JPS58135557A - イオンビ−ム発生方法及び装置 - Google Patents
イオンビ−ム発生方法及び装置Info
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- JPS58135557A JPS58135557A JP1654982A JP1654982A JPS58135557A JP S58135557 A JPS58135557 A JP S58135557A JP 1654982 A JP1654982 A JP 1654982A JP 1654982 A JP1654982 A JP 1654982A JP S58135557 A JPS58135557 A JP S58135557A
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- Japan
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- tip
- needle
- electric field
- ion beam
- reservoir
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/26—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
-
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (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】
本発明は液体物質をイオン化すると共に、ガスをイオン
化するイオンビーム発生ｈ７１及び装置に関する。
化するイオンビーム発生ｈ７１及び装置に関する。
ガリウム等の金属イオンによるイオンビーム露光がレジ
スト内でのイオンの拡散が電子ビーｔ１による露光に比
較して小さいことから、サブミクロンパターン製作用の
露光として注目されており、その為各方面において金属
イオン源の研究が進められている。このイオン源は針状
部材の針状先端部に液状金属を供給し、更に該先端部近
傍に強電界を形成し、該先端部から金属イオンを発生さ
せるようにしている。又半導体デバイスの製造過程にお
いてはガスイオン源によってアルゴン等の不活性ガスを
イオン化し、該イオンによってウェハ等の表面をエツチ
ングすることも行なわれＣいる。
スト内でのイオンの拡散が電子ビーｔ１による露光に比
較して小さいことから、サブミクロンパターン製作用の
露光として注目されており、その為各方面において金属
イオン源の研究が進められている。このイオン源は針状
部材の針状先端部に液状金属を供給し、更に該先端部近
傍に強電界を形成し、該先端部から金属イオンを発生さ
せるようにしている。又半導体デバイスの製造過程にお
いてはガスイオン源によってアルゴン等の不活性ガスを
イオン化し、該イオンによってウェハ等の表面をエツチ
ングすることも行なわれＣいる。
このガスイオン源はＣ１状部材の釘状先端部近傍に強電
界を形成すると共にイオン化ガスを供給し、該強電界に
よってガスをイオン化するようにしている。
界を形成すると共にイオン化ガスを供給し、該強電界に
よってガスをイオン化するようにしている。
さて超ＬＳＩ等の半導体デバイスの製造過程で、イオン
ビーム露光、イオン注入、イオンエツチング等を行う場
合には、使用する高輝度のイオンビームを極めて細く収
束し、微細なイオンビームによってそれらの処理を行い
得ることが、デバイスの集積度を＾める上で重要である
。イオンビームの輝度を高め、それを細く収束するため
には上述した金属イオン源においては針状先端部表面の
液状金属が形成する円錐突起部の径を小さくすること、
又ガスイオン源においては針状部材の針状先端部の径を
小さくすることが必要である。しかしながら該針状部材
の加工精度には限界がありその先端部の径は約１μ禦程
度であり、それ以上小さくすることは困難である。した
途って、たとえば従来のガスイオン源においては高輝度
のイオンビームを発生させることはできず、又そのビー
ムを十分に細く収束することはできない。
ビーム露光、イオン注入、イオンエツチング等を行う場
合には、使用する高輝度のイオンビームを極めて細く収
束し、微細なイオンビームによってそれらの処理を行い
得ることが、デバイスの集積度を＾める上で重要である
。イオンビームの輝度を高め、それを細く収束するため
には上述した金属イオン源においては針状先端部表面の
液状金属が形成する円錐突起部の径を小さくすること、
又ガスイオン源においては針状部材の針状先端部の径を
小さくすることが必要である。しかしながら該針状部材
の加工精度には限界がありその先端部の径は約１μ禦程
度であり、それ以上小さくすることは困難である。した
途って、たとえば従来のガスイオン源においては高輝度
