JP3356450B2 - マイクロイオンビーム形成装置 - Google Patents
マイクロイオンビーム形成装置Info
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- JP3356450B2 JP3356450B2 JP29968291A JP29968291A JP3356450B2 JP 3356450 B2 JP3356450 B2 JP 3356450B2 JP 29968291 A JP29968291 A JP 29968291A JP 29968291 A JP29968291 A JP 29968291A JP 3356450 B2 JP3356450 B2 JP 3356450B2
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】この発明は、イオン源より引
き出されたイオンビームを対物スリットの開口を通過さ
せ、加速管で加速してから、四重極レンズで集束し、試
料上に像を結ぶマイクロイオンビーム形成装置に関する
ものである。
き出されたイオンビームを対物スリットの開口を通過さ
せ、加速管で加速してから、四重極レンズで集束し、試
料上に像を結ぶマイクロイオンビーム形成装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロイオンビーム形成装置は
図３に示されており、同図において、イオン源１の前方
には、イオンビームを集束するアインツェルレンズ２、
所望のイオン種のみを選別する質量分析電磁石３、数μ
m〜数十μmの開口を持つ対物スリット４、イオンビーム
を加速する加速管５、イオンビームを集束する四重極レ
ンズ６、試料７の順序で、これらが同一軸線上に間隔を
おいて配置されている。
図３に示されており、同図において、イオン源１の前方
には、イオンビームを集束するアインツェルレンズ２、
所望のイオン種のみを選別する質量分析電磁石３、数μ
m〜数十μmの開口を持つ対物スリット４、イオンビーム
を加速する加速管５、イオンビームを集束する四重極レ
ンズ６、試料７の順序で、これらが同一軸線上に間隔を
おいて配置されている。
【０００３】このようなマイクロイオンビーム形成装置
において、イオン源１より引き出されたイオンビーム
は、アインツェルレンズ２で集束された後、質量分析電
磁石３で所望のイオン種のみに選別され、その後、対物
スリット４に至り、その開口で物点が形成される。対物
スリット４の開口を出たイオンビームは、加速管５で加
速された後、四重極レンズ６で集束され、その後、試料
７上に像を結ぶ。
において、イオン源１より引き出されたイオンビーム
は、アインツェルレンズ２で集束された後、質量分析電
磁石３で所望のイオン種のみに選別され、その後、対物
スリット４に至り、その開口で物点が形成される。対物
スリット４の開口を出たイオンビームは、加速管５で加
速された後、四重極レンズ６で集束され、その後、試料
７上に像を結ぶ。
【０００４】この場合、対物スリット４が形成する物点
から試料７上の像に至るまでにおいて、像の倍率（縮小
倍率）Ｍは、加速管５の入口と出口におけるレンズ作用
による倍率をＭent.、四重極レンズ６の作用による幾何
学的倍率をＭgeo.、加速管５での加速による像の縮小倍
率をＭacc.とすると、これらの積として表すことができ
る。 即ち、 Ｍ＝Ｍent.×Ｍgeo.×Ｍacc. （１） となる。
から試料７上の像に至るまでにおいて、像の倍率（縮小
倍率）Ｍは、加速管５の入口と出口におけるレンズ作用
による倍率をＭent.、四重極レンズ６の作用による幾何
学的倍率をＭgeo.、加速管５での加速による像の縮小倍
率をＭacc.とすると、これらの積として表すことができ
る。 即ち、 Ｍ＝Ｍent.×Ｍgeo.×Ｍacc. （１） となる。
【０００５】ところで、加速管５での加速による像の縮
小倍率Ｍacc.は、イオンビームのエミッタンスの保存法
則から導かれる。加速管５における入射エネルギーをＥ
i、出射エネルギーをＥoとすると、Ｍacc.は次のように
表される。 Ｍacc.＝(Ｅi／Ｅo)1/2 （２） そして、マイクロイオンビーム形成装置においては、Ｍ
acc.は1/10〜1/100となり、試料７上の像の縮小効果を
与える。しかし、Ｍent.は加速管５の入口レンズにより
虚像を作る場合は常に１より大きく、物点に対する試料
７上の倍率（縮小倍率）ＭはＭacc.より大きい。
小倍率Ｍacc.は、イオンビームのエミッタンスの保存法
則から導かれる。加速管５における入射エネルギーをＥ
i、出射エネルギーをＥoとすると、Ｍacc.は次のように
表される。 Ｍacc.＝(Ｅi／Ｅo)1/2 （２） そして、マイクロイオンビーム形成装置においては、Ｍ
