JPS58209844A - 電界電離型イオン源 - Google Patents
電界電離型イオン源Info
- Publication number
- JPS58209844A JPS58209844A JP9281782A JP9281782A JPS58209844A JP S58209844 A JPS58209844 A JP S58209844A JP 9281782 A JP9281782 A JP 9281782A JP 9281782 A JP9281782 A JP 9281782A JP S58209844 A JPS58209844 A JP S58209844A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion beam
- tip
- top end
- needle
- electric field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- 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】
（ａｔ 発明の技術分野
本発明は高輝農機小径イオンビームを得るための針状電
極の形状に関する。
極の形状に関する。
（ｂ） 技術の背景
半導体大規模興積回路（ＬＳＩ）の製造工程においては
１〔μｍ〕程度の線幅を加工することが必要であり、こ
の場合位置合わせ精度としてはｏｌ〔μｍ〕を必要とし
ている。さて従来微細パターンの形成には写真蝕刻技術
（ホト１１ソグラフイ）が使用プれている。
１〔μｍ〕程度の線幅を加工することが必要であり、こ
の場合位置合わせ精度としてはｏｌ〔μｍ〕を必要とし
ている。さて従来微細パターンの形成には写真蝕刻技術
（ホト１１ソグラフイ）が使用プれている。
すなわち半導体基板（ウェハ）上に塗布された薄いレジ
スト膜にマスクを通して光（１％ＪＬＪ ） 全照射１
〜光照射を受けた部分が重合或は分解して現像液に対し
て溶解度の差異を生ずることを利用し２てレジスト膜に
微細パターンの窓明けをしＶ後ドライエツチングなどの
加工を施すことによって各種のパターンが作られている
。
スト膜にマスクを通して光（１％ＪＬＪ ） 全照射１
〜光照射を受けた部分が重合或は分解して現像液に対し
て溶解度の差異を生ずることを利用し２てレジスト膜に
微細パターンの窓明けをしＶ後ドライエツチングなどの
加工を施すことによって各種のパターンが作られている
。
然し乍ら１〔μｍ〕以下の線幅を加工する目的（こ対し
ては従来の光を用いた投影露光方式では使用波長による
制限を受け、最小加工ｉ幅は約１５〔μｍ）＃こ留まっ
ている。
ては従来の光を用いた投影露光方式では使用波長による
制限を受け、最小加工ｉ幅は約１５〔μｍ）＃こ留まっ
ている。
そこでイオンビーム露光、電子ビーム露光、Ｘ線露光な
どがこの目的ｔこ使ゎれている。
どがこの目的ｔこ使ゎれている。
これらは何れも微細パターンを露光できると云う固有な
利点はあるが、イオンビームは他の２者ｌこ較べて集束
およびコリメートが容易で解像度が上ると云う特徴があ
る。
利点はあるが、イオンビームは他の２者ｌこ較べて集束
およびコリメートが容易で解像度が上ると云う特徴があ
る。
すなわちＸｆＦＩＪの場合はこれｔこ適するレンズが無
いのでマスクとウェハ間の隙き間ζこよっては半影ぼけ
を生ずることがある【７、また電子ビームを用いる場合
はウェハ衝突後の後方散乱や強いエネルギーをもつ２次
市、子放出などによる近接効果が認められるのに対し、
イオンビームの場合はあまり後方散乱さねずまた発生す
る２次電子のエネルギーも低いのでか＼る効果は無祈で
きる。
いのでマスクとウェハ間の隙き間ζこよっては半影ぼけ
を生ずることがある【７、また電子ビームを用いる場合
はウェハ衝突後の後方散乱や強いエネルギーをもつ２次
市、子放出などによる近接効果が認められるのに対し、
イオンビームの場合はあまり後方散乱さねずまた発生す
る２次電子のエネルギーも低いのでか＼る効果は無祈で
きる。
こ＼で イオンビーム腹光の何よりの特徴は電算機制御
によって（、Ｔ−意の精密パターンを描画する機能をも
つことで、この点のみでは電子ビームと同様であるが、
ｒ！接ウつハｌこイオン注入することにより不純物元素
を導入１−たり、イオンエツチングｌこよりウェハを加
工するなど電子ビームの持ち得ない特徴をもっている。
によって（、Ｔ−意の精密パターンを描画する機能をも
つことで、この点のみでは電子ビームと同様であるが、
ｒ！接ウつハｌこイオン注入することにより不純物元素
を導入１−たり、イオンエツチングｌこよりウェハを加
工するなど電子ビームの持ち得ない特徴をもっている。
さて、イオンビーム霧光の％徴である精密パターン描画
、不純物注入戒（４加工々どを行うｌこはイオンビーム
が高輝胛微少径であることが必要である。
、不純物注入戒（４加工々どを行うｌこはイオンビーム
が高輝胛微少径であることが必要である。
すなわち針状Ｎ、極の先端はなるべく尖鋭ｌこすること
