專利名稱：利用氣體團(tuán)簇離子束的固體表面加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用氣體團(tuán)簇離子束照射的固體表面加工方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件、電子器件和光子晶體以及其它的光學(xué)器件通過在半導(dǎo)體晶
片等的表面上形成亞微米(約0.1^m到l(im)精確圖案結(jié)構(gòu)來制造。在半導(dǎo) 體量子器件中，測量為納米級的超微粒子或線(它們也被稱為量子點(diǎn)或量子 線)的陣列形成在襯底的表面上。形成在這些器件上的凹凸結(jié)構(gòu)(relief structure)(圖案結(jié)構(gòu)，由超精細(xì)粒子等的陣列形成的結(jié)構(gòu))的尺寸和表面粗 糙度是影響器件性能的重要因素。因此，高精度對凹凸結(jié)構(gòu)的形成是必須的。
凹凸結(jié)構(gòu)的精度決定于膜形成工藝、蝕刻工藝和其它制造工藝的精度。 形成具有達(dá)到幾納米的精度的凹凸結(jié)構(gòu)是不容易的。通常，在通過膜形成工 藝、蝕刻工藝等制造的這些器件中，大量芯片形成在半導(dǎo)體晶片的表面上。 然而，難以在半導(dǎo)體晶片的整個表面上形成均一的凹凸結(jié)構(gòu)。為解決這些問 題，在形成凹凸結(jié)構(gòu)之后進(jìn)行提高該結(jié)構(gòu)的精度的工藝(例如平坦化)。
在國際公開第WO2005/031838號(專利文獻(xiàn)1)中公開的一種平坦化技 術(shù)通過用氣體團(tuán)簇離子束照射圖案結(jié)構(gòu)等來使其側(cè)壁平坦化。

發(fā)明內(nèi)容
基于這樣的知識即以相對于表面法線成60到90度(符號。將用于表示 角度)的角度傾斜地發(fā)射到固體表面的氣體團(tuán)簇離子束比大致垂直的發(fā)射束 更好地平坦化表面，專利文獻(xiàn)l中公開的技術(shù)使用傾斜照射來平坦化凹凸結(jié) 構(gòu)的側(cè)壁。以相對于固體表面法線約0。的照射角度進(jìn)行基本垂直的照射。
盡管用氣體團(tuán)簇離子束照射的凹凸結(jié)構(gòu)的側(cè)壁被平坦化，但發(fā)現(xiàn)凹凸結(jié) 構(gòu)的角落部分受氣體團(tuán)簇離子束照射的影響而變形。
此發(fā)現(xiàn)表明發(fā)射到凹凸結(jié)構(gòu)側(cè)壁上的氣體團(tuán)簇離子束不能進(jìn)行足夠的 表面加工以使暴露的表面平坦化，而保持其輪廓類似于凹凸結(jié)構(gòu)的輪廓?？紤]到這些問題，本發(fā)明的目的是提供一種加工固體表面的方法，同時(shí)
防止凹凸結(jié)構(gòu)的角落部分變開
為解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的用氣體團(tuán)簇離子束加工固體表面的方法
包括團(tuán)簇保護(hù)層形成步驟，在固體表面上形成具有凸部和凹部的凹凸結(jié)構(gòu)， 凸部形成有團(tuán)簇保護(hù)層以覆蓋其上部，而凹部沒有團(tuán)簇保護(hù)層；照射步驟， 將氣體團(tuán)簇離子束發(fā)射到固體表面，凹凸結(jié)構(gòu)已在團(tuán)簇保護(hù)層形成步驟中形 成在固體表面上；以及去除團(tuán)簇保護(hù)層的去除步驟。
簡而言之，氣體團(tuán)簇離子束照射到具有凹凸結(jié)構(gòu)的固體表面上，該凹凸 結(jié)構(gòu)具有形成在凸部的上部上的團(tuán)簇保護(hù)層。
在此加工方法中，團(tuán)簇保護(hù)層形成步驟可以包括掩模工藝，形成團(tuán)簇 保護(hù)層以覆蓋固體表面；和蝕刻工藝，蝕刻具有在掩模工藝中形成的團(tuán)簇保 護(hù)層的固體表面，從而形成具有到達(dá)固體的凹部和上部保留團(tuán)簇保護(hù)層的凸 部的凹凸結(jié)構(gòu)。 .
優(yōu)選地，團(tuán)簇保護(hù)層的厚度T [cm]滿足公式(rl ):
(rl)
其中n是氣體團(tuán)簇離子束的劑量[離子/cm勺；Y是團(tuán)簇保護(hù)層的蝕刻效率， 定為每個團(tuán)蔟的蝕刻體積[cmV離子](a是nY^cmV離子]與在垂直于凸部或 凹部所延伸方向的截面中團(tuán)簇保護(hù)層被氣體團(tuán)簇離子束蝕刻的區(qū)域的面積 S[cm勺的比例因子[離子/cm2]; b是Yn1/2[cm2'離子"。]與團(tuán)簇保護(hù)層被氣體團(tuán) 簇離子束蝕刻的區(qū)域的斜邊的長度L[cm]之間的比例因子[離子w/cm"])。
隨后將描述如何得到公式(rl )。滿足公式(rl )是能夠防止凹凸結(jié)構(gòu)的 角落部分的形狀發(fā)生變形的團(tuán)簇保護(hù)層的厚度的必要充分條件。
具體地，如果使用Ar氣體團(tuán)簇離子束，優(yōu)選地，團(tuán)簇保護(hù)層的厚度T[cm] 滿足
、1/2
r>"r + (i-54"o16 *"y2)' 如果使用SF6氣體團(tuán)簇離子束，優(yōu)選地，團(tuán)簇保護(hù)層的厚度T[cm]滿足
r〉"y + (i.23e"o'""y2)"2
在照射步驟中，氣體團(tuán)簇離子束可以交替且傾斜地發(fā)射到凹凸結(jié)構(gòu)的相旋轉(zhuǎn)同時(shí)用氣體團(tuán)簇離子束照射。


