KR20220036349A - 전극 배열부, 전극 배열부를 위한 접촉 조립체, 하전 입자 빔 디바이스, 및 전극 배열부에서 전기장 강도를 감소시키는 방법 - Google Patents

전극 배열부, 전극 배열부를 위한 접촉 조립체, 하전 입자 빔 디바이스, 및 전극 배열부에서 전기장 강도를 감소시키는 방법 Download PDF

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Abstract

하전 입자 빔 장치에서 하전 입자 빔에 작용하기 위한 전극 배열부가 설명된다. 전극 배열부는, 하전 입자 빔을 위한 제1 개구(111)를 갖는 제1 전극(110); 제2 전극(120)에 대해 제1 전극(110)을 정렬시키기 위해 제1 전극 측 상에서 제1 전극에 제공된 제1 함몰부(112)에 위치되는 제1 스페이서 요소(140) ― 제1 스페이서 요소는 제1 블라인드 홀(141)을 가짐 ―; 제1 블라인드 홀(141)에 제공되는 제1 전도성 차폐부(150); 및 제1 전극(110)과 제1 전도성 차폐부(150) 사이의 전기 접촉을 보장하기 위해 제1 전극으로부터 제1 블라인드 홀(141) 내로 돌출되는 접촉 조립체(160)를 포함한다. 추가로, 그러한 전극 배열부를 위한 접촉 조립체(160), 그러한 전극 배열부를 갖는 하전 입자 빔 디바이스뿐만 아니라 전극 배열부에서 전기장 강도를 감소시키는 방법이 설명된다.

Description

전극 배열부, 전극 배열부를 위한 접촉 조립체, 하전 입자 빔 디바이스, 및 전극 배열부에서 전기장 강도를 감소시키는 방법{ELECTRODE ARRANGEMENT, CONTACT ASSEMBLY FOR AN ELECTRODE ARRANGEMENT, CHARGED PARTICLE BEAM DEVICE, AND METHOD OF REDUCING AN ELECTRICAL FIELD STRENGTH IN AN ELECTRODE ARRANGEMENT}
본원에 설명된 실시예들은, 하전 입자 빔 디바이스에서 하전 입자 빔, 이를테면 전자 빔에 영향을 주기 위한 전극 배열부에 관한 것이다. 하전 입자 빔 디바이스는 하나 이상의 하전 입자 빔을 이용하여 시편을 이미징 및/또는 검사하기 위한 장치, 예컨대 전자 현미경일 수 있다. 본원에 설명된 실시예들은 특히, 하전 입자 빔에 작용하기 위한 전극 배열부, 전극 배열부를 위한 접촉 조립체, 및 전극 배열부를 갖는 하전 입자 빔 디바이스에 관한 것이다. 실시예들은 추가로, 하전 입자 빔 디바이스의 전극 배열부에서 전기장 강도를 감소시키는 방법들에 관한 것이다.
하전 입자 빔 디바이스들은, 제조 동안의 반도체 디바이스들의 임계 치수결정(dimensioning), 반도체 디바이스들의 결함 검토, 반도체 디바이스들의 검사, 리소그래피를 위한 노광 시스템들, 검출 디바이스들 및 테스팅 시스템들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 복수의 산업 분야들에서 많은 기능들을 갖는다. 그에 따라, 마이크로미터 및 나노미터 규모로 시편들 또는 샘플들을 구조화, 테스팅, 및 검사하는 것에 대한 요구가 높다.
전자 현미경들 또는 집속 이온 빔(FIB) 디바이스들과 같은 하전 입자 빔 디바이스들의 개선들은 종종, 특정 빔 광학 구성요소들의 개선들에 의존한다. 빔 광학 구성요소들은, 예컨대, 정전 또는 자기 렌즈들, 편향기들, 정전 또는 자기 거울들, 검출기들 및 분광계들이다.
하전 입자 빔 디바이스의 빔 광학 구성요소들은 유익하게는, 양호하게 정의된 집속, 편향 및/또는 분산 특성들을 갖는 미리 결정된 광학 빔 경로를 따른 하전 입자 빔의 전파를 허용하기 위해, 서로에 대해 정확하게 정렬된다. 예컨대, 하전 입자 빔을 위한 개구들을 갖는 2개 이상의 전극을 포함하는 정전 렌즈의 경우, 상기 2개 이상의 전극은 유익하게는, 개구들을 통해 전파되는 하전 입자 빔이 정전 렌즈에 의해 미리 결정된 방식으로 정확하게 영향을 받도록, 마이크로미터 규모로 서로에 대해 정렬된다. 2개의 인접한 전극은, 2개의 인접한 전극 사이에 배열되고 2개의 인접한 전극 사이의 미리 결정된 거리 및 상대적 위치결정을 보장하는 스페이서 요소들, 이를테면 세라믹 볼들에 의해 서로에 대해 정렬될 수 있다.
동작 동안, 전극들 중 하나는 다른 전극에 비해 높은 전압 전위로 설정될 수 있다. 2개의 전극을 그들 사이에 스페이서 요소들이 배열된 채로 가까운 거리에 배열하는 것은 2개의 전극들 사이의 전기장 강도를 국부적으로 증가시킬 수 있으며, 이는 아킹의 위험을 증가시킨다. 아킹은 빔 광학 구성요소들을 손상시킬 수 있고, 검사 오류들 및 다른 결함들로 이어질 수 있다.
위의 관점에서, 위에 언급된 문제들 중 적어도 일부를 극복하는, 하전 입자 빔에 작용하기 위한 전극 배열부를 제공하는 것이 유익할 것이다. 구체적으로, 양호하게 정렬된 전극들을 갖고, 동시에, 전극들 사이의 높은 전위차들로 인한 아킹의 위험이 감소된 전극 배열부를 제공하는 것이 유익할 것이다. 추가로, 그러한 전극 배열부를 갖는 하전 입자 빔 디바이스들 및 전극 배열부에서 전기장 강도를 감소시키는 방법들을 제공하는 것이 유익할 것이다.
상기된 바를 고려하여, 독립항들에 따른, 전극 배열부, 전극 배열부를 위한 접촉 조립체, 전극 배열부를 갖는 하전 입자 빔 디바이스, 및 전극 배열부에서 전기장 강도를 감소시키는 방법이 제공된다. 추가적인 양상들, 이점들, 및 특징들은 종속항들, 설명, 및 첨부된 도면들로부터 명백하다.
일 양상에 따르면, 하전 입자 빔에 작용하기 위한 전극 배열부가 제공된다. 전극 배열부는: 하전 입자 빔을 위한 제1 개구를 갖는 제1 전극; 제2 전극에 대해 제1 전극을 정렬시키기 위해 제1 전극 측 상에서 제1 전극에 제공된 제1 함몰부에 위치되는 제1 스페이서 요소 ― 제1 스페이서 요소는 제1 블라인드 홀을 가짐 ―; 제1 블라인드 홀에 제공되는 제1 전도성 차폐부; 및 제1 전극과 제1 전도성 차폐부 사이에 전기 접촉을 제공하기 위해 제1 전극으로부터 제1 블라인드 홀 내로 돌출되는 접촉 조립체를 포함한다.
제1 스페이서 요소는, 제1 전극 및 제2 전극을 서로에 대해 정확하게 위치시키기 위해 제1 전극과 제2 전극 사이에 샌드위치될 수 있는 절연 구체 또는 볼, 특히 세라믹 볼일 수 있다. 하기 명세서에서 "스페이서 요소"라는 더 일반적인 용어가 사용되는 경우에도, 본원에 설명된 스페이서 요소들은 전형적으로, 예컨대 10 mm의 직경을 가질 수 있는 절연 볼들 또는 절연 구체들, 특히, 세라믹 볼들이라는 것이 유의되어야 한다.
일부 실시예들에서, 접촉 조립체는, 제1 전도성 차폐부에 전기적으로 접촉하기 위해 제1 블라인드 홀 내로 연장되는 제1 접촉 요소, 및 제2 블라인드 홀에 제공된 제2 전도성 차폐부에 전기적으로 접촉하기 위해 제2 전극 측 상에 위치되는 제2 스페이서 요소의 제2 블라인드 홀 내로 연장되는 제2 접촉 요소를 포함한다. 임의적으로, 제1 접촉 요소와 제2 접촉 요소를 멀어지게 밀어내는 스프링 요소가 제1 접촉 요소와 제2 접촉 요소 사이에서 작용할 수 있다.
하전 입자 빔에 작용하기 위한 전극 배열부를 위한, 특히, 본원에 설명된 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 전극 배열부를 위한 접촉 조립체가 추가로 설명된다. 접촉 조립체는, 제1 스페이서 요소의 제1 블라인드 홀에 제공된 제1 전도성 차폐부에 전기적으로 접촉하기 위해 제1 전극으로부터 제1 블라인드 홀 내로 연장되도록 구성되는 제1 접촉 요소; 제2 스페이서 요소의 제2 블라인드 홀에 제공된 제2 전도성 차폐부에 전기적으로 접촉하기 위해 제1 전극으로부터 제2 블라인드 홀 내로 연장되도록 구성되는 제2 접촉 요소; 및 제1 접촉 요소와 제2 접촉 요소 사이에서 작용하고 제1 접촉 요소와 제2 접촉 요소를 대향하는 방향들로 멀어지게 밀어내는 스프링 요소를 포함한다.
다른 양상에 따르면, 시편을 이미징 및/또는 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스가 제공된다. 하전 입자 빔 디바이스는, 광학 축을 따라 전파되는 하전 입자 빔을 생성하기 위한 하전 입자 빔 소스; 본원에 설명된 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 전극 배열부를 포함하는 빔 영향 요소; 하전 입자 빔을 시편 상에 집속시키기 위한 대물 렌즈 디바이스; 및 시편에 의해 방출된 신호 하전 입자들을 검출하기 위한 검출기를 포함한다.
일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 디바이스는 전자 현미경, 특히, 시편의 표면에 걸쳐 1차 하전 입자 빔을 주사하기 위한 하나 이상의 주사 편향기를 갖는 주사 전자 현미경(SEM)이다.
일 양상에 따르면, 전극 배열부, 특히, 본원에 설명된 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 전극 배열부에서 전기장 강도를 감소시키는 방법이 제공된다. 방법은, 광학 축을 따라 전파되는 하전 입자 빔을 생성하는 단계; 적어도, 제1 전위로 제공되는 제1 전극, 제2 전위로 제공되는 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극을 서로에 대해 정렬시키기 위해 제1 전극과 제2 전극 사이에 샌드위치되는 제1 스페이서 요소를 포함하는 전극 배열부를 통해 하전 입자 빔을 지향시키는 단계; 및 제1 스페이서 요소의 제1 블라인드 홀에 제공된 제1 전도성 차폐부로 제1 전극과 제1 스페이서 요소 사이의 접촉점으로부터 멀어지게 전기장 라인들을 굴곡시키는 단계를 포함하며, 제1 블라인드 홀 내로 돌출되는 접촉 조립체는 제1 전도성 차폐부와 제1 전극 사이에 전기 접촉을 제공한다.
