JPS6244936A - Ion beam generating method and device therefor - Google Patents

Ion beam generating method and device therefor

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JPS6244936A
JPS6244936A JP18394585A JP18394585A JPS6244936A JP S6244936 A JPS6244936 A JP S6244936A JP 18394585 A JP18394585 A JP 18394585A JP 18394585 A JP18394585 A JP 18394585A JP S6244936 A JPS6244936 A JP S6244936A
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Abstract

PURPOSE:To form high purity ion beam by irradiating soft X-ray or vacuum ultra-violet beam into an ionization chamber filled with gas to ionize the gas in limited area and taking out the produced ion as an ion beam. CONSTITUTION:Gas is filled through gas lead-in nozzle 10 between the facing electrodes 11, 12 in an ionization chamber 9 then soft X-ray or vacuum ultraviolet beam L is irradiated from electronic synchrotron radiation unit 7 to ionize the gas. When applying predetermined voltage across the facing electrodes 11, 12 and maintaining the take-out electrode 13 at further negative potential than the cathode side electrode 12, positive ions in the produced ions are subjected to the function of electric field and taken out as an ion beam. Since soft X-ray or vacuum ultraviolet beam having high directivity is irradiated into the ionization chamber 9, the plasma forming area 16 is limited to a portion of the space in said chamber 9 to leave yet-excited gas in the space around the excited area 16. Consequently, the take-out ion beam can be prevented from lowering the purity.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イオン化室内のガス分子を励起し、生成した
イオンをイオンビームとして引き出すイオンビーム発生
方法および装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an ion beam generation method and apparatus for exciting gas molecules in an ionization chamber and extracting the generated ions as an ion beam.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のイオンビーム発生装置、いわゆるイオン源として
は、イオン化室内のガス分子を直流グロー放電もしくは
高周波放電により励起するもの、あるいは電子ビームに
より励起するものがある。
Conventional ion beam generators, so-called ion sources, include those in which gas molecules within an ionization chamber are excited by DC glow discharge or high-frequency discharge, or those in which they are excited by an electron beam.

これらの詳細については、文献(1)  CR,G。For details on these, see Reference (1) CR, G.

Vilson and G、 R,Brewer編集、
Ion neams(with applicatjo
ns to j、on jmplantation)。
Edited by Vilson and G, R. Brewer,
Ion neams (with application)
ns to j, on jplantation).

John Wiley & 5ons Tnc、 19
73)に紹介がなされている。第8図、第9図にその代
表的な例を示す。
John Wiley & 5ons Tnc, 19
73) is introduced. Typical examples are shown in FIGS. 8 and 9.

第8図の例は直流グロー放電形式で、アノード電極2と
カソード電極3との間に直流電圧が印加され、上方から
イオン化室1に導入されたガスはグロー放電によってイ
オン化される。生成したイオンは引き出し電極4に印加
される電圧により、イオンビームとして引き出される。
The example shown in FIG. 8 is a direct current glow discharge type, in which a direct current voltage is applied between the anode electrode 2 and the cathode electrode 3, and the gas introduced into the ionization chamber 1 from above is ionized by glow discharge. The generated ions are extracted as an ion beam by a voltage applied to the extraction electrode 4.

第9図の例は高周波放電形式で、コイル5によりイオン
化室1に高周波電界が印加され、上方から導入されたガ
スは高周波放電によりイオン化される。生成したイオン
は引き出し電極4に印加される電圧により、イオンビー
ムとして引き出される。この例では、磁石6を併用して
イオン生成効率の改善を図っている。
The example shown in FIG. 9 is of a high frequency discharge type, in which a high frequency electric field is applied to the ionization chamber 1 by the coil 5, and the gas introduced from above is ionized by the high frequency discharge. The generated ions are extracted as an ion beam by a voltage applied to the extraction electrode 4. In this example, the magnet 6 is used in combination to improve the ion production efficiency.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

