JPH0562420B2 - - Google Patents
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- JPH0562420B2 JPH0562420B2 JP58252132A JP25213283A JPH0562420B2 JP H0562420 B2 JPH0562420 B2 JP H0562420B2 JP 58252132 A JP58252132 A JP 58252132A JP 25213283 A JP25213283 A JP 25213283A JP H0562420 B2 JPH0562420 B2 JP H0562420B2
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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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
イ 産業上の利用分野
本発明は２次イオン質量分析計（特にイオンマ
イクロアナライザ）、走査イオンマイクロスコー
プ、イオンビーム加工或はイオン注入等に用いら
れる鮮鋭に収束されたイオンビームを発生する装
置に関する。[Detailed Description of the Invention] A. Field of Industrial Application The present invention is applicable to a sharply focused device used in secondary ion mass spectrometers (especially ion microanalyzers), scanning ion microscopes, ion beam processing, ion implantation, etc. The present invention relates to a device that generates an ion beam.
ロ 従来技術
上述した各種の分析装置とかイオンビームを利
用した加工技術は試料の表面分析、微小領域分析
或はLSI，超LSIの製作等先端技術分野で中心的
な地位を占めており、より鮮鋭に収束された強力
なイオンビームが求められており、特にイオンの
種類に関して幅広いイオン種が望まれている。こ
のため現在イオン源としてヂユアプラズマトロン
とか液体金属イオン電界放射イオン源等が用いら
れている。前者のヂユアプラズマトロンはイオン
種の制限が少なく、比較的強いイオンビームが得
られるが、イオン源の空間的広がりが大きいため
鋭く収束したイオンビームを得ることができな
い。後者はイオン源が微小であるからイオンビー
ムを鋭く収束させることができるが、イオン種が
任意に選べず、金とかGa等概して融点の比較的
低い元素においてのみ実現されているに過ぎな
い。しかもこれらの元素のイオンは２次イオンを
発生しにくいので、２次イオン質量分析計、イオ
ンマイクロアナライザのような２次イオンを利用
する装置には適さない。このため、イオン源物質
を棒状にして先端を尖らせ、この先端に側面から
レーザービームを収束照射して、先端部を局所的
に加熱して点状イオン源を得る提案が特開昭58−
87742号でなされているが、この方法によるとき
は棒状のイオン源物質の尖らせた先端が蒸発して
消耗するに従い棒の先端は太く丸くなり、レーザ
ービームは周側から照射しているので、加熱部、
即ちイオン源がリング状に拡がつて来る。つまり
イオン源の状態が経時的に変化すると云う問題が
ある。B. Prior art The processing techniques using the various analysis devices and ion beams described above occupy a central position in cutting-edge technology fields such as surface analysis of samples, micro-area analysis, and the production of LSI and VLSI. There is a need for a powerful ion beam that is focused on the ion beam, and in particular a wide range of ion types is desired. For this reason, currently used ion sources include the Dua Plasmatron and liquid metal ion field emission ion sources. The former, the Dua Plasmatron, has fewer restrictions on ion species and can provide a relatively strong ion beam, but because the ion source has a large spatial spread, it is not possible to obtain a sharply focused ion beam. In the latter case, since the ion source is minute, the ion beam can be focused sharply, but the ion species cannot be selected arbitrarily, and this has only been achieved with elements with relatively low melting points, such as gold and Ga. Moreover, since ions of these elements are difficult to generate secondary ions, they are not suitable for devices that utilize secondary ions, such as secondary ion mass spectrometers and ion microanalyzers. For this reason, a proposal was made in JP-A-58-2005 to make the ion source material into a rod shape, sharpen the tip, irradiate the tip with a focused laser beam from the side, and locally heat the tip to obtain a point ion source.
As described in No. 87742, when using this method, as the sharp tip of the rod-shaped ion source material evaporates and wears out, the tip of the rod becomes thicker and rounder, and the laser beam is irradiated from the peripheral side. heating section,
That is, the ion source spreads out in a ring shape. In other words, there is a problem that the state of the ion source changes over time.
