特開 2024-94041 クラスターイオンビームの生成方法及びクラスターイオンの注入方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024094041

(43)【公開日】2024-07-09

(54)【発明の名称】クラスターイオンビームの生成方法及びクラスターイオンの注入方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 27/20 20060101AFI20240702BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20240702BHJP

   H01J 37/08 20060101ALI20240702BHJP

   H01J 37/317 20060101ALI20240702BHJP

【ＦＩ】

H01J27/20

H01L21/265 Z

H01J37/08

H01J37/317 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022210748

(22)【出願日】2022-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】302006854

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100165696

【弁理士】

【氏名又は名称】川原 敬祐

(74)【代理人】

【識別番号】100179903

【弁理士】

【氏名又は名称】福井 敏夫

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 諒

【テーマコード（参考）】

5C101

【Ｆターム（参考）】

5C101AA25

5C101DD04

5C101DD31

5C101DD33

5C101FF02

(57)【要約】

【課題】軽水素及び重水素を同時に含むイオンビームを安定的に制御して生成することのできるクラスターイオンビーム生成方法を提供する。
【解決手段】重水素を含む第１の炭化水素系化合物と、少なくとも一部に軽水素を含む第２の炭化水素系化合物とを混合して炭化水素系化合物混合原料を得る炭化水素系化合物混合工程と、前記炭化水素系化合物混合材料をイオン化して、軽水素を含むクラスターイオン及び重水素を含むクラスターイオンの両方を含む質量数の選択範囲を選択してクラスターイオンビームの収束範囲を決定する質量数選択工程と、を含み、前記第１の炭化水素系化合物原料と前記第２の炭化水素系化合物原料とは同じ炭素骨格である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

重水素を含む第１の炭化水素系化合物と、少なくとも一部に軽水素を含む第２の炭化水素系化合物とを混合して炭化水素系化合物混合原料を得る炭化水素系化合物混合工程と、
前記炭化水素系化合物混合材料をイオン化して、軽水素を含むクラスターイオン及び重水素を含むクラスターイオンの両方を含む質量数の選択範囲を選択する質量数選択工程と、を含み、
前記第１の炭化水素系化合物原料と前記第２の炭化水素系化合物原料とは同じ炭素骨格である、クラスターイオンビーム生成方法。

【請求項2】

前記第１の炭化水素系化合物及び前記第２の炭化水素系化合物は、炭化水素である、請求項１に記載のクラスターイオンビームの生成方法。

【請求項3】

前記第１の炭化水素系化合物は、一般式Ｃ_ｎＨ_ｘＤ_ｙ（ｘ＋ｙ＝２ｎ＋２であって、ｎは５～７の整数）であり、前記第２の炭化水素系化合物は、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２（ｎは５～７の整数）である、請求項２に記載のクラスターイオンビームの生成方法。

【請求項4】

前記第１の炭化水素系化合物は一般式Ｃ_ｍＨ_ｚＤ_ｗ（ｚ＋ｗ＝２ｍであって、ｍは５～７の整数）であり、前記第２の炭化水素系化合物は、一般式Ｃ_ｍＨ_２ｍ（ｍは５～７の整数）である、請求項２に記載のクラスターイオンビームの生成方法。

【請求項5】

請求項１～４に記載のクラスターイオンビームの生成方法を用いて生成したクラスターイオンビームをシリコンウェーハの表面に注入する、クラスターイオンの注入方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クラスターイオンビームの生成方法及びクラスターイオンの注入方法に関する。

【背景技術】

【0002】

本明細書において単に水素又は水素原子と記載する場合、広義の水素（又は水素原子）を指し、陽子１つの水素原子全てを指す。そして、陽子１つだけ（すなわち質量数１）のものを軽水素と記載し、化学記号Ｈで示す。また、陽子１つに対し中性子１つ（質量数２）のものを二重水素と記載し化学記号Ｄで示す。なお、中性子が２つ（質量数３）の三重水素（トリチウム：化学記号Ｔ）も広義の重水素に含まれるが、本明細書において単に「重水素」と記載するときは二重水素を指す。

