JP2015028892A - Ion beam device with gas field ionization ion source, and composite charged particle beam machine with ion beam device - Google Patents

Ion beam device with gas field ionization ion source, and composite charged particle beam machine with ion beam device Download PDF

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博幸 武藤
川浪 義実
Yoshimi Kawanami
義実 川浪
志知 広康
Hiroyasu Shichi
広康 志知
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion beam device with a gas field ionization ion source which is arranged so that evacuated gas can be prevented from being reversely flowed in an exhaust system and entering a gas ionization chamber of the gas field ionization ion source.SOLUTION: The present invention relates to: an ion beam device arranged to apply, to a sample, an ion beam produced by a gas field ionization ion source to observe or process the sample; and a composite charged particle beam machine with such an ion beam device, which comprises an ionization gas exhaust system for exhausting an ionization gas, provided that the ionization gas exhaust system is independent of an exhaust system for exhausting the charged particle beam device and a vacuum container such as a sample chamber to set a sample in. According to the present invention, the following are made possible: to prevent an exhausted gas from being reversely flowed in the exhaust system and consequently, entering the gas ionization chamber of the gas field ionization ion source; and to avoid an ion beam emission failure and the breaking of an emitter tip.

Description

本発明は、ガス電界電離イオン源を備え、イオンビームによる加工や観察の能力を有するイオンビーム装置に関する。また、当該イオンビーム装置と、イオン顕微鏡や電子顕微鏡などを組み合わせた複合荷電粒子線装置に関する。   The present invention relates to an ion beam apparatus including a gas field ion source and having ion beam processing and observation capabilities. The present invention also relates to a composite charged particle beam apparatus in which the ion beam apparatus is combined with an ion microscope or an electron microscope.

電子を走査しながら試料に照射して、試料から放出される二次荷電粒子を検出すれば試料表面の構造を観察することができる。これは走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope、 以下SEMと略記)と呼ばれる。一方、イオンビームを走査しながら試料に照射して、試料から放出される二次荷電粒子を検出しても試料表面の構造を観察することができる。これは走査イオン顕微鏡(Scanning Ion Microscope、以下SIMと略記)と呼ばれる。
特に、水素、ヘリウムなどの質量の軽いイオン種を試料に照射すれば、相対的にスパッタ作用は小さくなり、試料を観察するのに好適となる。
By irradiating the sample while scanning electrons and detecting secondary charged particles emitted from the sample, the structure of the sample surface can be observed. This is called a scanning electron microscope (hereinafter abbreviated as SEM). On the other hand, the structure of the sample surface can be observed even when the sample is irradiated with the ion beam and the secondary charged particles emitted from the sample are detected. This is called a scanning ion microscope (hereinafter abbreviated as SIM).
In particular, if the sample is irradiated with a light ion species such as hydrogen or helium, the sputtering effect becomes relatively small, which is suitable for observing the sample.

イオン顕微鏡のイオン源としては、ガス電界電離イオン源が好適である。ガス電界電離イオン源とは、エミッタティップが作る電界によってガスをイオン化し、これをイオンビームとして放出するイオン源である。ガス電界電離イオン源は、高電圧が印加できる針状のエミッタティップを内部に持つガスイオン化室を有し、ガスイオン化室にはガス源からガス供給配管を介してイオン化ガスが供給される。高電圧が印加され強電界のかかった針状のエミッタティップ先端にガス供給配管から供給されたイオン化ガス(あるいはガス分子)が近づくと、ガス(ガス分子)内の電子が、電界によって低減したポテンシャル障壁をトンネリングすることによって正イオンとなり放出される。ガス電界電離イオン源では、これをイオンビームとして利用するため、エネルギー幅の狭いイオンビームを生成することができる。また、イオン発生源のサイズが小さいため、微細なイオンビームを生成することができる。   As the ion source of the ion microscope, a gas field ion source is suitable. The gas field ion source is an ion source that ionizes a gas by an electric field created by an emitter tip and emits the ion beam as an ion beam. The gas field ion source has a gas ionization chamber having a needle-like emitter tip to which a high voltage can be applied. An ionized gas is supplied from the gas source to the gas ionization chamber through a gas supply pipe. When ionized gas (or gas molecules) supplied from a gas supply pipe approaches the tip of a needle-like emitter tip to which a high voltage is applied and a strong electric field is applied, the potential of electrons in the gas (gas molecules) being reduced by the electric field By tunneling the barrier, positive ions are released. Since the gas field ion source uses this as an ion beam, an ion beam having a narrow energy width can be generated. Further, since the size of the ion generation source is small, a fine ion beam can be generated.

特許文献1においては、イオン顕微鏡のガス電界電離イオン源を真空排気する真空ポンプは、非蒸発ゲッタポンプとイオンポンプの組み合わせ、非蒸発ゲッタポンプとノーブルポンプの組み合わせ、または、非蒸発ゲッタポンプとエクセルポンプの組み合わせが好適であると開示されている。また、イオン顕微鏡による試料観察時の試料室の主たる真空排気ポンプを、非蒸発ゲッタポンプとイオンポンプの組み合わせ、非蒸発ゲッタポンプとノーブルポンプの組み合わせ、若しくは、非蒸発ゲッタポンプとエクセルポンプの組み合わせとする、または、大気からの真空粗引きにターボ分子ポンプを使用し、イオンビームによる試料観察時にはターボ分子ポンプを停止することが開示されている。   In Patent Document 1, a vacuum pump for evacuating a gas field ion source of an ion microscope is a combination of a non-evaporable getter pump and an ion pump, a combination of a non-evaporable getter pump and a noble pump, or a combination of a non-evaporable getter pump and an Excel pump. Are disclosed as preferred. Also, the main evacuation pump of the sample chamber at the time of sample observation with an ion microscope is a combination of a non-evaporable getter pump and an ion pump, a combination of a non-evaporable getter pump and a noble pump, or a combination of a non-evaporable getter pump and an Excel pump, or In addition, it is disclosed that a turbo molecular pump is used for roughing vacuum from the atmosphere, and the turbo molecular pump is stopped when observing a sample with an ion beam.

国際公開第2009/147894号International Publication No. 2009/147894

本願発明者が、排気時のガス電界電離イオン源の安定性について鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。   As a result of intensive studies on the stability of the gas field ion source during exhaust, the inventors of the present application have obtained the following knowledge.

特許文献1では、大気圧から、非蒸発ゲッタポンプ、ノーブルポンプ、またはエクセルポンプが起動できる圧力まで気体を排気する補助ポンプや、ターボ分子ポンプの排気口(排出口)での圧力を規定背圧まで排気する補助ポンプまで含めた真空排気系については開示されていない。   In Patent Document 1, the pressure at the exhaust port (exhaust port) of the auxiliary pump that exhausts gas from the atmospheric pressure to a pressure at which the non-evaporable getter pump, the noble pump, or the Excel pump can be activated, or the turbo molecular pump to the specified back pressure A vacuum exhaust system including an auxiliary pump for exhausting is not disclosed.

一方、通常、複合荷電粒子線装置では、コスト低減と装置サイズを小さくするために、補助ポンプを共用する真空排気系を用いることが普通であるため、本願発明者は、補助ポンプを共用する真空排気系を検討した。   On the other hand, in general, in the composite charged particle beam apparatus, in order to reduce the cost and the apparatus size, it is common to use an evacuation system that shares the auxiliary pump. The exhaust system was examined.

しかし、この真空排気系は、全体では、ガス電界電離イオン源を真空排気する排気系と試料室を真空排気する排気系とが繋がることになるため、真空ポンプが動作していても、排気している気体がどちらかの排気系を逆流して真空容器内に侵入する場合があることを、本願発明者は突き止めた。   However, this evacuation system generally connects the evacuation system for evacuating the gas field ion source and the evacuation system for evacuating the sample chamber. The inventor of the present application has found that the gas in the air may flow back into one of the exhaust systems and enter the vacuum vessel.

例えば、ヘリウムや水素のように排気するイオン化ガスの質量が軽い場合や、ガス電界電離イオン源の壁面に残留する不純物ガスを排出するために意図的にイオン化ガスをイオン顕微鏡による試料観察時のイオン化ガス圧(常用量)よりも高圧にした(多量に導入した)場合や、エミッタティップの寿命を延ばすためにガス電界電離イオン源のイオン化ガスを排気するレンズ開口部からの差動排気と、これとは別に排気量を変更できる排気手段とを設け、イオン化ガスの導入量を増やすと共に、した排気量を変更できる排気手段で適切な排気量に調整して、排気量も増やした導入量に応じた量に増やしてイオン化ガス圧はイオン顕微鏡による試料観察時の圧力に保つ場合や、試料室にイオンビームを照射したときの試料のチャージアップを防止するためのガス供給手段や、試料近傍にエッチングやデポジションガスを供給するガス供給手段を設けて意図的に試料室へイオン化ガス以外のガス(気体)を導入する場合である。   For example, when ionizing gas such as helium or hydrogen is light in mass, or ionized gas is intentionally ionized when observing a sample with an ion microscope in order to discharge impurity gas remaining on the wall of the gas field ion source. Differential exhaust from the lens opening that exhausts the ionized gas of the gas field ion source in order to extend the life of the emitter tip when the pressure is higher than the gas pressure (ordinary dose) (introduced in large quantities) In addition to increasing the amount of ionized gas introduced by adjusting the exhaust amount, the exhaust amount that can be changed can be adjusted to an appropriate exhaust amount according to the increased amount of exhaust. If the ionization gas pressure is kept at the same level as when observing the sample with an ion microscope, or the sample chamber is irradiated with an ion beam, the sample is prevented from being charged up. Gas supply means and for a case of introducing an ionizable gas than the gas (gas) to intentionally sample chamber provided with a gas supply means for supplying an etching or deposition gas to the vicinity of the sample.

