JP4955265B2 - Method and apparatus for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に基板上に形成したカーボンナノチューブを用いて所望の素子を作製する技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a technique for producing a desired element using carbon nanotubes formed on a substrate.

カーボンナノチューブは、ナノメートルオーダーの極めて微細な直径を持ち、また優れた電気的、機械的特性を有するため、これを電子素子あるいは配線材料として用いた高密度集積回路への応用が期待されている。このような応用を考えた場合、基板上の所望の場所にカーボンナノチューブを配置するとともに、意図しない回路の短絡を防ぐため所望の場所以外にはカーボンナノチューブを配置しないことが重要となる。   Since carbon nanotubes have extremely fine diameters on the order of nanometers and have excellent electrical and mechanical properties, they are expected to be applied to high-density integrated circuits using them as electronic elements or wiring materials. . In consideration of such an application, it is important to dispose carbon nanotubes at desired locations on the substrate and not to dispose carbon nanotubes other than at desired locations in order to prevent unintended short circuits.

カーボンナノチューブを利用した半導体装置の作製には主に以下の方法が用いられている。即ち、基板上に適当な方法を用いてカーボンナノチューブを分散させた後、走査電子顕微鏡、原子間力顕微鏡などを用いて素子作製に適当な孤立したカーボンナノチューブを探し、当該カーボンナノチューブ上に必要な電極をリソグラフィー技術により形成する、という方法である。   The following methods are mainly used for manufacturing a semiconductor device using carbon nanotubes. That is, after carbon nanotubes are dispersed on a substrate using an appropriate method, isolated carbon nanotubes suitable for device fabrication are searched using a scanning electron microscope, an atomic force microscope, etc., and necessary on the carbon nanotubes. In this method, the electrode is formed by a lithography technique.

しかしながら、このような方法は基本的にランダムなカーボンナノチューブの分散を用いるため、所望の場所にのみカーボンナノチューブを配置することは不可能である。基板上に高密度にカーボンナノチューブを分散すれば、所望の場所にカーボンナノチューブが配置される確率は増すが、同時に所望の場所以外の場所に配置されるカーボンナノチューブの数も確率的に増大する。このため素子を高密度に作製し、あるいは集積回路を作製しようとする場合、不要なカーボンナノチューブによる意図せぬ素子間あるいは電極間の短絡が起こるという問題点があった。   However, since such a method basically uses random dispersion of carbon nanotubes, it is impossible to dispose carbon nanotubes only at desired locations. If the carbon nanotubes are dispersed at a high density on the substrate, the probability that the carbon nanotubes are arranged at a desired location increases, but at the same time, the number of carbon nanotubes arranged at locations other than the desired location also increases stochastically. For this reason, when an element is manufactured at a high density or an integrated circuit is to be manufactured, there is a problem that an unintended element or electrode is short-circuited due to unnecessary carbon nanotubes.

これに対して、近年では次のような作製方法も用いられている。即ち、基板上にカーボンナノチューブ成長に必要な触媒金属を予めリソグラフィー技術によりパタニングしておき、この基板上に化学気相成長（ＣＶＤ）法によりカーボンナノチューブを成長させる、という方法である。これにより、カーボンナノチューブの成長の起点はパタニングされた触媒部分に限定される。カーボンナノチューブの成長後、触媒の近傍に予め適当に決めた電極構造をリソグラフィーにより形成すれば所望の場所にカーボンナノチューブが成長していた場合に素子が得られる。   On the other hand, the following manufacturing method is also used in recent years. That is, a catalyst metal necessary for carbon nanotube growth is patterned on a substrate in advance by a lithography technique, and carbon nanotubes are grown on the substrate by a chemical vapor deposition (CVD) method. Thereby, the starting point of the growth of the carbon nanotube is limited to the patterned catalyst portion. After the growth of the carbon nanotubes, if an electrode structure appropriately determined in advance in the vicinity of the catalyst is formed by lithography, an element can be obtained when the carbon nanotubes are grown at a desired location.

しかしながら、この製作方法の場合にも、制御できるのはカーボンナノチューブ成長の起点のみであり、成長の方向や成長の終点に関する制御方法は未だ確立されていない。したがって、所望の場所に高い確率でカーボンナノチューブを生成しようとすると、所望の場所以外に生成するカーボンナノチューブの数も増大する。このため素子を高密度に作製、あるいは集積回路を作製しようとする場合、不要なカーボンナノチューブによる意図せぬ素子間あるいは電極間の短絡が起こるという問題点があった。   However, even in this manufacturing method, only the starting point of the carbon nanotube growth can be controlled, and a control method for the growth direction and the growth end point has not yet been established. Therefore, when carbon nanotubes are generated at a high probability at a desired location, the number of carbon nanotubes generated outside the desired location also increases. For this reason, when an element is manufactured at a high density or an integrated circuit is to be manufactured, there is a problem that an unintended short circuit between elements or electrodes occurs due to unnecessary carbon nanotubes.

