JPH0415574B2 - - Google Patents
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- JPH0415574B2 JPH0415574B2 JP57061063A JP6106382A JPH0415574B2 JP H0415574 B2 JPH0415574 B2 JP H0415574B2 JP 57061063 A JP57061063 A JP 57061063A JP 6106382 A JP6106382 A JP 6106382A JP H0415574 B2 JPH0415574 B2 JP H0415574B2
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- reservoir
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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、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使用される
液体金属イオン源の改良に関するものである。
打込機、イオンビーム描画装置などに使用される
液体金属イオン源の改良に関するものである。
液体金属イオン源は高輝度な点状イオン源であ
り、イオンビーム応用機器の性能向上に望ましい
特性を有しているものである。このイオン源の基
本構造と動作原理は特開昭52−125998号（対応米
国特許番号4088919）に詳述されている。液体金
属イオン源の基本構造は、第１図に示すように、
針状チツプ１、イオン化すべき物質２、イオン化
すべき物質２のため部３′、および引出し電極４
から成つている。イオン化すべき物質２のため部
３′には、ヘアーピン形状、リボン形状、あるい
はパイプ形状のものなどがあるが、第１図はパイ
プ形状のため部３′を示したものである。真空中
でイオン化すべき物質２のため部３′を通電加熱
あるいは電子衝撃加熱し、イオン化すべき物質２
を液体状に保つた状態で針状チツプ１の先端を十
分に濡らし、これに正の、又、これと対向して設
けた引出し電極４に負の高電圧を印加すると、そ
の針状チツプ１の先端から液体金属成分のイオン
ビーム５が放出される。このような液体金属イオ
ン源において、イオン源が安定に動作する条件
は、その針状チツプ１の先端において、イオン化
すべき物質２のイオンビーム５となつて先端から
出ていく放出量と、イオン化すべき物質２のため
部３′から先端への流入量とのバランスがとれる
ことである。このイオン化すべき物質２に放出量
は、引出すイオン電流値に依存しており、一方、
流入量は、イオン化すべき物質２の粘性、表面張
力、針状チツプ１とのぬれ性や重力、及び引出し
電界による力などに影響を受ける。そのため、上
述のバランスはなかなか取りづらく、仮りに取れ
ても許容条件が非常に狭い場合が多く何らかの対
策が望まれていた。
り、イオンビーム応用機器の性能向上に望ましい
特性を有しているものである。このイオン源の基
本構造と動作原理は特開昭52−125998号（対応米
国特許番号4088919）に詳述されている。液体金
属イオン源の基本構造は、第１図に示すように、
針状チツプ１、イオン化すべき物質２、イオン化
すべき物質２のため部３′、および引出し電極４
から成つている。イオン化すべき物質２のため部
３′には、ヘアーピン形状、リボン形状、あるい
はパイプ形状のものなどがあるが、第１図はパイ
プ形状のため部３′を示したものである。真空中
でイオン化すべき物質２のため部３′を通電加熱
あるいは電子衝撃加熱し、イオン化すべき物質２
を液体状に保つた状態で針状チツプ１の先端を十
分に濡らし、これに正の、又、これと対向して設
けた引出し電極４に負の高電圧を印加すると、そ
の針状チツプ１の先端から液体金属成分のイオン
ビーム５が放出される。このような液体金属イオ
ン源において、イオン源が安定に動作する条件
は、その針状チツプ１の先端において、イオン化
すべき物質２のイオンビーム５となつて先端から
出ていく放出量と、イオン化すべき物質２のため
部３′から先端への流入量とのバランスがとれる
ことである。このイオン化すべき物質２に放出量
は、引出すイオン電流値に依存しており、一方、
流入量は、イオン化すべき物質２の粘性、表面張
力、針状チツプ１とのぬれ性や重力、及び引出し
電界による力などに影響を受ける。そのため、上
述のバランスはなかなか取りづらく、仮りに取れ
ても許容条件が非常に狭い場合が多く何らかの対
策が望まれていた。
したがつて、本発明の目的は、動作特性の極め
て安定な液体金属イオン源を提供することにあ
