KR20230145008A - 하전 입자 빔 소스 - Google Patents

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KR20230145008A
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charged particle
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쿤 리우
스티븐 제이. 란돌프
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에프이아이 컴파니
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Abstract

예를 들어, 전자 현미경용 하전 입자 빔 소스는 베이스에 결합된 전기 전도성 지지 부재, 상기 지지 부재에 결합되고 보어를 정의하는 장착 부재, 및 상기 보어에 수용되고 상기 보어 내의 에미터 부재 주위에 유동된 고정 재료 층에 의해 유지되는 상기 에미터 부재를 포함할 수 있다.

Description

하전 입자 빔 소스{CHARGED PARTICLE BEAM SOURCE}
본 개시 내용은 전자 빔 소스와 같은 하전 입자 빔 소스, 및 이를 제조하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
주사 및/또는 투과 전자 현미경에 사용되는 것과 같은 전하 입자 빔(CPB: charged particle beam) 소스는 일반적으로, 전기적으로 바이어스되고/되거나 열적으로 가열될 때(예를 들어, 쇼트키 에미터(Schottky emitter)의 경우) 하전 입자 빔을 방출하는 필라멘트와 같은 빔 생성 요소를 포함한다. 이러한 필라멘트는 일반적으로, 결정질 텅스텐 또는 레늄과 같은 금속 재료, 란타넘 헥사브로마이드(LaB6) 또는 세슘 헥사브로마이드(CeB6)와 같은 복합 재료 및/또는 낮은 일함수를 갖는 다른 재료로 만들어진다. 그러나, 일함수가 낮은 복합 재료로 만들어진 필라멘트를 텅스텐 헤어핀과 같은 발열체에 결합하는 것은, 일반적으로 재료가 전기 스폿 용접에 의해서 부착될 수 없기 때문에 문제가 될 수 있다. 따라서, 복합 재료로 만들어진 기존 CPB 소스는 일반적으로, Vogel 마운트에서 흑연 시트들 사이에 필라멘트를 클램핑하는 것과 같이, 발열체 구조물의 부분에 의한 에미터 필라멘트에 대한 압축력 적용 또는 마찰 결합에 의존한다. 다른 접근법은, 에미터 필라멘트의 두께가 나노미터 내지 마이크로미터 두께인 경우에, 집속 이온 빔(FIB: focused ion beam) 용접으로 필라멘트를 고정하는 것을 포함한다. 이러한 접근 방식 각각에서, 에미터 필라멘트를 정확하게 정렬시키는 것은 어렵고 시간이 많이 걸린다. Vogel 마운트는 일반적으로, 에미터를 청소하고/하거나 소스 작동 중에 빔 생성을 시작하기 위해 상대적으로 높은 전기 가열 전류를 필요로 하며, 이는 예를 들어, 열 안정성 문제를 유발할 수 있다. FIB 용접은 시간이 많이 걸리고, 기술적으로 복잡하고, 일반적으로 진공 상태에서 수행되어야 하므로, 상대적으로 높은 생산 비용과 낮은 생산성으로 귀결된다. 따라서, 개선된 CPB 소스 구조체 및 제조 기술에 대한 요구가 존재한다.
본 개시 내용의 특정 실시형태는 전자 현미경과 같은 하전 입자 빔 시스템에서 사용하기 위한 하전 입자 빔 소스 또는 모듈에 관한 것이다. 대표적인 실시형태에서, 하전 입자 빔 소스는 베이스에 결합된 전기 전도성 지지 부재, 상기 지지 부재에 결합되고 보어를 정의하는 장착 부재, 및 상기 보어에 수용되고 상기 보어 내의 에미터 부재 주위에 유동된 고정 재료 층에 의해 유지되는 상기 에미터 부재를 포함한다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 장착 부재는 종축을 정의하고 보어는 종축을 따라 연장된다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 상기 장착 부재는 상기 장착 부재의 자유 단부 부분으로부터 길이 방향으로 오프셋된 상기 장착 부재의 길이를 따른 개구를 포함하며, 상기 개구는 상기 보어와 연통된다. 상기 고정 재료 층의 고정 재료는 상기 개구에 수용된다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 상기 개구는 상기 장착 부재에 형성된 채널이다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 상기 장착 부재는 그 길이를 따라 이격된 복수의 채널, 및 상기 에미터 부재 주위로 연장되는 복수의 유지 부분을 포함한다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 상기 장착 부재는 상기 지지 부재에 결합된 제1 단부 부분을 포함하고, 상기 자유 단부 부분은 자유 제2 단부 부분이고, 상기 개구는 상기 자유 제2 단부 부분으로부터 상기 제1 단부 부분을 향해 오프셋된다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 상기 에미터 부재는 란타넘 헥사 브로마이드(LaB6) 또는 세슘 헥사브로마이드(CeB6), 또는 스폿 용접이 불가능한 기타 에미터 재료를 포함한다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 상기 고정 재료 층은 콜로이드성 액체의 분산상으로부터 형성된다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 상기 고정 재료 층은 흑연을 포함한다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 상기 하전 입자 빔 소스는 전자 빔 소스로서 구성된다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 상기 에미터 부재는 상기 하전 입자 빔 소스의 다른 구성요소에 의해 클램프되지 않는다.
다른 대표적인 실시형태에서, 주사 전자 현미경은 개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두의 하전 입자 빔 소스를 포함할 수 있다.
다른 대표적인 실시형태에서, 하전 입자 빔 소스를 제조하는 방법은 상기 장착 부재에 상기 보어를 형성하는 단계, 상기 에미터 부재를 상기 장착 부재의 상기 보어 안으로 삽입하는 단계, 및 상기 고정 재료 층이 형성되도록 상기 에미터 부재 및 상기 장착 부재 주위로 콜로이드성 액체를 유동시키는 단계를 포함한다.
다른 대표적인 실시형태에서, 하전 입자 빔 소스를 사용하는 방법은 하전 입자 빔이 생성되도록 상기 에미터 부재를 가열하는 단계, 및 상기 하전 입자 빔을 타겟에 지향시키는 단계를 포함한다.
다른 대표적인 실시형태에서, 하전 입자 빔 소스는 베이스에 결합된 전기 전도성 지지 부재, 상기 지지 부재에 결합되고 보어를 정의하는 장착 부재, 및 상기 보어에 수용된 에미터 부재를 포함하되, 상기 장착 부재는 상기 에미터 부재 주위로 연장되는 유지 부분을 포함한다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 상기 에미터 부재는 상기 보어에 있는 상기 에미터 부재 주위에 유동된 고정 재료 층에 의해 상기 보어에 유지된다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 상기 고정 재료 층은 콜로이드성 액체의 분산상으로부터 형성된다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 상기 하전 입자 빔 소스는 유지 부분들 사이에 정의된 채널을 더 포함할 수 있다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 상기 보어 및 상기 에미터 부재는 각각 직사각형 단면을 포함한다.
