DE102014104042A1

DE102014104042A1 - Emitterstruktur, Gasionenquelle und fokussiertes Ionenstrahl-System

Info

Publication number: DE102014104042A1
Application number: DE201410104042
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Oba; Anto Yasaka; Yasuhiko Sugiyama
Original assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2014-10-02
Also published as: US9640361B2; JP6112930B2; US20140291542A1; US20150357147A1; JP2014191872A; US9129771B2

Abstract

Es wird eine Emitterstruktur, eine die Emitterstruktur enthaltende Gasionenquelle und ein die Gasionenquelle enthaltendes fokussiertes Ionenstrahl-System bereitgestellt. Die Emitterstruktur enthält ein Paar leitender Stifte, die an einem Basiselement befestigt sind, einen Heizfaden, der zwischen dem Paar leitender Stifte verbunden ist, und einen Emitter, der mit dem Heizfaden verbunden ist und eine scharfe Spitze besitzt. An dem Basismaterial ist ein Halteelement befestigt, wobei der Emitter mit dem Halteelement verbunden ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 26. März 2013 eingereichten Japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-063707 , deren Inhalt hier durch Verweis einbezogen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Emitterstruktur, eine Gasionenquelle und ein fokussiertes Ionenstrahl-System.
HINTERGRUND
Es ist ein fokussiertes Ionenstrahl-System als ein System zur Durchführung von Beobachtung, verschiedenartiger Bewertung oder Analyse oder dergleichen bekannt geworden, an einer Probe wie einem Halbleiterbauelement, und zur Vorbereitung einer TEM (Transmissionselektronenmikroskopie) Probe, indem ein feines und dünnes Probenbruchstück aus einer Probe entnommen wird und das dünne Probenbruchstück an einem Probenhalter befestigt wird.
Dieses fokussierte Ionenstrahl-System umfasst eine Ionenquelle zur Erzeugung von Ionen und strahlt die in der Ionenquelle erzeugten Ionen als einen gebündelten Ionenstrahl ab.
Es gibt es viele Typen von Ionenquellen. Zum Beispiel sind eine Ionenquelle des Plasmatyps und eine Flüssigmetall-Ionenquelle bekannt geworden. Vor kurzem wurde eine Gas-Feldionenquelle (GFIS) zur Verfügung gestellt, die imstande ist, gebündelte Ionenstrahlen mit einem kleineren Strahldurchmesser und höherer Luminanz im Vergleich zu den oben beschriebenen Ionenquellen zu erzeugen.
Die Gas-Feldionenquelle umfasst hauptsächlich eine Emitterstruktur, die einen nadelförmigen Emitter mit einer Spitze, die auf dem Niveau eines Atoms geschärft ist, eine Gasquelle zum Zuführen eines Gases wie etwa Helium (He) in die Nähe des Emitters, eine Kühleinheit zum Kühlen des Emitters und eine an einer Position von der Spitze des Emitters entfernt angeordnete Absaugelektrode aufweist.
Her wird eine in JP-A-2012-098293 offenbarte Emitterstruktur kurz beschrieben.
Gemäß 8 umfasst eine Emitterstruktur 100 hauptsächlich ein Basiselement 101, ein Paar an dem Basiselement 101 befestigter, leitender Stifte 102, ein zwischen den Spitzen der leitenden Stifte 102 verbundener Heizfaden 103 und der mit dem Heizfaden 103 verbundene Emitter 104.
Der Emitter 104 ist an dem Heizfaden 103 in einem Zustand aufgehängt und festgehalten, bei dem ein Basisendabschnitt des Emitters 104 durch Punktschweißen oder dergleichen mit dem Heizfaden 103 verbunden wird.
Bei dieser Ausführung wird das Gas, nachdem es in der Nähe des Emitters 104 zugeführt ist, wenn zwischen dem Emitter 104 und einer Absaugelektrode (nicht gezeigt) eine Saugspannung angelegt wird, während der Emitter 104 gekühlt wird, durch ein um einen Spitzenabschnitt des Emitters 104 herum ausgebildetes, hohes elektrisches Feld zu Gasionen ionisiert. Anschließend werden die Gasionen abstoßend von dem Emitter 104 mit einem positiven Potenzial zu der Absaugelektrode gezogen. Danach werden die angezogenen Gasionen fokussiert, während sie genügend beschleunigt sind, wodurch sie ein fokussierter Ionenstrahl werden.
Weil der aus der Gas-Feldionenquelle fokussierte Ionenstrahl einen kleineren Strahldurchmesser und eine enge Energieverteilung (Strahlungswinkelverteilung) aufweist, ist es speziell möglich, eine Probe mit dem Strahl zu bestrahlen, der einen kleinen Strahldurchmesser besitzt. Daher wird es möglich, die Auflösung während einer Beobachtung zu verbessern oder feineres Ätzen durchzuführen.
Wenn eine Kristallstruktur des Emitters 104 gebrochen ist, werden indes den Emitter 104 konfigurierende Atome dadurch umgeordnet, dass elektrische Leistung aus einer Stromquelle (nicht gezeigt) an den Emitter 104 durch die leitenden Stifte 102 und den Heizfaden 103 zum Erhitzen des Emitters 104 zugeführt wird.
Wie oben beschrieben ist, wird in der Emitterstruktur 100 eine Wärmeübertragung zu dem Emitter 104 hauptsächlich durch den Heizfaden 103 geleistet, weil der Emitter 104 nur durch den Heizfaden 103 festgehalten wird. In diesem Fall wird der Emitter 104 bei seiner Erwärmung oder während seiner Umordnung durch den Heizfaden 103 wirksam erhitzt, weil die Größe der Wärmestrahlung von dem Emitter 104 klein ist. Es gibt jedoch ein Problem darin, dass die Kühlleistung beim Kühlen des Emitters 104, wie etwa während einer Erzeugung von Gasionen, niedrig ist.
Die Größe der Ionenaussendung der Gas-Feldionenquelle ist in hohem Maße von der Temperatur abhängig. So ist es vorzuziehen, die Gas-Feldionenquelle bei niedrigerer Temperatur zu betreiben.
