JPH01258344A - 液体金属イオン源 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は液体金属イオン源に関するものであり、特に
、加熱手段の構造の改良された抵抗加熱方式の液体金属
イオン源に関するものである。

［従来の技術］ 液体金属イオン源は、液体金属のイオンから由来するイ
オンビームを与えるものであり、イオン注入装置、イオ
ンビームエツチング装置、イオンマイクロアナライザ等
に利用されている。

第２図は液体金属イオン源の従来例の部分切欠断面図で
ある。図において、１はるつぼである。

るつぼ１の外側には、その外表面全体に被覆された導電
性材料の膜である、通電加熱用ヒータ４が設けられてい
る。導電性材料の膜は、導電性化合物ペーストを焼付け
て形成するか、あるいは導電性セラミックから形成され
る。通電加熱用ヒータ４は、るつぼ１の底壁に形成され
た中心孔１　ａ　／を規定する壁面にまで連なって被覆
されている。

この中心孔１ａ’　に設けられた通電加熱用ヒータ４の
終端にその先端部２ａを接するようにして、針状チップ
２がるつぼ１内を貫通して設けられている。該針状チッ
プ２の先端部２ａには、溝２ｂが形成されており、該溝
２ｂを通り、るつぼ１内の金属が流出可能にされている
。通電加熱用ヒータ４は、るつぼ１の外表面全体に被覆
されて設けられており、るつぼ１上方に位置する通電加
熱用ヒータ４の部分には、電極１１が接するようにして
取付けられている。るつぼ１の上には、るつぼ蓋６が取
付けられており、該るつぼ蓋６の上にはるつぼホルダ１
２が取付けられている。

るつぼ１の下方には引出電極３が配置されており、該引
出電極３と電極１１との間には、引出電源８が接続され
ている。また、イオンのエミッタとして働く針状チップ
２と電極１１との間には、加熱用電源７が接続されてい
る。加熱用電源７の一端には、イオンを加速するための
加速電源９が接続されており、該加速電源９の他方端は
接地されている。

るつぼ１の材質としては、液体金属と反応しない材質が
好ましく、たとえばアルミナ等のセラミックが好ましく
用いられる。また、エミッタチップも、液体金属と反応
しない材質のものが好ましく、たとえばタングステンが
用いられる。通電加熱用ヒータ４としては、たとえばモ
リブデンやタングステンなどの導電性化合物のペースト
を焼結したもの、あるいは導電性セラミックが用いられ
る。導電性セラミックにはＳｉＣ，５ｉＮＳＴｉＣまた
はＴｉＮが好ましく用いられる。この場合の膜形成には
、たとえばプラズマＣＶＤ法が利用される。

針状チップ２の先端部２ａは、中心孔１ａ’に設けられ
ている通電加熱用ヒータ４の終端と接しているため、加
熱用電源７からの電流は、針状チップ２から通電加熱用
ヒータ４に流れる。通電加熱用ヒータ４の他端は電極１
１と接しているため、通電加熱用ヒータ４を流れる電流
は、電極１１を通り加熱用電源７に戻る。このようにし
て、通電加熱用ヒータ４に電流は流れ、るつぼ１内のイ
オン源金属５が加熱される。加熱されたイオン源金属５
は、液体状となり、針状チップ２の先端部２ａに形成さ
れた溝２ｂを通り流出して、イオン化され、引出電極３
によってイオンビーム１０として引出される。

［発明が解決しようとする課８］ 従来の液体金属イオン源は以上のような構成になってお
り、るつぼ１を加熱する方式に工夫が凝らされている。

しかしながら、イオンビーム１０が引出電極３等をスパ
ッタすることにより、スパッタ原子が発生し、該スパッ
タ原子が通電加熱用ヒータ４の表面に付着し、該通電加
熱用ヒータ４の抵抗が低下し、加熱電力が刻々と低下し
、イオンビーム１０の安定性が悪くなるという問題点が
あった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たものであり、イオンビームの安定性を悪くしない液体
金属イオン源を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る液体金属イオン源は、イオン化すべき金
属を入れるためのものであり、その側壁および底壁が絶
縁性材料で形成されたるつぼと、上記るつぼ内に入れら
れた金属を加熱溶融するための通電加熱用ヒータとを備
え、上記通電加熱用ヒータは、導電性材料の膜で形成さ
れ、該膜は上記るつぼの側壁外表面および底壁外表面全
体に被覆され、さらに、イオンビームのエミッタとして
働くものであり、上記るつぼの底壁の中心部に形成され
た中心孔にその先端部が位置するように該るつぼ内に配
置された針状チップと、上記針状チップの先端部からイ
オンを引出させる引出電極と、を備えている。そして、
前記問題点を解決するために、少なくとも上記膜が被覆
されたるつぼの部分をさらにカバーで囲んだことを特徴
とする。

［作用］ 通電加熱用ヒータの膜が被覆されたるつぼの部分をさら
にカバーで囲んでいるので、イオンビームが引出電極等
をスパッタすることによって発生するスパッタ原子は、
このカバーによって遮られ、通電加熱用ヒータに届かな
くなる。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例の部分切欠断面図である。

第１図に示す実施例は、以下の点を除いて、第２図に示
す従来例と同様であり、相当する部分には同一の参照番
号を付し、その説明を省略する。

第１図に示す実施例と第２図に示す従来例との異なる点
は、通電加熱用ヒータ４の膜が被覆されたるつぼ１の部
分をさらにカバー１３で囲んでいる点である。カバー１
３の材質としては、導電性のものが好ましく、たとえば
ステンレスなどが好ましく用いられるが、これに限定さ
れるものではない。