【0003】

近年、固体表面に衝突させる表面加工技術として、クラスターイオンビーム技術が半導体デバイス、磁性・誘電体デバイス、光学デバイスなど、種々のデバイスへのナノ加工プロセスにおいて、注目されている。

【0004】

特許文献１において、Ｃ（炭素）及びＨ（軽水素）を構成元素に含むクラスターイオンを所定のビーム電流にてシリコンウェーハに照射し、該シリコンウェーハの表層部に、前記クラスターイオンの構成元素が固溶した改質層を形成するクラスターイオンビーム照射工程と、前記シリコンウェーハの改質層上にエピタキシャル層を形成する工程と、を有するエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法を提案されている。ここでいうクラスターイオンは、電子衝撃法により、炭化水素系化合物混合材料としてのガス状分子に電子を衝突させてガス状分子の結合を解離させることで得られる種々の原子数のイオンのことである。

【0005】

特許文献１に記載の技術では、優れたゲッタリング能力が得られるだけでなく、クラスターイオンに含まれる軽水素により、エピタキシャル層における点欠陥のパッシベーション効果も得ることが期待されている。

【0006】

また、特許文献２では、ウェーハに対し重水素でアニール処理を行う方法が開示されている。特許文献２によれば、軽水素アニール処理では、トレンチの内壁層の結晶欠陥は十分に修復されず、また、トレンチの内壁層に界面（表面）準位が形成される傾向があったところ、重水素でアニールすることによりこれらの問題点が解消される。具体的には、ウェーハ中に生じた結晶欠陥に重水素原子が結合することで、結晶欠陥が修復され、内壁層の結晶欠陥に重水素原子が結合することで、トレンチの内壁層に形成される界面準位も低減される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１６－０５１７２９号公報

【特許文献2】特開２００５－１５０４１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

軽水素は、拡散及び反応性に優れる利点がある一方で、重水素には結合力が強いという利点がある。本発明者はシリコンウェーハに炭素、軽水素及び重水素の両方を構成元素とするクラスターイオンビームを注入することにより、炭素及び軽水素からなるクラスターイオンを注入する場合との異同を解明したいと考えた。しかしながら、軽水素と重水素との両者を構成元素に含むクラスターイオンビームを工業利用可能な程度に安定的に生成する方法自体が未確立である。

【0009】

そこで、本発明は上記課題に鑑み、軽水素及び重水素を同時に含むイオンビームを安定的に制御して生成することのできるクラスターイオンビーム生成方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、こうして生成したクラスターイオンビームをシリコンウェーハの表面に注入する、クラスターイオンの注入方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決すべく本発明者は鋭意検討した。そして、重水素を含む炭化水素系化合物と、少なくとも一部に軽水素を含む炭化水素系化合物とを原料として用いることを本発明者は着想した。そして、イオン化の際に適切な質量数の選択範囲を選択して所望のクラスターイオンを抽出することで、軽水素及び重水素を同時に含むイオンビームを安定的に制御して生成できることを本発明者は知見した。上記知見に基づき完成した本発明の要旨構成は以下のとおりである。

【0011】

（１） 重水素を含む第１の炭化水素系化合物と、少なくとも一部に軽水素を含む第２の炭化水素系化合物とを混合して炭化水素系化合物混合原料を得る炭化水素系化合物混合工程と、
前記炭化水素系化合物混合材料をイオン化して、軽水素を含むクラスターイオン及び重水素を含むクラスターイオンの両方を含む質量数の選択範囲を選択する質量数選択工程と、を含み、
前記第１の炭化水素系化合物原料と前記第２の炭化水素系化合物原料とは同じ炭素骨格である、クラスターイオンビーム生成方法。

【0012】

（２） 前記第１の炭化水素系化合物及び前記第２の炭化水素系化合物は、炭化水素である、前記（１）に記載のクラスターイオンビームの生成方法。

【0013】

（３） 前記第１の炭化水素系化合物は、一般式Ｃ_ｎＨ_ｘＤ_ｙ（ｘ＋ｙ＝２ｎ＋２であって、ｎは５～７の整数）であり、前記第２の炭化水素系化合物は、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２（ｎは５～７の整数）である、前記（２）に記載のクラスターイオンビームの生成方法。

【0014】

（４） 前記第１の炭化水素系化合物は一般式Ｃ_ｍＨ_ｚＤ_ｗ（ｚ＋ｗ＝２ｍであって、ｍは５～７の整数）であり、前記第２の炭化水素系化合物は、一般式Ｃ_ｍＨ_２ｍ（ｍは５～７の整数）である、前記（２）に記載のクラスターイオンビームの生成方法。

【0015】

（５） 前記（１）～（４）に記載のクラスターイオンビームの生成方法を用いて生成したクラスターイオンビームをシリコンウェーハの表面に注入する、クラスターイオンの注入方法。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、軽水素及び重水素を同時に含むクラスターイオンビームを安定的に制御して生成することのできるクラスターイオンビーム生成方法を提供することができる。さらに、本発明は、こうして生成したクラスターイオンビームをシリコンウェーハの表面に注入する、クラスターイオンの注入方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明におけるクラスターイオンビームの生成方法の基本原理を説明するための模式図である。

【図2】本発明者の実験による、炭化水素系化合物混合材料としてのシクロヘキサン（Ｃ_６Ｄ_１２）及びシクロヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１２）から得られる種々のクラスターイオンのマススペクトルを示すグラフである。

【図3】実施例１において質量数選択値を４２としたときの、シリコンウェーハの炭素、重水素及び軽水素の濃度プロファイルを示すグラフである。

【図4】実施例２において質量数選択値を４６としたときの、シリコンウェーハの炭素、重水素及び軽水素の濃度プロファイルを示すグラフである。

【図5】実施例３において質量数選択値を４８としたときの、シリコンウェーハの炭素、重水素及び軽水素の濃度プロファイルを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

（クラスターイオンビーム生成方法）
本発明に従うクラスターイオンビーム生成方法は、重水素を含む第１の炭化水素系化合物と、少なくとも一部に軽水素を含む第２の炭化水素系化合物とを混合して炭化水素系化合物混合原料を得る炭化水素系化合物混合工程と、炭化水素系化合物混合材料をイオン化して、軽水素を含むクラスターイオン及び重水素を含むクラスターイオンの両方を含む質量数の選択範囲を選択する、質量数選択工程と、を含む。また、第１の炭化水素系化合物原料と第２の炭化水素系化合物原料とは同じ炭素骨格である。以下、各工程の詳細を順次説明する。

【0019】

＜炭化水素系化合物混合工程＞
まず、炭化水素系化合物混合工程では、重水素を含む第１の炭化水素系化合物と、軽水素を含む第２の炭化水素系化合物とを混合して炭化水素系化合物混合原料を得る。炭化水素系化合物混合原料は第１及び第２の炭化水素系化合物の他に、必要であれば別途の化合物及び不可避の不純物を含んでいてもよい。

【0020】

＜＜第１の炭化水素系化合物＞＞
第１の炭化水素系化合物は、重水素を含む炭化水素系化合物であれば、特に分子種や構造は限定されない。ここでいう「重水素を含む」とは、炭化水素系化合物の炭素骨格中の構成元素のうちの軽水素原子を重水素原子に人工的に一定量置換させた炭化水素化合物である。なお、自然界に存在する水素原子のうち重水素の割合は０．０１５％である。そのため、本明細書における第１の炭化水素系化合物は、天然の炭化水素系化合物に意図せずに含まれた重水素の含有割合とは大幅に異なる。

【0021】

第１の炭化水素系化合物は、市販品を用いてもよいし、合成品を用いてもよい。合成方法としては、一般的には、重水素を含む炭化水素系化合物は、重水素還元による付加反応を用いて重水素を付加することにより得ることができる。なお、当該炭化水素化合物に含まれる重水素の割合は１Ｈ-ＮＭＲ等によって確認することができるが、測定方法は限定されない。また、天然の炭化水素系化合物に含まれる重水素含有の炭化水素系化合物を抽出して当該抽出したものを濃縮して得たものを第１の炭化水素系化合物に用いてもよい。

【0022】

第１の炭化水素系化合物は重水素を含む。そのため、後述する質量数選択工程におけるイオン化の際に、第１の炭化水素系化合物から得られる種々のクラスターイオンの中には、構成元素の少なくとも一部に重水素を含むクラスターイオンが含まれる。

