JPS61233945A - イオンビ−ム装置 - Google Patents
イオンビ−ム装置Info
- Publication number
- JPS61233945A JPS61233945A JP7578085A JP7578085A JPS61233945A JP S61233945 A JPS61233945 A JP S61233945A JP 7578085 A JP7578085 A JP 7578085A JP 7578085 A JP7578085 A JP 7578085A JP S61233945 A JPS61233945 A JP S61233945A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- emitter
- ion beam
- refrigerator
- insulating member
- beam device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/08—Ion sources
- H01J2237/0802—Field ionization sources
- H01J2237/0807—Gas field ion sources [GFIS]
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、気体イオン源方式のイオンビーム装置に関す
る。
る。
本発明は、冷凍機先端部にエミッタが設けられたイオン
ガンが絶縁部材を介して配設された気体イオン源方式の
イオンビーム装置において、絶縁部材としてサファイア
のような電気的絶縁性及び熱伝導率の高い材料を用いる
と共にこの絶縁部材の側面に鍔部を形成し、またエミッ
タが絶縁部材の下に絶縁性の渦状部材により保持される
ようにしたことにより、イオンビームの電流密度を向上
させることができるようにしたものである。
ガンが絶縁部材を介して配設された気体イオン源方式の
イオンビーム装置において、絶縁部材としてサファイア
のような電気的絶縁性及び熱伝導率の高い材料を用いる
と共にこの絶縁部材の側面に鍔部を形成し、またエミッ
タが絶縁部材の下に絶縁性の渦状部材により保持される
ようにしたことにより、イオンビームの電流密度を向上
させることができるようにしたものである。
第７図及び第８図に従来の気体イオン源方式のイオンビ
ーム装置を示す。このイオンビーム装！（１）は、超高
真空に保たれたチャンバ（２）内に外部から冷却剤、例
えば液体ヘリウムを供給できるようにした冷凍機（３）
と、この冷凍機（３）の先端部（４）にサファイアのよ
うな電気的絶縁性及び熱伝導率の高い絶縁部材（５）を
介して配設された、イオンガンのエミッタ（６）より構
成されている。そして、このエミッタ（６）の下方には
、引出電極（８）、絞り（９）、収束レンズ００１及び
偏向レンズ（１１）が設けられている。
ーム装置を示す。このイオンビーム装！（１）は、超高
真空に保たれたチャンバ（２）内に外部から冷却剤、例
えば液体ヘリウムを供給できるようにした冷凍機（３）
と、この冷凍機（３）の先端部（４）にサファイアのよ
うな電気的絶縁性及び熱伝導率の高い絶縁部材（５）を
介して配設された、イオンガンのエミッタ（６）より構
成されている。そして、このエミッタ（６）の下方には
、引出電極（８）、絞り（９）、収束レンズ００１及び
偏向レンズ（１１）が設けられている。
この装Ｈ（１１を用いて例えばイオンビームリソグラフ
ィを行う場合、イオンガン（７）のエミッタ（６）に高
電圧（例えば１００ｋＶ ）を印加してエミッタ（６）
の先端部に生じた高電界によってヘリウム、水素、アル
ゴン等のガス原子（分子）をイオン化させ、これらのガ
スイオンのビーム（１４）を収束しｘ、’ｙ方向に偏向
させることにより半導体基板（１２）上のレジスト（１
３）に直接描画を行う。
ィを行う場合、イオンガン（７）のエミッタ（６）に高
電圧（例えば１００ｋＶ ）を印加してエミッタ（６）
の先端部に生じた高電界によってヘリウム、水素、アル
ゴン等のガス原子（分子）をイオン化させ、これらのガ
スイオンのビーム（１４）を収束しｘ、’ｙ方向に偏向
させることにより半導体基板（１２）上のレジスト（１
３）に直接描画を行う。
上述したようなイオンビーム装置を使用して描画を行う
際のスループットは、イオンビームの角電流密度によっ
て決る。従って、エミッタ先端部の光源部の角電流密度
を増加させることがスループットを向上させるために不
可欠である。即ち、具体的には、次のような条件を満た
す必要があるが・従来のイオンビーム装置においては同
時に下記のような問題点もあった。第１の条件としては
・エミッタの温度を下げること（ヘリウムを使用した場
合は約４Ｋ、アルゴンを使用した場合は約８０Ｋ）、そ
して第２の条件としては、イオンビームの引出し電圧を
上げることである。しかし、第２の条件を満たそうとし
た場合には冷凍機の先端部とエミッタ部分間での放電を
阻止するために両者間の距１１１ｆＬｘ（第７図参照）
