 쇼트키 TFE를 도시하는 개략도이다.
도 2는 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트 위에 지지된 빔 스플리터를 도시하는 개략도이다.
도 3은 쇼트키 TFE의 추출기의 페이스플레이트와 통합된 빔 스플리터를 도시하는 개략도이다.
도 4a는 마이크로 홀의 직사각형 빔 스플리터 어레이를 도시하는 개략도이다.
도 4b는 중심으로부터의 거리가 증가함에 따라, 각각의 마이크로 홀의 직경이 증가하는 동일 간격의 마이크로 홀의 어레이를 갖는 원형 빔 스플리터의 개략도이다.
도 4c는 빔 스플리터의 중심에서 주변부까지 직경이 증가하는 마이크로 홀의 직사각형 5 × 5 어레이를 갖는 원형 빔 스플리터의 개략도이다.
도 5는 통합된 빔 스플리터 및 추출기를 갖는 쇼트키 TFE를 도시하는 개략도이다.
도 6a는 실린더형 구성에서 추출기 페이스플레이트, 스탠드오프 및 빔 스플리터 어레이의 통합을 도시하는 개략도이다.
도 6b는 빔 스플리터 어레이를 스탠드오프와 통합하기 위한 장착 특징부를 도시하는 개략도이다.
이제 도면을 참조하면, 유사한 참조 번호는 여러 도면에 걸쳐 동일하거나 대응하는 부분을 나타낸다.
본 개시의 장치, 방법 및 시스템은 쇼트키 TFE 추출기 전극과 빔 스플리터 마이크로 홀 어레이의 통합을 설명한다.
본 개시의 양태는 스탠드오프에 의해 쇼트키 TFE 추출기 페이스플레이트의 상부로부터 떨어져 유지되는 빔 스플리터를 포함하는, 통합 빔 스플리터(integrated beam splitter: IBS_TFE)를 갖는 쇼트키 TFE를 설명한다. IBS_TFE를 사용하는 전자 현미경은 개선된 분해능(resolution), 이미지 획득 속도 및 스루풋(단위 시간에서 스캔 및 이미지화되는 영역) 측면에서 이점이 있다. IBS_TFE는 멀티빔 주사 전자 현미경 및 유사한 검사 도구를 위한 멀티빔 소스를 생성하는 데 사용될 수 있다.
IBS_TFE는 낮은 에너지 확산 및 궤적 변위와 함께, 복수의 빔에서 높은 총 빔 전류를 갖는 전자의 멀티빔 소스를 생성한다.
도 3은 IBS_TFE(300)의 물리적 구조를 도시하는 개략도이다. 쇼트키 TFE(304)는 팁(305), 억제기(307), 페이스플레이트(308)를 갖는 추출기(306)를 포함한다. 억제기는 쇼트키 TFE(304) 내부의 전극이며, 이는 표유 열이온 방출(stray thermionic emission)이 추출기 보어를 통과하여 칼럼 아래로 통과하는 것을 방지한다. 팁(305)은 억제기(307)의 중심에 있다. 전자 빔(316)은 팁(305)에서 생성된다. 마이크로 홀(415)의 어레이(도 4에 도시됨) 및 그 스탠드오프(309)를 갖는 빔 스플리터(314)는 추출기 페이스플레이트(308)에 장착된다. 빔 스플리터(314) 및 스탠드오프(309)는 TFE 추출기(306)의 보어와 축 방향으로 정렬된다. 콘덴서 렌즈(322)는 빔 스플리터를 떠날 때 분할 빔(318)을 포커싱한다. 도 3에서, 빔 스플리터 어레이의 마이크로 홀을 통과한 후 대상으로 분할 빔을 안내하는 전자 장치 및 렌즈는 명확성을 위해 도시되지 않는다.
비제한적인 예시에서, 추출기 페이스플레이트(308)와 빔 스플리터(314) 사이의 전위차는 약 -100 볼트일 수 있으며, 이는 분할 빔(318)에 소량의 필드 포커싱을 추가한다. IBS_TFE는 쇼트키 TFE 제조 중 유닛으로 통합된다. 빔 스플리터의 마이크로 홀 어레이에는 가장 높은 빔렛 전류를 달성하기 위해 전압을 변경하기 위한 전기 전압 접점이 제공된다.
