JP2003513407A - 改良された熱電界放出の整列 - Google Patents
改良された熱電界放出の整列Info
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
電子ビームマイクロカラムをその場で整列させるための方法およびシステムが、小型のショットキー電子または他の電界放出源用の分割サプレッサキャップを含む。分割サプレッサキャップは、4つまたはそれ以上の電気的に絶縁された電極要素に分割され、別々の偏向電圧で電極要素が個別に駆動制御されて、機械的な動きを必要とせずに電子ビームを走査する。ソース30は、複数のシリコンウェーハまたはチップ60、62、および64を含み、これらに100から500ミクロン厚の絶縁層66および68で間隔を設けている。絶縁層66および68は、パイレックス(Pyrex)という商標名で販売されているガラスから一般に形成される。次に、絶縁層66および68は正確に整列されて、通常、電気化学陽極接合により接合されて、ソースレンズ30を形成する。
Description
【0001】
本発明は、電子ビームを用いた荷電粒子の結像に関し、さらに詳しくは、電界
放出ビームを整列するための方法およびシステムに関する。
放出ビームを整列するための方法およびシステムに関する。
【0002】
近年、材料の表面検査、計測、試験およびリソグラフィでの応用を目的とした
低電圧の走査電子ビームシステムへの関心が著しく高まっている。
低電圧の走査電子ビームシステムへの関心が著しく高まっている。
【0003】
従来の走査電子ビームシステムは、動かすことができない大型の装置である。
走査電子ビームシステムには、半導体関連の検査や試験など、多くの応用がある
が、従来の走査電子ビームシステムの有効性は、そのサイズ、不動性、および関
連するコストが起因して制限される。例えば、電子顕微鏡に対して観察する試料
を検査プロセス中に移動させなければならないため、従来の走査電子顕微鏡では
、試料よりもかなり大きい真空チャンバを使用する必要がある。さらに、試料は
、三次元表面特徴画像形成に必要なビーム入射角を生成するように従来の捜査電
子顕微鏡に対してある角度で位置決めされることが必要であり、大きなあるいは
精密な試料を扱うことが困難になる。さらに、従来の電子顕微鏡のスループット
は、1つの電子顕微鏡のみで一度に一つの試料を観察するため制限される。
走査電子ビームシステムには、半導体関連の検査や試験など、多くの応用がある
が、従来の走査電子ビームシステムの有効性は、そのサイズ、不動性、および関
連するコストが起因して制限される。例えば、電子顕微鏡に対して観察する試料
を検査プロセス中に移動させなければならないため、従来の走査電子顕微鏡では
、試料よりもかなり大きい真空チャンバを使用する必要がある。さらに、試料は
、三次元表面特徴画像形成に必要なビーム入射角を生成するように従来の捜査電
子顕微鏡に対してある角度で位置決めされることが必要であり、大きなあるいは
精密な試料を扱うことが困難になる。さらに、従来の電子顕微鏡のスループット
は、1つの電子顕微鏡のみで一度に一つの試料を観察するため制限される。
【0004】
電子ビームシステムを改良する試みがなされた結果が小型の電子ビームマイク
ロカラム(「マイクロカラム」)である。マイクロカラムは、微細加工された電
子「光学」部品および電界放出源をベースにしたもので、これらは走査トンネル
顕微鏡(STM)を利用した整列原理であるSTM整列電界放出(SAFE)と
も呼ばれるものに類似した原理に基づいて動作する。マイクロカラムで使用され
る整列原理は、鋭い先端を制御し、先端からの放出を利用して先端の位置を測定
するために、高精度のX−Y−Zポジショナを使用する点でSTMに類似してい
る。T.H.P.Chang等による論文「リソグラフィおよび関連する応用の
ための電子ビームマイクロカラム(Electron-Beam Microcolumns for Lithograp
hy and Related Applications)」、Journal of Vacuum Science Technology、Bulle
tin 14(6)、pp.3774-81、Nov./Dec.1996において、マイクロカラムについて総体的
に述べられており、この内容は参照により本願明細書に引用されたものとする。
ロカラム(「マイクロカラム」)である。マイクロカラムは、微細加工された電
子「光学」部品および電界放出源をベースにしたもので、これらは走査トンネル
顕微鏡(STM)を利用した整列原理であるSTM整列電界放出(SAFE)と
も呼ばれるものに類似した原理に基づいて動作する。マイクロカラムで使用され
る整列原理は、鋭い先端を制御し、先端からの放出を利用して先端の位置を測定
するために、高精度のX−Y−Zポジショナを使用する点でSTMに類似してい
る。T.H.P.Chang等による論文「リソグラフィおよび関連する応用の
