KR20120040676A - 단순화된 입자 이미터 및 상기 입자 이미터의 동작 방법 - Google Patents

단순화된 입자 이미터 및 상기 입자 이미터의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

광 축을 따라 하전된 입자 빔을 방출하기 위한 이미터 조립체가 기술된다. 건 챔버 내에 수용되는 이미터 조립체는, 상기 광 축에 수직인 제 1 평면에 위치되는 이미터 첨단부를 구비하고 제 1 전위로 바이어스되도록 구성되는 이미터와, 상기 광 축에 수직인 제 2 평면에 위치되는 개구부를 구비하고 제 2 전위로 바이어스되도록 구성되는 엑스트랙터를 포함하고, 상기 제 2 평면은 상기 제 1 평면으로부터 2.25 mm 이상인 제 1 거리를 갖는다.

Description

단순화된 입자 이미터 및 상기 입자 이미터의 동작 방법{SIMPLIFIED PARTICLE EMITTER AND METHOD OF OPERATING THEREOF}
본 발명의 실시예들은 입자 빔 시스템들 예컨대 전자 현미경들을 위한 입자 소스에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예들은 단순화된 입자 이미터들, 하전된 입자 빔 디바이스들 및 단순화된 입자 이미터들과 하전된 입자 빔 디바이스들의 동작 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명의 실시예들은, 광 축을 따라 하전된 입자 빔을 방출하기 위한 이미터 조립체, 하전된 입자 빔 디바이스를 위한 건 챔버(gun chamber), 하전된 입자 빔 디바이스, 및 이미터 조립체 또는 하전된 입자 빔 디바이스의 동작 방법, 각각에 관한 것이다.
마이크로 전자공학(microelectronics), 마이크로 기계공학(micromechanics), 생물공학과 같은 기술들은, 나노미터 크기 내의 시료들을 조직화하고 시험하는 것에 대한 높은 수요를 만들어왔다. 마이크로미터 및 나노미터 크기의 공정 제어, 검사 또는 조직화는 간혹 하전된 입자 빔들과 함께 이루어진다. 검사 또는 조직화는 간혹 하전된 입자 빔 디바이스들 내에서 생성되어 집속되는 하전된 입자 빔들로 수행된다. 하전된 입자 빔 디바이스들의 예들은 전자 현미경들, 전자 빔 패턴 생성기들, 이온 현미경들 그리고 이온 빔 패턴 생성기들을 들 수 있다.
반도체 디바이스들, 등의 제작 도중에, 복수의 관찰 단계들과 샘플 수정 단계들이 주로 처리된다. 공통의 시스템들은 시료의 관찰, 영상처리, 시험 및 검사를 위한 전자 빔 열(column)과, 시료 또는 재료 수정의 패턴화를 위한 이온 빔 열을 포함한다.
하전된 입자 빔 디바이스들의 해상도를 향상시키기 위한 증가하는 요구의 관점에서, 높은 에너지의 하전된 입자 빔들, 예컨대 15 eV 이상의 전자 빔들을 갖는 디바이스들이 요구된다. 그에 따라, 높은 전압에서 신뢰성 있는 동작과, 단순하고 강력한 기계적인 설계가 고려되어야 한다. 더욱이, 미소 전자공학, 미소 기계공학 및 생물 공학과 같은 응용에서 하전된 입자 빔 디바이스들의 처리량을 증가시키기 위하여, 높은 빔 전류와, 좁은 피치(pitch)의 이미터들의 배열이 또한 제공되어야 한다.
상기의 관점에서, 독립 청구항인 제1항에 따른 하전된 입자 빔 디바이스와, 독립 청구항인 제12항에 따른 이미터 조립체를 동작시키는 방법이 제공된다.
일 실시예에 따라, 광 축을 따라 하전된 입자 빔을 방출하기 위한 이미터 조립체가 제공된다. 건 챔버 내에 수용되는 이미터 조립체는, 광 축에 수직인 제 1 평면에 위치되는 이미터 첨단부(emitter tip)를 구비하고 제 1 전위로 바이어스되도록 구성되는 이미터와, 광 축에 수직인 제 2 평면에 위치되는 개구부를 구비하고 제 2 전위로 바이어스되도록 구성되는 엑스트랙터를 포함하는데, 제 2 평면은 제 1 평면으로부터 2.25 mm 이상인 제 1 거리를 갖는다.
다른 실시예에 따라, 하전된 입자 빔 디바이스를 위한 건 챔버가 제공된다. 건 챔버는 이미터 조립체와 전극을 포함하는데, 전극은 하전된 입자 빔의 침입을 위한 개구부를 구비하고, 제 3 전위로 바이어스되도록 구성된다. 이미터 조립체는 광 축에 수직인 제 1 평면에 위치되는 이미터 첨단부를 구비하고 제 1 전위로 바이어스되도록 구성되는 이미터와, 광 축에 수직인 제 2 평면에 위치되는 개구부를 구비하고 제 2 전위로 바이어스되도록 구성되는 엑스트랙터를 포함하는데, 제 2 평면은 제 1 평면으로부터 2.25 mm 이상인 제 1 거리를 갖는다.
다른 실시예에 따라, 하전된 입자 빔 디바이스로서, 상기 하전된 입자 빔 디바이스 내의 높은 에너지로 하전된 입자 빔을 위해 구성된, 하전된 입자 빔 디바이스가 제공되는데, 열 내의 빔 에너지는 하전된 입자들의 랜딩 에너지(landing energy)에 비해 적어도 10배 더 높다. 하전된 입자 빔 디바이스는 광 축을 따라 하전된 입자 빔을 방출하기 위한 이미터 조립체를 포함하고, 이미터 조립체는 건 챔버 내에 수용된다. 이미터 조립체는, 광 축에 수직인 제 1 평면에 위치되는 이미터 첨단부를 구비하고 제 1 전위로 바이어스되도록 구성되는 전계 이미터와, 광 축에 수직인 제 2 평면에 위치되는 개구부를 구비하고 제 2 전위로 바이어스되도록 구성되는 엑스트랙터를 포함하는데, 제 2 평면은 제 1 평면으로부터 2.25 mm 이상인 제 1 거리를 갖는다. 상기 디바이스는, 엑스트랙터에 연결되고 접지에 연결된 제어 전력 공급부를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따라, 하전된 입자 빔 디바이스가 제공된다. 하전된 입자 빔 디바이스는 하나 이상의, 전형적으로 2개 이상의 이미터 조립체들을 포함한다. 하나 이상의 이미터 조립체들 각각은, 광 축에 수직인 제 1 평면에 위치되는 이미터 첨단부를 구비하고 제 1 전위로 바이어스되도록 구성되는 이미터와, 광 축에 수직인 제 2 평면에 위치되는 개구부를 구비하고 제 2 전위로 바이어스되도록 구성되는 엑스트랙터를 포함하는데, 제 2 평면은 제 1 평면으로부터 2.25 mm 이상인 제 1 거리를 갖는다. 그것에 따라, 이미터들 각각은 제 1 전위를 하나 이상의 이미터들에 제공하기 위한 하나의 전력 공급부에 연결된다.
또 다른 실시예에 따라, 이미터 조립체를 동작시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 광 축을 따라 하전된 입자 빔을 방출하는 단계와, 전계 이미터를 제 1 전위로 바이어싱하는 단계와, 제어 전력 공급부를 통해 엑스트랙터를 제 2 전위로 바이어싱하는 단계를 포함하는데, 상기 제어 전력 공급부는 상기 엑스트랙터와 접지에 연결되고, 상기 제 1 전위와 상기 제 2 전위 사이의 전압은 15 kV 이상이고, 열(column) 내의 빔 에너지는 상기 하전된 입자들의 랜딩 에너지에 비해 적어도 10배 더 높다.
본 명세서에서 기술된 실시예들과 결합될 수 있는 다른 장점들, 특징들, 양상들 및 세부사항들은 종속 청구항들, 상세한 설명 및 도면들로부터 자명하다.
본 발명의 상기 언급한 특징들이 세부적으로 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간단히 요약된 본 발명의 보다 상세한 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 것이다. 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들에 관한 것들이고, 이하에 기술된다.
본 발명에 의해, 하전된 입자 빔 디바이스에서, 아킹(arcing)의 위험을 상당히 감소시키며, 더 양호한 광학 성능을 초래하는 단순화된 기계적인 설계를 제공한다.
도 1은 공통의 이미터 조립체를 갖는 하전된 입자 빔 디바이스의 개략도.
도 2a는 공통의 이미터 조립체와 그 동작 방법을 도시하는 도면.
도 2b는 본 명세서에서 기술된 실시예들에 따른 이미터 조립체와 그 동작 방법을 도시하는 도면.
도 3은 본 명세서에서 기술된 실시예들에 따른 이미터 조립체를 갖는 하전된 입자 빔 디바이스의 개략도.
도 4는 본 명세서에서 기술된 실시예들에 따른 이미터 조립체를 사용하는, 본 명세서에서 기술된 실시예들에 따른 또 다른 하전된 입자 빔 디바이스의 개략도.
도 5는 본 명세서에서 기술된 실시예들에 따른 또 다른 이미터 조립체를 갖는 하전된 입자 빔 디바이스의 개략도.
