JP2752626B2 - 電界電離ガスイオン化方法とそのイオン源 - Google Patents
電界電離ガスイオン化方法とそのイオン源Info
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Classifications
-
- 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]
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は微細加工に用いる集束イオンビームを形成す
るための電界電離ガスイオン化方法及びその装置に関す
るもので大電流の集束イオンビームを形成することがで
きる。
るための電界電離ガスイオン化方法及びその装置に関す
るもので大電流の集束イオンビームを形成することがで
きる。
（従来の技術） イオン源とイオン光学系を用いて形成される集束イオ
ンビーム技術はその微細加工性、清浄雰囲気中で加工が
行えること、ビームを電気的に偏向できるためパターン
形成が容易であるなどから、将来の微細加工技術の一つ
として注目されている。このためのイオン源として0.01
μｍ径の集束イオンビームが形成できるイオン源として
高輝度な電界電離ガスイオン源がある。
ンビーム技術はその微細加工性、清浄雰囲気中で加工が
行えること、ビームを電気的に偏向できるためパターン
形成が容易であるなどから、将来の微細加工技術の一つ
として注目されている。このためのイオン源として0.01
μｍ径の集束イオンビームが形成できるイオン源として
高輝度な電界電離ガスイオン源がある。
電界電離ガスイオン源は、鋭く尖らせた導電性針状電
極（主に金属）の周囲にイオン化させる気体を供給し針
状電極先端に10V/nm程度の高電界を印加しその先端付近
で気体分子を電界電離させるものである。この原理によ
りH,He,Arなどの液体金属イオン源ではイオン化できな
い元素をイオン化することができる。このイオン源では
イオン電流を多く得るために、針状電極及び供給する気
体を極低温に冷却し気体分子の針状電極先端での密度を
増して供給量を増すとともに、電極先端での気体の運動
エネルギーを下げて針先端の前面約0.4nmにあるイオン
化領域内での気体分子の滞在時間を延ばしイオン化効率
を上げ、イオン電流を増加させている。通常このイオン
源では全放出イオン電流は100nA以下である。またこの
イオン源のイオン化領域は0.02nmと大変狭いため、気体
分子の運動エネルギーが揃い、放出されるイオンのエネ
ルギー幅が約1eVと狭く集束イオンビームの形成に有利
である。
極（主に金属）の周囲にイオン化させる気体を供給し針
状電極先端に10V/nm程度の高電界を印加しその先端付近
で気体分子を電界電離させるものである。この原理によ
りH,He,Arなどの液体金属イオン源ではイオン化できな
い元素をイオン化することができる。このイオン源では
イオン電流を多く得るために、針状電極及び供給する気
体を極低温に冷却し気体分子の針状電極先端での密度を
増して供給量を増すとともに、電極先端での気体の運動
エネルギーを下げて針先端の前面約0.4nmにあるイオン
化領域内での気体分子の滞在時間を延ばしイオン化効率
を上げ、イオン電流を増加させている。通常このイオン
源では全放出イオン電流は100nA以下である。またこの
イオン源のイオン化領域は0.02nmと大変狭いため、気体
分子の運動エネルギーが揃い、放出されるイオンのエネ
ルギー幅が約1eVと狭く集束イオンビームの形成に有利
である。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこの方法ではイオン化物質を気体の状態
で供給するため、極低温に冷却しても気体分子の密度の
増加には限界があり、その供給量は十分ではない。その
ため全放出イオン電流は小さく実用的ではない。
で供給するため、極低温に冷却しても気体分子の密度の
増加には限界があり、その供給量は十分ではない。その
ため全放出イオン電流は小さく実用的ではない。
本発明の目的は0.01μｍオーダーの直径をもつ集束イ
オンビームを形成するために必要な高輝度なイオンビー
ムを放出する電界電離ガスイオン源のイオン電流を増加
させ、微細加工技術用として実用的なイオン源を提供す
ることにある。
オンビームを形成するために必要な高輝度なイオンビー
ムを放出する電界電離ガスイオン源のイオン電流を増加
させ、微細加工技術用として実用的なイオン源を提供す
ることにある。
（問題を解決するための手段） 第１の発明の電界電離ガスイオン化方法は、高電界を
印加し、チャンバー内に挿入した気体が液化しない温度
