JPH0555186A - 表面処理方法 - Google Patents
表面処理方法Info
- Publication number
- JPH0555186A JPH0555186A JP21502791A JP21502791A JPH0555186A JP H0555186 A JPH0555186 A JP H0555186A JP 21502791 A JP21502791 A JP 21502791A JP 21502791 A JP21502791 A JP 21502791A JP H0555186 A JPH0555186 A JP H0555186A
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- Japan
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- light
- lamp
- solid
- etching
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体ウエハなどの広い面積を一度に原子層エ
ッチングすること。 【構成】光源としてランプ９の光をパルス状にして固体
３の表面に照射する。 【効果】紫外線を出すランプを使うと、光を出す部分が
点や線に近いので広い面積を照射することができる。
ッチングすること。 【構成】光源としてランプ９の光をパルス状にして固体
３の表面に照射する。 【効果】紫外線を出すランプを使うと、光を出す部分が
点や線に近いので広い面積を照射することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体などの固体を原子
層レベルでエッチングする方法に関する。
層レベルでエッチングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光を用いた半導体の原子層レベル
エッチングはＭＲＳ（MaterialResearch Society) １９
９０年秋期講演会予稿集２８頁（MRS Fall MeetingAbst
racts ｐ２８(１９９０)）で知られているようにエキシ
マレーザを使う方法がある。この方法はＩｎＰを塩素雰
囲気中に置き、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ
を照射してＩｎＰを１原子層ずつエッチングする技術で
ある。エキシマレーザは短いパルス上の光が出るのでこ
れにより極短時間だけ基板の温度が上がり一パルスごと
一原子層エッチングされる。
エッチングはＭＲＳ（MaterialResearch Society) １９
９０年秋期講演会予稿集２８頁（MRS Fall MeetingAbst
racts ｐ２８(１９９０)）で知られているようにエキシ
マレーザを使う方法がある。この方法はＩｎＰを塩素雰
囲気中に置き、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ
を照射してＩｎＰを１原子層ずつエッチングする技術で
ある。エキシマレーザは短いパルス上の光が出るのでこ
れにより極短時間だけ基板の温度が上がり一パルスごと
一原子層エッチングされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例ではレーザ
を使うため一度に光を照射できる面積は小さい。そのた
め例えば５から２０cm程度の直径を持つ半導体ウエハ全
面を一度に処理するには適していない。
を使うため一度に光を照射できる面積は小さい。そのた
め例えば５から２０cm程度の直径を持つ半導体ウエハ全
面を一度に処理するには適していない。
【０００４】本発明の目的は、エッチングの処理能率を
上げるために広い面積を一度に原子層レベルでエッチン
グできる方法を提供することにある。
上げるために広い面積を一度に原子層レベルでエッチン
グできる方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、光源としてランプの光をパルス状にして固体表面に
照射する。
に、光源としてランプの光をパルス状にして固体表面に
照射する。
【０００６】
【作用】例えば、Ｘｅランプ，重水素ランプ，水銀ラン
プ，メタルハライドランプなどの紫外線を出すランプを
使うと、光を出す部分が点や線に近いので広い面積を照
射できる。
プ，メタルハライドランプなどの紫外線を出すランプを
使うと、光を出す部分が点や線に近いので広い面積を照
射できる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。
【０００８】（実施例１）図１はパルス状のランプ光を
使うエッチング装置の説明図である。反応室１内の試料
台２にはエッチングされる試料３が装着されている。試