排気する気体の質量、若しくはその排気量、またはその両方の要因によって、排気している気体が排気系を逆流して、イオン顕微鏡のガス電界電離イオン源のガスイオン化室に侵入すると、イオンビームのエミッションが不安定になったり、エミッタティップが破壊されたりして重大な不具合を引き起こし、イオン顕微鏡像の観察ができなくなる可能性がある。   If the exhausted gas flows backward through the exhaust system and enters the gas ionization chamber of the ion field ion source of the ion microscope due to the mass of the exhausted gas, the exhaust amount, or both, the ion beam Emission may become unstable or the emitter tip may be destroyed, causing serious malfunctions and making it impossible to observe the ion microscope image.

本発明の目的は、排気している気体が排気系を逆流してガス電界電離イオン源のガスイオン化室に侵入することを防止することに関する。
An object of the present invention relates to preventing the exhausted gas from flowing back into the exhaust system and entering the gas ionization chamber of the gas field ion source.

本発明は、例えば、ガス電界電離イオン源から発生するイオンビームを試料に照射して試料を観察または加工するイオンビーム装置や、当該イオンビーム装置を含む複合荷電粒子線装置において、荷電粒子線装置や試料が配置される試料室などの他の真空容器を排気する排気系とは独立したイオン化ガスを排気するイオン化ガス排気系を備えることに関する。   The present invention relates to, for example, an ion beam apparatus for observing or processing a sample by irradiating the sample with an ion beam generated from a gas field ion source, or a charged particle beam apparatus including the ion beam apparatus. And an ionized gas exhaust system that exhausts ionized gas independent from an exhaust system that exhausts other vacuum vessels such as a sample chamber in which a sample is placed.

また、本発明は、例えば、ガス電界電離イオン源から発生するイオンビームを試料に照射して試料を観察または加工するイオンビーム装置や、当該イオンビーム装置を含む複合荷電粒子線装置において、荷電粒子線装置や試料が配置される試料室などの他の真空容器を排気する排気系とは繋がっていないイオン化ガスを排気するイオン化ガス排気系を備えることに関する。
Further, the present invention relates to, for example, an ion beam device that observes or processes a sample by irradiating the sample with an ion beam generated from a gas field ion source, or a charged particle beam device including the ion beam device. The present invention relates to the provision of an ionized gas exhaust system that exhausts an ionized gas that is not connected to an exhaust system that exhausts other vacuum containers such as a wire device and a sample chamber in which a sample is placed.

本発明によれば、排気している気体が排気系を逆流してガス電界電離イオン源のガスイオン化室に侵入することを防止でき、イオンビームのエミッション不良やエミッタティップの破壊を回避することができる。
According to the present invention, it is possible to prevent the exhausted gas from flowing back into the exhaust system and entering the gas ionization chamber of the gas field ion source, thereby avoiding an ion beam emission defect and an emitter tip breakdown. it can.

実施例1にかかるイオンビーム装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an ion beam apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施例2にかかるイオンビーム装置の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an ion beam apparatus according to a second embodiment. 実施例3にかかるイオンビーム装置の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an ion beam apparatus according to Example 3. 実施例4にかかるイオンビーム装置の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an ion beam apparatus according to Example 4; 実施例5にかかるイオンビーム装置の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an ion beam apparatus according to a fifth embodiment. 実施例6にかかるイオンビーム装置の概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an ion beam apparatus according to Example 6. 実施例7にかかるイオンビーム装置の概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an ion beam apparatus according to Example 7. 実施例8にかかるイオンビーム装置の概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an ion beam apparatus according to an eighth embodiment. 実施例9にかかるイオンビーム装置の概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an ion beam apparatus according to Example 9. 実施例10にかかるイオンビーム装置の概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an ion beam apparatus according to Example 10; 実施例11にかかるイオンビーム装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the ion beam apparatus concerning Example 11. FIG. 実施例12にかかるイオンビーム装置の概略構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an ion beam apparatus according to Example 12;

実施例で説明するイオンビーム装置は、電子ビームを用いた装置に比べて試料表面の情報に敏感である。これは、二次荷電粒子の励起領域が電子ビームの照射に比べて試料表面により局在するからである。また、電子ビームでは、電子の波としての性質が無視できないため、回折効果により収差が発生する。一方、イオンビームでは、電子に比べて重いため、回折効果を無視することができる。   The ion beam apparatus described in the embodiment is more sensitive to information on the sample surface than an apparatus using an electron beam. This is because the excitation region of the secondary charged particles is localized on the sample surface as compared with the irradiation of the electron beam. In addition, since the electron beam property cannot be ignored in the electron beam, aberration occurs due to the diffraction effect. On the other hand, since the ion beam is heavier than electrons, the diffraction effect can be ignored.

これらの特徴を生かしたイオンビーム装置として、例えば走査イオン顕微鏡がある。走査イオン顕微鏡はイオンビームを走査しながら試料に照射して、試料から放出される二次荷電粒子を検出して試料表面の構造を観察する装置である。特に、水素、ヘリウムなどの質量の軽いイオン種を試料に照射すれば、相対的にスパッタ作用は小さくなり、試料を観察するのに好適となる。   As an ion beam apparatus taking advantage of these features, for example, there is a scanning ion microscope. A scanning ion microscope is an apparatus that observes the structure of a sample surface by irradiating a sample while scanning an ion beam to detect secondary charged particles emitted from the sample. In particular, if the sample is irradiated with a light ion species such as hydrogen or helium, the sputtering effect becomes relatively small, which is suitable for observing the sample.

また、イオンビームを試料に照射して試料を透過したイオンを検出すれば、試料内部の構造を反映した情報を得ることもできる。これは透過イオン顕微鏡と呼ばれる。特に、水素、ヘリウムなどの質量の軽いイオン種を試料に照射すれば、試料を透過する割合が大きくなり観察するのに好適となる。   In addition, if an ion beam is irradiated on a sample and ions that have passed through the sample are detected, information reflecting the structure inside the sample can be obtained. This is called a transmission ion microscope. In particular, if the sample is irradiated with a light ion species such as hydrogen or helium, the rate of transmission through the sample is increased, which is suitable for observation.

逆に、アルゴン、キセノン、ガリウムなどの質量の重いイオン種を試料に照射すれば、スパッタ作用により試料を加工するのに好適となる。特に、液体金属イオン源(Liquid Metal Ion Source、以下LMISと略記)を用いた集束イオンビーム装置(Focused Ion Beam、以下FIBと略記)が集束イオンビーム加工観察装置として知られている。更に、近年では走査電子顕微鏡(SEM)と集束イオンビーム(FIB)の複合機であるFIB-SEM装置も用いられている。FIB-SEM装置では、FIBを照射して所望の箇所に角穴を形成することにより、その断面をSEM観察することができる。また、プラズマイオン源やガス電界電離イオン源により、アルゴンやキセノンなどのガスイオンを生成して試料に照射するようにしても試料の加工は可能である。   Conversely, if the sample is irradiated with a heavy ion species such as argon, xenon, or gallium, it is suitable for processing the sample by sputtering. In particular, a focused ion beam apparatus (Focused Ion Beam, hereinafter abbreviated as FIB) using a liquid metal ion source (hereinafter abbreviated as LMIS) is known as a focused ion beam processing observation apparatus. Furthermore, in recent years, a FIB-SEM apparatus that is a combined machine of a scanning electron microscope (SEM) and a focused ion beam (FIB) is also used. In the FIB-SEM apparatus, the cross section can be observed by SEM by irradiating the FIB and forming a square hole at a desired location. The sample can also be processed by generating gas ions such as argon and xenon by a plasma ion source or a gas field ion source and irradiating the sample.

実施例では、ガス電界電離イオン源から発生するイオンビームを試料に照射して試料を観察または加工するイオンビーム装置と、荷電粒子線装置とを備えた複合荷電粒子線装置において、ガス電界電離イオン源が、陽極となるエミッタティップと、陰極となる引出電極と、少なくともエミッタティップを収容する真空容器と、エミッタティップの先端部と引出電極との間の空間にイオン化ガスを供給するガス導入口と、イオン化ガスを排気するガス排気口と、を備え、荷電粒子線装置および試料が配置される試料室を排気する排気系とは独立したイオン化ガスを排気するイオン化ガス排気系を備えることを開示する。   In an embodiment, in a combined charged particle beam apparatus including an ion beam apparatus that irradiates a sample with an ion beam generated from a gas field ion source and observes or processes the sample, and a charged particle beam apparatus, the gas field ion ion An emitter tip serving as an anode, an extraction electrode serving as a cathode, a vacuum container containing at least the emitter tip, and a gas inlet for supplying ionized gas to a space between the tip of the emitter tip and the extraction electrode; A gas exhaust port for exhausting ionized gas, and an ionized gas exhaust system for exhausting ionized gas independent of an exhaust system for exhausting a charged particle beam device and a sample chamber in which a sample is disposed. .

また、実施例では、ガス電界電離イオン源から発生するイオンビームを試料に照射して試料を観察または加工するイオンビーム装置において、ガス電界電離イオン源が、陽極となるエミッタティップと、陰極となる引出電極と、少なくともエミッタティップを収容する真空容器と、エミッタティップの先端部と引出電極との間の空間にイオン化ガスを供給するガス導入口と、イオン化ガスを排気するガス排気口と、を備え、試料が配置される試料室を排気する排気系とは繋がっていないイオン化ガスを排気するイオン化ガス排気系を備えることを開示する。   In the embodiment, in an ion beam apparatus for observing or processing a sample by irradiating the sample with an ion beam generated from the gas field ion source, the gas field ion source becomes an emitter tip and a cathode. An extraction electrode; a vacuum vessel that houses at least the emitter tip; a gas introduction port that supplies ionized gas to a space between the tip of the emitter tip and the extraction electrode; and a gas exhaust port that exhausts the ionized gas. Disclosed is an ionized gas exhaust system that exhausts an ionized gas that is not connected to an exhaust system that exhausts a sample chamber in which a sample is disposed.

また、実施例では、ガス排出口および/またはガス導入口が、接地電位の構造体に設けられていることを開示する。   Moreover, in an Example, it discloses that the gas exhaust port and / or the gas inlet port are provided in the structure having the ground potential.