도 6은 본 명세서에서 기술된 실시예들에 따른 다른 이미터 조립체를 사용하는, 본 명세서에서 기술된 실시예들에 따른 다른 하전된 입자 빔 디바이스의 개략도.
도 7은 본 명세서에서 기술된 실시예들에 따른 복수의 이미터 조립체들을 갖는, 본 명세서에서 기술된 실시예들에 따른 다중-빔 건 챔버 영역의 개략도.
도 8은 본 명세서에서 기술된 실시예들에 따른 이미터 조립체들과 하전된 입자 빔 디바이스들의 동작 방법들을 도시하는 흐름도.
본 발명의 다양한 실시예들에 대한 참조가 이제부터 자세하게 이루어질 것이고, 실시예들 중 하나 이상의 예들이 도면에 도시된다. 각 예는 본 발명을 설명할 목적으로 제공되며, 본 발명의 제한을 의도하는 것은 아니다. 예컨대, 일 실시예의 부분으로서 도시되거나 설명된 특징들은 또 다른 실시예를 산출하기 위하여 다른 실시예들에, 또는 이들 실시예들과 결합하여 사용될 수 있다. 본 발명은 이러한 수정 및 변경을 포함하도록 의도된다.
본 발명의 보호 범주를 제한하지 않고, 다음에서 본 출원의 하전된 입자 빔 디바이스 또는 컴포넌트들은 2차 전자들의 검출을 포함하는 하전된 입자 빔 디바이스로서 예시적으로 언급될 것이다. 본 발명은 또한, 시료의 영상을 얻기 위하여, 전자들 또는 이온들, 광자들, X-선 또는 다른 신호들 형태로 2차 및/또는 후방산란된 하전된 입자들과 같은 미립자를 검출하는 장치들 및 컴포넌트들에 적용될 수 있다.
일반적으로, 미립자들을 언급할 때, 미립자들이 이온들, 원자들, 전자들 또는 다른 입자들인 입자들뿐만 아니라 미립자들이 광자들인 광 신호로서도 이해되어야 한다.
도면들의 다음의 설명 내에서, 동일한 도면 번호들은 동일한 컴포넌트들을 언급한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 대해 차이점만이 기술된다.
본 명세서에서 언급되는 "시료(specimen)"는 반도체 웨이퍼들, 반도체 작업물들, 및 마스크들, 유리 기판들, 메모리 디스크들 등과 같은 다른 작업물들을 포함하지만, 이에 국한되지는 않는다.
본 명세서에서 기술되는 실시예들에 따라, 광 축을 따라 하전된 입자 빔을 방출하기 위한 단순화된 이미터 조립체가 제공된다. 예컨대, 상온형 전계 이미터(cold field emitter) 또는 고온형 전계 이미터(thermal field emitter)와 같은 단순화된 전자 이미터가 제공될 수 있다. 단순화된 전자 이미터는 하전된 입자 빔 디바이스 내에서 높은 에너지의 전자 빔을 갖는 응용들에 특히 적합하다. 다음의 설명에 따라, 전자 빔 디바이스들에 대한 참조가 이루어진다. 그러나, 대응하는 원리들이 이온 현미경들과 같은 다른 하전된 입자 빔 디바이스들에도 적용될 수 있음을 이해하여야 한다.
전형적인 실시예들에 따라, 이미터 조립체, 건 챔버 및 하전된 입자 빔 디바이스는, 상온형 전계 이미터들과 고온형 전계 이미터들과 같은, 즉 예컨대 1×108 A/(cm2sr)를 초과하는 높은 휘도를 갖는 이미터들과 같은, 전계 이미터들을 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 일반적인 머리핀형 음극들은 5×104 내지 5×106 A/(cm2sr)의 휘도를 가질 수 있다. LaB6로 이루어진 이미터 첨단부는 수천만(a few 1×107) A/(cm2sr)의 휘도를 갖는 반면, 전계 이미터들은 1×108 A/(cm2sr) 이상 또는 심지어 1×109 A/(cm2sr) 이상의 휘도를 가질 수 있다.
도 1은 하우징(20)과 대물 렌즈(13)를 갖는 전자 빔 디바이스(1)를 도시한다. 전자 이미터(5)는 추출 전극(12)에 대향하는 이미터 첨단부를 포함하는데, 추출 전극은 (전자들의 예를 위해) 추출 전압(Vex)으로 양으로 바이어스된다. 추출 전압을 제공하기 위하여, 전력 공급부(6)이 추출 전극(12)에 연결된다. 이미터(5)와 추출 전극의 조립체는 가속 전압(Vacc)을 제공하기 위한 전력 공급부에 연결되고, 이 전력 공급부는 접지에 연결된다. 접지는 도면 번호 2로 표시된다. 따라서, 가속 전압은 접지 전위에 있는 하전된 입자 빔 디바이스(1)의 영역에서 이동하고 있는, 또는 접지된 타깃에 충돌할 때의 전자들의 빔 에너지를 결정한다. 일부 실시예들에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이 이미터(5)에 의해 시료(3) 상에 방출된 전자들의 랜딩 에너지는 시료(3)를 바이어스시킴으로써 한정될 수 있다. 그에 의해, 전압원(8)은 전형적으로, 가속 전위 또는 가속 전압으로 바이어스된 하전된 입자 빔 디바이스의 일부에 연결될 수 있다. 그에 의해 전자 빔의 랜딩 에너지는 전력 공급부(8)에 의해 조정 또는 결정될 수 있다. 본 명세서에서 기술된 본 발명의 실시예들을 위해 사용될 수 있는 또 다른 선택 사항에 따라, 하전된 입자 빔 디바이스 내의 빔 에너지는, 전압(Vcol)을 하전된 입자 빔 디바이스(1) 내의 내부 빔 안내 컴포넌트(9)에 인가함으로써, 더 변할 수 있는데, 전형적으로는 더 증가할 수 있다. 따라서, 전력 공급부(10)은 접지와 빔 안내 컴포넌트(9)에 연결될 수 있다.
전형적인 예들에 따라, 이미터는 전력 공급부(4)에 의해 제공되는 가속 전위로 바이어스된다. 그에 의해, 전력 공급부(4)은 접지(2)에 연결될 수 있고, 높은 전압이 피드쓰루(high-voltage feedthrough; 23)를 통해 챔버(20) 내에 제공된다. 가속 전압과 추출 전압에 의해, 즉 전력 공급부(4)과 전력 공급부(6)에 의해 제공되는 다른 높은 전압은, 추출 전극(12)을 각 도체에 연결하기 위하여, 고전압 피드쓰루(24)를 통해 챔버 내에 공급된다. 더욱이, 전압 피드쓰루(32)는 빔 안내 컴포넌트(9)를 전력 공급부(10)이 제공하는 전위에 연결하기 위하여 제공된다.
가속 전압과 추출(extraction) 전압에 기인하여, 전자 빔은 이미터(5)에 의해 방출되어, 하전된 입자 빔 디바이스(1) 내의 광 축을 따라 안내된다. 하전된 입자 빔은 그후 시료(3) 상에 집속되도록, 콘덴서 렌즈(11)와 대물 렌즈(13)에 의해 집속될 수 있다. 전형적으로, 대물 렌즈(13)는 상부 및 하부 폴피스(pole piece; 26)와 코일(24)을 포함한다. 시료(3) 상의 전자 빔의 에너지는 전력 공급부(8)에 의해 조정될 수 있는데, 전력 공급부(8)은 랜딩 에너지를 조정 또는 제공하는데, 이는 전력 공급부(8)이 가속 전압(Vacc)에 연결되어 이미터 첨단부(5)와 시료(3) 사이의 전위차를 한정하기 때문이다. 이미터로부터 방출된 1차 전자 빔의 충돌시, 2차 및/또는 후방산란된 입자들이 생성되고, 이들은 검출기(15)를 통해 검출될 수 있다. 시료의 영역의 영상을 제공하기 위하여, 스캐닝 디바이스(도 1에 미도시)가 시료의 원하는 영역에 걸쳐 전자 빔을 주사하기 위하여 제공될 수 있다.
일반적인 이미터 조립체들은 이미터 제조자의 권고와 데이터시트를 따르며, 이미터 첨단부와 엑스트랙터 전위 사이의 전압을 일정하게 유지시키려는 것과 함께, 첨단부에서 엑스트랙터까지를 일정한 거리로 유지시키려 시도한다. 이는 일반적으로 수십 kV에서 수백 kV 사이에서 변할 수 있는 가속 전압(Vacc)과는 독립적으로 이루어진다. 그에 의해, 두 가지 다른 설계가 주로 사용된다. 첫 번째로, 첨단부는 신장된 이미터 절연체에 의해 지지된다. 이미터 절연체는 필요한 가속 전압을 견딜 수 있는 고전압 피드쓰루이고, 또한 높은 전압을 이미터 첨단부에 공급하기 위하여 사용된다. 엑스트랙터는 진공 챔버, 예컨대 접지된 진공 챔버에 부착된 다른 엑스트랙터 절연체에 의해 지지된다. 그에 의해, 엑스트랙터 전압은 필수적으로 동일한 가속 전압, 즉 가속 전압에서 추출 전압을 뺀 전압을 견딜 수 있는 부가적인 고전압 피드쓰루를 통해 공급된다. 두 번째로, 미니 모듈의 접근법이 사용될 수 있다. 그에 의해, 엑스트랙터는 이미터를 지지하는 구조에 기계적으로 고정된다. 따라서, 엑스트랙터 절연체는 비교적 낮은 추출 전압(Vex)을 견디는 것을 필요로 한다. 그러나, 부가적인 추출 전압은 동일한 이미터 절연체를 통해 공급될 필요가 있고, 이는 아킹을 초래할 수 있다. 이러한 미니 모듈 설계는 하나의 고전압 피드쓰루만을 필요로 한다. 만약 미니 모듈 자체가 내부적으로 양호하게 정렬된다면, 이미터와 엑스트랙터 전기 전극은 양극과 같은 후속 전극에 대해 함께 정렬될 수 있다.
