JPS63318056A - Ion micro-beam device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To easily observe the vicinity of the emitter tip of a liquid metal ion source by providing a projector to illuminate the vicinity of the emitter tip. CONSTITUTION:An observing window 30 is provided to observe the state of the tip of an emitter 21 and the state of the liquid metal on a reservoir section 23, the center of the observing window 30 is located at nearly the same height as the recess at the center of the reservoir section 23, and its center axis is nearly perpendicular to the optical center axis of an ion beam. A projector 31 is located at the same height as the observing window 30 and installed at the position at an angle of about 15 deg. with the center axis of the observing window 30. When the ion emission becomes unstable or is interrupted, for example, the vicinity of the tip of the emitter 21 is illuminated with the projector 31, thus the condition of the emitter tip can be easily observed through the observing window 30.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イオンマイクロビームを用いたマスクレスイ
オン打込み、微細領域二次イオン質量分析、微細領域エ
ツチングやデポジションなどに使用されるイオンマイク
ロビーム装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is applied to ion microscopy used for maskless ion implantation using an ion microbeam, fine area secondary ion mass spectrometry, fine area etching and deposition, etc. Regarding beam equipment.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

イオンマイクロビーム装置は、試料上にビーム径で１μ
ｍ前後もしくは、それ以下に細く絞ったイオンマイクロ
ビーム（集束イオンビーム）を照射するもので、イオン
源として輝度が高く、点状のイオン光源を持つ液体金属
イオン源が用いられる。The ion microbeam device has a beam diameter of 1μ on the sample.
It irradiates an ion microbeam (focused ion beam) narrowly focused to about m or less, and a liquid metal ion source with a high brightness and point-like ion light source is used as the ion source.

この液体金属イオン源の動作原理は次の如くである。先
ず、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタ
ル（Ｔａ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、などの高融点材料
から成り、その先端が鋭く尖らされたエミッターに、抵
抗加熱あるいは、電子線衝撃、レーザー光などにより溶
融させたイオン化すべき物質（液体金属）を供給し、少
なくともエミッター先端は液体金属で濡れるた状態にす
る。The operating principle of this liquid metal ion source is as follows. First, an emitter made of a high melting point material such as tungsten (W), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), or silicon carbide (SiC) with a sharp tip is heated by resistance heating, electron beam bombardment, or laser. A substance to be ionized (liquid metal) melted by light or the like is supplied, and at least the tip of the emitter is wetted with the liquid metal.

エミッターに対向して設置された引出し電極に、エミッ
ター電位に対して負の高電圧を印加してエミッター先端
部に電界を集中させる。更に、高電圧を印加していくと
、あるしきい値でエミッター先端を覆っている液体金属
はテーラ−コーン（Ｔａｙｌｏｒ　Ｃｏｎｅ　）と呼ば
れる円錐状突起を形成し、その先端からイオンが引出さ
れる。A high voltage that is negative with respect to the emitter potential is applied to an extraction electrode placed opposite the emitter to concentrate the electric field at the tip of the emitter. Further, as a high voltage is applied, at a certain threshold, the liquid metal covering the emitter tip forms a conical protrusion called a Taylor Cone, and ions are extracted from the tip.

このような液体金属イオン源を搭載したイオンマイクロ
ビーム装置をマスクレスイオン打込みや微小部デポジシ
ョンなどの半導体プロセスや、二次イオン質量分析など
の分析の分野など、種々の分野で利用する場合、イオン
源としては長時間、安定して目的とするイオンが引出せ
ることが重要である。万一、イオン放出が不安定に陥っ
た場合、その原因のほとんどが上記エミッター先端を覆
っている液体金属の不具合によって生じている。従って
、イオンの安定放出が望めなくなった場合、まず、イオ
ン源のエミッター先端、およびその周辺の状況を知る必
要があるが、特表昭５８−５００８２６号に記載のよう
に、上記の如き不慮の事故に遭遇した場合の確認方法に
ついては考慮されていなかった。特に、イオン化物質が
溶融状態でも赤熱しない低融点材料を用いる場合、上記
の如き確認方法については全く考慮されていなかった。When using an ion microbeam device equipped with such a liquid metal ion source in various fields such as semiconductor processes such as maskless ion implantation and microscopic part deposition, and analysis fields such as secondary ion mass spectrometry, It is important for an ion source to be able to stably extract target ions for a long period of time. In the unlikely event that ion emission becomes unstable, the cause is mostly due to a malfunction in the liquid metal covering the tip of the emitter. Therefore, if stable emission of ions cannot be expected, it is first necessary to know the situation at the emitter tip of the ion source and its surroundings. No consideration was given to how to confirm in the event of an accident. In particular, when using a low melting point material that does not glow red even when the ionized substance is in a molten state, no consideration has been given to the above confirmation method.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術には、イオン源のエミッター先端周辺を真
空容器外から監視し易いような配慮がなされておらず以
下のような問題があった。The above-mentioned conventional technology does not take into consideration the ease of monitoring the vicinity of the emitter tip of the ion source from outside the vacuum container, and has the following problems.

つまり、イオンマイクロビーム装置を半導体プロセスや
各種分析の分野などで応用する場合、イオンが長時間、
安定して放出し続けることが重要であるが、実際には、
例えば、１００時間や２００時間、全くイオン電流のふ
らつきもなく安定してイオンが放出し続けることはなか
なか困難で、イオン放出が時として不安定になったり、
途切れたりする。このような事象はイオン源のエミッタ
ー先端付近の液体金属の状態が大きく影響していること
が多い。つまり、上記事象が起こる原因として次のこと
が考えられる。（１）イオン化物質が溶けていない。（
２）液体金属がエミッター先端に過剰に供給されていた
り、逆に、液体金属がエミッター先端に供給されていな
い。（３）液体金属表面上に浮遊している難溶解性の不
純物（スラグ）がエミッター先端に集積し、イオン放出
すべき所のテーラ−コーンの安定な形成を阻害している
。（４）放電などによってエミッター先端が欠けたり曲
がったために、イオンが本来放出すべき方向に放出して
いない。等々の原因が考えられる。In other words, when applying ion microbeam equipment in the fields of semiconductor processing and various analyses, ions are
It is important to continue releasing it stably, but in reality,
For example, it is quite difficult to continue emitting ions stably for 100 or 200 hours without any fluctuation in the ion current, and ion ejection sometimes becomes unstable.
Sometimes it gets interrupted. Such events are often greatly influenced by the state of the liquid metal near the emitter tip of the ion source. In other words, the following may be the cause of the above phenomenon. (1) The ionized substance is not dissolved. (
2) Too much liquid metal is supplied to the emitter tip, or conversely, liquid metal is not supplied to the emitter tip. (3) Hardly soluble impurities (slag) floating on the surface of the liquid metal accumulate at the tip of the emitter, inhibiting stable formation of a Taylor cone where ions should be emitted. (4) Ions are not emitted in the direction they should be emitted because the emitter tip is chipped or bent due to discharge or the like. There are several possible causes.

これらの原因は簡単には見分けができず、エミッター先
端を注意深く観察しなければ明らかにならない。しかし
、従来技術によると上記観察は非常に困難である。つま
り、従来装置ではイオン源。These causes are not easily distinguished and become apparent only by careful observation of the emitter tip. However, according to the prior art, the above observation is extremely difficult. In other words, in conventional equipment, it is an ion source.

ビーム集束系、試料台などの構成品が完全に鏡体（真空
容器）内に納められているため、真空容器外からエミッ
ター先端を観察することは不可能であるか、もしくは、
観察用窓が設けてあったとしても、真空容器内が暗いた
めにエミッター先端付近を注意深く観察することは難し
い。特に、イオン化物質の溶融温度が約６００℃以下の
場合、液体金属が赤熱状態とならない。例えば、ガリウ
ム（Ｇａ）やインジウム（ｉ　ｎ）などのような低融点
材料（融点；　Ｇ　ａ　ｇ約３０℃、Ｉｎ、約１６０℃
）についてはイオン源の動作温度（イオンが安定に引き
出されている時のイオン化物質の温度）が低いため上記
原因を真空容器外から見極めることは困難であった。Because components such as the beam focusing system and sample stage are completely housed inside the mirror body (vacuum container), it is impossible to observe the emitter tip from outside the vacuum container, or
Even if an observation window is provided, it is difficult to carefully observe the vicinity of the emitter tip because the inside of the vacuum chamber is dark. In particular, when the melting temperature of the ionized substance is about 600° C. or lower, the liquid metal does not become red hot. For example, low melting point materials such as gallium (Ga) and indium (in) (melting point; Ga about 30°C, In about 160°C
), because the operating temperature of the ion source (the temperature of the ionized substance when ions are stably extracted) is low, it was difficult to determine the cause from outside the vacuum chamber.

上述の如き原因が明らかにならないために、生じた問題
に対する対策が打てず、一端、イオン放出が不安定にな
ったり、途切れたりした場合、再びイオン放出を安定に
復帰するのは困難で、最悪の場合、原因不明のままイオ
ン源を取り替えるといった事態となる。イオン源（もし
くはエミッター）の取り替えには、イオンマイクロビー
ム装置の真空容器の真空を破ることから始まり、イオン
源の取り外し、そして、イオン化物質の付着しているエ
ミッターの交換、ＪＭ因の究明２組立、装置への装着、
真空引き、イオン源の加熱等々、再度イオン放出させる
までには多大の労力と時間を要していた。Because the causes mentioned above are not clear, no countermeasures can be taken to address the problem, and if ion emission becomes unstable or interrupted, it is difficult to restore stable ion emission again. In the worst case, the ion source may have to be replaced without knowing the cause. Replacing the ion source (or emitter) begins with breaking the vacuum in the vacuum chamber of the ion microbeam device, removing the ion source, replacing the emitter with ionized substances attached, and investigating the cause of JM 2 assembly. , attachment to the device,
It took a great deal of effort and time to emit ions again, including evacuation, heating of the ion source, etc.

このような現状から、イオン放出が不安定になったり途
切れたりした時に、その原因をイオンマイクロビーム装
置の外から、印加電圧や加熱電流等の動作条件を変えず
に知る何らかの手段が望まれていた。Given this current situation, there is a need for some means of determining the cause of ion emission instability or interruptions from outside the ion microbeam device without changing operating conditions such as applied voltage or heating current. Ta.

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、本発
明の目的は、イオンマイクロビーム装置内に搭載されて
いる液体金属イオン源のエミッター先端付近を容易にｗ
ｉ察できるイオンマイクロビーム装置を提供することに
ある。The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and an object of the present invention is to easily access the vicinity of the emitter tip of a liquid metal ion source mounted in an ion microbeam device.
The purpose of the present invention is to provide an ion microbeam device that can be used to detect ions.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、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イオン化物質の
イオンをその先端から放出するように配置されたエミッ
ターと、このエミッターの先端に高電界を集中させ、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と、この液体金属イオン源から
の放出イオンの加速、集束及び偏向を行なうイオンビー
ム集束系と、試料の微動を行なう試料台とを真空容器内
に備えたイオンマイクロビーム装置において、エミッタ
ー先端付近を照明するための投光器を備えることにより
達成できる。The above purpose consists of a reservoir for melting and holding a substance to be ionized, an emitter arranged to emit ions of the ionized substance supplied from the reservoir from its tip, and a high A liquid metal ion source consisting of an extraction electrode that concentrates an electric field and extracts ions from the emitter tip, an ion beam focusing system that accelerates, focuses, and deflects the ions emitted from the liquid metal ion source, and micro-movement of the sample. This can be achieved by equipping an ion microbeam device with a sample stage and a vacuum vessel inside a vacuum vessel, and a floodlight for illuminating the vicinity of the emitter tip.

なお、この投光器は、真空容器内でも容器外に設置して
も前記目的は達成できる。Note that the above object can be achieved with this projector whether it is installed inside the vacuum container or outside the container.

さらに、上記投光器のよる投光方向は、エミッター先端
観察窓の中心軸と同心軸上にあることが最も望ましいが
、投光方向と観察窓の中心軸が上下左右４５°以内であ
れば上記目的は達成できる。Furthermore, it is most desirable that the direction of light emitted by the above-mentioned light projector be on an axis concentric with the central axis of the observation window at the end of the emitter, but if the direction of light projection and the center axis of the observation window are within 45 degrees vertically and horizontally, the above purpose is achieved. can be achieved.

〔作用〕[Effect]

上記投光器は、エミッター先端付近を照明することがで
きる。これによって、イオンマイクロビーム装置のオペ
レーターは真空容器外からエミッター先端の状況が観察
し易くなり、イオン放出が不安定になったり、途切れた
りした場合に、その原因を直ちに明らかにすることがで
き、これに対する対策を打つことができる。上記投光器
を特に、真空容器内に、例えばイオン源のエミッター先
端近傍に設けても同様の効果が得られ、また、真空容器
外から投光してもよい。The floodlight can illuminate the vicinity of the tip of the emitter. This makes it easier for the operator of the ion microbeam device to observe the situation at the emitter tip from outside the vacuum chamber, and if ion emission becomes unstable or interrupted, the cause can be immediately identified. Measures can be taken to counter this. Similar effects can be obtained by providing the above-mentioned light projector particularly within the vacuum vessel, for example near the emitter tip of the ion source, or the light may be projected from outside the vacuum vessel.

さらに、投光の方向は観察方向と同じ方向の場合の方が
エミッターを覆っている液体金属面に影が生じないため
ｗｌ察し易いことから最も好ましい。Furthermore, it is most preferable that the direction of light projection be the same as the observation direction, since no shadow will be formed on the liquid metal surface covering the emitter, making it easier to see.

これを実現させるための一方法として観察用窓を大きく
して投光器の光を［９方向と同一方向に導入できるよう
にすれば実現できるが、実際問題として観察窓をあまり
大きくすることは、真空容器面に絶縁部分（ガラス面）
が多くなり、チャージアップの原因となるため、ｍ察用
窓の面積はできる限り小さい方が良い。従って、観察方
向と投光方向が同じにするのが困難な場合、ある角度を
なして観察用窓と投光器を設置すれば良い。この場合、
両者のなす角度は観察方向に対して上下左右４５°以内
であれば良好である。One way to achieve this is to make the observation window large so that the light from the projector can be introduced in the same direction as the [9 directions, but as a practical matter, making the observation window too large is a problem because the vacuum Insulating part on the container surface (glass surface)
The area of the m-detection window should be as small as possible, since this increases the number of charges and causes charge-up. Therefore, if it is difficult to make the observation direction and the light projection direction the same, it is sufficient to install the observation window and the light projector at a certain angle. in this case,
It is preferable that the angle between the two be within 45 degrees vertically, horizontally, and horizontally with respect to the observation direction.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図を用いて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

〈実施例１〉 第１図は本発明に係るイオンマイクロビーム装置の基本
構成を示す図である。<Embodiment 1> FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of an ion microbeam device according to the present invention.

図中、１が液体金属イオン源、２が液体金属イオン源１
から放出されたイオン３を加速、集束及び偏向を行なう
ためのイオンビーム集束系、４が試料台、５は真空容器
である。イオンビーム集束系２は具体的には、放出イオ
ン３を集束させるための集束レンズ６．６’　、放出イ
オン３をイオンの種類ごとに分離するための質量分離器
７．放出イオン３が上記集束レンズ６．６′や質量分離
器７などを通過して得られたイオンビーム８を試料９上
の所定の位置に偏向するための偏向器１０、その他、絞
り１２．アライナ−１３，真空排気系（図示せず）など
から構成されているが、本発明ではこれらイオンビーム
集束系の構成や役割については大きく関与しないので、
ここでは詳細な説明は省略する。In the figure, 1 is a liquid metal ion source, 2 is a liquid metal ion source 1
An ion beam focusing system for accelerating, focusing and deflecting ions 3 emitted from the ion beam, 4 is a sample stage, and 5 is a vacuum container. Specifically, the ion beam focusing system 2 includes a focusing lens 6.6' for focusing the emitted ions 3, and a mass separator 7.6' for separating the emitted ions 3 into ion types. A deflector 10 for deflecting the ion beam 8 obtained when the emitted ions 3 pass through the focusing lens 6, 6', the mass separator 7, etc. to a predetermined position on the sample 9, and an aperture 12. Although it is composed of an aligner 13, a vacuum evacuation system (not shown), etc., the present invention does not involve much in the configuration or role of these ion beam focusing systems.
A detailed explanation will be omitted here.

なお、上記集束レンズ６．６′を始めとするイオンマイ
クロビーム装置の各構成部品は第１図では、宙に浮いた
形で示しであるが、当然ながら各部品とも、各部材で固
定されており、これら各部材は図が繁雑となるため省略
した。Although each component of the ion microbeam device, including the above-mentioned focusing lens 6, 6', is shown floating in the air in FIG. 1, each component is, of course, fixed by each member. These members have been omitted because they would complicate the diagram.

また、符号３０が液体金属イオン源１を構成しているエ
ミッター２１先端付近を観察することのできる観察用窓
であり、符号３１が本発明によるエミッター２１−の先
端付近の照明用の投光器である。この投光器３１は、真
空容器５の壁面に据付けられた小管１１内に設置されて
おり、小管１１内のガラスおよびＯリング（図示せず）
によって真空は遮断されている。Further, numeral 30 is an observation window through which the vicinity of the tip of the emitter 21 constituting the liquid metal ion source 1 can be observed, and numeral 31 is a floodlight for illuminating the vicinity of the tip of the emitter 21- according to the present invention. . This floodlight 31 is installed in a small tube 11 installed on the wall surface of the vacuum container 5, and is equipped with glass and an O-ring (not shown) in the small tube 11.
The vacuum is cut off by.

ここで、液体金属イオン源」−と本発明による投光器３
１の位置関係を更に詳細に説明するために詳細図を第２
図に示す。Here, a liquid metal ion source"--and a floodlight 3 according to the invention
In order to explain the positional relationship of 1 in more detail, the detailed diagram is shown in 2nd figure.
As shown in the figure.

この液体金属イオン源１は、イオン化物質２２の加熱方
法が通電抵抗加熱方式であり、イオン化物質の溜め部２
３はヒーターを兼ねている。この溜め部２３は板厚０．
１ｍｍ、板幅２ｍｍのモリブデン製帯板で、中央部に窪
みを設けてイオン化物質２２が約５０〜１００　ｍ　ｇ
程度搭載できる形状になっており、更に窪みの中央には
直径０．８ｍｍの貫通孔を設けた。エミッター２１は直
径が０．４ｍｍ、その先端曲率半径が数μｍ程度まで鋭
く尖らされた針状形状で、溜め部２３の貫通孔の中心軸
上に設置されている。また、針状エミッター２１は、真
空容器５外からエミッター２１の中心軸に沿って動かす
ことが可能で、その可動量は約１１０１ｎである。第２
図はエミッター２１が溜め部２３上でイオン化物質２２
が溶融状態にあり、溜め部２３の裏面に突き出たエミッ
ター２１に溶融イオン化物質２２（液体金属）が濡れた
状態を示している。エミッター２１の溜め部２２の裏面
からの突出し長さは１〜２ｍｍ程度である。In this liquid metal ion source 1, the method of heating the ionized substance 22 is an electric resistance heating method, and the ionized substance reservoir 2
3 also serves as a heater. This reservoir 23 has a plate thickness of 0.
It is a molybdenum band plate with a diameter of 1 mm and a plate width of 2 mm, with a depression in the center, and about 50 to 100 m g of ionized substance 22 is formed.
It has a shape that allows it to be mounted, and a through hole with a diameter of 0.8 mm is provided in the center of the recess. The emitter 21 has a needle-like shape with a diameter of 0.4 mm and a radius of curvature of its tip sharpened to about several μm, and is installed on the central axis of the through hole of the reservoir 23 . Further, the needle-shaped emitter 21 can be moved along the central axis of the emitter 21 from outside the vacuum vessel 5, and the amount of movement thereof is approximately 1101n. Second
In the figure, an emitter 21 is connected to an ionized substance 22 on a reservoir 23.
is in a molten state, and the emitter 21 protruding from the back surface of the reservoir 23 is wetted with the molten ionized substance 22 (liquid metal). The length of the emitter 21 protruding from the back surface of the reservoir 22 is about 1 to 2 mm.

観察用窓３０はエミッター２１の先端の状態、溜め部２
３上の液体金属の状態を観察するために設けられており
、観察用窓３０の中心は溜め部２３の中央の窪みとほぼ
同じ高さに位置し、その中心軸はイオンビームの光学中
心軸とほぼ垂直である。本発明による投光器３１は観察
用窓３０と同じ高さに位置して、観察用窓３０の中心軸
と約１５°の角度をなす位置に設置されている。勿論、
投光器３１の前面にガラス板があり、これによって真空
が保たれている。The observation window 30 shows the state of the tip of the emitter 21 and the reservoir 2.
The center of the observation window 30 is located at approximately the same height as the central recess of the reservoir 23, and its central axis is the optical center axis of the ion beam. It is almost vertical. The projector 31 according to the present invention is located at the same height as the observation window 30 and is installed at a position making an angle of about 15° with the central axis of the observation window 30. Of course,
There is a glass plate in front of the projector 31, which maintains a vacuum.

このような構成により、例えばイオン放出が不安定にな
ったり、途切れたりした場合、本発明による投光器３１
によってエミッター２１先端付近を照明し、ｍｓ用窓３
０を通してエミッター先端の状態を観察し易くなった。With such a configuration, for example, when ion emission becomes unstable or interrupted, the projector 31 according to the present invention
The vicinity of the tip of the emitter 21 is illuminated by the ms window 3.
It became easier to observe the state of the emitter tip through the 0.

特に、観察用窓の中心とエミッター先端を結ぶ軸が、イ
オン光学系の軸とおおよそ垂直であればなお一層観察し
易くなり望ましい。In particular, it is desirable that the axis connecting the center of the observation window and the tip of the emitter be approximately perpendicular to the axis of the ion optical system, as this makes observation even easier.

〈実施例２〉 本実施例は投光器を真空容器内に設置した例で第３図に
その基本構成を示す。<Embodiment 2> In this embodiment, a projector is installed in a vacuum container, and FIG. 3 shows its basic configuration.

投光器３１は、真空容器５内にあり、引出し電極２４と
エミッター２１の近傍に位置している。The projector 31 is located inside the vacuum container 5 and near the extraction electrode 24 and the emitter 21.

この場合の投光器３１は真空容器内に設置されるため、
実施例１の如き電球である必要はなくフィラメント３２
のみでも良く、また、投光器３１は対象物（エミッター
２１）に近く設置できることから、大きな発光量の必要
はなくＬＥＤの如き発光体で済む。この場合、余計な光
を遮光するためフード３３を設けるのが望ましい。Since the projector 31 in this case is installed inside the vacuum container,
The filament 32 does not have to be a light bulb like in Example 1.
Moreover, since the projector 31 can be installed close to the object (emitter 21), there is no need for a large amount of light emission, and a light emitter such as an LED can be used. In this case, it is desirable to provide a hood 33 to block unnecessary light.

また、観察用としてＣＯＤの如き受光体を設ければ微弱
な光でも再生像をモニター上に映し出すことができるの
で、装置鏡体に顔を近づけ目視するという面倒な作業は
行なわなくても済むという効果をもたらす。In addition, if a photoreceptor such as a COD is installed for observation, the reproduced image can be displayed on the monitor even with weak light, so there is no need to carry out the troublesome task of bringing your face close to the mirror body of the device and visually viewing it. bring about an effect.

〈実施例３〉 本実施例は投光方向とｗｉ察力方向同一にした例で第４
，５図にその概略構成を示す。<Example 3> This example is an example in which the light projection direction and the wi sensing direction are the same.
, 5 shows its schematic configuration.

第４図は投光器３１が真空容器内にある例であり、符号
４０はハーフミラ−である。投光器３１より発した光は
ハーフミラ−４０に反射しエミッター２１先端方向へ向
う。エミッター２１及びそれを覆っている液体金属２２
を照らした光は反射して再びハーフミラ−４０に向い、
今度はハーフミラー４０を通過し観察用窓３１に至る。FIG. 4 shows an example in which the projector 31 is inside a vacuum container, and 40 is a half mirror. The light emitted from the projector 31 is reflected by the half mirror 40 and directed toward the tip of the emitter 21. Emitter 21 and liquid metal 22 covering it
The light that illuminated the mirror was reflected and directed towards the half mirror 40 again.
This time, it passes through the half mirror 40 and reaches the observation window 31.

このような構成により観察方向と投光方向を同一にでき
、投光による影は液体金属２２上に生じることはなく、
液体金属２２表面ならびにエミッター２１先端の状況が
観察し易くなる。With such a configuration, the observation direction and the light projection direction can be made the same, and a shadow due to the light projection will not be formed on the liquid metal 22.
This makes it easier to observe the surface of the liquid metal 22 and the tip of the emitter 21.

第５図は、ハーフミラ−４０を用いて観察方向と投光方
向を同じにするという基本思想は第４図と同じであるが
、投光器３１を鏡体（真空容器）５外に設けたことを特
徴としている。投光器３１より発した光はプリズム４１
によって偏向されハーフミラ−４０へ導かれる。その後
の光路は第４図と同じである。このような構成により真
空容器５内は実施例２および実施例３の前例に比べ簡素
化できる。真空容器５内の耐電圧、放電という観点から
して真空容器５内、特に、高電圧が印加されるイオン源
１の周辺の形状は簡素であることが望ましい。The basic idea of FIG. 5 is the same as that of FIG. 4, that is, using a half mirror 40 to make the observation direction and the light projection direction the same, but the light projector 31 is provided outside the mirror body (vacuum container) 5. It is a feature. The light emitted from the projector 31 is transmitted through the prism 41
and is guided to the half mirror 40. The optical path thereafter is the same as in FIG. With such a configuration, the interior of the vacuum container 5 can be simplified compared to the second embodiment and the third embodiment. From the viewpoint of withstand voltage and discharge within the vacuum vessel 5, it is desirable that the shape of the interior of the vacuum vessel 5, particularly around the ion source 1 to which a high voltage is applied, be simple.

また、上記ハーフミラ−４０およびプリズム４１を上記
真空容器５外に設置しても上記実施例と同じ効果をもた
らす。Further, even if the half mirror 40 and the prism 41 are installed outside the vacuum vessel 5, the same effect as in the embodiment described above can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、液体金属イオン
源を搭載したイオンマイクロビーム装置において、イオ
ン電流が不安定になったり、途切れたりした時に、その
原因がエミッター先端の状態もしくは先端を濡らしてい
る液体金属の不具合によるイオン放出の不安定さに帰因
するものかの確認を真空容器外からできる。特に、イオ
ン化物質が溶融状態において赤熱しない低融点物質につ
いても容易に観察することができる。また、たとえ溶融
状態で赤熱しているイオン化物質であっても、赤熱の明
るさでエミッター、溶融金属の形状は確認できるがそれ
らの表面状態までの確認は不可能で、これに対し、本発
明による投光器による照明により液体金属の表面状態を
容易に観察することができる。その結果、イオン電流が
不安定になったり、途切れた時に、その原因がイオン源
にあるのか否か、また、イオン源のエミッターか、液体
金属が原因なのかの判断がその場ででき、それらに対す
る対策までの時間の消費を少なくするという効果をもた
らす。As explained above, according to the present invention, in an ion microbeam device equipped with a liquid metal ion source, when the ion current becomes unstable or interrupted, the cause is the state of the emitter tip or the wetting of the tip. It is possible to confirm from outside the vacuum vessel whether instability in ion release is due to a problem with the liquid metal being used. In particular, low melting point substances that do not glow red in the molten state can also be easily observed. Furthermore, even if the ionized substance is red-hot in a molten state, the shape of the emitter and molten metal can be confirmed by the brightness of the red glow, but it is impossible to confirm the surface condition of the emitter. The surface condition of the liquid metal can be easily observed by illumination from a floodlight. As a result, when the ion current becomes unstable or interrupted, it is possible to judge on the spot whether the cause is in the ion source, the emitter of the ion source, or the liquid metal. This has the effect of reducing the amount of time it takes to take countermeasures.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例のイオンマイクロビーム装置
の概略全体構成を示す一部断面図、第２図は液体金属イ
オン源と投光器の位置関係を示す一部断面図、第３図は
投光器が真空容器内にある場合の実施例を示す構成図、
第４図及び第５図は実施例３を示す概略構成図である。 １・・・液体金属イオン源、２・・・イオンビーム集束
系、３・・・イオン、４・・・試料台、５・・・真空容
器、６゜６′・・・集束レンズ、７・・・質量分離器、
８・・・イオンビーム、９・・・試料、１０・・・偏向
器、１１・・・ブランカ−１１２・・・絞り、１３・・
・アライナ−１２１・・・エミッター、２２・・・イオ
ン化物質、２３・・・溜め部、３０・・・観察用窓、３
１・・・投光器、３２・・・フィラメント、４０・・・
ハーフミラ−５４１・・・プリズム。　−・、（）　−
Ｎ”＋ （１）（１）ＣＤ（””＋FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the overall general configuration of an ion microbeam device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the positional relationship between the liquid metal ion source and the projector, and FIG. A configuration diagram showing an example where the projector is in a vacuum container,
4 and 5 are schematic configuration diagrams showing the third embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Liquid metal ion source, 2... Ion beam focusing system, 3... Ion, 4... Sample stage, 5... Vacuum container, 6°6'... Focusing lens, 7...・Mass separator,
8...Ion beam, 9...Sample, 10...Deflector, 11...Blanker-112...Aperture, 13...
- Aligner - 121... Emitter, 22... Ionized substance, 23... Reservoir, 30... Observation window, 3
1... Floodlight, 32... Filament, 40...
Half mirror-541...prism. −・、() −
N”+ (1) (1) CD(””+

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、イオン化すべき物質を溶融して保持する溜め部と、
該溜め部から供給される上記溶融イオン化物質のイオン
をその先端から放出するように配置されたエミッターと
、該エミッターの先端に高電界を集中させ、該エミッタ
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
液体金属イオン源と、この液体金属イオン源からの放出
イオンの加速、集束及び偏向を行なうイオンビーム集束
系と、試料の微動を行なう試料台とを備えたイオンマイ
クロビーム装置において、上記エミッター先端付近を照
明するための投光器および、上記エミッター先端付近を
観察するための観察用窓を備えたことを特徴とするイオ
ンマイクロビーム装置。 ２、上記投光器が上記液体金属イオン源、上記イオンビ
ーム集束系、上記試料台を内蔵している真空容器内にあ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のイオ
ンマイクロビーム装置。 ３、前記投光器が上記液体金属イオン源、上記イオンビ
ーム集束系、上記試料台を内蔵している真空容器の外に
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のイ
オンマイクロビーム装置。 ４、上記投光器による投光方向と、観察用窓からの観察
方向が同一であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載のイオンマイクロビーム装置。 ５、上記観察用窓の中心と上記エミッター先端を結ぶ軸
がイオンビーム光学系軸に対して概垂直であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載のイオンマイクロ
ビーム装置。 ６、前記投光器による投光中心方向が、上記観察用窓の
中心と上記エミッター先端を結ぶ軸に対して上記エミッ
ター先端から見込む角度が概４５°の円錐内に位置する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のイオン
マイクロビーム装置。 ７、前記投光器による投光経路、もしくは観察用窓から
の前記エミッターの観視経路をハーフミラーもしくはプ
リズム、レンズによって偏光、反射、集光させることを
特徴とする特許請求の範囲第４項に記載のイオンマイク
ロビーム装置。[Claims] 1. A reservoir for melting and retaining a substance to be ionized;
Consisting of an emitter arranged to emit ions of the molten ionized substance supplied from the reservoir from its tip, and an extraction electrode that concentrates a high electric field on the tip of the emitter and extracts ions from the tip of the emitter. In an ion microbeam device, the emitter is An ion microbeam device comprising: a floodlight for illuminating the vicinity of the emitter tip; and an observation window for observing the vicinity of the emitter tip. 2. The ion microbeam device according to claim 1, wherein the projector is located in a vacuum container containing the liquid metal ion source, the ion beam focusing system, and the sample stage. 3. The ion microbeam device according to claim 1, wherein the projector is located outside a vacuum container containing the liquid metal ion source, the ion beam focusing system, and the sample stage. . 4. Claim 1, characterized in that the direction of light projected by the light projector and the direction of observation from the observation window are the same.
The ion microbeam device described in section. 5. The ion microbeam device according to claim 1, wherein the axis connecting the center of the observation window and the tip of the emitter is approximately perpendicular to the axis of the ion beam optical system. 6. A patent claim characterized in that the direction of the center of light projected by the light projector is located within a cone having an angle of approximately 45° as seen from the tip of the emitter with respect to an axis connecting the center of the observation window and the tip of the emitter. The ion microbeam device according to item 1. 7. Claim 4, characterized in that the light projection path by the projector or the observation path of the emitter from the observation window is polarized, reflected, and focused by a half mirror, prism, or lens. ion microbeam device.