DE4018804A1 - METHOD FOR MODIFYING THE SURFACE OF GLASS SUBSTRATES - Google Patents
METHOD FOR MODIFYING THE SURFACE OF GLASS SUBSTRATESInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche ei nes Glassubstrats durch Ionenimplantation, mit dem die Oberfläche in der Weise verbessert wird, daß man eine modifizierte Oberflächenschicht guter Qualität er hält.The invention relates to a method for modifying the surface egg Glass substrate by ion implantation, with which the surface in the way is improved that he has a modified surface layer of good quality holds.
Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche von Glassubstraten mit Hilfe des Io nenimplantationsverfahrens sind bekannt.Process for modifying the surface of glass substrates using the Io Implantation procedures are known.
Beispielsweise sind ein Verfahren zum Implantieren von Phosphorionen mit ei ner Energie von etwa 250 keV in eine Natriumionen enthaltende Glasplatte und Glühen der Glasplatte bei 650°C zum Verbinden der implantierten Ionen mit den glasbildenden Elementen zur Bildung einer Phosphosilikatglasschicht auf der Innenseite der Glasplatte und ein Verfahren zur zusätzlichen Implantation von Stickstoffionen mit einer Energie von etwa 50 keV und Anwendung eines Glüh vorganges bei 650°C zur Verbindung der implantierten Stickstoffionen mit den glasbildenden Elementen unter Erzeugung einer Siliciumnitridschicht bekannt (siehe beispielsweise die JP-OS Sho. 63-2 22 046).For example, a method for implanting phosphorus ions with egg energy of about 250 keV in a glass plate containing sodium ions and Annealing the glass plate at 650 ° C to connect the implanted ions with the glass-forming elements to form a phosphosilicate glass layer on the Inside of the glass plate and a procedure for additional implantation of Nitrogen ions with an energy of about 50 keV and application of a glow process at 650 ° C to connect the implanted nitrogen ions with the Glass-forming elements known to produce a silicon nitride layer (see for example JP-OS Sho. 63-2 22 046).
Mit dem oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren zur Oberflächenmodifi zierung kann jedoch keine zufriedenstellend modifizierte Oberflächenschicht erhalten werden, da es erforderlich ist, nach der Ionenimplantation eine Glühbe handlung bei oder unterhalb der Erweichungstemperatur des Glassubstrates durchzuführen, wobei die Reaktion zwischen den implantierten Ionen und den glasbildenden Elementen nicht ausreichend ist. Dies hat den Nachteil, daß es durch die Oberflächenmodifizierung billiger Glassubstrate für technische An wendungszwecke nicht möglich ist, qualitativ hochwertige modifizierte Materi alien zu erhalten.Using the conventional surface modification method described above However, decoration cannot be a satisfactorily modified surface layer can be obtained since a glow is required after the ion implantation act at or below the softening temperature of the glass substrate perform, the reaction between the implanted ions and the glass-forming elements is not sufficient. This has the disadvantage that it by modifying the surface of cheap glass substrates for technical applications application is not possible, high quality modified materi to get alien.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren anzu geben, mit dem die Oberfläche von Glassubstraten in der Weise modifiziert werden kann, daß eine modifizierte Oberflächenschicht mit guter Qualität erhalten wird.The object of the present invention is therefore to start a method with which the surface of glass substrates are modified in such a way can that a modified surface layer with good quality is obtained.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrens gemäß Hauptanspruch. Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Aus führungsformen dieses Erfindungsgegenstandes.This problem is solved by the characteristic features of the method according to main claim. The subclaims relate to particularly preferred off management forms of this subject of the invention.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche ei nes Glassubstrats durch Ionenimplantation, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Teil des mit Ionen zu implantierenden Substrats während oder nach der Ionenimplantation unter Anwendung von Laserstrahlen beziehungsweise mit tels Laserstrahlen erhitzt wird.The invention thus relates to a method for modifying the surface egg glass substrate by ion implantation, which is characterized in that that part of the substrate to be implanted with ions during or after the Ion implantation using laser beams or with is heated by laser beams.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man die Laserstrahlung unter An wendung beliebiger Bedingungen anwenden, vorausgesetzt, daß durch die Tempe ratur die Oberflächenschicht des Glases, in die Ionen implantiert worden sind oder implantiert werden, erhöht werden kann.In the method according to the invention, the laser radiation can be switched on apply any conditions, provided that the tempe the surface layer of the glass into which ions have been implanted or implanted can be increased.
