JPS58178944A - イオン源 - Google Patents

イオン源

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JPS58178944A
JPS58178944A JP57061063A JP6106382A JPS58178944A JP S58178944 A JPS58178944 A JP S58178944A JP 57061063 A JP57061063 A JP 57061063A JP 6106382 A JP6106382 A JP 6106382A JP S58178944 A JPS58178944 A JP S58178944A
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JP
Japan
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ionized
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needle
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JP57061063A
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JPH0415574B2 (ja
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Toru Ishitani
亨 石谷
Hifumi Tamura
田村 一二三
Akira Shimase
朗 嶋瀬
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00Ion beam tubes
    • H01J27/02Ion sources; Ion guns
    • H01J27/26Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

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。

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。
液体金属イオン源は高11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4,0
88,919 )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、針状テップ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から成っている。イオン化すべ
き物質2のため部3′には、ヘアービン形状、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iM2のため部3′を通111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
に保った状態で針状チップ1の先端を十分に濡らし、こ
れに正の、又、こ扛と対向して設けた引出しt惨4に負
の高電圧會印加すると、その針状テップ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
液体金楓イオン源において、イオン源が安定に動作する
条件は、その針状チップ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となっ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・(ランスがと詐ることである。このイ
オン化すべき物質2の放出tに、引出すイオン電流値に
依存しており、−万、流入tは、イオン化すべき物*2
の粘性。
六回張力、針状テップ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
ランスはながなが摩りづらく、仮りに取扛ても許容条件
が非常に狭い場合が多く何らかの対策が望筐扛ていた。
したがって、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。
上記目的を達成するために本発明においては、針状に形
成場n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、溶融した物質で澗ら
さnた針状電極の先端に高電界を印加することによって
先端から物質のイオンを引き出すための引き員し電極と
からなる液体金属イオン源において、針状電極全ため部
から離間、  して設け、かつ、ため部から針状を極の
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丑似としている。
かかる本発明の特徴的な構成によってイオン化物質のた
め重力・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。
以下、本発明を図を用いて詳細に説明する。
はじめに、本発明の原理について説明する。針状テップ
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ップの先端
までの距離を真空容器壁の外側力・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。つ萱り、
この距離が長すぎる場合、液状のイオン化すべき物質の
ため部から針状チップの先端への流nは、特にイオン化
すべき物質の融点が鍋い場合や、針状チップの表面との
儒n性が悪い場合には、その流nが不安定となり、流扛
が途中でとき°n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、針状チップの先端で
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扛ず、イオン放出が停止する。
そこで、本発明では、イオン化すべき物質のため部から
針状チッ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iものである。
次に、本発明による液体金属イオン源の一実施例會第2
図を用いて説明する。初めにイオン化すべき物[2のた
め部3′となるモリブデン製の幅2■、厚さ50μm、
長さ25+wのリボン状シート3の中心に直径0.8−
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it電流導入端子、7にとりつけてヒーターを
形成する。
−7j、[1200μmのタングステン製の針状チップ
1會孔6に通し、その一端金電流導入端子8にとりつけ
て針状電極全形成する。ここでは、イオン化すべき物質
2の一例として金(融点1063C1用いた。イオン化
すべき物質2の友め部3′であるv字コーナに金を約8
0mgのせ、ためs3’ k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1100Cまで温
度を上げて金を液状にする。針状チップ1は電流導入端
子8にその一端が固足さn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nている。そして
、電流導入端子8は、金属板11に固定さ扛ており、そ
の高さは、真空容器壁10から立てら扛た4本の細目ネ
ジを切った金楓柱12に通しであるナツト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を液状に保った1筐、ため部3′のV字型コーナか
ら針状ランス1の先端1での距離Hを0.3w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
状チップ1の先端は、ため部3′の孔6からし、み出し
た液状イオン化物旬2中に没し、児全に濡扛る。その後
、貴び針状チップ1の先端をため部3′から約1.5簡
までつき出し、針状チップ1の先端に引出し電極4に対
して正の7〜8kvの電圧全印加するとイオン5の放出
が始まる。
この筐までは、イオン電流の変動率が約20〜50%/
10分と大きいが、再び、針状チップ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%71
0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nぞnの
電流値一対して針状テップ1を微動させ、その距離Hの
最適化を行なつ皮。この結果、この広範囲のイオンを流
値に対し、イオンを流の変動率を3〜15%/10分に
とどめることが可能となった。
以上述べた如く、イオン化すべき物質のため部から針状
チップの先端までの距離を可変にし得るチップ微動機構
を備えた本発明による液体金塊イオン源によって常に安
定したイオンビームが得らn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金達成できるようになっ
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t−用いて形成した例であるが、これはパ
イプ形状であってもコイル形状であっても同様な効果の
得ら扛ることが確認さnている。さらに、イオン化すべ
き物質として全以外の物質でも同様であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の液体金塊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・・・針状チップ、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・
・・を光導入端子、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′!fJ l@ ′¥J z  図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、針状に形成され次光端を有する電極と、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、上記溶
    融したイオン化すべき物質で濡らされた上記針状電極の
    先端に高電界を印加することによって上記針状電極の先
    端から上記イオン化すべき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、
    上記針状電極全上記ため部から離間して設け、かつ、上
    記ため部から上記針状電極の先端までの距離を可変にす
    る手段を設けてなることを特徴とする液体金属イオン源
JP57061063A 1982-04-14 1982-04-14 イオン源 Granted JPS58178944A (ja)

Priority Applications (4)

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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

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JPS58178944A true JPS58178944A (ja) 1983-10-20
JPH0415574B2 JPH0415574B2 (ja) 1992-03-18

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EP (1) EP0091777B1 (ja)
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EP0091777B1 (en) 1989-01-11
US4567398A (en) 1986-01-28
EP0091777A2 (en) 1983-10-19
DE3378943D1 (en) 1989-02-16
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