Außerdem ist es bei der Emitterstruktur 100 schwierig, den Emitter 104 senkrecht bezüglich des Basiselements 101 zu halten, weil der Emitter 104 nur durch den Heizfaden 103, wie oben beschrieben, festgehalten wird. Weil ein fokussierter Ionenstrahl, der aus der Gas-Feldionenquelle erzeugt wird, eine enge Strahlungswinkelverteilung, wie oben beschrieben, aufweist, ist es erforderlich, dass die optische Achse des fokussierten Ionenstrahls mit einer gewünschten Richtung fluchtet, um den Ionenstrahl sicher auf eine Probe abzustrahlen.
Diesbezüglich offenbart JP-A-2012-098293 eine Ausführung, die mit einem kardanischen Mechanismus (Spitzenmanipulator) zum Einstellen der Schräglage oder Position der optischen Achse eines aus dem Emitter 104 erzeugten fokussierten Ionenstrahls versehen ist.
Jedoch verursacht die Vorrichtung des kardanischen Mechanismus Probleme wie etwa eine Erhöhung der Anzahl von Komponenten und Kompliziertheit des Systems.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der oben beschriebenen Umstände gemacht worden, wobei eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Emitterstruktur, einer Gasionenquelle und eines fokussierten Ionenstrahl-Systems ist, die imstande sind, die Kühlwirkung eines Emitters zu verbessern, die Anzahl von Komponenten zu reduzieren, das System zu vereinfachen und den Emitter bezüglich eines Basiselements lagegenau und stabil zu halten.
Nach einem erläuternden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Emitterstruktur vorgesehen, die umfasst: ein Paar leitender Stifte, die an einem Basiselement befestigt sind; einen Heizfaden, der zwischen dem Paar leitender Stifte verbunden ist; und einen Emitter, der mit dem Heizfaden verbunden ist und eine scharfe Spitze aufweist, wobei ein Halteelement an dem Basismaterial befestigt und der Emitter mit dem Halteelement verbunden ist.
Weil der Emitter nicht nur mit dem Heizfaden sondern auch mit dem Halteelement verbunden ist, ist es gemäß dieser Ausführung möglich, den Emitter bezüglich des Basiselements stabiler zu halten, im Vergleich zu einer Ausführung, bei der der Emitter nur durch den Heizfaden, wie in der Ausführung im Stand der Technik, aufgehängt und gehalten wird. In diesem Falle wird es leicht, den Emitter vertikal zu halten, wobei es möglich ist, das Ausrichten der optischen Achse des fokussierten Ionenstrahls mit einer gewünschten Richtung leichter zu machen. Außerdem ist es im Gegensatz zu der Ausführung im Stand der Technik möglich, die Anzahl von Komponenten zu reduzieren, das System zu vereinfachen und den Emitter bezüglich des Basiselements lagegenauer und stabiler zu halten, weil es nicht nötig ist, einen kardanischen Mechanismus oder dergleichen zum Einstellen der Schräglage oder Position der optischen Achse des gebündelten Ionenstrahls getrennt vorzusehen.
Außerdem wird während einer Kühlung des Emitters dessen Wärme an das Basiselement und so weiter durch das Halteelement hindurch abgestrahlt. Daher ist es im Vergleich zu einem Fall, bei dem Wärme des Emitters nur durch den Heizfaden wie bei der Ausführung im Stand der Technik, abgestrahlt wird, möglich, die Kühlwirkung des Emitters zu verbessern.
In der oben erwähnten Emitterstruktur kann das Halteelement aus einem Werkstoff mit einer Wärmeleitfähigkeit gebildet sein, die höher als die des Heizfadens ist.
Weil das Halteelement aus einem Werkstoff mit einer Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, die höher als die des Heizfadens ist, wird gemäß dieser Ausführung die Wärme des Emitters wirksam auf das Halteelement abgestrahlt. Daher ist es möglich, die Kühlwirkung des Emitters zweifellos zu verbessern.
In der oben erwähnten Emitterstruktur kann das Halteelement dicker als der Heizfaden ausgebildet sein.
Weil das Halteelement dicker als der Heizfaden ausgebildet ist, wird nach dieser Ausführung die Wärme des Emitters wirksam auf das Halteelement abgestrahlt. Daher ist es möglich, die Kühlwirkung des Emitters sicher zu verbessern.
In der oben erwähnten Emitterstruktur kann das Halteelement in zylindrischer Form ausgebildet sein, wobei der Emitter fixiert sein kann, während ein Basisendabschnitt des Emitters in das Halteelement eingesetzt ist.
Weil der Emitter in das zylindrische Halteelement eingesetzt ist und in diesem Zustand fixiert wird, ist es gemäß dieser Ausführung möglich, den Emitter stabiler zu halten.
Nach einem anderen erläuternden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Gasionenquelle bereitgestellt, umfassend: die oben beschriebene Emitterstruktur; eine Gasquelle, die ausgeführt ist, um ein Gas in die Nähe des Emitters zuzuführen; eine Kühleinheit, die gestaltet ist, um den Emitter zu kühlen; eine Absaugelektrode, die entfernt von der Spitze des Emitters angeordnet ist; und eine Extraktionsenergiequelleneinheit, die gestaltet ist, um eine Saugspannung zwischen dem Emitter und der Absaugelektrode zum Ionisieren des Gases zu Gasionen an der Spitze des Emitters anzulegen und die Gasionen zu der Absaugelektrode hin abzusaugen.
Nach einem weiteren erläuternden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein fokussiertes Ionenstrahl-System bereitgestellt, umfassend: die oben beschriebene Gasionenquelle; und ein strahloptisches System, das gestaltet ist, um die abgesaugten Gasionen zu einem gebündelten Ionenstrahl umzuwandeln und eine Probe mit dem gebündelten Ionenstrahl zu bestrahlen.
Weil die Emitterstruktur vorgesehen ist, ist es nach dieser Ausführung möglich, stabil Gasionen zu erzeugen, und es ist möglich, einen gebündelten Ionenstrahl mit einem kleinen Strahldurchmesser und hoher Luminanz kontinuierlich in einer gewünschten Richtung abzustrahlen.
