JPH0622094B2 - 液体金属イオン源 - Google Patents
液体金属イオン源Info
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- JPH0622094B2 JPH0622094B2 JP58222033A JP22203383A JPH0622094B2 JP H0622094 B2 JPH0622094 B2 JP H0622094B2 JP 58222033 A JP58222033 A JP 58222033A JP 22203383 A JP22203383 A JP 22203383A JP H0622094 B2 JPH0622094 B2 JP H0622094B2
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- ionized
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- 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 or ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
-
- 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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- 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、イオン打込み機、イオンマイクロビーム描画
装置などのイオン源、特に高蒸気圧イオン種Ｐを単元素
イオンとして効率よく安定に長時間引出せる液体金属イ
オン源に関する。
装置などのイオン源、特に高蒸気圧イオン種Ｐを単元素
イオンとして効率よく安定に長時間引出せる液体金属イ
オン源に関する。
マイクロ・ドライ・プロセス（イオンビーム露光，ドラ
イ現像，マイクロドーピング等）、サブミクロン表面分
析等の分野における高性能化と共に、高輝度の液体金属
イオン源の開発が強く要望されている。特に、エレクト
ロ・デバイスの分野においては、ドープイオン種として
Ｇａ，Ｓｉ，Ｂｅ等の液体金属イオン源を用いて、直接
半導体材料にドーピング（打込み，注入）する試みがな
されている。
イ現像，マイクロドーピング等）、サブミクロン表面分
析等の分野における高性能化と共に、高輝度の液体金属
イオン源の開発が強く要望されている。特に、エレクト
ロ・デバイスの分野においては、ドープイオン種として
Ｇａ，Ｓｉ，Ｂｅ等の液体金属イオン源を用いて、直接
半導体材料にドーピング（打込み，注入）する試みがな
されている。
この液体金属イオン源の動作原理は次の如くである。先
ず、タングステンＷ、タンタルＴａ、カーボンＣ等から
成るエミツターに、抵抗加熱あるいは、電子線衝撃、レ
ーザ光などにより溶融させたイオン化すべき物質を供給
し、エミツター先端に強電界を印加し、エミツター先端
よりイオン化すべき物質のイオンを電界電離によつて引
出す。従つて、イオン源としては長時間、安定して目的
とするイオンビームを引き出せることが重要である。
ず、タングステンＷ、タンタルＴａ、カーボンＣ等から
成るエミツターに、抵抗加熱あるいは、電子線衝撃、レ
ーザ光などにより溶融させたイオン化すべき物質を供給
し、エミツター先端に強電界を印加し、エミツター先端
よりイオン化すべき物質のイオンを電界電離によつて引
出す。従つて、イオン源としては長時間、安定して目的
とするイオンビームを引き出せることが重要である。
ところで、シリコン半導体に対するｎ型不純物元素のう
ちで最も重要とされているものの１つにＰ、一方、ｐ型
にはＢがあるが、これまで、液体金属イオン源からのＰ
イオンの放出に関する報告はない。
ちで最も重要とされているものの１つにＰ、一方、ｐ型
にはＢがあるが、これまで、液体金属イオン源からのＰ
イオンの放出に関する報告はない。
Ｐ単体は、融点が４４．１℃で、その温度での蒸気圧が
0.181mmＨｇと高蒸気圧のために、Ｐ単体を液体金属イ
オン源のイオン化物質として用いることは困難である。
そこで、Ｐ以外の金属とＰとの合金の形にして、上記難
