JPH0286128A - 高エネルギー源からの照射による表面汚染物の除去方法および装置 - Google Patents

高エネルギー源からの照射による表面汚染物の除去方法および装置

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JPH0286128A JP1177848A JP17784889A JPH0286128A JP H0286128 A JPH0286128 A JP H0286128A JP 1177848 A JP1177848 A JP 1177848A JP 17784889 A JP17784889 A JP 17784889A JP H0286128 A JPH0286128 A JP H0286128A
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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〕 本発明は表面から汚染物を除去するための方法および装
置に関する。より詳細には、本発明は処理すべき表面の
分子構造を保ちながら高エネルギー源からのエネルギー
を付与することによる基質表面からの汚染物の除去に関
する。
〔従来技術および発明が解決しようとする課題１表面汚
染物としては、大きさがサブミクロンから目視で見える
粒状物までの範囲にあるばら状の物質である。このよう
な汚染物は微細塵埃粒子、または炭素又は酸素などの元
素よりなる望ましくない分子であることがある。汚染物
はしばしば、弱い共有結合、静電力、ファンデルワール
ス力、水素結合、クーロン力、または双極子−双極子相
互作用によって表面に付着し、汚染物の除去が困難にな
る。
成る場合、表面汚染物の存在により、汚染基質は基質の
所定の目的でそれほど効力的ではなくなり、あるいは作
用できなくなる。例えば、成る正確な科学測定装置では
、これらの装置における光学レンズまたはミラーが微細
な表面汚染物で被覆されると、精度が悪くなる。同様に
、半導体では、小さい分子汚染物による表面欠陥はしば
しば半導体マスクまたはチップを価値のないものにして
しまう。石英半導体マスクの表面分子欠陥の数を少量で
も減らすことにより、半導体チップの製造収率を非常に
向上させる。同様に、回路層をシリコンウェーハに蒸着
する前、あるいは層の蒸着間に炭素又は酸素のような分
子表面汚染物をシリコンウェーハの表面から除去するこ
とにより、製造されたコンピュータチップの品質を著し
く向上させる。
最も細かい汚染物さえない清浄な表面の必要により、種
々の現在使用されている表面清浄方法が開発された。し
かしながら、これらの公知な方法は各々、容易ならぬ欠
点がある。例えば、広（使用されている科学的および機
械的清浄法は除去するのと同じ位多い新らたな汚染物を
処理表面に導入してしまう清浄用具および清浄剤を使用
することを必要とする。外削なしに基質表面を清浄する
ための他の現在使用されている方法は処理表面を溶融し
て汚染物を放出し、次いで、これらの汚染物を超高真空
圧により除去することを必要とする。
この方法は、下記のような欠点がある。すなわち、例え
ば、回路層の蒸着間に半導体表面を清浄するとき、また
先に蒸着された層が影響されないことを望むとき、処理
すべき表面を一時的に溶融しなければならず、これは望
ましくない。更らに、この方法は、超高真空装置が高価
でかつ作動するのに時間を浪費するという欠点もある。
アニーリング方法も同様の欠点がある。アニーリング方
法により表面を清浄する場合、一般に、処理すべき材料
の融点より低いが、材料の分子結晶構造の転位を可能に
するのに十分に高い温度まで基質の処理表面を加熱する
。処理すべき表面を、その分子構造を転位させ、汚染物
を超高真空によって除去するほどの長い時間、上記の高
い温度に保つ。清浄すべき既存の構造の保全性を保つこ