실시예들은 또한 개시된 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이며, 각각의 설명된 방법 특징을 수행하기 위한 장치 부분들을 포함한다. 방법 특징들은, 하드웨어 구성요소들에 의해, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터에 의해, 이들 둘의 임의의 조합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 실시예들은 또한, 설명된 장치들을 제조하는 방법들 및 설명된 장치들을 동작시키는 방법들에 관한 것이다. 이는, 장치의 모든 각각의 기능을 수행하기 위한 방법 특징들을 포함한다.
본 개시내용의 상기 언급된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략하게 요약된 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있다. 첨부된 도면들은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이고, 이하에서 설명된다:
도 1은 본원에 설명된 실시예들에 따른 전극 배열부의 개략적인 단면도이다.
도 2는 전극 배열부에서의 전기장을 예시하는, 도 1의 전극 배열부의 일부의 확대도이다.
도 3a는 본원에 설명된 실시예들에 따른 전극 배열부의 부분 사시 부분 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 전극 배열부의 일부의 확대도이다.
도 4는 본원에 설명된 실시예들에 따른 하전 입자 빔 디바이스의 개략도이다.
도 5는 본원에 설명된 실시예들에 따른, 전극 배열부에서 전기장 강도를 감소시키는 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
도 6은 삼중점들의 위치를 예시하기 위한 전극 배열부의 개략도이다.
도 7a는 내부에 제공된 전도성 차폐부들이 없는 스페이서 요소들을 갖는 전극 배열부를 도시한다.
도 7b는 전극 배열부의 삼중점들에서의 전기장 강도 향상을 예시하는, 도 7a의 전극 배열부의 일부의 확대도이다.
이제, 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 다양한 실시예들의 하나 이상의 예가 도면들에 예시된다. 이하의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 관한 차이들만이 설명된다. 각각의 예는 설명으로서 제공되고, 제한으로서 의도되지 않는다. 추가로, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 설명되는 특징들은, 더 추가적인 실시예를 산출하기 위해, 다른 실시예들에 대해 또는 다른 실시예들과 함께 사용될 수 있다. 설명은 그러한 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.
본 출원의 범위를 제한함이 없이, 이하에서 하전 입자 빔 디바이스 또는 그의 구성요소들은 예시적으로, 신호 전자들의 검출을 위해 구성된 전자 빔 디바이스로 지칭될 것이다. 신호 전자들은 특히, 2차 전자들 및/또는 후방산란된 전자들, 구체적으로, 2차 및 후방산란된 전자들(SE들 및 BSE들) 둘 모두를 포괄한다. 그러나, 본원에 설명된 실시예들은, 샘플 이미지 또는 검사 또는 처리 결과를 획득하기 위해, 이온들의 형태의 2차 및/또는 후방산란된 하전 입자들과 같은 다른 미립자(corpuscle)들을 검출하는 디바이스들 및 구성요소들에 대해 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그에 따라서, 본원에 설명된 실시예들에서, 하전 입자들은 전자들로 제한되지 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "전극 배열부"는, 미리 결정된 전위들로 설정될 수 있는 전극들을 이용하여, 하전 입자 빔, 이를테면, 전극 빔에 영향을 주도록 구성되는 빔 광학 구성요소 또는 그의 일부이다. 예컨대, 전극 배열부는, 하전 입자 빔 디바이스에서 하전 입자 빔 경로를 따라 후속하여 배열되는 2개, 3개, 또는 그 이상의 전극들을 포함할 수 있다. 본원에 설명된 전극 배열부는, 정전 또는 자기 렌즈, 정전 또는 자기 거울, 정전 또는 자기 편향기, 또는 정전기장 및/또는 자기장을 통해 하전 입자 빔에 작용하는 다른 정전 또는 자기 구성요소 중 임의의 것의 일부일 수 있다. 전극 배열부들은, 하전 입자 빔 현미경들, 예컨대, 주사 전자 현미경(SEM), 투과 전자 현미경(TEM), 주사 투과 현미경(STEM), 또는 예컨대, 리소그래피 마스크를 구조화하는 데 사용되는 전자 빔 패턴 생성기, 또는 시편을 슬라이싱 또는 밀링하기 위한 집속 이온 빔 디바이스(FIB)와 같은, 시편을 구조화하기 위해 하전 입자 빔들을 사용하는 디바이스와 같은 하전 입자 빔 디바이스들에서 사용될 수 있다.
도 1은 하전 입자 빔(105)에 작용하기 위한 전극 배열부(100)를 도시한다. 하전 입자 빔(105)은 전극 배열부(100)를 통해 광학 축(A)을 따라 전파될 수 있다. 전극 배열부(100)는 하전 입자 빔을 위한 제1 개구(111)를 갖는 제1 전극(110)을 포함하고, 제1 개구(111)는 전극 배열부(100)의 광학 축(A)과 동축으로 정렬될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 전극(110)은, 개개의 광학 축들을 따라 제1 전극의 개구들을 통해 전파될 수 있는 복수의 하전 입자 빔렛들을 위한 2개, 3개, 또는 그 이상의 개구들을 포함한다. 제1 전극(110)은, 미리 결정된 방식으로 하전 입자 빔(105)에 영향을 주기 위한 전위로, 예컨대, 정적 또는 가변 전위로 설정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 전극(110)은, 광학 축(A)을 따라 배열되는 제2 전극(120) 및 임의적으로 제3 전극(130)을 포함할 수 있는 정전 렌즈 또는 다른 빔 광학 구성요소의 일부이다. 예컨대, 제1 전극(110), 제2 전극(120), 및 제3 전극(130)은 아인젤(Einzel) 렌즈를 형성할 수 있다. 제1 전극(110)은 제2 전극(120)과 제3 전극(130) 사이에 배열될 수 있고, 따라서, "중앙 전극"으로 또한 지칭될 수 있다. 다시 말해서, 제2 전극(120)은 제1 전극(110)의 상류에 배열될 수 있고, 제3 전극(130)은 제1 전극(110)의 하류에 배열될 수 있다. 각각의 전극은 적어도, 하전 입자 빔을 위한 개구를 포함할 수 있으며, 개구들은 서로에 대해 동축으로 정렬될 수 있다. 제1 전극(110)은 제1 개구(111)를 포함하고, 제2 전극(120)은 제2 개구(121)를 포함할 수 있고, 제3 전극(130)은 제3 개구(131)를 포함할 수 있으며, 개구들은, 하전 입자 빔(105)이 광학 축(A)을 따라 개구들을 통해 전파될 수 있도록 정렬될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 전극은 전극 배열부를 통해 전파될 수 있는 복수의 빔렛들을 위한 복수의 개구들을 포함한다.
제1 전극(110)은 (그리고 유사하게, 전극 배열부(100)의 다른 전극들은 또한) 전도성 물질, 예컨대 금속의 판을 포함할 수 있다. 제1 개구(111)는 100 ㎛ 이하, 특히 5 ㎛ 이하의 정밀도로 광학 축(A)에 대해 동축으로 정렬될 수 있다.
제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은, 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에 샌드위치되는 제1 스페이서 요소(140)를 통해 광학 축(A)을 따라 서로로부터 미리 결정된 거리에 위치될 수 있다. 제1 스페이서 요소(140)는, 제1 전극(110)을 제2 전극(120)에 대해 정렬시키기 위해 제1 전극(110)에 제공되는 제1 함몰부(112)에 위치될 수 있다. 제1 스페이서 요소(140)는, 광학 축(A)을 따른 방향(본원에서 축 방향(A)으로 또한 지칭됨)으로의 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이의 정확한 상대적 위치결정, 그리고 또한, 광학 축(A)에 수직인 평면에서의(즉, 제1 전극(110)의 반경 방향으로의 그리고/또는 원주 방향으로의) 정확한 상대적 위치결정을 보장할 수 있다. 그에 따라서, 제1 스페이서 요소(140)는, 제1 개구(111)가 제2 개구(121)와 동축으로 정렬되도록, 제1 전극(110)에 대한 제2 전극(120)의 정확한 정렬을 보장할 수 있다.
제1 스페이서 요소(140)는, 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)이 서로 전기적으로 격리되고 상이한 전위들로 제공될 수 있도록 절연 물질로 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 스페이서 요소(140)는, 제1 전극(110)에 제공된 제1 함몰부(112) 및 제2 전극(120)에 제공된 제2 전극 함몰부(122)에 위치되는 절연 볼 또는 절연 구체일 수 있다. 제1 함몰부(112)(및 제2 전극 함몰부(122))는, 절연 구체로서 형성된 제1 스페이서 요소(140)가 제1 함몰부(112) 내의 하나의 특정 미리 결정된 위치(및 제2 전극 함몰부(122) 내의 하나의 특정 미리 결정된 위치)에 배열되도록 형상화될 수 있다. 예컨대, 제1 함몰부(112) 및/또는 제2 전극 함몰부(122)는 원뿔형 함몰부들일 수 있다.
제2 전극(120)을 제1 전극(110)에 대해 높은 정밀도 및 높은 평행도로 정렬시키기 위해, 절연 구체들로서 형성된 적어도 3개의 스페이서 요소가 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에 샌드위치될 수 있다(도 1에서는 그 스페이서 요소 중 2개가 광학 축(A)의 대향하는 측들 상에 도시되어 있고; 도 3a는 3개의 스페이서 요소 모두의 위치들을 도시함). 3개의 스페이서 요소 각각은, 제1 전극 및 제2 전극을 서로에 대해 정렬시키기 위해 제1 전극 및 제2 전극에 제공된 개개의 함몰부들에 위치될 수 있다. 예컨대, 3개의 스페이서 요소는 제1 전극(110)의 중심에 대해 고르게 분포된 각도 위치들에 배열될 수 있다(예컨대, 광학 축(A)에서 볼 때 2개의 인접한 스페이서 요소 사이를 각각 120°의 각도로 에워쌀 수 있음). 제1 전극과 제2 전극 사이에 샌드위치되는 제1 및 제2 전극들의 개개의 함몰부들에 배열된 3개의 스페이서 요소는, 모든 관련 차원들에서, 즉, 축방향으로 그리고 축 방향(A)에 수직인 평면에서의 제1 전극에 대한 제2 전극의 정확한 정렬을 보장할 수 있다. 구체적으로, 제1 개구(111) 및 제2 개구(121)는 5 ㎛ 또는 그보다 양호한 정확도로 광학 축(A)에 대해 동축으로 정렬될 수 있고, 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리는 5 ㎛ 또는 그보다 양호한 정확도로 미리 결정된 거리에 대응할 수 있다.
