JP2912214B2 - 半導体基板の表面処理方法，表面処理装置，並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置におけ
る半導体基板の表面処理方法に関し、特に、半導体基板
表面の平坦性を原子スケール程度にまで向上させたり、
半導体基板表面の原子ステップ上での半導体結晶成長を
利用した半導体装置の製造を可能にするような半導体基
板の表面処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の集積化が著しく進み、各素
子のサイズはサブミクロン領域に入っている。これに伴
い、半導体基板表面の平坦性について、原子スケール程
度にまで向上させる要求が高まっている。

【０００３】また、近年、ナノスケールの構造を有する
種々の量子効果素子が提案されており、その基本動作が
実証されている。ナノ構造素子の製造においては、半導
体基板表面の原子スケールでの平坦性が要求されると共
に、一部の素子製造においては、半導体基板表面上への
結晶成長に際して原子ステップから選択的に成長が始ま
る現象を利用している例がある。このため、半導体基板
表面の平坦性を確保すると共に、原子ステップの配置や
形状を所望されるものにし得るように、原子ステップの
移動を制御する技術が要求されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、原子
レベルの半導体基板表面の凹凸が素子特性に重要な影響
を及ぼす場合や、半導体基板表面における原子ステップ
での結晶成長における特異性を利用した素子製造に際
し、これらのことを実現し得るような半導体基板の表面
処理方法、即ち、半導体基板表面の原子ステップの配列
の制御が要求されている。しかし、半導体基板表面の原
子ステップの配列の制御は、一般に困難であるという実
情にある。

【０００５】本発明の課題は、半導体基板表面の平坦性
を原子スケール程度にまで向上させたり、半導体基板表
面の原子ステップ上での半導体結晶成長を利用した半導
体装置の製造を可能にするような半導体基板の表面処理
方法を提供することである。

【０００６】本発明の他の課題は、上記表面処理方法に
用いる表面処理装置を提供することである。

【０００７】本発明のさらに他の課題は、上記表面処理
方法によって処理された半導体基板を用いた半導体装置
の製造方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
基板の構成原子とは異なる異種原子を含む処理用ガスが
存在する雰囲気中にて半導体基板表面に対し電子ビーム
を照射して表面励起反応を起こし、異種原子を含む異種
原子部を半導体基板表面の所定領域に形成する異種原子
部形成工程と、半導体基板表面での原子ステップを後退
方向に移動させる原子ステップ移動工程とを有し、前記
原子ステップ移動工程の際に、原子ステップの動きを前
記異種原子部によって制御することにより、原子ステッ
プを所定の形状に形成することを特徴とする半導体基板
の表面処理方法が得られる。

【０００９】本発明によればまた、半導体基板に対して
電子ビームを照射する集束電子線源と、前記処理用ガス
を処理室内へ導入する処理用ガス供給機構と、半導体基
板を加熱する基板加熱機構、半導体基板に対して低速イ
オンビーム照射するイオンビーム照射機構、および前記
エッチャントを処理室内へ導入するエッチャント導入機
構のうちのいずれかの機構とを有することを特徴とする
前記半導体基板の表面処理方法に用いる表面処理装置が
得られる。

【００１０】本発明によればさらに、前記半導体基板の
表面処理方法よって処理された半導体基板を用い、所定
の形状に形成された原子ステップ上にて半導体結晶の選
択成長を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法が
得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。

【００１２】まず、本発明による半導体基板の表面処理
方法の概要を、図１（ａ）および（ｂ）を参照して説明
する。

【００１３】図１（ａ）において、半導体基板１０１の
構成原子とは異なる異種原子を含む処理用ガス１０３が
存在する雰囲気中にて、原子ステップ１０２が配列して
いる半導体基板１０１表面に対し、電子ビーム１０４を
照射して表面励起反応を起こし、異種原子を含む異種原
子部（堆積層）１０５を半導体基板１０１表面の所定領
域に形成する（異種原子部形成工程）。

