TWI240320B - Particle generator - Google Patents

Description

1240320 玖、發明說明： [發明所屬之技術領域] 本發明有關於微粒束之產生，且更特別地，有關於鹵 素微粒素之產生。 政府資助說明 本發明係在美國能源部門（U.s. Department of Energy) 所授予之合約DE-AC06-76RLO-1830下使用美國政府資助 所產生。 [先前技術] 例如鹵素類及含鹵素化合物類之各作用物係廣泛使用 於微電子工業中，以乾蝕刻矽及其它半導體。在乾蝕刻法 中，將一基底曝露至作用氣體、離子束或電漿中，以移除 忒基底表面的材料。_素類及含_素化合物被當做乾蝕刻 劑使用，此因它們與許多半導體材料作用而產生在一真空 中可有效地移除之揮發性產品。常利用電漿源來提供函素 類。 不幸地，乾蝕刻法常使一基底表面變粗糙，導致物性 及電子性兩方面的缺陷’而影響微電子元件的操作效率。 乾#刻時’尤其是電漿㈣日[弄粗-半導體表面係可理 :的因典型所使用之許多作用物與該半導體表面在不同 速度下作用。即使右置—J/c m λ/ 作用物涉入這類I虫刻製程，能詈 及執道的分佈可能太# 里 特的㈣、^陷所引起的—基底表面引起獨 符的姓刻速度。因此， 乾蝕刻呀所引起的許多缺陷係導因 於蝕刻蜊本身的不同類。去 田U電子兀件持續縮小尺寸，即 1240320 使引發自該餘刻製程的小缺陷變得較無法容忍，仍產生令 人滿意之良好特徵化且可控制的作用物來源。 自固態鹼族鹵素類射出之中性函素原子可使用電子、 離子及光子束來激發。典型地可於這類製程中觀察到二類 射出：具有-近熱能量分佈之齒素原子射出及且：一：古 熱能量分佈之函素原子射出。尚未了解的是選擇之光激: 可透過超高熱射出之中性虐素原子之動能來提供控制且來 自函素表面之超高熱射出與一窄執道分佈_起出現。這些 令人驚奇的發現，其中某些部分使得本發明揭示之固態幽 素源成為可能。 [發明内容] 揭示提供反應劑選擇性並透過反應劑能量及軌道來控 制之固態微粒源。由所揭示來源產生之同類微粒透過㈣ 製程來提供增加的控制並促使更小心地研發出現在齒素及 基底表面間之各種反應。在一實施例中，包括可控制能量 之超高熱中性齒素原子之一導向式微粒束係利用一函素表 面之光激發來產生。例如，一鹵素微粒生成器，包含一固 態函化物樣本、-安置以遞送光子至該齒化物樣本表面之 光子源及女置以接收來自該樣本表面射出於空中所界定 的一縷超高熱鹵素微粒之對準機制。 用於激發來自si態源之可控制微粒射出t方法也包含 於内。例如，提供-種用於產生具有一可調整動能之自素 微粒束之方法。在一實施例中，提供具有介於一鹵化物樣 本之本體吸收臨界能量及該豳化物之表面吸收臨界能量間 1240320 之平均能量之一光子通量。兮本 里°哀光子通®被導至該鹵化物樣 本-表面以激發超高熱齒素原子之射出。因為射出之超高 熱南素原、+平均減係直接正比於所使用《光子平均能^ ，故該i素微粒之平均動能可藉由調整該入射光子之能= 來做調整。 里 [實施方式] —參考到”a”、’’an”及”〇ne，，實施例+必然會參考到相同 的實施例，儘管有此可能。各圖+，雷同編號指示雷同元 件。 。該鹵素微粒源及產生在此所述之_素微粒之方法某種 私度上係以來自例如鹼土金屬_化物類之絕緣體表面超高 _出之中性微粒之動能之發現為基礎，且鹼土金屬齒化 物類可藉由改變用以刺激中性微粒射出之光子能量來受到 控制。所揭示之來源及方法也在某種程度上以下列發現為 基礎’其來自-絕緣體表面之光激發超高熱射出微粒出現 於空中所界定的-縷’該縷微粒可直接做為一微粒束來利 用或再被塑形及導向以提供—導向式中性微粒束。結合前 述，這類發現產生-可調整能量並導向之中性微粒源。使 用光子脈衝對可得到對來源之基態對激態微粒比值之額外 控制。 不像可使用電場來輕易地加速及導向之帶電微粒，中 性微粒正常情況下係難以控制的。如在此所揭示的，可藉 由調整用於刺激超高熱射出之光子能量及/或用於自超高熱 射出U粒中分出近熱射出之中性微粒之速度選擇來達成控 10 1240320 制中性微粒能量的目的。速度選擇也可被使用於縮小近熱 或超南熱微粒任一者的能量分佈。 在一揭示之實施例中，使用一含有小於該固態鹵化物 之一本體吸收臨界值且大於該固態鹵化物之一表面吸收臨 界值之能量之光子之函化物激發來提供一可調整能量（可調 整速度）之中性_素原子束。位在這些能量處之光子係經由 該表面共振吸收且大多數刺激基態中性鹵素原子之超高熱 射出。調整介於該固態函化物之本體吸收臨界值及該鹵化 物之表面吸收臨界值（一般相信引發自表面激發）間之光子 能量用於改變該射出超高熱鹵素微粒之動能。如此，這類 微粒束可被使用於提供具有特定能量之函素微粒用於選擇 之钱刻應用及用於_素微粒及基底表面間之表面反應之機 械研發應用。 此外，可控制基態及激態中性_素微粒量可使用該揭 不來源來產生。例如，該基態及激態微粒射出產量可使用 頻率（能量）選擇光子脈衝並應用序列式脈衝對來控制。該 頻率選擇方式具有介於表面及本體激態間之能量差之優勢 。例如，含有超過-函化物樣本之本體吸收臨界值能量之 光子之激發提供-較大量之激態原子射出，可假定此因在 =射出原子中之超額能量存積之故。該二脈衝方式視該固 悲本身内部或靠近該結晶表面之過渡微粒種類之產生及操 2定。同時，這些技術讓可被調整以提供基態及激態原 子，又化罝之一固態中性鹵素原子源成為可能。 除了控制該揭示來源所產生之微粒種類，還揭示藉由 1240320 制該微粒束通量 改k射在該ι|化物表面上之光子通量來控 之方法。

在某種程度上經由-光刺激超高熱射出之新發現特徵 來提供揭示之微粒源中之中性微粒執道之控制。亦即，來 自絕緣體表面之光錢超高熱射出以―比近熱射出高之 空間清晰度。不像提供具有較大隨機執道微粒之近熱：出 ’超高熱射出產生數縷於空中界定緊密之微粒。在這數縷 中，該微粒軌道實際分佈靠近—對應於該固態表面之法線 /、3有一實際上沿著該法線之軌道具有最多微粒數。對 於:單晶體而t H線實際上係、垂直於由該光子所敲擊 之：晶體裂開表面，而I，對於一多晶體固態而言，該法 線實際上係垂直於沉積該多晶體樣本於其上之基底。在某 二貝細例中，大部分超高熱射出微粒在一環繞該法線表面 之50度圓錐内具有執道。

利用超向熱彳政粒之導向射出來提供一中性微粒束且可 利用近熱及超高熱射出間的方向性差異來分開近熱及超高 熱微粒。例如，配置以使該縷超高熱微粒通過並阻止具有 從該法線至該表面之大角度軌道之近熱微粒通過之一孔徑 可被使用於分開這二種微粒。結合一可調整光子源，超高 熱射出被粒之空間選擇提供一導向式可調整能量之中性微 粒束。一速度選擇器可被使用於進一步微調該微粒束能量 以增加它的純度。若想要可以只使用速度選擇器。 包括各縷超高熱鹵素微粒之各微粒束可被使用於蝕刻 或另外藉由定位該標靶表面來接收該超高熱微粒以與例如 12 1240320 半導體表面之標靶表面作用。在半導體工業中可做為超高 熱鹵素束之標靶用途所使用之材料可包含例如矽、π_νι族 化合物、I π - V知化合物、紹化合物、鍺化合物、金屬、氣 化合物、氧氮化物及矽化物與其合成物。特定例可包含例 如砷化鎵（GaAs)、銻化鎵（GaSb)、磷化銦（Ιηρ)、碟化嫁 (GaP)、氮化石夕（SiN)及氮化鈦（TiN)。更多特定例可見於例 如 M. Levinstein、S· Rumyantsev 及 M· Shur 合著之第一冊 及第二冊”半導體參數手冊系列，，書籍中（‘‘Handb〇〇k on Semiconductor Parameters?5vols. 1 and 2, edited by M.

