JPH0475336A - 表面加工方法および装置 - Google Patents
表面加工方法および装置Info
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- JPH0475336A JPH0475336A JP18807990A JP18807990A JPH0475336A JP H0475336 A JPH0475336 A JP H0475336A JP 18807990 A JP18807990 A JP 18807990A JP 18807990 A JP18807990 A JP 18807990A JP H0475336 A JPH0475336 A JP H0475336A
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Landscapes
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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。
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〕
本発明は固体の表面加工技術に係り、特に、熱的に励起
された分子線で固体表面をエツチングする方法に関する
。
された分子線で固体表面をエツチングする方法に関する
。
熱的に励起した分子線を用いた表面加工方法は特開昭6
1−113775号報に記載されている。これは、SF
F、のようなハロゲンを含むガスを炉などで加熱し、そ
の回転、並進、振動のエネルギーを励起してから真空中
に吹出し、ビームを形成し、このビームにより固体表面
を加工する技術である。
1−113775号報に記載されている。これは、SF
F、のようなハロゲンを含むガスを炉などで加熱し、そ
の回転、並進、振動のエネルギーを励起してから真空中
に吹出し、ビームを形成し、このビームにより固体表面
を加工する技術である。
熱的に励起された分子は反応に富むので、たとえば固体
表面のエツチングにこの分子線を用いると、エツチング
速度が飛躍的に上がる。分子の熱エネルギーは、プラズ
マ中のイオンや電子のエネルギーと比較して小さいので
、従来多く使われている荷電粒子を用いた表面加工方法
と比尺、固体に与える損傷が少ないのがこの技術の特長
である。
表面のエツチングにこの分子線を用いると、エツチング
速度が飛躍的に上がる。分子の熱エネルギーは、プラズ
マ中のイオンや電子のエネルギーと比較して小さいので
、従来多く使われている荷電粒子を用いた表面加工方法
と比尺、固体に与える損傷が少ないのがこの技術の特長
である。
また、中性粒子ビームなので、電荷の悪影響もない。
なお、本発明で用いている熱的に励起した分子とは、回
転、振動、並進エネルギーを高めた分子を意味する。こ
れらのエネルギーを励起する方法は、加熱する方法に限
らず、たとえばレーザーで励起したり、他のエネルギー
の高い粒子と衝突させたりする方法も含まれる。
転、振動、並進エネルギーを高めた分子を意味する。こ
れらのエネルギーを励起する方法は、加熱する方法に限
らず、たとえばレーザーで励起したり、他のエネルギー
の高い粒子と衝突させたりする方法も含まれる。
上記従来技術では、固体の表面状態とエツチング速度の
関係については記載がなく、さらに、エツチングの能率
を上げるための固体表面処理方法については記載されて
いない。
関係については記載がなく、さらに、エツチングの能率
を上げるための固体表面処理方法については記載されて
いない。
本発明の目的は、熱的に励起された分子線を用いる表面
加工方法において、加工の能率を上げるための表面処理
方法を提供することである。
加工方法において、加工の能率を上げるための表面処理
方法を提供することである。
上記目的を達成するために本発明においては、分子線で
表面加工する前に、固体表面の酸化膜を除去する。
表面加工する前に、固体表面の酸化膜を除去する。
熱的に励起された分子線はエネルギーが小さく、かつ化
学反応を利用するので選択比が大きい。つまり、対象物
質がかわったときのエツチング速度は大きく変化する。
学反応を利用するので選択比が大きい。つまり、対象物
質がかわったときのエツチング速度は大きく変化する。
