(57)【要約】  本発明は、後方スパッタリングされた材料がイオン生成源に到達する確率を大きく低減するために、１つまたは複数の表面輪郭をイオン・カラム内の衝突領域に追加する。傾斜表面、後方スパッタリングされた材料を捕獲するカップを画定する表面、事前にテクスチャ化およびフォレスト化された表面を含めて、いくつかの異なる表面輪郭が開示される。異なる表面は、任意に組み合わせて使用することができる。後方スパッタリングされた材料がイオン源に到達するのを低減することにより、安定するまでの時間が低減され、作業の安定性が大きく向上し、ソースの寿命が長くなる。【選択図】図２
2007503691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源を有し、
前記イオン源からのイオンが衝突したとき、追加表面輪郭からの分子が前記イオン源にほぼ向かう方向で放出されることを阻止する追加表面輪郭を備えるイオン・カラム。
【請求項２】
ビーム画定開口およびシールドを有し、
前記追加表面輪郭が、前記ビーム画定開口および前記シールドの少なくとも一方の上にある請求項１に記載のイオン・カラム。
【請求項３】
前記追加表面輪郭が、イオンが入るのを可能にするように配分された複数のカップであるが、前記カップが、イオンによって打ち出されて自由になった材料が前記カップを出るのを阻止する請求項１に記載のイオン・カラム。
【請求項４】
前記カップが、少なくとも５：１の深度対直径比を有する請求項１に記載のイオン・カラム。
【請求項５】
前記カップが、少なくとも１０：１の深度対直径比を有する請求項１に記載のイオン・カラム。
【請求項６】
前記カップが、蜂の巣パターン、格子パターン、または最密パターンで構成される請求項３に記載のイオン・カラム。
【請求項７】
前記複数のカップの底部が、入射ビームの法線から離れるように傾斜される請求項３に記載のイオン・カラム。
【請求項８】
前記複数のカップのそれぞれの間において、入射ビームの法線から離れるように傾斜された傾斜表面をさらに備える請求項３に記載のイオン・カラム。
【請求項９】
前記カップの壁が、前記カップの軸から傾斜される請求項３に記載のイオン・カラム。
【請求項１０】
前記カップの１つが、ビーム画定開口を画定するスルー穴である請求項３に記載のイオン・カラム。
【請求項１１】
前記追加表面輪郭が、入射イオンン・ビームの法線から離れるように傾斜された少なくとも１つの傾斜表面である請求項１に記載のイオン・カラム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの傾斜表面が、イオンが入るのを可能にするように配分された複数のカップを画定するが、前記カップが、前記イオンによって打ち出されて自由になった材料が前記穴を出るのを阻止する請求項１１に記載のイオン・カラム。
【請求項１３】
中心軸を有し、
前記傾斜表面が、前記中心軸を中心とする円錐表面であり、前記円錐表面が、前記中心軸をほぼ中心として通過する中心ボアを画定し、ビーム画定開口が、それを通る穴を画定し、前記穴が、前記中心ボアに沿って配置され、それにより、イオンが前記穴を通過することが可能になる請求項１１に記載のイオン・カラム。
【請求項１４】
前記円錐表面の頂点が、前記イオン源に向き、前記ビーム画定開口が、前記円錐表面によって画定される円錐の頂点付近に位置する請求項１１に記載のイオン・カラム。
【請求項１５】
前記円錐表面の頂点が、前記イオン源に向き、前記ビーム画定開口が、前記円錐表面によって画定される円錐の底辺付近に位置する請求項１１に記載のイオン・カラム。
【請求項１６】
前記円錐表面の頂点が、前記イオン源から離れるように向き、前記ビーム画定開口が、前記円錐表面によって画定される円錐の頂点付近に位置する請求項１１に記載のイオン・カラム。
【請求項１７】
前記追加表面輪郭が、入射イオン・ビームの法線から離れるように傾斜された複数の傾斜表面である請求項１に記載のイオン・カラム。
【請求項１８】
前記追加表面輪郭が、無作為法線方向を有する複数の傾斜表面である請求項１に記載のイオン・カラム。
【請求項１９】
前記追加表面輪郭が、イオン・カラムと共に使用される前に、イオン流に暴露されることによって創出されるテクスチャ化表面である請求項１に記載のイオン・カラム。
【請求項２０】
前記追加表面輪郭が、複数の樹状円錐を含む請求項１に記載のイオン・カラム。
【請求項２１】
前記樹状円錐が、前記円錐の軸がイオン・カラムの軸に対して垂直であるように配向される請求項２０に記載のイオン・カラム。
【請求項２２】
前記樹状円錐が、入射ビームの法線から離れるように傾斜された表面上にある請求項２０に記載のイオン・カラム。
【請求項２３】
前記複数の樹状円錐が、イオン・カラムと共に使用される前に、イオン流に暴露されることによって形成される請求項２０に記載のイオン・カラム。
【請求項２４】
スパッタ束がイオン源に衝突するのを阻止する方法であって、
少なくとも１つのビーム限定要素において画定される少なくとも１つの穴を経てイオン源からのイオンを加速するステップと、
表面特徴を追加することによって、イオン源からのイオンによる衝突を受けた前記少なくとも１つのビーム限定要素からの分子が、イオン源に向かう方向で後方スパッタリングされるのを阻止するステップとを含む方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載のスパッタ束がイオン源に衝突するのを阻止する方法であって、
前記イオン源の安定性を観測するステップと、
前記追加表面特徴の法線方向と、前記追加表面特徴の事前テクスチャ化の量と、前記追加表面特徴において画定されるカップのカップ直径と、前記追加表面特徴において画定されるカップのカップ位置と、前記追加表面特徴において画定されるカップのカップ密度と、ソースから抽出カップまでの距離と、ソースからＢＤＡまでの距離と、ソースからソース・シールドまでの距離との少なくとも１つを調節するステップと、
前記イオン源の安定性が向上したか否かを判定するステップと、
前記イオン源の安定性の最適レベルに到達するまで、前記調節ステップおよび前記判定ステップを繰り返すステップとをさらに含む方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載のスパッタ束がイオン源に衝突するのを阻止する方法であって、前記阻止ステップが、少なくとも１つのカップにおいて材料を捕獲することを含む方法。
【請求項２７】
請求項２４に記載のスパッタ束がイオン源に衝突するのを阻止する方法であって、前記阻止ステップが、前記イオン源から離れる方向で、スパッタリングされた材料を偏向させるステップを含む方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の後方スパッタ束がイオン源に衝突するのを阻止する方法であって、前記偏向ステップが、前記少なくとも１つのビーム限定要素の上において少なくとも１つの傾斜表面を提供することを含む方法。
【請求項２９】
請求項２７に記載の後方スパッタ束がイオン源に衝突するのを阻止する方法であって、前記ビーム限定要素が、シールドおよびビーム画定開口の少なくとも一方を含む方法。
【請求項３０】
イオン源からイオンの第１部分が穴を通過するのを可能にするように構成された通過する穴を画定するビーム画定開口と、イオン源からイオンの第２部分と衝突することによって生じるスパッタをイオン源から離れるように偏向させる輪郭を有する前記穴の周りの領域とを備えるイオン・カラム。
【請求項３１】
前記イオン源と前記ビーム画定開口との間に構成されたシールドをさらに含み、
前記シールドは、イオンの第３の部分が通れるように配置されたシールドホールを画定し、前記イオン源からのイオンの第の４部分との衝突によって起こるスパッタを前記イオン源から離れるように偏向させるシールド輪郭を備えている前記シールドホールの周辺のシールド領域を画定する請求項３０に記載のイオン・カラム。
【請求項３２】
良好な寸法安定性を有する第１材料を選択し、イオン源からのイオンが衝突したときに放出されるスパッタリング材料がイオン源に向かう方向に進行するのを阻止する形状に前記第１材料を形成するステップと、ソースに好適な材料から作成される第２材料を選択し、イオン・ビーム構成の他の部分を構築するステップとを含むイオン・カラムを構築する方法。
【請求項３３】
前記第１材料がモリブデンである請求項３２に記載のイオン・カラムを構築する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、イオン・カラムおよびその方法に関し、具体的には、イオン衝突から後方スパッタリングされた材料がイオン源（ソース（source））に到達する確率を最小限に抑えるイオン・カラム抽出領域に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン・カラムおよび液体金属イオン源ＬＭＩＳ方法が既知であり、不良分析、回路編集、および構造修正などの応用分野において使用されている。イオン・カラムの抽出領域は、ビーム限定および抽出部材を含み、これは、イオン源からイオンを抽出するための電位を提供し、かつ領域のほぼ中央において画定される穴を通過するビームの直径を限定するように機能する。通過を遮断されたイオンは、部材の表面に衝突し、スパッタリングと呼ばれるプロセスにおいて分子を打ち出して自由にする。
【０００３】
ビーム限定および抽出部材からの破片がソース（ＬＭＩＳ）上に後方スパッタリングされたとき、一般的な問題が起きる。ソース上に後方スパッタリングされる破片により、ＬＭＩＳのイオン放出が不安定になる。後方スパッタリング破片の問題に対する１つの解決法が、米国特許第５０３４６１２号においてワード（Ｗａｒｄ）らによって記載されている。ワードらは、ソースに好適な材料を使用してビーム限定および抽出装置の一部を構築する。ソースに好適な材料は、ソースに添付または衝突される場合、ソースの安定性に対して衝撃が最小限の材料として定義される。適切なソースに好適な材料は、ソースの組成に依存するが、たとえば、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｔｉ、またはその合金を含むことができる。
【０００４】
残念ながら、完全にソースに好適な材料は見つかっていない。いくつかのソースに好適な材料は、不十分な寸法安定性を有する傾向があり、したがって、荷電粒子ビーム・カラムの光学要素において使用するには不適切である。いくつかの材料は、ソースに好適ではあるが、より高いスパッタ率を実際に有し、これにより、より多くの材料がソース上に後方スパッタリングされる。ビーム限定および抽出材料の適切な選択は、ＬＭＩＳイオン・ビーム・エミッタの安定性を拡張するように作用するが、最終的には、ソースは、機能しなくなり始める。源加熱サイクルは、ソースの寿命を延長することができる。ソースを加熱することにより、汚染物質が蒸発する、または液体金属の表面より下に沈下する。加熱は、液体金属源を適所に吊るすフィラメントに電流を流すことによって達成することができる。
【０００５】
従来の技術のＬＭＩＳ構成が、参照符号１０によって図１において全体的に示されている。ソース１２は、電気フィラメント１３によって吊るされ、針状エミッタ１４、およびリザーバ１６に含まれて示されている液体金属供給を含む。リザーバ１６の容量および液体金属の量は、ソースの寿命限定要素とならないことを保証するように選択される。液体金属は、ここでは複数のドロップ１８によって示される薄膜において、リザーバ１６からエミッタ１４に沿って下方に延びる。液体金属がエミッタ１４の端部に到達したとき、金属イオンは、エミッタから抽出され、抽出電極（extraction electrode）２２によって加工品に向かう方向２０で加速される。イオン電流は、ソース１２からの液体金属原子の流れと、抽出器電極（extractor electrode）または抽出カップ２２の電位と、電流制御または抑制電極２４の電位との相互作用によって制御される。イオンは、エミッタ１４を出て、ビーム２６を形成する。ビーム２６は、ソースを出る際に拡散して、円錐の頂点がエミッタ１４の先端にある放出円錐２８を形成する。
【０００６】
ビーム２６は、イオンが加工品２０に向かって移動する際に、ビーム限定および抽出部材のいくつかの穴を通過する。これらの穴のそれぞれは、ビーム直径と一般に呼ばれる外側包絡線を定める。ビーム２６は、上部穴３０を通って抽出カップ２２の中に進む。シールド３２は、抽出電極上部穴３０より小さい底部穴３４を有し、これは、ビーム２６の中央部分のみが通過することを可能にする。シールド底部穴３４を通過するビーム２６の部分は、抽出カップ２２の底部プレート３６上に当たる。
【０００７】
底部プレートは、ビーム画定開口またはＢＤＡ３８を含む。ビーム画定開口（ＢＤＡ）という用語は、ディスク状要素自体、ならびにそれを通過する穴または開口３９を記述するために通常使用される。ＢＤＡの開口３９は、他の穴より著しく小さく構成され、その結果、当初のビームのごく小さい部分のみが、加工品まで通過することが可能になる。ビームの大部分は、シールド３２およびＢＤＡ３８に衝突する。
【０００８】
イオン・ビームが著しい運動量を有して表面に衝突するとき、表面の分子または原子は、結果として、スパッタリングとして一般に既知のプロセスによって打ち出されて自由になる。スパッタリングされた原子は、中心軸が表面に対して主に垂直に近い方向にある長円クラウドで放出される。衝突された表面は、ビームの方向およびソースの位置に対して垂直であるので、高パーセンテージのスパッタリングされた破片が、ソースに衝突する危険性がある。スパッタリングされた材料がソースに到達するとき、後方スパッタリングと記述される。
【０００９】
ＢＤＡからソースまでの距離が短くなると、スッパタがソースに衝突する確率が高くなる。しかし、距離を長くすると、加工品に関する分解能および／またはビーム電流が低減することによって、カラムの性能が低下する。
【特許文献１】米国特許第５０３４６１２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、スパッタリングされた材料の分子がイオン源に到達する確率を低減することによって、荷電粒子ビーム源の寿命を延長することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、スパッタリングされた材料が粒子生成源に到達する確率を大きく低減するために、１つまたは複数の表面輪郭を荷電粒子ビーム・カラム内の衝突領域に追加する。異なる実施形態は、傾斜表面、スパッタリングされた材料を捕獲するカップを画定する表面、事前にテクスチャ化およびフォレスト化された表面を含めて、いくつかの異なる表面輪郭を使用する。異なる表面は任意の組み合わせで使用することができる。後方スパッタリングされた材料がソースに到達するのを低減することにより、安定するまでの時間が低減され、作業の安定性が大きく向上し、ソースの寿命が長くなる。
【００１２】
以上は、以下の本発明の詳細な記述がよりよく理解されることが可能であるように、本発明の特徴および技術上の利点をかなり広範に概述した。本発明の追加の特徴および利点が、以下において記述される。当業者なら、開示される概念および特有の実施形態は、本発明と同じ目的を実施する他の構造を修正または設計する基盤として容易に利用されることが可能であることを理解されたい。また、当業者なら、そのような等価な構造は、添付の請求項において述べられる本発明の精神および範囲から逸脱しないことも理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明およびその利点をより完全に理解するために、以下の記述は、添付の図面を参照する。
【００１４】
図は、イオン・カラム・アセンブリの抽出領域のみを示す。さらに、図示される場合、ソースは、図面の上部に置かれ、ビームは、加工品に向かって下方を向く。実際には、ビームは、あらゆる方向を向くことができることを理解されたい。
【００１５】
図２〜９は、本発明の第１グループの実施形態を示し、スパッタリングされた材料は、スパッタ束をソースから離れるように向けることによって、ソースに到達することが阻止される。図１０〜１６は、第２グループの実施形態を示し、スパッタリングされた材料は、捕獲され、それにより、ソースに到達することが阻止される。図１７〜２０は、第３グループの実施形態を示し、顕微的にテクスチャ化またはフォレスト化された表面が、スパッタがイオン源に到達するのを阻止するために使用される。他の幾何学的形状または形状の組合わせを使用することができ、実施形態のいずれか１つのグループからの要素と、実施形態の同じグループまたは他のグループからの要素とを組み合わせることができ、示される実施形態のそれぞれの任意の組合わせをより優れた利点のために組み合わせ、一方、本発明の精神内にあるままとすることができることを理解されたい。
【００１６】
図２は、参照符号５０によって全体的に示される、本発明の第１実施形態によるイオン・カラム・アセンブリの抽出領域を示す断面図であり、シールドおよび抽出電極の底部壁は、抽出電極５２としてこの例では識別される１部品として一体的に作成される。抽出電極５２は、加工品に向かう方向でイオンを加速する。イオン束がソース５３を出る際に、イオンは、放出円錐５６の中に拡散する。放出円錐５６の真ん中部分のみが、ビーム画定開口５４に到達する。本発明のこの例では、ビーム画定開口５４は、抽出電極５２の底部の中にはめ込まれる別の部品として作成され、移動止め５１などの適切な手段によって適所に保持される。ビームの小部分が、ボア５５を通過し、さらにより小さい部分が、ビーム画定開口５４の中心において画定される穴５７を通過する。放出円錐５６の大部分が、傾斜表面５８に突きあたる。ビームによって打ち出されて自由になった材料は、ソース５３から離れる方向で悪影響を及ぼさずにスパッタリングされる。入射イオンの例示的な経路が、矢印６０によって示される。スパッタリングされた材料は、傾斜表面５８に垂直な方向６２で傾斜表面５８を離れるように示されている。
【００１７】
図３は、本発明による第２実施形態を示す断面図であり、抽出電極５２は、円錐を形成する傾斜表面５８を有する。ビーム画定開口５４が、円錐軸に沿って画定されるボア５９と整列して円錐の頂点付近に取り付けられる。入射イオン６０の例示的な経路により、材料は、ソース５３から離れる方向６２でスパッタリングされる。
【００１８】
図４は、本発明による第３実施形態を示す断面図であり、シールド６３は、抽出電極６４とは別である。シールドは、傾斜表面６５を有し、これは、放出円錐５６内においてイオンが衝突したとき、スパッタリングされた材料を方向６６に偏向させる。
【００１９】
図５は、図２および３に示された第１実施形態および第２実施形態と同様の第４実施形態として、本発明を示す断面図であり、シールドおよび抽出電極は、一体的に作成される。一体式抽出電極６７は、内向きの傾斜表面６８を有する。再び、入射イオンの例示的な経路が、矢印６９によって示される。スパッタリングされた材料は、方向７０で、材料がソース５３に到達するのを阻止する傾斜表面６８から放出される。
【００２０】
図６は、図２、３、および５と同様の第５実施形態を示す断面図であり、シールドは、抽出電極７２としてこの例では識別される抽出電極と一体的に作成される。この例の抽出電極は、複数の傾斜表面７４を含む。ここで再び、入射イオンの例示的な経路が矢印７６によって示され、スパッタリングされた材料は、方向７８で傾斜表面７４の１つから放出されることが示されている。
【００２１】
図７は、本発明による第６実施形態を示す断面図であり、シールド８０が、複数の傾斜表面８２を有する。ここで再び、入射イオンの例示的な経路が、矢印８１によって示され、スパッタリングされた材料は、方向８３において傾斜表面８２の１つから放出されることが示されている。
【００２２】
図８は、本発明による第７実施形態を示す断面図であり、シールド８０および抽出電極８２の両方とも、複数の傾斜表面８４を含む。ここでは、傾斜表面８４に衝突する２つの例示的なイオン・ビーム８６が示されている。スパッタリングされた材料は、方向８８で傾斜表面８４に垂直に放出されることが示されている。
【００２３】
図９は、詳細を示すために一部分が円内で拡大されている断面図である。図は、本発明による第８実施形態を示し、ビーム画定開口９０が、複数の傾斜表面９２を有する。１つの傾斜表面９２に当たる例示的なイオン・ビーム９４が、示されている。スパッタリングされた材料は、方向９６で傾斜表面９２に垂直に放出されることが示されている。
【００２４】
図１０から、本発明の第２態様による第２グループの実施形態の図示が始まり、後方スパッタリングされた材料がイオン源に衝突するのを阻止する他の方法が示される。第９実施形態が示され、ビーム画定開口が、抽出電極９８と一体的に作成される。抽出電極は、イオンがカップ１００の内表面に衝突するとき放出されるスパッタリングされた材料をトラップする複数の穴またはカップ１００を含む。図示されるカップは円筒であるが、「カップ」という用語は、形状に関係なく、表面の任意の穴または凹みを含むために使用される。
【００２５】
図１１は、本発明による第１０実施形態を示す断面図であり、シールド１０２が、ソース５３からのイオンが衝突したときに放出される後方スパッタリングされた材料をトラップするように構成される複数のカップ１０４を画定する。この実施形態も、図１０に示されるものと同様の抽出電極９８によって画定されるカップ１００を含む。
【００２６】
図１２は、詳細に示すために一部分が円内で拡大されている断面図である。図は、本発明による第１１実施形態を示し、ビーム画定開口１０６は、入射イオン１１０の経路によって表されるイオンからの衝突の際に放出されるスパッタリングされた材料をトラップする複数のカップ１０８を画定する。
【００２７】
図１３は、本発明による第１２実施形態の拡大断面図である。ビーム画定開口１１２が、論じられているようにスパッタリングされた材料をトラップする複数のカップ１１４を画定する。この実施形態では、複数の傾斜表面１１６が、複数のカップ１１４のそれぞれの間に含まれている。イオンが、カップ１１４間のビーム画定開口１１２の部分に当たるとき、スパッタリングされた材料は、イオン源から離れるように偏向される。詳細は、傾斜表面１１８を有するカップ１１４の底部をも示し、傾斜表面１１８は、カップの底部においてイオンが当たる際に放出されるスパッタリングされた材料を偏向させる。図１０〜１２のカップは、同じ利点を提供するように同様に成形される。
【００２８】
カップは、中心軸が表面に垂直ではないように構成することもできる。論じられているような任意の傾斜表面が、本発明によるトラップ手段および偏向手段の両方を提供するように、内部においてカップを画定することもできることを理解されたい。カップは、性能およびコストを最適化することができるように、複数の異なる直径を有することもできる。カップの壁は、カップの軸から傾斜させることもできる。
【００２９】
図１４、１５、および１６は、図１０〜１３に示されたカップを構成することができるいくつかの異なる方式を示す上面図である。図１４は、格子パターンに構成された円形カップを示す。図１４は、最密構成（close packed configuration）に構成された円形カップを示す。図１５は、カップを蜂の巣パターンに構成することができる方式を示す。本発明は、１つのカップがスルー穴であるように構成することができ、ビーム画定開口は、スルー穴の内部に配置することができる。カップは、少なくとも５：１の直径対深度アスペクト比、理想的には１０：１の直径対深度アスペクト比を有するように構成されることが有利である。本発明から逸脱せずに、スパッタリングされた材料がソースに到達することを阻止する任意の適切なアスペクト比を使用することができることを理解されたい。
【００３０】
図１７は、法線が無作為な角度にある複数の表面１２２を有するビーム画定開口１２０上の追加表面輪郭を示す破断詳細図である。図は、イオン源に事前に暴露させることによって、イオン・カラムと共に使用する前に表面のテクスチャ化を使用することをも示す。表面１２２は、機械加工によってなど、任意の適切な手段によって追加することもできる。
【００３１】
図１８は、平坦表面上に樹状円錐１２６のフォレスト化表面１２４を形成するためにイオン流がどのように使用されたかを示す。円錐は、イオン・カラム内において使用される前にイオン源に事前暴露させることを含めて、任意の適切な手段を使用して創出することもできる。
【００３２】
図１９は、入射ビームから離れるように傾斜された法線を有する表面１３０上において有利であるように、樹状円錐１２８をどのように使用することができるかを示す。この例では、円錐１２８は、表面１３０に対して垂直に配向される。図示される角度は、比較的浅いが、本発明から逸脱せずに、大きく変化させることができる。図２０は、イオン源に向かって配向される急な角度および樹状円錐１３４を備える追加表面輪郭１３２を示す。
【００３３】
図２１は、本発明による方法を全体的に示すフロー・チャートであり、ソースから加速されたイオンと衝突することによりスパッタリングされる材料は、ソースに向かってスパッタリングされることを阻止される。図２２は、図２１と同様の本発明による方法を示すフロー・チャートであり、材料捕獲および材料偏向の別々の詳細なステップが、材料がソースに向かってスパッタリングされるのを阻止する別々のステップとして示されている。
【００３４】
図２３は、本発明による方法を示すフロー・チャートであり、本発明による追加表面輪郭および他のイオン・カラム・パラメータを選択的に追加および／または調節することによって、イオン・カラム設計を最適化するステップを示す。例示的なステップは、
イオン源の安定性を観測することと、
前記追加表面特徴の法線方向と、前記追加表面特徴の事前テクスチャ化の量と、前記追加表面特徴において画定されるカップのカップ直径と、前記追加表面特徴において画定されるカップのカップ位置と、前記追加表面特徴において画定されるカップのカップ密度と、ソースから抽出カップまでの距離と、ソースからＢＤＡまでの距離と、ソースからソース・シールドまでの距離との少なくとも１つを調節することと、
イオン源の安定性が改善されたか否かを判定することと、
イオン源の安定性の最適レベルが達成されるまで、前記調節ステップおよび前記判定ステップを繰り返すこととを含む。
【００３５】
図２４は、特定の応用分野について最適化されたイオン・カラムを設計する方法に含まれるステップを示すフロー・チャートである。良好な寸法安定性を有する第１材料を選択し、イオン源からのイオンが衝突したとき、スパッタリングされた材料がイオン源に向かう方向に進行するのを阻止する形状に材料を形成し、ソースに好適な材料から作成される第２材料を選択し、イオン・ビーム構成の他の部分を構築することによって、イオン・カラムが構築される。良好な寸法安定性を有する材料は、過度にやわらかく、また過度にもろくない材料であり、過度に多孔性ではない材料である。良好な寸法安定性を有する材料の例は、モリブデンである。
【００３６】
本発明のいくつかの実施形態は、後方スパッタリングされた材料がイオン源に向かう方向に進行するのを阻止するイオン・ビーム構成を提供する。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態は、イオンは入らせるが、イオンとの衝突によって自由になった材料が穴を出ることを阻止するように配分されたカップを画定する表面を提供することによって、後方スパッタリングされた材料を捕獲する。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態により、ソースとＢＤＡとの距離を低減し、それにより、カラムの性能を向上させることが可能になる。
