JPH01130450A - 電界電離型イオン源用エミッターの製造方法 - Google Patents
電界電離型イオン源用エミッターの製造方法Info
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- JPH01130450A JPH01130450A JP62287797A JP28779787A JPH01130450A JP H01130450 A JPH01130450 A JP H01130450A JP 62287797 A JP62287797 A JP 62287797A JP 28779787 A JP28779787 A JP 28779787A JP H01130450 A JPH01130450 A JP H01130450A
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Classifications
-
- 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
- H01J2237/0807—Gas field ion sources [GFIS]
Landscapes
- 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】
し概要］
集束イオンビーム装置などに用いられる電界電離型イオ
ン源用エミッターの製造方法に関し、高輝度イオンビー
ムを放出できるエミッターを所望形状に処理時間が短く
、且つ、歩留良く作成することを目的とし、 エミッター先端を所望の曲率半径を有する形状に整形す
る整形方法において、エミッターに負の電圧を印加し、
該エミッター先端に正イオンを照射して研削する工程が
含まれることを特徴とする。
ン源用エミッターの製造方法に関し、高輝度イオンビー
ムを放出できるエミッターを所望形状に処理時間が短く
、且つ、歩留良く作成することを目的とし、 エミッター先端を所望の曲率半径を有する形状に整形す
る整形方法において、エミッターに負の電圧を印加し、
該エミッター先端に正イオンを照射して研削する工程が
含まれることを特徴とする。
［産業上の利用分野コ
本発明は集束イオンビーム装置などに用いられる電界電
離型イオン源用エミッターの製造方法に関する。
離型イオン源用エミッターの製造方法に関する。
イオンビーム技術はデバイスの微細化、高密度化に伴っ
て、益々その有用性が注目されている。
て、益々その有用性が注目されている。
このようなイオンビーム技術を駆使する集束イオンビー
ム装置においてはイオン源が特に重要で、高性能なイオ
ン源用エミッターが再現性良く得られることが強く望ま
れている。
ム装置においてはイオン源が特に重要で、高性能なイオ
ン源用エミッターが再現性良く得られることが強く望ま
れている。
［従来の技術］
集束イオンビーム装置は高輝度集束ビームによって、例
えば、電子ビーム露光の様にマスクレス露光をおこなう
もので、イオンビームは電子ビームに比べて物体（例え
ば、レジスト）中での散乱が小さいこと、分布、濃度の
制御性、再現性の良いこと等のために、サブミクロン以
下の極微細構造デバイス用として期待されており、また
、露光技術のみならず、デポジション、イオン注入やエ
ツチングにも利用できるものである。
えば、電子ビーム露光の様にマスクレス露光をおこなう
もので、イオンビームは電子ビームに比べて物体（例え
ば、レジスト）中での散乱が小さいこと、分布、濃度の
制御性、再現性の良いこと等のために、サブミクロン以
下の極微細構造デバイス用として期待されており、また
、露光技術のみならず、デポジション、イオン注入やエ
ツチングにも利用できるものである。
このような集束イオンビーム装置の概要図を第２図に示
しており、本例はマスクレスイオン注入用のもので、本
装置はイオン源（イオン銃）１゜コンデンサレンズ２，
４．質量分析器３．ビーム走査系５．試料６から構成さ
れ、且つ、図示していないが、イオン源にイオンポンプ
、試料側にターボポンプと２つの分離した排気系を備え
ている。