Levinstein, S. Rumyantsev and M. Shur5 World Scientific, London， 1996， 1999) ° 所揭示微粒源的某些實施例的一些優勢特徵可包含高 強度、低成本、小尺寸、定向射出、速度（能量）控制及可 k基恶/激態比值。例如，在特定實施例中，具有至少丨 原子/立方公分濃度之溴原子束被提供。既然該齒素原子源 仏不需前導氣體或分子束之固態源，高真空條件可以最少 抽取方式來維持。 例1-溴微粒生成器 芩考第1圖，一鹵素微粒生成器丨〇〇之一實施例包含 用方、輪出一雷射光束104之雷射102。雖然在某些實施 例中較偏愛雷射，但包含不協調來源的其它光子源也可被 jjj ° 5彳如’可使用氙及汞燈來提供具有適當能量之光子 在 n知例中’該雷射光束1 04於室溫使用毫微米雷射 K例如，3至8毫微米期間）照射一溴化鉀（KBr)樣本 13 1240320 114。該雷射光束i〇4之光子可於所選波長下利用例如一 染料雷射（例如，由一 Nd: YAG、N2或準分子雷射或一閃光 燈激發）、一光學參數振盪器（〇P〇)、一可調整鈦：藍寶石雷 射、一 Nd:YAG雷射、一準分子雷射、一氮分子雷射或一 係為自它的特徵頻率（例如，在氫氣中）或它與另一雷射光 束混合以提供例如一倍頻、三倍頻或四倍頻微粒束之頻率 進行雷蒙式（Raman)移位之雷射光束來產生。該雷射光束 104可為脈衝式或連續式，也可被調整以刺激來自一固態 鹵素樣本1 14之一表面層豳素微粒以所述方式去吸附。 在一實施例中，該南素樣本114係為溴化鉀（KBr)。例 如碘化鉀（κι)、氯化鈉（NaC1)&氯化鉀（KC1)之其它鹼金屬 i化物樣本也可被運用。大體上，該樣本114可包括任何 鹼金屬鹵化物樣本，且可為一單結晶或一多結晶樣本中任 -者。-單結晶樣本可於空中劈開並安裝於一真空反應室 中。該樣本可被回火以清潔並純化該表面。可根據該 $本及應用需求來使用不同的回火溫度。在一有關κΒγ之 貝施例中，可加熱該樣本至約650開以回火該樣本。 ，另見施例中，該樣本114係為一鹼金屬鹵化物薄 膜或知加至-基底材料(例如，玻璃、二氧化矽、聚合物、 金屬）並安裝在一旋轉加熱式底座1〇8上之一其它材料薄膜 ^羨本1 14可以連績方式旋轉及/或位移以將該表面的不 5品或'、路至忒雷射光I 104。在再-實施W中，該樣本 ϋ為喷出、塗佈或不然沉積於一黏劑上並經該雷射光 1〇4汽蒸之一鹼金屬鹵化物薄膜。在又一實施例中，該 14 1240320 ; 係為安裝至旋轉加熱式底s之一驗金屬鹵化物單 晶體。該樣本可以是—鹼金屬幽化物粉末或可包括一或更 多驗金屬鹵化物的、、曰人t _ ^ ,, 物的扣合物。該樣本114也可包括一例如一 氧化鎂樣本之金屬氧化物樣本。

該微粒生成器⑽可以任何能將一光子通量施加至該 樣本114纟面的方式來架構。既然來自該樣本表面之光刺 激去吸附效率可能因遞送至該表面之總光子劑量增加而降 低，故可期待在操作該微粒源期間提供用於該入射光子平 移’至。亥樣本上的新位置。不是該樣本它本身可被移動以將 新的（fresh)”表面曝露至該入射光子，就是該光子束可 破移動至該樣本上的一不同位置，或上述兩者。例如，如 旋轉、二移或蒸發該樣本之另—例，該光子通量它本身可 以-連續或不連續方式旋轉及/或平移以擊在該樣本的一新 的位置上。在此，”連續，，代表該樣本及/或光子通量被平移 :旋轉或調整’以使該通量所施加之樣本區域以一充分連 續的速度變化。儘管避免該變化率的不連續性可將該光子 束124導向更均勻產量、更窄的速度外形及改進的純度， 但該光子被遞送的區域不需要是連續性變化。 在貫施例中，一具有一約5原子層之極小厚度之多 結晶鹼金屬函化物材料薄膜被沉積於一基底上。薄膜可利 用例如將一基底浸入該鹼金屬_化物溶液中、自該溶液中 移除該基底並讓該吸收溶液蒸發來製造。因此，一多結晶 鹼金屬ii化物薄層被吸收至該基底。厚膜可能會浪費來源 材料，但也可能在膠劑或其它基底（例如磁片或面板）任_ 15 1240320 者上具有使用利益。 雷射光束_穿過窗口 1G6(其至少穿過—部分雷射光 束104)進入該高真空反應t 112並照射該樣本⑴。該反 應室H2可透過一開口 11〇通風。在某些實施例中，窗口 106對帶有紫外線能量之光子係透明的。 —自該樣本114中超高熱去吸附微粒提供可能最先沿著 -實際上正交於該樣本114表面導向前進之一微粒束124

