JPH07272652A - 電界電離型ガスフェーズイオン源の調整方法 - Google Patents
電界電離型ガスフェーズイオン源の調整方法Info
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- JPH07272652A JPH07272652A JP5882194A JP5882194A JPH07272652A JP H07272652 A JPH07272652 A JP H07272652A JP 5882194 A JP5882194 A JP 5882194A JP 5882194 A JP5882194 A JP 5882194A JP H07272652 A JPH07272652 A JP H07272652A
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- 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]
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い角電流密度のイオンビームを発生させる
ことができる電界電離型ガスフェーズイオン源の調整方
法を実現する。 【構成】 イオン化室１８の圧力を比較的低い第１の圧
力として、エミッタ１と引出電極２との間にエミッタ先
端部を電界蒸発させる電圧Ｖｅを印加し、その後、引出
電圧を下げてイオンビームの最大角電流密度が得られる
電圧Ｖｍを検出し、その後引出電圧をＶｍに設定する。
更に、コンピュータ１３はガス圧計２０からの値を参考
にして、リークバルブ２０を制御し、イオン化室１８の
圧力を比較的高い第２の圧力に上昇させる。
ことができる電界電離型ガスフェーズイオン源の調整方
法を実現する。 【構成】 イオン化室１８の圧力を比較的低い第１の圧
力として、エミッタ１と引出電極２との間にエミッタ先
端部を電界蒸発させる電圧Ｖｅを印加し、その後、引出
電圧を下げてイオンビームの最大角電流密度が得られる
電圧Ｖｍを検出し、その後引出電圧をＶｍに設定する。
更に、コンピュータ１３はガス圧計２０からの値を参考
にして、リークバルブ２０を制御し、イオン化室１８の
圧力を比較的高い第２の圧力に上昇させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、先端部に高電界が形成
されたエミッタ部分にイオン化ガスを供給し、ガスのイ
オン化を行うようにした電界電離型ガスフェーズイオン
源の調整方法に関する。
されたエミッタ部分にイオン化ガスを供給し、ガスのイ
オン化を行うようにした電界電離型ガスフェーズイオン
源の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電界電離型ガスフェーズイオン源におい
ては、先端が鋭くされたエミッタと引出電極との間に引
出電圧を印加してエミッタ先端部近傍に高電界を形成す
る。そして、エミッタ先端部にヘリウムなどのイオン化
ガスを供給している。供給されたガス原子は、エミッタ
先端部の高電界によって電界電離してイオン化され、引
出電極によって引き出され、加速電極によって加速され
てイオンビームとして取り出される。加速されたイオン
ビームは適宜集束レンズによって集束され、イオンビー
ム加工装置であれば、被加工材料上に細く集束されて照
射される。
ては、先端が鋭くされたエミッタと引出電極との間に引
出電圧を印加してエミッタ先端部近傍に高電界を形成す
る。そして、エミッタ先端部にヘリウムなどのイオン化
ガスを供給している。供給されたガス原子は、エミッタ
先端部の高電界によって電界電離してイオン化され、引
出電極によって引き出され、加速電極によって加速され
てイオンビームとして取り出される。加速されたイオン
ビームは適宜集束レンズによって集束され、イオンビー
ム加工装置であれば、被加工材料上に細く集束されて照
射される。
【０００３】一般に、このような電界電離型ガスフェー
ズイオン源においては、正規の動作を行う前に、引出電
圧を上昇させ、エミッタ先端部を電界蒸発させてエミッ
タの清浄な表面を得る手法が知られている。例えば、エ
ミッタとしてタングステンを使用した場合、電界蒸発時
には、タングステンの（１１１）面の周辺部での電界が
ガス原子のイオン化に十分となっているため、表面拡散
によりエミッタの柄から（１１１）面領域へガス原子が
補給されるまで（１１１）面の周辺部でもイオン化が起
こり、（１１１）面へのガス原子の補給が減少してしま
う。
ズイオン源においては、正規の動作を行う前に、引出電
圧を上昇させ、エミッタ先端部を電界蒸発させてエミッ
タの清浄な表面を得る手法が知られている。例えば、エ
ミッタとしてタングステンを使用した場合、電界蒸発時
には、タングステンの（１１１）面の周辺部での電界が
ガス原子のイオン化に十分となっているため、表面拡散
によりエミッタの柄から（１１１）面領域へガス原子が
補給されるまで（１１１）面の周辺部でもイオン化が起
こり、（１１１）面へのガス原子の補給が減少してしま
う。
【０００４】その後、電界をある電圧まで下げると、電
界蒸発により他の結晶面より多少突出した（１１１）面
に他より高い表面電界がかかり、それまで（１１１）面
の周辺部でイオン化されていた結像ガス原子は、そこで
は電界が弱くなり、イオン化し難くなるため、エミッタ
先端の（１１１）面領域への表面拡散によって補給され
てくる。
界蒸発により他の結晶面より多少突出した（１１１）面
に他より高い表面電界がかかり、それまで（１１１）面
の周辺部でイオン化されていた結像ガス原子は、そこで
は電界が弱くなり、イオン化し難くなるため、エミッタ
先端の（１１１）面領域への表面拡散によって補給され
てくる。
【０００５】このような現象のため、電界電離型ガスフ
ェーズイオン源を用いたイオンビーム加工装置などで
は、図１に示すような構成によりエミッタの調整と引出
電圧の設定を行っている。図中１はタングステンで形成
されたエミッタである。このエミッタ１に接近して引出
電極２が設けられている。エミッタ１と引出電極２との
間には引出電圧電源３から引出電圧が印加される。４は
接地電位の加速電極であり、加速電極４とエミッタ１と
の間には加速電源５から加速電圧が印加される。６はヘ
リウムガス源であり、ガス源６からのヘリウムガスは、
イオン化ガスとしてエミッタ１の先端部に供給される。
このエミッタ１、引出電極２、加速電極４、ガス源６な
どは電界電離型ガスフェーズイオン源を構成している。
ェーズイオン源を用いたイオンビーム加工装置などで
は、図１に示すような構成によりエミッタの調整と引出
電圧の設定を行っている。図中１はタングステンで形成
されたエミッタである。このエミッタ１に接近して引出
電極２が設けられている。エミッタ１と引出電極２との
間には引出電圧電源３から引出電圧が印加される。４は
接地電位の加速電極であり、加速電極４とエミッタ１と
の間には加速電源５から加速電圧が印加される。６はヘ
リウムガス源であり、ガス源６からのヘリウムガスは、
イオン化ガスとしてエミッタ１の先端部に供給される。
このエミッタ１、引出電極２、加速電極４、ガス源６な
どは電界電離型ガスフェーズイオン源を構成している。
【０００６】イオン源から発生したイオンビームは、集
束レンズ７、対物レンズ８によって集束され、被加工材
料９上に細く集束されて照射される。被加工材料９に照
射されるイオンビームは、偏向器１０によって任意に偏
向され、その結果、被加工材料には所望パターンのイオ
ンビームによる加工が実行されることになる。
束レンズ７、対物レンズ８によって集束され、被加工材
料９上に細く集束されて照射される。被加工材料９に照
射されるイオンビームは、偏向器１０によって任意に偏
向され、その結果、被加工材料には所望パターンのイオ
ンビームによる加工が実行されることになる。
【０００７】イオン源から発生されたイオンビームの光
軸上にはマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）１１が
配置されている。このＭＣＰ１１の裏面には螢光面が設
けられている。また、ＭＣＰ１１はイオンビームの電流
量を検出でき、この検出信号は電流計１２に供給され
る。電流計１２の値はコンピュータ１３に供給される。
このコンピュータ１３は、引出電圧電源３や加速電源
５、更には図示していないが各レンズ電源や偏向器１０
の偏向制御回路などを制御する。
軸上にはマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）１１が
配置されている。このＭＣＰ１１の裏面には螢光面が設
けられている。また、ＭＣＰ１１はイオンビームの電流
量を検出でき、この検出信号は電流計１２に供給され
る。電流計１２の値はコンピュータ１３に供給される。
このコンピュータ１３は、引出電圧電源３や加速電源
５、更には図示していないが各レンズ電源や偏向器１０
の偏向制御回路などを制御する。
【０００８】イオンビームの光軸上のＭＣＰ１１の下部
には、ミラー１４が配置されており、このミラー１４
は、ＭＣＰ１１の裏面の螢光面の像を反射させ、ＣＣＤ
カメラ１５に導くように作用する。ＣＣＤカメラ１５で
得られた像信号は、陰極線管１６に供給され、螢光面の
像は陰極線管１６上に表示される。このような構成の動
作を次に説明する。
には、ミラー１４が配置されており、このミラー１４
は、ＭＣＰ１１の裏面の螢光面の像を反射させ、ＣＣＤ
カメラ１５に導くように作用する。ＣＣＤカメラ１５で
得られた像信号は、陰極線管１６に供給され、螢光面の
像は陰極線管１６上に表示される。このような構成の動
作を次に説明する。
【０００９】最初にイオンビームによる加工動作につい
て説明するが、加工動作を実行する場合には、イオンビ
ーム光軸からＭＣＰ１１とミラー１４は取り除かれてい
る。エミッタ１と引出電極２との間に引出電圧電源３か
ら所定の引出電圧を印加し、更に、エミッタ１と加速電
極４との間に加速電源５から加速電圧を印加する。この
ようにしてエミッタ１の先端部に高電界を形成すると共
に、ガス源６からヘリウムガスをエミッタ１の先端部に
供給する。
て説明するが、加工動作を実行する場合には、イオンビ
ーム光軸からＭＣＰ１１とミラー１４は取り除かれてい
る。エミッタ１と引出電極２との間に引出電圧電源３か