る。
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
すべき物質を溶融状態で保持するためのため部
と、溶融した物質で濡らされた針状電極の先端に
高電を印加することによつて先端から物質のイオ
ンを引き出すための引き出し電極とからなる液体
金属イオン源において、針状電極をため部から離
間して設け、かつ、ため部から針状電極の先端ま
での距離を可変にする手段を設けて液体金属イオ
ン源を構成したことを特徴としている。
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ため部
と、溶融した物質で濡らされた針状電極の先端に
高電を印加することによつて先端から物質のイオ
ンを引き出すための引き出し電極とからなる液体
金属イオン源において、針状電極をため部から離
間して設け、かつ、ため部から針状電極の先端ま
での距離を可変にする手段を設けて液体金属イオ
ン源を構成したことを特徴としている。
かかる本発明の特徴的な構成によつてイオン化
物質のため部から針状電極の先端までの距離を最
適値に設定することが可能となり、その結果、動
作特性の極めて安定な液体金属イオン源の提供が
可能となる。
物質のため部から針状電極の先端までの距離を最
適値に設定することが可能となり、その結果、動
作特性の極めて安定な液体金属イオン源の提供が
可能となる。
本発明の要旨は、その先端部からイオンを引出
すための針状電極と、イオン種物質を保持し、か
つ、溶融した前記イオン種物質を前記針状電極の
先端部へ供給するための開口部を有するイオン溜
とを有し、前記針状電極は前記開口部を貫通可能
に前記イオン溜に対して配置され、前記針状電極
の先端部が少なくとも溶融した前記イオン種物質
の液中に埋没する位置と前記針状電極が前記開口
部を貫通する位置との範囲内で前記イオン溜と前
記針状電極とを相対的に移動させるための手段を
有し、前記針状電極の断面は前記範囲内で前記開
口部より小さく、かつ、前記針状電極の断面形状
はほぼ一定であることを特徴とするイオン源にあ
る。
すための針状電極と、イオン種物質を保持し、か
つ、溶融した前記イオン種物質を前記針状電極の
先端部へ供給するための開口部を有するイオン溜
とを有し、前記針状電極は前記開口部を貫通可能
に前記イオン溜に対して配置され、前記針状電極
の先端部が少なくとも溶融した前記イオン種物質
の液中に埋没する位置と前記針状電極が前記開口
部を貫通する位置との範囲内で前記イオン溜と前
記針状電極とを相対的に移動させるための手段を
有し、前記針状電極の断面は前記範囲内で前記開
口部より小さく、かつ、前記針状電極の断面形状
はほぼ一定であることを特徴とするイオン源にあ
る。
本発明においては、針状電極の先端部が少なく
とも溶融したイオン種物質の液中に埋没する位置
と前記針状電極が前記開口部を貫通する位置との
範囲内で針状電極の断面は前記開口部より小さ
く、かつ、前記針状電極の断面形状はほぼ一定で
あるため、この範囲内においては針状電極及びイ
オン溜の開口部の形状により、針状電極とイオン
溜との相対的移動が制限を受けない。
とも溶融したイオン種物質の液中に埋没する位置
と前記針状電極が前記開口部を貫通する位置との
範囲内で針状電極の断面は前記開口部より小さ
く、かつ、前記針状電極の断面形状はほぼ一定で
あるため、この範囲内においては針状電極及びイ
オン溜の開口部の形状により、針状電極とイオン
溜との相対的移動が制限を受けない。
以下本発明の実施例を図を用いて詳細に説明す
る。
る。
本発明者らが詳細に検討した結果、針状チツプ
の先端におけるイオン化すべき物質の放出量と流
入量とのバランスを広範囲の実験条件の下で満足
させるためには、イオン化すべき物質のため部か
ら針状チツプの先端までの距離を真空容器壁の外
側から微調整して最適値に設定することが有効で
あることが判明した。つまり、この距離が長すぎ
る場合、液状のイオン化すべき物質のため部から
針状チツプの先端への流れは、特にイオン化すべ
き物質の融点が高い場合や、針状チツプの表面と
の濡れ性が悪い場合には、その流れが不安定とな
り、流れが途中でとぎれたりする。逆に、この距
離が短かすぎる場合は必要以上の流入量になり、
針状チツプの先端で液体金属が表面張力のため丸
くなり、イオン放出のための必要な電界強度が得
られず、イオン放出が停止する。そこで、本実施
例では、イオン化すべき物質のため部から針状チ
ツプの先端までの距離をその都度最適化するため
その距離を可変できる手段を設けたものである。
の先端におけるイオン化すべき物質の放出量と流
入量とのバランスを広範囲の実験条件の下で満足
させるためには、イオン化すべき物質のため部か
