JP4368381B2 - 荷電粒子ビーム系用の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系 - Google Patents
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Claims (37)
- 光軸に沿ったz軸を伴う荷電粒子ビーム用の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系であって、
x−z面内で作用し、第1のz位置z1にある第1のウィーンフィルタ要素(110)と、
前記x−z面内で作用し、第2のz位置z2にある第2のウィーンフィルタ要素(112)と、
z1とz2の間のz位置にある荷電粒子選択要素(116、116a、116b)と、
z1とz2の間のz位置にある集束要素(114、314、712、714)と
を備える、荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。 - 前記荷電粒子選択要素および前記集束要素の前記z位置は、本質的に前記z位置z1とz2の中央である、請求項1に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記荷電粒子選択要素(116、116a、116b)は、前記荷電粒子ビーム内において所定のエネルギー分布幅から外れるエネルギーを有する荷電粒子を遮蔽することによって、荷電粒子を選択する、請求項1又は2に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記荷電粒子選択要素はスリットである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記荷電粒子選択要素は、選択幅が可変であり、かつ/または位置が可変である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記荷電粒子選択要素は、選択幅が固定されており、かつ/または位置が固定されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記荷電粒子選択要素はナイフエッジを備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記集束要素(114、314、712、714)は、y−z面内で集束させるのに適している、請求項1〜7のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記y−z面は、前記x−z面に実質的に直交する、請求項8に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記集束要素は、非点収差型集束要素であり、前記y−z面内で集束させ、前記x−z面では非集束すなわち集束させないのに適している、請求項1〜9のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記荷電粒子選択要素(116)の前記スリット(204、205、207、208a、208b)は、本質的にy方向に延びる、請求項2〜7のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記集束要素は、荷電粒子を減速する静電円筒レンズ(712)を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記集束要素は、荷電粒子を減速する静電気4極子(714)を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記集束要素(114)は、非点収差なしで集束させるのに適しており、前記x−z面内での前記荷電粒子ビームの投影は、前記集束要素の中心で前記荷電粒子エネルギー幅低減系の前記光軸と交差する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記集束要素は、荷電粒子を減速する静電気円形レンズ(114)を含む、請求項1〜9または14のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 第1の4極子要素(410)と、
第2の4極子要素(412)と
をさらに備える、請求項1〜15のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。 - 前記第1の4極子要素(410)は、前記x−z面内で集束的または非集束的に作用し、
前記第2の4極子要素(412)は、前記x−z面内で集束的または非集束的に作用する、請求項16に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。 - 前記第1の4極子要素(410)は、前記第1の4極子要素の場が、本質的に前記第1のウィーンフィルタ要素(110)の場と重なるように位置決めされ、
前記第2の4極子要素(412)は、前記第2の4極子要素の場が、本質的に前記第2のウィーンフィルタ要素(112)の場と重なるように位置決めされる、請求項16または17に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。 - 前記第1のウィーンフィルタ要素および前記第1の4極子要素は1つの多極子要素によって形成され、前記第2のウィーンフィルタ要素および前記第2の4極子要素は1つの多極子要素によって形成される、請求項16〜18のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記多極子要素内で追加の偏向または収差補正用の要素を重ね合わせる、請求項19に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 直線的な視覚系または非直線的な視覚系であり、
前記直線的な視覚系はz軸と一致する光軸を有しており、前記非直線的な視覚系はz軸と一致しない光軸を有しており、z軸が直線的な軸である、請求項1〜20のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。 - 1次荷電粒子ビーム用のエネルギー幅低減系である、請求項1〜21のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記荷電粒子ビームエネルギー幅低減系内で前記荷電粒子ビームを遅らせ、前記荷電粒子ビームエネルギー幅低減系の後で前記荷電粒子ビームを加速するために、前記第1のウィーンフィルタ要素の前及び前記第2のウィーンフィルタ要素の後にそれぞれ液浸レンズが設けられている、請求項1〜22のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記第1および第2のウィーンフィルタ要素は、前記系のx−y中央面に関して本質的に対称な位置を有し、前記第1および第2の4極子要素は、前記系のx−y中央面に関して本質的に対称な位置にある、請求項16に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 前記第1のウィーンフィルタ要素、前記第2のウィーンフィルタ要素、前記第1の4極子要素、前記第2の4極子要素、前記荷電粒子選択要素、および前記集束要素は、前記通過する荷電粒子を非点収差も分散もなく結像し得るように位置決めされる、請求項24に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系。
