JPH0345413Y2 - - Google Patents
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- JPH0345413Y2 JPH0345413Y2 JP14834886U JP14834886U JPH0345413Y2 JP H0345413 Y2 JPH0345413 Y2 JP H0345413Y2 JP 14834886 U JP14834886 U JP 14834886U JP 14834886 U JP14834886 U JP 14834886U JP H0345413 Y2 JPH0345413 Y2 JP H0345413Y2
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- gas
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Description
【考案の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本考案はガスフエーズイオン源に関し、更に詳
しくはエミツタの冷却に改良を施したガスフエー
ズイオン源に関する。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a gas phase ion source, and more particularly to a gas phase ion source with improved emitter cooling.
(従来の技術)
集束イオンビーム装置は原子をイオン化させ、
それを取出してビームとし、このイオンビームを
物質に照射して物質の形や性質を変え、或いはそ
の物質から発生する2次イオンの質量数を測定す
ることによりその物質を分析しようとする装置で
ある。近年、この集束イオンビーム装置は、ウエ
ハ上に形成されたチツプにパターン形成等のビー
ム描画を行う手段或いはチツプにイオン注入を行
う手段として用いられるようになつてきている。
この種の集束イオンビーム装置のイオン源として
は、液体金属から金属イオンを発生させる液体金
属イオン源、或いはHe等のガスをイオン化する
ガスフエーズイオン源がある。(Prior art) A focused ion beam device ionizes atoms,
A device that extracts the ion beam, converts it into a beam, and irradiates the material with the ion beam to change the shape and properties of the material, or to analyze the material by measuring the mass number of secondary ions generated from the material. be. In recent years, this focused ion beam apparatus has come to be used as a means for performing beam writing such as pattern formation on chips formed on a wafer, or as a means for implanting ions into chips.
Ion sources for this type of focused ion beam device include a liquid metal ion source that generates metal ions from liquid metal, and a gas phase ion source that ionizes gas such as He.
第2図は従来の集束イオンビーム描画装置の構
成例を示す図である。図において、1はイオンビ
ーム加速用の高圧を発生する加速電圧発生回路、
2はイオンを出射するイオン源、3はイオン源2
からイオンを取出す引出し電極、4は該引出し電
極3に電位を与える引出し電圧印加用電源であ
る。加速電圧発生回路1の出力電圧としては、例
えば100KV程度が用いられ、引出し電圧印加用
電源4の供給電圧としては、例えば5KV程度が
用いられる。5はその内部を通過するイオンビー
ムを加速する多段加速管、6は該加速管5に多段
の加速電圧を与える分圧器である。該分圧器6と
しては、例えば高耐圧用の分圧抵抗が用いられ
る。 FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional focused ion beam drawing apparatus. In the figure, 1 is an acceleration voltage generation circuit that generates high voltage for ion beam acceleration;
2 is an ion source that emits ions, 3 is an ion source 2
An extraction electrode 4 extracts ions from the extraction electrode 3, and is a power source for applying an extraction voltage to apply a potential to the extraction electrode 3. The output voltage of the accelerating voltage generating circuit 1 is, for example, about 100 KV, and the supply voltage of the extraction voltage applying power source 4 is, for example, about 5 KV. 5 is a multistage acceleration tube that accelerates the ion beam passing through the tube, and 6 is a voltage divider that applies multiple acceleration voltages to the acceleration tube 5. As the voltage divider 6, for example, a high voltage dividing resistor is used.
7は静電型レンズで構成されイオンビームを集
束させるコンデンサレンズ、8は通過するイオン
のうち質量の違うイオンを分離するE×B(イー
クロスビーと読む)質量分離器(マスフイルタと
もいう)である。該E×B質量分離器8は、通過
するイオンに磁界Bと、該磁界Bに直交する電界
Eを印加し、不要イオンを除去するものである。
即ち、磁界中を通過するイオンは質量の小さい
(比電荷の大きい)イオンから順に軌道が大きく
曲げられる性質を利用し、更に必要なイオンビー
ムを直進させるように磁場に直交する電界を与え
て、除去するものである。 7 is a condenser lens composed of an electrostatic lens that focuses the ion beam, and 8 is an E×B (pronounced E-Crosby) mass separator (also called a mass filter) that separates ions with different masses among the passing ions. . The ExB mass separator 8 applies a magnetic field B and an electric field E perpendicular to the magnetic field B to passing ions to remove unnecessary ions.
