WO2005031838A1 - 固体表面の平坦化方法及びその装置 - Google Patents

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irradiation
angle
ion beam
irradiation angle
flattening
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Akinobu Sato
Akiko Suzuki
Emmanuel Bourelle
Jiro Matsuo
Toshio Seki
Takaaki Aoki
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Japan Aviation Electronics Industry Limited
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Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for flattening a solid surface by irradiating a gas cluster ion beam, which can be applied to flattening of a substrate surface of a semiconductor or other electronic device or the like, and flattening of various device surfaces. Things.
  • Patent Document 2 discloses a method of irradiating a solid surface with a gas cluster ion beam to reduce surface roughness.
  • the gas cluster ion irradiated on the workpiece is broken by collision with the workpiece, and at that time, many-body collision occurs with atoms or molecules constituting the cluster and atoms or molecules constituting the workpiece, and the workpiece is subjected to collision.
  • the movement in the horizontal direction with respect to the surface becomes remarkable, and as a result, the cutting in the lateral direction is performed on the workpiece surface.
  • the particles move laterally on the surface of the material to be polished, so that the convexities on the surface are mainly shaved and flat ultra-precision polishing in atomic size can be obtained.
  • the gas cluster ion beam enables the required ultra-precision polishing without damaging the surface to be processed because the energy of the ions is lower than that of normal ion etching. This means that the solid surface flattening by gas cluster ion beam has the advantage that the processed surface is less damaged than the ion etching shown in Patent Document 1.
  • the irradiation direction of the cluster ion beam on the surface of the object to be processed is generally irradiated from a direction substantially perpendicular to the surface to be processed. It is generally recognized that it is preferred. This is to maximize the effect of “surface smoothing by lateral sputtering” described above.
  • Patent Document 2 describes that, when the surface to be processed is a curved surface or the like, irradiation may be performed from an oblique direction according to the surface condition. I haven't. Accordingly, in Patent Document 1, the most efficient method for flattening a solid surface is to irradiate a substantially vertical force to the surface.
  • Patent Document 3 also discloses an example of flattening a solid surface using a gas cluster ion beam. This Patent Document 3 also describes the relationship between the angle between the gas cluster ion beam and the solid surface and the surface flatness. Therefore, it is considered that the data of vertical irradiation is shown in the same manner as in Patent Document 2 described above.
  • Non-Patent Document 1 also reports on flatness of a solid surface by gas cluster ion beam irradiation. They show that irradiating Ar cluster ions on material surfaces such as Cu, SiC, and GaN reduces surface roughness. Even in this case, the surface is irradiated with a gas cluster ion beam in a substantially vertical direction.
  • Non-Patent Document 2 describes a change in roughness of a solid surface when a gas cluster ion beam is irradiated on the solid surface at various irradiation angles such as V, filter, and the like. Assuming 90 ° when irradiating perpendicular to the solid surface and 0 ° when irradiating parallel to this surface, the sputter rate, which is the etching rate of the surface, is the largest during perpendicular irradiation. It is shown that the etching rate decreases as the irradiation angle decreases.
  • Patent document 1 JP-A-7-58089
  • Patent Document 2 JP-A-8-120470
  • Patent Document 3 JP-A-8-293483
  • Non-Patent Document 1 Jpn.J.Appl.Phys.Vol.41 (2002) pp.4287-4290
  • Non-Patent Document 2 Materials Science and Engineering R34 (2001) pp.231- 295
  • Patent Literature 1 discloses that by irradiating an Ar (argon) gas ion beam at an irradiation angle to the substrate surface that is almost parallel to the substrate surface, for example, at about 5 degrees, and by sputtering the side wall surface of the protruding terrace on the substrate surface According to the flattening method, the projections existing on the substrate surface are preferentially shaved and flattened to some extent, but the irradiation energy needs to be about 100 eV or less in order to suppress damage to the substrate surface. In this case, there is a problem that the ion current becomes extremely small and a practical sputtering rate cannot be obtained.
  • Ar Ar
  • the surface roughness Ra is several n
  • an etching amount of about several lOnm may be necessary to reduce the surface roughness to about lnm. is there.
  • the gas cluster ion beam cannot be used for flattening the surface of the thin film material.
  • the present invention solves such a problem, and can reduce the surface damage and reduce the surface roughness of various devices and materials such as semiconductors as compared with the conventional method.
  • An object of the present invention is to provide a flattening method and an apparatus therefor.
  • the method of flattening a solid surface using a gas cluster ion beam according to the present invention is characterized in that the solid surface and the gas cluster ion beam form at least a part of the gas cluster ion beam irradiation process. Irradiating the gas cluster ion beam with an irradiation angle of less than 30 °.
  • a gas cluster ion beam generator for emitting a gas cluster ion beam;
  • Irradiation angle setting means capable of setting an irradiation angle to be formed to less than 30 °.
  • the irradiation is performed by setting the angle of the gas cluster ion beam to the sample surface to less than 30 °.
  • the surface roughness can be made smaller and the surface damage can be made smaller than in the conventional method.
  • FIG. 1 is a view showing a basic configuration of a gas cluster ion beam flattening apparatus for realizing a method for flattening a solid surface according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing measurement results of surface roughness with respect to an irradiation angle.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of a solid surface on which a concavo-convex pattern is formed.
  • FIG. 4 A shows an example of the concavo-convex pattern when irradiating the gas cluster ion beam with a fixed irradiation angle, and B shows the concavo-convex pattern when the irradiation angle is fixed and the sample is rotated within the surface.
  • the perspective view which shows an example.
  • FIG. 5 is a table showing the relationship between the irradiation angle and the measured surface roughness according to Example 8.
  • FIG. 6 is a table showing the relationship between the irradiation angle and the measured surface roughness according to Example 9.
  • FIG. 7 is a table showing the relationship between the irradiation angle and the measured surface roughness according to Example 12.
  • FIG. 8 is a table showing the relationship between the irradiation angle and the measured surface roughness according to Comparative Example 5.
  • FIG. 9A is a side view illustrating an example of an irradiation angle setting mechanism
  • FIG. 9B is a front view illustrating an example of a configuration of an irradiation angle control device.
  • FIG. 11A is a side view showing another example of the irradiation angle setting mechanism
  • FIG. 11B is a front view showing a configuration example of the irradiation angle control device.
  • the mechanism of the flattening method according to the present invention can be considered as follows.
  • a gas cluster ion beam irradiates a solid surface at a small irradiation angle exceeding a certain critical angle
  • atoms or molecules forming a gas cluster are reflected in a direction parallel to the solid surface without almost entering the solid surface. Jump. It is believed that this recoil atom or molecule sputters out bumps on the solid surface.
  • the source gas is ejected from the nozzle 10 into the vacuum cluster generation chamber 11 to aggregate gas molecules to generate clusters.
  • the cluster is guided to a ion beaming room 13 through a skimmer 12 as a cluster beam.
  • electron beams, for example, thermoelectrons are irradiated from the ionizer 14 to ionize neutral clusters.
  • the ionized cluster beam is accelerated by the accelerating electrode 15, and the beam is focused by the magnetic field concentrator 16 and is incident on the sputtering chamber 17.
  • the sample 19 is mounted on the sample support 18 of the irradiation angle setting mechanism 20 provided in the sputtering chamber 17, and the incident cluster ion beam CB has a predetermined beam diameter by the aperture 21 and irradiates the surface of the sample 19. Is done.
  • the angle of the sample surface with respect to the cluster ion beam CB is set to the desired irradiation angle ⁇ .
  • the irradiation angle setting mechanism 20 is controlled by the irradiation angle control device 30.
  • the cluster ions may be neutralized beforehand with electrons.
  • the irradiation dose was 4 ⁇ 10 15 ions / cm 2 .
  • the surface roughness of the sample film before and after irradiation was measured using an atomic force microscope (AFM).
  • Figure 2 shows the measurement results.
  • a chromium film (curve (a)), a platinum film (curve (d)), a nickel film (curve (e)), a silicon dioxide film (curve (e)) formed on a silicon substrate by sputtering.
  • c) silicon dioxide film
  • Curve (b) silicon film
  • the range of the illumination angle 35 ° — 90 ° shows the same tendency as that shown in Non-Patent Document 2, In this range, the irradiation angle is 90 ° and the average surface roughness Ra is the smallest.
  • the average surface roughness rapidly decreases, and the average surface roughness is almost constant in the range of about 30 ° -1 °, and the force is also higher than that of 90 °. Is also a small value.
  • the Cr film was irradiated with SF cluster ions at an irradiation angle of 25 °.
  • the surface roughness Ra was 0.92 mm.
  • the surface roughness of the Cr film at an irradiation angle of 25 ° and a dose of 4 ⁇ 10 5 ions / cm 2 in Fig. 2 is about lnm, so the surface roughness decreases as the irradiation dose is increased. .
  • the irradiation dose was 4 ⁇ 10 15 ions / cm 2 .
  • the surface roughness of the Cr film before and after irradiation was measured using an atomic force microscope. The measurement results are shown in FIG. 2 as a curve (g).
  • the Cr film is formed on a silicon substrate by a sputtering method.
  • the Cr film was irradiated with SF cluster ions.
  • the irradiation angle 0 was continuously changed to 90 ° and the force was also 0 ° for one sample.
  • the irradiation dose was 5 ⁇ 10 14 ions / cm 2 .
  • the surface roughness of the Cr film after irradiation was measured using an atomic force microscope.
  • the surface roughness Ra was 0.43 mm.
  • the irradiation is performed at an irradiation angle of 0 ° as a step, and the irradiation dose is 3 X 10 "
  • the irradiation dose at this time was set to 2 ⁇ 10 14 ions / cm 2, and the entire irradiation dose was set to 5 ⁇ 10 14 ions / cm 2 as in Example 4.
  • the surface roughness of the Cr film after irradiation was measured using an atomic force microscope.
  • the surface roughness Ra was 0.41 nm.
  • a resist was applied on the silicon substrate on which the thermal oxide film was formed, and a line-and-space pattern (a plurality of parallel lines at intervals) was drawn using an electron beam exposure apparatus and developed to form a mask pattern.
  • the line (line) width was 1 ⁇ m
  • the space width (interval) was 4 ⁇ m.
  • the silicon oxide film was etched using a reactive ion etching apparatus to form a hard mask. Thereafter, the silicon substrate was etched to a depth of about 10 ⁇ m using a high frequency inductively coupled plasma reactive ion etching (ICP-RIE) apparatus.
  • ICP-RIE inductively coupled plasma reactive ion etching
  • a plurality of plate-like members 32 are formed in parallel on a silicon substrate 31 at intervals. That is, an uneven pattern is formed on the solid surface.
  • the surface roughness Ra was 3.28 nm.
  • the side wall surface of the concave portion or the convex portion formed on the solid surface, that is, the plate surface of the plate-shaped body 32 in FIG. 3 was moved with respect to the substrate surface irradiated with the SF gas cluster ion beam CB under the same conditions as in Example 1. Irradiation
  • the angle ⁇ is 85.
  • Irradiation was performed so that the irradiation angle 0 was 5 °.
  • the irradiation dose at this time is 6 X 10 13 ions / cm
  • the roughness of the line and space pattern side wall surface after the irradiation was measured with an atomic force microscope.
  • the surface roughness Ra was 0.34 nm.
  • a resist is applied on the silicon substrate on which the thermal oxide film is formed, and an electron beam exposure device is used.
  • a circular pattern array was drawn and developed to form a mask pattern.
  • the diameter of the circular pattern was 5 ⁇ m, and the pitch of the circular pattern array was 10 ⁇ m.
  • the silicon oxide film was etched using a reactive ion etching apparatus to form a hard mask. Thereafter, the silicon substrate was etched to a depth of about 10 m using a high frequency inductively coupled plasma reactive ion etching apparatus (ICP-RIE).
  • ICP-RIE inductively coupled plasma reactive ion etching apparatus
  • the irradiation angle 0 ' was set to 80 °. At this time, the side wall surface of the cylinder 33, that is, the peripheral surface
  • Irradiation was performed so that the maximum irradiation angle with respect to the peripheral surface in the plane including the 33 axis and the gas cluster ion beam CB was 0 ° 10 °. Further, a column 33 was formed as shown in FIG. 4B.
  • the substrate 31 was rotated around an axis 31x perpendicular to the substrate surface, so that the entire surface of the side wall (peripheral surface) of the cylinder 33 was irradiated with the gas cluster ion beam.
  • the irradiation dose at this time was 2 ⁇ 10 14 ions / cm 2 .
  • the roughness of the side wall surface of the cylinder 33 after the irradiation was measured by an atomic force microscope.
  • the surface roughness Ra was 0.39 nm.
  • the target ions were accelerated to 30 kV and irradiated on the surface of each sample 19 on which the silicon film was formed. Irradiation on the sample surface is performed at one selected irradiation angle ⁇ and cluster ion beam.
  • the irradiation was performed in two steps by changing the direction (azimuth) ⁇ in the projection plane of the beam onto the sample surface. That is, in the first stage, irradiation was performed at the irradiation angle ( ⁇ 1, ⁇ 2), and in the second stage, irradiation was performed at the irradiation angle ( ⁇ 2, ⁇ 2).
  • ⁇ ⁇ 2 rl rl p is selected from 5, 10, 20, 25, 30, and 35 degrees.