Entsprechend dieser Ausführung ist es möglich, die Kühlwirkung des Emitters zu verbessern, die Anzahl von Komponenten zu reduzieren, das System zu vereinfachen, den Emitter bezüglich des Basiselements lagegenau und stabil zu halten und das Ausrichten der optischen Achse eines gebündelten Ionenstrahls mit einer gewünschten Richtung zu erleichtern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben erwähnten und andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erschließen sich und werden einfacher deutlich aus der folgenden Beschreibung von erläuternden Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen betrachtet werden, in denen zeigen:
1 eine Ansicht, die die Gesamtausführung eines fokussierten Ionenstrahl-Systems nach einem ersten erläuternden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine Ansicht, die die Ausführung eines in dem fokussierten Ionenstrahl-Systems enthaltenen Ionenfeinstrahl-Objektivtubus darstellt;
3 die perspektivische Ansicht einer Emitterstruktur;
4 eine Querschnittdarstellung entlang einer Linie IV-IV von 3;
5 eine vergrößerte Darstellung der Spitze eines Emitters;
6 eine vergrößerte Darstellung der Spitze des Emitters auf dem Niveau eines Atoms;
7 eine Ansicht, die einen Zustand darstellt, bei dem Gasionen aus der Spitze des Emitters erzeugt werden; und
8 die perspektivische Ansicht einer Emitterstruktur im Stand der Technik.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden erläuternde Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
[Fokussiertes Ionenstrahl-System]
1 ist eine Ansicht, die die Gesamtausführung eines fokussierten Ionenstrahl-Systems 1 veranschaulicht;
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Ionenfeinstrahlanlage 1 des vorliegenden erläuternden Ausführungsbeispiels hauptsächlich einen Objektträger 2, auf den eine Probe S gelegt ist, einen fokussierten Ionenstrahl-Objektivtubus 3, der einen fokussierten Ionenstrahl (FIB) abstrahlt, einen Detektor 4, der durch Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl (FIB) erzeugte Sekundärteilchen R erfasst, eine Gaspistole 5, die ein Quellengas G1 zur Ausbildung einer Aufdampfschicht zuführt, und eine Steuereinheit 7, die Bilddaten basierend auf den detektierten Sekundärteilchen R erzeugt und eine Anzeigeeinheit 6 steuert, um die Bilddaten anzuzeigen.
Der Objektträger 2 ist so gestaltet, um basierend auf Anweisungen der Steuereinheit 7 zu arbeiten, wobei er durch einen Verschiebemechanismus 8 gehalten wird, der imstande ist, den Objektträger 2 auf fünf Achsen zu verschieben. Speziell umfasst der Verschiebemechanismus 8 einen horizontalen Bewegungsmechanismus 8a, der sich entlang einer X-Achse und einer Y-Achse bewegt, die parallel zu einer waagerechten Ebene und senkrecht zueinander sind, und entlang einer Z-Achse, die senkrecht zur X-Achse und Y-Achse ist, einen Kippmechanismus 8b, der den Objektträger 2 um die X-Achse (oder die Y-Achse) dreht, wodurch der Objektträger 2 schräg gestellt wird, und einen Rotationsmechanismus 8c, der den Objektträger 2 um die Z-Achse rotiert.
Daher ist es möglich, den fokussierten Ionenstrahl (FIB) auf eine gewünschte Position zu strahlen, indem der Verschiebemechanismus 8 zum Verschieben des Objektträgers 2 auf den fünf Achsen genutzt wird. Indessen sind der Objektträger 2 und der Verschiebemechanismus 8 im Innern einer Vakuumkammer 9 untergebracht. Deshalb werden eine Bestrahlung mit dem gebündelten Ionenstrahl (FIB), Zuführung des Quellengases G1 und dergleichen im Innern der Vakuumkammer 9 durchgeführt.
FOKUSSIERTER IONENSTRAHL-OBJEKTIVTUBUS
2 ist eine Ansicht, die die Ausführung des fokussiertren Ionenstrahl-Objektivtubus 3 darstellt.
Gemäß 2 umfasst der fokussierte Ionenstrahl-Objektivtubus 3 eine Gas-Feldionenquelle (eine Gas-Ionenquelle) 21 zum Erzeugen von Gasionen G3 (siehe 7) aus einem Gas G2, und ein strahloptisches System 31 zum Umwandeln der Gasionen G3 in einen fokussierten Ionenstrahl (FIB), und Abstrahlen des fokussierten Ionenstrahls auf die Probe S.
Die Gas-Feldionenquelle 21 des fokussierten Ionenstrahl-Objektivtubus 3 umfasst hauptsächlich eine Emitterstruktur 22 eine Gasquelle 23, ein Kühleinheit 24, eine Absaugelektrode 25 und eine Extraktionsenergiequelleneinheit 26.
3 ist eine perspektivische Ansicht der Emitterstruktur 22.
Gemäß 2 und 3 umfasst die Emitterstruktur 22 einen Emitter 52 und eine Heizeinheit 53, die in einer Ionenerzeugungskammer 51 untergebracht sind, und ein Halteelement 54, das den Emitter 52 hält.
Die Ionenerzeugungskammer 51 ist zum Beispiel aus einem keramischen Werkstoff in Kastenform mit einem offenen Boden ausgebildet. Die Ionenerzeugungskammer 51 umfasst speziell ein Basiselement 51 und ein umgebendes Element 62, das sich von der Umfangskante des Basiselements 51 nach unten erstreckt und das Basiselement 61 umgibt. Die Ionenerzeugungskammer 51 ist gestaltet, um das Innere derselben in einem hohen Vakuumzustand zu halten.
Die Heizeinheit 53 führt die Funktion einer lokalen Erhitzung der Spitze des Emitters 52 auf eine vorgegebene Temperatur durch, basierend auf einem Strom von einer Stromquelle 63, die nach einer Anweisung von der Steuereinheit 7 arbeitet, wodurch die den Emitter 52 bildenden Atome umgeordnet werden. Speziell umfasst die Heizeinheit 53 ein Paar leitender Stifte 65 und einen Heizfaden 66, der zwischen den Spitzen der leitenden Stifte 65 verbunden ist.
