JPS63127529A - 半導体処理用大断面積の分子ビーム源 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、物質及び半導体処理の分野に関し、特に半導
体基板の表面に物質を蒸着させ又は食刻除去するために
使われる大断面積の分子ビーム源に関する。

（従来の技術と発明が解決しようとする問題点）基板の
表面に物質の層を蒸着させたり食刻したりするための多
様な技術が知られている。沈着又は蒸着技術には、少し
挙げると、液相及び蒸気相化学沈着又は蒸着法、エピタ
キシャル結晶成長法、イオン・スパッタリング法、及び
分子ビーム・エピタキシャル成長法が含まれる。食刻技
術には、少し挙げると、湿性食刻法、プラズマ食刻法、
イオン補助食刻法、レーザー穿孔法、及び、物理的スバ
・ツタリング法が含まれる。これらの技術は、それぞれ
、その技術を使用する環境に依存して変化する利点及び
欠点を持っている。その利点及び欠点には、低沈着又は
蒸着速度、低除去速度、大表面積上での不均一性、等方
性／異方性効果、誘発結晶格子損傷及び基板表面汚損が
含まれる。

特定の蒸着又は食除技術を選ぶ際にしばしば出会う基準
は、商業上の実行可能性である。一般に、技術は、商業
的に容認し得る基板直径、処理速度及び物質で効果的に
働かねばならない。現在、はとんどの商業的物質基板直
径は１インチを越えている。

他の基準は、作られる表面の形態と、それに関連された
欠陥密度と、である。突起、汚染物、及び結晶格子欠陥
は、きわたった、又は不均一な処理作用の望ましくない
点として働き得るので、沈着／蒸着又は食刻技術は、容
認できる程度に滑らかで、清浄で、且つ傷ついていない
表面を与えるべきである。

一般の噴出供給源分子ビーム技術は、一般に、上記基準
の多くを満たす技術を示す。一般的な分子ビームは、高
度に排気されたチャンバの中に典型的に平らな基板表面
に直接対向する点で反応物種を噴き出し解放させること
により、つくられる。

ビームのガス圧が非常に低いので、噴き出し解放された
反応物質種の個々の粒子は、大部分、それぞれの初期の
熱運動速度及び発散移動方向を維持する。このような条
件下での反応物種の噴出解放は、余弦角分布を有するこ
とがよく特徴となっている。従って、典型的に平らな基
板表面は、該表面のビーム入射部分にわたって不均一な
フラックスを持った状態で分子ビームを受ける。入射フ
ラ・ノクスが不均一であるので、基板表面に対応する不
均一な蒸着又は食刻がなされるが、ビームに対して基板
を機械的に移動させることによって、この不均一性を減
少させることができる。しかしながら、分子ビームの噴
出特性の著しい悪い効果は、特に、はるかに大きな相対
圧力でガス流を使う他の技術に比べて、ビームの総フラ
ックスが相当低いことである。

高圧源から発生させられるノズル・ビームを使うこのよ
うな他の１技術は、非常に高い総ビーム・フラックスを
実現する。ノズル・ビームは、供給源ガスが極めて高い
圧力の下に真空チャンバに注入されるときに、供給源ガ
ス分子のランダムな熱運動を指向性並進運動に効率的に
変換するように、形成される。形成されたノズル・ビー
ムは、単一エネルギー・ビームであって、方向的にピー
クを持った角度分布を有する。ノズル・ビーム技術の効
率的使用を制限する主な欠点は、チャンバから連続的に
排出されねばならない多量のガス負荷を取り扱うために
非常に大きな主真空ポンプ系が必要であることである。

更に、角度分布が鋭いので、この結果、一般の噴出ビー
ムに比べて、基板上におけるビーム強度がもっと不均一
である。

分子ビーム技術を改良しようと努力して、多チヤネル分
子ビーム源の特徴を明らかにする研究がなされた。なさ
れた努力は、ビーム源として使われたガラス管の束から
放出された噴出ガスの角度分布及び速度分布の特徴を明
らかにすることであった。ビーム源の束には約４０００
以下のチャネルが含まれ、各チャネルはその長さが０．
０２５ＣＩ１１でありその直径が１１マイクロメートル
であった。

マイクロチャネルは、その直径が僅か１ミリメートル又
はそれ以下の束に束ねられていた。

この多チャネル・ビーム源の特徴を明らかにする努力は
、主に、ガス−固体間の相互作用の基本的ビーム表面散
乱研究についてであった。その実験において、−成分子
ビームは、検出前に他のビーム又は表面と相互作用する
。その研究においては、相互作用ゾーンは、望ましくは
はっきり画定された約１鶴２又はそれ以下の断面積を有
する。

その研究では、相互作用ゾーンに注入されたガス分子の
強度分布、角度分布、及び速度分布を精密に知ることが
必要である。

多チャネル・ビーム源の特性を明らかにする際、最もよ
く画定されたゾーンは、自由分子流状態を保証するため
に充分に低いビーム源圧力で運転される薄壁オリフィス
を使う分子ビームにより得られた。マイクロチャネル・
ビーム源の寸法及び一般的構造を、それが作るビームの
全体の流れ及び角度／速度分布に関連させるために、多
チャネル・ビーム源が研究された。その結果、研究され
た多チャネル・ビーム源は、その予測角度／速度分布関
数の一般的特徴が明らかにされた。しかしながら、試験
されたチャネルの直径に関連された自由分子流の圧力よ
り高い圧力についての実験結果は、使用可能な理論的予
測と厳密には一致しない。従って、多チャネル・ビーム
源は、一般に、単一チャネル・ビーム源からの噴出ビー
ムに比べて、基本的研究に適していると考えられてはい
ない。

（問題点を解決するための手段、作用）本発明は、基板
の表面に反応物種の指向性、大断面積分子ビームを制御
して送る方法及び装置である。この装置は、好ましくは
、反応物種から成る低発散分子ビームを基板の表面に向
ける大面積マイクロチャネル・アレイを含む。本発明の
好ましい実施例においては、マイクロチャネル・アレイ
は、処理されるべき基板の表面の断面積に略１等しいか
又はそれより大きい断面積を有する。

こ・の装置の好適な実施例は、更に、基板の表面への指
向性分子ビームの直接入射を許すように、基板を維持す
る基板取付台を含む。反応物種源の末端部、マイクロチ
ャネル・アレイ及び基板取付台は、反応物種がマイクロ
チャネル・アレイを通遇するときに該反応物種の指向性
分子ビームが形成されることを可能ならしめるのに充分
な真空を維持するように適合された真空チャンバの中に
収納される。