圖1A是示出凹凸結(jié)構(gòu)的角落部分的變形的機(jī)理的視圖1B是凹凸結(jié)構(gòu)的變形的角落的電子顯微圖2是示出斜邊的長度L、傾斜角度cj)、變形深度d的定義的視圖3是示出團(tuán)簇保護(hù)層如何防止凹凸結(jié)構(gòu)的角落部分發(fā)生變形的視圖4A是示出當(dāng)固體物質(zhì)是硅且使用Ar氣體團(tuán)簇離子束時(shí)劑量n與變形 角落部分的截面積S之間的關(guān)系的曲線圖4B是示出當(dāng)固體物質(zhì)是硅且使用Ar氣體團(tuán)簇離子束時(shí)劑量n與斜邊 的長度L之間的關(guān)系的曲線圖4C是示出當(dāng)對多種固體物質(zhì)(硅、二氧化硅和鉻)使用Ar氣體團(tuán)簇 離子束時(shí)斜邊的長度L與蝕刻效率Y和na5的乘積之間的關(guān)系的曲線圖4D是示出當(dāng)對多種固體物質(zhì)(硅、二氧化硅和鉻)使用Ar氣體團(tuán)簇 離子束時(shí)變形角落部分的截面積S與蝕刻效率Y的平方與劑量n的乘積之間 的關(guān)系的曲線圖5A是示出當(dāng)固體物質(zhì)是硅且使用SF6氣體團(tuán)簇離子束時(shí)劑量n與變 形角落部分的截面積S之間的關(guān)系的曲線圖5B是示出當(dāng)固體物質(zhì)是硅且使用SF6氣體團(tuán)簇離子束時(shí)劑量n與斜 邊的長度L之間的關(guān)系的曲線圖5C是示出當(dāng)對多種固體物質(zhì)(硅、二氧化硅和4各)使用SF6氣體團(tuán) 簇離子束時(shí)斜邊的長度L與蝕刻效率Y和nQ5的乘積之間的關(guān)系的曲線圖5D是示出當(dāng)對多種固體物質(zhì)(硅、二氧化硅和鉻)使用SF6氣體團(tuán) 簇離子束時(shí)變形角落部分的截面積S與蝕刻效率Y的平方與劑量n的乘積之 間的關(guān)系的曲線圖6是示出本發(fā)明的固體表面加工設(shè)備100的結(jié)構(gòu)的視圖7A是示出固體表面加工設(shè)備100的第一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖7B是示出固體表面加工設(shè)備100的第一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、第二旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和 掃描機(jī)構(gòu)的平面圖8是示出第 一示例中劑量n與團(tuán)簇保護(hù)層的厚度T之間的關(guān)系的曲線
圖；圖9是示出凹凸結(jié)構(gòu)的角落部分在它們用氣體團(tuán)簇離子束交替照射時(shí)被
保護(hù)而不變形的視圖(示例2);以及
圖10是示出當(dāng)固體旋轉(zhuǎn)同時(shí)它用氣體團(tuán)簇離子束照射時(shí)凹凸結(jié)構(gòu)的角 落部分被保護(hù)而不變形的視圖(示例3 )。
具體實(shí)施例方式
在描述實(shí)施例之前，將概述本發(fā)明中固體表面加工的原理。
發(fā)明人進(jìn)行了各種實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的橫向移動(lateral transfer)(其是氣 體團(tuán)簇離子束(GCIB )特有的)與由發(fā)射到凹凸結(jié)構(gòu)上的GCIB引起的凹凸 結(jié)構(gòu)的角落部分的變形密切相關(guān)。作為詳細(xì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，發(fā)明人已經(jīng)首次成 功定量明確了 GCIB照射條件與角落部分的變形形狀和變形量之間的關(guān)系， 并明確了角落變形的機(jī)理。
凹凸結(jié)構(gòu)在這里表示圖案結(jié)構(gòu)，例如形成在硅襯底、絕緣體上硅(SOI) 等的固體表面上的從幾納米到亞微米的線-間隔(line-and-space )圖案，以 及升降(rise-and-fall)結(jié)構(gòu)，例如包括超微粒子例如量子點(diǎn)的陣列的結(jié)構(gòu)。
凹凸結(jié)構(gòu)的角落部分是凹凸結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的上部中的角落部分(作為從固 體表面凸出的結(jié)構(gòu)部分的凸部的壁或者作為固體表面中的凹陷結(jié)構(gòu)部分的 凹部的壁)。上部在這里是遠(yuǎn)離形成有凹凸結(jié)構(gòu)的固體表面的 一側(cè)。
物質(zhì)的橫向移動是固體表面的GCIB照射區(qū)域中的原子沿基本平行于固 體表面的方向的移動。此現(xiàn)象有助于基板表面的平坦化。
通過使用線-間隔圖案結(jié)構(gòu)作為凹凸結(jié)構(gòu)的示例并參照線-間隔圖案 結(jié)構(gòu)的截面圖，將在下面描述凹凸結(jié)構(gòu)的角落部分變形的機(jī)理。
如圖1A所示，線-間隔圖案結(jié)構(gòu)900用GCIB照射。線-間隔圖案結(jié) 構(gòu)900的線的側(cè)壁903用GCIB傾斜地照射。氣體團(tuán)簇離子與線901的角落 部分904a和904b碰撞，引起形成線901的角落部分904a和卯4b的物質(zhì)橫 向地移動。橫向移動由圖1A中的右下圖中的虛線箭頭來表示。在線的側(cè)壁 卯3上朝著間隔902的底部橫向移動的物質(zhì)轉(zhuǎn)移并沉積在線的側(cè)壁903上并 突出到間隔902中。
在傾^h照射中，面向入射的GCIB的線的側(cè)壁A903a繼續(xù)用GCIB照射， 沉積在線的側(cè)壁A 903a上的物質(zhì)801進(jìn)一步橫向移動。在幾乎平行于線的 側(cè)壁A903a的傾斜照射的條件下，沿GCIB照射方向的;廣向移動的量增加，幾乎不引起任何朝著線的側(cè)壁A 903a的上部中的角落部分904a的橫向移 動。面對線的側(cè)壁A 903a的相鄰線的側(cè)壁B 903b沒有被GCIB照射，從而 線的側(cè)壁B 903b上的沉積的物質(zhì)802并不朝著線的側(cè)壁B 903b的上部中的 角落部分沖黃向移動。這使線901的角落部分904a和卯4b變形，形成相對于 間隔902傾斜的傾斜部分(見圖1A和IB;圖IB是圖1A中由虛線正方形 所包括的部分的電子顯微圖)。
由GCIB照射引起的角落部分的變形的機(jī)理如上所述。角落部分還被近 似垂直的照射變形(線的兩個側(cè)壁變得類似于線的側(cè)壁B )。
