JPH0721954A - イオンビーム発生方法および電界電離型ガスフェーズイオン源 - Google Patents
イオンビーム発生方法および電界電離型ガスフェーズイオン源Info
- Publication number
- JPH0721954A JPH0721954A JP5163472A JP16347293A JPH0721954A JP H0721954 A JPH0721954 A JP H0721954A JP 5163472 A JP5163472 A JP 5163472A JP 16347293 A JP16347293 A JP 16347293A JP H0721954 A JPH0721954 A JP H0721954A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- emitter
- temperature
- ion beam
- field
- evaporation
- 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.)
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-
- 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]
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 比較的低い蒸発電界でエミッタの表面の清浄
化を行うことができるイオンビーム発生方法および電界
電離型ガスフェーズイオン源を実現する。 【構成】 制御回路14はクライオスタット3の先端部
の温度(実質的にエミッタ1の温度)を監視し、その温
度が100Kに維持されるようにヒータ制御部11を制
御する。エミッタ1の温度が100Kになった時、制御
回路14は引出電圧電源7を制御し、エミッタ1と引出
電極5との間にエミッタ1を電界蒸発させるための電圧
V1を印加する。この電界蒸発動作を数秒間行った後、
制御回路14はヒータ制御部11を制御し、ヒータ10
への加熱電流の供給を停止する。この結果、エミッタ1
は徐々に冷却され、その温度が10Kにまで下がったこ
とを確認した後、引出電圧電源7が制御され、エミッタ
1と引出電極5との間には1〜2μA/srの角電流密
度が得られるような引出電圧が印加される。
化を行うことができるイオンビーム発生方法および電界
電離型ガスフェーズイオン源を実現する。 【構成】 制御回路14はクライオスタット3の先端部
の温度(実質的にエミッタ1の温度)を監視し、その温
度が100Kに維持されるようにヒータ制御部11を制
御する。エミッタ1の温度が100Kになった時、制御
回路14は引出電圧電源7を制御し、エミッタ1と引出
電極5との間にエミッタ1を電界蒸発させるための電圧
V1を印加する。この電界蒸発動作を数秒間行った後、
制御回路14はヒータ制御部11を制御し、ヒータ10
への加熱電流の供給を停止する。この結果、エミッタ1
は徐々に冷却され、その温度が10Kにまで下がったこ
とを確認した後、引出電圧電源7が制御され、エミッタ
1と引出電極5との間には1〜2μA/srの角電流密
度が得られるような引出電圧が印加される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電界電離型ガスフェー
ズイオン源におけるイオンビーム発生方法とイオン源に
関する。
ズイオン源におけるイオンビーム発生方法とイオン源に
関する。
【0002】
【従来の技術】図1は従来の電界電離型ガスフェーズイ
オン源の概略を示している。1はタングステン(W)製
のエミッタであり、エミッタ1は銅(Cu)のブロック
2に取り付けられている。銅ブロック2は液体ヘリウム
のクライオスタット3に熱的に接続されている。4は銅
ブロック2や引出電極5を支持する支持枠であり、支持
枠4は電気絶縁性で熱伝導の優れた材料、例えば、サフ
ァイアによって形成されている。支持枠4はクライオス
タット3に接続されている。支持枠4と引出電極5とに
よって囲まれた領域Rには、図示していないヘリウムガ
ス源からパイプ6を介してヘリウムガスが供給される。
7はエミッタ1と引出電極5との間に引出電圧を印加す
るための電源である。このような構成の動作を次に説明
する。
オン源の概略を示している。1はタングステン(W)製
のエミッタであり、エミッタ1は銅(Cu)のブロック
2に取り付けられている。銅ブロック2は液体ヘリウム
のクライオスタット3に熱的に接続されている。4は銅
ブロック2や引出電極5を支持する支持枠であり、支持
枠4は電気絶縁性で熱伝導の優れた材料、例えば、サフ
ァイアによって形成されている。支持枠4はクライオス
タット3に接続されている。支持枠4と引出電極5とに
よって囲まれた領域Rには、図示していないヘリウムガ
ス源からパイプ6を介してヘリウムガスが供給される。
7はエミッタ1と引出電極5との間に引出電圧を印加す
るための電源である。このような構成の動作を次に説明
する。
【0003】まず、通常のイオンビームを発生させる場
合には、エミッタ1を支持枠4,銅ブロック2を介して
クライオスタット3からの熱伝導により冷却する。この
冷却温度は通常10Kである。このエミッタ1の冷却を
行った後、パイプ6を介して支持枠4と引出電極5とに
