(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームカラムを有する荷電粒子ビーム装置のガス電界イオン源であって、
エミッタユニット（１５０）と、
冷却ユニット（１４６）と、
前記冷却ユニットから前記エミッタユニットへの熱伝導のための熱伝導ユニット（１６４，３６４，４６４，５６４，６６４，７６４）と、
振動に関して前記冷却ユニット（１４６）を前記エミッタユニット（１５０）から機械的に分離する、前記冷却ユニットを前記荷電粒子ビームカラムと接続する機械的分離手段（１６２）と、
を備え、
前記熱伝導ユニットが、前記冷却ユニットから前記エミッタユニットへの振動の伝達を低減するよう構成されている、電界イオン源。
【請求項２】
前記エミッタユニットを前記荷電粒子ビームカラムの一部分と接続するエミッタユニットサポート（１５５）をさらに備える請求項１に記載のガス電界イオン源。
【請求項３】
接続が前記冷却ユニットとの接続又は前記冷却ユニットを介した接続を含まない形で、前記エミッタユニットサポート（１５５）が前記エミッタユニットを前記荷電粒子ビームカラムの前記一部分に接続している、請求項２に記載のガス電界イオン源。
【請求項４】
エミッタユニットサポートが、前記冷却ユニットから前記荷電粒子カラムへの振動の伝達を低減するように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス電界イオン源。
【請求項５】
前記熱伝導ユニットが、可撓性のワイヤ、ストライプ又は紐を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス電界イオン源。
【請求項６】
前記可撓性のワイヤ又は紐が、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する材料で作られている、請求項５に記載のガス電界イオン源。
【請求項７】
前記可撓性のワイヤ又は紐が、銅、アルミニウム、真鍮、銀、及び、これらの組み合わせよりなる群から選択された材料を少なくとも１つ含む、請求項５又は６に記載のガス電界イオン源。
【請求項８】
前記熱伝導ユニットの前記ワイヤ又は紐が、前記冷却ユニットの突出部と前記エミッタユニットの突出部との間に延在している、請求項５〜７のいずれか一項に記載のガス電界イオン源。
【請求項９】
前記熱伝導ユニットが、ガスで満たされた空間を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガス電界イオン源。
【請求項１０】
エミッタモジュール（１１０）と、サプライモジュール（１４０）とをさらに備え、
前記エミッタモジュールが、
エミッタホルダ（１１２）と、
エミッタ構造体（１２，１３，１１５）と、
前記エミッタモジュールの着脱式に接続可能な電気接続アセンブリ（１３１）と、
前記エミッタモジュールの着脱式に接続可能なガス供給接続アセンブリ（１３２）と、
を備え、
前記サプライモジュールが、
電圧及び／又は電流を供給する少なくとも１個の電気導体（１３７）と、
ガス供給導管（１４５）と、
熱導体（１４４）と、
前記サプライモジュールの着脱式に接続可能な電気接続アセンブリ（１３１）と、
前記サプライモジュールの着脱式に接続可能なガス供給接続アセンブリ（１３２）と、
を備え、
前記エミッタモジュールと前記サプライモジュールとが、前記エミッタモジュールの前記着脱式に接続可能な接続アセンブリと、前記サプライモジュールの前記着脱式に接続可能な接続アセンブリとによって着脱式に接続可能である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のガス電界イオン源。
【請求項１１】
前記エミッタモジュールが、前記エミッタモジュールの着脱式に接続可能な熱伝導接続アセンブリ（１３３）をさらに備え、
前記サプライモジュールが、前記サプライモジュールの着脱式に接続可能な熱伝導接続アセンブリ（１３３）をさらに備える、請求項１０に記載のガス電界イオン源。
【請求項１２】
前記エミッタユニットが、
基部と、
前記基部に接続された支持用ワイヤと、
前記支持用ワイヤに接続されたエミッタチップと、
を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のガス電界イオン源。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のガス電界イオン源と、
前記エミッタユニットを前記荷電粒子ビームカラムの一部分と接続するエミッタユニットサポート（１５５）と、
を備える荷電粒子ビーム装置。
【請求項１４】
荷電粒子ビームカラムと、エミッタユニット及び冷却ユニット付きのガス電界イオン源とを有する荷電粒子ビーム装置を製造する方法であって、
互いに機械的に分離された前記エミッタユニット及び前記冷却ユニットを前記荷電粒子ビームカラムに搭載するステップと、
機械的な分離を行う熱伝導ユニットを前記エミッタユニットと前記冷却ユニットとの間に設けるステップと、
を備え、
