JPH01176635A - イオンビーム装置 - Google Patents
イオンビーム装置Info
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- JPH01176635A JPH01176635A JP62335306A JP33530687A JPH01176635A JP H01176635 A JPH01176635 A JP H01176635A JP 62335306 A JP62335306 A JP 62335306A JP 33530687 A JP33530687 A JP 33530687A JP H01176635 A JPH01176635 A JP H01176635A
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- cylindrical member
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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
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- 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〕
本発明は半導体装置製造工程、その他の微細加工等に使
用されるイオンビーム装置に関する。
用されるイオンビーム装置に関する。
本発明は、気体イオン源を高電圧が印加されるエミッタ
、引き出し電極間に導きエミッタ先端からイオンビーム
を発生させるイオンビーム装置において、エミッタを筒
状部材で囲繞し、そのエミッタをｌＥ”７ｊ、ｉ体材料
とすることにより、高輝度化を実現すると共に、エミッ
タと筒状部材間の放電による破壊を未然に防ぐものであ
る。
、引き出し電極間に導きエミッタ先端からイオンビーム
を発生させるイオンビーム装置において、エミッタを筒
状部材で囲繞し、そのエミッタをｌＥ”７ｊ、ｉ体材料
とすることにより、高輝度化を実現すると共に、エミッ
タと筒状部材間の放電による破壊を未然に防ぐものであ
る。
第２図に、従来のイオンビーム装置の一例の概略を示す
。このイオンビーム装置は、例えばタングステン等の材
料よりなり先端が５ｏｏ−ｔｏ。
。このイオンビーム装置は、例えばタングステン等の材
料よりなり先端が５ｏｏ−ｔｏ。
Ｏ人程度の曲率半径を有して針状形状とされるエミッタ
４１を有している。そのエミッタ４１は、熱輻射遮Ｑ体
４３の下部に設けられた引き出し電極４２に対向し、そ
の引き出し電極４１に形成された孔４４の上部に取り付
けられている。上記引き出し電極４１の下部には、集光
レンズ４５．偏向板４６等が設けられ、ステージ上には
サンプル４７が載置される。
４１を有している。そのエミッタ４１は、熱輻射遮Ｑ体
４３の下部に設けられた引き出し電極４２に対向し、そ
の引き出し電極４１に形成された孔４４の上部に取り付
けられている。上記引き出し電極４１の下部には、集光
レンズ４５．偏向板４６等が設けられ、ステージ上には
サンプル４７が載置される。
このようなイオンビーム装置は、上記針状のエミッタ４
１に５０ｋＶ程度の高電圧が印加され、引き出し電極４
２にも３０ｋＶの電圧が印加される。そして、エミッタ
４１の近傍は１０−’Ｔｏ−程度に減圧され、エミッタ
４１の周囲に供給された気体イオン源（例えばヘリウム
ガス）をイオン化し、上記集光レンズ４５．偏向板４６
等を介して、サンプル４７を描画することができる。′
ところで、この構造のイオンビーム装置のイオンガンの
輝度を高くしようとした場合には、気体イオン源の圧力
を高めて、多量にガスを供給する必要がある。しかし、
例えば単に気体イオン源であるヘリウム圧Ｐを高めるだ
けでは、第３図に示すように、エミッタ４１の温度Ｔが
上昇する。そして、その結果として、第４図に示すよう
に、ヘリウム圧Ｐを高めていった場合には、イオン電流
ｉが飽和し、飽和して後は、徐々にイオン電流ｉが城っ
