JPS6361199A - 粒子線発生装置 - Google Patents
粒子線発生装置Info
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- JPS6361199A JPS6361199A JP20493886A JP20493886A JPS6361199A JP S6361199 A JPS6361199 A JP S6361199A JP 20493886 A JP20493886 A JP 20493886A JP 20493886 A JP20493886 A JP 20493886A JP S6361199 A JPS6361199 A JP S6361199A
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- ion
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Links
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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）
この発明は極めて直径の細い粒子線源に関するものであ
る。
る。
（従来の技術）
原子または分子あるいはそれらのイオンからなる粒子線
は、蒸発ルツボあるいは各種イオン源と用いているが、
その直径は通常１ｃｍから１００オングストロームの範
囲にある。たとえば分子線エピタキシー装置においては
、蒸発源は開口が１ｃｍ程度の直径のルツボであり、一
方局所的にイオンを打ち込むために特別に開発されたイ
オン源でも最も細く絞ったものでも１００オングストロ
ーム程度である。
は、蒸発ルツボあるいは各種イオン源と用いているが、
その直径は通常１ｃｍから１００オングストロームの範
囲にある。たとえば分子線エピタキシー装置においては
、蒸発源は開口が１ｃｍ程度の直径のルツボであり、一
方局所的にイオンを打ち込むために特別に開発されたイ
オン源でも最も細く絞ったものでも１００オングストロ
ーム程度である。
（発明が解決しようとする問題点）
目的によっては、上記従来の粒子線源で充分に実用に供
せられているが、現在盛んに研究開発が進められている
超微細構造を有する各種半導体デバイスあるいは組成を
数１０オングストローム以下の長さで調整する事によっ
て新しい物性を創出させようとする各部材料の加工には
直径が太すぎ充分に対応させることが出来ないでいる。
せられているが、現在盛んに研究開発が進められている
超微細構造を有する各種半導体デバイスあるいは組成を
数１０オングストローム以下の長さで調整する事によっ
て新しい物性を創出させようとする各部材料の加工には
直径が太すぎ充分に対応させることが出来ないでいる。
中性の原子線あるいは中性の分子線を細く絞るためには
２つの方法である。第１は太いビームを小径を有する１
枚以上の遮蔽板に照射し、小径を通過したものを粒子線
とする方法である。第２はイオンビームを適当な集束電
極で細く絞った後、電子シャワーと相互作用させビーム
を中性化する方法である。
２つの方法である。第１は太いビームを小径を有する１
枚以上の遮蔽板に照射し、小径を通過したものを粒子線
とする方法である。第２はイオンビームを適当な集束電
極で細く絞った後、電子シャワーと相互作用させビーム
を中性化する方法である。
これらのいずれの方法においても粒子線径を１００オン
グストローム以下に絞ることは殆んど不可能である。前
者の場合では１００オングストローム以下の小径を有す
る遮蔽板を作ること自体が極めて困難であるが、たとえ
成功したとしても遮蔽板として使用している間に小径の
入口付近に照射原子または分子が付着し径がしだいに細
くなってくるなどの不都合が生じる。後者ではこのよう
な欠点は発生しないが、イオン発生部の口径、イオン同
志の反発力あるいは集束電極の収差などの理由によりや
はり１００オングストローム以下に絞られた粒子線を得
ることは極めて困難である。
グストローム以下に絞ることは殆んど不可能である。前
者の場合では１００オングストローム以下の小径を有す
る遮蔽板を作ること自体が極めて困難であるが、たとえ
成功したとしても遮蔽板として使用している間に小径の