비제한적인 예시에서, 스탠드오프(309)는 추출기 위 0.5mm 내지 2mm의 높이(H)에서 빔 스플리터(314)를 유지할 수 있다. 스탠드오프(309)는 추출기의 직경보다 작거나 같은 직경을 갖는 실린더형 또는 링 형상 기하학적 구조를 가질 수 있다. 전형적인 시판 추출기 페이스플레이트 외경은 약 12.5mm이며, 중앙 보어는 직경 0.4mm, 두께 약 1mm이다. 스탠드오프는 추출기 보어 중심점과 정렬된 링 형상의 금속 부품이다. 비제한적인 예시에서, 링의 외경은 약 8mm이고, 폭(반경 방향으로 링의 내부 표면에서 외부 표면까지)은 약 1mm이고, 높이는 약 0.3mm 내지 0.5mm이다.
본 개시의 일 양태에서, 스탠드오프(309)는 전도성 물질로 제조될 수 있다. 전도성 물질의 비제한적인 예시는 금속 합금, 예컨대 티타늄-지르코늄-몰리브덴(titanium-zirconium-molybdenum: TZM)이다. TZM은 순수한 비합금 몰리브덴보다 높은 재결정 온도(recrystallization temperature), 높은 크리프 강도(creep strength) 및 높은 인장 강도(tensile strength)를 갖는다. TZM은 낮은 열전도율(0.48)을 갖고, 이에 따라 추출기 페이스플레이트에서 빔 스플리터로 열을 전도하지 않는다. 빔 스플리터에서의 과도한 열은 빔 스플리터가 버클링되어 분할 빔의 궤적 왜곡을 야기할 수 있다. 또한, 과도한 열은 빔 스플리터를 빠져나간 후 분할 빔이 확산 및/또는 서로 간섭하여, 대상에 도달하는 분할 빔의 에너지 양을 감소시킬 수 있다.
본 개시의 일 양태에서, 스탠드오프는 전도성, 고 저항 물질, 예컨대 저항성 세라믹으로 제조될 수 있다. 비제한적인 예시에서, 저항성 세라믹은 알루미나(alumina)이며, 미국 캘리포니아 프리몬트 49070 밀몬트 드라이브 Kyocera International에서 구할 수 있는 Kyocera AH100A와 유사할 수 있다. 저항성 세라믹은 100% 활성 및 비유도 저항을 생성하도록 전도성 입자가 매트릭스 전체에 걸쳐 분포된 세라믹 물질의 소결체(sintered body)로 제조된다. 저항성 세라믹은 화학적으로 불활성이다. 이들은 고온에서 고에너지 및 고전압을 견딜 수 있으며, 이는 약 1800K의 온도를 갖는 TFE 팁에 가까운 스탠드오프에 바람직하다. 고 저항 세라믹을 사용하는 경우, 추출기와 빔 스플리터 어레이 사이에 전위차가 설정되어, 빔 스플리터 어레이에 의해 차단된 입사 전자는 추출기의 전위에 대해 스플리터 어레이가 음이 되게 한다. 이는 스플리터 어레이 홀이 양의 정전 마이크로 렌즈가 되어, 입사 전자를 홀에 포커싱하여, 추가적으로 홀을 통한 전류를 증가시키므로, IBS_TFE에 도움이 된다.
도 4a는 IBS_TFE의 빔 스플리터(414)의 하나의 구성을 예시하는 개략도이다. 빔 스플리터(414)는 3 × 3 어레이의 마이크로 홀(415)을 갖는다. 마이크로 홀은 매우 정밀하게 형성되고, 버클링 또는 손상 없이 고온을 견딜 수 있는 물질로 제조된다. 비제한적인 예시에서, 마이크로 홀의 직경은 10 미크론 내지 120 미크론 범위이다. 마이크로 홀 어레이의 물질은 스탠드오프와 동일한 물질이거나 상이한 물질일 수 있다. 마이크로 홀은 TZM 합금 시트에서 10 미크론까지 작은 직경으로 기계 가공될 수 있으며, 이는 어레이에서 나가는 분할 빔의 수를 증가시키고, 최종 포커싱된 빔렛 스폿 크기, 즉 SEM 분해능을 감소시킬 수 있다. 마이크로 홀의 크기는 대상에 부딪칠 때 각 빔렛에 대해 원하는 전류에 의존한다.
도 4b는 중앙의 작은 홀에서부터 크기 증가를 통해 주변부의 큰 홀에 이르는 복수의 마이크로 홀을 갖는 원형 빔 스플리터 어레이를 도시하는 빔 스플리터(414)의 제2 구성을 예시하는 개략도이다. 도시되지는 않았지만, 대안으로, 복수의 마이크로 홀은 중앙의 큰 홀에서부터 크기 감소를 통해 주변부의 작은 홀에 이를 수 있다.
