JP3057073B1 - 液体金属イオン源及びその製造方法 - Google Patents
液体金属イオン源及びその製造方法Info
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- H01J27/22—Metal ion sources
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- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
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- 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
- H01J2237/0805—Liquid metal sources
Abstract
【要約】
【課題】フラッシングインターバルが長く、安定したイ
オンビーム放出が可能な液体金属イオン源を提供する。 【解決手段】イオン化すべき金属を貯蔵している貯蔵部
と、該貯蔵部から金属が供給される針状電極とを有する
液体金属イオン源であって、針状電極の円錐部表面に大
きさが０．１μｍ〜１．５μｍ、或いは５×１０4個／
ｍｍ2〜５×１０ 6個／ｍｍ2の密度で小孔が存在する液
体金属イオン源であり、針状電極の少なくとも円錐部表
面を化学的にエッチングすることを特徴とする前記液体
金属イオン源の製造方法。
オンビーム放出が可能な液体金属イオン源を提供する。 【解決手段】イオン化すべき金属を貯蔵している貯蔵部
と、該貯蔵部から金属が供給される針状電極とを有する
液体金属イオン源であって、針状電極の円錐部表面に大
きさが０．１μｍ〜１．５μｍ、或いは５×１０4個／
ｍｍ2〜５×１０ 6個／ｍｍ2の密度で小孔が存在する液
体金属イオン源であり、針状電極の少なくとも円錐部表
面を化学的にエッチングすることを特徴とする前記液体
金属イオン源の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マスクリペア、イ
オン顕微鏡、ＴＥＭ前処理装置あるいは半導体故障解析
用途のイオンビームエッチング装置等の集束イオンビー
ム装置に用いられる液体金属イオン源とその製造方法に
関する。
オン顕微鏡、ＴＥＭ前処理装置あるいは半導体故障解析
用途のイオンビームエッチング装置等の集束イオンビー
ム装置に用いられる液体金属イオン源とその製造方法に
関する。
【０００２】半導体集積回路の製作における回路形成、
或いはマスクリペア、更に表面分析のために液体金属イ
オン源を搭載した集束イオンビーム装置が開発され、普
及してきている。前記液体金属イオン源に関しては、い
ろいろな金属、合金をイオン種とするものが知られてい
るが、このうちイオン種がガリウムであるガリウムイオ
ン源が前記マスクリペア、表面分析、ＴＥＭ前処理用途
に好適なものとして注目されている。
或いはマスクリペア、更に表面分析のために液体金属イ
オン源を搭載した集束イオンビーム装置が開発され、普
及してきている。前記液体金属イオン源に関しては、い
ろいろな金属、合金をイオン種とするものが知られてい
るが、このうちイオン種がガリウムであるガリウムイオ
ン源が前記マスクリペア、表面分析、ＴＥＭ前処理用途
に好適なものとして注目されている。
【０００３】
【従来の技術】液体金属イオン源の構造は、図１に例示
するとおりに、先端に尖鋭部を有する針状電極１と貯蔵
部２がヘアピン型フィラメント（加熱部４）に溶接さ
れ、前記フィラメントは碍子６に固定された支持部材５
に固着されている構造を有している。また、必要に応じ
てフィラメントに通電することによって加熱される。貯
蔵部２には液体金属３が充填されており、液体金属３が
針状電極１の表面に広がり、針状電極１の先端は融解し
た前記液体金属３によって濡れている。
するとおりに、先端に尖鋭部を有する針状電極１と貯蔵
部２がヘアピン型フィラメント（加熱部４）に溶接さ
れ、前記フィラメントは碍子６に固定された支持部材５
