JPS60180048A - 電界型イオン源 - Google Patents
電界型イオン源Info
- Publication number
- JPS60180048A JPS60180048A JP59033529A JP3352984A JPS60180048A JP S60180048 A JPS60180048 A JP S60180048A JP 59033529 A JP59033529 A JP 59033529A JP 3352984 A JP3352984 A JP 3352984A JP S60180048 A JPS60180048 A JP S60180048A
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- JP
- Japan
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- ion source
- tip
- electric field
- field type
- gas
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- Pending
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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
-
- 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
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (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】
（ａ）発明の技術分野
本発明はりソグラフィ装置の照射源等に適用する電界型
イオン源に関する。
イオン源に関する。
（ｂ）技術の背景
近時、集積回路の大規模化、高密度化の趨勢に伴い、イ
オンビーム露光法が着目されている。
オンビーム露光法が着目されている。
該露光法は他の例えばＸ線や電子ビームを用いる露光法
に比べて、微細化パターン形成のレジストあるいはメタ
ル蒸着マスクに対するパターン露光時の横方向散乱や近
接効果が少ないことから分解能が高く、また露光感度が
格段に優れている。
に比べて、微細化パターン形成のレジストあるいはメタ
ル蒸着マスクに対するパターン露光時の横方向散乱や近
接効果が少ないことから分解能が高く、また露光感度が
格段に優れている。
本発明は微細化パターンマスクの形成、該形成のパター
ンをウェハ面に転写する際のイオン光学系のＦＩＢ （
Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）照射源又はイオン
源の改良に関する。
ンをウェハ面に転写する際のイオン光学系のＦＩＢ （
Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）照射源又はイオン
源の改良に関する。
（Ｃ）従来技術と問題点
この種イオンビーム照射源の一構成例を第１図断面図に
より説明する。
より説明する。
第１図に於いて、１は尖端曲率の半径が０．１ μｍ程
度に研磨加工されたタングステン等から形成したガス電
離用の一方側の電極（通称、エミッタチップと呼ばれる
）、２はエミッタチップ１を同軸的に囲むガス電離用の
他方側電極を兼ねるイオン引出し電極、３は前記引出し
電極２側面の高純度水素ガスの噴出孔、及び４は同電極
２の軸心部に形成された電離水素イオンの放射孔である
。
度に研磨加工されたタングステン等から形成したガス電
離用の一方側の電極（通称、エミッタチップと呼ばれる
）、２はエミッタチップ１を同軸的に囲むガス電離用の
他方側電極を兼ねるイオン引出し電極、３は前記引出し
電極２側面の高純度水素ガスの噴出孔、及び４は同電極
２の軸心部に形成された電離水素イオンの放射孔である
。
前記配置の電極Ｉと２の間は、詳細に図示されないが熱
伝導性の高い絶縁体で隔離され且つ隔離の空間は前記水
素ガスが１Ｏ−２Ｔｏｒｒ程度に充満される。
伝導性の高い絶縁体で隔離され且つ隔離の空間は前記水
素ガスが１Ｏ−２Ｔｏｒｒ程度に充満される。
電極１と２間、５〜２０ｋＶの直流高圧を印加すること
により、エミッタチップ尖端の曲率６近辺の電界強度が
ガス電離に充分な強度となる。かくして電離の水素イオ
ンが生成され、該生成のイオンを引出し加速して、及び
集束レンズ系等で集束して、微細パターン形成のターゲ
ツト体に向は照射する（集束レンズ及びビーム偏向の走
査電極等は図示されない）。
により、エミッタチップ尖端の曲率６近辺の電界強度が
ガス電離に充分な強度となる。かくして電離の水素イオ
ンが生成され、該生成のイオンを引出し加速して、及び
集束レンズ系等で集束して、微細パターン形成のターゲ
ツト体に向は照射する（集束レンズ及びビーム偏向の走
査電極等は図示されない）。
然しなから、従来の前記イオン源に於けるエミッタチッ
プ尖端のガス電離は、チップ表面のガス吸着現象により
律速されるものである為、電離イオン量が限定され例え
ば、単位立体周当たり０．５μ八以下と小さい。又、チ
ップ尖端から放射するイオン量はチップ表面の清浄度に
よりガス吸着作用が劣化する。このため放射イオン源と
してのビーム照射の輝度が低下する等の問題もある。
プ尖端のガス電離は、チップ表面のガス吸着現象により
律速されるものである為、電離イオン量が限定され例え
ば、単位立体周当たり０．５μ八以下と小さい。又、チ
ップ尖端から放射するイオン量はチップ表面の清浄度に
よりガス吸着作用が劣化する。このため放射イオン源と
してのビーム照射の輝度が低下する等の問題もある。
（ｄ）発明の目的