を大きくしなければならないが、距離Ｌ１を大きくした
場合、逆に第１の条件が満たされなくなるという問題点
が生じる。また、第３の条件としては、イオン源用のガ
ス圧を上げることが要求されるが、このために距ｌｔｔ
、ｉを大きくすると、エミッタの冷凍効率が低くなるた
めイオン源として導入したガスの温度の影響を受は易く
なり、例えばヘリウムを使用して１Ｏ−２Ｔｏｒｒ位ま
でガス圧を上げた場合、エミッタ付近の温度が４Ｋまで
到達しないという欠点も生じる（第９図参照）。
際のスループットは、イオンビームの角電流密度によっ
て決る。従って、エミッタ先端部の光源部の角電流密度
を増加させることがスループットを向上させるために不
可欠である。即ち、具体的には、次のような条件を満た
す必要があるが・従来のイオンビーム装置においては同
時に下記のような問題点もあった。第１の条件としては
・エミッタの温度を下げること（ヘリウムを使用した場
合は約４Ｋ、アルゴンを使用した場合は約８０Ｋ）、そ
して第２の条件としては、イオンビームの引出し電圧を
上げることである。しかし、第２の条件を満たそうとし
た場合には冷凍機の先端部とエミッタ部分間での放電を
阻止するために両者間の距１１１ｆＬｘ（第７図参照）
を大きくしなければならないが、距離Ｌ１を大きくした
場合、逆に第１の条件が満たされなくなるという問題点
が生じる。また、第３の条件としては、イオン源用のガ
ス圧を上げることが要求されるが、このために距ｌｔｔ
、ｉを大きくすると、エミッタの冷凍効率が低くなるた
めイオン源として導入したガスの温度の影響を受は易く
なり、例えばヘリウムを使用して１Ｏ−２Ｔｏｒｒ位ま
でガス圧を上げた場合、エミッタ付近の温度が４Ｋまで
到達しないという欠点も生じる（第９図参照）。
本発明は、上記問題点の解決を可能とするイオンビーム
装置を提供するものである。
装置を提供するものである。
本発明は、冷凍機先端部（２４）に絶縁部材（２５）を
介してエミッタ（２７）が配設されたイオンビーム装置
（２１）において、絶縁部材（２５）としてサファイア
のような電気的絶縁性と熱伝導率の高い材料を用いると
共に、絶縁部材（２５）の側面に鍔部（２９）を形成す
る。また、上記イオンビーム装置（２１）において、絶
縁部材（２５）の下に例えばセラミックスより成る絶縁
性の渦状部材（２８）を設け、これによりエミッタ（２
７）が保持されるようにする。
介してエミッタ（２７）が配設されたイオンビーム装置
（２１）において、絶縁部材（２５）としてサファイア
のような電気的絶縁性と熱伝導率の高い材料を用いると
共に、絶縁部材（２５）の側面に鍔部（２９）を形成す
る。また、上記イオンビーム装置（２１）において、絶
縁部材（２５）の下に例えばセラミックスより成る絶縁
性の渦状部材（２８）を設け、これによりエミッタ（２
７）が保持されるようにする。
本発明によれば、サファイアのような電気的絶縁性と熱
伝導率の高い材料を用いた絶縁部材に鍔部を形成したこ
とにより、絶縁部材の表面に沿った距離Ｌ２ （第２
図参照）が長くなるため、高電圧の印加されたエミッタ
と接地電位にある冷凍機との間における放電（沿面放電
）を防止することができる。また、このように沿面放電
を防止することができると同時に冷凍機先端部とエミッ
タ間の直線距離を短くすることができるので、高い冷凍
効率が保たれる。そして、エミッタは絶縁部材の下に設
けられた渦状部材により保持されているので、エミッタ
が安定して保持されると共にエミッタの保持部分におけ
る沿面放電も阻止される。
伝導率の高い材料を用いた絶縁部材に鍔部を形成したこ
とにより、絶縁部材の表面に沿った距離Ｌ２ （第２
図参照）が長くなるため、高電圧の印加されたエミッタ
と接地電位にある冷凍機との間における放電（沿面放電
）を防止することができる。また、このように沿面放電
を防止することができると同時に冷凍機先端部とエミッ
タ間の直線距離を短くすることができるので、高い冷凍
効率が保たれる。そして、エミッタは絶縁部材の下に設
けられた渦状部材により保持されているので、エミッタ
が安定して保持されると共にエミッタの保持部分におけ
る沿面放電も阻止される。
第１図〜第６図を参照して本発明の詳細な説明する。
本発明に係るイオンビーム装置（２１）は、第１図に示
すように、超高真空に保たれたチャンバ（２２）内に外
部から冷却剤としての例えば液体ヘリウムを供給できる
ようにした冷凍機（２３）と、この冷凍機（２３）の先
端部（２４）に配設された絶縁部材（２５）及び渦状部
材（２日）により保持されたエミッタ（２７）より成り
、このイオンガンのエミッタ（２７）の下方には、図示
しないが、第７図に示すように引出電極、絞り、収束レ
ンズ、偏向レンズが設けられている。そして、この絶縁
部材（２５）は、第１図及び第２図の拡大断面図に示す
ように、サファイアのような電気的絶縁性及び熱伝導率
の高い材料を使用して作製し、円柱状の部材の側面に同
心円状の鍔部（２９）を少なくとも１つ形成する。また
、この絶縁部材（２５）は、サファイアより成る円柱状
の部材に同心円状の溝を任意に形成することによっても