に固着されている構造を有している。また、必要に応じ
てフィラメントに通電することによって加熱される。貯
蔵部２には液体金属３が充填されており、液体金属３が
針状電極１の表面に広がり、針状電極１の先端は融解し
た前記液体金属３によって濡れている。
【０００４】ガリウムイオン源に関しては、針状電極に
通常０．１〜０．２ｍｍ程度の直径のタングステン線が
使用されており、電解研磨法あるいは機械的加工法によ
って針状電極先端に円錐部を作製し、同時に該円錐部先
端の曲率半径が数μｍ程度になるように加工している。
通常０．１〜０．２ｍｍ程度の直径のタングステン線が
使用されており、電解研磨法あるいは機械的加工法によ
って針状電極先端に円錐部を作製し、同時に該円錐部先
端の曲率半径が数μｍ程度になるように加工している。
【０００５】液体金属イオン源においては、針状電極１
にプラスの電位をかけ、液体金属イオン源に対向して配
置される引き出し電極にマイナスの電位を与えるとき
に、ある閾値以上の電位差で針状電極先端の液体金属が
テーラーコーンと呼ばれる円錐状の突起を形成し、その
先端から液体金属イオンが引き出される。
にプラスの電位をかけ、液体金属イオン源に対向して配
置される引き出し電極にマイナスの電位を与えるとき
に、ある閾値以上の電位差で針状電極先端の液体金属が
テーラーコーンと呼ばれる円錐状の突起を形成し、その
先端から液体金属イオンが引き出される。
【０００６】液体金属イオン源は上述したいろいろな用
途において、放出されたイオンビーム径をより細く絞る
という観点から、また、放出されたイオンのエネルギー
分布幅を小さく抑えるために、低温動作が望まれてい
る。
途において、放出されたイオンビーム径をより細く絞る
という観点から、また、放出されたイオンのエネルギー
分布幅を小さく抑えるために、低温動作が望まれてい
る。
【０００７】特に、ガリウムの融点は２９．８℃であ
り、過冷却状態を維持しやすいという性質から室温近傍
で液体の状態を容易に維持できるため、ガリウムイオン
源については室温動作が主流となっている。
り、過冷却状態を維持しやすいという性質から室温近傍
で液体の状態を容易に維持できるため、ガリウムイオン
源については室温動作が主流となっている。
【０００８】しかしながら、ガリウムイオン源について
室温近傍でイオンビーム放出を行うと、真空中に存在す
るＨ2Ｏ等の残留ガスによってガリウムの表面が酸化さ
れてしまうが、この酸化物は室温では揮発除去され難い
ことから、貯蔵部から針状電極側面を介して針状電極先
端へのガリウムのスムーズな供給を阻害してしまい、針
状電極先端へのガリウムの供給に過不足が生じるという
現象がある。その結果、イオンビーム放出が不安定にな
る、あるいはイオンビーム放出量を所定量のままに維持
しようとすると印加電圧が極端に高くなる等の問題が生
じる。
室温近傍でイオンビーム放出を行うと、真空中に存在す
るＨ2Ｏ等の残留ガスによってガリウムの表面が酸化さ
れてしまうが、この酸化物は室温では揮発除去され難い
ことから、貯蔵部から針状電極側面を介して針状電極先
端へのガリウムのスムーズな供給を阻害してしまい、針
状電極先端へのガリウムの供給に過不足が生じるという
現象がある。その結果、イオンビーム放出が不安定にな
る、あるいはイオンビーム放出量を所定量のままに維持
しようとすると印加電圧が極端に高くなる等の問題が生
じる。
【０００９】上記問題について、一旦ガリウムの表面が
酸化されてしまいイオンビーム放出が不安定となったガ
リウムイオン源は、一時的に動作温度を上昇させるフラ
ッシングと称する操作を行うことで、再び元と同じイオ
ンビーム放出状態に戻せることが知られている。そのた
め、フラッシング操作と次のフラッシング操作との間の
安定なイオン放出時間、即ちフラッシングインターバル
が室温動作の指標であり、ガリウムイオン源の性能上重
要な指標となっている。
酸化されてしまいイオンビーム放出が不安定となったガ
リウムイオン源は、一時的に動作温度を上昇させるフラ
ッシングと称する操作を行うことで、再び元と同じイオ
