JPS6266547A - 液体金属イオン源 - Google Patents
液体金属イオン源Info
- Publication number
- JPS6266547A JPS6266547A JP20566985A JP20566985A JPS6266547A JP S6266547 A JPS6266547 A JP S6266547A JP 20566985 A JP20566985 A JP 20566985A JP 20566985 A JP20566985 A JP 20566985A JP S6266547 A JPS6266547 A JP S6266547A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reservoir
- ion source
- ion
- needle
- carbon film
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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.)
- Pending
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は１例えば半導体製造工程におけるイオン打ち
込み等に利用される液体金属イオン源に関する。
込み等に利用される液体金属イオン源に関する。
近年、極微細加工を目指して、液体金属イオン源の応用
技術に関する研究が行なわれている。その中で、マスク
レスイオン注入は、液体金属イオン源の高輝度と柔軟性
を組み合わせた応用として注目されている。しかし、現
在のイオン源の構造。
技術に関する研究が行なわれている。その中で、マスク
レスイオン注入は、液体金属イオン源の高輝度と柔軟性
を組み合わせた応用として注目されている。しかし、現
在のイオン源の構造。
材質、方式等にはまだまだ多くの問題があり、望むイオ
ン種を安定に得ることは難しい。特に、半導体製造工程
のイオン打ち込み用ドーパントとして望まれるイオン種
は１人ａ、Ｐ、Ｚｎ等、高蒸気圧の元素が多く、これら
高蒸気圧元素のイオンを長時間安定に放出するイオン源
は未だ実現されてない。
ン種を安定に得ることは難しい。特に、半導体製造工程
のイオン打ち込み用ドーパントとして望まれるイオン種
は１人ａ、Ｐ、Ｚｎ等、高蒸気圧の元素が多く、これら
高蒸気圧元素のイオンを長時間安定に放出するイオン源
は未だ実現されてない。
従来の代表的な液体金属イオン源は、第２図に示すよう
に、タングステン製のリザーバ部（１）と。
に、タングステン製のリザーバ部（１）と。
タングステン製のニードル部（２）と、タングステンワ
イヤ製の加熱用フィラメントからなる加熱装置（３）と
によシ構成されている。なお、（４）は合金又は単一元
素からなるイオン材料、（５）は引出し電極である。上
記ニードル部（２）及びリザーバ部（１）は加熱装置（
３）による熱放射を受けて加熱される（傍熱加熱型）よ
うになっている。なお、上記（１）〜（５）は真空空間
内に配設されている。
イヤ製の加熱用フィラメントからなる加熱装置（３）と
によシ構成されている。なお、（４）は合金又は単一元
素からなるイオン材料、（５）は引出し電極である。上
記ニードル部（２）及びリザーバ部（１）は加熱装置（
３）による熱放射を受けて加熱される（傍熱加熱型）よ
うになっている。なお、上記（１）〜（５）は真空空間
内に配設されている。
リザーバ部（１）及びニードル部（２）が加熱装置（３
）によって適当な温度に加熱されると、リザーバ部（１
）の内部に溜められたイオン材料（４）は溶解し、ニー
ドル部（２）全体を濡らす。この時、引き出し電極（５
）にニードル部（２）に対して約−５〜−１０ＫＶ程度
の電圧をかけると２強電界がニードル部（２）先端に印
加され、ニードル部（２）先端のイオン材料は強電界に
よってティラーの円錐（Ｔａｙｌｏｒ ｃｏｎｏ）と称
される円錐突起を形成する。（Ｇ 、 Ｔａｙｌｏｒ
