[发明专利]会聚离子束装置

说明书

本发明提供会聚离子束装置，其能够高精度地进行发射尖锥的末端的调整而不会使FIB光学系统的会聚特性、对准特性降低。该会聚离子束装置具有：真空容器；配置在所述真空容器内、末端被尖锐化的发射尖锥；气体电场电离离子源；会聚透镜；第一偏转器；第一光圈；物镜，其使通过所述第一偏转器后的所述离子束会聚；以及试样台，并且在至少具有会聚透镜、第一光圈、第一偏转器以及物镜的光学系统与试样台之间形成针对离子束在点状区域中发生反应的信号产生源，并以使从信号产生源输出的信号和由第一偏转器对离子束进行的扫描对应的方式生成发射尖锥的扫描电场离子显微镜像。

技术领域

本发明涉及具有产生气体离子的气体电场电离型的离子源的会聚离子束装置。

背景技术

以往，作为用于进行半导体器件等试样的观察、各种评价、分析等、或者在从试样取出微细的薄片试样之后将该薄片试样固定在试样支架上而制作TEM试样的装置，公知有会聚离子束装置。

该会聚离子束装置具有产生离子的离子源，将这里产生的离子之后作为会聚离子束(FIB：Focused Ion beam)而进行照射。

作为这样的会聚离子束装置中所使用的离子源，存在几种，例如公知有等离子体型离子源、液体金属离子源，但作为与这些离子源相比能够产生高亮度且射束直径较小的会聚离子束的离子源，公知有气体电场电离型离子源(GFIS：Gas Field Ion Source)(例如，参照专利文献1)。

气体电场电离型离子源主要具有末端被原子级别尖锐化的发射尖锥、向发射尖锥的周围提供氦(He)等气体的气体源、使发射尖锥冷却的冷却部、以及配设在远离发射尖锥的末端的位置的引出电极。

在这样的结构中，在提供气体之后，若对发射尖锥与引出电极之间施加引出电压并且冷却发射尖锥，则气体会被发射尖锥的末端部的高电场电场电离而离子化从而成为气体离子。该气体离子在从保持在正电位的发射尖锥排斥而被引出到引出电极侧之后，一边被适度地加速一边被会聚，由此成为会聚离子束。

尤其是从气体电场电离型离子源产生的离子由于像上述那样高亮度且光源直径较小，能量的扩展也小，因此能够在保持缩小射束直径的状态下照射到试样。因此，能够实现观察时的高分辨率化和微细的蚀刻加工等。

使用这样的气体电场电离型离子源的会聚离子束装置为了使离子束稳定化而需要预先对发射尖锥的末端进行调整。在进行发射尖锥的末端的调整时，是通过在气体电场电离型离子源的后级侧设置微通道板(MCP，micro channel plate)而形成发射尖锥的电场离子显微镜(FIM：Field Ion Microscope)像、或者使用设置在FIB光学系统内的偏转器和光圈来形成扫描FIM像等进行的(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开平7-240165号公报

专利文献2：国际公开第2011/055521号

然而，例如像专利文献2那样，在光学系统的内部设置用于形成扫描FIM像的光圈的结构中，存在如下课题：若为了缩短离子束的照射轴长而使光圈为小型，则对准变难。另外，存在如下课题：若为了容易进行对准而使光圈变大，则扫描FIM像的分辨率恶化而无法高精度地进行发射尖锥的末端的调整。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种会聚离子束装置，其能够高精度地进行发射尖锥的末端的调整而不会使FIB光学系统的会聚特性、对准特性降低。

即，本发明的会聚离子束装置具有以下结构。