入口付近に照射原子または分子が付着し径がしだいに細
くなってくるなどの不都合が生じる。後者ではこのよう
な欠点は発生しないが、イオン発生部の口径、イオン同
志の反発力あるいは集束電極の収差などの理由によりや
はり１００オングストローム以下に絞られた粒子線を得
ることは極めて困難である。
超微細構造デバイスでは例えば多層薄膜構造を利用する
場合は一原子層の厚さで制御されていることは前提にし
ていることが多い。さらに層の面内方向の加工精度もこ
れと同様に一原子列の精度であることが要求されるデバ
イス構造も提案され始めている。超微粒子などを利用す
る新機能材料においても数１０オングストローム以下の
制御卸を要求される場合が多くなっている。しかしなが
ら前述したように従来の粒子線発生装置ではこれらの要
求に応じることは極めて困難である。
場合は一原子層の厚さで制御されていることは前提にし
ていることが多い。さらに層の面内方向の加工精度もこ
れと同様に一原子列の精度であることが要求されるデバ
イス構造も提案され始めている。超微粒子などを利用す
る新機能材料においても数１０オングストローム以下の
制御卸を要求される場合が多くなっている。しかしなが
ら前述したように従来の粒子線発生装置ではこれらの要
求に応じることは極めて困難である。
この発明の目的とするところは、上述した超微細径粒子
線の発生における問題を克服しようというものである。
線の発生における問題を克服しようというものである。
（問題点を解決するための手段）
すなわち、電極方面に原子または分子を吸着させ、集収
された電子線を局所的に照射する事によって被照射部分
の吸着原子または吸着分子をそのままの原子または分子
のイオン化した状態としてあるいは吸着分子を分解した
形の原子または分子のイオン化した状態として該電極表
面から離脱させた後適当な集束加速電極群により粒子線
として該放出イオンを出射させることを特徴とする粒子
線発生装置が得られる。
された電子線を局所的に照射する事によって被照射部分
の吸着原子または吸着分子をそのままの原子または分子
のイオン化した状態としてあるいは吸着分子を分解した
形の原子または分子のイオン化した状態として該電極表
面から離脱させた後適当な集束加速電極群により粒子線
として該放出イオンを出射させることを特徴とする粒子
線発生装置が得られる。
（作用）
従来の粒子線発生装置においてはビームを細く絞ること
に大きな努力が払われているが、イオン線発生装置にお
ける本質的問題としてイオンが発生する領域の空間的大
きさが最終ビーム径を決定する。従ってイオン発生源の
大きさを小さくすれば良い訳であるが、従来の放電型イ
オン源、液体イオン源あるいは電子シャワー照射型イオ
ン源ではイオンの発生原理からくる制約あるいは電極加
工寸法の制約から数１０オングストローム以下のビーム
径に出来ない。これに対し本発明では固体方面上におい
てイオン発生個所を集束電子線が照射された個所だけに
することが出来る。従って照射電子線のビーム径の大き
さがイオン発生領域にほぼ対応し、今日電子線の直径は
数オングストローム以下にまで絞ることが出来るから結
局イオン発生個所の大きさもこれとほぼ同じ大きさにす
ることが出来る。場合によっては電子ビームは２〜３オ
ングストロ一ム程度にまで絞れるから、吸着分子の大き
さが２〜３オングストロームである様な場合は、単一イ
オンの発生すら原理的には可能となる。
に大きな努力が払われているが、イオン線発生装置にお
ける本質的問題としてイオンが発生する領域の空間的大
きさが最終ビーム径を決定する。従ってイオン発生源の
大きさを小さくすれば良い訳であるが、従来の放電型イ
オン源、液体イオン源あるいは電子シャワー照射型イオ
ン源ではイオンの発生原理からくる制約あるいは電極加
工寸法の制約から数１０オングストローム以下のビーム
径に出来ない。これに対し本発明では固体方面上におい
てイオン発生個所を集束電子線が照射された個所だけに
することが出来る。従って照射電子線のビーム径の大き
さがイオン発生領域にほぼ対応し、今日電子線の直径は
数オングストローム以下にまで絞ることが出来るから結
局イオン発生個所の大きさもこれとほぼ同じ大きさにす
ることが出来る。場合によっては電子ビームは２〜３オ
ングストロ一ム程度にまで絞れるから、吸着分子の大き
