JPS63205033A

JPS63205033A - 液体金属イオン源の製造方法

Info

Publication number: JPS63205033A
Application number: JP3850187A
Authority: JP
Inventors: Takashi Horiuchi; 堀内　敬
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1988-08-24

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。

Description

【発明の詳細な説明】［概要コ四弗化炭素ガスを含有した雰囲気中でタングステン・エ
ミッタの先端表面原子を電界蒸発させて、先端曲率半径
を所望形状に整形する。そうすれば、安定にイオン電流
を放出するイオン源が形成される。

［産業上の利用分野］本発明は集束イオンビーム装置などに用いられる液体金
属イオン源の製造方法に関する。

ＩＣなど半導体装置の製造プロセスにおいては、デバイ
スの微細化、高密度化に伴ってイオンビーム技術が注目
されてきており、その開発研究が鋭意進行中である。例
えば、集束イオンビーム装置の利用が検討されているが
、このような集束イオンビーム装置において、イオン源
が装置の性能を左右する重要な部材であるから、その高
性能な液体金属イオン源の作成が要望されている。

［従来の技術］さて、従来のイオン注入装置は全面にイオンを照射する
方式であったが、集束イオンビーム装置は細い集束ビー
ムによって、例えば、電子ビーム露光の様にマスクレス
露光を可能にするものである。且つ、イオンビームは電
子ビームに比べて物体（例えば、レジスト）中での散乱
が小さい利点がある。そのため、次代のサブミクロン以
下の微細構造デバイス製作用として多くのプロセス技術
者が期待しており、また、露光技術のみならず、デポジ
ション、イオン注入やエツチングにも利用できるもので
ある。

このような集束イオンビーム装置の概要図を第２図に示
しており、本例はマスクレスイオン注入用のもので、本
装置はイオン源（イオン銃）１゜コンデンサレンズ２，
４．　質量分析器３．　ビーム走査系５．試料６から構
成され、且つ、図示していないが、イオン源にイオンポ
ンプ、試料側にターボポンプと２つの分離した排気系を
備えている。

図示のように、その構造は公知の電子ビーム装置とほぼ
類似しているが、相異点はｒｔ量分析器３を具備してい
ることで、これは複数種のイオンをイオン源から放射し
た場合、それを分離して１種類のイオンのみ照射するた
めの分離器である。

この集束イオンビーム装置において最も重要な部材はイ
オン源で、且つ、集束イオンビーム装置の用途を拡げる
ためには、種々のイオン種の生成が必要になる。

このためのイオン源として、気体を用いたイオン源の他
に液体金属を用いたイオン源が開発されており、第３図
にその液体金属イオン源の概要を図示している。図中の
１１はタングステン・ループ。

１２はタングステン・エミッタ（タングステン・ニード
ル）、１３は引出し電極で、ループ１１とエミッタ１２
との接点に液体金属１４、例えば、ガリウム（Ｇａ）を
保持して、ループ１１の加熱によってガリウムを液体に
し、タングステン・エミッタ１２と引出し電極１３との
間に数ＫＶの直流電圧Ｅｏを印加して、液体金属イオン
をエミッタ１２の先端から飛び出させる構成となってい
る。なお、タングステン・エミッタやタングステン・ル
ープの線径は０．３μｍφ程度で、また、金属を液体化
するためには、上記したループ１１の加熱の他、ループ
１１とエミッタ１２の周囲にヒータ（図示していない）
を設けて、そのヒータを加熱する方法も採られる。

このように、タングステン・エミッタは、その先端から
液体金属イオンを放出させるために、エミッタの先端形
状、特に、先端の曲率半径と形状が極めて重要な要素と
なる。

［発明が解決しようとする問題点〕ところで、従来、このタングステン・エミッタの先端部
分は電解研磨によって作成しており、第４図（ａ）はそ
の形成法の概要を示している。即ち、溶液２０（例えば
、水酸化カリウム溶液）の中にタングステン線２１を浸
漬して、両者の間に交流または直流の電圧ｅを印加し、
タングステンを溶解して先端を針状に加工する方法であ
る。この電解研磨法は先端が滑らかにならず、一定した
形状に形成し難い欠点がある。

