[发明专利]簇离子束生成方法和使用该方法的簇离子束照射方法

说明书

本发明提供一种能够比以往增大簇离子束的束电流值的簇离子束生成方法。本发明的簇离子束生成方法是由烃系化合物原料生成构成元素中含有碳及氢的簇离子束，所述簇离子束生成方法的特征在于，所述烃系化合物原料包含具备侧链的分支链饱和烃，所述分支链饱和烃仅通过叔碳原子而分支。

技术领域

本发明涉及一种簇离子束生成方法和使用该方法的簇离子束照射方法。

背景技术

簇离子束被用于使多个(通常为2个～2000个左右，有时也达到几百个～几千个)原子或分子相互键合并离子化而成的块状集团碰撞固体表面的表面加工技术。近年来，在对半导体器件、磁性/介电器件、光学器件等各种器件的纳米加工工艺中，簇离子束技术的应用受到关注。

使用图1对簇离子束的生成方法的基本原理示意性地进行说明。首先供给原料1，通过电子撞击法使电子碰撞原料1而使原料1的键离解，生成经离子化的簇离子2。在生成簇离子2时，通常同时形成单原子离子4及多原子离子6。并且，有时不稳定的多原子离子6会进一步离解。接着，为了选取所需的簇尺寸的簇离子2，而进行所生成的离子的质量分离。接着，利用指定的加速电压将通过该质量分离所选取的簇离子2抽出，制成簇离子束的形态。通过使如此而获得的簇离子束碰撞靶材T的表面，能够对靶材T进行表面加工。另外，在常温常压环境下，原料1可为气体、液体及固体中的任一种。在装置内即将使电子碰撞原料1之前，原料1气化。

另外，在本说明书中，所谓“簇离子”是指上述经离子化的块状集团，所谓“簇离子束”是指使该簇离子在真空中加速并聚集而得的以束状并行的射束。并且，所谓“簇尺寸”是指构成一个簇的原子或分子的个数。

在此，本申请申请人在专利文献1中提出了一种半导体外延晶片的制造方法，其包括：簇离子束照射工序，对半导体晶片照射簇离子，在该半导体晶片的表面形成所述簇离子的构成元素固溶而成的改性层；以及在所述半导体晶片的改性层上形成外延层的工序。

在专利文献1所记载的技术中，因对半导体晶片的表面照射簇离子，因此与通过单体离子注入技术所形成的离子注入区域相比，能够形成簇离子的构成元素局部且高浓度地析出的区域。因此，通过专利文献1所记载的技术，能够获得具有与以往相比极为优异的吸杂(gettering)能力的半导体外延晶片，能够抑制重金属污染。

并且，本申请申请人在专利文献2中也提出了以下的半导体外延晶片的制造方法，以提供具有高吸杂能力、且外延缺陷的产生得到抑制的半导体外延晶片的制造方法。即，专利文献2所公开的半导体外延晶片的制造方法中，包括：簇离子束照射工序，对半导体晶片的表面照射簇离子，在该半导体晶片的表面部形成所述簇离子的构成元素固溶而成的改性层；以及在所述半导体晶片的改性层上形成外延层的工序，所述簇离子束照射工序是以所述改性层的厚度方向的一部分成为非晶层，且该非晶层的所述半导体晶片表面侧的表面的平均深度距所述半导体晶片表面达到20nm以上的方式进行。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2012/157162号

专利文献2：日本特开2015-130402号公报

发明内容

发明要解决的问题

在此，为了进行专利文献1、专利文献2所公开的簇离子束照射工序，虽然也依存于所照射的簇离子的剂量或束电流值、半导体晶片的晶片径，但对一片半导体晶片进行簇离子束照射需要很多时间。因此，为了使用包含簇离子束照射工序的半导体外延晶片的制造方法来大量生产半导体外延晶片，期望改善产量(throughput)。

在簇离子束照射工序中，若剂量相同，则簇离子束的束电流值越大，越能够缩短照射时间。例如在专利文献2中在其实施例中公开了由环己烷生成C₃H₅簇，其束电流值为400μA。为了改善半导体外延晶片制造的产量，本发明人认识到使束电流值增大作为新的问题。