JPS62176030A - イオンビ−ム加工装置の液体金属イオン源 - Google Patents
イオンビ−ム加工装置の液体金属イオン源Info
- Publication number
- JPS62176030A JPS62176030A JP61016907A JP1690786A JPS62176030A JP S62176030 A JPS62176030 A JP S62176030A JP 61016907 A JP61016907 A JP 61016907A JP 1690786 A JP1690786 A JP 1690786A JP S62176030 A JPS62176030 A JP S62176030A
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- Japan
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- liquid metal
- beam processing
- ion beam
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、超微細加工をおこなうイオンビーム加工装置
の液体金属イオン源に関する。
の液体金属イオン源に関する。
第４図は、従来のイオンビーム加工装置の液体金属イオ
ン源の一例を示す縦断面図である。図において、（１）
は例えばタンタルなど、で形成されたリザーバ、（２）
ハリザーパ（１）の底部に設けられた細孔、（３）はリ
ザーバ（１）に貯蔵された例えばガリウムなどのイオン
化すべき原料金属である。（４）は加熱ヒータ部（４ａ
）と電解研磨によって先端の曲率半径が数μｍになるよ
う針状加工された先端部（４ｂ）からなるタングステン
警の針状部材であり、針状部材（４）の先端部（４ｂ）
が細孔（２）を貫通突出するように配置されている。（
５）は加熱ヒータ部（４ａ）を被覆する例えばアルミナ
セラミック特のヒータ絶縁体、（６）は針状部材（４）
の先端部（４ｂ）に対向して設けられた接地電位の陰極
、（７）は導電リード線、（８）は電流端子である。ま
たリザーバ（１）および針状部材（４）はそれぞれ導電
リード線（７）を介して電流端子（８）にスポット溶接
などで接続されている。（９）は電流端子（８）を電気
絶縁する絶縁支持体、αＯは電流端子（８）に接続され
た加熱電源、α℃は高圧電源、ｃＬｚは原料金属（３）
の飛散を防止するフタである。このように構成されたイ
オンビーム加工装置の液体金属イオン源は通常高真空中
に設置されている。
ン源の一例を示す縦断面図である。図において、（１）
は例えばタンタルなど、で形成されたリザーバ、（２）
ハリザーパ（１）の底部に設けられた細孔、（３）はリ
ザーバ（１）に貯蔵された例えばガリウムなどのイオン
化すべき原料金属である。（４）は加熱ヒータ部（４ａ
）と電解研磨によって先端の曲率半径が数μｍになるよ
う針状加工された先端部（４ｂ）からなるタングステン
警の針状部材であり、針状部材（４）の先端部（４ｂ）
が細孔（２）を貫通突出するように配置されている。（
５）は加熱ヒータ部（４ａ）を被覆する例えばアルミナ
セラミック特のヒータ絶縁体、（６）は針状部材（４）
の先端部（４ｂ）に対向して設けられた接地電位の陰極
、（７）は導電リード線、（８）は電流端子である。ま
たリザーバ（１）および針状部材（４）はそれぞれ導電
リード線（７）を介して電流端子（８）にスポット溶接
などで接続されている。（９）は電流端子（８）を電気
絶縁する絶縁支持体、αＯは電流端子（８）に接続され
た加熱電源、α℃は高圧電源、ｃＬｚは原料金属（３）
の飛散を防止するフタである。このように構成されたイ
オンビーム加工装置の液体金属イオン源は通常高真空中
に設置されている。
次に動作について説明する。加熱電源αＯを投入すると
、電流は加熱ヒータ部（４ａ）からリザーバ（１）の底
部に溜まった原料金属（３）を介してリザーバ（１）へ