のイオンビームを発生させることはできず、又そのビー
ムを十分に細く収束することはできない。
本発明は十分に細く収束することができる高輝度イオン
ビームを発生することが可能なイオンビーム発Ｉ＋７１
及び装置を提供することを目的とし、更に１台の装置に
よって液体金属とガスイオンビームとを発生することが
できるイオンビーム発生方法及び装置を提供することを
目的とする。
ビームを発生することが可能なイオンビーム発Ｉ＋７１
及び装置を提供することを目的とし、更に１台の装置に
よって液体金属とガスイオンビームとを発生することが
できるイオンビーム発生方法及び装置を提供することを
目的とする。
本発明に基づくイオンビー・ム発生方法は針状部材の先
端部に液状物質を供給し、該先端部近傍に高電界を形成
して該先端部において液状物質による尖鋭な円錐突起を
生ぜしめ、その後該先端部近傍に高電界を形成した状態
で該針状部材を冷却して該先端部の液状物質を固化せし
め、該先端部に供給されるイオン化ガスをイオン化する
ようにした点に特徴を有している。
端部に液状物質を供給し、該先端部近傍に高電界を形成
して該先端部において液状物質による尖鋭な円錐突起を
生ぜしめ、その後該先端部近傍に高電界を形成した状態
で該針状部材を冷却して該先端部の液状物質を固化せし
め、該先端部に供給されるイオン化ガスをイオン化する
ようにした点に特徴を有している。
又本発明に基づくイオンビーム発生装置はイオン化すべ
き物質を貯蔵するリザーバ部と、リザ一部から液状物質
が供給される針状先端部を有した針状部材と、該針状先
端部に強電界を形成するための手段と、該リザーバ部あ
るいは該針状部材に熱的に接続され、該液状物質を冷却
するための冷却手段と、該針状先端部近傍にイオン化す
べきガスを供給するための手段とより成る。
き物質を貯蔵するリザーバ部と、リザ一部から液状物質
が供給される針状先端部を有した針状部材と、該針状先
端部に強電界を形成するための手段と、該リザーバ部あ
るいは該針状部材に熱的に接続され、該液状物質を冷却
するための冷却手段と、該針状先端部近傍にイオン化す
べきガスを供給するための手段とより成る。
以下本発明の一実施例を添付図面に基づき詳述する。
第１図は本発明に基づくイオンビーム発生装置を示して
おり、１は底部に細孔２が設けられたタンタル等の金属
で形成されたリザーバであり、該リザーバ１内部には液
状金属２例えばガリウム３が入れられている。該リザー
バ底部の細孔２を貫通してタングステン製の針状部材４
が配置されているが、咳針状部材４の一端は該リザーバ
１の内面に例えばスポット溶接によって固着されており
、電解研磨によって針状にされた他端は引き出し電極５
に対向して配置される。該リザーバ１の周囲には加熱ヒ
ータ６が巻回されており、該加熱ヒータ６にはイオン化
室７外部の加熱電ｍ（図示せず）から加熱電流が供給さ
れ得る。該リザーバ１はリザーバ支持部材８にネジ止め
されて固定され、又該支持部材８は導電性支柱９にネジ
止めされている。該支柱９はイオン化室７の上部に配置
された絶縁物製の冷却槽１０に固着されており、該冷却
槽には例えば液体窒素の如き冷媒１１が供給され得る。
おり、１は底部に細孔２が設けられたタンタル等の金属
で形成されたリザーバであり、該リザーバ１内部には液
状金属２例えばガリウム３が入れられている。該リザー
バ底部の細孔２を貫通してタングステン製の針状部材４
が配置されているが、咳針状部材４の一端は該リザーバ
１の内面に例えばスポット溶接によって固着されており
、電解研磨によって針状にされた他端は引き出し電極５
に対向して配置される。該リザーバ１の周囲には加熱ヒ
ータ６が巻回されており、該加熱ヒータ６にはイオン化
室７外部の加熱電ｍ（図示せず）から加熱電流が供給さ
れ得る。該リザーバ１はリザーバ支持部材８にネジ止め
されて固定され、又該支持部材８は導電性支柱９にネジ
止めされている。該支柱９はイオン化室７の上部に配置
された絶縁物製の冷却槽１０に固着されており、該冷却
槽には例えば液体窒素の如き冷媒１１が供給され得る。
該イオン化室７内には更にはガス導入管１２が配置され
ており、該ガス導入管１２は冷却槽１０内を貫通し、弁
１３を介して例えばアルゴンガスが封入されたガスボン
ベ１４に接続されている。該イオン化室７内のガス導入
管１２は例えばステンレス等の導電性物質で形成され、
冷却槽１０内等の他の部分における導入管は例えばテフ
ロンによって形成されている。肖りサーバ１．針状部材
４．ヒータ６、イオン化室内のガス導入管１２等には接
地電位の陰極１５に対し、２０ＫＶ乃至１００ＫＶの高
電圧が外部電源（口糸せず）から印加され、又リザーバ
１．針状部材４等と引き出し電極５との間には５ＫＶ乃
至１０ＫＶの引き出し電圧が印加される。
ており、該ガス導入管１２は冷却槽１０内を貫通し、弁
１３を介して例えばアルゴンガスが封入されたガスボン
ベ１４に接続されている。該イオン化室７内のガス導入