に電極を設定した針状金属電極に、気体分子又は原子を
供給することにより、気体分子又は原子を電界電離させ
る電界電離ガスイオン化方法において、針状金属電極上
に吸着した気体分子又は原子に表面拡散エネルギーを与
え、気体分子又は原子を表面拡散させ針状金属電極先端
部へ供給し、針状金属電極先端部で表面拡散あるいは吸
着した気体分子又は原子をイオン化させることを特徴と
する。
印加し、チャンバー内に挿入した気体が液化しない温度
に電極を設定した針状金属電極に、気体分子又は原子を
供給することにより、気体分子又は原子を電界電離させ
る電界電離ガスイオン化方法において、針状金属電極上
に吸着した気体分子又は原子に表面拡散エネルギーを与
え、気体分子又は原子を表面拡散させ針状金属電極先端
部へ供給し、針状金属電極先端部で表面拡散あるいは吸
着した気体分子又は原子をイオン化させることを特徴と
する。
第２の発明の電界電離ガスイオン源は、チャンバー内
に挿入した気体が液化しない温度に電極を設定した針状
金属電極と前記電極に電界を印加する手段と前記電極の
周囲に気体分子又は原子を供給する装置と前記電極と気
体分子又は原子を冷却する手段とにより構成される電界
電離ガス源において、前記電極の表面に吸着した気体分
子又は原子を表面拡散させるために光を照射する光源を
設けたことを特徴とする。
に挿入した気体が液化しない温度に電極を設定した針状
金属電極と前記電極に電界を印加する手段と前記電極の
周囲に気体分子又は原子を供給する装置と前記電極と気
体分子又は原子を冷却する手段とにより構成される電界
電離ガス源において、前記電極の表面に吸着した気体分
子又は原子を表面拡散させるために光を照射する光源を
設けたことを特徴とする。
第３の発明の電界電離ガスイオン源は、チャンバー内
に挿入した気体が液化しない温度に電極を設定した針状
金属電極と前記電極に電界を印加する手段と前記電極の
周囲に気体分子又は原子を供給する装置と前記電極と気
体分子又は原子を冷却する手段とにより構成される電界
電離ガス源において、前記電極の表面に吸着した気体分
子又は原子を表面拡散させるために電子を照射する電子
銃を設けたことを特徴とする。
に挿入した気体が液化しない温度に電極を設定した針状
金属電極と前記電極に電界を印加する手段と前記電極の
周囲に気体分子又は原子を供給する装置と前記電極と気
体分子又は原子を冷却する手段とにより構成される電界
電離ガス源において、前記電極の表面に吸着した気体分
子又は原子を表面拡散させるために電子を照射する電子
銃を設けたことを特徴とする。
（作用） 本発明においては、電界電離ガスイオン源において通
常備えられる冷却機構に加え、針表面への吸着気体分子
（原子）を表面拡散させるに必要なエネルギーを表面吸
着分子（原子）に供給する。吸着エネルギーは典型的に
は、物理吸着で0.2eV以下、化学吸着した場合は0.4〜1.
2eV程度である。これは光の波長にして10〜１μｍほど
で、この波長領域で適当な値を選択し照射することによ
り、表面拡散を制御することができる。表面吸着分子
（原子）はイオン化させるためにかけられた高電界（10
8V/cm）により分極し針先端に向かう力を受けている。
吸着分子（原子）層は、１原子層吸着すると固体の原子
間隔と同等になり気体と比べ密度が高く、吸着分子（原
子）の拡散により多くの分子（原子）を供給することが
できる。さらに拡散による供給は広い面積に吸着した気
体分子がイオン化領域であるニードル先端に向かうの
で、より多くの気体分子（原子）を供給することができ
る。また針先端部へ供給された吸着分子（原子）は、針
から脱離し針先端前面約0.4nmにあるイオン化領域に届
くが、冷却されているため低運動エネルギーで大量に供
給されるためエネルギー幅は広がらない。その後イオン
化領域でイオン化されて高電界に引かれて放出される。
これにより、従来の電界電離ガスイオン源より高い１μ
Ａ以上の電流のイオンビームを放出させることができ
る。このイオンビームは従来形式の電界電離ガスイオン
源と同等の輝度（108A/cm2・sr）と低エネルギー幅（約
1eV）を持ち、イオン光学系により0.01μｍ径以下の集
束イオンビームを形成することが可能である。以上のよ
うに液体金属イオン源では形成できなかった超微細加工
用の集束イオンビームが得られ、かつ電流量が多いため
実用的な集束イオンビームを利用することができるよう
になる。
常備えられる冷却機構に加え、針表面への吸着気体分子
（原子）を表面拡散させるに必要なエネルギーを表面吸
着分子（原子）に供給する。吸着エネルギーは典型的に
は、物理吸着で0.2eV以下、化学吸着した場合は0.4〜1.