。該微粒I m可再被塑形並藉由例如將該微粒束124穿 過在本圖示實施例中係為-孔徑之對準機帝J "6來導向前 進。晦準不僅可用來再導向及於空中界^微粒I 124，也 可:來分開出現或未出現於微粒1124中的超高熱微粒與 熱微粒。$中分開熱微粒及超高熱微粒是有可能的，此因 …、射出係車X超兩熱射出無方向性的。熱射出（其在某些範例 中可由*近對應於该表面之法線之一 cos Θ分佈來實際說 明）可展現—遠較超高熱射出寬廣的空間分佈。因此，配置 在該樣本上一用於實際接受該超高熱微粒之一孔徑可自該 Μ粒束中移除至少—些熱微粒’以至夂增加微粒束124中超 局熱微粒的相對量。 目田準的其它機制也可用來代替一孔徑。例如，一超高 U粒束的外形及方向控制可藉由將該中性微粒束轉換成一 離子束（例如’藉由光離子化作用或化學式離子化作用）來 獲付。该離子微粒束可使用離子光學儀器（類似的，例如， 貝里光4儀之離子光學儀器）來塑形及導向（例如，對準 及/或？κ焦）並接著例如使用一電子喷霧或碰撞方法以轉換 16 1240320 回去成為一中性微粒束。若微粒被轉換成離子，可得到對 ，動能的額外控制，例如，在將該微粒轉換回中性微粒 則先藉由加速或減速一電場内的離子微粒。額外的電場區 域可被使用於將未被轉換回中性的離子與該中性束分開 如，偏轉）。 刀汗| .電場生成器及離子光學儀器也可以是該來源的元件， 其:’例％ ’高光子通量被使用且離子微粒隨著超高熱射 出微粒被去吸附。例如，一對沿著微粒束124任一側配置 之平行傳導板可被加在樣本1M及對準機制116之間。若 對準機制Π6係為-孔徑，—施加於該平行板間之電位會 偏轉微粒束丨24内的離子遠離該孔徑，藉以阻檔它們至^ 革巴12 0的傳輸。 、 一速度濾光器1 1 8(例如，一包括旋轉葉片之斷波器）可 被使用於阻止及/或偏轉移動較慢的微粒並允許具有一窄範 圍速度（或動能）之微粒通過。例如，該速度濾光器可被使 用於移除例如近熱函素原子及中性鉀微粒般之移動較慢的， 熱’微粒。熱微粒的產生被更完整地說明於下。 該微粒束124係入射至安裝在一標靶底座122的一標 靶120上。該標靶底座122可以一可控制方式旋轉及/或平 移該標靶12〇以將該入射微粒遍佈於該標靶12〇表面。在 一實施例中，該㈣120 —層餘刻用料導體材料。例如 ，δ亥標I巴1 20可包括一矽晶圓或其它半導體材料。 在一該樣本為溴化鉀之實施例中，該微粒束124包括 超高熱速度（今後，’超高熱，）基態Br(2P3/2)微粒（今後，Br) 17 1240320 及超高熱旋轉激發之Br(2PW2)微粒（今後，Br*)。該微粒束 124也包括熱速度微粒。熱速度κ、Br及Br*微粒可能出 現在該微粒束124中。在此，該術語，，熱速度，，、”熱，，及，，近 熱’’代表假設在加熱至一特定溫度時所期待之微粒實質速度 範圍中之微粒速度。該術語”超高熱速度”及，，超高熱，，代表 超過該期待熱速度範圍之微粒速度。 如鈿述’熱微粒也可被去吸附。例如，可使用速度濾 光器11 8將去吸附熱鹼金屬微粒及熱鹵素微粒自超高熱微 粒中分開。自該微粒束124分出之熱微粒可產生一較純的 超鬲熱微粒束（例如，藉由移除熱_素微粒及鹼金屬雜質） ’且可用來縮窄所選微粒之速度分佈。 在一貫施例中，具有大於該表面吸收臨界值能量之光 子被使用於自該樣本之-薄（2-3平面）表面層感應超高熱微 粒去吸附。王里論上，本表面纟吸附製程可根據一模組來說 明，在該模組中，該鹼金屬鹵化物樣本之吸收臨界值係於 該本體鹼金屬齒化物之吸收臨界值下移位。本模組中，該 較低表面吸收臨界值可被歸附至具有較該本體結晶樣本低 之能帶隙能量之表面結構不規則性（例如看臺、步階及角落 )=亥樣本表面之表面吸收帶可包括刺激該樣本表面微粒之 超南熱去吸附之—光子^量範圍。該樣本之本體吸收帶可 包括刺激該樣本之熱及超高熱去吸附之—光子能量範圍。 在某些範例中，該表面及本體吸收帶於某些範圍重疊。 該表面吸收之選擇激發可縮窄自該樣本射出微且粒之速 度分佈。選擇激發可被使用於自例如餘刻之_窄微粒速度 18 1240320 分佈中獲利之應用，其中，該標靶對該微粒之曝光率可被 精確地控制。如此，在某些實施例中，該樣本表面被曝露 至具有大於一表面吸收臨界能量但低於一本體吸收臨界能 量之能量之光子。以具有這些能量之光子激發該樣本可提 供減少或未射出之熱微粒，由此縮窄微粒束124中微粒之 速度分佈。在一些特定實施例中，該表面吸收帶之選擇激 發提供一真正純的超高熱射出微粒源。 一樣本表面吸收帶之選擇激發也可被使用於控制自該 樣本射出超高熱微粒之平均速度。在某些實施例中，例如 一雷射之一可調整、窄頻寬光子源被使用於控制該超高熱 Μ粒之平均速度。調整介於該表面吸收帶臨界能量及該本 體吸收帶臨界能量間之光子以改變該來源所提供之微粒平 均速度。例如，在一些特定實施例中，一鹼金屬_化物樣 本的表面吸收帶之選擇激發提供一褸於空中界定之超高熱 函素微粒’其具有一直接正比於該入射光子能量之平均速 度。 在某些實施例中，由該來源所產生之超高熱射出微粒 量係經由控制擊在樣本114之光子通量來控制。例如，由 一驗金屬鹵化物樣本射出之超高熱鹵素原子量可經由改變 。亥光子束1 04強度來改變。在可行實施例中，一鹼金屬鹵 化物之表面吸收帶之選擇激發提供一中性、超高熱自素原 子源，其中，該超高熱函素原子束強度係直接正比於射在 樣本114上之光子通量。然而，若該光子通量係夠高足以 刺激該本體鹼金屬ή化物樣本之多光子激發，則增加該光 19 1240320 子通量也增加微粒束124中之熱微粒量。多 、 ^兀于方法可經

由增加熱微粒射出或考量該光子通量上之微粒通量之相依 關係來偵測。多光子方法顯示光子通量上之微粒製造之二 非線性相依（例如一二光子方法之二次方程式），因此它: 可經由來自線性之衍生物偵測到。換言之，當所使用之光 子能量落在該表面吸收帶内但在該本體去吸附帶外時，來 自該樣本較深層（也就是，來自該本體）之微粒去吸附可因 該本體樣本之多光子激發而仍然產生。在微粒束Μ#中之 熱去吸附微粒量可、經由降低該光子通量強度至微粒產生與 光子通量係為線性關係所在之光子通量範圍内來實際減^ 。在微粒束124中之熱微粒量可經由利用該熱微粒對超= 熱微粒之低方向性及它們對應超高熱微粒之較低速度來= 一步減少。

該表面吸收帶之選擇多光子激發也是有可能的。例如 ，在溴化鉀中，可調整超高熱溴微粒射出係以一光子方法 經由具有自約5.5電子伏特至約6·5電子伏特能量之光子 來刺激。連同一在此範圍内之總能量一起提供之多光子也 可被使用於刺激來自溴化鉀之可調整溴微粒射出。例如， 在同時吸收時所提供之6電子伏特總量之二3電子伏特光 子可被使用於激發該表面吸收帶。 筝考第2圖，一用於特徵化該微粒束丨24之測量裝置 實施例200包括一第二雷射源216以提供一雷射光束218 以透過該真空反應室112之一第二窗口 22〇來照射該微粒 束1 2 4之微粒。 20 1240320

經由該雷射光束218照射產生該微粒束124之微粒之 光離子化。雷射光束218可在任一點貫穿微粒束124，然 而，在一特定實施例中，雷射束218平行距離該樣本表面 約3.8毫米處貫穿該微粒束124。雷射束218可由任何合 適的雷射源216來提供。在一些特定實施例中，雷射源 216可為一染料雷射（例如’由一 Nd:YAG、小或準分子雷 射或一閃光燈激發）、一光學參數振盪器（〇p〇)、一可調整 鈦：藍寶石雷射、一 Nd:YAG雷射、一準分子雷射、一氛分 子雷射或一係為自它的特徵頻率（例如，在氫氣中）或它與 另一雷射光束混合以提供例如—倍頻、三倍頻或四倍頻微 粒束之頻率進行雷蒙式（Raman)移位之雷射光束來產生。