隨著每個團(tuán)簇的物質(zhì)的橫向移動的量增大，每單位劑量形成的傾斜部分 的傾斜角增大，使留在線的側(cè)壁或間隔的底部的物質(zhì)的量增大。線的面對入 射的GCIB的側(cè)壁A903a比相鄰線的面對線的側(cè)壁A 903a的側(cè)壁B 903b更 多地暴露到GCIB。此差異使線的側(cè)壁A903a的上部中的傾斜角大于線的側(cè) 壁B 903b的上部中的傾斜角。留在線的側(cè)壁A卯3a上的物質(zhì)801的一部分 通過蝕刻去除而變得比物質(zhì)802少。當(dāng)從角落部分904a延伸到間隔902的 物質(zhì)移動到線的側(cè)壁A 903a時(shí)，已經(jīng)沉積的物質(zhì)不太可能阻擋此移動。因 此，物質(zhì)向線的側(cè)壁A903a的移動在線的側(cè)壁A903a的上部中的角落部分 904a處被促進(jìn)，因此增大了傾斜角。
物質(zhì)的橫向移動的量與GCIB的劑量之間的關(guān)系以及物質(zhì)的橫向移動的 量與物質(zhì)的蝕刻效率的關(guān)系都還沒有被明確。因此，進(jìn)行了各種物質(zhì)和團(tuán)簇 的組合的實(shí)驗(yàn)，并研究了這些關(guān)系。結(jié)果，獲得了由下面公式(1)和(2) 表示的關(guān)系(后面將給出描述)。乘號*可以在某些情況下省略。
S = anY2 (1)
L = ( 2 )
在由GCIB照射形成的傾斜部分中，cj)是傾斜角，L是斜邊的長度。傾 斜角cj)是在線的面對入射GCIB的側(cè)壁A 903a的上部中形成的傾斜部分的傾 斜角。角度的定義見圖2。斜邊的長度L是在線的面對入射GCIB的側(cè)壁A 903a的上部中形成的傾斜部分的斜邊的長度(見圖2)。劑量[離子/cm"由n 來表示，物質(zhì)的蝕刻效率(每個團(tuán)簇的蝕刻體積)[cmV離子]由Y來表示。
比例因子a和b是由GCIB條件確定的常數(shù)。更具體地，a[離子/cm2 (ions/cm2)]是nY^cmV離子(cmVion )]與變形角落部分的截面積S[cm2] 之間的比例因子，b[離子"2cm" ( ions^cm-1 )]是Yn1/2[cm2 ,離子—1/2(cm2 . ions""]與斜邊的長度L[cm]之間的比例因子。
變形角落部分的截面積S對應(yīng)于在垂直于凸部或凹部延伸的方向的截 面中被GCIB蝕刻最多的區(qū)域(角落部分，其為圖2中的陰影部分)的面積。 斜邊的長度L對應(yīng)于被氣體團(tuán)簇離子束蝕刻最多的區(qū)域的在垂直于凸部或 凹部延伸的方向的截面中的斜邊的長度。
公式(1)表明被每單位縱深的變形去除的角落部分的體積與蝕刻效率 Y的平方和劑量n成比例。單位縱深是圖lA中的x軸方向，并且是凸部或 凹部延伸的方向。每單位縱深的體積對應(yīng)于變形角落部分的截面積S。截面 積S可以通過使用斜邊的長度L、在膜厚方向(圖1A中的z軸方向)變形 的深度d以及傾斜角cj)來表示，如公式(3)中<formula>formula see original document page 9</formula>公式(2 )表明斜邊的長度L與蝕刻效率Y以及劑量n的平方根成比例。 沿膜厚方向變形的深度d可以由公式(4)(見圖2)表示的關(guān)系來獲得。
<formula>formula see original document page 9</formula>
基于這些公式，如果確定了要使用的GCIB的劑量n和在此照射條件下 固體物質(zhì)的蝕刻效率Y，可以預(yù)測線的側(cè)壁A 903a的上部中的傾斜部分的 傾斜角cl)和變形的深度d。
如果由GCIB照射引起的角落部分的變形，特別是最大變形，只發(fā)生在 由不同于固體550的材料的材料形成在線_間隔圖案結(jié)構(gòu)500中線501的頂 表面上的層(稱為團(tuán)簇保護(hù)層570 )，表面平坦化或其它的表面加工可以對線 的側(cè)壁503進(jìn)行而不使線501的角落部分變形(見圖3,特別是圖3中右下 圖中由虛線圈處的部分)。當(dāng)形成團(tuán)簇保護(hù)層570時(shí)，可以根據(jù)公式(6)選 擇最優(yōu)的厚度(此必要充分的厚度使得線501的角落部分將不會變形)。
公式(3 )和(4 )分別代入公式(1)和(2 ); c|)和L被消去；獲得關(guān) 于d的聯(lián)立方程。通過求解聯(lián)立方程，得到公式(5):
<formula>formula see original document page 9</formula>
如果考慮蝕刻引起團(tuán)簇保護(hù)層570的厚度的減小d0=n*Y，團(tuán)簇保護(hù)層 570的厚度T[cm]應(yīng)滿足公式(6 ):<formula>formula see original document page 10</formula>
(6)
將根據(jù)使用氬(Ar)氣體團(tuán)簇的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果具體描述如何得到公式(1 ) 和(2 )。
線-間隔圖案結(jié)構(gòu)被制造在各種固體材料(硅(Si )、 二氧化硅(Si02) 和鉻(Cr))的表面上。在線-間隔圖案結(jié)構(gòu)中，線和間隔具有5pm的相等 寬度。溝槽深度(線高度)，對于硅是lpm，對于二氧化硅是l)im,對于鉻 是300nm。線-間隔圖案結(jié)構(gòu)如下面所述地制造。后面將描述用于制造的設(shè) 備。
在硅上的制造如下進(jìn)行。硅襯底的表面被熱氧化以在硅襯底的表面上形 成氧化膜。氧化膜用電子束抗蝕劑涂布，刻畫出線-間隔圖案。在抗蝕劑顯 影之后，抗蝕劑圖案用作掩模，蝕刻熱氧化膜。在掩模去除之后，熱氧化膜 用作硬掩模，蝕刻硅。熱氧化膜通過灰化去除，獲得線-間隔圖案結(jié)構(gòu)。
在二氧化硅上的制造如下進(jìn)行。硅襯底的表面被熱氧化以在硅村底的表 面上形成氧化膜。熱氧化膜(Si02)用電子束抗蝕劑涂布，刻畫出線-間隔圖 案。在抗蝕劑顯影之后，抗蝕劑圖案用作掩模，蝕刻熱氧化膜。去除抗蝕劑， 獲得線-間隔圖案結(jié)構(gòu)。
在鉻上的制造如下進(jìn)行。硅村底的表面用電子束抗蝕劑涂布，刻畫出線 -間隔圖案。在抗蝕劑顯影之后，通過濺射沉積鉻膜。沉積的鉻膜的厚度是 300nm。去除抗蝕劑，留下沒有抗蝕劑的部分上的鉻膜(剝離方法)，獲得線 -間隔圖案結(jié)構(gòu)。
劑量n與截面積S之間的關(guān)系和劑量n與斜邊的長度L之間的關(guān)系首先 被確定。當(dāng)觀察劑量n和截面積S時(shí)，使用具有恒定蝕刻效率Y的Ar團(tuán)簇 離子束，這表明使用相同的材料(硅)。由此獲得的關(guān)系表明劑量n的增大 使截面積S線性地增大(圖4A)。
斜邊的長度L和劑量n在硅(Si)用作固體材料時(shí)觀測，發(fā)現(xiàn)斜邊的長 度L近似與n^成比例(見圖4B)。該關(guān)系表明物質(zhì)的橫向移動由隨機(jī)移動 (random walk)來控制。認(rèn)為傾斜部分的斜邊的長度L從以下事實(shí)得到， 即固體材料中的原子的橫向移動距離與照射事件(irradiation event)的數(shù)目 n的平方才艮成比例。斜邊的長度L與蝕刻效率Y之間的關(guān)系和截面積S ( = L2sin(2 c|) )/4 )與 蝕刻效率Y之間的關(guān)系在具有不同蝕刻效率Y的多種固體材料上觀測。
圖4C是示出硅、二氧化硅和鉻的斜邊的長度L與蝕刻效率Y與na5的 乘積之間的關(guān)系的曲線圖。因?yàn)橐呀?jīng)獲得了 Lan^的關(guān)系(如前所述)，斜 邊的長度L與蝕刻效率Y之間的關(guān)系可以從斜邊的長度L與Y^M之間的 關(guān)系來推斷?？梢哉J(rèn)為，所獲得的大部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)在單條直線上。
圖4D示出在硅、二氧化硅和鉻上觀測的截面積S與蝕刻效率Y的平方 根與劑量n的乘積的關(guān)系。該關(guān)系表明截面積S隨n*Y2成比例地增大。
基于以上結(jié)果，獲得公式(1)和(2)。從圖4C和4D獲得的比例因子 a和b的數(shù)值對任何類型的固體材料基本上是恒定的3 3.80*1016[離子 /cm2]; 1 6.25*108[離子"Vcm-1],該數(shù)值對三個重要的圖是正確的。因此， 團(tuán)簇保護(hù)層可以由任何材料制成，團(tuán)簇保護(hù)層應(yīng)當(dāng)形成為具有大于由公式 (5)計(jì)算的變形深度d的厚度。
當(dāng)使用Ar氣團(tuán)簇離子束時(shí)團(tuán)簇保護(hù)層的厚度T從公式(7)獲得，公式
(7 )通過將常數(shù)a和b的數(shù)值代入公式(6 )獲得
<formula>formula see original document page 11</formula>
其中n是氣體團(tuán)簇離子束的劑量[離子/cm2]，蝕刻效率Y給定為每個團(tuán)簇離 子的蝕刻體積[cm3/離子]。
如果氣體團(tuán)蔟離子束的氣源不是Ar,比例因子a和b的數(shù)值是不同的， 但其它的結(jié)果與上述用Ar氣團(tuán)簇離子束的那些相同。使用六氟化硫(SF6) 氣體團(tuán)簇離子束的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在圖5A、 5B、 5C、 5D中示出，其分別對應(yīng)于圖 4A、 4B、 4C和4D。
線的角落部分的變形深度d和斜邊的長度L在SF6氣體團(tuán)簇離子束照射 后的多種材料上觀測。劑量n與傾斜部分的截面積S之間的關(guān)系在硅用作固 體材料時(shí)觀測。截面積S隨劑量n的增大成比例地增大(圖5A )。
斜邊的長度L與劑量n之間的關(guān)系在硅用作固體材料時(shí)觀測。發(fā)現(xiàn)斜邊 的長度L近似與nQ5成比例(圖5B )。
圖5C是示出硅、二氧化硅和鉻的斜邊的長度L與蝕刻效率Y與na5的 乘積之間的關(guān)系的曲線圖?？梢哉J(rèn)為，獲得的大部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)在單條直線上。
圖5D示出了在硅、二氧化硅和鉻上觀測的變形部分的截面積S與蝕刻
效率Y的平方與劑量n的乘積之間的關(guān)系。所獲得的比例關(guān)系表明，具有較大數(shù)值的nY2的材料具有線性增大的截面積S。
基于該結(jié)果，當(dāng)使用SF6氣團(tuán)簇離子束時(shí)，常數(shù)a和b的數(shù)值對于任何 類型的固體材料是恒定的，a 7.83"0"[離子/cm勺；b 5.68*107[離子 '"/cm-1^該數(shù)值對三個主要的圖是正確的。因此，團(tuán)簇保護(hù)層可以由任何材 料制成，團(tuán)簇保護(hù)層應(yīng)該形成為具有大于從公式(5)計(jì)算的變形深度d的 厚度。
當(dāng)使用SF6氣團(tuán)簇離子束時(shí)團(tuán)簇保護(hù)層的厚度T從公式(8)獲得，公 式(8 )通過將比例因子a和b的數(shù)值代入公式(6 )獲得 r>"y + (1.23"015"W2 (8)
其中n是氣體團(tuán)簇離子束的劑量[離子/cm2]，蝕刻效率Y是每個團(tuán)簇離子的 蝕刻體積[cmV離子]。
a和b的數(shù)值決定于氣體團(tuán)簇離子束的氣體類型，因?yàn)橛蓺怏w團(tuán)簇離子 束照射引起的材料的橫向移動的蝕刻比例是不同的。隨著氣體團(tuán)簇離子束的 加速能量增大，蝕刻效率和物質(zhì)的橫向移動都增大，但它們的比例并沒有大 的改變。因此，如果氣體類型是相同的，比例因子a和b的數(shù)值并不決定于 加速能量。
形成在線的頂面上的團(tuán)簇保護(hù)層防止在團(tuán)簇保護(hù)層下的線的側(cè)壁的上 部中角落部分的變形，從而允許表面加工(例如線的側(cè)壁的平坦化)。 下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例和示例。 (掩模工藝)
掩模裝置形成團(tuán)簇保護(hù)層以覆蓋固體表面。掩模裝置可以是與包括在常 規(guī)晶片加工設(shè)備中的相同的掩模裝置。此實(shí)施例的掩模裝置是高溫?cái)U(kuò)散爐。 例如，硅襯底置于高溫?cái)U(kuò)散爐中并在高溫(一般為約900。C到IIO(TC)時(shí)暴 露到氧化氣體氣氛。這在硅襯底的整個表面形成熱氧化膜。熱氧化膜對應(yīng)于 團(tuán)簇保護(hù)層。
(蝕刻工藝)
蝕刻裝置對已經(jīng)形成有團(tuán)簇保護(hù)層的固體表面進(jìn)行干法蝕刻。這形成固 體表面上的凹凸結(jié)構(gòu)。蝕刻裝置可以是與包括在常規(guī)晶片加工設(shè)備中的相同 的蝕刻裝置。在此實(shí)施例中，使用蝕刻設(shè)備。將描述蝕刻形成有熱氧化膜的 硅襯底的示例。蝕刻如下地進(jìn)行。熱氧化膜用光致抗蝕劑涂布。進(jìn)行預(yù)烘培 以將熱氧化膜附著到光致抗蝕劑。然后光致抗蝕劑通過光掩模暴露到光，光掩模的圖案轉(zhuǎn)印(轉(zhuǎn)移)到光致抗蝕劑上。然后暴露的光致抗蝕劑被顯影并 漂洗。用正型光致抗蝕劑時(shí)，暴露的光致抗蝕劑被去除。用負(fù)型光致抗蝕劑 時(shí)，沒有暴露到光的光致抗蝕劑被去除。然后，進(jìn)行后烘將光致抗蝕劑附著 到熱氧化膜以提高耐蝕性。然后，已經(jīng)經(jīng)過一系列工藝的硅襯底置于蝕刻設(shè) 備中；反應(yīng)氣體通入蝕刻設(shè)備，高頻功率源施加電壓，該電壓引起通過反應(yīng) 氣體的干法蝕刻進(jìn)行?？梢赃M(jìn)行濕法蝕刻來替代干法蝕刻。在干法蝕刻之后， 使用有機(jī)溶劑等來去除光致抗蝕劑。 (照射工藝)
將參照圖6、 7A和7B描述根據(jù)本發(fā)明的在固體表面加工方法中進(jìn)行氣 體團(tuán)簇離子束照射工藝的固體表面加工設(shè)備IOO的結(jié)構(gòu)和功能。
固體表面加工設(shè)備100包括發(fā)射氣體團(tuán)簇離子束到固體表面上的氣體團(tuán) 簇離子束發(fā)射裝置。圖6中示出的GCIB發(fā)射裝置構(gòu)造如下。源氣體9由噴 嘴IO提供到真空團(tuán)簇產(chǎn)生室11中。源氣體9的氣體分子在團(tuán)簇產(chǎn)生室11 中積聚成團(tuán)簇。團(tuán)簇的尺寸由粒子尺寸分布來確定，該粒子尺寸分布基于在 噴嘴出口 10a的氣體的壓力和溫度以及噴嘴10的尺寸和形狀。產(chǎn)生于團(tuán)簇 產(chǎn)生室11中的團(tuán)簇通過撇取器(skimmer) 12帶入電離室13中以用作氣體 團(tuán)簇束。在電離室13中，離子發(fā)生器14發(fā)射電子束(例如熱電子束)，中 性的團(tuán)簇被離子化。離化的氣體團(tuán)簇束(GCIB)被加速電極15加速、被磁 場會聚單元16會聚并輸入到濺射室17。在設(shè)置于濺射室17中的靶支撐物 18上，靶19固定在旋轉(zhuǎn)盤41上，靶19是要暴露到GCIB的固體(例如形 成有凹凸結(jié)構(gòu)的硅襯底)。進(jìn)入濺射室17的GCIB被孔21縮小到預(yù)定的束 直徑，并指向靶19的表面上。當(dāng)由電絕緣體形成的靶19的表面被平坦化時(shí)， GCIB被電子束照射中性化。
固體表面加工設(shè)備100包括判定裝置，該判定裝置判定團(tuán)簇保護(hù)層的厚 度、團(tuán)簇保護(hù)層的材料的蝕刻效率和氣體團(tuán)簇離子束的劑量是否滿足由公式 (5)表示的關(guān)系。
例如，諸如鍵盤的輸入單元30連接到固體表面加工設(shè)備100,如圖7B 所示。通過輸入單元30，輸入團(tuán)簇保護(hù)層的厚度、團(tuán)簇保護(hù)層的材料的蝕刻 效率和氣體團(tuán)簇離子束的劑量。判定單元27判定團(tuán)簇保護(hù)層的輸入厚度、 團(tuán)簇保護(hù)層的材料的輸入蝕刻效率和氣體團(tuán)簇離子束的輸入劑量是否滿足 公式(5)并輸出判定結(jié)果。結(jié)果顯示在顯示單元26上。結(jié)構(gòu)并不限于上述。例如，團(tuán)簇保護(hù)層的厚度和團(tuán)簇保護(hù)層的材料的蝕
刻效率可以通過輸入單元30輸入，判定單元27可以在團(tuán)簇保護(hù)層的輸入厚 度、團(tuán)簇保護(hù)層的材料的輸入蝕刻效率和公式(5)的基礎(chǔ)上獲得滿足公式
(5)的關(guān)系的氣體團(tuán)簇離子束的劑量。由判定單元27獲得的氣體團(tuán)簇離子 束的劑量顯示在顯示單元26上。
固體表面加工設(shè)備100還包括能夠設(shè)定照射角度以交替地且傾斜地以 GCIB照射由蝕刻裝置形成在固體表面上的凹凸結(jié)構(gòu)的相對的側(cè)壁的裝置
(交替照射裝置)，或者包括能夠使固體繞與要用GCIB照射的固體表面的 法線近似平行的軸旋轉(zhuǎn)的裝置(旋轉(zhuǎn)照射裝置)，或者包括這兩種裝置(如 果需要)。此實(shí)施例包括實(shí)現(xiàn)以上兩種裝置的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
如圖7A和7B所示，例如，固體表面加工設(shè)備100包括第一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 和第二旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
第一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)照射裝置，并構(gòu)造如下。靶支撐物18具有突 出軸41a，旋轉(zhuǎn)盤41安裝在軸41a上以繞軸41a的中心旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)盤41具 有平坦部41b,靶19附著在平坦部41b上。旋轉(zhuǎn)盤41具有在其邊緣41c中 的大量的齒，該齒與齒輪43的齒咬合。齒輪43在被馬達(dá)42驅(qū)動時(shí)旋轉(zhuǎn)， 并且旋轉(zhuǎn)被傳遞到旋轉(zhuǎn)盤41，從而旋轉(zhuǎn)附著到旋轉(zhuǎn)盤41的靶19。例如，通 過以恒定的角速度使旋轉(zhuǎn)盤41持續(xù)旋轉(zhuǎn)，靶19可以在靶19用GCIB照射 的同時(shí)繞幾乎平行于被GCIB照射的固體表面的法線的軸旋轉(zhuǎn)。
第二旋軸機(jī)構(gòu)對應(yīng)于交替照射裝置，并構(gòu)造如下。旋轉(zhuǎn)軸21固定到靶 支撐物18，靶支撐物18可以繞旋轉(zhuǎn)軸21的中心旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸21由固定板 22a和22b可旋轉(zhuǎn)地支撐。旋轉(zhuǎn)軸21還固定到齒輪24b的旋轉(zhuǎn)軸的中心，齒 輪24b與齒輪24a咬合。齒輪24a在被馬達(dá)23驅(qū)動時(shí)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)被傳遞到 齒輪24b和旋轉(zhuǎn)軸21,從而旋轉(zhuǎn)靶支撐物18。假設(shè)沿相對于參考角度的特 定方向旋軸通過向旋轉(zhuǎn)角度加入加號(+ )來表示，沿相反方向的旋轉(zhuǎn)通過 向旋轉(zhuǎn)角度加入減號(-)來表示。GCIB可以通過重復(fù)這些步驟來傾斜地且 交替地發(fā)射到靶19:靶支撐物18在位置+e保持靜止(e表示旋轉(zhuǎn)的角度的 幅度)；耙19用GCIB照射；在預(yù)定周期的時(shí)間之后，靶支撐物18被旋轉(zhuǎn)
并在位置-e， ( e，表示旋轉(zhuǎn)角度的幅度；通常，e-e，)保持靜止；gcib照
射到靶19;在預(yù)定周期的時(shí)間之后，靶支撐物18被旋轉(zhuǎn)并在位置+e保持靜 止；以及GCIB發(fā)射到耙19上。固體表面加工設(shè)備100還設(shè)置有用于改變靶19的相對于GCIB的相對 位置的掃描機(jī)構(gòu)，例如XY臺。
固定板22a和22b被固定到固定板支撐構(gòu)件22c并由固定板支撐構(gòu)件22c 支撐，如圖7B所示。固定板支撐構(gòu)件22c和第一致動器22d經(jīng)由第一桿22e 連接。第一致動器22d可以推、拉第一桿22e,此動作可以改變靶支撐物18 的位置。在圖7B中示出的固體表面加工設(shè)備100中，例如，第一致動器22d 的運(yùn)動可以向著頁面的頂部或底部改變靶支撐物18的位置。
第 一致動器22d固定到第二桿22g并由第二桿22g支撐，第 一致動器22d 通過第二桿22g連接到第二致動器22f。第二致動器22f可以推、拉第二桿 22g，此動作改變了第一致動器22d的位置。因此，可以改變經(jīng)由第一桿22e 和上述其它部件連接到第一致動器22d的靶支撐物18的位置。第一桿22e 可以移動的方向幾乎與第二桿22g可以移動的方向正交。這樣，實(shí)現(xiàn)像XY 臺的掃描機(jī)構(gòu)。在圖7B中示出的表面加工裝置100中，例如，第二致動器 22f的運(yùn)動可以向著頁面的左邊或右邊改變靶支撐物18的位置。因此，與第 一致動器22d的運(yùn)動相結(jié)合，靶支撐物18可以在頁面上向上和向下以及向 左和向右移動。
控制單元28通過驅(qū)動單元29驅(qū)動馬達(dá)23和馬達(dá)42，并控制靶支撐物 18和旋轉(zhuǎn)盤41的運(yùn)動?？刂茊卧?8還控制GCIB發(fā)射裝置，從而發(fā)射輸入 劑量或由判定單元27獲得的劑量的GCIB。
控制單元28包括中央處理器單元(CPU)或微處理器并通過執(zhí)行控制 固體表面加工所需的程序來控制如上所述的操作，例如顯示信息和驅(qū)動馬 達(dá)。
根據(jù)本發(fā)明的固體表面加工設(shè)備并不限于上述的固體表面加工設(shè)備100 的結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)，可以在本發(fā)明范圍內(nèi)根據(jù)需要進(jìn)行改變。
在固體表面加工設(shè)備100中，已經(jīng)在蝕刻工藝中其上形成有凹凸結(jié)構(gòu)的
固體表面用氣體團(tuán)簇離子束照射，然后被轉(zhuǎn)移到去除工藝。 (去除工藝)
在固體表面加工設(shè)備100中，去除裝置將剩余的團(tuán)簇保護(hù)層從用氣體團(tuán)
簇離子束照射的固體表面去除。去除裝置可以與包括在常規(guī)晶片加工設(shè)備中 的相同的去除裝置。在本實(shí)施例中，使用灰化設(shè)備。已經(jīng)經(jīng)過一系列工藝的 硅襯底置于灰化設(shè)備中，熱氧化膜通過氧化分解和灰化從硅襯底的表面去除。
在上述實(shí)施例中，具有凸部(在它們的上部上形成有團(tuán)簇保護(hù)層)和凹 部(不帶有團(tuán)簇保護(hù)層)的凹凸結(jié)構(gòu)通過掩模工藝和蝕刻工藝形成在固體表 面上，在掩模工藝中團(tuán)簇保護(hù)層形成在固體表面上，在蝕刻工藝中蝕刻具有 用在掩模工藝中形成的團(tuán)簇保護(hù)層涂布的固體表面。形成具有凸部(在它們 的上部(頂表面)上形成有團(tuán)簇保護(hù)層)的凹凸結(jié)構(gòu)的方法并不限于這里所 述的方法。
例如，可以使用以下方法，在該方法中固體表面用光致抗蝕劑涂布， 凹凸結(jié)構(gòu)通過圖案化和蝕刻形成在固體表面上；以及粘性樹脂按壓在具有凹 凸結(jié)構(gòu)的固體表面上以將樹脂選擇性地附著到凸部的頂表面上。
術(shù)語"選擇性地，，在這里具有兩個含義。第一個含義是通過防止樹脂進(jìn) 入凹部使樹脂附著到凸部的頂表面而不是凸部的側(cè)壁或凹部的底部。第二個 含義是，因?yàn)闃渲街奈恢煤托螤羁梢园葱枰付?，所以可以選擇附著樹 脂的凸部的頂表面和沒有附著樹脂的凸部的頂表面。