よって囲まれた領域Rにヘリウムガスを供給する。この
時、エミッタ1と引出電極5との間に電源7から、例え
ば13kV程度の引出電圧を印加する。
合には、エミッタ1を支持枠4,銅ブロック2を介して
クライオスタット3からの熱伝導により冷却する。この
冷却温度は通常10Kである。このエミッタ1の冷却を
行った後、パイプ6を介して支持枠4と引出電極5とに
よって囲まれた領域Rにヘリウムガスを供給する。この
時、エミッタ1と引出電極5との間に電源7から、例え
ば13kV程度の引出電圧を印加する。
【0004】領域Rに導入されたヘリウムガスは、冷却
されたエミッタ1先端部に引き寄せられ、更にエミッタ
1先端に印加された強電界により電界電離しイオン化さ
れる。イオン化されたヘリウムガスは、引出電極5によ
って引き出され、図示していないが加速電極によって加
速され、イオンビームとして取り出される。このイオン
ビームは材料の描画や加工のために用いられる。
されたエミッタ1先端部に引き寄せられ、更にエミッタ
1先端に印加された強電界により電界電離しイオン化さ
れる。イオン化されたヘリウムガスは、引出電極5によ
って引き出され、図示していないが加速電極によって加
速され、イオンビームとして取り出される。このイオン
ビームは材料の描画や加工のために用いられる。
【0005】さて、上記したイオン源において、通常の
イオンビームの発生動作に先立ってエミッタ1を10K
程度に冷却し、ヘリウムなどの結像ガスを10-2Pa程
度の圧力の下で,タングステンのW(111)の清浄面
を露出させる必要がある。そのため、最初にエミッタ1
と引出電極5との間に通常の動作時より高い引出電圧、
例えば15〜20kV程度を印加し、エミッタ1の表面
を電界蒸発させる。その後、引出電圧を13kV程度ま
でに下げることにより、他の結晶面より曲率半径の大き
い(111)面にヘリウムガスの供給が集中して起こ
り、その結果、1〜2μA/srの角電流密度が得られ
る。
イオンビームの発生動作に先立ってエミッタ1を10K
程度に冷却し、ヘリウムなどの結像ガスを10-2Pa程
度の圧力の下で,タングステンのW(111)の清浄面
を露出させる必要がある。そのため、最初にエミッタ1
と引出電極5との間に通常の動作時より高い引出電圧、
例えば15〜20kV程度を印加し、エミッタ1の表面
を電界蒸発させる。その後、引出電圧を13kV程度ま
でに下げることにより、他の結晶面より曲率半径の大き
い(111)面にヘリウムガスの供給が集中して起こ
り、その結果、1〜2μA/srの角電流密度が得られ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、ガス
フェーズイオン源では、エミッタ先端部の清浄化を行う
必要があるが、この清浄化の際に蒸発電界が大きければ
大きいほど、電界蒸発を行った後、エミッタ1の曲率半
径は増大してしまう。このエミッタ1の曲率半径が大き
くなると、イオンビームを得るためには高い引出電圧が
必要となってしまう。もちろん、この引出電圧は無制限
に高くする訳にはいかない。
フェーズイオン源では、エミッタ先端部の清浄化を行う
必要があるが、この清浄化の際に蒸発電界が大きければ
大きいほど、電界蒸発を行った後、エミッタ1の曲率半
径は増大してしまう。このエミッタ1の曲率半径が大き
くなると、イオンビームを得るためには高い引出電圧が
必要となってしまう。もちろん、この引出電圧は無制限
に高くする訳にはいかない。
【0007】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、比較的低い蒸発電界でエミッタの
表面の清浄化を行うことができるイオンビーム発生方法
および電界電離型ガスフェーズイオン源を実現するにあ
る。
もので、その目的は、比較的低い蒸発電界でエミッタの
表面の清浄化を行うことができるイオンビーム発生方法
および電界電離型ガスフェーズイオン源を実現するにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に基づくイオンビ
ーム発生方法は、エミッタを冷却し、エミッタ部にイオ
ン種ガスを導入すると共にエミッタ先端に電界を印加し
てイオン種ガスをイオン化し、イオン化ガスをイオンビ
ームとして取り出すようにしたイオンビーム発生方法に
おいて、エミッタを比較的高い第1の温度にしてエミッ
タ先端部の電界蒸発を行わせ、その後、エミッタを比較
的低い第2の温度に冷却してイオンビームを発生させる
ようにしたことを特徴としている。
ーム発生方法は、エミッタを冷却し、エミッタ部にイオ
ン種ガスを導入すると共にエミッタ先端に電界を印加し
てイオン種ガスをイオン化し、イオン化ガスをイオンビ
ームとして取り出すようにしたイオンビーム発生方法に
おいて、エミッタを比較的高い第1の温度にしてエミッ
タ先端部の電界蒸発を行わせ、その後、エミッタを比較
的低い第2の温度に冷却してイオンビームを発生させる
ようにしたことを特徴としている。
【0009】また、本発明に基づく電界電離型ガスフェ
ーズイオン源は、エミッタと、エミッタ先端部分にイオ
ン種ガスを供給するガス供給手段と、エミッタの冷却手
段と、エミッタの加熱手段と、エミッタ先端部に電界を
印加するための手段とを備えており、エミッタの温度を
比較的高い第1の温度と比較的低い第2の温度とに制御
するための制御手段とを有し、第1の温度でエミッタ先