とを望む場合、アニーリング清浄方法を使用することが
できない。
アブレーション法（融蝕性）として知られる他の現在使
用されている清浄方法は特定の欠点がある。アブレーシ
ョン法では、表面または表面上の汚染物を蒸発温度まで
加熱する。融蝕すべき材料によっては、材料は蒸着する
前に溶融するか、あるいは加熱時に直接昇華することが
ある。アブレーション清浄法では、処理表面の損傷を防
ごうとする場合、アブレーションエネルギーを汚染物が
ある表面にではなく、汚染物に正確に当てなければなら
なく、汚染物が極めて小さいかあるいは無秩序に間隔を
へだてているときには、作業が困難である。アブレーシ
ョンエネルギーを首尾よく汚染物に差し向けることがで
きる場合でも、下層の処理表面を損傷せずに汚染物を蒸
発することは困難である。
溶融（メルティング）法、アニーリング法およびアブレ
ーション法による表面清浄はレーザエネルギー源を使用
して行うことができる。しかしながら、溶融法、アニー
リング法又はアブレーション法によって表面から汚染物
を除去するのにレーザエネルギー源を使用すると、これ
らの方法の固有の欠点が解消されない。例えば、米国特
許第４．２９２，０９３号（「レーザ照射を使用する原
子的に清浄な結晶シリコンおよびゲルマニウム表面の製
造方法」）では、開示されているレーザアニーリング方
法は処理表面の転位および溶融を引き起すのに十分な真
空条件およびエネルギー準位の両方を必要とする。溶融
又はアニーリングを伴う他の公知なレーザ表面清浄方法
も、米国特許第４．１８１，５３８号および第４，６８
０，６１６号に開示されているように同様な高エネルギ
ーレーザ発振および／または真空条件を必要とする。同
様に、米国特許第３，４６４，５３４号（「レーザイレ
ーザ」）に開示されているレーザアブレーション法も、
他の高エネルギーアブレーション方法と同じ欠点がある
。
従って、本発明の目的は処理すべき表面の分子構造を変
えずに表面から汚染物を除去する方法および装置を提供
することである。
本発明の他の目的は処理すべき表面のいずれの部分をも
溶融したり蒸発させたすせずに処理表面から汚染物を除
去する方法および装置を提供することである。
本発明の他の目的は基質の表面に追加の不純物を導入し
ない、基質の表面から汚染物を除去する方法および装置
を提供することである。
本発明の更らに他の目的は真空を必要とせず、非常に短
かい時間で経済的に行うことができる基質表面を清浄す
る方法および装置を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明によれば、本明細に
具体化し、かつ広範囲に述べているように、処理すべき
表面の分子構造を保ちながら基質の表面から表面汚染物
を除去する方法および装置が提供される。この方法は基
質処理表面にガスを絶えず流す工程と、基質を高エネル
ギー源からの放射線で照射する工程とを有しており、こ
の放射線はエネルギー密度および存続時間が基質処理表
面から表面汚染物を解放するのに必要とされるものと、
基質処理表面の分子構造を変えるのに必要とされるもの
との間にあることを特徴としている。
好ましくは、高エネルギー源からの放射線は脈動レーザ
放射線である。本発明の方法は、半導体基質への回路層
の蒸着前、蒸着間および蒸着後に半導体基質から表面汚
染物を除去するのに有利に適用することができる。
本発明の装置は基質処理表面に対して不活性のガスと、
このガスを処理表面に絶えず流すためのガス流れ手段と
、ガスが通っている基質処理表面に対してエネルギーを
発生させるための高エネルギー放射線発生手段とを有し
ている。高エネルギー放射線発生手段は基質処理表面か
ら表面汚染物を解放するのに必要とされるものと、基質
処理表面の分子構造を変えるのに必要とされるものとの
間のエネルギー密度および存続期間の放射線を発生する
。好ましくは、高エネルギー放射線発生手段は脈動紫外
