多重のノズルのガスクラスターイオンビームのシステム及び方法
開示されたものは、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）システム（１００，１００’１００’’）において、プロセスガスの混合物、又は多重のプロセスガスの混合物、を導入するためのマルチ−ノズル及びスキマーの組み立て品、並びに基体（１５２，２５２）に層を成長させる、それを変更する、それを堆積させる、又はそれをドープするための動作の関連させられた方法である。多重のノズル及びスキマーの組み立て品は、少なくとも部分的にそれから単一のガスクラスタービーム（１１８）へと放出されたガスクラスタービームを合体させるために相互の近接で配置された、及び／又は、交差するガスクラスタービームのセットを形成するために、及び、ガススキマー（１２０）へと単一の及び／又は交差するガスクラスタービームを向けるために、単一の交差する点（４２０）に向かって各々のビームを収束させるために角度が付けられた少なくとも二つのノズル（１１６，１０１６，２１１０，２１２０，４１１０，４１２０，７０１０，７０２０）を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明は、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）を使用することで基体を照射するための多重のノズルを備えたシステム、及び、多重のノズルのＧＣＩＢシステムを使用することで基体において層をドープする、成長させる、堆積させる、又は変更するために基体を照射するための方法に関係する。
【背景技術】
【０００２】
ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）は、基体において層ドープすること、エッチングすること、クリーニングすること、スムージングすること、及び成長させること又は堆積させることに使用される。この議論の目的のために、ガスクラスターは、標準的な温度及び圧力の条件下でガス状のものであるところの材料のナノのサイズにされた凝集物である。そのようなガスクラスターは、一緒にゆるく束縛されるところの、少数個から数千個の分子、又はより多いもの、を含む凝集物からなることがある。ガスクラスターは、電子の衝撃によってイオン化されることができるが、それは、ガスクラスターが制御可能なエネルギーの向けられたビームへと形成されることを許す。そのようなクラスターイオンは、各々、典型的には、電子の電荷の大きさ及びクラスターイオンの電荷状態を表すところのものと比べてより大きい又はそれに等しい整数の積によって与えられた正の電荷を帯びる。より大きいサイズにされたクラスターイオンは、なおも個々の分子当たりの適度なエネルギーを有するのみである一方で、クラスターイオン当たりの実質的なエネルギーを帯びることのそれらの能力の理由のために、しばしば最も有用なものである。イオンクラスターは、基体との衝撃で崩壊する。特定の崩壊させられたイオンクラスターにおける各々の個々の分子は、合計のクラスターのエネルギーの小さいフラクションのみを帯びる。その結果として、大きいイオンクラスターの衝撃の効果は、実質的なものであるが、しかし、非常に浅い表面の領域に限定される。これは、多様な表面の変更のプロセスについて、しかし、従来のイオンビームで処理することの特徴的なものであるところのより深いサブ表面の損傷を生じさせることの傾向無しに、ガスクラスターイオンを有効なものにする。
【０００３】
従来のクラスターイオン源は、数千個の分子に到達することがあるところの各々のクラスターにおける分子の数でスケーリングする幅広いサイズの分布を有するクラスターイオンを生じさせる。原子のクラスターは、ノズルから真空への高い圧力のガスの断熱的な膨張の間における個々のガスの原子（又は分子）の凝結によって形成されることができる。小さい開口を備えたガススキマーは、クラスターのコリメートされたビームを生じさせるためにこの膨張するガスの流動のコアからの発散性の流れをストリップする。様々なサイズの中性のクラスターは、生じさせられると共にファンデルワールス（Van der Waals）力として知られた弱い原子間の力によって一緒に保持される。この方法は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素、酸素、二酸化炭素、六フッ化硫黄、一酸化窒素、一酸化二窒素、及びこれらのガスの混合物のような、多様なガスからのクラスターのビームを生じさせるために使用されてきたものである。工業的なスケールにおける基体のＧＣＩＢで処理するための数個の現れる用途は、半導体の分野におけるものである。ガスのＧＣＩＢで処理することが、幅広い多様性のガスクラスター源のガスを使用することで行われるとはいえ、それらの多数のものは、不活性なガスであると共に、多数の半導体の処理をする用途は、ＧＣＩＢを形成するために、ときどき不活性の又は貴ガスとの組み合わせ又は混合物において、反応性の源のガスを使用する。ある一定のガス又はガス混合物の組み合わせは、それらの反応性のために、不適合性であると共に、それで、不適合性の問題を克服するところの要望が、ＧＣＩＢシステムについて存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）を使用することで基体を照射するための多重のノズルを備えた組み立て品及びシステム、並びに、多重のノズルのＧＣＩＢシステムを使用することで基体において層をドープする、成長させる、堆積させる、又は変更するために基体を照射するための関連させられた方法に関係する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ある実施形態に従って、ノズル及びスキマー組み立て品は、ＧＣＩＢシステムにおける使用のために提供される。組み立て品は、多重のノズル、単一のガススキマー、並びに、ノズルのそれぞれの第一の及び第二のサブセットとの流体連結における第一の及び第二のガス供給装置を具備する。第一の及び第二のガス供給装置は、ノズルのそれぞれの第一の及び第二のサブセットへ異なるガス混合物を届けるために構成される。多重のノズルは、単一のガスクラスタービームへとそれらから放出されたガスクラスタービームを少なくとも部分的に合体させるために及びガススキマーへとビームを向けるために相互の近接近に配置される。さらなる実施形態に従って、ノズル及びスキマー組み立て品、イオナイザー、並びに基体のホルダーを具備するＧＣＩＢシステムは、提供される。
【０００６】
別の実施形態に従って、ノズル及びスキマー組み立て品は、ＧＣＩＢシステムにおける使用のために提供されるが、組み立て品は、多重のノズル、単一のガススキマー、及びノズルとの流体連結における少なくとも一つのガス供給装置を具備する。ノズルは、交差するガスクラスタービームのセットを形成するために単一の交差する点に向かって各々のビームの軸を収束させるために及びガススキマーへとビームを向けるために角度が付けられる。少なくとも一つのガス供給装置は、それへ第一のガス混合物を供給するためのノズルの第一のサブセットとの流体連結における第一のガス供給装置、及び自由選択で第二のガス混合物を供給するための第二のガス供給装置を含むが、それにおいてノズルの第二のサブセットは、第一のガス混合物又は第二のガス混合物のいずれかを受けるために構成される。さらなる実施形態に従って、ノズル及びスキマー組み立て品、イオナイザー、並びに基体のホルダーを具備するＧＣＩＢシステムは、提供される。
【０００７】
ある実施形態に従って、方法は、基体を照射するための多重のノズルのＧＣＩＢシステムを動作させるために提供されるが、多重のノズル、単一のガススキマー、並びにノズルのそれぞれの第一の及び第二のサブセットとの流体連結における第一の及び第二のガス供給装置を有する多重のノズル組み立て品を提供すること、基体をロードすること、単一のガスクラスタービームを形成するために第一の及び第二のガス供給装置からノズルの第一の及び第二のサブセットへそれぞれの第一の及び第二のガス混合物を流動させること、ガススキマーを通じてビームを向けること及びＧＣＩＢを形成するためにガスクラスタービームをイオン化すること、ＧＣＩＢを加速すること、並びに、それにおいて層をドープする、成長させる、堆積させる、又は変更するために基体を照射することのステップを具備する。第一の及び第二のガス混合物は、異なるものであると共に、多重のノズルは、単一のガスクラスタービームへとそれらから放出されたガスクラスタービームを少なくとも部分的に合体させるために相互の近接近に配置される。さらなる実施形態に従って、基体は、基体の少なくとも一つの領域において層を成長させること又は堆積させることによって浅いトレンチの絶縁（ＳＴＩ）の構造を形成するためにＧＣＩＢで照射される。なおもさらなる実施形態に従って、方法は、第一のガス供給装置からのケイ素を含有するガス混合物を流動させること及び第二のガス供給装置からの酸素を含有するガス混合物を流動させることを含むが、それにおいて、形成された層は、ＳｉＯ２のＳＴＩの構造である。
【０００８】
別の実施形態に従って、方法は、基体を照射するための多重のノズルのＧＣＩＢシステムを動作させるために提供される。方法は、多重のノズル、単一のガススキマー、及びノズルと流体連結における少なくとも一つのガス供給装置を有する多重のノズル組み立て品を提供することのステップを具備する。ノズルは、交差するガスクラスタービームのセットを形成するために単一の交差する点に向かって各々のビームの軸を収束させるために角度が付けられる。少なくとも一つのガス供給装置は、それへ第一のガス混合物を供給するためのノズルの第一のサブセットとの流体連結における第一のガス供給装置、及び自由選択で第二のガス混合物を供給するための第二のガス供給装置を含む。方法は、基体をロードすること、交差するビームを形成するために第一のガス供給装置からノズルの第一のサブセットを通じて第一のガス混合物を流動させること及びそれぞれの第一の及び第二のガス供給装置からノズルの第二のサブセットを通じて第一の又は第二のガス混合物のいずれかを流動させること、ＧＣＩＢを形成するために交差するビームをイオン化すること、ＧＣＩＢを加速すること、並びに、それにおいて層をドープする、成長させる、堆積させる、又は変更するために基体を照射することのステップをさらに含む。さらなる実施形態に従って、基体は、基体の少なくとも一つの領域において層を成長させること又は堆積させることによって浅いトレンチの絶縁（ＳＴＩ）の構造を形成するためにＧＣＩＢで照射される。なおもさらなる実施形態に従って、方法は、第一のガス供給装置からケイ素を含有するガス混合物を流動させること、及び、第二のガス供給装置から酸素を含有するガス混合物を流動させることを含むが、それにおいては、形成された層は、ＳｉＯ２のＳＴＩの構造である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
発明及びそれの付帯の利点の多数のもののより完全な認識は、特に付随する図面との合同で考慮されたとき、後に続く詳細な記載を参照して容易に明白なものになることになるが、それら図面においては、以下のようなものである。
【図１】図１は、発明のある実施形態と一致した多重のノズルのＧＣＩＢシステムの概略的なものである。
【図２】図２は、発明の別の実施形態と一致した多重のノズルのＧＣＩＢシステムの概略的なものである。
【図３】図３は、発明のなおも別の実施形態と一致した多重のノズルのＧＣＩＢシステムの概略的なものである。
【図４】図４は、ＧＣＩＢシステムにおける使用のためにイオナイザーのある実施形態の概略的なものである。
【図５】図５−９は、多重のノズル、単一の又は多重のガス供給装置、を具備すると共に、それらの間に提供された様々なガスの流動の相互連結を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図６】図５−９は、多重のノズル、単一の又は多重のガス供給装置、を具備すると共に、それらの間に提供された様々なガスの流動の相互連結を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図７】図５−９は、多重のノズル、単一の又は多重のガス供給装置、を具備すると共に、それらの間に提供された様々なガスの流動の相互連結を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図８】図５−９は、多重のノズル、単一の又は多重のガス供給装置、を具備すると共に、それらの間に提供された様々なガスの流動の相互連結を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図９】図５−９は、多重のノズル、単一の又は多重のガス供給装置、を具備すると共に、それらの間に提供された様々なガスの流動の相互連結を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図１０Ａ】図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な配置を描くと共に、様々なノズルの配置を収容するための様々なガススキマーの断面の形状を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の断面の図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な配置を描くと共に、様々なノズルの配置を収容するための様々なガススキマーの断面の形状を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の断面の図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な配置を描くと共に、様々なノズルの配置を収容するための様々なガススキマーの断面の形状を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の断面の図である。
【図１１Ａ】図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な配置を描くと共に、様々なノズルの配置を収容するための様々なガススキマーの断面の形状を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の断面の図である。
【図１１Ｂ】図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な配置を描くと共に、様々なノズルの配置を収容するための様々なガススキマーの断面の形状を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の断面の図である。
【図１２Ａ】図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な配置を描くと共に、様々なノズルの配置を収容するための様々なガススキマーの断面の形状を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の断面の図である。
【図１２Ｂ】図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な配置を描くと共に、様々なノズルの配置を収容するための様々なガススキマーの断面の形状を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の断面の図である。
【図１３Ａ】図１３Ａ−Ｄは、ガスクラスタービームが主要なＧＣＩＢの軸に沿った点で交差するように内方へ向く角度で取り付けられたノズルを備えた多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図１３Ｂ】図１３Ａ−Ｄは、ガスクラスタービームが主要なＧＣＩＢの軸に沿った点で交差するように内方へ向く角度で取り付けられたノズルを備えた多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図１３Ｃ】図１３Ａ−Ｄは、ガスクラスタービームが主要なＧＣＩＢの軸に沿った点で交差するように内方へ向く角度で取り付けられたノズルを備えた多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図１３Ｄ】図１３Ａ−Ｄは、ガスクラスタービームが主要なＧＣＩＢの軸に沿った点で交差するように内方へ向く角度で取り付けられたノズルを備えた多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図１４】図１４は、多重のノズルを備えたＧＣＩＢシステムを動作させるための方法のある実施形態のフローチャートである。
【図１５】図１５は、多重のノズルを備えたＧＣＩＢシステムを使用する浅いトレンチの絶縁（ＳＴＩ）の構造の形成のための方法のある実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
後に続く記載において、発明の徹底的な理解をすることを容易にする為に、及び、説明の及び限定ではない目的のために、度量衡学システムの特定の幾何学的配置並びに様々な構成部品及びプロセスの記載のような、具体的な詳細は、述べられる。しかしながら、発明がこれらの具体的な詳細から逸脱するところの他の実施形態において実践されることがあることは、理解されるべきことである。
【００１１】
今図１を参照すると、層を変更する、堆積させる、成長させる、又はドープするためのＧＣＩＢで処理するシステム１００は、ある実施形態に従って描かれる。ＧＣＩＢで処理するシステム１００は、真空ベッセル１０２、基体のホルダー１５０、その上で処理されるための基体１５２が添えられること、並びに真空ポンピングシステム１７０Ａ、１７０Ｂ、及び１７０Ｃを具備する。基体１５２は、半導体の基体、ウェハ、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、又はいずれの他の工作物でもあることができる。ＧＣＩＢで処理するシステム１００は、基体１５２を取り扱うためのＧＣＩＢを生じさせるように構成される。
【００１２】
まだ図１におけるＧＣＩＢで処理するシステム１００を参照すると、真空ベッセル１０２は、低減された圧力の囲いを提供するために、三つの連結するチャンバー、名付けて、源チャンバー１０４、イオン化／加速チャンバー１０６、及びプロセシングチャンバー１０８を具備する。三つのチャンバーは、それぞれ、真空ポンピングシステム１７０Ａ、１７０Ｂ、及び１７０Ｃによって適切な動作する圧力まで排気される。三つの連結するチャンバー１０４、１０６、１０８において、ＧＣＩＢが、第二のチャンバー（イオン化／加速チャンバー１０６）において形成されることができる一方で、ガスクラスタービームは、第一のチャンバー（源チャンバー１０４）において形成されることができるが、それにおいては、ガスクラスタービームは、イオン化されると十最も少ないときで少なくともに加速される。そして、第三のチャンバー（プロセシングチャンバー１０８）において、加速されたＧＣＩＢは、基体１５２を取り扱うために利用されることがある。
【００１３】
図１の例示的な実施形態において、ＧＣＩＢで処理するシステム１００は、二つのガス供給装置１１５、１０１５及び二つのノズル１１６、１０１６を具備する。二と比べて異なるノズルの数及び二と比べて異なるガス供給装置の数を有する追加的な実施形態は、より後に議論されることになるが、それらの全ては、発明の範囲内に属する。二つのガス供給装置１１５及び１０１５の各々は、それぞれ、二つのよどみチャンバー１１６及び１０１６、並びに、ノズル１１０及び１０１０、の一つに接続される。第一のガス供給装置１１５は、第一のガスの源１１１、第二のガスの源１１２、第一のガス制御バルブ１１３Ａ、第二のガス制御バルブ１１３Ｂ、及びガスを計測するバルブ１１３を具備する。例えば、第一のガスの源１１１に貯蔵された第一のガス組成物は、圧力の下で第一のガス制御バルブ１１３Ａを通じてガスを計測するバルブ１１３へ入れられる。追加として、例えば、第二のガスの源１１２に貯蔵された第二のガス組成物は、圧力の下で第二のガス制御バルブ１１３Ｂを通じてガスを計測するバルブ１１３へ入れられる。さらに、例えば、第一のガス供給装置１１５の、第一のガス組成物若しくは第二のガス組成物、又はそれら両方は、凝縮可能な不活性なガス、キャリアガス又は希釈ガスを含むことができる。例えば、不活性なガス、キャリアガス、又は希釈ガスは、貴ガス、即ち、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、又はＲｎを含むことができる。
【００１４】
同様に、第二のガス供給装置１０１５は、第一のガスの源１０１１、第二のガスの源１０１２、第一のガス制御バルブ１０１３Ａ、第二のガス制御バルブ１０１３Ｂ、及びガスを計測するバルブ１０１３を具備する。例えば、第一のガスの源１０１１に貯蔵された第一のガス組成物は、第一のガス制御バルブ１０１３Ａを通じてガスを計測するバルブ１０１３までの圧力の下で入れられる。追加として、例えば、第二のガスの源１０１２に貯蔵された第二のガス組成物は、第二のガス制御バルブ１０１３Ｂを通じてガスを計測するバルブ１０１３まで圧力の下で入れられる。さらに、例えば、第二のガス供給装置１０１５の、第一のガス組成物若しくは第二のガス組成物、又はそれら両方は、凝縮可能な不活性のガス、キャリアガス、又は希釈ガスを含むことができる。例えば、不活性なガス、キャリアガス、又は希釈ガスは、貴ガス、即ち、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、又はＲｎを含むことができる。
【００１５】
さらには、第一のガスの源１１１及び１０１１、並びに第二のガスの源１１２及び１０１２は、各々、イオン化されたクラスターを生じさせるために利用される。第一の及び第二のガスの源１１１、１０１１、１１２、及び１０１２の材料の組成物は、主たる原子の（又は分子の）種、即ち、層をドープする、堆積させる、変更する、又は成長させるために導入されることが望まれた第一の及び第二の原子の構成要素、を含む。
【００１６】
第一のガス組成物及び／又は第二のガス組成物を具備する高い圧力の凝縮可能なガスは、第一のガス供給装置１１５からガスフィードチューブ１１４を通じてよどみチャンバー１１６へと導入されると共に、適当に整形されたノズル１１０を通じて実質的により低い圧力の真空へと射出される。よどみチャンバー１１６から源チャンバー１０４のより低い圧力の領域への高い圧力の凝縮可能なガスの膨張の結果として、ガスの速度は、超音速のスピードまで加速すると共に、ガスクラスタービームは、ノズル１１０から発出する。
【００１７】
同様に、第一のガス組成物及び／又は第二のガス組成物を具備する高い圧力の凝縮可能なガスは、第二のガス供給装置１０１５からガスフィードチューブ１０１４を通じてよどみチャンバー１０１６へと導入されると共に、適当に整形されたノズル１０１０を通じて実質的により低い圧力の真空へと射出される。よどみチャンバー１０１６から源チャンバー１０４のより低い圧力の領域への高い圧力の凝縮可能なガスの膨張の結果として、ガスの速度は、超音速のスピードまで加速すると共に、ガスクラスタービームは、ノズル１０１０から発出する。
【００１８】
ノズル１１０及び１０１０は、ノズル１１０、１０１０によって発生させられた個々のガスクラスタービームが、ガススキマー１２０に到達する前に源チャンバー１０４の真空の環境において単一のガスクラスタービーム１１８へと実質的に合体するような近接近に取り付けられる。ガスクラスタービーム１１８の化学的な組成は、ノズル１１０及び１０１０を介して注入された、第一の及び第二のガス供給装置１１５及び１０１５によって提供された組成物の混合物を表す。
【００１９】
静的なエンタルピーとしてジェットの固有の冷却することは、動力学的なエネルギーに交換されるが、それは、ジェットにおける膨張から結果として生じると共に。ガスのジェットの一部分が凝縮することを引き起こすと共に、クラスターを有するガスクラスタービーム１１８を形成するが、各々は数個から数千個までの弱く束縛された原子又は分子からなる。源チャンバー１０４及びイオン化／加速チャンバー１０６の間におけるノズル１１０及び１０１０の出口から下流に位置決めされた、ガススキマー１２０は、クラスターを形成してしまったものであることがあるところの、ガスクラスタービーム１１８のコアにおけるガスの分子から、クラスターへと凝縮してしまったものではないことがあるところの、ガスクラスタービーム１１８の周辺のエッジにおけるガスの分子を部分的に分離する。他の理由の中で、ガスクラスタービーム１１８の一部分のこの選択は、下流の領域における圧力の低減に至ることができるが、そこでは、より高い圧力は、不利益なものであるこがある（例．イオナイザー１２２、及びプロセシングチャンバー１０８）。さらには、ガススキマー１２０は、イオン化／加速チャンバー１０６に入るガスクラスタービームについての初期の寸法を定義する。
【００２０】
第一の及び第二のガス供給装置１１５及び１０１５は、よどみチャンバー１１６及び１０１６へ導入されたガス混合物のよどみ圧力及び温度を独立に制御するように構成されることができる。温度の制御は、（示されたものではない）各々のガス供給装置における適切な温度制御システム（例．ヒーター及び／又はクーラー）の使用によって達成されることができる。追加として、マニピュレーター１１７は、例えば、よどみチャンバー１１６を介して、ノズル１１０へ機械的に結合させられることがあるが、マニピュレーター１１７が、ノズル１０１０から独立してガススキマー１２０に関して、結合させられたノズル１１０を位置決めするように構成される。同様にして、マニピュレーター１０１７は、例えばよどみチャンバー１０１６を介して、ノズル１０１０へ機械的に結合させられるが、マニピュレーター１０１７が、ノズル１１０から独立して、ガススキマー１２０に関して、結合させられたノズル１０１０を位置決めするように構成される。このように、多重のノズルの組み立て品における各々のノズルは、単一のガススキマー１２０と向かい合って、適切な位置決めをすることのために別個に操縦されることがある。
【００２１】
ガスクラスタービーム１１８が、源チャンバー１０４において形成されてしまった後で、ガスクラスタービーム１１８における構成要素のガスクラスターは、ＧＣＩＢ１２８を形成するためにイオナイザー１２２によってイオン化される。イオナイザー１２２は、一つの又はより多いフィラメント１２４から電子を生じさせるところの電子衝撃イオナイザーを含むことがあるが、それらは、イオン化／加速チャンバー１０６の内側でガスクラスタービーム１１８におけるガスクラスターと衝突するために加速されると共に向けられる。ガスクラスターとの衝突の衝撃で、十分なエネルギーの電子は、イオン化された分子を発生させるためにガスクラスターにおける分子から電子を射出する。ガスクラスターのイオン化は、一般には正味の正の電荷を有する、ある粒子数の帯電させられたガスクラスターのイオンに至ることができる。
【００２２】
図１に示されたように、ビーム電子機器１３０は、ＧＣＩＢ１２８をイオン化する、抽出する、加速する、及び集束させるために、利用される。ビーム電子機器１３０は、イオナイザーのフィラメント１２４を加熱するために電圧ＶＦを提供するところのフィラメントの動力供給装置１３６を含む。
【００２３】
追加として、ビーム電子機器１３０は、イオナイザー１２２からクラスターイオンを抽出するところのイオン化／加速チャンバー１０６における適切にバイアスがかけられた高い電圧の電極１２６のセットを含む。そして、高い電圧の電極１２６は、望まれたエネルギーまで抽出されたクラスターイオンを加速すると共にＧＣＩＢ１２８を定義するためにそれらを集束させる。ＧＣＩＢ１２８におけるクラスターイオンの動力学的なエネルギーは、典型的には、約１０００電子ボルト（１ｋｅＶ）から数十ｋｅＶまでの範囲にわたる。例えば、ＧＣＩＢ１２８は、１から１００ｋｅＶまで加速されることができる。
【００２４】
図１に図解されたように、ビーム電子機器１３０は、イオナイザーのフィラメント１２４から放出された電子を加速すると共に電子がガスクラスタービーム１１８におけるガスクラスターに衝撃を与えることを引き起こすためにイオナイザー１２２の陽極へ電圧ＶＡを提供するところの陽極の動力供給装置１３４をさらに含むが、それは、クラスターイオンを生じさせる。
【００２５】
追加として、図１に図解されたように、ビーム電子機器１３０は、イオナイザー１２２のイオン化する領域からイオンを抽出するために及びＧＣＩＢ１２８を形成するために高い電圧の電極１２６の少なくとも一つにバイアスをかけるために電圧ＶＥを提供するところの抽出の動力供給装置１３８を含む。例えば、抽出の動力供給装置１３８は、イオナイザー１２２の陽極の電圧と比べてより少ない又はそれに等しいものであるところの高い電圧の電極１２６の第一の電極へ電圧を提供する。
【００２６】
さらには、ビーム電子機器１３０は、約ＶＡｃｃ電子ボルト（ｅＶ）に等しい合計のＧＣＩＢの加速エネルギーに帰着するために、イオナイザー１２２に関して高い電圧の電極１２６の一つにバイアスをかけるために電圧ＶＡｃｃを提供するところの加速器の動力供給装置１４０を含むことができる。例えば、加速器の動力供給装置１４０は、イオナイザー１２２の陽極の電圧及び第一の電極の抽出の電圧と比べてより少ない又はそれに等しいものであるところの高い電圧の電極１２６の第二の電極へ電圧を提供する。
【００２７】
さらになおも、ビーム電子機器１３０は、ＧＣＩＢ１２８を集束させるためにあるポテンシャル（例．ＶＬ１及びＶＬ２）で高い電圧の電極１２６のいくつかにバイアスをかけるために提供されることがあるところのレンズの動力供給装置１４２、１４４を含むことができる。例えば、レンズの動力供給装置１４２は、イオナイザー１２２の陽極の電圧、第一の電極の抽出の電圧、及び第二の電極の加速器の電圧と比べてより少ない又はそれに等しいものであるところの高い電圧の電極１２６の第三の電極へ電圧を提供することができると共に、レンズの動力供給装置１４４は、イオナイザー１２２の陽極の電圧、第一の電極の抽出の電圧、第二の電極の加速器の電圧、及び第三の電極の第一のレンズの電圧と比べてより少ない又はそれに等しいものであるところの高い電圧の電極１２６の第四の電極へ電圧を提供することができる。
