JP3194674B2 - Crystalline thin film forming apparatus, crystalline thin film forming method, plasma irradiation apparatus, and plasma irradiation method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、基板の上に単結晶薄
膜および軸配向多結晶薄膜を効率よく形成することを可
能にする結晶性薄膜形成技術、および結晶性薄膜形成技
術に適用可能なプラズマ照射技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applicable to a crystalline thin film forming technique which enables efficient formation of a single crystal thin film and an axially oriented polycrystalline thin film on a substrate, and a crystalline thin film forming technique. The present invention relates to a plasma irradiation technique.

【０００２】[0002]

【従来の技術】所定の物質の単結晶薄膜を同一物質でし
かも同一の結晶方位を有する単結晶基板の上に形成する
には、よく知られるエピタキシャル成長法を用いること
ができる。一方、非晶質基板、多結晶基板などの結晶構
造が異なる基板、あるいは物質の異なる基板の上に、単
結晶薄膜を形成するには、基板の上に非晶質薄膜あるい
は多結晶薄膜を一旦形成し、その後これらの薄膜を単結
晶へ転換する方法が用いられる。2. Description of the Related Art A well-known epitaxial growth method can be used to form a single crystal thin film of a predetermined substance on a single crystal substrate of the same substance and having the same crystal orientation. On the other hand, in order to form a single-crystal thin film on a substrate having a different crystal structure, such as an amorphous substrate or a polycrystalline substrate, or a substrate having a different material, an amorphous thin film or a polycrystalline thin film is first formed on the substrate. A method of forming these films and then converting these thin films to single crystals is used.

【０００３】従来、多結晶半導体薄膜および非晶質であ
るアモルファス半導体薄膜の単結晶化には溶融再結晶化
法と、横方向固相エピタキシー法が使用されて来た。Conventionally, a melt recrystallization method and a lateral solid phase epitaxy method have been used for single crystallization of a polycrystalline semiconductor thin film and an amorphous semiconductor thin film which is amorphous.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法は以下に記述するような問題点を有していた。す
なわち、前者の溶融再結晶化法では、薄膜を構成する物
質が高融点物質の場合、基板に大きい熱歪が発生し、利
用しようとする薄膜の物理的、電気的特性が損なわれる
という問題点があった。また溶融を行うために、電子ビ
ーム、或いはレーザービームが使用される。このため、
これらのビームのスポットを基板の全面にわたって走査
する必要があるので、再結晶化のために多大な時間とコ
ストとを要するという問題点があった。However, these methods have the following problems. That is, in the former melt recrystallization method, when the material constituting the thin film is a high melting point material, a large thermal strain is generated on the substrate, and the physical and electrical characteristics of the thin film to be used are impaired. was there. An electron beam or a laser beam is used for melting. For this reason,
Since it is necessary to scan the spots of these beams over the entire surface of the substrate, there is a problem that much time and cost are required for recrystallization.

【０００５】後者の横方向固相エピタキシー法では、基
板を構成する物質の結晶方法に影響され易い上に、成長
速度が遅いという問題点があった。例えば、１０μｍ程
度の厚さの単結晶薄膜に成長させるのに、１０時間以上
を必要とした。しかも、成長がある程度進行すると、格
子欠陥が発生し単結晶の成長が止まるために、大きい結
晶粒を得ることが困難であるという問題点があった。[0005] The latter lateral solid phase epitaxy method has problems that it is easily affected by the crystallization method of the substance constituting the substrate and that the growth rate is slow. For example, it took 10 hours or more to grow a single crystal thin film having a thickness of about 10 μm. Moreover, when the growth proceeds to some extent, lattice defects are generated and the growth of the single crystal is stopped, so that there is a problem that it is difficult to obtain large crystal grains.

【０００６】さらに、いずれの方法においても、種結晶
を多結晶薄膜、或いは非晶質薄膜に接触させる必要があ
るという問題点があった。また、単結晶が成長する方向
が薄膜の主面に沿った方向、すなわち横方向であるた
め、結晶への成長距離が長くなる結果、単結晶が成長す
る中途において各種の障害が入るという問題点があっ
た。例えば、基板がガラスなどの非晶質状の材料で構成
される場合には、基板の格子の位置に規則性が無いの
で、この不規則性が単結晶の成長に影響する結果、結晶
粒の粒径は大きいが多結晶として成長してしまうという
問題点があった。Further, in any of the methods, there is a problem that it is necessary to bring a seed crystal into contact with a polycrystalline thin film or an amorphous thin film. In addition, since the direction in which the single crystal grows is along the main surface of the thin film, that is, in the lateral direction, the growth distance to the crystal becomes longer, resulting in various obstacles during the growth of the single crystal. was there. For example, when the substrate is made of an amorphous material such as glass, the position of the lattice of the substrate has no regularity. Although the grain size is large, there is a problem that it grows as a polycrystal.

【０００７】一方、これらの方法における上述した問題
点を解決することを意図して、薄膜の縦方向の成長を利
用することによって成長距離を短くし、そのことによっ
て成長時間を短くする試みが行われた。すなわち、多結
晶薄膜、あるいは非晶質薄膜の全面に種結晶を接触さ
せ、薄膜の主面に垂直な方向すなわち縦方向に固相エピ
タキシャル成長を行わせる方法が試みられた。しかしな
がら、その結果は、部分的にしか種結晶と非晶質薄膜等
とが接触せず、この接触部分から横方向エピタキシャル
成長が起こるだけであり、期待された縦方向の固相エピ
タキシャル成長によって単結晶薄膜を形成するには至ら
なかった。加えて、この方法では、種結晶と成長した単
結晶膜とが接着してしまうので、これを分離することが
非常に困難であり、敢えて引き離そうとすると、成長し
た薄膜が基板から剥離し種結晶側に付着してしまうとい
う問題点があった。On the other hand, in an attempt to solve the above-mentioned problems in these methods, attempts have been made to reduce the growth distance by utilizing the vertical growth of the thin film, thereby shortening the growth time. Was done. That is, a method has been attempted in which a seed crystal is brought into contact with the entire surface of a polycrystalline thin film or an amorphous thin film and solid phase epitaxial growth is performed in a direction perpendicular to the main surface of the thin film, that is, in a vertical direction. However, as a result, the seed crystal and the amorphous thin film are only partially in contact with each other, and only lateral epitaxial growth occurs from this contact portion. Could not be formed. In addition, according to this method, the seed crystal and the grown single crystal film adhere to each other, and it is very difficult to separate the seed crystal. There was a problem that it adhered to the side.

【０００８】また、基板自体が単結晶構造を有する場合
には、この基板の結晶方位と異なる結晶方位を有する単
結晶の薄膜を、この基板の上に形成することはいずれの
従来の技術をもってしても不可能であるという問題点が
あった。In the case where the substrate itself has a single crystal structure, a single crystal thin film having a crystal orientation different from that of the substrate is formed on the substrate by any conventional technique. There was a problem that it was impossible.

【０００９】また、同様のことは、各結晶粒の間で一つ
の結晶軸が同一方向に揃った多結晶薄膜、すなわち軸配
向多結晶薄膜についてもいえる。すなわち、従来の技術
では、任意の基板の上に所望の方向に配向した軸配向多
結晶薄膜を形成することは困難であるという問題点があ
った。The same applies to a polycrystalline thin film in which one crystal axis is aligned in the same direction between crystal grains, that is, an axially oriented polycrystalline thin film. That is, the conventional technique has a problem that it is difficult to form an axially oriented polycrystalline thin film oriented in a desired direction on an arbitrary substrate.

【００１０】この発明は、従来の方法が有する上述の問
題点を解決するためになされたもので、所望の結晶方位
を有する単結晶薄膜および所望の方向に配向した軸配向
多結晶薄膜を任意の基板の上に容易に形成し得る結晶性
薄膜形成技術を提供することを目的としており、さら
に、この結晶性薄膜形成技術に適用可能なプラズマ照射
技術を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional method, and a single crystal thin film having a desired crystal orientation and an axially oriented polycrystalline thin film oriented in a desired direction can be arbitrarily formed. It is an object of the present invention to provide a crystalline thin film forming technique that can be easily formed on a substrate, and further to provide a plasma irradiation technique applicable to the crystalline thin film forming technique.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】第１の発明のプラズマ照
射装置は、プラズマを発散磁場によって加速することに
より被照射体に前記プラズマを照射するプラズマ照射装
置において、開口部を規定する電子阻止手段が、前記プ
ラズマが前記被照射体へと至る経路に設置されており、
前記電子阻止手段が設置される位置での比較において、
前記プラズマ中の電子の中でプラズマシースの生成に実
質的に寄与し得る電子のラーモア径よりも前記開口部の
最小径が小さく、プラズマシースの生成に実質的に寄与
し得る前記電子のデバイ長よりも前記開口部の深さが大
きいことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma irradiation apparatus for irradiating an object to be irradiated with the plasma by accelerating the plasma with a divergent magnetic field. However, the plasma is provided in a path leading to the irradiation object,
In comparison at the position where the electron blocking means is installed,
Among the electrons in the plasma, the minimum diameter of the opening is smaller than the Larmor diameter of the electrons that can substantially contribute to the generation of the plasma sheath, and the Debye length of the electrons that can substantially contribute to the generation of the plasma sheath. The depth of the opening is larger than that of the opening.

【００１２】第２の発明のプラズマ照射装置は、第１の
発明の装置において、前記電子阻止手段が少なくとも前
記プラズマ中の電子の照射を受ける表面において導電性
であり、しかも、当該導電性の部分が電気的に接地され
ていることを特徴とする。A plasma irradiation apparatus according to a second aspect of the present invention is the plasma irradiation apparatus according to the first aspect, wherein the electron blocking means is conductive at least on a surface to which the electrons in the plasma are irradiated. Are electrically grounded.

【００１３】第３の発明のプラズマ照射装置は、第１の
発明の装置において、前記電子阻止手段の前記プラズマ
の照射を受ける部分の少なくとも表面が、前記プラズマ
のエネルギーよりも当該プラズマに対するスパッタリン
グ・スレッショルド・エネルギーが高い材料で構成され
ることを特徴とする。A plasma irradiation apparatus according to a third aspect of the present invention is the plasma irradiation apparatus according to the first aspect, wherein at least a surface of a portion of the electron blocking unit receiving the plasma irradiation has a sputtering threshold for the plasma higher than the energy of the plasma. -It is characterized by being composed of a material with high energy.

【００１４】第４の発明のプラズマ照射装置は、第１の
発明の装置において、前記電子阻止手段が複数の単位開
口部を規定しており、当該複数の単位開口部が前記開口
部に含まれることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the plasma irradiation apparatus of the first aspect, the electron blocking means defines a plurality of unit openings, and the plurality of unit openings are included in the openings. It is characterized by the following.

【００１５】第５の発明のプラズマ照射装置は、第４の
発明の装置において、前記電子阻止手段がハニカム状の
断面形状を有する枠体を備え、当該枠体が規定する略六
角形状の複数の貫通孔によって前記複数の単位開口部が
形成されることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the plasma irradiation apparatus according to the fourth aspect, the electron blocking means includes a frame having a honeycomb cross section, and a plurality of substantially hexagonal shapes defined by the frame. The plurality of unit openings are formed by through holes.

【００１６】第６の発明のプラズマ照射装置は、第４の
発明の装置において、前記電子阻止手段が、主面同士が
対向するように平行に配列された３枚以上の板材を有
し、互いに対向しあう当該板材の間の空隙が前記複数の
単位開口部の各１を形成することを特徴とする。In a plasma irradiation apparatus according to a sixth aspect of the present invention, in the apparatus according to the fourth aspect, the electron blocking means includes three or more plate members arranged in parallel so that the main surfaces face each other. A gap between the plate members facing each other forms one of the plurality of unit openings.

【００１７】第７の発明のプラズマ照射装置は、第１の
発明の装置において、前記電子阻止手段が、前記被照射
体を収納するとともに前記プラズマの経路を包囲する容
器であり、当該容器が内部に規定する収納室の少なくと
も一部が前記開口部を形成していることを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the plasma irradiation apparatus according to the first aspect, the electron blocking means is a container for accommodating the object to be irradiated and surrounding the path of the plasma. Wherein at least a part of the storage chamber defined in (1) forms the opening.

【００１８】第８の発明のプラズマ照射装置は、第１の
発明の装置において、前記発散磁場を弱める方向に二次
的な磁場を生成する補助コイルが前記電子阻止手段の周
囲に設置されていることを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in the plasma irradiation apparatus according to the first aspect, an auxiliary coil for generating a secondary magnetic field in a direction to weaken the diverging magnetic field is provided around the electron blocking means. It is characterized by the following.

【００１９】第９の発明のプラズマ照射装置は、第１の
発明の装置において、前記プラズマを反射することによ
って前記被照射体へ少なくとも一つの所定の方向から前
記プラズマを入射させる反射手段が、前記プラズマが前
記被照射体へと至る経路に設置されていることを特徴と
する。A ninth aspect of the present invention is the plasma irradiation apparatus according to the first aspect, wherein the reflecting means for reflecting the plasma and causing the plasma to enter the object to be irradiated from at least one predetermined direction includes the reflecting means. It is characterized in that plasma is provided on a path leading to the irradiation object.

【００２０】第１０の発明のプラズマ照射装置は、第９
の発明の装置において、前記電子阻止手段が前記反射手
段よりも前記経路の上流に設置されていることを特徴と
する。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a plasma irradiation apparatus according to the ninth aspect.
In the apparatus according to the present invention, the electron blocking means is provided upstream of the reflection means in the path.

【００２１】第１１の発明のプラズマ照射装置は、第１
０の発明の装置において、前記反射手段は前記プラズマ
を複数方向へ反射する複数の反射面を規定する反射体を
備えており、前記電子阻止手段の開口部の形状は、当該
開口部を通じて前記プラズマを選択的に通過させること
によって前記複数の反射面による多重反射を防止するよ
うに設定されていることを特徴とする。According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a plasma irradiation apparatus comprising:
In the apparatus of the present invention, the reflecting means includes a reflector which defines a plurality of reflecting surfaces for reflecting the plasma in a plurality of directions, and an opening of the electron blocking means has the shape of the plasma through the opening. Is selectively set to pass through to prevent multiple reflection by the plurality of reflection surfaces.

【００２２】第１２の発明のプラズマ照射装置は、第１
１の発明の装置において、前記電子阻止手段は前記反射
手段に固定されていることを特徴とする。According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a plasma irradiation apparatus comprising:
In one embodiment of the invention, the electron blocking means is fixed to the reflecting means.

【００２３】第１３の発明のプラズマ照射装置は、第１
の発明の装置において、前記発散磁場を生成するコイル
を備えており、当該コイルの断面形状が略矩形であっ
て、当該断面形状において径方向の幅が軸方向の幅より
も大きいことを特徴とする。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a plasma irradiation apparatus comprising:
The apparatus according to the invention, further comprising a coil for generating the divergent magnetic field, wherein a cross-sectional shape of the coil is substantially rectangular, and a radial width in the cross-sectional shape is larger than an axial width. I do.

【００２４】[0024]

【００２５】[0025]

【００２６】[0026]

【００２７】第１４の発明のプラズマ照射装置は、プラ
ズマを発散磁場によって加速することにより被照射体に
前記プラズマを照射するプラズマ照射装置において、前
記プラズマが発生する地点から、当該プラズマの経路に
沿って当該プラズマ中のイオンの平均自由行程を概ね経
る間に、前記経路上の発散磁場の強度が約１％程度ない
しそれ以下まで減衰するように前記発散磁場が印加され
ることを特徴とする。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the plasma irradiating apparatus for irradiating the object to be irradiated with the plasma by accelerating the plasma by a diverging magnetic field, the plasma irradiating apparatus extends along a path of the plasma from a point where the plasma is generated. The diverging magnetic field is applied so that the intensity of the diverging magnetic field on the path is attenuated to about 1% or less while substantially passing through the mean free path of the ions in the plasma.

【００２８】[0028]

【００２９】[0029]

【００３０】[0030]

【００３１】[0031]

【００３２】[0032]

【００３３】第１５の発明のプラズマ照射方法は、プラ
ズマを発散磁場によって加速することにより被照射体に
前記プラズマを照射するプラズマ照射方法において、前
記プラズマが前記被照射体へと至る経路に設置するため
の電子阻止体を準備する工程を備え、ただし、当該電子
阻止体は開口部を有しており、しかも、当該電子阻止体
が設置される位置での比較において、前記プラズマ中の
電子の中でプラズマシースの生成に実質的に寄与し得る
電子のラーモア径よりも前記開口部の最小径が小さく、
プラズマシースの生成に実質的に寄与し得る前記電子の
デバイ長よりも前記開口部の深さが大きく、前記プラズ
マ照射方法は、当該電子阻止体を前記経路へ設置する工
程をさらに備えることを特徴とする。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the plasma irradiation method of irradiating an object to be irradiated with the plasma by accelerating the plasma with a diverging magnetic field, the plasma is provided on a path leading to the object to be irradiated. A step of preparing an electron blocking body for the electron blocking means, provided that the electron blocking body has an opening, and in comparison with the position where the electron blocking body is installed, the electron blocking body includes The minimum diameter of the opening is smaller than the Larmor diameter of electrons that can substantially contribute to the generation of a plasma sheath,
The depth of the opening is larger than the Debye length of the electrons that can substantially contribute to generation of a plasma sheath, and the plasma irradiation method further includes a step of installing the electron blocking body in the path. And

【００３４】第１６の発明のプラズマ照射方法は、第１
５の発明の方法において、前記電子阻止体を準備する工
程が、当該電子阻止体の前記プラズマの照射を受ける部
分の少なくとも表面を、前記プラズマのエネルギーより
も当該プラズマに対するスパッタリング・スレッショル
ド・エネルギーが高い材料で構成する工程を備えること
を特徴とする。The plasma irradiation method of a sixteenth invention, the first
In the method according to the fifth aspect , the step of preparing the electron blocking body includes, at least in a surface of a portion of the electron blocking body that is irradiated with the plasma, a sputtering threshold energy for the plasma higher than the energy of the plasma. The method is characterized by including a step of being composed of a material.

【００３５】第１７の発明のプラズマ照射方法は、第１
５の発明の方法において、前記電子阻止体を準備する工
程が、前記被照射体を収納するとともに前記プラズマの
経路を包囲する容器を前記電子阻止体として準備する工
程を備え、当該容器が内部に規定する収納室の少なくと
も一部によって前記開口部が形成されることを特徴とす
る。The plasma irradiation method according to the seventeenth aspect is directed to the first method.
In the method according to the fifth aspect , the step of preparing the electron blocking body includes the step of preparing, as the electron blocking body, a container that accommodates the irradiation target and surrounds the path of the plasma, wherein the container is internally provided. The opening is formed by at least a part of the storage chamber to be defined.

【００３６】第１８の発明のプラズマ照射方法は、第１
５の発明の方法において、前記プラズマが発生する地点
から当該プラズマの経路に沿って当該プラズマ中のイオ
ンの平均自由行程を概ね経る間に、前記発散磁場の強度
が約１％程度以上まで減衰するように当該発散磁場を生
成する工程をさらに備えることを特徴とする。The plasma irradiation method according to the eighteenth aspect is directed to the first method.
5. The method according to claim 5 , wherein the intensity of the divergent magnetic field attenuates to about 1% or more while substantially passing through the mean free path of ions in the plasma from the point where the plasma is generated along the path of the plasma. The method further includes the step of generating the divergent magnetic field.

【００３７】第１９の発明のプラズマ照射方法は、第１
５の発明の方法において、前記プラズマが発生する地点
から、当該プラズマの経路に沿って当該プラズマ中のイ
オンの平均自由行程を概ね経た位置、ないしそれよりも
下流に前記被照射体を設置する工程をさらに備えること
を特徴とする。The plasma irradiation method according to the nineteenth aspect is directed to the first method.
In the method according to the fifth aspect , a step of setting the irradiation target at a position substantially passing through a mean free path of ions in the plasma along a path of the plasma from a point at which the plasma is generated, or at a position downstream thereof. Is further provided.

【００３８】第２０の発明の結晶性薄膜形成装置は、基
板上に所定の物質を堆積させつつ、または堆積させた後
に、前記所定の物質の結晶化温度以下の適正な温度下
で、形成すべき結晶性薄膜における最稠密結晶面に垂直
な少なくとも一方向から、前記所定の物質のスパッタリ
ングを引き起こさない低エネルギーの気体のビームを、
前記基板上の前記所定の物質へ照射することにより、当
該所定の物質を結晶性薄膜へと転換する結晶性薄膜形成
装置であって、プラズマを生成するプラズマ生成手段
と、前記プラズマ生成手段で生成されたプラズマに発散
磁場を印加することによって当該プラズマを加速し、そ
のことによって前記気体のビームを得る発散磁場印加手
段と、前記プラズマが前記基板へ至る経路に設置される
電子阻止手段とを備え、ただし、当該電子阻止手段は開
口部を規定しており、しかも、前記電子阻止手段が設置
される位置での比較において、前記プラズマ中の電子の
中でプラズマシースの生成に実質的に寄与し得る電子の
ラーモア径よりも前記開口部の最小径が小さく、プラズ
マシースの生成に実質的に寄与し得る前記電子のデバイ
長よりも前記開口部の深さが大きいことを特徴とする。A twentieth aspect of the present invention provides the apparatus for forming a crystalline thin film, while depositing a predetermined substance on a substrate or after depositing the same, at an appropriate temperature equal to or lower than the crystallization temperature of the predetermined substance. A beam of a low-energy gas that does not cause sputtering of the predetermined substance, from at least one direction perpendicular to the densest crystal plane in the crystalline thin film to be formed,
A crystalline thin film forming apparatus that converts the predetermined substance into a crystalline thin film by irradiating the predetermined substance on the substrate, wherein the plasma generation means generates plasma, and the plasma generation means generates the plasma. A divergent magnetic field applying means for accelerating the plasma by applying a divergent magnetic field to the generated plasma, thereby obtaining the gas beam, and an electron blocking means provided on a path where the plasma reaches the substrate. However, the electron blocking means defines an opening, and, in comparison with the position where the electron blocking means is installed, substantially contributes to the generation of a plasma sheath among the electrons in the plasma. The minimum diameter of the opening is smaller than the Larmor diameter of the obtained electrons, and the opening is smaller than the Debye length of the electrons that can substantially contribute to the generation of a plasma sheath. Wherein a greater depth.

【００３９】第２１の発明の結晶性薄膜形成装置は、第
２０の発明の装置において、前記電子阻止手段が少なく
とも前記プラズマ中の電子の照射を受ける表面において
導電性であり、しかも、当該導電性の部分が電気的に接
地されていることを特徴とする。A crystalline thin film forming apparatus according to a twenty-first aspect of the present invention
20. The apparatus according to claim 20 , wherein the electron blocking means is conductive at least on a surface to be irradiated with electrons in the plasma, and the conductive portion is electrically grounded.

【００４０】第２２の発明の結晶性薄膜形成装置は、第
２０の発明の装置において、前記電子阻止手段の前記プ
ラズマの照射を受ける部分の少なくとも表面が、前記プ
ラズマのエネルギーよりも当該プラズマに対するスパッ
タリング・スレッショルド・エネルギーが高い材料で構
成されることを特徴とする。A crystalline thin film forming apparatus according to a twenty-second aspect of the present invention is
20. The apparatus according to claim 20 , wherein at least a surface of a portion of the electron blocking unit to be irradiated with the plasma is made of a material having a higher sputtering threshold energy for the plasma than the energy of the plasma. .

【００４１】第２３の発明の結晶性薄膜形成装置は、第
２０の発明の装置において、前記電子阻止手段が複数の
単位開口部を規定しており、当該複数の単位開口部が前
記開口部に含まれることを特徴とする。According to a twenty- third aspect of the present invention, there is provided a crystalline thin film forming apparatus comprising:
20. The apparatus according to claim 20 , wherein the electron blocking means defines a plurality of unit openings, and the plurality of unit openings are included in the openings.

【００４２】第２４の発明の結晶性薄膜形成装置は、第
２３の発明の装置において、前記電子阻止手段がハニカ
ム状の断面形状を有する枠体を備え、当該枠体が規定す
る略六角形状の複数の貫通孔によって前記複数の単位開
口部が形成されることを特徴とする。According to a twenty-fourth aspect of the present invention, there is provided a crystalline thin film forming apparatus comprising:
23. The device according to claim 23 , wherein the electron blocking means includes a frame having a honeycomb-shaped cross-section, and the plurality of unit openings are formed by a plurality of substantially hexagonal through holes defined by the frame. It is characterized by.

【００４３】第２５の発明の結晶性薄膜形成装置は、第
２３の発明の装置において、前記電子阻止手段が、主面
同士が対向するように平行に配列された３枚以上の板材
を有し、互いに対向しあう当該板材の間の空隙が前記複
数の単位開口部の各１を形成することを特徴とする。According to a twenty-fifth aspect of the present invention, there is provided a crystalline thin film forming apparatus comprising:
23. The apparatus according to claim 23 , wherein the electron blocking means has three or more plate members arranged in parallel such that main surfaces thereof face each other, and a gap between the plate members facing each other is formed by the plurality of units. It is characterized in that each one of the openings is formed.

【００４４】第２６の発明の結晶性薄膜形成装置は、第
２０の発明の装置において、前記電子阻止手段が、前記
基板を収納するとともに前記プラズマの経路を包囲する
容器であり、当該容器が内部に規定する収納室の少なく
とも一部が前記開口部を形成していることを特徴とす
る。According to a twenty-sixth aspect of the present invention, there is provided a crystalline thin film forming apparatus comprising:
20. The apparatus according to claim 20 , wherein the electron blocking unit is a container that stores the substrate and surrounds a path of the plasma, and at least a part of a storage chamber defined by the container forms the opening. It is characterized by having.

【００４５】第２７の発明の結晶性薄膜形成装置は、第
２０の発明の装置において、前記電子阻止手段の周囲に
設置され、前記発散磁場を弱める方向に二次的な磁場を
生成する補助コイルをさらに備えることを特徴とする。A crystalline thin film forming apparatus according to a twenty-seventh aspect of the present invention
The device according to the twentieth aspect, further comprising an auxiliary coil installed around the electron blocking means and configured to generate a secondary magnetic field in a direction to weaken the divergent magnetic field.

【００４６】第２８の発明の結晶性薄膜形成装置は、第
２０の発明の装置において、前記プラズマが前記基板へ
と至る経路に設置され、前記プラズマを反射することに
よって前記基板へ前記最稠密結晶面に垂直な少なくとも
一方向から前記プラズマを前記気体のビームとして入射
させる反射手段をさらに備えることを特徴とする。The crystalline thin film forming apparatus according to the twenty-eighth aspect of the present invention
20. The apparatus according to claim 20 , wherein the plasma is provided in a path leading to the substrate, and the plasma is reflected as the gas beam from at least one direction perpendicular to the densest crystal plane to the substrate by reflecting the plasma. It is characterized by further comprising a reflecting means for making the incident light.

【００４７】第２９の発明の結晶性薄膜形成装置は、第
２８の発明の装置において、前記電子阻止手段が前記反
射手段よりも前記経路の上流に設置されていることを特
徴とする。According to a twenty- ninth aspect of the present invention, there is provided a crystalline thin film forming apparatus comprising:
28. The apparatus according to claim 28 , wherein said electron blocking means is provided upstream of said path with respect to said reflecting means.

【００４８】第３０の発明の結晶性薄膜形成装置は、第
２９の発明の装置において、前記反射手段は前記プラズ
マを複数方向へ反射する複数の反射面を規定する反射体
を備えており、前記電子阻止手段の開口部の形状は、当
該開口部を通じて前記プラズマを選択的に通過させるこ
とによって前記複数の反射面による多重反射を防止する
ように設定されていることを特徴とする。According to a thirtieth aspect of the present invention, there is provided a crystalline thin film forming apparatus comprising:
29. The apparatus according to claim 29 , wherein said reflecting means includes a reflector defining a plurality of reflecting surfaces for reflecting said plasma in a plurality of directions, and the shape of an opening of said electron blocking means is such that said plasma is passed through said opening. Is selectively set to pass through to prevent multiple reflection by the plurality of reflection surfaces.

【００４９】第３１の発明の結晶性薄膜形成装置は、第
３０の発明の装置において、前記電子阻止手段は前記反
射手段に固定されていることを特徴とする。A thirty-first aspect of the present invention provides a crystalline thin film forming apparatus
30. The apparatus according to claim 30 , wherein said electron blocking means is fixed to said reflecting means.

【００５０】第３２の発明の結晶性薄膜形成装置は、第
２０の発明の装置において、前記発散磁場印加手段がコ
イルを備えており、当該コイルの断面形状が略矩形であ
って、当該断面形状において径方向の幅が軸方向の幅よ
りも大きいことを特徴とする。A crystalline thin film forming apparatus according to a thirty-second aspect of the present invention is
20. The apparatus according to the twentieth aspect , wherein the diverging magnetic field applying means includes a coil, a cross-sectional shape of the coil is substantially rectangular, and a radial width in the cross-sectional shape is larger than an axial width. And

【００５１】[0051]

【００５２】[0052]

【００５３】[0053]

【００５４】第３３の発明の結晶性薄膜形成装置は、基
板上に所定の物質を堆積させつつ、または堆積させた後
に、前記所定の物質の結晶化温度以下の適正な温度下
で、形成すべき結晶性薄膜における最稠密結晶面に垂直
な少なくとも一方向から、前記所定の物質のスパッタリ
ングを引き起こさない低エネルギーの気体のビームを、
前記基板上の前記所定の物質へ照射することにより、当
該所定の物質を結晶性薄膜へと転換する結晶性薄膜形成
装置であって、プラズマを生成するプラズマ生成手段
と、前記プラズマ生成手段で生成されたプラズマに発散
磁場を印加することによって当該プラズマを加速し、そ
のことによって前記気体のビームを得る発散磁場印加手
段と、を備え、当該発散磁場印加手段は、前記プラズマ
が発生する地点から、当該プラズマの経路に沿って当該
プラズマ中のイオンの平均自由行程を概ね経る間に、前
記経路上の前記発散磁場の強度が約１％程度ないしそれ
以下まで減衰するように当該発散磁場を印加することを
特徴とする。A thirty-third aspect of the present invention provides a crystalline thin film forming apparatus which forms a predetermined substance on a substrate while depositing the same or after depositing the same at an appropriate temperature equal to or lower than the crystallization temperature of the predetermined substance. A beam of a low-energy gas that does not cause sputtering of the predetermined substance, from at least one direction perpendicular to the densest crystal plane in the crystalline thin film to be formed,
A crystalline thin film forming apparatus that converts the predetermined substance into a crystalline thin film by irradiating the predetermined substance on the substrate, wherein the plasma generation means generates plasma, and the plasma generation means generates the plasma. Diverging magnetic field applying means for accelerating the plasma by applying a diverging magnetic field to the plasma thus obtained, thereby obtaining the gas beam, and the diverging magnetic field applying means, from the point where the plasma is generated, The diverging magnetic field is applied so that the intensity of the diverging magnetic field on the path attenuates to about 1% or less while substantially passing through the mean free path of ions in the plasma along the path of the plasma. It is characterized by the following.

【００５５】[0055]

【００５６】[0056]

【００５７】[0057]

【００５８】[0058]

【００５９】[0059]

【００６０】第３４の発明の結晶性薄膜形成方法は、基
板上に所定の物質を堆積させつつ、または堆積させた後
に、前記所定の物質の結晶化温度以下の適正な温度下
で、形成すべき結晶性薄膜における最稠密結晶面に垂直
な少なくとも一方向から、前記所定の物質のスパッタリ
ングを引き起こさない低エネルギーの気体のビームを、
前記基板上の前記所定の物質へ照射することにより、当
該所定の物質を結晶性薄膜へと転換する結晶性薄膜形成
方法であって、プラズマを生成するプラズマ生成工程
と、前記プラズマ生成手段で生成されたプラズマに発散
磁場を印加することによって当該プラズマを加速し、そ
のことによって前記気体のビームを得る発散磁場生成工
程と、前記プラズマが前記基板へと至る経路に設置する
ための電子阻止体を準備する工程とを備え、ただし、当
該電子阻止体は開口部を有しており、しかも、当該電子
阻止体が設置される位置での比較において、前記プラズ
マ中の電子の中でプラズマシースの生成に実質的に寄与
し得る電子のラーモア径よりも前記開口部の最小径が小
さく、プラズマシースの生成に実質的に寄与し得る前記
電子のデバイ長よりも前記開口部の深さが大きく、前記
結晶性薄膜形成方法は、当該電子阻止体を前記経路へ設
置する工程をさらに備えることを特徴とする。A thirty-fourth aspect of the present invention provides a method for forming a crystalline thin film, wherein a predetermined material is deposited on a substrate or after the deposition, at an appropriate temperature equal to or lower than the crystallization temperature of the predetermined material. A beam of a low-energy gas that does not cause sputtering of the predetermined substance, from at least one direction perpendicular to the densest crystal plane in the crystalline thin film to be formed,
A method for forming a crystalline thin film, wherein the predetermined material on the substrate is irradiated with the predetermined material to convert the predetermined material into a crystalline thin film, wherein a plasma generating step of generating plasma; A diverging magnetic field generating step of accelerating the plasma by applying a diverging magnetic field to the generated plasma and thereby obtaining the gas beam, and an electron stopper for setting the plasma in a path leading to the substrate. Preparing, wherein the electron blocking body has an opening, and further, in comparison with a position where the electron blocking body is installed, generation of a plasma sheath in the electrons in the plasma. The minimum diameter of the opening is smaller than the Larmor diameter of the electron that can substantially contribute to the plasma, and the Debye length of the electron that can substantially contribute to the generation of the plasma sheath. The large depth of the opening, the crystalline thin film forming method is characterized by further comprising a step of placing the electronic blocking member to said path.

【００６１】第３５の発明の結晶性薄膜形成方法は、第
３４の発明の方法において、前記電子阻止体を準備する
工程が、当該電子阻止体の前記プラズマの照射を受ける
部分の少なくとも表面を、前記プラズマのエネルギーよ
りも当該プラズマに対するスパッタリング・スレッショ
ルド・エネルギーが高い材料で構成する工程を備えるこ
とを特徴とする。The method for forming a crystalline thin film according to a thirty-fifth aspect of the present invention is the
34. The method according to claim 34 , wherein the step of preparing the electron blocking body includes, at least in a surface of a portion of the electron blocking body that is irradiated with the plasma, a sputtering threshold energy for the plasma higher than an energy of the plasma. The method is characterized by including a step of being composed of a material.

【００６２】第３６の発明の結晶性薄膜形成方法は、第
３４の発明の方法において、前記電子阻止体を準備する
工程が、前記基板を収納するとともに前記プラズマの経
路を包囲する容器を前記電子阻止体として準備する工程
を備え、当該容器が内部に規定する収納室の少なくとも
一部によって前記開口部が形成されることを特徴とす
る。The method for forming a crystalline thin film according to the thirty- sixth invention is directed to a thirty- sixth invention.
34. The method according to claim 34 , wherein the step of preparing the electron blocking body includes the step of preparing, as the electron blocking body, a container accommodating the substrate and surrounding the path of the plasma, wherein the container is defined inside. The opening is formed by at least a part of the storage chamber.

【００６３】第３７の発明の結晶性薄膜形成方法は、第
３４の発明の方法において、前記発散磁場生成工程が、
前記プラズマが発生する地点から当該プラズマの経路に
沿って当該プラズマ中のイオンの平均自由行程を概ね経
る間に、前記発散磁場の強度が約１％程度以上まで減衰
するように当該発散磁場を生成する工程を備えることを
特徴とする。A thirty-seventh aspect of the present invention provides a method for forming a crystalline thin film, comprising:
34. The method according to claim 34 , wherein the diverging magnetic field generating step includes:
The divergent magnetic field is generated such that the intensity of the divergent magnetic field attenuates to about 1% or more while substantially passing through the mean free path of ions in the plasma from the point where the plasma is generated along the path of the plasma. A step of performing

【００６４】第３８の発明の結晶性薄膜形成方法は、第
３４の発明の方法において、前記プラズマが発生する地
点から当該プラズマの経路に沿って当該プラズマ中のイ
オンの平均自由行程を概ね経た位置ないしそれよりも下
流に前記基板を設置する工程をさらに備えることを特徴
とする。According to a thirty- eighth aspect of the present invention, there is provided a
34. The method according to claim 34 , further comprising a step of installing the substrate at a position substantially passing through a mean free path of ions in the plasma along a path of the plasma from a point where the plasma is generated or at a downstream thereof. It is characterized by.

【００６５】第３９の発明のプラズマ照射装置は、プラ
ズマを発散磁場によって加速することにより被照射体に
前記プラズマを照射するプラズマ照射装置において、前
記発散磁場が、前記被照射体の位置ないし前記プラズマ
の経路における前記被照射体の上流において、前記プラ
ズマ中の電子の中でプラズマシースの生成に実質的に寄
与する電子を前記プラズマの経路から排除する程度にま
で減衰するように印加されることを特徴とする。A plasma irradiation apparatus according to a thirty-ninth aspect is a plasma irradiation apparatus for irradiating an object to be irradiated with the plasma by accelerating the plasma with a divergent magnetic field, wherein the divergent magnetic field is adjusted from the position of the object to be irradiated or the plasma. Upstream of the irradiation target in the path of the plasma, it is applied so that electrons substantially contributing to the generation of the plasma sheath among the electrons in the plasma are attenuated to such an extent that the electrons are excluded from the path of the plasma. Features.

【００６６】第４０の発明のプラズマ照射方法は、プラ
ズマを発散磁場によって加速することにより被照射体に
前記プラズマを照射するプラズマ照射方法において、前
記発散磁場を、前記被照射体の位置ないし前記プラズマ
の経路における前記被照射体の上流において、前記プラ
ズマ中の電子の中でプラズマシースの生成に実質的に寄
与する電子を前記プラズマの経路から排除する程度にま
で減衰するように印加することを特徴とする。A plasma irradiation method according to a fortieth aspect of the present invention is the plasma irradiation method of irradiating an object to be irradiated with the plasma by accelerating the plasma with a divergent magnetic field. Upstream of the irradiation target in the path, the electron is applied so as to be attenuated to such an extent that electrons substantially contributing to the generation of a plasma sheath among the electrons in the plasma are eliminated from the path of the plasma. And

【００６７】第４１の発明の結晶性薄膜形成装置は、基
板上に所定の物質を堆積させつつ、または堆積させた後
に、前記所定の物質の結晶化温度以下の適正な温度下
で、形成すべき結晶性薄膜における最稠密結晶面に垂直
な少なくとも一方向から、前記所定の物質のスパッタリ
ングを引き起こさない低エネルギーの気体のビームを、
前記基板上の前記所定の物質へ照射することにより、当
該所定の物質を結晶性薄膜へと転換する結晶性薄膜形成
装置であって、プラズマを生成するプラズマ生成手段
と、前記プラズマ生成手段で生成されたプラズマに発散
磁場を印加することによって当該プラズマを加速し、そ
のことによって前記気体のビームを得る発散磁場印加手
段とを備え、当該発散磁場印加手段が、前記基板の位置
ないし前記プラズマの経路における前記基板の上流にお
いて、前記プラズマ中の電子の中でプラズマシースの生
成に実質的に寄与する電子を前記プラズマの経路から排
除する程度にまで前記発散磁場が減衰するように当該発
散磁場を印加することを特徴とする。A crystalline thin film forming apparatus according to a forty-first aspect of the present invention forms a predetermined substance on or after depositing a predetermined substance on a substrate at an appropriate temperature equal to or lower than the crystallization temperature of the predetermined substance. A beam of a low-energy gas that does not cause sputtering of the predetermined substance, from at least one direction perpendicular to the densest crystal plane in the crystalline thin film to be formed,
A crystalline thin film forming apparatus that converts the predetermined substance into a crystalline thin film by irradiating the predetermined substance on the substrate, wherein the plasma generation means generates plasma, and the plasma generation means generates the plasma. Diverging magnetic field applying means for accelerating the plasma by applying a diverging magnetic field to the generated plasma, thereby obtaining the gas beam, wherein the diverging magnetic field applying means is provided at the position of the substrate or the path of the plasma. Upstream of the substrate, the divergent magnetic field is applied so that the divergent magnetic field is attenuated to such an extent that electrons substantially contributing to the generation of a plasma sheath among the electrons in the plasma are eliminated from the path of the plasma. It is characterized by doing.

【００６８】第４２の発明の結晶性薄膜形成方法は、基
板上に所定の物質を堆積させつつ、または堆積させた後
に、前記所定の物質の結晶化温度以下の適正な温度下
で、形成すべき結晶性薄膜における最稠密結晶面に垂直
な少なくとも一方向から、前記所定の物質のスパッタリ
ングを引き起こさない低エネルギーの気体のビームを、
前記基板上の前記所定の物質へ照射することにより、当
該所定の物質を結晶性薄膜へと転換する結晶性薄膜形成
方法であって、プラズマを生成するプラズマ生成工程
と、前記プラズマ生成手段で生成されたプラズマに発散
磁場を印加することによって当該プラズマを加速し、そ
のことによって前記気体のビームを得る発散磁場生成工
程と、を備え、当該発散磁場生成工程が、前記基板の位
置ないし前記プラズマの経路における前記基板の上流に
おいて、前記プラズマ中の電子の中でプラズマシースの
生成に実質的に寄与する電子を前記プラズマの経路から
排除する程度にまで前記発散磁場が減衰するように当該
発散磁場を生成する工程を備えることを特徴とする。The crystalline thin film forming method according to the forty-second aspect of the present invention is to form a crystalline thin film at an appropriate temperature equal to or lower than the crystallization temperature of the predetermined material while depositing or depositing the same on a substrate. A beam of a low-energy gas that does not cause sputtering of the predetermined substance, from at least one direction perpendicular to the densest crystal plane in the crystalline thin film to be formed,
A method for forming a crystalline thin film, wherein the predetermined material on the substrate is irradiated with the predetermined material to convert the predetermined material into a crystalline thin film, wherein a plasma generating step of generating plasma; A diverging magnetic field generating step of applying a diverging magnetic field to the generated plasma to accelerate the plasma, thereby obtaining the gas beam, and wherein the diverging magnetic field generating step is performed at the position of the substrate or the plasma. Upstream of the substrate in the path, the diverging magnetic field is reduced so that the diverging magnetic field is attenuated to such an extent that electrons substantially contributing to the generation of a plasma sheath among the electrons in the plasma are eliminated from the path of the plasma. The method is characterized by including a step of generating.

【００６９】第４３の発明のプラズマ照射装置は、ラズ
マを発散磁場によって加速することにより被照射体に前
記プラズマを照射するプラズマ照射装置において、前記
発散磁場が、前記被照射体の位置ないし前記プラズマの
経路における前記被照射体の上流において、前記プラズ
マ中の電子の中でプラズマシースの生成に実質的に寄与
する電子を前記プラズマの経路から排除する程度にまで
減衰するように、二次的な磁場を生成する補助コイルが
前記被照射体の周囲ないし前記上流の周囲に設置されて
いることを特徴とする。A plasma irradiation apparatus according to a forty- third aspect of the present invention is directed to a plasma irradiation apparatus for irradiating an object to be irradiated with said plasma by accelerating plasma by a diverging magnetic field, wherein said divergent magnetic field is a position of said object or said plasma. Upstream of the irradiation target in the path, a secondary electron is attenuated to such an extent that electrons substantially contributing to the generation of a plasma sheath among the electrons in the plasma are eliminated from the path of the plasma. An auxiliary coil for generating a magnetic field is provided around the object to be irradiated or around the upstream.

【００７０】第４４の発明の結晶性薄膜形成装置は、基
板上に所定の物質を堆積させつつ、または堆積させた後
に、前記所定の物質の結晶化温度以下の適正な温度下
で、形成すべき結晶性薄膜における最稠密結晶面に垂直
な少なくとも一方向から、前記所定の物質のスパッタリ
ングを引き起こさない低エネルギーの気体のビームを、
前記基板上の前記所定の物質へ照射することにより、当
該所定の物質を結晶性薄膜へと転換する結晶性薄膜形成
装置であって、プラズマを生成するプラズマ生成手段
と、前記プラズマ生成手段で生成されたプラズマに発散
磁場を印加することによって当該プラズマを加速し、そ
のことによって前記気体のビームを得る発散磁場印加手
段と、前記基板の周囲ないし前記プラズマの経路におけ
る前記基板の上流の周囲に設置された補助コイルと、を
備え、前記補助コイルは、前記基板の位置ないし前記上
流において、前記プラズマ中の電子の中でプラズマシー
スの生成に実質的に寄与する電子を前記プラズマの経路
から排除する程度にまで前記発散磁場が減衰するよう
に、二次的な磁場を生成することを特徴とする。A crystalline thin film forming apparatus according to a forty- fourth aspect of the present invention forms a predetermined substance on or after depositing a predetermined substance on a substrate at an appropriate temperature equal to or lower than the crystallization temperature of the predetermined substance. A beam of a low-energy gas that does not cause sputtering of the predetermined substance, from at least one direction perpendicular to the densest crystal plane in the crystalline thin film to be formed,
A crystalline thin film forming apparatus that converts the predetermined substance into a crystalline thin film by irradiating the predetermined substance on the substrate, wherein the plasma generation means generates plasma, and the plasma generation means generates the plasma. A diverging magnetic field applying means for accelerating the plasma by applying a diverging magnetic field to the generated plasma, thereby obtaining the gas beam, and installed around the substrate or upstream of the substrate in a path of the plasma. Wherein the auxiliary coil removes, from the path of the plasma, electrons substantially contributing to generation of a plasma sheath among electrons in the plasma at the position of the substrate or at the upstream thereof. Generating a secondary magnetic field such that the divergent magnetic field is attenuated to a degree.

【００７１】なお、この発明において「基板」とは、そ
の上に薄膜を形成することのみを目的として供される単
なる土台としての物体に限定されず、例えば所定の機能
を有するデバイスなどをも含めて、その上に薄膜を形成
する対象とされる媒体全般を意味する。In the present invention, the term “substrate” is not limited to an object as a mere base provided only for forming a thin film thereon, and includes, for example, a device having a predetermined function. Means a medium on which a thin film is to be formed.

【００７２】また、この発明で「気体のビーム」とは、
ビーム状のイオン流、原子流、分子流の何れをも包含す
る概念である。さらに、この発明で「結晶質」とは多結
晶および単結晶の双方を包含する概念である。In the present invention, the “gas beam”
This is a concept that encompasses any one of a beam-like ion flow, an atomic flow, and a molecular flow. Further, in the present invention, “crystalline” is a concept including both polycrystals and single crystals.

【００７３】[0073]

【作用】第１の発明の装置では、プラズマが発散磁場で
加速されるので、プラズマ中の電子は螺旋運動を行いつ
つ被照射体へ向かう。螺旋運動する電子は、螺旋運動を
表現する一つの指標であるラーモア径よりも最小径が小
さく、もう一つの指標であるデバイ長よりも深さが大き
い開口部を通過することができない。また、プラズマシ
ースの生成に実質的に寄与する電子は、高エネルギーの
電子である。In the apparatus according to the first aspect of the present invention, since the plasma is accelerated by the diverging magnetic field, the electrons in the plasma travel toward the irradiation object while performing a spiral motion. The electron that makes a spiral motion has a smaller minimum diameter than the Larmor diameter, which is one indicator of the spiral motion, and cannot pass through an opening that is deeper than the Debye length, which is another indicator. The electrons that substantially contribute to the generation of the plasma sheath are high-energy electrons.

【００７４】電子阻止手段が規定する開口部の最小径お
よび深さは、プラズマシースに実質的に寄与し得る電子
のラーモア径、およびデバイ長を基準に設定されてい
る。このため、プラズマシースの生成に実質的に寄与す
る電子は、電子阻止手段の開口部を通過することができ
ない。その結果、被照射体を含む電子阻止手段の下流で
はプラズマシースの発生が実質的に解消される。The minimum diameter and depth of the opening defined by the electron blocking means are set based on the Larmor diameter and Debye length of electrons that can substantially contribute to the plasma sheath. Therefore, electrons that substantially contribute to the generation of the plasma sheath cannot pass through the opening of the electron blocking unit. As a result, the generation of the plasma sheath is substantially eliminated downstream of the electron blocking means including the irradiation target.

【００７５】第２の発明の装置では、電子阻止手段の電
子照射を受ける表面が導電性であって、しかも電気的に
接地されているので、照射された電子が電子阻止手段に
蓄積することなく排除される。その結果、電子阻止手段
の表面に電子が蓄積しないので、蓄積電荷の電場による
電子の散乱が起こらない。In the device according to the second aspect of the present invention, since the surface of the electron blocking means which receives the electrons is conductive and is electrically grounded, the irradiated electrons do not accumulate in the electron blocking means. Be eliminated. As a result, since no electrons are accumulated on the surface of the electron blocking means, the scattering of the electrons by the electric field of the accumulated charge does not occur.

【００７６】第３の発明の装置では、電子阻止手段のプ
ラズマ照射を受ける部分の表面が、プラズマのエネルギ
ーよりも高いスパッタリング・スレッショルド・エネル
ギーをもつ材料で構成されるので、電子阻止手段にスパ
ッタリングが起こらない。In the apparatus according to the third aspect of the present invention, since the surface of the portion of the electron blocking means which is subjected to the plasma irradiation is made of a material having a sputtering threshold energy higher than the energy of the plasma, sputtering is performed by the electron blocking means. Does not happen.

【００７７】第４の発明の装置では、電子阻止手段が複
数の単位開口部を規定するので、単位開口部の最小開口
径を小さく設定すると同時に表面積の広い被照射体を電
子阻止手段で覆うことが可能である。In the device according to the fourth aspect of the present invention, since the electron blocking means defines a plurality of unit openings, the minimum opening diameter of the unit openings is set to be small, and at the same time, the irradiation target having a large surface area is covered with the electron blocking means. Is possible.

【００７８】第５の発明の装置では、電子阻止手段が略
六角形状の複数の貫通孔で単位開口部を形成する断面ハ
ニカム状の枠体を備えるので、最小開口径が小さい単位
開口部が密に配列した電子阻止手段が容易に実現する。In the device according to the fifth aspect of the present invention, since the electron blocking means is provided with a honeycomb-shaped frame having a unit opening formed by a plurality of substantially hexagonal through holes, the unit opening having a small minimum opening diameter is densely packed. , The electron blocking means arranged easily can be realized.

【００７９】第６の発明の装置では、電子阻止手段が、
主面同士が対向するように平行に配列された３枚以上の
板材を有し、互いに対向しあう板材の間の空隙が単位開
口部を形成するので、最小開口径が小さい単位開口部が
密に配列した電子阻止手段が容易に実現する。In the device according to the sixth aspect, the electron blocking means includes:
It has three or more plate members arranged in parallel so that the main surfaces are opposed to each other, and the gap between the plate members facing each other forms a unit opening. , The electron blocking means arranged easily can be realized.

【００８０】第７の発明の装置では、電子阻止手段が被
照射体を収納する容器を兼ねている。このため、容器と
電子阻止手段とを別個に設ける必要がない。In the device according to the seventh aspect of the invention, the electron blocking means also functions as a container for storing the irradiation target. Therefore, there is no need to separately provide the container and the electron blocking means.

【００８１】第８の発明の装置では、補助コイルによっ
て電子阻止手段が設置される位置における発散磁場の強
度が弱められる。このため、電子阻止手段が設置される
位置におけるプラズマ中の電子のラーモア径が大きい。In the device according to the eighth aspect, the intensity of the diverging magnetic field at the position where the electron blocking means is installed is reduced by the auxiliary coil. For this reason, the Larmor diameter of the electrons in the plasma at the position where the electron blocking means is installed is large.

【００８２】第９の発明の装置では、反射手段が設置さ
れるので、プラズマが発散磁場で加速される方向とは異
なる所望の方向から被照射体へプラズマを入射させるこ
とが可能である。In the apparatus according to the ninth aspect of the present invention, since the reflecting means is provided, it is possible to cause the plasma to enter the irradiation target from a desired direction different from the direction in which the plasma is accelerated by the divergent magnetic field.

【００８３】第１０の発明の装置では、電子阻止手段が
反射手段の上流に設置されるので、反射手段へのプラズ
マシースの発生が実質的に解消される。In the device according to the tenth aspect of the present invention, since the electron blocking means is provided upstream of the reflecting means, the generation of a plasma sheath on the reflecting means is substantially eliminated.

【００８４】第１１の発明の装置では、電子阻止手段が
反射手段の複数の反射面による多重反射を防止する遮蔽
体を兼ねている。このため、遮蔽体と電子阻止手段とを
別個に準備する必要がない。In the device according to the eleventh aspect, the electron blocking means also serves as a shield for preventing multiple reflections by a plurality of reflecting surfaces of the reflecting means. Therefore, there is no need to separately prepare the shield and the electron blocking means.

【００８５】第１２の発明の装置では、遮蔽体を兼ねる
電子阻止手段が反射手段に固定されているので、反射手
段と一体のものとして取扱うことができる。In the device according to the twelfth aspect, since the electron blocking means, which also functions as a shield, is fixed to the reflecting means, it can be handled as an integral part of the reflecting means.

【００８６】第１３の発明の装置では、径方向の幅が軸
方向の幅よりも大きい略矩形の断面形状のコイルによっ
て発散磁場が生成されるので、発散磁場の減衰が早い。
このため、電子阻止手段が設置される位置におけるプラ
ズマ中の電子のラーモア径が大きい。In the device according to the thirteenth aspect, since the divergent magnetic field is generated by the coil having a substantially rectangular cross-sectional shape whose radial width is larger than the axial width, the divergent magnetic field is rapidly attenuated.
For this reason, the Larmor diameter of the electrons in the plasma at the position where the electron blocking means is installed is large.

【００８７】[0087]

【００８８】[0088]

【００８９】[0089]

【００９０】第１４の発明の装置では、発散磁場がプラ
ズマ中のイオンの略平均自由行程を通過するまでに発散
磁場が略１％ないしそれ以下にまで減衰する。このた
め、最大のプラズマイオンの加速エネルギーが得られ
る。In the device according to the fourteenth aspect , the divergent magnetic field attenuates to about 1% or less before the divergent magnetic field passes through the substantially mean free path of ions in the plasma. Therefore, the maximum acceleration energy of plasma ions can be obtained.

【００９１】[0091]

【００９２】[0092]

【００９３】[0093]

【００９４】[0094]

【００９５】[0095]

【００９６】第１５の発明の方法では、プラズマが発散
磁場で加速されるので、プラズマ中の電子は螺旋運動を
行いつつ被照射体へ向かう。螺旋運動する電子は、螺旋
運動を表現する一つの指標であるラーモア径よりも最小
径が小さく、もう一つの指標であるデバイ長よりも深さ
が大きい開口部を通過することができない。また、プラ
ズマシースの生成に実質的に寄与する電子は、高エネル
ギーの電子である。In the method according to the fifteenth aspect , the plasma is accelerated by the diverging magnetic field, so that the electrons in the plasma travel toward the irradiation target while performing a spiral motion. The electron that makes a spiral motion has a smaller minimum diameter than the Larmor diameter, which is one indicator of the spiral motion, and cannot pass through an opening that is deeper than the Debye length, which is another indicator. The electrons that substantially contribute to the generation of the plasma sheath are high-energy electrons.

【００９７】電子阻止体が規定する開口部の最小径およ
び深さは、プラズマシースに実質的に寄与し得る電子の
ラーモア径、およびデバイ長を基準に設定されている。
このため、プラズマシースの生成に実質的に寄与する電
子は、電子阻止体の開口部を通過することができない。
その結果、電子阻止体の下流ではプラズマシースの発生
が実質的に解消される。The minimum diameter and depth of the opening defined by the electron blocking member are set based on the Larmor diameter of electrons that can substantially contribute to the plasma sheath and the Debye length.
Therefore, electrons that substantially contribute to the generation of the plasma sheath cannot pass through the opening of the electron blocking body.
As a result, the generation of the plasma sheath downstream of the electron blocking member is substantially eliminated.

【００９８】第１６の発明の方法では、電子阻止体のプ
ラズマ照射を受ける部分の表面が、プラズマのエネルギ
ーよりも高いスパッタリング・スレッショルド・エネル
ギーをもつ材料で構成されるので、電子阻止手段にスパ
ッタリングが起こらない。In the method according to the sixteenth aspect of the present invention, the surface of the portion of the electron blocking member that is exposed to the plasma is made of a material having a sputtering threshold energy higher than the energy of the plasma. Does not happen.

【００９９】第１７の発明の方法では、電子阻止体が被
照射体を収納する容器を兼ねている。このため、容器と
電子阻止体とを別個に準備する必要がない。In the method according to the seventeenth aspect , the electron blocking member also serves as a container for storing the irradiation target. Therefore, there is no need to separately prepare the container and the electron blocking body.

【０１００】第１８の発明の方法では、プラズマ中のイ
オンの略平均自由行程を通過するまでに、発散磁場の強
度が略１％ないしそれ以下にまで減衰する。このため、
最大のプラズマイオンの加速エネルギーが得られる。In the method according to the eighteenth aspect , the intensity of the diverging magnetic field attenuates to about 1% or less before passing through the substantially mean free path of the ions in the plasma. For this reason,
The maximum plasma ion acceleration energy is obtained.

【０１０１】第１９の発明の方法では、被照射体がプラ
ズマ中のイオンの平均自由行程を概ね経た位置ないしそ
れよりも下流に設置されているので、被照射体へ入射す
るプラズマ中に中性粒子（中性原子、中性分子）の割合
が高い。In the method according to the nineteenth aspect, the object to be irradiated is installed at a position substantially after the mean free path of the ions in the plasma or at a position downstream thereof, so that the plasma incident on the object to be irradiated is neutralized. High percentage of particles (neutral atoms, neutral molecules).

【０１０２】第２０の発明の装置では、基板上に堆積し
つつある物質あるいは堆積後の物質に、この物質の結晶
化温度以下の適正な温度下で、形成すべき結晶性薄膜に
おける最稠密結晶面に垂直な少なくとも一方向から、こ
の物質のスパッタリングを引き起こさない低エネルギー
の気体のビームが照射される。その結果、この物質の最
稠密面の方向がビームの照射方向に揃う。したがって、
ビームの照射方向が単一であれば軸配向多結晶薄膜が形
成され、複数であれば単結晶薄膜が形成される。In the apparatus according to the twentieth aspect , the substance being deposited on the substrate or the substance after the deposition is formed at a proper temperature equal to or lower than the crystallization temperature of the substance by the closest dense crystal in the crystalline thin film to be formed. From at least one direction perpendicular to the plane, a beam of low energy gas that does not cause sputtering of this material is irradiated. As a result, the direction of the densest surface of this substance is aligned with the irradiation direction of the beam. Therefore,
If the irradiation direction of the beam is single, an axially oriented polycrystalline thin film is formed, and if it is plural, a single crystal thin film is formed.

【０１０３】この装置では、気体のビームはプラズマを
発散磁場で加速することによって得られる。このプラズ
マ中の電子は螺旋運動を行いつつ基板へ向かうが、螺旋
運動する電子は、螺旋運動を表現する一つの指標である
ラーモア径よりも最小径が小さく、もう一つの指標であ
るデバイ長よりも深さが大きい開口部を通過することが
できない。また、プラズマシースの生成に実質的に寄与
する電子は、高エネルギーの電子である。In this device, the gas beam is obtained by accelerating the plasma with a divergent magnetic field. The electrons in this plasma move toward the substrate while performing a spiral motion, but the electrons in the spiral motion have a smaller minimum diameter than the Larmor diameter, which is one index expressing the spiral motion, and are smaller than the Debye length, which is another index. Even deeper openings cannot pass. The electrons that substantially contribute to the generation of the plasma sheath are high-energy electrons.

【０１０４】電子阻止手段が規定する開口部の最小径お
よび深さは、プラズマシースに実質的に寄与し得る電子
のラーモア径、およびデバイ長を基準に設定されてい
る。このため、プラズマシースの生成に実質的に寄与す
る電子は、電子阻止手段の開口部を通過することができ
ない。その結果、基板を含む電子阻止手段の下流ではプ
ラズマシースの発生が実質的に解消される。このため、
プラズマ中のイオンが基板表面で屈折したり過剰に加速
されることがない。The minimum diameter and depth of the opening defined by the electron blocking means are set based on the Larmor diameter and Debye length of electrons that can substantially contribute to the plasma sheath. Therefore, electrons that substantially contribute to the generation of the plasma sheath cannot pass through the opening of the electron blocking unit. As a result, the generation of the plasma sheath is substantially eliminated downstream of the electron blocking means including the substrate. For this reason,
There is no refraction or excessive acceleration of ions in the plasma on the substrate surface.

【０１０５】第２１の発明の装置では、電子阻止手段の
電子照射を受ける表面が導電性であって、しかも電気的
に接地されているので、照射された電子が電子阻止手段
に蓄積することなく排除される。その結果、電子阻止手
段の表面に電子が蓄積しないので、蓄積電荷の電場によ
る電子の散乱が起こらない。In the device according to the twenty-first aspect , since the surface of the electron blocking means which receives the electrons is conductive and is electrically grounded, the irradiated electrons are not accumulated in the electron blocking means. Be eliminated. As a result, since no electrons are accumulated on the surface of the electron blocking means, the scattering of the electrons by the electric field of the accumulated charge does not occur.

【０１０６】第２２の発明の装置では、電子阻止手段の
プラズマ照射を受ける部分の表面が、プラズマのエネル
ギーよりも高いスパッタリング・スレッショルド・エネ
ルギーをもつ材料で構成されるので、電子阻止手段にス
パッタリングが起こらない。In the apparatus according to the twenty-second aspect , since the surface of the portion of the electron blocking means to be irradiated with the plasma is made of a material having a sputtering threshold energy higher than the energy of the plasma, the electron blocking means is provided with sputtering. Does not happen.

【０１０７】第２３の発明の装置では、電子阻止手段が
複数の単位開口部を規定するので、単位開口部の最小開
口径を小さく設定すると同時に表面積の広い基板を電子
阻止手段で覆うことが可能である。In the device according to the twenty- third aspect, since the electron blocking means defines a plurality of unit openings, it is possible to set the minimum opening diameter of the unit openings small and to cover a substrate having a large surface area with the electron blocking means. It is.

【０１０８】第２４の発明の装置では、電子阻止手段が
略六角形状の複数の貫通孔で単位開口部を形成する断面
ハニカム状の枠体を備えるので、最小開口径が小さい単
位開口部が密に配列した電子阻止手段が容易に実現す
る。In the device according to the twenty- fourth aspect, since the electron blocking means has a honeycomb-shaped frame having a unit opening formed by a plurality of substantially hexagonal through holes, the unit opening having a small minimum opening diameter is densely packed. , The electron blocking means arranged easily can be realized.

【０１０９】第２５の発明の装置では、電子阻止手段
が、主面同士が対向するように平行に配列された３枚以
上の板材を有し、互いに対向しあう板材の間の空隙が単
位開口部を形成するので、最小開口径が小さい単位開口
部が密に配列した電子阻止手段が容易に実現する。In the device according to the twenty- fifth aspect, the electron blocking means has three or more plate members arranged in parallel so that the main surfaces face each other, and a gap between the plate members facing each other is a unit opening. Since the portions are formed, electron blocking means in which unit openings having a small minimum opening diameter are densely arranged can be easily realized.

【０１１０】第２６の発明の装置では、電子阻止手段が
基板を収納する容器を兼ねている。このため、容器と電
子阻止手段とを別個に設ける必要がない。In the device according to the twenty- sixth aspect, the electron blocking means also functions as a container for accommodating the substrate. Therefore, there is no need to separately provide the container and the electron blocking means.

【０１１１】第２７の発明の装置では、補助コイルによ
って電子阻止手段が設置される位置における発散磁場の
強度が弱められる。このため、電子阻止手段が設置され
る位置におけるプラズマ中の電子のラーモア径が大き
い。In the device according to the twenty-seventh aspect , the intensity of the diverging magnetic field at the position where the electron blocking means is installed is reduced by the auxiliary coil. For this reason, the Larmor diameter of the electrons in the plasma at the position where the electron blocking means is installed is large.

【０１１２】第２８の発明の装置では、反射手段が設置
されるので、プラズマが発散磁場で加速される方向とは
異なる所望の方向から基板へプラズマを入射させること
が可能である。In the device according to the twenty-eighth aspect , since the reflecting means is provided, it is possible to cause the plasma to enter the substrate from a desired direction different from the direction in which the plasma is accelerated by the divergent magnetic field.

【０１１３】第２９の発明の装置では、電子阻止手段が
反射手段の上流に設置されるので、反射手段へのプラズ
マシースの発生が実質的に解消される。In the apparatus according to the twenty- ninth aspect, since the electron blocking means is provided upstream of the reflecting means, generation of a plasma sheath on the reflecting means is substantially eliminated.

【０１１４】第３０の発明の装置では、電子阻止手段が
反射手段の複数の反射面による多重反射を防止する遮蔽
体を兼ねている。このため、遮蔽体と電子阻止手段とを
別個に準備する必要がない。In the device according to the thirtieth aspect , the electron blocking means also serves as a shield for preventing multiple reflection by a plurality of reflecting surfaces of the reflecting means. Therefore, there is no need to separately prepare the shield and the electron blocking means.

【０１１５】第３１の発明の装置では、遮蔽体を兼ねる
電子阻止手段が反射手段に固定されているので、反射手
段と一体のものとして取扱うことができる。In the device according to the thirty-first aspect, since the electron blocking means also serving as a shield is fixed to the reflecting means, it can be handled as an integral part of the reflecting means.

【０１１６】第３２の発明の装置では、径方向の幅が軸
方向の幅よりも大きい略矩形の断面形状のコイルによっ
て発散磁場が生成されるので、発散磁場の減衰が早い。
このため、電子阻止手段が設置される位置におけるプラ
ズマ中の電子のラーモア径が大きい。In the device according to the thirty-second aspect , since the divergent magnetic field is generated by the coil having a substantially rectangular cross-sectional shape whose radial width is larger than the axial width, the divergent magnetic field is rapidly attenuated.
For this reason, the Larmor diameter of the electrons in the plasma at the position where the electron blocking means is installed is large.

【０１１７】[0117]

【０１１８】[0118]

【０１１９】[0119]

【０１２０】第３３の発明の装置では、結晶性薄膜の形
成にあずかる気体のビームはプラズマを発散磁場で加速
することによって得られる。この発散磁場の強度が、プ
ラズマ中のイオンの略平均自由行程を通過するまでに、
略１％ないしそれ以下にまで減衰する。このため、最大
のプラズマイオンの加速エネルギーが得られる。In the device according to the thirty-third aspect, the gas beam participating in the formation of the crystalline thin film is obtained by accelerating the plasma with a divergent magnetic field. By the time the intensity of this diverging magnetic field passes through the approximately mean free path of ions in the plasma,
Attenuates to about 1% or less. Therefore, the maximum acceleration energy of plasma ions can be obtained.

