JPS58112230A - イオン銃 - Google Patents
イオン銃Info
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- JPS58112230A JPS58112230A JP56214776A JP21477681A JPS58112230A JP S58112230 A JPS58112230 A JP S58112230A JP 56214776 A JP56214776 A JP 56214776A JP 21477681 A JP21477681 A JP 21477681A JP S58112230 A JPS58112230 A JP S58112230A
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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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Beam Exposure (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】
本発明は液体金属イオン源の加熱器の温度を一定に制御
し、安定なイオンビームを発生専せることを目的とした
イオン銃屹関するものである。
し、安定なイオンビームを発生専せることを目的とした
イオン銃屹関するものである。
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四ン以下のパータン製作用
の露光手段として注目されておりその為各方両において
金属イオン源の研究が進められている。
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四ン以下のパータン製作用
の露光手段として注目されておりその為各方両において
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ット溶接
されて固着されて怠り電解研磨によって針状にされた他
端は接地電極５に対向されて配置される。腋リザーバ１
にはタングステン製のＬ−タ＄がスポット溶接されてお
り該ヒータｇ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＃４には加速電源８から正
の高電圧が印加されている。
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ット溶接
されて固着されて怠り電解研磨によって針状にされた他
端は接地電極５に対向されて配置される。腋リザーバ１
にはタングステン製のＬ−タ＄がスポット溶接されてお
り該ヒータｇ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＃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誼強
電界くよって底部細孔２を通り針状部材４先端まで引出
される。蚊先端部のガリウムは強電界によってテーラ−
の円錐（’ｌ’ａｙｌｏｒＣ・ｍ＠）と称される円錐央
起を構成する。この円錐突起の先端部には電界が集中し
て、先端部のガリウムは電界蒸発しガリウムイオンとな
って引出される。このようなイオン源は非常に輝度が高
いがリザーバ内部の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。
界が印加され、その結果リザーバ内部のガリウムは誼強
電界くよって底部細孔２を通り針状部材４先端まで引出
される。蚊先端部のガリウムは強電界によってテーラ−
の円錐（’ｌ’ａｙｌｏｒＣ・ｍ＠）と称される円錐央
起を構成する。この円錐突起の先端部には電界が集中し
て、先端部のガリウムは電界蒸発しガリウムイオンとな
って引出される。このようなイオン源は非常に輝度が高
いがリザーバ内部の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１
、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。
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１
、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に加熱電源１より電流を供給して加
熱し、更には皺ヒーター６からの伝導熱くよってリザー
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。
熱し、更には皺ヒーター６からの伝導熱くよってリザー
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。このため上述したイオン
源に詔いては要時間使用することによりリザーバ１内の
ガリウムは熱拡散によってリザーバの外＠表面に（じみ
出し、更にはヒーター６表面を移動する。該ヒーター６
は支持棒８に一端が固定されているが、該支持棒９に接
近したヒータ一部分は温度が低くなっておりこの部分で
ガリウムの拡散温度は著しく低下しそのためガリウム金
属が停留し、塊り（図示せず）を形成する。このヒータ
ー表面のガリウム特に塊りはヒーターの実効的な電気抵
抗を低下させ結果としてリザーバ内のガリウムの加熱温
度が低くなす安定にリザーバ内のガリウムが針状部材４
の先端に移送されなくなり安定したイオンビームが得ら
れなくなる。又加熱しすぎによるガリウムの熱拡散はヒ
ーター表面のガリウムの移送速度を早めガリウムの消費
