JPH06310491A - 固体表面パターン形成方法 - Google Patents
固体表面パターン形成方法Info
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- JPH06310491A JPH06310491A JP5122185A JP12218593A JPH06310491A JP H06310491 A JPH06310491 A JP H06310491A JP 5122185 A JP5122185 A JP 5122185A JP 12218593 A JP12218593 A JP 12218593A JP H06310491 A JPH06310491 A JP H06310491A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体表面の表面状態を選択的に、反応しやす
い状態（活性）または反応しにくい状態（不活性）と
し、後続のプロセスとの組み合わせにより容易に微細構
造を形成する。 【構成】 ドライエッチングによる固体表面ダメージ層
に真空中で酸化性ビームを照射すると、照射された部分
は酸化が進み、十分に酸化されたサブオキサイドが少な
い酸化層領域となる。次に表面を選択的にエッチングす
る溶液に固体基板をさらすと、十分に酸化された領域は
溶解除去されるが、ダメージ層上に形成された酸化層は
溶液との反応では溶解除去されず、表面状態は変化しな
い。この表面に対し、エピタキシャル成長等を行うと、
酸化膜が存在しない領域上には選択的に成長等が起こ
り、ダメージ層上では起きないため、パターンが形成さ
れる。
い状態（活性）または反応しにくい状態（不活性）と
し、後続のプロセスとの組み合わせにより容易に微細構
造を形成する。 【構成】 ドライエッチングによる固体表面ダメージ層
に真空中で酸化性ビームを照射すると、照射された部分
は酸化が進み、十分に酸化されたサブオキサイドが少な
い酸化層領域となる。次に表面を選択的にエッチングす
る溶液に固体基板をさらすと、十分に酸化された領域は
溶解除去されるが、ダメージ層上に形成された酸化層は
溶液との反応では溶解除去されず、表面状態は変化しな
い。この表面に対し、エピタキシャル成長等を行うと、
酸化膜が存在しない領域上には選択的に成長等が起こ
り、ダメージ層上では起きないため、パターンが形成さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体表面の処理方法に関
し、特に電子デバイス製造プロセスに用いられる固体表
面のパターン形成方法に関する。
し、特に電子デバイス製造プロセスに用いられる固体表
面のパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体表面のパターン形成には、パ
ターンを形成したマスクを用いてプロセスを施し、酸化
膜や窒化膜や金属などの膜のパターン形成を行う方法が
一般的に用いられてきた。また、マスクを用いて形成し
た酸化膜以外の領域に選択的に膜形成を行う方法も用い
られていた。マスクを用いない方法としては、レーザー
ビームや電子ビームなどによりマスクを用いずに表面を
直接加工する方法が用いられていた。従来の方法のう
ち、マスクを用いて形成した酸化膜以外の領域に選択的
に膜形成を行う方法の代表的なものとしては、酸化膜以
外の領域に選択的にＳｉを成長させる方法が、ビー・デ
ィー・ジョイス他（B.D.Joyce,et al.）により、ネイチ
ャー（Nature）1962年，195巻，485〜486ページに、ま
た、レーザービームや電子ビームなどによりマスクを用
いずに表面を直接加工する方法の代表的なものとして
は、レーザービームをＣｒ（ＣＯ）6ガス中で固体表面
に照射し、照射部に選択的にＣｒを堆積させる方法が、
森重他により、第２６回半導体・集積回路シンポジウム
講演論文集，電気化学協会編，1984年，6ページに報告
されている。
ターンを形成したマスクを用いてプロセスを施し、酸化
膜や窒化膜や金属などの膜のパターン形成を行う方法が
一般的に用いられてきた。また、マスクを用いて形成し
た酸化膜以外の領域に選択的に膜形成を行う方法も用い
られていた。マスクを用いない方法としては、レーザー
ビームや電子ビームなどによりマスクを用いずに表面を
直接加工する方法が用いられていた。従来の方法のう
ち、マスクを用いて形成した酸化膜以外の領域に選択的
に膜形成を行う方法の代表的なものとしては、酸化膜以
外の領域に選択的にＳｉを成長させる方法が、ビー・デ
ィー・ジョイス他（B.D.Joyce,et al.）により、ネイチ
ャー（Nature）1962年，195巻，485〜486ページに、ま
た、レーザービームや電子ビームなどによりマスクを用