  • ⁇ is selected from 3, 5, 10, 15, 20, 30, 45, 70, and 90 degrees.
  • the irradiation dose was also 2 ⁇ 10 15 ions / cm 2 in the first stage and the second stage.
  • the surface roughness of the sample before and after irradiation was measured using an atomic force microscope (AFM). The measurement results are shown in Table 1 in Fig. 5. Show.
  • Ra 0.14 for the Pt film
  • Ra 0.1 for the Ni film
  • Ra 0.08 for the SiO film
  • Ra 0.16 for the Cr film.
  • the S pus surface was irradiated in two stages.
  • the irradiation dose was 4 ⁇ 10 15 ions / cm 2 .
  • the surface roughness of the Si film before and after irradiation was measured for samples 9-1-9-9 using an atomic force microscope. The measurement results are shown in Table 2 in FIG.
  • the Si film was formed on a silicon substrate by a sputtering method.
  • the Si film was irradiated with SF cluster ions.
  • the irradiation angle ⁇ was set to 10 °, and the irradiation azimuth angle ⁇ was continuously changed from 0 ° to 90 °.
  • the pressure was continuously changed to 90 ° and 0 °. This reciprocation was repeated continuously at a speed of 1 cycle Z seconds.
  • the irradiation dose was 4 ⁇ 10 15 ions / cm 2 .
  • the surface roughness of the irradiated Si film was measured using an atomic force microscope.
  • the surface roughness Ra was 0.09 mm.
  • the same experiment was performed with the time of one cycle being 0.1 second and 5 seconds. As a result, the surface roughness Ra was 0.08 nm and 0.09 nm, respectively.
  • Example 11 A plate-like body 32 (see FIG. 3) having the same line and space pattern as in Example 6 was formed on the silicon substrate on which the thermal oxidation film was formed, and the same conditions as in Example 8 were applied to this patterned silicon substrate.
  • the irradiation dose is set to 2 X 10 15 i ons / cm 2, in the second stage 0 10 °, and an irradiation dose of 2 X 10 15 ions / cm 2 .
  • the surface roughness of the side wall of the line and space pattern after irradiation was measured with an atomic force microscope. The surface roughness Ra was 0.12 mm.
  • Irradiation was performed by the putter method.
  • the dose was 4 ⁇ 10 15 ions / cm 2 .
  • the surface roughness of various materials before and after irradiation was measured using an atomic force microscope. As a result, the surface roughness Ra of various materials was 2 mm or more regardless of the irradiation conditions.
  • the profile of S that had entered the surface layer in the Si film was evaluated using secondary ion mass spectrometry (SIMS). As a result, S had penetrated to a surface force of 40-50 nm.
  • SIMS secondary ion mass spectrometry
  • Example 6 Under the same conditions as in Example 6, a solid surface having the concavo-convex pattern shown in FIG. 3 was formed.
  • the surface roughness of the side wall surface of the concave or convex portion without irradiating this solid surface with the gas cluster ion beam, that is, the surface roughness of the plate surface of the plate-like body 32 in FIG. 3 was measured by an atomic force microscope.
  • the surface roughness Ra was 3.28 nm.
  • Example 6 The conditions were the same as in Example 6, except that the irradiation angle of the gas cluster ion beam to the substrate surface 31a was 90 °.
  • the roughness of the side wall surface of this concave or convex portion is measured by atomic force. It was measured with a microscope.
  • the surface roughness Ra was 3.03 nm.
  • a resist was applied on a silicon substrate on which a thermal oxide film had been formed, and a line and space pattern was drawn using an electron beam exposure apparatus and developed to form a mask pattern.
  • the silicon oxide film was etched using a reactive ion etching apparatus to form a hard mask. After that, the silicon substrate with the mask was SF gas clustered under the same conditions as in Example 1.
  • Etching was performed by irradiating with an ion beam.
  • the irradiation dose at this time was 2 ⁇ 10 15 ions / cm 2 .
  • linear grooves parallel to each other at intervals were formed on the silicon substrate, that is, the uneven surface of the line and space pattern was formed.
  • the roughness of the side wall surface of the concave portion or the convex portion on the side wall of the groove, that is, the solid surface having the unevenness was measured by an atomic force microscope.
  • the surface roughness Ra was 2.17 nm.
  • Irradiation azimuth angle GC GCIB irradiation was performed on the S pus, Pt film, SiO film and Cr film under basically the same conditions as in Example 8 except that irradiation was performed in one step without changing. Irradiation do
  • the dose was 4 ⁇ 10 15 ions / cm 2 .
  • the measurement results are shown in Table 4 in FIG.
  • Example 8 After accelerating to 30 kV, the same samples as those used in Example 8 were obtained: Si film, Pt film, SiO film, and Cr film.
  • the film was irradiated.
  • the irradiation angle condition and irradiation dose were the same as in Example 1.
  • the surface roughness of various materials before and after irradiation was measured using an atomic force microscope.
  • the surface roughness Ra of each material was 2 or more regardless of the irradiation conditions.
  • the profile of S that entered the surface layer in S pus was evaluated using secondary ion mass spectrometry (SIMS). As in Example 1, S had penetrated 40 to 50 nm from the surface.
  • SIMS secondary ion mass spectrometry
  • Example 11 The conditions were the same as in Example 11 except that a line and space pattern was formed and the irradiation azimuth ⁇ of the gas cluster beam was one type. This line and space The surface roughness of the pattern side wall was measured with an atomic force microscope. Surface roughness Ra is 2.98 mm. Referring to Example 1, Example 3, and Comparative Example 1, the following can be understood. As the irradiation angle ⁇ ⁇ of the gas cluster ion beam is reduced from 90 ° (vertical irradiation), the surface
  • Angle 0 Force increases relatively monotonically up to 3 ⁇ 40 °.
  • the surface roughness sharply decreases and the force is smaller than the surface roughness at 90 ° irradiation. Even if the irradiation angle 0 is further reduced, the surface roughness continues to be small and 1 °
  • the solid surface flattening method according to the present invention can significantly reduce the surface roughness, compared to the conventional solid surface flattening method using a gas cluster ion beam by substantially vertical irradiation. Is what it is.
  • S enters the surface up to 40-50 nm from the surface and is damaged by the conventional ion beam method. Only the following are damaged, and by using this invention, the solid surface It can be seen that the flattening can be realized with very low damage.
  • the vertical irradiation by the conventional method has a very large etching amount of 1050 ohms on the Si film by the conventional method.
  • the etching amount of the Si film is 340 nm, which is 1/3 or less, and it can be seen that the surface flatness can be realized with an extremely small etching amount. Even if the initial roughness of the Cr film is 3.1 mm and the roughness after irradiation is about 0.5 nm, the etching power is only lOnm. Due to the effect of the small amount of etching, it can be understood that the present invention is suitable for flattening a thin film material.
  • the angle should be at least 30 ° and less than 30 ° in the second stage, preferably 50-90 ° in the first stage, and less than 1-130 ° in the second stage.
  • the method of changing the irradiation angle ⁇ ⁇ or using the two-step angle is particularly as follows.
  • the surface of the sample is relatively flat, it is considered most effective to set the irradiation angle 0 of this invention to less than 30 °.
  • the surface roughness is relatively large, microscopically, there will be regions with various angles on the sample surface.
  • the range of angles that can be considered is considered to be symmetric about the 90 ° axis in the curve of FIG.
  • the irradiation angle 0 is shifted by ⁇ 20 °, for example, to 110 ° or 70 °.
  • the surface roughness is in a substantially constant range, and there is little difficulty in flattening. Therefore, when the roughness of the sample surface is relatively large, the irradiation angle 0 is set to 90
  • the irradiation is performed with a relatively large value set within a range of 0 °, the flattening is advanced to some extent, and then the flattening is further advanced in a state where the irradiation angle is less than 0 ° 3 ⁇ 40 °.
  • ⁇ changes from 0 ° ⁇ 90 ° ⁇ 180 ° ⁇ 90 ° ⁇ 0 ° across the axis perpendicular to the sample surface.
  • irradiation in the irradiation angle range of 1 ° or more and less than 30 ° Utilizing the irradiation in the irradiation angle range of 1 ° or more and less than 30 ° according to the present invention as a finishing treatment of the flattening process, that is, at least in the last step of the flattening process in various modes with different irradiation angles. It is effective to perform irradiation at an irradiation angle of 1 ° or more and less than 30 °.
  • Example 4 From the above description and the graph of FIG. 2, the irradiation angle 0 in Example 4 was continuously changed.
  • any angle greater than or equal to 30 ° and any angle less than 30 ° and preferably between any angle between 50 ° and 90 ° and any angle between 1 ° and less than 30 ° It is understood that it is only necessary to continuously change between the angles.
  • the method of continuously changing the angle does not need to be reciprocating, and the method of continuously changing from large, small to small, small or large, and large to small may be repeated.
  • start angle and the end angle of the repetition of the continuous change may be arbitrary, but when the number of repetitions is small, the angle at the end is small if it is dared.
  • the number of repetitions of the continuous change of the irradiation angle 0 is 1 within the entire flattening processing time.
  • the speed at which the irradiation angle 0 is changed is limited to one second per cycle as shown in the fourth embodiment.
  • the first step is to reduce the surface roughness by more than 10% of its initial value (until it is less than 90%).
  • Irradiation at the stage may be performed. This is because a surface with a large angle due to microscopic irregularities on the surface is more efficiently flattened by irradiation with a gas cluster ion beam. Therefore, if the surface is flattened to about 10%, it is expected that the distribution will be in the above range (the microscopic angular distribution is about 15 ° or less).
  • the second stage it is efficient to allocate about 10% or more of the total processing time of the first and second stages to the second stage.
  • FIG. 9A the side surface of the irradiation angle setting mechanism 20 is shown in FIG. 9A, and the front surface and the irradiation angle control device 30 are shown in FIG. 9B, respectively.
  • the rotation angle of the sample support 18, that is, the irradiation angle ⁇ ⁇ of the gas cluster ion beam CB on the flat surface of the sample 19 attached to the sample support 18 is a digital value.
  • the encoder plate 25a of the angle detection unit 25 for detecting the angle is mounted.
  • the irradiation angle controller 30 includes an electric circuit 25b, a display unit 26, a setting unit 27, a control unit 28, and a driving unit 29.
  • the detection angle (irradiation angle) ⁇ of the angle detection unit 25 from the electric circuit unit 25 is displayed in the current angle area 26a of the display unit 26.
  • control unit 28 drives the motor 23 through the drive unit 29 so that the current angle ⁇ becomes the set angle ⁇ .
  • the drive of the motor 23 is controlled to be c p2.
  • the continuous change mode is set and input, and 0 and ⁇ ⁇ ⁇ are sequentially input and set as angles.
  • the motor 23 is controlled so as to change continuously by reciprocating between P pl p2.
  • the control unit 28 controls the various displays described above and various drives of the motor 23, etc.
  • the system is executed by a CPU (central processing unit) or a microprocessor.
  • the setting unit 27 is an input means such as a keyboard.
  • This mode 'angle setting device is incorporated in a control device of a flattening processing device capable of setting various conditions of the flattening process.
  • the flattening apparatus according to the present invention has an irradiation angle 0 fixed at less than 30 °,
  • the irradiation angle ⁇ may not be changed.
  • the etching amount of the material changes, and this etching amount is almost proportional to the irradiation dose.
  • the surface roughness decreases as the irradiation dose increases, but if the surface roughness decreases to some extent, the surface roughness does not decrease any further.
  • the irradiation dose used in each of the above embodiments is close to a region where the surface roughness does not decrease any more as the surface roughness decreases to some extent. Since the relationship between the irradiation dose and the surface roughness is as described above, there is no lower limit for the irradiation dose even if it is small.
  • the smallest irradiation dose it is preferable to use the smallest irradiation dose to achieve the desired surface roughness. This is because, in general, the shorter the time of the flattening process is, the higher the productivity is.
  • the flattened material is often a film material. Is
  • the acceleration voltage was 30 kV. It is quite clear that the higher the accelerating voltage is, the more the amount of etching is increased. The shorter the processing time is. However, the relationship between accelerating voltage and surface roughness is not enough at the moment. Therefore, the acceleration voltage may be selected in the range of about 10 kV-45 kV, which is determined by various conditions such as time and material required for the flattening process.
  • Example 6 Example 7, and Comparative Examples 2-4.
  • the roughness value of the side wall surface of the concave portion or the convex portion on the solid surface subjected to the concavo-convex pattern is remarkably different depending on the etching method and the treatment method. It can be seen that in the conventional etching method shown in Comparative Example 2, the roughness of the side wall surface of the concave portion or the convex portion is large.
  • the irradiation angle 0 with the surface to be flattened as in Embodiment 6 of the present invention By making the angle larger than 30 °, the roughness of the side wall surface of the concave portion or the convex portion can be significantly reduced. Further, it is understood that the surface of the side wall of the concave portion or the convex portion need not be flat as in Example 7, and the present invention can be effectively applied to a curved surface.
