JP2013109961A - Charged particle beam generation device and charged particle beam generation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子ビーム生成装置及び荷電粒子ビーム生成方法に関するものである。 The present invention relates to a charged particle beam generation apparatus and a charged particle beam generation method for generating a charged particle beam.
従来から、プラズマエッチングやプラズマＣＶＤ等の各種プロセスにおいてプラズマが用いられている。このようなプロセスにおいてはプラズマを生成するプラズマ発生装置が利用されている。例えば、下記特許文献１には、放電管とソレノイドアンテナと高周波電源から構成されている高周波誘導結合式のプラズマ発生装置が開示されている。また、下記特許文献２には、ガラスチューブとその先端部分の周囲に巻回された高周波コイルとを備え、ガラスチューブ内にＡｒガスを導入し、高周波コイルによって高周波電力を加えることによって誘導結合プラズマを生成するプラズマ発生装置が開示されている。 Conventionally, plasma has been used in various processes such as plasma etching and plasma CVD. In such a process, a plasma generator for generating plasma is used. For example, the following Patent Document 1 discloses a high-frequency inductively coupled plasma generating apparatus including a discharge tube, a solenoid antenna, and a high-frequency power source. Patent Document 2 below includes a glass tube and a high-frequency coil wound around the tip portion thereof, Ar gas is introduced into the glass tube, and high-frequency power is applied by the high-frequency coil to generate inductively coupled plasma. A plasma generating apparatus for generating the above is disclosed.
しかしながら、上述した従来のプラズマ発生装置では、誘導結合プラズマを利用しているために細い荷電粒子ビームを安定して生成させるには限界が生じていた。 However, in the conventional plasma generator described above, since inductively coupled plasma is used, there is a limit in stably generating a thin charged particle beam.
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、細い荷電粒子ビームを安定して発生させることが可能な荷電粒子ビーム生成装置及び荷電粒子ビーム生成方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a charged particle beam generation apparatus and a charged particle beam generation method capable of stably generating a thin charged particle beam. To do.
上記課題を解決するため、本発明の一側面に係る荷電粒子ビーム生成装置は、ガス流を発生させるガス源と、基端部がガス源に接続され、先端部がテーパー状に形成された管状部材と、管状部材の側面を外側から囲むように設けられた板状電極と、板状電極にパルス電圧を印加するパルス電圧源と、荷電粒子ビームの照射対象のターゲットに負の直流バイアスを印加するバイアス電圧源と、を備え、管状部材の側面には、１以上の側孔が形成されており、管状部材には、基端部から先端部にかけて、板状電極及び側孔がこの順で配置されている。 In order to solve the above problems, a charged particle beam generating apparatus according to one aspect of the present invention includes a gas source that generates a gas flow, a tubular tube having a proximal end portion connected to the gas source and a distal end portion formed in a tapered shape. A member, a plate electrode provided so as to surround the side surface of the tubular member from the outside, a pulse voltage source that applies a pulse voltage to the plate electrode, and a negative DC bias applied to a target to be irradiated with a charged particle beam And one or more side holes are formed in the side surface of the tubular member, and the plate-like electrode and the side holes are arranged in this order from the proximal end portion to the distal end portion. Has been placed.
或いは、本発明の一側面に係る荷電粒子ビーム生成方法は、先端部がテーパー状に形成され、基端部と先端部との間の側面に１以上の側孔が形成された管状部材を用意して、管状部材の基端部にガス源からガス流を流入させ、管状部材の側面の基端部と側孔との間を外側から囲むように設けられた板状電極にパルス電圧を印加し、荷電粒子ビームの照射対象のターゲットに負の直流バイアスを印加する。 Alternatively, the charged particle beam generation method according to one aspect of the present invention provides a tubular member having a distal end formed in a tapered shape and one or more side holes formed in a side surface between the proximal end and the distal end. Then, a gas flow is introduced from the gas source into the proximal end portion of the tubular member, and a pulse voltage is applied to the plate electrode provided so as to surround the space between the proximal end portion of the side surface of the tubular member and the side hole from the outside. Then, a negative DC bias is applied to the target to be irradiated with the charged particle beam.
なお、ここでいう「テーパー状」とは、直線状に細くなる断面形状には限定されず、先端に向かうほど管状部材の中心軸に対する傾斜が急になる形状（先端が丸まった形状）や、先端に向かうほど管状部材の中心軸に対する傾斜が緩やかになる形状（先端が尖った形状）等の曲線状に細くなる断面形状をも含む。 The "tapered shape" here is not limited to a cross-sectional shape that is linearly thinned, but a shape in which the inclination with respect to the central axis of the tubular member becomes steeper toward the tip (a shape with a rounded tip), It also includes a cross-sectional shape that becomes narrower in a curved shape such as a shape in which the inclination with respect to the central axis of the tubular member becomes gentler toward the tip (a shape with a sharp tip).
本発明の上記態様によれば、管状部材の内部において基端部から先端部に向けてガス流が均一に安定して形成される。さらに、このガス流に板状電極を介してパルス電圧が印加されると共にターゲットに負の直流バイアスが印加されることにより、管状部材の内部に変位電流に伴ったイオン流が断続的に形成され、そのイオン流がイオンビームとしてターゲットに向けて断続的に出射される。これにより、ターゲットに向かう細いイオンビームを安定して生成することができる。それと同時に、管状部材の先端部におけるガス圧を適切に調整することによって管状部材の破損を防止することもできる。 According to the above aspect of the present invention, the gas flow is uniformly and stably formed from the proximal end portion toward the distal end portion inside the tubular member. Further, a pulse voltage is applied to the gas flow through the plate electrode and a negative DC bias is applied to the target, whereby an ion flow accompanying the displacement current is intermittently formed inside the tubular member. The ion flow is intermittently emitted toward the target as an ion beam. Thereby, the thin ion beam which goes to a target can be produced | generated stably. At the same time, the tubular member can be prevented from being damaged by appropriately adjusting the gas pressure at the tip of the tubular member.
上記一側面に係る荷電粒子ビーム生成装置においては、管状部材は、直線状に延びる基端部と、テーパー状に形成された先端部と、基端部と先端部とを接続する中継部と、を有しており、側孔は、中継部に形成されている、ことが好適である。かかる構成を採れば、管状部材における側孔の加工が容易となる。 In the charged particle beam generating apparatus according to the above-described one aspect, the tubular member includes a linearly extending proximal end portion, a tapered distal end portion, and a relay portion that connects the proximal end portion and the distal end portion. It is preferable that the side hole is formed in the relay portion. If this structure is taken, the side hole in the tubular member can be easily processed.