流れ、加熱電源αＯに帰還する。この通電経路において
は針状部材（４）の径を十分小さくしであるため、主と
して絶縁被覆の施された加熱ヒータ部（４ａ〕が発熱し
、その伝導熱によって原料金属（３）が加熱されろ。高
温となった原料金属（３）は濡れ性の良好な溶融金属と
なり、細孔（２）から滲み出て針状部材（４）の先端部
（４ｂ）を覆う。この先端部（４ｂ）は尖鋭であるため
高圧電源（１０により強電界が形成されており、先端＃
（４ｂ）ｔ−覆う溶融した原料金属（３）はこの強電界
によってテーラ−コーン（Ｔａｙｌｏｒ ｃｏｎｅ ）
と称される円錐状突起を形成する。この円錐状突起の先
端部には電界が集中するため原料金属（３）は電界蒸発
し、イオンビーム１）３１として陰極（６）方向へ引き
出される。この際、引き出し可能なイオンビーム電流は
、溶融した原料金属（３）が針状部材（４）の表面を先
端へ向かって流れるときの流量抵抗に依存する。安定な
イオンビーム１３）を発生させるには、溶融した原料金
属（３）勿高温に保持してその粘性を低下させることに
よシ流量抵抗を軽減し、強電界が印加された針状部材（
４）の先端部（４ｂ）Ｋ溶融した原料金属（３）全安定
に供給す ゛る必要がある。
、電流は加熱ヒータ部（４ａ）からリザーバ（１）の底
部に溜まった原料金属（３）を介してリザーバ（１）へ
流れ、加熱電源αＯに帰還する。この通電経路において
は針状部材（４）の径を十分小さくしであるため、主と
して絶縁被覆の施された加熱ヒータ部（４ａ〕が発熱し
、その伝導熱によって原料金属（３）が加熱されろ。高
温となった原料金属（３）は濡れ性の良好な溶融金属と
なり、細孔（２）から滲み出て針状部材（４）の先端部
（４ｂ）を覆う。この先端部（４ｂ）は尖鋭であるため
高圧電源（１０により強電界が形成されており、先端＃
（４ｂ）ｔ−覆う溶融した原料金属（３）はこの強電界
によってテーラ−コーン（Ｔａｙｌｏｒ ｃｏｎｅ ）
と称される円錐状突起を形成する。この円錐状突起の先
端部には電界が集中するため原料金属（３）は電界蒸発
し、イオンビーム１）３１として陰極（６）方向へ引き
出される。この際、引き出し可能なイオンビーム電流は
、溶融した原料金属（３）が針状部材（４）の表面を先
端へ向かって流れるときの流量抵抗に依存する。安定な
イオンビーム１３）を発生させるには、溶融した原料金
属（３）勿高温に保持してその粘性を低下させることに
よシ流量抵抗を軽減し、強電界が印加された針状部材（
４）の先端部（４ｂ）Ｋ溶融した原料金属（３）全安定
に供給す ゛る必要がある。
上記のように構成した従来の液体金属イオン源では加熱
ヒータ部（４）がリザーバ（１）の内部に設けられてい
るので、発生する熱エネルギーが直接外部へ散逸するこ
となく液体金属イオン源全体が加熱されるが、加熱電源
＜１）から投入された電力は針状部材（４）の加熱ヒー
タ部（４ａ）全体で一様に熱に変換されるので、本来高
温に保持すべき針状部材（４）の先端部（４ｂ）近傍の
原料金属（３）全局所的に加熱することは難かしいとい
う問題があった。
ヒータ部（４）がリザーバ（１）の内部に設けられてい
るので、発生する熱エネルギーが直接外部へ散逸するこ
となく液体金属イオン源全体が加熱されるが、加熱電源
＜１）から投入された電力は針状部材（４）の加熱ヒー
タ部（４ａ）全体で一様に熱に変換されるので、本来高
温に保持すべき針状部材（４）の先端部（４ｂ）近傍の
原料金属（３）全局所的に加熱することは難かしいとい
う問題があった。
本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、針状部材の先端部近傍の原料金属を局所的に効
率よく加熱するイオンビーム加工装置の液体金属イオン
源を得ることを目的とする。
もので、針状部材の先端部近傍の原料金属を局所的に効
率よく加熱するイオンビーム加工装置の液体金属イオン
源を得ることを目的とする。
本発明は上記の目的全達成するためＫなされたもので、
