JPH08319105A - ガスクラスターおよびガスクラスターイオンの 形成方法 - Google Patents
ガスクラスターおよびガスクラスターイオンの 形成方法Info
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- JPH08319105A JPH08319105A JP12198295A JP12198295A JPH08319105A JP H08319105 A JPH08319105 A JP H08319105A JP 12198295 A JP12198295 A JP 12198295A JP 12198295 A JP12198295 A JP 12198295A JP H08319105 A JPH08319105 A JP H08319105A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスクラスターを生成するのが困難な、常温
常圧で気体状の物質のガスクラスターを簡便、容易に生
成する。 【構成】 膨張型ノズルにおいて、常温常圧で気体状の
物質を希ガスと混合したものを加圧して噴出させる。
常圧で気体状の物質のガスクラスターを簡便、容易に生
成する。 【構成】 膨張型ノズルにおいて、常温常圧で気体状の
物質を希ガスと混合したものを加圧して噴出させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガスクラスターおよ
びガスクラスターイオンの形成方法に関するものであ
る。さらに詳しくは、この発明は、固体表面の平坦化や
清浄化処理、あるいは薄膜の形成等に有用な、常温常圧
で気体物質のクラスターと、そのイオン化によるガスク
ラスターイオンビームの形成方法に関するものである。
びガスクラスターイオンの形成方法に関するものであ
る。さらに詳しくは、この発明は、固体表面の平坦化や
清浄化処理、あるいは薄膜の形成等に有用な、常温常圧
で気体物質のクラスターと、そのイオン化によるガスク
ラスターイオンビームの形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、半導体等の電子デ
バイス等の基板表面の清浄化および平坦化、あるいは薄
膜の形成などを目的に各種の気相反応方法が開発され、
たとえばスパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ、イオンビ
ーム蒸着などの方法が実用化されてきている。
バイス等の基板表面の清浄化および平坦化、あるいは薄
膜の形成などを目的に各種の気相反応方法が開発され、
たとえばスパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ、イオンビ
ーム蒸着などの方法が実用化されてきている。
【０００３】しかしながら、これら従来の方法の場合に
は、対象とする基板表面の損傷、劣化等の好ましくない
影響を避けることが難しく、高精度、高品質な電子デバ
イスの製造等にとって大きな課題となっていた。すなわ
ち、たとえば、基板表面を平坦化する方法としてＡｒ
（アルゴン）ガスなどの単原子または分子イオンを低角
度で基板表面に照射し、スパッタリングすることによっ
て平坦化する方法が知られている。しかしながら、この
従来の方法の場合には、基板表面に存在した凸部が優先
的に削られ、ある程度までは平坦化される一方で、スパ
ッタリング前には存在しなかったさざ波状の起伏が新た
に生じるため、イオンの入射角をある程度高角度にして
これを抑制しなければならなかった。だが、このような
入射角の抑制は、逆に凸部のスパッタリングの優先性を
弱めるとともに、入射イオンにより基板表面の損傷を顕
著なものとする。さらに、基板表面の損傷を抑えるため
には入射エネルギーを１００ｅＶ程度以下にする必要が
あるが、この場合にはイオン電流が極端に少なくなり、
実用的なスパッタリング速度が得られなくなるという欠
点があった。
は、対象とする基板表面の損傷、劣化等の好ましくない
影響を避けることが難しく、高精度、高品質な電子デバ
イスの製造等にとって大きな課題となっていた。すなわ
ち、たとえば、基板表面を平坦化する方法としてＡｒ
（アルゴン）ガスなどの単原子または分子イオンを低角
度で基板表面に照射し、スパッタリングすることによっ
て平坦化する方法が知られている。しかしながら、この
従来の方法の場合には、基板表面に存在した凸部が優先
的に削られ、ある程度までは平坦化される一方で、スパ
