JPH10208652A

JPH10208652A - イオン電流安定化方法及びそれを用いたイオンビーム装置

Info

Publication number: JPH10208652A
Application number: JP9012222A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Umemura; 馨梅村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】流体金属イオン源を用いたイオンビーム装置の
イオン電流安定化方法を提供する。【解決手段】液体金属イオン源２近傍に酸素を導入し、
放出イオンをビーム制限アパチャ４などのイオン光学部
品に照射し、放出される二次電子をエミッタ３５に導
き、液体金属表面の不溶性炭化被膜を酸素と上記二次電
子との相互作用により除去し、清浄な液体金属表面を再
生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はイオン電流安定化方
法およびそれを用いたイオンビーム装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体金属イオン源（Liquid Metal Ion S
ource:以下略してLMIS）を用いて、直径０.１μｍ以下
の集束イオンビーム（Focused Ion Beam：以下略してＦ
ＩＢ）や、開口パターンを有するステンシルマスクと適
度なレンズ構成によってプロジェクションイオンビーム
（Projected Ion Beam：以下略してＰＪＩＢ）を形成す
ることができる。ＦＩＢは局所断面形成や、半導体デバ
イスの配線修正などに用いられ、ＰＪＩＢはイオン露光
やマスクレスイオン注入に適用しようとされている。

【０００３】図２は従来のＦＩＢ装置２９の概略構成例
である。実質的に点状領域のイオン放出部となる針状の
エミッタを有するＬＭＩＳ２，エミッタ先端に高電界を
形成するための引出し電極３，放出イオンのうち中心部
のみを選択するビーム制限アパチャ４，イオンビームの
拡がりを抑制したり集束させる集束レンズ（コンデンサ
レンズともいう）１５，イオンビーム１６の軌道を修正
する偏向器１７ａ，１７ｂ，イオンビーム１６の集束性
を高めるための絞りで、特に口径の異なる複数個の開口
１８ａ，１８ｂ，１８ｃを備えて選択できる選択絞り１
９，イオンビーム１６を試料２３上に集束させてＦＩＢ
１６′にする対物レンズ２１，ＦＩＢ１６′を試料２３
上で走査掃引するスキャナ２２，試料２３を保持して微
動する試料ステージ２４，ＦＩＢ２８の試料２３への照
射によって放出する二次電子を検出する二次電子検出器
２５などから構成され、これらのイオン光学部品は真空
容器２８に保持される。

【０００４】ただし、これらイオン光学部品の配列，位
置関係はイオンビーム特性を高めるため種々の方式があ
り、本図は一例に過ぎない。また、ＬＭＩＳ２，集束レ
ンズ１５，偏向器１７ａ，１７ｂ，対物レンズ２１，ス
キャナ２２，試料ステージ２４には、これらに電圧を供
給するための電源が設置されるが本図では省略した。

【０００５】ＬＭＩＳ２は図３（ａ）のように、絶縁碍
子のベース３０に固着した電流導入端子３１を結びイオ
ン化すべきイオン材料を液体にするためのヒータ３２
と、イオン材料３３を貯溜するためのリザーバ３４と、
実質的にイオン放出部となる針状のエミッタ３５などか
ら構成される。エミッタ３５に加速電圧、対向する引出
し電極３にエミッタ３０に対して負電位（引出し電圧）
を印加することにより、図３（ｂ）のように、エミッタ
３５の先端にテーラーコーンと呼ばれる微小突起３６を
形成し、その先端からイオン５が放出される。放出イオ
ン５の大半はビーム制限アパチャ４で遮断され、中心部
のみが下流のイオン光学系に導かれＦＩＢに形成され
る。

【０００６】ＬＭＩＳ，ＦＩＢ装置ならびにＦＩＢを用
いた応用例に関しては、ジョン・メリンガイリス(John
Melngailis）が論文集『ジャーナル・オブ・ヴァキュー
ム・サイエンス・アンド・テクノロジ』（Journal of V
acuum Science and Technology）の第Ｂ５巻（１９８７
年）の第４６９頁から第４９５頁にかけて詳細に記載し
ている。