点を軽減し、高温下でＰ含有の液体金属を形成せしめ
て、高電界下でこの合金をイオン化物質として合金成分
元素のイオンを引出し、質量分離によつてＰイオンのみ
を得る方法が有効となる。従つて、Ｐを含むイオン化物
質、つまり、安定に且つ長時間Ｐイオンを引き出せるこ
とのできるような合金を探索することが重要なポイント
となる。
0.181mmＨｇと高蒸気圧のために、Ｐ単体を液体金属イ
オン源のイオン化物質として用いることは困難である。
そこで、Ｐ以外の金属とＰとの合金の形にして、上記難
点を軽減し、高温下でＰ含有の液体金属を形成せしめ
て、高電界下でこの合金をイオン化物質として合金成分
元素のイオンを引出し、質量分離によつてＰイオンのみ
を得る方法が有効となる。従つて、Ｐを含むイオン化物
質、つまり、安定に且つ長時間Ｐイオンを引き出せるこ
とのできるような合金を探索することが重要なポイント
となる。
本発明の目的は、安定で、且つ長寿命のＰイオンビー
ム、または、ＰイオンビームおよびＢイオンビームを引
き出せる液体金属イオン源を提供することにある。
ム、または、ＰイオンビームおよびＢイオンビームを引
き出せる液体金属イオン源を提供することにある。
本発明の特徴は、イオン化物質を溶融して保持する溜め
部と、この溜め部から供給される溶融イオン化物質のイ
オンをその先端から放射するように配置されたエミツタ
ーと、このエミツターとの間に高電界を印加してエミツ
ター先端からイオンを引き出す引出し電極とから構成さ
れる液体金属イオン源において、イオン化物質が、一般
式 ＣｕXＰYで示される組成を有し、かつ、０＜Ｙ≦２５，
（Ｐが０at％を越え２５at％以下を意味し、以下同様に
解する）７５≦Ｘ＜１００望ましくはＸ＝１００−Ｙで
ある合金を用いるか、または、イオン化物質が、一般式
ＣｕXＰYＢZで示される組成を有し、かつ、０＜Ｙ≦２
５，０＜Ｚ≦１５，６０≦Ｘ＜１００望ましくはＸ＋Ｙ
＋Ｚ＝１００である合金を用いたことにある。
部と、この溜め部から供給される溶融イオン化物質のイ
オンをその先端から放射するように配置されたエミツタ
ーと、このエミツターとの間に高電界を印加してエミツ
ター先端からイオンを引き出す引出し電極とから構成さ
れる液体金属イオン源において、イオン化物質が、一般
式 ＣｕXＰYで示される組成を有し、かつ、０＜Ｙ≦２５，
（Ｐが０at％を越え２５at％以下を意味し、以下同様に
解する）７５≦Ｘ＜１００望ましくはＸ＝１００−Ｙで
ある合金を用いるか、または、イオン化物質が、一般式
ＣｕXＰYＢZで示される組成を有し、かつ、０＜Ｙ≦２
５，０＜Ｚ≦１５，６０≦Ｘ＜１００望ましくはＸ＋Ｙ
＋Ｚ＝１００である合金を用いたことにある。
かかる本発明の特徴によつて、これまで液体金属イオン
源からの放出が困難とされてきたＰイオンを、または、
ＰイオンおよびＢイオンを安定し、かつ、長時間放出す
ることが可能となり、その結果、Ｐイオン放出用の液体
金属イオン源の提供が可能となつた。
源からの放出が困難とされてきたＰイオンを、または、
ＰイオンおよびＢイオンを安定し、かつ、長時間放出す
ることが可能となり、その結果、Ｐイオン放出用の液体
金属イオン源の提供が可能となつた。
以下、本発明の一実施例を図を用いて詳細に説明する。
実施例１ 第１図は本発明に係る液体金属イオン源の基本構成を示
す図である。このイオン源のイオン化物質５の溶融の仕
方は通電加熱型である。エミツター１は支持部２に接続
され支持されている。この支持部２は特願昭５７−６１
０６３号「液体金属イオン源」にて開示した如き上下微
動機構にて真空容器１３外から上下に微動させることが
できる。この上下の微動によつてエミツター１を濡らし
ているイオン化物質５のエミツター１の先端への流れを
制御することができる。イオン化物質５を溶融するため
の通電加熱ヒーターを兼ねた溜め部３は、その両端で電
流導入端子４，４′に固定されている。溜め部３の中央
には溶融したイオン化物質５で濡れたエミツター１が通
る円孔６が設けられている。第１図は、溶融イオン化物
質５で濡れたエミツター１が溜め部３にある円孔６から
突出た状態を示している。７は引出し電極であり、この
引出し電極７とエミツター１との間に数ＫＶの電界を印
加することにより、エミツター１の先端から電界電離し
