JPH0782119B2 - イオンビーム照射方法 - Google Patents
イオンビーム照射方法Info
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- JPH0782119B2 JPH0782119B2 JP62194164A JP19416487A JPH0782119B2 JP H0782119 B2 JPH0782119 B2 JP H0782119B2 JP 62194164 A JP62194164 A JP 62194164A JP 19416487 A JP19416487 A JP 19416487A JP H0782119 B2 JPH0782119 B2 JP H0782119B2
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- Japan
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- ion beam
- ion
- mass
- irradiation method
- ionized
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置の製造等に広く用いられている
イオンビーム装置、特に集束イオンビーム装置に使用さ
れるイオン源に関するものである。
イオンビーム装置、特に集束イオンビーム装置に使用さ
れるイオン源に関するものである。
イオンビームは、近年、半導体装置の製造工程におい
て、高い制御性を有する不純物注入，エッチング等に広
く用いられている。特に、最近、高輝度なイオンビーム
を発生できる液体金属イオン源を使用することにより、
イオンビームを直径１μｍ以下に微細に集束できるよう
になったので、上記不純物注入やエッチング等の工程を
マスクやレジストを用いずに簡単な工程で行うことがで
きるようになった。
て、高い制御性を有する不純物注入，エッチング等に広
く用いられている。特に、最近、高輝度なイオンビーム
を発生できる液体金属イオン源を使用することにより、
イオンビームを直径１μｍ以下に微細に集束できるよう
になったので、上記不純物注入やエッチング等の工程を
マスクやレジストを用いずに簡単な工程で行うことがで
きるようになった。
第２図はその工程に用いる集束イオンビーム装置を示す
ブロック図である。この図において、21はイオン源、22
はイオン源21より発生されたイオンビーム、23はイオン
ビーム22を集束するための静電レンズ、24は所望のイオ
ンビームのみを取り出し、他のイオンビームをカットす
るための質量分離器、25はイオンビームを偏向するため
の偏向器、26はイオンビームを照射する半導体ウェハ等
の試料である。
ブロック図である。この図において、21はイオン源、22
はイオン源21より発生されたイオンビーム、23はイオン
ビーム22を集束するための静電レンズ、24は所望のイオ
ンビームのみを取り出し、他のイオンビームをカットす
るための質量分離器、25はイオンビームを偏向するため
の偏向器、26はイオンビームを照射する半導体ウェハ等
の試料である。
また、第３図はこの集束イオンビーム装置に一般的に用
いられているＥ×Ｂ型（電界・磁界直交型）質量分離器
を示す原理図である。この図において、31は電極、32は
磁極であり、電極間に発生する電界と磁極間に発生する
磁界とが互いに直交するようになっている。33は入射イ
オンビームであり、通常、必要とするイオン以外の不必
要なイオンも含んでいる。34は選択された直進イオンビ
ーム、35および36はカットされた不必要なイオンビーム
である。
いられているＥ×Ｂ型（電界・磁界直交型）質量分離器
を示す原理図である。この図において、31は電極、32は
磁極であり、電極間に発生する電界と磁極間に発生する
磁界とが互いに直交するようになっている。33は入射イ
オンビームであり、通常、必要とするイオン以外の不必
要なイオンも含んでいる。34は選択された直進イオンビ
ーム、35および36はカットされた不必要なイオンビーム
である。
次にこれらの図を用いて動作について説明する。
第２図において、イオン源21から放出されたイオンビー
ム22は静電レンズ23によって集束され、試料26上に照射
される。試料26上の所望の位置にイオンビーム22を照射
させるために、偏向器25によってイオンビーム22の偏向
を行う。また、イオン源21から放出されるイオンビーム
22は、通常、必要とするイオン以外に不必要なイオンを
含むことが多いので、質量分離器24によって質量分離を
行う。
ム22は静電レンズ23によって集束され、試料26上に照射
される。試料26上の所望の位置にイオンビーム22を照射
させるために、偏向器25によってイオンビーム22の偏向
を行う。また、イオン源21から放出されるイオンビーム
22は、通常、必要とするイオン以外に不必要なイオンを
含むことが多いので、質量分離器24によって質量分離を
行う。
この質量分離器24としては、第３図に示すＥ×Ｂ型（電
界・磁界直交型）のものが一般的に用いられている。こ
