JP6185434B2 - ガス電界イオンビームシステムの作動方法 - Google Patents
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Description
ガス電界イオン源を作動するプロセスのいくつかの実施形態において、ガス電界イオン源は、イオン源にいかなる電圧が印加される前に最初に加熱可能であり、不所望ないかなる原子及び分子を脱離する。作動時のガス電界イオン源は極低温(例えば90 Kelvin未満)に冷却されるため、これにより大量の原子及び分子を除去する。加熱は例えば数秒といった短時間とすることが可能であるが、例えば500ケルビン又はそれを上回る数百ケルビンの温度とされたい。
ガス電界イオン源を作動するプロセスのいくつかの実施形態において、ガス電界イオン源は、最適動作電圧で源が作動することが要求されていない場合には、エミッタチップと引出電極との間に印加される最大許容電圧で作動可能である。この「スタンドバイ電圧」を典型的に、エミッタチップの電界蒸発を引き起こす電圧のすぐ下の電圧とすることが可能である。これにより、吸着原子の分極を最大限とし、従って吸着原子の移動性を最小化する役割を果たすことが可能である。その結果、吸着原子がエミッタチップの頂点部に向かって移動する機会を低減する。
いくつかの実施形態においては、ガス電界イオン源が不所望な原子による影響を最も受け易くなる可能性がある。そのため、ガス電界イオン源は極低温の冷却面により包囲可能であり、さもなければイオン源のガス電界のエミッタに到達可能である、いかなる吸着原子の熱的脱離の可能性を最小化する。
ガス電界イオン源を作動するプロセスのいくつかの実施形態において、極低温の冷却面は定期的に加熱又は光刺激可能であり、吸着原子又は分子を脱離する。加熱プロセスの間、ガス電界イオン源は、エミッタチップと引出電極との間の電圧を強く低減することで閉鎖されるべきである。
ガス電界イオン源を作動するプロセスのいくつかの実施形態において、準備ステップとして、真空容器及びガス送出系は高温まで加熱可能であり、脱ガスを促進し、表面及び容積汚染を動態化する。これは、他の揮発ガスと組み合わせた部分真空下で実施可能である。
ガス電界イオン源を作動するプロセスのいくつかの実施形態において、準備ステップとして、真空容器及びガス送出系は電界研磨可能であり、表面積を最小化する。
ガス電界イオン源のいくつかの実施形態において、ガン領域は、例えば市販のSAESゲッタ剤等の化学的ゲッタ剤を装備可能であり、不所望なガス種に対して高い排気性能を提供する。この化学的ゲッタ剤は、所望のガス種が希ガスである場合に非常に効果的である。なぜなら、希ガスはポンプにより排気されないためである。化学的ゲッタ剤は又、ポンプにより水素を排気するために非常に効果的である。なぜならこのガス種は、極低温法によってはポンプにより効果的に排気されないためである。ゲッタ剤が化学的に活性である場合、ガス電界イオン源は通常加熱され、ガス電界イオン源は無力化可能である。
ガス電界イオン源のいくつかの実施形態において、ガス送出管は極低温トラップを通過可能であり、不純物の凝結を引き起こす。いくつかの実施形態において、ガス送出系のこうした部分は弁を有することが可能であり、パージを可能にする。
ガス電界イオン源のいくつかの実施形態において、ガス送出系は浄化器を有することが可能である。浄化器は加熱されるか又は加熱されない化学的ゲッタ剤を含み、不所望ないかなる原子又は分子を化学的にトラップする。
ガス電界イオン源のいくつかの実施形態において、ガス送出系はバイパスを有し、不所望な原子及び分子を含む内容物は最終ガン領域以外の容器内にパージ可能である。
ガス電界イオン源のいくつかの実施形態において、ガス電界イオン源の領域はイオンポンプを装備可能であり、不所望なガス原子をポンプにより排気する。またイオンポンプは、所望されるガスが搬送される場合には無力化可能であり、ガス供給のスタンドバイの間には有効化可能である。
ガス電界イオン源のいくつかの実施形態において、真空容器はSAESゲッタ剤に類似する非蒸発性ゲッタ剤のコンフォーマルコーティングを装備可能である。
ガス電界イオン源のいくつかの実施形態において、真空容器は、チタンサブリメーションポンプのような水素ポンプゲッタを装備可能である。
ガス電界イオン源を作動するプロセスのいくつかの実施形態において、ガス電界イオン源は、コンディションを促進させるか又は表面を準備させるための間に作動可能である。コンディション調整下で、イオン源はエネルギッシュで高次に分極された中性原子のボンバードを介し、吸着ガス原子をパージ可能である。またコンディション調整の間、ガス電界イオン源の作動中にイオンビームがその上に衝突可能である引出電極、サプレッサ電極、レンズ電極及び他の表面は、吸着原子又は化学的に付着した原子を除去し、洗浄可能である。コンディショニングステップは、プロセスの加速が所望される場合、より重いガス種により実行可能である。
Claims (13)
- ガス電界イオンビームシステムの作動方法であって、該ガス電界イオンビームシステムは、
外部ハウジングと、
前記外部ハウジングの内部に配置された内部ハウジングと、
前記内部ハウジングの内部に配置された導電性チップと、
1つ以上のガス類を内部ハウジングへと供給するガス供給系であって、前記内部ハウジングの内部で終端する管を有するガス供給系と、