また、実施例では、ガスイオン化室の最低温部を5K以上昇温できる昇温機構を備えることを開示する。   In addition, the embodiment discloses that a temperature raising mechanism capable of raising the temperature of the lowest temperature portion of the gas ionization chamber by 5K or more is provided.

また、実施例では、液体金属イオン源を備えたイオンビーム装置において、当該液体金属イオン源を収容する真空容器の排気系が不活性ガスを排気できる真空ポンプを備えることを開示する。   Moreover, in an Example, it discloses that the exhaust system of the vacuum vessel which accommodates the said liquid metal ion source is provided with the vacuum pump which can exhaust an inert gas in the ion beam apparatus provided with the liquid metal ion source.

また、実施例では、液体金属イオン源を備えたイオンビーム装置において、当該液体金属イオン源を収容する真空容器の排気系がノーブルポンプまたはエクセルポンプを備えることを開示する。   Moreover, in an Example, it discloses that the exhaust system of the vacuum container which accommodates the said liquid metal ion source is provided with a Noble pump or an Excel pump in the ion beam apparatus provided with the liquid metal ion source.

また、実施例では、ガス電界電離イオン源が、少なくともエミッタティップを収容する真空容器と、他の真空容器とを分離するバルブを備えることを開示する。   Moreover, in an Example, it discloses that a gas field ionization ion source is provided with the valve | bulb which isolate | separates the vacuum vessel which accommodates at least an emitter tip, and another vacuum vessel.

また、実施例では、ガス電界電離イオン源のイオン源室と試料室との間にある空間を排気する独立した排気系を備えることを開示する。   Moreover, in an Example, disclosing providing the independent exhaust system which exhausts the space between the ion source chamber of a gas field ionization ion source, and a sample chamber.

以下、上記およびその他の本発明の新規な特徴と効果について図面を参酌して説明する。なお、図面は専ら発明の理解のために用いるものであり、権利範囲を減縮するものではない。また、各実施例は適宜組み合わせることが可能であり、本明細書ではそのような組み合わせ形態についても開示する。
The above and other novel features and effects of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are used exclusively for understanding the invention and do not reduce the scope of rights. In addition, the embodiments can be appropriately combined, and such a combination form is also disclosed in this specification.

図1を参照して、本実施例にかかるイオンビーム装置の構成を説明する。   With reference to FIG. 1, the structure of the ion beam apparatus concerning a present Example is demonstrated.

イオンビーム装置は、エミッタティップ1、引き出し電極2、ガス供給配管4、ガス排気口52、冷却機構60、および冷却伝導機構61を有するイオン源室5と、イオン源室5を真空に排気するためのイオン源室真空排気用ポンプ21、補助真空排気用ポンプ22、バルブ30、イオン化ガスのガス源15、試料室10、FIBカラム31、FIB真空排気用ポンプ26、FIBイオン源排気系バルブ27、試料室真空排気用ポンプ23、補助真空排気用ポンプ24、ならびにガス供給手段40を有する。なお、ガス供給配管4とガス導入口16を総称してガス導入部ということとする。また、本実施例ではガス排気口52をガス排出部ということとする。本実施例では、FIBカラム31の真空容器の気体を大気圧から排気する補助ポンプを試料室真空排気用ポンプ23、補助真空排気用ポンプ24が兼ねているが、別途FIBカラム31専用の独立した排気系を設けても良い。イオン源室5と試料室10は、開口部18を介して繋がっている。イオン源は、ガス電界電離イオン源である。高電圧(電源は図に記載していない)が印加できる針状のエミッタティップ1を内部に持つガスイオン化室6にガス源15からガス供給配管4を介してイオン化ガスを供給する。高電圧が印加され強電界のかかった針状のエミッタティップ1先端にガス供給配管4から供給されたイオン化ガス(あるいはガス分子)が近づくと、ガス(ガス分子)内の電子が電界によって低減したポテンシャル障壁をトンネリングすることによって、正イオンとなって放出される。ガス電界電離イオン源では、これをイオンビームとして利用する。
本実施例では、イオン源室5により囲まれた空間が、ガスをイオン化するガスイオン化室6を兼ねている。つまり、ガスイオン化室6とは、少なくともエミッタティップ1を囲むように一つまたは複数の部材から構成され、内部にガスが導入される構造物といえる。
The ion beam apparatus includes an ion source chamber 5 having an emitter tip 1, an extraction electrode 2, a gas supply pipe 4, a gas exhaust port 52, a cooling mechanism 60, and a cooling conduction mechanism 61, and for evacuating the ion source chamber 5 to a vacuum. Ion source chamber vacuum pump 21, auxiliary vacuum pump 22, valve 30, ionized gas source 15, sample chamber 10, FIB column 31, FIB vacuum pump 26, FIB ion source exhaust valve 27, A sample chamber evacuation pump 23, an auxiliary evacuation pump 24, and a gas supply means 40 are provided. The gas supply pipe 4 and the gas introduction port 16 are collectively referred to as a gas introduction part. In this embodiment, the gas exhaust port 52 is referred to as a gas exhaust unit. In the present embodiment, the sample chamber vacuum pump 23 and the auxiliary vacuum pump 24 also serve as auxiliary pumps for exhausting the gas in the vacuum container of the FIB column 31 from the atmospheric pressure. An exhaust system may be provided. The ion source chamber 5 and the sample chamber 10 are connected via an opening 18. The ion source is a gas field ion source. An ionized gas is supplied from a gas source 15 through a gas supply pipe 4 to a gas ionization chamber 6 having a needle-like emitter tip 1 to which a high voltage (power supply is not shown in the figure) can be applied. When the ionized gas (or gas molecule) supplied from the gas supply pipe 4 approaches the tip of the needle-like emitter tip 1 to which a high electric field is applied and a strong electric field is applied, electrons in the gas (gas molecule) are reduced by the electric field. By tunneling the potential barrier, positive ions are released. In a gas field ion source, this is used as an ion beam.
In this embodiment, the space surrounded by the ion source chamber 5 also serves as the gas ionization chamber 6 that ionizes the gas. That is, it can be said that the gas ionization chamber 6 is a structure in which gas is introduced into one or more members so as to surround at least the emitter tip 1.

ガスイオン化室6にイオン化ガス(あるいはガス分子)を導入するときには、バルブ30を閉じ、ガスイオン化室6にイオン化ガス(あるいはガス分子)を保持する。開口部18がガス排気口52を兼ねており、ガスイオン化室6のイオン化ガス(あるいはガス分子)は開口部18を介して差動排気される。導入するイオン化ガス(あるいはガス分子)の導入量は、既定のイオン化ガス圧(イオン顕微鏡による試料観察や分析など、用途や目的により変化する)になるよう開口部18を介して差動排気される排気量とバランスのとれる量に調整される。   When introducing ionized gas (or gas molecules) into the gas ionization chamber 6, the valve 30 is closed and the ionized gas (or gas molecules) is held in the gas ionization chamber 6. The opening 18 also serves as the gas exhaust port 52, and the ionized gas (or gas molecules) in the gas ionization chamber 6 is differentially exhausted through the opening 18. The introduced amount of ionized gas (or gas molecules) to be introduced is differentially exhausted through the opening 18 so as to be a predetermined ionized gas pressure (varies depending on the purpose and purpose such as sample observation and analysis by an ion microscope). The amount is adjusted to balance the displacement.

また、導入するイオン化ガス(あるいはガス分子)の導入量をした場合よりも増やして、この増えた分はバルブ30を完全に閉止せずに開放量を調整してバルブ30を介して排気することで、既定のイオン化ガス圧になるよう排気量を調整しても良い。この場合、イオン化ガスの排気量は開口部18を介した差動排気量とバルブ開放量を調整したバルブ30を介した排気量の合計となる。エミッタティップの寿命を延ばすには、本方法でイオン化ガス(あるいはガス分子)を導入するのが良いが、イオン化ガスを多量に消費するという欠点もあるので目的により使い分ける必要がある。した排気系が独立していない場合、排気したイオン化ガスの逆流による悪影響は本方法で顕著となる。なお、排気したイオン化ガスには排気経路から様々な不純物ガス(ここでは不純物ガスとはイオン化ガス(あるいはガス分子)以外のガスとする)が混入するため、したようにこれが逆流すると不純物ガスが侵入することになり、エミッション不良やエミッタティップの破壊を引き起こす。   Further, the amount of ionized gas (or gas molecules) to be introduced is increased as compared with the case of introducing the ionized gas (or gas molecules), and the increased amount is exhausted through the valve 30 by adjusting the opening amount without completely closing the valve 30. Thus, the displacement may be adjusted so as to obtain a predetermined ionized gas pressure. In this case, the exhaust amount of the ionized gas is the sum of the differential exhaust amount through the opening 18 and the exhaust amount through the valve 30 with the valve opening amount adjusted. In order to extend the lifetime of the emitter tip, it is preferable to introduce ionized gas (or gas molecules) by this method. However, since there is a disadvantage that a large amount of ionized gas is consumed, it is necessary to use properly depending on the purpose. If the exhaust system is not independent, adverse effects due to the backflow of the exhausted ionized gas become significant in this method. The exhausted ionized gas is mixed with various impurity gases (here, impurity gas is a gas other than ionized gas (or gas molecule)) from the exhaust path. This will cause emission failure and destruction of the emitter tip.

また、図には記載していないが、開口部18を通じて試料室10につながった空間には、イオンビームの照射光学系が設置され、試料室10には、イオンビームの照射により試料から得られる信号を検出する検出器、試料を載置する試料台、および試料を移動させる試料ステージが設置されている。   Although not shown in the drawing, an ion beam irradiation optical system is installed in a space connected to the sample chamber 10 through the opening 18, and the sample chamber 10 is obtained from the sample by ion beam irradiation. A detector for detecting a signal, a sample stage on which a sample is placed, and a sample stage for moving the sample are installed.