附著到凸部的頂表面的樹脂通過加熱或其它手段硬化，此部分用作團(tuán)簇 保護(hù)層。
還可以使用下面的方法在與上述相同的掩模工藝中固體表面用團(tuán)簇保 護(hù)層涂布；光致抗蝕劑涂覆在團(tuán)簇保護(hù)層上；進(jìn)行圖案化；團(tuán)簇保護(hù)層根據(jù) 圖案通過干法蝕刻、離子束照射或氣體團(tuán)簇離子束照射去除；以及在去除團(tuán) 簇保護(hù)層之后暴露的固體表面的部分用氣體團(tuán)簇離子束照射，以在固體表面
凸部和沒有團(tuán)簇保護(hù)層的凹部來形成。
簡而言之，具有凸部(在它們的頂表面上形成有團(tuán)簇保護(hù)層)和凹部(沒 有團(tuán)簇保護(hù)層)的凹凸結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)形成在固體表面上。本發(fā)明并不特別限定形 成方法。
現(xiàn)在將描述示例。
使用Ar氣體團(tuán)簇和SF6氣體團(tuán)簇。Ar氣體團(tuán)簇的源是Ar氣。Ar氣團(tuán) 簇束被產(chǎn)生，該束具有峰團(tuán)簇尺寸為約2000Ar原子的粒子尺寸分布，該束 以30kV的加速電壓發(fā)射到靶19上。SF6氣體團(tuán)簇的源是SF6氣和He氣。 SF6氣團(tuán)簇離子束被產(chǎn)生，該束具有峰團(tuán)簇尺寸為約500 SF6分子的粒子尺寸 分布，該束以30kV的加速電壓加速并發(fā)射到靶19上。線-間隔圖案結(jié)構(gòu)(具有l(wèi)pm寬、0.5(im深的線和間隔)如下形成在硅 襯底的表面上熱氧化膜在高溫?cái)U(kuò)散爐中形成在硅表面上；具有氧化膜的硅 村底用電子束抗蝕劑涂布；圖案結(jié)構(gòu)通過電子束刻畫i殳備刻畫在抗蝕劑上； 在抗蝕劑顯影之后，抗蝕劑圖案用作掩模，熱氧化膜用反應(yīng)離子蝕刻(RIE) 設(shè)備蝕刻；去除抗蝕劑；以及熱氧化膜用作硬掩模，硅通過使用感應(yīng)耦合等 離子體反應(yīng)離子蝕刻(ICP-RIE)設(shè)備蝕刻。盡管用作硬掩模的熱氧化膜通 常被去除，該膜沒有被去除而是留在示例中的圖案上。以此方法，制造了具 有在50nm到2fim范圍內(nèi)的不同膜厚的熱氧化層(團(tuán)簇保護(hù)層)的樣品A 到E。在如后面每個示例中將描述的GCIB照射之后，用作團(tuán)簇保護(hù)層的熱 氧化膜通過灰化設(shè)備灰化并去除。
第一示例
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以調(diào)整所制造的硅圖案的線寬度。對具有較大厚度的熱氧化膜 的樣品，劑量也增大，以便減小線寬度。線的側(cè)壁用Ar氣團(tuán)簇離子束以與 線的側(cè)壁有7。(相對于線的側(cè)壁的法線為83°)的照射角照射。線寬度通過 蝕刻調(diào)整。減少了 5到150nm,對l謡的蝕刻來說照射的劑量是1.3*10" 離子/cm2。
為了檢測圖案形狀的變化，線-間隔圖案結(jié)構(gòu)的截面在GCIB照射之前 和之后用電子顯微鏡觀察。結(jié)果在圖8的曲線圖中示出。在圖8中，公式(7) 的右側(cè)的數(shù)值(使用二氧化硅的蝕刻效率Y-5nO"cmV離子(以7。的照射 角))由實(shí)線來表示。如果Ar氣團(tuán)簇離子束的照射的劑量與熱氧化膜的厚度 之間的關(guān)系在表示公式(7)的右側(cè)的曲線之上，熱氧化膜被認(rèn)為起到團(tuán)簇 保護(hù)層的作用(也就是，硅圖案的角落將不會變形)。如果該關(guān)系在曲線以 下，該膜被認(rèn)為沒有起到團(tuán)簇保護(hù)層的作用。
在熱氧化膜通過灰化去除后，硅的線部分的傾斜角d)是0度，表明角落 沒有變形。作為線的側(cè)壁的平均表面粗糙度，樣品的平均表面粗糙度在GCIB 照射之前和之后通過原子力顯微鏡(AFM)來測量。在測量線的側(cè)壁的平均 表面粗糙度時(shí)，樣品被切割以暴露線的側(cè)壁。在GCIB照射之前線的側(cè)壁的 平均表面粗糙度(Ra)是3.8nm。在SF6氣團(tuán)簇離子束照射之后，平均線寬 是1.00nm,線的側(cè)壁的平均表面粗糙度(Ra)是0.52nm。
第二示例
SF6氣團(tuán)簇離子束以7。的角度交替地發(fā)射到線的相對側(cè)壁。示例在圖9中示出。
為了使圖案寬度減小30nm,對每側(cè)的劑量是1.0"0"離子/cm2，相對側(cè) 被交替地照射。熱氧化膜的厚度T = 0.6pm。在去除熱氧化膜之后，圖案寬 度是1.00(im,線的側(cè)壁的粗糙度(Ra)是0.49nm。在熱氧化膜通過灰化去 除之后，硅線具有O度的傾斜角d)，表明角落沒有變形。
第三示例
通過與上述示例的線-間隔圖案相同的方法制造由硅中圓柱形凹部的 陣列(l(im的直徑，具有l(wèi)pm節(jié)距的正方形陣列)形成的圖案結(jié)構(gòu)。在圓 柱形凹部的側(cè)壁用GCIB以7。的角度6照射的同時(shí)，硅襯底在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。 此示例在圖IO中示出。圖IO的左圖是圓柱形凹部的陣列圖案的平面圖，箭 頭表示硅襯底的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。圖IO的右圖是圓柱形凹部的截面圖。
為了使圓柱形凹部的直徑增大30nm，劑量是3.0M0"離子/cm2。熱氧化 膜的厚度T是0.6pm。在去除熱氧化膜之后，圖案寬度是1.00nm,圓柱形凹 部的平均表面粗糙度(Ra)是0.49nm。在熱氧化膜通過灰化去除后，硅凸 部的上部的角度(J)是O度，其與設(shè)計(jì)值相同。
基于示例的結(jié)論
第一、第二和第三示例表明，通過使用具有滿足公式(7)的厚度的熱 氧化膜作為團(tuán)簇保護(hù)層并去除熱氧化膜來調(diào)整線寬度，線寬度可以被調(diào)整而 不使固態(tài)的線-間隔圖案結(jié)構(gòu)的上部的角落變形。
在示例中，加速電壓是30kV。隨著加速電壓增大，蝕刻量增大，減小 了平坦化時(shí)間。另一方面，增大的加速電壓會使表面粗糙度劣化。因此，加 速電壓應(yīng)當(dāng)根據(jù)固體表面加工的要求(例如時(shí)間和材料)來確定。參數(shù)和設(shè) 備條件(例如氣體類型、照射條件和團(tuán)簇尺寸)都沒有被限定，參數(shù)和設(shè)備 條件可以根據(jù)需要而改變。
工業(yè)應(yīng)用
由于固體表面上的凹凸結(jié)構(gòu)的角落部分可以被保護(hù)而不變形，本發(fā)明可 以應(yīng)用于高精度三維結(jié)構(gòu)(例如高性能半導(dǎo)體器件和光學(xué)器件以及用于制造 這些器件的管芯)的制造。
本發(fā)明的效果
在本發(fā)明中，氣體團(tuán)簇離子束照射到具有凹凸結(jié)構(gòu)的固體表面上，形成 團(tuán)簇保護(hù)層以覆蓋該凹凸結(jié)構(gòu)，從而圖調(diào)結(jié)構(gòu)的角落部分可以被保護(hù)而不變
權(quán)利要求
1.一種利用氣體團(tuán)簇離子束的固體表面加工方法，包括團(tuán)簇保護(hù)層形成步驟，在所述固體表面上形成具有凸部和凹部的凹凸結(jié)構(gòu)，形成團(tuán)簇保護(hù)層以覆蓋所述凸部的上部，而所述凹部沒有所述團(tuán)簇保護(hù)層；照射步驟，發(fā)射所述氣體團(tuán)簇離子束到已在所述團(tuán)簇保護(hù)層形成步驟中形成有所述凹凸結(jié)構(gòu)的所述固體表面上；以及去除步驟，去除所述團(tuán)簇保護(hù)層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的利用氣體團(tuán)簇離子束的固體表面加工方法，其中所述團(tuán)簇保護(hù)層形成步驟包括掩模工藝，形成所述團(tuán)簇保護(hù)層以覆蓋所述固體表面；以及 蝕刻工藝，蝕刻具有在所述掩模工藝中形成的所述團(tuán)簇保護(hù)層的所述固 體表面，從而形成具有所述凹部和所述凸部的所述凹凸結(jié)構(gòu)，所述凹部到達(dá) 所述固體，所述凸部具有保留在凸部的上部的所述團(tuán)簇保護(hù)層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用氣體團(tuán)簇離子束的固體表面加工方 法，其中所述團(tuán)簇保護(hù)層的厚度T[cm]滿足<formula>formula see original document page 2</formula>其中a是nY^cmV離子]與在垂直于所述凸部或凹部所延伸方向的截面 中所述團(tuán)簇保護(hù)層被所述氣體團(tuán)簇離子束蝕刻的區(qū)域的面積S[cm"之間的 比例因子[離子/cm"; b是Yn，cm2.離子"。]與所述團(tuán)簇保護(hù)層被所述氣體 團(tuán)簇離子束蝕刻的區(qū)域的斜邊的長度L[cm]之間的比例因子[離子1/2cm"]; n 是氣體團(tuán)簇離子束的劑量[離子/cm2];以及Y是所述團(tuán)簇保護(hù)層的蝕刻效率， 定義為每個團(tuán)簇的蝕刻體積[cmV離子]。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用氣體團(tuán)簇離子束的固體表面加工方 法，其中如果使用Ar氣體團(tuán)簇離子束，所述團(tuán)簇保護(hù)層的厚度T[cm]滿足r>"y + (i.54"o16*"W2。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用氣體團(tuán)簇離子束的固體表面加工方 法，其中如果使用SF6氣體團(tuán)簇離子束，所述團(tuán)簇保護(hù)層的厚度T[cm]滿足<formula>formula see original document page 3</formula>
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的利用氣體團(tuán)簇離子束的固體表面 加工方法，其中在所述照射步驟中，所述氣體團(tuán)簇離子束交替且傾斜地發(fā)射 到所述凹凸結(jié)構(gòu)的相對側(cè)壁上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的利用氣體團(tuán)簇離子束的固體表面加工方法，其中在所述照射步驟中，所述固體在用所述氣體團(tuán)簇離子束照射 的同時(shí)繞大致平行于形成有所述凹凸結(jié)構(gòu)的所述固體表面的法線的軸旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
一種加工固體表面同時(shí)防止非平面結(jié)構(gòu)的角落部分變形的方法。提供了一種用氣體團(tuán)簇離子束加工固體表面的方法，該方法包括團(tuán)簇保護(hù)層形成步驟，在固體表面上形成凹凸結(jié)構(gòu)，該凹凸結(jié)構(gòu)包括其頂部覆蓋有團(tuán)簇保護(hù)層的凸部和沒有覆蓋有團(tuán)簇保護(hù)層的凹部；照射步驟，以氣體團(tuán)簇離子束照射具有在團(tuán)簇保護(hù)層形成步驟中形成的非平面結(jié)構(gòu)的固體表面；以及去除團(tuán)簇保護(hù)層的去除步驟。團(tuán)簇保護(hù)層的厚度T滿足公式(I)的關(guān)系(見圖)其中n是氣體團(tuán)簇離子束的劑量，以及其中團(tuán)簇保護(hù)層的蝕刻效率是指每個團(tuán)簇的蝕刻體積Y(假定a和b為常數(shù))。
文檔編號H01L21/302GK101563759SQ200780040678
公開日2009年10月21日 申請日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月30日
發(fā)明者伊曼紐爾·布雷爾, 佐藤明伸, 松尾二郎, 瀬木利夫, 鈴木晃子 申請人:日本航空電子工業(yè)株式會社