JPS632228A - 金属イオン源 - Google Patents
金属イオン源Info
- Publication number
- JPS632228A JPS632228A JP61146337A JP14633786A JPS632228A JP S632228 A JPS632228 A JP S632228A JP 61146337 A JP61146337 A JP 61146337A JP 14633786 A JP14633786 A JP 14633786A JP S632228 A JPS632228 A JP S632228A
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- Japan
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- needle
- reservoir
- anode
- metal
- ion source
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- Granted
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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、液体金属イオン源に関し、特に長寿命で安定
なイオンビームを発生することの出来るイオン源に関す
る。
なイオンビームを発生することの出来るイオン源に関す
る。
（従来の技術）
ガリウム等の金属イオンによるイオンビーム露光が、レ
ジスト内でのイオンの拡散が電子ビーム露光に比較して
小さいことから、サブミクロン以下のパターン作製用の
露光として注目されており、そのため各方面において金
属イオン源の研究が進められている。
ジスト内でのイオンの拡散が電子ビーム露光に比較して
小さいことから、サブミクロン以下のパターン作製用の
露光として注目されており、そのため各方面において金
属イオン源の研究が進められている。
第４図は液体金属イオン源の一例を示しており、１はセ
ラミック製碍子、２は金属イオン源固定用ステム、５は
底部に細孔６が設けられたカーボン等で形成されたリザ
ーバであり、該リザーバ５の内部には液体金属例えばガ
リウム１０が収容されている。該リザーバ底部の細孔６
を貫通してタングステン製の針状陽極８が配置され、該
針状陽極８の一端は陽極固定部材９に例えばスポット溶
接によって固着されており、陽極固定部材９はステム２
．２′に固定されている。針状陽極８の、電解研暦によ
り針状にされた他端は、接地電位の陰極１１に対向して
配置される。該リザーバ部には、〜Ｖ ＋ Ｔ ａ ｒ
Ｍ ｏ等の高融点金属例えばタングステン製のヒータ
ー３，３′にスポット溶接された、同材料のヒーター兼
支持体４，４”が巻かれてスポット溶接で固定されてお
り、ヒーター３．３’ 。
ラミック製碍子、２は金属イオン源固定用ステム、５は
底部に細孔６が設けられたカーボン等で形成されたリザ
ーバであり、該リザーバ５の内部には液体金属例えばガ
リウム１０が収容されている。該リザーバ底部の細孔６
を貫通してタングステン製の針状陽極８が配置され、該
針状陽極８の一端は陽極固定部材９に例えばスポット溶
接によって固着されており、陽極固定部材９はステム２
．２′に固定されている。針状陽極８の、電解研暦によ
り針状にされた他端は、接地電位の陰極１１に対向して
配置される。該リザーバ部には、〜Ｖ ＋ Ｔ ａ ｒ
Ｍ ｏ等の高融点金属例えばタングステン製のヒータ
ー３，３′にスポット溶接された、同材料のヒーター兼
支持体４，４”が巻かれてスポット溶接で固定されてお
り、ヒーター３．３’ 。
４．４゛には電源１３から加熱電流が供給されている。
更に該リザーバ５、針状陽極８には、図示しない高圧電
源から正の高電圧が印加されている。
源から正の高電圧が印加されている。
上述したイオン源においては、針状陽極８の先端部に強
電界が印加されるため、該先端部のガリウムは強電界に
よってテーラ−の円錐（Ｔａｙｌｏｒ Ｃｏｎｅ）と称
される円錐突起を形成する。そしてこの円錐突起の先端
部には電界が集中し、先端部のガリウムは電界蒸発して
イオン化され、ガリウムイオンとなって引き出される。
電界が印加されるため、該先端部のガリウムは強電界に
よってテーラ−の円錐（Ｔａｙｌｏｒ Ｃｏｎｅ）と称
される円錐突起を形成する。そしてこの円錐突起の先端
部には電界が集中し、先端部のガリウムは電界蒸発して
イオン化され、ガリウムイオンとなって引き出される。
一方、消費された先端部のガリウムは、該強電界によっ
てリザーバ内から引き出され底部の細孔６を通って補給
される。
てリザーバ内から引き出され底部の細孔６を通って補給
される。
この様なイオン源は非常に輝度が高いが、ガリウムの温