2eV程度である。これは光の波長にして10〜１μｍほど
で、この波長領域で適当な値を選択し照射することによ
り、表面拡散を制御することができる。表面吸着分子
（原子）はイオン化させるためにかけられた高電界（10
8V/cm）により分極し針先端に向かう力を受けている。
吸着分子（原子）層は、１原子層吸着すると固体の原子
間隔と同等になり気体と比べ密度が高く、吸着分子（原
子）の拡散により多くの分子（原子）を供給することが
できる。さらに拡散による供給は広い面積に吸着した気
体分子がイオン化領域であるニードル先端に向かうの
で、より多くの気体分子（原子）を供給することができ
る。また針先端部へ供給された吸着分子（原子）は、針
から脱離し針先端前面約0.4nmにあるイオン化領域に届
くが、冷却されているため低運動エネルギーで大量に供
給されるためエネルギー幅は広がらない。その後イオン
化領域でイオン化されて高電界に引かれて放出される。
これにより、従来の電界電離ガスイオン源より高い１μ
Ａ以上の電流のイオンビームを放出させることができ
る。このイオンビームは従来形式の電界電離ガスイオン
源と同等の輝度（108A/cm2・sr）と低エネルギー幅（約
1eV）を持ち、イオン光学系により0.01μｍ径以下の集
束イオンビームを形成することが可能である。以上のよ
うに液体金属イオン源では形成できなかった超微細加工
用の集束イオンビームが得られ、かつ電流量が多いため
実用的な集束イオンビームを利用することができるよう
になる。
（実施例） （実施例１） 第１の発明に関し表面拡散増速エネルギー供給装置を
備えた電界電離ガスイオン化法の実施例について説明す
る。電界電離させるイオン化気体としてHeを用いる。電
界電離ガスイオン源ではHeガスの供給装置、イオン化さ
せるために先端半径を50〜200nmほどに電界研磨したタ
ングステン針、イオン化に必要な電界を与えるための引
出し電極、及びHeとタングステン針の冷却機構を備えて
いる。また本発明の特徴である吸着した気体分子を表面
拡散させるための表面拡散増速エネルギー供給装置を備
えている。冷却機構は通常イオン化効率を高めるために
設けられており、導電性針とイオン化させる気体自身を
冷却し、気体分子（原子）の運動エネルギーを下げる。
この結果、針先端から約0.4nmのところにある幅0.02nm
ほどのイオン化領域内に滞在する時間が長くなりイオン
化効率が高まる。本発明では、冷却機構はHe及び針状電
極を冷却し、導電性針の表面にHeを吸着させる目的を兼
ねている。冷却された気体は導電性針と引出し電極の間
に放出された10-5〜10-3Torrに保たれる。冷却温度はイ
オン化ガスとしてHeを用いた場合、Heの沸点である4.2K
までである。Heは最も沸点の低い気体であるが、4.2Kま
で冷却されると気体は容易に導電性表面に吸着する。本
発明ではこの吸着した気体をイオン化領域である導電性
針先端まで表面拡散で供給する。吸着した気体分子（原
子）を表面拡散により大量に針状電極先端部に導入する
ために光又は電子を照射して表面拡散エネルギーを与え
表面拡散速度を増速させる。これにより針先端部への気
体分子（原子）の供給量が増す。針先端部へ供給された
気体分子（原子）は先端付近で脱離されイオン化され
る。針先端部に表面拡散により供給された気体分子（原
子）は十分冷却され低エネルギーであるので、針先端部
での気体の密度を高めイオン化効率が高まると同時に大
電流イオンビームが得られる。
備えた電界電離ガスイオン化法の実施例について説明す
る。電界電離させるイオン化気体としてHeを用いる。電
界電離ガスイオン源ではHeガスの供給装置、イオン化さ
せるために先端半径を50〜200nmほどに電界研磨したタ
ングステン針、イオン化に必要な電界を与えるための引
出し電極、及びHeとタングステン針の冷却機構を備えて
いる。また本発明の特徴である吸着した気体分子を表面
拡散させるための表面拡散増速エネルギー供給装置を備
えている。冷却機構は通常イオン化効率を高めるために
設けられており、導電性針とイオン化させる気体自身を
冷却し、気体分子（原子）の運動エネルギーを下げる。
この結果、針先端から約0.4nmのところにある幅0.02nm
ほどのイオン化領域内に滞在する時間が長くなりイオン
化効率が高まる。本発明では、冷却機構はHe及び針状電
極を冷却し、導電性針の表面にHeを吸着させる目的を兼
ねている。冷却された気体は導電性針と引出し電極の間
に放出された10-5〜10-3Torrに保たれる。冷却温度はイ
