JPH033328A - 固体試料表面の改質方法 - Google Patents
固体試料表面の改質方法Info
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- JPH033328A JPH033328A JP13601789A JP13601789A JPH033328A JP H033328 A JPH033328 A JP H033328A JP 13601789 A JP13601789 A JP 13601789A JP 13601789 A JP13601789 A JP 13601789A JP H033328 A JPH033328 A JP H033328A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02046—Dry cleaning only
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
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〕
本発明は固体表面一般の改質処理方法に係わり。
特に半導体基板表面の清浄化に関するものである。
〔従来の技術〕
ＬＳｉの高集積化に伴い、半導体基板表面の清浄化は益
々重要な問題となっている。このため、半導体基板に損
傷や汚染を与えることなく、表面上のごく薄い酸化膜や
汚れを選択的に取り除くことが要求される。しかし、現
在のところ、このための理想的な方法は見い畠されてい
ない。いくつか提案されている中で、”Ａｎｈｙｄｒｏ
ｕｓ Ｖａｐｏｒ ＨＦを用いたＳｉウェーハ表面の自
然酸化膜除去″（半導体・集積回路技術第３４回シンポ
ジウム講演論文集、Ｐ３１．東京（１９８８））に記載
のように、ＨＦの蒸気中でＳｉウェーハ表面の５ｉ（ｈ
を化学的にエツチングする方法が最も有望視されている
。しかし、この方法では加熱が必要であること、あるい
は、水蒸気の併用等により、Ｓｉウェーハ表面への再汚
染が避けがたいなどの大きな問題を残している。
々重要な問題となっている。このため、半導体基板に損
傷や汚染を与えることなく、表面上のごく薄い酸化膜や
汚れを選択的に取り除くことが要求される。しかし、現
在のところ、このための理想的な方法は見い畠されてい
ない。いくつか提案されている中で、”Ａｎｈｙｄｒｏ
ｕｓ Ｖａｐｏｒ ＨＦを用いたＳｉウェーハ表面の自
然酸化膜除去″（半導体・集積回路技術第３４回シンポ
ジウム講演論文集、Ｐ３１．東京（１９８８））に記載
のように、ＨＦの蒸気中でＳｉウェーハ表面の５ｉ（ｈ
を化学的にエツチングする方法が最も有望視されている
。しかし、この方法では加熱が必要であること、あるい
は、水蒸気の併用等により、Ｓｉウェーハ表面への再汚
染が避けがたいなどの大きな問題を残している。
また、表面原子と吸着原子との結合エネルギーと同じエ
ネルギーを有する光を照射して、吸着原子を解離させる
方法が提案されている（特開昭６４−８６３１号公報）
、シかしこの方法では、切断された結合は再び、速やか
に修復されてしまうので。
ネルギーを有する光を照射して、吸着原子を解離させる
方法が提案されている（特開昭６４−８６３１号公報）
、シかしこの方法では、切断された結合は再び、速やか
に修復されてしまうので。
吸着原子が脱離する確率は極めて小さいものである。ま
た、赤外レーザーや紫外レーザーを多重に照射させて表
面原子を脱離させる方法が提案されている（特開昭６１
−８７３３８号公報）、シかしこの方法ではレーザー加
熱による昇温脱離であり、表を照射して酸化膜を除去す
る方法が示されている。
た、赤外レーザーや紫外レーザーを多重に照射させて表
面原子を脱離させる方法が提案されている（特開昭６１
−８７３３８号公報）、シかしこの方法ではレーザー加
熱による昇温脱離であり、表を照射して酸化膜を除去す
る方法が示されている。
しかし分子線の場合、上述のイオン照射の場合と同様に
、粒子の運動エネルギー変換によって表面原子をスパッ