ハ 目的
本発明は上述した状況に鑑み、イオン種を限定
されず、きわめて鋭く収束させることができ、か
つ経時的に安定したイオンビーム発生装置を提供
しようとするものである。C. Purpose In view of the above-mentioned situation, it is an object of the present invention to provide an ion beam generator that is capable of extremely sharply converging ion species without being limited and is stable over time.
ニ 構成
本発明イオン源装置は目的のイオン種の元素を
含有し、面状に展開されたターゲツトにレーザー
ビームを収束照射し、この照射点の位置を空間的
に固定し、照射点がターゲツト面を移動して行く
ようにターゲツトを移動させるようにして、上記
照射点からイオンを発生させる点に特徴を有す
る。D. Configuration The ion source device of the present invention contains elements of the desired ion species, irradiates a laser beam convergently onto a target that is spread out in a planar shape, fixes the position of this irradiation point spatially, and places the irradiation point on the target surface. This method is characterized in that ions are generated from the irradiation point by moving the target so as to move the target.
レーザービームは容易に数μｍのスポツト径に
収束させることができ、その場合の収束点のエネ
ルギー密度はきわめて高いものになるので、ター
ゲツトを構成している物質は直ちに気化原子化
し、更に相当部分の原子はイオン化してレーザー
ビーム照射点にはプラズマが形成される。そこで
イオン引出し電極を配置してこのプラズマからイ
オンを引出すことによりイオンビームを得るもの
である。本発明の場合、レーザービームの収束点
がターゲツトの表面を移動して行き、この収束点
がイオン源となるので、イオン源の形状は経時的
に一定したものとなり、ターゲツト面上で照射点
が移動しているので、イオン源物質の消耗による
イオン源輝度の低下もなく、経時的に安定したイ
オン源が得られる。 A laser beam can be easily focused to a spot diameter of several micrometers, and in this case, the energy density at the focused point is extremely high, so the material that makes up the target is immediately vaporized and atomized, and a considerable portion of the material is also vaporized. The atoms are ionized and plasma is formed at the laser beam irradiation point. Therefore, an ion extraction electrode is arranged to extract ions from this plasma to obtain an ion beam. In the case of the present invention, the convergence point of the laser beam moves on the surface of the target, and this convergence point becomes the ion source, so the shape of the ion source remains constant over time, and the irradiation point on the target surface remains constant. Since the ion source is moving, there is no reduction in ion source brightness due to consumption of the ion source material, and an ion source that is stable over time can be obtained.
ホ 実施例
図は本発明の一実施例装置を示す。１はターゲ
ツトで円筒形であり、回転せしめられると共に軸
方向に送られるようになつている。ターゲツト１
の表面には目的とするイオン種の元素の層が蒸着
によつて形成してある。この層は元素の単体で形
成されていることが望ましいが、化合物或は合金
のような混合物でもよいのである。２はレーザー
で例えばNd−YAGレーザーが用いられる。３は
レーザービームをターゲツト１表面の一点に収束
させるレンズで、レーザービームの収束点の径を
０−5μｍ程度まで小さくすることも可能である。
そしてターゲツト表面のレーザービーム照射点の
エネルギー密度は約1011Ｗ／cm2と云つた高密度に
することも比較的容易である。４はターゲツト１
と対向させて配置したイオン引出し及び加速電極
であり、５はマスフイルタで目的のイオン種のみ
を通過させる。６はイオンレンズであり、試料７
上にイオンビームを収束させる。ターゲツト１の
表面はレーザービームの照射点で蒸発して消耗し
て行くから回転させると共に軸方向に送つてレー
ザービーム照射点がターゲツト表面を螺旋状に移
動して行くようになつている。E. Embodiment The figure shows an apparatus according to an embodiment of the present invention. 1 is a cylindrical target, which is rotated and fed in the axial direction. Target 1
A layer of an element of the desired ionic species is formed on the surface by vapor deposition. This layer is preferably formed of a single element, but may also be a mixture such as a compound or an alloy. 2 is a laser, for example, a Nd-YAG laser. Reference numeral 3 denotes a lens for converging the laser beam onto one point on the surface of the target 1, and it is possible to reduce the diameter of the convergence point of the laser beam to about 0-5 μm.
