JPS58137942A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
- Publication number
- JPS58137942A JPS58137942A JP2040882A JP2040882A JPS58137942A JP S58137942 A JPS58137942 A JP S58137942A JP 2040882 A JP2040882 A JP 2040882A JP 2040882 A JP2040882 A JP 2040882A JP S58137942 A JPS58137942 A JP S58137942A
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- JP
- Japan
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- alloy
- needle
- shaped member
- tip
- reservoir
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- 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.)
- Granted
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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)
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
て合金を使用したイオン源に関する。
て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よる露光と比較して
小さいことがら、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■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に入れ、該
リザーバ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１
μＩ程度に鋭くされた組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。
内でのイオンの拡散が電子ビームによる露光と比較して
小さいことがら、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■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に入れ、該
リザーバ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１
μＩ程度に鋭くされた組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
に合金の融点はその合金を構成する物質単体の融点より
も低いことから高融貞の物質のイオンを得るためにはそ
の物質を含む合金を−［達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 −８（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Ｐ１イオンと
１３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
婦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。
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
に合金の融点はその合金を構成する物質単体の融点より
も低いことから高融貞の物質のイオンを得るためにはそ
の物質を含む合金を−［達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 −８（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Ｐ１イオンと
１３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
婦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、
針状部材としては通常タングステンが用いられているが
、該部材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
な部材金属のイオンが含まれることになり、更に液状金
属にタンゲスア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の融点程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。
針状部材としては通常タングステンが用いられているが
、該部材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
な部材金属のイオンが含まれることになり、更に液状金
属にタンゲスア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の融点程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
渡って安定したイオンビームを発生し得る合金を使用し
たイオン源を提供づることを目的とする。
渡って安定したイオンビームを発生し得る合金を使用し
たイオン源を提供づることを目的とする。
本発明に基づくイオン源は、合金を加熱することによっ
て該合金を液状とし、該液状合金を針状部材の針状先端
部に導き、該針状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たイオン源において、該針状部
材は少くともその表面部分が該合金を構成する金属によ
って形成されていることを特徴とする。
て該合金を液状とし、該液状合金を針状部材の針状先端
部に導き、該針状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たイオン源において、該針状部
材は少くともその表面部分が該合金を構成する金属によ
って形成されていることを特徴とする。
以下本発明の一実施例を添付図面に基づき詳述する。
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図における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、該リザーバ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
易い２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を貫通しく白金−
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
、該針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柵程痕に尖鋭にされている。該金属板３．４
にはタングステン類のフィラメント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がら、該１
１状部材６と引き出し電極７との間には５ＫＶ乃至１０
ＫＶ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形
成される。
しており、第２図は第１図における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、該リザーバ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
易い２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を貫通しく白金−
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
、該針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柵程痕に尖鋭にされている。該金属板３．４
にはタングステン類のフィラメント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がら、該１
１状部材６と引き出し電極７との間には５ＫＶ乃至１０
ＫＶ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形
成される。
上述した如き構成において、ステム１１と１２との間に
は加熱電源（図示せず）か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い、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
Ｆ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材６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は強電界によってテ
ーラ−の円錐（１”ａｌｏｒ 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
．０３μｍ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８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の下部に配置された
、例えばウィーン型の質饅分頗器（図示せず）に導がノ れて８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。
は加熱電源（図示せず）か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い、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
Ｆ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材６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は強電界によってテ
ーラ−の円錐（１”ａｌｏｒ 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
．０３μｍ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８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の下部に配置された
、例えばウィーン型の質饅分頗器（図示せず）に導がノ れて８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、＾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、＾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４４表向の白金は
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４４表向の白金は
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Ｉ！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 −
８ｉ ）を使用し、Ｓｌ状部材として金を使用しても良
く、又他の合金、例えばＰｄ −Ｎｉ−Ｂ−Ａｓも使用
目的に応じ（用いることができる。
せず、加熱温度が一定Ｉ！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 −
８ｉ ）を使用し、Ｓｌ状部材として金を使用しても良
く、又他の合金、例えばＰｄ −Ｎｉ−Ｂ−Ａｓも使用
目的に応じ（用いることができる。
更に上述した実施例ではりザーバ１の材料としてセラミ
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４Ｊ込むことはなく、合
金の成分及び構成比は長時間に渡って一定に維持される
。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ぎ恐れは無い。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、
金属板材料が液状合金に溶は込むことは防止される。
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４Ｊ込むことはなく、合
金の成分及び構成比は長時間に渡って一定に維持される
。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ぎ恐れは無い。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、
金属板材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は長時間に
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。例えば、針状部材全体を白金等の
イオン化される合金を構成ζる金属によって形成したが
、該針状部材の中心部分は他の金属あるいはセラミック
の如き物質ぐ形成し、その物質表面に白金等のイオン化
される合金を構成する金属を蒸着するようにしても良い
。又リザーバとして容器状のものを用いず、例・えば針
状部材あるいはフィラメントの一部をコイル状に巻回し
、該コイル部分をリザーバとして合金を保持するように
しても良い。更に加熱手段とし゛Ｃリザーバの周囲にヒ
ータを！＃回し、該ヒータからの輻射熱によってリザー
バ更にはイオン化される合金を間接的に加熱するように
しても良い。
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。例えば、針状部材全体を白金等の
イオン化される合金を構成ζる金属によって形成したが
、該針状部材の中心部分は他の金属あるいはセラミック
の如き物質ぐ形成し、その物質表面に白金等のイオン化
される合金を構成する金属を蒸着するようにしても良い
。又リザーバとして容器状のものを用いず、例・えば針
状部材あるいはフィラメントの一部をコイル状に巻回し
、該コイル部分をリザーバとして合金を保持するように
しても良い。更に加熱手段とし゛Ｃリザーバの周囲にヒ
ータを！＃回し、該ヒータからの輻射熱によってリザー
バ更にはイオン化される合金を間接的に加熱するように
しても良い。
ｗ４１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−／Ｍ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
、１ｏ：碍子、１１．１２：ステム、１３：セラミック
イーティング、１４：陰極。
あり、第２図は第１図のＡ−／Ｍ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
、１ｏ：碍子、１１．１２：ステム、１３：セラミック
イーティング、１４：陰極。
Claims (1)
- 合金を加熱することによって該合金を液状とし、該液状
合金を針状部材の針状先端部に導き、該針状先端部近傍
に形成された強電界によってイオン化するようにしたイ
オン源において、該針状部材は少くともその表面部分が
該合金を構成する金属によって形成されていることを特
徴とするイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2040882A JPS593815B2 (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2040882A JPS593815B2 (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58137942A true JPS58137942A (ja) | 1983-08-16 |
| JPS593815B2 JPS593815B2 (ja) | 1984-01-26 |
Family
ID=12026203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2040882A Expired JPS593815B2 (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS593815B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62165206U (ja) * | 1986-03-03 | 1987-10-20 |
-
1982
- 1982-02-10 JP JP2040882A patent/JPS593815B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS593815B2 (ja) | 1984-01-26 |
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