オン化ガスとしてHeを用いた場合、Heの沸点である4.2K
までである。Heは最も沸点の低い気体であるが、4.2Kま
で冷却されると気体は容易に導電性表面に吸着する。本
発明ではこの吸着した気体をイオン化領域である導電性
針先端まで表面拡散で供給する。吸着した気体分子（原
子）を表面拡散により大量に針状電極先端部に導入する
ために光又は電子を照射して表面拡散エネルギーを与え
表面拡散速度を増速させる。これにより針先端部への気
体分子（原子）の供給量が増す。針先端部へ供給された
気体分子（原子）は先端付近で脱離されイオン化され
る。針先端部に表面拡散により供給された気体分子（原
子）は十分冷却され低エネルギーであるので、針先端部
での気体の密度を高めイオン化効率が高まると同時に大
電流イオンビームが得られる。
表面拡散増速エネルギー供給装置として光を用いる。
Heのタングステン表面への表面拡散の活性化エネルギー
は0.17eV程度である。また脱離の活性化エネルギーは0.
39eV程度である。よって照射する光のエネルギーは0.17
〜0.39eV、すなわち波長10〜５μｍ程度の光が用いられ
る。一方針状電極先端にはイオン化させるために10V/nm
程度の高電界が印加されており、吸着He原子は分極して
針先端方向へ引力を受けている。光を照射すると冷却に
より強く吸着していたHeはエネルギーを吸収して拡散の
速度が速まり、高電界による引力により針先端方向へ拡
散する。その結果Heは針先端まで拡散し、その後脱離し
イオン化領域に入り直ちにイオン化される。イオン化さ
れるHeは十分冷却されており、運動速度が遅いので、イ
オン化領域内で大部分のHeがイオン化され効率がよい。
その後高電界により加速され放出される。このようにし
て得られたイオンビームは、イオン化の機構は電界電離
であるので通常の電界電離ガスイオン源と同様に輝度が
高くエネルギー幅も小さいため、極微小径の集束イオン
ビームを形成するのに好都合の特性をもっている。
Heのタングステン表面への表面拡散の活性化エネルギー
は0.17eV程度である。また脱離の活性化エネルギーは0.
39eV程度である。よって照射する光のエネルギーは0.17
〜0.39eV、すなわち波長10〜５μｍ程度の光が用いられ
る。一方針状電極先端にはイオン化させるために10V/nm
程度の高電界が印加されており、吸着He原子は分極して
針先端方向へ引力を受けている。光を照射すると冷却に
より強く吸着していたHeはエネルギーを吸収して拡散の
速度が速まり、高電界による引力により針先端方向へ拡
散する。その結果Heは針先端まで拡散し、その後脱離し
イオン化領域に入り直ちにイオン化される。イオン化さ
れるHeは十分冷却されており、運動速度が遅いので、イ
オン化領域内で大部分のHeがイオン化され効率がよい。
その後高電界により加速され放出される。このようにし
て得られたイオンビームは、イオン化の機構は電界電離
であるので通常の電界電離ガスイオン源と同様に輝度が
高くエネルギー幅も小さいため、極微小径の集束イオン
ビームを形成するのに好都合の特性をもっている。
イオン化できる気体は反応性の物も含み、全ての元素
が可能である。反応性ガスの場合は気体そのものを針の
表面に吸着させるために、その気体と反応しないか、も
しくは反応しにくい材料であることが必要となる。
が可能である。反応性ガスの場合は気体そのものを針の
表面に吸着させるために、その気体と反応しないか、も
しくは反応しにくい材料であることが必要となる。
このように全ての気体種の高電流、高輝度で低エネル
ギー幅のイオンが得られ、第３図に示した光学系と組み
合わせることにより数μＡで0.01μｍ径以下の集束イオ
ンビームを形成することができる。これにより極微細集
束イオンビームによる0.01μｍオーダーのマスクレス超
微細加工を行うことができる。
ギー幅のイオンが得られ、第３図に示した光学系と組み
合わせることにより数μＡで0.01μｍ径以下の集束イオ
ンビームを形成することができる。これにより極微細集
束イオンビームによる0.01μｍオーダーのマスクレス超
微細加工を行うことができる。
（実施例２） 第２の発明に関し光表面拡散増速エネルギー供給装置
を備えた電界電離ガスイオン装置について説明する。第
１図は本発明の電界電離ガスイオン源の概略図である。
電界電離ガスイオン源はイオン化気体の供給装置、イオ
ン化させるための先端半径の小さな（50〜200nm）導電
性針、イオン化に必要な電界を与えるための引出し電