本発明は、従来の噴出分子ビーム技術の利点を維持する
。

更に、本発明は、多様なビーム源物質を用いて基板の表
面上にわたって均一に物質を蒸着させ及び食刻すること
に交互に対処する利点を有する。

更に、本発明の好適な実施例は、２つ以上のビーム源物
質を同時に又は順次に使うことを可能にする。

更に、本発明は、限られた量のガス状物質を利用すると
ともに、ガス乱流又は粘性流が生じる圧力よりも高く遷
移圧力よりも低い圧力で働く。本発明においては、実質
的に全てのガス状物質が基板の表面に向けて衝突させら
れるので、それゆえガス状物質及び真空装置が効率的に
使用され得ることとなる。

他の利点として、本発明は、分子ビーム真空チャンバ、
及び、マイクロチャネル・アレイのインダクター面での
ガス・チャンバの設計の影響を実質的に受けない。基板
の表面に高度に指向性の反応物質が送給されるので、高
度に均一な特徴が画定され得、非常に小さい特徴のサイ
ズが得られる。

特に、供給が高度に指向的になされることを利用して、
食刻適用時にアンダカッティングを最小限度にすること
ができる。

本発明の更に他の利点は、生成される指向性分子ビーム
の強度、すなわちフランクス密度がビームの全断面積に
わたって均一であるということである。更に、総ビーム
強度を数桁にわたって精密に変えることができる。

本発明に関する以下の詳細な説明を添付図面とともに参
照することにより、本発明を一層よく理解するにつれて
、本発明の上記利点及びその他の付随する利点が明らか
になり、容易に認識されるであろう。

（実施例） 第１図において、本発明に従って構成され、大面積の分
子ビーム源を使用している反応装置システムＩＯが示さ
れている。反応装置システム１０は、アクセス・ボート
閉塞真空取付具１４で名目上密封されたアクセス・ボー
トを備えた真空チャンバ１２を含む。取付具１４には、
ベース１６、取付アーム１８、及び基板取付台２０を含
む基板取付組立体が結合されている。反応物種の高度に
指向性の低発散ビーム３８は、基板２２の露呈された大
断面積の表面領域に供給される。基板取付台２０は、取
付台２０と半導体基板２２との間に高度の熱伝導関係を
もって基板２２を物理的に支持する。これにより、基板
２２を所定温度に誘導加熱又は抵抗加熱することができ
る。その温度は、基板２２材料の性質、反応物種３８、
所望の表面反応、及び、基板の表面にあるマスキング材
料の熱安定性を含む考慮事項に基いて、選択される。

基板の加熱は、露出した基板表面の温度が一般的には略
々室温から７００℃までの範囲の所定レベルに達するよ
・）に、制御される。例えば、ＧａＡｓエツチングのた
めの特定の範囲は、略々室温から２５０℃までの間であ
って、温度の選択は、更に、エツチング剤の選択、使用
される特定のフォトレジスト又はその他のマスキング材
料、及び所望のエツチング速度を考慮して、決定される
。

本発明に従って、反応物種の大断面積の分子ビーム３８
は、大断面積ビーム源取付具２４から与えられる。分子
ビーム源取付具２４は、インダクター・チャンバ・ハウ
ジング２５と、マイクロチャネル・アレイ・プレート３
０と、及び、プレート３０の縁をインダクター・チャン
バ・ハウジング２５に密封するプレート保持リング２６
と、を含む。マイクロチャネル・アレイ・プレート３０
の内側又はインダクター面３２は、インダクター・チャ
ンバ・ハウジング２５の中に閉じたインダクター・チャ
ンバ２８を完成させる。

第２ａ図に概略的に示されているように、マイクロチャ
ネル・アレイ・プレート３０は、その活性放出面が基板
２２の露呈面と平行で且つこれに直接対向する平面にあ
るように、基板２２に関して好ましく整合させられてい
る。

再び第１図を参照すると、高圧反応物種４ｏは、反応物
源の１つ又はそれらの組合せから、それぞれの供給源圧
力バルブ４２．４２′を介して、圧カバルプ４８で終端
する高圧ガス管４６の中に放出されることにより、供給
される。従って、反応籾種４４は、１種以上の活性物質
の混合物として容易に生成させられることができる。し
かしながら、複数の活性物質の特定の組合せは、それら
が混合される点から少なくともビーム３８として放出さ
れるまで、反応籾種により経験された圧力及び温度が連
続するように、反応籾種４４として組合されたときに、
相互に作用しないような組合せでなければならない。

圧力バルブ４８は、一般的には、質量流量制御バルブ又
はリーク・バルブである。高圧反応物種４４は、圧力バ
ルブ４８を通過し、これにより減圧されて、低圧反応物
種３６となる。低圧ガス管５０は、圧力バルブ４８から
インダクター・チャンバ・ハウジング２５に接続され、
低圧反応物種３６を移送するようにする。反応籾種３６
は、次に、マイクロチャネル・アレイ・プレート３０を
通過して、更に減圧され、高度に指向性であり、低発散
のビーム３８となる。

本発明に従って、低圧反応物種３６の状態は、インダク
ター・チャンバ２８から出ていくとき又はその少し後で
、特別に調節されることができる。

状態を調節する方法は色々であるが、一般に、選択され
た構成部分への解離、励起若しくはイオン化、又はそれ
らの組合せにより反応籾種を活性化するものとして、特
徴付けられる。特に、インダクター・チャンバ２８の中
で反応籾種３６を加熱することによって、反応籾種３６
の熱活性が達成されることができる。反応物種３６の状
態を調節するこの方法は、誘導コイル６２を用いてイン
ダクター・チャンバ・ハウジング２５を誘導加熱するこ
とによって、達成され得る。別の方法として、ビーム３
８の通路を横断するように方向付けられレーザー・ビー
ム６４をレーザー６６から反応装置チャンバ１２に内導
入し、構成部分への解離、イオン化又は励起により反応
籾種の放射強化活性化を起こさせることによって、反応
籾種３６は、活性化させられることができる。反応籾種
の解離は、分子ビームの指向性を保持するために、相当
異なる質量を持った構成部分への解離であることが望ま
しい。レーザー・ビーム６４を走査し、又はその他の方
法でレーザー６６から均一にまき散らしてビーム３８の
通路に垂直なビーム３８の面の全幅横断面を均一にさら
すようにする。反応物質種を活性化させる他の方法は、
インダクター・チャンバ２８の中の反応籾種３６又はビ
ーム３８にイオン化電場を作用させることにより、達成
される。これらの方法のいずれかで反応籾種３６の状態
を調節すれば、調節されていない反応籾種３６より基板
表面と一層反応しやすい基又はイオンを生じさせること
ができる。