acc.は1/10〜1/100となり、試料７上の像の縮小効果を
与える。しかし、Ｍent.は加速管５の入口レンズにより
虚像を作る場合は常に１より大きく、物点に対する試料
７上の倍率（縮小倍率）ＭはＭacc.より大きい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロイオン
ビーム形成装置は、上記のようにイオンビームを形成す
るイオン光学系の物点は加速管５の上流に設置された対
物スリット４の開口において形成される。そして、物点
から出たイオンビームは加速管５の入口における加速電
場の浸み出しによるレンズ効果の作用を受ける。
ビーム形成装置は、上記のようにイオンビームを形成す
るイオン光学系の物点は加速管５の上流に設置された対
物スリット４の開口において形成される。そして、物点
から出たイオンビームは加速管５の入口における加速電
場の浸み出しによるレンズ効果の作用を受ける。
【０００７】図４は加速電場のレンズ効果を考慮したイ
オン光学系を示している。同図において、加速管５に入
口の電場を作るレンズの入射側主平面をＰ１、焦点距離
をｆ１、主平面Ｐ１上のＰ点から対物レンズまでの距離
をａとし、ａ＜ｆ１の場合、対物レンズの物点に対する
虚像が主平面からｂの距離に作られ、その倍率Ｍacc.は
常に１より大きい。即ち、加速管入口のレンズ効果のた
め、（１）式で与えられるイオンビーム形成における倍
率（縮小倍率）Ｍが大きくなる欠点がある。
オン光学系を示している。同図において、加速管５に入
口の電場を作るレンズの入射側主平面をＰ１、焦点距離
をｆ１、主平面Ｐ１上のＰ点から対物レンズまでの距離
をａとし、ａ＜ｆ１の場合、対物レンズの物点に対する
虚像が主平面からｂの距離に作られ、その倍率Ｍacc.は
常に１より大きい。即ち、加速管入口のレンズ効果のた
め、（１）式で与えられるイオンビーム形成における倍
率（縮小倍率）Ｍが大きくなる欠点がある。
【０００８】この発明の目的は、従来の上記欠点を解決
して、加速管入口のレンズ効果を除き、加速管での加速
による像の縮小倍率Macc.を利用して、イオンビーム形
成における倍率（縮小倍率）Ｍを小さくすることのでき
るマイクロイオンビーム形成装置を提供することにあ
る。
して、加速管入口のレンズ効果を除き、加速管での加速
による像の縮小倍率Macc.を利用して、イオンビーム形
成における倍率（縮小倍率）Ｍを小さくすることのでき
るマイクロイオンビーム形成装置を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、イオン源より引き出されたイオンビー
ムを対物スリットの開口を通過させ、加速管で加速して
から、四重極レンズで集束し、試料上に像を結ぶマイク
ロイオンビーム形成装置において、像の縮小倍率を四重
極レンズの作用による幾何学的倍率と加速管での加速に
よる像の縮小倍率との積で表すことができるように、加
速管の入口と出口におけるレンズ作用による倍率がほぼ
１となる加速管の入口近傍の位置に対物スリットを位置
決めしたことを特徴とするものである。
に、この発明は、イオン源より引き出されたイオンビー
ムを対物スリットの開口を通過させ、加速管で加速して
から、四重極レンズで集束し、試料上に像を結ぶマイク
ロイオンビーム形成装置において、像の縮小倍率を四重
極レンズの作用による幾何学的倍率と加速管での加速に
よる像の縮小倍率との積で表すことができるように、加
速管の入口と出口におけるレンズ作用による倍率がほぼ
１となる加速管の入口近傍の位置に対物スリットを位置
決めしたことを特徴とするものである。
【００１０】この発明においては、対物スリットを加速
管の入口に近接させているので、加速管の入口において
電場の浸み出しによって生じるレンズ作用の影響を除く
ことができ、その結果、対物スリットが形成する物点か
ら試料上の像に至るまでにおける像の倍率（縮小倍率）
Ｍは、加速管での加速による像の縮小倍率をＭacc.と、
四重極レンズの作用による幾何光学的倍率をＭgeo.との
積で表され、そのため、小さなイオンビームをえること
ができるようになる。
管の入口に近接させているので、加速管の入口において
電場の浸み出しによって生じるレンズ作用の影響を除く
ことができ、その結果、対物スリットが形成する物点か
ら試料上の像に至るまでにおける像の倍率（縮小倍率）
Ｍは、加速管での加速による像の縮小倍率をＭacc.と、
四重極レンズの作用による幾何光学的倍率をＭgeo.との
積で表され、そのため、小さなイオンビームをえること
ができるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。この発明の実施の形
態によるマイクロイオンビーム形成装置は図１に示され
