JPS61214330A - Liquid metal ion source - Google Patents
Liquid metal ion sourceInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
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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、微細なイオン打込み、イオン露光、イオン加
工などに用いられるイオンマイクロビーム装置のイオン
源において、特に、イオンを安定に長時間引出せる液体
金属イオン源に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention is an ion source for an ion microbeam device used for fine ion implantation, ion exposure, ion processing, etc. Relating to liquid metal ion sources.
従来の液体金属イオン源の基本構成の一例は、ジャーナ
ル バキューム サイエンス アンドテクノロジー(J
、Vac、Sci、Technol、) AZ(198
2)1365に記載のようになっており、それを第1図
に示し、動作原理を説明する。イオン化すべき物質1を
ヒータ2により加熱溶融し、エミッター3の先端に供給
する。エミッター3と引出し電極4との間には数kVの
高電圧をかけ、エミッター先端に強電界を印加し、そこ
からイオン化すべき物質を電界蒸発によりイオン5とし
て引出す、イオン源としては長時間、安定して目的とす
るイオンビームを引出せることが重要である。An example of the basic configuration of a conventional liquid metal ion source is published in the journal Vacuum Science and Technology (J
, Vac, Sci, Technol, ) AZ (198
2) It is as described in 1365, which is shown in FIG. 1, and the principle of operation will be explained. A substance 1 to be ionized is heated and melted by a heater 2 and supplied to the tip of an emitter 3. A high voltage of several kV is applied between the emitter 3 and the extraction electrode 4, a strong electric field is applied to the tip of the emitter, and the substance to be ionized is extracted from there as ions 5 by field evaporation. It is important to be able to stably extract the desired ion beam.
本従来例では、溶融イオン化物質物の蒸気圧が高い場合
、イオン化物質の露出している表面積の割□合が多く、
そこからのイオン化物質の蒸発のため、イオン源寿命が
短かくなったり、又、蒸発物質によるイオン源を構成し
ている電極間の絶縁体上への蒸着により、電気絶縁性が
劣化し、イオンビームの不安定性を引き起すなどの問題
点があった。In this conventional example, when the vapor pressure of the molten ionized substance is high, the proportion of the exposed surface area of the ionized substance is large;
The ion source life is shortened due to the evaporation of ionized substances from the ion source, and the electrical insulation deteriorates due to the evaporated substances depositing on the insulator between the electrodes that make up the ion source. There were problems such as the instability of the beam.
本発明の目的は、イオン放出特性の極めて安定な、信頼
性の高い液体金属イオン源を提供することにある。An object of the present invention is to provide a highly reliable liquid metal ion source with extremely stable ion emission characteristics.
上記目的を達成するために本発明においては、イオン化
すべき物質を溶融して保持する溜め部と、この溜め部か
ら供給される上記溶融イオン化物質のイオンをその先端
から放射するように配置されるエミッターと、このエミ
ッターとの間に高電界を印加してエミッター先端からイ
オンを引出す引出し電極とから構成される液体金属イオ
ン源において、針状エミッターがイオン化物質の溜め部
であるパイプの中を通っており、該パイプは通電加熱型
のヒータに接触固定されていることを特徴としている。In order to achieve the above object, the present invention includes a reservoir section that melts and holds a substance to be ionized, and a reservoir section that is arranged so as to emit ions of the molten ionized substance supplied from the reservoir section from its tip. In a liquid metal ion source consisting of an emitter and an extraction electrode that applies a high electric field between the emitter and extracts ions from the emitter tip, the needle-shaped emitter passes through a pipe that is a reservoir of ionized substances. The pipe is characterized in that it is fixed in contact with an electrical heating type heater.
以下、本発明の一実施例を第2図により説明する。本実
施例におけるイオン化物質は金である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The ionizable substance in this example is gold.
金の融点は1063℃、その温度での蒸気圧は約2×1
0−”Paである。エミッター3は直径0.4 amの
タングステン線材から針状加工したもので、先端の針状
部の曲率半径は数μmである。イオン化物質のため部1
2は外径1.5 amφ、肉厚50um、長さ5mmの
タンタルのパイプからできており、そのエミッター根元
側の端面部には長さ2mmの4分割のスリットが入れら
れ、その部分は漏斗状に拡げられている。この漏斗状の
拡がりは、0.3〜1m11の塊状のイオン化物質の補
給を容易にするために設けたものである。パイプ状溜め
部12は、通電加熱型ヒータ2にバインダーの入ったア
ルミナ粉末13で接触固定される。ヒータ2は、本実施
例では長さ約0.5 mm、幅2.5 va腫のカーボ
ン材からなる板状ヒータである。真空中で約60Wの電
力を加熱電源9よりヒータ2に与えることにより、溜め
部12を約1100℃に加熱でき、イオン化物質1を溶
融状態に保つことができる。溶融イオン化物質で十分に
濡れたエミッター先端からは、引出し電極4に引出し電
源10よりエミッター3に対して負の電位−5〜−9k
V印加することによりイオンビーム5を引出すことがで
きる。The melting point of gold is 1063℃, and the vapor pressure at that temperature is approximately 2×1
0-''Pa.The emitter 3 is made into a needle-shaped tungsten wire with a diameter of 0.4 am, and the radius of curvature of the needle-like part at the tip is several μm.
2 is made of a tantalum pipe with an outer diameter of 1.5 amφ, a wall thickness of 50 um, and a length of 5 mm. A slit of 2 mm in length and 4 parts is cut into the end face on the base side of the emitter, and that part is a funnel. It is expanded into a shape. This funnel-shaped extension is provided to facilitate the replenishment of 0.3 to 1 ml of bulk ionized material. The pipe-shaped reservoir 12 is fixed in contact with the electrical heating type heater 2 with alumina powder 13 containing a binder. In this embodiment, the heater 2 is a plate-shaped heater made of carbon material and having a length of about 0.5 mm and a width of 2.5 mm. By applying power of about 60 W to the heater 2 from the heating power source 9 in a vacuum, the reservoir 12 can be heated to about 1100° C., and the ionized substance 1 can be kept in a molten state. From the emitter tip sufficiently wetted with the molten ionized substance, a negative potential of -5 to -9k is applied to the emitter 3 from the extraction power source 10 to the extraction electrode 4.
By applying V, the ion beam 5 can be extracted.
パイプ状溜め部12はヒータ2にバインダーの入ったア
ルミナ粉末13を高く盛り上げて接触固定されているが
、これは、ヒータ2での加熱熱量を効率よく溜め部12
に伝導させるためである。The pipe-shaped reservoir 12 is fixed in contact with the heater 2 by heaping up alumina powder 13 containing a binder.
This is to allow the conduction to occur.
本実施例では、溶融イオン化物質1の蒸発面はパイプ状
溜め部12内の溜まりの両端面に限られ、従来イオン源
(第1図参照)と比べ、約115に小さくなっている。In this embodiment, the evaporation surface of the molten ionized substance 1 is limited to both end surfaces of the pool in the pipe-shaped reservoir 12, and is smaller than that of the conventional ion source (see FIG. 1) to about 115.
そのため、蒸発量が少なく、同量のイオン化物質の搭載
に対し、約4〜5倍のイオン源寿命が得られるようにな
った。又蒸発物質による電極間の絶縁体上への蒸着量も
少なくなり、それに起因した電気的絶縁性の劣化も非常
に軽減でき、安定した放出イオン電流の長時間放出が可
能となった。Therefore, the amount of evaporation is small, and the life of the ion source is about 4 to 5 times longer than when the same amount of ionized material is loaded. Furthermore, the amount of evaporated substances deposited on the insulator between the electrodes is reduced, and the deterioration of electrical insulation caused by this can be greatly reduced, making it possible to emit stable emitted ion current for a long time.
本発明によれば、イオンを安定に長時間引出せるように
なり、イオン源の性能、信頼性を高めることができる効
果がある。According to the present invention, ions can be extracted stably for a long time, and the performance and reliability of the ion source can be improved.
第1図は従来液体金属イオン源の基本構成図、第2図は
本発明の一実施例であるところの液体金属イオン源を示
す図である。
1・・・イオン化物質、2・・・ヒータ、3・・・エミ
ッター。FIG. 1 is a basic configuration diagram of a conventional liquid metal ion source, and FIG. 2 is a diagram showing a liquid metal ion source which is an embodiment of the present invention. 1...Ionized substance, 2...Heater, 3...Emitter.
Claims (1)
前記溜め部から供給される前記溶融イオン化物質のイオ
ンをその先端から放射するように配置されるエミッター
と、前記エミッターとの間に高電界を印加して前記エミ
ッター先端からイオンを引出す引出し電極とから構成さ
れる液体金属イオン源において、前記エミッターがイオ
ン化物質の前記溜め部であるパイプの中を通つており、
前記パイプは通電加熱型のヒータに接触固定されている
ことを特徴とする液体金属イオン源。1. A reservoir that melts and holds the substance to be ionized;
an emitter arranged to emit ions of the molten ionized substance supplied from the reservoir from its tip; and an extraction electrode that applies a high electric field between the emitter and extracts ions from the emitter tip. A liquid metal ion source configured, wherein the emitter passes through a pipe that is the reservoir of ionized substance,
A liquid metal ion source characterized in that the pipe is fixed in contact with an electrical heating type heater.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP60054406A JPS61214330A (en) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | Liquid metal ion source |
Applications Claiming Priority (1)
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JPS61214330A true JPS61214330A (en) | 1986-09-24 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60054406A Pending JPS61214330A (en) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | Liquid metal ion source |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61214330A (en) |
-
1985
- 1985-03-20 JP JP60054406A patent/JPS61214330A/en active Pending
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