JPH0697593B2 - イオン源金属融解用ルツボ - Google Patents
イオン源金属融解用ルツボInfo
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Landscapes
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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・アナライザー、イオン・ビ
ーム描画装置あるいはマイクロビーム・イオン打込み機
等に使用される液体金属イオン源の金属融解用ルツボに
関する。
ーム描画装置あるいはマイクロビーム・イオン打込み機
等に使用される液体金属イオン源の金属融解用ルツボに
関する。
高輝度イオン源にはガス電界イオン源（以下、GFIとい
う）と液体金属イオン（以下、LMIという）の２種類が
あるが、GFIは系の汚染やイオン源の針先端の鈍化を招
くスパツタ効果に敏感で、イオン・ビームの安定性やイ
オン源の寿命の点で問題が多く、最近はLMIが主流にな
りつつある。LMIは例えば時公昭59-1638号公報にはに示
されているように、比較的鈍い針あるいはフイラメント
表面を所望金属の液体層で覆い、該フイラメントを加熱
してその先端からイオンを放射させるもので、汚染やス
パツタリングに対して安定で、しかも高いイオン流が発
生できるという特徴がある。
う）と液体金属イオン（以下、LMIという）の２種類が
あるが、GFIは系の汚染やイオン源の針先端の鈍化を招
くスパツタ効果に敏感で、イオン・ビームの安定性やイ
オン源の寿命の点で問題が多く、最近はLMIが主流にな
りつつある。LMIは例えば時公昭59-1638号公報にはに示
されているように、比較的鈍い針あるいはフイラメント
表面を所望金属の液体層で覆い、該フイラメントを加熱
してその先端からイオンを放射させるもので、汚染やス
パツタリングに対して安定で、しかも高いイオン流が発
生できるという特徴がある。
LMIは針部が液体金属で覆われている必要があり、通常
は針部を所望金属の融液に浸漬し、これを引き上げるこ
とにより金属の表面張力によつて針部に液体金属の溜め
部を形成させることが行なわれている。第１図はいわゆ
るニードル型フイラメントを例に、LMIを製造する操作
を示したものである。すなわち、第１図（イ）に示すよ
うに、真空中でルツボ１の中に貯えられた金属２を加熱
して液体とし、これにLMIの針部４とフイラメント３の
下部を浸して引き上げることによつて第１図（ロ）に示
すように、針部４とフイラメント３の下部との間に金属
の溜め部５が形成される。第２図及び第３図は他のLMI
であるキヤピラリー・ニードル型及びキヤピリー型の例
を示すもので、いずれもニードル型と同様の操作により
溜め部５に液体金属が保持される。溜め部５の液体金属
は徐々に消費されて行くが、前述の操作を繰り返すこと
で溜め部が再生される。従来、ルツボの材料は黒鉛また
はアルミナが用いられていた。ところが、ルツボを加熱
して金属を液化する際にルツボから吸着していたガスの
放出がおこり、系内を汚染したり、フイラメントが著し
く腐食される外、溜め部の金属を汚染してイオンビーム
の純度が低下するという問題があつた。とくに、従来の
ルツボに含まれる酸素やカルシウム、マグネシウムなど
の金属不純物はLMIを利用する上で大きな障害があつ
た。
は針部を所望金属の融液に浸漬し、これを引き上げるこ
とにより金属の表面張力によつて針部に液体金属の溜め
部を形成させることが行なわれている。第１図はいわゆ
るニードル型フイラメントを例に、LMIを製造する操作
を示したものである。すなわち、第１図（イ）に示すよ
うに、真空中でルツボ１の中に貯えられた金属２を加熱
して液体とし、これにLMIの針部４とフイラメント３の
下部を浸して引き上げることによつて第１図（ロ）に示
すように、針部４とフイラメント３の下部との間に金属
の溜め部５が形成される。第２図及び第３図は他のLMI
であるキヤピラリー・ニードル型及びキヤピリー型の例
