JPH11307002A - クラスターの生成方法及びその装置 - Google Patents

クラスターの生成方法及びその装置

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JPH11307002A
JPH11307002A JP10116812A JP11681298A JPH11307002A JP H11307002 A JPH11307002 A JP H11307002A JP 10116812 A JP10116812 A JP 10116812A JP 11681298 A JP11681298 A JP 11681298A JP H11307002 A JPH11307002 A JP H11307002A
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cluster
skimmer
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Soumo Ri
相茂 李
Shiyunkin Tei
春均 鄭
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Abstract

(57)【要約】 【課題】生成されたクラスターのサイズ分布を狭くして
放出させることができるクラスター生成方法と、クラス
ター出口に所定形状のスキマーを配置すると共に実質的
なクラスター生成領域の長さを調整できるようにした独
立構成のクラスター生成装置を提供することにある。 【解決手段】マグネトロンスパッター法によりクラスタ
ー生成室1内で発生した蒸気を冷却ガスで冷却してクラ
スターを生成し、クラスター生成室のクラスター出口4
から放出させるクラスター生成方法とその装置におい
て、クラスター出口にスキマー3を配置して該クラスタ
ー出口から放出されるクラスターのサイズ分布を狭くす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネトロンスパ
ッタ法によるクラスターの生成方法とその装置に係り、
特に融点の高い金属あるいは誘電体についてのクラスタ
ー生成が可能な方法とそのための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、マグネトロンスパッターガン
を使用し、アルゴンガス雰囲気中で金属あるいは誘電体
によるターゲットに電界を与え、発生する電子によりア
ルゴンをスパッタリングし、発生する蒸気をヘリウムガ
ス等で冷却して原子あるいは分子の集団(クラスター)
を生成し、このクラスターをイオン化して所望のエネル
ギーに加速し、固体表面に照射することが行われてい
る。
【0003】クラスター生成部の基本的な構成として
は、アルゴンガス及びヘリウムガスが供給されるように
したクラスター生成室内にマグネトロンスパッター部を
配置し、該スパッター部に配置したターゲットの原子に
よりアルゴンをスパッタリングし、発生した蒸気を前記
ヘリウムガスで冷却してターゲットの原子を結合させて
クラスターを生成し、クラスター生成室の端部に設けた
スリット状のクラスター出口(絞り部)から放出される
ようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のクラ
スターイオンビーム注入技術は、クラスター生成部にお
けるクラスター出口がスリット状をなしているため、出
口で絞られて放出されたクラスターが分散してしまい、
クラスターサイズ分布が拡がってしまうという欠点があ
った。
【0005】また、アルゴンやヘリウムのガス圧、供給
量、マグネトロンのタイプ等の他の諸条件との兼ね合い
もあるが、実質的なクラスター生成領域であるマグネト
ロンスパッター部と前記出口との間の距離が一定である
と、クラスターのサイズ等を可変することができない。
【0006】クラスター生成部で生成されたクラスター
は、通常、中性で生成されるが、従来は生成されたクラ
スターをイオン化して使用することだけを目的とし、ク
ラスター生成装置として独立させた構成のものはなかっ
た。しかし、用途によっては、中性、陽性、陰性のクラ
スターとして取り出せるようにすることも要請される。
【0007】そこで、本発明の目的は、前記のような従
来の欠点を解消し、生成されたクラスターのサイズ分布
を狭くして放出させることができるクラスター生成方法
と、クラスター出口に所定形状のスキマーを配置すると
共に実質的なクラスター生成領域の長さを調整できるよ
うにした独立構成のクラスター生成装置を提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の前記
のような課題を有するクラスターの生成方法及びその装
置について鋭意検討した結果、クラスター生成室のクラ
スター出口に所定形状のスキマーを配置することにより