ための電子ビームマイクロカラム(Electron-Beam Microcolumns for Lithograp
hy and Related Applications)」、Journal of Vacuum Science Technology、Bulle
tin 14(6)、pp.3774-81、Nov./Dec.1996において、マイクロカラムについて総体的
に述べられており、この内容は参照により本願明細書に引用されたものとする。
【0005】
マイクロカラムは、マイクロレンズやデフレクタを含む高アスペクト比のマイ
クロ機械構造で形成される。STMポジショナは、電界放出電子ビームの位置決
めに適したものであるが、プロトタイプシステムにおいて最も有益なものである
。STMの機械的整列では複雑な機械構造が必要であり、その動作は望ましいレ
ベルの精度のものではない。さらに、電界放出システムの動作中の放出電子ビー
ムの位置ドリフトを動的に修正することが望ましい。
クロ機械構造で形成される。STMポジショナは、電界放出電子ビームの位置決
めに適したものであるが、プロトタイプシステムにおいて最も有益なものである
。STMの機械的整列では複雑な機械構造が必要であり、その動作は望ましいレ
ベルの精度のものではない。さらに、電界放出システムの動作中の放出電子ビー
ムの位置ドリフトを動的に修正することが望ましい。
【0006】
したがって、機械構造を利用せずにマイクロカラムの動作中に電界放出ビーム
を整列することが望まれる。
を整列することが望まれる。
【0007】
電子ビームマイクロカラムの放出源をその場で整列させるための方法およびシ
ステムは、小型のショットキー電子または他の電界放出源用の分割サプレッサキ
ャップを含む。分割サプレッサキャップは、4つまたはそれ以上の別々の電極要
素に分割され、別々の偏向電圧で電極要素が個別に制御されて、機械的な動きが
なくとも電子ビームを走査できる。また、電子制御により、マイクロカラムの動
作中に電界放出ビームのドリフトを動的に修正することができる。
ステムは、小型のショットキー電子または他の電界放出源用の分割サプレッサキ
ャップを含む。分割サプレッサキャップは、4つまたはそれ以上の別々の電極要
素に分割され、別々の偏向電圧で電極要素が個別に制御されて、機械的な動きが
なくとも電子ビームを走査できる。また、電子制御により、マイクロカラムの動
作中に電界放出ビームのドリフトを動的に修正することができる。
【0008】
異なる図面で同じ参照番号を用いたものは、構造的および/または機能的に類
似または同一の要素を表す。
似または同一の要素を表す。
【0009】
図1を参照すると、従来技術のマイクロカラムが、概して参照番号10により
示されており、格子試料12と、電子透過試料から走査透過電子顕微鏡(STE
M)像を生成するために利用されるチャンネル型電子検出器14とを備えるよう
に図示されている。マイクロカラムは電子源(図示せず)を含み、この電子源は
、電界放出素子の先端16をもつ小型冷陰極電界またはショットキー放出素子で
あってよい。先端16は、Zr/O/Wショットキー型放出素子の先端であるか
、または冷陰極放出素子であれば、単結晶タングステン、炭化ハフニウムまたは
ダイヤモンドの先端であってよい。先端16は、3軸のSTM型X−Y−Zポジ
ショナなどのポジショナ18上に取り付けられることが好ましい。ポジショナ1
8は、それぞれの軸でおよそ数十ミクロンから約1ミリメートル(mm)までの
運動範囲をもつ。ポジショナ18は、ナノメートルスケールの位置決め精度能力
をもち、先端16を電子光学カラム20に整列させるために利用される。カラム
20は、およそ3.5mmの長さをもつ。
示されており、格子試料12と、電子透過試料から走査透過電子顕微鏡(STE
M)像を生成するために利用されるチャンネル型電子検出器14とを備えるよう
に図示されている。マイクロカラムは電子源(図示せず)を含み、この電子源は
、電界放出素子の先端16をもつ小型冷陰極電界またはショットキー放出素子で
あってよい。先端16は、Zr/O/Wショットキー型放出素子の先端であるか
、または冷陰極放出素子であれば、単結晶タングステン、炭化ハフニウムまたは
ダイヤモンドの先端であってよい。先端16は、3軸のSTM型X−Y−Zポジ
ショナなどのポジショナ18上に取り付けられることが好ましい。ポジショナ1
8は、それぞれの軸でおよそ数十ミクロンから約1ミリメートル(mm)までの
運動範囲をもつ。ポジショナ18は、ナノメートルスケールの位置決め精度能力
をもち、先端16を電子光学カラム20に整列させるために利用される。カラム
20は、およそ3.5mmの長さをもつ。
【0010】
先端16は、例えば、エキストラクタ24にある5ミクロンの孔22と整列さ
れる。エキストラクタ24は、およそ100ミクロンの孔28をもつアノード2
6と組み合わされて、選択的に縮小拡大される二重電極構造のソースレンズ30
を形成する。ここから生じた電子ビーム32は、孔部材36にある照射野限定孔
