JP3168593B2 - Method for generating compound thin film pattern using high-intensity focused ion beam - Google Patents
Method for generating compound thin film pattern using high-intensity focused ion beamInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【産業上の利用分野】本発明は、高輝度集束イオンビー
ムを用いて、基板表面に微細な化合物薄膜パターンを生
成する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a fine compound thin film pattern on a substrate surface using a high-intensity focused ion beam.
【0002】[0002]
【従来の技術】近時、液体金属イオン源を用いた高輝度
集束イオンビーム装置が、デバイスの微細化、高密度化
に伴って重要視されており、このような高輝度集束イオ
ンビーム装置では、高速イオンビームの運動エネルギー
を利用したイオン注入や、スパッタ効果を利用したエッ
チングをマスクなしで形成できる。ところが、このよう
な高速イオンビームでは、物理的なスパッタ効果のみな
らず、イオンビームによって誘起される化学的効果も充
分に期待でき、このため種々の利用方法が研究されてい
る。2. Description of the Related Art Recently, a high-intensity focused ion beam apparatus using a liquid metal ion source has been regarded as important with miniaturization and high-density devices. In addition, ion implantation utilizing the kinetic energy of a high-speed ion beam and etching utilizing a sputtering effect can be formed without a mask. However, with such a high-speed ion beam, not only a physical sputtering effect but also a chemical effect induced by the ion beam can be sufficiently expected, and various utilization methods have been studied.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
高輝度集束イオンビームの照射によって誘起される化学
的な効果に着目し開発されたもので、高輝度集束イオン
ビーム照射によって誘起されるイオンビームのターゲッ
ト到達運動エネルギーを所定レベルまで低下調整するこ
とによって、雰囲気ガスとの化学結合を利用して微細な
薄膜化合物パターンを形成しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been developed by focusing on the chemical effect induced by the irradiation of a high-intensity focused ion beam, and is developed by the irradiation of a high-intensity focused ion beam. By adjusting the kinetic energy of the ion beam to reach the target to a predetermined level, it is intended to form a fine thin film compound pattern using chemical bonding with an atmospheric gas.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】したがって、このような
着想から到達した本発明方法では、イオン源より放出さ
れる高速イオンビームを偏向し減速しながら、基板表面
に照射して薄膜パターンを形成する場合に、基板表面に
照射するイオンビームを、生成すべき化合物パターンを
構成する一方のイオン元素とし、かつ上記基板表面のイ
オンビームの照射される付近に減速電極を設けるととも
に生成すべき化合物パターンを構成する他方の元素から
なるガス雰囲気に保持し、上記イオンビームを集束させ
た後に減速電極の出力調整により、そのイオンビームの
基板表面への到達運動エネルギーを、両イオン元素を化
学結合させる程度のレベルに調整保持させることを特徴
としている。Therefore, according to the method of the present invention which has been made based on such an idea, a thin film pattern is formed by irradiating the substrate surface while deflecting and decelerating the high-speed ion beam emitted from the ion source. In this case, the ion beam irradiating the substrate surface is used as one of the ionic elements constituting the compound pattern to be generated, and the deceleration electrode is provided in the vicinity of the substrate surface where the ion beam is irradiated, and the compound pattern to be generated is formed. After the ion beam is focused, the kinetic energy of the ion beam reaching the substrate surface is adjusted to the extent that both ion elements are chemically bonded by maintaining the gas atmosphere of the other constituent element and focusing the ion beam. It is characterized by being adjusted and held at the level.
【0005】[0005]
【作用】本発明方法では、イオン源より高速で放出され
たイオンビームを偏向し減速して基板表面に照射して蒸
着させるときに、イオンビームのターゲット付近を、イ
オンビームのイオン元素と化学的に結合して化合物パタ
ーンを構成する元素のガス雰囲気に保持し、しかもイオ
ンビームの基板表面に到達する時点の運動エネルギー
を、化合物生成に必要なレベルに調整保持しているの
で、照射されたイオンビームと、ターゲット付近のガス
とが化学的に結合する結果、基板表面には、イオン元素
とガスが化学結合してイオンビーム径に応じた微細な薄
膜化合物パターンが形成される。According to the method of the present invention, when an ion beam emitted at a high speed from an ion source is deflected, decelerated and irradiated onto a substrate surface for vapor deposition, the vicinity of the target of the ion beam is chemically and ionically ionized. The kinetic energy of the ion beam reaching the substrate surface is adjusted to the level required for compound generation, and the kinetic energy of the ion beam when reaching the substrate surface is adjusted and held. As a result of the chemical bonding between the beam and the gas near the target, a fine thin film compound pattern corresponding to the ion beam diameter is formed on the substrate surface by chemically bonding the ion element and the gas.
【0006】[0006]
【実施例】以下に、添付図を参照して本発明方法を説明
する。図1は、本発明方法を実施する場合に使用される
高輝度集束イオンビーム装置Aの構成を示したブロック
図であり、この集束イオンビーム装置は、イオンビーム
の運動エネルギーを調整するための減速制御手段を有し
ている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The method of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a high-intensity focused ion beam apparatus A used in carrying out the method of the present invention. This focused ion beam apparatus is provided with a deceleration for adjusting the kinetic energy of an ion beam. It has control means.
【0007】基本的な構成を説明すると、チャンバ(不
図示)内に液体金属イオン源11,引出し電極12,静
電型レンズ13a及び13b、質量によってビームとし
て放出させるイオンの種類を選別するマスフィルタ1
4,イオンビームBを偏向させて、基板1上に任意のパ
ターンを描くための偏向電極15,イオンビームBを減
速させる減速電極16及びサンプルステージ17等を設
けるとともに、イオンビームに加速エネルギーを与える
加速電源18と、液体金属イオン源11と引出し電極1
2間に電位差を与える引出し電源19及びイオンビーム
Bの減速電圧を与える減速電源20を備えており、減速
電源20とサンプルステージ17は、ガスの導入される
チャンバー21内に収容されており、このチャンバー2
1内には、フローコントローラ22によってガス供給源
(不図示)からガスが供給されるようになっている。な
お、これらは真空中に置かれている。The basic structure will be described. A liquid metal ion source 11, an extraction electrode 12, electrostatic lenses 13a and 13b, and a mass filter for selecting the type of ions to be emitted as a beam by mass in a chamber (not shown). 1
4, a deflection electrode 15 for deflecting the ion beam B to draw an arbitrary pattern on the substrate 1, a deceleration electrode 16 for decelerating the ion beam B, a sample stage 17, and the like are provided, and acceleration energy is given to the ion beam. Acceleration power supply 18, liquid metal ion source 11, and extraction electrode 1
An extraction power supply 19 for giving a potential difference between the two and a deceleration power supply 20 for giving a deceleration voltage of the ion beam B are provided. The deceleration power supply 20 and the sample stage 17 are housed in a chamber 21 into which gas is introduced. Chamber 2
A gas is supplied from a gas supply source (not shown) by a flow controller 22 to the inside of the apparatus 1. These are placed in a vacuum.
【0008】このような構成によれば、液体金属イオン
源11より放出されたイオンビームBは、静電型レンズ
13a,13bで集束され、更にマスフィルタ14で所
望のイオンのみを選別されてサンプルステージ17に到
達する前に、偏向電極15に所定の偏向電圧を加えれば
基板1表面に任意のパターンを描くことができるが、こ
のときの運動エネルギーは、加速電源18と減速電源2
0との電圧差に応じて調整できるので、減速電源20の
出力調整により、イオンビームBの到達エネルギーを原
理的には、0〜加速電源出力までの間で連続的に変化さ
せることができる。したがって、イオンビームの到達運
動エネルギーを調整すれば、イオンビームとして基板1
に照射するイオン元素の種類と、ターゲット付近に置か
れるガスを化学結合させて微細な薄膜パターンを任意の
形状に生成することができる。According to such a configuration, the ion beam B emitted from the liquid metal ion source 11 is focused by the electrostatic type lenses 13a and 13b, and only the desired ions are selected by the mass filter 14 to sample the ion beam B. If a predetermined deflection voltage is applied to the deflection electrode 15 before reaching the stage 17, an arbitrary pattern can be drawn on the surface of the substrate 1. At this time, the kinetic energy is reduced by the acceleration power supply 18 and the deceleration power supply 2
Since the adjustment can be made in accordance with the voltage difference from zero, by adjusting the output of the deceleration power supply 20, the arrival energy of the ion beam B can be continuously changed in principle from 0 to the output of the acceleration power supply. Therefore, if the arrival kinetic energy of the ion beam is adjusted, the substrate 1 can be used as an ion beam.
A fine thin film pattern can be formed into an arbitrary shape by chemically bonding the type of ion element irradiated to the target and a gas placed near the target.
