JPS5840743A - 金属イオン源 - Google Patents
金属イオン源Info
- Publication number
- JPS5840743A JPS5840743A JP13909281A JP13909281A JPS5840743A JP S5840743 A JPS5840743 A JP S5840743A JP 13909281 A JP13909281 A JP 13909281A JP 13909281 A JP13909281 A JP 13909281A JP S5840743 A JPS5840743 A JP S5840743A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filament
- reservoir
- liquid metal
- needle
- ion source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
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)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (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に関し、特ＩＣ！に寿命で安
定なイオンビームを発生することができるイオン源に関
する。
定なイオンビームを発生することができるイオン源に関
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紋が電子ビームによる露光ＩＣ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
作用の露光として注目されており、その為各方ｒＭにお
いて金属イオン源の研究が進められている。ｇｔ＃Ａは
液体金属イオン源の一同を示しており、１は底部Ｉど細
孔２が設けられたタンタル等の金属で形成されたリザー
バであり、該リザーバ１内部には液体金属、例えばガリ
ウムるが入れられている◎該すザーバ底部の細孔２を貫
通してタングステン製の針状部材４が配置され鎮針状部
材の一端は鋏リザーバ１１面に伺えばスポット溶接によ
って固着されており、電解研磨憂ζより針状にされた他
端は接地電位の陰極５１ζ対向して配置される。該リザ
ーバ１１こはタングステン製のフィラメント６がスポッ
ト溶接されており、該フィラメント６には電源７から加
熱電流が供給される０更に該すヂーパ１．針状部材４１
こは電源８から正の高電圧が印加されている。
スト内でのイオンの拡紋が電子ビームによる露光ＩＣ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
作用の露光として注目されており、その為各方ｒＭにお
いて金属イオン源の研究が進められている。ｇｔ＃Ａは
液体金属イオン源の一同を示しており、１は底部Ｉど細
孔２が設けられたタンタル等の金属で形成されたリザー
バであり、該リザーバ１内部には液体金属、例えばガリ
ウムるが入れられている◎該すザーバ底部の細孔２を貫
通してタングステン製の針状部材４が配置され鎮針状部
材の一端は鋏リザーバ１１面に伺えばスポット溶接によ
って固着されており、電解研磨憂ζより針状にされた他
端は接地電位の陰極５１ζ対向して配置される。該リザ
ーバ１１こはタングステン製のフィラメント６がスポッ
ト溶接されており、該フィラメント６には電源７から加
熱電流が供給される０更に該すヂーパ１．針状部材４１
こは電源８から正の高電圧が印加されている。
上述したイオン源Ｉどおいて針状部材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ｄこよって底部の細孔２を通り、針状部材４先端
ｓＩｃまで引出される。該先端部のガリウムは強電界に
よってテーラ−の円錐（Ｔ為ｙｚｏｒＣｏｎｅ）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、イオン化
されガリウムイオンとなって引出される０このようなイ
オン源は非常にｊｌＩＩＬ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−となる。すなわら、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（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１ζなる。このためフィラメ
ント６に電流を供給して加熱し、該フィラメント６から
の伝導熱によってリザーバ１．針状部材４．ガリウムを
加熱し、安定に連続してリザーバ内のガリウムが針状部
材の先端部に移送されるようにしている。
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ｄこよって底部の細孔２を通り、針状部材４先端
ｓＩｃまで引出される。該先端部のガリウムは強電界に
よってテーラ−の円錐（Ｔ為ｙｚｏｒＣｏｎｅ）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、イオン化
されガリウムイオンとなって引出される０このようなイ
オン源は非常にｊｌＩＩＬ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−となる。すなわら、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（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１ζなる。このためフィラメ
ント６に電流を供給して加熱し、該フィラメント６から
の伝導熱によってリザーバ１．針状部材４．ガリウムを
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
表銅を移動するが、この拡散速度は温度によって変化し
、高温度では速く、＠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０このため、上述した
