JPH0159696B2 - - Google Patents
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- JPH0159696B2 JPH0159696B2 JP57041518A JP4151882A JPH0159696B2 JP H0159696 B2 JPH0159696 B2 JP H0159696B2 JP 57041518 A JP57041518 A JP 57041518A JP 4151882 A JP4151882 A JP 4151882A JP H0159696 B2 JPH0159696 B2 JP H0159696B2
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/26—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、セシウム化合物を用いたイオン源に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ion source using a cesium compound.
液体金属によるイオン源は、イオン注入、イオ
ンビーム露光、イオンビーム加工用として、又、
走査イオン顕微鏡のイオンビーム発生源として用
いられる。このようなイオン源の１つにセシウム
を用いたセシウムイオン源がある。従来のセシウ
ムイオン源としては、金属セシウム蒸気を熱励起
によりイオン化する方式、金属セシウムを電界電
離によつてイオン化する方式、セシウム化合物よ
りセシウム蒸気をつくり、これを熱励起によつて
イオン化する方式等がある。しかし、これらの方
式は、何れも構成が複雑である。 Ion sources using liquid metals are used for ion implantation, ion beam exposure, ion beam processing, and
Used as an ion beam source for scanning ion microscopes. One such ion source is a cesium ion source using cesium. Conventional cesium ion sources include a method in which metal cesium vapor is ionized by thermal excitation, a method in which metal cesium is ionized by electric field ionization, and a method in which cesium vapor is created from a cesium compound and then ionized by thermal excitation. There is. However, all of these systems have complicated configurations.
本発明は、このような点に鑑みてなされたもの
で、融出した金属セシウムのみが浸透することの
できる材料で構成したるつぼを用いて極めて簡単
な構成のイオン源を実現したものである。 The present invention has been made in view of these points, and has realized an ion source with an extremely simple configuration using a crucible made of a material through which only molten metal cesium can penetrate.
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明す
る。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
図は、本発明の一実施例を示す断面図である。
図において、１は金属セシウムに対してのみ浸透
性を有する材料でつくられたるつぼである。該る
つぼ１は、図に示すようにパイプ状をなしてい
る。この材料としては、例えば、多孔質セラミツ
ク等が用いられる。２はるつぼ１を固定する支持
体、３はるつぼ１の内部に充填されたセシウム化
合物と還元剤とが適当な割合で混合された混合物
である。上記セシウム化合物としては、例えば、
塩化セシウム、ヨウ化セシウム、クロム酸セシウ
ム等が用いられる。一方、還元剤としては、例え
ば、カルシウム、タングステン、シリコン等が用
いられる。 The figure is a sectional view showing one embodiment of the present invention.
In the figure, 1 is a crucible made of a material that is permeable only to metal cesium. The crucible 1 has a pipe shape as shown in the figure. As this material, for example, porous ceramic or the like is used. 2 is a support for fixing the crucible 1, and 3 is a mixture of a cesium compound and a reducing agent filled in the crucible 1 in an appropriate ratio. Examples of the above cesium compounds include:
Cesium chloride, cesium iodide, cesium chromate, etc. are used. On the other hand, as the reducing agent, for example, calcium, tungsten, silicon, etc. are used.
４はるつぼ１の壁部外周に巻回された通電加熱
用のヒータ、５は該ヒータ４に外部から通電する
ための引出し端子である。図では、端子を１本し
か示していないが、２本で構成される。６はるつ
ぼ１の底部開口部に設けられた接栓、７はるつぼ
１をその内部に支持すると共に液体セシウムを取
出すための開口部をその底部に有する容器であ
る。８は容器７の底部開口部より落下する液体セ
シウムを貯留するリザーバ、９は該リザーバ８中
に貯留した液体セシウムである。又、１０はリザ
ーバ８の底部に設けられた細孔より外に突き出し
たエミツタ電極用の針金である。該針金１０とし
ては、例えばタングステンが用いられる。そし
て、図に示すイオン源は、真空中で動作するよう
になつている。 Reference numeral 4 indicates a heater for electrical heating that is wound around the outer periphery of the wall of the crucible 1, and reference numeral 5 indicates a lead-out terminal for supplying electricity to the heater 4 from the outside. Although only one terminal is shown in the figure, it is composed of two terminals. 6 is a plug provided at the bottom opening of the crucible 1, and 7 is a container that supports the crucible 1 therein and has an opening at the bottom for taking out the liquid cesium. 8 is a reservoir for storing liquid cesium falling from the bottom opening of the container 7, and 9 is the liquid cesium stored in the reservoir 8. Further, 10 is a wire for an emitter electrode that protrudes from a pore provided at the bottom of the reservoir 8. For example, tungsten is used as the wire 10. The ion source shown in the figure is designed to operate in a vacuum.
