JPH02230641A - イオンビーム発生装置 - Google Patents
イオンビーム発生装置Info
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- JPH02230641A JPH02230641A JP1049913A JP4991389A JPH02230641A JP H02230641 A JPH02230641 A JP H02230641A JP 1049913 A JP1049913 A JP 1049913A JP 4991389 A JP4991389 A JP 4991389A JP H02230641 A JPH02230641 A JP H02230641A
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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]
Landscapes
- 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1
本発明はイオンビーム発生装置に関し、さらに詳しくは
パルス状のイオンビームを発生することのできる液体金
属イオン源または電界電離型ガスイオン源をイオン源と
するイオンヒーム発生装置に関する。
パルス状のイオンビームを発生することのできる液体金
属イオン源または電界電離型ガスイオン源をイオン源と
するイオンヒーム発生装置に関する。
[従来の技術1
従来、集束イオンビームを用いた微細加工は、集束イオ
ンヒームを照射して行う物理的エッチング、反応性ガス
雰囲気中で集束イオンヒームを照@−11−る化学的効
果を用いたエッチングに分けられる。しかしながら、こ
れらの方法ではすべて連続的に発生したイオンピームを
照則するものである。
ンヒームを照射して行う物理的エッチング、反応性ガス
雰囲気中で集束イオンヒームを照@−11−る化学的効
果を用いたエッチングに分けられる。しかしながら、こ
れらの方法ではすべて連続的に発生したイオンピームを
照則するものである。
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It}f 7M3王性、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C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1つとして注目されている。
ビーム技術は、その微It}f 7M3王性、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C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1つとして注目されている。
この技術のためのイオン源どしては、0.1m−Aダの
集束イオンビームが形成できる液体金属イオン源と、0
.01#径の集束イオンビームか形成できる、より高輝
度なイオン源としての電界電離型ガスイオン源がある。
集束イオンビームが形成できる液体金属イオン源と、0
.01#径の集束イオンビームか形成できる、より高輝
度なイオン源としての電界電離型ガスイオン源がある。
液体金属イオン源は、液体状の金属で覆われた針状電極
と引き出し電極との間に高電圧を印加することによって
、高電界を誘起し、その結果生じたテイラーコ−ンと叶
ばれる円錐か形成ざれ、その先端から金属かイオンもし
くはクラスターとして生成するものである。通常このイ
オン源では直流の高電圧を印加して一定電流のイオンビ
ームを允牛さぜている。
と引き出し電極との間に高電圧を印加することによって
、高電界を誘起し、その結果生じたテイラーコ−ンと叶
ばれる円錐か形成ざれ、その先端から金属かイオンもし
くはクラスターとして生成するものである。通常このイ
オン源では直流の高電圧を印加して一定電流のイオンビ
ームを允牛さぜている。
一方、電界電離型ガスイオン源は、鋭く尖らVた導電性
針状電極(主に金属)の周囲にイオン化さける気体を供
給しつつ針状電極先端に0、1V/nln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[−1、l−10,Arなど
の液体金属イオン源ではイオン化でさない元素をイオン
化することができる。このイオン源では、イオン電流を
多ク1qるために、針状電種,bよび供給ずる気体を4
〜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k− ,電{〜先端での気体の
運動エネルギーを下げで針先喘の前面約1nmにあるイ
オン化領域内での滞在時間を延ばしてイオン化効率を上
げ、イオン電流を増加させている。通常、このイオン源
では直流高電圧を印/JIJ Lて安定なイオンビーム
か得られるよう【こしている。
針状電極(主に金属)の周囲にイオン化さける気体を供
給しつつ針状電極先端に0、1V/nln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[−1、l−10,Arなど
の液体金属イオン源ではイオン化でさない元素をイオン
化することができる。このイオン源では、イオン電流を
多ク1qるために、針状電種,bよび供給ずる気体を4
〜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k− ,電{〜先端での気体の
運動エネルギーを下げで針先喘の前面約1nmにあるイ
オン化領域内での滞在時間を延ばしてイオン化効率を上
げ、イオン電流を増加させている。通常、このイオン源
では直流高電圧を印/JIJ Lて安定なイオンビーム
か得られるよう【こしている。
[発明か解決しようとする課題1
従来の集束イオンビームを用いたエッチング方法では、
−L記したようなイオン源とイオン光学系を用い、連続
的にイオンを照射して物理的なスパツタTツチング、雰
囲気ガスの化学反応を利用したイオンビームアシストエ
ッチングなどを行っている。
−L記したようなイオン源とイオン光学系を用い、連続
的にイオンを照射して物理的なスパツタTツチング、雰
囲気ガスの化学反応を利用したイオンビームアシストエ
ッチングなどを行っている。
しかしながら、これらの方法では一定電流の連続イオン
ビームのみを利用しでおり、微細性を要求される超LS
Iの加工では、間口か狭くアスペク[〜比の大きい溝の
加工などではエッチングされたタ−ゲッ1〜材料か側壁
に再イ」看して良好な形状をjqることか鈍しい。また
1ツヂング速度を向トさけるためにイオンヒーム電流を
多くとると、連続的に人q4するイオンビームのために
、再イ・」肴か生じ易くなるとともに、試料を加熱させ
、半導体材料の特性を悪化させるなどの不都合か生じる
。集束イオンビームの場合はビーム径か小さく(<0.
1lJInφ)、高電流密度であるため(〉1A/Cm
2)、局所的な発熱が問題となってくる。
ビームのみを利用しでおり、微細性を要求される超LS
Iの加工では、間口か狭くアスペク[〜比の大きい溝の
加工などではエッチングされたタ−ゲッ1〜材料か側壁
に再イ」看して良好な形状をjqることか鈍しい。また
1ツヂング速度を向トさけるためにイオンヒーム電流を
多くとると、連続的に人q4するイオンビームのために
、再イ・」肴か生じ易くなるとともに、試料を加熱させ
、半導体材料の特性を悪化させるなどの不都合か生じる
。集束イオンビームの場合はビーム径か小さく(<0.
1lJInφ)、高電流密度であるため(〉1A/Cm
2)、局所的な発熱が問題となってくる。
これに対し、パルス状のイオンヒームを用いてイオンヒ
ームエッチングを行うと、上記のような再付着効果にJ
;る加工形状の悪化や、高電流イオンヒーム照則時の試
料温度のト脊か抑えられ、微細加工を良好に行うことが
できるが、今までのところ、液体金属イオン源や電界電
離型ガスイオン源を用いてパルス状のイオンビームを発
生寸るイオンヒーム発生装置は間発されていない。
ームエッチングを行うと、上記のような再付着効果にJ
;る加工形状の悪化や、高電流イオンヒーム照則時の試
料温度のト脊か抑えられ、微細加工を良好に行うことが
できるが、今までのところ、液体金属イオン源や電界電
離型ガスイオン源を用いてパルス状のイオンビームを発
生寸るイオンヒーム発生装置は間発されていない。
本発明は、以上述べたような従来の問題点を解決するた
めになされたもので、液体企属イA−ン源もしくは電界
電離型カス、イオン源を用いるイオンヒーム発生装置に
あいで、パルス状のイオンビームを1qる装置を捉供す
ることを目的と覆る。
めになされたもので、液体企属イA−ン源もしくは電界
電離型カス、イオン源を用いるイオンヒーム発生装置に
あいで、パルス状のイオンビームを1qる装置を捉供す
ることを目的と覆る。
[課題を解決するための手段]
本発明は、液体金属イオン源もしくは電界電離型ガスイ
オン腺をイオン源と覆るイオンじー八発生装置において
、イオン源の引き出し電極にイオン源のスレツショルド
レベルの前後のパルス状の引き出し電圧を印加してパル
ス状のイオンヒームを発生してなることを持微とリるイ
オンヒーム発生装置である。
オン腺をイオン源と覆るイオンじー八発生装置において
、イオン源の引き出し電極にイオン源のスレツショルド
レベルの前後のパルス状の引き出し電圧を印加してパル
ス状のイオンヒームを発生してなることを持微とリるイ
オンヒーム発生装置である。
[作用]
本発明においては、イΔンじームを発生させるために、
イAン源の引き出し電{へにパルス状の弓き出し電圧を
印1ノ[1することにより、イオンの発生ぞのちのをパ
ルス状にする。
イAン源の引き出し電{へにパルス状の弓き出し電圧を
印1ノ[1することにより、イオンの発生ぞのちのをパ
ルス状にする。
集束イオンビームを形成することかできる液体金属イオ
ン源ならびに電界電離f刀スイ4ン源はイA゛ンの弁生
にしきい値電圧がある。持【こ、液体金属イオン源の場
合は高電界によって静電的に液体金属表面が引力を受け
、表而張力とつりあってテイラーコーンと呼ばれるイオ
ンを発生1る突起かできる。このテイラ−コーンを安定
に形成し、よってパルスイオンビームを安定に発生させ
るためには、印加するパルス状の引き出し電圧は、イオ
ンを発生させないとぎは使用覆るイオン源のしきい値電
圧を越えないなるべく高い電圧を印加し、イオンを発生
させるときは必要なイオン電流か発生づる電圧を印加1
る。このようにすることにより安定なパルス状のイオン
電流かjqられる。電界電離型ガスイオン源の場合にも
、イオン発生の(ノぎい値電圧を有しているので、引き
出し電極に上記のように電圧を印加することにより、安
定したパルス状のイオンヒームを得ることができる。
ン源ならびに電界電離f刀スイ4ン源はイA゛ンの弁生
にしきい値電圧がある。持【こ、液体金属イオン源の場
合は高電界によって静電的に液体金属表面が引力を受け
、表而張力とつりあってテイラーコーンと呼ばれるイオ
ンを発生1る突起かできる。このテイラ−コーンを安定
に形成し、よってパルスイオンビームを安定に発生させ
るためには、印加するパルス状の引き出し電圧は、イオ
ンを発生させないとぎは使用覆るイオン源のしきい値電
圧を越えないなるべく高い電圧を印加し、イオンを発生
させるときは必要なイオン電流か発生づる電圧を印加1
る。このようにすることにより安定なパルス状のイオン