ッタリング前には存在しなかったさざ波状の起伏が新た
に生じるため、イオンの入射角をある程度高角度にして
これを抑制しなければならなかった。だが、このような
入射角の抑制は、逆に凸部のスパッタリングの優先性を
弱めるとともに、入射イオンにより基板表面の損傷を顕
著なものとする。さらに、基板表面の損傷を抑えるため
には入射エネルギーを１００ｅＶ程度以下にする必要が
あるが、この場合にはイオン電流が極端に少なくなり、
実用的なスパッタリング速度が得られなくなるという欠
点があった。
【０００４】また、基板表面を清浄化する方法としてＡ
ｒなどの希ガス物質のイオンビームを基板表面に照射す
る乾式法や化学薬品に基板表面を侵食させる湿式法など
が知られている。しかしながら、イオンビームを照射す
る方法では、入射エネルギーが１００ｅＶ以下ではイオ
ン電流が極端に少なくなるため、入射エネルギーを数Ｋ
ｅＶと高くしたイオンビームを利用しなければならなか
った。そのため、基板表面には欠陥を発生させたり、あ
るいはＡｒが表面に注入された不純物原子となるため、
清浄な表面が得られない等の欠点があった。
ｒなどの希ガス物質のイオンビームを基板表面に照射す
る乾式法や化学薬品に基板表面を侵食させる湿式法など
が知られている。しかしながら、イオンビームを照射す
る方法では、入射エネルギーが１００ｅＶ以下ではイオ
ン電流が極端に少なくなるため、入射エネルギーを数Ｋ
ｅＶと高くしたイオンビームを利用しなければならなか
った。そのため、基板表面には欠陥を発生させたり、あ
るいはＡｒが表面に注入された不純物原子となるため、
清浄な表面が得られない等の欠点があった。
【０００５】そして、基板表面への薄膜の形成に際して
は、各種の元素や化合物を励起してイオン化し、この生
成されたイオンビームによって薄膜を形成する方法が、
イオンスパッタリング、クラスターイオンビーム蒸着、
イオンプレーティング、プラズマＣＶＤ法等として知ら
れている。しかしながら、これら方法の場合にも、イオ
ン化励起にともなう大きなエネルギーのイオン粒子によ
って、基板表面の損傷や、薄膜の劣化等の不都合が避け
られないという問題があった。
は、各種の元素や化合物を励起してイオン化し、この生
成されたイオンビームによって薄膜を形成する方法が、
イオンスパッタリング、クラスターイオンビーム蒸着、
イオンプレーティング、プラズマＣＶＤ法等として知ら
れている。しかしながら、これら方法の場合にも、イオ
ン化励起にともなう大きなエネルギーのイオン粒子によ
って、基板表面の損傷や、薄膜の劣化等の不都合が避け
られないという問題があった。
【０００６】このため、ＵＬＳＩ等の高度エレクトロニ
クスの発展へと向かうための基板技術として、イオンビ
ームを用いながらも無損傷で基板表面を平坦化し、清浄
化することのできる新しいイオンビーム技術の実現が強
く望まれていた。このような状況において、この発明の
発明者は、これまでに知られていないイオンビームによ
る表面改質と薄膜形成のための新しい方法を提案した。
クスの発展へと向かうための基板技術として、イオンビ
ームを用いながらも無損傷で基板表面を平坦化し、清浄
化することのできる新しいイオンビーム技術の実現が強
く望まれていた。このような状況において、この発明の
発明者は、これまでに知られていないイオンビームによ
る表面改質と薄膜形成のための新しい方法を提案した。
【０００７】この方法は、Ａｒ（アルゴン）、ＣＯ2 等
の常温常圧で気体状の物質から塊状の原子集団または分
子集団であるガスクラスターを生成させ、このガスクラ
スターをイオン化した後に、生成したガスクラスターイ
オンを用いることを特徴としている。極めて低エネルギ
ーのガスクラスターイオンによって、これまでに全く知
られていない現象としての表面の平坦化や清浄化、さら
には薄膜の形成をも可能としている。
の常温常圧で気体状の物質から塊状の原子集団または分
子集団であるガスクラスターを生成させ、このガスクラ
スターをイオン化した後に、生成したガスクラスターイ
オンを用いることを特徴としている。極めて低エネルギ
ーのガスクラスターイオンによって、これまでに全く知
られていない現象としての表面の平坦化や清浄化、さら
には薄膜の形成をも可能としている。
【０００８】しかしながら、このようなガスクラスター
イオンビームによる技術展開はいまだ端部を拓いたばか
りであり、多くの未知の課題を残していた。このような
課題の一つが、常温常圧で気体状の物質は、一般的にク
ラスターを生成するのが困難であって、実用的に、クラ
スターイオンとして利用するのには大きな限界があると