このように構成されたイオン源の動作を次に説
明する。 The operation of the ion source configured in this way will be described next.
先ず、イオン源を駆動する前に大気中で接栓６
を外し、セシウム化合物と還元剤との混合物３を
るつぼ１内に詰め込む。しかる後、接栓６をはめ
込み、容器７に挿入する。ところで、このイオン
源の図に示す部分は全部真空槽内に電気的に絶縁
して置かれている。そこで、上述の作業終了後、
真空槽を真空排気する。これにより、容器７の内
部も、底部の開口を通じて排気される。真空槽内
が充分に排気された後、ヒータ４に通電し、るつ
ぼ１を加熱する。 First, before driving the ion source, connect the plug 6 in the atmosphere.
is removed, and a mixture 3 of a cesium compound and a reducing agent is packed into the crucible 1. After that, the plug 6 is fitted and inserted into the container 7. By the way, all of the parts of this ion source shown in the figure are placed in a vacuum chamber and electrically insulated. Therefore, after completing the above work,
Evacuate the vacuum chamber. As a result, the inside of the container 7 is also exhausted through the opening at the bottom. After the inside of the vacuum chamber is sufficiently evacuated, the heater 4 is energized to heat the crucible 1.
るつぼ１の内部が加熱されて、高温（例えば
800℃）になると、セシウム化合物と還元剤との
混合物が反応し、金属セシウムの蒸気を発生す
る。るつぼ１の壁部には、前述したようにセシウ
ムのみが通過できるような微細孔が設けられてい
るので、セシウム蒸気は、るつぼ１の壁部を透過
し、拡散する。容器７の内側壁面は、るつぼ１内
に比べて充分低い温度にあり、セシウム蒸気は、
この壁面で凝結し液体セシウムにかわる。尚、容
器７の内側壁面の温度をより低く維持するには、
熱輻射の大きい構造にするか、強制的冷却手段を
設けるようにすればよい。容器７の内側壁面にて
液化したセシウムは、壁面を伝わつて落下し、図
中矢印で示すように底部の開口より流出し、リザ
ーバ８内に移る。リザーバ８の底部には細孔があ
り、更にこの細孔を通して針金１０が突き出てい
る。液体セシウムは、細孔の内壁と針金１０との
間隙から少量ずつ針金の先端方向に向かつて流れ
るが、針金１０の先端付近で表面張力とつり合う
ところで止まる。このような状態になつたところ
で、リザーバ８及び針金１０とで構成されるエミ
ツタと、該エミツクと対向して設けられた引出し
電極（図示せず）との間に、エミツタ側を正極と
する高電圧を印加する。 The inside of crucible 1 is heated to a high temperature (e.g.
(800°C), the mixture of cesium compound and reducing agent reacts and generates metallic cesium vapor. As described above, the wall of the crucible 1 is provided with micropores through which only cesium can pass, so the cesium vapor passes through the wall of the crucible 1 and diffuses. The inner wall surface of the container 7 is at a sufficiently lower temperature than the inside of the crucible 1, and the cesium vapor is
It condenses on this wall and turns into liquid cesium. In addition, in order to maintain the temperature of the inner wall surface of the container 7 lower,
A structure with large heat radiation may be used, or forced cooling means may be provided. The cesium liquefied on the inner wall surface of the container 7 falls along the wall surface, flows out from the bottom opening as shown by the arrow in the figure, and moves into the reservoir 8. There is a pore at the bottom of the reservoir 8, through which a wire 10 protrudes. The liquid cesium flows little by little toward the tip of the wire from the gap between the inner wall of the pore and the wire 10, but stops near the tip of the wire 10 when the surface tension is balanced. When such a state is reached, a high electrode is connected between the emitter composed of the reservoir 8 and the wire 10 and a lead-out electrode (not shown) provided opposite to the emitter, with the emitter side being the positive electrode. Apply voltage.
これにより生じた高電界によつて、液体セシウ
ムは針金１０の表面を流れ、針金１０の先端部で
テーラーコーンを形成する。このテーラーコーン
の先端で、電界は更に強くなり、遂には液体のセ
シウムの蒸気化・イオン化を誘起する。このよう
にして発生したセシウムイオンは、エミツタと引
出し電極間の電界により加速され、イオンビーム
を形成する。従つて、極めて簡単な構成のセシウ
ムイオン源を実現できる。 Due to the high electric field generated by this, liquid cesium flows on the surface of the wire 10 and forms a Taylor cone at the tip of the wire 10. At the tip of this Taylor cone, the electric field becomes even stronger, eventually inducing vaporization and ionization of liquid cesium. The cesium ions thus generated are accelerated by the electric field between the emitter and the extraction electrode to form an ion beam. Therefore, a cesium ion source with an extremely simple configuration can be realized.
尚、ヒータ４の代わりに、るつぼ１の壁部自体
を一定の抵抗を有する材料で構成し、るつぼ１自
体を通電加熱してもよい。このようにすれば、ヒ
ータ４が不要となり、更に構成が簡単になる。
又、容器７の内側壁面を冷却する手段を用いる場
合、該手段として、容器７の内側壁面に接触せし
めてその熱を吸収するような冷却棒を用いること
ができる。このような冷却棒を用いると、高価な
冷却装置が不要となる。更に容器７とリザーバ８
とを兼用する構造としても良い。 Incidentally, instead of the heater 4, the wall of the crucible 1 itself may be made of a material having a certain resistance, and the crucible 1 itself may be heated with electricity. In this way, the heater 4 is not required and the configuration is further simplified.
Further, when a means for cooling the inner wall surface of the container 7 is used, a cooling rod that comes into contact with the inner wall surface of the container 7 and absorbs the heat can be used as the means. Using such a cooling rod eliminates the need for expensive cooling equipment. Furthermore, container 7 and reservoir 8
It is also possible to have a structure that serves both.
以上詳細に説明したように、本発明では、融出
した金属セシウムのみが浸透できるるつぼを用い
たので、イオン源が極めて簡単な構成になる。 As explained in detail above, in the present invention, a crucible into which only molten metal cesium can permeate is used, so that the ion source has an extremely simple configuration.
図は、本発明の一実施例を示す構成断面図であ
る。
１…るつぼ、２…支持体、３…混合物、４…ヒ
ータ、５…引き出し端子、６…接栓、７…容器、
８…リザーバ、９…液体セシウム、１０…針金。
The figure is a sectional view showing an embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Crucible, 2... Support, 3... Mixture, 4... Heater, 5... Pull-out terminal, 6... Connector, 7... Container,
8...Reservoir, 9...Liquid cesium, 10...Wire.
Claims (1)
充填され壁部に融出金属セシウムの蒸気のみが浸
透し得る微細孔を有するパイプ状のるつぼと、該
るつぼ内の前記混合物を加熱するための発熱体
と、前記るつぼをその内部に支持すると共に金属
セシウム蒸気を凝結させるための壁面と、液化金
属セシウムを貯留し且つその一部を電界の印加さ
れる針金に供給するリザーバとから構成されたイ
オン源。 ２ 前記発熱体として、るつぼの壁部外周に沿つ
て巻回したヒータを用いたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のイオン源。 ３ 前記発熱体としてるつぼ自体を一定の抵抗を
有する材質で構成し該るつぼ自体を直接通電加熱
するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のイオン源。[Scope of Claims] 1. A pipe-shaped crucible whose interior is filled with a mixture of a cesium compound and a reducing agent and whose walls have micropores through which only the vapor of molten metal cesium can penetrate, and the mixture in the crucible. a heating element for heating the crucible, a wall surface for supporting the crucible therein and condensing the metal cesium vapor, and a reservoir for storing the liquefied metal cesium and supplying a portion of it to the wire to which an electric field is applied. An ion source consisting of. 2. The ion source according to claim 1, wherein the heating element is a heater wound along the outer periphery of the crucible wall. 3. The ion source according to claim 1, wherein the crucible itself as the heating element is made of a material having a certain resistance, and the crucible itself is directly heated by electricity.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57041518A JPS58158839A (en) | 1982-03-16 | 1982-03-16 | Ion source |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP57041518A JPS58158839A (en) | 1982-03-16 | 1982-03-16 | Ion source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58158839A JPS58158839A (en) | 1983-09-21 |
| JPH0159696B2 true JPH0159696B2 (en) | 1989-12-19 |
Family
ID=12610590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57041518A Granted JPS58158839A (en) | 1982-03-16 | 1982-03-16 | Ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58158839A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0616383B2 (en) * | 1984-04-11 | 1994-03-02 | 株式会社日立製作所 | Ion beam forming method and liquid metal ion source |
| EP0263815A4 (en) * | 1986-04-09 | 1988-11-29 | Schumacher Co J C | Semiconductor dopant vaporizer. |
-
1982
- 1982-03-16 JP JP57041518A patent/JPS58158839A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58158839A (en) | 1983-09-21 |
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