두 설계 모두 도 2a에 대해 설명될 수 있다. 도 2a에서 가속 전압은 전력 공급부(4)에 의해 이미터(5)의 첨단부에 제공된다. 전력 공급부(7)은 억제기 전극(22)에 억제기 전압을 제공하고, 전력 공급부(6)은 추출 전극(12)에 추출 전압을 제공한다. 다른 전극(9)은 예컨대 접지 전위 또는 수 kV의 다른 전위로 설정될 수 있다. 예컨대, 다른 전극(9)은 양극, 콘덴서 렌즈의 제 1 전극, 열을 통해 더 높은 전위에 빔을 안내하기 위한 빔 안내 컴포넌트의 전극, 등이 될 수 있다.
전형적인 선택 변경에 따라, 억제기는 예컨대 이미터 첨단부와 비교하여 -100 내지 -500 V 범위 내에 들 수 있다. 그에 의해, 억제기는 이미터 첨단부의 고온 방출을 억제하기 위해 사용된다.
두 가지 상술한 설계들의 경우, 첨단부는 예컨대 -30 kV가 될 수 있고, 억제기는 -30.3 kV가 될 수 있고, 추출 전극(12)은 -22 kV가 될 수 있고, 다른 전극(9)은 접지 상태가 될 수 있다. 따라서, 엑스트랙터 구멍과 제 1 전극 사이에 큰 전위차가 생성된다. 이러한 전압 강하는 기생 렌즈를 생성하고, 이러한 기생 렌즈는 정렬 요소가 존재하지 않기 때문에 제어하기 어렵다. 일반적으로, 첨단부는 콘덴서 렌즈에 근접해야만 하는데, 이는 정렬 요소들을 위한 공간 부족을 초래하고, 추가적인 요소들은 간극을 가로질러 큰 전압 강하를 신뢰할 정도로 견디는 것을 더욱 어렵게 한다. 더욱이, 엑스트랙터와 접지 사이의 전압 강하가 상기 예에 따라 22 kV와 같은 수십 kV가 된다면, 대응하는 전계는 강한 '기생' 렌즈를 생성할 것이고, 고전압 불꽃방전에 대한 많은 기회를 제공할 것이다. 이러한 점은 아래에서 기술된 실시예들에 따른 단순화된 이미터 조립체에 의해 회피될 수 있다. 따라서, 이미터(5)의 첨단부가 엑스트랙터에 대해 정렬될 수 있다 할지라도, 엑스트랙터 전극(12)과 다른 전극(9) 사이의 렌즈, 즉 기생 렌즈는 종종 정렬될 수 없다. 추가로, 이러한 설계는 두 개 이상의 고전압 피드쓰루들을 필요로 한다. 미니 모듈 설계에 대해, 다른 전극(9)에 대해 추출 전극(12)과 함께 이미터(5)를 정렬시키는 것이 가능할 것이다. 그러나, 이러한 설계는 이미터(5)와 추출 전극(12) 사이의 매우 양호한 정렬을 필요로 하고, 추출 전극(12)과 다른 전극(9) 사이에서 여전히 강한 렌즈를 생성한다.
본 명세서에서 기술된 실시예들에 따른 새로운 개념은 기술적 편견을 극복하여, 이미터 성능과 데이터시트들의 제작을 적합하게 하는데 사용되는, 이미터 판매자에 의해 사용된 기계적인 설정에 따라 이미터를 조작하는 것이 필요하지 않거나 심지어 권고되지 않도록 한다. 기본적인 설정은 도 2b에 도시된다. 도 2b에서, 가속 전압은 전력 공급부(4)에 의해 이미터(5)의 첨단부에 제공된다. 전력 공급부(7)은 억제기 전극(22)에 억제기 전압을 제공한다. 추출 전극(12)은 낮은 전압 상태인데, 이 낮은 전압은 다른 전극(9)의 전압과 유사하거나 이에 근접할 수 있다. 따라서, 전력 공급부(106)는 추출 전극(112)을 위한 상대적으로 낮은 제어 전압을 제공할 수 있다. 다른 전극(9)은 예컨대 접지 전위 또는 수 kV의 다른 전위로 설정될 수 있다. 본 명세서에서 기술된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에 따라, 다른 전극(9)은 양극, 콘덴서 렌즈의 제 1 전극, 열을 통해 빔을 더 높은 전위로 안내하기 위한 빔 안내 컴포넌트의 전극, 등이 될 수 있다.
두 가지 상술한 설계들의 경우, 예컨대, 첨단부는 -30 kV가 될 수 있고, 억제기는 -30.3 kV가 될 수 있고, 추출 전극(112)은 -5 kV가 될 수 있고, 다른 전극(9)은 접지 상태가 될 수 있다. 따라서, 엑스트랙터 구멍과 제 1 전극(도 2a 참조) 사이에서 생성된 큰 전위차는 상당히 감소된다. 결과적인 기생 렌즈 역시 감소된다.
따라서, 추출 전극(112)은 이미터(5)의 첨단부로부터 먼 거리에 위치한다. 본 명세서에서 기술된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에 따라, 이러한 거리는 2.25 mm 이상, 2.5mm 이상, 5mm 이상, 심지어 7mm 내지 20mm의 범위에 이를 수 있다. 더욱이, 예컨대 도 2b에 도시된 추출 전극(112)의 전위는 접지로부터 약 10 kV의 범위에 이를 수 있고, 전형적으로 2 kV에서 7 kV가 될 수 있다. 따라서, 추출 전극(112)과 다른 전극(9) 사이의 기생 렌즈의 영향은 상당히 감소될 수 있다. 본 명세서에서 기술된 바와 같이, 첨단부-엑스트랙터의 간격은, 추출 전압, 즉 이미터(5)의 첨단부와 추출 전극(112) 사이의 전위차가 적절하게 상승하는 한, 확대될 수 있다. 그에 의해, 이미터 정점에서 전계의 강도는 필요한 대로 제공될 수 있다, 즉 일반적인 이미터 조립체 구성들과 비교하여 필수적으로 일정하게 유지될 수 있다.
전위들의 예들이 본 명세서에서 기술된다 할지라도, 본 발명의 실시예들은, 컴포넌트의 상대적인 전위들, 즉 전위차 또는 전압이 기술된 범위 내에 있는 한, 다른 전위가 사용되는 예들에 관한 것이기도 한 것을 이해해야 한다. 예컨대, 이미터의 첨단부, 시료 또는 다른 컴포넌트는 접지가 될 수 있고, 나머지 컴포넌트들은 양의 전위들로 또는 다른 전위들로 각각 상승할 수 있다.
또한 본 명세서에서 기술된 일부 실시예들에 따라, 열 내의 빔 안내 컴포넌트는 접지 전위로 바이어스될 수 있다. 이는 예컨대 전자 빔 검사 시스템(EBI : electron beam inspection system)을 위한 특히 고속의 주사 및 검사를 위해 사용될 수 있다. 열 자체가 접지 전위로 설정된다면, 정전 주사 편향기 또는 검출 전자회로와 같은 요소들을, 부분 방전으로부터 주사 또는 검출 신호들에서 잡음을 초해할 수 있는, 플로팅 상태의 고전위로 유지할 필요는 없다. 또한, 다른 선택 사항에 따라, 열 역시, 예컨대 시료가 접지가 되어야만 하는 임계 크기 측정 응용을 위해 높은 전위가 되는 것이 낫다. 그러나 또한 이러한 응용을 위해, 첨단부로부터 엑스트랙터까지와 엑스트랙터로부터 다른 전극까지의 상대적인 전위들이 유리하게 사용될 수 있다.
도 3은 본 명세서에서 기술된 실시예들을 설명하는 전자 빔 디바이스(300)를 도시한다. 전자 빔 디바이스(300)는 하우징(20)과 대물 렌즈(13)을 구비한다. 전자 이미터(5)는 추출 전극(112)에 대향하는 이미터 첨단부를 포함하고, 추출 전극(112)은 첨단부와 비교하여 전자를 추출하기 위한 전압으로 양으로 바이어스된다. 그러나, 도 1과 비교하여, 전자를 추출하기 위하여 추출 전극(112)에 연결된 제어 전력 공급부(106)에 의해 비슷한 낮은 전압이 제공된다. 전형적으로 접지(2)에 연결될 수 있고, 가속 전압(Vacc)을 제공하기 위한 전력 공급부(4)은 접지 전위에 있는 하전된 입자 빔 디바이스(300)의 영역에서 이동한, 또는 접지 타깃에 충동할 때의 전자들의 빔 에너지를 결정한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 기술된 다른 실시예들과 결합할 수 있는 일부 실시예들에 따라, 이미터(5)에 의해 시료(3)에 방출된 전자의 랜딩 에너지는 시료(3)를 바이어스시킴으로서 한정될 수 있다. 그에 의해, 전형적으로 전압 공급원(8)은, 가속 전위/전압으로 바이어스된 하전된 입자 빔 디바이스의 일부에 연결될 수 있다. 그에 의해, 전자 빔의 랜딩 에너지는 전력 공급부(8)에 의해 조정 또는 결정될 수 있다. 본 명세서에서 기술된 본 발명의 실시예들을 위해 사용될 수 있는 또 다른 선택사항에 따라, 하전된 입자 빔 디바이스 내의 빔 에너지는, 하전된 입자 빔 디바이스(300) 내에서 내부 빔 안내 컴포넌트(9) 또는 제 1 전극(9)에 전압(Vcol)을 인가함으로써, 더 변할 수 있고, 전형적으로 증가할 수 있다. 따라서, 전력 공급부(10)은 접지와 빔 안내 컴포넌트(9)에 연결될 수 있다.