タするものであり、選択性は低く、また、半導体基板へ
のダメージも大きい。
、粒子の運動エネルギー変換によって表面原子をスパッ
タするものであり、選択性は低く、また、半導体基板へ
のダメージも大きい。
上述した従来技術はいずれも表面で生じる化学反応の選
択性の点について配慮がされておらず、その上再汚染や
ダメージ発生などの問題があった。
択性の点について配慮がされておらず、その上再汚染や
ダメージ発生などの問題があった。
本発明の目的は再汚染やダメージを発生することなく、
固体表面から特定分子あるいは原子を選択的に脱離させ
得る固体表面の改質方法を提供することにある。
固体表面から特定分子あるいは原子を選択的に脱離させ
得る固体表面の改質方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、固体試料の表面を構成すう
□、。内、ａ１□。イオユメ−２わ、イー□越えるエネ
ルギー値を有するＸ線又は電子線を上記固体試料の表面
に照射することによって上記固体試料の表面上に存在す
る特定の原子を選択的に脱離させ、上記固体試料の表面
の原子組成を変えて改質を行うようにしたものである。
□、。内、ａ１□。イオユメ−２わ、イー□越えるエネ
ルギー値を有するＸ線又は電子線を上記固体試料の表面
に照射することによって上記固体試料の表面上に存在す
る特定の原子を選択的に脱離させ、上記固体試料の表面
の原子組成を変えて改質を行うようにしたものである。
さらに好適には、Ｘ％、もしくは電子線照射のもとての
表面反応を効率良く行わせしめるために、照射雰囲気に
気体を導入したものである。また、同じ目的から、該表
面に分子あるいは原子の吸着層を形成させたものである
。
表面反応を効率良く行わせしめるために、照射雰囲気に
気体を導入したものである。また、同じ目的から、該表
面に分子あるいは原子の吸着層を形成させたものである
。
固体試料の表面を構成する原子の内殻電子のイオＡネル
ギー値を越えるエネルギー値をもつＸ線、もしくは電子
線を固体表面に照射すると、試料表面上に存在する原子
あるいは分子のうち、特定の原子あるいは分子を構成す
る原子が脱離する。
ギー値を越えるエネルギー値をもつＸ線、もしくは電子
線を固体表面に照射すると、試料表面上に存在する原子
あるいは分子のうち、特定の原子あるいは分子を構成す
る原子が脱離する。
この脱離反応機構は表面原子あるいは分子を構成する原
子の内殻電子の励起、イオン化に引き続いて、Ａｕｇｅ
ｒ過程等の多電子緩和が起こり、これにより表面に多価
イオンが形成されて、そのクーロン反発力によって表面
原子もしくは分子が脱離するものである。この場合、Ｘ
線や電子線の照射は表面原子あるいは分子を構成する原
子の電子的励起を起こすのみであり、従来のイオン照射
の場合のように格子原子の変位は無視しうるほど小さい
ため、照射による基板材料の損傷は極めて少ないもので
ある。
子の内殻電子の励起、イオン化に引き続いて、Ａｕｇｅ
ｒ過程等の多電子緩和が起こり、これにより表面に多価
イオンが形成されて、そのクーロン反発力によって表面
原子もしくは分子が脱離するものである。この場合、Ｘ
線や電子線の照射は表面原子あるいは分子を構成する原
子の電子的励起を起こすのみであり、従来のイオン照射
の場合のように格子原子の変位は無視しうるほど小さい
ため、照射による基板材料の損傷は極めて少ないもので
ある。
さらに、Ｘ線もしくは電子線の照射を気体雰囲気で行う
か、あるいは表面に分子を吸着させて行うことにより、
表面原子の結合状態を変えることが出来、これにより、
特定原子あるいは分子の脱離反応の反応効率を高めるこ
とが可能となる。
か、あるいは表面に分子を吸着させて行うことにより、
表面原子の結合状態を変えることが出来、これにより、
特定原子あるいは分子の脱離反応の反応効率を高めるこ
とが可能となる。
なお、上述した照射線のエネルギーはＸ線の場合は光子
エネルギーであり、電子線の場合は電子値を越えること
が必要である。
エネルギーであり、電子線の場合は電子値を越えること