れは、質量分離を行った所望のイオンビームの軌道が入
射イオンビームと同じであることと、比較的小型である
ことから、集束イオンビーム鏡筒に組み込みやすいとい
う理由からである。この質量分離器では、電極31間に発
生する電界と磁極32間に発生する磁界とが互いに直交し
ているので、通過するイオンに対しては、電界による力
と磁界による力が互いに反対方向にかかることになる。
電界による力はイオンの質量には依存しないが、磁界に
よる力はその質量の平方根に反比例するので、電界と磁
界の強さを調節するこによって所望の質量を持つイオン
ビームのみを直進させることができる。
界・磁界直交型）のものが一般的に用いられている。こ
れは、質量分離を行った所望のイオンビームの軌道が入
射イオンビームと同じであることと、比較的小型である
ことから、集束イオンビーム鏡筒に組み込みやすいとい
う理由からである。この質量分離器では、電極31間に発
生する電界と磁極32間に発生する磁界とが互いに直交し
ているので、通過するイオンに対しては、電界による力
と磁界による力が互いに反対方向にかかることになる。
電界による力はイオンの質量には依存しないが、磁界に
よる力はその質量の平方根に反比例するので、電界と磁
界の強さを調節するこによって所望の質量を持つイオン
ビームのみを直進させることができる。
このＥ×Ｂ型質量分離器は上記のような利点を持つので
集束イオンビーム鏡筒に広く用いられているが、その反
面質量分解能はあまり高くないという欠点を持つ。ここ
で、質量分解能を、選択すべき物質の質量（Ｍ）と、分
離すべき物質からの質量の差（ΔＭ）との比と定義する
と、Ｅ×Ｂ型質量分離器の質量分解能は20程度である。
集束イオンビーム鏡筒に広く用いられているが、その反
面質量分解能はあまり高くないという欠点を持つ。ここ
で、質量分解能を、選択すべき物質の質量（Ｍ）と、分
離すべき物質からの質量の差（ΔＭ）との比と定義する
と、Ｅ×Ｂ型質量分離器の質量分解能は20程度である。
これに反して、安定同位体を持つ物質のイオンビームに
対しては、もっと高い質量分解能を有する質量分離器が
必要になる場合が実用上しばしば生じている。たとえば
アンチモン（Sb）に対しては121Sbと123Sbがそれぞれ約
57％と約43％存在するために、たとえば121Sbのみを分
離により取り出したい場合には121/（123−121）＝121/
2＝60.5以上の質量分解能を必要とするので、Ｅ×Ｂ型
質量分離器によって分離を行うことは実用上不可能であ
る。
対しては、もっと高い質量分解能を有する質量分離器が
必要になる場合が実用上しばしば生じている。たとえば
アンチモン（Sb）に対しては121Sbと123Sbがそれぞれ約
57％と約43％存在するために、たとえば121Sbのみを分
離により取り出したい場合には121/（123−121）＝121/
2＝60.5以上の質量分解能を必要とするので、Ｅ×Ｂ型
質量分離器によって分離を行うことは実用上不可能であ
る。
また、Ｅ×Ｂ型質量分離器の質量分解能を上げることは
設計上不可能なことではないが、イオンビーム電流の減
少に伴うスループットの低下や、イオンビーム径の増大
に伴う加工精度の低下をさけることはできない。
設計上不可能なことではないが、イオンビーム電流の減
少に伴うスループットの低下や、イオンビーム径の増大
に伴う加工精度の低下をさけることはできない。
逆に、同位体を分離しない場合は次のような問題が生ず
る。同位体を意識的に分離しない場合でも、質量分離器
の磁場，地磁気，または電源装置から発生される磁場等
の影響で、試料上で同位体毎のイオンビームの位置が若
干のずれを生じてしまう。このため、結果的には複数の
イオンビームが試料に照射されたり、イオンビームのビ
ーム径が大きくなってしまったりして加工精度の低下を
まねいてしまう。
る。同位体を意識的に分離しない場合でも、質量分離器
の磁場，地磁気，または電源装置から発生される磁場等
の影響で、試料上で同位体毎のイオンビームの位置が若
干のずれを生じてしまう。このため、結果的には複数の
イオンビームが試料に照射されたり、イオンビームのビ
ーム径が大きくなってしまったりして加工精度の低下を
まねいてしまう。
従来のイオン源を用いた集束イオンビーム装置は以上の
ように構成されているので、安定同位体を持つ物質のイ
オンビームを同位体毎に分離して必要なもののみ取り出
すことが不可能であり、イオンビーム照射の加工精度が
低下するなどの問題点があった。
ように構成されているので、安定同位体を持つ物質のイ
オンビームを同位体毎に分離して必要なもののみ取り出
すことが不可能であり、イオンビーム照射の加工精度が
低下するなどの問題点があった。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、イオン化物質の構成元素である，所得すべき単
一元素種のイオンビームの発生源となる元素が、複数の
安定同位体からなるものであっても、当該イオンビーム
を微細なビーム径のイオンビームに収束して、これを試
料面に照射することのできるイオンビーム照射方法を得
ることを目的とする。