本発明は前記の問題点を解決することである。
前記ＦＢＩ照射のりソグラフィ装置等に於いて、高イ輝
度のパターン照射能を存する点状ガスイオン源を具体化
することにある。
度のパターン照射能を存する点状ガスイオン源を具体化
することにある。
（ｅ）発明の構成
前記の目的は、イオンビームを集束、偏向して照射する
イオン源に於いて、多孔質金属のエミッタチップを備え
且つ該チップ内に冷却媒体が充填され前記ガスを引き出
すことにより達成することが出来る。
イオン源に於いて、多孔質金属のエミッタチップを備え
且つ該チップ内に冷却媒体が充填され前記ガスを引き出
すことにより達成することが出来る。
（ｆ）発明の実施例
以下、イオンビームリソグラフィ装置の照射源等に適用
する本発明の電界型イオン源実施例を図面に従って詳細
に説明する。
する本発明の電界型イオン源実施例を図面に従って詳細
に説明する。
本発明は、エミッタチップ尖端に流入するイオン源原子
がイオン化されれば、直ちに次の原子が流入しそれがイ
オン化されると云う過程を迅速にする電離ガス放出量が
多い焼結金属体のエミッタチップを使用している。
がイオン化されれば、直ちに次の原子が流入しそれがイ
オン化されると云う過程を迅速にする電離ガス放出量が
多い焼結金属体のエミッタチップを使用している。
第２図はエミッタチップの構成を模式的に示すイオン源
断面図である。
断面図である。
図中、７は尖端が尖鋭曲率面とされた電離電極としての
エミッタチップ、２は前記従来の構成図で説明した引出
し電極、８はエミッタチップ７の尖鋭曲率面１０を形成
した金属微粒子から焼結固化した多孔質金属、及び９は
前記チップ７を絶縁支持しまた外気と遮断する気密接合
部１３を生成するセラミック等からなる絶縁体で、イオ
ンの電離空間を形成する壁部である。
エミッタチップ、２は前記従来の構成図で説明した引出
し電極、８はエミッタチップ７の尖鋭曲率面１０を形成
した金属微粒子から焼結固化した多孔質金属、及び９は
前記チップ７を絶縁支持しまた外気と遮断する気密接合
部１３を生成するセラミック等からなる絶縁体で、イオ
ンの電離空間を形成する壁部である。
更に、前記チップ体７は、内部の空洞１１が多孔質金属
で形成されてなり、空洞内には電離イオンとなる液化ガ
スが充填される。充填ガスは、大気圧か乃至は若干高い
気圧状態とされる。使用の液化ガスとしては、 −２５
３℃（沸点）の水素、または−１８６℃のアルゴン等の
元素を用いる。
で形成されてなり、空洞内には電離イオンとなる液化ガ
スが充填される。充填ガスは、大気圧か乃至は若干高い
気圧状態とされる。使用の液化ガスとしては、 −２５
３℃（沸点）の水素、または−１８６℃のアルゴン等の
元素を用いる。
これから明らかな様に本発明のイオン源は、従来の抵抗
加熱方式あるいはＲＦ電力による誘導加熱方式のイオン
源と異なり、寧ろ極低温の液化媒体を充填せるエミッタ
チップ電極７を具備する。−又電離界面をなす電極尖端
１０部は、空洞１１内の液化ガスが浸潤し得る多孔質の
焼結金属８とされる。
加熱方式あるいはＲＦ電力による誘導加熱方式のイオン
源と異なり、寧ろ極低温の液化媒体を充填せるエミッタ
チップ電極７を具備する。−又電離界面をなす電極尖端
１０部は、空洞１１内の液化ガスが浸潤し得る多孔質の
焼結金属８とされる。
第３図は本発明イオン源としての他の実施例を模式的に
しめず電極断面図である。
しめず電極断面図である。
第２図実施例と比較して、前記空洞１１充填液化ガスが
常時、浸潤する多孔質焼結金属８が電極尖端１０に配置
されることは同じであるが、主な相違点は次のとおり。
常時、浸潤する多孔質焼結金属８が電極尖端１０に配置
されることは同じであるが、主な相違点は次のとおり。
第３図エミッタチップ電極体７ （第２図参照）を囲ん
で該電極周辺を冷却する同軸状の二重管構成電極１２と
される。同軸構成の電極１２に充填する液化ガスは、前
記水素のイオン源とする時、外部管１４（！ｌｊには一
２６９°Ｃの液化ヘリウムが、又、前記アルゴンのイオ
ン源とする時は外部管１４側に一１９６°Ｃ（沸点）゛
の液化窒素が、夫々充填され内部管１５内元素の冷却を
なす。
で該電極周辺を冷却する同軸状の二重管構成電極１２と
される。同軸構成の電極１２に充填する液化ガスは、前
記水素のイオン源とする時、外部管１４（！ｌｊには一
２６９°Ｃの液化ヘリウムが、又、前記アルゴンのイオ
ン源とする時は外部管１４側に一１９６°Ｃ（沸点）゛
の液化窒素が、夫々充填され内部管１５内元素の冷却を
なす。
このようにすれば、イオン源ガスの不必要な損耗もしく
は無用の気化が避けられて昇華しやすいイオン源ガスを
効率的に使用することが出来る。
は無用の気化が避けられて昇華しやすいイオン源ガスを
効率的に使用することが出来る。
前記詳細に説明した多孔質エミッタチップ電極を具備す
る電界型イオン源によれば、チップ尖端のガス分圧が適
宜高められると共にイオン電流の制御も容易である。従
って、微細化パターン形成時における高輝度のビーム照
射源が容易に得られる。
る電界型イオン源によれば、チップ尖端のガス分圧が適
宜高められると共にイオン電流の制御も容易である。従
って、微細化パターン形成時における高輝度のビーム照
射源が容易に得られる。
（ｇ）発明の効果
以上５本発明の多孔質エミッタチップ電極を具備する電
界型イオン源によれば１供給のイオン源ガスに対する制
約が無く、従来問題とされた微細化パターン形成の露光
イオン照射源の輝度も高められる等幾多の利点がある。
界型イオン源によれば１供給のイオン源ガスに対する制
約が無く、従来問題とされた微細化パターン形成の露光
イオン照射源の輝度も高められる等幾多の利点がある。
第１図は従来のイオン源要部構成を示す断面図である。
第２図は本発明イオン照射源の要部構成を模式的に示す
断面図、及び第３図は本発明イオン照射源の他実施例を