線レーザである。
〔実施例〕
添付図面を参照して本発明の好適な実施例について以下
詳細に説明する。図面全体にわたって同一の参照符号を
使用して同一の要素を示す。
処理すべき表面の分子構造を保ちながら基質の表面から
表面汚染物を除去する方法を第１図に示しである。第１
図に示すように、組立体１０が表面汚染物を除去すべき
基質１２を保持している。
ガス源１６からのガス１８が絶えず基質１２上に流れさ
れている。このガス１８は基質１２に対して不活性であ
り、非反応性ガス環境中の基質１２を洗浄するように基
質１２を横切って流される。
好ましくは、ガス１８はヘリウム、窒素又はアルゴンの
ような化学的に不活性のガスである。基質１２を収容す
る包囲体１５は一連の管２１、弁２２およびガス流量計
２０を介してガス源１６と連通している。
第１図に示す本発明の実施例によれば、包囲体１５はガ
ス入口ポート２３およびガス出口ボートが取付けられた
ステンレス鋼製の試料反応セルよりなる。包囲体１５に
は、光が通ることができるシールされた光学板石英窓１
７が設けられている。
入口ボート２３および出口ボート２５は、例えば、弁を
取付けたステンレス鋼管よりなる。試料を包囲体１５に
挿入した後、包囲体１５をくり返し洗浄し、ガス１８で
充填し直し、大気圧によりわずかに高い圧力に保って他
のガスの流入を防ぐ。包囲体１５を一体の室として示し
であるが、ガスを流すことができるいずれの種類の包囲
体に清浄すべき表面を収容することができることは予想
される。例えば、処理すべき表面が大きい固定物体であ
れば、プラスチック袋のような大きいポータプル包囲体
を利用すればよい。
ガス１８の流れは流量計２０により調整することができ
、この流量計２０は好適な実施例ではマセソンモデル（
Ｍａｔｈｅｓｏｎ　Ｍｏｄｅｌ）　６０２の流量計であ
る。弁２２は好ましくは、高温および高圧の用途に適し
、また有毒な、危険な、腐食性の、あるいは高価なガス
又は液体の場合に使用するのに適した計量弁、調整弁ま
たはベローズ弁、たとえば、スウエージロツタ（Ｓｗａ
ｇｅｌｏｋ、）　Ｓ　Ｓ　−４Ｈシリーズの弁（スウエ
ージロツタ社製）である。弁２２を開閉して包囲体１５
を分離したり、包囲体１５をガス源１６と連通させたり
、あるいは包囲体を別の源４０から入って来る他の物質
、例えば、基質１２に蒸着用のガスと連通させたりする
ことができる。
本発明の方法によれば、エネルギー密度と、基質の処理
表面から表面汚染物を解放するのに必要とされる期間と
、基質の処理表面の分子構造を変えるのに必要とされる
期間との間の持続期間とを特徴とする高エネルギーの放
射線を基質の処理表面に照射する。第１図に示す本発明
の好適な実施例によれば、レーザ１４がレーザ放射線を
発生し、このレーザ放射線は基質１２の処理表面に差し
向けられる。第１図では、レーザ１４は包囲体１５の外
側にあり、石英窓１７を通して試料１２に照射する場合
について示されている。しかしながら、変更例として、
レーザ１４を包囲体１５内に設けることもできる。
高エネルギー放射線のエネルギー束および波長は好まし
くは除去すべき表面汚染物に応じて選択される。この目
的で、ガス分析器２７を出口ポート２５に連結するのが
よい。この分析器２７はレーザ１４の選択エネルギーお
よび波長を調整し易すくするために包囲体１５からの排
ガスの含有物を分析する。ガス分析器２７はスペクトロ
メータ、例えば、プルツカ・インストルメンツ社（Ｂｒ
ｕｋｅｒＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｉｎｃ、ｏｆ　Ｂ１
１１ｅｒｉｃａ、Ｍａｓｓａｓｓｃｈｕｓｅｔｔｓ）ま
たはパーキンエルマー社（Ｐｅｒｋｉｎ　Ｅｌｍｅｒ　
ｏｆＥｄｅｎ　Ｐｒａｉｒｔｅ、　Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ
）製の四極型マススペクトロメータであるのがよい。
