JPH0369137B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0369137B2 JPH0369137B2 JP57187784A JP18778482A JPH0369137B2 JP H0369137 B2 JPH0369137 B2 JP H0369137B2 JP 57187784 A JP57187784 A JP 57187784A JP 18778482 A JP18778482 A JP 18778482A JP H0369137 B2 JPH0369137 B2 JP H0369137B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion source
- ion
- filament
- auxiliary electrode
- electron
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/08—Ion sources
- H01J2237/0802—Field ionization sources
- H01J2237/0807—Gas field ion sources [GFIS]
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はイオン源材料を加熱して表面電離また
は電界電離させ高電界を介してイオンビームを引
出す電子衝撃、電界放出形のイオン源装置に関す
るもので、例えば、LSI（大規模集積回路）にお
けるサブミクロン構造の製作や二次イオン質量分
析におけるサブミクロン計測などに使用できる。
は電界電離させ高電界を介してイオンビームを引
出す電子衝撃、電界放出形のイオン源装置に関す
るもので、例えば、LSI（大規模集積回路）にお
けるサブミクロン構造の製作や二次イオン質量分
析におけるサブミクロン計測などに使用できる。
イオンビームを利用したサブミクロン計測及び
加工が微細構造製作技術分野に広く使われるよう
になつてきたが、このような応用分野に対して用
いるイオン源装置として、従来、低圧の気体雰囲
気中で放電プラズマを発生させ、このプラズマ空
間に引出電界をかけてイオンを引出すようにし
た、いわゆる、プラズマイオン銃がある。
加工が微細構造製作技術分野に広く使われるよう
になつてきたが、このような応用分野に対して用
いるイオン源装置として、従来、低圧の気体雰囲
気中で放電プラズマを発生させ、このプラズマ空
間に引出電界をかけてイオンを引出すようにし
た、いわゆる、プラズマイオン銃がある。
しかし上記方式のイオン源には、(1)イオン源と
しての輝度が低い、(2)イオン源としての光源の大
きさが大きい、(3)イオン種に制限がある、(4)単一
金属イオン種の取出しが困難である、等の不都合
点があつた。
しての輝度が低い、(2)イオン源としての光源の大
きさが大きい、(3)イオン種に制限がある、(4)単一
金属イオン種の取出しが困難である、等の不都合
点があつた。
これに対処して本発明らは、先に、イオン源材
料を電子衝撃することで加熱して表面電離または
電界電離させ、高電界を介してイオンビームを引
出す電子衝撃、電界放出形のイオン源装置を提案
した（特願昭57−108338号参照）。その一例を第
１図によつて説明する。第１図において、１はイ
オン源材料、２はエミタチツプ、３は坩堝であ
る。坩堝３は高融点でかつ反応性の小さい材料で
作られ、先端を尖らせた丸棒状のエミツタチツプ
２を同軸状に保持しており、坩堝３の下端面壁に
はチツプ２の先端を外部に貫通させる開口があけ
てあり、坩堝の内部の下部、チツプ２の先端部外
周、にイオン源材料１が装填されている。チツプ
２には熱抵抗を大きくするためのくびれ（細径
部）が設けてあり、また、チツプ２の軸合せ用と
して中空円板４が１個あるいは複数個（１個だけ
図示）取付けられる。これらの１，２，３，４で
イオン源材料保持部を構成している。
料を電子衝撃することで加熱して表面電離または
電界電離させ、高電界を介してイオンビームを引
出す電子衝撃、電界放出形のイオン源装置を提案
した（特願昭57−108338号参照）。その一例を第
１図によつて説明する。第１図において、１はイ
オン源材料、２はエミタチツプ、３は坩堝であ