これらの問題点を解決するため、従来、発明者らは加速電圧８６ｋＶ以下の電子線を照射し所望のカーボンナノチューブを電気的、物理的に切断する方法を開発した（例えば、非特許文献１など参照）。これは、基板に上記のような収束電子線を照射して、基板上に形成されている素子間を走査することにより、素子間を短絡する不要カーボンナノチューブに欠陥を発生させて電気的特性を変化させる方法である。この方法によれば、不要なカーボンナノチューブを容易に切断でき、不要カーボンナノチューブによる短絡を回避することができる。   In order to solve these problems, the inventors have conventionally developed a method of electrically and physically cutting a desired carbon nanotube by irradiating an electron beam with an acceleration voltage of 86 kV or less (for example, Non-Patent Document 1) reference). This is because the substrate is irradiated with the converged electron beam as described above, and the elements formed on the substrate are scanned to generate defects in the unnecessary carbon nanotubes that short-circuit between the elements, thereby improving the electrical characteristics. It is a method to change. According to this method, unnecessary carbon nanotubes can be easily cut, and a short circuit due to unnecessary carbon nanotubes can be avoided.

S.Suzuki, et al., Japanese Joumal of Applied Physics, Vol.44, No.4, pp.L133-L135, 2005S. Suzuki, et al., Japanese Joumal of Applied Physics, Vol.44, No.4, pp.L133-L135, 2005

しかしながら、このような従来技術では、収束電子線をすべての不要カーボンナノチューブに対して逐一スキャンする必要があるため、不要カーボンナノチューブに欠陥を発生させるのに時間がかかるという問題点があった。
特に、大面積ウェハ上に集積回路を形成するような場合には、不要カーボンナノチューブの数が増大するため、欠陥生成に膨大な時間を要し、大面積ウェハへの応用は不向きである。したがって、カーボンナノチューブを利用して半導体装置を作製する際、所望の場所以外の場所にはカーボンナノチューブを配置しないで、所望の場所にカーボンナノチューブを配置するという行程を、短時間で実現することは困難であり、カーボンナノチューブを用いた素子を高密度に作製することは困難であった。 However, such a conventional technique has a problem in that it takes time to generate defects in the unnecessary carbon nanotubes because it is necessary to scan the focused electron beam for every unnecessary carbon nanotube one by one.
In particular, when an integrated circuit is formed on a large-area wafer, the number of unnecessary carbon nanotubes increases, so a huge amount of time is required for defect generation, and application to a large-area wafer is unsuitable. Therefore, when manufacturing a semiconductor device using carbon nanotubes, it is possible to realize the process of arranging carbon nanotubes in desired locations in a short time without placing carbon nanotubes in locations other than the desired location. It was difficult, and it was difficult to fabricate devices using carbon nanotubes at high density.

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、不要カーボンナノチューブに対する欠陥生成に要する時間を短縮でき、大面積ウェハであってもカーボンナノチューブを利用した集積回路を短時間で形成できる半導体装置の製造方法および装置を提供することを目的としている。   The present invention is for solving such problems, and can reduce the time required to generate defects for unnecessary carbon nanotubes, and can form an integrated circuit using carbon nanotubes in a short time even for a large-area wafer. It is an object of the present invention to provide a device manufacturing method and device.

このような目的を達成するために、本発明にかかる半導体装置の製造方法は、基板上に形成したカーボンナノチューブを用いて所望の素子を作製する際、任意のカーボンナノチューブに欠陥を発生させて電気的特性を変化させる半導体装置の製造方法であって、少なくとも紫外線、真空紫外線、またはＸ線のいずれかを含む光を、カーボンナノチューブが形成された基板上の欠陥生成領域に一括して、真空中で照射して、当該領域内のカーボンナノチューブに欠陥を生成する光照射工程を備えている。 In order to achieve such an object, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention generates a defect in an arbitrary carbon nanotube when a desired element is produced using the carbon nanotube formed on the substrate. A method for manufacturing a semiconductor device that changes the physical characteristics, wherein light containing at least one of ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays, and X-rays is collectively applied to a defect generation region on a substrate on which carbon nanotubes are formed in a vacuum. And a light irradiation step of generating defects in the carbon nanotubes in the region.

