JPS62177925A - 表面処理方法 - Google Patents
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- JPS62177925A JPS62177925A JP61018017A JP1801786A JPS62177925A JP S62177925 A JPS62177925 A JP S62177925A JP 61018017 A JP61018017 A JP 61018017A JP 1801786 A JP1801786 A JP 1801786A JP S62177925 A JPS62177925 A JP S62177925A
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Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Drying Of 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〕
本発明は半導体、金属、絶縁物を試料として試料表面の
エツチング、表面数□質、表面清浄化、表面への不純物
注入、表面への薄膜堆積などの各種処理を行う表面処理
方法に係り、特に、半導体表面の高精度エツチングと薄
膜堆積に好適な表面処理方法 理方法に関する。
エツチング、表面数□質、表面清浄化、表面への不純物
注入、表面への薄膜堆積などの各種処理を行う表面処理
方法に係り、特に、半導体表面の高精度エツチングと薄
膜堆積に好適な表面処理方法 理方法に関する。
従来、半導体装置製造におけるエツチング処理には、プ
ラズマやイオンビームを用いていた。すなわち、処理し
ようとする試料の表面に、プラズマを用いる場合はプラ
ズマからのイオンや電子を、イオンビームを用いる場合
はイオンを、入射させる処理方法が採用されていた。こ
れら荷電粒子が試料表面に入射する現象とそれに伴う半
導体装置製造上の問題点については、ドライ プロセス
シンポジウム プロシーディング（Ｄｒｙ Ｐｒｏｃｅ
ｓｓＳｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ） 、
（１９８５）＋Ｖ５，１３２Ｐで論じられている。す
なわち、試料表面に荷電粒子を入射させることによるエ
ツチング処理においては、試料表面への帯電がおき、絶
縁用薄膜の劣化が起きるという問題点があった。この問
題は、エツチング処理の場合だけでなく、荷電粒子を用
いた表面清浄化や表面への不純物注入、さらに表面改質
や薄膜堆積などの処理を行う場合においても共通に現わ
れていた。
ラズマやイオンビームを用いていた。すなわち、処理し
ようとする試料の表面に、プラズマを用いる場合はプラ
ズマからのイオンや電子を、イオンビームを用いる場合
はイオンを、入射させる処理方法が採用されていた。こ
れら荷電粒子が試料表面に入射する現象とそれに伴う半
導体装置製造上の問題点については、ドライ プロセス
シンポジウム プロシーディング（Ｄｒｙ Ｐｒｏｃｅ
ｓｓＳｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ） 、
（１９８５）＋Ｖ５，１３２Ｐで論じられている。す
なわち、試料表面に荷電粒子を入射させることによるエ
ツチング処理においては、試料表面への帯電がおき、絶
縁用薄膜の劣化が起きるという問題点があった。この問
題は、エツチング処理の場合だけでなく、荷電粒子を用
いた表面清浄化や表面への不純物注入、さらに表面改質
や薄膜堆積などの処理を行う場合においても共通に現わ
れていた。
本発明は、従来技術での上記した問題点、すなわち、荷
電粒子を試料表面に入射させると試料表面に帯電がおき
、絶縁用薄膜の劣化など、被処理物表面が破壊を受ける
という問題を解決し、イオン線を試料とは別の固体表面
に入射させて大部分が中性粒子からなる散乱粒子線を得
て、これを被処理試料の表面に入射させることで、試料
表面での帯電を少なくし、帯電による表面破壊などを防
止することのできる表面処理方法を提供することを目的
とするものである。
電粒子を試料表面に入射させると試料表面に帯電がおき
、絶縁用薄膜の劣化など、被処理物表面が破壊を受ける
という問題を解決し、イオン線を試料とは別の固体表面
に入射させて大部分が中性粒子からなる散乱粒子線を得
て、これを被処理試料の表面に入射させることで、試料
表面での帯電を少なくし、帯電による表面破壊などを防
止することのできる表面処理方法を提供することを目的
とするものである。
従来、低エネルギーイオンの固体表面での散乱（反射）
現象については、アプライド フィズイクス（Ａｐｐｌ
、、 Ｐｈｙｓ、）、 ９． （１９７６） Ｐ、２６
１に１低工ネルギーイオン散乱分光” （Ｌｏｗ Ｅ