  • the present invention can be applied not only to a flat solid surface but also to a flat surface of a concave or convex side wall surface on a concave / convex pattern surface formed by etching or the like. It can be seen that the present invention can be applied to an angle surface or a curved surface. That is, the surface of the side wall of the concave portion or the convex portion may not be a plane perpendicular to the substrate. Further, for flattening the surface of the concave or convex side wall, the angle 0 of Example 4 was continuously changed,
  • the irradiation angle was considered within the range of 0 ° to 90 °, but it is clear that the surface roughness characteristics with respect to the irradiation angle in Fig. 2 are symmetric with respect to 90 ° as an axis.
  • the present invention provides various combinations of the regions A, A ′, ⁇ , and B ′ including the irradiation process at the irradiation angle ⁇ in at least one of the regions A and A ′. Irradiation mode is possible
  • the irradiation may be performed in a plurality of stages at a plurality of irradiation angles selected from these combined forces, or the irradiation angle may be continuously changed at least once between them.
  • These arbitrary irradiation modes can be easily realized by the configuration shown in Figs. 9 ⁇ and 9 ⁇ .
  • Example 8 Referring to Example 8 and Comparative Example 5, the following can be understood.
  • ⁇ of the gas cluster ion beam two different azimuth angles ⁇ in the projection plane of the beam to the sample surface ⁇
  • the conventional ion beam method shows that S enters the surface force up to 40-50 nm and is damaged.
  • the damage is only 10 nm or less, and it can be seen that the flatness of the solid surface can be realized with very low damage by using the present invention.
  • Example 11 and Comparative Example 7 the effect of lowering the surface roughness by changing ⁇ ⁇ in two steps instead of fixing it, or by continuously changing it, has an effect on the pattern side wall surface as well. It turns out that it can be applied. From these results, it can be seen that the solid surface flattening method of the present invention can be applied to three-dimensional and complicated surfaces and curved surfaces.
  • Example 8 the effect of reducing the surface roughness by using two levels of 0 is higher when the first level of 0 is the same as the second level of 0. Understand.
  • the surface is flattened so as to scrape off the surface in units of the width and length of the streaks, it is more effective for the irradiation in the first and second stages to have the same unit. It is inferred. For example, considering that the streaks are shallower in the second stage than in the first stage, the flattening effect in the second stage is smaller. For this reason, when the values of ⁇ in the first stage and the second stage are the same, the flattening effect is higher.
  • the irradiation angle ⁇ is set to a constant value of less than 30 °, 2
  • various modes such as repetition of a continuous change can be considered.
  • the mode setting and the irradiation angle ( ⁇ , ⁇ ) can be set in the flattening device in consideration of the execution of the embodiments 8-11.
  • a rotating disk 41 of a gear held rotatably about an axis 41 a is provided on a plate surface of the sample support 18 similar to that in FIGS. 9A and 9B, Sample 19 is held thereon.
  • the gear serving as the rotating disk 41 is engaged with a gear 43 attached to the shaft of a stepping motor 42 attached to the sample support 18, and the rotation of the stepping motor 42 rotates the rotating disk 41 by a desired angle ⁇ .
  • control unit 28 drives the motor 23 through the drive unit 29 so that the current angle ⁇ becomes the set angle ⁇ .
  • the fixed angles 0 and ⁇ are displayed in the set angle area 26d, respectively.
  • the motor 23 is driven and controlled so that the current angle 0 becomes the angle 0 during the first stage processing, and c p
  • the motor 42 is controlled so that the rotation angle ⁇ of the rotating disk 41 becomes ⁇ .
  • ⁇ is held as it is, and the motor 42 is driven and controlled so that ⁇ is at an angle of 0.
  • the motor 42 is controlled so that
  • the control unit 28 causes the CPU (Central Processing Unit) or the microprocessor to execute the irradiation angle setting program for the various displays and the various drives of the motors 23 and 42 described above.
  • the setting unit 27 is an input means such as a keyboard. This mode 'angle setting device It is incorporated in a control device of a flattening apparatus capable of setting various conditions of the flattening process.
  • the gas type used for the gas cluster ion beam is SF
  • Irradiation conditions device conditions such as cluster size, and experimental parameters are not particularly limited.

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Abstract

　固体表面にガスクラスターイオンビームを照射してその固体表面を平坦化する方法において、その固体表面とガスクラスターイオンビームとのなす照射角度θを１°と３０°未満との間にする。固体表面が比較的粗い場合は、第１段階としてまず照射角度θを９０°程度としてビームを照射し、その後、第２段階として照射角度θを１°～３０°未満として照射して処理効率を上げる。あるいは、前記第１段階と第２段階の組を複数回繰り返す。

Description

明 細 書
固体表面の平坦化方法及びその装置
技術分野
[0001] この発明は、例えば半導体、その他電子デバイス等の基板表面の平坦化や各種デ バイス表面の平坦化に適用でき、ガスクラスターイオンビーム照射により固体表面を 平坦ィ匕する方法及びその装置に関するものである。
背景技術
[0002] これまでに、電子デバイス等の表面平坦化などを目的に各種の気相反応方法が開 発され、実用化されてきている。たとえば、特許文献 1に示す基板表面を平坦化する 方法は 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ィ匕している。
また、近年、ガスクラスターイオンビームを用いた固体表面の平坦ィ匕方法が、表面 損傷が少なぐかつ表面粗さを非常に小さくできることで注目を集めている。たとえば 、特許文献 2には、ガスクラスターイオンビームを固体表面に照射して、表面粗さを低 減する方法が開示されている。この方法は、被加工物へ照射されたガスクラスターィ オンが被加工物との衝突で壊れ、その際クラスター構成原子または分子及び被加工 物構成原子または分子と多体衝突が生じ、被加工物表面に対して水平方向への運 動が顕著になり、その結果、被加工物表面に対して横方向の切削が行われる。これ は「ラテラルスパッタリング」と呼ばれて 、る現象である。さらに被力卩ェ物表面を横方 向に粒子が運動することにより、表面の凸部が主に削られ原子サイズでの平坦な超 精密研磨が得られることになる。また、ガスクラスターイオンビームは、イオンの持つェ ネルギ一が通常のイオンエッチングのそれと異なり、より低いため被加工表面に損傷 を与えることなぐ所要の超精密研磨を可能とする。これは、ガスクラスターイオンビー ムによる固体表面平坦ィ匕は、前記特許文献 1に示すイオンエッチングよりも加工表面 損傷が少な 、と 、う利点を示すことになる。
[0003] ガスクラスターイオンビームによる平坦ィ匕では被力卩ェ物表面へのクラスターイオンビ ーム照射方向は、通常は、その被加工表面に対して略垂直方向から照射するのが 好ましい、ということが一般には認識されている。これは、先に記述した「ラテラルスパ ッタリングによる表面平滑化」の効果を最大限利用するためである。ただし、前記特許 文献 2には、被加工表面が曲面等の場合にはその表面状況に応じて斜め方向から 照射してもよい、という記述はある力 斜め方向力も照射した場合の効果については 言及していない。従って、この特許文献 1では固体表面の平坦ィ匕にとって一番効率 力 いのは、その表面に対して略垂直方向力も照射するものである、ということになる
[0004] また、ガスクラスターイオンビームを用いた固体表面の平坦ィ匕に関して、特許文献 3 にも開示例がある。この特許文献 3でも、ガスクラスターイオンビームと固体表面との なす角度と、表面平坦化との関係についての記述がなぐ開示されている記述からは 「ラテラルスパッタリング」効果を用いて 、ることから考えて、先に示した特許文献 2と 同様に、垂直照射のデータが示されて ヽるものと考えられる。
また、非特許文献 1にもガスクラスターイオンビーム照射による固体表面の平坦ィ匕 に関する報告がある。 Toyodaらは、 Cu、 SiC、 GaNなどの材料表面に、 Arクラスターィ オンを照射し、表面粗さが低減することを示している。この場合でも、表面に対して略 垂直方向力 ガスクラスターイオンビームを照射しているものである。
[0005] また、ガスクラスターイオンビームを固体表面に対して、 V、ろ 、ろな照射角度で照射 した場合の固体表面の粗さ変化について、非特許文献 2に記述されている。固体表 面に対して垂直に照射する場合を 90° 、この表面と平行に照射する場合を 0° とした ときに、表面をエッチングする速度であるスパッタ率は垂直照射のときが一番大きぐ 照射角度が小さくなるに従ってエッチング率も小さくなることが示されている。表面粗 さと照射角度の関係については、照射角度を 90° 、75° 、60° 、45° 、30° と変化さ せて実験を行っており、照射角度が小さくなるに従って表面粗さは大きくなることが示 されている。照射角度を 30° 以下にする検討が実験的に行われていないが、これは 照射角度を小さくするに従って表面粗さが大きくなるため、そのようなことを行っても 無駄と判断された力 と思われる。
[0006] また、集積回路などの電子デバイスや、光通信に用いる光デバイスの多くは、固体 表面や薄膜材料表面に微細加工による凹凸パターンが形成されており、その凹凸パ ターンにおける凹部または凸部の側壁表面の平坦ィ匕にガスクラスターイオンビームを 用いた報告はない。これは、凹部または凸部側壁表面にはガスクラスターイオンビー ムをほぼ垂直に照射し難 、ことや、ラテラルスパッタリングと 、うメカニズムでは側壁表 面の平坦ィ匕ができな 、と考えられて 、たためである。
以上述べたように、ガスクラスターイオンビームを用いて固体表面を平坦ィ匕する場 合、ガスクラスターイオンビームの固体表面に対する照射角度を 90° にすると表面粗 さが最も小さぐ照射角度を小さくするに従って表面粗さが大きくなるため、照射角度 を略垂直にすること以外は考えられな力つたと 、つても過言でな 、。
特許文献 1：特開平 7-58089号公報
特許文献 2：特開平 8-120470号公報
特許文献 3：特開平 8-293483号公報
非特許文献 1： Jpn.J.Appl.Phys.Vol.41(2002) pp.4287- 4290
