TWI634582B - 靜電透鏡系統以及處理發散離子束的方法 - Google Patents

靜電透鏡系統以及處理發散離子束的方法 Download PDF

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Abstract

一種靜電透鏡系統及處理發散離子束的方法。靜電透鏡系統包含：第一電極，用於接收離子束；第二電極，用於接收穿過第一電極之後的離子束，其中第一電極與第二電極中的其中之一的凸面和其中另一的凹面界定上游間隙；第三電極，用於接收穿過第二電極之後的離子束，其中第二電極與第三電極中的其中之一的凸面和其中另一的凹面界定下游間隙，第二電極具有兩個凹面或兩個凸面；以及電壓供應系統，用於獨立地將電壓信號供應到第一電極、第二電極和第三電極，其中電壓信號隨著離子束穿過第一電極、第二電極和第三電極而將離子束加速和減速。

Description

靜電透鏡系統以及處理發散離子束的方法
本發明是有關於一種離子注入裝置，且特別的是有關於一種離子注入器中的離子束的準直控制。
目前的離子注入器通常用於輻射大尺寸的平坦基板。為了促進大面積輻射，可執行離子束準直以在離子束衝擊基板之前將發散離子束準直。準直器用於帶狀射束離子注入器與點狀射束離子注入器兩者中，其中，帶狀射束離子注入器將不隨時間變化的寬的帶狀射束引導到基板，而在點狀射束離子注入器中，點狀射束或筆形射束來回掃描以產生帶狀橫截面。
通常還便利地將離子束經由射束線的大部分以其從離子源提取的原始能量或比從離子源提取的能量高的能量來傳播，以改進離子束傳輸效率。這可尤其適用於低於100千電子伏特(keV)的離子能量的狀況，而100千電子伏特這一能量範圍日益增多地用於對使用較淺注入深度的先進微電子裝置執行離子注入。因此，可在下游朝向離子注入器的射束線的基板端執行離子束的準直與任何減速或加速兩者。
在靜電準直器中，靜電透鏡含有形狀經佈置以將發散離子束準直的彎曲電極。原則上，靜電透鏡可配置為準直器且配置為加速與減速透鏡。明確地說，對於已知的靜電透鏡系統，可在應用到離子束的加速或減速相對大的條件下較恰當地實現準直。然而，當僅需要適度的能量改變時，建構這種靜電透鏡變得困難。這是因為這些靜電透鏡系統將需要透鏡電極的過量彎曲以適當地操作從而將離子束準直，而這可使得這實施方案不適用。相對於這些和其它考慮因素來說，需要本發明的改進。
在一個實施例中，一種靜電透鏡系統包含：第一電極，具有第一開口以接收離子束；第二電極，具有第二開口以接收穿過所述第一電極的所述第一開口之後的所述離子束，其中所述第一電極與所述第二電極在兩者之間形成由所述第一電極或所述第二電極中的一者上的凸面和所述第一電極或所述第二電極中的另一者上的凹面界定的上游間隙；第三電極，具有第三開口以接收穿過所述第二電極的所述第二開口之後的所述離子束，其中所述第二電極與所述第三電極在兩者之間形成由所述第二電極或所述第三電極中的一者上的凸面和所述第二電極或所述第三電極中的另一者上的凹面界定的下游間隙，且其中所述第二電極具有兩個凹面或兩個凸面；以及電壓供應系統，用於獨立地將電壓供應到所述第一電極、所述第二電極和所述第三電極中的每一者，且經配置以產生電壓信號，從而在所述離子束穿過所述第一電極、所 述第二電極和所述第三電極時將所述離子束加速和減速。
在另一實施例中，一種處理發散離子束的方法，包括：在第一電極與第二電極之間將所述發散離子束加速且部分地準直以產生經加速且部分地準直的離子束；以及在所述第二電極與第三電極之間將所述經加速且部分地準直的離子束減速以產生經完全地準直的離子束。
100‧‧‧離子注入器
102‧‧‧離子源
104‧‧‧分析磁體
106‧‧‧真空腔室
108‧‧‧品質解析狹縫
110‧‧‧靜電透鏡
112‧‧‧基板台
114‧‧‧基板
116‧‧‧電壓供應系統
120‧‧‧離子束
124‧‧‧靜電透鏡系統
200‧‧‧離子注入器
202‧‧‧離子源
204‧‧‧離子束
206‧‧‧掃描器
300‧‧‧靜電透鏡系統
302‧‧‧靜電透鏡
304‧‧‧第一電極