【００３９】
いくつかの実施形態において、本発明は、追加シールド要素が粒子ビーム・カラムに追加されることを必要とせず、表面輪郭は、抽出器要素またはビーム画定開口などの構成要素、もしくは他の光学要素のすぐ上に追加することができる。別々のシールドが使用される場合、これは、他の光学要素間に配置することができ、または、他の要素のすぐ上に置くことができる。
【００４０】
本発明は、材料を後方スパッタリングすることができる元である、光学カラムの任意の位置にある要素に適用することができる。本発明は、液体金属イオン源カラムにおいて有用であるが、他のタイプのイオン源を使用するイオン・カラムおよび電子ビーム・カラムなど、他の粒子またはエネルギー・ビーム・カラムにおいても有用である。
【００４１】
本発明は、広範な適用性を有し、上記の例において記述され、示された多くの利点を提供することができる。実施形態は、具体的な応用分野によって非常に大きく変化し、各実施形態が、すべての利点を提供し、かつ本発明によって達成可能であるすべての目的を満たす訳ではない。
【００４２】
本発明およびその利点が詳細に記述されたが、添付の請求項によって定義される本発明の精神および範囲から逸脱せずに、様々な変更、代用、および修正を本明細書において実施することができることを理解されたい。さらに、本出願の範囲は、本明細書において記述されたプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、およびステップの特定の実施形態に限定されることを意図するものではない。当業者なら、本発明の開示から、本明細書において記述された対応する実施形態とほぼ同じ機能を実施する、またはほぼ同じ結果を達成する、既存または後に開発されるプロセス、機械、製造、物質組成、手段、方法、またはステップが、本発明により使用されることが可能であることを容易に理解するであろう。したがって、添付の請求項は、そのようなプロセス、機械、製造、物質組成、手段、方法、またはステップをその範囲内に含むことを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】以上において論じられているイオン・ビーム構成の従来の技術の例の断面図である。
【図２】本発明による第１実施形態の断面図である。
【図３】本発明による第２実施形態の断面図である。
【図４】本発明による第３実施形態の断面図である。
【図５】本発明による第４実施形態の断面図である。
【図６】本発明による第５実施形態の断面図である。
【図７】本発明による第６実施形態の断面図である。
【図８】本発明による第７実施形態の断面図である。
【図９】本発明による第８実施形態の断面図である。
【図１０】本発明による第９実施形態の断面図である。
【図１１】本発明による第１０実施形態の断面図である。
【図１２】本発明による第１１実施形態の断面図である。
【図１３】本発明による第１２実施形態の断面図である。
【図１４】図１０〜１３に示された実施形態の第１構成の上面図である。
【図１５】図１０〜１３に示された実施形態の第２構成の上面図である。
【図１６】図１０〜１３に示された実施形態の第３構成の上面図である。
【図１７】本発明による第１３実施形態の断面図である。
【図１８】本発明による第１４実施形態の断面図である。
【図１９】本発明による第１５実施形態の断面図である。
【図２０】本発明による第１６実施形態の断面図である。
【図２１】本発明による一般的な方法のフロー・チャートである。
【図２２】より詳細なステップが示されている、図２１と同様の本発明による方法を示すフロー・チャートである。
【図２３】本発明による追加表面輪郭および他のイオン・カラム・パラメータを選択的に追加および／または調節することによって、イオン・カラム設計を最適化するステップを示す、本発明による方法を示すフロー・チャートである。
【図２４】本発明によるソースに好適な材料を使用することと、表面輪郭を選択的に追加することとを均衡させることによって、イオン・カラム設計を最適化するステップを示す、本発明による方法を示すフロー・チャートである。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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