非特許文献 2 : Materials Science and Engineering R34(2001) pp.231- 295
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
特許文献 1に開示されている、基板表面に対する照射角度がほとんど平行に近い 、例えば 5度程度で Ar (アルゴン)ガスイオンビームを照射して基板表面力 突出した テラスの側壁面をスパッタリングすることによる平坦ィ匕方法によれば、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が、基板表面の損傷を 抑えるためには照射エネルギーを 100eV程度以下にする必要があり、その場合には 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 問題点があった。
特許文献 2及び 3、非特許文献 1及び 2などに示すガスクラスターイオンビームを固 体表面に照射して、「略垂直入射ラテラルスパッタリング」を用いて表面平坦化を行う 方法は、表面粗さがある程度までは小さくなる力 さらに小さくする要望には対応でき ない。また、このガスクラスターイオンビームによる略垂直照射ラテラルスパッタリング では、表面平坦化をする場合に、固体表面全体に渡ってのある程度のエッチングが 生じるが、そのエッチング量が無視できない場合がある。たとえば、表面粗さ Raが数 n mで、数 lOnm程度の膜厚を有する薄膜材料表面を平坦ィ匕しょうとした場合には、表 面粗さを lnm程度に低減するときに、数 lOnm程度のエッチング量が必要である場合 がある。この場合には、その薄膜材料の表面平坦ィ匕にガスクラスターイオンビームを 採用できな 、と 、う問題点があった。
[0008] また、凹凸パターンが形成された凹部または凸部の側壁表面の平坦ィ匕にはガスク ラスターイオンビームを採用できず、この側壁表面を十分平坦ィ匕することは困難であ るという問題点があった。
この発明はこのような問題を解決するもので、半導体などの各種デバイスや材料に 対して、表面損傷が小さぐかつ、表面の粗さを、従来の方法による場合より小さくす ることができる表面平坦ィ匕方法及びその装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] この発明によるガスクラスターイオンビームを用て固体表面を平坦ィ匕する方法は、 前記ガスクラスターイオンビームの照射過程の少なくとも一部の期間において前記固 体表面と前記ガスクラスターイオンビームがなす照射角度を 30° 未満にして前記ガス クラスターイオンビームを照射する過程を含む。
この発明によるガスクラスターイオンビームを用て固体表面を平坦ィ匕する平坦ィ匕装 置は、ガスクラスターイオンビームを出射するガスクラスターイオンビーム発生装置と、 前記ガスクラスターイオンビームに対し前記固体表面が成す照射角度を 30° 未満に 設定可能な照射角度設定手段、とを含む。
発明の効果
[0010] 以上説明したように、この発明によれば、ガスクラスターイオンビーム照射による試 料表面の平坦ィ匕処理にぉ 、て、試料表面に対するガスクラスターイオンビームの角 度を 30° 未満として照射する期間を少なくとも一部として設けることにより、従来の方 法よりも表面粗さを小さくすることができ、かつ表面損傷も小さいものとすることができ る。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]この発明の固体表面の平坦ィ匕方法を実現するガスクラスターイオンビーム平坦 化装置の基本構成を示す図。 [図 2]照射角度に対する表面粗さの測定結果を示す図。
[図 3]凹凸パターンが形成された固体表面の例を示す斜視図。
[図 4]Aは照射角度を固定してガスクラスターイオンビームを照射する場合の凹凸パ ターンの例を示し、 Bは照射角度を固定し、試料を表面内で回転する場合の凹凸パ ターンの例を示す斜視図。
[図 5]実施例 8による照射角度と測定された表面粗さの関係を示す表。
[図 6]実施例 9による照射角度と測定された表面粗さの関係を示す表。
[図 7]実施例 12による照射角度と測定された表面粗さの関係を示す表。
[図 8]比較例 5による照射角度と測定された表面粗さの関係を示す表。
[図 9]Aは照射角度設定機構の一例を示す側面図、 Bはその正面図と照射角度制御 装置の構成例を示す図。
[図 10]Aは比較例 5における照射角度 θ p=20° の試料 5-3の表面状態を示す原子 間力顕微鏡写真、 Bは試料 5-2の写真。
[図 11]Aは照射角度設定機構の他の例を示す側面図、 Bはその正面図と照射角度 制御装置の構成例を示す図。
発明を実施するための最良の形態
この発明による平坦ィ匕方法のメカニズムは、次のように考えられる。ある臨界角を超 えた小さな照射角度でガスクラスターイオンビームが固体表面に照射すると、ガスクラ スターを形成している原子または分子は、その固体表面にほとんど進入することなし に固体表面と平行方向に反跳する。この反跳原子または反跳分子が固体表面の突 起をスパッタリングすると考えられる。
このとき、ガスクラスターではない通常のイオンビームを用いると、照射角度が非常 に小さい領域で一見類似したような効果が認められるが、その本質は全く異なってい る。通常のイオンビームを用いた平坦ィ匕方法では、ガスクラスター特有の多体衝突効 果がないので、「ガスクラスターを形成している原子または分子は、その固体表面に ほとんど進入することなしに固体表面と平行方向に反跳する」というガスクラスターィ オンビーム特有の現象が起こらない。従って、この発明の平坦ィ匕方法と通常のイオン ビームを用いた平坦ィ匕方法は全く異なった表面平坦ィ匕プロセスとなる。このために、 通常のイオンビームを用いた表面平坦ィ匕方法では、表面損傷が大きくなつたり、表面 粗さ低減効果が少な力つたり、加工速度が著しく遅くなつたりするという問題が発生す る。
なおこの発明方法の上述したメカニズムによる効果を、「斜め入射表面スパッタリン グ効果」（Oblique Incident Surface Sputtering Effect)と呼ぶ。
以下この発明の実施形態を実施例により発明する。まずこの発明の固体表面の平 坦ィ匕方法を実現するガスクラスターイオンビーム平坦ィ匕装置の基本構成を図 1を参 照して説明する。原料ガスをノズル 10から真空のクラスター生成室 11内に噴出させ て、ガス分子を凝集させクラスターを生成する。そのクラスターをスキマー 12を通して クラスタービームとしてイオンィ匕室 13へ導く。イオンィ匕室 13ではィオナイザ 14から電 子線、例えば熱電子を照射して中性クラスターをイオンィ匕する。このイオン化されたク ラスタービームは、加速電極 15によって加速され、また磁界集束器 16によりビームが 集束されてスパッタ室 17に入射される。スパッタ室 17内に設けられた照射角度設定 機構 20の試料支持体 18に試料 19が取付けられ、入射されたクラスターイオンビーム CBがアパーチャ一 21により所定のビーム径とされて試料 19の表面に照射される。ク ラスターイオンビーム CBに対する試料表面の角度を所望の照射角度 Θ とするよう照
P
射角度制御装置 30により照射角度設定機構 20を制御する。電気的絶縁体の試料 1 9の表面を平坦ィ匕する場合などには、クラスターイオンを電子により予め中性ィ匕する 場合もある。
[実施例 1]
原料ガスとして SFガスを Heガスと混合したものを用い、 SF分子が約 500個凝集し
6 6
たクラスターをサイズ分布のピークとする SFクラスターイオンビームを生成し、 SFクラ
6 6 スターイオンを 30kVに加速して、試料 19の表面に各種の照射角度 Θ で照射し、照
P
射ドーズ量を、 4 X 1015ions/cm2とした。照射前後の試料膜の表面粗さを原子間カ顕 微鏡 (AFM)を用いて測定した。それらの測定結果は図 2に示す。試料として、シリコ ン基板上にスパッタ法で成膜したクロム膜（曲線 (a))、白金膜（曲線 (d))、ニッケル膜（ 曲線 (e))、二酸ィ匕シリコン膜（曲線 (c))、シリコン膜（曲線 (b))のそれぞれを用いた。照 射角度 35° — 90° の範囲は非特許文献 2に示されているものと同様の傾向を示し、 この範囲では照射角度が 90° で平均表面粗さ Raが最も小さい。ところが照射角度が 35° より小さくなると急激に平均表面粗さは小さくなり、ほぼ 30° — 1° の範囲でほぼ 一定の平均表面粗さとなつており、し力もそれらの値は 90° の場合よりも小さな値とな つている。
照射角度 25° で SFのクラスターイオンビームを照射した場合の Cr膜と Si膜のエッチ
6
ング量を原子間力顕微鏡を用いて測定した。その結果はそれぞれ 10應、 340nmであ つた。これに対し、 90° で照射した場合の Si膜のエッチング量は 1050nmであった。な お、 Cr膜の初期（照射前)の表面粗さは 3.1應であった。また S膿については平坦ィ匕 処理後の表面における損傷程度を測定するために照射角度 25° における S膿中の 表面層に進入した Sのプロファイルを 2次イオン質量分析法 (SIMS)を用いて評価した 。その結果、表面から 10nm程度までしか Sが進入していなかった。
[実施例 2]
照射ドーズ量を 5 X 1014ions/cm2とした以外は実施例 1と同一条件として、照射角度 25° で Cr膜に SFクラスターイオンを照射した。照射後の Cr膜の表面粗さを原子間
6
力顕微鏡を用いて測定した。表面粗さ Raは 0.92應であった。図 2の照射角 25° 、ド ーズ量 4 X 105ions/cm2の場合の Cr膜の表面粗さは約 lnmなので、照射ドーズ量を増 カロさせると表面粗さは減少している。
[実施例 3]
実施例 1と同様な装置を用い、原料ガスとして SFの代わりに Arガスを用い、 Ar分子
6
が約 2000個凝集したクラスターをサイズ分布のピークとする Arクラスターイオンビーム を生成し、 Arクラスターイオンを 30kVに加速して、各種照射角度 Θ にて Cr膜表面に
P
照射した。照射ドーズ量は、 4 X 1015ions/cm2とした。照射前後の Cr膜の表面粗さを 原子間力顕微鏡を用いて測定した。測定結果は図 2に曲線 (g)として示す。なお Cr膜 はシリコン基板上にスパッタ法により形成したものである。
[実施例 4]
実施例 1と同様の条件として、 Cr膜について SFクラスターイオンの照射を行ったが
6
、その際に、 1つの試料に対し照射角度 0 を 90° 力も 0° まで連続的に変化させ、さ
P
らに 0° から 90° へと連続的に変化させることを 1サイクルとして、 1サイクルを 1秒で 変化させた。また照射ドーズ量は、 5 X 1014ions/cm2とした。照射後の Cr膜の表面粗さ を原子間力顕微鏡を用いて測定した。表面粗さ Raは 0.43應であった。
[実施例 5]
実施例 1と同様な条件で SFガスクラスターイオンビームを Cr膜に照射した力 第 1
6
段階として照射角度 0 を 90° として照射し、このときの照射ドーズ量は、 3 X 10"
P
ions/cm2とし、さらに第 2段階として照射角度 0 を 25° で Cr膜表面に照射し、このと
P
きの照射ドーズ量は 2 X 1014ions/cm2と、照射ドーズ量全体としては実施例 4と同じ 5 X 1014ions/cm2となるようにした。照射後の Cr膜の表面粗さを原子間力顕微鏡を用い て測定した。表面粗さ Raは 0.41nmであった。
[実施例 6]
熱酸化膜を形成したシリコン基板上にレジストを塗布し、電子線ビーム露光装置を 用いラインアンドスペースパターン（間隔をお 、て複数の平行線)を描画し、現像して マスクパターンを形成した。ライン (線)幅は 1 μ m、スペース幅（間隔）は 4 μ mとした。 反応性イオンエッチング装置を用いて酸ィ匕シリコン膜をエッチングし、ハードマスクを 形成した。その後、高周波誘導結合プラズマ法反応性イオンエッチング装置（ ICP-RIE: Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching)を用いてシリコン基板を 深さ 10 μ m程度エッチングした。
図 3に示すようにシリコン基板 31上に複数の板状体 32が間隔をお 、て平行に形成 されたものとなる。つまり固体表面に凹凸パターンが形成される。この板状態 32の側 壁の表面粗さを測定した結果、表面粗さ Raは 3.28nmであった。次に、この固体表面 に形成された凹部または凸部の側壁表面、図 3では板状体 32の板面を、実施例 1と 同様な条件で SFガスクラスターイオンビーム CBを照射した基板表面に対する照射
6
角度 Θ ，は 85。 であり、同時にラインアンドスペースパターンの側壁表面に対しては
P
照射角度 0 が 5° となるように照射した。このときの照射ドーズ量は、 6 X 1013ions/cm
P
2とした。照射後のラインアンドスペースパターン側壁表面の粗さを原子間力顕微鏡 により測定した。表面粗さ Raは 0.34nmであった。
[実施例 7]
熱酸化膜を形成したシリコン基板上にレジストを塗布し、電子線ビーム露光装置を 用い円形パターン配列を描画し、現像してマスクパターンを形成した。円形パターン の直径は 5 μ m、円形パターン配列のピッチは 10 μ mとした。反応性イオンエッチング 装置を用いて酸ィ匕シリコン膜をエッチングし、ハードマスクを形成した。その後、高周 波誘導結合プラズマ法反応性イオンエッチング装置 (ICP-RIE)を用いてシリコン基板 を深さ 10 m程度エッチングした。図 4Aに示すようにシリコン基板 31上に複数円柱 3 3が間隔をおいて形成されたもの、つまり固体表面に凹凸パターンが形成される。こ の凹凸固体表面における凹部または凸部の側壁表面、図 4Aでは円柱 33の周面を 実施例 1と同様な条件で SFガスクラスターイオンビーム CBを照射したが、基板表面
6
に対する照射角度 0 'を 80° とした。このとき、円柱 33の側壁表面つまり周面に対し
P
ては照射角度 Θ は一定とはならない。この円柱 33の側壁表面 (周面）における円柱
P
33の軸心とガスクラスターイオンビーム CBを含む面における周面に対しての最大照 射角度 0 力 10° となるように照射した。さらに、図 4Bに示すように円柱 33を形成した
P
基板 31をその基板面に直角な軸 31xを中心として回転させて、円柱 33の側壁表面（ 周面）の全面にガスクラスターイオンビームが照射されるようにした。このときの照射ド ーズ量は、 2 X 1014ions/cm2とした。照射後の円柱 33の側壁表面の粗さを原子間力 顕微鏡により測定した。表面粗さ Raは 0.39nmであった。
[実施例 8]
原料ガスとして SFガスを Heガスと混合したものを用い、 SF分子が約 500個凝集した
6 6
クラスターをサイズ分布のピークとする SFクラスターイオンビームを生成し、 SFクラス
6 6 ターイオンを 30kVに加速して、シリコン膜が形成された各試料 19の表面に照射した。 試料表面に対する照射は、選択した 1つの照射角度 Θ で、かつクラスターイオンビ
P
ームの試料面への投影面内の方向（方位角） Θ を変えて、 2段階で照射した。即ち、 第 1段階では照射角（θ , θ )で照射し、第 2段階では照射角（θ , θ )で照射した。
p rl p r2
ただし、方位角 0 は 0 を基準とした相対的な値であり、例えば 0 =0° とする。 Θ τ2 rl rl p は、 5， 10， 20, 25, 30， 35度から選択し、 Θ は 3， 5， 10， 15， 20, 30， 45, 70, 90度から 選択し、全ての（θ , θ )の組についてそれぞれ異なる試料 8-1— 8-54で照射を行つ p r2
た。照射ドーズ量も第 1段階と第 2段階で同じ 2 X 1015ions/cm2とした。照射前後の試 料表面の粗さを原子間力顕微鏡 (AFM)を用いて測定した。測定結果は図 5の表 1に 示す。
[0016] 試料として、シリコン基板上にスパッタ法により S膿を成膜した。同様にシリコン基板 上に Pt膜、 N膿、 SiO膜、 Cr膜をそれぞれ形成した試料に第 1段階で Θ =10° , Θ
2 p rl
=0° , Θ =45° で SFクラスターイオンビームを照射し、照射後の表面粗さ Raを測定 r2 6
した結果、 Pt膜は Ra=0.14， Ni膜は Ra=0.1， SiO膜は Ra=0.08， Cr膜は Ra=0.16であつ
2
た。また S膿については平坦ィ匕処理後の表面における損傷程度を測定するために照 射角度 0 =25° における Si膜中の表面層に侵入した Sのプロファイルを 2次イオン質
P
量分析法 (SIMS)を用いて評価した。その結果、表面から 10nm程度までしカゝ Sが侵入 していな;^つた。
[実施例 9]
実施例 8と同様な装置を用い、原料ガスとして Arガスを用い、 Ar分子が約 2000個凝 集したクラスターをサイズ分布のピークとする Arクラスターイオンビームを生成し、 Arク ラスターイオンを 30kVに加速して、照射角度 0 =10° とし、各種照射方位角 0 にて p r2