いうことであった。
イオンビームによる技術展開はいまだ端部を拓いたばか
りであり、多くの未知の課題を残していた。このような
課題の一つが、常温常圧で気体状の物質は、一般的にク
ラスターを生成するのが困難であって、実用的に、クラ
スターイオンとして利用するのには大きな限界があると
いうことであった。
【０００９】そこでこの発明は、以上の通りの事情に鑑
みてなされたものであり、ガスクラスターイオンビーム
技術をより発展させ、基板表面に欠陥を生じさせること
のない無損傷表面平坦化や清浄化、さらには高品質薄膜
の形成を実用的に可能とする、新しいガスクラスターの
生成と、そのイオンビームの生成のための方法を提供す
ることを目的としている。
みてなされたものであり、ガスクラスターイオンビーム
技術をより発展させ、基板表面に欠陥を生じさせること
のない無損傷表面平坦化や清浄化、さらには高品質薄膜
の形成を実用的に可能とする、新しいガスクラスターの
生成と、そのイオンビームの生成のための方法を提供す
ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、常温常圧で気体状の物質を希ガ
スと混合し、これを加圧して膨張型ノズルにより噴出さ
せて塊状原子集団または分子集団であるガスクラスター
を生成させることを特徴とするガスクラスターの形成方
法を提供する。
を解決するものとして、常温常圧で気体状の物質を希ガ
スと混合し、これを加圧して膨張型ノズルにより噴出さ
せて塊状原子集団または分子集団であるガスクラスター
を生成させることを特徴とするガスクラスターの形成方
法を提供する。
【００１１】また、この発明は、上記方法によって形成
させたガスクラスターをイオン化することを特徴とする
ガスクラスターイオンの形成方法をも提供する。
させたガスクラスターをイオン化することを特徴とする
ガスクラスターイオンの形成方法をも提供する。
【００１２】
【作用】すなわち、この発明では、前記した通りの常温
常圧で気体状の物質、たとえば酸化物、窒化物、炭化
物、ハロゲン化物、およびそれらの適度な割合での混合
気体状の物質などを用い、これら物質のガスクラスター
を形成し、これをイオン化してガスクラスターイオンビ
ームを形成することを可能としている。
常圧で気体状の物質、たとえば酸化物、窒化物、炭化
物、ハロゲン化物、およびそれらの適度な割合での混合
気体状の物質などを用い、これら物質のガスクラスター
を形成し、これをイオン化してガスクラスターイオンビ
ームを形成することを可能としている。
【００１３】このガスクラスターの生成については、上
記の通り、常温常圧において気体状の物質と希ガスとを
混合した加圧ガスを膨張型ノズル部において噴出させて
生成させること、さらにはノズルを冷却することがこの
発明において提供される。この場合のノズル部として
は、たとえば図１に例示した形状の膨張型のものが用い
られ、その代表的な指標としては、縮小部前後の長さｌ
1 、ｌ2 について、 ｌ1 ＝１０〜５０ｍｍ ｌ2 ＝５〜５０ｍｍ 、また、その径については、 ｄ0 ＝０．０２〜０．２ｍｍ ｄ1 ＝５〜２０ｍｍ ｄ2 ＝１〜１０ｍｍ 程度のものが例示される。
記の通り、常温常圧において気体状の物質と希ガスとを
混合した加圧ガスを膨張型ノズル部において噴出させて
生成させること、さらにはノズルを冷却することがこの
発明において提供される。この場合のノズル部として
は、たとえば図１に例示した形状の膨張型のものが用い
られ、その代表的な指標としては、縮小部前後の長さｌ
1 、ｌ2 について、 ｌ1 ＝１０〜５０ｍｍ ｌ2 ＝５〜５０ｍｍ 、また、その径については、 ｄ0 ＝０．０２〜０．２ｍｍ ｄ1 ＝５〜２０ｍｍ ｄ2 ＝１〜１０ｍｍ 程度のものが例示される。
【００１４】もちろん、これらの寸法に限定されること
はない。ただ、クラスターの生成量、クラスターサイズ
の分布に対してはｌ2 およびｄ0 が影響を及ぼすことか
ら、ｄ0 が小さいほど、またｌ2 が長いほど一般的にク
ラスターの生成量、およびそのサイズが大きくなるとの
観点から、これらの大きさを決めることが望ましい。こ
のノズルについては、より好適には、冷媒等により冷却
したものが使用される。
はない。ただ、クラスターの生成量、クラスターサイズ
の分布に対してはｌ2 およびｄ0 が影響を及ぼすことか
ら、ｄ0 が小さいほど、またｌ2 が長いほど一般的にク
ラスターの生成量、およびそのサイズが大きくなるとの
観点から、これらの大きさを決めることが望ましい。こ
のノズルについては、より好適には、冷媒等により冷却