本発明で使用するための高エネルギー放射線源の選択は
所望の放射線エネルギーおよび波長により決まる。放射
線の電子ボルト／光子（ｅＶ／光子）は好ましくは汚染
物を清浄すべき表面に付着させる結合を破壊するのに必
要なエネルギーの少なくとも２倍である。炭素および酸
素のような通常の汚染物と、シリコン、チタン、ゲルマ
ニウム、鉄、白金およびアルミニウムのような通常の基
質材料との結合エネルギーは化学および物理ハンドブッ
ク、第６８版のＦ−１６９頁〜Ｆ−１７７頁（ＣＲＣプ
レス、１９８７年）に開示されているように１結合あた
り２ｅｖと７ｅＶとの間の範囲である。従って、４〜１
４ｅＶ／光子の範囲のエネルギーを有する光子放出レー
ザが望ましい。波長はＧ。
凱カステラン著の「物理化学」、第２版の４５８〜４５
９頁（アカデミツクプレス、１９７５年）に開示されて
いるように光電作用による基質表面の結合性を弱める波
長以下である必要がある。好ましい波長は除去すべき分
子種およびこのような種の共鳴状態により決まる。本発
明において作用できる多数のレーザの波長および光子エ
ネルギーを下記表に挙げる。
ＪＬＬ− ＸｅＣ１（脈動） ４．０ ＫｒＦ（脈動） ＡｒＦ（脈動） ２４８　　　　　５．０１ １９３　　　　　６．４４ これらのレーザはＭ、Ｊ、ウニツバ著のｒＣＲＣハンド
ブック・オブ・レーザ・サイエンス」、１〜５巻（１９
８２〜１９８７年）；ミツオマエダ著の「レーザ・ダイ
」　（アカデミツクプレス、１９８４年）；およびリム
ダフイジイク（２８９、グレートロード、アクトン、ミ
ネソタ州）、コヘレント社（３２１０、ポータードライ
ブ、パロアルト、カリフォニア州）およびスベクトラー
フィジイックス（１２５０、ウェストミドルフィールド
ロード、マウンテーンビュー、カリフォニア州）からの
レーザプロダクト文献により詳細に述べられている（参
照せよ）。高エネルギーキセノンランプ又は水銀ランプ
または、可視レーザ、紫外線レーザ、赤外線レーザ、Ｘ
線レーザまたは自由電子レーザを含む他の種類のレーザ
を本発明における放射線源として利用し得ることが予想
される。
本発明によれば、基質の処理表面に差し向けられた放射
線は汚染物を除去している処理表面の分子構造を変える
のに必要とされるより小さいパワー密度を有している。
好ましくは、放射線のパワー密度および放射線の存続期
間は基質の表面構造を変えるのに必要とされるエネルギ
ーより可成り低い量のエネルギーを基質表面に与えるよ
うに選択される。好ましいエネルギー準位は処理すべき
基質の組成により決まる。例えば、プラスチックのよう
な成る基質材料では、このエネルギー準位は高強度の超
硬鋼のような他の材料より非常に低い。種々の材料につ
いての形成熱はよく知られており、「化学および物理ハ
ンドブック」、６８版のＤ３３〜Ｄ４２頁（ＣＲＣプレ
ス、１９８７年）に報告されている（参照せよ）。形成
熱は一般に種々の材料を破損するのに必要とされる熱量
に相当し、処理すべき表面の分子構造を変えないレーザ
放射線のエネルギー準位及び存続期間の選択する際の基
準線として使用することができる。多数の通常の基質材
料の形成熱を下記表にまとめる。
Ａ’　ｔ　Ｏ３１６９０６，７ＫｇＪ　１モル；１７．
５２ｅＶ／分子Ｓｉ　Ｏｚ　　　８４０．３ＫｇＪ／　
モアＬ／　；　　９．１１ｅＶ／分子Ｎｂｚ　Ｏｓ　　
　１５２８．２ＫｇＪ１モル；　　１３．２７ｅＶ／分
子Ｎ１ｚＯｓ　　　２３０．６ＸｇＪ１モル；２．５０
ｅＶ／分子ＴｉｚＯｓ　　　５００．２にｇＪ１モル；
　　１５．６３ｅＶ／分子本発明で使用する放射線のエ
ネルギー密度および存続期間は形成熱が基質の処理表面
に接近しない程度である。所定の基質材料に使用できる
最大のエネルギーを求めるには、材料の既知形成熱を考
慮した成る実験を必要とする。かくして、アニーリング
、アブレーションおよび溶融が起るのを防ぐ。
基質の表面を上記のように照射すると、表面汚染物を基