전형적인 예들에 따라, 이미터는 전력 공급부(4)이 제공한 가속 전위로 바이어스된다. 그에 의해, 전력 공급부(4)은 접지(2)에 연결될 수 있고, 높은 전압은 고전압 피드쓰루(23)를 통해 챔버(20) 내로 제공된다. 추가적인 고전압 피드쓰루는 회피될 수 있다. 전력 공급부(106)의 제어 전압은, 추출 전극(112)을 각 도체에 연결하기 위하여, 낮은 전압 피드쓰루(132)를 통해 챔버 내에 공급될 수 있다. 또한, 전압 피드쓰루(32)는 빔 안내 컴포넌트(9)를 전력 공급부(10)이 제공한 전위에 연결하기 위하여 제공된다. 그에 의해, 전형적으로, 고전압 피드쓰루는 20 kV 이상의 전압을 견디도록 구성되는 반면, 저전압 피드쓰루는 15 kV 미만을 위해 구성되지만, 고전압 피드쓰루와 저전압 피드쓰루가 더 높은 전압을 또한 견딜 수 있다.
가속 전압과 추출 전압으로 인해, 전자 빔은 이미터(5)에 의해 방출되어, 하전된 입자 빔 디바이스(1) 내의 광 축을 따라 안내된다. 하전된 입자 빔은 그 후 콘덴서 렌즈(11)와 대물 렌즈(13)에 의해 시료(3) 위에 집속된다. 전형적으로, 대물 렌즈(13)는 상부 및 하부 폴 피스들(pole pieces)(26)과 코일(24)을 포함한다. 시료(3) 상에서 전자 빔의 에너지는 전력 공급부(8)에 의해 조정될 수 있고, 이 전력 공급부(8)은 랜딩 에너지를 조정 또는 제공하는데, 왜냐하면 전력 공급부(8)이 가속 전압(Vacc)에 연결되어 이미터 첨단부(5)와 시료(3) 사이의 전위차를 한정하기 때문이다. 이미터로부터 방출된 1차 전자 빔의 충돌시, 2차 및/또는 후방산란된 입자들이 생성되고, 이들은 검출기(15)를 통해 검출될 수 있다. 시료의 영역의 영상을 제공하기 위하여, 스캐닝 디바이스(도 3에 미도시)가 시료의 원하는 영역에 걸쳐 전자 빔을 주사하기 위하여 제공될 수 있다.
도 2b와 도 3에 도시된 바와 같이, 이미터(5)의 첨단부와 추출 전극(112) 사이의 전압은 상승된다. 임계 전압을 상승시키는 것이 일견에(at first sight) 고려되지 않을지라도, 특히 이미터 첨단부의 가속 전압이 상승한다면 및/또는 열 내부에 높은 빔 에너지를 갖는 하전된 입자 빔 디바이스가 고려된다면, 이미터와 추출 전극 사이의 전압의 상승은 바람직할 수 있다. 그에 의해, 높게 하전된 입자 빔 에너지를 갖는 하전된 입자 빔 디바이스가, 하전된 입자들의 랜딩 에너지에 비해, 열의 안내 컴포넌트 내에서 상당히 더 높은 빔 에너지를 갖는다는 것을 이해해야 한다. 예컨대, 열 내의 빔 에너지는 하전된 입자들의 랜딩 에너지에 비해 적어도 20배, 또는 30배 더 높을 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 첨단부-엑스트랙터의 거리는 증가할 수 있어서, 이미터(5)의 첨단부와 추출 전극 사이의 전압이 가속 전압까지, 예컨대 상술한 예에서 30 kV까지 상승하도록, 상승하게 된다. 그에 의해, 도 4에 도시된 바와 같이, 추출 전압과 열 내의 다른 전극(9) 또는 빔 안내 컴포넌트(9)는 접지 전위로 설정될 수 있다. 따라서, 완전한 전압 강하는 첨단부와 엑스트랙터 사이에서 이루어진다. 그럼에도 불구하고, 증가된 거리의 관점에서, 이미터 정점에서의 전계 강도는 원하는 대로 제공될 수 있다. 더욱이, 첨단부 지지부(carrier)와 엑스트랙터 지지부의 기계적인 컴포넌트들 사이의 전계 강도는, 대응하는 거리를 또한 적절히 증가시킴으로써, 감소될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에 있어서, 추출 전압을 위한, 또는 심지어 추출 전압을 위한 임의의 전력 공급부를 위한 고압 전력 공급부는 필요하지 않다. 예컨대, 콘덴서 렌즈의 제 1 전극, 양극, 등은 이미터를 위한 엑스트랙터로서 고려될 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 예에서, 안내 컴포넌트(9)를 추출 전극(112)의 위치에 위치시킴으로써, 추출 전극은 생략될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 열 내에 높은 에너지의 빔들을 제공하기 위한 양극, 콘덴서 렌즈의 제 1 전극, 또는 빔 안내 컴포넌트들과 같은 내부 열 컴포넌트가 Vcol로 상승한다 할지라도, 기생 렌즈는 감소될 수 있다. 더욱이, 어떠한 별도의 분리된 엑스트랙터 전극도 제공되지 않고, 어떠한 Vex 전력 공급부도 제공되지 않는다면, 첨단부로부터 방출은 Vacc 및/또는 첨단부-엑스트랙터의 거리에 의해 단순하게 제어될 수 있다.
추출 전극을 위한 전력 공급부의 생략이 전자 빔 디바이스의 동작 도중에 제어 파라미터들의 유연성의 손실을 초래할 수 있기 때문에, 추출 전극은 도 4에서 화살표(113)에 의해 표시된 광 축을 따라 움직일 수 있다. 그러나, 이미터가 주로 전체 수명에 걸쳐 거의 동일한 동작 조건에서 동작한다 할지라도, 추출 전압에서, 즉 이미터 첨단부와 추출 전극 사이의 전압에서의 보다 작은 변화들이 에이징 효과를 보상하기 위하여 필요할 수 있다. 이들 변화들은 주로 추출 전압의 10% 미만에서 15% 까지이다. 이것은 첨단부에서 추출 전극의 거리를 조정함으로써 및/또는 도 3에서 전력 공급부(106)이 제공한 제어 전압과 같은 상대적으로 낮은 전압을 제공함으로써 보상될 수 있다. 도 3 내에서, 광 축을 따른 추출 전극의 움직임은 또한 도면 번호 113에 의해 표시된다. 그러나, 예컨대 제어 전압이 추출 전극(112)에 연결된다면, 화살표(113)로 표시된 움직임은 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 전형적인 실시예들에 따라, 만약 이미터 첨단부와 추출 전극 사이의 전압의 에이징 효과가 보상되려 한다면, 예를 들어 3 kV에서 4.5 kV와 같은 1 kV에서 6 kV의 전압을 엑스트랙터 전극에 제공하는 것으로 충분하다. 본 명세서에서 기술된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에 따라, 제어 전압원은 전형적으로 첨단부와 엑스트랙터 사이의 전압을 10% 내지 15% 만큼 변화시킬 수 있다. 만약, 예컨대 이러한 전압이 접지에 대한 기준 전압이라면, 필요한 절연체는 상대적으로 단순한 구조일 수 있고, 피드쓰루는 신뢰성 있게 그리고 기성품으로 만들어질 수 있다.
본 명세서에서 기술된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 다른 실시예들에 따라, 추출 전압을 연결하기 위한 전력 공급부는 첨단부-엑스트랙터의 간격을 선택함으로써 단극이 되게 강제될 수 있어서, 에이징 효과는 전압원의 하나의 극성만을 사용함으로써 보상될 수 있게 된다. 또 다른 대안적인 선택사항들에 따라, 에이징 효과는 광 축을 다른 추출 전극 위치의 정적인 조정을 통해, 예컨대 유지보수 절차 도중에 쐐기를 사용함으로써, 보상될 수도 있다.