したものが使用される。
【００１５】常温常圧において気体状の物質としては各
種のものが考慮されるが、たとえば、その一例として
は、ＣＯ、ＣＯ2 、Ｎx Ｏy 、Ｃx Ｈy Ｏz 等の酸化
物、Ｎ2、ＮＨ3 等の窒化物、ＳＦ6 等のハロゲン化
物、燐化合物、ほう素化合物、水素化物等が示される。
これらは単独または複数で使用することができる。これ
らの気体状の物質と混合される希ガスとしてはＨｅ、Ｎ
ｅ、Ａｒ等が考慮される。その混合比率は、一般的に
は、少くとも１０体積％以上とするのが好ましい。
種のものが考慮されるが、たとえば、その一例として
は、ＣＯ、ＣＯ2 、Ｎx Ｏy 、Ｃx Ｈy Ｏz 等の酸化
物、Ｎ2、ＮＨ3 等の窒化物、ＳＦ6 等のハロゲン化
物、燐化合物、ほう素化合物、水素化物等が示される。
これらは単独または複数で使用することができる。これ
らの気体状の物質と混合される希ガスとしてはＨｅ、Ｎ
ｅ、Ａｒ等が考慮される。その混合比率は、一般的に
は、少くとも１０体積％以上とするのが好ましい。
【００１６】気体状の物質と希ガスとの混合物は、その
種類によって混合比率と、圧力、ノズルを冷却する場合
の冷却温度を適宜に設定することができる。希ガスとし
ては、特にＨｅを用いることが好ましい。Ｈｅは、それ
自身はクラスターを構成することがほとんどないからで
もある。もちろん、クラスターを構成しやすいＡｒ等を
積極的に用いるようにしてもよい。
種類によって混合比率と、圧力、ノズルを冷却する場合
の冷却温度を適宜に設定することができる。希ガスとし
ては、特にＨｅを用いることが好ましい。Ｈｅは、それ
自身はクラスターを構成することがほとんどないからで
もある。もちろん、クラスターを構成しやすいＡｒ等を
積極的に用いるようにしてもよい。
【００１７】このＨｅを例にすると、前記の気体状物質
への混合比率は、たとえばＮ2 の場合には１０〜５０
％、Ｏ2 の場合には２０〜８０％程度が好ましい範囲と
してあり、さらにノズルを冷却する場合には、一般的に
は−３０℃以下、さらには−５０℃（２０３Ｋ）以下程
度とするのが好ましい。ノズルの冷却と、希ガスの混合
による相乗的効果は極めて顕著であって、ガスクラスタ
ーの生成は効果的に行われる。
への混合比率は、たとえばＮ2 の場合には１０〜５０
％、Ｏ2 の場合には２０〜８０％程度が好ましい範囲と
してあり、さらにノズルを冷却する場合には、一般的に
は−３０℃以下、さらには−５０℃（２０３Ｋ）以下程
度とするのが好ましい。ノズルの冷却と、希ガスの混合
による相乗的効果は極めて顕著であって、ガスクラスタ
ーの生成は効果的に行われる。
【００１８】上記方法により生成されたガスクラスター
は、次いでイオン化されることで、ガスクラスターイオ
ンが生成される。このイオン化は、電子線の照射等によ
って可能となる。上記のガスクラスターは、通常数十〜
数千個の原子または分子集団によって構成される。この
ため、たとえ加速電圧が１０ＫｅＶでもそれぞれの原子
または分子は、数十ｅＶ以下の超低速イオンビームとな
る。従って、このイオンビームによって、極めて低損傷
で固体表面を処理することができる。このガスクラスタ
ーイオンビームを固体表面に照射すると、クラスターイ
オンを構成する分子または原子種相互の、そしてそれら
の固体表面の原子との多段階での衝突により、横方向の
運動成分を持った反射分子または原子を生じるため、こ
れにより基板表面の平坦化や清浄化が可能となる。
は、次いでイオン化されることで、ガスクラスターイオ
ンが生成される。このイオン化は、電子線の照射等によ
って可能となる。上記のガスクラスターは、通常数十〜
数千個の原子または分子集団によって構成される。この
ため、たとえ加速電圧が１０ＫｅＶでもそれぞれの原子
または分子は、数十ｅＶ以下の超低速イオンビームとな
る。従って、このイオンビームによって、極めて低損傷
で固体表面を処理することができる。このガスクラスタ
ーイオンビームを固体表面に照射すると、クラスターイ
オンを構成する分子または原子種相互の、そしてそれら
の固体表面の原子との多段階での衝突により、横方向の
運動成分を持った反射分子または原子を生じるため、こ
れにより基板表面の平坦化や清浄化が可能となる。
【００１９】そして、基板表面での反応を活性化させて
基板表面に薄膜を形成することも可能とする。なお、ガ
スクラスターのサイズの分布は、上記の通りのノズルの
形状、大きさ、そして、希ガスの混合割合、ノズルの温
度によって制御可能とされる。ノズルについては、その