極、針とイオン化気体の冷却機構とからなる。本発明で
は、吸着した気体分子を表面拡散させるために光を用い
た表面拡散増速エネルギー供給装置を備えている。導電
性針は通常先端半径を0.1μｍ程度にするために電界研
磨される。そのため針材料としては研磨しやすく丈夫な
タングステンがよく用いられている。冷却機構は通常イ
オン化効率を高めるために設けられており、導電性針と
イオン化させる気体自身を冷却し、気体分子（原子）の
運動エネルギーを下げる。本発明ではこの冷却により気
体分子を針表面に吸着させる目的も兼ねている。冷却さ
れた気体は導電性針と引出し電極の間に放出され通常10
-5〜10-3Torrに保たれる。冷却温度は冷却機の性能や取
扱の簡便さからHeの沸点である4.2K以上である。He、X
e、Ｈ等の気体が電界電離ガスイオン源ではよく用いら
れる。
を備えた電界電離ガスイオン装置について説明する。第
１図は本発明の電界電離ガスイオン源の概略図である。
電界電離ガスイオン源はイオン化気体の供給装置、イオ
ン化させるための先端半径の小さな（50〜200nm）導電
性針、イオン化に必要な電界を与えるための引出し電
極、針とイオン化気体の冷却機構とからなる。本発明で
は、吸着した気体分子を表面拡散させるために光を用い
た表面拡散増速エネルギー供給装置を備えている。導電
性針は通常先端半径を0.1μｍ程度にするために電界研
磨される。そのため針材料としては研磨しやすく丈夫な
タングステンがよく用いられている。冷却機構は通常イ
オン化効率を高めるために設けられており、導電性針と
イオン化させる気体自身を冷却し、気体分子（原子）の
運動エネルギーを下げる。本発明ではこの冷却により気
体分子を針表面に吸着させる目的も兼ねている。冷却さ
れた気体は導電性針と引出し電極の間に放出され通常10
-5〜10-3Torrに保たれる。冷却温度は冷却機の性能や取
扱の簡便さからHeの沸点である4.2K以上である。He、X
e、Ｈ等の気体が電界電離ガスイオン源ではよく用いら
れる。
第１図に示すように表面拡散増速エネルギー供給装置
として光を用いる。波長は各気体による吸着エネルギ
ー、表面拡散エネルギーおよび吸収波長を考慮して適当
な拡散を起こすエネルギーを選ぶ。針の一部を照射して
もよいが、効率を高めるため針の表面全体を照射させる
ために図１に示すように集光性のある反射板を用いる構
成にすることが考えられる。光源として波長領域の広い
水銀ランプ、強度の強いレーザ、特に波長を可変できる
色素レーザー等を用いることが有用である。
として光を用いる。波長は各気体による吸着エネルギ
ー、表面拡散エネルギーおよび吸収波長を考慮して適当
な拡散を起こすエネルギーを選ぶ。針の一部を照射して
もよいが、効率を高めるため針の表面全体を照射させる
ために図１に示すように集光性のある反射板を用いる構
成にすることが考えられる。光源として波長領域の広い
水銀ランプ、強度の強いレーザ、特に波長を可変できる
色素レーザー等を用いることが有用である。
（実施例３） 第３の発明に関し電子表面拡散増速エネルギー供給装
置を備えた電界電離ガスイオン装置について説明する。
第２図は本発明の電界電離ガスイオン源の概略図であ
る。電界電離ガスイオン源はイオン化気体の供給装置、
イオン化させるための先端半径の小さな（50〜200nm）
導電性針、イオン化に必要な電界を与えるための引出し
電極、針先端の近傍のイオン化領域におけるイオン化効
率を高めるための、針とイオン化気体の冷却機構とから
なる。本発明では、導電性針の表面に気体分子（原子）
を吸着させることも目的として冷却し、吸着した気体分
子を表面拡散させるための電子表面拡散増速エネルギー
供給装置とからなる。導電性針は通常先端半径を0.1μ
ｍ程度にするために電界研磨される。冷却された気体は
導電性針と引出し電極の間に放出され通常10-5〜10-3To
rrに保たれる。表面拡散増速エネルギー供給装置として
は第２図に示すように電子を用いる。電子を発生させる
電子銃は真空容器内の電子銃本体と容器外におかれた電
源とからなる。電子銃としてはタングステンフィラメン
ト等一般的な物が使用できる。電子ビームの加速エネル
ギー、電流密度（電流量）を調節してイオン化気体と針
材料の組み合わせに対して最適な照射条件を選び吸着し
た気体分子（原子）が十分拡散できるようにすることが
できる。
置を備えた電界電離ガスイオン装置について説明する。
第２図は本発明の電界電離ガスイオン源の概略図であ