同様の形状を有する絶縁部材が得られる。この絶縁部材
（２５）によれば、冷凍機（２３）の先端部（２４）と
エミッタ（２７）間の直線的距離が短いにも拘わらず絶
縁部材（２５）の表面に沿った距離Ｌ２ （第２図参
照）を長くすることができるため、冷凍機（２３）から
エミッタ（２７）への冷却効率が高く保たれると同時に
、沿面放電も充分防止され得る０次に、絶縁部材（２５
）の下にエミッタ（２７）が保持される渦状部材（２８
）は、第１図及び第３図に示すように、アルミナのよう
なセラミック材料を使用して渦状に形成する。
すように、超高真空に保たれたチャンバ（２２）内に外
部から冷却剤としての例えば液体ヘリウムを供給できる
ようにした冷凍機（２３）と、この冷凍機（２３）の先
端部（２４）に配設された絶縁部材（２５）及び渦状部
材（２日）により保持されたエミッタ（２７）より成り
、このイオンガンのエミッタ（２７）の下方には、図示
しないが、第７図に示すように引出電極、絞り、収束レ
ンズ、偏向レンズが設けられている。そして、この絶縁
部材（２５）は、第１図及び第２図の拡大断面図に示す
ように、サファイアのような電気的絶縁性及び熱伝導率
の高い材料を使用して作製し、円柱状の部材の側面に同
心円状の鍔部（２９）を少なくとも１つ形成する。また
、この絶縁部材（２５）は、サファイアより成る円柱状
の部材に同心円状の溝を任意に形成することによっても
同様の形状を有する絶縁部材が得られる。この絶縁部材
（２５）によれば、冷凍機（２３）の先端部（２４）と
エミッタ（２７）間の直線的距離が短いにも拘わらず絶
縁部材（２５）の表面に沿った距離Ｌ２ （第２図参
照）を長くすることができるため、冷凍機（２３）から
エミッタ（２７）への冷却効率が高く保たれると同時に
、沿面放電も充分防止され得る０次に、絶縁部材（２５
）の下にエミッタ（２７）が保持される渦状部材（２８
）は、第１図及び第３図に示すように、アルミナのよう
なセラミック材料を使用して渦状に形成する。
そして、この渦状部材（２８）の中心部には、鋼材（３
０）により固定されたエミッタ（２７）が保持され、渦
状部材（２８）の外周端部が金属より成るスペーサ部分
（３１）を介して冷凍機（２３）の先端部（２４）に固
定されている。このような渦状部材（２８）によれば、
渦状部材（２８）の表面に沿った距離Ｌ３ （第３図
参照）が長いため、高電圧（例えば１００ｋＶ ）の印
加されたエミッタ（２７）と接地電位にある冷凍機（２
３）間で渦状部材（２８）に沿う放電が略完全に阻止さ
れる。また、この渦状部材（２８）の変形例として、第
４〜６図に示す構造が考えられる。第４図に示す渦状部
材（２８）は、四角形状に渦を巻いたもの、第５図に示
す渦状部材（２８）は楕円形状に渦を巻いたものであり
、いずれも表面に沿った距離を長くして沿面放電が防止
されるようになされている。第６図に示す渦状部材（２
８）は、立体的な螺旋形状としたものである。同図にお
いて、（３２）はサファイアより成る絶縁部材、（３３
）はエミッタを示す。
０）により固定されたエミッタ（２７）が保持され、渦
状部材（２８）の外周端部が金属より成るスペーサ部分
（３１）を介して冷凍機（２３）の先端部（２４）に固
定されている。このような渦状部材（２８）によれば、
渦状部材（２８）の表面に沿った距離Ｌ３ （第３図
参照）が長いため、高電圧（例えば１００ｋＶ ）の印
加されたエミッタ（２７）と接地電位にある冷凍機（２
３）間で渦状部材（２８）に沿う放電が略完全に阻止さ
れる。また、この渦状部材（２８）の変形例として、第
４〜６図に示す構造が考えられる。第４図に示す渦状部
材（２８）は、四角形状に渦を巻いたもの、第５図に示
す渦状部材（２８）は楕円形状に渦を巻いたものであり
、いずれも表面に沿った距離を長くして沿面放電が防止
されるようになされている。第６図に示す渦状部材（２
８）は、立体的な螺旋形状としたものである。同図にお
いて、（３２）はサファイアより成る絶縁部材、（３３
）はエミッタを示す。
上記装置は、イオンビームリソグラフィの場合について
説明したが、その他例えばイオン注入、イオンエツチン
グ等を行う場合についても同様に通用することができる
。また、本発明に係る構成は、狭い空間内の２点間を高
電圧に保って連結する場合にも応用可能である。
説明したが、その他例えばイオン注入、イオンエツチン
グ等を行う場合についても同様に通用することができる
。また、本発明に係る構成は、狭い空間内の２点間を高
電圧に保って連結する場合にも応用可能である。
本発明によれば、絶縁部材としてサファイアのような電
気的絶縁性と熱伝導率の高い材料を用いると共に側面に
は鍔部を形成し、更にエミッタが絶縁性の渦状部材によ
り保持されるようにしたので、エミッタの絶縁と冷却を
同時に効果的に行うことが可能になる。従って、エミッ
タから放射されるイオンビームの角電流密度を大幅に向
上させることができるため、スループットの向上が図れ
゛ る。
気的絶縁性と熱伝導率の高い材料を用いると共に側面に
は鍔部を形成し、更にエミッタが絶縁性の渦状部材によ