前記冷却ユニットは、機械的分離手段を介して前記荷電粒子ビームカラムに接続され、それによって、振動に関して前記冷却ユニットは前記エミッタユニットから機械的に分離される方法。
【請求項１５】
前記冷却ユニットから前記荷電粒子ビームカラムへの振動伝達を低減するステップをさらに備える、請求項１４に記載の荷電粒子ビーム装置を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、一般に、荷電粒子ビーム装置と、荷電粒子ビーム装置を製造及び／又は保守する方法に関し、特に、荷電粒子ビーム装置のガス電界イオン源に関する。より詳しくは、本発明は、ガス電荷イオン源の機械的安定性に関する。また、本発明は、ガスイオン源、荷電粒子ビーム装置、及び、ガス電界イオン源を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]荷電粒子ビーム装置は、限定されることはないが、半導体装置の製造中の検査、リソグラフィのための露光システム、検出装置、及び、試験システムを含む複数の産業分野において多数の機能を有する。したがって、マイクロメートルスケール及びナノメートルスケール内で試料を構造化し検査することへの高い要求がある。
【０００３】
[0003]マイクロメートル及びナノメートルスケールのプロセス制御、検査、又は、構造化は、多くの場合に、荷電粒子ビーム装置において発生させられ、集光させられる荷電粒子ビームを用いて行われる。荷電粒子ビーム装置の例は、電子顕微鏡、電子ビームパターン発生器、イオン顕微鏡、及び、イオンビームパターン発生器である。荷電粒子ビーム、特に、イオンビームは、光子ビームと比べると、同等の粒子エネルギーでの波長が短いので、優れた空間分解能を提供する。
【０００４】
[0004]電子源を含む電子顕微鏡の他に、荷電粒子ビーム装置のためのガス電界イオン源を含む顕微鏡が検討されている。その結果、例えば、分解能の増加が実現される可能性がある。したがって、ガス電界イオン源は非常に高分解能のアプリケーションで用いることが期待できる。非常に高い分解能を可能にするため、種々のシステム要件が考慮されなければならない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]上記の観点から、本発明は、独立請求項１に記載されたガス電界イオン源と、請求項１３に記載された荷電粒子装置と、独立請求項１４に記載されたガス電界イオン源の製造方法とを提供する。
【０００６】
[0006]一実施形態によれば、ガス電界イオン源が提供される。ガス電界イオン源は、エミッタユニットと、冷却ユニットと、冷却ユニットからエミッタユニットへの熱伝導のための熱伝導ユニットとを含み、熱伝導ユニットが冷却ユニットからエミッタユニットへの低減された振動伝達に適合している。
【０００７】
[0007]別の実施形態によれば、荷電粒子ビーム装置が提供される。荷電粒子ビーム装置はガス電界イオン源を含む。ガス電界イオン源は、エミッタユニットと、冷却ユニットと、冷却ユニットからエミッタユニットへの熱伝導のための熱伝導ユニットとを含み、熱伝導ユニットが、冷却ユニットからエミッタユニットへの振動伝達の低減、又は、冷却ユニットからエミッタユニットへの低減された振動伝達に適合している。
【０００８】
[0008]さらなる実施形態によれば、荷電粒子ビームカラムと、エミッタユニット及び冷却ユニット付きのガス電界イオン源とを有する荷電粒子ビーム装置を製造する方法が提供される。この方法は、互いに機械的に分離されているエミッタユニット及び冷却ユニットを荷電粒子ビームカラムに搭載するステップと、機械的な分離を行う熱伝導ユニットをエミッタユニットと冷却ユニットとの間に設けるステップとを含む。
【０００９】
[0009]上記の実施形態と組み合わされ得るさらなる利点、特徴事項、態様、及び、詳細は、従属請求項、明細書及び図面から明らかである。
【００１０】
[0010]実施形態は、開示された方法を実行する装置、及び、記載された方法の各ステップを実行する装置部分を含む装置をさらに対象としている。方法のステップは、ハードウェアコンポーネントによって、適切なソフトウェアを用いてプログラムされたコンピュータによって、両者の組み合わせによって、又は、その他の様式で実行することができる。さらに、実施形態は、記載された装置が動作する方法、製造される方法、又は、保守される方法をさらに対象としている。この方法は、装置のあらゆる機能を実行する方法のステップ、装置のあらゆる部分を製造する方法のステップ、又は、装置を保守する方法のステップを含む。
【００１１】
[0011]本発明の上記のより詳細な態様及びその他のより詳細な態様の一部は、以下の説明に記載され、図面を参照して部分的に例示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
