(57)【要約】【課題】緊張した微細な空中配線を形成する技術を提供する。【解決手段】原料ガスを供給した領域に収束した第１の荷電粒子ビームを照射することにより空中配線５３０を形成し、第１の荷電粒子ビームの照射により形成された空中配線５３０に、第２の荷電粒子ビームＩＢを照射することにより空中配線５３０を緊張させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空中配線の形成方法であって、
原料ガスを供給した領域に収束した第１の荷電粒子ビームを照射することにより空中配線を形成し、
前記第１の荷電粒子ビームの照射により形成された空中配線に、第２の荷電粒子ビームを照射することにより前記空中配線を緊張させる
空中配線の形成方法。
【請求項２】
請求項１記載の空中配線の形成方法であって、
前記空中配線の形成領域を収束した前記第２の荷電粒子ビームで走査することにより前記空中配線を緊張させる
空中配線の形成方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の空中配線の形成方法であって、
前記第２の荷電粒子ビームは、イオンビームである
空中配線の形成方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか記載の空中配線の形成方法であって、
前記原料ガスは、炭素を含むガスである
空中配線の形成方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか記載の空中配線の形成方法であって、
前記第１の荷電粒子ビームは、イオンビームである
空中配線の形成方法。
【請求項６】
荷電粒子線を屈折させるための導電性のフィラメントを有する荷電粒子線プリズムの製造方法であって、
間隙が設けられた導電性部材上に、前記間隙を渡すように導電性ワイヤを取り付ける工程と、
前記導電性ワイヤを切断することにより整列された導電性チップ対を形成する工程と、
前記導電性チップ対に原料ガスを供給するとともに、前記原料ガスが供給された領域に収束した第１の荷電粒子ビームを照射して前記フィラメントを前記導電性チップ対間に形成する工程と
を備える荷電粒子線プリズムの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の荷電粒子線プリズムの製造方法であって、さらに、
前記フィラメントに第２の荷電粒子ビームを照射することにより前記フィラメントを緊張させる工程を備える
荷電粒子線プリズムの製造方法。
【請求項８】
請求項６または７記載の荷電粒子線プリズムの製造方法であって、
前記導電性チップ対を形成する工程は、
電解エッチングにより前記導電性ワイヤを細線化する工程と、
前記導電性ワイヤの細線化された部分を収束イオンビームにより切断する工程と
を含む荷電粒子線プリズムの製造方法。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれか記載の荷電粒子線プリズムの製造方法であって、
前記原料ガスは、炭素を含むガスであり、
前記フィラメントは、前記第１の荷電粒子ビームの照射により形成されるダイヤモンド状炭素からなる
荷電粒子線プリズムの製造方法。
【請求項１０】
荷電粒子線を屈折させるための導電性のフィラメントを有する荷電粒子線プリズムであって、
前記フィラメントは、間隙が設けられた導電性部材上に前記間隙を渡すように取り付けられた導電性ワイヤを前記間隙上において切断することにより形成される整列された導電性チップ対に原料ガスを供給するとともに、前記原料ガスが供給された領域に収束した第１の荷電粒子ビームを照射することにより前記導電性チップ対間に形成される
荷電粒子線プリズム。
【請求項１１】
荷電粒子線の干渉縞を用いた観察方法であって、
入射した荷電粒子線を複数に分割するとともに、分割された前記複数の荷電粒子線を重畳する荷電粒子線プリズムを準備し、
可干渉な荷電粒子線を射出し、
前記荷電粒子線プリズムに前記可干渉な荷電粒子線を入射させることにより干渉縞を形成する
観察方法であり、
前記荷電粒子線プリズムを準備する工程は、
間隙が設けられた導電性部材上に前記間隙を渡すように導電性ワイヤを取り付ける工程と、
前記間隙上において前記導電性ワイヤを切断することにより整列された導電性チップ対を形成する工程と、
前記導電性チップ対に原料ガスを供給するとともに、前記原料ガスが供給された領域に収束した荷電粒子ビームを照射して前記荷電粒子線を屈折させるための導電性のフィラメントを前記導電性チップ対間に形成する工程とを含む
観察方法。
【請求項１２】
電子顕微鏡であって、
可干渉な電子線を射出する電子線射出部と、
前記電子線射出部から射出された前記可干渉な電子線を複数に分割するとともに、分割された前記複数の電子線を重畳する電子線プリズムと、
前記複数の電子線が重畳されることにより形成される干渉縞を拡大する電子線光学系と
を備え、
前記電子線プリズムは、
間隙が設けられた導電性部材上に前記間隙を渡すように取り付けられた導電性ワイヤを前記間隙上において切断することにより形成される整列された導電性チップ対と、
前記導電性チップ対に原料ガスを供給するとともに、前記原料ガスが供給された領域に収束した荷電粒子ビームを照射することにより前記導電性チップ間に形成された前記電子線を屈折させるための導電性のフィラメントと