が必要である。
ｍ：本発明をＳｉウェーハ表面の清浄化に適用した実施
例を第１図（ａ）〜（ｅ）により説明する。Ｂドープの
比抵抗１０Ω−１の（１００）Ｓｉウェーハ１を準備し
た。初めに、ウェーハ上に付着しているハイドロカーボ
ン等の有機物２やＣｕ、Ａｇ等の重金属３を除去するた
めに、洗浄液４によるｗｅｔ洗浄を行った（第１図（ａ
））。
例を第１図（ａ）〜（ｅ）により説明する。Ｂドープの
比抵抗１０Ω−１の（１００）Ｓｉウェーハ１を準備し
た。初めに、ウェーハ上に付着しているハイドロカーボ
ン等の有機物２やＣｕ、Ａｇ等の重金属３を除去するた
めに、洗浄液４によるｗｅｔ洗浄を行った（第１図（ａ
））。
洗浄液４は２種類あり、それぞれ、（Ｎ Ｈ４０Ｈ。
Ｈ＊ Ｏｚ ＊ Ｈｚ Ｏ）と（ＨＣ２、ＨｘＯｚ、
ＨｚＯ）をその組成としている。主に、前者は有機物の
除去に、後者は金属の除去に有効である。洗浄後のＳｉ
ウェーハ１を乾燥させるとその表面には自然酸化膜６が
形成される（第１図（ｂ））、次に、Ｓｉウェーハ１を
Ｘｓ照射室に入れ、室内を１×１０−’Ｐａ以下迄排気
した後、Ｓｉウェーハ１の表面にＸ線５を照射した（第
１図（Ｃ））。Ｘ線源にはシンクロトロン放射光（電子
加速エネルギー：２．５ＧｅＶ）を用いる。放射光ビー
ムの拡幅用ミラーの反射特性およびシンクロトロンの真
空保護用Ｂｅ窓の透過率によって、試料であるＳｉウェ
ーハ１に照射されるＸ線５の波長域は０．５〜ｌｎｍの
範囲となる。第２図はＳｉウェーハ１表面のＪＳ子組成
についてＡｕｇｅｒ分析を行い、酸素原子および単体Ｓ
ｉの原子濃度のＸ線照射量依存性を測定した結果を示し
たグラフである。 Ｊ／Ｉ’ｌ子濃度は表面のＡｕｇｅ
ｒ電子（ＳｉＬＶＶおよび０ＫＬＬ）の強度より求めた
。このグラフからエネルギー強度が１．２Ｊ／−以上の
Ｘ線５の照射によって０にＬＬ値が零となり、Ｓｉウェ
ーハ１表面上の自然酸化１１１１６から酸素原子だけが
選択的に脱離し、単体Ｓｉのみの表面状態になっている
ことが判る（第１図（ｄ））。
ＨｚＯ）をその組成としている。主に、前者は有機物の
除去に、後者は金属の除去に有効である。洗浄後のＳｉ
ウェーハ１を乾燥させるとその表面には自然酸化膜６が
形成される（第１図（ｂ））、次に、Ｓｉウェーハ１を
Ｘｓ照射室に入れ、室内を１×１０−’Ｐａ以下迄排気
した後、Ｓｉウェーハ１の表面にＸ線５を照射した（第
１図（Ｃ））。Ｘ線源にはシンクロトロン放射光（電子
加速エネルギー：２．５ＧｅＶ）を用いる。放射光ビー
ムの拡幅用ミラーの反射特性およびシンクロトロンの真
空保護用Ｂｅ窓の透過率によって、試料であるＳｉウェ
ーハ１に照射されるＸ線５の波長域は０．５〜ｌｎｍの
範囲となる。第２図はＳｉウェーハ１表面のＪＳ子組成
についてＡｕｇｅｒ分析を行い、酸素原子および単体Ｓ
ｉの原子濃度のＸ線照射量依存性を測定した結果を示し
たグラフである。 Ｊ／Ｉ’ｌ子濃度は表面のＡｕｇｅ
ｒ電子（ＳｉＬＶＶおよび０ＫＬＬ）の強度より求めた
。このグラフからエネルギー強度が１．２Ｊ／−以上の
Ｘ線５の照射によって０にＬＬ値が零となり、Ｓｉウェ
ーハ１表面上の自然酸化１１１１６から酸素原子だけが
選択的に脱離し、単体Ｓｉのみの表面状態になっている
ことが判る（第１図（ｄ））。
エネルギー強度がり、２Ｊ／ｄのＸ線５の照射を行って
自然酸化膜６を除去したＳｉウェーハ１表面に真空中で
ＡＱを蒸着し、通常のホトエツチング法によって１００
μｍ角の大きさのパターン７に加工した（第１図（８）
）、このＡＱパターン７を電極として、Ａ Ｑ ／ Ｓ
ｉのコンタクト抵抗を測定した結果、第３図に示すよ
うに、未洗浄の場合の約１１５の抵抗値、従来のｖｓｔ
洗浄のみの場合の約１７３の抵抗値（約５０Ω）まで下
げることが出来た。このコンタクト抵抗の低下はＳｉウ
ェーハ１表面の自然酸化膜６が除去された即ちＳｉウェ
ーハ１表面が清浄化された効果によるものである。
自然酸化膜６を除去したＳｉウェーハ１表面に真空中で
ＡＱを蒸着し、通常のホトエツチング法によって１００
μｍ角の大きさのパターン７に加工した（第１図（８）
