JPS58137939A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
- Publication number
- JPS58137939A JPS58137939A JP2040582A JP2040582A JPS58137939A JP S58137939 A JPS58137939 A JP S58137939A JP 2040582 A JP2040582 A JP 2040582A JP 2040582 A JP2040582 A JP 2040582A JP S58137939 A JPS58137939 A JP S58137939A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- needle
- alloy
- ion source
- reservoir
- shaped member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (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】
本発明はイオン源に関し、特にイオン化される物質とし
て金属あるいは合金を使用したイオン源に関する。
て金属あるいは合金を使用したイオン源に関する。
金属イオン源によるイオンビーム露光はフォトレジスト
内でのイオンの拡散が電子ビームにょる露光と比較して
小さいことから、微細パターンの露光を行うことができ
る。又金属イオン等を細く絞って半導体ウェハ上の所望
微細領域に照射すれば、マスクレスのイオン注入が可能
である。従ってイオンによる微細加工は超ＬＳＩ製造の
将来技術として注目をされており、それに適した金属イ
オン源の研究が各方面で盛んに行われている。この種イ
オン源は通常イオン化すべき物質をリザーバ容器に入れ
、該リザーバ容器を直接あるいは間接的に加熱すること
によって該物質を加熱して液状とし、該液状物質を先端
の径が１μ−程度に鋭くされた針状部材の先端部に導き
、該先端部近傍に形成された強電界によってイオン化す
るようにしている。このようなイオン源は物質を加熱し
て液状としなければならず、従って融点の高い物質を単
体の状態ではイオン化物質として使用することができな
い。その結果、一般に合金の一点はその合金を構成する
物質単体の融点よりも低いことがら＾―点の物質のイオ
ンを得るためにはその物質を含む合金を上述したリザー
バに入れ、加熱して液状としている。例えば、融点が２
，０００℃以上の硼素（Ｂ）のイオンを得たい場合には
、白金（Ｐｔ ）との合金Ｐｔ −Ｂ （融点７９５℃
）を用い、該Ｐｔ−８を加熱して液状とし、強電界によ
ってＰｔイオンと８イオンとを発生させ、更に両イオン
の混合したイオンビームを直交する電界と磁界からなる
ウィーン型の質鏝分離器の如き分離器に導き、Ｂイオン
のみを得るようにしている。
内でのイオンの拡散が電子ビームにょる露光と比較して
小さいことから、微細パターンの露光を行うことができ
る。又金属イオン等を細く絞って半導体ウェハ上の所望
微細領域に照射すれば、マスクレスのイオン注入が可能
である。従ってイオンによる微細加工は超ＬＳＩ製造の
将来技術として注目をされており、それに適した金属イ
オン源の研究が各方面で盛んに行われている。この種イ
オン源は通常イオン化すべき物質をリザーバ容器に入れ
、該リザーバ容器を直接あるいは間接的に加熱すること
によって該物質を加熱して液状とし、該液状物質を先端
の径が１μ−程度に鋭くされた針状部材の先端部に導き
、該先端部近傍に形成された強電界によってイオン化す
るようにしている。このようなイオン源は物質を加熱し
て液状としなければならず、従って融点の高い物質を単
体の状態ではイオン化物質として使用することができな
い。その結果、一般に合金の一点はその合金を構成する
物質単体の融点よりも低いことがら＾―点の物質のイオ
ンを得るためにはその物質を含む合金を上述したリザー
バに入れ、加熱して液状としている。例えば、融点が２
，０００℃以上の硼素（Ｂ）のイオンを得たい場合には
、白金（Ｐｔ ）との合金Ｐｔ −Ｂ （融点７９５℃
）を用い、該Ｐｔ−８を加熱して液状とし、強電界によ
ってＰｔイオンと８イオンとを発生させ、更に両イオン
の混合したイオンビームを直交する電界と磁界からなる
ウィーン型の質鏝分離器の如き分離器に導き、Ｂイオン
のみを得るようにしている。
ところで、上述した合金を使用したイオン源において、
リザーバ容器としては通常タングステンあるいはタンタ
ルが用いられているが、該容器の表面部分は液状となっ
た合金と反応し、該合金に溶は込む。従って、得られる
イオンビームには余分な容器金属のイオンが含まれるこ
とになり、更に液状金属にタングステンが溶は込むこと
によって新たな合金が作られることになる。このタング
ステンが混入した新たな合金、例えばＰｔ−Ｂ−Ｗは融
点が高く、例えばＰｔ −８の融点４！度に加熱された
状態においては固化して塊を生じる。この塊はリザーバ
から針状部材先端部への液状金属の流れを悪くし、結果
としてイオンビームの発生が不安定となって使用不可能
となる。
リザーバ容器としては通常タングステンあるいはタンタ
ルが用いられているが、該容器の表面部分は液状となっ
た合金と反応し、該合金に溶は込む。従って、得られる
イオンビームには余分な容器金属のイオンが含まれるこ
とになり、更に液状金属にタングステンが溶は込むこと
によって新たな合金が作られることになる。このタング
ステンが混入した新たな合金、例えばＰｔ−Ｂ−Ｗは融
点が高く、例えばＰｔ −８の融点４！度に加熱された
状態においては固化して塊を生じる。この塊はリザーバ
から針状部材先端部への液状金属の流れを悪くし、結果
としてイオンビームの発生が不安定となって使用不可能
となる。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、長時間に
わたって安定したイオンビームを発生し得る金属あるい
は合金を使用したイオン源を提供することを目的とする
。
わたって安定したイオンビームを発生し得る金属あるい
は合金を使用したイオン源を提供することを目的とする
。
本発明に基づくイオン源は、容器内の液状の被イオン化
物質をその先端部に強電界が形成された針状部材の該先
端部に供給してイオン化するようにしたイオン源におい
て、該容器の少くとも表面部分を耐熱性を有し、更に液
状物質と反応しな（為絶縁物によって形成したことを特
徴とする。
物質をその先端部に強電界が形成された針状部材の該先
端部に供給してイオン化するようにしたイオン源におい
て、該容器の少くとも表面部分を耐熱性を有し、更に液
状物質と反応しな（為絶縁物によって形成したことを特
徴とする。
以下本発明の一実施例を添付図面に基づき詳３本する。
第１図は本発明の一実施例であるイオン源の断面図を示
しており、第２図は第１図にお＆するＡ−Ａ′断面図で
ある。図中１は内部に合金、例えばＰｔ−８２が入れら
れたリザーバであり、該１ノザーバ１はセラミックによ
って形成されている。該リザーバ１はタンタルの如き変
形し易（′Ｓ２枚の金属板３，４によって挾まれて支持
されており、該２枚の金属板３．４の夫々の端部は互い
に合せられ、スポット溶接されている。該リザーバ１の
底部には細孔５が設けられており、該細孔５を貫通して
白金−の針状部材６が配置される。該針状部材６の一端
は該金属板に例えばスポット溶接によって固着されてお
り、針状の他端は引き出し電極７に対向して配置されて
いるが、謀計状の先端部は予めエツチング等の方法によ
ってその径が１μ儂程度に尖鋭にされている。該金属板
３．４にはタングステン製のフィラメント８，９の一端
がスポット溶接されており、該フィラメント８．９の他
端は夫々碍子１０によって固定されているステム１１，
１２に溶接されている。該金属板３．４及びフィラメン
ト８．９の表面にはセラミックコーティング１３が施さ
れている。なお、図示していないが該ステム１１．１２
は引き出し電圧電源及び加速電源に接続されることから
、該針状部材６と引き出し電極７との間には５ＫＶ乃至
１０に■の引き出し電圧が印加され、該針状部材６と接
地電位の陰極１４との間には２０ＫＶ乃至１００ＫＶの
加速電圧が印加され、該針状部材６の先端部には強電界
が印加される。
しており、第２図は第１図にお＆するＡ−Ａ′断面図で
ある。図中１は内部に合金、例えばＰｔ−８２が入れら
れたリザーバであり、該１ノザーバ１はセラミックによ
って形成されている。該リザーバ１はタンタルの如き変
形し易（′Ｓ２枚の金属板３，４によって挾まれて支持
されており、該２枚の金属板３．４の夫々の端部は互い
に合せられ、スポット溶接されている。該リザーバ１の
底部には細孔５が設けられており、該細孔５を貫通して
白金−の針状部材６が配置される。該針状部材６の一端
は該金属板に例えばスポット溶接によって固着されてお
り、針状の他端は引き出し電極７に対向して配置されて
いるが、謀計状の先端部は予めエツチング等の方法によ
ってその径が１μ儂程度に尖鋭にされている。該金属板
３．４にはタングステン製のフィラメント８，９の一端
がスポット溶接されており、該フィラメント８．９の他
端は夫々碍子１０によって固定されているステム１１，
１２に溶接されている。該金属板３．４及びフィラメン
ト８．９の表面にはセラミックコーティング１３が施さ
れている。なお、図示していないが該ステム１１．１２
は引き出し電圧電源及び加速電源に接続されることから
、該針状部材６と引き出し電極７との間には５ＫＶ乃至
１０に■の引き出し電圧が印加され、該針状部材６と接
地電位の陰極１４との間には２０ＫＶ乃至１００ＫＶの
加速電圧が印加され、該針状部材６の先端部には強電界
が印加される。
上述した如き構成において、ステム１１と１２との園に
は加熱電源（図示せず）力＼ら加熱電流が供給され、そ
の結果タングステンフィラメント８゜９は加熱される。
は加熱電源（図示せず）力＼ら加熱電流が供給され、そ
の結果タングステンフィラメント８゜９は加熱される。
