JPS59160941A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
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- JPS59160941A JPS59160941A JP2704684A JP2704684A JPS59160941A JP S59160941 A JPS59160941 A JP S59160941A JP 2704684 A JP2704684 A JP 2704684A JP 2704684 A JP2704684 A JP 2704684A JP S59160941 A JPS59160941 A JP S59160941A
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- Japan
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- electrode
- ion
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- ionization
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-
- 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)
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】
本発明は高輝度の金属成分イオンビームを引き出すだめ
のイオン源に関するものである。
のイオン源に関するものである。
最近、イオンビームを利用したサブミクロン計測および
加工が微細構造製作技術分野に広く使われるようになっ
てきた。このような応用分野に対して、現在主としてデ
ーオプラズマトロン型イオン源が利用さｎている。
加工が微細構造製作技術分野に広く使われるようになっ
てきた。このような応用分野に対して、現在主としてデ
ーオプラズマトロン型イオン源が利用さｎている。
第１図に従来のテーオプラズマトロン型イオン源の原理
構成を示す。従来、イオン源は、ホロカソード１．中間
電極２、アノード３、引出電極４、マグネツト５、放電
安定化抵抗６、放電々源７および加速′電源８より構成
されている。
構成を示す。従来、イオン源は、ホロカソード１．中間
電極２、アノード３、引出電極４、マグネツト５、放電
安定化抵抗６、放電々源７および加速′電源８より構成
されている。
動作原理は１次の通りである。先ずイオン源部（１，２
，３および４）を高真空に排気し、次にカソード１、中
間電極２、アノード３のつくる空間に取り出すイオン種
に相当するガスを導入し、放電々源７により、カソード
１とアノード３の間に電圧を印加し、放電を発生させ、
この空間にプラズマを生成させる。中間電極２とアノー
ド３との間にマグネットＳにより軸方向磁場が印加して
あり、こｒによりプラズマがピンチさ几、高密度化され
る。最後に加速電源８により、引出し電極４とアノード
３の間にイオン引出し電圧を印加し、イオンビーム９を
４又り出す。この場合、イ万ン源の大きさは、アノード
３の孔径により定捷る。
，３および４）を高真空に排気し、次にカソード１、中
間電極２、アノード３のつくる空間に取り出すイオン種
に相当するガスを導入し、放電々源７により、カソード
１とアノード３の間に電圧を印加し、放電を発生させ、
この空間にプラズマを生成させる。中間電極２とアノー
ド３との間にマグネットＳにより軸方向磁場が印加して
あり、こｒによりプラズマがピンチさ几、高密度化され
る。最後に加速電源８により、引出し電極４とアノード
３の間にイオン引出し電圧を印加し、イオンビーム９を
４又り出す。この場合、イ万ン源の大きさは、アノード
３の孔径により定捷る。
従来のイオン源の欠点は次の通りである。
（１） イオン源としての輝吸（Ａ／ｃｍ２Ｓｒ）が
低い。
低い。
（２）、イオン源としての光源の大きさが大きい。
（３）高温に加熱することが因難なためイオン種に制限
がある。
がある。
（４）単一金属イオン種の取り出しが内錐である。
上記欠点（１）の輝度ｔは、１ （ｌ Ｏ〜２００ Ａ
／ｃｍ２・Ｓｌ’程度であり、この値は本質的な限界値
を示しており数音の余地かない。欠点（２）（ζ、アノ
ード（３）の孔径の機械加工哨度（能力）により定まり
、１００μｍｎが限界となる。従来のイオン源では、ガ
ス放電を利用しているので、取す出せるイオン種に制限
がある。欠点（３）は、この理由による。欠点（４）は
従来のガス放電では、混合ガスを利用することが多く１
元系イオンの他にクラスタイオンや分子イオンが混入す
る。したがってイオン源として利用する場合には質重分
離が必要になる。
／ｃｍ２・Ｓｌ’程度であり、この値は本質的な限界値
を示しており数音の余地かない。欠点（２）（ζ、アノ
ード（３）の孔径の機械加工哨度（能力）により定まり
、１００μｍｎが限界となる。従来のイオン源では、ガ
ス放電を利用しているので、取す出せるイオン種に制限
がある。欠点（３）は、この理由による。欠点（４）は
従来のガス放電では、混合ガスを利用することが多く１
元系イオンの他にクラスタイオンや分子イオンが混入す
る。したがってイオン源として利用する場合には質重分
離が必要になる。
従って１本発明の目的は、上記従来のイオン源の欠点を
除去した高性能なイオン源を提供することにある。
除去した高性能なイオン源を提供することにある。
本発明の特徴は、イオン化すべき特質またはそれを担持
した物に電子線を照射することによって前記物質ライオ