It is also relatively easy to make the energy density of the laser beam irradiation point on the target surface as high as about 10 11 W/cm 2 . 4 is target 1
An ion extraction and acceleration electrode is placed opposite to the ion extraction and acceleration electrodes, and 5 is a mass filter that allows only the target ion species to pass through. 6 is an ion lens, and sample 7
Focus the ion beam on top. Since the surface of the target 1 is evaporated and consumed at the laser beam irradiation point, it is rotated and sent in the axial direction so that the laser beam irradiation point moves spirally on the target surface.
ヘ 効果
本発明によればレーザービームの収束点の位置
を空間的に固定し、レーザービームの照射点がタ
ーゲツト面を移動して行くようにしたので、レー
ザービームは常に新しいターゲツト面を照射して
いることになり、照射面積の変化とかイオン源物
質の濃度低下等によるイオン源の大きさとか輝度
の変化が起らず、経時的に安定した点状イオン源
が得られ、ターゲツトの寿命が長くできて、ター
ゲツト取換えの手数を軽減できる。またイオン発
生源がレーザービームを収束させた照射点である
から非常に小さく、従つて、このイオン源をイオ
ン光学系で更に縮小して試料面に投影することに
よつて、きわめて鮮鋭なイオン照射を行うことが
可能であり、またレーザービーム収束点の超高エ
ネルギー密度の空間によつてイオン化を行つてい
るので、イオン種が限定されない。Effects According to the present invention, the position of the convergence point of the laser beam is fixed spatially and the irradiation point of the laser beam moves on the target surface, so the laser beam always irradiates a new target surface. This means that the size and brightness of the ion source do not change due to changes in the irradiation area or decrease in the concentration of the ion source material, and a point ion source that is stable over time can be obtained, resulting in a long target life. This reduces the amount of time it takes to replace targets. Furthermore, since the ion source is an irradiation point made by converging a laser beam, it is very small. Therefore, by further reducing this ion source using an ion optical system and projecting it onto the sample surface, extremely sharp ion irradiation can be achieved. Furthermore, since ionization is performed in the ultra-high energy density space at the laser beam convergence point, the ion species are not limited.
図面は本発明の一実施例装置の要部側面図であ
る。
１……ターゲツト、２……レーザー、３……レ
ーザー光収束レンズ、４……イオン引出し加速電
極、５……マスフイルタ、６……イオン収束レン
ズ、７……試料。
The drawing is a side view of a main part of an apparatus according to an embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Target, 2...Laser, 3...Laser beam focusing lens, 4...Ion extraction acceleration electrode, 5...Mass filter, 6...Ion focusing lens, 7...Sample.
Claims (1)
その収束点の位置を固定し、イオン源物質を含有
したターゲツトの表面に上記レーザービームの収
束点が位置して、ターゲツト面上を移動するよう
にターゲツトを移動させる機構を設け、このター
ゲツトの上記レーザービーム照射点と対向させて
イオン引出し電極を配置したことを特徴とするイ
オンビーム発生装置。1 Focus the laser beam on one point in space,
A mechanism is provided to move the target so that the position of the convergence point is fixed and the convergence point of the laser beam is located on the surface of the target containing the ion source material and moves on the target surface. An ion beam generator characterized in that an ion extraction electrode is arranged to face a laser beam irradiation point.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58252132A JPS60146438A (en) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | Ion beam generation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58252132A JPS60146438A (en) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | Ion beam generation device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60146438A JPS60146438A (en) | 1985-08-02 |
| JPH0562420B2 true JPH0562420B2 (en) | 1993-09-08 |
Family
ID=17232920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58252132A Granted JPS60146438A (en) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | Ion beam generation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60146438A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0762990B2 (en) * | 1986-09-12 | 1995-07-05 | 株式会社島津製作所 | Sample surface analyzer |
| JPH0458441A (en) * | 1990-06-26 | 1992-02-25 | Japan Steel Works Ltd:The | Metal ion source |
| JP3413491B2 (en) * | 2000-08-10 | 2003-06-03 | 岡崎国立共同研究機構長 | Interface for mass spectrometry, mass spectrometer, and mass spectrometry method |
-
1983
- 1983-12-30 JP JP58252132A patent/JPS60146438A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60146438A (en) | 1985-08-02 |
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