JPS6363105B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6363105B2 JPS6363105B2 JP59027046A JP2704684A JPS6363105B2 JP S6363105 B2 JPS6363105 B2 JP S6363105B2 JP 59027046 A JP59027046 A JP 59027046A JP 2704684 A JP2704684 A JP 2704684A JP S6363105 B2 JPS6363105 B2 JP S6363105B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- electrode
- ion source
- substance
- ionized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高輝度の金属成分イオンビームを引き
出すためのイオン源に関するものである。
出すためのイオン源に関するものである。
最近、イオンビームを利用したサブミクロン計
測およ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。このような応用分野に対
して、現在主としてデユオプラズマトロン型イオ
ン源が利用されている。
測およ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。このような応用分野に対
して、現在主としてデユオプラズマトロン型イオ
ン源が利用されている。
第１図に従来のデユオプラズマトロン型イオン
源の原理構成を示す。従来、イオン源は、ホロカ
ソード１、中間電極２、アノード３、引出電極
４、マグネツト５、放電安定化抵抗６、放電々源
７および加速電源８より構成されている。
源の原理構成を示す。従来、イオン源は、ホロカ
ソード１、中間電極２、アノード３、引出電極
４、マグネツト５、放電安定化抵抗６、放電々源
７および加速電源８より構成されている。
動作原理は、次の通りである。先ずイオン源部
１，２，３，および４を高真空に排気し、次にカ
ソード１、中間電極２、アノード３のつくる空間
に取り出すイオン種に相当するガスを導入し、放
電々源７により、カソード１とアノード３の間に
電圧を印加し、放電を発生させ、この空間にプラ
ズマを生成させる。中間電極２とアノード３との
間にマグネツト５により軸方向磁場が印加してあ
り、これによりプラズマがピンチされ、高密度化
される。最後に加速電源８により、引出し電極４
とアノード３の間にイオン引出し電圧を印加し、
イオンビーム９を取り出す。この場合、イオン源
の大きさは、アノード３の孔径により定まる。
１，２，３，および４を高真空に排気し、次にカ
ソード１、中間電極２、アノード３のつくる空間
に取り出すイオン種に相当するガスを導入し、放
電々源７により、カソード１とアノード３の間に
電圧を印加し、放電を発生させ、この空間にプラ
ズマを生成させる。中間電極２とアノード３との
間にマグネツト５により軸方向磁場が印加してあ
り、これによりプラズマがピンチされ、高密度化
される。最後に加速電源８により、引出し電極４
とアノード３の間にイオン引出し電圧を印加し、
イオンビーム９を取り出す。この場合、イオン源
の大きさは、アノード３の孔径により定まる。
従来のイオン源の欠点は次の通りである。
(1) イオン源としての輝度（Ａ／cm2・sr）が低
い。
い。
(2) イオン源としての光源の大きさが大きい。
(3) 高温に加熱することが困難なためイオン種に
制限がある。
制限がある。
(4) 単一金属イオン種の取り出しが困難である。
上記欠点(1)の輝度は、100〜200A／cm2・sr程度
であり、この値は本質的な限界値を示しており改
善の余地がない。欠点(2)は、アノード３の孔径の
機械加工精度（能力）により定まり、100μmが限
界となる。従来のイオン源では、ガス放電を利用
しているので、取り出せるイオン種に制限があ
る。欠点(3)は、この理由による。欠点(4)は従来の
ガス放電では、混合ガスを利用することが多く、
元素イオンの他にクラスタイオンや分子イオンが
混入する。したがつてイオン源として利用する場
合には質量分離が必要になる。
であり、この値は本質的な限界値を示しており改
善の余地がない。欠点(2)は、アノード３の孔径の
機械加工精度（能力）により定まり、100μmが限
界となる。従来のイオン源では、ガス放電を利用
しているので、取り出せるイオン種に制限があ
る。欠点(3)は、この理由による。欠点(4)は従来の
ガス放電では、混合ガスを利用することが多く、
元素イオンの他にクラスタイオンや分子イオンが
混入する。したがつてイオン源として利用する場
合には質量分離が必要になる。
従つて、本発明の目的は、上記従来のイオン源
の欠点を除去した高性能なイオン源を提供するこ
とにある。