電流かjqられる。電界電離型ガスイオン源の場合にも
、イオン発生の(ノぎい値電圧を有しているので、引き
出し電極に上記のように電圧を印加することにより、安
定したパルス状のイオンヒームを得ることができる。
[実施例1
次に本発明の実施例【こついて、図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
第1図(a)は、本発明の一実施例(こd3けるイオン
源の概略構成図で、液体金属イオン源を用いた場合を示
している。
源の概略構成図で、液体金属イオン源を用いた場合を示
している。
液体金属イオン源1は、真空チ℃・ンバ2内に設置され
た試料金属3と、該金属を加熱するヒータ4およびヒ−
タ電源5と、引き出(ノ電極6および該電極6に接続【
ノたパルス高L[電源7とで構成されている。液体金属
イオン源1はイオン允牛のしきい値(3〜10 k)を
有しており、パルス高圧電源7により、しきい値前後で
パルス状に高電圧を変化させることによって、パルス状
にイオンヒームを発生させることができる。
た試料金属3と、該金属を加熱するヒータ4およびヒ−
タ電源5と、引き出(ノ電極6および該電極6に接続【
ノたパルス高L[電源7とで構成されている。液体金属
イオン源1はイオン允牛のしきい値(3〜10 k)を
有しており、パルス高圧電源7により、しきい値前後で
パルス状に高電圧を変化させることによって、パルス状
にイオンヒームを発生させることができる。
第1図(b)は、十記装置による印加パルス電圧の−例
を示したものである。なお図中、VSIは液体金属イオ
ン源のしきい値電圧を示づ。安定にイオンヒームを発生
させるために、イオンを発生させない時間帯の電斤v1
は、しきい値電丹VSIの近くに設定するのがよい。
を示したものである。なお図中、VSIは液体金属イオ
ン源のしきい値電圧を示づ。安定にイオンヒームを発生
させるために、イオンを発生させない時間帯の電斤v1
は、しきい値電丹VSIの近くに設定するのがよい。
第2図(a)は、イオン源として電界電離型ガスイオン
源を用いた場合を示し、上記実施例と同様に、引き出し
電極6にパルス高斤電源7か接続している。なお図中、
9はイオン化カス導入口、10は冷却器である。電界電
離型ガスイオン源もイオン発生のしきい値を有しており
、しきい値の前後の電圧を印加することにより、容易に
パルス状のイオンじ−ムを1qることがでぎる。
源を用いた場合を示し、上記実施例と同様に、引き出し
電極6にパルス高斤電源7か接続している。なお図中、
9はイオン化カス導入口、10は冷却器である。電界電
離型ガスイオン源もイオン発生のしきい値を有しており
、しきい値の前後の電圧を印加することにより、容易に
パルス状のイオンじ−ムを1qることがでぎる。
第2図(b)は、−ト記装置による印加バルス電圧の一
例を示したもので、この場合も、イオンを発生させない
時間帯の電斤V2は、電界電離型ガスイオン源のしきい
値電圧VS2の近くに設定するのがよい。
例を示したもので、この場合も、イオンを発生させない
時間帯の電斤V2は、電界電離型ガスイオン源のしきい
値電圧VS2の近くに設定するのがよい。
第3図は、本発明によるイオンヒーム発生装置を用いた
イオンヒームエッチング法の説明図である。同図に示す
ように、パルスイオンヒーム発生装置11からは、パル
スイオンヒーム12か断続的に被エッチング試料13に
照射されるので、高アスペクト比の加工形状においても
被エッチング物の再イ」看を最小限に抑えることかでき
る。またパルス幅と周期を最適に調節することにより、
イAンビームか高電流においても非イオンヒーム照帽時
に発生した熱を拡散により除去し、加熱による試料の変
性、]7ツチング条イ1の変化などを防ぐことができる
。
イオンヒームエッチング法の説明図である。同図に示す
ように、パルスイオンヒーム発生装置11からは、パル
スイオンヒーム12か断続的に被エッチング試料13に
照射されるので、高アスペクト比の加工形状においても
被エッチング物の再イ」看を最小限に抑えることかでき
る。またパルス幅と周期を最適に調節することにより、
イAンビームか高電流においても非イオンヒーム照帽時
に発生した熱を拡散により除去し、加熱による試料の変
性、]7ツチング条イ1の変化などを防ぐことができる
。
[発明の効宋1
以上説明したよう(4二、本梵明のイオンビーム発生装
置【こよれば、液体金属イΔン源および電界電因1型ガ
スイオン源を用いたパルスイオンヒームの発生を実現1
ることかできる。
置【こよれば、液体金属イΔン源および電界電因1型ガ