In other words, by taking advantage of the property that the trajectory of ions passing through a magnetic field is bent significantly in descending order of mass (higher specific charge), an electric field orthogonal to the magnetic field is applied to make the necessary ion beams travel straight. It is to be removed.
9は同じく静電型レンズで構成された対物レン
ズ、10はイオンビームをX,Y2方向に走査す
る偏向器、11は最終的にイオンビームが照射さ
れる試料である。このように構成された装置の動
作を説明すれば以下の通りである。 Reference numeral 9 designates an objective lens also constructed of an electrostatic lens, 10 a deflector for scanning the ion beam in the X and Y2 directions, and 11 a sample to which the ion beam is finally irradiated. The operation of the device configured as described above will be explained as follows.
イオン源2において発生し、引出し電極3の開
口部を通過した高輝度イオンビームは、多段加速
管5で加速させられる。多段加速管5を通過した
高速イオンビームは、コンデンサレンズ7で集束
された後、E×B質量分離器8で不要イオンが除
去され、対物レンズ9で再度集束され、偏向器1
0で所定方向に偏向させられた後試料11を照射
する。この結果試料11にイオン注入が行われ
る。 A high-intensity ion beam generated in the ion source 2 and passed through the opening of the extraction electrode 3 is accelerated by the multistage acceleration tube 5. The high-speed ion beam that has passed through the multi-stage accelerator tube 5 is focused by a condenser lens 7 , unnecessary ions are removed by an ExB mass separator 8 , refocused by an objective lens 9 , and then transferred to a deflector 1
After being deflected in a predetermined direction at 0, the sample 11 is irradiated. As a result, ion implantation is performed into the sample 11.
ここで、イオン源2がガスフエーズイオン源で
ある場合のエミツタの冷却は以下のようにして行
われる。第3図に示すように、加速電位に置かれ
た液体Heのデユワー(容器)21に接地電位よ
り絶縁チユーブ22を介してHeガスを封入加圧
する。この結果、液体Heはリザーバ(小容器)
23に供給され、該リザーバ23と熱的に結合さ
れたエミツタ24を例えば20°K以下に冷却する。 Here, when the ion source 2 is a gas phase ion source, cooling of the emitter is performed as follows. As shown in FIG. 3, He gas is sealed and pressurized from a ground potential through an insulating tube 22 into a liquid He dewar (container) 21 placed at an accelerating potential. As a result, liquid He is stored in a reservoir (small container).
The emitter 24 supplied to the reservoir 23 and thermally coupled to the reservoir 23 is cooled to, for example, 20°K or less.
一方、エミツタ24部位の温度は熱電対25に
よつて検出され、温度計26で温度変換され表示
される。操作者は、温度計26の表示が予め定め
られた所定温度になるように液体Heデユワー2
1内のHeガス圧を調節する。ガス圧を高めると
リザーバ23に供給される液体He量が増えて冷
却能力が増し、逆にガス圧を低めるとリザーバ2
3に供給される液体He量が減つて冷却能力が下
がる。 On the other hand, the temperature at the emitter 24 is detected by a thermocouple 25, converted to temperature by a thermometer 26, and displayed. The operator controls the liquid He dewatering unit 2 so that the display on the thermometer 26 reaches a predetermined temperature.
Adjust the He gas pressure in 1. Increasing the gas pressure increases the amount of liquid He supplied to the reservoir 23, increasing the cooling capacity; conversely, decreasing the gas pressure increases the amount of liquid He supplied to the reservoir 23.
The amount of liquid He supplied to 3 is reduced, and the cooling capacity is reduced.