다른 대표적인 실시형태에서, 하전 입자 빔 소스는 베이스에 결합된 전기 전도성 지지 부재, 상기 지지 부재에 결합되고 보어를 정의하는 장착 부재, 및 상기 보어에 수용되고 고정 재료 층에 의해 상기 보어에 유지되는 에미터 부재를 포함하되, 상기 보어의 단면은 상기 에미터 부재의 단면보다 더 크다.
개시된 실시형태 중 어느 하나 또는 모두에서, 에미터 부재는 장착 부재에 의해 클램핑되지 않는다.
개시된 기술의 전술된 그리고 다른 목적, 특징부, 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 진행되는 이하의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
도 1은 일 실시형태에 따른 하전 입자 빔 시스템의 대표적인 실시형태의 개략도이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 하전 입자 빔 소스의 측면도이다.
도 3은 도 2의 하전 입자 빔 소스의 장착 부재 및 에미터 부재의 확대 사시도이다.
도 4는 보어 및 채널의 형성 전의 도 2의 장착 부재의 측면도이다.
도 5는 일 실시형태에 따른 축 방향 보어 및 축 방향으로 이격된 채널의 형성 후의 도 2의 장착 부재의 자유 단부 부분의 확대 사시도이다.
도 6은 축 방향 보어에 수용된 에미터 부재를 도해하는 도 2의 장착 부재의 자유 단부 부분의 확대 사시도이다.
도 7은 보어에 에미터 부재를 고정하기 위해 도포된 고정 재료 층을 도해하는 도 2의 장착 부재의 자유 단부 부분의 확대 사시도이다.
도 8은 에미터 부재를 성형하기 전의 도 2의 장착 부재 및 에미터 부재의 자유 단부 부분의 사시도이다.
도 9는 일 실시형태에 따른, 냉전계 에미터로 구성된 에미터 부재를 도해하는 도 2의 장착 부재 및 에미터 부재의 자유 단부 부분의 확대 사시도이다.
도 10은 도 9의 에미터 부재의 일 부분의 확대 사시도이다.
도 11은 장착 부재의 보어의 단면 위에 중첩된 도 2의 에미터 부재의 단면을 도해하는 개략도이다.
도 12는 일 실시형태에 따른, 하전 입자 현미경의 일 부분에 장착된 도 2의 하전 입자 빔 소스를 도시하는 단면도이다.
도 13은 일 실시형태에 따른, 하전 입자 빔 소스를 만드는 방법을 도해하는 프로세스 흐름도이다.
도 14는 서로 원주 방향으로 오프셋된 2개의 채널을 포함하는 도 2의 장착 부재의 자유 단부 부분의 확대 사시도이다.
도 15는 단일 채널을 포함하는 도 2의 장착 부재의 자유 단부 부분의 확대 사시도이다.
도 16은 복수의 원형 개구를 포함하는 도 2의 장착 부재의 자유 단부 부분의 확대 사시도이다.
본 개시내용은, 하전 입자 빔(CPB: charged particle beam) 소스, 예를 들어, 전자 빔 소스, 전계 에미터, 전자총 등, 및 이의 제조를 위한 시스템 및 방법의 실시형태에 관한 것이다. 본원에 공개된 CPB 소스는 CPB 현미경과 같은 CPB 시스템의 맥락에서 논의되지만, 전자 홀로그래피, X-선 소스, 평면 디스플레이, 제트 추진 등과 같은 다른 응용분야에서도 유용할 수 있다. 본원에 설명된 CPB 소스는 한 쌍의 전극에 결합된 텅스텐 헤어핀과 같은 전도성(예를 들어, 금속) 지지 부재, 및 지지 부재의 정점에 결합되고 이로부터 연장되는 금속(예를 들어, 텅스텐) 장착 부재를 포함할 수 있다. 장착 부재는 LaB6 또는 CeB6 필라멘트와 같은 에미터 부재가 수용되는 축 방향 보어를 정의할 수 있다. 장착 부재는, 장착 부재의 자유 단부로부터 축 방향으로 오프셋된, 그리고 장착 부재의 측부에 있는 적어도 하나의 개구, 애퍼처 또는 채널을 추가로 정의할 수 있다. 에미터 부재는, 보어의 내부 표면, 에미터 부재의 대응되는 표면 및/또는 장착 부재의 외부 표면이 고정 재료 층에 의해 코팅되도록, 장착 부재 주위로, 적어도 하나의 채널을 통해 보어로 유동된 고정 재료 층에 의해 장착 부재의 보어에 유지될 수 있다. 본원에 공개된 CPB 소스는, 상당한 성능 저하 없이 구조물의 다른 요소에 의해 적용되는 압축력으로 에미터 부재를 제자리에 클램프하거나 유지할 필요 없이, CPB 시스템의 광축과 빔 생성 에미터의 향상된 정렬을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 고온에서 장기간 안정적이고 신뢰할 수 있는 작동을 제공할 수 있다.
실시예 1
도 1은 빔 칼럼(102)을 포함하는 하전 입자 빔(CPB) 시스템(100)의 대표적인 실시형태를 도시한다. 빔 칼럼(102)은 예를 들어, 주사 전자 현미경(SEM: scanning electron microscope), 투과 전자 현미경(TEM: transmission electron microscope), 또는 조합 주사 투과 전자 현미경(STEM: scanning and transmission electron microscope)과 같은 하전 입자 현미경일 수 있다. 도해된 실시형태에서, 참조의 용이성을 위해서 그리고 제한 없이, 빔 칼럼(102)은 주사 전자 현미경(SEM)으로서 구성된다. SEM(102)은, 콘덴서 렌즈(116) 및 대물 렌즈(106)와 같은 하나 이상의 CPB 렌즈를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 CPB 렌즈는 자기 렌즈(magnetic lens)일 수 있고, 특히 대물 렌즈(106)는 자기 대물 렌즈일 수 있다. SEM(102)은 타겟 또는 워크피스(W)의 이미지 생성을 위해 배치된다.
SEM(102)은 워크피스(W)를 홀딩 및 이동시키기 위한 위치 결정 시스템(110)을 하우징하는 진공 챔버(108)에 장착될 수 있다. 진공 챔버(108)는 진공 펌프(미도시)를 사용하여 배기될 수 있다.