【００１４】続いて、図１（ｂ）において、半導体基板
１０１表面での原子ステップを、図中矢印１０６で示す
ごとく移動させる（原子ステップ移動工程）。この原子
ステップ移動工程の際に、原子ステップの動きを異種原
子部１０５によって制御することにより、原子ステップ
を所定の形状に形成する。即ち、半導体基板１０１を加
熱する等により、半導体基板１０１表面上の原子ステッ
プを移動させる際に、異種原子部１０５の領域では原子
ステップの動きが妨げられ、この領域で所謂ピン止め現
象が起こる。

【００１５】ここで、図１（ａ）に示した異種原子部形
成工程において、電子線１０４を走査することにより異
種原子部１０５をパターニングすれば、所望の原子ステ
ップの配列を実現することができる。また、上述の表面
処理方法により得た半導体基板を用い、所望の形状に形
成した原子ステップを用いた選択成長により、半導体装
置を製造することが可能である。

【００１６】異種原子部形成工程においては、各種半導
体から成る半導体基板１０１表面へ電子ビーム１０４を
照射した際に、電子ビーム１０４が当った領域のみで、
表面反応が励起される。ここで、半導体基板１０１が設
置されている処理室（真空槽）内に堆積性の反応ガスが
存在するときには、半導体基板１０１表面に薄膜が形成
される。その一例として、処理室内に予め残留している
ハイドロカーボン分子を処理用ガスとして利用し、半導
体基板１０１上の電子ビーム１０４が照射された領域に
のみ、カーボン膜の堆積が起きることを確認している。
また、これらの堆積反応は、意図的に処理用ガスとして
処理室内に導入しても可能である。

【００１７】電子ビーム１０４により半導体基板１０１
表面に堆積する異種原子部１０５の材料としては、それ
自身が化学的に安定であり、半導体基板１０１の構成原
子と強固に結合するものが好ましい。このように異種原
子部１０５の材料を選定すれば、半導体基板１０１を融
解温度近くまで加熱した際に、半導体基板１０１の構成
原子が表面拡散または一部昇華反応を起こす条件では、
原子ステップ移動工程において、原子ステップの動きが
上述した異種原子部１０５により妨げられる。そして、
電子ビーム１０４を走査して必要な領域に異種原子部１
０５を配列して形成することで、原子ステップの配置形
状を所望されるものに形成することができる。例えば、
半導体基板１０１の一材料例であるシリコンは、カーボ
ンと結合した際に化学的に非常に安定で、それ自身高融
点の物質であるシリコンカーバイドを形成する。よっ
て、シリコン半導体基板１０１表面に上述した電子線励
起表面反応で、異種原子部１０５としてカーボンを堆積
させたとき、界面層に形成されるシリコンとカーボンと
の結合がシリコンの融解温度においても安定であるため
に、効果的に原子ステップの移動を妨げる効果を持つ。

【００１８】尚、異種原子部１０５でもって、原子ステ
ップの移動を妨げる役割を果たすためには、異種原子部
１０５の形成厚さ（堆積の層数）は、表面数原子層で十
分である。つまり、電子線励起反応により原子層オーダ
ーの厚さを有する異種原子部１０５（または表面の異種
原子による修飾）を用いるため、電子ビーム１０４によ
る堆積反応の所要時間は極めて短時間でよい。

【００１９】また、異種原子部形成工程における処理用
ガス１０３としては、処理室中に残留したハイドロカー
ボンを用いる以外にも、処理室中にスチレンなどのカー
ボンを含む処理用ガスを導入することで、堆積反応の速
度を早めることができる。さらに、異種原子部１０５を
構成する材料として、カーボンの他にも各種の高融点金
属などを用いることが可能であり、この際には処理用ガ
スとしてこれらの金属を含む有機金属分子が有効であ
る。尚、処理用ガス１０３を導入する手法において、処
理室中に残留したハイドロカーボンの存在が懸念される
が、導入ガスがカーボン系である場合には勿論問題はな
いし、導入ガスが高融点金属等を含むカーボン系ではな
い場合であっても、残留カーボンの量（例えば、処理室
内の設定真空度は１×１０^-10 Torr程度）と導入ガスの
量（例えば、導入圧は１×１０^-7Torr程度）とは大きく
かけはなれているので、特に悪影響はないと考えられ
る。

