DE102018130252A1 - Ionenquelle und elektronenquelle mit einzelatomabschlussstruktur,spitze mit einzelatomabschlussstruktur, gasfeldionenquelle,vorrichtung mit fokussiertem ionenstrahl, elektronenquelle,elektronenmikroskop, maskenkorrekturvorrichtung und verfahren zurherstellung einer spitze mit einzelatomabschlussstruktur - Google Patents

Ionenquelle und elektronenquelle mit einzelatomabschlussstruktur,spitze mit einzelatomabschlussstruktur, gasfeldionenquelle,vorrichtung mit fokussiertem ionenstrahl, elektronenquelle,elektronenmikroskop, maskenkorrekturvorrichtung und verfahren zurherstellung einer spitze mit einzelatomabschlussstruktur Download PDF

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Abstract

Bereitgestellt wird eine Spitze, welche in der Lage ist, eine Einzelatomabschlussstruktur, bei welcher ein abgelegenes Ende von nur einem Atom gebildet wird, wiederholt zu regenerieren. Eine Spitze (1) mit einer Einzelatomabschlussstruktur umfasst: ein dünnes Linienelement (2), welches aus einem ersten Metallmaterial hergestellt ist; einen vorstehenden Abschnitt (4), welcher aus einem zweiten Metallmaterial hergestellt ist, welcher an zumindest einem abgelegenen Endabschnitt (2a) des dünnen Linienelements (2) gebildet ist und ein abgelegenes Ende aufweist, welches mit nur einem Atom abgeschlossen ist; und einen Zuführabschnitt (5), welcher aus dem zweiten, dem vorstehenden Abschnitt (4) zuzuführenden Metallmaterial hergestellt ist, welcher in der Nähe des abgelegenen Endabschnitts (2a) des dünnen Linienelements (2) ausgebildet ist.

Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ionenquelle und eine Elektronenquelle mit einer Einzelatomabschlussstruktur, eine Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur, eine Gasfeldionenquelle, eine Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl, eine Elektronenquelle, ein Elektronenmikroskop, eine Maskenkorrekturvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Eine zugespitzte, nadelartige Elektrode, welche dafür ausgelegt ist, um ein Elektron oder ein Ion in einer Elektronenquelle eines Elektronenmikroskops oder in einer Gasfeldionenquelle (GFIS: Gas Field Ion Source) einer Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl (FIB: Focused Ion Beam) wird nachstehend als „Spitze“ bezeichnet.
  • Es ist bisher angestrebt worden, dass, um in dem Elektronenmikroskop und der Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl ein Bild mit hoher Auflösung zu beobachten und auszuführen, ein abgelegenes Ende der Spitze zugespitzt ist, um von mehreren Atomen gebildet zu werden.
  • Es ist bisher bekannt gewesen, dass bei einem Rasterionenmikroskop, welches mit einer Gasfeldionenquelle unter Verwendung einer Einkristall-Wolframspitze ausgerüstet ist, ein abgelegenes Ende der Wolframspitze, welches dafür ausgelegt ist, Ionen auszusenden, mit einem Trimer abgeschlossen ist, welcher von drei Wolframatomen gebildet wird (siehe zum Beispiel japanische Patentübersetzung Veröffentlichung Nr. 2009-517838).
  • Ferner ist bisher eine Einkristall-Iridiumspitze mit einer pyramidenförmige Struktur bekannt gewesen, umfassend ein abgelegenes Ende von <210> Ausrichtung, welches von einer {100} Kristallebene und zwei {111} Kristallebenen umgeben wird, wobei das abgelegene Ende mit nur einem Iridiumatom abgeschlossen ist (siehe zum Beispiel japanische Offenlegungsschrift der Patentanmeldung Nr. 2015-057764 ).
  • Ferner ist bisher ein Verfahren bekannt gewesen, welches Beschichten einer Oberfläche beinhaltet, was dadurch erzielt wird, dass ein abgelegener Spitzenendabschnitt von Wolfram oder Molybdän durch Elektropolieren mit Gold, Platin, Palladium, Iridium, Rhodium oder einer Legierung daraus zugespitzt und das daraus Resultierende Elektropolieren oder Erhitzen ausgesetzt wird, um dadurch den abgelegenen Spitzenendabschnitt mit einem einzigen Atom abzuschließen (siehe zum Beispiel japanische Offenlegungsschrift der Patentanmeldung Nr. 2006-189276 ).
  • (Hinsichtlich der Wolframspitze)
  • Die in einer Gasfeldionenquelle zu verwendende Wolframspitze im oben beschriebenen Sand der Technik umfasst drei als Trimer bezeichnete Atome als ein Scheitel und ist dafür ausgelegt, um gleichzeitig drei Strahlen aus diesen drei Atomen auszustrahlen. Ein Elektronenmikroskop oder eine Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl, umfassend die Gasfeldionenquelle, ist dafür ausgelegt, um einen Strahl von diesen drei von der Wolframspitze ausgestrahlten Strahlen mit einer Blende auszuwählen, welche in einen Ionenstrahlpfad gestellt ist und den Strahl fokussiert, um eine Probe mit dem fokussierten Strahl zu bestrahlen. Daher wird ein Strahlenstrom, welcher die Probe erreicht, zumindest auf 1/3 des gesamten Strahlenstroms reduziert. Selbst wenn ein Gesamtwert der Ionenströme von allen drei von dem abgelegenen Ende der Spitze ausgestrahlten Strahlen konstant ist, besteht ferner die Gefahr, dass das Gleichgewicht einer Ionenstrommenge des von jedem der drei Atome ausgestrahlten Strahls instabil werden kann. Eine Verringerung des Strahlenstroms verursacht dadurch Probleme, dass sich die Bildqualität in der Bildverarbeitung verschlechtert und eine Verarbeitungsmenge in der Verarbeitung verringert wird. Bei der Wolframspitze, welche mit drei Atomen abgeschlossen ist, besteht somit die Gefahr, dass eine Verarbeitungsform und ein Beobachtungsbild instabil werden.
  • Wenn ferner das abgelegene Wolframende einer Bearbeitung unterzogen wird, wie beispielsweise Erhitzen in einer Vakuumionenkammer, neigt Restgas in der Vakuumionenkammer dazu, insbesondere Sauerstoff oder Stickstoff, an der Oberfläche der Wolframspitze anzuhaften und es tritt eine Reaktion auf, wenn Sauerstoff oder Stickstoff an der Oberfläche der Wolframspitze anhaftet, mit dem Ergebnis, dass ein Wolframoxid oder -nitrid mit einer niedrigen Feldverdampfungsstärke erzeugt wird. Es besteht die Gefahr, dass Schäden, welche durch Feldverdampfung des Oxids oder Nitrids von der Oberfläche der Wolframspitze bei einer niedrigen Feldstärke verursacht werden, sich verschlimmern können. Eine Spurenmenge an Sauerstoff oder Stickstoff wird zum Zuspitzen der Wolframspitze verwendet. Daher ist die Erzeugung des Oxids oder Nitrids auf der Oberfläche der Wolframspitze unvermeidlich. Wenn Schäden an dem abgelegenen Ende der Wolframspitze auftreten, besteht die Gefahr, dass der erzeugte Ionenstrom fluktuieren kann und weitere Ionenausstrahlung kann aussetzen. Wenn ferner Schäden an dem abgelegenen Ende der Wolframspitze auftreten, ist es erforderlich, das abgelegene Ende erneut zuzuspitzen, und es ergibt sich ein Problem, dass die Ausfallzeit einer Vorrichtung mit der daran montierten Wolframspitze zunimmt. Um das oben genannten Problem zu lösen, wenn Heliumgas in die Ionenquellenkammer eingeführt wird, um Heliumionen dazu zu veranlassen, aus der Gasfeldionenquelle mit der daran montierten Wolframspitze ausgestrahlt zu werden, ergibt sich dadurch ein Problem, dass teures Gas mit hoher Reinheit erforderlich ist, um einen Anstieg der Kosten zu verursachen.
  • (Hinsichtlich der Iridiumspitze)
  • Die Wolframspitze weist ein Problem der Gefahr auf, dass das zugespitzte, abgelegene Ende aus drei Atomen gebildet sein muss, und es können eine Verringerung des Strahlenstroms, welche eine zu bestrahlende Probe erreicht, und eine Strahlfluktuation auftreten. Im Gegensatz kann ein abgelegenes Ende der Iridiumspitze mit einem einzigen Atom abgeschlossen sein. Ferner weist die Iridiumspitze eine chemische Beständigkeit auf, welche höher als die der Wolframspitze ist, und somit werden durch Restgas verursachte Schäden an dem abgelegenen Ende abgestellt. Allerdings muss die Iridiumspitze plastisch verformt werden. Wenn daher die Iridiumspitze über einen einstellbaren Bereich einer optischen Achse hinaus in einem Elektronenmikroskop oder einer Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl, umfassend eine Gasfeldionenquelle mit Iridiumspitze, gebogen wird, ergibt sich dadurch ein Problem, dass es schwierig wird, einen Strahl mit einer optischen Achse auszurichten.
  • (Hinsichtlich der Metallspitze mit galvanisiertem, abgelegenen Ende)
  • Bei der Metallspitze mit einem galvanisierten, abgelegenen Ende in dem oben beschriebenen Stand der Technik ist das abgelegene Spitzenende nur mit einer kleinen Menge an Edelmetall beschichtet, während ein anderer Bereich als das abgelegene Spitzenende abgedeckt ist. Wenn daher die abgelegene Endstruktur der Spitze durch Wärmebehandlung oder dergleichen wiederholt regeneriert wird, besteht die Gefahr darin, dass das Edelmetall an dem abgelegenen Spitzenende aufgebraucht werden kann. Wenn es schwierig wird, die abgelegene Endstruktur der Spitze zu regenerieren, ist es erforderlich, die Spitze auszutauschen, und es ergibt sich dadurch ein Problem, dass das Elektronenmikroskop oder die Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl, welche die darin montierte Spitze aufweist, über einen langen Zeitraum nicht fortlaufend betrieben werden kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist in Hinblick auf die oben genannten Umstände gemacht worden und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spitze bereitzustellen, welche eine Einzelatomabschlussstruktur aufweist, welche ein abgelegenes, von einem Atom gebildetes Ende aufweist, und bei welcher die Einzelatomabschlussstruktur wiederholt regeneriert werden kann.
  • Ferner ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gasfeldionenquelle oder Elektronenquelle bereitzustellen, welche in der Lage ist, einen Ionenstrahl oder Elektronenstrahl über einen langen Zeitraum in einem zufriedenstellenden Stromstabilitätszustand durch Verwendung der Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur kontinuierlich auszustrahlen.
  • Ferner ist es eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl oder ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, welches die Gasfeldionenquelle oder Elektronenquelle darin montiert aufweist und Leistung mit langer Lebensdauer und hoher Stabilität besitzt.
  • Ferner ist es noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maskenkorrekturvorrichtung bereitzustellen, welche in der Lage ist, hoch präzise Bearbeitung über einen langen Zeitraum durch Verwendung der Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur durchzuführen.
  • Um die Aufgaben zu lösen, indem die oben genannten Probleme behoben werden, setzt die vorliegende Erfindung die folgenden Ausführungsformen ein.
    1. (1) Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird eine Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur bereitgestellt, umfassend: ein dünnes Linienelement, welches aus einem ersten Metallmaterial hergestellt ist; einen vorstehenden Abschnitt, welcher aus einem zweiten Metallmaterial hergestellt ist, wobei der vorstehende Abschnitt an zumindest einem abgelegenen Endabschnitt des dünnen Linienelements gebildet ist und ein abgelegenes Ende aufweist, welches mit nur einem Atom abgeschlossen ist; und einen Zuführabschnitt, welcher aus dem zweiten, dem vorstehenden Abschnitt zuzuführenden Metallmaterial hergestellt ist, wobei der Zuführabschnitt in einer Nähe des abgelegenen Endabschnitts des dünnen Linienelements ausgebildet ist.