縮小部の径が小さいほどサイズが大きくなり、希ガスの
混合比を適切とすることで、よりサイズが大きくなり、
また、ノズル温度を低くすることでサイズはより大きく
することが可能となる。
基板表面に薄膜を形成することも可能とする。なお、ガ
スクラスターのサイズの分布は、上記の通りのノズルの
形状、大きさ、そして、希ガスの混合割合、ノズルの温
度によって制御可能とされる。ノズルについては、その
縮小部の径が小さいほどサイズが大きくなり、希ガスの
混合比を適切とすることで、よりサイズが大きくなり、
また、ノズル温度を低くすることでサイズはより大きく
することが可能となる。
【００２０】以下、実施例を示してさらに詳しくこの発
明のガスクラスターイオンビームによる固体表面の平坦
化方法について説明する。
明のガスクラスターイオンビームによる固体表面の平坦
化方法について説明する。
【００２１】
【実施例】試験例 図１に例した膨張型ノズル（ｌ1 ＝３０ｍｍ、ｌ2 ＝３
２ｍｍ、ｄ0 ＝０．１ｍｍ、ｄ1 ＝１２ｍｍ、ｄ2 ＝８
ｍｍ）を用いて、常温常圧では気体状の物質のガスクラ
スターを生成させた。
２ｍｍ、ｄ0 ＝０．１ｍｍ、ｄ1 ＝１２ｍｍ、ｄ2 ＝８
ｍｍ）を用いて、常温常圧では気体状の物質のガスクラ
スターを生成させた。
【００２２】図２は、希ガスを混合せずに、室温におけ
る、各種ガスのクラスタービーム強度の供給圧力依存性
を示したものである。ビーム強度は、図３に例示したシ
ステムのスキマーを通った後の照射室に設けたイオンゲ
ージを用いて測定した。縦軸は、ビームを直接イオンゲ
ージに導入した場合の指示真空度からバックグラウンド
の真空度を差し引いた値を示している。各ガスに対する
イオンゲージの感度を補正した。Ｎ2 ガス、及びＳＦ6
のビーム強度はＡｒガスの１／６以下である。また、ク
ラスターが生成されはじめる供給圧力は４気圧以上であ
り、大きなサイズのクラスターが得られないという問題
がある。実施例１ そこで、Ｎ2 ガスにＨｅを混合し、５ａｔｍおよび６ａ
ｔｍの圧力で、試験例と同様の膨張型ノズルより噴出さ
せてガスクラスターを生成させた。
る、各種ガスのクラスタービーム強度の供給圧力依存性
を示したものである。ビーム強度は、図３に例示したシ
ステムのスキマーを通った後の照射室に設けたイオンゲ
ージを用いて測定した。縦軸は、ビームを直接イオンゲ
ージに導入した場合の指示真空度からバックグラウンド
の真空度を差し引いた値を示している。各ガスに対する
イオンゲージの感度を補正した。Ｎ2 ガス、及びＳＦ6
のビーム強度はＡｒガスの１／６以下である。また、ク
ラスターが生成されはじめる供給圧力は４気圧以上であ
り、大きなサイズのクラスターが得られないという問題
がある。実施例１ そこで、Ｎ2 ガスにＨｅを混合し、５ａｔｍおよび６ａ
ｔｍの圧力で、試験例と同様の膨張型ノズルより噴出さ
せてガスクラスターを生成させた。
【００２３】図４は、ノズル温度が３００Ｋの場合のＮ
2 ／Ｈｅ混合ガスのＮ2 クラスタービーム強度のＨｅ混
合比率依存性を示したものである。Ｈｅガスの混合によ
り、混合しない場合に比べて２倍のビーム強度の増大が
認められる。実施例２ 図５は、ノズル温度が３００Ｋの場合のＳＦ6 ／Ｈｅ混
合ガスの場合のＳＦ6ガスクラスターのビーム強度の混
合率依存性を示したものである。８５％程度のＨｅガス
の混合によりビーム強度は１１×１０-4Ｔｏｒｒとなっ
た。この値はＨｅを混合しない場合の７０倍であり、強
度が著しく増大している。実施例３ 図６は、ノズル温度を下げた場合の、Ｎ2 ／Ｈｅ混合ガ
スのＮ2 クラスタービーム強度の混合率依存性を示して
いる。Ｈｅガスの混合とノズルの冷却により３倍以上の
ビーム強度の増大が認められる。実施例４ 図７は、ノズル温度３００Ｋの温度において、ＣＯ2 ／
Ｈｅ混合ガスの場合のＣＯ2 ガスクラスターのビーム強
度について混合率依存性を示したものである。
2 ／Ｈｅ混合ガスのＮ2 クラスタービーム強度のＨｅ混
合比率依存性を示したものである。Ｈｅガスの混合によ
り、混合しない場合に比べて２倍のビーム強度の増大が
認められる。実施例２ 図５は、ノズル温度が３００Ｋの場合のＳＦ6 ／Ｈｅ混
合ガスの場合のＳＦ6ガスクラスターのビーム強度の混
合率依存性を示したものである。８５％程度のＨｅガス
の混合によりビーム強度は１１×１０-4Ｔｏｒｒとなっ
た。この値はＨｅを混合しない場合の７０倍であり、強
度が著しく増大している。実施例３ 図６は、ノズル温度を下げた場合の、Ｎ2 ／Ｈｅ混合ガ
スのＮ2 クラスタービーム強度の混合率依存性を示して