306‧‧‧第二電極
308‧‧‧第三電極
310‧‧‧離子束
312‧‧‧凹面
314‧‧‧凸面
316‧‧‧凸面
318‧‧‧凹面
320‧‧‧電壓供應系統
322‧‧‧第一電壓供應器
324‧‧‧第二電壓供應器
326‧‧‧第三電壓供應器
328‧‧‧控制器
330‧‧‧開口
332‧‧‧開口
334‧‧‧開口
410‧‧‧發散離子束
412‧‧‧經準直的射束
420‧‧‧發散離子束
422‧‧‧經準直的射束
430‧‧‧發散離子束
432‧‧‧經準直的射束
434‧‧‧經加速的發散離子束
500‧‧‧靜電透鏡系統
502‧‧‧靜電透鏡
504‧‧‧第一電極
506‧‧‧第二電極
508‧‧‧第三電極
510‧‧‧離子束
512‧‧‧第一凸面
514‧‧‧第一凹面
516‧‧‧第二凹面
518‧‧‧第二凸面
520‧‧‧第一間隙
522‧‧‧第二間隙
528‧‧‧控制器
VE1‧‧‧電壓
VE2‧‧‧電壓
VE3‧‧‧電壓
W‧‧‧寬度
Ws‧‧‧基板寬度
θ1‧‧‧發散角
θ2‧‧‧發散角
圖1呈現根據本揭露的各種實施例的離子注入器的框圖。
圖2呈現根據本揭露的各種實施例的離子注入器的框圖。
圖3A描繪根據各種實施例的靜電透鏡系統的俯視圖。
圖3B描繪圖3A的系統的靜電透鏡的等距視圖。
圖4A描繪圖3A的系統的使用的一個情形。
圖4B描繪圖3A的系統的使用的另一情形。
圖4C描繪圖3A的系統的使用的再一情形。
圖5描繪根據其它實施例的另一靜電透鏡系統的俯視圖。
本文中所描述的實施例提供用於控制離子注入系統中的離子束的裝置和方法。離子注入系統的實例包含射束線離子注入系統。由本發明的實施例涵蓋的離子注入系統包含產生具有光點的整體形狀的橫截面的“點狀離子束”和具有細長的橫截面的帶 狀離子束的離子注入系統。在本發明的實施例中，提供一種新穎的靜電透鏡系統，以調整穿過其中的離子束的射束性質。明確地說，新穎的靜電透鏡系統可充當靜電準直器和用於離子束的減速或加速的靜電透鏡。如下文所論述，在各種實施例中，靜電透鏡系統可包含經配置以獨立地接收三個不同電壓信號的三個不同電極。這允許靜電透鏡在執行傳入的離子束的準直的同時在三種不同模式中操作：加速模式，其中傳入的離子束被加速；減速模式，其中傳入的離子束被減速；以及組合模式，其中傳入的離子束經歷加速與減速兩者。如此，靜電透鏡可有效於在正由靜電透鏡處理的離子束的(輸入離子能量)/(輸出離子能量)比的寬範圍上(尤其針對比接近1的值)將離子準直。
圖1呈現根據本揭露的各種實施例的離子注入器的俯視圖角度的框圖。離子注入器100為射束線離子注入器，其將離子束120遞送到基板台112，其中，離子束可用於對位於基板台112上的基板114進行注入。離子注入器100的各種元件包含離子源102、分析磁體104、真空腔室106、品質解析狹縫108和基板台112。在這個實施例中，離子注入器100經配置以按照帶狀射束來產生離子束120並且將離子束120遞送到基板114。包含離子源102、分析磁體104、品質解析狹縫108和基板台112的離子注入器100的各種元件的操作是熟知的，且本文中省略了這些組件的進一步論述。圖1所說明的特定配置可尤其適用於中等能量或低能量且高電流的離子注入，其中離子能量可小於500千電子伏特。然而，在此上下文中，所述實施例不受限制。
如圖1所說明，離子束120沿著傳播方向在離子源102與基板台112之間改變的路徑而被引導。離子束120可在離子源102處作為帶狀射束而產生，其在品質解析狹縫108處聚焦且隨後散開以撞擊在基板上。離子束120被準直為寬的帶狀射束，其中沿著所展示的笛卡爾坐標系統的X方向的所述寬的帶狀射束的寬度W在同一方向上與基板寬度Ws相當。因此，當沿著Z方向掃描基板台112時，可將離子束120提供到基板114的整個表面。