【００２８】
イオン化及び抽出のスキームの両方における多数の変形物が、使用されることがあることに留意すること。ここに記載されたスキームが、発明の目的のために有用なものである一方で、別の抽出のスキームは、ＶＡｃｃにイオナイザー及び抽出の電極（又は抽出の光学部品）の第一の素子を置くことを伴う。これは、典型的には、イオナイザーの動力供給装置についての制御電圧のファイバー光学部品のプログラミングを要求するが、しかしより単純な全体的な光学部品の列を作り出す。ここに記載された発明は、イオナイザー及び抽出レンズにバイアスをかけることの詳細にかかわらず、有用なものである。
【００２９】
高い電圧の電極１２６の下流におけるイオン化／加速チャンバー１０６におけるビームフィルター１４６は、プロセシングチャンバー１０８に入るところのフィルター処理されたプロセスＧＣＩＢ１２８Ａを定義するためにＧＣＩＢ１２８からのモノマー又はモノマー及び軽いクラスターイオンを除去するために利用されることができる。一つの実施形態において、ビームフィルター１４６は、１００個又はより少ない原子若しくは分子又はそれら両方を有するクラスターの数を実質的に低減する。ビームフィルター１４６は、フィルター処理するプロセスにおいて助けとなるためにＧＣＩＢ１２８に対して磁気の場を課すための磁石の組み立て品を具備することがある。
【００３０】
まだ図１を参照すると、ビームゲート１４８は、イオン化／加速チャンバー１０６におけるＧＣＩＢ１２８の経路に配される。ビームゲート１４８は、ＧＣＩＢ１２８がプロセスＧＣＩＢ１２８Ａを定義するためにイオン化／加速チャンバー１０６からプロセシングチャンバー１０８へ通ることが許されるところの開いた状態、及び、ＧＣＩＢ１２８がプロセシングチャンバー１０８に入ることをブロックされるところの閉じられた状態を有する。制御ケーブルは、制御システム１９０からビームゲート１４８へ制御信号を伝導する。制御信号は、開いた又は閉じられた状態の間でビームゲート１４８を制御可能に切り替える。
【００３１】
ウェハ若しくは半導体ウェハ、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、又はＧＣＩＢで処理することによって処理されるための他の基体であることがあるところの、基体１５２は、プロセシングチャンバー１０８におけるプロセスＧＣＩＢ１２８Ａの経路に配される。大部分の用途が、空間的に均一な結果を伴って大きい基体の処理をすることを企図するという理由のために、スキャニングシステムは、空間的に均質な結果を生じさせるために大きいエリアにわたってプロセスＧＣＩＢ１２８Ａを均一にスキャンするために望ましいものであることがある。
【００３２】
Ｘ−スキャンのアクチュエーター１６０は、（紙の平面の中への及びそれの外への）Ｘ−スキャンの運動の方向における基体のホルダー１５０の線形の運動を提供する。Ｙ−スキャンのアクチュエーター１６２は、Ｙ−スキャンの運動の方向１６４における基体のホルダー１５０の線形の運動を提供するが、それは、典型的には、Ｘ−スキャンの運動に対して直交するものである。Ｘ−スキャニング及びＹ−スキャニングの運動の組み合わせは、基体１５２の処理をするためのプロセスＧＣＩＢ１２８Ａによる基体１５２の表面の均一な（又はさもなければプログラムされた）照射を引き起こすために、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａを通じたラスター様のスキャニングの運動において、基体のホルダー１５０によって保持された、基体１５２を並進させる。
【００３３】
基体のホルダー１５０は、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａが、基体１５２の表面に関してビームの入射の角度１６６を有するように、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａの軸に関してある角度で基体１５２を配する。ビームの入射の角度１６６は、９０度又はいくらかの他の角度であることがあるが、しかし典型的には９０度又は９０度に近いものである。Ｙ−スキャニングの間に、基体１５２及び基体のホルダー１５０は、示された位置から、それぞれ、指示子１５２Ａ及び１５０Ａによって指し示された代わりの位置“Ａ”へ移動する。二つの位置の間で移動する際に、基体１５２が、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａを通じてスキャンされると共に、両方の極端な位置において、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａの経路の外に完全に移動させられる（オーバースキャンされる）ことに注意すること。図１に明示的に示されたものではないとはいえ、類似のスキャニング及びオーバースキャンは、（典型的には）直交するＸ−スキャンの運動の方向において（紙の平面の中で及び外で）行われる。
【００３４】
ビーム電流センサー１８０は、基体のホルダー１５０がプロセスＧＣＩＢ１２８Ａの経路の外へスキャンされるときプロセスＧＣＩＢ１２８Ａの試料をさえぎるために、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａの経路において基体のホルダー１５０を越えて配されることがある。ビーム電流センサー１８０は、典型的には、ビームの入口の開口部を除いて閉じられた、ファラデーカップ又は同様のものであると共に、典型的には、電気的に絶縁するマウント１８２で真空ベッセル１０２の壁に添えられる。
【００３５】
図１に示されたように、制御システム１９０は、電気的なケーブルを通じてＸ−スキャンアクチュエーター１６０及びＹ−スキャンアクチュエーター１６２に接続すると共に、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａの中へ又はそれの外へ基体１５２を置く為に及びプロセスＧＣＩＢ１２８Ａによる基体１５２の望まれた処理をすることを達成するためにプロセスＧＣＩＢ１２８Ａに相対的に均一に基体１５２をスキャンする為にＸ−スキャンアクチュエーター１６０及びＹ−スキャンアクチュエーター１６２を制御する。制御システム１９０は、電気的なケーブルの方式でビーム電流センサー１８０によって収集されたサンプリングされたビーム電流を受けると共に、それによって、ＧＣＩＢをモニターすると共に、予め決められた線量が届けられてしまったときプロセスＧＣＩＢ１２８Ａから基体１５２を取り除くことによって基体１５２によって受けられたＧＣＩＢの線量を制御する。
【００３６】
図２に示された実施形態において、ＧＣＩＢで処理するシステム１００’は、図１の実施形態に類似のものであると共に、二つの軸において基体２５２を保持すると共に移動させるために動作可能なＸ−Ｙの位置決めをするテーブル２５３をさらに具備することができるが、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａに相対的に基体２５２を有効にスキャンするものである。例えば、Ｘ−運動は、紙の平面の中へ及びそれの外への運動を含むことができると共に、Ｙ−運動は、方向２６４に沿った運動を含むことができる。
【００３７】
プロセスＧＣＩＢ１２８Ａは、基体２５２の表面における射影された衝撃の領域２８６で、及び、基体２５２の表面に関するビームの入射の角度２６６で、基体２５２に衝撃を与える。Ｘ−Ｙ運動によって、Ｘ−Ｙの位置決めをするテーブル２５３は、表面のあらゆる領域が、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａによる処理をするための射影された衝撃の領域２８６と一致するように作られることがあるように、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａの経路において基体２５２の表面の各々の部分を位置決めすることができる。Ｘ−Ｙコントローラー２６２は、Ｘ−軸及びＹ−軸の方向の各々における位置及び速度を制御するために電気的なケーブルを通じてＸ−Ｙの位置決めをするテーブル２５３へ電気的な信号を提供する。Ｘ−Ｙコントラーラー２６２は、電気的なケーブルを通じて制御システム１９０からの制御信号を受けると共にそれによって動作可能なものである。Ｘ−Ｙの位置決めをするテーブル２５３は、射影された衝撃の領域２８６内の基体２５２の異なる領域を位置決めするために従来のＸ−Ｙテーブルで位置決めをするテクニックに従った連続的な運動によって又は段階的な運動によって移動する。一つの実施形態において、Ｘ−Ｙの位置決めをするテーブル２５３は、プロセスＧＣＩＢ１２８ＡによってＧＣＩＢで処理するために射影された衝撃の領域２８６を通じて基体２５２のいずれの部分をもプログラム可能な速度でスキャンするために制御システム１９０によってプログラム可能に動作可能なものである。
【００３８】
位置決めをするテーブル２５３の基体を保持する表面２５４は、電気的に伝導性のものであると共に制御システム１９０によって動作させられた線量計測のプロセッサへ接続される。位置決めをするテーブル２５３の電気的に絶縁する層２５５は、位置決めをするテーブル２５３のベース部分２６０から基体２５２及び基体を保持する表面２５４を絶縁する。衝突するプロセスＧＣＩＢ１２８Ａによって基体２５２に誘導された電荷は、基体２５２及び基体を保持する表面２５４を通じて伝導されると共に、信号は、線量計測の測定のために位置決めをするテーブル２５３を通じて制御システム１９０に結合させられる。線量計測の測定は、ＧＣＩＢで処理する線量を決定するためにＧＣＩＢ電流を統合するための統合する手段を有する。ある一定の状況の下で、時々電子フラッドと称される、電子の（示されたものではない）ターゲットを中性化する源は、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａを中性化するために使用されることがある。そのような事例において、（示されたものではない、しかし、図１におけるビーム電流センサー１８０に類似のものであることがあるところの）ファラデーカップは、電荷の追加された源にもかかわらず正確な線量計測を保証するために使用されることがあるが、理由は、典型的なファラデーカップが高いエネルギーの正のイオンのみが入ると共に測定されることを許容するということである。
【００３９】
動作において、制御システム１９０は、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａで基体２５２を照射するためにビームゲート１４８の開くことを信号で通信する。制御システム１９０は、基体２５２によって受けられた累積された線量を計算する為に基体２５２によって収集されたＧＣＩＢ電流の測定をモニターする。基体２５２によって受けられた線量が、予め決定された線量に到達するとき、制御システム１９０は、ビームゲート１４８を閉じると共に、基体の処理をすることは、完全なものである。基体２５２の与えられたエリアについて受けられたＧＣＩＢの線量の測定に基づいて、制御システム１９０は、基体２５２の異なる領域を取り扱うために適当なビームの休止時間を達成する為にスキャン速度を調節することができる。
【００４０】
代わりに、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａは、基体２５２の表面にわたって固定されたパターンにおいて一定の速度でスキャンされることがある、しかしながら、ＧＣＩＢの強度は、試料へ故意に不均一な線量を届けるために変調される（Ｚ−軸の変調と称されることがある）。ＧＣＩＢの強度は、ＧＣＩＢの源の供給装置からのガスの流動を変動させること、フィラメントの電圧ＶＦを変動させること若しくは陽極の電圧ＶＡを変動させること、レンズの電圧ＶＬ１及び／又はＶＬ２を変動させることによってレンズのフォーカスを変調すること、又は、可変なビームブロック、調節可能なシャッター、若しくは可変な開口でＧＣＩＢの一部分を機械的にブロックすること、のいずれかによってイオナイザー１２２を変調すること、を含む、多様な方法のいずれのものによってもＧＣＩＢで処理するシステム１００’において変調されることがある。変調することの変動は、連続的なアナログの変動であることがある、又は、時間で変調されたスイッチング若しくはゲーティングであることがある。
【００４１】
プロセシングチャンバー１０８は、もと場所の度量衡学システムをさらに含むことがある。例えば、もとの場所の度量衡学システムは、それぞれ、入射の光学的な信号２８４で基体２５２を照明するように及び基体２５２からの散乱された光学的な信号２８８を受信するように構成された光学的な送信機２８０及び光学的な受信機２８２を有する光学的な診断のシステムを含むことがある。光学的な診断のシステムは、プロセシングチャンバー１０８の中へ及びそれの外へ入射の光学的な信号２８４及び散乱された光学的な信号２８８の通過を許すための光学的な窓を具備する。さらには、光学的な送信機２８０及び光学的な受信機２８２は、それぞれ、送信する及び受信する光学部品を具備することがある。光学的な送信機２８０は、制御システム１９０からの制御する電気的な信号を受信すると共に、それに対して応答するものである。光学的な受信機２８２は、制御システム１９０へ測定の信号を戻す。
【００４２】
もとの場所の度量衡学システムは、ＧＣＩＢで処理することの進行をモニターするように構成されたいずれの機器をも具備することがある。一つの実施形態に従って、もとの場所の度量衡学システムは、光学的な散乱計測システムを構成することがある。散乱計測システムは、Ｔｈｅｒｍａ−Ｗａｖｅ，Ｉｎｃ．（１２５０ Ｒｅｌｉａｎｃｅ Ｗａｙ，Ｆｒｅ，ｐｍｔ，ＣＡ９４５３９）又はＮａｎｏｍｅｔｒｉｃｓ，ｉｎｃ．（１５５０ Ｂｕｃｋｅｙｅ Ｄｒｉｖｅ，Ｍｉｌｐｉｔａｓ，ＣＡ９５０３５）から商業的に入手可能な、ビームプロファイル偏光解析法（偏光解析器）及びビームプロファイル反射計測（反射計）を組み込む、散乱計を含むことがある。
【００４３】
たとえば、もとの場所の度量衡学システムは、ＧＣＩＢで処理するシステム１００’における取り扱いのプロセスの実行から結果として生じるプロセスの性能のデータを測定するように構成された集積された光学的なディジタルプロフィロメトリー（ｉＯＤＰ）の散乱計測モジュールを含むことがある。度量衡学システムは、例えば、取り扱いのプロセスから結果として生じる度量衡学データを測定する又はモニターすることがある。度量衡学データは、例えば、プロセスレート、相対的なプロセスレート、特徴のプロファイルの角度、限界寸法、特徴の厚さ又は深さ、特徴の形状、等のような、取り扱いのプロセスを特徴付けるところのプロセスの性能のデータを決定するために利用されることができる。例えば、方向性をもって基体に材料を堆積させるためのプロセスにおいて、プロセスの性能のデータは、特徴（即ち、ビア、ライン、等）における上部の、中部の、又は下部のＣＤのような、限界寸法（ＣＤ）、特徴の深さ、材料の厚さ、側壁の角度、側壁の形状、堆積のレート、相対的な堆積のレート、それのいずれのパラメーターの空間的な分布、それのいずれの空間的な分布の均一性をも特徴付けるためのパラメーター、等を含むことができる。制御システム１９０からの制御信号を介してＸ−Ｙの位置決めをするテーブル２５３を動作させると、もとの場所の度量衡学システムは、基体２５２の一つの又はより多い特性をマッピングすることができる。
【００４４】
図３に示された実施形態において、ＧＣＩＢで処理するシステム１００’’は、図１の実施形態に類似のものであると共に、例えば、イオン化／加速チャンバー１０６の出口の領域に又はそれの近くに位置決めされた圧力セルチャンバー３５０をさらに具備することができる。圧力セルチャンバー３５０は、圧力セルチャンバー３５０における圧力を上昇させるために圧力セルチャンバー３５０へバックグラウンドのガスを供給するように構成された不活性なガスの源３５２及び圧力セルチャンバー３５０における上昇させられた圧力を測定するように構成された圧力センサー３５４を具備する。
【００４５】
圧力セルチャンバー３５０は、変更させられたプロセシングＧＣＩＢ１２８Ａ’を生じさせるためにＧＣＩＢ１２８のビームのエネルギー分布を変更するように構成されることがある。ビームのエネルギー分布のこの変更は、ＧＣＩＢの少なくとも一部分が、増加させられた圧力の領域を横断するように、圧力セルチャンバー３５０内の増加させられた圧力の領域を通じたＧＣＩＢの経路に沿ってＧＣＩＢ１２８を向けることによって達成される。ビームのエネルギー分布に対する変更の程度は、ＧＣＩＢの経路の少なくとも一部分
に沿った圧力−距離の積分によって特徴付けられることがあるが、ここで距離（又は圧力セルチャンバー３５０の長さ）は、経路の長さ（ｄ）によって指し示される。圧力−距離の積分の値が、（圧力及び／又は経路の長さ（ｄ）を増加させることによってかのいずれかで）増加させられるとき、ビームのエネルギー分布は、広げられると共に、ピークのエネルギーは、減少させられる。圧力−距離の積分の値が、（圧力及び／又は経路の長さ（ｄ）を減少させることによってかのいずれかで）減少させられるとき、ビームのエネルギー分布は、狭くされると共に、ピークのエネルギーは、増加させられる。圧力セルの設計のさらなる詳細は、ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＷＩＴＨ Ａ ＧＡＳ−ＣＬＵＳＴＥＲ ＩＯＮ ＢＥＡＭと題された米国特許第７，０６０，９８９号から決定されることがある。
【００４６】
制御システム１９０は、マイクロプロセッサー、メモリー、及び、ＧＣＩＢプロセシングシステム１００（又は１００’、１００’’）からの出力をモニターするのみならず、ＧＣＩＢプロセシングシステム１００（又は１００’、１００’’）へ入力を通信すると共に活動させるために十分な制御電圧を発生させることが可能なディジタルＩ／Ｏポートを具備する。その上、制御システム１９０は、結合させられることができると共に、真空ポンピングシステム１７０Ａ、１７０Ｂ、及び１７０Ｃ、第一のガスの源１１１及び１０１１、第二のガスの源１１２及び１０１２、第一のガス制御バルブ１１３Ａ及び１０１３Ａ、第二のガス制御バルブ１１３Ｂ及び１０１３Ｂ、ビーム電子機器１３０、ビームフィルター１４６、ビームゲート１４８、Ｘ−スキャンアクチュエーター１６０、Ｙ−スキャンアクチュエーター１６２、並びにビーム電流センサー１８０と情報を交換することができる。例えば、メモリーに記憶されたプログラムは、基体１５２においてＧＣＩＢプロセスを行う為にプロセスのレシピに従ってＧＣＩＢプロセシングシステム１００の前述した構成部品へ入力を活動させるために利用されることができる。
【００４７】
しかしながら、制御システム１９０は、メモリーに含有された一つの又はより多い命令の一つの又はより多いシークエンスを実行するプロセッサーに応答して発明のマイクロプロセッサーに基づいた処理するステップの部分又は全てを行うところの汎用のコンピューターシステムとして実施されることができる。そのような命令は、ハードディスク又は取り外し可能な媒体の駆動装置のような、別のコンピューター読み取り可能な媒体から制御メモリーへと読み出されることがある。マルチプロセシングの配置における一つの又はより多いプロセッサーは、メインメモリーに含有された命令のシークエンスを実行するために制御器のマイクロプロセッサーとしてもまた用いられることがある。代替の実施形態において、ハードワイヤードの回路部品は、ソフトウェアの命令の代わりに又はそれとの組み合わせにおいて使用されることがある。このように、実施形態は、ハードウェアの回路部品及びソフトウェアのいずれの具体的な組み合わせにも限定されるものではない。
【００４８】
制御システム１９０は、上に記載されたような、いずれの数の処理する素子をも構成するように使用されることができると共に、制御システム１９０は、処理する素子からのデータを収集する、提供する、処理する、記憶する、及び表示することができる。制御システム１９０は、処理する素子の一つの又はより多いものを制御するために、ある数の制御器のみならず、ある数のアプリケーションを含むことができる。例えば、制御システム１９０は、ユーザーが一つの又はより多い処理する素子をモニターする及び／又は制御することを可能とするところのインターフェースを提供するところの（示されたものではない）グラフィックユーザーインタフェース（ＧＵＩ）の構成部品を含むことができる。
【００４９】
制御システム１９０は、ＧＣＩＢで処理するシステム１００（又は１００’、１００’’）に相対的に局所的に位置させられることができる、又はそれは、ＧＣＩＢで処理するシステム１００（又は１００’、１００’’）に相対的に遠く離れて位置させられることができる。例えば、制御システム１９０は、直接的な接続、イントラネット、及び／又はインターネットを使用することで、ＧＣＩＢで処理するシステム１００とデータを交換することができる。制御システム１９０は、イントラネット、例えば、カスタマーサイト（即ち、デバイスマーカー等）、へ結合させられることができる、又は、それは、イントラネット、例えば、ベンダーサイト（即ち、設備の製造業者）、へ結合させられることができる。代わりに又は追加として、制御システム１９０は、インターネットへ結合させられることができる。さらには、別のコンピューター（即ち、制御器、サーバー、等）は、直接的な接続、イントラネット、及び／又はインターネットを介してデータを交換するために制御システム１９０にアクセスすることができる。
【００５０】
基体１５２（又は２５２）は、機械的なクランプで締めるシステム又は電気的なクランプで締めるシステム（例．静電気的なクランプで締めるシステム）のような（示されたものではない）クランプで締めるシステムを介して基体のホルダー１５０（又は基体のホルダー２５２）へ添えられることができる。さらには、基体のホルダー１５０（又は２５０）は、基体のホルダー１５０（又は２５０）及び基体１５２（又は２５２）の温度を調節する及び／又は制御するように構成されるところの（示されたものではない）加熱するシステム又は（示されたものではない）冷却するシステムを含むことができる。
【００５１】
真空ポンピングシステム１７０Ａ、１７０Ｂ、及び１７０Ｃは、約５０００リットル毎秒までの（及びより大きい）ポンピンクのスピードの可能なターボモレキュラー真空ポンプ（ＴＭＰ）及びチャンバーの圧力を絞るためのゲートバルブを含むことができる。従来の真空で処理するデバイスにおいては、１０００から３０００までのリットル毎秒のＴＭＰは、用いられることができる。ＴＭＰは、低い圧力で処理すること、典型的には、約５０ミリトールと比べてより少ないもの、について有用なものである。示されたものではないとはいえ、圧力セルチャンバー３５０が、真空ポンピングシステムをもまた含むことがあることは、理解されることであることがある。さらには、（示されたものではない）チャンバーの圧力をモニターするデバイスは、真空ベッセル１０２へ又は三つの真空チャンバー１０４、１０６、１０８のいずれのものへも結合させられることができる。圧力を測定するデバイスは、例えば、キャパシタンス圧力計又はイオン化ゲージであることができる。
【００５２】
図２及び３にまた示されたものは、ノズルマニピュレーターについての代わりの実施形態である。図１におけるもののような別個に動作可能なマニピュレーター１１７、１０１７へ結合させられる各々のノズル１１０、１０１０よりもむしろ、ノズル１１０、１０１０は、相互に結合させられると共に単一のマニピュレーター１１７Ａに一緒に結合させられることがある。そして、ノズル１１０、１０１０の位置は、ガススキマー１２０と向かい合って、個々にというよりもむしろセットとして集合的に操縦されることができる。
【００５３】
今図４を参照することで、ガスクラスターのジェット（ガスクラスタービーム１１８、図１、２、及び３）をイオン化するためのガスクラスターイオナイザー（１２２、図１、２、及び３）のセクション３００は、示されたものである。セクション３００は、ＧＣＩＢ１２８の軸に対して法線方向のものである。典型的なガスクラスター（２０００個から１５０００個の原子）のサイズについては、ガススキマーの開口（１２０、図１、２、及び３）を離れると共にイオナイザー（１２２、図１、２、及び３）に入るクラスターは、約１３０から１０００電子ボルト（ｅＶ）までの動力学的なエネルギーで伝わることになる。これらの低いエネルギーで、イオナイザー１２２内に空間電荷の中性からのいずれの逸脱も、ビーム電流の顕著な喪失を備えたジェットの急速な分散に帰着することになる。図４は、自己中性化するイオナイザーを図解する。他のイオナイザーのように、ガスクラスターは、電子の衝撃によってイオン化される。この設計において、熱電子（３１０によって指し示された七つの例）は、多重の線形の熱電子のフィラメント３０２ａ、３０２ｂ、及び３０２ｃ（典型的には、タングステン）から放出されると共に、電子リペレラー電極３０６ａ、３０６ｂ、及び３０６ｃ並びにビームを形成する電極３０４ａ、３０４ｂ、及び３０４ｃによって提供された適切な電気の場の作用によって抽出されると共に集束させられる。熱電子３１０は、ガスクラスターのジェット及びジェットの軸を通過すると共に、そして、低いエネルギーの二次電子（例えば、指し示された３１２、３１４、及び３１６）を生じさせるために反対のビームを形成する電極３０４ｂに衝突する。
【００５４】
（単純さのために）示されたものではないとはいえ、線形の熱電子のフィラメント３０２ｂ及び３０２ｃは、その後に低いエネルギーの二次電子を生じさせるところの熱電子をもまた生じさせる。全ての二次電子は、イオン化されたクラスターのジェットが、空間電荷の中性を維持するために要求されたもののような正にイオン化されたガスクラスターのジェットへと引きつけられることができるところの低いエネルギーの電子を提供することによって、空間電荷の中性のもののままであることを保証することを助ける。ビームを形成する電極３０４ａ、３０４ｂ、及び３０４ｃは、線形の熱電子のフィラメント３０２ａ、３０２ｂ、及び３０２ｃに関して正にバイアスがかけられると共に、電子リペラー電極３０６ａ、３０６ｂ、及び３０６ｃは、線形の熱電子のフィラメント３０２ａ、３０２ｂ、及び３０２ｃに関して負にバイアスがかけられる。絶縁体３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄ、３０８ｅ、及び３０８ｆは、電極３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０６ａ、３０６ｂ、及び３０６ｃを電気的に絶縁すると共に支持する。例えば、この自己中性化するイオナイザーは、有効なものであると共に、１００マイクロアンペアを超えるアルゴンのＧＣＩＢを達成する。
【００５５】
代わりに、イオナイザーは、クラスターをイオン化するためにプラズマからの電子の抽出を使用することがある。これらのイオナイザーの幾何学的配置は、ここに記載された三つのフィラメントのイオナイザーとはかなり異なるものであるが、しかし動作の原理及びイオナイザーの制御は、非常に類似のものである。例えば、イオナイザーの設計は、ＩＯＮＩＺＥＲ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＡＳ−ＣＬＵＳＴＥＲ ＩＯＮ−ＢＥＡＭ ＦＯＲＭＡＴＩＯＮと題された米国特許第７，１７３，２５２号に記載されたイオナイザーに類似のものであることがある。
【００５６】
ガスクラスターイオナイザー（１２２、図１、２、及び３）は、ＧＣＩＢ１２８の電荷の状態を変えることによってＧＣＩＢ１２８のビームのエネルギー分布を変更するように構成されることがある。例えば、電荷の状態は、ガスクラスターの電子衝突で誘起されたイオン化において利用された電子についての、電子のフラックス、電子のエネルギー、又は電子のエネルギー分布を調節することによって変更されることがある。
【００５７】
今図５−９を参照して、それらに描かれたものは、それぞれ、図１、２、及び３のＧＣＩＢで処理するシステム１００（又は１００’、１００’’）の多重のノズル及びガス供給装置の組み立て品の様々な実施形態である。図５は、単一のガス供給装置２０１０並びにガス供給装置２０１０によってフィードされた二つのノズル２１１０及び２１２０を具備する多重のノズル及びガス供給装置の組み立て品の実施形態を描く。同様に、例えば、図１のＧＣＩＢで処理するシステム１００の第一のガス供給装置１１５、ガス供給装置２０１０（及び図５−９の全ての他のガス供給装置）は、第一の及び第二のガスの源によって提供されたガスで構成されたガス混合物の形成を許容するために、又は、代わりに第一の若しくは第二のガスの源から一つのガスのみを流動させるために、第一のガスの源、第二のガスの源、第一のガス制御バルブ、第二のガス制御バルブ、及びガスを計測するバルブを具備することがある。図５の多重のノズル及びガス供給装置の組み立て品は、ＧＣＩＢの用途に適切なものであるが、そこでは、多重のノズルの使用を必要とする、単一のガス又はガス混合物の大きいガスの流動が、要求されるが、それで同一の又は類似のよどみの条件（即ち、圧力及び温度）は、ノズルに先行するよどみチャンバーの内側で維持されることができると共に、先行技術の単一のガス供給装置及び単一のノズルのＧＣＩＢシステムにおけるものと同一の又は類似のサイズにされたノズルは、利用されることができる。
【００５８】
図６は、それぞれ、図１、２、及び３のＧＣＩＢで処理するシステム１００（又は１００’、１００’’）の多重のノズルおよびガス供給装置の組み立て品の実施形態を本質的に描く。図６の組み立て品は、不適合性のガス及び／又は自燃性のガスの混合物で構成されたガスクラスタービームの形成を要求するＧＣＩＢの用途におけるそれの使用を許容する、二つのガス供給装置３１０及び３０２０並びに二つのガスノズル３１１０及び３１２０を具備する。そのような不適合性のガス混合物は、単一のガス供給装置の部品及びパイピングの内側で不適合性のガス混合物の構成成分の間で起こると思われるところの少なくとも不利な化学的な反応のせいで、単一の又は多重のノズルを介した注入のための単一のガス供給装置（例．図５のガス供給装置２０１０）においては容易に予備混合されることができない。図６の多重のノズル及びガス供給装置の組み立て品は、不適合性の及び／又は自燃性のガス混合物の構成成分のための独立なガス供給装置３０１０、３０２０を提供することによってこの問題点を克服するが、それらは、少なくとも部分的に合体すると共に単一のガスクラスタービームを生じさせるために相互の近接近で取り付けられたノズル３１１０及び３１２０からの注入の際に混合されるのみである。さらなる利点は、異なる希釈ガスが、異なるガス混合物において使用されることがある、例えば、第二のガス混合物が、Ａｒを使用することがある一方で、第一のガス混合物は、希釈ガスとしてＨｅを使用することがあるというものである。ノズル３１１０及び３１２０へ同じ組成のガス混合物を流動させるために図６の多重のノズル及びガス供給装置のシステムのガス供給装置３０１０及び３０２０を構成することは、また可能性のあることである。さらには、例えば、ガス混合物の最適なクラスターの核形成の条件が、異なるものであると共に、従って異なるよどみの条件を要求するとすれば、図６の多重のノズル及びガス供給装置の組み立て品は、ノズル３１１０及び３１２０からの、異なるよどみ圧力及び／又は温度におけるガス混合物の注入を許容する。よどみ圧力の制御は、よどみ温度の制御が、（示されたものではない）適切なヒーター又は冷却するデバイスの使用によって達成されることがある一方で、一般にガス供給装置のガスを計測するバルブを設定することによって達成される。
【００５９】
図７は、ガス供給装置４０１０及び４０２０並びに三つのノズル４１１０、４１２０、及び４１３０を具備する、組み合わせられた図５及び６のものと類似の多重のノズル及びガス供給装置の組み立て品を描くが、それにおいては、ガス虚級装置４０１０は、それぞれ、二つのノズル４１１０及び４１２０を供給するが、ガス供給装置４０２０がノズル４１３０のみを供給する一方で、一つのガス混合物のより高い流動のレートを許容する。この構成は、不適合性の及び／又は自燃性のガスを扱うための能力を保持する一方で、一つのガス混合物の構成成分の高い流動のレートを要求する用途に適切なものである。図８は、三つのガス供給装置５０１０、５０２０、及び５０３０並びに三つのノズル５１１０、５１２０、及び５１３０を具備するために拡張された、図６のものに類似の実施形態を描くが、ＧＣＩＢプロセスがそのように要求するとすれば、ノズルへの三つの異なるガス混合物の独立な導入を許容する。図９は、三つのガス供給装置６０１０、６０２０、及び６０３０並びに四つのノズル６１１０、６１２０、６１３０、及び６１４０を具備する、組み合わせられた図５及び８のものに類似の組み立て品を描くが、それにおいて、ガス供給装置６０１０は、ノズル６１１０及び６１２０に接続されるが、追加的な二つのガス混合物の構成成分を独立に提供するための能力と共に、それらを通じた高いガス混合物の流動のレートを許容する。
【００６０】
図５−９の実施形態が、プロセスの条件が要望することがあるように、個々のノズルへ多重のガス又はガス混合物を同時に流動させるために設定されるできる一方で、順次の様式において多重のガス供給装置及びノズルを動作させることは、また可能性のあることであるが、それにおいては、プロセスのステップのシーケンスにおいて、多重のガス又はガス混合物を同時に流動させることを伴うところの少なくとも一つのステップは、使用される。例えば、図６の実施形態において、第一のＧＣＩＢプロセスのステップは、ガス供給装置３０１０によって発生させられた、及び、ノズル３１１０を介して導入された、単一のガス又はガス混合物のみを流動させることを伴うことがあると共に、第二のプロセスのステップは、それぞれ、ガス供給装置３０１０及び３０２０によって発生させられた、及び、ノズル３１１０及び３１２０を介して導入された、第一の及び第二のガス又はガス混合物を伴うことがある。
【００６１】
異なる数のノズル（例．四つと比べてより高いもの）及び異なる数のガス供給装置（例．三つと比べてより高いもの）を具備する、多重のノズル及びガス供給装置の組み立て品の他の実施形態が、可能性のあるものであることは、直ちに明白なことであるが、それらのいくつかは、高い流動のレートを収容するために多重のノズルに接続されることがあるが、それら実施形態の全ては、発明の範囲内に属する。
【００６２】
図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な空間的な配置、及び、特定のノズルの配置と共に使用されるための単一のガススキマーの様々な断面の形状を描く断面の概略図である。組み立て品内のノズルの相互の近接近は、ノズルを離れる個々のガスクラスタービームが、ガススキマーに到達する前に単一のガスクラスタービームへと実質的に又は少なくとも部分的に合体することを保証する。ガススキマーを到達する前に単一のガスクラスタービームへとガスクラスタービームの合体は、先行技術の単一のガス供給装置及び単一のノズルのＧＣＩＢシステムにおけるものとガススキマーの下流の同じＧＣＩＢシステムの構成部品の使用を許容する。これらの下流の構成部品が、同じものであることがあるということが与えられると、存在するＧＣＩＢシステムが、主としてＧＣＩＢシステムの源チャンバーのエリアにおける、相対的に少ない変更及び／又は部品の置き換えで、多重のガス供給装置を備えた、多重のノズルシステムへと転換されることができることは、構想されることである。
【００６３】
図１０Ａは、実質的に円形の断面のガススキマー７０００を通過するところのガスクラスタービームを形成する、並んで取り付けられた（又は代わりに、他方のものの上に一方のものを鉛直に配向させられた）、断面で見られた、二つのノズル７０１０及び７０２０を具備する多重のノズルの組み立て品を描く。図１０Ｂは、ノズル７１１０及び７１２０と配列させられた、卵形の又は楕円形のガススキマー７１００を備えた類似の二重のノズルの組み立て品を描く。図１０Ｃは、ノズル７２１０及び７２２０と整列させられた、双子のローブ形のガススキマー７２００を備えた二重のノズルの組み立て品を描く。図１０Ａ−Ｃの実施形態は、大きい数のノズルを備えた組み立て品へ容易に拡張されることができる。例えば、図１１Ａは、実質的に円形のガススキマー７３００を通じてガスクラスタービームを注入する三つのノズル７３１０、７３２０、及び７３３０を備えた組み立て品を描く。図１１Ｂは、しかしノズル７４１０、７４２０、及び７４３０と共に整列させられた、三つのローブ形のガススキマー７４００を備えた、類似の三つのノズルの組み立て品を描く。類似の表現様式で、図１２Ａ−Ｂは、それぞれ、実質的に円形のガススキマー７５００及び四つのローブ形のガススキマー７６００を通じてガスクラスタービームを注入する、それぞれ、四つのノズル７５１０、７５２０、７５３０、及び７５４０、並びに四つのノズル７６１０、７６２０、７６３０、及び７６４０を備えた組み立て品に対する概念を拡張する。他の実施形態は、容易に構想されることができるが、それらの全ては、発明の範囲内に属する。
【００６４】
さらには、図１３Ａ−１３Ｄにおける部分的な概略の図に描かれたように、ガスクラスタービームの合体において支援するために、ノズル（三つのノズル４１０、４１２、４１４は、示されるが、しかし、発明は、そのように限定されるものではない）は、図１、２、及び３のガスクラスタービーム１１８のビームの軸１１９に沿って単一の交差する点４２０に向かって向くわずかな角度で取り付けられることができる。例えば、個々のノズル４１０、４１２、４１４のガスクラスタービームの軸４１１、４１３、４１５は、図１３Ａに描かれたように、（例．図１のＧＣＩＢで処理するシステム１００の）イオナイザー１２２の内側でビームの軸１１９に沿った単一の交差する点４２０で交差することができる。代わりに、個々のノズル４１０、４１２、４１４のガスクラスタービームの軸４１１、４１３、４１５は、図１３Ｂに描かれたように、ガススキマー１２０の下流のしかしイオナイザー１２２の上流のビームの軸１１９に沿った単一の交差する点４２０で交差することができる。別の代替物において、個々のノズル４１０、４１２、４１４のガスクラスタービームの軸４１１、４１３、４１５は、図１３Ｃに描かれたように、ガススキマー１２０の入力及び出力の間におけるビームの軸１１９に沿った単一の交差する点４２０で交差することができる。代わりになおも、個々のノズル４１０、４１２、４１４のガスクラスタービームの軸４１１、４１３、４１５は、図１３Ｄに描かれたように、ノズル４１０、４１２、４１４の出力及びガススキマー１２０の入力の間におけるビームの軸１１９に沿った単一の交差する点４２０で交差することができる。内方への斜めの角度、即ち、平行な配向からの偏差は、０．５から１０度までの、又は、０．５から５度までの、又は１から２度までの、範囲にわたることができる。
【００６５】
今図１４を参照することで、ＧＣＩＢを使用することで基体を照射するための方法は、実施形態に従って図解される。方法は、単一のガススキマーを到達する前に個々のガスクラスタービームの合体を保証するために相互の近接近で配置された又は交差するビームの軸を有するように配置されたもののいずれかの少なくとも二つのノズルのセット、及び、フルセットのノズルの少なくともサブセット（例．サブセットの単一のノズル又は多重のノズル）にガス混合物を供給するように構成された第一のガス供給装置をＧＣＩＢで処理するシステムに提供することを備えた８０１０で始まるフローチャート８０００を具備する。ＧＣＩＢで処理するシステムは、図５−１３Ｄに示されたノズル及びガス供給装置のいずれの配置を備えたものでも、図１、２、又は３における上に記載されたＧＣＩＢで処理するシステム（１００、１００’、又は１００’’）のいずれでもある、又は、それらのいずれの組み合わせでもある、ことができる。
【００６６】
ステップ８０２０において、基体は、ＧＣＩＢで処理するシステムへとロードされる。基体は、伝導性の材料、非伝導性の材料、若しくは半導体性の材料、又はそれらの二つのもの若しくはより多いものの組み合わせを含むことができる。追加として、基体は、それに形成された一つの若しくはより多い材料の構造を含むことがある、又は、基体は、ブランケット基体の無いものの材料の構造であることがある。基体は、基体のホルダーにおけるＧＣＩＢで処理するシステムにおいて位置決めされることができると共に基体のホルダーによってしっかりと保持されることがある。基体の温度は、制御されることがある又はそうでないことがある。例えば、基体は、フィルムを形成するプロセスの間に加熱される又は冷却されることがある。基体を囲む環境は、低減された圧力に維持される。
【００６７】
ステップ８０３０において、第一のガス混合物の流動は、第一のガス供給装置からスタートさせられる。第一のガス供給装置に接続されたノズル、全てのノズル、又はノズルのサブセットを通じたガスの流動は、ガスクラスタービーム又は合体された及び／又は交差させられるガスクラスタービームを形成するが、それの単一のビームは、ＧＣＩＢで処理するシステムのイオン化チャンバーへと単一のガススキマーを通過する。
【００６８】
ステップ８０４０において、自由選択の第二のガス混合物は、自由選択の第二のガス供給装置から残留するノズルの全て又はサブセットへと導入される（即ち、ステップ８０３０の第一のガス混合物を備えた、ステップ８０１０の第一のガス供給装置によって供給されたものではないノズル）。自由選択の第二のガス混合物は、同じ又は第一のガス混合物と比べて異なるものであることがあると共に、ガス混合物は、異なるとすれば、不適合性のものであることがある。追加として、ガス混合物の一つは、自燃性のものであることがある。自由選択の第二のガス混合物は、単一のガスクラスタービームを形成するために第一のノズル又はノズルのサブセットからのビームと合体する及び／又は公差するところのガスクラスタービームをもまた形成する。
【００６９】
ステップ８０５０において、単一のガスクラスタービームは、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）を形成するために、例えば、図４のイオナイザー３００のような、イオナイザーにおいてイオン化される。ステップ８０６０において、ＧＣＩＢは、ＧＣＩＢへビーム加速ポテンシャルを適用することによって加速される。
【００７０】
ステップ８０７０において、第一のガス混合物及び自由選択の第二のガス混合物で構成されたＧＣＩＢは、ＧＣＩＢで処理するシステムにおいてロードされた基体を照射するために使用される。
【００７１】
ビーム加速ポテンシャル及びビームの線量は、基体におけるＧＣＩＢでの照射によって影響が及ぼされた層の望まれた性質を達成するために選択されることができる。例えば、ビーム加速ポテンシャル及びビームの線量は、堆積させられた又は成長させられた層の望まれた厚さを制御するために、又は、基体の頂上における上側の層の望まれた表面粗さ若しくは他の変更を達成するために、又は、基体へのドーパントの濃度及び浸透の深さを制御するために、選択されることができる。ここで、ビームの線量には、単位面積当たりのクラスターの数の単位が与えられる。しかしながら、ビームの線量は、ビーム電流及び／又は時間（例．ＧＣＩＢの休止時間）をもまた含むことがある。例えば、時間が、ビームの線量を変化させるために変動させられる一方で、ビーム電流は、測定されると共に一定のものに維持されることがある。代わりに、例えば、時間が、ビームの線量を変化させるために変動させられる一方で、クラスターが単位面積当たりの基体の表面（即ち、単位時間当たり単位面積当たりのクラスターの数）を照射するところのレートは、一定なものに保持されることがある。
【００７２】
追加として、ガスの流動のレート、よどみ圧力、クラスターのサイズ、又は（ノズルののどの直径、ノズルの長さ、及び／又はノズルの発散性の断面の半角のような）ガスノズルの設計を含むが、しかしそれらに限定されるものではない、他のＧＣＩＢの性質は、変動させられることがある。
【００７３】
第一の及び自由選択の第二のガス混合物について使用されたガスの組み合わせの選択は、基体がかけられるものであるところのプロセスに依存する。材料の層の堆積又は成長は、基体に又は基体における存在する層の頂上にＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＣｘ、ＳｉＣｘＯｙ、ＳｉＣｘＮｙ、ＢＮｘ、ＢＳｉｘＮｙ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ（Ｂ）、又はＳｉＣ（Ｐ）の層を堆積させること又は成長させることを含むことがある。発明の実施形態に従って、第一の又は自由選択の第二のガス混合物は、このように、窒素を含有するガス、炭素を含有するガス、ホウ素を含有するガス、ケイ素を含有するガス、リンを含有するガス、硫黄を含有するガス、水素を含有するガス、ケイ素を含有するガス、若しくはゲルマニウムを含有するガス、又は、それらの二つのもの若しくはより多いものの組み合わせを具備することがある。第一の及び自由選択の第二のガス混合物を形成するために使用されることがあるところのガスの例は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｂ２Ｈ６、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシラン、及びＣｘＨｙ、そこではｘ≧１及びｙ≧４であるもの、並びにそれらの二つのもの又はより多いものの組み合わせ、である。第一の及び自由選択の第二のガス混合物は、ＧＣＩＢで処理するシステムの第一の及び自由選択の第二のガス供給装置によって形成される。
【００７４】
ケイ素を堆積させるとき、基体は、ケイ素を含有するガスを有する第一の又は自由選択の第二のガス混合物から形成されたＧＣＩＢによって照射されることがある。例えば、ガス混合物は、シラン（ＳｉＨ４）を具備することがある。別の例において、ガス混合物は、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、トリクロロシラン（ＳｉＣｌ３Ｈ）、ジエチルシラン（Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ）、トリメチルシラン（Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）、又はそれらの二つのもの若しくはより多いものの組み合わせを具備することがある。
【００７５】
ＳｉＯ２のような酸化物を堆積させる又は成長するとき、基体は、それぞれ、ケイ素を含有するガス及び酸素を含有するガスを有する第一の及び自由選択の第二のガス混合物から形成されたＧＣＩＢによって照射されることがある。例えば、第一のガス混合物は、シラン（ＳｉＨ４）を具備することがあると共に、第二のガス混合物は、Ｏ２を具備することがある。別の例において、第二のガス混合物は、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、若しくはＮ２Ｏを、又はそれらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。
【００７６】
ＳｉＮｘのような窒化物を堆積させる又は成長させるとき、基体は、それぞれ、ケイ素を含有するガス及び窒素を含有するガスを有する第一の及び自由選択の第二のガス混合物から形成されたＧＣＩＢによって照射されることがある。例えば、第一のガス混合物は、シラン（ＳｉＨ４）を具備することがあると共に、第二のガス混合物は、Ｎ２を具備することがある。別の例において、第二のガス混合物は、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、若しくはＮＨ３を、又はそれらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。
【００７７】
ＳｉＣｘのような炭化物を堆積させるとき、基体は、ケイ素を含有するガス及び炭素を含有するガスを有する加圧されたガス混合物から形成されたＧＣＩＢによって照射されることがある。例えば、第一のガス混合物は、シラン（ＳｉＨ４）及びＣＨ４を具備することがある。代わりに、第一のガス混合物は、シラン（ＳｉＨ４）のみを具備することがあると共に、自由選択の第二のガス混合物は、ＣＨ４を具備することがある。追加として、例えば、第一のガス混合物は、シラン（ＳｉＨ４）を具備することがあると共に、自由選択の第二のガス混合物は、メチルシラン（Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３）を具備することがある。さらには、例えば、第一のガス混合物は、ケイ素を含有するガス及びＣＨ４（又はより一般には、炭化水素ガス、即ち、ＣｘＨｙ）を具備することがあると共に、自由選択の第二のガス混合物は、ＣＯ又はＣＯ２を具備することがある。さらに、なおも、第一のガス混合物及び自由選択の第二のガス混合物のいずれのものも、例えば、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、若しくはアルキンシランを、又は、それらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。追加として、例えば、第一のガス混合物は、シラン、メチルシラン（Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３）、ジメチルシラン（Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３）、トリメチルシラン（（ＣＨ３）３−ＳｉＨ）、若しくはテトラメチルシラン（（ＣＨ３）４−Ｓｉ）を、又は、それらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。ＳｉＣｘＮｙのような窒化炭素を成長させる又は堆積させるとき、自由選択の第二のガス混合物は、窒素を含有するガスをさらに具備することがある。例えば、窒素を含有するガスは、Ｎ２、ＮＨ３、ＮＦ３、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、若しくはＮＯ２、又はそれらの二つのもの若しくはより多いものの組み合わせを含むことがある。窒素を含有するガスの追加は、炭窒化ケイ素フィルム（ＳｉＣＮ）を形成することを許すことがある。
【００７８】
ＢＮｘのような窒化物を成長させる又は堆積させるとき、基体は、ホウ素を含有するガスを有する第一のガス混合物及び窒素を含有するガスを有する自由選択の第二のガス混合物から形成されたＧＣＩＢによって照射されることがある。例えば、第一のガス混合物は、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）を具備することがあると共に、自由選択の第二のガス混合物は、Ｎ２を具備することがある。別の例において、自由選択の第二のガス混合物は、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、若しくはＮＨ３を、又は、それらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。
【００７９】
ＢＳｉｘＮｙのような窒化物を成長させる又は堆積させるとき、基体は、ケイ素を含有するガスを有する第一のガス混合物並びにホウ素を含有するガス及び窒素を含有するガスを有する自由選択の第二のガス混合物から形成されたＧＣＩＢによって照射されることがある。例えば、第一のガス混合物は、シラン（ＳｉＨ４）を具備することがあると共に、自由選択の第二のガス混合物は、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）及びＮ２を具備することがある。別の例において、自由選択の第二のガス混合物は、Ｂ２Ｈ６、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、若しくはＮＨ３を、又はそれらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。
【００８０】
例えば、浸出、ドーピング、及び層の表面の変更のような、他のプロセスにおいて、層の成長及び堆積に追加して、さらなる追加的なガスは、ＧＣＩＢで処理するシステムのガス供給装置においてガス混合物を形成するために使用されることがある。これらのガスは、ＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、ＧｅＨ２Ｃｌ２、ＧｅＣｌ３Ｈ、メチルゲルマン、ジメチルゲルマン、トリメチルゲルマン、テトラメチルゲルマン、エチルゲルマン、ジエチルゲルマン、トリエチルゲルマン、テトラエチルゲルマン、ＧｅＣｌ４、ＧｅＦ４、ＢＦ３、ＡｓＨ３、ＡｓＦ５、ＰＨ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３、若しくはＰＦ５、又はそれらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせのもののような、ゲルマニウム、リン、及びヒ素を含有するガスを含む。
【００８１】
上の例のいずれの一つにおいても、第一の及び／又は第二のガス混合物は、自由選択の不活性な希釈ガスを具備することがある。希釈ガスは、例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、又はＲｎのような、貴ガスを具備することがあるが、それは、第一の及び第二のガス混合物について異なるものであることがある。
【００８２】
上のプロセスをさらに拡張すると、（示されたものではない）自由選択の第三の、第四の、等のガス混合物は、プロセスが要求することがあるように、及び、ＧＣＩＢシステムに設置された利用可能なガス供給装置及びノズルの数が許すとすれば、導入されることがある。
【００８３】
発明者は、ＳｉＯ２の堆積のプロセスにおける多重のノズルのＧＣＩＢシステムを試験してきたものであるが、それは、ブランケットのＳｉＯ２の堆積、又は、浅いトレンチの絶縁（ＳＴＩ）構造を充填することのようなトレンチを充填することついて利用されることがある。類似のプロセスは、ＳｉＯ２のフィルムの成長にもまた用いられることがある。ハードウェアは、二つのガス供給装置を備えた、図３におけるもののような、圧力セルチャンバーと共に構成された二重のノズルのＧＣＩＢシステムを具備した。ＧＣＩＢシステムのガス供給装置の構成は、図６のものであった。各々のガス供給装置は、二つのガスの源、プロセスガス用の第一のガスの源及び希釈ガス用の第二のガスの源、と共に構成された。使用されたノズルの構成は、他方の上に一方が取り付けられたノズルを備えた、及び、円形の断面のガススキマーを備えた、図１０Ａに描かれたものであった。ＧＣＩＢシステムの全ての他の構成部品は、単一のノズルの単一のガス供給装置のＧＣＩＢシステムのものであった。
【００８４】
基体にＳｉＯ２を堆積させるために、第一のガス供給装置は、Ｓｉを含有するガスとしてＳｉＨ４を流動させるように構成されたが、それは、第一のノズルへとフィードされた第一のガス混合物を形成するためにＨｅで希釈された。第一のノズルを通じた合計の流動のレートは、３００から７００ｓｃｃｍまでの範囲内に、典型的には６００ｓｃｃｍに、設定されたが、しかし生産プロセスにおける流動のレートは、上の範囲と比べてより高いもの又はより低いもの、例．２００から１０００ｓｃｃｍまで、であることがある。第一のガス混合物において、ＨｅにおけるＳｉＨ４の百分率は、典型的には、１０％に設定されたが、しかし、生産工程においては、それは、１０％と比べてより高いもの又はより低いものに、例．２から２０％までに、設定されることがある。第二のガス供給装置は、第二のガス混合物を形成するために、２００から５００ｓｃｃｍまでの範囲にわたる流動のレートで、第二のノズルを通じて、及び、８００から１１００ｓｃｃｃｍまでの範囲にわたるＨｅの追加的な流動によって自由選択で希釈された、Ｏを含有するガスとしてＯ２を流動させるように構成された。現実の生産プロセスにおいて、Ｏ２及び自由選択の希釈ガスの流動のレートは、異なるものであることがある。二つのガス混合物についての上の流動のレートの範囲は、３．３から１６．７までの範囲にわたるＯ２／ＳｉＨ４の比に翻訳するが、それは、一部分においては、ＳｉＯ２のフィルムの化学量論を決定する。
【００８５】
堆積のプロセスは、１０から５０ｋＶまでの範囲にわたる加速ポテンシャルＶＡｃｃで上の二つのガス混合物でランさせられた。圧力セルチャンバーへのガスの流動のレートは、ゼロ（即ち、オフ）であって又は２０ｓｃｃｍ（“２０Ｐ”）に設定されたかのいずれかであったが、それは、約０．００３トールｃｍの圧力−距離の積分に翻訳した。これらの条件の下でのＧＣＩＢのビーム電流は、１５から４９μＡまでの範囲にわたった。
【００８６】
堆積させられたＳｉＯ２のフィルムは、Ｏ２／ＳｉＨ４の比を増加させると共に、褐色のものから非常にわずかに色合いを帯びたもの又は無色のものまでの色における範囲にわたった。全てのフィルムは、獲得されたＦＴＩＲスペクトルにおいて圧縮の応力の証拠を示したが、それは、大部分の堆積させられたものとしてのＧＣＩＢのフィルムの共通の特徴である。圧縮の応力は、６００から１０００度Ｃまでの範囲にわたる温度における、及び、例えば、１５から６０分の持続時間のものの、堆積後のアニールのプロセスを使用することで低減される又は除去されることができる。アニールのプロセスは、また、フィルムの粗さＲａが６．９Åから７．４Åまでの堆積させられたものとしての値から、約０．３ÅＲａだけ、減少することを引き起こすが、それらは、ＧＣＩＢのプロセスの条件に弱く依存する。また、ギャップの充填の実験は、履行されたが、それにおいてはトレンチは、トレンチのピンチオフの前にＳｉＯ２で首尾良く充填された。
【００８７】
図１５におけるフローチャートは、多重のノズル及びガス供給装置を備えたＧＣＩＢシステムを使用する浅いトレンチの絶縁（ＳＴＩ）構造の形成のプロセス９０００のステップを示す。従来の単一のノズルのＧＣＩＢを処理するシステムを使用することでＳＴＩを形成するためのプロセスは、“ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ ＴＲＥＮＣＨ ＩＳＯＬＡＴＩＯＮ ＵＳＩＮＧ ＧＡＳ ＣＬＵＳＴＥＲ ＩＯＮ ＢＥＡＭ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ”と題された米国特許出願第１２／４２８，８５６号（参照番号ＥＰ−１６９）において議論される。
【００８８】
方法は、単一のガススキマーに到達する前に個々のガスクラスタービームの合体を保証するために相互の近接近で配置されたもの又は交差するビームの軸を有するために配置されたもののいずれかの少なくとも二つのノズルのセット、フルセットのノズル（例．単一のノズル又はサブセットの多重のノズル）のサブセットにガス混合物を供給するように構成された第一のガス供給装置、及び、残留するノズル（即ち、第一のガス供給装置によって供給されるものではないノズル）を供給するための第二のガス供給装置を、ＧＣＩＢを処理するシステムに提供することを備えた、ステップ９０１０で始まる。ＧＣＩＢで処理するシステムは、図５−１３Ｄに示されたノズル及びガス供給装置のいずれの配置をも備えた、図１、２、又は３において上に記載されたＧＣＩＢで処理するシステム（１００、１００’、又は１００’’）のいずれのものでもあることができる。
【００８９】
ステップ９０２０において、基体は、ＧＣＩＢで処理するシステムへとロードされる。基体は、伝導性の材料、非伝導性の材料、若しくは半伝導性の材料、又は、それらの二つの若しくはより多い材料の組み合わせを含むことができる。追加として、基体は、それに形成された一つの又はより多い材料の構造を含むことがある、又は、基体は、材料の構造の無いブランケットの基体であることがある。基体は、基体のホルダーにおけるＧＣＩＢで処理するシステムにおいて位置決めされることができると共に基体のホルダーによってしっかりと保持されることがある。基体の温度は、制御されることがある又はそうでないことがある。例えば、基体は、フィルムを形成するプロセスの間に加熱される又は冷却されることがある。基体を囲む環境は、低減された圧力に維持される。
【００９０】
ステップ９０３０において、第一のガス混合物の流動は、第一のガス供給装置からスタートさせられる。第一のガス供給装置に接続されたノズル又はノズルのサブセットを通じたガスの流動は、ＧＣＩＢで処理するシステムのイオン化チャンバーへと単一のガススキマーを通過するところのガスクラスタービームを形成する。
【００９１】
ステップ９０４０において、第二のガス混合物は、単一のガスクラスタービームを形成するために第一のノズル又はノズルのサブセットからのビームと合体する及び／又は交差するところのガスクラスタービームを形成するために第一のガス供給装置から残留するノズル（即ち、第一のガス供給装置によって供給されたものではないノズル）の全て又はサブセットへと導入される。
【００９２】
ステップ９０５０において、単一のガスクラスタービームは、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）を形成するために、例えば、図４のイオナイザー３００のような、イオナイザーにおいてイオン化される。ステップ９０６０において、ＧＣＩＢは、ＧＣＩＢへビーム加速ポテンシャルを適用することによって加速される。
【００９３】
ステップ９０７０において、第一のガス混合物及び第二のガス混合物で構成されたＧＣＩＢは、基体に又は基体の頂上における層にＳＴＩ構造を形成するために、ＧＣＩＢで処理するシステムにロードされた基体を照射するために使用される。ＳＴＩ構造は、例えば、メモリーデバイスにおいて、使用されることができる。
【００９４】
ＳｉＯ２のＳＴＩ構造を形成するために、即ち、ＳｉＯ２でＳＴＩトレンチを充填するために、第一のガス混合物は、ケイ素を含有するガスを具備することがある。例えば、第一のガス混合物は、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシランを、又は、それらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。自由選択で、第一のガス混合物は、不活性な希釈ガスをさらに具備することがある。希釈ガスは、例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、又はＲｎのような、貴ガスを具備することがある。ＳＴＩ構造を形成するために、第二のガス混合物は、酸素を含有するガスを具備することがある。例えば、第二のガス混合物は、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏを、又はそれらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。自由選択で、第二のガス混合物は、不活性な希釈ガスをさらに具備することがある。希釈ガスは、例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、若しくはＲｎ、又はそれらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせのような、貴ガスを具備するおことがある。
【００９５】
“一つの実施形態”又は“ある実施形態”へのこの明細書のいたるところでの参照は、実施形態との結びつきにおいて記載された特定の特徴、構造、材料、又は特性が、発明の少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味するが、しかし、それらが、あらゆる実施形態に有るものであることを表記するものではない。このように、この明細書のいたるところでの様々な所における句“一つの実施形態において”又は“ある実施形態において”の出現は、発明の同じ実施形態を必ずしも参照するものではない。さらには、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、一つの又はより多い実施形態におけるいずれの適切な様式でも組み合わせられることがある。
【００９６】
様々な動作は、発明を理解する際に最も助けになるものであるところの様式で、順番に多重の不連続の動作として記載されてきたものであることがある。しかしながら、記載の順序は、これらの動作が必ず順序に依存性のものであることを暗示するためのものとして解されるべきものではない。特に、これらの動作は、提示の順序で行われることを必要とするものではない。記載された動作は、記載された実施形態と比べて異なる順序で行われることがある。様々な追加的な動作は、行われることがある、及び／又は、記載された動作は、追加的な実施形態において省略されることがある。
【００９７】
関連性のある技術における熟練した者は、多数の変更及び変形が、上の教示に照らして可能性のあるものであることを認めることができる。その技術における熟練した者は、図に示された様々な構成部品についての様々な等価な組み合わせ及び置換を認識することになる。従って、発明の範囲が、この詳細な記載によってではなしに、むしろここに添付された請求項によって、限定されることは、意図されることである。
【技術分野】
【０００１】
発明は、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）を使用することで基体を照射するための多重のノズルを備えたシステム、及び、多重のノズルのＧＣＩＢシステムを使用することで基体において層をドープする、成長させる、堆積させる、又は変更するために基体を照射するための方法に関係する。
【背景技術】
【０００２】
ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）は、基体において層ドープすること、エッチングすること、クリーニングすること、スムージングすること、及び成長させること又は堆積させることに使用される。この議論の目的のために、ガスクラスターは、標準的な温度及び圧力の条件下でガス状のものであるところの材料のナノのサイズにされた凝集物である。そのようなガスクラスターは、一緒にゆるく束縛されるところの、少数個から数千個の分子、又はより多いもの、を含む凝集物からなることがある。ガスクラスターは、電子の衝撃によってイオン化されることができるが、それは、ガスクラスターが制御可能なエネルギーの向けられたビームへと形成されることを許す。そのようなクラスターイオンは、各々、典型的には、電子の電荷の大きさ及びクラスターイオンの電荷状態を表すところのものと比べてより大きい又はそれに等しい整数の積によって与えられた正の電荷を帯びる。より大きいサイズにされたクラスターイオンは、なおも個々の分子当たりの適度なエネルギーを有するのみである一方で、クラスターイオン当たりの実質的なエネルギーを帯びることのそれらの能力の理由のために、しばしば最も有用なものである。イオンクラスターは、基体との衝撃で崩壊する。特定の崩壊させられたイオンクラスターにおける各々の個々の分子は、合計のクラスターのエネルギーの小さいフラクションのみを帯びる。その結果として、大きいイオンクラスターの衝撃の効果は、実質的なものであるが、しかし、非常に浅い表面の領域に限定される。これは、多様な表面の変更のプロセスについて、しかし、従来のイオンビームで処理することの特徴的なものであるところのより深いサブ表面の損傷を生じさせることの傾向無しに、ガスクラスターイオンを有効なものにする。
【０００３】
従来のクラスターイオン源は、数千個の分子に到達することがあるところの各々のクラスターにおける分子の数でスケーリングする幅広いサイズの分布を有するクラスターイオンを生じさせる。原子のクラスターは、ノズルから真空への高い圧力のガスの断熱的な膨張の間における個々のガスの原子（又は分子）の凝結によって形成されることができる。小さい開口を備えたガススキマーは、クラスターのコリメートされたビームを生じさせるためにこの膨張するガスの流動のコアからの発散性の流れをストリップする。様々なサイズの中性のクラスターは、生じさせられると共にファンデルワールス（Van der Waals）力として知られた弱い原子間の力によって一緒に保持される。この方法は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素、酸素、二酸化炭素、六フッ化硫黄、一酸化窒素、一酸化二窒素、及びこれらのガスの混合物のような、多様なガスからのクラスターのビームを生じさせるために使用されてきたものである。工業的なスケールにおける基体のＧＣＩＢで処理するための数個の現れる用途は、半導体の分野におけるものである。ガスのＧＣＩＢで処理することが、幅広い多様性のガスクラスター源のガスを使用することで行われるとはいえ、それらの多数のものは、不活性なガスであると共に、多数の半導体の処理をする用途は、ＧＣＩＢを形成するために、ときどき不活性の又は貴ガスとの組み合わせ又は混合物において、反応性の源のガスを使用する。ある一定のガス又はガス混合物の組み合わせは、それらの反応性のために、不適合性であると共に、それで、不適合性の問題を克服するところの要望が、ＧＣＩＢシステムについて存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）を使用することで基体を照射するための多重のノズルを備えた組み立て品及びシステム、並びに、多重のノズルのＧＣＩＢシステムを使用することで基体において層をドープする、成長させる、堆積させる、又は変更するために基体を照射するための関連させられた方法に関係する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ある実施形態に従って、ノズル及びスキマー組み立て品は、ＧＣＩＢシステムにおける使用のために提供される。組み立て品は、多重のノズル、単一のガススキマー、並びに、ノズルのそれぞれの第一の及び第二のサブセットとの流体連結における第一の及び第二のガス供給装置を具備する。第一の及び第二のガス供給装置は、ノズルのそれぞれの第一の及び第二のサブセットへ異なるガス混合物を届けるために構成される。多重のノズルは、単一のガスクラスタービームへとそれらから放出されたガスクラスタービームを少なくとも部分的に合体させるために及びガススキマーへとビームを向けるために相互の近接近に配置される。さらなる実施形態に従って、ノズル及びスキマー組み立て品、イオナイザー、並びに基体のホルダーを具備するＧＣＩＢシステムは、提供される。
【０００６】
別の実施形態に従って、ノズル及びスキマー組み立て品は、ＧＣＩＢシステムにおける使用のために提供されるが、組み立て品は、多重のノズル、単一のガススキマー、及びノズルとの流体連結における少なくとも一つのガス供給装置を具備する。ノズルは、交差するガスクラスタービームのセットを形成するために単一の交差する点に向かって各々のビームの軸を収束させるために及びガススキマーへとビームを向けるために角度が付けられる。少なくとも一つのガス供給装置は、それへ第一のガス混合物を供給するためのノズルの第一のサブセットとの流体連結における第一のガス供給装置、及び自由選択で第二のガス混合物を供給するための第二のガス供給装置を含むが、それにおいてノズルの第二のサブセットは、第一のガス混合物又は第二のガス混合物のいずれかを受けるために構成される。さらなる実施形態に従って、ノズル及びスキマー組み立て品、イオナイザー、並びに基体のホルダーを具備するＧＣＩＢシステムは、提供される。
【０００７】
ある実施形態に従って、方法は、基体を照射するための多重のノズルのＧＣＩＢシステムを動作させるために提供されるが、多重のノズル、単一のガススキマー、並びにノズルのそれぞれの第一の及び第二のサブセットとの流体連結における第一の及び第二のガス供給装置を有する多重のノズル組み立て品を提供すること、基体をロードすること、単一のガスクラスタービームを形成するために第一の及び第二のガス供給装置からノズルの第一の及び第二のサブセットへそれぞれの第一の及び第二のガス混合物を流動させること、ガススキマーを通じてビームを向けること及びＧＣＩＢを形成するためにガスクラスタービームをイオン化すること、ＧＣＩＢを加速すること、並びに、それにおいて層をドープする、成長させる、堆積させる、又は変更するために基体を照射することのステップを具備する。第一の及び第二のガス混合物は、異なるものであると共に、多重のノズルは、単一のガスクラスタービームへとそれらから放出されたガスクラスタービームを少なくとも部分的に合体させるために相互の近接近に配置される。さらなる実施形態に従って、基体は、基体の少なくとも一つの領域において層を成長させること又は堆積させることによって浅いトレンチの絶縁（ＳＴＩ）の構造を形成するためにＧＣＩＢで照射される。なおもさらなる実施形態に従って、方法は、第一のガス供給装置からのケイ素を含有するガス混合物を流動させること及び第二のガス供給装置からの酸素を含有するガス混合物を流動させることを含むが、それにおいて、形成された層は、ＳｉＯ２のＳＴＩの構造である。
【０００８】
別の実施形態に従って、方法は、基体を照射するための多重のノズルのＧＣＩＢシステムを動作させるために提供される。方法は、多重のノズル、単一のガススキマー、及びノズルと流体連結における少なくとも一つのガス供給装置を有する多重のノズル組み立て品を提供することのステップを具備する。ノズルは、交差するガスクラスタービームのセットを形成するために単一の交差する点に向かって各々のビームの軸を収束させるために角度が付けられる。少なくとも一つのガス供給装置は、それへ第一のガス混合物を供給するためのノズルの第一のサブセットとの流体連結における第一のガス供給装置、及び自由選択で第二のガス混合物を供給するための第二のガス供給装置を含む。方法は、基体をロードすること、交差するビームを形成するために第一のガス供給装置からノズルの第一のサブセットを通じて第一のガス混合物を流動させること及びそれぞれの第一の及び第二のガス供給装置からノズルの第二のサブセットを通じて第一の又は第二のガス混合物のいずれかを流動させること、ＧＣＩＢを形成するために交差するビームをイオン化すること、ＧＣＩＢを加速すること、並びに、それにおいて層をドープする、成長させる、堆積させる、又は変更するために基体を照射することのステップをさらに含む。さらなる実施形態に従って、基体は、基体の少なくとも一つの領域において層を成長させること又は堆積させることによって浅いトレンチの絶縁（ＳＴＩ）の構造を形成するためにＧＣＩＢで照射される。なおもさらなる実施形態に従って、方法は、第一のガス供給装置からケイ素を含有するガス混合物を流動させること、及び、第二のガス供給装置から酸素を含有するガス混合物を流動させることを含むが、それにおいては、形成された層は、ＳｉＯ２のＳＴＩの構造である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
発明及びそれの付帯の利点の多数のもののより完全な認識は、特に付随する図面との合同で考慮されたとき、後に続く詳細な記載を参照して容易に明白なものになることになるが、それら図面においては、以下のようなものである。
【図１】図１は、発明のある実施形態と一致した多重のノズルのＧＣＩＢシステムの概略的なものである。
【図２】図２は、発明の別の実施形態と一致した多重のノズルのＧＣＩＢシステムの概略的なものである。
【図３】図３は、発明のなおも別の実施形態と一致した多重のノズルのＧＣＩＢシステムの概略的なものである。
【図４】図４は、ＧＣＩＢシステムにおける使用のためにイオナイザーのある実施形態の概略的なものである。
【図５】図５−９は、多重のノズル、単一の又は多重のガス供給装置、を具備すると共に、それらの間に提供された様々なガスの流動の相互連結を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図６】図５−９は、多重のノズル、単一の又は多重のガス供給装置、を具備すると共に、それらの間に提供された様々なガスの流動の相互連結を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図７】図５−９は、多重のノズル、単一の又は多重のガス供給装置、を具備すると共に、それらの間に提供された様々なガスの流動の相互連結を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図８】図５−９は、多重のノズル、単一の又は多重のガス供給装置、を具備すると共に、それらの間に提供された様々なガスの流動の相互連結を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図９】図５−９は、多重のノズル、単一の又は多重のガス供給装置、を具備すると共に、それらの間に提供された様々なガスの流動の相互連結を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図１０Ａ】図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な配置を描くと共に、様々なノズルの配置を収容するための様々なガススキマーの断面の形状を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の断面の図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な配置を描くと共に、様々なノズルの配置を収容するための様々なガススキマーの断面の形状を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の断面の図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な配置を描くと共に、様々なノズルの配置を収容するための様々なガススキマーの断面の形状を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の断面の図である。
【図１１Ａ】図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な配置を描くと共に、様々なノズルの配置を収容するための様々なガススキマーの断面の形状を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の断面の図である。
【図１１Ｂ】図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な配置を描くと共に、様々なノズルの配置を収容するための様々なガススキマーの断面の形状を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の断面の図である。
【図１２Ａ】図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な配置を描くと共に、様々なノズルの配置を収容するための様々なガススキマーの断面の形状を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の断面の図である。
【図１２Ｂ】図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な配置を描くと共に、様々なノズルの配置を収容するための様々なガススキマーの断面の形状を有する、多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の断面の図である。
【図１３Ａ】図１３Ａ−Ｄは、ガスクラスタービームが主要なＧＣＩＢの軸に沿った点で交差するように内方へ向く角度で取り付けられたノズルを備えた多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図１３Ｂ】図１３Ａ−Ｄは、ガスクラスタービームが主要なＧＣＩＢの軸に沿った点で交差するように内方へ向く角度で取り付けられたノズルを備えた多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図１３Ｃ】図１３Ａ−Ｄは、ガスクラスタービームが主要なＧＣＩＢの軸に沿った点で交差するように内方へ向く角度で取り付けられたノズルを備えた多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図１３Ｄ】図１３Ａ−Ｄは、ガスクラスタービームが主要なＧＣＩＢの軸に沿った点で交差するように内方へ向く角度で取り付けられたノズルを備えた多重のノズルの組み立て品の様々な実施形態の概略的なものである。
【図１４】図１４は、多重のノズルを備えたＧＣＩＢシステムを動作させるための方法のある実施形態のフローチャートである。
【図１５】図１５は、多重のノズルを備えたＧＣＩＢシステムを使用する浅いトレンチの絶縁（ＳＴＩ）の構造の形成のための方法のある実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
後に続く記載において、発明の徹底的な理解をすることを容易にする為に、及び、説明の及び限定ではない目的のために、度量衡学システムの特定の幾何学的配置並びに様々な構成部品及びプロセスの記載のような、具体的な詳細は、述べられる。しかしながら、発明がこれらの具体的な詳細から逸脱するところの他の実施形態において実践されることがあることは、理解されるべきことである。
【００１１】
今図１を参照すると、層を変更する、堆積させる、成長させる、又はドープするためのＧＣＩＢで処理するシステム１００は、ある実施形態に従って描かれる。ＧＣＩＢで処理するシステム１００は、真空ベッセル１０２、基体のホルダー１５０、その上で処理されるための基体１５２が添えられること、並びに真空ポンピングシステム１７０Ａ、１７０Ｂ、及び１７０Ｃを具備する。基体１５２は、半導体の基体、ウェハ、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、又はいずれの他の工作物でもあることができる。ＧＣＩＢで処理するシステム１００は、基体１５２を取り扱うためのＧＣＩＢを生じさせるように構成される。
【００１２】
まだ図１におけるＧＣＩＢで処理するシステム１００を参照すると、真空ベッセル１０２は、低減された圧力の囲いを提供するために、三つの連結するチャンバー、名付けて、源チャンバー１０４、イオン化／加速チャンバー１０６、及びプロセシングチャンバー１０８を具備する。三つのチャンバーは、それぞれ、真空ポンピングシステム１７０Ａ、１７０Ｂ、及び１７０Ｃによって適切な動作する圧力まで排気される。三つの連結するチャンバー１０４、１０６、１０８において、ＧＣＩＢが、第二のチャンバー（イオン化／加速チャンバー１０６）において形成されることができる一方で、ガスクラスタービームは、第一のチャンバー（源チャンバー１０４）において形成されることができるが、それにおいては、ガスクラスタービームは、イオン化されると十最も少ないときで少なくともに加速される。そして、第三のチャンバー（プロセシングチャンバー１０８）において、加速されたＧＣＩＢは、基体１５２を取り扱うために利用されることがある。
【００１３】
図１の例示的な実施形態において、ＧＣＩＢで処理するシステム１００は、二つのガス供給装置１１５、１０１５及び二つのノズル１１６、１０１６を具備する。二と比べて異なるノズルの数及び二と比べて異なるガス供給装置の数を有する追加的な実施形態は、より後に議論されることになるが、それらの全ては、発明の範囲内に属する。二つのガス供給装置１１５及び１０１５の各々は、それぞれ、二つのよどみチャンバー１１６及び１０１６、並びに、ノズル１１０及び１０１０、の一つに接続される。第一のガス供給装置１１５は、第一のガスの源１１１、第二のガスの源１１２、第一のガス制御バルブ１１３Ａ、第二のガス制御バルブ１１３Ｂ、及びガスを計測するバルブ１１３を具備する。例えば、第一のガスの源１１１に貯蔵された第一のガス組成物は、圧力の下で第一のガス制御バルブ１１３Ａを通じてガスを計測するバルブ１１３へ入れられる。追加として、例えば、第二のガスの源１１２に貯蔵された第二のガス組成物は、圧力の下で第二のガス制御バルブ１１３Ｂを通じてガスを計測するバルブ１１３へ入れられる。さらに、例えば、第一のガス供給装置１１５の、第一のガス組成物若しくは第二のガス組成物、又はそれら両方は、凝縮可能な不活性なガス、キャリアガス又は希釈ガスを含むことができる。例えば、不活性なガス、キャリアガス、又は希釈ガスは、貴ガス、即ち、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、又はＲｎを含むことができる。
【００１４】
同様に、第二のガス供給装置１０１５は、第一のガスの源１０１１、第二のガスの源１０１２、第一のガス制御バルブ１０１３Ａ、第二のガス制御バルブ１０１３Ｂ、及びガスを計測するバルブ１０１３を具備する。例えば、第一のガスの源１０１１に貯蔵された第一のガス組成物は、第一のガス制御バルブ１０１３Ａを通じてガスを計測するバルブ１０１３までの圧力の下で入れられる。追加として、例えば、第二のガスの源１０１２に貯蔵された第二のガス組成物は、第二のガス制御バルブ１０１３Ｂを通じてガスを計測するバルブ１０１３まで圧力の下で入れられる。さらに、例えば、第二のガス供給装置１０１５の、第一のガス組成物若しくは第二のガス組成物、又はそれら両方は、凝縮可能な不活性のガス、キャリアガス、又は希釈ガスを含むことができる。例えば、不活性なガス、キャリアガス、又は希釈ガスは、貴ガス、即ち、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、又はＲｎを含むことができる。
【００１５】
さらには、第一のガスの源１１１及び１０１１、並びに第二のガスの源１１２及び１０１２は、各々、イオン化されたクラスターを生じさせるために利用される。第一の及び第二のガスの源１１１、１０１１、１１２、及び１０１２の材料の組成物は、主たる原子の（又は分子の）種、即ち、層をドープする、堆積させる、変更する、又は成長させるために導入されることが望まれた第一の及び第二の原子の構成要素、を含む。
【００１６】
第一のガス組成物及び／又は第二のガス組成物を具備する高い圧力の凝縮可能なガスは、第一のガス供給装置１１５からガスフィードチューブ１１４を通じてよどみチャンバー１１６へと導入されると共に、適当に整形されたノズル１１０を通じて実質的により低い圧力の真空へと射出される。よどみチャンバー１１６から源チャンバー１０４のより低い圧力の領域への高い圧力の凝縮可能なガスの膨張の結果として、ガスの速度は、超音速のスピードまで加速すると共に、ガスクラスタービームは、ノズル１１０から発出する。
【００１７】
同様に、第一のガス組成物及び／又は第二のガス組成物を具備する高い圧力の凝縮可能なガスは、第二のガス供給装置１０１５からガスフィードチューブ１０１４を通じてよどみチャンバー１０１６へと導入されると共に、適当に整形されたノズル１０１０を通じて実質的により低い圧力の真空へと射出される。よどみチャンバー１０１６から源チャンバー１０４のより低い圧力の領域への高い圧力の凝縮可能なガスの膨張の結果として、ガスの速度は、超音速のスピードまで加速すると共に、ガスクラスタービームは、ノズル１０１０から発出する。
【００１８】
ノズル１１０及び１０１０は、ノズル１１０、１０１０によって発生させられた個々のガスクラスタービームが、ガススキマー１２０に到達する前に源チャンバー１０４の真空の環境において単一のガスクラスタービーム１１８へと実質的に合体するような近接近に取り付けられる。ガスクラスタービーム１１８の化学的な組成は、ノズル１１０及び１０１０を介して注入された、第一の及び第二のガス供給装置１１５及び１０１５によって提供された組成物の混合物を表す。
【００１９】
静的なエンタルピーとしてジェットの固有の冷却することは、動力学的なエネルギーに交換されるが、それは、ジェットにおける膨張から結果として生じると共に。ガスのジェットの一部分が凝縮することを引き起こすと共に、クラスターを有するガスクラスタービーム１１８を形成するが、各々は数個から数千個までの弱く束縛された原子又は分子からなる。源チャンバー１０４及びイオン化／加速チャンバー１０６の間におけるノズル１１０及び１０１０の出口から下流に位置決めされた、ガススキマー１２０は、クラスターを形成してしまったものであることがあるところの、ガスクラスタービーム１１８のコアにおけるガスの分子から、クラスターへと凝縮してしまったものではないことがあるところの、ガスクラスタービーム１１８の周辺のエッジにおけるガスの分子を部分的に分離する。他の理由の中で、ガスクラスタービーム１１８の一部分のこの選択は、下流の領域における圧力の低減に至ることができるが、そこでは、より高い圧力は、不利益なものであるこがある（例．イオナイザー１２２、及びプロセシングチャンバー１０８）。さらには、ガススキマー１２０は、イオン化／加速チャンバー１０６に入るガスクラスタービームについての初期の寸法を定義する。
【００２０】
第一の及び第二のガス供給装置１１５及び１０１５は、よどみチャンバー１１６及び１０１６へ導入されたガス混合物のよどみ圧力及び温度を独立に制御するように構成されることができる。温度の制御は、（示されたものではない）各々のガス供給装置における適切な温度制御システム（例．ヒーター及び／又はクーラー）の使用によって達成されることができる。追加として、マニピュレーター１１７は、例えば、よどみチャンバー１１６を介して、ノズル１１０へ機械的に結合させられることがあるが、マニピュレーター１１７が、ノズル１０１０から独立してガススキマー１２０に関して、結合させられたノズル１１０を位置決めするように構成される。同様にして、マニピュレーター１０１７は、例えばよどみチャンバー１０１６を介して、ノズル１０１０へ機械的に結合させられるが、マニピュレーター１０１７が、ノズル１１０から独立して、ガススキマー１２０に関して、結合させられたノズル１０１０を位置決めするように構成される。このように、多重のノズルの組み立て品における各々のノズルは、単一のガススキマー１２０と向かい合って、適切な位置決めをすることのために別個に操縦されることがある。
