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KR102397967B1 - 전자-광학 시스템에 클린 환경을 제공하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

전자-광학 시스템에 클린 환경을 제공하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR102397967B1
KR102397967B1 KR1020177037501A KR20177037501A KR102397967B1 KR 102397967 B1 KR102397967 B1 KR 102397967B1 KR 1020177037501 A KR1020177037501 A KR 1020177037501A KR 20177037501 A KR20177037501 A KR 20177037501A KR 102397967 B1 KR102397967 B1 KR 102397967B1
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윌리엄 슐츠
길다르도 델가도
개리 로즈
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케이엘에이 코포레이션
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Abstract

추출기에 인접한 공동으로부터 오염 물질을 흡수할 수 있는 전자 소스의 전자 추출기가 개시된다. 전자 추출기는 본체를 포함한다. 전자 추출기의 본체는 하나 이상의 비증발성 게터 재료로 형성된다. 하나 이상의 비증발형 게터 재료는 전자 추출기의 본체에 인접한 영역 내에 포함된 하나 이상의 오염 물질을 흡수한다. 전자 추출기의 본체는 또한, 전자 추출기의 본체에 인접하여 배치된 하나 이상의 이미터로부터 전자를 추출하도록 구성된다.

Description

전자-광학 시스템에 클린 환경을 제공하기 위한 시스템 및 방법
관련 출원들의 교차 참조
본 출원은 35 U.S.C.§119 (e) 하에서 이익을 주장하고, 발명자로서 William George Schultz, Gildardo Rios Delgado 및 Garry Allen Rose로 명명되며, 명칭이 "MINIATURE PARTICLE OPTICAL ELEMENTS COMPRISED OF NON-EVAPORABLE GETTER MATERIALS" 이며, 2015년 5월 27일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 62/166,691의 정기적인(정규적인) 특허 출원을 구성하며, 이는 그 전체가 본 명세서에 참고로 통합된다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 전자-광학 시스템에 관한 것으로, 특히, 전자-광학 시스템으로부터의 오염 물질을 제거하고, 펌핑이 어려운 영역 내에서 반응성 가스의 분압을 국부적으로 감소시키기 위한 비증발성(non-evaparable) 게터(getter) 재료를 구비한 전자-광학 시스템에 관한 것이다.
전자-광학 디바이스 크기가 점점 작아짐에 따라, 주어진 전자-광학 시스템 내에서 제어된 진공 환경을 구현하는 것이 더욱 어렵게 되었다. 그러한 전자-광학 시스템 중 하나는 “소형(miniature)” 전자-광학 시스템의 것이며, 이에 의해, 전자 소스 또는 전자-광학 칼럼(column) 구성 요소와 같은, 전자-광학 시스템의 하나 이상의 구성 요소는 상당히 콤팩트하고 함께 밀접하게 위치된다. 또한, 소형 전자-광학 시스템의 경우에, 시스템 내의 제한된 클리어런스 공간은 종래의 진공 기술의 유용성을 제한한다. 예를 들어, 소형 전자- 광학 시스템은 흔히 전자 이미터(예를 들어, 탄소 나노튜브 튜브 이미터)와 전자 소스의 대응하는 추출기 사이에, 제한된 클리어런스 공간(종종 마이크론 정도)을 가지며, 이는 전자 방출기 및 추출기 부근의 영역 내에서 진공 환경을 제어하는 것을 어렵게 한다. 이러한 전자-광학 시스템의 진공 환경의 개선된 제어를 제공하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 유익할 것이다.
수동적 오염 물질 제거 능력을 갖는 전자-광학 장치가 본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따라 개시된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 상기 장치는 전자 소스를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 상기 장치는 전자 빔을 샘플 위에 지향시키도록 구성된 전자-광학 요소들의 세트를 포함하는 전자-광학 칼럼을 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 상기 장치는 샘플의 표면으로부터 방사되는 전자 신호를 검출하도록 구성된 검출기 어셈블리를 포함한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 전자 소스, 전자-광학 칼럼 또는 검출기 어셈블리 중 적어도 하나는, 비증발성 게터 재료로 형성된 전자-광학 요소를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 비증발성 게터 재료는 전자 소스, 전자-광학 칼럼 또는 검출기 어셈블리 중 적어도 하나의 공동 내에 위치된 하나 이상의 오염 물질을 흡수한다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따라, 오염 물질을 흡수하기 위한 전자 추출기가 개시된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 상기 장치는 본체를 포함한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 전자 추출기의 본체는 하나 이상의 비증발성 게터 재료로 형성된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 하나 이상의 비증발성 게터 재료는 전자 추출기의 본체에 인접한 영역 내에 포함된 하나 이상의 오염 물질을 흡수한다. 또 다른 예시적인 실시형태에서, 전자 추출기의 본체는 또한, 전자 추출기의 본체에 인접하여 위치된 하나 이상의 이미터로부터 전자를 추출하도록 구성된다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 단지 예시적이고 설명적인 것이며, 청구된 본 발명을 반드시 제한하는 것은 아니라는 점을 이해하여야 한다. 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은, 본 발명의 실시형태를 도시하고, 일반적인 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 개시의 복수의 이점은 첨부된 도면을 참조하여 당업자에 의해 보다 잘 이해될 수도 있다.
도 1a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 비증발성 게터 재료로 형성된 전자 추출기를 포함하는 전자-광학 시스템의 하이 레벨 개략도이다.
도 1b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 비증발성 게터 재료로 형성된 전자 추출기를 포함하는 전자빔 소스의 하이 레벨 개략도이다.
도 1c는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 비증발성 게터 재료로 형성된 전자 추출기를 포함하는 전자-광학 시스템의 하이 레벨 개략도이다.
도 1d는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 비증발성 게터 재료로 형성된 전자 추출기를 포함하는 전자-광학 시스템의 하이 레벨 개략도이다.
도 1e는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 저항성 가열을 통해 전자 추출기의 비증발성 게터 재료를 활성화시키기 위한 저항성 가열 디바이스가 구비된 전자 추출기의 하이 레벨 개략도이다.
도 1f는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 유도 가열을 통해 전자 추출기의 비증발성 게터 재료를 활성화시키기 위한 유도 코일이 구비된 전자 추출기의 하이 레벨 개략도이다.
도 1g는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 광 흡수를 통해 전자 추출기의 비증발성 게터 재료를 활성화시키기 위한 광원이 구비된 전자 추출기의 하이 레벨 개략도이다.
도 1h는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 비증발성 게터 재료로 형성된 전자-광학 칼럼의 디플렉터 세트를 포함하는 전자 광학 시스템의 하이 레벨 개략도이다.
도 1i는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 비증발성 게터 재료로 형성된 비점수차 보상기를 포함하는 전자-광학 시스템의 하이 레벨 개략도이다.