たイオンビーム８を、引出し電極７にあけた貫通孔９を
介して下方に引出すことができる。本実施例の場合、エ
ミツター１として直径０．５ｍｍのタングステンＷであ
り、その先端は電界研磨により、曲率半径を数μｍ以下
に鋭く尖がらせてある。ヒーターを兼ねた溜め部３は、
厚さ０．１ｍｍのニオブ（Ｎｂ）板製で、中央部にある
凹部は、イオン化物質５が約５ｍｍ３溜めることができ
るように加工されている。この溜め部３の中央に設けら
れた円孔６の直径は約１．５ｍｍである。
す図である。このイオン源のイオン化物質５の溶融の仕
方は通電加熱型である。エミツター１は支持部２に接続
され支持されている。この支持部２は特願昭５７−６１
０６３号「液体金属イオン源」にて開示した如き上下微
動機構にて真空容器１３外から上下に微動させることが
できる。この上下の微動によつてエミツター１を濡らし
ているイオン化物質５のエミツター１の先端への流れを
制御することができる。イオン化物質５を溶融するため
の通電加熱ヒーターを兼ねた溜め部３は、その両端で電
流導入端子４，４′に固定されている。溜め部３の中央
には溶融したイオン化物質５で濡れたエミツター１が通
る円孔６が設けられている。第１図は、溶融イオン化物
質５で濡れたエミツター１が溜め部３にある円孔６から
突出た状態を示している。７は引出し電極であり、この
引出し電極７とエミツター１との間に数ＫＶの電界を印
加することにより、エミツター１の先端から電界電離し
たイオンビーム８を、引出し電極７にあけた貫通孔９を
介して下方に引出すことができる。本実施例の場合、エ
ミツター１として直径０．５ｍｍのタングステンＷであ
り、その先端は電界研磨により、曲率半径を数μｍ以下
に鋭く尖がらせてある。ヒーターを兼ねた溜め部３は、
厚さ０．１ｍｍのニオブ（Ｎｂ）板製で、中央部にある
凹部は、イオン化物質５が約５ｍｍ３溜めることができ
るように加工されている。この溜め部３の中央に設けら
れた円孔６の直径は約１．５ｍｍである。
イオン化物質５については、本発明の重要なポイントで
あるためここで詳述する。
あるためここで詳述する。
イオン化物質５に要求される条件は、その融点が高くて
も１０００℃程度までであること、その温度での蒸気圧
が低いこと、また、エミツター材料として高温長時間の
使用可能なグラツシー・カーボンあるいはＷ，ＳｉＣ
系、ＷＣ系、ＴｉＣ系、ＬａＢ6系材料を用いた時にそ
れとの反応が皆無か、あるいはあつても少ないこと、さ
らに濡れ性も良好であることである。
も１０００℃程度までであること、その温度での蒸気圧
が低いこと、また、エミツター材料として高温長時間の
使用可能なグラツシー・カーボンあるいはＷ，ＳｉＣ
系、ＷＣ系、ＴｉＣ系、ＬａＢ6系材料を用いた時にそ
れとの反応が皆無か、あるいはあつても少ないこと、さ
らに濡れ性も良好であることである。
具体的に述べると、イオン化物質５を適切に選択しなけ
れば以下に示すような問題が生じ、Ｐイオンビームを引
き出さないかまたは、引き出すことができたとしても放
出されたイオン電流が不安定であつたり、イオン源の寿
命が１時間以下と極めて短いという致命的な欠点が生じ
てくる。つまり、その問題とは、 １）溶融イオン化物質の蒸気圧が高いために、蒸発が激
しく、目的とする引出し元素イオンが短時間で枯渇して
しまう。
れば以下に示すような問題が生じ、Ｐイオンビームを引
き出さないかまたは、引き出すことができたとしても放
出されたイオン電流が不安定であつたり、イオン源の寿
命が１時間以下と極めて短いという致命的な欠点が生じ
てくる。つまり、その問題とは、 １）溶融イオン化物質の蒸気圧が高いために、蒸発が激
しく、目的とする引出し元素イオンが短時間で枯渇して
しまう。
２）エミツターチツプと溶融したイオン化物質が激しく
反応し、短時間でイオンビームの引出しが停止する。
反応し、短時間でイオンビームの引出しが停止する。
３）溶融イオン化物質の粘性が高すぎる、あるいは、エ
ミツターチツプとの濡れ性が悪い等の理由によりイオン
ビームの引き出しが困難である。などである。
ミツターチツプとの濡れ性が悪い等の理由によりイオン
ビームの引き出しが困難である。などである。
上記のような問題点を考慮対象とし、Ｐを含む種々の合
金を検討した結果、Ｃｕ−Ｐ系合金、Ｃｕ−Ｐ−Ｂ系合
金が本目的を達することができるイオン化物質５である