）、このＡＱパターン７を電極として、Ａ Ｑ ／ Ｓ
ｉのコンタクト抵抗を測定した結果、第３図に示すよ
うに、未洗浄の場合の約１１５の抵抗値、従来のｖｓｔ
洗浄のみの場合の約１７３の抵抗値（約５０Ω）まで下
げることが出来た。このコンタクト抵抗の低下はＳｉウ
ェーハ１表面の自然酸化膜６が除去された即ちＳｉウェ
ーハ１表面が清浄化された効果によるものである。
失胤族又：本発明をＭＯＳメモリーのキャパシタ形成に
適用した実施例について述べる。キャパシタ用絶縁膜の
形成前の状態にあるＳｉウェーハの表面を実施例１と同
様にｗｅｔ洗浄する。Ｓｉウェーハを乾燥した後、Ｘ線
照射室に入れ、室内をｌＸｌ０−７Ｐａ以下に排気する
。この後、試料であるＳｉウェーハを一１００℃に冷却
しながら、反応ガスＳＦｓあるいはＸ ｅ ？’ ｚあ
るいはＨｚ（圧力Ｉ Ｘ Ｉ Ｏ’″’Ｐａ）に１分間
曝し、Ｓｉウェーハ表面にＳＦｓあるいはＸｅＦｚを吸
着させる。
適用した実施例について述べる。キャパシタ用絶縁膜の
形成前の状態にあるＳｉウェーハの表面を実施例１と同
様にｗｅｔ洗浄する。Ｓｉウェーハを乾燥した後、Ｘ線
照射室に入れ、室内をｌＸｌ０−７Ｐａ以下に排気する
。この後、試料であるＳｉウェーハを一１００℃に冷却
しながら、反応ガスＳＦｓあるいはＸ ｅ ？’ ｚあ
るいはＨｚ（圧力Ｉ Ｘ Ｉ Ｏ’″’Ｐａ）に１分間
曝し、Ｓｉウェーハ表面にＳＦｓあるいはＸｅＦｚを吸
着させる。
ＳＦｅの吸着した表面では電子の移１１！ｌＪが生じ、
表面の酸素原子とＳｉ原子との結合が弱まる。この後、
室内を再び排気した後、Ｘ線を照射する。さらに、吸着
−排気−照射を繰返し、実施例１の場合に比べて低照射
量である総ｆ１３００ ｍ Ｊ ／ ａｌのＸ線を照射
することにより、厚さ１．５ｎｍ程度の自然酸化膜を除
去した。この後、室内にＮＨＪＩを導入し、Ｓｉウェー
ハの表面を窒化した（厚さ２ｎｍ）、さらに、ＣＶＤ法
により、５ｉａＮａ膜（厚さ５ｎｍ）を形成した後、酸
化膜（厚さ１ｎｍ）を形成してキャパシタとした。キャ
パシタのリーク電流が１μＡ／−になる電界を測定した
結果、従来のｗｅｔ洗浄のみの場合が８ＭＶ／ａｍであ
るのに対し、本発明の清浄化処理を行った場合では１２
ＭＶ／ｃｎが得られ、キャパシタの絶ｍｓの品質が著し
く向上していることが判る。なお、Ｘ線にかえて電子線
を用いても同様のことができる。
表面の酸素原子とＳｉ原子との結合が弱まる。この後、
室内を再び排気した後、Ｘ線を照射する。さらに、吸着
−排気−照射を繰返し、実施例１の場合に比べて低照射
量である総ｆ１３００ ｍ Ｊ ／ ａｌのＸ線を照射
することにより、厚さ１．５ｎｍ程度の自然酸化膜を除
去した。この後、室内にＮＨＪＩを導入し、Ｓｉウェー
ハの表面を窒化した（厚さ２ｎｍ）、さらに、ＣＶＤ法
により、５ｉａＮａ膜（厚さ５ｎｍ）を形成した後、酸
化膜（厚さ１ｎｍ）を形成してキャパシタとした。キャ
パシタのリーク電流が１μＡ／−になる電界を測定した
結果、従来のｗｅｔ洗浄のみの場合が８ＭＶ／ａｍであ
るのに対し、本発明の清浄化処理を行った場合では１２
ＭＶ／ｃｎが得られ、キャパシタの絶ｍｓの品質が著し
く向上していることが判る。なお、Ｘ線にかえて電子線
を用いても同様のことができる。
太１上ＩＩ３：実施例１と同じくＢドープＳ ｉ （１
００）ウェーハをウェット洗浄した後、電子線照射室に
入れ、室内をＩ Ｘ １０−”Ｐ ａ以下に排気した後
。
００）ウェーハをウェット洗浄した後、電子線照射室に
入れ、室内をＩ Ｘ １０−”Ｐ ａ以下に排気した後
。
その表面に電子線を照射した。照射した電子線の加速エ
ネルギーは２ＫａＶ、照射量は５ Ｘ Ｉ Ｑ−”Ｃ／
ｄである。照射後、真空中でＡＱ電極を形成し、コンタ
クト抵抗を測定した結果、ｗｅｔ洗浄のみの場合の約１
７３に相当する６０Ωが得られた。
ネルギーは２ＫａＶ、照射量は５ Ｘ Ｉ Ｑ−”Ｃ／
ｄである。照射後、真空中でＡＱ電極を形成し、コンタ
クト抵抗を測定した結果、ｗｅｔ洗浄のみの場合の約１
７３に相当する６０Ωが得られた。