일부 실시예들에서, 3개의 스페이서 요소는 절연 물질로 만들어진 구체형 형상 몸체들일 수 있다. 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에 높은 평행도를 제공하기 위해, 구체형 형상 몸체들의 직경들은 서로 1/1000 미만, 특히 1/10000 미만으로 상이할 수 있다. 예컨대, 도 1의 제1 스페이서 요소(140)의 직경이 공칭적으로 10 mm인 경우, 광학 축(A)의 다른 측 상의 스페이서 요소의 직경은 공칭 직경으로부터 10 ㎛ 미만으로 또는 1 ㎛ 미만으로 벗어날 수 있다. 예컨대, Al2O3 또는 그러한 높은 기하학적 정밀도를 갖는 다른 세라믹 물질들로 만들어진 구체들의 제조는 잘 알려져 있다. 일부 실시예들에서, 제1 스페이서 요소(140) 및/또는 다른 스페이서 요소들은 10 mm의 직경을 갖는 세라믹 구체들이다.
도 6, 도 7a, 및 도 7b를 참조하여 이제 설명될 바와 같이, 절연 구체들로서 형성된 스페이서 요소들을 2개의 전극 사이에 샌드위치하는 것은 높은 전기장 강도들로 이어질 수 있고, 따라서, 아킹의 위험을 증가시킬 수 있다.
도 6은 제2 전극(120)으로부터 가까운 거리에 배열된 제1 전극(110)을 개략적으로 예시하며, 여기서, 절연 물질들로 만들어진 제1 스페이서 요소(705) 및 제2 스페이서 요소(706)가 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에 배열되고 그들과 접촉한다. 그에 따라서, 절연체 또는 유전체 물질과 접촉하는, 상이한 전위들 상의 2개의 전극들을 포함하는 고전압 시스템이 제공된다. "삼중점"은 금속, 유전체 물질, 및 진공의 접합부로서 정의된다. 도 6에서, 제1 삼중점(701)은 제1 전극(110), 제1 스페이서 요소(705), 및 진공 사이의 접합부에 개략적으로 예시되고, 제2 삼중점(702)은 제1 전극(110), 제2 스페이서 요소(706), 및 진공 사이의 접합부에 개략적으로 예시된다.
삼중점들 주위의 전기장 강도는 수반된 구성요소들의 기하학적 구조 및 물질 특성들에 따라, 특히, 스페이서 요소의 기하학적 구조에 따라 크게 향상될 수 있다. 이는, 진공 환경들에서 아킹을 일으키는 데 있어 삼중점들이 중요한 위치들이게 한다. 예컨대, 도 6에서, 제1 삼중점(701)에서의 전기장 강도는 제2 삼중점(702)에서의 전기장 강도보다 훨씬 더 낮다. 일반적으로, 절연체와 전도성 전극 표면 사이의 각도가 90°보다 더 작은 경우, 삼중점 근방에서의 전기장 강도는 더 높을 것이다. 제1 삼중점(701)에서의 제1 전극(110)과 제1 스페이서 요소(705) 사이의 각도는 약 90°이며, 이는, 제1 전극(110)과 제2 스페이서 요소(706) 사이의 각도가 90°보다 훨씬 더 작은 제2 삼중점(702) 근처에서의 전기장 강도보다 더 낮은 제1 삼중점(701) 근처에서의 전기장 강도로 이어진다.
절연 구체로서 형성된 스페이서 요소가 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에, 특히, 제1 전극(110)에 제공된 원뿔형 함몰부에 제공되는 경우, 절연 구체와 전극의 금속 표면 사이의 결과적인 각도가 90°보다 훨씬 더 작으므로, 수반된 기하학적 구조들은 바람직하지 않다. 그에 따라서, 개개의 삼중점들 근방에서의 아킹의 위험이 증가된다. 그러나, 절연 구체들의 극도로 높은 제조 정밀도는 서로에 대한 전극들의 매우 정확한 정렬을 보장하며, 이에 따라, 수반된 기하학적 구조들은 유익하게는, 위에서 설명된 결과적인 삼중점들과 관련된 문제들에도 불구하고 유지된다.
도 7a는, 제2 전극(120)과 제3 전극(130) 사이에 광학 축(A)을 따라 배열되는 제1 전극(110)을 포함하는 전극 배열부의 사시도를 도시한다. 하전 입자 빔을 위한 제1 개구(111)가 제1 전극에 제공되고, 제1 개구(111)와 동축으로 정렬된 제2 및 제3 개구들이 제2 및 제3 전극들에 제공된다. 도 7b는 삼중점들(201)에서의 전기장 강도 향상을 예시하는, 도 7a의 전극 배열부의 일부의 확대도를 도시한다.
제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은, 각각 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 원뿔형 함몰부들에 배열된 제1 절연 볼들(840)을 통해 서로에 대해 정렬되고, 제1 전극(110) 및 제3 전극(130)은, 각각 제1 전극(110) 및 제3 전극(130)의 원뿔형 함몰부들에 배열된 제2 구체형 볼들(845)을 통해 서로에 대해 정렬된다. 도 7b에 상세히 도시된 바와 같이, 삼중점들(201)에서의 제1 전극(110)의 표면과 제1 절연 볼들(840) 사이의 각도들은 매우 작으며, 이는, 삼중점들(201) 근방에서의 필드 향상 구역(905)에서의 향상된 전기장 강도로 이어질 수 있다. 도 7b에서, 향상된 전기장 강도는, 삼중점들(201) 근방에서의 전기장 라인들(902) 사이의 작은 거리에 의해 예시된다. 그에 따라서, 종래의 절연 구체들의 스페이서 요소들로서의 사용은 전극 배열부들에서의 아킹의 위험을 증가시킬 수 있다.
본 개시내용에 설명된 실시예들은, 절연 스페이서 요소들로 여러 전극들의 서로에 대한 정확한 정렬을 허용하면서 동시에 삼중점들에서의 향상된 전기장 강도로 인한 아킹의 위험을 감소시키는 전극 배열부에 관한 것이다.
이제 도 1을 참조하면, 전극 배열부(100)의 제1 스페이서 요소(140)는, 제1 스페이서 요소(140) 내로 연장되는 제1 블라인드 홀(141)을 갖는다. 제1 전도성 차폐부(150)가 제1 블라인드 홀(141)에 제공된다. 추가로, 제1 전극(110)과 제1 전도성 차폐부(150) 사이에 전기 접촉을 제공하기 위해 접촉 조립체(160)가 제1 전극(110)으로부터 제1 블라인드 홀(141) 내로 돌출된다.
제1 전도성 차폐부(150)는, 제1 스페이서 요소(140)의 제1 블라인드 홀(141)에 배열되고 제1 전극(110)과 전기 접촉하게 되며 따라서 제1 전극(110)과 동일한 전위로 있는, 전도성 물질로 만들어진 구성요소 또는 층으로서 이해될 수 있다. 추가로, 제1 전도성 차폐부(150)는, 전기장 라인들이 제1 전도성 차폐부(150)에 의해 제1 전극의 제1 함몰부로부터 멀어지게 굴곡되고 제1 전극과 제1 스페이서 요소 사이의 접촉 영역 근방에서의 전기장 강도가 감소되도록 형상화되고 배열된다.
접촉 조립체(160)는 제1 전도성 차폐부(150)와 제1 전극(110) 사이의 신뢰가능한 전기 접촉을 보장하기 위해 제공된다. 그에 따라, 제1 전도성 차폐부(150)가 제1 전극(110)의 제1 전위로 있고 제1 스페이서 요소(140)의 제1 블라인드 홀 내부에 배열되므로, 제1 전도성 차폐부(150)는 제1 스페이서 요소(140)가 위치되는 제1 전극(110)의 제1 함몰부(112)로부터 멀어지는 전기장 라인들의 굴곡을 야기한다. 그에 따라서, 제1 스페이서 요소(140)가 제1 전극(110)과 접촉하는 삼중점(102) 근방에서의 전기장 강도가 감소될 수 있고, 삼중점(102) 근방에서의 필드 향상 구역이 회피될 수 있다.
제1 전도성 차폐부(150)는 제1 블라인드 홀(141)에 배열되고, 전기장 라인들을 제1 함몰부(112)로부터 멀어지게 골곡시키도록 구성된다. 그에 따라서, 삼중점(102) 근처의 필드 향상 구역으로 인한 아킹의 위험이 감소될 수 있다. 본원에 설명된 실시예들에서, 제1 스페이서 요소(140)는, 제1 블라인드 홀(141)의 개방 단부가 제1 함몰부(112) 쪽과 대면하도록 제1 함몰부(112)에 위치된다. 그에 따라서, 접촉 조립체(160)는, 제1 전극(110)과 제1 전도성 차폐부(150) 사이에 신뢰가능한 전기 접촉을 설정하기 위해 제1 함몰부(112)로부터 제1 블라인드 홀(141) 내로 연장될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 전도성 차폐부(150)는 제1 블라인드 홀(141)의 내측 벽과 형상이 일치하고/거나 그에 밀접하게 접촉하게 놓일 수 있다. 특히, 제1 전도성 차폐부(150)는 제1 블라인드 홀의 전체 내측 벽 표면 또는 그의 주요 부분을 덮을 수 있다. 제1 전도성 차폐부(150)는, 제1 블라인드 홀(141)의 내측 벽과 제1 전도성 차폐부(150) 사이에 어떠한 공간들 또는 갭들도 제공되지 않도록, 제1 블라인드 홀(141)의 내측 벽에 가깝게 놓일 수 있다. 제1 전도성 차폐부와 제1 블라인드 홀의 내측 벽 사이의 공간들은 잠재적으로, 새로운 삼중점들, 즉, 금속, 유전체 및 진공의 새로운 접합부들 및 그에 따른 잠재적인 필드 향상들의 새로운 위치들을 생성할 수 있으며, 이에 따라, 그러한 공간들은 유익하게는 감소되거나 회피된다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제1 전도성 차폐부(150)는 제1 블라인드 홀(141)의 내측 벽 표면의 80 % 이상, 특히, 90 % 이상을 덮을 수 있다. 구체적으로, 본질적으로 제1 블라인드 홀(141)의 전체 내측 벽 표면이 제1 전도성 차폐부(150)에 의해 덮일 수 있다. 이는, 제1 블라인드 홀 내부의 위치들에 새로운 삼중점들을 생성할 위험을 감소시킨다.