Beispielsweise kann man im Fall einer Ionenimplantationsschicht, die eine große Menge Si enthält, das Innere des Glassubstrates direkt erhitzen, indem man einen Excimer-Laser, einen Ar-Laser oder dergleichen verwendet, welche ei ne Laserstrahlung abgeben, die in starkem Maße von Si absorbiert wird. For example, in the case of an ion implantation layer, the one contains large amount of Si, directly heat the inside of the glass substrate by an excimer laser, an Ar laser or the like is used, which ei emit ne laser radiation, which is strongly absorbed by Si.
Weiterhin kann man neben der Anwendung von Laserstrahlung, die in starkem Maße von der Ionenimplantationsschicht absorbiert wird, die Ionenimplantati onsschicht auch indirekt von der Glasschicht her erhitzen, indem man diese mit einem CO2-Laser bestrahlt, welcher eine Strahlung abgibt, die in starkem Maße von Glas absorbiert wird.Furthermore, in addition to the use of laser radiation, which is strongly absorbed by the ion implantation layer, the ion implantation layer can also be heated indirectly from the glass layer by irradiating it with a CO 2 laser, which emits radiation that is to a large extent is absorbed by glass.
Darüber hinaus kann man das Erhitzen mit Hilfe einer dünnen Schicht aus ei nem die Laserstrahlung absorbierenden Material, welches auf das Glassubstrat aufgetragen worden ist, begünstigen.In addition, heating can be done using a thin layer of egg nem the laser radiation absorbing material, which on the glass substrate has been applied to favor.
Man kann beliebige Kombinationen bezüglich der Art des Materials der dünnen Schicht und der Laserstrahlung anwenden, vorausgesetzt, daß die dünne Schicht es ermöglicht, die Oberfläche des Glases, welche die Ionenimplantationsschicht umfaßt, auf eine hohe Temperatur zu erhitzen.Any combination can be made regarding the type of material of the thin Apply layer and laser radiation, provided that the thin layer it enables the surface of the glass which is the ion implantation layer includes heating to a high temperature.
Wenn beispielsweise Si als dünne Schicht eines die Laserstrahlung absorbieren den Materials auf der Glasoberfläche abgeschieden wird, kann man als Laser ei nen Excimer-Laser, einen Ar-Laser etc. verwenden, welche eine Strahlung abge ben, die in starkem Maße von der Si-Schicht absorbiert wird.If, for example, Si as a thin layer absorbs the laser radiation the material is deposited on the glass surface, you can egg as a laser Use an excimer laser, an Ar laser, etc. that emit radiation ben, which is strongly absorbed by the Si layer.
Wenn andererseits eine SiO2-Schicht auf der Glasoberfläche ausgebildet wird, kann man einen CO2-Laser verwenden, welcher eine Strahlung abgibt, die in star kem Maße von der SiO2-Schicht absorbiert wird.On the other hand, when an SiO 2 layer is formed on the glass surface, one can use a CO 2 laser which emits radiation which is strongly absorbed by the SiO 2 layer.
Gewünschtenfalls kann man auch eine Halbleiterschicht, wie eine Schicht aus Si als dünne Schicht des die Laserstrahlung absorbierenden Materials verwenden, da das Glühen des Substrates und die Kristallisation der Halbleiterschicht gleich zeitig bewirkt werden können.If desired, a semiconductor layer, such as a layer of Si, can also be used use as a thin layer of the material that absorbs the laser radiation, since the annealing of the substrate and the crystallization of the semiconductor layer are the same can be brought about in good time.
Als Methoden zum Erhitzen des Materials mit Hilfe einer dünnen Schicht aus dem die Laserstrahlung absorbierenden Material, welche auf dem Glassubstrat abgeschieden ist, kann man die folgenden Methoden nennen:As methods of heating the material with the help of a thin layer the material which absorbs the laser radiation and which is on the glass substrate the following methods can be called:
- (1) ein Verfahren, gemäß dem die Bestrahlung mit den Laserstrahlen nach der Erzeugung einer dünnen Schicht auf einem Glassubstrat und dem Implantie ren der Ionen bewirkt wird,(1) a method according to which the irradiation with the laser beams after the creation of a thin layer on a glass substrate and the implant ion is caused
- (2) ein Verfahren, gemäß dem die Bestrahlung mit den Laserstrahlen wäh rend der Ausbildung der dünnen Schicht auf dem die implantierten Ionen enthal tenden Glassubstrat erfolgt, und (2) a method according to which the irradiation with the laser beams is selected rend the formation of the thin layer on which the implanted ions contain tendency glass substrate takes place, and
- (3) ein Verfahren, bei dem die Bestrahlung mit der Laserstrahlung, nachdem die dünne Schicht auf dem implantierten Ionen enthaltenden Glassubstrat ausge bildet worden ist, etc. bewirkt wird.(3) a method in which the irradiation with the laser radiation after the thin layer on the implanted ion-containing glass substrate has been formed, etc. is effected.
Die Bestrahlung mit den Laserstrahlen kann in beliebiger Richtung erfolgen und man kann beispielsweise die Oberfläche des Glassubstrates oder die Rückseiten schicht des Glassubstrates bestrahlen.The laser beams can be irradiated in any direction and you can, for example, the surface of the glass substrate or the back irradiate layer of the glass substrate.
Die Bestrahlung mit den Laserstrahlen kann mit beliebiger Stärke und während beliebiger Zeitdauern durchgeführt werden, vorausgesetzt, daß der notwendige Bereich des mit den Ionen implantierten Glassubstrates in ausreichendem Maße erhitzt wird und solange keine Verformung des Glassubstrates verursacht wird. Wenn beispielsweise die Laserstrahlung gesammelt und in Form eines Punktes auf das Substrat gerichtet wird, kann das Erhitzen des gewünschten Bereiches des Glassubstrates innerhalb einer kurzen Zeitdauer bewirkt werden.The irradiation with the laser beams can be of any strength and during any period of time can be performed, provided that the necessary Sufficient area of the glass substrate implanted with the ions is heated and as long as no deformation of the glass substrate is caused. For example, if the laser radiation is collected and in the form of a point is directed onto the substrate, the heating of the desired area of the Glass substrates can be effected within a short period of time.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können beliebige Glassubstrate modifiziert werden, beispielsweise Alkali enthaltende Glassubstrate, Glassub strate mit niedrigem Alkaligehalt und alkalifreie Glassubstrate. Von diesen Glä sern sind die Alkali enthaltenden Glassubstrate und die Glassubstrate mit niedri gem Alkaligehalt bevorzugt, da sie einen bemerkenswerten modifizierenden Ef fekt im Hinblick auf die Oberflächeneigenschaften ermöglichen, worauf die Er findung ja gerichtet ist.With the aid of the method according to the invention, any glass substrates can be used be modified, for example alkali-containing glass substrates, glass substrate low alkali and alkali-free glass substrates. From this Glä The alkali-containing glass substrates and the glass substrates are low preferred according to alkali content, since it has a remarkable modifying Ef enable with respect to the surface properties, which the Er finding is directed.
Da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die die implantierten Ionen enthal tende Schicht mit Hilfe der Laserstrahlung augenblicklich erhitzt und geglüht werden kann, kann man den notwendigen Bereich auf eine oberhalb des Erwei chungspunktes des Glassubstrates liegende Temperatur erhitzen, so daß die im plantierten Ionen und die Glasbildnerbestandteile sich verbinden unter Erzeu gung einer modifizierten Oberflächenschicht guter Qualität.Since with the method according to the invention contain the implanted ions layer immediately heated and annealed with the help of laser radiation can be, you can move the necessary area to one above the expanse heating point of the glass substrate, so that the temperature in the planted ions and the glass former components combine under production a modified surface layer of good quality.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.The following examples serve to further explain the invention.
Man implantiert Stickstoffionen bei 30 keV in einer Menge von 1 × 1017 Ionen pro cm2 der Oberfläche des Glassubstrates unter Bildung einer Ionenimplantations schicht mit einem Konzentrationsmaximum in einer Tiefe von 0,06 µm von der Oberfläche des Glassubstrates aus gesehen. Anschließend bestrahlt man die Ober fläche des Glassubstrates mit einem CO2-Laser (bei einer Wellenlänge von 10,6 µm). Die Bestrahlungsbedingungen für den CO2-Laser sind ein Strahldurch messer von 200 µm, eine Leistung des Strahls von 45 W und eine Abtastgeschwin digkeit von 1,5 m/min.Nitrogen ions are implanted at 30 keV in an amount of 1 × 10 17 ions per cm 2 of the surface of the glass substrate to form an ion implantation layer with a concentration maximum at a depth of 0.06 μm as seen from the surface of the glass substrate. The surface of the glass substrate is then irradiated with a CO 2 laser (at a wavelength of 10.6 µm). The irradiation conditions for the CO 2 laser are a beam diameter of 200 µm, a beam power of 45 W and a scanning speed of 1.5 m / min.
Wenn man die Probe durch Röntgenphotoelektronenspektroskopie untersucht, ist festzustellen, daß die Siliciumnitridkonzentration in der mit dem CO2-Laser bestrahlten Probe im Vergleich zu der nicht mit dem CO2-Laser bestrahlten Probe um den Faktor 5 bis 10 größer ist.If one examines the sample by X-ray photoelectron spectroscopy, it should be noted that the Siliciumnitridkonzentration in the region irradiated with the CO2 laser as compared to the sample not irradiated with the CO2 laser sample is greater by a factor to 10. 5
Eine ebenso um den Faktor 5- bis 10fach größere Siliciumnitridkonzentration stellt man auch im Vergleich zu einer Probe fest, die nach der Ionenimplantation einer Wärmebehandlung bei 400°C unterworfen worden ist.A silicon nitride concentration that is also 5 to 10 times greater is also found in comparison to a sample after the ion implantation has been subjected to a heat treatment at 400 ° C.
Es wird angenommen, daß die Siliciumnitridkonzentration direkt proportional ist der Verhinderung der Diffusion von in dem Glassubstrat enthaltenen Alkali metallen und daß das erfindungsgemäß unter Anwendung von Laserstrahlen durchgeführte Erhitzen somit die Oberflächeneigenschaften des Glassubstrates, wie die Verhinderung der Alkalimetalldiffusion sprunghaft verbessert.It is believed that the silicon nitride concentration is directly proportional is to prevent the diffusion of alkali contained in the glass substrate metals and that according to the invention using laser beams performed heating thus the surface properties of the glass substrate, how the prevention of alkali metal diffusion is improving by leaps and bounds.
Man implantiert Phosphorionen bei 100 keV in einer Konzentration von 1 × 1017 Ionen pro cm2 in die Oberfläche eines Glassubstrates unter Bildung einer ersten Ionenimplantationsschicht mit einem Konzentrationsmaximum in einer Tiefe von 0,1 µm von der Oberfläche des Glassubstrates aus gesehen. Dann implantiert man Stickstoffionen bei 30 keV in einer Konzentration von 1 × 1017 Ionen/cm2 in die Oberfläche des Glassubstrates unter Bildung einer zweiten Ionen-Implanta tionsschicht mit einem Konzentrationsmaximum in einer Tiefe von 0,06 µm von der Oberfläche des Glassubstrates aus gesehen.Phosphorus ions are implanted at 100 keV in a concentration of 1 × 10 17 ions per cm 2 in the surface of a glass substrate to form a first ion implantation layer with a concentration maximum at a depth of 0.1 μm from the surface of the glass substrate. Then nitrogen ions are implanted at 30 keV in a concentration of 1 × 10 17 ions / cm 2 in the surface of the glass substrate with formation of a second ion implantation layer with a concentration maximum at a depth of 0.06 μm as seen from the surface of the glass substrate .
Anschließend bestrahlt man das Material unter den in Beispiel 1 angegebenen Be dingungen mit einem CO2-Laser (Wellenlänge 10,6 µm).The material is then irradiated under the conditions given in Example 1 with a CO 2 laser (wavelength 10.6 μm).
Bei der röntgenphotoelektronischen Spektroskopie der Probe zeigt sich, daß bei der mit dem CO2-Laser bestrahlten Probe die Phosphosilikatkonzentration in der ersten Ionenimplantationsschicht um den Faktor 2 bis 3 und die Siliciumni tridkonzentration in der zweiten Ionenimplantationsschicht der Probe um den Faktor 5 bis 10 mal größer sind im Vergleich zu der nicht mit dem CO2-Laser be strahlten Probe. The X-ray photoelectronic spectroscopy of the sample shows that in the sample irradiated with the CO 2 laser, the phosphosilicate concentration in the first ion implantation layer by a factor of 2 to 3 and the silicon nitride concentration in the second ion implantation layer of the sample by a factor of 5 to 10 times larger are compared to the sample not irradiated with the CO 2 laser.
Im Vergleich zu einer Probe, die nach der Ionenimplantation einer Wärmebe handlung bei 400°C unterworfen worden ist, ergibt sich für die erfindungsgemäße Probe eine Siliciumnitridkonzentration, die um den Faktor 5 bis 10 mal größer ist und eine Phosphosilikatkonzentration, die um den Faktor 2 bis 3 größer ist.Compared to a sample taken after the ion implantation of a heat treatment at 400 ° C has been obtained for the invention Sample a silicon nitride concentration that is 5 to 10 times greater and a phosphosilicate concentration that is larger by a factor of 2 to 3.
Man implantiert Siliciumionen bei 50 keV in einer Konzentration von 1 × 1017 Ionen/cm2 in die Oberfläche eines Glassubstrates unter Bildung einer Ionen-Im plantationsschicht mit einem Konzentrationsmaximum in einer Tiefe von 0,06 µm von der Oberfläche des Glassubstrates aus gesehen und anschließend implan tiert man Stickstoffionen bei 30 keV in einer Konzentration von 1 × 1017 Io nen/cm2 zur Bildung einer weiteren Ionenimplantationsschicht, die sich mit der zuerst erzeugten Ionenimplantationsschicht überlappt.Silicon ions are implanted at 50 keV in a concentration of 1 × 10 17 ions / cm 2 in the surface of a glass substrate to form an ion implantation layer with a concentration maximum at a depth of 0.06 μm from the surface of the glass substrate and then seen nitrogen ions are implanted at 30 keV in a concentration of 1 × 10 17 ions / cm 2 to form a further ion implantation layer which overlaps with the ion implantation layer generated first.
Anschließend bestrahlt man die Oberfläche beziehungsweise die Rückseiteno berfläche des Glassubstrates mit einem XeCl-Excimer-Laser (Wellenlänge 308 nm) in einem Puls bei einer Strahlenintensität von 100 mJ/cm2. Untersucht man die Probe durch Röntgenstrahlungsphotoelektronenspektroskopie, so zeigt sich eine Erhöhung der Ionenkonzentration der erfindungsgemäß mit dem Exci mer-Laser bestrahlten Probe um den Faktor 5 bis 10 im Vergleich zu einer nicht mit dem Excimer-Laser bestrahlten Probe.Then the surface or the back surface of the glass substrate is irradiated with a XeCl excimer laser (wavelength 308 nm) in a pulse at a radiation intensity of 100 mJ / cm 2 . If the sample is examined by X-ray photoelectron spectroscopy, an increase in the ion concentration of the sample irradiated according to the invention with the excimer laser is shown by a factor of 5 to 10 compared to a sample not irradiated with the excimer laser.
Im Vergleich zu einer Probe, die nach der Ionenimplantation einer Wärmebe handlung bei 400°C unterworfen worden ist, ergibt sich für die erfindungsgemäße Probe eine Erhöhung der Siliciumnitridkonzentration um den Faktor 5 bis 10.Compared to a sample taken after the ion implantation of a heat treatment at 400 ° C has been obtained for the invention Sample an increase in the silicon nitride concentration by a factor of 5 to 10.