在一該微粒束124包括珩及Br*微粒之實施例中，該 微粒係使用-雷射光束在-例如頻率為2〇赫兹之低頻下 脈控一倍頻激發趾YAG之染料雷射來離子化。該雷射光 束218之脈衝可在該微粒束124内產生離子，，封包'這些 離子封包可穿過由-彼此間實際上互為平行且平行於微粒 束124方向之電板及網柵所產生之—電場。根據在該電板 及網栅間所產生之電場與該離子們本身之電荷，可將離子 從電板214驅向網柵212。該網栅叫可被稱之為一抽出 網拇。 來自該抽出網柵212,該離子微粒被加速向著-更高 ^帶電網柵21〇。本更高度帶電網柵21〇可被為之為一加 «板214及該_ 212、21〇形成一微 ' 。一個這類微粒集中器範例為—Wney-McLaren 21 1240320 一階Μ粒加速器。習知技術中所知之其它類型微粒集中器 也可被使用。使用該 祕粒集中器自微粒束124分出之離子微粒可被引導至 一測量元件或用做為一離子微粒源。 在第2圖實施例中，集中之離子微粒進入一外逸時間 質量分光計之一外逸管208。特定實施例中，該外逸管係 為貪際上沒有電場之真空區域。較輕微粒比較重者更快 通過該外逸管208，因而微粒在它們前進下至該外逸管 208時傾向分離出不同質量。該些微粒經由穿過一入口網 柵204以撞擊一偵測器面板2〇2方式來進入一偵測器2〇6 。該谓測器面板202可被稱之為一微通道板或MCP。該微 粒與该MCP 202之互撞產生自由電子以下串該MCP 202 而產生一電流。每一微粒質量群集聚因此產生一可依質量 測量以決定微粒產量（數量）之電流尖峰。 藉由測量該微粒產量、微粒速度及微粒束外形，可得 到對有用的曝光時間、光子通量強度及光子能量較佳的了 解。例如，在蝕刻應用中，該微粒束丨24特徵可在移位或 旋轉該標靶前讓該標靶某一區域曝光至該微粒束丨24之精 確時間量有較佳的了解。這類知識也有助於該光子通量強 度及用於將鹼金屬_化物或金屬氧化物114曝光之光子能 i之選擇’此因微粒產量傾向於隨通量強度（見於下）增加 而增加且微粒速度及身份傾向於根據該入射光子能量而定 〇 第3圖說明在利用第2圖具體實施之元件進行測量時 22 I240320 於一溴微粒生成器之可行實施例中所產生之微粒速度分佈 。第3圖之速度分佈係以第2圖元件藉由改變介於用於刺 教該樣本之微粒去吸附所使用之雷射脈衝及用於離子化該 去及附彳政粒所使用之雷射脈衝之間之時間延遲而得。當該 延遲時間短時，移動較快微粒（較高動能）被選擇性地離子 化，而當该延遲時間較長時，移動較慢微粒被選擇性地離 子化。偵測訊號為由第2圖雷射光束218所離子化之微粒 夏之函式。因此’將該偵測訊號繪畫成介在該去吸附雷射 及該偵測雷射之間之延遲時間的函式以提供用於反應該去 吸附微粒之速度（動能）分佈之一曲線。示於第3圖之曲線 係藉由將該外逸時間訊號響應函式g(t)自時間領域經過用 於饴度破感性债測（Ι/t)之賈氏（jac〇bian)矩陣法轉換至速度 領域以自該原始實驗資料中計算而得。轉換產生該能量分 佈f(E)=cr[g⑴*t]2，其中，c為正交常數（見例如 1988 年 牛津城的牛津大學出版社的第I冊，，原子及分子束方法 ，’(Auerbach，D·，Atomic and Molecular Beam Methoods， G.Scoles，ed·，Volume I. 〇xford University Press，Oxford， 1988))。 5 第3圖展示高峰鹵素微粒速度（動能）可根據該入射光 子之月b 1來控制。在本實施例中，所示曲線係用於選擇性 激發一漠化鉀樣本之表面吸收帶之光子能量。注意，未出 現一指示本體激發之熱/近熱速度成分（約在0.03電子伏特） 。該射出漠微粒之高峰動能用於約6.46、6 〇7、5·94及 5.56電子伏特左右分別約為o p、〇·24、0.18及0.12電子 23 1240320 伏特左右。在本實施例中，用於這些光子能量中每一個的 微粒的相對產量係少於〇 左右；因此，產生一近乎 純中性溴微粒源。Br*產量可藉由使用例如7·9電子伏特光 子此里之較鬲光子能量或藉由牽射到較低光子能量（見下面 範例5)之序列式照明暴增量之雙倍激發方案來增加。某些 蝕刻方法也許使用Br*會更有效率，因期待它在某些範^ 中比溴更有反應。對於機械及動力研發而言，溴及Βγ兩 者之來源會是有用的。 速度控制在函素微粒作用力或控制表面蝕刻率研發上 也。午有用。例如，可得到一表面走向或結構之選擇性蝕刻 、钱刻率可卩返该標乾走向而定。例如，可以不同速率（較快 或較慢）蝕刻一半導體基底之不同結晶軸（例如，（1 00)及 (111))。也可以是根據該鹵素微粒速度及該蝕刻樣本走向 來蝕刻之一臨界能量。藉由結合一方向性控速_素微粒束 與一結晶走向樣本，可得到沿著一特定結晶軸之選擇性蝕 刻以真正排除沿著其它軸之蝕刻。這類控制蝕刻提供昇有 更少缺陷之更精良特徵。 若該光子能量係從6.46電子伏特降低至5·56電子伏 特，則實際上減少每一光子之鹵素微粒產量。例如，在樣 本表面具有相等光子通量下，約5·56電子伏特左右的溴產 量係比約6.46電子伏特左右的產量少約1%。然而，該漠 微粒產量於光子能量超過約5·55電子伏特時，與光子通量 貝際上係為線性的。因此，在較低光子能量下的較少產量 可藉由增加這些較少能量之光子通量來進行補償。這個藉 24 1240320 由根據至少二變數：光子能量及通量強度所控制之微粒產 量來提供應用彈性。 低成本、小尺寸、可調整速度（動能）、導向式鹵素微 粒生成器、具有高微粒產量，係根據在此所述之發現來提 供。、例如，可利用所揭示之超高熱射出方向性來提供一導 向式中性微粒束。產量（例如，微粒強度）可藉由該光子通 里強度來控制，且該微粒之動能可隨該光子能量變化而變 。尤其，該微粒束之純度及速度分佈可藉由選擇一超過該 表面及收界值且低於讜驗金屬鹵化物樣本之本體吸收臨 界值之光子能量來精確地決定。 例2 -用於鹵素原子源之鹵化物類 除了溴化鉀，還有例1所述特定實施例所使用之鹵化 物，例如鹼金屬i化物及鹼土金屬鹵化物之其他鹵化物樣 本可配合所述裝置來使用，以提供導向、可調整強度及能 置之中性鹵素原子束。原則上，該固態材料所吸收（利用單 或多光子方法）並導引超高熱_素原子射出之任何能量之光 子可被使用於提供一導向式_素微粒束及調整該微粒能量 。但是，具有該固態表面所共振吸收之一能量之光子之鹼 金屬自化物或鹼土金屬鹵化物之激發用於產生未伴隨有顯 著熱射出之i素微粒之可調整能量之超高熱射出係特別有 好處的。 對於鹵化物之表面特定激發之適當光子能量之選擇可 經由考量該i化物之吸收光譜來導引。在本方式中，在該 固態之吸收光譜中之最低能量峰值被識別且一低於此本體 25 1240320 吸收特徵能量約〇 2带2 ,, •包子伏特之光子能量最先被選擇。大 體上，這個應接近該樣本 饮不之表面吸收帶及一用於只得到該 超冋熱成刀之良好起始點 '然而，若於該鹵素原子射出中 偵測到-近熱成分’該光子能量可被調整以降低能量，直 到該熱成分消失。例如’因碘化铷之最低能量本體吸收峰 值出現…_7電子伏特，具有一約5 5電子伏特能量之 光子可最先被選擇。