도 1j는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 비증발성 게터 재료로 형성된 전류 또는 빔 제한 애퍼처를 포함하는 전자-광학 시스템의 하이 레벨 개략도이다.
도 1k는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 비증발성 게터 재료로 형성된 연성(soft) 전자 추출기를 포함하는 전자-광학 시스템의 하이 레벨 개략도이다.
도 1l은 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 비증발성 게터 재료로 형성된 하나 이상의 구성 요소를 포함하는 칼럼외(out-of-column) 검출기 어셈블리를 포함하는 전자-광학 시스템의 하이 레벨 개략도이다.
도 1m은 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 비증발성 게터 재료로 형성된 하나 이상의 구성 요소를 포함하는 칼럼내(in-column) 검출기 어셈블리를 포함하는 전자-광학 시스템의 하이 레벨 개략도이다.
도 2는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 비증발성 게터 요소를 형성하는 방법을 도시하는 프로세스 흐름도이다.
이제, 개시된 주제에 대하여 상세히 언급될 것이며, 이는 첨부된 도면에 도시된다.
일반적으로 도 1a 내지 도 2를 참조하면, 본 개시에 따른, 비증발성 게터 재료로 형성된 하나 이상의 전자-광학 요소를 포함하는 전자-광학 시스템 및 그 형성 방법이 설명된다.
휘발성 유기 화합물, 물 및/또는 다른 오염 물질과 같은 상당한 볼륨의 오염 물질이 전자-광학 시스템 내부에서 생성될 수도 있다는 것이 관찰되었지만, 이에 한정되지는 않는다. 소형 전자-광학 시스템과 같은 전자-광학 시스템 내에서 생성된 오염 물질은, 전자-광학 시스템의 방출 불안정성에 크게 기여할 수도 있다. 또한, 소형 전자-광학 시스템의 경우에, 시스템 내의 제한된 클리어런스 공간은 하나 이상의 진공 기술과 같은 정상적인 접근법을 통한 오염 물질의 제거를 제한한다.
본 개시의 실시형태는 관심 대상인 진공 환경에 아주 근접하여 전자-광학 시스템의 구성 요소를 제조하기 위해 비증발성 게터(non-evaporable getter; NEG) 재료의 구현을 통해 고휘도 입자 광학 소스 및 시스템의 안정성을 향상시키는 것에 관한 것이다. 비증발성 게터 재료로 형성된 전자-광학 시스템의 구성 요소는, 진공 환경 내에서 하나 이상의 가스상(gaseous) 오염 물질을 (화학적 흡수 및/또는 흡착을 통해) 수동적으로 흡수하도록 기능할 수도 있다. 또한, 비증발성 게터 재료는 종래의 펌핑 접근법을 사용하여 펌핑하기가 어려운 전자-광학 시스템의 영역에서 반응성 가스의 분압을 감소시키도록 또한 기능할 수도 있다. 추가적인 실시형태는 비증발성 게터 재료를 갖는 전자-광학 시스템의 추가적인 개별 구성 요소의 형성에 관한 것이다.
본 개시의 목적을 위해, "게터 재료"는 하나 이상의 선택된 오염 물질을 흡수할 수 있는 재료로 간주되며, "게터 요소"는 선택된 게터 재료로 형성된 전자-광학 시스템의 구성 요소이다. 또한, 용어 "비증발성 게터 재료"는 진공 환경에 노출될 때 쉽게 증발하지 않는 게터 재료를 의미하도록 해석된다.
본 발명의 추가적인 실시형태는, 비증발성 게터 재료로부터, 전자 소스의 구성 요소와 같은 전자-광학 시스템의 하나 이상의 구성 요소 또는 전자-광학 칼럼의 하나 이상의 전자-광학 요소를 형성함으로써 전자-광학 시스템 내에 클린 환경을 제공하는 것에 관한 것이다. 이러한 구성 요소는 전자-광학 시스템의 하나 이상의 전자-광학 요소를 포함할 수도 있다. 본 개시의 목적을 위하여, 비증발성 게터 요소는 비증발성 게터 재료로부터 형성된 전자-광학 요소를 의미하도록 해석된다. 이와 관련하여, 본 개시의 비증발성 게터 요소는 적어도 이하의 기능 즉, i) 시스템의 전자-광학 요소로서의 작동; 및 ii) 시스템 내의 오염 물질을 제거 또는 감소시키기 위한 펌핑 구성 요소로서의 작동을 제공한다.
본 개시의 실시형태는, 종래의 수단을 통한 소형 전자-광학 시스템으로부터의 가스 및 가스 오염 물질의 제거 및 소형 전자-광학 시스템의 고도화된(heightened) 청정 요건과 연관된 어려움으로 인해, 소형 전자-광학 시스템의 콘텍스트에서 특히 유용하다. 소형 전자-광학 시스템은 하나 이상의 서브-밀리미터, 미크론 크기(또는 더 작은)의 전자-광학 요소로 인해 그와 같이 특성화된다.
게터 재료의 사용은, 일반적으로 1999년 5월 11일자로 발행된 미국 특허 제5,903,098호; 2003년 1월 14일자로 발행된 미국 특허 제6,507,146호; 2003년 4월 8일자로 발행된 미국 특허 제6,545,396호; 2005년 7월 12일자로 발행된 미국 특허 제6,917,156호; 2009년 6월 23일자로 발행된 미국 특허 제7,550,913호; 및 1996년 9월 10일에 공개된 EPO 특허 출원 제0,736,891 B1에 기재되어 있으며, 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참고로 통합된다. 주사형 전자 현미경에서의 소결된 게터의 사용은, 일반적으로 1992년 9월 22일자로 발행된 미국 특허 제5,150,001호에 기재되어 있으며, 이는 그 전체가 본 명세서에 참고로 통합된다. 전자 이미터에서의 게터 재료의 사용은, 2002년 10월 5일자로 발행된 미국 특허 제6,465,954호; 2004년 5월 25일자로 발행된 미국 특허 제6,741,017호; 및 2008년 2월 21일자로 공개된 미국 특허 공개 번호 제2008/0042547호에 기재되어 있으며, 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참고로 통합된다. 카본 나노구조 전계 방출기에서의 게터 재료의 사용은, 2009년 10월 27일자로 발행된 미국 특허 제7,608,824호에 일반적으로 기재되어 있으며, 이는 그 전체가 본 명세서에 참고로 통합된다. 콜드 이미터 x선 튜브에서의 게터 재료의 사용은, 2003년 1월 2일자로 공개된 미국 특허 출원 공보 제2003/0002627호에 일반적으로 기재되어 있으며, 이는 그 전체가 본 명세서에 참고로 통합된다.
