JPS60225431A - Surface treating device - Google Patents

Surface treating device

Info

Publication number
JPS60225431A
JPS60225431A JP8127584A JP8127584A JPS60225431A JP S60225431 A JPS60225431 A JP S60225431A JP 8127584 A JP8127584 A JP 8127584A JP 8127584 A JP8127584 A JP 8127584A JP S60225431 A JPS60225431 A JP S60225431A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
substrate
processed
light source
surface treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8127584A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Haruo Okano
晴雄 岡野
Makoto Sekine
誠 関根
Yasuharu Horiike
堀池 靖治
Makoto Nakase
中瀬 真
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP8127584A priority Critical patent/JPS60225431A/en
Publication of JPS60225431A publication Critical patent/JPS60225431A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accomplish thin film formation, etching or impurity doping without damaging a substrate by a method wherein the substrate to be treated is selectively irradiated with the first light in accordance with a pattern on the mask, and the medium gas is dissociated with the second light. CONSTITUTION:The substrate to be treated 2 is vertically irradiated with the first laser beam 7 via mask 10, convergent lens (photo introduction window) 11, and the like. This substrate is irradiated with the second laser beam 13 via photo introduction window 14. In the case of etching, selective resistless etching 24 can be attained without damage by irradiating the surface of a sample simultaneously with the light 13 which dissociates Cl2 molecules. In film formation, the laser beam 13 photo-decomposes by efficient absorption and separates out a metal. Doping enables the selective formation of P type diffused layers on the Si substrate.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野〕 本発明は、光化学反応を利用した表面処理!&[に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field of the Invention) The present invention relates to surface treatment using photochemical reactions!&[.

(発明の技術的背景とその問題点〕 近年、集積回路は微細化の一途を辿り、最近では最小パ
ターン寸法が1〜2[μm]の超LSIも試作開発され
るに至っている。このような微細加工、例えばエツチン
グの工程では反応性イオンエツチング(Reactiv
e I on EtcoinO; RI E )が主流
の技術であり、また薄膜堆積の工程では低温化プロセス
に整合したイオンブレーティング法やプラズマCVD法
等が広く用いられている。しかし、これらの技術はいず
れもプラズマを利用したプロセスであり、ゲート酸化膜
の破壊現象(古川、渡辺;第5回ドライプロセスシンポ
ジウム予稿集、電気学会、東京、1983)等の素子へ
の照射損傷が懸念され始めているのが現状である。
(Technical background of the invention and its problems) In recent years, integrated circuits have been becoming increasingly finer, and prototypes of ultra-LSIs with a minimum pattern size of 1 to 2 [μm] have recently been developed. In microfabrication, such as etching, reactive ion etching is used.
The mainstream technology is eIonEtcoinO;RIE), and in the process of thin film deposition, ion blating methods, plasma CVD methods, etc., which are compatible with low-temperature processes, are widely used. However, all of these technologies are processes that use plasma, and they may cause irradiation damage to the device, such as destruction of the gate oxide film (Furukawa, Watanabe; Proceedings of the 5th Dry Process Symposium, Institute of Electrical Engineers of Japan, Tokyo, 1983). The current situation is that concerns are beginning to be raised.

以上のようなプラズマプロセスに対して荷電粒子を用い
ない無照射損傷のプロ、セスとして、最近光化学反応を
利用した薄膜堆積、エツチング、不純物拡散等の研究が
盛んに行われている。この光励起プロセスは、現在の他
のプロセスでは困難な77hlノア式いけ濱坤椿縞 T
 up牛17〃 ■鈍物ドーピング、酸化等の新プロセ
スが可能であり、且つ本質的に低温プロセスであるため
、将来のサブミクロンデバイスの製造プロセスにも十分
整合すると考えられている。しかしながら、この種の装
置は未だ実用化されるには至っておらず、その実現が強
く要望されている。
In contrast to the plasma process described above, research on thin film deposition, etching, impurity diffusion, etc. using photochemical reactions has recently been actively conducted as non-irradiation damage processes that do not use charged particles. This photoexcitation process is difficult to achieve with other current processes.
UP 17 ■ New processes such as blunt doping and oxidation are possible, and since it is essentially a low-temperature process, it is thought to be fully compatible with future submicron device manufacturing processes. However, this type of device has not yet been put into practical use, and its realization is strongly desired.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、被処理基体に照射損傷を与えることな
く、該基体に選択的な!膜形成、エツチング或いは不純
物ドーピング等の処理を行うことができ、且つ被処理基
体に密着形成されるマスクなしに上記処理を行い得る表
面処理装置を提供することにある。
An object of the present invention is to selectively treat a substrate to be treated without causing radiation damage to the substrate! It is an object of the present invention to provide a surface treatment apparatus that can perform treatments such as film formation, etching, and impurity doping, and can perform the above-mentioned treatments without a mask that is formed in close contact with a substrate to be treated.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の骨子は、光化学反応を利用すると共に、被処理
基体と離間したマスクにより被処理基体上に選択的に光
を照射することにある。
The gist of the present invention is to utilize a photochemical reaction and to selectively irradiate light onto a substrate to be processed using a mask spaced apart from the substrate to be processed.