다른 실시예들이 도 5를 참조하여 기술될 수 있다. 여기에서, 다른 전자 빔 디바이스(300)가 기술된다. 도 3과 유사하게, 전자 빔 디바이스(300)는 하우징(20)과 대물 렌즈(13)를 구비한다. 전자 이미터(5)는 추출 전극(512)에 대향하는 이미터 첨단부를 포함하고, 추출 전극(512)은 첨단부와 비교하여 전자를 추출하기 위한 전압으로 양으로 바이어스된다. 억제기 컵과 같은 억제기(22)는 첨단부의 고온 방출을 억제하기 위하여 제공된다. 그에 의해, 이미터의 첨단부는 억제기 내의 개구부 구멍 아래로 0 mm를 초과하여 0.5mm까지 예컨대 0.25mm 만큼 확장한다. 전형적으로 접지(2)에 연결될 수 있는, 가속 전압(Vacc)을 제공하기 위한 전력 공급부(4)은, 접지 전력 공급부에 있는 하전된 입자 빔 디바이스(300)의 영역에서 이동하고 있는 전자들의 빔 에너지를 결정한다. 이미터(5)에 의해 시료(3) 상에 방출된 전자들의 랜딩 에너지는 시료(3)를 바이어스시킴으로써 한정될 수 있다. 그에 의해, 전형적으로 전력 공급부(8)은 가속 전위/전압으로 바이어스되는 하전된 입자 빔 디바이스의 일부에 연결될 수 있다. 하전된 입자 빔 디바이스 내의 빔 에너지는 전압(Vcol)을 하전된 입자 빔 디바이스(300) 내에서 내부 빔 안내 컴포넌트(9) 또는 제 1 전극(9)에 인가함으로써 더 변할 수 있고, 일반적으로 증가할 수 있다. 전력 공급부(4)은 접지(2)에 연결될 수 있고, 고전압은 고전압 피드쓰루(23)를 통해 챔버(20) 내에 제공된다. 추가적인 고전압이 회피될 수 있다. 전력 공급부(106)의 제어 전압은 추출 전극(512)을 각 도체에 연결하기 위하여 저전압 피드쓰루(132)를 통해 챔버 내에 공급될 수 있다. 더욱이, 전압 피드쓰루(32)는 빔 안내 컴포넌트(9)를 전력 공급부(10)이 제공한 전위에 연결하기 위하여 제공된다. 가속 전압과 추출 전압으로 인해, 전자 빔은 이미터(5)에 의해 방출되어, 하전된 입자 빔 디바이스(300) 내의 광 축을 따라 안내된다. 하전된 입자 빔은 그 후 콘덴서 렌즈(11)와 대물 렌즈(13)에 의해 시료(3) 위에 집속된다. 전형적으로, 대물 렌즈(13)는 상부 및 하부 폴 피스(26)와 코일(24)을 포함한다.
억제기는 전형적으로 이미터 첨단부에 대해 약 -100 V에서 약 -1 kV로 바이어스된다. 시료(3) 상의 전자 빔의 에너지는 전력 공급부(8)에 의해 조정될 수 있고, 이 전력 공급부(8)은 랜딩 에너지를 조정 또는 제공하는데, 왜냐하면 전력 공급부(8)이 가속 전압(Vacc)에 연결되어 이미터 첨단부(5)와 시료(3) 사이의 전위차를 한정하기 때문이다. 이미터로부터 방출된 1차 전자 빔의 충돌시, 2차 및/또는 후방산란된 입자들이 생성되고, 이들은 검출기(15)를 통해 검출될 수 있다. 시료의 영역의 영상을 제공하기 위하여, 스캐닝 디바이스(도 5에 미도시)가 시료의 원하는 영역에 걸쳐 전자 빔을 주사하기 위하여 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 추출 전극은 광 축을 따라 위치되어, 이미터 첨단부와 추출 전극 구멍, 즉 추출 전극 내의 개구부 사이의 거리가 2.25mm 이상, 4.5mm 이상, 예컨대 4 내지 10mm의 범위 내에 들게 된다. 전력 공급부(106)이 제공한 제어 전압은 이미터 조립체의 에이징 효과가 보상될 수 있도록 한다. 또 다른 추가적인 또는 대안적인 수정에 따라, 추출 전압의 보상 또는 이미터 첨단부에서의 전계 강도의 조정은 억제기에 인가된 전위에 의해 제공될 수도 있다. 예컨대, 만약 억제기가 일반적으로, 대략 제조자의 권고사항인, 첨단부와 비교하여 -300 V로 바이어스된다면, 첨단부와 비교하여 약 -600 V 내지 -800 V와 같은 더 높은 억제기 전압이, 1 kV 내지 수 kV인 첨단부-엑스트랙터 사이의 전압을 보상하기 위하여, 사용될 수 있다. 따라서, 에이징 효과 또는 첨단부-엑스트랙터 사이 전압의 미세 조정은, 제어 전압 또는 각 전력 공급부, 억제기 전압 또는 각 전력 공급부, 엑스트랙터-첨단부의 거리를 변경하기 위한 첨단부의 움직임, 및 엑스트랙터-첨단부의 거리를 변경하기 위한 엑스트랙터의 움직임으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 요소들에 의해 이루어질 수 있다.
본 명세서에서 기술된 방법들과 장치들에 대한 실시예들의 또 다른 추가적인 또는 대안적인 수정에 따라, 엑스트랙터 전극은 건 챔버 또는 하전된 입자 빔 디바이스의 하우징에 기계적으로 또는 전기적으로 연결될 수 있다. 그에 의해, 예컨대 하우징이 접지된다면, 엑스트랙터 역시 접지된다. 그에 의해, 전형적으로 첨단부의 에이징 효과는 보상될 수 있다, 즉 첨단부에서 전계 강도의 조정은 억제기의 전압을 조정함으로써 제공될 수 있다. 전형적인 실시예들에 따라, 대략 500 V에서 1000 V만큼의 억제기 전위의 변화는 대략 20 % 내지 40 %의 첨단부-엑스트랙터 사이의 전압의 변화와 동일하다. 이는 가속 전압과는 독립적이다. 따라서, 만약 10 keV의 열 내의 빔 에너지를 갖는 시스템에 대해 대략 10 kV의 가속 전압이 사용된다면, 예컨대 700 V의 억제기 전압의 증가는 예컨대 대략 3 kV의 첨단부-엑스트랙터 사이의 전압을 보상할 것이고, 만약 30 keV의 열 내의 빔 에너지를 갖는 시스템에 대해 대략 30 kV의 가속 전압이 사용된다면, 예컨대 700 V의 억제기 전압의 증가는 예컨대 대략 10 kV의 첨단부-엑스트랙터 사이의 전압을 보상할 것이다. 따라서, 억제기 전압은 유리한 보상 도구인데, 왜냐하면 첨단부-엑스트랙터 사이의 전압의 백분율을 보상할 수 있어서, 첨단부-엑스트랙터 사이의 전압의 변동과 동일한 방식으로 유효하게 사용될 수 있기 때문이다.
그것에 관한 관점에서, 예컨대 이미터를 이동시킴으로써 가변적인 첨단부-엑스트랙터 거리, 및 억제기 전압 변동의 조합은 양호한 조정을 제공할 수 있다. 특히, 엑스트랙터를 하우징 전위로 또는 내부 빔 안내 요소들의 전위로 설정하는 선택사항은 이들 정정 파라미터들에 더욱 단순화된 설계를 또한 제공한다.
본 명세서에서 기술된 다른 실시예들과 결합할 수 있는 또 다른 실시예들에 따라, 억제기 전압의 상술한 영향은 빔 전류의 제어를 위해서도 사용될 수 있다. 동일한 전류 변화가 열 내의 빔 에너지와 독립적으로 억제기 전압의 필수적으로 일정한 변화를 통해 달성되기 때문에, 심지어 25 kV 이상의 열 내의 빔 전류를 갖는 시스템에 대해, 어떠한 초과적인 억제기 전압도 필요하지 않을 것이다. 또한, 다른 한 편으로, 첨단부-엑스트랙터 사이의 전압을 통한 빔 전류의 정정은 필수적으로 첨단부-엑스트랙터 사이의 전압에 비례할 것이다. 따라서, 본 명세서에서 기술된 증가된 첨단부-엑스트랙터 사이의 전압을 갖는 실시예들을 위해, 전류 조정은 또한 조정을 위한 증가된 전압 범위를 필요로 할 것이다.
또한 본 명세서에서 기술된 다른 실시예들과 결합할 수 있는, 본 명세서에서 기술된 일부 실시예들에 따라, 열 내에서 전자의 가속은 첨단부와 추출 전극 사이의 대부분, 예컨대 70% 이상 또는 80% 이상에 제공될 수 있다. 따라서, 높은 에너지의 전자 빔 안내 영역을 갖거나, 및/또는 랜딩 에너지와 비교하여 열 내에서 적어도 10배 더 높은 빔 에너지를 갖는, 심지어 높은 에너지의 빔 디바이스들에 대해서도, 가속은 주로 첨단부와 엑스트랙터 사이에서 주로 발생한다. 이에 관해, 하전된 입자가 높은 에너지로 더 일찍 가속될수록, 전자-전자 상호작용에 기인한 수차와 에너지 확장 효과는 더 많이 감소될 수 있다. 방출된 전자가 가능한 가장 짧은 거리에 걸쳐 필수적으로 최대 에너지로 즉시 가속되기 때문에, 전자-전자 상호작용은 절대적인 최소값으로 감소된다. 이는 에너지 확장을 감소시키고, 가상 소스의 크기 증가를 제한한다.