如圖1進一步展示，靜電透鏡110設置在品質解析狹縫108的下游以將離子束120準直，而離子束120在其進入靜電透鏡110時是發散的。靜電透鏡110進一步配置為減速/加速透鏡，其可充當三模式靜電準直器。在各種實施例中，靜電透鏡110包含三個不同電極。離子注入器100還包含電壓供應系統116，其電連接到靜電透鏡110且經配置以將電壓信號獨立地供應到三個不同電極中的每一者。電壓供應系統116和靜電透鏡110形成用於根據不同離子注入條件來調整靜電透鏡110的操作的靜電透鏡系統124的一部分。在各種實施例中，電壓供應系統116可包含用於靜電透鏡110的每一電極的獨立電壓供應器(未圖示)和用於協調發送到不同電極的電壓信號的控制器(也未圖示)。這允許電壓供應系統116獨立地將電壓供應到三個不同電極中的每一者。
取決於靜電透鏡110處的離子束120的入射能量和將遞送到基板114的最終離子束能量，靜電透鏡系統124可用於結合離子束120的準直而將離子束120加速、將離子束120減速或傳輸離子束120而未對基板進行能量改變。這在電壓供應系統116 在靜電透鏡110的電極中的每一者處產生適當電壓時實現。
圖2呈現根據其它實施例的離子注入器200的俯視圖角度的框圖。除所注明的部分外，離子注入器200可具有與離子注入器100相似或相同的元件。明確地說，離子注入器200為射束線離子注入器，其將離子束204作為所掃描的點狀射束而遞送到基板台112，其中，離子束用於處理位於基板台112上的基板114。離子源202可經配置以按照點狀射束而產生離子束204，所述點狀射束在X方向和Y方向上的橫截面尺寸是相當的，例如，在一個實例中，20到30毫米。為了使離子束204在可沿著X方向和Y方向具有300毫米的尺寸的基板114上掃描，離子注入器200包含位於靜電透鏡110的上游的掃描器206。掃描器206使離子束204沿著X方向來回掃描，以產生呈現進入靜電透鏡110的離子的一組發散軌跡的經掃描的射束。類似於離子注入器100，在操作中，靜電透鏡系統124可用於結合離子束204的準直而將離子束204加速、將離子束204減速或傳輸離子束204而未對基板進行能量改變。這在電壓供應系統116在靜電透鏡110的電極中的每一者處產生適當電壓時實現。在這種狀況下，準直應用於點狀射束，其中所述點狀射束的平均軌跡隨著由掃描器206掃描而隨時間變化。因此，如圖所說明，這些不同軌跡由靜電透鏡110準直。
在圖1或圖2的離子注入器實施例中的任一者中，靜電透鏡系統124可用於在調整離子束的離子能量(無論離子能量增大、減小還是保持不變)的同時適當地將發散離子束準直。明確地說，本發明的實施例的靜電透鏡系統提供三電極靜電透鏡，其 中電極隨著離子束從透鏡的上游側傳播到透鏡的下游側而在射束線中直列地佈置。如本文中所使用，參考離子束的行進方向來使用“上游”和“下游”。
如下文所詳述，靜電透鏡的三個電極界定兩個間隙。第一電極與第二電極之間的上游間隙和第二電極與第三電極之間的下游間隙。在本發明的實施例中，每一間隙由一對一個電極的凹面和另一電極的凸面界定。在一個變化中，“雙凹凸”透鏡包含第一電極和第二電極，其中上游間隙由第一電極的離開(下游)側上的凹面和第二電極的進入(上游)側上的凸面界定。下游間隙由第二電極的離開側上的凸面和第三電極的進入側上的凹面界定。在另一變化中，“雙凹凸”透鏡包含第一電極和第二電極，其中第一(上游)間隙由第一電極的離開(下游)側上的凸面和第二電極的進入(上游)側上的凹面界定。下游間隙由第二電極的離開側上的凹面和第三電極的進入側上的凸面界定。
圖3A說明靜電透鏡系統124的一個實施例的俯視圖角度的框圖。在此實施例中，靜電透鏡系統300包含經佈置以形成“雙凹凸”透鏡(即，靜電透鏡302)的三個電極。出於說明的目的，在圖3A中，可假設靜電透鏡302經配置以將離子束310從左側上游側輸送到右側下游側。
圖3B說明靜電透鏡302的等距視圖。如圖所說明，靜電透鏡302包含第一電極304、第二電極306和第三電極308，其經佈置以經由相應開口330、332和334而輸送離子束310。如圖3B所表明，在一些實施例中，開口330、332、334可各自由隨著離 子束310傳播穿過靜電透鏡302而圍繞離子束310的孔徑形成。在其它實施例中，可從設置為相同電壓且間隔開以界定開口的一對對置的平行板建構電極中的一者或一者以上。為了清楚起見，在圖3B中，離子束310被說明為窄的離子束，其可表示隨著進入靜電透鏡302而進行掃描的點狀射束的暫態位置或可表示發散帶狀射束的中心射線軌跡。在任一狀況下，應注意，靜電透鏡302經配置以接受發散離子束，且在離子束離開靜電透鏡302之前將所述離子束準直。