を早めイオン源の寿命を短くする。
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。このため上述したイオン
源に詔いては要時間使用することによりリザーバ１内の
ガリウムは熱拡散によってリザーバの外＠表面に（じみ
出し、更にはヒーター６表面を移動する。該ヒーター６
は支持棒８に一端が固定されているが、該支持棒９に接
近したヒータ一部分は温度が低くなっておりこの部分で
ガリウムの拡散温度は著しく低下しそのためガリウム金
属が停留し、塊り（図示せず）を形成する。このヒータ
ー表面のガリウム特に塊りはヒーターの実効的な電気抵
抗を低下させ結果としてリザーバ内のガリウムの加熱温
度が低くなす安定にリザーバ内のガリウムが針状部材４
の先端に移送されなくなり安定したイオンビームが得ら
れなくなる。又加熱しすぎによるガリウムの熱拡散はヒ
ーター表面のガリウムの移送速度を早めガリウムの消費
を早めイオン源の寿命を短くする。
本発明は上述した点に鑑みてなされたものでイオンビー
ムを発生するエミッターと、該エミッターＥ供給されイ
オン化されるべき物質を加熱する加熱電源と、該リザー
バの温度を検出する手段と咳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エミッターを一定に加熱するこ
とにより安定なイオンビームを発生させることを目的と
して発明されたものである。
ムを発生するエミッターと、該エミッターＥ供給されイ
オン化されるべき物質を加熱する加熱電源と、該リザー
バの温度を検出する手段と咳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エミッターを一定に加熱するこ
とにより安定なイオンビームを発生させることを目的と
して発明されたものである。
以下本発明の実施例を添付図面により説明する。
第２図は本発明のイオン源のエミッタ一部で、略密閉さ
れ液体金属１１が耐大されたリザーバ１ｇの周辺に加熱
用ヒーター１６と、該リザーバの外周の一点に設けたた
とえば熱電対からなる温度検出器１３が設けられている
。又該リザーバ１Ｇには底部の細孔１４を貫通して配置
されたタングステン製の針状部材１２が設けられて詣り
電解研磨によって針状にされたその端部は接地電極１５
に対向して配置されている。尚針状部＃１２には第３図
に示す如く加速電源１１から正の高電圧が印加されてい
る。第３図は本発明のイオン源エミッタ温度制御を行う
ための制御回路であり、１８は温度検出器１３よりの熱
起電力を増幅する温度検出回路であり、１９は温度検出
回路１８の出力と設定基準電源２０の比較手段としての
演算器であり、２１は演算器１９よりの信号を増幅する
増幅器、２２は加熱用ヒーター１６に電流を供給する加
熱用電源２３を制御するゲート回路である。尚加熱用電
源２３を作動させるための電力は高周波発振器２５より
絶縁トランス２４を介して供給される。
れ液体金属１１が耐大されたリザーバ１ｇの周辺に加熱
用ヒーター１６と、該リザーバの外周の一点に設けたた
とえば熱電対からなる温度検出器１３が設けられている
。又該リザーバ１Ｇには底部の細孔１４を貫通して配置
されたタングステン製の針状部材１２が設けられて詣り
電解研磨によって針状にされたその端部は接地電極１５
に対向して配置されている。尚針状部＃１２には第３図
に示す如く加速電源１１から正の高電圧が印加されてい
る。第３図は本発明のイオン源エミッタ温度制御を行う
ための制御回路であり、１８は温度検出器１３よりの熱
起電力を増幅する温度検出回路であり、１９は温度検出
回路１８の出力と設定基準電源２０の比較手段としての
演算器であり、２１は演算器１９よりの信号を増幅する
増幅器、２２は加熱用ヒーター１６に電流を供給する加
熱用電源２３を制御するゲート回路である。尚加熱用電
源２３を作動させるための電力は高周波発振器２５より
絶縁トランス２４を介して供給される。
以上の構成においてリザーバ１Ｇの周辺に設けられた加
熱用ヒーター１６に加熱用電源２３より電流が供給され
ると輻射熱によりリザーバ１０が温度上昇を開始する。
熱用ヒーター１６に加熱用電源２３より電流が供給され
ると輻射熱によりリザーバ１０が温度上昇を開始する。
この温度はリザーバ１０の外周の一点に設けられたたと
えば熱電対から成る温度検出器１３により電気量に変換
され温度検出回路１８により増幅されて演算器１９に入
力される。演算器１！１に入力された信号は基準電源２
０と比較され、その差分信号は増幅器２１により増幅さ
れゲート回路２２に入力される。ことにおいてゲート回
路２２は、温度上昇開始後設定温度迄電流を供給する様
加熱用電源２３を制御する。又運転中に於いても常時リ
ザーバ１ｅの温度を検出して、温度設定値と比較して誤
差分をなくする様加熱用ヒーター１６に供給する電流を
増加、又は減少させてリザーバの温度を常に一定になる
機制御する。
えば熱電対から成る温度検出器１３により電気量に変換
され温度検出回路１８により増幅されて演算器１９に入
力される。演算器１！１に入力された信号は基準電源２
０と比較され、その差分信号は増幅器２１により増幅さ
れゲート回路２２に入力される。ことにおいてゲート回
路２２は、温度上昇開始後設定温度迄電流を供給する様
加熱用電源２３を制御する。又運転中に於いても常時リ
ザーバ１ｅの温度を検出して、温度設定値と比較して誤
差分をなくする様加熱用ヒーター１６に供給する電流を
増加、又は減少させてリザーバの温度を常に一定になる
機制御する。
この様に本発明は、リザーバの温度を検出し温度設定値
と比較して誤差分をなくす様温度コントロール系を動作
させているため、エミッタ一部の温度を精度良く制御で
