JPS59130056A - プロトンビ−ム照射源 - Google Patents
プロトンビ−ム照射源Info
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- JPS59130056A JPS59130056A JP58005690A JP569083A JPS59130056A JP S59130056 A JPS59130056 A JP S59130056A JP 58005690 A JP58005690 A JP 58005690A JP 569083 A JP569083 A JP 569083A JP S59130056 A JPS59130056 A JP S59130056A
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- film
- cathode
- hydrogen
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- 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]
-
- 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
- H01J2237/0815—Methods of ionisation
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、高純度、高輝度でしかも極細のプロトンビー
ム照射源に関する。
ム照射源に関する。
プロトンビーム照射技術は、プロトン注入、リソグラフ
ィ等の半導体装置製造技術上重要と考えられている。例
えば、数百ｋＶに加速されたプロトンを砒化ガリウム等
の化合物半導体表面に照射すると、照射箇所は数μｍの
深さにわたり高抵抗化されるため、素子分離技術等に応
用されている。
ィ等の半導体装置製造技術上重要と考えられている。例
えば、数百ｋＶに加速されたプロトンを砒化ガリウム等
の化合物半導体表面に照射すると、照射箇所は数μｍの
深さにわたり高抵抗化されるため、素子分離技術等に応
用されている。
このようなプロトン注入に従来多く用いられてきたプロ
トン照射源は、放電により水素ガスをプラズマ化し負電
場を印加することによりプラズマからフロトンを引出す
方式である。この方式では、引出したプロトンを絞って
極細ビーム化するのが難しく、また、プラズマ励起の際
に容器壁から不純物が混入するため、プロトンビームと
して高純度のものが得られない欠点があった。また、リ
ングラフィにイオンビームを用いる試みは、タングステ
ンチップ上にガリウム等の液滴を付着させた電界放射型
イオン源を用いて負われているが、ガリウムイオン放出
に伴う液滴形状の不安定性のため、５００Ａ程度以下の
極細ビームが得られていない。このように従来の技術で
は、高純度で安定なプロトンビームが得られないという
欠点があった。
トン照射源は、放電により水素ガスをプラズマ化し負電
場を印加することによりプラズマからフロトンを引出す
方式である。この方式では、引出したプロトンを絞って
極細ビーム化するのが難しく、また、プラズマ励起の際
に容器壁から不純物が混入するため、プロトンビームと
して高純度のものが得られない欠点があった。また、リ
ングラフィにイオンビームを用いる試みは、タングステ
ンチップ上にガリウム等の液滴を付着させた電界放射型
イオン源を用いて負われているが、ガリウムイオン放出
に伴う液滴形状の不安定性のため、５００Ａ程度以下の
極細ビームが得られていない。このように従来の技術で
は、高純度で安定なプロトンビームが得られないという
欠点があった。
本発明の目的は、上記欠点を除去し、高純度の極細ビー
ムを安定に取出すことのできるプロトンビーム照射源を
提供することにある。
ムを安定に取出すことのできるプロトンビーム照射源を
提供することにある。
本発明によれば、水素導入側と真空側とを隔てるパラジ
ウムもしくはパラジウム合金で作られた隔膜と、該隔膜
を加熱する加熱機構と、前記隔膜の真空側面に対向して
設けられかつ前記隔膜に対して負にバイアスされる少く
とも一つの陰極とを含むことを特徴とするプロトンビー
ム照射源が得られる。
ウムもしくはパラジウム合金で作られた隔膜と、該隔膜
を加熱する加熱機構と、前記隔膜の真空側面に対向して
設けられかつ前記隔膜に対して負にバイアスされる少く
とも一つの陰極とを含むことを特徴とするプロトンビー
ム照射源が得られる。
次に、本発明の実施例について図面を用いて説この実施
例はピアス式プロトンビーム照射源である。円筒形の水
素ガス導入筒１１の一端はパラジウム膜１２で閉じられ
ている。パラジウム膜１２は赤外線ランプ１３で４００
℃に加熱される。ウェネルト電極１４はパラジウム膜１
２に対し１正電位にバイアスされる。プロトン引出し用
の陰極１５ハハラシウム膜１２に対し負電位にバイアス
される。１６は引出されたプロトンの加速用電極である
。導入された水素分子はパラジウム膜１２表面で解離し
、パラジウム膜１２中に取込まれる。パラジウム膜１２
中では水素はプロトン状態で存在し、真空側の表面に拡
散する。パラジウム膜１２の真空側表面には、引出し陰
極１５の作る負の電界が存在するため表面で会合して水