インダクター・チャンバ２８の中のガス圧を監視するた
めに、圧力計５２が低圧ガス管５０に設けられている。

反応装置チャンバ１２の中の底面圧を監視するために、
第２のガス圧計５４が反応装置チャンバ１２に接続され
ている。反応装置システム１０は、管５８により反応装
置チャンバ１２に接続された高真空ポンプ・システム６
０を含む。ポンプ・システム６０は、基板２２の表面か
らの反応生成物を含む使用済み反応物ガス５６を連続的
に排出することにより、初めチャンバ１０を底面圧に下
げ、次に背景圧を維持する。初期減圧として、１０−６
ないしｌ　Ｏ−ａＴｏｒｒの底面圧が好適である。作動
中は、約５　Ｘ　１０−６Ｔｏｒｒ以下の背景圧がちょ
うどよいことが判った。

本発明の好適な実施例に従って構成されたマイクロチャ
ネル・アレイ・プレート３０の小さいセクションが第２
ｂ図に示されている。マイクロチャネル・アレイ・プレ
ート３０は、好ましくは、各主柱軸が互いに平行に整合
させられた状態で互いに稠密に束ねられた複数の中空筒
状チャネルを含む。マイクロチャネルとマイクロチャネ
ル・アレイ・プレート３０の放出面との交差角は、放出
面３４の法線から２０′以内であるべきであり、１０’
以内が望ましい。円筒壁と、複数のマイクロチャネル荷
量を隙間をなして結合する材料は、石英等の非常に安定
した無反応性の物質であることが望ましい。好適な一実
施例においては、多数の石英被覆柱状ファイバーを溶着
させて固体構造を得ることにより、プレートが構成され
る。次に、中央の柱状ファイバを適当な溶剤で溶かし、
所望の内径を持ったマイクロチャネルを残す。次に、そ
の結果得られた構造体を端部で割って、その割面に対し
て略々垂直に向いた所望の長さの中空筒状マイクロチャ
ネルを有するプレートを生ずるようにする。その代わり
に、本発明に関連して使用するのにほぼ適したマイクロ
チャネル・アレイ・プレートを、品番１３３０−９７２
０−ＭＣＰ−０７５，０°ＢｔａｓｓＮｏ　Ｅｔｃｈｉ
ｎｇ、　Ｎｏ　Ｔｅ５ｔとしてマサチヱーセッツ州、ス
ターブリッジ、ガリレオパーク（Ｇａｌｉｌｅｏ　Ｐａ
ｒｋ。

Ｓｔｕｒｂｒｉｄｇｅ、　Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ
）のガリレオ°エレクトローオブティクス・コーポレー
ション（Ｇａｌｉｌｅ。

Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏ
ｎ）から得ることができる。筒状マイクロチャネルの断
面は、円形である必要はなく、そして、製造の結果とし
て、一般には円形ではない。実際に、マイクロチャネル
の断面は、処理前にはそうではなくても処理後には長方
形に近い形状となっていることがあり得るが、それでも
同様に使用可能である。従って、そういうマイクロチャ
ネルを全て総称的に筒状という。

ビーム３８の断面は、形状及び面積において、商業的に
使用されている半導体基板の表面と正確に一致するよう
に選択されるのが好ましい。しかしながら、ビーム３８
の断面積は、基板の断面積より幾分小い値からこれより
著しく大きい値までにわたり得る。実際に、第２ａ図に
一般的に示されているように単一のビーム３８により数
個の基板２２′、２２″を同時に露呈させ及び均等に処
理することを可能にするために゛充分な程度にビーム３
８の断面積を太き（することができる。従って、マイク
ロチャネル・アレイ・プレー）３０の活性放出面３４の
総直径は、約０．５インチから８インチ以上に及ぶ。マ
イクロチャネル・アレイ・プレートの色々な詳細寸法は
、一般に、本発明の特定の用途（すなわち、温度及び圧
力を含む反応籾種３６の性質と、ビーム３８の所望のフ
ラックス密度）によるが、マイクロチャネルの数は、一
般に、１平方センチメートル当たり約１０４ないしＩＯ
８の範囲内にある。各マイクロチャネルの内チャネル径
“ｄ″は、インダクター・チャンバ２８の中の圧力にお
ける反応籾種３６の平均自由行程“λ”より小さいこと
が好ましい。各マイクロチャネルの長さ“Ｌ”の選択は
、反応籾種がマイクロチャネルを通るときのガス流又は
コンダクタンスに関する考慮と、及び、第２ａ図に概略
的に示されているマイクロチャネルの放出端部から出て
ゆくときの反応籾種の許容可能最大方向性完敗“Ｄ”の
限界と、に拘束される。マイクロチャネルの寸法に対す
るクラウジング係数“ｋ”　（コンダクタンスの度量単
位）の関係は、方程式１：で近似され、一方、マイクロ
チャネル寸法に対するビームの発散“Ｄ”の関係は、お
よそ、方程式： Ｄｃｉ−□　　　　　・・・・・・方程式２で表される
。従って、本発明の好適な実施例については、反応籾種
３６の平均自由行程“λ”は、マイクロチャネルの長さ
“Ｌ”と同じか又はこれより短いのが好ましく、一方、
マイクロチャネルの直径“ｄ″は、長さ“Ｌｏより１桁
か２指手さい。本発明の分子ビーム実施例については、
マイクロチャネルの好適な中心間間隔“ｈ”は、マイク
ロチャネルの直径“ｄ”の１桁以内であり、この結果、
マイクロチャネル・アレイ・プレート３０の活性放出面
領域に平行なビーム断面領域面にわたってフラックス密
度が均一な分子ビームが得られる。本発明の超音速ノズ
ル先端部付きのマイクロチャネル実施例については、マ
イクロチャネル間隔“ｈ”は、結局、収容され得る等間
隔のマイクロチャネルの数に基づ（制限としてのポンプ
・システム６０の能力により決定される。最後に、多チ
ャネル・アレイ・プレート３０と基板２２の表面との間
の距離“Ｓ”は、多チャネル・アレイ・プレート３０の
直径“Ｗ″に等しいか、又はその１桁以内であることが
望ましい。これらの好適な関係の結果として、多チャネ
ル・アレイ・プレート３０の好適な総置径範囲にわたっ
て低発散で大断面積の分子ビームを発生させるために容
易に許容することができる発散“Ｄ”が得られ、一方、
反応物種の複数のマイクロチャネル源が効果的に滑らか
にされる。

