JPH0584019B2 - - Google Patents
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- JPH0584019B2 JPH0584019B2 JP60083353A JP8335385A JPH0584019B2 JP H0584019 B2 JPH0584019 B2 JP H0584019B2 JP 60083353 A JP60083353 A JP 60083353A JP 8335385 A JP8335385 A JP 8335385A JP H0584019 B2 JPH0584019 B2 JP H0584019B2
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- holder
- chip
- tip
- extraction
- voltage
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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)
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、イオンビーム描画装置等のイオンビ
ーム装置への使用に最適なガスフエーズイオン源
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a gas phase ion source that is most suitable for use in an ion beam device such as an ion beam lithography device.
[従来の技術]
最近、ガスフエーズイオン源を用いたイオンビ
ーム装置が開発されている。[Prior Art] Recently, ion beam devices using gas phase ion sources have been developed.
このガスフエーズイオン源は、先端が鋭く形成
されたエミツタチツプを、例えば、液体ヘリウム
で4〓程度に冷却すると共に、チツプ先端にヘリ
ウムガスを供給し、先端に付着したヘリウムガス
分子を電界によつて電離させ、イオン化するイオ
ン源であある。 This gas-phase ion source cools an emitter tip with a sharp tip to about 4 mm with liquid helium, supplies helium gas to the tip, and uses an electric field to remove helium gas molecules attached to the tip. It is an ion source that ionizes and ionizes.
さて、このイオン源において、エミツタチツプ
を効率良く冷却する事が望まれる。従来において
は、第2図に示す様に、液体ヘリウムが供給され
ている冷媒層Cの下に電気絶縁物製のエミツタホ
ルダHを固定し、このホルダの先端部に取付けら
れたエミツタチツプEを冷却しようとしている。
尚、前記エミツタチツプの根元はこのチツプを固
定した捩子Sとなつており、この捩子が絶縁物製
ホルダに捩込まれている。そして、この捩子と引
出電極Rの間に引出電圧が印加されている。 Now, in this ion source, it is desired to efficiently cool the emitter tip. Conventionally, as shown in Fig. 2, an emitter holder H made of an electrical insulator is fixed under a coolant layer C supplied with liquid helium, and an emitter tip E attached to the tip of this holder is cooled. It is said that
The base of the emitter tip is a screw S to which the tip is fixed, and this screw is screwed into a holder made of an insulating material. An extraction voltage is applied between this screw and the extraction electrode R.
[発明が解決しようとする問題点]
しかし、これでは、ホルダの冷却効率が余り良
くない。又、このホルダは、絶縁物製なので、熱
抵抗が大きく、その為、エミツタチツプは効率的
に冷却されない。[Problems to be Solved by the Invention] However, in this case, the cooling efficiency of the holder is not very good. Further, since this holder is made of an insulating material, its thermal resistance is large, and therefore the emitter tip is not efficiently cooled.
本発明は、このような問題を解決する事を目的
としたものである。 The present invention aims to solve such problems.
[問題点を解決するための手段]
その為に本発明のイオン源は、エミツタチツ
プ、このチツプの端面と直接接触して該チツプを
保持する電気絶縁性を有する熱良導体製のホル
ダ、このホルダの挿脱が自在で、このホルダを挿
入した時にこのホルダの少なくとも略全体を熱的
接触を保持することが可能な穴を持つ環状の冷媒
槽、前記チツプの周囲にイオン化されるガスを供
給する手段、前記チツプに対向して配置される引
出電極を備えた。[Means for Solving the Problems] For this purpose, the ion source of the present invention includes an emitter chip, a holder made of a thermally conductive material having electrical insulation properties that holds the chip by directly contacting the end face of the holder, and an annular refrigerant tank that is removable and has a hole capable of maintaining at least substantially the entire holder in thermal contact when the holder is inserted; means for supplying ionized gas around the chip; An extraction electrode is provided facing the chip.
[実施例]
第1図は、本発明の一実施例として示したイオ
ンビーム装置の概略図である。[Embodiment] FIG. 1 is a schematic diagram of an ion beam apparatus shown as an embodiment of the present invention.