る。坩堝３は高融点でかつ反応性の小さい材料で
作られ、先端を尖らせた丸棒状のエミツタチツプ
２を同軸状に保持しており、坩堝３の下端面壁に
はチツプ２の先端を外部に貫通させる開口があけ
てあり、坩堝の内部の下部、チツプ２の先端部外
周、にイオン源材料１が装填されている。チツプ
２には熱抵抗を大きくするためのくびれ（細径
部）が設けてあり、また、チツプ２の軸合せ用と
して中空円板４が１個あるいは複数個（１個だけ
図示）取付けられる。これらの１，２，３，４で
イオン源材料保持部を構成している。
５はチツプ２を下方より電子衝撃するための電
子線を放出するフイラメント、６はその加熱電
源、７はフイラメント５を取り囲むように配置さ
れ、フイラメント５の一端と電気的に接続され
て、フイラメント５からの放出電子線の軌道を補
正する補助電極、８はこの補助電極７とチツプ２
との間に電圧を印加してフイラメント５からチツ
プ２への電子線１０を加速するとともにチツプ２
からイオンビーム１１を引出す加速電源、１２は
補助電極７の下方に設けられてイオンビーム１１
を加速するイオンビーム加速電極、９はこの加速
電極１２と補助電極７との間にイオンビーム加速
電圧を印加するイオンビーム加速電源である。
子線を放出するフイラメント、６はその加熱電
源、７はフイラメント５を取り囲むように配置さ
れ、フイラメント５の一端と電気的に接続され
て、フイラメント５からの放出電子線の軌道を補
正する補助電極、８はこの補助電極７とチツプ２
との間に電圧を印加してフイラメント５からチツ
プ２への電子線１０を加速するとともにチツプ２
からイオンビーム１１を引出す加速電源、１２は
補助電極７の下方に設けられてイオンビーム１１
を加速するイオンビーム加速電極、９はこの加速
電極１２と補助電極７との間にイオンビーム加速
電圧を印加するイオンビーム加速電源である。
以上のような構成を備えた第１図従来装置は次
のように動作する。まず、加熱電源６によりフイ
ラメント５を加熱し、次に加速電源８によりチツ
プ２と補助電極７との間に電圧を印加する。その
結果、フイラメント５より放出された電子線１０
はチツプ２の先端部に照射され、チツプ２の先端
部が加熱される。チツプ２の先端部が加熱される
と熱伝導によりイオン源材料１が加熱され、そし
て溶解され、チツプ先端にイオン源材料１が連続
的に供給されるようになる。一方、チツプ２の先
端は加熱されており、イオン源１がイオン化し、
これがイオンビーム１１として引出されることに
なる。
のように動作する。まず、加熱電源６によりフイ
ラメント５を加熱し、次に加速電源８によりチツ
プ２と補助電極７との間に電圧を印加する。その
結果、フイラメント５より放出された電子線１０
はチツプ２の先端部に照射され、チツプ２の先端
部が加熱される。チツプ２の先端部が加熱される
と熱伝導によりイオン源材料１が加熱され、そし
て溶解され、チツプ先端にイオン源材料１が連続
的に供給されるようになる。一方、チツプ２の先
端は加熱されており、イオン源１がイオン化し、
これがイオンビーム１１として引出されることに
なる。
このような電子衝撃、電界放出形のイオン源と
することにより、プラズマイオン銃方式のイオン
源装置での前述した諸不都合点は解除されるが、
しかし、電子衝撃、電界放出形のイオン源装置に
も、なお、次のような問題点が残つていた。即
ち、フイラメント加熱温度の変動や、坩堝内の雰
囲気ガスの影響などに伴つてイオンビーム電流が
変動するという問題である。
することにより、プラズマイオン銃方式のイオン
源装置での前述した諸不都合点は解除されるが、
しかし、電子衝撃、電界放出形のイオン源装置に
も、なお、次のような問題点が残つていた。即
ち、フイラメント加熱温度の変動や、坩堝内の雰
囲気ガスの影響などに伴つてイオンビーム電流が
変動するという問題である。
本発明の目的は、電子衝撃、電界放出形のイオ
ン源装置における上記した問題点を解決し、フイ
ラメント加熱温度の変動や、雰囲気ガスの影響な
どに対してイオン電流を安定化することのできる
イオン源装置を提供することにある。
ン源装置における上記した問題点を解決し、フイ
ラメント加熱温度の変動や、雰囲気ガスの影響な
どに対してイオン電流を安定化することのできる
イオン源装置を提供することにある。
本発明の特徴は、電子衝撃、電界放出形のイオ