【０００７】また、ＰＪＩＢについては、エイ・チャル
プカ（A. Chalupka ）らが、論文集『マイクロエレクト
ロニク・エンジニアリング』（Microelectronic Engine
ering）の第１７巻(１９９２年）の第２２９頁から第２
４０頁にかけて、イオン源にプラズマイオン源を用いた
縮小イオン露光装置を例に詳述している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ＬＭＩＳを搭載したイ
オンビーム装置がいかなる用途に用いられようと、イオ
ンビーム電流の長時間安定が要求される。イオン電流が
安定であるためには、ＬＭＩＳにおける液体金属がリザ
ーバからエミッタ先端までよどみなく円滑に供給され、
エミッタ先端のテーラーコーンが位置的に、時間的に安
定でなければならない。しかし、現状のイオンビーム装
置で用いられるＬＭＩＳは、その動作環境や動作条件な
どによって必ずしも常に高安定ではない。

【０００９】イオン電流の不安定性は、真空容器内の残
留ガス粒子の酸素や炭素によって液体金属表面に酸化膜
や炭素膜が生成し、液体金属表面に浮遊する酸化膜や炭
素膜がエミッタ先端に達すると、テーラーコーンの安定
形成を阻害し、イオン電流を不安定にするものと解釈さ
れている。一方、イオンビーム装置の動作中にイオン電
流が不安定に陥った場合、装置のオペレータは習慣的に
ＬＭＩＳを通常動作状態よりも高温にしたり、大電流放
出させたり、もしくはその両方を同時に行って安定性を
回復させようとしている。また、イオン電流安定化の他
の方法として、特公平6−18109号公報『液体金属イオン
源の清浄化方法』（公知例１）に開示されているもの
は、ＬＭＩＳ周辺に水素またはアルゴンを導入し、ＬＭ
ＩＳに高電圧を印加してＬＭＩＳを放電させ、液体金属
に付着した炭素を炭化水素ガスにして除去するか、物理
的に除去する方法である。また別の例として、特開平7
−153403号公報『液体金属イオン源およびイオン電流の
安定化方法』（公知例２）では、水素イオン、または水
素ラジカルを照射する方法も開示されている。

【００１０】液体金属表面に形成された酸化膜の多く
は、液体金属の加熱により比較的容易に除去できる。例
えば、液体金属として最も広く使われているガリウム
（Ｇａ）の場合、Ｇａ酸化物は６００℃程度で揮散し、
清浄なＧａ表面が露出し、イオン電流は安定化する。し
かし、炭素膜や有機化合物膜は加熱では除去しにくく、
Ｇａ−ＬＭＩＳの場合、６００℃に加熱しても除去でき
ない。それ以上の加熱ではＧａ自体が蒸発し、Ｇａの無
用の蒸発を促進してＬＭＩＳ寿命を短命化したり、蒸発
したＧａの絶縁物への蒸着による絶縁破壊など二次的な
問題を引き起こす。また、ＬＭＩＳを通常動作状態より
も大電流放出させる方法では、エミッタ先端のわずかな
不純物は一時的に除去できるが、液体金属表面に付着し
た不純物すべてを除去できないため、イオン電流は短時
間後に再び不安定になり、その都度、大電流放出しなけ
ればならず抜本的な安定化方法ではない。

【００１１】さらに、公知例１の方法では、液体金属表
面の炭素膜は除去できるものの、ＬＭＩＳのヒータ部や
電流導入端子部等、液体金属の付着していない高電位金
属部でも放電を生じるため、液体金属以外の金属粒子を
真空容器中に飛散させることになり、液体金属や試料へ
の汚染源となる。また、特に、アルゴン導入による物理
スパッタでも液体金属表面の炭素膜は除去できるもの
の、ヒータや電流導入端子，液体金属までスパッタする
ため、液体金属の付着していない高電位金属部からのス
パッタ粒子の飛散や、液体金属の不必要な消耗をもたら
すという問題点を内包している。また、公知例２の方法
では、エミッタに向かって照射すべき水素イオン源やラ
ジカル発生源が必要で、それに伴う電源なども必要とな
る。これは、装置構成上煩雑になるとともに、使用頻度
の少ない水素イオン源やラジカル源のための電源を搭載
するなど装置効率が良くないという問題点を有してい
る。