또 다른 실시예들에 따라, 고전압 안정성을 고려한 단순화를 제공하는 기계적인 설계를 위한 유리한 선택사항으로서 다음의 특징이 제공될 수 있다. 엑스트랙터 구조 또는 추출 전극은 이미터 구조를 둘러싸는 컵과 같은 형상이 될 수 있다. 그에 의해, 엑스트랙터 전극(512)은 광 축에 필수적으로 수직이고 엑스트랙터 구멍 또는 개구부를 포함하는 한 부분을 구비한다. 더욱이, 엑스트랙터 전극(512)은, 광 축을 둘러싸는, 특히 높은 가속 전위로 바이어스되는 이미터 첨단부의 한 영역을 둘러싸는 테두리 부분을 구비한다. 그에 의해, 컵은 아킹을 회피하기 위하여 이미터에 대한 충분한 거리를 갖는 형상이 될 수 있다. 예컨대, 이미터 및/또는 이미터 첨단부의 지지 구조가 일부 영역에서 작은 곡률 반경을 갖는다면, 컵은 이러한 영역에서 아킹의 위험을 줄이기 위한 형태가 될 수 있다. 만약 컵-형상의 엑스트랙터 전극(512)이 제공된다면, 높은 전계 강도의 체적은 엑스트랙터 컵과 이미터 사이의 간극으로 제한되고, 부품의 적절한 성형 및 기계가공을 통해 쉽게 제어될 수 있다. 이미터 절연체를 따라 잠재적으로 위험한 전압 강하는 주로 절연체를 충분히 길게 제작함으로써, 또한 적절한 표면 설계를 통해 처리된다. 엑스트랙터 컵이 기본적으로 접지 전위이기 때문에, 이미터 조립체의 모든 컴포넌트들, 건 챔버의 모든 컴포넌트들, 및/또는 하전된 입자 빔 디바이스의 모든 컴포넌트들은 차폐 영역 밖에 존재하고, 진공 챔버는 낮은 전계 강도의 영역 내에 존재하며, 이는 기계적인 설계를 단순화시키고, 아킹의 위험을 상당히 감소시킨다. 이러한 설계는 가상 소스와 콘덴서 렌즈 사이의 거리 감소를 허용한다. 이는 자동적으로 더 양호한 광학 성능을 초래한다.
본 명세서에서 기술된 실시예들의 또 다른 선택적인 수정에 따라, 엑스트랙터 전극 또는 엑스트랙터 컵은 기계적으로 콘덴서 렌즈에 중심이 맞추어질 수 있다. 엑스트랙터 컵이 상대적으로 낮은 전위로 바이어스되어야 하기 때문에, 즉 하우징(20)과 엑스트랙터 전극(512) 사이에 상대적으로 낮은 전압이 존재하기 때문에, 이러한 정렬은 더 쉽게 달성될 수 있다. 엑스트랙터에 대한 첨단부의 기계적인 x-y 정렬은 콘덴서의 광 축으로의 빔의 안내를 허용한다. 이러한 개선된 기계적인 정렬은 개선된 광학 성능을 초래한다.
도 6은 이미터 조립체의 단순화된 설계의 관점에서 제공될 수 있는 다른 유리한 수정을 도시한다. 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예들과 비교하여, 도 6에 도시된 전자 빔 디바이스(300)는 엑스트랙터(512)를 지지하기 위한 절연체(632)를 도시하고, 다른 전극(9) 또는 빔 안내 컴포넌트(9)를 지지하는 절연체(633)를 도시한다. 엑스트랙터 전극, 절연체들 및 다른 전극들은 건 챔버 영역 내에 두 개의 하위-챔버들을 제공하기 위하여 형성된다. 진공 펌프을 위한 제 1 연결부(644)와 진공 펌프를 위한 제 2 연결부(642)가 제공된다.
따라서, 이미터 첨단부와 엑스트랙터와 다른 전극 사이의 영역이 서로 독립적이게 하면서, 이미터(5)의 영역에 배기시키는(evacuate) 것이 가능하다. 이것은 특히 더 쉽게 가능한데, 왜냐하면 컵 밖의 영역들이 엑스트랙터(512)의 전위에 의해 차폐되는데, 이는 필수적으로 접지(+- 수 kV), 또는 필수적으로 하우징 또는 빔 안내 컴포넌트의 전위(+- 수 kV)가 될 수 있기 때문이다. 따라서, 제안된 설계는 낮은 총 압력(예, 1×10-11 mbar 크기 정도), 임계 기체의 낮은 부분 압력(예, 1×10-9 mbar 크기 정도), 또는 심지어 공정 기체의 더 높은 부분 압력(예, 1×10-6 mbar 크기 정도)과 같은 특별한 진공 요건을 갖는 이미터에 대해 쉬운 개조를 허용한다. 일반적인 시스템에 있어서, 이러한 점은 주로 첨단부-콘덴서간의 거리의 상당한 증가를 수반하는, 콘덴서와 이미터 사이에 차동적으로 펌핑되는 추가적인 진공 영역의 삽입을 필요로 한다.
본 명세서에서 기술된 실시예들에 따라, 엑스트랙터는 차동 펌핑 구멍으로 사용될 수 있고, 엑스트랙터 컵과 진공 챔버 하우징 사이에 절연 장벽을 삽입함으로써 엑스트랙터 컵 아래와 위의 체적들을 분리시킬 수 있다. 엑스트랙터 컵에 인가된 전압이 낮기 때문에, 아킹의 위험은 전혀 존재하지 않는다.
다른 실시예에 따라, 단순화된 이미터 조립체는 복수의 이미터 첨단부가 배열되는, 하전된 입자 다중-빔 디바이스를 위해 유리하게 사용될 수 있다. 도 7은 다중-빔 시스템의 건 영역을 도시한다. 시스템(700)은 전력 공급부(4)이 제공한 가속 전압을 위한 하우징 부분(720)과 2개 이상의 고전압 피드쓰루들(23)(5개의 절연 피드쓰루들이 도 7에 도시된다)을 포함한다. 가속 전압은 각 이미터 첨단부들을 갖는 2개 이상의 이미터들(5)에 제공된다. 두 개 이상, 즉 대응하는 수의, 엑스트랙터 전극들(512/712) 또는 엑스트랙터 컵들이 제공된다. 도 7에 도시된 예에 따라, 두 개 이상의 엑스트랙터들 각각을 개별 전위로 바이어싱하는 것을 허용하기 위하여 두 개 이상의 저전압 피드쓰루(132)가 제공될 수 있다. 이것은 대응하는 수의 출력들(도 7에서 5개)을 갖는 하나의 전력 공급부(706)으로 표시된다. 대안들에 따라, 엑스트랙터 전극을 위한 각 제어 전압은 개별적인 전력 공급부에 의해 제공될 수 있거나, 또는 더 적은 수의 전력 공급부들이 각각 필요한 전위들 중의 일부를 제공할 수 있다. 다른 전극, 즉 엑스트랙터의 하류의 빔 이동 방향 내의 전극은 도 7에서 도면 번호 9로 도시된다. 예컨대, 다른 전극(9)은 양극, 콘덴서 렌즈의 제 1 전극, 높은 빔 에너지를 제공하기 위한 빔 안내 컴포넌트, 등이 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 예컨대 이미터를 이동시킴으로써 가변적인 첨단부-엑스트랙터간 거리와, 억제기 전압 변동의 결합은, 첨단부-엑스트랙터 사이의 전압의 변동에 동일하게 사용될 수 있는, 빔 전류를 위한 양호한 조정, 및/또는 첨단부 에이징의 양호한 보상을 제공할 수 있다. 특히, 엑스트랙터를 하우징 전위 또는 내부 빔 안내 요소의 전위로 설정하는 선택사항은 이들 정정 파라미터들에 또한 더 단순화된 설계, 즉 전력 공급부(706), 피드쓰루들(132) 및 절연체들(632,732)이 생략될 수 있는 설계를 제공한다. 개별적인 빔들의 제어 및/또는 이미터의 에이징의 보상은 첨단부-엑스트랙터간 거리와 억제기 전압 중 하나, 또는 바람직하게는 이들 모두에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 멀티-빔 디바이스는 모든 이미터들을 위한 동일한 전류들이 조정될 수 있고, 이미터들의 에이징이 보상될 수 있도록, 제공될 수 있다. 에이징을 보상하기 위한 동일한 전류와 선택사항은 따라서, 본 명세서에서 개시된 이미터들 사이에서 특히 좁은 피치, 예컨대 50 mm 이하를 허용하는 단순화된 설계를 갖출 수 있다.
일반적으로, 본 명세서에서 기술된 실시예들에 따른 단순화된 이미터 조립체는 좁은 피치, 예컨대 60mm 이하의 거리에 많은 이미터들의 배열을 허용한다. 엑스트랙터 전극들 또는 엑스트랙터 컵들의 감소된 전위의 관점에서, 그리고 엑스트랙터 컵들의 차폐의 관점에서, 엑스트랙터를 지지하기 위한 작은 절연체(632/732)가 제공될 수 있다.
또 다른 수정에 따라, 개별적인 엑스트랙터 컵들은 좁은 유닛들로 감소될 수 있다. 예컨대, 구멍 개구부를 포함하는 제 1 부분과 광 축을 둘러싸는 원통형 부분을 갖는 제 2 부분, 및 제 1 및 제 2 부분 사이의 원추형 변이 부분을 구비한 원통형 컵들은, 전계의 대칭을 제공하는 제 1 부분이 컵의 크기를 하나 또는 두 방향에서 감소시킴으로써, 예컨대 슬라이스 형태로 감소시킴으로써 영향을 받지 않는 한, 하나 또는 양 측방향 크기에서 감소될 수 있다. 첨단부의 근처에서는 회전 대칭만이 요구된다. 전체적인 차폐 기능은 대칭을 요구하지 않는다. 이미터 구조를 둘러싸는 체적 내의 차폐는 일반적인 차폐부를 통해 제공될 수도 있다.
