JP2006040900A - イオン源となるエミッタ、及びその生産方法 - Google Patents
イオン源となるエミッタ、及びその生産方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006040900A JP2006040900A JP2005219078A JP2005219078A JP2006040900A JP 2006040900 A JP2006040900 A JP 2006040900A JP 2005219078 A JP2005219078 A JP 2005219078A JP 2005219078 A JP2005219078 A JP 2005219078A JP 2006040900 A JP2006040900 A JP 2006040900A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- emitter
- hairpin
- prsi
- filament
- intermediate layer
- 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
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 13
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 12
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 11
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 8
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 22
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 19
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 abstract description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 8
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 39
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 3
- 229910001154 Pr alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001793 charged compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/10—Ion sources; Ion guns
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/08—Ion sources
- H01J2237/0802—Field ionization sources
- H01J2237/0805—Liquid metal sources
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
【課題】 イオン源から発生するイオンビームで半導体材を処理する際、半導体材内部への不純物混入回避の改良を可能とする。
【解決手段】 イオンビームを発生するエミッタ、特に液体金属合金イオン源（ＬＭＡＩＳ）は、イオン源となる原料として二元合金「ＰrＳi」を含み、その原料には、「Ｓi」イオンと「Ｐr」イオンとのみを含み、半導体材内部へ不純物として混入する材料は含まない。
【選択図】 図２
【解決手段】 イオンビームを発生するエミッタ、特に液体金属合金イオン源（ＬＭＡＩＳ）は、イオン源となる原料として二元合金「ＰrＳi」を含み、その原料には、「Ｓi」イオンと「Ｐr」イオンとのみを含み、半導体材内部へ不純物として混入する材料は含まない。
【選択図】 図２
Description
本発明は、イオン源となるエミッタに関し、特に、液体金属合金イオン源（Liquid Metal Alloy Ion Source：ＬＭＡＩＳ）用のエミッタに関するものである。
集束イオンビーム（ＦＩＢ）テクノロジーは、半導体産業にとって重要な一つのツールである。集束イオンビームは、故障解析、透過電子顕微鏡の試料作成、及び回路とマスクとの修正のために用いられる。ＦＩＢのマイクロ規模及びナノ規模の製造は、従来の製造技術、特に、リソグラフィー、エッチング、及びインプランテーション（注入）で必要であった複雑性を低減することが可能である。その製造技術は、同一基板上に製造される異質のコンポーネントのため様々な要求を満足させなければならない。
ＦＩＢテクノロジーの成功は、液体金属イオン源（Liquid Metal Ion Source：ＬＭＩＳ）の発明のお陰である。ＬＭＩＳでは、図６のＡに示されるエミッタのように、一般的にＷ、Ｔa、Ｔi、又はＮiを素材とする極小のヘアピンとフィラメントが使用される。ヘアピンを有するリザーバ型エミッタ、ヘアピンなしのリザーバ型エミッタ、そして多孔性エミッタもまた知られている。キャピラリ型エミッタは図６のＢに示される。
エミッタは原料で湿潤されかつ原料を装着される。その原料の湿潤に対しては勿論、使用中では、原料は液体状態で供給されなければならない。この最後では、レジスタンスヒーター又は電子ビームヒーターが使用されるかも知れない。そこで、エミッタチップとカウンタ電極との間に、高電圧が印加される。エミッタチップでの高電界強度によりそのエミッタチップで液体原料の先端がさらに小さくなり、そこからイオンが放射される。従って、安定したイオンビームがその原料から生成される。
しかしながら、その原料は、幾つかの物理的かつ化学的な必要条件を満足させなければならない。その原料は金属であり比較的低い融点と低い蒸気圧とを有することが重要である。しかしながら、その原料がフィラメント材に対して良好な湿潤特性を有することが特に重要である。
希土類金属はレーザと光通信応用とに広く使用されている。希土類の間では、プラセオジム（Ｐr）が高く注目されている。その理由は、その放射が１.3μｍであり、１.3μｍは石英ファイバー内で吸収と拡散とを最小にする波長に対応するからである。更に、「Ｐr」は「Ｓi」半導体又は「ＧaＡs」半導体で使用される。特に特許文献１（DE 100 39 327 A1）では、ゲート長の更なる低減のため、ＭＯＳＦＥＴにおけるゲート酸化物として「Ｐr２Ｏ３」を使用することが記載されている。また、マチャレット（Machalett）他による下記非特許文献１では、ジョセフソン接合形成のため、高ＴＣ超伝導体におけるＰrイオンの注入が報告されている。
しかしながら、パパドポウロス（Papadopoulos）による下記非特許文献２では、液体Ｐrによるその融点近辺の温度におけるタングステンの低い湿潤性が報告されている。また、液体Ｐrは、空気中にさらされた際に急激に酸化され、最も難揮発性の物質の一つとして知られる「Ｐr２Ｏ３」に変化する。
それ故、上記非特許文献１の著者は、原料として三元合金の「Ａu-Ｓi-Ｐr」を用いている。しかしながら、「Ａu」は半導体産業では不適切な原料である。「Ａu」は、その急速な拡散により、半導体材内部で瞬時に分散して、伝導性を制御不可能に変化させる。
チャオ（Cao）他による非特許文献３では、タングステン上での二元合金「ＰrＰt」と「ＰrＡg」とによるＬＭＡＩＳが記載されている。しかしながら、これら原料もまた、「Ｐt」又は「Ａg」の不純物を半導体材内部へ取り込むであろう。
最後に、特許文献２（EP 0 620 582）では、Ｃoイオン源として二元合金「ＣoＰr」を使用することが記載されている。しかしながら、「Ｐr」は、この応用では融点を低下させることのみに使用されている。
それ故、本発明の目的は、少なくとも従来技術に関する問題部分の解決を図ることである。
解決しようとする課題は、少なくとも従来技術に関する問題部分に、例えば「Ｐr」を含む二元合金を用いても、半導体内部への不純物の混入に関し、防止がなお不十分なことである。
本発明は、上記目的を、請求項１のエミッタと請求項１４の製造方法とによって解決するものである。
更なる本発明の利点、特徴、態様、および詳細は、従属請求項、明細書、および添付図面により明らかである。
本発明による第１の態様は、イオン源となるエミッタの提供である。このエミッタは原料として二元合金「ＰrＳi」を含む。それ故、本発明のこの態様によるイオン源は、「Ｐr」イオン及び「Ｓi」イオンのみによる原子イオンに加えてその少量のクラスターイオン及び分子イオンも発生する。従って、このイオン源から発生するイオンビームで半導体材を処理する際には半導体材内部に不純物を取り込むことはない。更に、「Ｐr」イオンは「Ｓi」イオンより大分重い。従って、半導体表面を構築する際、「Ｐr」が急速表面デグラデーションに対して使用可能である。それに反して、軽量「Ｓi」イオンは精細なデグラデーションに対して使用可能である。それ故、二元合金「ＰrＳi」は、単一イオン源により高速と精細との両方の表面デグラデーションを許容する。最後に、純粋「Ｐr」に対して、二元合金「ＰrＳi」は、空気にさらされた際に充分に安定であるので、「ＰrＳi」イオン源は、手軽に製造及び組込みが可能である。
本発明の実施の一形態によれば、そのエミッタはフィラメントとヘアピンとを含み、それらはタングステン、タンタル、チタニウム、又はニッケルにより造られることが好ましい。そのフィラメントやヘアピンは中間層となるシリコン層で被覆され、その被覆（coating）はスパッタリングによることが好ましい。このシリコン被覆は「ＰrＳi」に関するフィラメント材又はヘアピン材の濡れ特性を改善するので、「ＰrＳi」原料は、容易にエミッタを濡らしかつエミッタに装着される。特に、濡れに必要な温度は、シリコン層がフィラメントやヘアピン上を被覆する場合より充分低い。更に、そのコーティング層にシリコンを使用することは、そのコーティング層からの材料放射があっても、シリコン半導体材料に不純物を取り込まないことを保証している。