質表面に保持する結合および／または力が破壊され、レ
ーザ照射中、不活性キャリヤガスが汚染物を基質表面か
ら運び去る。清浄された基質が不活性ガス環境に留って
いるかぎり、新しい汚染物が基質表面に形成しない。必
要なら、除去された汚染動程を捕捉して中和するための
適当なトラップ装置を包囲体出口２５に連結すればよい
。
種々の方法により、処理すべき基質をレーザ照射に選択
的にさらすことができる。例えば、第２図に示すように
、基質１２をＸＹ台１３に固定し、不活性ガス１８が流
れる基質１２の表面の所定部分に接触する前にビームス
ブレリッタ２４および集束レンズ２Ｂを通して差し向け
られたレーザパルス１１の一部ビームに対して台１３を
選択的に移動させる。変更例として、第３図に示すよう
に、レーザパルス１１をビームスプリッタ３０．３２に
より２組のパルス１１に分割してもよく、これらの２ｍ
のパルスは固定台１７上の基質の表面の上方で調整ミラ
ー３４〜３７によって選択的に移動される。レーザパワ
ー計２６により、基質に当てられるレーザのパワーを厳
密に監視することができる。
炎上 半導体表面における薄膜生長の促進には、シリコンの自
然の酸化物が必要である。運悪く、酸化シリコンの半導
体表面を環境にさらすと、炭素汚染物が半導体表面に弱
く付着する。これらの汚染物が存在すると、蒸着すべき
薄膜の導電率または絶縁性を大きく低減する。従って、
半導体の製造では、精巧な真空技術、化学技術および機
械技術の使用により、環境露出を最小にするように大い
に用心する。特に、処理工程間で表面をきれいに保つの
に高真空またはほぼ超高の真空を使用する場合には真空
技術は高価である。化学（湿式および乾式）技術および
機械技術は基質の処理表面を損傷することがあり、また
処理すべき基質が加工済みの集積回路である場合、下層
構造の損傷が起ることがある。
これらの問題を解消しようとする際、基本波長が２４８
ｎｍ（ＵＶ範囲）の脈動ＫｒＦエキシマレーザを、アル
ゴンガスを流している密封ボックス中のシリコン基質の
表面に差し向けた。表面炭素汚染物を減らし、かつ化学
吸着を機金属化合物（トリメチルアルミニウム、すなわ
ち、半導体製造におけるアルミニウム薄膜形成の前駆体
と関連した炭素のパーセントを減小させるために、１０
Ｈｚの中継速度での６０００のレーザショットの場合の
３５ｍＪ／ｃａｌの照射をＫｒＦエキザイマレーザで酸
化シリコン基質の表面にあてた。１．０３　Ｘ　１０３
ｔｏｒｒの支持調整圧下、１６１／時の流量でアルゴン
ガスを連続的に流している間、レーザ処理表面を露出し
た。処理後、ＸＰＳ分析を行った結果、３０〜４５％の
基質表面の処理前の表面炭素平均含有率から１９％の基
質表面の処理後の表面炭素含有率まで基質表面の炭素含
有量が著しく減小した。
基質表面自身は損傷または変質を示さなかった。
上記の如く表面をレーザ照射で処理し、次いで有機金属
化合物のガスの流れにさらし、これをｘｐｓ分析した結
果、基質表面の２０．８％が炭素で被覆されていたのに
対し、レーザ処理していない表面に有機金属化合物ガス
をさらした後では、基質表面はその４０〜４５％が炭素
で被覆されていた。レーザを上記の如くあてた場合、有
機金属化合物ガスに露出前も露出後も、表面はたった８
、９％が炭素で被覆されていた。また、レーザ露出領域
に隣接した領域はレーザ清浄処理の効果を成る程度示し
た。処理領域に隣接した領域は１２．７％の低い炭素含
有率を示した。この効果はおそらく、あてられたレーザ
パルスのガウス性による。
試料セルからＸＰＳ分析器へのウェーハの移送はアルゴ
ン充填グローブボックスを経て行った。
不活性のＵＨＶ移送ロッドを介してシリコンウェーハを
ＸＰＳ分析器に移送した。これにより環境露出を最小に
保った。
酸化シリコンの他のウェーハを、上記のようにアルゴン
ガスにさらしている間、１０Ｈｚの中継速度で６０００
