JPS59148230A - イオン源用チツプの製造方法 - Google Patents
イオン源用チツプの製造方法Info
- Publication number
- JPS59148230A JPS59148230A JP2227783A JP2227783A JPS59148230A JP S59148230 A JPS59148230 A JP S59148230A JP 2227783 A JP2227783 A JP 2227783A JP 2227783 A JP2227783 A JP 2227783A JP S59148230 A JPS59148230 A JP S59148230A
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- JP
- Japan
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- tip
- chip
- alloy
- ion source
- ion beam
- 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
-
- 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]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (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】
（ａ） 発明の技術分野
本発明は高輝度微少径イオンビームを得るための針状電
極の製造方法に関する。
極の製造方法に関する。
（ｂ） 技術の背景
半導体大規模集積回路（ＬＳＩ）の製造工程においては
０．５（ｌｚｍ）以下のような微少線幅の加工が必要で
ある。半導体装置の製造において、微細パターンの形成
には従来よシ写真蝕刻技術（ホトリソグラフィ）が使用
され光源として紫外線が用いられてきたが、紫外線波長
の関係から最小加工線幅は約１．５（ｌｚｍ）に制限さ
れるためこの目的に添うことができない。そこで紫外線
に代って電子ビームなどと共にイオンビームが着目され
使用されるようになった。イオンビームは微細パターン
を露光し得る利点以外に電子ビームの場合と同様に集束
およびコリメートが容易で解像度が上９、また電算機制
御により精密パターンの描画を特徴とする特徴をもって
いる。またイオンビームラ使用する場合の特徴は半導体
基板にイオン注入を行ったり、或はイオンエツチングな
どの基板加工なども可能なことである。
０．５（ｌｚｍ）以下のような微少線幅の加工が必要で
ある。半導体装置の製造において、微細パターンの形成
には従来よシ写真蝕刻技術（ホトリソグラフィ）が使用
され光源として紫外線が用いられてきたが、紫外線波長
の関係から最小加工線幅は約１．５（ｌｚｍ）に制限さ
れるためこの目的に添うことができない。そこで紫外線
に代って電子ビームなどと共にイオンビームが着目され
使用されるようになった。イオンビームは微細パターン
を露光し得る利点以外に電子ビームの場合と同様に集束
およびコリメートが容易で解像度が上９、また電算機制
御により精密パターンの描画を特徴とする特徴をもって
いる。またイオンビームラ使用する場合の特徴は半導体
基板にイオン注入を行ったり、或はイオンエツチングな
どの基板加工なども可能なことである。
かかるイオンビームを使用して微細パターンの描画を行
うにはイオンビームが高輝度微少径であることが必須条
件となる。
うにはイオンビームが高輝度微少径であることが必須条
件となる。
（ｃ）従来技術と問題点
イオンビームを得る電界電離型イオン源としては従来よ
りタングステン（以下Ｗと記す）が使われておシ、一般
にＷチップと云われている。こ＼でＷがイオン源として
選ばれる理由はイオン什宙圧が５．４（Ｖ／Ａ）と高く
てイオン化し難く、また融点が３３８２Ｃ℃）と高くチ
ップ先端の電流密度が大であっても変形変質が起りにく
いととによる。
りタングステン（以下Ｗと記す）が使われておシ、一般
にＷチップと云われている。こ＼でＷがイオン源として
選ばれる理由はイオン什宙圧が５．４（Ｖ／Ａ）と高く
てイオン化し難く、また融点が３３８２Ｃ℃）と高くチ
ップ先端の電流密度が大であっても変形変質が起りにく
いととによる。
Ｗチップはガス分子を電界電離さすだめの電極であるか
ら、その先端を尖鋭にして電界強度を高めることが必要