度がある一定の温度に保持されていないと安定なイオン
ビームの発生が困難になる。即ち、ガリウムの温度が浮
動すると、針状陽極８の表面を先端部に向けて移送され
る通路の移送抵抗が変動し、先端部の電界蒸発に供され
るガリウムの流れが不安定、不連続となり、結果として
イオンビームの不安定性を招くことになる。
度がある一定の温度に保持されていないと安定なイオン
ビームの発生が困難になる。即ち、ガリウムの温度が浮
動すると、針状陽極８の表面を先端部に向けて移送され
る通路の移送抵抗が変動し、先端部の電界蒸発に供され
るガリウムの流れが不安定、不連続となり、結果として
イオンビームの不安定性を招くことになる。
このためヒーター３．３’ 、４．４’には努めて一定
電流を供給して加熱し、該ヒーター３，３ｊ 、 ４
、４ ＊からの伝導熱によって、リザーバ５、針状陽極
８、ガリウム１０を定温に加熱し、安定に連続してリザ
ーバ内のガリウムが針状陽極の先端部に移送されるよう
に特に配慮する必要がある。
電流を供給して加熱し、該ヒーター３，３ｊ 、 ４
、４ ＊からの伝導熱によって、リザーバ５、針状陽極
８、ガリウム１０を定温に加熱し、安定に連続してリザ
ーバ内のガリウムが針状陽極の先端部に移送されるよう
に特に配慮する必要がある。
（発明が解決しようとする問題点）
さて−般に、ガリウム等の液体金属は熱拡散によって物
質表面を移動するが、この拡散速度は温度によって変化
し高温度では速く、温度が低くなるに従って遅くなり、
ある温度以下では拡散が生じない。このため、上述した
従来のイオン源においてはリザーバ５内のガリウム１０
は熱拡散によってリザーバ５の外側表面ににじみ出し、
さらにはヒーター３．３’ 、４．４’表面を移動する
。
質表面を移動するが、この拡散速度は温度によって変化
し高温度では速く、温度が低くなるに従って遅くなり、
ある温度以下では拡散が生じない。このため、上述した
従来のイオン源においてはリザーバ５内のガリウム１０
は熱拡散によってリザーバ５の外側表面ににじみ出し、
さらにはヒーター３．３’ 、４．４’表面を移動する
。
該ヒーター３，３′はステム２，２′に一端が固定され
ているが、該ステム２，２”に接近したヒーター部分て
は温度が低くなっており、この部分でガリウムの拡散速
度は著しく低下し、そのため、ガリウム金属が停滞し、
塊り１２を形成する。
ているが、該ステム２，２”に接近したヒーター部分て
は温度が低くなっており、この部分でガリウムの拡散速
度は著しく低下し、そのため、ガリウム金属が停滞し、
塊り１２を形成する。
このヒーター表面のガリウムや塊り１２は、ヒーターの
電気抵抗を変化させるほか、ヒーターと合金を作ったり
、断線を生じさせたりして加熱を不安定にし、安定なイ
オンビームが得られなくなる。更に高温のヒーター表面
を熱拡散によって移動するガリウムは、リザーバ内のガ
リウムの消費を早めてイオン源の寿命を短くする。
電気抵抗を変化させるほか、ヒーターと合金を作ったり
、断線を生じさせたりして加熱を不安定にし、安定なイ
オンビームが得られなくなる。更に高温のヒーター表面
を熱拡散によって移動するガリウムは、リザーバ内のガ
リウムの消費を早めてイオン源の寿命を短くする。
また、上記のほかに、針状陽極８の先端から発射された
イオンビームの一部は、陰極１１と衝突して２次イオン
を生じ、この２次イオンが不必要なぬれを起こしてヒー
ター等を損傷する欠点もあり、その解決が迫られている
。
イオンビームの一部は、陰極１１と衝突して２次イオン
を生じ、この２次イオンが不必要なぬれを起こしてヒー
ター等を損傷する欠点もあり、その解決が迫られている
。
（発明の目的）
本発明は、上記の問題を解決し、長寿命で安定なイオン
ビームを発生することが出来るイオン源の提供を目的と
する。
ビームを発生することが出来るイオン源の提供を目的と
する。
（問題を解決するための手段）
本発明は、イオン化すべき金属を貯蔵するリザーバ部と
、該リザーバ部から液体金属を供給される針状先端部を
有した針状陽極と、該針状先端部に強電界を形成するた
めの手段と、該リザーバ部あるいは該針状陽極に熱的に
接続されイオン化される金属を加熱するためのヒーター
を備え、該ヒーターと該針状陽極の針状先端部との中間
に位置する部分に、該液体金属の拡散を阻止するための
、熱輻射を利用する温度降下部を設ける金属イオン源に
よって、前記目的を達成したものである。
、該リザーバ部から液体金属を供給される針状先端部を
有した針状陽極と、該針状先端部に強電界を形成するた
めの手段と、該リザーバ部あるいは該針状陽極に熱的に
接続されイオン化される金属を加熱するためのヒーター
を備え、該ヒーターと該針状陽極の針状先端部との中間
に位置する部分に、該液体金属の拡散を阻止するための
、熱輻射を利用する温度降下部を設ける金属イオン源に
よって、前記目的を達成したものである。
（実施例）
