利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法及固体表面平坦化设备.pdf

通过气体团簇离子束照射降低存在于固体表面中的划痕或者类似的表面粗糙。利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法包括用气体团簇离子束照射固体表面的照射过程。该照射过程包括引起来自多个方向的团簇与固体表面上被气体团簇离子束照射的至少这些区域(点)碰撞的步骤。通过其中团簇的分散方向关于束中心发散的气体团簇离子束来进行对这些点的来自多个方向的团簇碰撞。

1.  一种利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法，包括用所述气体团簇离子束照射所述固体表面的照射步骤，其中
所述照射步骤包括使来自多个方向的团簇与所述固体表面上被所述气体团簇离子束照射的至少一区域(点)碰撞。

2.  如权利要求1所述的利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法，其中通过所述气体团簇离子束的照射实施来自多个方向的所述团簇与所述点的碰撞，在所述气体团簇离子束中所述团簇的飞行方向关于所述束的中心发散。

3.  如权利要求2所述的利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法，其中所述气体团簇离子束是相对于所述束的中心随机发散角度为至少2°的气体团簇离子束。

4.  如权利要求1至3之一所述的利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法，其中通过在移动所述固体的同时发射所述气体团簇离子束来实施来自多个方向的所述团簇与所述点的碰撞。

5.  如权利要求1至4之一所述的利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法，其中通过在旋转所述固体的同时发射所述气体团簇离子束来实施来自多个方向的所述团簇与所述点的碰撞。

6.  如权利要求5所述的利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法，其中通过发射所述气体团簇离子束并保持由所述气体团簇离子束与被所述气体团簇离子束照射的所述固体表面的法线形成的照射角度不一致来实施来自多个方向的所述团簇与所述点的碰撞。

7.  如权利要求1至6之一所述的利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法，其中通过发射多个所述气体团簇离子束来实施来自多个方向的所述团簇与所述点的碰撞。

8.  一种固体表面平坦化设备，用于利用气体团簇离子束使固体表面平坦化，所述固体表面平坦化设备包括：
束设定装置，用于将所述气体团簇离子束设定为相对于所述束的中心以至少2°的角度随机发散；
气体团簇离子束发射装置，将所述气体团簇离子束发射到所述固体表面上；以及
用于移动所述固体的装置和/或用于旋转所述固体的装置。

9.  如权利要求8所述的固体表面平坦化设备，其中所述固体表面平坦化设备包括多个所述气体团簇离子束发射装置。

利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法及固体表面平坦化设备
技术领域
本发明涉及一种利用气体团簇离子束照射的固体表面平坦化方法以及固体表面平坦化设备。
背景技术
为了使电子器件等的表面平坦化，已经开发了各种气相反应方法并且这些气相反应方法已经被实际使用。例如，专利文献1中揭示的基板表面平坦化方法通过利用以小角度导向基板表面的Ar(氩)的单原子或者单分子离子来溅射而使基板表面平坦化。
