JPH01215023A - 表面処理方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一体表面を処理するドライプロセス（乾式処理
）方法および装置に係り、特に半導体素子製造に好適な
無損傷、無汚染、高選択性、低温度かつ高スループツト
（処理速さ）のプロセスを実現することができる表面処
理方法および装置に関する。

（従来の技術〕 特開昭６２−３５５２１には、半導体素子製造に好適な
無損傷、無汚染、高選択性かつ低湿度なドライプロセス
を実現する表面処理装置が開示されている。同装置にお
いては、ガスを高温炉内で加熱することによって化学的
に活性化し、これを真空中に噴出することによって活性
粒子ビームを形成する。この活性粒子ビームによって表
面処理を行うのが上記特許の装置の機能である。

〔発明が解決しようとするｉｌＭ） 上記従来の技術では、試料表面で反応せずに反射したガ
ス粒子はそのまま排気され再び活性化されることはない
、このため、ガス粒子が表面処理に用いられる効率が低
く、高スループツトが得られないことが問題であった。

本発明の目的は、損傷、汚染、温度上昇がなく、かつ高
スループツトの表面処理方法および装置を提供すること
にある。ここで１表面処理とは、試料表面物質を除去し
たり（エツチング）、試料表面に物質を堆積したり（デ
ポジション、エピタキシー）、試料表面物質を改質した
り（酸化、窒化。

ドーピング等）することである。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、ガス粒子の少なくとも一部を活性化する表
面（活性化表面）を試料と同−室（反応室）内に設置し
、この表面で形成された活性粒子を試料表面に入射させ
て表面処理することによって達成される。ここで２点Ａ
、Ｂが同一室内に有るとは、Ａ、Ｂで測定したガス圧力
が等しいか。

その差が少ない（状況によって許容される差違の大きさ
は異なるが例えば、１０倍以内の差）場合をいう、この
方法、装置によれば試料表面で反応しなかったガス粒子
を再び活性化して試料表面に活性粒子として複数回入射
させることができ、スループットを飛躍的に向上させる
ことができる。

ガス粒子を活性化する表面としては、高温に加熱した表
面、または触媒作用を有した表面、またはこれらを組み
合せたものを用いることができるが、必ずしもこれらだ
けでなく、一般に、粒子を化学的に活性化する表面なら
何でも用いることができる。

ここで、粒子（またはガス粒子）とは、原子。

分子またはこれらの正または負にイオン化したものを意
味する。また、活性粒子とは特に化学的に活性な粒子を
意味し、具体的には、ラジカル（不対電子または未結合
手を有した粒子）や、電子準位、回転準位または振動準
位のうち少なくとも１つが励起された粒子や、１自由度
当りの並進エネルギーが通常の室温（約２０℃）相当の
エネルギー（約１．３Ｘ１０″″”ｅ　ｖ）程度より大
きな粒子のことをいう。

指向性の表面処理を実現するためには、活性化表面と試
料表面の間にコリメータを設置することができる。これ
により、試料表面に入射する活性粒子の方向を揃えるこ
とができ、指向性表面処理が実現できる。

〔作用〕

活性化表面が試料表面と同一室内に有るために、ガス粒
子は平均として複数回活性化されて試料表面に入射する
ためにスルーブツトが向上する。また、活性化表面はガ
ス粒子を化学的に活性化し、活性粒子が持つ全エネルギ
ー（活性粒子が試料表面で開放しつる主ネルギーの総和
）が１０ａｖ以下に抑えることができるために、低損傷
、低汚染。