【００１２】このような状況から、ＦＩＢ装置やＰＪＩ
Ｂ装置のようにＬＭＩＳを搭載するイオンビーム装置で
は、イオン電流が不安定に陥った場合、簡単な装置構成
で、二次的な問題を引き起こすことなく、イオン電流を
回復させる何らかの方法が望まれていた。

【００１３】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、本発明の第１の目的はイオンビーム装置における
イオン電流安定化方法を提供することにある。また、第
２の目的は、イオン電流安定化方法が実現できるイオン
ビーム装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】イオン電流を不安定にす
る原因は、上述のような真空容器内の残留酸素や炭素が
液体金属表面に吸着して形成する酸化膜や炭素膜の他に
あることがわかった。図４（ａ）はＬＭＩＳのエミッタ
先端付近の断面図であり、エミッタ３５上にイオン化す
べき液体金属３３が付着しており、引出し電極３への引
出し電圧の印加によりイオンが放出されている（図中４
１は放出イオンの軌道を示す）。

【００１５】放出イオンは引出し電極３の孔６を通過し
てビーム制限アパチャ４に衝突する。イオン照射を受け
たビーム制限アパチャ４からは二次電子４２が発生し、
ビーム制限アパチャ４や引出し電極３に対して正電位に
あるエミッタ３５、特に先端の液体金属３３に集中して
戻る（図中４３は二次電子の軌道を示す）。例えば、放
出イオン電流が２μＡとすると、放出二次電子は約１.
５μＡで、その大半が孔６を通過してエミッタ３５に
衝突する。

【００１６】一方、エミッタ近傍に漂っている残留ガス
４４（特に、炭素）の一部は液体金属３３に吸着する。
この吸着した残留ガス４４と二次電子４２と液体金属３
３が相互に反応して液体金属の炭化物が形成される。例
えば、液体金属がＧａの場合、Ｇａ／Ｃ化合物を形成す
る。

【００１７】長時間のイオン源動作（ＦＩＢ形成）によ
り炭化物は成長して図４（ｂ）のように、液体金属３３
表面で不溶性の炭化被膜４５となる。この炭化被膜４５
は単なる加熱や大電流イオン放出では除去することがで
きないため、これが液体金属３３先端を覆うようになる
とテーラーコーンの安定維持が困難になりイオン電流は
不安定となり、ついには、イオン電流の停止にまで陥ら
せてしまう。

【００１８】本発明では、このようなイオン電流の不安
定さを解決するために以下の方法をとる。図５で説明す
る。ＬＭＩＳ近傍に酸素５０を導入するとともに、通常
通りイオン放出させる。上述のように放出イオンはイオ
ン光学部品、例えばビーム制限アパチャ４を照射し、照
射部から二次電子４２が発生し、エミッタ３５に衝突す
る。この時、液体金属表面の不溶性の炭化被膜４５は、
酸素５０と突入する二次電子４２との相互作用により炭
化水素ガスなどに変化し、気体となって液体金属３３か
ら離脱する。

【００１９】本発明において、さらに具体的には、上記
第１の目的を達成するために次の構成をとる。

【００２０】（１）液体金属イオン源を用いたイオンビ
ーム装置におけるイオン電流安定化方法であって、上記
液体金属イオン源近傍に酸素を導入し、放出イオンが照
射する光学部品からの二次電子を上記液体金属イオン源
に導いて、液体金属表面の不純物を除去する。

【００２１】（２）上記（１）のイオン電流安定化方法
で、放出イオンが照射する光学部品を特に、ビーム制限
アパチャとする。

【００２２】（３）上記（１）または（２）のイオン電
流安定化方法で、イオン電流を計測する工程と、予め定
めたイオン電流の変動幅と比較する工程と、上記イオン
電流の変動幅が上記予め定めた変動幅を超える場合に酸
素を上記液体金属イオン源近傍に導入する工程と、上記
液体金属イオン源からの放出イオンが照射するイオン光
学部品で発生する二次電子を上記液体金属イオン源に導
く工程とを含む方法を採用する。

