JPS61138444A - Ion source - Google Patents
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- JPS61138444A JPS61138444A JP25753284A JP25753284A JPS61138444A JP S61138444 A JPS61138444 A JP S61138444A JP 25753284 A JP25753284 A JP 25753284A JP 25753284 A JP25753284 A JP 25753284A JP S61138444 A JPS61138444 A JP S61138444A
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Classifications
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- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J27/26—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はイオンビーム形成用イオン源に係シ、特に反応
性の高いイオン源材料によシ安全かつ安定にイオンビー
ムを引き出すのに好適なイオン源に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an ion source for forming an ion beam, and in particular to an ion source suitable for safely and stably extracting an ion beam using a highly reactive ion source material. Regarding the source.
従来の装置は特開昭５８−７３９４８号に記載のような
液体金属イオン源があげられる。この装置ではイオン源
原料である反応性金属をアンプルの中に入れ、これを真
空中で割シ、反応性金属を溶融状態にしてキャピラリに
供給し、キャピラリ先端部よシ突出するエミッタチップ
に供給して、次にこのエミッタチップと引き出し電極の
間に強い電界を印加し、エミッタチップ先端よシミ界蒸
発機構によ）イオンビームを取シ出している。A conventional device is a liquid metal ion source as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 73948/1983. In this device, the reactive metal, which is the raw material for the ion source, is placed in an ampoule, which is split in vacuum, and the reactive metal is molten and supplied to the capillary, and then to the emitter tip that protrudes from the tip of the capillary. Then, a strong electric field is applied between the emitter tip and the extraction electrode, and an ion beam is extracted from the tip of the emitter tip using the stain field evaporation mechanism.
この従来法では、キャピラリに供給されるイオン源原料
の制御が難しく、たとえば供給過剰となシキャビラリと
エミッタチップ先端よシイオン源原料が濡出するという
事故が起り、イオン源が動作不能となることがおる。With this conventional method, it is difficult to control the ion source material supplied to the capillary, and accidents may occur, such as oversupply and the ion source material leaking out from the capillary and the tip of the emitter tip, rendering the ion source inoperable. is.
本発明の目的は、イオン源原料である反応性金属を空気
と接触させることなくイオン放出部に供給し、かつイオ
ン放出部への供給量を制御することにより、安全かつ安
定にイオンビームを発生させることができるイオン源を
提供することにある。The purpose of the present invention is to safely and stably generate an ion beam by supplying the reactive metal, which is the raw material of the ion source, to the ion emitting section without contacting it with air, and by controlling the amount of supply to the ion emitting section. The objective is to provide an ion source that can
本発明の目的を達成するためイオン放出部とは別の室で
反応性金属のアンプルを真空排気後、これを割り、この
室もしくはイオン放出部までの経路で反応性金属を蒸発
させ、蒸気の状態でイオン放出部に供給し、温度制御に
より蒸発量を制御することによってイオン放出部への供
給量を制御する。In order to achieve the purpose of the present invention, an ampoule of reactive metal is evacuated in a chamber separate from the ion emitting section, then broken, and the reactive metal is evaporated in this chamber or on the path to the ion emitting section, and vaporized. The ion emitter is supplied to the ion emitter in the same state, and the amount of evaporation is controlled by temperature control, thereby controlling the amount of supply to the ion emitter.
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
はじめに液体金属イオン源における実施例を示す。First, an example of a liquid metal ion source will be shown.
第１図はイオン源をセツティングした状態を示し第２図
は反応性金属のアンプルを割り、イオン源を動作させイ
オンビームを引き出している状態を示している。このイ
オン源は、反応性金属のアンプル１、このアンプルを収
容し、アンプルを割ることのできる室２、この呈の加熱
用ヒータ３、イオン源原料の供給路４、キャピラリ５、
キャピラリ加熱用ヒータ６、エミッタチップ７、引き出
し電極８よυ構成されている。FIG. 1 shows the state in which the ion source is set up, and FIG. 2 shows the state in which the reactive metal ampoule is broken and the ion source is operated to extract the ion beam. This ion source includes a reactive metal ampoule 1, a chamber 2 that accommodates the ampoule and can break the ampoule, a heater 3 for heating the same, a supply path 4 for the ion source raw material, a capillary 5,
It is composed of a capillary heater 6, an emitter chip 7, and an extraction electrode 8.
