JPH01241738A - 液体金属イオン源 - Google Patents

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】 〔目　次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術　　　　　　　　（第３図）発明が解決しよ
うとする課題（第４図）課題を解決するための手段 作用 実施例 本発明の１実施例　　　（第１．２図）発明の効果 〔概　要〕 液体金属イオン源に関し、 ターゲット上でのビーム径を容易に小さくすることがで
きるうえ、イオンビームにおけるイオン電流密度分布が
すそをほとんど引かないようにすることができる液体金
属イオン源を提供することを目的としている。

液体金属溜内に少なくとも液体金属源とエミッタチップ
を有する液体金属イオン源において、前記液体金属源を
、ＰＬ−３ｔ合金で構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、液体金属イオン源に係り、詳しくは、特に微
細なイオンビームを安定に形成することができる液体金
属イオン源に関する。

液体金属イオンは、液体金属溜、エミフタチソプにニー
ドルともいう）、液体金属源（例えば単体の金属ではＧ
ａ、Ｉ　ｎ、Ｂ　ｉ、Ａｕ等）から構成されており、例
えばイオンビーム照射装置のイオン源として使用される
ものである。この装置は液体金属イオン源の他に静電レ
ンズ、偏向器、ＥＸＢ質量分離器等で構成されており、
例えばＧａＡｓ’Ｊの化合物半導体へのマスクレスイオ
ン注入（レジスト等を用いないイオン注入のこと）を行
うことができる。不純物としては、Ｐ型不純物ではＢｅ
、Ｚｎ、ｎ型不純物ではＳｉがよく用いられる。また液
体金属イオン源から放出されるイオンは静電レンズを用
いることにより微細スポット（要求されている微細スポ
ット径は０．１μｍ以下）に絞られ、液体金属イオン源
から放出されるイオンにより形成される微細な集束イオ
ンビーム（以下、単にイオンビームと記す）は偏向器に
よりターゲット上の任意の場所に照射される。更に液体
金属源として合金を用いる場合、通常合金を構成する全
ての金属イオンが放出され、これらの種々のイオンはＥ
ＸＢ質量分離器を用いることにより所望のイオン種だけ
を選択することができる。

ところで、液体金属イオン源から放出されるイオンによ
り微細なイオンビームを形成する場合、ターゲット上で
のビーム形状を決定する要素の１つに、放出されるイオ
ンの初速炭分布、すなわちエネルギー分布がある。

従って、このエネルギー分布を小さくしてターゲット上
でのビーム径を小さくできる液体金属イオン源が望まれ
ている。

〔従来の技術〕

第３図は従来の液体金属イオン源の一例の構成を示す概
略図である。

１は例えばスチレンススチール（モリブデンでもよい）
からなる引き出し電極、２は例えばタンタルからなる液
体金属溜、３は例えばＡｕ−Ｓｉ−Ｂｅ　（Ａｕ−Ｓｉ
、Ｐｄ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂｅ−Ｂ合金でもよい）合金から
なる液体金属源、４はエミッタチップ（ニードルともい
う）、５は例えばタングステンからなるフィラメントで
、加熱手段として機能する。６は開口部、７はイオンで
ある。

次に、第３図に示す液体金属イオン源の動作原理につい
て簡単に説明する。

まず、Ａｕ−Ｓｉ−Ｂｅ合金の液体金属源３を液体金属
溜２内に充填し、フィラメント５を印加して液体金属溜
２、液体金属源３及びエミッタチップ４を加熱すること
により液体金属源３を溶解する。次いで、引き出し電極
１に対して、５〜１０ＫＶの正の電圧をエミッタチップ
４に印加する。

この時、第３図に示すＡ部の如く、エミックチップ４表
面上を、溶解した液体金属源３がつたわっていく、そし
て、エミッタチップ４の先端上の溶解した液体金属源３
がイオン化して、第３図に示す８部からイオン７　（Ａ
ｕ゛、Ａｕ！＊、Ｓｉ”、Ｓ　ｉ　ｔｏ等）が飛び出す
。

上記のような液体金属イオン源は、例えばイオンビー１
、照射装置のイオン源として使用することができ、例え
ばＧａＡｓ等の化合物半導体へのマスクレスイオン注入
を行うことができる。具体的には基板にソース、ドレイ
ン領域をイオン注入により形成する場合に利用できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の液体金属イオン源にあ
っては、第４図に示す°ようにＳｉの１価イオンのエネ
ルギ分布が半値幅Ｃの如＜１５〜２０ｅ■と大きく、ま
たその分布はＤの如く大きなすそを引いており、このよ
うなエネルギ分布を有するイオン種を用いてイオンビー
ムを形成すると、ターゲット上でのビーム径を小さくす
ることが難しくなるうえ、イオンビーム自身も大きくす
そをひいてしまうという問題点があった。

そこで本発明は、ターゲット上でのビーム径を容易に小
さくすることができるうえ、イオンビームがすそをほと
んど引かないようにすることができる液体金属イオン源
を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による液体金属イオン源は上記目的達成のため、
液体金属溜内に少なくとも液体金属源とエミ・７ターチ
ソプを有する液体金属イオン源において、前記液体金属
源を、Ｐｔ−Ｓｉ合金で構成している。