また、板状電極は、管状部材の外側面を囲むような曲板形状を有する、ことも好適である。かかる板状電極の形状によれば、管状部材の内部に形成されるイオン流の均一性が向上し、ターゲットに照射されるイオンビームの均一性をより向上させることができる。 It is also preferable that the plate electrode has a curved plate shape surrounding the outer surface of the tubular member. According to the shape of the plate electrode, the uniformity of the ion flow formed inside the tubular member is improved, and the uniformity of the ion beam irradiated to the target can be further improved.
さらに、板状電極は、管状部材の中心軸に沿って並んで２枚設けられ、パルス電圧源は、２枚の板状電極の間に接続されている、ことも好適である。この場合、ターゲットの位置に左右されずにターゲットに向けて安定してイオンビームを照射することができる。 Further, it is also preferable that two plate electrodes are provided side by side along the central axis of the tubular member, and the pulse voltage source is connected between the two plate electrodes. In this case, the ion beam can be stably irradiated toward the target without being influenced by the position of the target.
またさらに、側孔は、管状部材の中心軸の周りに等間隔に並ぶように複数配置されている、ことが好適である。この場合、管状部材の内部においてガス流のゆらぎが低減され、ターゲットに向かうイオンビームの径をより小さくすることが可能になる。さらに、管状部材の先端部でのガス圧の調整が容易となる。 Furthermore, it is preferable that a plurality of side holes are arranged so as to be arranged at equal intervals around the central axis of the tubular member. In this case, the fluctuation of the gas flow is reduced inside the tubular member, and the diameter of the ion beam toward the target can be further reduced. Furthermore, the gas pressure at the tip of the tubular member can be easily adjusted.
さらにまた、板状電極はターゲットとの間に容量結合プラズマを生成する、ことも好適である。こうすれば、ターゲットに向けて均一なイオンビームを断続的に照射することができる。 Furthermore, it is also preferable that the plate electrode generates capacitively coupled plasma with the target. In this way, a uniform ion beam can be intermittently irradiated toward the target.
本発明によれば、細い荷電粒子ビームを安定して発生させることが可能な荷電粒子ビーム生成装置及び荷電粒子ビーム生成方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a charged particle beam generation apparatus and a charged particle beam generation method capable of stably generating a thin charged particle beam.
以下、図面とともに本発明による荷電粒子ビーム生成装置及び荷電粒子ビーム生成方法の一形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。 Hereinafter, a charged particle beam generating apparatus and a charged particle beam generating method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Each drawing is made for the purpose of explanation, and is drawn so as to particularly emphasize the target portion of the explanation. Therefore, the dimensional ratio of each member in the drawings does not necessarily match the actual one.
（イオンビーム生成装置の構成）
図１は、本発明の好適な一実施形態であるイオンビーム生成装置１を示す概略構成図である。同図に示すイオンビーム生成装置１は、内部に大気圧非平衡プラズマを発生させることにより、外部に配置されたターゲットＴに向けて荷電粒子ビームであるイオンビームを照射する装置である。イオンビーム生成装置１は、主要な構成要素として、ガスボンベ３、レギュレータ４、及び流量制御部５を含むガス源７と、ガス源７からガスが供給されて内部にプラズマを発生させるキャピラリーチューブ（管状部材）９と、キャピラリーチューブ９に接続されたパルス電圧源１１と、イオンビームの照射対象であるターゲットＴに接続されたバイアス電圧源１３とを含んでいる。
(Configuration of ion beam generator)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an ion beam generating apparatus 1 which is a preferred embodiment of the present invention. An ion beam generating apparatus 1 shown in the figure is an apparatus that irradiates an ion beam, which is a charged particle beam, toward a target T arranged outside by generating atmospheric pressure non-equilibrium plasma inside. The ion beam generating apparatus 1 includes, as main components, a gas source 7 including a gas cylinder 3, a regulator 4, and a flow rate control unit 5, and a capillary tube (tubular) that is supplied with gas from the gas source 7 and generates plasma therein. Member) 9, a pulse voltage source 11 connected to the capillary tube 9, and a bias voltage source 13 connected to a target T which is an irradiation target of the ion beam.
ガスボンベ３は、レギュレータ４、流量制御部５、及びチューブ１５を介してキャピラリーチューブ９の基端１７に接続されており、ヘリウム（Ｈｅ）、メタン（ＣＨ４）、アンモニア（ＮＨ３）等のガスをキャピラリーチューブ９の内部に供給する。レギュレータ４は、ガスボンベ３からのガス流量を調整する調整弁であり、流量制御部５は、レギュレータ４を制御してガスボンベ３からキャピラリーチューブ９に導入されるガスの流量を調整するための装置であり、例えば、マスフローコントローラである。パルス電圧源１１は、キャピラリーチューブ９の外側に配置された板状電極１９に接続されて板状電極１９に周期的な矩形波であるパルス電圧を印加する電源である。バイアス電圧源１３は、ターゲットＴに接続されてターゲットＴに負の直流バイアス電圧を印加する電源である。 The gas cylinder 3 is connected to the base end 17 of the capillary tube 9 via the regulator 4, the flow rate controller 5, and the tube 15, and gas such as helium (He), methane (CH 4 ), ammonia (NH 3 ), etc. Is supplied into the capillary tube 9. The regulator 4 is an adjustment valve that adjusts the gas flow rate from the gas cylinder 3, and the flow rate control unit 5 is an apparatus that controls the regulator 4 to adjust the flow rate of the gas introduced from the gas cylinder 3 into the capillary tube 9. Yes, for example, a mass flow controller. The pulse voltage source 11 is a power source that is connected to a plate electrode 19 arranged outside the capillary tube 9 and applies a pulse voltage that is a periodic rectangular wave to the plate electrode 19. The bias voltage source 13 is a power source that is connected to the target T and applies a negative DC bias voltage to the target T.
次に、図２及び図３を参照しながら、キャピラリーチューブ９の構成について詳細に説明する。図２は、図１のキャピラリーチューブ９を拡大して示す側面図、図３は、図２のキャピラリーチューブ９のIII-III線に沿った断面図である。 Next, the configuration of the capillary tube 9 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. 2 is an enlarged side view of the capillary tube 9 of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the capillary tube 9 of FIG. 2 taken along line III-III.