この際、支燃性ガスを含む雰囲気でカーボンナノチューブを所定の温度に加熱することにより、欠陥生成したカーボンナノチューブを電気的に切断する加熱工程をさらに設けてもよい。
また、この加熱工程では酸素を含む雰囲気でカーボンナノチューブを３５０〜５００℃に加熱するようにしてもよい。 At this time, a heating step of electrically cutting the carbon nanotubes in which defects are generated by heating the carbon nanotubes to a predetermined temperature in an atmosphere containing a combustion-supporting gas may be further provided.
In this heating step, the carbon nanotubes may be heated to 350 to 500 ° C. in an atmosphere containing oxygen.

また、光のエネルギーはカーボンナノチューブを構成する炭素原子の１ｓ電子の吸収端エネルギーに相当するものを用いてもよい。
また、光のエネルギーは高々１００ｅＶとしてもよい。 Further, light energy corresponding to the absorption edge energy of 1s electrons of carbon atoms constituting the carbon nanotube may be used.
The energy of light may be at most 100 eV.

また、本発明にかかる半導体装置の製造装置は、基板上に形成したカーボンナノチューブを用いて所望の素子を作製する際、任意のカーボンナノチューブに対して欠陥を発生させて電気的特性を変化させる半導体装置の製造装置であって、少なくとも紫外線、真空紫外線、またはＸ線のいずれかを含む光をカーボンナノチューブが形成された基板上の欠陥生成領域に一括して、真空中で照射して、当該領域内のカーボンナノチューブに欠陥を生成する光照射装置を備えている。 In addition, the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention is a semiconductor that changes the electrical characteristics by generating defects in any carbon nanotube when a desired element is produced using the carbon nanotube formed on the substrate. an apparatus for producing a device, at least UV, vacuum UV or collectively with light containing either X-ray to the defect generation region on the substrate where the carbon nanotube is formed, and irradiated in vacuo, the area The light irradiation apparatus which produces a defect in the carbon nanotube inside is provided.

この際、光照射後の基板を支燃性ガス雰囲気で所定の温度に加熱することにより、欠陥生成したカーボンナノチューブを電気的に切断する加熱装置をさらに設けてもよい。
また、この加熱装置で、酸素を含む雰囲気でカーボンナノチューブを３５０〜５００℃に加熱するようにしてもよい。 At this time, a heating device may be further provided for electrically cutting the defect-generated carbon nanotubes by heating the substrate after light irradiation to a predetermined temperature in a combustion-supporting gas atmosphere.
Moreover, you may make it heat a carbon nanotube to 350-500 degreeC by the atmosphere containing oxygen with this heating apparatus.

また、光のエネルギーはカーボンナノチューブを構成する炭素原子の１ｓ電子の吸収端エネルギーに相当するものを用いてもよい。
また、光のエネルギーは高々１００ｅＶとしてもよい。 Further, light energy corresponding to the absorption edge energy of 1s electrons of carbon atoms constituting the carbon nanotube may be used.
The energy of light may be at most 100 eV.

本発明によれば、少なくとも紫外線、真空紫外線、またはＸ線のいずれかを含む光を、カーボンナノチューブが形成された基板上の欠陥生成領域に一括して、真空中で照射するようにしたので、当該領域内のカーボンナノチューブに対して一度に欠陥を生成することができる。
これにより、不要カーボンナノチューブに対する欠陥生成に要する時間を短縮でき、大面積ウェハであってもカーボンナノチューブを利用した集積回路を短時間で形成できる。 According to the present invention, the light including at least ultraviolet rays, either the vacuum ultraviolet rays or X-rays, and collectively defect generation region on the substrate where the carbon nanotube is formed. Thus irradiated in vacuum, Defects can be generated at once for the carbon nanotubes in the region.
As a result, it is possible to shorten the time required for generating defects for unnecessary carbon nanotubes, and to form an integrated circuit using carbon nanotubes in a short time even for a large-area wafer.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法での半導体形成工程を示す説明図である。図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法でのカーボンナノチューブ形成状態を示す説明図である。図３は、本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法での光照射工程を示す説明図である。図４は、本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法での不要カーボンナノチューブ切断状態を示す説明図である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, with reference to FIGS. 1-4, the manufacturing method of the semiconductor device concerning the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is an explanatory view showing a semiconductor formation step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a carbon nanotube formation state in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is an explanatory view showing a light irradiation step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory view showing a state of cutting unnecessary carbon nanotubes in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