도 4c는 빔 스플리터(414)의 제3 구성을 예시하는 개략도로서, 빔 스플리터는 원형이지만 어레이는 홀 크기가 점진적으로 증가하는 직사각형이다. 홀은 10 미크론 내지 120 미크론 범위일 수 있으며, 특수 용도(application specific)이다. 도시된 직사각형 어레이는 5 × 5 어레이이다.
비제한적인 예시에서, 빔 스플리터 어레이의 물질은 스테인리스 강일 수 있다. 다른 비제한적인 예시에서, 물질은 TZM 합금일 수 있다. 추가적인 비제한적인 예시에서, 물질은 기계 가공 가능한 전도성 세라믹 물질일 수 있다.
도 4a는 3 × 3 어레이의 마이크로 홀(415)을 도시하고, 도 4b는 복수의 마이크로 홀을 도시하고, 도 4c는 5 × 5 어레이의 마이크로 홀을 도시하지만, 마이크로 홀의 수, 그 직경 및 어레이 패턴은 제한되지 않는다. 예컨대, 광학 칼럼의 제약 조건에 따라, 4 × 4 어레이, 4 × 5, 5 × 5 이상이 사용될 수 있다. 어레이는 직사각형이 아닌, 특수 용도 레이아웃일 수 있다.
마이크로 홀 어레이를 나가는 분할 빔(318, 도 3)은 대상(도시되지 않음)에 부딪치기 위해 아래 쪽의 광학 장치 및 전극에 의해 빔 형성된다. 다수의 동시 스캔 분할 빔은 SEM 획득 속도, 즉 스루풋을 증가시킨다. 그러나, 빔렛이 너무 작으면 노이즈 수준에서 감지 가능한 SEM 신호를 생성하기에 빔렛에 충분한 전류가 없을 수 있다는 점에서, 빔렛 크기에 제한이 있다.
마이크로 홀 어레이를 나가는 빔렛(318)(분할 빔)은 마이크로 홀 어레이의 홀 수에 비례하는 비율(어레이 투명도)만큼 쇼트키 TFE를 나가는 초기 빔보다 낮은 전류를 전달한다. 빔렛의 분리는 개별 빔렛에서 뵈르쉬 효과를 낮추어, 각 빔렛에서 낮아진 에너지 확산을 허용하고, 이에 따라 색 수차를 낮춘다.
도 5는 본 개시의 IBS_TFE(513)와 쇼트키 TFE(504)의 통합을 예시하는 개략도이다. IBS_TFE(513)는 쇼트키 TFE(504)의 추출기 표면(508)과 통합된다. 일 실시예에서, IBS_TFE(513)의 스탠드오프(509)는 용접(welding) 또는 브레이징(brazing)에 의해 추출기 페이스플레이트(508)에 결합될 수 있다. 이 실시예에서, 스탠드오프(509)는 추출기 페이스플레이트와 마이크로 홀 어레이 사이에 전위차를 생성하는 저항성 세라믹일 수 있다. 다른 실시예에서, 추출기 페이스플레이트(508) 및 스탠드오프(509)는 동일한 물질로 기계 가공되지만, 별도의 부품으로서 나중에 연결된다. 추출기 및/또는 스탠드오프는 TZM 합금, 티타늄 또는 스테인리스 강으로 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 스탠드오프 및 빔 스플리터는 TZM 합금 또는 티타늄과 같은 동일한 물질 조각으로부터 하나의 조각으로 제조될 수 있다.
본 개시의 IBS_TFE(513)는 최대 전류가 마이크로 홀의 어레이를 통과하도록 쇼트키 추출기 전극에 매우 근접하게 쇼트키 TFE 방출 빔을 배치한다.
도 6a는 스탠드오프(609)와 쇼트키 TFE의 통합을 예시하는 개략도이다. 스탠드오프(609)는 도 6a에서 중공 실린더의 단면으로서 도시된다. 스탠드오프(609)는 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트(608)와 통합된 것으로 도시된다. 608'은 추출기(608)의 중앙에 있는 빔 애퍼처를 나타낸다. 스탠드오프(609)와 추출기 페이스플레이트는 용접 또는 브레이징에 의해 통합될 수 있다. 빔 스플리터(614) 마이크로 홀 어레이는 마이크로 홀(615)의 어레이를 포함하고, 축 A와 일직선을 이루는 스탠드오프(609)의 상부와 통합된다. 빔 스플리터 마이크로 홀 어레이 플레이트는 스탠드오프(609)의 상부에 브레이징 또는 용접에 의해 용접되거나 부착될 수 있거나, 스탠드오프(609)와 함께 단일 유닛으로 형성될 수 있다.