【００２３】（４）液体金属イオン源と、上記液体金属
イオン源のイオン放出を制御する引出し電極と、上記液
体金属イオン源から放出したイオンビームの実質的な開
き角を制限するビーム制限アパチャとを少なくとも含む
イオンビーム装置におけるイオン電流安定化方法であっ
て、上記ビーム制限アパチャは上記引出し電極と電気絶
縁し、通常のイオン放出時には上記ビーム制限アパチャ
は上記引出し電極に対して同電位もしくは正電位とし、
イオン電流の安定性回復が必要な場合、上記液体金属イ
オン源近傍に酸素を導入すると共に、上記ビーム制限ア
パチャを上記引出し電極に対して負電位に設定して上記
ビーム制限アパチャで発生した二次電子を少なくとも上
記液体金属イオン源に導いて上記液体金属表面に浮遊す
る不純物を除去する工程を含む。

【００２４】（５）上記（１）から（４）のいずれかの
イオン電流安定化方法で、液体金属に特にガリウムを用
いる。

【００２５】（６）液体金属イオン源における液体金属
表面の不純物除去方法であって、上記液体金属イオン源
を設置した真空容器に酸素を導入するとともに、上記液
体金属に電子を照射することで液体金属表面の不純物を
除去する。

【００２６】（７）上記（６）の不純物除去方法で、上
記液体金属が特にガリウムである。

【００２７】また、本発明の第２の目的は、以下の構成
によって達成される。

【００２８】（８）液体金属イオン源を搭載するイオン
源室と、上記液体金属イオン源からイオンを放出させる
引出し電極と、上記液体金属イオン源から放出したイオ
ンビームの実質的な開き角を制限するビーム制限アパチ
ャとを少なくとも備えたイオンビーム装置において、少
なくとも上記液体金属イオン源近傍に酸素を導入するガ
ス導入手段と、上記ビーム制限アパチャに電位を与える
電源とを有するイオンビーム装置。

【００２９】（９）上記（８）で、さらに、上記液体金
属イオン源から放出されるイオン電流を計測する電流
計，上記イオン源室の真空度を計測する真空計、少なく
とも上記電流計の出力を処理すると共に上記ガス導入手
段を制御する信号処理手段を含む。

【００３０】（１０）上記（８）から（９）で、特に、
上記イオンビーム装置が集束イオンビーム装置もしくは
プロジェクションイオンビーム装置である。

【００３１】（１１）上記（１０）で、上記液体金属イ
オン源が特にガリウム液体金属イオン源であるイオンビ
ーム装置。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明によるイオンビーム装置
は、液体金属イオン源と、この液体金属イオン源から放
出したイオンビームの実質的開き角を制限するビーム制
限アパチャとを含むイオンビーム装置において、液体金
属イオン源周辺に反応性ガスを導入するガス導入手段
と、ビーム制限アパチャに電位を与える電源とを少なく
とも有するような構成にする。本イオンビーム装置を用
いて、放出イオン電流が不安定になってきた時、ＬＭＩ
Ｓ近傍に酸素を導入し、通常通りイオン放出させる。ビ
ーム制限アパチャを引出し電圧に対して数十Ｖ正電位に
設定しておくことで、放出イオンがビーム制限アパチャ
を照射して発生した二次電子の大半は液体金属イオン源
のエミッタを照射し、導入された酸素と二次電子照射の
相互作用により液体金属表面に浮遊する不溶性の炭化被
膜は分解され清浄な液体金属表面が形成される。このよ
うな装置構成および方法によって放出イオン電流は安定
化する。

【００３３】（実施例１）本発明によるイオンビーム装
置の具体的一実施例を図１を用いて説明する。図１はイ
オンビーム装置１の概略構成を示し、ＬＭＩＳ２，引出
し電極３，ビーム制限アパチャ４，ビーム制限アパチャ
４に電圧を与えるための電源４′，ガスボンベ１０，調
整弁１２などを含んでいる(図２と共通する部分の説明
は省略する)。

【００３４】酸素はガスボンベ１０からバルブ１１，調
整弁１２を介して徐々にＬＭＩＳ２近傍に導入できる。
ガスの導入量の調整は真空計１４をモニタしながら調整
弁１２で行うが、これら真空計１４のモニタや調整弁１
２の制御は信号処理装置２６によって行う。なお、電源
２′，３′，４′，１５′，１７′，２１′の出力、選
択絞り１９や試料ステージ２４のコントローラ２０′，
２４′の制御、および、二次電子検出器２５や試料２３
からの信号のモニタは信号処理装置２６が行い、必要に
応じてモニタ２７に表示できる。

【００３５】このような装置構成により、試料２３に流
入するビーム電流、もしくは、ＬＭＩＳ２が放出するイ
オン電流を逐一モニタし、その変動幅が所定の変動幅よ
り大きくなれば、調整弁１２を所定の真空度になるまで
徐々に解放し、液体金属の洗浄を行う。実施した具体的
数値を示すと、全放出イオン電流を３μＡで、電流変動
幅を１時間あたり３％以内と設定する。通常のイオン電
流放出時の真空度を３×１０~⁵Ｐａ，酸素導入時の真空
度を３×１０~²Ｐａ，ビーム制限アパチャへの印加電圧
−４０Ｖとした。特に、設定導入量は１×１０~²から１
×１０~⁴Pa程度であり、多量に導入するとイオン放出時
に放電の原因となり、逆に少なすぎると本来の効果は望
めない。

【００３６】ＬＭＩＳ２およびビーム制限アパチャ４周
辺の詳細を図６を用いて説明する。図６（ａ）はビーム
制限アパチャ４が絶縁層６０を介して引出し電極３との
電気的接触を絶っている構造例を示している。ビーム制
限アパチャ４は電源４′によって引出し電極３と異電位
に設定でき、エミッタ３５に二次電子を積極的に衝突さ
せるためには引出し電極３に対して数十Ｖ正電位に設定
する。通常のイオン放出時には電源４′の出力はゼロと
し、引出し電圧３と同電位に設定しておく。

【００３７】放出イオン電流が不安定に陥った時、ガス
ボンベから酸素を導入するとともに、ビーム制限アパチ
ャ４に引出し電極３に対して負電位を与えると、ビーム
制限アパチャ４で発生した二次電子の一部は引出し電極
に向かうが、大半は孔６を通過してエミッタ３５に突入
する。引出し電極３とエミッタ３５間の電位差は５〜１
０ｋＶであるので、５〜１０ｋｅＶのエネルギの電子を
エミッタに衝突している。発生する二次電子量はおおよ
そ照射イオン電流と同程度である。導入した酸素とエミ
ッタに積極的に照射させた電子の相互作用により、液体
金属表面に形成されていた炭化物を主成分とする不溶性
被膜は分解除去され、清浄な液体金属表面が露出するよ
うになる。これによりテーラーコーンは位置的に時間的
に安定し、放出イオン電流は安定して結果的に形成され
るＦＩＢも安定化する。

【００３８】また、図６（ｂ）は、ビーム制限アパチャ
４と引出し電極３との間に空間を設けて電気絶縁を保っ
ている例である。ビーム制限アパチャ４は導電性の支持
部材６１に取り付けられており、電源（図示せず）から
の電圧は支持部材６１に印加される。

【００３９】このようなイオンビーム装置１を用いるこ
とで、ＬＭＩＳの放電によって余分な金属粒子を飛散さ
せることなく、また、液体金属表面の不純物除去用に他
の高価なイオン源やラジカル源を設置することなくイオ
ン電流を安定化でき、さらに、液体金属の洗浄の間もイ
オン放出しているため、イオン電流をモニタしておくこ
とで、イオン電流の安定性回復状態を知ることができ、
必要に応じて洗浄時間を増減させることが可能で、洗浄
を効果的に終了させることができる。さらには、一連の
作業を信号処理装置によって制御することができるの
で、人手を経ることなくイオン電流安定性を自動的に回
復させることができる。