예컨대, 제1 전도성 차폐부(150)는, 제1 블라인드 홀(141)의 내측 벽 표면 상에 제공되는, 특히, 제1 블라인드 홀(141)의 내측 벽 표면 상에 코팅되는 전도성 층일 수 있다. 일부 실시예들에서, 전도성 층 또는 금속화는 본질적으로, 제1 블라인드 홀의 전체 내측 벽 표면을 덮을 수 있다. 제1 블라인드 홀(141)의 개방 단부는 제1 함몰부(112) 쪽과 대면할 수 있고 제1 전극(110)으로부터 가까운 거리에 배열될 수 있으며, 제1 전도성 차폐부(150)는 제1 블라인드 홀(141)의 내측 벽 표면을 제1 블라인드 홀의 개방 단부까지 덮는 코팅일 수 있다. 그에 따라서, 제1 전도성 차폐부(150)와 제1 전극(110) 사이에 본질적으로 끊김 없는 전환이 존재할 수 있으며, 이에 따라, 제1 전도성 차폐부(150)에 의해 어떠한 새로운 삼중점들도 생성되지 않는다.
제1 스페이서 요소(140)는 절연 구체일 수 있고, 제1 블라인드 홀(141)은 제1 스페이서 요소(140) 내로 연장되는 채널을 포함할 수 있다. 특히, 채널은 절연 구체 내로 반경 방향으로 중앙으로 연장될 수 있다. 채널은 제1 스페이서 요소(140)의 직경의 30 % 이상, 특히 40 % 이상, 또는 심지어 50 % 이상에 대응하는 길이를 가질 수 있다. 채널이 제1 스페이서 요소(140) 내로 멀리 연장되는 경우, 내측 채널 벽을 덮는 제1 전도성 차폐부(150)는 높은 전기장 강도의 구역들을 삼중점들(102)로부터 멀리 떨어지게 압박할 수 있다. 그러나, 채널이 제1 스페이서 요소(140) 내로 너무 멀리 연장되는 경우, 내측 채널 벽을 덮는 제1 전도성 차폐부(150)는 잠재적으로, 제1 블라인드 홀(141)의 폐쇄 단부와 제2 전극(120) 사이의 영역에 다른 필드 향상 구역을 생성할 수 있다. 그 이유는, 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이의 전체 전위차가 (제1 전극(110)의 전위로 있는) 제1 전도성 차폐부(150)와 제2 전극(120) 사이의 영역에서 떨어지기 때문이다. 그에 따라서, 채널은 제1 스페이서 요소(140)의 직경의 70 % 이하, 특히 60 % 이하에 대응하는 길이를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 채널은 절연 구체의 직경의 30 % 이상 70 % 이하만큼 절연 구체 내로 연장된다.
채널은 본질적으로 원통형 채널, 특히 둥근 또는 원형 단면 형상을 갖는 채널일 수 있다. 원통형 형상 채널을 갖는 블라인드 홀은 제1 전도성 차폐부(150)를 제공하기 위한 전도성 코팅으로 쉽게 그리고 신뢰가능하게 코팅될 수 있어서, 새로운 삼중점들 및 필드 향상 구역들을 생성할 위험을 감소시킨다.
예컨대, 제1 스페이서 요소(140)는 10 mm의 직경을 갖는 절연 구체일 수 있고, 제1 블라인드 홀은 4 mm 이상 6 mm 이하의 깊이를 가질 수 있다. 제1 블라인드 홀은 둥근 드릴로 제1 스페이서 요소(140) 내로 드릴링될 수 있다. 본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제1 블라인드 홀(141)은, 제1 스페이서 요소(140) 내로 연장되고 제1 스페이서 요소(140)의 직경의 40 % 이상 70 % 이하에 대응하는 길이를 갖는 전도성 코팅된 채널 벽을 갖는 본질적으로 원통형인 채널을 포함한다.
특히, 제1 블라인드 홀은, 새로운 삼중점들을 생성할 수 있는 어떠한 (공기) 갭들도 전도성 차폐부와 제1 스페이서 요소 사이에 제공되지 않는 것을 보장하도록 금속화될 수 있다. 제1 스페이서 요소의 외측 표면 상의 금속이 새로운 삼중점 및 잠재적으로 새로운 필드 향상 구역들을 생성할 수 있으므로, 금속화는 유익하게는, 제1 스페이서 요소의 외측 벽이 아니라 제1 블라인드 홀의 내측 벽만을 덮는다.
본원에 설명된 구현들에서, 접촉 조립체(160)는 제1 전극(110)과 제1 전도성 차폐부(150) 사이의 전기 접촉을 보장하기 위해 제공된다. 그에 따라서, 제1 전도성 차폐부(150)는 제1 전극(110)과 전기적으로 연결되고, 그에 따라, 제1 전극 전위로 제공된다. 일부 실시예들에서, 접촉 조립체(160)는, 제1 전도성 차폐부(150)에 전기적으로 접촉하도록 구성되는 제1 접촉 요소(161)를 포함한다. 제1 접촉 요소(161)는 제1 블라인드 홀(141) 내로 돌출될 수 있고, 제1 전도성 차폐부(150)와 접촉하도록 압박될 수 있다. 특히, 제1 접촉 요소(161)를 제1 전도성 차폐부(150)와 전기 접촉하도록 밀어내기 위해 스프링 요소(165)가 제공될 수 있다. 예컨대, 제1 접촉 요소(161)는, 스프링 요소(165)를 통해 제1 블라인드 홀(141) 내로 눌려져, 제1 블라인드 홀(141)의 금속화된 내측 벽과 전기 접촉할 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 접촉 조립체(160)는 스프링 요소(165) 및 제1 접촉 요소(161)를 포함한다. 스프링 요소(165)는 제1 전극(110)과 제1 접촉 요소(161) 사이에 배열되어, 제1 전극(110)과 제1 접촉 요소(161) 사이의 전기 접촉을 보장할 수 있다. 추가로, 스프링 요소(165)는, 제1 접촉 요소(161)를, 제1 블라인드 홀(141)에 제공되는 제1 전도성 차폐부(150)와 전기 접촉하도록 압박할 수 있다. 그에 따라서, 제1 전극(110)과 제1 전도성 차폐부(150) 사이의 신뢰가능한 전기 접촉이 접촉 조립체(160)에 의해 제공된다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 접촉 조립체(160)는, 제1 전극(110)에 대한 제1 스페이서 요소(140)의 이동성을 유지하면서 제1 스페이서 요소(140)를 제1 전극(110)에 연결할 수 있다. 구체적으로, 제1 스페이서 요소(140)는, 접촉 조립체(160)가 제1 블라인드 홀(141) 내로 돌출함으로써 제1 전극(110)과 제1 전도성 차폐부(150) 사이에 전기 접촉을 설정하는 경우에도 제1 전극의 제1 함몰부(112)에 이동가능하게 유지될 수 있다. 조립된 상태에서도 제1 스페이서 요소(140)와 제1 전극(110) 사이에 이동성을 유지하는 것이 유익한데, 그 이유는, 제1 스페이서 요소(140)가, 제1 함몰부(112)에 그리고 제2 전극(120)의 제2 전극 함몰부(122)에 배치될 때, 제1 함몰부(112)에 대해 그리고 제2 전극 함몰부(122)에 대해 정확하게 자기-정렬될 수 있기 때문이다. 제2 전극(120)에 대한 제1 전극(110)의 정확한 정렬이 보장될 수 있다.
구체적으로, 접촉 조립체(160)는 조립된 상태에서도 제1 전극(110)에 대한 제1 스페이서 요소(140)의 축 방향(A)으로의 이동을 허용할 수 있어서, 제1 스페이서 요소(140)가 제1 함몰부(112)에서 그리고 제2 전극 함몰부에(122)에서 각각 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치될 때 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이의 미리 결정된 축방향 거리의 자동 자기-정렬이 허용된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 접촉 조립체(160)는 광학 축(A)에 수직인 평면에서의, 즉, 제1 전극의 반경 방향으로 및/또는 제1 전극의 원주 방향으로의 제1 전극(110)에 대한 제1 스페이서 요소(140)의 이동을 허용할 수 있어서, 제1 스페이서 요소(140)가 제1 함몰부(112)에서 그리고 제2 전극 함몰부(122)에서 각각 제1 전극과 제2 전극 사이에 각각 위치될 때, 광학 축(A)을 따른 제2 개구(121)에 대한 미리 결정된 동축 위치에서의 제1 개구(111)의 자동 자기-조정이 허용된다.
구체적으로, 접촉 조립체(160)는 조립된 상태에서 제1 전극(110)과 제1 전도성 차폐부(150) 사이의 전기 접촉이 보장되도록 구성될 수 있는 한편, 제1 스페이서 요소(140)는 제1 전극에 이동불가능하게 고정되는 것이 아니라 오히려 제1 함몰부에서 제1 전극에 대해 이동가능하게 위치되어, 조립된 상태에서 자기 정렬의 가능성이 유지된다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 전극 배열부(100)는, 제1 전극(110)을 제3 전극(130)에 대해 정렬시키기 위해, 제1 전극 측에 대향하는 제2 전극 측 상에서 제1 전극(110)에 제공된 제2 함몰부(113)에 위치되는 제2 스페이서 요소(145)를 더 포함한다. 제2 스페이서 요소(145)는 제2 블라인드 홀(146)을 가질 수 있고, 제2 전도성 차폐부(151)는 제2 블라인드 홀(146)에 제공될 수 있다. 제2 스페이서 요소(145) 및 제2 전도성 차폐부(151)는 제1 스페이서 요소(140) 및 제1 전도성 차폐부(150)의 위의 특징들을 포함할 수 있으며, 이에 따라, 위의 설명들에 대한 참조가 이루어질 수 있고, 그 설명들은 여기서 반복되지 않는다. 구체적으로, 제2 전도성 차폐부(151)는 제2 블라인드 홀(146)의 내측 벽 표면 상에 제공되는 전도성 코팅일 수 있다.
접촉 조립체(160)는 제1 전극(110)으로부터 제1 블라인드 홀(141) 내로 뿐만 아니라 제2 블라인드 홀(146) 내로 연장될 수 있다. 접촉 조립체(160)는 제1 전극(110)과 제1 전도성 차폐부(150) 사이에 전기 접촉을 제공하기 위해 제1 블라인드 홀(141) 내로 연장될 수 있고, 접촉 조립체(160)는 제1 전극(110)과 제2 전도성 차폐부(151) 사이에 전기 접촉을 제공하기 위해 제2 블라인드 홀(146) 내로 연장될 수 있다.
일부 구현들에서, 대향하는 전극 측들 상에서 제1 전극(110)에 제공되는 제1 함몰부(112) 및 제2 함몰부(113)는, 제1 전극(110)을 통해 연장되는, 예컨대, 광학 축(A)에 평행한 관통 홀에 의해 연결될 수 있다. 접촉 조립체(160)는 관통 홀을 통해 제1 블라인드 홀(141) 및 제2 블라인드 홀(146) 둘 모두 내로 연장될 수 있다. 특히, 접촉 조립체는 제1 전극의 관통 홀의 내측 벽에 전기적으로 접촉할 수 있고, 제1 블라인드 홀(141)에 있는 제1 전도성 차폐부(150) 및 제2 블라인드 홀(146)에 있는 제2 전도성 차폐부(151) 둘 모두에 전기적으로 접촉할 수 있다.
