次世代高集積回路(LSI)用クラスターイオン注入装置の試作研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04555003
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 山田 公 京都大学, 工学部, 教授 (00026048)
• 研究分担者: 松田 耗自 日新電機株式会社, 生産技術研究開発部, 主幹 ; 山西 健一郎 三菱電機株式会社, 生産技術センター, グループマネージャー ; 友田 利正 三菱電機株式会社, 生産技術センター, 部長 ; 松尾 二郎 京都大学, 工学部, 助手 (40263123) ; 高岡 義寛 京都大学, 工学部, 助教授 (90135525)
• キーワード: ガスクラスター / 高密度照射効果 / 低エネルギーイオンビーム / ラテラルスパッタ / イオン注入 / 表面クリーニング / 薄膜形成 / LSI

研究概要

平成6年度は本研究の最終年度である。本年度は、アユミ工業(株)で製作されたイオンビーム注入制御装置を用いてArなどのガスクラスターの注入制御ができるようにした。また、ArやCo2など得られた種々のガスクラスターをイオン注入し、その結晶性や表面・界面特性を現有の高解像度電子顕微鏡などで評価し、低エネルギーイオンビームによる照射の効果を明らかにした。具体的には(1)ガスクラスターイオンをSi基板に照射した場合、単原子や単分子イオンの照射に比べ、損傷が非常に小さいことを明らかにした。(2)ガスクラスターイオンビームでは、固体表面に高密度照射が可能なため、従来のイオンビーム法では達成できない高スパッタ率が得られ、またラテラルスパッタ作用によって表面は超平坦になることが分かった。(3)ガスクラスターイオンビームの入射エネルギーを制御することにより、固体表面に極く浅いイオン注入層を形成することが可能であることを明らかにした。(4)クラスターイオンと個体との衝突過程を分子動力学法によって計算機シミュレーションし、実験結果との対応を行った。この結果、上述の低エネルギー大電流効果を確認し、装置の基本特性に関する有用な計算結果を得た。
以上、試作したクラスターイオンビーム装置は、次世代LSIの製作に必要な(a)浅いイオン注入、(b)表面の電子レベルの平坦化、(c)低損傷表面クリーニング、(d)高効率スパッタリング、(e)表面改質による薄膜形成などのプロセスへの応用が可能となった。

研究成果

• [文献書誌] I.Yamada: "Irradiation Effects of Ar-Cluster Ion Beams on Si Surfaces" Materials Research Society Symposium Proceedings. 316. 1005-1010 (1994)
• [文献書誌] I.Yamada: "Molecular Dynamics Simulation of the Effects of Energetic Cluster Ion Impact on Solid Surface" Materials Research Society Symposium Proceedings. 316. 999-1004 (1994)
• [文献書誌] I.Yamada: "Low Temperature Epitaxial Growth of TiO_2 Rutile Films by ICB Deposition and Mechanical Properties in Helium Implanted" Materials Research Society Symposium Proceedings. 316. 905-910 (1994)
• [文献書誌] I.Yamada: "Mechanical Behavior of Single Crystal Al(III)and Bicrystal Al(llO)Films on Silicon Substrates" Materials Research Society Symposium Proceedings. 343. 659-664 (1994)
• [文献書誌] I.Yamada: "Ionized Cluster Beam Techniques for Film Formation" Proceeding of Advanced Materials'93,IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 125-131 (1994)
• [文献書誌] I.Yamada: "Low Temperature Growth of Epitaxial and Highly Oriented TiO_2 Rutile Films by ICB" Proceeding of Advanced Materials'93,IV/Laser and Ton Beam Modification of Materials. 17. 271-274 (1994)
• [文献書誌] I.Yamada: "Epitaxial Growth of Metal-Insulator-Metal Structures on Si(lll)Substrates" Proceeding of Advanced Materials'93,IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 247-250 (1994)
• [文献書誌] I.Yamada: "Epitaxial Al Films Grown on Heavily Doped Si(lOO)Surfaces by ICB Methods for Fabricating ULSI Contacts" Proceeding of Advanced Materials'93,IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 255-258 (1994)
• [文献書誌] I.Yamada: "STM Observations of the Initial Growth Processes of Metal Thin Film" Proceeding of Advanced Materials'93,IV/Laser and Ion Beam Modification of Matorials. 17. 263-266 (1994)
• [文献書誌] I.Yamada: "Characteristics of Polyimide Prepared by Ion Beam Assisted Vapor Deposition" Proceeding of Advanced Materials'93,IV/Laser and Ion Beam Modification of Matorials. 17. 251-254 (1994)
• [文献書誌] I.Yamada: "Irradiation Effects of Gas-Cluster Ar Ion Beams on Solid Surfaces" Proceeding of Advanced Materials'93,IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 119-122 (1994)