高選択性かつ妊温な表面処理が実現できるのは、従来例
（特開昭６２−３５５２１）と同様である。

コリメータは活性粒子の飛行方向を揃える働きが有り、
指向性表面処理を実現する。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する１反応
室１内に活性化表面２と試料３が設置されている。試料
３は必要に応じて試料台４に保持されている６反応ガス
がバルブ５を介して反応室１に導入され、必要に応じて
排気口６から排気される６反応ガスは単一種類のガスで
あっても良いし、複数種のガスの混合ガスであってもよ
い、活性化表面２は、必要ならば活性化表面温度制御手
段７によって加熱または冷却される。また、試料゛　　
３も必要に応じて試料温度制御手段８によって加熱また
は冷却される。試料温度制御手段８は試料台４を兼ねる
こともあるし、試料台４とは別に設置されることもある
。また、必要に応じて、活性化表面２と試料３との間に
コリメータ９を設置することができ、コリメータ９の表
面温度が必要に応じてコリメータ温度制御手段１０によ
って制御されている。さらに、必要に応じてコリメータ
９と試料台４は１次元または２次元、さらには３次元的
に駆動可能とする。また、必要ならば、活性化表面２も
同様に駆動可能とする。また、必要ならば反応室１の壁
を冷却する機構を設けることもできる。

活性化表面２は、第２図に示す如く、ガス粒子Ｍが触れ
ることによって活性化粒子Ｒになる表面のことである。

ここで１粒子および活性粒子の意味する所は前節（課題
を解決するための手段〕において述べである。具体的に
は、高温な固体表面や触媒作用を有した固体表面が活性
化表面２に成り得る。活性化表面の材質としては、耐熱
性、耐化学反応性に優れたＡｌｔｏｓ（アルミナ、ルビ
ー）。

Ｓｉｆｔ（石英、水晶）、Ｃ（グラファイト、多結晶カ
ーボン、ダイヤモンド）、Ｓｉ（単結晶。

多結晶）やＳｉ−Ｃ（ＳｉとＣの合金または混合物）が
適している。また、触媒作用を活用するために表面仕事
関数の大きな材質１例えばＷ、Ｍｏ。

Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｐｔ等の金属やこれらの合金
または混合物も活性化表面２の材質として用いることが
できる。輻射熱の小さな物質は、低い加熱パワーで高温
表面を得ることができるため、実用的に特に有用である
。これに適した物質は活性化表面の温度によって異なる
が、例えば活性化表面の温度を約１０００〜２０００℃
にする場合は、ステンレス鋼＃　Ｚｒ０ｔ　ｅ　Ｗ＃　
Ｔｉｅｓ　＃コージェライト、Ｓｉ０１等が適している
。活性化表面は固体表面または固体上に形成された薄膜
の表面、または液体表面で形成することができる。

活性化表面２を高温にしてガス分子Ｍを表面熱分解する
ことによってラジカルの活性粒子Ｒを形成することがで
きる６例えばＭとしてＦｇガスを導入し活性化表面の温
度Ｔａを５００℃以上にすると活性化表面２に入射した
Ｆ２分子の１０％以上が Ｆ！→２Ｆ　　　　　　　　　　・・・■の反応によっ
て分解してラジカルの活性粒子Ｆを形成する。また１Ｍ
としてＣ１１ｚを用い、Ｔａを８００℃以上にすると同
様に活性化表面２に入射したＣＱｘ分子の１０％以上が
。

Ｃａｔ−ｈ２ＣＱ　　　　　　　　　　−＠の熱分解反
応をして、ラジカルの活性粒子ＣＱを形成する。さらに
高温な表面（’ｒａ＞１５００℃）を用いれば１Ｍとし
て０２やＮ２ガスを導入することによって、Ｏ，Ｏｎ、
Ｎ等の活性粒子を形成することができる。このような活
性粒子を形成する場合、活性化表面の材質としては、耐
熱性、耐化学反応性に優れたＡ　Ｑ　ｉｏａ、　Ｓ　ｉ
　Ｏｘ　、　ＣやＳｉ−Ｃ等が適している。また、Ｗ、
Ｍｏ、Ｔａ。

Ｔｉ、Ｎｂ、Ｐｔ等の金属でも活性化表面の温度Ｔａを
十分に大きくすれば（例えばＴａ＞２０００℃）、活性
化表面が侵蝕されることなくラジカルの活性粒子Ｒを形
成することもできる。但し、Ｔａが高過ぎると表面物質
が蒸発してしまうため、この場合でもＴ＆≦３０００℃
である必要が有る。このことによってＦ−やＣＱ−の活
性粒子Ｒを形成することができる。