スキマーのサイズ分布を狭めることができること、ま
た、実質的なクラスター生成領域の長さを調整できるよ
うにすることにより、他の諸条件を適宜設定すれば、融
点の高い金属や誘電体であってもクラスターを生成でき
ると共に、中性、陽性、陰性のクラスターを生成でき、
クラスターの大きさも任意に設定できることを見出し、
本発明に到達した。
【0009】本発明のクラスターの生成方法は、マグネ
トロンスパッター法によりクラスター生成室内で発生し
た蒸気を冷却ガスで冷却してクラスターを生成し、クラ
スター生成室のクラスター出口から放出させるクラスタ
ー生成方法において、クラスター出口にスキマーを配置
して該クラスター出口から放出されるクラスターのサイ
ズ分布を狭くすることを特徴とする。
【0010】これにより、クラスター生成室からクラス
ター出口を介して真空側に放出されるクラスターはスキ
マーを通過することによりサイズ分布が狭くなり、シャ
ープなものとなる。
【0011】本発明のクラスター生成装置は、クラスタ
ー生成室と該クラスター生成室内に配置されたマグネト
ロン型のスパッター部とを備えたクラスター生成装置で
あって、クラスター生成室のクラスター出口にスキマー
を配置して該出口から放出されるクラスターのサイズ分
布を狭くするように構成したことを特徴とする。これに
より、中性、陽性あるいは陰性のクラスターを生成で
き、クラスターはスキマーを通過するためサイズ分布が
狭くなり、シャープなものとなって、その後のクラスタ
ーのイオンビーム化等の利用に有利である。
【0012】さらに、本発明の他の態様は、上記クラス
ター生成装置において、スパッター部がクラスター生成
室内で移動できるようになっていてスキマーとの間の距
離を調整し得るように構成されていることを特徴とす
る。これにより、実質的なスキマー生成領域を調整で
き、供給されるガスの流量やスパッタリングレートを可
変調整することで、生成されるスキマーの大きさを設定
することができる。
【0013】また、本発明の他の態様は、上記クラスタ
ー生成装置において、スキマーは内端側を狭搾した筒状
形状をなしていることを特徴とする。これにより、スキ
マーのサイズ分布を効率的にシャープ化することができ
る。
【0014】更に、本発明の別の態様のものは、上記ク
ラスター生成装置において、スキマーの外側に第2のス
キマーが配置されていることを特徴とする。これによ
り、クラスターは2段のスキマーで絞られ、サイズ分布
がシャープ化される。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明に係るクラスターの生成方
法及びその装置の実施形態を図1に基づいて説明する。
本発明のクラスター生成装置は、クラスター生成室1と
該クラスター生成室内に配置されたマグネトロンスパッ
ター部2とを備え、クラスター生成室1のクラスター出
口4にスキマー3を配置して該出口から放出されるクラ
スターCのサイズ分布を狭くするように構成されてお
り、マグネトロンスパッター部2はクラスター生成室1
内で移動できるようになっていて前記スキマー3との間
の距離を調整し得るように構成されている。
【0016】クラスター生成室1は前壁6及び後壁7を
設けた筒状体5で形成され、実質上のクラスター生成領
域の外周は内外二重筒で構成されており、インレット8
及びアウトレット9を通じて循環する冷却水により冷却
される。前記前壁6にクラスター出口4が設けられ、該
出口に筒状体の内端側を狭窄した形状のスキマー3が設
けられている。
【0017】マグネトロンスパッター部2は保持パイプ
10で保持され、該保持パイプ10は前記後壁7に設け
た軸受部11でスライド自在に支持されている。軸受部
11はウイルソンシール12で放電防止され、軸受部内
部はバキューム口13を介して吸気することにより真空
状態が保持されている。
【0018】後壁7からはガイドバー14が延設され、
該ガイドバー14にリニアモーション15がスライド自
在に保持されており、該リニアモーション15に前記マ
グネトロンスパッター部2の保持パイプ10の後端が固
定されている。リニアモーション15はスクリュー軸1
6と噛合しており、ノブ17を回転させることにより前
後方向に移動し、保持パイプ10の先端のマグネトロン
スパッター部2を移動させてスキマー3との間の距離、
即ち、実質上のクラスター生成領域の長短を調整できる
ようになっている。
【0019】実施例では前記スキマー3の外側に断面
「ハ」の字型の第2のスキマー31が配置されている。
なお、18は開閉ノブ19によって開閉するシャッタ
ー、Pは真空領域を示す。
【0020】マグネトロンスパッター部2は、図2に示
す通り、磁性筐体21内にマグネット21が配置される
と共に磁性筐体21の前面側にターゲットTが固定さ
れ、前記保持パイプ10の内部を通した循環パイプ24
を介して筐体内部に冷却水Wを循環させてるようになっ