室溫下鹼金屬_化物之最低能量本體吸收峰值之近似 能量係給予於下面表1中（參見，由Eby et al•所著之 “Ultraviolet Absorption of Alkali Halides，，，Phys· Rev·，116 • 1099-1105(195 9);也見於由 Teegarden 及 Baldini 所著之 ’Optical Absorption Spectra of the Alkali Halides at 10。

K，”Phys· Rev·，155 ·· 896-907，（1967))。該鹼金屬 _ 化物之 低及高溫度光譜之比較顯示該最低本體吸收峰值之能量於 該溫度上升時傾向於移位至較低能量。上面略述程序所識 別之光子能量大致上對應至已知為該”Urbach尾部，，之驗金 屬鹵化物之光譜區域。 如在此所述之一鹼金屬鹵化物樣本可包括例如出現於 表1中之鹼金屬_化物 及混合物及其共同結晶體中任一者。 26 1240320 表1 驗金屬鹵化物 室溫下之最低能量本體吸收峰值之近似能量 氟化鋰 14.2電子伏特 氟化納 10.4電子伏特 氟化钟 9.7電子伏特 II化錄1 9.3電子伏特 II化絶 9.2電子伏特 氯化鋰 8.6電子伏特 氯化鈉 7.8電子伏特 氯化鉀 7.7電子伏特 氣化铷 7.4電子伏特 氣化絶 7.4-7.6電子伏特 溴化鋰 7.0電子伏特 溴化納 6.5電子伏特 溴化鉀 6.6電子伏特 溴化铷 6.5電子伏特 漠化1色 6.6電子伏特 峨化鋰 6.8電子伏特 蛾化納 5.4電子伏特 蛾化鉀 5.6電子伏特 蛾化#ϋ 5.5電子伏特 換化絶 5.6電子伏特 一鹵化物樣本表面之電子結構係大部分由該i化物離 子本身所決定。如表1所示，該第一鹵化物激發帶之峰值 27 1240320 能量對-與使用(鈉、_、*、鉋)之鹼性金屬#關之給予 齒化物係類㈣，但鋰有些例外。因此，超高熱南素射出 也可自許多不同鹵素化合物之激發中產生，且不限於驗金 屬鹵化物。例如，適合用於提供超高熱卣素微粒射出2其 它例子包含該鹼土金屬鹵化物。此族化合物典型地滿足該 化子式ΜΧΖ，其中，]y[標示該金屬而χ標示該鹵素（也就 是，河=鎂、妈、錄、類，而乂=氣、氣、漠、破）。例如辞 、鎳、錳、鈷及鐵之其它二價金屬同時建構化學式Ml之 化合物，也可被使用。適合二價金屬鹵化物樣本之特例包 含一氟化鎂、二氟化鈣 '二氟化锶、二氟化鋇、二氯化鎂 二氯化鋇 二碘化鎂 二氣化鐵 二溴化鋅 二碘化鎳 二氟化鈷

二氯化鈣 二漠化錄 二埃化鋇 '一氣化鋅 一氣化錄 二溴化在孟 二氯化鎇 二溴化鋇 二氟化鐵 二氣化鋅 二溴化鎳 二碘化錳 二溴化鎂 二碘化鈣 二溴化鐵 二碘化鋅 二氟化鍾 二氯化鈷 二溴化聲 二蛾化鋼 二碘化鐵 二氟化鎳 一氣化鍾 二溴化鈷 碘化鈷與混合物及其共同結晶體