本発明によると、基板２２の露呈された表面に低発散で
大断面積のビーム３８を直接与える結果として、予測可
能で且つ再現可能な速度で基板２２の表面に物質を蒸着
させ又はその表面の物質を食刻することができる。一般
的な噴出分子ビームに関して、基板２２の露呈された表
面への大面積の分子ビーム３８の全フラックス密度は比
較的に高いけれども、基板の露呈面に対するビームの均
一な供給に影響を与える乱流に関連した効果は、観察さ
れず、まして測定されない。従って、基板表面の全体に
わたって高度に均一な反応速度が実現される。更に、本
発明によると、達成される表面反応速度は、入射する分
子ビームの総フランクス密度の直接の関数である。そし
て、ビームの総フラックス密度は、最初に供給される反
応物種４４の総量を変えることによって、数桁にわたっ
て変化させられることができ容易に制御される変数であ
る。従って、本発明に適用し得る正味の表面反応速度“
γ”は、少なくとも第１近似において、方程式３： ％式％ で与えられる。ここで、“α”は、温度の他の関数とし
て基板２２の表面と相互作用する反応物種３８の反応確
率であり、“Ｆ”は、大断面積ビームのフラックス密度
であり、そして、“η”は、１ｃｍ２の面積について、
厚さが１人の基板物質の層について正規化された基板物
質に対する、反応物種の反応比である。反応チャンバ１
２の中の背景圧を無視できると仮定すると、大断面積ビ
ーム３８のフラックス密度は、少なくとも第１近似では
、方程式４： で与えられる通りの、インダクター・チャンバ２８の内
の圧力の関数である。ここで、“Ｐ″は、反応物種３６
の圧力であり、“ｋ”は、ボルツマン定数であり、“Ｔ
”は、基板表面温度であり、そして、“ν”は、低圧反
応物種３６の平均熱運動速度である。

最後に、本発明については、低圧反応物種３６の圧力は
、マイクロチャネルの直径、及びマイクロチャネル・ア
レイ・プレート３０の放出面３４の活性表面積に関する
正味の表面反応速度“γ”は、少なくとも第１近似では
、方程式５：で与えられる。ここで、“Ｎ”は、マイク
ロチャネル・アレイ・プレートの活性放出面を形成する
マイクロチャネルの総数である。

表１は、本発明を実施するために実際に使用されるガリ
ウム砒素基板２２及び分子状塩素反応物種ビーム３８に
関して方程式５を解（ための実験値を与える。

大−−１ ｄ＝２５μｍ　　　マイクロチャネルの直径ｈ＝３２μ
ｍ　　　マイクロチャネルの間隔／＝ｌＯＯμｍ　　マ
イクロチャネルの長さα＝０．０５　　　　　室温での
反応確率η＝６．６６Ｘ１０’　　　ＣａＡｓ及びＣ１
ｚ系ＣＩＩ＋ 上記の表１で与えられた値について、方程式５で表され
る結果としての反応速度は、少なくとも第１近似では、
インダクターン・チャンバ２８の内の圧力の直接的関数
であることがわかる。

本発明の他の実施例が第３図に示されている。

反応チャンバ・ハウジング、反応物種源、及びポンプ・
サブシステムの詳細は、第１図に示されたものと本質的
に同様である。第３図に示された本発明の実施例は、基
板２２の共通であり露呈された表面にそれぞれの反応籾
種を送る大断面積の分子ビーム３８ａ、３８ｂを順次に
又は同時に供給することを考慮するものである。

上記のように、基板２２は、取付けられ、基板取付台２
０上で所定温度に加熱される。取付台２０は、取付台ア
ーム１８により所定位置に保持される。別々の大断面積
ビーム取付具２４ａ、２４ｂが設けられており、それぞ
れの大断面積ビーム３８ａ、３８ｂが基板２２の露呈面
に入射するようになっている。取付具２４ａ、２４ｂが
与えるビーム断面積は、基板２２の露呈面に平行な面内
であり、基板２２の露呈面の面積に略々一致する。大断
面積の分子ビーム源取付具２４ａ、２４ｂの各々には、
それぞれの導管４８ａ、４８ｂから、基本的にはそれぞ
れの反応物種源４０ａ、４０ｂから、それぞれの反応籾
種４４ａ、４４ｂが供給され得る。これらの供給源４４
ａ、４４ｂは、異なる活性物質を内包してもよく、また
、実際上、同一の供給源であってもよい。

前者の場合、２種類の別個の反応籾種４０ａ、４０ｂが
順次に又は同時に供給される。特に、反応籾種４０ａ、
４０ｂを順次に繰返し供給する方法は、例えば、超急な
接合半導体デバイスの製造に適するように、著しく異な
る物質の極めて薄い層を成長させるために有利に利用さ
れることができる。２種の別個の反応籾種の同時供給は
、反応籾種４０ａ、４０ｂが相互反応性でありそれゆえ
ビーム３８ａ、３８ｂとして適切にさせられるまでは適
切に混合されない場合に、必要であり得る。

この後者の場合には、ビーム３８ａ、３８ｂは、同時に
供給され、基板表面に送られる再人種の総フラックス密
度を倍にするようにする。

本発明の意図される他の実施例は、多チャネル・アレイ
・プレート３０を含み、このプレート３０は、該プレー
ト３０の放出面３４に各マイクロチャネルにおいてノズ
ルを有する。第４図に概略的に示されているように、ノ
ズルの断面輪郭６２は、反応籾種の超音速放出に適する
ものとして、選択されている。高インダクション・チャ
ンバ２８の圧力（数気圧に及ぶ）及び約５　Ｘ　１０−
’Ｔｏｒｒ以下の真空チャンバ苛景圧の結果として、超
音速指向性ビームが形成される。反応籾種３８は、膨張
して、インダクターン・チャンバ２８からプレート・ノ
ズル５０を通って反応チャンバ内に入り、この結果、ノ
ズル５０の軸に沿って高い並進運動エネルギーを得ると
ともに、温度に関連するガス種のランダム運動が減少す
る。全体的効果として、生成される超音速ビームは、一
般の噴出源分子ビームのそれよりはるかに小さな角度発
散“Ｄ”を有し、総フランクス密度は一般の噴出源分子
ビームのそれよりはるかに大きい。しかしながら、生成
される超音速ビームの総フラックス密度は、同等の単一
ノズル超音速ビームよりはるかに小さい。

従って、完全に妥当であり一般のポンプシステム６０を
使うことができる。

■ ＜ｉｏｏ＞の結晶方向を持ったガリウム砒素ウェファ基
板は、約３インチの直径を有する実質上円形の基板表面
にわたって均一に食刻された。使用された装置は、第１
図に示された本発明の実施例と実質的に同様であった。

マイクロチャネル・アレイ・プレート３０の関連した寸
法は、上記の表１の通りであった。活性放出面の直径は
、約３インチ（約４５．６ａｄ）であり、約４．４５Ｘ
１０’個のマイクロチャネルを含んでいた。先ず、ガリ
ウム砒素基板を約９０℃に加熱した。密封した反応チャ
ンバを２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒの底面圧に排気した。

次に、漏れ型圧力バルブ４４を調節し、インダクター・
チャンバ２８の内の分子状塩素を、厳密に評価されたＩ
　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒの圧力にした。マイクロチャネ
ル・アレイ・プレート３０の放出面の方向は、ガリウム
砒素基板の露呈面と実質上平行であり、その真上にあっ
た。基板とマイクロチャネル・アレイ・プレートとを約
５ｃ＋ｓ離間させた。ガリウム砒素基板表面を塩素食刻
している間の平衡状態において、反応チャンバ内の背景
圧は、８×１０−６Ｔｏｒｒで安定していた。

