JPH0439181B2 - - Google Patents
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- JPH0439181B2 JPH0439181B2 JP57209413A JP20941382A JPH0439181B2 JP H0439181 B2 JPH0439181 B2 JP H0439181B2 JP 57209413 A JP57209413 A JP 57209413A JP 20941382 A JP20941382 A JP 20941382A JP H0439181 B2 JPH0439181 B2 JP H0439181B2
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- JP
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- ion
- extraction electrode
- species
- ion beam
- ion source
- Prior art date
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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
- H01J27/26—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、イオンを細いビーム状として取り出
すことのできるイオン源の改良に関し、とくにサ
ブミクロン加工、サブミクロンドーピングなど微
細構造の製作にイオンビームを利用するのに適す
るよう利用するイオン種を目的に応じて任意にと
り出せるように改良されたマルチ形のイオン源に
関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to the improvement of an ion source capable of extracting ions in the form of a narrow beam, and in particular to the use of an ion beam for the production of fine structures such as submicron processing and submicron doping. The present invention relates to a multi-type ion source that is improved so that ion species to be used can be extracted as desired depending on the purpose.
従来より、イオンビームとして取り出すべきイ
オン種を含んだ物質を電子線加熱する方式のイオ
ン源が提案されている例えば、実開昭56−123453
号公報参照）。
Conventionally, ion sources have been proposed in which a substance containing ion species to be extracted as an ion beam is heated with an electron beam.
(see publication).
しかしながら、従来技術では、イオンエミツタ
チツプを備えたイオン種物質溜とイオン引出電極
は固定されており、一つのエミツタに対して一つ
の引出電極が対応していた。その結果取り出せる
イオン種としてはイオン種物質溜に入つている元
素に限定されている。したがつて多種類のイオン
種を任意に且つ効率よく引出すことは困難であつ
た。 However, in the prior art, the ion species material reservoir with the ion emitter tip and the ion extraction electrode are fixed, and one extraction electrode corresponds to one emitter. As a result, the ion species that can be taken out are limited to the elements contained in the ion species material reservoir. Therefore, it has been difficult to extract various types of ion species arbitrarily and efficiently.
本発明の目的は任意のイオン種による細束イオ
ンビームをとり出せるようにしたマルチ形のイオ
ン源を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a multi-type ion source that can extract a focused ion beam of arbitrary ion species.
上記の目的を達成するため、本発明において
は、つぎの３つの技術を組合せ用いることを特徴
としている。
In order to achieve the above object, the present invention is characterized by using the following three techniques in combination.
（） 電子衝撃加熱法；無接触加熱法であり、
加熱効率が高い。またエミツタ部と引出電極と
の独立化が容易になる。() Electron impact heating method; non-contact heating method,
High heating efficiency. Furthermore, it becomes easy to make the emitter part and the extraction electrode independent.
（） イオン種溜の半密閉化；複数個のイオン
種溜の固定およびターレツト化が容易にでき
た。() Semi-sealing of the ion species reservoir; multiple ion species reservoirs could be easily fixed and turned into a turret.
（） 小熱容量化方式の採用；ルツボの加熱部
分は導電柱で且つ高融点材料で作り、熱伝導損
失を軽減する目的で熱絶縁材料で支えた。() Adoption of a small heat capacity method: The heating part of the crucible was made of a conductive pole and a high melting point material, and was supported with a thermally insulating material to reduce heat conduction loss.
本発明の要旨は次の二つにある。 The main points of the present invention are as follows.
(1) 第一および第二のイオン種物質を個別に収容
するための第一および第二の手段と、溶融状態
とした前記第一および第二のイオン種物質をそ
れぞれイオンビームとして引出すための一の引
出電極と、前記第一および第二の手段と前記一
の引出電極とを収容した容器内を減圧状態に保
持しつつ前記第一または第二の手段と前記一の
引出電極とを相対的に移動するための第三の手
段とを有し、前記第三の手段は前記第一または
第二のイオン種物質をイオンビームとして引出
し可能な位置に移動するための手段であること
を特徴とするイオン源。(1) first and second means for separately containing first and second ionic species materials, and means for extracting the first and second ionic species materials in a molten state as ion beams, respectively; The first or second means and the first extraction electrode are placed relative to each other while maintaining the inside of the container containing the one extraction electrode, the first and second means, and the one extraction electrode in a reduced pressure state. and a third means for moving the first or second ion species material to a position where it can be extracted as an ion beam. ion source.
(2) 第一および第二のイオン種物質を第一および
第二の手段に個別に収容し減圧状態とした容器
内に準備する第一の工程と、溶融状態とした前
記第一のイオン種物質を一の引出電極によりイ
オンビームとして引出す第二の工程と、前記容
器内を減圧状態に保持しつつ、前記第二のイオ
ン種物質をイオンビームとして引出し可能な位
置に移動するために前記第二の手段と前記一の
引出電極とを相対的に移動する第三の工程と、
溶融状態とした前記第二のイオン種物質を前記
一の引出電極によりイオンビームとして引出す
第四の工程とを有することを特徴とするイオン
ビーム形成方法。(2) a first step of preparing a first and second ionic species in a container in which the first and second ionic species are separately housed in a reduced pressure state, and the first ionic species in a molten state; a second step of extracting the substance as an ion beam using one extraction electrode; and a step of moving the second ion species substance to a position where it can be extracted as an ion beam while maintaining the interior of the container in a reduced pressure state. a third step of relatively moving the second means and the first extraction electrode;
and a fourth step of extracting the second ion species material in a molten state as an ion beam using the first extraction electrode.
以下本発明の実施例を第１図および第２図を用
いて説明する。第１図ａにイオン種溜部の詳細を
ｂはイオン引出系を含めた全体構成図を示す。第
２図は、基本的には第１図と同様であるが、イオ
ン種物質加熱方式が一部異なつたイオン源を示
す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1a shows the details of the ion species reservoir, and FIG. 1b shows the overall configuration including the ion extraction system. FIG. 2 shows an ion source that is basically the same as FIG. 1, but with a partially different heating method for the ion species.
本発明のイオン源は、エミツタチツプ１、イオ
ン種溜支持部品２、チツプ支持部品３、支え板
４、イオン種溜５、イオン種物質６、制御電極
７、イオン引出電極８、フイラメント９より構成
されている。イオン種溜５はイオン種物質６と反
応しにくく且つ高融点物質より構成されている。
また熱伝導損失の減少および熱容量の減少を目的
として熱絶縁のよう絶縁物質で作つたイオン種溜
支持部品２を採用した。チツプ支持部品３の役割
はイオン種物質の蒸発損失の軽減、組成変化を防
止することにある。チツプ１は図に示した支え板
４に取りつけたネジで支えた。エミツタチツプ１
には先端近傍に熱抵抗を大きくし熱損失を少なく
するために狭窄部を設けた。イオン種物質溜部
〔第１図ａおよびｂ〕は、第１図ｂのように支え
板４上に複数個セツトされ、支え板を中心軸のま
わりに回転させることによりイオン種物質溜部を
任意にイオン引出電極に対向させることができ
る。チツプ１を含むイオン種物質溜部（１〜７）
とフイラメント９を含むイオン引出電極８との間
にイオンおよび電子加速電圧が印加されている。
フイラメント９より放出される電子はチツプ先端
を衝撃し、チツプが加熱される。その結果、熱伝
導によりイオン種物質が溶融し、チツプ１先端に
イオン種物質６が溶融状態で供給される。イオン
ビームはチツプ先端に存在する高電界により引出
される。 The ion source of the present invention is composed of an emitter tip 1, an ion species reservoir support part 2, a chip support part 3, a support plate 4, an ion species reservoir 5, an ion species material 6, a control electrode 7, an ion extraction electrode 8, and a filament 9. ing. The ion species reservoir 5 is made of a material that does not easily react with the ion species material 6 and has a high melting point.
Further, for the purpose of reducing heat conduction loss and reducing heat capacity, an ion species reservoir support part 2 made of an insulating material such as a heat insulator is employed. The role of the chip support component 3 is to reduce evaporation loss of ionic species and prevent composition changes. Chip 1 was supported by screws attached to support plate 4 shown in the figure. Emitsuta Chip 1
A narrow portion was provided near the tip to increase thermal resistance and reduce heat loss. A plurality of ionic species reservoirs (FIGS. 1a and b) are set on a support plate 4 as shown in FIG. 1b, and the ionic species reservoirs can be opened by rotating the support plate around the central axis. It can be arbitrarily made to face the ion extraction electrode. Ionic species material reservoir (1 to 7) containing chip 1
An ion and electron accelerating voltage is applied between the ion extraction electrode 8 and the filament 9.
Electrons emitted from the filament 9 impact the tip of the chip, heating the chip. As a result, the ionic species material is melted by heat conduction, and the ionic species material 6 is supplied to the tip of the chip 1 in a molten state. The ion beam is extracted by a high electric field present at the tip of the chip.
