JPH05128965A

JPH05128965A - エミツタ部作製方法および装置ならびに集束イオンビーム装置

Info

Publication number: JPH05128965A
Application number: JP28853291A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Umemura; 馨梅村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-11-05
Filing date: 1991-11-05
Publication date: 1993-05-25

Abstract

(57)【要約】【目的】集束イオンビーム装置の絶縁破壊や真空悪化が
生ずるのを防止し、長時間連続してイオンを放出し、イ
オンビームを安定させ、一度の真空引き作業で複数個の
エミッタ部を作製し、液体金属イオン源を搭載した集束
イオンビーム装置を長時間、高安定に動作させる。【構成】集束レンズ系を含まない真空容器１０内に保持
されたエミッタ部１のニードル１０１、リザーバ１０２
を加熱手段３により高温加熱クリーニングしたのち、液
体イオン材料７を注入手段４によりリザーバ１０２に供
給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体製造工程におけ
るマスクの製作、修正、配線修正、マスクレスイオン注
入、イオン露光、イオンエッチング、デポジション、デ
バイス移植、または分析の分野における試料の断面切出
し、微小領域の二次イオン質量分析等に用いられる集束
イオンビーム（ＦＩＢ）を形成するための液体金属イオ
ン源（Liquid Metal Ion Source）のエミッタ部の作製
方法および装置ならびに集束イオンビーム装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、液体金属イオン源について、その
動作原理を説明する。液体金属イオン源は、たとえば論
文集ジャーナル・オヴ・ヴァキューム・サイエンス・ア
ンド・テクノロジー、第Ａ２巻、（１９８４年）第１３
６５頁から第１３６９頁（Journal of Vacuum Science
and Technology, Ａ２, (1984) 1365-1369)に記載の
『デヴェロップメント・オヴ・ボロン・リキッド−メタ
ル−イオン・ソース（Development of boron liquid-me
tal-ion source）』と題した論文中（公知例１）でイシ
タニ（T.Ishitani）らが示しているように、次のような
概略構成になっている。

【０００３】すなわち、図９に示したように、真空容器
２６内に設けられかつ電源２７ａ、２７ｂ、２７ｃに接
続されたヒータ２２がイオン化すべきイオン材料２１を
溶融状態で保持している。この状態で、引出電極２５が
ニードル（針状電極）２４の先端に高電界を集中させる
と、ニードル２４の先端からイオン材料２１のイオン２
３が引き出される。

【０００４】なお、イオン材料２１を溶融状態で保持す
るための手段としては、イオン材料２１を保持する部分
を通電によって加熱する抵抗加熱方式や、ニードル２４
の先端近傍を電子衝撃によって加熱する方式、さらには
イオン材料の溜め部（リザーバとも呼ばれる）のまわり
にヒータを巻き付け、そのヒータの熱によってイオン材
料を溶融状態にする方式など種々の方式があるが、液体
金属イオン源の基本構成としては大きな相違はない。

【０００５】ここで、このような液体金属イオン源にお
いて、実質的にイオン放出部となるニードル２４、イオ
ン材料２１を溶融状態で保持するためのヒータ２２、も
しくはイオン材料２１を多く貯留するためのリザーバを
含めてエミッタ部と称することにする。

【０００６】一般に用いられるエミッタ部は、図１０
(ａ)に示すように、絶縁物製の座３０に２本の電流導入
端子３１が設けられ、電流導入端子３１に金属細線３２
が設けられ、金属細線３２の中央部にニードル３３が点
状溶接されている（ヘアピンタイプエミッタ部）。この
ような場合、金属細線３２は液体イオン材料３４を貯溜
するリザーバであり、２本の電流導入端子３１間に電流
を通電することによりヒータをも兼ねている。また、図
１０(ｂ)に示すように、ニードル３３が液体イオン材料
３４をさらに多く貯溜させるためのリザーバ３５を貫通
しているタイプのものもよく見られる（リザーバタイプ
エミッタ部）。いずれのタイプのエミッタ部も液体金属
イオン源本体にエミッタ部が一体となって着脱でき、イ
オン材料の枯渇やニードルの破損等の場合、エミッタ部
は一体で交換され、いわゆるカートリッジタイプになっ
ている。

【０００７】さて、このようなエミッタ部を作製する方
法として、エイ・ワグナ（A. Wagner)がジャーナル・オブ
・ヴァキューム・サイエンス・アンド・テクノロジーなる論
文集、第１６巻、第１８７１頁から第１８７４頁（１９
７９年）（Journal of Vacuum Science and Technolog
y, vol. 16, (1979) 1871-1874）において、『リクィッ
ド・ゴールド・アイオン・ソース（Liquid Gold Ion Sourc
e）』と題する論文に紹介している（公知例２）。本論
文によると、図１１に示すように、真空容器内でヘアピ
ンタイプのエミッタ部４０と空間的に離間して下方に設
置した傍熱加熱できるルツボ４１内に予め液体イオン材
料３４を予め貯溜しておき、ルツボ４１をヒータ４３に
より加熱して液体イオン材料３４を溶融させ、液状（液
体金属）にしておく。そして、エミッタ部４０を降下さ
せ浸漬し、液体イオン材料３４をエミッタ部４０に付着
させた後、エミッタ部４０を引き上げる。以下、この方
法をここでは浸漬（dipping）法と呼ぶことにする。浸
漬法は図１０(ａ)に示したヘアピンタイプエミッタ部ば
かりでなく、図１０(ｂ)に示したリザーバタイプエミッ
タ部についても行なわれ、広く一般に用いられている。

【０００８】ところで、イオン源にイオン材料を導入す
る装置の公知例として次の５件が開示されている。

【０００９】つまり、『液体金属イオン源』と題する特
開昭５８−２１０８５４号公報（公知例３）には、イオ
ン源の長寿命を目指して、図１２に示すように、イオン
材料の溜め部６０の他にイオン材料貯蔵部６１を設け
て、溜め部６０のイオン材料６２が少なくなってきたと
きに、そのつどイオン材料貯蔵部６１からイオン材料６
２を補給し、寿命の延命化を狙っている。つまり、イオ
ン材料貯蔵部６１はエミッタ部と一体化されて液体金属
イオン源６３を構成し、集束イオンビーム装置６４に液
体金属イオン源６３が設置されている。

【００１０】また、『液体金属イオン源』と題する特開
昭５９−２０９７１５号公報（公知例４）には、イオン
材料の溜め部にイオン材料を液体の状態で導入するため
に、図１３に示すようなイオン材料貯蔵部７０と溜め部
７１との間に加熱部７２を設けた装置が開示されてい
る。本装置の場合も、イオン材料貯蔵部７０はエミッタ
部７３と組み合わされて液体金属イオン源７４を構成
し、この組合せで集束イオンビーム装置７５に搭載され
ている。

【００１１】このように、公知例３、４の発明は集束イ
オンビーム装置を対象としているのに対して、この発明
はエミッタ部のみを作成する装置を対象としているので
あり、公知例３、４の発明とこの発明とは対象において
全く相違している。

【００１２】さらに、エミッタ部作成方法の公知例とし
て、特開昭６１−１０４５４０号公報（公知例５）、特
開昭６１−１０４５４１号公報（公知例６）、実開昭６
１−７６６６８号公報（公知例７）が挙げられるが、こ
れらは基本的に公知例２の浸漬法と同等である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、浸漬法
は以下のような問題点を有していた。ここでは、液体金
属イオン源を長寿命動作させる目的で使用されるリザー
バタイプの液体金属イオン源の場合について説明する。