ている。前記保持パイプ10の内部には電源ワイヤ23
及びアルゴン供給パイプ25が通され、アルゴンガスA
rが効率的にマグネトロンスパッター部2の周辺に供給
されるようになっている。冷却媒体たるヘリウムガス
は、通常、前記後壁7に設けた供給口20からクラスタ
ー生成室1内に供給される。
【0021】前記のような構成において、クラスター生
成室1でアルゴンがターゲットTをスパッターし、放出
されたターゲット原子は、プラズマ化される過程でイオ
ン化されると共にヘリウムで冷却されることにより、原
子が集団化して中性のクラスターや陽性あるいは陰性の
クラスターCが生成される。生成されたクラスターC
は、クラスター出口4から真空P側に吸引されて放出さ
れるが、スキマー3を通過させることにより、クラスタ
ーのサイズ分布が狭くなり、更に必要に応じて設けられ
ている第2のスキマー31で絞られてよりシャープ化す
ることができる。
【0022】マグネトロンスパッター部2を移動させ
て、実質的なクラスター生成領域の長さを調整すること
により、アルゴンやヘリウムの流量、マグネトロンのタ
イプの選定、スパッターレート等の他の諸条件を適宜設
定すれば、融点の高い金属や誘電体であってもクラスタ
ーを生成できると共に、中性、陽性、陰性のクラスター
を生成でき、クラスターの大きさも任意に設定できる。
【0023】
【発明の効果】本発明のクラスターの生成方法によれ
ば、クラスター生成室からクラスター出口を介して真空
側に放出されるクラスターはスキマーを通過することに
よりサイズ分布が狭くなり、シャープ化することができ
る。
【0024】本発明のクラスター生成装置によれば、タ
ーゲットの素材(アルミニウム,珪素,鉄,コバルトな
ど)の種類に応じて中性、陽性あるいは陰性のクラスタ
ーを生成でき、クラスターはスキマーを通過するからサ
イズ分布が狭くなり、シャープなものとなって、その後
のクラスターのイオンビーム化等の利用に有利である。
【0025】また、別の態様のものにおいては、実質的
なスキマー生成領域を調整でき、供給されるガスの流量
やスパッタリングレートを可変調整することで、生成さ
れるスキマーの大きさを適宜設定することができる。
【0026】更に別の態様のものにおいては、スキマー
のサイズ分布を効率的にシャープ化することができ、ま
た、他の態様のものにおいては、クラスターは2段のス
キマーで絞られ、サイズ分布をよりシャープ化すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のクラスター生成装置を示す断面図。
【図2】 マグネトロンスパッター部の断面図。
【符号の説明】
1: クラスター生成室 2: マグネトロンスパッター部 3: スキマー 31: 第2のスキマー 4: クラスター出口
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年3月29日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】本発明のクラスターの生成方法は、マグネ
トロンスパッター法によりクラスター生成室内で発生し
た蒸気を冷却ガスで冷却してクラスターを生成し、クラ
スター生成室のクラスター出口から放出させるクラスタ
ー生成方法において、クラスター出口にスキマーを配置
し、スパッター部をクラスター生成室内で移動して該ス
パッター部と該スキマーとの間の距離を調整して、中
性、陽性又は陰性の任意の大きさのクラスターを生成
し、該クラスター出口から放出されるクラスターのサイ
ズ分布を狭くすることを特徴とする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】これにより、実質的なスキマー生成領域を
調整でき、供給されるガスの流量やスパッタリングレー
トを可変調整することで、中性、陽性あるいは陰性のク
ラスターを生成でき、生成されるクラスターの大きさを
設定することができる。また、クラスター生成室からク
ラスター出口を介して真空側に放出されるクラスターは
スキマーを通過することによりサイズ分布が狭くなり、
シャープなものとなる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】本発明のクラスター生成装置は、クラスタ
ー生成室と該クラスター生成室内に配置されたマグネト
ロンスパッター部とを備えたクラスター生成装置であっ
て、クラスター生成室のクラスター出口にスキマーを配
置し、該スパッター部がクラスター生成室内で移動して
該スパッター部と該スキマーとの間の距離が調整し得る
ように構成され、中性、陽性又は陰性の任意の大きさの
クラスターを生成し、該クラスター出口から放出される
クラスターのサイズ分布を狭くするように構成したこと
を特徴とする。これにより、実質的なスキマー生成領域
を調整でき、供給されるガスの流量やスパッタリングレ