いずに表面を直接加工する方法の代表的なものとして
は、レーザービームをＣｒ（ＣＯ）6ガス中で固体表面
に照射し、照射部に選択的にＣｒを堆積させる方法が、
森重他により、第２６回半導体・集積回路シンポジウム
講演論文集，電気化学協会編，1984年，6ページに報告
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したマスクを用い
た酸化などのパターン形成方法や、マスクを用いて形成
した酸化膜以外の領域に選択的に膜堆積を行うパターン
形成方法では、微細なパターンの形成が難しく、また、
マスク形成の工数が必要であるという欠点があった。ま
た、レーザービームや電子ビームなどによりマスクを用
いずに表面を直接加工するパターン形成方法では、照射
部での選択的なエッチングや堆積などが可能で、微細な
パターンが形成できるが、特定の選択的なプロセスしか
行うことができず、照射部や照射部以外全体に対して種
々の選択的なプロセスを行えるという汎用性はもたない
という欠点があった。本発明の目的は、このような従来
の固体表面のパターン形成方法の欠点を除去して、固体
表面のパターン形成したい領域、またはそれ以外の領域
の表面状態を選択的に変化させ、変化させた領域または
それ以外の領域全体に対して種々の選択的な反応を行う
ことのできる、汎用性のある固体表面パターン形成方法
を提供することにある。
た酸化などのパターン形成方法や、マスクを用いて形成
した酸化膜以外の領域に選択的に膜堆積を行うパターン
形成方法では、微細なパターンの形成が難しく、また、
マスク形成の工数が必要であるという欠点があった。ま
た、レーザービームや電子ビームなどによりマスクを用
いずに表面を直接加工するパターン形成方法では、照射
部での選択的なエッチングや堆積などが可能で、微細な
パターンが形成できるが、特定の選択的なプロセスしか
行うことができず、照射部や照射部以外全体に対して種
々の選択的なプロセスを行えるという汎用性はもたない
という欠点があった。本発明の目的は、このような従来
の固体表面のパターン形成方法の欠点を除去して、固体
表面のパターン形成したい領域、またはそれ以外の領域
の表面状態を選択的に変化させ、変化させた領域または
それ以外の領域全体に対して種々の選択的な反応を行う
ことのできる、汎用性のある固体表面パターン形成方法
を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】第１の発明の固体表面パ
ターン形成方法は、固体表面の広い面積に形成したダメ
ージ層上に、真空中で酸化性のあるビームを照射し該照
射部のみを十分に酸化させてパターニングし、次いで溶
液処理を行い、前記照射部の酸化層のみを選択的に除去
して酸化膜フリー表面とすることにより、後の工程にお
けるパターン形成を可能とすることを特徴とする。ここ
で、酸化性のあるビームは、酸素イオンビーム、酸素ラ
ジカルビーム、酸素分子線またはオゾン分子線であるこ
とが好ましい。
ターン形成方法は、固体表面の広い面積に形成したダメ
ージ層上に、真空中で酸化性のあるビームを照射し該照
射部のみを十分に酸化させてパターニングし、次いで溶
液処理を行い、前記照射部の酸化層のみを選択的に除去
して酸化膜フリー表面とすることにより、後の工程にお
けるパターン形成を可能とすることを特徴とする。ここ
で、酸化性のあるビームは、酸素イオンビーム、酸素ラ
ジカルビーム、酸素分子線またはオゾン分子線であるこ
とが好ましい。
【０００５】第２の発明の固体表面パターン形成方法
は、固体表面の広い面積に形成したダメージ層上に、酸
化性雰囲気中または水蒸気中でレーザー、電子線または
イオンビームを照射し該照射部のみを十分に酸化させて
パターニングし、次いで溶液処理を行い、前記照射部の
酸化層のみを選択的に除去して酸化膜フリー表面とする
ことにより、後の工程におけるパターン形成を可能とす
ることを特徴とする。ここで、酸化性雰囲気とは、酸
素、オゾン等が挙げられる。
は、固体表面の広い面積に形成したダメージ層上に、酸
化性雰囲気中または水蒸気中でレーザー、電子線または
イオンビームを照射し該照射部のみを十分に酸化させて
パターニングし、次いで溶液処理を行い、前記照射部の
酸化層のみを選択的に除去して酸化膜フリー表面とする
ことにより、後の工程におけるパターン形成を可能とす
ることを特徴とする。ここで、酸化性雰囲気とは、酸
素、オゾン等が挙げられる。
【０００６】第３の発明の固体表面のパターン形成方法
は、表面に自然酸化膜または薄い酸化膜を有する広い面
積のダメージのない固体表面上に、真空中またはガス中
でイオンビームを照射し該照射部のみにダメージ層を形
成してパターニングし、次いで溶液処理を行い、前記照
射部以外のダメージ層のない領域の表面の薄膜のみを選