34に向けられる。孔34は、2.5ミクロンとして示されているように、およ
そ数ミクロン直径のものである。選択される間隔および孔のサイズで、格子試料
12での結果的に得られる電子ビーム38の収束が決まる。
れる。エキストラクタ24は、およそ100ミクロンの孔28をもつアノード2
6と組み合わされて、選択的に縮小拡大される二重電極構造のソースレンズ30
を形成する。ここから生じた電子ビーム32は、孔部材36にある照射野限定孔
34に向けられる。孔34は、2.5ミクロンとして示されているように、およ
そ数ミクロン直径のものである。選択される間隔および孔のサイズで、格子試料
12での結果的に得られる電子ビーム38の収束が決まる。
【0011】
孔34からのビーム38は、単一ユニットまたは複数ユニットの8極スキャナ
/スチグマトールであってよいビームデフレクタ40を通る。デフレクタ40は
、試料12全体にビーム38を偏向または走査するために利用される。多電極ア
インツェルレンズ42が、1から2mmの作動距離44でビーム38を試料12
に集束させる。レンズ42は、例えば、およそ200ミクロン直径の孔52をそ
れぞれがもつ3つの電極46、48、50を含んでよい。
/スチグマトールであってよいビームデフレクタ40を通る。デフレクタ40は
、試料12全体にビーム38を偏向または走査するために利用される。多電極ア
インツェルレンズ42が、1から2mmの作動距離44でビーム38を試料12
に集束させる。レンズ42は、例えば、およそ200ミクロン直径の孔52をそ
れぞれがもつ3つの電極46、48、50を含んでよい。
【0012】
また、マイクロカラム10は、二次電子および後方散乱電子用のマイクロチャ
ンネルプレート電子検出器または低エネルギー後方散乱電子用の金属半導体検出
器であってよい電子検出器54を含んでよい。マイクロカラム10は、1KeV
のビーム38を発生するように動作されてよい。
ンネルプレート電子検出器または低エネルギー後方散乱電子用の金属半導体検出
器であってよい電子検出器54を含んでよい。マイクロカラム10は、1KeV
のビーム38を発生するように動作されてよい。
【0013】
図1が示すものは、マイクロカラム10において利用されてよい多数の可能な
電界放出源および電子光学カラムの一例にすぎないことを理解されたい。一般に
、マイクロカラム10において使用されてよいさらなる電界放出源および電子光
学カラムに関しては、以下の論文および特許を参照されたい。すなわち、E.K
ratschmer等による「20×20mmフットプリントマイクロカラムの
実験評価(Experimental Evaluation of a 20×20mm Footprint Microcolumn)」、
Journal of Vacuum Science Technology、Bulletin 14(6)、pp.3792-96、Nov./Dec.
1996;T.H.P.Chang等による「電子ビーム技術―SEMからマイクロ
カラムへ(Electron Beam Technology-SEM to Microcolumn)」、Microelectronic
Engineering 32、pp.113-130、1996;「電子ビーム源および荷電粒子光学系(Elec
tron-Beam Sources and Charged-Particle Optics)」、SPIE Vol.2522、pp.4-12、19
95;M.G.R.ThomsonおよびT.H.P.Changによる「マイク
ロカラムのレンズおよびデフレクタデザイン(Lens and Deflector Design for
Microcolumns)」、Journal of Vacuum Science Technology、Bulletin 13(6)、pp.22
45-49、Nov./Dec.1995;H.S.Kim等による「小型ショットキー電子源(Min
iature Schottky Electron Source)」、Journal of Vacuum Science Technology、B
ulletin 13(6)、pp.2468-72、Nov./Dec.1995;Chang等の米国特許第5、12
2、663号;Chang等の米国特許第5、155、412号である。これら
の内容全体は、すべて参照により本願明細書に引用する。
電界放出源および電子光学カラムの一例にすぎないことを理解されたい。一般に
、マイクロカラム10において使用されてよいさらなる電界放出源および電子光
学カラムに関しては、以下の論文および特許を参照されたい。すなわち、E.K
ratschmer等による「20×20mmフットプリントマイクロカラムの
実験評価(Experimental Evaluation of a 20×20mm Footprint Microcolumn)」、
Journal of Vacuum Science Technology、Bulletin 14(6)、pp.3792-96、Nov./Dec.