第8図、第9図は従来技術の典型的な例であるが、これ
らの例では、放電領域、すなわちガスが  j − イオン化される励起領域を所定の空間に限定することが
困難であるため、生成したイオンと電子の衝突により器
壁や電極からガス中に不純物が混入し、イオンビームの
純度を低下させるという欠点があった。また、これらの
例では、プラズマ中のイオンの運動エネルギーが広い範
囲に分布し、これをイオンビームとして利用するのに適
した所望の一定の値の運動エネルギーを有するものとす
るように制御することが困難であった。
Figures 8 and 9 are typical examples of the prior art, but in these examples, it is difficult to limit the discharge region, that is, the excitation region where the gas is ionized, to a predetermined space. However, impurities were mixed into the gas from the vessel walls and electrodes due to collisions between the generated ions and electrons, reducing the purity of the ion beam. In addition, in these examples, the kinetic energy of ions in the plasma is distributed over a wide range, and the kinetic energy of the ions in the plasma is controlled to have a desired constant value suitable for use as an ion beam. was difficult.

従来技術の他の例として、電子ビームにより励起する方
式のものがあるが、この方式でも、電子ビームの形状に
影響を与えないで励起領域に電圧を印加すること、すな
わち生成したイオンの運動エネルギーを所望のように制
御することが困難であった。
Another example of conventional technology is a method in which the electron beam is used for excitation, but even in this method, it is necessary to apply a voltage to the excitation region without affecting the shape of the electron beam, that is, to increase the kinetic energy of the generated ions. was difficult to control as desired.

さらに、これら従来技術においては、生成するイオン種
の種類およびその励起準位、すなわち内部エネルギーも
広い範囲に分布しており、イオンビームとして利用する
に適した特定の種類のイオン種あるいは特定の励起状態
のイオン種を集中して生成することが困難であった。
Furthermore, in these conventional technologies, the types of ion species generated and their excitation levels, that is, their internal energies, are also distributed over a wide range, so that a specific type of ion species suitable for use as an ion beam or a specific excited level is distributed over a wide range. It was difficult to concentrate and generate ionic species in the state.

本発明は、上記従来技術の問題点を解決した新しいイオ
ンビーム発生方法および装置を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a new ion beam generation method and apparatus that solve the problems of the prior art described above.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のイオンビーム発生方法は、ガスを満たしたイオ
ン化室に軟X線または真空紫外光ビーム(好ましくは波
長10人〜2000人)を照射して、イオン化室内の限
定された領域のガスをイオン化し、生成したイオンをイ
オンビームとして引き出すことを特徴としている。
The ion beam generation method of the present invention irradiates an ionization chamber filled with gas with a soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam (preferably a wavelength of 10 to 2000 beams) to ionize the gas in a limited area within the ionization chamber. It is characterized by extracting the generated ions as an ion beam.

また本発明のイオンビーム発生装置は、イオン化室と、
該イオン化室にガスを導入する手段と、前記イオン化室
に軟X線または真空紫外光ビーム(好ましくは波長10
人〜2000人)を照射する手段と、該軟X線または真
空紫外光ビームの照射によりガスがイオン化される励起
領域から生成したイオンをイオンビームとして引き出す
ための電界を形成する手段とを有し、前記軟X線または
真空紫外光ビーム照射手段は電子シンクロトロン放射装
置を軟X線または真空紫外光発生源として用いた構成を
有することを特徴としている。
Further, the ion beam generator of the present invention includes an ionization chamber;
means for introducing gas into the ionization chamber; and a means for introducing a gas into the ionization chamber;
and a means for forming an electric field for extracting ions generated from an excitation region where gas is ionized by irradiation with the soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam as an ion beam. The soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam irradiation means is characterized in that it uses an electron synchrotron radiation device as a soft X-ray or vacuum ultraviolet light generation source.

