JP2013214425A - イオンビーム装置および不純物ガスの除去方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガス電界電離イオン源から発生するイオンビームを試料に照射することで試料の観察または加工を行うイオンビーム装置において、ガス電界電離イオン源は、陽極となるエミッタティップと、陰極となる引き出し電極と、少なくとも前記エミッタティップを収容する真空容器と、エミッタティップの先端部と引き出し電極との間の空間にガス導入口を通してガスを供給するガス導入部と、ガス排気口を通して真空ポンプによって前記ガスを排気するガス排気部と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
以下で説明するイオンビーム装置は、電子ビームを用いた装置に比べて試料表面の情報に敏感である。これは、二次荷電粒子の励起領域が電子ビームの照射に比べて試料表面により局在するからである。また、電子ビームでは、電子の波としての性質が無視できないため、回折効果により収差が発生する。一方、イオンビームでは、電子に比べて重いため、回折効果を無視することができる。
イオンビーム装置は、エミッタティップ1、引き出し電極2、ガス供給配管4、ガス排気配管51を有するイオン源室5と、イオン源室5を真空に排気するためのイオン源室真空排気用ポンプ9、イオン化ガスのガス源15、エミッタティップ1に電圧を供給する加速電源7、引き出し電極2に電圧を供給する引き出し電源8、及び、試料室10を有する。なお、ガス供給配管4とガス導入口16を総称してガス導入部ということとする。また、ガス排気配管51とガス排気口52を総称してガス排出部ということとする。本実施例では試料室を排気する真空ポンプをイオン源室真空排気用ポンプ9が兼ねているが、別の真空ポンプにより試料室を排気しても良い。イオン源室5と試料室10は、開口部18を介して繋がっている。イオン源はガス電界電離イオン源(ガスイオン源と略称する)であり、高電圧が印加できる針状のエミッタティップ1を内部に持つガスイオン化室6にガス源15からガス供給配管4を介してイオン化ガスを供給し、高電圧が印加され強電界のかかった針状のエミッタティップ1先端にガス供給配管4から供給されたイオン化ガス(あるいはガス分子)が近づくと、ガス(ガス分子)内の電子が電界によって低減したポテンシャル障壁をトンネリングすることによって正イオンとなり放出され、これをイオンビームとして利用するイオン源である。
まず、ガスイオン化室6の内壁には不純物が残存している。まず、この不純物をガスイオン化室6の内部に遊離させるため、ガスイオン化室6に装置の定常動作時のガス圧より高い圧力になるまでガスを導入する。ここで、装置の定常動作時とは、装置のユーザーが装置を使用することで便益が得られる状態である。一例として、イオン顕微鏡を用いて試料の画像を取得する時や、試料を加工したり、試料を分析したりする時が挙げられる。例えば、イオン化ガスにヘリウムを使用して試料の画像を取得する時は、定常動作時にはイオン化ガスの圧力は1E−2Paから0.5Pa程になる。
図9はイオンビーム装置の第9の実施例である。なお、以下において、実施例1ないし実施例8と同様の部分については説明を省略する。
2 引き出し電極
3 レンズ電極
4 ガス供給配管
5 イオン源室
6 ガスイオン化室
7 加速電源
8 引き出し電源
9 イオン源室真空排気用ポンプ
10 試料室
11 試料室真空排気用ポンプ
12 輻射シールド
13 エミッタティップ先端位置
14 引き出し電極上面位置
15 ガス源
16 ガス導入口
17 レンズ電極開口部
18 開口部
19 引き出し電極開口部
20 Z軸
30 バルブ
50 可変バルブ
51 ガス排気配管
52 ガス排気口
Claims (12)
- ガス電界電離イオン源から発生するイオンビームを試料に照射することで試料の観察または加工を行うイオンビーム装置において、
前記ガス電界電離イオン源は、
陽極となるエミッタティップと、
陰極となる引き出し電極と、
少なくとも前記エミッタティップを収容する真空容器と、
前記エミッタティップの先端部と前記引き出し電極との間の空間にガス導入口を通してガスを供給するガス導入部と、
ガス排気口を通して真空ポンプによって前記ガスを排気するガス排気部と、を備えることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1に記載のイオンビーム装置において、
前記ガス排出口または前記ガス導入口は接地電位の構造体に設けられていることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1に記載のイオンビーム装置において、さらに、
前記ガス排気部は前記ガスの排気量を調整できるガス流量調整部を備えることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項2に記載のイオンビーム装置において、