ン化するイオン源にある。イオン源材料としては、金属
および化合物のすべてが対象となる。
した物に電子線を照射することによって前記物質ライオ
ン化するイオン源にある。イオン源材料としては、金属
および化合物のすべてが対象となる。
以下に実施例の詳細について述べる。
第２図に本発明の第１の実施例を示す。こｎは仕事関数
の大きい材料（例えばＷ、Ｍｏ、Ｔａ。
の大きい材料（例えばＷ、Ｍｏ、Ｔａ。
ｌｒ、Ｎｂ）を斜状構造に成形し、先端を電子衝撃によ
り加熱し、針の先端に付着しているイオン源材料による
イオンビームを取シ出すものである。
り加熱し、針の先端に付着しているイオン源材料による
イオンビームを取シ出すものである。
本イオン源は、針状電極１４を上下に移動させるための
微動機構を備えた可動棒１１．支え１２゜可動棒１１を
可動させるためのベロー１３．イオン源材料１５を入扛
る容器１６１軍子銃電極１７区子銃フィラメント１８．
イオン引出し７電＋１０フィラメント冨諒２２．゛重子
加速電源２３およびイオン加速電源２４により構成さ扛
ている。
微動機構を備えた可動棒１１．支え１２゜可動棒１１を
可動させるためのベロー１３．イオン源材料１５を入扛
る容器１６１軍子銃電極１７区子銃フィラメント１８．
イオン引出し７電＋１０フィラメント冨諒２２．゛重子
加速電源２３およびイオン加速電源２４により構成さ扛
ている。
本イオン源の動作原理は次の通りである。先ずネジ機構
をもつ可動棒とベローズ１３により、針状電極Ｉ４を容
器１６のＩＭの孔にしっかり押しつけた状態で硝酸セシ
ウム（Ｃｓ Ｎ Ｏ３）、硝酸セシウム（Ｃ８□５０４
）、塩化セシウム（Ｃ８Ｃ１）。
をもつ可動棒とベローズ１３により、針状電極Ｉ４を容
器１６のＩＭの孔にしっかり押しつけた状態で硝酸セシ
ウム（Ｃｓ Ｎ Ｏ３）、硝酸セシウム（Ｃ８□５０４
）、塩化セシウム（Ｃ８Ｃ１）。
セシウム（Ｃ８）、ガリウム（Ｕａ）、バリウム（Ｂ
）などのイオン源材料１５を容器１６に入ｎ、フィラ
メント１８をフィラメント電源２２により、約２７００
’０に加熱し、電子加速電圧源２３により徐々に供給
する。こｎにより針状電極１４を電子衝撃により加熱し
、イオン源材料１５の一部（針状′電極１４の近傍）を
溶融状態に保つ。
）などのイオン源材料１５を容器１６に入ｎ、フィラ
メント１８をフィラメント電源２２により、約２７００
’０に加熱し、電子加速電圧源２３により徐々に供給
する。こｎにより針状電極１４を電子衝撃により加熱し
、イオン源材料１５の一部（針状′電極１４の近傍）を
溶融状態に保つ。
次にイオン加速電源２４を働かせ、イオン”’［（ｆＬ
１９を測定しながら針状電極１４を上部に微動させ、
溶融したイオン源材料１５を針状電極１４の先端に供給
する。針状電極１４は、第２図に示すように、実効的に
熱効果を高めるために針状の先端近傍に細いくび、：ｎ
２０を入れ、熱抵抗を大きくしている。針状電極１４の
先端に供給さｆしたイオン源材料１５のイオン化は、熱
醒離、電界電離および成子衝撃電離の重畳効果によって
行なう。
１９を測定しながら針状電極１４を上部に微動させ、
溶融したイオン源材料１５を針状電極１４の先端に供給
する。針状電極１４は、第２図に示すように、実効的に
熱効果を高めるために針状の先端近傍に細いくび、：ｎ
２０を入れ、熱抵抗を大きくしている。針状電極１４の
先端に供給さｆしたイオン源材料１５のイオン化は、熱
醒離、電界電離および成子衝撃電離の重畳効果によって
行なう。
取り出しうるイオン量は、イオン加速電圧２４゜フィラ
メント電流巧よび針状電極１４の先端形状などにより制
御できるが、針状電極１４の先端の曲率半径を３０μｍ
にした場合、上記のＣ，ＣＩ、Ｃ３Ｎｏ３およびＣ８２
ｓｏ４ｔどテ３ Ｑ ＯμＡを安定に取り出すことがで
きた。このｉ直は、点イオン源としては、サイズが従来
の１／１０に幅小され、亀！＆密度が約１００倍に向上
するものである。
メント電流巧よび針状電極１４の先端形状などにより制
御できるが、針状電極１４の先端の曲率半径を３０μｍ
にした場合、上記のＣ，ＣＩ、Ｃ３Ｎｏ３およびＣ８２
ｓｏ４ｔどテ３ Ｑ ＯμＡを安定に取り出すことがで
きた。このｉ直は、点イオン源としては、サイズが従来
の１／１０に幅小され、亀！＆密度が約１００倍に向上
するものである。
次に４２の実施例を述べる。第３図に本発明のもう１つ
のイオン源の原理および構成を示す。イオン源は、イオ
ン源材料１５のハウジング２６全上下させる微動機構を
備えた可動棒１１．支え（真空障壁）１２、ベローズ１
３、イオン源材料１５、タングステンメツシー２５．電
子銃電極１７．゛電子銃フィラメント１８、イオン引出
し電極１０．フィラメント電源２２、電子加速電源２３
２よびイオン加速電源２４より、構成されている。
のイオン源の原理および構成を示す。イオン源は、イオ
ン源材料１５のハウジング２６全上下させる微動機構を
備えた可動棒１１．支え（真空障壁）１２、ベローズ１
３、イオン源材料１５、タングステンメツシー２５．電
子銃電極１７．゛電子銃フィラメント１８、イオン引出
し電極１０．フィラメント電源２２、電子加速電源２３
２よびイオン加速電源２４より、構成されている。
動作原理は、前記した第１の実施例とほぼ同じであり、
異なっているところのみ記す。先ずイオン源材料１５を
担持したメツシー２５は、仕事関数の高い材料（本実施
例ではＷをΔ１」用）で作られており、電子線２９の照
射により力ロ熱される。その結果イオン源濁料１５は溶
融し、タングステンメツシー２５をぬらす。イオン化は
、加熱による表面電離機構、電界放出機構および電子衝
撃機構の重畳効果により達成さｎる。