【００１４】図１４(ａ)に示すように、リザーバ３
５に液体イオン材料３４を充填するために、リザーバ３
５、ニードル３３の組合せによるエミッタ部５０を液体
イオン材料３４に浸漬させると、図１４(ｂ)に示すよう
に、リザーバ３５の外面（液体イオン材料３４が溜され
る側に対する外側の面）にも液体イオン材料３４が多く
付着する。このようなエミッタ部５０を有する液体金属
イオン源を集束イオンビーム装置に装着して用いると、
液体イオン材料３４が真空部に接する面積が多いため、
液体イオン材料３４が余分に蒸発してしまい、リザーバ
３５を採用して長寿命化を目指したものの、その効果が
半減する。また、蒸発物が液体金属イオン源や集束イオ
ンビーム装置内の他の部材に付着、汚染し、絶縁破壊や
真空悪化という問題を引き起こす。

【００１５】浸漬法によりリザーバ３５に液体イオ
ン材料３４を充填すると、図１４(ｃ)に示すように、リ
ザーバ３５の外面に付着した液体イオン材料３４がニー
ドル３３の先端まで伝って流れ、その結果ニードル３３
の先端では液体イオン材料３４の供給過剰状態となり、
安定イオン放出に必要な安定したテーラーコーンの形成
を阻害し、イオン放出が不安定になったり、停止すると
いう致命的問題を引き起こす。

【００１６】浸漬法によると、ニードル３３の表面
を酸化物などの被膜が被っているときには、長時間安定
してイオンが放出し続けることができない。すなわち、
図１５(ａ)、(ｂ)に示すように、表面が清浄化されてお
らず、酸化物などの被膜８２が被っているニードル３３
を表面が清浄な液体イオン材料３４に浸漬し始め、図１
５(ｃ)に示すように、ある程度の深さまでニードル３３
を液体イオン材料３４に浸漬したのち、図１５(ｄ)、
(ｅ)に示すように、ニードル３３を引き上げていくと、
液体イオン材料３４はニードル３３にはほとんど濡れ
ず、液体イオン材料３４が所々にしかも僅かに付着する
程度にしか濡れない。このような濡れの悪さでは、たと
えリザーバ３５を貫通してニードル３３が設置され、液
体イオン材料３４を充填しても、液体イオン材料３４が
連続的にニードル３３の先端まで到達しない。つまり、
図１６(ａ)に示すように、仮にニードル３３の先端に液
体イオン材料３４が僅かに付着していても、イオンは連
続的に放出せず、先端に付着した僅かな液体イオン材料
３４のみが寄与し、図１６(ｂ)に示すように、一時イオ
ン８６が放出されても、図１６(ｃ)に示すように、イオ
ン８６の放出は中断する。つまり、液体金属イオン源に
おいて、ニードル３３の表面が酸化物などの被膜８２に
被われて、液体イオン材料３４とニードル３３もしくは
リザーバ３５とが濡れが良くない場合には、液体イオン
材料３４がニードル３３の先端まで安定して供給され
ず、延いてはイオン８６の放出の途切れとなる。このよ
うに、長時間連続してイオン８６を放出し続けることが
イオンビーム装置における液体金属イオン源に課せられ
る使命にもかかわず、イオン放出の中断はイオン源とし
て致命的な動作となる。

【００１７】ルツボ４１内でイオン材料を溶融させ
ると、液体イオン材料の表面には酸化物やスラグなど不
純物が浮遊する。そこにエミッタ部５０を浸漬させる
と、図１４(ｄ)に示すように、不純物９１がエミッタ部
５０表面に付着し、そのエミッタ部５０を液体金属イオ
ン源に装着してイオン放出させた場合、安定イオン放出
に必要な安定したテーラーコーンの形成を阻害し、安定
イオン放出を阻害させるという問題点を引き起こす。す
なわち、イオン材料３４を溶融させると、図１７(ａ)に
示すように、液体イオン材料３４の表面は不純物９１や
酸化物９２が浮遊している。たとえば、液体金属イオン
源のイオン材料として良く用いられるガリウムを大気中
に放置すると、本来銀白色で輝きのあるガリウム表面は
次第に酸化され輝きを失った灰色の薄膜で被われる。た
とえ、この酸化膜９２を注意深く取り除き、真空装置内
に持ち込んで超高真空状態にしても、真空排気過程で残
留ガスの酸素と反応して灰色薄膜の酸化膜９２が形成さ
れる。このような状態で、図１７(ｂ)に示すように、清
浄表面を有するニードル３３を浸漬させ、図１７(ｃ)に
示すように、酸化膜９２を突き破り純粋な液体イオン材
料３４に達したのち、図１７(ｄ)に示すように、ニード
ル３３を引き上げていくと、図１７(ｅ)に示すように、
酸化膜９２はニードル３３の上昇と共に引き上げられ、
ニードル３３の表面に付着する。したがって、液体イオ
ン材料３４に一度浸漬したニードル３３を引き上げる
と、ニードル３３の表面は液体イオン材料３４の酸化膜
９２および液体イオン材料３４に混入している不純物９
１で被われてしまう。そして、図１８(ａ)に示すよう
に、ニードル３３の表面が不純物を含まない液体イオン
材料３４で被われている理想的なエミッタ部５０の場合
には、テーラーコーン９６はニードル３３の先端で軸９
５方向に向かって形成され、軸対称にイオン９７が放出
される。一方、図１８(ｂ)に示すように、液体イオン材
料３４の表面に酸化膜９２や不純物９１などのスラグが
浮遊する場合には、スラグがテーラーコーン９６の形成
を阻害したり、テーラーコーン９６の形成位置をニード
ル３３の先端から遠ざけたりするため、イオン放出の途
切れや、放出イオン９７が適正であるべき軸９５上を通
らないという問題を引き起こす。つまり、ニードル３３
の表面に液体イオン材料３４の酸化物９２や不純物９１
が付着すると、上述したようにニードル３３の先端に安
定したテーラーコーン９６が形成しにくくなり、延いて
はイオンビームの安定性に大きく悪影響を与えることに
なる。

【００１８】これまでの浸漬法によると、エミッタ
部の作成される個数は、真空引きなどに多大の時間を要
するにもかかわらず、一度の真空引きで高々一個しか作
製することができず、作業効率が悪かった。

【００１９】この発明は上述の課題を解決するためにな
されたもので、この発明の一つの目的は、集束イオンビ
ーム装置の絶縁破壊や真空悪化が生ずることがないエミ
ッタ部作製方法、装置を提供することである。

【００２０】この発明の別の目的は、長時間連続してイ
オンを放出し続けることができるエミッタ部作製方法、
装置を提供することである。

【００２１】また、この発明の他の目的は、イオンビー
ムを安定させることができるエミッタ部作製方法、装置
を提供することである。

【００２２】また、この発明の他の目的は、一度の真空
引き作業で複数個のエミッタ部が作製できるエミッタ部
作製方法、装置を提供することである。

【００２３】さらに、この発明の他の目的は、長時間、
高安定にイオンを放出することができる液体金属イオン
源のエミッタ部を提供することであり、この発明のさら
に他の目的は、液体金属イオン源を搭載した集束イオン
ビーム装置を長時間、高安定に動作させることである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
には、この発明においては、ニードルとリザーバとを有
するエミッタ部を作製する方法において、集束レンズ系
を含まない真空容器内に保持された上記エミッタ部の上
記ニードル、上記リザーバを高温加熱クリーニングした
のち、イオン材料を上記リザーバの上方から上記リザー
バに供給する。

【００２５】この場合、液体イオン材料を上記リザーバ
に注入してもよい。

【００２６】また、固体イオン材料を上記リザーバに投
入してもよい。

【００２７】また、上記真空容器内に複数の上記エミッ
タ部を保持し、複数の上記エミッタ部について同時にま
たは順次に上記高温加熱クリーニングを行なったのち、
複数の上記エミッタ部について同時にまたは順次に上記
リザーバへの上記イオン材料の供給を行なってもよい。

