JPS6210840A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
- Publication number
- JPS6210840A JPS6210840A JP16792086A JP16792086A JPS6210840A JP S6210840 A JPS6210840 A JP S6210840A JP 16792086 A JP16792086 A JP 16792086A JP 16792086 A JP16792086 A JP 16792086A JP S6210840 A JPS6210840 A JP S6210840A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- helium
- ion
- ion source
- reservoir
- chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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］
本発明は新規な電界放射型イオン源に関するものであり
、より詳細に説明すれば、液体ヘリウ１１が２．７°Ｋ
以下で示す超流動現象を利用する事により、電界放射用
チップの先端へのヘリウムリザーバからのヘリウムの供
給を良くし、電界放射によるヘリウムイオンの放射を従
来技術によるものよりも２桁以上改善しようとするもの
である。
、より詳細に説明すれば、液体ヘリウ１１が２．７°Ｋ
以下で示す超流動現象を利用する事により、電界放射用
チップの先端へのヘリウムリザーバからのヘリウムの供
給を良くし、電界放射によるヘリウムイオンの放射を従
来技術によるものよりも２桁以上改善しようとするもの
である。
［従来の技術］
まず従来の電界放射型イオン源につき説明する。
従来技術による電界放射型イオン源の断面概略図は第１
図に示したごとく、冷却機１により約２０°Ｋに冷却さ
れた電界放射用チップ２に、ガス供給口３から水素等の
ガスを吹き付け、該チップ２にガスを吸着させる。引出
し電極４と、該チップ２間に数１．０ ｋ Ｖの電圧を
印加し、該吸着ガスをイオン化して引き出し、イオン線
を得る。この方法によれば、イオン線の輝度を１０ Ａ
ｌ２−８ｒと、従来のイオン源に比較して、約６桁、ま
た高輝度イオン源として近年注目を集めている液体金属
イオン源と比較しても、約２桁の改善がなされている。
図に示したごとく、冷却機１により約２０°Ｋに冷却さ
れた電界放射用チップ２に、ガス供給口３から水素等の
ガスを吹き付け、該チップ２にガスを吸着させる。引出
し電極４と、該チップ２間に数１．０ ｋ Ｖの電圧を
印加し、該吸着ガスをイオン化して引き出し、イオン線
を得る。この方法によれば、イオン線の輝度を１０ Ａ
ｌ２−８ｒと、従来のイオン源に比較して、約６桁、ま
た高輝度イオン源として近年注目を集めている液体金属
イオン源と比較しても、約２桁の改善がなされている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかし、この電界放射イオン源の最大の問題点は、十分
大きな電流を取り出す事ができない点にある。この理由
は、電界放射用チップの先端へのガス吸着速度を十分に
大きくできないためで、得られる総電流量は、たかだか
］μ八以へと、液体金属イオン源に比べ約２桁低い。
大きな電流を取り出す事ができない点にある。この理由
は、電界放射用チップの先端へのガス吸着速度を十分に
大きくできないためで、得られる総電流量は、たかだか
］μ八以へと、液体金属イオン源に比べ約２桁低い。
以上従来技術の問題点を総括すると、
（１）電界放射型イオン源では高輝度は得られるが十分
大きな電流は得られない。
大きな電流は得られない。
（２）液体金属イオン源では、輝度は２桁低いが、電流
は２桁高くできる。しかし得られるイオン源は、ガリウ
ム、金など主に金属イオンで、ヘリウムなどの軽いイオ
ンを得る事はできない。
は２桁高くできる。しかし得られるイオン源は、ガリウ
ム、金など主に金属イオンで、ヘリウムなどの軽いイオ
ンを得る事はできない。
［問題点を解決するための手段］
本発明は以」二のような従来技術の問題点を解決するた
めになされたもので、ヘリウムの超流動により、液体ヘ
リウムタンクから電界放射チップの先端までヘリウムを
供給するものである。
めになされたもので、ヘリウムの超流動により、液体ヘ
リウムタンクから電界放射チップの先端までヘリウムを
供給するものである。
［作用］
液体ヘリウムを、電流の起る温度以下に冷却することに
より、イオンの放出効率が向上し、電界効果イオン源で
、従来と同程度の高い輝度と、かつ液体金属イオン源並
みの大電流を得る事を可能になる。
より、イオンの放出効率が向上し、電界効果イオン源で
、従来と同程度の高い輝度と、かつ液体金属イオン源並
みの大電流を得る事を可能になる。
［実施例］
以下本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
実施例１
本発明による高輝度・大電流イオン源を第２図に示す。
本イオン源は、電界放射用チップ５．引出し電極６．液
体ヘリウムリザーバ７、冷却筒８から成る。冷却筒８に
よりリザーバ７は２．１’ Ｋ以下に、またチップ５の
先端も２．１°Ｋ以下に保たれている。液体ヘリウムは
、リザーバ７からキャピラリ１１を通り超流動によりチ
ップ５の先端まで到達し、引出し電極６に印加された電
圧によって起こる電界により、ヘリウムイオンとして引
き出される。チップ５は太さ１００μｍφのタングステ
ンより成り、先端の曲率は０．１μｍ以下とした。冷却
筒８は、ヘリウム冷凍器９と熱的に接触し、かつ電気的
に絶縁するため、厚さ３ｍｍの酸化ヘリウム板１０を介
して接続した。
体ヘリウムリザーバ７、冷却筒８から成る。冷却筒８に
よりリザーバ７は２．１’ Ｋ以下に、またチップ５の
先端も２．１°Ｋ以下に保たれている。液体ヘリウムは
、リザーバ７からキャピラリ１１を通り超流動によりチ
ップ５の先端まで到達し、引出し電極６に印加された電
圧によって起こる電界により、ヘリウムイオンとして引
き出される。チップ５は太さ１００μｍφのタングステ
ンより成り、先端の曲率は０．１μｍ以下とした。冷却
筒８は、ヘリウム冷凍器９と熱的に接触し、かつ電気的
に絶縁するため、厚さ３ｍｍの酸化ヘリウム板１０を介
して接続した。
実施例２
第３図は本発明の他の実施例を示したもので、冷凍器１
２．絶縁板１３によって冷却される冷却筒１４の周囲お
よびキャピラリ１５と電界放射チップ１６の間２０を除
く端面を熱絶縁材料１７で覆い、該熱絶縁材料１７の外
壁温度が２．７°Ｋ以上となるようにする。キャピラリ
１５から流れ出た超流動ヘリウムは、温度差に従って電
界放射チップの方へ流れるが、該熱縁材料１７で覆われ
た部分には流出しないため、液体ヘリウムの使用効率を
大幅に向上できる。したがってリザーバ１８の大きさを
小さくできその結果、装置全体の大きさを小さくできる
ため、効率を向」二できる。
２．絶縁板１３によって冷却される冷却筒１４の周囲お
よびキャピラリ１５と電界放射チップ１６の間２０を除
く端面を熱絶縁材料１７で覆い、該熱絶縁材料１７の外
壁温度が２．７°Ｋ以上となるようにする。キャピラリ
１５から流れ出た超流動ヘリウムは、温度差に従って電
界放射チップの方へ流れるが、該熱縁材料１７で覆われ
た部分には流出しないため、液体ヘリウムの使用効率を
大幅に向上できる。したがってリザーバ１８の大きさを
小さくできその結果、装置全体の大きさを小さくできる
ため、効率を向」二できる。
引出し電極１９とは熱的に絶縁されているので、熱効率
も高くできる。該熱絶縁材料としては、本実施例ではア
ルミナ（酸化アルミニウムＡＱ２ｏ３）を用いたが、絶
縁体でかつ超高真空に耐えるものであれば良い。
も高くできる。該熱絶縁材料としては、本実施例ではア
ルミナ（酸化アルミニウムＡＱ２ｏ３）を用いたが、絶
縁体でかつ超高真空に耐えるものであれば良い。
実施例３
以上の実施例では液体ヘリウムをリザーバの中に蓄わえ
て、電界放射によりイオン化していたが、本実施例では
液体ヘリウムの供給系を具備したイオン源について述べ
る。第４図は本実施例を示したものである。冷凍器２１
．熱絶縁板２２．冷却筒２３．リザーバ２４．キャピラ
リ２５．ニードル２６．引出電極２７．熱絶縁材料２８
からなる一４＝ イオン源において、液体ヘリウム供給用のキャピラリ２
９を具備する事を特徴とする。本イオン源構造において
は、リザーバ２４は必ずしも必要でなく、液体ヘリウム
供給用キャピラリ２９を直接キャピラリ２５に接続する
事も可能である。この場合冷凍器２１の温度は冷却筒２
３の温度よりも低くする事は、他の実施例における場合
と同様である。本実施例において、引出電極２７に３０
ｋＶを印加し、冷凍器２１温度を２．１ａＫ、冷却筒２
３温度を２．６’ Ｋとする事により、イオン源輝度１
０ Ａ／ａＪ−ｓｒ、ヘリウムイオン電流１３μＡを
得る事ができた。この条件で直径０．１μｍの微細イオ
ンビームを作ったところ、４００ｐＡと、従来の約４０
倍以上の大電流を得る事ができた。描画速度を向上させ
るために、０．５μｍ口の矩形整形ビームを用いて描画
を行なった。加速電圧１００ｋＶ冷凍器温度２．０ａＫ
、ニードル温度２．７’ Ｋという条件で、イオン源輝
度１０ Ａ ／ ａ＃ｓｒとして、イオン電流２０μ
Ａを得た。整形ビーム電流として１０μＡを得る事が出
来た。この値はイオン線による直接描画を十分に可能に
する電流である。
て、電界放射によりイオン化していたが、本実施例では
液体ヘリウムの供給系を具備したイオン源について述べ
る。第４図は本実施例を示したものである。冷凍器２１
．熱絶縁板２２．冷却筒２３．リザーバ２４．キャピラ
リ２５．ニードル２６．引出電極２７．熱絶縁材料２８
からなる一４＝ イオン源において、液体ヘリウム供給用のキャピラリ２
９を具備する事を特徴とする。本イオン源構造において
は、リザーバ２４は必ずしも必要でなく、液体ヘリウム
供給用キャピラリ２９を直接キャピラリ２５に接続する
事も可能である。この場合冷凍器２１の温度は冷却筒２
３の温度よりも低くする事は、他の実施例における場合
と同様である。本実施例において、引出電極２７に３０
ｋＶを印加し、冷凍器２１温度を２．１ａＫ、冷却筒２
３温度を２．６’ Ｋとする事により、イオン源輝度１
０ Ａ／ａＪ−ｓｒ、ヘリウムイオン電流１３μＡを
得る事ができた。この条件で直径０．１μｍの微細イオ
ンビームを作ったところ、４００ｐＡと、従来の約４０
倍以上の大電流を得る事ができた。描画速度を向上させ
るために、０．５μｍ口の矩形整形ビームを用いて描画
を行なった。加速電圧１００ｋＶ冷凍器温度２．０ａＫ
、ニードル温度２．７’ Ｋという条件で、イオン源輝
度１０ Ａ ／ ａ＃ｓｒとして、イオン電流２０μ
Ａを得た。整形ビーム電流として１０μＡを得る事が出
来た。この値はイオン線による直接描画を十分に可能に
する電流である。
［発明の効果］
で大きい。
第１図は従来技術によるイオン源の概略図、第２図〜第
４図は本発明の実施例のイオン源の説明図である。 ２．５，１６．２６・・・電界放射エミッタニードル、
４，６，１．９，２７・・・引出し電極、３，７Ａ。 １５．２５・・ガス供給キャピラリ、７，１８゜２４・
・・リザーバ、１．．８，１４，２３・・・冷却筒、１
．０，１３，２２・・・絶縁板、１７，２８・・・熱絶
縁体。
４図は本発明の実施例のイオン源の説明図である。 ２．５，１６．２６・・・電界放射エミッタニードル、
４，６，１．９，２７・・・引出し電極、３，７Ａ。 １５．２５・・ガス供給キャピラリ、７，１８゜２４・
・・リザーバ、１．．８，１４，２３・・・冷却筒、１
．０，１３，２２・・・絶縁板、１７，２８・・・熱絶
縁体。
Claims (1)
- １、２．１°Ｋ以下に冷却された冷凍器と、電音放射に
よりイオンを放出するニードルと、該ニードル部の近傍
に開口部を持つ超流動ヘリウムを流すべきキャピラリを
具備する事を特徴とするイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16792086A JPS6210840A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16792086A JPS6210840A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6210840A true JPS6210840A (ja) | 1987-01-19 |
Family
ID=15858505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16792086A Pending JPS6210840A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6210840A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009517839A (ja) * | 2005-12-02 | 2009-04-30 | アリス コーポレーション | イオン源、システム及び方法 |
-
1986
- 1986-07-18 JP JP16792086A patent/JPS6210840A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009517839A (ja) * | 2005-12-02 | 2009-04-30 | アリス コーポレーション | イオン源、システム及び方法 |
| JP2012248540A (ja) * | 2005-12-02 | 2012-12-13 | Arisu Corporation:Kk | イオン源、システム及び方法 |
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