上記の場杏よりＴａを低く制御することによって１Ｍを
分解することなく、電子準位９回転卓位。

振動準位のうち少なくとも１つが励起されたり、１自由
度当りの並進エネルギーが室温相当エネルギー（約１．
３Ｘ１０−”ａｙ）程度より大きな粒子（以下これをホ
ット粒子と呼び、粒子が分子の場合は通常ホット分子と
呼ばれるものである）を形成することができる０例えば
、ＭとしてＦｚガス粒子を用い、Ｔａ　＝１００〜１５
００℃に制御するとｐｚのホット分子（Ｆ−と記す）の
活性粒子Ｒを形成できる。また１ＭとしてＣＱｚガス粒
子を用い、’ｒａ＝１００〜２０００℃に制御するとＣ
Ｑｚのホット分子（Ｃｊｌｚ拳と記す）の活性粒子Ｒを
形成できる。また、同様にＭとしてＦＣａ。

ＮＦａ　、ＣＦａ　、ＳＦｓ等のハロゲン元素を含んだ
分子を用いれば、これらの分子のホット分子を形成する
ことができ、これらのハロゲン元素を含んだホット分子
はエツチング処理に有効に用いられる。また、試料表面
に堆積（デポジション）したい元素を含んだ分子をＭと
して用いることにより、膜堆積に適したホット分子を形
成することができる０例えば、Ｓｉを堆積する時には、
Ｓ　ｉ　Ｈ４ｅＳｉ、Ｈ，を、Ｇ畠やＡｓ、Ｐ、Ｂを堆
積する時には、ＧａＨｓ、　Ａ　ｓ　Ｈａ　、　Ｐ　Ｈ
ａ　、　Ｂ　Ｈｓ等やこれらの混合ガスを用いることが
できる。また、０２やＮユのホット分子は、酸化や窒化
に用いることができる。

以上は活性粒子Ｒを形成するための粒子Ｍをガスとして
反応室１内に供給する方法であるが、活性化表面２の上
または活性化表面を形成する物質内に活性化粒子Ｒを形
成するための粒子Ｍを予め塗布または含ませておくこと
により、活性化粒子Ｒを形成することもできる０例えば
、Ｗ表面に。

ＮａＣｊｌを塗布しておきＷ表面を加熱（１１２１００
０℃）することにより、Ｎａ、Ｃｎ、Ｎａ÷。

０塁−のような活性粒子を形成することができる。

以下１本実施例を、ＣＱｚガスを反応室１内に導入し、
Ｃｆ１ｘのホット分子を活性化粒子Ｒとして形成し１、
試料表面をエツチングする場合につい　　。

て、詳細に説明する。第３図には、エツチングされる試
料の断面図を示しである。試料の表面には、エツチング
により基板表面に形成したいパターン（または形成した
いパターンの原形となるパターン）をしたマスクが形成
されている。マスクを形成する材料としてはエツチング
され難いものが好適であり、例えば、Ｓ　ｉ　Ｏｘ（酸
化シリコン）。

ＳｉａＮａ（窒化シリコン）および、フォトレジスト等
の高分子膜が適している。エツチングされる物質は、基
板物質の表面であったり、基板表面上に形成された薄膜
であることができる。

活性化表面２の材質としては、Ｃａｐと反応し難いＡΩ
ＺＯａやＳｉｎｓが適している。また、ＣやＳｉ−Ｃは
表面で形成されたＣａラジカルをＣＣａ、の形で除去し
てくれるため、エツチングにおけるＣａラジカルの効果
を減らす為に有効である。同様の理由で、Ｗ、Ｍｏ、Ｔ
ａ、Ｔｉ。

Ｎｂ、Ｐｔ等の金属表面も活性化表面として活用できる
。活性化表面は傍熱または直熱（ｄｉｒｅｃｔＪｏｕｌ
ｅ　ｈｅａｔｌｎｇ）によってＴａ　＝　１００〜２０
００℃になるように加熱・制御されている。活性化表面
温度制御手段７に加熱と共に冷却機能も持たせることに
より湿度制御を精度良く行うことができる。