[0021]以下では、範囲を限定することなく、荷電粒子ビーム又は荷電粒子ビームのコンポーネントが、２次電子及び／又は後方散乱電子を検出するイオンビーム装置又はイオンビーム装置のコンポーネントとして例示的に参照される。その結果、２次電子及び／又は後方散乱電子は、検査中又はリソグラフィ中に特に利用されることがある。本発明は、試料像を獲得するために、試料のパターニングを制御するために、試験、映像化、検査アプリケーションに、又は、スパッタリング、ミリングなどのような試料変形アプリケーション中に他の２次荷電粒子及び／又は後方散乱荷電粒子を使用する装置及びコンポーネントにさらに適用され得る。
【００１３】
[0022]以下の図面の説明中、同じ参照番号が同じコンポーネントを参照する。一般に、個々の実施形態に関する相違だけが説明されている。
【００１４】
[0023]図１は荷電粒子ビーム装置１００を表している。本明細書に記載された実施形態によれば、荷電粒子ビーム装置は荷電粒子ビームカラムを含む。荷電粒子ビームカラムには、ガンチャンバ２１及びさらなるチャンバ２４が設けられている。ガンチャンバ２１内には、エミッタユニット１５０が設けられている。一部の実施形態によれば、エミッタユニットは、エミッタ、例えば、タングステン、イリジウムなどから作られ、支持用ワイヤに溶接されている、例えば、鋭くされた単結晶を含み得る。さらに、基部を設けることができる。支持用ワイヤは基部に固定されている。本明細書に記載されたさらなる実施形態によれば、基部はセラミック材料を含み得る。
【００１５】
[0024]エミッタユニットは、基本的に荷電粒子ビーム装置の光軸に沿ってイオンビームを放出する。イオンビームは、アパーチャ、レンズ、偏向器などのようなビーム成形手段によって案内され、成形され得る。対物レンズはイオンビームを試料ホルダ５０の上に置かれた試料５に集光させる。試料５への１次イオンビームの衝突時に、２次及び／又は後方散乱粒子が放出される。２次及び／又は後方散乱粒子が検査、試験、像生成などのため使用され得る。これは、試験アプリケーション、映像化アプリケーション、及び／又は、検査アプリケーションのため、又は、スパッタリング、ミリングなどの試料変形アプリケーション中に行われ得る。
【００１６】
[0025]本明細書に記載されている実施形態によれば、エミッタユニット１５０は、エミッタユニットサポート１５５として機能する接続要素を用いて荷電粒子ビームカラムに接続されている。図１は、エミッタユニットサポートがエミッタユニットを、ガンチャンバ２１とさらなるチャンバ２４との間にある構造体に接続する実施形態を参照している。
【００１７】
[0026]しかし、他の実施形態によれば、エミッタユニット１５０を荷電粒子ビームカラムの他の部分に接続することも可能である。別の実施形態によれば、エミッタユニットは荷電粒子ビームカラム、筐体部、又は、荷電粒子ビーム装置のカラムの構造体部に、直接的又は間接的に接続され得る。
【００１８】
[0027]エミッタユニットが荷電粒子ビームカラムに直接的に接続されている実施形態では、エミッタユニットサポート１５５は、荷電粒子ビームカラムの一部分に直接的に接続され、エミッタユニットに直接的に接続されている。
【００１９】
[0028]エミッタユニットが荷電粒子ビームカラムに間接的に接続されている実施形態では、エミッタユニットサポート１５５は他の要素に接続され、この他の要素が代わりに荷電粒子ビームカラムに接続されている。しかし、本明細書に記載された実施形態によれば、エミッタユニットは、冷却ユニット１４６を介することなく、荷電粒子ビームカラムに接続されている。冷却ユニットからエミッタユニットへの振動伝達の主な原因はこの接続を省くことによって回避され得る。
【００２０】
[0029]それにもかかわらず、エミッタユニットを冷却する冷却ユニットはそれでもなおエミッタユニットへの熱伝導経路を有するべきである。
【００２１】
[0030]したがって、冷却ユニット１４６は、振動分離ユニット１６２を介して荷電粒子ビーム装置１００のカラムに接続されている。その結果、特に、冷却ユニット１４６は、振動に関して、エミッタユニット１５０から機械的に分離されている。冷却ユニットとエミッタユニットとは機械的に分離されている。
【００２２】
[0031]本明細書に記載されているいずれかの実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、冷却ユニットは以下のシステムのうちのいずれかを含み得る。冷却ユニットは、極低温冷却機、例えば、開閉サイクル冷却機、開閉サイクルヘリウム冷却機、開閉サイクル窒素冷却機、これらの冷却機の組み合わせ、又は、別の冷却機でもよい。特有の実施例は、パルス管冷却機又はＧＭ冷却機（ギフォード・マクマホン冷却機）であってもよい。
【００２３】
[0032]図１は、エミッタユニット及びエミッタチップをそれぞれに冷却する熱伝導ユニット１６４をさらに表している。別の実施形態によれば、冷却ユニットからエミッタユニットへの熱伝導のための熱伝導ユニットは、冷却ユニット１４６からエミッタユニット１５０への振動又はその他の機械的影響の伝達を低減又は回避するために設けられている。
【００２４】
[0033]一般に、振動の伝達の低減は振動分離の増大であると考えることも可能である。他の実施形態のうちのいずれかと組み合わされ得る本明細書に記載されている一部の実施形態によれば、熱伝導ユニットの振動伝達の低減は、冷却ユニットの振動の減衰に関して定義され得る。異なる実施形態によれば、冷却ユニットからの振動は、熱伝導ユニットによって少なくとも１０分の１、３０分の１、又は、さらに１００分の１に減衰させられるべきである。
【００２５】
[0034]図１及び２に表されているような一実施形態によれば、熱伝導ユニット１６４は、可撓性のある、緩やかに垂れ下がる熱伝導手段によって設けられている。一実施例として、銅線のような金属ワイヤ、銅線のアレイのような金属ワイヤのアレイ、又は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率をもつ材料で構成された可撓性のある接続部が使用され得る。このような材料は、アルミニウム、グラファイト、銀、銅、真鍮などでもよい。
【００２６】
[0035]図３に表されているようなさらなる実施形態によれば、銅の紐のような金属製の紐３６４、又は、銅の紐のような金属の紐３６４のアレイ、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率をもつ材料の紐が使用され得る。このような材料は、アルミニウム、グラファイト、銀、銅、真鍮などでもよい。
【００２７】
[0036]図４に表されているように、さらに別の実施形態によれば、冷却ユニット１４６とエミッタユニット１５０とは、螺旋ばね熱伝導手段４６４によって接続されている。螺旋状熱伝導手段４６４は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率をもつ材料を含み得る。このような材料は、アルミニウム、グラファイト、銀、銅、真鍮などでもよい。
【００２８】
[0037]さらに別の実施形態によれば、熱伝導ユニットは、例えば、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有するストライプ状の可撓性材料によって設けることもできる。一般に、熱伝導ユニットは、他の実施形態に関して説明されているように、冷却ユニットとエミッタユニットとの間で熱伝導を行い、振動伝達を低減するために振動の減衰を行うべきである。
【００２９】
[0038]図１に表された実施形態によれば、冷却ユニット１４６はエミッタユニット１５０への振動伝達が低減されている。図１に表されているように、冷却ユニットからガンチャンバへのさらなる振動の分離が振動低減手段１６２、例えば、蛇腹などによって行われる。本明細書に記載されているいずれかの実施形態と組み合わされ得るさらなる実施形態によれば、冷却ユニットから荷電粒子ビームカラムへの振動伝達を低減するさらに別の手段が使用され得る。一実施例として、振動分離のためのばねサポート、ゴム部品、又は、その他の手段が冷却ユニットと荷電粒子ビームカラムとの間で接続を行うために使用され得る。しかし、他の実施形態によれば、冷却ユニット１４６は荷電粒子ビームカラムに直接的に搭載され得る。それによって、直接的に搭載されているにもかかわらず、振動の伝達は、冷却ユニットからエミッタユニット１５０への振動を分離している熱伝導ユニットによって同様に低減される。
【００３０】
[0039]一般に、高分解能ガス電界イオン源荷電粒子ビーム装置は、分解能の改良を可能にさせる。しかし、ガス電界イオン源のため要求される冷却は、ガス電界イオン源の高分解能の可能性を取り除く振動をもたらすことがある。本明細書に記載されている実施形態を考慮すると、イオン源を極低温まで冷却する必要性は冷却ユニットの振動をエミッタユニットへ伝達することなく満たされるので、改良されたガス電界イオン源が提供され得る。本明細書に記載された実施形態によれば、エミッタユニットは、冷却ユニットではなく、荷電粒子ビーム装置のカラムに固定されている。エミッタと冷却ヘッドとの間の熱伝達は、振動を分離する可撓性熱伝導手段によって行われる。よって、エミッタは振動している冷却ヘッドから機械的に分離され、エミッタチップを含むエミッタユニットの機械的安定性が高められる。
【００３１】
[0040]図５ａ及び５ｂは、冷却ユニット１４６とエミッタユニット１５０との機械的な分離のさらなる実施形態を表している。図５ａは、冷却ユニット１４６の側面図を表し、突出部５４６を表している。一実施形態によれば、図５ａに表されているように、冷却ユニットの突出部５４６は冷却ユニット１４６の外側領域又は周囲に設けられ得る。エミッタユニット１５０は突出部５５６を有する。図５ａに表されているように、エミッタユニット１５０の突出部５５６は、エミッタユニット１５０の中心又は内側領域に設けられ得る。冷却ユニット１４６の突出部５４６及びエミッタユニット１５０の突起部５５６は、熱伝導ユニット５６４によって互いに熱的に接続されている。熱伝導ユニット５６４は、冷却ユニットの突出部とエミッタユニットの突出部との間に水平方向に設けられた複数本のワイヤ又は紐を含む。
【００３２】
[0041]熱伝導ユニット５６４は、典型的に、外側突出部から内側突出部へ螺旋状に設けられた１本以上のワイヤ又は紐を含み得る。その結果、一実施例として、ワイヤ又は紐は約４５°乃至１３５°の方向に延在することがある。
【００３３】
