JPS6047342A - Liquid metal ion source - Google Patents
Liquid metal ion sourceInfo
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- JPS6047342A JPS6047342A JP58153056A JP15305683A JPS6047342A JP S6047342 A JPS6047342 A JP S6047342A JP 58153056 A JP58153056 A JP 58153056A JP 15305683 A JP15305683 A JP 15305683A JP S6047342 A JPS6047342 A JP S6047342A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明は、高安定なイオンビームを放出する電界放出型
の液体金属イオン源に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to a field emission type liquid metal ion source that emits a highly stable ion beam.
(従来技術)
高’muイオン源として、針状エミッタを用いた電界放
出型液体金属イオン源が良く知られている。(Prior Art) A field emission liquid metal ion source using a needle emitter is well known as a high mu ion source.
本願人は、この種液体金属イオン源として、イオンを放
出すべき液体金属を貯溜するリザーバ部ツタと対向して
配五−され、釘状エミッタから液体金属のイオンを引き
出す引出し電極と2具え、リザーバ部において、釘状エ
ミッタに対し、イオン放出方向とは反対側に、液体金属
を貯溜するようにしたことを特徴とする液体金属イオン
源を特ti昭りg−/3ククO夕号において提案した。The applicant has developed a liquid metal ion source of this type that is equipped with two extractor electrodes that are arranged opposite to a reservoir part that stores liquid metal from which ions are to be emitted, and that draw out liquid metal ions from a nail-shaped emitter. A liquid metal ion source characterized in that the liquid metal is stored in the reservoir section on the side opposite to the ion emission direction with respect to the nail-shaped emitter was published in the special issue of the 3rd issue of Proposed.
かかるリザーブ構成の液体金帽1ン源の構成を第1図お
よび第2図に示す。第1図および第一図において、/は
針状エミッタ、コは液体金属針グは液体金属貯蔵部λの
囲りに配置されたヒータ、夕はこのヒータクの加熱用電
源、乙は引出し用電極、7は引出し電極乙へsmするグ
1出し電源、ざは引出し電極乙の支持部、?は針状エミ
ッタ/に対向する引出し電極乙の面(針状エミッタ対向
面)、/θはイオン引き出し用の孔(引出し電極孔)で
ある。さらに、//は装置組込用の電圧導入端子(qフ
ランジ、7.2は給線性基板、/3はイオン源本体の支
持部、/lは針状エミッタ/に高電圧を供給する高電圧
供給端子、/、9は絶縁熱伝導材による液体金属貯蔵部
加熱用支持体、/6は導電性の液体金属貯蔵部固定体、
/7は熱しゃへい板、7gは排気用の排気口である。釘
状エミッタ/は、液体金属貯蔵部λの先端に設けられた
孔かられずかの間隙(約θ、/〜(7J’m)を保って
液体金属貯蔵部−の外に突出している。The configuration of a liquid metal cap 1 source with such a reserve configuration is shown in FIGS. 1 and 2. In Figures 1 and 1, / is a needle-shaped emitter, ko is a liquid metal needle, gu is a heater placed around the liquid metal reservoir λ, y is a heating power source for this heater, and ot is an extraction electrode. , 7 is the power source for connecting the pull-out electrode B, and 7 is the support part of the pull-out electrode B. is the surface of the extraction electrode B facing the needle emitter / (needle emitter opposing surface), and /θ is the hole for extracting ions (extraction electrode hole). Furthermore, // is a voltage introduction terminal for device integration (q flange, 7.2 is a wire feeding board, /3 is a support part of the ion source main body, /l is a high voltage that supplies high voltage to the needle emitter / supply terminal, /, 9 is a support for heating the liquid metal storage part made of an insulating heat conductive material, /6 is a conductive liquid metal storage part fixing body,
/7 is a heat shield plate, and 7g is an exhaust port for exhaust. The nail-shaped emitter / protrudes from the liquid metal reservoir λ with a gap (approximately θ, /~(7 J'm)) from the hole provided at the tip of the liquid metal reservoir λ.