従来のイオン源１こおいてはリザーバ１内のガリウムは
熱拡散によってリザーバの外側表ＩＭ１どｆどじみ出し
、更メζはフィラメント６表面を移−する。該フィラメ
ント６は支持体９に一端が固定されているが、該支持体
９に接近したフィラメント部分は温度が低くなっており
、このＳ分でガリウムの拡散速度は著しく低下し、その
ため、ガリウム金属が停留し、塊り１０を形成する◎こ
のフィラメント表面のガリウム、特に塊り１０はフィラ
メント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り、安定にリザー
バ内のガリウムが針状部材４先端に移送されなくなり、
安定なイオンビームが得られなくなるｏＦＥｔこフィラ
メント表面を熱拡敵憂こよって移動するガリウムはリザ
ーバ内のガリウムの消費を早め、イオン源の寿命を短く
する。
表銅を移動するが、この拡散速度は温度によって変化し
、高温度では速く、＠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０このため、上述した
従来のイオン源１こおいてはリザーバ１内のガリウムは
熱拡散によってリザーバの外側表ＩＭ１どｆどじみ出し
、更メζはフィラメント６表面を移−する。該フィラメ
ント６は支持体９に一端が固定されているが、該支持体
９に接近したフィラメント部分は温度が低くなっており
、このＳ分でガリウムの拡散速度は著しく低下し、その
ため、ガリウム金属が停留し、塊り１０を形成する◎こ
のフィラメント表面のガリウム、特に塊り１０はフィラ
メント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り、安定にリザー
バ内のガリウムが針状部材４先端に移送されなくなり、
安定なイオンビームが得られなくなるｏＦＥｔこフィラ
メント表面を熱拡敵憂こよって移動するガリウムはリザ
ーバ内のガリウムの消費を早め、イオン源の寿命を短く
する。
本発明はと述した点Ｉこ鑑みてなされたもので。
イオン化すべき金属を貯蔵するリザーバ部と、鋏リザー
バ部から液状金属が供給される針状先端部を有した針状
部材と、該針状先端部に強電界を形成するための手段と
、該リザーバ部あるいは該針状部材＋ｃ４的に接続され
イオン化される金属を加熱するためのフィラメントとを
備え、該フィラメント、リザーバ部、針状部材の自費く
ともいずれかの一部の表面を液状金属と親和性の悪い物
質ＩＣよって被うようＩζ構成し、長寿命で安定なイオ
ンビームを発生することができる金属イオン源を提供す
る。
バ部から液状金属が供給される針状先端部を有した針状
部材と、該針状先端部に強電界を形成するための手段と
、該リザーバ部あるいは該針状部材＋ｃ４的に接続され
イオン化される金属を加熱するためのフィラメントとを
備え、該フィラメント、リザーバ部、針状部材の自費く
ともいずれかの一部の表面を液状金属と親和性の悪い物
質ＩＣよって被うようＩζ構成し、長寿命で安定なイオ
ンビームを発生することができる金属イオン源を提供す
る。
以下本発明の実施例を添付図＃に基づき詳述する０
１１２図は本発明の一実一鍔を示しているが、この実施
例で第１図と同一部分は同一番号を付して説明を省略す
る。ガリウム６が内部に入れられたすｆ −／（１＃ｃ
スポット溶接されたフィラメント６のリザーバ１に接近
した表Ａｉｌこはセラミック１１か薄く溶着されている
。該セラミックはガリウム体９に接近した低温度方向へ
の拡散が阻止される。
例で第１図と同一部分は同一番号を付して説明を省略す
る。ガリウム６が内部に入れられたすｆ −／（１＃ｃ
スポット溶接されたフィラメント６のリザーバ１に接近
した表Ａｉｌこはセラミック１１か薄く溶着されている
。該セラミックはガリウム体９に接近した低温度方向へ
の拡散が阻止される。
この結果、フィラメント６＃ｃは液状金属の塊りは生ぜ
ず、従ってフィラメントの実効的な電気抵抗が大きく低
下することはなく、リザー／く１内のガリウム６を所値
温ｊｌ［ｉｌＵ熱でき、゛安定にリザーバ内のガリウム
を針状部材４の先端に移送することができる。又、液状
金属がフィラメント６表面を拡散せず、液状金属の塊り
も生じないため、金属の無駄な消費が無くなり、長寿命
のイオン源が提供される０尚この実施例でガリウム６ｃ
対して親和性の悪い物質であるセラミックをフィラメン
ト６の一部を被うように設けたが、フィラメント６の＊
ｇをセラミックによって被うようにしても良い。
ず、従ってフィラメントの実効的な電気抵抗が大きく低
下することはなく、リザー／く１内のガリウム６を所値
温ｊｌ［ｉｌＵ熱でき、゛安定にリザーバ内のガリウム
を針状部材４の先端に移送することができる。又、液状
金属がフィラメント６表面を拡散せず、液状金属の塊り
も生じないため、金属の無駄な消費が無くなり、長寿命
のイオン源が提供される０尚この実施例でガリウム６ｃ
対して親和性の悪い物質であるセラミックをフィラメン
ト６の一部を被うように設けたが、フィラメント６の＊
ｇをセラミックによって被うようにしても良い。
又フィラメント６が溶接されている部分近傍のリザーバ
１の表１ｆｉｌとセラミックを溶着するようにし、フィ
ラメント６への金属の拡赦を阻止するようにしても良い
。
１の表１ｆｉｌとセラミックを溶着するようにし、フィ
ラメント６への金属の拡赦を阻止するようにしても良い
。
第３図は本発明の他の実施例を示しており一方の端部が
針状ＩＣされた部材２１の中間部分はコイル状とされこ
の部分が液体金属のリザーバ部２２となる０該針状部材
２１の他端はフィラメント２！にスポット溶接されてお
り、該フィラメント２６１こは加熱電流が供給される＠
該フィラメントの加熱に伴い、針状部材２１及び鋏コイ
ル状のリザーバ部２２に蓄えられた液状金属は所望温度
に加熱され、従って部材２１の針状先端部に安定に液状
金属が供給される０錬部材２１のフィラメント２６に接
近した部分の表面にはセラミック２４が溶着されでおり
、この結果、フィラメント２６表向への液状金属の熱拡
散は該セラミック２４によって阻止される。
針状ＩＣされた部材２１の中間部分はコイル状とされこ
の部分が液体金属のリザーバ部２２となる０該針状部材
２１の他端はフィラメント２！にスポット溶接されてお
