JP2005063865A - 集束イオンビーム装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 正確なエミッション電流の測定と安定なイオンビームの発生を実現する液体金属イオン源を備えた集束イオンビーム装置を提供する。
【解決手段】 液体金属イオン源の引出電極1とコンデンサレンズ3のレンズ電極3Bとの間隔を6ミリメートル以下とする。あるいはエミッタ1から円錐状に放射されるイオンビームの最大立体角(エミッション最大放射立体角)をΩEM、引出電極の通過孔をエミッタ先端から見込む立体角(引出電極立体角)をΩEXT、コンデンサレンズのレンズ電極3Bのイオンビーム通過孔をエミッタ先端から見込む立体角(レンズ電極立体角)をΩCLとしたとき、
ΩEXT > ΩEM > ΩCL
とし、かつ、レンズ電極電圧24を5kV以下とする。
【選択図】 図5
Description
ΩEXT > ΩEM > ΩCL
とし、加えて、前記コンデンサレンズのレンズ電極の少なくともイオンビームが照射される部分はタングステン(W)製であることを特徴とする。
ΩEXT > ΩEM > ΩCL
となるようにすれば、コンデンサレンズ3のレンズ電極3Bにタングステン(W)を用いることによって、レンズ電極3B部材のイオンスパッタによるエミッタ1への影響が軽減でき、エミッションの安定化が向上した。
(a) Sn製アパーチャは500ないし1000時間でその表面がぼろぼろになるのに対して、W製アパーチャは1500時間以上でも変化は見られなかった。
(b) 更に、Sn製アパーチャ使用時はフラッシング(エミッタ1を加熱電源21を用いて一時的に加熱しエミッタ先端をフレッシュな状態にする操作)直後からエミッション電流(約2μA)を50ないし80時間持続するために必要な引出電圧は5.5ないし6kVから7ないし8kVに増加するのに対して、W製アパーチャ使用時は引出電圧の増加は前者に比べ非常に少なかった。
ΩEXT > ΩEM > ΩCL
とし、かつ、レンズ電極電圧24を5kV以下とすれば、引出電極での二次電子の発生をなくし、コンデンサレンズのレンズ電極3Bには多量のイオンビームが当たるものの、エミッタ1に与える影響は極めて少なくできる。更に、レンズ電極3Bの少なくともイオンビームの当たる部分をタングステン(W)製にすれば、前述の実験結果に示すように、より効果的である。なお、コンデンサレンズの接地電極3Cや電流制限絞り4にはエネルギーの大きなイオンビームが照射されるものの、エミッタ1から遠く離れる等によりエミッタ1に与える影響はすくない。
ΩEXT > ΩEM > ΩCL
とすれば、レンズ電極3Bにタングステン(W)を使用しても、イオンスパッタによるエミッタ1への影響が軽減される。また、コンデンサレンズの主面はレンズ電極3Bにあるので、エミッタ1とレンズ主面との距離が小さくでき、収差が改善され、細くて明るい集束イオンビームを得られる。具体的な性能については、実施例1と同等である。なお、説明は省くが、サプレッサの動作特性からサプレッサ電極31にはイオンビームが照射されることはない。
2…引出電極
3…コンデンサレンズ
3B…レンズ電極
3C…接地電極
4…電流制限絞り
5…対物レンズ
6…偏向器
7…検出器
M…試料あるいは材料
8…試料ステージ
11…加速電源
12…引出電源
13、15…レンズ電源
16…偏向電源
17…表示装置
21…加熱電源
22…電流計
23…引出電圧
24…レンズ電極電圧
25…加速電圧
31…サプレッサ電極
32…サプレッサ電源
33…サプレッサ電圧
Claims (6)
- 集束イオンビームを試料に照射して試料の加工と観察とを行うための、液体金属イオン源と、該イオン源の針状エミッタ先端からのイオンビームを引き出すための引出電極と、該引き出されたイオンビームにエネルギーを与えかつイオンビームの開き角を制御するための電圧が印加されるレンズ電極と接地電極とから成る静電型のコンデンサレンズと、該イオンビームを試料にフォーカスするための対物レンズと、該試料上に照射されるイオンビームの照射位置をコントロールする偏向器とを備えた集束イオンビーム装置であって、
前記引出電極と前記コンデンサレンズのレンズ電極との距離を6ミリメートル以下としたことを特徴とする集束イオンビーム装置。 - 開き角を制御するために前記レンズ電極に印加される電圧を5キロボルト以下としたことを特徴とする請求項1記載の集束イオンビーム装置。
- 前記エミッタ先端から円錐状に放射されるイオンビームの最大立体角をΩEM、前記引出電極の通過孔をエミッタ先端から見込む立体角をΩEXT、前記コンデンサレンズのレンズ電極のイオンビーム通過孔をエミッタ先端から見込む立体角をΩCLとしたとき、
ΩEXT > ΩEM > ΩCL
としたことを特徴とする請求項1または2の何れかに記載の集束イオンビーム装置。 - 前記コンデンサレンズのレンズ電極の少なくともイオンビームが照射される部分はタングステン(W)製であることを特徴とする請求項1ないし3の何れか1に記載の集束イオンビーム装置。
- 前記液体金属イオン源のエミッタ先端と前記引出電極との間に、エミッタ先端からのイオンビームのエミッション電流量を制御するためのサプレッサ電極を挿入したことを特徴とする請求項1ないし4の何れか1に記載の集束イオンビーム装置。
- 前記サプレッサ電極にはサプレッサ電圧が印加され、該サプレッサ電圧は前記エミッション電流の変動に伴って制御されることを特徴とする請求項1ないし5の何れか1に記載の集束イオンビーム装置。
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