大面積・高速表面処理のための大電流液体金属イオン源の開発

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03555002
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 石川 順三 京都大学, 工学部, 教授 (80026278)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 康仁 京都大学, 工学部, 助手 (00225666) ; 辻 博司 京都大学, 工学部, 助手 (20127103)
• Keywords: 大電流イオンビ-ム / 液体金属イオン源 / 含浸電極 / 多点放出 / 表面処理 / ビ-ムプロファイル / シ-トビ-ム / 集束レンズ

Research Abstract

今回の補助金により、6つのイオン源チップ(10mm幅×6)が搭載可能な大電流液体金属イオン源の設計・製作を行った。今回製作したイオン源は、昨年度までの実験機とは異なり、実用機に採用可能な加熱電流導入を行っている。基礎実験として、2つのイオン源チップを搭載して加熱、イオン引き出しを行なった。最大の問題点である加熱電流の導入に関しては、1200℃程度まで2つを均等に加熱できることがわかった。特に電流導入部の電極の材質を検討し、従来のモリブデンからタンタルにすることによって、これまでよりも再現性よく加熱することが可能となった。また、2つのイオン源チップからのイオン引き出しも確認した。しかしながら、部分的に冷却の必要が生じた部分もあり、この点については次年度に検討する。
また、応用に当たって必要なイオンビ-ムのプロファイルの測定を行った。イオン源チップの配列方法によりイオンビ-ムのプロファイルが変化することを明らかにした。すなわち、イオン放出点が一列に並ぶ方向に関しては、互いのイオン放出点がイオンビ-ムの軌道の発散を抑える効果があった。このことは、集束しにくい方向に関して自己集束性があることになり、装置設計の点で好都合である。得られた結果をもとに表面処理装置への応用を考えた際のイオン源チップの配列方法についても検討した。
ビ-ムプロファイルの実測結果をもとに、シ-トビ-ム用イオンビ-ム集束レンズを計算機シミュレ-ションを行って設計・試作した。イオン放出点の並びに対して垂直方向に集束するレンズ系を製作し、特性測定の結果、比較的電流密度の一様なシ-ト状のビ-ムが得られた。表面処理装置などへの応用へかなり大きな前進を見た。
以上、実用機としてのイオン源開発の基礎部分についてほぼ完了した。

Research Products

• [Publications] Y.Gotoh: "Intensification of an Impregnated-Electrode-Type Liquid-Metal Ion Source by Multiplying the Number of Tip-and-Reservoirs" Review of Scientific Instruments. (1992)
• [Publications] Y.Gotoh: "Simultaneous Operation of Two Tip-and-Reservoirs of Impregnated-Electrode-Type Liquid Metal Ion Source" Proc.of the 14th Symposium on Ion Sources and Ion-Assisted Technology. ISIAT'91. 23-26 (1991)
• [Publications] Y.Gotoh: "Numerical Study on Microfabrication of Field Emitter by Focused Ion Beam" Proc.of the 14th Symposium on Ion Sources and Ion-Assisted Technology. ISIAT'91. 323-326 (1991)
• [Publications] 後藤 康仁: "含浸電極型液体金属イオン源の大電流化に関する検討" 第2回粒子線の先端的応用技術に関するワ-クショップ講演予稿集. BEAMS1991. 61-64 (1991)