模式的に示す断面図である。
断面図、及び第３図は本発明イオン照射源の他実施例を
模式的に示す断面図である。
Claims (1)
- イオンビームを集束、偏向して盟射するイオン源に於い
て、多孔質金属のエミッタチップを備え且つ該チップ内
に冷却媒体が充填され前記ガスを引き出すことを特徴と
する電界型イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59033529A JPS60180048A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 電界型イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59033529A JPS60180048A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 電界型イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60180048A true JPS60180048A (ja) | 1985-09-13 |
Family
ID=12389071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59033529A Pending JPS60180048A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 電界型イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60180048A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4774433A (en) * | 1986-04-09 | 1988-09-27 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for generating metal ions |
| US20080217555A1 (en) * | 2003-10-16 | 2008-09-11 | Ward Billy W | Systems and methods for a gas field ionization source |
| AT506340B1 (de) * | 2008-01-25 | 2012-04-15 | Fotec Forschungs & Technologi | Verfahren zur herstellung einer ionenquelle |
| US12451320B2 (en) | 2020-07-31 | 2025-10-21 | Centre National De La Recherche Scientifique | Gas ion gun |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57180047A (en) * | 1981-04-27 | 1982-11-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ion beam generator |
| JPS58163135A (ja) * | 1982-03-20 | 1983-09-27 | Nippon Denshi Zairyo Kk | イオン源 |
-
1984
- 1984-02-24 JP JP59033529A patent/JPS60180048A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57180047A (en) * | 1981-04-27 | 1982-11-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ion beam generator |
| JPS58163135A (ja) * | 1982-03-20 | 1983-09-27 | Nippon Denshi Zairyo Kk | イオン源 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4774433A (en) * | 1986-04-09 | 1988-09-27 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for generating metal ions |
| US20080217555A1 (en) * | 2003-10-16 | 2008-09-11 | Ward Billy W | Systems and methods for a gas field ionization source |
| US9159527B2 (en) * | 2003-10-16 | 2015-10-13 | Carl Zeiss Microscopy, Llc | Systems and methods for a gas field ionization source |
| AT506340B1 (de) * | 2008-01-25 | 2012-04-15 | Fotec Forschungs & Technologi | Verfahren zur herstellung einer ionenquelle |
| US12451320B2 (en) | 2020-07-31 | 2025-10-21 | Centre National De La Recherche Scientifique | Gas ion gun |
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