このような構成において、液体金属貯蔵部りの中にイオ
ン化すべき金m3を入れ、加熱用電源りを用いて液体金
属貯蔵部内の金属Jを溶融することにより、針状エミッ
タlの先端へ溶融した金属が供給される。ここで、引出
し用電源7企用いて釘状エミッタlと引出し電極乙との
間に高電界を印加することにより、針状エミッタlの先
端の液体金属からイオンが放出される。In such a configuration, gold m3 to be ionized is placed in the liquid metal reservoir, and the metal J in the liquid metal reservoir is melted using a heating power source, thereby melting it to the tip of the needle emitter L. metal is supplied. Here, by applying a high electric field between the nail-shaped emitter I and the extraction electrode B using the extraction power source 7, ions are emitted from the liquid metal at the tip of the needle-shaped emitter I.
第1図のよう1(構成のイオン源において、Alなどの
高融点で反応性の高い金属、Auなどのような高融点金
属を用いてイオンビームを放出Tると、引出し電極乙に
放出イオンビームとは関係ないと思われる電流の流れが
観測される。すなわち、引出し電圧をかけると、イオン
を放出する以前に既に引出し電極乙に電流が流れている
。この電流が多いと、一般には、放出イオンビームの安
定性が悪く、シかも、ビームスポット径の小さな収束イ
オンビームを得る低イオン放出が得られにくいという問
題があった。この現象は公表されておらず、その原因も
不明で推測の域を出ないが、少なくともイオン源自体の
温度が上昇するとこの現象が顕著になった。In an ion source configured as shown in Figure 1 (1), when an ion beam is emitted using a high melting point metal such as Al or a high melting point metal such as Au, the ions emitted to the extraction electrode B. A current flow that seems to be unrelated to the beam is observed.In other words, when an extraction voltage is applied, a current is already flowing to the extraction electrode B before ions are ejected.If this current is large, generally There was a problem that the stability of the emitted ion beam was poor and it was difficult to obtain a focused ion beam with a small beam spot diameter.This phenomenon has not been made public, and the cause is unknown and can only be speculated. However, this phenomenon became noticeable at least as the temperature of the ion source itself increased.
(目 的)
そこで、本発明の目的は、これらの欠点を除去するため
に、引出し電極の構造を改良することによって引出し電
極に流れるイオン電流以外の電流のIEを抑え、以て放
出イオンビームの安定化を図った液体金しイオン源を提
供することにある。(Purpose) Therefore, in order to eliminate these drawbacks, an object of the present invention is to suppress IE of currents other than the ion current flowing through the extraction electrode by improving the structure of the extraction electrode, thereby reducing the emitted ion beam. The object of the present invention is to provide a stabilized liquid gold ion source.
(発明の構成)
かかる目的を達成するために、本発明では、イ、1ンを
放出すべき液体今風を貯溜するリザーバ部と、そのリザ
ーバ部の下部に配置された釘状エミッタと、上述のリザ
ーバ部から剣状エミッタに液体金!・(を(iL給する
供給部拐と、金1状エミッタと対向して配置jfされ、
釘状エミッタから液体金E3のイ珂ンを引き出す引出し
電極とを具え、リザーバ部において、針状エミッタに対
し、イオン放出側向とは反対側に、液体金属を□貯溜す
るようにし、針−状エミッタの先端よりもイオンが放出
される側において、引出し電極を、針状エミッタの軸上
に近い部分では針状エミッタに最も接近させ、金1状エ
ミッタの軸上から離れた部分ではイオン放出側に近い位
置に位置させるようにしたことを特徴とする。(Structure of the Invention) In order to achieve the above object, the present invention includes: (1) a reservoir section for storing liquid liquid to be emitted; a nail-shaped emitter disposed at the bottom of the reservoir section; Liquid gold from the reservoir to the sword-shaped emitter!・A supply section for supplying ((iL) is placed opposite the gold emitter,
It is equipped with an extraction electrode that draws out liquid gold E3 from the nail-shaped emitter, and in the reservoir section, the liquid metal is stored on the opposite side of the needle-shaped emitter from the ion emitting side. On the side where ions are emitted from the tip of the gold-shaped emitter, the extraction electrode is brought closest to the needle-shaped emitter in the part near the axis of the needle-shaped emitter, and the extraction electrode is placed closest to the needle-shaped emitter in the part far from the axis of the gold emitter. It is characterized by being located close to the side.
