[发明专利]离子束装置

说明书

技术领域

本发明涉及离子显微镜及离子束加工观察装置等离子束装置、以及离子束装置与电子显微镜的复合装置。

背景技术

只要在使电子进行扫描的状态下照射到试样，并检测从试样释放的二次带电粒子，就能够观察试样表面的结构。这被称为扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，以下简称为SEM）。另外，能够使用离子束观察试样表面的结构。这被称为扫描离子显微镜（Scanning Ion Microscope，以下简称为SIM）。离子束与电子束相比，对试样表面的信息敏感。在电子束中，无法忽略作为电子波的性质，由于衍射效果而产生相差，但离子束比电子重，因此能够忽略由衍射效果引起的相差。

在离子显微镜中，作为离子源，优选气体电场电离离子源。气体电场电离离子源能够产生能量宽度窄的离子束。另外，离子产生源由于尺寸小，因此能够产生微细的离子束。

在离子显微镜中，为了以高信号／干扰比观察试样，需要得到较大的电流密度的离子束。因此，需要增大电场电离离子源的离子放射角电流密度。为了增大离子放射角电流密度，只要增大发射器芯片附近的离子材料气体（离子化气体）的分子密度即可。

由于每单位压力的气体分子密度与气体的温度成反比，因此为了增大发射器芯片附近的离子化气体的分子密度，只要将发射器芯片冷却为极低温，并使发射器芯片周围的气体的温度低温化即可。

另外，通过增大发射器芯片附近的离子化气体的压力，也能够增大发射器芯片附近的离子化气体的分子密度。通常，发射器芯片周围的离子化气体的压力是10^-2～10Pa左右。并且，当提高离子化气体的压力，使离子材料气体的压力为大约1Pa以上，则离子束与中性气体碰撞而中性化，导致离子电流减少。

另外，通过提高离子化气体的压力，当电场电离离子源内的气体分子的个数增多时，与高温的真空容器壁碰撞而高温化的气体分子与发射器芯片碰撞的频率变高。因此，发射器芯片的温度上升，且离子电流下降。为了防止这种情况，在电场电离离子源中，设有机械地包围发射器芯片周围的气体离子化室。

在专利文献1中公开了构成为气体离子化室利用离子引出电极包围发射器芯片，并且在离子引出电极上设有离子化气体的导入口的例子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-240165号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，如专利文献1那样，现有的气体离子化室构成为利用离子引出电极，并且在以高电压浮起的离子引出电极上设有离子化气体的导入口，因此在气压高的离子化气体的导入口附近，存在引起辉光放电的危险。因此，为了避免辉光放电，存在无法通过只使气压下降，提高气体导入压力，增大离子电流之类的课题。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题，本发明的特征在于，在离子束装置的气体电场电离离子源中，从设在保持为接地电位的结构体上的气体导入口供给离子化气体。

发明效果

根据上述结构，由于将气压更高的离子化气体的导入口附近保持为接地电位，因此能够降低在离子化气体导入口附近的辉光放电。因此，能够提高气体导入压力，提高离子化气体的压力，增大离子电流，从而能够以高信号／干扰比观察试样。

附图说明

图1是离子束装置的第一实施例的概略结构图。

图2是离子束装置的第二实施例的概略结构图。

图3是离子束装置的第三实施例的概略结构图。

图4是离子束装置的第四实施例的概略结构图。

图5是离子束装置的第五实施例的概略结构图。

图6是离子束装置的第六实施例的概略结构图。

图7是离子束装置的第七实施例的概略结构图。

图8是离子束装置的第八实施例的概略结构图。

图9是离子束装置的第九实施例的概略结构图。

图10是说明离子化气体的导入口的配置位置的图。

具体实施方式