て行く。
１に５０ｋＶ程度の高電圧が印加され、引き出し電極４
２にも３０ｋＶの電圧が印加される。そして、エミッタ
４１の近傍は１０−’Ｔｏ−程度に減圧され、エミッタ
４１の周囲に供給された気体イオン源（例えばヘリウム
ガス）をイオン化し、上記集光レンズ４５．偏向板４６
等を介して、サンプル４７を描画することができる。′
ところで、この構造のイオンビーム装置のイオンガンの
輝度を高くしようとした場合には、気体イオン源の圧力
を高めて、多量にガスを供給する必要がある。しかし、
例えば単に気体イオン源であるヘリウム圧Ｐを高めるだ
けでは、第３図に示すように、エミッタ４１の温度Ｔが
上昇する。そして、その結果として、第４図に示すよう
に、ヘリウム圧Ｐを高めていった場合には、イオン電流
ｉが飽和し、飽和して後は、徐々にイオン電流ｉが城っ
て行く。
そこで、本件出願人は、このような問題を解決するため
の先行する技術を先に特願昭６１−２２７３５０号明細
書および図面に記載したように提案した。この先行する
技術としてのイオンビーム装置は、エミッタの周囲を筒
状部材で囲繞し、そのエミッタ周囲のガス圧を高めるも
のであり、そのイオンビームの高輝度化を図ることが可
能である。
の先行する技術を先に特願昭６１−２２７３５０号明細
書および図面に記載したように提案した。この先行する
技術としてのイオンビーム装置は、エミッタの周囲を筒
状部材で囲繞し、そのエミッタ周囲のガス圧を高めるも
のであり、そのイオンビームの高輝度化を図ることが可
能である。
しかしながら、筒状部材の材料をセラミック材料とした
場合では、セラミック材料への２次電子の帯電が生じ、
時々セラミックの表面に沿った放電が生ずることになる
。すると、その放電に誘発された形で、エミッタ４１の
先端部とセラミ、り材料の間に放電が起こり、エミッタ
４１の先端では放電に起因する大電流によって発熱が生
ずる。
場合では、セラミック材料への２次電子の帯電が生じ、
時々セラミックの表面に沿った放電が生ずることになる
。すると、その放電に誘発された形で、エミッタ４１の
先端部とセラミ、り材料の間に放電が起こり、エミッタ
４１の先端では放電に起因する大電流によって発熱が生
ずる。
そして、その発熱によって、５００人程大の曲率半径が
保てなくなり、エミッタ４１の先端は、熱溶融から数ｌ
Ｏμｍ程度の鈍い曲率半径を有するように変化してしま
い、結局、イオンビームの発射が不能となることになる
。
保てなくなり、エミッタ４１の先端は、熱溶融から数ｌ
Ｏμｍ程度の鈍い曲率半径を有するように変化してしま
い、結局、イオンビームの発射が不能となることになる
。
そこで、本発明は上述の先行する技術をさらに改良し、
イオンビーム装置において高輝度化を実現すると共に、
放電に伴うエミッタ先端部の損傷を防止することを目的
とする。
イオンビーム装置において高輝度化を実現すると共に、
放電に伴うエミッタ先端部の損傷を防止することを目的
とする。
本発明は、エミッタ周囲に気体イオン源を供給し、上記
エミッタ５引き出し電極間に高電圧を印加してエミッタ
先端からイオンビームを発生させるイオンビーム装置に
おいて、エミッタを筒状部材で囲続し、そのエミッタを
超電導体材料で形成することを特徴とするイオンビーム
装置により上述の問題点を解決する。
エミッタ５引き出し電極間に高電圧を印加してエミッタ
先端からイオンビームを発生させるイオンビーム装置に
おいて、エミッタを筒状部材で囲続し、そのエミッタを
超電導体材料で形成することを特徴とするイオンビーム
装置により上述の問題点を解決する。
ここで、エミッタを構成する超電導体材料としては、例
えば転移温度Ｔｃが５に〜２５に程度の範囲の材料を用
いることができ、Ｎｂ（Ｔｃ＝、９Ｋ）、Ｎｂｓ Ｓｎ
（Ｔｃ−１８，ＯＫ）、 ＮｂａＣＡｊ！ｏ、
ｓ Ｇ ｅｏ、ｚ ） （Ｔｃ ＝ ２０．９．、Ｋ）
、 Ｎ ｂｚ八へ （′Ｉ”ｃ＝１’、、５Ｋ＞、
Ｎｂ＋ Ａｕ （Ｔｃ＝１１．５Ｋ）、ＮｂＮ （Ｔｃ
＝１６．０．Ｋ）、ＭｏＮ（Ｔｃ＝１２．ＯＫ）、
Ｖ、Ｇａ （Ｔｃ 〜１６．５Ｋ）。