Jeder leitende Stift 65 ist aus einem leitfähigen Werkstoff wie etwa ein Metall in einer festen Stabform ausgebildet und am Basiselement 61 durch Löten in einem Zustand befestigt, wo die leitende Stifte 65 durch das Basiselement 61 hindurch gehen. Daher sind die oberen Endabschnitte der leitenden Stifte 65 außerhalb der Ionenerzeugungskammer 51 und die unteren Endabschnitte der leitenden Stifte 65 im Innern der Ionenerzeugungskammer 51 angeordnet. Von jedem leitenden Stift 65 führt eine Drahtleitung 67 heraus zu der Stromquelle 63.
Der Heizfaden 66 ist aus einem hochohmigen Werkstoff wie beispielsweise Wolfram (W) gebildet, und beide Endabschnitte des Heizfadens 66 sind mit den unteren Endabschnitten der leitenden Stifte 65 jeweils durch Schweißen oder dergleichen verbunden. Wie in 2 und 3 gezeigt ist, wird der Heizfaden 66 in einer „V”-Form gehalten, die nach unten zu dem mittleren Abschnitt hin geneigt ist.
4 ist eine Querschnittdarstellung entlang einer Linie IV-IV von 3.
Wie in 3 und 4 gezeigt wird, ist das Halteelement 54 in dem vorliegenden erläuternden Ausführungsbeispiel aus einem Werkstoff wie etwa Kupfer mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als der des Heizfadens 66 und in einer zylindrischen Form mit einem dickeren Durchmesser als dem des Heizfadens 66 und der leitenden Stifte 65 gebildet. Das Halteelement 54 wird in eine Durchgangsbohrung 61a eingesetzt, die an einem Abschnitt des zwischen den leitenden Stiften 65 positionierten Basiselements 61 angeordnet ist, wie es in einer Seitenansicht ersichtlich wird. In diesem Zustand wird das Halteelement 54 an dem Basiselement 61 durch Löten oder dergleichen befestigt. Daher ist der obere Endabschnitt des Halteelements 54 außerhalb der Ionenerzeugungskammer 51 und der untere Endabschnitt des Halteelements 54 im Innern der Ionenerzeugungskammer 51 angeordnet.
5 ist eine vergrößerte Darstellung der Spitze des Emitters 52.
Der Emitter 52 ist ein nadelförmiges Element mit einer scharfen Spitze (unteres Ende), wie in 5 gezeigt, und ist ausgestaltet, indem zum Beispiel ein aus Wolfram (W) oder dergleichen hergestellter Schichtträger 52a mit einem Edelmetall 52b wie etwa Iridium (Ir) beschichtet wird. Die Spitze des Emitters 50 ist auf einem Niveau eines Atoms geschärft, und speziell ist die Spitze so gestaltet, dass eine Kristallstruktur eine pyramidenartige Form wird, wie es in 6 gezeigt ist. 6 ist eine vergrößerte Ansicht der Spitze des Emitters 52 auf dem Niveau eines Atoms.
Ein oberer Abschnitt des Emitters 52 ist mit dem mittleren Abschnitt (unteren Kantenabschnitt) des Heizfadens 66 durch Punktschweißen oder dergleichen verbunden. Außerdem wird der höher als der Verbindungsabschnitt mit dem Heizfaden 66 angeordnete, obere Endabschnitt (Einsetzabschnitt 52c) des Emitters 52 von unten in das Halteelement 54 eingesetzt.
Inzwischen wird an einem, den Einsetzabschnitt 52c des Emitters 52 in einer radialen Richtung übergreifenden, Abschnitt des Halteelements 54 (ein Abschnitt des Halteelements 54, in den der Einsetzabschnitt 52c des Emitters 52 eingesetzt wird), eine Durchgangsbohrung 68 in radialer Richtung ausgebildet, und eine Verschlussschraube 69 wird in die Durchgangsbohrung 68 eingeschraubt. Der Spitzenabschnitt der Verschlussschraube 69 geht durch das Halteelement 54 in der radialen Richtung hindurch und kommt in Kontakt mit der Umfangsfläche des Emitters 52 (dem Einsetzabschnitt 52c). Daher wird der Emitter 52 in dem Halteelement 54 in einem Zustand gehalten, bei dem der Einsetzabschnitt 52c zwischen der Kantenfläche der Verschlussschraube 69 und der inneren Umfangsfläche des Halteelements 54 eingelegt ist.
Die Gasquelle 23 dient zum Zuführen einer kleinen Gasmenge [zum Beispiel Helium (He)] G2 in die Nähe des Emitters 52, und ist durch ein Gaseinleitungsrohr 23a mit der Ionenerzeugungskammer 51 verbunden.
Die Absaugelektrode 25 ist so vorgesehen, dass sie sich von der Kante der Öffnung der Ionenerzeugungskammer 51 nach innen erstreckt und von der Spitze (unteres Ende) des Emitters 52 getrennt ist. Außerdem ist eine Öffnung 25a an einer Position der Absaugelektrode 25, die der Spitze (unteres Ende) des Emitters 52 in einer vertikalen Richtung gegenüberliegt, ausgebildet.
Die Extraktionsenergiequelleneinheit 26 ist eine Energiequelle zum Anlegen einer Saugspannung zwischen der Absaugelektrode 25 und dem Emitter 52. Die Extraktionsenergiequelleneinheit 26 legt die Saugspannung an, wodurch das Gas G2 zu Gasionen G3 an der Spitze des Emitters 52, wie in 7 gezeigt, ionisiert wird und anschließend die Gasionen G3 in Richtung der Absaugelektrode 25 gesaugt werden.
Die Kühleinheit 24 dient zum Kühlen des Emitters 52 durch ein Kühlmittel wie etwa flüssiges Helium oder flüssiger Stickstoff. Nebenbei bemerkt, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, wobei die Kühleinheit in einer beliebigen anderen Weise gestaltet werden kann, solange es möglich ist, zumindest den Emitter 52 zu kühlen. Zum Beispiel kann die Kühleinheit so gestaltet werden, dass ein Kühlblock, ein Kühler oder dergleichen genutzt wird, um das Kühlen durchzuführen.
