JPS6310449A - イオンビ−ム装置 - Google Patents
イオンビ−ム装置Info
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- JPS6310449A JPS6310449A JP15105586A JP15105586A JPS6310449A JP S6310449 A JPS6310449 A JP S6310449A JP 15105586 A JP15105586 A JP 15105586A JP 15105586 A JP15105586 A JP 15105586A JP S6310449 A JPS6310449 A JP S6310449A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/08—Ion sources
- H01J2237/0802—Field ionization sources
- H01J2237/0807—Gas field ion sources [GFIS]
Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は気体イオン源よりイオンビームを発生させる集
束イオンビーム”ＡＭに関し、特にイオンビームに於け
る放電対策を施す事により、イオンガンの高Ｉｆ度化と
無放電化とを同時に満足する事ができる構造のイオンビ
ーム装置に関するものである。
束イオンビーム”ＡＭに関し、特にイオンビームに於け
る放電対策を施す事により、イオンガンの高Ｉｆ度化と
無放電化とを同時に満足する事ができる構造のイオンビ
ーム装置に関するものである。
本発明は、針状電極と引出し電極との間に高電圧を印加
することにより、気体イオン源よりイオンビームを発生
させるイオンビーム発生装置において、上記イオンビー
ム発生部である針状電極先端部近傍の圧力より、上記気
体イオン源の圧力を高くすることによって、イオンガン
の高輝度化及び無放電化を同時に可能ならしめたもので
ある。
することにより、気体イオン源よりイオンビームを発生
させるイオンビーム発生装置において、上記イオンビー
ム発生部である針状電極先端部近傍の圧力より、上記気
体イオン源の圧力を高くすることによって、イオンガン
の高輝度化及び無放電化を同時に可能ならしめたもので
ある。
第３図に集束イオンビーム装置の典型例の概略を示す。
この装置は大まかに、イオンガンａ、集束レンズ系す、
偏向電極Ｃの３部分に分けられる。
偏向電極Ｃの３部分に分けられる。
イオンビーム装置は例えば発生したイオンビームにより
サンプル上に任意のパターンを形成するために用いられ
るが、この場合一般に、パターニングを行うサンプルｄ
はステージ上に置かれ、任意の図形をイオンビームによ
って描く。その時のスループツトは、イオンビームのプ
ローブｔｉｔに強く影響され、プローブ電流を増加して
スループットを増加させようとする場合、イオンガンの
高輝化も一つの重要な条件である。図中符号１′はエミ
ッタ、２′は引出し電極、ｅはアパーチャを示す。
サンプル上に任意のパターンを形成するために用いられ
るが、この場合一般に、パターニングを行うサンプルｄ
はステージ上に置かれ、任意の図形をイオンビームによ
って描く。その時のスループツトは、イオンビームのプ
ローブｔｉｔに強く影響され、プローブ電流を増加して
スループットを増加させようとする場合、イオンガンの
高輝化も一つの重要な条件である。図中符号１′はエミ
ッタ、２′は引出し電極、ｅはアパーチャを示す。
第４図に従来のイオンガンを示す。イオンガンは先端が
５００〜１０００人程度の曲率半径であるするどくとが
った形状の針状エミッタ−１と、イオン引出し用の引出
し電極２とから成立っている。針状エミッタ−１は、絶
縁材９を介して冷凍機先端部１０に取り付けられている
。針状エミッター１に高電圧を印加すると、その先端部
に選択的に強電界が発生し、ガス供給管４によりエミ・
ツタ−周辺に満たされた例えばヘリウムガス等の気体原
子（分子）はイオン化する。（通常の印加電圧は２０ｋ
Ｖ ３３０ｋＶテアル。） このイオンは、放射状にエミッター先端から遠ざかって
いくイオンビームを形成する。このイオンビームは、エ
ミッター先端部で発生する訳だが、エミッターを冷却す
る事により、エミッター付近に滞在する原子（分子）の
量が高密度になり、高電流密度のイオンビームが取り出
せる。しかし、冷却温度は４°に〜１０°に程度までが
限界で、これ以上輝度を上げる為には、エミッター周辺
に満たすべきガス（例えばヘリウム等）の圧力を増加す
るしかない。しかし、従来の構造で、ガス圧を上げた場
合、第４図中の矢印イで示したように、針状エミッター