如圖3A進一步展示，包含多個電壓的電壓供應系統320連接到靜電透鏡302。明確地說，第一電壓供應器322耦接到第一電極304，第二電壓供應器324耦接到第二電極306，且第三電壓供應器326耦接到第三電極308。控制器328經提供以協調由第一電壓供應器322、第二電壓供應器324和第三電壓供應器326輸出的電壓信號。明確地說，第一電壓供應器322、第二電壓供應器324和第三電壓供應器326可分別相互獨立地操作。舉例來說，控制器328可引導每一電壓供應器322、324和326獨立於每一其它電極上所建立的任何電壓而產生將發送到相應的第一電極304、第二電極306和第三電極308的電壓。這允許靜電電位(電壓)以獨立方式在每一電極304、306、308上受到控制。如下文所詳述，這獨立電壓控制允許靜電透鏡在三種不同模式中操作。然而，一般來說，電壓供應系統320經配置以產生使靜電透鏡302在以下模式中操作的電壓信號：第一模式，其中第一電極304和第二電極306交互操作以將離子束加速和準直；第二模式，其中第二電 極306和第三電極308交互操作以將離子束減速和準直；以及第三模式，其中第一電極304、第二電極306和第三電極308分別交互操作以將離子束加速、減速和準直。根據所要射束條件，控制器328可選擇前述模式中的一者。
如圖3A進一步展示，第一電極304在第一電極304的離開側(下游)上具有凹面312，其面對位於第二電極306的進入側(上游)上的凸面314。如本文所述的術語“凸”和“凹”描述相對於所涉及的電極的主體的相應表面的形狀。
第二電極306還具有設置在第二電極306的離開側上的凸面316，其面對位於第三電極308的進入側上的凹面318。因此，靜電透鏡302構成雙凹凸透鏡，其幾何結構如下所述提供將發散離子束準直的靈活性。
現參看圖4A、圖4B和圖4C，其展示用於操作靜電透鏡系統300的三個不同情形。明確地說，圖4A、圖4B和圖4C描繪三種不同的相應模式，其中靜電透鏡系統300作為加速透鏡、減速透鏡和對離子束進行加速與減速兩者的透鏡而操作。在圖4A、圖4B和圖4C中，在靜電透鏡302的上游產生相應的發散離子束410、420和430。在每一狀況下，發散離子束410、420、430可為所掃描的點狀射束或帶狀射束。
在圖4A的實例中，發散離子束410進入靜電透鏡302，在靜電透鏡302中，發散離子束410經歷加速和準直，從而作為經準直的射束412而離開靜電透鏡302。為了實現這個情況，第一電壓供應器322將電壓VE1供應到第一電極304，且第二電壓供應 器324將電壓VE2供應到第二電極306，其中VE1<VE2。在一個實例中，VE1可隨著發散離子束410進入靜電透鏡302而設置為發散離子束410的離子束電位。因此，當發散離子束410橫越第一電極304與第二電極306之間的上游間隙時，電壓差VE2-VE1用於在將初始軌跡可不同的不同離子準直的同時將離子加速。由於第一電極304的凹面312的形狀和第二電極306的凸面314的形狀，將發散離子束410加速的效果為隨著離子橫越第一電極304與第二電極306之間的電場而將離子準直。所得的離子作為具有平行軌跡的經準直的離子束412而橫越第二電極306。同時，第三電壓供應器326將電壓VE3供應到第三電極308，其中VE3=VE2。因此，經準直的離子束412的離子在第二電極306與第三電極308之間不經歷任何電場。因此，經準直的離子束412的離子作為具有由第一電極與第二電極之間產生的加速所確定的能量的平行離子束而傳播。
應注意，圖4A所說明的情形可適用於希望將離子束加速實質量以使得射束速率在穿過靜電透鏡之後增大到2倍或2倍以上的情形。雖然電極304、306和308的形狀為示範性的且未必按比例繪製，但適度的曲率可實施在實際電極304、306、308中。
