JPH05198509A - 表面処理方法及び表面処理装置 - Google Patents
表面処理方法及び表面処理装置Info
- Publication number
- JPH05198509A JPH05198509A JP817392A JP817392A JPH05198509A JP H05198509 A JPH05198509 A JP H05198509A JP 817392 A JP817392 A JP 817392A JP 817392 A JP817392 A JP 817392A JP H05198509 A JPH05198509 A JP H05198509A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- surface treatment
- catalyst
- vacuum chamber
- treatment method
- Prior art date
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- Withdrawn
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 比較的低い基板温度で、イオンを使用せず、
また、磁場を印加すること無く、高真空中で基板表面の
変成層を除去することができる表面処理方法及びその装
置を提供すること。 【構成】 真空槽11に、基板ホルダー14に保持され
た基板13に向けられたガスノズル19を設ける。ガス
ノズル19には触媒が装填されており、ノズル19を通
過する水素は活性な水素原子に解離する。解離した水素
原子を真空槽11内に導入し、基板13の表面に照射す
ると、基板表面の変成層は除去される。
また、磁場を印加すること無く、高真空中で基板表面の
変成層を除去することができる表面処理方法及びその装
置を提供すること。 【構成】 真空槽11に、基板ホルダー14に保持され
た基板13に向けられたガスノズル19を設ける。ガス
ノズル19には触媒が装填されており、ノズル19を通
過する水素は活性な水素原子に解離する。解離した水素
原子を真空槽11内に導入し、基板13の表面に照射す
ると、基板表面の変成層は除去される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板の表面処理方法に
係り、特に、半導体製造装置等の真空チャンバ内に導入
された基板の表面処理方法に関する。
係り、特に、半導体製造装置等の真空チャンバ内に導入
された基板の表面処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、分子線エピタキシー(MBE)
等の半導体製造装置により基板結晶或いは、結晶上に形
成された異種薄膜上に他の薄膜を形成する場合、良好な
界面を形成するために、基板最表面に大気中で形成され
る自然酸化膜等の変成層を何等かの方法で除去する必要
がある。
等の半導体製造装置により基板結晶或いは、結晶上に形
成された異種薄膜上に他の薄膜を形成する場合、良好な
界面を形成するために、基板最表面に大気中で形成され
る自然酸化膜等の変成層を何等かの方法で除去する必要
がある。
【0003】従来、変成層の除去は、熱エッチングや、
プラズマを利用したラジカルエッチング等の方法が用い
られていた。
プラズマを利用したラジカルエッチング等の方法が用い
られていた。
【0004】例えば、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス 第28巻 L7〜L9頁
(1989年)に記載されているように、GaAs結晶
基板表面上にGaAs等のIII −V族化合物半導体を成
長する場合には、真空中でAs分子を基板表面に照射し
ながら基板温度を550℃以上にすることによって、熱
エッチングが行われている。また、同文献に記載されて
いるように、比較的低温で酸化膜を除去する方法とし
て、ECR(エレクトロンサイクロトロン共鳴)プラズ
マにより励起された電子を基板表面に照射することによ
ってエッチングが行われている。
・アプライド・フィジックス 第28巻 L7〜L9頁
(1989年)に記載されているように、GaAs結晶
基板表面上にGaAs等のIII −V族化合物半導体を成
長する場合には、真空中でAs分子を基板表面に照射し
ながら基板温度を550℃以上にすることによって、熱
エッチングが行われている。また、同文献に記載されて
いるように、比較的低温で酸化膜を除去する方法とし
て、ECR(エレクトロンサイクロトロン共鳴)プラズ
マにより励起された電子を基板表面に照射することによ
ってエッチングが行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
熱エッチングによる表面処理方法では、基板温度が例え