【００４０】（実施例２）本実施例は、安定動作が望め
なくなったＬＭＩＳをクリーニングし、安定動作を回復
させるための装置である。図７を用いて説明する。真空
容器７０には少なくともＬＭＩＳ７１ａ，７１ｂおよび
引出し電極７２ａ，７２ｂの組を１組以上設置でき（図
７では２組の例）、電子発生手段を有している。電子発
生手段はフィラメント７３であり、フィラメント７３を
加熱して、ＬＭＩＳ７１ａ，７１ｂとの間に電位差を設
けることにより、フィラメント７３で発生した電子をＬ
ＭＩＳ７１ａ，７１ｂに照射できる。また、本装置は真
空容器７０内に酸素を供給するためのガスボンベ，バル
ブ，調整弁などからなるガス導入手段７４を有してい
る。

【００４１】電子発生とともにガス導入手段７４から微
量の酸素を導入することで、エミッタ先端で炭化被膜と
酸素と電子の相互作用により、炭化被膜は分解され除去
できる。本真空容器内にはＬＭＩＳと電子発生手段とガ
ス導入手段のみを配した簡単な構成であるため、イオン
ビーム装置に敢えてガスボンベなど付帯手段を設置する
ことなく、専ら定期的なＬＭＩＳの安定電流回復装置と
して使用することができる。

【００４２】本装置は、ＬＭＩＳ作成時、リザーバへの
イオン材料（液体金属）充填の際の液体金属の表面洗浄
にも使用でき、充填前に液体金属に浮遊する炭化物を除
去でき、クリーンな液体金属を充填できるという効果を
発揮する。

【００４３】なお、図７におけるＬＭＩＳの安定電流回
復装置にはイオン加速電源，イオン引出し電源，電子加
速電源，ＬＭＩＳ加熱電源などが必要であるが本図では
省略した。

【００４４】（実施例３）図８はＬＭＩＳを用いたＰＪ
ＩＢ装置８０の実施例であり、ＬＭＩＳ２から引出した
イオンはビーム制限アパチャ４で開き角が制限され照射
レンズ８１に向かい、照射レンズ８１でイオンビーム８
２は投射レンズ８３の中心に集束するように軌道を変え
つつ、開口パターン８４を有するステンシルマスク８５
を照射する。開口パターン８４は試料８５に投射すべき
ビーム形状の拡大した貫通孔であり、ＦＩＢが細いイオ
ンビームを走査して所望の照射領域を形成するのに対
し、ＰＪＩＢはステンシルマスク８５に設けた開口パタ
ーン８４形状で決まる。本実施例では、矩型開口を示し
たが開口パターン８４はこれに限ることはない。

【００４５】このようなＰＪＩＢ装置８０においては、
イオンビームの不安定さが所望の形成すべき投射パター
ン８６を損ねてしまうので、ビーム電流の安定性回復方
法が必須の技術となる。本実施例では、反応性ガス、特
に、酸素ガスが充填されたガスボンベを設置し、バル
ブ，調整弁，ノズルを介してイオン源室に導入する。真
空計でイオン源室の真空度をモニタしつつ、調整弁を開
閉し、導入すべきガス量を調整する。反応性ガスの導入
量は１０の−１乗から−５乗パスカルに設定すればよ
い。

【００４６】本実施例でも、反応性ガスの導入時期，真
空度のモニタ，調整弁の制御，放出イオン電流の調整な
どは信号処理装置によってなされるが、図８での図示は
省略した。

【００４７】

【発明の効果】ＦＩＢ装置におけるＬＭＩＳの放出イオ
ン電流が不安定に陥った場合に、簡単な装置構成でイオ
ン電流を安定化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるイオンビーム装置の縦断面図。