まず、図１に示すように、基板１（要部１Ａ）には、予め公知の技術により、複数の半導体素子２が形成されているものとする。半導体素子２は、図１において模式的に直方体で示されているが、他形状の構造体で形成されていてもよく、半導体素子２は、例えばプレーナ技術により基板１上に平面的に形成された任意の素子の電極構造体であってもよい。   First, as shown in FIG. 1, it is assumed that a plurality of semiconductor elements 2 are formed in advance on a substrate 1 (main part 1A) by a known technique. Although the semiconductor element 2 is schematically shown as a rectangular parallelepiped in FIG. 1, it may be formed of a structure of another shape, and the semiconductor element 2 is formed in a planar manner on the substrate 1 by, for example, planar technology. Any electrode structure of an element may be used.

次に、図２に示すように、これら半導体素子２に対して、隣接する半導体素子２と電気的に接続するため、半導体素子２間を架橋するカーボンナノチューブ４を形成する。ここでは、各半導体素子２を接続方向３に沿って電気的に接続するものとする。なお、カーボンナノチューブの形成方法については、例えば、半導体素子２の上に鉄やコバルトなどの触媒金属の層を形成し、メタンを原料外とした熱ＣＶＤ法（触媒ＣＶＤ法）などの公知技術を用いればよい。   Next, as shown in FIG. 2, in order to electrically connect these semiconductor elements 2 to the adjacent semiconductor elements 2, carbon nanotubes 4 that bridge between the semiconductor elements 2 are formed. Here, each semiconductor element 2 is electrically connected along the connection direction 3. As for the method of forming the carbon nanotube, for example, a known technique such as a thermal CVD method (catalytic CVD method) in which a layer of a catalytic metal such as iron or cobalt is formed on the semiconductor element 2 and methane is used as a raw material is used. Use it.

この際、半導体素子２間には、図２に示すように、所望のカーボンナノチューブ４のほか、素子の製造には不要なカーボンナノチューブ５も形成される。このカーボンナノチューブ５は、所望の接続方向３と異なる方向に、隣接する半導体素子２を架橋するため、設計上電気的に接続されない半導体素子２間を接続状態とするため、不要な短絡の原因となる。   At this time, as shown in FIG. 2, in addition to the desired carbon nanotubes 4, carbon nanotubes 5 that are unnecessary for manufacturing the elements are also formed between the semiconductor elements 2. This carbon nanotube 5 bridges adjacent semiconductor elements 2 in a direction different from the desired connection direction 3, so that the semiconductor elements 2 that are not electrically connected by design are connected to each other. Become.

次に、図３に示すように、基板１を所定の真空槽９に搬入し、真空状態で基板１にマスク７を介してシンクロトロン放射光６を照射する。この際、マスク７には、接続方向３に沿った所定のマスクパターン７Ａが予め形成されており、マスクパターン７Ａを通過したシンクロトロン放射光６が基板１上で、カーボンナノチューブが形成されてはならない照射領域８に一括して照射される。これにより、照射領域８内の各不要カーボンナノチューブ５にのみシンクロトロン放射光６が一括して照射されて、これら複数の不要カーボンナノチューブ５に対して一度に欠陥を生成できる。   Next, as shown in FIG. 3, the substrate 1 is carried into a predetermined vacuum chamber 9, and the substrate 1 is irradiated with synchrotron radiation 6 through a mask 7 in a vacuum state. At this time, a predetermined mask pattern 7A along the connection direction 3 is formed in advance on the mask 7, and the synchrotron radiation light 6 that has passed through the mask pattern 7A is formed on the substrate 1 with carbon nanotubes formed. Irradiation is performed collectively on the irradiation region 8 that should not be performed. Thereby, only the unnecessary carbon nanotubes 5 in the irradiation region 8 are collectively irradiated with the synchrotron radiation light 6, and defects can be generated at a time for the plurality of unnecessary carbon nanotubes 5.

この際、シンクロトロン放射光６は、少なくとも紫外線、真空紫外線、またはＸ線のいずれかを含む光であればよく、照射量が１×１０21個／ｃｍ2となるよう照射することによって、照射領域８内の不要カーボンナノチューブ５は欠陥が生成される。これにより、不要カーボンナノチューブ５の電気的特性が変化し、図４に示すように、電気的に切断された状態とすることができる。 At this time, the synchrotron radiation light 6 may be light including at least ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays, or X-rays. Irradiation is performed by irradiating the irradiation amount to 1 × 10 21 pieces / cm 2. Defects are generated in the unnecessary carbon nanotubes 5 in the region 8. As a result, the electrical characteristics of the unnecessary carbon nanotubes 5 are changed, and as shown in FIG.