- 請求項1〜25のいずれか一項に記載の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系のいずれかを利用する荷電粒子ビーム装置。
- 拡大レンズ(7)により、前記荷電粒子ビームエネルギー幅低減系が照明される、請求項26に記載の荷電粒子ビーム装置。
- 光軸に沿ったz軸を備える荷電粒子ビーム用の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系を動作させる方法であって、
x−z面内のz位置z1 に第1のウィーンフィルタ要素を提供するステップと、
前記x−z面内のz位置z2 に第2のウィーンフィルタ要素を提供するステップと、
z1とz2の間のz位置にあるエネルギー選択要素を提供するステップと、
z1とz2の間のz位置にある集束要素を提供するステップと、
公称エネルギーを有する荷電粒子が前記エネルギー選択要素および前記集束要素の中心を通過するように、前記第1のウィーンフィルタ要素を励磁するステップと、
前記第2のウィーンフィルタ要素を励磁するステップと、
前記荷電粒子ビームが本質的に非点収差なしで結像されるように、前記集束要素を励磁するステップと、
前記荷電粒子選択要素によって荷電粒子を選択するステップと
を含む、方法。 - 前記荷電粒子ビーム内において所定のエネルギー分布幅から外れるエネルギーを有する荷電粒子を遮蔽することによって、前記荷電粒子が選択される、請求項28に記載の荷電粒子ビーム用の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系を動作させる方法。
- 前記第1のウィーンフィルタ要素の前記集束効果の所望の一部を置き換えるように第1の4極子要素を励磁し、前記第2のウィーンフィルタ要素の前記集束効果の所望の一部を置き換えるように第2の4極子要素を励磁するステップをさらに含む、請求項28または29に記載の荷電粒子ビーム用の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系を動作させる方法。
- 前記4極子要素の励磁に関連する前記ウィーンフィルタ要素の励磁に応じて分散を調整するステップをさらに含む、請求項30に記載の荷電粒子ビーム用の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系を動作させる方法。
- 前記4極子要素の励磁に関連する前記ウィーンフィルタ要素の励磁に応じてビーム電流を調整するステップをさらに含む、請求項30または31に記載の荷電粒子ビーム用の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系を動作させる方法。
- 前記エネルギー選択要素は、本質的にz1とz2の中央のz位置に設けられ、
前記集束要素は、本質的にz1とz2の中央のz位置に設けられ、
前記第2のウィーンフィルタ要素は、前記x−z面内で本質的に対称な結像が得られるように励磁される、請求項28〜32のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム用の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系を動作させる方法。 - 前記第1のウィーンフィルタ要素および前記第2のウィーンフィルタ要素は、前記第1のウィーンフィルタ要素の場と前記第2のウィーンフィルタ要素の場の合成により、前記x−z面内で前記荷電粒子ビームが本質的に対称に結像されるように励磁され、
前記第1および第2の4極子要素は、前記第1の4極子要素の場と前記第2の4極子要素の場の合成により、y−z面内で前記荷電粒子ビームが本質的に対称に結像されるように励磁される、請求項31に記載の荷電粒子ビーム用の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系を動作させる方法。 - 前記荷電粒子ビームエネルギー幅低減系は、第1の4極子要素(410)と、第2の4極子要素(412)とをさらに備え、
前記第1のウィーンフィルタ要素および前記第1の4極子要素は1つの多極子要素によって形成され、前記第2のウィーンフィルタ要素および前記第2の4極子要素は1つの多極子要素によって形成され、
前記荷電粒子ビームエネルギー幅低減系の非点なし結像が得られるように、前記第1および第2のウィーンフィルタ要素ならびに前記第1および第2の4極子要素を励磁するステップをさらに含む、請求項31〜34のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム用の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系を動作させる方法。 - 前記荷電粒子ビームエネルギー幅低減系は、第1の4極子要素(410)と、第2の4極子要素(412)とをさらに備え、
前記第1のウィーンフィルタ要素および前記第1の4極子要素は1つの多極子要素によって形成され、前記第2のウィーンフィルタ要素および前記第2の4極子要素は1つの多極子要素によって形成され、
第1の4極子要素による荷電粒子ビームの偏向と前記第1のウィーンフィルタ要素による荷電粒子ビームの偏向を合成した所望の集束効果が得られるように前記第1の4極子要素を励磁し、第2の4極子要素による荷電粒子ビームの偏向と前記第2のウィーンフィルタ要素による荷電粒子ビームの偏向を合成した所望の集束効果が得られるように前記第2の4極子要素を励磁するステップをさらに含み、
前記所望の集束効果は、公称エネルギーを有する荷電粒子が前記エネルギー選択要素を通過するビーム経路によって定義される、請求項31〜35のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム用の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系を動作させる方法。 - 前記荷電粒子ビームエネルギー幅低減系は、第1の4極子要素(410)と、第2の4極子要素(412)とをさらに備え、
前記第1のウィーンフィルタ要素および前記第1の4極子要素は1つの多極子要素によって形成され、前記第2のウィーンフィルタ要素および前記第2の4極子要素は1つの多極子要素によって形成され、
前記第1および第2のウィーンフィルタ要素ならびに前記第1および第2の4極子要素を、複数の離散的な励磁値の1つに対して励磁し、
前記複数の離散的な励磁値のそれぞれにおいて、前記第1のウィーンフィルタ要素の場と前記第2のウィーンフィルタ要素の場の合成により、前記x−z面内で本質的に対称な結像が得られ、
前記第1の4極子要素の場と前記第2の4極子要素の場の合成により、y−z面内で本質的に対称な結像が得られる、請求項31〜36のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム用の荷電粒子ビームエネルギー幅低減系を動作させる方法。
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