【０１２１】[0121]

【０１２２】[0122]

【０１２３】[0123]

【０１２４】[0124]

【０１２５】[0125]

【０１２６】第３４の発明の方法では、基板上に堆積し
つつある物質あるいは堆積後の物質に、この物質の結晶
化温度以下の適正な温度下で、形成すべき結晶性薄膜に
おける最稠密結晶面に垂直な少なくとも一方向から、こ
の物質のスパッタリングを引き起こさない低エネルギー
の気体のビームが照射される。その結果、この物質の最
稠密面の方向がビームの照射方向に揃う。したがって、
ビームの照射方向が単一であれば軸配向多結晶薄膜が形
成され、複数であれば単結晶薄膜が形成される。In the method of the thirty- fourth aspect, the substance being deposited on the substrate or the substance after the deposition is formed at a proper temperature equal to or lower than the crystallization temperature of the substance by using From at least one direction perpendicular to the plane, a beam of low energy gas that does not cause sputtering of this material is irradiated. As a result, the direction of the densest surface of this substance is aligned with the irradiation direction of the beam. Therefore,
If the irradiation direction of the beam is single, an axially oriented polycrystalline thin film is formed, and if it is plural, a single crystal thin film is formed.

【０１２７】この方法では、気体のビームはプラズマを
発散磁場で加速することによって得られる。このプラズ
マ中の電子は螺旋運動を行いつつ基板へ向かうが、螺旋
運動する電子は、螺旋運動を表現する一つの指標である
ラーモア径よりも最小径が小さく、もう一つの指標であ
るデバイ長よりも深さが大きい開口部を通過することが
できない。また、プラズマシースの生成に実質的に寄与
する電子は、高エネルギーの電子である。In this method, a gas beam is obtained by accelerating a plasma with a divergent magnetic field. The electrons in this plasma move toward the substrate while performing a spiral motion, but the electrons in the spiral motion have a smaller minimum diameter than the Larmor diameter, which is one index expressing the spiral motion, and are smaller than the Debye length, which is another index. Even deeper openings cannot pass. The electrons that substantially contribute to the generation of the plasma sheath are high-energy electrons.

【０１２８】電子阻止体が規定する開口部の最小径およ
び深さは、プラズマシースに実質的に寄与し得る電子の
ラーモア径、およびデバイ長を基準に設定されている。
このため、プラズマシースの生成に実質的に寄与する電
子は、電子阻止体の開口部を通過することができない。
その結果、基板を含む電子阻止体の下流ではプラズマシ
ースの発生が実質的に解消される。このため、プラズマ
中のイオンが基板表面で屈折したり過剰に加速されるこ
とがない。The minimum diameter and depth of the opening defined by the electron blocking member are set on the basis of the Larmor diameter of electrons that can substantially contribute to the plasma sheath and the Debye length.
Therefore, electrons that substantially contribute to the generation of the plasma sheath cannot pass through the opening of the electron blocking body.
As a result, the generation of the plasma sheath is substantially eliminated downstream of the electron blocking body including the substrate. Therefore, ions in the plasma are not refracted or excessively accelerated on the substrate surface.

【０１２９】第３５の発明の方法では、電子阻止体のプ
ラズマ照射を受ける部分の表面が、プラズマのエネルギ
ーよりも高いスパッタリング・スレッショルド・エネル
ギーをもつ材料で構成されるので、電子阻止体にスパッ
タリングが起こらない。In the method according to the thirty-fifth aspect , since the surface of the portion of the electron blocking member that is exposed to the plasma is made of a material having a sputtering threshold energy higher than the energy of the plasma, sputtering is performed on the electron blocking member. Does not happen.

【０１３０】第３６の発明の方法では、電子阻止体が基
板を収納する容器を兼ねている。このため、容器と電子
阻止体とを別個に準備する必要がない。In the method according to the thirty- sixth aspect, the electron blocking member also functions as a container for accommodating the substrate. Therefore, there is no need to separately prepare the container and the electron blocking body.

【０１３１】第３７の発明の方法では、結晶性薄膜の形
成にあずかる気体のビームはプラズマを発散磁場で加速
することによって得られる。この発散磁場の強度が、プ
ラズマ中のイオンの略平均自由行程を通過するまでに、
略１％ないしそれ以下にまで減衰する。このため、最大
のプラズマイオンの加速エネルギーが得られる。In the method of the thirty-seventh aspect, the gas beam participating in the formation of the crystalline thin film is obtained by accelerating the plasma with a divergent magnetic field. By the time the intensity of this diverging magnetic field passes through the approximately mean free path of ions in the plasma,
Attenuates to about 1% or less. Therefore, the maximum acceleration energy of plasma ions can be obtained.

【０１３２】第３８の発明の方法では、結晶性薄膜の形
成にあずかる気体のビームはプラズマを発散磁場で加速
することによって得られる。このプラズマ中のイオンの
平均自由行程を概ね経た位置ないしそれよりも下流に基
板が設置されているので、基板へ入射するプラズマ中に
中性粒子（中性原子、中性分子）の割合が高い。In the method according to the thirty- eighth aspect, the gas beam involved in forming the crystalline thin film is obtained by accelerating the plasma with a divergent magnetic field. Since the substrate is installed at a position substantially after the mean free path of ions in the plasma or downstream therefrom, the ratio of neutral particles (neutral atoms and neutral molecules) in the plasma incident on the substrate is high. .

【０１３３】第３９の発明の装置または第４０の発明の
方法では、発散磁場が被照射体の位置ないしそれよりも
上流において、プラズマ中の電子の中でプラズマシース
の生成に実質的に寄与する電子がプラズマの経路から排
除される程度にまで減衰する。その結果、被照射体への
プラズマシースの発生が実質的に解消される。In the apparatus according to the thirty-ninth aspect or the method according to the forty- third aspect, the diverging magnetic field substantially contributes to the generation of a plasma sheath in the electrons in the plasma at the position of the irradiation object or upstream thereof. The electrons are attenuated to the extent that they are rejected from the path of the plasma. As a result, generation of the plasma sheath on the irradiation target is substantially eliminated.

【０１３４】第４１の発明の装置または第４２の発明の
方法では、結晶性薄膜の形成にあずかる気体のビームは
プラズマを発散磁場で加速することによって得られる。
そして、発散磁場が基板の位置ないしそれよりも上流に
おいて、このプラズマ中の電子の中でプラズマシースの
生成に実質的に寄与する電子がプラズマの経路から排除
される程度にまで減衰する。その結果、基板へのプラズ
マシースの発生が実質的に解消される。このため、プラ
ズマ中のイオンが基板表面で屈折したり過剰に加速され
ることがない。[0134] In the apparatus or the 42 process of the invention of the invention of a 41, the beam of gas participate in formation of the crystalline thin film is obtained by accelerating the plasma by the divergent magnetic field.
Then, the diverging magnetic field attenuates at the position of the substrate or upstream thereof to such an extent that electrons substantially contributing to the generation of the plasma sheath among the electrons in the plasma are eliminated from the path of the plasma. As a result, generation of the plasma sheath on the substrate is substantially eliminated. Therefore, ions in the plasma are not refracted or excessively accelerated on the substrate surface.

【０１３５】第４３の発明の装置では、補助コイルが生
成する二次的な磁場によって、発散磁場が被照射体の位
置ないしそれよりも上流において、プラズマ中の電子の
中でプラズマシースの生成に実質的に寄与する電子がプ
ラズマの経路から排除される程度にまで減衰する。その
結果、被照射体へのプラズマシースの発生が実質的に解
消される。In the device according to the forty- third aspect, the secondary magnetic field generated by the auxiliary coil causes the divergent magnetic field to generate a plasma sheath in the electrons in the plasma at the position of the irradiation object or upstream thereof. Attenuates to the extent that substantially contributing electrons are excluded from the path of the plasma. As a result, generation of the plasma sheath on the irradiation target is substantially eliminated.

【０１３６】第４４の発明の装置では、結晶性薄膜の形
成にあずかる気体のビームはプラズマを発散磁場で加速
することによって得られる。そして、補助コイルが生成
する二次的な磁場によって、発散磁場が基板の位置ない
しそれよりも上流において、このプラズマ中の電子の中
でプラズマシースの生成に実質的に寄与する電子がプラ
ズマの経路から排除される程度にまで減衰する。その結
果、基板へのプラズマシースの発生が実質的に解消され
る。このため、プラズマ中のイオンが基板表面で屈折し
たり過剰に加速されることがない。In the forty- fourth aspect of the present invention, the gas beam participating in the formation of the crystalline thin film is obtained by accelerating the plasma with a divergent magnetic field. Then, due to the secondary magnetic field generated by the auxiliary coil, the divergent magnetic field generates electrons that substantially contribute to the generation of the plasma sheath among the electrons in the plasma at the position of the substrate or upstream of the substrate. Decay to the extent that it is excluded from As a result, generation of the plasma sheath on the substrate is substantially eliminated. Therefore, ions in the plasma are not refracted or excessively accelerated on the substrate surface.

【０１３７】[0137]

【実施例】【Example】

＜１．第１実施例＞はじめに、第１実施例について説明
する。<1. First Embodiment> First, a first embodiment will be described.

【０１３８】＜1-1 ．装置１０１の基本構成＞図１はこ
の実施例の装置の構成を示す正面断面図である。この装
置１０１は、基板上に単結晶薄膜を形成するための装置
であり、基板の上にあらかじめ形成された非結晶薄膜を
単結晶薄膜へ転換することによって単結晶薄膜を形成す
る。<1-1. Basic Configuration of Apparatus 101> FIG. 1 is a front sectional view showing the configuration of the apparatus of this embodiment. The apparatus 101 is an apparatus for forming a single-crystal thin film on a substrate, and forms a single-crystal thin film by converting an amorphous thin film formed in advance on a substrate into a single-crystal thin film.

【０１３９】この装置１０１では、処理容器１の上部
に、電子サイクロトロン共鳴型（ＥＣＲ）のイオン源２
が組み込まれている。ＥＣＲイオン源２は、プラズマ室
４を内部に規定するプラズマ容器３を備えている。プラ
ズマ容器３の周囲には、プラズマ室４に直流の高磁場を
印加する磁気コイル５が設置されている。プラズマ容器
３の上面には、マイクロ波をプラズマ室４へ導入する導
波管６、およびＮｅなどの不活性ガスを導入する不活性
ガス導入管７が設けられている。In this apparatus 101, an electron cyclotron resonance (ECR) ion source 2
Is incorporated. The ECR ion source 2 includes a plasma container 3 that defines a plasma chamber 4 inside. A magnetic coil 5 for applying a high DC magnetic field to the plasma chamber 4 is provided around the plasma container 3. On an upper surface of the plasma container 3, a waveguide 6 for introducing a microwave into the plasma chamber 4 and an inert gas introducing tube 7 for introducing an inert gas such as Ne are provided.

【０１４０】処理容器１は、その内部に照射室８を規定
する。プラズマ容器３の底部はその中央部に、プラズマ
が通過する引出口９を規定する。照射室８とプラズマ室
４とは、この引出口９を介して互いに連通している。照
射室８の内部には、引出口９の直下の位置に試料台１０
が設置されている。試料台１０の上には基板１１が載置
され、さらに反射板１２が基板１１の上方に位置するよ
うに設置される。さらに、シースリムーバ（電子阻止手
段）１８が反射板１２の上方に位置するように設置され
る。シースリムーバ１８は、例えば支持柱１９を介して
試料台１０の上に固定される。The irradiation chamber 8 is defined inside the processing container 1. The bottom of the plasma container 3 defines, at the center thereof, an outlet 9 through which the plasma passes. The irradiation chamber 8 and the plasma chamber 4 communicate with each other via the outlet 9. Inside the irradiation chamber 8, the sample table 10 is located just below the outlet 9.
Is installed. A substrate 11 is placed on the sample stage 10, and a reflection plate 12 is installed above the substrate 11. Further, a sea remover (electron blocking means) 18 is provided so as to be located above the reflection plate 12. The sea remover 18 is fixed on the sample table 10 via, for example, a support column 19.

【０１４１】後述するように、シースリムーバ１８は開
口部を有しており、プラズマ室４から供給されるＮｅイ
オン流およびＮｅ原子流は、この開口部を通して反射板
１２へと入射することが可能である。また、試料台１０
は、図示しないヒータを備えており、このヒータの作用
により基板１１を加熱し、適正な高温度に保持する。As will be described later, the sea remover 18 has an opening, and a Ne ion flow and a Ne atom flow supplied from the plasma chamber 4 can enter the reflecting plate 12 through this opening. It is. In addition, the sample table 10
Has a heater (not shown), and the substrate 11 is heated by the action of the heater to maintain an appropriate high temperature.

【０１４２】照射室８には、真空排気管１４が連通して
いる。この真空排気管１４の一端には、図示しない真空
装置が連結しており、真空排気管１４を介して、照射室
８に存在する気体が排気されることにより、照射室８に
おける真空度が所定の高さに保持される。照射室８にお
ける真空度を表示する真空計１５が、照射室８に連通し
て設置されている。An evacuating pipe 14 communicates with the irradiation chamber 8. A vacuum device (not shown) is connected to one end of the vacuum exhaust pipe 14, and the gas present in the irradiation chamber 8 is exhausted through the vacuum exhaust pipe 14 so that the degree of vacuum in the irradiation chamber 8 becomes a predetermined value. Held at the height of A vacuum gauge 15 for displaying the degree of vacuum in the irradiation chamber 8 is provided in communication with the irradiation chamber 8.

【０１４３】＜1-2.反射板の構成＞図２は、反射板１２
の一例における斜視図である。この反射板１２ａは、単
結晶Ｓｉなどの、ダイヤモンド構造を有する単結晶を形
成するための反射板の一例である。反射板１２ａは、平
板状の基台２１の中央部に開口部を規定する。この開口
部の周囲に、３個の直方体のブロック２２が固定的に設
置され、それらの内側にそれぞれ反射用ブロック２３が
固定されている。その結果、基台２１の中央部には、こ
れらの反射用ブロック２３で縁どりされた正三角形状の
開口部２４が形成される。反射用ブロック２３におい
て、開口部２４に面する斜面２５が、気体のビームを反
射する反射面として機能する。したがって、斜面２５の
傾斜角度は、形成すべき単結晶の結晶軸の方向に対応し
て適切な大きさに設定される。<1-2. Configuration of Reflector> FIG.
It is a perspective view in an example. The reflection plate 12a is an example of a reflection plate for forming a single crystal having a diamond structure, such as single crystal Si. The reflecting plate 12a defines an opening at the center of the flat base 21. Around this opening, three rectangular blocks 22 are fixedly installed, and inside each of them, a reflecting block 23 is fixed. As a result, an equilateral triangular opening 24 bordered by these reflection blocks 23 is formed at the center of the base 21. In the reflection block 23, the slope 25 facing the opening 24 functions as a reflection surface that reflects the gas beam. Therefore, the inclination angle of the slope 25 is set to an appropriate size in accordance with the direction of the crystal axis of the single crystal to be formed.

【０１４４】図３は、ブロック２２と反射用ブロック２
３とで構成される反射板１２ａの一部分の三面図であ
り、図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）は、そ
れぞれ平面図、側面図、および正面図である。図３
（ｂ）に図示するように、斜面２５の傾斜角度は、５５
゜に設定される。FIG. 3 shows a block 22 and a reflection block 2.
3 (a), 3 (b), and 3 (c) are a plan view, a side view, and a front view, respectively. FIG.
As shown in (b), the inclination angle of the slope 25 is 55
Set to ゜.

【０１４５】＜1-3.ＥＣＲイオン源の動作＞図１に戻っ
て、ＥＣＲイオン源２の動作について説明する。不活性
ガス導入管７からプラズマ室４へ、Ｎｅ、Ａｒ等の不活
性ガスを導入しつつ、同時に導波管６からプラズマ室４
へマイクロ波が導入される。更に同時に、磁気コイル５
に直流電流が供給されることにより、プラズマ室４およ
びその周囲に直流磁場が形成される。供給された気体
は、マイクロ波と直流磁場の作用でプラズマ状態に保た
れる。このプラズマは、マイクロ波と直流磁場とによっ
てサイクロトロンの原理で螺旋運動する高エネルギーの
電子によって生成される。<1-3. Operation of ECR Ion Source> Returning to FIG. 1, the operation of the ECR ion source 2 will be described. While introducing an inert gas such as Ne or Ar into the plasma chamber 4 from the inert gas introduction pipe 7, the plasma chamber 4 is simultaneously introduced from the waveguide 6.
The microwave is introduced to the At the same time, the magnetic coil 5
Is supplied with a DC current, a DC magnetic field is formed in and around the plasma chamber 4. The supplied gas is kept in a plasma state by the action of the microwave and the DC magnetic field. This plasma is generated by high-energy electrons that spirally move according to the principle of a cyclotron by a microwave and a DC magnetic field.

【０１４６】この電子は、反磁性の特性を有するので、
磁場の弱い方に移動し、磁力線に沿った電子流を形成す
る。その結果、電気的中性を維持するために、電子流に
伴われて正イオンも、磁力線に沿ったイオン流を形成す
る。すなわち、引出口９から照射室８へ、下方向に向か
う電子流とイオン流とが形成される。イオン流は電子流
と並行して流れるので、イオン流の一部は反射板１２へ
入射するまでに電子との再結合を行い、中性原子流とし
て反射板１２へ入射する。中性化されなかったイオン流
の成分は、そのまま反射板１２へと入射する。Since the electrons have diamagnetic properties,
It moves to the weaker magnetic field and forms an electron flow along the lines of magnetic force. As a result, in order to maintain electrical neutrality, positive ions also form an ion current along the magnetic field lines along with the electron current. That is, an electron flow and an ion flow are formed from the outlet 9 to the irradiation chamber 8 in a downward direction. Since the ion current flows in parallel with the electron current, a part of the ion current is recombined with the electrons before being incident on the reflector 12, and is incident on the reflector 12 as a neutral atom current. The component of the ion stream that has not been neutralized directly enters the reflection plate 12.

【０１４７】＜1-4.装置１０１の基本的動作＞図１を参
照しつつ、装置１０１の基本的な動作について説明す
る。反射板１２として図２および図３に示した反射板１
２ａを用い、基板１１としてガラス基板を用い、この基
板１１の上に単結晶Ｓｉ薄膜を形成する例を取り上げ
る。基板１１の上には、Ｓｉの結晶化温度よりも十分に
低い温度、例えば略常温度のもとでプラズマＣＶＤ（Ｃ
ＶＤ：化学気相成長法）等の既知の方法を実行すること
により、非晶質であるアモルファスＳｉ薄膜があらかじ
め形成されている。<1-4. Basic Operation of Apparatus 101> The basic operation of the apparatus 101 will be described with reference to FIG. The reflector 1 shown in FIGS. 2 and 3 as the reflector 12
2a, a glass substrate is used as the substrate 11, and an example in which a single crystal Si thin film is formed on the substrate 11 will be described. The plasma CVD (C) is performed on the substrate 11 at a temperature sufficiently lower than the crystallization temperature of Si, for example, at a substantially normal temperature.
An amorphous Si thin film that is amorphous is formed in advance by performing a known method such as VD (chemical vapor deposition).

【０１４８】まず、試料を試料台１０と反射板１２ａ
（１２）の間へ装着する。試料台１０が備えるヒータ
は、試料すなわち基板１１およびアモルファスＳｉ薄膜
を、５５０゜Ｃの温度に保持する。この温度は、シリコ
ンの結晶化温度よりも低い温度であるために、この温度
の下では生成された単結晶Ｓｉが多結晶Ｓｉへと劣化す
ることはない。同時にこの温度は、種結晶が存在すれ
ば、この種結晶を核としてアモルファスＳｉが単結晶Ｓ
ｉへと成長し得るほどには高温度である。First, the sample is placed on the sample stage 10 and the reflecting plate 12a.
Attach it between (12). The heater provided in the sample stage 10 keeps the sample, that is, the substrate 11 and the amorphous Si thin film at a temperature of 550 ° C. Since this temperature is lower than the crystallization temperature of silicon, the generated single-crystal Si does not deteriorate to polycrystalline Si at this temperature. At the same time, if a seed crystal is present, the amorphous Si becomes a single crystal S
The temperature is high enough to grow to i.

【０１４９】不活性ガス導入管７から導入される不活性
ガスとしては、好ましくはＳｉ原子よりも原子量の小さ
いＮｅガスが選択される。ＥＣＲイオン源２の働きによ
り、引出口９から下方に向かってＮｅ⁺ イオン流と電子
流が形成される。また、Ｎｅ⁺ イオン流の一部が電子と
再結合することによって中性Ｎｅ原子流が生成される。
反射板１２ａ（１２）は、下方向へ向かうこれらのイオ
ン流および原子流を含むＮｅ気体のビームが、シースリ
ムーバ１８の開口部を通過して降り注ぐ位置に設置され
る。As the inert gas introduced from the inert gas introduction pipe 7, a Ne gas having an atomic weight smaller than that of Si atoms is preferably selected. By the operation of the ECR ion source 2, a Ne ⁺ ion current and an electron current are formed downward from the outlet 9. Also, a part of the Ne ⁺ ion stream is recombined with the electrons to generate a neutral Ne atom stream.
The reflection plate 12a (12) is provided at a position where the beam of the Ne gas including the ion current and the atomic current flowing downward passes through the opening of the sea remover 18 and falls.

【０１５０】下方向へ向かうＮｅ気体のビームの一部
は、反射板１２ａに形成されている３つの斜面２５によ
って反射され、更に開口部２４を通って、基板１１上の
アモルファスＳｉ薄膜へ照射される。また、Ｎｅ気体の
ビームの他の一部は、斜面２５へ入射せずに開口部２４
を通過してアモルファスＳｉ薄膜へ直接に照射される。
すなわち、アモルファスＳｉ薄膜には、引出口９から直
進して来た成分と、３つの斜面２５によって反射されて
来た３成分とからなる４成分のＮｅ気体のビームが照射
される。斜面２５の傾斜角が５５゜に設定されているた
めに、これら４成分のＮｅ気体のビームの照射方向は、
形成すべきＳｉ単結晶の４個の独立な最稠密結晶面、す
なわち（１１１）面に垂直な４方向に対応する。A part of the beam of the Ne gas going downward is reflected by the three slopes 25 formed on the reflection plate 12a, further irradiates the amorphous Si thin film on the substrate 11 through the opening 24. You. Another part of the beam of the Ne gas does not enter the slope 25, and the aperture 24
And is directly irradiated to the amorphous Si thin film.
That is, the amorphous Si thin film is irradiated with a beam of a four-component Ne gas consisting of a component that has traveled straight from the outlet 9 and three components that have been reflected by the three slopes 25. Since the inclination angle of the slope 25 is set to 55 °, the irradiation direction of the beam of these four components of Ne gas is
These correspond to four independent densest crystal planes of the Si single crystal to be formed, that is, four directions perpendicular to the (111) plane.

【０１５１】ところで、ＥＣＲイオン源２によって形成
されるプラズマのエネルギーは、基板１１に到達するＮ
ｅ気体のビームのエネルギーが、Ｎｅ気体のビームの照
射によるＳｉのスパッタリングにおけるスレッショルド
・エネルギー（＝２７ｅＶ）よりも低くなるように設定
される。このため、アモルファスＳｉ薄膜にブラベの法
則が作用する。すなわち、アモルファスＳｉ薄膜に照射
されるＮｅ気体のビームの入射方向に垂直な面が最稠密
結晶面となるように、アモルファスＳｉ薄膜の表面近傍
におけるＳｉ原子が再配列する。The energy of the plasma formed by the ECR ion source 2 is
The energy of the e gas beam is set to be lower than the threshold energy (= 27 eV) in the sputtering of Si by the irradiation of the Ne gas beam. Therefore, Brave's law acts on the amorphous Si thin film. That is, the Si atoms in the vicinity of the surface of the amorphous Si thin film are rearranged such that the plane perpendicular to the incident direction of the beam of the Ne gas applied to the amorphous Si thin film becomes the densest crystal plane.

【０１５２】照射されるＮｅ気体のビームは４つの成分
を有しており、しかもそれぞれの成分の入射方向は、単
結晶Ｓｉの独立な４つの最稠密面に垂直な方向に対応す
るので、Ｓｉ原子の再配列は、これらの入射方向に垂直
な面がいずれも最稠密面となるように行われる。すなわ
ち、互いに独立な入射方向を有する４本のＮｅ原子ビー
ムによって、４つの独立な（１１１）面の再配列方向が
一定方向に規制され、その結果、結晶方位が一義的に決
定づけられる。このため、アモルファスＳｉ薄膜の表面
近傍の層が、結晶方位の揃った単結晶Ｓｉ層へと転換さ
れる。The irradiated Ne gas beam has four components, and the incident direction of each component corresponds to the direction perpendicular to the four independent dense surfaces of single crystal Si. The rearrangement of atoms is performed so that the planes perpendicular to these incident directions are all the densest planes. That is, the four Ne atom beams having mutually independent incident directions restrict the rearrangement directions of the four independent (111) planes to a fixed direction, and as a result, the crystal orientation is uniquely determined. Therefore, the layer near the surface of the amorphous Si thin film is converted into a single crystal Si layer having a uniform crystal orientation.

【０１５３】アモルファスＳｉ薄膜の温度は、前述のよ
うに５５０゜Ｃすなわち種結晶が成長するに適した範囲
内の温度に調整されている。このため、アモルファスＳ
ｉ薄膜の表面に形成された単結晶Ｓｉ層が種結晶として
機能し、単結晶Ｓｉ層がアモルファスＳｉ薄膜の深部に
向かって成長する。そして、アモルファスＳｉ薄膜の全
領域が単結晶Ｓｉ層へ転換される。このようにして、基
板１１の上に結晶方位の揃った単結晶Ｓｉ薄膜が形成さ
れる。As described above, the temperature of the amorphous Si thin film is adjusted to 550 ° C., that is, a temperature within a range suitable for growing a seed crystal. Therefore, amorphous S
The single crystal Si layer formed on the surface of the i thin film functions as a seed crystal, and the single crystal Si layer grows toward the deep portion of the amorphous Si thin film. Then, the entire region of the amorphous Si thin film is converted into a single crystal Si layer. Thus, a single-crystal Si thin film having a uniform crystal orientation is formed on the substrate 11.

【０１５４】照射によってアモルファスＳｉ薄膜の表面
に形成され、種結晶として機能する単結晶Ｓｉ層は、ア
モルファスＳｉ薄膜から転化して形成されたものである
ので、その深部側に残っているアモルファスＳｉの層と
は一体をなしている。すなわち、アモルファスＳｉの層
と種結晶との間の接触性は完全である。このため、縦方
向の固相エピタキシャル成長が良好に進行する。また、
種結晶と固相エピタキシャル成長によって形成された単
結晶Ｓｉとは、ともに同一結晶方位を有する同一物質の
単結晶であるために、単結晶Ｓｉ薄膜を形成した後に種
結晶を除去する必要がない。また、単結晶Ｓｉ薄膜が、
縦方向の固相エピタキシャル成長によって形成されるの
で、横方向に成長する従来の技術に比べて、短時間で効
率よく所望の単結晶Ｓｉ薄膜を得ることができる。Since the single-crystal Si layer formed on the surface of the amorphous Si thin film by irradiation and functioning as a seed crystal is formed by converting the amorphous Si thin film, the amorphous Si The layers are integral. That is, the contact between the amorphous Si layer and the seed crystal is perfect. Therefore, the solid-phase epitaxial growth in the vertical direction proceeds favorably. Also,
Since the seed crystal and the single crystal Si formed by solid phase epitaxial growth are both single crystals of the same material having the same crystal orientation, there is no need to remove the seed crystal after forming the single crystal Si thin film. In addition, the single crystal Si thin film
Since it is formed by vertical solid-phase epitaxial growth, a desired single-crystal Si thin film can be efficiently obtained in a short time as compared with the conventional technique of growing horizontally.

【０１５５】＜1-5.好ましい条件＞アモルファスＳｉ薄
膜に照射する原子ビームを構成する元素として、上述し
たようにＳｉ原子よりも軽いＮｅを選択するのが望まし
い。これは、Ｎｅ原子がＳｉ薄膜に照射された際に、比
較的重いＳｉ原子が比較的軽いＮｅ原子を後方へ散乱す
る確率が高いので、その結果、Ｎｅ原子がＳｉ薄膜の中
に侵入し残留するということが起こりにくいからであ
る。被照射薄膜がＳｉのような単体ではなく、例えばＧ
ａＡｓのような化合物で構成される場合には、原子量が
最大の元素よりも軽い原子を照射するとよい。また、単
原子のビームを照射する代わりに、化合物のビーム、例
えばＮ₂ などを照射しても良い。このときには、化合物
を構成する元素（例えばＮ原子）が、被照射薄膜を構成
する原子量最大の元素よりも軽いことが望ましい。<1-5. Preferred Conditions> As described above, it is desirable to select Ne, which is lighter than Si atoms, as an element constituting an atomic beam for irradiating an amorphous Si thin film. This is because, when Ne atoms are irradiated on the Si thin film, there is a high probability that relatively heavy Si atoms scatter relatively light Ne atoms backward, so that Ne atoms penetrate into the Si thin film and remain. This is because it is hard to happen. The thin film to be irradiated is not a simple substance such as Si,
In the case of a compound such as aAs, it is preferable to irradiate an atom having a lighter weight than the element having the largest atomic weight. Instead of irradiating a monoatomic beam, a compound beam such as N ₂ may be irradiated. At this time, it is desirable that the element (for example, N atom) constituting the compound is lighter than the element having the largest atomic weight constituting the irradiated thin film.

【０１５６】また、照射する原子ビームを構成する元素
には、Ｎｅなどの不活性元素を選択するのが望ましい。
なぜならば、不活性元素がＳｉ薄膜の中に残留しても、
Ｓｉ等の薄膜を構成するいずれの元素とも化合物を形成
することがないので、Ｓｉ薄膜の電子物性には余り影響
を及ぼさない上に、出来上がった単結晶Ｓｉ薄膜をある
程度昇温することによって、容易に外部へ除去され得る
からである。It is preferable to select an inert element such as Ne as an element constituting the irradiated atomic beam.
Because, even if the inert element remains in the Si thin film,
Since it does not form a compound with any of the elements constituting the thin film such as Si, it does not significantly affect the electronic properties of the Si thin film, and can be easily heated by raising the temperature of the formed single-crystal Si thin film to some extent. Because it can be removed to the outside.

【０１５７】＜1-6.シースリムーバの構成と機能＞シー
スリムーバ１８は、反射板１２から基板１１へと流れる
Ｎｅ気体のビームの中の、Ｎｅ⁺ イオン流をより効果的
に単結晶Ｓｉ薄膜の形成に利用するために設けられてい
る。ここでは、このシースリムーバ１８の構成と機能に
ついて記述する。<1-6. Structure and Function of Sea Remover> The sea remover 18 is a single crystal Si thin film that more effectively converts the Ne ⁺ ion flow in the Ne gas beam flowing from the reflector 12 to the substrate 11. Is provided for use in the formation of Here, the configuration and functions of the sea remover 18 will be described.

【０１５８】図４は、シースリムーバ１８を仮に除去し
たときの、プラズマ空間電位ＶｐとＥＣＲポイントＰ
_ECRから基板１１までの距離との関係を模式的に示すグ
ラフである。ＥＣＲポイントＰ_ECRは、磁気コイル５が
発生する磁場中でマイクロ波と電子とが共鳴し、マイク
ロ波のエネルギーが電子へと吸収される地点を意味す
る。マイクロ波は例えば２．４５ＧＨｚのものが供給さ
れる。このとき、磁場の強度が８７５Ｇである地点がＥ
ＣＲポイントＰ_ECRとなる。このＥＣＲポイントＰ_ECRで
高エネルギーを付与された電子は、磁場の作用で螺旋運
動しながらＮｅ気体をイオン化し、その結果、Ｎｅプラ
ズマを生成する。FIG. 4 shows the plasma space potential Vp and the ECR point P when the sea remover 18 is temporarily removed.
₄ is a graph schematically showing a relationship between an _ECR and a distance from a substrate 11. The ECR point P _ECR means a point at which microwaves and electrons resonate in a magnetic field generated by the magnetic coil 5 and energy of the microwaves is absorbed by the electrons. For example, a microwave of 2.45 GHz is supplied. At this time, the point where the magnetic field strength is 875 G is E
It becomes CR point P _ECR . The electrons given high energy at the ECR point P _ECR ionize the Ne gas while spirally moving by the action of the magnetic field, and as a result, generate Ne plasma.

【０１５９】磁気コイル５は照射室８内に発散磁場を形
成する。すなわち、ＥＣＲポイントＰ_ECRから基板１１
へ向かって遠ざかるのにともなって磁場の強度は減衰す
る。プラズマ中の電子は発散磁場の磁力線Ｂ_ECRの回り
に螺旋運動を行いつつ、しかも、発散磁場の勾配の作用
で磁力線Ｂ_ECRに沿って磁場の弱い方へ加速されつつ移
動する。磁力線Ｂ_ECRに沿ったこの加速エネルギーは、
ＥＣＲポイントＰ_ECRで付与されたエネルギーが、磁場
強度の減衰にともなって転換されたものであり、主とし
て磁場強度の減衰率（ＥＣＲポイントＰ_ECRでの磁場強
度に対する磁場強度の減衰量の比率）に比例して増加す
る。The magnetic coil 5 forms a divergent magnetic field in the irradiation chamber 8. That is, from the ECR point P _ECR to the substrate 11
As the distance increases, the strength of the magnetic field decreases. The electrons in the plasma move spirally around the magnetic field line B _ECR of the diverging magnetic field, and move while being accelerated along the magnetic field line B _ECR toward the weaker magnetic field by the action of the gradient of the diverging magnetic field. This acceleration energy along the field line B _ECR is
The energy imparted at the ECR point P _ECR is converted with the decay of the magnetic field strength, and mainly depends on the decay rate of the magnetic field strength (the ratio of the decay amount of the magnetic field strength to the magnetic field strength at the ECR point P _ECR ). Increase in proportion.

