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GAS CLUSTER ION BEAM IRRADIATION APPARATUS

Patent code P180015496
File No. 670
Posted date Nov 21, 2018
Application number P2004-343294
Publication number P2006-156065A
Patent number P4636862
Date of filing Nov 29, 2004
Date of publication of application Jun 15, 2006
Date of registration Dec 3, 2010
Inventor
  • (In Japanese)大野 茂
  • (In Japanese)佐々木 新治
  • (In Japanese)古澤 賢司
  • (In Japanese)松尾 二郎
  • (In Japanese)青木 学聡
  • (In Japanese)瀬木 利夫
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title GAS CLUSTER ION BEAM IRRADIATION APPARATUS
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To enable flattening with less damage unrealizable with an existing monomer ion beam, by reducing an energy component perpendicular to a workpiece machining surface while using the feature of a gas cluster ion beam that can produce an order of magnitude higher sputtering rate than the monomer ion beam.
SOLUTION: A gas cluster ion beam irradiation apparatus has an irradiation angle adjustment mechanism for adjusting an angle (irradiation angle) to a normal to a machining surface of a workpiece 15 at 50° to 90°, an ion acceleration mechanism for adjusting the kinetic energy of ions at a desired value, and a workpiece rotation mechanism for rotating the workpiece 15 on a rotation axis aligned with the normal to the workpiece machining surface.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

半導体装置の配線微細化や磁気記録装置の記録密度向上に伴い、半導体装置や磁気ヘッドの製造方法としてガスクラスターイオンビームが注目されるようになってきた。ガスクラスターは、気体原子または分子(以後、モノマーという)が数百~数千個の塊になったものである。ガスクラスターを構成する多数の気体原子又は分子は、互いに化学結合を形成せず、単に凝集して一つの塊をなすにすぎない。その発生方法は、特許文献1に述べられている。イオン化されたガスクラスターイオンは加速電圧により加速され、ワークに照射される。ガスクラスターイオンがワークに衝突すると、入射エネルギーはガスクラスターイオンを構成する個々の原子に分配されるので、モノマーイオンビームに比べて高密度、低エネルギーでの照射が可能となる。

上記のようにして発生させたガスクラスターイオンビームは、従来のモノマーイオンビームとは異なった特徴を持つことが非特許文献1に示されている。例えば、従来のモノマーイオンビームをワーク表面に垂直に照射すると表面荒れが発生するのに対し、ガスクラスターイオンビームをワーク表面に垂直に照射するとラテラルスパッタ効果により、凹凸面の平坦化が可能である。ガスクラスターイオンビームを用いると、平均表面粗さを1nm以下まで低減することが容易である。また、ガスクラスターイオンは大きな質量を持つため、同じ加速電圧を与えてもモノマーイオンに比べ、低速での照射が可能である。そのため、モノマーイオンを用いるプロセスに比べて、加工損傷深さを小さくすることができる。さらに、ガスクラスターイオンを構成する原子が多重衝突することに起因する非線形効果により、モノマーイオンビームプロセスに比べて約1桁高いスパッタ率が得られる。

平坦化技術としては、化学的機械的研磨(CMP)等の研磨技術の他、イオンビームを用いる方法として特許文献2で述べられているように、従来のモノマーイオンビームを斜めから照射する方法が知られている。特許文献2の方法によれば、モノマーイオンを斜めから照射することにより、突起を選択的にエッチングできるとされている。

【特許文献1】
特開平4-354865号公報
【特許文献2】
特開平10-200169号公報
【非特許文献1】
I.Yamada,et al,Mater.Sci.Eng.,R.34,(2001)pp.231-295

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、ガスクラスターイオンビームを照射して表面加工を行う装置に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
クラスター発生機構、前記クラスター発生機構で発生させたクラスターのイオン化機構、前記イオン化機構でイオン化させたクラスターイオンの加速機構を備えたガスクラスターイオンビーム照射装置であって、照射するガスクラスターイオンのサイズ(N)と照射エネルギー(Ea)とワーク加工面の法線に対する角度(照射角:θ°)の関係が、0.02eV≦(Ea/N)×cos2θ≦0.5eVとなるように制御することを特徴とするガスクラスターイオンビーム照射装置。

【請求項2】
 
少なくともクラスターサイズ、照射エネルギー及び照射角を、真空を破らずに外部から制御するための制御装置を有する請求項1に記載のガスクラスターイオンビーム照射装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004343294thum.jpg
State of application right Registered
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