JPS584252A - 電界放射型ガスイオンソ−ス - 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】 本発明は電界放射型ガスイオンソースに係り％にエミッ
タにキャピラリータイプのガス導入機構を設けた電界放
射型ガスイオンソースに関する、 半導体集積回路の高集積化を目的に電子ビーム電光Ｘ線
露光等回路パターンの微細加工が進められているが、イ
オンビームに関しては、イオンの衝突面積が大きい乙と
から電子ビーム等に比べて電界放射型ガスイオンソース
はレジストに対する感度が高く、ΔＥが小さいため微細
スポットイオンビーム形成には有利で近時開発が進めら
れている。

址鯰毒素寸の構造としては第１図に示されるように、熱
伝導の良いサファイア単結晶等よりなる絶縁基台１の中
央に透孔を穿って針状エミッタ２を挿通固定し、該絶縁
基台ｌの上下面より該針状エミッタ２を突出させる。該
針状エミッタとしては、タングステン又はイリジウムの
先端をＬ０００〜ス０００λ゛程度に程研摩して針状と
なしたものである。引き出し電極はモリブテン等のスパ
ッタされにくい導電性の金属をカップ状に形成し、上記
した絶縁基台１の外周に気密な状態で固定する。

骸引き出し電極３の中央の針状エミッタ２と対向位置に
α５■程度のアパチャ４が穿たれている。

更に絶縁基台ｌにはガス導入孔５が穿たれ液体窒素又は
液体ヘリウム６ａを入れた冷却槽６が上記絶縁基台１の
下面に配されて針状エミッタ２の下端を冷却すると共に
熱伝導のよい絶縁基台ｌを冷却する。引き出し電極３と
針状エミッタ２間には１０ｋｅＶ程度の高圧が高電圧Ｉ
１７より与えられ、引き出し電極３にマイナスの電位が
掛けられている。該ガス導入孔５にはガス導入管８が挿
通され、冷却槽６内を通じて充分に冷却させるために該
ガス導入管はパラジウム等の多孔質金属を用いることが
出来る。

上記構成に於て、ガス導入管８によりガス９を導入し高
電圧源７によシ所定高電圧を加えれば、ガスは針状エン
ツタ近傍の強電界によって分極し針状エンツタに拍きつ
けられ、上述の分極したガスはイオン化されてアパチャ
４を通じて外部にイオンを放出する。

上記電界放射型ガスイオンソースによれｄカップ状の引
き出し電極内でガス圧を一定に保っているが針状エミッ
タ先端部へのガス集中が少ないため引き出しイオン電流
が′ｈま〉とれない問題がめった。

この様な欠点を除くために第２図に示す様にガス導入管
８を引き出し電極３内迄嶌設しその先端をノズル状８ａ
にして針状ニオツタ２の先端部近傍にガス吹出口を配す
る構造としたものも知られている。この構造によれば第
１図に示した構造の欠点は除かれるがエミッタとノズル
の先端位置を正確に決定することが難しく製作上の問題
点を生じた。更にノズルによシエミッタ近傍の電界を乱
す欠点があった。

本発明は、上述の如き欠点を除いた電界放射型ガスイオ
ンソースを提供することを目的とする。

本発明の特徴は針状エミッタ先端部にガスを集中させる
ガス導入機構をエミッタ、を囲繞するように配して高輝
度のイオン電流を得、ようとするものである。

以下、本発明のｌ！Ｊ論例を第３図及び第４図について
詳記する、 尚１８３図及び纂４図で第１図及び第２図と同一部分に
は同一符号を付して重複説明を省略する。第３図に於て
はガス導入管８を挿入固定する絶縁基台ＩＫ穿り透孔５
の位置を針状エミッタ近傍に設け、針状エミッタ２を囲
繞するようにシリンダ状のガス導入機＄１０を設ける。

該ガス導入機構はシリンダ状の底部が上記ガス導入孔５
内部ｒｃｔｂる様に絶縁基台ＩＫ’ｌｌｌり付ける。該
ガス導入機構は針状エミッタ２の先端部方向に向って先
細と成し第３図の例では、シリンダ状部材に段部をつけ
た場合を示したか、°例えばガス導入機構ｌＯを単にテ
ーパー状に絞る様にしてもよいことは明らかである。