【００２８】また、上記リザーバへの上記イオン材料の
供給を行なったのち、複数の上記エミッタ部から同時に
または順次にイオンを引き出してもよい。

【００２９】また、電子衝撃によって上記高温加熱クリ
ーニングを行なってもよい。

【００３０】また、通電抵抗加熱によって上記高温加熱
クリーニングを行なってもよい。

【００３１】また、上記真空容器内の走査型電子顕微鏡
または光学顕微鏡による上記ニードルの先端での上記イ
オン材料の濡れ状態観察を行ない、上記エミッタ部から
イオンを引き出す引出電極を設け、上記引出電極の下流
側にイオン電流検出器、蛍光板および上記蛍光板を観察
するための観察手段の少なくとも一方を設け、上記エミ
ッタ部から引き出されたイオンの全放出イオン電流信
号、上記イオン電流検出器に流入するイオン電流信号、
上記蛍光板上の蛍光パターン信号変化のうちのいずれか
を検出して、エミッタ部の良し悪しを判断してもよい。

【００３２】また、この発明においては、ニードルとリ
ザーバとを有するエミッタ部を作製する装置において、
集束レンズ系を含まない真空容器と、上記真空容器内に
設けられかつ上記エミッタ部を保持する少なくとも１個
の保持手段と、少なくとも１個の上記エミッタ部を高温
加熱クリーニングする加熱手段と、イオン材料を上記リ
ザーバの上方から上記リザーバに供給する供給手段とを
設ける。

【００３３】この場合、上記供給手段を液体イオン材料
を上記リザーバに注ぎ込む注入手段としてもよい。

【００３４】また、上記供給手段を固体イオン材料を上
記リザーバに投入する投入手段としてもよい。

【００３５】また、上記保持手段を可動基板としてもよ
い。

【００３６】この場合、上記可動基板を可動方向に長い
短冊状板としてもよい。

【００３７】また、上記可動基板を回転円板とし、上記
回転円板上に複数個の上記エミッタ部を上記回転円板の
中心に対してほぼ同一半径上に配置してもよい。

【００３８】また、上記可動基板を複数個の上記エミッ
タ部を設置したまま上記真空容器内に着脱できるように
してもよい。

【００３９】また、上記エミッタ部からイオンを引き出
す引出電極を設けてもよい。

【００４０】また、上記加熱手段を上記エミッタ部に対
して相対的に移動可能としてもよい。

【００４１】また、上記注入手段の先端をキャピラリと
してもよい。

【００４２】また、上記注入手段に上記イオン材料の注
入、停止を制御する制御手段を設けてもよい。

【００４３】また、上記注入手段を上記エミッタ部と空
間的に離間して設けてもよい。

【００４４】また、上記注入手段が上記エミッタ部に対
し相対的に移動できるようにしてもよい。

【００４５】また、上記注入手段に上記液体イオン材料
の加熱手段を設けてもよい。

【００４６】また、上記注入手段として上記液体イオン
材料を保持する貯蔵部および上記液体イオン材料を上記
貯蔵部から流出させるための貯蔵部傾斜手段を有するも
のを用いてもよい。

【００４７】また、上記貯蔵部傾斜手段から流出した上
記液体イオン材料を上記エミッタ部へ導き注入させるた
めの注ぎ口を設けてもよい。

【００４８】また、上記エミッタ部にイオン材料を、Ａ
s、Ａu、Ｂ、Ｂe、Ｇa、Ｇe、Ｉn、Ｐ、Ｐd、Ｐt、Ｓ
i、Ｓnのうちの少なくとも一元素としてもよい。

【００４９】また、上記ニードルをその軸方向に微動可
能としてもよい。

【００５０】また、上記引出電極の下流側にイオン電流
検出器を設けてもよい。

【００５１】また、上記引出電極の下流側に蛍光板と上
記蛍光板を観察するための観察手段とを設けてもよい。

【００５２】また、上記真空容器に上記ニードルの先端
を観察するための走査型電子顕微鏡を設けてもよい。

【００５３】また、上記引出電極を上記ニードルの軸と
直角の方向に移動可能としてもよい。

【００５４】また、上記真空容器内の真空度を１×１０
~⁷Torr以上としてもよい。

【００５５】また、上記引出電極に印加される電圧信
号、上記エミッタ部から放出される全放出イオン電流信
号、上記イオン電流検出器に流入するイオン電流信号、
上記蛍光板上の蛍光パターン情報のうちのいずれかを取
り込む計算器を設けてもよい。

【００５６】また、上記真空容器に上記ニードルの先端
を観察するための窓を設けてもよい。

【００５７】また、上記真空容器内に上記ニードルの先
端近傍に光を照射するための照明器を設けてもよい。

【００５８】また、この発明の集束イオンビーム装置に
おいては、上記のエミッタ部作製方法または上記のエミ
ッタ部作製装置を用いて作製された上記エミッタ部を有
する液体金属イオン源と、イオンビーム集束レンズ系
と、偏向系と、試料台と、二次電子検出器とを設ける。

【００５９】この場合、上記集束イオンビーム装置によ
り半導体素子等の局所マイクロ加工を行なってもよい。

【００６０】また、上記集束イオンビーム装置を半導体
素子製造のマスク修正装置、配線修正装置もしくは試料
断面切り出し装置、デバイス移植装置のいずれかまたは
これらの複合装置として使用してもよい。

【００６１】また、上記集束イオンビーム装置を二次イ
オン質量分析部を有した二次イオン質量分析計として使
用してもよい。

【００６２】また、上記集束イオンビーム装置を局所イ
オン注入装置、イオン露光装置のいずれかとして使用し
てもよい。

【００６３】また、上記エミッタ部を複数個搭載した可
動基板を用いる上記のエミッタ部作製方法または上記の
エミッタ部作製装置を用いて作成した上記エミッタ部
を、上記可動基板とともに搭載してもよい。

【００６４】

【作用】この発明のエミッタ部作製方法、エミッタ部作
製装置、集束イオンビーム装置においては、エミッタ部
のニードル、リザーバの高温加熱クリーニングを行なう
から、ニードル、リザーバの表面の炭素や酸化物などコ
ンタミネーションが焼き出され、清浄金属表面となり、
このような清浄金属表面には多くの純粋イオン材料は非
常に良く濡れる。また、イオン材料をリザーバの上方か
らリザーバに供給するから、ニードルに酸化物などのス
ラグが付着することがないので、ニードルの先端に安定
したテーラーコーンが形成されるとともに、イオン材料
がリザーバの外面に付着することがないから、イオン材
料の余分な蒸発を抑制することができ、しかもイオン源
部材への蒸発物の付着、汚染を押えることができる。

【００６５】また、真空容器内に複数のエミッタ部を保
持し、複数のエミッタ部について同時にまたは順次に高
温加熱クリーニングを行なったのち、複数のエミッタ部
について同時にまたは順次にリザーバへのイオン材料の
供給を行なえば、効率よくエミッタ部を作成することが
できる。

【００６６】また、リザーバへのイオン材料の供給を行
なったのち、複数のエミッタ部から同時にまたは順次に
イオンを引き出せば、エミッタ部を検査することができ
る。

【００６７】また、真空容器内の走査型電子顕微鏡また
は光学顕微鏡によるニードルの先端でのイオン材料の濡
れ状態観察を行ない、エミッタ部からイオンを引き出す
引出電極を設け、引出電極の下流側にイオン電流検出
器、蛍光板および蛍光板を観察するための観察手段の少
なくとも一方を設け、エミッタ部から引き出されたイオ
ンの全放出イオン電流信号、イオン電流検出器に流入す
るイオン電流信号、蛍光板上の蛍光パターン信号変化の
うちのいずれかを検出して、エミッタ部の良し悪しを判
断すれば、エミッタ部を検査することができる。

