JPH0145699B2 - - Google Patents
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- JPH0145699B2 JPH0145699B2 JP57175390A JP17539082A JPH0145699B2 JP H0145699 B2 JPH0145699 B2 JP H0145699B2 JP 57175390 A JP57175390 A JP 57175390A JP 17539082 A JP17539082 A JP 17539082A JP H0145699 B2 JPH0145699 B2 JP H0145699B2
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- ion
- tungsten
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- ion generating
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/022—Details
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
こ発明は高輝度表面電離型イオン源およびその
製造法に関するものである。
製造法に関するものである。
試料面に一次イオン・ビームを照射するとき試
料表面から放出される二次イオンを質量分析して
試料表面の元素分布や状態を測定する二次イオン
質量分析法（SIMS）に用いられる装置の一例と
してイオンマイクロプロープ質量分析計
（IMMA）が知られており、この型の装置は主と
して元素の定量分析或いは線、面や深さ方向の元
素の分布を解析するのに用いられる。そして一次
イオン電流を向上させビームスポツトの大きさを
小さくすることによつて、空間的な分解能即ち試
料中の元素を検出するときの解像力、検出限界を
高め、また例えば半導体基板のキヤリヤ以外の不
純物やICチツプ等の極微量不純物の空間的分布
の分析ができるようになることが認められてお
り、従つて微量元素の分析には装置の高真空化と
共に電流密度の高にイオン源が要求される。
料表面から放出される二次イオンを質量分析して
試料表面の元素分布や状態を測定する二次イオン
質量分析法（SIMS）に用いられる装置の一例と
してイオンマイクロプロープ質量分析計
（IMMA）が知られており、この型の装置は主と
して元素の定量分析或いは線、面や深さ方向の元
素の分布を解析するのに用いられる。そして一次
イオン電流を向上させビームスポツトの大きさを
小さくすることによつて、空間的な分解能即ち試
料中の元素を検出するときの解像力、検出限界を
高め、また例えば半導体基板のキヤリヤ以外の不
純物やICチツプ等の極微量不純物の空間的分布
の分析ができるようになることが認められてお
り、従つて微量元素の分析には装置の高真空化と
共に電流密度の高にイオン源が要求される。
ところでプローブイオンを細いビームにして試
料表面の局部分析を行うIMMA等に用いられる
表面電離型イオン源を用いて試料表面のビームス
ポツトの大きさをある小さな値（例えば数μmφ）
に制限しようとする場合、一般にはイオン源より
発生したイオンビームを収束系に通すことで微小
スポツト寸法を得ることが考えられるが、試料表
面への到達ビーム電流値が小さくなり、表面分析
等には不利となる。試料表面に到達するビーム電
流値（最大値）は、 Ipmax＝3π2・Ｂ・d8/3／16Cs2/3 で表わされ、ここでＢは輝度、ｄはビームスポツ
トの大きさ、Csは球面収差係数であり、従つて
ビーム電流値はイオン源の輝度に比例することが
わかる。
料表面の局部分析を行うIMMA等に用いられる
表面電離型イオン源を用いて試料表面のビームス
ポツトの大きさをある小さな値（例えば数μmφ）
に制限しようとする場合、一般にはイオン源より
発生したイオンビームを収束系に通すことで微小
スポツト寸法を得ることが考えられるが、試料表
面への到達ビーム電流値が小さくなり、表面分析
等には不利となる。試料表面に到達するビーム電
流値（最大値）は、 Ipmax＝3π2・Ｂ・d8/3／16Cs2/3 で表わされ、ここでＢは輝度、ｄはビームスポツ
トの大きさ、Csは球面収差係数であり、従つて
ビーム電流値はイオン源の輝度に比例することが
わかる。
以上のような観点からこの種の分析において、
試料表面にできるだけ小さな径でしかもできるだ
け強い一次イオンビームスポツトを形成するため
にはイオン源の輝度をできるだけ高くする必要が
あり、高輝度のイオン源が要求される。しかしな
がら、従来提案されてきた表面電離型イオン源で
は、第１図に示すようにイオン発生部を構成して
いるポーラスタングステン１は加工上の観点から
その有効径を２mmφ程度にするのが限度であり、
それ以下にすることは実質的に困難であつた。な
お第１図において２はイオン生成部、３はヒータ
ー、４な電極を示す。またポーラスタングステン
１の周辺部からもイオン種の蒸気が起こるため、
大輝度のビームを引き出そうとすると、無駄なイ
オン種の放出が伴ない、その結果イオン源の汚染
や電気的な絶縁不良（イオン種が金属である場