シヨツトの９　ｍＪ　／　ｃｎｆの脈動ＫｒＦエキザイ
マレーザ放射線にさらした。ＸＰＳ分析の結果、レーザ
処理前も処理後も４０〜４５％の表面の炭素被覆率を示
した。かくして、９ｍＪ／ｃＪで照射は吸着された表面
炭素を移動させなかった。
酸化シリコンの他のウェーハを、上記のようにアルゴン
ガスにさらしている間、１０Ｈｚの中断速度で６００’
　Ｏショットの３００ｍＪ／ｃｍ２の脈動ＫｒＦエキザ
イマレーザ放射線にさらした。処理の結果、基質表面は
基質の穴を含めて著しい損傷を受けていた。かくして、
３００ｍＪ／ｃｎｉでの照射は基質表面の分子構造を変
えた。
これらの例は、下層表面または隣接した構造を損傷する
ことなしに表面汚染物を減少させることができる適切な
エネルギー束および波長でのレーザ放射線を示している
。
５ｉｎ２の形成熱を考慮して、１０Ｈｚの中継速度で６
０００シヨツトの１００ｍＪ／ｃａｔ未満の脈動ＫｒＦ
エキシマレーザ放射線に酸化シリコン基質表面をさらし
ても基質の分子構造を変えないことは予想される。１０
Ｈｚの中継速度での６０００シヨツトの７５ｍＪ／ａｄ
未満の脈動ＫｒＦエキシマレーザ放射線は酸化シリコン
基質表面を何ら変えないと思われる。
開ｌ レーザ融着、ｘ−１リトグラフイおよびＵＶエキシマレ
ーザ光学素子のような技術について、高エネルギーの光
成分を作るのは困難である。レーザ融着技術およびＸ線
リトグラフィ技術はもっばら「清浄な」環境で使用され
る。エキザイマレーザ光学素子は可使時間が短かい。何
故なら、現在の工業的膜蒸着技術では、長期の高エネル
ギー束に耐えることが可能な膜を作ることが困難である
からである。
高エネルギー光学の場合にいつも起る問題は光破壊であ
る。この現象は、強いレーザ場における透明の媒体に与
えられる損傷の大進行と言うことができる（Ｙ、Ｒ，ジ
エン著の「非線形光学の原理」、第１版、５２８〜５４
０頁（ウィリーインターサイエンス、１９８４年）参照
〕。この現象は固体ならびに期待中で起る。高エネルギ
ー光学素子のような固体では、塊状材料における掻きき
ずおよび孔のような非欠陥の存在により光破壊が悪化さ
れる。はとんどの場合、光破壊は吸着されたダスト分子
のような表面汚染物による。これらの汚染物の存在によ
り、破壊域値を下げ、これにより、所定のレーザ系から
使用することができる最大のレーザパワーを制限してし
まう。このことは外部ポンプエネルギー源によるレーザ
媒体（固状またはガス状）のボンピングに関する非常に
重要な制限である。また、これにより、光学窓、レンズ
および他の光学的構成要素を通してエネルギーを伝える
のに使用することができるレーザパワーを制限する。
例えば固体上での光破壊は表面付着汚染物の存在によっ
て促進される。レーザパルス列と十分なエネルギー横断
面との相互作用により、電子雪壊イオン化を固体表面に
発生するのに十分なエネルギーを生じてしまう。これに
より、固体を崩壊し得る表面プラズマを形成することが
できる。汚染物の存在すると、レーザの効率を完全に低
下させ、可能な用途におけるレーザの効用を低下させる
。
上記の問題を解消するために、本願に記載のように、汚
染物除去方法を使用して吸着ダストのような付着汚染物
を除去することができる。例えば、光学構成要素を処理
するには、この構成要素をアルゴンガスの連続的な流れ
にさらし、この間、脈動ＫｒＦエキザイマレーザを光学
構成要素の表面に差し向ける。このレーザは、高エネル
ギー光学素子においてイオン化および続いて生じるプラ
′ズマを促進するのに必要とされる高エネルギーパルス
より可成り小さい適切なエネルギー束および波長に同調
される。吸着汚染物を除去するのに十分な期間、光学構
成要素表面を所定のエネルギー束および波長で照射する
。
本発明の表面汚染物を除去する方法および装置において
変更例および変形例を行うことができることは当業者に
は明らかであろう。従って、本発明はその広範囲の面に