； Ｐｒｏｃ、 Ｒ，８ｏｃ。
）によって適当な温度に加熱されると、リザーバ部（１
）の内部に溜められたイオン材料（４）は溶解し、ニー
ドル部（２）全体を濡らす。この時、引き出し電極（５
）にニードル部（２）に対して約−５〜−１０ＫＶ程度
の電圧をかけると２強電界がニードル部（２）先端に印
加され、ニードル部（２）先端のイオン材料は強電界に
よってティラーの円錐（Ｔａｙｌｏｒ ｃｏｎｏ）と称
される円錐突起を形成する。（Ｇ 、 Ｔａｙｌｏｒ
； Ｐｒｏｃ、 Ｒ，８ｏｃ。
Ｌｏｎｄｏｎ Ａ２８０（１９６４） ３８３ ）
この円錐突起の先端部には寛解が集中して、先端部のイ
オン材料は電解蒸発し、陽イオンとなり、符号（６）で
示すように引き出される。
この円錐突起の先端部には寛解が集中して、先端部のイ
オン材料は電解蒸発し、陽イオンとなり、符号（６）で
示すように引き出される。
ところで、イオン源動作時は、厳密にはイオン材料（４
）はニードル部（２）だけでなく、リザーバ部（１）に
も拡散し、リザーバ部（１）全体もイオン材料により濡
れた状態となっている。イオン材料（４）が低蒸気圧物
質である場合、リザーバ部（１）外側にイオン材料が拡
散することによる蒸発面積の増大はそれほど大きな問題
ではなかった。しかしイオン材料（４）が上記Ａｓ、Ｐ
、Ｚｎ等のような高蒸気圧物質の場合、この蒸発面積の
増大はイオン材料（４）の消耗を大いに早め、且つイオ
ン源付近を大量のイオン材料蒸発物により汚染して、真
空度を大いに悪化させ、結果的にイオン源の寿命を著し
く縮めるという大きな問題を持っている。
）はニードル部（２）だけでなく、リザーバ部（１）に
も拡散し、リザーバ部（１）全体もイオン材料により濡
れた状態となっている。イオン材料（４）が低蒸気圧物
質である場合、リザーバ部（１）外側にイオン材料が拡
散することによる蒸発面積の増大はそれほど大きな問題
ではなかった。しかしイオン材料（４）が上記Ａｓ、Ｐ
、Ｚｎ等のような高蒸気圧物質の場合、この蒸発面積の
増大はイオン材料（４）の消耗を大いに早め、且つイオ
ン源付近を大量のイオン材料蒸発物により汚染して、真
空度を大いに悪化させ、結果的にイオン源の寿命を著し
く縮めるという大きな問題を持っている。
本発明は上述の高蒸気圧イオン材料を用いるイオン源に
おいて、イオン材料がリザーバ部外側に拡散することに
よる蒸発面積の増大を防ぐことにより、イオン源の長寿
命化をはかり、よって、実用化することを目的としてい
る。
おいて、イオン材料がリザーバ部外側に拡散することに
よる蒸発面積の増大を防ぐことにより、イオン源の長寿
命化をはかり、よって、実用化することを目的としてい
る。
この発明による液体金属イオン源は、先端が開口し内部
にイオン材料が収納される中空のリザーバ部と、このリ
ザーバ部内に設けられ上記開口を貫通して上記リザーバ
部外に突出したニードル部と、上記リザーバ部と上記ニ
ードル部とを加熱する加熱装置とを備えたものにおいて
、上記リザーバ部の外側が炭素によって被覆されている
液体金属イオン源である。
にイオン材料が収納される中空のリザーバ部と、このリ
ザーバ部内に設けられ上記開口を貫通して上記リザーバ
部外に突出したニードル部と、上記リザーバ部と上記ニ
ードル部とを加熱する加熱装置とを備えたものにおいて
、上記リザーバ部の外側が炭素によって被覆されている
液体金属イオン源である。
この発明による液体金属イオン源においては。
加熱装置によって加熱され溶融した金属イオン材料とな
じみが悪い炭素をリザーバ部の外側に被覆しであるので
、リザーバ部の外側が上記溶融した金属イオン材料によ
って濡れることがなく、溶融した金属イオン材料が蒸発
する面積をニードル部付近だけにすることができ、従っ
て、溶融した金属イオン材料が不必要に過度に蒸発する
ことが無くなシ、長時間動作するイオン源を実現できる
。
じみが悪い炭素をリザーバ部の外側に被覆しであるので
、リザーバ部の外側が上記溶融した金属イオン材料によ
って濡れることがなく、溶融した金属イオン材料が蒸発