合）等生じることになる。
試料表面にできるだけ小さな径でしかもできるだ
け強い一次イオンビームスポツトを形成するため
にはイオン源の輝度をできるだけ高くする必要が
あり、高輝度のイオン源が要求される。しかしな
がら、従来提案されてきた表面電離型イオン源で
は、第１図に示すようにイオン発生部を構成して
いるポーラスタングステン１は加工上の観点から
その有効径を２mmφ程度にするのが限度であり、
それ以下にすることは実質的に困難であつた。な
お第１図において２はイオン生成部、３はヒータ
ー、４な電極を示す。またポーラスタングステン
１の周辺部からもイオン種の蒸気が起こるため、
大輝度のビームを引き出そうとすると、無駄なイ
オン種の放出が伴ない、その結果イオン源の汚染
や電気的な絶縁不良（イオン種が金属である場
合）等生じることになる。
そこで、この発明は、イオン種物質の放出面積
を小さくして単位面積当りのイオン放出量を向上
するようにした高輝度表面電離型イオン源を提供
することを目的とする。
を小さくして単位面積当りのイオン放出量を向上
するようにした高輝度表面電離型イオン源を提供
することを目的とする。
従つてこの発明によるイオン源においてはポー
ラスタングステンから成るイオン発生部の表面は
その中心部分を除いてタングステン等の融点の高
いイオン不透過性膜で被覆される。好ましくは、
イオン発生部は円錐形を成し、その先端部だけか
らイオン種物質が放出されるように構成される。
ラスタングステンから成るイオン発生部の表面は
その中心部分を除いてタングステン等の融点の高
いイオン不透過性膜で被覆される。好ましくは、
イオン発生部は円錐形を成し、その先端部だけか
らイオン種物質が放出されるように構成される。
またこの発明の別の目的は上記のイオン源の簡
単な製造方法を提供することにある。
単な製造方法を提供することにある。
すなわちこの発明の製造方法は、ポーラスタン
グステンから成るイオン発生部をその中央部分を
除いてタングステン等の融点の高くしかもイオン
蒸気を通さない物質でスパツター蒸着することを
特徴としている。
グステンから成るイオン発生部をその中央部分を
除いてタングステン等の融点の高くしかもイオン
蒸気を通さない物質でスパツター蒸着することを
特徴としている。
またこの発明の別の特徴によれば、イオン源の
製造法は、ポーラスタングステンから成るイオン
発生部を円錐形状に形成し、その表面にタングス
テン等の融点の高くしかも発生イオン蒸気を通さ
ない物質で蒸着し、そして円錐形状のイオン発生
部の先端を切削することから成る。
製造法は、ポーラスタングステンから成るイオン
発生部を円錐形状に形成し、その表面にタングス
テン等の融点の高くしかも発生イオン蒸気を通さ
ない物質で蒸着し、そして円錐形状のイオン発生
部の先端を切削することから成る。
このように、この発明の製造法によれば、従来
では有効径２mmφ程度が限界であつたものが0.3
〜0.5mmφまたはそれ以下のイオン放出口をもつ
イオン源を簡単かつ容易に得ることができ、また
こうして得られたこの発明によるイオン源は、一
次イオンビームスポツトの大きさを小さくできる
だけでなく、イオン発生部で発生されたイオン蒸
気が周囲に拡散せずに中央部のイオン放出口のみ
から放出されるので単位面積当りのイオン放出量
すなわち輝度が著しく向上され得る。すなわち小
さな一次イオンビームスポツトを得る場合同一径
のスポツトのビーム電流を16〜50倍に増強でき、
高感度の分析が可能となる。また発生イオンを有
効に細いイオンビームとして放出できるので余分
のイオンによる系の汚染を避けることができる。
では有効径２mmφ程度が限界であつたものが0.3
〜0.5mmφまたはそれ以下のイオン放出口をもつ
イオン源を簡単かつ容易に得ることができ、また
こうして得られたこの発明によるイオン源は、一
次イオンビームスポツトの大きさを小さくできる
だけでなく、イオン発生部で発生されたイオン蒸
気が周囲に拡散せずに中央部のイオン放出口のみ
から放出されるので単位面積当りのイオン放出量
すなわち輝度が著しく向上され得る。すなわち小
さな一次イオンビームスポツトを得る場合同一径
のスポツトのビーム電流を16〜50倍に増強でき、
高感度の分析が可能となる。また発生イオンを有
効に細いイオンビームとして放出できるので余分
のイオンによる系の汚染を避けることができる。
以下この発明を添附図面の第２，３，４図を参
照して説明する。
照して説明する。
第２〜４図にはこの発明の製造方法の一実施例
を示し、第２図には、円錐形状に切削したポーラ
スタングステン５をタンタルの管状体６に電子ビ
ーム溶接する工程を示す。こうして形成された円
錐形状のイオン発生部の表面には第３図に示すよ
うにタングステン７が厚さ10μｍ程度にスパツタ
ー蒸着される。その後第４図に示すように先端部
は切り取られ、その径が0.3〜0.5mmφになるよう
にされる。切削面８は例えば電解研摩によつて孔
のつぶれた部分を取り去る。従つてイオン種の蒸
発物はこの小さな径の切削面８だけから放出され
るため高輝度のイオンビームが得られる。
を示し、第２図には、円錐形状に切削したポーラ
スタングステン５をタンタルの管状体６に電子ビ
ーム溶接する工程を示す。こうして形成された円
錐形状のイオン発生部の表面には第３図に示すよ
うにタングステン７が厚さ10μｍ程度にスパツタ
ー蒸着される。その後第４図に示すように先端部
は切り取られ、その径が0.3〜0.5mmφになるよう
にされる。切削面８は例えば電解研摩によつて孔
のつぶれた部分を取り去る。従つてイオン種の蒸
発物はこの小さな径の切削面８だけから放出され
るため高輝度のイオンビームが得られる。
第５図には別の実施例を示し、この例では従来
形のポーラスタングステン９の表面に中央部１０
を残してタングステン１１がスパツター蒸着され
る。
形のポーラスタングステン９の表面に中央部１０
を残してタングステン１１がスパツター蒸着され
る。
上記各実施例ではイオン発生部の被覆材として
タングステンについて記載してきたが、通常1200
〜1300℃程度の温度に耐えしかも発生イオン蒸気
をしや断できる導電性物質であれば任意の物質例
えばMo，Ta等を使用することができる。
タングステンについて記載してきたが、通常1200
〜1300℃程度の温度に耐えしかも発生イオン蒸気
をしや断できる導電性物質であれば任意の物質例
えばMo，Ta等を使用することができる。
第１図は従来型のイオン源を示す概略図、第２
図〜４図はこの発明のイオン源の一実施例の製造
工程を示す断面図、第５図はこの発明の別の実施
例を示す断面図である。 図中、５，９：イオン発生部、７，１１：タン
グステン被覆。
図〜４図はこの発明のイオン源の一実施例の製造
工程を示す断面図、第５図はこの発明の別の実施
例を示す断面図である。 図中、５，９：イオン発生部、７，１１：タン
グステン被覆。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ポーラスタングステンから成るイオン発生部
の表面をその中央部分を除いてタングステン等の
融点の高いイオン不透過性膜で被覆し、イオン種
物質の放出面積を小さくしたことを特徴とする高
輝度表面電離型イオン源。 ２ ポーラスタングステンから成るイオン発生部
の表面をその中央部分を除いてタングステン等の
融点の高いイオン不透過性物質でスパツター蒸着
することを特徴とする高輝度表面電離型イオン源
の製造法。 ３ ポーラスタングステンから成るイオン発生部
を円錐形状に形成し、その表面上にタングステン
等の融点の高いイオン不透過性物質を蒸着し、そ
して円錐形状のイオン発生部の先端を切削してイ
オン種の放出口を形成することから成ることを特
徴とする高輝度表面電離型イオン源の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57175390A JPS5966031A (ja) | 1982-10-07 | 1982-10-07 | 高輝度表面電離型イオン源およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57175390A JPS5966031A (ja) | 1982-10-07 | 1982-10-07 | 高輝度表面電離型イオン源およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5966031A JPS5966031A (ja) | 1984-04-14 |
| JPH0145699B2 true JPH0145699B2 (ja) | 1989-10-04 |
Family
ID=15995260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57175390A Granted JPS5966031A (ja) | 1982-10-07 | 1982-10-07 | 高輝度表面電離型イオン源およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5966031A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0646552B2 (ja) * | 1985-09-24 | 1994-06-15 | 株式会社日立製作所 | イオン源装置 |
| US10672602B2 (en) | 2014-10-13 | 2020-06-02 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University | Cesium primary ion source for secondary ion mass spectrometer |
| KR102518443B1 (ko) * | 2014-10-13 | 2023-04-06 | 아리조나 보드 오브 리전트스, 아리조나주의 아리조나 주립대 대행법인 | 이차 이온 질량 분광계를 위한 세슘 일차 이온 소스 |
-
1982
- 1982-10-07 JP JP57175390A patent/JPS5966031A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5966031A (ja) | 1984-04-14 |
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