JPS6323876Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はイオン銃における微小放電を防止する
ための装置に関する。

最近、種々のタイプのイオン銃が開発され試料
の分析装置や微細加工のための装置に利用されて
いる。このようなイオンビームを発生するイオン
銃の性能としてはイオンビームの電流値が安定で
あることが一般に要求されるが、特に超LSIの加
工用として必要な高加速電圧のイオン銃の安定化
には未だ解決されない問題が多い。

本考案は高い加速電圧で取出されるイオンビー
ムの電流値を安定化することを目的とするもの
で、その装置は、正の高電圧が印加されるイオン
源を保持する絶縁碍子の一部が該絶縁碍子に接す
るイオン銃室の外壁部近傍の内壁部分を空間を隔
てて覆う様に、該絶縁碍子を形成した事を特徴と
するものである。

第１図は従来のイオン銃の構造を示す略図であ
り、図中１はイオン銃室を示し、接地電位に保た
れている。イオン銃室の底部中央にはイオンビー
ム加速用の電極であるカソード２が取付けられて
おり、イオン銃室の上部中央孔からは真空を保つ
て絶縁碍子３が挿入されており、その下端には正
の高電圧の印加されたイオン源４が保持されてい
る。該イオン源４の外側の制御電極４ａのカソー
ド２と対向する面の中央には小孔が穿つてあり、
該小孔から取出される正のイオンビーム５はカソ
ード２に達する間に加速される。このようにし
て、高電圧で加速されたイオンビーム４によつて
カソード２が照射されるとカソード２の表面から
多量の二次電子が発生する。この二次電子のエネ
ルギーは極めて弱い（数＋eV程度）が、電極４
ａに＋30KV程度の高電圧が印加されているため
電極４ａに向つて加速され図中６で示す如く電極
４ａに略30KeVのエネルギーを保つて射突する。
このような高エネルギーに加速された二次電子は
電極４ａの表面に衝突し弾性散乱電子となるがこ
の弾性散乱電子はカソード２の電位によつて追い
返されて電極４ａとの間で何回かの弾性散乱を繰
返し、その度に数十〜数百eVのエネルギーを失
うものの最終的にはこの電子は図中７に示す如
く、絶縁碍子３に達する。

碍子３がアルミナ（Al₂O₃）等である場合に
は、表面に電子線が照射され二次電子の発生する
発生効率が１以上になるのは、加速電圧が約
3KeV以下の電子線に対してのみである。従つて
上述のように3KeV以上のエネルギーを有する電
子線に照射される碍子３の表面は正に帯電するこ
とになる。そしてこのような現象が長時間続くと
碍子３の表面電位分布が第２図中の直線ａから
ｂ，ｃ，ｄに示すように次第に変化していく。
尚、第２図中の横軸は碍子３が電極４ａと接する
位置から該碍子が接するイオン銃室の外壁部近傍
の内壁の位置までの表面距離からイオン銃室内壁
と接する位置までの表面距離を表わし、縦軸は電
位を表わす。

このようにしてイオン銃の作動を開始してから
或る時間が経過して第２図ｄに示す様な碍子表面
の電位分布が形成されると、碍子３と接地電位の
イオン銃室１の内壁部分１ａとの間の電位勾配が
大きくなり、該絶縁碍子３に接するイオン銃室の
外壁部分近傍の内壁部分１ａからの電界放出電子
が碍子３の表面に沿つて電極４ａに向けて流れ始
める事になる。この電界放出電子は該イオン銃室
内壁部分１ａの金属表面が必ずしも清浄ではない
ので、非常に不規則、不安定な電子線電流とな
り、これがイオン銃の作動中に発生する微小放電
となる。この微小放電はイオン源に印加される高
電圧の変動を引き起し、イオンビームの安定性を
損うことになる。

本考案はこのような微小放電の発生を防止して
安定なイオンビームを得ることを目的とするもの
で、イオン源を保持する絶縁碍子のイオン銃室壁
に接近した部分にバリヤー部を設け、該バリヤー
部によつて該絶縁碍子に接するイオン銃室壁の内
側部分を空間を隔てて覆うように構成した事を特
徴とするものである。ことを特徴とするものであ
る。

第３図は、本考案に基づくイオン銃の要部を示
す略図であり、第１図に示す従来装置と相違する
部分即ち絶縁碍子３ａとイオン銃室内壁１ａの接
触部分を拡大したものである。第３図に示すよう
に、絶縁碍子３ａのイオン銃室外壁と接触する部
分近傍の内壁部分には、該イオン銃室内壁部分１
ａを空間を隔てて覆う為のバリヤー部３ｂが形成
されている。

而して、前記従来のイオン銃（第１図）で説明
した様に、該イオン銃室外壁の絶縁碍子３ａに接
触する部分近傍の内壁部分１ａから電界放出によ
る電子が発生するが、該第３図の実施例では、該
電界放出電子はバリヤー部３ｂの該１ａ部に対向
する面を照射する事になる。該バリヤー部（例え
ば、アルミナ製）の固有抵抗が非常に大きい為、
該バリヤー部はこの様な電界放出電子により負に
帯電する。この際、該バリヤー部において、該電
荷が消滅しない限り、連続してこの様な電界放出
は起こらない。この様に、電界放出が抑制される
と、絶縁碍子とイオン銃内壁面間に発生する微小
放電の起こる周期が極めて長くなり、その為に、
イオン源に印加される高電圧の変動の発生は防止
され、イオンビームの安定性が保たれる。

本考案は、接地電位に保たれたイオン銃室壁に
固定された絶縁碍子によつて保持されたイオン源
に正の高電圧を印加する事により該イオン源から
のイオンビームを加速する様に成した装置におい
て、上記絶縁碍子のイオン銃室壁に接近した部分
にバリヤー部を設け、該バリヤー部によつて該絶
縁碍子に接するイオン銃室壁の内側部分を空間を
隔てて覆うように構成したので、上記イオン源か
らのイオンビームのカソード照射に起因して発生
する上記絶縁碍子とイオン銃内壁面間の微小放電
が防止されイオンビームの安定化に大きな効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のイオン銃の構造を示す略図、第
２図は本考案の実施例を説明するための略図、第
３図は本考案の原理を説明するための略図であ
る。 １：イオン銃室、２：カソード、３：絶縁碍
子、４：イオン源、４ａ：制御電極、５：イオン
ビーム、３ｂ：バリヤー部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 接地電位に保たれたイオン銃室壁に固定された
   絶縁碍子によつて保持されたイオン源に正の高電
   圧を印加する事により該イオン源からのイオンビ
   ームを加速する様に成した装置において、上記絶
   縁碍子のイオン銃室壁に接近した部分にバリヤー
   部を設け、該バリヤー部によつて該絶縁碍子に接
   するイオン銃室壁の内側部分を空間を隔てて覆う
   ように構成した事を特徴とするイオン銃。