本发明专利技术提供集束离子束装置，其搭载有能够使从更高亮度的气体电场电离离子源释放的离子沿着离子光学系统的光轴长时间稳定持续释放，且能够长时间形成集束离子束的气体电场电离离子源集。在搭载有具有释放离子的发射极的气体电场电离离子源的集束离子束装置中，发射极采取使尖锐化的铱和异类金属细线固定而成的形状。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供集束离子束装置，其搭载有能够使从更高亮度的气体电场电离离子源释放的离子沿着离子光学系统的光轴长时间稳定持续释放，且能够长时间形成集束离子束的气体电场电离离子源集。在搭载有具有释放离子的发射极的气体电场电离离子源的集束离子束装置中，发射极采取使尖锐化的铱和异类金属细线固定而成的形状。【专利说明】集束离子束装置
本专利技术设及搭载有气体电场电离离子源的集束离子束装置。
技术介绍
W下，将集束离子束装置(FIB:Focused Ion Beam)装置的气体电场电离离子源 (GFIS:Gas Field Ion Source)中的产生离子的尖锐化的针状电极称为针尖(Tip)。 W往，在搭载有气体电场电离离子源的集束离子束装置中，为了得到高分辨率的 图像，将针尖的尖端尖锐化到由数个程度的原子构成。 首先，参照图10对气体电场电离离子源的离子产生原理进行说明。 向气体电场电离离子源室内供给待离子化的气体，在尖锐化的针尖500周边存在 待离子化的氮、氨等的气体分子或原子(运里代表性地记载为气体分子)501。针尖500通过 冷却装置(省略图示)被冷却。 然后，通过电源502向针尖500与导出电极503之间施加电压，当在针尖500的前端 的周边产生高电场时，在针尖500周边飘浮的气体分子501极化，通过极化力被吸引到针尖 500的前端。然后，被吸引的气体分子501通过针尖500的前端的高电场进行离子化。所产生 的离子504从导出电极503的开口部503a通过下游的离子光学系统(省略图示)朝试样(省略 图示)释放。 该气体电场电离离子源，其释放离子504的束(离子束)的区域的大小、也即气体电 场电离离子源的源极尺寸(实质的离子释放区域)极小，因而成为亮度高的离子源，能够在 试样上形成极细的FIB。 图Il(A)~(C)示出现有的针尖500的概略形状。图Il(A)示出针尖500的整体形状。 针尖500形成为将直径数lOOwnW下的细线的尖端通过电解研磨（也称之为湿蚀刻)等的工 艺而变细变尖的形状。图Il(B)是针尖500的前端部P的放大图，针尖500在前端部P具有微小 突起505。微小突起505是如图Il(C)所示由数层的原子层形成的大致=角锥形状，微小突起 505的顶点部由多个原子构成。在形成集束离子束时，在最前端(顶点）的原子位置释放气体 分子的离子504。W下，将运样的突起505称作角锥结构。 W往，公知有使用鹤制针尖的气体电场电离离子源、和搭载了使用鹤制针尖的气 体电场电离离子源的离子显微镜(也称为集束离子束装置）。一般公知的是，针尖材料使用 单晶材料通过电解研磨等来制作，针尖表面的原子密度低的晶面易被尖锐化。在鹤针尖的 情况下，< 111 >方向被尖锐化。鹤的{111}晶面是3次旋转对称，{110}晶面或{112}晶面成 为锥体结构的侧面(锥面)而成为=角锥结构。顶点部由3个原子(也称为3聚体)构成的结构 变得稳定，从该3个原子的各方的位置释放离子。 作为在鹤针尖中W前端由数个原子构成的方式进行尖锐化的方法，公知有使用氮 或氧的电场感应气体蚀刻、热分面(facet)和重塑(remolding)等的方法，通过运些方法能 够再现性良好地使< 111 >方向尖锐化。 运样的针尖500安装在针尖组件上，构成气体电场电离离子源。图12是现有的针尖 组件506的立体图。 针尖组件506具有：固定在绝缘性的基底部材507上的1对通电销508、在1对通电销 508的前端部间连接的由鹤等的高烙点细线构成的灯丝509、W及电和机械性固定在灯丝 509上的针状的针尖500。针尖500通过点焊等与灯丝509固定连接，通过使电流流过通电销 508之间来对灯丝509进行高溫加热，该热被传导到针尖500，可W对针尖500进行加热。