塩素分子ビームに８分間露呈し、次に反応チャンバから
基板を取出した後、１２０人のガリウム砒素層が直径３
インチの基板表面全体にわたって均一に除去されたこと
を確認された。従って、実験で確認された１分あたり１
５人という食刻速度は、次の方程式６から予測可能な速
度とおおむね良く一致する： Ｔユ２０ｐ　　　　　　　・・・・・・方程式６ここで
、“γ”の単位は□であり、“ｐ”の分 の単位はミリＴｏｒｒである。

以上、基板の表面への均一な物質層の蒸着及びその除去
の両方に用いるのに適した大断面積の分子ビーム源につ
いて説明した。

以上の教示を考慮して、本発明に関して多（の修正や変
形が可能である。例えば、熱分解の窒化ホウ素又はニッ
ケル合金等の別の物質をマイクロチャネル・アレイ・プ
レートの構成に利用可能でありにニッケル合金は、反応
物種の状態調節に関与する熱伝導性プレートを実現する
ために好適にされ得る）、ジクロロシラン、アンモニア
、ホスフィン、及び様々な有機金属化合物を含む反応物
種と関連して、シリコン、ゲルマニウム、リン化インジ
ウム、及び炭化ケイ素の基板を使うことができる。更に
、共通の反応チャンバの内でそれぞれの大面積の分子ビ
ーム源取付具に対向させて取り付けられた複数の基板を
配置することなどの構造上の変更が考えられる。従って
、特許請求の範囲の欄の記載内容の範囲内で、叙上とは
別様に本発明を実施することができることを理解された
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好適な実施例に従って構成された真
空分子ビーム・チャンバ、基板取付台、及び大面積の分
子ビーム源の断面図である。 第２ａ図は、本発明に従って構成されたマイクロチャネ
ル・アレイ・プレートの例示部分の斜視図である。 第２ｂ図は、はぼ同様の断面積の基板表面にわたって位
置決めされたマイクロチャネル・アレイ・プレートの簡
略化された斜視図である。 第３図は、本発明の他の好適な実施例の簡略化された断
面図である。 第４図は、本発明の他の実施例に用いられる超音速ノズ
ルの一部切欠図である。 １０・・・・・・反応装置システム、 １２・・・・・・真空チャンバ、 １４・・・・・・ポート閉塞真空取付具、１６・・・・
・・ベース、 １８・・・・・・取付アーム、 ２０・・・・・・基板取付台、 ２２．２２’、２２“・・・・・・基板、２４．２４ａ
、２４ｂ・・・・・・ビーム源取付具、２５・・・・・
・インダクター・チャンバ・ハウジング、２６・・・・
・・プレート保持リング、２８・・・・・・インダクタ
ー・チャンバ、３０・・・・・・マイクロチャネル・ア
レイ・プレート、３２・・・・・・内側又はインダクタ
ー面、３４・・・・・・放出面、 ３６・・・・・・低圧反応物種、 ３８、　３８　ａ、　　３８　ｂ・−・−ビーム、４０
．４０’、４０ａ、４０ｂ ・・・・・・反応物種供給源、 ４２．４２’・・・・・・供給源圧力パルプ、４４、　
４４　ａ、　　４４　ｂ・−・・−反応物種、４６・・
・・・・高圧ガス管、 ４８・・・・・・圧力パルプ、 ５０・・・・・・低圧ガス管（プレート・ノズル）、５
２・・・・・・圧力計、 ５４・・・・・・第２のガス圧計、 ５６・・・・・・使用済み反応物ガス、５８・・・・・
・管、 ６０・・・・・・高真空ポンプ・システム、６２・・・
・・・誘導コイル（ノズルの断面輪郭）、６４・・・・
・・レーザー・ビーム、 ６６・・・・・・レーザー。