反応性金属にＣＩ＋を用いたときの操作手順は次の通シ
である。先ずキャピラリ加熱用ヒータ６によシ、キャピ
ラリとエミッタチップ７を約５００にしておく、次に第
２図のようにＣｓアンプルを一割る。そして、アンプル
収容室２を約１ｏｏｃにしてＣｓを蒸発させ、Ｃ８をキ
ャピラリ５まで供給する。Ｃｓがエミッタチップ７の先
端まで供給された後、引き出し電極８にイオン引き出し
電圧を印加し、電界放出イオンを引き出す。キャピラリ
５への０８の供給量はアンプル収容室の加熱用ヒータ３
によってＣＩの蒸発量を制御することによって調節した
。この結果、安定し九〇ｓイオンビームを得ることがで
き、このイオン源を二次イオン質量分析計の一次イオン
源として用いた結果、安定した分析が行なえ、本発明の
有効性が実証できた。The operating procedure when using CI+ as the reactive metal is as follows. First, the heater 6 for heating the capillary is turned on, and the capillary and emitter chip 7 are set to about 500 ml. Next, the Cs ampoule is divided into 10 parts as shown in FIG. Then, the ampoule storage chamber 2 is set to about 100 oc, Cs is evaporated, and C8 is supplied to the capillary 5. After Cs is supplied to the tip of the emitter tip 7, an ion extraction voltage is applied to the extraction electrode 8 to extract field emitted ions. The amount of 08 supplied to the capillary 5 is determined by the heater 3 in the ampoule storage chamber.
It was adjusted by controlling the amount of CI evaporation. As a result, we were able to obtain a stable ion beam for 90 seconds, and when this ion source was used as the primary ion source of a secondary ion mass spectrometer, stable analysis was performed, demonstrating the effectiveness of the present invention. .
次に第３図により表面電離型のイオン源における実施例
を示す。このイオン源は、反応性金属のアンプル１、こ
のアンプルを収容し、アンプルを割ることのできる室２
、この室の加熱用ヒータ３、イオン源材料の供給路４、
イオン源材料を溜めるリザーバ１０、多孔質エミッタ１
１、フィラメント１２、引き出し電極１３などにより構
成されている。Next, FIG. 3 shows an embodiment of a surface ionization type ion source. The ion source consists of an ampoule 1 of reactive metal, a chamber 2 containing the ampoule and capable of breaking the ampoule.
, a heater 3 for heating this chamber, a supply path 4 for ion source material,
Reservoir 10 for storing ion source material, porous emitter 1
1, a filament 12, an extraction electrode 13, etc.
反応性金属にＣＢを用いたときの操作手順は次の通りで
ある。先ずＣＩ！アンプルを割り、アンプル収容室２を
約１００ＣにしてＣｓを蒸発させ、Ｃｓｋリザーバ１０
まで供給する。フィラメント１２を加熱し、電子放出状
態に保ち、フィラメント１２とエミッタ１１との間に電
子加速電圧を印加し、エミッタ１１を電子衝撃により約
１０００Ｃに加熱する。これによりＣＢを気化させ、エ
ミッタ１１の表面に供給し、表面より表面電離機構によ
りイオンとして放出させる。放出したイオンに、引き出
し電極１３のつくる電界によりイオンビームとして引き
出される。このイオン源を二次イオン質量分析計の一次
イオン源として用いた結果、安定した分析が行なえ、本
発明の有効性が実証できた。The operating procedure when CB is used as the reactive metal is as follows. First of all, CI! Break the ampoule, heat the ampoule storage chamber 2 to about 100C, evaporate the Cs, and add the Csk reservoir 10
supply up to. The filament 12 is heated and kept in an electron emitting state, an electron acceleration voltage is applied between the filament 12 and the emitter 11, and the emitter 11 is heated to about 1000 C by electron bombardment. As a result, CB is vaporized, supplied to the surface of the emitter 11, and emitted as ions from the surface by a surface ionization mechanism. The emitted ions are extracted as an ion beam by the electric field created by the extraction electrode 13. When this ion source was used as a primary ion source in a secondary ion mass spectrometer, stable analysis could be performed, demonstrating the effectiveness of the present invention.
なおアンプル収容室の加熱手段およびイオン放出部の加
熱手段は、抵抗加熱、赤外線加熱、マイクロ波を用いた
加熱法など、所望の温度に加熱できるものでよい。The heating means for the ampoule storage chamber and the heating means for the ion emitting section may be any heating method capable of heating to a desired temperature, such as resistance heating, infrared heating, or heating using microwaves.
