JPH04155825A - 固体表面の清浄化方法 - Google Patents
固体表面の清浄化方法Info
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- JPH04155825A JPH04155825A JP27918690A JP27918690A JPH04155825A JP H04155825 A JPH04155825 A JP H04155825A JP 27918690 A JP27918690 A JP 27918690A JP 27918690 A JP27918690 A JP 27918690A JP H04155825 A JPH04155825 A JP H04155825A
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、導電性固体表面の清浄化方法に関し、特に半
導体デバイスなどの精密な加工を要する部品の製造プロ
セスにおいて適用される導電性固体表面の清浄化方法に
関するものである。
導体デバイスなどの精密な加工を要する部品の製造プロ
セスにおいて適用される導電性固体表面の清浄化方法に
関するものである。
［従来の技術］
半導体デバイスなどの精密な加工を要する部品の製造の
際には、第１の導電性固体の表面原子配列状態を乱すこ
となく、第１の導電性固体の表面の自然酸化膜や表面に
吸着した不純物を取り除き、第２の導電性固体を第１の
固体上に良好な電気的接触をもって接続することが重要
となる。そのために、現在では、イオン・ビーム・スパ
ッタ・クリーニング法（Ａｒ イオン等）、ラジカル
・ビーム・クリーニング法、試料加熱法などの固体の表
面の清浄化方法がとられている（表面科学、第１０巻、
第１０号、 ｐ、１１６ 、１９８９年）。
際には、第１の導電性固体の表面原子配列状態を乱すこ
となく、第１の導電性固体の表面の自然酸化膜や表面に
吸着した不純物を取り除き、第２の導電性固体を第１の
固体上に良好な電気的接触をもって接続することが重要
となる。そのために、現在では、イオン・ビーム・スパ
ッタ・クリーニング法（Ａｒ イオン等）、ラジカル
・ビーム・クリーニング法、試料加熱法などの固体の表
面の清浄化方法がとられている（表面科学、第１０巻、
第１０号、 ｐ、１１６ 、１９８９年）。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、これらのクリーニング方法には、次のような欠
点がある。即ち、イオン・ビーム・スパッタ・クリーニ
ング法では、アルゴンガスプラズマなどの清浄化剤のエ
ネルギーを精密に制御できないので、固体表面に吸着し
た不純物が取り除かれるほかに、固体表面の結晶状態が
乱される、固体表面から組成原子が真空中に失われるな
どの試料表面のイオン衝撃損傷がある。ラジカル・ビー
ム・クリーニング法では、清浄化剤の化学反応性が大き
いため、固体表面が不必要な化学反応を受ける、などの
副次的効果が大きいことがある。試料加熱法は、高温が
必要であり、低温プロセスが必要なデバイスの製造（は
使えない。
点がある。即ち、イオン・ビーム・スパッタ・クリーニ
ング法では、アルゴンガスプラズマなどの清浄化剤のエ
ネルギーを精密に制御できないので、固体表面に吸着し
た不純物が取り除かれるほかに、固体表面の結晶状態が
乱される、固体表面から組成原子が真空中に失われるな
どの試料表面のイオン衝撃損傷がある。ラジカル・ビー
ム・クリーニング法では、清浄化剤の化学反応性が大き
いため、固体表面が不必要な化学反応を受ける、などの
副次的効果が大きいことがある。試料加熱法は、高温が
必要であり、低温プロセスが必要なデバイスの製造（は
使えない。
従って、現在の方法では、第１の導電性固体か熱力学的
にまたは化学的に比較的不安定な材料のとき、第１の導
電性固体に第２の導電性固体を良好な電気的接触をもっ
て接続することが困難なことが多く、このことが、例え
ば、酸化物高温超伝導体でジョセフソン接合を作製する
際に問題となっている。
にまたは化学的に比較的不安定な材料のとき、第１の導