近来，利用气体团簇离子束的固体表面平坦化方法已经引起了关注，因为其可以大大降低表面粗糙度而不严重损坏表面。例如，专利文献2揭示了通过采用气体团簇离子束照射固体表面来降低表面粗糙度的方法。在这个方法中，导向工件(固体)的气体团簇离子在气体团簇离子与工件碰撞时分解。在此工艺中，形成团簇的原子或者分子与形成工件的原子或者分子之间发生多体碰撞，而引起关于工件表面(固体表面)在横向方向的明显运动。结果，工件表面被横向切割。这种现象被称为横向溅射。粒子关于工件表面在横向方向的运动主要切割从表面凸出的部分，实施超精确的抛光从而制作原子级的光滑表面。
在气体团簇离子束中，离子的能量低于常规离子刻蚀中的离子能量。换言之，形成团簇的单个原子或者分子具有较低的能量。这使得所需要的超精确抛光成为可能，并且不损伤工件表面。利用气体团簇离子束的固体表面平坦化的一个优点是：对工件表面的损坏少于由专利文献1所揭示的离子刻蚀引起的损坏。
在利用气体团簇离子束的固体表面平坦化中，通常认为团簇离子束应该以与工件表面大致垂直的方向来照射工件表面。这个角度可以最大限度地利用通过上述横向溅射使表面平坦化的效果。
专利文献2揭示了曲面等可以根据表面条件沿倾斜方向照射，但是没有提及这样的倾斜照射的效果。因此，专利文献2暗示了固体表面的大致垂直照射对于表面平坦化是最有效的。
专利文献3揭示了利用气体团簇离子束的固体表面平坦化的另一个实例。然而，专利文献3没有描述表面平坦化与气体团簇离子束和固体表面形成的角度之间的关系。因为该描述指明采用横向溅射的效果，所以可以推断：与专利文献2一样，专利文献3示出垂直照射的数据。
非专利文献1也包括利用气体团簇离子束照射的固体表面平坦化的报道。在该文献中，Toyoda等报道了通过用Ar团簇离子照射诸如Cu、SiC和GaN的材料的表面来降低表面粗糙度。该表面用气体团簇离子束以大致直角照射。
非专利文献2描述了在用气体团簇离子束以各种照射角度照射固体表面时固体表面粗糙度的改变。当以直角照射固体表面时，照射角度被表示为90度(下面将用符号°表示角度)。当该表面被横向照射时，照射角度被表示为0°。该文献揭示了表明表面被刻蚀的速度的溅射速率通过垂直照射被最大化，并且蚀刻速率随着照射角度的减小而减小。表面粗糙度和照射角度之间的关系通过在不同照射角度90°、75°、60°、45°和30°的实验观察。根据该文献，表面粗糙度随着照射角度的减小而增加。没有进行照射角度小于30°的实验。可能是预想这样的试验是没用的。
近来发现通过将气体团簇离子束照射相对于固体表面的角度降低到低于30°来大大降低固体表面的粗糙度(参考专利文献4)。这种技术利用倾斜照射的效果，并且平坦化机制不同于常规横向溅射。专利文献4描述了在利用气体团簇离子束照射固体表面中使用多个照射角度。在专利文献4中，连续以不同角度实施照射。
专利文献1：日本专利申请公开No.H7-58089
专利文献2：日本专利申请公开No.H8-120470
专利文献3：日本专利申请公开No.H8-293483
专利文献4：WO2005/031838
非专利文献1：Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.41(2002)，pp.4287-4290
非专利文献2：Materials Science and Engineering R 34(2001)，pp.231-295
发明内容
本发明要解决的问题
在专利文献1所揭示的平坦化方法中，通过发射Ar(氩)气等的离子束实施溅射，且凸出部分优先从固体表面被切除。尽管平坦化被实施到特定水平，但是照射能量必须保持在100eV左右以下从而抑制对固体表面的损坏。在这样的情况中，极小的离子电流不能提供实用的溅射速率。而且，专利文献1中揭示的平坦化方法具有严重的问题：如果固体表面具有亚微米(0.1μm到1μm)到微米(μm)的宽度和高度的划痕或者其他表面粗糙，则几乎不可能被平坦化。