る。電界電離ガスイオン源はイオン化気体の供給装置、
イオン化させるための先端半径の小さな（50〜200nm）
導電性針、イオン化に必要な電界を与えるための引出し
電極、針先端の近傍のイオン化領域におけるイオン化効
率を高めるための、針とイオン化気体の冷却機構とから
なる。本発明では、導電性針の表面に気体分子（原子）
を吸着させることも目的として冷却し、吸着した気体分
子を表面拡散させるための電子表面拡散増速エネルギー
供給装置とからなる。導電性針は通常先端半径を0.1μ
ｍ程度にするために電界研磨される。冷却された気体は
導電性針と引出し電極の間に放出され通常10-5〜10-3To
rrに保たれる。表面拡散増速エネルギー供給装置として
は第２図に示すように電子を用いる。電子を発生させる
電子銃は真空容器内の電子銃本体と容器外におかれた電
源とからなる。電子銃としてはタングステンフィラメン
ト等一般的な物が使用できる。電子ビームの加速エネル
ギー、電流密度（電流量）を調節してイオン化気体と針
材料の組み合わせに対して最適な照射条件を選び吸着し
た気体分子（原子）が十分拡散できるようにすることが
できる。
上記電界電離ガススオン源を用いて集束イオンビーム
を形成するイオン光学系の一例を第３図に示す。この例
では集束用に２段の静電レンズを備えている。また化合
物ガスを用いた電界電離ガスイオン源から放出される２
種以上のイオンから、必要なイオンのみを選択するため
にＥ×Ｂ型質量分析器を備えている。これによって半導
体やその他の物質の超微細加工が集束イオンビームによ
って容易に行うことができる。
を形成するイオン光学系の一例を第３図に示す。この例
では集束用に２段の静電レンズを備えている。また化合
物ガスを用いた電界電離ガスイオン源から放出される２
種以上のイオンから、必要なイオンのみを選択するため
にＥ×Ｂ型質量分析器を備えている。これによって半導
体やその他の物質の超微細加工が集束イオンビームによ
って容易に行うことができる。
（発明の効果） 本発明は以上説明したように、各種気体のイオン化が
可能で高電流、高輝度、低エネルギー幅のイオンビーム
を得ることができる方法と装置である。このイオンビー
ムを用いて実用的な超微細径（0.01μｍ以下）の集束イ
オンビームが形成でき、半導体その他の材料のマスクレ
スエッチング、マスクレスイオン注入、マスクレスイオ
ンビーム改質等がレジストやマスク材の汚染なしに清浄
雰囲気中で行える効果を有するものである。
可能で高電流、高輝度、低エネルギー幅のイオンビーム
を得ることができる方法と装置である。このイオンビー
ムを用いて実用的な超微細径（0.01μｍ以下）の集束イ
オンビームが形成でき、半導体その他の材料のマスクレ
スエッチング、マスクレスイオン注入、マスクレスイオ
ンビーム改質等がレジストやマスク材の汚染なしに清浄
雰囲気中で行える効果を有するものである。
第１図は本発明による光表面拡散増速エネルギー供給装
置を備えた電界電離ガスイオン源の略示図、第２図は電
子ビーム表面拡散増速エネルギー供給装置を備えた電界
電離ガスイオン源の略示図、第３図は電界電離ガスイオ
ン源を用いた集束イオンビーム装置である。 １……表面拡散増速エネルギー供給装置（光源） ２……光線 ３……導電性針 ４……引出し電極 ５……冷却装置 ６……イオン化気体供給装置 ９……反射板 16……表面拡散増速エネルギー供給装置（電子） 18……電子ビーム 19……Ｅ×Ｂ型質量分析器 20……対物レンズ 21……被加工試料
置を備えた電界電離ガスイオン源の略示図、第２図は電
子ビーム表面拡散増速エネルギー供給装置を備えた電界
電離ガスイオン源の略示図、第３図は電界電離ガスイオ
ン源を用いた集束イオンビーム装置である。 １……表面拡散増速エネルギー供給装置（光源） ２……光線 ３……導電性針 ４……引出し電極 ５……冷却装置 ６……イオン化気体供給装置 ９……反射板 16……表面拡散増速エネルギー供給装置（電子） 18……電子ビーム 19……Ｅ×Ｂ型質量分析器 20……対物レンズ 21……被加工試料
Claims (3)
- 【請求項１】高電界を印加し、チャンバー内に挿入した
気体が液化しない温度に電極を設定した針状金属電極
に、気体分子又は原子を供給することにより、気体分子
又は原子を電界電離させる電界電離ガスイオン化方法に
おいて、針状金属電極上に吸着した気体分子又は原子に
表面拡散エネルギーを与え、前記気体分子又は原子を表
面拡散させ前記針状金属電極先端部へ供給し、前記針状