いる。Ｈｅガスの混合とノズルの冷却により３倍以上の
ビーム強度の増大が認められる。実施例４ 図７は、ノズル温度３００Ｋの温度において、ＣＯ2 ／
Ｈｅ混合ガスの場合のＣＯ2 ガスクラスターのビーム強
度について混合率依存性を示したものである。
【００２４】１５％程度のＨｅの混合によってビーム強
度の増大が得られることがわかる。このＣＯ2 ガスクラ
スターは電子線照射によるイオン化によってクラスター
イオンとなった。実施例５ 図８は、実施例２で得られたＳＦ6 ガスのクラスタービ
ームを電子線照射によりイオン化して得られたクラスタ
ーイオンビームの減速電界スペクトルを示したものであ
る。
度の増大が得られることがわかる。このＣＯ2 ガスクラ
スターは電子線照射によるイオン化によってクラスター
イオンとなった。実施例５ 図８は、実施例２で得られたＳＦ6 ガスのクラスタービ
ームを電子線照射によりイオン化して得られたクラスタ
ーイオンビームの減速電界スペクトルを示したものであ
る。
【００２５】供給圧力は４０００Ｔｏｒｒであり、Ｈｅ
ガスの混合率は５体積％とした。正の減速電界において
も、イオン電流が観察され、ＳＦ6 のクラスターイオン
ビームが発生していることがわかる。図９は、図１０に
示した減速電界スペクトルを微分することにより得られ
たＳＦ6 ガスクラスターイオンのサイズ分布を示してい
る。クラスターサイズが１，５００に極大値を持ち、最
大サイズが５，５００までの幅広い分布のクラスターイ
オンビームが得られていることがわかる。
ガスの混合率は５体積％とした。正の減速電界において
も、イオン電流が観察され、ＳＦ6 のクラスターイオン
ビームが発生していることがわかる。図９は、図１０に
示した減速電界スペクトルを微分することにより得られ
たＳＦ6 ガスクラスターイオンのサイズ分布を示してい
る。クラスターサイズが１，５００に極大値を持ち、最
大サイズが５，５００までの幅広い分布のクラスターイ
オンビームが得られていることがわかる。
【００２６】クラスターイオンのサイズは、ノズルの縮
小部の直径（図１のｄ0 ）を変更することにより制御し
た。つまり、より大きなサイズのクラスターを得るため
にはノズル縮小部の直径を小さくし、小さいサイズのク
ラスターを得るためにはノズル縮小部の直径を大きくす
ることにより制御した。このように、Ｈｅガスの混合に
より得られたＳＦ6 ガスのクラスターイオンビームは、
Ｈｅガスを混合しない場合には観察されないものであっ
た。
小部の直径（図１のｄ0 ）を変更することにより制御し
た。つまり、より大きなサイズのクラスターを得るため
にはノズル縮小部の直径を小さくし、小さいサイズのク
ラスターを得るためにはノズル縮小部の直径を大きくす
ることにより制御した。このように、Ｈｅガスの混合に
より得られたＳＦ6 ガスのクラスターイオンビームは、
Ｈｅガスを混合しない場合には観察されないものであっ
た。
【００２７】さらにノズル温度を−３０℃に低下させる
ことにより、室温の場合に比べて２倍以上のクラスター
イオンビーム強度が得られた。
ことにより、室温の場合に比べて２倍以上のクラスター
イオンビーム強度が得られた。
【００２８】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、これまで困難であった各種の常温常圧で気体状物
質のガスクラスターの生成が効率的に可能となり、その
イオン化によるガスクラスターイオンビームの利用が実
用的なものとなる。
って、これまで困難であった各種の常温常圧で気体状物
質のガスクラスターの生成が効率的に可能となり、その
イオン化によるガスクラスターイオンビームの利用が実
用的なものとなる。
【図１】膨張型ノズルを例示した断面図である。
【図２】希ガスを混合しない場合での各種ガスの圧力
と、クラスター生成のビーム強度の相関性を示した図で
ある。
と、クラスター生成のビーム強度の相関性を示した図で
ある。
【図３】ガスクラスターとそのイオン化のシステムを例
示したシステム構成図である。
示したシステム構成図である。
【図４】ノズル温度３００ＫにおけるＮ2 ／Ｈｅ混合ガ
スにおけるＮ2 ガスクラスターのビーム強度の混合比率
依存性を示した図である。
スにおけるＮ2 ガスクラスターのビーム強度の混合比率
依存性を示した図である。
【図５】ノズル温度３００ＫにおけるＳＦ6 ／ Ｈｅの
混合ガスにおけるＳＦ6 ガスクラスターのビーム強度の
混合比率依存性を示した図である。
混合ガスにおけるＳＦ6 ガスクラスターのビーム強度の
混合比率依存性を示した図である。
【図６】ノズル温度１２０Ｋにおける図４と同様の図で
ある。
ある。
【図７】ノズル温度３００ＫにおけるＣＯ2 ／Ｈｅの混
合ガスにおけるＣＯ2 ガスクラスターのビーム強度の混
合比率依存性を示した図である。
合ガスにおけるＣＯ2 ガスクラスターのビーム強度の混
合比率依存性を示した図である。
【図８】ＳＦ6 クラスターイオンビームの減速電界スペ
クトル図である。
クトル図である。
【図９】ＳＦ6 ガスクラスターイオンのサイズ分布を示
した図である。
した図である。
Claims (6)
- 【請求項１】 膨張型ノズル部において、常温常圧で気
体状の物質と希ガスとを混合した加圧ガスを噴出させ
て、前記気体状物質の塊状原子集団または分子集団から
なるガスクラスターを生成させることを特徴とするガス
クラスターの形成方法。 - 【請求項２】 冷却したノズル部において噴出させる請
求項１の方法。 - 【請求項３】 希ガスがＨｅである請求項１または２の
方法。 - 【請求項４】 気体状物質が２種類以上のものであっ
て、これら複数種の物質のガスクラスターを生成させる
請求項１ないし３のいずれかの方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかの方法によ
り生成させたガスクラスターをイオン化することを特徴
とするガスクラスターイオンの形成方法。 - 【請求項６】 電子線照射によりイオン化する請求項５
の方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP12198295A JP3647507B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | ガスクラスターおよびガスクラスターイオンの 形成方法 |
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|---|---|---|---|
| JP12198295A JP3647507B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | ガスクラスターおよびガスクラスターイオンの 形成方法 |
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| JP3647507B2 JP3647507B2 (ja) | 2005-05-11 |
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ID=14824651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12198295A Expired - Lifetime JP3647507B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | ガスクラスターおよびガスクラスターイオンの 形成方法 |
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6375790B1 (en) | 1999-07-19 | 2002-04-23 | Epion Corporation | Adaptive GCIB for smoothing surfaces |
| JP2006272076A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Seinan Kogyo Kk | イオンビームによる表面改質方法 |
| JP2007321185A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Olympus Corp | ガスクラスターイオンビームによる超精密研磨方法、及び超精密研磨装置 |
| WO2010021265A1 (ja) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | 岩谷産業株式会社 | クラスタ噴射式加工方法、半導体素子、微小電気機械素子、及び、光学部品 |
| JP2013046001A (ja) * | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Iwatani Internatl Corp | クラスタによる加工方法 |
| WO2014049959A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板洗浄方法、基板洗浄装置及び真空処理システム |