如专利文献2、3和4以及非专利文献1和2中所公开，基于利用大致垂直的气体团簇离子束照射的横向溅射的平坦化方法也具有严重的问题：如果固体表面具有亚微米到微米的宽度和高度的划痕或者类似的表面粗糙，则几乎不可能被平坦化。
由于上述问题，本发明的一个目的是提供一种通过气体团簇离子束照射可以降低固体表面中类似划痕的表面粗糙的固体表面平坦化方法和设备。
解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明利用气体团簇离子束平坦化固体表面的方法包括用气体团簇离子束照射固体表面的照射步骤，该照射步骤包括引起团簇从多个方向与固体表面上被气体团簇离子束照射的至少一区域(点)碰撞的工艺。基于来自多个方向的团簇与该点的碰撞，各个团簇在不同方向进行溅射。
来自多个方向的团簇与该点的碰撞可以通过其中团簇的飞行方向关于束的中心发散的气体团簇离子束的照射来实施。优选地，该气体团簇离子束是关于束的中心随机发散角度至少为2°的气体团簇离子束。
通过将其中团簇的飞行方向发散的气体团簇离子束发射到固体表面上，团簇变得更容易从多个方向与该点碰撞。
来自多个方向的团簇与点的碰撞也可以通过在移动固体的同时发射气体团簇离子束而实施。
通过在固体移动的同时照射气体团簇离子束，团簇可以从更多方向与该点碰撞。
来自多个方向的团簇与该点的碰撞可以在旋转固体的同时发射气体团簇离子束实施。
通过在固体旋转的同时照射气体团簇离子束，团簇可以从更多方向与该点碰撞。
可以通过发射气体团簇离子束而保持由气体团簇离子束与固体表面的法线所成的照射角度不一致来实施来自多个方向的团簇与该点的碰撞。
通过发射气体团簇离子束而保持气体团簇离子束与固体表面的法线所成的照射角度不一致，产生利用横向溅射或者倾斜照射引起的附加的平坦化效果。
来自多个方向的团簇与该点的碰撞可以通过发射多个气体团簇离子束实施。
通过发射多个气体团簇离子束，团簇可以从更多方向与该点碰撞。
为了解决上述问题，根据本发明的用于利用气体团簇离子束使固体表面平坦化的固体表面平坦化设备包括束设定装置，用于将气体团簇离子束设定为相对于束的中心以至少2°的角度随机发散；气体团簇离子束发射装置，将气体团簇离子束发射到固体表面上；以及用于移动固体的装置和/或用于旋转固体的装置。可以包括多个气体团簇离子束发射装置。
本发明的效果
根据本发明，通过使团簇从多个方向与作为气体团簇离子束照射区域的点碰撞，溅射由各个团簇在不同的方向进行。在该工艺中，可以降低固体表面中的划痕或者类似的表面粗糙。
附图说明
图1A是示出固体表面如何通过横向溅射被平坦化的示意图；
图1B是示出利用横向溅射不能使具有类似于划痕的凹陷的固体表面平坦化的示意图；
图2A是示出在线-间隔图案结构中线的顶部附近，由GCIB照射引起物质转移的示意图；
图2B是示出在线的边缘处的物质转移的示意图；
图2C是示出停留在线边缘周围的侧壁上的物质阻碍沿一个方向的GCIB照射的平坦化进程的示意图；
图2D是示出来自多个方向的GCIB照射不允许物质停留在线的侧壁上并且推进平坦化的示意图；
图3是示出本发明实施例的固体表面平坦化设备100的示例结构的示意图；
图4A是示出固体表面平坦化设备100的第一旋转机构的侧视图；
图4B是示出固体表面平坦化设备100的第一旋转机构、第二旋转机构及扫描机构的平面图；
图5A是示出当发散GCIB照射与靶的X-Y扫描结合时，来自多个方向的团簇基本同时与靶表面碰撞的示意图；
图5B是示出当发散GCIB照射与靶的旋转结合时，来自多个方向的团簇基本同时与靶表面碰撞的示意图；
图5C是示出当非发散(或者较小发散)GCIB的倾斜照射与靶的旋转等结合时，来自多个方向的团簇基本同时与靶表面碰撞的示意图；
图5D是示出靶表面的示意图；以及
图6是示出装配有多个GCIB发射装置的固体表面平坦化设备200的示例结构的示意图。
具体实施方式
在描述实施例之前，将总结本发明所用的平坦化原理。
通常认为利用气体团簇离子束(GCIB)的表面平坦化机制基于这样的现象：通过使经受GCIB照射的固体表面的物质在横向方向(几乎平行于固体表面的方向)转移的横向溅射，峰(凸部)被切削，谷(凹部)被填充有凸出部分的切削部分(例如，参考专利文献2)。图1A是示出如何通过横向溅射使固体表面平坦的示意图。
本发明者观察了具有亚微米到微米数量级的宽度和高度的划痕等的固体表面的平坦化。在观察中，通过将线-间隔图案结构900作为划痕来实施GCIB照射。通过观察发现，通过常规的横向溅射几乎未使具有划痕的表面平坦化。图1B中示出了这种状态。平坦化失败的原因是由于由附图标记901表示的线的顶部(线-间隔图案结构的突起部分(相当于凸部)的顶部的周围部分)及由附图标记902表示的间隔的底部(线-间隔图案结构中的槽状部分(相当于凹部)的底部周围部分)都被刻蚀，并且所蚀刻的高度几乎没有差异。换言之，因为蚀刻近似于表面的初始形状进行，所以导致很少的平坦化。
在线-间隔图案结构900中的线的顶部附近(线的深度方向的侧壁903的一部分，接近线的顶部901并且远离间隔的底部902)由GCIB照射引起的物质转移被详细地观察。图2A到2D是示出这些情况的示意图。如图2A中所示，观察到这样的现象：GCIB照射引起线的顶部附近的物质904沿线的侧壁903移动到由附图标记905表示的线的侧壁的下部(线的深度方向的侧壁903的一部分，远离线的顶部901)。在图2A的右图中，所观察到的转移由虚线箭头表示。在线的边缘(线的顶部901和线的侧壁903之间的边界附近)上观察到由附图标记907表示的肩状部(图2B中由虚线包围)。图2B中的右图是图2B的左图中圈出部分906的放大图。在图2B的左图中，虚线箭头表示物质在线的顶部附近的横向移动。在图2B的右图中，附图标记908表示线的顶部附近的物质，附图标记909表示沿线的侧壁903移动的物质。在这种状态中，线的顶部附近的物质未移动到横过间隔底部的广阔区域。因此，线的顶部和间隔的底部都被刻蚀，使得高度变化很小。
基于这些发现，进行了不同GCIB照射条件下的多种实验，以观察线的顶部附近的物质的转移。结果发现：如图2C所示，常规的在一个方向的GCIB照射使物质停留在线的侧壁上并且使平坦化不再进行。
出现这种情形是因为在垂直照射中，与线的顶部901或者间隔的底部902相比，线的侧壁903暴露到较少的GCIB照射，这使得这里的物质不易移动(见图2C中由附图标记P1表示的部分)。在倾斜照射中，团簇易于与面对GCIB照射的线的侧壁碰撞，但是团簇几乎不与线的相对侧壁碰撞。即使停留在线的侧壁903上的物质移动，但这种移动将限于间隔的边缘附近的区域(间隔的底部902和线的侧壁903之间的边界附近的区域)，几乎不使平坦化进行。
相反，当GCIB从多个方向照射时，物质不停留在线的侧壁903上，平坦化如图2D所示地进行。
来自多个方向的团簇与停留在线的侧壁903上的物质(P1)碰撞，引起溅射在各个方向进行。这使得物质(P1)较容易移动到间隔的底部902，允许物质移动到间隔的底部902的广阔范围(见图2D中由附图标记P2表示的部分)。通过本发明最近发现了这种现象。
本发明的发明者已经发现：为了通过GCIB照射减小(平滑)划痕或者类似的表面粗糙，重要的是将固体表面中通过与团簇的碰撞横向转移的物质暴露到其他团簇(或者重复碰撞)；这应该通过使GCIB照射区域的点与来自多个方向的团簇碰撞来实现；为了促进物质转移越过更宽的范围而达到使固体表面的平坦化效果最大的目的，团簇碰撞之间的时间间隔应该被最小化使得团簇几乎同时碰撞。
来自多个方向的团簇应该与由GCIB照射的区域(点)碰撞。优选地，应该引起几乎同时的团簇碰撞以促进固体表面的平坦化。
现在将对本发明的实施例和实例进行描述。首先将参考图3对实现本发明的固体表面平坦化方法的固体表面平坦化设备100的结构和功能进行描述。
GCIB发射装置的构造如下。源气(source gas)9通过喷嘴10供给到真空团簇发生室11中。在团簇发生室11中，源气9的气体分子聚集成团簇。团簇尺寸由基于喷嘴出口10a处的气体压力和气体温度及喷嘴10的尺寸和形状的粒子尺寸分布确定。在团簇发生室11中产生的团簇通过撇取器(skimmer)12作为气体团簇束导入电离腔室13中。通过增加撇取器12的撇取器直径，可以产生具有不同角度的束的相对随机混合物，代替共中心和均匀发散的GCIB。在电离腔室13中，离子发生器14发射例如热电子的电子束以电离中性团簇。离子化的气体团簇束(GCIB)由加速电极15加速。在常规的通用GCIB发射设备中，为了产生非发散GCIB，通过磁场会聚控制单元16将束会聚成平行束并且将束导向利用永久磁铁的铁磁偏转团簇尺寸控制单元。然而，在固体表面平坦化设备100中，磁场会聚控制单元16不使这些束会聚而是使这些束发散。换言之，比在通常束会聚中更缓和的条件下进行束会聚。在图3中，2°或者更大的角度θ是优选的。图3中，GCIB关于束中心对称，但是GCIB可以具有不对称扩展。然后，GCIB进入溅射腔室17。在设置在溅射腔室17中的靶支撑物18上，靶19通过旋转盘41固定，该靶19是将要被GCIB照射的固体(诸如硅基板)。进入溅射腔室17的GCIB通过孔(aperture)21缩小到预定的束直径并且导向到靶19的表面上。当电绝缘体的靶19的表面被平坦化时，GCIB通过电子束照射中性化。
固体表面平坦化设备100包括旋转靶19的第一旋转机构。在这里所描述的实施例中，第一旋转机构使靶19绕几乎平行于靶表面的法线旋转。因为本发明的主旨为了是引起团簇从多个方向与点碰撞，所以固体不总是绕几乎平行于靶表面法线的轴旋转。该固体可以绕任何期望的轴旋转。
例如，如图4A和4B中所示，第一旋转机构的构造如下。靶支撑物18具有突出轴41a，旋转盘41安装在突出轴41a上从而绕突出轴41a的中心旋转。旋转盘41具有平板部41b，靶19附着在该平板部41b上。旋转盘41在其边缘41c中具有大量的齿，这些齿与齿轮43的齿咬合。齿轮43当由马达42驱动时旋转，并且该旋转传送到旋转盘41，因此，旋转附着到旋转盘41的靶19。
固体表面平坦化设备100还装配有可以改变GCIB照射角度的倾斜机构作为照射角度设定装置。在该实施例中，通过可以连续改变照射角度的旋转机构来实现倾斜机构。
例如，如图4B中所示，固体表面平坦化设备100包括第二旋转机构。旋转轴21被固定到靶支撑物18，靶支撑物18可以绕旋转轴21的中心旋转。旋转轴21被固定板22a和22b可旋转地支撑。旋转轴21也被固定到齿轮24b的旋转轴的中心，齿轮24b与齿轮24a咬合。齿轮24a当由马达23驱动时旋转，并且该旋转被传送到齿轮24b和旋转轴21，从而旋转靶支撑物18。靶支撑物18的旋转被反映在照射角度中。固定板22a装配有角度探测单元25a用于从旋转轴21的旋转角度探测靶支撑物18的旋转角度，也就是，用于探测相对于附着到靶支撑物18的靶19的固体表面的GCIB照射角度来作为数字值。由角度探测单元25a探测的旋转角度的信息由电路单元25b处理，并且当前的探测角度(照射角度)在显示单元26的当前角度区域26a中显示。
固体表面平坦化设备100还装配有用于改变靶19相对于GCIB的相对位置的扫描机构，诸如XY台。
固定板22a和22b通过固定板支撑件22c被固定和支撑。固定板支撑件22c和第一致动器22d通过第一杆22e连接。第一致动器22d可以推拉第一杆22e，并且这种动作可以改变靶支撑物18的位置。例如，在图4B中示出的固体表面平坦化设备100中，第一致动器22d的运动可以沿图中的上下方向改变靶支撑物18的位置。
第一致动器22d通过第二杆22g被固定和支撑，且第一致动器22d通过第二杆22g连接到第二致动器22f。第二致动器22f可以推拉第二杆22g，并且这种动作改变第一致动器22d的位置。从而，通过第一杆22e和上述其他部件连接到第一致动器22d的靶支撑物18的位置可以改变。第一杆22e可以移动的方向与第二杆22g可以移动的方向几乎垂直。类似于XY台的扫描机构如上述被实现。在图4B中示出的固体表面平坦化设备100中，例如，第二致动器22f的运动可以在图中沿左右方向改变靶支撑物18的位置。因此，与第一致动器22d的运动结合，靶支撑物18可以在图中上下、左右运动。
通过将发散GCIB照射与靶的X-Y扫描结合，来自多个方向(从靶观察)的团簇可以基本同时与靶19的固体表面51碰撞(见图5A；如图5D所示，设置在固体表面51中的凸出部分50比拟为固体表面51中的表面粗糙)。图5A示出在几乎平行于固体表面51的平面中的X-Y扫描。然而，这不意味着该扫描限于在几乎平行于固体表面51的平面中的X-Y扫描。如图5A中所示，如果靶支撑物18被置于使照射关于GCIB的中心垂直，则上述扫描机构在几乎平行于固体表面51的平面中实施X-Y扫描。如果靶支撑物18通过上述第二旋转机构被置于使照射相对于GCIB的中心倾斜，则扫描机构在远非平行于固体表面51的平面中实施X-Y扫描。
通过将发散GCIB照射与靶的旋转结合，来自多个方向(从靶观察)的团簇可以与靶19的固体表面51基本同时碰撞(见图5B)。此外，如图5C中所示，即使GCIB不发散(或较小地发散)，通过用GCIB倾斜照射靶19并旋转靶支撑物18，来自多个方向(从靶观察)的团簇也可以与靶19的固体表面51基本同时碰撞。
在上述实施例中，通过发散GCIB或者非发散GCIB与通过第一旋转机构的运动、通过第二旋转机构的运动以及通过扫描机构的运动的适当结合，来自多个方向的团簇可以与该点碰撞。
此外，图6中示出的固体表面平坦化设备200中，通过利用多个GCIB发射装置从不同方向发射GCIB，来自多个方向(从靶观察)的团簇可以基本同时与靶19的表面碰撞。图6示出具有两个GCIB发射装置的示例，但是如果需要也可以设置三个或者更多个GCIB发射装置。
在图4B中示出的固体表面平坦化设备100中，设定单元27用于将靶支撑物18的一面设定为参考面，并且用于输入和指定诸如期望的刻蚀量、靶19的材料和刻蚀速率、气体类型、加速能量、照射角度以及GCIB剂量的条件。然后，靶支撑物面被显示在显示单元26的参考面显示区域26b中。参考这个面指定的照射角度在指定角度区域26c中显示。
控制单元28通过驱动单元29驱动马达23和42以使当前的照射角度为指定的照射角度。控制单元28也控制GCIB发射装置以提供指定剂量的GCIB照射。
控制单元28具有CPU(中央处理单元)或者微处理器并通过执行进行固体表面平坦化所需程序的信息处理实施控制工作和上述其他操作，诸如上述的显示操作及马达驱动操作。
本发明的固体表面平坦化设备的结构和机制不限于上述固体表面平坦化设备100或者200的机构和机制，并且可以在本发明的范围内进行修改。
[第一示例]
SF₆气体和He气体的混合物用作源气，产生SF₆气体团簇离子束。SF₆气体团簇离子束由30kV加速并且导向到靶19的表面上。照射角度被指定为使GCIB的束中心(GCIB的传播中心)几乎垂直于固体表面。
磁场会聚控制单元不会聚GCIB并且使GCIB成为相对于GCIB的束中心具有角度为至少2°的角度的随机发散束。图3中的角度θ是2°或者更大。具有通过半导体工艺预先形成在其上的线-间隔图案结构的硅基板用作靶19。更具体地，在用作靶19的硅基板或者SOI(绝缘体上硅)基板上，通过以下方法形成图案结构：电子束抗蚀剂被涂覆到具有热氧化膜的基板上，通过电子束刻画设备在抗蚀剂上刻画图案结构。抗蚀剂被显影之后，抗蚀剂图案用作掩模，热氧化膜通过反应离子刻蚀(RIE)设备刻蚀。然后，去除抗蚀剂，并利用热氧化膜作为硬掩模，硅通过反应离子刻蚀(RIE)设备或者感应耦合等离子体反应离子刻蚀(ICP-RIE)设备刻蚀。然后，热氧化膜通过灰化设备去除。
线-间隔图案结构的线-间隔比为1∶1。该线的高度为约1μm，宽度为约1μm，间隔也具有约1μm的宽度。照射剂量为6*10¹⁵离子/cm²。符号*表示乘。
在SF₆气体团簇离子束照射之前和之后，利用原子力显微镜(AFM)测量靶表面的平均表面粗糙度。SF₆气体团簇离子束照射之前平均表面粗糙度Ra是0.46μm，而SF₆气体团簇离子束照射之后平均表面粗糙度Ra是0.21μm。
[第二示例]
以与第一示例相同的方式进行实验，除了沿X-Y方向扫描靶19之外。X-方向扫描速率是1Hz，Y-方向扫描速率是0.02Hz。在SF₆气体团簇离子束照射之后，利用AFM测量靶表面的粗糙度。如同第一示例，SF₆气体团簇离子束照射之前的平均表面粗糙度Ra是0.46μm，而SF₆气体团簇离子束照射之后的平均表面粗糙度Ra是0.13μm。
[第三示例]
以与第一示例相同的方式进行实验，除了靶19旋转之外。采用60rpm、180rpm和600rpm三种旋转速率。在SF₆气体团簇离子束照射之后，利用AFM测量靶表面的平均表面粗糙度。SF₆气体团簇离子束照射之后的平均表面粗糙度Ra在60rpm、180rpm和600rpm的旋转速率下分别是0.18μm、0.12μm和0.05μm。
[第四示例]
以与第三示例相同的方式进行实验，除了靶相对于GCIB的束中心倾斜以使靶和GCIB之间成一角度(也就是实施倾斜GCIB照射)之外。参照垂直照射相对于靶表面的角度被定义为0°，这里的照射角度为30°。在SF₆气体团簇离子束照射之后，利用AFM测量靶表面的平均表面粗糙度。SF₆气体团簇离子束照射之后的平均表面粗糙度Ra在60rpm、180rpm和600rpm的旋转速率下分别是0.11μm、0.06μm和0.02μm。
[第五示例]
以与第一示例相同的方式进行实验，除了形成在没有图案的硅基板上的SiO₂膜(二氧化硅膜)用作靶并且照射剂量是2*10¹⁴离子/cm²(靶未旋转)之外。SiO₂膜通过溅射形成，并且膜厚是500nm。SF₆气体团簇离子束照射之前和之后，利用AFM测量靶表面的平均表面粗糙度Ra。SF₆气体团簇离子束照射之前的平均表面粗糙度Ra是0.81nm，而SF₆气体团簇离子束照射之后的平均表面粗糙度Ra是0.23nm。
这些示例中进行的实验结果清晰地示出本发明的效果。为了进一步观察本发明，进行与现有技术的对比实验。
[第一比较例]
以与第一示例相同的方式进行实验，除了采用几乎平行的GCIB之外(靶未旋转)。如同第一示例，SF₆气体团簇离子束照射之前的平均表面粗糙度Ra是0.46μm，而SF₆气体团簇离子束照射之后的平均表面粗糙度Ra是0.42μm。
[第二比较例]
以与第五示例相同的方式进行实验，除了采用几乎平行的GCIB之外(靶未旋转)。SF₆气体团簇离子束照射之前的平均表面粗糙度Ra是0.81nm，而SF₆气体团簇离子束照射之后的平均表面粗糙度Ra是0.36nm。
第一示例和第一比较例之间的对比表明，靶的平均表面粗糙度通过利用发散GCIB束被明显降低。这两个实验之间的条件仅有一个差别：GCIB是发散束还是近似平行束。靶的平均表面粗糙度的明显降低源于发散GCIB束。换言之，与来自多个方向的团簇的碰撞大大促进了平坦化。
根据第一示例和第二示例可以获知，通过利用靶的扫描而改变靶关于GCIB的相对位置可以进一步降低平均表面粗糙度。
根据第一到第三示例可以获知，旋转靶作为改变靶表面相对于GCIB的相对位置的方法是非常有效的，并且平坦化通过增加靶旋转速率得到促进。
根据第三和第四示例可以获知，通过用GCIB倾斜照射靶进一步推进平坦化。
根据第一和第四示例可以获知，在倾斜照射中，通过将GCIB照射角度相对于固体表面的法线的设定为2°或者更大可以进行适当的平坦化。
第五示例和第二比较例之间的对比表明，相对于第一示例中示出的表面粗糙度具有非常小的表面粗糙度的靶可以利用发散GCIB束被平坦化。
根据本发明的原理和功能，诸如将要采用的气体团簇的类型、加速能量的条件不受限制，并且靶材料也不受限制。
工业应用
因为固体表面上的划痕或者类似的表面粗糙可以被降低，所以本发明可以用于改善半导体器件和光学器件中微细结构的精度，并且也可以用于改善半导体器件、光学器件等的制造中采用的管芯的三维结构的精度。