また上述の実施例ではイオン源原料を蒸発させるのに、
アンプルに入れたまま行なったが、イオン放出部までの
少なくとの一ケ所にイオン源原料を溜めることができ、
かつ蒸発させることができる機構を設け、ここで蒸発量
を制御してイオン放出部にイオン源原料を供給してもよ
い。Furthermore, in the above embodiment, in order to evaporate the ion source raw material,
The ion source material was used in the ampoule, but the ion source material could be stored in at least one place up to the ion emitting part.
In addition, a mechanism capable of evaporating the ion source material may be provided, and the ion source material may be supplied to the ion emitting section by controlling the amount of evaporation.
また上述の実施例では応用例として、二次イオン質量分
析計の一次イオン源をあげたが、他の応用例として、イ
オン打ち込み、イオンビーム加エイオンビーム露光など
があり、一般のイオン源に応用可能である。In addition, in the above embodiment, the primary ion source of a secondary ion mass spectrometer was cited as an application example, but other application examples include ion implantation, ion beam processing, and ion beam exposure, and can be applied to general ion sources. It is possible.
本発明によれば、イオン源原料である反応性金属を安全
かつ簡便にイオン源に供給することができ、イオン源原
料を蒸気にして、イオン放出部に供給するため、この蒸
気の量を制御することによってイオン放出部へのイオン
源原料の供給量が制御できるため、安定したイオン放出
を得ることができる。また反応性金属のアンプルを容量
の大きいものを選べば、イオン源の長寿命化が計られる
など優れた効果を有する。また本発明は、液体金属イオ
ン源、表面電離型のイオン源など幅広く応用できる特徴
を有する。According to the present invention, the reactive metal that is the ion source raw material can be safely and easily supplied to the ion source, and since the ion source raw material is converted into steam and supplied to the ion emitting section, the amount of this steam is controlled. By doing so, the amount of ion source raw material supplied to the ion emitting section can be controlled, so that stable ion ejection can be obtained. Furthermore, if a reactive metal ampoule with a large capacity is selected, it has excellent effects such as prolonging the life of the ion source. Further, the present invention has a feature that it can be widely applied to liquid metal ion sources, surface ionization type ion sources, etc.
第１図は本発明の一実施例のイオン源を液体金属イオン
源に応用した場合のセツティングした状態の断面図、第
２図は、第１図の実施例のアンプルを割シ動作状態とし
たときの断面図、第３図は表面電離型のイオン源に応用
した場合のイオン源の断面図である。
１・・・反応性金属のアンプル、２・・・アンプルを収
容しアンプルを割る室、３・・・加熱用ヒータ、４・・
・供給路、５・・・キャピラリ、６・・・キャピラリ加
熱用ヒータ、７・・・エミッタチップ、８・・・引き出
し電極、９・・・イオンビーム、１０・・・リザーバ、
１１・・・多孔質エミッタ、１２・・・フィラメント、
１３・・・引き出冨１図
罵 Ｚ 図
第３図FIG. 1 is a cross-sectional view of the ion source according to an embodiment of the present invention in a set state when applied to a liquid metal ion source, and FIG. 2 is a sectional view of the ampoule according to the embodiment of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the ion source when applied to a surface ionization type ion source. 1... Ampoule of reactive metal, 2... Chamber for storing and breaking the ampoule, 3... Heater for heating, 4...
- Supply path, 5... Capillary, 6... Capillary heating heater, 7... Emitter chip, 8... Extraction electrode, 9... Ion beam, 10... Reservoir,
11... Porous emitter, 12... Filament,
13...Drawer 1 Figure Z Figure 3
Claims (1)
り成るイオン源において、反応性金属のアンプルを真空
中で割る機構と、反応性金属を蒸気の状態にしてイオン
放出機構まで供給するために上記アンプルを収容する室
もしくはこの室とイオン放出機構までの経路の少なくと
も一カ所を加熱する手段を設けたことを特徴とするイオ
ン源。In an ion source consisting of a chamber containing a reactive metal ampoule and an ion ejection mechanism, a mechanism for breaking the reactive metal ampoule in a vacuum, and the above-mentioned mechanism for supplying the reactive metal in a vapor state to the ion ejection mechanism are provided. An ion source characterized by being provided with means for heating a chamber that accommodates an ampoule or at least one portion of a path between this chamber and an ion emitting mechanism.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25753284A JPS61138444A (en) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | Ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25753284A JPS61138444A (en) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | Ion source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61138444A true JPS61138444A (en) | 1986-06-25 |
Family
ID=17307592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25753284A Pending JPS61138444A (en) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | Ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61138444A (en) |
-
1984
- 1984-12-07 JP JP25753284A patent/JPS61138444A/en active Pending
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