Es ist somit ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zur Mo difizierung von Glassubstraten mit einer einzigen modifizierten Schicht, in die nur eine Ionenart implantiert worden ist, geeignet ist, sondern auch für modifi zierte laminatartige Schichten, in die eine Vielzahl von Ionenarten implantiert worden sind.It can thus be seen that the process according to the invention is not only for Mo identification of glass substrates with a single modified layer into which only one type of ion has been implanted, is suitable, but also for modifi decorated laminate-like layers in which a variety of ion types are implanted have been.
Man implantiert Stickstoffionen bei 30 keV in einer Konzentration von 1 × 1017 Ionen/cm2 in die Oberfläche eines Glassubstrates unter Ausbildung einer Ionen implantationsschicht mit einem Konzentrationsmaximum in einer Tiefe von 0,06 µm von der Oberfläche des Glassubstrates aus gesehen. Dann bildet man auf der Oberfläche des Glassubstrates eine Schicht aus amorphem Si mit einer Dicke von 10 nm und bestrahlt die Oberfläche des Glassubstrates mit einem XeCl-Exci mer-Laser (Wellenlänge = 308 nm) mit einem Puls bei einer Strahldichte von 100 mJ/cm2.Nitrogen ions are implanted at 30 keV in a concentration of 1 × 10 17 ions / cm 2 in the surface of a glass substrate to form an ion implantation layer with a concentration maximum at a depth of 0.06 μm as seen from the surface of the glass substrate. Then, a layer of amorphous Si with a thickness of 10 nm is formed on the surface of the glass substrate and the surface of the glass substrate is irradiated with a XeCl excimer laser (wavelength = 308 nm) with a pulse at a radiance of 100 mJ / cm 2nd
Wenn man anschließend die Probe durch Röntgenphotoelektronenspektrosko pie untersucht, so ist festzustellen, daß die Siliciumnitridkonzentration in der Probe, auf die eine Schicht aus amorphem Si abgeschieden worden ist und die mit dem Excimer-Laser bestrahlt worden ist, um den Faktor 5 bis 10 größer ist im Ver gleich zu der Probe nach der Ionenimplantation.When the sample is then examined by X-ray photoelectron spectroscopy pie examined, it can be seen that the silicon nitride concentration in the Sample on which a layer of amorphous Si has been deposited and which with the excimer laser has been irradiated by a factor of 5 to 10 is larger in ver right after the sample after ion implantation.
Auch im Vergleich zu einer Probe, die nach der Ionenimplantation einer Wärme behandlung bei 400°C unterworfen worden ist, läßt sich feststellen, daß die erfin dungsgemäße Probe eine Siliciumnitridkonzentration aufweist, die um den Fak tor 5 bis 10 größer ist.Also compared to a sample after heat ion implantation has been subjected to treatment at 400 ° C, it can be stated that the inventions sample according to the invention has a silicon nitride concentration around the fac gate 5 to 10 is larger.
Man implantiert Phosphorionen bei 100 keV und einer Konzentration von 1 × 1017 Ionen/cm2 in die Oberfläche eines Glassubstrates unter Ausbildung einer er sten Ionenimplantationsschicht mit einem Konzentrationsmaximum in einer Tiefe von 0,1 µm von der Oberfläche des Glassubstrates aus gesehen. Dann im plantiert man Stickstoffionen bei 30 keV mit einer Konzentration von 1 × 1017 Io nen/cm2 zur Bildung einer zweiten Implantationsschicht mit einem Konzentra tionsmaximum in einer Tiefe von 0,06 µm von der Oberfläche des Glassubstrates aus gesehen. Anschließend bildet man auf der Oberfläche des Glassubstrates eine Schicht aus amorphem Si mit einer Dicke von 10 nm und bestrahlt die Oberfläche des Glassubstrates unter den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen mit einem XeCl-Excimer-Laser.Phosphorus ions are implanted at 100 keV and a concentration of 1 × 10 17 ions / cm 2 in the surface of a glass substrate to form a first ion implantation layer with a concentration maximum at a depth of 0.1 μm as seen from the surface of the glass substrate. Then im planted nitrogen ions at 30 keV with a concentration of 1 × 10 17 ions / cm 2 to form a second implantation layer with a maximum concentration at a depth of 0.06 μm as seen from the surface of the glass substrate. A layer of amorphous Si with a thickness of 10 nm is then formed on the surface of the glass substrate and the surface of the glass substrate is irradiated with a XeCl excimer laser under the conditions specified in Example 1.