在圖4B的實例中，發散離子束420進入靜電透鏡302，在靜電透鏡302中，發散離子束420經歷減速和準直，從而作為經準直的射束422而離開靜電透鏡302。為了實現這個情況，第一電壓供應器322將電壓VE1供應到第一電極304，且第二電壓供應器324將電壓VE2供應到第二電極306，其中VE1=VE2。在一個實 例中，VE1和VE2可設置為發散離子束420的電位。因此，當發散離子束420橫越第一電極304與第二電極306之間的間隙時，發散離子束420不經歷電場，以使得離子軌跡不隨著離子橫越第一電極304或第二電極306而更改。因此，發散離子束420繼續作為發散射束而傳播穿過第二電極306。
同時，第三電壓供應器326將電壓VE3供應到第三電極308，其中VE3<VE2。因此，發散離子束420的離子跨越第二電極306與第三電極308之間的電位VE3-VE2所建立的電場而減速。由於第二電極306的凸面316的形狀和第三電極308的凹面318的形狀，將發散離子束420減速的效果為隨著離子橫越第二電極306與第三電極308之間的電場而將離子準直。因此，發散離子束420經準直以產生離開靜電透鏡302的經準直的離子束422。
還應注意，圖4B所說明的情形可適用於希望將離子束減速實質量以使得射束速率在穿過靜電透鏡之後減小到二分之一或二分之一以下的情形。
在圖4C的實例中，發散離子束430進入靜電透鏡302，在靜電透鏡302中，發散離子束430經歷準直，從而作為經準直的射束432而離開靜電透鏡302。在圖4C的情形中，靜電透鏡302經配置以在組合加速/減速模式(或簡稱為“組合模式”)中操作。在組合模式中，電壓建立在靜電透鏡302的相應電極上以將初始加速應用於傳入的發散離子束430，接著將減速應用於現加速的離子束。
為了實現這個情況，第一電壓供應器322將電壓VE1供 應到第一電極304，且第二電壓供應器324將電壓VE2供應到第二電極306，其中VE1<VE2。因此，當發散離子束430橫越第一電極304與第二電極306之間的間隙時，發散離子束430經歷加速電場，以使得離子軌跡隨著離子橫越第二電極306而更改。如圖4C進一步展示，電壓差VE2-VE1經設置以使得離子軌跡未完全準直，其中經加速的發散離子束434傳播穿過第二電極306。在這種狀況下，經加速的發散離子束434部分地準直，這是因為經加速的發散離子束434的發散角θ2小於發散離子束430進入靜電透鏡302時的發散角θ1。
同時，第三電壓供應器326將電壓VE3供應到第三電極308，其中VE3<VE2。由於第二電極306的凸面316的形狀和第三電極308的凹面318的形狀，將經加速的發散離子束434減速的效果為隨著離子橫越第二電極306與第三電極308之間的電場而將離子準直。因此，隨著發散離子束430橫越靜電透鏡302，發散離子束430以兩個步驟得以準直。
對於圖4C的情形，在各種實施例中，電壓VE3和VE1可相等或可在一個閾值內相互不同。圖4C的情形因此描繪適用於由靜電準直器產生的離子束能量的改變將維持低於一個閾值時的操作模式。在一些實例中，可在給定比降低到低於某閾值時應用圖4C的組合模式。舉例來說，進入靜電準直器的離子的入射離子速率V0與離開靜電準直器之後的離子的最終離子速率V1的比可被定義為V0/V1=k。在一些情形下，靜電透鏡302可經設置以在值k介於0.5與2之間時(且更明確地說，在值k等於1時)在組合 模式中操作。因此，在使用初始離子能量為20千電子伏特的發散離子束的一個實施方案中，可在最終離子能量將介於5千電子伏特與80千電子伏特之間時使用組合模式，這是因為離子能量與速率的平方成比例。
以這種方式，靜電透鏡302的三模式操作作為靜電準直器和加速/減速透鏡而在(輸入離子能量)/(輸出離子能量)值的寬範圍上促進操作。明確地說，當準直後的最終離子速率相對於準直前的初始離子速率偏離不超過2倍以上時，本發明的實施例相比已知的準直器系統提供顯著的優點。值得注意的是，在本發明的實施例中，組合模式的操作不限於離子速率比的這個特定範圍，而是可在其它實施例中在較寬或較窄範圍上使用。因此，本發明的實施例在將在離子束的準直期間執行適度加速或減速的情形下增大尤其在低能量範圍中的離子能量的適用操作範圍。