구체적으로, 접촉 조립체(160)는, 제1 전도성 차폐부(150)에 접촉하기 위한 제1 접촉 요소(161), 및 제2 전극 측 상에서 제2 스페이서 요소(145)의 제2 블라인드 홀(146)에 배열되는, 제2 전도성 차폐부(151)에 접촉하기 위한 제2 접촉 요소(162)를 포함할 수 있다. 임의적으로, 접촉 조립체(160)는, 제1 접촉 요소(161) 및 제2 접촉 요소(162)를 축 방향(A)으로 서로로부터 떨어지게 밀어내는 스프링 요소(165)를 더 포함할 수 있다. 스프링 요소(165)는 제1 접촉 요소(161)를 제1 전도성 차폐부(150)와 전기 접촉하게 밀어낼 수 있고, 제2 접촉 요소(162)를 제2 전도성 차폐부(151)와 전기 접촉하게 밀어낼 수 있다. 그에 따라서, 제1 전극과 제1 및 제2 전도성 차폐부 둘 모두 사이의 신뢰가능한 전기 접촉이 보장된다.
제1 스페이서 요소(140)와 유사하게, 제2 스페이서 요소(145)는, 특히, 축 방향(A)으로 그리고/또는 축 방향에 수직인 평면에서, 제3 전극(130)에 대한 제1 전극(110)의 정확한 정렬을 보장할 수 있다. 추가로, 제1 전극(110)의 전위로 제공되는 제2 전도성 차폐부(151)는, 제1 전극과 제2 스페이서 요소 사이의 삼중점들 근방에서의 전기장 강도를 감소시켜, 아킹의 위험을 감소시킬 수 있다. 제1 전극(110)과 제3 전극(130) 사이에서 작용하는 제2 스페이서 요소(145)에 준용하여 또한 적용되는 위의 설명들에 대한 참조가 이루어진다.
대안적인 실시예(도면들에 도시되지 않음)에서, 접촉 조립체는, 광학 축(A)을 따른 방향으로 압축가능하고, 제1 전도성 차폐부 및/또는 제2 전도성 차폐부에 대하여 누르는 전도성 가요성 요소, 예컨대, 코일 또는 스프링 요소를 포함할 수 있다. 전도성 가요성 요소는 제1 전극, 및 제1 및/또는 제2 전도성 차폐부와 전기 접촉할 수 있다. 예컨대, 접촉 조립체는, 제1 전극과 제1 전도성 차폐부(그리고 임의적으로는 또한 제2 전도성 차폐부) 사이에 전기 접촉을 설정하고 제1 전도성 차폐부에 대하여 가요성으로 눌려지는 원단부를 갖는 하나의 단일 가요성 구성요소, 특히 코일 스프링으로 구성될 수 있다.
일 예에서, 접촉 조립체는, 제1 전극, 제1 전도성 차폐부, 및 제2 전도성 차폐부 사이에 전기 접촉을 설정하는 하나의 단일 가요성 구성요소, 특히 코일 스프링으로 구성될 수 있다. 단일 가요성 구성요소는 제1 전도성 차폐부 및 제2 전도성 차폐부에 대하여 가요성으로 누르는 2개의 대향하는 단부를 가질 수 있는데, 즉, 가요성 구성요소는 조립된 상태에서 제1 전도성 차폐부와 제2 전도성 차폐부 사이에서 약간 압축될 수 있다. 예컨대, 접촉 조립체는, 중앙 부분 및 2개의 원뿔형 단부를 갖는, 예컨대 하나의 굴곡진 와이어로 구성된 스프링 요소를 포함할 수 있다. 중앙 부분은, 이를테면 제1 전극과 접촉하도록 제1 전극의 관통 홀에 배열될 수 있고, 2개의 원뿔형 단부는 제1 전극의 양 측들로 돌출될 수 있으며, 이에 따라, 2개의 원뿔형 단부는 절연 구체들 내부의 제1 및 제2 전도성 차폐부들에 대한 전기 접촉들을 허용한다.
도 2는, 제1 전극(110)과 제1 스페이서 요소(140) 사이의 삼중점들(201) 근방에서의 전극 배열부에서의 전기장 강도를 예시하는, 도 1의 전극 배열부(100)의 일부의 확대도이다. 제1 전극(110)은 제2 전극(120)의 제2 전위와 상이한 제1 전위로 제공된다. 예컨대, 제1 및 제2 전극들 중 적어도 하나는 높은 전압 전위로 설정된다. 제1 전도성 차폐부(150)가 접촉 조립체(160)를 통해 제1 전극(110)에 전기적으로 연결되므로, 제1 전도성 차폐부(150)가 또한 제1 전극(110)의 제1 전위로 제공된다. 그에 따라서, 삼중점들(201) 근방에서의 전기장 강도가 감소될 수 있다(삼중점들(201) 근처의 필드 감소 영역(203)을 제공하는, 삼중점들(201) 근방에서의 인접한 전기장 라인들(202) 사이의 확대된 거리에 의해 예시됨).
전기장 라인들(202)은, 제1 스페이서 요소(140)가 제1 전도성 차폐부(150)를 넘는 공간을 향해 배치되는 제1 함몰부(112)로부터 멀어지게 굴곡진다. 제1 전도성 차폐부(150)와 제2 전극(120) 사이의 공간에 필드 향상 구역(204)이 생성될 수 있다. 제1 스페이서 요소(140)에서의 제1 블라인드 홀 및 제1 전도성 차폐부의 깊이 및 형상을 적절하게 선택함으로써, 제1 스페이서 요소(140) 근방에서의 최대 전기장 강도가 감소될 수 있고, 아크의 위험이 감소될 수 있다.
도 3a는 본원에 설명된 실시예들에 따른 전극 배열부(400)의 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 전극 배열부의 일부의 확대 단면도이다. 전극 배열부(400)는 도 1 및 도 2에 도시된 전극 배열부(100)의 일부 특징들 또는 모든 특징들을 포함할 수 있으며, 이에 따라, 위의 설명들에 대한 참조가 이루어질 수 있고, 그 설명들은 여기서 반복되지 않는다.
전극 배열부(400)는, 하전 입자 빔이 축 방향으로 광학 축(A)을 따라 제1 전극(110)의 제1 개구(111)를 통해 전파될 수 있도록, 하전 입자 빔을 위한 제1 개구(111)를 갖는 제1 전극(110)을 포함한다. 제1 스페이서 요소(140), 특히, 세라믹 볼은, 제1 전극(110)을 제2 전극(도 3a에 도시되지 않음)에 대해 정렬시키기 위해 제1 전극 측 상에서 제1 전극에 제공된 제1 함몰부(112)에 위치되고, 제2 스페이서 요소(145), 특히, 세라믹 볼은, 제1 전극(110)을 제3 전극(도 3a에 도시되지 않음)에 대해 정렬시키기 위해 제1 전극 측에 대향하는 제2 전극 측 상에서 제1 전극(110)에 제공된 제2 함몰부(113)에 위치된다. 제1 함몰부(112) 및 제2 함몰부(113)는, 축 방향으로 제1 전극(110)을 통해 연장되는 관통 홀(402)에 의해 연결될 수 있다.
제1 전도성 차폐부(150)는 제1 스페이서 요소(140)의 제1 블라인드 홀(141)에 제공되고, 제2 전도성 차폐부(151)는 제2 스페이서 요소(145)의 제2 블라인드 홀(146)에 제공된다. 제1 전도성 차폐부(150) 및/또는 제2 전도성 차폐부(151)는 본질적으로 개개의 블라인드 홀의 전체 내측 벽 표면, 예컨대, 내측 벽 표면의 90 % 이상을 덮을 수 있다. 특히, 제1 전도성 차폐부(150) 및/또는 제2 전도성 차폐부(151)는, 각각 제1 블라인드 홀(141) 및 제2 블라인드 홀(146)의 내측 벽 표면들을 덮는 전도성 코팅들, 이를테면 금속 코팅들일 수 있다.
제1 전극(110)과 제1 전도성 차폐부(150) 사이에 전기 접촉을 제공하기 위해 접촉 조립체(160)가 제1 전극(110)으로부터 제1 블라인드 홀(141) 내로 돌출된다. 접촉 조립체(160)는 추가로, 제1 전극(110)과 제2 전도성 차폐부(151) 사이에 전기 접촉을 제공하기 위해 제1 전극(110)으로부터 제2 블라인드 홀(146) 내로 돌출될 수 있다. 예컨대, 접촉 조립체(160)는 제1 함몰부(112) 및 제2 함몰부(113)를 연결하는 관통 홀(402) 내에 유지될 수 있고, 관통 홀(402)로부터 광학 축(A)을 따라 2개의 대향하는 방향으로 돌출될 수 있다. 접촉 조립체(160)의 제1 단부는 제1 블라인드 홀(141) 내에 제공된 제1 전도성 차폐부(150)에 접촉하기 위해 제1 블라인드 홀(141) 내로 돌출될 수 있고, 접촉 조립체(160)의 대향하는 제2 단부는 제2 블라인드 홀(146) 내에 제공된 제2 전도성 차폐부(151)에 접촉하기 위해 제2 블라인드 홀(146) 내로 돌출될 수 있다.
임의적으로, 진공배기 채널(evacuation channel; 401)은 전극 배열부의 주변들과 관통 홀(402) 사이의 유체 연결을 제공할 수 있다. 진공배기 채널(401)은 제1 전극(110)의 반경 방향으로 관통 홀(402)로부터 연장될 수 있다. 그에 따라서, 전극 배열부(400)가, 진공배기되는 하전 입자 빔 디바이스의 진공 챔버에 배열될 때, 관통 홀(402), 제1 블라인드 홀(141), 및 제2 블라인드 홀(146)은 진공배기 채널(401)을 통해 신속하게 진공배기된다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 접촉 조립체(160)는, 제1 전도성 차폐부(150)에 접촉하기 위한 제1 접촉 요소(161) 및 제2 전도성 차폐부(151)에 접촉하기 위한 제2 접촉 요소(162)를 포함한다. 제1 접촉 요소(161)는, 특히 축 방향(A)으로 그리고/또는 제2 접촉 요소(162)에 대해 제1 접촉 요소(161)를 경사지게 함으로써, 제2 접촉 요소(162)에 대해 이동가능할 수 있다. 제1 접촉 요소(161) 및 제2 접촉 요소(162)의 이동성은, 서로 독립적인, 접촉 요소들과 개개의 전도성 차폐부 사이의 신뢰가능한 전기 접촉을 보장한다. 추가로, 제1 스페이서 요소(140) 및 제2 스페이서 요소(145)가, 접촉 조립체(160)에 의해 전기적으로 접촉되는 경우에도, 서로 독립적으로 개개의 함몰부들에서 자기-정렬될 수 있다는 것이 보장된다.