【００２０】原子ステップ移動工程をなす手段として、
上述したように半導体基板１０１を処理室（真空槽）内
において融解温度付近まで加熱すると、表面原子の拡散
反応および一部昇華反応が起きる結果、原子ステップが
移動する。原子ステップ移動工程をなすためには、半導
体基板１０１の融解温度付近よりも低い温度ではあるも
のの、表面原子が熱的に拡散可能な条件において、半導
体基板１０１の表面原子を引抜いて原子の存在しない領
域（空孔）を形成し、この空孔が表面原子の拡散により
埋められていく手段としてもよい。半導体基板１０１の
表面原子を引き抜く手段としては、低速イオンビーム照
射によるスパッタリング反応や、半導体基板１０１と化
学的に反応する各種のエッチング用の反応ガスを真空層
内に導入することなどがある。

【００２１】低速イオンビームによるスパッタリングに
おいては、入射したイオンは半導体基板１０１表面の極
限られた構成原子と衝突を起こして、スパッタリング過
程により原子を取り除く。これにより、スパッタリング
後の半導体基板１０１表面には大きな損傷は残らず、表
面原子の表面拡散現象により、空孔が順次埋められる過
程で原子ステップが移動する。

【００２２】また、半導体基板１０１を昇温して真空層
内にエッチャント（半導体基板の構成原子と化学的に反
応するエッチングガス）を導入して、半導体基板１０１
材料をエッチングする手段においては、電子ビーム１０
４で形成した異種原子部１０５が、エッチャントに対し
て耐性を有しているならば、ガスエッチング過程中の原
子ステップの動きが異種原子部１０５の存在によって制
御される。

【００２３】本発明による半導体基板の表面処理方法に
用いる表面処理装置には、各工程の実現手段等に応じ
て、以下に示す〜の機能が要求される。

【００２４】 試料（半導体基板１０１）の清浄表面
を保つことが可能な超高真空槽（処理室）である。

【００２５】 半導体基板１０１の加熱が可能であ
る。ここで、原子ステップの移動を試料の加熱のみによ
って行う場合には、用いる試料の融点付近までの加熱が
必要である。また、イオン照射やガスエッチングにより
原子ステップを移動させるときには、半導体基板１０１
の表面原子の拡散が容易に起きる温度域まで加熱できる
ことが必要である。

【００２６】 半導体基板１０１表面に異種原子部１
０５を形成するための電子銃を有する。この電子銃に要
求される機能としては、半導体基板１０１表面の所望の
領域に電子線を照射するため、集束電子線（電子ビーム
１０４）を発生すると共に、これを走査およびブランキ
ングできることが必要である。

【００２７】 異種原子部１０５の材料として、真空
槽中の残留カーボン以外を用いる場合には、この真空槽
に処理用ガスを導入するための機能を有することが必要
である。

【００２８】 原子ステップの移動を低エネルギイオ
ンビーム照射を用いて行う場合には、数百ｅＶ以下のエ
ネルギの希ガスイオン（アルゴンやキセノン）を発生可
能なイオンビーム照射機能を有することが必要である。

【００２９】 原子ステップの移動をエッチャントに
よる半導体基板１０１表面のガスエッチング反応により
行う場合には、エッチャントの導入機構を有することが
必要である。

【００３０】また、これらの機能に加えて、走査反射電
子顕微鏡などに代表される半導体基板の表面を観察する
手段を備えることにより、原子ステップのその場観察が
可能になり、本表面処理方法における工程中に移動する
原子ステップの配列を確認しながら、処理を進めること
ができる。