〔作用〕[Effect]

本発明のイオンビーム発生方法では、軟X線または真空
紫外光ビームの照射によりイオン化室内の限定された領
域でのみガス分子の励起を行なっているので、器壁や電
極に接触させないでプラズマを形成することができ、こ
れによってイオンビーム中への不純物の混入が避けられ
る。また、励起領域が限定されているため、生成したイ
オンの運動エネルギーの制御が容易にできるようになり
、さらに特定波長の軟X線または真空紫外光ビームを用
いることによって、特定の種類のイオン種あるいは特定
の励起状態のイオン種を選択的に生成することができ、
イオンの内部エネルギーの制御も容易にできる。これは
、引き出されるイオンビームの特性を所望のように変え
ることを可能にする。
In the ion beam generation method of the present invention, gas molecules are excited only in a limited area within the ionization chamber by irradiation with soft X-rays or vacuum ultraviolet light beams, so plasma is formed without contacting the chamber wall or electrodes. This prevents impurities from entering the ion beam. In addition, since the excitation region is limited, the kinetic energy of the generated ions can be easily controlled, and by using soft X-rays or vacuum ultraviolet light beams of specific wavelengths, specific types of ion species can be Alternatively, it is possible to selectively generate ion species in a specific excited state,
The internal energy of ions can also be easily controlled. This allows the characteristics of the extracted ion beam to be varied as desired.

本発明のイオンビーム発生装置は、電子シンクロトロン
放射装置から発生する指向性の良い高強度の軟X線また
は真空紫外光ビームをイオン化室に照射することにより
、限定された領域のガス分子の励起を効率良く行ない、
生成したイオンを電界の作用によりイオンビームとして
引き出すことができる。また、軟X線または真空紫外光
発生源である電子シンクロトロン放射装置に波長選択手
段を併用すれば、前記特定波長の軟X線または真空紫外
光ビームを容易に得ることができる。
The ion beam generator of the present invention excites gas molecules in a limited area by irradiating an ionization chamber with a highly directional, high-intensity soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam generated from an electron synchrotron radiation device. efficiently,
The generated ions can be extracted as an ion beam by the action of an electric field. Furthermore, if a wavelength selection means is used in conjunction with an electron synchrotron radiation device that is a source of soft X-rays or vacuum ultraviolet light, a soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam having the specific wavelength can be easily obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を第1図〜第7図により説明する
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.

第1図は本発明の一実施例図で 、基本的な装置構成を
示す。
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the present invention, showing the basic device configuration.

第1図において、7は軟X線または真空紫外光発生源で
ある電子シンクロトロン放射装置を模式的に示したもの
である。電子シンクロトロン放射装置については文献(
2)  (C,Kunz編集、5ynchrotron
 radiation (Techniques an
d Appli−catj、ons)、 Spring
er−Verlag、 1979)に紹介されている。
In FIG. 1, numeral 7 schematically shows an electron synchrotron radiation device which is a source of soft X-rays or vacuum ultraviolet light. Regarding the electron synchrotron radiation device, see the literature (
2) (edited by C. Kunz, 5ynchrotron
radiation (Techniques and
d Appli-catj, ons), Spring
er-Verlag, 1979).

−’/ − 8は真空パイプからなるビーム伝搬路、9はイオン化室
、10はガス導入ノズル、11.12は対向電極、13
は引き出し電極、14.15は直流バイアス電源、16
はイオン化室9に入射した軟X線または真空紫外光ビー
ムLによりガスがイオン化される励起領域を示している
-'/- 8 is a beam propagation path consisting of a vacuum pipe, 9 is an ionization chamber, 10 is a gas introduction nozzle, 11.12 is a counter electrode, 13
is an extraction electrode, 14.15 is a DC bias power supply, 16
indicates an excitation region where gas is ionized by soft X-rays or vacuum ultraviolet light beam L incident on the ionization chamber 9.