ンビーム放出状態に戻せることが知られている。そのた
め、フラッシング操作と次のフラッシング操作との間の
安定なイオン放出時間、即ちフラッシングインターバル
が室温動作の指標であり、ガリウムイオン源の性能上重
要な指標となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】集束イオンビーム装置
等のイオンビーム利用機器の安定な稼働を確保し、即ち
稼働率を向上し、更に半導体集積回路製造機器において
は生産性向上を達成させるためには、液体金属イオン源
のイオンビーム放出が長時間に渡って安定に行わなけれ
ばならないが、そのためにはイオン源において貯蔵部か
ら針状電極側面を介して針状電極先端への液体金属のス
ムーズな供給が必要であり、前記フラッシングインター
バルの長い液体金属イオン源が強く要望されている。
等のイオンビーム利用機器の安定な稼働を確保し、即ち
稼働率を向上し、更に半導体集積回路製造機器において
は生産性向上を達成させるためには、液体金属イオン源
のイオンビーム放出が長時間に渡って安定に行わなけれ
ばならないが、そのためにはイオン源において貯蔵部か
ら針状電極側面を介して針状電極先端への液体金属のス
ムーズな供給が必要であり、前記フラッシングインター
バルの長い液体金属イオン源が強く要望されている。
【００１１】特開昭６０−１７１７号公報や特開平１０
−６４４３８号公報には、針状電極の側面に溝を設け
た、針状電極側面における液体金属のスムーズな供給を
可能にした液体金属イオン源が開示されている。
−６４４３８号公報には、針状電極の側面に溝を設け
た、針状電極側面における液体金属のスムーズな供給を
可能にした液体金属イオン源が開示されている。
【００１２】しかし、前記の液体金属イオン源において
は、針状電極の側面に溝を設けることによって針状電極
側面での液体金属のスムーズな供給を可能にしている。
しかし、そのような液体金属イオン源であっても、動作
が不安定になったものを観察すると、針状電極の円錐部
表面におけるガリウムの濡れ性が低下していることがわ
かった。即ち、貯蔵部から針状電極側面を介して針状電
極先端への全体的な液体金属の供給を考えた場合、針状
電極の円錐部表面で液体金属のスムーズな供給が阻害さ
れてしまい、結果として安定したイオンビームの放出時
間が短く、実用上十分な程に長いフラッシングインター
バルを得ることが出来ないという問題がある。
は、針状電極の側面に溝を設けることによって針状電極
側面での液体金属のスムーズな供給を可能にしている。
しかし、そのような液体金属イオン源であっても、動作
が不安定になったものを観察すると、針状電極の円錐部
表面におけるガリウムの濡れ性が低下していることがわ
かった。即ち、貯蔵部から針状電極側面を介して針状電
極先端への全体的な液体金属の供給を考えた場合、針状
電極の円錐部表面で液体金属のスムーズな供給が阻害さ
れてしまい、結果として安定したイオンビームの放出時
間が短く、実用上十分な程に長いフラッシングインター
バルを得ることが出来ないという問題がある。
【００１３】本発明の目的は、イオンビームの放出時間
即ち前記フラッシングインターバルが長く、安定したイ
オンビーム放出が可能な液体金属イオン源を提供し、そ
の結果として液体金属イオン源を用いる機器の稼働率を
向上すること、或いは半導体製造機器の生産性を向上す
ることにある。
即ち前記フラッシングインターバルが長く、安定したイ
オンビーム放出が可能な液体金属イオン源を提供し、そ
の結果として液体金属イオン源を用いる機器の稼働率を
向上すること、或いは半導体製造機器の生産性を向上す
ることにある。
【００１４】
【課題を解決させるための手段】即ち、本発明は、イオ
ン化すべき金属を貯蔵している貯蔵部と、該貯蔵部から
金属が供給される針状電極とを有する液体金属イオン源
であって、針状電極の円錐部表面に大きさが０．１μｍ
〜１．５μｍの小孔を設けてなることを特徴とする液体
金属イオン源であり、好ましくは、前記小孔が５×１０