(考案が解決しようとする問題点)
従来のガスフエーズイオン源の場合、前述した
ように操作者がエミツタ部の温度をモニタしなが
ら液体Heデユワー内のHeガス圧を調節してい
る。このため、操作者の注意力が散漫になれば忽
ち温度が下がりすぎたり或いは逆に上がりすぎた
りしてエミツタ部の温度を一定に保つことが困難
になる。更に温度を下げすぎた場合には液体He
の不必要な消費につながり不経済でもある。(Problems to be solved by the invention) In the case of the conventional gas phase ion source, as mentioned above, the operator adjusts the He gas pressure in the liquid He dewar while monitoring the temperature of the emitter section. Therefore, if the operator's attention is distracted, the temperature will suddenly drop too much or rise too much, making it difficult to keep the temperature of the emitter section constant. If the temperature is lowered too much, liquid He
It is also uneconomical as it leads to unnecessary consumption.
本考案はこのような点に鑑みてなされたもので
あつて、その目的は、エミツタ部の温度を一定に
制御することのできるガスフエーズイオン源を実
現することにある。 The present invention was devised in view of these points, and its purpose is to realize a gas phase ion source that can control the temperature of the emitter section at a constant level.
(問題点を解決するための手段)
前記した問題点を解決する本考案は、冷却した
エミツタにガスを吹きつけてイオンを得る方式の
ガスフエーズイオン源において、エミツタ温度を
検出して該検出温度が所定の値になるようにエミ
ツタに供給される冷却用液体ヘリウムの流量をコ
ントロールする制御機構を設けたことを特徴とす
るものである。(Means for Solving the Problems) The present invention solves the above problems by detecting the temperature of the emitter in a gas phase ion source that obtains ions by blowing gas onto the cooled emitter. The present invention is characterized by the provision of a control mechanism that controls the flow rate of cooling liquid helium supplied to the emitter so that the temperature reaches a predetermined value.
(作用)
エミツタ部の温度が一定になるように、液体
Heの流量を負帰還制御する。(Function) In order to keep the temperature of the emitter section constant,
Negative feedback control of He flow rate.
(実施例)
以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細に
説明する。(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は本考案の一実施例を示す要部構成ブロ
ツク図である。第3図と同一のものは同一の符号
を付して示す。液体Heデユワー21はデユワー
載置絶縁台31上に載置され、デユワー載置絶縁
台31は碍子32を介して支持体33で支持され
ている。34は一方の入力に、設定温度に対応し
た基準電圧Esを、他方の入力に熱電対25によ
り検出されたエミツタ温度検出信号を受ける自動
温度コントローラ、35は該自動温度コントロー
ラ34の出力を受けてHeガスボンベ36より供
給されるHeガスの圧力をコントロールする圧力
コントロール用アクチユエータである。尚、自動
温度コントローラ34としては、例えばPID調節
計が用いられる。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. Components that are the same as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals. The liquid He dewar 21 is placed on a dewar mounting insulating stand 31, and the dewar mounting insulating stand 31 is supported by a support 33 via an insulator 32. 34 is an automatic temperature controller which receives a reference voltage Es corresponding to the set temperature at one input and an emitter temperature detection signal detected by the thermocouple 25 at the other input; 35 receives the output of the automatic temperature controller 34; This is a pressure control actuator that controls the pressure of He gas supplied from the He gas cylinder 36. Note that as the automatic temperature controller 34, for example, a PID controller is used.
圧力コントロール用アクチユエータ35から
は、所定圧にコントロールされたHeガスが放出
され、絶縁チユーブ22を介して液体Heデユワ
ー21内に供給される。ここで、Heガスを液体
Heデユワー21に供給するチユーブに絶縁チユ
ーブを用いたのは、Heガスボンベ36が接地電
位であり、液体Heデユワー21がエミツタ24
と同じく加速電位に置かれるためである。液体
Heデユワー21内の液体Heはチユーブ37を介
してデユワー23に供給される。このように構成
された装置の動作を説明すれば、以下の通りであ
る。 He gas controlled to a predetermined pressure is released from the pressure control actuator 35 and supplied into the liquid He dewar 21 via the insulating tube 22 . Here, convert He gas into liquid
The reason why an insulating tube is used for the tube that supplies the He dewar 21 is that the He gas cylinder 36 is at ground potential, and the liquid He dewar 21 is connected to the emitter 24.