さが２〜３オングストロームである様な場合は、単一イ
オンの発生すら原理的には可能となる。
吸着層に電子線を照射させてイオンを得る本方法の大き
な特徴は、単に照射領域の直径が小さいだけでなく奥行
の深さが一吸着層の厚さしかないことも大きな特徴であ
る。なぜならたとえイオン出射方向と垂直方向の直径が
小さくともイオン発生源の奥行が長いと結局集束する際
に焦点がぼけ、照射直径が拡がりやすくなるからである
。
な特徴は、単に照射領域の直径が小さいだけでなく奥行
の深さが一吸着層の厚さしかないことも大きな特徴であ
る。なぜならたとえイオン出射方向と垂直方向の直径が
小さくともイオン発生源の奥行が長いと結局集束する際
に焦点がぼけ、照射直径が拡がりやすくなるからである
。
吸着層を形成させる電極の形状は平面あるいは曲面でも
よ←集束電子線を照射させることが出来れば良い。吸着
層の形成には、希望するイオンが含まれるガスを該吸着
用電極に供給する。以下図面をもって説明する。
よ←集束電子線を照射させることが出来れば良い。吸着
層の形成には、希望するイオンが含まれるガスを該吸着
用電極に供給する。以下図面をもって説明する。
第１図は本発明の実施例の一形、態を示す。高真空容器
１の上部に電子線発生源２に搭載し、対向する位置に吸
着層形成電極３が設置しである。この電極表面にリーク
バルゴ４を通して吸着ガスを供給し単分子吸着層を形成
する。該吸着層電子線照射された領域で発生したイオン
はりフレフタ−５および引出し電極６によって水平方向
に引出され集束電極群７に導入された後質量アナライザ
ー型フィルター電極８によって所望のイオンとして取り
だされる以上１〜８までが本発明における粒子線発生装
置の概略構成である。第１図は本粒子線発生装置と基板
設置領域とを結合した状態を示す。斜線部分１６は液体
窒素シュラウドである。
１の上部に電子線発生源２に搭載し、対向する位置に吸
着層形成電極３が設置しである。この電極表面にリーク
バルゴ４を通して吸着ガスを供給し単分子吸着層を形成
する。該吸着層電子線照射された領域で発生したイオン
はりフレフタ−５および引出し電極６によって水平方向
に引出され集束電極群７に導入された後質量アナライザ
ー型フィルター電極８によって所望のイオンとして取り
だされる以上１〜８までが本発明における粒子線発生装
置の概略構成である。第１図は本粒子線発生装置と基板
設置領域とを結合した状態を示す。斜線部分１６は液体
窒素シュラウドである。
（実施例）
第１図において電子線発生装置２からの電子線は直径２
０オングストロームに調整し加速電圧は４０ｋＶとした
。厚さ０．５ｍｍの単結晶タングステン板から成る吸着
層形成電極３を約４５０°Ｃに加熱した状態でリークバ
ルブ４を通してトリメチルガリウムを電極表面での分圧
が１０−２ｔｏｎ以上になるように電極３上に供給し有
機ガリウム単分子吸着層を形成した。リークバルブ４を
閉じ排気口９に接続された真空ポンプにより表面吸着層
を残し、残留ガスを系内から排気した。この後直径２０
オングストロームの電子線を１ｐｓｅｃ照射した。この
結果炭化水素ガスおよびそのイオンおよびガリウムイオ
ンが発生しこれらのうちイオンはりフレフタ５および引
出し電極６により水平方向のイオンビームとなる。この
後質量アナライザー型マスフィルター電極８によってザ
リウムイオンだけが基板設置領域９に出射される。同領
域に導入されたガリウムイオンは走査電極１１によって
所望の方角に偏力された後基板１２に照射される。この
時必要に応じてイオン中和用電子線シャワー１３により
中性化される。あるいは減速電極１４によって低エネル
ギー化される。基板は必要に応じてヒーター１５によっ
て加熱されている。
０オングストロームに調整し加速電圧は４０ｋＶとした
。厚さ０．５ｍｍの単結晶タングステン板から成る吸着
層形成電極３を約４５０°Ｃに加熱した状態でリークバ
ルブ４を通してトリメチルガリウムを電極表面での分圧
が１０−２ｔｏｎ以上になるように電極３上に供給し有
機ガリウム単分子吸着層を形成した。リークバルブ４を
閉じ排気口９に接続された真空ポンプにより表面吸着層
を残し、残留ガスを系内から排気した。この後直径２０
オングストロームの電子線を１ｐｓｅｃ照射した。この
結果炭化水素ガスおよびそのイオンおよびガリウムイオ
ンが発生しこれらのうちイオンはりフレフタ５および引