ら針状チツプの先端までの距離を真空容器壁の外
側から微調整して最適値に設定することが有効で
あることが判明した。つまり、この距離が長すぎ
る場合、液状のイオン化すべき物質のため部から
針状チツプの先端への流れは、特にイオン化すべ
き物質の融点が高い場合や、針状チツプの表面と
の濡れ性が悪い場合には、その流れが不安定とな
り、流れが途中でとぎれたりする。逆に、この距
離が短かすぎる場合は必要以上の流入量になり、
針状チツプの先端で液体金属が表面張力のため丸
くなり、イオン放出のための必要な電界強度が得
られず、イオン放出が停止する。そこで、本実施
例では、イオン化すべき物質のため部から針状チ
ツプの先端までの距離をその都度最適化するため
その距離を可変できる手段を設けたものである。
第２図に示すように、初めにイオン化すべき物
質２のため部３′となるモリブデン製の幅２mm、
厚さ50μm、長さ25mmのリボン状シート３の中心
に直径0.8mmの貫通孔６をあけ、このシート３を
Ｖ字型に折り曲げ、この両端を電流導入端子７，
７にとりつけてヒーターを形成する。一方、線径
200μmのタングステン製の針状チツプ１を孔６に
通し、その一端を電流導入端子８にとりつけ針状
電極を形成する。ここでは、イオン化すべき物質
２の一例として金（融点1063℃）を用いた。イオ
ン化すべき物質２のため部３′であるＶ字コーナ
に金を約80mgのせ、ため部３′を有するリボン状
シート３、つまり、ヒーターを通電加熱により約
1100℃まで温度を上げて金を液状にする。針状チ
ツプ１は電流導入端子８にその一端が固定されて
おり、この端子８はベローズ９を介して真空容器
壁１０に接続されている。そして、電流導入端子
８は、金属板１１に固定されており、その高さ
は、真空容器壁１０から立てられた４本の細目ネ
ジを切つた金属柱１２に通してあるナツト１３を
回転することにより微動することができる。イオ
ン化すべき物質２を液状に保つたまま、ため部
３′のＶ字型コーナから針状チツプ１の先端まで
の距離Ｈを0.3mm程度まで上述のナツト１３をゆ
るめることにより調節すると、針状チツプ１の先
端は、ため部３′の孔６からしみ出した液状イオ
ン化物質２中に没し、完全に濡れる。その後、再
び針状チツプ１の先端をため部３′から約1.5mmま
でつき出し、針状チツプ１の先端に引出し電極４
に対して正の７〜8kvの電圧を印加するとイオン
５の放出が始まる。このままでは、イオン電流の
変動率が約20〜50％／10分と大きいが、再び、針
状チツプ１の先端の位置を微調整することにより
イオン電流変動率を３〜７％／10分と低減するこ
とができた。この時のイオン電流は約40μAであ
る。引出し電圧の調節によりこのイオン電流値は
10〜200μAの範囲で可変でき、それぞれの電流値
に対して針状チツプ１を微動させ、その距離Ｈの
最適化を行なつた。この結果、この広範囲のイオ
ン電流値に対し、イオン電流の変動率を３〜15
％／10分にとどめることが可能となつた。
質２のため部３′となるモリブデン製の幅２mm、
厚さ50μm、長さ25mmのリボン状シート３の中心
に直径0.8mmの貫通孔６をあけ、このシート３を
Ｖ字型に折り曲げ、この両端を電流導入端子７，
７にとりつけてヒーターを形成する。一方、線径
200μmのタングステン製の針状チツプ１を孔６に
通し、その一端を電流導入端子８にとりつけ針状
電極を形成する。ここでは、イオン化すべき物質
２の一例として金（融点1063℃）を用いた。イオ
ン化すべき物質２のため部３′であるＶ字コーナ
に金を約80mgのせ、ため部３′を有するリボン状
シート３、つまり、ヒーターを通電加熱により約
1100℃まで温度を上げて金を液状にする。針状チ
ツプ１は電流導入端子８にその一端が固定されて
おり、この端子８はベローズ９を介して真空容器
壁１０に接続されている。そして、電流導入端子
８は、金属板１１に固定されており、その高さ
は、真空容器壁１０から立てられた４本の細目ネ
ジを切つた金属柱１２に通してあるナツト１３を
回転することにより微動することができる。イオ
ン化すべき物質２を液状に保つたまま、ため部
３′のＶ字型コーナから針状チツプ１の先端まで
の距離Ｈを0.3mm程度まで上述のナツト１３をゆ
るめることにより調節すると、針状チツプ１の先
端は、ため部３′の孔６からしみ出した液状イオ
ン化物質２中に没し、完全に濡れる。その後、再
び針状チツプ１の先端をため部３′から約1.5mmま
でつき出し、針状チツプ１の先端に引出し電極４
に対して正の７〜8kvの電圧を印加するとイオン
５の放出が始まる。このままでは、イオン電流の
変動率が約20〜50％／10分と大きいが、再び、針
状チツプ１の先端の位置を微調整することにより
イオン電流変動率を３〜７％／10分と低減するこ