1996;T.H.P.Chang等による「電子ビーム技術―SEMからマイクロ
カラムへ(Electron Beam Technology-SEM to Microcolumn)」、Microelectronic
Engineering 32、pp.113-130、1996;「電子ビーム源および荷電粒子光学系(Elec
tron-Beam Sources and Charged-Particle Optics)」、SPIE Vol.2522、pp.4-12、19
95;M.G.R.ThomsonおよびT.H.P.Changによる「マイク
ロカラムのレンズおよびデフレクタデザイン(Lens and Deflector Design for
Microcolumns)」、Journal of Vacuum Science Technology、Bulletin 13(6)、pp.22
45-49、Nov./Dec.1995;H.S.Kim等による「小型ショットキー電子源(Min
iature Schottky Electron Source)」、Journal of Vacuum Science Technology、B
ulletin 13(6)、pp.2468-72、Nov./Dec.1995;Chang等の米国特許第5、12
2、663号;Chang等の米国特許第5、155、412号である。これら
の内容全体は、すべて参照により本願明細書に引用する。
【0014】
図2を参照すると、ソースレンズ30およびアインツェルレンズ42の構造の
一例が示されている。組み立てに関するさらなる詳細が必要であれば、本願明細
書に参照により引用されたものとする、K.Y.Lee、S.A.Rishto
n、およびT.H.P Changによる「高アスペクト比整列多層マイクロ構
造の組み立て(High Aspect Ratio Aligned Multilayer Microstructure Fabric
ation)」、Journal of Vacuum Science Technology、Bulletin 12(6)、pp.3425-30、N
ov./Dec.1994を参照されたい。ソース30は、複数のシリコンウェーハまたはチ
ップ60、62、および64を含み、これらに100から500ミクロン厚の絶
縁層66および68で間隔を設けている。絶縁層66および68は、一定の比例
に拡大して描かれていない。絶縁層66および68は、パイレックス(Pyre
x)という商標名で販売されているガラスのようなガラスから一般に形成される
。次に、絶縁層66および68は正確に整列されて、通常、電気化学陽極接合に
より接合されて、ソースレンズ30を形成する。
一例が示されている。組み立てに関するさらなる詳細が必要であれば、本願明細
書に参照により引用されたものとする、K.Y.Lee、S.A.Rishto
n、およびT.H.P Changによる「高アスペクト比整列多層マイクロ構
造の組み立て(High Aspect Ratio Aligned Multilayer Microstructure Fabric
ation)」、Journal of Vacuum Science Technology、Bulletin 12(6)、pp.3425-30、N
ov./Dec.1994を参照されたい。ソース30は、複数のシリコンウェーハまたはチ
ップ60、62、および64を含み、これらに100から500ミクロン厚の絶
縁層66および68で間隔を設けている。絶縁層66および68は、一定の比例
に拡大して描かれていない。絶縁層66および68は、パイレックス(Pyre
x)という商標名で販売されているガラスのようなガラスから一般に形成される
。次に、絶縁層66および68は正確に整列されて、通常、電気化学陽極接合に
より接合されて、ソースレンズ30を形成する。
【0015】
接合プロセスの前に、シリコンチップは、電子ビームリソグラフィおよび反応
性イオンエッチングで処理されて、チップ60、62および64のそれぞれにシ
リコン薄膜70、72および74をそれぞれ形成する。次に、それぞれの孔22
、28および34など、必要とされるビーム孔が薄膜70、72および74に形
成される。薄膜70、72および74は、1から2ミクロンの厚みのオーダーで
ある。薄膜70、72および74および孔22、28および34は、レンズ30
の要素24、26および36を形成する。
性イオンエッチングで処理されて、チップ60、62および64のそれぞれにシ
リコン薄膜70、72および74をそれぞれ形成する。次に、それぞれの孔22
、28および34など、必要とされるビーム孔が薄膜70、72および74に形
成される。薄膜70、72および74は、1から2ミクロンの厚みのオーダーで
ある。薄膜70、72および74および孔22、28および34は、レンズ30
の要素24、26および36を形成する。
【0016】
同様に、レンズ42の電極46、48および50が中心にあるシリコン薄膜7
6、78および80とともに形成され、そこにそれぞれの孔52が形成される。
レンズ42も、複数のパイレックス絶縁層84および86を含み、これらの絶縁
層も、孔52よりも直径が大きい孔88および90を含む。層46、48、50
、84および86も整列されて、通常、接合されてレンズ42を形成する。
6、78および80とともに形成され、そこにそれぞれの孔52が形成される。
レンズ42も、複数のパイレックス絶縁層84および86を含み、これらの絶縁
層も、孔52よりも直径が大きい孔88および90を含む。層46、48、50
、84および86も整列されて、通常、接合されてレンズ42を形成する。
【0017】
図3を参照すると、小型ショットキー電子源100が示されており、これは、
マイクロカラム10の放出素子源であり、放出素子の先端16を含み得る。本願
