JPS62112777A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
- Publication number
- JPS62112777A JPS62112777A JP25332885A JP25332885A JPS62112777A JP S62112777 A JPS62112777 A JP S62112777A JP 25332885 A JP25332885 A JP 25332885A JP 25332885 A JP25332885 A JP 25332885A JP S62112777 A JPS62112777 A JP S62112777A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cluster
- substrate
- thin film
- ion beam
- size
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- H01J2237/0812—Ionized cluster beam [ICB] sources
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (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】
（産業上の利用分野〕
この発明は、基板に対してクラスタサイズの均一なりラ
スタイオンビームのみを照射できるように改良した薄膜
形成装置に関する。
スタイオンビームのみを照射できるように改良した薄膜
形成装置に関する。
第４図は、従来の薄膜形成装置の一例を示す概略図であ
り、同種のものが例えば特公昭５４−９５９２号公報に
開示されている。即ち、高真空（例えば１０−’〜ｌ
Ｏ−’Ｔ ｏ ｒ ｒ程度）に排気される真空容器（図
示省略）内に、薄膜形成されるべき基板（例えばシリコ
ン基板）２と、当該基板２に薄膜形成物質（例えばシリ
コン）から成るクラスタビーム１６を照射するクラスタ
ビームｒ１．４とが設けられている。
り、同種のものが例えば特公昭５４−９５９２号公報に
開示されている。即ち、高真空（例えば１０−’〜ｌ
Ｏ−’Ｔ ｏ ｒ ｒ程度）に排気される真空容器（図
示省略）内に、薄膜形成されるべき基板（例えばシリコ
ン基板）２と、当該基板２に薄膜形成物質（例えばシリ
コン）から成るクラスタビーム１６を照射するクラスタ
ビームｒ１．４とが設けられている。
クラスタビーム源４は、試料６を収納して加熱するため
のるつぼ８、るつぼ８内の蒸気（約ＩＴｏｒｒ程度）が
そのノズル９を通して高真空中に噴出する際に形成され
るクラスタから成るクラスタビーム１６に電子流を照射
してイオン化するイオン化室１０およびイオン化したク
ラスタビーム（即ちクラスタイオンビーム）１６ｉを加
速するための加速電極１２を備えており、当該加速電極
１２には加速電源１４によって加速電圧Ｖａが印加され
る。加速されたクラスタイオンビーム１６１中の各クラ
スタイオンは、ｑＶａのエネルギーを持って基板２に到
達する。ｑはクラスタイオンの電荷である。
のるつぼ８、るつぼ８内の蒸気（約ＩＴｏｒｒ程度）が
そのノズル９を通して高真空中に噴出する際に形成され
るクラスタから成るクラスタビーム１６に電子流を照射
してイオン化するイオン化室１０およびイオン化したク
ラスタビーム（即ちクラスタイオンビーム）１６ｉを加
速するための加速電極１２を備えており、当該加速電極
１２には加速電源１４によって加速電圧Ｖａが印加され
る。加速されたクラスタイオンビーム１６１中の各クラ
スタイオンは、ｑＶａのエネルギーを持って基板２に到
達する。ｑはクラスタイオンの電荷である。
上記のような装置においては、るつぼ８のノズル９から
発生するクラスタは一般に、例えば第５図に示すように
、クラスタサイズ１０００付近にピークを持つようなり
ラスタ量の分布を取る。このため、例えばｌ０ＫＶでク
ラスタイオンが加速された場合、クラスタサイズが１０
００の場合と１００の場合とでは、クラスタイオンを構
成する原子１個当たりの持つエネルギーは１０ｅＶと１
００ｅＶになる。つまり、この種のクラスタビームａ４
から発生されるクラスタビーム１６中には、１個当たり
のエネルギーが１００ｅＶ以上の粒子が混在しているこ
とになり、基板２表面において、本来の薄膜形成以外に
、不所望のスパッタリングや注入の現象が生じてしまう