とができた。この時のイオン電流は約40μAであ
る。引出し電圧の調節によりこのイオン電流値は
10〜200μAの範囲で可変でき、それぞれの電流値
に対して針状チツプ１を微動させ、その距離Ｈの
最適化を行なつた。この結果、この広範囲のイオ
ン電流値に対し、イオン電流の変動率を３〜15
％／10分にとどめることが可能となつた。
以上述べた如く、イオン化すべき物質のため部
から針状チツプの先端までの距離を可変にし得る
チツプ微動機構を備えた本発明による液体金属イ
オン源によつて常に安定したイオンビームが得ら
れるようになり、このようなイオン源を備えた機
器の高性化を達成できるようになつた。
から針状チツプの先端までの距離を可変にし得る
チツプ微動機構を備えた本発明による液体金属イ
オン源によつて常に安定したイオンビームが得ら
れるようになり、このようなイオン源を備えた機
器の高性化を達成できるようになつた。
なお、上述の実施例はイオン化すべき物質のた
め部をリボン状シートを用いて形成した例である
が、これはパイプ形状であつてもコイル形状であ
つても同様な効果の得られることが確認されてい
る。さらに、イオン化すべき物質として金以外の
物質でも同様であつた。
め部をリボン状シートを用いて形成した例である
が、これはパイプ形状であつてもコイル形状であ
つても同様な効果の得られることが確認されてい
る。さらに、イオン化すべき物質として金以外の
物質でも同様であつた。
本願発明によれば、針状電極の先端が溶融した
イオン種物質の液中に埋没して針状電極先端が十
分に濡れる位置に針状電極とイオン溜めとを相対
的に移動させることができる。
イオン種物質の液中に埋没して針状電極先端が十
分に濡れる位置に針状電極とイオン溜めとを相対
的に移動させることができる。
これにより、例えば、イオンビーム引出開始前
に針状電極先端へ溶融したイオン種物質を供給す
ることによる針状電極先端の濡れ性の確保や、イ
オンビーム引出中に針状電極先端の濡れ性が不十
分となつたときの針状電極先端の濡れ性の回復が
容易になる。
に針状電極先端へ溶融したイオン種物質を供給す
ることによる針状電極先端の濡れ性の確保や、イ
オンビーム引出中に針状電極先端の濡れ性が不十
分となつたときの針状電極先端の濡れ性の回復が
容易になる。
なお、この効果は、溶融状態において表面張力
が比較的大きいイオン種物質を用いる場合に特に
顕著である。
が比較的大きいイオン種物質を用いる場合に特に
顕著である。
第１図は従来の液体金属イオン源の断面構成
図、第２図は本発明による液体金属イオン源の断
面構成図である。 １…針状チツプ、２…イオン化すべき物質、３
…ヒーター、３′…ため部、４…引出し電極、５
…イオンビーム、６…貫通孔、７，８…電流導入
端子、９…ベローズ、１０…真空容器壁、１１…
金属板、１２…ささえ柱、１３…ナツト、Ｈ…た
め部からチツプ先端までの距離。
図、第２図は本発明による液体金属イオン源の断
面構成図である。 １…針状チツプ、２…イオン化すべき物質、３
…ヒーター、３′…ため部、４…引出し電極、５
…イオンビーム、６…貫通孔、７，８…電流導入
端子、９…ベローズ、１０…真空容器壁、１１…
金属板、１２…ささえ柱、１３…ナツト、Ｈ…た
め部からチツプ先端までの距離。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ その先端部からイオンを引出すための針状電
極と、イオン種物質を保持し、かつ、溶融した前
記イオン種物質を前記針状電極の先端部へ供給す
るための開口部を有するイオン溜とを有し、前記
針状電極は前記開口部を貫通可能に前記イオン溜
に対して配置され、前記針状電極の先端部が少な
くとも溶融した前記イオン種物質の液中に埋没す
る位置と前記針状電極が前記開口部を貫通する位
置との範囲内で前記イオン溜と前記針状電極とを
相対的に移動させるための手段を有し、前記針状
電極の断面は前記範囲内で前記開口部より小さ
く、かつ、前記針状電極の断面形状はほぼ一定で
あることを特徴とするイオン源。 ２ 前記イオン溜に対する前記針状電極の相対的
な移動量は、前記イオン溜及び前記針状電極を収
容した容器の外から調整可能に構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイオ
ン源。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57061063A JPS58178944A (ja) | 1982-04-14 | 1982-04-14 | イオン源 |
| US06/474,473 US4567398A (en) | 1982-04-14 | 1983-03-11 | Liquid metal ion source |