電性固体に第２の導電性固体を良好な電気的接触をもっ
て接続することが困難なことが多く、このことが、例え
ば、酸化物高温超伝導体でジョセフソン接合を作製する
際に問題となっている。
本発明の目的は、第１の導電性固体表面の原子配列状態
を保ったまま、第１の導電性固体表面に吸着している不
純物を取り除き、第２の導電性固体を第１の導電性固体
上に良好な電気的接触をもって接続することのできる固
体表面の清浄化方法を提供することにある。
を保ったまま、第１の導電性固体表面に吸着している不
純物を取り除き、第２の導電性固体を第１の導電性固体
上に良好な電気的接触をもって接続することのできる固
体表面の清浄化方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明は、第１の導電性固体に第２の導電性固体を電気
的接触をもって接続するに先立ち、第１の導電性固体表
面を清浄化する方法において、第１の導電性固体表面に
希カスのクラスター・イオン・ビーム（ＪＣＢ）を照射
することを特徴とする固体表面の清浄化方法である。
的接触をもって接続するに先立ち、第１の導電性固体表
面を清浄化する方法において、第１の導電性固体表面に
希カスのクラスター・イオン・ビーム（ＪＣＢ）を照射
することを特徴とする固体表面の清浄化方法である。
［作用］
本発明の方法では、清浄化剤としてアルゴンガスのよう
な希ガスを用いるため、清浄化する固体表面が清浄化剤
によって不必要な化学反応を受けることがない。清浄化
過程は、希ガス・イオン種や希ガス中性分子種の物理的
反応に基づく。
な希ガスを用いるため、清浄化する固体表面が清浄化剤
によって不必要な化学反応を受けることがない。清浄化
過程は、希ガス・イオン種や希ガス中性分子種の物理的
反応に基づく。
クラスターは、５００から２０００個程度０原子から構
成されている。クラスターをイオン化した場合、クラス
ターを構成する原子のうち１つだけがイオン化されるた
め、電荷質量比ｅ／ｍが非常に小さい。このことは、絶
縁体または半導体試料へもチャージ・アップなしにビー
ム照射できる利点を持つ。
成されている。クラスターをイオン化した場合、クラス
ターを構成する原子のうち１つだけがイオン化されるた
め、電荷質量比ｅ／ｍが非常に小さい。このことは、絶
縁体または半導体試料へもチャージ・アップなしにビー
ム照射できる利点を持つ。
また、例えばイオン化されたクラスターを１ｋＶで加速
しても原子１個当たりの運動エネルギーは０．５から２
８Ｖ程度となり、イオンの運動エネルギーとイオンの量
が加速電圧、イオン化電子電圧・電流によって幅広く精
密に制御できることになる。従って、ビーム照射される
固体の表面の原子配列状態を乱すことなく固体表面の吸
着不純物が除去されるようにビームを最適に制御するこ
とが容易である。
しても原子１個当たりの運動エネルギーは０．５から２
８Ｖ程度となり、イオンの運動エネルギーとイオンの量
が加速電圧、イオン化電子電圧・電流によって幅広く精
密に制御できることになる。従って、ビーム照射される
固体の表面の原子配列状態を乱すことなく固体表面の吸
着不純物が除去されるようにビームを最適に制御するこ
とが容易である。
また、クラスター・イオンまたは中性クラスターは、固
体試料に衝突した際、こわれて単独原子になり、一部は
固体表面をマイグレーションするが、このマイグレーシ
ョン効果によって、固体試料表面に衝撃をほとんど与え
ることなく吸着不純物が除去される効果もある。
体試料に衝突した際、こわれて単独原子になり、一部は
固体表面をマイグレーションするが、このマイグレーシ
ョン効果によって、固体試料表面に衝撃をほとんど与え
ることなく吸着不純物が除去される効果もある。
第１図は、希ガス・クラスター・イオン・ビームによる
固体表面の清浄化過程を工程順に示したもので、固体１
の表面上に吸着している不純物２は（第１図（ａ））、
希ガス・クラスター・イオン・ビーム３を固体試料に照
射することによって取り除かれ（第１図（ｂ））、固体
表面の清浄化がなされる（第１図（Ｃ））。
固体表面の清浄化過程を工程順に示したもので、固体１
の表面上に吸着している不純物２は（第１図（ａ））、