【０１６０】また、磁力線Ｂ_ECRの回りの螺旋運動の直
径（ラーモア径）Ｄ_L、および、一回転の間に磁力線Ｂ
_ECRに沿って進行する距離（デバイ長）Ｌ_Dは、いずれも
磁場強度が減衰するのにともなって大きくなる。Also, the diameter (Larmor diameter) D _L of the helical motion about the line of magnetic force B _ECR and the line of magnetic force B during one revolution
_The distance (Debye length) L _D traveling along the _ECR increases with decreasing magnetic field strength.

【０１６１】電子よりも質量の大きいＮｅイオンは螺旋
運動をともなうことなく、しかも電子よりも遅れて磁力
線Ｂ_ECRに沿って移動する。このため、プラズマ空間電
位Ｖｐには磁力線Ｂ_ECRに沿って勾配が現れる。すなわ
ち、図４に例示するように、プラズマ空間電位ＶｐはＥ
ＣＲポイントＰ_ECRに近いほど高く、逆に遠ざかるほど
低くなる。任意の地点のプラズマ空間電位Ｖｐは、その
地点とＥＣＲポイントＰ_ECRにおける磁場強度の比と、
ＥＣＲポイントＰ_ECRで付与されたエネルギーとの双方
に比例することが知られている。A Ne ion having a larger mass than an electron moves along the line of magnetic force B _ECR without helical motion and later than the electron. Therefore, a gradient appears in the plasma space potential Vp along the line of magnetic force B _ECR . That is, as illustrated in FIG. 4, the plasma space potential Vp is E
The closer to the CR point P _ECR , the higher, and conversely, the further away, the lower. The plasma space potential Vp at an arbitrary point is obtained by calculating the ratio of the magnetic field intensity at that point and the ECR point P _ECR ,
It is known to be proportional to both the energy imparted at the ECR point P _ECR .

【０１６２】Ｎｅ⁺ イオンはこのプラズマ空間電位Ｖｐ
の勾配によってＥＣＲポイントＰ_ECRから基板１１の方
向へと加速される。Ｎｅ⁺ イオンの加速エネルギーはプ
ラズマ空間電位Ｖｐの減衰量ΔＶｐに比例する。したが
って、Ｎｅ⁺ イオンの加速エネルギーは、磁場強度の減
衰率に比例する。Ｎｅ⁺ イオンの加速エネルギーは、電
子の加速エネルギーに比べるとはるかに低い。Ne ⁺ ions are generated at the plasma space potential Vp.
From the ECR point P _ECR toward the substrate 11. The acceleration energy of the Ne ⁺ ions is proportional to the attenuation ΔVp of the plasma space potential Vp. Therefore, the acceleration energy of Ne ⁺ ions is proportional to the decay rate of the magnetic field strength. The acceleration energy of Ne ⁺ ions is much lower than the acceleration energy of electrons.

【０１６３】Ｎｅプラズマの中に基板１１が置かれる
と、図４に示すようにプラズマ空間電位Ｖｐは基板１１
の表面付近で急激に減衰する。そして、基板１１が接地
されず電気的に浮いているときには、曲線Ｃ１で表され
るように、プラズマ空間電位Ｖｐは基板１１の表面では
負の値となる。また、基板１１が接地されているときに
は、曲線Ｃ２で表されるように、プラズマ空間電位Ｖｐ
は基板１１の表面ではゼロとなる。When the substrate 11 is placed in the Ne plasma, the plasma space potential Vp is increased as shown in FIG.
Rapidly attenuates near the surface of. When the substrate 11 is electrically floating without being grounded, the plasma space potential Vp has a negative value on the surface of the substrate 11 as represented by the curve C1. When the substrate 11 is grounded, as shown by the curve C2, the plasma space potential Vp
Is zero on the surface of the substrate 11.

【０１６４】プラズマ空間電位Ｖｐが急激に減衰する領
域は、プラズマシース（plazma sheath）として知られ
る。その厚さＤ_PSは、例えば０．３ｍｍ程度である。プ
ラズマシースは、基板１１だけでなく、プラズマ中に挿
入されたあらゆる物体の表面、例えば反射板１２の表
面、あるいは処理容器１の内壁の表面などにも発生す
る。The region where the plasma space potential Vp abruptly decreases is known as a plasma sheath (plazma sheath). The thickness D _PS is, for example, about 0.3 mm. The plasma sheath is generated not only on the substrate 11 but also on the surface of any object inserted into the plasma, for example, the surface of the reflector 12 or the surface of the inner wall of the processing chamber 1.

【０１６５】基板１１の表面にプラズマシースが発生す
ると、Ｎｅ気体のビーム中のＮｅ⁺イオン流の進行方向
が、基板１１の表面近傍で屈折する。さらに、Ｎｅ⁺ イ
オン流がプラズマシースによって加速される結果、Ｎｅ
⁺ イオン流が基板１１へ過度に高いエネルギーを持って
入射する。その結果、Ｎｅ⁺ イオン流が単結晶薄膜の形
成に有効に寄与しない場合がある。シースリムーバ１８
は、基板１１の表面および反射板１２の表面にこのプラ
ズマシースが発生するのを防止する。When a plasma sheath is generated on the surface of the substrate 11, the traveling direction of the Ne ⁺ ion flow in the Ne gas beam is refracted near the surface of the substrate 11. Further, the Ne ⁺ ion flow is accelerated by the plasma sheath, and as a result, Ne <sup>+
+ The</sup> ion stream enters the substrate 11 with an excessively high energy. As a result, the Ne ⁺ ion current may not effectively contribute to the formation of the single crystal thin film. Sea Remover 18
Prevents the plasma sheath from being generated on the surface of the substrate 11 and the surface of the reflector 12.

【０１６６】図５はシースリムーバ１８の構成の一例を
示す斜視図である。このシースリムーバ１８ａは、金属
などの導電性の材質で構成され、中央部に円形の開口部
を有する平板である。シースリムーバ１８ａは、開口部
の開口面が磁力線Ｂ_ECRに直角となるようにプラズマ中
に置かれる。シースリムーバ１８ａの厚さすなわち開口
部の深さＴ_S、および開口部の径Ｄ_Sは、除去したい電子
のもつエネルギーの大きさに応じて設定される。また、
シースリムーバ１８ａは、電気的に接地される。FIG. 5 is a perspective view showing an example of the configuration of the sea remover 18. As shown in FIG. The sea remover 18a is a flat plate made of a conductive material such as a metal and having a circular opening at the center. The sea remover 18a is placed in the plasma such that the opening surface of the opening is perpendicular to the magnetic field line B _ECR . The thickness of the sea remover 18a, that is, the depth T _{S of} the opening and the diameter D _{S of the} opening are set in accordance with the energy of the electrons to be removed. Also,
The sea remover 18a is electrically grounded.

【０１６７】シースリムーバ１８ａはこのように構成さ
れるので、磁力線Ｂ_ECRの回りに螺旋運動しつつ磁力線
Ｂ_ECRに沿って移動する電子の中で、シースリムーバ１
８ａが設置される位置において、ラーモア径Ｄ_Lが開口
径Ｄ_Sよりも大きく、デバイ長Ｌ_Dが開口深さＴ_Sよりも
短い電子は開口部を通過することができずに、シースリ
ムーバ１８ａの主面あるいは開口部の内壁に必ず衝突す
る。また、シースリムーバ１８ａが接地されているため
に、衝突した電子は接地電位へと速やかに除去され、蓄
積あるいは散乱しない。Since the sea remover 18a is configured as described above, the electrons that move along the magnetic field line B _ECR while spiraling around the magnetic line B _ECR can be used as the sea remover 1a.
In the position 8a is placed, larger than the Larmor diameter D _L is the opening diameter D _S, Debye length L _D is less electrons than the opening depth T _S can not be able to pass through the opening, the sheath remover 18a Always collide with the main surface or the inner wall of the opening. Further, since the sea remover 18a is grounded, the colliding electrons are quickly removed to the ground potential, and do not accumulate or scatter.

【０１６８】すなわち、開口径Ｄ_Sおよび開口深さＴ_Sで
決まるある高さ以上のエネルギーをもった電子はシース
リムーバ１８ａに捕獲され、シースリムーバ１８ａを通
過することができない。このため、ＥＣＲイオン源２か
ら見てシースリムーバ１８ａの後方、すなわちＮｅ気体
のビームにおけるシースリムーバ１８ａの下流では、あ
るレベル以上の高いエネルギーをもつ電子が除去され
る。That is, electrons having energy higher than a certain height determined by the opening diameter D _S and the opening depth T _S are captured by the sea remover 18a and cannot pass through the sea remover 18a. Therefore, electrons having a certain level or higher of energy are removed behind the sea remover 18a as viewed from the ECR ion source 2, that is, downstream of the sea remover 18a in the beam of the Ne gas.

【０１６９】ＥＣＲポイントＰ_ECRで生成された電子
は、磁力線Ｂ_ECRに沿って移動する中で、ある確率でプ
ラズマ中のイオンとの衝突を起こす。衝突によってその
エネルギーの大部分を失う場合もあり、この場合には、
衝突後の電子は螺旋運動を殆ど行うことなく磁力線Ｂ
_ECRに沿って移動する。また、ＥＣＲポイントＰ_ECRで生
成される電子のエネルギーにもある程度の広がりがあ
り、その中で十分に低いエネルギーをもって生成される
電子には、同様に螺旋運動は顕著には現れない。The electrons generated at the ECR point P _ECR move with the magnetic field B _ECR and collide with ions in the plasma with a certain probability. In some cases, a collision loses most of its energy,
The electrons after the collision hardly make a spiral motion, and the magnetic force B
Travel along the _ECR . In addition, the energy of the electrons generated at the ECR point P _ECR has a certain extent, and the spiral motion does not significantly appear in the electrons generated with sufficiently low energy.

【０１７０】プラズマシースの生成に寄与するのは、主
としてＥＣＲポイントＰ_ECRで生成される電子の中の高
いエネルギーをもった成分であって、しかも衝突による
エネルギー損失が少ない電子、すなわち、高いエネルギ
ーを維持している電子である。このため、開口径Ｄ_Sお
よび開口深さＴ_Sを適切に設定することによって、プラ
ズマシースの生成に寄与する電子の通過を阻止すること
ができる。そうすることによって、シースリムーバ１８
ａの下流に置かれる物体表面へのプラズマシースの発生
を、実質的に解消することが可能である。The components that contribute to the generation of the plasma sheath are mainly high-energy components in the electrons generated at the ECR point P _ECR , and have a small energy loss due to collisions, that is, high energy. The electrons that are being maintained. Therefore, by appropriately setting the opening diameter D _S and the opening depth T _S , it is possible to prevent passage of electrons that contribute to the generation of the plasma sheath. By doing so, sea remover 18
The generation of a plasma sheath on the surface of an object placed downstream of a can be substantially eliminated.

【０１７１】図６は、開口径Ｄ_S、開口深さＴ_Sが適切に
設定されたシースリムーバ１８を設置したときの、プラ
ズマ空間電位ＶｐとＥＣＲポイントＰ_ECRから基板１１
までの距離との関係を模式的に示すグラフである。図６
において、曲線Ｃ３は、基板１１が接地されずに電気的
に浮いているときのプラズマ空間電位Ｖｐのプロフィー
ルを表しており、他方の曲線Ｃ４は基板１１が接地され
ているときのプラズマ空間電位Ｖｐのプロフィールを表
している。FIG. 6 shows the substrate 11 from the plasma space potential Vp and the ECR point P _ECR when a sea remover 18 with an appropriately set opening diameter D _S and opening depth T _S is installed.
5 is a graph schematically showing a relationship with a distance up to the distance. FIG.
, A curve C3 represents the profile of the plasma space potential Vp when the substrate 11 is electrically floating without being grounded, and the other curve C4 is a plasma space potential Vp when the substrate 11 is grounded. Of the profile.

【０１７２】これらの曲線Ｃ３，Ｃ４が示すように、シ
ースリムーバ１８が設置される場合には、基板１１の表
面にプラズマシースは発生せず、プラズマ空間電位Ｖｐ
の急激な落ち込みは現れない。As shown by these curves C3 and C4, when the sheath remover 18 is installed, no plasma sheath is generated on the surface of the substrate 11, and the plasma space potential Vp
Does not show a sharp drop.

【０１７３】装置１０１には、基板１１および反射板１
２の上流にシースリムーバ１８ａ（１８）が置かれる。
このため、反射板１２、基板１１のいずれの表面におい
ても、プラズマシースの発生が抑えられる。このため、
Ｎｅ気体のビームの中のＮｅ⁺ イオン流における屈折現
象および過剰な加速が殆どないので、中性のＮｅ原子流
とともにＮｅ⁺ イオン流もＮｅ原子流と同様に、有効に
単結晶薄膜の形成に寄与する。このため、単結晶薄膜の
形成が一層効率よく行われる。The device 101 includes a substrate 11 and a reflection plate 1.
The sea remover 18a (18) is placed upstream of the second.
For this reason, the generation of the plasma sheath is suppressed on both surfaces of the reflection plate 12 and the substrate 11. For this reason,
Since there is almost no refraction phenomenon and excessive acceleration in the Ne ⁺ ion flow in the beam of Ne gas, the Ne ⁺ ion flow and the Ne ⁺ ion flow can effectively form a single crystal thin film similarly to the Ne atomic flow. Contribute. Therefore, the formation of the single crystal thin film is performed more efficiently.

【０１７４】＜1-7．第１実施例の変形例＞ （１） シースリムーバ１８ａにおいて、開口部の形状
は円形でなくてもよい。円形開口部の開口径Ｄ_Sと同一
大きさの最小開口径を有しておれば、任意の形状の開口
部であっても円形開口部と同様に機能する。<1-7. Modification of First Embodiment> (1) In the sea remover 18a, the shape of the opening may not be circular. If I have a minimum aperture diameter of the aperture diameter D _S of the same size of the circular opening, which functions similarly to the circular opening be the opening of any shape.

【０１７５】（２） 装置１０１を用いて、ダイヤモン
ド構造以外の結晶構造を有する単結晶薄膜を形成するこ
とも可能である。そのためには、反射板１２として、図
２および図３に例示した反射板１２ａの代わりに、所望
の結晶構造に適した構成を有する反射板を用意するとよ
い。また、結晶構造は同一であっても、様々な結晶方位
を有する単結晶薄膜を形成することも可能である。その
ためには、それぞれの結晶方位に適した反射板を用意す
るとよい。(2) Using the apparatus 101, a single crystal thin film having a crystal structure other than the diamond structure can be formed. For this purpose, a reflector having a configuration suitable for a desired crystal structure may be prepared as the reflector 12 instead of the reflector 12a illustrated in FIGS. Further, single crystal thin films having various crystal orientations can be formed even if the crystal structures are the same. For this purpose, it is preferable to prepare a reflector suitable for each crystal orientation.

【０１７６】（３） さらに、基板１１にあらかじめ形
成されるＳｉ薄膜がアモルファスＳｉである例について
説明したが、基板１１上にアモルファスＳｉ薄膜の代わ
りに多結晶Ｓｉ薄膜があらかじめ形成されていてもよ
い。この場合にも、装置１０１を用いることにより、同
様の機構によって多結晶Ｓｉ薄膜が単結晶Ｓｉ薄膜へと
転換されるので、基板１１上に容易に単結晶Ｓｉ薄膜を
形成することができる。(3) Further, an example has been described in which the Si thin film formed in advance on the substrate 11 is amorphous Si, but a polycrystalline Si thin film may be formed in advance on the substrate 11 instead of the amorphous Si thin film. . Also in this case, by using the device 101, the polycrystalline Si thin film is converted into the single crystal Si thin film by the same mechanism, so that the single crystal Si thin film can be easily formed on the substrate 11.

【０１７７】（４） また、装置１０１を用いることに
よって、Ｓｉ単結晶薄膜だけではなく、例えばＧａＡ
ｓ、ＧａＮ等の化合物単結晶薄膜、更にＳｉ０₂ などの
絶縁体の単結晶薄膜など、多種類の単結晶薄膜を基板１
１の上に形成することが可能である。(4) By using the device 101, not only a Si single crystal thin film but also GaAs
Various types of single crystal thin films, such as compound single crystal thin films such as s and GaN, and insulator single crystal thin films such as SiO ₂
1 can be formed.

【０１７８】例えば、ＧａＮの単結晶薄膜を形成するに
は、Ｎ原子を含むＮ₂ （窒素）ガスまたはＮＨ₃ （アン
モニア）ガスを、装置１０１の不活性ガス導入管７へ導
入し、これらの分子流または解離してなるＮ原子流など
の気体のビームを照射してもよい。照射されたＮ原子が
ＧａＮ単結晶薄膜の内部に残留しても、ＧａＮの構成元
素として単結晶の中に組み込まれるので、ＧａＮの特性
に悪影響を及ぼす恐れがない。For example, in order to form a GaN single crystal thin film, N ₂ (nitrogen) gas or NH ₃ (ammonia) gas containing N atoms is introduced into the inert gas introduction pipe 7 of the apparatus 101 and A gas beam such as a molecular stream or a dissociated N atom stream may be applied. Even if the irradiated N atoms remain inside the GaN single-crystal thin film, they are incorporated into the single crystal as constituent elements of GaN, so that there is no possibility that the characteristics of GaN are adversely affected.

【０１７９】また、ＧａＡｓの単結晶薄膜を形成するに
は、照射ガスとしては安価なＡｒガスを使用し、反射板
にはＴａ板を使用し、さらに基板温度を５００゜Ｃに保
ち、その他はＳｉ単結晶薄膜を形成する際と同じ条件を
用いるとよい。In order to form a GaAs single crystal thin film, an inexpensive Ar gas is used as an irradiation gas, a Ta plate is used as a reflection plate, and the substrate temperature is kept at 500 ° C. It is preferable to use the same conditions as when forming the Si single crystal thin film.

【０１８０】（５） また、基板１１の材質、結晶構造
は制限がない。例えば、基板１１は、多結晶質、単結晶
質、半導体、絶縁体、金属のいずれであってもよい。ま
た、既にデバイスが作り込まれた半導体であってもよ
い。(5) The material and crystal structure of the substrate 11 are not limited. For example, the substrate 11 may be any of polycrystalline, monocrystalline, semiconductor, insulator, and metal. Further, a semiconductor in which a device is already formed may be used.

【０１８１】＜２．第２実施例＞図７は、基板上に単結
晶薄膜を形成するのに適したもう１つの装置の構成を示
す正面断面図である。なお、以下において第１実施例で
示した図１と同一部分には同一符号を付してその詳細な
説明を略する。<2. Second Preferred Embodiment> FIG. 7 is a front sectional view showing the structure of another apparatus suitable for forming a single crystal thin film on a substrate. In the following, the same parts as those in FIG. 1 shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【０１８２】図７に示される装置１００は、基板１１の
上に非晶質の薄膜を形成しつつ、それと同時にビームを
照射することによって、成長しつつある非晶質薄膜を単
結晶薄膜へ逐次的に転換し、そのことによって基板１１
の上に単結晶薄膜を形成する装置である。装置１００で
は、照射室８に反応ガス供給管１３が連通している。こ
の反応ガス供給管１３を通して、プラズマＣＶＤにより
基板１１上に所定の物質の薄膜を形成するための反応ガ
スが供給される。図４の例では、３本の反応ガス供給管
１３ａ、１３ｂ、および１３ｃが設けられている。The apparatus 100 shown in FIG. 7 forms an amorphous thin film on the substrate 11 and simultaneously irradiates a beam, thereby successively converting the growing amorphous thin film into a single crystal thin film. And the substrate 11
This is an apparatus for forming a single-crystal thin film on the substrate. In the apparatus 100, a reaction gas supply pipe 13 communicates with the irradiation chamber 8. A reaction gas for forming a thin film of a predetermined substance on the substrate 11 by plasma CVD is supplied through the reaction gas supply pipe 13. In the example of FIG. 4, three reaction gas supply pipes 13a, 13b, and 13c are provided.

【０１８３】装置１００はつぎのように動作する。反射
板１２として図２および図３に示した反射板１２ａを用
い、基板１１としてガラス基板を用い、この基板１１の
上に単結晶Ｓｉの薄膜を形成する例を取り上げる。反応
ガス供給管１３ａ、１３ｂ、および１３ｃのそれぞれか
ら、単結晶Ｓｉの主材料であるＳｉを供給するＳｉＨ₄
（シラン）ガス、ｐ型不純物をドープするためのＢ₂ Ｈ
₃ （ジボラン）ガス、およびｎ型不純物をドープするた
めのＰＨ₃ （ホスフィン）ガスが供給される。また、不
活性ガス導入管７からプラズマ室４へ、Ｎｅガスが導入
される。The apparatus 100 operates as follows. An example in which the reflector 12 a shown in FIGS. 2 and 3 is used as the reflector 12, a glass substrate is used as the substrate 11, and a single-crystal Si thin film is formed on the substrate 11 will be described. SiH ₄ that supplies Si, which is the main material of single-crystal Si, from each of reaction gas supply pipes 13a, 13b, and 13c
(Silane) gas, B ₂ H for doping p-type impurities
₃ (diborane) gas and PH ₃ (phosphine) gas for doping n-type impurities are supplied. Further, Ne gas is introduced from the inert gas introduction pipe 7 into the plasma chamber 4.

【０１８４】反応ガス供給管１３から供給されるシラン
ガスは、ＥＣＲイオン源２によって生成されたＮｅプラ
ズマ中の高エネルギーの電子によって活性化される。加
えて、基板１１の表面に形成されつつある膜が、低エネ
ルギーのＮｅ⁺ イオン流およびＮｅ原子流によって常に
衝突を受けるので、膜形成反応が高められる。The silane gas supplied from the reaction gas supply pipe 13 is activated by high energy electrons in the Ne plasma generated by the ECR ion source 2. In addition, since the film being formed on the surface of the substrate 11 is constantly collided by the low-energy Ne ⁺ ion current and the Ne atomic flow, the film forming reaction is enhanced.

【０１８５】その結果、基板１１の上面においてプラズ
マＣＶＤ反応が進行し、シランガスが供給するＳｉを構
成元素とする薄膜、すなわちＳｉ薄膜が成長する。ま
た、ジボランガスまたはホスフィンガスをその流量を適
正に調整しつつ供給することによって、これらのガスに
よるプラズマＣＶＤ反応も同時に進行し、Ｂ（ボロン）
またはＰ（燐）を所望の濃度で含有するＳｉ薄膜が形成
される。As a result, the plasma CVD reaction proceeds on the upper surface of the substrate 11, and a thin film containing Si as a constituent element supplied by the silane gas, that is, a Si thin film grows. Also, by supplying diborane gas or phosphine gas while adjusting the flow rate thereof appropriately, the plasma CVD reaction by these gases simultaneously proceeds, and B (boron) gas is supplied.
Alternatively, a Si thin film containing P (phosphorus) at a desired concentration is formed.

【０１８６】基板１１は加熱されない。このため、基板
１１は、略常温度に保持される。したがって、Ｓｉ薄膜
は略常温度下で成長する。すなわち、プラズマＣＶＤに
よって結晶化が進行する温度以下の温度でＳｉ薄膜が形
成される。このためＳｉ薄膜は、プラズマＣＶＤによっ
て、まず非晶質であるアモルファスＳｉとして形成され
る。The substrate 11 is not heated. Therefore, the substrate 11 is maintained at a substantially normal temperature. Therefore, the Si thin film grows at approximately normal temperature. That is, a Si thin film is formed by plasma CVD at a temperature lower than the temperature at which crystallization proceeds. For this reason, the Si thin film is first formed as amorphous Si which is amorphous by plasma CVD.

【０１８７】下方向へ向かうＮｅ気体のビームは、装置
１０１の場合と同様にシースリムーバ１８を通過し、さ
らに反射板１２ａの作用によって４成分に分離され、基
板１１の上面に形成されつつあるＳｉ薄膜へ入射する。
これら４成分のＮｅ気体のビームの入射方向は、形成す
べきＳｉ単結晶の４個の独立な最稠密結晶面、すなわち
（１１１）面に垂直な４方向に対応する。また、ＥＣＲ
イオン源２によって形成されるプラズマのエネルギー
は、これらの４成分の入射エネルギーが、Ｓｉに対する
スレッショルド・エネルギー（＝２７ｅＶ）よりも低く
なるように設定される。したがって、成長しつつあるア
モルファスＳｉ薄膜にブラベの法則が作用する。すなわ
ち、アモルファスＳｉに照射される４成分から成るＮｅ
気体のビームの入射方向に垂直な面が、いずれも最稠密
結晶面となるようにアモルファスＳｉ内のＳｉ原子が再
配列する。その結果、単一の結晶方位を有する単結晶Ｓ
ｉが形成される。すなわち、プラズマＣＶＤによって成
長しつつあるアモルファスＳｉ薄膜は、結晶方位の揃っ
た単結晶Ｓｉ薄膜へ逐次転換される。The beam of the Ne gas traveling downward passes through the sea remover 18 as in the case of the apparatus 101, is further separated into four components by the action of the reflector 12 a, and is being formed on the upper surface of the substrate 11. Light is incident on the thin film.
The incident directions of the beams of these four components of the Ne gas correspond to four independent densest crystal planes of the Si single crystal to be formed, that is, four directions perpendicular to the (111) plane. Also, ECR
The energy of the plasma formed by the ion source 2 is set such that the incident energy of these four components is lower than the threshold energy (= 27 eV) for Si. Therefore, Brave's law acts on the growing amorphous Si thin film. That is, Ne composed of four components irradiated to amorphous Si
The Si atoms in the amorphous Si are rearranged such that the planes perpendicular to the gas beam incident direction are all close-packed crystal planes. As a result, a single crystal S having a single crystal orientation
i is formed. That is, the amorphous Si thin film growing by plasma CVD is sequentially converted to a single crystal Si thin film having a uniform crystal orientation.

【０１８８】反応ガス供給管１３より、ジボランガスま
たはホスフィンガスを、シランガスと同時に供給するこ
とによって、ＢまたはＰが添加されたｐ型またはｎ型の
単結晶Ｓｉ薄膜が形成される。また、不純物元素を含有
するこれらの反応ガスを、交互に供給することによっ
て、例えばｐ型単結晶Ｓｉ層の上に、等軸のｎ型単結晶
Ｓｉ層を形成することも可能である。By supplying diborane gas or phosphine gas simultaneously with silane gas from the reaction gas supply pipe 13, a p-type or n-type single-crystal Si thin film to which B or P is added is formed. Further, by alternately supplying these reaction gases containing the impurity element, for example, an equiaxial n-type single-crystal Si layer can be formed on a p-type single-crystal Si layer.

【０１８９】前述のように基板１１は加熱されず、プラ
ズマＣＶＤによって結晶化が進行する温度よりも低い温
度下でＳｉ薄膜が形成される。これは、Ｎｅ気体のビー
ムの照射がなくともプラズマＣＶＤのみでＳｉの結晶化
が進行する高温度の下では、その結晶方位はＮｅ気体の
ビームの照射方向とは無関係な任意の方向となり、方位
を規制することができず、しかも多結晶が出来上ってし
まうからである。ただし、結晶化が進行する温度以下の
適度な温度に保たれるように、基板１１を加熱してもよ
い。As described above, the substrate 11 is not heated, and a Si thin film is formed by plasma CVD at a temperature lower than the temperature at which crystallization proceeds. This is because under a high temperature at which crystallization of Si proceeds only by plasma CVD without irradiation of the Ne gas beam, the crystal orientation is an arbitrary direction irrespective of the irradiation direction of the Ne gas beam. Is not regulated, and polycrystals are produced. However, the substrate 11 may be heated so as to be maintained at an appropriate temperature equal to or lower than the temperature at which crystallization proceeds.

【０１９０】装置１００では、プラズマＣＶＤによりＳ
ｉ薄膜が成長する過程で、同時に単結晶への転換が逐次
進行する。このため、膜厚の大きい単結晶Ｓｉ薄膜を、
しかも装置１０１よりも更に低い温度下で形成すること
が可能である。In the apparatus 100, S
During the process of growing the i-thin film, the conversion to a single crystal proceeds at the same time. Therefore, a single-crystal Si thin film having a large thickness is
Moreover, it can be formed at a lower temperature than the device 101.

【０１９１】また、装置１００においても、シースリム
ーバ１８が設けられるので、Ｎｅ気体のビームの中の、
Ｎｅ⁺ イオン流が単結晶薄膜の形成に有効に利用され
る。このため、単結晶薄膜の形成が効率よく行われる。Also in the apparatus 100, the sea remover 18 is provided, so that the
The Ne ⁺ ion flow is effectively used for forming a single crystal thin film. For this reason, a single crystal thin film is formed efficiently.

【０１９２】また、装置１０１と同様に、反射板１２を
適切に選ぶことによって、任意の結晶構造、結晶方位を
有する単結晶薄膜を形成することも可能である。また、
Ｓｉ単結晶薄膜だけではなく、例えばＧａＡｓ、ＧａＮ
等の化合物単結晶薄膜などの多種類の単結晶薄膜を、任
意の基板１１の上に形成することが可能である。As in the case of the apparatus 101, a single crystal thin film having an arbitrary crystal structure and crystal orientation can be formed by appropriately selecting the reflection plate 12. Also,
Not only Si single crystal thin film but also GaAs, GaN
It is possible to form various types of single crystal thin films such as compound single crystal thin films on any substrate 11.

【０１９３】＜３．第３実施例＞第１および第２実施例
では単結晶薄膜を形成するのに適した装置について説明
したが、非晶質のＳｉ薄膜の上に一方向からのみ気体の
ビームを照射することによって、多結晶薄膜を形成する
ことが可能である。Ｓｉ以外の物質、例えばＧａＡｓの
薄膜等においても同様である。図８はこの目的に適した
装置の正面断面図である。図８に示される装置１０３
は、シースリムーバ１８と基板１１の間に反射板１２が
設けられない点において、装置１０１とは特徴的に異な
っている。<3. Third Embodiment> In the first and second embodiments, an apparatus suitable for forming a single crystal thin film has been described. However, by irradiating a gas beam from only one direction onto an amorphous Si thin film, It is possible to form a polycrystalline thin film. The same applies to a substance other than Si, for example, a GaAs thin film. FIG. 8 is a front sectional view of an apparatus suitable for this purpose. Apparatus 103 shown in FIG.
Is characteristically different from the device 101 in that the reflector 12 is not provided between the sea remover 18 and the substrate 11.

【０１９４】以下に、この装置１０３を用いて基板１１
の上に多結晶Ｓｉ薄膜を形成する例について説明する。
まず、装置１０１を使用する場合と同様に、基板１１の
上には非晶質であるアモルファスＳｉ薄膜があらかじめ
形成されている。In the following, the substrate 11 is
An example in which a polycrystalline Si thin film is formed thereon will be described.
First, similarly to the case where the device 101 is used, an amorphous amorphous Si thin film is formed on the substrate 11 in advance.

【０１９５】つぎに、装置１０３を用いて、Ｎｅ気体の
ビームの照射を行う。装置１０３では、反射板１２が設
けられないので、Ｎｅ気体のビームは一方向から基板１
１へと入射する。基板１１を、試料台１０の上に例えば
水平に載置することによって、基板１１に垂直な方向か
らＮｅ気体のビームの照射を実行することが可能であ
る。Ｎｅ気体のビームの照射によって、基板１１の上の
アモルファスＳｉ薄膜の上面近傍が多結晶層に転換され
る。すなわち、Ｎｅ気体のビームの照射によって、アモ
ルファスＳｉ薄膜にブラベの法則が作用し、１つの最稠
密面がＮｅ気体のビームの入射方向に垂直な方向に配向
し、他の最稠密面の方向は任意であるような結晶粒が集
合して成る多結晶層（すなわち軸配向多結晶層）が形成
される。Next, the apparatus 103 is used to irradiate a beam of Ne gas. In the device 103, since the reflector 12 is not provided, the beam of the Ne gas is applied to the substrate 1 from one direction.
Incident on 1. By placing the substrate 11 on the sample stage 10 horizontally, for example, it is possible to execute irradiation of a beam of Ne gas from a direction perpendicular to the substrate 11. By the irradiation of the beam of the Ne gas, the vicinity of the upper surface of the amorphous Si thin film on the substrate 11 is converted into a polycrystalline layer. In other words, the irradiation of the Ne gas beam causes the Brave's law to act on the amorphous Si thin film, and one densest surface is oriented in the direction perpendicular to the incident direction of the Ne gas beam, and the direction of the other densest surface is A polycrystalline layer (ie, an axially-oriented polycrystalline layer) formed by aggregation of arbitrary crystal grains is formed.

【０１９６】アモルファスＳｉ薄膜の温度は、試料台１
０が備えるヒータの作用により、５５０゜Ｃすなわち種
結晶が成長するに適した範囲内の温度に調整されてい
る。このため、アモルファスＳｉ薄膜の表面に形成され
た多結晶Ｓｉ層が種結晶として機能し、多結晶Ｓｉ層が
アモルファスＳｉ薄膜の深部に向かって成長する。そし
て、アモルファスＳｉ薄膜の全領域が多結晶Ｓｉ層へ転
換される。このようにして、基板１１の上に多結晶Ｓｉ
層が形成される。[0196] The temperature of the amorphous Si thin film
The temperature is adjusted to 550 ° C., that is, a temperature within a range suitable for growing the seed crystal, by the action of the heater included in 0. Therefore, the polycrystalline Si layer formed on the surface of the amorphous Si thin film functions as a seed crystal, and the polycrystalline Si layer grows toward the deep portion of the amorphous Si thin film. Then, the entire region of the amorphous Si thin film is converted to a polycrystalline Si layer. In this way, the polycrystalline Si
A layer is formed.

【０１９７】また、装置１０３においても、シースリム
ーバ１８が基板１１の上流に設けられるので、基板１１
の表面におけるプラズマシースの発生が抑制される。こ
のため、Ｎｅ気体のビームの中の、Ｎｅ⁺ イオン流が軸
配向多結晶薄膜の形成に有効に利用される。その結果、
軸配向多結晶薄膜の形成が効率よく行われる。Also in the apparatus 103, since the sea remover 18 is provided upstream of the substrate 11,
The generation of the plasma sheath on the surface is suppressed. Therefore, the Ne ⁺ ion flow in the Ne gas beam is effectively used for forming the axially oriented polycrystalline thin film. as a result,
The formation of the axially-oriented polycrystalline thin film is performed efficiently.

【０１９８】垂直ではなく斜め方向から基板１１へＮｅ
気体のビームを照射したい場合には、例えば基板１１を
水平ではなく斜めに傾斜させて載置するとよい。あるい
は、装置１０１を用い、さらに入射ビームをすべて一方
向に反射する反射板１２を用いてもよい。このように、
垂直ではなく斜め方向からＮｅ気体のビームを基板１１
へ入射させたい場合には、プラズマシースによるＮｅ⁺
イオン流の屈折現象がシースリムーバ１８によって抑え
られるので、シースリムーバ１８の効果は特に顕著に現
れる。Ne to the substrate 11 from an oblique direction instead of perpendicular
When it is desired to irradiate a gas beam, for example, the substrate 11 may be placed not horizontally but obliquely. Alternatively, the reflecting plate 12 that reflects the incident beam in one direction by using the apparatus 101 may be used. in this way,
The substrate 11 is supplied with a beam of Ne gas not obliquely but vertically.
If it is desired to make incident on the Ne ⁺
The effect of the sea remover 18 is particularly prominent since the refraction of the ion current is suppressed by the sea remover 18.

【０１９９】＜４．第４実施例＞図９は基板の上に軸配
向多結晶薄膜を形成するのに適したもう一つの装置の正
面断面図である。図９に示される装置１０２は、シース
リムーバ１８と基板１１の間に反射板１２が設けられな
い点において、装置１００とは特徴的に異なっている。<4. Fourth Preferred Embodiment> FIG. 9 is a front sectional view of another apparatus suitable for forming an axially oriented polycrystalline thin film on a substrate. The device 102 shown in FIG. 9 is characteristically different from the device 100 in that the reflector 12 is not provided between the sea remover 18 and the substrate 11.

【０２００】以下に、この装置１０２を用いて基板１１
の上に多結晶Ｓｉ薄膜を形成する例について説明する。
試料台１０の上に載置された基板１１は、加熱されない
か、あるいは結晶化が進行する温度以下の適度な温度に
保たれる。このような温度条件下で、基板１１の上面に
は反応ガスが供給される。そうすることによって基板１
１の上にアモルファスＳｉ薄膜を成長させると同時に、
反射板１２を用いることなくＮｅ気体のビームを一方向
から照射する。その結果、成長しつつあるアモルファス
Ｓｉ薄膜が、ブラベの法則の作用により多結晶Ｓｉ薄膜
へ逐次転換される。転換されて成るこの多結晶薄膜は、
１つの最稠密面がＮｅ気体のビームの入射方向に垂直と
なるように配向し、他の最稠密面の方向は任意であるよ
うな結晶粒が集合して成る軸配向多結晶薄膜である。In the following, the substrate 11 is
An example in which a polycrystalline Si thin film is formed thereon will be described.
The substrate 11 placed on the sample stage 10 is not heated or kept at an appropriate temperature lower than the temperature at which crystallization proceeds. Under such a temperature condition, a reactive gas is supplied to the upper surface of the substrate 11. By doing so, the substrate 1
While growing an amorphous Si thin film on
The Ne gas beam is irradiated from one direction without using the reflector 12. As a result, the growing amorphous Si thin film is sequentially converted into a polycrystalline Si thin film by the action of Brave's law. This converted polycrystalline thin film
This is an axially oriented polycrystalline thin film formed by assembling crystal grains such that one densest surface is perpendicular to the incident direction of the beam of Ne gas and the direction of the other densest surface is arbitrary.

【０２０１】このように装置１０２を用いることによっ
て、基板１１の上に軸配向多結晶薄膜を容易に形成する
ことができる。しかも装置１０２では、プラズマＣＶＤ
によりＳｉ薄膜が成長する過程で、同時に軸配向多結晶
への転換が逐次進行する。このため、膜厚の大きい軸配
向多結晶Ｓｉ薄膜を、しかも装置１０３よりも更に低い
温度下で形成することが可能である。By using the apparatus 102 in this manner, an axially-oriented polycrystalline thin film can be easily formed on the substrate 11. Moreover, in the apparatus 102, plasma CVD
Thus, in the process of growing the Si thin film, the conversion to the axially-oriented polycrystal proceeds at the same time. Therefore, an axially-oriented polycrystalline Si thin film having a large thickness can be formed at a lower temperature than the apparatus 103.

【０２０２】また、装置１０２においても、シースリム
ーバ１８が設けられるので、Ｎｅ気体のビームの中の、
Ｎｅ⁺ イオン流が軸配向多結晶薄膜の形成に有効に利用
される。このため、軸配向多結晶薄膜の形成が効率よく
行われる。Also, in the apparatus 102, the sea remover 18 is provided, so that the
Ne ⁺ ion flow is effectively used for forming an axially oriented polycrystalline thin film. Therefore, the formation of the axially-oriented polycrystalline thin film is performed efficiently.

【０２０３】このように、装置１０３、１０２等を用い
て軸配向多結晶薄膜を形成する方法は、単結晶薄膜を形
成する方法において、単に照射方向を一方向に限定する
のみであるので、単結晶薄膜を形成する方法よりも容易
であるという利点がある。さらに、軸配向多結晶薄膜
は、各結晶粒の方位が任意である通常の多結晶薄膜とは
異なり、一つの最稠密面の方位が各結晶粒の間で揃って
おり、通常の多結晶薄膜よりも規則性が高いので、電気
的、熱的、機械的などあらゆる点で単結晶薄膜がもつ優
れた特性に近い特性を有している。装置１０３、１０２
を用いることによって、単結晶薄膜の代用となし得る有
用な多結晶薄膜を、単結晶薄膜よりも容易に形成するこ
とができる。As described above, the method of forming an axially-oriented polycrystalline thin film using the devices 103 and 102 and the like merely limits the irradiation direction to one direction in the method of forming a single-crystal thin film. There is an advantage that it is easier than the method of forming a crystalline thin film. Furthermore, the axially-oriented polycrystalline thin film is different from a normal polycrystalline thin film in which the orientation of each crystal grain is arbitrary, and the orientation of one densest surface is uniform between the crystal grains, and the ordinary polycrystalline thin film Since the regularity is higher than that of the single crystal thin film, the single crystal thin film has characteristics close to the excellent characteristics of the single crystal thin film in all aspects, such as electrical, thermal, and mechanical. Devices 103, 102
By using, a useful polycrystalline thin film that can be used as a substitute for a single crystal thin film can be formed more easily than a single crystal thin film.

【０２０４】＜５．第５実施例＞図１０はシースリムー
バのもう一つの構成例を示す斜視図である。図１０に示
されるシースリムーバ１８ｂは、金属製の枠体で構成さ
れており、ハニカム状に互いに隣接して配列する六角形
状の多数の（複数の）開口部を有している。シースリム
ーバ１８ｂも、使用に際しては電気的に接地される。<5. Fifth Preferred Embodiment> FIG. 10 is a perspective view showing another example of the structure of a sea remover. The sea remover 18b shown in FIG. 10 is formed of a metal frame, and has a large number of hexagonal (plural) openings arranged adjacent to each other in a honeycomb shape. The sea remover 18b is also electrically grounded during use.

【０２０５】シースリムーバ１８ｂの開口面が磁力線Ｂ
_ECRに直交するように置かれるとき、磁力線Ｂ_ECRの回り
に螺旋運動しつつ磁力線Ｂ_ECRに沿って移動する電子の
中で、シースリムーバ１８ｂが設置される位置におい
て、ラーモア径Ｄ_Lが最小開口径Ｄ_Sよりも大きく、デバ
イ長Ｌ_Dが開口深さＴ_Sよりも短い電子は開口部を通過す
ることができずに、シースリムーバ１８ｂの壁面に必ず
衝突する。すなわち、シースリムーバ１８ｂは、１つの
開口部の最小開口径Ｄ_Sと開口深さＴ_Sとによって決ま
る、あるレベル以上の高いエネルギーをもった電子の通
過を阻止する。The opening surface of the sea remover 18b has a line of magnetic force B
When it is placed so as to be perpendicular to the _ECR, among electrons moving along the magnetic field lines B _ECR with spiral motion around the magnetic field lines B _ECR, at a position where the sheath remover 18b is installed, the Larmor diameter D _L is the minimum opening Electrons that are larger than the diameter D _{S and} whose Debye length L _D is shorter than the opening depth T _S cannot pass through the opening and always collide with the wall surface of the sea remover 18b. In other words, the sheath remover 18b is determined by the minimum opening diameter D _S and the opening depth T _S of one opening, it prevents the passage of electrons having more than a certain level of high energy.

【０２０６】シースリムーバ１８ｂでは多数（複数）の
開口部が配列しているので、薄膜を形成すべき基板１１
の上面を広く覆うと同時に、開口部の最小開口径Ｄ_Sを
それよりも小さく設定することが容易である。このた
め、大面積の基板１１の上に単結晶薄膜あるいは軸配向
多結晶薄膜を、プラズマシースの影響を排除しつつ効率
よく形成することができるという利点がある。また、開
口部の数を増やして最小開口径Ｄ_Sを小さくすることに
よって、阻止できる電子のエネルギーの下限を低く設定
することができるので、プラズマシースを抑制する効果
を容易に高めることができるという利点がある。In the sea remover 18b, since a large number (a plurality) of openings are arranged, the substrate 11 on which a thin film is to be formed is formed.
At the same time the upper surface of the wide cover is the minimum opening diameter D _S of the opening can be easily set to be smaller than that. For this reason, there is an advantage that a single crystal thin film or an axially oriented polycrystalline thin film can be efficiently formed on a large-area substrate 11 while eliminating the influence of the plasma sheath. Moreover, that by reducing the minimum opening diameter D _S to increase the number of openings, because the lower limit of the blocking can electron energy can be set to be low, it is possible to easily enhance the effect of suppressing the plasma sheath There are advantages.

【０２０７】＜６．第６実施例＞図１１はシースリムー
バのさらに別の構成例を示す部分切断斜視図である。図
１１に示されるシースリムーバ１８ｃは、金属製の枠体
で構成されており、互いに平行に隣接して配列する矩形
形状の複数の開口部を有している。シースリムーバ１８
ｃも、使用に際しては電気的に接地される。<6. Sixth Preferred Embodiment> FIG. 11 is a partially cutaway perspective view showing still another example of the structure of a sea remover. The sea remover 18c shown in FIG. 11 is formed of a metal frame, and has a plurality of rectangular openings arranged in parallel and adjacent to each other. Sea Remover 18
c is also electrically grounded in use.

【０２０８】シースリムーバ１８ｃの開口面が磁力線Ｂ
_ECRに直交するように置かれるとき、磁力線Ｂ_ECRの回り
に螺旋運動しつつ磁力線Ｂ_ECRに沿って移動する電子の
中で、シースリムーバ１８ｃが設置される位置におい
て、ラーモア径Ｄ_Lが最小開口径Ｄ_Sよりも大きく、デバ
イ長Ｌ_Dが開口深さＴ_Sよりも短い電子は開口部を通過す
ることができずに、シースリムーバ１８ｃの壁面に必ず
衝突する。すなわち、シースリムーバ１８ｃは、１つの
開口部の最小開口径Ｄ_Sと開口深さＴ_Sとによって決ま
る、あるレベル以上の高いエネルギーをもった電子の通
過を阻止する。The opening surface of the sea remover 18c has a line of magnetic force B
When it is placed so as to be perpendicular to the _ECR, among electrons moving along the magnetic field lines B _ECR with spiral motion around the magnetic field lines B _ECR, at a position where the sheath remover 18c is installed, the Larmor diameter D _L is the minimum opening Electrons that are larger than the diameter D _{S and} whose Debye length L _D is shorter than the opening depth T _S cannot pass through the opening and always hit the wall surface of the sea remover 18c. In other words, the sheath remover 18c is determined by the minimum opening diameter D _S and the opening depth T _S of one opening, it prevents the passage of electrons having more than a certain level of high energy.

【０２０９】シースリムーバ１８ｃにおいても、シース
リムーバ１８ｂと同様に、複数の開口部が配列している
ので、薄膜を形成すべき基板１１の上面を広く覆うと同
時に、開口部の最小開口径Ｄ_Sをそれよりも小さく設定
することが容易である。このため、大面積の基板１１の
上に単結晶薄膜あるいは軸配向多結晶薄膜を、プラズマ
シースの影響を排除しつつ効率よく形成することができ
るという利点がある。また、開口部の数を増やして最小
開口径Ｄ_Sを小さくすることによって、阻止できる電子
のエネルギーの下限を低く設定することができるので、
プラズマシースを抑制する効果を容易に高めることがで
きるという利点がある。In the sea remover 18c, as in the case of the sea remover 18b, since a plurality of openings are arranged, the upper surface of the substrate 11 on which a thin film is to be formed is widely covered, and at the same time, the minimum opening diameter D _{S of the} opening is obtained. Can be easily set smaller than that. For this reason, there is an advantage that a single crystal thin film or an axially oriented polycrystalline thin film can be efficiently formed on a large-area substrate 11 while eliminating the influence of the plasma sheath. In addition, the lower limit of the electron energy that can be blocked can be set low by increasing the number of openings and reducing the minimum opening diameter D _S.
There is an advantage that the effect of suppressing the plasma sheath can be easily increased.

【０２１０】＜７．第７実施例＞図１２は、単結晶薄膜
を形成するのに適したさらに別の装置の構成を示す正面
断面図である。この装置１０４は、反射板にシースリム
ーバが組み込まれている点が、装置１００とは特徴的に
異なっている。<7. Seventh Preferred Embodiment> FIG. 12 is a front sectional view showing the structure of still another apparatus suitable for forming a single crystal thin film. This device 104 is characteristically different from the device 100 in that a sea remover is incorporated in the reflector.

【０２１１】図１３は、装置１０４に用いられる反射板
１２ｂの斜視図である。また図１４は、図１３に示した
反射板１２ｂの平面図であり、図１５および図１６は分
解図である。これらの図を参照しつつ、反射板１２ｂに
ついて説明する。FIG. 13 is a perspective view of the reflection plate 12b used in the device 104. FIG. FIG. 14 is a plan view of the reflection plate 12b shown in FIG. 13, and FIGS. 15 and 16 are exploded views. The reflection plate 12b will be described with reference to these drawings.

【０２１２】この反射板１２ｂは、反射板１２ａと同様
に、単結晶Ｓｉなどの、ダイヤモンド構造を有する単結
晶を形成するために用いられる反射板である。反射板１
２ｂには、中央部に正六角形の開口部を有する平板状の
遮蔽板（遮蔽体）５１が備わっている。そして、遮蔽板
５１の下面に、開口部を囲むように、３個の反射用ブロ
ック５３が固定的に設置されている。反射用ブロック５
３は、貫通孔５７を貫通しネジ孔５８に螺合するネジに
よって、遮蔽板５１に締結されている。その結果、遮蔽
板５１の開口部の直下には、これらの反射用ブロック５
３で縁どりされた正三角形状の開口部５４が形成され
る。The reflection plate 12b is a reflection plate used for forming a single crystal having a diamond structure, such as single crystal Si, like the reflection plate 12a. Reflector 1
2b is provided with a flat shielding plate (shielding member) 51 having a regular hexagonal opening at the center. On the lower surface of the shielding plate 51, three reflecting blocks 53 are fixedly installed so as to surround the opening. Reflection block 5
3 is fastened to the shielding plate 51 by a screw that passes through the through hole 57 and is screwed into the screw hole 58. As a result, these reflection blocks 5 are located immediately below the opening of the shielding plate 51.
An equilateral triangular opening 54 bordered by 3 is formed.

【０２１３】上方から降り注ぐ気体のビームは、遮蔽板
５１によって選択的に遮蔽され、正六角形の開口部のみ
を通過する。反射用ブロック５３において、開口部５４
に面する斜面５５が、気体ビームを反射する反射面とし
て機能する。図１４の平面図に示されるように、３つの
斜面５５はそれぞれ遮蔽板５１の正六角形の開口部に選
択的に露出する。このため、上方から降り注ぐ気体のビ
ームは、開口部５４を通過して基板１１に垂直方向に直
接入射する第１の成分と、３つの斜面５５のそれぞれに
よって反射されることによって基板１１へ斜め方向から
入射する第２〜第４の成分の、合計４成分に分解され
る。The gas beam flowing down from above is selectively shielded by the shielding plate 51, and passes only through a regular hexagonal opening. In the reflection block 53, the opening 54
The oblique surface 55 facing the surface functions as a reflecting surface that reflects the gas beam. As shown in the plan view of FIG. 14, each of the three slopes 55 is selectively exposed to a regular hexagonal opening of the shielding plate 51. For this reason, the gas beam flowing down from above is passed through the opening 54 and directly incident on the substrate 11 in the vertical direction, and is reflected by each of the three slopes 55 to the substrate 11 in an oblique direction. From the second to fourth components incident from the light source.

【０２１４】図１４に示すように、正三角形の開口部５
４の三隅は、上方から見ると正六角形の開口部の１つお
きの隅に一致している。すなわち、上方から見て、正六
角形の開口部の隣合う二辺を等辺とする３つの二等辺三
角形の領域に、３つの斜面５５がそれぞれ選択的に露出
する。このことは、複数の斜面５５による二重反射を防
止するとともに、基板１１の上に均一に各ビームの成分
を照射させることを可能にする。図１７および図１８を
用いてこのことをさらに説明する。[0214] As shown in FIG.
The three corners 4 correspond to every other corner of the regular hexagonal opening when viewed from above. That is, when viewed from above, the three slopes 55 are selectively exposed to three isosceles triangular regions each having the two adjacent sides of the regular hexagonal opening as equal sides. This prevents double reflection by the plurality of slopes 55 and enables the components of each beam to be uniformly irradiated on the substrate 11. This will be further described with reference to FIGS.

【０２１５】図１７は、図１４と同様に反射板１２ｂの
平面図である。また、図１７に示されるＡ−Ａ切断線に
沿った断面図を図１８に示す。これらの図に示すよう
に、二等辺三角形の頂点に相当する１つの斜面５５上の
位置（図におけるＢ点）に入射する気体のビームは、反
射された後に正三角形の開口部５４の相対する頂点（図
におけるＣ点）へ入射する。したがって、開口部５４の
一辺とＡ−Ａ切断線との交点をＤ点と定義すると、斜面
５５上のＢ−Ｄ間に飛来した気体のビームは、開口部５
４上のＤ−Ｃ間に均等に分配される。FIG. 17 is a plan view of the reflection plate 12b as in FIG. FIG. 18 is a sectional view taken along the line AA shown in FIG. As shown in these figures, a gas beam incident on a position (point B in the figure) on one slope 55 corresponding to the vertex of an isosceles triangle is reflected by the opening 54 of the equilateral triangle. The light is incident on the vertex (point C in the figure). Therefore, if the intersection of one side of the opening 54 and the cutting line AA is defined as a point D, the gas beam that has flown between B and D on the inclined surface 55 will pass through the opening 5.
4 are evenly distributed between DC.

【０２１６】Ａ−Ａ切断線を平行にずらして成る任意の
切断線Ｅ−Ｅ上に飛来する気体のビームについても同様
のことがいえる。すなわち、引出口９から飛来する気体
のビームは遮蔽板５１によって斜面５５上に選択的に供
給される結果、反射された３成分の気体のビームが、基
板１１上の開口部５４の直下に相当する領域に均一に入
射する。The same can be said for a gas beam flying on an arbitrary cutting line EE formed by shifting the cutting line AA in parallel. That is, the gas beam coming from the outlet 9 is selectively supplied onto the inclined surface 55 by the shielding plate 51, so that the reflected three-component gas beam corresponds to the portion immediately below the opening 54 on the substrate 11. Incident uniformly on the region where

【０２１７】また、正六角形の開口部を通過して１つの
斜面５５に供給される気体のビームは、上述のようにす
べて開口部５４上に入射し、隣接する他の斜面５５へ入
射することがない。このため、気体のビームが複数の斜
面５５によって多重反射された成分が基板１１上に入射
するという恐れがない。Further, all the gas beams supplied to one slope 55 through the regular hexagonal opening are incident on the opening 54 as described above, and are incident on the other slope 55 adjacent thereto. There is no. For this reason, there is no fear that a component of the gas beam that is multiple-reflected by the plurality of slopes 55 enters the substrate 11.

【０２１８】なお、斜面５５の傾斜角は、図１８に示し
たように例えば５５゜に設定される。The inclination angle of the slope 55 is set to, for example, 55 ° as shown in FIG.

【０２１９】このとき、斜面５５で反射された気体のビ
ームは、開口部５４の直下に位置する基板１１の上に７
０゜の入射角をもって入射する。すなわち、基板１１に
は第１成分が垂直に入射するとともに、第２〜第４成分
が７０゜の入射角をもって、しかも第１の成分の入射方
向の周りに３回対称な方向に入射する。このとき、これ
らの第１〜第４の成分の入射方向は、Ｓｉ単結晶の最稠
密面である４つの（１１１）面に垂直な４方向に、それ
ぞれ対応する。At this time, the gas beam reflected by the slope 55 is projected onto the substrate 11 located immediately below the opening 54 by the gas beam.
It is incident at an incident angle of 0 °. That is, the first component is incident on the substrate 11 vertically, and the second to fourth components are incident on the substrate 11 at an incident angle of 70 ° and symmetrically three times around the incident direction of the first component. At this time, the incident directions of these first to fourth components respectively correspond to four directions perpendicular to the four (111) planes, which are the closest dense planes of the Si single crystal.

【０２２０】遮蔽板５１に形成された開口部の最小開口
径Ｄ_S、遮蔽板５１の厚さすなわち開口部の開口深さＴ_S
を適切に設定することによって、遮蔽板５１にシースリ
ムーバ１８の機能をも兼ねさせ、斜面５５および基板１
１の表面へのプラズマシースの生成を十分に抑えること
が可能である。この実施例の装置１０４は、最小開口径
Ｄ_Sおよび開口深さＴ_Sが適切に設定された反射板１２ｂ
が用いられるために、反射板とは別個にシースリムーバ
１８を設ける必要がないという利点がある。また、遮蔽
板５１は反射用ブロック５３と一体となっているので、
取扱いが容易である。The minimum opening diameter D _S of the opening formed in the shielding plate 51, the thickness of the shielding plate 51, ie, the opening depth T _S of the opening.
Is appropriately set so that the shielding plate 51 also has the function of the sea remover 18 and the slope 55 and the substrate 1
It is possible to sufficiently suppress the generation of the plasma sheath on the first surface. 104 of this embodiment, the minimum opening diameter D _S and the opening depth T _S are properly configured reflector 12b
Is used, there is an advantage that it is not necessary to provide the sea remover 18 separately from the reflection plate. Further, since the shielding plate 51 is integrated with the reflection block 53,
Easy to handle.

【０２２１】＜８．第８実施例＞図１９は、単結晶薄膜
を形成するのに適したさらに別の装置の構成を示す正面
断面図である。この装置１０５は、処理容器１の内径を
適切な範囲に設定することによって、シースリムーバ１
８の機能を処理容器１で実現している点が装置１０１と
は特徴的に異なっている。引出口９から基板１１へと至
るＮｅ気体のビームの経路の周囲を囲む処理容器１の側
壁は円筒形状であって、その内径Ｄｓの大きさが適切な
範囲に設定されている。<8. Eighth Preferred Embodiment> FIG. 19 is a front sectional view showing the structure of still another apparatus suitable for forming a single crystal thin film. This apparatus 105 sets the inner diameter of the processing container 1 in an appropriate range, thereby setting the
The function of the apparatus 101 is characteristically different from the apparatus 101 in that the function 8 is realized by the processing container 1. The side wall of the processing chamber 1 surrounding the path of the Ne gas beam from the outlet 9 to the substrate 11 has a cylindrical shape, and the size of the inner diameter Ds is set in an appropriate range.

【０２２２】金属などの導電性の材料で構成される処理
容器１の側壁は、あたかもシースリムーバ１８と同様に
機能し、内径Ｄ_Sよりもラーモア径Ｄ_Lの大きい電子は反
射板１２および基板１１に達することができない。この
ため、内径Ｄ_Sをある限度以下の小さい値に設定するこ
とによって、プラズマシースの生成を十分に抑えること
が可能である。[0222] sidewall of the configured processing chamber 1 of a conductive material such as metal, and though functions similarly to the sheath remover 18, a large electron Larmor diameter D _L than the inner diameter D _S reflector 12 and the substrate 11 Can not reach. Therefore, by setting a small value of less than a certain limit the inner diameter D _S, it is possible to suppress the generation of the plasma sheath sufficiently.

【０２２３】装置１０５では、内径Ｄ_Sがこの限度以下
の小さい値に設定されている。その結果、シースリムー
バ１８を別途準備することなく、プラズマシースが抑制
され、基板１１の上に単結晶薄膜が効率よく形成される
という利点が得られる。[0223] In apparatus 105, the inner diameter D _S is set to a small value below this limit. As a result, there is an advantage that the plasma sheath is suppressed and the single crystal thin film is efficiently formed on the substrate 11 without separately preparing the sea remover 18.

【０２２４】＜９．第９実施例＞図２０は、単結晶薄膜
を形成するのに適したさらに別の装置の構成を示す正面
断面図である。この装置１０６は、処理容器１の外周に
補助コイル６１が設けられている点が装置１０４とは特
徴的に異なっている。補助コイル６１は、シースリムー
バ１８として機能する遮蔽板５１の周囲に配設され、電
流を通電することによって遮蔽板５１における発散磁場
を減殺する二次的な磁場を発生する。<9. Ninth Embodiment> FIG. 20 is a front sectional view showing the structure of still another apparatus suitable for forming a single crystal thin film. This device 106 is characteristically different from the device 104 in that an auxiliary coil 61 is provided on the outer periphery of the processing container 1. The auxiliary coil 61 is disposed around the shielding plate 51 functioning as the sea remover 18 and generates a secondary magnetic field that reduces a divergent magnetic field in the shielding plate 51 by applying a current.

【０２２５】遮蔽板５１における発散磁場が減殺される
ために、遮蔽板５１の位置における電子のラーモア径Ｄ
_Lが拡大する。その分、遮蔽板５１の最小開口径Ｄ_Sを広
げることができるので、より広い面積の基板１１の上に
単結晶薄膜を形成することができる。あるいは、一定の
最小開口径Ｄ_Sの下で、阻止できる電子のエネルギーの
下限を低く設定することができるので、プラズマシース
を抑制する効果を高めることができる。Since the diverging magnetic field at the shield plate 51 is reduced, the Larmor diameter D of the electrons at the position of the shield plate 51 is reduced.
_L expands. Correspondingly, it is possible to widen the minimum opening diameter D _S of the shielding plate 51, it is possible to form a single crystal thin film on a substrate 11 of a larger area. Alternatively, under a certain minimum opening diameter D _S, it can be set lower the lower limit of the electron energy blocking, it is possible to enhance the effect of suppressing the plasma sheath.

【０２２６】また、照射室８における磁場の減衰が早ま
るので、プラズマ空間電位Ｖｐによる同一程度のイオン
の加速エネルギーを得るのに、ＥＣＲポイントＰ_ECRか
ら基板１１までの距離を短く（言い替えると、引出口９
から基板１１までの距離を短く）することができるの
で、装置を小型化し得るという利点がある。Further, since the magnetic field in the irradiation chamber 8 is rapidly attenuated, the distance from the ECR point P _ECR to the substrate 11 is shortened (in other words, in order to obtain the same acceleration energy of ions by the plasma space potential Vp). Exit 9
(The distance from the substrate 11 to the substrate 11) can be shortened.

【０２２７】発散磁場によるＮｅ⁺ イオンの加速は、発
散磁場の強度がＥＣＲポイントＰ_ECRの磁場強度の約１
％程度にまで減衰するとほぼ完了する。ＥＣＲポイント
Ｐ_ECRの磁場強度が８７５Ｇであれば、発散磁場が１０
Ｇ程度にまで減衰する間に、加速が完了する。このた
め、ＥＣＲポイントＰ_ECRから約１０Ｇにまで減殺され
る地点までの距離が、Ｎｅ⁺ イオンの平均自由行程程
度、ないしそれ以下となるように、補助コイル６１を設
置する位置、および補助コイル６１が生成する磁場の強
度を設定するのが特に望ましい。このとき、最大のＮｅ
⁺ イオンの加速エネルギーが得られる。The acceleration of Ne ⁺ ions due to the diverging magnetic field is such that the intensity of the diverging magnetic field is about one of the magnetic field intensity at the ECR point _PECR.
% Is almost complete. If the magnetic field strength of the ECR point P _ECR is 875 G, the divergent magnetic field is 10
The acceleration is completed during the time of the decay to about G. For this reason, the position where the auxiliary coil 61 is installed and the auxiliary coil 61 are set so that the distance from the ECR point P _ECR to the point where the energy is reduced to about 10 G is approximately equal to or less than the mean free path of the Ne ⁺ ions. It is particularly desirable to set the strength of the magnetic field generated by. At this time, the maximum Ne
⁺ Acceleration energy of ions is obtained.

【０２２８】なお、通常の使用条件下における照射室８
の動作圧力が５×１０^-3〜５×１０^-4Ｔｏｒｒであるこ
とを考慮すると、Ｎｅ⁺ イオンの平均自由行程は数ｃｍ
〜数十ｃｍ程度である。The irradiation chamber 8 under normal use conditions
Considering that the operating pressure is 5 × 10 ^{−3 to} 5 × 10 ⁻⁴ Torr, the mean free path of Ne ⁺ ions is several cm.
About several tens cm.

【０２２９】＜１０．第１０実施例＞図２１は、単結晶
薄膜を形成するのに適したさらに別の装置の構成を示す
正面断面図である。この装置１０７は、引出口９から反
射板１２へと至るＮｅ気体のビームの経路を挟むように
対向する一対のブースト電極６３が照射室８の中に挿入
されている点において、装置１０４とは特徴的に異なっ
ている。ブースト電極６３にはＲＦ電源６５が接続され
ており、このＲＦ電源６５を起動することによって一対
のブースト電極６３の間に高周波が発生する。高周波の
周波数は例えば１３．４ＭＨｚである。<10. Tenth Preferred Embodiment> FIG. 21 is a front sectional view showing the structure of still another apparatus suitable for forming a single crystal thin film. This device 107 differs from the device 104 in that a pair of boost electrodes 63 facing each other are inserted into the irradiation chamber 8 so as to sandwich the path of the beam of Ne gas from the outlet 9 to the reflection plate 12. Characteristically different. An RF power supply 65 is connected to the boost electrode 63. By activating the RF power supply 65, a high frequency is generated between the pair of boost electrodes 63. The high frequency is, for example, 13.4 MHz.

【０２３０】この高周波によって、電子へエネルギーが
新たに（二次的に）付与されるので、Ｎｅ⁺ イオンの密
度が高まる。その結果、単結晶薄膜の形成レートが向上
するとともに、照射室８における動作圧力を高くするこ
とができるという利点が生まれる。The energy is newly (secondarily) applied to the electrons by the high frequency, so that the density of Ne ⁺ ions is increased. As a result, there is an advantage that the formation rate of the single crystal thin film is improved and the operating pressure in the irradiation chamber 8 can be increased.

【０２３１】＜１１．第１１実施例＞図２２は、単結晶
薄膜を形成するのに適したさらに別の装置の構成を示す
正面断面図である。この装置１０８は、プラズマ室４に
おける磁場、および照射室８における発散磁場を生成す
る磁気コイル６７が平板形状である点、すなわち矩形の
断面形状において中心軸方向の幅Ｌｃと径方向の幅Ｒｃ
の比が１よりも小さい（すなわち、Ｌｃ＜Ｒｃである）
点において、装置１００とは特徴的に異なっている。<11. Eleventh Preferred Embodiment> FIG. 22 is a front sectional view showing the structure of still another apparatus suitable for forming a single crystal thin film. This device 108 is characterized in that the magnetic coil 67 for generating the magnetic field in the plasma chamber 4 and the divergent magnetic field in the irradiation chamber 8 has a flat plate shape, that is, the width Lc in the central axis direction and the width Rc in the radial direction in a rectangular cross-sectional shape.
Is less than 1 (ie, Lc <Rc)
In this respect, the apparatus is characteristically different from the apparatus 100.

【０２３２】磁気コイル６７がこのような断面形状をな
しているので、照射室８における発散磁場の減衰が早ま
る。すなわち、図２２に示すように、磁力線Ｂ_ECRの発
散の度合いが高い。その結果、シースリムーバ１８が配
置される位置での磁場が弱くなるので、この位置での電
子のラーモア径Ｄ_Lが拡大する。その分、シースリムー
バ１８の最小開口径Ｄ_Sを広げることができるので、よ
り広い面積の基板１１の上に単結晶薄膜を形成すること
ができる。あるいは、一定の最小開口径Ｄ_Sの下で、阻
止できる電子のエネルギーの下限を低く設定することが
できるので、プラズマシースを抑制する効果を高めるこ
とができる。Since the magnetic coil 67 has such a cross-sectional shape, the divergent magnetic field in the irradiation chamber 8 is attenuated more quickly. That is, as shown in FIG. 22, the degree of divergence of the magnetic field lines B _ECR is high. As a result, the magnetic field at the position where the sheath remover 18 is disposed becomes weak, the Larmor diameter D _L of electrons at this position is enlarged. Correspondingly, it is possible to widen the minimum opening diameter D _S of the sheath remover 18, it is possible to form a single crystal thin film on a substrate 11 of a larger area. Alternatively, under a certain minimum opening diameter D _S, it can be set lower the lower limit of the electron energy blocking, it is possible to enhance the effect of suppressing the plasma sheath.

【０２３３】また、照射室８における磁場の減衰が早ま
るので、プラズマ空間電位Ｖｐによる同一程度のイオン
の加速エネルギーを得るのに、ＥＣＲポイントＰ_ECRか
ら基板１１までの距離を短く（言い替えると、引出口９
から基板１１までの距離を短く）することができるの
で、装置を小型化し得るという利点がある。Further, since the magnetic field in the irradiation chamber 8 is rapidly attenuated, the distance from the ECR point P _ECR to the substrate 11 is shortened (in other words, in order to obtain the same acceleration energy of ions by the plasma space potential Vp). Exit 9
(The distance from the substrate 11 to the substrate 11) can be shortened.

【０２３４】磁気コイル６７が生成する発散磁場による
Ｎｅ⁺ イオンの加速は、発散磁場の強度がＥＣＲポイン
トＰ_ECRの磁場強度の約１％程度にまで減衰するとほぼ
完了する。ＥＣＲポイントＰ_ECRの磁場強度が８７５Ｇ
であれば、発散磁場が１０Ｇ程度にまで減衰する間に、
加速が完了する。このため、ＥＣＲポイントＰ_ECRから
約１０Ｇにまで減殺される地点までの距離が、Ｎｅ⁺ イ
オンの平均自由行程程度、ないしそれ以下であるのが特
に望ましい。このとき、最大のＮｅ⁺ イオンの加速エネ
ルギーが得られる。The acceleration of Ne ⁺ ions by the divergent magnetic field generated by the magnetic coil 67 is almost completed when the intensity of the divergent magnetic field attenuates to about 1% of the magnetic field intensity at the ECR point _PECR . Magnetic field strength of ECR point P _ECR is 875G
Then, while the diverging magnetic field attenuates to about 10G,
The acceleration is completed. For this reason, it is particularly desirable that the distance from the ECR point P _ECR to the point where it is reduced to about 10 G is about the mean free path of Ne ⁺ ions or less. At this time, the maximum Ne ⁺ ion acceleration energy is obtained.

【０２３５】なお、発散磁場の減衰を早めるには、小型
の磁気コイル５を使用することも有効である。あるい
は、Ｎｅ⁺ イオンの平均自由行程との相対比較において
発散磁場の減衰を早めるには、プラズマ室４と照射室８
とを個別に排気する差動排気を採用することによって、
照射室８におけるＮｅガスの圧力を低めて照射室８にお
けるＮｅ⁺ イオンの平均自由行程を長くすることも有効
である。In order to accelerate the decay of the divergent magnetic field, it is effective to use a small magnetic coil 5. Alternatively, in order to accelerate the decay of the divergent magnetic field in comparison with the mean free path of the Ne ⁺ ions, the plasma chamber 4 and the irradiation chamber 8 may be used.
By adopting the differential exhaust that exhausts separately
It is also effective to lower the pressure of the Ne gas in the irradiation chamber 8 to lengthen the mean free path of Ne ⁺ ions in the irradiation chamber 8.

【０２３６】＜１２．第１２実施例＞図２３は、軸配向
多結晶薄膜を形成するのに適した別の装置の構成を模式
的に示す正面断面図である。この装置１０９では、ＥＣ
Ｒイオン源２の代わりにヘリコン波プラズマ源７７が用
いられている。<12. Twelfth Preferred Embodiment> FIG. 23 is a front sectional view schematically showing the structure of another apparatus suitable for forming an axially oriented polycrystalline thin film. In this device 109, EC
A helicon wave plasma source 77 is used instead of the R ion source 2.

【０２３７】図２３に示すように、プラズマ容器３の周
囲には磁気コイル５の内側にヘリカルアンテナ７３と称
される巻数の少ないコイルが設けられており、このヘリ
カルアンテナ７３にはＲＦ電源７５が接続されている。
ＲＦ電源７５が起動されると、ヘリカルアンテナ７３に
は、例えば１３．５６ＭＨｚのマイクロ波が印加され
る。このマイクロ波によってプラズマ室４にＮｅプラズ
マが生成される。As shown in FIG. 23, a coil having a small number of turns called a helical antenna 73 is provided around the plasma container 3 inside the magnetic coil 5, and the helical antenna 73 is provided with an RF power supply 75. It is connected.
When the RF power supply 75 is activated, for example, a 13.56 MHz microwave is applied to the helical antenna 73. This microwave generates Ne plasma in the plasma chamber 4.

【０２３８】生成されたＮｅプラズマは発散磁場によっ
て照射室８内の基板１１へと導かれる。Ｎｅプラズマの
経路にはシースリムーバ１８が介挿されているので、基
板１１へのプラズマシースの発生が抑制され、その結
果、軸配向多結晶薄膜の形成が効率よく行われる。The generated Ne plasma is guided to the substrate 11 in the irradiation chamber 8 by the diverging magnetic field. Since the sheath remover 18 is interposed in the path of the Ne plasma, the generation of the plasma sheath on the substrate 11 is suppressed, and as a result, the axially-oriented polycrystalline thin film is formed efficiently.

【０２３９】このように、シースリムーバ１８は、ＥＣ
Ｒイオン源２を有するものに限らず、プラズマを発散磁
場によって基板１１へと導くことによってイオン照射を
行う形式の装置全般に適用可能である。例えば、周知技
術であるマグネトロンプラズマ源を用いてイオン照射を
行う装置（図示を略する）にも適用可能である。ヘリコ
ン波プラズマ源、マグネトロンプラズマ源のいずれも、
マイクロ波の周波数が低く、しかも外部磁場の強度が低
いので、これらを用いることによって装置を小型化し得
るという利点が得られる。[0239] As described above, the sea remover 18 is
The present invention is not limited to the apparatus having the R ion source 2, but is applicable to all types of apparatuses that perform ion irradiation by guiding plasma to the substrate 11 by a divergent magnetic field. For example, the present invention can be applied to an apparatus (not shown) for performing ion irradiation using a magnetron plasma source, which is a well-known technique. Both helicon wave plasma source and magnetron plasma source,
Since the microwave frequency is low and the intensity of the external magnetic field is low, the use of these has the advantage that the device can be miniaturized.

【０２４０】＜１３．第１３実施例＞図２４は、単結晶
薄膜を形成するのに適したさらに別の装置の構成を示す
正面断面図である。この装置１１０は、シースリムーバ
１８が設けられず、代わりに、引出口９から反射板１２
へと至るＮｅ気体のビームの経路にフィラメント状のイ
オナイザ６９が挿入されている点において、装置１００
とは特徴的に異なっている。イオナイザ６９には、電源
７１が接続されており、この電源７１を起動することに
よってイオナイザ６９には電流が流れる。その結果、イ
オナイザ６９から熱電子が放出される。この熱電子は、
Ｎｅ⁺ イオンを中性化する働きをなす。<13. Thirteenth Embodiment> FIG. 24 is a front sectional view showing the structure of still another apparatus suitable for forming a single crystal thin film. This device 110 is not provided with a sea remover 18, but instead has a reflector 12 from the outlet 9.
Device 100 in that the filamentary ionizer 69 is inserted in the path of the Ne gas beam
And is characteristically different. A power supply 71 is connected to the ionizer 69, and a current flows through the ionizer 69 by activating the power supply 71. As a result, thermal electrons are emitted from the ionizer 69. This thermoelectron is
It functions to neutralize Ne ⁺ ions.

【０２４１】このため、反射板１２へと降り注ぐＮｅ気
体のビーム中の中性Ｎｅ原子流の割合が高まる。その結
果、シースリムーバ１８がなく、Ｎｅ⁺ イオン流が単結
晶薄膜の形成に有効に利用されない場合においても、密
度の高い中性Ｎｅ原子流のために、単結晶薄膜の形成レ
ートを高く維持することが可能である。For this reason, the ratio of the neutral Ne atom flow in the beam of the Ne gas falling on the reflection plate 12 increases. As a result, even when the seed remover 18 is not provided and the Ne ⁺ ion flow is not effectively used for forming the single crystal thin film, the formation rate of the single crystal thin film is kept high due to the high density neutral Ne atom flow. It is possible.

【０２４２】なお、図２４には、シースリムーバ１８が
設けられない例を示したが、イオナイザ６９とシースリ
ムーバ１８とを併用することによって、Ｎｅ気体のビー
ム中のＮｅ⁺ イオン流と中性Ｎｅ原子流の双方を単結晶
薄膜の形成に有効に役立てることが可能となる。このと
き、最大の単結晶薄膜の形成レートが得られる。Although FIG. 24 shows an example in which the sea remover 18 is not provided, by using the ionizer 69 and the sea remover 18 together, the Ne ⁺ ion flow in the Ne gas beam and the neutral Ne Both of the atomic flows can be effectively used for forming a single crystal thin film. At this time, the maximum single crystal thin film formation rate is obtained.

【０２４３】なお、イオナイザ６９には、図２３に示し
た熱電子放出型だけでなく、周知技術であるプラズマブ
リッジ型のものを用いて電子の供給を行ってもよい。The ionizer 69 may be supplied not only with the thermionic emission type shown in FIG. 23 but also with a plasma bridge type which is a well-known technique.

【０２４４】＜１４．第１４実施例＞図２５は、単結晶
薄膜を形成するのに適したさらに別の装置の構成を示す
正面断面図である。この装置１１１は、シースリムーバ
１８が設けられず、代わりに、引出口９から反射板１２
までの距離がある範囲に最適化されている点において、
装置１００とは特徴的に異なっている。<14. Fourteenth Preferred Embodiment> FIG. 25 is a front sectional view showing the structure of still another apparatus suitable for forming a single crystal thin film. This device 111 is not provided with a sea remover 18, but instead has a reflector 12
In that the distance to is optimized for a certain range,
It is characteristically different from the device 100.

【０２４５】この装置１１１では、ＥＣＲポイントＰ
_ECRから反射板１２までの距離がＮｅ⁺イオンの平均自由
行程と同程度、ないしそれ以上に設定されている。この
ため、反射板１２へと降り注ぐＮｅ気体のビーム中の中
性Ｎｅ原子流の割合が高い。その結果、シースリムーバ
１８がなく、Ｎｅ⁺ イオン流が単結晶薄膜の形成に有効
に利用されない場合においても、密度の高い中性Ｎｅ原
子流のために、単結晶薄膜の形成レートを高く維持する
ことが可能である。In the device 111, the ECR point P
The distance from the _ECR to the reflector 12 is set to be equal to or longer than the mean free path of the Ne ⁺ ions. For this reason, the ratio of the neutral Ne atom flow in the beam of the Ne gas that falls on the reflector 12 is high. As a result, even when the seed remover 18 is not provided and the Ne ⁺ ion flow is not effectively used for forming the single crystal thin film, the formation rate of the single crystal thin film is kept high due to the high density neutral Ne atom flow. It is possible.

【０２４６】なお、図２５には、シースリムーバ１８が
設けられない例を示したが、装置１１１にシースリムー
バ１８を組み込むことによって、Ｎｅ気体のビーム中の
Ｎｅ⁺ イオン流と中性Ｎｅ原子流の双方を単結晶薄膜の
形成に有効に役立てることが可能となる。このとき、最
大の単結晶薄膜の形成レートが得られる。Although FIG. 25 shows an example in which the sea remover 18 is not provided, by incorporating the sea remover 18 into the apparatus 111, the Ne ⁺ ion flow and the neutral Ne atomic flow in the Ne gas beam can be achieved. Can be effectively used for forming a single crystal thin film. At this time, the maximum single crystal thin film formation rate is obtained.

【０２４７】また、反射板１２が設けられない装置に適
用する場合には、ＥＣＲポイントＰ_ECRから基板１１ま
での距離を、Ｎｅ⁺ イオンの平均自由行程と同程度、な
いしそれ以上に設定するとよい。When the present invention is applied to an apparatus in which the reflection plate 12 is not provided, the distance from the ECR point P _ECR to the substrate 11 may be set to be equal to or longer than the mean free path of Ne ⁺ ions. .

【０２４８】さらに、反射板１２が設けられる場合にお
いても、ＥＣＲポイントＰ_ECRから基板１１までの距離
を、Ｎｅ⁺ イオンの平均自由行程と同程度、ないしそれ
以上に設定してもよい。このときにも、少なくとも基板
１１へ降り注ぐＮｅ気体のビームには、中性Ｎｅ原子流
が多く含まれるので、単結晶薄膜の形成レートを比較的
高く維持することが可能である。Further, even when the reflecting plate 12 is provided, the distance from the ECR point P _ECR to the substrate 11 may be set to be equal to or longer than the mean free path of Ne ⁺ ions. Also at this time, at least the Ne gas beam that falls onto the substrate 11 contains a large amount of neutral Ne atom flow, so that the formation rate of the single crystal thin film can be kept relatively high.

【０２４９】＜１５．第１５実施例＞この実施例では、
好ましい材料で構成されたシースリムーバ１８について
説明する。<15. 15th Embodiment> In this embodiment,
The sea remover 18 made of a preferable material will be described.

【０２５０】例えば、装置１００において、Ｎｅ気体の
ビームの照射を受けるシースリムーバ１８は、照射によ
ってスパッタリングが発生しない材料で構成するのが望
ましい。すなわち、Ｎｅ気体のビームのエネルギーより
もスレッショルド・エネルギーの高い材料で構成される
のが望ましい。このとき、シースリムーバ１８を構成す
る材料元素による薄膜への汚染が防止される。また、ス
パッタリングによるシースリムーバ１８の損傷も防止さ
れる。For example, in the apparatus 100, the sea remover 18 receiving the beam of the Ne gas is preferably made of a material that does not generate sputtering due to the irradiation. In other words, it is desirable to use a material having a threshold energy higher than the energy of the beam of the Ne gas. At this time, contamination of the thin film by the material elements constituting the sea remover 18 is prevented. Further, damage to the sea remover 18 due to sputtering is also prevented.

【０２５１】＜１６．第１６実施例＞例えば装置１０３
は、ＬＳＩなどのウェハを基板１１として照射室８内に
挿入し、不活性ガス導入管７からエッチングに適したガ
スを導入することによって、ウェハプロセスにおけるプ
ラズマエッチング装置として利用することも可能であ
る。装置１０３は、シースリムーバ１８を備えるため
に、プラズマシースの影響を排除して、従来のプラズマ
エッチング装置にない高精度のエッチングを実現する。<16. Sixteenth embodiment> For example, the device 103
Can be used as a plasma etching apparatus in a wafer process by inserting a wafer such as an LSI as the substrate 11 into the irradiation chamber 8 and introducing a gas suitable for etching from the inert gas introduction pipe 7. . Since the apparatus 103 includes the sea remover 18, the apparatus 103 eliminates the influence of the plasma sheath and realizes high-precision etching that is not available in a conventional plasma etching apparatus.

【０２５２】特に、ウェハ上のゲート電極をエッチング
する際には、電荷の蓄積によるゲート酸化膜への損傷
（ダメージ）の抑制、あるいは電荷の蓄積によるエッチ
ング後の形状の異常の抑制などに対して、厳しい要求が
なされる。従来のプラズマエッチング装置では、ウェハ
上にプラズマシースが発生するために、これらの要求を
満たすことが困難であった。In particular, when the gate electrode on the wafer is etched, it is necessary to suppress the damage (damage) to the gate oxide film due to the accumulation of electric charge, or to suppress the abnormal shape after etching due to the accumulation of electric charge. Strict demands are made. In a conventional plasma etching apparatus, it is difficult to satisfy these requirements because a plasma sheath is generated on a wafer.

【０２５３】これに対して、装置１０３では、シースリ
ムーバ１８の作用によってプラズマシースが除去される
ので、電荷蓄積に起因するエッチング形状の異常、下地
酸化膜の損傷を解消することができる。また、プラズマ
シースが除去されるので、ウェハには中性原子とイオン
とがほぼ同一のエネルギーをもって入射する。このた
め、下地に酸化膜などの絶縁材があっても、その影響を
受けることなく高精度のエッチングが実現する。On the other hand, in the apparatus 103, since the plasma sheath is removed by the action of the sea remover 18, the abnormalities in the etching shape and the damage to the underlying oxide film due to charge accumulation can be eliminated. Further, since the plasma sheath is removed, neutral atoms and ions enter the wafer with substantially the same energy. For this reason, even if there is an insulating material such as an oxide film on the base, highly accurate etching can be realized without being affected by the insulating material.

【０２５４】装置１０３だけでなく、シースリムーバ１
８を備えた他の実施例の装置も同様にプラズマエッチン
グ装置への利用が可能である。また、シースリムーバ１
８は、プラズマエッチング装置だけでなく、プラズマを
発散磁場で導くことによって基板１１へプラズマを照射
する照射装置一般に組み込み可能である。そして、シー
スリムーバ１８を備えた照射装置では、基板１１上に発
生するプラズマシースに起因する弊害を解消することが
できる。Not only the device 103 but also the sea remover 1
The apparatus according to another embodiment provided with 8 can also be used for a plasma etching apparatus. Sea Remover 1
8 can be incorporated not only into a plasma etching apparatus but also into an irradiation apparatus that irradiates the substrate 11 with plasma by guiding the plasma with a divergent magnetic field. In the irradiation device provided with the sea remover 18, it is possible to eliminate the adverse effects caused by the plasma sheath generated on the substrate 11.

【０２５５】また、中性原子流の比率の高い第１３実施
例および第１４実施例の装置は、結晶性薄膜の形成だけ
でなく、中性原子流の照射を必要とする用途一般に実施
可能である。Further, the devices of the thirteenth and fourteenth embodiments having a high ratio of the neutral atom flow can be generally used for applications requiring not only the formation of a crystalline thin film but also the irradiation of a neutral atom flow. is there.

【０２５６】＜１７．第１７実施例＞図２６は、単結晶
薄膜を形成するのに適した別の装置の構成を模式的に示
す部分正面断面図である。この装置１１２は、例えば装
置１００においてシースリムーバ１８が設置されない代
わりに、処理容器１の外周に補助コイル７９が設置され
た構造をなしている。そして、補助コイル７９は、反射
板１２の周囲に設置され、電流を通電することによっ
て、反射板１２における発散磁場を略０Ｇにまで相殺す
る二次的な磁場を発生する。<17. Seventeenth Preferred Embodiment> FIG. 26 is a partial front sectional view schematically showing the structure of another apparatus suitable for forming a single crystal thin film. This apparatus 112 has a structure in which, for example, the sea remover 18 is not installed in the apparatus 100, but an auxiliary coil 79 is installed on the outer periphery of the processing container 1. The auxiliary coil 79 is installed around the reflector 12 and generates a secondary magnetic field that cancels the divergent magnetic field at the reflector 12 to approximately 0 G by applying a current.

【０２５７】反射板１２の位置における磁場の強度が０
Ｇであれば、プラズマシースの生成に寄与する電子のラ
ーモア径は限りなく大きいものとなる。その結果、この
電子は反射板１２には到達することなく、例えば処理容
器１の内壁等によって吸収される。このため、反射板１
２へはプラズマシースの生成に寄与する電子は入射しな
くなるので、反射板１２およびそれより下流の基板１１
にはプラズマシースが発生しない。The intensity of the magnetic field at the position of the reflection plate 12 is 0.
If G, the Larmor diameter of the electrons contributing to the generation of the plasma sheath becomes extremely large. As a result, the electrons do not reach the reflection plate 12, but are absorbed by, for example, the inner wall of the processing container 1. Therefore, the reflection plate 1
Since the electrons contributing to the generation of the plasma sheath do not enter the substrate 2, the reflecting plate 12 and the substrate 11 downstream therefrom are not reflected.
Does not generate a plasma sheath.

【０２５８】実験の結果、ＥＣＲポイントＰ_ECRにおけ
る磁場の強度が８７５Ｇであるとき、磁気コイル５と補
助コイル７９によって反射板１２の位置に印加される磁
場の強度が略１０Ｇ以下であれば、反射板１２および基
板１１にはプラズマシースは殆ど発生しなかった。すな
わち、発散磁場の強度がある地点において約１％以下に
まで減衰するように構成すれば、その地点よりも下流で
のプラズマシースの発生は実質的に解消される。As a result of the experiment, when the intensity of the magnetic field at the ECR point P _ECR is 875 G, if the intensity of the magnetic field applied to the position of the reflection plate 12 by the magnetic coil 5 and the auxiliary coil 79 is approximately 10 G or less, the reflection The plasma sheath was hardly generated on the plate 12 and the substrate 11. That is, if the intensity of the diverging magnetic field is attenuated to about 1% or less at a certain point, the generation of the plasma sheath downstream of the point is substantially eliminated.

【０２５９】反射板１２が用いられない装置、例えば軸
配向多結晶薄膜を形成する装置では、補助コイル７９は
基板１１の周囲に設置するとよい。図２７は、そのよう
な装置の部分正面断面図である。図２７の装置１１３
は、例えば装置１０２において、シースリムーバ１８が
設置されない代わりに、補助コイル７９が基板１１の周
囲に設置されたものである。In a device in which the reflection plate 12 is not used, for example, in a device for forming an axially-oriented polycrystalline thin film, the auxiliary coil 79 may be provided around the substrate 11. FIG. 27 is a partial front sectional view of such an apparatus. Apparatus 113 of FIG.
For example, in the apparatus 102, the auxiliary coil 79 is provided around the substrate 11 instead of the sea remover 18 being not provided.

【０２６０】装置１１３において、補助コイル７９によ
って基板１１の位置における磁場の強度が０Ｇにまで相
殺されると、基板１１にはプラズマシースが発生しな
い。また、基板１１において印加される磁場の強度が略
１０Ｇ以下、あるいはＥＣＲポイントＰ_ECRにおける磁
場強度の略１％以下であれば、基板１１の表面における
プラズマシースの発生は実質的に解消される。In the device 113, when the intensity of the magnetic field at the position of the substrate 11 is offset to 0 G by the auxiliary coil 79, no plasma sheath is generated on the substrate 11. If the intensity of the magnetic field applied to the substrate 11 is approximately 10 G or less, or approximately 1% or less of the magnetic field intensity at the ECR point _PECR , the generation of the plasma sheath on the surface of the substrate 11 is substantially eliminated.

【０２６１】また、反射板１２あるいは基板１１におけ
る磁場の強度を略０Ｇにまで減衰させるのに、補助コイ
ル７９を用いるだけでなく、例えば第１１実施例の磁気
コイル６７を用いてもよい。あるいは、ＥＣＲポイント
Ｐ_ECRと基板１１の間の距離を十分に大きく設定するこ
とによって、基板１１における磁場の強度を略０Ｇとし
てもよい。In order to attenuate the intensity of the magnetic field in the reflection plate 12 or the substrate 11 to about 0 G, not only the auxiliary coil 79 but also the magnetic coil 67 of the eleventh embodiment may be used. Alternatively, by setting the distance between the ECR point P _ECR and the substrate 11 to be sufficiently large, the intensity of the magnetic field on the substrate 11 may be set to approximately 0 G.

【０２６２】＜その他の実施例＞ （１） 例えば装置１０１において、シースリムーバ１
８は、反射板１２よりもＮｅ気体のビームの上流に設置
する代わりに、下流すなわち反射板１２と基板１１との
間に設置してもよい。また、装置１１２において補助コ
イル７９は、基板１１の周囲に設置してもよい。これら
のいずれの場合にも、少なくとも基板１１の表面からは
プラズマシースが除去される。また、反射板１２の表面
にプラズマシースが形成されても、Ｎｅ⁺ イオンの入射
角と反射角とは比較的一致するので、基板１１への単結
晶薄膜の形成は比較的効率よく進行する。<Other Embodiments> (1) For example, in the apparatus 101, the sea remover 1
8 may be installed downstream, that is, between the reflector 12 and the substrate 11, instead of being installed upstream of the Ne gas beam with respect to the reflector 12. In the device 112, the auxiliary coil 79 may be provided around the substrate 11. In any of these cases, the plasma sheath is removed from at least the surface of the substrate 11. Further, even if a plasma sheath is formed on the surface of the reflection plate 12, the incident angle and the reflection angle of the Ne ⁺ ions are relatively coincident, so that the formation of the single crystal thin film on the substrate 11 proceeds relatively efficiently.

【０２６３】（２） シースリムーバ１８はその全体が
導電性でなくてもよい。少なくとも、電子の阻止機能を
果たす表面が導電性であって、接地を行う場合にはこの
導電性の部分が接地されておればよい。(2) The whole sea remover 18 may not be conductive. At least the surface that performs the function of blocking electrons is conductive, and when grounding is performed, it is sufficient that this conductive portion is grounded.

【０２６４】（３） 第８実施例〜第１１実施例、第１
３実施例、および第１５実施例では、単結晶薄膜を形成
する例を取り上げて説明したが、これらの実施例におけ
る特徴点は軸配向多結晶薄膜を形成する場合にも適用可
能であることはいうまでもない。同様に、第１２実施例
では軸配向多結晶薄膜を形成する例を取り上げて説明し
たが、第１２実施例における特徴点は単結晶薄膜を形成
する場合にも適用可能である。(3) Eighth Embodiment to Eleventh Embodiment, First
In the third embodiment and the fifteenth embodiment, examples in which a single crystal thin film is formed have been described. However, the features of these embodiments can be applied to the case of forming an axially-oriented polycrystalline thin film. Needless to say. Similarly, in the twelfth embodiment, an example of forming an axially-oriented polycrystalline thin film has been described, but the features of the twelfth embodiment can be applied to the case of forming a single-crystal thin film.

【０２６５】（４） 上記各実施例の単結晶薄膜を形成
するための装置では、一つのイオン源によって生成され
る１本の気体のビームを反射板１２で複数方向成分に分
解することによって、基板１１への複数方向からの照射
を実現した。しかしながら、構造は複雑となるが、反射
板１２を用いることなく複数のイオン源から導かれる複
数本の気体のビームを基板１１へ照射するように構成し
てもよい。このとき、シースリムーバ１８は、例えばそ
れぞれの気体のビームの経路毎に介挿すればよい。(4) In the apparatus for forming a single-crystal thin film of each of the above embodiments, a single gas beam generated by one ion source is decomposed by the reflector 12 into components in a plurality of directions. Irradiation of the substrate 11 from a plurality of directions was realized. However, although the structure is complicated, the substrate 11 may be configured to irradiate the substrate 11 with a plurality of gas beams guided from a plurality of ion sources without using the reflector 12. At this time, the sea remover 18 may be inserted, for example, for each gas beam path.

【０２６６】[0266]

【発明の効果】第１の発明の装置では、電子阻止手段に
よってプラズマシースの生成に実質的に寄与する電子が
阻止される。その結果、被照射体を含む電子阻止手段の
下流ではプラズマシースの発生が実質的に解消される。According to the first aspect of the present invention, the electrons that substantially contribute to the generation of the plasma sheath are blocked by the electron blocking means. As a result, the generation of the plasma sheath is substantially eliminated downstream of the electron blocking means including the irradiation target.

【０２６７】第２の発明の装置では、電子阻止手段の電
子照射を受ける表面が導電性であって、しかも電気的に
接地されているので、照射された電子が電子阻止手段に
蓄積することなく排除される。その結果、電子阻止手段
の表面に電子が蓄積しないので、蓄積電荷の電場による
電子の散乱が起こらない。このため、電子阻止手段が電
子を阻止する機能がより有効に発揮される。In the device according to the second aspect of the present invention, since the surface of the electron blocking means which receives the electron irradiation is conductive and is electrically grounded, the irradiated electrons do not accumulate in the electron blocking means. Be eliminated. As a result, since no electrons are accumulated on the surface of the electron blocking means, the scattering of the electrons by the electric field of the accumulated charge does not occur. For this reason, the function of the electron blocking means for blocking electrons is more effectively exhibited.

【０２６８】第３の発明の装置では、電子阻止手段のプ
ラズマ照射を受ける部分の表面が、プラズマのエネルギ
ーよりも高いスパッタリング・スレッショルド・エネル
ギーをもつ材料で構成されるので、電子阻止手段にスパ
ッタリングが起こらない。その結果、スパッタリングに
よる電子阻止手段の消耗が抑えられるのに加えて、電子
阻止手段を構成する材料元素による被照射体への汚染が
防止される。In the apparatus according to the third aspect of the present invention, since the surface of the portion of the electron blocking means to be subjected to plasma irradiation is made of a material having a sputtering threshold energy higher than the energy of the plasma, the electron blocking means is provided with sputtering. Does not happen. As a result, in addition to suppressing the consumption of the electron blocking means due to sputtering, contamination of the irradiation target by the material elements constituting the electron blocking means is prevented.

【０２６９】第４の発明の装置では、電子阻止手段が複
数の単位開口部を規定するので、単位開口部の最小開口
径を小さく設定すると同時に表面積の大きい被照射体を
電子阻止手段で覆うことが可能である。このため、表面
積の大きい被照射体へプラズマシースの影響を排除しつ
つプラズマを照射することが可能である。In the device according to the fourth aspect of the present invention, since the electron blocking means defines a plurality of unit openings, the minimum opening diameter of the unit openings is set to be small, and at the same time, the irradiation target having a large surface area is covered with the electron blocking means. Is possible. For this reason, it is possible to irradiate the object to be irradiated having a large surface area with plasma while eliminating the influence of the plasma sheath.

【０２７０】第５の発明の装置では、電子阻止手段が略
六角形状の複数の貫通孔で単位開口部を形成する断面ハ
ニカム状の枠体を備えるので、最小開口径が小さい単位
開口部が密に配列した電子阻止手段が容易に実現する。In the device according to the fifth aspect of the present invention, since the electron blocking means is provided with a honeycomb-shaped frame having a unit opening formed by a plurality of substantially hexagonal through holes, the unit opening having a small minimum opening diameter is densely packed. , The electron blocking means arranged easily can be realized.

【０２７１】第６の発明の装置では、電子阻止手段が、
主面同士が対向するように平行に配列された３枚以上の
板材を有し、互いに対向しあう板材の間の空隙が単位開
口部を形成するので、最小開口径が小さい単位開口部が
密に配列した電子阻止手段が容易に実現する。In the device according to the sixth aspect, the electron blocking means comprises:
It has three or more plate members arranged in parallel so that the main surfaces are opposed to each other, and the gap between the plate members facing each other forms a unit opening. , The electron blocking means arranged easily can be realized.

【０２７２】第７の発明の装置では、電子阻止手段が被
照射体を収納する容器を兼ねている。このため、容器と
電子阻止手段とを別個に設ける必要がないので、経済的
である。In the device according to the seventh aspect, the electron blocking means also serves as a container for storing the irradiation object. Therefore, there is no need to separately provide the container and the electron blocking means, which is economical.

【０２７３】第８の発明の装置では、補助コイルによっ
て電子阻止手段が設置される位置における発散磁場の強
度が弱められる。このため、電子阻止手段が設置される
位置におけるプラズマ中の電子のラーモア径が大きい。
このため、電子阻止手段の最小開口径を広げることがで
きるので、より広い表面積の被照射体へプラズマシース
の影響を排除しつつプラズマを照射することが可能であ
る。あるいは、一定の最小径の開口部で阻止できる電子
のエネルギーの下限を低く設定することができるので、
プラズマシースを抑制する効果を高めることができる。
また、発散磁場の強度の減衰が早まるので、プラズマイ
オンの同一程度の加速エネルギーを得るのに、プラズマ
が発生する地点から被照射体までの経路を短くすること
ができ、装置の小型化が実現する。In the device according to the eighth aspect, the intensity of the diverging magnetic field at the position where the electron blocking means is installed is reduced by the auxiliary coil. For this reason, the Larmor diameter of the electrons in the plasma at the position where the electron blocking means is installed is large.
For this reason, since the minimum aperture diameter of the electron blocking means can be increased, it is possible to irradiate an object having a larger surface area with plasma while eliminating the influence of the plasma sheath. Alternatively, since the lower limit of the electron energy that can be blocked by the opening having a certain minimum diameter can be set low,
The effect of suppressing the plasma sheath can be enhanced.
In addition, since the intensity of the divergent magnetic field is attenuated faster, the path from the point where plasma is generated to the irradiated object can be shortened to obtain the same acceleration energy of plasma ions, and the device can be downsized. I do.