素分子となる前にプロトンとして真空中に引出される。
例はピアス式プロトンビーム照射源である。円筒形の水
素ガス導入筒１１の一端はパラジウム膜１２で閉じられ
ている。パラジウム膜１２は赤外線ランプ１３で４００
℃に加熱される。ウェネルト電極１４はパラジウム膜１
２に対し１正電位にバイアスされる。プロトン引出し用
の陰極１５ハハラシウム膜１２に対し負電位にバイアス
される。１６は引出されたプロトンの加速用電極である
。導入された水素分子はパラジウム膜１２表面で解離し
、パラジウム膜１２中に取込まれる。パラジウム膜１２
中では水素はプロトン状態で存在し、真空側の表面に拡
散する。パラジウム膜１２の真空側表面には、引出し陰
極１５の作る負の電界が存在するため表面で会合して水
素分子となる前にプロトンとして真空中に引出される。
パラジウム膜１２はイオン半径の小さなプロトンのみを
通すため導入水素に不純物が存在しても引出されるプロ
トンビームは極めて高純度である。また、従来のイオン
源のようにプラズマを利用していないので、容器壁から
の汚染もない。
通すため導入水素に不純物が存在しても引出されるプロ
トンビームは極めて高純度である。また、従来のイオン
源のようにプラズマを利用していないので、容器壁から
の汚染もない。
この実施例では、加熱機構として赤外線ランプヲ用いて
いるが、パラジウム膜１２への直接通電による加熱方式
ぬるいは、導入筒１１を通して熱伝導でパラジウム膜１
２を加熱する方式を用いてもよい。
いるが、パラジウム膜１２への直接通電による加熱方式
ぬるいは、導入筒１１を通して熱伝導でパラジウム膜１
２を加熱する方式を用いてもよい。
第１図に示すプロトン照射源は、高純度プロトン注入装
置に適用できる。また、低加速（２００ｅ■以下）で用
いる場合は、半導体表面清浄化技術に適用可能でアリ、
金属、半導体、絶縁物薄膜の成長と同時に用いるとイオ
ン照射促進効果によシ良好な品質の薄膜が形成できる。
置に適用できる。また、低加速（２００ｅ■以下）で用
いる場合は、半導体表面清浄化技術に適用可能でアリ、
金属、半導体、絶縁物薄膜の成長と同時に用いるとイオ
ン照射促進効果によシ良好な品質の薄膜が形成できる。
さらに、パラジウム膜１２は水素純化装置で利用されて
いるように大量の水素を通過できるため、第１図に示す
装置をもちいてプロトンビームを装置外に放出すれば、
強力なプロトンエンジンとして動作可能でおる。
いるように大量の水素を通過できるため、第１図に示す
装置をもちいてプロトンビームを装置外に放出すれば、
強力なプロトンエンジンとして動作可能でおる。
第２図は本発明の第２の実施例の要部断面図である。
この実施例は電界放出型プロトンビーム照射源である。
円筒形の水素ガス導入筒１１の一端には先の閉じられた
パラジウム細管２２が取付けられている。パラジウム細
管２２の先端２３は電界研磨法で先端の半径を１００λ
程度の鋭い針状に仕上げられている。プロトン引出し用
の第１陰極１５はパラジウム細管２２に対し負電位にバ
イアスされる。第１陰極の表面２５は凹面鏡をなし、外
部から照射される赤外線はパラジウム細管２２に焦点を
結び、パラジウム細管２２ｅ４００℃に加熱する。１６
は引出されたプロトンを一定速度に加速するための第２
陰極である。第２図に示すプロトン照射源ではパラジウ
ムの先端部２３に強い電場が集中するため、プロトンは
この部分から放出される。このため、第２図に示す照射
源は理想的な点イオン源として動作し、かつ液滴を用い
ていないので、点イオン源の形状は安定しており、導入
筒１１から水素が導入されるため、イオン源が枯渇する
という欠点も全くない。また、１００Ａ以下の極細でし
かも高輝度なプロトンビームを得るのは容易である。
パラジウム細管２２が取付けられている。パラジウム細
管２２の先端２３は電界研磨法で先端の半径を１００λ
程度の鋭い針状に仕上げられている。プロトン引出し用
の第１陰極１５はパラジウム細管２２に対し負電位にバ
イアスされる。第１陰極の表面２５は凹面鏡をなし、外
部から照射される赤外線はパラジウム細管２２に焦点を
結び、パラジウム細管２２ｅ４００℃に加熱する。１６
は引出されたプロトンを一定速度に加速するための第２
陰極である。第２図に示すプロトン照射源ではパラジウ
ムの先端部２３に強い電場が集中するため、プロトンは
この部分から放出される。このため、第２図に示す照射
源は理想的な点イオン源として動作し、かつ液滴を用い
ていないので、点イオン源の形状は安定しており、導入
筒１１から水素が導入されるため、イオン源が枯渇する
という欠点も全くない。また、１００Ａ以下の極細でし
かも高輝度なプロトンビームを得るのは容易である。
この実施例ではパラジウム細管２２の加熱機構として赤
外線加熱法を用いたが、パラジウム細管への直接通電に
よる加熱方式あるいは水素ガス導入筒１１を通して熱伝
導でパラジウム細管２２を加熱する方式を用いてもよい
。
外線加熱法を用いたが、パラジウム細管への直接通電に
よる加熱方式あるいは水素ガス導入筒１１を通して熱伝
導でパラジウム細管２２を加熱する方式を用いてもよい
。
第２図に示す電界放出型プロトンビーム照射源では、高
純度かつ極細プロトンビームが得られるため、このビー
ムを走査して照射することにより、半導体への局所的プ
ロトン注入や高精度リソグラフィが可能となる。また、
電子顕微鏡と類似のレンズ系を用いればプロトン顕微鏡
が構成できる。
純度かつ極細プロトンビームが得られるため、このビー
ムを走査して照射することにより、半導体への局所的プ
ロトン注入や高精度リソグラフィが可能となる。また、
電子顕微鏡と類似のレンズ系を用いればプロトン顕微鏡
が構成できる。
上記実施例では隔膜材料としてパラジウムを用いたが、
パラジウム銀等のパラジウム合金を用いると機械的強度
によりすぐれた隔膜が形成できる。
パラジウム銀等のパラジウム合金を用いると機械的強度
によりすぐれた隔膜が形成できる。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、高純度、
高輝度でしかも極細のビームを安定に引出すことのでき
るプロトンビーム照射源が得られるのでその効果は大き
い。
高輝度でしかも極細のビームを安定に引出すことのでき
るプロトンビーム照射源が得られるのでその効果は大き
い。
第１図は本発明の第１の実施例の要部断面図、第２図は
本発明の第２の実施例の要部断面図である。 １１・・・・・・水素ガス導入筒、１２・・・・・・パ
ラジウム隔膜、１３・・・・・・赤外線ランプ、１４・
・・・・・ウェネルト電極、１５・・・・・・引出し用
第１陰極、１６・・・・・・加速用第２陰極、２２・・
・・・・パラジウム細管、２３・・・・・・パラジウム
細管の先端。 半１図 華２回
本発明の第２の実施例の要部断面図である。 １１・・・・・・水素ガス導入筒、１２・・・・・・パ
ラジウム隔膜、１３・・・・・・赤外線ランプ、１４・
・・・・・ウェネルト電極、１５・・・・・・引出し用
第１陰極、１６・・・・・・加速用第２陰極、２２・・
・・・・パラジウム細管、２３・・・・・・パラジウム
細管の先端。 半１図 華２回
Claims (1)
- 水累導入側と真空側とを隔てるパラジウムもしくはパラ
ジウム合金で作られた隔膜と、該隔膜を加熱する加熱機
構と、前記隔膜の真空側面に対向して設けられかつ前記
隔膜に対して負にバイアスされる少くとも一つの陰極と
を含むことを特徴とするプロトンビーム照射源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58005690A JPS59130056A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | プロトンビ−ム照射源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58005690A JPS59130056A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | プロトンビ−ム照射源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59130056A true JPS59130056A (ja) | 1984-07-26 |
Family
ID=11618092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58005690A Pending JPS59130056A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | プロトンビ−ム照射源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59130056A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63119135A (ja) * | 1986-11-06 | 1988-05-23 | Seiko Epson Corp | イオンビーム銃 |
| JPS63124342A (ja) * | 1986-11-12 | 1988-05-27 | Seiko Epson Corp | イオン銃 |
| EP0339951A2 (en) * | 1988-04-26 | 1989-11-02 | Mcnc | Wand optics column and associated array wand and charged particle source |
-
1983
- 1983-01-17 JP JP58005690A patent/JPS59130056A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63119135A (ja) * | 1986-11-06 | 1988-05-23 | Seiko Epson Corp | イオンビーム銃 |
| JPS63124342A (ja) * | 1986-11-12 | 1988-05-27 | Seiko Epson Corp | イオン銃 |
| EP0339951A2 (en) * | 1988-04-26 | 1989-11-02 | Mcnc | Wand optics column and associated array wand and charged particle source |
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