JPS6188437A - 液体金属イオン源 - Google Patents
液体金属イオン源Info
- Publication number
- JPS6188437A JPS6188437A JP59209721A JP20972184A JPS6188437A JP S6188437 A JPS6188437 A JP S6188437A JP 59209721 A JP59209721 A JP 59209721A JP 20972184 A JP20972184 A JP 20972184A JP S6188437 A JPS6188437 A JP S6188437A
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- JP
- Japan
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- electrode
- ion
- extraction
- needle
- liquid metal
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Analytical Chemistry (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、イオンマイクロアナライザ、イオン打込機、
イオンビーム描画装置などに訳用される液体金属イオン
源に関する。
イオンビーム描画装置などに訳用される液体金属イオン
源に関する。
液体金属イオン源の基太４Ｂ・造と動作原理については
特開昭５２−１２５９９８号に詳述されている。
特開昭５２−１２５９９８号に詳述されている。
第１図に従来の液体イオン源の１例を示した。この図に
おいて針状市、啄１より引出されるイオンビーム６の我
流量は、引出し電極４へ印加する岸゛圧に依存するだけ
でなく、溜′め部３から針状電極１の先端への溶融した
イオン化すべき物質２の供給状態の変動にも影響される
。すなわち、引出し電（愼４に印加する電圧を一定にし
ていても針状電極１より引出されるイオンビーム６の電
流量は変動し、ひいては引出し電＠Ｌ４のイオン引出し
穴５を通過するイオンビーム７の電流量も変動する。一
般には、イオンビーム７の電流量を安定化する必要性か
ら針状電極１に流れる鵠、流または引出し電極４または
図示しない後段のアパチャーに流れる電流を便出し、上
記検出された電流と設定値との差が小さくなるように引
出し電源９の電圧を制御する制御回路１１を設けている
。しかし次のような場合上記恢出された電流の変動が大
きくそのため引出し電極４に印加される電圧も大きく変
動して図示しない後段の光学系に影響を与えイオンビー
ムの収束状態を変動させる欠点が生じる。それは、イオ
ン引出し穴５が太きすぎる場合や、イオン引出し穴５が
１１・さい場合でも針状１．極１より放出されるイオン
ビームの電流放射角分布の中心軸、すなわち放射軸とイ
オン引出し穴中心が合っていない場合である。その原因
は、引出し７ｉ７圧が一定のときの針状算、極１より放
出されるイオンビーム６は、その放射軸付近では間流密
度が普く、かつ電流変動が小さいがその他の放射＠周辺
部分は電流変動が太きいという事にある。
おいて針状市、啄１より引出されるイオンビーム６の我
流量は、引出し電極４へ印加する岸゛圧に依存するだけ
でなく、溜′め部３から針状電極１の先端への溶融した
イオン化すべき物質２の供給状態の変動にも影響される
。すなわち、引出し電（愼４に印加する電圧を一定にし
ていても針状電極１より引出されるイオンビーム６の電
流量は変動し、ひいては引出し電＠Ｌ４のイオン引出し
穴５を通過するイオンビーム７の電流量も変動する。一
般には、イオンビーム７の電流量を安定化する必要性か
ら針状電極１に流れる鵠、流または引出し電極４または
図示しない後段のアパチャーに流れる電流を便出し、上
記検出された電流と設定値との差が小さくなるように引
出し電源９の電圧を制御する制御回路１１を設けている
。しかし次のような場合上記恢出された電流の変動が大
きくそのため引出し電極４に印加される電圧も大きく変
動して図示しない後段の光学系に影響を与えイオンビー
ムの収束状態を変動させる欠点が生じる。それは、イオ