を有する
電子顕微鏡。
【請求項１３】
電子顕微鏡において電子線の干渉縞を形成する干渉縞の形成方法であって、
入射した電子線を複数に分割するとともに、分割された前記複数の電子線を重畳する電子線プリズムを準備し、
前記電子顕微鏡の電子線源から可干渉な電子線を射出し、
前記電子線プリズムに前記可干渉な電子線を入射させることにより干渉縞を形成する
干渉縞の形成方法であり、
前記電子線プリズムを準備する工程は、
間隙が設けられた導電性部材上に前記間隙を渡すように導電性ワイヤを取り付ける工程と、
前記間隙上において前記導電性ワイヤを切断することにより整列された導電性チップ対を形成する工程と、
前記導電性チップ対に原料ガスを供給するとともに、前記原料ガスが供給された領域に収束した荷電粒子ビームを照射して前記電子線を屈折させるための導電性のフィラメントを前記導電性チップ間に形成する工程とを含む
干渉縞の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、緊張化した空中配線を形成する技術と、当該空中配線を用いて荷電粒子を屈折させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界放出型の電子線源を有する透過型電子顕微鏡において、電子線の経路上に電子線バイプリズムを設けることにより、電子線を分割および重畳し、電子線の干渉縞を形成することが行われる。このように形成された電子線の干渉縞は、重畳される電子線の位相差が変化することによってその形態が変化する。そのため、分割された電子線のうちの１つの電子線の経路上において試料が電子線と相互作用するように試料を配置することにより、電子線の位相のみが試料との相互作用により変化する場合においても、電子線と試料との相互作用の状況を観察することが可能となる。このような観察方法（電子線ホログラフィ）によれば、電子線の位相を変化させ振幅を変化させない電場や磁場等の状態を可視化することが可能となる。
【０００３】
電子線ホログラフィにより観察を行う場合、干渉縞のコントラストを高くし、干渉が観察される領域（干渉領域）を広くするため、電子線を屈折させるための導電性のフィラメントをより細くするのが望ましい。しかしながら、従来の電子線バイプリズムのフィラメントは、溶融したガラス棒を引き延ばして引き延ばされたガラス上に金属を蒸着する方法、あるいは、白金（Ｐｔ）の単線を引き延ばす方法等により形成されてきた。このようにガラス棒や白金線の引き延ばしによりフィラメントを形成しても、形成されるフィラメントの直径は５００ｎｍ近くとなり、コントラストの高さや干渉領域の広さを十分に向上させることは困難であった。また、ガラス棒や白金線の引き延ばしは、熟練した手作業により行われる。そのため、良好な電子線バイプリズムを工業的に生産することは困難であった。
【０００４】
ところで、収束イオンビームを用いた化学蒸着法（ＦＩＢ−ＣＶＤ）により、直径がｎｍオーダの空中配線を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このＦＩＢ−ＣＶＤ法によれば、電子線バイプリズムのフィラメントとして使用可能な細い空中配線を形成することが可能となると考えられる。
【０００５】
しかしながら、このようなＦＩＢ−ＣＶＤ法によっても、屈曲のない空中配線（フィラメント）を形成することは困難であった。フィラメントが屈曲している場合、外部の振動に伴ってフィラメントが振動することにより、電子線の経路に変化が生じ、電子線ホログラフィにおいて観察される干渉縞のコントラストが低下するおそれがある。また、電子線バイプリズムのほか、直径がｎｍオーダの緊張した空中配線を形成することも求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−６９３２５号公報
【特許文献２】特開２００２−３１７２７２号公報
【特許文献３】特開２００１−１０７２５２号公報
【特許文献４】ＷＯ２００４／０７７５３６号国際公開パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、緊張した微細な空中配線を形成する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］
空中配線の形成方法であって、原料ガスを供給した領域に収束した第１の荷電粒子ビームを照射することにより空中配線を形成し、前記第１の荷電粒子ビームの照射により形成された空中配線に、第２の荷電粒子ビームを照射することにより前記空中配線を緊張させる空中配線の形成方法。この方法によれば、空中配線は収束した第１の荷電粒子ビームの照射位置に形成されるので、空中配線の微細化を図ることができるとともに、形成された空中配線が第２の荷電粒子ビームの照射により緊張する。そのため、緊張した微細な空中配線を形成することがより容易となる。
【００１０】
［適用例２］
適用例１記載の空中配線の形成方法であって、前記空中配線の形成領域を収束した前記第２の荷電粒子ビームで走査することにより前記空中配線を緊張させる空中配線の形成方法。空中配線の形成領域を走査することにより、第２の荷電粒子ビームの平均照射量を低減することができるので、空中配線の緊張状態をより容易に制御することができる。
【００１１】
［適用例３］
適用例１または２記載の空中配線の形成方法であって、前記第２の荷電粒子ビームは、イオンビームである空中配線の形成方法。荷電粒子ビームとしてイオンビームを用いることにより、空中配線に十分なエネルギを与えることができるので、より確実に空中配線を緊張させることが可能となる。
【００１２】
［適用例４］
適用例１ないし３のいずれか記載の空中配線の形成方法であって、前記原料ガスは、炭素を含むガスである空中配線の形成方法。原料ガスとして炭素を含むガスを供給することにより、ダイヤモンド状炭素からなる空中配線が形成される。ダイヤモンド状炭素からなる空中配線には、導電性を持たせることが可能であるので、導電性を有し緊張した微細な配線を形成することがより容易となる。
【００１３】
［適用例５］
適用例１ないし４のいずれか記載の空中配線の形成方法であって、前記第１の荷電粒子ビームは、イオンビームである空中配線の形成方法。一般に、ダイヤモンド状炭素の導電率は、ダイヤモンド状炭素に導入される不純物によって変化する。本適用例によれば、第１の荷電粒子ビームとしてイオンビームを用いることにより、ダイヤモンド状炭素に不純物を導入し、ダイヤモンド状炭素の導電率を制御することがより容易となる。
【００１４】
［適用例６］
荷電粒子線を屈折させるための導電性のフィラメントを有する荷電粒子線プリズムの製造方法であって、間隙が設けられた導電性部材上に、前記間隙を渡すように導電性ワイヤを取り付ける工程と、前記間隙上において前記導電性ワイヤを切断することにより整列された導電性チップ対を形成する工程と、前記導電性チップ対に原料ガスを供給するとともに、前記原料ガスが供給された領域に収束した第１の荷電粒子ビームを照射して前記フィラメントを前記導電性チップ対間に形成する工程とを備える荷電粒子線プリズムの製造方法。荷電粒子線プリズムは、フィラメントを挟み込むように設けられた電極対と、フィラメントとの間に電圧を印加することにより作動する。これらの電極対は、通常、フィラメントに近接して設けられるので、フィラメントの電極対との間の位置関係を正確に設定することが求められる。また、フィラメントは、荷電粒子線の通過方向に対して垂直に配置されるのが望ましい。この適用例によれば、フィラメントが形成される導電性チップ対が、導電性ワイヤを切断することにより形成されるので、導電性チップ対を十分に高い精度で整列し、フィラメントの形成位置をより的確に設定することが可能となる。
【００１５】
［適用例７］
適用例６記載の荷電粒子線プリズムの製造方法であって、さらに、前記フィラメントに第２の荷電粒子ビームを照射することにより前記フィラメントを緊張させる工程を備える荷電粒子線プリズムの製造方法。フィラメントに第２の荷電粒子ビームを照射してフィラメントを緊張させることにより、フィラメントの屈曲を抑制することができる。そのため、屈曲したフィラメントが振動することによる荷電粒子線の経路の変動を抑制することができる。
【００１６】
［適用例８］
適用例６または７記載の荷電粒子線プリズムの製造方法であって、前記導電性チップ対を形成する工程は、電解エッチングにより前記導電性ワイヤを細線化する工程と、前記導電性ワイヤの細線化された部分を収束イオンビームにより切断する工程とを含む荷電粒子線プリズムの製造方法。導電性ワイヤを細線化して、細線化された部分を収束イオンビームにより切断することにより、導電性チップ対の形成に要する時間を低減するとともに、より的確な位置で導電性ワイヤを切断することが可能となる。
【００１７】
［適用例９］
適用例６ないし８のいずれか記載の荷電粒子線プリズムの製造方法であって、前記原料ガスは、炭素を含むガスであり、前記フィラメントは、前記第１の荷電粒子ビームの照射により形成されるダイヤモンド状炭素からなる荷電粒子線プリズムの製造方法。ダイヤモンド状炭素からなる空中配線には、導電性を持たせることが容易であるので、緊張した微細なフィラメントを形成することがより容易となる。
【００１８】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、空中配線の形成方法、荷電粒子線プリズムとその製造方法、その荷電粒子線プリズムあるいは荷電粒子線プリズムの製造方法を適用した荷電粒子線の干渉縞を用いた観察方法、それらの荷電粒子線プリズムおよび荷電粒子線プリズムを適用した電子線プリズムを有する電子顕微鏡および電子顕微鏡における干渉縞の形成方法等で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電子線ホログラフィ顕微鏡により電子線ホログラムが形成される様子を示す説明図。
【図２】電子線プリズムの形成工程を示す工程図。
【図３】電子線プリズムの形成工程を示す工程図。
【図４】タングステンワイヤの細線化処理方法を示す説明図。
【図５】ＦＩＢ−ＣＶＤ装置の構成を示す概略構成図。
【図６】タングステンチップ間に形成されたＤＬＣワイヤの電子顕微鏡写真。
【図７】ＤＬＣワイヤの緊張化を行う様子を示す説明図。
【図８】ＤＬＣワイヤが緊張する様子を示す走査イオン顕微鏡写真。
【図９】ＤＬＣワイヤの構造が変化する様子を示す透過型電子顕微鏡写真。
【図１０】従来と同径のフィラメントと本実施例のフィラメントとを用いて形成された電子線の干渉縞。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明する。
Ａ．電子線ホログラフィ顕微鏡：
図１は、本発明の一実施例を適用する電子線ホログラフィ顕微鏡１０により電子線ホログラムが形成される様子を示す説明図である。この電子線ホログラフィ顕微鏡１０は、電子線照射装置１００と、対物レンズ２００と、電子線プリズム３００とを備えている。なお、電子線ホログラフィ顕微鏡１０は、像面に形成された像を観察面に拡大投影するための中間レンズおよび投影レンズと、観察面に拡大投影された像を取得する撮像装置とを有しているが、図１では、それらの図示を省略している。
【００２１】
電子線照射装置１００は、電子源１１０と、集束レンズ１２０とを有している。所定の加速電圧で加速され電子源１１０から射出された電子線は、集束レンズ１２０によってほぼ平行な電子線となる。ほぼ平行な電子線は、試料ＳＰＣが配置された試料面を通過して、対物レンズ２００に入射する。対物レンズ２００に入射した電子線は、一旦収束された後、電子線プリズム３００に入射する。
【００２２】
図１に示すように、試料ＳＰＣは、試料面のうちのほぼ半分の観察領域ＡＯに配置される。試料ＳＰＣが配置された観察領域ＡＯでは、入射した電子線が試料ＳＰＣと相互作用することにより、波動としての電子線（電子波）の位相や振幅が変化する。一方、試料面のうち試料ＳＰＣが配置されていない領域（真空領域）ＡＶを通過した電子線は、試料ＳＰＣとの相互作用がないため、電子波の位相や振幅は変化しない。以下では、観察領域ＡＯを通過した電子波を物体波Ψｏとも呼び、真空領域ＡＶを通過した電子波を参照波Ψｒとも呼ぶ。
【００２３】
電子線プリズム３００は、導電性のフィラメント３１０と、フィラメント３１０を挟み込む一対の接地電極３２０とから構成されている。フィラメント３１０には、接地電極３２０に対して正の電圧が印加される。なお、図１では、接地電極３２０を平行平板として描いているが、接地電極３２０の形状はこの限りでない。一般に、接地電極３２０は、フィラメント３１０に面する側が平面となっていれば、種々の形状とすることが可能である。
【００２４】
フィラメント３１０に正の電圧を印加することにより、負の電荷を持つ電子がフィラメント３１０に引き寄せられる。これにより、試料面を通過して電子線プリズム３００に入射した電子線は、物体波Ψｏと参照波Ψｒとに分割され、分割された物体波Ψｏと参照波Ψｒとは互いに重畳されるように屈折し、物体波Ψｏと参照波Ψｒとが重畳される。
【００２５】
このとき、電子源１１０から射出される電子線が可干渉であれば、像面において重畳された物体波Ψｏと参照波Ψｒとが干渉して、電子の干渉縞ＩＦＦが形成される。なお、可干渉な電子源としては、例えば、電界放出型の電子銃を用いることが可能である。このように形成される干渉縞ＩＦＦは、物体波Ψｏと参照波Ψｒとの位相差が変化することによりその形態が変化する。そのため、試料面において電子線が電場や磁場などと相互作用して物体波Ψｏの位相が変化すると、干渉縞ＩＦＦに歪みが生じる。そこで、干渉縞の歪みを解析することにより、物体波Ψｏの位相が再生され、位相差を生じさせる電場や磁場等の状態を可視化することが可能となる。なお、試料ＳＰＣにより電子線が遮られ、物体波Ψｏの振幅が小さくなった場合には、試料の像ＩＳＰが像面に形成される。
【００２６】
干渉縞の歪みを解析して物体波Ψｏの位相を再生する処理は、像面に形成された干渉縞ＩＦＦを観察面に拡大投影した干渉縞に対して行われる。具体的には、像面に形成された干渉縞ＩＦＦは、中間レンズと投影レンズ（いずれも図示しない）とによって観察面に拡大投影される。観察面に拡大投影された干渉縞は、観察面に設けられた電荷結合素子（ＣＣＤ）等の撮像装置（図示しない）により取得される。そして、撮像装置により取得された干渉縞をコンピュータや光学装置等を用いて処理することにより、物体波Ψｏの位相を再生することができる。なお、像面に形成された干渉縞ＩＦＦは、中間レンズおよび投影レンズにより観察面に拡大投影される。そのため、これらの電子線レンズ群は、干渉縞を拡大する電子線光学系とも言うことができる。
【００２７】
Ｂ．電子線プリズムの形成：
図２および図３は、電子線プリズム３００（図１）を構成するフィラメント３１０の形成工程を示す工程図である。本実施例の電子線プリズム３００の形成工程では、まず、フィラメント３１０を形成するためのホルダ５１０が準備される（図２（ａ））。ホルダ５１０は、円環板状の枠部５１２と、枠部５１２から内側に延びるフィラメント保持部５１４とを有する板状の部材である。ホルダ５１０は、銅やステンレス等、種々の金属材料で形成することが可能である。但し、ホルダ５１０の形状や材質は、必ずしもこの限りでない。一般的に、電子線の経路となる間隙を有し、導電性を有している部材であれば、ホルダの形状や材質を種々変更することも可能である。なお、電子線プリズム３００の接地電極３２０は、枠部５１２に設けられた略半円形の穴５１６に挿入される。接地電極３２０の取付方法については、本発明と直接の関連がないため、その説明を省略する。
【００２８】
次いで、図２（ｂ）に示すように、フィラメント保持部５１４の間の空隙を渡すように、タングステンワイヤ５２０がホルダ５１０上に取り付けられる。タングステンワイヤ５２０とホルダ５１０とは、例えば、導電性ペーストや接着剤により取り付けられる。後述するように、タングステンワイヤ５２０は細線化される。そのため、タングステンワイヤ５２０としては、直径が１００μｍ以下のワイヤを用いるのが好ましい。なお、ホルダ５１０上に取り付けられる導電性ワイヤとしては、導電性を有していれば、タングステンワイヤの他、種々の材質で形成されたワイヤを用いることが可能である。但し、電子線による損傷の影響がより小さい点と、後述する細線化が容易である点とで、タンタル（Ｔａ）やモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属を用いるのがより好ましい。
【００２９】
ホルダ５１０に取り付けられたタングステンワイヤ５２０は、図２（ｃ）に示すように細線化処理が施される。細線化処理は、例えば、タングステンワイヤ５２０の中央部を電解エッチングすることによって行うことが可能である。
【００３０】
図４は、電解エッチングによるタングステンワイヤ５２０の細線化処理の方法を示す説明図である。電解エッチングを行うためのエッチング装置６００は、電極６１０と、電流制限装置６２０と、電源６３０とを有している。電極６１０は、棒状部６１２と、ドーナツ状の円環部６１４とを有している。円環部６１４には、タングステンワイヤ５２０を通すための空隙６１６が設けられている。電流制限装置６２０は、液体槽６２２と、２本の電極６２４，６２６とを有しており、２本の電極６２４，６２６のそれぞれの一部が浸るように、イオン導電性液体６２８（例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）水溶液）が液体槽６２２に入れられる。
【００３１】
電解エッチングによる細線化処理では、まず、タングステンワイヤ５２０が取り付けられたホルダ５１０を固定し、タングステンワイヤ５２０を空隙６１６から円環部６１４に挿入して、円環部６１４がタングステンワイヤ５２０の中央部を取り囲むように電極６１０を配置する。次いで、電解液６４０（例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液）を円環部６１４に滴下し、タングステンワイヤ５２０の中央部と、円環部６１４とが、電解液６４０に浸されるように電極６１０を固定する。その後、ホルダ５１０と電極６１０とを電流制限装置６２０を介して電源６３０に接続して、ホルダ５１０と電極６１０との間に電圧を印加する。その結果、タングステンワイヤ５２０の中央部のみがエッチングされる。なお、図４の例では、イオン導電性液体６２８に２本の電極６２４，６２６を浸して電解液６４０を流れる電流を制限しているが、種々の方法で電解液６４０を流れる電流を制限することが可能である。例えば、電流制限装置６２０に換えて十分に抵抗値が大きい抵抗を挿入するものとしても良く、電流制限のための電子回路を挿入するものとしてもよい。
【００３２】
タングステンワイヤ５２０の電解エッチングにより、図２（ｃ）に示すように、タングステンワイヤ５２０の中央部が細くなり、中央に細線部５２２ａを有するタングステンワイヤ５２０ａが形成される。なお、細線部５２２ａはより細い方が好ましく、電解エッチングは、例えば、細線部５２２ａの直径が１０μｍ以下となるまで行われる。
【００３３】
次に、細線化されたタングステンワイヤ５２０ａは、中央の細線部５２２ａにおいて切断され、図３（ａ）のように、２つのタングステンチップ５２４，５２６が形成される。タングステンチップ５２４，５２６の形成は、例えば、収束イオンビーム（ＦＩＢ：Focused Ion Beam）を細線部５２２ａ（図２（ｃ））に照射することにより行うことができる。なお、タングステンチップ５２４，５２６の形成には、必ずしもＦＩＢを用いる必要がない。例えば、電解エッチング処理をより長時間にわたって行うことにより、タングステンチップ５２４，５２６を形成することも可能である。但し、タングステンワイヤ５２０ａの切断部位およびタングステンチップ５２４，５２６の先端形状をより適切に設定することが可能である点で、ＦＩＢを用いてタングステンチップ５２４，５２６を形成するのがより好ましい。
【００３４】
タングステンチップ５２４，５２６が形成された後、図３（ｂ）に示すように、２つのタングステンチップ５２４，５２６間にダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ：Diamond Like Carbon）のフィラメント５３０（以下、「ＤＬＣワイヤ５３０」とも呼ぶ）が形成される。ＤＬＣワイヤ５３０の形成は、ＦＩＢを用いた化学蒸着（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）により行うことができる。
【００３５】
図５は、ＤＬＣワイヤ５３０の形成を行うためのＦＩＢ−ＣＶＤ装置７００の構成を示す概略構成図である。ＦＩＢ−ＣＶＤ装置７００は、２つのガスノズル７１０と、ＦＩＢ装置７２０と、ガスノズル７１０およびＦＩＢ装置７２０を制御する制御装置７３０とを備えている。タングステンチップ５２４，５２６が形成されたホルダ５１０は、ＦＩＢ−ＣＶＤ装置７００のステージ７４０上に配置される。このステージ７４０を移動させることにより、ホルダ５１０の中心部は、ＦＩＢ装置７２０の略直下に配置される。
【００３６】
ガスノズル７１０からは、炭素源としての原料ガスＳＧが、タングステンチップ５２４，５２６に向かって放出される。本実施例では、原料ガスＳＧが２つのガスノズル７１０から対向して供給されることにより、タングステンチップ５２４，５２６近傍の原料ガスＳＧの圧力を高くすることが可能となっている。但し、ガスノズル７１０は、タングステンチップ５２４，５２６に原料ガスＳＧが供給可能であればよく、ガスノズル７１０の数は１以上の任意の数とすることができる。
【００３７】
原料ガスＳＧとしては、フェナントレン（Ｃ14Ｈ10）、タングステンヘキサカルボニル（Ｗ（ＣＯ）6）、フェロセン（（Ｃ5Ｈ5）2Ｆｅ5）、トリメチルメチルシクロペンタジエニルプラチニウム（（ＣＨ3）3（ＣＨ3Ｃ5Ｈ4）Ｐｔ）、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン（［ＣＨ3（Ｈ）ＳｉＯ］4）等の、炭素を含む種々のガスを用いることが可能である。
【００３８】
ＦＩＢ装置７２０からは、タングステンチップ５２４，５２６近傍にＧａ+イオンビームＩＢが照射される。Ｇａ+イオンビームＩＢは、制御装置７３０がＦＩＢ装置７２０に設けられたイオンビームの偏向装置（図示しない）を制御することにより、一方のタングステンチップ５２４の先端から他方のタングステンチップ５２６の先端に向かって走査される。このとき、走査が開始されるタングステンチップ５２４の表面には、原料ガスＳＧの分子（ガス分子）が吸着している。吸着したガス分子は、イオンビームＩＢが照射されることにより分解し、分解により生成された炭素がタングステンチップ５２４上に堆積する。そして、堆積した炭素上においてもガス分子が吸着・分解され、炭素が順次堆積していくことにより、ＤＬＣワイヤ５３０が形成される。
【００３９】
なお、本実施例では、ＤＬＣワイヤ５３０の形成をＧａ+イオンビームにより行っているが、ＤＬＣワイヤ５３０の形成は、種々の荷電粒子ビームを原料ガスの供給領域に照射することにより行うことが可能である。例えば、Ｓｉ+やＡｕ+等の金属イオンビーム、Ｈｅ+、Ｎｅ+、Ａｒ+、Ｋｒ+等の不活性ガスイオンビーム、あるいは、電子線を照射することによりＤＬＣワイヤを形成することも可能である。ＤＬＣワイヤ５３０は、ビームの照射部分から原料ガスＳＧを分解するための二次電子が放出されることにより形成されると考えられる。また、種々の粒子ビームの照射部分からは、通常、二次電子が放出される。そのため、ＤＬＣワイヤ５３０の形成は、収束させることが可能な任意の荷電粒子ビームを用いて行うことができる。但し、形成されたＤＬＣワイヤの導電性を制御可能である点で、イオンビームを用いるのがより好ましい。
【００４０】
図６は、タングステンチップ間に形成されたＤＬＣワイヤの電子顕微鏡写真である。図６の電子顕微鏡写真は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を用いて撮影した。図６（ａ）は、タングステンチップ間に形成されたＤＬＣワイヤ全体の様子を示し、図６（ｂ）は、ＤＬＣワイヤの中心部を拡大した様子を示している。
【００４１】
ＤＬＣワイヤは、原料ガスとしてのフェナントレンの雰囲気中に、３０ｋｅＶのＧａ+イオンビームを照射することにより形成した。ＤＬＣワイヤの形成にあたっては、フェナントレンを１×１０-4Ｐａの圧力でＦＩＢ−ＣＶＤ装置７００のチャンバ内に供給した。また、Ｇａ+イオンビームをスポット径５ｎｍに収束させ、イオンビームの照射量（イオン電流）を１ｐＡとした。ＤＬＣワイヤの形成に要する時間は、約９０秒であった。
【００４２】
図６（ａ）に示すように、ＤＬＣワイヤは、一方のタングステンチップの先端から、他方のタングステンチップの先端にわたって形成されている。このＤＬＣワイヤの外径は、図６（ｂ）の電子顕微鏡写真から判るように、約８０ｎｍとなった。また、形成されたＤＬＣワイヤには、凹凸等が見られなかった。このように、ＦＩＢ−ＣＶＤを用いる本実施例によれば、表面に凹凸がなく、直径が極めて小さいフィラメントを、短時間で形成することができる。
【００４３】
また、本実施例では、タングステンワイヤ５２０を切断することによって形成されたタングステンチップ５２４，５２６を形成している。そのため、２つのタングステンチップ５２４，５２６は良好に整列された状態で形成される。そして、このように整列されたタングステンチップ５２４，５２６間にＤＬＣワイヤ５３０を形成することにより、ＤＬＣワイヤ５３０の方向をより的確に設定することができる。上述のように、本実施例では、枠部５１２に設けられた略半円形の穴５１６（図２（ａ）参照）に電子線プリズム３００の接地電極３２０（図１）が挿入される。従って、図２（ｂ）に示すように、タングステンワイヤ５２０を２つのフィラメント保持部５１４に合わせて配置することにより、ＤＬＣワイヤ５３０（すなわち、図１のフィラメント３１０）と接地電極３２０との位置関係をより的確に設定することが可能となる。
【００４４】
一般に、ＦＩＢ−ＣＶＤにより形成されたＤＬＣワイヤは、図３（ｂ）に示すように、屈曲している。屈曲したＤＬＣワイヤを電子線プリズム３００（図１）のフィラメント３１０に用いると、フィラメント３１０は外部からの振動により振動する。フィラメント３１０が振動すると、振動に伴いフィラメント３１０付近での電子線の経路が変動し、干渉縞のコントラストが低下する。そのため、本実施例では、ＤＬＣワイヤ５３０の形成の後、図３（ｃ）に示すように、ＤＬＣワイヤ５３０を緊張化して、タングステンチップ５２４，５２６間に直線的に張られたＤＬＣワイヤ５３２を形成している。但し、ＤＬＣワイヤがほぼ直線的に形成されている場合には、緊張化を省略することも可能である。
【００４５】
Ｃ．ＤＬＣワイヤの緊張化：
図７は、ＤＬＣワイヤの緊張化を行う様子を示す説明図である。ＤＬＣワイヤの緊張化は、ＦＩＢ−ＣＶＤにより形成されたＤＬＣワイヤ５３０に、Ｇａ+イオンビームＩＢを照射することにより行われる。本実施例では、Ｇａ+イオンビームＩＢの照射を、図５に示すＦＩＢ−ＣＶＤ装置７００を用いて行った。Ｇａ+イオンビームＩＢの照射は、ＦＩＢ−ＣＶＤ装置７００とは別の装置により行うことも可能である。但し、ＦＩＢ−ＣＶＤにより形成されたＤＬＣワイヤ５３０をそのまま緊張化することが可能である点で、ＦＩＢ−ＣＶＤ装置７００を用いて緊張化するのがより好ましい。
【００４６】
図７の破線で示すように、ＤＬＣワイヤ５３０の緊張化を行う場合、ＤＬＣワイヤ５３０を含む広い範囲がＧａ+イオンビームＩＢにより走査される。このようにＧａ+イオンビームＩＢを走査することにより、ＤＬＣワイヤ５３０に照射されるイオンビームＩＢの照射量すなわち平均イオン電流を低減することが可能となる。但し、イオンビームＩＢの走査を行うことなく、ＤＬＣワイヤ５３０全体にイオンビームを照射することも可能である。例えば、イオンビームの収束点をＤＬＣワイヤ５３０から外す（デフォーカスする）ことにより、イオンビームを拡げるものとしてもよい。但し、イオンビームＩＢを走査することにより、平均イオン電流を低減することができ、ＤＬＣワイヤ５３０の緊張化の状態をより容易に制御することができる点で、イオンビームＩＢを走査するのがより好ましい。また、イオンビームＩＢを走査することにより、イオンビームの照射により発生する二次電子量を測定してＤＬＣワイヤの形状を観察すること、すなわち、走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ：Scanning Ion Microscope）像を取得することが可能となり、ＤＬＣワイヤの緊張状況が確認できる点で、イオンビームを走査するのがより好ましい。
【００４７】
なお、本実施例では、ＤＬＣワイヤ５３０の緊張化をＧａ+イオンビームＩＢにより行っているが、ＤＬＣワイヤ５３０の緊張化は、種々の荷電粒子ビームをＤＬＣワイヤ５３０に照射することにより行うことが可能である。例えば、例えば、Ｓｉ+やＡｕ+等の金属イオンビーム、Ｈｅ+、Ｎｅ+、Ａｒ+、Ｋｒ+等の不活性ガスイオンビーム、あるいは、電子線を照射することによりＤＬＣワイヤ５３０を緊張化することも可能である。但し、電子線を照射する場合、十分なエネルギをＤＬＣワイヤ５３０に与えるため、加速電圧を高く（例えば、５ｋＶ〜１０ｋＶ）とするのが好ましい。
【００４８】
図８は、Ｇａ+イオンビームを照射することにより、ＤＬＣワイヤが緊張する様子を示すＳＩＭ写真である。図８のＳＩＭ写真は、２０μｍ間隔の銅メッシュ間に形成したＤＬＣワイヤを示している。図８（ａ）は、ＤＬＣワイヤの形成直後の様子を示しており、図８（ｂ）および図８（ｃ）は、時間の経過に伴うＤＬＣワイヤの形状の変化を示している。図８の例では、イオン電流を２００ｐＡとして、銅メッシュの１コマの走査イオン顕微鏡像を取得している。図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、ＤＬＣワイヤにＧａ+イオンビームを照射することにより、屈曲しているＤＬＣワイヤが緊張し、直線状のフィラメントになった。
【００４９】
図９は、イオンビームを照射することにより、ＤＬＣワイヤの構造が変化する様子を示す透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）写真である。図９（ａ）は、緊張化処理を行わず、Ｇａ+イオンビームによるＦＩＢ−ＣＶＤにより形成したままのＤＬＣワイヤを示している。図９（ｂ）および図９（ｃ）は、図９（ａ）と同様に形成されたＤＬＣワイヤに緊張化処理を施したＤＬＣワイヤを示している。なお、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示すＤＬＣワイヤの緊張化処理は、照射するＧａ+イオンのイオン電流をそれぞれ１．３ｎＡおよび５．２ｎＡとし、緊張化処理の時間をそれぞれ５秒および３秒として行った。
【００５０】
図９（ａ）に示すように、緊張化処理を行っていない状態では、直径が１３０ｎｍのＤＬＣワイヤの全体が略均一な構造となっている。図９（ａ）のＤＬＣワイヤでは、ＦＩＢ−ＣＶＤのイオンビームとしてＧａ+イオンビームを用いているため、ＤＬＣワイヤには、ガリウムと炭素とが含まれる。このＤＬＣワイヤでは、略均一で炭素の結晶構造が現れていないことから、ＤＬＣワイヤ内部における原子の結合状態は、ガリウムと炭素との混合物が主体となっていると推定される。
【００５１】
一方、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示すように、緊張化処理を施すことにより、ＤＬＣワイヤの径が細くなるとともに、ＤＬＣワイヤの内部に非周期的な構造が現れる。このように、非周期的な構造が観察されることから、ＤＬＣワイヤの緊張化は、ＤＬＣワイヤに含まれるガリウムが流動あるいは蒸発し、ＤＬＣワイヤ内部において、炭素どうしが結合したＣ−Ｃ結合が増加していると推定される。このように、ＤＬＣワイヤの内部において、Ｇａ−Ｃ結合よりも原子間距離が短いＣ−Ｃ結合が増加することにより、ＤＬＣワイヤはその径が細くなるとともに、長さが短くなるものと推定される。
【００５２】
なお、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示すように、Ｇａ+イオンビームのイオン電流が１．３ｎＡおよび５．２ｎＡのいずれの条件においてもＤＬＣワイヤの細径化が生じていることから、いずれの条件によってもＤＬＣワイヤの緊張化を行うことができることが判った。
【００５３】
Ｄ．ＤＬＣワイヤを用いた電子線プリズムの評価：
図１０は、電子線プリズム３００（図１）のフィラメント３１０として、従来と同径のフィラメントと本実施例のＤＬＣワイヤとを用いて形成された電子線の干渉縞を示す説明図である。図１０（ａ）は、比較例として従来と同径のフィラメント（フィラメント径４００ｎｍ）を用いて形成された干渉縞を示し、図１０（ｂ）は、図６に示す本実施例のＤＬＣワイヤ（フィラメント径８０ｎｍ）を用いて形成された干渉縞を示している。いずれも、干渉縞を形成するときの電子線照射条件や、フィラメントに印加する電圧は同じである。各図の上段は、干渉縞ＩＦＦ（図１）の拡大像である。各図の下段は、像面における電子線強度の分布を示すグラフであり、横軸は像面上の位置を表し、縦軸はそれぞれの位置における電子線強度を表している。
【００５４】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、ＤＬＣワイヤを用いることにより、従来と同径のフィラメントを用いた場合よりも干渉縞のコントラストが高くなった。また、各図において矢印で示す電子線強度が変動する範囲、すなわち、干渉領域は、従来と同径のフィラメントを用いた場合の約２００ｎｍから２４０ｎｍまで広がった。このように、電子線プリズム３００のフィラメント３１０としてＤＬＣワイヤを用いることにより、干渉縞のコントラストが高くなるとともに、干渉範囲をより広くすることが可能となった。
【００５５】
図１０（ｂ）に示すように、図６に示す緊張化処理を施したＤＬＣワイヤを用いることにより良好な干渉縞を得ることが可能である。
【００５６】
Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５７】
Ｅ１．変形例１：
上記実施例では、本発明を電子線バイプリズムに適用しているが、本発明は電子線バイプリズムの他、陽子線（すなわち、水素イオンビーム）やその他のイオンビームなどの種々の荷電粒子線を屈折させる荷電粒子線プリズムに適用することが可能である。
【００５８】
Ｅ２．変形例２：
上記実施例では、電子線バイプリズムのフィラメントとして用いるため、ＤＬＣワイヤを形成しているが、本発明の緊張化方法は、ＤＬＣワイヤのみならず、ＦＩＢ−ＣＶＤ法により形成される種々のワイヤに適用することが可能である。例えば、ＦＩＢ−ＣＶＤ法により形成された、イオンビームを照射することにより、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）ワイヤを緊張化することも可能である。なお、ａ−Ｓｉワイヤは、原料ガスとして、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ：Tetraethoxysilane）等のシリコンを含むガスを用いることにより形成することが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…電子線ホログラフィ顕微鏡
１００…電子線照射装置
１１０…電子源
１２０…集束レンズ
２００…対物レンズ
３００…電子線プリズム
３１０…フィラメント
３２０…接地電極
５１０…ホルダ
５１２…枠部
５１４…フィラメント保持部
５１６…穴
５２０，５２０ａ…タングステンワイヤ
５２２ａ…細線部
５２４，５２６…タングステンチップ
５３０，５３２…ＤＬＣワイヤ
６００…エッチング装置
６１０…電極
６１２…棒状部
６１４…円環部
６１６…空隙
６２０…電流制限装置
６２２…液体槽
６２４，６２６…電極
６２８…イオン伝導性液体
６３０…電源
６４０…電解液
７００…ＣＶＤ装置
７１０…ガスノズル
７２０…ＦＩＢ装置
７３０…制御装置
７４０…ステージ
ＩＢ…イオンビーム
ＳＧ…原料ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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