전계 방출 디스플레이에서의 게터 재료의 사용은, 일반적으로 1993년 6월 29일자로 발행된 미국 특허 제5,223,766호; 1998년 8월 4일자로 발행된 미국 특허 제5,789,859호; 1999년 12월 10일자로 발행된 미국 특허 제5,583,393호; 2000년 10월 3일자로 발행된 미국 특허 제6,127,777호; 2010년 6월 29일자로 발행된 미국 특허 제7,745,995호; 및 2014년 7월 1일자로 발행된 미국 특허 제8,766,542호에 기재되어 있으며, 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참고로 통합된다.
도 1a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 전자-광학 시스템(100)을 도시한다. 일 실시형태에서, 전자 광학 시스템(100)은 소형 전자-광학 시스템이다. 다른 실시형태에서, 전자-광학 시스템(100)은 소형 주사 전자 현미경 검사(scanning electron microscopy; SEM) 시스템이다. 본 개시는 소형 SEM 시스템과 연관된 전자-광학 배열에 주로 초점을 맞추고 있지만, 본 명세서에서 이는 본 개시의 범위에 대한 제한을 나타내지 않으며 단지 예시적인 목적을 위해 제공된다는 것을 주목하여야 한다. 본 명세서에서는 본 개시를 통해 설명된 실시형태는 당해 분야에 공지된 임의의 전자-광학 시스템 구성으로 확장될 수도 있음이 고려된다.
일 실시형태에서, 시스템(100)은 전자 빔 소스(102)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템(100)은 전자 빔(104)을 샘플(110) 위에 지향 및/또는 포커싱하기 위한 전자-광학 칼럼(106)을 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템(100)은 샘플(110)의 표면으로부터 방사 또는 산란된 하나 이상의 전자 신호(124)를 검출하기 위한 전자 검출기 어셈블리(126)를 포함한다. 본 명세서에서 전술한 바와 같이, 전자 빔 소스(102), 전자-광학 칼럼(106) 및/또는 검출기 어셈블리(126)의 하나 이상의 구성 요소는 비증발성 게터 재료로 형성된다.
전자 빔 소스(102)는 하나 이상의 전자 빔(104)을 생성하기에 적합한 임의의 전자 빔 소스를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 전자 빔 소스(102)는 하나 이상의 전자 이미터(108)를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 전자 이미터(108)는 단일 전자 이미터를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 전자 이미터(108)는 복수의 전자 이미터를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 전자 이미터(108)는 전자 방출 분야에 알려진 임의의 전자 이미터를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 이미터(108)는 하나 이상의 전계 방출 건(field emission gun; FEG)을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 다른 예로서, 하나 이상의 전계 방출 건은 탄소 나노튜브 이미터, 나노구조 탄소막 이미터, 뮬러형 이미터, 스핀트(Spindt)형 이미터 또는 쇼트키(Schottky)형 이미터를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
다른 실시형태에서, 전자빔 소스(102)는 하나 이상의 추출기(118)(또는 추출기 전극)를 포함한다. 동작 중에, 하나 이상의 추출기(118)는 하나 이상의 전자 이미터(108)로부터 전자 빔(104)의 적어도 일부를 추출하여, 전자 빔을 전자-광학 칼럼(106)으로 전송하고, 이러한 전자-광학 칼럼(106)은 차례로 상기 빔을 샘플 스테이지(112) 상에 배치된 샘플(110)에 지향시킨다.
전자 빔 소스(102)의 하나 이상의 추출기(118)는 당해 분야에 공지된 임의의 전자 빔 추출기 구성을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 전자 빔 추출기(118)는 평면형 추출기를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 전자 빔 추출기(118)는 비평면형 추출기를 포함할 수도 있다. 전자빔 소스에 평면형 및 비평면형 추출기를 사용하는 것은 2013년 8월 20일에 발행된 미국 특허 제8,513,619호에 일반적으로 기술되어 있으며, 이는 본 명세서에 그 전체가 참고로 통합된다.
도 1b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 전자 빔 소스(102)의 단면도를 도시한다. 일 실시형태에서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 전자 빔 소스(102)의 추출기(118)는 비평면형 추출기(118)이다.
일 실시형태에서, 비평면형 추출기(118)는 외측 반경(130)을 포함한다. 다른 실시형태에서, 추출기(118)는 둥근 부분(134)을 포함한다. 예를 들어, 둥근 부분(134)의 내부 곡선은 이미터 영역(136)의 추출기 개구(138)에 개방 표면을 형성할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 추출기(118)는 둥근 부분(134)과 외측 반경(130) 사이에 외측 경사면(132)을 포함한다. 예를 들어, 외측 경사면(132)은 둥근 부분(134)에서 외측 반경(130)으로 하향 경사질 수도 있다. 이러한 구성은 본 명세서에서 “화산 형상의” 추출기로 지칭될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 추출기(118)는 원추 형상을 취할 수도 있다.
본 명세서에서 본 개시의 범위는 도 1b에 묘사된 구성으로 한정되지 않으며, 이는 단지 예시적인 목적을 위해 제공된다. 오히려, 추출기(118)의 형상은 당해 분야에 공지되거나 본 개시에 기재된 임의의 비평면 또는 평면 구성을 취할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 추출기 개구(138)는 하나 이상의 수렴 부분(140)으로 이어진다. 예를 들어, 수렴 부분(140)은 추출기 개구(138)와 개구 슬릿(144) 사이의 전이(transition)를 용이하게 할 수도 있다. 이와 관련하여, 수렴 부분(140)은 전자 빔(104)의 발산 및/또는 전류를 제어할 수도 있는 빔-규정 애퍼처(142)로 이어진다. 다른 실시형태에서, 빔-규정 애퍼처(142)는 개구 슬릿(144)으로 이어진다. 예를 들어, 추출기 개구(138)의 폭은 개구 슬릿(144)의 폭보다 더 클 수도 있다. 다른 실시형태에서, 전자 빔(104)은 애퍼처(142)를 통과하고 방출 공동(146)을 통과한다.
또한, 이러한 구성에서, 전자 빔(104)의 대부분은 수렴 부분(140)의 표면에서 종료될 수도 있다. 예를 들어, 이미터(108)로부터의 전자 빔(104)의 최대 90%는 하나 이상의 수렴 부분(140)에서 종료될 수도 있다. 결과적으로, 완화없이, 추출기(118)의 표면에 충돌하는 전자는 계속적으로 오염 물질의 탈착을 야기한다.