Auf der Ionenerzeugungskammer 51 ist ein Kältekopfstück 71 zum Ableiten von Wärme des Emitters 52 vorgesehen. Das Kältekopfstück 71 ist aus einem keramischen Werkstoff wie aluminatisches Material, Saphir oder Aluminiumnitrid in einer Blockform gebildet und an der Oberfläche des Basiselements 61 befestigt. Ein Abschnitt des dem Halteelement 54 zugewandten Kältekopfstückes 71 ist mit einer aufnehmenden Ausnehmung 72 zur Aufnahme des oberen Endabschnitts des Halteelements 54 (einem aus dem Basiselement 71 vorstehender Abschnitt) ausgebildet. Anschließend wird das Halteelement 54 in der Gehäuseausnehmung 72 in einem Zustand aufgenommen, bei dem sich die Umfangsfläche des Halteelements 54 in der Nähe der inneren Umfangsfläche der Gehäuseausnehmung 72 oder in Kontakt damit befindet.
Außerdem sind an Abschnitten des Kältekopfstückes 71, die den leitenden Stiften 65 gegenüber liegen, jeweils Durchgangsbohrungen 73 durch das Kältekopfstück 71 in vertikaler Richtung ausgebildet. Die oberen Endabschnitte der leitenden Stifte 65 werden von unten in die Durchgangsbohrungen 73 eingesetzt und an die Verdrahtungsleitungen 67 im Innern der Durchgangsbohrungen 73 angeschlossen.
STRAHLOPTISCHES SYSTEM
Wie in 2 dargestellt, ist unter der Absaugelektrode 25 eine Katode 32 mit einem Erdpotenzial vorgesehen. Zwischen der Katode 32 und dem Emitter 52 wird eine Beschleunigungsspannung von einer Beschleunigungsenergiequelleneinheit 33 angelegt, wodurch auf die abgesaugten Gasionen G3 Energie aufgebracht wird. Infolgedessen werden die Gasionen beschleunigt, wodurch sie zu einem Ionenstrahl umgewandelt werden. Unter der Katode 32 ist eine erste Öffnung 34 zur Verengung des Ionenstrahls vorgesehen. Unter der ersten Öffnung 34 ist eine Kondensorlinse 35 zur Fokussierung des Ionenstrahls vorgesehen, wodurch der Ionenstrahl zu einem fokussierten Ionenstrahl (FIB) umgewandelt wird.
Unterhalb der Kondensorlinse 35 ist ein Justiersystem 36 vorgesehen, um die optische Achse des fokussierten Ionenstrahls (FIB) zu justieren.
Unter dem Justiersystem 36 ist auch eine zweite Öffnung 37 vorgesehen, um den fokussierten Ionenstrahl (FIB) weiter zu verengen, damit er in den Richtungen der X-Achse und Y-Achse bewegbar ist. Unter der zweiten Öffnung 37 ist ein Polarisator 38 zum Abstrahlen des fokussierten Ionenstrahls (FIB) auf die Probe S vorgesehen. Unter dem Polarisator 38 ist eine Objektivlinse 39 zur Bündelung des fokussierten Ionenstrahls (FIB) auf der Probe S vorgesehen.
Die Katode 32, die Beschleunigungsenergiequelleneinheit 33, die erste Öffnung 34, die Kondensorlinse 35, das Justiersystem 36, die zweite Öffnung 37, der Polarisator 38 und die Objektivlinse 39 gestalten das strahloptische System 31 zum Umwandeln der abgesaugten Gasionen G3 in den fokussierten Ionenstrahl (FIB) und anschließenden Bestrahlen der Probe S mit dem fokussierten Ionenstrahl. Außerdem sind, obwohl nicht dargestellt, in dem strahloptischen System 31 auch ein in der Ionenfeinstrahlanlage im Stand der Technik verwendeter Astigmatismuskorrektor und ein Strahlpositionsjustiermechanismus enthalten.
Der Detektor 4 erfasst Sekundärteilchen R wie von der Probe S während einer Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl (FIB) erzeugte Sekundärelektronen, Sekundärionen, reflektierte Ionen und Streuionen, und gibt das Erfassungsergebnis an die Steuereinheit 7 aus.
Die Gaspistole 5 ist so gestaltet, um ein Verbundgas, das ein Material (zum Beispiel Phenantren, Platin, Kohlenstoff oder Wolfram) enthält, das ein Ausgangsstoff für eine Aufdampfschicht ist, als das Quellengas G1 zuzuführen. Das Quellengas G1 wird zerlegt und getrennt in eine Gaskomponente und eine Feststoffkomponente durch die Sekundärteilchen R, die durch Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl (FIB) erzeugt werden. Anschließend wird die Feststoffkomponente der beiden getrennten Komponenten aufgebracht, wodurch sie die Aufdampfschicht wird.
Für die Gaspistole 5 kann zum selektiv beschleunigenden Ätzen auch ein Material (zum Beispiel Xenonfluorid, Chlor, Jod oder Wasser) verwendet werden. Zum Beispiel kann in einem Fall, bei dem die Probe S auf Silizium basiert, Xenonfluorid verwendet werden; und in einem Fall, bei dem die Probe S organisch basiert ist, kann Wasser verwendet werden. Es ist außerdem möglich, das Ätzen auf einem speziellen Material vorzuverlegen, indem das Verbundgas zu der gleichen Zeit zugeführt wird wie die Bestrahlung mit dem Ionenstrahl.
Die Steuereinheit 7 ist so gestaltet, um die einzelnen Komponenten allgemein zu steuern und um die Absaugspannung, die Beschleunigungsspannung, den Strahlstrom und dergleichen geeignet verändern zu können. Aus diesem Grund ist es möglich, den Strahldurchmesser des gebündelten Ionenstrahls (FIB) frei einzustellen. Daher ist es möglich, nicht nur ein Beobachtungsbild zu erhalten, sondern auch das Ätzen (Grobbearbeitung, Fertigbearbeitung oder dergleichen) auf der Probe S örtlich durchzuführen.