であＬＷ細組の先端を電解研摩して曲率半径が５００
（Ａ ）程度に加工してチップとしている。
ら、その先端を尖鋭にして電界強度を高めることが必要
であＬＷ細組の先端を電解研摩して曲率半径が５００
（Ａ ）程度に加工してチップとしている。
次にＷチップは電界蒸発処理を施して先端を整形する。
第１図はチップの先端を電界蒸発させて整形する機構を
示すもので、チップ１と引出し電極２とを真空度が１０
〜１０ （ｔｏｒｒ） の環境の下で直流電源３に
接続してチップ１に正の高電圧を徐々に加える。そして
チップ１の先端近傍の電界強度が？１！、ソ５．４（Ｖ
／Ａ）に達すると、チップ１の先端からＷ原子がイオン
化して飛び出す電界蒸発が起るようになる。
示すもので、チップ１と引出し電極２とを真空度が１０
〜１０ （ｔｏｒｒ） の環境の下で直流電源３に
接続してチップ１に正の高電圧を徐々に加える。そして
チップ１の先端近傍の電界強度が？１！、ソ５．４（Ｖ
／Ａ）に達すると、チップ１の先端からＷ原子がイオン
化して飛び出す電界蒸発が起るようになる。
こ＼でＷ原子のイオン化は電界強度が最も大きな位置で
起るが、この位置はチップ先端を形成する結晶のキンク
或はステップ位置である０第２図はチップ先端部の拡大
図で（Ａ）は側面図また（Ｂ）は平面図であり、脣だ第
３図は結晶格子を模型的に画いたものである。今チップ
１が単結晶からなっていると仮定すると結晶４は単位原
子が整然と配列して結晶格子を形成していると共にその
表面ば階段状の段差をもつ不完全な原子配列すなわちキ
ンク５を先端にもつステップ６で終っているとしてよい
。こ＼でキンク５の位置は電界強度が最も大きく、従っ
て金属原子の電界蒸発が起り易い。さて第２図（〜に示
すように電解研摩により尖鋭化した先端７をもつチップ
１は第１図に示すように高電圧全印加して電界蒸発処理
を行うと電界強度の大なる位置から次第に原子が蒸発し
てキンク５およびステップ６が明瞭に現われる。
起るが、この位置はチップ先端を形成する結晶のキンク
或はステップ位置である０第２図はチップ先端部の拡大
図で（Ａ）は側面図また（Ｂ）は平面図であり、脣だ第
３図は結晶格子を模型的に画いたものである。今チップ
１が単結晶からなっていると仮定すると結晶４は単位原
子が整然と配列して結晶格子を形成していると共にその
表面ば階段状の段差をもつ不完全な原子配列すなわちキ
ンク５を先端にもつステップ６で終っているとしてよい
。こ＼でキンク５の位置は電界強度が最も大きく、従っ
て金属原子の電界蒸発が起り易い。さて第２図（〜に示
すように電解研摩により尖鋭化した先端７をもつチップ
１は第１図に示すように高電圧全印加して電界蒸発処理
を行うと電界強度の大なる位置から次第に原子が蒸発し
てキンク５およびステップ６が明瞭に現われる。
第２図（５）、（Ｂ）はこのように整形処理を行ったＷ
チップのキンク５およびステップ６を模式的に示したも
のである。従来はとのような処理をしたＷチップ１をイ
オンビーム発生装置のイオン源として用いていた。
チップのキンク５およびステップ６を模式的に示したも
のである。従来はとのような処理をしたＷチップ１をイ
オンビーム発生装置のイオン源として用いていた。
３−
然し乍らか＼るＷチップ１を用いて水素（Ｈｔ）ガスを
電界電離して得られるイオンビームの輝度は１０〔μＡ
／ステラジアン〕程度であシイオンビーム露光用として
は不充分であった。
電界電離して得られるイオンビームの輝度は１０〔μＡ
／ステラジアン〕程度であシイオンビーム露光用として
は不充分であった。
（ｄ） 発明の目的
本発明の目的は従来よりも高輝度微少径イオンビームを
得ることができる電界電離型イオン源用チップの製造方
法を提供する°にある。
得ることができる電界電離型イオン源用チップの製造方
法を提供する°にある。
（ｅ） 発明の構成
本発明の目的はイオン化電圧の異る金属の合金によって
イオン源用チップを構成し、このイオン源用チップを構
成する金属のうちイオン化電圧の低い金属を電界蒸発さ
せて、イオン源用チップの先端を尖鋭化することを特徴
とするイオン源用チップの製造方法により達成すること
ができる。
イオン源用チップを構成し、このイオン源用チップを構
成する金属のうちイオン化電圧の低い金属を電界蒸発さ
せて、イオン源用チップの先端を尖鋭化することを特徴
とするイオン源用チップの製造方法により達成すること
ができる。
（ｆ） 発明の実施例
本発明はチップの先端に従来よシ数多くのキンク位置を