ことが明らかとなつた。
金を検討した結果、Ｃｕ−Ｐ系合金、Ｃｕ−Ｐ−Ｂ系合
金が本目的を達することができるイオン化物質５である
ことが明らかとなつた。
本実施例１で用いたイオン化すべき物質５はＣｕ84Ｐ16
である。Ｃｕ−Ｐの状態図を第２図に示す。（参考文
献：Metals Reference BooK,FIFTH EDITION.Editor COL
IN J.SMTHELLS;BUTTERWORTHS）この図からわかるように
この物質の融点は７１４℃である。
である。Ｃｕ−Ｐの状態図を第２図に示す。（参考文
献：Metals Reference BooK,FIFTH EDITION.Editor COL
IN J.SMTHELLS;BUTTERWORTHS）この図からわかるように
この物質の融点は７１４℃である。
実際に、約７５０℃でこのイオン源を動作させたとこ
ろ、安定なイオンビーム８の放出を得ることができた。
このイオンビーム８を質量分離し、質量スペクトルの一
例を見たものが第３図である。ただし、横軸は質量電荷
比であり、縦軸はイオン強度（任意単位）を示してい
る。この時の引出し電圧は６．３ＫＶで、トータルイオ
ン電流は約80μＡであつた。このイオン源から得た放出
イオン電流の大部分がＣｕ＋イオンであり、約１０％が
Ｐ＋イオン、その他、Ｐ２ ＋，Ｃｕ2+……等のイオンも
得られることが質量分析実験結果からわかつた。また、
このイオン源寿命として５０時間以上を達成している。
ろ、安定なイオンビーム８の放出を得ることができた。
このイオンビーム８を質量分離し、質量スペクトルの一
例を見たものが第３図である。ただし、横軸は質量電荷
比であり、縦軸はイオン強度（任意単位）を示してい
る。この時の引出し電圧は６．３ＫＶで、トータルイオ
ン電流は約80μＡであつた。このイオン源から得た放出
イオン電流の大部分がＣｕ＋イオンであり、約１０％が
Ｐ＋イオン、その他、Ｐ２ ＋，Ｃｕ2+……等のイオンも
得られることが質量分析実験結果からわかつた。また、
このイオン源寿命として５０時間以上を達成している。
ＣｕXＰY合金の組成については、第２図の平衡状態図か
らわかるように、０＜Ｙ≦２５（ただし、Ｘ＝１００−
Ｙ）のものが適用でき、この範囲にある種々の組成の合
金に対しても安定なＰ＋イオンが引出せることを確認し
た。ただし、融点は組成によつて異なる。例えば、９０
０℃でのイオン源の動作に対しては、Ｐの含有率（原子
パーセント）Ｙが、ほぼ１０＜Ｙ＜２０のものの合金が
用いることができた。
らわかるように、０＜Ｙ≦２５（ただし、Ｘ＝１００−
Ｙ）のものが適用でき、この範囲にある種々の組成の合
金に対しても安定なＰ＋イオンが引出せることを確認し
た。ただし、融点は組成によつて異なる。例えば、９０
０℃でのイオン源の動作に対しては、Ｐの含有率（原子
パーセント）Ｙが、ほぼ１０＜Ｙ＜２０のものの合金が
用いることができた。
実施例２ 本実施例２では、エミツター１、ヒーターを兼ねた溜め
部３およびイオン化物質５を除いて実施例１で用いた液
体金属イオン源と同じ構成であり、本実施例２で用いた
イオン化物質５は、Ｃｕ84Ｐ10Ｂ6で、エミツター１お
よび溜め部３は高温動作時にＢとの反応をさけるため
に、エミツター１にＳｉＣ、溜め部３にはＣを用いた。
部３およびイオン化物質５を除いて実施例１で用いた液
体金属イオン源と同じ構成であり、本実施例２で用いた
イオン化物質５は、Ｃｕ84Ｐ10Ｂ6で、エミツター１お
よび溜め部３は高温動作時にＢとの反応をさけるため
に、エミツター１にＳｉＣ、溜め部３にはＣを用いた。
約９００℃でこのイオン源を動作させることにより、安
定なイオンビーム８の放出を得ることができた。このイ
オンビーム８を質量分離して得た質量スペクトルの一例
を第４図に示す。この時の引出し電圧は７．５ＫＶであ
り、トータルイオン電流は約７０μＡであつた。このイ
オン源から得た放出イオン電流の大部分がＣｕ＋イオン
であるが、数％から約１０％程度Ｐ＋イオンとＢ＋イオ
ンが放出されていることが確認できる。したがつて、こ
のイオン源からは、シリコン半導体に対するｎ型不純物
であるＰイオンと、ｐ型不純物であるＢイオンを引出す
ことができるのが特徴である。また、このイオン源の寿
命として３０時間以上を達成している。
定なイオンビーム８の放出を得ることができた。このイ
オンビーム８を質量分離して得た質量スペクトルの一例
を第４図に示す。この時の引出し電圧は７．５ＫＶであ
り、トータルイオン電流は約７０μＡであつた。このイ
オン源から得た放出イオン電流の大部分がＣｕ＋イオン
であるが、数％から約１０％程度Ｐ＋イオンとＢ＋イオ
ンが放出されていることが確認できる。したがつて、こ
のイオン源からは、シリコン半導体に対するｎ型不純物
であるＰイオンと、ｐ型不純物であるＢイオンを引出す
ことができるのが特徴である。また、このイオン源の寿
命として３０時間以上を達成している。
実施例３ 本実施例３では、イオン化物質５を除いて実施例１で用
いた液体金属イオン源と同じ構成であり、本実施例３で
用いたイオン化物質５は、一般式 ＣｕXＰYＭA（ただし、ＭはＡｇ，Ｃ，Ｓｉのうちの１
元素を示す）においてＭをＡｇとした場合で、Ｃｕ83Ｐ
13Ａｇ4である。
いた液体金属イオン源と同じ構成であり、本実施例３で
用いたイオン化物質５は、一般式 ＣｕXＰYＭA（ただし、ＭはＡｇ，Ｃ，Ｓｉのうちの１
元素を示す）においてＭをＡｇとした場合で、Ｃｕ83Ｐ
13Ａｇ4である。
このイオン源を約７５０℃で動作させることにより、安
定なイオンビーム８の放出を得ることができた。このイ
オンビーム８を質量分離して得た質量スペクトルの一例
を図５に示す。このイオン源から得た放出イオン電流の
大部分がＣｕ＋イオンであるが、所望のＰ＋イオンはこ
のイオン源からも数％程度放出されていることが確認で
きる。本実施例３の最大の効果は、溶融点については実
施例１および２と大差ないが、流動性が実施例１および
２と比較して非常に良好であるため、溶融したイオン化
物質５のエミツター１先端への流れが安定している。こ
れにより、イオンビーム８の放出の安定性も非常に良好
となることである。
定なイオンビーム８の放出を得ることができた。このイ
オンビーム８を質量分離して得た質量スペクトルの一例
を図５に示す。このイオン源から得た放出イオン電流の
大部分がＣｕ＋イオンであるが、所望のＰ＋イオンはこ
のイオン源からも数％程度放出されていることが確認で
きる。本実施例３の最大の効果は、溶融点については実
施例１および２と大差ないが、流動性が実施例１および
２と比較して非常に良好であるため、溶融したイオン化
物質５のエミツター１先端への流れが安定している。こ
れにより、イオンビーム８の放出の安定性も非常に良好
となることである。
なお、本実施例３ではＭとしてＡｇを用いたが、Ａｇの
代わりにＣまたはＳｉを用いても同様の効果が得られ
た。
代わりにＣまたはＳｉを用いても同様の効果が得られ
た。
実施例４ 本実施例４では、イオン化物質５を除いて実施例２で用
いた液体金属イオン源と同じ構成であり、本実施例４で
用いたイオン化物質５は、一般式、ＣｕXＰYＢZＭA（た
だし、ＭはＡｇ，Ｃ，およびＳｉのうちの１元素を示
す。）において、ＭをＡｇとした場合で、Ｃｕ79Ｐ10Ｂ
6Ａｇ5である。
いた液体金属イオン源と同じ構成であり、本実施例４で
用いたイオン化物質５は、一般式、ＣｕXＰYＢZＭA（た
だし、ＭはＡｇ，Ｃ，およびＳｉのうちの１元素を示
す。）において、ＭをＡｇとした場合で、Ｃｕ79Ｐ10Ｂ
6Ａｇ5である。
このイオン源を約９３０℃で動作させることにより、安
定なイオンビーム８の放出を得ることができた。このイ
オンビーム８を質量分離して得た質量スペクトルの一例
を第６図に示す。この時の引出し電圧は８．０ｋＶ、ト
ータルイオン電流は約８０μＡである。このイオン源か
ら得た放出イオン電流は、大部分がＣｕ＋イオンである
が、数％程度Ｐ＋イオンおよび約１０数％程度のＢ＋イ
オンが放出されているのが確認できる。本実施例４の効
果としては、このイオン源からはシリコン半導体に対す
るｎ型不純物であるＰ＋イオンとｐ型不純物であるＢ＋
イオンを引出すことができ、また、流動性は良好で安定
した放出イオン電流を得ることができることである。ま
た、このイオン源の寿命として１０時間以上を達成して
いる。
定なイオンビーム８の放出を得ることができた。このイ
オンビーム８を質量分離して得た質量スペクトルの一例
を第６図に示す。この時の引出し電圧は８．０ｋＶ、ト
ータルイオン電流は約８０μＡである。このイオン源か
