JPH0345413Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0345413Y2 JPH0345413Y2 JP14834886U JP14834886U JPH0345413Y2 JP H0345413 Y2 JPH0345413 Y2 JP H0345413Y2 JP 14834886 U JP14834886 U JP 14834886U JP 14834886 U JP14834886 U JP 14834886U JP H0345413 Y2 JPH0345413 Y2 JP H0345413Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- emitter
- temperature
- liquid
- gas
- ion source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本考案はガスフエーズイオン源に関し、更に詳
しくはエミツタの冷却に改良を施したガスフエー
ズイオン源に関する。
しくはエミツタの冷却に改良を施したガスフエー
ズイオン源に関する。
（従来の技術）
集束イオンビーム装置は原子をイオン化させ、
それを取出してビームとし、このイオンビームを
物質に照射して物質の形や性質を変え、或いはそ
の物質から発生する２次イオンの質量数を測定す
ることによりその物質を分析しようとする装置で
ある。近年、この集束イオンビーム装置は、ウエ
ハ上に形成されたチツプにパターン形成等のビー
ム描画を行う手段或いはチツプにイオン注入を行
う手段として用いられるようになつてきている。
この種の集束イオンビーム装置のイオン源として
は、液体金属から金属イオンを発生させる液体金
属イオン源、或いはHe等のガスをイオン化する
ガスフエーズイオン源がある。
それを取出してビームとし、このイオンビームを
物質に照射して物質の形や性質を変え、或いはそ
の物質から発生する２次イオンの質量数を測定す
ることによりその物質を分析しようとする装置で
ある。近年、この集束イオンビーム装置は、ウエ
ハ上に形成されたチツプにパターン形成等のビー
ム描画を行う手段或いはチツプにイオン注入を行
う手段として用いられるようになつてきている。
この種の集束イオンビーム装置のイオン源として
は、液体金属から金属イオンを発生させる液体金
属イオン源、或いはHe等のガスをイオン化する
ガスフエーズイオン源がある。
第２図は従来の集束イオンビーム描画装置の構
成例を示す図である。図において、１はイオンビ
ーム加速用の高圧を発生する加速電圧発生回路、
２はイオンを出射するイオン源、３はイオン源２
からイオンを取出す引出し電極、４は該引出し電
極３に電位を与える引出し電圧印加用電源であ
る。加速電圧発生回路１の出力電圧としては、例
えば100KV程度が用いられ、引出し電圧印加用
電源４の供給電圧としては、例えば5KV程度が
用いられる。５はその内部を通過するイオンビー
ムを加速する多段加速管、６は該加速管５に多段
の加速電圧を与える分圧器である。該分圧器６と
しては、例えば高耐圧用の分圧抵抗が用いられ
る。
成例を示す図である。図において、１はイオンビ
ーム加速用の高圧を発生する加速電圧発生回路、
２はイオンを出射するイオン源、３はイオン源２
からイオンを取出す引出し電極、４は該引出し電
極３に電位を与える引出し電圧印加用電源であ
る。加速電圧発生回路１の出力電圧としては、例
えば100KV程度が用いられ、引出し電圧印加用
電源４の供給電圧としては、例えば5KV程度が
用いられる。５はその内部を通過するイオンビー
ムを加速する多段加速管、６は該加速管５に多段
の加速電圧を与える分圧器である。該分圧器６と
しては、例えば高耐圧用の分圧抵抗が用いられ
る。
７は静電型レンズで構成されイオンビームを集
束させるコンデンサレンズ、８は通過するイオン
のうち質量の違うイオンを分離するＥ×Ｂ（イー
クロスビーと読む）質量分離器（マスフイルタと
もいう）である。該Ｅ×Ｂ質量分離器８は、通過
するイオンに磁界Ｂと、該磁界Ｂに直交する電界
Ｅを印加し、不要イオンを除去するものである。