[0042]本明細書に記載された一部の実施形態によれば、冷却ユニットの突出部とエミッタユニットの突出部とが第１の方向で重なり合う。その結果、紐／ワイヤ又は複数本の紐／ワイヤは、第１の方向と垂直な平面内に延在するように設けられ得る。水平方向に延在する熱伝導ユニットと組み合わされた突出部は、高さ方向に要求される空間を削減することを可能にさせる。
【００３４】
[0043]別の実施例として、図６に表されているように、ガス電界イオン源は場合によっては以下の通り設けられ得る。ガス電界イオン源６００は、冷却ユニット１４６とエミッタユニット１１０／１４０とを含む。本明細書に記載されているいずれかの実施形態と組み合わせることができる一部の実施形態によれば、エミッタモジュール１１０及びサプライモジュール１４０が設けられる。図６は、破線１０によって分離されたサプライモジュールとエミッタモジュールとを表している。エミッタモジュール１１０とサプライモジュール１１４との間には、着脱式に接続可能である複数の接続部が設けられている。このように、エミッタモジュール１１０及びサプライモジュール１１４は実質的に互いに独立に設けることができ、エミッタモジュールが容易に交換可能である。
【００３５】
[0044]極低温までの冷却、高電圧、加熱電流及びガスはエミッタモジュールに供給され得るので、保守することが難しい複雑かつ面倒な構造が省かれ得る。よって、エミッタチップの交換は、モジュラーガス電界イオン源１００を用いてより容易に行われ得る。
【００３６】
[0045]図６に表されているように、ガス電界イオン源１００の容易に交換可能なエミッタモジュール１１０は本明細書に記載されている実施形態に従って設けられる。その結果、エミッタ構造体は、エミッタ１３、例えば、タングステン、イリジウムなどで作られ、支持用ワイヤ１２に溶接されている、例えば、鋭くされた単結晶を含む。さらに、基部１１５が設けられている。支持用ワイヤは基部１１５に固定されている。本明細書に記載されているさらなる実施形態によれば、基部はセラミック材料を含み得る。
【００３７】
[0046]エミッタモジュール１１０はエミッタホルダをさらに含む。一実施形態によれば、エミッタホルダはカップ状構造体を有する。例えば、エミッタホルダは、上から見たとき、円形形状を有する。エミッタホルダ１１２は、さらなる実施形態によれば、エミッタチップ１３を取り囲むことができ、例えば、ガス電界イオン源のためのガスを収容し、抽出電極１１４を支持することを目的としている。抽出電極１１４は、動作中に正にバイアスされたエミッタへの対極としての機能を果たす。
【００３８】
[0047]さらに別の実施形態によれば、抽出電圧が導体１１６によって給電され得る。
【００３９】
[0048]一実施形態によれば、図６に表されているように、導体１２２は基部１１５に埋め込まれ、基部１１５内の導体１２２とエミッタホルダ１１２内の導体１２６との電気的接点を設ける接続部１２４を有する。その結果、ガス電界イオン源のための高電圧及び加熱電流が支持用ワイヤ１２を介してエミッタチップ１３に供給され得る。
【００４０】
[0049]エミッタホルダ１２は、ガス電界イオン源のため使用されるガスを供給するガス導管１１３をさらに含む。
【００４１】
[0050]サプライモジュール１４０は本体１４２を含む。本体１４２は第１の部分１４３及び第２の部分１４４を有する。一般に、高電圧供給導体１３７及び１３６と、ガス導管１４５とが設けられている。
【００４２】
[0051]本明細書に記載されているいずれかの実施形態と組み合わされ得る一部の実施形態によれば、高電圧供給導体もまた加熱電流をエミッタに供給するため使用され得る。本明細書に記載されているいずれかの実施形態との組み合わせによってさらにもたらされる代替的な実施形態によれば、加熱電流導体が付加的に設けられ得る。本明細書に記載されているいずれかの実施形態と組み合わされ得るさらなる実施形態によれば、サプライモジュールとエミッタモジュールとの間の熱伝導は、電気導体のいずれか、若しくは、全部を用いて行われ得るか、又は、熱伝導手段が付加的若しくは代替的に設けられ得る。
【００４３】
[0052]さらに、一実施形態によれば、熱導体が第２の部分１４４によって設けられている。さらに別の実施形態によれば、熱導体は、高熱伝導率をもつ電気絶縁体、例えば、サファイアなどを含む。
【００４４】
[0053]本明細書に記載されている実施形態によれば、サプライモジュール１４０は、冷却、高電圧、加熱電流、及び、ガス供給の機能を提供する。
【００４５】
[0054]さらなる実施形態によれば、２本以上の導管、すなわち、ガス入口が設けられ得る。その結果、集束イオンビーム装置は、イオンを発生させるエミッタ領域、第１のガスをエミッタ領域に取り入れるようになっている第１のガス入口、第１のガスとは異なる第２のガスをエミッタ領域に取り入れるようになっている第２のガス入口、及び、第１のガスの取り入れと第２のガスの取り入れとの間で切り替えるようになっている切り替えユニットを含むイオンビームカラムをさらに含み得る。他の実施形態によれば、イオンを発生させるエミッタ領域と、観察モードのための軽いガスのエミッタ領域への取り入れと変形モードのための重いガスのエミッタ領域への取り入れとの間で切り替える手段とを含むイオンビームカラムを含み、軽いガスが水素とヘリウムとからなる群から選択され、重いガスが１０ｇ／モル以上の原子量を有する、集束イオンビーム装置が提供され得る。さらに他の実施形態によれば、集束イオンビーム装置を作動させる方法が提供され得る。この方法は、イオンが発生させられるエミッタ領域内のエミッタをバイアスするステップと、水素とヘリウムとからなる群から選択された軽いガスのエミッタ領域への取り入れと、１０ｇ／モル以上の原子量を有する重いガスのエミッタ領域への取り入れとの間で切り替えるステップとを含む。さらなる実施形態をもたらすための上記の修正及びその他の修正は、例えば、同一出願人による、２００６年１２月１８日に出願され、発明の名称が“Ｇａｓ  Ｆｉｅｌｄ  ｉｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”であり、２つ以上のガス、すなわち、それぞれの装置及び／又は方法を挿入するための修正を記述する目的で、参照によって全体として本明細書に組み込まれている、同時係属中の欧州特許出願第０６０２６２１０．２号に開示されている。
【００４６】
[0055]モジュラー概念を提供し、付加的に、実質的に線１０に沿った簡単な分離を行うために、エミッタモジュール１１０及びサプライモジュール１４０の両方は、高電圧及びガス供給のための着脱式接続可能な接続部を含む。さらなる実施形態によれば、特に、高電圧及びガス供給のための接続部が冷却及び加熱電流のための伝達手段を提供しない場合に、冷却及び加熱電流のための付加的な接続部が設けられ得る。図１では、電気接続部は参照番号１３１によって示され、熱導体接続部は参照番号１３３によって示され、ガス供給接続部は参照番号１３２によって示されている。他の実施形態によれば、熱導体接続部は、付加的に又は代替的に、電気的接続部によって設けられ得る。
【００４７】
[0056]本明細書に記載された実施形態によれば、着脱式接続可能な接続部がエミッタモジュールとサプライモジュールとの間の境界面（例えば、図１−４における線１０を参照のこと）に設けられている。
【００４８】
[0057]本明細書に記載されたいずれかの他の実施形態と組み合わされ得るさらに別の実施形態によれば、エミッタモジュール及びサプライモジュールは、エミッタモジュールの着脱式に接続可能な接続アセンブリとサプライモジュールの対応している着脱式に接続可能な接続アセンブリとがそれぞれ分離又は接続されるモジュール間の分離又は接続を可能にするようになっている。したがって、ガス電界イオン源はエミッタモジュールとサプライモジュールの簡単な分離を可能にさせる。その結果、モジュラーガス電界イオン源の保守がより簡単に行われ得る。
【００４９】
[0058]一実施形態によれば、通常の保守中に交換されるべきエミッタモジュールの取り付けは、エミッタモジュールの着脱式接続可能な電気コネクタをサプライモジュール中のブッシングに押し込むことによって行われ得る。しかし、さらなる実施形態によれば、取り付けネジ又は同軸ナットのような接続方法もまた可能である。その結果、ガス電界イオン源を作動させるすべての供給源が接続される。
【００５０】
[0059]本明細書に記載された実施形態によれば、セラミック製の基部１１５、支持用ワイヤ１２、及び、エミッタチップ１３を含むエミッタ構造体は、冷電界電子放射（ＣＦＥ）のため使用されるエミッタ構造体と類似している点で有利であり得る。その結果、既に使用されている容易に入手可能なエミッタ構造体がモジュラーガス電界イオン源のため提供され得る。モジュラーガス電界イオン源顕微鏡の保守は、したがって、より一層容易化され得る。
【００５１】
[0060]特定の実施形態によるエミッタ構造体は、ネジなどによってエミッタホルダ１１２に固定され得る。その結果、さらなる実施形態によれば、エミッタ構造体（１１５，１２，１３）とエミッタホルダ１１２の位置合わせが場合によっては行われる。
【００５２】
[0061]その結果として形成されたエミッタモジュール１１０は、サプライモジュール１４０に接続され得る。その結果、本明細書に記載された実施形態によれば、１ステップの範囲内で、電気的接続、ガス接続、及び、冷却が行われる。
【００５３】
[0062]本明細書に記載された他の実施形態と組み合わされ得る代替的な実施形態によれば、１個以上の接続アセンブリの弛緩、又は、１個以上の接続アセンブリのための留め具の開放が付加的に実施され得る。しかし、エミッタモジュールは、着脱式に接続可能な接続アセンブリが接続部を締め付けるため接続されるか、又は、すくなくとも所定の位置にあるように、サプライモジュールから取り外し可能、又は、サプライモジュールに設置可能である。
【００５４】