【0023】

＜＜第２の炭化水素系化合物＞＞
第２の炭化水素系化合物は、少なくとも一部に軽水素を含む炭化水素系化合物である。ここで、「少なくとも一部に軽水素を含む」とは、炭化水素化合物の少なくとも一部に軽水素を含んでいればよく、水素原子の全てが軽水素であってもよい。

【0024】

ここで、第１の炭化水素系化合物と、第２の炭化水素系化合物とは同じ炭素骨格であるものを採用する。ここで本発明において、「同じ炭素骨格である」とは、水素原子のすべてを軽水素に置換した場合に互いに同じ骨格構造式となる形である場合いう。

【0025】

第２の炭化水素系化合物は、市販品を用いてもよいし、合成品を用いてもよいが、第１の炭化水素系化合物と軽水素原子数及び重水素原子数が全く同一のものは除くものとする。なお、当該炭化水素化合物に含まれる重水素の割合は１Ｈ-ＮＭＲ等によって確認することができるが、測定方法は限定されない。

【0026】

第２の炭化水素系化合物は少なくとも一部に軽水素を含む。そのため、後述する質量数選択工程におけるイオン化の際に、第２の炭化水素系化合物から得られる種々のクラスターイオンの中には、構成元素の少なくとも一部に軽水素を含むクラスターイオンが含まれる。

【0027】

第１の炭化水素系化合物及び第２の炭化水素系化合物は炭化水素であることが好ましく、鎖式飽和炭化水素、鎖式不飽和炭化水素、環式炭化水素、芳香族炭化水素のいずれであってもよいし、官能基を有してもよいし、炭素素及び水素以外に酸素原子、リン原子、ヒ素原子、アンチモン原子を有してもよい。なかでも、第１の炭化水素系化合物及び第２の炭化水素化合物はイオン化の際に、所望のクラスターイオンを容易に抽出できる化合物であることが好ましい。例えば、第１の炭化水素系化合物は、一般式Ｃ_ｎＨ_ｘＤ_ｙ（ｘ＋ｙ＝２ｎ＋２であって、ｎは５～７の整数）であり、第２の炭化水素系化合物は、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２（ｎは５～７の整数）であることが好ましい。他にも、第１の炭化水素系化合物は一般式Ｃ_ｍＨ_ｚＤ_ｗ（ｚ＋ｗ＝２ｍであって、ｍは５～７の整数）であり、第２の炭化水素系化合物は、一般式Ｃ_ｍＨ_２ｍ（ｍは５～７の整数）であることも好ましい。なお、このとき、ｘ、ｙ、ｚ、ｗはそれぞれ整数である。例えば、シクロヘキサンにおいて、水素が全て二重水素に置換されたもの（すなわち、一般式：Ｃ_６Ｄ_１２）を第１の炭化水素化合物として用い、この場合にシクロヘキサンＣ_６Ｈ_１２を第２の炭化水素に用いることができる。

【0028】

＜質量数選択工程＞
質量数選択工程では、前工程で得た炭化水素系化合物混合材料をイオン化して、軽水素を含むクラスターイオン及び重水素を含むクラスターイオンの両方を含む質量数の選択範囲を選択する。以下で、質量数選択工程について図１を用いて模式的に例示説明する。

【0029】

まず、第１の炭化水素系化合物と第２の炭化水素系化合物とを混合して得られた炭化水素系化合物混合原料をイオン化チャンバ内に供給する。次に電子衝撃法により、イオン化チャンバ内にて炭化水素系化合物混合原料に電子を衝突させて炭化水素系化合物混合原料に含まれる第１及び第２の炭化水素系化合物のそれぞれの結合を解離させ、イオン化した種々のクラスターイオンを生成する。第１及び第２の炭化水素系化合物は同じ炭素骨格を有するため、気化条件及びイオン化に要するエネルギーが近く、同一チャンバ内でのイオン化条件において同時にそれぞれのクラスターイオンを生成することができる。