Claims (65)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体物質基板を処理するための装置であって、 （ａ）反応物種と；及び （ｂ）前記反応物種の大断面積・低発散・指向性ビーム
   を形成するためのマイクロチャネル手段と、を含むこと
   を特徴とする装置。
2. （２）前記マイクロチャネル手段は複数のマイクロチャ
   ネルを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の装置。
3. （３）前記複数のマイクロチャネルは、約１×１０＾４
   個より多いことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の装置。
4. （４）前記半導体物質基板は、略々その中に半導体装置
   を形成するための半導体物質の層を含み、前記マイクロ
   チャネル手段は、前記指向性ビームを、前記マイクロチ
   ャネル手段に対して第１の角度を成す方向に形成し、前
   記装置は、 前記指向性ビームが前記半導体物質基板の表面に対して
   第２の角度で入射するように前記半導体物質基板の表面
   に向かうこととなるように、前記マイクロチャネル手段
   に対して前記基板の向きを定めるための手段を備えてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の装置。
5. （５）前記反応物種は、前記半導体物質基板の表面に物
   質を蒸着させ又はその表面の物質を除去するためのもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の装
   置。
6. （６）前記マイクロチャネル手段及び前記半導体物質基
   板の表面の付近に実質的真空を保つための手段を備えて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の装置
   。
7. （７）前記実質的真空は、前記指向性ビームの中で反応
   物種の少なくとも一部分が前記マイクロチャネル手段か
   ら前記基板に平均熱運動速度で通過することを可能にす
   るのに充分であることを特徴とする特許請求の範囲第６
   項記載の装置。
8. （８）前記マイクロチャネル手段は、所定方向に運動す
   る前記反応物種の優先的送出により前記ビームを指向性
   にすることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の装
   置。
9. （９）前記複数のマイクロチャネルは、それぞれ、互い
   に平行に整合された主チャネル軸を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第８項記載の装置。
10. （１０）前記複数のマイクロチャネルは、稠密に束ねら
    れて、前記指向性ビームを放出する放出面を有するプレ
    ートを成しており、前記各マイクロチャネルは、前記プ
    レートを通って前記放出面まで延在するチャネル開放区
    域を画定し、前記第１の角度は、前記放出面に対する法
    線から約２０度以内にあることを特徴とする特許請求の
    範囲第９項記載の装置。
11. （１１）前記複数のマイクロチャネルは、各々、共通の
    公称長さを有し、各チャネル開放区域は、共通の公称面
    積を有することを特徴とする特許請求の範囲第１０項記
    載の装置。
12. （１２）前記各チャネルの長さの、そのチャネル開放区
    域の平均直径に対する比は、約１より大きいことを特徴
    とする特許請求の範囲第１１項記載の装置。
13. （１３）前記各チャネルの長さの、そのチャネル開放区
    域の平均直径に対する比は、約１０より大きいことを特
    徴とする特許請求の範囲第１２項記載の装置。
14. （１４）前記各マイクロチャネルは、開放端を有するマ
    イクロチャネルであり、総チャネル開放面積の、前記プ
    レートの総放出面積に対する比は、約０．０１より大き
    いことを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の装置
    。
15. （１５）前記各マイクロチャネルは、前記指向性ビーム
    を形成するためのノズル・エミッタを含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第２項記載の装置。
16. （１６）前記半導体物質基板は、略々その中に半導体装
    置を形成するための半導体物質の層を含み、前記マイク
    ロチャネル手段は、前記指向性ビームを、前記マイクロ
    チャネル手段に対して第１の角度を成す方向に形成し、
    前記装置は、 前記指向性ビームが前記半導体物質基板の面に第２の角
    度で入射するように前記半導体物質基板に向かうことと
    なるように、前記マイクロチャネル手段に対する前記基
    板の向きを定める手段を含むことを特徴とする特許請求
    の範囲第１５項記載の装置。
17. （１７）前記反応物種は、前記半導体物質基板の表面に
    物質を蒸着させ又はその表面の物質を除去するためのも
    のであることを特徴とする特許請求の範囲第１６項記載
    の装置。
18. （１８）前記マイクロチャネル手段及び前記半導体物質
    基板の表面の付近に実質的真空を保つための手段を備え
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第１７項記載の
    装置。
19. （１９）前記実質的真空は、前記反応物種の膨張により
    熱ランダム化を減少させて最小の発散をもって前記ビー
    ムの前記反応物種が前記マイクロチャネル手段から前記
    基板に高い並進運動エネルギーで通過することを可能に
    するのに充分であることを特徴とする特許請求の範囲第
    １８項記載の装置。
20. （２０）前記マイクロチャネル手段は、前記マイクロチ
    ャネル・ノズル・エミッタを通る前記反応物種の方向制
    御ガス膨張により前記ビームを指向性にし、前記第１の
    角度に向かう低発散・高並進エネルギーを有する前記反
    応物種を実現することを特徴とする特許請求の範囲第１
    ９項記載の装置。
21. （２１）前記マイクロチャネル・ノズル・エミッタは、
    それぞれ前記複数のマイクロチャネルの出口開口に超音
    速輪郭ノズルを含み、前記マイクロチャネル手段を通る
    前記反応物種のガス膨張を方向制御するようにすること
    を特徴とする特許請求の範囲第２０項記載の装置。
22. （２２）前記指向性ビームの、その進行方向に垂直に測
    った断面寸法は、約１／２インチより大きいことを特徴
    とする特許請求の範囲第１４項又は第２１項記載の装置
    。
23. （２３）指向性反応物ビームを形成するための装置であ
    って、 （ａ）反応物ガス種の供給源と；及び （ｂ）前記供給源から受取った前記反応物ガス種を指向
    性にして前記指向性反応物ビームを形成するためのマイ
    クロチャネル手段と；及び （ｃ）前記指向性反応物ビームを受取るように主面の方
    向を定めるように基板を支持するための基板取付台と、
    を含むことを特徴とする装置。
24. （２４）前記マイクロチャネル手段は、互いに稠密に束
    ねられてプレートを成し、互いに平行な主軸を有する複
    数のマイクロチャネルを含み、前記主軸は、前プレート
    の面に対する法線から０ないし２０度の範囲内の角度を
    成して前記プレートの平面と交差することを特徴とする
    特許請求の範囲第２３項記載の装置。
25. （２５）前記プレートは、通常の作動温度及び圧力の下
    で前記反応物ガス種と実質的に反応しない物質から構成
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第２４項記
    載の装置。
26. （２６）前記基板取付台は、前記基板の主面に対して平
    行である前記指向性反応物ビームのとる面の断面が前記
    基板の主面の一部分の上にあってかつ該部分に対応的に
    入射するように、前記基板を、前記マイクロチャネル手
    段に対して位置決めすることを特徴とする特許請求の範
    囲第２５項記載の装置。
27. （２７）前記マイクロチャネル手段及び前記基板の付近
    に実質的真空を保つためのポンプ手段を備えていること
    を特徴とする特許請求の範囲第２６項記載の装置。
28. （２８）前記実質的真空は、前記指向性反応物ビームの