する面積をニードル部付近だけにすることができ、従っ
て、溶融した金属イオン材料が不必要に過度に蒸発する
ことが無くなシ、長時間動作するイオン源を実現できる
。
〔実施１クリ〕
以下この発明の一実施例を、第１図を用いて説明する。
同図において、（１）は例えばタングステンで形成され
た筒状のリザーバ部で、先端（図において下端）に開口
部（１ａ）を有し、上端部は蓋（１ｂ）によって密閉さ
れている。（２）は上記リザーバ部（１）内に収納され
たニードル部で１例えばタングステンで形成され、上端
が上記リザーバ部（１）の内壁面に固定され、尖鋭な先
端（図において下端）が上記開口部（１ａ）をその中心
にて上記開口部（１ａ）の壁面に接触することなく頁通
し上記リザーバ部（１１外に突出している。（４）は例
えばＡｓ、Ｐ、Ｚｎ等の高蒸気圧の金属イオン材料で、
単−元素又は合金からなっている。（７ａ）は蒸着法に
よる炭素ビームで、上記リザーバ部（１）へ向けて飛来
している。（７ｂ）は上記リザーバ部（１）の外側全面
に蒸着された炭素膜である。なお、第２図で示されてい
る引出し電極（５）及びイオンビーム（６）は第１図の
実施例においても当然存在するものであるが２発明の主
旨とは直接関係ないので図示を省略しである。また当然
乍ら第１図の実施例においても上記符号（１）〜（７ｂ
）で示されるものは真空空間中に配設されている。
た筒状のリザーバ部で、先端（図において下端）に開口
部（１ａ）を有し、上端部は蓋（１ｂ）によって密閉さ
れている。（２）は上記リザーバ部（１）内に収納され
たニードル部で１例えばタングステンで形成され、上端
が上記リザーバ部（１）の内壁面に固定され、尖鋭な先
端（図において下端）が上記開口部（１ａ）をその中心
にて上記開口部（１ａ）の壁面に接触することなく頁通
し上記リザーバ部（１１外に突出している。（４）は例
えばＡｓ、Ｐ、Ｚｎ等の高蒸気圧の金属イオン材料で、
単−元素又は合金からなっている。（７ａ）は蒸着法に
よる炭素ビームで、上記リザーバ部（１）へ向けて飛来
している。（７ｂ）は上記リザーバ部（１）の外側全面
に蒸着された炭素膜である。なお、第２図で示されてい
る引出し電極（５）及びイオンビーム（６）は第１図の
実施例においても当然存在するものであるが２発明の主
旨とは直接関係ないので図示を省略しである。また当然
乍ら第１図の実施例においても上記符号（１）〜（７ｂ
）で示されるものは真空空間中に配設されている。
第１図に示す実施例においてリザーバ部（１）に炭素膜
（７ｂ）を被覆しだ工程、被覆の仕方について説明する
。
（７ｂ）を被覆しだ工程、被覆の仕方について説明する
。
リザーバ部＋１１への炭素膜（７ｂ）の被覆はＩＸ１０
ｐａ以下の真空中で行なった。先ず、タングステン製の
リザーバ部（１）を真空中で〜２０００℃以上に加熱し
。
ｐａ以下の真空中で行なった。先ず、タングステン製の
リザーバ部（１）を真空中で〜２０００℃以上に加熱し
。
リザーバ部（１）の表面を清浄化した後、炭素棒（図示
せず）に数十人の電流を流し該炭素棒を直接加熱して、
第１図（−）に示すようにリザーバ部（１）へ向かう炭
素ビーム（７ａ）を発生させ、第１図（ｂ）に示すよう
にリザーバ部（１）の外側面全面に亘って炭素膜（７ｂ
）を蒸着によって形成した。炭素膜（７ｂ）の厚さは蒸
着工程中、水晶振動子によってモニタし、約１０００Ａ
程度にした。
せず）に数十人の電流を流し該炭素棒を直接加熱して、
第１図（−）に示すようにリザーバ部（１）へ向かう炭
素ビーム（７ａ）を発生させ、第１図（ｂ）に示すよう
にリザーバ部（１）の外側面全面に亘って炭素膜（７ｂ
）を蒸着によって形成した。炭素膜（７ｂ）の厚さは蒸
着工程中、水晶振動子によってモニタし、約１０００Ａ
程度にした。
炭素膜（７ｂ）が被覆されたリザーバ部（１）でイオン
源を組み立て、リザーバ部（１）内に、高蒸気圧イオン
材料の代表である亜鉛（Ｚ、）をＱ、１９程度入れ。
源を組み立て、リザーバ部（１）内に、高蒸気圧イオン
材料の代表である亜鉛（Ｚ、）をＱ、１９程度入れ。
窒化ポロンの蓋（１ｂ）を装着した。リザーバ部（１）
内の亜鉛は加熱装置（３）によって加熱されて浴融され
引出し電極（５）に負の電圧を印加することによって該
溶融された亜鉛は蒸発するのでるるか、この溶融された
亜鉛が蒸発する面積を必’！ｆｉ小限にするため、ニー
ドル１ｔｓ（２）の先端（図に２いて下端）をリザーバ
部（１１の先端（図において下端）から０．５ｘｘ程度
突出させである。
内の亜鉛は加熱装置（３）によって加熱されて浴融され
引出し電極（５）に負の電圧を印加することによって該
溶融された亜鉛は蒸発するのでるるか、この溶融された
亜鉛が蒸発する面積を必’！ｆｉ小限にするため、ニー
ドル１ｔｓ（２）の先端（図に２いて下端）をリザーバ
部（１１の先端（図において下端）から０．５ｘｘ程度
突出させである。
上述の如く完成したイオン源は、動作温度約５００℃（
加熱装置（３）によって加熱する）、ニードル部（２）
に対する引き出し電圧（第２図で略示した第１図の引出
し電極（５）の電圧）−７ＫＶで約１０μ人のイオン電
流を得ることができ、かつ、この条件で約１０００Ａ程
作した。また、動作後のイオン源のリザーバ部（１１外
側には、亜鉛の付着による金属光沢は殆んど観察されず
、リザーバ部（１）外側への炭素膜（７ｂ）の被膜が有
効であることが確認された。
加熱装置（３）によって加熱する）、ニードル部（２）
に対する引き出し電圧（第２図で略示した第１図の引出
し電極（５）の電圧）−７ＫＶで約１０μ人のイオン電
流を得ることができ、かつ、この条件で約１０００Ａ程
作した。また、動作後のイオン源のリザーバ部（１１外
側には、亜鉛の付着による金属光沢は殆んど観察されず
、リザーバ部（１）外側への炭素膜（７ｂ）の被膜が有
効であることが確認された。
なお、上述の実施例では、リザーバ部（１）外側への炭
素膜（７ｂ）の被覆法として加熱蒸着法を例示したが、
加熱蒸着法に限られるものではなく２例えば、スパッタ
蒸着法を用いても本質的な差異はない。
素膜（７ｂ）の被覆法として加熱蒸着法を例示したが、
加熱蒸着法に限られるものではなく２例えば、スパッタ
蒸着法を用いても本質的な差異はない。
また、上述の実施例では、リザーバ部（１）の外側に炭
素膜（７ｂ）を施すと、高蒸気圧の金属イオン材料によ
ってリザーバ部（１）外側が濡れるのを防止できた旨記
述したが、高蒸気圧以外のイオン材料の場合もリザーバ
部外側が濡れるのを防止できる。
素膜（７ｂ）を施すと、高蒸気圧の金属イオン材料によ
ってリザーバ部（１）外側が濡れるのを防止できた旨記
述したが、高蒸気圧以外のイオン材料の場合もリザーバ
部外側が濡れるのを防止できる。
この発明は上述のように、先端が開口し内部にイオン材
料が収納される中空のリザーバ部、このリザーバ部内に
設けられ上記開口を貫通して上記リザーバ部外に突出し
たニードル部、及び上記リザーバ部と上記ニードル部と
を加熱する加熱装置を備えた液体金属イオン源において
、上記リザーバ部の外側が炭素によって被膜されている
構成としたので、リザーバ部の外側が溶融したイオン材
料によって濡れることがなく、溶融したイオン材料が蒸
発する面積をニードル部付近だけにすることができ、従
って、溶融したイオイ材料が不必要に過度に蒸発するこ
とが無くなり、長時間動作するイオン源を実現できる効
果がある。
料が収納される中空のリザーバ部、このリザーバ部内に
設けられ上記開口を貫通して上記リザーバ部外に突出し
たニードル部、及び上記リザーバ部と上記ニードル部と
を加熱する加熱装置を備えた液体金属イオン源において
、上記リザーバ部の外側が炭素によって被膜されている
構成としたので、リザーバ部の外側が溶融したイオン材
料によって濡れることがなく、溶融したイオン材料が蒸
発する面積をニードル部付近だけにすることができ、従
って、溶融したイオイ材料が不必要に過度に蒸発するこ
とが無くなり、長時間動作するイオン源を実現できる効
果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す図で、（ａ）はリザ
ーバ部外側に炭素膜を被覆する工程を示す縦断側面図、
（ｂ）はリザーバ部外側に炭素膜を被覆し組立完成した
イオン源の縦断側面図、第２図は従来のイオン源の縦断
側面図である。 図において、（１）はリザーバ部、 （１ａ）は開口部
。 （２）はニードル部、（３）は加熱装置、（４）はイオ
ン材料。 （７ｂ）は炭素膜である。 なお１図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
ーバ部外側に炭素膜を被覆する工程を示す縦断側面図、
（ｂ）はリザーバ部外側に炭素膜を被覆し組立完成した
イオン源の縦断側面図、第２図は従来のイオン源の縦断
側面図である。 図において、（１）はリザーバ部、 （１ａ）は開口部
。 （２）はニードル部、（３）は加熱装置、（４）はイオ
ン材料。 （７ｂ）は炭素膜である。 なお１図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- （１）先端が開口し内部にイオン材料が収納される中空
のリザーバ部、このリザーバ部内に設けられ上記開口を
貫通して上記リザーバ部外に突出したニードル部、及び
上記リザーバ部と上記ニードル部とを加熱する加熱装置
を備えた液体金属イオン源において、上記リザーバ部の
外側が炭素によつて被覆されていることを特徴とする液
体金属イオン源。 - （２）加熱蒸着法又はスパッタ蒸着法によつて炭素がリ
ザーバ部に被覆されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の液体金属イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20566985A JPS6266547A (ja) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | 液体金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20566985A JPS6266547A (ja) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | 液体金属イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6266547A true JPS6266547A (ja) | 1987-03-26 |
Family
ID=16510727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20566985A Pending JPS6266547A (ja) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | 液体金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6266547A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5835829A (ja) * | 1981-08-28 | 1983-03-02 | Jeol Ltd | 金属イオン源 |
| JPS5840743A (ja) * | 1981-09-03 | 1983-03-09 | Jeol Ltd | 金属イオン源 |
-
1985
- 1985-09-17 JP JP20566985A patent/JPS6266547A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5835829A (ja) * | 1981-08-28 | 1983-03-02 | Jeol Ltd | 金属イオン源 |
| JPS5840743A (ja) * | 1981-09-03 | 1983-03-09 | Jeol Ltd | 金属イオン源 |
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