【0030】

生成されたクラスターイオンのうち、第１の炭化水素系化合物に由来するイオンの中には重水素を含むものがあり、第２の炭化水素系化合物に由来するイオンの中には少なくとも一部に軽水素を含むものがある。この段階で重水素を含むクラスターイオン及び軽水素を含むクラスターイオンがチャンバ内でそれぞれ得られる。そして、生成したクラスターイオンのうち、重水素を含むクラスターイオン及び軽水素を含むクラスターイオンの両方を得られるように、所望の質量数の選択範囲を選択して質量分離を行って、クラスターイオンを選択的に抽出する。次いで、当該クラスターイオンを所定の加速電圧により引き出し、クラスターイオンを真空中で加速及び集束してクラスターイオンビームの形態とする。こうして得られたクラスターイオンビームには、炭素、軽水素及び重水素が少なくとも含まれる。

【0031】

本工程をより具体的に説明する。第１の炭化水素系化合物としてシクロヘキサン（Ｃ_６Ｄ_１２）を用い、第２の炭化水素系化合物としてシクロヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１２）を用いた場合の炭化水素系化合物混合材料のマススペクトル（実線）を図２に示す。図２ではさらに、この実線部分のマススペクトルから、シクロヘキサン（Ｃ_６Ｄ_１２）単体でイオン化した場合のマススペクトルを破線でスペクトル分離し、シクロヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１２）単体でイオン化した場合のマススペクトルを点線でスペクトル分離した。混合物から得られる実線部分のマススペクトルにおいて、破線及び点線の両方のピークを有する質量数の範囲からクラスターイオンビームとして収束させることで、重水素及び軽水素の両方を含むクラスターイオンを抽出することができる。

【0032】

質量数の選択範囲は、例えば重水素及び軽水素のクラスターイオンに由来する狙いの二つのピークを共に含む質量数の値を選択してもよいが、選択値から前後にある程度幅を持った範囲でビーム収束させる方が、ビーム電流を増大でき、好ましい。例えば、軽水素を含むクラスターイオンに由来するピークについては質量数４１を選び、重水素を含むクラスターイオンに由来するピークについては質量数４３を選ぶために、質量数の選択範囲としては質量数選択値４２±１とすることができる。例として図２に質量数選択値を４２とした場合の質量数選択範囲４２±３の範囲を点線枠で示す。

【0033】

質量数選択工程では、質量数選択値±３以内の範囲のクラスターイオンをビームとして収束させることが好ましい。クラスターイオンを抽出する質量数の選択範囲を選択値そのものよりも大きな範囲とすることにより、多くのクラスターイオンをビームとして収束しやすいためである。

【0034】

＜＜クラスターイオンのピーク＞＞
クラスターイオンのピークは、最も質量分解能が高い条件でイオンビームを形成した後に、測定されるビーム電流値の質量数依存性を測定したスペクトルを用いる。

【0035】

クラスターイオンの質量数の制御は、ノズルから噴出されるガスのガス圧力および真空容器の圧力、イオン化する際のフィラメントへ印加する電圧などを調整することにより行うことができる。なお、各クラスターイオンの質量数は、四重極高周波電界による質量分析またはタイムオブフライト質量分析により各クラスターの個数分布を求め、各クラスターの個数の平均値をとることにより求めることができる。そうしてクラスターイオンビームとして収束させるための特定のクラスターイオンは、イオン化された種々の原子数のクラスターイオンの質量分離を行って、特定の質量数のクラスターイオンを抽出することで得ることができる。

【0036】

（クラスターイオンの注入方法）
また、本発明によるクラスターイオンの注入方法は、上述のクラスターイオンビームの生成方法を用いて生成したクラスターイオンビームをシリコンウェーハＳの表面に注入する方法である（図１参照）。

【0037】

上述のクラスターイオンビームの生成方法で得られたクラスターイオンビームは、任意のシリコンウェーハの表面に対して照射することができる。なお、シリコンウェーハは、チョクラルスキ法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）により育成された単結晶シリコンインゴットをワイヤーソー等でスライスしたシリコンウェーハを使用することができる。また、シリコンウェーハには、炭素および／または窒素を添加してもよい。また、任意の不純物ドーパントを添加して、ｎ型またはｐ型としてもよい。また、シリコンウェーハとしては、バルクのシリコンウェーハ表面にシリコンエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルシリコンウェーハを用いることもできる。

