JPH0317936A - イオン線発生装置 - Google Patents
イオン線発生装置Info
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- JPH0317936A JPH0317936A JP15288989A JP15288989A JPH0317936A JP H0317936 A JPH0317936 A JP H0317936A JP 15288989 A JP15288989 A JP 15288989A JP 15288989 A JP15288989 A JP 15288989A JP H0317936 A JPH0317936 A JP H0317936A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
本発明は電界電離型のイオン線発生装置に関し、イオン
源として供給されるＨ６ガスの温度を下げることにより
イオン線の輝度を高めること及び／又は供給されるＨｅ
ガスに含まれる不純物を除去することによりイオン線発
生の安定性を高めることを目的とし、 本発明のイオン線発生装置は イオン化されるガスの供給系に該イオン化ガスの予備冷
却用熱交換器及び／又は精製用不純物吸着器を備え、 電界電離型のイオン発生部の冷却に使用された冷媒によ
って前記予備冷却用熱交換器及び／又は前記精製用不純
物吸着器が冷却される構成となっている． 〔産業上の利用分野〕 本発明は電界電離型のイオン線発生装置に関わり、特に
イオン発生部を冷却するための装置の構造に関わる． 高集積化されたＩＣの微細パターンを形戒する手段とし
てイオン線リソグラフィを利用することが考えられてお
り、そのためのイオン線源として電界電離型のイオン線
発生装置の開発が進められている。この装置のイオン発
生部の構造は、第２図に模式的に示されるように、ｌＰ
ａ程度の低圧Ｈｅ雰囲気中にエミッタ１と引出し電極２
を設け、両者の間の高電界によってＨｅをイオン化する
ものである。
源として供給されるＨ６ガスの温度を下げることにより
イオン線の輝度を高めること及び／又は供給されるＨｅ
ガスに含まれる不純物を除去することによりイオン線発
生の安定性を高めることを目的とし、 本発明のイオン線発生装置は イオン化されるガスの供給系に該イオン化ガスの予備冷
却用熱交換器及び／又は精製用不純物吸着器を備え、 電界電離型のイオン発生部の冷却に使用された冷媒によ
って前記予備冷却用熱交換器及び／又は前記精製用不純
物吸着器が冷却される構成となっている． 〔産業上の利用分野〕 本発明は電界電離型のイオン線発生装置に関わり、特に
イオン発生部を冷却するための装置の構造に関わる． 高集積化されたＩＣの微細パターンを形戒する手段とし
てイオン線リソグラフィを利用することが考えられてお
り、そのためのイオン線源として電界電離型のイオン線
発生装置の開発が進められている。この装置のイオン発
生部の構造は、第２図に模式的に示されるように、ｌＰ
ａ程度の低圧Ｈｅ雰囲気中にエミッタ１と引出し電極２
を設け、両者の間の高電界によってＨｅをイオン化する
ものである。
通常の場合エミッタはタングステン（Ｗ）の針であって
、電解研磨により先端を半径５００人程度に尖らせたも
のが用いられる。このエミッタの温度が低いほどイオン
発生の効率は高くなるので、エミッタ保持体を介して液
体Ｈｅで冷却するなど、極低温に近い状態で使用される
。なお、低温に於いて輝度が高くなる理由としては、温
度が下がると工旦ツタ表面へのＨｅの吸着が増し、表面
近傍のＨｅ密度が高まってイオン発生率が上がるといっ
た推測がなされている。
、電解研磨により先端を半径５００人程度に尖らせたも
のが用いられる。このエミッタの温度が低いほどイオン
発生の効率は高くなるので、エミッタ保持体を介して液
体Ｈｅで冷却するなど、極低温に近い状態で使用される
。なお、低温に於いて輝度が高くなる理由としては、温
度が下がると工旦ツタ表面へのＨｅの吸着が増し、表面
近傍のＨｅ密度が高まってイオン発生率が上がるといっ
た推測がなされている。
一方、イオン化されて消費されるＨｅの補給の他に、雰
囲気を所定の圧力に保つべく、常に排気系を作動させな
からＨｅガスを供給することも行われるので、供給され
るＨｅガスのため工ごツタ温度が上昇し、低温に保持す
ることが妨げられるという事情が存在する。従って、イ
オン発生部に供給されるＨｅガスによる温度上昇を抑制
することが出来れば、イオン発生効率が向上し、イオン
線の輝度が高められることになる。
囲気を所定の圧力に保つべく、常に排気系を作動させな
からＨｅガスを供給することも行われるので、供給され
るＨｅガスのため工ごツタ温度が上昇し、低温に保持す
ることが妨げられるという事情が存在する。従って、イ
オン発生部に供給されるＨｅガスによる温度上昇を抑制
することが出来れば、イオン発生効率が向上し、イオン
線の輝度が高められることになる。
〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕電界電離