に６才って電界強度が増力旧〜イオンビーム径が少さい
状態で輝度ケ増すことができる。
に６才って電界強度が増力旧〜イオンビーム径が少さい
状態で輝度ケ増すことができる。
（ｅ） 従来技術と問題点
第１図はイオンビーム露光装置において、イオンビーム
が形成されるイオン室の構成を、捷だ第２図はイオン源
として用いられるタングステン（Ｗ）針状電極の形状金
示している。
が形成されるイオン室の構成を、捷だ第２図はイオン源
として用いられるタングステン（Ｗ）針状電極の形状金
示している。
図において従来のイオン源は直径２００〜３００〔μｍ
〕のＷ紳１の先端全電解研磨により尖らせテ釦状とした
ものを用い、この先端−こイオンビーム全形成すべきガ
ス例えば水素をノズル２から供給すると共に装置内を約
１０−７ ［ｔｏｒｒ］の高真空ｌこ排久（、た状紳で
Ｗ電極１と穴の開いた引出し電極３の間に直流高電圧を
加えることによりＷ電極の先端部において水素ガスを電
界電離させ、引出し電極３の穴４より水素イオンビーム
を得るものである。
〕のＷ紳１の先端全電解研磨により尖らせテ釦状とした
ものを用い、この先端−こイオンビーム全形成すべきガ
ス例えば水素をノズル２から供給すると共に装置内を約
１０−７ ［ｔｏｒｒ］の高真空ｌこ排久（、た状紳で
Ｗ電極１と穴の開いた引出し電極３の間に直流高電圧を
加えることによりＷ電極の先端部において水素ガスを電
界電離させ、引出し電極３の穴４より水素イオンビーム
を得るものである。
こ＼でＷがイオン源として選ばれる理由は融点が３３８
７〔℃〕と高く、大型流密ｙｔこよっても電３− 極の先端が変ｊＬべ彊質しないことによる。
７〔℃〕と高く、大型流密ｙｔこよっても電３− 極の先端が変ｊＬべ彊質しないことによる。
さて、ガス分子を電界電離させガス陽イオンの高輝度微
少径イオンビームを得るにはＷ電極の先端をなるべく尖
鋭として電界強１ｆｅ高めることが必要であり、そのた
め１こは従来のＷ線では不充分でＷ単結晶が用いられて
いる。すなわち従来のＷ線を用いて電解研磨を行う場合
は曲率半径が数〔μｍ〕のものしか得られないのに対し
単結晶からなるＷ細線を用いて電解ｉ１ｆ磨金行う場合
は曲率半径が数１００〜数１０００〔Ａ〕のものを得る
ことができる。
少径イオンビームを得るにはＷ電極の先端をなるべく尖
鋭として電界強１ｆｅ高めることが必要であり、そのた
め１こは従来のＷ線では不充分でＷ単結晶が用いられて
いる。すなわち従来のＷ線を用いて電解研磨を行う場合
は曲率半径が数〔μｍ〕のものしか得られないのに対し
単結晶からなるＷ細線を用いて電解ｉ１ｆ磨金行う場合
は曲率半径が数１００〜数１０００〔Ａ〕のものを得る
ことができる。
こ＼で旬、在細線断面の面方位が既知のＷは工業的に生
産されており、例えば（１００：）方向の結晶面をもち
径０．２ ［ｍｍ） 庚さＩＯ［ｎ１ｍ）程の細線は入
手でき、この使用目的ζこ適している。
産されており、例えば（１００：）方向の結晶面をもち
径０．２ ［ｍｍ） 庚さＩＯ［ｎ１ｍ）程の細線は入
手でき、この使用目的ζこ適している。
さて、」ｙ在はこのようｆこ市、解研磨したＷ単結晶線
チップ全更Ｉこ嘗、竹蒸発処理してその先端部の平面’
ｔ（１００）面と１〜だものがイオン源として多く用い
られている。
チップ全更Ｉこ嘗、竹蒸発処理してその先端部の平面’
ｔ（１００）面と１〜だものがイオン源として多く用い
られている。
こ＼で電界蒸発は第１図に示すイオンビーム装４−
置においてｌｏ ［ｔｏｒｒ） 以下の高真空ｌ
こ排気した状態でＷｉｌの先端の電界を６〔ｖ／入〕程
度番こなるように正の高電圧を加えると共にＷ絣１の温
度全１５［’Ｋ）程度に保つことにより行う。
こ排気した状態でＷｉｌの先端の電界を６〔ｖ／入〕程
度番こなるように正の高電圧を加えると共にＷ絣１の温
度全１５［’Ｋ）程度に保つことにより行う。
この場合Ｗ線１の先端よりＷ原子がイオンとなって蒸発
し先端表面全結晶学的ζこ完全な［１００）面とするこ
とができる。
し先端表面全結晶学的ζこ完全な［１００）面とするこ
とができる。
従来はこのようにしてできたＷ単結晶細線（以後Ｗチッ
プ）を電極としてイオンビームが形成され、イオンビー
ム露光が行われていた。然しこのイオンビーム露光にお
いてより高い輝度をもつイオン源の出現が希望さ扛てい
た。
プ）を電極としてイオンビームが形成され、イオンビー
ム露光が行われていた。然しこのイオンビーム露光にお
いてより高い輝度をもつイオン源の出現が希望さ扛てい
た。
（ｄ） 発明の目的
本発明の目的は従来よりも高輝度の微小径イオンビーム
を得る針状電極の形状を提供することを目的とする。
を得る針状電極の形状を提供することを目的とする。
（ｅ） 発明の構成
本発明の目的は剣状電極として使用するＷ単結晶細線が
５０００ ＣＡ ：］ 以下の曲率半径をもつよう研
磨すると共にＷチップの先端がＣ（２Ｘ２ ）構造全も
つ［］ ０ （１）而で構成されている状態で使用する
こと−こよりｉｔ ＩｉＶ、することができる。
５０００ ＣＡ ：］ 以下の曲率半径をもつよう研