S膿表面に 2段階で照射した。照射ドーズ量は、 4 X 1015ions/cm2とした。照射前後の Si膜の表面粗さを原子間力顕微鏡を用いて試料 9-1一 9-9について測定した。測定 結果は図 6の表 2に示す。なお Si膜はシリコン基板上にスパッタ法により形成したもの である。
[実施例 10]
実施例 8と同様の条件として、 Si膜について SFクラスターイオンの照射を行ったが、
6
その際に、照射角度 Θ を 10° とし、照射方位角 Θを 0° から 90° に連続的に変化さ
P r
せ、さらに 90° 力 0° に連続的に変化させた。この往復を 1サイクル Z秒の速度で 連続的に繰り返した。また照射ドーズ量は、 4 X 1015ions/cm2とした。照射後の Si膜の 表面粗さを原子間力顕微鏡を用いて測定した。表面粗さ Raは 0.09應であった。 ま た、該 1サイクルの時間を 0.1秒、及び 5秒で同様に実験を行った。その結果、表面粗 さ Raはそれぞれ 0.08nm、 0.09nmとなった。
[0017] また、 Θの角度変化量を 0° から 30° とし、 1サイクルを 1秒で実験を行った。その 結果、表面粗さ Raは O.llnmとなった。
[実施例 11] 熱酸ィ匕膜を形成したシリコン基板に実施例 6と同様のラインアンドスペースパターン の板状体 32 (図 3参照）を形成し、このパターン形成したシリコン基板に対し実施例 8 と同様な条件で SFガスクラスターィ才ンビームを、ラインアンドスペースノ ターンの佃 J
6
壁表面に対する照射角度 Θ 力 度、照射方位角 Θ カ^つの角度で照射した。第 1段
P r
階では 0 を 0° 、照射ドーズ量を 2 X 1015ions/cm2とし、第 2段階では 0 を 10° 、照射 ドーズ量を 2 X 1015ions/cm2とした。照射後のラインアンドスペースパターン側壁の表 面粗さを原子間力顕微鏡により測定した。表面粗さ Raは 0.12應であった。
[実施例 12]
照射角度 Θ を第 1段階と第 2段階で変化させた点を除いて実施例 8と同様にして、
P
いくつかのお 、 Θ の組み合わせでガスクラスターイオンビーム照射を行った。測定結
P r
果を図 7の表 3に示す。
[比較例 1]
巿販のイオンビームエッチング装置を用い、 SFイオンビームを生成し、 SFイオンを
6 6
30kVに加速して、実施例 1及び 8で用いたと同様の Cr膜、 Pt膜、 SiO膜及び Si膜にス
2
パッタ法により照射した。ドーズ量は、 4 X 1015ions/cm2とした。照射前後の各種材料 表面粗さを原子間力顕微鏡を用いて測定した。結果は、どの条件で照射しても各種 材料表面の粗さ Raは 2應以上となった。また、平坦ィ匕処理後の表面における損傷程 度を測定するために、 Si膜中の表面層に進入した Sのプロファイルを 2次イオン質量 分析法 (SIMS)を用いて評価した。その結果、表面力 40— 50nmまで Sが進入してい た。
[比較例 2]
実施例 6と同一条件として図 3に示した凹凸パターンをもつ固体表面を形成した。こ の固体表面に対しガスクラスターイオンビーム照射をすることなぐ凹部または凸部の 側壁表面、図 3では板状体 32の板面の表面粗さを原子間力顕微鏡により測定した。 表面粗さ Raは 3.28nmであった。
[比較例 3]
実施例 6とガスクラスターイオンビームの基板表面 31aに対する照射角度を 90° とし た点を除いて同一条件とした。この凹部または凸部の側壁表面の粗さを原子間カ顕 微鏡により測定した。表面粗さ Raは 3.03nmであった。
[比較例 4]
熱酸化膜を形成したシリコン基板上にレジストを塗布し、電子線ビーム露光装置を 用いラインアンドスペースパターンを描画し、現像してマスクパターンを形成した。反 応性イオンエッチング装置を用いて酸ィ匕シリコン膜をエッチングし、ハードマスクを形 成した。その後、マスク付きシリコン基板を実施例 1と同様な条件で SFガスクラスター
6
イオンビームを照射してエッチングを行ったが、基板表面に対する照射角度 Θ が 90
P
° になるようにした。このときの照射ドーズ量は、 2 X 1015ions/cm2とした。この照射後 にはシリコン基板に間隔をお ヽて平行した線状溝、つまりラインアンドスペースパター ンの凹凸表面が形成された。その溝の側壁つまり凹凸をもつ固体表面における凹部 または凸部の側壁表面の粗さを原子間力顕微鏡により測定した。表面粗さ Raは 2.17nmであった。
[比較例 5]
照射方位角度 Θ 変化させず、 1段階で照射した点を除いて実施例 8と基本的に 同一条件とし、 S膿、 Pt膜、 SiO膜及び Cr膜について GCIB照射を行った。照射ドー
2
ズ量は、 4 X 1015ions/cm2とした。測定結果を図 8の表 4に示す。
[比較例 6]
巿販のィ才ンビームエッチング装置を用い、 SFィ才ンビームを生成し、 SFィ才ンを
6 6
30 kVに加速して、実施例 8で用いたと同様の試料である Si膜、 Pt膜、 SiO膜及び Cr
2 膜に照射した。照射角度条件及び照射ドーズ量も実施例 1と同様にした。照射前後 の各種材料表面粗さを原子間力顕微鏡を用いて測定した。結果は、比較例 1の場合 と同様にどの条件で照射しても各種材料表面の粗さ Raは 2應以上となった。また、平 坦ィ匕処理後の表面における損傷程度を測定するために、 S膿中の表面層に進入し た Sのプロファイルを 2次イオン質量分析法 (SIMS)を用いて評価した結果も比較例 1 と同様に、表面から 40— 50nmまで Sが進入していた。
[比較例 7]
ラインアンドスペースパターンを形成し、ガスクラスターィ才ンビームの照射方位角 Θ を 1種類とした点を除いて実施例 11と同一条件とした。このラインアンドスペース パターン側壁の表面粗さを原子間力顕微鏡により測定した。表面粗さ Raは 2.98應で めつに。 実施例 1、実施例 3、及び比較例 1を参照すると次のことがわかる。ガスクラスターィ オンビームの照射角度 Θ を 90° (垂直照射)から小さくしていくと、表面粗さは照射
P
角度 0 力 ¾0° までは比較的単調に増加する。照射角度 0 力 ¾0° より小さくなると、
P P
表面粗さは急激に減少し、し力も 90° 照射のときの表面粗さよりも小さくなることがわ かる。さらに照射角度 0 を小さくしていっても表面粗さは小さい状態が継続し、 1°
P
未満になると再び急激に表面粗さが増加する。
[0018] 0° 照射の状態は、固体表面はほとんどエッチングされないものであり、この場合の 表面粗さの値は、各種膜の初期状態の表面粗さをほぼ反映して 、るものと考えられ る。ここで注目すべきことは、 30° 未満の照射角で照射した場合、略垂直照射の場 合と比べて可成り小さな表面粗さの値が実現されることである。この結果は、従来の 略垂直照射によるガスクラスターイオンビームを用いた固体表面の平坦ィ匕方法よりも 、この発明による固体表面の平坦ィ匕方法の方が表面粗さを可成り小さくできることを 示しているものである。
また、ガスクラスターの種類として、化学反応性のある SFガスと化学反応性のない
6
Arガスを用いた場合でも同様な結果が得られて!/ヽることから、この発明による固体表 面の平坦ィ匕方法はガスクラスターの種類には依存しないことがわかる。更に、平坦ィ匕 する材料の種類が、 SFクラスターに対して化学反応性がある Siやィ匕学反応性のない
6
Ptなどでも同様な結果が得られていることから、この発明による固体表面の平坦ィ匕方 法は平坦ィ匕する材料の種類には依存しないことがわかる。
[0019] 比較例 1のガスクラスターではない通常のイオンビームによる結果では、固体表面 の顕著な平坦化は見られず、ガスクラスターイオンビームを用いるこの発明の優位性 が確認できる。
また、平坦ィ匕処理後の表面における損傷程度を比較してみると、従来のイオンビー ムによる方法では表面から 40— 50nmまで Sが進入し、損傷しているのに対して、この 発明では lOnm以下しか損傷をしておらず、この発明を用いることによって固体表面 の平坦ィ匕が非常に低損傷で実現できることがわ力る。
[0020] 更に、平坦化処理時の固体表面のエッチング量について見てみると、従来方法に よる垂直照射では Si膜で 1050應と非常に大きなエッチング量である力 この発明によ る 25° 入射条件での Si膜のエッチング量が 3分の 1以下の 340nmとなり、著しく小さな エッチング量で表面平坦ィ匕が実現できることがわかる。 Cr膜では初期粗さが 3.1應で 照射後の粗さを 0.5nm程度にしてもエッチング量力 lOnmに過ぎない。このエッチング 量が少ないという効果によって、この発明では薄膜材料の平坦ィ匕等に好適であること がわカゝる。
次に、実施例 4及び 5を参照すると以下のことがわかる。ガスクラスターイオンビーム の照射角度 0 を単一な角度だけで照射するのではなぐ固体表面とガスクラスター
P
イオンビームとのなす角を変化させながらガスクラスターイオンビームを照射すること によって、短時間で (照射ドーズ量が少な 、状態で)表面粗さを小さくすることができ ることがわ力る。また、固体表面とガスクラスターイオンビームとのなす角度として第 1 段階は 90° の照射角度 0 を用い、第 2段階として 25° の照射角度 0 を用いることに
P P
よっても、短時間で (照射ドーズ量が少な 、状態で)表面粗さを小さくすることができ ることがわ力る。図 2に示すグラフから、大ざっぱに云えば照射角度 0 を第 1段階で
P
30° 以上、第 2段階で 30° 未満とすればよぐ好ましくは第 1段階で 50— 90° 、第 2 段階で 1一 30° 未満とすればよいことが理解される。
[0021] この照射角度 Θ を変化させたり、 2段階の角度を用いたりする方法は、特に次のよ
P
うな試料に有効であると考えられる。試料の表面が比較的平坦な場合には、この発 明の照射角度 0 を 30° 未満にすることが一番有効であると考えられるが、試料表面
P
の粗さが比較的大き 、場合には、ミクロに見ると試料表面に 、ろ 、ろな角度を持った 領域が存在することになる。このような表面にいろいろな角度を持った領域がある場 合には、たとえば略垂直照射で平坦ィ匕するほうが効率的な場合がある。これは図 2を 見ると明らかなように、照射角度 0 を変化させてもほぼ一定の平坦ィヒを得ることがで
P
きる角度範囲は、図 2の曲線が 90° を軸に対称であると考えられるので、略垂直照射 付近が一番大きくなつて 、る。
[0022] この図 2により明らかとなった有効な照射角度範囲内の 25° 付近で考えると、照射 角度 0 力 ずれると 35° になり、平坦ィ匕し難くなる。これに対し、図 2から理解され
P
るように、 90° 照射では照射角度 0 が例えば ±20° ずれて 110° 又は 70° となって
P
も、表面粗さはほぼ一定の範囲であり、平坦ィ匕し難くなることはあまりない。従って、 試料表面の粗さが比較的大きい場合には、照射角度 0 を 90° を中心に例えば ±20
P
° 以内の比較的大きな値に設定して照射を行い、ある程度平坦化を進めてから、照 射角度 0 力 ¾0° より小さい状態で、さらに平坦ィ匕を進める方法が効率的になる。ま
P
た同様に試料表面の粗さが比較的大きい場合は照射角度 Θ を 90° と 0° の間を連
P
続的に変化させることを繰り返すと平坦ィ匕が効率的に行えることが理解される。この 場合、 Θ を試料表面と直角な軸を跨いで 0° →90° →180° →90° →0° と変化さ
P
せることを繰り返してもよい。この発明による 1° 以上、 30° 未満の照射角度範囲での 照射を平坦化処理の仕上げ処理として利用すること、即ち、照射角度を変えた様々 なモードの平坦ィ匕処理の少なくとも最後の工程において 1° 以上、 30° 未満の照射 角で照射を行うことが有効である。
[0023] 以上の説明及び図 2のグラフから実施例 4における照射角度 0 を連続的に変化さ
P
せることは 30° 以上のいずれかの角度と、 30° 未満のいずれかの角度との間、好ま しくは 50° — 90° 間のいずれかの角度と 1° 以上 30° 未満のいずれかの角度との間 を連続的に変化させればよいことが理解される。またその連続的に変化される手法も 往復させながらである必要はなく、大き 、角度から小さ 、角度に又は小さ 、角度から 大きい角度に連続的に変化させることを繰り返させてもよい。図 9A, 9Bを参照して後 述するように、照射角度 Θ を繰り返し連続的に変化させるための機構や、制御の簡
P
単な点では往復動作がやり易い。またその連続的変化の繰り返しの開始角度、終了 角度は任意でよいが、繰り返し回数が少ない場合は敢えていえば終了時の角度は 小さ 、方がょ 、ことも理解される。
[0024] この照射角度 0 の連続的変化の繰り返し回数は、全体の平坦ィ匕処理時間内で 1
P
回以上あればよいが、数 10回一数 100回以上とするのが効果的である。従って照射 角度 0 を変化させる速度も、実施例 4で示したように 1サイクル 1秒に限られるもので
P
はない。
次に実施例 5における第 1段階と第 2段階とをどのような割合で行ったらよいかを検 討する。実施例 5では初期の表面粗さが Ra (平均値） =3.1nmであり、 Rmax (ピーク値 )は約 30nm程度である。これを平坦ィ匕して Ra=0.41nm、 Rmaxが 4nm程度にするが、 初期状態の表面は凸凹になって 、るために、ミクロに見れば 、ろ 、ろな角度を持つ た形状をしている。角度的には一 30° 程度の角度分布を持っていることが予想され る。この角度分布が大きいと、この発明により、照射角度 Θ を例えば 15° にして照射
P
して平坦ィ匕した場合、実際には 45° (15° +30° )で照射されている領域があることに なり、この領域では効率が悪くなり、つまり、ミクロに見ると平坦ィ匕しない領域があるこ とになる。従って第 1段階でこの表面のミクロに見た角度分布を 15° 以下程度にする ことにより 30° (15° +15° )になるので、平坦ィ匕効率が上がると考えられる。実施例 5 の場合では Raを半分程度（1.5應）にすることによって上述の範囲に入るものと考えら れる（実際には以下の理由により半分まで必要な 、と考えられる）。この Raを半分程 度にするということは、第 1段階の照射を初期粗さの半分程度まで行うということにほ ぼ等しい。
この例は産業応用上は典型的なものである力 実際には様々なケースがあるので、 例えば、表面粗さが初期の値の 10%以上低減するまで (90%以下になるまで)第 1段 階の照射を行えばよい。これは表面のミクロに見た凹凸による角度が大きい面は、ガ スクラスターイオンビームの照射により平坦ィ匕する効率が高い (逆に言うと、粗さが小さ いものをさらに小さくする方が時間がかかる)ので、上記の 10%程度になるまで平坦 化すると、上記の範囲 (ミクロに見た角度分布が 15° 以下程度)に入ることが予想され るカゝらである。
第 2段階については第 1段階と第 2段階との全体の処理時間の約 10%以上の時間 を第 2段階に配分するのが効率的である。その理由は以下に基づく実施例 5で、処 理時間が現在の装置では 10— 30分のオーダーであるが、第 1段階処理後、表面粗さ は Ra=3.1nmが lnm程度になっている。この粗さ lnmを第 2段階の処理で 0.4nm程度 にするわけであるから、処理時間は Raの絶対値の差分を平坦化するに必要とする時 間以上には必要になり、つまり 3.1nm—lnm=2.1nmに対してlnm—0.4nm=0.6nmでぁ るから、全処理時間の 20%以上の時間を第 2段階に配分する必要があることになる。 前記第 1段階と同様に一般的には、上述したように第 1段階と第 2段階の全処理時間 の約 10%以上の時間を第 2段階に配分するとよい。
[0026] 前述したように、この発明によれば照射角度 0 を 30° 未満の一定値とする場合、 2
P
段階とする場合、連続的変化の繰り返しなど各種のモードが考えられる。図 1に示す この発明の平坦ィ匕装置では、モード設定と、照射角度 Θ を設定できるようにされてい
P
る。この装置は、例えば図 9Aに照射角度設定機構 20の側面を、図 9Bにその正面と 照射角度制御装置 30をそれぞれ示すように、試料保持体 18は回転軸 21と固定板 2 2a間に、試料支持体 18の回転角度、つまり試料支持体 18に取り付けられた試料 19 の被平坦ィ匕面に対するガスクラスターイオンビーム CBの照射角度 Θ をディジタル値
P
として検出する角度検出部 25のエンコーダ板 25aが取り付けられている。照射角度 制御装置 30は電気回路 25b,表示部 26、設定部 27、制御部 28、駆動部 29から構 成されている。角度検出部 25の電気回路部 25よりの検出角度 (照射角度） Θ が表 示部 26の現在角度領域 26aに表示される。
[0027] 設定部 27中のモード設定部 27aを操作して固定モードを設定し、角度設定部 27b を操作して目的とする照射角度 Θ を入力すると表示部 26中のモード領域 26bに「固
