JPS584424B2 - イオンビ−ム形成方法 - Google Patents
イオンビ−ム形成方法Info
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- JPS584424B2 JPS584424B2 JP10551480A JP10551480A JPS584424B2 JP S584424 B2 JPS584424 B2 JP S584424B2 JP 10551480 A JP10551480 A JP 10551480A JP 10551480 A JP10551480 A JP 10551480A JP S584424 B2 JPS584424 B2 JP S584424B2
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- ion beam
- alloy
- ion source
- ions
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電界電離形イオン源によるイオンビーム形成方
法に関する。
法に関する。
電界電離形イオン源は極めて高輝度でエネルギー分散も
小さく、直径４００八程度の極微小径のイオンビームを
得ることができるため、エレクトロニクス分野での超Ｌ
ＳＩの開発における超微細加工技術への応用として、盛
んに開発研究がす＼められている。
小さく、直径４００八程度の極微小径のイオンビームを
得ることができるため、エレクトロニクス分野での超Ｌ
ＳＩの開発における超微細加工技術への応用として、盛
んに開発研究がす＼められている。
現在、電界電離形イオン源で得られているイオンの種類
は、Ｇａ，Ｂｉ，Ａｕ等極く限られておりまたディバイ
スプロセスではそれ程重要でないイオン種であり、Ａ８
，Ｂ等の重要なドーパントイオン源やＳｉなど自己イオ
ンスパツタ加工用イオン源として利用したいイオン種に
ついてはまだ開発されるに至っていない。
は、Ｇａ，Ｂｉ，Ａｕ等極く限られておりまたディバイ
スプロセスではそれ程重要でないイオン種であり、Ａ８
，Ｂ等の重要なドーパントイオン源やＳｉなど自己イオ
ンスパツタ加工用イオン源として利用したいイオン種に
ついてはまだ開発されるに至っていない。
その理由は、これらの元素の蒸気圧が高かったり、低温
で溶融しないためである。
で溶融しないためである。
すなわち、電界電離形イオン源は電界蒸発形液体金属イ
オン源あるいはＥＨＤ （ Ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ）イオン
源とも呼ばれ、金属元素を溶融して液体金属とし、これ
で濡らした針状陽極と対向電極との間に電圧を印加して
、針状陽極尖端よりイオンを電界電離放出するものであ
る。
オン源あるいはＥＨＤ （ Ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ）イオン
源とも呼ばれ、金属元素を溶融して液体金属とし、これ
で濡らした針状陽極と対向電極との間に電圧を印加して
、針状陽極尖端よりイオンを電界電離放出するものであ
る。
したがって、金属元素の融点が高い材料（Ｓｉ：１４２
０℃，Ｂ：２３００℃、では、針状陽極自体が溶融損傷
したり、金属元素と反応して損傷したり、あるいはこれ
らの金属元素の融点での蒸気圧が高い（Ａｓ：３６気圧
）材料では蒸発してしまい、安定したイオンの電界電離
放出は困難ないしは不可能であった。
０℃，Ｂ：２３００℃、では、針状陽極自体が溶融損傷
したり、金属元素と反応して損傷したり、あるいはこれ
らの金属元素の融点での蒸気圧が高い（Ａｓ：３６気圧
）材料では蒸発してしまい、安定したイオンの電界電離
放出は困難ないしは不可能であった。
本発明は上記に鑑みなされたものであって、合金では融
点の低い材料が得られることに着目し、合金を用いて電
界電離して各合金元素のイオンビームをつくり、その中
から所望の金属元素のイオンビーム２を選択することを
特徴とするイオンビーム形成方法である。
点の低い材料が得られることに着目し、合金を用いて電