即ち本発明は、被処理基体を収容する真空容器と、この
容器内にガスを導入する手段と、上記容器内のガスを排
気する手段と、前記被処理基体釘該基体の被処理面と略
垂直に光を照射する第1の光源と、この光源と前記被処
理基体との間に配置され、光の通過部及び非通過部から
なる所望のパターンが形成されたマスクと、このマスク
上のパターンを前記被処理基体上に結像する光学系と、
前記被処理基体の被処理面と略平行に光を照射する第2
の光源とを呉備してなる表面処理装置であり、前記マス
ク上のパターンに応じて前記被処理基体上に前記第1の
光源からの光を選択的に照射し、該光照射部に選択的に
薄膜形成、エツチング或いは不純物ドーピングを行うよ
うにしたものである。
That is, the present invention provides a vacuum container for accommodating a substrate to be processed, a means for introducing gas into the container, a means for exhausting the gas in the container, and a surface to be processed of the substrate. a first light source that vertically irradiates light, a mask disposed between the light source and the substrate to be processed, and on which a desired pattern consisting of light passing portions and non-light passing portions is formed; an optical system that images a pattern onto the substrate to be processed;
a second irradiating light substantially parallel to the surface to be processed of the substrate to be processed;
The surface treatment apparatus is equipped with a light source, and selectively irradiates light from the first light source onto the substrate to be processed according to a pattern on the mask, and selectively irradiates the light irradiation part with light from the first light source. Specifically, thin film formation, etching, or impurity doping is performed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、光化学反応を利用することにより、照
射損傷なく被処理基体上に各種の処理を行うことができ
る。また、マスクを被処理基体と第1の光源との間に該
被処理基体と1間して配置しているので、被処理基体上
に密着した7マスクを不要とすることができる。被処理
基体に密着したマスクが不要であると云う効果は、半導
体製造プロセスにおいて極めて有効である。即ち、従来
プロセスでは選択的な処理を行う場合、被処理基体上に
密着したマスクが不可欠であったので、所定の処理後こ
のマスクを除去する工程が必要となり、工程が複雑化し
ていたのである。さらに、マスクを除去する際の工程が
下地基体に悪影響を与える虞れがあったのである。また
、第2の光源からの光を被処理基体上を平行に通過させ
ているので、真空容器内に導入した各種のガスを十分に
解離することができ、これにより処理速度の向上をはか
り得る等の効果が得られる。
According to the present invention, by utilizing photochemical reactions, various treatments can be performed on a substrate to be treated without radiation damage. Furthermore, since the mask is placed between the substrate to be processed and the first light source, one distance from the substrate to be processed, it is possible to eliminate the need for seven masks that are in close contact with the substrate to be processed. The effect of not requiring a mask in close contact with the substrate to be processed is extremely effective in semiconductor manufacturing processes. In other words, in conventional processes, when performing selective processing, it was essential to have a mask in close contact with the substrate to be processed, which required a step to remove this mask after the specified processing, complicating the process. . Furthermore, there was a risk that the process of removing the mask would have an adverse effect on the underlying substrate. In addition, since the light from the second light source is passed in parallel over the substrate to be processed, various gases introduced into the vacuum container can be sufficiently dissociated, thereby improving the processing speed. Effects such as this can be obtained.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図は本発明の一実施例に係わる半導体表面処理装置
を示す概略構成図である。図中1は真空容器で、この容
器1内には被処理基体2を載置するサセプタ3が配置さ
れている。サセプタ3は図示しない駆動機構により紙面
左右方向(X方向)及び表裏方向(Y方向)に移動され
るものとなっている。また、容器1には、ガスを導入す
るためのガス導入口4及び容器1内を真空排気するため
のガス排気口5が設けられている。ここで、上記容器1
内に導入するガスとしては、CI2等の反応性ガス(エ
ツチング用ガス)、Si(CH3)4等の堆積用ガス或
いはPCl3やBCl3等のドーピング用ガスを適宜選
択すればよい。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a semiconductor surface treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a vacuum container, and a susceptor 3 on which a substrate 2 to be processed is placed is arranged within the container 1. The susceptor 3 is moved in the horizontal direction (X direction) and the front and back direction (Y direction) in the drawing by a drive mechanism (not shown). Further, the container 1 is provided with a gas inlet 4 for introducing gas and a gas exhaust port 5 for evacuating the inside of the container 1. Here, the container 1
As the gas introduced into the substrate, a reactive gas (etching gas) such as CI2, a deposition gas such as Si(CH3)4, or a doping gas such as PCl3 or BCl3 may be appropriately selected.

一方、前記容器1の上方には、第1の光源6が配置され
ている。この先w6は、例えば波長222[rv]に発
光の中心を持つKrClエキシマレーザであり、光源6
からのレーザビーム(第1の光)7は反1)[8、集束
レンズ9、マスク10及び集束レンズ(光導入窓)11
等を介して容器1内に導入され、前記被処理基体2上に
垂直に照射されるものとなっている。ここで、上記マス
ク10は溶融石英板10aの下面にA1からなる所望の
パターン10bが形成されたものである。また、レンズ
9.11は紫外光に対して透明な溶融石英から形成され
ている。
On the other hand, above the container 1, a first light source 6 is arranged. For example, w6 is a KrCl excimer laser whose emission center is at a wavelength of 222 [rv], and the light source 6
The laser beam (first light) 7 from
The light is introduced into the container 1 via a tube, etc., and is irradiated vertically onto the substrate 2 to be processed. Here, the mask 10 has a desired pattern 10b made of A1 formed on the lower surface of a fused silica plate 10a. Further, the lens 9.11 is made of fused silica that is transparent to ultraviolet light.