失痙泄Ａ−：実施例１と同しくＢドープＳ ｉ （１０
（１）ウェーハをウェット洗浄・乾燥した後、軟Ｘ線照
射室に入れ、室内をＩ Ｘ １０−”Ｐ ａ以下に排気
した。Ｘ線照射方法ならびに照射条件は実施例１と同じ
である。但し、本実施例では、Ｘ線照射中に室内にＳＦ
ｓ気体を導入し、その気体圧力は１〜１０Ｔｏｒｒの範
囲とした。ここで、Ｘ＆ｌ励起反応により活性化された
Ｓｉ表面とＳＦｅ分解活性種とにより化学反応が進み、
Ｓｉ表面の酸化膜が選択的に除去される。したがって、
このＳＦ６気体の効果により、実施例１の場合に比べて
Ｘｓ照射伝が約１桁低いＯ，ｔＪ／ｄにおいても、コン
タクト抵抗５０Ωを達成することが出来た。なお、Ｘ線
にかえて電子・線を用いても同様のことができる。
（１）ウェーハをウェット洗浄・乾燥した後、軟Ｘ線照
射室に入れ、室内をＩ Ｘ １０−”Ｐ ａ以下に排気
した。Ｘ線照射方法ならびに照射条件は実施例１と同じ
である。但し、本実施例では、Ｘ線照射中に室内にＳＦ
ｓ気体を導入し、その気体圧力は１〜１０Ｔｏｒｒの範
囲とした。ここで、Ｘ＆ｌ励起反応により活性化された
Ｓｉ表面とＳＦｅ分解活性種とにより化学反応が進み、
Ｓｉ表面の酸化膜が選択的に除去される。したがって、
このＳＦ６気体の効果により、実施例１の場合に比べて
Ｘｓ照射伝が約１桁低いＯ，ｔＪ／ｄにおいても、コン
タクト抵抗５０Ωを達成することが出来た。なお、Ｘ線
にかえて電子・線を用いても同様のことができる。
〉シ治」１１−：本発明と分子線エピタキシーとを併用
することにより２次元の量子効果デバイス（ｆＬ′／−
細線）を作成する方法を第４図（ａ）〜（ｄ）を用いて
説明する＊ ＧａＡｓ結晶基板ｌｌ上に分子線エピタキ
シーによってＡＱＡｓの単分子層１２を形成する（第４
図（ａ））、次に、Ａｕパターンク 図（ｂ））、Ｘ線１４の照射方法、照射条件は実施例１
と同じである。照射量は５００ｍＪ／ａＪである。ここ
で、ＡΩＡｓ単分子層１２のうちＸＭ１４が照射された
領域はＡＱＡｇ分子がＧａＡｓ結品基板１１から選択的
に脱離され、ＡｕＡｓ単分子層パターン１２が形成され
る（第４図（ｂ））。
することにより２次元の量子効果デバイス（ｆＬ′／−
細線）を作成する方法を第４図（ａ）〜（ｄ）を用いて
説明する＊ ＧａＡｓ結晶基板ｌｌ上に分子線エピタキ
シーによってＡＱＡｓの単分子層１２を形成する（第４
図（ａ））、次に、Ａｕパターンク 図（ｂ））、Ｘ線１４の照射方法、照射条件は実施例１
と同じである。照射量は５００ｍＪ／ａＪである。ここ
で、ＡΩＡｓ単分子層１２のうちＸＭ１４が照射された
領域はＡＱＡｇ分子がＧａＡｓ結品基板１１から選択的
に脱離され、ＡｕＡｓ単分子層パターン１２が形成され
る（第４図（ｂ））。
次に１分子線エピタキシーにより、全面にＩｎＡｓの単
分子層１５を形成する（第４図（ｃ））、以降、ＡＱＡ
ｓとＩ ｎ Ａ ｓどの分子線エピタキシーを交互にく
り返すことにより、ＡＱＡｓ単分子層１２−２．１２−
３とＩ ｎＡｓ単分子層１５−１゜１５−２とが交互に
形成され、量子細線が形成される（第４図（ｄ））。現
状の量子効果デバイスでは分子線エピタキシーを用いた
１次元の址子効果デバイスのみが実現されているが１本
発明の表面改質法をこれに併用することによって、初め
て、２次元の量子効果デバイスが作成された。
分子層１５を形成する（第４図（ｃ））、以降、ＡＱＡ
ｓとＩ ｎ Ａ ｓどの分子線エピタキシーを交互にく
り返すことにより、ＡＱＡｓ単分子層１２−２．１２−
３とＩ ｎＡｓ単分子層１５−１゜１５−２とが交互に
形成され、量子細線が形成される（第４図（ｄ））。現
状の量子効果デバイスでは分子線エピタキシーを用いた
１次元の址子効果デバイスのみが実現されているが１本
発明の表面改質法をこれに併用することによって、初め
て、２次元の量子効果デバイスが作成された。
失胤叢且：本実施例は酸処理などのν８ｔプロセスを一
切行うことなしに、Ｓｉミラニー衣表面全ての清浄化工
程をシンクロトロン放射光を励起光源に用いて行うもの
