JPS5931541A - Ion source of liquid metal - Google Patents
Ion source of liquid metalInfo
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- JPS5931541A JPS5931541A JP14112482A JP14112482A JPS5931541A JP S5931541 A JPS5931541 A JP S5931541A JP 14112482 A JP14112482 A JP 14112482A JP 14112482 A JP14112482 A JP 14112482A JP S5931541 A JPS5931541 A JP S5931541A
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- tip
- ion source
- chip
- ion
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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
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は液体余端イオン源の改良に関し、特に、この種
のイオン源における液体金属保持手段に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in liquid residual ion sources, and more particularly to liquid metal retention means in this type of ion source.
液体金属イオン源は細束イオンビームを引出すことがで
きるものであシ、このようなイオン源はマイクロエレク
トロ二ックス分野における微細構造物の農作およびサブ
ミクロン領域の計測に好適なものである。A liquid metal ion source is capable of extracting a focused ion beam, and such an ion source is suitable for the cultivation of fine structures in the field of microelectronics and for measurement in the submicron region.
第１図はこのようなイオン源の基本構成を示したもので
ある。ヘアピン形フィラメント１の先端にエミッタチッ
プ２を設け、両者の接続部にイオン源材料３を供給し、
次に、フィラメント電源６によシフィラメント１に電流
を流し、イオン源材料３な溶融させ、エミッタチップ２
先端に供給する。次に、引出電極４とエミッタチップ２
との間にイオン加速電源７によシミ圧を印加し、エミッ
タチップ２の先端より電界放出イオンビーム５を取シ出
す。FIG. 1 shows the basic configuration of such an ion source. An emitter chip 2 is provided at the tip of the hairpin filament 1, and an ion source material 3 is supplied to the connection between the two,
Next, a current is applied to the filament 1 by the filament power source 6 to melt the ion source material 3 and emitter tip 2.
Supply to the tip. Next, extractor electrode 4 and emitter chip 2
A spot pressure is applied by the ion accelerating power source 7 between the emitter tip 2 and the field emission ion beam 5 is ejected from the tip of the emitter tip 2.
このような従来の液体金属イオン源の問題点として次の
点があげられる。Problems with such conventional liquid metal ion sources include the following.
（１）電気抵抗加熱法を利用しており、加熱温度に限界
がある。このため、高融点元素イオンの取シ出しは困難
である。(1) Electric resistance heating is used, and there is a limit to the heating temperature. For this reason, it is difficult to extract high melting point element ions.
（２）溶融イオン源材料３の周辺はオープンになってい
て蒸発損失が著しく大きい。(2) The area around the molten ion source material 3 is open and evaporation loss is extremely large.
（３）有毒元素イオン種の引出しに際しては、上記（２
）によシ、周囲を汚染し、危険である。(3) When extracting toxic element ion species, please refer to (2) above.
), which can contaminate the surrounding area and be dangerous.
（４） イオン種材料として合金系を利用する場合、
時間とともに組成変化が起シ、イオン電流の経時変化が
著しい。(4) When using an alloy system as an ionic species material,
The composition changes over time, and the ionic current changes significantly over time.
したがって、本発明の目的は、有毒性および高融点元素
イオンを安定に且つ長寿命で取り出すことおよび蒸発に
よる損失を軽減させ周囲の汚染を減少させることができ
る液体金属イオン源を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a liquid metal ion source capable of stably extracting toxic and high-melting point element ions over a long life, reducing losses due to evaporation, and reducing surrounding contamination. .
このため、本発明においては新しい電子線加熱方式を採
用し、チップ先端近傍を効率よく加熱することにより従
来困難とされていた高融点元素イオンの引出しを達成し
た。また、チップ材料として反応性の少ない絶縁物材料
を用い、反応性イオンの安定な引出しを達成した。さら
に、イオン源材料溜として半密閉型ルツボを採用し、イ
オン源材料の蒸発、組成変化ｔ＆度に低下させ、イオン
源としての安定性および長寿命化を達成した。For this reason, in the present invention, a new electron beam heating method is adopted, and by efficiently heating the vicinity of the tip of the tip, extraction of high melting point element ions, which was previously considered difficult, has been achieved. Furthermore, by using an insulating material with low reactivity as the chip material, stable extraction of reactive ions was achieved. Furthermore, a semi-closed crucible was used as the ion source material reservoir, and the evaporation and composition changes of the ion source material were reduced to t>, thereby achieving stability and long life as an ion source.
以下、本発明の一実施例を第２図により説明する。本発
明のイオン源は電子エミッタとしてのフィラメント１．
エミッタチップ２．イオン種材料３、イオン引出電極４
．イオン種材料溜としてのルツボ９．フィラメント加熱
電源６．電子衝撃加速電源８．イオン加速電源７よυ構
成されている。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The ion source of the present invention has a filament 1. as an electron emitter.
Emitter chip 2. Ion species material 3, ion extraction electrode 4
．． Crucible as ionic species material reservoir9. Filament heating power source 6. Electronic impact acceleration power source 8. It consists of an ion accelerating power source 7.
ここで、ルツボ９は図に示すようにふ７’（をとシつけ
た密閉方式をとっているが、ルツボ９内の排気を行うた
めに適当な排気口１０が設けられている。Here, the crucible 9 is of a sealed type with a cap 7' as shown in the figure, and a suitable exhaust port 10 is provided to exhaust the inside of the crucible 9.
また、ルツボ９の支持は接触面積を小さくするよう点接
触支持台１１を採用した。さらに、接触部を熱伝導率の
小さい絶縁物で支える構成としてもよい。これによシ、
ルツボ９の熱伝導による温度低下を軽減させた。エミッ
タチップ２は一般に無反応性で且つ高融点材料からつく
られており、丸棒を電解エッチすることによυ針状に加
工してオＵ用する。また、イオン源材料３のエミッタチ
ップ。Further, a point contact support stand 11 was used to support the crucible 9 so as to reduce the contact area. Furthermore, the contact portion may be supported by an insulator with low thermal conductivity. For this,
The temperature drop due to heat conduction in the crucible 9 was reduced. The emitter chip 2 is generally made of a non-reactive and high melting point material, and is processed into a needle shape by electrolytic etching from a round bar for use in the U. Also, the emitter tip of the ion source material 3.
２の先端への供給を容易にする目的でチップ挿入穴１２
の形状を円形から矩形に変形させ、ルツボ９中の溶融イ
オン種材料３がルツボ９とチップ２の隙き間よりチップ
２の先端に供給されるようになっている。A tip insertion hole 12 is provided for the purpose of facilitating supply to the tip of 2.
The shape of the chip is changed from circular to rectangular so that the molten ionic species material 3 in the crucible 9 is supplied to the tip of the chip 2 through the gap between the crucible 9 and the chip 2.
また、このようにすることによってエミッタチップ２を
ルツボ９の穴１２に確実に固定できる。Further, by doing so, the emitter chip 2 can be securely fixed in the hole 12 of the crucible 9.
つまり、エミッタチップ２の断面形状は円形であるため
エミッタチップ２を矩形の穴１２に強く挿入することに
よってクサビの如く確実に固定され・るものである。In other words, since the cross-sectional shape of the emitter chip 2 is circular, the emitter chip 2 is firmly inserted into the rectangular hole 12 to be securely fixed like a wedge.
第２図にしたがって本イオン源の動作原理を説明する。The operating principle of this ion source will be explained with reference to FIG.
先ず、ルツボ９にエミッタチップ２をと９つけ、イオン
種材料３を入れ、蓋をする。次に、フィラメント電源６
および電子加速電源８を動作させ、フィラメント１工り
放出された電子を加速し、ルツボ９を加熱しイオン種材
料３を溶融させ、チップ２の先端に供給する。最後に、
引出し電極４とルツボ９またはチップ２との間にイオン
加速電源７によりイオン引出し電圧を印加し、イオン源
材料５を引出す。First, the emitter chip 2 is attached to the crucible 9, the ion seed material 3 is added thereto, and the crucible is covered. Next, filament power supply 6
Then, the electron accelerating power source 8 is operated to accelerate the electrons emitted from the filament 1, heat the crucible 9, melt the ionic species material 3, and supply it to the tip of the chip 2. lastly,
An ion extraction voltage is applied between the extraction electrode 4 and the crucible 9 or the chip 2 by the ion accelerating power source 7, and the ion source material 5 is extracted.
実施例として、Ａｇ＋ Ａｕｌ Ｇａ、Ｉ ｎ、Ａｕ−
８ｉ合金などのイオンを取シ出したが、次のような効果
があることが確認された。（１）蒸発損失が少ない。（
２）（１）の結果として寿命が長い。（３１Ａｕ−８ｉ
合金系の場合、組成変化が極めて少なくできる。As an example, Ag+ Aul Ga, In, Au-
Ions such as 8i alloy were extracted, and the following effects were confirmed. (1) Low evaporation loss. (
2) Long life as a result of (1). (31Au-8i
In the case of alloy-based materials, compositional changes can be minimized.
本発明によれば、電子線加熱法の利用と半密閉型ルツボ
との使用により、反応性元素イオンの引出し、合金系に
おける組成変化の低下、試料消費量の減少による長寿命
化および有毒元素イオンの引出しが可能になシ、実用上
極めて有効であることがわかった。According to the present invention, by utilizing an electron beam heating method and using a semi-closed crucible, reactive element ions can be extracted, compositional changes in the alloy system can be reduced, sample consumption can be reduced, resulting in longer life and toxic element ions. It has been found that this is extremely effective in practice.
なお、ルツボの加熱手段として電子衝撃加熱手段の代り
に高周波加熱手段を用いても高融点イオン、源材料な効
果的に加熱できる。Note that high-melting point ions and source materials can be effectively heated by using high-frequency heating means instead of electron impact heating means as the crucible heating means.
第１図は、従来の液体金属イオン源の概略構成図、第２
図は、本発明による液体金属イオン源の概略構成図であ
る。
１・・・抵抗加熱用フィラメント、２・・・エミッタチ
ップ、３・・・イオン種材料、４・・・イオン引出電極
、５・・・イオンビーム、６・・・フィラメント電源、
７・・・イオン加速電源、８・・・電子加熱用電源、９
・・・イオン種材料ルツボ、１０・・・排気口、１１・
・・点接触支持尤 （区
第 ２ 図
０Figure 1 is a schematic diagram of a conventional liquid metal ion source;
The figure is a schematic diagram of a liquid metal ion source according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Filament for resistance heating, 2... Emitter chip, 3... Ion species material, 4... Ion extraction electrode, 5... Ion beam, 6... Filament power supply,
7... Ion accelerating power supply, 8... Electronic heating power supply, 9
...Ionic species material crucible, 10...Exhaust port, 11.
・・Point contact support (Ku No. 2, Figure 0)
Claims (1)
ツボを支持するための針状点接触支持台と、上記ルツボ
の加熱を行うための無接触加熱手段とからなシ、上記ル
ツボはエミッタチップを挿入するための***を有してお
シ、上記エミッタチップの先端より上記イオン源材料の
イオンを引出すようにしてなること’＆％徴とする液体
金属イオン源。 ２８上記チツプの先端に上記イオン源材料の供給を容易
にするため上記ルツボの上記穴と上記チップとの接触部
の一部に細隙を設けてなることを特徴とする第１項の液
体金属イオン源。 ３、上記ルツボ加熱手段が電子衝撃加熱手段からなるこ
とを特徴とする第１項あるいは第２項の液体金属イオン
源。 ４、上記ルツボ加熱手段が高周波加熱手段からなること
ｔ％徴とする第１項あるいは第２項の液体金属イオン源
。[Scope of Claims] 1. A substantially closed crucible in which an ion source material is loaded, a needle point contact support stand for supporting the crucible, and a non-contact heating means for heating the crucible. A liquid metal ion source characterized in that the crucible has a small hole for inserting an emitter tip, and ions of the ion source material are extracted from the tip of the emitter tip. 28. The liquid metal according to item 1, wherein a slit is provided in a part of the contact area between the hole of the crucible and the tip to facilitate supply of the ion source material to the tip of the tip. ion source. 3. The liquid metal ion source according to item 1 or 2, wherein the crucible heating means comprises electron impact heating means. 4. The liquid metal ion source according to item 1 or 2, characterized in that the crucible heating means comprises high-frequency heating means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14112482A JPS5931541A (en) | 1982-08-16 | 1982-08-16 | Ion source of liquid metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14112482A JPS5931541A (en) | 1982-08-16 | 1982-08-16 | Ion source of liquid metal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5931541A true JPS5931541A (en) | 1984-02-20 |
Family
ID=15284715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14112482A Pending JPS5931541A (en) | 1982-08-16 | 1982-08-16 | Ion source of liquid metal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5931541A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6132940A (en) * | 1984-07-25 | 1986-02-15 | Hitachi Ltd | Liquid metal ion source |
-
1982
- 1982-08-16 JP JP14112482A patent/JPS5931541A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6132940A (en) * | 1984-07-25 | 1986-02-15 | Hitachi Ltd | Liquid metal ion source |
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