本発明における別の実施の一形態によれば、中間層となるそのシリコンコーティング層は、１００ｎｍから１５００ｎｍまでの範囲の厚さを有する。このことは、フィラメントやヘアピンのマイクロ規模構造の維持を保証する。特に、シリコンコーティング層は、エミッタチップに液状原料を運ぶためフィラメントやヘアピン上に形成されるマイクログルーブ（狭溝）を詰まらせることがないように、充分に薄い。そのマイクログルーブはエッチング又は研削により生成される。他方、シリコンコーティングは、フィラメントやヘアピンの材料が完全に被覆され、かつ稼動中も被覆されているように、充分な厚さを有する。
本発明による原料として二元合金「ＰrＳi」を含むエミッタは、上述したフィラメント及びヘアピン型のみでなく、ヘアピンを有するリザーバ型、ヘアピンなしのリザーバ型、又は多孔性型といった形態であってもよい。
本発明の別の一つの態様によれば、イオン源のためのエミッタの製造方法を提供する。その製造方法によれば、フィラメントやヘアピンが準備され、二元合金「ＰrＳi」が液状で準備され、フィラメントやヘアピンが液状の「ＰrＳi」で濡らされ、そして最後にフィラメントやヘアピンに液状「ＰrＳi」の液滴を装着させている。
本発明によれば、イオン源となるエミッタは原料として二元合金「ＰrＳi」を含む。そして、半導体材内部に不純物として取り込まれる材料は含まない。それ故、本発明のこの態様によるイオン源は、「Ｐr」イオン及び「Ｓi」イオンのみを発生するので、このイオン源から発生するイオンビームで半導体材を処理する際、半導体材内部に不純物を取り込むことはないというという利点がある。
以下に、本発明の上述されかつ更に詳細な幾つかの態様を、図面を参照して説明する。
フィラメントとヘアピンとは０.2ｍｍのタングステン線から製造され、相互にスポット溶接される。ヘアピンのチップはラッピング（荒削り）されており、そのチップ方向に延伸するマイクログルーブ（狭溝）は液状原料をチップへ運ぶように作られている。次いで、厚さ７００ｎｍのシリコンコーティング層がフィラメントとヘアピンとの上にスパッタリングされる。
「ＰrＳi」原料は、「Ｓi」１１％であり「Ｐr」８９％である。それは、直熱型タンタルるつぼ内部で高真空度において液化される。二元合金「ＰrＳi」は共晶である。共晶ＰrＳi合金は７３２℃の融点を有する。その共晶ＰrＳi合金の利点は、「Ｐr」と「Ｓi」との上記割合における融点が「Ｐr」と「Ｓi」とにおける他のすべての割合における融点より低いことである。更に、「Ｐr」と「Ｓi」との割合は、それがイオンビームになった際でも、変化することなく維持される。それは、その「Ｐr」と「Ｓi」との割合が変化する前に不純物なしのまま完全に消耗するためである。
その後、コーティングされたフィラメントとヘアピンとが予熱され、共晶ＰrＳi融液と接触する。接触して密着することにより、液化ＰrＳi材は、フィラメントとヘアピンとの上を流れ始め、そこで、フィラメントとヘアピンとの上に液状ＰrＳi材の薄層を形成する。その結果、コーティングされたフィラメントとヘアピンとは、液化ＰrＳi合金で湿らされる。次いで、湿らされたフィラメントとヘアピンとには、液状「ＰrＳi」の液滴が装着する。典型的な液滴の大きさは、ほぼ１ｍｍ３から３ｍｍ３である。液状「ＰrＳi」による湿潤とその液滴の装着とは、７３２℃から１１００℃までの範囲で成就可能である。
図１に、本実施例１による特性曲線を示す。そこでは、角印が引出し電圧増加の際のビーム電流を示し、丸印が引出し電圧減少の際のビーム電流を示す。
図１に示されるビーム電流特性は、あまり急勾配ではない。すなわち、イオン源のビーム電流は、１μＡから３０μＡまでの範囲で効果的に制御可能である。イオン源の開始電圧もまた、緩やかである。
図２は、本実施例による「ＰrＳi」エミッタのマススペクトルを示す。そこでは「１４１Ｐr１＋」イオンと「１４１Ｐr２＋」イオンとが二元合金における「Ｐr」と「Ｓi」との割合から予想される主要部分を形成する。「２８Ｓi１＋」イオンと「２８Ｓi２＋」イオンともまた、主要な「Ｓi」のイオン種である。
図３は、図２のマススペクトルとは異なる解析結果を示す。そこでは、イオンビームに含まれるイオン種のより小さな部分を拡大している。そこでは、「Ｓi」ラインの「２９Ｓi２＋」イオンと「３０Ｓi２＋」イオンともまた、明白に示されている。更に、イオンビームには、イオン化された「２８Ｓi２ １＋」分子が含まれる。これに加えて、「ＰrＳi１＋」分子及び「ＰrＳi２＋」分子、更に「ＰrＳi２ １＋」分子でさえもイオンビームに含まれる。そこには、単一アイソトープ「１４１Ｐr」のみが現存するということに注目すべきである。
フィラメントとヘアピンとは０.2ｍｍのタングステン線から製造され、相互にスポット溶接される。ヘアピンのチップはラッピング（荒削り）されており、そのチップ方向に延伸するマイクログルーブ（狭溝）は液状原料をチップへ運ぶように作られている。次いで、厚さ５００ｎｍのシリコンコーティング層はフィラメント及びヘアピン上にスパッタリングされる。
「ＰrＳi」原料は、「Ｓi」１１％であり「Ｐr」８９％である。それは、直熱型タンタルるつぼ内部で高真空度において液化される。「ＰrＳi」二元合金は共晶である。
その後、コーティングされたフィラメントとヘアピンとが予熱され、共晶ＰrＳi融液と接触する。接触して密着することにより、液化ＰrＳi材は、フィラメントとヘアピンとの上を流れ始め、そこで、フィラメントとヘアピンとの上に液状ＰrＳi材の薄層を形成する。その結果、コーティングされたフィラメントとヘアピンとは、液化ＰrＳi合金で湿らされる。次いで、湿らされたフィラメントとヘアピンとは、液状「ＰrＳi」の液滴を装着させる。典型的な液滴の大きさは、ほぼ１ｍｍ３から３ｍｍ３である。液状「ＰrＳi」による湿潤とその液滴の装着とは、７３２℃から１１００℃までの範囲で成就可能である。
エミッタは、１０−６Ｔorrの真空度で３.0Ａの電流により加熱される。引出し電圧は、２.8ｋＶから３.8ｋＶの範囲を適用して、５μＡから３０μＡの範囲の放射電流を生成する。実施例２のマススペクトルは、図２及び図３と殆ど同一である。
最初に装着された「ＰrＳi」の殆どがイオン放射により消耗した後、同一エミッタの第２の装着が成就する。エミッタは、真空度８×１０−６Ｔorrをもって、電流３.2Ａで加熱される。引出し電圧は、２.8ｋＶから３.8ｋＶの範囲を適用して、３μＡから２０μＡの範囲の放射電流を生成する。第２の装着でのマススペクトルもまた、図２及び図３と殆ど同一である。
それ故、本発明の実施形態によるエミッタは再利用可能であることを示した。
フィラメントとヘアピンとは０.2ｍｍのタングステン線から製造され、相互にスポット溶接される。ヘアピンのチップはラッピング（荒削り）されており、そのチップ方向に延伸するマイクログルーブ（狭い溝）は液状原料をチップへ運ぶように造られている。次いで、厚さ３００ｎｍのゴールドコーティング層はフィラメントとヘアピン上に蒸着される。
「ＰrＳi」原料は、「Ｓi」１１％であり「Ｐr」８９％である。それは、直熱型タンタルるつぼ内部で高真空度において液化される。二元合金「ＰrＳi」は共晶である。
その後、コーティングされたフィラメントとヘアピンとが予熱され、共晶ＰrＳi融液と接触する。接触して密着することにより、液化ＰrＳi材は、フィラメントとヘアピンとの上を流れ始め、そこで、フィラメントとヘアピンとの上に液状ＰrＳi材の薄層を形成する。その結果、コーティングされたフィラメントとヘアピンとは、液化ＰrＳi合金で湿らされる。次いで、湿らされたフィラメントとヘアピンとは、液状「ＰrＳi」の液滴を装着させる。典型的な液滴の大きさは、ほぼ１ｍｍ３から３ｍｍ３である。液状「ＰrＳi」による湿潤とその液滴の装着とは、７３２℃から１１００℃までの範囲で成就可能である。
図４に実施例３の特性曲線を示す。そこでは、角印が引出し電圧増加の際のビーム電流を示し、丸印が引出し電圧減少の際のビーム電流を示す。図４に示されるビーム電流特性は、殆ど直線である。すなわち、イオン源のビーム電流は、５μＡから３０μＡまでの範囲で効果的に制御可能である。しかしながら、イオン源の開始電圧は上記実施例１におけるより高い。
フィラメントとヘアピンとは０.2ｍｍのタングステン線から製造され、相互にスポット溶接される。ヘアピンのチップはラッピング（荒削り）されており、そのチップ方向に延伸するマイクログルーブ（狭い溝）は液状原料をチップへ運ぶように造られている。次いで、厚さ５００ｎｍのゴールドコーティング層はフィラメントとヘアピン上に蒸着される。
「ＰrＳi」原料は、「Ｓi」１１％であり「Ｐr」８９％である。それは、直熱型タンタルるつぼ内部で高真空度において液化される。二元合金「ＰrＳi」は共晶である。
その後、コーティングされたフィラメントとヘアピンとが予熱され、共晶ＰrＳi融液と接触する。接触して密着することにより、液化ＰrＳi材は、フィラメントとヘアピンとの上を流れ始め、そこで、フィラメントとヘアピンとの上に液状ＰrＳi材の薄層を形成する。その結果、コーティングされたフィラメントとヘアピンとは、液化ＰrＳi合金で湿らされる。次いで、湿らされたフィラメントとヘアピンとは、液状「ＰrＳi」の液滴を装着させる。典型的な液滴の大きさは、ほぼ１ｍｍ３から３ｍｍ３である。液状「ＰrＳi」による湿潤とその液滴の装着とは、７３２℃から１１００℃までの範囲で成就可能である。
図５に実施例３の特性曲線を示す。そこでは、角印が引出し電圧増加の際のビーム電流を示し、丸印が引出し電圧減少の際のビーム電流を示す。図５に示されるビーム電流特性は、あまり急勾配ではない。すなわち、イオン源のビーム電流は、２.5μＡから３０μＡまでの範囲で効果的に制御可能である。しかしながら、イオン源の開始電圧は上記実施例３におけるより高い。
本発明ではイオン源となるエミッタは原料として二元合金「ＰrＳi」を含むため、イオン源から発生するイオンビームで半導体材を処理する際に半導体材内部に不純物を取り込むことを避けたい場合に有効に適用可能である。
Claims (23)
- イオン源となるエミッタであって、イオン源に二元合金の「ＰrＳi」を有することを特徴とするエミッタ。
- 請求項１に記載のエミッタであって、「ＰrＳi」二元合金が「ＰrＸＳi１−Ｘ」（ｘ＝０.89 ±０.10）の組成であることを特徴とするエミッタ。
- 請求項１又は請求項２に記載のエミッタであって、「ＰrＳi」二元合金が共晶であることを特徴とするエミッタ。
- 請求項１から請求項３までのうちの一つに記載のエミッタであって、形態は、フィラメント及びヘアピン型、ヘアピンを有するリザーバ型、ヘアピンなしのリザーバ型、又は多孔性型をなすことを特徴とするエミッタ。
- 請求項４に記載のエミッタであって、前記フィラメント及び／又はヘアピンは、タングステン、タンタル、チタニウム、又はニッケルで作成されることを特徴とするエミッタ。
- 請求項４又は請求項５に記載のエミッタであって、前記フィラメント及び／又はヘアピンは、一つの中間層で被覆されていることを特徴とするエミッタ。
- 請求項６に記載のエミッタであって、前記中間層は、主要構成要素としてシリコンを含むことを特徴とするエミッタ。
- 請求項６に記載のエミッタであって、前記中間層は、主要構成要素として金（gold）を含むことを特徴とするエミッタ。
- 請求項４に記載の多孔性型エミッタであって、その顆粒がＳi（シリコン）又はＡu（金）により事前に押圧被覆されていることを特徴とするエミッタ。
- 請求項６から請求項８までのうちの一つに記載のエミッタであって、前記中間層の厚さが、１００ｎｍから１５００ｎｍまでの範囲にあることを特徴とするエミッタ。
- 請求項６から請求項８まで及び請求項１０のうちの一つに記載のエミッタであって、前記中間層の厚さが、３００ｎｍ、５００ｎｍ、又は７００ｎｍであることを特徴とするエミッタ。
- 請求項１から請求項１１までのうちの一つに記載のエミッタであって、前記フィラメント及びヘアピン型では、そのニードルチップ方向に延在するマイクログルーブ（狭溝）を有することを特徴とするエミッタ。
- 請求項１２に記載のエミッタであって、前記マイクログルーブは、エッチング又は研削により生成されることを特徴とするエミッタ。
- イオン源となるエミッタの生産方法であって、
一つのフィラメントと一つのヘアピンを備える手順と、
「ＰrＳi」融液を備える手順と、
前記フィラメント及びヘアピンを前記「ＰrＳi」融液で湿潤させる手順と、
この湿潤の手順の後、前記フィラメント及びヘアピンに前記「ＰrＳi」融液の液滴を装着させる手順と
を含むことを特徴とするエミッタの生産方法。 - 請求項１２に記載の方法であって、溶融された「ＰrＳi二元合金」が「ＰrＸＳi１−Ｘ」（ｘ＝０.89 ±０.10）の組成であることを特徴とするエミッタの生産方法。
- 請求項１４又は請求項１５に記載の方法であって、溶融された「ＰrＳi二元合金」が共晶であることを特徴とするエミッタの生産方法。
- 請求項１４から請求項１６までのうちの一つに記載の方法であって、前記フィラメント及びヘアピンは、タングステン、タンタル、チタニウム、又はニッケルで作成されることを特徴とするエミッタの生産方法。
- 請求項１４から請求項１７までのうちの一つに記載の方法であって、前記フィラメント及びヘアピンは、前記フィラメント及びヘアピンを湿潤させる以前に、中間層で被覆されることを特徴とするエミッタの生産方法。
- 請求項１８に記載の方法であって、前記中間層は、主要構成要素としてシリコン又は金（gold）を含むことを特徴とするエミッタの生産方法。
- 請求項１９に記載の方法であって、前記中間層の厚さが、１００ｎｍから１５００ｎｍまでの範囲にあることを特徴とするエミッタの生産方法。
- 請求項１８から請求項２０までのうちの一つに記載の方法であって、前記中間層の厚さが、３００ｎｍ、５００ｎｍ、又は７００ｎｍであることを特徴とするエミッタの生産方法。
- 請求項１８から請求項２１までのうちの一つに記載の方法であって、前記中間層の材料は、前記フィラメント及びヘアピン上で、スパッタリング（sputtering）又は蒸着（evaporation）により生成されることを特徴とするエミッタの生産方法。
- 請求項１４から請求項２２までのうちの一つに記載の方法であって、前記フィラメント及びヘアピンへの「ＰrＳi」融液による湿潤と装着とは、７３２℃から１１００℃の範囲の温度で遂行されることを特徴とするエミッタの生産方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP04017894A EP1622182B1 (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Emitter for an ion source and method of producing same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006040900A true JP2006040900A (ja) | 2006-02-09 |
| JP4038218B2 JP4038218B2 (ja) | 2008-01-23 |
Family
ID=34925968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005219078A Expired - Fee Related JP4038218B2 (ja) | 2004-07-28 | 2005-07-28 | イオン源となるエミッタ、及びその生産方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7335896B2 (ja) |
| EP (1) | EP1622182B1 (ja) |
| JP (1) | JP4038218B2 (ja) |
| KR (1) | KR100698647B1 (ja) |
| CN (1) | CN100565773C (ja) |
| DE (1) | DE602004005442T2 (ja) |
| TW (1) | TWI295066B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008192596A (ja) * | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Ict Integrated Circuit Testing Ges Fuer Halbleiterprueftechnik Mbh | 収差補正型質量分離装置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1622184B1 (en) * | 2004-07-28 | 2011-05-18 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Emitter for an ion source and method of producing same |
| CN101988909B (zh) * | 2009-08-06 | 2012-03-07 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 低k介电材料的失效分析方法 |
| WO2011070156A2 (de) * | 2009-12-11 | 2011-06-16 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur ionenstrahlmodifikation eines halbleitersubstrates |
| WO2020197938A1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-10-01 | Axcelis Technologies, Inc. | Liquid metal ion source |
| US12033843B2 (en) * | 2020-03-26 | 2024-07-09 | Agilent Technologies, Inc. | Mass spectrometry ION source |
| CN111577562B (zh) * | 2020-05-22 | 2021-03-02 | 中国科学院微小卫星创新研究院 | 多孔发射针浸润装置及方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5838906B2 (ja) * | 1981-09-03 | 1983-08-26 | 日本電子株式会社 | 金属イオン源 |
| JPH0616383B2 (ja) | 1984-04-11 | 1994-03-02 | 株式会社日立製作所 | イオンビーム形成方法および液体金属イオン源 |
| JPH0685309B2 (ja) * | 1985-12-13 | 1994-10-26 | 株式会社日立製作所 | 液体金属イオン源 |
| CN1010530B (zh) * | 1987-10-09 | 1990-11-21 | 化学工业部北京化工研究院 | 涂敷法制备质谱场电离用发射丝 |
| JP3564717B2 (ja) | 1993-03-10 | 2004-09-15 | 株式会社日立製作所 | 集束イオンビーム発生手段を用いた処理方法及びその装置 |
| DE4312028A1 (de) * | 1993-04-13 | 1994-10-20 | Rossendorf Forschzent | Flüssigmetall-Ionenquelle zur Erzeugung von Kobalt-Ionenstrahlen |
| FR2722333B1 (fr) | 1994-07-07 | 1996-09-13 | Rech Scient Snrs Centre Nat De | Source d'ions de metaux liquides |
| JPH1064438A (ja) | 1996-08-22 | 1998-03-06 | Hitachi Ltd | 液体金属イオン源 |
| JP3389967B2 (ja) | 1997-08-19 | 2003-03-24 | 株式会社日立製作所 | 液体金属イオン源装置 |
| KR20010046818A (ko) * | 1999-11-15 | 2001-06-15 | 강승언 | 액체금속공급로가 형성된 코일형 액체금속이온원 제작기술 |
| DE10039327A1 (de) | 2000-08-03 | 2002-02-14 | Ihp Gmbh | Elektronisches Bauelement und Herstellungsverfahren für elektronisches Bauelement |
| KR20030082030A (ko) * | 2002-04-16 | 2003-10-22 | 한국과학기술연구원 | 액체금속 공급로가 형성된 코일형 액체금속 이온원의 제조방법 |
| DE10244862B4 (de) | 2002-09-23 | 2006-09-14 | IHP GmbH - Innovations for High Performance Microelectronics/Institut für innovative Mikroelektronik | Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements mit einer Praseodymoxid-Schicht |
| KR100603622B1 (ko) * | 2004-06-28 | 2006-07-24 | 한국산업기술대학교산학협력단 | 액체금속저장수단을 이용한 액체금속이온원 및 그 제조방법 |
-
2004
- 2004-07-28 DE DE602004005442T patent/DE602004005442T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2004-07-28 EP EP04017894A patent/EP1622182B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-07-26 US US11/190,043 patent/US7335896B2/en active Active
- 2005-07-26 TW TW094125208A patent/TWI295066B/zh not_active IP Right Cessation
- 2005-07-27 KR KR1020050068373A patent/KR100698647B1/ko active IP Right Grant
- 2005-07-28 CN CNB2005100884107A patent/CN100565773C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-07-28 JP JP2005219078A patent/JP4038218B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008192596A (ja) * | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Ict Integrated Circuit Testing Ges Fuer Halbleiterprueftechnik Mbh | 収差補正型質量分離装置 |
| US8049180B2 (en) | 2007-02-06 | 2011-11-01 | Ict, Integrated Circuit Testing Gesellschaft Fur Halbleiterpruftechnik Mbh | Achromatic mass separator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20060048812A (ko) | 2006-05-18 |
| CN1737987A (zh) | 2006-02-22 |
| TW200609980A (en) | 2006-03-16 |
| DE602004005442T2 (de) | 2007-12-06 |
| US20060022143A1 (en) | 2006-02-02 |
| EP1622182A1 (en) | 2006-02-01 |
| CN100565773C (zh) | 2009-12-02 |
| TWI295066B (en) | 2008-03-21 |
| JP4038218B2 (ja) | 2008-01-23 |
| US7335896B2 (en) | 2008-02-26 |
| EP1622182B1 (en) | 2007-03-21 |
| DE602004005442D1 (de) | 2007-05-03 |