きイオンビームを安定に発生させることができる。これ
により安定なイオンビームを発生させることができ、更
には加熱しすぎによる液体金属の無駄な消費がなくなり
長寿命のイオン銃が提供される。
と比較して誤差分をなくす様温度コントロール系を動作
させているため、エミッタ一部の温度を精度良く制御で
きイオンビームを安定に発生させることができる。これ
により安定なイオンビームを発生させることができ、更
には加熱しすぎによる液体金属の無駄な消費がなくなり
長寿命のイオン銃が提供される。
以上本発明を詳述したが本発明は上述した実施例に限定
されることなく、例えば本実施例に諸いては温度検出器
として熱電対を使用したが、温度検出器として赤外線検
出器を用いてもよく、又第１図に示す如きリザーバを直
接加熱する方式に使用しても同様な効果を得ることがで
きる。又イオン化する金属としてガリウムを用いたが、
セシウム等の他の金属をイオン化金属する鳩舎にも本発
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
よっ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。
されることなく、例えば本実施例に諸いては温度検出器
として熱電対を使用したが、温度検出器として赤外線検
出器を用いてもよく、又第１図に示す如きリザーバを直
接加熱する方式に使用しても同様な効果を得ることがで
きる。又イオン化する金属としてガリウムを用いたが、
セシウム等の他の金属をイオン化金属する鳩舎にも本発
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
よっ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とリザーバの温度を検出する手段に
より加熱手段をコントロールし、該リザーバの温度を一
定に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。
物質を加熱する手段とリザーバの温度を検出する手段に
より加熱手段をコントロールし、該リザーバの温度を一
定に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図は従来のイオン源を示す図、第２図は本発明に怠
けるエミッタ一部拡大図、第３図は本発明の一実施例を
示す図である。 １０：リザーバ、１１：液体金属、１２：針状部材、１
３：温度検出器、１４：Ｍ孔、１５：接地電極、１６：
加熱用ヒーター、１１：加速電源、１８：温度検出回路
、１ｓ：演算器、２０８基準電源、２１：増幅器、２２
：ゲート回路、２３：加熱用電源、２４：絶縁トランス
、２５：高周波発振器。 特許出願人 日本電子株式会社 代財加勢忠雄 乙θ７
けるエミッタ一部拡大図、第３図は本発明の一実施例を
示す図である。 １０：リザーバ、１１：液体金属、１２：針状部材、１
３：温度検出器、１４：Ｍ孔、１５：接地電極、１６：
加熱用ヒーター、１１：加速電源、１８：温度検出回路
、１ｓ：演算器、２０８基準電源、２１：増幅器、２２
：ゲート回路、２３：加熱用電源、２４：絶縁トランス
、２５：高周波発振器。 特許出願人 日本電子株式会社 代財加勢忠雄 乙θ７
Claims (1)
- イオンビームを発生するエミッターと、峡エミッターに
供給されイオン化されるべき物質を加熱する加熱電源と
、該リザーバの温度を検出する手段と、骸検出手段の出
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 |
|---|---|---|---|
| JP56214776A JPS58112230A (ja) | 1981-12-26 | 1981-12-26 | イオン銃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56214776A JPS58112230A (ja) | 1981-12-26 | 1981-12-26 | イオン銃 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58112230A true JPS58112230A (ja) | 1983-07-04 |
Family
ID=16661340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56214776A Pending JPS58112230A (ja) | 1981-12-26 | 1981-12-26 | イオン銃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58112230A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5980957U (ja) * | 1982-11-24 | 1984-05-31 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 電界放射型イオン源 |
-
1981
- 1981-12-26 JP JP56214776A patent/JPS58112230A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5980957U (ja) * | 1982-11-24 | 1984-05-31 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 電界放射型イオン源 |
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