JPS5978431A - 電子衝撃、電界放出形イオン源 - Google Patents
電子衝撃、電界放出形イオン源Info
- Publication number
- JPS5978431A JPS5978431A JP57187784A JP18778482A JPS5978431A JP S5978431 A JPS5978431 A JP S5978431A JP 57187784 A JP57187784 A JP 57187784A JP 18778482 A JP18778482 A JP 18778482A JP S5978431 A JPS5978431 A JP S5978431A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion source
- ion
- filament
- auxiliary electrode
- field emission
- Prior art date
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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)
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】
〔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９例えば、Ｌ
ＳＩ（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。
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９例えば、Ｌ
ＳＩ（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ってきたが
、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。
細構造製作技術分野に広く使われるようになってきたが
、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、（ｊ）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２等の不都合点があっ
た。
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２等の不都合点があっ
た。
これに対処して本発明者らは、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５７−１０８
３３８号参照）。その−例を第１図によって説明する。
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５７−１０８
３３８号参照）。その−例を第１図によって説明する。
第１図において、１はイオン源材料、２はエミッタチッ
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ッタチ
ップ２を同軸状に保持しており、坩堝３の下端面壁には
チップ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、チップ２の先端部外周、にイオン源
材料１が装填されている。チップ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
ップ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。
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ッタチ
ップ２を同軸状に保持しており、坩堝３の下端面壁には
チップ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、チップ２の先端部外周、にイオン源
材料１が装填されている。チップ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
ップ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はチップ２を下方より電子衝撃するための電子線を放
出するフィラメント、６はその加熱電源。
出するフィラメント、６はその加熱電源。
７はフィラメント５を取り囲むように配置され。
フィラメント５の一端と電気的に接続されて、フィラメ
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とチップ２との間に電圧を印加してフ
ィラメント５からチップ２への電子線１０を加速すると
ともにチップ２からイオンビーム】Ｊを引出す加速電源
、］２は補助電極７の下方に設けられてイオンビーム１
１を加速するイオンビーム加速電極、９はこの加速電極
１１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。
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とチップ２との間に電圧を印加してフ
ィラメント５からチップ２への電子線１０を加速すると
ともにチップ２からイオンビーム】Ｊを引出す加速電源
、］２は補助電極７の下方に設けられてイオンビーム１
１を加速するイオンビーム加速電極、９はこの加速電極
１１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」二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によりフィラメント５を
加熱し１次に加速電源８によりチップ２と補助電極７と
の間に電圧を印加する。その結果、フィラメント５より
放出された電子線１０はチップ２の先端部に照４・ｊさ
れ、チップ２の先端部が加熱される。チップ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、チッ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、チップ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。
に動作する。まず、加熱電源６によりフィラメント５を
加熱し１次に加速電源８によりチップ２と補助電極７と
の間に電圧を印加する。その結果、フィラメント５より
放出された電子線１０はチップ２の先端部に照４・ｊさ
れ、チップ２の先端部が加熱される。チップ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、チッ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、チップ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。
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９次のような問題点が残っていた。即ち。
お９次のような問題点が残っていた。即ち。
フィラメンＩ・加熱温度の変動や１月１堝内の雰囲気ガ
スの影響などに伴ってイオンビーム電流が変動。
スの影響などに伴っ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」二記した問題点を解決し、フィラメント加熱
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。
における」二記した問題点を解決し、フィラメント加熱
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
源を介しであるいは介さずに電気的に接続し、かつ、こ
の接続点とイオン源部とを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する構成とするに
ある。
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
源を介しであるいは介さずに電気的に接続し、かつ、こ
の接続点とイオン源部とを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さ
ずに直接、電気的に接続する場合である。第２図におい
て、１３はチップ２と補助電極７との間に追加設置され
る制御電極で、補助電極７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
いである。
御電極と補助電極との間を、半固定バイアス電源を介さ
ずに直接、電気的に接続する場合である。第２図におい
て、１３はチップ２と補助電極７との間に追加設置され
る制御電極で、補助電極７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
いである。
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、フィラメント５を加熱電源６により加熱し、フ
ィラメント５．補助電極７及び制細電極１３とチップ２
との間に加速電源８からの電子加速電圧を印加し、チッ
プ先端部を電子線１０により加熱し、イオン源材料１を
加熱チップからの熱伝導により加熱、溶融させ、その結
果、チッ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。
装填し、フィラメント５を加熱電源６により加熱し、フ
ィラメント５．補助電極７及び制細電極１３とチップ２
との間に加速電源８からの電子加速電圧を印加し、チッ
プ先端部を電子線１０により加熱し、イオン源材料１を
加熱チップからの熱伝導により加熱、溶融させ、その結
果、チッ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は次のように機能する。いま、チップ
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。この状態でフィラメントか
らの電子流１０によりチップ２の温度が変化し、その結
果として放出イオン電流ｊが±Δｌだけ変化してｌ±Δ
ｌとなると、この電流は抵抗値ｒを持つバイアス抵抗１
４を流れ、その電圧変化分±ΔＶ−±Δｉ−ｒだけ、チ
ップ２に対する制御電極１３の電位が制御的（ネガティ
ブ・バイアス）に働く。即ち、イオン電流１が９例えば
増加する方向に変化するとチップ２と制御電極１３との
間の電位差がΔＶたけ、電流ｌが流れるときに比較して
。
バイアス抵抗１４は次のように機能する。いま、チップ
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。この状態でフィラメントか
らの電子流１０によりチップ２の温度が変化し、その結
果として放出イオン電流ｊが±Δｌだけ変化してｌ±Δ
ｌとなると、この電流は抵抗値ｒを持つバイアス抵抗１
４を流れ、その電圧変化分±ΔＶ−±Δｉ−ｒだけ、チ
ップ２に対する制御電極１３の電位が制御的（ネガティ
ブ・バイアス）に働く。即ち、イオン電流１が９例えば
増加する方向に変化するとチップ２と制御電極１３との
間の電位差がΔＶたけ、電流ｌ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
出される電流を減少させ、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。
出される電流を減少させ、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。
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を追加するだけの構成で従来装
置での問題点であったイオン電流の不安定性を解除する
ことができる。
１３とバイアス抵抗１４を追加するだけの構成で従来装
置での問題点であったイオン電流の不安定性を解除する
ことができる。
第３図は本発明の他の実施例を示し、これは。
制御電極１３を半固定バイアス電源］５を介して補助電
極７に電気的に接続し、この接続点とチップ２との間を
電気接続する接続線中にセルフバイアス抵抗１４を配置
した場合である。この場合の半固定バイアス電源］５と
しては１例えは、固定電圧の電池の両端をポテンショメ
ータ式の抵抗で接続し。
極７に電気的に接続し、この接続点とチップ２との間を
電気接続する接続線中にセルフバイアス抵抗１４を配置
した場合である。この場合の半固定バイアス電源］５と
しては１例えは、固定電圧の電池の両端をポテンショメ
ータ式の抵抗で接続し。
このポテンショ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。この第３図構成によればイ
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、バイアス抵抗１４によりイオン
電流を安定化することが゛できる。
圧源を用いることができる。この第３図構成によればイ
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、バイアス抵抗１４によりイオン
電流を安定化することが゛できる。
〔発明の効果〕
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。
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。
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３図ｈ
ζ成で放出されるイオンＩｎ＋あるいはＡｕｌ−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−指向−にさぜることがてきた。
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３図ｈ
ζ成で放出されるイオンＩｎ＋あるいはＡｕｌ−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−指向−にさぜることがてきた。
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、第３図は本発明の他・の実施例の
配置構成図である。 符号の説明 １・・・イオン源材料 ２・・エミッタチップ３・
・坩堝 ４・・中空円板５・・・フィラメ
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 １
０・・電子線１１・・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 代理人弁理士 中村純之助 才２図
実施例の配置構成図、第３図は本発明の他・の実施例の
配置構成図である。 符号の説明 １・・・イオン源材料 ２・・エミッタチップ３・
・坩堝 ４・・中空円板５・・・フィラメ
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 １
０・・電子線１１・・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 代理人弁理士 中村純之助 才２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 イオン源相料をエミッタチッ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ィラメントと、このフィラメ
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ず電子
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］ユ記
補助電極との間を半固定バイアス電源を介しであるいは
介さずに電気的に接続し、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 true JPS5978431A (ja) | 1984-05-07 |
| JPH0369137B2 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 (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6239538B1 (en) | 1997-09-17 | 2001-05-29 | Nec Corporation | Field emitter |
| JP2013239514A (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-28 | Jeol Ltd | 電子銃、その駆動装置、およびその制御方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE60044179D1 (de) | 1999-12-28 | 2010-05-27 | Sony Corp | System und Verfahren für den kommerziellen Verkehr von Bildern |
Citations (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
Patent Citations (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 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6239538B1 (en) | 1997-09-17 | 2001-05-29 | Nec Corporation | Field emitter |
| JP2013239514A (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-28 | Jeol Ltd | 電子銃、その駆動装置、およびその制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0369137B2 (ja) | 1991-10-31 |
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