    中で前記反応物ガス種の一部分が前記マイクロチャネル
    手段から前記基板に平均熱運動速度で通過することを可
    能にするのに充分であることを特徴とする特許請求の範
    囲第２７項記載の装置。
29. （２９）前記マイクロチャネル手段により供給される前
    記指向性反応物ビームの進行方向に垂直に測った前記指
    向性反応物ビームの面積は、約１／２インチより大きい
    直径に対応することを特徴とする特許請求の範囲第２８
    項記載の装置。
30. （３０）前記複数のマイクロチャネルは、それぞれ、前
    記マイクロチャネル手段を通って延在するとともに前記
    複数のマイクロチャネルの共通主軸と互いに平行である
    、等しい複数の開放チャネルを画定することを特徴とす
    る特許請求の範囲第２９記載の装置。
31. （３１）前記複数の開放チャネルは、同じ長さであると
    ともに、前記主チャネル軸に垂直なチャネル開放面積に
    等しい共通の断面積を有し、チャネル開放面積に対応す
    る直径に対するチャネル長さの比は、約１より大きいこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第３０項記載の装置。
32. （３２）チャネル開放面積に対応する直径に対する開放
    チャネル長さの比は、約４０と５０との間にあり、前記
    複数のマイクロチャネルの各主チャネル軸は、前記プレ
    ートの面に対する法線から約１０度以内にあることを特
    徴とする特許請求の範囲第３１記載の装置。
33. （３３）チャネル開放面積に対応する直径は、前記反応
    物種が前記マイクロチャネルに入るときの前記反応物種
    の平均自由行程より小さいことを特徴とする特許請求の
    範囲第３２項記載の装置。
34. （３４）前記反応物種を前記マイクロチャネル手段に導
    くためのチャンバ手段を備えていることを特徴とする特
    許請求の範囲第３３項記載の装置。
35. （３５）前記反応物種の状態を調節して前記反応物種の
    一部分を活性化するための手段を備えており、この調節
    手段は、前記反応物種が前記チャンバ手段内にある間に
    前記反応物種の状態を調節することを特徴とする特許請
    求の範囲第３４項記載の装置。
36. （３６）前記反応物種の状態を調節して前記反応物種の
    一部分を活性化するための手段を備えており、この調節
    手段は、前記反応物種が前記指向性ビーム内にある間に
    前記反応物種の状態を調節することを特徴とする特許請
    求の範囲第３４項記載の装置。
37. （３７）前記調節手段が前記反応物種の一部分を活性化
    することにより、前記反応物種の活性化された部分は、
    イオン、解離した反応物種成分、又は励起された反応物
    種を含むことを特徴とする特許請求の範囲第３５項又は
    第３６項記載の装置。
38. （３８）前記基板は、前記基板取付台上に配列された複
    数の分離した基板成分を含み、前記各基板成分は、それ
    ぞれの主成分面を有することを特徴とする特許請求の範
    囲第２６項、第３５項又は第３６項記載の装置。
39. （３９）前記基板取付台は、前記基板の主面に対して平
    行である前記指向性反応物ビームのとる面の断面が前記
    基板成分の各々の主面の一部分の上にあってかつ該部分
    に対応的に入射するように、前記基板成分を、前記マイ
    クロチャネル手段に対して位置決めすることを特徴とす
    る特許請求の範囲第３８項記載の装置。
40. （４０）指向性大断面積反応物ガスビームを供給するた
    めの装置であって、 （ａ）反応物ガス種の供給源と； （ｂ）主面を有する基板と； （ｃ）前記供給源から前記反応物ガス種を受け取って前
    記反応物ガス・ビームを供給するマイクロチャネル・プ
    レートと； （ｄ）前記反応物ガス・ビームが前記基板の主面上に向
    かうように前記基板を位置決めする取付台と；及び （ｄ）反応物ガス種が前記マイクロチャネル・プレート
    から前記主面に無視し得る程度の散乱衝突で通過するこ
    とを可能にするのに充分な真空を、前記マイクロチャネ
    ル・プレート及び前記基板の主面の付近に保つためのポ
    ンプ手段と、を含むことを特徴とする装置。
41. （４１）前記マイクロチャネル・プレートは、インダク
    ター面及び放出面を有し、前記マイクロチャネル・プレ
    ートは、稠密に束ねられ、平行に整合されており前記プ
    レートの前記放出面に対して実質上垂直に前記プレート
    を通って延在する複数のマイクロチャネルを含み、前記
    各マイクロチャネルは、前記プレートを通って延在する
    実質上柱状の開口部をその内部に画定していることを特
    徴とする特許請求の範囲第４０項記載の装置。
42. （４２）前記反応物ガス種の平均自由行程が前記各マイ
    クロチャネルのインダクター面の端部における実質上円
    柱状の開口部の平均直径よりも長くなるような圧力の下
    で、前記反応物ガス種を前記供給源から前記インダクタ
    ー面に導くためのインダクター・ハウジングを備えてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第４１項記載の装置
    。
43. （４３）前記ポンプ手段によって生成される真空は、前
    記反応物ガス種の少なくとも一部分が前記プレートの放
    出面から前記基板に前記反応物ガス種の平均熱運動速度
    で通過するのに充分であることを特徴とする特許請求の
    範囲第４２項記載の装置。
44. （４４）前記各マイクロチャネルにより画定された実質
    上柱状の開口の平均直径に対する前記各マイクロチャネ
    ルの長さの比は、約１より大きいことを特徴とする特許
    請求の範囲第４３項記載の装置。
45. （４５）前記各マイクロチャネルの実質上柱状の開口の
    平均直径に対する前記各マイクロチャネルの長さの比は
    、約４０と５０との間にあることを特徴とする特許請求
    の範囲第４４項記載の装置。
46. （４６）低発散・大断面積・指向性ビームを供給するた
    めの装置であって、 （ａ）反応物種と； （ｂ）基板と； （ｃ）前記反応物種を前記指向性ビームに形成して前記
    指向性ビームを前記基板の面上に向かわせるためのマイ
    クロチャネル手段と；及び （ｄ）前記反応物種の状態を調節して、前記基板に対す
    る前記反応物種の反応性を高めるようにする手段と、を
    含むことを特徴とする装置。
47. （４７）前記マイクロチャネル手段は、プレートを含み
    、このプレートは、該プレートを通って延在する複数の
    マイクロチャネルを有しており、前記各マイクロチャネ
    ルは、それぞれのマイクロチャネル開放区域を画定し、
    前記複数のマイクロチャネルは、実質上互いに平行に整
    合させられ、前記プレートの面と交差することを特徴と
    する特許請求の範囲第４６項記載の装置。
48. （４８）前記調節手段は、前記反応物質種の一部分を活
    性化することを特徴とする特許請求の範囲第４６項記載
    の装置。
49. （４９）前記調節手段は、前記反応物種を活性化して前
    記反応物種の基、イオン、又は励起粒子を生成すること
    を特徴とする特許請求の範囲第４８項記載の装置。
50. （５０）前記調節手段は、前記反応物種に放射エネルギ
    ーを与えて前記反応物種を活性化することを特徴とする
    特許請求の範囲第４９項記載の装置。
51. （５１）前記調節手段は、 （ａ）レーザービームを発生させるレーザーと；及び （ｂ）このレーザービームを前記指向性ビームの断面を
    通過させ前記反応物種を照射させるための手段と、を含
    み、前記レーザーは、前記レーザービームが前記指向性
    ビームの前記断面を通過するときに前記反応物種の放射
    強化活性化を実現するために充分な強度の前記レーザー
    ビームを発生させることを特徴とする特許請求の範囲第
    ５０項記載の装置。
52. （５２）前記反応物種を前記マイクロチャネル手段に導
    くためのチャンバ手段を備えており、前記調節手段は、
    前記チャンバ手段内の前記反応物種にエネルギーを与え
    ることを特徴とする特許請求の範囲第４９項記載の装置
    。
53. （５３）前記調節手段は、前記チャンバ手段を加熱して
    、前記反応物種が前記チャンバ手段内にある間に前記反