本発明において、液体金属源をＰｔ−Ｓｉ合金で構成し
たとは、液体金属源をＰｔ−Ｓｉ合金のみで構成する場
合の態様と、ｐｔとＳｉの他に悪影響のない程度の金属
（例えば、Ｂｅ、Ｂ等）を含有させて構成する場合の態
様とを含むものである。

〔作　用〕

本発明では、液体金属イオン源がＰｔ−Ｓｉ合金で構成
されている。

したがって、第２図に示すようにＳｉの１価イオンのエ
ネルギ分布が半値幅Ｅの如く５〜１ＱｅＶと小さく、ま
たその分布はＦの如くすそを引いていない。このため、
このようなエネルギ分布を有するイオン種を用いてイオ
ンビームを形成すれば、ターゲット上でのビーム径が小
さくなり、イオンビーム自身がすそをほとんど引かなく
なる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る液体金属イオン源の一実施例の構
成を示す概略図である。

この図において、第３図と同一符号は同一または相当部
分を示し、３ａはモル％がｐｔで８０％、Ｓｉで２０％
の、ＰＬ−Ｓｉ合金からなる液体金属源（本発明に係る
液体金属源に該当する）で融点がおよそ９００℃である
。

次に、その動作原理について説明する。

まず、動作原理自体は第３図に示す従来のものとほぼ同
様で、ｐｔ−ｓｔ金合金液体金属源３ａを液体金属溜２
内に充填し、フィラメント５を印加して液体金属溜２、
液体金属Ｒ３ａおよびエミッタチップ４を加熱すること
により液体金属源３ａが溶解する。次いで、液体金属源
３ａを９５０〜１０００℃に設定し、引き出し電極１に
対して６〜８ＫＶの正の電圧をエミッタチップ４に印加
する。

この時、第１図に示すＡ部の如く、エミッタチップ４表
面上を、溶解した液体金属源３ａがつたわっていく。そ
して、エミッタチップ４の先端上の溶解した液体金属源
３ａがイオン化して、第１図に示すＢ部からイオン（Ｐ
　Ｍ　、Ｐ　ｔ”、Ｓｉ”、Ｓ２゛）が飛び出す。

この液体金属イオン源は、第３図に示す従来のものと同
様、例えばイオンビーム照射装置のイオン源として使用
され、例えばＧａＡｓ等の化合物半導体へのマスクレス
イオン注入を行うことができる。

すなわち、上記実施例では、液体金属源３ａをＰｔ−Ｓ
ｉ合金で構成したので、第２図に示すようにＳｉの１価
イオンのエネルギー分布が半値幅Ｅの如く５〜１ＱｅＶ
と小さく、またその分布はＦの如くすそを引いていない
。このため、このようなエネルギー分布を有するイオン
種を用いてイオンビームを形成すれば、ターゲット上で
のビーム径を容易に小さくすることができるうえ、イオ
ンビーム自身がすそをほとんど引かないようにすること
ができる。

上記実施例では、Ｓｉの１価イオンは２価のＳｉイオン
に比べて低加速エネルギーのイオンビームを形成する場
合に有利である。これは装置（例えばイオンビーム照射
装置）が例えば最大１００に■、最小４０Ｖというよう
に、下限が設定されている場合特に顕著となる。また、
基板に例えばソース、ドレイン領域を形成する際、上記
のようなＳｉの１価イオンを用いて低加速エネルギーで
イオン注入すれば、基板内へ入射するＳｉイオンの散乱
が小さいので、２価のＳｉイオンを用いる場合より微細
な注入分布を有する領域を安定に形成できる。これは、
高集積化の際に特に有利となる。

なお、上記実施例では、液体金属源３ａをモル比が８０
％のｐｔとモル比が２０％のＳｔとで構成する場合につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、モル比が４３〜１８％のｐｔとモル比が３８〜２９
％のＳｉで構成されていればよい。

上記実施例は、液体金属源３ａをＰ【とＳｉのみの合金
で構成する場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、ｐｔとＳｉの他に悪影響のない
程度の金属を含有させて構成していてもよく、具体的に
はＢｅ、Ｂ等が含有されていてもよい。

〔効　果〕

本発明によれば、ターゲット上でのビーム径を容易に小
さくすることができるうえ、集束イオンビームがすそを
ほとんど引かないようにすることができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液体金属イオン源の一実施例の構
成を示す概略図、 第２図は一実施例のＳｔの１価イオンのエネルギ分布を
示す図、 第３図は従来の液体金属イオン源の一例の構成を示す概
略図、 第４図は従来例のＳｉの１価イオンのエネルギ分布を示
す図である。 １・・・・・・引き出し電極、 ２・・・・・・液体金属溜、 ３ａ・・・・・・液体金属源、 ４・・・・・・エミッタチップ、 ５・・・・・・フィラメント、 ６・・・・・・開口部、 ７・・・・・・イオン。 汀［ｌコ１つ５′イインエネルキ°’−（ｅＶ）−実方
ヒｉ“１のＳ、の１（０イオノの工≠ルキ゛＝全斧巾五
ポ１図第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液体金属溜内に少なくとも液体金属源とエミッタチップ
   を有する液体金属イオン源において、前記液体金属源を
   、Ｐｔ−Ｓｉ合金で構成したことを特徴とする液体金属
   イオン源。