This is because it is placed at an accelerating potential in the same way as . liquid
Liquid He in the He dewar 21 is supplied to the dewar 23 via the tube 37. The operation of the device configured as described above will be explained as follows.
先ず基準電圧Esをエミツタ24部の冷却目標
温度(例えば20℃K)に対応した電圧値に設定す
る。設定値としては、エミツタ部温度検出用熱電
対25の20Kにおける熱起電力に対応した値が用
いられる。リザーバ23に供給された液体Heに
より、エミツタ24がある温度まで冷えているも
のとする。熱電対25により検出されたエミツタ
24部の温度信号は、自動温度コントローラ34
の一方の入力(−)に入る。自動温度コントロー
ラ34は、入力された温度信号と基準電圧Esと
を比較し、両方の電圧の差分(偏差)に応じた制
御信号を圧力コントロール用アクチユエータ35
に印加する。 First, the reference voltage Es is set to a voltage value corresponding to the target temperature for cooling the emitter 24 (for example, 20° C.K). As the set value, a value corresponding to the thermoelectromotive force at 20K of the emitter temperature detection thermocouple 25 is used. It is assumed that the emitter 24 is cooled to a certain temperature by the liquid He supplied to the reservoir 23. The temperature signal of the emitter 24 section detected by the thermocouple 25 is sent to the automatic temperature controller 34.
Enter one input (-) of The automatic temperature controller 34 compares the input temperature signal with the reference voltage Es, and outputs a control signal according to the difference (deviation) between the two voltages to the pressure control actuator 35.
to be applied.
圧力コントロール用アクチユエータ35は、
Heガスボンベ36から供給されるHeガスを制御
信号に応じた所定圧まで加圧し、絶縁チユーブ2
2を介して液体Heデユワー21に供給する。こ
の結果、デユワー21内のガス圧が増減し、チユ
ーブ37からリザーバ23に供給される液体He
の量を制御する。具体的にはエミツタ24部温度
が設定温度まで下がつていない時、圧力コントロ
ール用アクチユエータ35によりHeガス圧を高
め、チユーブ37を流れる液体He量を増やす。
逆にエミツタ24部の温度が設定温度より下がり
すぎた場合には圧力コントロール用アクチユエー
タ35によりHeガス圧を減じチユーブ37を流
れる液体He量を減らす。 The pressure control actuator 35 is
He gas supplied from the He gas cylinder 36 is pressurized to a predetermined pressure according to the control signal, and the insulating tube 2
2 to the liquid He dewar 21. As a result, the gas pressure inside the dewar 21 increases or decreases, causing the liquid He supplied from the tube 37 to the reservoir 23.
control the amount of Specifically, when the temperature of the emitter 24 has not fallen to the set temperature, the pressure control actuator 35 increases the He gas pressure to increase the amount of liquid He flowing through the tube 37.
On the other hand, if the temperature of the emitter 24 falls too much below the set temperature, the pressure control actuator 35 reduces the He gas pressure to reduce the amount of liquid He flowing through the tube 37.
このような負帰還制御の結果、エミツタ24部
の温度は設定温度になるように自動コントロール
される。本考案によれば、操作者によるマニユア
ル操作は不要となるので、液体He量を不必要以
上に放出したりする不都合が生じない。一度定常
状態になれば、大きな外乱が入らない限り常にエ
ミツタ24部を設定温度に維持することができ
る。 As a result of such negative feedback control, the temperature of the emitter 24 is automatically controlled to the set temperature. According to the present invention, manual operations by the operator are not required, so there is no inconvenience such as unnecessary discharge of an amount of liquid He. Once in a steady state, the emitter 24 can be maintained at the set temperature at all times unless a large disturbance occurs.