シンクロトロン放射光６としては、炭素の１ｓ電子の吸収端のエネルギー値に相当するエネルギーを用いればよい。一般に、内殻電子の吸収端閾値で光の吸収係数が増大するため、欠陥生成確率も増大すると考えられるからである。炭素の１ｓ電子の吸収端のエネルギーの具体例な数値は約２８５ｅＶである。なお、カーボンナノチューブによって吸収端エネルギー値にばらつきがあるものの、２８５±１ｅＶの範囲であれば十分な効果が得られる。   As the synchrotron radiation 6, energy corresponding to the energy value of the absorption edge of carbon 1s electrons may be used. This is because, in general, the light absorption coefficient increases at the absorption edge threshold of the inner shell electrons, so that it is considered that the defect generation probability also increases. A specific numerical value of the energy of the carbon 1s electron absorption edge is about 285 eV. Although the absorption edge energy value varies depending on the carbon nanotube, a sufficient effect can be obtained if it is in the range of 285 ± 1 eV.

また、価電子の励起確率は、一般に、光のエネルギーを下げるほど増大する。このため、シンクロトロン放射光６を高々１００ｅＶ、例えば数ｅＶとすることにより、効率よくカーボンナノチューブに欠陥を発生させることができる。
また、シンクロトロン放射光６の照射強度（光子量）については、光のエネルギーに大きく依存するので照射量を特定するのは難しい。具体的実験例として、光のエネルギーが２０ｅＶで照射量が７×１０19／ｃｍ2のシンクロトロン放射光６を用いた場合、カーボンナノチューブにおいて甚大なダメージが確認された。 In addition, the excitation probability of valence electrons generally increases with decreasing light energy. For this reason, defects can be efficiently generated in the carbon nanotube by setting the synchrotron radiation light 6 to 100 eV at most, for example, several eV.
Moreover, since the irradiation intensity (photon amount) of the synchrotron radiation 6 greatly depends on the energy of light, it is difficult to specify the irradiation amount. As a specific experimental example, when synchrotron radiation 6 having a light energy of 20 eV and an irradiation amount of 7 × 10 19 / cm 2 was used, significant damage was confirmed in the carbon nanotube.

本実施の形態において、光照射を真空状態で行う場合を例として説明したが、大気中で光照射を行ってもカーボンナノチューブに欠陥を生成することは可能である。なお、光の照射はガス中で行うと光励起によって形成されたラジカルにより照射領域以外のカーボンナノチューブに欠陥が生成されてしまうことがある。このため、光照射を真空中で行うことが、所定のカーボンナノチューブのみに欠陥を生成する上で効果的である。   Although the case where light irradiation is performed in a vacuum state has been described as an example in this embodiment mode, a defect can be generated in the carbon nanotube even when light irradiation is performed in the atmosphere. Note that when light irradiation is performed in a gas, defects may be generated in the carbon nanotubes other than the irradiation region due to radicals formed by photoexcitation. For this reason, performing light irradiation in a vacuum is effective in generating defects only in predetermined carbon nanotubes.

このように、本実施の形態は、少なくとも紫外線、真空紫外線、またはＸ線のいずれかを含む光を、カーボンナノチューブが形成された基板上の任意の領域に一括して照射するようにしたので、当該領域内のカーボンナノチューブに対して一度に欠陥を生成することができる。
これにより、不要カーボンナノチューブに対する欠陥生成に要する時間を短縮でき、大面積ウェハであってもカーボンナノチューブを利用した集積回路を短時間で形成できる。 As described above, in this embodiment, light including at least one of ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays, and X-rays is collectively irradiated on an arbitrary region on the substrate on which the carbon nanotubes are formed. Defects can be generated at once for the carbon nanotubes in the region.
As a result, it is possible to shorten the time required for generating defects for unnecessary carbon nanotubes, and to form an integrated circuit using carbon nanotubes in a short time even for a large-area wafer.

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。
第１の実施の形態では、シンクロトロン放射光６を照射することにより、不要カーボンナノチューブ５の電気的特性を変化させ、図４に示すように、電気的に切断された状態とする場合について説明した。本実施の形態では、シンクロトロン放射光６を照射した後、基板１を加熱する場合について説明する。 [Second Embodiment]
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment, the case where the electrical characteristics of the unnecessary carbon nanotubes 5 are changed by irradiating the synchrotron radiation light 6 so as to be electrically disconnected as shown in FIG. 4 will be described. did. In the present embodiment, a case where the substrate 1 is heated after being irradiated with the synchrotron radiation light 6 will be described.