ン引出し穴５が太きすぎる場合や、イオン引出し穴５が
１１・さい場合でも針状１．極１より放出されるイオン
ビームの電流放射角分布の中心軸、すなわち放射軸とイ
オン引出し穴中心が合っていない場合である。その原因
は、引出し７ｉ７圧が一定のときの針状算、極１より放
出されるイオンビーム６は、その放射軸付近では間流密
度が普く、かつ電流変動が小さいがその他の放射＠周辺
部分は電流変動が太きいという事にある。
従って、イオン引出し穴５をできるだけ小さくし、イオ
ンビーム６の放射軸とイオン引出し穴５の中心軸を一致
させればイオン引出し穴５を通過するイオンビーム７の
１．流変動１−に小づくなり、さらにイオンビーム７の
相、流＃を一足にするよう引出し電極４の電圧を制御し
ても後段の光学系への影響は少なくなる。従来は、針状
′電極１より放出されるイオンビーム６の放射軸とイオ
ン引出し穴５の中心が仕っているかどうかを１カ出する
手段か：なかった。
ンビーム６の放射軸とイオン引出し穴５の中心軸を一致
させればイオン引出し穴５を通過するイオンビーム７の
１．流変動１−に小づくなり、さらにイオンビーム７の
相、流＃を一足にするよう引出し電極４の電圧を制御し
ても後段の光学系への影響は少なくなる。従来は、針状
′電極１より放出されるイオンビーム６の放射軸とイオ
ン引出し穴５の中心が仕っているかどうかを１カ出する
手段か：なかった。
本発明の目的は引出し電極を通過するイオンビームの市
、流量が極めて安定な液体金属イオン源゛を提供するこ
とにある。
、流量が極めて安定な液体金属イオン源゛を提供するこ
とにある。
上記目的を達成するために本発明においては、針状に形
成された先端を有する電極と、イオン化すべき物質を＠
融状態で保持するだめの溜め部と、上記溶融したイオン
化すべき物質で儒らされた上記針状電画の電位に対し負
の高電位を印加することによって上記針状電極の先端か
ら上記イオン化すべき物質のイオンを引出すための、イ
オン引出し穴を廟する引出し一極とから成る液体金属イ
オン源において、上記引出し電極に３個以上の構出穴を
設け、上記検出穴を通過したイオン電流を検出する手段
及び、上記針状電極から放射されるイオンの放出軸に世
直な面内で上記針状電極を微動させる機構を設けて敵体
笠属イオン源を構成した。
成された先端を有する電極と、イオン化すべき物質を＠
融状態で保持するだめの溜め部と、上記溶融したイオン
化すべき物質で儒らされた上記針状電画の電位に対し負
の高電位を印加することによって上記針状電極の先端か
ら上記イオン化すべき物質のイオンを引出すための、イ
オン引出し穴を廟する引出し一極とから成る液体金属イ
オン源において、上記引出し電極に３個以上の構出穴を
設け、上記検出穴を通過したイオン電流を検出する手段
及び、上記針状電極から放射されるイオンの放出軸に世
直な面内で上記針状電極を微動させる機構を設けて敵体
笠属イオン源を構成した。
かかる本発明の構成によって、引出し電極に入射するイ
オン７ｊ１．流の略分布及び、針状電極先端から放出さ
れるイオンの放射軸に対するイオン引出し穴中心のズレ
及びズレ方向を検知して、上記放射軸が引出し穴の中心
に一致するよう針状電極を微動することが可能となり、
引出し電極のイオン引出し穴を通過するイオン電流は安
定化する。液体金属イオン源において、針状電極から放
出されるイオンの放射角１、流密度分布は、全放射イオ
ン電流に依存するが第５図のように放射・軸から半洲角
１０°〜２０°の範囲内で強度が犬でほぼ一定の部分が
ある。また針状電極から放射されるイオン′電流密度は
放射軸から半開角駒１５°から外す１では全放射角電流
が大きくなると、大きくなるが、内側ではほぼ変化しな
い。さらにイオン引出し穴を小さくして、イオン引出し
穴に近い検出穴に入射するイオン電流が一定になるよう
に引出し％Ｎにかける電圧を制御することにより、後段
の光学系にあまり影響を与えずに上記イオン電流をより
安定化させることができる。
オン７ｊ１．流の略分布及び、針状電極先端から放出さ
れるイオンの放射軸に対するイオン引出し穴中心のズレ
及びズレ方向を検知して、上記放射軸が引出し穴の中心
に一致するよう針状電極を微動することが可能となり、
引出し電極のイオン引出し穴を通過するイオン電流は安
