JPH01260742A - 荷電ビーム銃 - 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、エミッタ部を載せたエミッタガイドを、サ
プレッサに対し位置決めして取り付ける荷電ビーム銃に
関する。

〔従来の技術〕

第６図は従来のイオンビーム加工機を示し、図において
、１５は真空槽で、この真空槽１５内には荷電ビーム銃
Ａと、イオンビーム１４を集束する第１のレンズ電極１
０ａ　、１０ｂと、数種のイオン種から希望するイオン
種を選択する質量分離器１１と、イオンビーム１４を最
終的に試料台１３上の試料に照射して、これを加工する
第２のレンズ電極１２ａ、１２ｂ−１２ａとが設けられ
ている。

第７図は第６図の荷電ビーム銃Ａの詳細を示し、これが
電源に接続され九エミッタ部１と、このエミッタ部１を
絶縁材１ａを介して支持するエミッタガイド６ａと、こ
のエミッタガイド６ａを嵌合支持するサプレッサ７ａと
、このサプレッサ７ａを絶縁リング８を介して支持する
引出電極９ａとからなる。

また、第８図は第７図に示すエミッタ部１付近の拡大図
であ）、同図において、３はエミッタ部１に架設され九
フィラメント、２はこのフィラメント３の下端にスポッ
ト溶接にて取り付けられた、先端曲率半径が数μｍに研
摩されたビーム電極としての針状電極、４は針状電極２
の取付部付近の溜め部で、この溜め部４に金属５が溜め
られている。また、Ｘは針状電極２の突出し量、Ｙはサ
プレッサ７ａの制御口の径をそれぞれ示す。

次に動作について説明する。

まず、エミッタ部１のフィラメント３に第８図の矢印の
ように加熱電流を流す。これによシ溜め部４の金属５が
加熱、溶融し、これが液体金属となる。

次に、エミッタ部１と引出電極９ａとの間に引出電圧を
印加し、針状電極２先端部に強電界を形成させる。する
と、溜め部４に溜められた上記液体金属は、静電応力に
よって流出して、針状電極２の先端部に導びかれ、液体
金属の表面張力と静電応力によ多ティラコーンを形成し
、その先端から金属イオンを電界放出して、イオンビー
ム１４を発生する。電界放出した金属イオンは、サプレ
ッサ７ａによシ放出量が制御される。

以上のように動作するイオン銃においては、液体金属が
イオンビーム１４として放出されるため、液体金属の寿
命に限シがあυ、溜め部４に金属５が再装填される。

この金属５の再装填の方法は、−旦、エミッタ部１とエ
ミッタガイド６ａを真空槽１５から取出し、取出したエ
ミッタ部１の溜め部４に金属５を装填する。そして、こ
のように金属５が再装填されたエミッタ部１のサプレッ
サ７ａに対する取付けは、針状電極２の先端が中心軸か
らはずれていると収差が生じるため、精度良く行わなけ
ればならず、通常１０μｍ中程度の軸合わせ精度が要求
される。また、サプレッサ１ａの端面からの針状電極２
の突出し量Ｘが変わると制御条件が変化するので、この
突出し量Ｘが再装填前と同じ量に調節される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の荷電ビーム銃は以上のように構成されているので
、上記軸合わせ精度を得るために行うエミッタガイド６
ａとサプレッサ７ａとの位置決めを、第７図に示すよう
に、サプレッサ７ａの切欠部Ｐ内周にエミッタガイド６
ａの外周をはめ合わせることによって行うことが必要で
、これらのはめ合わせ操作性を良くするために設けられ
る上記内周、外周間の隙間が、上記針状電極２の取付精
度を悪くしてしまうという問題点があった。

一方、上記隙間を小さくすれば、取付精度を向上させる
ことはできるが、これが上記はめ合わせや取外し作業を
面倒にするとともに、無理矢理取外そうとすると、針状
電極２の先端部をサプレッサ７ａにぶつけ、これを破損
させたシ、針状電極２がはずれるなどの問題点があった
。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、エミッタ部とエミッタガイドとの取付けおよ
び取外しを容易にし、金属の着め部への装填後における
針状電極の軸合わせ精度を向上できる荷電ビーム銃を得
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る荷電ビーム銃は、エミッタガイドと、上
記サプレッサまたはこのサプレッサおよび上記エミッタ
ガイド間に入れた補助部材との各対応部位に切欠を設け
、これらの切欠間に位置決め玉をはめ合わせたものであ
る。