【００２１】
ガスクラスタービーム１１８が、源チャンバー１０４において形成されてしまった後で、ガスクラスタービーム１１８における構成要素のガスクラスターは、ＧＣＩＢ１２８を形成するためにイオナイザー１２２によってイオン化される。イオナイザー１２２は、一つの又はより多いフィラメント１２４から電子を生じさせるところの電子衝撃イオナイザーを含むことがあるが、それらは、イオン化／加速チャンバー１０６の内側でガスクラスタービーム１１８におけるガスクラスターと衝突するために加速されると共に向けられる。ガスクラスターとの衝突の衝撃で、十分なエネルギーの電子は、イオン化された分子を発生させるためにガスクラスターにおける分子から電子を射出する。ガスクラスターのイオン化は、一般には正味の正の電荷を有する、ある粒子数の帯電させられたガスクラスターのイオンに至ることができる。
【００２２】
図１に示されたように、ビーム電子機器１３０は、ＧＣＩＢ１２８をイオン化する、抽出する、加速する、及び集束させるために、利用される。ビーム電子機器１３０は、イオナイザーのフィラメント１２４を加熱するために電圧ＶＦを提供するところのフィラメントの動力供給装置１３６を含む。
【００２３】
追加として、ビーム電子機器１３０は、イオナイザー１２２からクラスターイオンを抽出するところのイオン化／加速チャンバー１０６における適切にバイアスがかけられた高い電圧の電極１２６のセットを含む。そして、高い電圧の電極１２６は、望まれたエネルギーまで抽出されたクラスターイオンを加速すると共にＧＣＩＢ１２８を定義するためにそれらを集束させる。ＧＣＩＢ１２８におけるクラスターイオンの動力学的なエネルギーは、典型的には、約１０００電子ボルト（１ｋｅＶ）から数十ｋｅＶまでの範囲にわたる。例えば、ＧＣＩＢ１２８は、１から１００ｋｅＶまで加速されることができる。
【００２４】
図１に図解されたように、ビーム電子機器１３０は、イオナイザーのフィラメント１２４から放出された電子を加速すると共に電子がガスクラスタービーム１１８におけるガスクラスターに衝撃を与えることを引き起こすためにイオナイザー１２２の陽極へ電圧ＶＡを提供するところの陽極の動力供給装置１３４をさらに含むが、それは、クラスターイオンを生じさせる。
【００２５】
追加として、図１に図解されたように、ビーム電子機器１３０は、イオナイザー１２２のイオン化する領域からイオンを抽出するために及びＧＣＩＢ１２８を形成するために高い電圧の電極１２６の少なくとも一つにバイアスをかけるために電圧ＶＥを提供するところの抽出の動力供給装置１３８を含む。例えば、抽出の動力供給装置１３８は、イオナイザー１２２の陽極の電圧と比べてより少ない又はそれに等しいものであるところの高い電圧の電極１２６の第一の電極へ電圧を提供する。
【００２６】
さらには、ビーム電子機器１３０は、約ＶＡｃｃ電子ボルト（ｅＶ）に等しい合計のＧＣＩＢの加速エネルギーに帰着するために、イオナイザー１２２に関して高い電圧の電極１２６の一つにバイアスをかけるために電圧ＶＡｃｃを提供するところの加速器の動力供給装置１４０を含むことができる。例えば、加速器の動力供給装置１４０は、イオナイザー１２２の陽極の電圧及び第一の電極の抽出の電圧と比べてより少ない又はそれに等しいものであるところの高い電圧の電極１２６の第二の電極へ電圧を提供する。
【００２７】
さらになおも、ビーム電子機器１３０は、ＧＣＩＢ１２８を集束させるためにあるポテンシャル（例．ＶＬ１及びＶＬ２）で高い電圧の電極１２６のいくつかにバイアスをかけるために提供されることがあるところのレンズの動力供給装置１４２、１４４を含むことができる。例えば、レンズの動力供給装置１４２は、イオナイザー１２２の陽極の電圧、第一の電極の抽出の電圧、及び第二の電極の加速器の電圧と比べてより少ない又はそれに等しいものであるところの高い電圧の電極１２６の第三の電極へ電圧を提供することができると共に、レンズの動力供給装置１４４は、イオナイザー１２２の陽極の電圧、第一の電極の抽出の電圧、第二の電極の加速器の電圧、及び第三の電極の第一のレンズの電圧と比べてより少ない又はそれに等しいものであるところの高い電圧の電極１２６の第四の電極へ電圧を提供することができる。
【００２８】
イオン化及び抽出のスキームの両方における多数の変形物が、使用されることがあることに留意すること。ここに記載されたスキームが、発明の目的のために有用なものである一方で、別の抽出のスキームは、ＶＡｃｃにイオナイザー及び抽出の電極（又は抽出の光学部品）の第一の素子を置くことを伴う。これは、典型的には、イオナイザーの動力供給装置についての制御電圧のファイバー光学部品のプログラミングを要求するが、しかしより単純な全体的な光学部品の列を作り出す。ここに記載された発明は、イオナイザー及び抽出レンズにバイアスをかけることの詳細にかかわらず、有用なものである。
【００２９】
高い電圧の電極１２６の下流におけるイオン化／加速チャンバー１０６におけるビームフィルター１４６は、プロセシングチャンバー１０８に入るところのフィルター処理されたプロセスＧＣＩＢ１２８Ａを定義するためにＧＣＩＢ１２８からのモノマー又はモノマー及び軽いクラスターイオンを除去するために利用されることができる。一つの実施形態において、ビームフィルター１４６は、１００個又はより少ない原子若しくは分子又はそれら両方を有するクラスターの数を実質的に低減する。ビームフィルター１４６は、フィルター処理するプロセスにおいて助けとなるためにＧＣＩＢ１２８に対して磁気の場を課すための磁石の組み立て品を具備することがある。
【００３０】
まだ図１を参照すると、ビームゲート１４８は、イオン化／加速チャンバー１０６におけるＧＣＩＢ１２８の経路に配される。ビームゲート１４８は、ＧＣＩＢ１２８がプロセスＧＣＩＢ１２８Ａを定義するためにイオン化／加速チャンバー１０６からプロセシングチャンバー１０８へ通ることが許されるところの開いた状態、及び、ＧＣＩＢ１２８がプロセシングチャンバー１０８に入ることをブロックされるところの閉じられた状態を有する。制御ケーブルは、制御システム１９０からビームゲート１４８へ制御信号を伝導する。制御信号は、開いた又は閉じられた状態の間でビームゲート１４８を制御可能に切り替える。
【００３１】
ウェハ若しくは半導体ウェハ、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、又はＧＣＩＢで処理することによって処理されるための他の基体であることがあるところの、基体１５２は、プロセシングチャンバー１０８におけるプロセスＧＣＩＢ１２８Ａの経路に配される。大部分の用途が、空間的に均一な結果を伴って大きい基体の処理をすることを企図するという理由のために、スキャニングシステムは、空間的に均質な結果を生じさせるために大きいエリアにわたってプロセスＧＣＩＢ１２８Ａを均一にスキャンするために望ましいものであることがある。
【００３２】
Ｘ−スキャンのアクチュエーター１６０は、（紙の平面の中への及びそれの外への）Ｘ−スキャンの運動の方向における基体のホルダー１５０の線形の運動を提供する。Ｙ−スキャンのアクチュエーター１６２は、Ｙ−スキャンの運動の方向１６４における基体のホルダー１５０の線形の運動を提供するが、それは、典型的には、Ｘ−スキャンの運動に対して直交するものである。Ｘ−スキャニング及びＹ−スキャニングの運動の組み合わせは、基体１５２の処理をするためのプロセスＧＣＩＢ１２８Ａによる基体１５２の表面の均一な（又はさもなければプログラムされた）照射を引き起こすために、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａを通じたラスター様のスキャニングの運動において、基体のホルダー１５０によって保持された、基体１５２を並進させる。
【００３３】
基体のホルダー１５０は、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａが、基体１５２の表面に関してビームの入射の角度１６６を有するように、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａの軸に関してある角度で基体１５２を配する。ビームの入射の角度１６６は、９０度又はいくらかの他の角度であることがあるが、しかし典型的には９０度又は９０度に近いものである。Ｙ−スキャニングの間に、基体１５２及び基体のホルダー１５０は、示された位置から、それぞれ、指示子１５２Ａ及び１５０Ａによって指し示された代わりの位置“Ａ”へ移動する。二つの位置の間で移動する際に、基体１５２が、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａを通じてスキャンされると共に、両方の極端な位置において、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａの経路の外に完全に移動させられる（オーバースキャンされる）ことに注意すること。図１に明示的に示されたものではないとはいえ、類似のスキャニング及びオーバースキャンは、（典型的には）直交するＸ−スキャンの運動の方向において（紙の平面の中で及び外で）行われる。
【００３４】
ビーム電流センサー１８０は、基体のホルダー１５０がプロセスＧＣＩＢ１２８Ａの経路の外へスキャンされるときプロセスＧＣＩＢ１２８Ａの試料をさえぎるために、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａの経路において基体のホルダー１５０を越えて配されることがある。ビーム電流センサー１８０は、典型的には、ビームの入口の開口部を除いて閉じられた、ファラデーカップ又は同様のものであると共に、典型的には、電気的に絶縁するマウント１８２で真空ベッセル１０２の壁に添えられる。
【００３５】
図１に示されたように、制御システム１９０は、電気的なケーブルを通じてＸ−スキャンアクチュエーター１６０及びＹ−スキャンアクチュエーター１６２に接続すると共に、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａの中へ又はそれの外へ基体１５２を置く為に及びプロセスＧＣＩＢ１２８Ａによる基体１５２の望まれた処理をすることを達成するためにプロセスＧＣＩＢ１２８Ａに相対的に均一に基体１５２をスキャンする為にＸ−スキャンアクチュエーター１６０及びＹ−スキャンアクチュエーター１６２を制御する。制御システム１９０は、電気的なケーブルの方式でビーム電流センサー１８０によって収集されたサンプリングされたビーム電流を受けると共に、それによって、ＧＣＩＢをモニターすると共に、予め決められた線量が届けられてしまったときプロセスＧＣＩＢ１２８Ａから基体１５２を取り除くことによって基体１５２によって受けられたＧＣＩＢの線量を制御する。
【００３６】
図２に示された実施形態において、ＧＣＩＢで処理するシステム１００’は、図１の実施形態に類似のものであると共に、二つの軸において基体２５２を保持すると共に移動させるために動作可能なＸ−Ｙの位置決めをするテーブル２５３をさらに具備することができるが、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａに相対的に基体２５２を有効にスキャンするものである。例えば、Ｘ−運動は、紙の平面の中へ及びそれの外への運動を含むことができると共に、Ｙ−運動は、方向２６４に沿った運動を含むことができる。
【００３７】
プロセスＧＣＩＢ１２８Ａは、基体２５２の表面における射影された衝撃の領域２８６で、及び、基体２５２の表面に関するビームの入射の角度２６６で、基体２５２に衝撃を与える。Ｘ−Ｙ運動によって、Ｘ−Ｙの位置決めをするテーブル２５３は、表面のあらゆる領域が、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａによる処理をするための射影された衝撃の領域２８６と一致するように作られることがあるように、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａの経路において基体２５２の表面の各々の部分を位置決めすることができる。Ｘ−Ｙコントローラー２６２は、Ｘ−軸及びＹ−軸の方向の各々における位置及び速度を制御するために電気的なケーブルを通じてＸ−Ｙの位置決めをするテーブル２５３へ電気的な信号を提供する。Ｘ−Ｙコントラーラー２６２は、電気的なケーブルを通じて制御システム１９０からの制御信号を受けると共にそれによって動作可能なものである。Ｘ−Ｙの位置決めをするテーブル２５３は、射影された衝撃の領域２８６内の基体２５２の異なる領域を位置決めするために従来のＸ−Ｙテーブルで位置決めをするテクニックに従った連続的な運動によって又は段階的な運動によって移動する。一つの実施形態において、Ｘ−Ｙの位置決めをするテーブル２５３は、プロセスＧＣＩＢ１２８ＡによってＧＣＩＢで処理するために射影された衝撃の領域２８６を通じて基体２５２のいずれの部分をもプログラム可能な速度でスキャンするために制御システム１９０によってプログラム可能に動作可能なものである。
【００３８】
位置決めをするテーブル２５３の基体を保持する表面２５４は、電気的に伝導性のものであると共に制御システム１９０によって動作させられた線量計測のプロセッサへ接続される。位置決めをするテーブル２５３の電気的に絶縁する層２５５は、位置決めをするテーブル２５３のベース部分２６０から基体２５２及び基体を保持する表面２５４を絶縁する。衝突するプロセスＧＣＩＢ１２８Ａによって基体２５２に誘導された電荷は、基体２５２及び基体を保持する表面２５４を通じて伝導されると共に、信号は、線量計測の測定のために位置決めをするテーブル２５３を通じて制御システム１９０に結合させられる。線量計測の測定は、ＧＣＩＢで処理する線量を決定するためにＧＣＩＢ電流を統合するための統合する手段を有する。ある一定の状況の下で、時々電子フラッドと称される、電子の（示されたものではない）ターゲットを中性化する源は、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａを中性化するために使用されることがある。そのような事例において、（示されたものではない、しかし、図１におけるビーム電流センサー１８０に類似のものであることがあるところの）ファラデーカップは、電荷の追加された源にもかかわらず正確な線量計測を保証するために使用されることがあるが、理由は、典型的なファラデーカップが高いエネルギーの正のイオンのみが入ると共に測定されることを許容するということである。
【００３９】
動作において、制御システム１９０は、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａで基体２５２を照射するためにビームゲート１４８の開くことを信号で通信する。制御システム１９０は、基体２５２によって受けられた累積された線量を計算する為に基体２５２によって収集されたＧＣＩＢ電流の測定をモニターする。基体２５２によって受けられた線量が、予め決定された線量に到達するとき、制御システム１９０は、ビームゲート１４８を閉じると共に、基体の処理をすることは、完全なものである。基体２５２の与えられたエリアについて受けられたＧＣＩＢの線量の測定に基づいて、制御システム１９０は、基体２５２の異なる領域を取り扱うために適当なビームの休止時間を達成する為にスキャン速度を調節することができる。
【００４０】
代わりに、プロセスＧＣＩＢ１２８Ａは、基体２５２の表面にわたって固定されたパターンにおいて一定の速度でスキャンされることがある、しかしながら、ＧＣＩＢの強度は、試料へ故意に不均一な線量を届けるために変調される（Ｚ−軸の変調と称されることがある）。ＧＣＩＢの強度は、ＧＣＩＢの源の供給装置からのガスの流動を変動させること、フィラメントの電圧ＶＦを変動させること若しくは陽極の電圧ＶＡを変動させること、レンズの電圧ＶＬ１及び／又はＶＬ２を変動させることによってレンズのフォーカスを変調すること、又は、可変なビームブロック、調節可能なシャッター、若しくは可変な開口でＧＣＩＢの一部分を機械的にブロックすること、のいずれかによってイオナイザー１２２を変調すること、を含む、多様な方法のいずれのものによってもＧＣＩＢで処理するシステム１００’において変調されることがある。変調することの変動は、連続的なアナログの変動であることがある、又は、時間で変調されたスイッチング若しくはゲーティングであることがある。
【００４１】
プロセシングチャンバー１０８は、もと場所の度量衡学システムをさらに含むことがある。例えば、もとの場所の度量衡学システムは、それぞれ、入射の光学的な信号２８４で基体２５２を照明するように及び基体２５２からの散乱された光学的な信号２８８を受信するように構成された光学的な送信機２８０及び光学的な受信機２８２を有する光学的な診断のシステムを含むことがある。光学的な診断のシステムは、プロセシングチャンバー１０８の中へ及びそれの外へ入射の光学的な信号２８４及び散乱された光学的な信号２８８の通過を許すための光学的な窓を具備する。さらには、光学的な送信機２８０及び光学的な受信機２８２は、それぞれ、送信する及び受信する光学部品を具備することがある。光学的な送信機２８０は、制御システム１９０からの制御する電気的な信号を受信すると共に、それに対して応答するものである。光学的な受信機２８２は、制御システム１９０へ測定の信号を戻す。
【００４２】
もとの場所の度量衡学システムは、ＧＣＩＢで処理することの進行をモニターするように構成されたいずれの機器をも具備することがある。一つの実施形態に従って、もとの場所の度量衡学システムは、光学的な散乱計測システムを構成することがある。散乱計測システムは、Ｔｈｅｒｍａ−Ｗａｖｅ，Ｉｎｃ．（１２５０ Ｒｅｌｉａｎｃｅ Ｗａｙ，Ｆｒｅ，ｐｍｔ，ＣＡ９４５３９）又はＮａｎｏｍｅｔｒｉｃｓ，ｉｎｃ．（１５５０ Ｂｕｃｋｅｙｅ Ｄｒｉｖｅ，Ｍｉｌｐｉｔａｓ，ＣＡ９５０３５）から商業的に入手可能な、ビームプロファイル偏光解析法（偏光解析器）及びビームプロファイル反射計測（反射計）を組み込む、散乱計を含むことがある。
【００４３】
たとえば、もとの場所の度量衡学システムは、ＧＣＩＢで処理するシステム１００’における取り扱いのプロセスの実行から結果として生じるプロセスの性能のデータを測定するように構成された集積された光学的なディジタルプロフィロメトリー（ｉＯＤＰ）の散乱計測モジュールを含むことがある。度量衡学システムは、例えば、取り扱いのプロセスから結果として生じる度量衡学データを測定する又はモニターすることがある。度量衡学データは、例えば、プロセスレート、相対的なプロセスレート、特徴のプロファイルの角度、限界寸法、特徴の厚さ又は深さ、特徴の形状、等のような、取り扱いのプロセスを特徴付けるところのプロセスの性能のデータを決定するために利用されることができる。例えば、方向性をもって基体に材料を堆積させるためのプロセスにおいて、プロセスの性能のデータは、特徴（即ち、ビア、ライン、等）における上部の、中部の、又は下部のＣＤのような、限界寸法（ＣＤ）、特徴の深さ、材料の厚さ、側壁の角度、側壁の形状、堆積のレート、相対的な堆積のレート、それのいずれのパラメーターの空間的な分布、それのいずれの空間的な分布の均一性をも特徴付けるためのパラメーター、等を含むことができる。制御システム１９０からの制御信号を介してＸ−Ｙの位置決めをするテーブル２５３を動作させると、もとの場所の度量衡学システムは、基体２５２の一つの又はより多い特性をマッピングすることができる。
【００４４】
図３に示された実施形態において、ＧＣＩＢで処理するシステム１００’’は、図１の実施形態に類似のものであると共に、例えば、イオン化／加速チャンバー１０６の出口の領域に又はそれの近くに位置決めされた圧力セルチャンバー３５０をさらに具備することができる。圧力セルチャンバー３５０は、圧力セルチャンバー３５０における圧力を上昇させるために圧力セルチャンバー３５０へバックグラウンドのガスを供給するように構成された不活性なガスの源３５２及び圧力セルチャンバー３５０における上昇させられた圧力を測定するように構成された圧力センサー３５４を具備する。
【００４５】
圧力セルチャンバー３５０は、変更させられたプロセシングＧＣＩＢ１２８Ａ’を生じさせるためにＧＣＩＢ１２８のビームのエネルギー分布を変更するように構成されることがある。ビームのエネルギー分布のこの変更は、ＧＣＩＢの少なくとも一部分が、増加させられた圧力の領域を横断するように、圧力セルチャンバー３５０内の増加させられた圧力の領域を通じたＧＣＩＢの経路に沿ってＧＣＩＢ１２８を向けることによって達成される。ビームのエネルギー分布に対する変更の程度は、ＧＣＩＢの経路の少なくとも一部分
に沿った圧力−距離の積分によって特徴付けられることがあるが、ここで距離（又は圧力セルチャンバー３５０の長さ）は、経路の長さ（ｄ）によって指し示される。圧力−距離の積分の値が、（圧力及び／又は経路の長さ（ｄ）を増加させることによってかのいずれかで）増加させられるとき、ビームのエネルギー分布は、広げられると共に、ピークのエネルギーは、減少させられる。圧力−距離の積分の値が、（圧力及び／又は経路の長さ（ｄ）を減少させることによってかのいずれかで）減少させられるとき、ビームのエネルギー分布は、狭くされると共に、ピークのエネルギーは、増加させられる。圧力セルの設計のさらなる詳細は、ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＷＩＴＨ Ａ ＧＡＳ−ＣＬＵＳＴＥＲ ＩＯＮ ＢＥＡＭと題された米国特許第７，０６０，９８９号から決定されることがある。
【００４６】
制御システム１９０は、マイクロプロセッサー、メモリー、及び、ＧＣＩＢプロセシングシステム１００（又は１００’、１００’’）からの出力をモニターするのみならず、ＧＣＩＢプロセシングシステム１００（又は１００’、１００’’）へ入力を通信すると共に活動させるために十分な制御電圧を発生させることが可能なディジタルＩ／Ｏポートを具備する。その上、制御システム１９０は、結合させられることができると共に、真空ポンピングシステム１７０Ａ、１７０Ｂ、及び１７０Ｃ、第一のガスの源１１１及び１０１１、第二のガスの源１１２及び１０１２、第一のガス制御バルブ１１３Ａ及び１０１３Ａ、第二のガス制御バルブ１１３Ｂ及び１０１３Ｂ、ビーム電子機器１３０、ビームフィルター１４６、ビームゲート１４８、Ｘ−スキャンアクチュエーター１６０、Ｙ−スキャンアクチュエーター１６２、並びにビーム電流センサー１８０と情報を交換することができる。例えば、メモリーに記憶されたプログラムは、基体１５２においてＧＣＩＢプロセスを行う為にプロセスのレシピに従ってＧＣＩＢプロセシングシステム１００の前述した構成部品へ入力を活動させるために利用されることができる。
【００４７】
しかしながら、制御システム１９０は、メモリーに含有された一つの又はより多い命令の一つの又はより多いシークエンスを実行するプロセッサーに応答して発明のマイクロプロセッサーに基づいた処理するステップの部分又は全てを行うところの汎用のコンピューターシステムとして実施されることができる。そのような命令は、ハードディスク又は取り外し可能な媒体の駆動装置のような、別のコンピューター読み取り可能な媒体から制御メモリーへと読み出されることがある。マルチプロセシングの配置における一つの又はより多いプロセッサーは、メインメモリーに含有された命令のシークエンスを実行するために制御器のマイクロプロセッサーとしてもまた用いられることがある。代替の実施形態において、ハードワイヤードの回路部品は、ソフトウェアの命令の代わりに又はそれとの組み合わせにおいて使用されることがある。このように、実施形態は、ハードウェアの回路部品及びソフトウェアのいずれの具体的な組み合わせにも限定されるものではない。
【００４８】
制御システム１９０は、上に記載されたような、いずれの数の処理する素子をも構成するように使用されることができると共に、制御システム１９０は、処理する素子からのデータを収集する、提供する、処理する、記憶する、及び表示することができる。制御システム１９０は、処理する素子の一つの又はより多いものを制御するために、ある数の制御器のみならず、ある数のアプリケーションを含むことができる。例えば、制御システム１９０は、ユーザーが一つの又はより多い処理する素子をモニターする及び／又は制御することを可能とするところのインターフェースを提供するところの（示されたものではない）グラフィックユーザーインタフェース（ＧＵＩ）の構成部品を含むことができる。
【００４９】
制御システム１９０は、ＧＣＩＢで処理するシステム１００（又は１００’、１００’’）に相対的に局所的に位置させられることができる、又はそれは、ＧＣＩＢで処理するシステム１００（又は１００’、１００’’）に相対的に遠く離れて位置させられることができる。例えば、制御システム１９０は、直接的な接続、イントラネット、及び／又はインターネットを使用することで、ＧＣＩＢで処理するシステム１００とデータを交換することができる。制御システム１９０は、イントラネット、例えば、カスタマーサイト（即ち、デバイスマーカー等）、へ結合させられることができる、又は、それは、イントラネット、例えば、ベンダーサイト（即ち、設備の製造業者）、へ結合させられることができる。代わりに又は追加として、制御システム１９０は、インターネットへ結合させられることができる。さらには、別のコンピューター（即ち、制御器、サーバー、等）は、直接的な接続、イントラネット、及び／又はインターネットを介してデータを交換するために制御システム１９０にアクセスすることができる。
【００５０】
基体１５２（又は２５２）は、機械的なクランプで締めるシステム又は電気的なクランプで締めるシステム（例．静電気的なクランプで締めるシステム）のような（示されたものではない）クランプで締めるシステムを介して基体のホルダー１５０（又は基体のホルダー２５２）へ添えられることができる。さらには、基体のホルダー１５０（又は２５０）は、基体のホルダー１５０（又は２５０）及び基体１５２（又は２５２）の温度を調節する及び／又は制御するように構成されるところの（示されたものではない）加熱するシステム又は（示されたものではない）冷却するシステムを含むことができる。
【００５１】
真空ポンピングシステム１７０Ａ、１７０Ｂ、及び１７０Ｃは、約５０００リットル毎秒までの（及びより大きい）ポンピンクのスピードの可能なターボモレキュラー真空ポンプ（ＴＭＰ）及びチャンバーの圧力を絞るためのゲートバルブを含むことができる。従来の真空で処理するデバイスにおいては、１０００から３０００までのリットル毎秒のＴＭＰは、用いられることができる。ＴＭＰは、低い圧力で処理すること、典型的には、約５０ミリトールと比べてより少ないもの、について有用なものである。示されたものではないとはいえ、圧力セルチャンバー３５０が、真空ポンピングシステムをもまた含むことがあることは、理解されることであることがある。さらには、（示されたものではない）チャンバーの圧力をモニターするデバイスは、真空ベッセル１０２へ又は三つの真空チャンバー１０４、１０６、１０８のいずれのものへも結合させられることができる。圧力を測定するデバイスは、例えば、キャパシタンス圧力計又はイオン化ゲージであることができる。
【００５２】
図２及び３にまた示されたものは、ノズルマニピュレーターについての代わりの実施形態である。図１におけるもののような別個に動作可能なマニピュレーター１１７、１０１７へ結合させられる各々のノズル１１０、１０１０よりもむしろ、ノズル１１０、１０１０は、相互に結合させられると共に単一のマニピュレーター１１７Ａに一緒に結合させられることがある。そして、ノズル１１０、１０１０の位置は、ガススキマー１２０と向かい合って、個々にというよりもむしろセットとして集合的に操縦されることができる。
【００５３】
今図４を参照することで、ガスクラスターのジェット（ガスクラスタービーム１１８、図１、２、及び３）をイオン化するためのガスクラスターイオナイザー（１２２、図１、２、及び３）のセクション３００は、示されたものである。セクション３００は、ＧＣＩＢ１２８の軸に対して法線方向のものである。典型的なガスクラスター（２０００個から１５０００個の原子）のサイズについては、ガススキマーの開口（１２０、図１、２、及び３）を離れると共にイオナイザー（１２２、図１、２、及び３）に入るクラスターは、約１３０から１０００電子ボルト（ｅＶ）までの動力学的なエネルギーで伝わることになる。これらの低いエネルギーで、イオナイザー１２２内に空間電荷の中性からのいずれの逸脱も、ビーム電流の顕著な喪失を備えたジェットの急速な分散に帰着することになる。図４は、自己中性化するイオナイザーを図解する。他のイオナイザーのように、ガスクラスターは、電子の衝撃によってイオン化される。この設計において、熱電子（３１０によって指し示された七つの例）は、多重の線形の熱電子のフィラメント３０２ａ、３０２ｂ、及び３０２ｃ（典型的には、タングステン）から放出されると共に、電子リペレラー電極３０６ａ、３０６ｂ、及び３０６ｃ並びにビームを形成する電極３０４ａ、３０４ｂ、及び３０４ｃによって提供された適切な電気の場の作用によって抽出されると共に集束させられる。熱電子３１０は、ガスクラスターのジェット及びジェットの軸を通過すると共に、そして、低いエネルギーの二次電子（例えば、指し示された３１２、３１４、及び３１６）を生じさせるために反対のビームを形成する電極３０４ｂに衝突する。
【００５４】