である。実施例１と同様に、未洗浄の（１００）Ｓｉウ
ェハをＸｉ照射室に入れ、１×１０″″’Ｐａ以下に排
気する。次に、室内に酸素ガスを導入し、圧力を１０〜
１００Ｔｏｒｒの範囲とする。これにシンクロトロン放
射光を照射すると、酸素分子の内殻励起により、化学的
に活性な原子状酸素が発生する。この原子状酸素が８１
表面に吸着しているハイドロカーボンと反応し、二酸化
炭素（ＣＯ２）と水（ＨｚＯ）とに変換され。
切行うことなしに、Ｓｉミラニー衣表面全ての清浄化工
程をシンクロトロン放射光を励起光源に用いて行うもの
である。実施例１と同様に、未洗浄の（１００）Ｓｉウ
ェハをＸｉ照射室に入れ、１×１０″″’Ｐａ以下に排
気する。次に、室内に酸素ガスを導入し、圧力を１０〜
１００Ｔｏｒｒの範囲とする。これにシンクロトロン放
射光を照射すると、酸素分子の内殻励起により、化学的
に活性な原子状酸素が発生する。この原子状酸素が８１
表面に吸着しているハイドロカーボンと反応し、二酸化
炭素（ＣＯ２）と水（ＨｚＯ）とに変換され。
これらは表面から脱離される。したがって、この場合、
Ｓｉウェーハを１００〜２００℃に加熱しておくことは
、上記脱離反応を促進する上で有効である。これにより
、Ｓｉ表面は酸化膜の厚さがやや増加するものの、ハイ
ドロカーボン付着物は完全に除去される０次に、Ｓｌウ
ェーハ表面の酸化膜を実施例１と同様に、シンクロトロ
ン放射光を照射することにより除去することが出来る。
Ｓｉウェーハを１００〜２００℃に加熱しておくことは
、上記脱離反応を促進する上で有効である。これにより
、Ｓｉ表面は酸化膜の厚さがやや増加するものの、ハイ
ドロカーボン付着物は完全に除去される０次に、Ｓｌウ
ェーハ表面の酸化膜を実施例１と同様に、シンクロトロ
ン放射光を照射することにより除去することが出来る。
第５図は本実施例により処理したＳｉウェーハ表面の光
電子分光の測定結果、および、実施例１のｗｅｔ処理の
みを行った表面の測定結果である。この結果、ｗｅｔ処
理のみの場合には、Ｓｉウェーハ表面にＳｉｆ！が残っ
ているが、シンクロトロン放射光の照射によって５ｉｎ
ｓは完全に除去され、清浄なＳｉウェーハ表面が現れて
いることが判る。
電子分光の測定結果、および、実施例１のｗｅｔ処理の
みを行った表面の測定結果である。この結果、ｗｅｔ処
理のみの場合には、Ｓｉウェーハ表面にＳｉｆ！が残っ
ているが、シンクロトロン放射光の照射によって５ｉｎ
ｓは完全に除去され、清浄なＳｉウェーハ表面が現れて
いることが判る。
本実施例では、ハイドロカーボン付着物と酸化物との除
去を高真空中で連続して行うことが出来るので、清浄な
Ｓｉウェーハ表面が安定に得られるという特徴を有する
。
去を高真空中で連続して行うことが出来るので、清浄な
Ｓｉウェーハ表面が安定に得られるという特徴を有する
。
本発明によれば、半導体ウェーハ表面の自然酸化膜の選
択的除去（すなわち表面の清浄化）などを従来に比べて
、より選択的に、かつより低損傷な条件で可能になる。
択的除去（すなわち表面の清浄化）などを従来に比べて
、より選択的に、かつより低損傷な条件で可能になる。
この清浄化された表面に半導体素子に必要な各種薄膜を
形成することにより、これらの薄膜の品質は著しく向上
し、これによって素子の性能ならびに信頼度の向上に大
きく貢献するものである。
形成することにより、これらの薄膜の品質は著しく向上
し、これによって素子の性能ならびに信頼度の向上に大
きく貢献するものである。
第１図（ａ）〜（６）は本発明による実施例１の処理工
程毎の断面図、第２図は実施例１におけるＸ線照射量と
Ｓｉウェーハ表面の組成との関係を示す図、第３１！Ｍ
は実施例１におけるコンタクト抵抗の測定値を示す図、
第４図は実施例５の量子細線作成工程の断面図、第５図
は実施例６により達成されたＳｉ表面の光電子分光測定
結果である。 １・・・Ｓｉウェーハ、２・・・有機物、３・・・重金
属、４・・・ｗｅｔ洗浄液、５，１４・・・Ｘ線、６・
・・自然酸化膜、７・・・ＡＭパターン、１１・・・Ｇ
ａＡｓ結品基板、１２・・・Ａ ｆＪ Ａ ｓ単分子層