えば転移温度Ｔｃが５に〜２５に程度の範囲の材料を用
いることができ、Ｎｂ（Ｔｃ＝、９Ｋ）、Ｎｂｓ Ｓｎ
（Ｔｃ−１８，ＯＫ）、 ＮｂａＣＡｊ！ｏ、
ｓ Ｇ ｅｏ、ｚ ） （Ｔｃ ＝ ２０．９．、Ｋ）
、 Ｎ ｂｚ八へ （′Ｉ”ｃ＝１’、、５Ｋ＞、
Ｎｂ＋ Ａｕ （Ｔｃ＝１１．５Ｋ）、ＮｂＮ （Ｔｃ
＝１６．０．Ｋ）、ＭｏＮ（Ｔｃ＝１２．ＯＫ）、
Ｖ、Ｇａ （Ｔｃ 〜１６．５Ｋ）。
Ｖ、Ｓｉ （Ｔｃ＝１７．１Ｋ）等が挙げられる。
一般に、ある局所的な領域に電流が流れた場合の電力計
は、局所電流■と局所抵抗Ｒの積１−Ｒとされる。とこ
ろが、超電導体ではＲ＝Ｏであり１、放電による温度上
イは起こらず、エミッタの損傷が防止される。
は、局所電流■と局所抵抗Ｒの積１−Ｒとされる。とこ
ろが、超電導体ではＲ＝Ｏであり１、放電による温度上
イは起こらず、エミッタの損傷が防止される。
本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。
本実施例のイオンビーム装置は、第１図にその要部を示
すように、超電導体材料としてのＮｂを材料としたエミ
ッタ１がセラミック材料からなる筒状部材２に囲繞され
ている。その筒状部材２の先端からは、上記エミッタｌ
の先鋭化された先端部１ａが所定計だけ突出している。
すように、超電導体材料としてのＮｂを材料としたエミ
ッタ１がセラミック材料からなる筒状部材２に囲繞され
ている。その筒状部材２の先端からは、上記エミッタｌ
の先鋭化された先端部１ａが所定計だけ突出している。
引き出し電極３は、略（反状の部材であり、上記筒状部
材２の先端に臨むようにセラミック支持部材６に支持さ
れている。その引き出し電極３の中央には孔３ａが設け
られており、その孔３ａから上記筒状部材２が引き出し
電極３の主面より略垂直に突出し且つ上記エミッタ１も
同様に該エミッタ１の軸方向に突出している。
材２の先端に臨むようにセラミック支持部材６に支持さ
れている。その引き出し電極３の中央には孔３ａが設け
られており、その孔３ａから上記筒状部材２が引き出し
電極３の主面より略垂直に突出し且つ上記エミッタ１も
同様に該エミッタ１の軸方向に突出している。
イオンガン部を支持するための機構として、上記七うソ
ミンク材料からなる筒状部材２に囲繞されたエミッタ１
の基端側には、鉄合金（例えばコバール；商品名）等の
材料からなる筒状部材支持基台４が設けられている。こ
の筒状部材支持基台４には、ガス供給管５からの例えば
ヘリウムガスを上記筒状部材２へ導くための導入孔４ａ
が設けられている。その筒状部材支持基台４は、例えば
サファイヤを材料とした絶縁材９の下部に取り付けられ
る。その絶縁材９の上部には、冷凍機先端部ＩＯ及び冷
凍機８が設けられ、これら冷凍機８の一部、冷凍機先端
部１０．絶縁材９及び上記筒状部材支持基台４は、熱輻
射遮蔽体７の内部で該熱輻射遮蔽体７に囲繞されている
。上記引き出し電極３を支持するセラミック支持部材６
は、上記熱輻射遮蔽体７の下部に取り付けられている。
ミンク材料からなる筒状部材２に囲繞されたエミッタ１
の基端側には、鉄合金（例えばコバール；商品名）等の
材料からなる筒状部材支持基台４が設けられている。こ
の筒状部材支持基台４には、ガス供給管５からの例えば
ヘリウムガスを上記筒状部材２へ導くための導入孔４ａ
が設けられている。その筒状部材支持基台４は、例えば
サファイヤを材料とした絶縁材９の下部に取り付けられ
る。その絶縁材９の上部には、冷凍機先端部ＩＯ及び冷
凍機８が設けられ、これら冷凍機８の一部、冷凍機先端
部１０．絶縁材９及び上記筒状部材支持基台４は、熱輻
射遮蔽体７の内部で該熱輻射遮蔽体７に囲繞されている
。上記引き出し電極３を支持するセラミック支持部材６
は、上記熱輻射遮蔽体７の下部に取り付けられている。
そして、上記筒状部材支持基台４に接続するガス供給管
５は、上記熱輻射遮蔽体７を貫通し、外のヘリウムガス
供給装置に接続する。なお、図示を省略するが、上記熱
輻射遮蔽体７の内部等を真空にするための真空ポンプや
コールドトラップ等も設けられ、その内部等の真空を保
つために、隙間にはメタルＯ−リング等のバンキング材
が用いられる。
５は、上記熱輻射遮蔽体７を貫通し、外のヘリウムガス
供給装置に接続する。なお、図示を省略するが、上記熱
輻射遮蔽体７の内部等を真空にするための真空ポンプや
コールドトラップ等も設けられ、その内部等の真空を保
つために、隙間にはメタルＯ−リング等のバンキング材
が用いられる。
本実施例のイオンビーム装置は、およそ上述の構造を有
し、そのエミッタ１が約９にで超電導体に転移するＮｂ
を用いて構成されている。上記エミッタｌの近傍は、真
空ポンプ等の作動によって、真窒度例えば１０−’Ｔ、
、、程度の値とされる。
し、そのエミッタ１が約９にで超電導体に転移するＮｂ
を用いて構成されている。上記エミッタｌの近傍は、真
空ポンプ等の作動によって、真窒度例えば１０−’Ｔ、
、、程度の値とされる。
また、上記エミッタ１には例えば５０ｋＶ程度の電圧が
印加され、上記引き出し７電極３には３０ｋＶ程度の電
圧が印加される。そして、気体イオン源としてのヘリウ
ムガスが上記ガス供給管５から上記筒状部材支持基台４
の導入孔４ａを通って、上記筒状部材２の内部に導かれ
る。この導かれたヘリウムガスは、さらに筒状部材２の
内部に沿ってエミッタ１の先端部１ａまで効率良く導か
れて行く。このため、発生するイオンビームの高輝度化
を図ることができる。
印加され、上記引き出し７電極３には３０ｋＶ程度の電
圧が印加される。そして、気体イオン源としてのヘリウ
ムガスが上記ガス供給管５から上記筒状部材支持基台４
の導入孔４ａを通って、上記筒状部材２の内部に導かれ
る。この導かれたヘリウムガスは、さらに筒状部材２の
内部に沿ってエミッタ１の先端部１ａまで効率良く導か
れて行く。このため、発生するイオンビームの高輝度化
を図ることができる。
そして、本実施例のイオンビーム装置では、エミッタ１
の近傍へ筒状部材２を用いて効率良く導入されるヘリウ
ムガスから、そのエミッタ１は極低温に冷却される。そ
して、エミッタ１がそのヘリウムガスによって上記転移
温度（Ｔｃ＝約９Ｋ＞以下に冷却された場合には、上記
エミッタｌは、超電導状態になり、抵抗Ｒ＝Ｏにされる
。このため、エミッタ１の先端部１ａと筒状部材２との
間で放電による大電流密度の電流が流れたとしても、先
端部１ａでの温度の上昇は起こらず、エミッタｌの先端
の損傷は防止されることになる。
の近傍へ筒状部材２を用いて効率良く導入されるヘリウ
ムガスから、そのエミッタ１は極低温に冷却される。そ
して、エミッタ１がそのヘリウムガスによって上記転移
温度（Ｔｃ＝約９Ｋ＞以下に冷却された場合には、上記
エミッタｌは、超電導状態になり、抵抗Ｒ＝Ｏにされる
。このため、エミッタ１の先端部１ａと筒状部材２との
間で放電による大電流密度の電流が流れたとしても、先
端部１ａでの温度の上昇は起こらず、エミッタｌの先端
の損傷は防止されることになる。
なお、上述の実施例においては、気体イオン源としてヘ
リウムガスを用いたが、これに限定されず、エミツタ材
に応じて、その転移温度と同程度或いはそれ以下の沸点
を有するガスを用いることができる。
リウムガスを用いたが、これに限定されず、エミツタ材
に応じて、その転移温度と同程度或いはそれ以下の沸点
を有するガスを用いることができる。
本発明のイオンビーム装置は、エミッタを筒状部材で囲
繞するため、イオンビ−ムの高輝度化’Ｅ実現すること
ができる。そして、エミ、り材を超電導体材料とするた
めに、エミッタの損傷を防止することができ、エミッタ
の寿命を長くすることが可能となる。
繞するため、イオンビ−ムの高輝度化’Ｅ実現すること
ができる。そして、エミ、り材を超電導体材料とするた
めに、エミッタの損傷を防止することができ、エミッタ
の寿命を長くすることが可能となる。
第１図は本発明のイオンビーム装置の一実施例の要部断
面図、第２図は従来の一般的なイオンビーム装置の構造
を示す模式図、第３図はヘリウム圧とエミッタ温度の関
係を示す特性図、第４図はヘリウム圧とイオン電流との
関係を示す１．＋ｉ性図である。 ■・・・エミ、り ２・・・筒状部材 ３・・・引き出し電極 ４・・・筒状部材支持基台 ５・・・ガス供給管 特許出願人 ソニー株式会社 代理人弁理士 小泡 晃（他２名） −與九欅ル■咋面口 第１図 ム１
面図、第２図は従来の一般的なイオンビーム装置の構造
を示す模式図、第３図はヘリウム圧とエミッタ温度の関
係を示す特性図、第４図はヘリウム圧とイオン電流との
関係を示す１．＋ｉ性図である。 ■・・・エミ、り ２・・・筒状部材 ３・・・引き出し電極 ４・・・筒状部材支持基台 ５・・・ガス供給管 特許出願人 ソニー株式会社 代理人弁理士 小泡 晃（他２名） −與九欅ル■咋面口 第１図 ム１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 エミッタ周囲に気体イオン源を供給し、上記エミッタ
、引き出し電極間に高電圧を印加してエミッタ先端から
イオンビームを発生させるイオンビーム装置において、 エミッタを筒状部材で囲繞し、そのエミッタを超電導体
材料で形成する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 |
|---|---|---|---|
| JP62335306A JPH01176635A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | イオンビーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62335306A JPH01176635A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | イオンビーム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01176635A true JPH01176635A (ja) | 1989-07-13 |
Family
ID=18287045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62335306A Pending JPH01176635A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | イオンビーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01176635A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010082466A1 (ja) * | 2009-01-15 | 2010-07-22 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオンビーム装置 |
-
1987
- 1987-12-29 JP JP62335306A patent/JPH01176635A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010082466A1 (ja) * | 2009-01-15 | 2010-07-22 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオンビーム装置 |
| US8263943B2 (en) | 2009-01-15 | 2012-09-11 | Hitachi High-Technologies Corporation | Ion beam device |
| JP5194133B2 (ja) * | 2009-01-15 | 2013-05-08 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオンビーム装置 |
| US8563944B2 (en) | 2009-01-15 | 2013-10-22 | Hitachi High-Technologies Corporation | Ion beam device |
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