Die Steuereinheit 7 wandelt die vom Detektor 4 erfassten Sekundärteilchen R in ein Luminanzsignal um, wodurch Beobachtungsbilddaten erzeugt werden, und steuert dann die Anzeigeeinheit 6, so dass diese ein Beobachtungsbild auf der Basis der Beobachtungsbilddaten ausgibt. Daher ist es möglich, das Beobachtungsbild durch die Anzeigeeinheit 6 zu bestätigen. Die Steuereinheit 7 ist mit einer Eingabeeinheit 7a verbunden, die für eine Bedienungsperson zum Eingeben genutzt werden kann, und steuert die einzelnen Komponenten basierend auf einer Signaleingabe durch die Eingabeeinheit 7a. Das heißt, die Bedienungsperson kann die Eingabeeinheit 7a verwenden, um einen gewünschten Bereich mit dem fokussierten Ionenstrahl (FIB) zu bestrahlen, wodurch der gewünschte Bereich beobachtet wird, oder das Ätzen auf einem gewünschten Bereich durchzuführen, oder einen gewünschten Bereich mit dem gebündelten Ionenstrahl (FIB) zu bestrahlen, während das Quellengas G1 dem gewünschten Bereich zugeführt wird, wodurch eine Aufdampfschicht aufgetragen wird.
Anschließend wird unten ein Fall der Verwendung des fokussierten Ionenstrahl-Systems 1 beschrieben.
Zuerst wird eine Anfangseinstellung im Fall einer Bestrahlung des fokussierten Ionenstrahls (FIB) entsprechend einer Probe S oder eines Zweckes durchgeführt. Das heißt die Saugspannung, die Beschleunigungsspannung, ein Gasdruck, bei dem das Gas G2 zugeführt wird, eine Temperatur und dergleichen werden auf optimale Werte eingestellt. Außerdem wird die Position oder Schräglage der Gas-Feldionenquelle 21, die Position der zweiten Öffnung 37 und dergleichen eingestellt, wodurch eine Einstellung der optischen Achse durchgeführt wird.
Nachdem die Anfangseinstellung beendet ist, wird das Gas G2 von der Gasquelle 23 in die Ionenerzeugungskammer 21 zugeführt, während der Emitter 52 durch die Kühleinheit 24 auf eine vorgegebene Temperatur, zum Beispiel etwa 20 K bis 100 K, gekühlt wird.
In diesem Fall wird Wärme des Emitters 52 auf das Kältekopfstück 71 hauptsächlich durch das Halteelement 54 abgestrahlt und außerdem durch das Halteelement 54 und das Basiselement 61 auf das Kältekopfstück 71 abgestrahlt, und wird dann durch die Kühleinheit 24 nach außen abgestrahlt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Wärme des Emitters 52 auch auf das Kältekopfstück 71 durch die Heizeinheit 53 wie etwa der Heizfaden 66 und die leitenden Stifte 65 abgestrahlt. Die Größe der Wärmestrahlung durch das Halteelement 54 ist jedoch größer als die Größe der Wärmestrahlung durch die Heizeinheit 53. Daher wird der Emitter 52 wirksam gekühlt.
Nachdem die Zufuhr des Gases G2 und Kühlen des Emitters 52 ausreichend durchgeführt sind, wird zwischen der Absaugelektrode 25 und dem Emitter 52 durch die Extraktionsenergiequelleneinheit 26 die Saugspannung angelegt. Anschließend wird das elektrische Feld der Spitze des Emitters 50 örtlich höher, und somit wird das Gas G2 in der Ionenerzeugungskammer 51 durch das elektrische Feld zu Gasionen G3 an der Spitze des Emitters 52 ionisiert, wie es in 7 gezeigt ist. Anschließend werden die Gasionen G3 zu der Absaugelektrode 25 abstoßend von dem Emitter 52 abgesaugt, der auf einem positiven Potenzial gehalten wird.
Die abgesaugten Gasionen G3 werden durch das strahlenoptische System 31 in den fokussierten Ionenstrahl (FIB) umgewandelt, wobei der fokussierte Ionenstrahl (FIB), wie in 2 gezeigt, auf die Probe S abgestrahlt wird. Auf diese Weise kann eine Beobachtung auf der Probe S, das Ätzen oder dergleichen durchgeführt werden. Im Fall von Bestrahlen des fokussierten Ionenstrahls (FIB) ist es möglich, das Quellengas G1 auch von der Gaspistole 5 zuzuführen, wodurch eine Aufdampfschicht erzeugt wird. Das heißt, die durch Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl (FIB) erzeugten Sekundärelektronen zerlegen das Quellengas G1 in eine Gaskomponente und eine Feststoffkomponente, wobei sie die Gaskomponente und die Feststoffkomponente voneinander trennen. Anschließend wird von den zwei getrennten Komponenten nur die Feststoffkomponente auf der Probe S aufgebracht, wodurch eine Aufdampfschicht gebildet wird.
Wie oben beschrieben, ist neben einer Beobachtung oder Bearbeitung die Erzeugung einer Aufdampfschicht möglich. Deshalb ist es durch eine geeignete Nutzung dieser Merkmale möglich, die Ionenfeinstrahlanlage 1 des vorliegenden erläuternden Ausführungsbeispiels weit verbreitet als ein Mikroskop oder eine Vorrichtung zur Durchführung von Längenmessung, Querschnittsbeobachtung, Querschnittslängenmessung, zum Vorbereiten einer TEM-Probe, Maskenreparatur, Zeichnung und dergleichen zu nutzen.
Weil der fokussierte Ionenstrahl (FIB) des vorliegenden erläuternden Ausführungsbeispiels ein aus der Gas-Feldionenquelle 21 erzeugter Strahl ist, ist dieser fokussierte Ionenstrahl (FIB) speziell ein Strahl mit kleinerem Strahldurchmesser und höherer Luminanz im Vergleich zu einer Ionenquelle vom Plasmatyp oder einer Flüssigmetall-Ionenquelle. Daher ist es im Fall der Durchführung einer Beobachtung möglich, eine Beobachtung mit hoher Auflösung durchzuführen, wobei es in einem Fall der Durchführung einer Bearbeitung möglich ist, eine extrem genaue Feinbearbeitung durchzuführen.