また、イオンビーム装置には、このほかにも各部分の動作を制御する制御部や、検出器から出力される信号に基づいて画像を生成する画像生成部が含まれている。制御部や画像生成部は、専用の回路基板によってハードとして構成されていてもよいし、イオンビーム装置に接続されたコンピュータで実行されるプログラムによって構成されてもよい。   In addition, the ion beam apparatus includes a control unit that controls the operation of each part and an image generation unit that generates an image based on a signal output from the detector. The control unit and the image generation unit may be configured as hardware by a dedicated circuit board, or may be configured by a program executed by a computer connected to the ion beam apparatus.

本実施例では、イオン顕微鏡のガス電界電離イオン源のガスイオン化室を真空排気するイオン源室真空排気用ポンプ21、補助真空排気用ポンプ22を設けた排気系と、他の真空容器を排気するFIB真空排気用ポンプ26、試料室真空排気用ポンプ23、補助真空排気用ポンプ24を設けた排気系とが独立しているので、イオン源室真空排気用ポンプ21、補助真空排気用ポンプ22を設けた排気系から排出される多量のイオン化ガス(あるいはガス分子)と排気過程で混入する不純物ガスとの混合ガスが他の真空容器を排気する排気系から逆流してイオン顕微鏡のガス電界電離イオン源のガスイオン化室6に侵入することを防止でき、イオンビームのエミッション不良やエミッタティップ破壊を避けられる。
また、試料室10にイオンビームを照射したときの試料のチャージアップを防止するためのガス、あるいは試料近傍にエッチングガスやデポジションガス(これらのガスはイオン化ガス以外のガス(気体)であり、不純物ガスとなる。)をガス供給手段40から試料室10へ導入しても、試料室真空排気用ポンプ23により排気されるこのイオン化ガス以外のガス(気体)が、イオン源室真空排気用ポンプ21の系を逆流してガスイオン化室6に侵入することを防止できる。
In this embodiment, an exhaust system provided with an ion source chamber vacuum exhaust pump 21 and an auxiliary vacuum exhaust pump 22 for evacuating a gas ionization chamber of a gas field ion source of an ion microscope, and other vacuum vessels are exhausted. Since the FIB evacuation pump 26, the sample chamber evacuation pump 23, and the evacuation system provided with the auxiliary evacuation pump 24 are independent, the ion source chamber evacuation pump 21 and the auxiliary evacuation pump 22 are provided. A gas mixture of ionized gas (or gas molecules) exhausted from the installed exhaust system and the impurity gas mixed in the exhaust process flows backward from the exhaust system exhausting other vacuum vessels, and the gas field ionized ions of the ion microscope Intrusion into the gas ionization chamber 6 of the source can be prevented, and defective emission of the ion beam and emitter tip destruction can be avoided.
Further, a gas for preventing charge-up of the sample when the sample chamber 10 is irradiated with an ion beam, or an etching gas or a deposition gas in the vicinity of the sample (these gases are gases (gases) other than the ionized gas, Even if it is introduced into the sample chamber 10 from the gas supply means 40, a gas (gas) other than this ionized gas exhausted by the sample chamber vacuum pump 23 is used as the ion source chamber vacuum pump. It is possible to prevent the system 21 from flowing back and entering the gas ionization chamber 6.

図2を参照して、本実施例にかかるイオンビーム装置の構成を説明する。なお、以下においては、実施例1との相違点を中心に説明する。   With reference to FIG. 2, the structure of the ion beam apparatus concerning a present Example is demonstrated. In the following description, differences from the first embodiment will be mainly described.

本実施例では、エミッタティップ1は加速電源7により電圧が印加され、引き出し電極2は引き出し電源8により電圧が印加される。また、イオン源室5は、イオンビーム装置の動作如何に関わらず接地電位(GND)に固定されている。イオン源室5は、エミッタティップ1を囲むように構成された真空容器である。本実施例では、実施例1と同様に、このイオン源室5により囲まれた空間がガスをイオン化するガスイオン化室6を兼ねている。つまり、ガスイオン化室6とは、少なくともエミッタティップ1を囲むように一つまたは複数の部材から構成され、内部にガスが導入される構造物といえる。   In this embodiment, a voltage is applied to the emitter tip 1 by the acceleration power supply 7, and a voltage is applied to the extraction electrode 2 from the extraction power supply 8. The ion source chamber 5 is fixed to the ground potential (GND) regardless of the operation of the ion beam apparatus. The ion source chamber 5 is a vacuum container configured to surround the emitter tip 1. In the present embodiment, as in the first embodiment, the space surrounded by the ion source chamber 5 also serves as the gas ionization chamber 6 for ionizing the gas. That is, it can be said that the gas ionization chamber 6 is a structure in which gas is introduced into one or more members so as to surround at least the emitter tip 1.

ガス供給配管4のガス導入口16は、接地電位(GND)のイオン源室5に設置されている。ガス導入口16は、イオン源室5に直接固定されていてもよいし、他の部材に固定されていてもよいが、接地電位(GND)となっていることが重要である。ガス排気口52は接地電位(GND)のイオン源室5に設置されている。ガス排気口52は、イオン源室5に直接固定されていてもよいし、他の部材に固定されていてもよいが、接地電位(GND)となっていることが重要である。   The gas inlet 16 of the gas supply pipe 4 is installed in the ion source chamber 5 having a ground potential (GND). The gas inlet 16 may be directly fixed to the ion source chamber 5 or may be fixed to another member, but it is important that the gas inlet 16 is at a ground potential (GND). The gas exhaust port 52 is installed in the ion source chamber 5 at the ground potential (GND). The gas exhaust port 52 may be directly fixed to the ion source chamber 5 or may be fixed to another member, but it is important that the gas exhaust port 52 is at a ground potential (GND).

ガスイオン化室6に着目すると、ガス源15からガス供給配管4を通ってガスイオン化室6に導入されるガスのガス圧は、イオン化ガスの導入口16の近傍が最も高くなる。ガス圧を上げればイオンビームの電流も増えることは知られているが、従来は、電圧の印加される引き出し電極2、すなわち高電圧に浮いている部分、またはその近傍にイオン化ガスの導入口16が設置されていたため、ガスイオン化室6のガス圧を高めていくとイオン化ガスの導入口16近傍でグロー放電を起してしまい、イオン化ガスのガス圧を高めてイオン電流を増加させることが困難であった。そこで、本実施例では、このイオン化ガスの導入口16が接地電位(GND)となるようにした。これによって、ガスイオン化室6に導入するガス圧を高くしても、イオン化ガスの導入口16でグロー放電が発生することを抑制できる。したがって、本実施例のイオンビーム装置であれば、イオン化ガスのガス圧を高めてイオン電流を増加させることができる。   Focusing on the gas ionization chamber 6, the gas pressure of the gas introduced from the gas source 15 through the gas supply pipe 4 into the gas ionization chamber 6 is highest in the vicinity of the ionization gas inlet 16. It is known that if the gas pressure is increased, the current of the ion beam also increases. Conventionally, the extraction electrode 2 to which a voltage is applied, that is, a portion floating at a high voltage, or in the vicinity thereof, an ionization gas inlet 16. Therefore, if the gas pressure in the gas ionization chamber 6 is increased, a glow discharge is generated in the vicinity of the ionization gas inlet 16 and it is difficult to increase the ion pressure by increasing the gas pressure of the ionization gas. Met. Therefore, in this embodiment, the ionization gas inlet 16 is set to the ground potential (GND). Thereby, even if the gas pressure introduced into the gas ionization chamber 6 is increased, the occurrence of glow discharge at the ionization gas inlet 16 can be suppressed. Therefore, the ion beam apparatus of the present embodiment can increase the ion current by increasing the gas pressure of the ionized gas.

また、ガス排気口52の近傍でも排気量が大きくなると局所的にガス圧が大きくなるので、ガス排気口が高電圧である場合にはグロー放電が起きる可能性があった。本実施例では、イオン化ガスの排気手段のガス排気口が接地電位(GND)の構造体に設置されているため、ガス圧力が局所的に高い部分であるイオン化ガスのガス排気口付近に高電圧が印加されず、ガスの排気量を大きくしてもグロー放電を抑制できる。
Further, since the gas pressure locally increases as the displacement increases near the gas exhaust port 52, glow discharge may occur when the gas exhaust port is at a high voltage. In the present embodiment, since the gas exhaust port of the ionization gas exhaust means is installed in the structure having the ground potential (GND), a high voltage is present in the vicinity of the gas exhaust port of the ionized gas where the gas pressure is locally high. Is not applied, and glow discharge can be suppressed even when the gas displacement is increased.

図3を参照して、本実施例にかかるイオンビーム装置の概略構成を説明する。なお、以下においては、実施例1および2との相違点を中心に説明する。   A schematic configuration of the ion beam apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, differences from the first and second embodiments will be mainly described.

