JP2000251751A - 液体金属イオン源、および、液体金属イオン源のフローインピーダンス測定方法 - Google Patents
液体金属イオン源、および、液体金属イオン源のフローインピーダンス測定方法Info
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- H01J2237/0805—Liquid metal sources
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エミッション電流を変化させることなくフロ
ーインピーダンスを測定することにより、観察やエッチ
ング等の通常操作とフローインピーダンスの測定とを並
行して行えるようにする。 【解決手段】 装置の稼働前に、引き出し電圧Ｖext を
固定した状態における、エミッション電流変化量ΔＩe
と抑制電圧変化量ΔＶsup との関係を、関数ΔＩe ＝ｆ
（ΔＶsup ）として、記憶部１１３に格納しておく。フ
ローインピーダンスの測定時には、エミッタ電流Ｉe を
固定した状態で引き出し電圧ＶextをΔＶext だけ変化
させたときの、抑制電圧変化量ΔＶsup を検出する。そ
して、電圧変化量ΔＶext ，ΔＶsup と記憶部から取り
込んだ関数とを用いて、フローインピーダンスΔＶext
／ΔＩe を演算する。
ーインピーダンスを測定することにより、観察やエッチ
ング等の通常操作とフローインピーダンスの測定とを並
行して行えるようにする。 【解決手段】 装置の稼働前に、引き出し電圧Ｖext を
固定した状態における、エミッション電流変化量ΔＩe
と抑制電圧変化量ΔＶsup との関係を、関数ΔＩe ＝ｆ
（ΔＶsup ）として、記憶部１１３に格納しておく。フ
ローインピーダンスの測定時には、エミッタ電流Ｉe を
固定した状態で引き出し電圧ＶextをΔＶext だけ変化
させたときの、抑制電圧変化量ΔＶsup を検出する。そ
して、電圧変化量ΔＶext ，ΔＶsup と記憶部から取り
込んだ関数とを用いて、フローインピーダンスΔＶext
／ΔＩe を演算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば集束イオ
ンビーム装置等に使用される液体金属イオン源に関する
ものであり、より詳細には、フローインピーダンスを検
出する機能を備えた液体金属イオン源に関するものであ
る。
ンビーム装置等に使用される液体金属イオン源に関する
ものであり、より詳細には、フローインピーダンスを検
出する機能を備えた液体金属イオン源に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、溶融状態の金属からイオンを
引き出して放出させる装置が知られており、液体金属イ
オン源またはＬＭＩＳ(Liquid Metal Ion Source) と称
されている。液体金属イオン源は、例えば、集束イオン
ビーム装置のイオン源として、使用される。集束イオン
ビーム装置は、ＦＩＢ(Focused Ion Beam)装置とも呼ば
れており、金属イオンをイオン光学系によって集束し
て、試料に照射する装置である。集束イオンビーム装置
は、例えば走査イオン顕微鏡(Scanning Ion Microscop
e;SIM) 観察に使用することができるほか、マスクを使
用せずに任意形状の薄膜の堆積やエッチングを行うこと
ができる。
引き出して放出させる装置が知られており、液体金属イ
オン源またはＬＭＩＳ(Liquid Metal Ion Source) と称
されている。液体金属イオン源は、例えば、集束イオン
ビーム装置のイオン源として、使用される。集束イオン
ビーム装置は、ＦＩＢ(Focused Ion Beam)装置とも呼ば
れており、金属イオンをイオン光学系によって集束し
て、試料に照射する装置である。集束イオンビーム装置
は、例えば走査イオン顕微鏡(Scanning Ion Microscop
e;SIM) 観察に使用することができるほか、マスクを使
用せずに任意形状の薄膜の堆積やエッチングを行うこと
ができる。
【０００３】液体金属イオン源では、針状のエミッタ電
極の表面に液体金属を付着させ、このエミッタ電極の先
端に集中電界を発生させることによって、金属イオンが
引き出される。集中電界の生成には、引き出し電極(Ext
racter) および抑制電極(Suppressor)が使用される。エ
ミッタ電極から放出される金属イオンの電流値は、エミ
ッション電流と称される。
極の表面に液体金属を付着させ、このエミッタ電極の先
端に集中電界を発生させることによって、金属イオンが
引き出される。集中電界の生成には、引き出し電極(Ext
racter) および抑制電極(Suppressor)が使用される。エ
ミッタ電極から放出される金属イオンの電流値は、エミ
ッション電流と称される。
【０００４】液体金属イオン源では、フローインピーダ
ンスが規定値を超えた場合に、使用を中止して、正常動
作状態に戻すための処理を行うことが望ましい。フロー
インピーダンスが変動する要因として、エミッタ電極先
端部に付着した不純物や汚れ等の増加があるからであ
る。このため、液体金属イオン源を長時間連続して使用
する場合には、一定時間ごとにフローインピーダンスの
測定を行うことが望ましい。
ンスが規定値を超えた場合に、使用を中止して、正常動
作状態に戻すための処理を行うことが望ましい。フロー
インピーダンスが変動する要因として、エミッタ電極先
端部に付着した不純物や汚れ等の増加があるからであ
る。このため、液体金属イオン源を長時間連続して使用
する場合には、一定時間ごとにフローインピーダンスの
測定を行うことが望ましい。
【０００５】ここで、フローインピーダンスＺは、引き
出し電圧Ｖext の変化量をΔＶext、エミッション電流
Ｉe の変化量をΔＩe とすると、下式（１）で表され
る。 Ｚ＝ΔＶext ／ΔＩe・・・（１） 従来は、抑制電極の電圧Ｖsup を一定にした状態で引き
出し電圧Ｖext をΔＶext だけ変化させ、このときのエ
ミッション電流Ｉe の変化量ΔＩe を測定することによ
って、フローインピーダンスを算出していた。
出し電圧Ｖext の変化量をΔＶext、エミッション電流
Ｉe の変化量をΔＩe とすると、下式（１）で表され
る。 Ｚ＝ΔＶext ／ΔＩe・・・（１） 従来は、抑制電極の電圧Ｖsup を一定にした状態で引き
出し電圧Ｖext をΔＶext だけ変化させ、このときのエ
ミッション電流Ｉe の変化量ΔＩe を測定することによ
って、フローインピーダンスを算出していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
は、エミッション電流Ｉe を変化させることによってフ
ローインピーダンスを測定していたので、液体金属イオ
ン源の使用中にフローインピーダンスの測定を行うこと
ができず、使用を中断しなければならなかった。薄膜の
堆積やエッチング加工等を行っている最中にエミッショ
ン電流Ｉe を変化させると、堆積レートやエッチングレ
ートが変化してしまい、高精度の膜厚制御を行うことが
できなくなるからである。
は、エミッション電流Ｉe を変化させることによってフ
ローインピーダンスを測定していたので、液体金属イオ
ン源の使用中にフローインピーダンスの測定を行うこと
ができず、使用を中断しなければならなかった。薄膜の
堆積やエッチング加工等を行っている最中にエミッショ
ン電流Ｉe を変化させると、堆積レートやエッチングレ
ートが変化してしまい、高精度の膜厚制御を行うことが
できなくなるからである。
【０００７】また、本願発明者は、抑制電極の電圧を制
御することによってエミッション電流Ｉe を一定に保つ
液体金属イオン源を発明したが（別出願）、かかる液体
金属イオン源でフローインピーダンスの測定を行う場合
には、抑制電極の電圧が一定になるように制御モードを
切り換えなければならなかった。このため、使用を中断
する必要があり、制御モードの切り換えに要する時間だ
け、フローインピーダンスの測定に要する時間が長くな
ってしまう。
御することによってエミッション電流Ｉe を一定に保つ
液体金属イオン源を発明したが（別出願）、かかる液体
金属イオン源でフローインピーダンスの測定を行う場合
には、抑制電極の電圧が一定になるように制御モードを
切り換えなければならなかった。このため、使用を中断
する必要があり、制御モードの切り換えに要する時間だ
け、フローインピーダンスの測定に要する時間が長くな
ってしまう。
【０００８】この発明は、このような従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、使用の中断を伴わずに短時
間でフローインピーダンスを測定することができる液体
金属イオン源を提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、使用の中断を伴わずに短時
間でフローインピーダンスを測定することができる液体
金属イオン源を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】（１）この発明に係る液
体金属イオン源は、引き出し電極および抑制電極を用い
て、エミッタ電極の先端に集中電界を発生させることに
より、エミッタ電極の先端に付着した液体金属から金属
イオンを引き出す液体金属イオン源に関するものであ
る。
体金属イオン源は、引き出し電極および抑制電極を用い
て、エミッタ電極の先端に集中電界を発生させることに
より、エミッタ電極の先端に付着した液体金属から金属
イオンを引き出す液体金属イオン源に関するものであ
る。
【００１０】そして、引き出し電極の電圧を固定した状
態における、エミッタ電極の電流変化量ΔＩe と抑制電
極の電圧変化量ΔＶsup との関係を、関数ΔＩe ＝ｆ
（ΔＶsup ）として記憶する記憶手段と、エミッタ電極
の電流を固定した状態で引き出し電極の電圧をΔＶext
だけ変化させたときの、抑制電極の電圧変化量ΔＶsup
を検出する検出手段と、検出手段から取り込んだ電圧変
化量ΔＶext ，ΔＶsupと記憶手段から取り込んだ関数
とを用いて、フローインピーダンスΔＶext ／ΔＩe を
演算する演算手段とを備える。
態における、エミッタ電極の電流変化量ΔＩe と抑制電
極の電圧変化量ΔＶsup との関係を、関数ΔＩe ＝ｆ
（ΔＶsup ）として記憶する記憶手段と、エミッタ電極
の電流を固定した状態で引き出し電極の電圧をΔＶext
だけ変化させたときの、抑制電極の電圧変化量ΔＶsup
を検出する検出手段と、検出手段から取り込んだ電圧変
化量ΔＶext ，ΔＶsupと記憶手段から取り込んだ関数
とを用いて、フローインピーダンスΔＶext ／ΔＩe を
演算する演算手段とを備える。
【００１１】このような構成の液体金属イオン源によれ
ば、エミッタ電極の電流値Ｉe を変化させることなくフ
ローインピーダンスを検出することができるので、この
検出操作を通常操作（顕微鏡観察、薄膜堆積またはエッ
チング）と並行して行うことができる。 （２）この発明に係る液体金属イオン源のフローインピ
ーダンス測定方法は、引き出し電極および抑制電極を用
いて、エミッタ電極の先端に集中電界を発生させること
により、エミッタ電極の先端に付着した液体金属から金
属イオンを引き出す液体金属イオン源のフローインピー
ダンス測定方法に関するものである。
ば、エミッタ電極の電流値Ｉe を変化させることなくフ
ローインピーダンスを検出することができるので、この
検出操作を通常操作（顕微鏡観察、薄膜堆積またはエッ
チング）と並行して行うことができる。 （２）この発明に係る液体金属イオン源のフローインピ
ーダンス測定方法は、引き出し電極および抑制電極を用
いて、エミッタ電極の先端に集中電界を発生させること
により、エミッタ電極の先端に付着した液体金属から金
属イオンを引き出す液体金属イオン源のフローインピー
ダンス測定方法に関するものである。
【００１２】そして、引き出し電極の電圧Ｖext を固定
した状態における、エミッタ電極の電流変化量ΔＩe と
抑制電極の電圧変化量ΔＶsup との関係を、関数ΔＩe
＝ｆ（ΔＶsup ）として入力・記憶する記憶過程と、エ
ミッタ電極の電流を固定した状態で引き出し電極の電圧
Ｖext をΔＶext だけ変化させたときの、抑制電極の電
圧Ｖsup の変化量ΔＶsup を検出する検出過程と、検出
手段から取り込んだ電圧変化量ΔＶext ，ΔＶsup と記
憶手段から取り込んだ関数とを用いて、フローインピー
ダンスΔＶext ／ΔＩe を演算する演算過程とを備え
る。
した状態における、エミッタ電極の電流変化量ΔＩe と
抑制電極の電圧変化量ΔＶsup との関係を、関数ΔＩe
＝ｆ（ΔＶsup ）として入力・記憶する記憶過程と、エ
ミッタ電極の電流を固定した状態で引き出し電極の電圧
Ｖext をΔＶext だけ変化させたときの、抑制電極の電
圧Ｖsup の変化量ΔＶsup を検出する検出過程と、検出
手段から取り込んだ電圧変化量ΔＶext ，ΔＶsup と記
憶手段から取り込んだ関数とを用いて、フローインピー
ダンスΔＶext ／ΔＩe を演算する演算過程とを備え
る。
【００１３】このようなフローインピーダンス測定方法
によれば、エミッタ電極の電流値Ｉe を変化させること
なくフローインピーダンスを検出することができるの
で、この検出操作を通常操作（顕微鏡観察、薄膜堆積ま
たはエッチング）と並行して行うことができる。
によれば、エミッタ電極の電流値Ｉe を変化させること
なくフローインピーダンスを検出することができるの
で、この検出操作を通常操作（顕微鏡観察、薄膜堆積ま
たはエッチング）と並行して行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分
の大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解でき
る程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説
明する数値的条件は単なる例示にすぎない。
いて、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分
の大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解でき
る程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説
明する数値的条件は単なる例示にすぎない。
【００１５】図１は、この実施の形態に係る液体金属イ
オン源の構成を示す概念図である。図１において、ニー
ドル１０１は、コイル状の溜め部１０１ａと針状のエミ
ッタ電極１０１ｂとを備えている。溜め部１０１ａは、
液体金属すなわち溶融状態のイオン材料（図示せず）を
保持するために使用される。溜め部１０１ａに保持され
た液体金属が流れ出すことにより、エミッタ電極１０１
ｂの表面に液体金属膜が形成される。エミッタ電極１０
１ｂの先端に集中電界を発生させることにより、この先
端部の液体金属膜から金属イオンが引き出される。ニー
ドル１０１は、例えばタングステンによって形成するこ
とができる。また、イオン材料としては、例えばガリウ
ムを使用することができる。
オン源の構成を示す概念図である。図１において、ニー
ドル１０１は、コイル状の溜め部１０１ａと針状のエミ
ッタ電極１０１ｂとを備えている。溜め部１０１ａは、
液体金属すなわち溶融状態のイオン材料（図示せず）を
保持するために使用される。溜め部１０１ａに保持され
た液体金属が流れ出すことにより、エミッタ電極１０１
ｂの表面に液体金属膜が形成される。エミッタ電極１０
１ｂの先端に集中電界を発生させることにより、この先
端部の液体金属膜から金属イオンが引き出される。ニー
ドル１０１は、例えばタングステンによって形成するこ
とができる。また、イオン材料としては、例えばガリウ
ムを使用することができる。
【００１６】フィラメント１０２は、ニードル１０１を
加熱する。これにより、ガリウム等のイオン材料を溶融
状態に維持することができる。また、フィラメント１０
２の温度により、エミッタ電極１０１ｂの表面に形成さ
れる液体金属膜の膜厚が変化する。エミッション電流Ｉ
e は、この膜厚にも依存する。ベース１０３は、フィラ
メント１０２や、後述の抑制電極１０４を保持する。こ
のベース１０３は、例えばガラス等の絶縁材料で形成さ
れる。
加熱する。これにより、ガリウム等のイオン材料を溶融
状態に維持することができる。また、フィラメント１０
２の温度により、エミッタ電極１０１ｂの表面に形成さ
れる液体金属膜の膜厚が変化する。エミッション電流Ｉ
e は、この膜厚にも依存する。ベース１０３は、フィラ
メント１０２や、後述の抑制電極１０４を保持する。こ
のベース１０３は、例えばガラス等の絶縁材料で形成さ
れる。
【００１７】抑制電極１０４は、ニードル１０１の下位
に配置される。抑制電極１０４に正または負の低い電圧
Ｖsup を印加することにより、エミッタ電極１０１ｂの
先端で発生する集中電界の強さが調整され、これによ
り、エミッション電流Ｉe が所定値に固定される。引き
出し電極１０５は、抑制電極１０４の下位に配置され
る。引き出し電極１０５に、例えば数十キロボルトの電
圧Ｖext を印加することにより、ニードル１０１に設け
られたエミッタ電極１０１ｂの先端に、非常に高い集中
電界を発生させることができる。そして、この集中電界
によって、液体金属から金属イオンが引き出される。
に配置される。抑制電極１０４に正または負の低い電圧
Ｖsup を印加することにより、エミッタ電極１０１ｂの
先端で発生する集中電界の強さが調整され、これによ
り、エミッション電流Ｉe が所定値に固定される。引き
出し電極１０５は、抑制電極１０４の下位に配置され
る。引き出し電極１０５に、例えば数十キロボルトの電
圧Ｖext を印加することにより、ニードル１０１に設け
られたエミッタ電極１０１ｂの先端に、非常に高い集中
電界を発生させることができる。そして、この集中電界
によって、液体金属から金属イオンが引き出される。
【００１８】カソード１０６は、引き出し電極１０５の
下位に配置される。このカソード１０６とエミッタ電極
１０１ｂとの間に発生する電界により、エミッタ電極１
０１ｂの先端から引き出された金属イオンが加速され
て、イオンビームが形成される。電流源１０７は、一端
がフィラメント１０２の一端に接続され、且つ、他端が
フィラメント１０２の他端および電圧源１１０の＋端子
に接続される。この電流源１０７により、フィラメント
１０２に加熱電流が供給される。
下位に配置される。このカソード１０６とエミッタ電極
１０１ｂとの間に発生する電界により、エミッタ電極１
０１ｂの先端から引き出された金属イオンが加速され
て、イオンビームが形成される。電流源１０７は、一端
がフィラメント１０２の一端に接続され、且つ、他端が
フィラメント１０２の他端および電圧源１１０の＋端子
に接続される。この電流源１０７により、フィラメント
１０２に加熱電流が供給される。
【００１９】電圧源１０８は、＋端子が抑制電極１０４
に接続され、且つ、−端子が電圧源１１０の＋端子に接
続される。この電圧源１０８により、抑制電極１０４に
抑制電圧Ｖsup が印加される。電圧源１０９は、−端子
が引き出し電極１０５に接続され、且つ、＋端子が電圧
源１１０の＋端子に接続される。この電圧源１０９によ
り、引き出し電極１０５に、引き出し電圧Ｖext が印加
される。
に接続され、且つ、−端子が電圧源１１０の＋端子に接
続される。この電圧源１０８により、抑制電極１０４に
抑制電圧Ｖsup が印加される。電圧源１０９は、−端子
が引き出し電極１０５に接続され、且つ、＋端子が電圧
源１１０の＋端子に接続される。この電圧源１０９によ
り、引き出し電極１０５に、引き出し電圧Ｖext が印加
される。
【００２０】電圧源１１０の−端子は、カソード１０６
に接続されるとともに、接地される。この電圧源１１０
により、カソード１０６とエミッタ電極１０１ｂとの間
に、電位差Ｖacc が生じる。電流計１１１は、エミッシ
ョン電流Ｉe を測定するために使用される。
に接続されるとともに、接地される。この電圧源１１０
により、カソード１０６とエミッタ電極１０１ｂとの間
に、電位差Ｖacc が生じる。電流計１１１は、エミッシ
ョン電流Ｉe を測定するために使用される。
【００２１】演算・制御部１１２は、電流源１０７の電
流制御、電圧源１０８〜１１０の電圧制御を行うととも
に、電流計１１１が測定したエミッション電流Ｉe と記
憶部１１３に記憶された関数とを用いて、フローインピ
ーダンスを検出する。記憶部１１３は、下式（２）で示
した関数を記憶する。ここで、この関数（２）は、引き
出し電極１０５の電圧Ｖext を固定した状態でエミッタ
電極１０１ｂの電流変化量ΔＩe を変化させ、このとき
の抑制電極１０４の電圧変化量ΔＶsup を測定すること
によって得られる。関数（２）は、液体金属イオン源の
使用前に測定されて、記憶部１１３に格納される。
流制御、電圧源１０８〜１１０の電圧制御を行うととも
に、電流計１１１が測定したエミッション電流Ｉe と記
憶部１１３に記憶された関数とを用いて、フローインピ
ーダンスを検出する。記憶部１１３は、下式（２）で示
した関数を記憶する。ここで、この関数（２）は、引き
出し電極１０５の電圧Ｖext を固定した状態でエミッタ
電極１０１ｂの電流変化量ΔＩe を変化させ、このとき
の抑制電極１０４の電圧変化量ΔＶsup を測定すること
によって得られる。関数（２）は、液体金属イオン源の
使用前に測定されて、記憶部１１３に格納される。
【００２２】ΔＩe ＝ｆ（ΔＶsup ） ・・・（２） 関数（２）は、液体イオン源の製造ばらつきや動作条件
等に応じて変動するので、必要に応じて再測定し、記憶
部１１３の書き換えを行うことが望ましい。次に、図１
に示した液体金属イオン源における、フローインピーダ
ンスの測定方法を説明する。
等に応じて変動するので、必要に応じて再測定し、記憶
部１１３の書き換えを行うことが望ましい。次に、図１
に示した液体金属イオン源における、フローインピーダ
ンスの測定方法を説明する。
【００２３】まず、液体金属イオン源の使用開始に先立
って、上述の関数（２）を測定し、記憶部１１３に格納
する。通常の手順で液体金属イオン源を稼働させ、通常
操作（顕微鏡観察、薄膜堆積またはエッチング）を開始
する。液体金属イオン源の稼働中、演算・制御部１１２
は、電圧源１０９を制御して、引き出し電圧Ｖext を一
定値に維持する。また、電流計１１１の電流値Ｉe が一
定値に維持されるように、抑制電圧Ｖsup を適宜変更す
る。
って、上述の関数（２）を測定し、記憶部１１３に格納
する。通常の手順で液体金属イオン源を稼働させ、通常
操作（顕微鏡観察、薄膜堆積またはエッチング）を開始
する。液体金属イオン源の稼働中、演算・制御部１１２
は、電圧源１０９を制御して、引き出し電圧Ｖext を一
定値に維持する。また、電流計１１１の電流値Ｉe が一
定値に維持されるように、抑制電圧Ｖsup を適宜変更す
る。
【００２４】液体金属イオン源の稼働時間が所定時間
（例えば１０時間）に達すると、演算・制御部１２２
は、以下のようにして、通常操作と並行して、フローイ
ンピーダンスを測定する。演算・制御部１１２は、ま
ず、引き出し電圧Ｖext を徐々に変化させる。これと並
行して、演算・制御部１１２は、電流計１１１の電流値
Ｉe が上述の一定値を保つように、抑制電圧Ｖsup を変
化させる。そして、引き出し電圧Ｖext の変化量が所定
値ΔＶext に達したときに、このときの抑制電圧Ｖsup
の変化量ΔＶsup を検出する。
（例えば１０時間）に達すると、演算・制御部１２２
は、以下のようにして、通常操作と並行して、フローイ
ンピーダンスを測定する。演算・制御部１１２は、ま
ず、引き出し電圧Ｖext を徐々に変化させる。これと並
行して、演算・制御部１１２は、電流計１１１の電流値
Ｉe が上述の一定値を保つように、抑制電圧Ｖsup を変
化させる。そして、引き出し電圧Ｖext の変化量が所定
値ΔＶext に達したときに、このときの抑制電圧Ｖsup
の変化量ΔＶsup を検出する。
【００２５】次に、演算・制御部１１２は、記憶部１１
３から関数（２）を読み出す。そして、この関数（２）
と電圧変化量ΔＶext ，ΔＶsup とを用いて、フローイ
ンピーダンスΔＶext ／ΔＩe を算出する。すなわち、
ΔＶsup を関数（２）に代入することによってΔＩe を
算出した後、このΔＩe とΔＶext とを式（１）に代入
することによって、フローインピーダンスＺを算出す
る。
３から関数（２）を読み出す。そして、この関数（２）
と電圧変化量ΔＶext ，ΔＶsup とを用いて、フローイ
ンピーダンスΔＶext ／ΔＩe を算出する。すなわち、
ΔＶsup を関数（２）に代入することによってΔＩe を
算出した後、このΔＩe とΔＶext とを式（１）に代入
することによって、フローインピーダンスＺを算出す
る。
【００２６】そして、フローインピーダンスＺが規定値
よりも大きい場合は、通常操作を中止して、正常動作状
態に戻すための処理を行う。この処理としては、例え
ば、ヒーティングやフラッシングと呼ばれるものを行う
ことができる。ヒーティングとは、フィラメント１０２
の電流を増加させて、ニードル１０１の温度を上昇させ
ることにより（イオン源がガリウムの場合は例えば７５
０〜８００℃）、エミッタ電極１０１ｂの表面酸化膜を
除去する作業である。また、フラッシングとは、引き出
し電圧Ｖext を上昇させてエミッション電流Ｉe 増加さ
せることにより（例えば１００μＡ以上）、エミッタ電
極１０１ｂの表面に付着した不純物を除去する作業であ
る。フローインピーダンスＺが規定値よりも大きい場合
に、これらの作業を行うことにより、液体金属イオン源
の長寿命化を図ることが可能となる。
よりも大きい場合は、通常操作を中止して、正常動作状
態に戻すための処理を行う。この処理としては、例え
ば、ヒーティングやフラッシングと呼ばれるものを行う
ことができる。ヒーティングとは、フィラメント１０２
の電流を増加させて、ニードル１０１の温度を上昇させ
ることにより（イオン源がガリウムの場合は例えば７５
０〜８００℃）、エミッタ電極１０１ｂの表面酸化膜を
除去する作業である。また、フラッシングとは、引き出
し電圧Ｖext を上昇させてエミッション電流Ｉe 増加さ
せることにより（例えば１００μＡ以上）、エミッタ電
極１０１ｂの表面に付着した不純物を除去する作業であ
る。フローインピーダンスＺが規定値よりも大きい場合
に、これらの作業を行うことにより、液体金属イオン源
の長寿命化を図ることが可能となる。
【００２７】一方、フローインピーダンスＺが規定値以
下の場合には、通常操作を続行し、液体金属イオン源の
稼働時間が再び所定時間に達するとフローインピーダン
スＺを再測定する。なお、この実施の形態では、液体金
属イオン源の稼働開始後所定時間が経過したときのみに
フローインピーダンスの測定を行うこととしたが、液体
金属イオン源の稼働開始時にもフローインピーダンスを
測定することが望ましく、さらには、稼働時間が所定時
間に達していなくてもオペレータが必要であると判断し
たときにはフローインピーダンスを測定することができ
る。
下の場合には、通常操作を続行し、液体金属イオン源の
稼働時間が再び所定時間に達するとフローインピーダン
スＺを再測定する。なお、この実施の形態では、液体金
属イオン源の稼働開始後所定時間が経過したときのみに
フローインピーダンスの測定を行うこととしたが、液体
金属イオン源の稼働開始時にもフローインピーダンスを
測定することが望ましく、さらには、稼働時間が所定時
間に達していなくてもオペレータが必要であると判断し
たときにはフローインピーダンスを測定することができ
る。
【００２８】このように、この実施の形態によれば、エ
ミッション電流Ｉe を変化させることなくフローインピ
ーダンスを測定することができるので、通常操作（顕微
鏡観察、薄膜堆積またはエッチング）と並行して測定を
行うことができる。すなわち、フローインピーダンスを
測定する際には通常操作を中断する必要が無く、測定結
果が規定値を超えていた場合にのみ通常操作を中止して
正常動作状態に戻すための処理を行えばよい。
ミッション電流Ｉe を変化させることなくフローインピ
ーダンスを測定することができるので、通常操作（顕微
鏡観察、薄膜堆積またはエッチング）と並行して測定を
行うことができる。すなわち、フローインピーダンスを
測定する際には通常操作を中断する必要が無く、測定結
果が規定値を超えていた場合にのみ通常操作を中止して
正常動作状態に戻すための処理を行えばよい。
【００２９】なお、フローインピーダンスの測定時に
は、引き出し電圧Ｖext の変化に追随させて抑制電圧Ｖ
sup を変化させることによりエミッション電流Ｉe を一
定値に制御しているので、このエミッション電流Ｉe が
若干変動するおそれもある。しかし、この変動値は非常
に小さく、観察や加工等の許容範囲内に抑えることは、
従来の液体金属イオン源の場合に比べて遙に容易であ
る。
は、引き出し電圧Ｖext の変化に追随させて抑制電圧Ｖ
sup を変化させることによりエミッション電流Ｉe を一
定値に制御しているので、このエミッション電流Ｉe が
若干変動するおそれもある。しかし、この変動値は非常
に小さく、観察や加工等の許容範囲内に抑えることは、
従来の液体金属イオン源の場合に比べて遙に容易であ
る。
【００３０】この実施の形態に係る液体金属イオン源で
は、通常操作時に、抑制電圧Ｖsupを変化させることに
よってエミッション電流Ｉe を一定値に保つ方式を採用
している。このような方式の液体金属イオン源にこの実
施の形態を適用した場合、通常操作および測定操作の両
方で、抑制電圧Ｖsup の制御方法が全く同一となるの
で、測定操作時に抑制電圧Ｖsup に対する制御モードを
切り換える必要がない。したがって、測定操作に要する
時間を短縮することができる。
は、通常操作時に、抑制電圧Ｖsupを変化させることに
よってエミッション電流Ｉe を一定値に保つ方式を採用
している。このような方式の液体金属イオン源にこの実
施の形態を適用した場合、通常操作および測定操作の両
方で、抑制電圧Ｖsup の制御方法が全く同一となるの
で、測定操作時に抑制電圧Ｖsup に対する制御モードを
切り換える必要がない。したがって、測定操作に要する
時間を短縮することができる。
【００３１】この実施の形態は、例えば透過型顕微鏡用
の試料を自動作成する場合など、長時間の精密加工を要
する作業を液体金属イオン源で行う場合に、特に有用で
ある。
の試料を自動作成する場合など、長時間の精密加工を要
する作業を液体金属イオン源で行う場合に、特に有用で
ある。
【００３２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、使用の中断を伴わずに短時間でフローインピー
ダンスを測定することができる液体金属イオン源を提供
することができる。
よれば、使用の中断を伴わずに短時間でフローインピー
ダンスを測定することができる液体金属イオン源を提供
することができる。
【図１】実施の形態に係る液体金属イオン源の構成を示
す概念図である。
す概念図である。
１０１ ニードル １０１ａ 溜め部 １０１ｂ エミッタ電極 １０２ フィラメント １０３ ベース １０４ 抑制電極 １０５ 引き出し電極 １０６ カソード １０７ 電流源 １０８〜１１０ 電圧源 １１１ 電流計 １１２ 演算・制御部 １１３ 記憶部
Claims (6)
- 【請求項１】 引き出し電極および抑制電極を用いて、
エミッタ電極の先端に集中電界を発生させることによ
り、前記エミッタ電極の先端に付着した液体金属から金
属イオンを引き出す液体金属イオン源において、 前記引き出し電極の電圧を固定した状態における、前記
エミッタ電極の電流変化量ΔＩe と前記抑制電極の電圧
変化量ΔＶsup との関係を、関数ΔＩe ＝ｆ（ΔＶsup
）として記憶する記憶手段と、 前記エミッタ電極の電流を固定した状態で前記引き出し
電極の電圧をΔＶextだけ変化させたときの、前記抑制
電極の前記電圧変化量ΔＶsup を検出する検出手段と、 前記検出手段から取り込んだ電圧変化量ΔＶext ，ΔＶ
sup と前記記憶手段から取り込んだ前記関数とを用い
て、フローインピーダンスΔＶext ／ΔＩe を演算する
演算手段と、 を備えたことを特徴とする液体金属イオン源。 - 【請求項２】 前記記憶手段が、前記関数を書き換える
ことができるように構成されたことを特徴とする請求項
１に記載の液体金属イオン源。 - 【請求項３】 前記検出手段による検出動作および前記
演算手段による演算動作が、前記金属イオンを用いた顕
微鏡観察、薄膜堆積またはエッチングと並行して行われ
ることを特徴とする請求項１または２に記載の液体金属
イオン源。 - 【請求項４】 引き出し電極および抑制電極を用いて、
エミッタ電極の先端に集中電界を発生させることによ
り、前記エミッタ電極の先端に付着した液体金属から金
属イオンを引き出す液体金属イオン源のフローインピー
ダンス測定方法において、 前記引き出し電極の電圧Ｖext を固定した状態におけ
る、前記エミッタ電極の電流変化量ΔＩe と前記抑制電
極の電圧変化量ΔＶsup との関係を、関数ΔＩe＝ｆ
（ΔＶsup ）として入力・記憶する記憶過程と、 前記エミッタ電極の電流を固定した状態で前記引き出し
電極の電圧Ｖext をΔＶext だけ変化させたときの、前
記抑制電極の電圧Ｖsup の変化量ΔＶsup を検出する検
出過程と、 前記検出手段から取り込んだ電圧変化量ΔＶext ，ΔＶ
sup と前記記憶手段から取り込んだ前記関数とを用い
て、フローインピーダンスΔＶext ／ΔＩe を演算する
演算過程と、 を備えたことを特徴とする、液体金属イオン源のフロー
インピーダンス測定方法。 - 【請求項５】 前記記憶過程が、前記関数を書き換える
過程であることを特徴とする、請求項４に記載の、液体
金属イオン源のフローインピーダンス測定方法。 - 【請求項６】 前記検出過程および前記演算過程が、前
記金属イオンを用いた顕微鏡観察、薄膜堆積または薄膜
加工と並行して行われることを特徴とする、請求項４ま
たは５に記載の、液体金属イオン源のフローインピーダ
ンス測定方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11051110A JP2000251751A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 液体金属イオン源、および、液体金属イオン源のフローインピーダンス測定方法 |
| TW089102525A TW449873B (en) | 1999-02-26 | 2000-02-15 | Liquid metal ion source, and, method for measuring liquid metal ion source flow impedance |
| PCT/JP2000/001010 WO2000052730A1 (fr) | 1999-02-26 | 2000-02-22 | Source d'ions de metaux liquides et procede permettant de mesurer sa resistance a l'ecoulement |
| KR1020007011301A KR20010042622A (ko) | 1999-02-26 | 2000-02-22 | 액체 금속 이온원 및 액체 금속 이온원의 플로우 임피던스측정방법 |
| US09/673,941 US6472881B1 (en) | 1999-02-26 | 2000-02-22 | Liquid metal ion source and method for measuring flow impedance of liquid metal ion source |
| KR1020000009206A KR20000058187A (ko) | 1999-02-26 | 2000-02-24 | 집속 이온 빔 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11051110A JP2000251751A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 液体金属イオン源、および、液体金属イオン源のフローインピーダンス測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000251751A true JP2000251751A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12877677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11051110A Pending JP2000251751A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 液体金属イオン源、および、液体金属イオン源のフローインピーダンス測定方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6472881B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000251751A (ja) |
| KR (2) | KR20010042622A (ja) |
| TW (1) | TW449873B (ja) |
| WO (1) | WO2000052730A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005276720A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Hitachi High-Technologies Corp | 電界放出型電子銃およびそれを用いた電子ビーム応用装置 |
| WO2011046116A1 (ja) * | 2009-10-14 | 2011-04-21 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | ガス電解電離イオン源、イオンビーム装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6914386B2 (en) * | 2003-06-20 | 2005-07-05 | Applied Materials Israel, Ltd. | Source of liquid metal ions and a method for controlling the source |
