JPH03266336A - ガスイオン源装置 - Google Patents

ガスイオン源装置

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JPH03266336A
JPH03266336A JP6510790A JP6510790A JPH03266336A JP H03266336 A JPH03266336 A JP H03266336A JP 6510790 A JP6510790 A JP 6510790A JP 6510790 A JP6510790 A JP 6510790A JP H03266336 A JPH03266336 A JP H03266336A
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JP
Japan
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ion source
emitter
gas
source gas
cooler
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Pending
Application number
JP6510790A
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English (en)
Inventor
Toru Itakura
徹 板倉
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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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)
  • Drying Of Semiconductors (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (概要] ガスイオン源装置の構造に関し、 動作が安定し、かつ、大きな立体角電流密度の集束イオ
ンビームを得ることを目的とし、冷却したエミッタに高
電圧を印加しイオン源ガスを供給してガスイオンを発生
させるガスイオン源装置において、前記エミッタをイオ
ン源ガスの融点より高く沸点よりも低い温度に冷却し、
前記エミッタの先端部に独立したイオン源ガス導入管の
ノズルを近接させ、前記イオン源ガスを直接吹き付ける
ようにガスイオン源装置を構成する。
(産業上の利用分野〕 本発明は集束イオンビーム用のガスイオン源装置、とく
に、高集積半導体デバイスの製造プロセスにおいて、極
めて微細で高精度な加工、たとえば、露光やエツチング
を行うのに必要な集束イオンビーム加工装置に用いる電
界電離型のガスイオン源装置の構造の改良に関する。
〔従来の技術〕
電界電離型のガスイオン源装置は光源(イオン源)自体
の大きさが小さ(、かつ、イオン化粒子のエネルギー分
布が小さいのでイオンビームの絞り込みがし易く、高集
積化半導体ICなどの微細加工に通している。
たとえば、第3図は集束イオンビーム加工装置の例を示
す模式図である。
図中、100は真空排気に耐えるチャンバで、排気口1
09からこ\には図示してない排気装置により真空排気
されるようになっている。10はガスイオン源装置でイ
オンガス導入管2によりイオン源ガスが供給される。1
01はスクリーン付きのマイクロチャンネルプレートで
、前記ガスイオン源装置10から射出されるイオンビー
ムの位置を観察するための蛍光スクリーンである。10
2はミラーで前記マイクロチャンネルプレート101に
照射されたイオンビームの輝点を反射してビューボート
110を通してイオンビーム位置を観察し位置調整など
を行なえるようにするためのものである。103はイオ
ンビームを集束するための静電レンズ、104はイオン
ビームを一時的にずらして試料9に照射されないように
するブランキング、105はアパーチャ、106は再度
イオンビームを集束するための静電レンズ、107はイ
オンビーム偏向器で前記の経路で集束されたイオンビー
ムを試料9の所定の位置に正確に照射し、たとえば、そ
の部分のエツチングを行えるようにするためのものであ
る。
108は移動ステージで試料9を載置して所望の照射エ
リヤに試料9を移動できるようにしている。
第2図は従来のガスイオン源装置の例を示す図で、同図
(イ)は側面図(一部断面)、同図(ロ)はY−Y’断
面図である。
図中、1はエミッタで極めて細い針状をなす金属線であ
る。2はイオン源ガス導入管、3は金属製の冷却器、4
゛は引き出し電極、5は金属製のエミッタ固定ブロック
でサファイヤブロック6゛の先端部の切り欠き部分にエ
ミッタ1をネジ止めするとともに、十の高電圧を印加す
るリード引き出し部を構成している。6”は高絶縁性で
高熱伝導性のサファイヤブロックで図示したごとく中間
部分にイオン源ガス導入管2の末端部であるガス出口2
1が設けである。3は金属性の冷却器で前記サファイヤ
ブロック6”と接続しており同時にイオン源ガス導入管
2も内部で接続されている。31は冷却器3を冷却する
ためのもので、たとえば、液体窒素などの冷却剤を入れ
る容器である。
70は石英管でその上端は冷却器3下部のフランジとネ