定化する。液体金属イオン源において、針状電極から放
出されるイオンの放射角１、流密度分布は、全放射イオ
ン電流に依存するが第５図のように放射・軸から半洲角
１０°〜２０°の範囲内で強度が犬でほぼ一定の部分が
ある。また針状電極から放射されるイオン′電流密度は
放射軸から半開角駒１５°から外す１では全放射角電流
が大きくなると、大きくなるが、内側ではほぼ変化しな
い。さらにイオン引出し穴を小さくして、イオン引出し
穴に近い検出穴に入射するイオン電流が一定になるよう
に引出し％Ｎにかける電圧を制御することにより、後段
の光学系にあまり影響を与えずに上記イオン電流をより
安定化させることができる。
以下、本発明の一実施例を第２図により註明する。
本実施例は、第１図に示した従来の液体金属イオン源の
一種である通電加熱型液体イオン源を改良したもので、
引出し電極４の構成と、針状電極１の微動部１７及びズ
レ検出部１８を設けた事が従来例と犬きく異っている。
一種である通電加熱型液体イオン源を改良したもので、
引出し電極４の構成と、針状電極１の微動部１７及びズ
レ検出部１８を設けた事が従来例と犬きく異っている。
この例では、針状電極１と溜め部３は独立の部品なので
、イオン化物質２の針状電車１先端への流れの状態を変
化させないように耳状知極１の微動部１７は針状電極１
及び溜め部３をイオンビーム６の放射軸に垂直な面内で
一緒に動かせる構造になっている。引出しＩＪＬ極４に
は、第３図の弘太図に示すようにイオン引出し尺５の中
心から等距離の所に対称な位置にＩＴ５ｊ形の４つの振
出穴１２が設けてあり、その下にりるフローμ１３．１
３’ 、１４，１．４’で検出穴１２を逼ったイオンを
とらえ、ズレ検出部１８においてフローμ１３と１３′
、及びブローμ１４と１４′に入るイオン電流の差を検
出する。
、イオン化物質２の針状電車１先端への流れの状態を変
化させないように耳状知極１の微動部１７は針状電極１
及び溜め部３をイオンビーム６の放射軸に垂直な面内で
一緒に動かせる構造になっている。引出しＩＪＬ極４に
は、第３図の弘太図に示すようにイオン引出し尺５の中
心から等距離の所に対称な位置にＩＴ５ｊ形の４つの振
出穴１２が設けてあり、その下にりるフローμ１３．１
３’ 、１４，１．４’で検出穴１２を逼ったイオンを
とらえ、ズレ検出部１８においてフローμ１３と１３′
、及びブローμ１４と１４′に入るイオン電流の差を検
出する。
本実施例のように同形の検出穴１２をイオン引出し穴５
の中心に対し２コずつ対称な位置に配置すれば、−組の
検出穴に入射するイオン電流の差はその一１１検出穴と
イオン引出し穴５の中心を通、る方向のイオン放射軸と
イオン引出し穴中心のズレかに対応する。その他の検出
穴の配置でも入射イオン電流に適尚な演算をほどこせば
、イオン放射軸とイオン引出し穴中心のズレ量に対応す
るものが得らｎる。２次電子の影ＩＩＪｌｋ少な←ｒる
ためにフローμ１３．１３’ 、１４．１４’には引出
し′電極４に対して数Ｖ程朋負の′重圧をかけることも
できるが、ここでは引出し′眠襖４と同電位にしである
。以上の構成により、ズレ偵出部１８で検出した前記イ
オン血流の差を小さくするように針状−惚１を微動させ
ることで、イオンビーム６の放射軸とイオン引出し穴５
の中心葡一致させる事が可能となっている。本実施９１
１ではさらに、イオン引出し穴５の直径を引出し′電極
４と針状′直掌１の間隔の２０％、イオン引出し穴５と
検出穴１２′の距離を引出し電極４と針状′重臣１の間
隔の４０％とし、フローμ２１に入るイオン′屯流が一
足になるように制御部１１′によって引出し電源を制御
している。
の中心に対し２コずつ対称な位置に配置すれば、−組の
検出穴に入射するイオン電流の差はその一１１検出穴と
イオン引出し穴５の中心を通、る方向のイオン放射軸と
イオン引出し穴中心のズレかに対応する。その他の検出
穴の配置でも入射イオン電流に適尚な演算をほどこせば
、イオン放射軸とイオン引出し穴中心のズレ量に対応す
るものが得らｎる。２次電子の影ＩＩＪｌｋ少な←ｒる
ためにフローμ１３．１３’ 、１４．１４’には引出
し′電極４に対して数Ｖ程朋負の′重圧をかけることも
できるが、ここでは引出し′眠襖４と同電位にしである