管１２は例えばステンレス等の導電性物質で形成され、
冷却槽１０内等の他の部分における導入管は例えばテフ
ロンによって形成されている。肖りサーバ１．針状部材
４．ヒータ６、イオン化室内のガス導入管１２等には接
地電位の陰極１５に対し、２０ＫＶ乃至１００ＫＶの高
電圧が外部電源（口糸せず）から印加され、又リザーバ
１．針状部材４等と引き出し電極５との間には５ＫＶ乃
至１０ＫＶの引き出し電圧が印加される。
上述した如き構成の装置において、液体金属イオンを発
生させる場合、弁１３が閉じられてガスボンベ１４から
イオン化室７内へのガスの供給が停止した状態で該イオ
ン化室７内は任意の真空ポンプによって例えば１０’Ｔ
ｏｒｒ程度の高真空にされるが、この時冷却槽１０内に
は冷媒は供給されていない。このような状態で針状部材
４と引き出し電極５との商に電圧を印加すると、該針状
部材４の針状先端部には電界が集中する。その結果リザ
ーバ１内部のガリウム３は該強電界によっＣ底部の細孔
２を通り、針状部材４先端部にまで引出される。第２図
は針状部材４の先端部を示しており。該先端部のガリウ
ム３は強電界によってテーラ−の円錐（Ｔａｙｌｏｒ
Ｃｏｎｅ ）と称される円錐突起１６を形成する。この
円錐突起１６先端の径は該針状部材４の先端部の径が約
１μｍであるのに対し０．０３μ−程度と極めて尖鋭と
なっているため、この先端には更に電界が集中する。従
って先端部のガリウムは電界蒸発し、イオン化されガリ
ウムイオンとなって引出され、陰極１５によって加速さ
れる。このようにして発生されたイオンビームは非常に
輝度が高いがガリウムの温度がある温度に保持されてい
ないと安定なイオンビームの発１が困難となる。すなわ
ら、ガリウムの温度が低いと、針状部材４の表面を先端
部に向けて移送される通路の移送抵抗が轟くなり、先端
部より電界蒸発に供されるガリウムの流れが不安定。
生させる場合、弁１３が閉じられてガスボンベ１４から
イオン化室７内へのガスの供給が停止した状態で該イオ
ン化室７内は任意の真空ポンプによって例えば１０’Ｔ
ｏｒｒ程度の高真空にされるが、この時冷却槽１０内に
は冷媒は供給されていない。このような状態で針状部材
４と引き出し電極５との商に電圧を印加すると、該針状
部材４の針状先端部には電界が集中する。その結果リザ
ーバ１内部のガリウム３は該強電界によっＣ底部の細孔
２を通り、針状部材４先端部にまで引出される。第２図
は針状部材４の先端部を示しており。該先端部のガリウ
ム３は強電界によってテーラ−の円錐（Ｔａｙｌｏｒ
Ｃｏｎｅ ）と称される円錐突起１６を形成する。この
円錐突起１６先端の径は該針状部材４の先端部の径が約
１μｍであるのに対し０．０３μ−程度と極めて尖鋭と
なっているため、この先端には更に電界が集中する。従
って先端部のガリウムは電界蒸発し、イオン化されガリ
ウムイオンとなって引出され、陰極１５によって加速さ
れる。このようにして発生されたイオンビームは非常に
輝度が高いがガリウムの温度がある温度に保持されてい
ないと安定なイオンビームの発１が困難となる。すなわ
ら、ガリウムの温度が低いと、針状部材４の表面を先端
部に向けて移送される通路の移送抵抗が轟くなり、先端
部より電界蒸発に供されるガリウムの流れが不安定。
不連続となり、結果としてイオンビームの不安定性を招
くことになる。このため本実施例においては、リザーバ
１周囲に巻回されたヒータ６を加熱し、輻射熱によって
間接的にリザーバ１、針状部材４、ガリウム３を加熱し
、安定に連続してリザーバ内のガリウムが針状部材の先
端部に移送されるようにしている。
くことになる。このため本実施例においては、リザーバ
１周囲に巻回されたヒータ６を加熱し、輻射熱によって
間接的にリザーバ１、針状部材４、ガリウム３を加熱し
、安定に連続してリザーバ内のガリウムが針状部材の先
端部に移送されるようにしている。
次に上述した金属イオンビームの発生に代え、アルゴン
ガスのイオンビームを発生させる場合、まず加熱ヒータ
６への加熱電流の供給が停止され更に冷却槽１０に冷媒
１１が供給される。この時針状部材４と引き出し電極５
との間には継続して高電圧が印加されており、針状部材
４先端部の液体金属の形状も第２図に示すように円錐状
に維持される。該リザーバ１内部、更には針状部材４表
面上の液状ガリウムは該冷媒の供給により支杆９゜支持
部材８．リザーバ１等を介して徐々に冷却され、ガリウ
ムの融点（約３０℃）以下となると固化する。該針状部
材４先端部のガリウムは第２図に示した円錐状の形状を
略維持したまま固化するため、その先端の径は略０．０
３μ像に維持され、依然としてその先端近傍には強電界
が形成されている。この状態で弁１３を開き、ガスボン
ベ１４からアルゴンガスをイオン化室７内に導入すれば
、該ガスは強電界によってイオン化され、更に加速され
てアルゴンイオンビームが得られる。
ガスのイオンビームを発生させる場合、まず加熱ヒータ
６への加熱電流の供給が停止され更に冷却槽１０に冷媒