일 실시형태에서, 하나 이상의 추출기(118)는 하나 이상의 게터 재료로 형성된다. 예를 들어, 하나 이상의 추출기(118)는 하나 이상의 비증발성 게터 재료로 형성될 수도 있다. 하나 이상의 비증발성 게터 재료로부터 하나 이상의 추출기(118)를 형성함으로써, 이미터(108)(예를 들어, CNT 이미터)의 안정성이 전자 소스(102)의 구성 요소 부근의 가스 오염 물질의 연속적인 화학적 흡수를 통해 개선될 수도 있음을 주목하여야 한다. 예를 들어, 하나 이상의 비증발성 게터 재료로 형성된 추출기(118)에 의해 제공되는 연속적인 펌핑은, 전자 소스(102)의 캐소드에 또는 그 근처에서 가스 오염 물질을 화학적으로 흡수하도록 기능할 수도 있으며, 이는 일반적으로 전자-광학 시스템(100)의 1차 펌핑 시스템으로부터 멀리 떨어져서 제거된다. 이와 관련하여, 추출기(118)의 게터 재료는 전자-광학 시스템(100)에서 가장 중요한 환경 중 하나에서 중성 및 대전된 이온 종의 수집의 매우 높은 입체각을 갖는 작은 펌프로서 기능한다.
또한, 도 1b에 도시된 추출기의 기하학적 구조와 같은 추출기(118)의 기하학적 구조는 추출기(118)를 형성하는데 사용된 재료와 독립적으로 이미터(108)에서 전계 방출에 필요한 필드를 확립한다.
하나 이상의 게터 재료는 하나 이상의 타겟화된 오염 물질을 흡수하기에 적합한 임의의 재료를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 게터 재료는 H2, H2O, CO, CO2, O2, N2, NO, NO2 등과 같은, 전자-광학 시스템(100) 내에 존재하는 하나 이상의 오염 물질을 화학적으로 흡수하도록 선택될 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 본 명세서에서는 하나 이상의 오염 물질이 비반응성 금속 산화물, 탄화물 및/또는 질화물과 같은, 반응 생성물을 형성하기 위하여 하나 이상의 추출기(118)의 하나의 이상의 게터 재료와 반응할 수도 있음을 주목하여야 한다. 이와 관련하여, 게터 재료가 오염 물질에 지속적으로 노출될 때, 게터 재료는 오염 물질과 화학적으로 반응하여 비반응성 화합물을 형성하여, 오염 물질의 흡수 및 시퀘스트레이션(sequestration)을 초래한다.
일 실시형태에서, 하나 이상의 추출기(118)를 형성하는데 사용되는 비증발성 게터 재료는 지르코늄, 바나듐, 코발트, 알루미늄, 루테늄, 토륨, 철, 몰리브덴 또는 붕소 중 적어도 하나를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 다른 실시형태에서, 비증발성 게터 재료는 지르코늄, 바나듐, 코발트, 알루미늄, 루테늄, 토륨, 철, 몰리브덴 또는 붕소 중 하나 이상의 화합물, 혼합물 또는 합금을 포함한다.
예를 들어, 비증발성 게터 재료는 지르코늄 합금을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 비증발성 게터 재료는 적어도 지르코늄 및 티타늄을 함유하는 합금을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 또 다른 예에서, 비증발성 게터 재료는 St 707(70 % 지르코늄, 24.6 % 바나듐 및 잔량 철 합금)과 같은, 적어도 지르코늄 및 바나듐을 함유하는 합금을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 다른 예에서, 비증발성 게터 재료는 St 787[80.8 % 지르코늄, 14.2 % 코발트 및 미슈 메탈(mischmetal)]과 같은 적어도 지르코늄 및 코발트를 함유하는 합금을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 다른 예에서, 비증발성 게터 재료는 St 101(84 % 지르코늄 및 16 % 알루미늄)[이에 한정되지 않음]과 같은 적어도 지르코늄 및 알루미늄의 합금을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
추출기(118)는 흡수를 위해 특정 가스상의 오염 물질 종을 추적하기 위하여 선택된 비증발성 게터 재료로부터 형성될 수도 있음을 또한 주목하여야 한다. 아래의 표 1은 예시적인 게터 재료 및 상기 게터 재료가 효과적으로 흡수할 수도 있는 대응하는 하나 이상의 가스 종의 리스트를 제공한다..
표 1
Figure 112017129896074-pct00001
표 1에 제공된 게터 재료의 리스트는, 본 개시의 범위에 대한 제한을 의도하지 않으며 단지 예시의 목적으로 제공된다는 것을 주목하여야 한다. 또한, 많은 게터 반응은 다음과 같이 일반화될 수도 있음을 주목하여야 한다.
(1) 2GM + O2 → 2GMO
(2) 2GM + N2 → 2GMN
(3) 2GM + CO → GMC + GMO
(4) 2GM + CO2 → CO + 2GMO → GMC + GMO
(5) GM + H2O → H + GMO → GMO + H(벌크)
(6) GM + H2 → GMH + H(벌크)
(7) GM + CxHy → GMC + H(벌크)
(8) GM + 불활성 가스(He, Ne, Ar, Kr, Xe) → 반응 없음
여기서 GM은 주어진 게터 재료를 나타낸다.
다른 실시 예에서, 추출기(118)는 2 개 이상의 특정 가스상의 오염 물질 종을 추적하기 위하여 2개 이상의 비증발성 게터 재료로 형성될 수도 있다.
추출기(118)는 당해 분야에 공지된 임의의 형성 수단을 사용하여 선택된 게터 재료로부터 형성될 수도 있다. 일 실시형태에서, 추출기(118)는 하나 이상의 기계적 프로세스를 통해 형성될 수도 있다. 예를 들어, 추출기(118)는 선별(lathing) 프로세스, 밀링 프로세스, 또는 드릴링 프로세스를 포함하는 하나 이상의 기계적 프로세스로부터 형성될 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 이와 관련하여, 원하는 형상/크기를 갖는 추출기(118)를 달성하기 위해, 게터 재료의 벌크 솔리드 볼륨이 공급될 수도 있고, 하나 이상의 기계적 프로세스가 게터 재료의 볼륨에 적용될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 추출기(118)는 하나 이상의 주조 프로세스를 통해 형성될 수도 있다. 예를 들어, 게터 재료의 용융된 형태 또는 게터 재료의 전구체가 공급되어 추출기(118)의 주형 내로 주입될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 추출기(118)는 하나 이상의 압출 공정을 통해 형성될 수도 있다. 예를 들어, 솔리드 볼륨의 게터 재료는 압출기를 통해 공급되고 압출되어 원하는 형상/크기를 갖는 추출기(118)를 달성할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 추출기(118)는 소결 프로세스와 같은, 하나 이상의 분말 야금 프로세스를 통해 형성될 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 이와 관련하여, 다량의 분말 게터 재료가 공급될 수도 있고, 하나 이상의 소결 프로세스가 적용되어 원하는 형상/크기를 갖는 추출기(118)를 달성할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 추출기(118)는 레이저 어블레이션과 같은 하나 이상의 광학 프로세스를 통해 형성될 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 이와 관련하여, 벌크 볼륨의 게터 재료가 공급될 수도 있고, 하나 이상의 레이저 어블레이션 프로세스는 게터 재료의 볼륨에 적용되어 원하는 형상/크기를 갖는 추출기(118)를 달성할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 추출기(118)는 하나 이상의 첨가제 제조 공정을 통해 형성될 수도 있다. 예를 들어, 추출기(118)는 3차원 프린팅 프로세스를 통해 제조될 수도 있다. 이와 관련하여, 게터 재료가 공급될 수도 있고, 추출기(118)를 형성하기 위해 3D 인쇄 툴이 사용될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 선택적 레이저 소결 프로세스가 추출기(118)를 형성하도록 적용될 수도 있다. 3차원 인쇄 재료에 사용되는 선택적 레이저 소결은, 1986년 10월 17일자로 출원된 미국 특허 제4,863,538호에 일반적으로 기술되어 있으며, 이는 그 전체가 본 명세서에 참고로 통합된다.