希ガス・クラスター・イオン・ビーム３を固体試料に照
射することによって取り除かれ（第１図（ｂ））、固体
表面の清浄化がなされる（第１図（Ｃ））。
本発明による方法は、金属、半導体、酸化物超電導体な
ど、あらゆる種類の導電性固体に適用することかできる
が、第１の導電性固体が、例えばＧａＡＳｆ）酸化物高
温超電導体などのような、熱力学的に、または化学的に
比較的不安定な材料のときに、特に有用である。
ど、あらゆる種類の導電性固体に適用することかできる
が、第１の導電性固体が、例えばＧａＡＳｆ）酸化物高
温超電導体などのような、熱力学的に、または化学的に
比較的不安定な材料のときに、特に有用である。
［実施例］
次に本発明の実施例について説明する。
希ガス・クラスターの形成
希ガス・クラスターは、密閉形容器内に入れ、かつ液体
窒素温度（７７Ｋ）以下の極低温に冷却した希ガス蒸気
を、容器のノズルから射出させ、そのときに生ずる断熱
膨張による過冷却現象によって形成する。ここで述へる
クラスターは、従来の数個から２５個程度の原子の集団
でなく、５００から２０００個程度０原子がファン・デ
ア・ワールス力などで緩く物理結合した塊状原子集団を
指す。
窒素温度（７７Ｋ）以下の極低温に冷却した希ガス蒸気
を、容器のノズルから射出させ、そのときに生ずる断熱
膨張による過冷却現象によって形成する。ここで述へる
クラスターは、従来の数個から２５個程度の原子の集団
でなく、５００から２０００個程度０原子がファン・デ
ア・ワールス力などで緩く物理結合した塊状原子集団を
指す。
クラスターの形成については、流体力学的取り扱いと熱
力学的凝縮核形成理論を用いて理論的な解析が行われて
いる。これによるとクラスターの形成は、蒸気がノズル
から噴出した際に生じる凝縮作用によるものと説明され
ている。
力学的凝縮核形成理論を用いて理論的な解析が行われて
いる。これによるとクラスターの形成は、蒸気がノズル
から噴出した際に生じる凝縮作用によるものと説明され
ている。
クラスター・サイズは実験からも求められた。
クラスター・サイズを求める実験方法は、１．タイム・
オブ・フライト法、２．エネルギー、速度測定法、３．
逆電界法、などがあり、実験結果からも数百側のクラス
ターの形成が確かめられた。
オブ・フライト法、２．エネルギー、速度測定法、３．
逆電界法、などがあり、実験結果からも数百側のクラス
ターの形成が確かめられた。
実際にクラスターを形成するため、第２図に示すような
密閉形容器にノズルを設けたノズル・ソースを用いて、
粘性流を発生させる条件で動作させた。クラスターを形
成するための条件は、圧力比として該密閉形容器内の蒸
気圧Ｐｏとその外の真空容器内の圧力Ｐとの比が、 Ｐ０／Ｐ＞１０４〜１０” ・・・（１）で
あること、および、ノズルのアスペクト比としてノズル
の厚さＬとノズルの直径りとの比かＬ／Ｄ＝ ０．５〜
２．０ ・・・（２）であることである
。実用上、Ｐｏとして０．１〜数ＴＯｒｒ、アスペクト
比は１程度てＤとして１〜２１ＩＩＩＩｌ程度を選んだ
。
密閉形容器にノズルを設けたノズル・ソースを用いて、
粘性流を発生させる条件で動作させた。クラスターを形
成するための条件は、圧力比として該密閉形容器内の蒸
気圧Ｐｏとその外の真空容器内の圧力Ｐとの比が、 Ｐ０／Ｐ＞１０４〜１０” ・・・（１）で
あること、および、ノズルのアスペクト比としてノズル
の厚さＬとノズルの直径りとの比かＬ／Ｄ＝ ０．５〜
２．０ ・・・（２）であることである
。実用上、Ｐｏとして０．１〜数ＴＯｒｒ、アスペクト
比は１程度てＤとして１〜２１ＩＩＩＩｌ程度を選んだ
。
希ガス・クラスター・ビームの
上記クラスターを用いてビーム照射を行うには、クラス
ターをイオン化する必要かある。実際にはすべてのクラ
スターかイオン化されることはないので、イオン化され
ない中性クラスターとともにビーム照射か行われる。
ターをイオン化する必要かある。実際にはすべてのクラ
スターかイオン化されることはないので、イオン化され
ない中性クラスターとともにビーム照射か行われる。
ビーム照射におけるイオンの役割は、運動エネルギー的
効果とイオンの存在による電荷の効果がある。ビーム粒