明細書に参照により引用されたものとするH.S.Kim等による「小型ショッ
トキー電子源(Miniature Schottky electron source)」、Journal of Vacuum Sci
ence Technology、Bulletin 13(6)、pp.2468-72、Nov./Dec.1995により詳しく記載
されているように、電子源100は、サプレッサキャップ102を含む。キャッ
プ102は、絶縁体104の上を覆って取り付けられ、この絶縁体は、先端16
まで電力を維持し供給する一対の導体106、108を取り囲み絶縁する。
マイクロカラム10の放出素子源であり、放出素子の先端16を含み得る。本願
明細書に参照により引用されたものとするH.S.Kim等による「小型ショッ
トキー電子源(Miniature Schottky electron source)」、Journal of Vacuum Sci
ence Technology、Bulletin 13(6)、pp.2468-72、Nov./Dec.1995により詳しく記載
されているように、電子源100は、サプレッサキャップ102を含む。キャッ
プ102は、絶縁体104の上を覆って取り付けられ、この絶縁体は、先端16
まで電力を維持し供給する一対の導体106、108を取り囲み絶縁する。
【0018】
先端16は、Zr/O/W合金の先端であり、サプレッサキャップ102内に
収容された小型フィラメント110上に取り付けられることが好ましい。先端1
6は、サプレッサキャップ102から開口112を介して延伸する。従来のショ
ットキー電子源は、通常、長さLが約20ミリメートル(mm)、幅(または直
径)Wが約17mmのものである。電子源100は、長さLが13.7mm、幅
Wが4mmのものである。従来の電子源は、125ミクロンのフィラメントを備
えるのに対して、電子源100は、75ミクロンのタングステンフィラメントを
備える。フィラメントサイズが小さいことにより、電子源100は、1.5から
1.8ワットの加熱電力で動作できるのに対して、従来の電子源では2.5から
3.5ワットが必要となる。
収容された小型フィラメント110上に取り付けられることが好ましい。先端1
6は、サプレッサキャップ102から開口112を介して延伸する。従来のショ
ットキー電子源は、通常、長さLが約20ミリメートル(mm)、幅(または直
径)Wが約17mmのものである。電子源100は、長さLが13.7mm、幅
Wが4mmのものである。従来の電子源は、125ミクロンのフィラメントを備
えるのに対して、電子源100は、75ミクロンのタングステンフィラメントを
備える。フィラメントサイズが小さいことにより、電子源100は、1.5から
1.8ワットの加熱電力で動作できるのに対して、従来の電子源では2.5から
3.5ワットが必要となる。
【0019】
図1に示されているように、STMポジショナ18は、電子源100、ひいて
は先端16の位置決めを機械的に調節するように利用される。このような物理的
な整列は、多くの理由から最適ではない。図4を参照すると、本発明のサプレッ
サキャップの一実施形態が参照番号114で示されている。電子源100は、先
端16を介して、電子ビーム116を放出する。図1を参照。ビーム116は、
エキストラクタ24の孔22と完全に整列されるように示されているが、実際、
このように要求される最適な整列を達成することは困難である。孔22の直径は
、およそ数ミクロンであり、先端16は、孔22からおよそ100ミクロンの作
動距離118をもつ。サプレッサキャップ102または114により、フィラメ
ント110からと、先端16のシャンク120(図3を参照)から熱イオン的に
放出される電子数が減少する。
は先端16の位置決めを機械的に調節するように利用される。このような物理的
な整列は、多くの理由から最適ではない。図4を参照すると、本発明のサプレッ
サキャップの一実施形態が参照番号114で示されている。電子源100は、先
端16を介して、電子ビーム116を放出する。図1を参照。ビーム116は、
エキストラクタ24の孔22と完全に整列されるように示されているが、実際、
このように要求される最適な整列を達成することは困難である。孔22の直径は
、およそ数ミクロンであり、先端16は、孔22からおよそ100ミクロンの作
動距離118をもつ。サプレッサキャップ102または114により、フィラメ
ント110からと、先端16のシャンク120(図3を参照)から熱イオン的に
放出される電子数が減少する。
【0020】
他の従来の電子源では、(図示されていないが)先端は、作動距離118の中
心に機械的に合わされて、孔22と整列される。しかしながら、マイクロカラム
10に必要とされる組み立て手順、ソースレンズ30の電極の寸法が著しく小さ
いこと、さらにマイクロカラム10の要素の総寸法により、電子源100は、マ
イクロカラム10に同様に機械的に整列できない。STMポジショナ18を利用
することは適しているが、これはマイクロカラム10の複雑性が増しサイズが大
きくなり、望ましいほどの信頼性を得られず、広い領域にわたってビーム116
を操作するのにかかる時間よりも多くの時間がかかる。ビーム116が孔22と
整列されるように示されているが、ビーム116’で示されているように、位置
ずれする可能性が高い。位置ずれしたビーム116’は、孔22から完全(図示
されているように)または部分的に離れた方向に向けられる。これにより、ビー
ム116’が完全または部分的に孔22を通過できなくなり、これが、整列時に
最終的にビーム38(図1を参照)になる最大出力ビーム122をなす。
心に機械的に合わされて、孔22と整列される。しかしながら、マイクロカラム
10に必要とされる組み立て手順、ソースレンズ30の電極の寸法が著しく小さ