ｎｅｒｇｙ Ｉｏｎ ＳｃａｔｔｅｒｉｎｇＳｐｅｃｔ
ｒｏｓｃｏｐｙ）として論じられているが、これは、散
乱した粒子を検出することで、表面の原子組成等を分析
する方法に関するもので、散乱したイオンもしくは中性
化した粒子を用いて試料表面のエツチング、表面改質、
表面清浄化、−３＝ 表面への不純物注入、表面への薄膜堆積を行うという点
についての配慮はなかった。
現象については、アプライド フィズイクス（Ａｐｐｌ
、、 Ｐｈｙｓ、）、 ９． （１９７６） Ｐ、２６
１に１低工ネルギーイオン散乱分光” （Ｌｏｗ Ｅ
ｎｅｒｇｙ Ｉｏｎ ＳｃａｔｔｅｒｉｎｇＳｐｅｃｔ
ｒｏｓｃｏｐｙ）として論じられているが、これは、散
乱した粒子を検出することで、表面の原子組成等を分析
する方法に関するもので、散乱したイオンもしくは中性
化した粒子を用いて試料表面のエツチング、表面改質、
表面清浄化、−３＝ 表面への不純物注入、表面への薄膜堆積を行うという点
についての配慮はなかった。
本発明では、真空槽内において、イオン線を散乱固体の
表面に照射して表面において散乱させ、これによって形
成された散乱粒子線を試料（被処理物）の表面に入射さ
せることによって試料表面のエツチング、改質または表
面への物質堆積などの各種処理を行う表面処理方法とす
る。
表面に照射して表面において散乱させ、これによって形
成された散乱粒子線を試料（被処理物）の表面に入射さ
せることによって試料表面のエツチング、改質または表
面への物質堆積などの各種処理を行う表面処理方法とす
る。
イオン線が散乱固体表面において散乱をうけると、大部
分のイオン粒子がもつ電荷が中和されて中性粒子となり
、したがって、散乱粒子線が試料に入射した時の試料表
面での電荷の交換が少なく。
分のイオン粒子がもつ電荷が中和されて中性粒子となり
、したがって、散乱粒子線が試料に入射した時の試料表
面での電荷の交換が少なく。
帯電現象による処理物質の破壊などが少ない状態で表面
処理が行われる。
処理が行われる。
第１図を用いて本発明の詳細な説明する。イオン源１か
ら引き出したイオンビーム２を散乱固体３に照射して散
乱させる。散乱ビーム４は大部分が照射されたイオンが
中性化した粒子で構成され、わずかに発散しながら、試
料５の表面に入射する。
ら引き出したイオンビーム２を散乱固体３に照射して散
乱させる。散乱ビーム４は大部分が照射されたイオンが
中性化した粒子で構成され、わずかに発散しながら、試
料５の表面に入射する。
この入射により試料５の表面処理を行う。散乱ビーム４
の大部分が中性粒子であることから、試料表面での帯電
現象が小さく、試料として、シリコン（Ｓｉ） 、ゲル
マニウム（Ｇｅ） 、ガリウム・ヒ素（Ｇ ａ Ａ ｓ
） 、ガリウム・リン（ＧａＰ） 、インジウム・リ
ン（ＩｎＰ）およびそれらの混合体等の半導体材料、二
酸化シリコン（Ｓｉｎ２） 、四窒化三シリコン（Ｓ１
３Ｎ４）−酸化タンタル（Ｔａ２０５）、酸窒化シリコ
ン（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（Ａｎ、０３）、窒
化ホウ素（ＢＮ）などの絶縁物、アルミニウム（Ｕ）
、銅（Ｃｕ） 、ニッケル（Ｎｊ） 、窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などの金属、を用いてその表面処
理が可能である。
の大部分が中性粒子であることから、試料表面での帯電
現象が小さく、試料として、シリコン（Ｓｉ） 、ゲル
マニウム（Ｇｅ） 、ガリウム・ヒ素（Ｇ ａ Ａ ｓ
） 、ガリウム・リン（ＧａＰ） 、インジウム・リ
ン（ＩｎＰ）およびそれらの混合体等の半導体材料、二
酸化シリコン（Ｓｉｎ２） 、四窒化三シリコン（Ｓ１
３Ｎ４）−酸化タンタル（Ｔａ２０５）、酸窒化シリコ
ン（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（Ａｎ、０３）、窒
化ホウ素（ＢＮ）などの絶縁物、アルミニウム（Ｕ）
、銅（Ｃｕ） 、ニッケル（Ｎｊ） 、窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などの金属、を用いてその表面処
理が可能である。
本発明は、スパッタリング現象を利用して物質を堆積さ
せるスパッタデポジツション法とは異なる。スパッタデ
ボジッション法は、入射イオンが一５＝ 固体表面原子を物理的にたたき出しくスパッタリング現
象）、その表面原子が試料表面に堆積する方法であるの
に対し、本発明は、散乱固体３で散乱された粒子により
試料５の表面処理を行うものである。
せるスパッタデポジツション法とは異なる。スパッタデ
ボジッション法は、入射イオンが一５＝ 固体表面原子を物理的にたたき出しくスパッタリング現
象）、その表面原子が試料表面に堆積する方法であるの
に対し、本発明は、散乱固体３で散乱された粒子により
試料５の表面処理を行うものである。
第２図により散乱の原理を説明する。入射イオン６（質
量Ｍ。、エネルギーＥ ｏ ）が斜め方向から固体表面
に入射して表面原子７（質量Ｍ １ ）と衝突すると、
入射イオンは散乱され、散乱角０、エネルギーＥ１とな
る。その時の散乱粒子８のエネルギーＥ１は次式により
与えられる。
量Ｍ。、エネルギーＥ ｏ ）が斜め方向から固体表面
に入射して表面原子７（質量Ｍ １ ）と衝突すると、
入射イオンは散乱され、散乱角０、エネルギーＥ１とな
る。その時の散乱粒子８のエネルギーＥ１は次式により
与えられる。
ただし、Ａ＝Ｍ□／Ｍｌ＋である。散乱角θと入射イオ
ン６のエネルギーＥ０と質量Ｍ。を決定すると、散乱固
体表面原子７の質量により、散乱粒子８のエネルギーＥ
工は上式により極めて精度よく制御することができる。
ン６のエネルギーＥ０と質量Ｍ。を決定すると、散乱固
体表面原子７の質量により、散乱粒子８のエネルギーＥ
工は上式により極めて精度よく制御することができる。
散乱された粒子は入射イオンと同一元素であるが、大部
分中性粒子となる。
分中性粒子となる。
散乱の効率は、入射するイオンエネルギーに強く依存し
、イオンエネルギーが１〜１０ＫｅＶで効率が良い。し
かし、ＩＫｅＶ以下においても散乱し、低エネルギー中
性粒子を発生させることもでき、また、１０ＫｅＶ以上
の高エネルギーにおいても散乱させて高エネルギー中性
粒子を生成させることができる。
、イオンエネルギーが１〜１０ＫｅＶで効率が良い。し
かし、ＩＫｅＶ以下においても散乱し、低エネルギー中
性粒子を発生させることもでき、また、１０ＫｅＶ以上
の高エネルギーにおいても散乱させて高エネルギー中性
粒子を生成させることができる。
前述した半導体材料、絶縁物、金属を試料としてその表
面に物質堆積を行う場合は、入射するイオンとして、試
料材料の元素を少なくとも１つ含むイオンを用いる表面
処理方法が適する。また、エツチングを行う場合は、ヘ
リウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ） 、アルゴン（Ａｒ）
、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などの不活性
元素のイオン（Ｈｅ”、Ｎｅ＋、Ａｒ”、Ｋｒ”、Ｘｓ
”） 、フッ素（Ｆ）、塩素（ｃｍ）、臭素（Ｂｒ）な
どのハロゲン元素のイオン（Ｆ＋、ＣＡ＋、Ｂｒ＋）、
さらにＣＣ（１，ｎ”、 ＣＦｎ”、ＣＢｒ”、Ｂ（Ｊ
ｌ、”、ＳＦｍ” （ｎ＝１〜３、ｍ＝１〜６）などの
少なくとも１個のハロゲンを含む２原子、多原子イオン
やそれらの多価イオンを使用することができる。表面改
質を行う場合は、Ｎ＋、Ｎ２＋、Ｏ＋、０げ、ｃ４−１
ＣＨｎ” （ｎ＝１〜３） 、ｃｏ＋、Ｃｏ２”、Ｓ
ｉ”など改質したい表面原子との組み合せの元素を少な
くとも１個含むイオンが使用できる。
面に物質堆積を行う場合は、入射するイオンとして、試
料材料の元素を少なくとも１つ含むイオンを用いる表面
処理方法が適する。また、エツチングを行う場合は、ヘ
リウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ） 、アルゴン（Ａｒ）
、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などの不活性
元素のイオン（Ｈｅ”、Ｎｅ＋、Ａｒ”、Ｋｒ”、Ｘｓ
”） 、フッ素（Ｆ）、塩素（ｃｍ）、臭素（Ｂｒ）な
どのハロゲン元素のイオン（Ｆ＋、ＣＡ＋、Ｂｒ＋）、
さらにＣＣ（１，ｎ”、 ＣＦｎ”、ＣＢｒ”、Ｂ（Ｊ
ｌ、”、ＳＦｍ” （ｎ＝１〜３、ｍ＝１〜６）などの
少なくとも１個のハロゲンを含む２原子、多原子イオン
やそれらの多価イオンを使用することができる。表面改
質を行う場合は、Ｎ＋、Ｎ２＋、Ｏ＋、０げ、ｃ４−１
ＣＨｎ” （ｎ＝１〜３） 、ｃｏ＋、Ｃｏ２”、Ｓ
ｉ”など改質したい表面原子との組み合せの元素を少な
くとも１個含むイオンが使用できる。
エツチングすべき試料と、この試料に入射する散乱ビー
ムとの組み合せは、上記で限定した試料と入射ビームと
の組み合せより広い範囲に応用できる。すなわち、散乱
された試料に入射するビームと試料表面原子とを化学反
応させてエツチングすることが可能であり、その化学反
応生成物の蒸気圧が高くなる試料と散乱ビームの組み合
せであれば良い。堆積においては、堆積膜を構成する元
素を少なくとも１個含むイオンビームであれば、どのよ
うな試料に対しても堆積に使用することが可能である。
ムとの組み合せは、上記で限定した試料と入射ビームと
の組み合せより広い範囲に応用できる。すなわち、散乱
された試料に入射するビームと試料表面原子とを化学反
応させてエツチングすることが可能であり、その化学反