    応物種に熱エネルギーを与える熱エネルギー源をつくる
    ためのものであることを特徴とする特許請求の範囲第５
    ２項記載の装置。
54. （５４）前記反応物種が通過する電磁界を発生させるた
    めのフィールド手段を備えており、該電磁界は、前記反
    応物種が前記電磁界を通るときに前記反応物種の一部分
    を励起するのに充分な強度であることを特徴とする特許
    請求の範囲第４９項記載の装置。
55. （５５）前記フィールド手段は、前記指向性ビームの断
    面を前記電磁界に露呈することを特徴とする特許請求の
    範囲第５４項記載の装置。
56. （５６）前記反応物種を前記マイクロチャネルに導くた
    めのチャンバ手段を備えており、前記フィールド手段は
    、前記チャンバ手段内に前記電磁界をつくることを特徴
    とする特許請求の範囲第４９項記載の装置。
57. （５７）複数の指向性大断面積反応物ガス・ビームを供
    給するための装置であって、 （ａ）反応物ガス種の供給源と； （ｂ）主面を有する基板と； （ｃ）前記供給源から前記反応物ガス種を受け取って前
    記反応物ガス・ビームを供給する複数のマイクロチャネ
    ル・プレートと； （ｄ）前記反応物ガス・ビームが前記基板の主面に向か
    うように前記基板を位置決めする取付台と；及び （ｅ）反応物ガス種が前記マイクロチャネル・プレート
    から前記主面に無視し得る程度の散乱衝突で通過するこ
    とを可能にするのに充分な真空を、前記マイクロチャネ
    ル・プレートと前記基板の主面との付近に保持するため
    のポンプ手段と、を含むことを特徴とする装置。
58. （５８）前記各マイクロチャネル・プレートは、インダ
    クター面及び放出面を有し、前記各マイクロチャネル・
    プレートは、それぞれ前記マイクロチャネル・プレート
    の前記放出面に対する法線から約２０°以内の角度を成
    して前記プレートを通って延在して平行に整合され稠密
    に束ねられた複数のマイクロチャネルを含み、前記各マ
    イクロチャネルは、前記各プレートを通り且つ前記各マ
    イクロチャネル内に延在している実質上柱状の開口を画
    定することを特徴とする特許請求の範囲第５７項記載の
    装置。
59. （５９）前記反応物ガス種の平均自由行程が前記各マイ
    クロチャネルのインダクター面の端部における実質上円
    柱状の開口の平均直径より長くなるような圧力の下で、
    前記供給源から前記インダクター面に前記反応物ガス種
    を導くための複数のインダクター・ハウジングを備えて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第５８項記載の装
    置。
60. （６０）前記供給源は、それぞれ１以上の反応物種ガス
    の混合物を前記インダクター・ハウジングに供給するた
    めの手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第５９
    項記載の装置。
61. （６１）前記マイクロチャネルの角度は、前記マイクロ
    チャネル・プレートの前記放出面に対する法線から約１
    ０°以内であることを特徴とする特許請求の範囲第６０
    項記載の装置。
62. （６２）前記基板は、複数の基板成分を含み、その各々
    が主面を有し、前記反応物ガス・ビームは、実質的に前
    記基板成分の主面に入射することを特徴とする特許請求
    の範囲第６１項記載の装置。
63. （６３）前記基板は、複数の基板成分を含み、その各々
    が主面を有し、前記反応物ガス・ビームは、それぞれの
    前記基板成分の主面に入射することを特徴とする特許請
    求の範囲第６１項記載の装置。
64. （６４）指向性・大断面積反応物ガス・ビームを供給す
    るための装置であって、 （ａ）反応物ガス種の供給源と； （ｂ）半導体デバイスを作るために半導体物質の少なく
    とも１つの層を有する基板であって、前記層が前記基板
    の主面に略々関連させられている基板と； （ｃ）前記供給源から前記反応物ガス種を受け取って前
    記反応物ガス・ビームを供給するマイクロチャネル・プ
    レートであって、このマイクロチャネル・プレートは、
    インダクター面と放出面とを有するとともに、前記プレ
    ートの前記放出面に対して実質的に垂直に前記プレート
    中を延在して平行に整合させられて稠密に束ねられた複
    数のマイクロチャネルを含み、このマイクロチャネルの
    各々は、前記プレートを通って延在する実質上円柱状の
    開口を画定し、実質上柱状の開口の平均直径に対する前
    記各マイクロチャネルの長さの比が約４０と５０との間
    にあり、前記マイクロチャネルの平均中心間間隔が前記
    マイクロチャネルの平均柱状開口直径より１桁以内大き
    いマイクロチャネル・プレートと； （ｄ）前記反応物ガス・ビームが前記基板の前記主面上
    に向かうように前記基板を位置決めするための取付台と
    ； （ｅ）前記反応物ガス種が前記マイクロチャネル・プレ
    ートから前記主面に無視し得る程度の分子間衝突をもっ
    て通過するように、前記マイクロチャネル・プレートと
    前記基板の主面との付近に真空を保持するためのポンプ
    手段と；及び （ｆ）前記供給源に結合され、前記反応物ガス種を前記
    供給源から前記インダクター面に導くインダクター・ハ
    ウジングであって、このインダクター・ハウジングは、
    該インダクター・ハウジング内で前記反応物ガス種の圧
    力を制御するため該インダクター・ハウジングと前記供
    給源との間に列形に設けられた圧力バルブを含み、前記
    反応物ガス種の圧力は、前記反応物ガス種の平均自由行
    程が前記各マイクロチャネルのインダクター面の端部に
    おける実質上柱状の開口の平均直径より長くなるように
    制御されるようになっているインダクター・ハウジング
    と、を含むことを特徴とする装置。
65. （６５）指向性・大断面積反応物ガス・ビームを供給す
    るための装置であって、 （ａ）反応物ガス種の供給源と； （ｂ）半導体デバイスを作るための半導体物質の少なく
    とも１つの層を有する基板であって、前記層が前記基板
    の主面に略々関連させられている基板と； （ｃ）前記反応物ガス種を前記供給源から受け取って前
    記反応物ガス・ビームを供給するためのマイクロチャネ
    ル・プレートであって、このマイクロチャネル・プレー
    トは、インダクター面と放出面とを有するとともに、前
    記プレートの前記放出面に実質上垂直に前記プレートを
    通って延在して平行に整合させられ稠密に束ねられた複
    数のマイクロチャネルを含み、このマイクロチャネルの
    各々は、前記プレートを通って延在する実質上柱状の開
    口を画定し、実質上柱状の開口の平均直径に対する前記
    各マイクロチャネルの長さの比が、約１０と５０との間
    にあり、前記マイクロチャネルは、それぞれ、その放出
    面側の端部に超音速輪郭ノズルを有し、この超音速輪郭
    ノズルは、前記反応物ガスが前記マイクロチャネル・プ
    レートを通って放出されるときに前記反応物ガスの膨張
    を指向性にするマイクロチャネル・プレートと； （ｄ）前記反応物ガス・ビームが前記基板の前記主面上
    に向かうように前記基板を位置決めするための取付台と
    ； （ｅ）前記反応物ガス種が前記マイクロチャネル・プレ
    ートから前記主面に無視し得る程度の分子間衝突をもっ
    て通過するように、前記マイクロチャネル・プレートと
    前記基板の主面との付近に真空を保持するためのポンプ
    手段と；及び （ｆ）前記供給源に接続されて、前記反応物ガス種を前
    記供給源から前記インダクター面に導くインダクター・
    ハウジングであって、このインダクター・ハウジングは
    、該インダクター・ハウジング内の前記反応物ガス種の
    圧力を制御するために該インダクター・ハウジングと前
    記供給源との間に列形に設けられた圧力バルブを含み、
    前記反応物ガス種の圧力は、温度に関連する前記反応物
    ガス種のランダムな運動が前記マイクロチャネルの柱軸
    に沿う方向の高並進エネルギーに変換される状態で前記
    反応物ガス種が前記超音速輪郭ノズルから膨張するよう
    に、制御されるようになっているインダクター・ハウジ
    ングと、を含むことを特徴とする装置。