金属電極先端部で表面拡散あるいは吸着した気体分子又
は原子をイオン化させることを特徴とする電界電離ガス
イオン化方法。 - 【請求項２】チャンバー内に挿入した気体が液化しない
温度に電極を設定した針状金属電極と前記電極に電界を
印加する手段と前記電極の周囲に気体分子又は原子を供
給する装置と前記電極と気体分子又は原子を冷却する手
段とにより構成される電界電離ガス源において、前記電
極の表面に吸着した気体分子又は原子を表面拡散させる
ために光を照射する光源を設けたことを特徴とする電界
電離ガスイオン源。 - 【請求項３】チャンバー内に挿入した気体が液化しない
温度に電極を設定した針状金属電極と前記電極に電界を
印加する手段と前記電極の周囲に気体分子又は原子を供
給する装置と前記電極と気体分子又は原子を冷却する手
段とにより構成される電界電離ガス源において、前記電
極の表面に吸着した気体分子又は原子を表面拡散させる
ために電子を照射する電子銃を設けたことを特徴とする
電界電離ガスイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63013055A JP2752626B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 電界電離ガスイオン化方法とそのイオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63013055A JP2752626B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 電界電離ガスイオン化方法とそのイオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01189839A JPH01189839A (ja) | 1989-07-31 |
| JP2752626B2 true JP2752626B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=11822441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63013055A Expired - Lifetime JP2752626B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 電界電離ガスイオン化方法とそのイオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2752626B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9159527B2 (en) | 2003-10-16 | 2015-10-13 | Carl Zeiss Microscopy, Llc | Systems and methods for a gas field ionization source |
| US8110814B2 (en) | 2003-10-16 | 2012-02-07 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| WO2007067296A2 (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-14 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58225550A (ja) * | 1982-06-23 | 1983-12-27 | Fujitsu Ltd | イオンビ−ムのスイツチング方法 |
| JPS6056342A (ja) * | 1983-09-08 | 1985-04-01 | Anelva Corp | イオンビ−ム発生装置 |
| JPH0636344B2 (ja) * | 1985-03-08 | 1994-05-11 | 株式会社日立製作所 | 液体金属イオン発生方法とその装置 |
-
1988
- 1988-01-22 JP JP63013055A patent/JP2752626B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01189839A (ja) | 1989-07-31 |
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