圖5描繪根據其它實施例的另一靜電透鏡系統500的俯視圖。代替“雙凹凸”透鏡，靜電透鏡系統包含建構為“雙凸凹”透鏡的靜電透鏡502。第一電極504相對於離子束510在離開側上具有第一凸面512，其面對設置在第二電極506上的第一凹面514。第二電極506還包含第二凹面516，其設置在離開側上且面對第三電極508上的第二凸面518。在操作中，第一凸面512與第一凹面514之間的第一間隙520可用作提供一些準直的減速場，且第二凸面518與第二凹面516之間的第二間隙522可用作又提供準直的加速場。明確地說，控制器528可在加速模式、減速模式或組合模式中操作靜電透鏡系統500。關於圖3A、圖3B的靜電透鏡系統 300，可在組合模式中設置兩個比以即使針對接近一的入射離子能量與輸出離子能量的總比也實現良好的光學性質。在加速模式中，第一電極504和第二電極506設置為第一電位且第三電極508設置為比第一電位高的第二電位；在減速模式中，第一電極504設置為第一電位且第二電極506和第三電極508設置為比第一電位低的第二電位；且在組合模式中，第一電極504設置為第一電位，第二電極506設置為比第一電位低的第二電位，且第三電極508設置為比第二電位高的第三電位。關於圖4C所說明的實施例，當在組合模式中操作時，靜電透鏡502操作以跨越第一間隙520與第二間隙522以兩個步驟將離子束510準直，以使得靜電透鏡502在兩個間隙520、522處添加收斂，但在這種狀況下，離子束510首先被減速且接著加速。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (15)

  1. 一種靜電透鏡系統，包括：第一電極，具有第一開口以接收離子束；第二電極，具有第二開口以接收穿過所述第一電極的所述第一開口之後的所述離子束，其中所述第一電極與所述第二電極在兩者之間形成由所述第一電極或所述第二電極中的一者上的凸面和所述第一電極或所述第二電極中的另一者上的凹面界定的上游間隙；第三電極，具有第三開口以接收穿過所述第二電極的所述第二開口之後的所述離子束，其中所述第二電極與所述第三電極在兩者之間形成由所述第二電極或所述第三電極中的一者上的凸面和所述第二電極或所述第三電極中的另一者上的凹面界定的下游間隙，且其中所述第二電極具有兩個凹面或兩個凸面；以及電壓供應系統，用於獨立地將電壓供應到所述第一電極、所述第二電極和所述第三電極中的每一者，且經配置以產生電壓信號，從而在所述離子束穿過所述第一電極、所述第二電極和所述第三電極時將所述離子束加速和減速，其中所述離子束的離開所述第三電極的離子速率相對於所述離子束進入所述第一電極的離子速率的偏移量小於或等於2倍。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的靜電透鏡系統，其中所述電壓供應系統經配置以產生使所述靜電透鏡系統在以下模式中操作的電壓信號：第一模式，其中所述第一電極和所述第二電極交互操作以將 所述離子束加速和準直；第二模式，其中所述第二電極和所述第三電極交互操作以將所述離子束減速和準直；以及第三模式，其中所述第一電極、所述第二電極和所述第三電極交互操作以將所述離子束加速、減速和準直。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的靜電透鏡系統，其中在所述第一模式中，所述電壓供應系統經配置以將第一電壓施加到所述第一電極且將大於所述第一電壓的第二電壓施加到所述第二電極和所述第三電極中的每一者。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的靜電透鏡系統，其中在所述第二模式中，所述電壓供應系統經配置以將第一電壓施加到所述第一電極和所述第二電極且將大於所述第一電壓的第二電壓施加到所述第三電極。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的靜電透鏡系統，其中在所述第三模式中，所述電壓供應系統經配置以將第一電壓施加到所述第一電極，將大於所述第一電壓的第二電壓施加到所述第二電極且將小於所述第二電壓的第三電壓施加到所述第三電極。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的靜電透鏡系統，其中所述電壓供應系統包括耦接到所述相應的第一電極、第二電極和第三電極的第一電壓供應器、第二電壓供應器和第三電壓供應器。