Wenn man die Probe röntgenphotoelektronenspektroskopisch untersucht, so ist festzuhalten, daß im Vergleich zu der Probe nach der Ionenimplantation bei der erfindungsgemäßen Probe, die mit der Schicht aus dem amorphen Silicium ver sehen und mit dem Excimer-Laser bestrahlt worden ist, die Phosphosilikatkon zentration in der ersten Ionenimplantationsschicht um den Faktor 2 bis 3 und die Siliciumnitridkonzentration in der zweiten Ionenimplantationsschicht um den Faktor 5 bis 10 erhöht sind.If one examines the sample by X-ray photoelectron spectroscopy, it is note that compared to the sample after the ion implantation at the sample according to the invention, which ver with the layer of amorphous silicon see and has been irradiated with the excimer laser, the phosphosilicate concentration in the first ion implantation layer by a factor of 2 to 3 and the silicon nitride concentration in the second ion implantation layer are increased by a factor of 5 to 10.
Auch im Vergleich zu einer Probe, die nach der Ionenimplantation einer Wärme behandlung bei 400°C unterworfen worden ist, sind bei der erfindungsgemäßen Probe die Phosphosilikatkonzentration um den Faktor 2 bis 3 und die Silicium nitridkonzentration um den Faktor 5 bis 10 größer.Also compared to a sample after heat ion implantation Treatment at 400 ° C has been subjected to the invention Sample the phosphosilicate concentration by a factor of 2 to 3 and the silicon nitride concentration is increased by a factor of 5 to 10.
Man implantiert Siliciumionen bei 60 keV und einer Konzentration von 1 × 1017 Ionen/cm2 in die Oberfläche eines Glassubstrates unter Ausbildung einer Ionen- Implantationsschicht mit einem Konzentrationsmaximum in einer Tiefe von 0,06 µm von der Oberfläche des Glassubstrates aus gesehen. Dann implantiert man Stickstoffionen bei 30 keV und einer Konzentration von 1 × 1017 Ionen/cm2 zur Bildung einer weiteren Ionenimplantationsschicht, die sich mit der eben er wähnten Ionenimplantationsschicht überlappt. Anschließend bildet man auf der Oberfläche des Glassubstrates eine Schicht aus amorphem Si mit einer Dicke von 10 nm und bestrahlt die Oberfläche des Glassubstrats unter Anwendung der in Beispiel 4 angegebenen Bedingungen mit einem XeCl-Excimer-Laser.Silicon ions are implanted at 60 keV and a concentration of 1 × 10 17 ions / cm 2 in the surface of a glass substrate to form an ion implantation layer with a concentration maximum at a depth of 0.06 μm as seen from the surface of the glass substrate. Then nitrogen ions are implanted at 30 keV and a concentration of 1 × 10 17 ions / cm 2 to form a further ion implantation layer, which overlaps with the ion implantation layer just mentioned. A layer of amorphous Si with a thickness of 10 nm is then formed on the surface of the glass substrate and the surface of the glass substrate is irradiated using the conditions specified in Example 4 using a XeCl excimer laser.
Wenn man die Probe röntgenphotoelektronenspektroskopisch untersucht, so ist festzustellen, daß im Vergleich zu der Probe nach der Ionenimplantation die Sili ciumnitridkonzentration der mit der Schicht aus dem amorphen Silicium verse henen und mit dem Excimer-Laser bestrahlten Probe um den Faktor 5 bis 10 grö ßer ist.If one examines the sample by X-ray photoelectron spectroscopy, it is found that compared to the sample after the ion implantation the Sili cium nitride concentration of the verses with the layer of amorphous silicon hen and with the excimer laser irradiated sample by a factor of 5 to 10 grö is.
Auch im Vergleich zu einer Probe, die nach der Ionenimplantation einer Wärme behandlung bei 400°C unterworfen worden ist, ist im Fall der erfindungsgemäßen Probe die Siliciumnitridkonzentration um den Faktor 5 bis 10 größer.Also compared to a sample after heat ion implantation treatment at 400 ° C has been in the case of the invention Sample the silicon nitride concentration by a factor of 5 to 10.
Man implantiert Stickstoffionen bei 30 keV in einer Konzentration von 1 × 1017 Ionen/cm2 in die Oberfläche eines Glassubstrates unter Ausbildung einer Ionen- Implantationsschicht mit einem Konzentrationsmaximum in einer Tiefe von 0,06 µm von der Oberfläche des Glassubstrates aus gesehen. Dann bildet man auf der Oberfläche des Glassubstrates eine SiO2-Schicht mit einer Dicke von 1 µm und bestrahlt mit einem CO2-Laser (Wellenlänge = 10,6 µm). Die Bestrahlungsbedin gungen des CO2-Lasers entsprechen einem Strahldurchmesser von 200 µm, einer Strahlleistung von 45 W und einer Abtastgeschwindigkeit von 1,5 m/min.Nitrogen ions are implanted at 30 keV in a concentration of 1 × 10 17 ions / cm 2 in the surface of a glass substrate with the formation of an ion implantation layer with a concentration maximum at a depth of 0.06 μm as seen from the surface of the glass substrate. An SiO 2 layer with a thickness of 1 μm is then formed on the surface of the glass substrate and irradiated with a CO 2 laser (wavelength = 10.6 μm). The irradiation conditions of the CO 2 laser correspond to a beam diameter of 200 µm, a beam power of 45 W and a scanning speed of 1.5 m / min.
Wenn man die erhaltene Probe röntgenphotoelektronenspektroskopisch unter sucht, so ist festzustellen, daß im Vergleich zu der Probe nach der Ionenimplanta tion die erfindungsgemäße Probe, die mit der SiO2-Schicht versehen und die mit dem CO2-Laser bestrahlt worden ist, eine Siliciumnitridkonzentration aufweist, die um den Faktor 5 bis 10 größer ist.If one examines the sample obtained by X-ray photoelectron spectroscopy, it can be seen that compared to the sample after the ion implantation, the sample according to the invention, which has been provided with the SiO 2 layer and which has been irradiated with the CO 2 laser, has a silicon nitride concentration which is 5 to 10 times larger.
Auch im Vergleich zu einer Probe, die nach der Ionenimplantation einer Wärme behandlung bei 400°C unterworfen worden ist, zeigt die erfindungsgemäße Probe eine Siliciumnitridkonzentration, die um den Faktor 5 bis 10 größer ist.Also compared to a sample after heat ion implantation has been subjected to treatment at 400 ° C, shows the sample of the invention a silicon nitride concentration that is 5 to 10 times larger.
Wenngleich bei den obigen Beispielen die Laserstrahlung auf die Oberfläche des Glassubstrates gerichtet wird, kann die Bestrahlung mit der Laserstrahlung in beliebiger Richtung erfolgen, beispielsweise auf die rückseitige Oberfläche, so daß die Bestrahlung nicht auf die vordere Oberfläche des Glassubstrates beschränkt ist. Weiterhin kann die Form des Glassubstrates beliebig sein.Although in the above examples the laser radiation on the surface of the Glass substrates can be directed, the irradiation with the laser radiation in in any direction, for example on the back surface, so that the radiation is not limited to the front surface of the glass substrate is. Furthermore, the shape of the glass substrate can be any.
Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Ionenimplantationsschicht des Glassubstrates augenblicklich ohne Erweichen des gesamten Glassubstrates auf eine hohe Temperatur erhitzt werden kann, wird die Verbindung zwischen den implantierten Ionen miteinander und/oder mit den Ionen im Inneren des Glases gefördert, so daß man eine Oberflächenmodifikationsschicht mit guten Eigen schaften erhält.Since the ion implantation layer of the Glass substrates instantly without softening the entire glass substrate a high temperature can be heated, the connection between the implanted ions with each other and / or with the ions inside the glass promoted so that you have a surface modification layer with good properties shaft.
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