〔作用〕

この発明におけるエミッタガイドとサプレッサは、これ
らに設けた切欠およびこれらの切欠間に入れた位置決め
玉によって、常に相対位置が正常。

正確に保たれ、針状電極の平面的位置の設定、つまシ軸
合わせが高精度かつ容易に出されるほか、金属の装填時
におけるこれらのはめ合わせ（組立て）および分解（取
外し）を容易に行えるようＫする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、６ｂはエミッタガイド、７ｂはサプレッサ
で、これらの互いに対応する複数位置には切欠としての
孔２１．２２が、相関精度よく穿設されておシ、これら
の６孔２１．２２に対向するものどうしに、それぞれセ
ラミック製の位置決め玉１６ａがはめ合わされ、さらに
絶縁材のねじ（゛図示しない）によりて抜けないように
保持されている。なお、位置決め玉１６ａは金属製とす
ることもできる。また、熱に弱い絶縁材のねじを使用で
きない場合には、第２図に示すように、サプレッサ７ｃ
には孔を設けないで、これの上に絶縁リング１７ａを介
して設置した補助部材としての７ランジ１８に、孔２３
を設け、この孔２３とこれに対し相関精度が得られるエ
ミッタガイド６ｃに設けた孔２４とに、位置決め球１６
ｂをはめ合わせることによシ、金属製のねじも使用でき
る。なお、エミッタ部１の対向電極はサプレッサ７ｂａ
ｒｃに限られるものではなく、サプレッサ７ｂ、７ｃを
用いない場合は、対向電極が引出電極となる。

第３図は第１図の他の応用例を示す。これは引出電極９
ｂにも、サプレッサ７ｂの孔２２に対応する孔２５を相
関精度良く設け、これらの６孔２２゜２５に位置決め玉
２６をはめ合わせたものである。

なお、このほかの第７図および第８図に示したものと同
一の構成部分には同一符号を付して、その重複する説明
を省略する。

次に動作について説明する。

先ず、ビーム電極としての針状電極２の突出し量および
同軸度の調整法について、第１図を見ながら説明する。

エミッタ部１をエミッタガイド６ｂの押え板１９によシ
固定した状態で、フィラメント３の溜め部に金属を装填
した後、エミッタ部１を治具（図示しない）に取付ける
。治具はサプレッサ７ｂと同じ形状をしているので、取
付は方法は、サプレッサ７ｂに取付けるのと全く同様で
ある。また、押え板１９にはエミッタ部１を微動する機
構がついておシ、顕微鏡等の測定機を用いて、突出し量
および制御口との同軸度を要求される精度内に設定する
。こうして、治具を用いて精度が出されたエミッタ部１
を、次に、サプレッサ７ｂに取付ける。次に、位置決め
玉１６ａを用意し、これをサプレッサ７ｂの孔２２には
め合わせる。いま、この位置決め玉１６ａの真球度と孔
２１．２２との相関精度は非常に高いのでエミッタガイ
ド６ｂをサプレッサ７ｂに取付けた場合に、針状電極２
の突出し量および制御口との同軸度は非常に精度よく設
定される。従って、金属５の装填ごとにエミッタガイド
６ｂなどの取付け、取外しを繰シ返しても、軸合わせ精
度が再現性よく設定される。

しかも、孔２１は位置決め球１６ｍの上にはめ合りてい
るだけであるから、エミッタガイド６ｂの取付け、取外
しは容易であシ、従来のように抜けなくなるようなこと
はない。このため、フィラメント３を損傷することなく
、安全かつ迅速に金属５溜め部にを再装填することがで
きる。

同様にして、第２図においては７ランジ１８の孔２３に
対する位置決め玉１６ｂの設置、およびこの位置決め玉
１６ｂ上へのエミッタガイド６Ｃの孔２４のはめ合わせ
も迅速に行える。ま九、第３図に示すものでは、引出電
極９ｂ上の孔２５上に設けた位置決め玉２６に対して、
サプレッサ７ｂＫ設けた孔２２を正確、迅速にはめ合わ
せることができ、エミッタガイド６ｂ、サプレッサ７ｂ
および引出電極９ｂの３者の同軸配置（軸合わせ）を再
現性良〈実施できる。

第４図は第３図の応用例を示す。これは上記６孔２１．
２２．２５に代えて４本のＶ溝を設けたものである。す
なわち、エミッタガイド６ｄの下面、サプレッサ７ｄの
上下２面および引出電極９ｃの上面であって、これらの
対応位置に、所定の相関精度を保りて切欠としてのＶ溝
２７．２８．２９．３０を設けたものであシ、これらに
位置決め玉１６ａ、２６を介して相互にはめ合わせたも
のである。これによれば、■溝２７〜３０の加工は孔２
１．２２．２５の加工よりも容易に、しかも高精度に実
施できるが、別途回シ止めを設ける必要がある。

第５図は第３図、第４図の他の応用例である。

これは引出電極９ｄの周辺にリング壁３１を立設し、エ
ミッタガイド６ｅの下部周縁およびサプレッサＴｏの上
下部２周縁に、切欠としての斜面３２゜３３．３４を形
成し、加えて、上記リング壁３１の内周面と上記各斜面
３２〜３４との間に、位置決め玉１６ａ、２６をはめ合
わせたものである。これによれば、斜面３２〜３４の加
工をよシ容易かつ高精度に実施できる。この場合にも回
シ止めは設ける必要があシ、第４図に示すものと同様に
簡単々はめ合わせ作業のみで、軸合わせを高精度に行え
る。

なお、上記実施例では液体金属イオンのビーム銃につい
て説明したが、電子銃（ＬａＢｂ電子銃など）のＷヘア
ピン陰極を軸合わせする場合にも利用でき、上記実施例
と同様の効果を奏する。特に、針状電極を使用する電界
電離型イオン源、電界放出電子銃のように高い位置決め
精度が要求される荷電ぐ−ム銃に適用すると、効果的で
ある。ま九、位置決め玉１６ａ、１６ｂ、２６をセラミ
ック球とすることで、従来の絶縁リングに比べて大幅に
軽量化できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればエミッタガイドとサプ
レッサまたはこのサプレッサおよび上記エミッタガイド
間に入れた補助部材との各対応部位に切欠を設け、これ
らの切欠間に位置決め球をはめ合わせるように構成した
ので、エミッタ部に設けた針状電極の軸合わせ精度とと
もに上記エミッタガイドとサプレッサとのはめ合わせ精
度を高めることができ、しかも上記サプレッサに対し位
置決め玉およびエミッタガイドを上から載置しただけの
構成とすることができるので、金属の再装填のためのエ
ミッタガイドの取付け、取外しが容易かつ迅速に行うこ
とができ、最適な軸合わせ精度の再現性が得られ、取扱
いが極めて便利なものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による荷電ビーム銃を示す
断面図、第２図および第３図は荷電ビーム銃の他の実施
例を示す断面図、第４図は第３図の応用例を示す断面図
、第５図は第３図および第４図の応用例を示す断面図、
第６図は従来のイオンビーム加工機を示す断面図、第７
図は第６図のイオンビーム加工機における荷電ビーム銃
を示す断面図、第８図は第７図の荷電ビーム銃の要部を
示す断面図である。 １はエミッタ部、２はビーム電極（針状電極）、６ｂは
エミッタガイド、７ｂはサプレッサ、１６ａは位置決め
玉、１８は補助部材、２１．２２は切欠（孔）。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 第１回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ビーム電極を先端に有するエミッタ部と、このエミッタ
   部を取り付けたエミッタガイドと、このエミッタガイド
   を位置決めして支持するサプレッサと、このサプレッサ
   を絶縁部材を介して支持する引出電極とを有する荷電ビ
   ーム銃において、上記エミッタガイドと上記サプレッサ
   またはこのサプレッサおよび上記エミッタガイド間に入
   れた補助部材との各対応部位に設けた切欠と、これらの
   切欠間にはめ合わせた位置決め球とを設けたことを特徴
   とする荷電ビーム銃。