。
発生するクラスタは一般に、例えば第５図に示すように
、クラスタサイズ１０００付近にピークを持つようなり
ラスタ量の分布を取る。このため、例えばｌ０ＫＶでク
ラスタイオンが加速された場合、クラスタサイズが１０
００の場合と１００の場合とでは、クラスタイオンを構
成する原子１個当たりの持つエネルギーは１０ｅＶと１
００ｅＶになる。つまり、この種のクラスタビームａ４
から発生されるクラスタビーム１６中には、１個当たり
のエネルギーが１００ｅＶ以上の粒子が混在しているこ
とになり、基板２表面において、本来の薄膜形成以外に
、不所望のスパッタリングや注入の現象が生じてしまう
。
また上記のような装置においては、イオン化室１０にお
けるイオン化効率は通常３０〜５０％程度であり、基板
２に対し５てクラスタイオンビーム１６１以外に中性ク
ラスタビーム１６ｎも照射されるため、クラスタビーム
の良さが十分に生かされていない。即ち、クラスタを構
成する原子１個当たりのエネルギーが数〜十ｅＶ程度の
場合に、当該原子の基板２表面におけるマイグレーショ
ン効果によって比較的低い基板温度でも薄膜の結晶性向
上が期待できるけれども、中性クラスタビーム１６ｎは
電気的に加速することができず、そのエネルギーはるつ
ぼ８のノズル９からの噴出速度に相当する運動エネルギ
ー、例えば１２０ｅＶ程度であり、中性クラスタを構成
する原子１個当たりに換算するとクラスタサイズが１０
００の場合０．１ｅＶ程度のエネルギーしかないため、
中性クラスタビーム１６ｎの基板２表面におけるマイグ
レーション効果は期待できないからである。
けるイオン化効率は通常３０〜５０％程度であり、基板
２に対し５てクラスタイオンビーム１６１以外に中性ク
ラスタビーム１６ｎも照射されるため、クラスタビーム
の良さが十分に生かされていない。即ち、クラスタを構
成する原子１個当たりのエネルギーが数〜十ｅＶ程度の
場合に、当該原子の基板２表面におけるマイグレーショ
ン効果によって比較的低い基板温度でも薄膜の結晶性向
上が期待できるけれども、中性クラスタビーム１６ｎは
電気的に加速することができず、そのエネルギーはるつ
ぼ８のノズル９からの噴出速度に相当する運動エネルギ
ー、例えば１２０ｅＶ程度であり、中性クラスタを構成
する原子１個当たりに換算するとクラスタサイズが１０
００の場合０．１ｅＶ程度のエネルギーしかないため、
中性クラスタビーム１６ｎの基板２表面におけるマイグ
レーション効果は期待できないからである。
そこでこの発明は、中性クラスタビームを除去すると共
にクラスタサイズの均一なりラスタイオンビームのみを
基板に対して照射することができる薄膜形成装置を提供
することを目的とする。
にクラスタサイズの均一なりラスタイオンビームのみを
基板に対して照射することができる薄膜形成装置を提供
することを目的とする。
この発明の薄膜形成装置は、真空容器内に、基板と、ク
ラスタイオンビームを含むクラスタビームを射出するク
ラスタビーム源とを設け、更にクラスタビーム源からの
クラスタビームの経路上に、クラスタイオンビームを質
量分析して所定範囲内の質量を持つクラスタイオンビー
ムのみを基板に導く質量分析手段を設けて成ることを特
徴とする。
ラスタイオンビームを含むクラスタビームを射出するク
ラスタビーム源とを設け、更にクラスタビーム源からの
クラスタビームの経路上に、クラスタイオンビームを質
量分析して所定範囲内の質量を持つクラスタイオンビー
ムのみを基板に導く質量分析手段を設けて成ることを特
徴とする。
質量分析手段によって、クラスタビーム源からのクラス
タビーム中のクラスタイオンビームが質量分析されて、
所定範囲内の質量を持つクラスタイオンビームのみが基
板に導かれる。即ち、中性クラスタビームが除去される
と共にクラスタサイズの均一なりラスタイオンビームの
みが基板に照射される。
タビーム中のクラスタイオンビームが質量分析されて、
所定範囲内の質量を持つクラスタイオンビームのみが基
板に導かれる。即ち、中性クラスタビームが除去される
と共にクラスタサイズの均一なりラスタイオンビームの
みが基板に照射される。
第１図は、この発明の一実施例に係る薄膜形成装置を示
す概略図である。第４図と同等部分には同一符号を付し
てその説明を省略する。
す概略図である。第４図と同等部分には同一符号を付し
てその説明を省略する。
この実施例においては、質量分析手段として、クラスタ
ビーム源４からのクラスタビーム１６の径路上に弧状に
曲がった質量分析電磁石１８を設けており、更に当該質
量分析電磁石１８と基板２との間にスリット２２を設け
ている。２０は、質量分析電磁石１８に励磁電流を供給
するための電源である。
ビーム源４からのクラスタビーム１６の径路上に弧状に
曲がった質量分析電磁石１８を設けており、更に当該質
量分析電磁石１８と基板２との間にスリット２２を設け
ている。２０は、質量分析電磁石１８に励磁電流を供給
するための電源である。
質量分析電磁石１８内に導入されたクラスタビーム１６
の内、所定範囲内の質量を持つ、例えばクラスタサイズ
１０００付近のクラスタイオンビーム１６ｉは、当該質
量分析電磁石１８によって所定量だけ偏向されてスリッ
ト２２を通過して基板２に照射される。当」亥クラスタ
イオンビーム１６１よりも軽い、あるいは重たいクラス
タイオンビームは、第１図中に破線あるいは２点鎖線で
示すように、所定のクラスタイオンビーム１６ｉよりも
大きく、あるいは小さく偏向されるため、基板２には到
達しない。また、クラスタビーム１６中の中性クラスタ
ビーム１６ｎは、全く偏向されず直進してこの例では質
量分析電磁石１８の壁面に当たり除去される。
の内、所定範囲内の質量を持つ、例えばクラスタサイズ
１０００付近のクラスタイオンビーム１６ｉは、当該質
量分析電磁石１８によって所定量だけ偏向されてスリッ
ト２２を通過して基板２に照射される。当」亥クラスタ
イオンビーム１６１よりも軽い、あるいは重たいクラス
タイオンビームは、第１図中に破線あるいは２点鎖線で
示すように、所定のクラスタイオンビーム１６ｉよりも
大きく、あるいは小さく偏向されるため、基板２には到
達しない。また、クラスタビーム１６中の中性クラスタ
ビーム１６ｎは、全く偏向されず直進してこの例では質
量分析電磁石１８の壁面に当たり除去される。
従って上記装置においては、質量分析電磁石１８におい
て中性クラスタビーム１６ｎが除去されると共に、所定
範囲内の質量を持つクラスタイオンビーム１６ｉのみが
、即ちクラスタサイズの均一なりラスタイオンビーム１
６ｉが選択（質量分析）されて基板２に照射される。例
えば第２図に示すように、クラスタサイズ１０００付近
のクラスタイオンビーム１６ｉのみが選択されて基板２
に照射される。それゆえ、基板２に入射されるクラスタ
イオンを構成する原子１個当たりのエネルギーが所定の
もの（例えば数〜十ｅＶ程度の内の所定のもの）にほぼ
揃うようになり、当該原子の基板２表面におけるマイグ
レーション効果によって結晶性の良い薄膜を得ることが
できる。また不所望のスパッタリングや注入の現象も生
じない。
て中性クラスタビーム１６ｎが除去されると共に、所定
範囲内の質量を持つクラスタイオンビーム１６ｉのみが
、即ちクラスタサイズの均一なりラスタイオンビーム１
６ｉが選択（質量分析）されて基板２に照射される。例
えば第２図に示すように、クラスタサイズ１０００付近
のクラスタイオンビーム１６ｉのみが選択されて基板２
に照射される。それゆえ、基板２に入射されるクラスタ
イオンを構成する原子１個当たりのエネルギーが所定の
もの（例えば数〜十ｅＶ程度の内の所定のもの）にほぼ
揃うようになり、当該原子の基板２表面におけるマイグ
レーション効果によって結晶性の良い薄膜を得ることが
できる。また不所望のスパッタリングや注入の現象も生
じない。
尚、第１図の装置において、スリット２２と基板２との
間のクラスタイオンビーム１６ｉの経路上に、静電気力
によって当該クラスタイオンビーム１６ｉをＸ軸および
Ｙ軸方向に走査する静電走査手段を設けても良く、その
ようにすれば、良質の膜を大面積に亘り均一に形成する
ことができるようになる。
間のクラスタイオンビーム１６ｉの経路上に、静電気力
によって当該クラスタイオンビーム１６ｉをＸ軸および
Ｙ軸方向に走査する静電走査手段を設けても良く、その
ようにすれば、良質の膜を大面積に亘り均一に形成する
ことができるようになる。
次に、実施例に係る装置のより具体的な仕様の例を第３
図を参照して説明する。
図を参照して説明する。
■質量分析電磁石１８における磁束密度について
質量数Ｍ （ａｍ、） 、加速エネルギーｅＶａ（ｅＶ
〕 （但し１価の場合）のクラスタイオンビーム１６１
が曲率半径Ｒ（ｍ）の質量分析電磁石１８０曲率円周上
を通過する時の当該質量分析電磁石１今、ｔｉ分析した
いクラスタイオンの特性を、加速エネルギーが１０Ｋｅ
Ｖ、クラスタサイズが１０００のシリコン原子とし、Ｒ
＝２ｍとすると、＝５．８ （ＫＧ） ■原子１儒当たりのエネルギーの変動についてターゲッ
ト（例えば基板２）付近での質量数Ｍの違い（ΔＭ）に
よるクラスタイオンビーム１６１の中心のズレ（ΔＸ）
は、 ここで、Ｌは質量分析電磁石１８の出口とスリット２２
との間の距離、φは質量分析電磁石１８の偏向角である
。
〕 （但し１価の場合）のクラスタイオンビーム１６１
が曲率半径Ｒ（ｍ）の質量分析電磁石１８０曲率円周上
を通過する時の当該質量分析電磁石１今、ｔｉ分析した
いクラスタイオンの特性を、加速エネルギーが１０Ｋｅ
Ｖ、クラスタサイズが１０００のシリコン原子とし、Ｒ
＝２ｍとすると、＝５．８ （ＫＧ） ■原子１儒当たりのエネルギーの変動についてターゲッ
ト（例えば基板２）付近での質量数Ｍの違い（ΔＭ）に
よるクラスタイオンビーム１６１の中心のズレ（ΔＸ）
は、 ここで、Ｌは質量分析電磁石１８の出口とスリット２２
との間の距離、φは質量分析電磁石１８の偏向角である
。
今、Ｒ＝２ｍ、φ＝４５°、Ｌ＝０．５ｍ、ターゲット
におけるビームサイズ（幅）を５ｃｍ、スリット２２の
開口幅を５ｃｍとすると、ΔＸ＝５ｃｍ以下となるΔＭ
を持ったクラスタイオンビームｌ＃１０５ つまり、クラスタサイズが１０００を中心として±１０
５以内のクラスタイオンビーム１６ｉがターゲットに入
射することになる。これはクラスタを構成する原子１個
当たりのエネルギーに換算すると、１ＱｅＶに対して±
ｌｅＶの変動に相当する。ビームサイズを１０ｃｍとし
ても、せいぜい±２ｅ■のエネルギー変動である。
におけるビームサイズ（幅）を５ｃｍ、スリット２２の
開口幅を５ｃｍとすると、ΔＸ＝５ｃｍ以下となるΔＭ
を持ったクラスタイオンビームｌ＃１０５ つまり、クラスタサイズが１０００を中心として±１０
５以内のクラスタイオンビーム１６ｉがターゲットに入
射することになる。これはクラスタを構成する原子１個
当たりのエネルギーに換算すると、１ＱｅＶに対して±
ｌｅＶの変動に相当する。ビームサイズを１０ｃｍとし
ても、せいぜい±２ｅ■のエネルギー変動である。
以上のようにこの発明によれば、中性クラスタビームを
除去すると共にクラスタサイズの均一なりラスタイオン
ビームのみを基板に対して照射することができる。その
結果、基板に入射されるクラスタを構成する原子１個当
たりのエネルギーが揃うようになり、良質の膜形成が可
能となる。
除去すると共にクラスタサイズの均一なりラスタイオン
ビームのみを基板に対して照射することができる。その
結果、基板に入射されるクラスタを構成する原子１個当
たりのエネルギーが揃うようになり、良質の膜形成が可
能となる。
第１図は、この発明の一実施例に係る薄膜形成装置を示
す概略図である。第２図は、第１図の装置において基板
に照射されるクラスタイオンビームのクラスタサイズと
クラスタ量との関係の一例を示す概略図である。第３図
は、実施例に係る装置のより具体的仕様を説明するため
の概略図である。第４図は、従来の薄膜形成装置の一例
を示す概略図である。第５図は、従来の装置において基
板に照射されるクラスタビームのクラスタサイズとクラ
スタ量との関係の一例を示す概略図である。
す概略図である。第２図は、第１図の装置において基板
に照射されるクラスタイオンビームのクラスタサイズと
クラスタ量との関係の一例を示す概略図である。第３図
は、実施例に係る装置のより具体的仕様を説明するため
の概略図である。第４図は、従来の薄膜形成装置の一例
を示す概略図である。第５図は、従来の装置において基
板に照射されるクラスタビームのクラスタサイズとクラ
スタ量との関係の一例を示す概略図である。
Claims (1)
- （１）真空容器内に、基板と、クラスタイオンビームを
含むクラスタビームを射出するクラスタビーム源とを設
け、更にクラスタビーム源からのクラスタビームの経路
上に、クラスタイオンビームを質量分析して所定範囲内
の質量を持つクラスタイオンビームのみを基板に導く質
量分析手段を設けて成ることを特徴とする薄膜形成装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25332885A JPS62112777A (ja) | 1985-11-11 | 1985-11-11 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25332885A JPS62112777A (ja) | 1985-11-11 | 1985-11-11 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62112777A true JPS62112777A (ja) | 1987-05-23 |