孔を有する引出電極であって、前記導電性チップ 近傍で生成されたイオンが、前記孔を通過して前記外部ハウジングへと移動可能である引出電極と
を有するガス電界イオンビームシステムにおいて、
前記方法は、
前記外部ハウジング、前記内部ハウジング、前記導電性チップ、前記管及び前記引出電極を、100°Cを超える温度にまで定期的に加熱するステップと、
前記外部ハウジング、前記内部ハウジング、前記導電性チップ、前記管及び前記引出電極の加熱後、前記導電性チップを継続して加熱し、同時に前記内部ハウジング、前記管及び前記引出電極を極低温にまで冷却するステップと
を有するガス電界イオンビームシステムの作動方法。 - 請求項1に記載の作動方法であって更に、前記内部ハウジング、前記管及び前記引出電極を極低温にまで冷却する前に、前記外部ハウジングを室温にまで冷却するステップを有する作動方法。
- 請求項2に記載の作動方法であって更に、前記内部ハウジング、前記管及び前記引出電極を極低温にまで冷却した後の時点で、前記導電性チップを極低温にまで冷却するステップを有する作動方法。
- 請求項1〜3の何れか一項に記載の作動方法であって更に、前記ガス供給系のバイパス弁を開放し、前記ガス供給系から前記内部ハウジングの外側の真空スペース内へのガス流を達成するステップを有する作動方法。
- ガス電界イオンビームシステムの作動方法であって、該ガス電界イオンビームシステムは、
外部ハウジングと、
前記外部ハウジングの内部に配置された内部ハウジングと、
前記内部ハウジングの内部に配置された導電性チップと、
1つ以上のガス類を内部ハウジングへと供給するガス供給系であって、前記内部ハウジングの内部で終端する管を有するガス供給系と、
孔を有する引出電極であって、前記導電性チップ 近傍で生成されたイオンが、前記孔を通過して前記外部ハウジングへと移動可能である引出電極と
を有するガス電界イオンビームシステムにおいて、
前記方法は、
前記外部ハウジング、前記内部ハウジング、前記導電性チップ、前記管及び前記引出電極を、100°Cを超える温度にまで定期的に加熱するステップと、
前記導電性チップを加熱し、同時に前記内部ハウジング、前記管及び前記引出電極を極低温に保つステップと
を有する作動方法。 - 請求項5に記載の作動方法であって、前記導電性チップを300°C以上にまで加熱するステップを有する作動方法。
- 請求項5又は6に記載の作動方法であって、前記導電性チップを1分以上加熱するステップを有する作動方法。
- 請求項1〜7の何れか一項に記載の作動方法であって更に、光を前記導電性チップに供給し、同時に前記内部ハウジング、前記管及び前記前記引出電極を極低温に保つステップを有し、その際前記光のレベルが少なくとも100 mW/mm2である作動方法。
- 請求項1〜7の何れか一項に記載の作動方法であって更に、前記導電性チップと前記引出電極との間に電圧差を印加し、同時に前記導電性チップを加熱するか又は前記導電性チップに光を供給するステップを有し、その際前記電圧差により少なくとも35 V/nmの電界が引き起こされる作動方法。
- 請求項1〜9の何れか一項に記載の作動方法であって、前記1つ以上のガス類はネオン又はネオンよりも質量の大きい原子を有する希ガスを有する作動方法。
- 請求項1に記載のガス電界イオンビームシステムの作動方法であって、該ガス電界イオンビームシステムは、所定の数の原子及び引出電極を備えるターミナルシェルフを有するチップを備えるガス電界イオン源を有し、
前記方法は、
作動の第1モードにおいて、前記チップと前記引出電極との間に所定の電圧を備える前記ガス電界イオンビームシステムを作動してイオンビームを生成するステップと、
試料とイオンビームとを相互作用させるステップとを有し、
作動の第2モードにおいて、前記チップの前記ターミナルシェルフが前記所定の数の原子を有することを検証するために、前記チップの前記ターミナルシェルフの電界イオン顕微鏡の像を記録するステップと、
前記チップと前記引出電極との間の電圧差を、前記作動の第2モードにおいて、前記所定の電圧と比較して増加させ、前記チップの前記ターミナルシェルフにおいて少なくとも35 V/m の電界強度を提供するステップと
を有する作動方法。 - 請求項11に記載の作動方法であって、前記作動の第1モードにおいて、前記チップの前記ターミナルシェルフにおける前記電界強度は35 V/m 未満である作動方法。
- 請求項1に記載のガス電界イオンビームシステムの作動方法であって、該ガス電界イオンビームシステムは、所定の数の原子及び引出電極を備えるターミナルシェルフを有するチップを備えるガス電界イオン源を有し、
前記方法は、
作動の第1モードにおいて、前記チップと前記引出電極との間に所定の電圧を備える前記ガス電界イオンビームシステムを作動してイオンビームを生成するステップと、
試料とイオンビームとを相互作用させるステップとを有し、
作動の第2モードにおいて、前記チップの前記ターミナルシェルフが前記所定の数の原子を有することを検証するために、前記チップの前記ターミナルシェルフの電界イオン顕微鏡の像を記録するステップと、
前記チップに光を照射するステップと
を有し、その際前記光のレベルは少なくとも100 mW/mm2である作動方法。
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