    2. (2) Bei der Spitze mit einer einzigen Einzelatomabschlussstruktur, welche in dem oben genannten Gegenstand (1) beschrieben wurde, kann das dünne Linienelement einen stangenartigen Abschnitt und einen konischen Abschnitt umfassen, welcher mit dem stangenartigen Abschnitt zusammenhängend ist, und kann der Zuführabschnitt auf dem stangenartigen Abschnitt des dünnen Linienelements ausgebildet sein.
    3. (3) Bei der Spitze mit einer einzigen Einzelatomabschlussstruktur, welche in dem oben genannten Gegenstand (1) oder (2) beschrieben wurde, kann das erste Metallmaterial mindestens eines von Wolfram, Niob, Tantal und Molybdän umfassen, und kann das zweite Metallmaterial mindestens eines von Iridium, Platin, Osmium und Palladium umfassen.
    4. (4) Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Gasfeldionenquelle bereitgestellt, umfassend: die Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur, welche in einem der oben genannten Gegenstände (1) bis (3) beschrieben wurde, als ein Strahler, welcher dafür ausgelegt ist, einen Ionenstrahl auszustrahlen; eine Ionenquellenkammer, welche dafür ausgelegt ist, um den Strahler aufzunehmen; eine Gaszuführeinheit, welche dafür ausgelegt ist, um zu ionisierendes Gas der Ionenquellenkammer zuzuführen; eine Extraktionselektrode, welche dafür ausgelegt ist, um das Gas zu ionisieren, um ein Ion des Gases zu erzeugen, und eine Spannung zum Abziehen des Ions des Gases von dem Strahler anzulegen; eine Spannungsquelle, welche dafür ausgelegt ist, um eine positive Spannung und eine negative Spannung an der Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur anzulegen; und eine Heizeinheit, welche dafür ausgelegt ist, um die Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur zu erhitzen.
    5. (5) Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl bereitgestellt, umfassend: die in dem oben genannten Gegenstand (4) beschriebene Gasfeldionenquelle; und eine Steuereinheit, welche dafür ausgelegt ist, um einen fokussierten Ionenstrahl durch Verwendung des in der Gasfeldionenquelle erzeugten Ions des Gases zu bilden und eine Probe mit dem fokussierten Ionenstrahl zu bestrahlen, um zumindest eines von Betrachtung, Bearbeitung und Analyse eines Bestrahlungsbereiches der Probe durchzuführen.
    6. (6) Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Elektronenquelle bereitgestellt, umfassend: die Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur, welche in einem der oben genannten Gegenstände (1) bis (3) beschrieben wurde, als eine Spitze, welche dafür ausgelegt ist, um ein Elektron auszustrahlen; eine Extraktionselektrode, welche dafür ausgelegt ist, um das Elektron zu erzeugen und eine Spannung zum Abziehen des Elektrons von der Spitze anzulegen; eine Spannungsquelle, welche dafür ausgelegt ist, um eine negative Spannung an die Spitze anzulegen; und eine Heizeinheit, welche dafür ausgelegt ist, um die Spitze zu erhitzen.
    7. (7) Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Elektronenmikroskop bereitgestellt, umfassend: die in dem oben genannten Gegenstand (6) beschriebene Elektronenquelle; und eine Steuereinheit, welche dafür ausgelegt ist, um einen Elektronenstrahl durch Verwendung des in der Elektronenquelle erzeugten Elektrons zu bilden und eine Probe mit dem Elektronenstrahl zu bestrahlen, um zumindest eines von Betrachtung und Messung eines winzigen Bereiches der Probe durchzuführen, bei welchen das Elektronenmikroskop mindestens eines von einem Rasterelektronenmikroskop, einem Transmissions-Elektronenmikroskop und einem Rastertransmissions-Elektronenmikroskop ist.
    8. (8) Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Maskenkorrekturvorrichtung bereitgestellt, umfassend: die in dem oben genannten Gegenstand (4) beschriebene Gasfeldionenquelle; und eine Steuereinheit, welche dafür ausgelegt ist, um einen fokussierten Ionenstrahl durch Verwendung des in der Gasfeldionenquelle erzeugten Ions des Gases zu bilden und einen fehlerhaften Abschnitt einer Photomaske mit dem fokussierten Ionenstrahl zu korrigieren.
    9. (9) Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung der Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur bereitgestellt, welche in einem der oben genannten Gegenstände (1) bis (3) beschrieben wurde, wobei das Verfahren umfasst: Einzelatomabschlussstruktur-Behandlung zum Bilden des abgelegenen Endes, welches mit einem Atom des zweiten Metallmaterials abgeschlossen ist, durch Anlegen einer negativen Spannung an das dünne Linienelement mit dem Zuführabschnitt und Erhitzen des dünnen Linienelements, um das zweite Metallmaterial von dem Zuführabschnitt zu dem abgelegenen Endabschnitt des dünnen Linienelement zu diffundieren.
    10. (10) Das Verfahren zur Herstellung der Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur, welche in dem oben genannten Gegenstand (9) beschrieben wurde, kann ferner umfassen: Reinigungsbehandlung zum Reinigen des abgelegenen Endabschnitts des dünnen Linienelements; Wärmebehandlung zum Erhitzen des abgelegenen Endabschnitts des dünnen Linienelements; und Zuführabschnitt-Bildungsbehandlung zum Bilden des Zuführabschnitts in der Nähe des abgelegenen Endabschnitts des dünnen Linienelements, wobei die Reinigungsbehandlung, die Wärmebehandlung und die Zuführabschnitt-Bildungsbehandlung nacheinander vor der Einzelatomabschlussstruktur-Behandlung durchgeführt werden.
  • AUSWIRKUNGEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Gemäß den oben genannten Ausführungsformen kann die Spitze bereitgestellt werden, umfassend den Zuführabschnitt, welcher dafür ausgelegt ist, um ein Rohmaterial dem vorstehenden Abschnitt zuzuführen, welcher das mit nur einem Atom abgeschlossene abgelegene Ende aufweist. Der Zuführabschnitt kann ein Rohmaterial, welches für wiederholtes Regenerieren der Einzelatomabschlussstruktur der Spitze erforderlich ist, dem vorstehenden Abschnitt zuführen und die Einzelatomabschlussstruktur der Spitze über einen langen Zeitraum zufriedenstellend instand halten.
  • Ferner kann gemäß den oben genannten Ausführungsformen die Gasfeldionenquelle oder Elektronenquelle bereitgestellt werden, welche in der Lage ist, einen Elektronenstrahl oder Ionenstrahl, welcher über einen langen Zeitraum zufriedenstellende Stromstabilität aufweist, kontinuierlich auszustrahlen.
  • Ferner kann mit der Gasfeldionenquelle oder der Elektronenquelle gemäß den oben genannten Ausführungsformen die Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl oder das Elektronenmikroskop bereitgestellt werden, welches Leistung mit langer Lebensdauer und hoher Stabilität aufweist.
  • Ferner kann mit der Spitze gemäß den oben genannten Ausführungsformen die Maskenkorrekturvorrichtung bereitgestellt werden, welche in der Lage ist, hoch präzise Bearbeitung über einen langen Zeitraum durchzuführen.
  • Figurenliste
    • 1A ist eine schematische Schnittdarstellung einer Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1B ist eine vergrößerte Schnittdarstellung eines abgelegenen Endbereiches A von 1A. 1C ist eine vergrößerte Seitenansicht eines abgelegenen Endbereiches B von 1B.
    • 2 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zur Herstellung einer Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm zum Darstellen von Ionisation in einer Gasfeldionenquelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm zum Darstellen einer Struktur der Gasfeldionenquelle gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm zum Darstellen einer Struktur einer Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm zum Darstellen einer Maskenkorrekturvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 7 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zur Herstellung einer Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur gemäß Modifikationsbeispiel 3 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nunmehr werden eine Ionenquelle und eine Elektronenquelle mit einer Einzelatomabschlussstruktur, eine Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur, eine Gasfeldionenquelle, eine Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl, eine Elektronenquelle, ein Elektronenmikroskop, eine Maskenkorrekturvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform) Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur
  • Zunächst wird eine Spitze 1 mit einer Einzelatomabschlussstruktur (welche im Folgenden einfach als „Einzelatomabschluss-Spitze 1“ bezeichnet wird) mit Bezug auf 1A bis 1C beschrieben. 1A ist eine schematische Schnittdarstellung einer Einzelatomabschluss-Spitze 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1B ist eine vergrößerte Schnittdarstellung eines abgelegenen Endbereiches A von 1A. 1C ist eine vergrößerte Seitenansicht eines abgelegenen Endbereiches B von 1B.
  • Die Einzelatomabschluss-Spitze 1 umfasst ein dünnes Linienelement 2, einen abdeckenden Abschnitt 3, einen vorstehenden Abschnitt 4 und einen Zuführabschnitt 5. Der abdeckende Abschnitt 3 und der vorstehende Abschnitt 4 sind an einem abgelegenen Endabschnitt 2a des dünnen Linienelements 2 ausgebildet. Der Zuführabschnitt 5 ist dafür ausgelegt, um ein Rohmaterial dem abdeckenden Abschnitt 3 und dem vorstehenden Abschnitt 4 in der Nähe des abgelegenen Endes 2a des dünnen Linienelements 2 zuzuführen.
  • Das dünne Linienelement 2 weist eine äußere Form auf, welche in einer stangenartigen Form mit einem dünnen, spitzen abgelegenen Ende ausgebildet ist. Das dünne Linienelement 2 umfasst einen stangenartigen Abschnitt 2b und einen konischen Abschnitt 2c, welcher mit dem stangenartigen Abschnitt 2b zusammenhängend ist. Der stangenartige Abschnitt 2b ist ausgebildet, um einen Durchmesser von etwa 100 µm aufzuweisen. Das abgelegene Ende 2a des oben beschriebenen dünnen Linienelements 2 umfasst zum Beispiel einen Teil des stangenartigen Abschnitts 2b und des konischen Abschnitts 2c. Das dünne Linienelement 2 ist aus Metallmaterial mit einem kubisch-raumzentrierten (BCC: Body-Centered Cubic) Gitter hergestellt, zum Beispiel Wolfram, Niob, Tantal und Molybdän. Zum Beispiel wird das dünne Linienelement 2 von einem Draht aus Wolfram-Einkristall, welches in einer <111> Ausrichtung ausgerichtet ist, gebildet, und ist die longitudinale Richtung des dünnen Linienelements 2 in der <111> Ausrichtung ausgerichtet.
  • Der abdeckende Abschnitt 3 weist eine äußere Form auf, welche in einer dünnen Filmform ausgebildet ist, welche die Oberfläche des abgelegenen Endabschnitts 2a des dünnen Linienelements 2 abdeckt. Zum Beispiel ist der abdeckende Abschnitt 3 ausgebildet, um eine Dicke von etwa einem Niveau einer Dicke einer einatomigen Schicht aufzuweisen. Der vorstehende Abschnitt 4 weist eine äußere Form auf, welche in einer dreieckigen Pyramidenform ausgebildet ist, welche aus einem abgelegenen Ende des abdeckenden Abschnitts 3 vorsteht. Zum Beispiel ist der vorstehende Abschnitt 4 ausgebildet, um eine vorstehende Höhe aufzuweisen, welche einer Dicke von etwa einem Niveau von mehreren geschichteten Atomlagen entspricht. Ein abgelegenes Ende des vorstehenden Abschnitts 4 wird von einem einzelnen Atom abgeschlossen.