界電離して各合金元素のイオンビームをつくり、その中
から所望の金属元素のイオンビーム２を選択することを
特徴とするイオンビーム形成方法である。
上記したドーパントイオン源や自己イオンスパツタ加工
用イオン源としての重要な元素を含む合金には、例えば
Ｓｉ−ＡｕｊＢ−Ｐｔ−Ｂ−ＰｄｓＡｓ−Ｐｂ，Ａｓ−
Ｓｅなどがある。
用イオン源としての重要な元素を含む合金には、例えば
Ｓｉ−ＡｕｊＢ−Ｐｔ−Ｂ−ＰｄｓＡｓ−Ｐｂ，Ａｓ−
Ｓｅなどがある。
これらの合金の融点及び融点での蒸気圧は下表に示すと
おり、いずれも低融点でしかも蒸気圧は２Ｘ１０−２Ｔ
ｏｒｒ以下と低い。
おり、いずれも低融点でしかも蒸気圧は２Ｘ１０−２Ｔ
ｏｒｒ以下と低い。
そのため、電界電離形イオン源の針状陽極を損傷するこ
ともなく、容易に各合金元素のイオンの電界電離放出が
安定して行われるので、その中から必要とする金属元素
のイオン（Ｓｉ，３，Ａｓなど）を質量分析装置などを
用いて選択すればよい。
ともなく、容易に各合金元素のイオンの電界電離放出が
安定して行われるので、その中から必要とする金属元素
のイオン（Ｓｉ，３，Ａｓなど）を質量分析装置などを
用いて選択すればよい。
実施例
電界電離形イオン源にＡ１−Ｓｉ共晶合金とＡｕＧｅＰ
ｔＢ合金を用い、得られたイオンビームを質量分析装置
により分析・選択した結果、第１図に示すように自己ス
パツタ加工用イオンとして必要なＳｉイオンが、また第
２図に示すようにドーパントイオンとして重要なＢイオ
ンが得られることを確認した。
ｔＢ合金を用い、得られたイオンビームを質量分析装置
により分析・選択した結果、第１図に示すように自己ス
パツタ加工用イオンとして必要なＳｉイオンが、また第
２図に示すようにドーパントイオンとして重要なＢイオ
ンが得られることを確認した。
第３図にＡｕ−Ｓｉ共晶合金の、第４図にＡｕＧｅＰｔ
Ｂ合金のイオン電流Ｉｉと引出し電圧ｖＥＸの関係をそ
れぞれ示す。
Ｂ合金のイオン電流Ｉｉと引出し電圧ｖＥＸの関係をそ
れぞれ示す。
なお、Ｖ，Ｘ＝４，６ＫＶでは電流密度は４１．８ｔＡ
／Ｓｒ（ＶＢｘ＝４．６ＫＶのときのイオン電流Ｉｉ＝
１０−８Ａを、ビームを測定している立体角Ω＝２．４
Ｘ１０−’Ｓｒで規格化）で、このうちＳｊイオンは全
休め１１％であるから４．１８μＡ／Ｓｒ，″Ｂ＋イオ
ンは全体の３０％であるから１２、５μＡ／Ｓｒに対応
する。
／Ｓｒ（ＶＢｘ＝４．６ＫＶのときのイオン電流Ｉｉ＝
１０−８Ａを、ビームを測定している立体角Ω＝２．４
Ｘ１０−’Ｓｒで規格化）で、このうちＳｊイオンは全
休め１１％であるから４．１８μＡ／Ｓｒ，″Ｂ＋イオ
ンは全体の３０％であるから１２、５μＡ／Ｓｒに対応
する。
以下、本発明のイオンビーム形成法により極微小径のイ
オンビームを発生させて、超ＬＳＩなど．をマスクレス
で製造するためのシステムの一例を第５図により説明す
る。
オンビームを発生させて、超ＬＳＩなど．をマスクレス
で製造するためのシステムの一例を第５図により説明す
る。
ｌａ，１ｂ，ｌｃはいずれも電界電離形のイオン源であ
って、超ＬＳＩを製造するのに必要な金属元素Ａｓ，Ｂ
，Ｓｉなどをそれぞれ含む合金Ａｓ−Ｐｂ，Ｂ−Ｐｔ，
Ｓｉ−４ｕの溶融手段、針状陽極、加熱コイル、対向電
極、高電圧印加手段等（いずれも図示せず）で構成され
ている。
って、超ＬＳＩを製造するのに必要な金属元素Ａｓ，Ｂ
，Ｓｉなどをそれぞれ含む合金Ａｓ−Ｐｂ，Ｂ−Ｐｔ，
Ｓｉ−４ｕの溶融手段、針状陽極、加熱コイル、対向電
極、高電圧印加手段等（いずれも図示せず）で構成され
ている。
ここで説明の便宜上１ａと１ｃを注入用イオン源、１ｂ
を自己イオン加工洗浄用イオン源として説明する。
を自己イオン加工洗浄用イオン源として説明する。
２ａ，２ｂ，２ｃは各イオン源からのイオンビームを収
束し質量分析装置３に導くためのレンズ手段である。
束し質量分析装置３に導くためのレンズ手段である。
質量分析装置３では、イオン源からの各合金元素のイオ
ンビームを必要とする金属元素のイオンビーム（Ａｓｔ
Ｂ，Ｓｉなど）に選別する。
ンビームを必要とする金属元素のイオンビーム（Ａｓｔ
Ｂ，Ｓｉなど）に選別する。
この選別されたイオンビームをレンズ手段４で集束する
と共にビーム偏向走査千段５により偏向走査し、加工室
６内に配置したウエハ一一の所定位置に投射する。
と共にビーム偏向走査千段５により偏向走査し、加工室
６内に配置したウエハ一一の所定位置に投射する。
この第５図のシステムを用いてマスクレスプロセスで超
ＬＳＩなどを製造するには、第６図の工程で示す如く、
■イオン源１ｂから得られるＳｉイオンビームによりＳ
ｉウェハー８の表面をスパツタクリーニングする（第６
−１図）、■イオン源１ａから得られるＢイオンビーム
によりＳｉウエ・一の所定領域にドーパントとしてのＢ
を注入する（第６−２図）、■イオン源１Ｃから得られ
るＡｓイオンビームによりＡｓを所定領域に注入する（
第６−３図）、■スパッタリング装置などの蒸着膜形成
手段１により、Ｓｉの保護膜９を形成する（第６−４図
）、■イオン源１ｂからのＳｉイオンビームにより保護
膜９の表面をスパッタ加工し窓あけをしだ後（第６−５
図）、蒸着膜形成手段７により電極１０を蒸着形成する
（第６−６図）。
ＬＳＩなどを製造するには、第６図の工程で示す如く、
■イオン源１ｂから得られるＳｉイオンビームによりＳ
ｉウェハー８の表面をスパツタクリーニングする（第６
−１図）、■イオン源１ａから得られるＢイオンビーム
によりＳｉウエ・一の所定領域にドーパントとしてのＢ
を注入する（第６−２図）、■イオン源１Ｃから得られ
るＡｓイオンビームによりＡｓを所定領域に注入する（
第６−３図）、■スパッタリング装置などの蒸着膜形成
手段１により、Ｓｉの保護膜９を形成する（第６−４図
）、■イオン源１ｂからのＳｉイオンビームにより保護
膜９の表面をスパッタ加工し窓あけをしだ後（第６−５
図）、蒸着膜形成手段７により電極１０を蒸着形成する
（第６−６図）。
なお、上記製造工程■，■，■では、各イオン源に附設
する走査形イオン顕微鏡（図示せず）からのＨ，Ｈｅイ
オンビームにより位置合せや表面観測が行われる。
する走査形イオン顕微鏡（図示せず）からのＨ，Ｈｅイ
オンビームにより位置合せや表面観測が行われる。
以上詳述したように、本発明は電界電離形イオン源に共
晶合金を用いて、各合金元素のイオンビームをつくり、
その中から所望の金属元素のイオンビームを選択するの
で、種々の極微小径のイオンビームを形成することがで
き、例えば、■超ＬＳＩを一貫した工程で、ドライ化、
自動化の実現、■表面物性の解析、■他のエレクトロニ
クスディバイスの開発等各種の応用面に大きく寄与する
ものである。
晶合金を用いて、各合金元素のイオンビームをつくり、
その中から所望の金属元素のイオンビームを選択するの
で、種々の極微小径のイオンビームを形成することがで
き、例えば、■超ＬＳＩを一貫した工程で、ドライ化、
自動化の実現、■表面物性の解析、■他のエレクトロニ
クスディバイスの開発等各種の応用面に大きく寄与する
ものである。
第１〜第４図は本発明の実施例で得られたグラフであり
、第１図と第２図はＡｕ−Ｓｉ共晶合金とＡｕＧｅＰｔ
Ｂ合金のイオン電流と電界の関係を、第３図と第４図は
Ａｕ−Ｓｉ共晶合金とＡｕＧｅＰｔＢ合金のイオン電流
と引出し電圧の関係をそれぞれ示す。 第５図は本発明によるシステムの一例を示すブロック図
、第６図は第５図のシステムによる超ＬＳＩの製造工程
の一例を示す。 １ 図中の符号：ｌａ．ｌｂ，ｌｃ・・・・・・電界電
離形イオン源、３・・・・・・質量分析装置、２ａｓ２
ｂｐ２ｃ，４・・・・・・レンズ手段、５・・・・・・
ビーム偏向走査手段、６・・・・・・加工室、８・・・
・・・ウエハー。
、第１図と第２図はＡｕ−Ｓｉ共晶合金とＡｕＧｅＰｔ
Ｂ合金のイオン電流と電界の関係を、第３図と第４図は
Ａｕ−Ｓｉ共晶合金とＡｕＧｅＰｔＢ合金のイオン電流
と引出し電圧の関係をそれぞれ示す。 第５図は本発明によるシステムの一例を示すブロック図
、第６図は第５図のシステムによる超ＬＳＩの製造工程
の一例を示す。 １ 図中の符号：ｌａ．ｌｂ，ｌｃ・・・・・・電界電
離形イオン源、３・・・・・・質量分析装置、２ａｓ２
ｂｐ２ｃ，４・・・・・・レンズ手段、５・・・・・・
ビーム偏向走査手段、６・・・・・・加工室、８・・・
・・・ウエハー。
Claims (1)
- １ 合金を溶融し、電界電離して各合金元素のイオンビ
ームをつくり、その中から所望の金属元素のイオンビー
ムを選択することを特徴とするイオンビーム形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10551480A JPS584424B2 (ja) | 1980-07-31 | 1980-07-31 | イオンビ−ム形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10551480A JPS584424B2 (ja) | 1980-07-31 | 1980-07-31 | イオンビ−ム形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5730243A JPS5730243A (en) | 1982-02-18 |
| JPS584424B2 true JPS584424B2 (ja) | 1983-01-26 |
Family
ID=14409704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10551480A Expired JPS584424B2 (ja) | 1980-07-31 | 1980-07-31 | イオンビ−ム形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS584424B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5774944A (en) * | 1980-10-25 | 1982-05-11 | Toshiba Corp | Field radiation type ion generator |
| US4367429A (en) * | 1980-11-03 | 1983-01-04 | Hughes Aircraft Company | Alloys for liquid metal ion sources |
| JPS59101749A (ja) * | 1982-12-01 | 1984-06-12 | Hitachi Ltd | イオン源およびイオンビーム形成方法 |
| JPS6057931A (ja) * | 1983-09-09 | 1985-04-03 | Nec Corp | 集束イオンビ−ムを用いたイオン注入方法 |
| JPS6080800A (ja) * | 1983-10-08 | 1985-05-08 | 日新電機株式会社 | イオン照射装置 |
| JPS61239623A (ja) * | 1985-04-17 | 1986-10-24 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体デバイスの電極形成法 |
| JPH04370610A (ja) * | 1991-06-19 | 1992-12-24 | Tatsuta Electric Wire & Cable Co Ltd | ラミネートシースケーブルの製造 |
| JP2829231B2 (ja) * | 1993-11-15 | 1998-11-25 | 株式会社日立製作所 | Ｉｃ素子の修正方法 |
| JP2829232B2 (ja) * | 1993-11-15 | 1998-11-25 | 株式会社日立製作所 | Ｉｃ素子の加工装置 |
| JP2829254B2 (ja) * | 1995-04-26 | 1998-11-25 | 株式会社日立製作所 | Ｉｃ素子の修正方法及びその装置 |
-
1980
- 1980-07-31 JP JP10551480A patent/JPS584424B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5730243A (en) | 1982-02-18 |
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