を示すもので、いずれもニードル型と同様の操作により
溜め部５に液体金属が保持される。溜め部５の液体金属
は徐々に消費されて行くが、前述の操作を繰り返すこと
で溜め部が再生される。従来、ルツボの材料は黒鉛また
はアルミナが用いられていた。ところが、ルツボを加熱
して金属を液化する際にルツボから吸着していたガスの
放出がおこり、系内を汚染したり、フイラメントが著し
く腐食される外、溜め部の金属を汚染してイオンビーム
の純度が低下するという問題があつた。とくに、従来の
ルツボに含まれる酸素やカルシウム、マグネシウムなど
の金属不純物はLMIを利用する上で大きな障害があつ
た。
このため、従来はルツボの洗浄および長時間の空焼きを
行なつてから利用していたが、ルツボによる汚染の問題
は避けることができなかつた。本発明はLMIに用いられ
るルツボの上記問題点を解決すること、すなわち、LMI
装置の雰囲気や液体金属を汚染するおそれがなく、ま
た、使用前の洗浄や空焼きの必要がないイオン源金属融
解用ルツボを提供することを目的とする。
行なつてから利用していたが、ルツボによる汚染の問題
は避けることができなかつた。本発明はLMIに用いられ
るルツボの上記問題点を解決すること、すなわち、LMI
装置の雰囲気や液体金属を汚染するおそれがなく、ま
た、使用前の洗浄や空焼きの必要がないイオン源金属融
解用ルツボを提供することを目的とする。
本発明者らは前期目的を達成するために、ルツボの材料
について種々検討を行なつた結果、熱弁解窒化ほう礎を
用いることで、従来を金属イオン源製造装置が有してい
たガス放出による系の汚染やルツボ内金属の汚染等の問
題が解消されることを見出し、本発明に至つたのであ
る。
について種々検討を行なつた結果、熱弁解窒化ほう礎を
用いることで、従来を金属イオン源製造装置が有してい
たガス放出による系の汚染やルツボ内金属の汚染等の問
題が解消されることを見出し、本発明に至つたのであ
る。
すなわち、本発明は熱分解窒化ほう素成形体からなるこ
とを特徴とするイオン源金属融解用ルツボである。本発
明において熱分割窒化ほう素（以下、Ｐ−BNという）成
形体はたとえば米国特許第3,152,006号公報に示されて
いるようにCVD法によつて気相から直接合成・形成され
る窒化ほう素の成形体である。ルツボは液体金属が収容
され、LMIの針部およびフイラメントが該金属に浸漬で
きる大きさであればよく、通常直径1cm、高さ1cmていど
でよい。
とを特徴とするイオン源金属融解用ルツボである。本発
明において熱分割窒化ほう素（以下、Ｐ−BNという）成
形体はたとえば米国特許第3,152,006号公報に示されて
いるようにCVD法によつて気相から直接合成・形成され
る窒化ほう素の成形体である。ルツボは液体金属が収容
され、LMIの針部およびフイラメントが該金属に浸漬で
きる大きさであればよく、通常直径1cm、高さ1cmていど
でよい。
以下、実施例および比較例により説明する。
実施例１および比較例１〜３ 直径8mmの黒鉛丸棒の先端を丸くしたものを心金とし、
これを内径50mmの石英管内に固定した。石英管の一端か
らはBCl3ガスとNH3ガスとを各々導入できるように配管
し、他端は真空ポンプに接続した。石英管外周に高周波
コイルを設け、黒鉛製心金を誘導加熱できるようにし
た。温度1850℃、圧力3torrの条件で、BCl3を10cc/mi
n、NH3を30cc/minの流量で流し、心金上にＰ−BNを析出
させた。
これを内径50mmの石英管内に固定した。石英管の一端か
らはBCl3ガスとNH3ガスとを各々導入できるように配管
し、他端は真空ポンプに接続した。石英管外周に高周波
コイルを設け、黒鉛製心金を誘導加熱できるようにし
た。温度1850℃、圧力3torrの条件で、BCl3を10cc/mi
n、NH3を30cc/minの流量で流し、心金上にＰ−BNを析出
させた。
Ｐ−BNの肉厚が1mmとなつた時点でガスの供給と加熱と
を停止し、室温まで冷却した。
を停止し、室温まで冷却した。
Ｐ−BNを心金から取りはずし、外径10mm、高さ10mmのル
ツボに加工した。タンタル線のバスケツト型ヒーターに