出し電極６により水平方向のイオンビームとなる。この
後質量アナライザー型マスフィルター電極８によってザ
リウムイオンだけが基板設置領域９に出射される。同領
域に導入されたガリウムイオンは走査電極１１によって
所望の方角に偏力された後基板１２に照射される。この
時必要に応じてイオン中和用電子線シャワー１３により
中性化される。あるいは減速電極１４によって低エネル
ギー化される。基板は必要に応じてヒーター１５によっ
て加熱されている。
供給ガスをトリメチルガリウムから他のガスに変えるこ
とによりガリウムイオン以外のイオンが取りだせる。例
えばトリエチルアルミニウムを用いればアルミニウムイ
オンが得られる。このときにはまずバルブ４を止めトリ
メチルガリウムの供給を停止しておき真空排気して電極
３表面のトリメチルガリウム吸着層を除去してからトリ
エチルアルミニウムを吸着させる。早く除去したい場合
には電極３を加熱すればよい。同様にトリエチル砒素を
使えば砒素イオンビームが得られる。用いた電子線の直
径が２０オングストロームの時、基板上へのガリウムイ
オン照射堆積領域は照射後のオージェ分析によれば測定
分解能と同程度の２０〜２５オングストロームであった
。
とによりガリウムイオン以外のイオンが取りだせる。例
えばトリエチルアルミニウムを用いればアルミニウムイ
オンが得られる。このときにはまずバルブ４を止めトリ
メチルガリウムの供給を停止しておき真空排気して電極
３表面のトリメチルガリウム吸着層を除去してからトリ
エチルアルミニウムを吸着させる。早く除去したい場合
には電極３を加熱すればよい。同様にトリエチル砒素を
使えば砒素イオンビームが得られる。用いた電子線の直
径が２０オングストロームの時、基板上へのガリウムイ
オン照射堆積領域は照射後のオージェ分析によれば測定
分解能と同程度の２０〜２５オングストロームであった
。
用いた電子線の直径を変化させると基板上での照射領域
もほぼ比例して変化することが確かめられた。このこと
より、もし電子線の直径を２オングストロ一ム程度にま
で絞ればほぼ単原子イオンの照射が可能であることが判
る。
もほぼ比例して変化することが確かめられた。このこと
より、もし電子線の直径を２オングストロ一ム程度にま
で絞ればほぼ単原子イオンの照射が可能であることが判
る。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれば従来は不可能であっ
た１００オングストローム程度以下の径の粒子線を得る
ことができる。
た１００オングストローム程度以下の径の粒子線を得る
ことができる。
第１図は本発明の一実施例を示した図で、１は粒子線チ
ャンバ、２は集束電子線発生装置、３は吸着層形成電極
、４は吸着ガス供給バルブ、５はリフレクタ、６はビー
ム引出し電極、７は集束電極群、８は質量分離型マスフ
ィルター、９は真空排気口、１０は基板設置チャンバー
、１１は平行平板型走査電極、１２は基板、１３はイオ
ン中和用電子シャワー、１４は減東電極、１５は基板加
熱ヒータ、１６は液体窒素昭和 年 月
日 ２１発明の名称 粒子線発生装置 ３、補正をする者 事件との関係 出願人 東京都港区芝五丁目３３番１号 （４２３） 日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 ４、代理人 ５、補正の対象 １）明細書の特許請求の範囲の欄 ２）明細書の発明の詳細な説明の欄 ３ン明細書の簡単な説明の欄 ６、補正の内容 １）明細書の特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 ２）明細書第３頁第１９行に「ことは前提にＪとあるの
を「ことを前提にＪと補正する。 ３）明細書第４頁第１２行に「集収された」とあるのを
「集束されたＪと補正する。 ４）明細書第６頁第１８行に［リークバルブｊとあるの
を「リークバルブＪと補正する。 ５）明細書第８頁第１行に「リフレクタｊとあるのを「
リフレクタＪと補正する。 ６）明細書第４頁第１２に「ザリウムイオン」とあるの
を「ガリウムイオン」と補正する。 ７）明細書第９頁第１８行に「リフレクタ１とあるのを
Ｆリフレクタｊと補正する。
ャンバ、２は集束電子線発生装置、３は吸着層形成電極
、４は吸着ガス供給バルブ、５はリフレクタ、６はビー