SEM(102)은 본원에 설명된 임의의 CPB 소스 실시형태에 따라 구성될 수 있는 CPB 소스(112)를 포함할 수 있다. SEM(102)은 CPB 소스(112)로부터의 "원시(raw)" 방사 빔을 조작하여 이에 대해 집속, 수차 완화, 크로핑(cropping)(애퍼처(aperture)를 사용), 필터링, 스캐닝 등과 같은 작동을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, CPB 소스(112)는 입자-광축(115)을 따라 전파되는 입력 하전 입자(예를 들어, 전자 빔)의 빔(114)을 생성할 수 있다. SEM(102)은 일반적으로 빔(114)을 워크피스(W) 상에 집속시키기 위해 컨덴서 렌즈(116) 및 대물 렌즈(106)와 같은 하나 이상의 렌즈(예를 들어, CPB 렌즈)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, SEM(102)은 빔(114)을 조향시키도록 구성될 수 있는 편향 유닛(118)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 빔(114)은 연구되는 샘플 또는 가공 처리될 워크피스를 가로질러 스캐닝 모션(예를 들어, 래스터 또는 벡터 스캔)으로 조향될 수 있다. 어떤 실시예에서, 다른 렌즈, 편향기, 비점수차 조정기(stigmator), 및/또는 애퍼처와 같은 추가적인 CPB 구성요소가 사용되지만, 도해의 편의를 위해 도시되지 않는다.
CPB 시스템(100)은 특히, 편향 유닛(118), 하전 입자 빔(CPB) 렌즈(106, 116), 위치결정 시스템(110), 및 검출기(도시되지 않음)를 제어하기 위한, 그리고 검출기로부터 수집된 정보, 예를 들어, 워크피스 또는 이의 부분들의 이미지, 위치 정보 또는 시스템 제어 데이터를 디스플레이 유닛 상에 디스플레이하기 위한 컴퓨터 처리 장치 및/또는 컨트롤러(128)를 더 포함할 수 있다. 일부 경우에, 제어 컴퓨터(130)는 다양한 여기(excitation)를 설정하고, 이미징 데이터를 기록하고, 일반적으로 SEM, 위치결정 시스템 등의 작동을 제어하기 위해 제공된다.
실시예 2
도 2 및 도 3은 일 실시형태에 따른 하전 입자 빔(CPB) 소스 구성요소, 모듈, 또는 조립체(200)를 도시한다. CPB 소스(200)는, 절연 본체(202) 및 절연 본체(202) 내에 위치되거나 매립된 2개의 전극(204 및 206)을 포함하는 베이스(201)를 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 절연체(202)는 임의의 다양한 세라믹 재료와 같은 고온 절연 재료(예를 들어, 알루미나, 질화 붕소, 글라스, 가공 가능한 글라스 세라믹 등)를 포함할 수 있다.
CPB 소스(200)는 절연체(202)의 일 측부 상에 있는 2개의 전극(204 및 206)을 상호연결하는 만곡되거나 각진 지지 부재(208)("헤어핀"이라고도 함)를 더 포함할 수 있다. 도해된 실시형태에서, 지지 부재(208)는 정점(214)에서 함께 결합된 제1 부분(210) 및 제2 부분(212)을 포함할 수 있다. 지지 부재(208)의 제1 부분(210)은 전극(204)에 결합되거나 전기적으로 연결될 수 있고, 지지 부재의 제2 부분(212)은 전극(206)에 결합되거나 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 부분(210 및 212)은 정점(214)을 절연체(202)의 길이 방향 축선(예를 들어, 축선(218))과 정렬시키도록 각각의 전극(204 및 206)의 반대 측부에(예를 들어, 원주 방향으로 180° 오프셋된 원통형 전극들의 표면들 상의 지점들에) 결합될 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서, 부분들(210 및 212)은 시스템의 특정 요구 사항에 따라 전극들의 서로 동일한 측부들에 결합될 수 있다.
CPB 소스(200)는, 지지 부재(208)의 정점(214)에 결합되고 이로부터 연장되는 장착 부재(216)를 더 포함할 수 있다. 도 3은 장착 부재(216)를 더 상세히 도해한다. 예시된 실시형태에서, 장착 부재(216)는 지지 부재(208)의 정점(214)에 결합된 제1 단부 부분(220) 및 자유 제2 단부 부분(222)을 포함하는 원통형 몸체로서 구성되지만, 다른 실시형태에서 장착 부재는 임의의 모양을 가질 수 있다. 장착 부재(216)는 종축(218)을 정의할 수 있다. 장착 부재(216)는 개별적으로 형성되어(예를 들어, 용접에 의해) 지지 부재(208)에 부착될 수 있거나, 지지 부재와 장착 부재가 단일 구조물이 되도록 지지 부재와 일체로 형성될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "일체적으로 형성된" 및 "단일 구조물"이라는 용어는 개별적으로 형성된 재료 조각을 서로 고정하기 위한 어떠한 용접부, 패스너 또는 다른 수단을 포함하지 않는 구조물을 지칭한다.
도 5를 참조하면, 장착 부재(216)는, 장착 부재에 형성되고, 종축(218)(도 3)을 따르는 방향으로 자유 제2 단부 부분(222)으로부터 연장되는 샤프트/루멘/캐비티/보어(226)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 예시된 실시형태에서, 보어(226)는 자유 제2 단부 부분(222)의 자유 엣지에 개구(228)를 포함하고, 아래에서 더 설명되는 바와 같이 에미터 부재 또는 필라멘트(224)를 수용하도록 구성될 수 있다. 특정 실시형태에서, 보어(226)는 예를 들어, 에미터 부재(224)의 길이에 의존하여, 장착 부재(216)의 길이의 임의의 부분을 따라 연장될 수 있다. 예시된 실시형태에서, 보어(226)는 에미터 부재(224)의 직사각형 단면에 대응되는 직사각형 단면을 갖지만, 다른 실시형태에서 보어는 에미터의 모양에 따라 둥근 또는 원형 단면과 같은 임의의 단면 형상을 가질 수 있다.
특정 실시형태에서, 장착 부재(216)는 또한, 이의 길이를 따라 이격되고 채널/리세스/트렌치/슬롯(230)으로서 구성되는 하나 또는 복수의 개구를 포함할 수 있다. 채널(230)은 장착 부재(216)의 제2 단부 부분(222)에 형성될 수 있고, 장착 부재의 단면을 통해 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 도 3 및 도 5를 참조하면, 아래에서 더 상세히 설명되는 고정 재료 층(242)을 도포하기 전에, 채널(230)은 보어(226)와 유체 연통될 수 있다. 특정 실시형태에서, 채널(230)은 종축(218)(도 3)에 수직으로 연장될 수 있고, 장착 부재(216)의 길이를 따라 서로 축 방향으로 이격될 수 있다.
특정 실시형태에서, 채널(230)은 자유 제2 부분(222)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 예시된 실시형태에서, 자유 제2 단부 부분(222)은 종축(218)을 따라 서로 축 방향으로 서로 이격되고 장착 부재의 두께를 통해 대략 절반으로 연장되는 2개의 채널(230A 및 230B)을 포함한다. 자유 제2 단부 부분(222)은 순차적인 채널들(230) 사이 및/또는, 특정 실시형태에서, 자유 제2 단부 부분(222)의 단부 표면에 배치된 유지 부재/부분(232)으로서 구성된 만곡된 돌출부 또는 연장 부를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 실시형태에서, 장착 부재(216)는 채널들(230A 및 230B) 사이에 만곡된 유지 부분(232A) 및 채널(230B)의 원위에 위치된 만곡된 유지 부분(232B)을 포함한다. 보어(226)는 유지 부분(232A 및 232B)을 통해 연장될 수 있다.