일부 실시예들에서, 접촉 조립체(160)는, 제1 접촉 요소(161) 및 제2 접촉 요소(162)를 축 방향(A)으로 서로로부터 떨어지게 밀어내는 스프링 요소(165)를 더 포함한다. 제1 접촉 요소(161)는 제1 전도성 차폐부(150)와 전기 접촉하게 제1 블라인드 홀(141) 내로 밀어내질 수 있고, 제2 접촉 요소(162)는 제2 전도성 차폐부(151)와 전기 접촉하도록 제2 블라인드 홀(146) 내로 밀어내질 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 스프링 요소(165)는 제1 전극(110)에 전기적으로 접촉하고, 제1 접촉 요소(161)의 축방향 단부 또는 견부와 제2 접촉 요소(162)의 축방향 단부 또는 견부 사이에서 작용한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예에서, 스프링 요소(165)는 제1 접촉 요소(161)의 축방향 단부와 제2 접촉 요소(162)의 견부 사이에 배열되어, 제1 접촉 요소(161) 및 제2 접촉 요소(162)를 축 방향(A)으로 떨어지게 밀어낸다.
예컨대, 스프링 요소(165)는, 제1 접촉 요소(161) 및 제2 접촉 요소(162) 중 적어도 하나를 둘러싸고 제1 전극(110)을 통해 제1 함몰부(112)로부터 제2 함몰부(113)로 연장되는 관통 홀(402)에 제공되는 코일 스프링, 특히 토로이드형 코일 스프링일 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예에서, 스프링 요소(165)는, 제2 접촉 요소(162)를 둘러싸고 제2 접촉 요소(162)의 견부와 제1 접촉 요소(161)의 축방향 단부 사이에서 작용하는 토로이드형 코일 스프링이다.
일부 실시예들에서, 스프링 요소(165)는 전도성이고, 제1 전극(110)과 제1 및/또는 제2 접촉 요소 사이의 전기 접촉을 제공한다. 스프링 요소(165)가 탄성적으로 변형가능하므로, 예컨대 제1 및/또는 제2 스페이서 요소들의 이동으로 인해, 제1 및 제2 접촉 요소들 중 임의의 것이 이동되어야 하고/거나 경사져야 하는 경우에도, 상기 전기 접촉이 유지된다. 특히, 스프링 요소(165)는, 관통 홀(402)의 내측 벽과 접촉 요소들 중 하나의 접촉 요소의 핀 섹션 사이에 제공되는 환형 공간에 끼워맞춰질 수 있다. 더 구체적으로, 스프링 요소(165)는, 제2 접촉 요소(162)의 견부 및 제1 접촉 요소(161)의 축방향 단부에 의해 축방향으로 경계가 정해지고 관통 홀(402)의 내측 벽 및 제2 접촉 요소(162)의 핀 섹션에 의해 반경방향으로 경계가 정해지는 환형 공간에 끼워맞춰질 수 있다. 당연히, 제1 및 제2 접촉 요소들의 역할들은 교환될 수 있다.
일부 실시예들에서, 스프링 요소(165), 제1 접촉 요소(161), 및 제2 접촉 요소(162)는 전도성 물질로 만들어진다. 스프링 요소(165)는 제1 전극, 제1 접촉 요소(161), 및 제2 접촉 요소(162)에 직접 접촉할 수 있어서, 제1 및 제2 접촉 요소들 중 임의의 것이 제1 전극(110)에 대해 그리고/또는 서로에 대해 이동되거나 경사지는 경우에도, 접촉 조립체(160)가 제1 전극의 제1 전위로 유지되는 것이 보장된다.
일부 실시예들에서, 제2 접촉 요소(162)가 제1 접촉 요소(161)의 슬리브 섹션 내로 돌출되는 헤드 부분을 갖는 핀 섹션을 포함하거나, 그 반대가 또한 가능하다. 그에 따라서, 제1 접촉 요소(161) 및 제2 접촉 요소(162)는, 제2 접촉 요소(162)의 핀 섹션을 제1 접촉 요소(161)의 슬리브 섹션의 안팎으로 편이시키거나 또는 그 반대로 행함으로써, 적어도, 제1 접촉 요소(161)와 제2 접촉 요소(162) 사이의 축방향 이동성을 허용하면서, 컴팩트한 배열로 함께 유지된다. 핀 섹션의 외경은 슬리브 섹션의 내경의 80 % 이하일 수 있어서, 헤드 부분이 슬리브 부분 내로 돌출되는 경우에도, 제2 접촉 요소(162)에 대한 제1 접촉 요소(161)의 제한된 경사 이동이 허용된다.
일부 실시예들에서, 제2 접촉 요소(162)는 제1 접촉 요소(161)에 대해 이동가능하고 억류된다(captive). 다시 말해서, 제1 접촉 요소(161) 및 제2 접촉 요소(162)는 함께 이동가능하게 유지되거나 서로 이동가능하게 연결되며, 이에 따라, 접촉 조립체(160)가 제1 전극(110)으로부터 제거되거나 그와 별개로 제공되는 경우에도, 접촉 조립체(160)는 부분들의 떨어지지 않는 결합력 있는(cohesive) 배열을 구성한다.
구현들에서, 제2 접촉 요소(162)의 헤드 부분이 제1 접촉 요소(161)의 암나사를 통해 나사결합되거나, 그 반대가 또한 가능하다. 예컨대, 제2 접촉 요소(162)의 헤드 부분에 수나사(403)가 제공되고, 제1 접촉 요소(161)의 슬리브 섹션의 협착(constriction) 섹션에 암나사(404)가 제공되며, 이에 따라, 헤드 부분은 슬리브 섹션의 협착 섹션을 통해 나사결합될 수 있다. 협착 섹션을 통해 헤드 부분을 나사결합한 후에, 헤드 부분은 헤드 부분의 외경보다 큰 내경을 갖는 슬리브 섹션의 확장 섹션에 배열될 수 있다. 그에 따라서, 제1 접촉 요소(161) 및 제2 접촉 요소(162)는 서로에 대해 이동가능하고, 동시에, 억류된다. 예컨대, 나사결합된 상태에서, 제1 접촉 요소(161) 및 제2 접촉 요소(162)는 1° 이상 10° 이하만큼 서로에 대해 경사질 수 있고/거나, 제1 접촉 요소(161) 및 제2 접촉 요소(162)는 0.1 mm 이상 3 mm 이하만큼 서로에 대해 축방향으로 이동될 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제1 스페이서 요소(140) 및/또는 제2 스페이서 요소(145)는 세라믹 구체들이다. 제1 함몰부(112) 및 제2 함몰부(113)는 본질적으로, 세라믹 구체들이 개개의 원뿔형 함몰부에 배열되는 경우에 미리 결정된 위치에 정확하게 세라믹 구체들의 자기-위치결정을 제공하는 원뿔형 함몰부들일 수 있다.
전극 배열부(400)는, 제1 전극(110), 제1 전극 측 상에서 제1 전극(110)에 대해 정렬되는 제2 전극, 및 제1 전극 측에 대향하는 제2 전극 측 상에서 제1 전극에 대해 정렬되는 제3 전극을 포함할 수 있다. 전극 배열부는 적어도 3개의 전극을 포함하는 정전 렌즈일 수 있다. 전극들 중 적어도 하나는 높은 전압 전위, 예컨대 5 kV 이상, 특히, 9 kV 내지 16 kV 범위의 높은 전압으로 제공될 수 있다. 예컨대, 제2 전극과 제3 전극 사이에 배열되는 제1 전극(110)은 낮은 전압으로 제공될 수 있거나 접지에 연결될 수 있고(예컨대, 100 V 이하로 제공될 수 있음), 제2 전극 및 제3 전극 둘 모두는 높은 전압으로 제공될 수 있다(예컨대, 5 kV 이상, 특히 9 kV 이상으로 제공될 수 있음).
축 방향(A)에서의 제1 전극(110)과 제2 전극 사이의 제1 거리는 10 mm 이하, 특히 5 mm 이하, 또는 심지어 3 mm 이하일 수 있고/거나, 축 방향에서의 제1 전극(110)과 제3 전극 사이의 제2 거리는 10 mm 이하, 특히 5 mm 이하, 또는 심지어 3 mm 이하일 수 있다. 인접한 전극들 사이의 작은 거리들 및 높은 전위차들에도 불구하고, 제1 전극과 그와 접촉하는 스페이서 요소들 사이에 형성된 삼중점들 근방에서의 아킹의 위험이 감소되거나 최소화될 수 있다.
본원에 설명된 실시예들에 따르면, 삼중점들 근방에서의 전기장 강도는, 절연 구체들 내부에 어떠한 전도성 차폐부들도 제공되지 않는 상황과 비교하여, 50 % 이상, 또는 심지어 최대 80 % 감소될 수 있다.
다음의 유익한 효과들이 제공된다: 절연 구체들 내부에, 절연 구체들 근방에서 전기장 라인들을 제1 전극으로부터 멀어지게 굴곡시키는 전도성 차폐부가 제공된다. 접촉 조립체에 의해 제1 전극과 전도성 차폐부 사이에 안전한 전기 접촉이 제공된다. 동시에, 절연 구체들은, 시스템의 정렬 및 중심조정 특성들을 유지하기 위해 ― 제공된 기계적 허용한계들의 범위 내에서 ― "자유롭게" 이동할 수 있다. 그에 따라서, 아킹의 위험이 감소된 정확하게 정렬된 전극 배열부가 제공된다.
전극 배열부(400)는 제1 전극(110)의 각각의 측 상에서 본원에 설명된 바와 같은 3개의 스페이서 요소를 포함할 수 있고, 본원에 설명된 바와 같은 3개의 접촉 조립체는, 도 3a에 개략적으로 도시된 것과 같이, 개개의 제1 스페이서 요소로부터 개개의 제2 스페이서 요소 내로 제1 전극(110)을 통해 연장될 수 있다. 그에 따라서, 제2 전극은 제1 전극 측 상에서 제1 전극과 정확하게 정렬될 수 있고, 제3 전극은 제2 전극 측 상에서 제1 전극과 정확하게 정렬될 수 있다.
본원에 설명된 일 양상에 따르면, 하전 입자 빔에 작용하기 위한 전극 배열부를 위한 접촉 조립체(160)가 제공된다. 접촉 조립체(160)는, 제1 스페이서 요소의 제1 블라인드 홀에 제공된 제1 전도성 차폐부(150)에 전기적으로 접촉하기 위해 제1 전극으로부터 제1 블라인드 홀 내로 연장되도록 구성되는 제1 접촉 요소(161), 제2 스페이서 요소의 제2 블라인드 홀에 제공된 제2 전도성 차폐부(151)에 전기적으로 접촉하기 위해 제1 전극으로부터 제2 블라인드 홀 내로 연장되도록 구성되는 제2 접촉 요소(162), 및 제1 접촉 요소(161)와 제2 접촉 요소(162) 사이에서 작용하고 제1 접촉 요소(161)와 제2 접촉 요소(162)를 광학 축(A)을 따라 대향하는 방향들로 밀어내는 스프링 요소(165)를 포함한다.