いこと、さらにマイクロカラム10の要素の総寸法により、電子源100は、マ
イクロカラム10に同様に機械的に整列できない。STMポジショナ18を利用
することは適しているが、これはマイクロカラム10の複雑性が増しサイズが大
きくなり、望ましいほどの信頼性を得られず、広い領域にわたってビーム116
を操作するのにかかる時間よりも多くの時間がかかる。ビーム116が孔22と
整列されるように示されているが、ビーム116’で示されているように、位置
ずれする可能性が高い。位置ずれしたビーム116’は、孔22から完全(図示
されているように)または部分的に離れた方向に向けられる。これにより、ビー
ム116’が完全または部分的に孔22を通過できなくなり、これが、整列時に
最終的にビーム38(図1を参照)になる最大出力ビーム122をなす。
【0021】
本発明のサプレッサキャップ114により、図4および図5に示されているよ
うな4つまたはそれ以上の分割または分離された電極124、126、128、
130を利用することで、このような整列/走査集束問題が解決される。小型シ
ョットキー電子源として示され記載されるが、本発明のサプレッサキャップ11
4は、あらゆるタイプの熱電界放出源とともに利用可能である。フィラメント1
10と先端のシャンク120から熱イオン的に放出される電子数を減少させるた
めに利用されるサプレッサ電圧VSが、望ましい方向にビーム116を向けるよ
うに、例えば、電源(図示せず)から結合される電極セグメント124、126
、128および130のそれぞれに印加される所望の偏向電圧±Vyおよび±Vx と加算される。電極124、126、128および130に傾斜電気信号が印加
されると、エキストラクタ24にわたってビーム116を即座に走査して、ビー
ム116の最適な動作位置を特定する。偏向電圧±Vxおよび±Vyはまた、マイ
クロカラム10の動作中など、電子源10の動作中に、放射源ビーム116の位
置のドリフトを動的に修正するためにも利用可能である。
うな4つまたはそれ以上の分割または分離された電極124、126、128、
130を利用することで、このような整列/走査集束問題が解決される。小型シ
ョットキー電子源として示され記載されるが、本発明のサプレッサキャップ11
4は、あらゆるタイプの熱電界放出源とともに利用可能である。フィラメント1
10と先端のシャンク120から熱イオン的に放出される電子数を減少させるた
めに利用されるサプレッサ電圧VSが、望ましい方向にビーム116を向けるよ
うに、例えば、電源(図示せず)から結合される電極セグメント124、126
、128および130のそれぞれに印加される所望の偏向電圧±Vyおよび±Vx と加算される。電極124、126、128および130に傾斜電気信号が印加
されると、エキストラクタ24にわたってビーム116を即座に走査して、ビー
ム116の最適な動作位置を特定する。偏向電圧±Vxおよび±Vyはまた、マイ
クロカラム10の動作中など、電子源10の動作中に、放射源ビーム116の位
置のドリフトを動的に修正するためにも利用可能である。
【0022】
偏向電圧は、本質的には2つの同期する鋸歯状波として、例えば、走査発生器
により生成され得る。ビーム116の位置は、エキストラクタ24、アノード2
6または照射野限定孔34に入射するビーム電流を測定することによりモニタ可
能である。必要とされる偏向が小さく、ビーム電圧が低いため、高速電子装置を
利用して必要な走査信号を生成できる。
により生成され得る。ビーム116の位置は、エキストラクタ24、アノード2
6または照射野限定孔34に入射するビーム電流を測定することによりモニタ可
能である。必要とされる偏向が小さく、ビーム電圧が低いため、高速電子装置を
利用して必要な走査信号を生成できる。
【0023】
特定の実施形態を参照して本発明を記載してきたが、上述した実施形態は、本
発明の例であって制限を課すものではない。4つの電極122、124、126
および128を図示して記載してきたが、必要に応じて、さらなる電極セグメン
トが利用されてよい。当業者に理解されるように、本願明細書に記載した実施形
態のさまざまな他の適応および組み合わせは、請求項により規定される本発明の
範囲内のものである。
発明の例であって制限を課すものではない。4つの電極122、124、126
および128を図示して記載してきたが、必要に応じて、さらなる電極セグメン
トが利用されてよい。当業者に理解されるように、本願明細書に記載した実施形
態のさまざまな他の適応および組み合わせは、請求項により規定される本発明の
範囲内のものである。
【図1】
本発明を組み込み得るマイクロカラムの拡大斜視図である。
【図2】
本発明を組み込み得るマイクロカラム放出源およびマイクロレンズの拡大斜視
図である。
図である。
【図3】
小型ショットキー電子源の側面断面図である。
【図4】
本発明の電子源用の分割サプレッサキャップの実施形態の側面図である。
【図5】
図4のサプレッサキャップの上面図である。
10 マイクロカラム
12 格子試料
14 電子検出器
16 電界放出素子の先端
18 ポジショナ
20 電子光学カラム
22、28、34、52、88、90 孔
24 エキストラクタ
26 アノード
30 ソースレンズ
32、38 電子ビーム
36 孔部材
40 ビームデフレクタ
42 アインツェルレンズ
44、118 作動距離
46、48、50 電極
54 電子検出器
60、62、64 シリコンウェーハ(チップ)
66、68、84、86 絶縁層
70、72、74、76、78、80 シリコン薄膜
100 電子源
102、104 サプレッサキャップ
104 絶縁体
106、108 導体
100 フィラメント
112 開口
116、116’ 電子ビーム
120 シャンク