反応室１内に滞在しているＣＱ！分子の一部は活性化表
面２に入射してホット分子の活性化粒子Ｒとなって表面
から脱離していく、活性粒子Ｒが脱離していく方向と脱
離する場所での活性化表面の法線との成す角をθとし、
あるθの方向の立体角ｄΩ内に単位時間に脱離する活性
粒子の個数をＮ（θ）ｄΩとすると、Ｎ（θ）は、はぼ
Ｎ（θ）＝Ｎｏｃｏｓθ　　　　　　　　・・・■と表
わされるｓＮｏは、θ＝０の時のＮ（θ）の値である。

また、単位面積の活性化表面で単位時間に形成さ九るＣ
　４１　ｚの活性粒子の個数Ｎは１反応室１内のＣ１１
ｚガスの圧力（混合ガスの時は分子）Ｐｃｉに比例し、
Ｎはほぼ Ｎ＝６．５　Ｘ　１０”Ｐｃｓ＊　　　　　・＝■と表
わされる。ここで、ＮおよびＰｃｔ□の単位は、個／　
（ｓａｃ−Ｃｍ”）およびＴｏｒｒである。

このようにして形成されたＣΩ２の活性粒子Ｒ（以下、
Ｃｌ１ｓ・と記す）に反応室内を飛翔して試料３の表面
に到達する。この時、反応室のガス圧力Ｐｒ（Ｃｕｔガ
スしか用いない時、Ｐ　ｒ　＝　Ｐ　ＣＡＩ　）が高い
と、ＣΩ２傘は試料表面に到達する前に反応室内の雰囲
気ガス粒子と衝突して飛翔方向が乱されることになる。

このような衝突を起さない為には、活性化表面２と試料
１の表面との距離をａとし１反応室内でのＣＱｘ・の平
均自由行程をλとした時、 ｎ≦λ　　　　　　　　　　　　　・・・■である必要
がある。一方、平均自由行程λは、ガス圧力Ｐｒに反比
例し、はぼ、 １＝５　Ｘ　１０−”／　Ｐｒ　　　　　　・＝＠と表
わされる。ここで、λｔ　Ｐｒの単位はａｍ。

Ｔｏｒｒで表わしである。また１通常の処理時のガス圧
力はＰｒ≧Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒであるから、■、
■式よりａ≧５００ｃｍが望ましい、さらに、ガス流量
を増やすとＰ、≧Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒとなるが、
Ｑ≦５０ｅ−が一般的である。一方、ａが小さくなり過
ぎると、活性化表面と試料表面との間の空間へのＣｎｘ
ガスの供給や、反応生成物の排気が十分行われないため
、不都合が生じる。このようなことを防ぐためには、０
２１ｍｍであることが望ましい０以上を総合すると、 １ｍ―≦嚢≦５００ｃｍ　　　　　　　　、、、■が望
ましく、一般的には １膳鵬≦　愈　５５０ｃｍ　　　　　　　　　　　　　
　　　　・・・■が望ましい。

■または■または０式の条件を満たしている状態で、活
性化表面２と試料３との間にコリメータ９を設置するこ
とによって、試料表面に入射する活性粒子ＣＩＩ　ｘ・
の方向を制御することができる。

以下、コリメータの作用を説明する。コリメータは具体
的には第４図に示すように１つまたは多数の孔の開いた
板でできている。孔を構成する材質は、必要ならば加熱
または冷却によって温度制御されており、一般的には冷
却されていることが多い、冷却には例えば水冷を用いる
ことが出来、さらに低温に冷すためには液体窒素による
冷却を用いることもできる。コリメータの材質は熱伝導
係数が大きくかつ耐化学反応性に優れたものが望ましい
−０例えば、Ａ　Ｑ　、　Ｃｕ　、石英、アルミナ等を
用いることができる。または、熱伝導の良い物質（ＡΩ
、Ｃｕ等）の表面（特に孔の内壁）を耐化学性の物質（
石英、アルミナ、テフロン、高分子物質＠Ａｕ＠Ｐｔ等
）で被覆したものを用いることもできる。

コリメータの孔を、孔の内壁に触れることなく通過する
活性索子Ｒは活性のままコリメータを通過できる。しか
し、活性粒子Ｒが孔の内壁に入射するとその並進エネル
ギーおよび内部エネルギー（振動・回転・電子準位エネ
ルギー）を内壁に奪おれ脱励起して不活性な粒子Ｍにも
どってしまう。

または、内壁に吸着し再び気相中に出てこなくなる。さ
らに、Ｒが荷電粒子である場合、孔の内壁に入射するこ
とによって中性化され、もはや荷電粒子でなくなる０以
上の結果、活性粒子Ｒが活性のままコリメータを通過す
るのは、コリメータの材質表面に触れることなく孔を通
過する場合のみとなる。即ち、孔の方向に沿った方向に
飛翔する活性粒子Ｒのみが活性のままコリメータを通過
して試料表面に入射することになる。この時のコリメー
タを通過する活性粒子の飛翔方向の広がり角αは、孔の
直径をｄとし、孔の長さをｈとするとｔａｎα＝ｄ／ｈ
　　　　　　　　　・・・■となる。たたじ、αは、孔
の方向ｎと活性粒子の飛翔方向のなす角である。

このようにして形成した方向の揃ったＣＱｚのホット分
子（ＣＱｚりが試料表面に入射・し、かつ試料の温度Ｔ
ｓがある所定の温度より低く保たれているとＣΩ２ｍの
入射方向に沿ってアンダーカットなくマスクパターンを
基板に転写することができる。第５図（ａ）には、この
ようにしてＳｉ基板をエツチングする状況が示されてい
る０図ではＣＩＩ　ｘ・が試料表面にほぼ垂直に入射す
る場合が示しであるが、斜めに入射する場合でも以下と
同様の効果を期待でき、ＣＱＺ＊の入射方向に沿ったエ
ツチングが実現できる。アンダーカットなくエツチング
できる理由は以下の通りである。即ち、Ｃｆ１ｚ＊が試
料表面に入射するとその一部は、Ｓ　ｉ　＋　−ＣＩＩ
　ｔ＊　→Ｓ　ｉ　Ｃ４１ｍ↑　　　　　・ａＳのよう
な反応をすることにより反応生成物ＳＩＣｆｉ。

（ｎ＝１〜４）を形成する。この反応生成物が表面から
脱離することによってＳｉ表面がエツチングされる。し
かし、入射Ｃ１１ｚ−の一部は反応することなく表面か
ら脱離（反射）していく、もし。

この反射したＣ１１２分子が活性粒子のまま（即ちＣΩ
２ψ）であるとすると、パターン側壁に入射して側壁エ
ツチングしアンダカットを形成することになる（第５図
（ｂ）参照）、シかし、試料表面態度Ｔｓが低温に保た
れているとすると、ＣＱｚ傘は反射する時にその並進、
内部エネルギーを基板表面に奪われて脱励起し活性でな
いＣＩＩ　ｚ分子にクパターンをアンダーカットなく転
写できる。このような、アンダーカットのないエツチン
グを行うためには、実験によれば、Ｔｓ≦４００℃であ
ることが望ましい。

実験によれば、活性化表面の温度Ｔａを８００℃にして
Ｃｎｔ＊を形成し、試料温度Ｔ＄を２００℃にすると、
試料表面に入射したＣａｓ＆が［相］式の反応をする確
率は約２×１０−８である。また、Ｐｃａ＊＝　ｐ、＝
　Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒとすると０式より。

Ｎ＝６．６Ｘ１０”個／　（ｓｅｃ−ａｍ”）となる、
このうち、１０％がコリメータを通過するとすると。

試料表面には単位時間、単位面積当り６．６×１〇五６
個／　（ｓａｃ−ｃｗ＋”）のＣＱｌが入射することと
なる。このＣｎｚ・が［相］の反応をし、反応生成物Ｓ
ｉ（ｌｌａ　を形成してエツチングするとすると、実現
されるエツチング速さｔ　（ｎｓ＋／　Ｓｉｎ）は、Ｅ
＝４００　（ｎｍ／ｗｉｎ）となる、また、この時、指
向性のエツチングをする為には、■、■式よりａ≦５Ｃ
ｌｌである必要がある。

上記のエツチング速さで直径６インチのＳｉウェハをエ
ツチングするとすると１反応によって毎秒１．２Ｘ１０
１９個のＣΩ２分子が消費されることになる。これは、
流量に換算して３０８ｃｃｍである。したがって、反応
室１内に導入したＣ　ｊ２　ｘガス分子のうち約１０％
が反応するようにするには。

反応室に約３００ｓｃｃｓ＋の流量のＣａｚガスを導入
する必要がある。この時、Ｐｒ　＝　Ｉ　Ｘ　１０−”
Ｔｏｒｒに保つためには、３８００Ｍ／８の排気速さを
持ったポンプを用いる必要がある。このようにした場合
、反応室１内に導入されたＣΩ怠分子は、平均として約
５０回Ｃａ１の形で試料表面に入射して反応する機会を
持つことになる。このことは、従来例（特開昭６２−３
５５２１　）ではｃｎｓ匂±平均１回しか表面と反応す
る概念を持たないことと比較すると５本特許の顕著な特
徴といえる。これが。

本特許で高スループツトが実現できる理由である。

ＣＱ２分子の一部は活性化表面２で分解イオン化してＣ
Ｑ−を形成する可能性が有る。したがって、電圧印加手
段１１によって試料に電圧を印加することによって、Ｃ
ａ−を試料に向って加速したり、減速（極端な場合は、
Ｃｌ２−が試料表面に到達できないようにする）したり
することができる、印加する電圧は、直流、交流（低周
波、高周波）を目的に応じて用いることができる。また
、活性化表面と試料表面の間に磁場を形成することによ
って、荷電粒子ＣＪＩ−を有効に試料表面に輸送したり
、さらに試料表面に入射できないようにすることができ
る。磁力線の方向を試料表面と垂直にすれば有効にＣＱ
−を輸送でき、平行にすればＣａ−が試料表面に入射す
るのを防ぐことができる。磁場の強さは１０〜１０００
Ｇａｕｓｓが適当である。

活性化表面にＮａＣａが不純物として付着していると、
Ｎａ÷やＣａ−が表面から発生してくる。

Ｎａ汚染は半導体素子特性に重大な影響を与えるため、
上記の方法によりＮａ＋が試料表面に入射しないように
することは特に実用上有用である。

活性化表面２からの熱輻射によって試料表面が加熱され
る可能性がある。以下、このことについて検討する。活
性化表面の単位面積から放出される輻射エネルギーは Ｑ＝σＴａ４　　　　　　　　　　　　・・・　０σ：
活性化表面のエミッシビテイー と表わされる。σとして黒体のエミッシビテイーａｏを
用いるとａ＝５．７Ｘ１０−”（Ｊ／（ｃｍ”５ｅｃｋ
’））である、’ｒａ＝ａｏｏ℃＝１０７３ｋを用いる
とＱ＝７．６Ｊ／ｃｍ”−ｇｅｃ＝７．６ｖａｔｔ／ｃ
ｍ”となる、このうち、１／１０が試料表面に入射する
とすると、試料には０．７６ｗａｔｔ／ａｍ”の熱が入
射することになる。この程度の熱の場合。

試料台を水冷し、試料を試料台に押し付けるように装着
することによって、試料態度Ｔ、を１００℃以下に保つ
ことが可能である。さらに多量の熱が試料表面に入射す
る場合は、試料と試料台の間に気体（ＨｅやＡｒ等の不
活性気体が良い）を充満させる（圧力＝１０−”〜１０
　Ｔｏｒｒが適当）ことによって、試料と試料台との熱
接触を良くすることが、試料加熱を防ぐのに有効である
。

以上、導入ガスとしてＣｊｌｘガスを用いる場合につい
て説明したが、Ｆｘ　、ＦＣＱ、ＳＦｅ　。

ＮＦａ、ＣＦａ等ハロゲン元素を含んだ分子ガスを同様
に用いることができる。また、被エツチング物質として
Ｓｉの場合について説明したが、その他のＳｉを含む物
質や、Ｇａ、Ａｓ、Ｐを含む物質、さらに、ＡＱ、Ｍｏ
、Ｗｅ　Ｔａ、ＮｂｔＮｉ、Ｔｉ等の金属も同様にエツ
チングできる。

また、カーボン（グラファイト、多結晶カーボン。

ダイヤモンド）を有機高分子のエツチングも同様に行う
ことができる。この場合には、導入ガスとしてＯｘや酸
素元素を含んだ分子ガスを用いることも有効である。

また１本実施例の方法はエツチングのみならず、酸化・
窒化等の表面改質、デポジション、エピタキシー等にも
用いることができる。このような応用に関しては、別の
特許（特開昭６ｌ−１１３７７５）に述べであると同様
に考えることができ、従来例と比べて高スループツトに
なることが本特許の特徴である。

第６図は活性化表面の一部の断面積を示したものである
６図のように表面に凹凸を形成することによってガス粒
子Ｍは多数回活性化表面と衝突することになり、活性化
の効率を上げることができる。凹凸の寸法ａは、数鵬−
以下が有効である。

第７図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は活性化表面の断面を示
したものである。活性化表面の形状を曲面にすることに
よって、試料表面に入射する活性粒子のフラックス（粒
子流束）を制御することが可能となり、処理速さの一様
性を向上させるのに有効である。この時曲面の形状は活
性化表面の中心軸（中心における面の法線）に関して回
転対称であることが望ましい０回転対称とは、回転軸の
まわりに一定角（３６０℃以下）回転すると元の配置に
戻るような形状をいう。

試料の大きさが大きくなると、試料の中心部分へのガス
粒子の供給や中心部分からの反応生成物の排気が悪くな
る。この結果、処理速さの一様性が悪くなる。これを防
ぐには、導入ガスを活性化表面の内部から（活性化表面
を貫いて）導入することが有効である。第８図（ａ）で
は、ガスが活性化表面の中心から導入され、第８図（ｂ
）では多孔質または多数の孔のあいた活性化表面の全体
からガスが導入されるようになっている。

本発明の方法または装置を他の表面処理技術と組み合わ
せて用いることも可能である０例えば。

プラズマや光イオンビームを用いた表面処理技術であら
かじめ処理をしておき、その後に本発明の方法や装置を
用いることにより、より一層スルーブツトを向上させる
ことも可能である。また、上記の逆の順序で組み合わせ
ることも可能である。

活性化表面２を高温にして用する場合、試料３を交換す
るために反応室１に大気圧をリークする際、前もって活
性化表面２を変温近くまで冷却する必要がある。その後
、試料交換を行い活性化表面を再び高温にする必要があ
る。これは、高温な活性化表面が大気と触れることによ
って変質するのを防ぐためである。しかし、これでは１
表面の冷却、再加熱に時間を浪費し、スループットを低
下させることになる。これを防止するために、反応室１
の他に試料導入用の予備室を設け、両室をゲートバルブ
によって結合すること゛が有効である。

こうすることによって、交換用の試料を予備室に入れ予
備室を排気した後、ゲートバルブを開けて処理済みの試
料と交換することができる。この結果、活性化表面を大
気に曝すことなく試料交換が可能となり、活性化表面の
冷却・再加熱に要する時間を短縮することができる。ま
た、活性化表面と試料の間にゲートバルブを設け、ゲー
トバルブを締めて試料交換することによっても同様の効
果を上げることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ガス粒子は平均として複数回活性化さ
れた試料表面に入射するために、高スルーブツトの表面
処理が実現できる。また、低エネルギーの活性粒子を用
いるため、低損傷、低汚染。