（単純さのために）示されたものではないとはいえ、線形の熱電子のフィラメント３０２ｂ及び３０２ｃは、その後に低いエネルギーの二次電子を生じさせるところの熱電子をもまた生じさせる。全ての二次電子は、イオン化されたクラスターのジェットが、空間電荷の中性を維持するために要求されたもののような正にイオン化されたガスクラスターのジェットへと引きつけられることができるところの低いエネルギーの電子を提供することによって、空間電荷の中性のもののままであることを保証することを助ける。ビームを形成する電極３０４ａ、３０４ｂ、及び３０４ｃは、線形の熱電子のフィラメント３０２ａ、３０２ｂ、及び３０２ｃに関して正にバイアスがかけられると共に、電子リペラー電極３０６ａ、３０６ｂ、及び３０６ｃは、線形の熱電子のフィラメント３０２ａ、３０２ｂ、及び３０２ｃに関して負にバイアスがかけられる。絶縁体３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄ、３０８ｅ、及び３０８ｆは、電極３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０６ａ、３０６ｂ、及び３０６ｃを電気的に絶縁すると共に支持する。例えば、この自己中性化するイオナイザーは、有効なものであると共に、１００マイクロアンペアを超えるアルゴンのＧＣＩＢを達成する。
【００５５】
代わりに、イオナイザーは、クラスターをイオン化するためにプラズマからの電子の抽出を使用することがある。これらのイオナイザーの幾何学的配置は、ここに記載された三つのフィラメントのイオナイザーとはかなり異なるものであるが、しかし動作の原理及びイオナイザーの制御は、非常に類似のものである。例えば、イオナイザーの設計は、ＩＯＮＩＺＥＲ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＡＳ−ＣＬＵＳＴＥＲ ＩＯＮ−ＢＥＡＭ ＦＯＲＭＡＴＩＯＮと題された米国特許第７，１７３，２５２号に記載されたイオナイザーに類似のものであることがある。
【００５６】
ガスクラスターイオナイザー（１２２、図１、２、及び３）は、ＧＣＩＢ１２８の電荷の状態を変えることによってＧＣＩＢ１２８のビームのエネルギー分布を変更するように構成されることがある。例えば、電荷の状態は、ガスクラスターの電子衝突で誘起されたイオン化において利用された電子についての、電子のフラックス、電子のエネルギー、又は電子のエネルギー分布を調節することによって変更されることがある。
【００５７】
今図５−９を参照して、それらに描かれたものは、それぞれ、図１、２、及び３のＧＣＩＢで処理するシステム１００（又は１００’、１００’’）の多重のノズル及びガス供給装置の組み立て品の様々な実施形態である。図５は、単一のガス供給装置２０１０並びにガス供給装置２０１０によってフィードされた二つのノズル２１１０及び２１２０を具備する多重のノズル及びガス供給装置の組み立て品の実施形態を描く。同様に、例えば、図１のＧＣＩＢで処理するシステム１００の第一のガス供給装置１１５、ガス供給装置２０１０（及び図５−９の全ての他のガス供給装置）は、第一の及び第二のガスの源によって提供されたガスで構成されたガス混合物の形成を許容するために、又は、代わりに第一の若しくは第二のガスの源から一つのガスのみを流動させるために、第一のガスの源、第二のガスの源、第一のガス制御バルブ、第二のガス制御バルブ、及びガスを計測するバルブを具備することがある。図５の多重のノズル及びガス供給装置の組み立て品は、ＧＣＩＢの用途に適切なものであるが、そこでは、多重のノズルの使用を必要とする、単一のガス又はガス混合物の大きいガスの流動が、要求されるが、それで同一の又は類似のよどみの条件（即ち、圧力及び温度）は、ノズルに先行するよどみチャンバーの内側で維持されることができると共に、先行技術の単一のガス供給装置及び単一のノズルのＧＣＩＢシステムにおけるものと同一の又は類似のサイズにされたノズルは、利用されることができる。
【００５８】
図６は、それぞれ、図１、２、及び３のＧＣＩＢで処理するシステム１００（又は１００’、１００’’）の多重のノズルおよびガス供給装置の組み立て品の実施形態を本質的に描く。図６の組み立て品は、不適合性のガス及び／又は自燃性のガスの混合物で構成されたガスクラスタービームの形成を要求するＧＣＩＢの用途におけるそれの使用を許容する、二つのガス供給装置３１０及び３０２０並びに二つのガスノズル３１１０及び３１２０を具備する。そのような不適合性のガス混合物は、単一のガス供給装置の部品及びパイピングの内側で不適合性のガス混合物の構成成分の間で起こると思われるところの少なくとも不利な化学的な反応のせいで、単一の又は多重のノズルを介した注入のための単一のガス供給装置（例．図５のガス供給装置２０１０）においては容易に予備混合されることができない。図６の多重のノズル及びガス供給装置の組み立て品は、不適合性の及び／又は自燃性のガス混合物の構成成分のための独立なガス供給装置３０１０、３０２０を提供することによってこの問題点を克服するが、それらは、少なくとも部分的に合体すると共に単一のガスクラスタービームを生じさせるために相互の近接近で取り付けられたノズル３１１０及び３１２０からの注入の際に混合されるのみである。さらなる利点は、異なる希釈ガスが、異なるガス混合物において使用されることがある、例えば、第二のガス混合物が、Ａｒを使用することがある一方で、第一のガス混合物は、希釈ガスとしてＨｅを使用することがあるというものである。ノズル３１１０及び３１２０へ同じ組成のガス混合物を流動させるために図６の多重のノズル及びガス供給装置のシステムのガス供給装置３０１０及び３０２０を構成することは、また可能性のあることである。さらには、例えば、ガス混合物の最適なクラスターの核形成の条件が、異なるものであると共に、従って異なるよどみの条件を要求するとすれば、図６の多重のノズル及びガス供給装置の組み立て品は、ノズル３１１０及び３１２０からの、異なるよどみ圧力及び／又は温度におけるガス混合物の注入を許容する。よどみ圧力の制御は、よどみ温度の制御が、（示されたものではない）適切なヒーター又は冷却するデバイスの使用によって達成されることがある一方で、一般にガス供給装置のガスを計測するバルブを設定することによって達成される。
【００５９】
図７は、ガス供給装置４０１０及び４０２０並びに三つのノズル４１１０、４１２０、及び４１３０を具備する、組み合わせられた図５及び６のものと類似の多重のノズル及びガス供給装置の組み立て品を描くが、それにおいては、ガス虚級装置４０１０は、それぞれ、二つのノズル４１１０及び４１２０を供給するが、ガス供給装置４０２０がノズル４１３０のみを供給する一方で、一つのガス混合物のより高い流動のレートを許容する。この構成は、不適合性の及び／又は自燃性のガスを扱うための能力を保持する一方で、一つのガス混合物の構成成分の高い流動のレートを要求する用途に適切なものである。図８は、三つのガス供給装置５０１０、５０２０、及び５０３０並びに三つのノズル５１１０、５１２０、及び５１３０を具備するために拡張された、図６のものに類似の実施形態を描くが、ＧＣＩＢプロセスがそのように要求するとすれば、ノズルへの三つの異なるガス混合物の独立な導入を許容する。図９は、三つのガス供給装置６０１０、６０２０、及び６０３０並びに四つのノズル６１１０、６１２０、６１３０、及び６１４０を具備する、組み合わせられた図５及び８のものに類似の組み立て品を描くが、それにおいて、ガス供給装置６０１０は、ノズル６１１０及び６１２０に接続されるが、追加的な二つのガス混合物の構成成分を独立に提供するための能力と共に、それらを通じた高いガス混合物の流動のレートを許容する。
【００６０】
図５−９の実施形態が、プロセスの条件が要望することがあるように、個々のノズルへ多重のガス又はガス混合物を同時に流動させるために設定されるできる一方で、順次の様式において多重のガス供給装置及びノズルを動作させることは、また可能性のあることであるが、それにおいては、プロセスのステップのシーケンスにおいて、多重のガス又はガス混合物を同時に流動させることを伴うところの少なくとも一つのステップは、使用される。例えば、図６の実施形態において、第一のＧＣＩＢプロセスのステップは、ガス供給装置３０１０によって発生させられた、及び、ノズル３１１０を介して導入された、単一のガス又はガス混合物のみを流動させることを伴うことがあると共に、第二のプロセスのステップは、それぞれ、ガス供給装置３０１０及び３０２０によって発生させられた、及び、ノズル３１１０及び３１２０を介して導入された、第一の及び第二のガス又はガス混合物を伴うことがある。
【００６１】
異なる数のノズル（例．四つと比べてより高いもの）及び異なる数のガス供給装置（例．三つと比べてより高いもの）を具備する、多重のノズル及びガス供給装置の組み立て品の他の実施形態が、可能性のあるものであることは、直ちに明白なことであるが、それらのいくつかは、高い流動のレートを収容するために多重のノズルに接続されることがあるが、それら実施形態の全ては、発明の範囲内に属する。
【００６２】
図１０Ａ−１２Ｂは、多重のノズルの様々な空間的な配置、及び、特定のノズルの配置と共に使用されるための単一のガススキマーの様々な断面の形状を描く断面の概略図である。組み立て品内のノズルの相互の近接近は、ノズルを離れる個々のガスクラスタービームが、ガススキマーに到達する前に単一のガスクラスタービームへと実質的に又は少なくとも部分的に合体することを保証する。ガススキマーを到達する前に単一のガスクラスタービームへとガスクラスタービームの合体は、先行技術の単一のガス供給装置及び単一のノズルのＧＣＩＢシステムにおけるものとガススキマーの下流の同じＧＣＩＢシステムの構成部品の使用を許容する。これらの下流の構成部品が、同じものであることがあるということが与えられると、存在するＧＣＩＢシステムが、主としてＧＣＩＢシステムの源チャンバーのエリアにおける、相対的に少ない変更及び／又は部品の置き換えで、多重のガス供給装置を備えた、多重のノズルシステムへと転換されることができることは、構想されることである。
【００６３】
図１０Ａは、実質的に円形の断面のガススキマー７０００を通過するところのガスクラスタービームを形成する、並んで取り付けられた（又は代わりに、他方のものの上に一方のものを鉛直に配向させられた）、断面で見られた、二つのノズル７０１０及び７０２０を具備する多重のノズルの組み立て品を描く。図１０Ｂは、ノズル７１１０及び７１２０と配列させられた、卵形の又は楕円形のガススキマー７１００を備えた類似の二重のノズルの組み立て品を描く。図１０Ｃは、ノズル７２１０及び７２２０と整列させられた、双子のローブ形のガススキマー７２００を備えた二重のノズルの組み立て品を描く。図１０Ａ−Ｃの実施形態は、大きい数のノズルを備えた組み立て品へ容易に拡張されることができる。例えば、図１１Ａは、実質的に円形のガススキマー７３００を通じてガスクラスタービームを注入する三つのノズル７３１０、７３２０、及び７３３０を備えた組み立て品を描く。図１１Ｂは、しかしノズル７４１０、７４２０、及び７４３０と共に整列させられた、三つのローブ形のガススキマー７４００を備えた、類似の三つのノズルの組み立て品を描く。類似の表現様式で、図１２Ａ−Ｂは、それぞれ、実質的に円形のガススキマー７５００及び四つのローブ形のガススキマー７６００を通じてガスクラスタービームを注入する、それぞれ、四つのノズル７５１０、７５２０、７５３０、及び７５４０、並びに四つのノズル７６１０、７６２０、７６３０、及び７６４０を備えた組み立て品に対する概念を拡張する。他の実施形態は、容易に構想されることができるが、それらの全ては、発明の範囲内に属する。
【００６４】
さらには、図１３Ａ−１３Ｄにおける部分的な概略の図に描かれたように、ガスクラスタービームの合体において支援するために、ノズル（三つのノズル４１０、４１２、４１４は、示されるが、しかし、発明は、そのように限定されるものではない）は、図１、２、及び３のガスクラスタービーム１１８のビームの軸１１９に沿って単一の交差する点４２０に向かって向くわずかな角度で取り付けられることができる。例えば、個々のノズル４１０、４１２、４１４のガスクラスタービームの軸４１１、４１３、４１５は、図１３Ａに描かれたように、（例．図１のＧＣＩＢで処理するシステム１００の）イオナイザー１２２の内側でビームの軸１１９に沿った単一の交差する点４２０で交差することができる。代わりに、個々のノズル４１０、４１２、４１４のガスクラスタービームの軸４１１、４１３、４１５は、図１３Ｂに描かれたように、ガススキマー１２０の下流のしかしイオナイザー１２２の上流のビームの軸１１９に沿った単一の交差する点４２０で交差することができる。別の代替物において、個々のノズル４１０、４１２、４１４のガスクラスタービームの軸４１１、４１３、４１５は、図１３Ｃに描かれたように、ガススキマー１２０の入力及び出力の間におけるビームの軸１１９に沿った単一の交差する点４２０で交差することができる。代わりになおも、個々のノズル４１０、４１２、４１４のガスクラスタービームの軸４１１、４１３、４１５は、図１３Ｄに描かれたように、ノズル４１０、４１２、４１４の出力及びガススキマー１２０の入力の間におけるビームの軸１１９に沿った単一の交差する点４２０で交差することができる。内方への斜めの角度、即ち、平行な配向からの偏差は、０．５から１０度までの、又は、０．５から５度までの、又は１から２度までの、範囲にわたることができる。
【００６５】
今図１４を参照することで、ＧＣＩＢを使用することで基体を照射するための方法は、実施形態に従って図解される。方法は、単一のガススキマーを到達する前に個々のガスクラスタービームの合体を保証するために相互の近接近で配置された又は交差するビームの軸を有するように配置されたもののいずれかの少なくとも二つのノズルのセット、及び、フルセットのノズルの少なくともサブセット（例．サブセットの単一のノズル又は多重のノズル）にガス混合物を供給するように構成された第一のガス供給装置をＧＣＩＢで処理するシステムに提供することを備えた８０１０で始まるフローチャート８０００を具備する。ＧＣＩＢで処理するシステムは、図５−１３Ｄに示されたノズル及びガス供給装置のいずれの配置を備えたものでも、図１、２、又は３における上に記載されたＧＣＩＢで処理するシステム（１００、１００’、又は１００’’）のいずれでもある、又は、それらのいずれの組み合わせでもある、ことができる。
【００６６】
ステップ８０２０において、基体は、ＧＣＩＢで処理するシステムへとロードされる。基体は、伝導性の材料、非伝導性の材料、若しくは半導体性の材料、又はそれらの二つのもの若しくはより多いものの組み合わせを含むことができる。追加として、基体は、それに形成された一つの若しくはより多い材料の構造を含むことがある、又は、基体は、ブランケット基体の無いものの材料の構造であることがある。基体は、基体のホルダーにおけるＧＣＩＢで処理するシステムにおいて位置決めされることができると共に基体のホルダーによってしっかりと保持されることがある。基体の温度は、制御されることがある又はそうでないことがある。例えば、基体は、フィルムを形成するプロセスの間に加熱される又は冷却されることがある。基体を囲む環境は、低減された圧力に維持される。
【００６７】
ステップ８０３０において、第一のガス混合物の流動は、第一のガス供給装置からスタートさせられる。第一のガス供給装置に接続されたノズル、全てのノズル、又はノズルのサブセットを通じたガスの流動は、ガスクラスタービーム又は合体された及び／又は交差させられるガスクラスタービームを形成するが、それの単一のビームは、ＧＣＩＢで処理するシステムのイオン化チャンバーへと単一のガススキマーを通過する。
【００６８】
ステップ８０４０において、自由選択の第二のガス混合物は、自由選択の第二のガス供給装置から残留するノズルの全て又はサブセットへと導入される（即ち、ステップ８０３０の第一のガス混合物を備えた、ステップ８０１０の第一のガス供給装置によって供給されたものではないノズル）。自由選択の第二のガス混合物は、同じ又は第一のガス混合物と比べて異なるものであることがあると共に、ガス混合物は、異なるとすれば、不適合性のものであることがある。追加として、ガス混合物の一つは、自燃性のものであることがある。自由選択の第二のガス混合物は、単一のガスクラスタービームを形成するために第一のノズル又はノズルのサブセットからのビームと合体する及び／又は公差するところのガスクラスタービームをもまた形成する。
【００６９】
ステップ８０５０において、単一のガスクラスタービームは、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）を形成するために、例えば、図４のイオナイザー３００のような、イオナイザーにおいてイオン化される。ステップ８０６０において、ＧＣＩＢは、ＧＣＩＢへビーム加速ポテンシャルを適用することによって加速される。
【００７０】
ステップ８０７０において、第一のガス混合物及び自由選択の第二のガス混合物で構成されたＧＣＩＢは、ＧＣＩＢで処理するシステムにおいてロードされた基体を照射するために使用される。
【００７１】
ビーム加速ポテンシャル及びビームの線量は、基体におけるＧＣＩＢでの照射によって影響が及ぼされた層の望まれた性質を達成するために選択されることができる。例えば、ビーム加速ポテンシャル及びビームの線量は、堆積させられた又は成長させられた層の望まれた厚さを制御するために、又は、基体の頂上における上側の層の望まれた表面粗さ若しくは他の変更を達成するために、又は、基体へのドーパントの濃度及び浸透の深さを制御するために、選択されることができる。ここで、ビームの線量には、単位面積当たりのクラスターの数の単位が与えられる。しかしながら、ビームの線量は、ビーム電流及び／又は時間（例．ＧＣＩＢの休止時間）をもまた含むことがある。例えば、時間が、ビームの線量を変化させるために変動させられる一方で、ビーム電流は、測定されると共に一定のものに維持されることがある。代わりに、例えば、時間が、ビームの線量を変化させるために変動させられる一方で、クラスターが単位面積当たりの基体の表面（即ち、単位時間当たり単位面積当たりのクラスターの数）を照射するところのレートは、一定なものに保持されることがある。
【００７２】
追加として、ガスの流動のレート、よどみ圧力、クラスターのサイズ、又は（ノズルののどの直径、ノズルの長さ、及び／又はノズルの発散性の断面の半角のような）ガスノズルの設計を含むが、しかしそれらに限定されるものではない、他のＧＣＩＢの性質は、変動させられることがある。
【００７３】
第一の及び自由選択の第二のガス混合物について使用されたガスの組み合わせの選択は、基体がかけられるものであるところのプロセスに依存する。材料の層の堆積又は成長は、基体に又は基体における存在する層の頂上にＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＣｘ、ＳｉＣｘＯｙ、ＳｉＣｘＮｙ、ＢＮｘ、ＢＳｉｘＮｙ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ（Ｂ）、又はＳｉＣ（Ｐ）の層を堆積させること又は成長させることを含むことがある。発明の実施形態に従って、第一の又は自由選択の第二のガス混合物は、このように、窒素を含有するガス、炭素を含有するガス、ホウ素を含有するガス、ケイ素を含有するガス、リンを含有するガス、硫黄を含有するガス、水素を含有するガス、ケイ素を含有するガス、若しくはゲルマニウムを含有するガス、又は、それらの二つのもの若しくはより多いものの組み合わせを具備することがある。第一の及び自由選択の第二のガス混合物を形成するために使用されることがあるところのガスの例は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｂ２Ｈ６、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシラン、及びＣｘＨｙ、そこではｘ≧１及びｙ≧４であるもの、並びにそれらの二つのもの又はより多いものの組み合わせ、である。第一の及び自由選択の第二のガス混合物は、ＧＣＩＢで処理するシステムの第一の及び自由選択の第二のガス供給装置によって形成される。
【００７４】
ケイ素を堆積させるとき、基体は、ケイ素を含有するガスを有する第一の又は自由選択の第二のガス混合物から形成されたＧＣＩＢによって照射されることがある。例えば、ガス混合物は、シラン（ＳｉＨ４）を具備することがある。別の例において、ガス混合物は、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、トリクロロシラン（ＳｉＣｌ３Ｈ）、ジエチルシラン（Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ）、トリメチルシラン（Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）、又はそれらの二つのもの若しくはより多いものの組み合わせを具備することがある。
【００７５】
ＳｉＯ２のような酸化物を堆積させる又は成長するとき、基体は、それぞれ、ケイ素を含有するガス及び酸素を含有するガスを有する第一の及び自由選択の第二のガス混合物から形成されたＧＣＩＢによって照射されることがある。例えば、第一のガス混合物は、シラン（ＳｉＨ４）を具備することがあると共に、第二のガス混合物は、Ｏ２を具備することがある。別の例において、第二のガス混合物は、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、若しくはＮ２Ｏを、又はそれらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。
【００７６】
ＳｉＮｘのような窒化物を堆積させる又は成長させるとき、基体は、それぞれ、ケイ素を含有するガス及び窒素を含有するガスを有する第一の及び自由選択の第二のガス混合物から形成されたＧＣＩＢによって照射されることがある。例えば、第一のガス混合物は、シラン（ＳｉＨ４）を具備することがあると共に、第二のガス混合物は、Ｎ２を具備することがある。別の例において、第二のガス混合物は、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、若しくはＮＨ３を、又はそれらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。
【００７７】
ＳｉＣｘのような炭化物を堆積させるとき、基体は、ケイ素を含有するガス及び炭素を含有するガスを有する加圧されたガス混合物から形成されたＧＣＩＢによって照射されることがある。例えば、第一のガス混合物は、シラン（ＳｉＨ４）及びＣＨ４を具備することがある。代わりに、第一のガス混合物は、シラン（ＳｉＨ４）のみを具備することがあると共に、自由選択の第二のガス混合物は、ＣＨ４を具備することがある。追加として、例えば、第一のガス混合物は、シラン（ＳｉＨ４）を具備することがあると共に、自由選択の第二のガス混合物は、メチルシラン（Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３）を具備することがある。さらには、例えば、第一のガス混合物は、ケイ素を含有するガス及びＣＨ４（又はより一般には、炭化水素ガス、即ち、ＣｘＨｙ）を具備することがあると共に、自由選択の第二のガス混合物は、ＣＯ又はＣＯ２を具備することがある。さらに、なおも、第一のガス混合物及び自由選択の第二のガス混合物のいずれのものも、例えば、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、若しくはアルキンシランを、又は、それらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。追加として、例えば、第一のガス混合物は、シラン、メチルシラン（Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３）、ジメチルシラン（Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３）、トリメチルシラン（（ＣＨ３）３−ＳｉＨ）、若しくはテトラメチルシラン（（ＣＨ３）４−Ｓｉ）を、又は、それらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。ＳｉＣｘＮｙのような窒化炭素を成長させる又は堆積させるとき、自由選択の第二のガス混合物は、窒素を含有するガスをさらに具備することがある。例えば、窒素を含有するガスは、Ｎ２、ＮＨ３、ＮＦ３、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、若しくはＮＯ２、又はそれらの二つのもの若しくはより多いものの組み合わせを含むことがある。窒素を含有するガスの追加は、炭窒化ケイ素フィルム（ＳｉＣＮ）を形成することを許すことがある。
【００７８】
ＢＮｘのような窒化物を成長させる又は堆積させるとき、基体は、ホウ素を含有するガスを有する第一のガス混合物及び窒素を含有するガスを有する自由選択の第二のガス混合物から形成されたＧＣＩＢによって照射されることがある。例えば、第一のガス混合物は、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）を具備することがあると共に、自由選択の第二のガス混合物は、Ｎ２を具備することがある。別の例において、自由選択の第二のガス混合物は、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、若しくはＮＨ３を、又は、それらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。
【００７９】
ＢＳｉｘＮｙのような窒化物を成長させる又は堆積させるとき、基体は、ケイ素を含有するガスを有する第一のガス混合物並びにホウ素を含有するガス及び窒素を含有するガスを有する自由選択の第二のガス混合物から形成されたＧＣＩＢによって照射されることがある。例えば、第一のガス混合物は、シラン（ＳｉＨ４）を具備することがあると共に、自由選択の第二のガス混合物は、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）及びＮ２を具備することがある。別の例において、自由選択の第二のガス混合物は、Ｂ２Ｈ６、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、若しくはＮＨ３を、又はそれらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。
【００８０】
例えば、浸出、ドーピング、及び層の表面の変更のような、他のプロセスにおいて、層の成長及び堆積に追加して、さらなる追加的なガスは、ＧＣＩＢで処理するシステムのガス供給装置においてガス混合物を形成するために使用されることがある。これらのガスは、ＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、ＧｅＨ２Ｃｌ２、ＧｅＣｌ３Ｈ、メチルゲルマン、ジメチルゲルマン、トリメチルゲルマン、テトラメチルゲルマン、エチルゲルマン、ジエチルゲルマン、トリエチルゲルマン、テトラエチルゲルマン、ＧｅＣｌ４、ＧｅＦ４、ＢＦ３、ＡｓＨ３、ＡｓＦ５、ＰＨ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３、若しくはＰＦ５、又はそれらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせのもののような、ゲルマニウム、リン、及びヒ素を含有するガスを含む。
【００８１】
上の例のいずれの一つにおいても、第一の及び／又は第二のガス混合物は、自由選択の不活性な希釈ガスを具備することがある。希釈ガスは、例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、又はＲｎのような、貴ガスを具備することがあるが、それは、第一の及び第二のガス混合物について異なるものであることがある。
【００８２】
上のプロセスをさらに拡張すると、（示されたものではない）自由選択の第三の、第四の、等のガス混合物は、プロセスが要求することがあるように、及び、ＧＣＩＢシステムに設置された利用可能なガス供給装置及びノズルの数が許すとすれば、導入されることがある。
【００８３】
発明者は、ＳｉＯ２の堆積のプロセスにおける多重のノズルのＧＣＩＢシステムを試験してきたものであるが、それは、ブランケットのＳｉＯ２の堆積、又は、浅いトレンチの絶縁（ＳＴＩ）構造を充填することのようなトレンチを充填することついて利用されることがある。類似のプロセスは、ＳｉＯ２のフィルムの成長にもまた用いられることがある。ハードウェアは、二つのガス供給装置を備えた、図３におけるもののような、圧力セルチャンバーと共に構成された二重のノズルのＧＣＩＢシステムを具備した。ＧＣＩＢシステムのガス供給装置の構成は、図６のものであった。各々のガス供給装置は、二つのガスの源、プロセスガス用の第一のガスの源及び希釈ガス用の第二のガスの源、と共に構成された。使用されたノズルの構成は、他方の上に一方が取り付けられたノズルを備えた、及び、円形の断面のガススキマーを備えた、図１０Ａに描かれたものであった。ＧＣＩＢシステムの全ての他の構成部品は、単一のノズルの単一のガス供給装置のＧＣＩＢシステムのものであった。
【００８４】
基体にＳｉＯ２を堆積させるために、第一のガス供給装置は、Ｓｉを含有するガスとしてＳｉＨ４を流動させるように構成されたが、それは、第一のノズルへとフィードされた第一のガス混合物を形成するためにＨｅで希釈された。第一のノズルを通じた合計の流動のレートは、３００から７００ｓｃｃｍまでの範囲内に、典型的には６００ｓｃｃｍに、設定されたが、しかし生産プロセスにおける流動のレートは、上の範囲と比べてより高いもの又はより低いもの、例．２００から１０００ｓｃｃｍまで、であることがある。第一のガス混合物において、ＨｅにおけるＳｉＨ４の百分率は、典型的には、１０％に設定されたが、しかし、生産工程においては、それは、１０％と比べてより高いもの又はより低いものに、例．２から２０％までに、設定されることがある。第二のガス供給装置は、第二のガス混合物を形成するために、２００から５００ｓｃｃｍまでの範囲にわたる流動のレートで、第二のノズルを通じて、及び、８００から１１００ｓｃｃｃｍまでの範囲にわたるＨｅの追加的な流動によって自由選択で希釈された、Ｏを含有するガスとしてＯ２を流動させるように構成された。現実の生産プロセスにおいて、Ｏ２及び自由選択の希釈ガスの流動のレートは、異なるものであることがある。二つのガス混合物についての上の流動のレートの範囲は、３．３から１６．７までの範囲にわたるＯ２／ＳｉＨ４の比に翻訳するが、それは、一部分においては、ＳｉＯ２のフィルムの化学量論を決定する。