スイオン源を用いたパルスイオンヒームの発生を実現1
ることかできる。
また、本装置を用いてパルスイオンヒームエッチングを
行うことが可能になり、この場合には、再付着効果を最
小限に抑え、またイオン照射による試料の加熱を防ぎ、
良好な加工形状か得られると共に、試料の損傷も抑えら
れる。
行うことが可能になり、この場合には、再付着効果を最
小限に抑え、またイオン照射による試料の加熱を防ぎ、
良好な加工形状か得られると共に、試料の損傷も抑えら
れる。
第1図および第2図は本発明の一実施例にあけるイΔ−
ン源の概略構成図と印加パルス電圧波形の一例を示す図
、第3図は本発明によるイオンヒー八発生装置を用いた
イオンヒーム■ツヂング法の説明図である。 1・・・液体金属イオン源 2.11・・・真空チャンバ 3・・・試料金屈 4・・・ヒータ5・・
・ヒータ電源 6・・・引き出し電極7・・
・パルス高1電源 ε3・・・電界電離型ガスイオン源 9・・・イオン化ガス導入D 10・・・冷却器1
1・・・パルスイオンビーム発生装置12・・・パルス
イオンビーム 13・・・被エッチング試料
ン源の概略構成図と印加パルス電圧波形の一例を示す図
、第3図は本発明によるイオンヒー八発生装置を用いた
イオンヒーム■ツヂング法の説明図である。 1・・・液体金属イオン源 2.11・・・真空チャンバ 3・・・試料金屈 4・・・ヒータ5・・
・ヒータ電源 6・・・引き出し電極7・・
・パルス高1電源 ε3・・・電界電離型ガスイオン源 9・・・イオン化ガス導入D 10・・・冷却器1
1・・・パルスイオンビーム発生装置12・・・パルス
イオンビーム 13・・・被エッチング試料
Claims (1)
- (1)液体金属イオン源もしくは電界電離型ガスイオン
源をイオン源とするイオンビーム発生装置において、イ
オン源の引き出し電極にイオン源のスレッショルドレベ
ルの前後のパルス状の引き出し電圧を印加してパルス状
のイオンビームを発生してなることを特徴とするイオン
ビーム発生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1049913A JPH02230641A (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | イオンビーム発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1049913A JPH02230641A (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | イオンビーム発生装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02230641A true JPH02230641A (ja) | 1990-09-13 |
Family
ID=12844252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1049913A Pending JPH02230641A (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | イオンビーム発生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02230641A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009517844A (ja) * | 2005-12-02 | 2009-04-30 | アリス コーポレーション | イオン源、システム及び方法 |
CN103094028A (zh) * | 2011-11-07 | 2013-05-08 | 日新离子机器株式会社 | 离子源电极的清洁装置 |
-
1989
- 1989-03-03 JP JP1049913A patent/JPH02230641A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009517844A (ja) * | 2005-12-02 | 2009-04-30 | アリス コーポレーション | イオン源、システム及び方法 |
CN103094028A (zh) * | 2011-11-07 | 2013-05-08 | 日新离子机器株式会社 | 离子源电极的清洁装置 |
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