まず、第１の実施の形態と同様にして半導体素子２間にカーボンナノチューブを形成し、マスク７を介してシンクロトロン放射光６を基板１の照射領域８へ照射して、不要カーボンナノチューブ５に欠陥を生成する。この後、支燃性ガス含むガスを真空槽９に導入して基板１を所定温度に加熱する。これにより、光照射によって生じた欠陥部分は速やかに支燃性ガスと化学的に結合し、カーボンナノチューブが消失する。一方光が照射されていないカーボンナノチューブは化学的に強靱であるため、照射部分に比べて非常に緩やかに燃焼が進行する。したがって加熱温度と加熱時間を適当に選ぶことにより光照射されたカーボンナノチューブを選択的に除去することができる。   First, in the same manner as in the first embodiment, carbon nanotubes are formed between the semiconductor elements 2, the synchrotron radiation 6 is irradiated to the irradiation region 8 of the substrate 1 through the mask 7, and the unnecessary carbon nanotubes 5 are formed. Create a defect. Thereafter, a gas containing a combustion-supporting gas is introduced into the vacuum chamber 9 to heat the substrate 1 to a predetermined temperature. Thereby, the defective part produced by light irradiation is chemically combined with the combustion-supporting gas quickly, and the carbon nanotubes disappear. On the other hand, the carbon nanotubes that are not irradiated with light are chemically tough, so that the combustion proceeds very slowly compared to the irradiated part. Therefore, the carbon nanotubes irradiated with light can be selectively removed by appropriately selecting the heating temperature and the heating time.

また、支燃性ガスを含むガスとして、酸素を２０％程度含む大気を用いることができる。この場合大気中に含まれる酸素が支燃性ガスとして作用する。これにより、不要カーボンナノチューブ５の欠部分は大気中の酸素と反応して速やかに燃焼して切断される。また、その切断面からさらに燃焼が進行し、これにより不要カーボンナノチューブ５の一部あるいは全部を基板１上から除去することができる。特に、大気を用いる場合、加熱温度を３５０から５００℃とし、具体的には４２０℃で３０分だけ加熱することにより、基板１上の照射領域８と非照射領域の燃焼速度の差を大きくでき、効率的に照射領域８内の不要カーボンナノチューブのみを効率よく除去できる。   Moreover, the atmosphere containing about 20% of oxygen can be used as the gas containing the combustion-supporting gas. In this case, oxygen contained in the atmosphere acts as a combustion-supporting gas. Thereby, the missing part of the unnecessary carbon nanotube 5 reacts with oxygen in the atmosphere and burns quickly and is cut. Further, the combustion further proceeds from the cut surface, whereby part or all of the unnecessary carbon nanotubes 5 can be removed from the substrate 1. In particular, when air is used, the heating temperature is set to 350 to 500 ° C., specifically by heating at 420 ° C. for 30 minutes, the difference in the burning rate between the irradiated region 8 and the non-irradiated region on the substrate 1 can be increased. Only the unnecessary carbon nanotubes in the irradiation region 8 can be efficiently removed efficiently.

このように、本実施の形態は、シンクロトロン放射光６を照射した後、基板１を加熱するようにしたので、不要カーボンナノチューブ５の電気的切断をより効果的に行うことができる。   Thus, in this Embodiment, since the board | substrate 1 was heated after irradiating the synchrotron radiation light 6, the unnecessary cutting of the carbon nanotube 5 can be performed more effectively.

［第３の実施の形態］
次に、図５を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる半導体装置の製造装置について説明する。図５は、本発明の第３の実施の形態にかかる半導体装置の製造装置の構成を示す模式図である。 [Third Embodiment]
Next, a semiconductor device manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a semiconductor device manufacturing apparatus according to the third embodiment of the present invention.

本実施の形態にかかる半導体装置の製造装置は、主に真空槽９と光照射装置１０とから構成されている。
真空槽９は、槽内を真空状態とする真空ポンプ９Ａ、光照射装置１０からのシンクロトロン放射光６を導入するための放射光入射口９Ｂ、大気を導入するための大気導入口９Ｃ、およびカーボンナノチューブが形成された基板１を真空中に保持する支持部９Ｄを有している。 The semiconductor device manufacturing apparatus according to the present embodiment mainly includes a vacuum chamber 9 and a light irradiation device 10.
The vacuum chamber 9 includes a vacuum pump 9A for evacuating the chamber, a synchrotron radiation entrance 9B for introducing the synchrotron radiation 6 from the light irradiation device 10, an atmosphere introduction port 9C for introducing the atmosphere, and It has a support portion 9D that holds the substrate 1 on which the carbon nanotubes are formed in a vacuum.