以下、本発明の実施例を添付図面に基づき詳説する。
第１図は、本発明の実施例であって、各部材の名称、符
号は第４図に対応する。
号は第４図に対応する。
この実施例の装置では、ガリウム１０が収容されたリザ
ーバ５に、リング状の熱放射盤（ひれ）３０が付設され
ている。熱放射盤（ひれ）３０の周端部はや＼薄くして
あり、熱放射によってその部分で殊に温度が降下するよ
うに考慮されている。
ーバ５に、リング状の熱放射盤（ひれ）３０が付設され
ている。熱放射盤（ひれ）３０の周端部はや＼薄くして
あり、熱放射によってその部分で殊に温度が降下するよ
うに考慮されている。
従って、リザーバ５の底部を出て外側表面を拡散する液
体ガリウムは、この周端部で塊り１２を生じ、以後の拡
散は阻止される。この結果、ヒーター３．３’ 、４．
４’には液体金属は到達せず、従ってその塊りも発生せ
ず、ヒーターの電気抵抗に変化を生ずることはない。リ
ザーバ５内のガリウム１０は所望の一定温度に加熱出来
、安定にリザーバ内のガリウムを針状陽極８の先端に移
送することが出来る。
体ガリウムは、この周端部で塊り１２を生じ、以後の拡
散は阻止される。この結果、ヒーター３．３’ 、４．
４’には液体金属は到達せず、従ってその塊りも発生せ
ず、ヒーターの電気抵抗に変化を生ずることはない。リ
ザーバ５内のガリウム１０は所望の一定温度に加熱出来
、安定にリザーバ内のガリウムを針状陽極８の先端に移
送することが出来る。
また、液体金属がヒーター３，３’ 、４．４’の表面
に達しないため、金属の無駄な消費が無くなり、長寿命
のイオン源が提供される。
に達しないため、金属の無駄な消費が無くなり、長寿命
のイオン源が提供される。
また、ひれ３０は上記のほかに、針状陽極８の先端から
発射されたイオンビームの一部が、陰極１１と衝突して
生ずる２次イオンからヒーター等を守る役割も果たす。
発射されたイオンビームの一部が、陰極１１と衝突して
生ずる２次イオンからヒーター等を守る役割も果たす。
第２図は本発明の他の実施例を示しており、ひれ３１は
や１大型に筒状に構成されてヒーター３．４等を包囲し
、ヒーターからの熱放散を防止してリザーバ部の温度を
安定させると共に、ひれ３１の一部から別のひれ３２を
突出させて、このひれ３２の周端部に熱輻射による温度
低下部を作っている。液体金属はひれ３２の温度低下部
で塊り１２を作り、それを越える拡散は阻止される。
や１大型に筒状に構成されてヒーター３．４等を包囲し
、ヒーターからの熱放散を防止してリザーバ部の温度を
安定させると共に、ひれ３１の一部から別のひれ３２を
突出させて、このひれ３２の周端部に熱輻射による温度
低下部を作っている。液体金属はひれ３２の温度低下部
で塊り１２を作り、それを越える拡散は阻止される。
第３図は本発明の別の実施例であって、−端が針状に成
形された針状陽極２１の中間部分は、コイル状に成形さ
れて、この部分が液体金属のリザーバ部２２となってい
る。針状陽極２１の他端はヒーター２３にスポット溶接
されており、ヒーターには加熱電流が供給されている。
形された針状陽極２１の中間部分は、コイル状に成形さ
れて、この部分が液体金属のリザーバ部２２となってい
る。針状陽極２１の他端はヒーター２３にスポット溶接
されており、ヒーターには加熱電流が供給されている。
ヒーターの加熱によって、針状陽極２１従って、コイル
状のリザーバ部２２に蓄えられた液体金属は所望温度に
加熱され、針状陽極２１の針状先端部には拡散によって
液体金属が供給される。
状のリザーバ部２２に蓄えられた液体金属は所望温度に
加熱され、針状陽極２１の針状先端部には拡散によって
液体金属が供給される。
さて、上記のようにした針状陽極２１の、ヒーター２３
と溶接された部分のや一下方には、本発明の円盤状のひ
れ２４が設けられており、ひれ２４の周縁部には熱輻射
によって低温部を生ずるようになっている。リザーバ部
２２から拡散した液体金属はこの周縁部にて塊り１２を
生じ、その結果、ヒーター２３表面への液体金属の熱拡
散が阻止される。
と溶接された部分のや一下方には、本発明の円盤状のひ
れ２４が設けられており、ひれ２４の周縁部には熱輻射
によって低温部を生ずるようになっている。リザーバ部
２２から拡散した液体金属はこの周縁部にて塊り１２を
生じ、その結果、ヒーター２３表面への液体金属の熱拡
散が阻止される。
以上本発明を詳述したが、本発明は上記実施例に限定さ
れることなく幾多の変形が可能である。
れることなく幾多の変形が可能である。
例えば、イオン化する金属として上記ではガリウムを用
いて説明したが、金属は単体金属に限らない。合金を用
いたイオン源の場合にも本発明は適用しうる。
いて説明したが、金属は単体金属に限らない。合金を用
いたイオン源の場合にも本発明は適用しうる。
リザーバの材質としては、カーボンのばかタンタル、Ｐ
ＢＮ （パイロリチック・ボロン・ナイトライド）等も