また、前記容器1の左方には、第2の光ll!12が配
置されている。この光源12は、例えば波長’3 /’
No refit 1−fiN!/Arh、i’、jt
ae4V5/N I 〒 Jp’ツマレーザであり、光
1[112からのレーザビーム(第2の光)13は光導
入窓14を介して容器1内に導入され、前記被処理基体
2上に該基体2の処理面と平行に照射されるものとなっ
ている。ここで、上記第2の光13は前記被処理基体2
の長径より広いシート状のビームである。また、容器1
のも方の側壁には上記光導入窓14と同様な光導出窓1
5が設けられている。そして、この窓15により容器1
内を通過したレーザビーム13が容器1外に導出され、
これによりレーザビーム13の容器内壁からの反射が防
止されるものとなっている。
Further, on the left side of the container 1, a second light ll! 12 are arranged. This light source 12 has a wavelength of '3/', for example.
No refit 1-fiN! /Arh, i', jt
ae4V5/N I 〒 Jp' laser beam (second light) 13 from light 1 [112] is introduced into the container 1 through the light introduction window 14, and is applied onto the substrate 2 to be processed. The beam is irradiated parallel to the treatment surface of No. 2. Here, the second light 13 is transmitted to the substrate 2 to be processed.
It is a sheet-like beam wider than the long axis of the. Also, container 1
On the side wall on the other side, there is a light guide window 1 similar to the light guide window 14 described above.
5 is provided. Then, through this window 15, the container 1
The laser beam 13 that has passed through the container is led out to the outside of the container 1,
This prevents the laser beam 13 from being reflected from the inner wall of the container.

次に、上記構成された本装置の作用について説明する。Next, the operation of the apparatus configured as described above will be explained.

この装置では、選択的なエツチング、薄膜堆積及びドー
ピング等の処理が可能であるが、以下にこれらの処理を
図面を参照して説明する。
This apparatus can perform processes such as selective etching, thin film deposition, and doping, and these processes will be explained below with reference to the drawings.

〈エツチング〉 第2図(a)(b)及び第3図は選択エツチング工程を
示す断面図である。まず、被処理基体2としては、第2
図(a)に示す如<Si墓析21上に5tO2膜22及
びアンドープポリ51m23を形成したものを用いた。
<Etching> FIGS. 2(a), 3(b) and 3 are cross-sectional views showing the selective etching process. First, as the substrate 2 to be processed, a second
As shown in Figure (a), a 5tO2 film 22 and an undoped poly 51m23 were formed on a Si grave 21.

真空容器1内に導入するガスとしては、エツチング用ガ
スであるC12を用いた。また、光源6の発光波長は2
22[nm]、光源12の発光波長は308[nm]と
した。ここで、本発明者等は以下に示す特筆すべき実験
的事実を見出したく例えば、関根、岡野、堀池;第5回
ドライプロセスシンポジウム予稿集P97、電気学会、
東京、1983)。即ち、無添加のポリ3i膜はCI2
中では紫外光を直接表面に照射する場合のみエツチング
され、且つこのエツチングの促進が紫外光による電子−
正孔対の生成に起因すると云う事実である。前記第2の
光13はCI2分子の光吸収波長内にあり、非常に効率
良くCI2分子を光解離する。一方、この光より短波長
の第1の光7は、前記−光学系を通してポリS1膜23
上に縮小投影され、その表面に第2図(b)に示す如く
明るい部分24と暗い乳分25とからなるパターンを形
成する。そして、明るい部分24でのみ3iが励起され
て電子−正孔対が形成される。従って、前述の実験事実
より明らかなように、明るい部分24でのみエツチング
が進行し溝が形成されることになる。ここで、第1の光
7を短波長に選んだ理由は、前記ポリS1膜23゛上に
投影されるパターンの解像度及び前記光学系の焦点深度
が各々次の式 %式% ) で表わされ、短波長の光を使用する程、高解像度で深い
焦点深度が得られるためである。なお、上式でNAはレ
ンズの開口数を示している。また、上記の例では上述し
た選択エツチング処理を被処理基体2をステップアンド
リピート方式で移動しながら、被処理基体2の全面に行
うようにした。
As the gas introduced into the vacuum container 1, C12, which is an etching gas, was used. Furthermore, the emission wavelength of the light source 6 is 2
22 [nm], and the emission wavelength of the light source 12 was 308 [nm]. Here, the present inventors would like to discover the noteworthy experimental facts shown below, for example, Sekine, Okano, Horiike; Proceedings of the 5th Dry Process Symposium P97;
Tokyo, 1983). That is, the additive-free poly 3i film has CI2
Etching occurs only when the surface is directly irradiated with ultraviolet light, and this etching is accelerated by electron-
This fact is due to the generation of hole pairs. The second light 13 is within the optical absorption wavelength of CI2 molecules and photodissociates CI2 molecules very efficiently. On the other hand, the first light 7 having a shorter wavelength than this light passes through the optical system to the poly S1 film 23.
The image is reduced and projected onto the surface, forming a pattern consisting of a bright portion 24 and a dark milk portion 25 as shown in FIG. 2(b). Then, 3i is excited only in the bright portion 24, and electron-hole pairs are formed. Therefore, as is clear from the experimental facts described above, etching progresses only in the bright areas 24 and grooves are formed. Here, the reason why the first light 7 is selected to have a short wavelength is that the resolution of the pattern projected onto the poly S1 film 23 and the depth of focus of the optical system are each expressed by the following formula. This is because the shorter the wavelength of light used, the higher the resolution and the deeper the depth of focus can be obtained. Note that in the above equation, NA indicates the numerical aperture of the lens. Further, in the above example, the selective etching process described above is performed on the entire surface of the substrate 2 while moving the substrate 2 in a step-and-repeat manner.