しており、本例はマスクレスイオン注入用のもので、本
装置はイオン源（イオン銃）１゜コンデンサレンズ２，
４．質量分析器３．ビーム走査系５．試料６から構成さ
れ、且つ、図示していないが、イオン源にイオンポンプ
、試料側にターボポンプと２つの分離した排気系を備え
ている。
図示のように、その構造は公知の電子ビーム装置とほぼ
類似してしζるが、大きな相異点は質量分析器３を具備
していることで、これは複数種のイオンをイオン源から
放射した場合、それを分離して１種類のイオンのみ照射
するための分離器である。
類似してしζるが、大きな相異点は質量分析器３を具備
していることで、これは複数種のイオンをイオン源から
放射した場合、それを分離して１種類のイオンのみ照射
するための分離器である。
この集束イオンビーム装置において最も重要な部材はイ
オン源で、且つ、集束イオンビーム装置の用途を拡げる
ためには、種々のイオン種の生成が必要である。
オン源で、且つ、集束イオンビーム装置の用途を拡げる
ためには、種々のイオン種の生成が必要である。
このためのイオン源として、気体を用いたイオン源や液
体金属を用いたイオン源が開発されており、第３図はそ
のうちの気体を用いた電界電離形イオン源の概要図を示
している。図中の１１はタングステンからなるイオン源
エミッター（タングステン・エミッター）、１２は引出
し電極、１３はヘリウム（Ｈｅ）ガス流入口で、エミッ
ター１１と引出し電極１２との間に数ｋＶの直流電圧Ｅ
ｏを印加して、イオンをエミッタ１２の先端から飛び出
させるように構成されている。なお、タングステン・エ
ミッターの線径は０．３μｍφ程度のものである。
体金属を用いたイオン源が開発されており、第３図はそ
のうちの気体を用いた電界電離形イオン源の概要図を示
している。図中の１１はタングステンからなるイオン源
エミッター（タングステン・エミッター）、１２は引出
し電極、１３はヘリウム（Ｈｅ）ガス流入口で、エミッ
ター１１と引出し電極１２との間に数ｋＶの直流電圧Ｅ
ｏを印加して、イオンをエミッタ１２の先端から飛び出
させるように構成されている。なお、タングステン・エ
ミッターの線径は０．３μｍφ程度のものである。
このようなタングステン・エミッターが、その先端から
高輝度イオンビームを放出させるためには、そのエミッ
ター先端の曲率半径と形状が極めて重要な要素となって
くる。
高輝度イオンビームを放出させるためには、そのエミッ
ター先端の曲率半径と形状が極めて重要な要素となって
くる。
［発明が解決しようとする問題点コ
ところで、従来、このタングステン・エミッターの先端
部分は電解研磨法によって極めて鋭く尖からせ、次いで
、電界蒸発法によって所望の曲率半径を与え、且つ、表
面が滑らかな面になるように作成しているが、その歩留
は１０％程度、その作成処理に数時間を要している。
部分は電解研磨法によって極めて鋭く尖からせ、次いで
、電界蒸発法によって所望の曲率半径を与え、且つ、表
面が滑らかな面になるように作成しているが、その歩留
は１０％程度、その作成処理に数時間を要している。
ここに、電解研磨法とは水酸化カリウム溶液の中にタン
グステンを浸漬し、溶液とタングステンとの間に交流ま
たは直流の電圧を印加し、タングステンを溶解して先端
を針状に加工する方法であり、また、電界蒸発法とは真
空度１０ Ｔｏｒｒ程度の高真空中、又は、真空度１
０ Ｔｏｒｒ程度のヘリウム雰囲気中において、タン
グステンと対向電極との間に数十ｋＶの直流電圧を印加
し、電界蒸発させて先端を滑らかにする方法である。
グステンを浸漬し、溶液とタングステンとの間に交流ま
たは直流の電圧を印加し、タングステンを溶解して先端
を針状に加工する方法であり、また、電界蒸発法とは真
空度１０ Ｔｏｒｒ程度の高真空中、又は、真空度１
０ Ｔｏｒｒ程度のヘリウム雰囲気中において、タン
グステンと対向電極との間に数十ｋＶの直流電圧を印加
し、電界蒸発させて先端を滑らかにする方法である。
第４図Ｔａ）〜（ｄ）はエミッターの先端形状と問題点
を説明する図で、第４図（ａ）は最も望ましいタングス
テン・エミッターの先端形状を示している。即ち、タン
グステンの先端は（０１１）面をもっているが、その曲
率半径を１０００〜２０００人程度にやや平坦化し、且
つ、先端側面は（１１１）面をもっているが、その曲率
半径を２００人程度にするのが望ましい。
を説明する図で、第４図（ａ）は最も望ましいタングス
テン・エミッターの先端形状を示している。即ち、タン
グステンの先端は（０１１）面をもっているが、その曲
率半径を１０００〜２０００人程度にやや平坦化し、且
つ、先端側面は（１１１）面をもっているが、その曲率
半径を２００人程度にするのが望ましい。
しかし、上記の電解研磨法によってタングステンの先端
を尖らせると、第４図（ｂｌに示すように、一般には極
めて鋭く尖かった形状になる。従って、これを電界蒸発
法によって先端を円めで、第４図（ａ）に示すような所
望の形状に作成しているが、その蒸発処理には長時間を
要している。且つ、電解研磨によってタングステンの先
端を尖らせた場合、第４図（ｂ）に示すような形状に形
成されるとは限らず、第４図（Ｃ）に示す複雑な尖りを
有する先端の形状、または、第４図（ｄ）に示す平坦な
形状等が形成されて、このような形状に作成されると、
もはや電界蒸発によって第４図（ａ）に示すような形状
に形成することが不可能になる。
を尖らせると、第４図（ｂｌに示すように、一般には極
めて鋭く尖かった形状になる。従って、これを電界蒸発
法によって先端を円めで、第４図（ａ）に示すような所
望の形状に作成しているが、その蒸発処理には長時間を
要している。且つ、電解研磨によってタングステンの先
端を尖らせた場合、第４図（ｂ）に示すような形状に形
成されるとは限らず、第４図（Ｃ）に示す複雑な尖りを
有する先端の形状、または、第４図（ｄ）に示す平坦な
形状等が形成されて、このような形状に作成されると、
もはや電界蒸発によって第４図（ａ）に示すような形状
に形成することが不可能になる。
本発明はそのような問題点を解消させ、高輝度イオンビ
ームが放出できるエミッターを所望形状に処理時間が短
く、且つ、歩留良く作成することを目的としたエミッタ
ーの形成方法を提案するものである。
ームが放出できるエミッターを所望形状に処理時間が短
く、且つ、歩留良く作成することを目的としたエミッタ
ーの形成方法を提案するものである。
［問題点を解決するための手段］
その目的は、エミッター先端を所望の曲率半径を有する
形状に整形する整形方法において、エミッターに負の電
圧を印加し、該エミッター先端に正イオンを照射して研
削する工程が含まれるエミッターの製造方法によって達
成される。
形状に整形する整形方法において、エミッターに負の電
圧を印加し、該エミッター先端に正イオンを照射して研
削する工程が含まれるエミッターの製造方法によって達
成される。
［作用］
即ち、本発明にかかる形成方法はタングステン・エミッ
ターの先端を電解研磨法によって処理する工程と、電界
蒸発法によって所望の曲率半径を有する゛滑らかな形状
に作成する工程の間に、エミッターに負の電圧を印加し
、該エミッター先端に正イオンを照射して研削する工程
を挿入する。そうすれば、処理時間が早くなり、且つ、
歩留良く形成される。
ターの先端を電解研磨法によって処理する工程と、電界
蒸発法によって所望の曲率半径を有する゛滑らかな形状
に作成する工程の間に、エミッターに負の電圧を印加し
、該エミッター先端に正イオンを照射して研削する工程
を挿入する。そうすれば、処理時間が早くなり、且つ、
歩留良く形成される。
［実施例］
以下、実施例によって詳細に説明する。
第１図（ａ）、 （ｂ）は本発明にかかるエミッタの形
成方法を説明する図である。
成方法を説明する図である。
図示していないが、まず、従来と同様に水酸化カリウム
溶液の中にタングステン（直径０．３μｍφ）を浸漬す
る電解研磨法によって、曲率半径数十〜数百ｎｍ （数
百〜数千人）の先端を有するエミッターを作成する。
溶液の中にタングステン（直径０．３μｍφ）を浸漬す
る電解研磨法によって、曲率半径数十〜数百ｎｍ （数
百〜数千人）の先端を有するエミッターを作成する。
次いで、電界イオン顕微鏡を使用して、エミッター先端
を高真空中で電界蒸発させたり、また、先端を顕微鏡で
観察したりする。第１図（ａｌはそれを示す図で、電界
イオン顕微鏡の要部はイオン銃に類似しているが、２１
はタングステン・エミッター、２２は対向電極、２３は
二次電子増倍板、２４は螢光スクリーンである。そうし
て、ヘリウムまたは水素を１０ Ｔｏｒｒ位まで流入
させた真空中（図示せず）において、タングステン・エ
ミッター２１と対向電極２２との間に数ＫＶの直流電圧
Ｅ１を印加して、タングステン・エミッター２１から原
子を飛び出させて電界蒸発をおこなう。且つ、この直流
電圧Ｅ１の電圧を低くして、二次電子増倍板２３を通じ
螢光スクリーン２４の上にエミッター先端の拡大像を写
出して観察する。
を高真空中で電界蒸発させたり、また、先端を顕微鏡で
観察したりする。第１図（ａｌはそれを示す図で、電界
イオン顕微鏡の要部はイオン銃に類似しているが、２１
はタングステン・エミッター、２２は対向電極、２３は
二次電子増倍板、２４は螢光スクリーンである。そうし
て、ヘリウムまたは水素を１０ Ｔｏｒｒ位まで流入
させた真空中（図示せず）において、タングステン・エ
ミッター２１と対向電極２２との間に数ＫＶの直流電圧
Ｅ１を印加して、タングステン・エミッター２１から原
子を飛び出させて電界蒸発をおこなう。且つ、この直流
電圧Ｅ１の電圧を低くして、二次電子増倍板２３を通じ
螢光スクリーン２４の上にエミッター先端の拡大像を写
出して観察する。
このようなエミッター先端の電界蒸発と観察とを繰り換
えして、エミッター先端を所望の形状に形成することが
できるが、それだけでは極めて処理時間が長くなり、ま
た、前記した電解研磨後の異常な先端形状（第４図（Ｃ
１，（ｄ）参照）は整形が不可能である。
えして、エミッター先端を所望の形状に形成することが
できるが、それだけでは極めて処理時間が長くなり、ま
た、前記した電解研磨後の異常な先端形状（第４図（Ｃ
１，（ｄ）参照）は整形が不可能である。
従って、本発明による形成方法は第１図（ｂｌに示す正
イオン照射工程を追加するものである。それには従来の
電界イオン顕微鏡の側方にアルゴンイオン源２５を配置
し、タングステン・エミッター２１と対向電極２２との
位置を回転してアルゴンイオンｆＡ２５と対向させる。
イオン照射工程を追加するものである。それには従来の
電界イオン顕微鏡の側方にアルゴンイオン源２５を配置
し、タングステン・エミッター２１と対向電極２２との
位置を回転してアルゴンイオンｆＡ２５と対向させる。
そうして、エミッター先端に１ ｍＡ／ｃｏ？、 ２０
ｋ ｅ Ｖ程度のアルゴンイオンを照射する。その際、
特に、エミッターに一２ｋＶ程度の負電圧を印加すると
、先端に電界集中がおこり、イオン照射の処理時間が２
〜５時間から０．５〜１時間程度に短縮される。尚、こ
の正イオン照射工程では真空度が１０ 〜ＩＱ Ｔｏ
ｒｒ程度になる。
ｋ ｅ Ｖ程度のアルゴンイオンを照射する。その際、
特に、エミッターに一２ｋＶ程度の負電圧を印加すると
、先端に電界集中がおこり、イオン照射の処理時間が２
〜５時間から０．５〜１時間程度に短縮される。尚、こ
の正イオン照射工程では真空度が１０ 〜ＩＱ Ｔｏ
ｒｒ程度になる。
かくして、再びタングステン・エミッター２１と対向電
極２２とを回転して元の配置に戻し、電界蒸発や観察を
繰り換えして所望の形状のエミッター先端に仕上げる。
極２２とを回転して元の配置に戻し、電界蒸発や観察を
繰り換えして所望の形状のエミッター先端に仕上げる。
このような方法を適用すると、従来は整形が不可能であ
った電解研磨後の異常な先端形状（第４図（Ｃ１，（ｄ
ｌ参照）も矯正されて、所望の曲率半径を有する滑らか
な形状のエミッター先端が作成され、そのエミッターの
歩留は１０％程度から約７０％に飛躍的に向上する。且
つ、上記のように処理時間も短縮される。
った電解研磨後の異常な先端形状（第４図（Ｃ１，（ｄ
ｌ参照）も矯正されて、所望の曲率半径を有する滑らか
な形状のエミッター先端が作成され、そのエミッターの
歩留は１０％程度から約７０％に飛躍的に向上する。且
つ、上記のように処理時間も短縮される。
し発明の効果〕
以上の実施例の説明から明らかなように、本発明によれ
ば所望の先端の曲率半径をもったタングステン・エミッ
ター（イオン源用エミッター）が処理時間が短く、且つ
、歩留良く作成されてスループットが向上し、その結果
、集束イオンビーム装置の汎用化に大きく寄与するもの
である。
ば所望の先端の曲率半径をもったタングステン・エミッ
ター（イオン源用エミッター）が処理時間が短く、且つ
、歩留良く作成されてスループットが向上し、その結果
、集束イオンビーム装置の汎用化に大きく寄与するもの
である。
第１図（ａｌ、 （ｂ）は本発明にかかる形成方法を説
明する図、 第２図は集束イオンビーム装置の概要図、第３図は電界
電離型イオン源の概要図、第４図（ａ）〜（ｄ）はエミ
ッターの先端形状と問題点を説明する図である。 図において、 １はイオン源、 １１、２１はタングステン・エミッター、１２は引出し
電極、 １３はベリラムガス流入口、 ２２は対向電極、 ２３は二次電子増倍板、 ２４は螢光スクリーン、 ２５はアルゴンイオン源 ２４１じｊＺ７リーン ／２１ シ李ミシ９５θ耳１；ス＾月Ｍ３Ｆ￥方三ｋ ％ ｉｔ
シ汀ＴＡＧり第１図 １ｔイオンヒ′−１６□Ｍ’Ｌｒ＋Ｊ！：Ｌ’ｆｒｎ第
２図 ’Ｆ、１９滴に鷹どイオシ週つ３安を宅ヒレゴ第３図 （ｂ） Ｌ ミ・ｙ ５’−ｑ ｉ≧４７形、Ｙｉ−ｃｒ８；Ｘ
１ｋｔｅ：ｉ＠ｏｒｆｔ第４図
明する図、 第２図は集束イオンビーム装置の概要図、第３図は電界
電離型イオン源の概要図、第４図（ａ）〜（ｄ）はエミ
ッターの先端形状と問題点を説明する図である。 図において、 １はイオン源、 １１、２１はタングステン・エミッター、１２は引出し
電極、 １３はベリラムガス流入口、 ２２は対向電極、 ２３は二次電子増倍板、 ２４は螢光スクリーン、 ２５はアルゴンイオン源 ２４１じｊＺ７リーン ／２１ シ李ミシ９５θ耳１；ス＾月Ｍ３Ｆ￥方三ｋ ％ ｉｔ
シ汀ＴＡＧり第１図 １ｔイオンヒ′−１６□Ｍ’Ｌｒ＋Ｊ！：Ｌ’ｆｒｎ第
２図 ’Ｆ、１９滴に鷹どイオシ週つ３安を宅ヒレゴ第３図 （ｂ） Ｌ ミ・ｙ ５’−ｑ ｉ≧４７形、Ｙｉ−ｃｒ８；Ｘ
１ｋｔｅ：ｉ＠ｏｒｆｔ第４図
Claims (1)
- エミッター先端を所望の曲率半径を有する形状に整形
する整形方法において、エミッターに負の電圧を印加し
、該エミッター先端に正イオンを照射して研削する工程
が含まれることを特徴とする電界電離型イオン源用エミ
ッターの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62287797A JPH01130450A (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | 電界電離型イオン源用エミッターの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62287797A JPH01130450A (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | 電界電離型イオン源用エミッターの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01130450A true JPH01130450A (ja) | 1989-05-23 |
Family
ID=17721874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62287797A Pending JPH01130450A (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | 電界電離型イオン源用エミッターの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01130450A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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