도 6b는 함몰된 셸프(indented shelf)(619)을 생성하기 위해 스탠드오프(609)의 상부 부분에 기계 가공된 장착 특징부를 예시하는 개략도이다. 빔 스플리터(614) 마이크로 홀 어레이는 함몰된 셸프(619) 위에 놓여 있으며, 용접, 마찰 교반 용접(friction stir welding), 클램핑, 브레이징, 고온 땜납으로 납땜(soldering) 등에 의해 고정될 수 있다.
스탠드오프는 추출기 페이스플레이트와 동일하거나 상이한 물질일 수 있다. 스탠드오프는 금속 합금, 예컨대 TZM일 수 있다. 추출기가 제1 물질, 예컨대, 스테인리스 강이고, 스탠드오프가 제2 고 저항 물질, 예컨대, 저항성 세라믹 AH100A인 경우, 추출기의 전위는 스탠드오프 전체에 걸친 전위 감소로 인해 빔 스플리터에서의 전위보다 높을 것이다. 이 전위는 빔렛에 렌즈 효과를 제공할 수 있다 (정전 포커싱).
동작 시, 입사 전자 빔은 쇼트키 TFE에 의해 방출되고, 빔은 TFE 추출기 전극의 보어(608')(도 6a)를 통과하고, 추출기 전극에 매우 근접하여 위치한 마이크로 홀 어레이에 즉시 충돌한다. 어레이는 마이크로 홀 어레이와 추출기 전극 사이의 전기적 및 열적 접촉을 제공하는 스탠드오프에 의해 지지된다. 스탠드오프는 빔 스플리터와 추출기 사이에 전압 바이어스를 생성하는 내장 저항기 역할을 할 수 있다. 이 전압 바이어스는 빔 스플리터 어레이 마이크로 홀을 양의 정전 마이크로 렌즈로 만들고, 입사 전자를 홀에 포커싱하고, 추가적으로 홀을 통한 전류를 증가시킨다.
본 개시의 IBS_TFE는 빔 스플리터를 쇼트키 방출기 팁과 근접하게 하여, 빔 스플리터를 쇼트키 TFE에 통합시킨다. 이점은 감소된 에너지 확산, 최소화된 궤적 변위 및 복수의 개별 빔렛(분할 빔)에서 증가된 전류가 있다.
기존 기술에 비해 본 개시의 IBS_TFE의 장점은 복수의 빔렛에서 가능한 가장 낮은 에너지 확산 및 궤적 변위와 함께, 최대 전류가 각각의 개별 빔렛에 제공되어, 전자 빔 시스템 포커싱 품질 및 분해능에 도움이 된다는 것이다. 추가적으로, 빔 확산이 최소화됨에 따라, 포커싱 전극(예컨대, 110, 112, 도 1)이 제거될 수 있다.
본 개시의 일 실시예는 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트와 통합된 빔 스플리터를 설명한다.
본 개시의 일 실시예는 스탠드오프에 의해 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트로부터 이격된 빔 스플리터를 설명한다.
본 개시의 일 실시예는 스탠드오프에 의해 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트로부터 이격된 빔 스플리터를 설명하며, 여기에서 스탠드오프는 0.5mm 내지 2mm의 거리만큼 추출기 위의 빔 스플리터를 지지한다.
본 개시의 일 실시예는 스탠드오프에 의해 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트로부터 이격된 빔 스플리터를 설명하며, 여기에서 스탠드오프는 중공 실린더형 기하학적 구조를 갖는다.
본 개시의 일 실시예는 마이크로 홀의 어레이를 갖는 빔 스플리터를 설명한다.
본 개시의 일 실시예는 3 × 3 어레이의 마이크로 홀을 갖는 빔 스플리터를 설명한다.
본 개시의 일 실시예는 4 × 4 어레이의 마이크로 홀을 갖는 빔 스플리터를 설명한다.
본 개시의 일 실시예는 5 × 5 어레이의 마이크로 홀을 갖는 빔 스플리터를 설명한다.
본 개시의 일 실시예는 마이크로 홀의 어레이를 포함하는 빔 스플리터를 설명하며, 여기에서 각 마이크로 홀의 직경은 10 미크론 내지 120 미크론 범위이다.
본 개시의 일 실시예는 마이크로 홀의 직경이 어레이의 중심에서 어레이의 주변부까지 증가하도록 구성된 마이크로 홀의 어레이를 포함하는 빔 스플리터를 설명한다.