よりルツボを加熱できるようにした。比較のため黒鉛、
アルミナ、ホツトプレス窒化ほう素で同一寸法のルツボ
を形成し、同様にタンタルヒーターで加熱できるように
した。これらのルツボを真空装置にセツトし、系内の真
空度を10-9Torrにまでした後、個々のヒーターを通電加
熱して、各ルツボを約1400℃の温度に加熱した。
ツボに加工した。タンタル線のバスケツト型ヒーターに
よりルツボを加熱できるようにした。比較のため黒鉛、
アルミナ、ホツトプレス窒化ほう素で同一寸法のルツボ
を形成し、同様にタンタルヒーターで加熱できるように
した。これらのルツボを真空装置にセツトし、系内の真
空度を10-9Torrにまでした後、個々のヒーターを通電加
熱して、各ルツボを約1400℃の温度に加熱した。
表１はルツボの加熱開始後の真空度の経時変化を示した
ものである。本発明のＰ−BNルツボを用いた場合にはガ
ス放出による真空度を低下は全く見られなかつたが、比
較例１、２、３の黒鉛、アルミナ、ホツトプレス窒化ほ
う素では、いずれも真空度が１桁以上低下し、多量のガ
ス放出が起つていることが示された。
ものである。本発明のＰ−BNルツボを用いた場合にはガ
ス放出による真空度を低下は全く見られなかつたが、比
較例１、２、３の黒鉛、アルミナ、ホツトプレス窒化ほ
う素では、いずれも真空度が１桁以上低下し、多量のガ
ス放出が起つていることが示された。
実施例２ 第４図に示す装置によりLMIの製作を行なつた。すなわ
ち、実施例１で製作したＰ−BNルツボ１とタンタルヒー
ター６を真空チヤンバー７の中に設置し、ガス吸引口８
から真空ポンプ（図示していない）で排気しながらAl・
Si合金を融解し、架台９を上下してLMIのフイラメント
３と針部４の接合部付近をルツボ内の融解金属内に浸す
ことによりLMIを製作した。比較のためホツトプレス窒
化ほう素ルツボで同様の操作を行つた。これらの結果は
表２に示すとおり融解金属表面の状態に違いが見られ
た。すなわち、Ｐ−BNのルツボを用いた場合にはLMIのA
g・Si金属への浸漬が繰り返し容易に行えたが、ホツト
プレズ窒化ホウ素のルツボを用いた場合にはあらかじめ
Al・Si表面のスラグを取除く必要が生じ、多大の手間を
要した。
ち、実施例１で製作したＰ−BNルツボ１とタンタルヒー
ター６を真空チヤンバー７の中に設置し、ガス吸引口８
から真空ポンプ（図示していない）で排気しながらAl・
Si合金を融解し、架台９を上下してLMIのフイラメント
３と針部４の接合部付近をルツボ内の融解金属内に浸す
ことによりLMIを製作した。比較のためホツトプレス窒
化ほう素ルツボで同様の操作を行つた。これらの結果は
表２に示すとおり融解金属表面の状態に違いが見られ
た。すなわち、Ｐ−BNのルツボを用いた場合にはLMIのA
g・Si金属への浸漬が繰り返し容易に行えたが、ホツト
プレズ窒化ホウ素のルツボを用いた場合にはあらかじめ
Al・Si表面のスラグを取除く必要が生じ、多大の手間を
要した。
また、融解金属中の不純物を定量したところ表２に示す
とおり、Ｐ−BNルツボを用いたものはとくに酸素、カル
シウムおよびマグネシウムの含有量が少なく、LMI利用
上好ましいものであつた。
とおり、Ｐ−BNルツボを用いたものはとくに酸素、カル
シウムおよびマグネシウムの含有量が少なく、LMI利用
上好ましいものであつた。
なお、ここで使用した装置はLMI製作とLMIの使用を兼ね
る装置であり、LMI製作後、真空を破ることなくLMIを使
用することができる。すなわち、上記の通りLMIを製作
したのち、LMI使用ユニツト10をレバー11の操作によ
り、LMIの針部４の真下に移動することによつてLMIを使
用することができる。LMI使用ユニットはイオン引出し
電極、イオン打込み対象物などからなる。
る装置であり、LMI製作後、真空を破ることなくLMIを使
用することができる。すなわち、上記の通りLMIを製作
したのち、LMI使用ユニツト10をレバー11の操作によ
り、LMIの針部４の真下に移動することによつてLMIを使
用することができる。LMI使用ユニットはイオン引出し
電極、イオン打込み対象物などからなる。
〔発明の効果〕 本発明の熱分解窒化ほう素成形体からなるルツボは、こ
れをLMI金属融解用として用いた場合、ガス放出が無い
ので、真空度を維持しやすく、また系内を汚染する恐れ
が無い。さらにルブボ内の液体金属をルツボ剤が汚染す
ることがないのでルツボ内金属の表面がスラグで覆われ
ず、また、イオン源として有害な不純物が混入すること
がなく、繰り返してLMIを再生することが容易になる。
れをLMI金属融解用として用いた場合、ガス放出が無い
ので、真空度を維持しやすく、また系内を汚染する恐れ
が無い。さらにルブボ内の液体金属をルツボ剤が汚染す
ることがないのでルツボ内金属の表面がスラグで覆われ
ず、また、イオン源として有害な不純物が混入すること
がなく、繰り返してLMIを再生することが容易になる。
第１図（イ）、（ロ）はLMIに金属の溜め部を作る操作
を示す図である。第２図、第３図はLMIの金属の溜め部
の別の形式の例を示す図である。。第４図は本発明のル
ツボの使用方法の実例を示す図である。 符号 １……ルツボ、２……融解金属、 ３……フイラメント、４……針部、 ５……溜め部、６……タンタルヒーター、 ７……真空チヤンバー、８……ガス吸引口、 ９……架台、10……LMI使用ユニツト、 11……レバー、12……ステム、 13……ベース、14……キヤピラリー。
を示す図である。第２図、第３図はLMIの金属の溜め部
の別の形式の例を示す図である。。第４図は本発明のル
ツボの使用方法の実例を示す図である。 符号 １……ルツボ、２……融解金属、 ３……フイラメント、４……針部、 ５……溜め部、６……タンタルヒーター、 ７……真空チヤンバー、８……ガス吸引口、 ９……架台、10……LMI使用ユニツト、 11……レバー、12……ステム、 13……ベース、14……キヤピラリー。
Claims (1)
- 【請求項１】熱分解窒化ほう素成形体からなることを特
徴とするイオン源金属融解用ルツボ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8324986A JPH0697593B2 (ja) | 1986-04-12 | 1986-04-12 | イオン源金属融解用ルツボ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8324986A JPH0697593B2 (ja) | 1986-04-12 | 1986-04-12 | イオン源金属融解用ルツボ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6324527A JPS6324527A (ja) | 1988-02-01 |
| JPH0697593B2 true JPH0697593B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=13797057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8324986A Expired - Lifetime JPH0697593B2 (ja) | 1986-04-12 | 1986-04-12 | イオン源金属融解用ルツボ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697593B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5329302B2 (ja) * | 2009-05-22 | 2013-10-30 | ホーヤ レンズ マニュファクチャリング フィリピン インク | 加熱装置および蒸着方法 |
-
1986
- 1986-04-12 JP JP8324986A patent/JPH0697593B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6324527A (ja) | 1988-02-01 |
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