【００３１】以上説明したように、本発明による半導体
基板の表面処理方法によれば、半導体基板上の原子ステ
ップの動きを制御して、原子ステップを所定の形状（配
列）に形成できる。さて、本表面処理方法よって処理さ
れた半導体基板を用い、所定の形状に形成された原子ス
テップ上にて、半導体結晶の選択成長を行うことが可能
である。製造可能な半導体装置の例としては、原子ステ
ップ上での選択成長を利用した量子細線の製造があげら
れる。これは、分子線エピタキシーなどの結晶成長に際
して、半導体基板上の原子ステップに、飛来した原子が
選択的に取り込まれる現象を利用するものである。そし
て、原子ステップに沿って異種材料が成長し（ヘテロエ
ピタキシー）、これを半導体基板と同原子の成長により
埋め込むことにより行われる。量子細線の製造において
は、半導体基板表面の原子ステップの配置、例えば、隣
り合う原子ステップの間隔を制御する必要があるが、本
発明によれば、それを実現できる。そして、得られた半
導体装置の性能は高いものである。

【００３２】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例によ
る半導体基板の表面処理方法を説明する。

【００３３】図２は、本実施例による半導体基板の表面
処理方法に用いる表面処理装置を示す概略図である。図
２において、本表面処理装置は、ターボ分子ポンプ２０
１で排気され、到達真空度１×１０^-10 Torrの超高真空
槽２０２を基本としている。超高真空槽２０２には、電
子線励起反応のための集束電子線を発生させるための電
子銃２０３が備わっており、電子線の走査およびブラン
キングが可能である。試料ステージ２０４は、これに備
えられたセラミックヒータ２０５と試料裏面からの電子
衝撃加熱とにより、シリコン半導体基板２０７を最高１
２００℃まで昇温できる。超高真空槽２０２にはまた、
２系統のガス導入機構２０８および２０９があり、カー
ボン異種原子部を形成するための処理用ガスとしてのス
チレンガス２１０、およびエッチャントガスとしてのフ
ッ素ガス２１１の導入が可能である。また、超高真空槽
２０２には、５００ｅＶの低エネルギーアルゴンイオン
ビームをシリコン半導体基板２０７に照射可能なイオン
銃２１２が取り付けられている。シリコン半導体基板２
０７は、試料導入室２１３を介して超高真空に保たれた
超高真空槽２０２内に導入される。さらに、本装置は、
原子ステップを観測可能な顕微鏡（走査反射電子顕微
鏡）としての機能を有している。即ち、この機能は、表
面反応の励起のための集束電子線をシリコン半導体基板
２０７表面に入射角３度で照射しつつ、回折された電子
線の強度を光電子増倍管２１４によりモニターしなが
ら、電子線を試料表面上で走査することで、原子ステッ
プを観測可能な機能であり、表面処理前後での原子ステ
ップの配列を確認することができる。

【００３４】次に、本実施例による半導体基板の表面処
理方法を具体的に説明する。

【００３５】まず、面方位（１１１）のシリコン半導体
基板２０７をフッ酸処理した後、表面処理装置の試料導
入室２１３にセットし、ターボ分子ポンプ２０１によっ
て排気を十分に行ってから超高真空槽２０２内へ搬送し
た。

【００３６】シリコン半導体基板２０７表面の清浄化
は、超高真空槽２０２内を超高真空に保ったままシリコ
ン半導体基板２０７を１２００℃で１０秒間加熱するこ
とにより行った。このシリコン半導体基板２０７表面
は、電子線回折による構造解析の結果、清浄なシリコン
（１１１）表面特有の再配列構造を有することを確認し
た。しかしながら、表面清浄化後であっても、表面の原
子ステップの配列は、微少な面方位からの傾きやシリコ
ン半導体基板２０７上の不純物の存在、ならびにシリコ
ン半導体基板２０７加熱時の温度勾配などの様々な要因
により、その配列が乱されており、必ずしも以後の半導
体装置の製造において好ましい配列ではないことが、上
述した走査反射電子顕微鏡による観察で確認された。

【００３７】この半導体基板２０７表面に、電子銃２０
３による集束電子線を用いてカーボン異種原子部の形成
を行った。電子線の加速電圧、ビーム電流、およびビー
ム径はそれぞれ、３０ｋＶ、０．２ｎＡ、および５ｎｍ
とした。電子線励起表面反応によるカーボン異種原子部
の形成において、超高真空槽２０２中の残留ガス（ハイ
ドロカーボン）を用いる場合は、集束電子線を同一の領
域に１０秒間照射する。

【００３８】尚、処理用ガスとしてスチレンガス２１０
をガス導入機構２０８を通して超高真空槽２０２内に１
×１０^-7Torrの分圧で導入する場合には、１秒以下の短
い照射時間で、シリコン半導体基板２０７表面に数原子
層から成るカーボン異種原子部（カーボン堆積膜）を形
成できる。また、さらに他の処理用ガスを導入する場合
でも、同様の堆積反応が生じる。例えば、六フッ化タン
グステンガスを用い、高融点金属であるタングステンか
ら成る異種原子部を形成することができる。

【００３９】異種原子部を形成する領域は、要求される
原子ステップの形状（配置）により決まる。以下、シリ
コン半導体基板の清浄表面において、以下の２種類の原
子ステップの形状例（第１、第２のケース）を満たすべ
く、表面処理を行った。

【００４０】［第１のケース］ 後の半導体装置の製造
において、半導体装置を製造すべき半導体基板表面が、
原子レベルで平坦であることが要求される場合。

【００４１】［第２のケース］ 後の半導体装置の製造
において、半導体装置を製造すべき半導体基板表面に、
所望の間隔で規則正しく原子ステップが配列することが
要求される場合。尚、この場合には、各原子ステップの
領域広さが通常第１のケースの平坦面よりも小さいの
で、半導体基板材料とは異なる異種原子部の存在が後の
結晶成長に影響することが懸念される。よって、異種原
子部は後述するように可及的狭面積で、かつ結晶成長を
行う領域から離して形成するようにする。

【００４２】第１のケースでは、図３（ａ）に示すよう
に、半導体基板２０７上の半導体装置を製造しようとす
る５μｍ幅の領域から、原子ステップ３０１を排除すべ
く（実際には、５μｍ幅の１つの原子ステップを形成す
べく）、カーボン異種原子部３０２を形成し、図３
（ｂ）に示すように、５μｍ幅の１つの原子ステップに
よる領域３０３を形成した。

【００４３】また、第２のケースでは、図４（ａ）に示
すように、半導体基板２０７′上に異種原子部４０２を
１μｍ間隔で１対ずつ形成し、図４（ｂ）に示すよう
に、各原子ステップ４０１を１μｍ間隔で規則正しく配
列した。尚、第２のケースにおいて、異種原子部４０２
を１μｍ間隔で１対ずつ形成するのみで、比較的長い幅
の原子ステップ４０１の動きを止められるのは、原子ス
テップ移動の特性による。ただし、この特性による作用
は、各異種原子部４０２の領域広さにもよるが、対の異
種原子部４０２間の間隔が１μｍ程度以下の場合に好ま
しく作用し、これよりも著しく大きい間隔では作用しに
くいようである。

【００４４】さて、本実施例において、原子ステップ移
動工程は、図２に示した表面処理装置を用い、以下に示
す手法〜のいずれかによって行える。

【００４５】 シリコン半導体基板２０７（２０
７′）を、試料ステージ２０４に備えられたセラミック
ヒータ２０５および電子衝撃加熱により、１１００℃で
３０秒間加熱することで、半導体基板２０７表面上の原
子ステップにあるシリコン原子をキンクサイトから順次
蒸発させ、原子ステップを後退する方向に移動させる。

【００４６】 シリコン半導体基板２０７（２０
７′）の温度をセラミックヒータ２０５および電子衝撃
加熱により７５０℃として、イオン銃２１２により５０
０ｅＶの低エネルギーアルゴンイオンビームを照射する
ことにより、半導体基板２０７表面上に空孔を形成し、
表面原子の表面拡散現象により空孔が順次埋められる過
程で原子ステップを後退する方向に移動させる。