本実施例は、実施例1のイオンビーム装置に、昇温機構62を追加した構成となっている。本実施例では、ガスイオン化室6の最低温部は、冷却機構60と冷却伝導機構61との接続部となる。そこで、昇温機構62は、冷却機構60と冷却伝導機構61との接続部に設置されている。昇温機構62は、たとえばヒーターなどを用いることが可能である。
そこで、昇温機構62としてヒーターを用いた場合を説明する。エミッタティップ1は、タングステンの先端に白金の被膜を形成したものとする。なお、エミタッティップはこの組み合わせに限らず、例えば特許文献1に開示されている組み合わせでも良い。高温加熱下にて白金原子をエミッタティップの先端に移動させ、白金原子によるナノメートルオーダのピラミッド型構造を形成する前に、昇温機構62のヒーターを通電加熱してガスイオン化室6の最低温部の温度を5K以上昇温する。すると、ガスイオン化室6の最低温部にクライオ効果で溜めこまれた不純物ガスが最低温部から放出され、イオン源室真空排気用ポンプ9によりガスイオン化室6の外部に排出される。本処理後は、例えばエミッタティップの通電加熱によりエミッタティップが高温加熱され、エミッタティップの熱がガスイオン化室の最低温部に伝わって温度上昇を起こしてもガスイオン化室の最低温部から放出される不純物ガスの量は微量となり、ナノメートルオーダのピラミッド型構造の形成を阻害しない。
In this embodiment, a temperature raising mechanism 62 is added to the ion beam apparatus of the first embodiment. In this embodiment, the lowest temperature part of the gas ionization chamber 6 is a connection part between the cooling mechanism 60 and the cooling conduction mechanism 61. Therefore, the temperature raising mechanism 62 is installed at a connection portion between the cooling mechanism 60 and the cooling conduction mechanism 61. As the temperature raising mechanism 62, for example, a heater or the like can be used.
Therefore, a case where a heater is used as the temperature raising mechanism 62 will be described. The emitter tip 1 is formed by forming a platinum film on the tip of tungsten. Note that the emitter tip is not limited to this combination, and may be a combination disclosed in Patent Document 1, for example. The platinum atom is moved to the tip of the emitter tip under high temperature heating, and the heater of the temperature raising mechanism 62 is energized and heated to form the lowest temperature in the gas ionization chamber 6 before forming a nanometer-order pyramid structure with platinum atoms. Increase the temperature of the part by 5K or more. Then, the impurity gas stored in the lowest temperature portion of the gas ionization chamber 6 by the cryo effect is released from the lowest temperature portion and is discharged to the outside of the gas ionization chamber 6 by the ion source chamber vacuum exhaust pump 9. After this treatment, the emitter tip is heated to a high temperature by, for example, energization heating of the emitter tip. The amount of impurity gas to be produced is very small and does not hinder the formation of a pyramid structure of nanometer order.

冷却機構60が機械的冷凍機の場合には、昇温機構62はヒーターではなく単なる温度測定機構とし、冷却機構60を停止して自然昇温させる方法もある。昇温機構62は5K以上温度が上がったか否かを確認するだけである。本方法は、ヒーターやヒーター電源などの構成物を減らせるという利点があるが、温度制御が粗くなる、液体窒素での直接冷却には適用できないなどの欠点もある。どの方法を選ぶかは目的により決めればよい。
When the cooling mechanism 60 is a mechanical refrigerator, there is a method in which the temperature raising mechanism 62 is not a heater but a simple temperature measuring mechanism, and the cooling mechanism 60 is stopped and the temperature is naturally raised. The temperature raising mechanism 62 only confirms whether or not the temperature has increased by 5K or more. This method has an advantage that the number of components such as a heater and a heater power source can be reduced. However, there are also disadvantages that the temperature control becomes rough and cannot be applied to direct cooling with liquid nitrogen. Which method to select can be determined according to the purpose.

図4を参照して、本実施例にかかるイオンビーム装置の構成を説明する。なお、以下においては、実施例1〜3との相違点を中心に説明する。   With reference to FIG. 4, the structure of the ion beam apparatus concerning a present Example is demonstrated. In the following description, differences from the first to third embodiments will be mainly described.

イオン顕微鏡像を観察しているときには、ガスイオン化室6のイオン化ガス(あるいはガス分子)は開口部18を介して差動排気されている。イオン顕微鏡像の観察にはイオン化ガスとして希ガスを使うことが多い。この差動排気されたイオン化ガス(あるいはガス分子)は、試料室10とFIBカラム31との真空度の違いにより、微量ながら試料室10を介してFIBカラム31に侵入する。通常、FIBカラム31はFIB真空排気用ポンプ26としてイオンポンプを用い、FIBカラム31にあるイオン源(LMISであることが多い)の真空容器の真空度を上げるために、FIBイオン源排気系バルブ27を閉止している。FIB真空排気用ポンプが希ガスの排気能力が劣るイオンポンプである場合には、FIBカラム内に希ガスが溜まってゆき、FIBカラム31の真空度が徐々に悪化する。真空度の悪化はFIBのエミッション不良を引き起こす可能性があり避けたい現象である。そこで、本実施例では、実施例1のFIB真空排気用ポンプ26を希ガス対応FIB真空排気用ポンプ28とすることで、この問題を回避する。希ガス対応FIB真空排気用ポンプ28は、例えばノーブルポンプやエクセルポンプを用いる。
When observing an ion microscope image, the ionized gas (or gas molecules) in the gas ionization chamber 6 is differentially exhausted through the opening 18. In observation of an ion microscope image, a rare gas is often used as an ionization gas. The differentially evacuated ionized gas (or gas molecules) enters the FIB column 31 through the sample chamber 10 with a small amount due to the difference in the degree of vacuum between the sample chamber 10 and the FIB column 31. Usually, the FIB column 31 uses an ion pump as the FIB vacuum exhaust pump 26, and the FIB ion source exhaust system valve is used to increase the vacuum degree of the vacuum vessel of the ion source (often LMIS) in the FIB column 31. 27 is closed. When the FIB vacuum exhaust pump is an ion pump having a poor rare gas exhaust capability, the rare gas accumulates in the FIB column, and the degree of vacuum of the FIB column 31 gradually deteriorates. Deterioration of the degree of vacuum may cause FIB emission failure and is a phenomenon that should be avoided. Therefore, in this embodiment, the FIB vacuum pump 26 of the first embodiment is replaced with a rare gas-compatible FIB vacuum pump 28 to avoid this problem. As the rare gas-compatible FIB vacuum pump 28, for example, a noble pump or an Excel pump is used.

図5を参照して、本実施例にかかるイオンビーム装置の構成を説明する。なお、以下においては、実施例1〜4との相違点を中心に説明する。   With reference to FIG. 5, the structure of the ion beam apparatus concerning a present Example is demonstrated. In the following description, differences from the first to fourth embodiments will be mainly described.

本実施例は、実施例1の開口部18に開口部バルブ9を追加した構成となっている。ガス供給手段40からガスを試料近傍に供給してFIBによりガスアシストエッチングあるいはイオン誘起デポジションを行う場合、ガス供給手段40から試料室10内に供給されたガスが開口部18を経由してガスイオン化室6に侵入する可能性がある。そこで、開口部18に開口部バルブ9を設け、FIBによりガスアシストエッチングまたはイオン誘起デポジションを行う間は、開口部バルブ9を閉止して、ガス供給手段40から試料室10内に供給されたガスが、ガスイオン化室6に侵入しないようにする。
In the present embodiment, an opening valve 9 is added to the opening 18 of the first embodiment. When gas is supplied from the gas supply means 40 to the vicinity of the sample and gas-assisted etching or ion-induced deposition is performed by FIB, the gas supplied from the gas supply means 40 into the sample chamber 10 passes through the opening 18 to form a gas. There is a possibility of entering the ionization chamber 6. Therefore, the opening valve 9 is provided in the opening 18, and the gas is supplied from the gas supply means 40 into the sample chamber 10 while the opening valve 9 is closed while performing gas-assisted etching or ion-induced deposition by FIB. The gas is prevented from entering the gas ionization chamber 6.

図6を参照して、本実施例にかかるイオンビーム装置の構成を説明する。図6には、ガス電界電離イオン源のイオン源室5、ならびにイオン源室5およびガスイオン化室6を真空排気する排気系のみを図示する。なお、以下においては、実施例1〜5との相違点を中心に説明する。   With reference to FIG. 6, the structure of the ion beam apparatus concerning a present Example is demonstrated. FIG. 6 shows only the ion source chamber 5 of the gas field ion source and the exhaust system for evacuating the ion source chamber 5 and the gas ionization chamber 6. In the following description, differences from the first to fifth embodiments will be mainly described.

本実施例は、ガスイオン化室6の内部で発生したイオンビームを加速または集束するレンズ電極3が設けられている点、イオン源室5を構成する真空容器の中にさらにガスイオン化室6が設けられている点、ガスイオン化室6にガス排気配管51とガス排気口52が設けられている点(ガス排気管51とガス排気口52を総称してガス排出部ということとする)、ガス排気管51には可変バルブ50が設けられている点、ガスイオン化室6を真空に排気するためのガスイオン化室真空排気用ポンプ20と補助真空排気用ポンプ33が設けられており、ガスイオン化室6の真空排気系が独立している点、レンズ電極開口部17がガス排気口52を兼ねており、ガスイオン化室6のイオン化ガス(あるいはガス分子)はレンズ電極開口部17を介して差動排気される点、後述するガスイオン化室6の最低温部の位置が変わる点、昇温機構62が設けられている点で実施例1と異なる。   In this embodiment, a lens electrode 3 for accelerating or focusing an ion beam generated inside the gas ionization chamber 6 is provided, and a gas ionization chamber 6 is further provided in a vacuum container constituting the ion source chamber 5. The gas exhaust pipe 51 and the gas exhaust port 52 are provided in the gas ionization chamber 6 (the gas exhaust pipe 51 and the gas exhaust port 52 are collectively referred to as a gas exhaust unit), the gas exhaust The pipe 51 is provided with a variable valve 50, a gas ionization chamber vacuum exhaust pump 20 and an auxiliary vacuum exhaust pump 33 for exhausting the gas ionization chamber 6 to a vacuum, and the gas ionization chamber 6. The lens evacuation system is independent, the lens electrode opening 17 also serves as the gas exhaust 52, and the ionized gas (or gas molecules) in the gas ionization chamber 6 passes through the lens electrode opening 17. That is differentially pumped Te, the position of the lowest temperature portion is changed in terms of gas ionization chamber 6 to be described later, the first embodiment in that heating mechanism 62 is provided differently.

本実施例では、実施例1で説明した、導入するイオン化ガス(あるいはガス分子)の導入量を増やしてエミッタティップの寿命を延ばす場合、バルブ30の開放量を調整する代わりに可変バルブ50の開放量を調整することで、導入するイオン化ガス(あるいはガス分子)の導入量と、レンズ電極開口部17を介した差動排気量とバルブ開放量を調整した可変バルブ50を介した排気量を足したイオン化ガスの排気量とを増やし、既定のイオン化ガス圧になるよう排気量を調整する。   In this embodiment, when the introduction amount of ionized gas (or gas molecules) to be introduced is increased as described in Embodiment 1 to extend the life of the emitter tip, the opening of the variable valve 50 is opened instead of adjusting the opening amount of the valve 30. By adjusting the amount, the amount of ionized gas (or gas molecules) to be introduced, the amount of differential exhaust through the lens electrode opening 17 and the amount of exhaust through the variable valve 50 with the valve opening adjusted are added. The amount of exhausted ionized gas is increased, and the amount of exhaust is adjusted so that a predetermined ionized gas pressure is obtained.

