[发明专利]离子源、系统和方法

权利要求书

1.一种用具有离子光学器件的离子束系统照射样品的方法，包括：

通过将气体与气体场离子源相互作用产生包括离子的第一束，所述第一 束包括中性粒子和单荷电离子；

从所述第一束去除所述中性粒子以便形成包括所述单荷电离子的第二 束；

将所述第二束通过偏转电极，所述偏转电极从所述离子光学器件的纵轴 被偏置，以及

将所述第二束与所述样品相互作用，以便引起粒子离开所述样品。

2.根据权利要求1的方法，其中所述粒子选自由二次电子、俄歇电子、 二次离子、二次中性粒子、一次中性粒子、散射的离子和光子构成的组。

3.根据权利要求1的方法，其中所述第一束还包括双荷电离子。

4.根据权利要求1的方法，其中从所述第一束去除所述中性粒子包括 改变所述单荷电离子的束路径。

5.根据权利要求4的方法，其中所述单荷电离子的束路径使用电场、 磁场或两者而被改变。

6.根据权利要求5的方法，其中从所述第一束去除所述中性粒子包括 所述第一束通过附加的偏转电极。

7.根据权利要求1的方法，其中所述气体场离子源包括：

导电尖端，具有包括3到20个原子的端层；

离子光学器件，配置使得所述离子束中的一部分离子在到达所述样品之 前通过所述离子光学器件，所述离子光学器件包括：

电极；和

孔径，配置以避免所述离子束中的一些离子到达所述样品的表面。

8.根据权利要求1的方法，其中所述气体场离子源包括具有从23°到 45°的平均全锥角的导电尖端。

9.根据权利要求1的方法，还包括，在形成所述第二束之后，用收集 器截取所述中性粒子，所述收集器沿所述气体场离子源和所述样品之间的轴 设置。

10.一种具有离子光学器件的离子束系统，包括：

气体场离子源，与气体相互作用以便产生包括化学核素的束，该化学核 素包括荷电核素和中性化学核素；以及

离子柱，由以下偏转电极组成：

第一偏转电极，被配置以便根据所述化学核素的荷电引起所述束中 的化学核素的束路径分离，由此产生包括所述荷电核素的第一束和包括所述 中性化学核素的第二束；

第二偏转电极，被配置以便所述第一束通过所述第二偏转电极，而 所述第二束不与所述第二偏转电极相互作用；以及

第三偏转电极，被配置以便所述第一束通过所述第三偏转电极，而 所述第二束不与所述第三偏转电极相互作用，

其中所述离子柱是弯曲离子束。

11.根据权利要求10的系统，其中所述离子束具有1×10^-16cm²srV以 上的减小的etendue。

12.根据权利要求10的系统，其中所述离子束具有5×10^-21cm²sr或更 小的etendue。

13.根据权利要求10的系统，其中所述离子束在样品的表面具有5×10⁸A/m²srV以上的减小的亮度。

14.根据权利要求10的系统，其中所述离子束在样品的表面具有1×10⁹A/cm²sr或更大的亮度。

15.根据权利要求10的系统，其中所述离子束在样品的表面具有10nm 或更小的尺寸的斑点尺寸。

16.根据权利要求10的系统，其中所述离子束在样品的表面具有1nA 或更小的离子束流。

17.根据权利要求16的系统，其中在所述样品的表面的离子束流为0.1 fA或更小。

18.根据权利要求10的系统，其中所述离子束在样品的表面具有5eV 或更小的能量散布。