従って、固体表面にごく薄い酸化膜でもついていると大
きくエツチングが妨げられる。この酸化膜をあらかじめ
別の方法で取り除いておくことにより、エツチング時間
は大きく短縮される。
きくエツチングが妨げられる。この酸化膜をあらかじめ
別の方法で取り除いておくことにより、エツチング時間
は大きく短縮される。
なお、従来のプラズマを利用したドライエツチングでは
、酸化膜もある程度の速度で削れるので、自然酸化膜程
度の薄いものは問題にはならなかった。つまり、本課題
は、熱的に励起された分子線によるエツチング方法にお
いて特にクローズアップされる問題である。
、酸化膜もある程度の速度で削れるので、自然酸化膜程
度の薄いものは問題にはならなかった。つまり、本課題
は、熱的に励起された分子線によるエツチング方法にお
いて特にクローズアップされる問題である。
以下、本発明の実施例を図により説明する。
第1図は熱的に励起した分子線による表面加工装置の構
成図である。
成図である。
ガス1がノズル2を通して真空排気されている反応室3
に導入される。このとき、ヒータ4でノズルを加熱し、
ガスB1を熱的に励起する。ノズル2から呂たガス1は
ビーム状になり、試料台6上の試料5の表面に当たる。
に導入される。このとき、ヒータ4でノズルを加熱し、
ガスB1を熱的に励起する。ノズル2から呂たガス1は
ビーム状になり、試料台6上の試料5の表面に当たる。
ノズル2はエツチングする面積に応じて1本でも複数本
でも良い。ガス1としてはF2.CΩ2、などのハロゲ
ンガスあるいはNF3.HCQなとのハロゲン化合物が
適している。エツチングの対象となる試料5は、Si、
GaAsなどの半導体やAQなど金属である。
でも良い。ガス1としてはF2.CΩ2、などのハロゲ
ンガスあるいはNF3.HCQなとのハロゲン化合物が
適している。エツチングの対象となる試料5は、Si、
GaAsなどの半導体やAQなど金属である。
上記の装置を用い、たとえばCΩ2でSiをエツチング
する場合、室温ではエツチングされないが、ノズル2を
900℃程度に加熱すると2〜3nm/分の速さでSi
がエツチングされる。
する場合、室温ではエツチングされないが、ノズル2を
900℃程度に加熱すると2〜3nm/分の速さでSi
がエツチングされる。
第1図の装置は本発明に従い予め試料5表面の酸化物を
除去する機構が設けられている。たとえばSiでは、室
温に放置することで表面に自然酸化膜SiO2がつく。
除去する機構が設けられている。たとえばSiでは、室
温に放置することで表面に自然酸化膜SiO2がつく。
熱的に励起したCΩ2がS i O,をエツチングする
速さは、Slの1000分の1以下でほとんど削れない
。このためごく薄い部分的なS i O2でもSiのエ
ツチングを大きく妨げる。
速さは、Slの1000分の1以下でほとんど削れない
。このためごく薄い部分的なS i O2でもSiのエ
ツチングを大きく妨げる。
第1図の装置ではこの問題を解決するために、Si加工
用のガス1による処理の前に、5102除去用のガス7
を流す。ガス7はたとえばHFあるいはHFを水を含む
N2と混合したものである。
用のガス1による処理の前に、5102除去用のガス7
を流す。ガス7はたとえばHFあるいはHFを水を含む
N2と混合したものである。
ガス7を流すことでSi表面のSiO□が除去され、続
けて行なうガス1によるエツチングが支障なく進む。第
1図の装置では、ガス7はノズル2から導入しても良い
。この場合は、先にSiO□をとり除くためのガス7ノ
ズルに流し、次にSiをエツチングするためのガス2を
流す。
けて行なうガス1によるエツチングが支障なく進む。第
1図の装置では、ガス7はノズル2から導入しても良い
。この場合は、先にSiO□をとり除くためのガス7ノ
ズルに流し、次にSiをエツチングするためのガス2を
流す。
第3図は従来の酸化膜を除去しない装置と本発明による
酸化膜を除去した装置のエツチング速度の比較を示す。
酸化膜を除去した装置のエツチング速度の比較を示す。
直線12は従来装置のエツチング時間と削れる深さを示
す。酸化膜がついているとエツチングを開始してから酸
化膜がとれるまで速度が非常に遅い状態が続く。一方、
本発明に従い酸化膜を除去してからのエツチングは第3
図直線13のようにすぐ立ち上る。