本実施例では、ガスイオン化室6の最低温部はレンズ電極3と冷却伝導機構61との接続部となる。そこで、昇温機構62はレンズ電極3と冷却伝導機構61との接続部に設置する。あとは実施例3と同じである。また、図6には示していないが、昇温機構62は実施例3と同じ冷却機構60と冷却伝導機構61との接続部に設置し、冷却伝導機構61を介して熱伝導でガスイオン化室6の最低温部を5K以上昇温してもよい。   In the present embodiment, the lowest temperature portion of the gas ionization chamber 6 is a connection portion between the lens electrode 3 and the cooling conduction mechanism 61. Therefore, the temperature raising mechanism 62 is installed at the connection portion between the lens electrode 3 and the cooling conduction mechanism 61. The rest is the same as in the third embodiment. Although not shown in FIG. 6, the temperature raising mechanism 62 is installed at the connection portion between the cooling mechanism 60 and the cooling conduction mechanism 61, which is the same as that of the third embodiment, and the gas ionization chamber is thermally conducted via the cooling conduction mechanism 61. The temperature of the lowest temperature part 6 may be increased by 5K or more.

また、本実施例のレンズ電極3は、冷却しているエミッタティップ1への熱輻射による熱流入を低減する輻射シールドにもなっている。イオン化ガスに水素やヘリウムを使用する場合には極低温にエミッタティップ1を冷却する必要があるため、エミッタティップ1への熱輻射による熱流入を低減する輻射シールドがあったほうがよい。この輻射シールドはエミッタティップ1を囲むように設けられているので、実施例1のようにイオン源室5の室温壁とエミッタティップ1の間に何もない場合に比べて、イオン源室5の室温壁からエミッタティップへの熱輻射による熱流入を効果的に低減することができる。また、レンズ電極3がガスイオン化室6および輻射シールドを兼ねているため、装置の小型化にも貢献している。   In addition, the lens electrode 3 of the present embodiment also serves as a radiation shield that reduces heat inflow due to heat radiation to the emitter tip 1 that is being cooled. When hydrogen or helium is used as the ionized gas, it is necessary to cool the emitter tip 1 to an extremely low temperature. Therefore, it is desirable to have a radiation shield that reduces heat inflow due to heat radiation to the emitter tip 1. Since this radiation shield is provided so as to surround the emitter tip 1, as compared with the case where there is nothing between the room temperature wall of the ion source chamber 5 and the emitter tip 1 as in the first embodiment, Heat inflow due to thermal radiation from the room temperature wall to the emitter tip can be effectively reduced. In addition, since the lens electrode 3 serves as the gas ionization chamber 6 and the radiation shield, it contributes to downsizing of the apparatus.

イオン源室5でイオンビームが通る空間に着目すると、ガスイオン化室6に導入されたガスは、エミッタティップ1でイオン化されて引き出し電極2により引き出された後、レンズ電極3で加速および集束されてイオンビームとして開口部18を抜けて試料室10へ向かう。エミッタティップ1近傍のガス圧は、ガスを効率的にイオン化するためにガス圧が高い状態を維持したい。反対に、イオン化されたガスがイオンビームとなり通過してゆく空間は、イオンビームがガスと衝突し散乱することを防ぐために、ガス圧がより低い状態に維持したい。そこで、ガス導入口16は、エミッタティップ1の先端部と同じ高さ、またはエミッタティップ1の先端部より上部に設置され、ガス排気口52は、エミッタティップ1の先端部よりも下部に設置する。   Focusing on the space through which the ion beam passes in the ion source chamber 5, the gas introduced into the gas ionization chamber 6 is ionized by the emitter tip 1, extracted by the extraction electrode 2, and then accelerated and focused by the lens electrode 3. The ion beam passes through the opening 18 toward the sample chamber 10. The gas pressure in the vicinity of the emitter tip 1 is desired to maintain a high gas pressure in order to efficiently ionize the gas. On the contrary, the space through which the ionized gas passes as an ion beam is desired to be maintained at a lower gas pressure in order to prevent the ion beam from colliding with the gas and being scattered. Therefore, the gas inlet 16 is installed at the same height as the tip of the emitter tip 1 or above the tip of the emitter tip 1, and the gas exhaust port 52 is installed below the tip of the emitter tip 1. .

本実施例では、レンズはレンズ電極3の一枚のみであったが、レンズ電極は複数の電極で構成しても良い。複数の電極構成の場合は、ガス導入口16およびガス排気口52が設置された構造物であるガスイオン化室6を構成しないレンズ電極に電圧を印加して、例えば仮想像点位置を調整するようにしても良い。これは以降の実施例にも適用できる。   In this embodiment, the lens is only one lens electrode 3, but the lens electrode may be composed of a plurality of electrodes. In the case of a plurality of electrode configurations, a voltage is applied to a lens electrode that does not constitute the gas ionization chamber 6 that is a structure in which the gas introduction port 16 and the gas exhaust port 52 are installed, for example, to adjust the virtual image point position. Anyway. This can be applied to the following embodiments.

本実施例では昇温機構62を設けたが、実施例1のように省略しても良い。
In this embodiment, the temperature raising mechanism 62 is provided, but may be omitted as in the first embodiment.

図7を参照して、本実施例にかかるイオンビーム装置の構成を説明する。図7には、ガス電界電離イオン源のイオン源室5、ならびにイオン源室5およびガスイオン化室6を真空排気する排気系のみを図示する。なお、以下においては、実施例1〜6との相違点を中心に説明する。   With reference to FIG. 7, the structure of the ion beam apparatus concerning a present Example is demonstrated. FIG. 7 shows only the ion source chamber 5 of the gas field ion source and the exhaust system for evacuating the ion source chamber 5 and the gas ionization chamber 6. In the following description, differences from the first to sixth embodiments will be mainly described.

本実施例は、実施例6に電位状況を追加した構成となっている。エミッタティップ1は加速電源7により、引き出し電極7は引き出し電源8により、所望の電位が与えられる。
また、ガスイオン化室は接地電位(GND)である。
In this embodiment, a potential state is added to the sixth embodiment. A desired potential is applied to the emitter tip 1 from the acceleration power source 7 and the extraction electrode 7 from the extraction power source 8.
The gas ionization chamber is at ground potential (GND).

本実施例では、レンズ電極3がイオンビーム装置の動作如何に関わらず接地電位(GND)に固定されている。レンズ電極3は、エミッタティップ1と引き出し電極2を囲むように構成されており、このレンズ電極3により囲まれた空間が、ガスをイオン化するガスイオン化室6となっている。すなわち、本実施例のガスイオン化室6は、ガス導入口16およびガス排気口52が設けられた接地電位の構造体であるレンズ電極3で構成されている。   In this embodiment, the lens electrode 3 is fixed to the ground potential (GND) regardless of the operation of the ion beam apparatus. The lens electrode 3 is configured to surround the emitter tip 1 and the extraction electrode 2, and a space surrounded by the lens electrode 3 is a gas ionization chamber 6 for ionizing a gas. That is, the gas ionization chamber 6 of the present embodiment is configured by the lens electrode 3 which is a ground potential structure provided with the gas introduction port 16 and the gas exhaust port 52.

ガス供給配管4のガス導入口16は、接地電位(GND)のレンズ電極3に設置されている。ガス導入口16は、イオン源室5に直接固定されていてもよいし、他の部材に固定されていてもよいが、接地電位(GND)となっていることが重要である。ガス排気口52は、接地電位(GND)のレンズ電極3に設置されている。ガス排気口52は、イオン源室5に直接固定されていてもよいし、他の部材に固定されていてもよいが、接地電位(GND)となっていることが重要である。
The gas introduction port 16 of the gas supply pipe 4 is installed in the lens electrode 3 having a ground potential (GND). The gas inlet 16 may be directly fixed to the ion source chamber 5 or may be fixed to another member, but it is important that the gas inlet 16 is at a ground potential (GND). The gas exhaust port 52 is installed in the lens electrode 3 having a ground potential (GND). The gas exhaust port 52 may be directly fixed to the ion source chamber 5 or may be fixed to another member, but it is important that the gas exhaust port 52 is at a ground potential (GND).

図8を参照して、本実施例にかかるイオンビーム装置の構成を説明する。図8には、ガス電界電離イオン源のイオン源室5、ならびにイオン源室5およびガスイオン化室6を真空排気する排気系のみを図示する。なお、以下においては、実施例1〜7の相違点を中心に説明する。   With reference to FIG. 8, the structure of the ion beam apparatus concerning a present Example is demonstrated. FIG. 8 shows only the ion source chamber 5 of the gas field ion source and the exhaust system for evacuating the ion source chamber 5 and the gas ionization chamber 6. In the following description, differences between the first to seventh embodiments will be mainly described.

本実施例では、レンズ電極3と輻射シールド12が異なる構造物として設置されている。   In this embodiment, the lens electrode 3 and the radiation shield 12 are installed as different structures.

ガス排気口52は上述の実施例と同じである。輻射シールド12には冷却伝導機構61が接続されており、冷却できる構造となっている。昇温機構62は冷却機構60と冷却伝導機構61との接続部に設置されている。   The gas exhaust port 52 is the same as in the above-described embodiment. A cooling conduction mechanism 61 is connected to the radiation shield 12 so that the radiation shield 12 can be cooled. The temperature raising mechanism 62 is installed at a connection portion between the cooling mechanism 60 and the cooling conduction mechanism 61.