形成するもので、そのためチップを合金で形成し電解研
磨後に行われる整形処理において４− キンクの密度を増加させるものである。こ＼で合金の必
要条件は合金のイオン化電圧値がイオンビームを形成す
るガスのイオン化電圧値よりも高いことである。
形成するもので、そのためチップを合金で形成し電解研
磨後に行われる整形処理において４− キンクの密度を増加させるものである。こ＼で合金の必
要条件は合金のイオン化電圧値がイオンビームを形成す
るガスのイオン化電圧値よりも高いことである。
イオン源としては一般にＨ，ガスが用いられることが多
いが、Ｈ２ガスのイオン化電圧は２．２（Ｖ／Ａ）であ
るのでこれ以上の値をもつ金属をチップ原料として用い
る必要がある。
いが、Ｈ２ガスのイオン化電圧は２．２（Ｖ／Ａ）であ
るのでこれ以上の値をもつ金属をチップ原料として用い
る必要がある。
本発明はか＼る金属からなる合金をチップとして用いる
もので該当するものとしてタングステン・モリブデン（
ＭＯ）合金、チタンΦカーノ（イト■１−Ｃ）合金など
があるが、これら合金チップに整形処理を行って合金構
成元素の内でイオン化電圧の低い元素をチップの先端か
ら電界蒸発させてキンクを作るものである。
もので該当するものとしてタングステン・モリブデン（
ＭＯ）合金、チタンΦカーノ（イト■１−Ｃ）合金など
があるが、これら合金チップに整形処理を行って合金構
成元素の内でイオン化電圧の低い元素をチップの先端か
ら電界蒸発させてキンクを作るものである。
以下タングステン・モリブデン（以下略してＷＭｏ ）
合金を例として本発明を説明する。
合金を例として本発明を説明する。
ＷとＭｏ Ｆｉ任意の割合で合金を作シ、その融点はＭ
ｏ１００（％）の約２９００（Ｋ）からＷｌｏｏ（％）
の約に上昇する。そしてＷとＭｏが１：１に固溶してい
る場合にはこの合金の融点が約３３００〔Ｋ〕となる。
ｏ１００（％）の約２９００（Ｋ）からＷｌｏｏ（％）
の約に上昇する。そしてＷとＭｏが１：１に固溶してい
る場合にはこの合金の融点が約３３００〔Ｋ〕となる。
か＼るＷＭｏ合金からなるチップを整形するために、第
１図に示した方法によシミ界蒸発させる。
１図に示した方法によシミ界蒸発させる。
こ＼で約７８（０Ｋ）で、電界蒸発を行う場合Ｗは５．
４（Ｖ／Ａ）またＭｏは４．７（Ｖ／Ａ〕で電界蒸発が
起るので本発明に係る場合はＷＭｏ合金チップを電解研
磨して曲率半径が５００ ＣＡ ）程度となるまで先端
を鋭らせた後、次に行う整形処理躬−の電界蒸発だけが
起る電界強度すなわち５（Ｖ／Ａ）程度に保つことによ
り、先端表面のＭｏを部分的に電界蒸発させるものであ
る。
４（Ｖ／Ａ）またＭｏは４．７（Ｖ／Ａ〕で電界蒸発が
起るので本発明に係る場合はＷＭｏ合金チップを電解研
磨して曲率半径が５００ ＣＡ ）程度となるまで先端
を鋭らせた後、次に行う整形処理躬−の電界蒸発だけが
起る電界強度すなわち５（Ｖ／Ａ）程度に保つことによ
り、先端表面のＭｏを部分的に電界蒸発させるものであ
る。
第４図はこの状態の説明図で図（５）は整形処理前また
図（Ｂ）は処理後の格子配列を示すものである。
図（Ｂ）は処理後の格子配列を示すものである。
すなわちチップを形成しているＷ原子８とＭｏ原子のう
ち、電界蒸発処理により、図（Ｂ）に示すようにＭｏ原
子９は部分的に蒸発して空格子点１０が形成される。こ
れは合金表面にキンクが形成されたことと同じであり、
これはイオンビーム発生に際してガスの電界電離位置と
して働く。
ち、電界蒸発処理により、図（Ｂ）に示すようにＭｏ原
子９は部分的に蒸発して空格子点１０が形成される。こ
れは合金表面にキンクが形成されたことと同じであり、
これはイオンビーム発生に際してガスの電界電離位置と
して働く。
このように整形処理をしたＷＭｏ合金チップをイオンビ
ーム発生装置のイオン源として使用するとチップ先端に
おけるキンクの密度が高いためイオンビームの密度が大
となり高輝度微少径イオンビームを得ることができる。
ーム発生装置のイオン源として使用するとチップ先端に
おけるキンクの密度が高いためイオンビームの密度が大
となり高輝度微少径イオンビームを得ることができる。
実施例によれば今までイオンビームの輝度は約１０〔μ
Ａ／ステラジアン〕であったがこれを３信程度にまで高
めることができた。
Ａ／ステラジアン〕であったがこれを３信程度にまで高
めることができた。
なお実施例はＷとＭｏとが同比率の合金の場合について
述べたが異る比率の場合も同様に適用できる。