다른 실시형태에서, 추출기(118)는 하나 이상의 막 형성 프로세스를 통해 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도 1c에 도시된 바와 같이, 비증발성 게터 재료의 하나 이상의 표면층(147)이 기판(149)의 표면 위에 증착되어 추출기(118)를 형성할 수도 있다. 당해 분야에 공지된 임의의 막 증착 프로세스는 하나 이상의 층(147)을 형성하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 표면층(147)은, 스퍼터링, 저항성 증발, 전자 빔 증발, 증기 증착, 원자 층 증착, 전기 도금, 스크린 프린팅(screen printing), 용액 주조(solution casting) 또는 당해 분야에 공지된 임의의 다른 적절한 증착 기술을 포함하는 방법들 중 하나 이상을 사용하여 기판(149) 위에 증착될 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 기판(149)은 당해 분야에 공지된 임의의 기판을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 기판은 방사선의 선택된 파장(또는 파장의 범위)에 대해 투명한 기판을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 기판(149)은 1064 nm의 광에 대해 투명한 실리콘 기판을 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 도 1d에 도시된 바와 같이, 추출기(118)의 본체의 다공성은 추출기(118)의 형성 동안 제어될 수도 있다. 주어진 추출기(118)의 흡수 능력은 추출기(118)의 다공성에 의존한다는 것에 주목하여야 한다. 이와 관련하여, 증가된 다공성은 추출기(118)의 볼륨 내에서 (오염 물질을 흡수하기 위한) 증가된 표면적을 제공한다. 이와 반대로, 증가된 다공성은 추출기(118)의 전체 벌크 볼륨을 또한 감소시키고, 이에 따라 흡수된 오염 물질을 "보유" 또는 함유하는 추출기의 능력을 감소시킨다. 결과적으로, 추출기(118)는 하나 이상의 오염 물질의 흡수를 최대화하도록 (또는 적어도 선택된 레벨 이상으로 흡수를 확립하도록) 기능하는, 선택된 다공성으로 또는 선택된 다공성 범위 내에서 형성될 수도 있다. 예를 들어, 추출기(118)는 추출기(118)의 이론적 밀도의 0.05 내지 0.95의 다공성으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 추출기(118)는 추출기(118)의 이론적 밀도의 0.2 내지 0.8의 다공성으로 형성될 수도 있다.
본 명세서에서는 전술한 임의의 수의 제조 기술은 다공성을 제어하도록 구현될 수도 있음을 주목하여야 한다. 일 실시형태에서, 기공 형성 단계를 이용하는 소결 프로세스는 추출기(118)의 다공성을 제어하도록 구현될 수도 있다. 예를 들어, 기공 형성 재료(예를 들어, 폴리에틸렌 구(sphere))가 다량의 분말형 비증발성 게터 재료에 첨가되어 혼합될 수도 있다. 그 후, 혼합물은 원하는 압력에서 원하는 소결 온도로 소결 프로세스를 거칠 수도 있다. 다른 실시형태에서, 소결 프로세스의 열 처리 동안에, 기공 형성 재료는 추출기로부터 연소되어 원하는 수 및 크기의 기공(150)의 세트를 남긴다. 다른 실시형태에서, 추출기(118)의 다공성은 3차원 프린팅 또는 레이저 소결과 같은 첨가제 제조 기술을 통해 정밀하게 제어될 수도 있으며, 이에 한정되지는 않는다. 이와 관련하여, 첨가제 제조 프로세스는 추출기(118) 내의 기공(또는 보이드)(150)의 크기, 수 및 위치를 제어하는데 사용될 수도 있다. 이와 관련하여, 첨가제 제조 프로세스는 추출기(118)의 볼륨 내에 게터 재료의 규칙적인 또는 불규칙한 패턴을 형성할 수도 있다.
다른 실시실태에서, NEG 재료로 형성된 추출기(118)는 활성화될 수 있다. 본 명세서에서 전술한 바와 같이, 추출기(118)는 방출 영역(136) 및 방출 공동(146)으로부터 하나 이상의 반응성 오염 물질을 수동적이고 화학적으로 흡수한다. 추출기(118)의 수동 흡수는 수개월 지속될 수도 있다. 또한, 반응성 오염 물질의 화학적 흡수는 가역적일 수도 있다. 예를 들어, 추출기(118)는 추출기(118)의 볼륨 내에 저장된 오염 물질을 화학적으로 탈착시키기 위해 가열될 수도 있다. 이와 관련하여, 흡수로 인한 흡수 능력이 감소된 추출기(118)를 활성화하기 위해, 활성화 절차는 하나 이상의 접근법을 사용하여 추출기(118)를 가열함으로써 수행될 수도 있다. 또한, 추출기(118)를 가열하면 하나 이상의 오염 물질(또는 오염 물질의 화합물)이 추출기(118)로부터 탈착되어, 그 후, 시스템(100)이 작동하지 않을 때 시스템(100)에 의해 탈기될 수 있다. 예를 들어, 선택된 기간(0.1 시간 내지 24 시간) 동안 추출기를 200 ℃ 내지 800 ℃의 온도로 가열하기 위해 가열 프로세스가 적용될 수도 있다. 본 명세서에서 일부 작동 설정에서 추출기(118)의 비증발성 게터 재료가 활성화되면, 시스템(100)은 화학흡착된 종(species)이 비증발성 게터 재료로부터 해리될 때 압력의 일시적인 증가를 경험할 수도 있음에 주목하여야 한다. 그 후, 해리된 종은 종래의 펌핑 수단을 통해 시스템(100)의 진공 시스템 밖으로 펌핑될 수도 있다. 또한, 냉각될 때, 추출기(118)의 비증발성 게터 재료는 냉각되고, 게터 재료는 시스템(100)의 진공 시스템으로부터 가스 및 오염 물질을 제거하기 시작한다.