ジ止めされ、その下端には前記引き出し電極4゛が嵌合
し接続されている。8は高電圧電源である。
いま、冷却剤により冷却器3を冷やすと、熱伝導性の良
いサファイヤブロック6°の先端に固定されたエミッタ
1が冷却される。この状態でイオン源ガス導入管2から
イオン源ガスを導入し、高電圧電源8でエミッタ1と引
き出し電極4”との間に高電圧を印加すると、ガス出口
21′から射出されたイオン源ガスは下方に流れてエミ
ッタ1に達したところで電離し、正に帯電したガスイオ
ン流ととなって、引き出し電極4゛の孔41から出射し
ていき、これを前記第3図で説明した集束・加速系を通
せば集束イオンビームが得られる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記の従来例の構造では、イオン源ガスは冷却
器3およびサファイヤブロック6゛を通りサファイヤブ
ロンクロ゛の中央部に設けられたガス出口21“から吹
き出させてからエミッタ1の回りに導入している。一般
に、イオンビームの電流密度を大きくするためには、エ
ミッタ表面上でのガスの密度と滞在時間を増す必要があ
るが、この構造ではエミッタ1をガスの沸点以下に冷却
すると、途中の冷却器3やサファイヤブロンクロ゛の中
を通るイオン源ガス導入管2の内部などでガスが液化し
てしまい、エミッタ1の先端部にイオン源ガスが充分に
供給できずイオンビームの電流密度カ大きく取れないと
いう問題があり、その解決が必要となっていた。
〔課題を解決するための手段] 上記の課題は、冷却したエミッタ1に高電圧を印加し、
イオン源ガスを供給してガスイオンを発生させるガスイ
オン源装置において、前記エミッタ1をイオン源ガスの
融点より高く沸点よりも低い温度に冷却し、前記エミッ
タ1の先端部に独立したイオン源ガス導入管2のノズル
21を近接させ、前記イオン源ガスを直接吹き付けるこ
とを特徴としたガスイオン源装置により解決することが
できる。
[作用] 本発明によれば、イオン源ガスを供給するイオン源ガス
導入管2は冷却器3やサファイヤブロック6から独立し
て設けられ、かっ、その先端のノズル21をエミッタ1
に近づけて配置してあり、そのノズル21からエミッタ
1に直接イオン源ガスを吹き付ける構造にしであるので
、エミッタ1をイオン源ガスの融点以上で沸点以下の温
度に冷却して高電圧を印加し動作させることにより、エ
ミッタ1の表面がイオン源ガスの液化薄膜で十分に覆わ
れ、イオン源ガスの密度や滞在時間を十分に長くするこ
とが可能となるのである。
〔実施例] 第1図は本発明の実施例を示す図である。
図中、1はエミッタで極めて細い針状をなす金属線また
とえば、太さが0.2〜0.3mmφ、長さ6mmのタ
ングステン線で先端部は曲率半径が20〜数1100n
の尖頭部をなすように加工しである。
2はイオン源ガス導入管で、たとえば、直径2〜3mm
φのステンレススチール製パイプで冷却器3やサファイ
ヤブロック6とは独立して配設されており、先端部は内
径が0.1〜0.2mmφの注射針状に加工したノズル
21を形成している。ノズル21の先端部はエミッタ1
に、たとえば、3〜5mmの間隔を置いて近接配置する
。
3は金属製、たとえば、熱伝導性のよい銅製の冷却器、
31は冷却剤容器で冷却器3とサファイヤブロック6を
通してエミッタ1を冷却する。たとえば、液体窒素など
の冷却剤を入れる容器である。
6は高絶縁性で高熱伝導性のサファイヤブロックで上端
部を冷却器3の下部のフランジに密着させたとえば、ネ
ジ止め固定する。サファイヤブロック6の先端部には切
り欠き部が設けてあり、たとえば、ステンレススチール
製のエミッタブロック5がネジ止めされるようになって
おり、それらの間にエミッタ1が挟持固定される。
4は、たとえば、ステンレススチール製の引き出し電極
で中央部にはイオンビームが射出される孔41が設けら
れており、たとえば、石英製の丸棒からなる絶縁性支柱
7で冷却器3のフランジに懸垂固定されている。8は高
電圧電源■で、十電極側がエミッタブロック5を経由し
てエミッタ1に接続され、−電極側は引き出し電極4に
接地されている。9は高電圧電源■で引き出し電極4の
電位を決めている。
いま、冷却剤、たとえば、液体窒素を冷却器容器31に
満たして、熱伝導性の良い銅からなる冷却器3を冷やす
と、同じく熱伝導性の良いサファイヤブロック6の先端
に固定されたエミッタ1が冷却される。たとえば、イオ
ン源ガスにArを用いる場合には沸点は87.25°に
、融点は83.95°になので、エミッタ1の温度をそ
の中間の87°に程度まで冷却し、ノズル21がら計ガ
スをエミッタ1に吹き付ける。この時、高電圧電源8に
よりエミッタ電圧が10kV程度になるように電圧印加
したところ、立体角電流密度が10μA/sr (ステ
ラジアン)と従来の構造のガスイオン源装置の場合の約
10倍の高い電流密度のArイオンビームが得られた。
なお、電流密度の測定はファラデーカップを用い電流測
定して行った。
なお、イオン源ガスがAr以外の、たとえば、Neの場
合には、沸点が27.05°に、融点力24.48°に
なので、エミッタ1の温度をその中間の26〜27°に
程度に冷却して行えば同様にして高い電流密度のNeガ
スイオンビームが得られる。その他のガスの場合も同様
にして本発明を実施することができることは言うまでも
ない。