Indes wird in einem Fall, bei dem die Kristallstruktur des Emitters 52 während einer Verwendung gebrochen ist, eine Umordnung von den Emitter 52 gestaltenden Atomen durchgeführt. Speziell wird die Heizeinheit 53 betrieben, wodurch die Spitze des Emitters 52 örtlich erhitzt wird (zum Beispiel mehrere Minuten lang bei 800°C bis 900°C). Zu diesem Zeitpunkt wird das Erhitzen auf der Basis einer in einem Speicher 7b gespeicherten Heizfolge durchgeführt. Infolgedessen werden die die Spitze des Emitters 52 gestaltenden Atomen angeordnet, wodurch es möglich ist, die Kristallstruktur der Spitze des Emitters 52 wieder in die in 6 gezeigte originale Kristallstruktur zurückzuverwandeln.
Anschließend wird ein Austausch des Emitters 52 beschrieben.
Wie es in 3 und 4 gezeigt ist, wird zuerst die Verschlussschraube 69 im Fall einer Entfernung des Emitters 52 losgeschraubt und der Emitter 52 aus dem Halteelement 54 heraus gezogen. Anschließend werden beide Endabschnitte des Heizfadens 66 aus den leitenden Stifte 65 entfernt, wobei der Emitter 52 aus dem Heizfaden 66 entfernt wird.
Unterdessen werden zuerst beide Endabschnitte des Heizfadens 66 im Fall der Befestigung eines neuen Emitters 52 mit den unteren Endabschnitten der leitenden Stifte 65 verbunden, wobei ein oberer Abschnitt des Emitters 52 mit dem mittleren Abschnitt des Heizfadens 66 durch Punktschweißen oder dergleichen verbunden wird. Danach wird der obere Abschnitt (Einsetzabschnitt 52c) des Emitters 52 in das Halteelement 54 eingesetzt. Dann wird der Emitter 52 in dem Halteelement 54 durch die Verschlussschraube 69 befestigt.
Dann ist der Austausch des Emitters 52 beendet.
Wie oben beschrieben, wird der Emitter 52 in dem vorliegenden erläuternden Ausführungsbeispiel mit dem an dem Basiselement 61 befestigten Halteelement 54 verbunden.
Entsprechend dieser Ausführung ist es im Vergleich zu einer Ausführung, bei welcher der Emitter nur durch den Heizfaden 103 angehängt ist und durch diesen gehalten wird (siehe 8) wie in der Ausführung im Stand der Technik, möglich, den Emitter 52 bezüglich des Basiselements 61 stabiler zu halten, da der Emitter 52 nicht nur mit dem Heizfaden 66 sondern auch mit dem Halteelement 54 verbunden ist. In diesem Fall wird es leicht, den Emitter 52 bezüglich des Basiselements 61 vertikal zu halten, wobei es möglich ist, das Ausrichten der optischen Achse des fokussierten Ionenstrahls (FIB) mit einer gewünschten Richtung zu erleichtern.
Im Gegensatz zu der Ausführung im Stand der Technik ist es außerdem möglich, die Anzahl von Komponenten zu reduzieren, das System zu vereinfachen und den Emitter 52 bezüglich des Basiselements 61 lagegenauer und stabiler zu halten, weil es nicht nötig ist, einen kardanischen Mechanismus oder dergleichen zum Einstellen der Schräglage oder Position der optischen Achse des fokussierten Ionenstrahls (FIB) getrennt vorzusehen.
Ferner wird im vorliegenden, erläuternden Ausführungsbeispiel während des Kühlens des Emitters 52 die Wärme des Emitters 52 durch das Halteelement 54 auf das Basiselement 61, das Kältekopfstück 71 und so weiter abgestrahlt. Daher ist es im Vergleich zu einem Fall, wo Wärme des Emitters nur durch den Heizfaden 103 (siehe 8) wie in der Ausführung im Stand der Technik abgestrahlt wird, möglich, die Kühlwirkung des Emitters 52 zu verbessern.
In diesem Fall, bei dem das Halteelement 54 eine Wärmeleitfähigkeit besitzt, die höher ist als die des Heizfadens 66, und dicker ausgebildet ist als der Heizfaden 66, wird die Wärme des Emitters 52 wirksam auf das Halteelement 54 abgestrahlt. Daher ist es möglich, die Kühlwirkung des Emitters 52 sicher zu verbessern.
Außerdem ist es im vorliegenden, erläuternden Ausführungsbeispiel möglich, den Emitter 52 stabiler zu halten, weil der Emitter 52 in das zylindrische Halteelement 54 eingesetzt und in diesem Zustand festgehalten wird.
Darüber hinaus ist es entsprechend der Gas-Feldionenquelle 21 und dem fokussierten Ionenstrahl-System 1 des vorliegenden erläuternden Ausführungsbeispiels möglich, die Gasionen G3 stabil zu erzeugen, und es ist möglich, den fokussierten Ionenstrahl (FIB) mit kleinem Strahldurchmesser und hoher Luminanz in einer gewünschten Richtung kontinuierlich abzustrahlen, weil die Emitterstruktur 22 vorgesehen ist.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bestimmte erläuternde Ausführungsbeispiele derselben dargestellt und beschrieben wurde, versteht der Fachmann von selbst, dass daran verschiedene Änderungen in Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung, wie durch die angefügten Ansprüche definiert, abzuweichen.
Zum Beispiel ist im oben beschriebenen, erläuternden Ausführungsbeispiel die Kristallorientierung des Emitters 52 auf eine (111)-Ebene eingestellt. Jedoch kann die Kristallorientierung des Emitters auf eine (100)-Ebene oder eine (110)-Ebene eingestellt werden.
Außerdem ist in dem oben beschriebenen, erläuternden Ausführungsbeispiel das Basismaterial 52a des Emitters 52 aus Wolfram (W) gebildet. Das Basismaterial 52a kann jedoch aus Molybdän (Mo) ausgebildet sein. Ferner ist das Edelmetall 52b zum Beschichten der Oberfläche des Basismaterials 52a Iridium (Ir). Als Edelmetall 20b kann aber jeder andere Werkstoff wie etwa Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Rhenium (Re) oder Osmium (Os) verwendet werden. Weil die Oberfläche des Emitters 52 durch das Edelmetall 52b beschichtet ist, welches einer der oben beschriebenen Werkstoffe ist, besitzt der Emitter 52 insbesondere eine chemische Beständigkeit. Außerdem ist es hinsichtlich chemischer Beständigkeit vorzuziehen, Iridium (Ir) zu verwenden.
In dem oben beschriebenen, erläuternden Ausführungsbeispiel ist außerdem der Emitter 52 als ein Beispiel beschrieben, der eine Kristallstruktur aufweist, in der 1 Atom (ein Atom A1) an der Spitzenkante angeordnet ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht unbedingt auf den Fall beschränkt, bei dem der Emitter das Spitzenende mit einem Atom aufweist. Der Emitter kann jede andere Kristallstruktur, wie etwa eine Kristallstruktur, bei der drei Atome an der Spitzenkante angeordnet sind, aufweisen, solange durch einen Wiederherstellungsprozess (Atomumordnung) die gleiche Kristallstruktur wiederhergestellt werden kann. Die Kristallstruktur ist ferner von dem Material des Kristalls und dem Wiederherstellungsprozess abhängig.
In dem oben beschriebenen, erläuternden Ausführungsbeispiel wird als das Gas G2, das der Ionenerzeugungskammer 51 zugeführt wird, auch Heliumgas (He) zugeführt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann Argongas (Ar), Neongas (Ne), Kryptongas (Kr), Xenongas (Xe) oder dergleichen verwendet werden. Ferner kann neben Edelgasen ein Gas wie etwa Wasserstoff (H₂) oder Sauerstoff (O₂) verwendet werden. In diesem Fall kann die Art des Gases G2 entsprechend einer Verwendung des fokussierten Ionenstrahls (FIB) mittendrin gewechselt werden, oder es können zwei oder mehrere Gase G2 gemischt und anschließend zugeführt werden.
Außerdem wird im oben beschriebenen, erläuternden Ausführungsbeispiel im Fall einer Umordnung der den Emitter 52 gestaltenden Atome die Spitze des Emitters 52 örtlich erhitzt. In diesem Fall können zusätzlich zum Erhitzen Elektronen in einem starken elektrischen Feld emittiert werden, was zu einer Umordnung führt. Ferner können zusätzlich zum Erhitzen in einem starken elektrischen Feld Elektronen emittiert werden, während Heliumgas (He), Neongas (Ne) oder Argongas (Ar) eingeleitet werden kann, was zu einer Umordnung führt. Alternativ dazu kann zusätzlich zum Erhitzen Sauerstoff (O₂) oder Stickstoff (N₂) eingeleitet werden, was zu einer Umordnung führt. Auch in diesen Fällen ist es möglich, die gleichen Wirkungen zu erzielen.
In dem oben beschriebenen, erläuternden Ausführungsbeispiel ist auch eine Ausführung beschrieben, bei der die leitenden Stifte 65 und das Halteelement 54 durch Punktschweißen oder dergleichen an dem Basiselement 61 befestigt sind. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die leitenden Stifte 65 und das Halteelement 54 können durch eine Vielfalt von Verfahren wie beispielsweise Verschrauben befestigt werden. Zum Beispiel kann ein Halteelement 54 mit einem an der Umfangsfläche ausgebildeten Schraubenabschnitt in die Durchgangsbohrung 61a des Basiselements 61 eingesetzt werden, wobei Mutternelemente von beiden Seiten des Basiselements 61 in vertikaler Richtung an das Basiselement 61 geschraubt werden können. Auf diese Weise ist es möglich, das Halteelement 54 bezüglich des Basiselements 61 zu befestigen, wobei das Basiselement 61 zwischen den zwei Mutternelementen eingelegt ist. Durch das gleiche Verfahren ist es auch möglich, die leitenden Stifte 65 an dem Basiselement 61 zu befestigen.
Außerdem ist in dem oben beschriebenen, erläuternden Ausführungsbeispiel ein Fall zum Bilden des Halteelements 54 aus Kupfer beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wenn ein Material eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die des Heizfadens 66 besitzt oder dicker und größer als der Heizfaden 66 ist, ist es möglich, die Gestaltung geeignet zu modifizieren.
In dem oben beschriebenen, erläuternden Ausführungsbeispiel ist auch eine Ausführung beschrieben, in der der Emitter 52 in dem zylindrischen Halteelement 54 gehalten wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das Verfahren zum Verbinden des Halteelements 54 und des Emitters 52 kann geeignet modifiziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013-063707 [0001]
JP 2012-098293 A [0007, 0016]

Claims

Emitterstruktur, umfassend: ein Paar leitender Stifte, die an einem Basiselement befestigt sind; einen Heizfaden, der zwischen dem Paar leitender Stifte verbunden ist; und einen Emitter, der mit dem Heizfaden verbunden ist und eine scharfe Spitze aufweist; wobei ein Halteelement an dem Basismaterial befestigt ist, und der Emitter mit dem Halteelement verbunden ist.
Emitterstruktur nach Anspruch 1, wobei das Halteelement aus einem Werkstoff mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als der des Heizfadens gebildet ist.
Emitterstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Halteelement dicker als der Heizfaden ausgebildet ist.
Emitterstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Halteelement in einer zylindrischen Form ausgebildet ist, und wobei der Emitter befestigt ist, während ein Basiselementabschnitt des Emitters in das Halteelement eingesetzt ist.
Gasionenquelle, umfassend: die Emitterstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4; eine Gasquelle, die so gestaltet ist, um ein Gas in die Nähe des Emitters zuzuführen; eine Kühleinheit, die so gestaltet ist, um den Emitter zu kühlen; eine Absaugelektrode, die getrennt von der Spitze des Emitters angeordnet ist; und eine Extraktionsenergiequelleneinheit, wie so gestaltet ist, um eine Saugspannung anzulegen zwischen dem Emitter und der Absaugelektrode zum Ionisieren des Gases zu Gasionen an der Spitze des Emitters und die Gasionen zu der Absaugelektrode hin abzusaugen.
Ionenfeinstrahlanlage, umfassend: die Gasionenquelle nach Anspruch 5; und ein strahloptisches System, das so gestaltet ist, um die abgesaugten Gasionen zu einem fokussierten Ionenstrahl umzuwandeln und mit dem fokussierten Ionenstrahl eine Probe zu bestrahlen.