イオン種物質溜５として石英、Ｗ、BNその他
無反応および高融点材料を用い、Au+，In+，
B+，Cs+，Be+などの安定なイオンビームを引出
すことに成功した。 Quartz, W, BN and other non-reactive and high melting point materials are used as the ionic species material reservoir 5, and Au + , In + ,
We succeeded in extracting stable ion beams such as B + , Cs + , and Be + .
第２図に示したイオン源では、イオン種物質溜
５をその周囲に配置したフイラメント９よりの電
子衝撃により加熱し、上記と同様にイオンビーム
を引出す。 In the ion source shown in FIG. 2, the ion species reservoir 5 is heated by electron bombardment from the filament 9 disposed around it, and an ion beam is extracted in the same manner as described above.
本発明の効果を列挙すると次の通りである。 The effects of the present invention are listed below.
１ 減圧状態を保持した状態で複数のイオンビー
ムを順番に引き出すことができるので、複数種
類のイオン種を短時間で取り出すことができ
る。よつて、ウエハなどの試料の処理時間が短
縮され、スループツトが向上する。1. Since multiple ion beams can be extracted in sequence while maintaining a reduced pressure state, multiple types of ion species can be extracted in a short time. Therefore, processing time for samples such as wafers is shortened, and throughput is improved.
２ 多種類のイオン種を簡単な操作（真空を破ら
ず、１バツチで）取り出せる。2. Many types of ion species can be extracted in a simple operation (in one batch without breaking the vacuum).
３ 光源としてのイオン源位置を同一点に保ちな
がら任意のイオン種によるビームを取り出すこ
とができる。3. A beam of any ion type can be extracted while keeping the ion source position as a light source at the same point.
４ 加熱効率が高く、高融点物質にイオンビーム
の引出が可能。4. High heating efficiency, making it possible to extract ion beams to high melting point substances.
５ 半密閉型溜を用いているので、イオン種物質
の消費が少なく、イオン源として寿命が長くで
きる。またイオン種物質として合金を用いる場
合、組成変化を最小限に押さえられる。さらに
イオン種物質としてAs，Ｐ，Beなど有害物質
を利用する場合、危険度を最小限に押えられ
る。5. Since a semi-closed reservoir is used, the consumption of ion species material is small and the life of the ion source can be extended. Furthermore, when an alloy is used as the ionic species material, compositional changes can be kept to a minimum. Furthermore, when hazardous substances such as As, P, and Be are used as ionic substances, the degree of danger can be kept to a minimum.
第１図は本発明の一実施例になるイオン源の構
成と動作原理を示す図、第２図は本発明の他の一
実施例になるイオン源の構成を示す図である。
１……エミツタチツプ、２……イオン種物質溜
支持部品、３……チツプ支持部品、４……支え
板、５……イオン種物質溜、６……イオン種物
質、７……制御電極、８……イオン引出電極、９
……フイラメント、１０……イオンビーム、１１
……電子ビーム。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration and operating principle of an ion source according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an ion source according to another embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Emitter chip, 2... Ion species reservoir support component, 3... Chip support component, 4... Support plate, 5... Ion species reservoir, 6... Ionic species material, 7... Control electrode, 8 ...Ion extraction electrode, 9
...Filament, 10...Ion beam, 11
...Electron beam.
Claims (1)
するための第一および第二の手段と、溶融状態と
した前記第一および第二のイオン種物質をそれぞ
れイオンビームとして引出すための一の引出電極
と、前記第一および第二の手段と前記一の引出電
極とを収容した容器内を減圧状態に保持しつつ前
記第一または第二の手段と前記一の引出電極とを
相対的に移動するための第三の手段とを有し、前
記第三の手段は前記第一または第二のイオン種物
質をイオンビームとして引出し可能な位置に移動
するための手段であることを特徴とするイオン
源。 ２ 前記第一および第二の手段は、第一および第
二のイオン種物質溜であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のイオン源。 ３ 前記第一および第二の手段にはエミツタチツ
プが付設されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項記載のイオン源。 ４ 前記第三の手段はターレツト方式で構成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項、
第２項または第３項記載のイオン源。 ５ 前記第一および第二の手段は、前記第三の手
段に対して着脱が可能に構成されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項
または第４項記載のイオン源。 ６ 前記第一および第二のイオン種物質を溶融状
態とするための第四の手段を有することを特徴と
する特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第
４項または第５項記載のイオン源。 ７ 前記第四の手段は加熱手段であることを特徴
とする特許請求の範囲第６項記載のイオン源。 ８ 前記加熱手段はフイラメントであることを特
徴とする特許請求の範囲第７項記載のイオン源。 ９ 前記第一および第二の手段を構成する材料は
それぞれ石英、Ｗ、BNのいずれかであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３
項、第４項、第５項、第６項、第７項または第８
項記載のイオン源。 １０ 第一および第二のイオン種物質を第一およ
び第二の手段に個別に収容し減圧状態とした容器
内に準備する第一の工程と、溶融状態とした前記
第一のイオン種物質を一の引出電極によりイオン
ビームとして引出す第二の工程と、前記容器内を
減圧状態に保持しつつ、前記第二のイオン種物質
をイオンビームとして引出し可能な位置に移動す
るために前記第二の手段と前記一の引出電極とを
相対的に移動する第三の工程と、溶融状態とした
前記第二のイオン種物質を前記一の引出電極によ
りイオンビームとして引出す第四の工程とを有す
ることを特徴とするイオンビーム形成方法。 １１ 前記第二の工程は、前記第一のイオン種物
質をイオンビームとして引出すための第一のエミ
ツタチツプと前記一の引出電極との間に所定の電
圧を印加する工程を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第１０項記載のイオンビーム形成方法。 １２ 前記第四の工程は、前記第二のイオン種物
質をイオンビームとして引出すための第二のエミ
ツタチツプと前記一の引出電極との間に所定の電
圧を印加する工程を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第１０項または第１１項記載のイオンビ