从针 尖500的前端部释放离子。1根针形状的针尖500最初使由电或机械固定在灯丝509上的圆形 截面的细线构成的针尖材料经过电解研磨等的工艺，使前端尖锐化到原子数量级。针尖500 由高纯度的鹤、银等的单晶构成。 图13是现有的气体电场电离离子源510的基本结构例。 气体电场电离离子源510具有导出电极503、针尖组件506、离子源气体供给部511、 冷却装置512、W及导出电源部(省略图示)等而进行动作。 导出电极503与针尖500的前端分开配设，具有开口部503a。导出电极503将从针尖 500释放的离子504引导到开口部503a的下游的离子光学系统。 导出电源(省略图示)可W向导出电极503与针尖500之间施加导出电压，从而在针 尖500的前端使气体分子501离子化而生成离子504，将该离子504导出到导出电极503侧。 离子源气体供给部511能够向针尖500的周围供给由待离子化的气体分子501构成 的微量的气体(例如，氮气等，W能够通过阀511a调整流量的方式经由气体导入管51化与离 子源室513连通。 冷却装置512利用液体氮或液体氮等的冷媒冷却从针尖500和离子源气体供给部 511向离子源室513供给的气体分子501。在冷却装置512产生的低溫冷媒经由连接部512a与 包围针尖组件506的壁面514和气体导入管511b接触，对它们和离子源室内513内也进行冷 却。 然后，对在前端具有微小突起的针尖的现有的制作工艺进行说明。针尖的制作工 艺公知有例如电解研磨、电场感应气体蚀刻、热分面、重塑等的方法。 电场感应气体蚀刻是在使用电场离子显微镜(FIM:Field Ion Microscope)对W 氮等作为成像气体的FIM像的观察中导入氮气，对鹤针尖进行蚀刻的方法。氮的电场电离强 度比氮的电场电离强度低，因而氮气无法接近能够观察FIM像的区域(即氮进行电场电离的 区域），而被吸附于从鹤针尖的前端略微离开的针尖侧面。然后，氮气与针尖表面的鹤原子 结合而形成鹤氮化物。由于鹤氮化物的电场蒸发强度低，因而仅对从氮气所吸附的前端略 微离开的针尖侧面选择性进行蚀刻。此时，由于鹤针尖的前端的鹤原子未被蚀刻，因而可获 得具有比进行了电解研磨的针尖更尖锐化的前端的针尖(例如，参照专利文献1)。 热分面是在氧气氛中对电解研磨后的针尖进行加热，从而使特定的晶面成长，在 针尖的前端形成多面体结构的方法(例如，参照专利文献2)。 重塑是在超高真空中对电解研磨后的针尖加热和施加高电压，从而在针尖的前端 形成晶面的方法(例如，参照专利文献3)。 并且，W往，作为针尖的前端为1个的原子的结构的针尖的形成方法，公知有运样 的方法:在鹤或钢的针尖表面电锻金、销、钮、银、锭或者它们的合金之后，实施电解研磨或 加热来W单一原子作为终端(例如，参照专利文献4)。 并且，W往，公知有利用搭载了使用鹤针尖的气体电场电离离子源的氮FIB的扫描 离子显微镜(也称为FIB装置)（例如，参照非专利文献1)。 并且，W往公知有:在利用搭载了使用鹤针尖的气体电场电离离子源的氮FIB的扫 描离子显微镜中，W由释放离子的鹤针尖的前端由3个鹤原子构成的3聚体作为终端(例如， 参照非专利文献2)。 并且，W往，为了针对作为针尖的材料比鹤化学耐性强的银形成具有银细线的前 端是一个原子的角锥结构的针尖，必须将氧导入到本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种集束离子束装置，其至少搭载有具有释放离子的发射极的气体电场电离离子源，其特征在于，所述发射极是使尖锐化的铱和异类金属细线固定而成的形状。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：八坂行人，小堺智一，松田修，杉山安彦，相田和男，荒卷文朗，大庭弘，
申请(专利权)人：日本株式会社日立高新技术科学，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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