[0063]上述されているように、保守中に、エミッタモジュールが壊れることなくガス電界イオン源から取り外され、新しいエミッタモジュールが壊れることなくガス電界イオン源に設置され得る。その結果、すべての接続部が設けられるか、及び／又は、ロックされる準備ができている。さらに、他の実施形態によれば、エミッタ構造体は、エミッタモジュールがガス電界イオン源内に設置される前に、エミッタモジュールに設置されることがある。その結果、エミッタ構造体の位置合わせ、したがって、エミッタが場合により提供されることがある。さらに別の実施形態によれば、エミッタモジュールは、ガス電界イオン源内の位置合わせされた位置に、すなわち、サプライモジュールに隣接して設けられるか、又は、エミッタモジュールとサプライモジュールとを接続した後に位置合わせされてもよい。
【００５５】
[0064]図６に関して上述された実施形態は、サプライモジュールとエミッタモジュールとの間の容易な分離を可能にさせる。図１乃至５に関して説明されているように、冷却ユニット１４６は振動をエミッタに持ち込むことがある。このことは、エミッタユニットがサプライモジュールとエミッタモジュールとに分割されている実施形態にも成り立つ。よって、冷却ユニットはエミッタユニットから機械的に分離されるべきである。
【００５６】
[0065]したがって、図６に表されている冷却ユニット１４６及びエミッタユニット１１０／１４０は、紐の配列６６４によって互いに接続されている。紐は、振動を伝達することなく熱伝導を行う。さらなる実施形態によれば、上述されているモジュラーエミッタユニットは、本明細書に記載されているいずれかの他の実施形態と組み合わされ得る。
【００５７】
[0066]図７は荷電粒子ビーム装置７００のさらなる実施形態を表している。荷電粒子ビーム装置７００は、ガンチャンバ２１とさらなるチャンバ２４とを備えたカラムを含む。ガンチャンバ２１内には、エミッタ１５２を含むエミッタユニット１５０が設けられている。エミッタユニット１５０は、エミッタユニットサポート１５５であるホルダによって、ガンチャンバ２１の上部、したがって、荷電粒子ビームカラムに接続されている。荷電粒子ビーム装置１００は、機械的に分離する接続手段１６２を用いて荷電粒子ビームカラムに接続されている冷却ユニット１４６をさらに含む。
【００５８】
[0067]一実施形態によれば、蛇腹などが冷却ユニット１４６を荷電粒子ビームカラムに接続するため使用され得る。図７は、冷却ユニット１４６とエミッタユニット１５０との間で熱伝導を行う熱伝導ユニット７６４を表している。熱伝導ユニット７６４は、一実施形態によれば、ヘリウムなどのような熱伝導ガスで満たされた空間でもよい。その結果、冷却ユニット１４６からの振動はエミッタユニット１５０から分離され、熱伝導は依然として熱伝導ガスによって行われる。さらに別の実施形態によれば、エミッタユニットは上述されたいずれかの実施形態に従って提供され得る。
【００５９】
[0068]図８は荷電粒子ビーム装置８００を表している。イオンビーム装置はカラム２０を含む。カラム内に、本明細書に記載されているいずれかの実施形態に従ってガス電界イオン源８１０が設けられ得る。１次ビームは基本的に光軸２に沿って放射される。ガンチャンバ筐体２１は、アパーチャ３３によって、後続のチャンバ２２から分離されている。１次イオンビームはコンデンサレンズによって形成され案内される。
【００６０】
[0069]１次イオンビームは、検出器４０内の開口部１２を通り抜け、試料ホルダ５０の上に位置している試料５に対物レンズ３０によって集光させられる。１次イオンビームの衝突時に放出される２次粒子及び／又は後方散乱粒子は、画像生成のための検出器４０によって検出され得る。エミッタユニット８１０は、ガンチャンバ筐体に接続され、よって、ホルダ５５を介してカラム２０に接続されている。冷却ユニットはカラム２０に接続されている。その結果、冷却ユニット１４６とエミッタユニット８１０との間に直接的な振動伝達接続部は設けられない。冷却ユニット１４６とエミッタとの間の熱伝導は、熱を伝達し、同時に、冷却ユニットからエミッタへの振動の伝達を低減するために、冷却ユニットとエミッタユニットとを機械的に分離する熱伝導ユニット８６４によって行われる。
【００６１】
[0070]本明細書に記載された実施形態によれば、荷電粒子ビームカラムを有する荷電粒子ビーム装置のガス電界イオン源が提供され得る。ガス電界イオン源は、エミッタユニット、冷却ユニット、及び、冷却ユニットからエミッタユニットへの熱伝導のための熱伝導ユニットを含み、熱伝導ユニットが冷却ユニットからエミッタユニットへの振動伝達の低減をするようになっている。
【００６２】
[0071]一般に、本明細書に記載されている実施形態に関して、低減された振動の伝達は、増大された振動分離であるとも考えられる。異なった実施形態によれば、冷却ユニットからの振動は、熱伝導ユニットによって、少なくとも１０分の１、３０分の１、又は、さらに１００分の１に減衰又は低減され得る。
【００６３】
[0072]さらなる実施形態によれば、エミッタユニットを荷電粒子ビームカラムの一部分と接続するエミッタユニットサポートが提供され得る。典型的に、エミッタユニットサポートは、接続手段が冷却ユニットとの接続又は冷却ユニットを介した接続を含まないように、エミッタユニットを荷電粒子ビームカラムの一部分に接続する。さらに別の実施形態によれば、熱伝導ユニットが可撓性ワイヤ又は紐を含み得る。場合によっては、可撓性ワイヤ又は紐は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率をもつ材料で構成され得る。付加的に、又は、代替的に、可撓性ワイヤ又は紐は、銅、アルミニウム、真鍮、銀、及び、これらの組み合わせからなる群より選択された少なくとも１つの材料を含む。