磨すると共にＷチップの先端がＣ（２Ｘ２ ）構造全も
つ［］ ０ （１）而で構成されている状態で使用する
こと−こよりｉｔ ＩｉＶ、することができる。
（ｆ） 発明の実施例
本発明は高輝度を得るためにｆｌｏｏ）面を露出したＷ
チップの先端部（こ対し更に条件ヲ変えて電、界蒸発を
行ｂ、（１００）面金Ｃ（２×２）構造とするものであ
る。
チップの先端部（こ対し更に条件ヲ変えて電、界蒸発を
行ｂ、（１００）面金Ｃ（２×２）構造とするものであ
る。
こ＼でＣ（２Ｘ２ ）構造は（１００）面金構成する格
子点より交互に原子が蒸発した状態を云う。
子点より交互に原子が蒸発した状態を云う。
すなわち、第３図は体心立方格子の結晶格子をもつＷの
（１００）面の配列を示したものであるが、Ｗチップの
温度′ｆｒ２０ Ｃ”Ｋ ） Ｊ：、ｌ下ｌこ保つと
共ｌこチップ先端の電界強Ｖが６ （Ｖ／ Ａ ）程度
として電界蒸発會続けると委起部ζこおいて選択的にイ
オンの蒸発が起る結呆Ｗ原子５が格子状に配列した平担
面を得ることが知られており、か＼る処理（ｒ ｌ／た
Ｗチップが一般ｌこイオン源として用いられている。
（１００）面の配列を示したものであるが、Ｗチップの
温度′ｆｒ２０ Ｃ”Ｋ ） Ｊ：、ｌ下ｌこ保つと
共ｌこチップ先端の電界強Ｖが６ （Ｖ／ Ａ ）程度
として電界蒸発會続けると委起部ζこおいて選択的にイ
オンの蒸発が起る結呆Ｗ原子５が格子状に配列した平担
面を得ることが知られており、か＼る処理（ｒ ｌ／た
Ｗチップが一般ｌこイオン源として用いられている。
然し最近このような平担面なｒｌｏＯ）面をもつＷチッ
プに対してチップＴｌＨｆ′ｆ：４５０ ［”Ｋ）程度
−土で上げ捷たチップ先端の電界強度全４〔Ｖ／入〕程
度ｌこ下けて電界蒸９を続けると（］、 ＯＯ）面をト
ｍ収する結晶面（こおいて１個置きに原子が蒸発して凹
凸面状態を示すことが見出された。（Ｇ、Ｅｈｒｔｉｃ
ｈＰｈｙｓｉｃｓ ’ｆ’ｏｄａｙ ４７．Ｊｕｎ
ｅ １９８］ ）第４図はこの状態ヲ示すものでｆｌ
ｏｏ）面のＷ原子が１つ置きに蒸発して格子欠陥６全形
成しＣ（２Ｘ２）構造をとった状態を示している。
プに対してチップＴｌＨｆ′ｆ：４５０ ［”Ｋ）程度
−土で上げ捷たチップ先端の電界強度全４〔Ｖ／入〕程
度ｌこ下けて電界蒸９を続けると（］、 ＯＯ）面をト
ｍ収する結晶面（こおいて１個置きに原子が蒸発して凹
凸面状態を示すことが見出された。（Ｇ、Ｅｈｒｔｉｃ
ｈＰｈｙｓｉｃｓ ’ｆ’ｏｄａｙ ４７．Ｊｕｎ
ｅ １９８］ ）第４図はこの状態ヲ示すものでｆｌ
ｏｏ）面のＷ原子が１つ置きに蒸発して格子欠陥６全形
成しＣ（２Ｘ２）構造をとった状態を示している。
本発明はこのよりなＣ（２Ｘ２）構造を利用することに
より先端部の凹凸を増し高輝度微小径ビームを得るもの
である。
より先端部の凹凸を増し高輝度微小径ビームを得るもの
である。
すなわちＷ単結晶細線を電解研磨してその先端部の曲率
半径を５０００［Ａ）〜３００（Ａ）に尖鋭化した稜電
界蒸発処理を施して（１００）面がチップ先端に現われ
るよう整形する。更番こ条件を緩めて電界蒸発を行うこ
とによりこの表面ｆＣ（２×２）構造の凹凸面状態とす
るものであり、これ（こより微ネＲ的に表面の凹凸を増
し、高輝度のイオンビームラ増り出すことができる。
半径を５０００［Ａ）〜３００（Ａ）に尖鋭化した稜電
界蒸発処理を施して（１００）面がチップ先端に現われ
るよう整形する。更番こ条件を緩めて電界蒸発を行うこ
とによりこの表面ｆＣ（２×２）構造の凹凸面状態とす
るものであり、これ（こより微ネＲ的に表面の凹凸を増
し、高輝度のイオンビームラ増り出すことができる。
（ｇｌ 発明の効果
７一
本発明の実施ｆこより高輝度微小径イオンビームを得る
ことが可能となりイオンビーム露光の能率を大幅に向上
することが０Ｔ能となった。
ことが可能となりイオンビーム露光の能率を大幅に向上
することが０Ｔ能となった。
第１図はイオン室の構成図、第２図はタングステン電極
の形状図、第３図は（１００３面におけるタングステン
原トの格子配列また第４図はＣ（２ｘ２）構造の説明図
である。 図において、■はタングステン線、５はタングステン原
子、６は格子欠陥。 ８− 菓１図 第７図 鴻３図 第４図 ［株］■＠■ ○○００
の形状図、第３図は（１００３面におけるタングステン
原トの格子配列また第４図はＣ（２ｘ２）構造の説明図
である。 図において、■はタングステン線、５はタングステン原
子、６は格子欠陥。 ８− 菓１図 第７図 鴻３図 第４図 ［株］■＠■ ○○００
Claims (1)
- 高真空ｔこ排気されたガス雰囲２中で針状電極と引出し
電極との間ｌこ高電圧を印加し、該針状電極の先端より
前記ガス陽イオンの高輝度微少径イオンビームを得るイ
オンビーム照射装置ｌこおいて、針状電極との先端部の
曲率半径が５０００［Ａ］以下とされ、且つ該先端部の
表面がＣ（２Ｘ２）構造の（Ｚｏｏ）面とされたタング
ステン単結晶線から構成されてなることを特徴とする電