추출기(118)를 활성화시키기 위하여 임의의 가열 프로세스가 추출기(118)에 적용될 수도 있음을 주목하여야 한다. 일 실시형태에서, 추출기(118)를 활성화시키기 위해 저항성 가열 프로세스가 적용될 수도 있다. 예를 들어, 도 1e에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 저항성 가열 디바이스(156)(예를 들어, 저항성 가열 코일)는 추출기(118) 내에 또는 그 위에 배치되어 추출기(118)를 선택적으로 가열하는데 사용될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 제어 회로(158)는 디바이스를 통해 흐르는 전류를 제어함으로써 저항성 가열 장치(156)의 동작 상태(예를 들어, ON/OFF 상태 또는 온도)를 제어하는데 사용될 수도 있다. 또한, 하나 이상의 저항성 가열 디바이스는 추출기(118)를 시스템(100)으로부터 제거할 필요성을 없애고, 진공 상태에서 추출기(118)를 활성화시키는데 사용될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 추출기(118)의 하나 이상의 비증발성 게터 재료가 금속인 경우에, 추출기(118)를 활성화시키기 위해 유도 가열 프로세스가 적용될 수도 있다. 예를 들어, 도 1f에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 유도 코일(161)은 추출기(118)의 금속 비증발성 게터 재료에 유도적으로 결합될 수도 있으며, 이에 의해 에너지는 자기장(들)(163)을 통해 금속 비증발성 재료로 전달되어 하나 이상의 비증발성 게터 재료를 가열한다. 다른 실시형태에서, 제어 회로(159)는 디바이스를 통해 흐르는 전류를 제어함으로써 유도 코일(161)의 동작 상태(예를 들어, ON/OFF 상태 또는 자속)를 제어하는데 사용될 수도 있다. 또한, 유도 가열 프로세스는 추출기(118)를 시스템(100)으로부터 제거할 필요성을 다시 제거하면서, 진공 상태에서 추출기(118)를 활성화시키는데 사용될 수도 있다. 유도 코일(161)의 배치는 본 개시에 대한 제한으로 의도되지 않고, 단지 예시적인 목적을 위해 제공된다는 점에 주목하여야 한다. 추출기(118)와 임의의 기하학적 관계로 배치된 임의의 하나 이상의 유도 코일이 시스템(100)에 구현될 수도 있다는 것이 인식된다. 또한, 하나 이상의 유도 코일(161)은 시스템(100)의 복수의 NEG 전자-광학 요소에 유도 결합될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 추출기(118)는 광학적으로 가열될 수도 있다. 예를 들어, 도 1g에 도시된 바와 같이, 비증발성 게터 재료가 기판 상에 증착된 막 층인 경우에, 기판(149)은 광 소스(151)에 의해 방출된 광의 선택된 파장 또는 파장 범위에 대해 투명하도록 선택될 수도 있다. 예를 들어, 기판은 1064 nm의 광에 대해 투명한 실리콘 기판을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 이 실시형태에서, 1064 nm의 빔이 기판(149)을 통과하여 하부 실리콘 기판(149) 상에(또는 그 주위에) 증착된 비증발성 게터 재료를 가열할 수도 있다. 또한, 추출기(118)를 시스템(100)으로부터 제거할 필요성을 다시 제거하면서, 광학 가열을 이용하여 추출기(118)를 진공 상태에서 활성화시킬 수도 있다. 본 명세서에서는 이들 활성화 예는 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 단지 예시적인 목적을 위해 제공된다는 점에 주목하여야 한다.
다른 실시형태에서, 가열 프로세스는 시스템(100)의 진공의 외부에서 추출기(118)에 적용될 수도 있다. 예를 들어, 가열 프로세스는 추출기(118)를 활성화시키기 위해 오븐에 적용될 수도 있다. 이와 관련하여, 추출기(118)는 시스템(100)으로부터 제거되고 오븐을 이용하여 열처리될 수도 있다. 일단 열처리가 완료되면, 추출기(118)는 시스템(100)으로 복귀될 수도 있다.
본 개시가 전자 소스(102)의 추출기(118)의 콘텍스트에서 하나 이상의 비증발성 게터 재료의 구현에 초점을 맞추었지만, 이는 본 개시의 범위에 대한 제한으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 추출기(118)에 관한 상기 설명은 단지 예시적인 목적을 위해 제공된다. 본 명세서에서 전술한 원리는 또한 시스템(100)의 전자-광학 칼럼(106) 및/또는 검출기 어셈블리(126)의 하나 이상의 구성 요소로 확장될 수도 있다.
도 1f는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 하나 이상의 비증발성 게터 재료로 형성된 하나 이상의 전자-광학 요소가 구비된 전자-광학 칼럼(106)을 도시한다.
일 실시형태에서, 도 1h에 도시된 바와 같이, 전자-광학 칼럼(106)은 하나 이상의 빔 디플렉터 요소(120)를 포함한다. 하나 이상의 빔 디플렉터 요소(120)(예를 들어, 4극자 디플렉터 또는 8극자 디플렉터)는 하나 이상의 비증발성 게터 재료로 형성될 수도 있다. 하나 이상의 디플렉터 요소(120)는 상기 방법들 중 임의의 것에 의해 그리고 본 명세서에서 전술한 비증발성 게터 재료들 중 임의의 것으로 형성될 수도 있음에 주목하여야 한다.
다른 실시형태에 있어서, 도 1i에 도시된 바와 같이, 전자-광학 칼럼(106)은 하나 이상의 비점수차 보상기(166) 또는 스티그메이터(stigmator)를 포함한다. 하나 이상의 비점수차 보상기는 상기 방법들 중 임의의 것에 의해 그리고 본 명세서에서 전술한 비증발성 게터 재료들 중 임의의 것으로 형성될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 도 1j에서, 전자-광학 칼럼(106)은 하나 이상의 전류 또는 빔 제한 애퍼처(168)를 포함한다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 전류 또는 빔 제한 애퍼처(168)는 전자 빔(104)의 통과를 위한 하나 이상의 홀을 포함하는 디스크 또는 포일(foil) 형상으로 이루어질 수도 있다. 상기 홀은 당해 분야에 알려진 임의의 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어, 홀은 원형, 정사각형, 직사각형 또는 성형된 스폿을 샘플(110) 위에 투영하기 위한 임의의 다른 형상일 수도 있다. 하나 이상의 전류 또는 빔 제한 애퍼처는 상기 방법들 중 임의의 것에 의해 그리고 본 명세서에서 전술한 비증발성 게터 재료들 중 임의의 것으로 형성될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 도 1k에 도시된 바와 같이, 전자-광학 칼럼(106)은 연성 전자 추출기(170)(또는 웨넬트(Wehnelt) 전극)를 포함한다. 연성 전자 추출기(170)는 샘플 표면과 마주할 수도 있다는 것에 주목하여야 한다. 예를 들어, 반도체 제조의 경우에, 샘플 표면은 노출된(bare) 또는 레지스트 코팅된 반도체 웨이퍼로 구성될 수도 있다. 또한, 레지스트 코팅된 반도체 웨이퍼는 중요한 오염 소스로서 기능할 수도 있음을 주목하여야 한다. 상기 시스템에 배치되는, 비증발성 게터 재료로 형성된 연성 전자 추출기(170)와 같은 능동 펌핑 요소는 귀환 빔 경로(124)와 마주하는 표면의 오염을 감소시키도록 기능한다는 것이 본 명세서에서 인식된다. 하나 이상의 연성 전자 추출기는 상기 방법들 중 임의의 것에 의해 그리고 본 명세서에서 전술한 비증발성 게터 재료들 중 임의의 것으로 형성될 수도 있다.