リザーバ内に配置された加熱ヒータ部を通′区すること
により前記リザーバ内に貯蔵された原料金属を加熱し、
該原料金ｐＡを強電界を印加した針状部材の先端部に供
給しイオン化するようにした液体金属イオン源において
、前記加熱ヒータ部のうち前記リザーバ内の下部に位置
する一部分の電気抵抗を高くするようにしたイオンビー
ム加工装置の液体金属イオン源を提供するものである。
リザーバ内に配置された加熱ヒータ部を通′区すること
により前記リザーバ内に貯蔵された原料金属を加熱し、
該原料金ｐＡを強電界を印加した針状部材の先端部に供
給しイオン化するようにした液体金属イオン源において
、前記加熱ヒータ部のうち前記リザーバ内の下部に位置
する一部分の電気抵抗を高くするようにしたイオンビー
ム加工装置の液体金属イオン源を提供するものである。
加熱ヒータ部を通電すると、この加熱ヒータ部のうち電
気抵抗を高くした部分が宇として発熱され、その近傍の
原料金属を加熱する。
気抵抗を高くした部分が宇として発熱され、その近傍の
原料金属を加熱する。
〔発明の実施例〕
第１図は本発明の実施例を示す縦断面図である。
なお、第４図と同じ機能の部分には同じ記号を付し説明
を省略する。図において、針状部材り１はリザーバ（１
）内の上部に位置する支持部（４Ｃ）と、リザーバ（１
）内の下部に位置し支持部（４Ｃ）に比べ十分小さな径
の加熱ヒータ部（４ｄ）と、針状に加工された先端部（
４ｅ）とから構成されている。この針状部材−は、例え
ばタングステン線を電解研磨して支持部（４Ｃ）と加熱
ヒータ部（４ｄ）を形成し、さらに加熱ヒータ部（４ｄ
）の先端に再度電解研壱による針状加工を施して先端部
（４ｅ）ｅ製作する。
を省略する。図において、針状部材り１はリザーバ（１
）内の上部に位置する支持部（４Ｃ）と、リザーバ（１
）内の下部に位置し支持部（４Ｃ）に比べ十分小さな径
の加熱ヒータ部（４ｄ）と、針状に加工された先端部（
４ｅ）とから構成されている。この針状部材−は、例え
ばタングステン線を電解研磨して支持部（４Ｃ）と加熱
ヒータ部（４ｄ）を形成し、さらに加熱ヒータ部（４ｄ
）の先端に再度電解研壱による針状加工を施して先端部
（４ｅ）ｅ製作する。
支持部（４ｃ）および加熱し−タ部（４ｄ）を被覆する
ヒータ絶縁体（５ａ）は例えばアルミナを溶着するなど
して形成されている。
ヒータ絶縁体（５ａ）は例えばアルミナを溶着するなど
して形成されている。
上記のように構成した本発明の詳細な説明すれば次の通
りである。第４図に説明した従来の液体金属イオン源の
場合と同様に、本発明においても加熱電源（１）’に投
入すると加熱電流は針状部材（４１からリザーバ（１）
底部に溜まった原料金属（３）を介してリザーバ（１）
へ流れるが、この通電経路において、針状部材−の加熱
ヒータ部（４ｄ）の断面積が小さいためにこの部分の電
気抵抗は高くなる。したがって針状部材００の支持部（
４Ｃ）やリザーバ（１）での発熱量は小さく、加熱電源
叫から供給される電力の大半は加熱ヒータ部（４ｄ）で
鳩エネルギーに変換される。第１図に示した本実施例に
係る液体金属イオン源を第４図に示した従来の液体金属
イオン源と比較すると、同量の加熱電力を投入するとき
は前者（第１図）の方が後者（第４図）に比べてリザー
バ（１）の下部における発熱エネルギー密度が高いので
針状部材−の先端部（４ｅ）の近傍はより高温となり、
加熱効率が向上する。
りである。第４図に説明した従来の液体金属イオン源の
場合と同様に、本発明においても加熱電源（１）’に投
入すると加熱電流は針状部材（４１からリザーバ（１）
底部に溜まった原料金属（３）を介してリザーバ（１）
へ流れるが、この通電経路において、針状部材−の加熱
ヒータ部（４ｄ）の断面積が小さいためにこの部分の電
気抵抗は高くなる。したがって針状部材００の支持部（
４Ｃ）やリザーバ（１）での発熱量は小さく、加熱電源
叫から供給される電力の大半は加熱ヒータ部（４ｄ）で
鳩エネルギーに変換される。第１図に示した本実施例に
係る液体金属イオン源を第４図に示した従来の液体金属
イオン源と比較すると、同量の加熱電力を投入するとき
は前者（第１図）の方が後者（第４図）に比べてリザー
バ（１）の下部における発熱エネルギー密度が高いので
針状部材−の先端部（４ｅ）の近傍はより高温となり、
加熱効率が向上する。
なお上記の説明では、加熱ＹＬ流路である針状部材ｔ４
ｔｉの一部の断面積を小さくしてその部分の電気抵抗を
高くする場合を示したが、その部分の通電路程を長くす
ることや、比抵抗の高い材質全使用することによっても
高低抗化を実親、することができる。例えば、第２図に
示すように針状部材（４０１））のうちリザーバ（１）
内の下部に位ｆ、りする部分を螺旋状（４ｆ）に巻いて
通電路程を長くするようにしてもよい。あるいは第３図
に示すように、針状部材（４０ｂ）のうちリザーバ（１
）内の上部に位置する部分（４ｃ）を導電性のよい材料
で形成し、先端（ａｌｌ（４ｅ）’に比較的比抵抗の高
い材料で形成して、両者を例えばタンタル製の圧着用チ
ューブ１２Ｇを介して接続矢印■の部分で圧着してもよ
い。材質は共に高融点材を用い、導電性のよい材質とし
ては例えばモリブデンなど、比抵抗の高い材質としては
例えば炭化チタンなどが使用できる。以上の説明から明
らかなように、第２図あるいは、π３図に示すような針
状部材（４０ａ）、（４０ｂ）を用いても主たる発熱部
分をリザーバ（１）内の下部に偏在させることができる
ので、ともに所期の目的全達成することが出来る。
ｔｉの一部の断面積を小さくしてその部分の電気抵抗を
高くする場合を示したが、その部分の通電路程を長くす
ることや、比抵抗の高い材質全使用することによっても
高低抗化を実親、することができる。例えば、第２図に
示すように針状部材（４０１））のうちリザーバ（１）
内の下部に位ｆ、りする部分を螺旋状（４ｆ）に巻いて
通電路程を長くするようにしてもよい。あるいは第３図
に示すように、針状部材（４０ｂ）のうちリザーバ（１
）内の上部に位置する部分（４ｃ）を導電性のよい材料
で形成し、先端（ａｌｌ（４ｅ）’に比較的比抵抗の高
い材料で形成して、両者を例えばタンタル製の圧着用チ
ューブ１２Ｇを介して接続矢印■の部分で圧着してもよ
い。材質は共に高融点材を用い、導電性のよい材質とし
ては例えばモリブデンなど、比抵抗の高い材質としては
例えば炭化チタンなどが使用できる。以上の説明から明
らかなように、第２図あるいは、π３図に示すような針
状部材（４０ａ）、（４０ｂ）を用いても主たる発熱部
分をリザーバ（１）内の下部に偏在させることができる
ので、ともに所期の目的全達成することが出来る。
また以上の説明においては、各構成要素の材質としてガ
リウム、タンタル、タングステン、モリブデン、炭化チ
タン、アルミナなどヲ挙げたが、適宜他の材質を使用し
てもよく、また形状や寸法についても上記実施例に限定
されないことはいうまでもない。
リウム、タンタル、タングステン、モリブデン、炭化チ
タン、アルミナなどヲ挙げたが、適宜他の材質を使用し
てもよく、また形状や寸法についても上記実施例に限定
されないことはいうまでもない。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、リザ
ーバ内に設けられた加熱ヒータ部のうち主たる発＠Ｆｒ
Ａ３分がリザーバ内の下部に偏在するように［７たので
、小さな加Ｍ’／ｌ’５力でも針状部材の先端部近傍の
原料金、乾）を効甲よく加熱できるという顕著な効果が
ある。
ーバ内に設けられた加熱ヒータ部のうち主たる発＠Ｆｒ
Ａ３分がリザーバ内の下部に偏在するように［７たので
、小さな加Ｍ’／ｌ’５力でも針状部材の先端部近傍の
原料金、乾）を効甲よく加熱できるという顕著な効果が
ある。
第１図は本発明の実施例をオす縦断面図、第２し１、第
５図はそれぞれ本発明のイｌ」の実施例の要部全拡大し
た斜視図及び縦断面［４、第４図は従来のイオンビーム
加工’、＋Ｉ；ＩＩ’、７の液体？；属イオン源の一例
を示す縦断面図である。 （１）・・・リザーバ、（３）・・・原料金属、（４）
、ム１．（４０ａ）。 （４０ｂ）・・・針状部材、（４ｄ）、（１）、（４ａ
）・・・加熱ヒータ部、（４ｅ）・・・先端部。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示すＯ
５図はそれぞれ本発明のイｌ」の実施例の要部全拡大し
た斜視図及び縦断面［４、第４図は従来のイオンビーム
加工’、＋Ｉ；ＩＩ’、７の液体？；属イオン源の一例
を示す縦断面図である。 （１）・・・リザーバ、（３）・・・原料金属、（４）
、ム１．（４０ａ）。 （４０ｂ）・・・針状部材、（４ｄ）、（１）、（４ａ
）・・・加熱ヒータ部、（４ｅ）・・・先端部。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示すＯ
Claims (4)
- （１）リザーバ内に配置された加熱ヒータ部を通電する
ことにより前記リザーバ内に貯蔵された原料金属を加熱
し該原料金属を強電界を印加した針状部材の先端部に供
給しイオン化するようにしたイオンビーム加工装置の液
体金属イオン源において、前記加熱ヒータ部のうち前記
リザーバ内の下部に位置する一部分の電気抵抗を高くす
るようにしたことを特徴とするイオンビーム加工装置の
液体金属イオン源。 - （２）加熱ヒータ部のうちリザーバ内の下部に位置する
一部分の断面積を小さくしたことを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項記載のイオンビーム加工装置の液体金
属イオン源。 - （３）加熱ヒータ部のうちリザーバ内の下部に位置する
一部分を螺旋状に巻いたことを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項に記載のイオンビーム加工装置の液体金属
イオン源。 - （４）加熱ヒータ部のうちリザーバ内の下部に位置する
一部分を比抵抗の高い材質で構成したことを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項に記載のイオンビーム加工装
置の液体金属イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61016907A JPS62176030A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | イオンビ−ム加工装置の液体金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61016907A JPS62176030A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | イオンビ−ム加工装置の液体金属イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62176030A true JPS62176030A (ja) | 1987-08-01 |
Family
ID=11929206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61016907A Pending JPS62176030A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | イオンビ−ム加工装置の液体金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62176030A (ja) |
-
1986
- 1986-01-30 JP JP61016907A patent/JPS62176030A/ja active Pending
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