본 개시의 일 실시예는 마이크로 홀의 직경이 어레이의 중심에서 어레이의 주변부까지 감소하도록 구성된 마이크로 홀의 어레이를 포함하는 빔 스플리터를 설명한다.
본 개시의 일 실시예는 마이크로 홀의 어레이를 포함하는 빔 스플리터를 설명하며, 여기에서 마이크로 홀의 직경은 직경이 어레이의 중심으로 향할수록 더 작고 어레이의 주변부 근처에서 더 큰 패턴으로, 10 미크론 내지 120 미크론까지 달라진다.
본 개시의 일 실시예는 직사각형 형상, 원형 형상 또는 육각형 형상을 갖는 빔 스플리터 어레이 플레이트를 설명한다.
본 개시의 일 실시예는 직사각형 형상인 빔 스플리터 어레이를 설명한다.
본 개시의 일 실시예는 원형 형상인 빔 스플리터 어레이를 설명한다.
본 개시의 일 실시예는 육각형 형상인 빔 스플리터 어레이를 설명한다.
본 개시의 일 실시예는 팔각형 형상인 빔 스플리터 어레이를 설명한다.
본 개시의 일 실시예는 마이크로 홀의 어레이를 포함하는 빔 스플리터를 설명하며, 여기에서 각 마이크로 홀의 직경은 10 미크론 내지 120 미크론 범위이다.
본 개시의 일 실시예는 마이크로 홀의 어레이를 포함하는 빔 스플리터를 설명하며, 여기에서 마이크로 홀은 마이크로 드릴링에 의해 형성된다.
본 개시의 일 실시예는 마이크로 홀의 어레이를 포함하는 빔 스플리터를 설명하며, 여기에서 빔 스플리터는 저항성 기계 가공 가능한 세라믹 물질로 제조되고, 마이크로 홀은 화학적 에칭에 의해 형성된다.
본 개시의 일 실시예는 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트 및 스탠드오프와 통합된 빔 스플리터를 설명한다.
본 개시의 일 실시예는 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트 및 스탠드오프와 통합된 빔 스플리터를 설명하며, 여기에서 빔 스플리터, 스탠드오프 및 추출기 페이스플레이트는 스테인리스 강으로 제조된다.
본 개시의 일 실시예는 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트 및 스탠드오프와 통합된 빔 스플리터를 설명하며, 여기에서 빔 스플리터, 스탠드오프 및 추출기 페이스플레이트는 전도성 세라믹 물질로 제조된다.
본 개시의 일 실시예는 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트 및 스탠드오프와 통합된 빔 스플리터를 설명하며, 여기에서 빔 스플리터, 스탠드오프 및 추출기 페이스플레이트는 질화알루미늄(aluminum nitride) 또는 알루미나로 제조된다.
본 개시의 일 실시예는 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트 및 스탠드오프와 통합된 빔 스플리터를 설명하며, 여기에서 스탠드오프는 고 저항 금속으로 제조된다.
본 개시의 일 실시예는 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트 및 스탠드오프와 통합된 빔 스플리터를 설명하며, 여기에서 빔 스플리터, 스탠드오프 및 추출기 페이스플레이트는 탄화텅스텐(tungsten carbide)으로 제조된다.
본 개시의 실시예는 또한 다음의 괄호에 기재된 바와 같을 수 있다.
(1) 추출기 페이스플레이트를 갖는 쇼트키 TFE, 추출기 페이스플레이트와 통합된 스탠드오프 및 스탠드오프와 통합되고 추출기 페이스플레이트 반대편에 배치된 마이크로 홀 어레이를 포함하고, 마이크로 홀 어레이는 복수의 마이크로 홀을 갖는 열 필드 방출(TFE) 소스와 통합된 빔 스플리터.
(2) (1)의 빔 스플리터에 있어서, 추출기 페이스플레이트, 스탠드오프 및 마이크로 홀 어레이는 동일한 물질로 제조되는 것인, 빔 스플리터.
(3) (1) 또는 (2) 중 어느 하나의 빔 스플리터에 있어서, 동일한 물질은 티타늄-지르코늄-몰리브덴, 티타늄 또는 스테인리스 강인 것인, 빔 스플리터.
(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 빔 스플리터에 있어서, 동일한 물질은 가공 가능한 전도성 세라믹 물질인 것인, 빔 스플리터.
(5) (1) 내지 (4) 중 하나의 빔 스플리터에 있어서, 가공 가능한 전도성 세라믹 물질은 알루미나인 것인, 빔 스플리터.