또한 전자-광학 칼럼(106)의 전자-광학 요소의 세트는 샘플(110)의 선택된 부분 위에 전자 빔(104)을 포커싱 및/또는 지향시키기에 적합한 당해 분야에 공지된 임의의 추가적인 전자-광학 요소를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 전자-광학 요소의 세트는 하나 이상의 전자-광학 렌즈를 포함한다. 예를 들어, 전자-광학 요소의 세트는 하나 이상의 집광 렌즈(114)를 포함할 수도 있다. 또 다른 예로서, 전자-광학 요소의 세트는 하나 이상의 대물 렌즈(116)를 포함한다. 하나 이상의 집광 렌즈 및 하나 이상의 대물 렌즈는 전자 빔(104)을 성형할 수 있는 전자-광학 분야에 알려진 임의의 렌즈 기술을 포함할 수도 있다.
전자 검출기 어셈블리(126)는 샘플(110)(예를 들어, 2차 전자 및/또는 후방 산란 전자)로부터 방사되는 전자(124)를 검출할 수 있는 당해 분야에 공지된 임의의 검출기 기술을 포함한다. 예를 들어, 2차 전자 검출기는 샘플(110)의 표면에 의해 방출된 2차 전자(124)를 수집하는 전자 수집기를 포함할 수도 있다. 또한, 전자 검출기 어셈블리(126)는 2차 전자(124)를 검출하기 위한 검출기를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 전자 검출기 어셈블리(126)는 에버하트-톤리(Everhart-Thornley) 검출기를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 다른 예로서, 검출기 요소는 신틸레이팅 요소(scintillating element) 및 PMT 검출기를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 다른 실시형태에서, 검출기 어셈블리(126)는 다이오드 또는 다이오드 어레이 또는 하나 이상의 애벌란시 포토 다이오드(avalanche photo diode; APD)와 같은, 마이크로-채널 플레이트(micro-channel plate; MCP), PIN 또는 p-n 접합 검출기 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 검출기 어셈블리(126)의 하나 이상의 부분은 하나 이상의 비증발성 게터 재료를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 1l에 도시된 바와 같이, 검출기 어셈블리(126)의 하우징은 비증발성 게터 재료(172)로 코팅되거나 이로부터 형성될 수도 있다.
도 1m은 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 칼럼 내(in-column) 전자 검출기 구성을 도시한다. 일 실시형태에서, 전자 검출기(126)는 전자-광학 칼럼(106) 내에(또는 그 아래에) 위치된다. 이 예에서, 후방 산란된 및/또는 2차 전자(124)는, 다이오드 또는 다이오드 어레이 또는 하나 이상의 애벌란시 광 다이오드(APD)와 같은, 마이크로-채널 플레이트(micro-channel plate; MCP), PIN 또는 p-n 접합 검출기 중 하나 이상을 사용하여 수집 및 이미지화될 수도 있다. 일 실시형태에서, 도 1m에 도시된 바와 같이, 칼럼 내 전자 검출기 어셈블리(126)의 하나 이상의 구성요소는 비증발성 게터 재료로 코팅되거나 이로부터 형성된다. 예를 들어, 검출기 어셈블리(126)의 검출기 영역은 비증발성 게터 재료로 형성된 원통형 벽(174)에 의해 둘러싸일 수도 있다.
전자 검출기 어셈블리(126)의 하나 이상의 구성 요소는 상기 방법들 중 임의의 것에 의해 그리고 본 명세서에서 전술한 비증발성 게터 재료들 중 임의의 것으로 형성될 수도 있다.
도 2는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 비증발성 게터 요소로부터 전자-광학 요소를 형성하는 방법(200)을 묘사하는 프로세스 흐름도를 도시한다. 본 명세서에서는 본 명세서에서 이전에 설명된 다양한 실시형태들, 구성 요소들 및 기하학적 구조가 도 2의 방법(200)으로 확장되는 것으로 해석되어야 함을 주목하여야 한다.
단계 202에서, 비증발성 게터 재료 또는 비증발성 게터 재료의 전구체가 제공된다. 일 실시형태에서, 비증발성 게터 재료는, 지르코늄, 바나듐, 코발트, 알루미늄, 루테늄, 토륨, 철, 몰리브덴 또는 붕소 중 적어도 하나를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 다른 실시형태에서, 비증발성 게터 요소는 비전기적(non-electrically) 전도성 재료로 형성된다. 다른 실시형태에서, 비증발성 게터 요소는 전기 전도성 재료로 형성된다.
제2 단계 204에서, 전자-광학 요소는 비증발성 게터 재료 또는 비증발성 게터 재료의 전구체로부터 형성된다. 비증발성 게터 요소는, 하나 이상의 기계적 프로세스, 하나 이상의 분말 야금 프로세스, 하나 이상의 주조 프로세스, 하나 이상의 압출 프로세스, 하나 이상의 광학 프로세스, 하나 이상의 첨가제 제조 프로세스와 같은 당해 분야에 공지된 임의의 제조 프로세스에 의해 형성될 수도 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
다른 실시형태에서, 비증발성 게터 재료로 형성된 전자-광학 요소는 전자 소스(102)의 하나 이상의 전자-광학 요소를 포함한다. 예를 들어, 전자 소스(102)의 하나 이상의 전자-광학 요소는 하나 이상의 추출기(118)를 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
다른 실시형태에서, 비증발성 게터 재료로 형성된 전자-광학 요소는 전자-광학 칼럼(106)의 하나 이상의 전자-광학 요소를 포함한다. 예를 들어, 전자-광학 칼럼(106)의 하나 이상의 전자-광학 요소는 하나 이상의 디플렉터, 전류 제한 애퍼처, 비점수차 보상기, 연성 추출기 등을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
본 개시 및 이것의 많은 부수적인 이점은 전술한 설명에 의해 이해될 것이고, 개시된 주제를 벗어나지 않고 또는 모든 물질적인 이점을 희생하지 않고 구성 요소의 형태, 구성 및 배치에 다양한 변경이 행해질 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 서술된 형태는 단지 설명적이며, 이는 이러한 변경을 포함하고 망라하는 다음의 청구 범위의 의도이다.

Claims (23)

  1. 전자 빔을 생성하기 위한 장치에 있어서,
    전자 소스;
    샘플 위에 전자 빔을 지향시키도록 구성된 전자-광학 요소의 세트를 포함하는 전자-광학 칼럼; 및
    상기 샘플의 표면으로부터 방사되는 전자 신호를 검출하도록 구성된 검출기 어셈블리 - 상기 전자 소스는 전자 추출기를 포함하고, 상기 전자 추출기의 본체(body)는, 상기 전자 소스의 공동 내에 위치된 하나 이상의 오염 물질을 흡수하기 위해 균일하지 않은 두께를 갖는, 벌크 볼륨(bulk volume)의 비증발성 게터 재료를 포함하고, 상기 비증발성 게터 재료는 하나 이상의 오염 물질을 흡수하기 위해 상기 전자 추출기의 본체 내에 표면적을 제공하는 0이 아닌 다공성 레벨을 가지며, 상기 전자 추출기의 본체는 둥근 부분을 포함하고, 상기 둥근 부분의 상부 파트는 상기 전자 소스의 하나 이상의 이미터(emitter)를 향해 배향됨 -
    를 포함하는 전자 빔을 생성하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 장치는 주사 전자 현미경 검사(microscopy) 시스템인 것인 전자 빔을 생성하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 장치는 소형 주사 전자 현미경 검사 시스템인 것인 전자 빔을 생성하기 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 오염 물질은 휘발성 유기 화합물 또는 수증기 중 적어도 하나를 포함하는 것인 전자 빔을 생성하기 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 비증발성 게터 재료는, 지르코늄, 바나듐, 코발트, 알루미늄, 루테늄, 토륨, 철, 몰리브덴, 또는 붕소 중 적어도 하나를 포함하는 것인 전자 빔을 생성하기 위한 장치.
  6. 제1항에 있어서, 선택된 상기 다공성 레벨은, 상기 전자-광학 요소의 세트 중 어느 전자-광학 요소의 이론적 밀도의 0.05 내지 0.95 사이에 있는 것인 전자 빔을 생성하기 위한 장치.
  7. 오염 물질을 흡수하기 위한 전자 추출기에 있어서,
    본체를 포함하며,
    상기 전자 추출기의 본체는, 상기 전자 추출기의 본체에 인접한 영역 내에 수용된 하나 이상의 오염 물질을 흡수하기 위해 균일하지 않은 두께를 갖는, 벌크 볼륨의 하나 이상의 비증발성 게터 재료를 포함하고, 상기 하나 이상의 비증발성 게터 재료는, 상기 하나 이상의 오염 물질을 흡수하기 위해 상기 전자 추출기의 본체 내에 표면적을 제공하는 0이 아닌 다공성 레벨을 가지며, 상기 전자 추출기의 본체는 둥근 부분을 포함하고, 상기 둥근 부분의 상부 파트는 하나 이상의 이미터를 향해 배향되고, 상기 전자 추출기의 본체는 또한, 상기 하나 이상의 이미터로부터 전자를 추출하도록 구성되는 것인, 오염 물질을 흡수하기 위한 전자 추출기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전자 추출기는,
    개구; 및
    전자 빔 내의 전자들의 각 궤적(angular trajectory)을 제어하도록 구성된 빔-규정 애퍼처(beam-defining aperture)를 포함하는 것인 오염 물질을 흡수하기 위한 전자 추출기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전자 추출기는, 상기 개구와 상기 빔-규정 애퍼처 사이의 수렴 부분을 포함하는 것인 오염 물질을 흡수하기 위한 전자 추출기.
  10. 제8항에 있어서, 상기 둥근 부분은, 상기 전자 추출기의 개구와 외부 가장자리 사이에 측방향으로 배치되는 것인 오염 물질을 흡수하기 위한 전자 추출기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전자 추출기는, 상기 전자 추출기의 둥근 부분과 외부 반경 사이의 외측 경사면을 포함하는 것인 오염 물질을 흡수하기 위한 전자 추출기.
  12. 제7항에 있어서, 상기 전자 추출기의 본체는 전기 전도성 재료 중 적어도 하나로부터 형성되는 것인 오염 물질을 흡수하기 위한 전자 추출기.
  13. 제7항에 있어서, 상기 전자 추출기는 비전기적 전도성 재료로 형성되는 것인 오염 물질을 흡수하기 위한 전자 추출기.
  14. 제7항에 있어서, 상기 전자 추출기의 본체는, 기계적 프로세스, 분말 야금 프로세스, 주조 프로세스, 압출 프로세스, 광학 프로세스 또는 첨가제 제조 프로세스 중 적어도 하나를 통해 형성되는 것인 오염 물질을 흡수하기 위한 전자 추출기.
  15. 오염 물질 게터로서 기능하는 전자-광학 요소를 형성하는 방법에 있어서,
    비증발성 게터 재료에 인접한 영역 내에 수용된 하나 이상의 오염 물질을 흡수하기 위한 상기 비증발성 게터 재료를 제공하는 단계; 및
    상기 제공된 비증발성 게터 재료로 전자 추출기를 형성하는 단계 - 상기 전자 추출기의 본체는, 상기 하나 이상의 오염 물질을 흡수하기 위해 상기 전자 추출기의 본체 내에 표면적을 제공하는 0이 아닌 다공성 레벨 그리고 균일하지 않은 두께를 갖는, 벌크 볼륨의 상기 비증발성 게터 재료를 포함하고, 상기 전자 추출기는 전자 소스의 하나 이상의 이미터로부터 전자를 수신하기 위한 둥근 입구 부분을 포함함 -
    를 포함하는 전자-광학 요소를 형성하는 방법.
  16. 전자 빔을 생성하기 위한 장치에 있어서,
    전자 소스;
    샘플 위에 전자 빔을 지향시키도록 구성된 전자-광학 요소의 세트를 포함하는 전자-광학 칼럼; 및
    상기 샘플의 표면으로부터 방사되는 전자 신호를 검출하도록 구성된 검출기 어셈블리 - 상기 전자-광학 칼럼 또는 상기 검출기 어셈블리 중 적어도 하나는 전자-광학 요소를 포함하고, 상기 전자-광학 요소의 본체는, 상기 전자-광학 칼럼 또는 상기 검출기 어셈블리 중 적어도 하나의 공동 내에 위치된 하나 이상의 오염 물질을 흡수하기 위해 균일하지 않은 두께를 갖는, 벌크 볼륨의 비증발성 게터 재료를 포함하고, 상기 비증발성 게터 재료는 상기 하나 이상의 오염 물질을 흡수하기 위해 상기 전자-광학 요소의 본체 내에 표면적을 제공하는 0이 아닌 다공성 레벨을 가짐 -
    를 포함하는 전자 빔을 생성하기 위한 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 비증발성 게터 재료로부터 형성된 상기 전자 추출기의 흡수 상태는, 저항 가열, 유도 가열, 또는 광학 가열 중 적어도 하나에 의해 활성화될 수 있는, 전자 빔을 생성하기 위한 장치.
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