여전히 도 5를 참조하면, 도해된 실시형태에서, 장착 부재(216)는 유지 부분(230B)으로부터 축 방향으로(예를 들어, 원위로) 연장되는 연장 부분 또는 크래들(cradle) 부분(234)을 더 포함할 수 있다. 크래들 부분(234)은, 축 방향으로 정렬되고(적어도 에미터 부재(224)의 삽입 및 고정 재료 층(242)의 도포 이전에) 보어(226)와 유체 연통되는 종방향으로 연장되는 리세스 또는 채널(236)을 정의할 수 있다. 특정 실시형태에서, 크래들 부분(234)은, 함께 노치(246)를 정의할 수 있는 3개의 축 방향으로 연장되는 뾰족한 돌출부(248, 250, 252)를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 채널(230)은 예시된 실시형태에서와 같이 서로 원주 방향으로 정렬될 수 있거나, 또는 원주 방향으로 오프셋될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시형태에서, 채널들(230)은 장착 부재(216)의 원주 주위 어디에서나 형성될 수 있고, 임의의 각도 간격을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 14는 채널들(230A, 230B)이 원주 방향으로 서로 180° 오프셋된 다른 실시예를 도시한다. 채널(230)은 또한, 도시된 바와 같이, 균일 한 축 방향 간격을 갖거나 시스템의 특정 요구 사항에 따라, 채널들 사이에 상이한 축 방향 간격을 갖도록 형성될 수 있다. 채널(230)은 또한, 축 방향으로 측정된 임의의 폭을 가질 수 있고, 장착 부재의 원주의 임의의 부분 주위로 연장될 수 있다. 채널들은 또한, 동일한 폭이나 원주 방향 길이를 가질 필요는 없다. 다른 실시형태에서, 장착 부재는 도 15에 도시된 바와 같이 단일 채널(230)만을 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 채널들(230)은 보어(226)와 유체 연통되는 임의의 크기 및/또는 형상의 개구 또는 애퍼처일 수 있고, 보어 안으로 고정물이 들어가게 하기 위해 장착 부재(216)를 따라 그리고/또는 주위에 임의의 개수로 그리고 임의의 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 16은 복수의 둥근 애퍼처(260)를 포함하는 장착 부재(216)를 도해하며, 이 복수의 원형 구멍은 도시된 바와 같이 서로 각도 및 길이 방향으로 정렬되거나 임의의 배열로 각도 및/또는 길이 방향으로 오프셋될 수 있다. 장착 부재는 또한, 장착 부재를 따라 축 방향으로 이격된 이러한 애퍼처들(260)의 다수의 열 또는 밴드를 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 에미터 부재(224)는 예를 들어, 정점에서 지지 부재(208)에 형성된 보어에 수용될 수 있고, 장착 부재를 포함할 필요가 없다.
상술한 바와 같이, CPB 소스는 장착 부재(216)에 결합된 에미터 부재(224)를 더 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 에미터 부재(224)의 베이스 또는 제1 단부 부분(238)(도 6)은 장착 부재(216)의 보어(226)에 수용될 수 있고, 에미터 부재는 종축(218)을 따르는 방향으로 장착 부재의 자유 제2 단부 부분(222)으로부터 축 방향으로 연장될 수 있다(도 3). 특정 실시형태에서, 에미터 부재(224)의 팁 또는 자유 단부 부분은 날카롭거나 뾰족할 수 있다. 예시된 실시형태에서, 에미터 부재(224)는 직사각형 보어(226)에 대응되는 직사각형 단면을 가지나, 에미터 부재(224) 및 보어(226)는 임의의 단면 형상을 가질 수 있다.
에미터 부재(224)는 비교적 낮은 일함수(예를 들어, 2.6 eV 이하, 예를 들어, 2.93 eV 이하)를 나타내는 임의의 다양한 재료를 포함할 수 있다. 예시적인 재료는 결정질 란타넘 헥사브로마이드(LaB6), 세슘 헥사브로마이드(CeB6), 결정질 텅스텐(예를 들어, W(100)), ZrO 코팅 결정질 텅스텐, 단일 벽 탄소 나노 튜브, 다중 벽 탄소 나노 튜브, 탄소 나노 콘, ZnO 나노벨트, WOx 나노와이어 또는 기타 금속 나노와이어 등을 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 에미터 부재(224)와 보어(226)는 동일한 단면 형상을 갖지만, 보어(226)의 단면(예를 들어, 단면적)은 에미터 부재의 제1 단부 부분(238)의 단면(예를 들어, 단면적)보다 클 수 있다. 이것은, 에미터 부재(224)의 제1 단부 부분(238)의 단면이 보어(226)의 단면 상에 개략적으로 중첩된 것으로 도시된 도 11에 예시된다. 따라서, 에미터 부재(224)의 장착 부재(216)에 대한 고정 또는 부착 전에, 에미터 부재는 보어(226) 내에서 장착 부재에 대해 종방향으로 자유롭게 이동 가능할 수 있다. 따라서, 기존의 보겔 형(Vogel-type) CPB 소스와 달리, 예시된 실시형태에서 장착 부재(216)는 에미터 부재를 제자리에 유지하기 위해 에미터 부재(224)에 압축력을 가하거나 이를 클램핑하지 않는다.
따라서, 고정 재료, 결합제, 또는 고정 또는 결합제 수단이 보어(226) 내의 제자리에 있는 에미터 부재(224)를 고정하기 위해 사용될 수 있다. 특정 실시형태에서, 고정 재료는, 에미터 부재(224)를 장착 부재(216)에 고정/결합/고착/결합/부착하고, 여기서는 고정 재료 층(242)(도 3 및 도 7)으로 지칭되는 재료 층의 형태일 수 있다. 특정 실시형태에서, 고정 재료 층(242)은 콜로이드성 액체 또는 졸의 분산상(dispersed phase)과 같이 액체 또는 유동 가능한 상태로 도포된 재료일 수 있다. 특정 실시형태에서, 고정 재료 층(242)은 콜로이드성 흑연 혼합물의 액체상 또는 매체의 증발 후에 남겨진 흑연 층을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 고정 재료 층(242)은 보어(226)에서 에미터 부재(224)의 둘레 주위에서 그리고/또는 장착 부재(216)의 외부 주위에서 적어도 부분적으로 연장되어, 보어 내에서 에미터 부재(224)를 제자리에 결합 또는 고정시킬 수 있다.
