JP6608769B2 - イオンビーム装置 - Google Patents
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Description
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
(1)一例として、真空容器と、真空容器内に設けられたエミッタティップホルダと、エミッタティップホルダに接続されたエミッタティップと、エミッタティップに対向して設けられた引き出し電極と、エミッタティップにガスを供給するガス供給部と、真空容器の内部にてエミッタティップホルダに寒冷を伝達する冷熱伝達部材とを備えるガス電界電離イオン源を有し、冷熱伝達部材はガスの凝縮を妨げるように表面が熱絶縁材で覆われている、イオンビーム装置とする。
このようにすると、(1)で述べたような効果を奏する。さらに、熱絶縁材が冷熱伝達部材の表面と接着部材を介して接着されているために、冷却された場合にも加熱された場合にも熱絶縁材が剥がれたり割れたりすることが無い。また、熱絶縁材と冷熱伝達部材の間にガスが入り込むことによりガスが凝縮することが無い。すなわち、極微細高速加工及び超高分解能観察が高信頼及び高安定で実現するのに好適なガス電界電離イオン源及びイオンビーム装置が提供される。
このようにすると、(1)で述べたような効果を奏する。さらに、熱絶縁材表面を覆うように設けられた金属材料と、金属材料を加熱する加熱機構とを有するために金属表面を均一な温度に制御することが可能になる。すなわち、表面全体を凝縮しない温度に制御できるため、高信頼でガスが凝縮することがなくなる。すなわち、極微細高速加工及び超高分解能観察が高信頼及び高安定で実現するのに好適なガス電界電離イオン源及びイオンビーム装置が提供される。
このようにすると、(1)(2)(3)で述べたような効果を奏する。さらに、冷熱伝達部材が冷却機構の冷熱をイオン源真空容器内に伝達する熱交換器であるために、熱交換器でガスが凝縮することがない。熱交換器は最も温度が低下する冷熱伝達部材である。このため、熱交換器表面のみを(1)(2)(3)で述べたように処理した場合でも大きな効果を得ることができる。
このようにすると、(4)で述べたような効果を奏する。さらに、本構成によると、冷凍機の機械振動がエミッタティップに伝達されにくくなる。すなわち、エミッタティップが振動しないために、より高精度な加工が実現する。また、より高分解能な観察が実現する。
このようにすると、(4)で述べたような効果を奏する。さらに、本構成によると、冷凍機の機械振動がエミッタティップに伝達されにくくなる。すなわち、エミッタティップが振動しないために、より高精度な加工が実現する。また、より高分解能な観察が実現する。
このようにすると、(1)(2)(3)で述べたような効果を奏する。さらに、本構成によると、冷凍機の機械振動がエミッタティップに伝達されにくくなる。すなわち、エミッタティップが振動しないために、より高精度な加工が実現する。また、より高分解能な観察が実現する。さらに、金属薄膜とすることで中間接合層がない場合にも熱絶縁層との接着度合いが良くなり、金属薄膜表面ではガス凝縮は生じなくなる。さらに、本構成によると、コスト低減を図ることができる。
このようにすると、(1)(2)(3)で述べたような効果を奏する。さらに、本構成によると、コスト低減を図ることができる。
このようにすると、(1)(2)(3)で述べたような効果を奏する。さらに、本構成によると、コスト低減を図ることができる。
このようにすると、(1)(2)(3)で述べたような効果を奏する。さらに、本構成によると、冷凍機の機械振動がエミッタティップに伝達されにくくなる。すなわち、エミッタティップが振動しないために、より高精度な加工、より高分解能な観察が実現する。さらに、金属網線とすることで中間に接着部材がない場合にも熱絶縁層との接着度合いが良くなり、金属網線表面でガス凝縮が生じなくなる。さらに、本構成によると、コスト低減を図ることができる。
このようにすると、(1)(2)(3)で述べたような効果を奏する。さらに、本構成によると、試料に対する化学的な反応を少なくして加工や観察が実現する。
このようにすると、(1)(2)(3)で述べたような効果を奏する。さらに、本構成によると、化学的な反応を利用して試料を加工することができる。
このようにすると、(1)(2)(3)で述べたような効果を奏する。さらに、本構成によると、安定かつ大電流のアルゴンイオンビームを照射して試料の極微細高速加工及び超高分解能観察が可能になる。
このようにすると、(1)(2)(3)で述べたような効果を奏する。さらに、本構成によると、安定かつ大電流のクリプトンイオンビームを照射して試料の極微細高速加工及び超高分解能観察が可能になる。
このようにすると、(1)(2)(3)で述べたような効果を奏する。さらに、本構成によると、安定かつ大電流のネオンイオンビームを照射して試料の極微細高速加工及び超高分解能観察が可能になる。
図1は実施例1によるイオンビーム装置の例を示す断面模式図、図2はガス電界電離イオン源1を拡大して示した模式図である。
図4は、図1に示したイオンビーム装置のガス電界電離イオン源とその冷却機構の別の実施例を示す模式図である。ここでは、冷却機構を説明する。本実施例では、イオン化ガスとしてネオンガスを用いた。
図7は、イオンビーム装置の一例を示す概略模式図である。本実施例では、イオンビーム装置の冷却機構の一例について詳細に説明する。