即ち、磁界中を通過するイオンは質量の小さい
（比電荷の大きい）イオンから順に軌道が大きく
曲げられる性質を利用し、更に必要なイオンビー
ムを直進させるように磁場に直交する電界を与え
て、除去するものである。
束させるコンデンサレンズ、８は通過するイオン
のうち質量の違うイオンを分離するＥ×Ｂ（イー
クロスビーと読む）質量分離器（マスフイルタと
もいう）である。該Ｅ×Ｂ質量分離器８は、通過
するイオンに磁界Ｂと、該磁界Ｂに直交する電界
Ｅを印加し、不要イオンを除去するものである。
即ち、磁界中を通過するイオンは質量の小さい
（比電荷の大きい）イオンから順に軌道が大きく
曲げられる性質を利用し、更に必要なイオンビー
ムを直進させるように磁場に直交する電界を与え
て、除去するものである。
９は同じく静電型レンズで構成された対物レン
ズ、１０はイオンビームをＸ，Y2方向に走査す
る偏向器、１１は最終的にイオンビームが照射さ
れる試料である。このように構成された装置の動
作を説明すれば以下の通りである。
ズ、１０はイオンビームをＸ，Y2方向に走査す
る偏向器、１１は最終的にイオンビームが照射さ
れる試料である。このように構成された装置の動
作を説明すれば以下の通りである。
イオン源２において発生し、引出し電極３の開
口部を通過した高輝度イオンビームは、多段加速
管５で加速させられる。多段加速管５を通過した
高速イオンビームは、コンデンサレンズ７で集束
された後、Ｅ×Ｂ質量分離器８で不要イオンが除
去され、対物レンズ９で再度集束され、偏向器１
０で所定方向に偏向させられた後試料１１を照射
する。この結果試料１１にイオン注入が行われ
る。
口部を通過した高輝度イオンビームは、多段加速
管５で加速させられる。多段加速管５を通過した
高速イオンビームは、コンデンサレンズ７で集束
された後、Ｅ×Ｂ質量分離器８で不要イオンが除
去され、対物レンズ９で再度集束され、偏向器１
０で所定方向に偏向させられた後試料１１を照射
する。この結果試料１１にイオン注入が行われ
る。
ここで、イオン源２がガスフエーズイオン源で
ある場合のエミツタの冷却は以下のようにして行
われる。第３図に示すように、加速電位に置かれ
た液体Heのデユワー（容器）２１に接地電位よ
り絶縁チユーブ２２を介してHeガスを封入加圧
する。この結果、液体Heはリザーバ（小容器）
２３に供給され、該リザーバ２３と熱的に結合さ
れたエミツタ２４を例えば20°K以下に冷却する。
ある場合のエミツタの冷却は以下のようにして行
われる。第３図に示すように、加速電位に置かれ
た液体Heのデユワー（容器）２１に接地電位よ
り絶縁チユーブ２２を介してHeガスを封入加圧
する。この結果、液体Heはリザーバ（小容器）
２３に供給され、該リザーバ２３と熱的に結合さ
れたエミツタ２４を例えば20°K以下に冷却する。
一方、エミツタ２４部位の温度は熱電対２５に
よつて検出され、温度計２６で温度変換され表示
される。操作者は、温度計２６の表示が予め定め
られた所定温度になるように液体Heデユワー２
１内のHeガス圧を調節する。ガス圧を高めると
リザーバ２３に供給される液体He量が増えて冷
却能力が増し、逆にガス圧を低めるとリザーバ２
３に供給される液体He量が減つて冷却能力が下
がる。
よつて検出され、温度計２６で温度変換され表示
される。操作者は、温度計２６の表示が予め定め
られた所定温度になるように液体Heデユワー２
１内のHeガス圧を調節する。ガス圧を高めると
リザーバ２３に供給される液体He量が増えて冷
却能力が増し、逆にガス圧を低めるとリザーバ２
３に供給される液体He量が減つて冷却能力が下
がる。
（考案が解決しようとする問題点）
従来のガスフエーズイオン源の場合、前述した
ように操作者がエミツタ部の温度をモニタしなが
ら液体Heデユワー内のHeガス圧を調節してい
る。このため、操作者の注意力が散漫になれば忽
ち温度が下がりすぎたり或いは逆に上がりすぎた
りしてエミツタ部の温度を一定に保つことが困難
になる。更に温度を下げすぎた場合には液体He
の不必要な消費につながり不経済でもある。
ように操作者がエミツタ部の温度をモニタしなが
ら液体Heデユワー内のHeガス圧を調節してい
