JPH03241646A - 液体金属イオン源のコントロール方法 - Google Patents
液体金属イオン源のコントロール方法Info
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- JPH03241646A JPH03241646A JP2038076A JP3807690A JPH03241646A JP H03241646 A JPH03241646 A JP H03241646A JP 2038076 A JP2038076 A JP 2038076A JP 3807690 A JP3807690 A JP 3807690A JP H03241646 A JPH03241646 A JP H03241646A
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- liquid metal
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- metal ion
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
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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
- H01J27/20—Ion sources; Ion guns using particle beam bombardment, e.g. ionisers
- H01J27/22—Metal ion sources
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B9/00—Safety arrangements
- G05B9/02—Safety arrangements electric
- G05B9/03—Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、液体金属イオン源（以降ＬＭＩＳとする）を
用いた集束イオンビーム（以降ＦＩＢとする）装置に関
する。〔発明の概要〕 ＦＩＢ装置において、ＬＭＩＳから引き出されるイオン
ビームを長時間安定に保つことは、その装置の基本的性
能であり重要である。本発明は従来行われているビーム
電流検出によるアナログフィードバンク方式に加えて、
ＬＭＩＳのエミッション電流、ビーム電流、引出電圧な
どのＣＰＵへ取り込み、その経時変化よりＬＭＩＳの状
態を推察し、ＬＭＩＳを最良の状態に保つように、ｃｐ
Ｕから制御を行うものである。
用いた集束イオンビーム（以降ＦＩＢとする）装置に関
する。〔発明の概要〕 ＦＩＢ装置において、ＬＭＩＳから引き出されるイオン
ビームを長時間安定に保つことは、その装置の基本的性
能であり重要である。本発明は従来行われているビーム
電流検出によるアナログフィードバンク方式に加えて、
ＬＭＩＳのエミッション電流、ビーム電流、引出電圧な
どのＣＰＵへ取り込み、その経時変化よりＬＭＩＳの状
態を推察し、ＬＭＩＳを最良の状態に保つように、ｃｐ
Ｕから制御を行うものである。
従来、ＦＩＢ装置におけるイオンビーム電流の安定化は
、第２図に示すようにヒータパワーにおいてエミッショ
ンさせ、モニター電極に流れ込む電流量を一定に保つよ
うに、引出電圧にフィー１バンクをかけて行われていた
。これは、アナログフィードバックであるので高速にフ
ィードハックがかかるため、ＬＭＩＳそのもののエミッ
ション条件が変化しなければ充分安定なコントロールが
可能であった。
、第２図に示すようにヒータパワーにおいてエミッショ
ンさせ、モニター電極に流れ込む電流量を一定に保つよ
うに、引出電圧にフィー１バンクをかけて行われていた
。これは、アナログフィードバックであるので高速にフ
ィードハックがかかるため、ＬＭＩＳそのもののエミッ
ション条件が変化しなければ充分安定なコントロールが
可能であった。
しかし、Ｌ、 Ｍ Ｔ Ｓは、針先端から引き出された
イオンが引出電極に衝突し、その際に起こるスパッタリ
ング現象により放出された金属原子が針先に吸着したり
、残留ガス分子がコンタミネーションとして針先に付着
したりして、液体金属の流れが変わりエミッション条件
が変化する。
イオンが引出電極に衝突し、その際に起こるスパッタリ
ング現象により放出された金属原子が針先に吸着したり
、残留ガス分子がコンタミネーションとして針先に付着
したりして、液体金属の流れが変わりエミッション条件
が変化する。
この時、単純なアナログフィードバンクでは、第３図に
示すように引出電圧の経時変化をモニタしていると、エ
ミッション条件が変化する前は、囚のように安定してい
たが、エミッション条件が変化すると（Ｂのように上昇
したり、（０のように発振したりしてしまう。Ｄや（０