キャピラリーチューブ９は、基端１７から直線状に延びたガラス製チューブである基端部２１と、先端２３にかけてテーパー状に形成されたガラス製キャピラリーチューブである先端部２５と、基端部２１と先端部２５とを接続する樹脂製チューブである中継部２７とによって構成されている。ここで、キャピラリーチューブ９の材料は、ガラスには限定されず、プラスチックに代表される樹脂等の他の材料であってもよい。このような構成のキャピラリーチューブ９の内部には、基端１７から先端２３にかけてまっすぐ延びる空洞２９が形成されており、キャピラリーチューブ９は、ガス源７から発生したガス流を基端１７から先端２３まで繋がる空洞２９内に導くことができる。 The capillary tube 9 includes a base end portion 21 that is a glass tube linearly extending from the base end 17, a tip end portion 25 that is a glass capillary tube formed in a tapered shape toward the tip end 23, and a base end portion 21. It is comprised by the relay part 27 which is a resin-made tube which connects the front-end | tip part 25. FIG. Here, the material of the capillary tube 9 is not limited to glass, but may be other materials such as a resin typified by plastic. A cavity 29 that extends straight from the base end 17 to the tip 23 is formed inside the capillary tube 9 having such a configuration. The capillary tube 9 allows the gas flow generated from the gas source 7 to flow from the base end 17 to the tip 23. It can guide in the cavity 29 connected to.
詳細には、先端部２５は、中継部２７と接続される基端３１から先端２３に向かって外径及び内径が徐々に小さくなるようなテーパー状に形成されている。ここでは、先端部２５は、基端３１から先端２３にかけて径が急に小さくなり先端２３が非常に細長くなるように、その外側面３３が曲面形状に形成されている。先端部２５の大きさは、例えば、基端３１の外径が約１ｍｍ、先端２３の外径が１００ｎｍ〜１μｍである。このような先端部２５は、例えば、外径約１ｍｍ、内径０．６ｍｍのガラスチューブをマイクロピペットプラーによって加工することによって作製される。 Specifically, the distal end portion 25 is formed in a tapered shape such that the outer diameter and the inner diameter gradually decrease from the proximal end 31 connected to the relay portion 27 toward the distal end 23. Here, the outer end surface 33 of the distal end portion 25 is formed in a curved shape so that the diameter abruptly decreases from the proximal end 31 to the distal end 23 and the distal end 23 becomes very elongated. Regarding the size of the distal end portion 25, for example, the outer diameter of the proximal end 31 is about 1 mm, and the outer diameter of the distal end 23 is 100 nm to 1 μm. Such a tip portion 25 is produced, for example, by processing a glass tube having an outer diameter of about 1 mm and an inner diameter of 0.6 mm with a micropipette puller.
また、中継部２７にはその外側面３６から内部の空洞２９に貫通する２つの側孔３７ａ，３７ｂが形成されている。この２つの側孔３７ａ，３７ｂは、キャピラリーチューブ９の中心軸の周りに外側面３６に沿って等間隔で並ぶように、すなわち、キャピラリーチューブ９の中心軸の垂直方向に互いに向かい合う位置に形成されている。 The relay portion 27 is formed with two side holes 37 a and 37 b that penetrate from the outer surface 36 to the internal cavity 29. The two side holes 37a and 37b are formed around the central axis of the capillary tube 9 at equal intervals along the outer surface 36, that is, at positions facing each other in the direction perpendicular to the central axis of the capillary tube 9. ing.
さらに、基端部２１の外側面３５の長手方向の中央部には、全体として円筒形状を有する金属製の板状電極１９が固定されている。この板状電極１９は、外側面３５に沿って基端部２１を外側から囲むように固定されている。なお、板状電極１９は、円筒状電極の一部が切欠かれたような断面Ｃ字状や、断面半円状の曲板形状であってもよい。 Further, a metal plate electrode 19 having a cylindrical shape as a whole is fixed to a central portion in the longitudinal direction of the outer side surface 35 of the base end portion 21. The plate electrode 19 is fixed along the outer surface 35 so as to surround the base end portion 21 from the outside. The plate electrode 19 may have a C-shaped cross-section in which a part of the cylindrical electrode is cut out or a curved plate shape having a semicircular cross-section.
上記のような構成のキャピラリーチューブ９に対して、ガス源７からガス流が供給されると、基端３１から先端２３にかけて空洞２９内にガス流が形成され、一部のガス流は側孔３７ａ，３７ｂから外部に排出される。これにより、キャピラリーチューブ９の先端２３を細線化した場合であっても安定して空洞２９内にガス流が形成される。また、キャピラリーチューブ９の先端２３を細線化しても先端２３に過度のガス圧が加わることが防止され、キャピラリーチューブ９の耐久性も向上する。このように、キャピラリーチューブ９内にガス流が形成された状態で、パルス電圧源１１によって板状電極１９にパルス電圧が印加可能にされるとともに、キャピラリーチューブ９の中心軸の先端２３側の延長線上にターゲットＴを配置させた状態で、ターゲットＴにバイアス電圧源１３から直流バイアス電圧が印加可能にされる。これにより、板状電極１９とターゲットＴとが相対した電極のように作用し、キャピラリーチューブ９の空洞２９内に、大気圧の容量結合プラズマが周期的パルス電圧に同期して断続的に生成される。さらに、その結果空洞２９内に生じた容量結合プラズマに含まれるイオンは、空洞２９内の電界の作用で先端２３に向けて加速されることにより、先端２３から外部に断続的なイオンビームとして放出された後、負のバイアス電圧が印加されたターゲットＴに向けてさらに加速される。 When a gas flow is supplied from the gas source 7 to the capillary tube 9 configured as described above, a gas flow is formed in the cavity 29 from the proximal end 31 to the distal end 23, and a part of the gas flow is formed in the side hole. It is discharged outside from 37a, 37b. Thereby, even when the tip 23 of the capillary tube 9 is thinned, a gas flow is stably formed in the cavity 29. Further, even if the tip 23 of the capillary tube 9 is thinned, an excessive gas pressure is prevented from being applied to the tip 23, and the durability of the capillary tube 9 is improved. In this way, in the state where the gas flow is formed in the capillary tube 9, the pulse voltage source 11 enables the pulse voltage to be applied to the plate-like electrode 19, and the extension of the center axis of the capillary tube 9 toward the tip 23 side. With the target T placed on the line, a DC bias voltage can be applied to the target T from the bias voltage source 13. As a result, the plate electrode 19 and the target T act as opposed electrodes, and capacitively coupled plasma at atmospheric pressure is intermittently generated in the cavity 29 of the capillary tube 9 in synchronization with the periodic pulse voltage. The Further, as a result, ions contained in the capacitively coupled plasma generated in the cavity 29 are accelerated toward the tip 23 by the action of the electric field in the cavity 29, and are emitted as an intermittent ion beam from the tip 23 to the outside. After that, it is further accelerated toward the target T to which a negative bias voltage is applied.