本実施例のイオンビーム装置は、基本的に図1と同様の装置構成を有する。ただし、冷却機構4としてパルス管冷凍機直結方式を採用した。また、イオン化ガスとして窒素ガスを用いた。
温度センサーとヒータを備える温度制御部を少なくとも2個備え、
ガス供給部はクリプトンガスを供給し、
エミッタティップは60K以下の概略同じ温度に保たれている、イオンビーム装置。
温度センサーとヒータを備える温度制御部を少なくとも2個備え、
ガス供給部はアルゴンガスを供給し、
エミッタティップは45K以下の概略同じ温度に保たれている、イオンビーム装置。
Claims (15)
- 真空容器と、前記真空容器内に設けられたエミッタティップホルダと、前記エミッタティップホルダに接続されたエミッタティップと、前記エミッタティップに対向して設けられた引き出し電極と、前記エミッタティップにガスを供給するガス供給部と、前記真空容器の内部にて前記エミッタティップホルダに寒冷を伝達する冷熱伝達部材とを備えるガス電界電離イオン源を有し、
前記冷熱伝達部材は前記ガスの凝縮を妨げるように表面が熱絶縁材で覆われている、イオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記冷熱伝達部材は金属薄膜あるいは金属網線であり、表面に熱絶縁層が接着されている、イオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記冷熱伝達部材は金属であり、前記熱絶縁材はフッ素樹脂あるいはセラミックスである、イオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記ガスはネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンのいずれかを含むガスである、イオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記ガスは一酸化炭素、酸素、窒素のいずれかを含むガスである、イオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記ガス供給部はクリプトンガスと他のガスの混合ガスを供給し、あるいはクリプトンガスと前記他のガスを切り替えて供給し、
前記エミッタティップは前記各ガスの凝縮温度より高く、かつ60K以下の概略同じ温度に保たれている、イオンビーム装置。 - 請求項1記載のイオンビーム装置において、
前記ガス供給部はアルゴンガスとヘリウムガスの混合ガス又はアルゴンガスと水素ガスの混合ガスを供給し、
前記エミッタティップは前記各ガスの凝縮温度より高く、かつ45K以下の概略同じ温度に保たれている、イオンビーム装置。 - 真空容器と、前記真空容器内に設けられたエミッタティップホルダと、前記エミッタティップホルダに接続されたエミッタティップと、前記エミッタティップに対向して設けられた引き出し電極と、前記エミッタティップにガスを供給するガス供給部と、前記真空容器の内部にて前記エミッタティップホルダへ冷熱を伝達する冷熱伝達部材とを備えるガス電界電離イオン源を有し、
前記冷熱伝達部材の表面を覆うように設けられた接着部材と、前記冷熱伝達部材の表面と前記接着部材を介して接着し前記接着部材を覆うように設けられた熱絶縁材と、を有するイオンビーム装置。 - 請求項8記載のイオンビーム装置において、
前記冷熱伝達部材は金属薄膜あるいは金属網線であり、表面に熱絶縁層が接着されている、イオンビーム装置。 - 請求項8記載のイオンビーム装置において、
前記冷熱伝達部材は金属であり、前記熱絶縁材はフッ素樹脂あるいはセラミックスである、イオンビーム装置。 - 請求項8記載のイオンビーム装置において、
前記ガスはネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンのいずれかを含むガスである、イオンビーム装置。 - 請求項8記載のイオンビーム装置において、
前記ガスは一酸化炭素、酸素、窒素のいずれかを含むガスである、イオンビーム装置。 - 請求項8記載のイオンビーム装置において、
前記ガス供給部はクリプトンガスと他のガスの混合ガスを供給し、あるいはクリプトンガスと前記他のガスを切り替えて供給し、
前記エミッタティップは前記各ガスの凝縮温度より高く、かつ60K以下の概略同じ温度に保たれている、イオンビーム装置。 - 請求項8記載のイオンビーム装置において、
前記ガス供給部はアルゴンガスとヘリウムガスの混合ガス又はアルゴンガスと水素ガスの混合ガスを供給し、
前記エミッタティップは前記各ガスの凝縮温度より高く、かつ45K以下の概略同じ温度に保たれている、イオンビーム装置。 - 真空容器と、前記真空容器内に設けられたエミッタティップホルダと、前記エミッタティップホルダに接続されたエミッタティップと、前記エミッタティップに対向して設けられた引き出し電極と、前記エミッタティップにガスを供給するガス供給部と、前記真空容器の内部にて前記エミッタティップホルダに冷熱を伝達する冷熱伝達部材とを備えるガス電界電離イオン源を有し、
前記冷熱伝達部材の表面を覆うように設けられた熱絶縁材と、前記熱絶縁材の表面を覆うように設けられた金属材料と、前記金属材料を加熱する加熱機構と、を有するイオンビーム装置。
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