【００６８】また、保持手段を可動基板とすれば、順次
に高温加熱クリーニング、リザーバへのイオン材料の注
入を行なうことができるから、効率よくエミッタ部を作
成することができる。

【００６９】また、可動基板に複数個のエミッタ部を設
置したまま真空容器内に着脱できるようにすれば、効率
よくエミッタ部を作成することができる。

【００７０】また、エミッタ部からイオンを引き出す引
出電極を設ければ、エミッタ部を検査することができ
る。

【００７１】また、注入手段の先端をキャピラリとすれ
ば、イオン材料の表面に酸化物が付着しない。

【００７２】また、ニードルをその軸方向に微動可能と
すれば、イオン材料の濡れ方を改善することができる。

【００７３】また、引出電極の下流側にイオン電流検出
器を設ければ、エミッタ部を検査することができる。

【００７４】また、引出電極の下流側に蛍光板と蛍光板
を観察するための観察手段とを設ければ、エミッタ部を
検査することができる。

【００７５】また、真空容器にニードルの先端を観察す
るための走査型電子顕微鏡を設ければ、エミッタ部を検
査することができる。

【００７６】また、真空容器内の真空度を１×１０~⁷To
rr以上とすれば、高温加熱クリーニングを行なったとき
に、ニードルに再び残留ガスが付着することがない。

【００７７】また、引出電極に印加される電圧信号、エ
ミッタ部から放出される全放出イオン電流信号、イオン
電流検出器に流入するイオン電流信号、蛍光板上の蛍光
パターン情報のうちのいずれかを取り込む計算器を設け
れば、エミッタ部を検査することができる。

【００７８】また、真空容器にニードルの先端を観察す
るための窓を設ければ、エミッタ部を検査することがで
きる。

【００７９】また、真空容器内にニードルの先端近傍に
光を照射するための照明器を設ければ、エミッタ部を検
査することができる。

【００８０】また、エミッタ部を複数個搭載した可動基
板を用いるエミッタ部作製方法またはエミッタ部作製装
置を用いて作成したエミッタ部を、可動基板とともに搭
載すれば、集束イオンビーム装置内に容易にエミッタ部
を設置することができる。

【００８１】

【実施例】

（実施例１）本実施例はこの発明の最も簡単な構成であ
り、エミッタ部を１個保持でき、一度の真空排気作業で
エミッタ部を１個作成できるエミッタ部作成装置であ
る。図１は全体の概略構成を示す図である。集束レンズ
系を含まない真空容器１０内に保持手段２が設けられて
おり、保持手段２にエミッタ部１が保持されている。エ
ミッタ部１の近傍に加熱手段３が設けられており、真空
容器１０に液体イオン材料（液体金属）７をエミッタ部
１に注入する注入手段４が取り付けられている。真空容
器１０に観察用窓８が設けられており、真空容器１０に
真空排気手段９が接続されている。以下、各部について
詳述する。

【００８２】(ｉ) エミッタ部図２に示されるように、エミッタ部１は少なくとも液体
イオン材料７を溶融状態で保持するリザーバ１０２と、
液体イオン材料７のイオンを高電界によって放出させる
ために高電界を集中させるためのニードル（針状電極）
１０１とからなり、リザーバ１０２、ニードル１０１は
絶縁座１０３に保持されている。

【００８３】エミッタ部１はエミッタ部１との接触面が
熱的・電気的絶縁材料から構成されている保持手段２に
装着され、真空容器１０内に設置されている。

【００８４】なお、ニードル１０１をその軸方向に微動
可能としてもよい。

【００８５】(ii) 保持手段保持手段２はエミッタ部１を設置するためのもので、必
要に応じエミッタ部１を着脱することができる構造であ
る。本実施例では、絶縁座１０３を保持手段２内に極端
な隙間を作ることなく挿入することができる。また、保
持手段２はエミッタ部１とは熱的、電気的に絶縁される
材料から形成されている。

【００８６】(iii) 加熱手段エミッタ部１のニードル１０１、リザーバ１０２の高温
加熱クリーニングは電子衝撃によって達成できる。本実
施例では、図３(ａ)、(ｂ)に示すように、加熱手段３は
フィラメント構造であり、２本の直径１ｍｍのモリブデ
ン支柱１２１が絶縁碍子１２０を貫通しており、２本の
モリブデン支柱１２１は互いに約１０ｍｍ隔てられてお
り、２本のモリブデン支柱１２１に直径０．１ｍｍのタ
ングステン線１２２を橋渡している。絶縁碍子１２０が
可動体１２３に固定されている。エミッタ部１の焼出し
が必要のない場合には、可動体１２３を用いて加熱手段
３はエミッタ部１から遠ざけられる。可動体１２３の駆
動には直線導入機を用いている。

【００８７】そして、高温加熱クリーニング時に、真空
容器１０内の真空度を１×１０~⁷Torr以上とし、タング
ステン線１２２をエミッタ部１に近づけ、タングステン
線１２２に加熱電流を流しつつ、エミッタ部１に対し負
の電位を印加していく。なお、図１では電源や結線状態
は示していない。約１０Ｗの電力でタングステン線１２
２は白熱し、エミッタ部１（接地電位）に対して−３k
Ｖの電位差を与えると、エミッタ部１の金属部、少なく
ともニードル１０１、リザーバ１０２は熱電子に叩か
れ、赤熱し始める。ニードル１０１、リザーバ１０２を
約９００℃の状態で約２分間放置した。この操作によ
り、少なくともニードル１０１、リザーバ１０２は焼出
され、ニードル１０１、リザーバ１０２の表面は清浄化
される。

【００８８】加熱方法は、この他にもリザーバ１０２の
両端の電流導入端子間に通電し、抵抗加熱で赤熱させる
方法も簡便でよい。

【００８９】また、真空容器１０の真空度は可能な限り
真空度がよいことが望まれるが、真空排気系９の構成の
経済的問題や真空排気時間などを勘案して、１×１０~⁸
〜１×１０~⁹Torr程度が望ましい。もちろん、それ以上
に真空度が良くても問題はない。

【００９０】(iｖ) 注入手段注入手段４はリザーバ１０２の容積に比べて遥かに多く
の液体イオン材料７を保持でき、必要に応じてエミッタ
部１のリザーバ１０２内に液体イオン材料７を導入する
ことができる。

【００９１】本実施例では、図４に示すように、キャピ
ラリ１６０、ピストン１６４などから構成されるイオン
注入手段４を採用した。液体イオン材料７はＡs、Ａu、
Ｂ、Ｂe、Ｇa、Ｇe、Ｉn、Ｐ、Ｐd、Ｐt、Ｓi、Ｓnのう
ちの少なくとも一元素である。液体イオン材料７を押し
出すピストン１６４は内部にネジ１６５の切られた押し
棒１６６に連結されており、このネジ１６５は固定され
たモータ１６７からの回転力を回転治具１６８によって
直進運動に変換され、この直進力がピストン１６４に伝
わり、液体イオン材料７を押し出す。キャピラリ１６０
の先端とリザーバ１０２との位置調節は真空容器１０と
カバー１７０とを連結するベローズ１７１によってでき
る。

【００９２】そして、ピストン１６４を移動させること
により、液体イオン材料７はキャピラリ１６０の先端で
球体になり、ついには自重で液滴となり、リザーバ１０
２内に落下する。具体的には、キャピラリ１６０から離
れ落下する液体イオン材料７の液滴の大きさは直径２ｍ
ｍ程度であり、約４.２ｍｍ³の体積を持つ。この量はリ
ザーバ１０２の容積と比較して少しの量であるが、液体
金属イオン源の寿命の観点から十二分な量である。たと
えば、全放出イオン電流を２μＡで動作させたとき、こ
の約４ｍｍ³の液体イオン材料７たとえば溶融ガリウム
をイオン放出のみで消耗させるためには、液体金属イオ
ン源を連続運転させても約６００日を要し、液体金属イ
オン源のユーザには十分な時間である。

【００９３】なお、注入手段はここに示したピストンを
利用する方法に限らず、図５に示すように、先の細い注
ぎ口１７３を有する容器１７４であってもよい。この場
合、容器１７４を徐々に傾けることにより、液体イオン
材料７が注ぎ口１７３から適量注入される。容器１７４
内の液体イオン材料７の表面に浮遊する酸化物などのス
ラグは注ぎ口１７３の側面に付着し、注ぎ口１７３から
注入される液体イオン材料７の表面にはスラグは付着し
ない。容器１７４を傾ける方法は、容器１７４に固定さ
れた軸１７６を真空外から回転導入機を用いて回すなど
容易に考えられる。本方法は構成が非常に簡単であるこ
とが特徴である。

【００９４】また、注入手段４に液体イオン材料７の加
熱手段を設けてもよい。

【００９５】(ｖ) 濡れ観察手段液体イオン材料７をリザーバ１０２内に注入すると、ニ
ードル１０１の先端に液体イオン材料７が到達する。し
かし、このままではニードル１０１の先端が理想的に液
体イオン材料７によって理想的に濡れ被われたかが不明
であるため、ニードル１０１の先端を観察する。観察手
段は、リザーバ１０２の底部からニードル１０１の先端
が観察できる位置に観察窓８を設置し、真空容器１０外
から実体顕微鏡（図示せず）によって観察するのが最も
簡便である。この場合、真空容器１０内にニードル１０
１の先端近傍に光を照射するための照明器を設けてもよ
い。

【００９６】このエミッタ部作成装置においては、エミ
ッタ部１のニードル１０１、リザーバ１０２の高温加熱
クリーニングを行なうことができるから、ニードル１０
１、リザーバ１０２の表面の炭素や酸化物などのコンタ
ミネーションが焼き出され、清浄金属表面となるので、
液体イオン材料７がニードル１０２に良く濡れるため、
長時間連続してイオンを放出し続けることができる。ま
た、高温加熱クリーニング時の真空容器１０内の真空度
を１×１０~⁷Torr以上としているから、ニードル１０１
に再び残留ガスが付着することがないので、より安定し
てイオンを放出し続けることができる。なお、ニードル
１０１をその軸方向に微動可能にすれば、液体イオン材
料７の濡れ方を改善することができるから、さらに長時
間安定してイオンを放出することができる。

【００９７】また、キャピラリタイプの注入手段４から
液体イオン材料７を流出させると、液体イオン材料７の
表面には酸化物は付着しておらず、キャピラリ１６０の
先端に残留する。したがって、リザーバ１０２内に注入
される液体イオン材料７はほぼ純金属であるので、先に
行なったエミッタ部１、少なくともニードル１０１、リ
ザーバ１０２の高温加熱クリーニングにより、リザーバ
１０２の壁面、ニードル１０１の表面は清浄面となって
おり、液体イオン材料７の注入操作によりリザーバ１０
２の壁面、ニードル１０１の表面と良くなじみ、ニード
ル１０１の先端に達する。したがって、ニードル１０１
の先端には不純物などスラグが付着しないため、テーラ
ーコーンが安定して形成され、安定した集束イオンビー
ムを形成することができる。さらに、液体イオン材料７
がリザーバ１０２の外面に付着することがないから、液
体イオン材料７の余分な蒸発を抑制することができるの
で、エミッタ部１を長時間使用することができ、しかも
イオン源部材への蒸発物の付着、汚染を押さえることが
できるので、絶縁破壊や真空悪化を防止することができ
る。

【００９８】また、リザーバ１０２の底部からニードル
１０１の先端が観察できる位置に観察窓８を設置してい
るから、真空容器１０外から実体顕微鏡によってニード
ル１０１の先端を観察することができるので、エミッタ
部１の信頼性が向上する。また、真空容器１０内にニー
ドル１０１の先端近傍に光を照射するための照明器を設
ければ、より正確にニードル１０１の先端を観察するこ
とができるので、エミッタ部１の信頼性がさらに向上す
る。

【００９９】（実施例２）本実施例は、エミッタ部を複
数個保持でき、一度の真空引き作業で複数個のエミッタ
部を作成できる装置の実施例である。以下、図６を用い
て説明する。

【０１００】本実施例では、着脱可能な回転円板７００
上に６０°ピッチで６個のエミッタ部１を保持させた。
なお、図６ではエミッタ部１一個が搭載されていない状
態を示している。少なくともエミッタ部１と回転円板７
００との接触面は熱的、電気的絶縁材料から構成されて
いる。この回転円板７００は回転軸に取り外しできるた
め、大気中で空のエミッタ部１を回転円板７００に設置
し、そのまま真空容器１０に持ち込むことができる。

【０１０１】このような複数個のエミッタ部１に対し
て、少なくともニードル１０１、リザーバ１０２の高温
加熱クリーニング（工程Ｉ）、液体イオン材料７の注入
（工程II）、エミッタ部１の先端部での濡れ確認（工程
III）、イオン放出の確認（工程IＶ）が全て、途中大気
に曝すことなく、真空下で行なうことができる。

【０１０２】本装置は、１個の回転円板７００、６個の
エミッタ部１、エミッタ部１の先端部の観察手段として
の超小型走査型電子顕微鏡７０３、イオン放出手段すな
わち引出電極７０４および放出イオン電流検出器すなわ
ちファラデカップ７０５から構成される。引出電極７０
４はニードル１０１の軸と直角の方向に移動可能であ
る。用いた液体イオン材料７はＧａ−Ｉｎ共晶合金（ガ
リウムとインジウムとをそれぞれ８３.５重量％、１６.
５重量％で構成された合金で、融点約１５.７℃）であ
る。

【０１０３】真空排気後、まず回転円板７００上に設置
された１個のエミッタ部１に対して、同時にまたは順次
に工程Ｉを施す。この工程Ｉは実施例１で述べた電子衝
撃加熱方式を用いた。エミッタ部１について所定の加熱
温度、加熱時間を満たしたことを確認したのち、同時に
または順次に液体イオン材料７を注入する。注入量は約
５０ｍｇであった。工程Ｉでニードル１０１、リザーバ
１０２ともに十分焼き出されているため、液体イオン材
料７はニードル１０１、リザーバ１０２に非常に良く濡
れる。この様子は、実施例１と同様、観察窓８を介して
光学顕微鏡で観察できる。しかし、実体顕微鏡の拡大倍
率は１０倍程度で、それ以上だと対物レンズからニード
ル１０１までの距離（ワーキング距離）を非常に短くし
なければならず、エミッタ部１や真空容器１０の大きさ
などの条件から考慮して、これ以上の高倍率は期待でき
ない。