る。このため、操作者の注意力が散漫になれば忽
ち温度が下がりすぎたり或いは逆に上がりすぎた
りしてエミツタ部の温度を一定に保つことが困難
になる。更に温度を下げすぎた場合には液体He
の不必要な消費につながり不経済でもある。
本考案はこのような点に鑑みてなされたもので
あつて、その目的は、エミツタ部の温度を一定に
制御することのできるガスフエーズイオン源を実
現することにある。
あつて、その目的は、エミツタ部の温度を一定に
制御することのできるガスフエーズイオン源を実
現することにある。
（問題点を解決するための手段）
前記した問題点を解決する本考案は、冷却した
エミツタにガスを吹きつけてイオンを得る方式の
ガスフエーズイオン源において、エミツタ温度を
検出して該検出温度が所定の値になるようにエミ
ツタに供給される冷却用液体ヘリウムの流量をコ
ントロールする制御機構を設けたことを特徴とす
るものである。
エミツタにガスを吹きつけてイオンを得る方式の
ガスフエーズイオン源において、エミツタ温度を
検出して該検出温度が所定の値になるようにエミ
ツタに供給される冷却用液体ヘリウムの流量をコ
ントロールする制御機構を設けたことを特徴とす
るものである。
（作用）
エミツタ部の温度が一定になるように、液体
Heの流量を負帰還制御する。
Heの流量を負帰還制御する。
（実施例）
以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細に
説明する。
説明する。
第１図は本考案の一実施例を示す要部構成ブロ
ツク図である。第３図と同一のものは同一の符号
を付して示す。液体Heデユワー２１はデユワー
載置絶縁台３１上に載置され、デユワー載置絶縁
台３１は碍子３２を介して支持体３３で支持され
ている。３４は一方の入力に、設定温度に対応し
た基準電圧Esを、他方の入力に熱電対２５によ
り検出されたエミツタ温度検出信号を受ける自動
温度コントローラ、３５は該自動温度コントロー
ラ３４の出力を受けてHeガスボンベ３６より供
給されるHeガスの圧力をコントロールする圧力
コントロール用アクチユエータである。尚、自動
温度コントローラ３４としては、例えばPID調節
計が用いられる。
ツク図である。第３図と同一のものは同一の符号
を付して示す。液体Heデユワー２１はデユワー
載置絶縁台３１上に載置され、デユワー載置絶縁
台３１は碍子３２を介して支持体３３で支持され
ている。３４は一方の入力に、設定温度に対応し
た基準電圧Esを、他方の入力に熱電対２５によ
り検出されたエミツタ温度検出信号を受ける自動
温度コントローラ、３５は該自動温度コントロー
ラ３４の出力を受けてHeガスボンベ３６より供
給されるHeガスの圧力をコントロールする圧力
コントロール用アクチユエータである。尚、自動
温度コントローラ３４としては、例えばPID調節
計が用いられる。
圧力コントロール用アクチユエータ３５から
は、所定圧にコントロールされたHeガスが放出
され、絶縁チユーブ２２を介して液体Heデユワ
ー２１内に供給される。ここで、Heガスを液体
Heデユワー２１に供給するチユーブに絶縁チユ
ーブを用いたのは、Heガスボンベ３６が接地電
位であり、液体Heデユワー２１がエミツタ２４
と同じく加速電位に置かれるためである。液体
Heデユワー２１内の液体Heはチユーブ３７を介
してデユワー２３に供給される。このように構成
された装置の動作を説明すれば、以下の通りであ
る。
は、所定圧にコントロールされたHeガスが放出
され、絶縁チユーブ２２を介して液体Heデユワ
ー２１内に供給される。ここで、Heガスを液体
Heデユワー２１に供給するチユーブに絶縁チユ
ーブを用いたのは、Heガスボンベ３６が接地電
位であり、液体Heデユワー２１がエミツタ２４
と同じく加速電位に置かれるためである。液体
Heデユワー２１内の液体Heはチユーブ３７を介
してデユワー２３に供給される。このように構成
された装置の動作を説明すれば、以下の通りであ
る。
先ず基準電圧Esをエミツタ２４部の冷却目標
温度（例えば20℃Ｋ）に対応した電圧値に設定す
る。設定値としては、エミツタ部温度検出用熱電
対２５の20Kにおける熱起電力に対応した値が用