【００８５】
堆積のプロセスは、１０から５０ｋＶまでの範囲にわたる加速ポテンシャルＶＡｃｃで上の二つのガス混合物でランさせられた。圧力セルチャンバーへのガスの流動のレートは、ゼロ（即ち、オフ）であって又は２０ｓｃｃｍ（“２０Ｐ”）に設定されたかのいずれかであったが、それは、約０．００３トールｃｍの圧力−距離の積分に翻訳した。これらの条件の下でのＧＣＩＢのビーム電流は、１５から４９μＡまでの範囲にわたった。
【００８６】
堆積させられたＳｉＯ２のフィルムは、Ｏ２／ＳｉＨ４の比を増加させると共に、褐色のものから非常にわずかに色合いを帯びたもの又は無色のものまでの色における範囲にわたった。全てのフィルムは、獲得されたＦＴＩＲスペクトルにおいて圧縮の応力の証拠を示したが、それは、大部分の堆積させられたものとしてのＧＣＩＢのフィルムの共通の特徴である。圧縮の応力は、６００から１０００度Ｃまでの範囲にわたる温度における、及び、例えば、１５から６０分の持続時間のものの、堆積後のアニールのプロセスを使用することで低減される又は除去されることができる。アニールのプロセスは、また、フィルムの粗さＲａが６．９Åから７．４Åまでの堆積させられたものとしての値から、約０．３ÅＲａだけ、減少することを引き起こすが、それらは、ＧＣＩＢのプロセスの条件に弱く依存する。また、ギャップの充填の実験は、履行されたが、それにおいてはトレンチは、トレンチのピンチオフの前にＳｉＯ２で首尾良く充填された。
【００８７】
図１５におけるフローチャートは、多重のノズル及びガス供給装置を備えたＧＣＩＢシステムを使用する浅いトレンチの絶縁（ＳＴＩ）構造の形成のプロセス９０００のステップを示す。従来の単一のノズルのＧＣＩＢを処理するシステムを使用することでＳＴＩを形成するためのプロセスは、“ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ ＴＲＥＮＣＨ ＩＳＯＬＡＴＩＯＮ ＵＳＩＮＧ ＧＡＳ ＣＬＵＳＴＥＲ ＩＯＮ ＢＥＡＭ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ”と題された米国特許出願第１２／４２８，８５６号（参照番号ＥＰ−１６９）において議論される。
【００８８】
方法は、単一のガススキマーに到達する前に個々のガスクラスタービームの合体を保証するために相互の近接近で配置されたもの又は交差するビームの軸を有するために配置されたもののいずれかの少なくとも二つのノズルのセット、フルセットのノズル（例．単一のノズル又はサブセットの多重のノズル）のサブセットにガス混合物を供給するように構成された第一のガス供給装置、及び、残留するノズル（即ち、第一のガス供給装置によって供給されるものではないノズル）を供給するための第二のガス供給装置を、ＧＣＩＢを処理するシステムに提供することを備えた、ステップ９０１０で始まる。ＧＣＩＢで処理するシステムは、図５−１３Ｄに示されたノズル及びガス供給装置のいずれの配置をも備えた、図１、２、又は３において上に記載されたＧＣＩＢで処理するシステム（１００、１００’、又は１００’’）のいずれのものでもあることができる。
【００８９】
ステップ９０２０において、基体は、ＧＣＩＢで処理するシステムへとロードされる。基体は、伝導性の材料、非伝導性の材料、若しくは半伝導性の材料、又は、それらの二つの若しくはより多い材料の組み合わせを含むことができる。追加として、基体は、それに形成された一つの又はより多い材料の構造を含むことがある、又は、基体は、材料の構造の無いブランケットの基体であることがある。基体は、基体のホルダーにおけるＧＣＩＢで処理するシステムにおいて位置決めされることができると共に基体のホルダーによってしっかりと保持されることがある。基体の温度は、制御されることがある又はそうでないことがある。例えば、基体は、フィルムを形成するプロセスの間に加熱される又は冷却されることがある。基体を囲む環境は、低減された圧力に維持される。
【００９０】
ステップ９０３０において、第一のガス混合物の流動は、第一のガス供給装置からスタートさせられる。第一のガス供給装置に接続されたノズル又はノズルのサブセットを通じたガスの流動は、ＧＣＩＢで処理するシステムのイオン化チャンバーへと単一のガススキマーを通過するところのガスクラスタービームを形成する。
【００９１】
ステップ９０４０において、第二のガス混合物は、単一のガスクラスタービームを形成するために第一のノズル又はノズルのサブセットからのビームと合体する及び／又は交差するところのガスクラスタービームを形成するために第一のガス供給装置から残留するノズル（即ち、第一のガス供給装置によって供給されたものではないノズル）の全て又はサブセットへと導入される。
【００９２】
ステップ９０５０において、単一のガスクラスタービームは、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）を形成するために、例えば、図４のイオナイザー３００のような、イオナイザーにおいてイオン化される。ステップ９０６０において、ＧＣＩＢは、ＧＣＩＢへビーム加速ポテンシャルを適用することによって加速される。
【００９３】
ステップ９０７０において、第一のガス混合物及び第二のガス混合物で構成されたＧＣＩＢは、基体に又は基体の頂上における層にＳＴＩ構造を形成するために、ＧＣＩＢで処理するシステムにロードされた基体を照射するために使用される。ＳＴＩ構造は、例えば、メモリーデバイスにおいて、使用されることができる。
【００９４】
ＳｉＯ２のＳＴＩ構造を形成するために、即ち、ＳｉＯ２でＳＴＩトレンチを充填するために、第一のガス混合物は、ケイ素を含有するガスを具備することがある。例えば、第一のガス混合物は、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシランを、又は、それらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。自由選択で、第一のガス混合物は、不活性な希釈ガスをさらに具備することがある。希釈ガスは、例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、又はＲｎのような、貴ガスを具備することがある。ＳＴＩ構造を形成するために、第二のガス混合物は、酸素を含有するガスを具備することがある。例えば、第二のガス混合物は、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏを、又はそれらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせをも、具備することがある。自由選択で、第二のガス混合物は、不活性な希釈ガスをさらに具備することがある。希釈ガスは、例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、若しくはＲｎ、又はそれらの二つのもの若しくはより多いもののいずれの組み合わせのような、貴ガスを具備するおことがある。
【００９５】
“一つの実施形態”又は“ある実施形態”へのこの明細書のいたるところでの参照は、実施形態との結びつきにおいて記載された特定の特徴、構造、材料、又は特性が、発明の少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味するが、しかし、それらが、あらゆる実施形態に有るものであることを表記するものではない。このように、この明細書のいたるところでの様々な所における句“一つの実施形態において”又は“ある実施形態において”の出現は、発明の同じ実施形態を必ずしも参照するものではない。さらには、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、一つの又はより多い実施形態におけるいずれの適切な様式でも組み合わせられることがある。
【００９６】
様々な動作は、発明を理解する際に最も助けになるものであるところの様式で、順番に多重の不連続の動作として記載されてきたものであることがある。しかしながら、記載の順序は、これらの動作が必ず順序に依存性のものであることを暗示するためのものとして解されるべきものではない。特に、これらの動作は、提示の順序で行われることを必要とするものではない。記載された動作は、記載された実施形態と比べて異なる順序で行われることがある。様々な追加的な動作は、行われることがある、及び／又は、記載された動作は、追加的な実施形態において省略されることがある。
【００９７】
関連性のある技術における熟練した者は、多数の変更及び変形が、上の教示に照らして可能性のあるものであることを認めることができる。その技術における熟練した者は、図に示された様々な構成部品についての様々な等価な組み合わせ及び置換を認識することになる。従って、発明の範囲が、この詳細な記載によってではなしに、むしろここに添付された請求項によって、限定されることは、意図されることである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）システムのためのノズル及びスキマー組み立て品であって、
ガススキマー、
ガスクラスタービームを形成すると共に放出するための少なくとも二つのノズルのセット、前記少なくとも二つのノズルのセットが前記少なくとも二つのノズルのセットから放出された前記ガスクラスタービームを単一のガスクラスタービームへと少なくとも部分的に合体させるために及び前記単一のガスクラスタービームを前記ガススキマーへと向けるために相互の近接近で配置されたものであること、
ノズルの第一のサブセットとの流体連結における第一のガス供給装置、前記ノズルの第一のサブセットが前記少なくとも二つのノズルのセットからの少なくとも一つのノズルを具備するものであること、並びに、
ノズルの第二のサブセットとの流体連結における第二のガス供給装置、前記ノズルの第二のサブセットが前記ノズルの第一のサブセットと比べて異なるものであると共に前記少なくとも二つのノズルのセットからの少なくとも一つのノズルを具備するものであること、
を具備する、ノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス供給装置は、第一のガス混合物を供給するために構成されたものであると共に、
前記第二のガス供給装置は、第二のガス混合物を供給するために構成されたものであると共に、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物は、異なるものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物は、不適合性のものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項３】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物の少なくとも一つは、自燃性のものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項４】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一の及び第二のガス混合物は、各々、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｂ２Ｈ６、ＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、ＧｅＨ２Ｃｌ２、ＧｅＣｌ３Ｈ、メチルゲルマン、ジメチルゲルマン、トリメチルゲルマン、テトラメチルゲルマン、エチルゲルマン、ジエチルゲルマン、トリエチルゲルマン、テトラエチルゲルマン、ＧｅＣｌ４、ＧｅＦ４、ＢＦ３、ＡｓＨ３、ＡｓＦ５、ＰＨ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３、又はＰＦ５、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシラン、及びＣｘＨｙ、ここでｘ≧１及びｙ≧４であるもの、からなる群より選択された少なくとも一つのガス、並びに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及びＲｎからなる群より選択された自由選択の希釈ガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項５】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物は、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシランからなる群より選択された少なくとも一つのＳｉを含有するガス、並びに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及びＲｎからなる群より選択された自由選択の希釈ガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項６】
請求項５のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第二のガス混合物は、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏからなる群より選択された少なくとも一つの酸素を含有するガス、並びに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及びＲｎからなる群より選択された自由選択の希釈ガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項７】
請求項６のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物は、ＳｉＨ４及びＨｅを具備すると共に、
前記第二のガス混合物は、Ｏ２を具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項８】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記ガススキマーは、円形の、楕円形の、又は卵形の断面を有する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項９】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記ガススキマーは、ローブ形の断面を有すると共に、
ローブの数が前記少なくとも二つのノズルのセットにおけるノズルの数に等しいものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項１０】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品であって、
前記少なくとも二つのノズルのセットからの一つのノズルへ機械的に結合させられた少なくとも一つのマニピュレーターをさらに具備すると共に、
前記少なくとも一つのマニピュレーターが前記少なくとも二つのノズルのセットからの他のノズルと独立に前記ガススキマーに関して前記結合させられたノズルを位置決めするように構成されたものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項１１】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品であって、
前記少なくとも二つのノズルのセットにおける各々のノズルへ機械的に結合させられたマニピュレーターをさらに含むと共に、
前記マニピュレーターが前記ガススキマーに関して集合的に前記少なくとも二つのノズルのセットを位置決めするように構成されたものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項１２】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス供給装置及び前記第二のガス供給装置は、前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物のよどみ圧力を独立に制御するように構成されたものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項１３】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス供給装置及び前記第二のガス供給装置は、各々、前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物の温度を独立に制御するための温度制御システムをさらに具備する、ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項１４】
ＧＣＩＢで基体を照射するためのガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）で処理するシステムであって、
請求項１−１３のいずれかのノズル及びスキマー組み立て品、
前記ガススキマーの下流に位置決めされた及びＧＣＩＢを形成するために前記ガスクラスタービームをイオン化するように構成されたイオナイザー、並びに、
前記ＧＣＩＢで照射されるための基体を受けるための基体のホルダー
を具備する、システム。
【請求項１５】
ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）で基体を照射するために請求項１４のＧＣＩＢで処理するシステムを使用するための方法であって、
前記基体のホルダーへと前記ＧＣＩＢで照射されるための基体をロードすること、
前記単一のガスクラスタービームを形成するために前記第一のガス供給装置から少なくとも前記ノズルの第一のサブセットを通じて第一のガス混合物を流動させること及び前記第二のガス供給装置から少なくとも前記ノズルの第二のサブセットを通じて第二のガス混合物を流動させること、前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物が異なるものであること、
前記ガススキマーを通じて及びその次に前記ＧＣＩＢを形成するために前記単一のガスクラスタービームをイオン化するための前記イオナイザーを通じて前記単一のガスクラスタービームを向けること、
前記ＧＣＩＢを加速すること、並びに、
それにおいて層をドープする、成長させる、堆積させる、又は変更するために前記ＧＣＩＢで前記基体の少なくとも一つの領域を照射すること
を具備する、方法。
【請求項１６】
請求項１５の方法において、
前記基体は、前記基体の少なくとも一つの領域における層を成長させる又は堆積させることによって浅いトレンチの絶縁（ＳＴＩ）の構造を形成するために前記ＧＣＩＢで照射される、方法。
【請求項１７】
請求項１６の方法であって、
前記ＳＴＩの構造をアニールすること
をさらに具有する、方法。
【請求項１８】
請求項１６の方法であって、
メモリーデバイスにおいて前記ＳＴＩの構造を使用すること
をさらに具備する、方法。
【請求項１９】
ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）システムのためのノズル及びスキマー組み立て品であって、
ガススキマー、
少なくともノズルの第一のサブセット及び前記ノズルの第一のサブセットと比べて異なるノズルの第二のサブセットを具備する少なくとも二つのノズルのセット、前記ノズルの第一の及び第二のサブセットが各々前記少なくとも二つのノズルのセットからの前記少なくとも二つのノズルの少なくとも一つを具備するものであること、並びに、各々のノズルがビームの軸を有するガスクラスタービームを形成すると共に放出するために構成されたものであること、前記少なくとも二つのノズルのセットが交差するガスクラスタービームのセットを形成するために単一の交差する点に向かって各々のビームの軸を収束させるために及び前記ガススキマーへと前記交差するガスクラスタービームを向けるために角度が付けられたものであること、並びに、
前記ノズルの第一のサブセット及び前記ノズルの第二のサブセットとの流体連結における少なくとも一つのガス供給装置を具備する、ノズル及びスキマー組み立て品において、
前記少なくとも一つのガス供給装置は、前記ノズルの第一のサブセットへ第一のガス混合物を供給するように構成された第一のガス供給装置及び自由選択で第二のガス混合物を供給するように構成された第二のガス供給装置を含むと共に、
前記ノズルの第二のサブセットは、前記第一のガス混合物又は前記第二のガス混合物のいずれかの供給を受けるように構成されたものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２０】
請求項１９のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｂ２Ｈ６、ＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、ＧｅＨ２Ｃｌ２、ＧｅＣｌ３Ｈ、メチルゲルマン、ジメチルゲルマン、トリメチルゲルマン、テトラメチルゲルマン、エチルゲルマン、ジエチルゲルマン、トリエチルゲルマン、テトラエチルゲルマン、ＧｅＣｌ４、ＧｅＦ４、ＢＦ３、ＡｓＨ３、ＡｓＦ５、ＰＨ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３、又はＰＦ５、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシラン、及びＣｘＨｙ、ここでｘ≧１及びｙ≧４であるものからなる群より選択された少なくとも一つのガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２１】
請求項１９のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記少なくとも一つのガス供給装置は、前記ノズルの第二のサブセットとの流体連結における前記第二のガス供給装置を含むと共に、
前記第二のガス供給装置は、前記第一のガス混合物と比べて同じ又は異なる組成を有する前記第二のガス混合物を供給するように構成されたものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２２】
請求項２１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物は、同じものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２３】
請求項２２のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｂ２Ｈ６、ＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、ＧｅＨ２Ｃｌ２、ＧｅＣｌ３Ｈ、メチルゲルマン、ジメチルゲルマン、トリメチルゲルマン、テトラメチルゲルマン、エチルゲルマン、ジエチルゲルマン、トリエチルゲルマン、テトラエチルゲルマン、ＧｅＣｌ４、ＧｅＦ４、ＢＦ３、ＡｓＨ３、ＡｓＦ５、ＰＨ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３、又はＰＦ５、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシラン、及びＣｘＨｙ、ここでｘ≧１及びｙ≧４であるものからなる群より選択された少なくとも一つのガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２４】
請求項２１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物は、異なるものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２５】
請求項２４のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物は、不適合性のものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２６】
請求項２４のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物の少なくとも一つは、自燃性のものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２７】
請求項２４のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一の及び第二のガス混合物は、各々、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｂ２Ｈ６、ＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、ＧｅＨ２Ｃｌ２、ＧｅＣｌ３Ｈ、メチルゲルマン、ジメチルゲルマン、トリメチルゲルマン、テトラメチルゲルマン、エチルゲルマン、ジエチルゲルマン、トリエチルゲルマン、テトラエチルゲルマン、ＧｅＣｌ４、ＧｅＦ４、ＢＦ３、ＡｓＨ３、ＡｓＦ５、ＰＨ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３、又はＰＦ５、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシラン、及びＣｘＨｙ、ここでｘ≧１及びｙ≧４であるもの、からなる群より選択された少なくとも一つのガス、並びに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及びＲｎからなる群より選択された自由選択の希釈ガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２８】
請求項２４のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物は、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシランからなる群より選択された少なくとも一つのＳｉを含有するガス、並びに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及びＲｎからなる群より選択された自由選択の希釈ガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２９】
請求項２８のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第二のガス混合物は、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏからなる群より選択された少なくとも一つの酸素を含有するガス、並びに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及びＲｎからなる群より選択された自由選択の希釈ガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項３０】
請求項２９のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物は、ＳｉＨ４及びＨｅを具備すると共に、
前記第二のガス混合物は、Ｏ２を具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項３１】
請求項１９のノズル組み立て品において、
前記ガススキマーは、円形の、楕円形の、又は卵形の断面を有する、
ノズル組み立て品。
【請求項３２】
請求項１９のノズル組み立て品において、
前記ガススキマーは、ローブ形の断面を有すると共に、
ローブの数が前記少なくとも二つのノズルのセットにおけるノズルの数に等しいものである、
ノズル組み立て品。
【請求項３３】
請求項１９のノズル組み立て品であって、
前記少なくとも二つのノズルのセットからの一つのノズルへ機械的に結合させられた少なくとも一つのマニピュレーターをさらに具備すると共に、
前記少なくとも一つのマニピュレーターが前記少なくとも二つのノズルのセットからの他のノズルと独立に前記ガススキマーに関して前記結合させられたノズルを位置決めするように構成されたものである、
ノズル組み立て品。
【請求項３４】
請求項１９のノズル及びスキマー組み立て品であって、
前記少なくとも二つのノズルのセットにおける各々のノズルへ機械的に結合させられたマニピュレーターをさらに含むと共に、
前記マニピュレーターが前記ガススキマーに関して集合的に前記少なくとも二つのノズルのセットを位置決めするように構成されたものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項３５】
請求項２１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス供給装置及び前記第二のガス供給装置は、前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物のよどみ圧力を独立に制御するように構成されたものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項３６】
請求項２１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス供給装置及び前記第二のガス供給装置は、各々、前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物の温度を独立に制御するための温度制御システムをさらに具備する、ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項３７】
ＧＣＩＢで基体を照射するためのガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）で処理するシステムであって、
請求項１９−３６のいずれかのノズル及びスキマー組み立て品、
前記ガススキマーの下流に位置決めされた及びＧＣＩＢを形成するために前記交差するガスクラスタービームをイオン化するように構成されたイオナイザー、並びに、
前記ＧＣＩＢで照射されるための基体を受けるための基体のホルダー
を具備する、システム。
【請求項３８】
請求項３７のＧＣＩＢで処理するシステムにおいて、
前記少なくとも二つのノズルのセットは、前記少なくとも二つのノズルのセット及び前記ガススキマーの間に位置させられた単一の交差する点に向かって各々のビームの軸を収束させるために角度が付けられたものである、
ＧＣＩＢで処理するシステム。
【請求項３９】
請求項３７のＧＣＩＢで処理するシステムにおいて、
前記少なくとも二つのノズルのセットは、前記ガススキマーの入力及び出力の間に位置させられた単一の交差する点に向かって各々のビームの軸を収束させるために角度が付けられたものである、
ＧＣＩＢで処理するシステム。
【請求項４０】
請求項３７のＧＣＩＢで処理するシステムにおいて、
前記少なくとも二つのノズルのセットは、前記ガススキマーの下流及び前記イオナイザーの上流の間に位置させられた単一の交差する点に向かって各々のビームの軸を収束させるために角度が付けられたものである、
ＧＣＩＢで処理するシステム。
【請求項４１】
請求項３７のＧＣＩＢで処理するシステムにおいて、
前記少なくとも二つのノズルのセットは、前記イオナイザーの内側に位置させられた単一の交差する点に向かって各々のビームの軸を収束させるために角度が付けられたものである、
ＧＣＩＢで処理するシステム。
【請求項４２】
ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）で基体を照射するために請求項３７−４１のいずれかのＧＣＩＢで処理するシステムを使用するための方法であって、
前記基体のホルダーへと前記ＧＣＩＢで照射されるための基体をロードすること、
前記交差するガスクラスタービームを形成するために前記第一のガス供給装置から前記ノズルの第一のサブセットを通じて第一のガス混合物を流動させること及び前記第二のガス供給装置から前記第二のガス混合物又は前記第一のガス供給装置から前記ノズルの第二のサブセットを通じて前記第一のガス混合物のいずれかを流動させること、
前記ガススキマーを通じて及びその次に前記ＧＣＩＢを形成するために前記交差するガスクラスタービームをイオン化するための前記イオナイザーを通じて前記交差するガスクラスタービームを向けること、
前記ＧＣＩＢを加速すること、並びに、
それにおいて層をドープする、成長させる、堆積させる、又は変更するために前記ＧＣＩＢで前記基体の少なくとも一つの領域を照射すること
を具備する、方法。
【請求項４３】
請求項４２の方法において、
前記基体は、前記基体の少なくとも一つの領域における層を成長させる又は堆積させることによって浅いトレンチの絶縁（ＳＴＩ）の構造を形成するために前記ＧＣＩＢで照射される、方法。
【請求項４４】
請求項４２の方法であって、
前記ＳＴＩの構造をアニールすること
をさらに具有する、方法。
【請求項４５】
請求項４２の方法であって、
メモリーデバイスにおいて前記ＳＴＩの構造を使用すること
をさらに具備する、方法。
【請求項１】
ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）システムのためのノズル及びスキマー組み立て品であって、
ガススキマー、
ガスクラスタービームを形成すると共に放出するための少なくとも二つのノズルのセット、前記少なくとも二つのノズルのセットが前記少なくとも二つのノズルのセットから放出された前記ガスクラスタービームを単一のガスクラスタービームへと少なくとも部分的に合体させるために及び前記単一のガスクラスタービームを前記ガススキマーへと向けるために相互の近接近で配置されたものであること、
ノズルの第一のサブセットとの流体連結における第一のガス供給装置、前記ノズルの第一のサブセットが前記少なくとも二つのノズルのセットからの少なくとも一つのノズルを具備するものであること、並びに、
ノズルの第二のサブセットとの流体連結における第二のガス供給装置、前記ノズルの第二のサブセットが前記ノズルの第一のサブセットと比べて異なるものであると共に前記少なくとも二つのノズルのセットからの少なくとも一つのノズルを具備するものであること、
を具備する、ノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス供給装置は、第一のガス混合物を供給するために構成されたものであると共に、
前記第二のガス供給装置は、第二のガス混合物を供給するために構成されたものであると共に、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物は、異なるものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物は、不適合性のものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項３】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物の少なくとも一つは、自燃性のものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項４】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一の及び第二のガス混合物は、各々、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｂ２Ｈ６、ＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、ＧｅＨ２Ｃｌ２、ＧｅＣｌ３Ｈ、メチルゲルマン、ジメチルゲルマン、トリメチルゲルマン、テトラメチルゲルマン、エチルゲルマン、ジエチルゲルマン、トリエチルゲルマン、テトラエチルゲルマン、ＧｅＣｌ４、ＧｅＦ４、ＢＦ３、ＡｓＨ３、ＡｓＦ５、ＰＨ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３、又はＰＦ５、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシラン、及びＣｘＨｙ、ここでｘ≧１及びｙ≧４であるもの、からなる群より選択された少なくとも一つのガス、並びに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及びＲｎからなる群より選択された自由選択の希釈ガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項５】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物は、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシランからなる群より選択された少なくとも一つのＳｉを含有するガス、並びに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及びＲｎからなる群より選択された自由選択の希釈ガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項６】
請求項５のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第二のガス混合物は、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏからなる群より選択された少なくとも一つの酸素を含有するガス、並びに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及びＲｎからなる群より選択された自由選択の希釈ガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項７】
請求項６のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物は、ＳｉＨ４及びＨｅを具備すると共に、
前記第二のガス混合物は、Ｏ２を具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項８】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記ガススキマーは、円形の、楕円形の、又は卵形の断面を有する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項９】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記ガススキマーは、ローブ形の断面を有すると共に、
ローブの数が前記少なくとも二つのノズルのセットにおけるノズルの数に等しいものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項１０】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品であって、
前記少なくとも二つのノズルのセットからの一つのノズルへ機械的に結合させられた少なくとも一つのマニピュレーターをさらに具備すると共に、
前記少なくとも一つのマニピュレーターが前記少なくとも二つのノズルのセットからの他のノズルと独立に前記ガススキマーに関して前記結合させられたノズルを位置決めするように構成されたものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項１１】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品であって、
前記少なくとも二つのノズルのセットにおける各々のノズルへ機械的に結合させられたマニピュレーターをさらに含むと共に、
前記マニピュレーターが前記ガススキマーに関して集合的に前記少なくとも二つのノズルのセットを位置決めするように構成されたものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項１２】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス供給装置及び前記第二のガス供給装置は、前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物のよどみ圧力を独立に制御するように構成されたものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項１３】
請求項１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス供給装置及び前記第二のガス供給装置は、各々、前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物の温度を独立に制御するための温度制御システムをさらに具備する、ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項１４】
ＧＣＩＢで基体を照射するためのガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）で処理するシステムであって、
請求項１−１３のいずれかのノズル及びスキマー組み立て品、
前記ガススキマーの下流に位置決めされた及びＧＣＩＢを形成するために前記ガスクラスタービームをイオン化するように構成されたイオナイザー、並びに、
前記ＧＣＩＢで照射されるための基体を受けるための基体のホルダー
を具備する、システム。
【請求項１５】
ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）で基体を照射するために請求項１４のＧＣＩＢで処理するシステムを使用するための方法であって、
前記基体のホルダーへと前記ＧＣＩＢで照射されるための基体をロードすること、
前記単一のガスクラスタービームを形成するために前記第一のガス供給装置から少なくとも前記ノズルの第一のサブセットを通じて第一のガス混合物を流動させること及び前記第二のガス供給装置から少なくとも前記ノズルの第二のサブセットを通じて第二のガス混合物を流動させること、前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物が異なるものであること、
前記ガススキマーを通じて及びその次に前記ＧＣＩＢを形成するために前記単一のガスクラスタービームをイオン化するための前記イオナイザーを通じて前記単一のガスクラスタービームを向けること、
前記ＧＣＩＢを加速すること、並びに、
それにおいて層をドープする、成長させる、堆積させる、又は変更するために前記ＧＣＩＢで前記基体の少なくとも一つの領域を照射すること
を具備する、方法。
【請求項１６】
請求項１５の方法において、
前記基体は、前記基体の少なくとも一つの領域における層を成長させる又は堆積させることによって浅いトレンチの絶縁（ＳＴＩ）の構造を形成するために前記ＧＣＩＢで照射される、方法。
【請求項１７】
請求項１６の方法であって、
前記ＳＴＩの構造をアニールすること
をさらに具有する、方法。
【請求項１８】
請求項１６の方法であって、
メモリーデバイスにおいて前記ＳＴＩの構造を使用すること
をさらに具備する、方法。
【請求項１９】
ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）システムのためのノズル及びスキマー組み立て品であって、
ガススキマー、
少なくともノズルの第一のサブセット及び前記ノズルの第一のサブセットと比べて異なるノズルの第二のサブセットを具備する少なくとも二つのノズルのセット、前記ノズルの第一の及び第二のサブセットが各々前記少なくとも二つのノズルのセットからの前記少なくとも二つのノズルの少なくとも一つを具備するものであること、並びに、各々のノズルがビームの軸を有するガスクラスタービームを形成すると共に放出するために構成されたものであること、前記少なくとも二つのノズルのセットが交差するガスクラスタービームのセットを形成するために単一の交差する点に向かって各々のビームの軸を収束させるために及び前記ガススキマーへと前記交差するガスクラスタービームを向けるために角度が付けられたものであること、並びに、
前記ノズルの第一のサブセット及び前記ノズルの第二のサブセットとの流体連結における少なくとも一つのガス供給装置を具備する、ノズル及びスキマー組み立て品において、
前記少なくとも一つのガス供給装置は、前記ノズルの第一のサブセットへ第一のガス混合物を供給するように構成された第一のガス供給装置及び自由選択で第二のガス混合物を供給するように構成された第二のガス供給装置を含むと共に、
前記ノズルの第二のサブセットは、前記第一のガス混合物又は前記第二のガス混合物のいずれかの供給を受けるように構成されたものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２０】
請求項１９のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｂ２Ｈ６、ＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、ＧｅＨ２Ｃｌ２、ＧｅＣｌ３Ｈ、メチルゲルマン、ジメチルゲルマン、トリメチルゲルマン、テトラメチルゲルマン、エチルゲルマン、ジエチルゲルマン、トリエチルゲルマン、テトラエチルゲルマン、ＧｅＣｌ４、ＧｅＦ４、ＢＦ３、ＡｓＨ３、ＡｓＦ５、ＰＨ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３、又はＰＦ５、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシラン、及びＣｘＨｙ、ここでｘ≧１及びｙ≧４であるものからなる群より選択された少なくとも一つのガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２１】
請求項１９のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記少なくとも一つのガス供給装置は、前記ノズルの第二のサブセットとの流体連結における前記第二のガス供給装置を含むと共に、
前記第二のガス供給装置は、前記第一のガス混合物と比べて同じ又は異なる組成を有する前記第二のガス混合物を供給するように構成されたものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２２】
請求項２１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物は、同じものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２３】
請求項２２のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｂ２Ｈ６、ＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、ＧｅＨ２Ｃｌ２、ＧｅＣｌ３Ｈ、メチルゲルマン、ジメチルゲルマン、トリメチルゲルマン、テトラメチルゲルマン、エチルゲルマン、ジエチルゲルマン、トリエチルゲルマン、テトラエチルゲルマン、ＧｅＣｌ４、ＧｅＦ４、ＢＦ３、ＡｓＨ３、ＡｓＦ５、ＰＨ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３、又はＰＦ５、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシラン、及びＣｘＨｙ、ここでｘ≧１及びｙ≧４であるものからなる群より選択された少なくとも一つのガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２４】
請求項２１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物は、異なるものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２５】
請求項２４のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物は、不適合性のものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２６】
請求項２４のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物の少なくとも一つは、自燃性のものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２７】
請求項２４のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一の及び第二のガス混合物は、各々、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｂ２Ｈ６、ＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、ＧｅＨ２Ｃｌ２、ＧｅＣｌ３Ｈ、メチルゲルマン、ジメチルゲルマン、トリメチルゲルマン、テトラメチルゲルマン、エチルゲルマン、ジエチルゲルマン、トリエチルゲルマン、テトラエチルゲルマン、ＧｅＣｌ４、ＧｅＦ４、ＢＦ３、ＡｓＨ３、ＡｓＦ５、ＰＨ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３、又はＰＦ５、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシラン、及びＣｘＨｙ、ここでｘ≧１及びｙ≧４であるもの、からなる群より選択された少なくとも一つのガス、並びに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及びＲｎからなる群より選択された自由選択の希釈ガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２８】
請求項２４のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物は、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｃ４Ｈ１２Ｓｉ、Ｃ３Ｈ１０Ｓｉ、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ３、Ｈ３Ｃ−ＳｉＨ２−ＣＨ３、（ＣＨ３）３−ＳｉＨ、（ＣＨ３）４−Ｓｉ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ３Ｈ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４、アルキルシラン、アルカンシラン、アルケンシラン、アルキンシランからなる群より選択された少なくとも一つのＳｉを含有するガス、並びに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及びＲｎからなる群より選択された自由選択の希釈ガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項２９】
請求項２８のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第二のガス混合物は、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏからなる群より選択された少なくとも一つの酸素を含有するガス、並びに、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、及びＲｎからなる群より選択された自由選択の希釈ガスを具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項３０】
請求項２９のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス混合物は、ＳｉＨ４及びＨｅを具備すると共に、
前記第二のガス混合物は、Ｏ２を具備する、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項３１】
請求項１９のノズル組み立て品において、
前記ガススキマーは、円形の、楕円形の、又は卵形の断面を有する、
ノズル組み立て品。
【請求項３２】
請求項１９のノズル組み立て品において、
前記ガススキマーは、ローブ形の断面を有すると共に、
ローブの数が前記少なくとも二つのノズルのセットにおけるノズルの数に等しいものである、
ノズル組み立て品。
【請求項３３】
請求項１９のノズル組み立て品であって、
前記少なくとも二つのノズルのセットからの一つのノズルへ機械的に結合させられた少なくとも一つのマニピュレーターをさらに具備すると共に、
前記少なくとも一つのマニピュレーターが前記少なくとも二つのノズルのセットからの他のノズルと独立に前記ガススキマーに関して前記結合させられたノズルを位置決めするように構成されたものである、
ノズル組み立て品。
【請求項３４】
請求項１９のノズル及びスキマー組み立て品であって、
前記少なくとも二つのノズルのセットにおける各々のノズルへ機械的に結合させられたマニピュレーターをさらに含むと共に、
前記マニピュレーターが前記ガススキマーに関して集合的に前記少なくとも二つのノズルのセットを位置決めするように構成されたものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項３５】
請求項２１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス供給装置及び前記第二のガス供給装置は、前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物のよどみ圧力を独立に制御するように構成されたものである、
ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項３６】
請求項２１のノズル及びスキマー組み立て品において、
前記第一のガス供給装置及び前記第二のガス供給装置は、各々、前記第一のガス混合物及び前記第二のガス混合物の温度を独立に制御するための温度制御システムをさらに具備する、ノズル及びスキマー組み立て品。
【請求項３７】
ＧＣＩＢで基体を照射するためのガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）で処理するシステムであって、
請求項１９−３６のいずれかのノズル及びスキマー組み立て品、
前記ガススキマーの下流に位置決めされた及びＧＣＩＢを形成するために前記交差するガスクラスタービームをイオン化するように構成されたイオナイザー、並びに、
前記ＧＣＩＢで照射されるための基体を受けるための基体のホルダー
を具備する、システム。
【請求項３８】
請求項３７のＧＣＩＢで処理するシステムにおいて、
前記少なくとも二つのノズルのセットは、前記少なくとも二つのノズルのセット及び前記ガススキマーの間に位置させられた単一の交差する点に向かって各々のビームの軸を収束させるために角度が付けられたものである、
ＧＣＩＢで処理するシステム。
【請求項３９】
請求項３７のＧＣＩＢで処理するシステムにおいて、
前記少なくとも二つのノズルのセットは、前記ガススキマーの入力及び出力の間に位置させられた単一の交差する点に向かって各々のビームの軸を収束させるために角度が付けられたものである、
ＧＣＩＢで処理するシステム。
【請求項４０】
請求項３７のＧＣＩＢで処理するシステムにおいて、
前記少なくとも二つのノズルのセットは、前記ガススキマーの下流及び前記イオナイザーの上流の間に位置させられた単一の交差する点に向かって各々のビームの軸を収束させるために角度が付けられたものである、
ＧＣＩＢで処理するシステム。
【請求項４１】
請求項３７のＧＣＩＢで処理するシステムにおいて、
前記少なくとも二つのノズルのセットは、前記イオナイザーの内側に位置させられた単一の交差する点に向かって各々のビームの軸を収束させるために角度が付けられたものである、
ＧＣＩＢで処理するシステム。
【請求項４２】
ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）で基体を照射するために請求項３７−４１のいずれかのＧＣＩＢで処理するシステムを使用するための方法であって、
前記基体のホルダーへと前記ＧＣＩＢで照射されるための基体をロードすること、
前記交差するガスクラスタービームを形成するために前記第一のガス供給装置から前記ノズルの第一のサブセットを通じて第一のガス混合物を流動させること及び前記第二のガス供給装置から前記第二のガス混合物又は前記第一のガス供給装置から前記ノズルの第二のサブセットを通じて前記第一のガス混合物のいずれかを流動させること、
前記ガススキマーを通じて及びその次に前記ＧＣＩＢを形成するために前記交差するガスクラスタービームをイオン化するための前記イオナイザーを通じて前記交差するガスクラスタービームを向けること、
前記ＧＣＩＢを加速すること、並びに、
それにおいて層をドープする、成長させる、堆積させる、又は変更するために前記ＧＣＩＢで前記基体の少なくとも一つの領域を照射すること
を具備する、方法。
【請求項４３】
請求項４２の方法において、
前記基体は、前記基体の少なくとも一つの領域における層を成長させる又は堆積させることによって浅いトレンチの絶縁（ＳＴＩ）の構造を形成するために前記ＧＣＩＢで照射される、方法。
【請求項４４】
請求項４２の方法であって、
前記ＳＴＩの構造をアニールすること
をさらに具有する、方法。
【請求項４５】
請求項４２の方法であって、
メモリーデバイスにおいて前記ＳＴＩの構造を使用すること
をさらに具備する、方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１３Ｄ】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１３Ｄ】
【図１４】
【図１５】
【公表番号】特表２０１２−５１７１２０（Ｐ２０１２−５１７１２０Ａ）
【公表日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４９１７１（Ｐ２０１１−５４９１７１）
【出願日】平成２２年１月１１日（２０１０．１．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２０６１２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０９０７９４
【国際公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（５０８２３３４４５）ティーイーエル エピオン インコーポレイテッド (7)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１１日（２０１０．１．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２０６１２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０９０７９４
【国際公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（５０８２３３４４５）ティーイーエル エピオン インコーポレイテッド (7)
【Ｆターム（参考）】
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