次に、第1図にもとづいて本発明装置の動作原理、特徴
および主要な効果を述べる。
Next, the operating principle, features, and main effects of the device of the present invention will be described based on FIG.

第2図は電子シンクロ1−ロン放射装置の放射光の波長
分布(上図)と、該放射光に対するメタン(CH,)、
シラン(Sj、T(4)ガスの吸収断面積のスペクトル
(下図)を示す。他の多くのガス分子もこの図と概略同
様な吸収スペクトルを示し、ガス分子はこの光吸収に伴
ってイオン化する。すなわちこの図は、電子シンクロト
ロン放射装置の放射光がガス分子を効率良くイオン化す
る、吸収率の高い波長分布を持った光であることを示し
ている。
Figure 2 shows the wavelength distribution of the emitted light from the electron synchronized 1-ron radiator (above figure), and the methane (CH,) for the emitted light.
The absorption cross-section spectrum (lower figure) of silane (Sj, T(4) gas is shown. Many other gas molecules also show absorption spectra roughly similar to this figure, and gas molecules are ionized as a result of this light absorption. In other words, this figure shows that the emitted light from the electron synchrotron radiation device is light that efficiently ionizes gas molecules and has a wavelength distribution with a high absorption rate.

この吸収率の高い波長成分はほぼ10人〜2000人の
範囲に分布している。
This wavelength component with high absorption rate is distributed in a range of about 10 to 2000.

また、電子シンクロトロン放射装置の放射光の強度分布
は、前記文献(2)中のシュビンガ−の式で与えられ、
この式に従えば、第3図に示されるように、電子シンク
ロトロン放射装置から放射される軟X線または真空紫外
光ビームLの上下方度、Cは光の速度)で表される。
Moreover, the intensity distribution of the synchrotron radiation of the electron synchrotron radiation device is given by the Schwinger equation in the above-mentioned document (2),
According to this formula, as shown in FIG. 3, it is expressed by the vertical direction of the soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam L emitted from the electron synchrotron radiation device, where C is the speed of light.

これから、指向性の良い軟X線または真空紫外光ビーム
を発生することがわかる。
From this, it can be seen that a soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam with good directivity is generated.

したがって、第1図において、ガス導入ノズル10、か
らイオン化室9の対向電極11.12間にガスを満たし
、これに電子シンクロトロン放射装置7からの軟X線ま
たは真空紫外光ビームLを照射すれば、対向電極11.
12間でガスがイオン化し、対向電極11.12に、例
えば電極11がアノード、電極12がカソードとなるよ
うに所定の電圧(放電を起こさない程度の電圧)を印加
するとともに、引き出し電極13をカソード側電極12
に対してさらに負の電位に保つことにより、生成したイ
オンのうち正イオンが電界の作用を受はイオンビームと
して外部に引き出されることは明らかである。
Therefore, in FIG. 1, gas is filled between the gas introduction nozzle 10 and the opposing electrodes 11 and 12 of the ionization chamber 9, and the space is irradiated with soft X-rays or vacuum ultraviolet light beam L from the electron synchrotron radiation device 7. For example, the counter electrode 11.
The gas is ionized between the electrodes 11 and 12, and a predetermined voltage (a voltage that does not cause discharge) is applied to the opposing electrodes 11 and 12, for example, so that the electrode 11 becomes the anode and the electrode 12 becomes the cathode, and the extraction electrode 13 is Cathode side electrode 12
It is clear that by keeping the potential more negative than the ion beam, positive ions among the generated ions are affected by the electric field and are extracted to the outside as an ion beam.

ここで、イオン化室9内には指向性の良い軟X線または
真空紫外光ビームが照射されるため、この軟X線または
真空紫外光ビームの照射によりガスがイオン化する励起
領域、すなわちプラズマが形成される領域16はイオン
化室9内の空間の一部に限定され、該励起領域16の周
囲の空間には未だ励起されていないガスが存在する。
Here, since the ionization chamber 9 is irradiated with a soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam with good directionality, an excitation region where gas is ionized, that is, plasma is formed by irradiation with the soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam. The excitation region 16 is limited to a part of the space within the ionization chamber 9, and unexcited gas still exists in the space around the excitation region 16.

したがって、生成したイオンと電子の衝突により器壁や
電極から不純物がガス中に混入して引き出されるイオン
ビームの純度を低下させることが避けられる。
Therefore, it is possible to avoid impurities from being mixed into the gas from the vessel wall or electrodes due to collisions between the generated ions and electrons and reducing the purity of the extracted ion beam.

すなわち、第1図の実施例装置は本発明のイオンビーム
発生方法を実施するための装置として用いることができ
る。
That is, the apparatus of the embodiment shown in FIG. 1 can be used as an apparatus for implementing the ion beam generation method of the present invention.

第4図は本発明の他の実施例装置を示す。FIG. 4 shows another embodiment of the present invention.

本実施例は、電子シンクロトロン放射装置7の放射光を
ビーム伝搬路8の途中に設けたシリンドリカルミラー1
7により対向電極11.12の電極面と平行な扁平な形
状に集光してイオン化室9に入射させる構成としたもの
で、イオン化室内部における扁平な軟X線または真空紫
外光ビームLと対向電極11.12との相対的位置関係
を第5図に示す。
In this embodiment, a cylindrical mirror 1 is provided in the middle of a beam propagation path 8 to transmit radiation light from an electron synchrotron radiation device 7.
7 to condense the light into a flat shape parallel to the electrode surfaces of the counter electrodes 11 and 12 and make it enter the ionization chamber 9, which faces the flat soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam L inside the ionization chamber. The relative positional relationship with electrodes 11 and 12 is shown in FIG.

前述のように電子シンクロトロン放射装置7からの放射
光は指向性が良いので、これをシリンドリカルミラーま
たはトロイダルミラー、双曲線ミラーなどで集光し、あ
るいはスリットで絞ることにより、厚さ1mm程度の扁
平なビームを容易に得ることができる。このような扁平
なビームを用いることは、イオン化室内部での励起領域
16を限定する本発明の趣旨に沿うばかりでなく、励起
領域全体が電極面から\はぼ等距離にあることから、励
起により生成したイオンが電界の作用を均等に受けるの
で、電界の強度を変えることにより、イオンビームを形
成するイオンの運動エネルギーを高い精度で制御するこ
とが可能となり、イオンビームとして利用するために最
も望ましい大きさの運動エネルギーをすべてのイオンに
与えることができる。
As mentioned above, the emitted light from the electron synchrotron radiation device 7 has good directivity, so it can be collected into a flat surface with a thickness of about 1 mm by condensing it with a cylindrical mirror, toroidal mirror, hyperbolic mirror, etc., or focusing it with a slit. You can easily obtain a beam of Using such a flat beam not only meets the purpose of the present invention to limit the excitation region 16 inside the ionization chamber, but also because the entire excitation region is approximately equidistant from the electrode surface. Since the ions generated by the ion beam are uniformly affected by the electric field, by changing the strength of the electric field, it is possible to control the kinetic energy of the ions forming the ion beam with high precision, making it the most suitable for use as an ion beam. A desired amount of kinetic energy can be imparted to all ions.

第6図は、特定の波長成分の軟X線または真空紫外光ビ
ームを照射するための波長選択手段を付加した本発明の
他の実施例装置を示す。
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention, which is equipped with wavelength selection means for irradiating a soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam of a specific wavelength component.

本実施例では、波長選択手段の一例としてビーム伝搬路
8の途中に回折格子からなる分光器18を設置し、電子
シンクロトロン放射装置7の放射光のうち特定の波長成
分のみを分光器18により選択し、これを前記シリンド
リカルミラー17により扁平な形状に集光してイオン化
室9に入射させる構成としである。
In this embodiment, as an example of wavelength selection means, a spectroscope 18 made of a diffraction grating is installed in the middle of the beam propagation path 8, and only a specific wavelength component of the emitted light from the electron synchrotron radiation device 7 is selected by the spectrometer 18. The selected light is focused into a flat shape by the cylindrical mirror 17 and made to enter the ionization chamber 9.

ガス分子がイオン化する場合、イオン化に関与する軟X
線または真空紫外光のエネルギー、すなわち波長に対し
、生成するイオンの種類(Sin4を例にとれば、Si
”、SiH”、SiH2”、SiH4”、S12+など
の種類がある)およびその励起準位が一定の関係にある
ことが知られている。したがって、第6図の実施例装置
を用いてイオン化室9へ照射する軟X線または真空紫外
光ビームの波長を選択することにより、特定の種類のイ
オン種あるいは特定の励起準位のイオン種を選択的に生
成することが可能となる。
When gas molecules are ionized, the soft X involved in ionization
The type of ions produced (for example, Si
It is known that there is a certain relationship between the excitation level and the excitation levels thereof. Therefore, by selecting the wavelength of the soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam irradiated to the ionization chamber 9 using the embodiment apparatus shown in FIG. This enables selective generation.

第7図も同様の波長選択手段を有する本発明の他の実施
例装置を示すが、本実施例では、分光器18より後方の
ビーム伝搬路8の途中に・レンズ(例えばフレネルゾー
ンプレート)19を設置することにより、軟X線または
真空紫外光ビームを微小(直径10岬〜o、t、m)な
スポットに集光してイオン化室9に入射させるようにし
ている。このようなイオンビーム発生装置は、イオンが
生成される励起領域20を極微小なものに限定すること
ができるので、微細パターン形成用イオンビーム装置の
イオン源として適している。従来のイオンビーム装置用
微小イオン源としては液体金属を用いたものがあるが、
数種の限られた原子のイオンを生成するものしか存在し
ないのに対し、本実施例装置は、導入するガスの種類を
変えるだけで、きわめて広い範囲の各種の原子あるいは
分子のイオンビームを形成することができるという長所
を有する。
FIG. 7 also shows another embodiment of the present invention having a similar wavelength selection means, but in this embodiment, a lens (for example, a Fresnel zone plate) 19 By installing a soft X-ray or a vacuum ultraviolet light beam, the soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam is focused on a minute spot (diameter of 10 m to 10 o, t, m) and is made to enter the ionization chamber 9. Such an ion beam generator is suitable as an ion source for an ion beam apparatus for forming fine patterns because the excitation region 20 in which ions are generated can be limited to an extremely small area. There are conventional micro ion sources for ion beam devices that use liquid metal.
While there are devices that only generate ions of a few limited types of atoms, this example device can generate ion beams of a wide variety of atoms or molecules by simply changing the type of gas introduced. It has the advantage of being able to

なお、電子シンクロトロン放射装置にアンジュレータ〔
電子軌道を蛇行させる装置で文献(2)に紹介されてい
る〕を取付けると、第2図に示された放射光の波長分布
が特定の波長λ。の付近に集中し、強度も2桁近く増大
し、さらに磁場の強さを変えることにより、波長λ。を
広範囲に変えることができる。したがって、第1図ある
いは第4図の実施例装置において、アンジュレータを取
付けた電子シンクロトロン放射装置を軟X線または真空
紫外光発生源として用いることにより、分光装置を用い
ることなく、波長選択性のある高強度の軟X線または真
空紫外光ビームを得ることができる。
In addition, an undulator is installed in the electron synchrotron radiation device.
When a device for making electron orbits meander (introduced in literature (2)) is installed, the wavelength distribution of the emitted light shown in Fig. 2 changes to a specific wavelength λ. The intensity increases by nearly two orders of magnitude, and by further changing the strength of the magnetic field, the wavelength λ. can vary widely. Therefore, in the embodiment apparatus shown in FIG. 1 or 4, by using an electron synchrotron radiation device equipped with an undulator as a soft A certain high intensity soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明のイオンビーム発生方法は、軟X線
または真空紫外光ビームの照射によりイオン化室内の限
定された領域のガス分子を励起し、生成したイオンをイ
オンビームとして引き出すため、器壁や電極からの不純
物の混入により汚染されることのない高純度のイオンビ
ームを形成することができる。
As described above, the ion beam generation method of the present invention excites gas molecules in a limited area within the ionization chamber by irradiation with soft X-rays or vacuum ultraviolet light beams, and extracts the generated ions as an ion beam. It is possible to form a highly pure ion beam that is not contaminated by impurities from the electrodes.

また、本発明のイオンビーム発生装置によれば、電子シ
ンクロトロン放射装置から発生する指向性の良い高強度
の軟X線または真空紫外光ビームを利用して、限定され
た領域のガス分子の励起およびイオンビームの引き出し
を効率良く実現することができる。
Further, according to the ion beam generator of the present invention, gas molecules in a limited region are excited by using a highly directional, high-intensity soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam generated from an electron synchrotron radiation device. In addition, it is possible to efficiently extract the ion beam.

上記以外の各実施態様の特有の効果については実施例の
項に記載した通りである。
The unique effects of each embodiment other than the above are as described in the Examples section.

本発明のイオンビーム発生方法および装置は、LSIプ
ロセスにおけるドライエツチングや微細パターン形成用
イオンビーム装置などへの応用に適している。
The ion beam generation method and device of the present invention are suitable for application to dry etching in LSI processes, ion beam devices for fine pattern formation, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の基本的な装置構成を示す概略図、第2
図は電子シンクロトロン放射光の波長分布およびガス分
子の吸収断面積のスペク1−ル分布を示す図、第3図は
電子シンクロトロン放射光の放射角度分布を示す図、第
4図は集光手段を付加した本発明の装置構成の他の例を
示す概略図、第5図はその対向電極と軟X線または真空
紫外光ビームの相対的位置関係を示す図、第6図、第7
図は集光手段と波長選択手段を併用した本発明の装置構
成の他の例を示す概略図、第8図は従来の直流グロー放
電形式のイオンビーム発生装置を示す概略図、第9図は
従来の高周波放電形式のイオンビーム発生装置を示す概
略図である。 7.8.17.18.19・・・軟X線または真空紫外
光ビーム照射手段(7・・・電子シンクロトロン放射装
置、8・・・ビーム伝搬路、17・・・集光用シリンド
リカルミラー、18・・・波長選択用分光器、19・・
・集光用レンズ) 9・・・イオン化室 10・・・ガス導入手段であるノズル 11、12.13.14.15・・・電界形成手段(1
1,12・・・対向電極、13・・・引き出し電極、1
4.15・・・直流バイアス電源) 16.20・・・励起領域 L・・・軟X線または真空紫外光ビーム特許出願人 日
本電信電話株式会社 代理人弁理士  中 村 純之助 十8図 29図
Fig. 1 is a schematic diagram showing the basic device configuration of the present invention;
The figure shows the wavelength distribution of electron synchrotron radiation and the spectral distribution of the absorption cross section of gas molecules. Figure 3 shows the radiation angle distribution of electron synchrotron radiation. Figure 4 shows the condensed light. A schematic diagram showing another example of the device configuration of the present invention with additional means; FIG. 5 is a diagram showing the relative positional relationship between the counter electrode and the soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam; FIGS. 6 and 7;
The figure is a schematic diagram showing another example of the device configuration of the present invention that uses a condensing means and a wavelength selection means in combination, FIG. 8 is a schematic diagram showing a conventional DC glow discharge type ion beam generator, and FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a conventional high-frequency discharge type ion beam generator. 7.8.17.18.19... Soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam irradiation means (7... Electron synchrotron radiation device, 8... Beam propagation path, 17... Cylindrical mirror for focusing , 18... wavelength selection spectrometer, 19...
9... Ionization chamber 10... Nozzle 11, 12.13.14.15... Electric field forming means (1
1, 12... Counter electrode, 13... Extraction electrode, 1
4.15...DC bias power supply) 16.20...Excitation region L...Soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam Patent applicant: Nippon Telegraph and Telephone Corporation Representative Patent Attorney Junnosuke Nakamura Figure 18 Figure 29