(6) (1)의 빔 스플리터에 있어서, 추출기 페이스플레이트, 스탠드오프 및 마이크로 홀 어레이는 동일하거나 상이한 물질로 제조되는 것인, 빔 스플리터.
(7) (1) 또는 (6) 중 어느 하나의 빔 스플리터에 있어서, 추출기 페이스플레이트는 스테인리스 강으로 제조되고, 스탠드오프는 고 저항 물질로 제조되고, 마이크로 홀 어레이는 기계 가공 가능한 세라믹 물질로 제조되는 것인, 빔 스플리터.
(8) (1) 및 (4) 내지 (6) 중 어느 하나의 빔 스플리터에 있어서, 추출기 페이스플레이트는 스테인리스 강으로 제조되고, 스탠드오프 및 마이크로 홀 어레이는 기계 가공 가능한 전도성 세라믹 물질로 제조되는 것인, 빔 스플리터.
(9) (1) 및 (4) 내지(7) 중 어느 하나의 빔 스플리터에 있어서, 가공 가능한 세라믹 물질은 알루미나인 것인, 빔 스플리터.
(10) (1)의 빔 스플리터에 있어서, 스탠드오프의 제2 단부에 위치한 장착 특징부를 더 포함하고, 장착 특징부는 스탠드오프를 마이크로 홀 어레이에 연결하도록 구성되는 것인, 빔 스플리터.
(11) (1)의 빔 스플리터에 있어서, 스탠드오프는 마이크로 홀 어레이를 추출기 페이스플레이트로부터 0.5mm 내지 2mm 범위의 거리만큼 분리하는 것인, 빔 스플리터.
(12) (1)의 빔 스플리터에 있어서, 마이크로 홀 어레이는 3 × 3 어레이, 4 × 5 어레이 또는 5 × 5 어레이인 것인, 빔 스플리터.
(13) (1)의 빔 스플리터에 있어서, 마이크로 홀 각각은 동일한 직경을 가지며, 직경은 10 미크론 내지 120 미크론인 것인, 빔 스플리터.
(14) (1)의 빔 스플리터에 있어서, 마이크로 홀은 빔 스플리터의 중심에서 빔 스플리터의 주변부까지 크기가 증가하는 것인, 빔 스플리터.
(15) 빔 스플리터를 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트와 통합하기 위한 방법으로서, 상기 방법은: 스탠드오프의 제1 단부를 추출기 페이스플레이트에 통합하는 단계; 마이크로 홀 어레이 플레이트에 홀을 형성하는 단계; 마이크로 홀 어레이 플레이트를 스탠드오프의 제2 단부에 장착하는 단계를 포함하고, 여기에서 제2 단부는 제1 단부의 반대편이고, 스탠드오프는 0.5mm 내지 2mm의 거리만큼 추출기 페이스플레이트 위에 마이크로 홀 어레이 플레이트를 지지하는 것인, 방법.
(16) (15)의 방법에 있어서, 스탠드오프를 추출기 페이스플레이트에 용접하여 스탠드오프의 제1 단부를 통합하는 단계, 또는 스탠드오프를 추출기 페이스플레이트에 브레이징하여 스탠드오프의 제1 단부를 통합하는 단계, 또는 스탠드오프의 제1 단부 내부에 그루브를 기계 가공하고, 추출기 페이스플레이트를 그루브에 삽입하고, 추출기 페이스플레이트를 스탠드오프에 용접하여 스탠드오프의 제1 단부를 통합하는 단계를 더 포함하는 방법.
(17) (15)의 방법에 있어서, 마이크로 홀 어레이 플레이트를 용접, 마찰 교반 용접, 납땜, 클램핑, 또는 열 접착제로 결합하여 스탠드오프에 장착하는 단계를 더 포함하는 방법.
(18) (15)의 방법에 있어서, 마이크로 홀 어레이 플레이트에 복수의 마이크로 홀을 마이크로 드릴링하는 단계를 더 포함하고, 마이크로 홀의 직경은 마이크로 홀 어레이 플레이트의 중심에서 마이크로 홀 어레이 플레이트의 주변부까지 증가하는 것인, 방법.
(19) (15)의 방법에 있어서, 마이크로 기계 가공에 의해 마이크로 홀 어레이 플레이트에 홀을 형성하는 단계를 더 포함하고, 마이크로 기계 가공은 마이크로 드릴링 또는 화학적 에칭을 포함하는 것인, 방법.