図中1はエミツタチツプで、その先端は、数百
〜数千オングストロームの曲率半径を持つ超微小
円状に形成されている。2は、このチツプを保持
する為の、例えば、サフアイアの如き材料から成
る電気絶縁性を有する熱良導体製のホルダであ
る。3は環状の冷媒槽3で、熱良導体で形成され
ており、その中央部に、前記ホルダを熱的接触を
保つて挿入する為の穴を持つている。このホルダ
の先端に近い箇所には、浅い溝2Hが彫られてお
り、この溝の部分に、前記冷媒槽3の下面に固定
されたバネ2Cの先端に取付けられた鋼球2Pを
嵌込む事によつて、ホルダ2を固定する様にして
いる。この冷媒槽3は、図示しないが、何らかの
保持体によつて、鏡筒4の上部に固定されてい
る。又、この冷媒槽には、パイプ5を通じて、液
体ヘリウムが供給されると同時に、ここで気化し
たヘリウムガスがパイプ6を通じて外部へ排出さ
れる。7は、前記チツプ1に対向して配置された
引出電極で、中央部に小孔が開けられている。こ
の引出電極は、絶縁材料により形成された支持台
8の上面に固定されている。この支持台は、環状
に形成されており、その中央部には、円錐台形状
の孔9が開けられている。そして、この孔の内面
は熱良導体9Gで形成されている。この円錐台形
状の孔の一番径の小さい部分が前記引出電極の小
孔と略同じ大きさである。この支持台の内部の空
間部8Sには、熱交換器10及びパイプ11を通
じて、液体窒素が供給されると同時に、この空間
部8Sで気化した窒素ガスは、パイプ12を通じ
て排出される。この窒素ガスによる冷却を効率良
く行なう為、支持台8の上面には、開口が開けら
れている。13、14は夫々、前記鏡筒4の側壁
と冷媒槽3との間に固定されたベローズ、前記鏡
筒の側壁と支持台8との間に固定されたベローズ
である。これらのベローズ13,14によつて鏡
面上部において隔離された空間Aは、空間BとC
とから熱的に絶縁される。そして、空津BとCは
バイパス管15によつて繋がれている。16は、
前記熱交換器10を通じて送れて来るヘリウムガ
スを、前記空間A内のエミツタチツプ1の周辺に
導く為のパイプである。17は集束レンズ、18
a,18b,……,18jは加速電極である。1
9はブランキング用電極、20はブランキング用
絞りである。21は対物レンズ、22は、ヘリウ
ムイオンのターゲツト23上の位置を制御する偏
向器である。24は、前記加速電極18a,18
b,……,18jに夫々印加される加速電圧の分
圧電圧を決定する為の分圧抵抗体である。この分
圧抵抗体の一端pは前記引出電極7に繋がつてお
り、他端は大地に繋がつている。25は前記ホル
ダ2と引出電極7との間に印加する引出電圧を制
御する引出電圧制御源である。尚、実際には、前
記ホルダ2の中心軸に沿つて導体が埋め込まれて
おり、該導体の一方の先端部が該ホルダの一方の
端部中心部に取付けられた端子に繋つており、該
ホルダの他方の端部にエミツタチツプ1を取付け
た時に該エミツタチツプの取付け端部が前記導体
の他方の先端部に繋る様に構成されているので、
前記引出制御電源25からの引出電圧が印加され
るのは、前記ホルダ2の端部中心部に取付けられ
た端子と引出電極7との間になる。26は前記分
圧抵抗体24の一端pと大地間に印加される加速
電圧を制御する加速電圧制御電源である。27は
前記加速電圧制御電源26によつて制御された加
速電圧から、前記引出電圧制御電源25によつて
制御された引出電圧を差し引いて、その差に対応
した加速電圧が前記分圧抵抗体24の一端pと大
地間に印加されるように、前記加速電圧制御電源
26をコントロールする制御回路である。 In the figure, numeral 1 is an emitter tip, the tip of which is formed into an ultra-fine circular shape with a radius of curvature of several hundred to several thousand angstroms. Reference numeral 2 denotes a holder made of a material such as sapphire, which is an electrically insulating and thermally conductive material, for holding the chip. Reference numeral 3 denotes an annular refrigerant tank 3, which is made of a good thermal conductor and has a hole in its center for inserting the holder while maintaining thermal contact. A shallow groove 2H is carved near the tip of this holder, and a steel ball 2P attached to the tip of a spring 2C fixed to the lower surface of the refrigerant tank 3 is fitted into this groove. The holder 2 is fixed by this. Although not shown, this coolant tank 3 is fixed to the upper part of the lens barrel 4 by some kind of holder. Further, liquid helium is supplied to this refrigerant tank through a pipe 5, and at the same time, helium gas vaporized here is discharged to the outside through a pipe 6. Reference numeral 7 denotes an extraction electrode placed opposite to the chip 1, and has a small hole in the center. This extraction electrode is fixed to the upper surface of a support base 8 made of an insulating material. This support base is formed in an annular shape, and a truncated conical hole 9 is bored in the center thereof. The inner surface of this hole is made of a good thermal conductor 9G. The smallest diameter portion of this truncated conical hole has approximately the same size as the small hole of the extraction electrode. Liquid nitrogen is supplied to the space 8S inside the support base through the heat exchanger 10 and the pipe 11, and at the same time, nitrogen gas vaporized in the space 8S is discharged through the pipe 12. In order to efficiently perform cooling with this nitrogen gas, an opening is provided in the upper surface of the support base 8. Reference numerals 13 and 14 denote a bellows fixed between the side wall of the lens barrel 4 and the coolant tank 3, and a bellows fixed between the side wall of the lens barrel and the support base 8, respectively. Space A, which is separated above the mirror surface by these bellows 13 and 14, is separated from spaces B and C.