ら所定の引出電圧を印加し、更に、エミッタ１と加速電
極４との間に加速電源５から加速電圧を印加する。この
ようにしてエミッタ１の先端部に高電界を形成すると共
に、ガス源６からヘリウムガスをエミッタ１の先端部に
供給する。
【００１０】ヘリウムガス原子は、エミッタ１の先端部
の高電界によって電界電離しイオン化する。イオン化さ
れたガス原子は、加速電極４によって加速され、イオン
ビームとして取り出される。このイオンビームは集束レ
ンズ７と対物レンズ８によって集束され、被加工材料９
に照射される。偏向器１０にはコンピュータ１３から図
示していない偏向制御回路を介して加工データに応じた
偏向信号が供給され、その結果、被加工材料９はイオン
ビームによって所望のパターンが加工される。
の高電界によって電界電離しイオン化する。イオン化さ
れたガス原子は、加速電極４によって加速され、イオン
ビームとして取り出される。このイオンビームは集束レ
ンズ７と対物レンズ８によって集束され、被加工材料９
に照射される。偏向器１０にはコンピュータ１３から図
示していない偏向制御回路を介して加工データに応じた
偏向信号が供給され、その結果、被加工材料９はイオン
ビームによって所望のパターンが加工される。
【００１１】さて、上記した加工動作に先立って、十分
な電流のイオンビームが得られるように、イオン源の調
整が行われる。この調整の間は、加速電源５からの加速
電圧は一定値とされている。また、イオンビームの光軸
上には、ＭＣＰ１１とミラー１４とが図に示されている
ように配置される。次に引出電圧電源３からの引出電圧
を徐々に上昇させると、ガス原子のイオン化が始まる。
な電流のイオンビームが得られるように、イオン源の調
整が行われる。この調整の間は、加速電源５からの加速
電圧は一定値とされている。また、イオンビームの光軸
上には、ＭＣＰ１１とミラー１４とが図に示されている
ように配置される。次に引出電圧電源３からの引出電圧
を徐々に上昇させると、ガス原子のイオン化が始まる。
【００１２】このとき、引出電圧と集束レンズ７のレン
ズ電圧とを連動して引き上げると、エミッタ１の電界イ
オン像（ＦＩＭ像）を観察することができる。例えば、
引出電圧を７ｋＶ程度まで上昇させると、ＭＣＰ１１の
裏面の螢光面にＦＩＭ像が写し出される。このＭＣＰ１
１の裏面の螢光面の像は、ミラー１４によってＣＣＤカ
メラ１５に導かれ、更に、ＣＣＤカメラ１５によって得
られた像信号は、陰極線管１６に供給されるため、オペ
レータはＦＩＭ像を陰極線管１６によって観察すること
ができる。
ズ電圧とを連動して引き上げると、エミッタ１の電界イ
オン像（ＦＩＭ像）を観察することができる。例えば、
引出電圧を７ｋＶ程度まで上昇させると、ＭＣＰ１１の
裏面の螢光面にＦＩＭ像が写し出される。このＭＣＰ１
１の裏面の螢光面の像は、ミラー１４によってＣＣＤカ
メラ１５に導かれ、更に、ＣＣＤカメラ１５によって得
られた像信号は、陰極線管１６に供給されるため、オペ
レータはＦＩＭ像を陰極線管１６によって観察すること
ができる。
【００１３】上記した状態で、エミッタ１の先端を電界
蒸発させるため、引出電圧を引き上げる。この時、ＦＩ
Ｍ像を観察し、電界蒸発が起こった時点の引出電圧を確
認すると共に、その後、引出電圧を徐々に下げ、エミッ
タ先端の（１１１）面にイオン化を集中させる。そうす
ると、６ｋＶ程度の引出電圧で（１１１）面にイオン化
が集中して起こる状態が観察される。その結果、それま
での（１１１）面領域での角電流密度は増加し、その時
の（１１１）面領域の曲率半径と印加電圧とで決まる最
適電圧で図２に示す角電流密度のピークを有する。
蒸発させるため、引出電圧を引き上げる。この時、ＦＩ
Ｍ像を観察し、電界蒸発が起こった時点の引出電圧を確
認すると共に、その後、引出電圧を徐々に下げ、エミッ
タ先端の（１１１）面にイオン化を集中させる。そうす
ると、６ｋＶ程度の引出電圧で（１１１）面にイオン化
が集中して起こる状態が観察される。その結果、それま
での（１１１）面領域での角電流密度は増加し、その時
の（１１１）面領域の曲率半径と印加電圧とで決まる最
適電圧で図２に示す角電流密度のピークを有する。
【００１４】図２はこのような動作における引出電圧と
角電流密度との関係を示している。この図で横軸は引出
電圧、縦軸は角電流密度であり、Ｖｍは最大角電流密度
Ｂｍが得られる電圧、Ｖｅは電界蒸発に必要な電圧であ
る。電圧値ＶｅとＶｍとは、前記したようにＦＩＭ像の
観察に基づいて明確にされ、それらの値はコンピュータ
１３に記憶される。そして、電圧値Ｖｍの下でイオンビ
ーム加工装置として正規の動作を行う。なお、タングス
テンなどの熱的、化学的侵食に強い金属の電界蒸発強度
は、ヘリウムなどのイオン化ガスの電界電離のための電
界強度よりも一般的に大きい。例えば、タングステンと
ヘリウムの場合では、ＶｅはＶｍの約２倍前後高い電圧
となる。
角電流密度との関係を示している。この図で横軸は引出
電圧、縦軸は角電流密度であり、Ｖｍは最大角電流密度
Ｂｍが得られる電圧、Ｖｅは電界蒸発に必要な電圧であ
る。電圧値ＶｅとＶｍとは、前記したようにＦＩＭ像の
観察に基づいて明確にされ、それらの値はコンピュータ