おいて特定の詳細、代表的な方法および装置や、図示し
、以上で述べた例示的な例に限定されない。かくして、
上記説明に含まれるかあるいは添付図面に示されたすべ
てのこと例示的なものであって、限定しようとするもの
ではない解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による汚染物除去装置の概略図；第２図
は本発明の一実施例においてレーザ放射線を差し向ける
方法を示す概略図；第３図は本発明の他の実施例におい
てレーザ放射線を差し向ける方法を示す概略図である。 １０・・・組立体、１２・・・基質、１４・・・レーザ
、１５・・・包囲体、１６・・・ガス源、１８・・・ガ
ス、２０・・・ガス流量計、２３・・・入口ポート、２
５・・・出口ボート、２７・・・分析器。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）処理すべき表面の分子構造を保ちながら基質の表
    面から表面汚染物を除去する方法において、基質の処理
    表面にこれに対して不活性のガスを絶えず流す工程と、 上記基質を高エネルギー放射線で照射する工程とを有し
    ており、上記放射線はエネルギー密度および存続期間が
    基質処理表面から表面汚染物を解放するのに必要とされ
    るものと、基質処理表面の分子構造を変えるのに必要と
    されるものとの間にあることを特徴とする方法。
  2. （２）上記基質を高エネルギー放射線で照射する上記工
    程は上記基質をレーザ発生放射線で照射することよりな
    ることを特徴とする請求項（１）記載の方法。
  3. （３）処理すべき表面の分子構造を保ちながら基質の表
    面から吸着表面汚染物を除去する方法において、 基質処理表面にこれに対して不活性のガスを絶えず流す
    工程と、 上記基質処理表面をレーザ発生放射線で照射する工程と
    を有しており、上記放射線はエネルギー密度および存続
    期間が吸着表面汚染物と処理表面との間の結合を破壊す
    るのに必要とされるエネルギーと、基質処理表面の分子
    構造を変えるのに必要とされるエネルギーとの間である
    ことを特徴とする方法。
  4. （４）レーザ処理中に基質処理表面を通過したガスを分
    析して除去された汚染物の組成を決定する工程と、 上記レーザパルス放射線のエネルギー密度および存続期
    間を調整して処理表面のエネルギー準位を、分析された
    表面汚染物と処理表面との間の結合を破壊するのに必要
    とされるエネルギー準位より上に上昇させる工程とを更
    らに有していることを特徴とする請求項（３）記載の方
    法。
  5. （５）上記レーザパルス放射線のエネルギー密度および
    存続期間を調整する上記工程は上記レーザパルス放射線
    のエネルギー密度および存続期間を調整して処理表面の
    エネルギー準位を分析された表面汚染物と処理表面との
    間の結合を破壊するのに必要とされるエネルギー準位の
    ２倍と３倍との間まで上昇させることを含むことを特徴
    とする請求項（４）記載の方法。
  6. （６）基質処理表面を保護しながら半導体基質の表面か
    ら化学吸着された分子汚染物を除去する方法において、 基質処理表面にこれに対して不活性のガスを絶えず流す
    工程と、 上記基質を一連のレーザ発生パルスで照射する工程とを
    有しており、上記レーザパルス列は少なくとも６０００
    パルスの存続期間を有しており、各パルスは３５〜７５
    ｍＪ／ｃｍ＾２の周囲のエネルギー密度を有しているこ
    とを特徴とする方法。
  7. （７）上記半導体基質の処理表面は主としてシリコンよ
    りなることを特徴とする請求項（６）記載の方法。
  8. （８）上記半導体基質の処理表面は主として、半導体回
    路が積層されたシリコンよりなることを特徴とする請求
    項（６）記載の方法。
  9. （９）上記レーザ発生放射線は約６０００パルスの存続
    期間および約３５ｍＪ／ｃｍ＾２のエネルギー密度を有
    していることを特徴とする請求項（８）記載の方法。
  10. （１０）基質処理表面を保護しながら、半導体の製造中
    、半導体基質の表面から分子汚染物を除去する方法にお
    いて、 半導体基質の処理表面にこれに対して不活性のガスを流
    す工程と、 上記基質処理表面に対して不活性の上記ガスを流してい
    る間、半導体基質処理表面に回路を蒸着する前に上記基
    質をレーザ発生放射線で照射する工程とを有しており、
    上記放射線はエネルギー密度および存続期間が基質処理
    表面から表面汚染物を解放するのに必要とされるものと
    、基質処理表面の分子構造を変えるのに必要とされるも
    のとの間であることを特徴とする方法。
  11. （１１）上記基質処理表面は主としてシリコンよりなる
    ことを特徴とする請求項（１０）記載の方法。
  12. （１２）上記レーザ発生放射線は約６０００パルスの存
    続期間および約３５ｍＪ／ｃｍ＾２のエネルギー密度を
    有していることを特徴とする請求項（２）記載の方法。
  13. （１３）基質処理表面を保護しながら、基質の表面から
    吸着表面汚染物を除去する装置において、基質処理表面
    に対して不活性のガスと、 上記ガスを基質処理表面に絶えず流すためのガス流れ手
    段と； 上記ガスが通っている基質処理表面に対してレーザエネ
    ルギーのパルスを発生させるためのレーザパルス発生手
    段とを備えており、上記レーザパルス発生手段は吸着表
    面汚染物と処理表面との間の結合を破壊するのに必要と
    されるエネルギーと、基質処理表面の分子構造を変える
    のに必要とされるエネルギーとの間のエネルギー密度を
    有するレーザパルスを発生させることを特徴とする装置
    。
  14. （１４）上記レーザパルス発生手段は紫外線エネルギー
    源を有していることを特徴とする請求項（１３）記載の
    装置。
  15. （１５）上記レーザパルス発生手段はＫｒＦエキシマレ
    ーザであることを特徴とする請求項（１３）記載の装置
    。
  16. （１６）上記ガス流れ手段は処理すべき基質を配置する
    ことができ、入口ポートおよび出口ポートを有する包囲
    体と、上記ガスを上記入口ポートから上記包囲体に導入
    するための手段とよりなることを特徴とする請求項（１
    ３）記載の装置。
  17. （１７）上記基質の表面に対して不活性の上記ガスは化
    学的に不活性のガスであることを特徴とする請求項（１
    ３）記載の装置。
  18. （１８）上記化学的不活性ガスはアルゴンであることを
    特徴とする請求項（１７）記載の装置。
  19. （１９）上記処理表面に対してレーザエネルギーを発生
    させている間に基質処理表面を通過したガスを分析する
    ためのガス分析手段を更らに備えており、上記ガス分析
    手段は上記表面から除去された汚染物の組成を決定する
    ためのものであることを特徴とする請求項（１３）記載
    の装置。
  20. （２０）上記処理表面に対してレーザエネルギーを発生
    させている間に基質処理表面を通過したガスを分析する
    ためのガス分析手段を更らに備えており、上記ガス分析
    手段は上記表面から除去された汚染物の組成を決定する
    ためのものであり、上記ガス分析手段は上記包囲体の出
    口ポートに連結されていることを特徴とする請求項（１
    ６）記載の装置。
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