便利に使用出来る。
ＢＮ （パイロリチック・ボロン・ナイトライド）等も
便利に使用出来る。
（発明の効果）
本発明の金属イオン源は、ヒーターへの液体金属の拡散
を防止できるため、長寿命で安定なイオンビームを発生
することが出来る。
を防止できるため、長寿命で安定なイオンビームを発生
することが出来る。
第１．２．３図は、本発明の金属イオン源の実施例の概
略断面図。 第４図は、従来の金属イオン源の概略断面図。 ５・・・・・・リザーバ、 ６・・・・・・細孔、１０
・・・・・・ガリウム、 ８・・・・・・針状陽極、１
１・・・・・・陰極、 ３．３’ 、４．４’・・・・・・ヒーター、１３・・
・・・・加熱電源、 １２・・・・・・塊り、３０・・
・・・・ひれ。
略断面図。 第４図は、従来の金属イオン源の概略断面図。 ５・・・・・・リザーバ、 ６・・・・・・細孔、１０
・・・・・・ガリウム、 ８・・・・・・針状陽極、１
１・・・・・・陰極、 ３．３’ 、４．４’・・・・・・ヒーター、１３・・
・・・・加熱電源、 １２・・・・・・塊り、３０・・
・・・・ひれ。
Claims (3)
- （１）イオン化すべき金属を貯蔵するリザーバ部と、該
リザーバ部から液体金属を供給される針状先端部を有し
た針状陽極と、該針状先端部に強電界を形成するための
手段と、該リザーバ部あるいは該針状陽極に熱的に接続
されイオン化される金属を加熱するためのヒーターを備
え、 該ヒーターと該針状陽極の針状先端部との中間に位置す
る部分に、該液体金属の拡散を阻止するための、熱輻射
を利用する温度降下部を設けことを特徴とする金属イオ
ン源。 - （２）該リザーバ部は低部に細孔を有する容器であり、
該細孔を貫通して該針状陽極が配置されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属イオン源。 - （３）該針状陽極の一部がイオン化すべき金属を保持す
るリザーバ部となっていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の金属イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61146337A JPS632228A (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | 金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61146337A JPS632228A (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | 金属イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS632228A true JPS632228A (ja) | 1988-01-07 |
| JPH0542094B2 JPH0542094B2 (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=15405409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61146337A Granted JPS632228A (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | 金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS632228A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH056663U (ja) * | 1991-06-28 | 1993-01-29 | 株式会社島津製作所 | 含浸電極型金属イオン源 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7121955B1 (ja) * | 2021-04-30 | 2022-08-19 | 長野油機株式会社 | マンホールの耐震構造、その構築方法、及び構築方法の実施に供される切削装置 |
-
1986
- 1986-06-23 JP JP61146337A patent/JPS632228A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH056663U (ja) * | 1991-06-28 | 1993-01-29 | 株式会社島津製作所 | 含浸電極型金属イオン源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0542094B2 (ja) | 1993-06-25 |
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