１３に記憶される。そして、電圧値Ｖｍの下でイオンビ
ーム加工装置として正規の動作を行う。なお、タングス
テンなどの熱的、化学的侵食に強い金属の電界蒸発強度
は、ヘリウムなどのイオン化ガスの電界電離のための電
界強度よりも一般的に大きい。例えば、タングステンと
ヘリウムの場合では、ＶｅはＶｍの約２倍前後高い電圧
となる。
【００１５】更に、電子ビームによる描画のスループッ
トを向上させるために必要な大きな角電流密度を得る手
法として、本発明者により次の方法が開発されている。
この方法は、エミッタと引出電極との間でエミッタ先端
部を電界蒸発させる電圧をその電圧値を高くしながら多
数回繰り返し印加し、その繰り返しの都度、引出電圧を
下げてイオンビームの電流を測定し、イオンビーム電流
の最大値が得られたときの引出電圧を記憶し、記憶され
た多数回の電界蒸発の各引出電圧に基づいて最適引出電
圧の設定を行うようにしたものである。
トを向上させるために必要な大きな角電流密度を得る手
法として、本発明者により次の方法が開発されている。
この方法は、エミッタと引出電極との間でエミッタ先端
部を電界蒸発させる電圧をその電圧値を高くしながら多
数回繰り返し印加し、その繰り返しの都度、引出電圧を
下げてイオンビームの電流を測定し、イオンビーム電流
の最大値が得られたときの引出電圧を記憶し、記憶され
た多数回の電界蒸発の各引出電圧に基づいて最適引出電
圧の設定を行うようにしたものである。
【００１６】図３にその様子を示す。この図で横軸は引
出電圧、縦軸は角電流密度である。電界蒸発を繰り返す
と、Ｖｅ１，Ｖｅ２，Ｖｅ３と電界蒸発電圧が上昇す
る。それにつれて最大角電流密度がＢｍ１，Ｂｍ２，Ｂ
ｍ３と増加すると共に、そのときの引出電圧もＶｍ１，
Ｖｍ２，Ｖｍ３と増加していく。更に、ある程度の引出
電圧以上になると、最大角電流密度の増加の勾配も小さ
くなっていき、やがて飽和してしまう。最終的には、引
出電圧をこの飽和した時点での最大角電流密度が得られ
る電圧に設定し、イオンビームによる加工動作を実行す
る。
出電圧、縦軸は角電流密度である。電界蒸発を繰り返す
と、Ｖｅ１，Ｖｅ２，Ｖｅ３と電界蒸発電圧が上昇す
る。それにつれて最大角電流密度がＢｍ１，Ｂｍ２，Ｂ
ｍ３と増加すると共に、そのときの引出電圧もＶｍ１，
Ｖｍ２，Ｖｍ３と増加していく。更に、ある程度の引出
電圧以上になると、最大角電流密度の増加の勾配も小さ
くなっていき、やがて飽和してしまう。最終的には、引
出電圧をこの飽和した時点での最大角電流密度が得られ
る電圧に設定し、イオンビームによる加工動作を実行す
る。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】図４に引出電圧値（横
軸）と、その電圧値に対するグロー放電の起こるイオン
化室Ｈｅガス圧（縦軸）との関係を示す。電圧が高くな
るに従い、グロー放電の起こるＨｅガス圧は特に１Ｐａ
〜１０−1Ｐａの間で急峻な立ち下がりを示し、やがて
あるガス圧Ｘ1（＜１０−2Ｐａ）で飽和する。またＸ2
は大気雰囲気側でのしきい値である。このように、動作
電圧値とイオンカ室Ｈｅガス圧値の間には、各々の値か
ら見た場合のグロー放電の起こらない許容Ｈｅガス圧力
値、許容電圧値がある。
軸）と、その電圧値に対するグロー放電の起こるイオン
化室Ｈｅガス圧（縦軸）との関係を示す。電圧が高くな
るに従い、グロー放電の起こるＨｅガス圧は特に１Ｐａ
〜１０−1Ｐａの間で急峻な立ち下がりを示し、やがて
あるガス圧Ｘ1（＜１０−2Ｐａ）で飽和する。またＸ2
は大気雰囲気側でのしきい値である。このように、動作
電圧値とイオンカ室Ｈｅガス圧値の間には、各々の値か
ら見た場合のグロー放電の起こらない許容Ｈｅガス圧力
値、許容電圧値がある。
【００１８】例えば、Ｈｅガス圧力Ｐ1の条件では最大
許容電圧はＶ1の近傍値と見做せ、また、逆に電圧Ｖ1の
条件では最大許容Ｈｅガス圧力はＰ1の近傍値と見做せ
る。ただし、どちらの値もＶ1、Ｐ1よりも小さくなる。
更に、Ｖ1よりも低い電圧Ｖ2では、その最大許容Ｈｅガ
ス圧力Ｐ2はＰ1よりも大きくなる。すなわち、次の関係
となる。
許容電圧はＶ1の近傍値と見做せ、また、逆に電圧Ｖ1の
条件では最大許容Ｈｅガス圧力はＰ1の近傍値と見做せ
る。ただし、どちらの値もＶ1、Ｐ1よりも小さくなる。
更に、Ｖ1よりも低い電圧Ｖ2では、その最大許容Ｈｅガ
ス圧力Ｐ2はＰ1よりも大きくなる。すなわち、次の関係
となる。
【００１９】Ｖ1＞Ｖ2， Ｐ1＜Ｐ2 前記した開発方法では、繰り返し電界蒸発を行う際、あ
るイオン化室Ｈｅガス圧力下で行うわけだが、その圧力
に対する最大許容電界蒸発電圧の設定と、その時点での
最大角電流密度が得られる引出電圧に対する最大許容Ｈ
ｅガス圧力の設定が行われていなかった。すなわち、電
界蒸発電圧、最大角電流密度が得られる引出電圧、イオ
ン化室Ｈｅガス圧力各々を考慮した最適、かつ最大の角
電流密度の設定は行われていないことになる。
るイオン化室Ｈｅガス圧力下で行うわけだが、その圧力
に対する最大許容電界蒸発電圧の設定と、その時点での
最大角電流密度が得られる引出電圧に対する最大許容Ｈ
ｅガス圧力の設定が行われていなかった。すなわち、電