の欠点を除去した高性能なイオン源を提供するこ
とにある。
本発明の特徴は、イオン化すべき物質またはそ
れを担持した物に電子線を照射することによつて
前記物質を加熱して溶融し、イオンを引出すイオ
ン源にある。イオン源材料としては、金属および
化合物のすべてが対象となる。
れを担持した物に電子線を照射することによつて
前記物質を加熱して溶融し、イオンを引出すイオ
ン源にある。イオン源材料としては、金属および
化合物のすべてが対象となる。
以下に実施例の詳細について述べる。
第２図は本発明の実施例を示す。これは仕事関
係の大きい材料（例えばＷ、Mo、Ta、Ir、Nb）
を針状構造に形成し、先端を電子衝撃により加熱
し、針の先端に付着しているイオン源材料による
イオンビームを取り出すものである。本イオン源
は、針状電極１４を上下に移動させるための微動
機構を備えた可動棒１１、支え１２、可動棒１１
を可動させるためのベロー１３、イオン源材料１
５を入れる容器１６、電子銃電極１７、電子銃フ
イラメント１８、イオン引出し電極１０、フイラ
メント電源２２、電子加速電源２３およびイオン
加速電源２４により構成されている。電子銃フイ
ラメント１８はイオンビーム１９の通路を取囲ん
で設けられている。
係の大きい材料（例えばＷ、Mo、Ta、Ir、Nb）
を針状構造に形成し、先端を電子衝撃により加熱
し、針の先端に付着しているイオン源材料による
イオンビームを取り出すものである。本イオン源
は、針状電極１４を上下に移動させるための微動
機構を備えた可動棒１１、支え１２、可動棒１１
を可動させるためのベロー１３、イオン源材料１
５を入れる容器１６、電子銃電極１７、電子銃フ
イラメント１８、イオン引出し電極１０、フイラ
メント電源２２、電子加速電源２３およびイオン
加速電源２４により構成されている。電子銃フイ
ラメント１８はイオンビーム１９の通路を取囲ん
で設けられている。
本イオン源の動作原理は次の通りである。先ず
ネジ機構をもつ可動機１１とベローズ１３によ
り、針状電極１４を容器１６の底の孔にしつかり
押しつけた状態で硝酸セシウム（CsNO3）、硝酸
セシウム（Cs2SO4）、塩化セシウム（CsCl）、セ
シウム（Cs）、ガリウム（Ga）、バリウム（Ｂ）
などのイオン源材料１５を容器１６に入れ、フイ
ラメント１８をフイラメント電源２２により、約
2700℃に加熱し、電子加速電圧源２３により徐々
に供給する。これにより針状電極１４を電子衝撃
により加熱し、イオン源材料１５の一部（針状電
極１４の近傍）を溶融状態に保つ。次にイオン加
速電源２４を働かせ、イオン電流１９を測定しな
がら針状電極１４を上部に微動させ、溶融したイ
オン源材料１５を針状電極１４の先端に供給す
る。針状電極１４は、第２図に示すように、実効
的に熱効果を高めるために針状の先端近傍に細い
くびれ２０を入れ、熱抵抗を大きくしている。針
状電極１４の先端に供給されたイオン源材料１５
のイオン化は、熱電離、電界電離および電子衝撃
電離の重畳効果によつて行なう。
ネジ機構をもつ可動機１１とベローズ１３によ
り、針状電極１４を容器１６の底の孔にしつかり
押しつけた状態で硝酸セシウム（CsNO3）、硝酸
セシウム（Cs2SO4）、塩化セシウム（CsCl）、セ
シウム（Cs）、ガリウム（Ga）、バリウム（Ｂ）
などのイオン源材料１５を容器１６に入れ、フイ
ラメント１８をフイラメント電源２２により、約
2700℃に加熱し、電子加速電圧源２３により徐々
に供給する。これにより針状電極１４を電子衝撃
により加熱し、イオン源材料１５の一部（針状電
極１４の近傍）を溶融状態に保つ。次にイオン加
速電源２４を働かせ、イオン電流１９を測定しな
がら針状電極１４を上部に微動させ、溶融したイ
オン源材料１５を針状電極１４の先端に供給す
る。針状電極１４は、第２図に示すように、実効
的に熱効果を高めるために針状の先端近傍に細い
くびれ２０を入れ、熱抵抗を大きくしている。針
状電極１４の先端に供給されたイオン源材料１５
のイオン化は、熱電離、電界電離および電子衝撃
電離の重畳効果によつて行なう。
取り出しうるイオン量は、イオン加速電圧２
４、フイラメント電流および針状電極１４の先端
形状などにより制御できるが、針状電極１４の先
端の曲率半径を30μmにした場合、上記のCsCl、
CsNO3およびCs2CO4などで300μAを安定に取り
出すことができた。この値は、点イオン源として
は、サイズが従来の1/10に縮小され、電流密度が
約100倍向上するものである。
４、フイラメント電流および針状電極１４の先端
形状などにより制御できるが、針状電極１４の先
端の曲率半径を30μmにした場合、上記のCsCl、
CsNO3およびCs2CO4などで300μAを安定に取り
出すことができた。この値は、点イオン源として
は、サイズが従来の1/10に縮小され、電流密度が
約100倍向上するものである。
以上述べた如く、本発明によるイオン源は、次
のような特徴をもつものである。