端の電界蒸発を行わせ、第2の温度でイオンビームを発
生させるように構成したことを特徴としている。
ーズイオン源は、エミッタと、エミッタ先端部分にイオ
ン種ガスを供給するガス供給手段と、エミッタの冷却手
段と、エミッタの加熱手段と、エミッタ先端部に電界を
印加するための手段とを備えており、エミッタの温度を
比較的高い第1の温度と比較的低い第2の温度とに制御
するための制御手段とを有し、第1の温度でエミッタ先
端の電界蒸発を行わせ、第2の温度でイオンビームを発
生させるように構成したことを特徴としている。
【0010】
【作用】タングステンエミッタにおいては、一般的に低
温になればなるほど蒸発電界が高くなるという傾向があ
る。図2は温度と電界蒸発必要電圧比との関係を示した
グラフである。図中横軸はエミッタの温度(K)、縦軸
は100Kの時の必要電圧V1に対しての蒸発電界Vの
比(V/V1)である。この図から明らかなように、1
00K時の蒸発電界をV1としたとき、それ以下の温度
では蒸発電界が増加する。
温になればなるほど蒸発電界が高くなるという傾向があ
る。図2は温度と電界蒸発必要電圧比との関係を示した
グラフである。図中横軸はエミッタの温度(K)、縦軸
は100Kの時の必要電圧V1に対しての蒸発電界Vの
比(V/V1)である。この図から明らかなように、1
00K時の蒸発電界をV1としたとき、それ以下の温度
では蒸発電界が増加する。
【0011】このため、本発明では、エミッタの曲率半
径の増加を抑えるように、エミッタの清浄な表面を露出
する際の電界蒸発を行う時に、エミッタ温度を比較的高
い第1の温度(例えば100K)に、その処理が終わっ
た後は速やかにエミッタ温度を比較的低い第2の温度
(例えば10K)に下げるようにした。
径の増加を抑えるように、エミッタの清浄な表面を露出
する際の電界蒸発を行う時に、エミッタ温度を比較的高
い第1の温度(例えば100K)に、その処理が終わっ
た後は速やかにエミッタ温度を比較的低い第2の温度
(例えば10K)に下げるようにした。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図3は本発明の一実施例である電界電離型
ガスフェーズイオン源を示している。この図3の実施例
と図1の従来装置と同一部分には同一番号を付してその
詳細な説明は省略する。この実施例で、液体ヘリウムの
クライオスタット3のエミッタ1に接近した部分の周囲
にはヒータ10が巻回されている。このヒータ10はヒ
ータ制御部11からの加熱電流の供給により加熱され
る。また、クライオスタット3のエミッタ1に接近した
先端部には熱電対などの温度センサー12が取り付けら
れている。センサー12からの信号はモニター回路13
に供給される。14はコンピュータなどの制御回路であ
り、この制御回路14はモニター回路からの信号に基づ
きヒータ制御部11や引出電圧電源7などを制御する。
このような構成の動作を次に説明する。
に説明する。図3は本発明の一実施例である電界電離型
ガスフェーズイオン源を示している。この図3の実施例
と図1の従来装置と同一部分には同一番号を付してその
詳細な説明は省略する。この実施例で、液体ヘリウムの
クライオスタット3のエミッタ1に接近した部分の周囲
にはヒータ10が巻回されている。このヒータ10はヒ
ータ制御部11からの加熱電流の供給により加熱され
る。また、クライオスタット3のエミッタ1に接近した
先端部には熱電対などの温度センサー12が取り付けら
れている。センサー12からの信号はモニター回路13
に供給される。14はコンピュータなどの制御回路であ
り、この制御回路14はモニター回路からの信号に基づ
きヒータ制御部11や引出電圧電源7などを制御する。
このような構成の動作を次に説明する。
【0013】まず、タングステン製エミッタ1の(11
1)面の清浄面を露出させるため、エミッタ1の電界蒸
発が行われる。この時、制御回路14はヒータ制御部1
1を制御し、ヒータ10に加熱電流を供給する。制御回
路14は温度センサー12とモニター回路13により得
られたクライオスタット3の先端部の温度(実質的にエ
ミッタ1の温度)を監視し、その温度が100Kに維持
されるようにヒータ制御部11を制御する。エミッタ1
の温度が100Kになった時、制御回路14は引出電圧
電源7を制御し、エミッタ1と引出電極5との間にタン
グステンエミッタ1を電界蒸発させるための電圧V1を
印加する。この電圧V1は従来の電界蒸発電圧より低い
電圧とされる。
1)面の清浄面を露出させるため、エミッタ1の電界蒸
発が行われる。この時、制御回路14はヒータ制御部1
1を制御し、ヒータ10に加熱電流を供給する。制御回
路14は温度センサー12とモニター回路13により得
られたクライオスタット3の先端部の温度(実質的にエ
ミッタ1の温度)を監視し、その温度が100Kに維持
されるようにヒータ制御部11を制御する。エミッタ1
の温度が100Kになった時、制御回路14は引出電圧
電源7を制御し、エミッタ1と引出電極5との間にタン
グステンエミッタ1を電界蒸発させるための電圧V1を
印加する。この電圧V1は従来の電界蒸発電圧より低い
電圧とされる。
【0014】この電界蒸発動作を数秒間行った後、制御
回路14はヒータ制御部11を制御し、ヒータ10への
加熱電流の供給を停止する。この結果、クライオスタッ
ト3の先端部、すなわちエミッタ1は徐々に冷却され
る。温度センサー12,モニター回路13からの温度信
号に基づき、クライオスタット先端部の温度が10Kに
まで下がったことを確認した後、引出電圧電源7が制御
され、エミッタ1と引出電極5との間には1〜2μA/
srの角電流密度が得られるような引出電圧が印加され
る。
回路14はヒータ制御部11を制御し、ヒータ10への
加熱電流の供給を停止する。この結果、クライオスタッ
ト3の先端部、すなわちエミッタ1は徐々に冷却され
る。温度センサー12,モニター回路13からの温度信
号に基づき、クライオスタット先端部の温度が10Kに
まで下がったことを確認した後、引出電圧電源7が制御
され、エミッタ1と引出電極5との間には1〜2μA/
srの角電流密度が得られるような引出電圧が印加され
る。
【0015】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、実施例中のエミ
ッタの温度や引出電圧は単なる例示であり、本発明の効
果が達成できる範囲で適宜変更できるものである。
はこの実施例に限定されない。例えば、実施例中のエミ
ッタの温度や引出電圧は単なる例示であり、本発明の効
果が達成できる範囲で適宜変更できるものである。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、エミッタの曲率半径の増加を抑えるように、エミッ
タの清浄な表面を露出する際の電界蒸発を行う時に、エ
ミッタ温度を比較的高い第1の温度(例えば100K)
に、その処理が終わった後は速やかにエミッタ温度を比
較的低い第2の温度(例えば10K)に下げるようにし
たので、比較的低い蒸発電界でエミッタの表面の清浄化
を行うことができる。その結果、エミッタの先端の曲率
半径がそれほど大きくならず、実際にイオンビームを発
生させる際の引出電圧も高くする必要がなくなる。
は、エミッタの曲率半径の増加を抑えるように、エミッ
タの清浄な表面を露出する際の電界蒸発を行う時に、エ
ミッタ温度を比較的高い第1の温度(例えば100K)
に、その処理が終わった後は速やかにエミッタ温度を比
較的低い第2の温度(例えば10K)に下げるようにし
たので、比較的低い蒸発電界でエミッタの表面の清浄化
を行うことができる。その結果、エミッタの先端の曲率
半径がそれほど大きくならず、実際にイオンビームを発
生させる際の引出電圧も高くする必要がなくなる。
【図1】従来の電界電離型ガスフェーズイオン源を示す
図である。
図である。
【図2】エミッタの温度と電界蒸発必要電圧比との関係
を示したグラフである。
を示したグラフである。
【図3】本発明の一実施例である電界電離型ガスフェー
ズイオン源を示す図である。
ズイオン源を示す図である。
1 エミッタ 2 銅ブロック 3 液体ヘリウムクライオスタット 4 支持枠 5 引出電極 6 ヘリウムガス供給パイプ 7 引出電圧電源 10 ヒータ 11 ヒータ制御部 12 温度センサー 13 モニター回路 14 制御回路
Claims (2)
- 【請求項1】 エミッタを冷却し、エミッタ部にイオン
種ガスを導入すると共にエミッタ先端に電界を印加して
イオン種ガスをイオン化し、イオン化ガスをイオンビー
ムとして取り出すようにしたイオンビーム発生方法にお
いて、エミッタを比較的高い第1の温度にしてエミッタ
先端部の電界蒸発を行わせ、その後、エミッタを比較的
低い第2の温度に冷却してイオンビームを発生させるよ
うにしたイオンビーム発生方法。 - 【請求項2】 エミッタと、エミッタ先端部分にイオン
種ガスを供給するガス供給手段と、エミッタの冷却手段
と、エミッタの加熱手段と、エミッタ先端部に電界を印
加するための手段とを備えており、エミッタの温度を比
較的高い第1の温度と比較的低い第2の温度とに制御す
るための制御手段とを有し、第1の温度でエミッタ先端
の電界蒸発を行わせ、第2の温度でイオンビームを発生
させるように構成した電界電離型ガスフェーズイオン
源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5163472A JPH0721954A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | イオンビーム発生方法および電界電離型ガスフェーズイオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5163472A JPH0721954A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | イオンビーム発生方法および電界電離型ガスフェーズイオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0721954A true JPH0721954A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15774525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5163472A Withdrawn JPH0721954A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | イオンビーム発生方法および電界電離型ガスフェーズイオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0721954A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100733191B1 (ko) * | 2000-08-22 | 2007-06-27 | 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 | 1-부텐계 중합체 및 상기 중합체로 이루어진 성형체 |
| JP2009517841A (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 |
| WO2012017789A1 (ja) * | 2010-08-06 | 2012-02-09 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | ガス電解電離イオン源及びその使用方法、並びに、イオンビーム装置、並びに、エミッタチップ及びその製造方法 |
| WO2015053301A1 (ja) * | 2013-10-10 | 2015-04-16 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオンビーム装置およびエミッタティップの調整方法 |
| US20240145204A1 (en) * | 2022-10-26 | 2024-05-02 | The Regents Of The University Of California | Electron emission methods to generate electron beams with a narrow energy distribution |
-
1993
- 1993-07-01 JP JP5163472A patent/JPH0721954A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100733191B1 (ko) * | 2000-08-22 | 2007-06-27 | 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 | 1-부텐계 중합체 및 상기 중합체로 이루어진 성형체 |
| JP2009517841A (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 |
| JP2012098293A (ja) * | 2005-12-02 | 2012-05-24 | Arisu Corporation:Kk | イオン源、システム及び方法 |
| WO2012017789A1 (ja) * | 2010-08-06 | 2012-02-09 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | ガス電解電離イオン源及びその使用方法、並びに、イオンビーム装置、並びに、エミッタチップ及びその製造方法 |
| JPWO2012017789A1 (ja) * | 2010-08-06 | 2013-10-03 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | ガス電解電離イオン源及びその使用方法、並びに、イオンビーム装置、並びに、エミッタチップ及びその製造方法 |
| US8847173B2 (en) | 2010-08-06 | 2014-09-30 | Hitachi High-Technologies Corporation | Gas field ion source and method for using same, ion beam device, and emitter tip and method for manufacturing same |
| WO2015053301A1 (ja) * | 2013-10-10 | 2015-04-16 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオンビーム装置およびエミッタティップの調整方法 |
| JPWO2015053301A1 (ja) * | 2013-10-10 | 2017-03-09 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオンビーム装置およびエミッタティップの調整方法 |
| US9761407B2 (en) | 2013-10-10 | 2017-09-12 | Hitachi High-Technologies Corporation | Ion beam device and emitter tip adjustment method |
| US20240145204A1 (en) * | 2022-10-26 | 2024-05-02 | The Regents Of The University Of California | Electron emission methods to generate electron beams with a narrow energy distribution |
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