ているが、同図において、従来のマイクロイオンビーム
形成装置を示す図３の符号と同符号のものは同一につき
その説明を省略する。この発明の実施の形態のマイクロ
イオンビーム形成装置は従来のマイクロイオンビーム形
成装置を改良して、対物スリット４を加速管５の入口に
近接させている。
いて図面を参照しながら説明する。この発明の実施の形
態によるマイクロイオンビーム形成装置は図１に示され
ているが、同図において、従来のマイクロイオンビーム
形成装置を示す図３の符号と同符号のものは同一につき
その説明を省略する。この発明の実施の形態のマイクロ
イオンビーム形成装置は従来のマイクロイオンビーム形
成装置を改良して、対物スリット４を加速管５の入口に
近接させている。
【００１２】従って、上記実施の形態においては、加速
管５の入口において電場の浸み出しによって生じるレン
ズ作用の影響を除くことができ、その結果、対物スリッ
ト４が形成する物点から試料上の像に至るまでにおける
像の倍率（縮小倍率）Ｍは、加速管５での加速による像
の縮小倍率Ｍacc.と、四重極レンズ６の作用による幾何
学的倍率Ｍgeo.との積で表される。 即ち、 Ｍ＝Ｍgeo.×Ｍacc. （３） そのため、上記実施の形態では小さなイオンビームを得
ることができるようになる。
管５の入口において電場の浸み出しによって生じるレン
ズ作用の影響を除くことができ、その結果、対物スリッ
ト４が形成する物点から試料上の像に至るまでにおける
像の倍率（縮小倍率）Ｍは、加速管５での加速による像
の縮小倍率Ｍacc.と、四重極レンズ６の作用による幾何
学的倍率Ｍgeo.との積で表される。 即ち、 Ｍ＝Ｍgeo.×Ｍacc. （３） そのため、上記実施の形態では小さなイオンビームを得
ることができるようになる。
【００１３】図２は上記実施の形態におけるイオンビー
ムの軌跡を示している。同図において、対物スリット４
の開口に形成される物点をＡの位置に置いたとき、加速
管５の入口のレンズ効果により、拡大された虚像がＡ´
の位置に形成されている。このときの虚像の倍率はe／d
である。次に、物点をＡよりも加速管５の入口に近いＢ
の位置に移行させると、加速管５の入口のレンズ効果に
より、Ｂ´の位置に虚像が形成される。このときの虚像
の倍率は、h／gである。このh／gは明らかにe／dより小
さいことがわかる。つまり、物点を加速管５の入口に極
力近づけるほど、加速管５の入口でのレンズ効果を受け
なくなることがわかる。したがって、上記実施の形態に
おいては、式（３）で表すように像の縮小倍率Ｍを、加
速管５での加速による像の縮小倍率Ｍacc.と、四重極レ
ンズ６の作用による幾何学的倍率Ｍgeo.との積で表すこ
とができるように、加速管５の入口と出口におけるレン
ズ作用による倍率がほぼ１となる加速管５の入口近傍の
位置に対物スリット４を位置決めしたことによって、四
重極レンズ６を用いた装置全体での縮小倍率を小さくす
ることができる。
ムの軌跡を示している。同図において、対物スリット４
の開口に形成される物点をＡの位置に置いたとき、加速
管５の入口のレンズ効果により、拡大された虚像がＡ´
の位置に形成されている。このときの虚像の倍率はe／d
である。次に、物点をＡよりも加速管５の入口に近いＢ
の位置に移行させると、加速管５の入口のレンズ効果に
より、Ｂ´の位置に虚像が形成される。このときの虚像
の倍率は、h／gである。このh／gは明らかにe／dより小
さいことがわかる。つまり、物点を加速管５の入口に極
力近づけるほど、加速管５の入口でのレンズ効果を受け
なくなることがわかる。したがって、上記実施の形態に
おいては、式（３）で表すように像の縮小倍率Ｍを、加
速管５での加速による像の縮小倍率Ｍacc.と、四重極レ
ンズ６の作用による幾何学的倍率Ｍgeo.との積で表すこ
とができるように、加速管５の入口と出口におけるレン
ズ作用による倍率がほぼ１となる加速管５の入口近傍の
位置に対物スリット４を位置決めしたことによって、四
重極レンズ６を用いた装置全体での縮小倍率を小さくす
ることができる。
【００１４】
【発明の効果】この発明は、上記のように像の縮小倍率
を四重極レンズの作用による幾何学的倍率と加速管での
加速による像の縮小倍率との積で表すことができるよう
に、加速管の入口と出口におけるレンズ作用による倍率
がほぼ１となる加速管の入口近傍の位置に対物スリット
を位置決めしているので、加速管の入口において電場の
浸み出しによって生じるレンズ作用の影響を除くことが
でき、その結果、対物スリットが形成する物点から試料
上の像に至るまでにおける像の倍率（縮小倍率）Ｍを小
さくすることができるようになる。
を四重極レンズの作用による幾何学的倍率と加速管での
加速による像の縮小倍率との積で表すことができるよう