ガス導入口16は、接地電位(GND)の輻射シールド12に設置されている。ガス導入口16は、輻射シールド12に直接固定されていてもよいし、他の部材に固定されていてもよいが、接地電位(GND)となっていることが重要である。ガス排気口52も接地電位(GND)の輻射シールド12に設置されている。ガス排気口52は、輻射シールド12に直接固定されていてもよいし、他の部材に固定されていてもよいが、接地電位(GND)となっていることが重要である。これによって、ガス圧を高くしたときにイオン化ガスのガス導入口16およびガス排気口52付近でグロー放電を起こすことを抑制している。   The gas inlet 16 is installed in the radiation shield 12 having a ground potential (GND). The gas inlet 16 may be directly fixed to the radiation shield 12 or may be fixed to another member, but it is important that the gas inlet 16 is at a ground potential (GND). The gas exhaust port 52 is also installed in the radiation shield 12 having the ground potential (GND). The gas exhaust port 52 may be directly fixed to the radiation shield 12 or may be fixed to another member, but it is important that the gas exhaust port 52 is at a ground potential (GND). This suppresses the occurrence of glow discharge in the vicinity of the gas inlet 16 and the gas outlet 52 of the ionized gas when the gas pressure is increased.

本実施例のガスイオン化室6は、ガス導入口16およびガス排気口52が設けられた接地電位の構造体である輻射シールド12と、引き出し電極2とで構成されている。   The gas ionization chamber 6 of this embodiment includes a radiation shield 12 that is a ground potential structure provided with a gas introduction port 16 and a gas exhaust port 52, and an extraction electrode 2.

引き出し電極2は、イオンを引き出すだけでなく、たとえば熱絶縁して冷却することで輻射シールドとして機能させることもできる。例えば、エミッタティップ1や引き出し電極2に印加する電圧が比較的低くて絶縁構造が単純な場合は、本実施例を使用することで、ガスを溜め込むガスイオン化室6を小型化できる。イオンビーム装置自体も小型化できるので、真空排気の効率や省エネの観点で有効である。
The extraction electrode 2 can not only extract ions, but also function as a radiation shield by, for example, thermal insulation and cooling. For example, when the voltage applied to the emitter tip 1 and the extraction electrode 2 is relatively low and the insulation structure is simple, the gas ionization chamber 6 for storing gas can be downsized by using this embodiment. Since the ion beam apparatus itself can be reduced in size, it is effective from the viewpoint of efficiency of evacuation and energy saving.

図9を参照して、本実施例にかかるイオンビーム装置の構成を説明する。本実施例は、実施例1から、FIBカラム31、FIB真空排気用ポンプ26、およびFIBイオン源排気系バルブ27を除いた、観察と加工の能力を持つイオン顕微鏡の実施例である。なお、以下においては、実施例1〜8との相違点を中心に説明する。   With reference to FIG. 9, the structure of the ion beam apparatus concerning a present Example is demonstrated. This embodiment is an embodiment of an ion microscope having observation and processing capabilities, except for the FIB column 31, the FIB vacuum exhaust pump 26, and the FIB ion source exhaust system valve 27 from the first embodiment. In the following description, differences from the first to eighth embodiments will be mainly described.

本実施例では、イオン顕微鏡のガス電界電離イオン源のガスイオン化室を真空排気するイオン源室真空排気用ポンプ21、補助真空排気用ポンプ22を設けた排気系と、他の真空容器を排気する試料室真空排気用ポンプ23、補助真空排気用ポンプ24を設けた排気系とが独立しているので、イオン源室真空排気用ポンプ21、補助真空排気用ポンプ22を設けた排気系から排出される多量のイオン化ガス(あるいはガス分子)と排気過程で混入する不純物ガスとの混合ガスが、他の真空容器を排気する排気系から逆流して試料室10や、開口部18を介してイオン顕微鏡のガス電界電離イオン源のガスイオン化室6に侵入することを防止でき、イオンビームのエミッション不良やエミッタティップ破壊を避けられる。また、試料室10にイオンビームを照射したときに試料のチャージアップを防止するためのガス、あるいは試料近傍にエッチングガスやデポジションガス(これらのガスはイオン化ガス以外のガス(気体)であり、不純物ガスとなる。)を、ガス供給手段40から試料室10へ導入しても、試料室真空排気用ポンプ23により排気されるこのイオン化ガス以外のガス(気体)がイオン源室真空排気用ポンプ21の系を逆流してガスイオン化室6に侵入することを防止できる。なお、この場合、開口部18を介してイオン顕微鏡のガス電界電離イオン源のガスイオン化室6に侵入するエッチングガスやデポジションガスの量をエミッションなどに悪影響を及ぼさない水準まで減らすために、イオン化ガス(あるいは分子)のガス圧をエッチングガスやデポジションガスの量に応じて高くするなど調整する。
In this embodiment, an exhaust system provided with an ion source chamber vacuum exhaust pump 21 and an auxiliary vacuum exhaust pump 22 for evacuating a gas ionization chamber of a gas field ion source of an ion microscope, and other vacuum vessels are exhausted. Since the sample chamber evacuation pump 23 and the evacuation system provided with the auxiliary evacuation pump 24 are independent of each other, they are discharged from the evacuation system provided with the ion source chamber evacuation pump 21 and the auxiliary evacuation pump 22. A mixed gas of a large amount of ionized gas (or gas molecules) and an impurity gas mixed in the exhaust process flows backward from the exhaust system exhausting other vacuum vessels and passes through the sample chamber 10 and the opening 18 to the ion microscope. Intrusion into the gas ionization chamber 6 of the gas field ion source can be prevented, and ion beam emission failure and emitter tip breakdown can be avoided. Further, a gas for preventing charge up of the sample when the sample chamber 10 is irradiated with an ion beam, or an etching gas or a deposition gas in the vicinity of the sample (these gases are gases (gases) other than the ionized gas, Even if the impurity gas is introduced into the sample chamber 10 from the gas supply means 40, a gas (gas) other than the ionized gas exhausted by the sample chamber vacuum pump 23 is discharged from the ion source chamber vacuum pump. It is possible to prevent the system 21 from flowing back and entering the gas ionization chamber 6. In this case, in order to reduce the amount of etching gas and deposition gas that enters the gas ionization chamber 6 of the gas field ion source of the ion microscope through the opening 18 to a level that does not adversely affect the emission, ionization is performed. The gas (or molecule) gas pressure is adjusted according to the amount of etching gas or deposition gas.

図10を参照して、本実施例にかかるイオンビーム装置の構成を説明する。本実施例は、実施例2から、FIBカラム31、FIB真空排気用ポンプ26、およびFIBイオン源排気系バルブ27を除いた、観察と加工の能力を持つイオン顕微鏡の実施例である。なお、以下においては、実施例1〜9との相違点を中心に説明する。   With reference to FIG. 10, the structure of the ion beam apparatus concerning a present Example is demonstrated. The present embodiment is an embodiment of an ion microscope having observation and processing capabilities except for the FIB column 31, the FIB vacuum exhaust pump 26, and the FIB ion source exhaust system valve 27 from the second embodiment. In the following description, differences from the first to ninth embodiments will be mainly described.

ガス供給配管4のガス導入口16は、接地電位(GND)のイオン源室5に設置されている。ガス導入口16は、イオン源室5に直接固定されていてもよいし、他の部材に固定されていてもよいが、接地電位(GND)となっていることが重要である。ガス排気口52は接地電位(GND)のイオン源室5に設置されている。ガス排気口52は、イオン源室5に直接固定されていてもよいし、他の部材に固定されていてもよいが、接地電位(GND)となっていることが重要である。   The gas inlet 16 of the gas supply pipe 4 is installed in the ion source chamber 5 having a ground potential (GND). The gas inlet 16 may be directly fixed to the ion source chamber 5 or may be fixed to another member, but it is important that the gas inlet 16 is at a ground potential (GND). The gas exhaust port 52 is installed in the ion source chamber 5 at the ground potential (GND). The gas exhaust port 52 may be directly fixed to the ion source chamber 5 or may be fixed to another member, but it is important that the gas exhaust port 52 is at a ground potential (GND).

開口部18を介してイオン顕微鏡のガス電界電離イオン源のガスイオン化室6に侵入するエッチングやデポジションガスの量をエミッションなどに悪影響が及ぼさない水準まで減らすために、イオン化ガス(あるいは分子)のガス圧をエッチングガスやデポジションガスの量に応じて高くしても、高ガス圧となる部分は接地電位(GND)となっているため、グロー放電を抑制できる。
In order to reduce the amount of etching or deposition gas that enters the gas ionization chamber 6 of the gas field ion source of the ion microscope through the opening 18 to a level that does not adversely affect emissions, the ionization gas (or molecules) Even if the gas pressure is increased in accordance with the amount of etching gas or deposition gas, glow discharge can be suppressed because the high gas pressure portion is at the ground potential (GND).

図11を参照して、本実施例にかかるイオンビーム装置の構成を説明する。本実施例は、実施例3から、FIBカラム31、FIB真空排気用ポンプ26、およびFIBイオン源排気系バルブ27を除いた、観察と加工の能力を持つイオン顕微鏡の実施例である。   With reference to FIG. 11, the structure of the ion beam apparatus concerning a present Example is demonstrated. The present embodiment is an embodiment of an ion microscope having observation and processing capabilities except for the FIB column 31, the FIB vacuum pump 26, and the FIB ion source exhaust system valve 27 from the third embodiment.

本実施例は昇温機構62を持つので、以下のようにしてクライオ効果で溜めこまれた不純物ガスを減らすことができる。昇温機構62のヒーターを通電加熱してガスイオン化室6の最低温部の温度を5K以上昇温する。すると、ガスイオン化室6の最低温部にクライオ効果で溜めこまれた不純物ガスが最低温部から放出され、イオン源室真空排気用ポンプ9によりガスイオン化室6の外部に排出される。本処理後は、例えばエミッタティップの通電加熱によりエミッタティップが高温加熱され、エミッタティップの熱がガスイオン化室の最低温部に伝わって温度上昇を起こしてもガスイオン化室の最低温部から放出される不純物ガスの量は微量となり、ナノメートルオーダのピラミッド型構造の形成を阻害しない。
Since the present embodiment has the temperature raising mechanism 62, the impurity gas accumulated by the cryo effect can be reduced as follows. The heater of the temperature raising mechanism 62 is energized and heated to raise the temperature of the lowest temperature portion of the gas ionization chamber 6 by 5K or more. Then, the impurity gas stored in the lowest temperature portion of the gas ionization chamber 6 by the cryo effect is released from the lowest temperature portion and is discharged to the outside of the gas ionization chamber 6 by the ion source chamber vacuum exhaust pump 9. After this treatment, the emitter tip is heated to a high temperature by, for example, energization heating of the emitter tip. The amount of impurity gas to be produced is very small and does not hinder the formation of a pyramid structure of nanometer order.

図12を参照して、本実施例にかかるイオンビーム装置の構成を説明する。なお、以下においては、実施例1〜11との相違点を中心に説明する。   With reference to FIG. 12, the structure of the ion beam apparatus concerning a present Example is demonstrated. In the following description, differences from the first to eleventh embodiments will be mainly described.

本実施例は、イオン源室5と試料室10との間の空間である中間室に、中間室真空排気用ポンプ34と補助真空排気用ポンプ35とを設け、中間室を排気する独立した排気系を追加した。   In this embodiment, an intermediate chamber which is a space between the ion source chamber 5 and the sample chamber 10 is provided with an intermediate chamber vacuum exhaust pump 34 and an auxiliary vacuum exhaust pump 35, and independent exhaust for exhausting the intermediate chamber. Added system.

上述したように、ガス供給手段40からガスを試料近傍に供給してガスアシストエッチングあるいはイオン誘起デポジションを行う場合、ガス供給手段40から試料室10内に供給されたガスが、開口部18を経由してガスイオン化室6に侵入する可能性があるが、中間室を排気する独立した排気系を設けることで、エッチングガスやデポジションガスがガスイオン化室6に侵入する前に、中間室でこれらガスを排気して除去してしまう。
As described above, when gas assisted etching or ion induced deposition is performed by supplying a gas from the gas supply means 40 to the vicinity of the sample, the gas supplied from the gas supply means 40 into the sample chamber 10 passes through the opening 18. There is a possibility that the gas ionization chamber 6 may enter via, but by providing an independent exhaust system for exhausting the intermediate chamber, before the etching gas or deposition gas enters the gas ionization chamber 6, These gases are exhausted and removed.

1 エミッタティップ
2 引き出し電極
3 レンズ電極
4 ガス供給配管
5 イオン源室
6 ガスイオン化室
7 加速電源
8 引き出し電源
9 開口部バルブ
10 試料室
12 輻射シールド
15 ガス源
16 ガス導入口
17 レンズ電極開口部
18 開口部
19 引き出し電極開口部
20 ガスイオン化室真空排気用ポンプ
21 イオン源真空排気用ポンプ
22 補助真空排気用ポンプ
23 試料室真空排気用ポンプ
24 補助真空排気用ポンプ
26 FIB真空排気用ポンプ
27 FIBイオン源排気系バルブ
28 希ガス対応FIB真空排気用ポンプ
30 バルブ
31 FIBカラム
33 補助真空排気用ポンプ
34 中間室真空排気用ポンプ
35 補助真空排気用ポンプ
40 ガス供給手段
50 可変バルブ
51 ガス排気配管
52 ガス排気口
60 冷却機構
61 冷却伝導機構
62 昇温機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Emitter tip 2 Extraction electrode 3 Lens electrode 4 Gas supply piping 5 Ion source chamber 6 Gas ionization chamber 7 Acceleration power supply 8 Extraction power source 9 Opening valve 10 Sample chamber 12 Radiation shield 15 Gas source 16 Gas introduction port 17 Lens electrode opening 18 Opening 19 Extraction electrode opening 20 Gas ionization chamber vacuum pump 21 Ion source vacuum pump 22 Auxiliary vacuum pump 23 Sample chamber vacuum pump 24 Auxiliary vacuum pump 26 FIB vacuum pump 27 FIB ion Source exhaust system valve 28 Noble gas compatible FIB vacuum pump 30 Valve 31 FIB column 33 Auxiliary vacuum exhaust pump 34 Intermediate chamber vacuum exhaust pump 35 Auxiliary vacuum exhaust pump 40 Gas supply means 50 Variable valve 51 Gas exhaust pipe 52 Gas Exhaust port 60 Cooling mechanism 61 Cooling transmission Mechanism 62 heating mechanism

Claims (10)

ガス電界電離イオン源から発生するイオンビームを試料に照射して試料を観察または加工するイオンビーム装置と、荷電粒子線装置とを備えた複合荷電粒子線装置において、
ガス電界電離イオン源は、
陽極となるエミッタティップと、
陰極となる引出電極と、
少なくともエミッタティップを収容する真空容器と、
エミッタティップの先端部と引出電極との間の空間にイオン化ガスを供給するガス導入口と、
イオン化ガスを排気するガス排気口と、を備え、
荷電粒子線装置および試料が配置される試料室を排気する排気系とは独立したイオン化ガスを排気するイオン化ガス排気系を備える
ことを特徴とする複合荷電粒子線装置。
In a composite charged particle beam apparatus comprising: an ion beam apparatus that observes or processes a sample by irradiating the sample with an ion beam generated from a gas field ion source; and a charged particle beam apparatus.
The gas field ion source is
An emitter tip to be the anode,
An extraction electrode serving as a cathode;
A vacuum vessel containing at least an emitter tip;
A gas inlet for supplying ionized gas to the space between the tip of the emitter tip and the extraction electrode;
A gas exhaust port for exhausting ionized gas,
A composite charged particle beam apparatus comprising: an ionized gas exhaust system that exhausts an ionized gas independent from an exhaust system that exhausts a charged particle beam apparatus and a sample chamber in which a sample is disposed.
請求項1に記載の複合荷電粒子線装置において、
ガス排出口および/またはガス導入口が、接地電位の構造体に設けられていることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
The composite charged particle beam apparatus according to claim 1,
A composite charged particle beam apparatus, wherein a gas discharge port and / or a gas inlet port is provided in a structure having a ground potential.
請求項1に記載の複合荷電粒子線装置において、
ガスイオン化室の最低温部を5K以上昇温できる昇温機構を備えることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
The composite charged particle beam apparatus according to claim 1,
A composite charged particle beam apparatus comprising a temperature raising mechanism capable of raising the temperature of a lowest temperature portion of a gas ionization chamber by 5K or more.
請求項1に記載の複合荷電粒子線装置において、
荷電粒子線装置が、液体金属イオン源を備えたイオンビーム装置であり、
当該液体金属イオン源を収容する真空容器の排気系が不活性ガスを排気できる真空ポンプを備えることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
The composite charged particle beam apparatus according to claim 1,
The charged particle beam device is an ion beam device provided with a liquid metal ion source,
A composite charged particle beam apparatus characterized in that an exhaust system of a vacuum container that accommodates the liquid metal ion source includes a vacuum pump that can exhaust an inert gas.
請求項1に記載の複合荷電粒子線装置において、
荷電粒子線装置が、液体金属イオン源を備えたイオンビーム装置であり、
当該液体金属イオン源を収容する真空容器の排気系がノーブルポンプまたはエクセルポンプを備えることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
The composite charged particle beam apparatus according to claim 1,
The charged particle beam device is an ion beam device provided with a liquid metal ion source,
A composite charged particle beam apparatus characterized in that an exhaust system of a vacuum container that accommodates the liquid metal ion source includes a noble pump or an Excel pump.
請求項1記載の複合荷電粒子線装置において、
ガス電界電離イオン源は、少なくともエミッタティップを収容する真空容器と、他の真空容器とを分離するバルブを備えることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
The composite charged particle beam apparatus according to claim 1,
The gas field ion source includes a valve that separates at least a vacuum vessel that houses an emitter tip from another vacuum vessel.
ガス電界電離イオン源から発生するイオンビームを試料に照射して試料を観察または加工するイオンビーム装置において、
ガス電界電離イオン源は、
陽極となるエミッタティップと、
陰極となる引出電極と、
少なくともエミッタティップを収容する真空容器と、
エミッタティップの先端部と引出電極との間の空間にイオン化ガスを供給するガス導入口と、
イオン化ガスを排気するガス排気口と、を備え、
試料が配置される試料室を排気する排気系とは繋がっていないイオン化ガスを排気するイオン化ガス排気系を備える
ことを特徴とするイオンビーム装置。
In an ion beam apparatus for observing or processing a sample by irradiating the sample with an ion beam generated from a gas field ion source,
The gas field ion source is
An emitter tip to be the anode,
An extraction electrode serving as a cathode;
A vacuum vessel containing at least an emitter tip;
A gas inlet for supplying ionized gas to the space between the tip of the emitter tip and the extraction electrode;
A gas exhaust port for exhausting ionized gas,
An ion beam apparatus comprising: an ionized gas exhaust system that exhausts an ionized gas that is not connected to an exhaust system that exhausts a sample chamber in which a sample is disposed.
請求項7に記載のイオンビーム装置において、
ガス排出口および/またはガス導入口が、接地電位の構造体に設けられていることを特徴とするイオンビーム装置。
The ion beam apparatus according to claim 7.
An ion beam apparatus characterized in that a gas exhaust port and / or a gas inlet port is provided in a ground potential structure.
請求項7に記載のイオンビーム装置において、
ガスイオン化室の最低温部を5K以上昇温できる昇温機構を備えることを特徴とするイオンビーム装置。
The ion beam apparatus according to claim 7.
An ion beam apparatus comprising a temperature raising mechanism capable of raising the temperature of a lowest temperature portion of a gas ionization chamber by 5K or more.
請求項7に記載のイオンビーム装置において、
ガス電界電離イオン源のイオン源室と試料室との間にある空間を排気する独立した排気系を備えることを特徴とするイオンビーム装置。
The ion beam apparatus according to claim 7.
An ion beam apparatus comprising an independent exhaust system for exhausting a space between an ion source chamber and a sample chamber of a gas field ion source.
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