す。酸化膜がついているとエツチングを開始してから酸
化膜がとれるまで速度が非常に遅い状態が続く。一方、
本発明に従い酸化膜を除去してからのエツチングは第3
図直線13のようにすぐ立ち上る。
次に酸化膜除去の別方法を述へる。最も簡単な方法はウ
ェットエッチで、SiではHF溶液。
ェットエッチで、SiではHF溶液。
G a A sではH2SO4+H2O2+H20溶液
などに浸すことである。ただしこの方法は空気中で行な
うので、試料をすぐ反応室3に入れて真空に弓く必要が
ある。たとえばSiではHF洗浄後30分空気中に放置
しておくと、熱的に励起したCQ2ではエツチングでき
なくなる。なお自然酸化膜を除去するときは、他の必要
なSiC2膜をエツチングしないように、1/10〜1
/20に水で薄めたHFを使うのが良い。
などに浸すことである。ただしこの方法は空気中で行な
うので、試料をすぐ反応室3に入れて真空に弓く必要が
ある。たとえばSiではHF洗浄後30分空気中に放置
しておくと、熱的に励起したCQ2ではエツチングでき
なくなる。なお自然酸化膜を除去するときは、他の必要
なSiC2膜をエツチングしないように、1/10〜1
/20に水で薄めたHFを使うのが良い。
第2図は酸化膜除去の別実施例である。これは第2反応
室8を別に設け、ここで酸化膜を除去してから反応室3
に搬送してエツチングする装置である。
室8を別に設け、ここで酸化膜を除去してから反応室3
に搬送してエツチングする装置である。
本実施例では、例えば酸化膜を除去するためにHF雰囲
気に試料をさらす。このときには、反応室を特に真空排
気をする必要はなく、大気圧で良い。一方、熱的に励起
した分子線でエツチングをする反応室3は到達真空度1
O−5Torr程度にする必要がある。そこで、この実
施例装置では排気の能率を上げるために、第2反応室で
酸化膜を除去してからここを粗引きし、ゲートバルブ1
1を開けて試料5を反応室3に搬送する。これにより反
応室3内を常に低い圧力に保つことができる。また、こ
の実施例の装置によれば、反応室3にI(Fが入らず、
また、大気も入らないので、反応室3の汚染を防ぐこと
もできる。ここで、能率は落ちるが、第2反応室には真
空排気を設けず、酸化膜の除去のみを行なってから反応
室3を大気圧にして試料を入れる方法でもよい。なお第
3図で、9は試料台、10は試料入り口である。
気に試料をさらす。このときには、反応室を特に真空排
気をする必要はなく、大気圧で良い。一方、熱的に励起
した分子線でエツチングをする反応室3は到達真空度1
O−5Torr程度にする必要がある。そこで、この実
施例装置では排気の能率を上げるために、第2反応室で
酸化膜を除去してからここを粗引きし、ゲートバルブ1
1を開けて試料5を反応室3に搬送する。これにより反
応室3内を常に低い圧力に保つことができる。また、こ
の実施例の装置によれば、反応室3にI(Fが入らず、
また、大気も入らないので、反応室3の汚染を防ぐこと
もできる。ここで、能率は落ちるが、第2反応室には真
空排気を設けず、酸化膜の除去のみを行なってから反応
室3を大気圧にして試料を入れる方法でもよい。なお第
3図で、9は試料台、10は試料入り口である。
第4図は酸化膜除去の別の実施例である。これは、第2
反応室8にて、中性粒子ビームで酸化膜をとる装置であ
る。以下原理を説明する。プラズマ発生部16は2つあ
り一方にはCHF、などのフッ素を含むガス22が導入
さ九る。もう一方にはエツチングを助けるためのArな
どの希ガス23が導入される。プラズマ発生部16には
マグネトロン14から導波管15を介してマイクロ波が
導入されて、マイクロ波によりガス22とガス23はプ
ラズマになる。希ガス23のプラズマは正電圧を印加さ
れたグリッド17と負電圧を印加されたグリッド18に
より加速され、試料5に向う。試料5に行く途中1反応
室8内に漂っている中性Arと電荷交換をして中性Ar
粒子ビームとなる。プラズマから試料に悪影響を与える
電荷(イオンと電子)を取り除くために試料5前面には
グリッド19〜21が配置されている。これらは順にア
ース、負、正の電位にある。これらのグリッドにより、
プラズマ発生部16でガス22が分解してできたFなど
の中性ラジカルと、希ガス23からできる中性粒子ビー
ムのみが試料5に到達する。
反応室8にて、中性粒子ビームで酸化膜をとる装置であ
