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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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
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。
離型イオン源用エミッターの製造方法に関する。
て、益々その有用性が注目されている。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
成方法を説明する図である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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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)
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-
1987
- 1987-11-13 JP JP62287797A patent/JPH01130450A/ja active Pending
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