型のイオン線発生装置は開発途上であり、従来技術とし
て例示される程度に確立したものは無い状況にあるが、
Ｈｅガスの低温化については格別に配慮されていないか
、或いは液体窒素によってＨｅガスの供給系を冷却する
程度のことが考えられているにすぎない。
型のイオン線発生装置は開発途上であり、従来技術とし
て例示される程度に確立したものは無い状況にあるが、
Ｈｅガスの低温化については格別に配慮されていないか
、或いは液体窒素によってＨｅガスの供給系を冷却する
程度のことが考えられているにすぎない。
Ｈｅガスを十分冷却せずに供給すると、エミッタ温度が
上昇してイオン発生効率が低下するが、これを液体窒素
によって冷却しようとすれば、液体窒素を供給する装置
を別に設けることが必要になり、更に液体窒素の補充と
いった作業の増加も生ずることになる。
上昇してイオン発生効率が低下するが、これを液体窒素
によって冷却しようとすれば、液体窒素を供給する装置
を別に設けることが必要になり、更に液体窒素の補充と
いった作業の増加も生ずることになる。
また、Ｈｅガス中の不純物がエミッタ表面に付着すると
、イオン電流を変動させるという不都合を生じる。この
不純物を減らすべく、高純度のＨｅガスを使用すると共
に、Ｈｅガス配管の真空リークや内壁からの放出ガスを
極力押さえるといった努力がなされているが、イオン線
発生の安定化に必ずしも十分な対策となっていない．本
発明の目的はイオン源として供給されるＨｅガスを強く
冷却することにより、電界電離型のイオン発生装置の効
率を高めると共に、Ｈｅガス中の不純物を効率良く除去
し、、イオン線の輝度と安定性を向上せしめたイオン線
発生装置を提供することである。
、イオン電流を変動させるという不都合を生じる。この
不純物を減らすべく、高純度のＨｅガスを使用すると共
に、Ｈｅガス配管の真空リークや内壁からの放出ガスを
極力押さえるといった努力がなされているが、イオン線
発生の安定化に必ずしも十分な対策となっていない．本
発明の目的はイオン源として供給されるＨｅガスを強く
冷却することにより、電界電離型のイオン発生装置の効
率を高めると共に、Ｈｅガス中の不純物を効率良く除去
し、、イオン線の輝度と安定性を向上せしめたイオン線
発生装置を提供することである。
上記目的達或するため、本発明のイオン線発生装置は
イオン源であるガスの供給系に該イオン化ガスの予備冷
却用熱交換器及び／又は精製用不純物吸着器を備え、 電界電離型のイオン発生部の冷却に使用された冷媒によ
って前記予備冷却用熱交換器及び／又は前記精製用不純
物吸着器が冷却される構造を備えている。
却用熱交換器及び／又は精製用不純物吸着器を備え、 電界電離型のイオン発生部の冷却に使用された冷媒によ
って前記予備冷却用熱交換器及び／又は前記精製用不純
物吸着器が冷却される構造を備えている。
第１図は本発明のイオン線発生装置の構造を示す模式図
であり、該図面を参照しながら本発明の装置の作用効果
を説明する。
であり、該図面を参照しながら本発明の装置の作用効果
を説明する。
イオン化ガスの導入配管系には通常チタン・サブリメー
シゴン・ポンプ（ＴＳＰ）である不純物吸着器４とＨｅ
ガス冷却用熱交換器５が設けられる。
シゴン・ポンプ（ＴＳＰ）である不純物吸着器４とＨｅ
ガス冷却用熱交換器５が設けられる。
ＴＳＰはチタン蒸着膜のゲッタリング作用を利用してＨ
ｅガス中の不純物を吸着除去するものであり、内壁であ
るチタン蒸着面８は常時冷却されていることが必要であ
る。図示の如くエミッタを冷却して気化したＨｅガスに
よりポンプ外壁を冷却する構造とすれば、この気化Ｈｅ
ガスは装置の隣接部で常時発生しているものであるから
から、供給装置の新設や補充作業無しに必要部分の冷却
を行うことが出来る。
ｅガス中の不純物を吸着除去するものであり、内壁であ
るチタン蒸着面８は常時冷却されていることが必要であ
る。図示の如くエミッタを冷却して気化したＨｅガスに
よりポンプ外壁を冷却する構造とすれば、この気化Ｈｅ
ガスは装置の隣接部で常時発生しているものであるから
から、供給装置の新設や補充作業無しに必要部分の冷却
を行うことが出来る。
また、熱交換器５も同じＨｅガスで冷却する構造とすれ
ば、ＴＳＰに於けると同様、新たな装置や作業の追加無
しに、供給されるイオン化Ｈｅガスを予冷することがで
き、工果ツタ温度の上昇が抑制されて、イオン線の輝度
低下が抑制される。
ば、ＴＳＰに於けると同様、新たな装置や作業の追加無
しに、供給されるイオン化Ｈｅガスを予冷することがで
き、工果ツタ温度の上昇が抑制されて、イオン線の輝度
低下が抑制される。
なお、装置の詳細は次の実施例の項で説明する。
〔実施例〕
引き続き第１図を参照しながら実施例を説明する。
イオン発生部３はエミッタ１と引出し電極２、サファイ
ア製のエミッタ保持体６、エミッタ冷却装置７から戒る
．冷却装置に供給された液体Ｈｅは、保持体を通してエ
ミッタから気化熱を吸収し、これを冷却したのち気体と
なって冷却装置外に排出される。この時点ではガスの温
度はＨｅの沸点に近い低温である。
ア製のエミッタ保持体６、エミッタ冷却装置７から戒る
．冷却装置に供給された液体Ｈｅは、保持体を通してエ
ミッタから気化熱を吸収し、これを冷却したのち気体と
なって冷却装置外に排出される。この時点ではガスの温
度はＨｅの沸点に近い低温である。
この低温Ｈｅガスを不純物吸着器４のチタン蒸着面８を
外包する空間に導入する。このチタン蒸着面は不純物を
吸着するものであり、温度が低いほど吸着能力は向上す
る。不純物吸着能力を維持するために、装置の稼働中は
該面を冷却することが必要であり、前記低温Ｈｅガスに
よってチタン蒸着面は連続的に冷却される。なお、９は
チタン蒸発させるチタン・フィラメントである。
外包する空間に導入する。このチタン蒸着面は不純物を
吸着するものであり、温度が低いほど吸着能力は向上す
る。不純物吸着能力を維持するために、装置の稼働中は
該面を冷却することが必要であり、前記低温Ｈｅガスに
よってチタン蒸着面は連続的に冷却される。なお、９は
チタン蒸発させるチタン・フィラメントである。
ＴＳＰからイオン発生部までの配管が長くなると、配管
内壁からの放出ガスのため、再びＨｅガスの純度が低下
するから、この配管を短くすることはイオン線発生を安
定なものとするのに有利である。
内壁からの放出ガスのため、再びＨｅガスの純度が低下
するから、この配管を短くすることはイオン線発生を安
定なものとするのに有利である。
ＴＳＰには流量調節バルブ１０を通じて熱交換器５から
Ｈｅガスが送られる。このバルブはバリアプル・リーク
・バルブと呼ばれるもので、この種の装置に通常用いら
れるものである。これは使用温度を室温として設計され
ており、本実施例では冷却対象から外されているが、当
初から冷却使用すべく設計されているものであれば、こ
の部分も同様に冷却することが望ましい。
Ｈｅガスが送られる。このバルブはバリアプル・リーク
・バルブと呼ばれるもので、この種の装置に通常用いら
れるものである。これは使用温度を室温として設計され
ており、本実施例では冷却対象から外されているが、当
初から冷却使用すべく設計されているものであれば、こ
の部分も同様に冷却することが望ましい。
熱交換器５は熱交換室１１の内部に無酸素銅管１２が収
められた構造であり、該青部の素材を銅とすることで熱
交換の効率を高めている。その他の構戒体の素材は、超
高真空仕様であることから、ＳＵＳステンレス鋼となっ
ている。
められた構造であり、該青部の素材を銅とすることで熱
交換の効率を高めている。その他の構戒体の素材は、超
高真空仕様であることから、ＳＵＳステンレス鋼となっ
ている。
冷却用Ｈｅの流れは図から明らかであるが、最初工くツ
タを冷却して気化した後、先ずＴＳＰの吸着面を冷却し
、次に熱交換器でイオン化ガスであるＨｅガスを冷却す
る。このＴＰＳと熱交換器を冷却する順序は反対でも構
わないが、装置の構造や温度分布を考慮すれば本実施例
のような配置が有利である。
タを冷却して気化した後、先ずＴＳＰの吸着面を冷却し
、次に熱交換器でイオン化ガスであるＨｅガスを冷却す
る。このＴＰＳと熱交換器を冷却する順序は反対でも構
わないが、装置の構造や温度分布を考慮すれば本実施例
のような配置が有利である。
これ等の装置はイオン化ガス及び冷却ガスを送るための
配管によって結合されており、この配管を含む各装置の
外面は断熱材ｌ３で包まれている。
配管によって結合されており、この配管を含む各装置の
外面は断熱材ｌ３で包まれている。
また、冷却用ガスに触れる面は不純物分子などを吸着す
るので、装置の非稼働時にこれを放出させることが必要
であり、そのための加熱手段として加熱ヒータ１４が設
けられている。
るので、装置の非稼働時にこれを放出させることが必要
であり、そのための加熱手段として加熱ヒータ１４が設
けられている。
以上説明した如く本発明に於ける冷却装置は、従来使用
済として系外に放出されていた低温Ｈｅガスを利用して
冷却するものであるから、経済的効果を生ずることは当
然であるが、そればかりでなく、例えば液体窒素による
冷却装置を設ける場合に比べ、イオン線発生部分を小型
にすることが出来る。
済として系外に放出されていた低温Ｈｅガスを利用して
冷却するものであるから、経済的効果を生ずることは当
然であるが、そればかりでなく、例えば液体窒素による
冷却装置を設ける場合に比べ、イオン線発生部分を小型
にすることが出来る。
小型化による利点は、既述の如き配管長の短縮の他に、
装置の絶縁構造にも及ぶ。イオン線発生装置をリソグラ
フィに使用する場合、線源構造体と試料台の間には例え
ば１００ｋＶの電圧が印加されるが、試料台を接地電位
とすると、線源部分の電位は＋１００ｋＶに保たれねば
ならない。本発明により、このような高電位部分が小型
化されることで絶縁構造の複雑化が避けられる。
装置の絶縁構造にも及ぶ。イオン線発生装置をリソグラ
フィに使用する場合、線源構造体と試料台の間には例え
ば１００ｋＶの電圧が印加されるが、試料台を接地電位
とすると、線源部分の電位は＋１００ｋＶに保たれねば
ならない。本発明により、このような高電位部分が小型
化されることで絶縁構造の複雑化が避けられる。