접촉 조립체(160)는 위에 개시된 접촉 조립체들의 특징들 중 일부 또는 그 전부를 포함할 수 있으며, 이에 따라, 위의 설명들에 대한 참조가 이루어질 수 있고, 그 설명들은 여기서 반복되지 않는다. 특히, 접촉 조립체는, 슬리브 섹션을 갖는 제1 접촉 요소(161) 및 슬리브 섹션 내로 돌출되는 헤드 부분을 갖는 핀 섹션을 갖는 제2 접촉 요소(162)를 포함하는, 도 3b에 도시된 접촉 조립체(160)에 따라 구성될 수 있다. 대안적으로, 도 1에 개략적으로 도시된 것과 같이, 제1 및 제2 접촉 요소들은, 예컨대, 개개의 전도성 차폐부와 접촉하게 압박되는 대응하게 형상화된 접촉 핀들과 같이, 상이하게 형상화될 수 있다.
도 4는 본원에 설명된 실시예들에 따른 하전 입자 빔 디바이스(300)의 개략도이다. 하전 입자 빔 디바이스(300)는 시편, 예컨대 웨이퍼를 이미징 및/또는 검사하도록 구성되는 전자 현미경일 수 있다.
본원에 언급되는 바와 같은 "시편", "샘플" 또는 "웨이퍼"는 반도체 웨이퍼들, 반도체 작업부재들, 및 다른 작업부재들, 이를테면, 메모리 디스크들 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. "시편"은 구체적으로, 구조화되거나 상부에 물질이 증착되는 임의의 작업부재일 수 있다. 시편, 샘플, 또는 웨이퍼는, 검사 및/또는 이미징될 표면, 예컨대, 구조화되거나 상부에 층들 또는 물질 패턴이 증착된 표면을 포함할 수 있다. 예컨대, 샘플은 검사될 복수의 전자 디바이스들이 제공되는 기판 또는 웨이퍼일 수 있다. 하전 입자 빔 디바이스(300)는, 전자 빔 검사(EBI), 임계 치수 측정 및 결함 검토 응용들 중 적어도 하나를 위해 구성될 수 있고, 본원에 설명된 디바이스들 및 방법들은 유익하게는, 개선된 검출 정확도, 및 이미징 오류들 또는 다른 결함들의 감소된 위험을 획득하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 전자 빔 검사(EBI), 임계 치수 측정(CD) 툴, 및/또는 결함 검토(DR) 툴이 제공될 수 있으며, 여기서, 고분해능, 큰 시야, 및 높은 주사 속도가 달성될 수 있다.
하전 입자 빔 디바이스(300)는, 광학 축(A)을 따라 전파되는 하전 입자 빔(105)을 생성하기 위한 하전 입자 빔 소스(305), 예컨대 전자 소스를 포함할 수 있다. 하전 입자 빔 디바이스(300)는 본원에 설명된 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 전극 배열부(100)를 포함하는 빔 영향 요소를 더 포함한다. 빔 영향 요소는, 예컨대, 광학 축(A)을 따라 후속하여 배열되는 3개의 전극을 갖는 정전 렌즈일 수 있다. 전극 배열부(100)는 본원에 설명된 실시예들 중 임의의 실시예에 따라 구성될 수 있으며, 이에 따라, 위의 설명들에 대한 참조가 이루어질 수 있다.
하전 입자 빔 디바이스(300)는, 시편(310)으로부터 신호 입자들을 방출하기 위해, 하전 입자 빔(105)을 광학 축(A)을 따라 시편(310)으로 안내하도록 구성된다. 시편(310)은 시편 스테이지(311) 상에 배치될 수 있고, 시편 스테이지(311)는, 본질적으로 x-y 평면에서 연장되는 지지 표면을 포함한다. 시편 스테이지(311)는 이동가능할 수 있다.
하전 입자 빔 소스(305)는 냉전계 방출기(cold field emitter)(CFE), 쇼트키(Schottky) 방출기, 열전계 방출기(thermal field emitter)(TFE), 또는 높은 전류 및/또는 높은 휘도의 하전 입자 소스, 특히, 전자 소스일 수 있다. 높은 전류는 100 mrad 이상에서 5 ㎂인 것으로 고려된다.
일부 실시예들에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스(300)는 시편으로부터 방출된 신호 입자들을 생성하기 위해 하전 입자 빔 디바이스의 컬럼 내의 하전 입자 빔(105)을 광학 축(A)을 따라 시편(310)으로 안내하도록 적응되고, 신호 입자들은, 충돌 시에 생성된 2차 입자들 및 시편으로부터 반사된 후방산란된 입자들을 포함한다. 일반적으로, 하전 입자 빔(105)은 이미징 및/또는 검사될 시편에 충돌하기 전에 하전 입자 빔 디바이스의 컬럼을 통해 이동한다. 컬럼의 내부는 진공배기될 수 있는데, 즉, 하전 입자 빔 디바이스(300)는 전형적으로, 하전 입자 빔이 대기압 미만 압력, 예컨대 1 mbar 이하, 특히, 1 x 10-5 mbar 이하, 또는 심지어 1 x 10-8 mbar 이하(초고진공)의 압력을 갖는 환경을 통해 전파되도록 진공 하우징을 포함한다. 하전 입자 빔 소스(305) 및 추가적인 빔 광학 구성요소들은 하전 입자 빔 디바이스의 진공 하우징 내부에 배열될 수 있다.
하전 입자 빔 디바이스(300)는, 하전 입자 빔(105)을 시편(310) 상에 집속하기 위한 대물 렌즈 디바이스(340), 및 시편에 의해 방출된 신호 하전 입자들, 예컨대, 2차 전자들 및/또는 후방산란된 전자들을 검출하기 위한 검출기(350)를 더 포함할 수 있다.
하전 입자 빔 디바이스(300)는 추가적인 빔 광학 구성요소들, 예컨대, 하전 입자 빔(105)의 1차 하전 입자들로부터 시편에 의해 방출된 신호 하전 입자들을 분리하도록 구성되는 빔 분리기(345), 시편(310)의 표면에 걸쳐 하전 입자 빔(105)을 주사하기 위한 주사 편향기(346), 및/또는 하전 입자 빔을 위한 하나 이상의 개구를 갖는 하나 이상의 빔 제한 애퍼처(306)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 디바이스(300)는 다중-빔렛 디바이스이고, 전극 배열부(100)는 빔렛들 각각에 대한 동축으로 정렬된 개구들의 세트를 포함한다. 일부 실시예들에서, 집속, 편향, 스티어링, 및 수차 보정 중 적어도 하나를 위해 하나 이상의 다중극자 요소가 제공될 수 있다.
본원에 설명된 바와 같은 전극 배열부(100)를 포함하는 하나 이상의 빔 영향 요소, 예컨대, 정전 및/또는 자기 렌즈들, 거울 보정기들, 정전 빔 편향기들, 및/또는 정전 다중극자 요소들, 예컨대, 사중극자들, 팔중극자들, 또는 심지어 더 고차의 다중극자들이 제공될 수 있다.
도 5는 본원에 설명된 실시예들에 따른, 전극 배열부에서 전기장 강도를 감소시키는 방법을 예시하기 위한 흐름도이다.
박스(510)에서, 광학 축(A)을 따라 전파되는 하전 입자 빔이 생성된다.
박스(520)에서, 하전 입자 빔은, 제1 전위로 제공되는 제1 전극 및 제1 전위와 상이한 제2 전위로 제공되는 제2 전극을 포함하는 전극 배열부를 통해 지향된다. 전극 배열부는 정전 렌즈일 수 있다. 광학 축(A)을 따른 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리는 10 mm 이하, 특히 5 mm 이하일 수 있고, 제1 전극과 제2 전극 사이의 전위차는 9 kV 이상일 수 있다.
제1 스페이서 요소, 특히 세라믹 볼은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 샌드위치되고, 제1 전극 및 제2 전극들을 서로에 대해 정렬시킨다. 특히, 제1 전극 및 제2 전극을 서로에 대해 정렬시키기 위해, 특히, 제1 전극 및 제2 전극이 서로 평행하고/거나 서로로부터 미리 결정된 거리를 갖는 것을 보장하기 위해, 제1 전극과 제2 전극 사이에 3개의 스페이서 요소가 샌드위치될 수 있다.
박스(530)에서, 전기장 라인들은, 제1 스페이서 요소의 제1 블라인드 홀에 제공되는 제1 전도성 차폐부를 이용하여, 제1 전극과 제1 스페이서 요소 사이의 접촉점으로부터(더 상세하게는, 삼중점으로부터) 멀어지게 굴곡된다. 본원에 설명된 바와 같은 접촉 조립체는 제1 전극으로부터 제1 블라인드 홀 내로 돌출되고, 제1 전극과 제1 전도성 차폐부 사이에 전기 접촉을 제공할 수 있다.
박스(540)에서, 하전 입자 빔(105)은 시편 상에 집속될 수 있고, 시편에 의해 방출된 신호 입자들은 검출기에 의해 검출될 수 있다.
전극 배열부는, 제3 전극, 및 제1 전극과 제3 전극 사이에 샌드위치되고 제1 전극 및 제3 전극을 서로에 대해 정렬시키는 적어도 하나의 제2 스페이서 요소를 더 포함할 수 있다. 특히, 제1 전극 및 제3 전극을 서로에 대해 정렬시키기 위해, 특히, 제1 전극 및 제3 전극이 서로 평행하고/거나 서로로부터 미리 결정된 거리를 갖는 것을 보장하기 위해, 제1 전극과 제3 전극 사이에 3개의 스페이서 요소가 샌드위치될 수 있다.
본원에 설명된 실시예들에 따르면, 전기장 라인들은, 제2 스페이서 요소의 제2 블라인드 홀에 제공된 제2 전도성 차폐부를 이용하여, 제1 전극과 제2 스페이서 요소 사이의 접촉점(더 상세하게는, 삼중점)으로부터 멀어지게 굴곡된다. 접촉 조립체는 제2 블라인드 홀 내로 돌출될 수 있고, 제2 전도성 차폐부와 제1 전극 사이에 전기 접촉을 제공할 수 있다. 그에 따라서, 접촉 조립체는 제1 전도성 차폐부 및 제2 전도성 차폐부 둘 모두를 제1 전극과 전기적으로 접촉시켜, 전기장 라인들을 제1 전극의 양 측들 상의 삼중점들로부터 멀어지게 굴곡시킨다.
방법은, 예컨대, 제1 접촉 요소와 제2 접촉 요소 사이에서 작용하는 스프링 요소를 이용하여, 접촉 조립체의 제1 접촉 요소를 제1 전도성 차폐부와 전기 접촉하게 제1 블라인드 홀 내로 밀어내고, 접촉 조립체의 제2 접촉 요소를 제2 전도성 차폐부와 전기 접촉하게 제2 블라인드 홀 내로 밀어내는 단계를 더 포함할 수 있다.
제1 접촉 요소 및 제2 접촉 요소는 서로에 대해 억류될 수 있는데, 즉, 서로에 대한 접촉 요소들의 이동성을 유지하면서 제1 접촉 요소가 제2 접촉 요소에 유지될 수 있다.
본원에 설명된 바와 같은 전극 배열부는 다음과 같이 장착될 수 있다: 접촉 조립체는, 제1 접촉 요소 및 제2 접촉 요소가 제1 전극의 대향하는 표면들로부터 광학 축(A)을 따라 대향하는 방향들로 돌출되도록, 제1 전극의 관통 홀에 배열될 수 있다. 제1 스페이서 요소는 제1 접촉 요소가 제1 블라인드 홀 내로 돌출되도록 제1 접촉 요소 상에 배치될 수 있고, 제2 스페이서 요소는 제2 접촉 요소가 제2 블라인드 홀 내로 돌출되도록 제2 접촉 요소 상에 배치될 수 있다. 제1 전극이 제2 전극과 제3 전극 사이에 배치될 때, 제1 접촉 요소 및 제2 접촉 요소가 스프링 요소의 편향력에 대하여 함께 밀어내져, 접촉 요소들과 전도성 차폐부들의 전기 접촉이 보장된다. 스프링 요소는 추가로, 제1 전극과 제1 및 제2 접촉 요소들 사이의 전기 접촉을 보장한다.
전술한 내용이 실시예들에 관한 것이지만, 다른 그리고 추가적인 실시예들이 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있으며, 그 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 하전 입자 빔(105)에 작용하기 위한 전극 배열부(100)로서,
    상기 하전 입자 빔을 위한 제1 개구(111)를 갖는 제1 전극(110);
    상기 제1 전극(110)을 제2 전극(120)에 대해 정렬시키기 위해 제1 전극 측 상에서 상기 제1 전극에 제공된 제1 함몰부(112)에 위치되는 제1 스페이서 요소(140) ― 상기 제1 스페이서 요소는 제1 블라인드 홀(141)을 가짐 ―;
    상기 제1 블라인드 홀(141)에 제공되는 제1 전도성 차폐부(150); 및
    상기 제1 전극(110)과 상기 제1 전도성 차폐부(150) 사이에 전기 접촉을 제공하기 위해 상기 제1 전극(110)으로부터 상기 제1 블라인드 홀(141) 내로 돌출되는 접촉 조립체(160)
    를 포함하는, 전극 배열부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도성 차폐부(150)는 상기 제1 블라인드 홀(141)의 내측 벽 표면 중 90 % 이상을 또는 상기 제1 블라인드 홀(141)의 전체 내측 벽 표면을 덮는, 전극 배열부.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도성 차폐부(150)는 상기 제1 블라인드 홀(141)의 내측 벽 표면 상에 코팅된 전도성 층인, 전극 배열부.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 블라인드 홀(141)은, 상기 제1 스페이서 요소(140) 내로 연장되고 상기 제1 스페이서 요소의 직경의 30 % 이상, 40 % 이상, 또는 50 % 이상에 대응하는 길이를 갖는 원통형 채널을 포함하는, 전극 배열부.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접촉 조립체(160)는, 제1 접촉 요소(161), 및 상기 제1 접촉 요소를 상기 제1 전도성 차폐부(150)와 전기 접촉하도록 상기 제1 블라인드 홀(141) 내로 밀어내는 스프링 요소(165)를 포함하는, 전극 배열부.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 조립체(160)는, 상기 전극 배열부의 축 방향(A), 상기 제1 전극의 반경 방향, 및 상기 제1 전극의 원주 방향 중 적어도 하나로의 상기 제1 전극(110)에 대한 상기 제1 스페이서 요소(140)의 이동성을 유지하면서 상기 제1 스페이서 요소(140)를 상기 제1 전극(110)에 연결하는, 전극 배열부.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전극을 제3 전극(130)에 대해 정렬시키기 위해 상기 제1 전극 측에 대향하는 제2 전극 측 상에서 상기 제1 전극에 제공된 제2 함몰부(113)에 위치되는 제2 스페이서 요소(145) ― 상기 제2 스페이서 요소는 제2 블라인드 홀(146)을 가짐 ―; 및
    상기 제2 블라인드 홀(146)에 제공되는 제2 전도성 차폐부(151)
    를 더 포함하며,
    상기 접촉 조립체(160)는, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전도성 차폐부(151) 사이에 전기 접촉을 제공하기 위해 상기 제1 전극으로부터 상기 제2 블라인드 홀(146) 내로 연장되는, 전극 배열부.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 함몰부 및 상기 제2 함몰부는 상기 제1 전극을 통해 연장되는 관통 홀에 의해 연결되고, 상기 접촉 조립체는 상기 관통 홀의 내측 벽에 전기적으로 접촉하고 상기 관통 홀을 통해 상기 제1 블라인드 홀 및 상기 제2 블라인드 홀 둘 모두 내로 연장되는, 전극 배열부.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 조립체는, 상기 제1 전도성 차폐부(150)에 접촉하기 위한 제1 접촉 요소(161), 및 제2 전극 측 상에 배열된 제2 스페이서 요소(145)의 제2 블라인드 홀(146)에 제공되는 제2 전도성 차폐부(151)에 접촉하기 위한 제2 접촉 요소(162)를 포함하는, 전극 배열부.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 접촉 조립체는, 상기 제1 접촉 요소 및 상기 제2 접촉 요소를 상기 전극 배열부의 축 방향(A)으로 서로로부터 떨어지게 밀어내는 스프링 요소(165)를 더 포함하는, 전극 배열부.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스프링 요소(165)는 상기 제1 전극에 전기적으로 접촉하고, 상기 제1 접촉 요소의 축방향 단부 또는 견부와 상기 제2 접촉 요소의 축방향 단부 또는 견부 사이에서 작용하는, 전극 배열부.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 스프링 요소는, 상기 제1 접촉 요소 및 상기 제2 접촉 요소 중 적어도 하나를 둘러싸고, 상기 제1 전극을 통해 연장되는 관통 홀에 제공되는 코일 스프링인, 전극 배열부.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제2 접촉 요소는 상기 제1 접촉 요소의 슬리브 섹션 내로 돌출되는 헤드 부분을 갖는 핀 섹션을 포함하거나, 반대의 경우도 마찬가지인, 전극 배열부.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제2 접촉 요소는 상기 제2 접촉 요소에 대해 이동가능하고 억류되며(captive), 특히, 상기 제2 접촉 요소의 헤드 부분은 상기 제1 접촉 요소의 암나사(internal thread)를 통해 나사결합되는, 전극 배열부.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 스페이서 요소는 세라믹 구체이고, 상기 전극 배열부는 적어도 3개의 전극을 포함하는 정전 렌즈인, 전극 배열부.
  16. 하전 입자 빔(105)에 작용하기 위한 전극 배열부를 위한 접촉 조립체로서,
    제1 스페이서 요소의 제1 블라인드 홀에 제공된 제1 전도성 차폐부에 전기적으로 접촉하기 위해 제1 전극으로부터 상기 제1 스페이서 요소의 제1 블라인드 홀 내로 연장되도록 구성되는 제1 접촉 요소;
    제2 스페이서 요소의 제2 블라인드 홀에 제공된 제2 전도성 차폐부에 전기적으로 접촉하기 위해 상기 제1 전극으로부터 상기 제2 스페이서 요소의 제2 블라인드 홀 내로 연장되도록 구성되는 제2 접촉 요소; 및
    상기 제1 접촉 요소와 상기 제2 접촉 요소 사이에서 작용하고 상기 제1 접촉 요소 및 상기 제2 접촉 요소를 대향하는 방향들로 떨어지게 밀어내는 스프링 요소
    를 포함하는, 접촉 조립체.
  17. 하전 입자 빔 디바이스로서,
    광학 축을 따라 전파되는 하전 입자 빔을 생성하기 위한 하전 입자 빔 소스;
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 전극 배열부를 포함하는 빔 영향 요소;
    상기 하전 입자 빔을 시편 상에 집속시키기 위한 대물 렌즈 디바이스; 및
    상기 시편에 의해 방출되는 신호 하전 입자들을 검출하기 위한 검출기
    를 포함하는, 하전 입자 빔 디바이스.
  18. 하전 입자 빔에 작용하기 위한 전극 배열부에서 전기장 강도를 감소시키는 방법으로서,
    광학 축을 따라 전파되는 하전 입자 빔을 생성하는 단계;
    적어도, 제1 전위로 제공되는 제1 전극, 제2 전위로 제공되는 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 샌드위치되고 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 서로에 대해 정렬시키는 제1 스페이서 요소를 포함하는 전극 배열부를 통해 상기 하전 입자 빔을 지향시키는 단계; 및
    상기 제1 스페이서 요소의 제1 블라인드 홀에 제공된 제1 전도성 차폐부로 상기 제1 전극과 상기 제1 스페이서 요소 사이의 접촉점으로부터 멀어지게 전기장 라인들을 굴곡시키는 단계
    를 포함하며, 상기 제1 블라인드 홀 내로 돌출되는 접촉 조립체는 상기 제1 전도성 차폐부와 상기 제1 전극 사이에 전기 접촉을 제공하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전극 배열부는 적어도, 제3 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제3 전극 사이에 샌드위치되고 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극을 서로에 대해 정렬시키는 제2 스페이서 요소를 더 포함하고,
    상기 방법은, 상기 제2 스페이서 요소의 제2 블라인드 홀에 제공된 제2 전도성 차폐부로 상기 제1 전극과 상기 제2 스페이서 요소 사이의 접촉점으로부터 멀어지게 전기장 라인들을 굴곡시키는 단계
    를 더 포함하며, 상기 접촉 조립체는 상기 제2 블라인드 홀 내로 돌출되고, 상기 제2 전도성 차폐부와 상기 제1 전극 사이에 전기 접촉을 제공하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 접촉 조립체의 제1 접촉 요소를 상기 제1 전도성 차폐부와 전기 접촉하게 제1 블라인드 홀 내로 그리고 상기 접촉 조립체의 제2 접촉 요소를 상기 제2 전도성 차폐부와 전기 접촉하게 상기 제2 블라인드 홀 내로 밀어내는 단계를 더 포함하는, 방법.
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