異なっているところのみ記す。先ずイオン源材料１５を
担持したメツシー２５は、仕事関数の高い材料（本実施
例ではＷをΔ１」用）で作られており、電子線２９の照
射により力ロ熱される。その結果イオン源濁料１５は溶
融し、タングステンメツシー２５をぬらす。イオン化は
、加熱による表面電離機構、電界放出機構および電子衝
撃機構の重畳効果により達成さｎる。
取り出すイオン′亀流１９は、イオン放出ＵＩｆＪ槓。
イオン源材料１５．イオン引出し電圧およびタングステ
ンメツシー２５の温度に依存するが、イオン源材料１５
：Ｃ３Ｃｚ、 イオン放出面積：０．０４０ｍ２、イオ
ン引出し′区圧：１０ｋＶ、タングステンメ、Ｊ／−２
５の温度： １２００°０の条件で、イオノ′成流１９
として５００μＡが得ら扛た。
ンメツシー２５の温度に依存するが、イオン源材料１５
：Ｃ３Ｃｚ、 イオン放出面積：０．０４０ｍ２、イオ
ン引出し′区圧：１０ｋＶ、タングステンメ、Ｊ／−２
５の温度： １２００°０の条件で、イオノ′成流１９
として５００μＡが得ら扛た。
第３の実施ｖ１について述べる。このイオン源はイオン
化すべきイオン源材料と成極が同一材料で構成さ扛てい
る０第４図に本イオン源の実施例を示す。イオン源材料
１５の移動機構１１、ｒ２゜１３、′電子銃１７．１８
および引出し電極１０゜その他電源類２２．２３，２４
は、第１、第２の実施例と共通なのでここでは省略する
。本イオン源では、イオン源材料１５を電子線２９によ
シ衝嘱し、加熱溶融させ、その先端に電子銃電極１７お
よびイオン引出し電極】０に印加さ扛るイオン引出し電
界により、イオン源材料１５によるイオン１９を取り出
す。この場合、イオン化は、電界電離と電子衝撃電離の
二つの効果が重畳される。
化すべきイオン源材料と成極が同一材料で構成さ扛てい
る０第４図に本イオン源の実施例を示す。イオン源材料
１５の移動機構１１、ｒ２゜１３、′電子銃１７．１８
および引出し電極１０゜その他電源類２２．２３，２４
は、第１、第２の実施例と共通なのでここでは省略する
。本イオン源では、イオン源材料１５を電子線２９によ
シ衝嘱し、加熱溶融させ、その先端に電子銃電極１７お
よびイオン引出し電極】０に印加さ扛るイオン引出し電
界により、イオン源材料１５によるイオン１９を取り出
す。この場合、イオン化は、電界電離と電子衝撃電離の
二つの効果が重畳される。
以上部べたｊ口＜ 、本発明によるイオン源は１次のよ
うな特徴をもつものである。
うな特徴をもつものである。
（１）取り出すイオン踵に制限がなく、任意イオン棟が
取り出せる。 − （２）輝度の高い点イオン源ができる。
取り出せる。 − （２）輝度の高い点イオン源ができる。
（３）電子線衝撃によ扛ばイオン化すべき物質を高温に
加熱でき乙ので、単一元素イオンの取り出しができ、質
量分離などの手段が必要ない０
加熱でき乙ので、単一元素イオンの取り出しができ、質
量分離などの手段が必要ない０
渠１図は従来のイオン源の基本講成図、第２〜第４図は
そｎぞｎ本発明によるイオン源の基本構成図である。 １０・引出し砥甑、１１ ・可動棒、１２ 叉え。 １３ ベロー、１４・・針状電極、１５・・イオン源材
料、１６ ・容器、＋７・・・−子銃電適、１８・・電
子銃フィラメント、１９・・イオンビーム、２２・・フ
ィラメント電源、２３・・電子加速電源、２４ ・イオ
ン加速電源、２０ くびれ、２５ メツシー電ｊ’＠、
２６ ・ノ・ウジング、２９・・電子線。 第１図 第７図 １図
そｎぞｎ本発明によるイオン源の基本構成図である。 １０・引出し砥甑、１１ ・可動棒、１２ 叉え。 １３ ベロー、１４・・針状電極、１５・・イオン源材
料、１６ ・容器、＋７・・・−子銃電適、１８・・電
子銃フィラメント、１９・・イオンビーム、２２・・フ
ィラメント電源、２３・・電子加速電源、２４ ・イオ
ン加速電源、２０ くびれ、２５ メツシー電ｊ’＠、
２６ ・ノ・ウジング、２９・・電子線。 第１図 第７図 １図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ イオン化すべき物質またはそ扛を担持した物に電子
線を照射することにより前記物質をイオン化することを
特徴とするイオン源。 ２ 前記イオン化すべき物質を担持する物は針状電極で
あ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。 ３ 前記針状電極はイオン化物質の担持竜を調整できる
ように移動可能であることを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載のイオン源。 ４ 前記針状電極は先端近傍において細くなっているこ
とを特徴とする特許請求の１．包囲第２項記載のイオン
源。 ５ 前記イオン化すべき物質−を担持する物は金属メツ
シーであ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。 ６、前記Ｚオン化すべき物質によってイオンビーム発生
部を形成した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 (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2704684A JPS59160941A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2704684A JPS59160941A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | イオン源 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3550487A Division JPS62188127A (ja) | 1987-02-20 | 1987-02-20 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59160941A true JPS59160941A (ja) | 1984-09-11 |