4個／ｍｍ2〜５×１０6個／ｍｍ2の密度で存在する液体
金属イオン源であり、特に好ましくは、液体金属がガリ
ウムであることを特徴とする前記液体金属イオン源であ
る。
ン化すべき金属を貯蔵している貯蔵部と、該貯蔵部から
金属が供給される針状電極とを有する液体金属イオン源
であって、針状電極の円錐部表面に大きさが０．１μｍ
〜１．５μｍの小孔を設けてなることを特徴とする液体
金属イオン源であり、好ましくは、前記小孔が５×１０
4個／ｍｍ2〜５×１０6個／ｍｍ2の密度で存在する液体
金属イオン源であり、特に好ましくは、液体金属がガリ
ウムであることを特徴とする前記液体金属イオン源であ
る。
【００１５】又、本発明は、イオン化すべき金属を貯蔵
している貯蔵部と、該貯蔵部から金属が供給される針状
電極とを有する液体金属イオン源の製造方法であって、
針状電極の少なくとも円錐部表面を化学的にエッチング
して、大きさが０．１μｍ〜１．５μｍである小孔を設
けることを特徴とする液体金属イオン源の製造方法であ
り、好ましくは前記エッチングに際し、酸化性の酸の水
溶液を用いることを特徴とする前記液体金属イオン源の
製造方法である。
している貯蔵部と、該貯蔵部から金属が供給される針状
電極とを有する液体金属イオン源の製造方法であって、
針状電極の少なくとも円錐部表面を化学的にエッチング
して、大きさが０．１μｍ〜１．５μｍである小孔を設
けることを特徴とする液体金属イオン源の製造方法であ
り、好ましくは前記エッチングに際し、酸化性の酸の水
溶液を用いることを特徴とする前記液体金属イオン源の
製造方法である。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明者は、上記の事情に鑑みい
ろいろ実験的に検討した結果、液体金属イオン源におい
て、針状電極の円錐部表面の性状により液体金属のスム
ーズな供給が安定して行われ、前記課題解決が図られる
ことを見出して、本発明に至ったものである。
ろいろ実験的に検討した結果、液体金属イオン源におい
て、針状電極の円錐部表面の性状により液体金属のスム
ーズな供給が安定して行われ、前記課題解決が図られる
ことを見出して、本発明に至ったものである。
【００１７】即ち、本発明においては、液体金属イオン
源の針状電極の円錐部表面に大きさが０．１μｍ〜１．
５μｍの小孔を設けることを本質とする。ここで、小孔
とは、電子顕微鏡等で観察したときに、他の表面よりも
低い底部を有する凹部状の領域を一般的に指す。また、
円錐部表面とは、針状電極の先端加工の際に加工された
部分の表面を指し、小孔の大きさは、円錐部表面に存在
する小孔を針状電極の軸と垂直方向に測ったときの差し
渡しをいう。更に、本発明において、針状電極の円錐部
表面の小孔は円形に限るものではない。
源の針状電極の円錐部表面に大きさが０．１μｍ〜１．
５μｍの小孔を設けることを本質とする。ここで、小孔
とは、電子顕微鏡等で観察したときに、他の表面よりも
低い底部を有する凹部状の領域を一般的に指す。また、
円錐部表面とは、針状電極の先端加工の際に加工された
部分の表面を指し、小孔の大きさは、円錐部表面に存在
する小孔を針状電極の軸と垂直方向に測ったときの差し
渡しをいう。更に、本発明において、針状電極の円錐部
表面の小孔は円形に限るものではない。
【００１８】本発明においては、前記針状電極の円錐部
表面の小孔の大きさが０．１μｍ〜１．５μｍである。
小孔の大きさが０．１μｍ以下の場合には、本発明の目
的が十分に達せないことがあるし、１．５μｍを超える
場合には針状電極部材の機械的強度が劣化して針状電極
最先端の形状に変化をきたし、液体金属イオン源の特性
に悪影響を及ぼすことがあるからである。
表面の小孔の大きさが０．１μｍ〜１．５μｍである。
小孔の大きさが０．１μｍ以下の場合には、本発明の目
的が十分に達せないことがあるし、１．５μｍを超える
場合には針状電極部材の機械的強度が劣化して針状電極
最先端の形状に変化をきたし、液体金属イオン源の特性
に悪影響を及ぼすことがあるからである。
【００１９】また、本発明において、前記小孔が針状電
極の少なくとも円錐部表面に５×１０4個／ｍｍ2〜５×
１０6個／ｍｍ2の密度で存在することが好ましい。小孔
の密度が５×１０4個／ｍｍ2以下では本発明の効果が得
難いことがあるし、逆に５×１０6個／ｍｍ2を超える場
合には、針状電極部材の機械的強度が劣化して針状電極
最先端の形状に変化をきたし、液体金属イオン源の特性
に悪影響を及ぼすことがあるからである。
極の少なくとも円錐部表面に５×１０4個／ｍｍ2〜５×
１０6個／ｍｍ2の密度で存在することが好ましい。小孔
の密度が５×１０4個／ｍｍ2以下では本発明の効果が得
難いことがあるし、逆に５×１０6個／ｍｍ2を超える場
合には、針状電極部材の機械的強度が劣化して針状電極
最先端の形状に変化をきたし、液体金属イオン源の特性
に悪影響を及ぼすことがあるからである。
【００２０】上記の理由は明らかでないが、本発明者ら
は、針状電極に対する液体金属の濡れ性がある程度以上
であることが、液体金属イオン源のより長時間のイオン
ビーム放出のために必要な条件になっていると推察して
いる。特に針状電極の少なくとも円錐部表面に小孔を設
けることによって、円錐部での液体金属の濡れ性を向上
させることができ、安定したイオンビーム放出が達成可
能となると推察している。
は、針状電極に対する液体金属の濡れ性がある程度以上
であることが、液体金属イオン源のより長時間のイオン
ビーム放出のために必要な条件になっていると推察して
いる。特に針状電極の少なくとも円錐部表面に小孔を設
けることによって、円錐部での液体金属の濡れ性を向上
させることができ、安定したイオンビーム放出が達成可
能となると推察している。
【００２１】本発明の液体金属イオン源を作製する方法
については、従来公知の方法で先端を先鋭化して得た針
状電極や、それを搭載した（液体金属を搭載する前の状
態の）液体金属イオン源構造体を準備し、針状電極の少
なくとも円錐部表面に、後述する化学的エッチング法、
或いはプラズマ等を用いる物理的エッチング法、機械加
工法等により小孔を設ければよい。前記の方法のうち新
たな工程を設ける必要が無く、生産性にも優れる化学的
エッチング法が好ましい方法である。
については、従来公知の方法で先端を先鋭化して得た針
状電極や、それを搭載した（液体金属を搭載する前の状
態の）液体金属イオン源構造体を準備し、針状電極の少
なくとも円錐部表面に、後述する化学的エッチング法、
或いはプラズマ等を用いる物理的エッチング法、機械加
工法等により小孔を設ければよい。前記の方法のうち新
たな工程を設ける必要が無く、生産性にも優れる化学的
エッチング法が好ましい方法である。
【００２２】また、化学的エッチングに用いるエッチン
グ溶液は、針状電極の少なくとも円錐部表面に小孔を形
成し得るものであればどの様なものでも構わない。この
様なエッチング溶液の例として、苛性ソーダ、苛性カ
リ、硝酸、弗酸、塩酸等のアルカリや酸、或いはフェリ
シアン化カリウムと水酸化カリウムとの混合水溶液、弗
酸と硝酸との混酸、硝酸と塩酸との混酸等が挙げられ
る。これらのうち、ガリウムイオン源の場合には、ガリ
ウムイオン源の針状電極は一般にタングステンからなる
ことから、小孔を容易に得易い弗酸と硝酸との混酸、硝
酸と塩酸との混酸等の酸化性の酸の水溶液が好ましく用
いられる。
グ溶液は、針状電極の少なくとも円錐部表面に小孔を形
成し得るものであればどの様なものでも構わない。この
様なエッチング溶液の例として、苛性ソーダ、苛性カ
リ、硝酸、弗酸、塩酸等のアルカリや酸、或いはフェリ
シアン化カリウムと水酸化カリウムとの混合水溶液、弗
酸と硝酸との混酸、硝酸と塩酸との混酸等が挙げられ
る。これらのうち、ガリウムイオン源の場合には、ガリ
ウムイオン源の針状電極は一般にタングステンからなる
ことから、小孔を容易に得易い弗酸と硝酸との混酸、硝
酸と塩酸との混酸等の酸化性の酸の水溶液が好ましく用
いられる。
【００２３】
【実施例】〔実施例１〕フェリシアン化カリウムと水酸
化カリウムと水とを重量比１：１：２０で配合した針状
電極側面を荒らすための溶液を作成し、直径０．１５ｍ
ｍ長さ２０ｍｍのタングステン線を室温にて６０分間浸
すことによって側面を荒らしたタングステン線を作製し
た。次に、機械加工法を用いて５μｍＲの尖鋭端を持つ
円錐部を有する針状電極を得た。
化カリウムと水とを重量比１：１：２０で配合した針状
電極側面を荒らすための溶液を作成し、直径０．１５ｍ
ｍ長さ２０ｍｍのタングステン線を室温にて６０分間浸
すことによって側面を荒らしたタングステン線を作製し
た。次に、機械加工法を用いて５μｍＲの尖鋭端を持つ
円錐部を有する針状電極を得た。
【００２４】さらに、エッチング液に濃硝酸と濃塩酸を
体積比１：３に混合した水溶液を用い、前記針状電極を
浸して室温にて６０分間エッチングを行うことによっ
て、円錐部表面に小孔を持つガリウムイオン源用針状電
極を作製した。
体積比１：３に混合した水溶液を用い、前記針状電極を
浸して室温にて６０分間エッチングを行うことによっ
て、円錐部表面に小孔を持つガリウムイオン源用針状電
極を作製した。
【００２５】次に、前記ガリウムイオン源用針状電極を
用い、ガリウムを貯蔵するための貯蔵部、加熱部並びに
碍子等を組立てて図１に例示されたガリウムイオン源構
造体を作製した。
用い、ガリウムを貯蔵するための貯蔵部、加熱部並びに
碍子等を組立てて図１に例示されたガリウムイオン源構
造体を作製した。
【００２６】前記ガリウムイオン源構造体について、走
査型電子顕微鏡にて５０００倍で撮影した写真を用い
て、針状電極の円錐部表面にある小孔の大きさと密度を
測定した。本実施例では、針状電極の円錐部表面の１０
０μｍ2の領域について観察した結果、小孔の大きさは
０．１μｍ〜１．５μｍであり、その計測した数から小
孔の密度を算出した。この結果を表１に示す。
査型電子顕微鏡にて５０００倍で撮影した写真を用い
て、針状電極の円錐部表面にある小孔の大きさと密度を
測定した。本実施例では、針状電極の円錐部表面の１０
０μｍ2の領域について観察した結果、小孔の大きさは
０．１μｍ〜１．５μｍであり、その計測した数から小
孔の密度を算出した。この結果を表１に示す。
【００２７】前記ガリウムイオン源構造体を予めガリウ
ムで満たしてあるルツボを有する真空装置内にセット
し、真空容器内を７×１０-7Ｔｏｒｒまで減圧とし、前
記ガリウムをルツボごと加熱するとともに、ガリウムイ
オン源構造体の加熱部に通電して、針状電極及び貯蔵部
を加熱しながらルツボ中のガリウムに浸すことによっ
て、針状電極表面をガリウムで濡らしつつ貯蔵部をガリ
ウムで満たすことで、ガリウムイオン源を得た。
ムで満たしてあるルツボを有する真空装置内にセット
し、真空容器内を７×１０-7Ｔｏｒｒまで減圧とし、前
記ガリウムをルツボごと加熱するとともに、ガリウムイ
オン源構造体の加熱部に通電して、針状電極及び貯蔵部
を加熱しながらルツボ中のガリウムに浸すことによっ
て、針状電極表面をガリウムで濡らしつつ貯蔵部をガリ
ウムで満たすことで、ガリウムイオン源を得た。
【００２８】前記ガリウムイオン源について、以下に示
す方法で、室温にてトータルエミッション電流が２μＡ
でのフラッシングインターバルを測定した。この結果を
表１に示す。
す方法で、室温にてトータルエミッション電流が２μＡ
でのフラッシングインターバルを測定した。この結果を
表１に示す。
【００２９】＜フラッシングインターバルの測定＞図２
に示す計測系を用い、針状電極の先端より１．７ｍｍ離
れた位置に穴あき金属板からなる引き出し電極を設け、
ガリウムイオン源に正電圧を印加することでイオンビー
ム放出を行う。イオンビーム放出中はフィラメント電流
が０Ａであり、即ち室温で動作させる。
に示す計測系を用い、針状電極の先端より１．７ｍｍ離
れた位置に穴あき金属板からなる引き出し電極を設け、
ガリウムイオン源に正電圧を印加することでイオンビー
ム放出を行う。イオンビーム放出中はフィラメント電流
が０Ａであり、即ち室温で動作させる。
【００３０】フラッシングインターバルを測定するため
に、まず所定のフィラメント電流を流して、例えば貯蔵
部が約７５０℃になるように数十秒間加熱しフラッシン
グした後、定電圧動作でトータルエミッション電流が２
μＡとなるように引き出し電圧Ｖexを調整し、この引き
出し電圧Ｖexの経時変化を調べ、初期引き出し電圧Ｖex
0に対する比Ｖex／Ｖex0が１．３に到達した時間をフラ
ッシングインターバルとする。
に、まず所定のフィラメント電流を流して、例えば貯蔵
部が約７５０℃になるように数十秒間加熱しフラッシン
グした後、定電圧動作でトータルエミッション電流が２
μＡとなるように引き出し電圧Ｖexを調整し、この引き
出し電圧Ｖexの経時変化を調べ、初期引き出し電圧Ｖex
0に対する比Ｖex／Ｖex0が１．３に到達した時間をフラ
ッシングインターバルとする。
【００３１】
【表１】
【００３２】〔実施例２、実施例３〕実施例１におい
て、エッチング液が濃硝酸と濃塩酸を体積比１：３に混
合した水溶液によるエッチング時間を９０分、１８０分
（それぞれ実施例２、実施例３）に変えたこと以外は実
施例１と同一の操作でガリウムイオン源を得て、実施例
１と同じ評価を行った。この結果を表１に示した。
て、エッチング液が濃硝酸と濃塩酸を体積比１：３に混
合した水溶液によるエッチング時間を９０分、１８０分
（それぞれ実施例２、実施例３）に変えたこと以外は実
施例１と同一の操作でガリウムイオン源を得て、実施例
１と同じ評価を行った。この結果を表１に示した。
【００３３】〔実施例４〕実施例１において、尖鋭端を
持つ円錐部を有する針状電極を作製する方法を機械加工
法から、電解液に水酸化ナトリウム水溶液を用いて電解
研磨する方法に変えたこと以外は実施例１と同一の操作
でガリウムイオン源を得て、実施例１と同じ評価を行っ
た。この結果を表１に示した。
持つ円錐部を有する針状電極を作製する方法を機械加工
法から、電解液に水酸化ナトリウム水溶液を用いて電解
研磨する方法に変えたこと以外は実施例１と同一の操作
でガリウムイオン源を得て、実施例１と同じ評価を行っ
た。この結果を表１に示した。
【００３４】〔実施例５〕実施例４において、エッチン
グ時間を９０分に変えたこと以外は実施例４と同一の操
作でガリウムイオン源を得て、実施例１と同じ評価を行
った。この結果を表１に示した。
グ時間を９０分に変えたこと以外は実施例４と同一の操
作でガリウムイオン源を得て、実施例１と同じ評価を行
った。この結果を表１に示した。
【００３５】〔比較例〕比較例として、実施例１におい
て、針状電極の円錐部表面に小孔を作製するエッチング
を行っていないこと以外は実施例１と同一の操作でガリ
ウムイオン源を得て、フラッシングインターバルを測定
した。その結果を表１に示した。
て、針状電極の円錐部表面に小孔を作製するエッチング
を行っていないこと以外は実施例１と同一の操作でガリ
ウムイオン源を得て、フラッシングインターバルを測定
した。その結果を表１に示した。
【００３６】
【発明の効果】本発明に係る液体金属イオン源は、フラ
ッシングインターバルが大幅に改善され、安定したイオ
ンビームが長時間に渡り提供できるので、集束イオンビ
ーム装置を初めとする多くのイオンビーム利用機器に用
いて非常に有益である。
ッシングインターバルが大幅に改善され、安定したイオ
ンビームが長時間に渡り提供できるので、集束イオンビ
ーム装置を初めとする多くのイオンビーム利用機器に用
いて非常に有益である。
【００３７】本発明の液体金属イオン源の製造方法に依
れば、フラッシングインターバルが大幅に改善され、安
定したイオンビームが長時間に渡り提供できる液体金属
イオン源が従来の工程を大幅に変更することなく容易に
作製でき、産業上非常に有用である。
れば、フラッシングインターバルが大幅に改善され、安
定したイオンビームが長時間に渡り提供できる液体金属
イオン源が従来の工程を大幅に変更することなく容易に
作製でき、産業上非常に有用である。
【図１】 液体金属イオン源の構造図。
【図２】 イオンビーム放出特性の測定回路図。