  7. 如申請專利範圍第2項所述的靜電透鏡系統，其中在所述第三模式中，所述第一電極、所述第二電極和所述第三電極交互操作以隨著所述離子束在所述第一電極與所述第二電極之間穿過 而將所述離子束部分地準直，且隨著所述離子束在所述第二電極與所述第三電極之間穿過而將所述離子束進一步準直。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的靜電透鏡系統，其中所述上游間隙由所述第一電極的第一凹面和所述第二電極的第一凸面界定，且所述下游間隙由所述第二電極的第二凸面和所述第三電極的第二凹面界定。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的靜電透鏡系統，其中所述上游間隙由所述第一電極的第一凸面和所述第二電極的第一凹面界定，且所述下游間隙由所述第二電極的第二凹面和所述第三電極的第二凸面界定。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的靜電透鏡系統，其中所述電壓供應系統經配置以產生使所述靜電透鏡系統在以下模式中操作的電壓信號：第一模式，其中所述第一電極和所述第二電極交互操作以將所述離子束減速和準直；第二模式，其中所述第二電極和所述第三電極交互操作以將所述離子束加速和準直；以及第三模式，其中所述第一電極、所述第二電極和所述第三電極交互操作以將所述離子束減速、加速和準直。
  11. 一種處理發散離子束的方法，包括以下步驟：在第一電極與第二電極之間將所述發散離子束加速且部分地準直以產生經加速且部分地準直的離子束；以及在所述第二電極與第三電極之間將所述經加速且部分地準直 的離子束減速以產生經完全地準直的離子束。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的處理發散離子束的方法，還包括以下步驟：向所述第一電極提供位於所述第一電極的離開側上的第一凹面；向所述第二電極提供與所述第一電極的所述離開側相對的第一凸面和位於所述第二電極的離開側上的第二凸面；以及向所述第三電極提供面對所述第二電極的所述離開側的第二凹面。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的處理發散離子束的方法，其中所述發散離子束包括第一發散離子束，所述處理發散離子束的方法還包括以下步驟：在所述第一電極與所述第二電極之間將第二發散離子束加速以形成第二經準直的離子束，其中所述第二發散離子束的離子速率與所述第二經準直的離子束的離子速率的比小於0.5。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的處理發散離子束的方法，其中所述發散離子束包括第一發散離子束，所述處理發散離子束的方法還包括以下步驟：在所述第二電極與所述第三電極之間將第三發散離子束減速以形成第三經準直的離子束，其中所述第三發散離子束的離子速率與所述第三經準直的離子束的離子速率的比大於2。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的處理發散離子束的方法，還包括以下步驟：將第一電壓從第一電壓供應器提供到所述第一 電極，將第二電壓從第二電壓供應器提供到所述第二電極，且將第三電壓從第三電壓供應器提供到所述第三電極。
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