P
定」が表示され、設定された照射角度が設定角度領域 26cに表示され、また制御部 2 8は、駆動部 29を通じてモータ 23を駆動し、現在角度 Θ が設定角度 Θ になるように
c p
制御する。
2段階モードを設定入力し、照射角度として θ , Θ を順に入力設定すると、モー
pi p2
ド領域に「2段階」が表示され、最初の設定角度 0 が設定角度領域 26cに、 2回目
pi
の設定角度 Θ が設定角度領域 26dにそれぞれ表示され、制御部 28により前述の
p2
第 1段階処理の際に現在角度 0 が設定角度領域 26cの角度 0 になるようにモータ
c pi
23が駆動制御される。第 2段階処理の際には θ 1 設定角度領域 26dの角度 Θ
c p2 になるようにモータ 23が駆動制御される。
[0028] 連続変化モードを設定入力し、角度として 0 , Θ を順次入力設定すると、モード
pi p2
領域に「連続変化」が表示され、設定角度 0 と 0 が設定角度領域 26cと 26dに表
pi p2
示され、制御部 28によりビームに対する照射角度 Θ 力 ¾つの設定角度 Θ と Θ の
P pl p2 間を往復繰り返し、連続的に変化するようにモータ 23を制御する。
制御部 28は前述した各種表示、モータ 23の各種駆動などを、照射角設定プロダラ ムを CPU (中央演算処理器)あるいはマイクロプロセッサにより実行させるものである 。設定部 27はキーボードなどの入力手段である。このモード'角度設定器は、この平 坦ィ匕処理の各種条件を設定することができる平坦化処理装置の制御装置に組み込 まれる。なおこの発明の平坦ィ匕装置は照射角度 0 を 30° 未満に固定したもの、つま
P
り照射角度 Θ を変更することができないものでもよい。
P
[0029] 照射ドーズ量が変化すると、材料のエッチング量が変化し、このエッチング量は照 射ドーズ量にほぼ比例する。また照射開始直後は照射ドーズ量の増加とともに表面 粗さも減少するが、表面粗さがある程度減少すると、それ以上表面粗さが小さくなるこ とはない。先の各実施例で用いた照射ドーズ量は表面粗さがある程度小さくなつて、 これ以上小さくならない領域に近いものである。照射ドーズ量と表面粗さの関係は以 上の関係にあるから、照射ドーズ量は小さな値でもよぐその下限値はない。一般的 には目的の表面粗さを実現するのに最も小さい照射ドーズ量を用いるのが好ましい。 これは通常は平坦ィヒ処理の時間が短い方が生産性が高ぐ被平坦ィヒ材料が膜材で あることが多ぐ平坦ィ匕に伴う膜減り（エッチング量）が小さい方が望ましいからである
[0030] 上記各実施例では加速電圧を 30kVとした。この加速電圧は高い方がエッチング量 が大きくなる力 処理時間が短力べなることはわ力つている。しかし加速電圧と表面粗 さとの関係は 、まのところわ力つて ヽな 、。従って加速電圧も平坦化処理に要求され る、時間、材料などの各種条件により決定するのがよぐ 10kV— 45kV程度の範囲で 選定すればよい。
また、実施例 6、実施例 7及び比較例 2— 4を参照すると次のことがわかる。凹凸パ ターンィ匕された固体表面における凹部または凸部の側壁表面の粗さの値は、エッチ ング方法やその処理方法によって著しく異なっている。比較例 2に示した従来のエツ チング方法では凹部または凸部の側壁表面の粗さの大きさは大きいことがわかる。比 較例 3や比較例 4に示したガスクラスターイオンビーム照射を用いても、その照射角 度が平坦化したい表面に垂直、即ち平坦化したい表面（凹部または凸部側壁表面） との照射角度 0 力 の場合には、表面粗さが小さくならないことがわかる。それに
P
比較して、この発明の実施例 6のように平坦ィ匕したい表面との照射角度 0 を 0° より 大きく 30° より小さくすることによって、凹部または凸部の側壁表面の粗さを著しく小 さくすることが可能となる。また、実施例 7のように凹部または凸部の側壁表面は平面 でなくてもよく曲面にもこの発明を効果的に適用できることがわかる。
[0031] このように、この発明は平坦な固体表面に適用するだけでなぐエッチングなどに より形成した凹凸パターン表面における凹部または凸部側壁表面の平坦ィ匕にも適用 できることや、さらにはいろいろな角度の面や曲面などにも適用できることがわかる。 つまり凹部または凸部側壁表面は基板に対して垂直面でなくてもよい。更にこの凹部 または凸部側壁表面の平坦化に対しても、実施例 4の角度 0 を連続的に変化させ、
P
または実施例 5の角度 Θ を変えた 2段階照射でより効率的な平坦ィヒが可能であるこ
P
とも理解されよう。
上述では照射角度が 0° — 90° の範囲内での考察を行ったが、図 2の照射角度に 対する表面粗さの特性は 90° を軸として対称となることは明らかなので、この発明に よる例えば 1° 以上、 30° 未満の範囲を領域 Aとし、例えば 35° 以上 90° 以下の範 囲を領域 Bとし、 90° を軸としてこれらと対称な領域をそれぞれ A' = 180-A、 B' = 180-Bとするれば、この発明は、領域 A又 A'の少なくとも一方の領域での照射角度 Θ による照射過程を含む、領域 A, A' , Β, B'の様々な組み合わせの照射モードが可
Ρ
能である。また、これらの組み合わせ力 選んだ複数の照射角度による複数段の照 射を行ってもよいし、それら間で照射角度を連続的に変化させることを少なくとも 1回 以上行ってもよい。これらの任意の照射モードを図 9Α, 9Βに示した構成により容易 に実現することができる。
[0032] 実施例 8及び比較例 5を参照すると次のことがわかる。ガスクラスターイオンビーム の照射角度 Θ に対して、ビームの、試料面への投影面内の 2つの異なる方位角 Θ
P r で 2段階で照射すると、単一の Θで同じドーズ量照射するよりも表面粗さが小さくなる ことがわかる。この第 2段階の 0の値が 5° 以上でさらに表面粗さの効果が高いこと もわかる。
実施例 8及び 9、比較例 5を参照すると、第 2段階の Θを用いることによる表面粗さ 低減効果は、試料の種類やガスクラスターの種類によらないことがわかる。また、 Θ
P
に関しては、 30° 以下で著しい効果があることがわかる。 [0033] 比較例 6のガスクラスターではない通常のイオンビームによる結果では、比較例 1の 場合と同様に固体表面の顕著な平坦ィ匕は見られず、実施例 8のガスクラスターイオン ビームを用いるこの発明の優位性が確認できる。何故、通常のイオンビームでは顕著 な平坦ィ匕が起こらなくて、本発明のガスクラスターイオンビームを用いると顕著な平坦 化が起こるのかは次のように考えることができる。ガスクラスターイオンビームを角度照 射するとクラスターが衝突して反跳するが、その反跳方向は該固体表面の面内方向 に多く分布する。これは、ガスクラスターイオンビームを固体表面に垂直照射した場 合に起こる「ラテラルスパッタリング」と同様のメカニズムと考えることができる。例えば Θ =20° で角度照射した場合、反跳した原子や分子は 0 力 より小さい角度に
P P
多く分布しているのである。このように反跳した原子や分子が固体表面の突起に再び 衝突して突起先端を平坦ィ匕するのである。一方、通常のイオンビームを角度照射し た場合は、 Θ =20° のとき、反跳した原子や分子は照射角度と同じ 20° を中心とし
P
て分布する。この通常のイオンビームの場合では反跳した原子や分子が固体表面の 突起を平坦ィ匕する確率が非常に小さくなるのである。
[0034] 次に Θ 方向の分布について考えてみる。ガスクラスターイオンビームを角度照射す ると 0 方向にも分布して反跳する。通常のイオンビームの場合よりもその分布範囲は 広いが、分布があるために照射方向と平行にテクスチャが形成される。このテクスチャ の大きさが表面粗さ低減を制限している。さらに、固体表面投影面上の方向を少なく とも 2種類力もビームを照射した場合を考えてみる。該 2種類の方向からクラスターィ オンビームを照射すると、該照射方向と平行に形成されるテクスチャの形成が著しく 抑制されることを、本発明で初めて発見した。これは、通常のイオンビームでは見られ ない特徴である。
[0035] このようなメカニズムによって本発明の優位性を説明することが出来る。
また、平坦ィ匕処理後の表面における損傷程度を比較してみると、比較例 1の場合と 同様に、従来のイオンビームによる方法では表面力 40— 50nmまで Sが進入し、損傷 しているのに対して、この発明では 10nm以下しか損傷をしておらず、この発明を用い ることによって固体表面の平坦ィ匕が非常に低損傷で実現できることがわかる。
実施例 8及び 10を参照すると、 Θ を 2段階とする場合でも、連続的に変化させる場 合でも、同様に表面粗さ低減効果があることがわかる。これは Θ ^単一でない状態 にすることが本質的に重要であり、 2段階でなくてもよぐ例えば 3段階、 4段階と複数 段階の数に依存することはないことがわかる。また、連続的に変化させる角度範囲も 任意でよいことがわかる。
[0036] 実施例 11及び比較例 7を参照すると、 Θ を固定ではなく 2段階に変化させたり、連 続的に変化させたりする方法により表面粗さを低下させる効果は、パターン側壁表面 にも適用できることがわかる。この結果から、本発明の固体表面の平坦化方法は 3次 元的で複雑な表面や曲面などにも適用可能であることがわかる。
実施例 8と実施例 12を参照すると、 2段階の 0 を用いることによる表面粗さ低減効 果は、第 1段階の 0 と第 2段階の 0 が同一である方が、効果が高いことがわかる。こ
P P
の現象は、本発明によって初めて実験的に明らかとなったものである。これはつぎの ように考えることができる。固体表面の平坦ィ匕効果に関して、比較例 5に示したように 、 Θ く 30° の領域で第 1段階の照射による 0 依存性はあまりないことがわかる。しか
P P
しながら、図 10A, 10Bに試料 5-3と 5-2についてのクラスターイオンビーム照射によ る平坦ィ匕後の原子間力顕微鏡写真を示すように、そのモフォロジ一は非常に異なつ ていることがわ力つた。第 2段階のガスクラスターイオンビーム照射を行う場合には、こ のような第 1段階で形成した表面モフォロジーに対して行われるのである。本発明に より鋭意検討した結果、その組み合わせ方によって第 2段階の表面平坦化効果に差 があることが明ら力となったのである。
[0037] 図 10A, 10Bを見ると、照射方向に筋がついたように見え、その筋の太さや長さが 異なっていることがわかる。本発明により、この筋の長さは Θ 力 、さいほど長い傾向
P
にあることを明らかにした。さらに、この筋の幅や長さの単位で表面を削り取るように 平坦ィ匕しているために、第 1段階と第 2段階の照射に関して、その単位が合っている 方が効果的であることが推察される。例えば、第 1段階よりも第 2段階の方が筋の深さ が浅い状態を考えると、第 2段階の平坦化効果が小さくなるということである。このよう なことから、第 1段階と第 2段階の Θ は同一である方が、平坦ィ匕効果が高いということ
P
になるのである。
[0038] 前述したように、この発明によれば照射角度 Θ を 30° 未満の一定値とする場合、 2 段階とする場合、連続的変化の繰り返しなど各種のモードが考えられる。実施例 8— 11の実行を考慮した平坦化装置では、モード設定と、照射角度（θ , Θ )を設定でき
P r
るようにされてある。例えば図 11A, 11Bに示すように、図 9A, 9Bにおけると同様の 試料支持体 18の板面に、軸 41 aを中心に回転可能に保持された歯車の回動デイス ク 41が設けられ、その上に試料 19が保持される。回動ディスク 41としての歯車は試 料支持体 18に取り付けられたステッピングモータ 42の軸に取り付けられた歯車 43と 係合し、ステッピングモータ 42の回転により回動ディスク 41を所望の角度 Θ 回転す ることができる。ステッピングモータ 42は駆動部 29により角度 Θ に対応した数のパル スが与えられる。
[0039] 設定部 27中のモード設定部 27aを操作して固定モードを設定し、角度設定部 27b を操作して目的とする照射角度 Θ を入力すると表示部 26中のモード領域 26bに「固
P
定」が表示され、設定された照射角度が設定角度領域 26cに表示され、また制御部 2 8は、駆動部 29を通じてモータ 23を駆動し、現在角度 Θ が設定角度 Θ になるように c p
制御する。
2段階モードを設定入力し、照射角度として θ , θ , Θ を順に設定入力すると、 p rl r2
モード領域に「2段階」が表示され、最初の設定角度 Θ が設定角度領域 26cに、設
P
定角度 0 , Θ が設定角度領域 26dにそれぞれ表示され、制御部 28により前述の rl r2
第 1段階処理の際に現在角度 0 が角度 0 になるようにモータ 23が駆動制御され、 c p
回動ディスク 41の回転角度 Θ が Θ となるようモータ 42が制御される。第 2段階の処 r rl
理では、 Θ はそのまま保持され、 Θ が角度 0 になるようにモータ 42が駆動制御さ p r r2
れる。
[0040] 連続変化モードを設定入力し、角度として 0 , θ , Θ を順に設定入力すると、モ p rl r2
ード領域に「連続変化」が表示され、制御部 28により照射角度が Θ 力となるようモー
P
タ 23を制御し、更に 2つの設定角度 Θ と Θ の間を往復繰り返し、連続的に変化す rl r2
るようにモータ 42を制御する。
制御部 28は前述した各種表示、モータ 23、 42の各種駆動などを、照射角度設定 プログラムを CPU (中央演算処理器)あるいはマイクロプロセッサにより実行させるも のである。設定部 27はキーボードなどの入力手段である。このモード'角度設定器は 、この平坦化処理の各種条件を設定することができる平坦化処理装置の制御装置に 組み込まれる。
以上の説明から明らかなように、ガスクラスターイオンビームに用いるガス種は、 SF
6 や Ar〖こ限らず、どのようなものであってもよぐまた、照射条件やクラスターサイズなど の装置条件や実験パラメータも特に限定されるものではなぐどのようなものであって ちょい。

Claims

請求の範囲
[1] ガスクラスターイオンビームを用い固体表面を平坦にカ卩ェする方法において、 前記ガスクラスターイオンビームの照射過程の少なくとも一部の期間において前記 固体表面と前記ガスクラスターイオンビームがなす照射角度を 30° 未満にして前記 ガスクラスターイオンビームを照射する過程を含む。
[2] 請求項 1の平坦ィ匕方法において、前記ガスクラスターイオンビームの照射過程は、 前記照射角度が 30° 未満で照射する過程の前に、前記固体表面と前記ガスクラスタ 一イオンビームがなす照射角度を 30° 以上として前記固体表面に前記ガスクラスタ 一イオンビームを照射する過程を含む。
[3] 請求項 1の平坦化方法において、前記 30° 以上の照射角度と前記 30° 未満の照 射角度との間を連続的に変化させることを 1回以上繰り返す過程を含む。
[4] 請求項 1の平坦ィ匕方法において、前記 30° 未満の照射角度で照射する過程は、 前記ガスクラスターイオンビームの、前記固定表面への投影面内の第 1の方向で照 射する過程と、前記投影面内で前記第 1の方向と異なる第 2の方向で照射する過程 とを含む。
[5] 請求項 4の平坦ィ匕方法において、前記 30° 未満の照射角度で照射する過程は、 前記第 1の方向と前記第 2の方向間で前記投影面内の方向を連続的に変化させて 照射する過程を含む。
[6] 請求項 4の平坦ィ匕方法において、前記第 1及び第 2の方向は互いに 5° 以上の角 度を成し、前記 30° 未満で照射する過程は、前記第 1の方向と 5° 以上の角を成し、 前記第 2の方向とは異なる第 3の方向で照射する過程を含む。
[7] 請求項 1乃至 6のいずれかの平坦化方法において、前記固体表面は、試料表面に 形成された凹部または凸部の側壁表面である。
[8] 請求項 4, 5又は 6のいずれかの平坦ィ匕方法において、前記照射角度 30° 未満で の照射において、前記ガスクラスターイオンビームと前記固体表面とが成す照射角度 を一定とする。
[9] ガスクラスターイオンビームを用い固体表面を平坦ィ匕する平坦ィ匕装置であって、ガ スクラスターィ才ンビームを出射するガスクラスターィ才ンビーム発生装置と、 前記ガスクラスターイオンビームに対し前記固体表面が成す照射角度を 30° 未満 に設定可能な照射角度設定手段、
とを含む。
[10] 請求項 9の平坦ィ匕装置において、前記照射角度設定手段は、 30° 以上の照射角 度に設定可能とされ、前記 30° 以上の照射角度と、前記 30° 未満の照射角度を切り 替える手段を含む。
[11] 請求項 9の平坦ィ匕装置において、前記照射角度設定手段は、 30° 以上の照射角 度と前記 30° 以上の照射角度との間を連続的に少なくとも 1回以上繰り返す手段を 含む。
[12] 請求項 9の平坦化装置において、前記照射角度設定手段は、前記ガスクラスター イオンビームの、前記固体表面への投影面における方向を少なくとも 2つの方向に設 定可能な手段を含む。