(20) 복수의 전자 빔을 형성하기 위한 방법으로서, 추출기 애퍼처에서 전자 빔을 생성하기 위해 쇼트키 열 필드 방출(TFE)에 전력을 제공하는 단계; 추출기 접점에 전압을 제공하는 단계 및 복수의 마이크로 홀을 포함하는 마이크로 홀 어레이 플레이트를 통해 전자 빔을 통과시킴으로써 전자 빔을 복수의 전자 빔으로 분할하는 단계를 포함하고, 마이크로 홀 어레이 플레이트는 추출기 애퍼처와 통합된 스탠드오프에 의해 추출기 애퍼처 위로 0.5mm 내지 2mm 지지되는 것인, 방법.
상기 교시에 비추어 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 첨부된 청구항의 범위 내에서 본 발명은 여기에서 구체적으로 설명된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해해야 한다.
Claims (20)
- 쇼트키 열 필드 방출(Schottky thermal field emission: Schottky TFE) 소스와 일체화된 빔 스플리터로서,
추출기 페이스플레이트(extractor faceplate)를 갖는 쇼트키 TFE;
상기 추출기 페이스플레이트와 일체화된 스탠드오프(standoff); 및
상기 스탠드오프와 일체화되고 상기 추출기 페이스플레이트의 반대편에 배치되는 마이크로 홀 어레이 플레이트를 포함하고,
상기 마이크로 홀 어레이 플레이트는 복수의 마이크로 홀을 갖고,
상기 마이크로 홀 어레이 플레이트는 상기 추출기 페이스플레이트와 일체화된 스탠드오프에 의해 지지되는 것인 빔 스플리터. - 제1항에 있어서,
상기 추출기 페이스플레이트, 상기 스탠드오프 및 상기 마이크로 홀 어레이 플레이트는 동일한 물질로 제조되는 것인, 빔 스플리터. - 제2항에 있어서,
상기 동일한 물질은 티타늄-지르코늄-몰리브덴(titanium-zirconium-molybdenum), 티타늄 또는 스테인리스 강인 것인, 빔 스플리터. - 제2항에 있어서,
상기 동일한 물질은 기계 가공 가능한 전도성 세라믹 물질인 것인, 빔 스플리터. - 제4항에 있어서,
상기 기계 가공 가능한 전도성 세라믹 물질은 알루미나인 것인, 빔 스플리터. - 제1항에 있어서,
상기 추출기 페이스플레이트, 상기 스탠드오프 및 상기 마이크로 홀 어레이 플레이트는 동일하거나 상이한 물질로 제조되는 것인, 빔 스플리터. - 제6항에 있어서,
상기 추출기 페이스플레이트는 스테인리스 강으로 제조되고, 상기 스탠드오프는 저항성 물질로 제조되며, 상기 마이크로 홀 어레이 플레이트는 기계 가공 가능한 세라믹 물질로 제조되는 것인, 빔 스플리터. - 제6항에 있어서,
상기 추출기 페이스플레이트는 스테인리스 강으로 제조되고, 상기 스탠드오프 및 상기 마이크로 홀 어레이 플레이트는 기계 가공 가능한 전도성 세라믹 물질로 제조되는 것인, 빔 스플리터. - 제8항에 있어서,
상기 기계 가공 가능한 전도성 세라믹 물질은 알루미나인 것인, 빔 스플리터. - 제1항에 있어서,
상기 스탠드오프의 제2 단부에 배치되고, 상기 스탠드오프를 상기 마이크로 홀 어레이 플레이트에 연결하도록 구성되는 장착 특징부(mounting feature)를 더 포함하는 빔 스플리터. - 제1항에 있어서,
상기 스탠드오프는 상기 마이크로 홀 어레이 플레이트를 상기 추출기 페이스플레이트로부터 0.5mm 내지 2mm만큼 분리하는 것인, 빔 스플리터. - 제1항에 있어서,
상기 마이크로 홀 어레이 플레이트의 마이크로 홀 어레이는 3 × 3 어레이, 또는 4 × 5 어레이, 또는 5 × 5 어레이인 것인, 빔 스플리터. - 제1항에 있어서,
상기 마이크로 홀 어레이 플레이트의 상기 마이크로 홀 각각은 동일한 직경을 가지며, 상기 직경은 10 미크론 내지 120 미크론인 것인, 빔 스플리터. - 제1항에 있어서,
상기 마이크로 홀은 상기 빔 스플리터의 중심에서 상기 빔 스플리터의 주변부까지 크기가 증가하는 것인, 빔 스플리터. - 빔 스플리터를 쇼트키 TFE의 추출기 페이스플레이트와 일체화시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
스탠드오프의 제1 단부를 상기 추출기 페이스플레이트에 일체화시키는 단계;
마이크로 홀 어레이 플레이트에 마이크로 홀을 형성하는 단계; 및
상기 마이크로 홀 어레이 플레이트를 상기 스탠드오프의 제2 단부에 장착하는 단계
를 포함하고,
상기 제2 단부는 상기 제1 단부의 반대편이고, 그리고
상기 스탠드오프는 0.5mm 내지 2mm의 거리만큼 상기 추출기 페이스플레이트 위의 상기 마이크로 홀 어레이 플레이트를 지지하는 것인, 방법. - 제15항에 있어서,
상기 스탠드오프를 상기 추출기 페이스플레이트에 용접하여 상기 스탠드오프의 상기 제1 단부를 일체화시키는 단계, 또는
상기 스탠드오프를 상기 추출기 페이스플레이트에 브레이징하여 상기 스탠드오프의 상기 제1 단부를 일체화시키는 단계, 또는