ン源装置において、補助電極とイオン源部との間
に制御電極を設け、この制御電極と補助電極との
間を半固定バイアス電源を介して電気的に接続
し、かつ、この接続点とイオン源部とを加熱電源
を介して接続する接続線途中にセルフバイアス抵
抗を配置する構成とするにある。
ン源装置において、補助電極とイオン源部との間
に制御電極を設け、この制御電極と補助電極との
間を半固定バイアス電源を介して電気的に接続
し、かつ、この接続点とイオン源部とを加熱電源
を介して接続する接続線途中にセルフバイアス抵
抗を配置する構成とするにある。
第２図により本発明の一実施例を説明する。こ
れは、制御電極と補助電極との間を、半固定バイ
アス電源を介して電気的に接続し、この接続点と
チツプとの間を電気接続する接続線中にセルフバ
イアス抵抗を配置する構成となつている。すなわ
ち、第２図において、１３はチツプ２と補助電極
７との間に追加設置される制御電極で、この制御
電極１３が半固定バイアス電源１５を介して補助
電極７にと電気的に接続されており、この接続点
と加速電源８とを接続する接続線途中にセルフバ
イアス抵抗１４が挿入配置されている。その他の
符号は第１図従来装置の場合と同じ部品には同じ
符号が用いてある。
れは、制御電極と補助電極との間を、半固定バイ
アス電源を介して電気的に接続し、この接続点と
チツプとの間を電気接続する接続線中にセルフバ
イアス抵抗を配置する構成となつている。すなわ
ち、第２図において、１３はチツプ２と補助電極
７との間に追加設置される制御電極で、この制御
電極１３が半固定バイアス電源１５を介して補助
電極７にと電気的に接続されており、この接続点
と加速電源８とを接続する接続線途中にセルフバ
イアス抵抗１４が挿入配置されている。その他の
符号は第１図従来装置の場合と同じ部品には同じ
符号が用いてある。
第２図実施例装置において、坩堝３にイオン源
材料１を装填し、フイラメント５を加熱電源６に
より加熱し、チツプ２の後端部に加速電源８から
の電子加速電圧を印加し、チツプ先端部を電子線
１０により加熱し、イオン源材料１を加熱された
チツプ先端部からの熱伝導により加熱、溶融さ
せ、その結果、チツプ先端より高輝度のイオンビ
ームを放出させるまでの動作は、第１図従来装置
の場合と同じである。
材料１を装填し、フイラメント５を加熱電源６に
より加熱し、チツプ２の後端部に加速電源８から
の電子加速電圧を印加し、チツプ先端部を電子線
１０により加熱し、イオン源材料１を加熱された
チツプ先端部からの熱伝導により加熱、溶融さ
せ、その結果、チツプ先端より高輝度のイオンビ
ームを放出させるまでの動作は、第１図従来装置
の場合と同じである。
第２図実施例で追加設置された制御電極１３及
びセルフバイアス抵抗１４、半固定バイアス電源
１５は次のように機能する。いま、チツプ２が電
子線１０の照射を受けてイオンビーム１１が放出
されている状態を想定する。この状態でフイラメ
ントからの電子流１０によりチツプ２の温度が変
化し、その結果として放出イオン電流ｉが±Δi
だけ変化してｉ±Δiとなると、この電流は抵抗
値ｒを持つバイアス抵抗１４を流れ、その電圧変
化分±Δv＝±Δi・ｒだけ、チツプ２に対する制
御電極１３の電位が制御的（ネガテイブ・バイア
ス）に働く。即ち、イオン電流ｉが、例えば増加
する方向に変化するとチツプ２と制御電極１３と
の間の電位差がΔvだけ、電流ｉが流れるときに
比較して大きくなり、その結果としてイオンビー
ム１１として引出される電流を源少させ、イオン
電流の安定化が達成される。なお、抵抗値ｒを可
変とし、これを変化させることにより、セルフバ
イアスの効き方を任意に調節できるようになり、
これによりイオン電流値を変えることも可能とな
る。さらに、半固定バイアス電源１５が配置され
ていることにより、イオン電流ｉのレベルを大幅
に変えることができ、しかも、各電流レベルにお
いて、バイアス抵抗１４によりイオン電流を安定
化することが可能となる。なお、この場合の半固
定バイアス電源１５としては、例えば、固定電圧
の電池の両端をポテンシヨメータ式の抵抗で接続
し、このポテンシヨメータの摺動接点から取出さ
れる可変電圧源を用いることができる。
びセルフバイアス抵抗１４、半固定バイアス電源
１５は次のように機能する。いま、チツプ２が電
