JPH01274342A - 液体金属イオン源 - Google Patents
液体金属イオン源Info
- Publication number
- JPH01274342A JPH01274342A JP63102244A JP10224488A JPH01274342A JP H01274342 A JPH01274342 A JP H01274342A JP 63102244 A JP63102244 A JP 63102244A JP 10224488 A JP10224488 A JP 10224488A JP H01274342 A JPH01274342 A JP H01274342A
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- JP
- Japan
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- needle
- liquid metal
- ion source
- reservoir
- tip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、マスクレスイオン注入、イオンビーム描画
などに用いられる集束イオンビーム装置の液体金属イオ
ン源であって、詳しくは、金属を液化するための加熱手
段、液体金属を溜めるリザーバ、リザーバ底部から突出
して先端部に液体金属が供給される。リザーバ底部での
出入り可能な針状陽極を形成するニードル、ニードル先
端に強電界を形成してニードル先端部の液体金属をイオ
ン化するとともにイオン化した液体金属の粒子を引き出
す引き出し電極、を備えた液体金属イオン源に関する。
などに用いられる集束イオンビーム装置の液体金属イオ
ン源であって、詳しくは、金属を液化するための加熱手
段、液体金属を溜めるリザーバ、リザーバ底部から突出
して先端部に液体金属が供給される。リザーバ底部での
出入り可能な針状陽極を形成するニードル、ニードル先
端に強電界を形成してニードル先端部の液体金属をイオ
ン化するとともにイオン化した液体金属の粒子を引き出
す引き出し電極、を備えた液体金属イオン源に関する。
この種の液体金属イオン源として、従来、たとえば第４
図のようなものが知られている。ヒータ３に通電しリザ
ーバ２内の金属試料４を液化させ、この液体金属で針状
陽極すなわちニードル１を濡らし、ニードル１と引き出
し電極６との間に数ｋＶの電圧を印加することにより液
体金属はイオン化し、イオンビームとなって放出される
。イオンビームの放出特性を微細調整するためニードル
移動機構５が用いられることもある。
図のようなものが知られている。ヒータ３に通電しリザ
ーバ２内の金属試料４を液化させ、この液体金属で針状
陽極すなわちニードル１を濡らし、ニードル１と引き出
し電極６との間に数ｋＶの電圧を印加することにより液
体金属はイオン化し、イオンビームとなって放出される
。イオンビームの放出特性を微細調整するためニードル
移動機構５が用いられることもある。
このように構成された液体金属イオン源における問題点
はつぎの通りである。すなわち、このような液体金属イ
オン源では、ニードル先端部の液体金属成分が種々の理
由により変化し、そのため、イオン源のイオン放出特性
が徐々に変化し、安定な動作を得ることが困難となる。
はつぎの通りである。すなわち、このような液体金属イ
オン源では、ニードル先端部の液体金属成分が種々の理
由により変化し、そのため、イオン源のイオン放出特性
が徐々に変化し、安定な動作を得ることが困難となる。
たとえば、液体金属とニードル、またはリザーバとのわ
ずかな反応により徐々に生ずる物質、あるいは液体金属
イオン源を収容する真空容器内の残留ガスとの反応によ
って生じる物質などがイオン放出に伴う液体金属の移動
とともにニードル先端部へ集まり、液体金属の流れの抵
抗を増したり、イオン放出点の変動を生じさせる。また
、液体金属として合金組成のものを使用する時は、さら
に、各構成金属の蒸気子が異なるため、リザーバから突
出しているニー ドル先端部の液体金属の組成比が変化
してゆき、その結果、融点が上昇して行き、最終的には
固化してしまうこともある。イオン源を比較的高温で動
作させる場合は、以上の問題は、例えば特願昭６２−２