る。以下原理を説明する。プラズマ発生部16は2つあ
り一方にはCHF、などのフッ素を含むガス22が導入
さ九る。もう一方にはエツチングを助けるためのArな
どの希ガス23が導入される。プラズマ発生部16には
マグネトロン14から導波管15を介してマイクロ波が
導入されて、マイクロ波によりガス22とガス23はプ
ラズマになる。希ガス23のプラズマは正電圧を印加さ
れたグリッド17と負電圧を印加されたグリッド18に
より加速され、試料5に向う。試料5に行く途中1反応
室8内に漂っている中性Arと電荷交換をして中性Ar
粒子ビームとなる。プラズマから試料に悪影響を与える
電荷(イオンと電子)を取り除くために試料5前面には
グリッド19〜21が配置されている。これらは順にア
ース、負、正の電位にある。これらのグリッドにより、
プラズマ発生部16でガス22が分解してできたFなど
の中性ラジカルと、希ガス23からできる中性粒子ビー
ムのみが試料5に到達する。
試料の酸化膜は、Fが付着し、さらにここにArなどの
中性粒子ビームのエネルギーが加わり、分解され除去さ
れる。この方法は、試料5に電荷による悪影響を与えな
いので、同じく電荷を使わない熱的に励起されたガスに
よるS1エツチングと組み合わせて効果が上がる。
中性粒子ビームのエネルギーが加わり、分解され除去さ
れる。この方法は、試料5に電荷による悪影響を与えな
いので、同じく電荷を使わない熱的に励起されたガスに
よるS1エツチングと組み合わせて効果が上がる。
また、別の酸化膜を除去する方法としては、第4図と同
様な装置で、H2を分解し、Hを発生させ、これにより
酸化膜を還元分解する方法もある。
様な装置で、H2を分解し、Hを発生させ、これにより
酸化膜を還元分解する方法もある。
以上主にSiの酸化膜をとる方法を中心に説明したが、
他の半導体や金属でも同様な方法で酸化膜を除去できる
。またG a A sなどでは1O−10Torr程度
の真空で300〜400℃で加熱することで酸化膜をと
ることもできる。
他の半導体や金属でも同様な方法で酸化膜を除去できる
。またG a A sなどでは1O−10Torr程度
の真空で300〜400℃で加熱することで酸化膜をと
ることもできる。
次に、熱的に励起された分子線をつくる別法を第5図に
示す。この装置では、ヒータ24で活性化面25を高温
にして、この高温面にガスを衝突させて熱的に励起させ
る。次にコリメータ26で分子の方向をそろえて、分子
線を形成する。
示す。この装置では、ヒータ24で活性化面25を高温
にして、この高温面にガスを衝突させて熱的に励起させ
る。次にコリメータ26で分子の方向をそろえて、分子
線を形成する。
この方法はビーム源を多数用いる第1図の方法と比較し
、構成が単純でかつ大面積のエツチングに適している。
、構成が単純でかつ大面積のエツチングに適している。
第5図の装置でも本発明に従い、試料5をエツチングす
る前に酸化膜を除去するためにガスA7を流す。このと
き、ヒータ24は消しておいてもよいが、つけておくと
酸化膜を効率良くとれる。
る前に酸化膜を除去するためにガスA7を流す。このと
き、ヒータ24は消しておいてもよいが、つけておくと
酸化膜を効率良くとれる。
本発明によれば、熱的に励起された分子線による走体表
面のエツチングで、酸化膜をとる時間が短縮されるので
、エツチングに要する時間が数分から数十分短かくでき
る。
面のエツチングで、酸化膜をとる時間が短縮されるので
、エツチングに要する時間が数分から数十分短かくでき
る。
第1図、第2図、第4図および第5図はそれぞれ本発明
の実施例になる表面処理装置の概略側断面図、第3図は
本発明の実施例を従来例におけるエツチング時間と削れ
た深さの関係を示す図である。 2・・・ノズル、3・・・反応室、4・・・ヒータ、5
・・・試料、6・・・試料台、8・・・第2反応室、9
・・・試料台、24・・・ヒータ、25・・・活性化面
、26・・・コリメータ。 第 圓 ■ 図 琲促
の実施例になる表面処理装置の概略側断面図、第3図は
本発明の実施例を従来例におけるエツチング時間と削れ
た深さの関係を示す図である。 2・・・ノズル、3・・・反応室、4・・・ヒータ、5
・・・試料、6・・・試料台、8・・・第2反応室、9
・・・試料台、24・・・ヒータ、25・・・活性化面
、26・・・コリメータ。 第 圓 ■ 図 琲促