| AT500917B8 (de) * | 2004-07-20 | 2007-02-15 | Arc Seibersdorf Res Gmbh | Flüssigmetall-ionenquelle |
| DE102017202339B3 (de) * | 2017-02-14 | 2018-05-24 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Strahlsystem mit geladenen Teilchen und Verfahren dafür |
| CN106841706B (zh) * | 2017-03-31 | 2023-06-27 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种离子源测试夹具 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03241646A (ja) * | 1990-02-19 | 1991-10-28 | Seiko Instr Inc | 液体金属イオン源のコントロール方法 |
| JP2807719B2 (ja) * | 1990-04-04 | 1998-10-08 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 集束イオンビーム装置の液体金属イオン源の動作方法 |
| JP3190395B2 (ja) * | 1991-12-10 | 2001-07-23 | 株式会社日立製作所 | イオンビーム部材および集束イオンビーム装置 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP11051110A patent/JP2000251751A/ja active Pending
-
2000
- 2000-02-15 TW TW089102525A patent/TW449873B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-02-22 KR KR1020007011301A patent/KR20010042622A/ko not_active Application Discontinuation
- 2000-02-22 US US09/673,941 patent/US6472881B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-02-22 WO PCT/JP2000/001010 patent/WO2000052730A1/ja not_active Application Discontinuation
- 2000-02-24 KR KR1020000009206A patent/KR20000058187A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005276720A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Hitachi High-Technologies Corp | 電界放出型電子銃およびそれを用いた電子ビーム応用装置 |
| WO2011046116A1 (ja) * | 2009-10-14 | 2011-04-21 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | ガス電解電離イオン源、イオンビーム装置 |
| JP2011086465A (ja) * | 2009-10-14 | 2011-04-28 | Hitachi High-Technologies Corp | ガス電解電離イオン源、イオンビーム装置 |
| US8809801B2 (en) | 2009-10-14 | 2014-08-19 | Hitachi High-Technologies Corporation | Gas field ionization ion source and ion beam device |
| US9196453B2 (en) | 2009-10-14 | 2015-11-24 | Hitachi High-Technologies Corporation | Gas field ionization ion source and ion beam device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW449873B (en) | 2001-08-11 |
| US6472881B1 (en) | 2002-10-29 |
| KR20010042622A (ko) | 2001-05-25 |
| WO2000052730A1 (fr) | 2000-09-08 |
| KR20000058187A (ko) | 2000-09-25 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040302 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040526 |