次に動作について説明する。

針状チップ２の先端部２ａは、中心孔１ａ’　に設けら
れている通電加熱用ヒータ４の終端と接しているため、
加熱用電源７からの電流は、針状チップ２から通電加熱
用ヒータに流れる。通電加熱用ヒータ４の他端は電極１
１と接しているため、通電加熱用ヒータ４を流れる電流
は電力１１を通り加熱用電源７に戻る。このようにして
、通電加熱用ヒータ４に電流が流れ、るつぼ１内のイオ
ン源金属５が加熱される。加熱されたイオン源金属５は
、液体状となり、針状チップ２の先端部２ａに形成され
た溝２ｂを通り流出してイオン化され、引出電極３によ
ってイオンビーム１０として引出される。なお、イオン
ビーム１０が引出電極３等をスパッタすることによって
、スパッタ原子が発生するが、このスパッタ原子はカバ
ー１３に遮られて、通電加熱用ヒータ４の表面に届かな
くなる。

その結果、従来の装置のように、通電加熱用ヒータの表
面にスパッタ原子が付着して、その抵抗が低下し、加熱
電力が刻々と低下し、イオンビーム１０の安定性を悪く
するということはなくなる。

実施例では、こういう次第で、常に安定なイオンビーム
１０が得られる。

なお、上記実施例では、るつぼ蓋６が設けられているた
め、高飽和蒸気圧のイオン源金属にもこの発明を応用す
ることができる。しかしながら、この発明では必ずしも
るつぼ蓋を取付ける必要はない。

また、上記実施例のように、るつぼおよび針状チップの
材質を金属と反応しにくいものとすることにより、反応
性のイオン源金属にも応用し得る液体金属イオン源とす
ることができる。

以上、具体的な実施例を挙げてこの発明の液体金属イオ
ン源について説明したが、本発明は、その精神または主
要な特徴から逸脱することなく、他の色々な形で実施す
ることができる。それゆえ、前述の実施例はあらゆる点
で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。

本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであ
って、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許
請求の範囲の均等範囲に属する変型や変更は、すべて本
発明の範囲内のものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の液体金属イオン源では
、通電加熱用ヒータの膜が被覆されたるつぼの部分をさ
らにカバーで囲んだので、イオンビームが引出電極等を
スパッタすることによってスパッタ原子が発生しても、
このスパッタ原子はカバー１３によって遮られて、通電
加熱用ヒータに届かなくなる。したがって、従来装置に
見られたような、通電加熱用ヒータの表面にスパッタ原
子が付着し、抵抗が低下し、加熱電力が刻々と低下し、
イオンビームの安定性が悪くなるということはなくなる
。すなわち、本発明に係る液体金属イオン源では、安定
なイオンビームが得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の部分切欠断面図であり、
第２図は液体金属イオン源の従来例の部分切欠断面図で
ある。 図において、１はるつぼ、１ａ′は中心孔、２は針状チ
ップ、２ａは針状チップの先端部、３は引出電極、４は
通電加熱用ヒータ、５はイオン源金属、１０はイオンビ
ーム、１３はカバーである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）イオン化すべき金属を入れるためのものであり、
   その側壁および底壁が絶縁性材料で形成されたるつぼと
   、 前記るつぼ内に入れられた金属を加熱溶融するための通
   電加熱用ヒータと、を備え、 前記通電加熱用ヒータは導電性材料の膜で形成され、該
   膜が前記るつぼの側壁外表面および底壁外表面全体に被
   覆され、さらに イオンビームのエミッタとして働くものであり、前記る
   つぼの底壁の中心部に形成された中心孔にその先端部が
   位置するように該るつぼ内に配置された針状チップと、 前記針状チップの先端部からイオンを引出させる引出電
   極と、 を備えた液体金属イオン源において、 少なくとも前記膜が被覆されたるつぼの部分をさらにカ
   バーで囲んだことを特徴とする液体金属イオン源。 （２）前記導電性材料が導電性化合物ペーストの焼結体
   から形成されている特許請求の範囲第１項記載の液体金
   属イオン源。 （３）前記導電性化合物がモリブデンまたはタングステ
   ンである特許請求の範囲第２項記載の液体金属イオン源
   。 （４）前記導電性材料が導電性セラミックから形成され
   ている特許請求の範囲第１項記載の液体金属イオン源。 （５）前記導電性セラミックがＳｉＣ、ＳｉＮ、ＴｉＣ
   、ＴｉＮである特許請求の範囲第４項記載の液体金属イ
   オン源。 （６）前記るつぼがセラミックから形成されている特許
   請求の範囲第１〜６項のいずれか一項に記載の液体金属
   イオン源。 （７）前記セラミックがアルミナである特許請求の範囲
   第６項記載の液体金属イオン源。（８）前記導電性材料
   の膜が前記底壁に形成された中心孔を規定する壁面にま
   で連なって被覆され、前記針状チップの先端部が前記中
   心孔の壁面に被覆された膜の終端に接するように設けら
   れる特許請求の範囲第１〜７項のいずれか１項に記載の
   液体金属イオン源。 （９）前記針状チップの先端部に、溶融した金属が通る
   ための溝が形成されている特許請求の範囲第１〜８項の
   いずれか１項に記載の液体金属イオン源。