子中にイオンがわずかに含まれていても顕著であった。
効果とイオンの存在による電荷の効果がある。ビーム粒
子中にイオンがわずかに含まれていても顕著であった。
ビームとして希カスを用いるため、清浄化する固体表面
がビーム分子によって不必要な化学反応を受けることが
ない。清浄化過程は、希ガス・イオン種や希ガス中性分
子種の物理的反応に基づく。
がビーム分子によって不必要な化学反応を受けることが
ない。清浄化過程は、希ガス・イオン種や希ガス中性分
子種の物理的反応に基づく。
クラスターは、５００から２０００個程度０原子から構
成されている。クラスターをイオン化した場合、クラス
ターを構成する原子のうち１つだけがイオン化されるた
め、電荷質量比ｅ／ｍが非常に小さい。このことから、
絶縁体または半導体試料へのチャージ・アップなしにビ
ーム照射できる利点かあった。
成されている。クラスターをイオン化した場合、クラス
ターを構成する原子のうち１つだけがイオン化されるた
め、電荷質量比ｅ／ｍが非常に小さい。このことから、
絶縁体または半導体試料へのチャージ・アップなしにビ
ーム照射できる利点かあった。
また、例えばイオン化されたクラスターを１ｋＶ’で加
速しても原子１個当たりの運動エネルギーは０．５から
２ ｅＶ程度となり、イオンの運動エネルギーとイオン
の量が加速電圧、イオン化電子電圧・電流によって幅広
く精密に制御できることになる。そのため、ビーム照射
される固体の表面の原子配列状態を乱すことなく固体表
面の吸着不純物が除去されるようにビームを最適に制御
することが容易であった。
速しても原子１個当たりの運動エネルギーは０．５から
２ ｅＶ程度となり、イオンの運動エネルギーとイオン
の量が加速電圧、イオン化電子電圧・電流によって幅広
く精密に制御できることになる。そのため、ビーム照射
される固体の表面の原子配列状態を乱すことなく固体表
面の吸着不純物が除去されるようにビームを最適に制御
することが容易であった。
また、第３図に示すように、加速電圧に相当する運動エ
ネルギーを有するクラスター・イオン４または照射速度
に相当する運動エネルギーを有する中性クラスター５は
、固体試料に衝突した際、こわれて単独原子になり、一
部は固体表面をマイグレーションするが、このマイグレ
ーション効果によって、固体試料表面に衝撃をほとんど
与えることなく吸着不純物か除去される効果もあつた。
ネルギーを有するクラスター・イオン４または照射速度
に相当する運動エネルギーを有する中性クラスター５は
、固体試料に衝突した際、こわれて単独原子になり、一
部は固体表面をマイグレーションするが、このマイグレ
ーション効果によって、固体試料表面に衝撃をほとんど
与えることなく吸着不純物か除去される効果もあつた。
ＩＣＢ清浄化装置
希ガスＩＣＢ清浄化装置の主要部は、希ガス■ＣＢイオ
ン源であり、その構成を第４図に示す。
ン源であり、その構成を第４図に示す。
希ガスＪＣＢイオン源は、希ガス圧縮部、イオン化部、
および加速部で構成されている。希カス圧縮部は、希ガ
ス１６を供給するホンベロから希カス１６を希ガス圧縮
容器７に導引し、希ガスを高圧に圧縮する。圧縮された
希カス１６は噴射ノズル８ｈ）らイオン化部へ射出され
る。イオン化部は、ノズル８から射出したクラスター９
を電子照射によってイオン化するための電子放出フィラ
メント１０と引き出しグリッド１１からなる。クラスタ
ー・イオンの量は、イオン化電子電圧・電流により制御
される。加速部は、イオン化されたクラスター９を電極
１２により加速する部分で、通常基板１３は接地電位と
するため、ＩＣＳイオン源を高電位にする。
および加速部で構成されている。希カス圧縮部は、希ガ
ス１６を供給するホンベロから希カス１６を希ガス圧縮
容器７に導引し、希ガスを高圧に圧縮する。圧縮された
希カス１６は噴射ノズル８ｈ）らイオン化部へ射出され
る。イオン化部は、ノズル８から射出したクラスター９
を電子照射によってイオン化するための電子放出フィラ
メント１０と引き出しグリッド１１からなる。クラスタ
ー・イオンの量は、イオン化電子電圧・電流により制御
される。加速部は、イオン化されたクラスター９を電極
１２により加速する部分で、通常基板１３は接地電位と
するため、ＩＣＳイオン源を高電位にする。
なお図中、１４はベース、１５は熱シールド、１７は水
冷ジャケット、１８はシャッタ、１９は基板シャッタで
ある。清浄化速度を上げるには、ノズル８の数を増せば
よい。
冷ジャケット、１８はシャッタ、１９は基板シャッタで
ある。清浄化速度を上げるには、ノズル８の数を増せば
よい。
前記のＩＣＢイオン源からのクラスター・イオン・ビー
ムによって真空中で試料表面を清浄化する。第１の固体
試料表面か清浄化されたあと再び汚染されぬよう、速や
かに第２の固体を第１の固体の上に堆積する必要かある
。そのためにＩＣＢ清浄化装置には、第２の固体を堆積
する堆積装置に試料を搬送する搬送系を接続する。
ムによって真空中で試料表面を清浄化する。第１の固体
試料表面か清浄化されたあと再び汚染されぬよう、速や
かに第２の固体を第１の固体の上に堆積する必要かある
。そのためにＩＣＢ清浄化装置には、第２の固体を堆積
する堆積装置に試料を搬送する搬送系を接続する。
［発明の効果］
半導体集積回路などの精密な加工を要する部品の製造の
際には、第１の導電性固体の表面原子配列を乱すことな
く第１の導電性固体の表面に吸着した不純物を取り除き
、第２の導電性固体を第１の導電性固体に良好な接触を
もって接続するプロセスがきわめて重要であるが、第１
の導電性固体が熱力学的に、または化学的に比較的不安
定な材料のときには、第１の導電性固体上に第２の導電
性固体を良好な接触をもって接続することが困難なこと
が多かった。しかし、本発明の方法によれば、上記のよ
うな材料であっても固体表面に衝撃をほとんど与えるこ
となく固体表面を清浄化することかできるようになり、
２種の導電性固体間に良好な接続をとることか容易にな
った。従って本発明は、集積回路の製造プロセスの発展
に奇与ゴるところ大である。
際には、第１の導電性固体の表面原子配列を乱すことな
く第１の導電性固体の表面に吸着した不純物を取り除き
、第２の導電性固体を第１の導電性固体に良好な接触を
もって接続するプロセスがきわめて重要であるが、第１
の導電性固体が熱力学的に、または化学的に比較的不安
定な材料のときには、第１の導電性固体上に第２の導電
性固体を良好な接触をもって接続することが困難なこと
が多かった。しかし、本発明の方法によれば、上記のよ
うな材料であっても固体表面に衝撃をほとんど与えるこ
となく固体表面を清浄化することかできるようになり、
２種の導電性固体間に良好な接続をとることか容易にな
った。従って本発明は、集積回路の製造プロセスの発展
に奇与ゴるところ大である。
第１図は希カスＩＣＢを用いた固体表面の清浄方法を工
程順に示す工程図、第２図は希カス・クラスターの形成
に用いられる密閉形容器の一例の断面図、第３図は希ガ
スＩＣＢの固体表面での挙動の説明図、第４図は希カス
ＪＣＢ清浄化装置の一例の主要部分の構成図である。 １・・・固体 ２・・・吸着不純物３・
・・希カス・クラスター・イオン・ビーム４・・・クラ
スターイオン ５・・・中性クラスター ６・・・ボンベ７・・・
希カス圧縮容器 ８・・・噴射ノズル９・・・クラ
スター
程順に示す工程図、第２図は希カス・クラスターの形成
に用いられる密閉形容器の一例の断面図、第３図は希ガ
スＩＣＢの固体表面での挙動の説明図、第４図は希カス
ＪＣＢ清浄化装置の一例の主要部分の構成図である。 １・・・固体 ２・・・吸着不純物３・
・・希カス・クラスター・イオン・ビーム４・・・クラ
スターイオン ５・・・中性クラスター ６・・・ボンベ７・・・
希カス圧縮容器 ８・・・噴射ノズル９・・・クラ
スター
Claims (1)
- （１）第１の導電性固体に第２の導電性固体を電気的接
触をもつて接続するに先立ち、第１の導電性固体表面を
清浄化する方法において、第１の導電性固体表面に希ガ
スのクラスター・イオン・ビームを照射することを特徴
とする固体表面の清浄化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27918690A JPH04155825A (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 固体表面の清浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27918690A JPH04155825A (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 固体表面の清浄化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04155825A true JPH04155825A (ja) | 1992-05-28 |
Family
ID=17607640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27918690A Pending JPH04155825A (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 固体表面の清浄化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04155825A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005512312A (ja) * | 2001-10-11 | 2005-04-28 | エピオン コーポレイション | 相互接続バイアを改善するためのｇｃｉｂ処理および改善された相互接続バイア |
| WO2011111523A1 (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板の洗浄方法及び半導体製造装置 |
| JP4799787B2 (ja) * | 1999-07-19 | 2011-10-26 | ティーイーエル エピオン インク． | 表面平滑加工用適応ｇｃｉｂを活用した処理方法及び処理装置 |
| US9881815B2 (en) | 2012-02-27 | 2018-01-30 | Tokyo Electron Limited | Substrate cleaning method, substrate cleaning device, and vacuum processing device |
-
1990
- 1990-10-19 JP JP27918690A patent/JPH04155825A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4799787B2 (ja) * | 1999-07-19 | 2011-10-26 | ティーイーエル エピオン インク． | 表面平滑加工用適応ｇｃｉｂを活用した処理方法及び処理装置 |
| JP2005512312A (ja) * | 2001-10-11 | 2005-04-28 | エピオン コーポレイション | 相互接続バイアを改善するためのｇｃｉｂ処理および改善された相互接続バイア |
| WO2011111523A1 (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板の洗浄方法及び半導体製造装置 |
| JP2011187703A (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Tokyo Electron Ltd | 基板の洗浄方法及び半導体製造装置 |
| CN102763196A (zh) * | 2010-03-09 | 2012-10-31 | 东京毅力科创株式会社 | 基板的清洗方法和半导体制造装置 |
| US9881815B2 (en) | 2012-02-27 | 2018-01-30 | Tokyo Electron Limited | Substrate cleaning method, substrate cleaning device, and vacuum processing device |
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