例3-碘原子源 本範例中’係說明使用可調整雷射脈衝將來自碘化钾 裂開（001)單晶體之中性碘原子光激吸收。以上述指導方針 為基礎’接近該碘化鉀紫化線吸收臨界值（〜5電子伏特）之 單光子應選擇性地激發表面或近表面激發，以使佔多數的 超南熱蛾原子去吸附。在這個光子能量下觀察佔多數的超 高熱射出並藉由改變類似於例1中所述之溴原子源之入射 28 1240320 光子能量來產生該射出碘原子動能分佈之調整。如前述， ，光子能量選擇方式利用介於表面及本體激發狀態間之能 量差來直接激發該表面激#。利用具有低於該本體吸收: 界能量及高於該表面吸收臨界能量之能量自碘化鉀中射出 可控制碘原子展示用於鹼金屬齒化物的一般方式。 在空中劈開單結晶碘化鉀（001)樣本並以一約4x10-10 托爾（ton*)基本塵力安裝於一超高壓（UHV)反應室中。樣本 被加熱5-6小時至約45〇 κ後進行回火並清潔該峽化卸表 面。該結晶體接著使用將頻率加倍以產生所需光子能量（激 發脈衝）之一寬頻光學參數振盪器（〇ρ〇)中所衍生而出之毫 微秒雷射脈衝在介於約293及約45〇 κ間之溫度範圍下照 射。該去吸附原子係使用帛2 _元件以雷射離子化配合外 逸時間（TOF)質量分光計來偵測。來自操作於2()Ηζ下之一 Nd: YAG激發之倍頻窄頻⑽雷射之可調整光被使用於 離子化在一（2+1)增加共振的多光子離子化方案（探針脈衝） 之基態i(2p3/2)及旋轉執道激態Ι(2Ρι/2)原子（此後命名為ι 及I )。所使用之特定一光子轉換為3〇4·58毫微米之 I(4D3/2) — I(2P3/2)及 305.49 毫微米之 Ι(%/2) —Ι(2ρ〗 2)。該聚 焦式探針脈衝貫穿該去吸附原子約38毫米以上，並平行 定位於該樣本表面。 原子質I係由-TOF f量分光計使用鑛齒微通道板來 放大該離子訊號而決定。該微通道板之輸出訊號被輸入至 一 500 MHz視訊放大器（xlO)並接著送至—數位示波器。資 料收集係為電腦控制且該雷射可使用電腦介面數位式延遲 29 1240320 生成器以各自在時間上產生延遲，以幫助j及Γ速度分佈 . 的測量。反應該光子去吸附原子速度分佈之速度曲線圖係 由將該原子產量整合為該激發及探針雷射間之延遲函式來 決定。該速度曲線圖可經由施用該適當的賈氏（Jac〇bia…矩 陣法來轉換成動能分佈。每一資料點代表自2〇〇雷射脈衝 中選擇之離子訊號之整合質量的一平均值。雷射功率係利 用熱電偵測器來決定。 埃化鉀單晶體之激發引#卜k(2Si/2)及一少數旋轉軌 道激態I*原子產量之去吸附。使用該碘化鉀本體吸收之長 _ 波長邊緣及第-i敫發帶重疊之光子能量來執行該表面激發 。第4圖顯示使用5.9、5.45及512(分別由三角形、正方 形及圓形代表）之激發光子能量所得之室溫埃原子速度曲線 圖。在5及7微秒間之速度曲線圖中之最大鋒值對應至該 超高熱成分，而該較小、較寬分佈集中靠近12微秒係因 該熱成分所致。第5圖顯示該超高熱成分之峰值碘原子動 能為激發光子能量之函式。一在5 2及6 〇電子伏特間之 大致線性增加被觀察到j_其展示該碘原子動能可使用如前 示於例1中來自漠化鉀之光激漠離子去吸附之所選光子能 量來控制。對於任何特定光子能量而言’該峰值超高熱動 能在實驗誤差及該溫度範圍293至45〇 κ内係為定值，即 使該熱碘原子射出產量如預期地（未示資料）顯著成長超過 這個範圍。 該碘化鉀吸收剖面準確地減少至5·7及51電子伏特 之間而以每一光子為基礎，該碘原子射出產量也準確地減 30 1240320 少至上述範圍。對該表面之相等光子通量而言，在5 i2電 子伏特之碘原子產量係比5 9電子伏特的那個少ι%。第石 圖顯示在激發雷射光子通量時該肖高熱峨原子產量之相依 關係。該產量係與這個區域之光子通量呈線性關係，因而 車又低光子此1下所減少之吸收_導致較低蛾產量·可經由增 加該光子通量來補償。也就是，該碘原子產量可受雷射光 子通量控#’j '然而，這個方式有__個限制。若該光子通量 :增加超過本體吸收之多光子臨界值，_增自該熱成分之 貢獻可引出一兩種統計方式的速度分佈。因線性（單光子） 吸收所致之碘原子光去吸附作用之偵測臨界值大致上對應 至該表面吸收臨界能量會發生於室溫下約51電子伏特處 Ο 室溫碘^鉀表面之光子激發引發主要超高熱動能分佈 射出I( Ps/2)。a亥表面吸收臨界區域中之光子激發被使 用於產生多數基態碘射出。再者，自碘化鉀表面之雷射吸 收基態碘之動能分佈可透過該光子激發能量之選擇來進行 選擇。具有峰值能量範圍從〇·25電子伏特至〇·42電子伏 特之動能分佈係使用光子能量範圍從5·2至5·9電子伏特 之動此來產生且據^具有該蛾化钾表面激發之分解特徵。 該動能追循一動態射出方法之激發光子能量時，其指示著 該碘原子速度分佈反應該表面基態之隔熱電位能量表面之 細節。該光子能量相依速度之曲線圖因此可代表沿著該激 發分解座標之隔熱電位之一間接測量。該射出產量遵守一 單光子功率相依關係之事實進一步提供對由分解一表面激 31 1240320 又月之表面上或靠近該表面之直接光子吸收作用而引起峨 射出之一模組之支持。 溴、化鉀及氧化鎂之計算展示該表面吸收臨界值係因該 ιμ &、V階及角落地點之較低座標而從該本體值移至較低 台t 窃— 匕里。選擇性調整至低於該第一本體吸收帶之這類移位共 厂曹、 ^雷射激發可因此優先激發這些表面特徵並可能引發微 粒射出。既然在碘原子需要於射出前透過該本體擴散長距 離時會期待該碘原子動能分佈可放鬆至一熱分佈，該超高 熱碘原子射出最可能係衍生自一薄的近表面層。 由”周t备、外線激發所感應之蛾原子控制性射出可被使 用做為具有所選動能之這些原子之一來源。該光激去吸附 表面激子機構大體上係用於鹵化物且有可能使用可調整雷 射脈衝來產生所有類型鹵素原子及所選動能之動作控制。 ，包含其表面具有一低於該本體能帶隙能量之能帶隙 月b里之氧化鎂類之氧化物之其它材料激發也可被利用於提 供方向性超高熱射出微粒束。 ^机你丁鄉 y>臭及’、原子源外，還有氣原子源也可做為空中界 定之超高熱㈣子射出之刺激基礎。例如，第7圖顯示來 自於一不同入射光子能量（6·4電子伏特及7.9電子伏特）所 刺激之鼠化鈉d原子射出之氯速度曲線圖。如上面表1 ^，氯化納之第—本體吸收峰值落在-7.8 t子伏特能 里處4曲線圖再次展示低於該本體吸收臨界值能量之吸 收主要引發超高熱射出而超過該本體吸收臨界值能量之激 32 1240320 毛引發超高熱及近熱兩射出。 例5-齒素微粒之旋轉狀態控制 、、、〖衝對可被使用於經由靠近該結晶表面之瞬間電流中 :、之選擇性激發來增加該相對應的份*產量。瞬間電流中 &二：鹼金屬鹵化物中使用共振的激子激發及跨能帶隙激 發兩者以產生電子電洞對而產生。本例中，於4.7電子伏 特之副共振的多光子激發被使用於產生瞬間電流中心。 於4.7電子伏特（初始脈衝）之照射係低於該表面及本 體吸收臨界值且激發主要透過一二光子方法而發生。該 Μ電子伏特之二光子能量落在該7.4電子伏特漠化卸能帶 隙上方以產生本體電子電洞對(e-_h))e在4.7電子伏特激發 後有-顯著的熱漠原子產量。該漠產量對雷射功率及去吸 附溴原子之熱速度分佈兩者係一致於一雷射射出之研發。 溴化鉀中所產生之瞬間電流中心可以3.5電子伏特光 子做電子式激發。如此’該初始4·7 t子伏特雷射脈衝可 產生瞬間電流中心而一延冑3·5冑+伏特脈衝（第二脈衝） 可進一步激發這些中心。該第二脈衝之脈衝能量及延遲時 間（例如，毫微秒）可被選擇以透過―：光子方法在遠低 於用於形成這類中心所需功率之功率下激發該新形成的瞬 間電流中心。在可激發這類低能量瞬間電流 ^ | ^ <月匕ϊ可 藉由調整該第二脈衝直到激態原子增加射出來建立。 第8圖顯示在4.7電子伏特(266毫微米，初始脈衝)及 3.5電子伏特（355毫微来，第二脈衝）毫微米雷射脈衝之序 雜後之去……Γ•原子之動能分佈。用於兩旋轉 33 1240320 狀態之能量分佈係顯著地相似。該峰值動能大致上係為 0.12電子伏特；遠超過熱去吸附所期待的峰值動能且遠低 於上述共振的一光子激發後所得到的峰值動能。導自二雷 射感應射出(4.7及3.5電子伏特)之相對Br/Br*產量比值係 為該相對Br*產量約大於為共振的一雷射激發後 /日 產畺之500倍，儘管該總原子產量是低很多，約 二有°亥6.4電子伏特產量的1%。Br及Br*射出也可在3.5 電子伏特毫微秒雷射脈衝前使用64電子伏特來產生。由 後面脈衝結合所產生之Br及^動能分佈在誤差内對第8 圖所示的那些係-模-樣的。“，當該第二雷射被調整 至4·7或2.3電子伏特時，觀察到汾及汾、出並未顯著 地增加，此指示著3·5 t子伏特對應域 流吸光所在處之一能量。 外1電 子數形式之Br產量對雷射光子通量之 係圖。該Br*產量盥3 5 ^ ~ ·5電子伙特雷射光子通量係為線性的 ’ /、4 日不者由 4 7 Ύ /1% I ^ •電子伙特光子所產生之瞬間電流中心於 3.5電子伏特處共振 ^ θ ΰΓ產®遵守前面為來自溴化 鉀之4·7電子伏特-雷射感應演射出所建立之一與4·7、電 子伏特雷射光子通量之】·4 ρ相依關係。這個非整數功率建 議除一二光子跨能吾旭、 |隙激發外’還有該4.7電子伏特光子 於一先子方法中被吸收。