料台３は温度が調節できるようになっている。反応室１
内は真空ポンプで真空に引かれている。ここで導入口４
より反応性のガス５が導入される。ガスは、例えば、フ
ッ素系のガスや塩素系のガスである。ランプ９は試料３
の吸収係数にあわせて適当な光源を選ぶ必要があるが、
ここでは試料３が紫外線を吸収するＳｉやＧａＡｓを想
定して、例えば、Ｘｅランプを使う。ランプ９はパルス
電源６で点灯される。ランプ９からの光は反射鏡７で試
料３の全面に集められる。光は石英などの紫外線透過窓
８を通り反応室１に導入される。この構成で光は試料３
の全面に照射できるので、レーザ光では困難であった大
面積を一度で処理することが可能になる。
使うエッチング装置の説明図である。反応室１内の試料
台２にはエッチングされる試料３が装着されている。試
料台３は温度が調節できるようになっている。反応室１
内は真空ポンプで真空に引かれている。ここで導入口４
より反応性のガス５が導入される。ガスは、例えば、フ
ッ素系のガスや塩素系のガスである。ランプ９は試料３
の吸収係数にあわせて適当な光源を選ぶ必要があるが、
ここでは試料３が紫外線を吸収するＳｉやＧａＡｓを想
定して、例えば、Ｘｅランプを使う。ランプ９はパルス
電源６で点灯される。ランプ９からの光は反射鏡７で試
料３の全面に集められる。光は石英などの紫外線透過窓
８を通り反応室１に導入される。この構成で光は試料３
の全面に照射できるので、レーザ光では困難であった大
面積を一度で処理することが可能になる。
【０００９】次にこの装置でのエッチング機構を説明す
る。試料３の表面にガス５が吸着する。この時、試料３
の温度はエッチング反応が進まないように低くしてお
く。この状態でランプ９を点灯しパルス状の光を当てる
ことで、試料３の表面の温度をパルス状に上げる。エッ
チングは試料の温度が高い期間のみ進み、このパルスの
幅を制御することで、エッチング量を制御する。この装
置では、Ｘｅランプの光のパルス幅が１ｍｓ程度と長い
ので、実施例２で述べるように、ガス５の蒸気圧を制御
しないと一原子層のエッチングはできない。しかし、例
えば、数μｍのオーダの穴をエッチングする場合などに
応用でき、光パルスの数でエッチング深さを制御できる
利点がある。
る。試料３の表面にガス５が吸着する。この時、試料３
の温度はエッチング反応が進まないように低くしてお
く。この状態でランプ９を点灯しパルス状の光を当てる
ことで、試料３の表面の温度をパルス状に上げる。エッ
チングは試料の温度が高い期間のみ進み、このパルスの
幅を制御することで、エッチング量を制御する。この装
置では、Ｘｅランプの光のパルス幅が１ｍｓ程度と長い
ので、実施例２で述べるように、ガス５の蒸気圧を制御
しないと一原子層のエッチングはできない。しかし、例
えば、数μｍのオーダの穴をエッチングする場合などに
応用でき、光パルスの数でエッチング深さを制御できる
利点がある。
【００１０】（実施例２）次に、実施例１の装置でガス
５の圧力を制御して原子層エッチングを行う方法を述べ
る。この原理は、反応室内のガス５の分圧を低くして通
常のランプのパルス幅１ｍｓのオーダの間に試料３の表
面に吸着するガス５の量を一原子層程度に抑えること
で、原子層エッチングを可能にするものである。気体分
子の衝突頻度ｆは（数１）式で表される。
５の圧力を制御して原子層エッチングを行う方法を述べ
る。この原理は、反応室内のガス５の分圧を低くして通
常のランプのパルス幅１ｍｓのオーダの間に試料３の表
面に吸着するガス５の量を一原子層程度に抑えること
で、原子層エッチングを可能にするものである。気体分
子の衝突頻度ｆは（数１）式で表される。
【００１１】
【数１】
【００１２】ここでＰはガス５の分圧（Torr）、Ｍは分
子量、ＴＫは絶対温度である。反応性のガス５が試料３
の表面に衝突したときの吸着確率を１とすると、ガス５
が試料３表面に一分子層吸着されるのに要する時間Ｔが
求まる。例えば、Ｓｉ結晶表面には約１０15 個／cm2の
原子が並んでおり、Ｓｉ一個に塩素分子が二個吸着しＳ
ｉＣｌ4 ができるとすると、塩素の分圧１０-5Torrで
は、Ｔは約１秒となる。原子層エッチングを達成するた
めにはＳｉ表面にＳｉＣｌ4 が一分子層できたときに、
この層を、エッチング中にさらに次の層が形成されない
ような十分短い時間でエッチングすればよい。この様子
を図２に表す。図２の横軸は時間でグラフ線１１は、Ｓ
ｉ表面が分子で被われる割合を表す。グラフ線１２は光
のパルスを表し、パルス幅はｔ１、周期はｔ２である。
ｔ１の間に試料３表面の温度が350℃程度に上がるよう
にパルス強度を調節すると、ＳｉＣｌ4が蒸発しＳｉが
一原子層エッチングされる。実用的にはｔ１をＴ／１０
０以下に設定するとエッチング中にさらに新たなＳｉＣ
ｌ4 が形成され、次の原子層がエッチングされる量が問
題でなくなる。塩素の分圧１０-5Torrでは、ｔ１は０.