【０２７４】第９の発明の装置では、反射手段が設置さ
れるので、プラズマが発散磁場で加速される方向とは異
なる所望の方向から被照射体へプラズマを入射させるこ
とが可能である。In the apparatus according to the ninth aspect of the present invention, since the reflecting means is provided, it is possible to cause the plasma to be incident on the object from a desired direction different from the direction in which the plasma is accelerated by the divergent magnetic field.

【０２７５】第１０の発明の装置では、電子阻止手段が
反射手段の上流に設置されるので、反射手段へのプラズ
マシースの発生が実質的に解消される。In the device according to the tenth aspect, since the electron blocking means is provided upstream of the reflecting means, generation of a plasma sheath on the reflecting means is substantially eliminated.

【０２７６】第１１の発明の装置では、電子阻止手段が
反射手段の複数の反射面による多重反射を防止する遮蔽
体を兼ねている。このため、遮蔽体と電子阻止手段とを
別個に準備する必要がないので、経済的である。[0276] In the eleventh aspect of the invention, the electron blocking means also serves as a shield for preventing multiple reflection by a plurality of reflecting surfaces of the reflecting means. Therefore, there is no need to separately prepare the shield and the electron blocking means, which is economical.

【０２７７】第１２の発明の装置では、遮蔽体を兼ねる
電子阻止手段が反射手段に固定されているので、反射手
段と一体のものとして取扱うことができる。すなわち、
取扱いが容易である。In the apparatus according to the twelfth aspect, since the electron blocking means also serving as a shield is fixed to the reflecting means, it can be handled as an integral part of the reflecting means. That is,
Easy to handle.

【０２７８】第１３の発明の装置では、径方向の幅が軸
方向の幅よりも大きい略矩形の断面形状のコイルによっ
て発散磁場が生成されるので、発散磁場の減衰が早い。
このため、電子阻止手段が設置される位置におけるプラ
ズマ中の電子のラーモア径が大きい。その結果、電子阻
止手段の最小開口径を広げることができるので、より広
い表面積の被照射体へプラズマシースの影響を排除しつ
つプラズマを照射することが可能である。あるいは、一
定の最小径の開口部で阻止できる電子のエネルギーの下
限を低く設定することができるので、プラズマシースを
抑制する効果を高めることができる。また、発散磁場の
強度の減衰が早まるので、プラズマイオンの同一程度の
加速エネルギーを得るのに、プラズマが発生する地点か
ら被照射体までの経路を短くすることができ、装置の小
型化が実現する。In the device according to the thirteenth aspect, since the divergent magnetic field is generated by the coil having a substantially rectangular cross section whose radial width is larger than the axial width, the divergent magnetic field is attenuated quickly.
For this reason, the Larmor diameter of the electrons in the plasma at the position where the electron blocking means is installed is large. As a result, the minimum aperture diameter of the electron blocking means can be increased, so that the irradiation target having a larger surface area can be irradiated with plasma while eliminating the influence of the plasma sheath. Alternatively, the lower limit of the electron energy that can be blocked by the opening having a certain minimum diameter can be set low, so that the effect of suppressing the plasma sheath can be enhanced. In addition, since the intensity of the divergent magnetic field is attenuated faster, the path from the point where plasma is generated to the irradiated object can be shortened to obtain the same acceleration energy of plasma ions, and the device can be downsized. I do.

【０２７９】[0279]

【０２８０】[0280]

【０２８１】[0281]

【０２８２】第１４の発明の装置では、発散磁場がプラ
ズマ中のイオンの略平均自由行程を通過するまでに発散
磁場が略１％ないしそれ以下にまで減衰する。このた
め、最大のプラズマイオンの加速エネルギーが得られ
る。In the apparatus according to the fourteenth aspect , the diverging magnetic field attenuates to about 1% or less before the diverging magnetic field passes through the substantially mean free path of ions in the plasma. Therefore, the maximum acceleration energy of plasma ions can be obtained.

【０２８３】[0283]

【０２８４】[0284]

【０２８５】[0285]

【０２８６】[0286]

【０２８７】[0287]

【０２８８】第１５の発明の方法では、電子阻止体によ
ってプラズマシースの生成に実質的に寄与する電子が阻
止される。その結果、電子阻止体の下流ではプラズマシ
ースの発生が実質的に解消される。In the method according to the fifteenth aspect , electrons that substantially contribute to the generation of the plasma sheath are blocked by the electron blocking member. As a result, the generation of the plasma sheath downstream of the electron blocking member is substantially eliminated.

【０２８９】第１６の発明の方法では、電子阻止体のプ
ラズマ照射を受ける部分の表面が、プラズマのエネルギ
ーよりも高いスパッタリング・スレッショルド・エネル
ギーをもつ材料で構成されるので、電子阻止体にスパッ
タリングが起こらない。その結果、スパッタリングによ
る電子阻止体の消耗が抑えられるのに加えて、電子阻止
体を構成する材料元素による被照射体への汚染が防止さ
れる。According to the sixteenth aspect of the present invention, since the surface of the portion of the electron stopper that is exposed to the plasma is made of a material having a sputtering threshold energy higher than the energy of the plasma, sputtering is performed on the electron stopper. Does not happen. As a result, in addition to suppressing the consumption of the electron blocking body due to sputtering, contamination of the irradiation target with the material elements constituting the electron blocking body is prevented.

【０２９０】第１７の発明の方法では、電子阻止体が被
照射体を収納する容器を兼ねている。このため、容器と
電子阻止体とを別個に準備する必要がないので、経済的
である。[0290] In the seventeenth aspect , the electron blocking member also functions as a container for storing the irradiation target. Therefore, there is no need to separately prepare the container and the electron blocking member, which is economical.

【０２９１】第１８の発明の方法では、プラズマ中のイ
オンの略平均自由行程を通過するまでに、発散磁場の強
度が略１％ないしそれ以下にまで減衰する。このため、
最大のプラズマイオンの加速エネルギーが得られる。In the method according to the eighteenth aspect , the intensity of the diverging magnetic field is reduced to about 1% or less before passing through the substantially mean free path of the ions in the plasma. For this reason,
The maximum plasma ion acceleration energy is obtained.

【０２９２】第１９の発明の方法では、被照射体がプラ
ズマ中のイオンの平均自由行程を概ね経た位置ないしそ
れよりも下流に設置されているので、被照射体へ入射す
るプラズマ中に中性粒子（中性原子、中性分子）の割合
が高い。すなわち、この方法では、被照射体へ密度の高
い中性粒子を照射することが可能である。中性粒子はプ
ラズマシースの影響を受けずに被照射体へ入射するとい
う利点がある。In the method according to the nineteenth aspect of the present invention, since the object to be irradiated is installed at a position substantially after the mean free path of the ions in the plasma or at a position downstream of the position, the neutral light is applied to the plasma incident on the object to be irradiated. High percentage of particles (neutral atoms, neutral molecules). That is, in this method, it is possible to irradiate the irradiated object with neutral particles having a high density. Neutral particles have the advantage of being incident on the irradiated object without being affected by the plasma sheath.

【０２９３】第２０の発明の装置では、電子阻止手段に
よってプラズマシースの生成に実質的に寄与する電子が
阻止される。このため、基板を含む電子阻止手段の下流
ではプラズマシースの発生が実質的に解消されるので、
プラズマ中のイオンが基板表面で屈折したり過剰に加速
されることがない。その結果、プラズマ中の中性粒子
（中性原子、中性分子）だけでなく、イオンも結晶性薄
膜の形成に有効に寄与する。すなわち、結晶性薄膜が効
率よく形成される。In the device according to the twentieth aspect , the electrons substantially contributing to the generation of the plasma sheath are blocked by the electron blocking means. Therefore, the generation of the plasma sheath is substantially eliminated downstream of the electron blocking means including the substrate.
There is no refraction or excessive acceleration of ions in the plasma on the substrate surface. As a result, ions as well as neutral particles (neutral atoms and neutral molecules) in the plasma effectively contribute to the formation of a crystalline thin film. That is, a crystalline thin film is efficiently formed.

【０２９４】第２１の発明の装置では、電子阻止手段の
電子照射を受ける表面が導電性であって、しかも電気的
に接地されているので、照射された電子が電子阻止手段
に蓄積することなく排除される。その結果、電子阻止手
段の表面に電子が蓄積しないので、蓄積電荷の電場によ
る電子の散乱が起こらない。このため、電子阻止手段が
電子を阻止する機能がより有効に発揮される。それによ
って、結晶性薄膜の形成がさらに効率よく行われる。In the device according to the twenty-first aspect , since the surface of the electron blocking means which receives the electrons is conductive and is electrically grounded, the irradiated electrons do not accumulate in the electron blocking means. Be eliminated. As a result, since no electrons are accumulated on the surface of the electron blocking means, the scattering of the electrons by the electric field of the accumulated charge does not occur. For this reason, the function of the electron blocking means for blocking electrons is more effectively exhibited. Thereby, the crystalline thin film is formed more efficiently.

【０２９５】第２２の発明の装置では、電子阻止手段の
プラズマ照射を受ける部分の表面が、プラズマのエネル
ギーよりも高いスパッタリング・スレッショルド・エネ
ルギーをもつ材料で構成されるので、電子阻止手段にス
パッタリングが起こらない。その結果、スパッタリング
による電子阻止手段の消耗が抑えられるのに加えて、電
子阻止手段を構成する材料元素による基板上の物質への
汚染が防止される。[0295] In the apparatus according to the twenty-second aspect , the surface of the portion of the electron blocking means to which the plasma is irradiated is made of a material having a sputtering threshold energy higher than the energy of the plasma. Does not happen. As a result, in addition to suppressing the consumption of the electron blocking means due to the sputtering, the contamination of the substance on the substrate by the material element constituting the electron blocking means is prevented.

【０２９６】第２３の発明の装置では、電子阻止手段が
複数の単位開口部を規定するので、単位開口部の最小開
口径を小さく設定すると同時に表面積の大きい基板を電
子阻止手段で覆うことが可能である。このため、表面積
の大きい基板へプラズマシースの影響を排除しつつプラ
ズマを照射することが可能である。In the device according to the twenty- third aspect, since the electron blocking means defines a plurality of unit openings, it is possible to set the minimum opening diameter of the unit opening small and at the same time cover a substrate having a large surface area with the electron blocking means. It is. Therefore, it is possible to irradiate the substrate with a large surface area with plasma while eliminating the influence of the plasma sheath.

【０２９７】第２４の発明の装置では、電子阻止手段が
略六角形状の複数の貫通孔で単位開口部を形成する断面
ハニカム状の枠体を備えるので、最小開口径が小さい単
位開口部が密に配列した電子阻止手段が容易に実現す
る。[0297] In the device according to the twenty- fourth aspect, since the electron blocking means is provided with the honeycomb-shaped frame having a unit opening formed by a plurality of substantially hexagonal through holes, the unit opening having a small minimum opening diameter is densely packed. , The electron blocking means arranged easily can be realized.

【０２９８】第２５の発明の装置では、電子阻止手段
が、主面同士が対向するように平行に配列された３枚以
上の板材を有し、互いに対向しあう板材の間の空隙が単
位開口部を形成するので、最小開口径が小さい単位開口
部が密に配列した電子阻止手段が容易に実現する。[0298] In the twenty-fifth aspect of the invention, the electron blocking means has three or more plate members arranged in parallel so that the main surfaces face each other, and a gap between the plate members facing each other is a unit opening. Since the portions are formed, electron blocking means in which unit openings having a small minimum opening diameter are densely arranged can be easily realized.

【０２９９】第２６の発明の装置では、電子阻止手段が
基板を収納する容器を兼ねている。このため、容器と電
子阻止手段とを別個に設ける必要がないので、経済的で
ある。In the device according to the twenty- sixth aspect, the electron blocking means doubles as a container for accommodating the substrate. Therefore, there is no need to separately provide the container and the electron blocking means, which is economical.

【０３００】第２７の発明の装置では、補助コイルによ
って電子阻止手段が設置される位置における発散磁場の
強度が弱められる。このため、電子阻止手段が設置され
る位置におけるプラズマ中の電子のラーモア径が大き
い。このため、電子阻止手段の最小開口径を広げること
ができるので、より広い表面積の基板へプラズマシース
の影響を排除しつつプラズマを照射することが可能であ
る。あるいは、一定の最小径の開口部で阻止できる電子
のエネルギーの下限を低く設定することができるので、
プラズマシースを抑制する効果を高めることができる。
また、発散磁場の強度の減衰が早まるので、プラズマイ
オンの同一程度の加速エネルギーを得るのに、プラズマ
が発生する地点から基板までの経路を短くすることがで
き、装置の小型化が実現する。In the device according to the twenty-seventh aspect , the intensity of the diverging magnetic field at the position where the electron blocking means is installed is reduced by the auxiliary coil. For this reason, the Larmor diameter of the electrons in the plasma at the position where the electron blocking means is installed is large. For this reason, since the minimum aperture diameter of the electron blocking means can be increased, it is possible to irradiate the substrate having a larger surface area with plasma while eliminating the influence of the plasma sheath. Alternatively, since the lower limit of the electron energy that can be blocked by the opening having a certain minimum diameter can be set low,
The effect of suppressing the plasma sheath can be enhanced.
In addition, since the intensity of the divergent magnetic field is rapidly attenuated, the path from the point where the plasma is generated to the substrate can be shortened to obtain the same level of acceleration energy of the plasma ions, and the apparatus can be downsized.

【０３０１】第２８の発明の装置では、反射手段が設置
されるので、プラズマが発散磁場で加速される方向とは
異なる所望の方向から基板へプラズマを入射させること
が可能である。[0301] In the apparatus according to the twenty-eighth aspect , since the reflecting means is provided, it is possible to cause the plasma to be incident on the substrate from a desired direction different from the direction in which the plasma is accelerated by the divergent magnetic field.

【０３０２】第２９の発明の装置では、電子阻止手段が
反射手段の上流に設置されるので、反射手段へのプラズ
マシースの発生が実質的に解消される。In the apparatus according to the twenty- ninth aspect, since the electron blocking means is provided upstream of the reflecting means, generation of a plasma sheath on the reflecting means is substantially eliminated.

【０３０３】第３０の発明の装置では、電子阻止手段が
反射手段の複数の反射面による多重反射を防止する遮蔽
体を兼ねている。このため、遮蔽体と電子阻止手段とを
別個に準備する必要がないので、経済的である。[0303] In the device according to the thirtieth aspect , the electron blocking means also functions as a shield for preventing multiple reflections by a plurality of reflecting surfaces of the reflecting means. Therefore, there is no need to separately prepare the shield and the electron blocking means, which is economical.

【０３０４】第３１の発明の装置では、遮蔽体を兼ねる
電子阻止手段が反射手段に固定されているので、反射手
段と一体のものとして取扱うことができる。すなわち、
取扱いが容易である。In the device according to the thirty-first aspect, since the electron blocking means also serving as a shield is fixed to the reflecting means, it can be handled as an integral part of the reflecting means. That is,
Easy to handle.

【０３０５】第３２の発明の装置では、径方向の幅が軸
方向の幅よりも大きい略矩形の断面形状のコイルによっ
て発散磁場が生成されるので、発散磁場の減衰が早い。
このため、電子阻止手段が設置される位置におけるプラ
ズマ中の電子のラーモア径が大きい。その結果、電子阻
止手段の最小開口径を広げることができるので、より広
い表面積の基板へプラズマシースの影響を排除しつつプ
ラズマを照射することが可能である。あるいは、一定の
最小径の開口部で阻止できる電子のエネルギーの下限を
低く設定することができるので、プラズマシースを抑制
する効果を高めることができる。また、発散磁場の強度
の減衰が早まるので、プラズマイオンの同一程度の加速
エネルギーを得るのに、プラズマが発生する地点から基
板までの経路を短くすることができ、装置の小型化が実
現する。In the device according to the thirty-second aspect , since the divergent magnetic field is generated by the coil having a substantially rectangular cross-sectional shape whose radial width is larger than the axial width, the divergent magnetic field is rapidly attenuated.
For this reason, the Larmor diameter of the electrons in the plasma at the position where the electron blocking means is installed is large. As a result, the minimum aperture diameter of the electron blocking means can be increased, so that it is possible to irradiate the substrate having a larger surface area with plasma while eliminating the influence of the plasma sheath. Alternatively, the lower limit of the electron energy that can be blocked by the opening having a certain minimum diameter can be set low, so that the effect of suppressing the plasma sheath can be enhanced. In addition, since the intensity of the divergent magnetic field is rapidly attenuated, the path from the point where the plasma is generated to the substrate can be shortened to obtain the same level of acceleration energy of the plasma ions, and the apparatus can be downsized.

【０３０６】[0306]

【０３０７】[0307]

【０３０８】[0308]

【０３０９】第３３の発明の装置では、発散磁場の強度
がプラズマ中のイオンの略平均自由行程を通過するまで
に、略１％ないしそれ以下にまで減衰する。このため、
最大のプラズマイオンの加速エネルギーが得られる。In the device according to the thirty- third aspect, the intensity of the diverging magnetic field attenuates to approximately 1% or less before passing through the approximately mean free path of ions in the plasma. For this reason,
The maximum plasma ion acceleration energy is obtained.

【０３１０】[0310]

【０３１１】[0311]

【０３１２】[0312]

【０３１３】[0313]

【０３１４】[0314]

【０３１５】第３４の発明の方法では、電子阻止体によ
ってプラズマシースの生成に実質的に寄与する電子が阻
止される。このため、基板を含む電子阻止体の下流では
プラズマシースの発生が実質的に解消されるので、プラ
ズマ中のイオンが基板表面で屈折したり過剰に加速され
ることがない。その結果、プラズマ中の中性粒子（中性
原子、中性分子）だけでなく、イオンも結晶性薄膜の形
成に有効に寄与する。すなわち、結晶性薄膜が効率よく
形成される。[0315] In the thirty-fourth aspect of the present invention, electrons substantially contributing to the generation of the plasma sheath are blocked by the electron blocking member. For this reason, the generation of the plasma sheath is substantially eliminated downstream of the electron blocking member including the substrate, so that ions in the plasma are not refracted or excessively accelerated on the substrate surface. As a result, ions as well as neutral particles (neutral atoms and neutral molecules) in the plasma effectively contribute to the formation of a crystalline thin film. That is, a crystalline thin film is efficiently formed.

【０３１６】第３５の発明の方法では、電子阻止体のプ
ラズマ照射を受ける部分の表面が、プラズマのエネルギ
ーよりも高いスパッタリング・スレッショルド・エネル
ギーをもつ材料で構成されるので、電子阻止体にスパッ
タリングが起こらない。その結果、スパッタリングによ
る電子阻止体の消耗が抑えられるのに加えて、電子阻止
体を構成する材料元素による基板上の物質への汚染が防
止される。In the method of the thirty-fifth aspect , the surface of the portion of the electron stopper that is exposed to the plasma is made of a material having a sputtering threshold energy higher than the energy of the plasma. Does not happen. As a result, in addition to suppressing consumption of the electron blocking body due to sputtering, contamination of a substance on the substrate by a material element constituting the electron blocking body is prevented.

【０３１７】第３６の発明の方法では、電子阻止体が基
板を収納する容器を兼ねている。このため、容器と電子
阻止体とを別個に準備する必要がないので、経済的であ
る。[0317] In the method according to the thirty- sixth aspect, the electron blocking member also serves as a container for accommodating the substrate. Therefore, there is no need to separately prepare the container and the electron blocking member, which is economical.

【０３１８】第３７の発明の方法では、発散磁場の強度
がプラズマ中のイオンの略平均自由行程を通過するまで
に、略１％ないしそれ以下にまで減衰する。このため、
最大のプラズマイオンの加速エネルギーが得られる。In the thirty-seventh aspect , the intensity of the diverging magnetic field attenuates to approximately 1% or less before passing through the approximately mean free path of the ions in the plasma. For this reason,
The maximum plasma ion acceleration energy is obtained.

【０３１９】第３８の発明の方法では、基板がプラズマ
中のイオンの平均自由行程を概ね経た位置ないしそれよ
りも下流に設置されているので、基板へ入射するプラズ
マ中に中性粒子（中性原子、中性分子）の割合が高い。
すなわち、プラズマシースの影響を受けない中性粒子が
基板上の物質へ高い密度で照射される。このため、結晶
性薄膜の形成が効率よく行われる。According to the method of the thirty- eighth aspect of the present invention, since the substrate is installed at a position substantially after the mean free path of ions in the plasma or downstream thereof, neutral particles (neutral Atom, neutral molecule).
That is, neutral particles which are not affected by the plasma sheath are irradiated to the substance on the substrate at a high density. Therefore, the formation of the crystalline thin film is performed efficiently.

【０３２０】第３９の発明の装置または第４０の発明の
方法では、発散磁場が被照射体の位置ないしそれよりも
上流において、プラズマ中の電子の中でプラズマシース
の生成に実質的に寄与する電子がプラズマの経路から排
除される程度にまで減衰する。その結果、被照射体への
プラズマシースの発生が実質的に解消される。[0320] In the apparatus according to the thirty-ninth aspect or the method according to the forty- third aspect, the diverging magnetic field substantially contributes to the generation of a plasma sheath in the electrons in the plasma at the position of the irradiated object or upstream thereof. The electrons are attenuated to the extent that they are rejected from the path of the plasma. As a result, generation of the plasma sheath on the irradiation target is substantially eliminated.

【０３２１】第４１の発明の装置または第４２の発明の
方法では、結晶性薄膜の形成にあずかる気体のビームは
プラズマを発散磁場で加速することによって得られる。
そして、発散磁場が基板の位置ないしそれよりも上流に
おいて、このプラズマ中の電子の中でプラズマシースの
生成に実質的に寄与する電子がプラズマの経路から排除
される程度にまで減衰する。[0321] In the apparatus or the 42 process of the invention of the invention of a 41, the beam of gas participate in formation of the crystalline thin film is obtained by accelerating the plasma by the divergent magnetic field.
Then, the diverging magnetic field attenuates at the position of the substrate or upstream thereof to such an extent that electrons substantially contributing to the generation of the plasma sheath among the electrons in the plasma are eliminated from the path of the plasma.

【０３２２】このため、基板へのプラズマシースの発生
が実質的に解消されるので、プラズマ中のイオンが基板
表面で屈折したり過剰に加速されることがない。その結
果、プラズマ中の中性粒子（中性原子、中性分子）だけ
でなく、イオンも結晶性薄膜の形成に有効に寄与する。
すなわち、結晶性薄膜が効率よく形成される。As a result, the generation of the plasma sheath on the substrate is substantially eliminated, and the ions in the plasma are not refracted or excessively accelerated on the substrate surface. As a result, ions as well as neutral particles (neutral atoms and neutral molecules) in the plasma effectively contribute to the formation of a crystalline thin film.
That is, a crystalline thin film is efficiently formed.

【０３２３】第４３の発明の装置では、補助コイルが生
成する二次的な磁場によって、発散磁場が被照射体の位
置ないしそれよりも上流において、プラズマ中の電子の
中でプラズマシースの生成に実質的に寄与する電子がプ
ラズマの経路から排除される程度にまで減衰する。その
結果、被照射体へのプラズマシースの発生が実質的に解
消される。In the device according to the forty- third aspect, the secondary magnetic field generated by the auxiliary coil causes the divergent magnetic field to generate a plasma sheath in the electrons in the plasma at the position of the irradiation object or upstream thereof. Attenuates to the extent that substantially contributing electrons are excluded from the path of the plasma. As a result, generation of the plasma sheath on the irradiation target is substantially eliminated.

【０３２４】第４４の発明の装置では、結晶性薄膜の形
成にあずかる気体のビームはプラズマを発散磁場で加速
することによって得られる。そして、補助コイルが生成
する二次的な磁場によって、発散磁場が基板の位置ない
しそれよりも上流において、このプラズマ中の電子の中
でプラズマシースの生成に実質的に寄与する電子がプラ
ズマの経路から排除される程度にまで減衰する。その結
果、基板へのプラズマシースの発生が実質的に解消され
る。このため、プラズマ中のイオンが基板表面で屈折し
たり過剰に加速されることがない。その結果、プラズマ
中の中性粒子（中性原子、中性分子）だけでなく、イオ
ンも結晶性薄膜の形成に有効に寄与する。すなわち、結
晶性薄膜が効率よく形成される。[0324] In the forty- fourth aspect, the gas beam participating in the formation of the crystalline thin film is obtained by accelerating the plasma with a divergent magnetic field. Then, due to the secondary magnetic field generated by the auxiliary coil, the divergent magnetic field generates electrons that substantially contribute to the generation of the plasma sheath among the electrons in the plasma at the position of the substrate or upstream of the substrate. Decay to the extent that it is excluded from As a result, generation of the plasma sheath on the substrate is substantially eliminated. Therefore, ions in the plasma are not refracted or excessively accelerated on the substrate surface. As a result, ions as well as neutral particles (neutral atoms and neutral molecules) in the plasma effectively contribute to the formation of a crystalline thin film. That is, a crystalline thin film is efficiently formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 第１実施例の装置の正面断面図である。FIG. 1 is a front sectional view of an apparatus according to a first embodiment.

【図２】 第１実施例の反射板の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a reflector of the first embodiment.

【図３】 図２の反射板の三面図である。FIG. 3 is a three-view drawing of the reflection plate of FIG. 2;

【図４】 第１実施例の装置の動作説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the device of the first embodiment.

【図５】 第１実施例のシースリムーバの斜視図であ
る。FIG. 5 is a perspective view of a sea remover of the first embodiment.

【図６】 第１実施例の装置の動作説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation of the device of the first embodiment.

【図７】 第２実施例の装置の正面断面図である。FIG. 7 is a front sectional view of the device of the second embodiment.

【図８】 第３実施例の装置の正面断面図である。FIG. 8 is a front sectional view of the device of the third embodiment.

【図９】 第４実施例の装置の正面断面図である。FIG. 9 is a front sectional view of the device of the fourth embodiment.

【図１０】 第５実施例のシースリムーバの斜視図であ
る。FIG. 10 is a perspective view of a sea remover of a fifth embodiment.

【図１１】 第６実施例のシースリムーバの斜視図であ
る。FIG. 11 is a perspective view of a sea remover of a sixth embodiment.

【図１２】 第７実施例の装置の正面断面図である。FIG. 12 is a front sectional view of the device of the seventh embodiment.

【図１３】 第７実施例の反射板の斜視図である。FIG. 13 is a perspective view of a reflector according to a seventh embodiment.

【図１４】 第７実施例の反射板の平面図である。FIG. 14 is a plan view of a reflector according to a seventh embodiment.

【図１５】 第７実施例の遮蔽板の斜視図である。FIG. 15 is a perspective view of a shielding plate according to a seventh embodiment.

【図１６】 第７実施例の反射ブロックの斜視図であ
る。FIG. 16 is a perspective view of a reflection block according to a seventh embodiment.

【図１７】 第７実施例の反射板の動作説明図である。FIG. 17 is an operation explanatory view of the reflector of the seventh embodiment.

【図１８】 第７実施例の反射板の動作説明図である。FIG. 18 is an explanatory view of the operation of the reflector of the seventh embodiment.

【図１９】 第８実施例の装置の正面断面図である。FIG. 19 is a front sectional view of the device according to the eighth embodiment.

【図２０】 第９実施例の装置の部分正面断面図であ
る。FIG. 20 is a partial front sectional view of the device of the ninth embodiment.

【図２１】 第１０実施例の装置の正面断面図である。FIG. 21 is a front sectional view of the device of the tenth embodiment.

【図２２】 第１１実施例の装置の正面断面図である。FIG. 22 is a front sectional view of the device of the eleventh embodiment.

【図２３】 第１２実施例の装置の正面断面図である。FIG. 23 is a front sectional view of the device of the twelfth embodiment.

【図２４】 第１３実施例の装置の正面断面図である。FIG. 24 is a front sectional view of the device according to the thirteenth embodiment.

【図２５】 第１４実施例の装置の正面断面図である。FIG. 25 is a front sectional view of the device of the fourteenth embodiment.

【図２６】 第１７実施例の装置の部分正面断面図であ
る。FIG. 26 is a partial front sectional view of the device of the seventeenth embodiment.

【図２７】 第１７実施例のもう一つの装置の部分正面
断面図である。FIG. 27 is a partial front sectional view of another device of the seventeenth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 処理容器（容器） ２ ＥＣＲイオン源（プラズマ生成手段、電子サイクロ
トロン共鳴型のイオン源） ５ 磁気コイル（発散磁場印加手段、コイル） １１ 基板 １２、１２ａ、１２ｂ 反射板（反射手段） １８ シースリムーバ（電子阻止手段） ６１、７９ 補助コイル ６３ ブースト電極（電極） ６９ イオナイザ（中性化手段） ７７ ヘリコン波プラズマ源Reference Signs List 1 processing vessel (vessel) 2 ECR ion source (plasma generating means, electron cyclotron resonance type ion source) 5 magnetic coil (diverging magnetic field applying means, coil) 11 substrate 12, 12a, 12b reflector (reflecting means) 18 sea remover (Electron blocking means) 61, 79 Auxiliary coil 63 Boost electrode (electrode) 69 Ionizer (neutralizing means) 77 Helicon wave plasma source

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｃ (72)発明者 吉水 敏和 大阪府吹田市江坂町１丁目12番38号 江 坂ソリトンビル 株式会社メガチップス 内 (56)参考文献 特開 昭63−215596（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−293781（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−226327（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−120205（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−138474（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−343359（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−128072（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−27340（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C30B 25/02 B01J 19/08 C23C 16/50 H01L 21/20 H01L 21/205 H01L 21/3065 H05H 1/46 Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification code FI H05H 1/46 H05H 1/46 C (72) Inventor Toshikazu Yoshimizu 1-12-38 Esakacho, Suita-shi, Osaka Esaka Soliton Building Megachips Corporation (56) References JP-A-63-215596 (JP, A) JP-A-4-293871 (JP, A) JP-A-5-226327 (JP, A) JP-A-6-120205 (JP, A) JP-A-2-138474 (JP, A) JP-A-5-343359 (JP, A) JP-A-6-128072 (JP, A) JP-B-6-27340 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB name) C30B 25/02 B01J 19/08 C23C 16/50 H01L 21/20 H01L 21/205 H01L 21/3065 H05H 1/46