ば550℃と高く、ヘテロ構造結晶を再成長する際にヘ
テロ界面の無秩序化を誘起するなどの熱的ダメージがあ
るという問題点がある。
熱エッチングによる表面処理方法では、基板温度が例え
ば550℃と高く、ヘテロ構造結晶を再成長する際にヘ
テロ界面の無秩序化を誘起するなどの熱的ダメージがあ
るという問題点がある。
【0006】また、プラズマを用いる方法では、プラズ
マ発生の臨界圧力が10-2Paと低いため、その後の結
晶成長などの超高真空プロセスとの整合性がないという
問題点がある。また、プラズマ中の高エネルギーイオン
が基板表面に物理的ダメージを与えるという問題点もあ
る。さらに、結晶表面を電子線でモニターする場合に、
プラズマ閉じ込め磁場の影響によってモニターすること
ができないという問題点がある。
マ発生の臨界圧力が10-2Paと低いため、その後の結
晶成長などの超高真空プロセスとの整合性がないという
問題点がある。また、プラズマ中の高エネルギーイオン
が基板表面に物理的ダメージを与えるという問題点もあ
る。さらに、結晶表面を電子線でモニターする場合に、
プラズマ閉じ込め磁場の影響によってモニターすること
ができないという問題点がある。
【0007】本発明は、比較的低い基板温度で、イオン
を使用せず、また、磁場を印加すること無く、高真空中
で基板表面の変成層を除去することができる表面処理方
法及びその装置を提供することを目的とする。
を使用せず、また、磁場を印加すること無く、高真空中
で基板表面の変成層を除去することができる表面処理方
法及びその装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、大気中
から真空チャンバ内に基板を導入し、真空状態下で前記
基板の表面処理を行う表面処理方法において、水素を触
媒によって解離し、解離した水素原子を前記真空チャン
バ内に導入し、前記基板の表面に照射するようにしたこ
とを特徴とする表面処理方法が得られる。
から真空チャンバ内に基板を導入し、真空状態下で前記
基板の表面処理を行う表面処理方法において、水素を触
媒によって解離し、解離した水素原子を前記真空チャン
バ内に導入し、前記基板の表面に照射するようにしたこ
とを特徴とする表面処理方法が得られる。
【0009】また、本発明によれば、真空チャンバに、
触媒が装填されたガス導入手段を設けたことを特徴とす
る表面処理装置が得られる。
触媒が装填されたガス導入手段を設けたことを特徴とす
る表面処理装置が得られる。
【0010】
【作用】触媒に触れた水素ガスは、クラッキングされ、
活性な水素原子となる。基板表面に照射された活性な水
素原子は基板表面の自然酸化膜と反応して酸化膜がエッ
チングされる。
活性な水素原子となる。基板表面に照射された活性な水
素原子は基板表面の自然酸化膜と反応して酸化膜がエッ
チングされる。
【0011】
【実施例】以下に図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。
明する。
【0012】図1に本発明の一実施例に使用される結晶
成長装置の側断面概略図を示す。この結晶成長装置は、
真空槽11とゲートバルブ12を介して接続された別の
真空槽(ロードロック室、図示せず)とを有している。
真空槽11の内部には、半導体基板13を保持するため
の基板ホルダー14、基板ホルダー14を介して基板を
加熱するための基板ヒータ15、及び基板ヒータ15を
保持するための基板マニプレータ16が設けられてい
る。また、真空槽11の内部には、液体窒素シュラウド
17が設けられている。真空槽11の壁面には、結晶成
長原料を供給するための分子線セル18、表面処理用の
ガスを供給する触媒を装填したガスセル19、基板表面
観測用の電子銃20及び蛍光スクリーン21が設けられ
ている。
成長装置の側断面概略図を示す。この結晶成長装置は、
真空槽11とゲートバルブ12を介して接続された別の
真空槽(ロードロック室、図示せず)とを有している。
真空槽11の内部には、半導体基板13を保持するため
の基板ホルダー14、基板ホルダー14を介して基板を
加熱するための基板ヒータ15、及び基板ヒータ15を
保持するための基板マニプレータ16が設けられてい
る。また、真空槽11の内部には、液体窒素シュラウド
17が設けられている。真空槽11の壁面には、結晶成
長原料を供給するための分子線セル18、表面処理用の
ガスを供給する触媒を装填したガスセル19、基板表面
観測用の電子銃20及び蛍光スクリーン21が設けられ
ている。
【0013】次に、図2を参照してガスセル19につい
て説明する。ガスセル19は、真空槽11の壁面に固定
されるフランジ22、フランジ22に対して垂直方向に
延在する円筒系の熱遮断板23、熱遮蔽板23内部に同
心状に配置され内部にガスを通すSUS製ノズル24、
ノズル24を加熱するためのヒータ25、ノズル内部に
装填される触媒26、及び触媒固定用の白金リング27