４７２２６号公報に開示されたような方法すなわち、イ
オン源から引き出されたイオンビームによる描画中に試
料へのイオンビーム照射を間欠的に中断せしめるブラン
キング動作と同期してブランキング中に引出し電極の電
圧を高め、引き出されるイオン電流を大きくする方法に
より解決することも可能であるが、融点近傍で動作させ
る場合は（−最に温度が低い方がイオン源から放出され
るビームのエネルギ幅が狭く、試料面でより細いビーム
が得られ、また同−太さのビームとする場合には電流密
度を大きくとることができ、イオン源としての特性が向
上する。）大きな問題となっていた。
ずかな反応により徐々に生ずる物質、あるいは液体金属
イオン源を収容する真空容器内の残留ガスとの反応によ
って生じる物質などがイオン放出に伴う液体金属の移動
とともにニードル先端部へ集まり、液体金属の流れの抵
抗を増したり、イオン放出点の変動を生じさせる。また
、液体金属として合金組成のものを使用する時は、さら
に、各構成金属の蒸気子が異なるため、リザーバから突
出しているニー ドル先端部の液体金属の組成比が変化
してゆき、その結果、融点が上昇して行き、最終的には
固化してしまうこともある。イオン源を比較的高温で動
作させる場合は、以上の問題は、例えば特願昭６２−２
４７２２６号公報に開示されたような方法すなわち、イ
オン源から引き出されたイオンビームによる描画中に試
料へのイオンビーム照射を間欠的に中断せしめるブラン
キング動作と同期してブランキング中に引出し電極の電
圧を高め、引き出されるイオン電流を大きくする方法に
より解決することも可能であるが、融点近傍で動作させ
る場合は（−最に温度が低い方がイオン源から放出され
るビームのエネルギ幅が狭く、試料面でより細いビーム
が得られ、また同−太さのビームとする場合には電流密
度を大きくとることができ、イオン源としての特性が向
上する。）大きな問題となっていた。
この発明の目的は、ニードル先端の液体金属成分が変化
してきてイオン源動作が不安定になっても、随時安定な
状態に戻すことのできる液体金属イオン源を提供するこ
とである。
してきてイオン源動作が不安定になっても、随時安定な
状態に戻すことのできる液体金属イオン源を提供するこ
とである。
上記目的を達成するために、この発明によれば、金属を
液化するための加熱手段、液体金属を溜めるリザーバ、
リザーバ底部から突出して先端部に液体金属が供給され
る。リザーバ底部での出入り可能な針状陽極を形成する
ニードル、ニードル先端に強電界を形成してニードル先
端部の液体金属をイオン化するとともにイオン化した液
体金属の粒子を引き出す引出し電極、を備えた液体金属
イオン源に、リザーバ内へニードルを引き込む機構と、
ニードルを該ニードル先端の液体金属が融点より若干低
い温度のときにリザーバ内へ引き込んだときにリザーバ
から突出して残る金属を取り除く機構とを備えしめるも
のとする。
液化するための加熱手段、液体金属を溜めるリザーバ、
リザーバ底部から突出して先端部に液体金属が供給され
る。リザーバ底部での出入り可能な針状陽極を形成する
ニードル、ニードル先端に強電界を形成してニードル先
端部の液体金属をイオン化するとともにイオン化した液
体金属の粒子を引き出す引出し電極、を備えた液体金属
イオン源に、リザーバ内へニードルを引き込む機構と、
ニードルを該ニードル先端の液体金属が融点より若干低
い温度のときにリザーバ内へ引き込んだときにリザーバ
から突出して残る金属を取り除く機構とを備えしめるも
のとする。
ｒ イ乍 用 〕
この発明は、イオン源動作不安定の原因となる。
液体金属の成分変化や不純物などが、主にニードル先端
部の液体金属表面に生ずることに着目したものであり、
ニードル先端部の液体金属が融点より若干高い温度のと
きにニードルをリザーバ内に引き込むと、この温度では
液体金属の不純物は通常固くなっており、従ってこの不
純物と成分変化により固化した部分とはニードルととも
にリザーバ内へは引き込まれず、リザーバから突出した
ままで残るから、この突出部分を取り除くことにより再
び安定な状態に戻すことができる。
部の液体金属表面に生ずることに着目したものであり、
ニードル先端部の液体金属が融点より若干高い温度のと
きにニードルをリザーバ内に引き込むと、この温度では