122 最大出力ビーム
124、126、128、130 電極セグメント
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 チャン, タイ−ホン, フィリップ
アメリカ合衆国, カリフォルニア州,
フォスター シティ, ミニッツ レイン
1105
Fターム(参考) 5C030 AA03 AB01 CC01 CC02 CC03
CC07 CC10
Claims (15)
- 【請求項1】 熱電界放出源の放出ビームを整列する方法であって、 サプレッサキャップを互いに電気的に絶縁された少なくとも4つの電極セグメ
ントに分割し、放出ビームを移動させ整列するために、前記各電極に個別にサプ
レッサ電圧と偏向電圧をかけて前記各電極を駆動するステップを含む、熱電界放
出源の放出ビームを整列する方法。 - 【請求項2】 同じ偏向電圧を対向する電極対に印加するステップを含み、
前記偏向電圧が、前記電極の各対の電極それぞれで反対の極性のものである請求
項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記電極対の前記偏向電圧を傾斜させて、ある領域にわたっ
て前記放出ビームを走査させるステップを含む請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記サプレッサキャップをマイクロカラム放出源に設け、前
記偏向電圧を変化させて前記マイクロカラムにある前記放出ビームを整列させる
ことにより、前記放射源の出力ビームを最大にするステップを含む請求項2に記
載の方法。 - 【請求項5】 前記偏向電圧を変化させることにより、前記マイクロカラム
の動作中に前記放出ビームの整列のドリフトを動的に修正するステップを含む請
求項2に記載の方法。 - 【請求項6】 改良された熱電界放出源であって、 互いに電気的に絶縁された少なくとも4つの電極セグメントをもつ分割サプレ
ッサキャップを含む熱電界放出源の放出ビームを整列する手段と、放出ビームを
移動させ整列するために、前記各電極に個別にサプレッサ電圧と偏向電圧を印加
して前記各電極を駆動する手段とを含む、改良された熱電界放出源。 - 【請求項7】 同じ偏向電圧を対向する電極対に印加する手段を含み、前記
偏向電圧が、前記電極の各対の電極それぞれで反対の極性のものである請求項6
に記載の熱電界放出源。 - 【請求項8】 前記電極対の前記偏向電圧を傾斜させて、ある領域にわたっ
て前記放出ビームを走査させる手段を含む請求項7に記載の熱電界放出源。 - 【請求項9】 マイクロカラム放出源の一部を形成する前記サプレッサキャ
ップと、前記偏向電圧を変化させて前記マイクロカラムにある前記放出ビームを
整列させる手段を含むことにより、前記放射源の出力ビームを最大にする手段と
を含む請求項7に記載の熱電界放出源。 - 【請求項10】 前記偏向電圧を変化させることにより、前記マイクロカラ
ムの動作中に前記放出ビームの整列のドリフトを動的に修正する手段を含む請求
項9に記載の方法。 - 【請求項11】 放出ビームと、前記放出源を囲み互いに電気的に絶縁され
た少なくとも4つの電極セグメントをもつ分割サプレッサキャップと、前記放出
ビームを移動させ整列するために、前記各電極を個別に駆動するようにサプレッ
サ電圧と偏向電圧を結合する電源とを含む、熱電界放出源を含む改良された熱電
界放出源。 - 【請求項12】 対向する対の電極に結合された同じ偏向電圧を含み、前記
偏向電圧が、前記電極の各対の電極それぞれで反対の極性のものである請求項1
1に記載の熱電界放出源。 - 【請求項13】 ある領域にわたって前記放出ビームを走査させるために、
前記電極対に傾斜された前記偏向電圧を含む請求項12に記載の熱電界放出源。 - 【請求項14】 マイクロカラム放出源の一部を形成する前記サプレッサキ
ャップと、内部に孔をもつエキストラクタを含む前記マイクロレンズと、前記放
出源の最大にされた前記出力ビームと、前記偏向電圧により前記エキストラクタ
孔と前記マイクロカラムにおいて整列された前記放出ビームとを含む請求項12
に記載の熱電界放出源。 - 【請求項15】 前記偏向電圧で前記マイクロカラムを動作する間、前記エ
キストラクタ孔と動的に接続された前記放出ビーム整列を含む請求項14に記載
の熱電界放出源。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17661398A | 1998-10-21 | 1998-10-21 | |
US09/176,613 | 1998-10-21 | ||
PCT/US1999/023704 WO2000024030A2 (en) | 1998-10-21 | 1999-10-07 | Improved alignment of a thermal field emission electron source and application in a microcolumn |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003513407A true JP2003513407A (ja) | 2003-04-08 |
Family
ID=22645098
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000577692A Pending JP2003513407A (ja) | 1998-10-21 | 1999-10-07 | 改良された熱電界放出の整列 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1145272A3 (ja) |
JP (1) | JP2003513407A (ja) |