子線１０の照射を受けてイオンビーム１１が放出
されている状態を想定する。この状態でフイラメ
ントからの電子流１０によりチツプ２の温度が変
化し、その結果として放出イオン電流ｉが±Δi
だけ変化してｉ±Δiとなると、この電流は抵抗
値ｒを持つバイアス抵抗１４を流れ、その電圧変
化分±Δv＝±Δi・ｒだけ、チツプ２に対する制
御電極１３の電位が制御的（ネガテイブ・バイア
ス）に働く。即ち、イオン電流ｉが、例えば増加
する方向に変化するとチツプ２と制御電極１３と
の間の電位差がΔvだけ、電流ｉが流れるときに
比較して大きくなり、その結果としてイオンビー
ム１１として引出される電流を源少させ、イオン
電流の安定化が達成される。なお、抵抗値ｒを可
変とし、これを変化させることにより、セルフバ
イアスの効き方を任意に調節できるようになり、
これによりイオン電流値を変えることも可能とな
る。さらに、半固定バイアス電源１５が配置され
ていることにより、イオン電流ｉのレベルを大幅
に変えることができ、しかも、各電流レベルにお
いて、バイアス抵抗１４によりイオン電流を安定
化することが可能となる。なお、この場合の半固
定バイアス電源１５としては、例えば、固定電圧
の電池の両端をポテンシヨメータ式の抵抗で接続
し、このポテンシヨメータの摺動接点から取出さ
れる可変電圧源を用いることができる。
このように第２図実施例によれば、従来装置に
制御電極１３とバイアス抵抗１４と半固定バイア
ス電源１５を追加するだけの構成で従来装置での
問題点であつたイオン電流の不安定性を解除する
ことができ、さらに、イオン電流のレベルを任意
に変えることができ、しかも、各電流レベルにお
いてイオン電流の安定化を達成できるようにな
る。
制御電極１３とバイアス抵抗１４と半固定バイア
ス電源１５を追加するだけの構成で従来装置での
問題点であつたイオン電流の不安定性を解除する
ことができ、さらに、イオン電流のレベルを任意
に変えることができ、しかも、各電流レベルにお
いてイオン電流の安定化を達成できるようにな
る。
本発明によれば、電子衝撃、電界放出形のイオ
ン源装置としての前述した効果に加えて、さら
に、 (1) 従来構成に僅かの部品を追加するだけの簡単
な構成であるので低コストの装置とすることが
でき、これによりイオン電流を安定化すること
ができ、 (2) さらに半固定バイアス電源を追加する構成と
すれば、イオン電流の大幅な可変ができ、か
つ、各電流レベルにおいてイオン電流の安定化
が達成できる、という効果がある。具体的効果
の一例を挙げると、イオン源材料１として単体
金属のInあるいはAuを用い第２図実施例構成
で放出されるイオンIn+あるいはAu+の電流を
実測した結果、第１図従来構成でのイオン電流
に比較してその安定度を約一桁向上させること
ができた。
ン源装置としての前述した効果に加えて、さら
に、 (1) 従来構成に僅かの部品を追加するだけの簡単
な構成であるので低コストの装置とすることが
でき、これによりイオン電流を安定化すること
ができ、 (2) さらに半固定バイアス電源を追加する構成と
すれば、イオン電流の大幅な可変ができ、か
つ、各電流レベルにおいてイオン電流の安定化
が達成できる、という効果がある。具体的効果
の一例を挙げると、イオン源材料１として単体
金属のInあるいはAuを用い第２図実施例構成
で放出されるイオンIn+あるいはAu+の電流を
実測した結果、第１図従来構成でのイオン電流
に比較してその安定度を約一桁向上させること
ができた。
第１図は従来装置の配置構成図、第２図は本発
明の一実施例の配置構成図である。 符号の説明、１…イオン源材料、２…エミツタ
チツプ、３…坩堝、４…中空円板、５…フイラメ
ント、６…加熱電源、７…補助電極、８…電子加
速電源、９…イオン加速電源、１０…電子線、１
１…イオンビーム、１２…イオン加速電極、１３
…制御電極、１４…セルフバイアス抵抗、１５…
半固定バイアス電源。
明の一実施例の配置構成図である。 符号の説明、１…イオン源材料、２…エミツタ
チツプ、３…坩堝、４…中空円板、５…フイラメ
ント、６…加熱電源、７…補助電極、８…電子加
速電源、９…イオン加速電源、１０…電子線、１
１…イオンビーム、１２…イオン加速電極、１３
…制御電極、１４…セルフバイアス抵抗、１５…