thermally insulated from the And, Kutsu B and C are connected by a bypass pipe 15. 16 is
This is a pipe for guiding the helium gas sent through the heat exchanger 10 to the vicinity of the emitter tip 1 in the space A. 17 is a focusing lens, 18
a, 18b, . . . , 18j are accelerating electrodes. 1
9 is a blanking electrode, and 20 is a blanking aperture. 21 is an objective lens, and 22 is a deflector that controls the position of helium ions on the target 23. 24 is the acceleration electrode 18a, 18
This is a voltage dividing resistor for determining the divided voltage of the accelerating voltage applied to each of b, . . . , 18j. One end p of this voltage dividing resistor is connected to the extraction electrode 7, and the other end is connected to the ground. Reference numeral 25 denotes an extraction voltage control source for controlling an extraction voltage applied between the holder 2 and the extraction electrode 7. In reality, a conductor is embedded along the central axis of the holder 2, and one tip of the conductor is connected to a terminal attached to the center of one end of the holder. Since the structure is such that when the emitter tip 1 is attached to the other end of the holder, the attachment end of the emitter tip is connected to the other tip of the conductor.
The extraction voltage from the extraction control power source 25 is applied between the terminal attached to the center of the end of the holder 2 and the extraction electrode 7. 26 is an accelerating voltage control power source that controls an accelerating voltage applied between one end p of the voltage dividing resistor 24 and the ground. 27 subtracts the extraction voltage controlled by the extraction voltage control power supply 25 from the acceleration voltage controlled by the acceleration voltage control power supply 26, and the acceleration voltage corresponding to the difference is applied to the voltage dividing resistor 24. This is a control circuit that controls the acceleration voltage control power source 26 so that the acceleration voltage is applied between one end p and the ground.
この様に成した装置は次の様に動作する。 The device constructed in this manner operates as follows.
先ず、エミツタチツプ1をホルダ2の先端面に
直接取付け、このホルダを冷媒槽3の中央の穴に
挿入し、鋼球2Pを溝2Hに嵌込む事により、こ
のホルダを冷媒槽に固定する。さて、液体ヘリウ
ムが供給された冷却槽3に接したホルダ2は、充
分に冷やされ、エミツタチツプ1は4〓程度に冷
却される。そして、熱交換器10内で充分冷やさ
れたヘリウムガスがパイプ16を通じて空間A内
に導かれ、そのガス分子が前記チツプ先端に付着
する。この時、ホルダ2と引出電極7との間に、
引出電圧制御電源25から引出電圧(25kボル
ト)が、この引出電極と加速電極18a,18
b,18cc,……,18jとの間に加速電圧制御
電源26から加速電圧(最大100kボルト)が
夫々印加される。この際、制御回路27は、前記
加速電圧制御電源26によつて制御された加速電
圧から、前記引出電圧制御電源25によつて制御
された引出電圧を差し引いて、その差に対応した
加速電圧(75kボルト)が前記分圧抵抗体24の
一端pと大地間に印加されるように、前記加速電
圧制御電源26をコントロールする。従つて、
25kボルトの引出電圧印加により、ヘリウムイオ
ンが引出され、最終的に、100kボルトまでの加
速されて、ターゲツト23に照射される。このイ
オン引出時、エミツタチツプ1からのイオンが、
引出電極7に当るが、この引出電極は支持台8に
よつて冷やされているので、この引出電極からエ
ミツタ1への輻射熱が無い。従つて、エミツタの
温度上昇が防止される。 First, the emitter tip 1 is directly attached to the front end surface of the holder 2, this holder is inserted into the hole in the center of the refrigerant tank 3, and the steel ball 2P is fitted into the groove 2H to fix the holder to the refrigerant tank. Now, the holder 2 in contact with the cooling bath 3 supplied with liquid helium is sufficiently cooled, and the emitter tip 1 is cooled down to about 4 degrees centigrade. Then, the helium gas sufficiently cooled in the heat exchanger 10 is introduced into the space A through the pipe 16, and the gas molecules adhere to the tip of the chip. At this time, between the holder 2 and the extraction electrode 7,
The extraction voltage (25k volts) from the extraction voltage control power supply 25 is applied to the extraction electrodes and the acceleration electrodes 18a, 18.