に、加速管の入口と出口におけるレンズ作用による倍率
がほぼ１となる加速管の入口近傍の位置に対物スリット
を位置決めしているので、加速管の入口において電場の
浸み出しによって生じるレンズ作用の影響を除くことが
でき、その結果、対物スリットが形成する物点から試料
上の像に至るまでにおける像の倍率（縮小倍率）Ｍを小
さくすることができるようになる。
【図１】この発明の実施例を示す説明図
【図２】この発明の実施例におけるイオンビームの軌跡
を示す説明図
を示す説明図
【図３】従来のマイクロイオンビーム形成装置を示す説
明図
明図
【図４】従来のマイクロイオンビーム形成装置における
イオンビームの軌跡を示す説明図
イオンビームの軌跡を示す説明図
１・・・・・・イオン源 ４・・・・・・対物スリット系 ５・・・・・・加速管 ６・・・・・・四重極レンズ ７・・・・・・試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 日本学術振興会第132委員会編，「電 子・イオンビームハンドブック」，第２ 版，日刊工業新聞社，昭和61 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/09 H01J 37/30 - 37/317
Claims (1)
- 【請求項１】イオン源より引き出されたイオンビームを
対物スリットの開口を通過させ、加速管で加速してか
ら、四重極レンズで集束し、試料上に像を結ぶマイクロ
イオンビーム形成装置において、 像の縮小倍率を四重極レンズの作用による幾何学的倍率
と加速管での加速による像の縮小倍率との積で表すこと
ができるように、加速管の入口と出口におけるレンズ作
用による倍率がほぼ１となる加速管の入口近傍の位置に
対物スリットを位置決めしたことを特徴とするマイクロ
イオンビーム形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29968291A JP3356450B2 (ja) | 1991-10-19 | 1991-10-19 | マイクロイオンビーム形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29968291A JP3356450B2 (ja) | 1991-10-19 | 1991-10-19 | マイクロイオンビーム形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05114382A JPH05114382A (ja) | 1993-05-07 |
| JP3356450B2 true JP3356450B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=17875695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29968291A Expired - Fee Related JP3356450B2 (ja) | 1991-10-19 | 1991-10-19 | マイクロイオンビーム形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3356450B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19734059B4 (de) * | 1996-08-20 | 2007-01-11 | Ims-Ionen Mikrofabrikations Systeme Ges.M.B.H. | Anordnung für Schattenwurflithographie |
-
1991
- 1991-10-19 JP JP29968291A patent/JP3356450B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日本学術振興会第１３２委員会編，「電子・イオンビームハンドブック」，第２版，日刊工業新聞社，昭和６１ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05114382A (ja) | 1993-05-07 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081004 Year of fee payment: 6 |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111004 Year of fee payment: 9 |
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