【0038】

また、クラスターイオンの注入条件は、クラスターイオンのサイズ（質量数選択範囲）、ドーズ量、加速電圧、ビーム電流値およびイオン照射時間を制御することにより調整することができる。クラスターイオンの炭素原子当たりのドーズ量は、例えば１．０×１０^１２～１．０×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２とすることができる。このような原理を用いたクラスターイオン注入装置として、例えば日新イオン機器株式会社製のＣＬＡＲＩＳ（登録商標）を用いることができる。

【0039】

こうして得られたシリコンウェーハは表層部において軽水素及び重水素をそれぞれ含むことができる。

【実施例0040】

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

【0041】

（実施例１）
イオン発生装置（日新イオン機器社製、型番：ＣＬＡＲＩＳ（登録商標））を用いて、シクロヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１２；質量数８４．１６）１０ｇ及びシクロヘキサン（Ｃ_６Ｄ_１２；質量数９６．２３）１０ｇを原料として用いてイオン化チャンバ内に導入し、質量数選択値を４２としてクラスターイオンビームを生成した。また、クラスターイオンの注入条件は、加速電圧８０ｋｅＶ／Ｃｌｕｓｔｅｒ（水素１原子あたりの加速電圧１．９ｋｅＶ／ａｔｏｍ、炭素１原子あたりの加速電圧２２．８ｋｅＶ／ａｔｏｍ）とし、ドーズ量を３．３×１０^１４ｉｏｎ／ｃｍ^２（炭素１原子あたりのドーズ量としては１．０×１０^１５ｉｏｎ／ｃｍ^２）とした。また、得られたクラスターイオンのビーム電流値は７００μＡであった。

【0042】

（実施例２）
質量数選択値を４６とした以外は実施例１と同様の条件でクラスターイオンビームを生成した。

【0043】

（実施例３）
質量数選択値を４８とした以外は実施例１と同様の条件でクラスターイオンビームを生成した。

【0044】

実施例１～３でクラスターイオンのイオン化の際に得られたマススペクトルは先に参照した図２のとおりである。また、生成したクラスターイオンビームを注入したエピタキシャルシリコンウェーハの、深さ方向におけるイオン注入プロファイルを図３～５に示し、炭素、軽水素及び重水素のプロファイルをそれぞれ実線、破線及び点線で示した。

【0045】

＜ＳＩＭＳによる水素及び重水素の濃度プロファイル評価＞
上記の製造条件で得た、クラスターイオンビームを注入したエピタキシャルシリコンウェーハについて、ＳＩＭＳ測定により、エピタキシャル層表面からの深さ方向における炭素、軽水素及び重水素の濃度プロファイルを測定した。その結果、シリコンウェーハの表層部５０ｎｍ付近において、水素（軽水素）のピークが観察され、１００ｎｍ付近において、重水素のピークが観察され、それぞれ深さの異なる領域に存在が確認された。

【0046】

また、図３～５で示されるように、質量数選択値を４２とした場合には水素の濃度の方が重水素の濃度よりも大きく、質量数選択値を上げていくのに従い、重水素の割合が増加し、質量数選択値が４８の結果では重水素の割合の方が水素の割合より大きいことが確認できる。このことは、図２で確認したクラスターイオンのマススペクトルにおいて、質量数４０以上の領域においては、質量数が多いものほど重水素を含むクラスターイオンの量が多くなっていることと整合する。したがって、この実施例１～３を踏まえると、軽水素及び重水素の注入量のバランスを考慮すれば、質量数選択値の最適値として４７を選択することが考えられる。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本発明によれば、本発明によれば、軽水素及び重水素を同時に含むクラスターイオンビームを安定的に制御して生成することのできるクラスターイオンビーム生成方法を提供することができる。さらに、本発明は、こうして生成したクラスターイオンビームをシリコンウェーハの表面に注入する、クラスターイオンの注入方法を提供することができる。

【符号の説明】

【0048】

Ｓ シリコンウェーハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】