上述の実施例において、圧力コントロール用ア
クチユエータ35から絶縁チユーブ22を介して
供給される液体Heガス量が急減した時にエミツ
タ温度が上昇する可能性がある場合は、自動温度
コントローラ34より出力される電気信号にDC
信号を加えておけば良い。又、Heガス圧力を不
要にあげ液体Heを注入することは高価な液体He
浪費することになるため、電気信号出力にツエナ
ーダイオード等の電圧制限素子をとりつけ出力信
号をツエナー電圧以下にクリツプさせるようにす
ればよい。 In the above embodiment, if there is a possibility that the emitter temperature will rise when the amount of liquid He gas supplied from the pressure control actuator 35 through the insulating tube 22 suddenly decreases, the electric power output from the automatic temperature controller 34 DC to signal
Just add a signal. In addition, raising the He gas pressure unnecessarily and injecting liquid He is expensive liquid He.
To avoid this, a voltage limiting element such as a Zener diode may be attached to the electrical signal output to clip the output signal below the Zener voltage.
(考案の効果)
以上詳細に説明したように、本考案によればエ
ミツタ部の温度を液体He流量を制御することに
より常に一定になるように自動制御することがで
きる。(Effects of the invention) As described above in detail, according to the invention, the temperature of the emitter section can be automatically controlled to always be constant by controlling the flow rate of liquid He.
第1図は本考案の一実施例を示す要部構成ブロ
ツク図、第2図は集束イオンビーム装置の従来構
成図、第3図はエミツタ冷却部の従来構成例を示
す図である。
1…加速電圧発生回路、2…イオン源、3…引
出し電極、4…電圧印加用電源、5…多段加速
管、6…分圧器、7…コンデンサレンズ、8…質
量分離器、9…対物レンズ、10…偏向器、11
…試料、21…デユワー、22…絶縁チユーブ、
23…リザーバ、24…エミツタ、25…熱電
対、26…温度計、31…デユワー載置絶縁台、
32…碍子、33…支持体、34…自動温度コン
トローラ、35…圧力コントローラ用アクチユエ
ータ、36…Heガスボンベ、37…チユーブ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a conventional configuration of a focused ion beam device, and FIG. 3 is a diagram showing an example of the conventional configuration of an emitter cooling section. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Accelerating voltage generation circuit, 2... Ion source, 3... Extracting electrode, 4... Voltage application power supply, 5... Multi-stage acceleration tube, 6... Voltage divider, 7... Condenser lens, 8... Mass separator, 9... Objective lens , 10...deflector, 11
...sample, 21...dewar, 22...insulation tube,
23... Reservoir, 24... Emitter, 25... Thermocouple, 26... Thermometer, 31... Dewar mounting insulating stand,
32... Insulator, 33... Support, 34... Automatic temperature controller, 35... Actuator for pressure controller, 36... He gas cylinder, 37... Tube.
Claims (1)
得る方式のガスフエーズイオン源において、エミ
ツタ温度を検出して該検出温度が所定の値になる
ようにエミツタに供給される冷却用液体ヘリウム
の流量をコントロールする制御機構を設けたこと
を特徴とするガスフエーズイオン源。 In a gas phase ion source that obtains ions by blowing gas onto a cooled emitter, the emitter temperature is detected and the flow rate of cooling liquid helium supplied to the emitter is adjusted so that the detected temperature becomes a predetermined value. A gas phase ion source characterized by being equipped with a control mechanism.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14834886U JPH0345413Y2 (en) | 1986-09-26 | 1986-09-26 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14834886U JPH0345413Y2 (en) | 1986-09-26 | 1986-09-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6354236U JPS6354236U (en) | 1988-04-12 |
| JPH0345413Y2 true JPH0345413Y2 (en) | 1991-09-25 |
Family
ID=31062531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14834886U Expired JPH0345413Y2 (en) | 1986-09-26 | 1986-09-26 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0345413Y2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5086105B2 (en) * | 2008-01-07 | 2012-11-28 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Gas field ion source |
| JP5134439B2 (en) * | 2008-05-30 | 2013-01-30 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Ion beam equipment |
| JP5677365B2 (en) * | 2012-05-11 | 2015-02-25 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Charged particle microscope |
-
1986
- 1986-09-26 JP JP14834886U patent/JPH0345413Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6354236U (en) | 1988-04-12 |
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