択的に除去して活性表面とすることにより後の工程にお
けるパターン形成を可能とすることを特徴とする。
は、表面に自然酸化膜または薄い酸化膜を有する広い面
積のダメージのない固体表面上に、真空中またはガス中
でイオンビームを照射し該照射部のみにダメージ層を形
成してパターニングし、次いで溶液処理を行い、前記照
射部以外のダメージ層のない領域の表面の薄膜のみを選
択的に除去して活性表面とすることにより後の工程にお
けるパターン形成を可能とすることを特徴とする。
【０００７】
【作用】第１の発明 固体表面の広い面積の領域にドライエッチングなどによ
ってダメージ層が形成されている場合、このダメージ層
は不十分に酸化された固体表面を形成しているために、
フッ酸や選択エッチング液などの溶液処理によって容易
に溶解除去することができない。このダメージ層上に、
真空中で酸素イオンビーム、酸素ラジカルビーム、酸素
分子線またはオゾン分子線などの酸化性のあるビームを
所望のパターンに沿って照射し、照射部のみを酸化して
酸化パターンを形成する。パターン形成に限らず、不十
分に酸化されていたダメージ層は、酸化プロセスによっ
て十分に酸化されると、溶液との反応によって溶解除去
されるようになる。本発明のダメージ層上への酸化性の
あるビームの照射によって、固体表面のビーム照射部が
十分に酸化されると、続いて施す溶液処理または雰囲気
曝露において、十分に酸化された部分のみが溶解除去さ
れ、それ以外の領域は溶解除去されない。この溶液処理
の結果、ビーム照射を行った部分のみが酸化膜が存在せ
ず、それ以外の領域にはダメージ層上の酸化膜が存在す
るというパターンが形成される。このパターン表面に対
して次のプロセス雰囲気を作用させると、ダメージ層上
の酸化膜が除去された領域は、ダメージ層上の酸化膜を
有する領域よりも反応性が高い。このため、プロセス条
件を選ぶことにより、ダメージ層上の酸化膜が除去され
た領域において、選択的に次プロセスの反応が進行す
る。これにより、ビーム照射によってパターン形成した
領域のみ次プロセスが進んだパターンを形成することが
できる。
ってダメージ層が形成されている場合、このダメージ層
は不十分に酸化された固体表面を形成しているために、
フッ酸や選択エッチング液などの溶液処理によって容易
に溶解除去することができない。このダメージ層上に、
真空中で酸素イオンビーム、酸素ラジカルビーム、酸素
分子線またはオゾン分子線などの酸化性のあるビームを
所望のパターンに沿って照射し、照射部のみを酸化して
酸化パターンを形成する。パターン形成に限らず、不十
分に酸化されていたダメージ層は、酸化プロセスによっ
て十分に酸化されると、溶液との反応によって溶解除去
されるようになる。本発明のダメージ層上への酸化性の
あるビームの照射によって、固体表面のビーム照射部が
十分に酸化されると、続いて施す溶液処理または雰囲気
曝露において、十分に酸化された部分のみが溶解除去さ
れ、それ以外の領域は溶解除去されない。この溶液処理
の結果、ビーム照射を行った部分のみが酸化膜が存在せ
ず、それ以外の領域にはダメージ層上の酸化膜が存在す
るというパターンが形成される。このパターン表面に対
して次のプロセス雰囲気を作用させると、ダメージ層上
の酸化膜が除去された領域は、ダメージ層上の酸化膜を
有する領域よりも反応性が高い。このため、プロセス条
件を選ぶことにより、ダメージ層上の酸化膜が除去され
た領域において、選択的に次プロセスの反応が進行す
る。これにより、ビーム照射によってパターン形成した
領域のみ次プロセスが進んだパターンを形成することが
できる。
【０００８】第２の発明 固体表面の広い面積の領域に、ドライエッチングなどに
よってダメージ層が形成されている場合、このダメージ
層は不十分に酸化された固体表面を形成しているため
に、フッ酸や選択エッチング液などの溶液処理によって
容易に溶解除去することができない。このダメージ層上
に、酸素、オゾン、水蒸気などの酸化性雰囲気中でレー
ザーまたは電子線またはイオンビームを所望のパターン
に沿って照射し、照射部のみを酸化して酸化パターンを
形成する。ダメージ層上への酸化性雰囲気中でのビーム
照射によって照射部が十分に酸化されると、続いて施す
溶液処理または雰囲気曝露において、十分に酸化された
部分のみが溶解除去され、それ以外の領域は溶解除去さ
れない。この溶液処理の結果、ビーム照射を行った部分
のみが酸化膜が存在せず、それ以外の領域にはダメージ
層上の酸化膜が存在するというパターンが形成される。
その結果、第１の発明の場合と同様にして、ダメージ層
上の酸化膜が除去された領域において、選択的に次プロ
セスの反応が進み、パターン形成が行われる。
よってダメージ層が形成されている場合、このダメージ
層は不十分に酸化された固体表面を形成しているため