いられる。リザーバ２３に供給された液体Heに
より、エミツタ２４がある温度まで冷えているも
のとする。熱電対２５により検出されたエミツタ
２４部の温度信号は、自動温度コントローラ３４
の一方の入力（−）に入る。自動温度コントロー
ラ３４は、入力された温度信号と基準電圧Esと
を比較し、両方の電圧の差分（偏差）に応じた制
御信号を圧力コントロール用アクチユエータ３５
に印加する。
温度（例えば20℃Ｋ）に対応した電圧値に設定す
る。設定値としては、エミツタ部温度検出用熱電
対２５の20Kにおける熱起電力に対応した値が用
いられる。リザーバ２３に供給された液体Heに
より、エミツタ２４がある温度まで冷えているも
のとする。熱電対２５により検出されたエミツタ
２４部の温度信号は、自動温度コントローラ３４
の一方の入力（−）に入る。自動温度コントロー
ラ３４は、入力された温度信号と基準電圧Esと
を比較し、両方の電圧の差分（偏差）に応じた制
御信号を圧力コントロール用アクチユエータ３５
に印加する。
圧力コントロール用アクチユエータ３５は、
Heガスボンベ３６から供給されるHeガスを制御
信号に応じた所定圧まで加圧し、絶縁チユーブ２
２を介して液体Heデユワー２１に供給する。こ
の結果、デユワー２１内のガス圧が増減し、チユ
ーブ３７からリザーバ２３に供給される液体He
の量を制御する。具体的にはエミツタ２４部温度
が設定温度まで下がつていない時、圧力コントロ
ール用アクチユエータ３５によりHeガス圧を高
め、チユーブ３７を流れる液体He量を増やす。
逆にエミツタ２４部の温度が設定温度より下がり
すぎた場合には圧力コントロール用アクチユエー
タ３５によりHeガス圧を減じチユーブ３７を流
れる液体He量を減らす。
Heガスボンベ３６から供給されるHeガスを制御
信号に応じた所定圧まで加圧し、絶縁チユーブ２
２を介して液体Heデユワー２１に供給する。こ
の結果、デユワー２１内のガス圧が増減し、チユ
ーブ３７からリザーバ２３に供給される液体He
の量を制御する。具体的にはエミツタ２４部温度
が設定温度まで下がつていない時、圧力コントロ
ール用アクチユエータ３５によりHeガス圧を高
め、チユーブ３７を流れる液体He量を増やす。
逆にエミツタ２４部の温度が設定温度より下がり
すぎた場合には圧力コントロール用アクチユエー
タ３５によりHeガス圧を減じチユーブ３７を流
れる液体He量を減らす。
このような負帰還制御の結果、エミツタ２４部
の温度は設定温度になるように自動コントロール
される。本考案によれば、操作者によるマニユア
ル操作は不要となるので、液体He量を不必要以
上に放出したりする不都合が生じない。一度定常
状態になれば、大きな外乱が入らない限り常にエ
ミツタ２４部を設定温度に維持することができ
る。
の温度は設定温度になるように自動コントロール
される。本考案によれば、操作者によるマニユア
ル操作は不要となるので、液体He量を不必要以
上に放出したりする不都合が生じない。一度定常
状態になれば、大きな外乱が入らない限り常にエ
ミツタ２４部を設定温度に維持することができ
る。
上述の実施例において、圧力コントロール用ア
クチユエータ３５から絶縁チユーブ２２を介して
供給される液体Heガス量が急減した時にエミツ
タ温度が上昇する可能性がある場合は、自動温度
コントローラ３４より出力される電気信号にDC
信号を加えておけば良い。又、Heガス圧力を不
要にあげ液体Heを注入することは高価な液体He
浪費することになるため、電気信号出力にツエナ
ーダイオード等の電圧制限素子をとりつけ出力信
号をツエナー電圧以下にクリツプさせるようにす
ればよい。
クチユエータ３５から絶縁チユーブ２２を介して
供給される液体Heガス量が急減した時にエミツ
タ温度が上昇する可能性がある場合は、自動温度
コントローラ３４より出力される電気信号にDC
信号を加えておけば良い。又、Heガス圧力を不
要にあげ液体Heを注入することは高価な液体He
浪費することになるため、電気信号出力にツエナ
ーダイオード等の電圧制限素子をとりつけ出力信
号をツエナー電圧以下にクリツプさせるようにす
ればよい。
（考案の効果）
以上詳細に説明したように、本考案によればエ