【０１０４】そこで、より高倍率で同時にまたは順次に
エミッタ部１の先端部を観察する（工程III）ため、本
実施例では特願平２-１１０１１６号に記載の超小型走
査型電子顕微鏡７０３を設置した。超小型走査型電子顕
微鏡７０３は、その光学系が全て静電レンズで構成され
ているため、電子銃先端から試料面までの距離が約１０
ｃｍと非常に小さいのが特徴である。さらに、この超小
型走査型電子顕微鏡７０３は、ワーキング距離が約２ｍ
ｍであるため、エミッタ部１の観察を行なわない時には
エミッタ部１から遠ざけて固定させるために、図７に示
すように、ベローズ機構７０６を用いてもよい。１番目
のエミッタ部１を観察したのち、回転円板７００を６０
°回転させ、隣の２番目のエミッタ部１を観察し、その
後順次エミッタ部１の観察を行ない、工程Ｉ、IIを完了
した６個のエミッタ部１全てについて工程IIIを行な
う。

【０１０５】つぎに、工程Ｉ〜IIIを完了した６個のエ
ミッタ部１に対して独立に電圧を印加する。エミッタ電
位を接地電位とし、エミッタ部１に＋５〜＋６ｋＶの高
電圧を印加することでイオンは放出し始める。この時、
引出電極７０４の直下に設置されたファラデーカップ７
０５で放出イオン電流をモニタし、また蛍光板（図示せ
ず）上のエミッションパターンを観察用窓８を通して観
察し、その安定性をチェックすることができる。

【０１０６】この装置では、ニードル１０２の先端での
液体イオン材料７の濡れや連続性に注目しているため、
この装置でのイオン放出時間は１〜２時間で十分とし
た。これらエミッタ部１を集束イオンビーム装置に搭載
する前に、ニードル１０１、リザーバ１０２と液体イオ
ン材料７とをさらに良く馴染ませるために、別の真空容
器で１００時間程度の連続運転を行なった。

【０１０７】このような工程を経て、１ロット６個のエ
ミッタ部１の作成を完了させた。

【０１０８】（実施例３）本実施例は、図８に示したよ
うに直線移動できる短冊状板７１０をエミッタ部１の保
持手段とし、短冊状板７１０に６個のエミッタ部１を搭
載する。なお、図８では一個のエミッタ部１が搭載され
ていない様子を示している。本実施例は実施例２と同
様、一回の真空引き作業で複数個のエミッタ部１を作製
することができるが、エミッタ部１を保持する保持手段
が短冊状板７１０であるから、固体イオン材料の投入手
段７１２、エミッタ観察手段７１３、加熱手段７１４が
短冊状板７１０に対して直角方向からアクセスできるの
で、実施例２に比べて装置の縮小化が可能となる。ま
た、このエミッタ部作成装置における短冊状板７１０
は、エミッタ部１を複数個有するマルチ液体金属イオン
源／集束イオンビーム装置にそのまま搭載することがで
き、一個の液体金属イオン源が寿命に達すると、イオン
源室内を大気に曝すことなく次の液体金属イオン源を動
作させることができる。

【０１０９】リザーバ１０２に供給するイオン材料の形
態は、本実施例では固体について行なった。具体的に
は、一辺がほぼ２ｍｍの立方体形状に切り出した金（Ａ
ｕ）とケイ素（Ｓｉ）の合金（融点約３７０℃）であ
る。この場合、イオン材料の投入手段７１２には加熱手
段を設ける必要はなく、リザーバ１０２、ニードル１０
１の高温加熱クリーニングの後、リザーバ１０２に投入
し、加熱手段７１４にてリザーバ１０２内の固体イオン
材料を融解させ、ニードル１０１に溶融金属を付着させ
た。本実施例のように、イオン材料が固体である場合、
予め大気中でリザーバ１０２にイオン材料を入れてお
き、これを真空内で溶融させる方法も考えられるが、上
述のＡｕ−Ｓｉ合金のように融点（約３７０℃）がリザ
ーバ１０２の高温加熱クリーニングの加熱温度（約１０
００℃）より低い場合、高温加熱クリーニング時にイオ
ン材料が熱蒸発するから、高温加熱クリーニングを十分
に行なうことができず、リザーバ１０２、ニードル１０
１の表面洗浄化がなされない。したがって、リザーバ１
０２、ニードル１０１の高温加熱クリーニング後に固体
イオン材料を投入しなければならない。

【０１１０】（実施例４）本実施例では実施例２で使用
した回転円板７００と類似した円板を用いてエミッタ部
の多量作成を実施した。円板には２０個の液体イオン材
料が付着していないエミッタ部を搭載し、高温加熱クリ
ーニング工程、液体イオン材料の注入工程、エミッタ部
の先端の濡れ確認、イオン放出の確認工程を施して一回
の真空排気作業で２０個のエミッタ部を作成した。高温
加熱クリーニング工程、液体イオン材料の注入工程、エ
ミッタ部の先端の濡れ確認工程は実施例１、２のいずれ
かに示した方法によった。ただし、本実施例では、イオ
ン放出の確認工程においては、引出電極の下流側に中心
に円孔を有する蛍光板と、その円孔の下流側にファラデ
ーカップを設置することで、ファラデーカップによる中
心軸上のイオン電流変動、蛍光板によるエミッションパ
ターン、全放出イオン電流の変動をモニタして、エミッ
タ部の良し悪しを総合判断した。ファラデーカップから
の電流信号および全放出イオン電流信号は計算機に入力
され、かつエミッションパターンは画像情報として計算
機に取り込まれ、パターンの揺らぎ、位置変動などを記
録する。これらの項目を、全エミッタ部について次々と
自動的にモニタして総合判断した。このようなシステム
によって、従来安定イオン放出の可能なエミッタ部の作
製にあたって人間による経験的判断や長時間にわたる観
測に頼っていたが、客観的に、正確にかつ迅速に判断で
きるという利点と、人間による作業を極力少なくした点
でエミッタ部作製作業の高効率化、高信頼化が実現し
た。

【０１１１】また、上述のエミッタ部作製方法またはエ
ミッタ部作製装置を用いて作製されたエミッタ部１を有
する液体金属イオン源と、イオンビーム集束レンズ系
と、偏向系と、試料台と、二次電子検出器とを有する集
束イオンビーム装置を使用して、半導体素子等の局所マ
イクロ加工を行なえば、長時間安定した集束イオンビー
ムを形成することができるから、信頼性あるマイクロ加
工を行なうことができる。また、上記の集束イオンビー
ム装置を半導体素子製造のマスク修正装置、配線修正装
置もしくは試料断面切り出し装置、デバイス移植装置の
いずれかまたはこれらの複合装置、局所イオン注入装
置、イオン露光装置として使用することができ、さらに
二次イオン質量分析部を設けて、二次イオン質量分析計
として使用することができる。また、エミッタ部１を複
数個搭載した保持手段を用いるエミッタ部作製方法また
はエミッタ部作製装置を用いて作成したエミッタ部を、
保持手段とともに集束イオンビーム装置に搭載すれば、
集束イオンビーム装置内に容易にエミッタ部１を設置す
ることができるから、集束イオンビームを用いた作業を
容易に行なうことができる。

【０１１２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るエ
ミッタ部作製方法、エミッタ部作製装置、集束イオンビ
ーム装置においては、ニードル、リザーバの表面の炭素
や酸化物などコンタミネーションが焼き出され、清浄金
属表面となり、このような清浄金属表面には多くの純粋
イオン材料は非常に良く濡れるため、長時間連続してイ
オンを放出し続けることができる。また、ニードルに酸
化物などのスラグが付着することがないから、ニードル
の先端に安定したテーラーコーンが形成されるので、イ
オンビームを安定させることができるとともに、イオン
材料がリザーバの外面に付着することがないから、イオ
ン材料の余分な蒸発を抑制することができるので、エミ
ッタ部を長時間使用することができ、しかもイオン源部
材への蒸発物の付着、汚染を押えることができるため、
絶縁破壊や真空悪化を防止することができる。

【０１１３】また、真空容器内に複数のエミッタ部を保
持し、複数のエミッタ部について同時にまたは順次に高
温加熱クリーニングを行なったのち、複数のエミッタ部
について同時にまたは順次にリザーバへのイオン材料の
供給を行なえば、効率よくエミッタ部を作成することが
できるから、エミッタ部の製造コストを安価にすること
ができる。

【０１１４】また、リザーバへのイオン材料の供給を行
なったのち、複数のエミッタ部から同時にまたは順次に
イオンを引き出せば、エミッタ部を検査することができ
るから、エミッタ部の信頼性が向上する。

【０１１５】また、真空容器内の走査型電子顕微鏡また
は光学顕微鏡によるニードルの先端でのイオン材料の濡
れ状態観察を行ない、エミッタ部からイオンを引き出す
引出電極を設け、引出電極の下流側にイオン電流検出
器、蛍光板および蛍光板を観察するための観察手段の少
なくとも一方を設け、エミッタ部から引き出されたイオ
ンの全放出イオン電流信号、イオン電流検出器に流入す
るイオン電流信号、蛍光板上の蛍光パターン信号変化の
うちのいずれかを検出して、エミッタ部の良し悪しを判
断すれば、エミッタ部を検査することができるから、エ
ミッタ部の信頼性が向上する。

【０１１６】また、保持手段を可動基板とすれば、順次
に高温加熱クリーニング、リザーバへのイオン材料の注
入を行なうことができるから、効率よくエミッタ部を作
成することができるので、エミッタ部の製造コストを安
価にすることができる。

【０１１７】また、可動基板に複数個のエミッタ部を設
置したまま真空容器内に着脱できるようにすれば、効率
よくエミッタ部を作成することができるので、エミッタ
部の製造コストを安価にすることができる。

【０１１８】また、エミッタ部からイオンを引き出す引
出電極を設ければ、エミッタ部を検査することができる
から、エミッタ部の信頼性が向上する。

【０１１９】また、注入手段の先端をキャピラリとすれ
ば、イオン材料の表面に酸化物が付着しないから、ニー
ドルの先端に安定したテーラーコーンが形成されるの
で、イオンビームを安定性させることができる。

【０１２０】また、ニードルをその軸方向に微動可能と
すれば、イオン材料の濡れ方を改善することができるか
ら、長時間安定してイオンが放出し続けることができ
る。

【０１２１】また、引出電極の下流側にイオン電流検出
器を設ければ、エミッタ部を検査することができるか
ら、エミッタ部の信頼性が向上する。

【０１２２】また、引出電極の下流側に蛍光板と蛍光板
を観察するための観察手段とを設ければ、エミッタ部を
検査することができるから、エミッタ部の信頼性が向上
する。

【０１２３】また、真空容器にニードルの先端を観察す
るための走査型電子顕微鏡を設ければ、エミッタ部を検
査することができるから、エミッタ部の信頼性が向上す
る。

【０１２４】また、真空容器内の真空度を１×１０~⁷To
rr以上とすれば、高温加熱クリーニングを行なったとき
に、ニードルに再び残留ガスが付着することがないか
ら、より安定してイオンが放出し続けることができる。

【０１２５】また、引出電極に印加される電圧信号、エ
ミッタ部から放出される全放出イオン電流信号、イオン
電流検出器に流入するイオン電流信号、蛍光板上の蛍光
パターン情報のうちのいずれかを取り込む計算器を設け
れば、エミッタ部を検査することができるから、エミッ
タ部の信頼性が向上する。

【０１２６】また、真空容器にニードルの先端を観察す
るための窓を設ければ、エミッタ部を検査することがで
きるから、エミッタ部の信頼性が向上する。

【０１２７】また、真空容器内にニードルの先端近傍に
光を照射するための照明器を設ければ、エミッタ部を検
査することができるから、エミッタ部の信頼性が向上す
る。

【０１２８】また、エミッタ部を複数個搭載した可動基
板を用いるエミッタ部作製方法またはエミッタ部作製装
置を用いて作成したエミッタ部を、可動基板とともに搭
載すれば、集束イオンビーム装置内に容易にエミッタ部
を設置することができるから、集束イオンビームを用い
た作業を容易に行なうことができる。

【０１２９】このように、この発明の効果は顕著であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るエミッタ部作製装置の概略構成
を示す断面図である。

【図２】図１に示したエミッタ部作製装置のイオン放出
部を示す断面図である。

【図３】図１に示したエミッタ部作製装置の加熱手段を
示す図である。

【図４】図１に示したエミッタ部作製装置のイオン材料
の注入手段を示す断面図である。

【図５】この発明に係る他のエミッタ部作製装置のイオ
ン材料の注入手段を示す概略斜視図である。

【図６】この発明に係る他のエミッタ部作製装置の一部
を示す概略斜視図である。

【図７】図６に示したエミッタ部作製装置のエミッタ部
先端観察部を示す断面図である。

【図８】この発明に係る他のエミッタ部作製装置の一部
を示す概略斜視図である。

【図９】液体金属イオン源の基本構成を示す説明図であ
る。

【図１０】エミッタ部の基本構成を示す説明図である。

【図１１】従来のエミッタ部作製方法の説明図である。

【図１２】従来の集束イオンビーム装置を示す概略図で
ある。

【図１３】従来の他の集束イオンビーム装置を示す概略
図である。

【図１４】従来のエミッタ部作製方法における問題点を
説明する図である。

【図１５】従来のエミッタ部作製方法における問題点を
説明する図である。

【図１６】従来のエミッタ部作製方法における問題点を
説明する図である。

【図１７】従来のエミッタ部作製方法における問題点を
説明する図である。

【図１８】従来のエミッタ部作製方法における問題点を
説明する図である。

【符号の説明】

１…エミッタ部２…保持手段３…加熱手段４…注入手段７…液体イオン材料８…観察用窓９…真空排気系１０…真空容器１０１…ニードル１０２…リザーバ７００…回転円板７０３…超小型走査型電子顕微鏡７０４…引出電極７０５…ファラデカップ７１０…短冊状板７１２…注入手段７１３…観察手段７１４…加熱手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ニードルとリザーバとを有するエミッタ部
を作製する方法において、集束レンズ系を含まない真空
容器内に保持された上記エミッタ部の上記ニードル、上
記リザーバを高温加熱クリーニングしたのち、イオン材
料を上記リザーバの上方から上記リザーバに供給するこ
とを特徴とするエミッタ部作製方法。
【請求項２】液体イオン材料を上記リザーバに注入する
ことを特徴とする請求項１に記載のエミッタ部作製方
法。
【請求項３】固体イオン材料を上記リザーバに投入する
ことを特徴とする請求項１に記載のエミッタ部作製方
法。
【請求項４】上記真空容器内に複数の上記エミッタ部を
保持し、複数の上記エミッタ部について同時にまたは順
次に上記高温加熱クリーニングしたのち、複数の上記エ
ミッタ部について同時にまたは順次に上記リザーバへの
上記イオン材料の供給を行なうことを特徴とする請求項
１から請求項３のいずれかに記載のエミッタ部作製方
法。
【請求項５】上記リザーバへの上記イオン材料の供給を
行なったのち、複数の上記エミッタ部から同時にまたは
順次にイオンを引き出すことを特徴とする請求項１から
請求項４のいずれかに記載のエミッタ部作製方法。
【請求項６】電子衝撃によって上記高温加熱クリーニン
グを行なうことを特徴とする請求項１から請求項５のい
ずれかに記載のエミッタ部作製方法。
【請求項７】通電抵抗加熱によって上記高温加熱クリー
ニングを行なうことを特徴とする請求項１から５のいず
れかに記載のエミッタ部作製方法。
【請求項８】上記真空容器内の走査型電子顕微鏡または
光学顕微鏡による上記ニードルの先端での上記イオン材
料の濡れ状態観察を行ない、上記エミッタ部からイオン
を引き出す引出電極を設け、上記引出電極の下流側にイ
オン電流検出器、蛍光板および上記蛍光板を観察するた
めの観察手段の少なくとも一方を設け、上記エミッタ部
から引き出されたイオンの全放出イオン電流信号、上記
イオン電流検出器に流入するイオン電流信号、上記蛍光
板上の蛍光パターン信号変化のうちのいずれかを検出し
て、上記エミッタ部の良し悪しを判断することを特徴と
する請求項１から請求項７のいずれかに記載のエミッタ
部作製方法。
【請求項９】ニードルとリザーバとを有するエミッタ部
を作製する方法において、集束レンズ系を含まない真空
容器と、上記真空容器内に設けられかつ上記エミッタ部
を保持する少なくとも１個の保持手段と、少なくとも１
個の上記エミッタ部を高温加熱クリーニングする加熱手
段と、イオン材料を上記リザーバの上方から上記リザー
バに供給する供給手段とを具備することを特徴とするエ
ミッタ部作製装置。
【請求項１０】上記供給手段が液体イオン材料を上記リ
ザーバに注ぎ込む注入手段であることを特徴とする請求
項９に記載のエミッタ部作製装置。
【請求項１１】上記供給手段が固体イオン材料を上記リ
ザーバに投入する投入手段であることを特徴とする請求
項９に記載のエミッタ部作製装置。
【請求項１２】上記保持手段が可動基板であることを特
徴とする請求項９から請求項１１のいずれかに記載のエ
ミッタ部作製装置。
【請求項１３】上記可動基板が可動方向に長い短冊状板
であることを特徴とする請求項１２に記載のエミッタ部
作製装置。
【請求項１４】上記可動基板が回転円板であり、上記回
転円板上に上記複数個のエミッタ部が上記回転円板の中
心に対してほぼ同一半径上に配置されていることを特徴
とする請求項１２に記載のエミッタ部作製装置。
【請求項１５】上記可動基板に複数個の上記エミッタ部
を設置したまま上記真空容器内に着脱できることを特徴
とする請求項１２から請求項１４のいずれかに記載のエ
ミッタ部作製装置。
【請求項１６】上記エミッタ部からイオンを引き出す引
出電極を具備することを特徴とする請求項９から請求項
１５のいずれかに記載のエミッタ部作製装置。
【請求項１７】上記加熱手段が上記エミッタ部に対して
相対的に移動可能であることを特徴とする請求項９から
請求項１６のいずれかに記載のエミッタ部作製装置。
【請求項１８】上記注入手段の先端がキャピラリである
ことを特徴とする請求項１０、請求項１２から請求項１
７のいずれかに記載のエミッタ部作製装置。
【請求項１９】上記注入手段が上記液体金属の注入、停
止を制御する制御手段を有していることを特徴とする請
求項１０、請求項１２から請求項１８のいずれかに記載
のエミッタ部作製装置。
【請求項２０】上記注入手段が上記エミッタ部と空間的
に離間して設けられていることを特徴とする請求項１
０、請求項１２から請求項１９のいずれかに記載のエミ
ッタ部作製装置。
【請求項２１】上記注入手段が上記エミッタ部に対し相
対的に移動できることを特徴とする請求項２０に記載の
エミッタ部作製装置。
【請求項２２】上記注入手段が上記液体イオン材料の加
熱手段を有していることを特徴とする請求項１０、請求
項１２から請求項２１のいずれかに記載のエミッタ部作
製装置。
【請求項２３】上記注入手段が上記液体イオン材料を保
持する貯蔵部および上記液体イオン材料を上記貯蔵部か
ら流出させるための貯蔵部傾斜手段を有することを特徴
とする請求項１０、請求項１２から請求項１７のいずれ
かに記載のエミッタ部作製装置。
【請求項２４】上記貯蔵部傾斜手段から流出した上記液
体イオン材料を上記エミッタ部へ導き注入させるための
注ぎ口を設けたことを特徴とする請求項２３に記載のエ
ミッタ部作製装置。
【請求項２５】上記イオン材料がＡs、Ａu、Ｂ、Ｂe、
Ｇa、Ｇe、Ｉn、Ｐ、Ｐd、Ｐt、Ｓi、Ｓnのうちの少な
くとも一元素であることを特徴とする請求項９から請求
項２４のいずれかに記載のエミッタ部作製装置。
【請求項２６】上記ニードルがその軸方向に微動可能で
あることを特徴とする請求項９から請求項２５のいずれ
かに記載のエミッタ部作製装置。
【請求項２７】上記引出電極の下流側にイオン電流検出
器を有することを特徴とする請求項１６に記載のエミッ
タ部作製装置。
【請求項２８】上記引出電極の下流側に蛍光板と上記蛍
光板を観察するための観察手段とを有することを特徴と
する請求項１６に記載のエミッタ部作製装置。
【請求項２９】上記真空容器が上記ニードルの先端を観
察するための走査型電子顕微鏡を有していることを特徴
とする請求項９から請求項２８のいずれかに記載のエミ
ッタ部作製装置。
【請求項３０】上記引出電極が上記ニードルの軸と直角
の方向に移動可能であることを特徴とする請求項９から
請求項２９のいずれかに記載のエミッタ部作製装置。
【請求項３１】上記真空容器内の真空度が１×１０~⁷To
rr以上であることを特徴とする請求項９から請求項３０
のいずれかに記載のエミッタ部作製装置。
【請求項３２】上記引出電極に印加される電圧信号、上
記エミッタ部から放出される全放出イオン電流信号、上
記イオン電流検出器に流入するイオン電流信号、上記蛍
光板上の蛍光パターン情報のうちのいずれかを取り込む
計算器を有することを特徴とする請求項２７または請求
項２８に記載のエミッタ部作製装置。
【請求項３３】上記真空容器が上記ニードルの先端を観
察するための窓を有していることを特徴とする請求項９
から請求項３２のいずれかに記載のエミッタ部作製装
置。
【請求項３４】上記真空容器内に上記ニードルの先端近
傍に光を照射するための照明器を有することを特徴とす
る請求項２９または請求項３３に記載のエミッタ部作製
装置。
【請求項３５】請求項１から請求項３４のいずれかに記
載されたエミッタ部作製方法またはエミッタ部作製装置
を用いて作製された上記エミッタ部を有する液体金属イ
オン源と、イオンビーム集束レンズ系と、偏向系と、試
料台と、二次電子検出器とを具備することを特徴とする
集束イオンビーム装置。
【請求項３６】半導体素子等の局所マイクロ加工を行な
うことを特徴とする請求項３５に記載の集束イオンビー
ム装置。
【請求項３７】半導体素子製造のマスク修正装置、配線
修正装置もしくは試料断面切り出し装置、デバイス移植
装置のいずれかまたはこれらの複合装置であることを特
徴とする請求項３６に記載の集束イオンビーム装置。
【請求項３８】二次イオン質量分析部を有した二次イオ
ン質量分析計であることを特徴とする請求項３５に記載
の集束イオンビーム装置。
【請求項３９】局所イオン注入装置、イオン露光装置の
いずれかであることを特徴とする請求項３５に記載の集
束イオンビーム装置。
【請求項４０】上記エミッタ部を複数個搭載した可動基
板を用いる請求項４、請求項５、請求項１２から請求項
１５のいずれかに記載されたエミッタ部作製方法または
エミッタ部作製装置を用いて作成した上記エミッタ部
を、上記可動基板とともに搭載することを特徴とする請
求項３５から請求項３９のいずれかに記載の集束イオン
ビーム装置。