１ 針状電極 ２ 貯蔵部 ３ 液体金属 ４ 加熱部 ５ 支持部材 ６ 碍子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−230240（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−25874（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−104539（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−133643（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 27/00 - 27/26 H01J 9/02 H01J 37/08
Claims (5)
- 【請求項１】イオン化すべき金属を貯蔵している貯蔵部
と、該貯蔵部から金属が供給される針状電極とを有する
液体金属イオン源であって、針状電極の円錐部表面に、
大きさが０．１μｍ〜１．５μｍである小孔を設けてな
ることを特徴とする液体金属イオン源。 - 【請求項２】小孔が針状電極の円錐部表面に５×１０4
個／ｍｍ2〜５×１０6個／ｍｍ2の密度で存在している
ことを特徴とする請求項１記載の液体金属イオン源。 - 【請求項３】液体金属がガリウムであることを特徴とす
る請求項２記載の液体金属イオン源。 - 【請求項４】イオン化すべき金属を貯蔵している貯蔵部
と、該貯蔵部から金属が供給される針状電極とを有する
液体金属イオン源の製造方法であって、前記針状電極の
少なくとも円錐部表面を化学的にエッチングして、大き
さが０．１μｍ〜１．５μｍである小孔を設けることを
特徴とする液体金属イオン源の製造方法。 - 【請求項５】前記エッチングに際し、酸化性の酸の水溶
液を用いることを特徴とする請求項４記載の液体金属イ
オン源の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP11023859A JP3057073B1 (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | 液体金属イオン源及びその製造方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11023859A JP3057073B1 (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | 液体金属イオン源及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2000223041A JP2000223041A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=12122176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11023859A Expired - Fee Related JP3057073B1 (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | 液体金属イオン源及びその製造方法 |
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| JP (1) | JP3057073B1 (ja) |
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1999
- 1999-02-01 JP JP11023859A patent/JP3057073B1/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-01-28 US US09/493,213 patent/US6531811B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US6531811B1 (en) | 2003-03-11 |
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