を有している。
て説明する。ガスセル19は、真空槽11の壁面に固定
されるフランジ22、フランジ22に対して垂直方向に
延在する円筒系の熱遮断板23、熱遮蔽板23内部に同
心状に配置され内部にガスを通すSUS製ノズル24、
ノズル24を加熱するためのヒータ25、ノズル内部に
装填される触媒26、及び触媒固定用の白金リング27
を有している。
【0014】以下、本発明の一実施例の表面処理方法を
説明する。ここではGaAs基板の表面処理について説
明する。
説明する。ここではGaAs基板の表面処理について説
明する。
【0015】まず、大気中で、硫酸系エッチング液によ
ってGaAs基板の表面を湿式エッチングし、流水洗浄
した。その後、ロードロック室を介して内部を高真空状
態にした真空槽11にGaAs基板を導入し、基板ホル
ダー14に保持させた。こうして導入されたGaAs基
板の表面には、極めて薄い自然酸化膜が形成されている
はずである。このことは、電子銃20からの電子線をG
aAs基板表面に照射して、蛍光スクリーン21に映し
出される電子線回折パターン(RHEEDパターン)に
より確認することができる。
ってGaAs基板の表面を湿式エッチングし、流水洗浄
した。その後、ロードロック室を介して内部を高真空状
態にした真空槽11にGaAs基板を導入し、基板ホル
ダー14に保持させた。こうして導入されたGaAs基
板の表面には、極めて薄い自然酸化膜が形成されている
はずである。このことは、電子銃20からの電子線をG
aAs基板表面に照射して、蛍光スクリーン21に映し
出される電子線回折パターン(RHEEDパターン)に
より確認することができる。
【0016】RHEEDパターンがハローパターンであ
る(自然酸化膜が存在する)ことを確認した後、基板温
度を300℃に保持した。このときのRHEEDパター
ンもハローパターンであった。
る(自然酸化膜が存在する)ことを確認した後、基板温
度を300℃に保持した。このときのRHEEDパター
ンもハローパターンであった。
【0017】次に、触媒26としてPt/γ−Al2 O
3 触媒(γ−Al2 O3 に担持されたPt触媒;Pt≦
5重量%)を装填したガスセル19を通して、H2 ガス
をGaAs基板13上に照射した。ここで、H2 ガスは
ノズル24の内部で触媒に触れ、解離(クラッキング)
され、活性な水素原子となっている。
3 触媒(γ−Al2 O3 に担持されたPt触媒;Pt≦
5重量%)を装填したガスセル19を通して、H2 ガス
をGaAs基板13上に照射した。ここで、H2 ガスは
ノズル24の内部で触媒に触れ、解離(クラッキング)
され、活性な水素原子となっている。
【0018】H2 ガスの照射を30分続けた後、ガスの
照射を停止し、RHEEDパターンを確認すると、ハロ
ーパターンからストリークパターンに変化していること
が確認された。即ち、基板温度300℃という比較的低
い温度で(加熱処理による酸化膜の除去は500℃以
上)、自然酸化膜を除去することができた。
照射を停止し、RHEEDパターンを確認すると、ハロ
ーパターンからストリークパターンに変化していること
が確認された。即ち、基板温度300℃という比較的低
い温度で(加熱処理による酸化膜の除去は500℃以
上)、自然酸化膜を除去することができた。
【0019】この後、分子線セル18のシャッターを開
閉することにより、所定の半導体薄膜を成長することが
出来た。
閉することにより、所定の半導体薄膜を成長することが
出来た。
【0020】なお、上記実施例では、ヒータ25は使用
していないが、ヒータ25に通電して触媒を加熱するこ
とにより自然酸化膜除去の効率を上げることができる。
また、基板に通電するための通電部を真空槽内11に設
け、基板に通伝加熱を行うことにより、さらに自然酸化
膜除去の効率を上げることができる。
していないが、ヒータ25に通電して触媒を加熱するこ
とにより自然酸化膜除去の効率を上げることができる。
また、基板に通電するための通電部を真空槽内11に設
け、基板に通伝加熱を行うことにより、さらに自然酸化
膜除去の効率を上げることができる。
【0021】さらにまた、上記実施例では、半導体成長
装置を用いた場合に着いて説明したが、分子線セル18
を備えていない、表面処理装置であっても同様に表面処
理が行えることはいうまでもない。
装置を用いた場合に着いて説明したが、分子線セル18
を備えていない、表面処理装置であっても同様に表面処
理が行えることはいうまでもない。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、水素を触媒によって解
離し、解離した水素原子を真空チャンバ内に導入し、基
板の表面に照射するようにしたことで、低温で、イオン
を使用せず、磁場の印加も必要無い表面処理方法を提供
することができ、表面にダメージを与えること無く高真
空中で基板の表面処理を行うことができる。