（各種測定結果）
ここで、イオンビーム生成装置１によって生成されるイオンビームの評価結果について示す。図４及び図５には、パルス電圧源１１によって印加されるパルス電圧の波形と、キャピラリーチューブ９の先端２３から放出されるイオンビームの計測結果とを示している。図５には、図４における一部の時間範囲での計測結果を示している。ここでは、キャピラリーチューブ９の先端２３の前面にターゲットＴの代わりに微小電極である静電プローブを配置し、この静電プローブを流れる電流の検出信号ＳＰ１と、板状電極１９とパルス電圧源１１の間を流れる電流の検出信号ＳＰ２とを計測した。また、同グラフには、パルス電圧源１１によって印加されるパルス電圧の波形ＳＰ０も併せて示している。この検出信号ＳＰ１がイオンビームの強度変化を表すと考えられ、検出信号ＳＰ２がキャピラリーチューブ９の空洞２９内を流れる電流の大きさを表すと考えられる。この結果によれば、パルス電圧の立ち上がりに同期した時刻ＴＩで、検出信号ＳＰ２にピークが見られ、キャピラリーチューブ９の空洞２９内に変位電流が生じている。この変位電流の発生により空洞２９内に容量結合プラズマが生成され、このプラズマ生成に伴ってキャピラリーチューブ９から放出されるイオンビームが、時刻ＴＩの直後の時刻ＴＰで、検出信号ＳＰ１のピークとして検出されていることがわかる。このことから、パルス電圧源１１によって周期的なパルス電圧を印加した場合には、イオンビーム生成装置１によって断続的なパルス状のイオンビームが生成されることが理解される。
(Various measurement results)
Here, an evaluation result of the ion beam generated by the ion beam generating apparatus 1 will be described. 4 and 5 show the waveform of the pulse voltage applied by the pulse voltage source 11 and the measurement result of the ion beam emitted from the tip 23 of the capillary tube 9. FIG. 5 shows the measurement results in a part of the time range in FIG. Here, the front surface of the tip 23 of the capillary tube 9 is disposed an electrostatic probe is microelectrode instead of the target T, and the detection signal S P1 of the current flowing through the electrostatic probe, plate electrodes 19 and the pulse voltage source 11 and a detection signal SP2 of a current flowing between 11 were measured. The graph also shows the waveform SP0 of the pulse voltage applied by the pulse voltage source 11. This detection signal S P1 is considered to represent a change in the intensity of the ion beam, and the detection signal S P2 is considered to represent the magnitude of the current flowing in the cavity 29 of the capillary tube 9. According to the result, at time T I which is synchronized with the rise of the pulse voltage, the peak is observed in the detection signal S P2, the displacement current is generated in the cavity 29 of the capillary tube 9. Capacitively coupled plasma in the cavity 29 by the generation of the displacement current is generated, the ion beam emitted from the capillary tube 9 with the plasma generation, immediately after time T I at time T P, the detection signal S P1 It turns out that it is detected as a peak. From this, it is understood that when the pulse voltage source 11 applies a periodic pulse voltage, the ion beam generator 1 generates an intermittent pulsed ion beam.
次に、イオンビーム生成装置１によって生成されるイオンビームの速度について評価した。図６には、キャピラリーチューブ９の先端２３から放出されるイオンビームの計測結果の位置依存性を示している。ここでは、キャピラリーチューブ９の先端２３の前面に静電プローブを配置し、静電プローブの先端２３からの距離ｚを様々変えながら、この静電プローブを流れる電流の検出信号ＳＰ１と、板状電極１９とパルス電圧源１１の間を流れる電流の検出信号ＳＰ２とを計測した。この計測結果から、キャピラリーチューブ９の先端２３からの距離がｚ＝1.5mm、2.5mm、3.5mm、4.5mmと離れるに従って、検出されるイオンビームのタイミングが徐々に遅れることがわかった。このことは、先端２３からキャピラリーチューブ９の長手方向に沿ってイオンビームが放出されていることを示している。そして、距離Zの差と検出信号ＳＰ１のピークのタイミング差を計算することによって、イオンビーム生成装置１によって生成されるイオンビームの進展速度を評価することができる。 Next, the velocity of the ion beam generated by the ion beam generator 1 was evaluated. FIG. 6 shows the position dependency of the measurement result of the ion beam emitted from the tip 23 of the capillary tube 9. Here, an electrostatic probe is arranged on the front surface of the tip 23 of the capillary tube 9, and the detection signal SP1 of the current flowing through the electrostatic probe and a plate-like shape are varied while changing the distance z from the tip 23 of the electrostatic probe. A detection signal SP2 of a current flowing between the electrode 19 and the pulse voltage source 11 was measured. From this measurement result, it was found that the timing of the detected ion beam gradually delayed as the distance from the tip 23 of the capillary tube 9 increased to z = 1.5 mm, 2.5 mm, 3.5 mm, and 4.5 mm. This indicates that an ion beam is emitted from the tip 23 along the longitudinal direction of the capillary tube 9. Then, by calculating the timing difference between the distance Z and the peak of the detection signal SP1 , the progress speed of the ion beam generated by the ion beam generator 1 can be evaluated.
例えば、図７及び図８には、距離ｚと輸送時間ＴＴとの関係を示している。輸送時間ＴＴは、検出信号ＳＰ２のピーク時間ＴＩと、それぞれの距離ｚにおける検出信号ＳＰ１のピーク時間ＴＰとから、
ＴＴ＝ＴＰ−ＴＩ
によって計算され、板状電極１９から静電プローブまでのイオンの輸送時間を示している。図７は、ガスとしてヘリウムを用い、キャピラリーチューブ９の先端２３の外径１μｍ、パルス電圧の大きさを±５ｋＶ、パルス電圧の周波数を５ｋＨｚとした場合、図８は、ガスとしてヘリウムを用い、キャピラリーチューブ９の先端２３の外径１００ｎｍ、パルス電圧の大きさを±５ｋＶ、パルス電圧の周波数を５ｋＨｚとした場合の計測結果である。図７の結果から、距離ｚが約1mm〜約3.5mmの範囲ではイオンビームの進展速度が約1.1×104m/sと見積もられ、距離ｚが約3.5mm〜約6.0mmの範囲ではイオンビームの進展速度が約0.5×104m/sと見積もられた。また、図８の結果から、距離ｚが0mm〜約0.7mmの範囲ではイオンビームの進展速度が約0.3×104m/sと見積もられ、距離ｚが約0.7mm〜約1.3mmの範囲ではイオンビームの進展速度が約530m/sと見積もられ、距離ｚが約1.3mm〜約1.5mmの範囲ではイオンビームの進展速度が約58m/sと見積もられた。これらの結果より、イオンビームが大気中を進むうちに速度が遅くなることが理解され、イオンビーム中の荷電粒子群は最初はイオン化フロントを維持しているが、大気中を進むにつれて荷電粒子群が再結合していることが予測される。
For example, in FIGS. 7 and 8 show the relationship between the distance z and the transport time T T. Transit time T T from the peak time T I of the detection signal S P2, the peak time T P of the detection signal S P1 at respective distances z,
T T = T P −T I
The ion transport time from the plate electrode 19 to the electrostatic probe is shown. FIG. 7 shows the case where helium is used as the gas, the outer diameter of the tip 23 of the capillary tube 9 is 1 μm, the magnitude of the pulse voltage is ± 5 kV, and the frequency of the pulse voltage is 5 kHz. It is a measurement result when the outer diameter of the tip 23 of the capillary tube 9 is 100 nm, the magnitude of the pulse voltage is ± 5 kV, and the frequency of the pulse voltage is 5 kHz. From the results shown in FIG. 7, when the distance z is in the range of about 1 mm to about 3.5 mm, the propagation speed of the ion beam is estimated to be about 1.1 × 10 4 m / s, and in the range where the distance z is about 3.5 mm to about 6.0 mm. The propagation speed of the ion beam was estimated to be about 0.5 × 10 4 m / s. Further, from the result of FIG. 8, when the distance z is in the range of 0 mm to about 0.7 mm, the ion beam propagation speed is estimated to be about 0.3 × 10 4 m / s, and the distance z is in the range of about 0.7 mm to about 1.3 mm. The ion beam propagation speed was estimated to be about 530 m / s, and the ion beam propagation speed was estimated to be about 58 m / s when the distance z was in the range of about 1.3 mm to about 1.5 mm. From these results, it is understood that the velocity of the ion beam decreases as it travels through the atmosphere, and the charged particle groups in the ion beam initially maintain the ionization front, but as the ion beam travels through the atmosphere, the charged particle groups Are expected to recombine.
さらに、イオンビーム生成装置１のキャピラリーチューブ９の先端２３から放出される粒子の性質に関する測定結果を示す。このとき、図９に示すように、キャピラリーチューブ９の前面に静電プローブ３９を配置し、この静電プローブ３９にバイアス電源４１を接続して可変バイアス電圧ＶＢを印加すると共に、静電プローブ３９を流れる電流ＩＰを、静電プローブ３９に接続された直列抵抗４３と、直列抵抗４３の両端に接続されたオシロスコープ４５を用いて測定した。図１０には、このような測定系によって計測された電流ＩＰのバイアス電圧ＶＢに対する依存性を示す。この結果から、負のバイアス電圧ＶＢを印加した場合には電流ＩＰが大きくなり、バイアス電圧ＶＢを変えてもほとんど変化しない飽和状態であり、正のバイアス電圧ＶＢを印加した場合にはバイアス電圧ＶＢが大きくなるに従って電流ＩＰが減少することがわかる。このことは、キャピラリーチューブ９の先端２３から放出される粒子の大部分は窒素イオンやヘリウムイオン等の正イオンであることを示している。 Furthermore, the measurement result regarding the property of the particle | grains discharge | released from the front-end | tip 23 of the capillary tube 9 of the ion beam generating apparatus 1 is shown. At this time, as shown in FIG. 9, an electrostatic probe 39 is arranged on the front surface of the capillary tube 9, and a bias power supply 41 is connected to the electrostatic probe 39 to apply a variable bias voltage V B. The current I P flowing through 39 was measured using a series resistor 43 connected to the electrostatic probe 39 and an oscilloscope 45 connected to both ends of the series resistor 43. Figure 10 shows a dependence on the bias voltage V B of the current I P which is measured by such a measurement system. From this result, current I P becomes large in the case of applying a negative bias voltage V B, be changed bias voltage V B is a saturated state hardly changed, in case of applying a positive bias voltage V B it can be seen that the decreasing current I P according to the bias voltage V B increases. This indicates that most of the particles emitted from the tip 23 of the capillary tube 9 are positive ions such as nitrogen ions and helium ions.
次に、イオンビーム生成装置１のキャピラリーチューブ９において発生するプラズマの成分についての測定結果を示す。図１１には、キャピラリーチューブ９において観測される発光スペクトルの分光特性を示している。同図には、上から順に、キャピラリーチューブ９の板状電極１９の近傍での分光特性、キャピラリーチューブ９の中継部２７近傍での分光特性、及びキャピラリーチューブ９の先端２３近傍での分光特性を示している。この場合、供給ガスとしてヘリウムを使用した。この測定結果から、ヘリウムの発光スペクトル（587.6nm、706.5nm）のほか、ＯＨ分子の発光スペクトル（308.9nm）や酸素（Ｏ）の発光スペクトル（777.2nm）が観測されている。これにより、イオンビーム生成装置１をレジスト膜エッチング等の様々なプロセスに応用できることがわかる。 Next, the measurement result about the component of the plasma which generate | occur | produces in the capillary tube 9 of the ion beam generating apparatus 1 is shown. FIG. 11 shows the spectral characteristics of the emission spectrum observed in the capillary tube 9. In this figure, the spectral characteristics in the vicinity of the plate electrode 19 of the capillary tube 9, the spectral characteristics in the vicinity of the relay portion 27 of the capillary tube 9, and the spectral characteristics in the vicinity of the tip 23 of the capillary tube 9 are shown in order from the top. Show. In this case, helium was used as the feed gas. From this measurement result, helium emission spectrum (587.6 nm, 706.5 nm), OH molecule emission spectrum (308.9 nm) and oxygen (O) emission spectrum (777.2 nm) are observed. Thereby, it turns out that the ion beam generating apparatus 1 can be applied to various processes such as resist film etching.
（応用例）
イオンビーム生成装置１の応用例としては、エッチング、アッシング、ＣＶＤ、表面修飾等の各種プロセスが上げられる。
(Application examples)
Examples of applications of the ion beam generator 1 include various processes such as etching, ashing, CVD, and surface modification.
例えば、ターゲットＴとして表面にフォトレジスト膜が形成された半導体基板を準備し、そのターゲットＴの表面にイオンビーム生成装置１を用いてイオンビームを照射することで、エッチング加工を実現できる。図１２には、イオンビーム生成装置１によってエッチング加工が施されたターゲットＴをＣＣＤカメラで撮影した画像を示している。この場合、ターゲットＴとして、シリコン基板上に膜厚650nm、平均表面粗さRa：1〜3nmのアクリル系樹脂をフォトレジスト膜としてコーティングされたものを用い、キャピラリーチューブ９の先端２３の外径を100nmに設定した。このとき、イオンビーム生成装置１によってターゲットＴに形成される微細パターンのサイズは、底部における幅約100nm、フォトレジスト膜の表面における幅500〜700nm、深さ30〜50nmで形成されていることが確認された。このように、イオンビーム生成装置１によれば、超微細大気圧イオンビームにより、ナノスケールのパターニングが実現される。 For example, by preparing a semiconductor substrate with a photoresist film formed on the surface as the target T and irradiating the surface of the target T with an ion beam using the ion beam generating apparatus 1, the etching process can be realized. In FIG. 12, the image which image | photographed the target T etched with the ion beam production | generation apparatus 1 with the CCD camera is shown. In this case, as the target T, a silicon substrate coated with an acrylic resin having a film thickness of 650 nm and an average surface roughness Ra of 1 to 3 nm as a photoresist film is used. Set to 100 nm. At this time, the size of the fine pattern formed on the target T by the ion beam generator 1 is about 100 nm in width at the bottom, 500 to 700 nm in width on the surface of the photoresist film, and 30 to 50 nm in depth. confirmed. Thus, according to the ion beam generator 1, nanoscale patterning is realized by the ultrafine atmospheric pressure ion beam.
また、ターゲットＴとしてフォトレジスト膜が形成された半導体基板を対象に、ターゲットＴの表面にイオンビーム生成装置１を用いてイオンビームを照射することで、アッシング加工も実現できる。図１３には、イオンビーム生成装置１によってアッシング加工が施されたターゲットＴの顕微鏡による表面画像及び断面画像を示している。この場合、ターゲットＴとして、基板上にアクリル系樹脂をフォトレジスト膜としてコーティングされたものを用い、キャピラリーチューブ９の先端２３の外径を100nmに設定し、先端２３とターゲットＴとの距離を500μm以下に設定した。この場合、ターゲットＴに形成される除去パターンの大きさは4.0μmと評価された。また、ターゲットＴに形成される除去パターンを微細化したい場合には、図１４に示すように、キャピラリーチューブ９の先端の前面にターゲットＴを挟んで磁石を配置してもよい。図１４においては、ターゲットＴと、ターゲットＴを移動させるＸＹステージ４７との間に、ターゲットＴの表面においてキャピラリーチューブ９の中心軸に沿った磁場を発生させる例えばネオジウム磁石等の磁石４９が配置される。図１５には、図１４のような構成のイオンビーム生成装置１によってアッシング加工が施されたターゲットＴの顕微鏡による表面画像及び断面画像を示している。この場合、ターゲットＴに形成される除去パターンの大きさは1.75μmと評価された。このように、イオンビーム生成装置１によれば、超微細大気圧イオンビームにより、アッシング加工の超微細化が実現される。 Further, ashing can also be realized by irradiating the surface of the target T with an ion beam using the ion beam generating apparatus 1 for a semiconductor substrate on which a photoresist film is formed as the target T. FIG. 13 shows a surface image and a cross-sectional image of the target T that has been subjected to the ashing process by the ion beam generating apparatus 1. In this case, the target T is a substrate coated with acrylic resin as a photoresist film, the outer diameter of the tip 23 of the capillary tube 9 is set to 100 nm, and the distance between the tip 23 and the target T is 500 μm. Set as follows. In this case, the size of the removal pattern formed on the target T was evaluated to be 4.0 μm. Further, when it is desired to make the removal pattern formed on the target T finer, a magnet may be arranged with the target T sandwiched between the front surfaces of the tips of the capillary tubes 9 as shown in FIG. In FIG. 14, a magnet 49 such as a neodymium magnet that generates a magnetic field along the central axis of the capillary tube 9 on the surface of the target T is disposed between the target T and the XY stage 47 that moves the target T. The FIG. 15 shows a surface image and a cross-sectional image of a target T that has been subjected to ashing by the ion beam generating apparatus 1 configured as shown in FIG. In this case, the size of the removal pattern formed on the target T was evaluated as 1.75 μm. As described above, according to the ion beam generating apparatus 1, the ashing process can be miniaturized by the ultrafine atmospheric pressure ion beam.
さらに、イオンビーム生成装置１において供給ガスとしてヘリウムとメタンの混合ガスを用いて、ＣＶＤプロセスを実現することもできる。図１６には、シリコン基板に対してイオンビーム生成装置１を用いて３点のＣＶＤ加工を施した場合の表面画像を示す。この場合、キャピラリーチューブ９の先端２３の外径を100nmに設定した。また、図１７には、
ポリカーボネート基板上にＣＶＤ加工を施した場合の表面画像を示す。このように、直径6〜9μm、膜厚300〜400nmの範囲で微細加工が可能であることがわかった。また、ポリカーボネートのような熱可塑性基板に対するデポジションも可能であることが明らかになった。
Furthermore, the CVD process can be realized by using a mixed gas of helium and methane as a supply gas in the ion beam generating apparatus 1. In FIG. 16, the surface image at the time of performing 3 points | pieces of CVD process using the ion beam production | generation apparatus 1 with respect to a silicon substrate is shown. In this case, the outer diameter of the tip 23 of the capillary tube 9 was set to 100 nm. In addition, FIG.
The surface image at the time of performing a CVD process on a polycarbonate substrate is shown. Thus, it was found that microfabrication is possible in the range of diameter 6-9 μm and film thickness 300-400 nm. It has also been found that deposition on thermoplastic substrates such as polycarbonate is possible.
また、イオンビーム生成装置１において供給ガスとしてヘリウム、酸素、アンモニアを用いて、表面修飾プロセスを実現することもできる。例えば、アンモニアを用いた場合には、アミノ基修飾を実現することができる。処理条件の一例としては、前処理として、イオンビーム生成装置１においてガス源７からヘリウムを供給してターゲットＴにイオンビームを照射する。この場合、キャピラリーチューブ９の先端２３の外径を1μm、印加するパルス電圧の大きさを±6.5kV、その電圧の周波数を5kHz、デューティ比を50％、直流バイアス電圧の大きさを-500V、先端２３とターゲットＴとの距離を250μmに設定し、処理時間を0.01秒〜0.1秒とする。その後、後処理として、イオンビーム生成装置１においてガス源７からヘリウムとアンモニアの混合ガスを供給してターゲットＴにイオンビームを照射する。この場合、処理時間を3.0秒とした以外は前処理と同じ条件とする。図１８には、イオンビーム生成装置１によってアミノ基修飾加工が施された基板の表面を蛍光顕微鏡によって観察した画像を示しており、（ａ）は前処理の処理時間を0.1秒に設定した場合、（ｂ）は前処理の処理時間を0.01秒に設定した場合を示している。これらの評価結果により、イオンビーム生成装置１によって微細な表面修飾加工が実現されることがわかった。 In addition, the surface modification process can be realized by using helium, oxygen, or ammonia as the supply gas in the ion beam generating apparatus 1. For example, when ammonia is used, amino group modification can be realized. As an example of processing conditions, as preprocessing, helium is supplied from the gas source 7 in the ion beam generating apparatus 1 to irradiate the target T with the ion beam. In this case, the outer diameter of the tip 23 of the capillary tube 9 is 1 μm, the magnitude of the applied pulse voltage is ± 6.5 kV, the frequency of the voltage is 5 kHz, the duty ratio is 50%, the magnitude of the DC bias voltage is −500 V, The distance between the tip 23 and the target T is set to 250 μm, and the processing time is set to 0.01 seconds to 0.1 seconds. Thereafter, as post-processing, the ion beam generator 1 supplies a mixed gas of helium and ammonia from the gas source 7 to irradiate the target T with the ion beam. In this case, the conditions are the same as those in the preprocessing except that the processing time is set to 3.0 seconds. FIG. 18 shows an image obtained by observing the surface of the substrate on which the amino group modification processing has been performed by the ion beam generating apparatus 1 with a fluorescence microscope. FIG. 18A shows a case where the pretreatment time is set to 0.1 second. , (B) shows a case where the pre-processing time is set to 0.01 seconds. From these evaluation results, it was found that fine surface modification processing was realized by the ion beam generator 1.
以上説明したイオンビーム生成装置１及びそれを用いたイオンビーム生成方法によれば、キャピラリーチューブ９の空洞２９内において基端部２１から先端部２５に向けてガス流が均一に安定して形成される。すなわち、基端部２１から側孔３７ａ，３７ｂに抜ける流路も設けることで空洞２９内での線速を大きくすることができる。さらに、この線速が大きくされたガス流に板状電極１９を介してパルス電圧が印加されると共にターゲットＴに負の直流バイアスが印加されることにより、キャピラリーチューブ９の空洞２９内に変位電流に伴ったイオン流が断続的に形成され、そのイオン流がイオンビームとしてターゲットＴに向けて断続的に出射される。これにより、ターゲットＴに向かう細いイオンビームを安定して生成することができる。それと同時に、キャピラリーチューブ９の先端部２５におけるガス圧を適切に調整することによってキャピラリーチューブ９の破損を防止することもできる。 According to the ion beam generation apparatus 1 and the ion beam generation method using the ion beam generation apparatus 1 described above, a gas flow is uniformly and stably formed from the proximal end portion 21 toward the distal end portion 25 in the cavity 29 of the capillary tube 9. The In other words, the linear velocity in the cavity 29 can be increased by providing a flow path extending from the base end portion 21 to the side holes 37a and 37b. Further, a pulse voltage is applied to the gas flow with the increased linear velocity via the plate electrode 19 and a negative DC bias is applied to the target T, whereby a displacement current flows into the cavity 29 of the capillary tube 9. Accordingly, an ion flow is intermittently formed, and the ion flow is intermittently emitted toward the target T as an ion beam. Thereby, the thin ion beam which goes to the target T can be produced | generated stably. At the same time, the capillary tube 9 can be prevented from being damaged by appropriately adjusting the gas pressure at the tip 25 of the capillary tube 9.
また、イオンビーム生成装置１においては、２つの側孔３７ａ，３７ｂが、キャピラリーチューブ９の中心軸の周りに等間隔に並ぶように配置されている。これにより、キャピラリーチューブ９の内部においてガス流のゆらぎが低減され、ターゲットＴに向かうイオンビームの径をより小さくすることが可能になる。さらに、キャピラリーチューブ９の先端部２５でのガス圧の調整が容易となる。 In the ion beam generating apparatus 1, the two side holes 37 a and 37 b are arranged so as to be arranged at equal intervals around the central axis of the capillary tube 9. As a result, fluctuations in the gas flow inside the capillary tube 9 are reduced, and the diameter of the ion beam toward the target T can be made smaller. Furthermore, the gas pressure at the tip 25 of the capillary tube 9 can be easily adjusted.
また、キャピラリーチューブ９は、基端部２１と先端部２５とを繋ぐ中継部２７を有しており、２つの側孔３７ａ，３７ｂは中継部２７に形成されているので、キャピラリーチューブ９における側孔３７ａ，３７ｂの加工が容易となる。 The capillary tube 9 has a relay portion 27 that connects the base end portion 21 and the distal end portion 25, and the two side holes 37 a and 37 b are formed in the relay portion 27. The holes 37a and 37b can be easily processed.
さらに、板状電極１９は、キャピラリーチューブ９の外側面３５を囲むような円筒形状を有するので、キャピラリーチューブ９の空洞２９内に形成されるイオン流の均一性が向上し、ターゲットＴに照射されるイオンビームの均一性をより向上させることができる。 Further, since the plate electrode 19 has a cylindrical shape surrounding the outer surface 35 of the capillary tube 9, the uniformity of the ion flow formed in the cavity 29 of the capillary tube 9 is improved and the target T is irradiated. The ion beam uniformity can be further improved.
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、中継部２７に形成される側孔の数は１以上であれば特定数には限定されない。例えば、図１９に示すように、４つの側孔３７ａ〜３７ｄが、キャピラリーチューブ９の中心軸の周りに等間隔に並ぶように形成されてもよい。ただし、側孔の配置は必ずしも等間隔でなくてもよい。このように側孔の数を増加させることで、キャピラリーチューブ９から放出されるイオンビームの揺らぎが抑えられてターゲットＴに照射されるビームの径を小さくすることができる。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, the number of side holes formed in the relay portion 27 is not limited to a specific number as long as it is 1 or more. For example, as shown in FIG. 19, four side holes 37 a to 37 d may be formed so as to be arranged at equal intervals around the central axis of the capillary tube 9. However, the side holes are not necessarily arranged at regular intervals. By increasing the number of side holes in this way, fluctuation of the ion beam emitted from the capillary tube 9 can be suppressed, and the diameter of the beam irradiated to the target T can be reduced.