光照射装置１０は、例えばシンクロトロン（synchrotron）から構成される。一般に、シンクロトロンは、サイクロトロンと同様に円形加速器の一種である。らせん状の粒子軌道を持つサイクロトロンと比較して、粒子の軌道半径を一定になるように加速を行うため、シンクロトロンには、加速粒子を円形軌道に乗せるための多数の偏向電磁石と粒子を加速するための電極に相当する高周波加速空洞が設けられている。このシンクロトロンによれば、紫外線、真空紫外線、さらにはＸ線を含む広いエネルギー領域の光を得ることができる。   The light irradiation device 10 is composed of, for example, a synchrotron. In general, the synchrotron is a kind of circular accelerator similar to the cyclotron. Compared to a cyclotron with a spiral particle orbit, the synchrotron accelerates a large number of deflecting electromagnets and particles to place the accelerated particles in a circular orbit. A high-frequency accelerating cavity corresponding to an electrode for this purpose is provided. According to this synchrotron, light in a wide energy region including ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays, and X-rays can be obtained.

この半導体装置の製造装置では、前述した第２の実施の形態と同様に、カーボンナノチューブが図２のように形成された基板１を、電気ヒータなどの加熱装置１１を介して支持部９Ｄに取り付け、放射光入射口９Ｂと基板１の間にマスク７を配置する。次に、真空ポンプ９Ａで真空槽９内を減圧して真空状態とした後、光照射装置１０からのシンクロトロン放射光６をマスク７を介して基板１へ照射する。これにより、照射領域８内の不要カーボンナノチューブ５に欠陥が生じる。次に、大気導入口９Ｃから大気１２を導入し、加熱装置１１により基板１を加熱する。これにより、欠陥が形成された不要カーボンナノチューブ５が燃焼して、電気的、物理的に切断される。   In this semiconductor device manufacturing apparatus, as in the second embodiment, the substrate 1 on which the carbon nanotubes are formed as shown in FIG. 2 is attached to the support portion 9D via a heating device 11 such as an electric heater. The mask 7 is disposed between the radiation incident port 9 </ b> B and the substrate 1. Next, after the inside of the vacuum chamber 9 is depressurized by the vacuum pump 9 </ b> A to be in a vacuum state, the substrate 1 is irradiated with the synchrotron radiation light 6 from the light irradiation device 10 through the mask 7. Thereby, a defect occurs in the unnecessary carbon nanotube 5 in the irradiation region 8. Next, the atmosphere 12 is introduced from the atmosphere introduction port 9 </ b> C, and the substrate 1 is heated by the heating device 11. Thereby, the unnecessary carbon nanotube 5 in which the defect is formed burns and is electrically and physically cut.

本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法での半導体形成工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the semiconductor formation process in the manufacturing method of the semiconductor device concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法でのカーボンナノチューブ形成状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the carbon nanotube formation state in the manufacturing method of the semiconductor device concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法での光照射工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the light irradiation process in the manufacturing method of the semiconductor device concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法での不要カーボンナノチューブ切断状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the unnecessary carbon nanotube cutting | disconnection state in the manufacturing method of the semiconductor device concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態にかかる半導体装置の製造装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the manufacturing apparatus of the semiconductor device concerning the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…基板、１Ａ…基板要部、２…半導体素子、３…接続方向、４…カーボンナノチューブ、５…不要カーボンナノチューブ、６…光（シンクロトロン放射光）、７…マスク、７Ａ…マスクパターン、８…照射領域、９真空槽、９Ａ…真空ポンプ、９Ｂ…放射光入射口、９Ｃ…大気導入口、９Ｄ…支持部、１０…光照射装置、１１…加熱装置、１２…大気。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 1A ... Substrate main part, 2 ... Semiconductor element, 3 ... Connection direction, 4 ... Carbon nanotube, 5 ... Unnecessary carbon nanotube, 6 ... Light (synchrotron radiation), 7 ... Mask, 7A ... Mask pattern, DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Irradiation area | region, 9 vacuum chamber, 9A ... Vacuum pump, 9B ... Radiation incident port, 9C ... Atmospheric inlet, 9D ... Support part, 10 ... Light irradiation apparatus, 11 ... Heating apparatus, 12 ... Atmosphere.

Claims (10)

基板上に形成したカーボンナノチューブを用いて所望の素子を作製する際、任意のカーボンナノチューブに欠陥を発生させて電気的特性を変化させる半導体装置の製造方法であって、
少なくとも紫外線、真空紫外線、またはＸ線のいずれかを含む光を、前記カーボンナノチューブが形成された基板上の欠陥生成領域に一括して、真空中で照射して、当該領域内のカーボンナノチューブに欠陥を生成する光照射工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device in which when a desired element is produced using carbon nanotubes formed on a substrate, a defect is generated in any carbon nanotube to change electrical characteristics,
A defect generation region on the substrate on which the carbon nanotube is formed is collectively irradiated in vacuum with light including at least ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays, or X-rays, and the carbon nanotubes in the region are defective. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a light irradiation step for generating 請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
支燃性ガスを含む雰囲気で前記カーボンナノチューブを所定の温度に加熱することにより、欠陥生成した前記カーボンナノチューブを電気的に切断する加熱工程をさらに備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising: a heating step of electrically cutting the carbon nanotubes in which defects are generated by heating the carbon nanotubes to a predetermined temperature in an atmosphere containing a combustion-supporting gas. 請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記加熱工程では酸素を含む雰囲気で前記カーボンナノチューブを３５０〜５００℃に加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 2,
In the heating step, the carbon nanotube is heated to 350 to 500 ° C. in an oxygen-containing atmosphere. 請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記光のエネルギーは前記カーボンナノチューブを構成する炭素原子の１ｓ電子の吸収端エネルギーに相当することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 1-3,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the energy of light corresponds to the absorption edge energy of 1s electrons of carbon atoms constituting the carbon nanotube. 請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記光のエネルギーは高々１００ｅＶであることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 1-3,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the light energy is at most 100 eV. 基板上に形成したカーボンナノチューブを用いて所望の素子を作製する際、任意のカーボンナノチューブに対して欠陥を発生させて電気的特性を変化させる半導体装置の製造装置であって、
少なくとも紫外線、真空紫外線、またはＸ線のいずれかを含む光を前記カーボンナノチューブが形成された基板上の欠陥生成領域に一括して、真空中で照射して、当該領域内のカーボンナノチューブに欠陥を生成する光照射装置を備えることを特徴とする半導体装置の製造装置。 An apparatus for manufacturing a semiconductor device, in which when a desired element is produced using carbon nanotubes formed on a substrate, a defect is generated in any carbon nanotube and electrical characteristics are changed,
At least ultraviolet rays, the light comprising either vacuum ultraviolet or X-ray, collectively the defect generation region on the substrate where the carbon nanotube is formed, by irradiation in a vacuum, the defects in the carbon nanotube of the region An apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: a light irradiation device for generation. 請求項６に記載の半導体装置の製造装置において、
光照射後の前記基板を支燃性ガス雰囲気で所定の温度に加熱することにより、欠陥生成した前記カーボンナノチューブを電気的に切断する加熱装置をさらに備えることを特徴とする半導体装置の製造装置。 The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 6,
An apparatus for manufacturing a semiconductor device, further comprising: a heating device that electrically cuts the carbon nanotubes in which defects are generated by heating the substrate after light irradiation to a predetermined temperature in a combustion-supporting gas atmosphere. 請求項７に記載の半導体装置の製造装置において、
前記加熱装置は、酸素を含む雰囲気で前記カーボンナノチューブを３５０〜５００℃に加熱することを特徴とする半導体装置の製造装置。 The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 7,
The said heating apparatus heats the said carbon nanotube to 350-500 degreeC in the atmosphere containing oxygen, The manufacturing apparatus of the semiconductor device characterized by the above-mentioned. 請求項６〜８のいずれかに記載の半導体装置の製造装置において、
前記光のエネルギーは前記カーボンナノチューブを構成する炭素原子の１ｓ電子の吸収端エネルギーに相当することを特徴とする半導体装置の製造装置。 In the manufacturing apparatus of the semiconductor device in any one of Claims 6-8,
The light energy corresponds to the absorption edge energy of 1s electrons of carbon atoms constituting the carbon nanotube. 請求項６〜８のいずれかに記載の半導体装置の製造装置において、
前記光のエネルギーは高々１００ｅＶであることを特徴とする半導体装置の製造装置。 In the manufacturing apparatus of the semiconductor device in any one of Claims 6-8,
The apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein the light energy is at most 100 eV.
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