第１図は実施例の構造を示す断面模式図、第２図は電界
電離型イオン発生装置を示す模式図であって、 図に於いて ｌはエミッタ、 ２は引出し電極、 ３はイオン発生部、 ４は不純物吸着器、 ５は熱交換器、 ６はエミッタ保持体、 ７は工逅ツタ冷却装置、 ８はチタン蒸着面、 ９はチタン・フィラメント、 １０は流量調節バルブ、 １１は熱交換室、 １２は無酸素銅管、 １３は断熱材、 １４は加熱しータ
電離型イオン発生装置を示す模式図であって、 図に於いて ｌはエミッタ、 ２は引出し電極、 ３はイオン発生部、 ４は不純物吸着器、 ５は熱交換器、 ６はエミッタ保持体、 ７は工逅ツタ冷却装置、 ８はチタン蒸着面、 ９はチタン・フィラメント、 １０は流量調節バルブ、 １１は熱交換室、 １２は無酸素銅管、 １３は断熱材、 １４は加熱しータ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 イオン化されるガスの供給系に該イオン化ガスの予備冷
却用熱交換器（５）及び／又は精製用不純物吸着器（４
）を備え、 電界電離型のイオン発生部（３）の冷却に使用された冷
媒によって前記予備冷却用熱交換器及び／又は前記精製
用不純物吸着器が冷却される構造を備えて成ることを特
徴とするイオン線発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15288989A JPH0317936A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | イオン線発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15288989A JPH0317936A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | イオン線発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0317936A true JPH0317936A (ja) | 1991-01-25 |
Family
ID=15550343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15288989A Pending JPH0317936A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | イオン線発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0317936A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013161837A1 (ja) * | 2012-04-27 | 2013-10-31 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子顕微鏡 |
| JP2017188459A (ja) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | カール ツァイス マイクロスコーピー エルエルシー | 荷電粒子ビームシステム |
| KR20190002721A (ko) * | 2017-04-06 | 2019-01-08 | 울박, 인크 | 이온원 및 이온 주입 장치 |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP15288989A patent/JPH0317936A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013161837A1 (ja) * | 2012-04-27 | 2013-10-31 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子顕微鏡 |
| JP2013229271A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-07 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子顕微鏡 |
| US9111716B2 (en) | 2012-04-27 | 2015-08-18 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle microscope |
| JP2017188459A (ja) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | カール ツァイス マイクロスコーピー エルエルシー | 荷電粒子ビームシステム |
| KR20190002721A (ko) * | 2017-04-06 | 2019-01-08 | 울박, 인크 | 이온원 및 이온 주입 장치 |
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