[13] 請求項 9の平坦化装置において、前記照射角度設定手段は、前記第 1の方向と前 記第 2の方向間で前記投影面内の方向を連続的に変化させる手段を含む。
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Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006156065A (ja) * 2004-11-29 2006-06-15 Hitachi Ltd ガスクラスターイオンビーム照射装置
WO2006123739A1 (ja) 2005-05-20 2006-11-23 Japan Aviation Electronics Industry Limited 固体表面の平坦化方法及びその装置
WO2008054014A1 (fr) 2006-10-30 2008-05-08 Japan Aviation Electronics Industry Limited Procédé de planarisation de surface solide par faisceau ionique à agglomérat gazeux et appareil de planarisation de surface solide
WO2008054013A1 (fr) 2006-10-30 2008-05-08 Japan Aviation Electronics Industry Limited Procédé de façonnage d'une surface solide faisant intervenir un faisceau ionique à agrégats gazeux
WO2008053879A1 (fr) 2006-10-30 2008-05-08 Japan Aviation Electronics Industry Limited Procédé d'aplanissement d'une surface solide avec un faisceau ionique d'agrégats gazeux, et dispositif d'aplanissement de surface solide
JP2009188344A (ja) * 2008-02-08 2009-08-20 Tdk Corp ミリング装置及びミリング方法
JP2009253250A (ja) * 2008-04-11 2009-10-29 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 固体表面の加工方法及びその装置
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
JP2010157379A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 固体表面の封孔処理方法
JP2010251131A (ja) * 2009-04-16 2010-11-04 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 固体表面の加工方法及びその装置
JP2011512173A (ja) * 2008-01-31 2011-04-21 エクソジェネシス コーポレーション ガスクラスタイオンビーム技術の利用による外科用メスの改良方法およびシステム並びに改良外科用メス
WO2014002336A1 (ja) * 2012-06-29 2014-01-03 キヤノンアネルバ株式会社 イオンビーム処理方法およびイオンビーム処理装置
JP2014160802A (ja) * 2013-01-24 2014-09-04 Canon Anelva Corp フィンｆｅｔの製造方法およびデバイスの製造方法
JP2014524473A (ja) * 2011-08-22 2014-09-22 エクソジェネシス コーポレーション 薬剤送達システムおよびその製造方法
JP2014525816A (ja) * 2011-08-22 2014-10-02 エクソジェネシス コーポレーション 骨インプラント用医療装置およびその製造方法
JP2014525813A (ja) * 2011-08-19 2014-10-02 エクソジェネシス コーポレーション 薬剤送達システムおよびその製造方法
JP2014198247A (ja) * 2011-08-22 2014-10-23 エクソジェネシス コーポレーション 薬剤送達システムおよびその製造方法
US9289910B2 (en) 2012-07-04 2016-03-22 Japan Aviation Electronics Industry, Limited Method of processing ridge of cutting edge and instrument with processed ridge of cutting edge
RU2688865C2 (ru) * 2016-11-02 2019-05-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук (ИПТМ РАН) Способ модификации наноструктур материалов электронной техники газовыми кластерными ионами

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7923055B2 (en) 2001-05-11 2011-04-12 Exogenesis Corporation Method of manufacturing a drug delivery system
WO2005031838A1 (ja) * 2003-09-30 2005-04-07 Japan Aviation Electronics Industry Limited 固体表面の平坦化方法及びその装置
JP2006202354A (ja) * 2005-01-18 2006-08-03 Shinka Jitsugyo Kk 表面形成方法及び装置、磁気ヘッド及びその製造方法
JP5004072B2 (ja) * 2006-05-17 2012-08-22 学校法人慶應義塾 イオン照射効果評価方法、プロセスシミュレータ及びデバイスシミュレータ
WO2007145873A2 (en) * 2006-06-05 2007-12-21 Cohen Philip I Growth of low dislocation density group-iii nitrides and related thin-film structures
US20100234948A1 (en) * 2009-03-11 2010-09-16 Exogenesis Corporation Methods for improving the bioactivity characteristics of a surface and objects with surfaces improved thereby
US20100227523A1 (en) * 2007-09-14 2010-09-09 Exogenesis Corporation Methods for improving the bioactivity characteristics of a surface and objects with surfaces improved thereby
US9144627B2 (en) * 2007-09-14 2015-09-29 Exogenesis Corporation Methods for improving the bioactivity characteristics of a surface and objects with surfaces improved thereby
US7905199B2 (en) * 2008-06-24 2011-03-15 Tel Epion Inc. Method and system for directional growth using a gas cluster ion beam
US9103031B2 (en) * 2008-06-24 2015-08-11 Tel Epion Inc. Method and system for growing a thin film using a gas cluster ion beam
JP5294919B2 (ja) * 2009-02-23 2013-09-18 キヤノン株式会社 被加工物の製造方法
US20100243913A1 (en) * 2009-03-31 2010-09-30 Tel Epion Inc. Pre-aligned nozzle/skimmer
JP5433356B2 (ja) * 2009-09-16 2014-03-05 日本航空電子工業株式会社 金型及び金型表面の加工方法
JP5801034B2 (ja) * 2010-02-01 2015-10-28 日本航空電子工業株式会社 摺動部品、摺動部品表面の加工方法および生産方法
US10825685B2 (en) 2010-08-23 2020-11-03 Exogenesis Corporation Method for neutral beam processing based on gas cluster ion beam technology and articles produced thereby
US11199769B2 (en) 2010-08-23 2021-12-14 Exogenesis Corporation Method and apparatus for neutral beam processing based on gas cluster ion beam technology
EP2608872B1 (en) 2010-08-23 2019-07-31 Exogenesis Corporation Method and apparatus for neutral beam processing based on gas cluster ion beam technology
US10670960B2 (en) * 2010-08-23 2020-06-02 Exogenesis Corporation Enhanced high aspect ratio etch performance using accelerated neutral beams derived from gas-cluster ion beams
US10556042B2 (en) 2011-08-19 2020-02-11 Exogenesis Corporation Drug delivery system and method of manufacturing thereof
WO2013028772A1 (en) 2011-08-22 2013-02-28 Exogenesis Corporation Methods for improving the bioactivity characteristics of a surface and objects with surfaces improved thereby
US9349407B2 (en) 2011-12-12 2016-05-24 HGST Netherlands B.V. Data storage medium surface smoothing method and associated apparatus
WO2014080823A1 (ja) * 2012-11-26 2014-05-30 キヤノンアネルバ株式会社 磁気抵抗効果素子の製造方法及びデバイスの製造方法
US20140295674A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 International Business Machines Corporation Angled gas cluster ion beam
US20140291761A1 (en) 2013-03-29 2014-10-02 International Business Machines Corporation Asymmetric Spacers
US9780366B2 (en) * 2013-08-29 2017-10-03 Stmicroelectronics (Tours) Sas Silicon microstructuring method and microbattery
US9540725B2 (en) 2014-05-14 2017-01-10 Tel Epion Inc. Method and apparatus for beam deflection in a gas cluster ion beam system
KR102257901B1 (ko) * 2014-09-19 2021-05-31 삼성전자주식회사 반도체 검사 장비 및 이를 이용한 반도체 소자의 검사 방법
CN113655669A (zh) 2014-12-19 2021-11-16 唯景公司 减少电致变色装置中汇流条下方的缺陷
US9466464B1 (en) * 2015-01-23 2016-10-11 Multibeam Corporation Precision substrate material removal using miniature-column charged particle beam arrays
US11623433B2 (en) 2016-06-17 2023-04-11 View, Inc. Mitigating defects in an electrochromic device under a bus bar
US11715620B2 (en) * 2021-04-28 2023-08-01 Tel Manufacturing And Engineering Of America, Inc. Tuning gas cluster ion beam systems

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02316A (ja) * 1987-06-12 1990-01-05 Agency Of Ind Science & Technol Ｓｏｉ基板の形成方法
WO2001048794A2 (en) * 1999-12-14 2001-07-05 Epion Corporation Enhanced etching/smoothing of dielectric surfaces
JP2001284252A (ja) * 2000-03-30 2001-10-12 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2003505867A (ja) * 1999-07-19 2003-02-12 エピオン コーポレイション 表面平滑加工用適応ｇｃｉｂ
JP2003188156A (ja) * 2001-10-25 2003-07-04 Korea Inst Of Science & Technology 薄膜表面処理システム及び薄膜表面処理方法
JP2004253437A (ja) * 2003-02-18 2004-09-09 Tdk Corp パターン形成方法、これを用いた磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッドの製造方法、並びに、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0758089A (ja) 1993-08-18 1995-03-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体基板の平坦化方法
JP3731917B2 (ja) 1994-09-06 2006-01-05 三洋電機株式会社 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
JP3451140B2 (ja) 1994-10-26 2003-09-29 科学技術振興事業団 ガスクラスターイオンビームによる超精密研磨加工方法
EP1238406B1 (en) * 1999-12-06 2008-12-17 TEL Epion Inc. Gas cluster ion beam smoother apparatus
US6288357B1 (en) * 2000-02-10 2001-09-11 Speedfam-Ipec Corporation Ion milling planarization of semiconductor workpieces
WO2001091922A2 (en) * 2000-06-01 2001-12-06 Seagate Technology Llc Process for production of ultrathin protective overcoats