ム引出し電極、７は集束電極群、８は質量分離型マスフ
ィルター、９は真空排気口、１０は基板設置チャンバー
、１１は平行平板型走査電極、１２は基板、１３はイオ
ン中和用電子シャワー、１４は減東電極、１５は基板加
熱ヒータ、１６は液体窒素昭和 年 月
日 ２１発明の名称 粒子線発生装置 ３、補正をする者 事件との関係 出願人 東京都港区芝五丁目３３番１号 （４２３） 日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 ４、代理人 ５、補正の対象 １）明細書の特許請求の範囲の欄 ２）明細書の発明の詳細な説明の欄 ３ン明細書の簡単な説明の欄 ６、補正の内容 １）明細書の特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 ２）明細書第３頁第１９行に「ことは前提にＪとあるの
を「ことを前提にＪと補正する。 ３）明細書第４頁第１２行に「集収された」とあるのを
「集束されたＪと補正する。 ４）明細書第６頁第１８行に［リークバルブｊとあるの
を「リークバルブＪと補正する。 ５）明細書第８頁第１行に「リフレクタｊとあるのを「
リフレクタＪと補正する。 ６）明細書第４頁第１２に「ザリウムイオン」とあるの
を「ガリウムイオン」と補正する。 ７）明細書第９頁第１８行に「リフレクタ１とあるのを
Ｆリフレクタｊと補正する。
Claims (1)
- 電極装置に原子または分子を吸着させる手段と、集収さ
れた電子線を局所的に照射する事によって被照射部分の
吸着原子または吸着分子をそのままの原子または分子の
イオン化した状態としてあるいは吸着分子を分解した形
の原子または分子のイオン化した状態として該電極表面
から離脱させる手段と、離脱させたイオンを粒子線とし
て出射させる集束加速電極群とを備えたことを特徴とす
る粒子線発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20493886A JPS6361199A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 粒子線発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20493886A JPS6361199A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 粒子線発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6361199A true JPS6361199A (ja) | 1988-03-17 |
Family
ID=16498837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20493886A Pending JPS6361199A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 粒子線発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6361199A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53131893A (en) * | 1977-04-22 | 1978-11-17 | Hitachi Ltd | Ion source |
| JPS5897245A (ja) * | 1981-12-04 | 1983-06-09 | Jeol Ltd | イオン源 |
-
1986
- 1986-08-29 JP JP20493886A patent/JPS6361199A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53131893A (en) * | 1977-04-22 | 1978-11-17 | Hitachi Ltd | Ion source |
| JPS5897245A (ja) * | 1981-12-04 | 1983-06-09 | Jeol Ltd | イオン源 |
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