ら得た放出イオン電流は、大部分がＣｕ＋イオンである
が、数％程度Ｐ＋イオンおよび約１０数％程度のＢ＋イ
オンが放出されているのが確認できる。本実施例４の効
果としては、このイオン源からはシリコン半導体に対す
るｎ型不純物であるＰ＋イオンとｐ型不純物であるＢ＋
イオンを引出すことができ、また、流動性は良好で安定
した放出イオン電流を得ることができることである。ま
た、このイオン源の寿命として１０時間以上を達成して
いる。
上記実施例では、エミツター１材料として針状に加工し
たタングステンＷを用いたが、その他、タンタルＴａ、
カーボンＣ等で構成しても同様な効果を得ている。ヒー
ターを兼ねた溜め部３についても、本実施例ではニオブ
（Ｎｂ）板であつたが、タンタル（Ｔａ）、モリブデン
（Ｍｏ）、カーボン（Ｃ）でも良好な結果を得た。
たタングステンＷを用いたが、その他、タンタルＴａ、
カーボンＣ等で構成しても同様な効果を得ている。ヒー
ターを兼ねた溜め部３についても、本実施例ではニオブ
（Ｎｂ）板であつたが、タンタル（Ｔａ）、モリブデン
（Ｍｏ）、カーボン（Ｃ）でも良好な結果を得た。
また、上記実施例では、エミツター１として針状エミツ
ターであつたが、毛細管を用いて、その中にイオン化物
質５を溜める方式であつたり、毛細管の中に細い針状エ
ミツター通し、毛細管と針状エミツターの間にイオン化
物質５を溜める方式のエミツターであつてもよい。
ターであつたが、毛細管を用いて、その中にイオン化物
質５を溜める方式であつたり、毛細管の中に細い針状エ
ミツター通し、毛細管と針状エミツターの間にイオン化
物質５を溜める方式のエミツターであつてもよい。
さらに、ヒーターは通電加熱方式以外で、電子衝撃やレ
ーザ光によつてもよい。
ーザ光によつてもよい。
本発明は、以上述べてきた如く、ＣｕにＰ、もしくはＰ
およびＢを含有させる所の液体金属をイオン源とするも
のであるが、上記実施例から明らかなように、これらの
成分に対して、更に異種元素を添加して、液体金属を安
定化させたものにも有効であることは自明である。
およびＢを含有させる所の液体金属をイオン源とするも
のであるが、上記実施例から明らかなように、これらの
成分に対して、更に異種元素を添加して、液体金属を安
定化させたものにも有効であることは自明である。
以上説明したところから明らかなように、本発明の液体
金属イオン源は、従来、高蒸気圧性という短所を有して
おり液体金属イオン源からの放出は困難とされてきた、
シリコン半導体に対するｎ型不純物元素として重要な元
素のＰを、または、ｎ型不純物元素のＰおよびｐ型不純
物元素のＢを単元素イオンとして効率よく安定に、長時
間引き出すことのできる液体金属イオン源を提供するこ
とができる。
金属イオン源は、従来、高蒸気圧性という短所を有して
おり液体金属イオン源からの放出は困難とされてきた、
シリコン半導体に対するｎ型不純物元素として重要な元
素のＰを、または、ｎ型不純物元素のＰおよびｐ型不純
物元素のＢを単元素イオンとして効率よく安定に、長時
間引き出すことのできる液体金属イオン源を提供するこ
とができる。
第１図は、本発明による液体金属イオン源の縦断面図、
第２図は、本発明の一実施例においてイオン化物質とし
て用いたＣｕ−Ｐ合金の平衡状態図、第３図は、実施例
１における重量スペクトルの説明図、第４図は、実施例
２における質量スペクトルの説明図、第５図は実施例３
における質量スペクトルの説明図、第６図は実施例４に
おける質量スペクトルの説明図である。 １……エミツター、２……支持部、３……ヒーター、
４，４′……電流導入端子、５……イオン化物質、６…
…円孔、７……引出し電極、８……イオン、９……貫通
孔、１０……加熱電源、１１……イオン引出し電源、１
２……イオン加速電源、１３……真空容器。
第２図は、本発明の一実施例においてイオン化物質とし
て用いたＣｕ−Ｐ合金の平衡状態図、第３図は、実施例
１における重量スペクトルの説明図、第４図は、実施例
２における質量スペクトルの説明図、第５図は実施例３
における質量スペクトルの説明図、第６図は実施例４に
おける質量スペクトルの説明図である。 １……エミツター、２……支持部、３……ヒーター、
４，４′……電流導入端子、５……イオン化物質、６…
…円孔、７……引出し電極、８……イオン、９……貫通