該フィラメントの加熱に伴（為、伝導熱によってリザー
バ１内部の合金２は加熱され、該合金（ｐｔ−８）の融
点以上に加熱されると合金は液状となる。該リザーバ１
内部で液状となった合金は針状部ｖｉ６先端部の強電界
によってリザーバ１底部の細孔５を通り、針状部材先端
部にまで引出される。該先端部の液状合金各よ強電界に
よってテーラ−の円錐（Ｔａｌｏｒ Ｃｏｎｅ ）と
称される円錐突起を形成する。この円錐突起の先端部の
径は０．０３μ■程度と極めて細く、従ってその先端部
近傍には著しく電界が集中することになる。該先端部の
合金はこの強電界によって電界蒸発し、イオン化され、
ＰｔイオンとＢイオンとが発生し陰極１４によって加速
される。該加速されたイオンは該陰極１３の下部に起重
された、例えばウィーン型の質量分離器（図示せず）に
導かれてＢイオンのみが選別され、イオン注入等のため
に使用される。
バ１内部の合金２は加熱され、該合金（ｐｔ−８）の融
点以上に加熱されると合金は液状となる。該リザーバ１
内部で液状となった合金は針状部ｖｉ６先端部の強電界
によってリザーバ１底部の細孔５を通り、針状部材先端
部にまで引出される。該先端部の液状合金各よ強電界に
よってテーラ−の円錐（Ｔａｌｏｒ Ｃｏｎｅ ）と
称される円錐突起を形成する。この円錐突起の先端部の
径は０．０３μ■程度と極めて細く、従ってその先端部
近傍には著しく電界が集中することになる。該先端部の
合金はこの強電界によって電界蒸発し、イオン化され、
ＰｔイオンとＢイオンとが発生し陰極１４によって加速
される。該加速されたイオンは該陰極１３の下部に起重
された、例えばウィーン型の質量分離器（図示せず）に
導かれてＢイオンのみが選別され、イオン注入等のため
に使用される。
このようなイオン源はイオンの発生部の径が針状部材６
の先端部の合金による円錐突起先端の径に略等しいこと
から極めて細く収束することができると共に、該円錐突
起先端近傍には強電界が形成されるため、高輝度のイオ
ンビームを得ることができ、超ＬＳＩ製造過程のイオン
ビーム露光。
の先端部の合金による円錐突起先端の径に略等しいこと
から極めて細く収束することができると共に、該円錐突
起先端近傍には強電界が形成されるため、高輝度のイオ
ンビームを得ることができ、超ＬＳＩ製造過程のイオン
ビーム露光。
イオン注入等の処理工程に使用して好適である。
ここで、上述した実施例においては、針状部材６として
白金を使用しているため、該白金が基となっている共晶
合金Ｐｔ−８が液状となっても、該部材表面の白金は該
液状合金に溶けることはない。
白金を使用しているため、該白金が基となっている共晶
合金Ｐｔ−８が液状となっても、該部材表面の白金は該
液状合金に溶けることはない。
従って液状合金の構成比は長時間の使用によっても変化
せず、加熱温度が一定温度以上である限り、合金は固化
することなく安定に針状部材６先端に供給される。尚こ
の実施例では合金として白金と硼素との共晶合金を使用
し、針状部材として白金を用いたが、他の組み合せ、例
えば合金として金とシリコンとの共晶合金（Ａｕ −８
ｉ ）を使用し、針状部材として金を使用しても良く、
又他の合金、例えばｐａ−１−Ｂ−Ａｓも使用目的に応
じて用いることができる。
せず、加熱温度が一定温度以上である限り、合金は固化
することなく安定に針状部材６先端に供給される。尚こ
の実施例では合金として白金と硼素との共晶合金を使用
し、針状部材として白金を用いたが、他の組み合せ、例
えば合金として金とシリコンとの共晶合金（Ａｕ −８
ｉ ）を使用し、針状部材として金を使用しても良く、
又他の合金、例えばｐａ−１−Ｂ−Ａｓも使用目的に応
じて用いることができる。
更に上述した実施例ではリザーバ１の材料として絶縁物
であるセラミックを用いていることから、リザーバ材料
と液状合金とが反応し、該材料が合金中に溶は込むこと
はなく、余分なイオンが発生することはない。又従来の
如く、容器材料が合金に溶は込むことによって斬たな合
金が作られることはなく、長時間の使用によっても液状
合金の構成比は変化せず、従って長寿命のイオン源が提
供される。
であるセラミックを用いていることから、リザーバ材料
と液状合金とが反応し、該材料が合金中に溶は込むこと
はなく、余分なイオンが発生することはない。又従来の
如く、容器材料が合金に溶は込むことによって斬たな合
金が作られることはなく、長時間の使用によっても液状
合金の構成比は変化せず、従って長寿命のイオン源が提
供される。
又タングステンフィラメント８，９の表面にはセラミッ
クコーティングが施されているので、該フィラメント部
分にまで熱拡散によって到達した液状合金と該タングス
テンフィラメントとが反応してタングステンが合金に溶
は込み、その結果フィラメントの径が細くなり、その部
分がより加熱されて断線する如き恐れは無い。又金属板
３．４もセラミックコーティングされているので、金属
板林料が液状合金に溶は込むことは防止される。
クコーティングが施されているので、該フィラメント部
分にまで熱拡散によって到達した液状合金と該タングス