高選択性かつ低温な表面処理が実現できる。また。

コリメータを用いることにより、指向性の表面処理を実
現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は活性化表
面近傍の断面図、第３図はエツチング用試料の断面図、
第４図はコリメータの部分断面図。 第５図はエツチングされた試料の断面図、第６図は活性
化表面の部分断面図゛、第７図は活性化表面の断面図、
第８図は活性化表面近傍の断面図。 ｌ・・・反応室、２・・・活性化表面、３・・・試料、
４・・・試料台、５・・・バルブ、６・・・排気口、７
・・・活性化表面温度制御手段、８・・・試料温度制御
手段、９・・・コリメータ、１０・・・コリメータ温度
制御手段、１１・・・暮５　図 等４図 芽　５周 芽６図 樽　７　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、活性粒子を形成する活性化表面と表面処理の行われ
   る試料とを同一室内に設置することを特徴とした表面処
   理方法。 ２、上記室内に活性粒子を形成するためのガスを導入す
   ることを特徴とした請求項１記載の表面処理方法。 ３、上記活性化表面が室温よりも高温な表面または触媒
   作用を有した表面でできていることを特徴とした請求項
   １記載の表面処理方法。 ４、上記活性化表面の材質が、ＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ
   ＿３、Ｃ、Ｓｉ、Ｓｉ−Ｃ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎ
   ｉ、Ｎｂ、Ｐｔのうちのどれか一つであるか、またはこ
   れらの混合物または合金であることを特徴とした請求項
   １記載の表面処理方法。 ５、上記活性化表面のの温度Ｔａが、Ｔａ＝１００〜３
   ０００℃であることを特徴とした請求項１記載の表面処
   理方法。 ６、上記活性化表面のの温度Ｔａと試料表面の温度Ｔｓ
   が互いに独立に制御されていることを特徴とした請求項
   １記載の表面処理方法。 ７、上記ＴａおよびＴｓが、Ｔａ＞Ｔｓであるか、また
   はＴｓ≦４００℃であることを特徴とした請求項６記載
   の表面処理方法。 ８、上記活性化表面が凹凸を有した表面であることを特
   徴とした請求項１記載の表面処理方法。 ９、上記活性化表面が平面または曲面で形成されている
   ことを特徴とした請求項１記載の表面処理方法。 １０、上記活性化表面が回転対称の形状を有しているこ
   とを特徴とした請求項１記載の表面処理方法。 １１、上記ガスが上記活性化表面を貫いて導入されるこ
   とを特徴とした請求項２記載の表面処理方法。 １２、上記試料の表面の一部がマスクで覆われているこ
   とを特徴とした請求項１記載の表面処理方法。 １３、上記試料に直流または交流の電圧を印加すること
   を特徴とした請求項１記載の表面処理方法。 １４、上記活性化表面と上記試料の間に磁場を印加する
   ことを特徴とした請求項１記載の表面処理方法。 １５、上記ガスがハロゲン元素を含んだ分子で構成され
   るかまたは該分子を構成粒子の一部とすることを特徴と
   した請求項２記載の表面処理方法。 １６、上記表面処理がエッチングであることを特徴とし
   た請求項１５記載の表面処理方法。 １７、上記ガスが酸素または窒素元素を含んだ分子で構
   成されるかまたは該分子を構成粒子の一部とすることを
   特徴とした請求項２記載の表面処理方法。 １８、上記表面処理が酸化または窒化であることを特徴
   とした請求項１７記載の表面処理方法。 １９、上記表面処理が、デポジションまたはエピタキシ
   ーであることを特徴とした請求項１記載の表面処理方法
   。 ２０、上記活性化表面と上記試料の表面との間の距離が
   、上記活性粒子の平均自由行程より短いことを特徴とし
   た請求項１記載の表面処理方法。 ２１、上記活性化表面と上記試料の表面との間の距離が
   ５０ｃｍ〜１ｍｍであることを特徴とした請求項１記載
   の表面処理方法。 ２２、上記活性化表面と上記試料の間にコリメータを設
   けることを特徴とした請求項１記載の表面処理方法。 ２３、上記コリメータが冷却されていることを特徴とし
   た請求項２２記載の表面処理方法。 ２４、上記活性化表面と上記試料の間にゲートバルブを
   設けたことを特徴とした請求項１記載の表面処理方法。 ２５、上記室の他に試料を交換するための予備排気室を
   設け該室と該予備排気室とをゲートバルブにより結合し
   たことを特徴とする請求項１記載の表面処理方法。 ２６、反応室と該室内に設けられた活性化表面と該室内
   に設けられた試料および試料台より構成される表面処理
   装置。 ２７、上記反応室内にガスを導入する手段を設けたこと
   を特徴とした請求項２６記載の表面処理装置。 ２８、上記活性化表面と上記試料の間にコリメータを設
   けることを特徴とした請求項２６記載の表面処理装置。