界蒸発電圧、最大角電流密度が得られる引出電圧、イオ
ン化室Ｈｅガス圧力各々を考慮した最適、かつ最大の角
電流密度の設定は行われていないことになる。
【００２０】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、高い角電流密度のイオンビームを
発生させることができる電界電離型ガスフェーズイオン
源の調整方法を実現するにある。
もので、その目的は、高い角電流密度のイオンビームを
発生させることができる電界電離型ガスフェーズイオン
源の調整方法を実現するにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく電界電離
型ガスフェーズイオン源の調整方法は、エミッタと、エ
ミツタ部分にイオン化ガスを供給するための手段と、引
出電極と、エミッタと引出電極との間に引出電圧を印加
するための引出電圧電源と、エミッタの先端部分からイ
オン化されたガスを加速するための加速電極とを備えた
電界電離型ガスフェーズイオン源において、イオン化室
の圧力を比較的低い第１の圧力として、エミッタと引出
電極との間にエミッタ先端部を電界蒸発させる電圧Ｖｅ
を印加し、その後、引出電圧を下げてイオンビームの最
大角電流密度が得られる電圧Ｖｍを検出し、その後引出
電圧をＶｍに設定すると共に、イオン化室の圧力を比較
的高い第２の圧力に上昇させるようにしたことを特徴と
している。
型ガスフェーズイオン源の調整方法は、エミッタと、エ
ミツタ部分にイオン化ガスを供給するための手段と、引
出電極と、エミッタと引出電極との間に引出電圧を印加
するための引出電圧電源と、エミッタの先端部分からイ
オン化されたガスを加速するための加速電極とを備えた
電界電離型ガスフェーズイオン源において、イオン化室
の圧力を比較的低い第１の圧力として、エミッタと引出
電極との間にエミッタ先端部を電界蒸発させる電圧Ｖｅ
を印加し、その後、引出電圧を下げてイオンビームの最
大角電流密度が得られる電圧Ｖｍを検出し、その後引出
電圧をＶｍに設定すると共に、イオン化室の圧力を比較
的高い第２の圧力に上昇させるようにしたことを特徴と
している。
【００２２】
【作用】本発明では、イオン化室の圧力を比較的低い第
１の圧力として、エミッタと引出電極との間にエミッタ
先端部を電界蒸発させる電圧Ｖｅを印加し、その後、引
出電圧を下げてイオンビームの最大角電流密度が得られ
る電圧Ｖｍを検出し、その後引出電圧をＶｍに設定する
と共に、イオン化室の圧力を比較的高い第２の圧力に上
昇させる。
１の圧力として、エミッタと引出電極との間にエミッタ
先端部を電界蒸発させる電圧Ｖｅを印加し、その後、引
出電圧を下げてイオンビームの最大角電流密度が得られ
る電圧Ｖｍを検出し、その後引出電圧をＶｍに設定する
と共に、イオン化室の圧力を比較的高い第２の圧力に上
昇させる。
【００２３】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図５は本発明の方法を実施するためのイオ
ンビーム加工装置の一例を示しているが、図１の従来装
置と同一部分には同一番号を付してその詳細な説明は省
略する。この実施例では、エミッタ１や引出電極２など
が入れられたイオン化室１８にガス源６からＨｅガスの
ごときイオン化ガスが供給されるが、ガス源６とイオン
化室１８との間にはリークバルブ１９が設けられてい
る。更に、イオン化室内のガス圧力は、ガス圧計２０に
よって測定される。リークバルブ１９はコンピュータ１
３によって制御され、また、ガス圧計２０によって測定
されたイオン化室１８内のガス圧力はコンピュータ１３
に供給される。このような構成の動作を次に説明する。
に説明する。図５は本発明の方法を実施するためのイオ
ンビーム加工装置の一例を示しているが、図１の従来装
置と同一部分には同一番号を付してその詳細な説明は省
略する。この実施例では、エミッタ１や引出電極２など
が入れられたイオン化室１８にガス源６からＨｅガスの
ごときイオン化ガスが供給されるが、ガス源６とイオン
化室１８との間にはリークバルブ１９が設けられてい
る。更に、イオン化室内のガス圧力は、ガス圧計２０に
よって測定される。リークバルブ１９はコンピュータ１
３によって制御され、また、ガス圧計２０によって測定
されたイオン化室１８内のガス圧力はコンピュータ１３
に供給される。このような構成の動作を次に説明する。
【００２４】イオンビームによる加工動作は、図１の従
来装置と同様に、イオンビーム光軸からＭＣＰ１１とミ
ラー１４を取り除いて行う。さて、この加工動作に先立
って、十分な電流のイオンビームが得られるように、イ
オン源の調整が行われる。この調整の間は、加速電源５
からの加速電圧は一定値とされている。また、イオンビ
ームの光軸上には、ＭＣＰ１１とミラー１４とが図に示
されているように配置される。次に引出電圧電源３から
の引出電圧を徐々に上昇させ、更に、引出電圧と集束レ
ンズ７のレンズ電圧とを連動して引き上げる。この時、
エミッタ１の電界イオン像（ＦＩＭ像）をＭＣＰ１１、
ミラー１４、ＣＣＤカメラ１５、陰極線管１６によって
観察する。
来装置と同様に、イオンビーム光軸からＭＣＰ１１とミ