１１が供給される。この時針状部材４と引き出し電極５
との間には継続して高電圧が印加されており、針状部材
４先端部の液体金属の形状も第２図に示すように円錐状
に維持される。該リザーバ１内部、更には針状部材４表
面上の液状ガリウムは該冷媒の供給により支杆９゜支持
部材８．リザーバ１等を介して徐々に冷却され、ガリウ
ムの融点（約３０℃）以下となると固化する。該針状部
材４先端部のガリウムは第２図に示した円錐状の形状を
略維持したまま固化するため、その先端の径は略０．０
３μ像に維持され、依然としてその先端近傍には強電界
が形成されている。この状態で弁１３を開き、ガスボン
ベ１４からアルゴンガスをイオン化室７内に導入すれば
、該ガスは強電界によってイオン化され、更に加速され
てアルゴンイオンビームが得られる。
このように上述した実施例では微小径の先端部から金属
イオンビームを発生させることができると共に、液状の
金属によって尖鋭な突起を形成し、この形状を維持しな
がら該液状金属を固化せしめ、この状態でガスを供給す
ることにによってガスイオンビームを発生させるように
しているため、ガスイオンビームの発生部の径をも著し
く小さくすることができる。従って、いずれのイオンビ
ームも輝度が＾く、又十分に細く収束することができ、
超ＬＳ［等のデバイス製造過程において使用すれば、イ
の集積度を高めることができる。更に１台の装置によっ
て金属イオンビームとガスイオンビームを発生させるこ
とができ、イオンビーム露光。
イオンビームを発生させることができると共に、液状の
金属によって尖鋭な突起を形成し、この形状を維持しな
がら該液状金属を固化せしめ、この状態でガスを供給す
ることにによってガスイオンビームを発生させるように
しているため、ガスイオンビームの発生部の径をも著し
く小さくすることができる。従って、いずれのイオンビ
ームも輝度が＾く、又十分に細く収束することができ、
超ＬＳ［等のデバイス製造過程において使用すれば、イ
の集積度を高めることができる。更に１台の装置によっ
て金属イオンビームとガスイオンビームを発生させるこ
とができ、イオンビーム露光。
イオン注入、イオンエツチング等を１台の装置で（１な
うことができる等の効架も併せて有するものである。更
にガスイオンビーム発生装置として【ま液状の金属が固
化した微小径のイオンビーム発生部が放電等の理由によ
って破壊されたとしても、再び加熱、冷却の工程を行う
ことによってその再生を簡単に行うことができる。尚上
述した実施例ではイオン種としてガリウムとアルゴンを
用いたが、セシウム等の金属あるいは金属化合物、合金
および窒素あるいは酸素等のガスを用いても良（１゜又
冷媒として液体窒素を用いたが、この理由はイオンビー
ムの輝度がガス分子の温度に依存し、該分子の温度を低
くするほど輝度を上げることができるためであり、その
必要がない場合には冷媒として冷却水を用いても良い。
うことができる等の効架も併せて有するものである。更
にガスイオンビーム発生装置として【ま液状の金属が固
化した微小径のイオンビーム発生部が放電等の理由によ
って破壊されたとしても、再び加熱、冷却の工程を行う
ことによってその再生を簡単に行うことができる。尚上
述した実施例ではイオン種としてガリウムとアルゴンを
用いたが、セシウム等の金属あるいは金属化合物、合金
および窒素あるいは酸素等のガスを用いても良（１゜又
冷媒として液体窒素を用いたが、この理由はイオンビー
ムの輝度がガス分子の温度に依存し、該分子の温度を低
くするほど輝度を上げることができるためであり、その
必要がない場合には冷媒として冷却水を用いても良い。
更に液体金属をイオン化する際に該金属を加熱するよう
にしたが、この加熱は本発明にとって必須の要件ではな
く、又ガスのイオン化室への供給は金属が液状である時
点であっても良い。
にしたが、この加熱は本発明にとって必須の要件ではな
く、又ガスのイオン化室への供給は金属が液状である時
点であっても良い。
以上詳述した如く本発明により十分に細く収束づること
ができる高ｌｌｉ度のイオンビームを発生することがで
きる。
ができる高ｌｌｉ度のイオンビームを発生することがで
きる。
第１図は本発明の一実施例であるイオンビーム発生装置
を示す図、第２図は第１図の装置に用いた針状部材の先
端部を示す図である。 １：リザーバ、２：ＩＩ孔、３：ガリウム、４：針状部
材、５：引き出し電極、６：加熱ヒータ、Ｊ：イオン化
室、８：支持部材、９：支柱、１０：冷却槽、１１：冷
媒、１２：ガス導入管、１３：弁、１４：ガスボンベ、
１５：陰極。 特豹出願人 日本電子株式会社 代表者 加勢 忠雄 −Ｉ′１図 ン ／ ４−一一／１
を示す図、第２図は第１図の装置に用いた針状部材の先
端部を示す図である。 １：リザーバ、２：ＩＩ孔、３：ガリウム、４：針状部
材、５：引き出し電極、６：加熱ヒータ、Ｊ：イオン化
室、８：支持部材、９：支柱、１０：冷却槽、１１：冷