、１３・・・Ｘ線マスク、％ ２ 図 ％ ３ 図 自！！、ｄ賢Ｐ４乙月ｌ【 ＡｌハｅＺ−ン 万 ４ 呂 ｒｚ−＋ ｒｌ ｈＡｓＲＩＪＲ １２Ａ１Ａｓ勅Ｉ 不 図 葦［今エネル〜’−（Ｃ７〕
程毎の断面図、第２図は実施例１におけるＸ線照射量と
Ｓｉウェーハ表面の組成との関係を示す図、第３１！Ｍ
は実施例１におけるコンタクト抵抗の測定値を示す図、
第４図は実施例５の量子細線作成工程の断面図、第５図
は実施例６により達成されたＳｉ表面の光電子分光測定
結果である。 １・・・Ｓｉウェーハ、２・・・有機物、３・・・重金
属、４・・・ｗｅｔ洗浄液、５，１４・・・Ｘ線、６・
・・自然酸化膜、７・・・ＡＭパターン、１１・・・Ｇ
ａＡｓ結品基板、１２・・・Ａ ｆＪ Ａ ｓ単分子層
、１３・・・Ｘ線マスク、％ ２ 図 ％ ３ 図 自！！、ｄ賢Ｐ４乙月ｌ【 ＡｌハｅＺ−ン 万 ４ 呂 ｒｚ−＋ ｒｌ ｈＡｓＲＩＪＲ １２Ａ１Ａｓ勅Ｉ 不 図 葦［今エネル〜’−（Ｃ７〕
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、固体試料の表面を構成する原子の内殻電子のイオン
化エネルギー値を越えるエネルギー値を有するＸ線又は
電子線を上記固体試料の表面に照射することによつて上
記固体試料の表面上に存在する特定の原子を選択的に脱
離させることを特徴とする固体試料表面の改質方法。 ２、上記Ｘ線又は電子線の照射を反応ガス雰囲気中で行
うことを特徴とする請求項１の固体試料表面の改質方法
。 ３、上記Ｘ線又は電子線の照射を上記固体試料表面に分
子又は原子の吸着層を形成させてから行うことを特徴と
する請求項１の固体試料表面の改質方法。 ４、上記Ｘ線又は電子線の照射を上記固体試料表面の特
定領域に選択的に行うことを特徴とする請求項１の固体
試料表面の改質方法。 ５、自然酸化膜が形成された半導体ウェーハの表面上に
上記ウェーハの表面を構成する原子の内殻電子のイオン
化エネルギー値を越えるエネルギー値を有するＸ線又は
電子線を照射することによつて上記自然酸化膜中の酸素
原子を選択的に脱離させて上記自然酸化膜を除去するこ
とを特徴とする半導体ウェーハ表面の清浄化方法。 ６、上記半導体ウェーハがＳｉウェーハであることを特
徴とする請求項５の半導体ウェーハ表面の清浄化方法。 ７、単分子層が形成された半導体ウェーハの表面上に上
記ウェーハの表面を構成する原子の内殻電子のイオン化
エネルギー値を越えるエネルギー値を有するＸ線又は電
子線をマスクを介して照射することによつて上記単分子
層の被照射領域を除去して上記単分子層のパターンを形
成することを特徴とするパターン形成方法。 ８、固体試料の表面を洗浄する洗浄工程と、所定雰囲気
中において上記固体試料の表面を構成する原子の内殻電
子のイオン化エネルギー値を越えるエネルギー値を有す
るＸ線又は電子線を洗浄された上記固体試料の表面に照
射する照射工程と、照射された上記固体試料の表面上に
薄膜を形成する膜形成工程とを備えることを特徴とする
固体試料表面の改質方法。 ９、上記所定雰囲気が真空雰囲気であることを特徴とす
る請求項８の固体試料表面の改質方法。 １０、上記所定雰囲気が反応ガス雰囲気であることを特
徴とする請求項８の固体試料表面の改質方法。 １１、上記反応ガスがＳＦ＿８あるいはＸｅＦ＿２ある
いはＨ＿２であることを特徴とする請求項２又は１０の
固体試料表面の改質方法。 １２、上記固体試料が半導体ウェーハであることを特徴
とする請求項８の固体試料表面の改質方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13601789A JPH033328A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 固体試料表面の改質方法 |
| EP19900110374 EP0400651A3 (en) | 1989-05-31 | 1990-05-31 | Method of modification on surface of solid sample |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13601789A JPH033328A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 固体試料表面の改質方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH033328A true JPH033328A (ja) | 1991-01-09 |
Family
ID=15165238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13601789A Pending JPH033328A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 固体試料表面の改質方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0400651A3 (ja) |
| JP (1) | JPH033328A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05275402A (ja) * | 1992-03-27 | 1993-10-22 | Hitachi Ltd | 固体表面加工方法 |
| US5510277A (en) * | 1994-06-29 | 1996-04-23 | At&T Corp. | Surface treatment for silicon substrates |
| JP3540047B2 (ja) * | 1995-03-31 | 2004-07-07 | 株式会社島津製作所 | 微細パターン作成方法 |
| US6554950B2 (en) * | 2001-01-16 | 2003-04-29 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for removal of surface contaminants from substrates in vacuum applications |
| US7838431B2 (en) * | 2008-06-14 | 2010-11-23 | Applied Materials, Inc. | Method for surface treatment of semiconductor substrates |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60211930A (ja) * | 1984-04-06 | 1985-10-24 | Canon Inc | パタ−ン形成方法 |
| US4590091A (en) * | 1984-12-17 | 1986-05-20 | Hughes Aircraft Company | Photochemical process for substrate surface preparation |
| GB8806800D0 (en) * | 1988-03-22 | 1988-04-20 | British Telecomm | Etching methods |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP13601789A patent/JPH033328A/ja active Pending
-
1990
- 1990-05-31 EP EP19900110374 patent/EP0400651A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0400651A3 (en) | 1991-12-11 |
| EP0400651A2 (en) | 1990-12-05 |
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