。以上の構成により、ズレ偵出部１８で検出した前記イ
オン血流の差を小さくするように針状−惚１を微動させ
ることで、イオンビーム６の放射軸とイオン引出し穴５
の中心葡一致させる事が可能となっている。本実施９１
１ではさらに、イオン引出し穴５の直径を引出し′電極
４と針状′直掌１の間隔の２０％、イオン引出し穴５と
検出穴１２′の距離を引出し電極４と針状′重臣１の間
隔の４０％とし、フローμ２１に入るイオン′屯流が一
足になるように制御部１１′によって引出し電源を制御
している。
以上のような構成の本実施例の液体イオン源では、引出
し電極４を通過するイオンビーム７の変動量は０．５％
／時以下、引出し電源９のＩＷ、圧の制御量は１％／時
以下という結果を得た。
し電極４を通過するイオンビーム７の変動量は０．５％
／時以下、引出し電源９のＩＷ、圧の制御量は１％／時
以下という結果を得た。
上記の実施例では、検出穴１２は５個であるが、少なく
とも３個あればイオンビーム６の放射軸とイオン引出し
穴５の中心・とのズレ及びズレ方向を検出することが可
能である。また、第４図のように引出し電極を４個に等
分割して、それぞれに入射するイオン電流の差を検出す
ることにより、イオン放射軸とイオン引出し穴中心のズ
レを検出す、ることも可能であり、上記検出された電流
の差を小さくするように針状電極を微動させれば、イオ
ン放射軸とイオン引出し穴の中心を一致させることがで
きるっまた、第６図のように弓１出し′電極が２ ＝構
造になっている入金でも後段の層に上記実施例のような
引出し電極の構成を用いれば効果は同じである。
とも３個あればイオンビーム６の放射軸とイオン引出し
穴５の中心・とのズレ及びズレ方向を検出することが可
能である。また、第４図のように引出し電極を４個に等
分割して、それぞれに入射するイオン電流の差を検出す
ることにより、イオン放射軸とイオン引出し穴中心のズ
レを検出す、ることも可能であり、上記検出された電流
の差を小さくするように針状電極を微動させれば、イオ
ン放射軸とイオン引出し穴の中心を一致させることがで
きるっまた、第６図のように弓１出し′電極が２ ＝構
造になっている入金でも後段の層に上記実施例のような
引出し電極の構成を用いれば効果は同じである。
また、本実施例では通電加熱型の液体金属イオン源をと
りあげたが、加熱刃穴が傍熱型やｔ子衝盤型のｊ！に体
金稙イオン源でも効果は同じであり、ｉｉ界電電離型イ
オン源他の荷電粒子線源への適用も容易に考えられる。
りあげたが、加熱刃穴が傍熱型やｔ子衝盤型のｊ！に体
金稙イオン源でも効果は同じであり、ｉｉ界電電離型イ
オン源他の荷電粒子線源への適用も容易に考えられる。
本発明によれば、液体金属イオン源において針状電極か
ら放出されるイオンの放射軸とイオン引出し穴の中心軸
を一致させることができるので、引出し電極を通過する
イオンビームの電流量を極めて安定化させる効果がある
。
ら放出されるイオンの放射軸とイオン引出し穴の中心軸
を一致させることができるので、引出し電極を通過する
イオンビームの電流量を極めて安定化させる効果がある
。
第１図は便来の液体イオン源の一例を示す概略図、第２
図は本発明の一実施例を示すイオン源の概略図、第３図
は第２図の引出し電極部分の拡大平面図、第４図は他の
実施例になる引出し電極の拡大平面図、第５図は放射角
イオン電流密度分布を表わす模式図、第６図は２層構造
の引出し％ Ｘ、Ｍ（をもつ液体金属イオン源の例を示
す図である。 １・・・針状電極、２・・・イオン化すべき物質、３・
・・貫通孔を有する溜め部兼ヒーター、４．４’・・・
引出し電極、５．５’・・・イオン引出し穴、６・・・
放射イオンビーム、７・・・通過イオンビーム、訃・・
ヒーター電源、９・・・引出し電源、１０・・・加速電
源、１１゜１１′・・・制御回路、１２．１２’・・・
検出穴、１３゜１３’ 、１４．１４’ 、２１・・・
プローバ、１５・・・スペーサ、１６・・・真空容器、
１７・・・微動部、１８・・・検出部、１９・・・前段
引出し電極、２０・・・後段イ第１［２１ｌ ２（２
）
図は本発明の一実施例を示すイオン源の概略図、第３図
は第２図の引出し電極部分の拡大平面図、第４図は他の
実施例になる引出し電極の拡大平面図、第５図は放射角
イオン電流密度分布を表わす模式図、第６図は２層構造
の引出し％ Ｘ、Ｍ（をもつ液体金属イオン源の例を示
す図である。 １・・・針状電極、２・・・イオン化すべき物質、３・
・・貫通孔を有する溜め部兼ヒーター、４．４’・・・
引出し電極、５．５’・・・イオン引出し穴、６・・・
放射イオンビーム、７・・・通過イオンビーム、訃・・
ヒーター電源、９・・・引出し電源、１０・・・加速電
源、１１゜１１′・・・制御回路、１２．１２’・・・
検出穴、１３゜１３’ 、１４．１４’ 、２１・・・
プローバ、１５・・・スペーサ、１６・・・真空容器、
１７・・・微動部、１８・・・検出部、１９・・・前段
引出し電極、２０・・・後段イ第１［２１ｌ ２（２
）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、針状に形成された先端を有する電極と、イオン化す
べき物質を溶融状態で保持するための溜め部と、上記溶
融したイオン化すべき物質で濡らされた上記針状電極の
電位に対し負の高電位を印加することによって上記針状
電極の先端から上記イオン化すべき物質のイオンを引き
出すための、イオン引出し穴を有する引出し電極とから
成る液体金属イオン源において、上記引出し電極に３個
以上の検出穴を設け、上記検出穴を通過したイオン電流
を検出する手段及び上記針状電極から放射されるイオン
の放出軸に垂直な面内で上記針状電極を微動させる機構
を設けたことを特徴とする液体金属イオン源。 ２、上記引出し電極のイオン引出し穴の大きさが上記針
状電極と上記引出し電極との間隔の３０％の長さを直径
とする円よりも小さい特許請求の範囲第１項記載の液体
金属イオン源。 ３、上記検出穴の少なくとも一つを上記イオン引出し穴
の中心から上記針状電極と上記引出し電極との間隔の５
０％の距離の内に設け、上記イオン引出し穴から上記距
離内にある少なくとも一つの上記検出穴を通過するイオ
ン電流を検出する手段と該検出穴を通過するイオン電流
を一定にするように上記引出し電極に印加する電圧を制
御する手段を備えた特許請求の範囲第１項記載の液体金
属イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59209721A JPS6188437A (ja) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | 液体金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59209721A JPS6188437A (ja) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | 液体金属イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6188437A true JPS6188437A (ja) | 1986-05-06 |
Family
ID=16577543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59209721A Pending JPS6188437A (ja) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | 液体金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6188437A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0329249A (ja) * | 1990-06-12 | 1991-02-07 | Seiko Instr Inc | 集束イオンビーム装置 |
-
1984
- 1984-10-08 JP JP59209721A patent/JPS6188437A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0329249A (ja) * | 1990-06-12 | 1991-02-07 | Seiko Instr Inc | 集束イオンビーム装置 |
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