このように高解像度のパターンを被処理基体2上に投影
しながらCI2分子を解離する光13を同時に試料表面
上に照射することにより、無損傷で選択的なレジストレ
スエツチングが達成されることになる。そしてこの場合
、第1の光7の波長を適当に選択することにより、ポリ
S1膜23と下地SiO2膜22との選択比を無限大に
することが可能であり、将来のゲート酸化膜の薄膜化時
代に必要不可欠のエツチング技術となり得る。
In this way, by projecting a high-resolution pattern onto the substrate 2 to be processed and simultaneously irradiating the sample surface with the light 13 that dissociates CI2 molecules, damage-free and selective resistless etching can be achieved. Become. In this case, by appropriately selecting the wavelength of the first light 7, it is possible to make the selection ratio between the poly S1 film 23 and the underlying SiO2 film 22 infinite, and it is possible to It can become an indispensable etching technology in the modern era.

また、第3図はリンを高濃度に添加したN+ポリ3iの
エツチングの場合を示しており、図中31は3i基板、
32はSiO2躾、33はリン添加によるN+ポリSi
膜である。この場合、前記2つのレーザビーム7.13
に加えさらに別の光導入窓から253.7 [nm]の
Ar+イオンレーザビーム36を用い、このビーム36
を試料に対し平行に照射した。また導入ガスとしてのC
I2にS i (CHa )4 +HQを添加した。レ
ーザビーム36はl−1を励起し、この増感作用により
Si (CH3)4は容易に分解し、重合物となって被
処理基体2上全面に堆積する。一方、光通過部である明
るい部分34では光励起によってこの堆積膜は除去され
、垂直方向にエツチングが進行する。これに対し、側壁
では暗い部分35ど同様に3内表面が上記重合物で堆積
保護される結果、マスク寸法通りのパターンがN+ポリ
Si膜33上に選択的に形成されることになる。なお、
上記暗い部分35上及びパターン側壁に堆積した膜は、
例えばアセトン等の有機溶剤にて容易に溶解し、その除
去は極めて簡単に行われる。
Moreover, FIG. 3 shows the case of etching N+ poly 3i to which phosphorus is added at a high concentration, and 31 in the figure is a 3i substrate;
32 is SiO2 discipline, 33 is N+ poly-Si with phosphorus addition.
It is a membrane. In this case, the two laser beams 7.13
In addition, an Ar + ion laser beam 36 of 253.7 [nm] is used from another light introduction window, and this beam 36
was irradiated parallel to the sample. Also, C as an introduced gas
S i (CHa ) 4 +HQ was added to I2. The laser beam 36 excites l-1, and due to this sensitizing effect, Si (CH3)4 is easily decomposed and becomes a polymer, which is deposited over the entire surface of the substrate 2 to be processed. On the other hand, in the bright portion 34, which is a light passage portion, the deposited film is removed by optical excitation, and etching progresses in the vertical direction. On the other hand, on the sidewalls, as with the dark portion 35, the inner surface of 3 is deposited and protected by the polymer, and as a result, a pattern conforming to the mask dimensions is selectively formed on the N+ poly-Si film 33. In addition,
The film deposited on the dark portion 35 and on the sidewalls of the pattern is
For example, it is easily dissolved in an organic solvent such as acetone, and its removal is extremely simple.