【００６４】
[0073]さらに別の実施形態によれば、熱伝導ユニットのワイヤ又は紐は、冷却ユニットの突出部とエミッタユニットの突出部との間に延在することがある。その結果、典型的に、ワイヤ又は紐は水平方向に延在することが可能である。さらに別の実施形態によれば、熱伝導ユニットはガスで満たされた空間を含み得る。
【００６５】
[0074]さらに別の実施形態によれば、ガス電界イオン源は、エミッタホルダと、エミッタ構造体と、エミッタモジュールの着脱式に接続可能な電気接続アセンブリ、エミッタモジュールの着脱式に接続可能なガス供給接続アセンブリとを有するエミッタモジュールを含み得る。ガス電界イオン源は、電圧及び／又は電流を供給する少なくとも１個の電気導体と、ガス供給導管と、熱導体と、サプライモジュールの着脱式に接続可能な電気接続アセンブリと、サプライモジュールの着脱式に接続可能なガス供給アセンブリとを有するサプライモジュールをさらに含むことができ、エミッタモジュールとサプライモジュールとがエミッタモジュールの着脱式に接続可能な接続アセンブリとサプライモジュールの着脱式に接続可能な接続アセンブリとによって着脱式に接続可能である。付加的に、エミッタモジュールは、エミッタモジュールの着脱式に接続可能な熱伝導接続アセンブリと、サプライモジュールの着脱式に接続可能な熱伝導接続アセンブリとをさらに含み得る。
【００６６】
[0075]さらに別の実施形態によれば、本明細書に記載されているいずれかの実施形態によるガス電界イオン源を含む荷電粒子ビーム装置が提供され得る。
【００６７】
[0076]さらに別の実施形態によれば、荷電粒子ビームカラムと、エミッタユニット及び冷却ユニット付きのガス電界イオン源を有する荷電粒子ビーム装置を製造する方法が提供される。この方法は、互いに機械的に分離されたエミッタユニット及び冷却ユニットを荷電粒子ビームカラムに搭載するステップと、機械的な分離を行う熱伝導ユニットをエミッタユニットと冷却ユニットとの間に設けるステップとを含み得る。
【００６８】
[0077]以上の説明は本発明の実施形態を対象としているが、本発明のその他の実施形態及びさらなる実施形態が本発明の基本的な範囲から逸脱することなく考え出されることがあり、本発明の範囲は特許請求の範囲に記載された事項によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本明細書に記載された実施形態によるエミッタ及び冷却ユニットを含む荷電粒子ビーム装置の概略図である。
【図２】本明細書に記載された実施形態によるエミッタ及び冷却ユニットを含む荷電粒子ビーム装置の一部分の概略図である。
【図３】本明細書に記載された実施形態によるエミッタ及び冷却ユニットを含む別の荷電粒子ビーム装置の一部分の概略図である。
【図４】本明細書に記載された実施形態によるエミッタ及び冷却ユニットを含むさらに別の荷電粒子ビーム装置の一部分の概略図である。
【図５Ａ】本明細書に記載された実施形態によるエミッタ及び冷却ユニットを含む荷電粒子ビーム装置の一部分の略側面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの略平面図である。
【図６】本明細書に記載された実施形態によるエミッタ及び冷却ユニットを含むさらに別の荷電粒子ビーム装置の一部分の略側面図である。
【図７】本明細書に記載された実施形態によるエミッタ及び冷却ユニットを含む荷電粒子ビーム装置の概略図である。
【図８】本明細書に記載されたさらなる実施形態によるエミッタ及び冷却ユニットを含む荷電粒子ビーム装置の概略図である。
【符号の説明】
【００７０】
５…試料、１２…支持用ワイヤ、１３…エミッタ、２０…カラム、２１…ガンチャンバ、２２…後続のチャンバ、２４…さらなるチャンバ、３３…アパーチャ、４０…検出器、４２…開口部、５０…試料ホルダ、１００，７００，８００…荷電粒子ビーム装置、１１０…エミッタモジュール、１１２…エミッタホルダ、１１４…抽出電極、１１５…基部、１１６，１２２，１２６…導体、１２４…接続部、１３１…電気的接続部、１３２…ガス供給接続部、１３３…熱導体接続部、１３６，１３７…高電圧供給導体、１４０…サプライモジュール、１４２…本体、１４３…第１の部分、１４４…第２の部分、１４５…ガス導管、１４６…冷却ユニット、１５０，８１０…エミッタユニット、１５２…エミッタ、１５５…エミッタユニットサポート、１６２…振動分離ユニット、１６４…熱伝導ユニット、３６４…紐、４６４…螺旋ばね熱伝導手段、５４６，５５６…突出部、６００，８１０…ガス電界イオン源、６６４…紐の配列、７６４…熱伝導ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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