液体金属の不純物は通常固くなっており、従ってこの不
純物と成分変化により固化した部分とはニードルととも
にリザーバ内へは引き込まれず、リザーバから突出した
ままで残るから、この突出部分を取り除くことにより再
び安定な状態に戻すことができる。
第１図にこの発明による液体金属イオン源構成の一実施
例を示す、ヒータ３によってリザーバ２が加熱され、リ
ザーバ内の金属試料４は液化されている。ニードルｌは
液体金属におおわれてリザーバ２から突出しており上部
には絶縁されたマイクロメータヘッドによるニードル移
動機構５が設けられており、ニードル１を上下させるこ
とができる。ニードル１と対向して引出し電極６が配置
され、この状態でニードル１．引出し電極６間に図示さ
れていない電源から電圧を加えるとイオンビームを引き
出すことができる。一方、イオン源を収容する真空容器
壁７の外からパルプ９を介してガスたとえばＡｒがノズ
ル１０からニードル先端部へ吹きつけられる構造となっ
ている。ノズル１０はベローズ８によりシールド穴１１
を通り抜はニードル先端の近くまで接近させ得る。さて
、第１図は通常のイオン源動作時の形態を示しており、
二一ドル先端部を再生する場合は次のようにする。すな
わち、ニードル先端部の液体金属を融点より若干高くし
ておいてニードル１を第２図のようにリザーバ２内へ引
き込む。すると、ニードル先端の液体金属部に組成変化
や不純物皮膜がある場合には、残留皮膜１２がリザーバ
から突出したまま残る。
例を示す、ヒータ３によってリザーバ２が加熱され、リ
ザーバ内の金属試料４は液化されている。ニードルｌは
液体金属におおわれてリザーバ２から突出しており上部
には絶縁されたマイクロメータヘッドによるニードル移
動機構５が設けられており、ニードル１を上下させるこ
とができる。ニードル１と対向して引出し電極６が配置
され、この状態でニードル１．引出し電極６間に図示さ
れていない電源から電圧を加えるとイオンビームを引き
出すことができる。一方、イオン源を収容する真空容器
壁７の外からパルプ９を介してガスたとえばＡｒがノズ
ル１０からニードル先端部へ吹きつけられる構造となっ
ている。ノズル１０はベローズ８によりシールド穴１１
を通り抜はニードル先端の近くまで接近させ得る。さて
、第１図は通常のイオン源動作時の形態を示しており、
二一ドル先端部を再生する場合は次のようにする。すな
わち、ニードル先端部の液体金属を融点より若干高くし
ておいてニードル１を第２図のようにリザーバ２内へ引
き込む。すると、ニードル先端の液体金属部に組成変化
や不純物皮膜がある場合には、残留皮膜１２がリザーバ
から突出したまま残る。
ここでノズル１０をニードル先端に近づけパルプ９を開
きガスを吹きつけると、第３図のように残留皮膜１２は
吹き飛び残留皮膜受け１３に落ち、一方、新たな液体金
属面１４が現われる。ここでノズル１０を元の位置に戻
しニードル１をリザーバ２から突出さ曇ると再び第１図
のようになり、再度安定したイオン源動作が得られる。
きガスを吹きつけると、第３図のように残留皮膜１２は
吹き飛び残留皮膜受け１３に落ち、一方、新たな液体金
属面１４が現われる。ここでノズル１０を元の位置に戻
しニードル１をリザーバ２から突出さ曇ると再び第１図
のようになり、再度安定したイオン源動作が得られる。
なお、ガリウムのような低融点金属を金属試料とする場
合には、ノズル１０の代わりにナイフェツジ状のものを
取り付け、直接残留皮膜部を切り取ることも可能である
。
合には、ノズル１０の代わりにナイフェツジ状のものを
取り付け、直接残留皮膜部を切り取ることも可能である
。
以上に述べたように、本発明によれば、可動ニードルと
リザーバとを用いた構造のイオン源にさらに残留皮膜除
去機構を設けたので、イオン源特性の向上が得られる一
方で残留皮膜の生成も起こりやすい試料金属の融点近傍
でニードル先端に蓄積される残留皮膜を取り除くことが
可能となり、イオン源動作が不安定となっても随時安定
な動作に再生することができるため、イオン源特性が向
上する試料金属の融点近傍で運転しながらかつ品質保持
の信転性の極めて高い、長寿命の液体金瞑イオン源とす
ることができる。
リザーバとを用いた構造のイオン源にさらに残留皮膜除
去機構を設けたので、イオン源特性の向上が得られる一