また、板状電極１９に印加するパルス電圧は矩形波には限定されず、正弦波のパルス電圧であってもよい。この場合も、キャピラリーチューブ９の空洞２９内に変位電流に伴ったイオン流が断続的に形成される。 The pulse voltage applied to the plate electrode 19 is not limited to a rectangular wave, and may be a sine pulse voltage. Also in this case, an ion flow accompanying the displacement current is intermittently formed in the cavity 29 of the capillary tube 9.
また、図２０に示す本発明の変形例であるイオンビーム生成装置１０１のように、板状電極１９と同一形状を有する２つの板状電極１９ａ，１９ｂをキャピラリーチューブ９の基端部２１の中心軸に沿って並ぶように固定し、パルス電圧源１１を２つの板状電極１９ａ，１９ｂの間を接続するようにしてもよい。このような構成によっても、パルス電圧源１１によって２つの板状電極１９ａ，１９ｂの間にパルス電圧が印加されることにより、キャピラリーチューブ９の空洞２９内に変位電流に伴ったイオン流が断続的に形成される。図２１には、イオンビーム生成装置１０１によってアミノ基修飾加工が施された基板の表面を蛍光顕微鏡によって観察した画像を示している。この場合、図１８（ｂ）に示す観察結果が得られたときと処理条件を同一に設定した。この結果により、イオンビーム生成装置１０１を利用すれば、表面修飾加工の更なる微細化が実現されることがわかった。 Further, like the ion beam generating apparatus 101 which is a modified example of the present invention shown in FIG. 20, two plate electrodes 19 a and 19 b having the same shape as the plate electrode 19 are connected to the center of the proximal end portion 21 of the capillary tube 9. The pulse voltage source 11 may be fixed so as to be aligned along the axis, and the two plate electrodes 19a and 19b may be connected. Even with such a configuration, a pulse voltage is applied between the two plate electrodes 19 a and 19 b by the pulse voltage source 11, whereby an ion flow accompanying the displacement current is intermittently generated in the cavity 29 of the capillary tube 9. Formed. FIG. 21 shows an image obtained by observing, with a fluorescence microscope, the surface of the substrate that has been subjected to the amino group modification by the ion beam generator 101. In this case, the processing conditions were set the same as when the observation result shown in FIG. 18B was obtained. From this result, it was found that if the ion beam generating apparatus 101 is used, further refinement of the surface modification process can be realized.
１，１０１…イオンビーム生成装置、７…ガス源、９…キャピラリーチューブ（管状部材）、１１…パルス電圧源、１３…バイアス電圧源、１７…基端、１９，１９ａ，１９ｂ…板状電極、２１…基端部、２３…先端、２５…先端部、２７…中継部、２９…空洞、３３，３５，３６…外側面、３７ａ〜３７ｄ…側孔。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ... Ion beam generator, 7 ... Gas source, 9 ... Capillary tube (tubular member), 11 ... Pulse voltage source, 13 ... Bias voltage source, 17 ... Base end, 19, 19a, 19b ... Plate electrode, 21 ... Base end part, 23 ... Tip, 25 ... Tip part, 27 ... Relay part, 29 ... Cavity, 33, 35, 36 ... Outer surface, 37a-37d ... Side hole.
Claims (7)
基端部が前記ガス源に接続され、先端部がテーパー状に形成された管状部材と、
前記管状部材の側面を外側から囲むように設けられた板状電極と、
前記板状電極にパルス電圧を印加するパルス電圧源と、
荷電粒子ビームの照射対象のターゲットに負の直流バイアスを印加するバイアス電圧源と、を備え、
前記管状部材の側面には、１以上の側孔が形成されており、
管状部材には、前記基端部から前記先端部にかけて、前記板状電極及び前記側孔がこの順で配置されている、
ことを特徴とする荷電粒子ビーム生成装置。 A gas source for generating a gas flow;
A tubular member having a proximal end connected to the gas source and a distal end formed in a tapered shape;
A plate-like electrode provided so as to surround the side surface of the tubular member from the outside;
A pulse voltage source for applying a pulse voltage to the plate electrode;
A bias voltage source that applies a negative DC bias to a target to be irradiated with the charged particle beam,
One or more side holes are formed on the side surface of the tubular member,
In the tubular member, the plate electrode and the side hole are arranged in this order from the base end portion to the tip end portion.
A charged particle beam generator characterized by that.
前記側孔は、前記中継部に形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム生成装置。 The tubular member includes the base end portion extending linearly, the tip portion formed in a taper shape, and a relay portion connecting the base end portion and the tip portion,
The side hole is formed in the relay portion,
The charged particle beam generating apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム生成装置。 The plate electrode has a curved plate shape surrounding the outer surface of the tubular member,
The charged particle beam generation apparatus according to claim 1, wherein
前記パルス電圧源は、前記２枚の板状電極の間に接続されている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム生成装置。 The plate electrode is provided in two along the central axis of the tubular member,
The pulse voltage source is connected between the two plate electrodes.
The charged particle beam generating apparatus according to claim 1, wherein
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム生成装置。 A plurality of the side holes are arranged so as to be arranged at equal intervals around the central axis of the tubular member.
The charged particle beam generation apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム生成装置。 The plate electrode generates capacitively coupled plasma with the target;
The charged particle beam generating apparatus according to claim 1, wherein
前記管状部材の側面の前記基端部と前記側孔との間を外側から囲むように設けられた板状電極にパルス電圧を印加し、
荷電粒子ビームの照射対象のターゲットに負の直流バイアスを印加する、
ことを特徴とする荷電粒子ビーム生成方法。 A tubular member having a distal end formed in a tapered shape and one or more side holes formed on a side surface between the proximal end and the distal end is prepared, and a gas is supplied from a gas source to the proximal end of the tubular member. Flow in,
Applying a pulse voltage to a plate-like electrode provided so as to surround between the base end portion of the side surface of the tubular member and the side hole from the outside,
Apply a negative DC bias to the target to be irradiated with the charged particle beam,
The charged particle beam generation method characterized by the above-mentioned.
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| JP2017501558A (en) * | 2013-10-07 | 2017-01-12 | サントレ ナティオナル ド ラ ルシェルシェ シアンティフィク | Method and system for submicron structuring of substrate surface |
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| JP5877509B2 (en) | 2016-03-08 |
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