| JP2015168593A (ja) * | 2014-03-06 | 2015-09-28 | 東京エレクトロン株式会社 | グラフェン加工方法 |
| JP2016027615A (ja) * | 2014-07-02 | 2016-02-18 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板洗浄方法および基板洗浄装置 |
| JP2022137164A (ja) * | 2016-09-02 | 2022-09-21 | イオン－トフ テクノロジーズ ゲーエムベーハー | 二次イオン質量分析方法及び、質量分析装置 |
-
1995
- 1995-05-19 JP JP12198295A patent/JP3647507B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6375790B1 (en) | 1999-07-19 | 2002-04-23 | Epion Corporation | Adaptive GCIB for smoothing surfaces |
| JP2006272076A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Seinan Kogyo Kk | イオンビームによる表面改質方法 |
| JP2007321185A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Olympus Corp | ガスクラスターイオンビームによる超精密研磨方法、及び超精密研磨装置 |
| JP5575648B2 (ja) * | 2008-08-18 | 2014-08-20 | 岩谷産業株式会社 | クラスタ噴射式加工方法 |
| WO2010021265A1 (ja) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | 岩谷産業株式会社 | クラスタ噴射式加工方法、半導体素子、微小電気機械素子、及び、光学部品 |
| JPWO2010021265A1 (ja) * | 2008-08-18 | 2012-01-26 | 岩谷産業株式会社 | クラスタ噴射式加工方法、半導体素子、微小電気機械素子、及び、光学部品 |
| KR101223945B1 (ko) * | 2008-08-18 | 2013-01-21 | 고쿠리츠 다이가쿠 호진 교토 다이가쿠 | 클러스터 분사식 가공 방법, 반도체 소자, 미소 기전 소자, 및 광학 부품 |
| US8461051B2 (en) | 2008-08-18 | 2013-06-11 | Iwatani Corporation | Cluster jet processing method, semiconductor element, microelectromechanical element, and optical component |
| TWI406329B (zh) * | 2008-08-18 | 2013-08-21 | Iwatani Corp | 團簇噴射式加工方法、半導體元件、微機電元件及光學零件 |
| JP2013046001A (ja) * | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Iwatani Internatl Corp | クラスタによる加工方法 |
| WO2014049959A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板洗浄方法、基板洗浄装置及び真空処理システム |
| JP2015168593A (ja) * | 2014-03-06 | 2015-09-28 | 東京エレクトロン株式会社 | グラフェン加工方法 |
| JP2016027615A (ja) * | 2014-07-02 | 2016-02-18 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板洗浄方法および基板洗浄装置 |
| JP2022137164A (ja) * | 2016-09-02 | 2022-09-21 | イオン－トフ テクノロジーズ ゲーエムベーハー | 二次イオン質量分析方法及び、質量分析装置 |
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