KR (1) | KR20010080286A (ja) |
WO (1) | WO2000024030A2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016531413A (ja) * | 2013-09-16 | 2016-10-06 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 多重極の電極構造を組み込んだ電子エミッタデバイス |
WO2022003770A1 (ja) * | 2020-06-29 | 2022-01-06 | 株式会社日立ハイテク | 電子源、電子銃、及び荷電粒子線装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6288401B1 (en) * | 1999-07-30 | 2001-09-11 | Etec Systems, Inc. | Electrostatic alignment of a charged particle beam |
US6512235B1 (en) * | 2000-05-01 | 2003-01-28 | El-Mul Technologies Ltd. | Nanotube-based electron emission device and systems using the same |
US9484179B2 (en) * | 2012-12-18 | 2016-11-01 | General Electric Company | X-ray tube with adjustable intensity profile |
US10388489B2 (en) | 2017-02-07 | 2019-08-20 | Kla-Tencor Corporation | Electron source architecture for a scanning electron microscopy system |
KR20210132599A (ko) | 2020-04-24 | 2021-11-04 | 아이엠에스 나노패브릭케이션 게엠베하 | 대전 입자 소스 |
EP4095882A1 (en) | 2021-05-25 | 2022-11-30 | IMS Nanofabrication GmbH | Pattern data processing for programmable direct-write apparatus |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3358174A (en) * | 1964-12-18 | 1967-12-12 | Gen Electric | Electron gun having a segmented control electrode |
DE3138896A1 (de) * | 1981-09-30 | 1983-04-14 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Elektronenoptisches system mit vario-formstrahl zur erzeugung und messung von mikrostrukturen |
US4588928A (en) * | 1983-06-15 | 1986-05-13 | At&T Bell Laboratories | Electron emission system |
-
1999
- 1999-10-07 WO PCT/US1999/023704 patent/WO2000024030A2/en not_active Application Discontinuation
- 1999-10-07 KR KR1020017005019A patent/KR20010080286A/ko not_active Application Discontinuation
- 1999-10-07 JP JP2000577692A patent/JP2003513407A/ja active Pending
- 1999-10-07 EP EP99954854A patent/EP1145272A3/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016531413A (ja) * | 2013-09-16 | 2016-10-06 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 多重極の電極構造を組み込んだ電子エミッタデバイス |
WO2022003770A1 (ja) * | 2020-06-29 | 2022-01-06 | 株式会社日立ハイテク | 電子源、電子銃、及び荷電粒子線装置 |
JPWO2022003770A1 (ja) * | 2020-06-29 | 2022-01-06 | ||
JP7366266B2 (ja) | 2020-06-29 | 2023-10-20 | 株式会社日立ハイテク | 電子源、電子銃、及び荷電粒子線装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20010080286A (ko) | 2001-08-22 |
EP1145272A3 (en) | 2002-11-27 |
WO2000024030A2 (en) | 2000-04-27 |
WO2000024030A3 (en) | 2002-10-10 |
EP1145272A2 (en) | 2001-10-17 |
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