以上述べた実施例は一例を示したもので、本発明の趣旨
に添うものである限り、使用するイオン源ガスや冷却剤
、装置を構成する素材や各部の形状・寸法、エミッタ電
圧の大きさなどは適宜好ましいもの、あるいはその組み
合わせを用いてよいことは勿論である。
〔発明の効果] 以上説明したように、本発明装置ではイオン源ガスを供
給するイオン源ガス導入管2は冷却器3やサファイヤブ
ロック6から独立して設けられ。
かつ、その先端のノズル21をエミッタ1に近づけて配
置してあり、そのノズル21からエミッタ1に直接イオ
ン源ガスを吹き付ける構造にしであるので、エミッタ1
をイオン源ガスの融点以上で沸点以下の温度に冷却して
高電圧を印加し動作させることにより、エミッタ1の表
面がイオン源ガスの液化薄膜で十分に覆われイオン化ガ
スの密度や滞在時間を十分に長くすることが可能となる
。したがって、立体角電流密度が10μA/sr (ス
テラジアン)と従来の構造のガスイオン源装置の場合よ
りも、約−桁大きい電流密度の、たとえば、Arイオン
ビームが得られ、集束イオンビーム加工装置の性能向上
とそれを用いる半導体集積回路の高集積化に寄与すると
ころが極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す図、 第2図は従来のガスイオン源装置の例を示す図、第3図
は集束イオンビーム加工装置の例を示す模式図である。 図において、 1ばエミッタ、 2はイオン源ガス導入管、 3は冷却器、 4は引き出し電極、 5はエミッタ固定ブロック、 6はサファイヤブロック、 7は絶縁性支柱、 8は高圧電源■、 9は高圧電源■、 21はノズル、 31は冷却剤容器である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  冷却したエミツタ(1)に高電圧を印加し、イオン源
    ガスを供給してガスイオンを発生させるガスイオン源装
    置において、 前記エミッタ(1)をイオン源ガスの融点より高く沸点
    よりも低い温度に冷却し、 前記エミッタ(1)の先端部に独立したイオン源ガス導
    入管(2)のノズル(21)を近接させ、前記イオン源
    ガスを直接吹き付けることを特徴としたガスイオン源装
    置。
JP6510790A 1990-03-15 1990-03-15 ガスイオン源装置 Pending JPH03266336A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2012341A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-07 ICT, Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik Mbh Modular gas ion source
JP2009517838A (ja) * 2005-12-02 2009-04-30 アリス コーポレーション イオン源、システム及び方法
JP2009164110A (ja) * 2007-12-14 2009-07-23 Hitachi High-Technologies Corp ガス電界電離イオン源,走査荷電粒子顕微鏡,光軸調整方法、及び試料観察方法
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
JP2016536740A (ja) * 2013-09-25 2016-11-24 カウフマン アンド ロビンソン,インコーポレイテッド 放射冷却増進エンドホール・イオン源

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US9236225B2 (en) 2003-10-16 2016-01-12 Carl Zeiss Microscopy, Llc Ion sources, systems and methods
JP2009517838A (ja) * 2005-12-02 2009-04-30 アリス コーポレーション イオン源、システム及び方法
EP2012341A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-07 ICT, Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik Mbh Modular gas ion source
US8101922B2 (en) 2007-07-06 2012-01-24 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Modular gas ion source
JP2009164110A (ja) * 2007-12-14 2009-07-23 Hitachi High-Technologies Corp ガス電界電離イオン源,走査荷電粒子顕微鏡,光軸調整方法、及び試料観察方法
JP2016536740A (ja) * 2013-09-25 2016-11-24 カウフマン アンド ロビンソン,インコーポレイテッド 放射冷却増進エンドホール・イオン源

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