고정 재료 층(242)을 형성하기 위해서 사용될 수 있는 예시적인 재료는 흑연, 그래핀, 버키 볼(Bucky ball)(예를 들어, C60), 탄소 나노튜브, 비정질 탄소 등을 포함한다. 이러한 재료는, 액체상이 물(예를 들어, 수성 콜로이드성 혼합물), 알코올(예를 들어, 이소프로판올), 아세톤 등 중 어느 하나를 포함하는 콜로이드성 혼합물의 일부(예를 들어, 분산상)로서 도포될 수 있다. 다른 실시형태에서, 에미터 부재(224)는, 텅스텐, 레늄, 몰리브덴, 탄탈륨 등을 포함하는, 비교적 높은 용융 온도를 갖는 다른 재료를 사용하여, 그리고/또는 집속 이온 빔(FIB: focused ion beam) 용접, 전자빔 증착, 열 증발, 스퍼터링, 화학 기상 증착, 원자 층 증착 등과 같은 다양한 박막 증착 기술 중 어느 하나를 포함한 기타 프로세스를 사용하여 제자리에 고정될 수 있다.
특정 실시형태에서, 지지 부재(208) 및/또는 장착 부재(216)는 비교적 높은 융점을 갖는 다양한 금속 중 어느 하나와 같은 임의의 전기 전도성 고온 재료로 제조될 수 있다. 비제한적인 실시예는 텅스텐(W)(예를 들어, 다결정 텅스텐), 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 레늄(Re), 니오븀(Nb) 등, 및/또는 이러한 금속들의 조합물 또는 합금을 포함한다.
도 4 내지 도 9는 일 실시형태에 따른 CPB 소스(200)를 제조하는 대표적인 프로세스를 도시한다. 도 4는 보어 및 채널의 형성 이전에 기계 가공되지 않은 상태에서 지지 부재(208)에 장착된 장착 부재(216)를 도해한다. 특정 실시형태에서, 장착 부재(216)의 자유 제2 단부(222)는 뾰족한 팁(244)을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 지지 부재(208) 및/또는 절연체(202)는 적절한 고정물에 장착될 수 있고, 보어(226)는 예를 들어, 레이저 빔 가공, 집속 이온 빔 밀링 등과 같은 다양한 밀링 또는 미세 가공 기술 중 어느 하나에 의해 형성될 수 있다. 채널(230)은 유사한 방식으로, 그리고/또는 화학적 에칭(예를 들어, 습식 또는 건식 에칭), 포토리소그래피 등을 포함하는 다른 기술에 의해 형성될 수 있다.
도 5는 보어(226) 및 채널(230)을 형성한 후의 장착 부재(216)를 도해한다. 예시된 실시형태에서, 뾰족한 팁(244)(도 4)의 일부는 부분적으로 밀링되어 크래들 부분(234) 및 돌출부(248 내지 252)를 형성할 수 있다. 다른 실시형태에서, 뾰족한 팁(244)은 밀링되지 않은 상태로 유지되거나, 또는 완전히 밀링될 수 있다. 도 6을 참조하면, 다음으로, 에미터 부재(224)는 예를 들어, 마이크로조작기를 사용하여 화살표(254) 방향으로 보어(226) 안으로 삽입될 수 있다. 보어에 수용되면, 유지 부분(232A 및 232B)은, 에미터 부재가 유지 부분의 위치에서 장착 부재의 재료에 의해 둘러싸이도록 에미터 부재(224) 주위에 또는 위에 연장될 수 있다.
도 7을 참조하면, 다음으로, 에미터 부재(224)는 고정 재료 층(242)을 도포함으로써 제자리에 고정될 수 있다. 특정 실시형태에서, 고정 재료 층(242)은 콜로이드성 흑연의 경우에서와 같이 액체상태(예를 들어, 피펫을 사용하여 주입됨)로 도포될 수 있다. 콜로이드성 액체는 채널(230) 주위로 그리고 채널을 통해 보어(226)(도 5) 내로, 그리고 에미터 부재(224) 주위로 유동될 수 있어서, 에미터 부재(224) 및 보어의 내부 표면이 실질적으로 보어(226)의 전체 길이를 따라 콜로이드성 액체에 의해 적셔질 수 있다. 콜로이드성 액체의 액체 매체 또는 액체상은 증발되도록 허용되어, 에미터 부재의 표면, 보어, 및 에미터 부재(224)를 유지하는 장착 부재를 코팅하고/덮고/캡슐화하고/감싸는 고정 재료 층(예를 들어, 흑연 층)을 남겨 놓는다. 특정 실시형태에서, 고정 재료 층(242)은 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 에미터 부재(224)와 오버사이즈(oversized) 보어(226) 사이의 갭 또는 캐비티에 채워질 수 있다. 특정 실시형태에서, 고정 재료 층(242) 및 장착 부재(216)는, 고정 재료 층이 탄소 또는 흑연을 포함하고 장착 부재가 텅스텐을 포함하는 실시 양태에서와 같이, 에미터 부재(224)를 장착 부재에 고정하는 것을 추가로 돕기 위해 고온에서 함께 접합/융합/용접될 수 있다. 이러한 융합 또는 용접은 조립체가 가열되는 정상 현미경 작동 중에 그리고/또는 시운전 기간(break-in period) 중에 발생될 수 있다.
도 8은 장착 부재(216)에 고정된 에미터 부재(224)를 도해한다. 특정 실시형태에서, 에미터 부재(224)는 냉전계 에미터(cold field emitter), 쇼트키(Schottky) 에미터 등으로서의 작동을 위한 추가 처리 또는 성형 단계를 거칠 수 있다. 예를 들어, 특정 실시형태에서, 에미터 부재(224)는 장착 부재(216)를 넘어서 특정 거리로 연장되도록 단축될 수 있다(예를 들어, 특정 실시형태에서 200 μm). 특정 실시형태에서, 에미터 부재(224)의 팁 또는 자유 단부 부분은 또한, 원하는 특정 특성에 따라 점 또는 다른 특정 형상으로 성형/가공/밀링될 수 있다. 예를 들어, 도 9 및 도 10은 피라미드(도 9) 및 나노로드(예를 들어, 원통형 또는 실질적으로 원통형)(도 10)로서 구성된 에미터 부재(224)를 도시한다. 이러한 에미터는 냉전계 에미터 또는 쇼트키 에미터로서 작동되도록 구성될 수 있다.
도 12는 본원에서 설명된 임의의 CPB 시스템에 따라 구성될 수 있는 하전 입자 현미경(300)에 장착된 CPB 소스(200)의 단면도를 도해한다. 현미경(300)에 장착될 때, 에미터 부재(224)는 현미경의 입자 광학 축(302)을 따라 정확하게 정렬될 수 있다. 에미터 부재(224)를 전기적으로 바이어스하고/하거나 가열함으로써(예를 들어, 지지 부재(208)를 통해 전류를 흐르게 함으로써)(에미터가 냉전계 에미터 또는 쇼트키 에미터로 구성되는지 여부에 따라 다름), 에미터 부재(224)는 상술된 바와 같이 빔 칼럼의 다양한 요소에 의해 조작되고 집속될 수 있는 하전 입자 빔을 방출할 수 있다. 도 12에서, 단면의 평면 뒤에 위치되는 지지 부재(208)의 제2 부분(212)의 부분만이 가시적이다.
본원에 설명된 하나 이상의 실시형태는 기존 CPB 소스에 비해 상당한 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 에미터 부재를 장착 부재의 보어에 삽입하고 고정 재료를 보어 안으로 유동시킴으로써 에미터 부재를 제자리에 고정하면, 기존의 Vogel 마운트를 사용하여 가능한 것보다 훨씬 더 작은 CPB 소스를 제작할 수 있다. 본원에 설명된 CPB 소스의 장착 부재(216)는 직경이 수십 마이크로미터 이하일 수 있는 한편, 유사한 Vogel 마운트는 직경 또는 주요 치수가 수백 마이크로 미터 내지 몇 밀리미터인 텅스텐베이스 마운트 또는 클램핑 부재를 필요로할 수 있다. 따라서, 본원에 설명된 바와 같이 구성된 CPB 소스의 빔 생성 부분은 Vogel 마운트를 포함하는 유사한 CPB 소스보다 10배 더 작을 수 있다. 이는 또한, 에미터 필라멘트를 작동 온도로 가열하는 데 필요한 전류 요건을 감소시킬 수 있어, 열 안정성을 향상시킬 수 있다.
추가로, 본원에 설명된 CPB 소스를 생성하기 위해 필요한 시간은 기존 소스와 비교하여 상당히 줄어들 수 있으며, 동등하거나 우수한 성능을 제공할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 보어(226)가 장착 부재(216)의 축과 정밀하게 정렬되어 형성될 수 있기 때문에, 에미터 부재(224)는 보어에 수용될 때 자동으로 이 축과 정확하게 정렬될 수 있으며, 복잡한 정렬 절차 및 고정 장치가 필요하지 않다. 또한, 에미터 부재는 Vogel 마운트에서와 같이 지지 구조체에 의해 가해지는 압축력에 의해 제자리에 클램프되거나 유지되지 않기 때문에, 에미터 부재(224)를 장착하는 복잡성과 필요한 시간도 상당히 감소될 수 있다. 특히, 본원에 설명된 CPB 소스 구성은 에미터 필라멘트를 수용하기 위해 지지 구조체의 클램핑 부재들이 이격되어 배치되는 점, 및 그래파이트 시트와 같은 부재는 클램핑 부재와 에미터 필라멘트 사이에 배치되어 점(이들 모두는 조립 및 정렬을 복잡하게 함)을 요구하지 않는다.
추가적으로, 보어 형성, 채널 형성, 에미터 부재 배치 및/또는 고정 재료 층의 도포 중 어느 하나 또는 전부는 주위 실험실 조건(예를 들어, "공기")에서 수행될 수 있고, 진공 하에서 수행될 필요가 없다. 이는 기존 빔 소스, 특히 진공 하에서 부품의 FIB 용접 또는 고정을 필요로 하는 빔 소스에 비해 CPB 소스(200)를 제조하는 데 필요한 시간을 상당히 감소시킬 수 있다. 본원에 설명된 CPB 소스의 제조는 또한, 자동화되고/되거나 상업적 규모로 구현될 수 있다.
본원에 설명된 구성물을 갖는 CPB 소스는 하전 입자 현미경에서 10-6 torr의 압력에서 약 1시간 동안 2200 K의 온도로 가열되었고, 고정 재료 층으로부터 기계적 드리프트(mechanical drift) 또는 재료 손실이 실질적으로 전혀 관찰되지 않았으며, 이는 본원에 설명된 CPB 소스 실시형태가 견고하고 신뢰 가능하다는 점을 나타낸다.
본원에서 설명된 CPB 소스는 상술된 SEM, TEM 또는 STEM과 같은 다양한 하전 입자 빔 시스템(이러한 현미경이 집속 이온 빔(FIB) 밀과 같은 다른 빔 컬럼과 결합되는 다중 빔 시스템을 포함)에서 사용될 수 있다.
도 13은 CPB 소스(200)를 만드는 대표적인 방법을 예시한다. 프로세스 블록(400)에서, 베이스 부재(202)가 척 또는 고정물에 장착된 상태에서, 보어(226)는 예를 들어, 펄스 또는 연속 파, 집속 또는 비집속 레이저 빔으로 장착 부재(216)에 형성될 수 있다. 프로세스 블록(402)에서, 개구/애퍼처/채널(230)은 예를 들어, 펄스 또는 연속 파, 집속 또는 비집속 레이저 빔, 에칭 또는 포토리소그래피 프로세스에 의해 장착 부재(216)의 자유 제2 단부 부분(222)에 형성될 수 있다. 프로세스 블록(404)에서, 베이스 부재(202)가 하나의 고정구에 고정되고 에미터 부재(224)가 마이크로조작기와 같은 다른 고정구에 고정된 상태에서, 에미터 부재는 보어(226)와 정렬되어 보어에 삽입될 수 있다. 프로세스 블록(406)에서, 고정 재료 층(242)은, 예를 들어, 액체가 채널(230)을 통해 보어(226) 안으로 그리고 에미터 주위로 유동되어 에미터 부재(224)의 표면, 보어, 유지 부분, 및 장착 부재의 다른 부분을 코팅하도록 장착 부재의 자유 제2 단부(222) 상에 콜로이드성 흑연 액체를 피펫팅함으로써 도포될 수 있다. 콜로이드성 액체의 액체상이 증발될 때, 소스가 사용될 CPB 시스템의 특정 요구 사항에 따라 에미터 부재(224)의 추가 성형이 수행될 수 있다. 대안 적으로, 고정 재료 층은 상술된 바와 같이 박막 증착 등과 같은 다른 방식으로 도포될 수 있다.
용어들에 대한 설명
본원 및 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "한(a)", "하나의(an)" 및 "상기(the)"는 문맥상 명백하게 달리 지시되지 않는 한 복수 형태를 포함한다. 또한, "포함한다"라는 용어는 "(개방형) 포함한다"를 의미한다. 또한, "결합된"이라는 용어는 결합된 항목들 사이에 중간 요소가 존재할 수 있음을 배제하지 않는다.
본원에서 기술된 시스템, 장치 및 방법은 어떤 식으로든 제한하는 방식으로 해석되어서는 안 된다. 대신에, 본 개시내용은 단독으로 그리고 서로의 다양한 조합 및 서로 간의 서브 조합(sub-combination)으로 개시된 다양한 실시형태들의 모든 신규하고 비자명한 특징부 및 양태에 관한 것이다. 개시된 시스템, 방법 및 장치는 임의의 특정 양태 또는 특징부 또는 이들의 조합에 한정되지 않으며, 개시된 시스템, 방법 및 장치는 임의의 하나 이상의 특정 이점이 존재하거나 문제가 해결될 것을 요구하지도 않는다. 모든 작동 이론은 설명을 용이하게 하기 위한 것이지만, 개시된 시스템, 방법 및 장치는 이러한 작동 이론에 한정되지 않는다.
개시된 방법들 중 일부 방법의 동작들이 편리한 표현을 위해 특정한 순차적인 순서로 기술되었지만, 본원에 제안된 특정 언어에 의해 특정 순서가 요구되지 않는 한, 이러한 기술 방식은 재배열을 포함한다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 순차적으로 기술된 동작은 경우에 따라 순서가 바뀌거나 동시에 실시될 수도 있다. 더욱이, 단순화를 위해, 첨부된 도면은 개시된 시스템, 방법 및/또는 장치가 다른 시스템, 방법 및 장치와 함께 사용될 수 있는 다양한 방식을 나타내지 않을 수 있다. 또한, 설명은 개시된 방법을 설명하기 위해서 때때로 "생성하다" 및 "제공하다"와 같은 용어를 사용한다. 이러한 용어는 실행되는 실제 동작의 상위 수준의 추상적 개념이다. 이러한 용어에 대응되는 실제 동작들은 특정 구현예에 따라 달라질 것이며 당업자에 의해 쉽게 식별될 수 있다.
일부 예에서, 값, 절차, 또는 장치는 "최저", "최상", "최소", 등과 같은 것으로 지칭된다. 이러한 설명은, 사용된 많은 기능적 대안 중 하나가 선택될 수 있고, 이러한 선택이 다른 선택보다 더 낫거나, 더 작거나, 또는 그렇지 않으면 선호될 필요가 없음을 나타내도록 의도된 점이 이해될 것이다.
어떤 실시예들은 "위에", "아래에", "상부에", "하부에" 등과 같이 표시된 방향을 참조하여 설명된다. 이들 용어는 설명의 편의를 위해 사용되지만, 임의의 특정한 공간적 배향을 암시하지는 않는다.
여기에 설명된 다양한 구성요소, 매개 변수, 작동 조건 등에 대한 대안이 있지만, 이러한 대안이 반드시 동등하고/하거나 동등하게 잘 수행된다는 것을 의미하지는 않는다. 또한, 달리 명시되지 않는 한 대안이 선호되는 순서로 나열된다는 점을 의미하지 않는다.
개시된 기술의 원리들이 적용될 수 있는 많은 가능한 실시형태를 고려하여, 도시된 실시형태들은 단지 실시예들이고 본 개시 내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점이 인식되어야 한다. 오히려, 본 개시 내용의 범위는 적어도 다음의 청구범위 및 여기에서 설명된 특징부의 균등물만큼 넓다. 그러므로 본 발명자들은 이러한 청구항의 범위 및 사상 내에 있는 모든 것을 청구한다.

Claims (20)

  1. 하전 입자 빔 소스(charged particle beam source)에 있어서,
    장착 부재로서, 상기 장착 부재의 자유 단부에 제1개구 및 상기 장착 부재의 종축을 따라 상기 제1개구로부터 상기 장착 부재 내로 연장되는 보어를 포함하는, 장착 부재;
    상기 장착 부재의 측벽에 정의되며 상기 장착 부재의 외부 표면과 상기 보어 사이로 연장된 제2개구로서, 상기 제2개구는 상기 장착 부재의 상기 종축을 따라 상기 제1개구로부터 이격된, 제2개구;
    상기 보어 내에 수용되고 상기 장착 부재의 상기 종축을 따라 정렬된 에미터 부재; 및
    상기 보어 내의 상기 에미터 부재를 유지하기 위해 상기 보어 및 상기 제2개구에 수용된 고정 재료를 포함하는, 하전 입자 빔 소스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정 재료는 상기 장착 부재의 외부 표면 주위로 적어도 부분적으로 연장된, 하전 입자 빔 소스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 장착 부재는 만곡된 전기 전도성 헤어핀(hairpin) 부재에 결합되고 상기 헤어핀 부재로부터 연장된, 하전 입자 빔 소스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에미터 부재는 상기 장착 부재의 측면의 상기 제2개구를 넘어 상기 헤어핀 부재를 향하는 방향으로 연장된, 하전 입자 빔 소스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2개구는 채널 또는 슬롯을 포함하는, 하전 입자 빔 소스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2개구는 상기 장착 부재의 둘레 주위에 배열된 복수의 제2개구들 중 하나인, 하전 입자 빔 소스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고정 재료는 상기 보어의 내부 표면을 코팅하고 상기 보어 내의 상기 에미터 부재 주위로 연장되어 상기 에미터 부재를 덮는, 하전 입자 빔 소스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 에미터 부재는 란타넘 헥사보라이드(LaB6) 또는 세륨 헥사보라이드(CeB6)를 포함하는, 하전 입자 빔 소스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고정 재료는 흑연(graphite)을 포함하는, 하전 입자 빔 소스.
  10. 제1항의 하전 입자 빔 소스를 포함하는, 주사 전자 현미경.
  11. 제1항의 하전 입자 빔 소스를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 장착 부재의 상기 보어를 형성하는 단계;
    상기 장착 부재의 상기 보어 내로 상기 에미터 부재를 삽입하는 단계; 및
    상기 고정 재료를 형성하기 위해 상기 에미터 부재 및 상기 장착 부재 주위로 콜로이드성 액체를 유동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제1항의 하전 입자 빔 소스를 사용하는 방법에 있어서,
    하전 입자 빔이 생성되도록 상기 에미터 부재를 가열하는 단계; 및
    상기 하전 입자 빔을 타겟에 지향시키는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 하전 입자 빔 소스에 있어서,
    전기 전도성 재료를 포함하는 만곡된 헤어핀 부재;
    상기 헤어핀 부재와 결합되고 상기 헤어핀 부재의 정점으로부터 연장되며, 자유 단부를 포함하는 장착 부재;
    상기 장착 부재에 정의되고 상기 장착 부재의 종축을 따라 연장된 보어로서, 상기 보어는 상기 장착 부재의 자유 단부에 있는 개구를 포함하는, 보어;
    상기 보어 내에 수용되며 상기 장착 부재의 상기 종축을 따라 정렬된 에미터 부재; 및
    상기 보어의 내부 표면을 코팅하고 상기 보어의 상기 에미터 부재 주위로 연장되며 상기 에미터 부재를 덮는 고정 재료층을 포함하는, 하전 입자 빔 소스.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 장착 부재의 상기 자유 단부에 있는 개구는 제1개구이고,
    상기 장착 부재는 상기 장착 부재의 측벽에 정의되며 상기 장착 부재의 외부 표면과 상기 보어 사이로 연장된 제2개구를 더 포함하며, 상기 제2개구는 상기 종축을 따라 상기 제1개구로부터 이격되며, 상기 고정 재료층은 상기 제2개구에 수용된, 하전 입자 빔 소스.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 에미터 부재는 상기 장착 부재의 상기 측벽의 상기 제2개구를 넘어 상기 헤어핀 부재를 향하는 방향으로 연장된, 하전 입자 빔 소스.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 고정 재료층은 상기 장착 부재의 외부 표면 주위로 적어도 부분적으로 연장된, 하전 입자 빔 소스.
  17. 하전 입자 빔 소스에 있어서,
    장착 부재로서, 상기 장착 부재의 자유 단부에 개구 및 상기 장착 부재의 종축을 따라 상기 개구로부터 상기 장착 부재 내로 연장되는 보어를 포함하는, 장착 부재;
    상기 보어 내에 수용되며 상기 장착 부재의 상기 종축을 따라 정렬된 에미터 부재; 및
    상기 보어 내에 상기 에미터 부재를 유지하기 위해 상기 보어 내부 및 상기 장착 부재의 외부 표면 주위에 적어도 부분적으로 수용된 고정 재료를 포함하는, 하전 입자 빔 소스.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 장착 부재의 상기 자유 단부에 있는 개구는 제1개구이고,
    상기 장착 부재는 상기 장착 부재의 측벽에 정의되며 상기 장착 부재의 외부 표면과 상기 보어 사이로 연장된 제2개구를 더 포함하며, 상기 제2개구는 상기 종축을 따라 상기 제1개구로부터 이격되며, 상기 고정 재료는 상기 제2개구에 수용된, 하전 입자 빔 소스.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 고정 재료는 상기 보어의 내부 표면을 코팅하며 상기 보어 내의 상기 에미터 부재 주위로 연장되어 상기 에미터 부재를 덮는, 하전 입자 빔 소스.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 장착 부재는 만곡된 전기 전도성 헤어핀 부재에 결합되고 상기 장착 부재의 상기 종축을 따라 상기 헤어핀 부재로부터 연장된, 하전 입자 빔 소스.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2619965A (en) * 2022-06-24 2023-12-27 Aquasium Tech Limited Electron beam emitting assembly

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5242591B2 (ko) * 1972-12-08 1977-10-25
US4054946A (en) * 1976-09-28 1977-10-18 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Electron source of a single crystal of lanthanum hexaboride emitting surface of (110) crystal plane
US4258283A (en) * 1978-08-31 1981-03-24 Balzers Aktiengesellschaft Fur Hochvakuumtechnik Und Dunne Schichten Cathode for electron emission
JPS62140331A (ja) 1985-12-16 1987-06-23 Hitachi Ltd 熱電子放出陰極
JP2763334B2 (ja) * 1989-05-22 1998-06-11 富士通株式会社 電子ビーム露光装置
FR2700909B1 (fr) * 1993-01-27 1995-03-17 Gen Electric Cgr Dispositif et procédé automatique de calibration géométrique d'un système d'imagerie par rayons X.
JP2809264B2 (ja) * 1995-04-21 1998-10-08 日本電気株式会社 電界放出型冷陰極素子の実装方法
US6731283B1 (en) * 1997-12-31 2004-05-04 Siemens Corporate Research, Inc. C-arm calibration method utilizing aplanar transformation for 3D reconstruction in an imaging system
US6753828B2 (en) * 2000-09-25 2004-06-22 Siemens Corporated Research, Inc. System and method for calibrating a stereo optical see-through head-mounted display system for augmented reality
US20020105484A1 (en) * 2000-09-25 2002-08-08 Nassir Navab System and method for calibrating a monocular optical see-through head-mounted display system for augmented reality
AU2002249834B2 (en) * 2000-12-24 2008-05-22 Iser Lubocki A method for detecting biomarkers
US20040063216A1 (en) * 2000-12-24 2004-04-01 Iser Lubocki Method for detecting biomarkers
WO2004090510A1 (en) * 2003-04-14 2004-10-21 Alight Technologies A/S Optical fibre needle for spectroscopic analysis of liquids
JP4951477B2 (ja) * 2006-12-04 2012-06-13 電気化学工業株式会社 電子放出源
US8814807B2 (en) * 2009-08-19 2014-08-26 Mirador Biomedical Spinal canal access and probe positioning, devices and methods
DE102010049521B3 (de) * 2010-10-25 2012-04-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zum Erzeugen eines Elektronenstrahls
US9070527B2 (en) 2011-02-25 2015-06-30 Param Corporation Electron gun and electron beam device
JP5412677B2 (ja) * 2011-07-21 2014-02-12 株式会社Ｉｃｓｔ 注射器操作検出装置
US8861672B2 (en) * 2011-11-16 2014-10-14 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Patient positioning system
US20130161520A1 (en) * 2011-12-21 2013-06-27 General Electric Company System and method for collimation in imaging systems
WO2014007121A1 (ja) * 2012-07-03 2014-01-09 独立行政法人物質・材料研究機構 六ホウ化金属冷電界エミッター、その製造方法及び電子銃
JP6112930B2 (ja) * 2013-03-26 2017-04-12 株式会社日立ハイテクサイエンス ガスイオン源、及び集束イオンビーム装置
JP6529920B2 (ja) * 2016-03-01 2019-06-12 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電界放出電子源、その製造方法および電子線装置
IL262973B2 (en) * 2016-05-16 2023-09-01 B G Negev Technologies & Applications Ltd At Ben Gurion Univ A functional anti-biofilm and antimicrobial membrane spacer
WO2018029018A1 (en) * 2016-08-08 2018-02-15 Asml Netherlands B.V. Electron emitter and method of fabricating same
US10453645B2 (en) * 2016-12-01 2019-10-22 Applied Materials Israel Ltd. Method for inspecting a specimen and charged particle multi-beam device
JP6636472B2 (ja) * 2017-02-28 2020-01-29 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子源およびそれを用いた電子線装置
CN114937585A (zh) * 2017-04-11 2022-08-23 Asml荷兰有限公司 带电粒子源模块
US10692694B2 (en) * 2017-12-27 2020-06-23 Fei Company Method and apparatus for enhancing SE detection in mirror-based light imaging charged particle microscopes
KR101973583B1 (ko) * 2018-05-24 2019-04-29 (주)아모레퍼시픽 약물 주입 깊이의 모니터링 기능을 갖는 주사장치
US10504684B1 (en) * 2018-07-12 2019-12-10 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH High performance inspection scanning electron microscope device and method of operating the same
US11529449B2 (en) * 2019-04-15 2022-12-20 Medtronic, Inc. Medical device dislodgment detection

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