に、フッ酸や選択エッチング液などの溶液処理によって
容易に溶解除去することができない。このダメージ層上
に、酸素、オゾン、水蒸気などの酸化性雰囲気中でレー
ザーまたは電子線またはイオンビームを所望のパターン
に沿って照射し、照射部のみを酸化して酸化パターンを
形成する。ダメージ層上への酸化性雰囲気中でのビーム
照射によって照射部が十分に酸化されると、続いて施す
溶液処理または雰囲気曝露において、十分に酸化された
部分のみが溶解除去され、それ以外の領域は溶解除去さ
れない。この溶液処理の結果、ビーム照射を行った部分
のみが酸化膜が存在せず、それ以外の領域にはダメージ
層上の酸化膜が存在するというパターンが形成される。
その結果、第１の発明の場合と同様にして、ダメージ層
上の酸化膜が除去された領域において、選択的に次プロ
セスの反応が進み、パターン形成が行われる。
【０００９】第３の発明 自然酸化膜などの薄い膜を有する広い面積のダメージの
ない固体表面がある場合、この表面にはダメージが存在
せず、不十分に酸化された表面となっていないために、
フッ酸や選択エッチング液などの溶液処理によって容易
に溶解除去することができる。この表面上に、真空中ま
たはガス中でイオンビームを所望のパターンに沿って照
射し、照射部のみにダメージ層を形成する。続いて溶液
処理を行うと、照射部以外のダメージ層のない領域の酸
化膜が除去される。照射部のダメージが形成された領域
は溶液処理または雰囲気曝露で溶解除去されずに選択的
に残る。この溶液処理の結果、ビーム照射を行った部分
のみにおいてダメージ層上の酸化膜が存在し、それ以外
の領域には酸化膜が存在しないというパターンが形成さ
れる。酸化膜が溶解除去された領域は、ダメージ層上の
酸化膜を有する領域よりも反応性が高い。この表面に対
して次のプロセス雰囲気を作用させると、ダメージ層が
なく酸化膜が除去され活性となった領域は、ダメージ層
が形成されて不十分に酸化された酸化膜を有する領域よ
りも反応性が高い。このため、プロセス条件を選ぶこと
により、酸化膜がない領域において、選択的に次プロセ
スの反応が進行する。これにより、ビーム照射によって
パターン形成した領域のみ次プロセスが進まず、それ以
外の領域ではプロセスが進んだパターンを形成すること
ができる。
ない固体表面がある場合、この表面にはダメージが存在
せず、不十分に酸化された表面となっていないために、
フッ酸や選択エッチング液などの溶液処理によって容易
に溶解除去することができる。この表面上に、真空中ま
たはガス中でイオンビームを所望のパターンに沿って照
射し、照射部のみにダメージ層を形成する。続いて溶液
処理を行うと、照射部以外のダメージ層のない領域の酸
化膜が除去される。照射部のダメージが形成された領域
は溶液処理または雰囲気曝露で溶解除去されずに選択的
に残る。この溶液処理の結果、ビーム照射を行った部分
のみにおいてダメージ層上の酸化膜が存在し、それ以外
の領域には酸化膜が存在しないというパターンが形成さ
れる。酸化膜が溶解除去された領域は、ダメージ層上の
酸化膜を有する領域よりも反応性が高い。この表面に対
して次のプロセス雰囲気を作用させると、ダメージ層が
なく酸化膜が除去され活性となった領域は、ダメージ層
が形成されて不十分に酸化された酸化膜を有する領域よ
りも反応性が高い。このため、プロセス条件を選ぶこと
により、酸化膜がない領域において、選択的に次プロセ
スの反応が進行する。これにより、ビーム照射によって
パターン形成した領域のみ次プロセスが進まず、それ以
外の領域ではプロセスが進んだパターンを形成すること
ができる。
【００１０】本発明のなかで、イオンビームは集束イオ
ンビームであってもよい。また、本発明の溶液処理に用
いる溶液および雰囲気曝露に用いる雰囲気は、表面の膜
を選択的にエッチングできる溶液または雰囲気であれば
その種類を問わない。酸化層や自然酸化膜に対しては、
フッ酸やフッ酸蒸気などを用いることができる。
ンビームであってもよい。また、本発明の溶液処理に用
いる溶液および雰囲気曝露に用いる雰囲気は、表面の膜
を選択的にエッチングできる溶液または雰囲気であれば
その種類を問わない。酸化層や自然酸化膜に対しては、
フッ酸やフッ酸蒸気などを用いることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図２は、本発明の第１の方法において、ド
ライエッチングによって形成されたダメージ層上の表面
状態（図２（ａ））、このダメージ層に酸素分子ビーム
を照射しない表面領域にフッ酸処理を施した時の表面状
態（図２（ｂ））およびダメージ層に酸素分子ビームを
照射した表面領域に同様のフッ酸処理を施した時の表面
状態（図２（ｃ））を表すＸＰＳ−Ｓｉ（２ｐ）スペク
トルである。なお図中、結合エネルギーは、バルク−Ｓ