ここで、引出し電極には、針状エミッタの先端からイオ
ンが放出される側に排気用の排気口を設けるのが好適で
ある。Here, it is preferable that the extraction electrode is provided with an exhaust port for exhaust on the side from which ions are emitted from the tip of the needle emitter.
また、引出し電極に水冷用パイプを取付けるのが好適で
ある。Further, it is preferable to attach a water cooling pipe to the extraction electrode.
り[出し電極としては、その針状エミッタの先端と対向
する部分の形状を針状エミッタに向けて先ずぼまりのほ
ぼ円錐台形状とすることかできる。[For the output electrode, the shape of the portion facing the tip of the needle-like emitter can be made into a substantially truncated cone shape that first tapers toward the needle-like emitter.
(実施例) 以下に図面を参照して本発明を詳細にljλ明する。(Example) The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.
第3図おにび第1/図は本発明液体金6イオン源の一実
施例の構成を示し、ここで、第1図および第2図と同様
の個所には同一の符号を付してその詳細は省略する。図
中1.2/は針状エミッタ対向面、nは中央に引出し1
1!極孔/θを有し、釘状エミッタに向けて先すぼまり
の円錐台形状の引出し電極、ユ3はnTh気口評をあけ
た引出しであり、これら引出し電極2.2と3とにより
引出し電極3を構成する。Figure 3 and Figure 1/Figure 3 show the configuration of an embodiment of the liquid gold 6 ion source of the present invention, in which the same parts as in Figures 1 and 2 are given the same reference numerals. The details are omitted. In the figure, 1.2/ is the surface facing the needle emitter, and n is the drawer 1 in the center.
1! A truncated cone-shaped extraction electrode having a pole hole /θ and tapering toward the nail-shaped emitter, and U 3 are the extraction electrodes with an nTh air hole. The extraction electrode 3 is configured.
さらに、ムは引出し電極、2夕の支持部である。このイ
オン源によっても、第1図のイオン源と同様の方法でイ
オンビームを放出することができる。Furthermore, ``mu'' is an extraction electrode and a support part for ``2''. This ion source can also emit an ion beam in the same manner as the ion source shown in FIG.
第1図示の先の提案に係るイオン源と第3図示の本発明
によるイオン源とは、引出し電極6(第1図)と引出し
’il[iu/1.(第3図)の構造が以下に述べるよ
うに異なっている。The ion source according to the previous proposal shown in FIG. 1 and the ion source according to the invention shown in FIG. (FIG. 3) differs in structure as described below.
(1) 先の提案におりるイオン源の引出し電、極6(
第1図)は、第1図に示したように、釘状エミッタlの
軸方向に垂直に設誼された平板乙の形態であって、この
平板乙にイオン引出し用の孔IOをあけたものが用いら
れている。それに対して、本発明では、第3図のように
、円錐状引出し電極〃および排気日付き引出し電極、2
3からなる引出し電極3を、針状エミッタlの軸」二に
近い所で最も近接させており、軸上から離れた所で釘状
エミッタlから遠ざかるようなtII造に打・r成する
。すなわち、針状エミッタlに対向した、針状エミッタ
lに近い引出しilE極3の面積、つまり釘状エミッタ
対向面コ/の面積が小さくなるような構造とする。(1) The extraction voltage of the ion source, pole 6 (
As shown in Figure 1, Figure 1) is a flat plate installed perpendicularly to the axial direction of the nail-shaped emitter l, and a hole IO for extracting ions is drilled in this flat plate. something is being used. In contrast, in the present invention, as shown in FIG.
The extraction electrode 3 consisting of 3 is formed in a tII structure such that it is closest to the needle-shaped emitter 1 at a point near the axis 2, and moves away from the nail-shaped emitter 1 at a point away from the axis. That is, the structure is such that the area of the lead-out electrode 3 facing the needle emitter 1 and close to the needle emitter 1, that is, the area of the surface facing the nail emitter 1, is small.
そのためには、第3図のように円錐状引出し電tIl1
1.2.2とし、その肉厚を薄くしたり、または、その
引出し電極孔10の周縁部を、スパッタされに〈<、か
つ放出イオンに影響を与えない範囲で鋭角にとがらせる
こともできる。For this purpose, as shown in Fig. 3, a conical extraction voltage tIl1 is required.