Family
ID=17249776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25332885A Pending JPS62112777A (ja) | 1985-11-11 | 1985-11-11 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62112777A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01501583A (ja) * | 1986-10-15 | 1989-06-01 | ヒユーズ・エアクラフト・カンパニー | イオン化されたクラスタビームの質量分離装置 |
| US6331227B1 (en) | 1999-12-14 | 2001-12-18 | Epion Corporation | Enhanced etching/smoothing of dielectric surfaces |
| US6635883B2 (en) | 1999-12-06 | 2003-10-21 | Epion Corporation | Gas cluster ion beam low mass ion filter |
| US6737643B2 (en) | 2000-03-20 | 2004-05-18 | Epion Corporation | Detector and method for cluster ion beam diagnostics |
| US6770874B2 (en) | 2000-07-14 | 2004-08-03 | Epion Corporation | Gas cluster ion beam size diagnostics and workpiece processing |
-
1985
- 1985-11-11 JP JP25332885A patent/JPS62112777A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01501583A (ja) * | 1986-10-15 | 1989-06-01 | ヒユーズ・エアクラフト・カンパニー | イオン化されたクラスタビームの質量分離装置 |
| US6635883B2 (en) | 1999-12-06 | 2003-10-21 | Epion Corporation | Gas cluster ion beam low mass ion filter |
| US6331227B1 (en) | 1999-12-14 | 2001-12-18 | Epion Corporation | Enhanced etching/smoothing of dielectric surfaces |
| WO2001048794A3 (en) * | 1999-12-14 | 2002-01-03 | Epion Corp | Enhanced etching/smoothing of dielectric surfaces |
| US6737643B2 (en) | 2000-03-20 | 2004-05-18 | Epion Corporation | Detector and method for cluster ion beam diagnostics |
| EP1272261A4 (en) * | 2000-03-20 | 2007-02-21 | Epion Corp | DEVICE FOR MEASURING THE CLUSTER SIZE AND METHOD FOR CLUSTER ION RADIATION DIAGNOSTICS |
| US6770874B2 (en) | 2000-07-14 | 2004-08-03 | Epion Corporation | Gas cluster ion beam size diagnostics and workpiece processing |
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