１と引出し電極２の間で放電が起き、先端部が損傷を受
け、イオンビームが出なくなる事がしばしば起こる。従
って、エミ・ツタ−周辺のガス圧もＩ Ｘ １０−３Ｔ
ｏｒｒ以下に抑えなくてはならず、従ってイオンガンの
輝度に大きな制約があった。
５００〜１０００人程度の曲率半径であるするどくとが
った形状の針状エミッタ−１と、イオン引出し用の引出
し電極２とから成立っている。針状エミッタ−１は、絶
縁材９を介して冷凍機先端部１０に取り付けられている
。針状エミッター１に高電圧を印加すると、その先端部
に選択的に強電界が発生し、ガス供給管４によりエミ・
ツタ−周辺に満たされた例えばヘリウムガス等の気体原
子（分子）はイオン化する。（通常の印加電圧は２０ｋ
Ｖ ３３０ｋＶテアル。） このイオンは、放射状にエミッター先端から遠ざかって
いくイオンビームを形成する。このイオンビームは、エ
ミッター先端部で発生する訳だが、エミッターを冷却す
る事により、エミッター付近に滞在する原子（分子）の
量が高密度になり、高電流密度のイオンビームが取り出
せる。しかし、冷却温度は４°に〜１０°に程度までが
限界で、これ以上輝度を上げる為には、エミッター周辺
に満たすべきガス（例えばヘリウム等）の圧力を増加す
るしかない。しかし、従来の構造で、ガス圧を上げた場
合、第４図中の矢印イで示したように、針状エミッター
１と引出し電極２の間で放電が起き、先端部が損傷を受
け、イオンビームが出なくなる事がしばしば起こる。従
って、エミ・ツタ−周辺のガス圧もＩ Ｘ １０−３Ｔ
ｏｒｒ以下に抑えなくてはならず、従ってイオンガンの
輝度に大きな制約があった。
また、特開昭５８−４２５２号には、針状エミッター先
端部にガスを集中して流入させるようガス導入機構をエ
ミッターを囲むように配した構造のものが開示されてい
るが、この技術では放電に関する対策が何も講じられて
いない。
端部にガスを集中して流入させるようガス導入機構をエ
ミッターを囲むように配した構造のものが開示されてい
るが、この技術では放電に関する対策が何も講じられて
いない。
上述のように従来のイオンビーム装置の構造では、イオ
ンガンの輝度を上げるためにエミッター周辺に満たすべ
きガス圧を増加させると、エミッターと引出し電極の間
で放電が起こり、ガス供給量の増加と無放電維持の両立
が困難であった。
ンガンの輝度を上げるためにエミッター周辺に満たすべ
きガス圧を増加させると、エミッターと引出し電極の間
で放電が起こり、ガス供給量の増加と無放電維持の両立
が困難であった。
本発明は、上記問題を解決してイオンガンの高輝度化と
無放電化を同時に満足させる構造のイオンビーム装置を
提供することを目的とする。
無放電化を同時に満足させる構造のイオンビーム装置を
提供することを目的とする。
上記目的は、イオンビーム発生部である針状電極先端部
近傍の圧力より、気体イオン源の圧力を高くした構造の
イオンビーム装置により達成される。
近傍の圧力より、気体イオン源の圧力を高くした構造の
イオンビーム装置により達成される。
以下に本発明の構成を後記詳述する本発明の一実施例を
示す第１図の例示を用いて略述する。即ち、針状電極１
を気体イオン源であるセラミック管３内に設置し、該セ
ラミック管３のガス噴出口を引出し電極２の外に位置さ
せる。ガス供給管４を通って導入されたイオン源用ガス
はガス溜め６を通りセラミック管３内から針状電極１の
先端に向かって噴出する。この時、例えば引出し電極２
と熱輻射シールド８によって囲まれた部分の真空度を１
（Ｉ ’Ｔｏｒｒ以下に保ち、気体イオン源であるセラ
ミック管３内の圧力を１０− ”Ｔｏｒｒ以下とすると
、針状電極先端部近傍の圧力は約１（ｌ’Ｔｏｒｒとな
る。
示す第１図の例示を用いて略述する。即ち、針状電極１
を気体イオン源であるセラミック管３内に設置し、該セ
ラミック管３のガス噴出口を引出し電極２の外に位置さ
せる。ガス供給管４を通って導入されたイオン源用ガス
はガス溜め６を通りセラミック管３内から針状電極１の
先端に向かって噴出する。この時、例えば引出し電極２
と熱輻射シールド８によって囲まれた部分の真空度を１
（Ｉ ’Ｔｏｒｒ以下に保ち、気体イオン源であるセラ
ミック管３内の圧力を１０− ”Ｔｏｒｒ以下とすると
、針状電極先端部近傍の圧力は約１（ｌ’Ｔｏｒｒとな
る。
本発明は例えばこの第１図の例のように、針状電極先端
部近傍の圧力（約１０− ’Ｔｏｒｒ）より気体イオン
源の圧力（約１０− ”Ｔｏｒｒ）を高くする。
部近傍の圧力（約１０− ’Ｔｏｒｒ）より気体イオン
源の圧力（約１０− ”Ｔｏｒｒ）を高くする。
上記構成のように針状電極先端部近傍の圧力より気体イ
オン源の圧力を高くした結果、イオン源用ガス例えばヘ
リウムガスの圧力を増加しても、イオンガンエミッター
と引出し電極との間での放電が起こり難い構造となり、
これによりイオンガンの高輝度化を行い、且つ、放電を
防止する事が可能となり集束イオンビーム装置のスルー
ブツトを大幅に改善できるようになった。
オン源の圧力を高くした結果、イオン源用ガス例えばヘ
リウムガスの圧力を増加しても、イオンガンエミッター
と引出し電極との間での放電が起こり難い構造となり、
これによりイオンガンの高輝度化を行い、且つ、放電を
防止する事が可能となり集束イオンビーム装置のスルー
ブツトを大幅に改善できるようになった。
以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳述する。但し
当然ではあるが本発明はこれに限定されるものではない
。
当然ではあるが本発明はこれに限定されるものではない
。
第１図は本発明の一実施例を示すイオンガンの断面図で
ある。第１図において′、針状エミッタ−１はセラミッ
ク管３内に設置されており、ガス供給管４を通って４人
されたイオン源用ガス（ここではヘリウムガス）はこの
セラミック管３内からエミッター先端に向かって噴出す
る。この針状エミッターｌを囲むセラミック管３のガス
噴出口は、引出し電極２ （本実施例ではＯＶ）の外に
位置している。針状エミッタ−１の支持部は、根元のガ
ス溜め用蓋５と一体になってセラミック管が付いており
、エミッター交換時にはこの蓋部分のみを交換すればよ
い形状となっている。ステンレス製ガス溜め６とガス溜
め用蓋５の隙間からのガスのリークを抑える為に、メタ
ル０−リング７によって、隙間がシールされている。上
記各部分は熱輻射シールド８で覆われ、また、絶縁材９
を介して冷凍機先端部１０より冷却される。
ある。第１図において′、針状エミッタ−１はセラミッ
ク管３内に設置されており、ガス供給管４を通って４人
されたイオン源用ガス（ここではヘリウムガス）はこの
セラミック管３内からエミッター先端に向かって噴出す
る。この針状エミッターｌを囲むセラミック管３のガス
噴出口は、引出し電極２ （本実施例ではＯＶ）の外に
位置している。針状エミッタ−１の支持部は、根元のガ
ス溜め用蓋５と一体になってセラミック管が付いており
、エミッター交換時にはこの蓋部分のみを交換すればよ
い形状となっている。ステンレス製ガス溜め６とガス溜
め用蓋５の隙間からのガスのリークを抑える為に、メタ
ル０−リング７によって、隙間がシールされている。上
記各部分は熱輻射シールド８で覆われ、また、絶縁材９
を介して冷凍機先端部１０より冷却される。
本実施例において、セラミック管３は外径０．５ｍｍ、
内径０．２ｍｍ 、長さ２０ｍｍのものを用いた。また
この管は他の絶縁材でも構成できる。ガス供給管４はテ
フロンまたはセラミックで形成されており、供給管を通
しての外部からの熱流入を抑えられるようにしである。
内径０．２ｍｍ 、長さ２０ｍｍのものを用いた。また
この管は他の絶縁材でも構成できる。ガス供給管４はテ
フロンまたはセラミックで形成されており、供給管を通
しての外部からの熱流入を抑えられるようにしである。
絶縁材９はサファイヤを用い、熱輻射シールド８は銅材
に外面金メッキを施し、冷却機先端部は銅材から成る。
に外面金メッキを施し、冷却機先端部は銅材から成る。
上記のような構成のイオンビーム装置において、針状エ
ミッター１に高電圧導入ワイヤ１１により高電圧を印加
する。本実施例では３０ｋＶの印加電圧をかけた。引出
し電極２、熱輻射シールド８によって囲まれた部分の真
空度は、セラミ・ンク管３から噴出するガスの流量が少
ないので１０− ’Ｔｏｒｒ以下の高真空が維持できる
。また、針状エミッター１の先端部に供給されるガス原
子数は、イオンガン外部の真空度が１０− ’Ｔｏｒｒ
以下であっても、十分に維持できる。引出し電極２と針
状エミッター１はセラミック管３によって隔てられてい
るのみで電気的には、引出し電極の効果は十分に生かさ
れ、エミッター先端部に十分に高電界領域が形成される
。高電圧導入用ワイヤ１１は十分に細く （直径０．０
３ｍｍ）また１０ｃｍ程度の長さになっているステンレ
ス製で外部からの熱流入を１ｍＷ以下に抑える事ができ
る。また、一端、熱輻射シールド内でセラミック絶縁材
を介して冷却が行われるので、針状エミッター支持部に
流入する熱量は更に減る。
ミッター１に高電圧導入ワイヤ１１により高電圧を印加
する。本実施例では３０ｋＶの印加電圧をかけた。引出
し電極２、熱輻射シールド８によって囲まれた部分の真
空度は、セラミ・ンク管３から噴出するガスの流量が少
ないので１０− ’Ｔｏｒｒ以下の高真空が維持できる
。また、針状エミッター１の先端部に供給されるガス原
子数は、イオンガン外部の真空度が１０− ’Ｔｏｒｒ
以下であっても、十分に維持できる。引出し電極２と針
状エミッター１はセラミック管３によって隔てられてい
るのみで電気的には、引出し電極の効果は十分に生かさ
れ、エミッター先端部に十分に高電界領域が形成される
。高電圧導入用ワイヤ１１は十分に細く （直径０．０
３ｍｍ）また１０ｃｍ程度の長さになっているステンレ
ス製で外部からの熱流入を１ｍＷ以下に抑える事ができ
る。また、一端、熱輻射シールド内でセラミック絶縁材
を介して冷却が行われるので、針状エミッター支持部に
流入する熱量は更に減る。
この構造でガス溜め６は１（ｌ”Ｔｏｒｒ以上の圧力の
ヘリウムガスを溜める事ができガスの温度もガス溜めと
同じ１０″に程度以下に冷却できる。また、エミッター
も１０°に以下に冷却できるので、高輝度のイオン電流
を得る事ができる。更に引出し電極２周辺の真空度は圧
力が１０−’Ｔｏｒｒ以下と十分に低く、針状電極先端
部近傍の圧力は１０−３Ｔｏｒｒ程度であるのでエミッ
ター１と引出し電極２の間の放電も起こらない。従って
、安定なイオンビーム電流を維持する事ができる。この
ように、本実施例によればセラミック製ガス噴出口内に
エミッターを入れた構造にし、セラミック管の噴出口を
引出し電極の外に位置させ、セラミック管から噴出する
ガスの量を必要最小限に抑えて周囲の真空度を高真空側
に保つ事により、エミッター先端部の局所的ガス圧を高
め、且つ周囲の真空度を維持できるようになった。
ヘリウムガスを溜める事ができガスの温度もガス溜めと
同じ１０″に程度以下に冷却できる。また、エミッター
も１０°に以下に冷却できるので、高輝度のイオン電流
を得る事ができる。更に引出し電極２周辺の真空度は圧
力が１０−’Ｔｏｒｒ以下と十分に低く、針状電極先端
部近傍の圧力は１０−３Ｔｏｒｒ程度であるのでエミッ
ター１と引出し電極２の間の放電も起こらない。従って
、安定なイオンビーム電流を維持する事ができる。この
ように、本実施例によればセラミック製ガス噴出口内に
エミッターを入れた構造にし、セラミック管の噴出口を
引出し電極の外に位置させ、セラミック管から噴出する
ガスの量を必要最小限に抑えて周囲の真空度を高真空側
に保つ事により、エミッター先端部の局所的ガス圧を高
め、且つ周囲の真空度を維持できるようになった。
第２図に、上記実施例１の変形例を示した。実施例１は
、セラミック管３の出口と引出し電極２間の道のりが近
い構造をとっているが第２図のようにこの道のりを長く
することも可能である。
、セラミック管３の出口と引出し電極２間の道のりが近
い構造をとっているが第２図のようにこの道のりを長く
することも可能である。
第２図（ａ）は、第１図におけるセラミック管３をその
先端部から鍔状に広がりをもたせたもので、これにより
、原子のハネかえりその他による圧力上昇を防止し、更
に効率を大としたものである。
先端部から鍔状に広がりをもたせたもので、これにより
、原子のハネかえりその他による圧力上昇を防止し、更
に効率を大としたものである。
また、第２図（ｂ）のように、第２図（ａ）の鍔状法が
りをもつセラミック管３の先端から更に隔壁１３を設置
した構成にすることができる。
りをもつセラミック管３の先端から更に隔壁１３を設置
した構成にすることができる。
上述のように、本発明によればエミッターと引出し電極
間の無放電化が実現でき、イオンビーム電流が安定に取
り出せ、イオンガンの高腫度化と無放電化を同時に満足
させる構造のイオンビーム装置を提供することができる
。
間の無放電化が実現でき、イオンビーム電流が安定に取
り出せ、イオンガンの高腫度化と無放電化を同時に満足
させる構造のイオンビーム装置を提供することができる
。
第１図は、本発明の一実施例を示すイオンガンの断面図
であり、第２図（ａ）＆び（ｂ）はその変形例を示す図
である。第３図は集束イオンビーム装置の概略図である
。第４図は従来例のイオンガンを示す図である。 １・・・・・・針状電極、２・・・・・・引出し電極、
３・・・・・・セラミ・ツク管（気体イオン源）、４・
・・・・・ガス供給管、５・・・・・・ガス溜め用型、
６・・・・・・ガス溜め、７・・・・・・メタル０−リ
ング、８・・・・・・熱輻射シールド、９・・・・・・
絶縁材、１０・・・・・・冷凍機先端部、１１・・・・
・・高電圧導入ワイヤ、１２・・・・・・セラミック絶
縁材。 （Ｑ） −１３「気 （ｂ）「 実旋例の変形伜ｊのイオンカ°゛ン 第２図 ！Ａ崇ビイオンーム装置 イ ｆ芝来４／１ノのイイ〉ガ°ン 第４図
であり、第２図（ａ）＆び（ｂ）はその変形例を示す図
である。第３図は集束イオンビーム装置の概略図である
。第４図は従来例のイオンガンを示す図である。 １・・・・・・針状電極、２・・・・・・引出し電極、
３・・・・・・セラミ・ツク管（気体イオン源）、４・
・・・・・ガス供給管、５・・・・・・ガス溜め用型、
６・・・・・・ガス溜め、７・・・・・・メタル０−リ
ング、８・・・・・・熱輻射シールド、９・・・・・・
絶縁材、１０・・・・・・冷凍機先端部、１１・・・・
・・高電圧導入ワイヤ、１２・・・・・・セラミック絶
縁材。 （Ｑ） −１３「気 （ｂ）「 実旋例の変形伜ｊのイオンカ°゛ン 第２図 ！Ａ崇ビイオンーム装置 イ ｆ芝来４／１ノのイイ〉ガ°ン 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 針状電極と引出し電極との間に高電圧を印加するこ
とにより気体イオン源よりイオンビームを発生させるイ
オンビーム装置において、 上記イオンビーム発生部である針状電極先端部近傍の圧
力より、上記気体イオン源の圧力を高くしたことを特徴
とするイオンビーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61151055A JPH0828197B2 (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | イオンビ−ム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61151055A JPH0828197B2 (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | イオンビ−ム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6310449A true JPS6310449A (ja) | 1988-01-18 |
| JPH0828197B2 JPH0828197B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=15510309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61151055A Expired - Fee Related JPH0828197B2 (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | イオンビ−ム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828197B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012142292A (ja) * | 2005-12-02 | 2012-07-26 | Arisu Corporation:Kk | イオン源、システム及び方法 |
| CN107385416A (zh) * | 2017-09-01 | 2017-11-24 | 常州比太科技有限公司 | 一种镀膜进气结构 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2295959B1 (en) * | 2008-06-27 | 2016-04-06 | University of Yamanashi | Ionization analysis method and device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60193247A (ja) * | 1985-02-15 | 1985-10-01 | Hitachi Ltd | 点状ガスイオン源 |
-
1986
- 1986-06-27 JP JP61151055A patent/JPH0828197B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60193247A (ja) * | 1985-02-15 | 1985-10-01 | Hitachi Ltd | 点状ガスイオン源 |
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| CN107385416A (zh) * | 2017-09-01 | 2017-11-24 | 常州比太科技有限公司 | 一种镀膜进气结构 |
| CN107385416B (zh) * | 2017-09-01 | 2023-11-03 | 常州比太科技有限公司 | 一种镀膜进气结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0828197B2 (ja) | 1996-03-21 |
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