ートを可変調整することで、中性、陽性あるいは陰性の
クラスターを生成でき、生成されるクラスターの大きさ
を設定することができる。また、クラスター生成室から
クラスター出口を介して真空側に放出されるクラスター
はスキマーを通過することによりサイズ分布が狭くな
り、シャープなものとなって、その後のクラスターのイ
オンビーム化等の利用に有利である。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】削除
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】また、本発明の他の態様は、上記クラスタ
ー生成装置において、スキマーは内端側を狭搾した筒状
形状をなしていることを特徴とする。これにより、クラ
スターのサイズ分布を効率的にシャープ化することがで
きる。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】マグネトロンスパッター部2は、図2に示
す通り、磁性筐体22内にマグネット21が配置される
と共に磁性筐体22の前面側にターゲットTが固定さ
れ、前記保持パイプ10の内部を通した循環パイプ24
を介して筐体内部に冷却水Wを循環させてるようになっ
ている。前記保持パイプ10の内部には電源ワイヤ23
及びアルゴン供給パイプ25が通され、アルゴンガスA
rが効率的にマグネトロンスパッター部2の周辺に供給
されるようになっている。冷却媒体たるヘリウムガス
は、通常、前記後壁7に設けた供給口20からクラスタ
ー生成室1内に供給される。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】また、別の態様のものにおいては、実質的
なクラスター生成領域を調整でき、供給されるガスの流
量やスパッタリングレートを可変調整することで、生成
されるクラスターの大きさを適宜設定することができ
る。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】更に別の態様のものにおいては、クラスタ
ーのサイズ分布を効率的にシャープ化することができ、
また、他の態様のものにおいては、クラスターは2段の
スキマーで絞られ、サイズ分布をよりシャープ化するこ
とができる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マグネトロンスパッター法によりクラス
    ター生成室内で発生した蒸気を冷却ガスで冷却してクラ
    スターを生成し、クラスター生成室のクラスター出口か
    ら放出させるクラスター生成方法において、クラスター
    出口にスキマーを配置して該クラスター出口から放出さ
    れるクラスターのサイズ分布を狭くすることを特徴とす
    るクラスターの生成方法。
  2. 【請求項2】 クラスター生成室と該クラスター生成室
    内に配置されたマグネトロンスパッター部とを備えたク
    ラスター生成装置であって、クラスター生成室のクラス
    ター出口にスキマーを配置して該出口から放出されるク
    ラスターのサイズ分布を狭くするように構成したことを
    特徴とするクラスター生成装置。
  3. 【請求項3】 スパッター部がクラスター生成室内で移
    動できるように構成されていると共に、スキマーとの間
    の距離を調整し得るように構成されていることを特徴と
    する請求項2記載のクラスター生成装置。
  4. 【請求項4】 スキマーの形状が、内端側を狭搾した筒
    状形状であることを特徴とする請求項2記載のクラスタ
    ー生成装置。
  5. 【請求項5】 スキマーの外側に第2のスキマーが配置
    されていることを特徴とする請求項2記載のクラスター
    生成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003092033A1 (fr) * 2002-04-23 2003-11-06 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Generateur de faisceaux utilisant une molecule metallique polynucleaire
JP2007087972A (ja) * 2007-01-05 2007-04-05 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 分子ビーム装置
JP2007134346A (ja) * 2007-01-10 2007-05-31 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 分子ビーム装置

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