Br*動处八徭* …、而導自二雷射激發之Br及 W 〃合該單脈衝4·7電子伏特實驗中所觀察 到之超高熱或熱成分貝叛甲所嬈察 _ 而且還產生一新的動能分佈。 這些結果清楚地展 α /、獲付來自一鹼金屬鹵化物表面之 34 1240320 光去吸附齒素原子特性之動作不協調控制。例如，自一劈 開漠化卸結晶體表面中光去吸附之漠原子速度係可使用接 近該紫外線臨界值之可調整雷射光來控制。該Br及Br*相 對產量可使用-脈衝對激發方案經由單光子共振激發來增 力口0 在該二脈衝4.7 + 3 5電子伏特激發下，所決定之 Br/Br*比值為ΐ.4±〇·6，來自該單雷射中一大概別之相對 Β〆產量之增加發生於6 4電子伏特處。該二旋轉狀態之類 似速度曲線圖及函素原子產量建議自該相同瞬間電流中心 前導之激發中產生兩射出。因此，言亥Bn*比值可使用介 於該初始及第二脈衝間之較小時間延遲來增加。可利用 1〇〇微秒或更少之脈衝延遲’例如5〇微秒或更少。例如， 如在約Π)微秒及約70微秒間之介於約5微秒及約ι〇〇微 秒間之延遲脈衝係合適的。 由紫外線表面激發所感應之Br及Br*原子之控制去吸 附可被使用做為具有用於與氣相類作用、表面作用及其它 目的所選之動能之這些原子之—來源。使用一或二雷射方 式之動作控制可被使用於產生可選擇動能或旋轉狀態分佈 之鹵素原子。也有可能在例如氧化鎂之氧化物中施加雷射 去吸附之動作控制。 例6-多光子激發 除了使用單光子刺激超高熱原子射出外，還可使用一 多光子方法來刺激超高熱原子射出。例如，可使用那些用 於共振激發該鹵化物樣本表面之光子能量之一半之二光子 35 1240320 激發。 第10圖比較用於一溴化鉀單結晶體之一（圓形）及二( 三角形）光子激發之溴原子速度曲線圖。如前述，使用一 6.4電子伏特光子之毫微秒脈衝之單光子激發提供實際上 排除熱射出成分之超局熱射出。具有3.2電子伏特光子 之飛秒（150fs)脈衝之二光子激發提供一類似於具有6·4電 子伏特光子所得到之速度曲線，以展示單及多光子激發兩 者可被使用於刺激對實際排除一熱射出成分之超高熱射出 〇 因二光子吸收為一非線性效應，使用例如飛秒脈衝之 較短脈衝之激發相對於毫微秒脈衝產生顯著的二光子吸收 。在一一光子方法之一表面所遞送之能量可相同於二倍該 能量之單光子所遞送者時，該光子具有一模一樣能量係不 需要。反之，只需要所吸收之光子能量總合對應至該樣本 所吸收之一能量。 雖以特定實施例來做說明，但本發明係只定義及限制 於下列申請專利範圍之内容。 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 第1圖說明用於產生鹵素微粒之裝置之一實施例。 弟 圖兒明一可用於特徵化自一鹵化物表面射出之_ 素微粒之裝置之一實施例。 " 第3圖係射出溴微粒之動能分佈(為擊& 一溴化 之入射光子能量函數之說明圖。“ 1240320 之入射出賴粒之速度分佈為擊在—蛾化卸樣本 射光子旎量函數之說明圖。 弟5圖係射出蛾原子之頂學動能為擊在一埃化卸 之光子能量函數之對應說明圖。 第6圖係一碘原子產量對擊在一碘化鉀樣本上之光子 通量之對數㈣㈣圖，其顯示一指卜單光子方 性關係。 $ 第 ®係射出氯原子之速度分佈為擊在一氯化鈉樣本 之光子能量函數之說明圖。 第8圖係在一溴化鉀樣本之脈衝對激發後射出之基態 及激態溴原子之動能分佈說明圖。 第9圖係激態溴產量對應於一用來刺激激態溴原子射 出之脈衝對中每一元件雷射功率之對數圖。 第10圖係一比較經由一溴化鉀樣本之單光子或二光子 激發所刺激射出之溴原子之速度分佈圖。 (二）元件代表符號 100 102 〜216 104 、 218 106 〜220 108 110 112 鹵素微粒生成器 雷射 雷射光束 窗口 旋轉加熱式底座 開口 真空反應室 樣本 37 114 1240320

116 對準機制 118 速度濾光器 120 標靶 122 標把底座 124 微粒束 200 測量裝置 202 偵測器面板 204 、 210 、 212 網柵 206 偵測器 208 外逸管 214 電板

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Claims (1)

1. \mmm\ :錄 1. 一種_素微粒生成器，包括： 一固態i化物樣本； 一配置以遞送光子至該樣本之一表面之光子源；及 -配置以接受自該鹵化物樣本之該表面所射出之一縷 於空中界定之超高熱中性鹵素原子之對準機制。 2·如申請專利範㈣"員之微粒生成器，其中，該光 子具有少於該！S化物樣本之一本體吸收臨界能量及大於該 鹵化物樣本之一表面吸收臨界能量之一能量。 3 ·如申請專利範圍第1項之微粒生成器，其中，該對 準機制包括一孔徑。 4.如申請專利範圍第丨項之微粒生成器，又包括一速 度選擇器。 5.如申請專利範圍第1項之微粒生成器，其中，該固 態鹵化物樣本為一鹼金屬鹵化物樣本。 6 ·如申請專利範圍第1項之微粒生成器，其中，該固 態鹵化物樣本滿足該化學式ΜΑ，其中M為一金屬而χ 為一鹵素。 7 ·如申請專利範圍第1項之微粒生成器，其中，該固 悲ii化物樣本係選自主要由氟化鋰、氟化鈉、氟化鉀、氟 化铷、氟化鉋、氯化鋰、氯化鈉、氯化鉀、氯化铷、氯化 铯、溴化鋰、溴化鈉、溴化鉀、溴化铷、溴化鉋、碘化鋰 、碘化鈉、碘化鉀、碘化铷、碘化鉋、二氟化鎂、二氟化 妈、二氟化銷、二氟化鋇、二氯化鎂、二氯化鈣' 二氯化 39 1240320