述べたが異る比率の場合も同様に適用できる。
また本発明は、前記実施例の如きＷ−Ｍｏ系チップに限
られるものではなく、モリブデン（ＭＯ）−タンタル（
Ｔａ）系、タングステン（Ｗ）−タンタル（Ｔａ）系あ
るいはチタン（Ｔｉ）−カーバイト（Ｃ）系チップにつ
いても適用することができる。
られるものではなく、モリブデン（ＭＯ）−タンタル（
Ｔａ）系、タングステン（Ｗ）−タンタル（Ｔａ）系あ
るいはチタン（Ｔｉ）−カーバイト（Ｃ）系チップにつ
いても適用することができる。
（ｇ） 発明の効果
本発明の実施により従来に較べ高輝度のイオンビームを
得るととが可能となった０
得るととが可能となった０
７−
第１図は電界蒸発の機構を説明する構成図、第２図はチ
ップ先端形状で（５）は側面図、（Ｂ）は平面図、第３
図は結晶面の結晶配列を説明する斜視図、第４図（Ｎ、
■）はそれぞれ格子配列の説明図である。 図において、１はチップ、５はキンク、６はステップ、
１０は空格子点。 ８−
ップ先端形状で（５）は側面図、（Ｂ）は平面図、第３
図は結晶面の結晶配列を説明する斜視図、第４図（Ｎ、
■）はそれぞれ格子配列の説明図である。 図において、１はチップ、５はキンク、６はステップ、
１０は空格子点。 ８−
Claims (1)
- イオン化電圧の異る金属の合金によってイオン源用チッ
プを構成し、前記イオン源用チップを構成する金属のう
ちイオン化電圧の低い金属を電界蒸発させて、前記イオ
ン源用チップの先端を尖鋭化することｔ％徴とするイオ
ン源用チップの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2227783A JPS59148230A (ja) | 1983-02-14 | 1983-02-14 | イオン源用チツプの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2227783A JPS59148230A (ja) | 1983-02-14 | 1983-02-14 | イオン源用チツプの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59148230A true JPS59148230A (ja) | 1984-08-24 |
Family
ID=12078261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2227783A Pending JPS59148230A (ja) | 1983-02-14 | 1983-02-14 | イオン源用チツプの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59148230A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63265102A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-01 | Jeol Ltd | 走査トンネル顕微鏡 |
| JPS63265101A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-01 | Jeol Ltd | 走査トンネル顕微鏡 |
| JPH0287440A (ja) * | 1988-09-24 | 1990-03-28 | Sony Corp | 集束イオンビーム装置のエミッターの加工方法 |
-
1983
- 1983-02-14 JP JP2227783A patent/JPS59148230A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63265102A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-01 | Jeol Ltd | 走査トンネル顕微鏡 |
| JPS63265101A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-01 | Jeol Ltd | 走査トンネル顕微鏡 |
| JPH0287440A (ja) * | 1988-09-24 | 1990-03-28 | Sony Corp | 集束イオンビーム装置のエミッターの加工方法 |
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