の状態では精密な加工又は観察は不可能になってしまう
。本発明は、ＬＭＩＳの各種データをＣＰｔＪでモニタ
し、長時間イオンビームが安定であるようにＬＭＩＳを
コントロールすることを目的とする。
示すように引出電圧の経時変化をモニタしていると、エ
ミッション条件が変化する前は、囚のように安定してい
たが、エミッション条件が変化すると（Ｂのように上昇
したり、（０のように発振したりしてしまう。Ｄや（０
の状態では精密な加工又は観察は不可能になってしまう
。本発明は、ＬＭＩＳの各種データをＣＰｔＪでモニタ
し、長時間イオンビームが安定であるようにＬＭＩＳを
コントロールすることを目的とする。
本発明は、前記目的を達成するために、第１図に示すよ
うに、高速フィードバックがかかるアナログフィードバ
ックに加えて、ＣＰＵヘエミソション電流、ビーム電流
、ヒータパワー、引出電圧を取り込み、それらの経時変
化により、最適なヒータパワー、引出電圧、フィードバ
ック回路の時定数を与えることを可能とした。
うに、高速フィードバックがかかるアナログフィードバ
ックに加えて、ＣＰＵヘエミソション電流、ビーム電流
、ヒータパワー、引出電圧を取り込み、それらの経時変
化により、最適なヒータパワー、引出電圧、フィードバ
ック回路の時定数を与えることを可能とした。
上記の回路によってＣＰＵへ取り込まれた信号から得ら
れる情報によって制御を行う簡単な例を示す。例えば、
第３図の（Ｂのように引出電圧が徐々に上昇した時は、
ＬＭＩＳの液体金属の流れが悪くなっているのでヒータ
パワーを増大させればよく、（０のように急激に引出電
圧が変わるような発振状態では、アナログフィードバッ
クの時定数を小さくすればよいことがわかる。
れる情報によって制御を行う簡単な例を示す。例えば、
第３図の（Ｂのように引出電圧が徐々に上昇した時は、
ＬＭＩＳの液体金属の流れが悪くなっているのでヒータ
パワーを増大させればよく、（０のように急激に引出電
圧が変わるような発振状態では、アナログフィードバッ
クの時定数を小さくすればよいことがわかる。
〔実施例］
以下、本発明の詳細な説明する。まず最初に所定のヒー
タパワ−、アナログフィードバックの時定数において、
必要なビーム電流が得られるように引出電圧リファレン
スを設定する。このとき、液体金属の流れが良好であれ
ば、第３同人のように引出電圧は一定となり、またエミ
ッション電流とビーム電流との割合も一定となっている
。
タパワ−、アナログフィードバックの時定数において、
必要なビーム電流が得られるように引出電圧リファレン
スを設定する。このとき、液体金属の流れが良好であれ
ば、第３同人のように引出電圧は一定となり、またエミ
ッション電流とビーム電流との割合も一定となっている
。
こうした安定状態においては、本発明による制御による
ものと、第２図に示す従来の制御方法によるものとでは
、本質的に全く同じアナログ回路系によるフィードバッ
ク方式で制御される。この時、ＣＰＵは常時イオン源の
動作データを取り込んで、異常条件（例えば引出電圧や
エミッション電流の変化）に対してのみ処理に介入する
。
ものと、第２図に示す従来の制御方法によるものとでは
、本質的に全く同じアナログ回路系によるフィードバッ
ク方式で制御される。この時、ＣＰＵは常時イオン源の
動作データを取り込んで、異常条件（例えば引出電圧や
エミッション電流の変化）に対してのみ処理に介入する
。
時間の経過と共にエミッション条件が変化した場合、Ｃ
Ｐ ｔ、Ｊに取り込んだデータより液体金属イオン源の
状態が推察できる。例えば、引出電圧の経時変化が第４
図のように傾き（ΔＥＸＴ／Δｔ）があるとすると、第
３図（５）のように引出し電圧が一定の場合はΔＥＸＴ
／Δ１＝０となる。この傾きの違いにより、■発振（Δ
ＥＸＴ／Δｔ＞ｋ＋）■急上昇（ｋ、〉ΔＥＸＴ／Δｔ
＞ｋ、）、■上昇（ｋ２〉ΔＥＸＴ／Δｔ＞Ｑ）、■下
降（０〉八ＥＸＴ／Δｔ）に分けることができる。
（ここでに、、に、は上昇、急上昇、発振を判断するた
めの定数）上昇の時は液体金属の流れがやや悪くなって
いると推察できるので、ヒータパワーを多くすればよい
。下降の時は逆に流れが良ずぎるのでヒータパワー下げ
ればよい。急上昇の時は針先に異物などが付着し、急に
液体金属の流れが悪くなったと推察できるので、異物を
取り除くためにヒータパワー、引出電圧を共に増やして
、−時的に液体金属の流れを急激にし、異物を取り除け
ばよい。
Ｐ ｔ、Ｊに取り込んだデータより液体金属イオン源の
状態が推察できる。例えば、引出電圧の経時変化が第４
図のように傾き（ΔＥＸＴ／Δｔ）があるとすると、第
３図（５）のように引出し電圧が一定の場合はΔＥＸＴ
／Δ１＝０となる。この傾きの違いにより、■発振（Δ
ＥＸＴ／Δｔ＞ｋ＋）■急上昇（ｋ、〉ΔＥＸＴ／Δｔ
＞ｋ、）、■上昇（ｋ２〉ΔＥＸＴ／Δｔ＞Ｑ）、■下
降（０〉八ＥＸＴ／Δｔ）に分けることができる。
（ここでに、、に、は上昇、急上昇、発振を判断するた
めの定数）上昇の時は液体金属の流れがやや悪くなって
いると推察できるので、ヒータパワーを多くすればよい
。下降の時は逆に流れが良ずぎるのでヒータパワー下げ
ればよい。急上昇の時は針先に異物などが付着し、急に
液体金属の流れが悪くなったと推察できるので、異物を
取り除くためにヒータパワー、引出電圧を共に増やして
、−時的に液体金属の流れを急激にし、異物を取り除け
ばよい。
発振の時は、ヒータパワーを下げると共に時定数を小さ
くすれば防ぐことができる。
くすれば防ぐことができる。
また、イオン発生点近傍への異物の付着や、液体金属の
流れの不均一性によって、総エミッション電流量とビー
ム電流量の割合が著しく変化した場合には、第５図のよ
うにイオンエミッション方向のずれ（横向きエミッショ
ン）と推察できる。
流れの不均一性によって、総エミッション電流量とビー
ム電流量の割合が著しく変化した場合には、第５図のよ
うにイオンエミッション方向のずれ（横向きエミッショ
ン）と推察できる。
で、これはイオン発生点近傍の異物を除去することによ
って修復することができる。つまり、」二速した方法と
同様にヒーターパワー、引出電圧を共に増すことによっ
て対処することができる。
って修復することができる。つまり、」二速した方法と
同様にヒーターパワー、引出電圧を共に増すことによっ
て対処することができる。
第１図は本発明による液体金属イオン源の制御系のブロ
ック図を示す。第２図は従来の制御方式のプロ、り図を
示す。第３図は引出電圧値の経時変化の一例を示すグラ
フ、第４図は液体金属イオン源の動作が不安定な場合の
引出電圧の経時変化の一例を示すグラフ、第５図はイオ
ン源のエミソンヨン方向が横向きにずれた場合の説明図
である。 液体金属イオン源 引出し電極 モニタ電極 イオンビーム 引出電圧制御回路 ビーム電流モニタ回路 アナログフィードバック回路 ヒータ電源回路 コンピュータ 以上
ック図を示す。第２図は従来の制御方式のプロ、り図を
示す。第３図は引出電圧値の経時変化の一例を示すグラ
フ、第４図は液体金属イオン源の動作が不安定な場合の
引出電圧の経時変化の一例を示すグラフ、第５図はイオ
ン源のエミソンヨン方向が横向きにずれた場合の説明図
である。 液体金属イオン源 引出し電極 モニタ電極 イオンビーム 引出電圧制御回路 ビーム電流モニタ回路 アナログフィードバック回路 ヒータ電源回路 コンピュータ 以上
Claims (1)
- 先端を鋭く尖らせた金属針エミッタと、針表面へ液体
金属を供給するリザーバと、それらを加熱する手段と、
前記金属針エミッタに対向した位置にイオンを通過させ
る小穴を設けた引出し電極を備えた液体金属イオン源を
用いた集束イオンビーム装置において、イオンビームを
モニター電極で検出し、その電極に流れ込むビーム電流
を一定に保つように引出し電極に印加する引出し電圧に
高速にフィードバックしイオン源の動作を安定化するア
ナログフィードバック方式に加えて、液体金属イオン源
のエミッション電流、ビーム電流、引出し電圧、加熱電
力（ヒータパワー）をＣＰＵに取り込み、その経時変化
より液体金属イオン源の状態を推察し、引出し電圧、ヒ
ータパワー、アナログフィードバックの時定数をＣＰＵ
で制御することを特徴とする液体金属イオン源のコント
ロール方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2038076A JPH03241646A (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 液体金属イオン源のコントロール方法 |
| US07/656,848 US5111053A (en) | 1990-02-19 | 1991-02-19 | Controlling a liquid metal ion source by analog feedback and digital CPU control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2038076A JPH03241646A (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 液体金属イオン源のコントロール方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03241646A true JPH03241646A (ja) | 1991-10-28 |
Family
ID=12515400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2038076A Pending JPH03241646A (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 液体金属イオン源のコントロール方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5111053A (ja) |
| JP (1) | JPH03241646A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2345574A (en) * | 1999-01-05 | 2000-07-12 | Applied Materials Inc | Apparatus and method for monitoring and tuning an ion beam in an ion implantation apparatus |
| JP2000251751A (ja) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Seiko Instruments Inc | 液体金属イオン源、および、液体金属イオン源のフローインピーダンス測定方法 |
| JP3773398B2 (ja) * | 1999-07-08 | 2006-05-10 | 日本電子株式会社 | 集束イオンビーム装置 |
| US6642641B2 (en) * | 2001-04-19 | 2003-11-04 | Inficon, Inc. | Apparatus for measuring total pressure and partial pressure with common electron beam |
| JP5680008B2 (ja) * | 2012-03-08 | 2015-03-04 | 株式会社東芝 | イオン源、重粒子線照射装置、イオン源の駆動方法、および、重粒子線照射方法 |
| CN104332375B (zh) * | 2014-09-05 | 2016-12-28 | 西安奥华电子仪器股份有限公司 | 离子源数字pid控制参数自整定系统及方法 |
| DE102018207645B9 (de) | 2018-05-16 | 2022-05-05 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Verfahren zum Betrieb eines Teilchenstrahlerzeugers für ein Teilchenstrahlgerät, Computerprogrammprodukt und Teilchenstrahlgerät mit einem Teilchenstrahlerzeuger |
| DE102021118561B4 (de) | 2021-07-19 | 2023-03-30 | Carl Zeiss Multisem Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Vielstrahl-Teilchenmikroskopes mit schneller Strahlstromregelung, Computerprogrammprodukt und Vielstrahl-Teilchenmikroskop |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS543462A (en) * | 1977-06-10 | 1979-01-11 | Hitachi Ltd | Stabilizing device of field discharge type electronic gun |
| JPS6010418B2 (ja) * | 1980-03-26 | 1985-03-16 | 日本電子株式会社 | 電子線装置 |
| US4367429A (en) * | 1980-11-03 | 1983-01-04 | Hughes Aircraft Company | Alloys for liquid metal ion sources |
| JPS6410546A (en) * | 1987-07-01 | 1989-01-13 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Beam drawing-out method of field emission type ion source |
-
1990
- 1990-02-19 JP JP2038076A patent/JPH03241646A/ja active Pending
-
1991
- 1991-02-19 US US07/656,848 patent/US5111053A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5111053A (en) | 1992-05-05 |
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