1.2.2, and the wall thickness can be made thinner, or the peripheral edge of the extraction electrode hole 10 can be made to have an acute angle within a range that prevents sputtering and does not affect emitted ions. .
(,2ン 先の提案におけるイオン源(第1図)では、
排気用の排気口/gはり1呂し電極支持部gの側面に設
けてあり、引出し電$Ii!t、には排気用の排気口を
設けていない。それに対して、本発明では、第3図示の
ように、引出し電極孔10の周囲に排気口2/Iを配置
した<14造としている。それによれば、金1状エミッ
タlの近傍で発生するガスをできるだけ迷やかに排気し
て、動作時の針状エミッタlの近傍の真空度を高真空に
することができる。(,2) In the ion source (Fig. 1) in the previous proposal,
Exhaust port/g beam is provided on the side of the electrode support part g, and the extraction power is $Ii! t is not provided with an exhaust port for exhaust. On the other hand, in the present invention, as shown in the third figure, the exhaust port 2/I is arranged around the extraction electrode hole 10, so that the structure is <14>. According to this, the gas generated in the vicinity of the gold emitter 1 can be exhausted as slowly as possible, and the degree of vacuum in the vicinity of the needle-shaped emitter 1 during operation can be made high vacuum.
本実施例をAlイオン源に適用した際のイオン放出特性
を第5図および第A図に示す。なお、本実施例では引υ
4し電極、2夕の総排気口断面積を約グ30−とじた。Ion emission characteristics when this example is applied to an Al ion source are shown in FIGS. 5 and A. In addition, in this example, the pull υ
The total cross-sectional area of the exhaust port for 4 electrodes and 2 electrodes was approximately 30 mm.
第9図は、針状エミッタ対向面、2/の面〃tを変化さ
せた際の、Alイオン放出直前の引出し電極電流(イオ
ンを放出する直前の引出し電圧がかけられている状態)
の変化を示したものであり、針状エミッタ対向面コ/の
面積が小さいほど引出し電極電流が小さくなった。Figure 9 shows the extraction electrode current just before ejecting Al ions (the state where the extraction voltage is applied just before emitting ions) when changing the surface 2/t of the needle-shaped emitter opposing surface.
The graph shows the change in the extraction electrode current, and the smaller the area of the needle-shaped emitter facing surface, the smaller the extraction electrode current.
また、第6図は、AIイオン放出後の放出イオンビーム
電流に対する引出しTf、極電流特ゼ;におりる針状エ
ミッタ対向面、2/の面和依存性を示したもので、針状
エミッタ対向面、2/の面積が小さいほどグ1出し電極
電流が小さい。なお、針状エミッタ対向面コ/の面積が
約ざθmI!のイオン放出特性は、それ以上の面積のも
のに比べると、イオンビーム電流の揺ぎが大幅に軽減さ
れていた0さらに、面積約g−のもの(・印)では、面
稍約gOmdのもの(×印)に比較すると、イオンビー
ム電流の揺ぎは全く認められなかった。Furthermore, Fig. 6 shows the dependence of the extraction Tf on the emitted ion beam current after AI ion emission, the polar current characteristic; The smaller the area of the opposing surface, 2/, the smaller the electrode current. Note that the area of the needle emitter's opposing surface is approximately θmI! Regarding the ion emission characteristics, the fluctuation of the ion beam current was significantly reduced compared to those with a larger area.Furthermore, those with an area of about g- (marked with .) have a surface area of about gOmd. Compared to (x mark), no fluctuation of the ion beam current was observed at all.
これらの結果から、イオンビーム電流咥μA以下の低イ
オンビーム■流域で安定なイオンビームを得るためGこ
は、針状エミッタ対向面、2/の面積を約gO−以下に
する必要があり、さらにできるだけ面積を小さくした方
がよいことが明らかになった。From these results, in order to obtain a stable ion beam in the low ion beam region where the ion beam current is less than μA, the area of the needle-shaped emitter opposing surface, 2/, must be approximately gO- or less, Furthermore, it has become clear that it is better to reduce the area as much as possible.
第7図は、釘状エミッタ対向面2/のmj積を約gIl
dにし、引出し電圧を7.jKV(一定)、イオンビー
ム電流分20μAとしたときの、角度電流密度の時間に
対する変動を示し、ここで、イオン電流変動率は±1%
/ j hrs以下となり、低いイオンビーム電流(2
θμA)で非常に安定した。lイオンビームが得られた
。Figure 7 shows the mj product of the nail-shaped emitter opposing surface 2/about gIl.
d and the extraction voltage to 7. It shows the variation of the angular current density over time when jKV (constant) and the ion beam current is 20 μA, where the ion current variation rate is ±1%.
/ j hrs or less, resulting in a low ion beam current (2
It was very stable at θμA). 1 ion beam was obtained.
また、総排気口断面積を約1I30−から約iho 1
.lに減少させた際の、同様なAAイオン源に対するこ
れらの特性変化を検討した結果、断面積約り3゜−のイ
オン源は断面積約/りOmlのものに比べて全ての点で
良好な結果を示した。しかも、液体金属A/温度約A6
0〜9θO℃、総稼動時間約/!;Ohrs以上経過さ
せた後も、針状エミッタlの先端の液体金属iの変質等
は全く認められなかった。In addition, the total exhaust port cross-sectional area can be changed from about 1I30- to about iho 1
.. As a result of examining the changes in these characteristics for a similar AA ion source when the cross-sectional area is reduced to l, the ion source with a cross-sectional area of approximately 3°- is better in all respects than the one with a cross-sectional area of approximately / The results showed that Moreover, liquid metal A/temperature approximately A6
0~9θO℃, total operating time approx./! Even after more than Ohrs had elapsed, no deterioration of the liquid metal i at the tip of the needle emitter l was observed.
以上のことから、針状エミッタ対向面、2/の面積を約
go−以下にし、かつ引出し電極孔10の周囲にHト気
ロJ’を設けた引出し電極構成により、へ1等の反応性
の高い高融点金属のイオンビームを長時間安定に得られ
ることが明らかになった。From the above, the area of the acicular emitter opposing surface, 2/, is set to be less than about It has become clear that an ion beam of high melting point metal can be obtained stably for a long time.
このような引出し↑n極イ、ニア+ iてイオンビーム
を安定に放出できる理由として、以下のことが考えられ
る。The reason why the ion beam can be stably emitted with such extraction ↑ n pole I, near + i is considered to be as follows.
(1) 引出し111.IJ4の加熱(昇温)により熱
1(1,子放出が生じ、この熱電p電流が不安定要因の
7つと推定される。従って、引出し電tijljの温度
を上げないようにするか、引出し′t1−;、、 i・
iilの熱電子放出面積を小さくするのが有効と考えら
11る。実f+’ti例では、針状エミッタ/に対向す
る小11’i積ff:’+ ’)Jのみが!′I湿し、
それ以外の部分でけ温1ズ[−トゲl。も小さいため、
不安定要因に4ぐる引出し電極電流か減少したと考えら
れる。(1) Drawer 111. Heating (temperature rise) of IJ4 causes heat 1 (1, 1) emission, and this thermoelectric p current is estimated to be one of the factors of instability. t1-;,, i・
It is thought that it is effective to reduce the thermionic emission area of iil11. In the real f+'ti example, only the small 11'i product ff:'+')J facing the needle emitter /! 'I moisten;
The temperature in other parts is 1 z [-thorn l]. Because it is also small,
It is thought that the instability factor was due to a decrease in the current of the four lead-out electrodes.
(,2) さらに、・rオン源を加熱(昇Wi’u )
シT、:す、イオン2放出さけ−ると、金1状エミッ
タlに対向する引出し電極表面、2/に導電性のイ」着
物がス・えき易い。これが温度上屏にイ1′ない、より
一層多くのi!′J、を電子を放出し易くなると考えら
れる。従って、付着物がイ」着する面積を小さくすると
共しご、(It:温化を図った本発明の構造により、不
安定要因になる引出し電極3への電流がzlrれにくく
なつたと考えられる。(,2) Furthermore, the ・r-on source is heated (boosted Wi'u )
When the ion 2 is released, conductive material is easily removed from the surface of the extraction electrode facing the gold emitter 1. This is not enough to increase the temperature, even more! ′J, it is thought that it becomes easier to emit electrons. Therefore, it is thought that by reducing the area on which deposits are deposited, the current flowing to the extraction electrode 3, which is a cause of instability, becomes less likely to flow due to the structure of the present invention, which is designed to be warmer. .