  • Der abdeckende Abschnitt 3 und der vorstehende Abschnitt 4 sind aus Metallmaterial mit einem kubisch-flächenzentrierten (FCC: face-centered cubic) Gitter , zum Beispiel Iridium, Platin und Palladium, oder einem hexagonal dicht gepackten (HCP: Hexagonal Close-Packed) Metallmaterial hergestellt, zum Beispiel Osmium. Zum Beispiel wird der abdeckende Abschnitt 3 von einem dünnen Film gebildet, welcher eine Dicke von etwa einem Niveau einer einatomigen Schicht von Iridium aufweist. Zum Beispiel wird der vorstehende Abschnitt 4 von einem Atomschichtstoff mit einer Dicke von etwa einem Niveau von mehreren Schichten von Iridium gebildet, und wird das abgelegene Ende des vorstehenden Abschnitts 4 von nur einem einzelnen Atom von Iridium gebildet. Der aus Iridium hergestellte vorstehende Abschnitt 4 ist auf einer {111} Kristallebene des abgelegenen Endes des aus Wolfram-Einkristall hergestellten dünnen Linienelements 2 ausgebildet. Der Atomschichtstoff aus Iridium des vorstehenden Abschnitts 4 ist ausgebildet, um eine dreieckige Pyramidenstruktur im Nanobereich aufzuweisen, welche in der <111> Ausrichtung, die von Seitenflächen von drei {211} Kristallebenen umgeben ist, mit nur einem Atom abgeschlossen ist.
  • Der Zuführabschnitt 5 weist eine äußere Form auf, welche in einer Klumpenform ausgebildet ist, welche an der Oberfläche des dünnen Linienelements 2 in der Nähe des abgelegenen Endabschnitts 2a befestigt ist. Zum Beispiel ist der Zuführabschnitt 5 an dem stangenartigen Abschnitt 2b des dünnen Linienelements 2 ausgebildet. Der Zuführabschnitt 5 ist ein Vorrat eines Metallmaterials, welches dem abdeckenden Abschnitt 3 und dem vorstehenden Abschnitt 4 zuzuführenden ist und ist aus dem gleichen Metallmaterial hergestellt wie jenes des abdeckenden Abschnitts 3 und des vorstehenden Abschnitts 4. Zum Beispiel ist der Zuführabschnitt 5 in der gleichen Weise wie bei dem abdeckenden Abschnitt 3 und dem vorstehenden Abschnitt 4 aus Iridium hergestellt.
  • (Zweite Ausführungsform) Verfahren zur Herstellung einer Einzelatomabschluss-Spitze
  • Wie es in 2 dargestellt ist, umfasst ein Verfahren zur Herstellung der Einzelatomabschluss-Spitze 1 einen Reinigungsschritt (Schritt S01), Heizschritt (Schritt S02), einen Zuführabschnitt-Bildungsschritt (Schritt S03), einen elektrochemischen Ätzschritt (Schritt S04) und einen Diffundierschritt (Schritt S05) . 2 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zur Herstellung einer Spitze 1 mit einer Einzelatomabschlussstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Nunmehr wird eine Beschreibung von jedem Schritt für den Fall gegeben, dass als ein Rohstoff für das dünne Linienelement 2 ein stangenartiges Element (Durchmesser: etwa 0, 1 mm) verwendet wird, welches aus Wolfram-Einkristall hergestellt ist und eine longitudinale Richtung aufweist, welche in der <111> Ausrichtung ausgerichtet ist und Iridium als Rohmaterial für den abdeckenden Abschnitt 3, den vorstehenden Abschnitt 4 und den Zuführabschnitt 5 verwendet.
  • Zunächst wird in dem Reinigungsschritt von Schritt S01 das stangenartige Element, welches aus Wolfram-Einkristall hergestellt ist, mit Aceton gereinigt und weiterer Oxidationsbehandlung mit Ozonreiniger unterworfen, um dadurch Verunreinigungen von dem stangenartigen Element zu entfernen.
  • Als Nächstes wird in dem Heizschritt von Schritt S02 das stangenartige Element in einer Vakuumkammer auf etwa 2300 K erhitzt, um ein Oxid von dem stangenartigen Element zu entfernen. In oben beschriebenem Schritt S01 und Schritt S02 wird das stangenartige Element mit einer sauberen Oberfläche gebildet.
  • Als nächstes wird in dem Zuführabschnitt-Bildungsschritt von Schritt S03 ein Vorrat an Iridium auf der sauberen Oberfläche des stangenartigen Elements in der Nähe eines abgelegenen Abschnitts durch Ablagerung durch Sputternmaßnahme unter Verwendung eines Argongases oder Punktschweißen unter Verwendung eines Faserlasers gebildet. Durch Sputtern kann zum Beispiel unter Verwendung eines Argongases ein dünner Iridiumfilm mit einer Dicke von etwa mehreren zehn nm auf der Oberfläche des stangenartigen Elements aufgebracht werden. Gemäß Punktschweißen unter Verwendung eines Faserlasers wird zum Beispiel ein kleiner Iridiumsplitter mit einem Radius von etwa Submillimeter auf die Oberfläche des stangenartigen Elements angefügt. Der Vorrat an Iridium bildet den Zuführabschnitt 5, welcher dafür ausgelegt ist, um dem abdeckenden Abschnitt 3 und dem vorstehenden Abschnitt 4 in der Einzelatomabschluss-Spitze 1 Iridium zuzuführen.
  • Als Nächstes wird in dem elektrochemischen Ätzschritt von Schritt S04 der abgelegene Endabschnitt des stangenartigen Elements in der Nähe des Vorrats durch Elektropolieren zugespitzt. Zum Beispiel werden das stangenartige Element und eine Gegenelektrode aus Platin in eine Lösung von Kaliumhydroxid oder dergleichen eingetaucht und wird eine AC-Spannung zwischen zwei Polen des stangenartigen Elements und der Gegenelektrode angelegt. Die äußere Form des abgelegenen Endabschnitts des stangenartigen Elements wird in einer konischen Form mit einem dünnen, spitzen abgelegenen Ende durch Elektropolieren ausgebildet. Das stangenartige Element mit dem zugespitzten abgelegenen Endabschnitt bildet das dünne Linienelement 2, welches den Zuführabschnitt 5 in der Einzelatomabschluss-Spitze 1 umfasst.
  • Als Nächstes wird in dem Diffundierschritt von Schritt S05 Iridium von dem Zuführabschnitt 5 zu dem abgelegenen Ende des dünnen Linienelements 2 durch Erhitzen des dünnen Linienelements 2 und Anlegen einer negativen Spannung daran diffundiert, während das abgelegene Ende des dünnen Linienelements 2 in einer Vakuumkammer eines Feldemissionsmikroskops (FEM: Field-Emission Microscope) oder Feldionenmikroskops (FIM: Field-Ion Microscope) beobachtet wird. Bei diesem Diffundierschritt ist das dünne Linienelement 2 in der Vakuumkammer des Feldemissionsmikroskops (FEM) oder Feldionenmikroskops (FIM) in einem Zustand untergebracht, um in einer später beschriebenen Gasfeldionenquelle 30 oder Elektronenquelle angeordnet zu werden, und das dünne Linienelement 2 wird durch eine Heizeinheit und eine Spannungsquelle erhitzt und mit einer Spannung versorgt, welche in der Gasfeldionenquelle 30 oder Elektronenquelle vorgesehen sind.
  • Zum Beispiel ist das dünne Linienelement 2, welches den Zuführabschnitt 5 umfasst, in der Vakuumkammer des Feldemissionsmikroskops (FEM) angeordnet und der Umfang des dünnen Linienelements 2 wird in einen Vakuumzustand (etwa 10-9 Pa) versetzt. Als Nächstes wird das dünne Linienelement 2 auf etwa 2300 K erhitzt, um dadurch Verschmutzung (Verunreinigungen und dergleichen) zu entfernen, welche an dem abgelegenen Endabschnitt 2a des dünnen Linienabschnitts 2 haften, und Iridium von dem Zuführabschnitt 5 zu dem abgelegenen Ende des dünnen Linienelements 2 zu diffundieren. Damit wird ein dünner Film mit einer Dicke von etwa einem Niveau einer einatomigen Schicht von Iridium gebildet, welcher das abgelegene Ende 2a des dünnen Linienelements 2 bedeckt. Dieser dünne Film von Iridium bildet den abdeckenden Abschnitt 3 in der Einzelatomabschluss-Spitze 1.
  • Als Nächstes wird eine negative Spannung von etwa einer Beobachtungsspannung des Feldemissionsmikroskops (FEM) an das dünne Linienelement 2 angelegt, während das dünne Linienelement 2 auf etwa 1000 K erhitzt wird, um dadurch Iridium auf eine {111} Kristallebene von Wolfram an dem abgelegenen Ende des dünnen Linienelements 2 zu bewegen und einen Atomschichtstoff mit einer Dicke von etwa mehreren Schichten aus Iridium zu bilden. Der Atomschichtstoff aus Iridium wird gebildet, wenn drei gleichwertige {211} Kristallebenen (Facettenflächen) in dem dünnen Film aus Iridium auf der {111} Kristallebene von Wolfram verteilt sind und das abgelegene Ende in der <111> Ausrichtung gerichtet ist. In diesem Fall erscheinen in dem Betrachtungsbild des Feldemissionsmikroskops (FEM) helle Flecken, welche von mehreren Iridiumatomen gebildet werden, welche in jeder zwischen zwei {211} Kristallebenen gebildeten Kantenlinie linear ausgerichtet sind. Dann verbleibt schließlich nur ein heller Fleck in der <111> Ausrichtung, und das abgelegene Ende des Atomschichtstoffs wird von nur einem Iridiumatom gebildet. Der Atomschichtstoff aus Iridium ist ausgebildet, um eine dreieckige Pyramidenstruktur im Nanobereich aufzuweisen, welche in der <111> Ausrichtung, die von Seitenflächen von drei {211} Kristallebenen umgeben ist, mit nur einem Atom abgeschlossen ist, und bildet den vorspringenden Abschnitt 4 in der Einzelatomabschluss-Spitze 1.
  • (Dritte Ausführungsform) Verfahren zum Regenerieren einer Einzelatomabschluss-Spitze
  • Die Einzelatomabschluss-Spitze 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann wiederholt wiederhergestellt werden, zum Beispiel sogar wenn die Struktur des vorstehenden Abschnitts 4 durch Streuung von Ionen, Reaktion mit Restgas oder dergleichen versehentlich beschädigt ist.
  • Gemäß dem Verfahren zum Regenerieren einer Einzelatomabschluss-Spitze 1 wird in der gleichen Weise wie in dem oben beschriebenen Diffundierschritt von Schritt S05 das dünne Linienelement 2 erhitzt und mit einer negativen Spannung versorgt, während das abgelegene Ende des dünnen Linienelements 2 in der Vakuumkammer des Feldemissionsmikroskops (FEM) oder Feldionenmikroskops (FIM) beobachtet wird.
  • Zum Beispiel wird die Einzelatomabschluss-Spitze 1 in der Vakuumkammer des Feldemissionsmikroskops (FEM) angeordnet und der Umfang des dünnen Linienelements 2 wird in einen Vakuumzustand (etwa 10-9 Pa) versetzt. Als Nächstes wird eine negative Spannung von etwa einer Beobachtungsspannung des Feldemissionsmikroskops (FEM) an die Einzelatomabschluss-Spitze 1 angelegt, während die Einzelatomabschluss-Spitze 1 auf etwa 1000 K oder mehr erhitzt wird. Damit wird Iridium zu dem abgelegenen Ende des vorstehenden Abschnitts 4 bewegt, um die dreieckige Pyramidenstruktur im Nanobereich zu regenerieren, welche mit nur einem Atom in der <111> Ausrichtung abgeschlossen ist.
  • (Vierte Ausführungsform) Gasfeldionenquelle
  • Als vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Einzelatomabschluss-Spitze 1 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird eine Gasfeldionenquelle (GFIS) beschrieben.
  • Zunächst wird unter Bezugnahme auf 3 ein Prinzip der Ionenerzeugung beschrieben. 3 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm zum Darstellen von Ionisation in einer Gasfeldionenquelle gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zu ionisierendes Gas wird der Feldionenquelle 30 zugeführt, und es gibt zu ionisierende Gasmoleküle und Atome (die hierin gemeinsam als „Gasmoleküle“ bezeichnet werden) 11 auf dem Umfang der abgekühlten Einzelatomabschluss-Spitze 1.
  • Wenn dann eine Spannung zwischen der Einzelatomabschluss-Spitze 1 und einer Extraktionselektrode 33 durch eine Spannungsquelle 31 angelegt wird und ein hochelektrisches Feld auf dem Umfang des abgelegenen Endes der Einzelatomabschluss-Spitze 1 erzeugt wird, werden auf dem Umfang der Einzelatomabschluss-Spitze 1 treibende Gasmoleküle 11 polarisiert und zu dem abgelegenen Ende der Einzelatomabschluss-Spitze 1 durch die Polarisationskraft gezogen. Die angezogenen Gasmoleküle 11 werden mit dem hochelektrischen Feld am abgelegenen Ende der Einzelatomabschluss-Spitze 1 ionisiert.
  • Die erzeugten Ionen 12 werden aus einer Öffnung 33a der Extraktionselektrode 33 zu einer (nicht gezeigten) Probe durch ein (nicht gezeigtes) ionenoptisches System hindurch auf einer stromabwärtigen Seite ausgestrahlt. Bei der Gasfeldionenquelle 30 ist die Größe eines Bereichs, in welchem ein Strahl der Ionen 12 (Ionenstrahl) ausgestrahlt wird, das heißt die Quellengröße einer Ionenquelle, extrem klein. Daher weist die Ionenquelle große Helligkeit auf, und es kann ein extrem dünner fokussierter Ionenstrahl auf der Probe gebildet werden.
  • Nunmehr wird unter Bezugnahme auf 4 eine grundlegende Konfiguration der Gasfeldionenquelle 30 beschrieben. 4 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm der Gasfeldionenquelle 30 gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Gasfeldionenquelle 30 umfasst die Spannungsquelle 31, die Extraktionselektrode 33, eine Spitzenstruktur 41, eine Ionenquellengas-Zuführeinheit 42 und eine Kühleinrichtung 43.
  • Die Spannungsquelle 31 ist eine Stromquelle mit einer hohen Spannung. Die Spannungsquelle 31 ist mit der Extraktionselektrode 33 und ein Paar leitfähiger Stifte 45 verbunden, welche später zu beschreiben sein werden. Die Spannungsquelle 31 ist elektrisch mit der Einzelatomabschluss-Spitze 1 durch das Paar leitfähiger Stifte 45 und Drähte 46 verbunden. Eine Ausgangsspannung der Spannungsquelle 31, ein von der Spannungsquelle 31 zu den Drähten 46 geleiteter Strom und dergleichen werden von einem mit der Spannungsquelle 31 verbundenen, externen Rechner gesteuert. Der externe Rechner ist zum Beispiel eine Steuereinheit 53 einer Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl 50, welche später zu beschreiben sein wird.
  • Wenn ein Strahl der Ionen 12 von der Gasfeldionenquelle 30 erzeugt wird und die Einzelatomabschluss-Spitze 1 wie oben beschrieben hergestellt und regeneriert wird, legt die Spannungsquelle 31 eine Spannung zwischen der Extraktionselektrode 33 und der Einzelatomabschluss-Spitze 1 an. Die Spannungsquelle 31 ist aufgebaut, um in der Lage zu sein, um einen positiven Zustand und einen negativen Zustand der Spannung zu schalten, welche an die Extraktionselektrode 33 und die Einzelatomabschluss-Spitze 1 angelegt ist. Wenn zum Beispiel die Ionen 12 erzeugt werden, ionisiert die Spannungsquelle 31 die Gasmoleküle 11, um die Ionen 12 an dem abgelegenen Ende der Einzelatomabschluss-Spitze 1 durch Anlegen einer vorgegebenen positiven Spannung zu erzeugen, welche für die Ionisierung der Einzelatomabschluss-Spitze 1 mit der Extraktionselektrode 33 erforderlich ist, welche an ein Erdpotenzial gelegt ist und die Ionen 12 auf die Seite der Extraktionselektrode 33 abzieht. Zum Beispiel legt bei dem oben beschriebenen Diffundierschritt von Schritt S05 die Spannungsquelle 31 eine vorgegebene negative Spannung an die Einzelatomabschluss-Spitze 1 an, während die Extraktionselektrode 33 auf Erdpotenzial gelegt wird, um dadurch das Rohmaterial des vorstehenden Abschnitts 4 von dem Zuführabschnitt 5 zu dem abgelegenen Ende des dünnen Linienelements 2 zu diffundieren und das abgelegene Ende des vorstehenden Abschnitts 4 mit nur einem einzelnen Atom abzuschließen.
  • Die Extraktionselektrode 33 ist in einem Abstand vom abgelegenen Ende der Einzelatomabschluss-Spitze 1 angeordnet und weist die darin ausgebildete Öffnung 33a auf. Die Extraktionselektrode 33 ist dafür ausgelegt, um die von der Einzelatomabschluss-Spitze 1 zu dem (nicht gezeigten) ionenoptischen System auf der stromabwärtigen Seite der Öffnung 33a ausgestrahlten Ionen 12 zu führen.
  • Die Spitzenstruktur 41 umfasst ein isolierendes Basiselement 44, das Paar leitfähiger Stifte 45, welches an dem Basiselement 44 befestigt ist, die Drähte 46, welche jeweils aus einer dünnen Leitung aus Wolfram ausgebildet sind, welche zwischen den abgelegenen Endabschnitten des Paares leitfähiger Stifte 45 und der Einzelatomabschluss-Spitze 1 verbunden sind, welche elektrisch und mechanisch an den Drähten 46 befestigt ist. Die Einzelatomabschluss-Spitze 1 ist mit den Drähten 46 durch Punktschweißen verbunden und ist dafür ausgelegt, um die Ionen 12 von dem abgelegenen Endabschnitt auszustrahlen.
  • Das Paar leitfähiger Stifte 45 ist mit der Spannungsquelle 31 verbunden. Die Drähte 46 sind dafür ausgelegt, um eine Ausgangsspannung von der Spannungsquelle 31 an die Einzelatomabschluss-Spitze 1 durch das Paar leitfähiger Stifte 45 anzulegen und die Einzelatomabschluss-Spitze 1 mit Joulescher Wärme zu erhitzen, welche aus einem Strom erzeugt wird, welcher von der Spannungsquelle 31 durch das Paar leitfähiger Stifte 45 geleitet wird. Zum Beispiel werden die Drähte 46 (Durchmesser: etwa 0,25 mm), welche aus einem Legierungsmaterial von Wolfram und Rhenium hergestellt sind, auf etwa 2000 K oder mehr mit Joulescher Wärme erhitzt. Die Drähte 46 bilden die Heizeinheit aus der Sicht der Heizaktion von Joulescher Wärme und sind dafür ausgelegt, die Einzelatomabschluss-Spitze 1 zu Zeiten der Herstellung und Regeneration der Einzelatomabschluss-Spitze 1 zu erhitzen, wie es oben beschrieben wurde. Wenn zum Beispiel Erhitzen und Reinigen der Einzelatomabschluss-Spitze 1 in dem oben beschriebenen Heizschritt von Schritt S02 durchgeführt wird und wenn das abgelegene Ende des vorstehenden Abschnitts 4 mit nur einem einzelnen Atom in dem oben beschriebenen Diffundierschritt von Schritt S05 und dergleichen abgeschlossen wird, erhitzen die Drähte 46 die Einzelatomabschluss-Spitze 1 auf entsprechende vorgegebene Temperaturen.
  • Die Heizeinheit ist nicht auf die Drähte 46 beschränkt und kann zum Beispiel eine mit der Einzelatomabschluss-Spitze 1 verbundene Heizung sein. Die Heizung kann die Temperatur der Einzelatomabschluss-Spitze 1 einstellen und kann zum Erhitzen und Reinigen der Oberfläche der Einzelatomabschluss-Spitze 1, welche das abgelegene Ende des vorstehenden Abschnitts 4 der Einzelatomabschluss-Spitze 1 mit nur einem einzelnen Atom abschließt, und dergleichen verwendet werden.
  • Die Ionenquellengas-Zuführeinheit 42 kann eine Spurenmenge an Gas (zum Beispiel ein Heliumgas), welche aus zu ionisierenden Gasmolekülen 11 besteht, dem Umfang der Einzelatomabschluss-Spitze 1 zuführen und kommuniziert mit einer Ionenquellenkammer 47 durch ein Gaseinführrohr 42b, so dass eine Durchflussmenge durch ein Ventil 42a eingestellt werden kann. Die in der Ionenquellengas-Zuführeinheit 42 vorgesehene Gasart ist nicht auf nur eine Art beschränkt. Gasflaschen mit einer Vielzahl von Gasarten (welche nicht gezeigt sind) können aufgestellt sein, und die Gasart kann gewechselt werden je nach dem der Ionenquellenkammer 47 zuzuführenden Bedarf. Alternativ kann die Vielzahl von Gasarten gemischt werden, um der Ionenquellenkammer 47 zugeführt zu werden.
  • Gas, welches aus der Ionenquellengas-Zuführeinheit 42 der Ionenquellenkammer 47 zuzuführen ist, das heißt Rohmaterialgas zum Bilden eines fokussiertem Ionenstrahls, kann Edelgas sein, wie beispielsweise Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon, oder kann molekulares Gas sein, wie beispielsweise Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Das Rohmaterialgas kann mit diesen Gasarten gemischt sein.
  • Die Kühleinrichtung 43 ist dafür ausgelegt, um die Einzelatomabschluss-Spitze 1 und das aus der Ionenquellengas-Zuführeinheit 42 der Ionenquellenkammer 47 zugeführte Gas mit Kältemittel zu kühlen, wie beispielsweise flüssiges Helium oder flüssiger Stickstoff. Kältemittel mit niedriger Temperatur, welches in der Kühleinrichtung 43 erzeugt wird, wird mit einer Wandstruktur 48, welche die Spitzenstruktur 41 und das Gaseinführrohr 42b umgibt, durch einen Verbindungsabschnitt 43a in Kontakt gebracht, um dadurch die Innenseite der Ionenquellenkammer 47 sowie die Wandfläche 48 und das Gaseinführrohr 42b zu kühlen.
  • Die Kühleinrichtung 43 ist nicht auf die oben genannte Konfiguration beschränkt. Es ist nur erforderlich, dass die Kühleinrichtung 43 zumindest die Einzelatomabschluss-Spitze 1 kühlt, und die Kühleinrichtung 43 kann eine Konfiguration aufweisen, welche zum Beispiel einen Kühlblock oder eine Gefriermaschine umfasst. Ferner ist ein Kaltkopf 49, welcher dafür ausgelegt ist, um Wärme von der Einzelatomabschluss-Spitze 1 zu übertragen, zwischen der Ionenquellenkammer 47 und der Spitzenstruktur 41 angeordnet. Der Kaltkopf 49 ist in einer Blockform durch Verwendung von Aluminiumoxid oder Saphir oder Keramikmaterial, zum Beispiel Aluminiumnitrid, ausgebildet und ist an dem Basiselement 44 befestigt.
  • (Fünfte Ausführungsform) Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl
  • Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zielt auf eine Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl ab, welche eine Gasfeldionenquelle umfasst. Die Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl wird auch Rasterionenmikroskop (SIM: Scanning Ion Microscope) genannt. Eine Vorrichtung, welche dafür ausgelegt ist, um vor allem Bearbeitung (um Beispiel Öffnen einer Lochausbildung eines Querschnitts und Bildung einer Filmbeschichtung) einer Zielprobe und Beobachtung derer durchzuführen, wird Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl genannt. Eine Vorrichtung, welche dafür ausgelegt ist, um nur die Beobachtung der Form der Zielprobe durchzuführen, wird Rasterionenmikroskop genannt. So werden bei der Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl Ionenarten verwendet, welche in der Lage sind, die Zielprobe aktiv zu sputtern, und bei dem Rasterionenmikroskop werden Ionen von leichten Elementen, wie beispielsweise Wasserstoff und Helium, verwendet, welche die Zielprobe nicht leicht sputtern und eine geringe Masse aufweisen. Bei jeder der Vorrichtungen sind Fokussieren eines Ionenstrahls und langfristige Stabilität der Ausstrahlung des Ionenstrahls gemeinsam erforderlich, und die Konfigurationen einer Ionenquelle, eines einen Ionenstrahl fokussierenden optischen Systems, einer Kühleinheit, einer Vakuumpumpeinrichtung und dergleichen haben sie grundsätzlich gemeinsam.
  • 5 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm der Gasfeldionenquelle 50 gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl 50 umfasst hauptsächlich einen Ionenstrahl-Objektivtubus 51, eine Probenkammer 52 und die Steuereinheit 53.
  • Der Ionenstrahl-Objektivtubus 51 umfasst eine Ionenquellenkammer 54, eine Kondensorelektrode 56 und eine Objektivelektrode 58. Die Ionenquellenkammer 54 umfasst die Einzelatomabschluss-Spitze 1, welche dafür ausgelegt ist, um Ionen zu erzeugen. Die Kondensorelektrode 56 ist dafür ausgelegt, die von der Ionenquellenkammer 54 ausgestrahlten Ionen zu einem fokussierten Ionenstrahl 55 zu kondensieren. Die Objektivelektrode 58 ist dafür ausgelegt, um den fokussierten Ionenstrahl 55 auf eine Probe 57 zu fokussieren.
  • Ferner umfasst der Ionenstrahl-Objektivtubus 51 eine Zwischenkammer 59 zwischen der Ionenquellenkammer 54 und der Probenkammer 52 und Öffnungen 60 und 61 zwischen der Ionenquellenkammer 54 und der Zwischenkammer 59 und zwischen der Probenkammer 52 und der Zwischenkammer 59. Der fokussierte Ionenstrahl 55 wird durch die Öffnungen 60 und 61 zu der Probe 57 abgestrahlt.
  • Die Zwischenkammer 59 ist mit einer Vakuumpumpe 62 verbunden, so dass der Vakuumgrad durch die Vakuumpumpe 62 eingestellt werden kann, und die Zwischenkammer 59 kann differentielles Pumpen zwischen der Probenkammer 52 und die Ionenquellenkammer 54 durchführen.
  • Die Ionenquellenkammer 54 umfasst eine Gasfeldionenquelle 63 und eine Extraktionselektrode 64. Die Gasfeldionenquelle 63 umfasst die Einzelatomabschluss-Spitze 1 und ist dafür ausgelegt, um den fokussierten Ionenstrahl 55 auszustrahlen. Die Extraktionselektrode 64 ist dafür ausgelegt, ein elektrisches Feld zum Abziehen des fokussierten Ionenstrahls 55 zu dem Umfang der Einzelatomabschluss-Spitze 1 zu bilden.
  • Die Einzelatomabschluss-Spitze 1 ist mit einer Heizung 65 verbunden, welche eine Heizeinheit bildet. Die Heizung 65 kann die Temperatur der Einzelatomabschluss-Spitze 1 einstellen und wird zum Erhitzen und Reinigen der Oberfläche der Einzelatomabschluss-Spitze 1, welche das abgelegene Ende des vorstehenden Abschnitts 4 der Einzelatomabschluss-Spitze 1 mit nur einem einzelnen Atom abschließt, und dergleichen verwendet.
  • Die Heizungseinheit ist nicht auf die Heizung 65 beschränkt. Die Heizungseinheit kann zum Beispiel ein Paar Drähte 63a sein, welche mit der Einzelatomabschluss-Spitze 1 in der Gasfeldionenquelle 63 in der gleichen Weise verbunden ist wie in der Gasfeldionenquelle 30 gemäß der oben beschriebenen vierten Ausführungsform. Das Paar Drähte 63a ist mit einem Paar leitfähiger Stifte 63b verbunden.
  • Ferner ist die Ionenquellenkammer 54 mit einer Kühleinrichtung 66, welche dafür ausgelegt ist, um die Einzelatomabschluss-Spitze 1 zu kühlen, einer Ionenquellengas-Zuführeinheit 67, welche dafür ausgelegt ist, Ionenquellengas der Ionenquellenkammer 54 zuzuführen, einer Vakuumpumpe 68, welche dafür ausgelegt ist, um die Ionenquellenkammer 54 in einen Vakuumzustand zu versetzen, und dergleichen verbunden.
  • Die Kühleinrichtung 66 ist dafür ausgelegt, um die Einzelatomabschluss-Spitze 1 oder das aus der Ionenquellengas-Zuführeinheit 67 der Ionenquellenkammer 54 zugeführte Gas mit Kältemittel zu kühlen, wie beispielsweise flüssiges Helium oder flüssiger Stickstoff. Das Kühlgerät 66 ist zum Beispiel dafür ausgelegt, die Einzelatomabschluss-Spitze 1 und das Ionenquellengas durch einen Verbindungsabschnitt 69 zum Verbinden der Ionenquellenkammer 54 und eines Wandabschnitts 70 der Ionenquellenkammer 54 zu kühlen.
  • Das Ionenquellengas, welches aus der Ionenquellengas-Zuführeinheit 67 zugeführt wird, kann Edelgas sein, wie beispielsweise Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon, oder kann molekulares Gas sein, wie beispielsweise Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Das Ionenquellengas wird als Ionen aus dem abgelegenen Ende der Einzelatomabschluss-Spitze 1 ausgestrahlt, und die Energieverteilungsbreite des fokussierten Ionenstrahls 55 ist extrem klein. Daher kann der Einfluss von chromatischer Abweichung unterdrückt werden, um klein zu sein. Die Gasfeldionenquelle 63 bei der fünften Ausführungsform dient als Ionenquelle mit großer Helligkeit, welche einen Ionenerzeugungsbereich aufweist, welcher extrem klein ist im Vergleich zu dem von zum Beispiel einer Plasma-Gasionenquelle oder Flüssigmetall-Ionenquelle, welche bisher bekannt gewesen sind. Bei der fünften Ausführungsform ist das Ionenquellengas Stickstoff. Stickstoff wird bei einer relativ niedrigen Feldstärke (zum Beispiel 17 V/nm) feldionisiert, aber ein Fremdkörper, welcher physisch an der Oberfläche der Einzelatomabschluss-Spitze 1 adsorbiert wird, wird bei einer Feldstärke desorbiert, welche geringer als die oben genannte Feldstärke ist. Deshalb wird der Fremdkörper aus der Oberfläche der Einzelatomabschluss-Spitze 1 entfernt, wenn Stickstoff ionisiert wird.
  • Ferner werden Wasserstoff (Feldstärke von Feldionisation: über 22 V/nm), Helium (Feldstärke von Feldionisation: über 44 V/nm), Neon (Feldstärke von Feldionisation: über 35 V/nm), Argon (Feldstärke von Feldionisation: über 22 V/nm) und dergleichen nicht ionisiert, es sei denn, das elektrische Feld ist stark im Vergleich zu Stickstoff. Deshalb werden diese Gase nicht ionisiert, auch wenn diese Gase in der Ionenquellenkammer 54 verbleiben. Folglich ist es nicht erforderlich, dass aus der Ionenquellengas-Zuführeinheit 67 zugeführter Stickstoff besonders extrem hohe Reinheit aufweist. Damit können die für den Betrieb der Vorrichtung erforderlichen Kosten reduziert werden.
  • Nunmehr wird die Temperaturregelung der Einzelatomabschluss-Spitze 1 beschrieben.
  • Wenn die Temperatur der Einzelatomabschluss-Spitze 1 niedrig ist, steigt die Adsorptionsdichte der Gasmoleküle an. Somit kann die Strommenge des fokussierten Ionenstrahls 55 erhöht werden, indem die Temperatur der Einzelatomabschluss-Spitze 1 abgesenkt wird. Wenn die Temperatur der Einzelatomabschluss-Spitze 1 abgesenkt wird, lagern sich die Gasmoleküle jedoch an dem Wandabschnitt 70 der Ionenquellenkammer 54 oder dem Verbindungsabschnitt 69 zwischen der Kühleinrichtung 66 und der Ionenquellenkammer 54 an, wo sie sich in einigen Fällen je nach der Gasart und der Kühltemperatur verfestigen. Die verfestigten Gasmoleküle werden gleichzeitig verdampft, wenn die Temperatur der Ionenquellenkammer 54 angehoben wird. Daher besteht eine Gefahr darin, dass der Gaspartialdruck in der Ionenquellenkammer 54 abrupt ansteigt und der Betrieb der Gasfeldionenquelle instabil wird und einen Ausfall verursacht, um dadurch die Spitze des abgelegenen Endes zu beschädigen.
  • Die Kühltemperatur der Einzelatomabschluss-Spitze 1 variiert in Abhängigkeit von den aus der Ionenquellengas-Zuführeinheit 67 zugeführten Gasarten, aber bei der fünften Ausführungsform kann die Kühltemperatur innerhalb eines Bereichs von etwa 40 K bis etwa über 200 K durch eine Temperaturregeleinheit 71 festgelegt werden. Damit kann ein Ionenstrahl, welcher eine für feine Bearbeitung notwendige Strommenge aufweist, stabil ausgestrahlt werden.
  • Der fokussierte Ionenstrahl der Gasionen ermöglicht es der Oberfläche der Probe 57, mit von einem (nicht gezeigten) Bestrahlungsabschnitt der Probe 57 erzeugten sekundären Elektronen beobachtet zu werden, und ermöglicht Bearbeitung (zum Beispiel Öffnen eines Lochs und Entnahme einer Oberflächenschicht) der Oberfläche der Probe 57 durch Sputtern der Probe 57 mit den auf die Probe 57 abgestrahlten Ionen.
  • Ferner umfasst die Ionenquellengas-Zuführeinheit 67 einen (nicht gezeigten) Gasspeicherabschnitt und eine Düse 67a. Der Gasspeicherabschnitt ist dafür ausgelegt, das Ionenquellengas zu speichern und die Düse 67a ist dafür ausgelegt, das Ionenquellengas in die Nähe der Einzelatomabschluss-Spitze 1 zuzuführen. Die Ionenquellengas-Zuführeinheit 67 umfasst auch ein Hochpräzisionsventil 67b, welches zwischen der Düse 67a und der Ionenquellengas-Zuführeinheit 67 vorgesehen ist. Damit kann das Ionenquellengas dem abgelegenen Ende der Einzelatomabschluss-Spitze 1 aktiv zugeführt werden, während die Flussrate eingestellt wird.
  • Die Vakuumpumpe 68 ist dafür ausgelegt, den Vakuumgrad der Ionenquellenkammer 54 zu erhöhen, und in der Gasfeldionenquelle 63 wird der Vakuumgrad, bevor das Ionenquellengas zugeführt wird, so hoch wie möglich gehalten, zum Beispiel zwischen etwa 1×10-5 Pa und etwa 1×10-8 Pa.
  • Ferner umfasst der Ionenstrahl-Objektivtubus 51 einen (nicht gezeigten) Detektor, welcher dafür ausgelegt ist, um ein Feldionenmikroskop- (FIM) Bild zum Bestätigen der atomaren Anordnung an dem abgelegenen Ende der Einzelatomabschluss-Spitze 1 der Gasfeldionenquelle 63 zu erzielen. Dieser Detektor kann sich in Bezug auf eine Ionenstrahlachse bewegen, und wenn es nicht notwendig ist, das FIM-Bild zu bestätigen, kann der Detektor von der Ionenstrahlachse entfernt positioniert werden, um bereitzustehen. Der Detektor kann die atomare Anordnung am abgelegenen Ende der Einzelatomabschluss-Spitze 1 bestätigen, wie es zum Beispiel notwendig ist, wenn ein Ionenstrom instabil wird oder ein Beobachtungsbild gestört ist.
  • Die Probenkammer 52 nimmt einen Probenträger 72 auf, welcher dafür ausgelegt ist, um die Probe 57 zu der Bestrahlungsposition des fokussierten Ionenstrahls 55 zu bewegen, welcher aus dem Ionenstrahl-Objektivtubus 51 abgestrahlt wird. Der Probenträger 72 wird auf der Grundlage einer Anweisung von einer Bedienperson und dergleichen gehandhabt und kann in fünf Achsen verschoben werden. Das heißt, der (nicht gezeigte) Probenträger 72 wird von einem Verlagerungsmechanismus gehalten. Der Verlagerungsmechanismus umfasst einen (nicht gezeigten) XYZ-Achsenmechanismus, welcher dafür ausgelegt ist, um den Probenträger 72 entlang einer X-Achse und Y-Achse, welche orthogonal zueinander in der gleichen Ebene liegen, und einer Z-Achse senkrecht zu der X-Achse und der Y-Achse zu bewegen, einen (nicht gezeigten) Schwenkachsenmechanismus, welcher dafür ausgelegt ist, um den Probenträger 72 um die X-Achse oder die Y-Achse zu drehen und zu schwenken, und einen (nicht gezeigten) Drehmechanismus, welcher dafür ausgelegt ist, um den Probenträger 72 um die Z-Achse zu drehen.
  • Die Probenkammer 52 umfasst einen Detektor 73, welcher dafür ausgelegt ist, um sekundäre Ionen oder sekundäre Elektronen zu detektieren, welche durch Abtasten und Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl 55 erzeugt werden. Damit kann ein Beobachtungsbild auf der Grundlage eines Detektionssignals der sekundären Ionen oder der sekundären Elektronen und eines Abtastsignals des fokussierten Ionenstrahls 55 erzeugt werden. Wenn ein Detektor für reflektierte Ionen als der Detektor 73 verwendet wird, kann ein reflektiertes Ionenbild durch Detektieren reflektierter Ionen gebildet werden, welche an der Probe 57 erzeugt werden.
  • Ferner umfasst die Probenkammer 52 eine Gaszuführeinheit 74, welche in der Lage ist, während der Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl 55 Gas auf die Probe 57 zu sprühen. Die Gaszuführeinheit 74 umfasst einen (nicht gezeigten) Gasspeicherabschnitt, welcher dafür ausgelegt ist, um Gas zu speichern, und einen Düsenabschnitt 74a, welcher dafür ausgelegt ist, um Gas in die Nähe der Probe 57 zu sprühen. Die Gaszuführeinheit 74 kann einen eine Gasdurchflussmenge einstellenden (nicht gezeigten) Abschnitt umfassen, zum Beispiel einen Massendurchflussregler, welcher dafür ausgelegt ist, die Durchflussmenge von Gas einzustellen. Ein Ablagerungsfilm kann auf der Oberfläche der Probe 57 gebildet werden, indem die Probe 57 mit dem fokussierten Ionenstrahl 55 während des Sprühens von Ablagerungsgas, zum Beispiel auf Kohlenstoff basierendes Gas oder auf Kohlenstoff basierendes Verbundgas, welches ein Metall, zum Beispiel Platin oder Wolfram enthält, aus der Gaszuführeinheit 74 auf den (nicht gezeigten) Bestrahlungsabschnitt der Probe 57 bestrahlt wird. Währenddessen können Fremdkörper auf der Oberfläche der Probe 57 selektiv entfernt werden, oder kann die Oberfläche der Probe 57 mit einer Geschwindigkeit größer als die der Bearbeitung unter Verwendung von Sputtern bearbeitet werden, indem die Probe 57 mit dem fokussierten Ionenstrahl 55 bestrahlt wird, während auf Halogen basierendes ätzendes Gas, wie beispielsweise Jod, aus der Gaszuführeinheit 74 auf die Probe 57 gesprüht wird.
  • Ferner ist die Probenkammer 52 mit einer Unterdruckpumpe 75 verbunden, welche in der Lage ist, den Vakuumgrad in der Probenkammer 52 einzustellen.
  • Die Steuereinheit 53 umfasst eine Bilderzeugungseinheit 76, eine Spannungsquellensteuereinheit 77, eine Ionenquellengas-Steuereinheit 78 und eine Temperatursteuereinheit 71. Ferner kann die Steuereinheit 53 das Anlegen einer Spannung an eine (nicht gezeigte) Kondensorelektrode, eine (nicht gezeigte) Objektivelektrode und dergleichen, die Bewegung des Probenträgers 72 und dergleichen steuern.
  • Die Bilderzeugungseinheit 76 ist dafür ausgelegt, ein Beobachtungsbild auf der Grundlage eines von dem Detektor 73 ausgegebenen Detektionssignals zu erzeugen und das erzeugte Beobachtungsbild auf einer Anzeigeeinheit 79 anzuzeigen. Wenn die Probe 57 mit dem fokussierten Ionenstrahl 55 bestrahlt wird und die erzeugten sekundären Ionen oder sekundären Elektronen von dem Detektor 73 detektiert werden, kann somit das Beobachtungsbild der Probe 57 auf der Anzeigeeinheit 79 angezeigt werden, um beobachtet zu werden. Ferner kann die Form der Oberfläche der Probe 57 detektiert werden, indem die sekundären Elektronen mit dem Detektor 73 detektiert werden, und kann die Verteilung von Elementen, welche die Probe 57 bilden, erkannt werden, indem die sekundären Ionen mit dem Detektor 73 detektiert werden.
  • Die Spannungsquellensteuereinheit 77 ist dafür ausgelegt, um eine Spannungsquelle 77a zu steuern. Die Spannungsquelle 77a ist eine Hochspannungsstromquelle. Die Spannungsquelle 77a ist mit der Extraktionselektrode 64 und dem Paar leitfähiger Stifte 63b verbunden. Die Spannungsquelle 77a ist elektrisch mit der Einzelatomabschluss-Spitze 1 durch das Paar leitfähiger Stifte 63b und die Drähte 63a verbunden. Die Spannungsquellensteuereinheit 77 ist dafür ausgelegt, um eine durch die Spannungsquelle 77a zwischen der Extraktionselektrode 64 und der Einzelatomabschluss-Spitze 1 anzulegende Spannung zu steuern. Wenn zum Beispiel ein Ausstrahlungsionenstrom eingestellt und die Einzelatomabschluss-Spitze 1 hergestellt oder regeneriert wird, steuert die Spannungsquellensteuereinheit 77 die zwischen der Extraktionselektrode 64 und der Einzelatomabschluss-Spitze 1 anzulegende Spannung.
  • Ferner, wenn zum Beispiel die Drähte 63a der Gasfeldionenquelle 63 dazu veranlasst werden, als die Heizeinheit zu einer Zeit der Herstellung oder Regeneration der Einzelatomabschluss-Spitze 1 zu dienen, steuert die Spannungsquellensteuereinheit 77 einen von der Spannungsquelle 77a zu der Einzelatomabschluss-Spitze 1 durch das Paar leitfähiger Stifte 63b und die Drähte 63a geleiteten Strom.
  • Die Ionenquellengas-Steuereinheit 78 ist dafür ausgelegt, um die Ionenquellengas-Zuführeinheit 67 zu steuern, welche einem eine Gasdurchflussmenge einstellenden (nicht gezeigten) Abschnitt umfasst, zum Beispiel einen Massendurchflussregler, welcher dafür ausgelegt ist, um die Durchflussmenge von Gas einzustellen.
  • Die Temperatursteuereinheit 71 kann die Kühleinrichtung 66, welche dafür ausgelegt ist, um die Temperatur der Einzelatomabschluss-Spitze 1 oder die Temperatur des Ionenquellengases abzusenken, und die Heizung 65 steuern, welche zum Erhitzen und Reinigen der Einzelatomabschluss-Spitze 1 und Abschließen des abgelegenen Endes des vorstehenden Abschnitts 4 der Einzelatomabschluss-Spitze 1 mit nur einem einzelnen Atom verwendet wird. Ferner, wenn zum Beispiel die Drähte 63a der Gasfeldionenquelle 63 dazu veranlasst werden, als die Heizeinheit zu dienen, kann die Temperatursteuereinheit 71 einen von der Spannungsquelle 77a zu den Drähten 63a geleiteten Strom in Zusammenarbeit mit der Spannungsquellensteuereinheit 77 steuern.
  • Gemäß der Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl 50 kann die Oberflächenform und die Elementenverteilung der Probe 57 mit hoher Auflösung visualisiert werden, und somit kann die Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl 50 mit langer Lebensdauer und hoher Stabilität bereitgestellt werden.
  • Bei der oben beschriebenen fünften Ausführungsform ist die Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl 50 beschrieben. Allerdings kann eine zusammengesetzte Vorrichtung (Vorrichtung mit Ionen-Elektronen-Verbundstrahl) entworfen werden, bei welcher ein Rasterelektronenmikroskop-Objektivtubus an der Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl 50 montiert ist, so dass der fokussierte Ionenstrahl 55 und der Elektronenstrahl auf die im Wesentlichen gleiche Position der Oberfläche einer Probe abgestrahlt werden.
  • Ferner kann das Rasterelektronenmikroskop ein Elektronenmikroskop sein, bei welchem eine Elektronenquelle, welche eine später in einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschriebene Einzelatomabschluss-Spitze 1 umfasst, montiert ist, und dieses Elektronenmikroskop ermöglicht es einem hochpräzisen Bild, durch einen fokussierten Ionenstrahl und einen Elektronenstrahl gebildet zu werden.
  • Weiter ist das Folgende ebenfalls möglich. Ein sekundärer Ionendetektor ist an der oben beschriebenen Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl 50 montiert und sekundäre Ionen, welche von dem (nicht gezeigten) Bestrahlungsabschnitt einer Probe erzeugt werden, werden analysiert, um Elemente zu identifizieren, welche den Bestrahlungsabschnitt bilden. Zum Beispiel wird ein bestimmter Bereich mit einem fokussierten Ionenstrahl abgetastet und auf Elemente analysiert, mit dem Ergebnis, dass eine Karte bestimmter Elemente erstellt werden kann. Im Gegensatz dazu wird bei der Analyse der sekundären Ionen unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls von Gallium aus dem Stand der Technik in einer Probe eingebettetes Gallium auch detektiert, und somit ergibt sich dadurch ein Problem, dass die sekundären Ionen nicht von dem Gallium unterschieden werden können, welches ursprünglich in der Probe enthalten war. Ferner ist bei der Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl 50 gemäß der fünften Ausführungsform Fokussieren eines Strahls zufriedenstellend im Vergleich zu dem bei der Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl von Gallium aus dem Stand der Technik, und damit kann eine Elementenanalyse eines feineren Bereichs durchgeführt werden.
  • (Sechste Ausführungsform) Elektronenmikroskop
  • Ein Elektronenmikroskop wird insbesondere grob in ein Rasterelektronenmikroskop (SEM: Scanning Electron Microscope), ein Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM: Scanning Electron Microscope), ein Rastertransmissions-Elektronenmikroskop (STEM: Scanning Transmission Electron Microscope) und dergleichen gegliedert. Diesen Elektronenmikroskopen ist gemeinsam, dass von einer Elektronenquelle erzeugte Elektronen in einen Strahl geformt werden, um auf eine Probe abgestrahlt zu werden. Das Rasterelektronenmikroskop ist dafür ausgelegt, um ein Bild mit sekundären Elektronen zu erzeugen, welche von einem Bestrahlungsbereich eines fokussierten Elektronenstrahls erzeugt werden. Im Allgemeinen kann das Transmissions-Elektronenmikroskop Beobachtung mit einer Vergrößerung durchführen, welche größer als die des Rasterelektronenmikroskops ist, indem eine Dünnfilmprobe mit einem fokussierten Elektronenstrahl bestrahlt wird und ein Elektronenstrahl, welcher durch die Dünnfilmprobe gelangt ist, vergrößert wird, um ein Bild zu formen. Das Rastertransmissions-Elektronenmikroskop ist dafür ausgelegt, um ein vergrößertes Bild eines feinen Bereichs durch Abtasten mit einem fokussierten Elektronenstrahl auf einer Dünnfilmprobe und Vergrößern eines Bildes zu erzielen, welches durch die Dünnfilmprobe gelangt ist. Es ist gewünscht, dass diese Elektronenmikroskope ein Bild mit großer Vergrößerung und einer hohen Auflösung erzielen. Es ist bisher eine Technologie bekannt gewesen, welche eine Elektronenquelle verwendet, bei welcher ein abgelegener Abschnitt von nur einem Atom gebildet wird, um hohe Auflösung eines zu erzielenden Bildes zu erreichen. Allerdings gibt es ein Problem dadurch, dass die gewünschte Stabilität und Lebensdauer (zum Beispiel ein Zeitraum, während dessen ein abgelegenes Spitzenende kontinuierlich verwendet werden kann, ohne regeneriert zu werden) nicht gewährleistet werden kann.
  • Bei einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde die in der ersten Ausführungsform beschriebene Einzelatomabschluss-Spitze 1 als eine Elektronenquelle des Rasterelektronenmikroskops verwendet. Die Elektronenquelle weist die gleiche Konfiguration wie die der Spitzenstruktur 41 der Gasfeldionenquelle 30 gemäß der vierten Ausführungsform in 4 auf und kann darüber hinaus an verschiedenen Elektronenmikroskopen lösbar montiert sein. Die Elektronenquelle ist dafür ausgelegt, um die Drähte 46 mit einem von dem Paar leitfähiger Stifte 45 eingebrachten Strom zu erhitzen und die Einzelatomabschluss-Spitze 1 durch Erhitzen zu reinigen, und um in der Lage zu sein, den vorstehenden Abschnitt 4, welcher ein von nur einem einzelnen Atom abgeschlossenes, abgelegenes Ende aufweist zu bilden und zu regenerieren.
  • Der Vakuumgrad einer Elektronenquellenkammer (welche der in 4 dargestellten Ionenquellenkammer 47 entspricht), welche die Einzelatomabschluss-Spitze 1 umfasst, wird zum Beispiel auf einen extrem hohen Vakuumzustand von etwa 10-9 Pa eingestellt. Die Auflösung eines SEM-Bildes des Rasterelektronenmikroskops gemäß der sechsten Ausführungsform ist kleiner als 1 nm, was hervorragender als die des Rasterelektronenmikroskops des Standes der Technik ist.
  • Wenn das Rasterelektronenmikroskop gemäß der sechsten Ausführungsform über einen langen Zeitraum betrieben wird, ist eine Schwankung des Strahlenstroms von ausgestrahlten Elektronen, welche durch die Adsorption von Fremdatomen oder -molekülen, welche noch in der Vorrichtung, umfassend die Elektronenquelle, verbleiben, an der Einzelatomabschluss-Spitze 1 verursacht wird, ausreichend kleiner als die der Elektronenquelle des Standes der Technik.
  • Bei der sechsten Ausführungsform wird das Rasterelektronenmikroskop beschrieben. Doch selbst wenn die Elektronenquelle bei der sechsten Ausführungsform in einem Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) oder einem Rastertransmissions-Elektronenmikroskop (STEM) montiert ist, können sich die gleichen Wirkungen wie die oben beschriebenen ergeben. Wenn ferner ein energiedispersives Röntgenspektrometer in jedem der Elektronenmikroskope gemäß der sechsten Ausführungsform montiert ist und Elementenanalyse von einem Elektronenstrahl-Bestrahlungsbereich durchgeführt wird, können Messdaten mit hoher Auflösung erzielt werden.
  • Ferner kann die Elektronenquelle bei der sechsten Ausführungsform auch als Elektronenquelle eines Elektronenstrahl-Anwendungsanalysegeräts verwendet werden, zum Beispiel ein Elektronenkopf-Mikroanalysegerät und ein Auger-Elektronenspektroskop. Das Elektronenkopf-Mikroanalysegerät ist eine Vorrichtung, welche dafür ausgelegt ist, die Bestandteile auf der Grundlage der Wellenlänge und Stärke von charakteristischen Röntgenstrahlen zu analysieren, welche durch Bestrahlung eines Objekts mit einem Elektronenstrahl erzeugt wird. Ferner ist das Auger-Elektronenspektroskop eine Vorrichtung, welche dafür ausgelegt ist, um eine Energieverteilung von Auger-Elektronen zu messen, welche durch Bestrahlen eines Objekts mit einem Elektronenstrahl erzeugt werden, und Elemente zu identifizieren und quantifizieren. Bei jeder der Vorrichtungen verbessert die Feinheit eines abzustrahlenden Elektronenstrahls die Analyseauflösung, und die langfristige und hochstabile Ausstrahlung des Elektronenstrahls führt zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit von Analysedaten. Daher erzielt die Elektronenquelle bei der sechsten Ausführungsform das vorstehende.
  • (Siebte Ausführungsform) Photomaskenkorrekturvorrichtung
  • Nunmehr wird eine Maskenkorrekturvorrichtung 80 beschrieben, welche die Gasfeldionenquelle 30 gemäß der vierten Ausführungsform aufweist, welche oben beschrieben worden ist. 6 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm der Maskenkorrekturvorrichtung 80 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Maskenkorrekturvorrichtung 80 gemäß der siebten Ausführungsform ist dafür ausgelegt, um einen Fehler einer Photomaske, welche zu einem Zeitpunkt der Herstellung eines Halbleiterbauelements und dergleichen in einer (nicht gezeigten) Musterbelichtungsvorrichtung zu verwenden ist, zu korrigieren. Die Maskenkorrekturvorrichtung 80 umfasst einen Ionenstrahl-Objektivtubus 81, einen Elektronenstrahl-Objektivtubus 82, eine Steuereinheit 83 und eine Probenkammer 84.
  • Nunmehr wird ein Verfahren zum Korrigieren einer Photomaske, welche einen Fehler aufweist, beschrieben.
  • Zunächst umfasst die Maskenkorrekturvorrichtung 80 einen Detektor 87 und einen Monitor 88. Der Detektor 87 ist dafür ausgelegt, um eine Photomaske 86, welche auf einem Probenträger 85 montiert ist, in der Probenkammer 84 mit einem Ionenstrahl aus dem Ionenstrahl-Objektivtubus 81 zu bestrahlen und sekundäre Elektronen oder sekundäre Ionen zu detektieren, welche von einem bestrahlten Abschnitt erzeugt werden. Der Monitor 88 kann als ein Beobachtungsbild die durch den Detektor 87 detektierten Ergebnisse anzeigen. Ferner umfasst die Maskenkorrekturvorrichtung 80 den Elektronenstrahl-Objektivtubus 82, welcher dafür ausgelegt ist, um Elektronen zum Neutralisieren elektrischer Ladung, welche durch die Bestrahlung mit dem Ionenstrahl verursacht wurde, auszustrahlen. Der Monitor 88 kann auch verschiedene Steuerwerte anzeigen.
  • Die Maskenkorrekturvorrichtung 80 umfasst eine Ablagerungsgas-Zuführeinheit 89 und eine ätzendes Gas-Zuführeinheit 90.
  • Die Ablagerungsgas-Zuführeinheit 89 kann Ablagerungsgas auf die Photomaske 86 zuführen. Damit kann jeder Film von Kohlenstoff, Siliziumoxid und Wolfram auf der Photomaske 86 gebildet werden, indem die Photomaske 86 mit Ablagerungsgas bestrahlt wird, zum Beispiel auf Kohlenstoff basierendes Gas, auf Siliziumwasserstoff basierendes Gas oder auf Kohlenstoff basierendes Verbundgas, welches ein Metall enthält, zum Beispiel Wolfram, während die Photomaske 86 mit dem Ionenstrahl bestrahlt wird.
  • Die Zuführeinheit ätzenden Gases 90 kann auf Halogen basiertes ätzendes Gas, wie beispielsweise Jod, einem Fehler der Photomaske 86 zuführen. Damit kann Bearbeitung mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden oder nur ein gewünschtes Material selektiv bearbeitet werden, indem die Photomaske 86 mit einem Stickstoff-Ionenstrahl bestrahlt wird, während ihr ätzendes Gas zugeführt wird, im Vergleich zu dem Fall, bei dem kein ätzendes Gas eingeführt wird.
  • Die Maskenkorrekturvorrichtung 80 ist dafür ausgelegt, um einen abgeplatzten Abschnitt eines Musters und einen Fehler eines unnötigen Musters zu detektieren, welche in einem Teil eines Licht abschirmenden Musterabschnitts vorhanden sind, mit Bezug auf ein sekundäres Elektronenbeobachtungsbild der Photomaske 86, welches durch den Ionenstrahl gebildet wird. Zum Beispiel kann die Maskenkorrekturvorrichtung 80 Abplatzen auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der vorläufigen Photomaskenentwurfsinformation und dem sekundären Elektronenbeobachtungsbild der Oberfläche einer produzierten Photomaske oder des Vergleichs zwischen dem sekundären Elektronenbeobachtungsbild eines Bereichs, in welchem es vermutet wird, dass ein Fehler vorhanden ist, und dem sekundären Elektronenbeobachtungsbild eines normalen Bereichs detektiert werden. Koordinateninformation zu einer fehlerhaften Position, die Art eines Fehlers, Bildinformation über den Fehler und dergleichen kann in der Steuereinheit 83 der Maskenkorrekturvorrichtung 80 gespeichert werden oder kann verwendet werden, um von externer Informationsausrüstung Information zu erlangen.
  • Ferner kann die Maskenkorrekturvorrichtung 80 ein optimales Korrekturverfahren berechnen, welches beinhaltet Festlegen eines Zustandes nach der Korrektur, welcher dem normalen Bereich unter Berücksichtigung der Position des Fehlers, der Größe des Fehlers, der Unterscheidung der Fehlerform zwischen Abplatzfehler und einem unnötigen Musterfehler entspricht, und Steuerung des Ionenstrahl-Objektivtubus 81, des Elektronenstrahl-Objektivtubus 82, der Ablagerungsgas-Zuführeinheit 89 und der Zuführeinheit 90 ätzenden Gases auf der Grundlage der Berechnungsergebnisse.
  • Ferner kann hinsichtlich des abgeplatzten Abschnitts, welcher in der Photomaske 86 vorhanden ist, die Maskenkorrekturvorrichtung 80 den abgeplatzten Abschnitt füllen, indem der abgeplatzte Abschnitt mit dem Ionenstrahl aus dem Ionenstrahl-Objektivtubus 81 bestrahlt wird, während entsprechendes Ablagerungsgas aus der Ablagerungsgas-Zuführeinheit 89 auf den abgeplatzten Abschnitt gesprüht wird.
  • Ferner kann hinsichtlich des unnötigen Musters, welches in der Photomaske 86 vorhanden ist, die Maskenkorrekturvorrichtung 80 das unnötige Muster durch Ätzen entfernen, indem das unnötige Muster mit dem Ionenstrahl aus dem Ionenstrahl-Objektivtubus 81 bestrahlt wird, während das ätzende Gas auf das unnötige Muster aus der ätzenden Gas-Zuführeinheit 90 gesprüht wird. Schwere Ionen, welche die Lichtdurchlässigkeit eines Bereichs der Photomaske 86, welcher transparent zu sein hat, vermindert, werden nicht eingesetzt.
  • Somit wird die Photomaske 86 in einen Zustand gebracht, in welchem ein Muster normalerweise übertragen werden kann, ohne Übertragung des Fehlers, auch wenn sie Licht ausgesetzt wird. Das heißt, die Maskenkorrekturvorrichtung 80 kann die Photomaske 86 in einen normalen Zustand korrigieren.
  • Die Maskenkorrekturvorrichtung 80 ist dafür ausgelegt, um das sekundäre Elektronenbeobachtungsbild des korrigierten Abschnitts mit dem sekundären Elektronenbeobachtungsbild vor der Korrektur und dem sekundären Elektronenbeobachtungsbild des normalen Bereichs zu verknüpfen und das daraus Resultierende in der Steuereinheit 83 oder der externen Informationsausrüstung abzuspeichern, so dass das Ergebnis der Korrektur nach der Korrekturbearbeitung bestätigt werden kann. Die Maskenkorrekturvorrichtung 80 kann eine solche Reihe von Arbeitsschritten vollständig automatisch durchführen.
  • Die Maskenkorrekturvorrichtung 80 gemäß der siebten Ausführungsform, welche in der Lage ist, einen Ionenstrahl mit der Gasfeldionenquelle 30, umfassend die in der dritten Ausführungsform oben beschriebene Einzelatomabschluss-Spitze 1, zu bilden, kann eine Photomaske stabil und hochgenau über einen langen Zeitraum korrigieren, während sie in der Lage ist, einen Strahl über einen langen Zeitraum stabil zu bilden, wie es oben beschrieben wurde.
  • (Modifikationsbeispiel 1)
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung der Einzelatomabschluss-Spitze 1 gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird ein Vorrat in der Nähe des abgelegenen Endabschnitts des stangenartigen Elements durch Ablagerung durch Sputternmaßnahme oder Punktschweißen unter Verwendung eines Faserlasers gebildet, jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Zum Beispiel kann der Vorrat in der Nähe des abgelegenen Endabschnitts des stangenartigen Elements durch Aufdampfen, Galvanik oder dergleichen gebildet werden.
  • (Modifikationsbeispiel 2)
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung der Einzelatomabschluss-Spitze 1 gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform, wird das stangenartige Element, welches aus Wolfram-Einkristall hergestellt ist, als Rohmaterial für das dünne Linienelement 2 verwendet, jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Zum Beispiel kann ein stangenartiges Element, welches aus polykristallinem Wolfram hergestellt ist, als Rohmaterial für das dünne Linienelement 2 verwendet werden.
  • Ferner wird in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und zweiten Ausführungsform die dreieckige Pyramidenstruktur an dem abgelegenen Ende des dünnen Linienelements 2 ausgebildet, welches aus Wolfram-Einkristall hergestellt ist, welches in der <111> Ausrichtung ausgerichtet ist, jedoch ist die Kristallausrichtung darauf nicht beschränkt. Zum Beispiel kann ein nadelartiges Element, welches aus polykristallinem, in der <110> Ausrichtung ausgerichtetem Wolfram hergestellt ist, verwendet werden. In diesem Fall ist die dreieckige Pyramidenstruktur in der <111> Ausrichtung ausgebildet, welche von dem Ausrichtungsazimut des nadelartigen Elements verschieden ist.
  • (Modifikationsbeispiel 3)
  • Bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird der elektrochemische Ätzschritt von Schritt S04 nach dem Zuführabschnitt-Bildungsschritt von Schritt S03 durchgeführt, jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Das heißt, bei der zweiten Ausführungsform wird der Vorrat an Iridium auf dem stangenartigen Element gebildet und dann wird das abgelegene Ende des stangenartigen Elements zugespitzt. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt, und der Vorrat kann auf dem stangenartigen Element gebildet werden, nachdem das abgelegene Ende des stangenartigen Elements zugespitzt wurde.
  • 7 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zur Herstellung einer Spitze 1 mit einer Einzelatomabschlussstruktur gemäß Modifikationsbeispiel 3 bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie es in 7 dargestellt ist, umfasst das Verfahren zur Herstellung der Einzelatomabschluss-Spitze 1 gemäß Modifiktionsbeispiel 3 einen ersten Reinigungsschritt (Schritt S11), einen Heizschritt (Schritt S12), einen elektrochemischen Ätzschritt (Schritt S13), einen zweiten Reinigungsschritt (Schritt S14), einen Zuführabschnitt-Bildungsschritt (Schritt S15) und einen Diffundierschritt (Schritt S16).
  • Zunächst sind der erste Reinigungsschritt von Schritt S11 und der Heizschritt von Schritt S12 die gleichen wie der Reinigungsschritt von Schritt S01 und der Heizschritt von Schritt S02 in der Ausführungsform.
  • Als nächstes ist der elektrochemische Ätzschritt von Schritt S13 im Wesentlichen der gleiche wie der elektrochemische Ätzschritt von Schritt S04 in der Ausführungsform und umfasst Zuspitzen des abgelegenen Endabschnitts des stangenartigen Elements durch Elektropolieren.
  • Als nächstes umfasst der zweite Reinigungsschritt von Schritt S14 die Reinigung des zugespitzten stangenartigen Elements mit Wasser und Aceton, um Verunreinigungen zu entfernen, wie beispielsweise eine Elektrolytlösung.
  • Als nächstes sind der Zuführabschnitt-Bildungsschritt von Schritt S15 und der Diffundierschritt von Schritt S16 die gleichen wie der Zuführabschnitt-Bildungsschritt von Schritt S03 und der Diffundierschritt von Schritt S05 in der Ausführungsform.
  • Der technische Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt und umfasst die oben genannten Ausführungsformen, welche verschiedenartig innerhalb eines Bereichs modifiziert sind, welcher nicht über das Wesen der vorliegenden Erfindung hinausgeht. Das heißt, die Konfigurationen der oben genannten Ausführungsformen sind lediglich zu veranschaulichenden Zwecken beschrieben und können entsprechend modifiziert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2015057764 [0005]
    • JP 2006189276 [0006]

Claims (10)

  1. Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur, aufweisend: ein dünnes Linienelement, welches aus einem ersten Metallmaterial hergestellt ist; einen vorstehenden Abschnitt, welcher aus einem zweiten Metallmaterial hergestellt ist, wobei der vorstehende Abschnitt zumindest an einem abgelegenen Endabschnitt des dünnen Linienelements gebildet ist und ein abgelegenes Ende aufweist, welches mit nur einem Atom abgeschlossen ist; und einen Zuführabschnitt, welcher aus dem zweiten Metallmaterial hergestellt ist, welches dem vorstehenden Abschnitt zuzuführen ist, wobei der Zuführabschnitt in einer Nähe des abgelegenen Endabschnitts des dünnen Linienelements ausgebildet ist.
  2. Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur gemäß Anspruch 1, wobei das dünne Linienelement einen stangenartigen Abschnitt und einen konischen Abschnitt, welcher mit dem stangenartigen Abschnitt zusammenhängend ist, umfasst, und wobei der Zuführabschnitt an dem stangenartigen Abschnitt des dünnen Linienelements ausgebildet ist.
  3. Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Metallmaterial mindestens eines von Wolfram, Niob, Tantal und Molybdän aufweist, und wobei das zweite Metallmaterial mindestens eines von Iridium, Platin, Osmium und Palladium aufweist.
  4. Gasfeldionenquelle, aufweisend: die Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 als ein Strahler, welcher dafür ausgelegt ist, einen Ionenstrahl auszustrahlen; eine Ionenquellenkammer, welche dafür ausgelegt ist, um den Strahler aufzunehmen; eine Gaszuführeinheit, welche dafür ausgelegt ist, um der Ionenquellenkammer zu ionisierendes Gas zuzuführen; eine Extraktionselektrode, welche dafür ausgelegt ist, das Gas zu ionisieren, um ein Ion des Gases zu erzeugen und eine Spannung zum Abziehen des Ions des Gases von dem Strahler anzulegen; eine Spannungsquelle, welche dafür ausgelegt ist, um eine positive Spannung und eine negative Spannung an der Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur anzulegen; und eine Heizeinheit, welche dafür ausgelegt ist, um die Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur zu erhitzen.
  5. Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl, aufweisend: die Gasfeldionenquelle gemäß Anspruch 4; und eine Steuereinheit, welche dafür ausgelegt ist, um einen fokussierten Ionenstrahl durch Verwendung des in der Gasfeldionenquelle erzeugten Ions des Gases zu bilden und eine Probe mit dem fokussierten Ionenstrahl zu bestrahlen, um zumindest eines von Beobachtung, Bearbeitung und Analyse eines Bestrahlungsbereiches der Probe durchzuführen.
  6. Elektronenquelle, aufweisend: die Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 als eine Spitze, welche dafür ausgelegt ist, ein Elektron auszustrahlen; eine Extraktionselektrode, welche dafür ausgelegt ist, um das Elektron zu erzeugen und eine Spannung zum Abziehen des Elektrons von der Spitze anzulegen; eine Spannungsquelle, welche dafür ausgelegt ist, um eine negative Spannung an die Spitze anzulegen; und eine Heizeinheit, welche dafür ausgelegt ist, um die Spitze zu erhitzen.
  7. Elektronenmikroskop, aufweisend: die Elektronenquelle gemäß Anspruch 6; und eine Steuereinheit, welche dafür ausgelegt ist, um einen Elektronenstrahl durch Verwendung des in der Elektronenquelle erzeugten Elektrons zu bilden und eine Probe mit dem Elektronenstrahl zu bestrahlen, um zumindest eines von Beobachtung und Messung eines winzigen Bereiches der Probe durchzuführen, wobei das Elektronenmikroskop mindestens eines von einem Rasterelektronenmikroskop, einem Transmissions-Elektronenmikroskop und einem Rastertransmissions-Elektronenmikroskop aufweist.
  8. Maskenkorrekturvorrichtung, aufweisend: die Gasfeldionenquelle gemäß Anspruch 4; und eine Steuereinheit, welche dafür ausgelegt ist, um einen fokussierten Ionenstrahl durch Verwendung des in der Gasfeldionenquelle erzeugten Ions des Gases zu bilden und einen fehlerhaften Abschnitt einer Photomaske mit dem fokussierten Ionenstrahl zu korrigieren.
  9. Verfahren zur Herstellung der Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren aufweist: Einzelatomabschlussstruktur-Behandlung zum Bilden des abgelegenen Endes, welches mit einem Atom des zweiten Metallmaterials abgeschlossen ist, durch Erhitzen des dünnen Linienelements mit dem Zuführabschnitt und Anlegen einer negativen Spannung an das dünne Linienelement, um das zweite Metallmaterial von dem Zuführabschnitt zu dem abgelegenen Endabschnitt des dünnen Linienelements zu diffundieren.
  10. Verfahren zur Herstellung der Spitze mit einer Einzelatomabschlussstruktur nach Anspruch 9, ferner aufweisend: Reinigungsbehandlung zum Reinigen des abgelegenen Endabschnitts des dünnen Linienelements; Wärmebehandlung zum Erhitzen des abgelegenen Endabschnitts des dünnen Linienelement; und Zuführabschnitt-Bildungsbehandlung zum Bilden des Zuführabschnitts in der Nähe des abgelegenen Endabschnitts des dünnen Linienelements, wobei die Reinigungsbehandlung, die Wärmebehandlung und die Zuführabschnitt-Bildungsbehandlung nacheinander vor der Einzelatomabschlussstruktur-Behandlung durchgeführt werden.
DE102018130252.5A 2017-11-30 2018-11-29 Ionenquelle und elektronenquelle mit einzelatomabschlussstruktur,spitze mit einzelatomabschlussstruktur, gasfeldionenquelle,vorrichtung mit fokussiertem ionenstrahl, elektronenquelle,elektronenmikroskop, maskenkorrekturvorrichtung und verfahren zurherstellung einer spitze mit einzelatomabschlussstruktur Pending DE102018130252A1 (de)

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