US6863786B2 (en) * 2001-05-09 2005-03-08 Exogenesis Biomedical Technology Method and system for improving the effectiveness of artificial joints by the application of gas cluster ion beam technology
JP3607265B2 (ja) 2001-06-26 2005-01-05 松下電器産業株式会社 磁気抵抗素子
CN1498429A (zh) 2001-06-26 2004-05-19 ���µ�����ҵ��ʽ���� 磁阻元件及其制造方法
WO2003048407A1 (en) 2001-10-11 2003-06-12 Epion Corporation Gcib processing to improve interconnection vias and improved interconnection via
US7064927B2 (en) * 2002-05-13 2006-06-20 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Disk, method for making it free of asperities utilizing a step of exposing a surface of the disk to a gas cluster ion beam and disk drive unit for using the disk
KR100737759B1 (ko) * 2002-12-20 2007-07-10 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 투영장치의 구성요소의 표면을 세정하는 방법, 리소그래피 투영장치, 디바이스 제조방법, 및 세정장치
US20040137158A1 (en) * 2003-01-15 2004-07-15 Kools Jacques Constant Stefan Method for preparing a noble metal surface
WO2005031838A1 (ja) * 2003-09-30 2005-04-07 Japan Aviation Electronics Industry Limited 固体表面の平坦化方法及びその装置
KR20060036660A (ko) * 2004-10-26 2006-05-02 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 라인 패턴 형성 방법
DE602006020866D1 (de) 2005-05-20 2011-05-05 Japan Aviation Electron Verfahren zur verflachung einer festkörperoberfläche
US20100207041A1 (en) 2006-10-30 2010-08-19 Japan Aviatiton Electronics Industry Limited Method of Smoothing Solid Surface with Gas Cluster Ion Beam and Solid Surface Smoothing Apparatus
JP5231238B2 (ja) * 2006-10-30 2013-07-10 日本航空電子工業株式会社 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

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02316A (ja) * 1987-06-12 1990-01-05 Agency Of Ind Science & Technol Ｓｏｉ基板の形成方法
JP2003505867A (ja) * 1999-07-19 2003-02-12 エピオン コーポレイション 表面平滑加工用適応ｇｃｉｂ
WO2001048794A2 (en) * 1999-12-14 2001-07-05 Epion Corporation Enhanced etching/smoothing of dielectric surfaces
JP2001284252A (ja) * 2000-03-30 2001-10-12 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2003188156A (ja) * 2001-10-25 2003-07-04 Korea Inst Of Science & Technology 薄膜表面処理システム及び薄膜表面処理方法
JP2004253437A (ja) * 2003-02-18 2004-09-09 Tdk Corp パターン形成方法、これを用いた磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッドの製造方法、並びに、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1670048A4 *

Cited By (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4636862B2 (ja) * 2004-11-29 2011-02-23 株式会社日立製作所 ガスクラスターイオンビーム照射装置
JP2006156065A (ja) * 2004-11-29 2006-06-15 Hitachi Ltd ガスクラスターイオンビーム照射装置
KR100933332B1 (ko) * 2005-05-20 2009-12-22 닛뽄 고쿠 덴시 고교 가부시키가이샤 고체표면의 평탄화 방법 및 그 장치
WO2006123739A1 (ja) 2005-05-20 2006-11-23 Japan Aviation Electronics Industry Limited 固体表面の平坦化方法及びその装置
EP1890319A1 (en) * 2005-05-20 2008-02-20 Japan Aviation Electronics Industry, Limited Method and apparatus for flattening solid surface
US8178857B2 (en) 2005-05-20 2012-05-15 Japan Aviation Electronics Industry, Limited Method and apparatus for flattening solid surface
JP4765106B2 (ja) * 2005-05-20 2011-09-07 日本航空電子工業株式会社 固体試料表面の平坦化加工方法
JPWO2006123739A1 (ja) * 2005-05-20 2008-12-25 日本航空電子工業株式会社 固体表面の平坦化方法及びその装置
EP1890319A4 (en) * 2005-05-20 2008-12-31 Japan Aviation Electron SOLID SURFACE APPLICATION METHOD AND APPARATUS
JPWO2008053879A1 (ja) * 2006-10-30 2010-02-25 日本航空電子工業株式会社 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および固体表面平坦化装置
JP5231238B2 (ja) * 2006-10-30 2013-07-10 日本航空電子工業株式会社 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
US9663862B2 (en) 2006-10-30 2017-05-30 Japan Aviation Electronics Industry, Limited Method of smoothing solid surface with gas cluster ion beam and solid surface smoothing apparatus
EP2747120A1 (en) 2006-10-30 2014-06-25 Japan Aviation Electronics Industry Limited Method of smoothing solid surface with gas cluster ion beam and solid surface smoothing apparatus
JPWO2008054014A1 (ja) * 2006-10-30 2010-02-25 日本航空電子工業株式会社 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および固体表面平坦化装置
US8481981B2 (en) 2006-10-30 2013-07-09 Japan Aviation Electronics Industry, Limited Method of smoothing solid surface with gas cluster ion beam and solid surface smoothing apparatus
US20100230616A1 (en) * 2006-10-30 2010-09-16 Japan Aviation Electronics Industry Limited Method of smoothing solid surface with gas cluster lon beam and solid surface smoothing apparatus
JP5160436B2 (ja) * 2006-10-30 2013-03-13 日本航空電子工業株式会社 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
WO2008053879A1 (fr) 2006-10-30 2008-05-08 Japan Aviation Electronics Industry Limited Procédé d'aplanissement d'une surface solide avec un faisceau ionique d'agrégats gazeux, et dispositif d'aplanissement de surface solide
US8268183B2 (en) 2006-10-30 2012-09-18 Japan Aviaton Electronics Industry, Limited Method of processing solid surface with gas cluster ion beam
WO2008054013A1 (fr) 2006-10-30 2008-05-08 Japan Aviation Electronics Industry Limited Procédé de façonnage d'une surface solide faisant intervenir un faisceau ionique à agrégats gazeux
CN101563760B (zh) * 2006-10-30 2011-12-21 日本航空电子工业株式会社 利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法及固体表面平坦化设备
JP2012124512A (ja) * 2006-10-30 2012-06-28 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 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および固体表面平坦化装置
WO2008054014A1 (fr) 2006-10-30 2008-05-08 Japan Aviation Electronics Industry Limited Procédé de planarisation de surface solide par faisceau ionique à agglomérat gazeux et appareil de planarisation de surface solide
JP2011512173A (ja) * 2008-01-31 2011-04-21 エクソジェネシス コーポレーション ガスクラスタイオンビーム技術の利用による外科用メスの改良方法およびシステム並びに改良外科用メス
JP2009188344A (ja) * 2008-02-08 2009-08-20 Tdk Corp ミリング装置及びミリング方法
JP2009253250A (ja) * 2008-04-11 2009-10-29 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 固体表面の加工方法及びその装置
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
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
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
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
JP2010157379A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 固体表面の封孔処理方法
JP2010251131A (ja) * 2009-04-16 2010-11-04 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 固体表面の加工方法及びその装置
JP2017136381A (ja) * 2011-08-19 2017-08-10 エクソジェネシス コーポレーション 薬剤送達システムおよびその製造方法
JP2014525813A (ja) * 2011-08-19 2014-10-02 エクソジェネシス コーポレーション 薬剤送達システムおよびその製造方法
JP2014525816A (ja) * 2011-08-22 2014-10-02 エクソジェネシス コーポレーション 骨インプラント用医療装置およびその製造方法
JP2014524473A (ja) * 2011-08-22 2014-09-22 エクソジェネシス コーポレーション 薬剤送達システムおよびその製造方法
JP2014198247A (ja) * 2011-08-22 2014-10-23 エクソジェネシス コーポレーション 薬剤送達システムおよびその製造方法
JP2014528776A (ja) * 2011-08-22 2014-10-30 エクソジェネシス コーポレーション 薬剤送達システムおよびその製造方法
GB2518085A (en) * 2012-06-29 2015-03-11 Canon Anelva Corp Ion beam processing method and ion beam processing device
JPWO2014002336A1 (ja) * 2012-06-29 2016-05-30 キヤノンアネルバ株式会社 イオンビーム処理方法およびイオンビーム処理装置
WO2014002336A1 (ja) * 2012-06-29 2014-01-03 キヤノンアネルバ株式会社 イオンビーム処理方法およびイオンビーム処理装置
US9984854B2 (en) 2012-06-29 2018-05-29 Canon Anelva Corporation Ion beam processing method and ion beam processing apparatus
US10546720B2 (en) 2012-06-29 2020-01-28 Canon Anelva Corporation Ion beam processing device
US9289910B2 (en) 2012-07-04 2016-03-22 Japan Aviation Electronics Industry, Limited Method of processing ridge of cutting edge and instrument with processed ridge of cutting edge
JP2014160802A (ja) * 2013-01-24 2014-09-04 Canon Anelva Corp フィンｆｅｔの製造方法およびデバイスの製造方法
RU2688865C2 (ru) * 2016-11-02 2019-05-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук (ИПТМ РАН) Способ модификации наноструктур материалов электронной техники газовыми кластерными ионами

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