他方、真空度１０　　Ｔｏｒｒ程度の高真空中において
、第４図（ｂ）に示すように、タングステン線２２と対
向電極２３との間に２０ＫＶ程度の直流電圧Ｅを印加し
、電界蒸発させて先端を滑らかにする方法があるが、こ
の電界蒸発法は曲率半径が５００人程度に微細になる欠
点がある。このように、小さな先端曲率半径をもったタ
ングステン・エミッタを設けると、そのイオン源からは
微小なイオン電流しか得られない。この場合、２０ＫＶ
程度以上の高電圧を印加すれば、先端の曲率半径を大き
くすることができる。

しかし、高電圧印加は放電する等の問題が起こり、余り
高電圧を印加することは困難である。

従って、現在、やむなく形状の安定しない電解研に法を
用いてタングステン・エミッタを作成し、それを選別し
ながら使用している状態で、且つ、電解研磨法は先端表
面に突起物が残っていたりして、所望曲率半径で、且つ
、表面の滑らかなものはなかなか得られない。

本発明は、このような問題点を解消させるタングステン
・エミッタの形成方法を提案するものである。

［問題点を解決するための手段］その目的は、四弗化炭素ガスを含む雰囲気中において、
タングステン・エミッタの先端表面原子を電界蒸発させ
て、所望の先端曲率半径をもった形状に整形するように
した形成方法によって達成される。

［作用］即ち、本発明にかかるタングステン・エミッタの形成方
法は四弗化炭素（ＣＦ４）ガスが含まれる雰囲気中でタ
ングステン・エミッタの先端表面原子を電界蒸発させて
、先端曲率半径Ｒを所望形状に整形する。そうすれば、
適切なイオン電流が得られるイオン源が作成される。

［実施例］以下、実施例によって詳細に説明する。

第１図は本発明にかかるタングステン・エミッタの形成
方法を説明する図で、まず、タングステン線２４と対向
電極２３とを配置した処理容器（図示せず）内を真空度
１０’Ｔｏｒｒ位の高真空にした後、次に、ＣＦ４ガス
を導入して真空度を約１０−’Ｔｏｒｒに低下させる。

このようなＣＦ４ガスを含んだ真空雰囲気内でタングス
テン線２４と対向電極２３との間に約２０ＫＶ程度の直
流電圧Ｅを印加して、電界蒸発させて先端に曲率半径Ｒ
を形成する。

そうすれば、先端の曲率半径Ｒが所望値、即ち、数μｍ
ないし十数μｍのタングステン・エミッタを形成するこ
とができる。これはＣＦ４ガスの存在で電界蒸発が促進
されるためで、且つ、この形成方法は先端表面の原子を
蒸発させる電界蒸発法であるから、電解研磨法と違って
表面が滑らかになり、且つ、清浄なタングステン面が露
出する。

従って、このようなタングステン・エミッタを具備させ
たイオン源は、使用時に液体金属の正常なティラーコー
ンが形成されて、適切なイオン電流が得られ、集束イオ
ンビーム装置の性能が著しく同上する。

なお、このようなタングステン・エミッタを有するイオ
ン源は、集束イオンビーム装置の他、他のイオンビーム
プロセス装置にも利用できることができる。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、本発明によれば所望の
先端の曲率半径をもったタングステン・エミッタを有す
るイオン源が作成され、その結果として、ＩＣなど半導
体装置の性能向上に大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるタングステン・エミッタの形成
方法を示す図、第２図は集束イオンビーム装置の概要図、第３図は液体
イオン源の概要図、第４図（ａ）　、　（ｂ）は従来のタングステン・エミ
ッタの形成方法を示す図である。図において、１はイオン源、１１はタングステン・ループ、１２はタングステン・エミッタ、１３は引出し電極、１４は液体金属、２１、２２．２４はタングステン、２３は対向電極、Ｒは先端の曲率半径を示している。莱１ヒイ、ｆ＞ヒ・・−４１豪１［第２ｒＸＪ

Claims

【特許請求の範囲】

四弗化炭素ガスを含む雰囲気中において、タングステン
・エミッタの先端表面原子を電界蒸発させて、先端が所
望の先端曲率半径をもつた形状に整形するようにしたこ
とを特徴とする液体金属イオン源の製造方法。