０１ 秒以下にすればよく通常のランプのパルス幅で十
分実現できる。また、パルス周期ｔ２はＴより長くする
必要がある。ＳｉＣｌ4 が一層形成から光パルスが来る
までの時間、つまり、図２のグラフ線１２に相当する時
間は、ＳｉＣｌ4 状に塩素がつくのでエッチングには寄
与しない。
子量、ＴＫは絶対温度である。反応性のガス５が試料３
の表面に衝突したときの吸着確率を１とすると、ガス５
が試料３表面に一分子層吸着されるのに要する時間Ｔが
求まる。例えば、Ｓｉ結晶表面には約１０15 個／cm2の
原子が並んでおり、Ｓｉ一個に塩素分子が二個吸着しＳ
ｉＣｌ4 ができるとすると、塩素の分圧１０-5Torrで
は、Ｔは約１秒となる。原子層エッチングを達成するた
めにはＳｉ表面にＳｉＣｌ4 が一分子層できたときに、
この層を、エッチング中にさらに次の層が形成されない
ような十分短い時間でエッチングすればよい。この様子
を図２に表す。図２の横軸は時間でグラフ線１１は、Ｓ
ｉ表面が分子で被われる割合を表す。グラフ線１２は光
のパルスを表し、パルス幅はｔ１、周期はｔ２である。
ｔ１の間に試料３表面の温度が350℃程度に上がるよう
にパルス強度を調節すると、ＳｉＣｌ4が蒸発しＳｉが
一原子層エッチングされる。実用的にはｔ１をＴ／１０
０以下に設定するとエッチング中にさらに新たなＳｉＣ
ｌ4 が形成され、次の原子層がエッチングされる量が問
題でなくなる。塩素の分圧１０-5Torrでは、ｔ１は０.
０１ 秒以下にすればよく通常のランプのパルス幅で十
分実現できる。また、パルス周期ｔ２はＴより長くする
必要がある。ＳｉＣｌ4 が一層形成から光パルスが来る
までの時間、つまり、図２のグラフ線１２に相当する時
間は、ＳｉＣｌ4 状に塩素がつくのでエッチングには寄
与しない。
【００１３】
【発明の効果】本発明ではランプの光線をパルス状にし
てエッチングに利用するのでウエハなど広い面積を一度
に原子層エッチングすることができる。
てエッチングに利用するのでウエハなど広い面積を一度
に原子層エッチングすることができる。
【図１】エッチング装置の説明図。
【図２】光パルスと表面吸着率の時間関係の説明図。
１…反応室、２…試料台、３…試料、４…導入口、５…
ガス、６…パルス電源、７…反射鏡、８…紫外線透過
窓、９…ランプ。
ガス、６…パルス電源、７…反射鏡、８…紫外線透過
窓、９…ランプ。
Claims (4)
- 【請求項１】真空容器の中に反応ガスを導入して固体表
面をエッチングする装置において、前記固体表面にパル
ス状のランプ光を当てて固体の温度を制御することを特
徴とする表面処理方法。 - 【請求項２】請求項１において、光のパルス幅ｔ１，パ
ルス周期ｔ２、反応性ガスが固体表面に一原子層を吸着
するのに要する時間Ｔの間に、 １００ｔ１≦Ｔ≦ｔ２ の関係を満足するようにした表面処理方法。 - 【請求項３】請求項１または２において、ランプの光を
レンズあるいは反射鏡で固体表面の大きさにあわせて照
射する表面処理方法。 - 【請求項４】請求項１，２または３において、光を当て
ていないときの固体の温度が低温に保たれている表面処
理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21502791A JPH0555186A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21502791A JPH0555186A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555186A true JPH0555186A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=16665532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21502791A Pending JPH0555186A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0555186A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005252186A (ja) * | 2004-03-08 | 2005-09-15 | Semiconductor Leading Edge Technologies Inc | エッチング装置及びエッチング方法 |
| JP2020502794A (ja) * | 2016-12-14 | 2020-01-23 | マットソン テクノロジー インコーポレイテッドＭａｔｔｓｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｉｎｃ． | 急速熱活性化プロセスと連係した、プラズマを使用する原子層エッチングプロセス |
| JP2020015498A (ja) * | 2018-07-25 | 2020-01-30 | ハーレー−ダビッドソン・モーター・カンパニー・グループ・エルエルシー | 自動二輪車のフレーム |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP21502791A patent/JPH0555186A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005252186A (ja) * | 2004-03-08 | 2005-09-15 | Semiconductor Leading Edge Technologies Inc | エッチング装置及びエッチング方法 |
| JP4540368B2 (ja) * | 2004-03-08 | 2010-09-08 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2020502794A (ja) * | 2016-12-14 | 2020-01-23 | マットソン テクノロジー インコーポレイテッドＭａｔｔｓｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｉｎｃ． | 急速熱活性化プロセスと連係した、プラズマを使用する原子層エッチングプロセス |
| JP2020015498A (ja) * | 2018-07-25 | 2020-01-30 | ハーレー−ダビッドソン・モーター・カンパニー・グループ・エルエルシー | 自動二輪車のフレーム |
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