   r.‘ ί 錄、 一氣化鎖、 鋇、 二峨化鎮、 鐵、 -一氣化鐵、 鋅、 二漠化鋅、 鎳、 二碘化鎳、 锰、 二氟化鈷、 及其共同結晶體 二溴化鎂、二 溴化鈣 二峨化_、二 埃化i思 *一〉臭化鐵、二 碘化鐵 二碘化鋅、二 氟化鎳 二氟化龜、二 氣化錳 -一氣化結、二 溴化姑 所組成之族群 〇 士申明專利範圍第1項之微粒生成器，其中，該固 悲函化物樣本為該_化物之一單結晶體。 、二溴化勰、二溴化 、二硬化鋇、二氟化 、二氟化鋅、二氯化 、—氣化錄、二 >臭化 、二溴化般、二蛾化 、二碘化鈷與混合物 & 9·如申請專利範圍帛1項之微粒生成器，其中，該固 悲鹵化物樣本為一多結晶鹵化物樣本。 1 〇·如申凊專利範圍帛1項之微粒生成器，其中，該鹵 化物樣本為一薄膜。 > 1 1 ·如申請專利範圍第2項之微粒生成器，其中，該超 j中性i素原子具有_隨該光子能量從該本體吸收臨界 此里降低至該表面吸收臨界能量而降低之平均速度。 、 申明專利範圍第1項之微粒生成器，其中，該縷 ；中；，定之超鬲熱南素原子係以一實際上對應於該鹵化 物樣本表面之法線方向射出。 上* 13·如申請專利範圍第12項之微粒生成器，其中，在 ^中界定縷内之微粒軌道分佈實際上係在一對應於該鹵 化物樣本表面之法線之50度圓錐内。 I4·一種可調整卣素微粒生成器，包括： 一固態函化物樣本； Β^2403Ζ(£1 —配置以遞送光子至該樣本之一表面之可調整光子源 該光子具有可在該齒化物樣本之一本體吸收臨界能量及 该鹵化物樣本之一表面吸收臨界能量之間調整之一能量， 5亥光子刺激來自該鹵化物樣本之超高熱中性_素原子之射 出’該超高熱中性鹵素原子具有一隨該光子能量從該本體 吸收臨界能量降低至該表面吸收臨界能量而降低之平均 度。 15·如申請專利範圍第14項之可調整鹵素微粒生成器 ，其中，該固態鹵化物樣本滿足該化學式ΜΧ2，其中μ為 一金屬而X為一鹵素。 16·如申請專利範圍第14項之微粒生成器，又包括一 配置以接受一縷於空中界定之超高熱中性鹵素原子之對準 機制。 1 7·如申請專利範圍第丨6項之微粒生成器，其中，該 對準機制包括一孔徑。 1 8 ·如申請專利範圍第丨4項之微粒生成器，又包括一 速度選擇器。 1 9·一種鹵素微粒生成器，包括： 一多結晶固態鹵化物樣本； 一配置以遞送光子至該樣本之一表面之光子源，該光 子具有介於該鹵化物樣本之一本體吸收臨界能量及該鹵化 物樣本之一表面吸收臨界能量間之一能量。 20·如申請專利範圍第1 9項之鹵素微粒生成器，其中 ’該樣本在光子被遞送至該樣本之該表面時射出超高熱函 41 :124032¾ r - ...、！/'11 8 不s亥超咼熱鹵素原子具有一隨該光子能量從該本體 吸收臨界能量降低至該表面吸收臨界能量而降低之速度。 2 1 ·如申明專利範圍第1 9項之鹵素微粒生成器，其中 ’該多結晶固態i化物樣本係選自主要由氟化裡、敦化納 、氟化鉀、氟化铷、氟化鉋、氣化鋰、氯化鈉、氯化鉀、 氯化铷、氯化鉋、漠化鋰、演化鈉、溴化鉀、漠化铷、漠 化鉋、碘化鋰、碘化鈉、碘化鉀、碘化铷、碘化鉋、二氟 化鎂、 -一氣化4弓、 化約、 —氣化銷、 化勰、 —•漠化鎖、 化鋇、 -氣化鐵、 化鋅、 一·氣化辞、 化鎳、 二溴化鎳、 化鍾、 二碘化錳、 一鼠化銷、二氟化鎖 二氯化鋇、二溴化鎂 二蛾化鎮、二蛾化|弓 二氯化鐵、二漠化鐵 二溴化鋅、二碘化鋅 二碘化鎳、二氟化錳 二氟化鈷、二氯化鈷 、—氣化錢、 二氯 、二溴化鈣、 二溴 、二碘化鋰、 二峨 、二碘化鐵、 二氟 、二氟化鎳、 一氣 、二氯化鐘、 二溴 、二溴化鈷、， —硬

   化鈷與混合物及其共同結晶體所組成之族群。 22·—種用於產生鹵素微粒之方法，包括·· 將-虐化物樣本之一表面曝露至具有小於該鹵化物樣 本之本體吸收臨界能量並大於該_化物樣本之一表面吸

   收臨界能量之一 能量之光子以產生齒素微粒 及 、選擇以具有環繞—相對於—靠近_對應至該樣本表面 之法線之5 0度圓錐所貫際描述之表面之法線之一微粒執 I刀佈之疋向縷中之齒化物樣本表面所射出之鹵素微粒 23· —種用於產生一具有一 可調整動能之鹵素微粒束之 42 124於雜； 邊儀網[括： - 提供一光子通量，該光子具有介於約低於一固態鹵化 物樣本之一最低能量吸收峰值能量0·2電子伏特及該鹵化 物樣本之一表面吸收臨界能量之間之一平均能量；及 將该光子通量導向至該鹵化物樣本之一表面以刺激超 呵熱鹵素原子射出，該超高熱鹵素原子之平均動能係直接 正比於該些光子之平均能量。 24·如申請專利範圍第23項之方法，其中，該光子能 量係介於該鹵化物樣本之一本體吸收臨界能量及該鹵化物 φ 樣本之表面吸收臨界能量之間。 25. 如申請專利範圍第23項之方法，其中，該函化物 樣本滿足該化學式ΜΧ2,其中Μ為一金屬而χ為一鹵素 〇 26. 如申請專利範圍帛23項之方法，其中，該函化物 樣本包括溴化鉀而該光子具有介於5·5電子伏特及65電 子伏特間之一平均能量。 27·如申請專利範圍第25項之方法，其中，該齒化物參 樣本包括碘化鉀而該光子具有介於51電子伏特及5·9電 子伏特間之一平均能量。 28· 一種用於刺激來自一固態鹵化物樣本之激態鹵素原 子射出之方法，包括： 將一鹵化物樣本曝露至一第一光子通量，該第一光子 ::有小於該鹵化物樣本之一表面吸收臨界值之一能量，該 弗通量具有足以刺激一多光子吸收方法之一強度；及 43 ΐ24〇32(χ-]

   將該鹵化物樣本曝露至一第二光子通量，該第二光子 ' 具有低於該鹵化物樣本之表面吸收臨界值之一能量並對應 至由該第一光子通量於該齒化物樣本中所產生之各瞬間形 式所吸收之一能量。 29·如申請專利範圍第28項之方法，其中，將該鹵化 物樣本曝露至該第一光子通量及將該鹵化物樣本曝露至該 第二光子通量之步驟係各自於1 〇〇微秒内執行。 3〇·—種產生並定位鹵素微粒束之方法，包括·· 將一固悲i化物樣本之一表面曝露至具有介於該樣本 φ 之本體吸收臨界能量及該樣本之一表面吸收臨界能量間 之一能量之光子以刺激鹵素微粒射出；及 定位一沿著一實際上正交於該固態_化物樣本表面之 路從以接受自該固態||化物樣本所射出之超高熱鹵素微粒 之標革巴。 3 1 ·如申請專利範圍第3〇項之方法，其中，該些超高 熱鹵素微粒被對準。 32. 如申請專利範圍第3。項之方法，其中，該些光+ 鲁 能量係在該i化物樣本之表面吸收臨界值及本體吸收臨界 值之間做調整。 33. 如申請專利範圍第3〇項之方法，其中，該些超高 熱鹵素微粒被通過一速度選擇器。 34·如申請專利範圍第3〇項之方法，其中，該標靶包 括一半導體。 35·如申請專利範圍第3〇項之方法，其中，該標靶係 44 1240320^ α zl： 欲姓刻表面之半導體晶圓。 36.如申請專利範圍第3〇項之方法，其中，該標革巴被 定向以沿著一曝露在該晶圓表面上之結晶軸進行蝕刻。 37·如申請專利範圍第丨項之微粒生成器，又包括一 於旋轉或平移該樣本之機制。 38·如申請專利範圍第12項 ffl T ^政粒生成器，又包括一 用於平移該樣本之旋轉裝置。 ^符

   拾壹、圖式·· 如次頁 45