のような特徴をもつものである。
(1) 取り出すイオン種に制限がなく、任意イオン
種が取り出せる。
種が取り出せる。
(2) 輝度の高い点イオン源ができる。
(3) 電子線衝撃によればイオン化すべき物質を高
温に加熱できるので、単一元素イオンの取り出
しができ、質量分離などの手段が必要ない。
温に加熱できるので、単一元素イオンの取り出
しができ、質量分離などの手段が必要ない。
第１図は従来のイオン源の基本構成図、第２図
は本発明によるイオン源の基本構成図である。 １０…引出し電極、１１…可動棒、１２…支
え、１３…ベロー、１４…針状電極、１５…イオ
ン源材料、１６…容器、１７…電子銃電極、１８
…電子銃フイラメント、１９…イオンビーム、２
２…フイラメント電源、２３…電子加速電源、２
４…イオン加速電源、２０…くびれ、２９…電子
線。
は本発明によるイオン源の基本構成図である。 １０…引出し電極、１１…可動棒、１２…支
え、１３…ベロー、１４…針状電極、１５…イオ
ン源材料、１６…容器、１７…電子銃電極、１８
…電子銃フイラメント、１９…イオンビーム、２
２…フイラメント電源、２３…電子加速電源、２
４…イオン加速電源、２０…くびれ、２９…電子
線。
Claims (1)
- １ イオン化すべき物質を担持した電極と、該電
極に担持された前記イオン化すべき物質を溶融す
るため前記イオン化すべき物質および前記電極の
少なくとも一方を電子線衝撃によつて加熱するた
め、イオンビームの通路を取囲んで配置された電
子銃フイラメントと、溶融した前記イオン化すべ
き物質で覆われた前記電極からイオンを引き出す
手段とを備え、上記針状電極のイオン引出部を除
く先端部近傍に熱抵抗を増大させるためのくびれ
を設けてなることを特徴とするイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027046A JPS59160941A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027046A JPS59160941A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | イオン源 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62035504A Division JPS62188127A (ja) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59160941A JPS59160941A (ja) | 1984-09-11 |
| JPS6363105B2 true JPS6363105B2 (ja) | 1988-12-06 |
Family
ID=12210127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59027046A Granted JPS59160941A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59160941A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4760262A (en) * | 1987-05-12 | 1988-07-26 | Eaton Corporation | Ion source |
| US6727500B1 (en) * | 2000-02-25 | 2004-04-27 | Fei Company | System for imaging a cross-section of a substrate |
| WO2005038821A2 (en) | 2003-10-17 | 2005-04-28 | Fei Company | Charged particle extraction device and method of design there for |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5035435U (ja) * | 1973-08-02 | 1975-04-15 | ||
| JPS5833649B2 (ja) * | 1975-07-08 | 1983-07-21 | 昌徳 古室 | イオン発生装置 |
| JPS593814B2 (ja) * | 1976-06-09 | 1984-01-26 | 株式会社日立製作所 | 固体イオン源 |
-
1984
- 1984-02-17 JP JP59027046A patent/JPS59160941A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59160941A (ja) | 1984-09-11 |
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