もので、イオン化物質の構成元素である，所得すべき単
一元素種のイオンビームの発生源となる元素が、複数の
安定同位体からなるものであっても、当該イオンビーム
を微細なビーム径のイオンビームに収束して、これを試
料面に照射することのできるイオンビーム照射方法を得
ることを目的とする。
この発明にかかるイオンビーム照射方法は、溶融したイ
オン化物質を収容したイオン源から発生するイオンビー
ムを静電レンズにより収束し、当該収束されたイオンビ
ームから電界・磁界直交型質量分離器により上記イオン
化物質の構成元素のうちの所定の単一元素がイオン化し
たイオンビームのみを取り出し、これを試料面に照射す
るイオンビーム照射方法において、上記所定の単一元素
が複数の安定同位体からなる元素である場合、あらかじ
め当該元素から所定の単一の質量数の安定同位体以外の
他の質量数の安定同位体を除去しておくことを特徴とす
るものである。
オン化物質を収容したイオン源から発生するイオンビー
ムを静電レンズにより収束し、当該収束されたイオンビ
ームから電界・磁界直交型質量分離器により上記イオン
化物質の構成元素のうちの所定の単一元素がイオン化し
たイオンビームのみを取り出し、これを試料面に照射す
るイオンビーム照射方法において、上記所定の単一元素
が複数の安定同位体からなる元素である場合、あらかじ
め当該元素から所定の単一の質量数の安定同位体以外の
他の質量数の安定同位体を除去しておくことを特徴とす
るものである。
上記構成としたから、上記所定の単一元素がイオン化し
たイオンビームが、上記所定の単一の質量数の安定同位
体のイオンのみによって構成された単一のイオンビーム
となり、その結果、上記試料面にビーム径が１μｍ以下
のイオンビームを照射することが可能となる。
たイオンビームが、上記所定の単一の質量数の安定同位
体のイオンのみによって構成された単一のイオンビーム
となり、その結果、上記試料面にビーム径が１μｍ以下
のイオンビームを照射することが可能となる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例によるイオンビーム照射方
法に用いられるイオン源を示す図であり、このイオン源
はイオンビームを直径１μｍ以下に集束する集束イオン
ビーム装置用のイオン源として広く用いられている液体
金属イオン源である。この図において、11は溶融したイ
オン化物質であり、安定同位体を有する物質に関しては
あらかじめ単一の質量数のもののみ選択されている。12
はイオン化物質11を貯めるリザーバ、13はニードル、14
はイオン化物質11,リザーバ12,およびニードル13を加熱
するためのヒータ、15はイオンビームを引き出すために
ニードル13に対し負電圧が印加されるイオンビーム引出
し電極、16は引き出し電圧の電源、17はニードル13の先
端から放出されるイオンビームである。
法に用いられるイオン源を示す図であり、このイオン源
はイオンビームを直径１μｍ以下に集束する集束イオン
ビーム装置用のイオン源として広く用いられている液体
金属イオン源である。この図において、11は溶融したイ
オン化物質であり、安定同位体を有する物質に関しては
あらかじめ単一の質量数のもののみ選択されている。12
はイオン化物質11を貯めるリザーバ、13はニードル、14
はイオン化物質11,リザーバ12,およびニードル13を加熱
するためのヒータ、15はイオンビームを引き出すために
ニードル13に対し負電圧が印加されるイオンビーム引出
し電極、16は引き出し電圧の電源、17はニードル13の先
端から放出されるイオンビームである。
このイオン源では、ヒータ14によって溶融されたイオン
化物質11はニードル13の表面をつたってニードル13の先
端へ移動していき、ニードル13の先端部に発生している
高電界によって電界電離され、引き出し電極15に向って
イオンビームとなって放出される。
化物質11はニードル13の表面をつたってニードル13の先
端へ移動していき、ニードル13の先端部に発生している
高電界によって電界電離され、引き出し電極15に向って
イオンビームとなって放出される。
本実施例では、アンチモン（Sb）の液体金属イオン源に
ついて説明する。アンチモンは前述のように約57％の
121Sbと約43％の123Sbから成っているが、あらかじめ同
位体分離を行って121Sbのみを材料として使用する。ま
た、アンチモンの融点は630.7℃とやや高いので、金（A
u）を用いて原子組成比66:34の共晶合金（Au66Sb34）と
することにより融点を下げる（約360℃になる）。すな
わち、イオン化物質11には金とアンチモンの合金を用い
る。この場合、アンチモンに対してはあらかじめ同位体
分離を行った121Sbのみを使用するので、放出されたイ
オンビーム17は121Sbと197Auのみから成り、これらの分
離を行うには質量分解能が121/（197−121）＝121/76≒
1.6あればよい。従って、通常のＥ×Ｂ型質量分離器の
質量分解能（20程度）で充分である。
ついて説明する。アンチモンは前述のように約57％の
121Sbと約43％の123Sbから成っているが、あらかじめ同
位体分離を行って121Sbのみを材料として使用する。ま
た、アンチモンの融点は630.7℃とやや高いので、金（A
u）を用いて原子組成比66:34の共晶合金（Au66Sb34）と
することにより融点を下げる（約360℃になる）。すな
わち、イオン化物質11には金とアンチモンの合金を用い
る。この場合、アンチモンに対してはあらかじめ同位体
分離を行った121Sbのみを使用するので、放出されたイ
オンビーム17は121Sbと197Auのみから成り、これらの分
離を行うには質量分解能が121/（197−121）＝121/76≒
1.6あればよい。従って、通常のＥ×Ｂ型質量分離器の
質量分解能（20程度）で充分である。
このように、本実施例では放出されたイオンビーム17を
同位体毎に分離する必要がなく、通常のＥ×Ｂ型質量分
離器を用いても、イオンビームの微細に集束し、精度良
く試料上に照射することができる。
同位体毎に分離する必要がなく、通常のＥ×Ｂ型質量分
離器を用いても、イオンビームの微細に集束し、精度良
く試料上に照射することができる。
なお、上記実施例ではアンチモン（Sb）のイオン源につ
いて述べているが、本発明はホウ素（10B，11B），ケイ
素（28Si，29Si，30Si），ガリウム（69Ga，71Ga）など
の他の安定同位体を持つ元素すべてに適用できることは
明らかである。
いて述べているが、本発明はホウ素（10B，11B），ケイ
素（28Si，29Si，30Si），ガリウム（69Ga，71Ga）など
の他の安定同位体を持つ元素すべてに適用できることは
明らかである。
また、上記実施例では液体金属イオン源について述べて
いるが、電界電離型ガスイオン源など他のタイプのイオ
ン源でもよく、上記実施例と同様の効果を上げ得ること
は明らかである。
いるが、電界電離型ガスイオン源など他のタイプのイオ
ン源でもよく、上記実施例と同様の効果を上げ得ること
は明らかである。
以上のように、この発明にかかるイオンビーム照射方法
によれば、溶融したイオン化物質を収容したイオン源か
ら発生するイオンビームを静電レンズにより収束し、当
該収束されたイオンビームから電界・磁界直交型質量分
離器により上記イオン化物質の構成元素のうちの所定の
単一元素がイオン化したイオンビームのみを取り出し、
これを試料面に照射するイオンビーム照射方法におい
て、上記所定の単一元素が複数の安定同位体からなる元
素である場合、あらかじめ当該元素から所定の単一の質
量数の安定同位体以外の他の質量数の安定同位体を除去
しておくようにしたので、上記所定の単一元素がイオン
化したイオンビームが、上記所定の単一の質量数の安定
同位体のイオンのみによって構成された単一のイオンビ
ームとなり、その結果、上記試料面にビーム径が１μｍ
以下のイオンビームを照射することが可能となり、高い
加工精度でもって、試料を加工することができるという
効果がある。
によれば、溶融したイオン化物質を収容したイオン源か
ら発生するイオンビームを静電レンズにより収束し、当
該収束されたイオンビームから電界・磁界直交型質量分
離器により上記イオン化物質の構成元素のうちの所定の
単一元素がイオン化したイオンビームのみを取り出し、
これを試料面に照射するイオンビーム照射方法におい
て、上記所定の単一元素が複数の安定同位体からなる元
素である場合、あらかじめ当該元素から所定の単一の質
量数の安定同位体以外の他の質量数の安定同位体を除去
しておくようにしたので、上記所定の単一元素がイオン
化したイオンビームが、上記所定の単一の質量数の安定
同位体のイオンのみによって構成された単一のイオンビ
ームとなり、その結果、上記試料面にビーム径が１μｍ
以下のイオンビームを照射することが可能となり、高い
加工精度でもって、試料を加工することができるという
効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるイオンビーム照射方
法に用いられるイオン源を示す図、第２図は集束イオン
ビーム装置を示す概念図、第３図はＥ×Ｂ型質量分離器
を示す概念図である。 11はイオン化物質、12はリザーバ、13はニードル、14は
ヒータ、15は引き出し電極、16は引き出し電圧電源、1
7,22はイオンビーム、21はイオン源、26は試料。 なお、図中、同一符号は同一、あるいは相当部分を示
す。
法に用いられるイオン源を示す図、第２図は集束イオン
ビーム装置を示す概念図、第３図はＥ×Ｂ型質量分離器
を示す概念図である。 11はイオン化物質、12はリザーバ、13はニードル、14は
ヒータ、15は引き出し電極、16は引き出し電圧電源、1
7,22はイオンビーム、21はイオン源、26は試料。 なお、図中、同一符号は同一、あるいは相当部分を示
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 善伸 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−128527（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−95820（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】溶融したイオン化物質を収容したイオン源
から発生するイオンビームを静電レンズにより収束し、
当該収束されたイオンビームから電界・磁界直交型質量
分離器により上記イオン化物質の構成元素のうちの所定
の単一元素がイオン化したイオンビームのみを取り出
し、これを試料面に照射するイオンビーム照射方法にお
いて、 上記所定の単一元素が複数の安定同位体からなる元素で
ある場合、あらかじめ当該元素から所定の単一の質量数
の安定同位体以外の他の質量数の安定同位体を除去して
おくことを特徴とするイオンビーム照射方法。 - 【請求項２】上記イオン化物質は、当該イオン化物質の
融点を低下させるための元素と、上記所定の単一元素と
の合金からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のイオンビーム照射方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62194164A JPH0782119B2 (ja) | 1987-08-03 | 1987-08-03 | イオンビーム照射方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62194164A JPH0782119B2 (ja) | 1987-08-03 | 1987-08-03 | イオンビーム照射方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6438700A JPS6438700A (en) | 1989-02-08 |
| JPH0782119B2 true JPH0782119B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=16319992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62194164A Expired - Lifetime JPH0782119B2 (ja) | 1987-08-03 | 1987-08-03 | イオンビーム照射方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782119B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004079930A (ja) * | 2002-08-22 | 2004-03-11 | Toshiba Corp | 半導体材料、その製造方法、及びｓｏｉ型半導体基板 |
| JP5702552B2 (ja) * | 2009-05-28 | 2015-04-15 | エフ イー アイ カンパニＦｅｉ Ｃｏｍｐａｎｙ | デュアルビームシステムの制御方法 |
| US8598022B2 (en) | 2009-10-27 | 2013-12-03 | Advanced Technology Materials, Inc. | Isotopically-enriched boron-containing compounds, and methods of making and using same |
| JP5908476B2 (ja) | 2010-08-30 | 2016-04-26 | インテグリス・インコーポレーテッド | 固体材料から化合物又はその中間体を調製するための装置及び方法並びにそのような化合物及び中間体の使用 |
| US10597773B2 (en) * | 2017-08-22 | 2020-03-24 | Praxair Technology, Inc. | Antimony-containing materials for ion implantation |
| US11098402B2 (en) | 2017-08-22 | 2021-08-24 | Praxair Technology, Inc. | Storage and delivery of antimony-containing materials to an ion implanter |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58214262A (ja) * | 1982-06-04 | 1983-12-13 | Hitachi Ltd | 液体金属イオン源 |
| JPS6295820A (ja) * | 1985-10-23 | 1987-05-02 | Hitachi Ltd | イオン打込み方法 |
-
1987
- 1987-08-03 JP JP62194164A patent/JPH0782119B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6438700A (en) | 1989-02-08 |
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