| JPS6363105B2 JPS6363105B2 (ja) | 1988-12-06 |
Family
ID=12210127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2704684A Granted JPS59160941A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59160941A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4760262A (en) * | 1987-05-12 | 1988-07-26 | Eaton Corporation | Ion source |
| JP2003524182A (ja) * | 2000-02-25 | 2003-08-12 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 基板の断面の画像化装置 |
| JP2007523444A (ja) * | 2003-10-17 | 2007-08-16 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 帯電粒子抽出デバイスおよびその設計方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5035435U (ja) * | 1973-08-02 | 1975-04-15 | ||
| JPS527791A (en) * | 1975-07-08 | 1977-01-21 | Masanori Komuro | Ion generator |
| JPS52150688A (en) * | 1976-06-09 | 1977-12-14 | Hitachi Ltd | Solid ion source |
-
1984
- 1984-02-17 JP JP2704684A patent/JPS59160941A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5035435U (ja) * | 1973-08-02 | 1975-04-15 | ||
| JPS527791A (en) * | 1975-07-08 | 1977-01-21 | Masanori Komuro | Ion generator |
| JPS52150688A (en) * | 1976-06-09 | 1977-12-14 | Hitachi Ltd | Solid ion source |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4760262A (en) * | 1987-05-12 | 1988-07-26 | Eaton Corporation | Ion source |
| JP2003524182A (ja) * | 2000-02-25 | 2003-08-12 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 基板の断面の画像化装置 |
| JP4932117B2 (ja) * | 2000-02-25 | 2012-05-16 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 基板の断面の画像化装置 |
| JP2007523444A (ja) * | 2003-10-17 | 2007-08-16 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 帯電粒子抽出デバイスおよびその設計方法 |
| US7872242B2 (en) | 2003-10-17 | 2011-01-18 | Fei Company | Charged particle extraction device and method of design there for |
| JP4913599B2 (ja) * | 2003-10-17 | 2012-04-11 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 帯電粒子抽出デバイスおよびその設計方法 |
| US8405043B2 (en) | 2003-10-17 | 2013-03-26 | Fei Company | Charged particle extraction device and method of design there for |
| US8653474B2 (en) | 2003-10-17 | 2014-02-18 | Fei Company | Charged particle extraction device and method of design there for |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6363105B2 (ja) | 1988-12-06 |
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