예컨대 접지 전위로 언급될 수 있는, 전력 공급부(706)이 제공한 낮은 추출 전압에 의한 방출 전류의 상기 언급한 제어는, 개별 열들 내의 빔 전류들이 정확하게 조화되어야 할 필요가 있는 멀티 열 시스템들에서 유리하다.
본 명세서에서 기술된 실시예들은, 콘덴서 렌즈, 비엔 필터들(Wien filters)과 같은 정전, 자기 또는 복합 정전-자기 유형의 편향기들, 정전, 자기 또는 복합 정전-자기 유형의 주사 편향기들, 정전, 자기 또는 복합 정전-자기 유형의 스티그메이터들(stigmators), 정전, 자기 또는 복합 정전-자기 유형의 추가 렌즈, 및/또는 편향기들 또는 구멍들과 같은 1차 및/또는 2차 하전된 입자들의 빔에 영향을 주거나 및/또는 이를 정정하기 위한 다른 광학 컴포넌트들과 같은 추가적인 컴포넌트들(미도시)을 포함하는 것이 낫다. 실제, 도시 목적을 위해, 이들 컴포넌트들 중 일부가 본 명세서에서 기술된 도면들에 도시된다. 이러한 컴포넌트들 중 하나 이상이 역시 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있음을 이해해야 한다.
본 명세서에서 기술된 실시예들에 따라, 광 축에 수직인 제 1 평면에 위치되는 이미터 첨단부를 구비하고 제 1 전위로 바이어스되도록 구성되는 이미터와, 광 축에 수직인 제 2 평면에 위치되는 개구부를 구비하고 제 2 전위로 바이어스되도록 구성되는 엑스트랙터를 포함하고, 제 2 평면이 제 1 평면으로부터 2.25 mm 이상인 제 1 거리를 갖는, 단순화된 이미터 조립체는 다음의 장점들 중 하나 이상을 제공한다. 상기 조립체가 일반적인 이미터 설계들에 비교하여 엑스트랙터 절연체 및/또는 엑스트랙터 피드쓰루 양단의 아킹을 감소시킬 수 있고, 미니 모듈 또는 이미터 절연체/피드쓰루 내부의 아킹을 감소시킬 수 있고, 엑스트랙터 구조와 진공 챔버 사이의 아킹을 감소시킬 수 있고, 엑스트랙터와 양극 및/또는 콘덴서의 제 1 전극과 같은 후속 전극 사이에서 강한 기생 렌즈의 오정렬에 기인한 광학 성능의 손실을 감소시킬 수 있고, 및/또는 피할 수 있는 전자-전자 상호작용에 기인한 광학 성능의 손실을 감소 또는 회피할 수 있다. 더욱이, 예컨대, 이미터 구조가 주위의 열 부품들(진공 챔버, 라이너 튜브들, 절연체들, 피드쓰루, 펌프들)에 대해 높은 전압(Vacc)로 상승할 때, 높은 열 전압에서 신뢰성 있게 동작될 수 있는 단순하고 강력한 기계적인 설계가 제공될 수 있다. 더욱이, 20 kV 이상을 위해 구성된 고전압 피드쓰루의 수가 감소될 수 있고, 높은 전계 강도에 노출된 컴포넌트들의 수가 감소될 수 있고 및/또는 이미터 휘도가 개선될 수 있다. 이미터 휘도는 예컨대 이른 가속에 기인하여 빔의 에너지 확장을 감소시킴으로써, 가상 소스의 확장을 감소시킴으로써, 및/또는 정렬시키기 어려운 기생 렌즈를 감소시켜 건 렌즈의 수차를 감소시킴으로써 개선될 수 있다. 이러한 설계는 엑스트랙터와 콘덴서 사이의 '기생' 렌즈를 실질적으로 제거한다. 더욱이, 이미터 컴포넌트들의 기계적인 정렬을 개선시킬 수 있고, 첨단부에 시스템의 제 1 (콘덴서) 렌즈의 거리를 감소시킬 수 있다. 더욱이, 상술한 바와 같이, 좁은 피치의 이미터 정렬이 보다 쉽게 제공될 수 있고, 이미터 안정성 및/또는 이미터 수명을 개선하기 위한 추가적인 차동 진공 챔버를 병합시키는 가능성이 보다 쉽게 제공될 수 있다. 상기 양상들 중 하나 이상이 높은 빔 전류 동작을 양호하게 가능케 하는데 사용될 수 있다. 그에 의해, 선택사항들을 배열하는 것에 부가하여 시스템의 처리량이 상승할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 명세서에서 기술된 단순한 이미터 조립체들은 이미터 성능과 데이터시트들의 제작을 적합하게 하는데 사용되는, 이미터 판매자에 의해 사용된 기계적인 설정과 비교하여 증가된 첨단부-엑스트랙터 사이의 차이를 구비한다. 이것은 첨단부와 엑스트랙터 사이의 전압을 상응하여 증가시킴으로써, 및/또는 엑스트랙터와 추가 전극 사이의 전압을 상응하여 감소시킴으로써 제공된다. 전자들의 가속은 첨단부와 엑스트랙터 사이의 제 1 영역 사이에서 이루어진다. 따라서, 이미터 조립체를 동작시키는 실시예들에 따라, 도 8에 도시된 다음의 단계들이 제공된다. 단계(802)에서 하전된 입자 빔, 예컨대 전자 빔이 방출된다. 그러므로, 단계(804)에서 이미터는 이미터를 제 1 전위로 바이어스시키고, 엑스트랙터는 단계(806)에서 제 2 전위로 바이어스되는데, 제 1 전위와 제 2 전위 사이의 전압은 15 kV 이상, 특히 20 kV 이상이다. 다른 선택 단계(808)로서, 하전된 입자 빔의 침입을 위한 개구부를 갖는 다른 전극은 제 3 전위로 바이어스되고, 제 2 전위와 제 3 전위 사이의 전압은 15 kV 이하, 특히 10 kV 이하이다. 본 명세서에서 기술된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예에 따라, 엑스트랙터의 전압은 전형적으로 가속 전압(Vacc)의 10% 내지 15%가 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 복수의 실시예들이 기술되었다. 그에 의해, 일 실시예에 따라, 광 축을 따라 하전된 입자 빔을 방출하기 위한 이미터 조립체가 제공된다. 건 챔버 내에 수용되는 이미터 조립체는, 광 축에 수직인 제 1 평면에 위치되는 이미터 첨단부를 구비하고 제 1 전위로 바이어스되도록 구성되는 이미터와, 광 축에 수직인 제 2 평면에 위치되는 개구부를 구비하고 제 2 전위로 바이어스되도록 구성되는 엑스트랙터를 포함하는데, 제 2 평면은 제 1 평면으로부터 2.25 mm 이상인 제 1 거리를 갖는다. 이의 선택적인 수정들에 따라, 다음의 특징들 중 하나 이상이 사용될 수 있고, 그룹을 이루는 이들 특징들은, 조립체가 엑스트랙터를 지지하는 엑스트랙터 지지부를 더 포함할 수 있고, 엑스트랙터 지지부가 엑스트랙터에 연결되고, 건 챔버의 하우징에 연결될 수 있고, 특히 엑스트랙터 지지부가 10 kV 이하의 전압에 대해서만 아크방전을 방지하도록 구성된 절연 엑스트랙터 지지부인 특징; 예컨대, 엑스트랙터 지지부가 제 1 진공 영역 내의 건 챔버와 제 2 진공 영역을 분리시키도록 구성될 수 있는 특징; 엑스트랙터가 컵 유사 형상을 가질 수 있고, 특히 엑스트랙터가 광 축에 필수적으로 수직인 개구부를 갖는 제 1 부분과, 광 축을 둘러싸고 이미터에 인가된 제 1 전위를 차폐하도록 구성되는 특징; 이미터 또는 엑스트랙터가 움직일 수 있어서, 제 1 거리가 변할 수 있는 특징; 및 조립체가 억제기 전위로 바이어스되도록 구성되는 억제기를 더 포함하고, 억제기 전위는 변할 수 있는 특징을 들 수 있다.