【0009】このような本発明方法によれば、例えば、
サンプルステージ17に載置された基板1表面に照射さ
れるイオンビームBとしてSiイオンを選択し、チャン
バー21内に供給するガスとしてN2 を選択すれば、チ
ャンバー21内のサンプルステージ17に載置された基
板1表面に照射されたSiイオンはN2と化学結合して
SiNの薄膜パターンが形成され、ガスとしてO2 を選
択すれば、SiOや、SiO2 の薄膜パターンも形成で
きる。According to the method of the present invention, for example,
If Si ions are selected as the ion beam B irradiated on the surface of the substrate 1 mounted on the sample stage 17 and N2 is selected as a gas to be supplied into the chamber 21, the substrate is mounted on the sample stage 17 in the chamber 21. The Si ions irradiated onto the surface of the substrate 1 are chemically bonded to N2 to form a thin film pattern of SiN. If O2 is selected as a gas, a thin film pattern of SiO or SiO2 can be formed.
【0010】[0010]
【発明の効果】本発明によれば、高輝度集束イオンビー
ム装置を用い、イオンビームとターゲット付近に保持さ
れるガスの種類を選択し、更に、イオンビームを集束さ
せた後に、基板表面に到達させるイオンビームのターゲ
ットへの到達運動エネルギーを制御することによって、
薄膜化合物微細なパターンを連続して生成することがで
きる。According to the present invention, the ion beam and the type of gas held in the vicinity of the target are selected using the high-intensity focused ion beam apparatus , and the ion beam is focused.
After that, by controlling the kinetic energy of the ion beam reaching the target to reach the substrate surface,
Fine patterns of thin film compounds can be continuously generated.
【図1】本発明方法を実施するために使用される減速機
能付の高輝度集束イオンビーム装置の内部構成を示した
図である。FIG. 1 is a diagram showing the internal configuration of a high-intensity focused ion beam device with a deceleration function used to carry out the method of the present invention.
A・・・高輝度集束イオンビーム装置 1・・・基板 11・・・イオン源 B・・・イオンビーム A: High-intensity focused ion beam device 1: Substrate 11: Ion source B: Ion beam
Claims (1)
を偏向し減速しながら、基板表面に照射して薄膜パター
ンを形成する方法であって、 上記基板表面に照射する
イオンビームを、生成すべき化合物パターンを構成する
一方のイオン元素とし、かつ上記基板表面のイオンビー
ムの照射される付近に減速電極を設けるとともに生成す
べき化合物パターンを構成する他方の元素からなるガス
雰囲気に保持し、上記イオンビームを集束させた後に減
速電極の出力調整により、そのイオンビームの基板表面
への到達運動エネルギーを、両イオン元素を化学結合さ
せる程度のレベルに調整保持させることを特徴とする高
輝度集束イオンビームを用いた化合物の薄膜パターン生
成方法。1. A method for irradiating a substrate surface while deflecting and decelerating a high-speed ion beam emitted from an ion source to form a thin film pattern, wherein the ion beam irradiating the substrate surface is to be generated. A deceleration electrode is provided in the vicinity of the surface of the substrate where the ion beam is to be irradiated with the ion beam constituting one of the compound patterns, and a gas atmosphere comprising the other element constituting the compound pattern to be generated is maintained. A high-brightness focused ion beam characterized by adjusting the output of a deceleration electrode after focusing the beam so that the kinetic energy of the ion beam reaching the substrate surface is adjusted to a level at which both ion elements are chemically bonded. A method for forming a thin film pattern of a compound using the method.
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JP07394691A JP3168593B2 (en) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | Method for generating compound thin film pattern using high-intensity focused ion beam |
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JPH05211120A JPH05211120A (en) | 1993-08-20 |
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CN100504273C (en) * | 2006-04-30 | 2009-06-24 | 韩军 | Method for making screw shell heat-exchanger |
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FR2757881B1 (en) * | 1996-12-31 | 1999-04-09 | Univ Paris Curie | PROCESS FOR TREATING A SURFACE OF A SEMICONDUCTOR, CORRESPONDING DEVICE AND ASSOCIATED SEMICONDUCTOR |
US6569249B1 (en) | 2000-04-18 | 2003-05-27 | Clemson University | Process for forming layers on substrates |
CN111636050B (en) * | 2020-06-05 | 2022-08-09 | 合肥工业大学 | Manufacturing method of micropore inner wall conducting layer |
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- 1991-03-13 JP JP07394691A patent/JP3168593B2/en not_active Expired - Fee Related
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