ｉピークとの相対値で表している。図２（ａ）ではバル
クＳｉを示すピークの外に、ドライエッチングガス成分
を含む不完全なＳｉ酸化物の層を示すピークが観察され
る。このような表面に対し、酸素分子ビーム照射を行わ
ずにフッ酸処理を施した表面のＸＰＳ−Ｓｉ（２ｐ）ス
ペクトルである図２（ｂ）では、バルクＳｉを示すピー
クのほかにＳｉ酸化物のピークが観察され、フッ酸処理
によっても酸化層が除去されていないことがわかる。一
方、図２（ｃ）では、バルクＳｉのピークしか観察され
ず、ダメージ層およびダメージ層上に形成された不完全
な酸化層が除去されたことがわかる。本発明の第１の方
法により酸素イオンビームまたは酸素ラジカルビームま
たはオゾン分子線を照射した場合、および本発明の第２
の方法によって酸化性雰囲気中でレーザーなどを照射し
た場合もともに同様の表面状態の違いを示す。
て説明する。図２は、本発明の第１の方法において、ド
ライエッチングによって形成されたダメージ層上の表面
状態（図２（ａ））、このダメージ層に酸素分子ビーム
を照射しない表面領域にフッ酸処理を施した時の表面状
態（図２（ｂ））およびダメージ層に酸素分子ビームを
照射した表面領域に同様のフッ酸処理を施した時の表面
状態（図２（ｃ））を表すＸＰＳ−Ｓｉ（２ｐ）スペク
トルである。なお図中、結合エネルギーは、バルク−Ｓ
ｉピークとの相対値で表している。図２（ａ）ではバル
クＳｉを示すピークの外に、ドライエッチングガス成分
を含む不完全なＳｉ酸化物の層を示すピークが観察され
る。このような表面に対し、酸素分子ビーム照射を行わ
ずにフッ酸処理を施した表面のＸＰＳ−Ｓｉ（２ｐ）ス
ペクトルである図２（ｂ）では、バルクＳｉを示すピー
クのほかにＳｉ酸化物のピークが観察され、フッ酸処理
によっても酸化層が除去されていないことがわかる。一
方、図２（ｃ）では、バルクＳｉのピークしか観察され
ず、ダメージ層およびダメージ層上に形成された不完全
な酸化層が除去されたことがわかる。本発明の第１の方
法により酸素イオンビームまたは酸素ラジカルビームま
たはオゾン分子線を照射した場合、および本発明の第２
の方法によって酸化性雰囲気中でレーザーなどを照射し
た場合もともに同様の表面状態の違いを示す。
【００１２】本発明の第３の方法によってダメージのな
い表面に集束イオンビームを照射して照射部のみにダメ
ージ層を形成した場合には、フッ酸処理後、照射部は図
２（ｂ）と同様の表面状態となり、照射を行わなかった
部分は図２（ｃ）と同様の表面状態となる。
い表面に集束イオンビームを照射して照射部のみにダメ
ージ層を形成した場合には、フッ酸処理後、照射部は図
２（ｂ）と同様の表面状態となり、照射を行わなかった
部分は図２（ｃ）と同様の表面状態となる。
【００１３】図１は本発明の第１の方法による固体表面
のパターン形成方法の実施例を説明するための固体表面
の変化を示す試料断面図である。図１（ａ）において、
固体基板の一例である半導体基板１１において、絶縁膜
１２をドライエッチング粒子１３によってエッチング加
工する。絶縁膜１２がエッチングされて露出した半導体
表面には、ドライエッチングによるダメージ層１４が形
成される。このダメージ層１４は、ドライエッチング直
後にはドライエッチングガス成分を含む不完全な酸化
層、洗浄後には十分に酸化されていない不完全なサブオ
キサイドを多く含む酸化膜を形成する。図１（ｂ）にお
いて、真空中で、酸化性のあるビーム（酸素イオンビー
ム、酸素ラジカルビーム、酸素分子線またはオゾン分子
線）１６を所望のパターンに沿って、ダメージ層１４の
領域に照射する。照射された部分は酸化が進み、十分に
酸化されたサブオキサイドが少ない酸化層領域１７とな
る。このビーム照射の際、基板を加熱機構１５によって
加熱し、酸化を促進させてもよい。図１（ｃ）におい
て、液相または気相のフッ酸雰囲気に半導体基板１１を
さらす。フッ酸との反応により、十分に酸化された領域
１７は溶解除去される。しかし、ダメージ層１４または
ダメージ層上に形成された酸化層は、フッ酸との反応で
は容易に溶解除去されず、表面状態は変化しない。従っ
て、フッ酸処理後の表面には、ビーム照射部には酸化層
が存在しない表面領域１８が、ビーム照射部以外ではダ
メージ層１４またはダメージ層上に形成された酸化層の
領域があり、これらによってパターンが形成される。図
１（ｄ）において、上記のパターン形成表面に対し、次
のプロセスを施す。例えば、Ｓｉのエピタキシャル成長
やＷの選択ＣＶＤなどを行うと、酸化膜が存在しない領
域１８上には選択的に成長が起こり、ダメージ層１４上
では成長が起きない。このため、選択成長した材料１９
のパターンを形成することができる。また、別のプロセ
ス例として、ウェットエッチングなどの高選択比エッチ
ングを用いてもよい。その場合には、酸化層のない領域
のみがエッチングされ、エッチングのパターンを形成す
ることができる。
のパターン形成方法の実施例を説明するための固体表面
の変化を示す試料断面図である。図１（ａ）において、
固体基板の一例である半導体基板１１において、絶縁膜
１２をドライエッチング粒子１３によってエッチング加
工する。絶縁膜１２がエッチングされて露出した半導体
表面には、ドライエッチングによるダメージ層１４が形
成される。このダメージ層１４は、ドライエッチング直
後にはドライエッチングガス成分を含む不完全な酸化
層、洗浄後には十分に酸化されていない不完全なサブオ
キサイドを多く含む酸化膜を形成する。図１（ｂ）にお
いて、真空中で、酸化性のあるビーム（酸素イオンビー
ム、酸素ラジカルビーム、酸素分子線またはオゾン分子
線）１６を所望のパターンに沿って、ダメージ層１４の
領域に照射する。照射された部分は酸化が進み、十分に
酸化されたサブオキサイドが少ない酸化層領域１７とな
る。このビーム照射の際、基板を加熱機構１５によって
加熱し、酸化を促進させてもよい。図１（ｃ）におい
て、液相または気相のフッ酸雰囲気に半導体基板１１を
さらす。フッ酸との反応により、十分に酸化された領域
１７は溶解除去される。しかし、ダメージ層１４または
ダメージ層上に形成された酸化層は、フッ酸との反応で
は容易に溶解除去されず、表面状態は変化しない。従っ
て、フッ酸処理後の表面には、ビーム照射部には酸化層
が存在しない表面領域１８が、ビーム照射部以外ではダ
メージ層１４またはダメージ層上に形成された酸化層の
領域があり、これらによってパターンが形成される。図
１（ｄ）において、上記のパターン形成表面に対し、次
のプロセスを施す。例えば、Ｓｉのエピタキシャル成長
やＷの選択ＣＶＤなどを行うと、酸化膜が存在しない領
域１８上には選択的に成長が起こり、ダメージ層１４上
では成長が起きない。このため、選択成長した材料１９
のパターンを形成することができる。また、別のプロセ
ス例として、ウェットエッチングなどの高選択比エッチ
ングを用いてもよい。その場合には、酸化層のない領域
のみがエッチングされ、エッチングのパターンを形成す
ることができる。
【００１４】ここで、真空のかわりに酸素、オゾン、水
蒸気などの酸化性雰囲気を用い、酸化性のあるビームの
かわりにレーザーまたは電子線またはイオンビームを用
いると、本発明の第２の方法が実施できる。
蒸気などの酸化性雰囲気を用い、酸化性のあるビームの
かわりにレーザーまたは電子線またはイオンビームを用
いると、本発明の第２の方法が実施できる。
【００１５】図３は本発明の第３の方法による固体表面
のパターン形成方法の実施例を説明するための固体表面
の変化を示す試料断面図である。図３（ａ）において、
固体基板の一例である半導体基板１１の表面は、自然酸
化膜３１などの薄い膜を有している。図３（ｂ）におい
て、この表面に対して真空中またはガス中でイオンビー
ム３３を所望のパターンに沿って照射する。その結果、
照射部には、ダメージ層１４が形成される。このダメー
ジ層１４は、イオン照射直後にはイオンや雰囲気ガスの
成分を含む不完全な構造・組成の酸化層、洗浄後にはサ
ブオキサイドを多く含む不完全な構造・組成の酸化膜を
形成する。イオン照射を行わない部分は変化しないた
め、自然酸化膜などの薄い膜の構造や組成は変わらず、
十分に酸化されたサブオキサイドが少ない酸化層領域と
して表面に残る。図３（ｃ）において、液相または気相
のフッ酸雰囲気に半導体基板１１をさらす。フッ酸との
反応により、自然酸化膜３１などの薄い膜は溶解除去さ
れる。しかし、ダメージ層１４、イオンや雰囲気ガスの
成分を含んだりサブオキサイドを多く含む不完全な構造
・組成の酸化膜は、フッ酸との反応では容易には溶解除
去されず、表面状態は変化しない。従って、フッ酸処理
後の表面には、ビーム照射部ではダメージ層１４の領域
が、ビーム照射部以外には酸化膜が存在しない表面領域
１８の領域があり、これらによるパターンが形成され
る。図３（ｄ）においては、図３（ｃ）のパターン形成
表面に対し、ウェットエッチングなどの高選択比エッチ
ングを施す。これにより、酸化膜が存在しない領域１８
は選択的にエッチングされ、酸化膜を含んでいるダメー
ジ層１４上ではエッチングが生じない。このため、酸化
層のない領域のみが選択的にエッチングされ、エッチン
グされた領域３４のパターンを形成することができる。
また、図３（ｅ）においては、図３（ｃ）のパターン形
成表面に対し、次のプロセスを施す。例えば、Ｓｉのエ
ピタキシャル成長やＷの選択ＣＶＤなどを行うと、酸化
膜が存在しない領域１８上には選択的に成長が起こり、
ダメージ層１４上では成長が起きない。このため、選択
成長した材料１９のパターンを形成することができる。
のパターン形成方法の実施例を説明するための固体表面
の変化を示す試料断面図である。図３（ａ）において、
固体基板の一例である半導体基板１１の表面は、自然酸
化膜３１などの薄い膜を有している。図３（ｂ）におい
て、この表面に対して真空中またはガス中でイオンビー
ム３３を所望のパターンに沿って照射する。その結果、
照射部には、ダメージ層１４が形成される。このダメー
ジ層１４は、イオン照射直後にはイオンや雰囲気ガスの
成分を含む不完全な構造・組成の酸化層、洗浄後にはサ
ブオキサイドを多く含む不完全な構造・組成の酸化膜を
形成する。イオン照射を行わない部分は変化しないた
め、自然酸化膜などの薄い膜の構造や組成は変わらず、
十分に酸化されたサブオキサイドが少ない酸化層領域と
して表面に残る。図３（ｃ）において、液相または気相
のフッ酸雰囲気に半導体基板１１をさらす。フッ酸との
反応により、自然酸化膜３１などの薄い膜は溶解除去さ
れる。しかし、ダメージ層１４、イオンや雰囲気ガスの
成分を含んだりサブオキサイドを多く含む不完全な構造
・組成の酸化膜は、フッ酸との反応では容易には溶解除
去されず、表面状態は変化しない。従って、フッ酸処理
後の表面には、ビーム照射部ではダメージ層１４の領域
が、ビーム照射部以外には酸化膜が存在しない表面領域
１８の領域があり、これらによるパターンが形成され
る。図３（ｄ）においては、図３（ｃ）のパターン形成
表面に対し、ウェットエッチングなどの高選択比エッチ
ングを施す。これにより、酸化膜が存在しない領域１８
は選択的にエッチングされ、酸化膜を含んでいるダメー
ジ層１４上ではエッチングが生じない。このため、酸化
層のない領域のみが選択的にエッチングされ、エッチン
グされた領域３４のパターンを形成することができる。
また、図３（ｅ）においては、図３（ｃ）のパターン形
成表面に対し、次のプロセスを施す。例えば、Ｓｉのエ
ピタキシャル成長やＷの選択ＣＶＤなどを行うと、酸化
膜が存在しない領域１８上には選択的に成長が起こり、
ダメージ層１４上では成長が起きない。このため、選択
成長した材料１９のパターンを形成することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上詳細に述べたように、本発明の方法
によれば、固体表面のパターン形成したい領域またはそ
れ以外の領域の表面状態を選択的に変化させ、変化させ
た領域またはそれ以外の領域全体に対して種々の選択的
な反応を行うことのできる汎用性のある固体表面パター
ン形成方法を提供することができる。従って本発明の方
法を電子デバイス製造プロセスに用いることにより、微
細なパターン形成や表面状態を制御したパターン形成が
可能になり、製造プロセスの汎用性と自由度を高めるこ
とができ、デバイスの性能向上に大きく寄与できる効果
を有するものである。
によれば、固体表面のパターン形成したい領域またはそ
れ以外の領域の表面状態を選択的に変化させ、変化させ
た領域またはそれ以外の領域全体に対して種々の選択的
な反応を行うことのできる汎用性のある固体表面パター
ン形成方法を提供することができる。従って本発明の方
法を電子デバイス製造プロセスに用いることにより、微
細なパターン形成や表面状態を制御したパターン形成が
可能になり、製造プロセスの汎用性と自由度を高めるこ
とができ、デバイスの性能向上に大きく寄与できる効果
を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明するための試料断面図
である。
である。
【図２】本発明の効果を説明するためのＸＰＳスペクト
ルを示す図である。
ルを示す図である。
【図３】本発明の一実施例を説明するための試料断面図
である。
である。
１１ 半導体基板 １２ 絶縁膜 １３ ドライエッチング粒子 １４ ダメージ層 １５ 加熱機構 １６ 酸化性のあるビーム １７ 十分に酸化された酸化層領域 １８ 酸化膜が存在しない領域 １９ 選択成長した材料 ３１ 自然酸化膜 ３３ イオンビーム ３４ エッチングされた領域
Claims (4)
- 【請求項１】 固体表面の広い面積に形成したダメージ
層上に、真空中で酸化性のあるビームを照射し該照射部
のみを十分に酸化させてパターニングし、次いで溶液処
理を行い、前記照射部の酸化層のみを選択的に除去して
酸化膜フリー表面とすることにより、後の工程における
パターン形成を可能とすることを特徴とする固体表面パ
ターン形成方法。 - 【請求項２】 酸化性のあるビームが酸素イオンビー
ム、酸素ラジカルビーム、酸素分子線またはオゾン分子
線である請求項１記載の固体表面パターン形成方法。 - 【請求項３】 固体表面の広い面積に形成したダメージ
層上に、酸化性雰囲気中または水蒸気中でレーザー、電
子線またはイオンビームを照射し該照射部のみを十分に