前記エミッタティップを室内に持つとともに前記エミッタティップを囲むように設けられたガスイオン化室を有し、
前記ガスイオン化室は前記構造体で構成される、または前記構造体と前記真空容器とで構成される、または前記構造体と前記引き出し電極とで構成される、または前記構造体と前記引き出し電極と前記真空容器とで構成される、または前記構造体と前記イオンビームを加速または集束するレンズ電極とで構成される、または前記構造体と前記真空容器と前記レンズ電極とで構成され、
前記ガスイオン化室は前記ガス排気口と、前記ガス導入口を備えることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項2に記載のイオンビーム装置において、
前記構造体は、前記イオンビームを加速または集束するレンズ電極、または前記エミッタティップへの熱輻射による熱流入を低減する輻射シールドであることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1に記載のイオンビーム装置において、さらに、
前記ガスは、前記真空容器に備えられた少なくとも一つ以上の開口部から差動排気によって前記ガスを排気されることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項1に記載のイオンビーム装置において、
前記ガス導入口は、前記イオンビームの光軸と垂直であって前記エミッタティップの先端を含む平面より前記エミッタティップ側に設けられており、
前記ガス排気口は、前記イオンビームの光軸と垂直であって前記エミッタティップの先端を含む平面より前記エミッタティップの反対側に設けられていることを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項3に記載のイオンビーム装置において、さらに、
前記ガス導入部と前記ガス排気部のガスの流量を制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記真空容器に前記イオンビーム装置の定常動作時のガス圧より高い圧力になるまでガスを導入した後、前記ガス排気部による前記ガスの流量を増加させて前記真空容器内のガスを排出するように制御することを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項8に記載のイオンビーム装置において、さらに、
前記制御部は、前記真空容器内のガスを排出した後、前記ガス排気部のガスの流量を前記イオンビーム装置の定常動作時の流量に調整し、前記ガス導入部によって前記真空容器が前記イオンビーム装置の定常動作時のガス圧になるようにガスを導入するように制御することを特徴とするイオンビーム装置。 - 請求項8または9に記載のイオンビーム装置において、
前記定常動作時とは、前記イオンビーム装置を用いて前記試料の画像を取得する時であることを特徴とするイオンビーム装置。 - ガス電界電離イオン源から発生するイオンビームを試料に照射することで試料の観察または加工を行うイオンビーム装置の前記ガス電界電離イオン源が有する真空容器内の不純物ガスの除去方法であって、
前記真空容器に前記イオンビーム装置の定常動作時のガス圧より高い圧力になるまでガスを導入し、
前記ガスの導入後、前記ガスの排気量を前記イオンビーム装置の定常動作時より増加させて前記真空容器内に設けられたガス排気口を通して真空ポンプによって前記ガスを排出し、
前記真空容器内のガスを排出した後、前記ガスの排気量を前記イオンビーム装置の定常動作時の流量に調整し、
前記真空容器が前記イオンビーム装置の定常動作時のガス圧になるようにガスを導入することを特徴とする不純物ガスの除去方法。 - 請求項11に記載の不純物ガスの除去方法において、
前記定常動作時とは、前記イオンビーム装置を用いて前記試料の画像を取得する時であることを特徴とする不純物ガスの除去方法。
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JP2012084424A JP2013214425A (ja) | 2012-04-03 | 2012-04-03 | イオンビーム装置および不純物ガスの除去方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109637917A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-16 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种用于真空设备内表面除气的装置 |
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-
2012
- 2012-04-03 JP JP2012084424A patent/JP2013214425A/ja active Pending
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