상기 스탠드오프의 상기 제1 단부 내부에 그루브(groove)를 기계 가공하고, 상기 추출기 페이스플레이트를 상기 그루브에 삽입하고, 상기 추출기 페이스플레이트를 상기 스탠드오프에 용접하여, 상기 스탠드오프의 상기 제1 단부를 일체화시키는 단계
를 더 포함하는 방법. - 제15항에 있어서,
용접, 또는 마찰 교반 용접(friction stir welding), 또는 납땜(soldering), 또는 클램핑, 또는 열 접착제로 결합에 의해 상기 마이크로 홀 어레이 플레이트를 상기 스탠드오프에 장착하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 제15항에 있어서,
상기 마이크로 홀 어레이 플레이트에 복수의 마이크로 홀을 마이크로 드릴링하는 단계를 더 포함하고,
상기 마이크로 홀의 직경은 상기 마이크로 홀 어레이 플레이트의 중심에서 상기 마이크로 홀 어레이 플레이트의 주변부까지 증가하는 것인, 방법. - 제15항에 있어서,
상기 마이크로 홀 어레이 플레이트의 상기 마이크로 홀은 마이크로 기계 가공(micro-machining)에 의해 형성되고,
마이크로 기계 가공은 마이크로 드릴링 또는 화학적 에칭을 포함하는 것인, 방법. - 복수의 전자 빔을 형성하기 위한 방법으로서,
추출기 애퍼처에서 전자 빔을 생성하기 위해 쇼트키 열 필드 방출기(Schottky thermal field emitter: Schottky TFE)에 전력을 제공하는 단계;
추출기 접점(extractor contact)에 전압을 제공하는 단계; 및
복수의 마이크로 홀을 포함하는 마이크로 홀 어레이 플레이트를 통해 상기 전자 빔을 통과시킴으로써 상기 전자 빔을 복수의 전자 빔으로 분할하는 단계
를 포함하고,
상기 마이크로 홀 어레이 플레이트는 추출기 페이스플레이트와 일체화된 스탠드오프에 의해 상기 추출기 페이스플레이트 위로 0.5mm 내지 2mm 지지되는 것인, 방법.
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|---|---|---|---|---|
| EP2879155B1 (en) * | 2013-12-02 | 2018-04-25 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Multi-beam system for high throughput EBI |
| KR20160102588A (ko) * | 2015-02-20 | 2016-08-31 | 선문대학교 산학협력단 | 나노구조 팁의 전자빔의 밀도를 향상시키는 전자방출원을 구비한 초소형전자칼럼 |
| US10692692B2 (en) * | 2015-05-27 | 2020-06-23 | Kla-Tencor Corporation | System and method for providing a clean environment in an electron-optical system |
| US10453645B2 (en) * | 2016-12-01 | 2019-10-22 | Applied Materials Israel Ltd. | Method for inspecting a specimen and charged particle multi-beam device |
| US10141155B2 (en) * | 2016-12-20 | 2018-11-27 | Kla-Tencor Corporation | Electron beam emitters with ruthenium coating |
| US10242839B2 (en) | 2017-05-05 | 2019-03-26 | Kla-Tencor Corporation | Reduced Coulomb interactions in a multi-beam column |
| US10176965B1 (en) * | 2017-07-05 | 2019-01-08 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Aberration-corrected multibeam source, charged particle beam device and method of imaging or illuminating a specimen with an array of primary charged particle beamlets |
| EP3588531B1 (en) * | 2018-06-25 | 2020-10-14 | FEI Company | Multi-beam charged particle imaging apparatus |
| US11869743B2 (en) * | 2021-05-11 | 2024-01-09 | Kla Corporation | High throughput multi-electron beam system |
-
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