離し、解離した水素原子を真空チャンバ内に導入し、基
板の表面に照射するようにしたことで、低温で、イオン
を使用せず、磁場の印加も必要無い表面処理方法を提供
することができ、表面にダメージを与えること無く高真
空中で基板の表面処理を行うことができる。
【図1】本発明の一実施例に使用される半導体成長装置
の側断面概略図である。
の側断面概略図である。
【図2】図1の半導体成長装置に備えられたガスノズル
の断面図である。
の断面図である。
11 真空槽 12 ゲートバルブ 13 半導体基板 14 基板ホルダー 15 基板ヒータ 16 基板マニプレータ 17 液体窒素シュラウド 18 分子線セル 19 ガスセル 20 電子銃 21 蛍光スクリーン 22 フランジ 23 熱遮断板 24 ノズル 25 ヒータ 26 触媒 27 白金リング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 康彦 茨城県つくば市竹園2−16−12 三洋竹園 社宅32号 (72)発明者 井須 俊郎 大阪府豊中市北緑丘3丁目1−24−201
Claims (5)
- 【請求項1】 大気中から真空チャンバ内に基板を導入
し、真空状態下で前記基板の表面処理を行う表面処理方
法において、水素を触媒によって解離し、解離した水素
原子を前記真空チャンバ内に導入し、前記基板の表面に
照射するようにしたことを特徴とする表面処理方法。 - 【請求項2】 前記基板を加熱すると共に、前記触媒を
加熱し、加熱された前記基板の表面に、前記触媒を介し
て加熱された水素原子を照射することを特徴とする請求
項1記載の表面処理方法。 - 【請求項3】 前記基板に通電することを特徴とする請
求項1又は請求項2記載の表面処理方法。 - 【請求項4】 真空チャンバに、触媒が装填されたガス
導入手段を設けたことを特徴とする表面処理装置。 - 【請求項5】 前記真空チャンバ内に、該真空チャンバ
内に導入された基板に通電するための通電手段を設けた
ことを特徴とする請求項4記載の表面処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP817392A JPH05198509A (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 表面処理方法及び表面処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP817392A JPH05198509A (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 表面処理方法及び表面処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05198509A true JPH05198509A (ja) | 1993-08-06 |
Family
ID=11685938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP817392A Withdrawn JPH05198509A (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 表面処理方法及び表面処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05198509A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0897193A (ja) * | 1994-02-15 | 1996-04-12 | At & T Corp | 半導体素子の製造方法 |
US7750654B2 (en) | 2002-09-02 | 2010-07-06 | Octec Inc. | Probe method, prober, and electrode reducing/plasma-etching processing mechanism |
-
1992
- 1992-01-21 JP JP817392A patent/JPH05198509A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0897193A (ja) * | 1994-02-15 | 1996-04-12 | At & T Corp | 半導体素子の製造方法 |
US7750654B2 (en) | 2002-09-02 | 2010-07-06 | Octec Inc. | Probe method, prober, and electrode reducing/plasma-etching processing mechanism |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |