JPH0828190B2 - イオンビ−ム装置 - Google Patents
イオンビ−ム装置Info
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- JPH0828190B2 JPH0828190B2 JP61189178A JP18917886A JPH0828190B2 JP H0828190 B2 JPH0828190 B2 JP H0828190B2 JP 61189178 A JP61189178 A JP 61189178A JP 18917886 A JP18917886 A JP 18917886A JP H0828190 B2 JPH0828190 B2 JP H0828190B2
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- Japan
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- ion beam
- emitter
- beam device
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- atomic
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- 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]
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。
A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.背景技術［第４図］ D.発明が解決しようとする問題点［第５図乃至第８図］ E.問題点を解決するための手段 F.作用 G.実施例［第１図乃至第３図］ H.発明の効果 （A.産業上の利用分野） 本発明はイオンビーム装置、特に気体イオン源式のイ
オンビーム装置に関する。
オンビーム装置に関する。
（B.発明の概要） 本発明は、気体イオン源式のイオンビーム装置におい
て、 高輝度化を図るため、 エミッター先端の高輝度面を構成する第１層目の原子
面がすべて、該高輝度面の中心からエッジまでの距離が
原子列にして２列以内になるような狭い面積内に形成さ
れるようにしたものであり、 従って、その高輝度面の軸をイオンビーム装置の光学
軸に一致させても強いイオンビームが得られ、イオンビ
ーム装置の高輝度化を図ることができる。
て、 高輝度化を図るため、 エミッター先端の高輝度面を構成する第１層目の原子
面がすべて、該高輝度面の中心からエッジまでの距離が
原子列にして２列以内になるような狭い面積内に形成さ
れるようにしたものであり、 従って、その高輝度面の軸をイオンビーム装置の光学
軸に一致させても強いイオンビームが得られ、イオンビ
ーム装置の高輝度化を図ることができる。
（C.背景技術）［第４図］ IC、LSIの製造に不可欠な露光にイオンビーム発生装
置を用いることが多くなっており、また、半導体ウェハ
に不純物元素を注入したり、半導体ウェハをイオンエッ
チングにより加工したりするのにもイオンビーム装置を
よく用いる。第４図はイオンビーム装置の構成の概略を
示すものである。同図において、１はイオンガン、２は
イオンガン１から放射されたイオンビームIBを集束する
集束部、３はイオンビームIBをＸ、Ｙ方向に偏向する偏
向部、４は放射されたイオンビームを受ける半導体ウェ
ハである。
置を用いることが多くなっており、また、半導体ウェハ
に不純物元素を注入したり、半導体ウェハをイオンエッ
チングにより加工したりするのにもイオンビーム装置を
よく用いる。第４図はイオンビーム装置の構成の概略を
示すものである。同図において、１はイオンガン、２は
イオンガン１から放射されたイオンビームIBを集束する
集束部、３はイオンビームIBをＸ、Ｙ方向に偏向する偏
向部、４は放射されたイオンビームを受ける半導体ウェ
ハである。
５は上記イオンガン１を構成する冷凍機、６は該冷凍
機５の先端部で、該冷凍機５の先端部６にヘリウムHeガ
スが通るガス通路７が形成されている。８は冷凍機先端
部６の先端面に形成された絶縁サファイアで、上記ガス
通路７と連通するガス通路９を有している。該ガス通路
９は絶縁サファイア８の周面に開口している。10は筒状
の熱輻射シールドで、冷凍機先端部７の周面及び下側を
外部から遮るように設けられている。
機５の先端部で、該冷凍機５の先端部６にヘリウムHeガ
スが通るガス通路７が形成されている。８は冷凍機先端
部６の先端面に形成された絶縁サファイアで、上記ガス
通路７と連通するガス通路９を有している。該ガス通路
９は絶縁サファイア８の周面に開口している。10は筒状
の熱輻射シールドで、冷凍機先端部７の周面及び下側を
外部から遮るように設けられている。
11は例えばタングステンＷからなる針状のエミッター
で、上記絶縁サファイア８の先端面の中心部に垂設され
ている。12は上記熱輻射シールド10の下参部に取り付け
られたドーナツ状の引出電極で、その中心孔に上記エミ
ッター11の先端が臨むようになっている。該引出電極12
は電気的に接地され、またエミッター11は接地に対して
数KVから数十KVのプラスの電位が与えられる。
で、上記絶縁サファイア８の先端面の中心部に垂設され
ている。12は上記熱輻射シールド10の下参部に取り付け
られたドーナツ状の引出電極で、その中心孔に上記エミ
ッター11の先端が臨むようになっている。該引出電極12
は電気的に接地され、またエミッター11は接地に対して
数KVから数十KVのプラスの電位が与えられる。
尚、13は真下に向う方向から外れたイオンビームを遮
蔽するアパーチャ、14は集束レンズ、15、15はイオンビ
ームをＹ方向に偏向する偏向電極、16、16はイオンビー
ムをＸ方向に偏向する偏向電極（尚、一方の電極16は紙
面よりも手前側に在り図面に現われない。）である。
蔽するアパーチャ、14は集束レンズ、15、15はイオンビ
ームをＹ方向に偏向する偏向電極、16、16はイオンビー
ムをＸ方向に偏向する偏向電極（尚、一方の電極16は紙
面よりも手前側に在り図面に現われない。）である。
図示した気体イオ源方式のイオンビーム装置は高真空
（例えば10-9［Torr］以下）にすることのできる真空槽
内に設けられる。そして、高真空の下でガス通路７、９
を通して熱輻射シールド10内に供給されたヘリウムHeは
針状のエミッター11と引出電極12との間に加えられた高
い電圧によって生じる高電界によって原子イオン化し、
そしてイオンビームがエミッター11の表面から引出電極
12の中心孔を通って下側に引き出される。そして、イオ
ンビームIBは集速部２によって収束され、偏向部３によ
って偏向されたうえで半導体ウェハ４に入射する。
（例えば10-9［Torr］以下）にすることのできる真空槽
内に設けられる。そして、高真空の下でガス通路７、９
を通して熱輻射シールド10内に供給されたヘリウムHeは
針状のエミッター11と引出電極12との間に加えられた高
い電圧によって生じる高電界によって原子イオン化し、
そしてイオンビームがエミッター11の表面から引出電極
12の中心孔を通って下側に引き出される。そして、イオ
ンビームIBは集速部２によって収束され、偏向部３によ
って偏向されたうえで半導体ウェハ４に入射する。
（D.発明が解決しようとする問題点）［第５図乃至第８
図］ ところで、気体イオン源方式のイオンビーム装置にお
いてはより高輝度化することが要求されているが、その
要求に応えることが難しかった。そこで、種々研究した
ところエミッター11の高輝度面から放射されるイオンビ
ームは中心部が低輝度で、その周辺部の方が高輝度であ
ることが判明した。この点をイオンビームの放射パター
ンを示す図によって明らかにする。
図］ ところで、気体イオン源方式のイオンビーム装置にお
いてはより高輝度化することが要求されているが、その
要求に応えることが難しかった。そこで、種々研究した
ところエミッター11の高輝度面から放射されるイオンビ
ームは中心部が低輝度で、その周辺部の方が高輝度であ
ることが判明した。この点をイオンビームの放射パター
ンを示す図によって明らかにする。
第５図はイオンビームの放射パターンを撮影した写真
の主要部分を抽出した図である。
の主要部分を抽出した図である。
上記第５図は単にイオンビームの放射パターンを示す
だけでなく、エミッターの表面原子の原子配列を示して
おり、その図において、略真ん中のＡは（011）面であ
り、Ｂ、Ｂは（111）面である。そして（111）面Ｂ、Ｂ
は非常に高輝度であるが、（011）面Ａは非常に低輝度
である。従って、（011）面Ａがエミッターの先端面の
中心に来るように加工されたエミッター11を用いた場
合、エミッター11をその軸が光学軸と一致するようにイ
オンビーム装置に取り付けると非常に低い輝度しか得ら
れないので、第６図に示すように、エミッター11の取付
角度等を調整して１つの高輝度面（111）Ｂの中心軸を
イオンビーム装置の光学軸に一致させる試みが為され
た。
だけでなく、エミッターの表面原子の原子配列を示して
おり、その図において、略真ん中のＡは（011）面であ
り、Ｂ、Ｂは（111）面である。そして（111）面Ｂ、Ｂ
は非常に高輝度であるが、（011）面Ａは非常に低輝度
である。従って、（011）面Ａがエミッターの先端面の
中心に来るように加工されたエミッター11を用いた場
合、エミッター11をその軸が光学軸と一致するようにイ
オンビーム装置に取り付けると非常に低い輝度しか得ら
れないので、第６図に示すように、エミッター11の取付
角度等を調整して１つの高輝度面（111）Ｂの中心軸を
イオンビーム装置の光学軸に一致させる試みが為され
た。
しかしながら、このようにしても充分に高輝度化を図
ることができなかった。というのは、高輝度面である
（111）面Ｂに着目してみると明らかなように、その（1
11）面Ｂのトップレイヤーを形成する原子の個数が多い
と第７図に示すイオン電流の分布図から明らかなように
その面Ｂの中心部付近の輝度が周面部の輝度に比較して
暗くなる。これは周辺部は電界が強いのに対してフラッ
ト面となる中央部の電界が弱いためである。ちなみに、
第８図はトップレイヤーの原子配列図である。
ることができなかった。というのは、高輝度面である
（111）面Ｂに着目してみると明らかなように、その（1
11）面Ｂのトップレイヤーを形成する原子の個数が多い
と第７図に示すイオン電流の分布図から明らかなように
その面Ｂの中心部付近の輝度が周面部の輝度に比較して
暗くなる。これは周辺部は電界が強いのに対してフラッ
ト面となる中央部の電界が弱いためである。ちなみに、
第８図はトップレイヤーの原子配列図である。
しかして、第６図に示すように高輝度面（111）面の
中心軸をイオンビーム装置の光学軸に一致させてもイオ
ンビームIBの高輝度部分ｂ、ｂがアパーチャー13に遮ぎ
られ、低輝度部分ａのみがアパーチャー13を通過して集
束されるので高輝度化が不充分となってしまうのであ
る。
中心軸をイオンビーム装置の光学軸に一致させてもイオ
ンビームIBの高輝度部分ｂ、ｂがアパーチャー13に遮ぎ
られ、低輝度部分ａのみがアパーチャー13を通過して集
束されるので高輝度化が不充分となってしまうのであ
る。
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもの
であり、より高輝度のイオンビームを得ることができる
ようにすることを目的とするものである。
であり、より高輝度のイオンビームを得ることができる
ようにすることを目的とするものである。
（E.問題点を解決するための手段） 本発明イオンビーム装置は上記問題点を解決するた
め、エミッター先端の高輝度面を構成する第１層目の原
子面がすべて、該高輝度面の中心からエッジまでの距離
が原子列にして２列以内になるような狭い面積内に形成
されるようにしたことを特徴とするものである。
め、エミッター先端の高輝度面を構成する第１層目の原
子面がすべて、該高輝度面の中心からエッジまでの距離
が原子列にして２列以内になるような狭い面積内に形成
されるようにしたことを特徴とするものである。
（F.作用） 本発明イオンビーム装置によれば、高輝度面から出射
されるイオンビームのほとんどを無駄なくアパーチャー
に通して集束して半導体ウエハ等のイオンビーム被照射
体への照射に供することができるので、高輝度のイオン
ビームを露光、エッチングその他に利用することができ
得る。
されるイオンビームのほとんどを無駄なくアパーチャー
に通して集束して半導体ウエハ等のイオンビーム被照射
体への照射に供することができるので、高輝度のイオン
ビームを露光、エッチングその他に利用することができ
得る。
（G.実施例）［第１図乃至第３図］ 以下、本発明イオンビーム装置を図示実施例に従って
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第１図は本発明イオンビーム装置に用いるエミッター
の先端面から放射されるイオンビームの放射パターンを
示す図である。
の先端面から放射されるイオンビームの放射パターンを
示す図である。
第１図は第５図で示したエミッター11を第６図に示す
と同じような状態、即ち、高輝度面（111）面Ｂの中心
軸がイオンビーム装置の光学軸に一致するようにエミッ
ター11を傾けた状態で、14KV程度の電圧（通常のイオン
ビームの照射を行うときの印加電圧は10.5KV程度）を印
加することによりタングステンＷ原子を蒸発させた後の
放射パターンを示すものである。
と同じような状態、即ち、高輝度面（111）面Ｂの中心
軸がイオンビーム装置の光学軸に一致するようにエミッ
ター11を傾けた状態で、14KV程度の電圧（通常のイオン
ビームの照射を行うときの印加電圧は10.5KV程度）を印
加することによりタングステンＷ原子を蒸発させた後の
放射パターンを示すものである。
電界蒸発前（即ち従来のもの）においてはエミッター
11の球面状先端面（曲率半径260Å）の高輝度面の一つ
である（111）面Ｂは第８図に示すような原子配列にな
っており、表面原子の数が数十個と多い。従って、トッ
プレイヤーのエッジと（111）面の中心との間の間隔が
原子列にして２列分よりも大きくなっている。このよう
な場合、イオンビームは第７図に示すように分布して
（111）面Ｂの中心部が暗くなってしまう。これは、換
言すれば、（111）面を構成する第１層目の原子面がア
パーチャーによって集束可能な範囲から大きく食み出し
ていたことを意味し、（111）面から放射されたイオン
ビームの多くが無駄になり強いビームを得ることは難し
い。
11の球面状先端面（曲率半径260Å）の高輝度面の一つ
である（111）面Ｂは第８図に示すような原子配列にな
っており、表面原子の数が数十個と多い。従って、トッ
プレイヤーのエッジと（111）面の中心との間の間隔が
原子列にして２列分よりも大きくなっている。このよう
な場合、イオンビームは第７図に示すように分布して
（111）面Ｂの中心部が暗くなってしまう。これは、換
言すれば、（111）面を構成する第１層目の原子面がア
パーチャーによって集束可能な範囲から大きく食み出し
ていたことを意味し、（111）面から放射されたイオン
ビームの多くが無駄になり強いビームを得ることは難し
い。
しかるに、上述したようにしてタングステンＷ原子を
高電界をかけて蒸発させようとするとトップレイヤーは
電界の強い周辺から原子がなくなり、トップレイヤーの
面積が次第に少くなる。その蒸発速度は数個／秒であ
る。そして、（111）面Ｂのトップレイヤーの原子配列
が例えば第２図に示すようになったとき（原子数が14程
度になったとき）にエミッター11に与えていた電圧を14
KVから10.5KV程度まで下げる。すると、第１図に示すよ
うな放射パターンを有するイオンビームを放射すること
のできるエミッター11が得られる。この図の２つある
（111）面Ｂ、Ｂのうちの高電界がかけられた方（その
図の左側の方）を見ると、ドーナツ状ではなく中心部が
完全に塗りつぶされた状態になっており、その（111）
面Ｂの中心部の電界強度が高くなりその部分の輝度が強
くなっていることが明らかである。従って、その（11
1）面Ｂの中心軸がイオンビーム装置の光学軸に一致す
るようにエミッター11をイオンビーム装置に取り付ける
と高輝度面を構成する第１層目の原子面から放射される
イオンビームのほとんどすべてが第３図に示すようにエ
ミッター11の中心軸に集って高輝度部分ｂとなりアパー
チャー13を通って収束され、半導体ウエハ等の被イオン
ビーム照射体に照射されるようにすることができる。従
って、従来よりも相当に高輝度のイオンビームを得るこ
とができる。
高電界をかけて蒸発させようとするとトップレイヤーは
電界の強い周辺から原子がなくなり、トップレイヤーの
面積が次第に少くなる。その蒸発速度は数個／秒であ
る。そして、（111）面Ｂのトップレイヤーの原子配列
が例えば第２図に示すようになったとき（原子数が14程
度になったとき）にエミッター11に与えていた電圧を14
KVから10.5KV程度まで下げる。すると、第１図に示すよ
うな放射パターンを有するイオンビームを放射すること
のできるエミッター11が得られる。この図の２つある
（111）面Ｂ、Ｂのうちの高電界がかけられた方（その
図の左側の方）を見ると、ドーナツ状ではなく中心部が
完全に塗りつぶされた状態になっており、その（111）
面Ｂの中心部の電界強度が高くなりその部分の輝度が強
くなっていることが明らかである。従って、その（11
1）面Ｂの中心軸がイオンビーム装置の光学軸に一致す
るようにエミッター11をイオンビーム装置に取り付ける
と高輝度面を構成する第１層目の原子面から放射される
イオンビームのほとんどすべてが第３図に示すようにエ
ミッター11の中心軸に集って高輝度部分ｂとなりアパー
チャー13を通って収束され、半導体ウエハ等の被イオン
ビーム照射体に照射されるようにすることができる。従
って、従来よりも相当に高輝度のイオンビームを得るこ
とができる。
具体的には、電界蒸発は具体的には高輝度面の中心軸
からトップレイヤーのエッジまでの距離が原子列にして
２列になる程度まで行うのである。
からトップレイヤーのエッジまでの距離が原子列にして
２列になる程度まで行うのである。
（H.発明の効果） 以上に述べたように、本発明イオンビーム装置は、エ
ミッター先端側に電界を形成するようにより気体イオン
源をイオン化するイオンビーム装置において、上記エミ
ッター先端の高輝度面を構成する第１層目の原子面がす
べて、該高輝度面の中心からエッジまでの距離が原子列
にして２列以内になるような狭い面積内に形成されてな
ることを特徴とする。
ミッター先端側に電界を形成するようにより気体イオン
源をイオン化するイオンビーム装置において、上記エミ
ッター先端の高輝度面を構成する第１層目の原子面がす
べて、該高輝度面の中心からエッジまでの距離が原子列
にして２列以内になるような狭い面積内に形成されてな
ることを特徴とする。
従って、本発明イオンビーム装置によれば、高輝度面
から出射されるイオンビームのほとんどを無駄なくアパ
ーチャーに通して集束して半導体ウエハ等のイオンビー
ム被照射体への照射に供することができ、高輝度のイオ
ンビームを露光、エッチングその他に利用することがで
き得る。
から出射されるイオンビームのほとんどを無駄なくアパ
ーチャーに通して集束して半導体ウエハ等のイオンビー
ム被照射体への照射に供することができ、高輝度のイオ
ンビームを露光、エッチングその他に利用することがで
き得る。
第１図乃至第３図は本発明イオンビーム装置の一つの実
施例を説明するためのもので、第１図はエミッターのイ
オンビームの放射パターンを示す、第２図は高輝度面の
トップレイヤーの原子配列図、第３図はビームとアパー
チャの関係を示す図、第４図はイオンビーム装置の概略
構成図、第５図は従来におけるエミッターから放射され
るイオンビームの放射パターンを示す図、第６図は従来
における高輝度面の選択を説明する図、第７図は高輝度
面からのイオン電流の分布図、第８図は従来における高
輝度面の原子配列図である。 符号の説明 11……エミッター、 13……アパーチャ、Ｂ……高輝度面。
施例を説明するためのもので、第１図はエミッターのイ
オンビームの放射パターンを示す、第２図は高輝度面の
トップレイヤーの原子配列図、第３図はビームとアパー
チャの関係を示す図、第４図はイオンビーム装置の概略
構成図、第５図は従来におけるエミッターから放射され
るイオンビームの放射パターンを示す図、第６図は従来
における高輝度面の選択を説明する図、第７図は高輝度
面からのイオン電流の分布図、第８図は従来における高
輝度面の原子配列図である。 符号の説明 11……エミッター、 13……アパーチャ、Ｂ……高輝度面。
Claims (1)
- 【請求項１】エミッター先端側に電界を形成することに
より気体イオン源をイオン化するイオンビーム装置にお
いて、 上記エミッター先端の高輝度面を構成する第１層目の原
子面がすべて、該高輝度面の中心からエッジまでの距離
が原子列にして２列以内になるような狭い面積内に形成
されてなる ことを特徴とするイオンビーム装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61189178A JPH0828190B2 (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | イオンビ−ム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61189178A JPH0828190B2 (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | イオンビ−ム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6345740A JPS6345740A (ja) | 1988-02-26 |
| JPH0828190B2 true JPH0828190B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=16236797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61189178A Expired - Fee Related JPH0828190B2 (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | イオンビ−ム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828190B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0726327B2 (ja) * | 1988-06-24 | 1995-03-22 | 住友ダウ株式会社 | カーペット裏打ち用接着剤組成物 |
| US7511279B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-03-31 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| US7495232B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-02-24 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| US7488952B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-02-10 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| US7511280B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-03-31 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| US7521693B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-04-21 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| US7518122B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-04-14 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| US7485873B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-02-03 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| US7601953B2 (en) | 2006-03-20 | 2009-10-13 | Alis Corporation | Systems and methods for a gas field ion microscope |
| US7368727B2 (en) | 2003-10-16 | 2008-05-06 | Alis Technology Corporation | Atomic level ion source and method of manufacture and operation |
| US7504639B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-03-17 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| WO2007067296A2 (en) | 2005-12-02 | 2007-06-14 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| JP5134439B2 (ja) * | 2008-05-30 | 2013-01-30 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオンビーム装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60119053A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-26 | Fujitsu Ltd | 高輝度イオンビ−ムの形成方法 |
-
1986
- 1986-08-12 JP JP61189178A patent/JPH0828190B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6345740A (ja) | 1988-02-26 |
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