方で残留皮膜の生成も起こりやすい試料金属の融点近傍
でニードル先端に蓄積される残留皮膜を取り除くことが
可能となり、イオン源動作が不安定となっても随時安定
な動作に再生することができるため、イオン源特性が向
上する試料金属の融点近傍で運転しながらかつ品質保持
の信転性の極めて高い、長寿命の液体金瞑イオン源とす
ることができる。
第１図ないし第３図はこの発明の一実施例を説明する概
略図であって、第１図は液体金属イオン源の一実施例に
よる構成図、第２図は第１図に示す液体金属イオン源に
おけるニードル先端の残留皮膜除去方法を示す説明図、
第３図は残留皮膜除去後の状態を示す説明図である。第
４図は従来の液体金属イオン源の構成例を示す概略図で
ある。 １：ニードル、２：リザーバ、３：ヒータ（加熱手段）
、４：金属試料（液体金属）、５：ニードル移動機構、
６：引出し電極、ｌＯ：ノズル、１２：残留皮膜。
略図であって、第１図は液体金属イオン源の一実施例に
よる構成図、第２図は第１図に示す液体金属イオン源に
おけるニードル先端の残留皮膜除去方法を示す説明図、
第３図は残留皮膜除去後の状態を示す説明図である。第
４図は従来の液体金属イオン源の構成例を示す概略図で
ある。 １：ニードル、２：リザーバ、３：ヒータ（加熱手段）
、４：金属試料（液体金属）、５：ニードル移動機構、
６：引出し電極、ｌＯ：ノズル、１２：残留皮膜。
Claims (1)
- １）金属を液化するための加熱手段、液体金属を溜める
リザーバ、リザーバ底部から突出して先端部に液体金属
が供給される、リザーバ底部での出入り可能な針状陽極
を形成するニードル、ニードル先端に強電界を形成して
ニードル先端部の液体金属をイオン化するとともにイオ
ン化した液体金属の粒子を引き出す引出し電極、を備え
た液体金属イオン源において、リザーバ内へニードルを
引き込む機構と、ニードルを該ニードル先端の液体金属
が融点より若干低い温度のときにリザーバ内へ引き込ん
だときにリザーバから突出して残る金属を取り除く機構
とを備えたことを特徴とする液体金属イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63102244A JPH01274342A (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | 液体金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63102244A JPH01274342A (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | 液体金属イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01274342A true JPH01274342A (ja) | 1989-11-02 |
Family
ID=14322204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63102244A Pending JPH01274342A (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | 液体金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01274342A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010533350A (ja) * | 2007-07-09 | 2010-10-21 | オルセー フィジックス | マイクロメーターサイズのイオンエミッター源 |
-
1988
- 1988-04-25 JP JP63102244A patent/JPH01274342A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010533350A (ja) * | 2007-07-09 | 2010-10-21 | オルセー フィジックス | マイクロメーターサイズのイオンエミッター源 |
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