Claims (44)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 プラズマを発散磁場によって加速するこ
とにより被照射体に前記プラズマを照射するプラズマ照
射装置において、 開口部を規定する電子阻止手段が、前記プラズマが前記
被照射体へと至る経路に設置されており、前記電子阻止
手段が設置される位置での比較において、前記プラズマ
中の電子の中でプラズマシースの生成に実質的に寄与し
得る電子のラーモア径よりも前記開口部の最小径が小さ
く、プラズマシースの生成に実質的に寄与し得る前記電
子のデバイ長よりも前記開口部の深さが大きいことを特
徴とするプラズマ照射装置。In a plasma irradiation apparatus for irradiating an object to be irradiated with the plasma by accelerating the plasma with a divergent magnetic field, an electron blocking means for defining an opening is provided in a path where the plasma reaches the object to be irradiated. Is installed, and in the comparison at the position where the electron blocking means is installed, the minimum diameter of the opening is smaller than the Larmor diameter of the electrons that can substantially contribute to the generation of a plasma sheath among the electrons in the plasma. And a depth of the opening is larger than a Debye length of the electrons that can substantially contribute to generation of a plasma sheath. 【請求項２】 請求項１に記載のプラズマ照射装置にお
いて、前記電子阻止手段が少なくとも前記プラズマ中の
電子の照射を受ける表面において導電性であり、しか
も、当該導電性の部分が電気的に接地されていることを
特徴とするプラズマ照射装置。2. The plasma irradiation apparatus according to claim 1, wherein said electron blocking means is conductive at least on a surface of the plasma receiving the irradiation of electrons in said plasma, and said conductive portion is electrically grounded. A plasma irradiation apparatus characterized in that: 【請求項３】 請求項１に記載のプラズマ照射装置にお
いて、前記電子阻止手段の前記プラズマの照射を受ける
部分の少なくとも表面が、前記プラズマのエネルギーよ
りも当該プラズマに対するスパッタリング・スレッショ
ルド・エネルギーが高い材料で構成されることを特徴と
するプラズマ照射装置。3. The plasma irradiation apparatus according to claim 1, wherein at least a surface of a portion of said electron blocking unit to be irradiated with said plasma has a sputtering threshold energy for said plasma higher than an energy of said plasma. A plasma irradiation apparatus characterized by comprising: 【請求項４】 請求項１に記載のプラズマ照射装置にお
いて、前記電子阻止手段が複数の単位開口部を規定して
おり、当該複数の単位開口部が前記開口部に含まれるこ
とを特徴とするプラズマ照射装置。4. The plasma irradiation apparatus according to claim 1, wherein said electron blocking means defines a plurality of unit openings, and said plurality of unit openings are included in said openings. Plasma irradiation device. 【請求項５】 請求項４に記載のプラズマ照射装置にお
いて、前記電子阻止手段がハニカム状の断面形状を有す
る枠体を備え、当該枠体が規定する略六角形状の複数の
貫通孔によって前記複数の単位開口部が形成されること
を特徴とするプラズマ照射装置。5. The plasma irradiation apparatus according to claim 4, wherein said electron blocking means includes a frame having a honeycomb-shaped cross section, and said plurality of holes are formed by a plurality of substantially hexagonal through holes defined by said frame. A plasma irradiation apparatus characterized in that a unit opening is formed. 【請求項６】 請求項４に記載のプラズマ照射装置にお
いて、前記電子阻止手段が、主面同士が対向するように
平行に配列された３枚以上の板材を有し、互いに対向し
あう当該板材の間の空隙が前記複数の単位開口部の各１
を形成することを特徴とするプラズマ照射装置。6. The plasma irradiation apparatus according to claim 4, wherein said electron blocking means has three or more plate members arranged in parallel so that main surfaces thereof face each other, and said plate members face each other. The gap between each one of the plurality of unit openings is
A plasma irradiation apparatus, characterized by forming: 【請求項７】 請求項１に記載のプラズマ照射装置にお
いて、前記電子阻止手段が、前記被照射体を収納すると
ともに前記プラズマの経路を包囲する容器であり、当該
容器が内部に規定する収納室の少なくとも一部が前記開
口部を形成していることを特徴とするプラズマ照射装
置。7. The plasma irradiation apparatus according to claim 1, wherein the electron blocking unit is a container that stores the object to be irradiated and surrounds a path of the plasma, and the container defines the inside of the container. Characterized in that at least a part of the opening forms the opening. 【請求項８】 請求項１に記載のプラズマ照射装置にお
いて、前記発散磁場を弱める方向に二次的な磁場を生成
する補助コイルが前記電子阻止手段の周囲に設置されて
いることを特徴とするプラズマ照射装置。8. The plasma irradiation apparatus according to claim 1, wherein an auxiliary coil for generating a secondary magnetic field in a direction to weaken the divergent magnetic field is provided around the electron blocking means. Plasma irradiation device. 【請求項９】 請求項１に記載のプラズマ照射装置にお
いて、前記プラズマを反射することによって前記被照射
体へ少なくとも一つの所定の方向から前記プラズマを入
射させる反射手段が、前記プラズマが前記被照射体へと
至る経路に設置されていることを特徴とするプラズマ照
射装置。9. The plasma irradiation apparatus according to claim 1, wherein the reflecting means for reflecting the plasma to cause the plasma to be incident on the irradiation object from at least one predetermined direction, the reflection means comprising: A plasma irradiation device, which is provided on a path leading to a body. 【請求項１０】 請求項９に記載のプラズマ照射装置に
おいて、前記電子阻止手段が前記反射手段よりも前記経
路の上流に設置されていることを特徴とするプラズマ照
射装置。10. The plasma irradiation apparatus according to claim 9, wherein said electron blocking means is provided upstream of said reflection means in said path. 【請求項１１】 請求項１０に記載のプラズマ照射装置
において、前記反射手段は前記プラズマを複数方向へ反
射する複数の反射面を規定する反射体を備えており、前
記電子阻止手段の開口部の形状は、当該開口部を通じて
前記プラズマを選択的に通過させることによって前記複
数の反射面による多重反射を防止するように設定されて
いることを特徴とするプラズマ照射装置。11. The plasma irradiating apparatus according to claim 10, wherein said reflecting means includes a reflector for defining a plurality of reflecting surfaces for reflecting said plasma in a plurality of directions. The plasma irradiation apparatus is characterized in that the shape is set so as to prevent the multiple reflection by the plurality of reflecting surfaces by selectively passing the plasma through the opening. 【請求項１２】 請求項１１に記載のプラズマ照射装置
において、前記電子阻止手段は前記反射手段に固定され
ていることを特徴とするプラズマ照射装置。12. The plasma irradiation apparatus according to claim 11, wherein said electron blocking means is fixed to said reflection means. 【請求項１３】 請求項１に記載のプラズマ照射装置に
おいて、前記発散磁場を生成するコイルを備えており、
当該コイルの断面形状が略矩形であって、当該断面形状
において径方向の幅が軸方向の幅よりも大きいことを特
徴とするプラズマ照射装置。13. The plasma irradiation apparatus according to claim 1, further comprising a coil for generating the divergent magnetic field,
A plasma irradiation apparatus, wherein a cross-sectional shape of the coil is substantially rectangular, and a radial width of the coil is larger than an axial width in the cross-sectional shape. 【請求項１４】 プラズマを発散磁場によって加速する
ことにより被照射体に前記プラズマを照射するプラズマ
照射装置において、 前記プラズマが発生する地点から、当該プラズマの経路
に沿って当該プラズマ中のイオンの平均自由行程を概ね
経る間に、前記経路上の発散磁場の強度が約１％程度な
いしそれ以下まで減衰するように前記発散磁場が印加さ
れることを特徴 とするプラズマ照射装置 。14. The plasma is accelerated by a diverging magnetic field.
Plasma for irradiating the object to be irradiated with the plasma
In the irradiation device, a path of the plasma from a point where the plasma is generated
Along the line roughly the mean free path of the ions in the plasma
In the meantime, the intensity of the diverging magnetic field on the path is about 1%.
The divergent magnetic field is applied to attenuate
A plasma irradiation apparatus characterized in that: 【請求項１５】 プラズマを発散磁場によって加速する
ことにより被照射体に前記プラズマを照射するプラズマ
照射方法において、 前記プラズマが前記被照射体へと至る経路に設置するた
めの電子阻止体を準備する工程を備え、ただし、当該電
子阻止体は開口部を有しており、しかも、当該電子阻止
体が設置される位置での比較において、前記プラズマ中
の電子の中でプラズマシースの生成に実質的に寄与し得
る電子のラーモア径よりも前記開口部の最小径が小さ
く、プラズマシースの生成に実質的に寄与し得る前記電
子のデバイ長よりも前記開口部の深さが大きく、 前記プラズマ照射方法は、当該電子阻止体を前記経路へ
設置する工程をさらに備えることを特徴とするプラズマ
照射方法 。15. The plasma is accelerated by a diverging magnetic field.
Plasma for irradiating the object to be irradiated with the plasma
In the irradiation method, the plasma is installed in a path leading to the irradiation object.
A step of preparing an electron blocking body for the
The electron blocking body has an opening, and the electron blocking
In the comparison at the position where the body is installed,
Can substantially contribute to the formation of the plasma sheath among the electrons
The minimum diameter of the opening is smaller than the Larmor diameter of the electron.
The electricity that can substantially contribute to the generation of the plasma sheath.
The depth of the opening is larger than the Debye length of the electron beam , and the plasma irradiation method includes moving the electron blocking body to the path.
Plasma further comprising a step of installing
Irradiation method . 【請求項１６】 請求項１５に記載のプラズマ照射方法
において、前記電子阻止体を準備する工程が、当該電子
阻止体の前記プラズマの照射を受ける部分の少なくとも
表面を、前記プラズマのエネルギーよりも当該プラズマ
に対するスパッタリング・スレッショルド・エネルギー
が高い材料で構成する工程を備えることを特徴とするプ
ラズマ照射方法。16. The plasma irradiation method according to claim 15,
In the step of preparing the electron blocking body,
At least a portion of the blocking body that is exposed to the plasma;
The surface of the plasma rather than the energy of the plasma
Threshold energy for
Characterized in that the process comprises a process of
Plasma irradiation method . 【請求項１７】 請求項１５に記載のプラズマ照射方法
において、前記電子阻止体を準備する工程が、前記被照
射体を収納するとともに前記プラズマの経路を包囲する
容器を前記電子阻止体として準備する工程を備え、当該
容器が内部に規定する収納室の少なくとも一部によって
前記開口部が形成されることを特徴とするプラズマ照射
方法。17. The plasma irradiation method according to claim 15,
In the step of preparing the electron blocking body,
Contains the projectile and surrounds the path of the plasma
Providing a container as the electron blocking body,
By at least a part of the storage chamber defined by the container
Plasma irradiation, wherein the opening is formed.
How . 【請求項１８】 請求項１５に記載のプラズマ照射方法
において、 前記プラズマが発生する地点から当該プラズマの経路に
沿って当該プラズマ中のイオンの平均自由行程を概ね経
る間に、前記発散磁場の強度が約１％程度以上まで減衰
するように当該発散磁場を生成する工程をさらに備える
ことを特徴とするプラズマ照射方法 。18. The plasma irradiation method according to claim 15,
In the above, from the point where the plasma is generated to the path of the plasma
Along the mean free path of the ions in the plasma along
While the intensity of the divergent magnetic field is reduced to about 1% or more.
Further comprising the step of generating the divergent magnetic field
A plasma irradiation method, characterized in that: 【請求項１９】 請求項１５に記載のプラズマ照射方法
において、 前記プラズマが発生する地点から、当該プラズマの経路
に沿って当該プラズマ中のイオンの平均自由行程を概ね
経た位置、ないしそれよりも下流に前記被照射 体を設置
する工程をさらに備えることを特徴とするプラズマ照射
方法 。19. The plasma irradiation method according to claim 15,
In, from the point where the plasma is generated, the path of the plasma
Along the line roughly the mean free path of the ions in the plasma
Place the object to be irradiated at or after it
Plasma irradiation, further comprising the step of:
How . 【請求項２０】 基板上に所定の物質を堆積させつつ、
または堆積させた後に、前記所定の物質の結晶化温度以
下の適正な温度下で、形成すべき結晶性薄膜における最
稠密結晶面に垂直な少なくとも一方向から、前記所定の
物質のスパッタリングを引き起こさない低エネルギーの
気体のビームを、前記基板上の前記所定の物質へ照射す
ることにより、当該所定の物質を結晶性薄膜へと転換す
る結晶性薄膜形成装置であって、 プラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記プラズマ
生成手段で生成されたプラズマに発散磁場を印加するこ
とによって当該プラズマを加速し、そのことによって前
記気体のビームを得る発散磁場印加手段と、前記プラズ
マが前記基板へ至る経路に設置される電子阻止手段とを
備え、ただし、当該電子阻止手段は開口部を規定してお
り、しかも、前記電子阻止手段が設置される位置での比
較において、前記プラズマ中の電子の中でプラズマシー
スの生成に実質的に寄与し得る電子のラーモア径よりも
前記開口部の最小径が小さく、プラズマシースの生成に
実質的に寄与し得る前記電子のデバイ長よりも前記開口
部の深さが大きいことを特徴とする結晶性薄膜形成装
置 。20. While depositing a predetermined substance on a substrate,
Alternatively, after the deposition, the crystallization temperature of the predetermined substance
At the appropriate temperature below, the best crystalline thin film to be formed
From at least one direction perpendicular to the dense crystal plane,
Low energy that does not cause material sputtering
Irradiating the predetermined substance on the substrate with a gas beam;
This converts the given substance into a crystalline thin film
A that crystalline thin film forming apparatus, a plasma generating means for generating a plasma, the plasma
Applying a diverging magnetic field to the plasma generated by the generating means.
Accelerates the plasma by means of
A diverging magnetic field applying means for obtaining a beam of the gas;
Electron blocking means installed in the path leading to the substrate
Provided, however, the electron blocking means defines an opening and
And the ratio at the position where the electron blocking means is installed.
In comparison, the plasma seeds among the electrons in the plasma
Than the Larmor diameter of electrons that can substantially contribute to the production of
The minimum diameter of the opening is small, and it is suitable for plasma sheath generation.
The aperture greater than the Debye length of the electrons which can substantially contribute
Thin film forming apparatus characterized in that the depth of the portion is large
Place . 【請求項２１】 請求項２０に記載の結晶性薄膜形成装
置において、前記電子阻止手段が少なくとも前記プラズ
マ中の電子の照射を受ける表面において導電性であり、
しかも、当該導電性の部分が電気的に接地されているこ
とを特徴とする結晶性薄膜形成装置。21. An apparatus for forming a crystalline thin film according to claim 20,
Wherein the electron blocking means is at least
Conductive on the surface that is exposed to the electrons in the
In addition, the conductive part must be electrically grounded.
And a crystalline thin film forming apparatus . 【請求項２２】 請求項２０に記載の結晶性薄膜形成装
置において、前記電子阻止手段の前記プラズマの照射を
受ける部分の少なくとも表面が、前記プラズマのエネル
ギーよりも当該プラズマに対するスパッタリング・スレ
ッショルド・エネルギーが高い材料で構成されることを
特徴とする結晶性薄膜形成装置。22. The apparatus for forming a crystalline thin film according to claim 20.
The irradiation of the plasma by the electron blocking means.
At least the surface of the receiving part is the energy of the plasma.
Spattering on the plasma rather than energy
To be composed of materials with high
Characteristic crystalline thin film forming equipment . 【請求項２３】 請求項２０に記載の結晶性薄膜形成装
置において、前記電子阻止手段が複数の単位開口部を規
定しており、当該複数の単位開口部が前記開口部に含ま
れることを特徴とする結晶性薄膜形成装置。23. The apparatus for forming a crystalline thin film according to claim 20,
Wherein the electron blocking means defines a plurality of unit openings.
And the plurality of unit openings are included in the openings.
A crystalline thin film forming apparatus . 【請求項２４】 請求項２３に記載の結晶性薄膜形成装
置において、前記電子阻止手段がハニカム状の断面形状
を有する枠体を備え、当該枠体が規定する略 六角形状の
複数の貫通孔によって前記複数の単位開口部が形成され
ることを特徴とする結晶性薄膜形成装置。24. The apparatus for forming a crystalline thin film according to claim 23.
Wherein the electron blocking means has a honeycomb cross section.
Having a frame having a substantially hexagonal shape defined by the frame .
The plurality of unit openings are formed by a plurality of through holes.
An apparatus for forming a crystalline thin film, comprising: 【請求項２５】 請求項２３に記載の結晶性薄膜形成装
置において、前記電子阻止手段が、主面同士が対向する
ように平行に配列された３枚以上の板材を有し、互いに
対向しあう当該板材の間の空隙が前記複数の単位開口部
の各１を形成することを特徴とする結晶性薄膜形成装
置。25. The apparatus for forming a crystalline thin film according to claim 23.
In the arrangement, the electron blocking means has main surfaces opposed to each other.
Has three or more plate members arranged in parallel as
A gap between the opposed plate members is the plurality of unit openings.
Forming a crystalline thin film, wherein
Place . 【請求項２６】 請求項２０に記載の結晶性薄膜形成装
置において、前記電子阻止手段が、前記基板を収納する
とともに前記プラズマの経路を包囲する容器であり、当
該容器が内部に規定する収納室の少なくとも一部が前記
開口部を形成していることを特徴とする結晶性薄膜形成
装置。26. The apparatus for forming a crystalline thin film according to claim 20,
Wherein the electron blocking means accommodates the substrate.
And a container surrounding the path of the plasma.
At least a part of the storage chamber defined inside the container is the aforementioned
Crystalline thin film formation characterized by forming an opening
Equipment . 【請求項２７】 請求項２０に記載の結晶性薄膜形成装
置において、前記電子阻止手段の周囲に設置され、前記
発散磁場を弱める方向に二次的な磁場を生成する補助コ
イルをさらに備えることを特徴とする結晶性薄膜形成装
置。27. The apparatus for forming a crystalline thin film according to claim 20,
The electronic blocking means is installed around the
Auxiliary core that generates a secondary magnetic field in the direction to weaken the diverging magnetic field
Crystal thin film forming apparatus, further comprising
Place . 【請求項２８】 請求項２０に記載の結晶性薄膜形成装
置において、前記プラズマが前記基板へと至る経路に設
置され、前記プラズマを反射することによって前記基板
へ前記最稠密結晶面に垂直な少なくとも一方向から前記
プラズマを前記気体のビームとして入射させる反射手段
をさらに備えることを特徴とする結晶性薄膜形成装置。28. The apparatus for forming a crystalline thin film according to claim 20,
In the path where the plasma reaches the substrate.
Placed on the substrate by reflecting the plasma
From at least one direction perpendicular to the densest crystal plane
Reflecting means for injecting plasma as the gas beam
A crystalline thin film forming apparatus, further comprising: 【請求項２９】 請求項２８に記載の結晶性薄膜形成装
置において、前記電子阻止手段が前記反射手段よりも前
記経路の上流に設置されていることを特徴とする結晶性
薄膜形成装置。29. The apparatus for forming a crystalline thin film according to claim 28.
Wherein the electron blocking means is located before the reflecting means.
Characterized by being installed upstream of the route
Thin film forming equipment . 【請求項３０】 請求項２９に記載の結晶性薄膜形成装
置において、前記反射手段は前記プラズマを複数方向へ
反射する複数の反射面を規定する反射体を備えており、
前記電子阻止手段の開口部の形状は、当該開口部を通じ
て前記プラズマを選択的に通過させることによって前記
複数の反射面による多重反射を防止するように設定され
ていることを特徴とする結晶性薄膜形成装置。30. The apparatus for forming a crystalline thin film according to claim 29.
Wherein the reflection means directs the plasma in a plurality of directions.
It has a reflector that defines a plurality of reflective surfaces to reflect,
The shape of the opening of the electron blocking means is formed through the opening.
By selectively passing the plasma through
Set to prevent multiple reflections from multiple reflective surfaces
An apparatus for forming a crystalline thin film, comprising: 【請求項３１】 請求項３０に記載の結晶性薄膜形成装
置において、前記電子阻止手段は前記反射手段に固定さ
れていることを特徴とする結晶性薄膜形成装置。31. The apparatus for forming a crystalline thin film according to claim 30,
Wherein the electron blocking means is fixed to the reflecting means.
An apparatus for forming a crystalline thin film, comprising: 【請求項３２】 請求項２０に記載の結晶性薄膜形成装
置において、前記発散磁場印加手段がコイルを備えてお
り、当該コイルの断面形状が略矩形であって、当該断面
形状において径方向の幅が軸方向の幅よりも大きいこと
を特徴とする結晶性薄膜形成装置。32. The apparatus for forming a crystalline thin film according to claim 20,
The divergent magnetic field applying means includes a coil.
The cross section of the coil is substantially rectangular,
The radial width is larger than the axial width in the shape
An apparatus for forming a crystalline thin film, comprising: 【請求項３３】 基板上に所定の物質を堆積させつつ、
または堆積させた後に、前記所定の物質の結晶化温度以
下の適正な温度下で、形成すべき結晶性薄膜における最
稠密結晶面に垂直な少なくとも一方向から、前記所定の
物質のスパッタリングを引き起こさない低エネルギーの
気体のビームを、前記基板上の前記所定の物質へ照射す
ることにより、当該所定の物質を結晶性薄膜へと転換す
る結晶性薄膜形成装置であって、 プラズマを生成するプラズマ生成手段と、 前記プラズマ生成手段で生成されたプラズマに発散磁場
を印加することによって当該プラズマを加速し、そのこ
とによって前記気体のビームを得る発散磁場印加手段
と、を備え、 当該発散磁場印加手段は、前記プラズマが発生する地点
から、当該プラズマの経路に沿って当該プラズマ中のイ
オンの平均自由行程を概ね経る間に、前記経路上の前記
発散磁場の強度が約１％程度ないしそれ以下まで減衰す
るように当該発散磁場を印加することを特徴とする結晶
性薄膜形成装置 。33. While depositing a predetermined substance on a substrate,
Alternatively, after the deposition, the crystallization temperature of the predetermined substance
At the appropriate temperature below, the best crystalline thin film to be formed
From at least one direction perpendicular to the dense crystal plane,
Low energy that does not cause material sputtering
Irradiating the predetermined substance on the substrate with a gas beam;
This converts the given substance into a crystalline thin film
A that crystalline thin film forming apparatus, a plasma generating means for generating a plasma, divergent magnetic field to the generated by the plasma generation means Plasma
The plasma is accelerated by applying
Divergent magnetic field applying means for obtaining the gas beam by means of
And the divergent magnetic field applying means is provided at a point where the plasma is generated.
From the plasma along the path of the plasma.
During the course of approximately the mean free path on, the
The intensity of the diverging magnetic field decreases to about 1% or less
A crystal characterized by applying the diverging magnetic field so that
Thin film forming equipment . 【請求項３４】 基板上に所定の物質を堆積させつつ、
または堆積させた後に、前記所定の物質の結晶化温度以
下の適正な温度下で、形成すべき結晶性薄膜における最
稠密結晶面に垂直な少なくとも一方向から、前記所定の
物質のスパッタリングを引き起こさない低エネルギーの
気体のビームを、前記基板上の前記所定の物質へ照射す
ることにより、当該所定の物質を結晶性薄膜へと転換す
る結晶性薄膜形成方法であって、 プラズマを生成するプラズマ生成工程と、前記プラズマ
生成手段で生成されたプラズマに発散磁場を印加するこ
とによって当該プラズマを加速し、そのことによって前
記気体のビームを得る発散磁場生成工程と、前記プラズ
マが前記基板へと至る経路に設置するための電子阻止体
を準備する工程とを備え、ただし、当該電子阻止体は開
口部を有しており、しかも、当該電子阻止体が設置され
る位置で の比較において、前記プラズマ中の電子の中で
プラズマシースの生成に実質的に寄与し得る電子のラー
モア径よりも前記開口部の最小径が小さく、プラズマシ
ースの生成に実質的に寄与し得る前記電子のデバイ長よ
りも前記開口部の深さが大きく、 前記結晶性薄膜形成方法は、当該電子阻止体を前記経路
へ設置する工程をさらに備えることを特徴とする結晶性
薄膜形成方法 。34. While depositing a predetermined substance on a substrate,
Alternatively, after the deposition, the crystallization temperature of the predetermined substance
At the appropriate temperature below, the best crystalline thin film to be formed
From at least one direction perpendicular to the dense crystal plane,
Low energy that does not cause material sputtering
Irradiating the predetermined substance on the substrate with a gas beam;
This converts the given substance into a crystalline thin film
A method for forming a crystalline thin film , comprising:
Applying a diverging magnetic field to the plasma generated by the generating means.
Accelerates the plasma by means of
Generating a divergent magnetic field to obtain a beam of the gas;
Electron blocking body for installation in the path to the substrate to the substrate
A step of preparing the electron block, provided that the electron blocking body is opened.
Has an opening, and the electron blocking body is installed.
In the comparison at the position where
Electron rar that can substantially contribute to plasma sheath generation
The minimum diameter of the opening is smaller than the diameter of the mower.
The Debye length of the electron, which can substantially contribute to the production of
The depth of the opening is large, and the method for forming a crystalline thin film includes the step of:
Characterized by further comprising a step of setting the crystal
Thin film formation method . 【請求項３５】 請求項３４に記載の結晶性薄膜形成方
法において、前記電子阻止体を準備する工程が、当該電
子阻止体の前記プラズマの照射を受ける部分の少なくと
も表面を、前記プラズマのエネルギーよりも当該プラズ
マに対するスパッタリング・スレッショルド・エネルギ
ーが高い材料で構成する工程を備えることを特徴とする
結晶性薄膜形成方法。35. A method for forming a crystalline thin film according to claim 34.
In the method, the step of preparing the electron blocking body includes the step of:
At least the portion of the electron block that is exposed to the plasma
The surface of the plasma more than the energy of the plasma
Threshold energy for energy
Characterized in that it comprises a process of being composed of high-quality materials.
A method for forming a crystalline thin film . 【請求項３６】 請求項３４に記載の結晶性薄膜形成方
法において、前記電子阻止体を準備する工程が、前記基
板を収納するとともに前記プラズマの経路を包囲する容
器を前記電子阻止体として準備する工程を備え、当該容
器が内部に規定する収納室の少なくとも一部によって前
記開口部が形成されることを特徴とする結晶性薄膜形成
方法。36. A method for forming a crystalline thin film according to claim 34.
In the method, the step of preparing the electron blocking body comprises the step of:
A container for accommodating the plate and surrounding the path of the plasma
Providing a vessel as the electron blocking body,
The container is defined by at least a part of the storage room defined inside.
Forming a crystalline thin film, wherein the opening is formed
How . 【請求項３７】 請求項３４に記載の結晶性薄膜形成方
法において、 前記発散磁場生成工程が、前記プラズマが発生する地点
から当該プラズマの経路に沿って当該プラズマ中のイオ
ンの平均自由行程を概ね経る間に、前記発散磁場の強度
が約１％程度以上まで減衰するように当該発散磁場を生
成する工程を備えることを特徴とする結晶性薄膜形成方
法 。37. A method for forming a crystalline thin film according to claim 34.
In the method, the step of generating the divergent magnetic field is performed at a point where the plasma is generated.
From the plasma along the path of the plasma
The intensity of the divergent magnetic field during the course of the mean free path of the
The divergent magnetic field is generated so that the
Forming a crystalline thin film characterized by comprising a step of forming
Law . 【請求項３８】 請求項３４に記載の結晶性薄膜形成方
法において、 前記プラズマが発生する地点から当該プラズマの経路に
沿って当該プラズマ中のイオンの平均自由行程を概ね経
た位置ないしそれよりも下流に前記基板を設置する工程
をさらに備えることを特徴とする結晶性薄膜形成方法 。38. A method for forming a crystalline thin film according to claim 34.
Method, from the point where the plasma is generated to the path of the plasma
Along the mean free path of the ions in the plasma along
Installing the substrate at or below the set position
A method for forming a crystalline thin film, further comprising: 【請求項３９】 プラズマを発散磁場によって加速する
ことにより被照射体に前記プラズマを照射するプラズマ
照射装置において、 前記発散磁場が、前記被照射体の位置ないし前記プラズ
マの経路における前記被照射体の上流において、前記プ
ラズマ中の電子の中でプラズマシースの生成に 実質的に
寄与する電子を前記プラズマの経路から排除する程度に
まで減衰するように印加されることを特徴とするプラズ
マ照射装置 。39. A plasma is accelerated by a diverging magnetic field.
Plasma for irradiating the object to be irradiated with the plasma
In the irradiation apparatus, the divergent magnetic field may be located at the position of the irradiation target or the plasma.
Upstream of the object in the path of the
Substantially in plasma sheath generation among electrons in plasma
To the extent that contributing electrons are excluded from the path of the plasma
Characterized by being applied to attenuate up to
Irradiation device . 【請求項４０】 プラズマを発散磁場によって加速する
ことにより被照射体に前記プラズマを照射するプラズマ
照射方法において、 前記発散磁場を、前記被照射体の位置ないし前記プラズ
マの経路における前記被照射体の上流において、前記プ
ラズマ中の電子の中でプラズマシースの生成に実質的に
寄与する電子を前記プラズマの経路から排除する程度に
まで減衰するように印加することを特徴とするプラズマ
照射方法 。40. A plasma is accelerated by a diverging magnetic field.
Plasma for irradiating the object to be irradiated with the plasma
In the irradiation method, the diverging magnetic field may be adjusted based on a position of the irradiation target or the plasma.
Upstream of the object in the path of the
Substantially in plasma sheath generation among electrons in plasma
To the extent that contributing electrons are excluded from the path of the plasma
Characterized by being applied so as to attenuate up to
Irradiation method . 【請求項４１】 基板上に所定の物質を堆積させつつ、
または堆積させた後に、前記所定の物質の結晶化温度以
下の適正な温度下で、形成すべき結晶性薄膜における最
稠密結晶面に垂直な少なくとも一方向から、前記所定の
物質のスパッタリングを引き起こさない低エネルギーの
気体のビームを、前記基板上の前記所定の物質へ照射す
ることにより、当該所定の物質を結晶性薄膜へと転換す
る結晶性薄膜形成装置であって、 プラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記プラズマ
生成手段で生成されたプラズマに発散磁場を印加するこ
とによって当該プラズマを加速し、そのことによって前
記気体のビームを得る発散磁場印加手段とを備え、 当該発散磁場印加手段が、前記基板の位置ないし前記プ
ラズマの経路における前記基板の上流において、前記プ
ラズマ中の電子の中でプラズマシースの生成に実質的に
寄与する電子を前記プラズマの経路から排除する程度に
まで前記発散磁場が減衰するように当該発散磁場を印加
することを特徴とする結晶性薄膜形成装置 。41. While depositing a predetermined substance on a substrate,
Alternatively, after the deposition, the crystallization temperature of the predetermined substance
At the appropriate temperature below, the best crystalline thin film to be formed
From at least one direction perpendicular to the dense crystal plane,
Low energy that does not cause material sputtering
Irradiating the predetermined substance on the substrate with a gas beam;
This converts the given substance into a crystalline thin film
A that crystalline thin film forming apparatus, a plasma generating means for generating a plasma, the plasma
Applying a diverging magnetic field to the plasma generated by the generating means.
Accelerates the plasma by means of
And a divergent magnetic field applying means for obtaining a beam of serial gas, the divergent magnetic field applying means, position or the flop of the substrate
Upstream of the substrate in the path of the plasma,
Substantially in plasma sheath generation among electrons in plasma
To the extent that contributing electrons are excluded from the path of the plasma
Until the divergent magnetic field is attenuated
A crystalline thin film forming apparatus . 【請求項４２】 基板上に所定の物質を堆積させつつ、
または堆積させた後に、前記所定の物質の結晶化温度以
下の適正な温度下で、形成すべき結晶性薄膜における最
稠密結晶面に垂直な少なくとも一方向から、前記所定の
物質のスパッタリングを引き起こさない低エネルギーの
気体のビームを、前記基板上の前記所定の物質へ照射す
ることにより、当該所定の物質を結晶性薄膜へと転換す
る結晶性薄膜形成方法であって、 プラズマを生成するプラズマ生成工程と、 前記プラズマ生成手段で生成されたプラズマに発散磁場
を印加することによって当該プラズマを加速し、そのこ
とによって前記気体のビームを得る発散磁場生成工程
と、を備え、 当該発散磁場生成工程が、前記基板の位置ないし前記プ
ラズマの経路における前記基板の上流において、前記プ
ラズマ中の電子の中でプラズマシースの生成に実質的に
寄与する電子を前記プラズマの経路から排除する程度に
まで前記発散磁場が減衰するように当該発散磁場を生成
する工程を備えることを特徴とする結晶性薄膜形成方
法 。42. While depositing a predetermined substance on a substrate,
Alternatively, after the deposition, the crystallization temperature of the predetermined substance
At the appropriate temperature below, the best crystalline thin film to be formed
From at least one direction perpendicular to the dense crystal plane,
Low energy that does not cause material sputtering
Irradiating the predetermined substance on the substrate with a gas beam;
This converts the given substance into a crystalline thin film
A that crystalline thin film forming method, a plasma generating step of generating a plasma, divergent magnetic field to the generated by the plasma generation means Plasma
The plasma is accelerated by applying
A divergent magnetic field generating step of obtaining the gas beam by
Wherein the divergent magnetic field generating step includes the step of positioning the substrate or the step
Upstream of the substrate in the path of the plasma,
Substantially in plasma sheath generation among electrons in plasma
To the extent that contributing electrons are excluded from the path of the plasma
Generate the divergent magnetic field so that the divergent magnetic field is attenuated until
Forming a crystalline thin film characterized by comprising a step of performing
Law . 【請求項４３】 プラズマを発散磁場によって加速する
ことにより被照射体に前記プラズマを照射するプラズマ
照射装置において、 前記発散磁場が、前記被照射体の位置ないし前記プラズ
マの経路における前記被照射体の上流において、前記プ
ラズマ中の電子の中でプラズマシースの生成に実質的に
寄与する電子を前記プラズマの経路から排除する程度に
まで減衰するように、二次的な磁場を生成する補助コイ
ルが前記被照射体の周囲ないし前記上流の周囲に設置さ
れていることを特徴とするプラズマ照射装置 。43. The plasma is accelerated by a diverging magnetic field.
Plasma for irradiating the object to be irradiated with the plasma
In the irradiation apparatus, the divergent magnetic field may be located at the position of the irradiation target or the plasma.
Upstream of the object in the path of the
Substantially in plasma sheath generation among electrons in plasma
To the extent that contributing electrons are excluded from the path of the plasma
Auxiliary coil that generates a secondary magnetic field so that
Is installed around the object to be irradiated or around the upstream.
A plasma irradiation apparatus characterized in that it is used . 【請求項４４】 基板上に所定の物質を堆積させつつ、
または堆積させた後に、前記所定の物質の結晶化温度以
下の適正な温度下で、形成すべき結晶性薄膜における最
稠密結晶面に垂直な少なくとも一方向から、前記所定の
物質のスパッタリングを引き起こさない低エネルギーの
気体のビームを、前記基板上の前記所定の物質へ照射す
ることにより、当該所定の物質を結晶性薄膜へと転換す
る結晶性薄膜形成装置であって、 プラズマを生成するプラズマ生成手段と、 前記プラズマ生成手段で生成されたプラズマに発散磁場
を印加することによって当該プラズマを加速し、そのこ
とによって前記気体のビームを得る発散磁場印加手段
と、 前記基板の周囲ないし前記プラズマの経路における前記
基板の上流の周囲に設置された補助コイルと、を備え、 前記補助コイルは、前記基板の位置ないし前記上流にお
いて、前記プラズマ中の電子の中でプラズマシースの生
成に実質的に寄与する電子を前記プラズマの経 路から排
除する程度にまで前記発散磁場が減衰するように、二次
的な磁場を生成することを特徴とする結晶性薄膜形成装
置 。44. While depositing a predetermined substance on a substrate,
Alternatively, after the deposition, the crystallization temperature of the predetermined substance
At the appropriate temperature below, the best crystalline thin film to be formed
From at least one direction perpendicular to the dense crystal plane,
Low energy that does not cause material sputtering
Irradiating the predetermined substance on the substrate with a gas beam;
This converts the given substance into a crystalline thin film
A that crystalline thin film forming apparatus, a plasma generating means for generating a plasma, divergent magnetic field to the generated by the plasma generation means Plasma
The plasma is accelerated by applying
Divergent magnetic field applying means for obtaining the gas beam by
And around the substrate or in the path of the plasma
An auxiliary coil installed around the upstream of the substrate, wherein the auxiliary coil is provided at a position of the substrate or upstream of the substrate.
And the generation of a plasma sheath among the electrons in the plasma
Discharging substantially contribute electrons to consist route of the plasma
So that the divergent magnetic field is attenuated to the extent that
Thin film forming apparatus characterized by generating an effective magnetic field
Place .