界電離型イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9281782A JPS58209844A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 電界電離型イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9281782A JPS58209844A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 電界電離型イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58209844A true JPS58209844A (ja) | 1983-12-06 |
Family
ID=14064972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9281782A Pending JPS58209844A (ja) | 1982-05-31 | 1982-05-31 | 電界電離型イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58209844A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0714114A1 (en) * | 1990-12-28 | 1996-05-29 | Sony Corporation | A method of manufacturing a flat panel display apparatus |
| US7511279B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-03-31 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| US7511280B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-03-31 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| US7518122B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-04-14 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| US7521693B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-04-21 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
-
1982
- 1982-05-31 JP JP9281782A patent/JPS58209844A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0714114A1 (en) * | 1990-12-28 | 1996-05-29 | Sony Corporation | A method of manufacturing a flat panel display apparatus |
| EP0729171A2 (en) * | 1990-12-28 | 1996-08-28 | Sony Corporation | A method of manufacturing a flat panel display apparatus |
| EP0729171A3 (en) * | 1990-12-28 | 1997-02-12 | Sony Corp | Method of manufacturing a flat display device |
| US7511279B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-03-31 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| US7511280B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-03-31 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| US7518122B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-04-14 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
| US7521693B2 (en) | 2003-10-16 | 2009-04-21 | Alis Corporation | Ion sources, systems and methods |
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