ラー１４を取り除いて行う。さて、この加工動作に先立
って、十分な電流のイオンビームが得られるように、イ
オン源の調整が行われる。この調整の間は、加速電源５
からの加速電圧は一定値とされている。また、イオンビ
ームの光軸上には、ＭＣＰ１１とミラー１４とが図に示
されているように配置される。次に引出電圧電源３から
の引出電圧を徐々に上昇させ、更に、引出電圧と集束レ
ンズ７のレンズ電圧とを連動して引き上げる。この時、
エミッタ１の電界イオン像（ＦＩＭ像）をＭＣＰ１１、
ミラー１４、ＣＣＤカメラ１５、陰極線管１６によって
観察する。
【００２５】第１回目の引出電圧の上昇により、エミッ
タ１先端部で電界蒸発が起こる。この電界蒸発をＦＩＭ
像から観察し、電界蒸発が起きたときの電界蒸発電圧Ｖ
ｅ１を確認する。次に引出電圧を徐々に下げ、その後、
ＭＣＰ１１の検出値を測定する。そして、最大角電流密
度Ｂｍが得られたときの引出電圧Ｖｍ１を確認する。こ
の引出電圧を上昇させてのエミッタ１の電界蒸発と、そ
の後の最大角電流密度の得られたときの引出電圧の確認
動作を繰り返し実行する。この様子を図６に示すが、こ
の繰り返し動作のときのイオン化室のガス圧力は、比較
的低い圧力Ｐ1に設定されている。
タ１先端部で電界蒸発が起こる。この電界蒸発をＦＩＭ
像から観察し、電界蒸発が起きたときの電界蒸発電圧Ｖ
ｅ１を確認する。次に引出電圧を徐々に下げ、その後、
ＭＣＰ１１の検出値を測定する。そして、最大角電流密
度Ｂｍが得られたときの引出電圧Ｖｍ１を確認する。こ
の引出電圧を上昇させてのエミッタ１の電界蒸発と、そ
の後の最大角電流密度の得られたときの引出電圧の確認
動作を繰り返し実行する。この様子を図６に示すが、こ
の繰り返し動作のときのイオン化室のガス圧力は、比較
的低い圧力Ｐ1に設定されている。
【００２６】エミッタ１の電界蒸発電圧をＶｅ１からＶ
ｅｎまで上昇させ、それにつれて最大角電流密度が得ら
れる引出電圧もＶｍｎまで上昇させる。この間、各電圧
値はコンピュータ１３に供給される。電界蒸発電圧Ｖｅ
ｎは、ガス圧力がＰ1のときのグロー放電が生じない臨
界の引出電圧値Ｖ1より若干低い電圧としなければなら
ない。このＶ1より若干低い引出電圧Ｖｅｎでエミッタ
１の電界蒸発を行い、その後、引出電圧を最大角電流密
度Ｂ1が得られるＶｍｎとする。従来では、ガス圧力
Ｐ1、引出電圧Ｖｍｎの条件で通常の加工動作を実行し
たが、この電圧Ｖｍｎは、電界蒸発電圧Ｖｅｎの１／２
程度の電圧値まで下がっている。
ｅｎまで上昇させ、それにつれて最大角電流密度が得ら
れる引出電圧もＶｍｎまで上昇させる。この間、各電圧
値はコンピュータ１３に供給される。電界蒸発電圧Ｖｅ
ｎは、ガス圧力がＰ1のときのグロー放電が生じない臨
界の引出電圧値Ｖ1より若干低い電圧としなければなら
ない。このＶ1より若干低い引出電圧Ｖｅｎでエミッタ
１の電界蒸発を行い、その後、引出電圧を最大角電流密
度Ｂ1が得られるＶｍｎとする。従来では、ガス圧力
Ｐ1、引出電圧Ｖｍｎの条件で通常の加工動作を実行し
たが、この電圧Ｖｍｎは、電界蒸発電圧Ｖｅｎの１／２
程度の電圧値まで下がっている。
【００２７】引出電圧値ＶｍｎをほぼＶ2（但し、Ｖｍ
ｎ＜Ｖ2）と見做すと、図４から、この電圧値でグロー
放電を起こさないとの条件であれば、イオン化室１８内
の圧力をＰ２まで上昇させることができる。図５の実施
例では、最大角電流密度Ｂ1が確認された後、コンピュ
ータ１３は、ガス圧計２０の値を確認しながら、リーク
バルブ１９を制御し、イオン化室１８内の圧力をＰ2に
上昇させる。
ｎ＜Ｖ2）と見做すと、図４から、この電圧値でグロー
放電を起こさないとの条件であれば、イオン化室１８内
の圧力をＰ２まで上昇させることができる。図５の実施
例では、最大角電流密度Ｂ1が確認された後、コンピュ
ータ１３は、ガス圧計２０の値を確認しながら、リーク
バルブ１９を制御し、イオン化室１８内の圧力をＰ2に
上昇させる。
【００２８】この圧力Ｐ2下では、Ｖｍｎより若干高い
引出電圧Ｖ2までグロー放電が生じない。図７は特定の
引出電圧のときの最大各電流密度（縦軸）と、イオン化
室内のガス圧力（横軸）との関係を示したものである。
この図から明らかなように、最大角電流密度は圧力が高
くなるにつれて増大する。例えば、圧力Ｐ1でＢ1であっ
た最大角電流密度を、圧力Ｐ2ではＢ2にまで上昇させる
ことができる。この結果、図６に示した引出電圧Ｖｍｎ
において、それまでＰ1であったイオン化室１８内の圧
力をＰ2に高めることにより、最大角電流密度をＢ1から
Ｂ2にまで上昇させることができる。このようにして、
繰り返し電界蒸発を行う際、電界蒸発電圧、最大角電流
密度が得られる引出電圧、イオン化室Ｈｅガス圧力各々
を考慮した最適、かつ最大の角電流密度の設定を行うこ
とができる。この設定の後、イオンビームの加工動作が
実行される。
引出電圧Ｖ2までグロー放電が生じない。図７は特定の
引出電圧のときの最大各電流密度（縦軸）と、イオン化
室内のガス圧力（横軸）との関係を示したものである。
この図から明らかなように、最大角電流密度は圧力が高
くなるにつれて増大する。例えば、圧力Ｐ1でＢ1であっ
た最大角電流密度を、圧力Ｐ2ではＢ2にまで上昇させる
ことができる。この結果、図６に示した引出電圧Ｖｍｎ
において、それまでＰ1であったイオン化室１８内の圧
力をＰ2に高めることにより、最大角電流密度をＢ1から
Ｂ2にまで上昇させることができる。このようにして、
繰り返し電界蒸発を行う際、電界蒸発電圧、最大角電流
密度が得られる引出電圧、イオン化室Ｈｅガス圧力各々
を考慮した最適、かつ最大の角電流密度の設定を行うこ
とができる。この設定の後、イオンビームの加工動作が
実行される。
【００２９】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、イオン化原子は
ヘリウム以外にもアルゴン，窒素，酸素ガスなどを用い
ることができる。
はこの実施例に限定されない。例えば、イオン化原子は
ヘリウム以外にもアルゴン，窒素，酸素ガスなどを用い
ることができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく電
界電離型ガスフェーズイオン源の調整方法は、イオン化
室の圧力を比較的低い第１の圧力として、エミッタと引
出電極との間にエミッタ先端部を電界蒸発させる電圧Ｖ
ｅを印加し、その後、引出電圧を下げてイオンビームの
最大角電流密度が得られる電圧Ｖｍを検出し、その後引
出電圧をＶｍに設定すると共に、イオン化室の圧力を比
較的高い第２の圧力に上昇させるようにした。その結
果、電界蒸発電圧、最大角電流密度が得られる引出電
圧、イオン化室ガス圧力各々を考慮した最適、かつ最大
の角電流密度の設定を行うことができる。
界電離型ガスフェーズイオン源の調整方法は、イオン化
室の圧力を比較的低い第１の圧力として、エミッタと引
出電極との間にエミッタ先端部を電界蒸発させる電圧Ｖ
ｅを印加し、その後、引出電圧を下げてイオンビームの
最大角電流密度が得られる電圧Ｖｍを検出し、その後引
出電圧をＶｍに設定すると共に、イオン化室の圧力を比
較的高い第２の圧力に上昇させるようにした。その結
果、電界蒸発電圧、最大角電流密度が得られる引出電
圧、イオン化室ガス圧力各々を考慮した最適、かつ最大
の角電流密度の設定を行うことができる。
【図１】従来のガスフェーズイオン源を示す図である。
【図２】引出電圧と角電流密度との関係を示す図であ
る。
る。
【図３】図１の従来装置における引出電圧の時間変化と
角電流密度の変化とを示す図である。
角電流密度の変化とを示す図である。
【図４】引出電圧値とグロー放電の起こるイオン化室ガ
ス圧力との関係を示す図である。
ス圧力との関係を示す図である。
【図５】本発明に基づく方法を実施するガスフェーズイ
オン源を用いたイオンビーム装置を示す図である。
オン源を用いたイオンビーム装置を示す図である。
【図６】図５の実施例における引出電圧の時間変化と角
電流密度の変化とを示す図である。
電流密度の変化とを示す図である。
【図７】イオン化室ガス圧力と最大角電流密度との関係
を示す図である。
を示す図である。
１ エミッタ ２ 引出電極 ３ 引出電圧電源 ４ 加速電極 ５ 加速電源 ６ ガス源 ７ 集束レンズ ８ 対物レンズ ９ 被加工材料 １０ 偏向器 １１ マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ） １２ 電流計 １３ コンピュータ １４ ミラー １５ ＣＣＤカメラ １６ 陰極線管 １８ イオン化室 １９ リークバルブ ２０ ガス圧計
Claims (1)
- 【請求項１】 エミッタと、エミツタ部分にイオン化ガ
スを供給するための手段と、引出電極と、エミッタと引
出電極との間に引出電圧を印加するための引出電圧電源
と、エミッタの先端部分からイオン化されたガスを加速
するための加速電極とを備えた電界電離型ガスフェーズ
イオン源において、イオン化室の圧力を比較的低い第１
の圧力として、エミッタと引出電極との間にエミッタ先
端部を電界蒸発させる電圧Ｖｅを印加し、その後、引出
電圧を下げてイオンビームの最大角電流密度が得られる
電圧Ｖｍを検出し、その後引出電圧をＶｍに設定すると
共に、イオン化室の圧力を比較的高い第２の圧力に上昇
させるようにしたことを特徴とする電界電離型ガスフェ
ーズイオン源の調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5882194A JPH07272652A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 電界電離型ガスフェーズイオン源の調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5882194A JPH07272652A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 電界電離型ガスフェーズイオン源の調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07272652A true JPH07272652A (ja) | 1995-10-20 |
Family