上記構成によるとガス導入管８よシ流入するガスがガス
導入機構１０を通してエミッタ２の先端に流入するため
にガスの集中性が向上して針状エミッタ先端部及びその
近傍の高電界領域でイオン化され、引き出し電極３によ
ってイオンはアパチャ４を通じて放出される。この場合
は第２図の如くノズルを通してガスを吹きつけるのでは
ないために針状エミッタ近傍の電界を乱すこともなく高
輝度のイオン電流を得ることが出来る。

第４図に示したガス導入機構１１は本発明の他の実施例
を示すものであり絶縁基台ｌに穿つガス導入孔５はエミ
ッタ２よシ離た位置に穿たれガス導入管８が挿入固定さ
れる。更にガス導入機構１１としては、エミッタ２を囲
繞するブロック部材にＴ字状のガス通路を。

設は第１の通路１１ａに針状エミッタを挿通し第２の通
路１１ｂ’）カップ状の引き出し電極３の側壁に穿った
透孔１２ｆ通じてＴ字状のガス通路よシ引き出し電極３
内のガス圧を１０　　”Ｔｏｒｒ程度に保った様に排気
する。又ブロック部材の上面１１Ｃと引き出し電極３の
　本内面Ｃアパチャ近傍）の間隔りを極力小としアパチ
ャ４の径く第１の通路の径の関係にすることが出来る。

上述の構成に於てもガス導入管８より導入したガスは引
き出し電極内→ブロック部材と引き出し電極間→第１の
通路→第２の通路を経て排気されるために針状エミッタ
２の先端部を通るガスが多くカリ高輝度のイオン電流を
得ることが出来る。

又ガスを排気しているためにイオン化されていないガス
分子が引き出し電極のアパチャを通じて外部に放出され
ることを抑えアパチ１ヤ近傍１３を高い真空度に保つこ
とが出来る。

これはアパチャの径が第１の通路径より小さく選択した
ためである。

本発明は、上述の如く構成されているので針状エミッタ
先端部のガスを乱すことなくスムーズに流すことが出来
るので電場を乱すことなくガスを集中させることが出来
て、高輝度のイオン電流を得る仁とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電界放射型ガスイオンソースの側断面を
示す構成図、第２図は従来の他の実施例を示す電界放射
型ガスイオンソースの側断面を示す構成図、第３図は本
発明の電界放射型ガスイオンソースの側断面を示す構成
図、第４図は本発Ｗ１４０電界放射型ガスイオンソース
の側断面を示す他の構成図であみ、１・・・絶縁基台　
　　　ト・・針状エミッタ３・・・引き出し電極　　４
・・・アパチャ６・・・冷却槽　　　　　７・・・高圧
源８・・・ガス導入管　　　１０・・・ガス導入機構特
許出願人　富士通株式会社 ；１−１　　図 才２１ｆ１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁基台に針状エミッタを該絶縁基台の上下面よ
   り突出する様に挿着し、紋絶縁基台の上面に例えばカッ
   プ状の引き出し電極を気密に固定し、該絶縁基台の下面
   に冷却手段を配し、該引出し電極内にガスを導入し上記
   針状エミッタと引き出し電極に高電圧を印加し誼針状エ
   ミッタ先端部近傍よりイオンを発生させるようにした電
   界放射型ガスイオンソースに於て、上記針状エミッタを
   囲繞するガス導入機構を配設してなることｆ％像とする
   電界放射型ガスイオンソース。
2. （２）　　ガス導入機構をシリンダ状となし針状エミッ
   タ先端部に行く程先細としてなる＊ｍ請求範囲第１項記
   載の電界放射型ガスイオンソース０
3. （３）　　ガス導入機構をテーパ状としてな゛る特許饋
   求綻囲第２項記載の電界放射型ガスイオンノース。
4. （４）　　ガス導入機構をブロック状となし該ブロック
   は、針状エミッタを挿通する笛ｌの通路と第１の通路と
   直交する排出用の第２の通路とよ抄なる特許請求範囲第
   １項記載の電界放射型ガスイオンソース。