半固定バイアス電源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ イオン源材料をエミツタチツプと共に坩堝内
に保持してなるイオン源部と、 イオン源部を電子衝撃して加熱するための電子
線を放出するフイラメントと、 このフイラメントを取り囲むように設けられて
放出電子線の軌道を規制する補助電極と、 この補助電極とイオン源部間に電圧を印加して
電子線を加速する加速電源と、 を備えてイオンビームを引出す電子衝撃、電界放
出形のイオン源において、 補助電極とイオン源部との間に制御電極を設
け、 この制御電極と上記補助電極との間を半固定バ
イアス電源を介して電気的に接続し、 かつ、この接続点とイオン源部とを上記加速電
源を介して接続する接続線途中にセルフバイアス
抵抗を配置した ことを特徴とする電子衝撃、電界放出形イオン
源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57187784A JPS5978431A (ja) | 1982-10-26 | 1982-10-26 | 電子衝撃、電界放出形イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57187784A JPS5978431A (ja) | 1982-10-26 | 1982-10-26 | 電子衝撃、電界放出形イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5978431A JPS5978431A (ja) | 1984-05-07 |
| JPH0369137B2 true JPH0369137B2 (ja) | 1991-10-31 |
Family
ID=16212158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57187784A Granted JPS5978431A (ja) | 1982-10-26 | 1982-10-26 | 電子衝撃、電界放出形イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5978431A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7225158B2 (en) | 1999-12-28 | 2007-05-29 | Sony Corporation | Image commercial transactions system and method |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1196892A (ja) | 1997-09-17 | 1999-04-09 | Nec Corp | フィールドエミッタ |
| JP5912835B2 (ja) * | 2012-05-14 | 2016-04-27 | 日本電子株式会社 | 電子銃、その駆動装置、およびその制御方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5222991A (en) * | 1975-08-15 | 1977-02-21 | Hitachi Ltd | Method of controlling plasma type ion source |
| JPS56123453U (ja) * | 1980-02-22 | 1981-09-19 |
-
1982
- 1982-10-26 JP JP57187784A patent/JPS5978431A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7225158B2 (en) | 1999-12-28 | 2007-05-29 | Sony Corporation | Image commercial transactions system and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5978431A (ja) | 1984-05-07 |
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