ミツタ部の温度を液体He流量を制御することに
より常に一定になるように自動制御することがで
きる。
ミツタ部の温度を液体He流量を制御することに
より常に一定になるように自動制御することがで
きる。
第１図は本考案の一実施例を示す要部構成ブロ
ツク図、第２図は集束イオンビーム装置の従来構
成図、第３図はエミツタ冷却部の従来構成例を示
す図である。 １…加速電圧発生回路、２…イオン源、３…引
出し電極、４…電圧印加用電源、５…多段加速
管、６…分圧器、７…コンデンサレンズ、８…質
量分離器、９…対物レンズ、１０…偏向器、１１
…試料、２１…デユワー、２２…絶縁チユーブ、
２３…リザーバ、２４…エミツタ、２５…熱電
対、２６…温度計、３１…デユワー載置絶縁台、
３２…碍子、３３…支持体、３４…自動温度コン
トローラ、３５…圧力コントローラ用アクチユエ
ータ、３６…Heガスボンベ、３７…チユーブ。
ツク図、第２図は集束イオンビーム装置の従来構
成図、第３図はエミツタ冷却部の従来構成例を示
す図である。 １…加速電圧発生回路、２…イオン源、３…引
出し電極、４…電圧印加用電源、５…多段加速
管、６…分圧器、７…コンデンサレンズ、８…質
量分離器、９…対物レンズ、１０…偏向器、１１
…試料、２１…デユワー、２２…絶縁チユーブ、
２３…リザーバ、２４…エミツタ、２５…熱電
対、２６…温度計、３１…デユワー載置絶縁台、
３２…碍子、３３…支持体、３４…自動温度コン
トローラ、３５…圧力コントローラ用アクチユエ
ータ、３６…Heガスボンベ、３７…チユーブ。
Claims (1)
- 冷却したエミツタにガスを吹きつけてイオンを
得る方式のガスフエーズイオン源において、エミ
ツタ温度を検出して該検出温度が所定の値になる
ようにエミツタに供給される冷却用液体ヘリウム
の流量をコントロールする制御機構を設けたこと
を特徴とするガスフエーズイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14834886U JPH0345413Y2 (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14834886U JPH0345413Y2 (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6354236U JPS6354236U (ja) | 1988-04-12 |
| JPH0345413Y2 true JPH0345413Y2 (ja) | 1991-09-25 |
Family
ID=31062531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14834886U Expired JPH0345413Y2 (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0345413Y2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5086105B2 (ja) * | 2008-01-07 | 2012-11-28 | 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 |
| JP5134439B2 (ja) * | 2008-05-30 | 2013-01-30 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオンビーム装置 |
| JP5677365B2 (ja) * | 2012-05-11 | 2015-02-25 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子顕微鏡 |
-
1986
- 1986-09-26 JP JP14834886U patent/JPH0345413Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6354236U (ja) | 1988-04-12 |
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