(3)針状エミッタlの近傍の工゛I空度が悪いと、針
状エミツタノに対向する引出し電極表面、2/に付着物
が着き易い傾向がある。本実施例では1排気ローグによ
り釘状エミッタlの近傍での↓′(空度を常に高真空に
保つ構造にしているため、性能がより一層向上したと考
えられる。(3) If the space near the needle-shaped emitter is poor, deposits tend to adhere to the surface of the lead-out electrode, 2/, which faces the needle-shaped emitter. In this embodiment, the performance is considered to have been further improved because the structure is such that the air space near the nail-shaped emitter l is always kept at a high vacuum by one exhaust rogue.
第g図および第9図は、本発明の別の実施I!AJを排
気口、3/Iは釘状エミッタ対向面である。本実施例は
、第3図の引出し電極Jのli’<造をさらに改良した
もので、イオン引き出しに必Hg lよ引出し電極孔/
θの部分以外の引出し電極3/のnrr稍を一層小さく
形成する。図示のように、引出し電極3/の面積が第3
図の実施例よりも減少しており、しかも、引出し電極3
)はほぼ帯状をなしているので、残余の排気口部分3月
こよりほぼ定められる総損気口断面積が増大しているた
め、イオンビームのよリ一層安定な放出が可能である。FIGS. g and 9 show another implementation of the invention I! AJ is an exhaust port, and 3/I is a surface facing the nail-shaped emitter. This embodiment is a further improvement of the structure of the extraction electrode J shown in Fig. 3, and the extraction electrode hole/
The nrr difference of the extraction electrode 3/ other than the θ portion is made smaller. As shown in the figure, the area of the extraction electrode 3/
The number of lead-out electrodes 3 is reduced compared to the example shown in the figure.
) has a substantially band-like shape, and the total cross-sectional area of the air loss port, which is approximately defined by the remaining exhaust port portion, is increased, making it possible to emit the ion beam more stably.
第1θ図は、本発明のさらに別の実施例を示し、ここで
、Q/は引出し電極、侵は引出し電極l!/の支持部、
り3は引出し電極り/に取付けた水冷用パイプ、弘りは
排気口である。前述したように、引出し電ff511/
の温度上昇を阻止することがイオンビームの安定な放出
な保証する/要因であることを考慮して、本例でけり[
出し電極4t/に水冷用バイブl/3を設けることによ
り、イオンビ・−ム電流の安定化を図る。71(i用パ
イプ4/3は、放出されたイオンビームに影響を与えな
い範囲で、できる限り引出し電極lI/の温度上昇し易
い部分に配置することが有効であることは言うまでもな
いことである。FIG. 1θ shows yet another embodiment of the invention, where Q/ is the extraction electrode and Q is the extraction electrode l! / support part,
3 is a water cooling pipe attached to the extraction electrode plate, and 3 is an exhaust port. As mentioned above, the extraction power ff511/
Considering that preventing the temperature rise of the ion beam is a factor that guarantees stable emission of the ion beam, in this example, [
By providing a water-cooling vibrator 1/3 to the output electrode 4t/, the ion beam current is stabilized. 71 (It goes without saying that it is effective to arrange pipe 4/3 for i in a part of the extraction electrode lI/ where the temperature is likely to rise as much as possible without affecting the emitted ion beam. .
以上説明した本発明の実施例においては、AAのような
特に反応性の高い高融点金属を例にとって本発明を説明
してきたが、Au等の高融点金属や他の合金等の液体金
属イオン源にも本発明を適用できることは当然のことで
ある。さらに、本発明において開示した引出し電極構成
をもつイオン源ハ、電界放出型のイオン以外の荷電粒子
発生装置にも適用することが可能なことは言うまでもな
い。In the embodiments of the present invention described above, the present invention has been explained by taking a particularly highly reactive high melting point metal such as AA as an example, but a liquid metal ion source such as a high melting point metal such as Au or other alloys, etc. It goes without saying that the present invention can also be applied to. Furthermore, it goes without saying that the ion source having the extraction electrode configuration disclosed in the present invention can be applied to charged particle generators other than field emission type ions.
(効 果)
以上説明したように、本発明によれば、電界放出型液体
金属イオン源に対して、針状エミッタ先端に近接して対
向した引出し電極の面積を小さくし、また、引出し電極
孔の周囲に排気口を設けることによって、引出し電極へ
の余分な電流の流れを軽減することができ、Au等の高
融点金属のみならず、A1等の反応性の亭い金属に対し
ても、イオンビームの長時間、かつ、高安定な放出を実
現できるので、非常に有用である。このように、本発明
は、液体金5イオン源として有用である。(Effects) As explained above, according to the present invention, for a field emission type liquid metal ion source, the area of the extraction electrode facing the needle emitter tip can be reduced, and the extraction electrode hole can be reduced. By providing an exhaust port around the electrode, it is possible to reduce the flow of excess current to the extraction electrode. It is extremely useful because it can achieve long-term and highly stable emission of ion beams. Thus, the present invention is useful as a liquid gold 5 ion source.
本発明液体金属イオン源は高輝度で種々のイオン種の発
生が可能であるから、バタンニング(fi光等)、イオ
ン打込み、マイクロエツチング、付%w )−e’ング
、さらにはイオンビームマイクロアナリシス用のイオン
源として広範な応用が可能である。Since the liquid metal ion source of the present invention is capable of generating various ion species with high brightness, it can be used for various purposes such as battanning (FI light, etc.), ion implantation, micro etching, ion beam micro etching, and even ion beam micro etching. It has a wide range of applications as an ion source for analysis.
第1図は従来の電界放出型液体金属イオン源の一例を示
す構成図、
第一図はそのA−A線断面図、
第3図は本発明電界放出型液体金属イオン源の一例を示
す構成図、
第9図はそのB−B線断面図、
第タ図、第6図および第7図は本発明のイオン源の各種
特性を示す線図蔦
第g図は本発明イオン源の別の実施例?示す構成図、
第り図はそのC−C線断面図、
第10図は本発明のさらに別の実施例を示す構成図であ
る。
l・・・針状エミッタ、
コ・・・液体金属貯蔵部、
3・・・液体金属、
り・・・ヒータ、
S・・・加熱用電源、
6・・・引出し用電極、
7・・・引出し電源1
g・・・引出し電極支持部、
フ・・・針状エミッタ対向面、
IO・・・引出し電極孔、
/か・・電圧導入端子付フランジ1
7.2・・・絶縁性基板、
/3・・・引出し電極支持部1
/ll・・・高電圧供給端子、
/S・・・液体金属貯蔵部加熱用支持体、//、・・・
液体金属貯蔵部固定体、
/7・・・熱しゃへい板、
7g・・・排気口、
2/・・・針状エミッタ対向面1
.2λ・・・円錐台形状引出し電極、
2.7・・・排気口付の引出し電極、
J・・・排気口1
.2S・・・引出し電極、
ユ4・・・引出し電極支持部1
31・・・引出し電極、
32・・・引出し電極支持部1
33・・・排気口、
3’l・・・針状エミッタ対向面1
3S・・・排気口部分、
ダハ・・引出し電極、
侵・・・引出し電極支持部、
す・・・水冷用パイプ、
qlI・・・排気口。
特許出願人 日本電信電話公社
代理人弁理士 谷 義 −:
:1
イ才〉ヒーム電ユ斤 ()IA)
第8図
第10図FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a conventional field emission type liquid metal ion source, FIG. Figure 9 is a sectional view taken along the line B-B, Figures 1, 6, and 7 are diagrams showing various characteristics of the ion source of the present invention. Example? FIG. 10 is a sectional view taken along the line C--C, and FIG. 10 is a configuration diagram showing still another embodiment of the present invention. l...acicular emitter, c...liquid metal storage section, 3...liquid metal, ri...heater, S...power supply for heating, 6...electrode for extraction, 7... Output power source 1 g...Output electrode support part, F...needle emitter opposing surface, IO...Output electrode hole, /ka...Flange with voltage introduction terminal 1 7.2...Insulating substrate, /3...Extraction electrode support part 1 /ll...High voltage supply terminal, /S...Liquid metal storage part heating support body, //,...
Liquid metal storage unit fixing body, /7... Heat shield plate, 7g... Exhaust port, 2/... Needle emitter opposing surface 1. 2λ... truncated conical extraction electrode, 2.7... extraction electrode with exhaust port, J... exhaust port 1. 2S... Extracting electrode, U4... Extracting electrode support part 1 31... Extracting electrode, 32... Extracting electrode support part 1 33... Exhaust port, 3'l... Opposing needle-shaped emitter Surface 1 3S...Exhaust port part, Rooftop...Extractor electrode, Intrusion...Extractor electrode support part, Su...Water cooling pipe, qlI...Exhaust port. Patent applicant Yoshi Tani, patent attorney representing Nippon Telegraph and Telephone Public Corporation -: :1 い〉Heem Denyu ()IA) Figure 8 Figure 10
Claims (1)
と、 該リザーバ部の下部に配置された針状エミッタと、 前記リザーバ部から前記針状エミッタに前記液体金属を
供給する供給部材と、 前記針状エミッタと対向して配置され、当該釘状エミッ
タから前記液体金属のイオンを引き出す引出し電極とを
具え、 前記リザーバ部において、前記針状エミッタに対し、イ
オン放出方向とは反対側に、前記液体金属を貯溜するよ
うにし、前記針状エミッタの先端よりもイオンが放出さ
れる側において、前記引出し電極を、前記針状エミッタ
の軸上に近い部分では前記針状エミッタに最も接近させ
、前記針状エミッタの軸上から離れた部分ではイオン放
出側に近い位置に位置させるようにしたことを特徴とす
る液体金属イオン源。 、2)前記引出し電極には、前記針状エミッタの先端か
らイオンが放出される側に排気用の排気口を設けたこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の液体金属イオ
ン源。 、7)前記引出し、電極のうち、前記針状エミッタの先
端に対向する部分の形状を前記針状エミッタに向けて先
ずぽまりのほぼ円錐台形状となしたこと企特徴どする特
許請求の範囲第1項記載の液体金属イオン源。 り)前記引出し電極に水冷用バイブ2取付けたことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の液体金属イオン源
。 (以下、金白)[Scope of Claims] /) A reservoir section that stores liquid metal from which ions are to be emitted; a needle-like emitter disposed at a lower part of the reservoir section; and supplying the liquid metal from the reservoir section to the needle-like emitter. and an extraction electrode disposed opposite to the needle-shaped emitter to draw out the ions of the liquid metal from the nail-shaped emitter, and in the reservoir section, the ion-emitting direction and the extraction electrode are arranged to face the needle-shaped emitter. The liquid metal is stored on the opposite side, and the extraction electrode is connected to the side where ions are emitted from the tip of the needle-shaped emitter, and the extraction electrode is connected to the needle-shaped emitter at a portion closer to the axis of the needle-shaped emitter. A liquid metal ion source characterized in that the needle emitter is located at a position closest to the ion emitting side in a portion away from the axis of the needle emitter. 2) The liquid metal ion source according to claim 1, wherein the extraction electrode is provided with an exhaust port on the side from which ions are emitted from the tip of the needle emitter. , 7) A claim characterized in that the shape of the portion of the lead-out electrode facing the tip of the needle-like emitter is formed into a substantially truncated cone shape facing the needle-like emitter. The liquid metal ion source according to item 1. 2) The liquid metal ion source according to claim 1, wherein a water cooling vibrator 2 is attached to the extraction electrode. (hereinafter referred to as Kinpaku)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58153056A JPS6047342A (en) | 1983-08-24 | 1983-08-24 | Liquid metal ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58153056A JPS6047342A (en) | 1983-08-24 | 1983-08-24 | Liquid metal ion source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6047342A true JPS6047342A (en) | 1985-03-14 |
| JPH0160891B2 JPH0160891B2 (en) | 1989-12-26 |
Family
ID=15554011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58153056A Granted JPS6047342A (en) | 1983-08-24 | 1983-08-24 | Liquid metal ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6047342A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012212655A (en) * | 2011-03-23 | 2012-11-01 | Gigaphoton Inc | Target supply device and apparatus for generating extreme ultraviolet light |
-
1983
- 1983-08-24 JP JP58153056A patent/JPS6047342A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012212655A (en) * | 2011-03-23 | 2012-11-01 | Gigaphoton Inc | Target supply device and apparatus for generating extreme ultraviolet light |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0160891B2 (en) | 1989-12-26 |
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