| KR100698647B1 (ko) | 2007-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4038218B2 (ja) | イオン源となるエミッタ、及びその生産方法 | |
| Ono et al. | Si nanowire growth with ultrahigh vacuum scanning tunneling microscopy | |
| JP4384150B2 (ja) | イオン源のためのエミッタ及びその作製方法 | |
| KR100686294B1 (ko) | 카본 나노튜브를 갖는 전자원과 그것을 이용한 전자현미경 및 전자선 묘화 장치 | |
| US7211805B2 (en) | Liquid metal ion gun | |
| US7828622B1 (en) | Sharpening metal carbide emitters | |
| Langford et al. | Comparison of different methods to contact to nanowires | |
| EP0217951B1 (en) | Manufacture of liquid metal ion source | |
| JP5246938B2 (ja) | カーボンナノチューブ成長用基板、トランジスタ及びカーボンナノチューブ成長用基板の製造方法 | |
| US4629931A (en) | Liquid metal ion source | |
| Reguer et al. | Structural and electrical studies of conductive nanowires prepared by focused ion beam induced deposition | |
| KR20010072145A (ko) | 전계 전자 방출 물질 및 소자 | |
| US5886459A (en) | Enhanced field emission from microtip structures | |
| JP2004014309A (ja) | アパーチャおよび集束イオンビーム装置 | |
| JP2010272504A (ja) | 炭素系材料からなる電子源及びその製造方法 | |
| EP3996126A1 (en) | Emitter, electron gun using same, electronic device using same, and method for producing same | |
| JPH09249413A (ja) | 六硼化ランタン膜の形成方法 | |
| KR100250487B1 (ko) | 전계 방출 소자의 팁 제조 방법 | |
| Bozack et al. | Materials Considerations In Liquid Metal Ion Source Development | |
| JPH11297189A (ja) | 電界放出冷陰極およびその製造方法 | |
| JPS62100933A (ja) | 液体金属イオン源 | |
| JPS6329926B2 (ja) | ||
| KR20000039520A (ko) | 필드 에미터 및 그 제조방법 | |
| JP2010238367A (ja) | 高効率ダイヤモンド電子銃 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070525 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070530 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070827 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071010 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071102 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4038218 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101109 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111109 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121109 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121109 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131109 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |