JPH0228221B2 - - Google Patents
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- JPH0228221B2 JPH0228221B2 JP56204840A JP20484081A JPH0228221B2 JP H0228221 B2 JPH0228221 B2 JP H0228221B2 JP 56204840 A JP56204840 A JP 56204840A JP 20484081 A JP20484081 A JP 20484081A JP H0228221 B2 JPH0228221 B2 JP H0228221B2
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- JP
- Japan
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- heater
- reservoir
- gallium
- power source
- liquid metal
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/26—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は液体金属イオン源に関し、ヒーターに
安定な加熱電力を供給することにより安定なイオ
ンビームを発生することができるイオン銃に関す
る。
安定な加熱電力を供給することにより安定なイオ
ンビームを発生することができるイオン銃に関す
る。
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
による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製作用の露光手段として注目
されており、その為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１図は液体金属イオ
ン源の一例を示しており、１は底部に細孔２が設
けられたタンタル、タングステン等の金属で形成
されたリザーバであり、該リザーバ内部には液体
金属、例えばガリウム３が入れられている。該リ
ザーバ底部の細孔２を貫通して配置されたタング
ステン製の針状部材４の一端は該リザーバ側面に
例えばスポツト溶接によつて固着されており、電
解研磨によつて針状にされた他端は接地電位の陰
極５に対向して配置される。該リザーバ１はタン
グステン製のヒーター６がスポツト溶接されてお
り該ヒーター６には加熱電源７から加熱電流が供
給される。更に該リザーバ１、針状部材４には加
速電源８から正の高電圧が印加されている。
光が、レジスト内でのイオンの拡散が電子ビーム
による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製作用の露光手段として注目
されており、その為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１図は液体金属イオ
ン源の一例を示しており、１は底部に細孔２が設
けられたタンタル、タングステン等の金属で形成
されたリザーバであり、該リザーバ内部には液体
金属、例えばガリウム３が入れられている。該リ
ザーバ底部の細孔２を貫通して配置されたタング
ステン製の針状部材４の一端は該リザーバ側面に
例えばスポツト溶接によつて固着されており、電
解研磨によつて針状にされた他端は接地電位の陰
極５に対向して配置される。該リザーバ１はタン
グステン製のヒーター６がスポツト溶接されてお
り該ヒーター６には加熱電源７から加熱電流が供
給される。更に該リザーバ１、針状部材４には加
速電源８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針状部材４の先端部
には強電界が印加され、その結果リザーバ内部の
ガリウムは該強電界によつて底部の細孔２を通
り、針状部材４先端まで引出される。該先端部の
ガリウムは強電界によつてテーラーの円錐
（Taylor Cone）と称される円錐突起を形成す
る。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、ガリウムイオンと
なつて引出される。このよう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と
なる。すなわち、ガリウムの温度が低いと、針状
部材４の表面を先端部に向けて移送される通路の
移送抵抗が高くなり先端部より電界蒸発に供され
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６に電流を供給して加熱
し、更には該ヒーター６からの伝導熱によつてリ
ザーバ１、針状部材４、ガリウム３を加熱し、安
定に連続してリザーバ内のガリウムが針状部材４
の先端部に移送されるようにしている。
には強電界が印加され、その結果リザーバ内部の
ガリウムは該強電界によつて底部の細孔２を通
り、針状部材４先端まで引出される。該先端部の
ガリウムは強電界によつてテーラーの円錐
（Taylor Cone）と称される円錐突起を形成す
る。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、ガリウムイオンと
なつて引出される。このよう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と
なる。すなわち、ガリウムの温度が低いと、針状
部材４の表面を先端部に向けて移送される通路の
移送抵抗が高くなり先端部より電界蒸発に供され
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６に電流を供給して加熱
し、更には該ヒーター６からの伝導熱によつてリ
ザーバ１、針状部材４、ガリウム３を加熱し、安
定に連続してリザーバ内のガリウムが針状部材４
の先端部に移送されるようにしている。
さて一般にガリウム等の液体金属は熱拡散によ
つて物質表面を移動するが、この拡散速度は温度
によつて変化し高温度では速くなる。このため上
述した従来のイオン源においては液体金属はリザ
ーバの外側表面ににじみ出し更にはヒーター表面
を移動する。更にヒーターの加熱しすぎはガリウ
ムのこの移動速度を早め又ヒーターおよびリザー
バ表面からのガリウムの蒸発を促し結果としてガ
リウムの消費を早めてイオン源の寿命を短くする
と共に温度上昇により、イオンビームのエネルギ
ー分布が拡がり安定なイオンビームの発生が達成
できなくなる。
つて物質表面を移動するが、この拡散速度は温度
によつて変化し高温度では速くなる。このため上
述した従来のイオン源においては液体金属はリザ
ーバの外側表面ににじみ出し更にはヒーター表面
を移動する。更にヒーターの加熱しすぎはガリウ
ムのこの移動速度を早め又ヒーターおよびリザー
バ表面からのガリウムの蒸発を促し結果としてガ
リウムの消費を早めてイオン源の寿命を短くする
と共に温度上昇により、イオンビームのエネルギ
ー分布が拡がり安定なイオンビームの発生が達成
できなくなる。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので液
体金属を保持するリザーバと、該リザーバの一端
が固定されたヒーターと該ヒーターに接続された
加熱電源と、前記ヒーターに供給される電力を検
出する手段と該検出手段の出力と設定基準値の比
較に基づいて前記加熱電源を制御する手段を備え
たことを特徴としておりヒーターに一定電力を供
給することにより安定なイオンビームを発生さ
せ、更にはイオン銃の長寿命化を計ることを目的
としている。
体金属を保持するリザーバと、該リザーバの一端
が固定されたヒーターと該ヒーターに接続された
加熱電源と、前記ヒーターに供給される電力を検
出する手段と該検出手段の出力と設定基準値の比
較に基づいて前記加熱電源を制御する手段を備え
たことを特徴としておりヒーターに一定電力を供
給することにより安定なイオンビームを発生さ
せ、更にはイオン銃の長寿命化を計ることを目的
としている。
以下本発明の実施例を添付図面に基づき詳述す
る。第２図は本発明の一実施例を示しているがこ
の実施例で第１図と同一部分は同一番号を付して
その説明を省略する。１０は支持棒９を固定する
例えば碍子からなる絶縁体、１１は針状部材４に
対抗して設けられた引き出し電極、１２は引き出
し電極用電源、１３はヒーター６に直列に挿入さ
れた抵抗、１４はヒーター６に供給される電流及
びヒーター両端に印加される電圧を乗じることに
よつて電力を検出する電力検出器、１５は絶縁型
信号伝送回路、１６は電力検出器１４の出力と設
定基準電源１７の値の比較手段としての演算器で
ある。１８〜２１はヒーターの加熱電源を構成す
るもので１８は演算器１６よりの信号により高周
波発振器の振幅を調節するゲート回路、１９は高
周波発振器、２０は絶縁トランス、２１は高周波
発振器１９よりの高周波信号を整流する整流回路
である。
る。第２図は本発明の一実施例を示しているがこ
の実施例で第１図と同一部分は同一番号を付して
その説明を省略する。１０は支持棒９を固定する
例えば碍子からなる絶縁体、１１は針状部材４に
対抗して設けられた引き出し電極、１２は引き出
し電極用電源、１３はヒーター６に直列に挿入さ
れた抵抗、１４はヒーター６に供給される電流及
びヒーター両端に印加される電圧を乗じることに
よつて電力を検出する電力検出器、１５は絶縁型
信号伝送回路、１６は電力検出器１４の出力と設
定基準電源１７の値の比較手段としての演算器で
ある。１８〜２１はヒーターの加熱電源を構成す
るもので１８は演算器１６よりの信号により高周
波発振器の振幅を調節するゲート回路、１９は高
周波発振器、２０は絶縁トランス、２１は高周波
発振器１９よりの高周波信号を整流する整流回路
である。
上述した如き構成において、リザーバ１を加熱
するヒーター６の表面が液体金属で覆われた場合
や、非晶合金を用いる場合でこのヒーターと反応
した場合を考えると、ヒーター６の電気抵抗が変
化することになり抵抗１３を流れる電流IH及びヒ
ーター６の端子電圧VHが変化する。これにより
電力検出器１４の出力信号PHが変化し絶縁型信
号伝送回路１５を経て演算器１６に入力される。
演算器１６に入力された信号は設定基準電源１７
と比較されその差分信号ΔVとして出力される。
ここにおいてゲート回路１８は入力された差分信
号ΔVにより高周波発振器１９の振幅を変化させ
る。この振幅変化は絶縁トランス２０を経て整流
回路２１に入力され整流された後にヒーター６に
供給される。
するヒーター６の表面が液体金属で覆われた場合
や、非晶合金を用いる場合でこのヒーターと反応
した場合を考えると、ヒーター６の電気抵抗が変
化することになり抵抗１３を流れる電流IH及びヒ
ーター６の端子電圧VHが変化する。これにより
電力検出器１４の出力信号PHが変化し絶縁型信
号伝送回路１５を経て演算器１６に入力される。
演算器１６に入力された信号は設定基準電源１７
と比較されその差分信号ΔVとして出力される。
ここにおいてゲート回路１８は入力された差分信
号ΔVにより高周波発振器１９の振幅を変化させ
る。この振幅変化は絶縁トランス２０を経て整流
回路２１に入力され整流された後にヒーター６に
供給される。
このように本発明はヒーター端子電圧VH、ヒ
ーター電流IHをモニターして電力検出器に入力し
ヒーター６の消費電力PHが一定となる様フイー
ドバツク系を構成してヒーターの加熱電力を一定
に制御し、ヒーターによる加熱温度を一定に維持
するものである。これにより安定なイオンビーム
を発生することができ、加熱しすぎによる液体金
属の無駄な消費がなくなり安定で長寿命のイオン
銃が提供される。
ーター電流IHをモニターして電力検出器に入力し
ヒーター６の消費電力PHが一定となる様フイー
ドバツク系を構成してヒーターの加熱電力を一定
に制御し、ヒーターによる加熱温度を一定に維持
するものである。これにより安定なイオンビーム
を発生することができ、加熱しすぎによる液体金
属の無駄な消費がなくなり安定で長寿命のイオン
銃が提供される。
尚本発明は上述した実施例に限定されることな
く例えばイオン化する金属としてガリウムを用い
たがセシウムや非晶合金など、他の金属をイオン
化金属とする場合にも本発明を適用し得る。又リ
ザーバ部に液体金属を入れる型のイオン源のみな
らず例えばセシウム化合物の如き粉末状の物質を
リザーバ部に入れ、該物質を加熱することによつ
て液状として針状先端部に供給するようにした型
のイオン源にも本発明を適用し得る。
く例えばイオン化する金属としてガリウムを用い
たがセシウムや非晶合金など、他の金属をイオン
化金属とする場合にも本発明を適用し得る。又リ
ザーバ部に液体金属を入れる型のイオン源のみな
らず例えばセシウム化合物の如き粉末状の物質を
リザーバ部に入れ、該物質を加熱することによつ
て液状として針状先端部に供給するようにした型
のイオン源にも本発明を適用し得る。
以上本発明を詳述したが本発明はイオン化され
るべき物質を加熱する手段を加熱手段に供給され
る電力を検出し、フイードバツク系を構成して該
手段に供給される電力を常に一定になる様制御す
ることにより安定したイオンビームの発生とイオ
ン源の長寿命化を提供する。
るべき物質を加熱する手段を加熱手段に供給され
る電力を検出し、フイードバツク系を構成して該
手段に供給される電力を常に一定になる様制御す
ることにより安定したイオンビームの発生とイオ
ン源の長寿命化を提供する。
第１図は液体金属イオン源の一例を示す略図、
第２図は本発明によるヒーター加熱電源の一例を
示す略図である。 １：リザーバ、６：ヒーター、８：加速電源、
９：支持棒、１０：絶縁体、１１：引き出し電
極、１２：引き出し電源、１３：抵抗、１４：電
力検出器、１５：絶縁型信号伝送回路、１６：演
算器、１７：設定基準電源、１８：ゲート回路、
１９：高周波発振器、２０：絶縁トランス、２
１：整流回路。
第２図は本発明によるヒーター加熱電源の一例を
示す略図である。 １：リザーバ、６：ヒーター、８：加速電源、
９：支持棒、１０：絶縁体、１１：引き出し電
極、１２：引き出し電源、１３：抵抗、１４：電
力検出器、１５：絶縁型信号伝送回路、１６：演
算器、１７：設定基準電源、１８：ゲート回路、
１９：高周波発振器、２０：絶縁トランス、２
１：整流回路。
Claims (1)
- １ 液体金属を保持するリザーバと、該リザーバ
の一端が固定されたヒーターと、該ヒーターに接
続された加熱電源と、前記ヒーターに供給される
電力を検出する検出手段と、該検出手段の出力と
設定基準値の比較に基づいて前記加熱電源を制御
する手段を備えたことを特徴とするイオン銃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20484081A JPS58106748A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | イオン銃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20484081A JPS58106748A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | イオン銃 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58106748A JPS58106748A (ja) | 1983-06-25 |
| JPH0228221B2 true JPH0228221B2 (ja) | 1990-06-22 |
Family
ID=16497254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20484081A Granted JPS58106748A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | イオン銃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58106748A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5416431B2 (ja) * | 2009-02-20 | 2014-02-12 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 電子ビーム描画装置、その電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力制御装置及び電力制御方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5486262A (en) * | 1977-12-21 | 1979-07-09 | Toshiba Corp | Electron beam device |
| JPS54129968A (en) * | 1978-03-31 | 1979-10-08 | Jeol Ltd | Electron gun |
-
1981
- 1981-12-18 JP JP20484081A patent/JPS58106748A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5486262A (en) * | 1977-12-21 | 1979-07-09 | Toshiba Corp | Electron beam device |
| JPS54129968A (en) * | 1978-03-31 | 1979-10-08 | Jeol Ltd | Electron gun |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58106748A (ja) | 1983-06-25 |
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