く堆積〉 第4図(a)(b)は選択堆積工程を示す断面図である
。まず、被処理基体2としては、第4図(a)k:示す
如<81基板41上にSiO2膜42膜形2したものを
用いた。光源6,12の発光波長としては、同一波長で
ある25.3.7 [nmlを選んだ。容器1内に導入
するガスとしては、W(Go)s 、 Cr (Go)
6. Fe (GO)s等のカルボニール化合物やCd
 (CH3)2 、 A I2 (C)I3)6 、 
S i (CI−13)4等のメチル化合物からなる堆
積用ガスを用いた。これらの堆積用ガスは光源12から
のレーザビーム13を効率良く吸収して光分解し金属を
析出する。一方、前記マスク10が投影された明るい部
分44には核成長を生じ、暗い部分45に比べてその後
の膜成長速度が著しく速くなり、従って第4図(b)に
示す如く明るい部分44上に選択的に金属薄膜46が堆
積することになる。
Deposition> FIGS. 4(a) and 4(b) are cross-sectional views showing the selective deposition process. First, as the substrate 2 to be processed, a SiO2 film 42 film 2 formed on a substrate 41 was used as shown in FIG. 4(a)k. The same wavelength of 25.3.7 nml was selected as the emission wavelength of the light sources 6 and 12. The gases introduced into the container 1 include W(Go)s and Cr(Go).
6. Carbonyl compounds such as Fe (GO)s and Cd
(CH3)2 , A I2 (C)I3)6 ,
A deposition gas consisting of a methyl compound such as S i (CI-13)4 was used. These deposition gases efficiently absorb the laser beam 13 from the light source 12 and photodecompose it to deposit metal. On the other hand, nuclei grow in the bright area 44 onto which the mask 10 is projected, and the subsequent film growth rate becomes significantly faster than in the dark area 45. Therefore, as shown in FIG. A thin metal film 46 will be selectively deposited.

この場合においても、前記エツチングの場合と同様にレ
ーザビームの波長をより短波長に選んでも核成長が確認
され、さらに微細パターンの薄膜選択堆積を行わせるこ
とができる。また、レーザビーム7の波長として、例え
ばArFエキシマレーザビームの193[nllやCO
2レーザビームの10.4j1.μm]帯を用いた多光
子励起過程を使用し、レーザビーム7の基板昇温効果を
併用すれば、堆積用ガスSiH++NO2,AI2 (
CH:l )s +NO2等から8102.Al2O3
等の絶縁膜の選択堆積も可能である。
In this case, as in the case of etching, nucleus growth can be confirmed even if the wavelength of the laser beam is selected to be shorter, and selective deposition of thin films with even finer patterns can be performed. Further, as the wavelength of the laser beam 7, for example, 193[nll] of ArF excimer laser beam or CO
2 laser beams 10.4j1. If a multi-photon excitation process using the [μm] band is used together with the substrate temperature raising effect of the laser beam 7, the deposition gas SiH++NO2, AI2 (
CH:l)s +NO2 etc. to 8102. Al2O3
It is also possible to selectively deposit insulating films such as .

く堆積→エツチング〉 第5因(a)(b)は前記エツチング及び堆積を連続し
てセルファラインで行、う工程を示す断面図である。被
処理基体2としては、第5図<8)に示す如く単結晶3
i基板51を用い、第1の光1116の発光波長を22
2[nll]、第2の光源12の発光波長を308[n
llとした。導入ガスとしては、最初にエツチング用ガ
スであるCI2ガスを用いた。この場合、先に説明した
エツチングの場合と同様に、マスク10の投影による明
るい部分54でのみエツチングが進行し、暗い部分55
ではエツチングは進行しなかった。さらに、3i基板5
1の(100)面が(111)面より速くエツチングさ
れた。従って、そのエツチング形状は第5図(a)に示
す如<(111)面が側壁に現れたテーバ形状となる。
Deposition→Etching> The fifth factors (a) and (b) are cross-sectional views showing a process in which the etching and deposition are successively performed in a self-aligned manner. As the substrate 2 to be processed, a single crystal 3 is used as shown in FIG.
Using the i-board 51, the emission wavelength of the first light 1116 is set to 22
2[nll], and the emission wavelength of the second light source 12 is set to 308[nll].
It was set as ll. As the introduced gas, CI2 gas, which is an etching gas, was first used. In this case, as in the case of etching described above, etching progresses only in the bright areas 54 projected by the mask 10, and the etching progresses only in the dark areas 55.
However, the etching did not proceed. Furthermore, the 3i board 5
The (100) plane of 1 was etched faster than the (111) plane. Therefore, the etched shape is a tapered shape in which the (111) plane appears on the side wall as shown in FIG. 5(a).

この状態で、前記第1の光源6の発光波長をArFエキ
シマレーザの193[nm]に代え、さらにCI2ガス
の代りに堆積用ガスとして5IH4十N20を導入した
。これにより、先に説明した堆積の場合と同様に、第5
図(b)に示す如く明るい部分54、即ち上記エツチン
グ部分にSh。
In this state, the emission wavelength of the first light source 6 was changed to 193 [nm] of ArF excimer laser, and 5IH40N20 was introduced as a deposition gas instead of CI2 gas. This results in the fifth
As shown in Figure (b), Sh is applied to the bright area 54, that is, the etched area.

2躾56がセルファラインで埋込まれることになる。2 discipline 56 will be embedded in the self line.

このようにトランジスタ等の活性領域が形成される部分
57を無照射損傷の光励起反応により分離することがで
き、且つセルファラインで行うことができ、超微細な半
導体装置を製造する上で極めて有効である。
In this way, the portion 57 in which the active region of a transistor or the like is formed can be separated by a photoexcitation reaction without radiation damage, and it can be carried out using a self-alignment line, which is extremely effective in manufacturing ultra-fine semiconductor devices. be.

〈ドーピング〉 第6図は不純物の選択ドーピング工程を示す断面図であ
る。被処理基体2としては$1基板61を用いた。第1
の光源6は先のエツチングの場合と同様で、第2の光源
12としては、波長10゜4[μTrL]のCO2レー
ザの多光子レーザを使用し、導入ガスとしてはP型不純
物を含むBCl3を用いた。この場合、3i基板61上
の暗い部分65には不純物はドーピングされず、光通過
部である明るい部分64に8(ボロン)が選択的にドー
ピングされることになる。これにより、81基板61上
にP型拡散層66を選択的に形成することが可能となる
。なお、レーザビーム7の出力を適当に選ぶことにより
、この振散層66の深さを極めて薄く制御することがで
きる。このため、将来の浅い接合形成法として有力な技
術となり得る。
<Doping> FIG. 6 is a cross-sectional view showing a selective doping process of impurities. A $1 substrate 61 was used as the substrate 2 to be processed. 1st
The light source 6 is the same as in the previous etching case, and the second light source 12 is a multiphoton CO2 laser with a wavelength of 10°4 [μTrL], and the introduced gas is BCl3 containing P-type impurities. Using. In this case, the dark portion 65 on the 3i substrate 61 is not doped with impurities, but the bright portion 64, which is the light passage portion, is selectively doped with 8 (boron). This makes it possible to selectively form the P-type diffusion layer 66 on the 81 substrate 61. Note that by appropriately selecting the output of the laser beam 7, the depth of the scattering layer 66 can be controlled to be extremely thin. Therefore, it can be a promising technology as a future method for forming shallow junctions.

以上詳述したように本装置によれば、光励起化蛍Fi5
太左却田瞥、 袖帆狸菓梳9と11.た77勺10を用
いることにより、無照射損傷の選択エツチング、堆積、
ドーピングを実現することができる。これに加え、レー
ザの波長、出力及び導入ガス等を組合わせることにより
選択酸化、窒化、レジストの直接現像等の工程に応用で
きるのは勿論のことである。そしてこの場合、被処理基
体2に密着したマスクを用いる必要がなくなるので、各
種の処理プロセスの簡略化をはかり得、将来の超微細素
子の形成に極めて有効である。
As detailed above, according to the present device, the photo-excited fluorescent light Fi5
Taizayotabetsu, Sodehan Tanuki Kagome 9 and 11. Selective etching, deposition, and non-irradiation damage can be achieved by using
Doping can be achieved. In addition to this, by combining the laser wavelength, output, introduced gas, etc., it is of course applicable to processes such as selective oxidation, nitriding, and direct development of resists. In this case, since there is no need to use a mask that is in close contact with the substrate 2 to be processed, various processing processes can be simplified, which is extremely effective for the formation of future ultra-fine elements.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記第1の光源はレーザに限るものではな
く、第7図に示す如<Haシラン70等を用いてもよい
。また、実施例ではステップアンドリピート方式で被処
理基体を移動させることにより試料全面を処理する方法
について述べたが、試料に垂直に照射する光を一括照射
するようにしてもよい。この場合、大面積の発光面が必
要となることから、上記Hgランプ等を用いることが好
ましい。さらに、前記第2の光源は真空容器内に導入し
たガスを光解離するためのものであリ、該ガスを十分に
解離できるものであれば適宜変更可能である。また、前
記被処理基体を加熱する機構を設け、前記各種の処理を
より有効に行うことも可能である。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, the first light source is not limited to a laser, but may also be a silane 70 as shown in FIG. 7. Furthermore, in the embodiment, a method has been described in which the entire surface of the sample is processed by moving the substrate to be processed using a step-and-repeat method, but the sample may be irradiated with light that is perpendicular to the sample all at once. In this case, since a large-area light-emitting surface is required, it is preferable to use the above-mentioned Hg lamp or the like. Furthermore, the second light source is for photodissociating the gas introduced into the vacuum container, and can be changed as appropriate as long as it can sufficiently dissociate the gas. Furthermore, it is also possible to provide a mechanism for heating the substrate to be processed to perform the various treatments more effectively.

また、前記エツチング用ガスとしてはCI2に限るもの
ではなく、少なくともハロゲン元素を含むガスであれば
よい。さらに、前記堆積用ガスとしては堆積形成すべき
薄膜の原料となる物質を含むものであればよく、通常は
炭素及び水素の少なくとも一方を含むガスであればよい
。また、前記ドーピング用ガスとしてはP型若しくはN
型の不純物を含むガスであればよい。また、酸化・ドー
ピング等の一連の超LSIの製造工程に本発明を適用す
ることにより、超LSIをレジストマスクを使用するこ
となしに製造することが可能である。
Further, the etching gas is not limited to CI2, but any gas containing at least a halogen element may be used. Furthermore, the deposition gas may be any gas that contains a substance that is a raw material for the thin film to be deposited, and usually any gas that contains at least one of carbon and hydrogen. Further, the doping gas may be P type or N type.
Any gas containing type impurities may be used. Further, by applying the present invention to a series of VLSI manufacturing processes such as oxidation and doping, it is possible to manufacture VLSIs without using a resist mask.

その他、本発明の要旨を逸脱し、ない範囲で、種々変形
して実施することができる。
In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例に係わる半導体表面処理装置
を示す概略構成図、第2図乃至第6図はそれぞれ上記装
置の作用を説明するためのもので第2図及び第3図は選
択エツチング工程を示す断面図、第4図は選択堆積工程
を示す断面図、第5図は選択堆積及び選択エツチングを
セルファラインで行う工程を示す断面図、第6図は選択
ドーピング工程を示す断面図、第7図は変形例を説明す
るための要部構成図である。 1・・・真空容器、2・・・被処理基体、3・・・サセ
プタ、4・・・ガス導入口、5・・・ガス排気口、6・
・・第1の光源、7・・・第1の光、8・・・反射鏡、
9゜・・・集束レンズ、10・・・マスク、11・・・
集束レンズ(光導入窓)、11′・・・光導入窓、12
・・・第2の光源、13・・・第2の光、14・・・光
導入窓、15・・・光導出窓、21゜31.41.51
.61・・・3i基板、22,32゜42・・・S+0
2膜、23.33・・・ポリ3i膜、24.34.44
.54.64・・・明るい部分、25゜35.45,5
5.65・・・暗い部分、46.56・・・堆積膜、6
6・・・拡散層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1゛・ 第2図 第3図 第411J 第5図 第6図 ワ
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a semiconductor surface treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 6 are for explaining the operation of the above-mentioned apparatus, respectively. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the selective etching process; FIG. 4 is a cross-sectional view showing the selective deposition process; FIG. 5 is a cross-sectional view showing the process of performing selective deposition and selective etching in self-line; FIG. 6 is a cross-sectional view showing the selective doping process. 7 are main part configuration diagrams for explaining a modified example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Vacuum container, 2... Substrate to be processed, 3... Susceptor, 4... Gas inlet, 5... Gas exhaust port, 6...
...first light source, 7...first light, 8...reflector,
9°...Focusing lens, 10...Mask, 11...
Focusing lens (light introduction window), 11'... Light introduction window, 12
...Second light source, 13...Second light, 14...Light introduction window, 15...Light guide window, 21°31.41.51
.. 61...3i board, 22,32°42...S+0
2 film, 23.33... Poly 3i film, 24.34.44
.. 54.64...Bright part, 25°35.45,5
5.65... Dark part, 46.56... Deposited film, 6
6... Diffusion layer. Applicant's Representative Patent Attorney Takehiko Suzue

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)被処理基体を収容する真空容器と、この容器内に
ガスを導入する手段と、上記容器内のガスを排気する手
段と、前記被処理基体に該基体の被処理面と略垂直に光
を照射する第1の光源と、この光源と前記被処理基体と
の間に配置され、光の通過部及び非通過部からなる所望
のパターンが形成されたマスクと、このマスク上のパタ
ーンを前記被処理基体上に結像づ−る光学系と、前記被
処理基体の被処理面と略平行に光を照射する第2の光源
とを具備し、前記マスク上のパターンに応じて前記被処
理基体上に前記第1の光源からの光を選択的に照射する
ことを特徴とす、る表面処理装置。 (2)前記第1の光源及びマスクは、前記真空容器外に
設けられたものであり、上記マスクを通過した光は上記
容器の壁面に設けられた光導入窓を^1T膣吻嬰出t!
遺’x−thスフシル枯動〉せ入枯許請求の範囲第1項
記載の表面処理装置。 (3)前記マスクを通過する第1の光源からの光は、前
記被処理基体上に一括照射されるか、或いは局所的に照
射され且つ上記被処理基体がX及びY方向に移動される
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の表面処理
装置。 (4)前記マスクを通過する第1の光源からの光は、紫
外領域からX線領域の波長を有するものであることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の表面処理装置。 (5)前記第2の光源は、前記真空容器外に設けられた
ものであり、この光源からの光は上記容器の壁面に設け
られた光導入窓を介して該容器内に導入されることを特
徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の表面処
理装置。 (6ン前記被処理基体上を平行に通過する第2の光源か
らの光はシート状であり、且つ被処理基体の長径よりも
広いことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の表面
処理装置。 (7)前記被処理基体上を平行に通過する第2の光源か
らの光は、相互に波長の異なる2種以上の光からなるも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
表面処理装置。 (8)前記マスクを通過する第1の光源からの光と前記
被処理基体上を平行に通過する第2の光源からの光とは
、相互に波長の異なるものであることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の表面処理装置。 (9)前記被処理基体上を平行に通過する第2の光源か
らの光は、少なくとも前記容器内に導入するガスの吸収
帯内波長を有するものであることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の表面処理装置。 (10)前記マスク、光導入窓及び前記被処理基体上に
マスク上のパターンを結像するための光学系は、溶融石
英、高純度アルミナ単結晶及びリチウムフロライド等の
紫外領域からX線領域の光に対して透明な材料から構成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の表面処理装置。 (11)前記被処理基体を加熱する手段を付加してなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の表面処理
装置。 (12)前記真空容器内に導入するガスは炭素及び水素
の少なくとも一方を含む堆積用ガスであり、前記被処理
基体上に薄膜が選択的に堆積されることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の表面処理装置。 (13)前記真空容器内に導入するガスはハ50ゲン元
素を含むエツチング用ガスであり、前記被処理基体は選
択的にエツチングされることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の表面処理装置。 (14)前記真空容器内に導入するガスはP型若しくは
N型不純物を含むドーピング用ガスであり、前記被処理
基体は不純物が選択的にドーピングされることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の表面処理装置。
Scope of Claims: (1) A vacuum container for accommodating a substrate to be processed, a means for introducing gas into the container, a means for exhausting the gas in the container, and a vacuum container for accommodating a substrate to be processed; a first light source that irradiates light substantially perpendicularly to the processing surface; a mask that is disposed between the light source and the substrate to be processed, and has a desired pattern formed thereon consisting of a light passage portion and a light non-passage portion; The pattern on the mask is provided with an optical system that images the pattern on the substrate to be processed, and a second light source that irradiates light substantially parallel to the surface to be processed of the substrate to be processed. A surface treatment apparatus characterized in that light from the first light source is selectively irradiated onto the substrate to be treated according to a pattern. (2) The first light source and mask are provided outside the vacuum container, and the light that has passed through the mask exits through the light introduction window provided on the wall of the container. !
The surface treatment apparatus according to claim 1. (3) The light from the first light source that passes through the mask is irradiated onto the substrate to be processed all at once or irradiated locally, and the substrate to be processed is moved in the X and Y directions. A surface treatment apparatus according to claim 1, characterized in that: (4) The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the light from the first light source that passes through the mask has a wavelength from an ultraviolet region to an X-ray region. (5) The second light source is provided outside the vacuum container, and the light from this light source is introduced into the container through a light introduction window provided on the wall of the container. A surface treatment apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that: (6) The surface according to claim 1, wherein the light from the second light source that passes in parallel over the substrate to be processed is sheet-like and wider than the major axis of the substrate to be processed. Processing apparatus. (7) The light from the second light source that passes in parallel over the substrate to be processed is composed of two or more types of light having mutually different wavelengths. The surface treatment apparatus according to item 1. (8) The light from the first light source that passes through the mask and the light from the second light source that passes in parallel over the substrate to be processed have different wavelengths. The surface treatment apparatus according to claim 1, characterized in that: (9) the light from the second light source that passes in parallel over the substrate to be treated is at least connected to the gas introduced into the container; The surface treatment device according to claim 1, characterized in that the surface treatment device has a wavelength within an absorption band of Claims characterized in that the optical system for imaging is made of a material transparent to light from the ultraviolet region to the X-ray region, such as fused silica, high-purity alumina single crystal, and lithium fluoride. The surface treatment apparatus according to claim 1. (11) The surface treatment apparatus according to claim 1, further comprising means for heating the substrate to be treated. (12) Inside the vacuum container. The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the gas introduced into the surface treatment apparatus is a deposition gas containing at least one of carbon and hydrogen, and a thin film is selectively deposited on the substrate to be treated. (13) The method according to claim 1, wherein the gas introduced into the vacuum container is an etching gas containing a halogen element, and the substrate to be processed is selectively etched. Surface treatment apparatus. (14) A patent claim characterized in that the gas introduced into the vacuum container is a doping gas containing P-type or N-type impurities, and the substrate to be treated is selectively doped with impurities. The surface treatment device according to item 1.
JP8127584A 1984-04-23 1984-04-23 Surface treating device Pending JPS60225431A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8127584A JPS60225431A (en) 1984-04-23 1984-04-23 Surface treating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8127584A JPS60225431A (en) 1984-04-23 1984-04-23 Surface treating device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60225431A true JPS60225431A (en) 1985-11-09

Family

ID=13741814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8127584A Pending JPS60225431A (en) 1984-04-23 1984-04-23 Surface treating device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60225431A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6342128A (en) * 1986-08-08 1988-02-23 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Photo processing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6342128A (en) * 1986-08-08 1988-02-23 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Photo processing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5344522A (en) Pattern forming process and process for preparing semiconductor device utilizing said pattern forming process
JP3286103B2 (en) Method and apparatus for manufacturing exposure mask
WO1983004269A1 (en) Maskless growth of patterned films
JPS6175529A (en) Dry etching method and apparatus therefor
JPH0496226A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS60225431A (en) Surface treating device
JPS5982732A (en) Manufacture for semiconductor device
JPS62232927A (en) Method and device for dry etching
JP2686762B2 (en) Gettering method
JPS60216549A (en) Manufacture of semiconductor device
KR102526512B1 (en) Laminate for blank mask and manufacturing method for the same
JPH0133936B2 (en)
JPH0526329B2 (en)
JPH04307734A (en) Ashing apparatus
JPH01101625A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS60260131A (en) Anisotropic dry-etching
JPS6129129A (en) Dry etching method
JPH01211920A (en) Photochemical reaction apparatus
JPS6348825A (en) Ashing device
JPH05251415A (en) Method and apparatus for surface treatment
JPS63259080A (en) Formation of thin film
JPS62254421A (en) Method and device for surface treatment
JPS60165724A (en) Dry etching method
JPH04239725A (en) Structure forming method for compound semiconductor
JPS61183920A (en) Apparatus for treating semiconductor or metal with laser beam or light