【００４７】 シリコン半導体基板２０７（２０
７′）の温度をセラミックヒータ２０５および電子衝撃
加熱により７５０℃として、超高真空槽２０２内にエッ
チャントガスであるフッ素ガス２１１をガス導入機構２
０９を通して１×１０^-6Torrの分圧で導入することで、
ガスエッチングを行う。このとき、原子ステップが化学
的に不安定であることから、原子ステップでのエッチン
グ反応が選択的に進行すると共に、その他の領域で起き
たエッチング反応で形成された空孔は上述のイオンビー
ム照射の手法と同様に、表面拡散で原子ステップに到
達する。よって、結果的に上記手法、と同様に、原
子ステップを後退する方向に移動させることができる。

【００４８】原子ステップ移動工程を経て得られたシリ
コン半導体基板２０７表面の原子ステップの配列を前述
の走査反射電子顕微鏡で観察したところ、カーボン異種
原子部によって原子ステップの動きが制御されているの
で、例えば、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示したように、
所望の原子ステップの配置が得られていた。

【００４９】以上説明した本実施例による半導体基板の
表面処理方法によって処理された半導体基板を用い、半
導体装置を製造するに際しては、半導体装置を製造する
ための製造装置を図２に示した表面処理装置に対し真空
槽を介して接続するか、あるいは、表面処理装置と製造
装置とを個別に設置し、真空の維持が可能な搬送カセッ
トに半導体基板を収容した状態で装置間を移送するよう
にする。

【００５０】

【発明の効果】本発明による半導体基板の表面処理方法
は、半導体基板の構成原子とは異なる異種原子を含む処
理用ガスが存在する雰囲気中にて半導体基板表面に対し
電子ビームを照射して表面励起反応を起こし、異種原子
を含む異種原子部を半導体基板表面の所定領域に形成す
る異種原子部形成工程と、半導体基板表面での原子ステ
ップを後退方向に移動させる原子ステップ移動工程とを
有し、前記原子ステップ移動工程の際に、原子ステップ
の動きを前記異種原子部によって制御することにより、
原子ステップを所定の形状に形成するため、半導体基板
表面の平坦性を原子スケール程度にまで向上させたり、
半導体基板表面の原子ステップ上での半導体結晶成長を
利用した半導体装置の製造が可能になる。また、本表面
処理方法において、異種原子部は数原子層形成すれば十
分にその効果を奏するので、処理時間が極めて短く、半
導体装置の製造工程全体も長時間化することがない。

【００５１】また、本発明による表面処理装置は、光電
子増倍管を備え、集束電子線源による電子線を半導体基
板表面に所定の入射角でもって照射および走査し、回折
された電子線の強度を光電子増倍管によりモニターする
ことにより、半導体基板上での原子ステップを観測する
機能を有するため、原子ステップの状態を確認しなが
ら、精密かつ効率的な表面処理を行える。

【００５２】さらに、本表面処理方法により処理された
半導体基板を用いた半導体装置の製造方法によれば、特
に、原子レベルでの半導体基板の凹凸が素子特性を決定
するような場合において、その特性を向上させることが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）および（ｂ）共に、本発明の実施の形態
による半導体基板の表面処理方法を説明するための図で
ある。

【図２】本発明の実施例による半導体基板の表面処理方
法に用いる表面処理装置を示す概略図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）共に、本発明の一実施例に
よる半導体基板の表面処理方法を説明するための図であ
る。

【図４】（ａ）および（ｂ）共に、本発明の他の実施例
による半導体基板の表面処理方法を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１０１ 半導体基板 １０２ 原子ステップ １０３ 処理用ガス １０４ 電子線 １０５ 異種原子部 ２０１ ターボ分子ポンプ ２０２ 超高真空槽 ２０３ 電子銃 ２０４ 試料ステージ ２０５ セラミックヒータ ２０７，２０７′ シリコン半導体基板 ２０８，２０９ ガス導入機構 ２１０ スチレンガス ２１１ フッ素ガス ２１２ イオン銃 ２１３ 試料導入室 ２１４ 光電子増倍管 ３０１，４０１ 原子ステップ ３０２，４０２ カーボン異種原子部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/06 Ｈ０１Ｌ 29/06 (56)参考文献 特開 平４−245623（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−223329（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−151395（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/3065 H01L 21/205 H01L 21/203 H01L 21/304 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の構成原子とは異なる異種原
   子を含む処理用ガスが存在する雰囲気中にて半導体基板
   表面に対し電子ビームを照射して表面励起反応を起こ
   し、異種原子を含む異種原子部を半導体基板表面の所定
   領域に形成する異種原子部形成工程と、半導体基板表面
   での原子ステップを後退方向に移動させる原子ステップ
   移動工程とを有し、前記原子ステップ移動工程の際に、
   原子ステップの動きを前記異種原子部によって制御する
   ことにより、原子ステップを所定の形状に形成すること
   を特徴とする半導体基板の表面処理方法。
2. 【請求項２】 処理室内にて予め残留しているカーボン
   を含むガスを、前記処理用ガスとして用いることを特徴
   とする請求項１に記載の半導体基板の表面処理方法。
3. 【請求項３】 カーボンおよび高融点金属のうちの少な
   くとも一方を含むガスを、処理室内へ前記処理用ガスと
   して導入することを特徴とする請求項１または２に記載
   の半導体基板の表面処理方法。
4. 【請求項４】 前記原子ステップ移動工程では、半導体
   基板を加熱処理することを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれかに記載の半導体基板の表面処理方法。
5. 【請求項５】 前記原子ステップ移動工程では、半導体
   基板を加熱した状態で、低エネルギのイオン照射を行う
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半
   導体基板の表面処理方法。
6. 【請求項６】 前記原子ステップ移動工程では、半導体
   基板を加熱した状態で、半導体基板の構成原子と化学的
   に反応するエッチャントを処理室内へ導入することを特
   徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体基板
   の表面処理方法。
7. 【請求項７】 前記異種原子部形成工程にて原子ステッ
   プに対してそれぞれ平行に所定の長さに延びる対の異種
   原子部を所定の対向間隔をおいて形成した後、前記原子
   ステップ移動工程を経ることにより、半導体基板表面上
   の対の異種原子部間に平坦面を形成する請求項１乃至６
   のいずれかに記載の半導体基板の表面処理方法。
8. 【請求項８】 前記異種原子部形成工程にて半導体基板
   上の仮想線上にて所定の並列間隔をおいて並ぶ複数の点
   状の異種原子部を形成した後、前記原子ステップ移動工
   程を経ることにより、半導体基板表面上にて前記仮想線
   に平行な原子ステップを形成する請求項１乃至６のいず
   れかに記載の半導体基板の表面処理方法。
9. 【請求項９】 前記異種原子部形成工程にて原子ステッ
   プに対してそれぞれ平行に、かつ互いに所定の対向間隔
   をおいて延びる対の仮想線のそれぞれの上にて所定の並
   列間隔をおいて並ぶ複数の点状の異種原子部を形成した
   後、前記原子ステップ移動工程を経ることにより、半導
   体基板表面上の対の仮想線間に平坦面を形成する請求項
   １乃至６のいずれかに記載の半導体基板の表面処理方
   法。
10. 【請求項１０】 半導体基板に対して電子ビームを照射
    する集束電子線源と、前記処理用ガスを処理室内へ導入
    する処理用ガス供給機構と、半導体基板を加熱する基板
    加熱機構、半導体基板に対して低速イオンビーム照射す
    るイオンビーム照射機構、および前記エッチャントを処
    理室内へ導入するエッチャント導入機構のうちのいずれ
    かの機構とを有することを特徴とする請求項１乃至９の
    いずれかに記載の半導体基板の表面処理方法に用いる表
    面処理装置。
11. 【請求項１１】 光電子増倍管を備え、前記集束電子線
    源による電子線を半導体基板表面に所定の入射角でもっ
    て照射および走査し、回折された電子線の強度を前記光
    電子増倍管によりモニターすることにより、半導体基板
    上での原子ステップを観測する機能を有する請求項１０
    に記載の表面処理装置。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至９のいずれかに記載の半
    導体基板の表面処理方法よって処理された半導体基板を
    用い、所定の形状に形成された原子ステップ上にて半導
    体結晶の選択成長を行うことを特徴とする半導体装置の
    製造方法。