媒、１２：ガス導入管、１３：弁、１４：ガスボンベ、
１５：陰極。 特豹出願人 日本電子株式会社 代表者 加勢 忠雄 −Ｉ′１図 ン ／ ４−一一／１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、針状部材の先端部に液状物質、を供給し、該先端部
近傍に高電界を形成して該先端部において液状物質によ
る尖鋭な円錐突起を住ぜしめ、その後該先端部近傍に高
電界を形成した状態で該針状部材を冷却して該先端部の
液状物質を固化せしめ、該先端部に供給されるイオン化
ガスをイオン化するようにしたイオンビーム発生方払。 ２、イオン化すべき物質を貯蔵するリザーバ部と、リザ
ーバ部から液状物質が供給される針状先端部をｈした針
状部材と、該針状先端部に強電界を形成するための手段
と、該リザーバ部あるいは該針状部材に熱的に接続され
、該液状物質を冷却するための冷却手段と、該針状先端
部近傍にイオン化４べきガスを供給するための手段とよ
り成るイオンビーム発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1654982A JPS58135557A (ja) | 1982-02-04 | 1982-02-04 | イオンビ−ム発生方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1654982A JPS58135557A (ja) | 1982-02-04 | 1982-02-04 | イオンビ−ム発生方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58135557A true JPS58135557A (ja) | 1983-08-12 |
Family
ID=11919349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1654982A Pending JPS58135557A (ja) | 1982-02-04 | 1982-02-04 | イオンビ−ム発生方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58135557A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60200449A (ja) * | 1984-03-26 | 1985-10-09 | Hitachi Ltd | イオンビ−ムによるプロセス方法と装置 |
| JPS6132940A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-15 | Hitachi Ltd | 液体金属イオン源 |
| US4766773A (en) * | 1985-08-31 | 1988-08-30 | Mazda Motor Corporation | Gear type transmission unit |
| JPH01296552A (ja) * | 1988-05-24 | 1989-11-29 | Hitachi Ltd | イオンおよび電子ビーム複合装置 |
| FR2993392A1 (fr) * | 2012-07-13 | 2014-01-17 | Centre Nat Rech Scient | Procede de fabrication de source d'ions |
-
1982
- 1982-02-04 JP JP1654982A patent/JPS58135557A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60200449A (ja) * | 1984-03-26 | 1985-10-09 | Hitachi Ltd | イオンビ−ムによるプロセス方法と装置 |
| JPS6132940A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-15 | Hitachi Ltd | 液体金属イオン源 |
| US4766773A (en) * | 1985-08-31 | 1988-08-30 | Mazda Motor Corporation | Gear type transmission unit |
| JPH01296552A (ja) * | 1988-05-24 | 1989-11-29 | Hitachi Ltd | イオンおよび電子ビーム複合装置 |
| FR2993392A1 (fr) * | 2012-07-13 | 2014-01-17 | Centre Nat Rech Scient | Procede de fabrication de source d'ions |
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