応生成物の蒸気圧が高くなる試料と散乱ビームの組み合
せであれば良い。堆積においては、堆積膜を構成する元
素を少なくとも１個含むイオンビームであれば、どのよ
うな試料に対しても堆積に使用することが可能である。
第３図は本発明の他の実施例を示す図で、試料材料をガ
ス雰囲気中に置いた場合である。イオン源９より引き出
したイオンビーム１０を散乱固体１１の表面に入射させ
、散乱したビーム１２をガス１３雰囲気中を通して試料
１４の表面に照射する。第３図８一 実施例によれば、第１図実施例と同様の組み合せのほか
に、イオンビーム１０とガス１３と試料１４材料との組
み合せで、エツチング、表面改質、堆積を行うことがで
きる。入射イオンとしては、Ｈｅ”。
ス雰囲気中に置いた場合である。イオン源９より引き出
したイオンビーム１０を散乱固体１１の表面に入射させ
、散乱したビーム１２をガス１３雰囲気中を通して試料
１４の表面に照射する。第３図８一 実施例によれば、第１図実施例と同様の組み合せのほか
に、イオンビーム１０とガス１３と試料１４材料との組
み合せで、エツチング、表面改質、堆積を行うことがで
きる。入射イオンとしては、Ｈｅ”。
Ｎｅ”、Ａｒ”、Ｋｒ＋、Ｘｅ＋などの不活性イオンの
ほかに、イオン源で発生させ得るどのイオン種でも使用
でき、第１図実施例の場合よりも広い範囲の組み合せが
可能である。エツチングにおけるガス１３と試料１４の
組み合せとしては、試料材料の元素と雰囲気ガス中の少
なくとも一元素との化合物の蒸気圧が高くなるように選
択すると良い。試料１４が５ｉ（７）場合は、ハロゲン
元素Ｆ、Ｃａ、Ｂｒ、■を少なくとも含むガスを真空槽
内に導入すれば良く、試料１４がＡａの場合は、ｃｍを
含むガスを雰囲気として使用すれば良く、試料がＣの場
合は、０゜Ｎ、Ｆ、ＣＱ、Ｂｒなどを含むガスで良い。
ほかに、イオン源で発生させ得るどのイオン種でも使用
でき、第１図実施例の場合よりも広い範囲の組み合せが
可能である。エツチングにおけるガス１３と試料１４の
組み合せとしては、試料材料の元素と雰囲気ガス中の少
なくとも一元素との化合物の蒸気圧が高くなるように選
択すると良い。試料１４が５ｉ（７）場合は、ハロゲン
元素Ｆ、Ｃａ、Ｂｒ、■を少なくとも含むガスを真空槽
内に導入すれば良く、試料１４がＡａの場合は、ｃｍを
含むガスを雰囲気として使用すれば良く、試料がＣの場
合は、０゜Ｎ、Ｆ、ＣＱ、Ｂｒなどを含むガスで良い。
表面改質では、試料表面元素とガス分子、原子中の少な
くとも１つの元素の化合物の蒸気圧が低くなるように選
ぶ。堆積物形成には、膜構成元素の少なくとも１つの元
素を含むガスを選択して使用する。
くとも１つの元素の化合物の蒸気圧が低くなるように選
ぶ。堆積物形成には、膜構成元素の少なくとも１つの元
素を含むガスを選択して使用する。
＝９−
第３図実施例によれば、第１図実施例でのガスを使用し
ない場合に比較して、より効率の高いエツチング、表面
改質、膜堆積が可能である。
ない場合に比較して、より効率の高いエツチング、表面
改質、膜堆積が可能である。
本発明によれば、表面処理する試料には、主として電荷
をもたない粒子が入射するので、試料表面における帯電
現象を小さくして帯電現象による処理物質の破壊などを
少なくすることができ、また、散乱線の進行方向の発散
が小さいことから、散乱線進行方向の表面処理が容易と
なる。
をもたない粒子が入射するので、試料表面における帯電
現象を小さくして帯電現象による処理物質の破壊などを
少なくすることができ、また、散乱線の進行方向の発散
が小さいことから、散乱線進行方向の表面処理が容易と
なる。
第１図は本発明の概要説明図、第２図は散乱の原理を説
明する図、第３図は本発明の他の実施例説明図である。 〔符号の説明〕 １．９・・・イオン源 ２．１０・・・イオンビー
ム３．１１・・・散乱固体 ４．１２・・・散乱ビ
ーム５．１４・・・試料 ６・・・入射イオン
７・・・表面原子 ８・・・散乱粒子１３・・
・ガス 第１ 図 ５− 拭考 ６一−−八負寸イ才〉 ７− 釆面原１ ８−−一情父名し律ジチ
明する図、第３図は本発明の他の実施例説明図である。 〔符号の説明〕 １．９・・・イオン源 ２．１０・・・イオンビー
ム３．１１・・・散乱固体 ４．１２・・・散乱ビ
ーム５．１４・・・試料 ６・・・入射イオン
７・・・表面原子 ８・・・散乱粒子１３・・
・ガス 第１ 図 ５− 拭考 ６一−−八負寸イ才〉 ７− 釆面原１ ８−−一情父名し律ジチ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、イオン線を散乱固体の表面に照射して散乱させ、得
られた散乱粒子線を被処理物の表面に入射させることに
より上記被処理物の処理を行なうことを特徴とする表面
処理方法。 ２、前記散乱粒子線の前記被処理物の表面への入射は、
前記被処理物をガス雰囲気中において行なわれることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表面処理方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61018017A JPH088234B2 (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 表面処理方法 |
| KR1019870000364A KR940000915B1 (ko) | 1986-01-31 | 1987-01-19 | 표면 처리방법 |
| US07/009,784 US4857137A (en) | 1986-01-31 | 1987-02-02 | Process for surface treatment |
| KR1019940016158A KR960009823A (ko) | 1986-01-31 | 1994-07-06 | 에칭방법 |
| KR1019940016157A KR960009822A (ko) | 1986-01-31 | 1994-07-06 | 대전방지방법 및 대전방지용 이온 빔장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61018017A JPH088234B2 (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62177925A true JPS62177925A (ja) | 1987-08-04 |
| JPH088234B2 JPH088234B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=11959899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61018017A Expired - Lifetime JPH088234B2 (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | 表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088234B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63190325A (ja) * | 1987-02-02 | 1988-08-05 | Nippon Seiki Co Ltd | 大強度パルスイオンビ−ムを用いた薄膜形成方法 |
| JPH02309634A (ja) * | 1989-05-24 | 1990-12-25 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5490033A (en) * | 1977-12-28 | 1979-07-17 | Fujitsu Ltd | Ion milling etching sensor |
| JPS54122766U (ja) * | 1978-02-15 | 1979-08-28 | ||
| JPS61135125A (ja) * | 1984-12-05 | 1986-06-23 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1986
- 1986-01-31 JP JP61018017A patent/JPH088234B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5490033A (en) * | 1977-12-28 | 1979-07-17 | Fujitsu Ltd | Ion milling etching sensor |
| JPS54122766U (ja) * | 1978-02-15 | 1979-08-28 | ||
| JPS61135125A (ja) * | 1984-12-05 | 1986-06-23 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63190325A (ja) * | 1987-02-02 | 1988-08-05 | Nippon Seiki Co Ltd | 大強度パルスイオンビ−ムを用いた薄膜形成方法 |
| JPH02309634A (ja) * | 1989-05-24 | 1990-12-25 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH088234B2 (ja) | 1996-01-29 |
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