孔、１０……加熱電源、１１……イオン引出し電源、１
２……イオン加速電源、１３……真空容器。
Claims (4)
- 【請求項１】イオン化すべき物質を溶融して保持する溜
め部と、この溜め部から供給される上記溶融イオン化物
質のイオンをその先端から放射するように配置されるエ
ミツターと、このエミツターとの間に高電界を印加して
エミツター先端からイオンを引出す引出し電極とから構
成される液体金属イオン源において、上記イオン化すべ
き物質が、一般式ＣｕXＰYで示される組成を有し、か
つ、０＜Ｙ≦２５，７５≦Ｘ＜１００である合金を用い
たことを特徴とする液体金属イオン源。 - 【請求項２】イオン化すべき物質を溶融して保持する溜
め部と、この溜め部から供給される上記溶融イオン化物
質のイオンをその先端から放射するように配置されるエ
ミツターと、このエミツターとの間に高電界を印加して
エミツター先端からイオンを引出す引出し電極とから構
成される液体金属イオン源において、上記イオン化すべ
き物質が、一般式ＣｕXＰYＢZで示される組成を有し、
且つ、０＜Ｙ≦２５，０＜Ｚ≦１５，６０≦Ｘ＜１００
である合金を用いたことを特徴とする液体金属イオン
源。 - 【請求項３】イオン化すべき物質を溶融して保持する溜
め部と、この溜め部から供給される上記溶融イオン化物
質のイオンをその先端から放射するように配置されるエ
ミツターと、このエミツターとの間に高電界を印加して
エミツター先端からイオンを引き出す引出し電極とから
構成される液体金属イオン源において、上記イオン化す
べき物質が、ＭをＡｇ，ＣおよびＳｉからなる群より選
択した１元素とするき、一般式 ＣｕXＰYＭAで示される組成を有し、且つ、５９≦Ｘ＜
１００，０＜Ｙ≦２５，０＜Ａ≦１６，Ｘ＋Ｙ＋Ａ＝１
００である合金を用いたことを特徴とする液体金属イオ
ン源。 - 【請求項４】イオン化すべき物質を溶融して保持する溜
め部と、この溜め部から供給される上記溶融イオン化物
質のイオンをその先端から放射するように配置されるエ
ミツターと、このエミツターとの間に高電界を印加して
エミツター先端からイオンを引き出す引出し電極とから
構成される液体金属イオン源において、上記イオン化す
べき物質がＭをＡｇ，ＣおよびＳｉからなる群より選択
した１元素とするとき、一般式 ＣｕXＰYＢZＭAで示される組成を有し、且つ、７０≦Ｘ
＜１００，０＜Ｙ≦２５，０＜Ｚ≦１５，０＜Ａ≦１
０，Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＋Ａ＝１００、である合金を用いたこと
を特徴とする液体金属イオン源。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP58222033A JPH0622094B2 (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 液体金属イオン源 |
| GB08429617A GB2150745B (en) | 1983-11-28 | 1984-11-23 | Liquid metal ion source |
| US06/674,771 US4624833A (en) | 1983-11-28 | 1984-11-26 | Liquid metal ion source and apparatus |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58222033A JPH0622094B2 (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 液体金属イオン源 |
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|---|---|
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP58222033A Expired - Lifetime JPH0622094B2 (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 液体金属イオン源 |
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