다른 실시예에 따라, 하전된 입자 빔 디바이스를 위한 건 챔버가 제공된다. 건 챔버는 이미터 조립체와 전극을 포함하는데, 전극은 하전된 입자 빔의 침입을 위한 개구부를 갖고 제 3 전위로 바이어스되도록 구성된다. 이미터 조립체는 광 축에 수직인 제 1 평면에 위치되는 이미터 첨단부를 구비하고 제 1 전위로 바이어스되도록 구성되는 이미터와, 광 축에 수직인 제 2 평면에 위치되는 개구부를 구비하고 제 2 전위로 바이어스되도록 구성되는 엑스트랙터를 포함하는데, 제 2 평면은 제 1 평면으로부터 2.25 mm 이상인 제 1 거리를 갖는다. 이의 선택적인 수정들에 따라, 다음의 특징들 중 하나 이상이 사용될 수 있고, 그룹을 이루는 이들 특징들은, 건 챔버가 진공 펌프를 연결하기 위해 구성된 하나 이상의 진공 연결부를 갖는 건 챔버의 하우징을 포함할 수 있고, 엑스트랙터 지지부가 엑스트랙터와 건 챔버의 하우징에 연결되는 특징; 건 챔버가 진공 펌프를 연결하기 위해 구성된 제 2 진공 연결부를 포함할 수 있고, 진공 연결부는 제 1 진공 영역을 배기시키기 위하여 위치하고, 추가 진공 연결부가 제 2 진공 영역을 배기시키기 위하여 위치하는 특징; 및 전극이 광 축에 수직인 제 2 평면에 위치할 수 있고, 제 3 평면과 제 2 평면 사이의 거리는 제 1 거리의 1.5배 이하인 특징을 들 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 하전된 입자 빔 디바이스가 제공된다. 하전된 입자 빔 디바이스는 하나 이상, 전형적으로는 2개 이상의 이미터 조립체들을 포함한다. 하나 이상의 이미터 조립체들 각각은, 광 축에 수직인 제 1 평면에 위치되는 이미터 첨단부를 구비하고 제 1 전위로 바이어스되도록 구성되는 이미터와, 광 축에 수직인 제 2 평면에 위치되는 개구부를 구비하고 제 2 전위로 바이어스되도록 구성되는 엑스트랙터를 포함하는데, 제 2 평면은 제 1 평면으로부터 2.25 mm 이상인 제 1 거리를 갖는다. 이에 따라, 이미터들 각각은 제 1 전위를 하나 이상의 이미터들에 제공하기 위한 하나의 전력 공급부에 연결된다. 이의 선택적인 수정들에 따라, 하나 이상, 전형적으로는 2개 이상의 이미터 조립체들이 본 명세서에서 기술된 실시예들에 따라 건 챔버 내에 제공될 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 이미터 조립체를 동작시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 광 축을 따라 하전된 입자 빔을 방출하는 단계와, 이미터를 제 1 전위로 바이어싱하는 단계와, 엑스트랙터를 제 2 전위로 바이어싱하는 단계를 포함하는데, 제 1 전위와 제 2 전위 사이의 전압은 15 kV 이상, 특히 20 kV 이상이다. 이의 선택적인 수정들에 따라, 다음의 특징들 중 하나 이상이 사용될 수 있고, 그룹을 이루는 이들 특징들은, 방법이 하전된 입자 빔의 침입을 위한 개구부를 갖는 전극을 제 3 전위로 바이어싱하는 단계를 포함하고, 제 2 전위와 제 3 전위 사이의 전압이 15 kV 이하, 특히 10 kV 이하인 특징; 제 1 전위가 광 축을 둘러싸는 엑스트랙터의 한 부분에 의해 차폐될 수 있는 특징; 및 빔 전류가 첨단부-억제기 사이의 전압을 변화시킴으로써 변할 수 있는 특징을 들 수 있다.
상술한 내용은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 추가 실시예들이 본 발명의 기본 범주를 벗어나지 않고도 안출될 있고, 본 발명의 범주는 후속하는 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 하전된 입자 빔 디바이스로서,
    상기 하전된 입자 빔 디바이스는 상기 하전된 입자 빔 디바이스 내에서의 높은 에너지의 하전된 입자 빔을 위해 구성되고, 열(column) 내의 빔 에너지는 상기 하전된 입자들의 랜딩 에너지(landing energy)와 비교하여 적어도 10배 더 높으며, 상기 하전된 입자 빔 디바이스는,
    광 축을 따라 하전된 입자 빔을 방출하고, 건(gun) 챔버 내에 수용되는, 이미터 조립체 ? 상기 이미터 조립체는 이미터 첨단부(emitter tip)를 가지는 전계 이미터(field emitter) 및 개구부를 가지는 엑스트랙터(extractor)를 포함하며, 상기 이미터 첨단부는 상기 광 축에 수직인 제 1 평면에 위치되고, 상기 전계 이미터는 제 1 전위로 바이어스되도록 구성되며, 상기 개구부는 상기 광 축에 수직인 제 2 평면에 위치되고, 상기 엑스트랙터는 제 2 전위로 바이어스되도록 구성되고, 상기 제 2 평면은 상기 제 1 평면으로부터 2.25 mm 이상인 제 1 거리를 가짐 ? ; 및
    상기 엑스트랙터(112)에 연결되고, 접지에 연결되는 제어 전력 공급부(106)
    를 포함하는, 하전된 입자 빔 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 엑스트랙터를 지지하는 엑스트랙터 지지부를 더 포함하며, 상기 엑스트랙터 지지부는 상기 엑스트랙터에 연결되고, 상기 건 챔버의 하우징에 연결될 수 있고, 상기 엑스트랙터 지지부는 10 kV 이하의 전압에 대해서만 아킹(arcing)을 방지하도록 구성되는 절연 엑스트랙터 지지부인, 하전된 입자 빔 디바이스.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 엑스트랙터 지지부는 제1 진공 영역 및 제 1 진공 영역 내에서 상기 건 챔버를 분리하도록 구성되는, 하전된 입자 빔 디바이스.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 엑스트랙터는 컵 형태를 갖는, 하전된 입자 빔 디바이스.
  5. 제 1항에 있어서,
    억제기 전위로 바이어스되도록 구성되는 억제기(suppressor)를 더 포함하고, 상기 억제기 전위는 변할 수 있는, 하전된 입자 빔 디바이스.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 거리가 변할 수 있도록 상기 이미터 또는 상기 엑스트랙터는 이동가능하au, 상기 제어 전력 공급부는 상대적으로 작은 제어 전압을 제공하도록 구성되고, 및/또는 상기 이미터 첨단부에서의 전계 강도의 조정은 상기 억제기를 위한 추가적인 전력 공급부에 의해 제공되는, 하전된 입자 빔 디바이스.
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건 챔버는, 상기 하전된 입자 빔의 침입(trespassing)을 위한 개구부를 갖고, 제 3 전위로 바이어스되도록 구성되는 전극을 더 포함하는, 하전된 입자 빔 디바이스.
  8. 제 7항에 있어서,
    진공 펌프를 연결하도록 구성된 적어도 하나의 진공 연결부를 갖는 상기 건 챔버의 하우징을 더 포함하고, 상기 엑스트랙터 지지부는 상기 엑스트랙터와 상기 건 챔버의 상기 하우징에 연결되는, 하전된 입자 빔 디바이스.
  9. 제 8항에 있어서,
    진공 펌프를 연결하도록 구성된 제 2 진공 연결부를 더 포함하고, 상기 진공 연결부는 상기 제 1 진공 영역을 배기시키도록(evacuate) 위치되고, 상기 추가 진공 연결부는 상기 제 2 진공 영역을 배기시키도록 위치되는, 하전된 입자 빔 디바이스.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 전극은 상기 광 축에 수직인 제 2 평면에 위치되고, 상기 제 3 평면과 상기 제 2 평면 사이의 거리는 상기 제 1 거리의 1.5배보다 작은, 하전된 입자 빔 디바이스.
  11. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 제 2 이미터 조립체를 더 포함하며,
    상기 제 2 이미터 조립체는 이미터 첨단부를 갖는 전계 이미터 및 개구부를 갖는 엑스트랙터를 포함하고,
    상기 이미터 첨단부는 상기 광 축에 수직인 제 1 평면에 위치되고, 상기 전계 이미터는 제 1 전위로 바이어스되도록 구성되며,
    상기 제 2 평면은 상기 제 1 평면으로부터 2.25 mm 이상인 제 1 거리를 갖고,
    특히, 상기 이미터 조립체 및 상기 추가 이미터 조립체의 상기 이미터들 각각은 제 1 전위를 상기 이미터들에 제공하기 위한 하나의 전력 공급부에 연결되는, 하전된 입자 빔 디바이스.
  12. 이미터 조립체를 동작시키는 방법으로서,
    광 축을 따라 하전된 입자 빔을 방출하는 단계;
    전계 이미터를 제 1 전위로 바이어싱하는 단계; 및
    제어 전력 공급부(106)를 이용하여 엑스트랙터를 제 2 전위로 바이어싱하는 단계 ? 상기 제어 전력 공급부(106)는 상기 엑스트랙터(112)에 연결되고, 접지에 연결됨 ?
    를 포함하고, 상기 제 1 전위와 상기 제 2 전위 사이의 전압은 적어도 15 kV이고,
    열(column) 내의 빔 에너지는 상기 하전된 입자들의 랜딩 에너지(landing energy)와 비교하여 적어도 10배 더 높은, 이미터 조립체를 동작시키는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 하전된 입자 빔의 침입을 위한 개구부를 갖는 전극을 제 3 전위로 바이어싱하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 2 전위와 상기 제 3 전위 사이의 전압은 15 kV 이하인, 이미터 조립체를 동작시키는 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 전위는 상기 광 축을 둘러싸는 상기 엑스트랙터의 일부에 의해 차폐되는, 이미터 조립체를 동작시키는 방법.
  15. 제 12항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 내의 상기 하전된 입자들의 가속은 상기 첨단부와 상기 추출 전극 사이의 적어도 70%로 제공되는, 이미터 조립체를 동작시키는 방법.
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