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ガスを満たしたイオン化室に軟X線または真空紫
外光ビームを照射して、イオン化室内の限定された領域
のガスをイオン化し、生成したイオンをイオンビームと
して引き出すことを特徴とするイオンビーム発生方法。
(1) Ionization characterized by irradiating an ionization chamber filled with gas with a soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam, ionizing the gas in a limited area within the ionization chamber, and extracting the generated ions as an ion beam. Beam generation method.
(2)前記軟X線または真空紫外光ビームは、特定の波
長成分からなり、この特定の波長成分によって前記ガス
を特定の種類のイオン種にイオン化することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のイオンビーム発生方法。
(2) The soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam is composed of a specific wavelength component, and the specific wavelength component ionizes the gas into a specific type of ion species. The ion beam generation method described in section.
(3)前記軟X線または真空紫外光ビームは、扁平な形
状を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項、第
2項のいずれかに記載のイオンビーム発生方法。
(3) The ion beam generation method according to claim 1 or 2, wherein the soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam has a flat shape.
(4)前記軟X線または真空紫外光ビームは、微小なス
ポットに集光して照射されることを特徴とする特許請求
の範囲第1項、第2項のいずれかに記載のイオンビーム
発生方法。
(4) Ion beam generation according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam is focused and irradiated onto a minute spot. Method.
(5)イオン化室と、該イオン化室にガスを導入する手
段と、前記イオン化室に軟X線または真空紫外光ビーム
を照射する手段と、該軟X線または真空紫外光ビームの
照射によりガスがイオン化される励起領域から生成した
イオンをイオンビームとして引き出すための電界を形成
する手段とを有し、前記軟X線または真空紫外光ビーム
照射手段は電子シンクロトロン照射装置を軟X線または
真空紫外光発生源として用いた構成を有することを特徴
とするイオンビーム発生装置。
(5) an ionization chamber, a means for introducing gas into the ionization chamber, a means for irradiating the ionization chamber with a soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam, and a gas is irradiated with the soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam; means for forming an electric field for extracting ions generated from the excitation region to be ionized as an ion beam; An ion beam generator characterized by having a configuration used as a light generation source.
(6)前記軟X線または真空紫外光ビーム照射手段は、
該軟X線または真空紫外光ビームを特定の波長成分とす
るための波長選択手段を有することを特徴とする特許請
求の範囲第5項記載のイオンビーム発生装置。
(6) The soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam irradiation means:
6. The ion beam generator according to claim 5, further comprising wavelength selection means for selecting a specific wavelength component from the soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam.
(7)前記軟X線または真空紫外光ビーム照射手段は、
該軟X線または真空紫外光ビームを扁平な形状とするた
めの集光手段を有することを特徴とする特許請求の範囲
第5項、第6項のいずれかに記載のイオンビーム発生装
置。
(7) The soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam irradiation means:
7. The ion beam generator according to claim 5, further comprising condensing means for flattening the soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam.
(8)前記軟X線または真空紫外光ビーム照射手段は、
該軟X線または真空紫外光ビームを微小なスポットに集
光するための集光手段を有することを特徴とする特許請
求の範囲第5項、第6項のいずれかに記載のイオンビー
ム発生装置。
(8) The soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam irradiation means:
The ion beam generator according to any one of claims 5 and 6, characterized by having a condensing means for condensing the soft X-ray or vacuum ultraviolet light beam onto a minute spot. .
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