| EP83301924A EP0091777B1 (en) | 1982-04-14 | 1983-04-06 | Liquid metal ion source |
| DE8383301924T DE3378943D1 (en) | 1982-04-14 | 1983-04-06 | Liquid metal ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57061063A JPS58178944A (ja) | 1982-04-14 | 1982-04-14 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58178944A JPS58178944A (ja) | 1983-10-20 |
| JPH0415574B2 true JPH0415574B2 (ja) | 1992-03-18 |
Family
ID=13160326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57061063A Granted JPS58178944A (ja) | 1982-04-14 | 1982-04-14 | イオン源 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4567398A (ja) |
| EP (1) | EP0091777B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58178944A (ja) |
| DE (1) | DE3378943D1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61279038A (ja) * | 1985-06-04 | 1986-12-09 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 液体金属イオン源 |
| JPS61279041A (ja) * | 1985-06-04 | 1986-12-09 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 液体金属イオン源 |
| NL8602176A (nl) * | 1986-08-27 | 1988-03-16 | Philips Nv | Ionen bundel apparaat voor nabewerking van patronen. |
| US5034612A (en) * | 1989-05-26 | 1991-07-23 | Micrion Corporation | Ion source method and apparatus |
| DE69432899D1 (de) | 1994-10-07 | 2003-08-07 | Ibm | Flüssige ionische Zusammensetzungen verwendende Ionenpunktquellen hoher Luminosität |
| US6977384B2 (en) * | 2003-08-27 | 2005-12-20 | Fei Company | Shaped sputter shields for improved ion column operation |
| EP1705684A1 (en) * | 2005-03-22 | 2006-09-27 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Stabilized emitter and method for stabilizing same |
| CN118610055A (zh) | 2017-12-13 | 2024-09-06 | 应用材料以色列公司 | 带电粒子束源和用于组装带电粒子束源的方法 |
| TWI719666B (zh) | 2018-10-16 | 2021-02-21 | 美商卡爾蔡司Ｓｍｔ公司 | 在半導體物件上移動結構的方法及檢驗半導體物件的檢驗裝置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3867704A (en) * | 1974-05-30 | 1975-02-18 | Atomic Energy Commission | Magazine for handling stripping foils in a particle accelerator |
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