An accelerating voltage (maximum 100 kvolts) is applied from an accelerating voltage control power supply 26 between the accelerating voltages b, 18cc, . . . , 18j. At this time, the control circuit 27 subtracts the extraction voltage controlled by the extraction voltage control power supply 25 from the acceleration voltage controlled by the acceleration voltage control power supply 26, and controls the acceleration voltage ( The accelerating voltage control power source 26 is controlled so that 75 kV) is applied between one end p of the voltage dividing resistor 24 and the ground. Therefore,
Helium ions are extracted by applying an extraction voltage of 25 kV, and are finally accelerated to 100 kV and irradiated onto the target 23. During this ion extraction, the ions from emitter tip 1 are
This corresponds to the extraction electrode 7, but since this extraction electrode is cooled by the support stand 8, there is no radiant heat from this extraction electrode to the emitter 1. Therefore, the temperature of the emitter is prevented from rising.
[発明の効果]
本発明によれば、電気絶縁性を有する熱良導体
製のホルダが、挿脱が自在で、このホルダを挿入
した時にこのホルダの少なくとも略全側面と熱的
接触を保持することが可能な穴を持つ環状の冷媒
槽の該穴に挿入されるので、該ホルダにエミツタ
チツプの端面と直接接触する様に取付けられたエ
ミツタチツプは非常に良く冷却される。又、前記
ホルダの着脱が極めて簡単なので、該ホルダに取
付けられるエミツタチツプの交換も極めて容易と
成る。[Effects of the Invention] According to the present invention, the holder made of a good thermal conductor having electrical insulation properties can be inserted and removed freely, and when the holder is inserted, it is possible to maintain thermal contact with at least substantially all sides of the holder. The emitter tip mounted on the holder in direct contact with the end face of the emitter tip is very well cooled because it is inserted into the hole of the annular refrigerant bath having a possible hole. Furthermore, since the holder can be attached and detached very easily, the emitter tip attached to the holder can also be replaced very easily.
第1図は、本発明の一実施例として示したイオ
ンビーム装置の概略図、第2図は、従来のイオン
源の一部概略図である。
1:エミツタチツプ、2:ホルダ、2H:溝、
2C:バネ、2P:爪、3:冷媒槽、4:鏡筒、
5,6,11,12,16:パイプ、7:引出電
極、8:…支持台、9:孔、9G:熱良導体、1
0:熱交換器、13,14:ベローズ、15:パ
イパス管、17:集束レンズ、18a,18
b,:,18j:加速電極、19:ブランキング
用電極、20:ブランキング用絞り、21:対物
レンズ、22:偏向器、23:ターゲツト、2
4:分圧抵抗体、25:引出電圧制御電源、2
6:加速電圧制御電源、27:制御回路。
FIG. 1 is a schematic diagram of an ion beam apparatus shown as an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial schematic diagram of a conventional ion source. 1: Emitsuta tip, 2: Holder, 2H: Groove,
2C: Spring, 2P: Claw, 3: Refrigerant tank, 4: Lens barrel,
5, 6, 11, 12, 16: Pipe, 7: Extraction electrode, 8: Support stand, 9: Hole, 9G: Good thermal conductor, 1
0: heat exchanger, 13, 14: bellows, 15: bypass tube, 17: focusing lens, 18a, 18
b, :, 18j: acceleration electrode, 19: blanking electrode, 20: blanking aperture, 21: objective lens, 22: deflector, 23: target, 2
4: Voltage dividing resistor, 25: Output voltage control power supply, 2
6: Acceleration voltage control power supply, 27: Control circuit.
Claims (1)
触して該チツプを保持する電気絶縁性を有する熱
良導体製のホルダの挿脱が自在で、このホルダを
挿入した時にこのホルダの少なくとも略全側面と
熱的接触を保持することが可能な穴を持つ環状の
冷媒槽、前記チツプの周囲にイオン化されるガス
を供給する手段、前記チツプに対向して配置され
る引出電極を備えたイオン源。1 Emitsuta Chip, a holder made of a thermally good conductor with electrical insulation properties that holds the chip by directly contacting the end face of the chip can be inserted and removed freely, and when this holder is inserted, it comes into thermal contact with at least substantially all sides of this holder. an ion source comprising: an annular refrigerant tank having a hole capable of holding the chip; means for supplying ionized gas around the chip; and an extraction electrode disposed opposite the chip.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60083353A JPS61240543A (en) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | Ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60083353A JPS61240543A (en) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | Ion source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61240543A JPS61240543A (en) | 1986-10-25 |
| JPH0584019B2 true JPH0584019B2 (en) | 1993-11-30 |
Family
ID=13800071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60083353A Granted JPS61240543A (en) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | Ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61240543A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5677365B2 (en) * | 2012-05-11 | 2015-02-25 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Charged particle microscope |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58117053U (en) * | 1982-02-04 | 1983-08-10 | 日本電子株式会社 | Field ionization type ion source |
-
1985
- 1985-04-18 JP JP60083353A patent/JPS61240543A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61240543A (en) | 1986-10-25 |
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