【図２】従来のＦＩＢ装置の説明図。

【図３】従来のＦＩＢ装置におけるＬＭＩＳの説明図。

【図４】従来のＬＭＩＳで生じる問題点の説明図。

【図５】本発明によるイオンビーム装置におけるＬＭＩ
Ｓの説明図。

【図６】本発明によるイオンビーム装置におけるビーム
制限アパチャの設置方法の説明図。

【図７】本発明によるイオンビーム装置の別の実施例
で、不安定イオン放出をするLMISのイオン電流を安定化
する装置の説明図。

【図８】本発明によるイオンビーム装置の別の実施例の
説明図。

【符号の説明】

１…イオンビーム装置、２…ＬＭＩＳ、３…引出し電
極、４…ビーム制限アパチャ、５…イオン、３３…液体
金属、３５…エミッタ、４２…二次電子、４５…炭化被
膜、５０…酸素。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体金属イオン源を用いたイオンビーム装
置におけるイオン電流安定化方法において、上記液体金
属イオン源の近傍に酸素を導入し、放出イオンが照射す
る光学部品からの二次電子を上記液体金属イオン源に導
いて、上記液体金属表面の不純物を除去することを特徴
とするイオン電流安定化方法。
【請求項２】請求項１において、上記放出イオンが照射
する光学部品がビーム制限アパチャであるイオン電流安
定化方法。
【請求項３】請求項１または２において、イオン電流を
計測する工程と、予め定めたイオン電流の変動幅と比較
する工程と、上記イオン電流の変動幅が上記予め定めた
変動幅を超える場合に酸素を上記液体金属イオン源近傍
に導入する工程と、上記液体金属イオン源からの放出イ
オンが照射するイオン光学部品で発生する二次電子を上
記液体金属イオン源に導く工程とを含むイオン電流安定
化方法。
【請求項４】液体金属イオン源と、上記液体金属イオン
源のイオン放出を制御する引出し電極と、上記液体金属
イオン源から放出したイオンビームの実質的な開き角を
制限するビーム制限アパチャとを少なくとも含むイオン
ビーム装置におけるイオン電流安定化方法において、上記ビーム制限アパチャは上記引出し電極と電気絶縁
し、通常のイオン放出時には上記ビーム制限アパチャは
上記引出し電極に対して同電位もしくは正電位とし、イ
オン電流の安定性回復が必要な場合、上記液体金属イオ
ン源近傍に酸素を導入すると共に、上記ビーム制限アパ
チャを上記引出し電極に対して負電位に設定して上記ビ
ーム制限アパチャで発生した二次電子を少なくとも上記
液体金属イオン源に導いて上記液体金属表面に浮遊する
不純物を除去する工程を含むことを特徴とするイオン電
流安定化方法。
【請求項５】請求項１，２，３または４において、上記
液体金属が特にガリウムであるイオン電流安定化方法。
【請求項６】液体金属イオン源における液体金属表面の
不純物除去方法において、上記液体金属イオン源を設置
した真空容器に酸素を導入するとともに、上記液体金属
に電子を照射することで液体金属表面の不純物を除去す
ることを特徴とする不純物除去方法。
【請求項７】請求項６において、上記液体金属が特にガ
リウムである不純物除去方法。
【請求項８】液体金属イオン源を搭載するイオン源室
と、上記液体金属イオン源からイオンを放出させる引出
し電極と、上記液体金属イオン源から放出したイオンビ
ームの実質的な開き角を制限するビーム制限アパチャと
を含むイオンビーム装置において、上記液体金属イオン
源の近くに酸素を導入するガス導入手段と、上記ビーム
制限アパチャに電位を与える電源とを含むことを特徴と
するイオンビーム装置。
【請求項９】請求項８において、上記液体金属イオン源
から放出されるイオン電流を計測する電流計、上記イオ
ン源室の真空度を計測する真空計，上記電流計の出力を
処理し上記ガス導入手段を制御する信号処理手段を含む
イオンビーム装置。
【請求項１０】請求項８または９において、上記イオン
ビーム装置が集束イオンビーム装置もしくはプロジェク
ションイオンビーム装置であるイオンビーム装置。
【請求項１１】請求項１０において、上記液体金属イオ
ン源がガリウム液体金属イオン源であるイオンビーム装
置。