り、該フィラメント２６１こは加熱電流が供給される＠
該フィラメントの加熱に伴い、針状部材２１及び鋏コイ
ル状のリザーバ部２２に蓄えられた液状金属は所望温度
に加熱され、従って部材２１の針状先端部に安定に液状
金属が供給される０錬部材２１のフィラメント２６に接
近した部分の表面にはセラミック２４が溶着されでおり
、この結果、フィラメント２６表向への液状金属の熱拡
散は該セラミック２４によって阻止される。
以上本発明を詳述したが、本発明に基づ（イオン源はフ
ィラメント低温部への液状金属の拡敵を防止することが
できるため、長寿命で安定なイオンビームを発生するこ
とができる０尚本発明は上述した実施例に限定されるこ
となく幾多の変形が可能である。例えば、イオン化する
金属としてガリウムを用いたが、セシウム等信の金属を
イオン化金属とする場＆ｌども本発明を適用し得る。又
リザーバ部に液状金属を入れる型のイオン源のみならず
、ガ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曇ども本発
明を適用し得る０更に、液状金属と親和性の患い物質と
してセラミックを使用したが、ガラスあるいは炭化物等
液状金属の種類に応じ他の物質を使用することができる
。
ィラメント低温部への液状金属の拡敵を防止することが
できるため、長寿命で安定なイオンビームを発生するこ
とができる０尚本発明は上述した実施例に限定されるこ
となく幾多の変形が可能である。例えば、イオン化する
金属としてガリウムを用いたが、セシウム等信の金属を
イオン化金属とする場＆ｌども本発明を適用し得る。又
リザーバ部に液状金属を入れる型のイオン源のみならず
、ガ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曇ども本発
明を適用し得る０更に、液状金属と親和性の患い物質と
してセラミックを使用したが、ガラスあるいは炭化物等
液状金属の種類に応じ他の物質を使用することができる
。
第１丙は従来の金属イオン源を示す図、第２図及び第３
図は夫々本発明の一実施例を示す図である０ １ ：リザーバ、２：細孔、６二ガリウム、４：針状部
材、５：陰極、６：フィラメント、７：加熱電流、８：
高圧電源、９：支持体、１０：塊り、１１：セラミック
０ 特許出願人 日本電子株式会社 代表者加勢忠雄
図は夫々本発明の一実施例を示す図である０ １ ：リザーバ、２：細孔、６二ガリウム、４：針状部
材、５：陰極、６：フィラメント、７：加熱電流、８：
高圧電源、９：支持体、１０：塊り、１１：セラミック
０ 特許出願人 日本電子株式会社 代表者加勢忠雄
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｌ イオン化すべき金属を貯蔵するリザーバ部と、該リ
ザーバ部から液状金属が供給される針状先端部を有した
針状部材）と、該針状先端部に強電界を形成するための
手段と、該リザーバ部あるいは該針状部材に熱的ｌこ接
続されイオン化される金属を加熱するためのフィラメン
トとを備え、該フィラメント、リザーバ部、針状１ｓ＃
の少くともいずれかの一部の表両を液状金属と親和性の
悪い物質１こよって被うよう６ζ構成した金属イオン源
。 ＆ 該リザーバ部は低部に細孔を有した容器であり、該
細孔を貫通して鋏針状部材が配置されている特許請求の
範１１＃１項配鎮の金属イオン源０３ 該針状部材の一
部がイオン化すべき金属を保持するリザーバ部となって
いる特許請求の範囲第１項記載の金属イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13909281A JPS5838905B2 (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | 金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13909281A JPS5838905B2 (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | 金属イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5840743A true JPS5840743A (ja) | 1983-03-09 |
| JPS5838905B2 JPS5838905B2 (ja) | 1983-08-26 |
Family
ID=15237299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13909281A Expired JPS5838905B2 (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | 金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5838905B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6266547A (ja) * | 1985-09-17 | 1987-03-26 | Mitsubishi Electric Corp | 液体金属イオン源 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021015039A1 (ja) * | 2019-07-23 | 2021-01-28 | 株式会社Ｐａｒａｍ | 電子銃装置 |
-
1981
- 1981-09-03 JP JP13909281A patent/JPS5838905B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6266547A (ja) * | 1985-09-17 | 1987-03-26 | Mitsubishi Electric Corp | 液体金属イオン源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5838905B2 (ja) | 1983-08-26 |
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