ID=13095303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5882194A Withdrawn JPH07272652A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 電界電離型ガスフェーズイオン源の調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07272652A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009151458A1 (en) * | 2008-06-13 | 2009-12-17 | Carl Zeiss Smt, Inc. | Ion sources, systems and methods |
| JP2011171008A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Sii Nanotechnology Inc | 集束イオンビーム装置 |
| JP2011171009A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Sii Nanotechnology Inc | 集束イオンビーム装置 |
| US8207750B2 (en) | 2006-08-07 | 2012-06-26 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Circuit for continuously measuring discontinuous metal insulator transition of MIT element and MIT sensor using the same |
| WO2013150861A1 (ja) * | 2012-04-03 | 2013-10-10 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | ガス電界電離イオン源およびイオンビーム装置 |
| WO2015005569A1 (ko) * | 2013-07-09 | 2015-01-15 | 한국표준과학연구원 | 입자빔의 방출 이미지 획득 장치 및 방법 |
| US9012867B2 (en) | 2003-10-16 | 2015-04-21 | Carl Zeiss Microscopy, Llc | Ion sources, systems and methods |
| US9159527B2 (en) | 2003-10-16 | 2015-10-13 | Carl Zeiss Microscopy, Llc | Systems and methods for a gas field ionization source |
| JP2019091699A (ja) * | 2013-02-19 | 2019-06-13 | マークス インターナショナル リミテッドＭａｒｋｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 分析物分子をイオン化する方法 |
-
1994
- 1994-03-29 JP JP5882194A patent/JPH07272652A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9236225B2 (en) | 2003-10-16 | 2016-01-12 | Carl Zeiss Microscopy, Llc | Ion sources, systems and methods |
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| JP2011171008A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Sii Nanotechnology Inc | 集束イオンビーム装置 |
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| US9018597B2 (en) | 2012-04-03 | 2015-04-28 | Hitachi High-Technologies Corporation | Gas field ionization ion source and ion beam apparatus |
| JPWO2013150861A1 (ja) * | 2012-04-03 | 2015-12-17 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | ガス電界電離イオン源およびイオンビーム装置 |
| JP2019091699A (ja) * | 2013-02-19 | 2019-06-13 | マークス インターナショナル リミテッドＭａｒｋｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 分析物分子をイオン化する方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |