JPH0559536B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガスフエーズイオン源の改良に関す
る。

［従来技術］ ガスフエーズイオン源は、鋭く形成されたエミ
ツタ先端にイオン種となるガスを供給すると共に
このエミツタを冷却し、このエミツタ先端に形成
した強電界によりガスをイオン化するイオン源
で、最近、イオンビーム描画装置等のイオン加工
装置等に用いられている。

第３図はこのようなガスフエーズイオン源の構
成概略を示したものである。

図中、１は内部が高真空に保たれたイオン源外
壁、２は内部に液ヘリウムのような冷媒３を収容
したタンク、４はサフアイアのような熱伝導性の
良い電気良導体で、前記タンク２の底部に固定さ
れている。５はホルダで、前記電気良導体の底部
中央に取付けられている。６は先端が尖鋭に加工
されたエミツタで、前記ホルダ５に保持されてい
る。７は引出電極で、エミツタ６に対向して配置
されている。８は陽極で、アース電位に保たれて
いる。９はイオン種ガス導入用パイプ、１０は高
圧導入線１１（高圧ケーブル）を介して前記エミ
ツタ６に加速電圧を供給する加速電源、１２は高
圧導入線１３（高圧ケーブル）を介して前記引出
電極７に引出電圧を供給するための引出電源であ
る。

かかる構成において、パイプ９を通じてエミツ
タ６の周囲に例えばヘリウムガスを供給する。そ
して、エミツタ６に加速電源１０から百KV程度
の加速電圧を印加すると共に、引出電源１２から
エミツタ６と引出電極７の間に数＋KV程度の引
出電圧を印加する。すると、ヘリウムガスはエミ
ツタ６の先端に吸着され、その吸着ガス分子がこ
のエミツタと引出電極７間の強電界により電離す
る。この電離により発生したイオンは引出電圧に
より引出されると共に、加速電圧により陽極８に
加速される。

ところで、このようなイオン源においては、稼
動中の放電を防止するため、エミツタ６及び引出
電極７とアース電位に保たれたイオン源外壁１
（陽極８）との間で強制的に放電を行なわせる所
謂コンデイシヨニングと称される処理が定期的に
行なわれる。そのため、第３図に示すようにエミ
ツタ６及び引出電極７とその各電源１０，１２と
を接続する各高圧ケーブルの途中に切換スイツチ
１４が設けてある。そして、電源１０，１２をオ
フにした状態で、切換スイツチ１４を点線で示す
ように端子ｂ側に切換え、引出電極用高圧ケーブ
ルをエミツタ用高圧ケーブルに接続した後、加速
電源１０の出力を通常の運転時よりも数割高めに
すれば、エミツタ６及び引出電極７とイオン源外
壁１との間で放電が発生し、稼動中の放電の原因
となる各電極表面の突起やゴミなどが取り除か
れ、コンデイシヨニング処理が行なわれる。コン
デイシヨニング処理が終了すると、加速電源１０
をオフにした後、切換スイツチ１４を再び実線で
示すように端子ａ側に切換え、引出電極用高圧ケ
ーブルを引出電源１２に接続する。

［発明が解決しようとする問題点］ このような回路において、切換スイツチ１４を
端子ｂからａ側に切換えてエミツタと引出電極を
各電源に接続したとき、高圧ケーブルの浮遊容量
により高圧ケーブルにたまつた電荷が各電源へ流
れて消滅するが、電源１０の方が出力容量が大き
い関係上エミツタ６側の方が引出電極７側よりも
電荷の減り方が遅くなり、エミツタ６と引出電極
７との間に瞬間的ではあるが電位差が生じること
は避けられない。高圧ケーブルの浮遊容量が大き
くてたまる電荷量も大きくなるとその電位差も大
きくなり、エミツタと引出電極との間で瞬間的に
放電が発生しエミツタが損傷を受ける。

このような放電を防止するために、エミツタ及
び引出電極と切換スイツチまでの距離をできるだ
け短くして高圧ケーブルの長さを短くし高圧ケー
ブルの浮遊容量を小さくする必要がある。

一方、イオン源内への高圧ケーブルの導入部分
からの熱流入もできるだけ少なくすることが要求
されている。

そこで、本発明はかかる要求を満足することの
できるガスフエーズイオン源における高圧導入部
を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明のガスフエー
ズイオン源における高圧導入部はエミツタと、エ
ミツタ冷却手段と、引出電極と、前記エミツタ近
傍にイオン種用ガスを導入する手段と、これら部
材を収納するイオン源外壁と、前記エミツタ及び
引出電極に夫々電圧を印加するための高圧導入線
と、該各高圧導入線の前記イオン源外壁との貫通
部分に設けられた冷却槽と、前記引出電極用高圧
導入線がエミツタ用高圧導入線に接続されるよう
に切換えるための切換スイツチと、該切換スイツ
チを収納するため前記冷却槽を挟んで前記イオン
源外壁に取付けられたスイツチ室とを備え、前記
スイツチ室と冷却槽との間に真空室間を形成した
ことを特徴とするものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述す
る。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す断面図であ
り、第３図と同一符号のものは同一構成要素を示
す。

第１図において、１５はイオン源外壁１に対す
る高圧導入線１１，１３の導入部分に設けた冷却
槽で、内部に例えば液体窒素のような冷媒１６が
満たされている。この冷却槽は例えばセラミツク
やサフアイアのような熱伝導性の良い電気絶縁物
質で形成され、また、この冷却槽部分をエミツタ
用高圧導入線１１及び引出電極用高圧導入線１３
が適宜な間隔を保つて貫通、保持されている。

１７は冷却槽１６をその間に挟むにようイオン
源外壁１に取付けられたスイツチ室で、このスイ
ツチ室内には切換スイツチ１４が周囲と絶縁され
た状態で収納されている。また、このスイツチ室
の内部は蓋体１８で封じることにより気密に保た
れると共に、排気管１９を介して図示外の油拡散
ポンプ等の高真空ポンプに接続され、内部が例え
ば10^-4〜10^-6Torr程度の高真空に保たれる。こ
れにより高電圧に保たれる切換スイツチ１４とス
イツチ室１７間の絶縁耐圧の向上が図られる。
尚、２０は切換スイツチ１４の切換ハンドル、２
１は図示外の液体窒素タンクにより液体窒素温度
に保たれた熱シールド部材で、エミツタ６（タン
ク２）とイオン源外壁１間の熱シールドを行なう
ためのものである。２２はタンク２をイオン源外
壁１内に支持するための金属ベローズ、２３は絶
縁筒である。

今、切換ハンドル２０を操作すれば、切換スイ
ツチ１４は第３図中端子ｂ側あるいはａ側に切換
えられるため、コンデイシヨニング処理モードあ
るいは稼動モード、つまりエミツタ６からイオン
を引出すモードを切換えることができる。

かようになせば、コンデイシヨニング処理用の
切換スイツチをイオン源外壁に接近して配置する
ことができるため、高圧ケーブル（高圧導入線）
の浮遊容量を小さくできる。その結果、浮遊容量
に基づくエミツタと引出電極間の放電を防止する
ことができるため、エミツタの損傷が防止でき
る。また、同時に、高圧導入線は冷却槽を貫通さ
せているため、高圧導入部における熱流入も少な
くでき、エミツタの冷却効果を向上させることが
できる。

第２図は本発明の他の実施例を示す断面図であ
り、第１図と同一符号のものは同一構成要素を示
す。

本実施例では、冷却槽１５とスイツチ室１７と
の境に仕切板２４を設けることにより空間２５を
形成すると共に、この空間を排気管１９を介して
高真空ポンプにて排気することにより高真空に保
つことを特徴とするものである。

このようにすれば、真空に保たれた空間２５に
よる断熱効果により仕切板２４は略常温に保たれ
るため、スイツチ室１７内に絶縁性向上のためフ
レオンガスを導入しても、このフレオンガスが冷
却槽１５の影響で液化することがなくなる。従つ
て、スイツチ室内を第１図で示す実施例のように
真空に排気することなく、スイツチ室内にフレオ
ンガスを十分な圧力で充填することができるた
め、絶縁耐圧が真空の場合に比べて向上し、スイ
ツチ室の小形化が図られる。

［効果］ 以上詳述したように本発明によれば、コンデイ
シヨニング処理終了後に生じる浮遊容量に基づく
エミツタと引出電極間の放電を防止することがで
きると共に、高圧導入部における熱流入を少なく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２
図は本発明の他の実施例を示す断面図、第３図は
従来例を説明するための図である。 １……イオン源外壁、２……タンク、３……冷
媒、６……エミツタ、７……引出電極、８……陽
極、１０……加速電源、１１，１３……高圧導入
線、１２……引出電源、１４……切換スイツチ、
１５……冷却槽、１６……液体窒素、１７……ス
イツチ室、１８……蓋体、１９……排気管、２４
……仕切板、２５……空間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エミツタと、エミツタ冷却手段と、引出電極
   と、前記エミツタ近傍にイオン種用ガスを導入す
   る手段と、これら部材を収納するイオン源外壁
   と、前記エミツタ及び引出電極に夫々電圧を印加
   するための高圧導入線と、該各高圧導入線の前記
   イオン源外壁との貫通部分に設けられた冷却槽
   と、前記引出電極用高圧導入線がエミツタ用高圧
   導入線に接続されるように切換えるための切換ス
   イツチと、該切換スイツチを収納するため前記冷
   却槽を挟んで前記イオン源外壁に取付けられたス
   イツチ室とを備え、前記スイツチ室と冷却槽との
   間に真空空間を形成したことを特徴とするガスフ
   エーズイオン源における高圧導入部。