テンフィラメントとが反応してタングステンが合金に溶
は込み、その結果フィラメントの径が細くなり、その部
分がより加熱されて断線する如き恐れは無い。又金属板
３．４もセラミックコーティングされているので、金属
板林料が液状合金に溶は込むことは防止される。
以上詳述した如く、本発明に基づくイオン源＆よ長時間
に渡って安定したイオンビームを発生し得るものである
。尚本発明は上述した実施例に限定されることなく幾多
の変形が可能である。例えＧｆ 。
に渡って安定したイオンビームを発生し得るものである
。尚本発明は上述した実施例に限定されることなく幾多
の変形が可能である。例えＧｆ 。
リザーバ容器全体をセラミックによって形成したが、容
器基材としてタングステン等を用（１、該基材表面にセ
ラミックコーティングを施すようにしても良い。又容器
表面の材料はセラミックに限定されず、他の高温の液状
の金属あるいは合金と反応しない絶縁物、例えば石英ガ
ラスある（Ｘは石英ガラスを主成分とする材料であって
も良し１゜更に加熱手段としてリザーバの周囲にヒータ
を巻回し、該ヒータからの輻射熱によってリザー１＜更
にｔよイオン化される合金を固接的に加熱するようにし
ても良い。
器基材としてタングステン等を用（１、該基材表面にセ
ラミックコーティングを施すようにしても良い。又容器
表面の材料はセラミックに限定されず、他の高温の液状
の金属あるいは合金と反応しない絶縁物、例えば石英ガ
ラスある（Ｘは石英ガラスを主成分とする材料であって
も良し１゜更に加熱手段としてリザーバの周囲にヒータ
を巻回し、該ヒータからの輻射熱によってリザー１＜更
にｔよイオン化される合金を固接的に加熱するようにし
ても良い。
第１図は本発明の一実施例であるイオン源の断面図であ
り、第２図は第１図のＡ−Ａ′断面図である。 １：リザーバ、２：合金、３．４：金属板、５：細孔、
６：針状部材、７：引き出し電極、８．９フイラメント
、１０：碍子、１１，１２：ステム、１３：セラミック
コーティング、１４：陰極特許出願人 日本電子株式会社 代表者 加勢 忠雄
り、第２図は第１図のＡ−Ａ′断面図である。 １：リザーバ、２：合金、３．４：金属板、５：細孔、
６：針状部材、７：引き出し電極、８．９フイラメント
、１０：碍子、１１，１２：ステム、１３：セラミック
コーティング、１４：陰極特許出願人 日本電子株式会社 代表者 加勢 忠雄
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、容器内の液状の被イオン化物質をその先端部に強電
界が形成された針状部材の該先端部に供給してイオン化
するようにしたイオン源において、該容器の少べとも表
面部分を耐熱性を有し、更に液状物質と反応しない絶縁
物によって形成したことを特徴とするイオン源。 ２、前記絶縁物はセラミックである特許請求の範囲第１
項記載のイオン源。 ３、前記絶縁物は石英ガラスである特許請求の範囲第１
項記載のイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2040582A JPS58137939A (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2040582A JPS58137939A (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58137939A true JPS58137939A (ja) | 1983-08-16 |
Family
ID=12026111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2040582A Pending JPS58137939A (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58137939A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633468A (en) * | 1979-08-23 | 1981-04-03 | Atomic Energy Authority Uk | Spray generating source of fine droplet and ion of liquid material |
-
1982
- 1982-02-10 JP JP2040582A patent/JPS58137939A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633468A (en) * | 1979-08-23 | 1981-04-03 | Atomic Energy Authority Uk | Spray generating source of fine droplet and ion of liquid material |
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