Claims (7)
- 1.熱的に励起した分子線で固体表面を加工する表面加
工方法において、加工前に固体表面の酸化膜を除去する
ことを特徴とする表面加工方法。 - 2.前記酸化膜を除去する方法は、酸化膜を分解する物
質を含む溶液に上記固体表面を浸す処理である第1項記
載の表面加工方法。 - 3.前記酸化膜を除去する方法は、酸化膜を分解する物
質の雰囲気に上記固体表面をさらす処理である第1項記
載の表面加工方法。 - 4.前記酸化膜を除去する方法は、反応性ガスのラジカ
ルと中性粒子ビームを利用した処理であることを特徴と
する請求項1記載の表面加工方法。 - 5.請求項1記載の分子線を熱励起する方法は、分子線
をつくるノズルを加熱する処理であることを特徴とする
表面加工方法。 - 6.請求項1記載の熱的に励起した分子線をつくる方法
は、高温の平面にガスを衝突させ、さらにコリメータで
方向を揃える処理であることを特徴とする。 - 7.請求項1から6記載のいずれかの処理を行なう機能
を有してなることを特徴とする表面加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18807990A JPH0475336A (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 表面加工方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18807990A JPH0475336A (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 表面加工方法および装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0475336A true JPH0475336A (ja) | 1992-03-10 |
Family
ID=16217339
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18807990A Pending JPH0475336A (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 表面加工方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0475336A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05214566A (ja) * | 1991-11-01 | 1993-08-24 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 超音波分子ビームエッチング方法及びエッチング装置 |
EP0562848A2 (en) * | 1992-03-27 | 1993-09-29 | Hitachi, Ltd. | Surface treating method |
US6961175B2 (en) | 2001-12-13 | 2005-11-01 | Sony Corporation | Screen, its manufacturing method and image display system |
WO2019081752A1 (de) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | 2-stufiger trockenätzprozess zur texturierung kristalliner siliziumscheiben |
-
1990
- 1990-07-18 JP JP18807990A patent/JPH0475336A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH05214566A (ja) * | 1991-11-01 | 1993-08-24 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 超音波分子ビームエッチング方法及びエッチング装置 |
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