ーム形成方法。[Scope of Claims] 1. First and second means for separately accommodating first and second ionic species materials, and ion beams for each of the first and second ionic species materials in a molten state. one extraction electrode for drawing out the first or second means and the one extraction electrode while maintaining the interior of the container containing the first and second means and the one extraction electrode in a reduced pressure state. and a third means for moving the material relative to the electrode, the third means being a means for moving the first or second ion species material to a position where it can be extracted as an ion beam. An ion source characterized by: 2. The ion source according to claim 1, wherein the first and second means are first and second ionic species reservoirs. 3. The ion source according to claim 1 or 2, wherein the first and second means are provided with an emitter tip. 4. Claim 1, characterized in that the third means is constructed by a turret system.
The ion source according to item 2 or 3. 5. Claims 1, 2, 3, or 4 are characterized in that the first and second means are configured to be detachable from the third means. Ion source as described in section. 6. Claims 1, 2, 3, 4 or 6, further comprising a fourth means for bringing the first and second ionic species into a molten state. The ion source according to item 5. 7. The ion source according to claim 6, wherein the fourth means is a heating means. 8. The ion source according to claim 7, wherein the heating means is a filament. 9. Claims 1, 2, and 3, characterized in that the materials constituting the first and second means are quartz, W, or BN, respectively.
Section 4, Section 5, Section 6, Section 7 or Section 8
Ion source as described in section. 10 A first step of preparing a first and second ionic species substance in a container in which the first and second ionic species substances are individually housed in a reduced pressure state, and a step of preparing the first ionic species substance in a molten state. a second step of extracting the ion beam as an ion beam using one extraction electrode; and a second step of moving the second ion species material to a position where it can be extracted as an ion beam while maintaining the inside of the container in a reduced pressure state. a third step of relatively moving the means and the first extraction electrode; and a fourth step of extracting the second ion species material in a molten state as an ion beam by the first extraction electrode. An ion beam forming method characterized by: 11. The second step is characterized in that it includes a step of applying a predetermined voltage between the first emitter tip and the first extraction electrode for extracting the first ion species material as an ion beam. An ion beam forming method according to claim 10. 12. The fourth step is characterized in that it includes a step of applying a predetermined voltage between the second emitter tip and the first extraction electrode for extracting the second ion species material as an ion beam. An ion beam forming method according to claim 10 or 11.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57209413A JPS59101749A (en) | 1982-12-01 | 1982-12-01 | Multi-ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57209413A JPS59101749A (en) | 1982-12-01 | 1982-12-01 | Multi-ion source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59101749A JPS59101749A (en) | 1984-06-12 |
| JPH0439181B2 true JPH0439181B2 (en) | 1992-06-26 |
Family
ID=16572465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57209413A Granted JPS59101749A (en) | 1982-12-01 | 1982-12-01 | Multi-ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59101749A (en) |
Families Citing this family (3)
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| US8330118B2 (en) * | 2008-05-16 | 2012-12-11 | Semequip, Inc. | Multi mode ion source |
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Family Cites Families (7)
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| JPS5911401Y2 (en) * | 1980-02-29 | 1984-04-07 | 日本電子株式会社 | Field emission ion source |
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-
1982
- 1982-12-01 JP JP57209413A patent/JPS59101749A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS59101749A (en) | 1984-06-12 |
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