り保持されるようにしたので、エミッタの絶縁と冷却を
同時に効果的に行うことが可能になる。従って、エミッ
タから放射されるイオンビームの角電流密度を大幅に向
上させることができるため、スループットの向上が図れ
゛ る。
第１図は本発明に係るイオンビーム装置の正面図、第２
図は絶縁部材の断面図、第３図は渦状部材の断面図、第
４図〜第６図は渦状部材の変形例を示す図、第７図は従
来のイオンビーム装置の正面図、第８図はその要部拡大
図、第９図はガス流量とエミッタ温度との関係を示すグ
ラフである。 （２１）はイオンビーム装置、（２３）は冷凍機、（２
４）は先端部、（２５）は絶縁部材、（２７）はエミッ
タ、（２８）は渦状部材、（２９）は鍔部である。 第１図 第２図 ５１Ａ収靜材６鹸面口 第３図 渦１大’舊ＰＪオー１！Ｆｒｆｆ０ ｍ
渦４Ｋ 苦１１Ｍａ ｔｌｌｆｌ（ｆＢｆ５第
４図 第５図 渦状°郭材１正ｆｌ圓 第６図 イオフじ−に健ｌの正ｆｆＯ図 第７図 イオブピーＡｉｔＩｗ１＋１９酢徂九団第８図 第９図
図は絶縁部材の断面図、第３図は渦状部材の断面図、第
４図〜第６図は渦状部材の変形例を示す図、第７図は従
来のイオンビーム装置の正面図、第８図はその要部拡大
図、第９図はガス流量とエミッタ温度との関係を示すグ
ラフである。 （２１）はイオンビーム装置、（２３）は冷凍機、（２
４）は先端部、（２５）は絶縁部材、（２７）はエミッ
タ、（２８）は渦状部材、（２９）は鍔部である。 第１図 第２図 ５１Ａ収靜材６鹸面口 第３図 渦１大’舊ＰＪオー１！Ｆｒｆｆ０ ｍ
渦４Ｋ 苦１１Ｍａ ｔｌｌｆｌ（ｆＢｆ５第
４図 第５図 渦状°郭材１正ｆｌ圓 第６図 イオフじ−に健ｌの正ｆｆＯ図 第７図 イオブピーＡｉｔＩｗ１＋１９酢徂九団第８図 第９図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、冷凍機先端部に絶縁部材を介してイオンガンのエミ
ッタが配設されたイオンビーム装置において、 上記絶縁部材として電気的絶縁性と熱伝導率の高い材料
を用いると共に、側面に鍔部を形成したことを特徴とす
るイオンビーム装置。 ２、冷凍機先端部にイオンガンエミッタが絶縁部材を介
して配設されたイオンビーム装置において、 電気的絶縁性と熱伝導率の高い材料を用いた上記絶縁部
材に鍔部を形成すると共に、 上記エミッタが上記絶縁部材の下に絶縁性の渦状部材に
より保持されるようにしたことを特徴とするイオンビー
ム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7578085A JPS61233945A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | イオンビ−ム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7578085A JPS61233945A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | イオンビ−ム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61233945A true JPS61233945A (ja) | 1986-10-18 |
Family
ID=13586071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7578085A Pending JPS61233945A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | イオンビ−ム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61233945A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016054285A (ja) * | 2014-09-01 | 2016-04-14 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | マルチ荷電粒子ビーム用のブランキング装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置 |
-
1985
- 1985-04-10 JP JP7578085A patent/JPS61233945A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016054285A (ja) * | 2014-09-01 | 2016-04-14 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | マルチ荷電粒子ビーム用のブランキング装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置 |
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