酸化させてパターニングし、次いで溶液処理を行い、前
記照射部の酸化層のみを選択的に除去して酸化膜フリー
表面とすることにより、後の工程におけるパターン形成
を可能とすることを特徴とする固体表面パターン形成方
法。 - 【請求項４】 表面に自然酸化膜または薄い酸化膜を有
する広い面積のダメージのない固体表面上に、真空中ま
たはガス中でイオンビームを照射し該照射部のみにダメ
ージ層を形成してパターニングし、次いで溶液処理を行
い、前記照射部以外のダメージ層のない領域の表面の薄
膜のみを選択的に除去して活性表面とすることにより後
の工程におけるパターン形成を可能とすることを特徴と
する固体表面パターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5122185A JPH06310491A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 固体表面パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5122185A JPH06310491A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 固体表面パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310491A true JPH06310491A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14829687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5122185A Pending JPH06310491A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 固体表面パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06310491A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003054945A1 (fr) * | 2001-12-11 | 2003-07-03 | The New Industry Research Organization | Procede de formation de motifs fins au moyen d'un faisceau ionique sur un resist multicouche inorganique, dispositif a semi-conducteur, dispositif quantique, composant de micromachine et structure fine produite au moyen de ce procede |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5666038A (en) * | 1979-11-01 | 1981-06-04 | Mitsubishi Electric Corp | Formation of micro-pattern |
| JPS57208142A (en) * | 1981-06-17 | 1982-12-21 | Toshiba Corp | Method for forming fine pattern |
| JPS61202472A (ja) * | 1985-03-06 | 1986-09-08 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH03105919A (ja) * | 1989-09-19 | 1991-05-02 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0443631A (ja) * | 1990-06-11 | 1992-02-13 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体結晶の成長方法およびその実施のための装置 |
| JPH04326518A (ja) * | 1991-04-26 | 1992-11-16 | Nec Corp | 半導体装置の洗浄方法 |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP5122185A patent/JPH06310491A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5666038A (en) * | 1979-11-01 | 1981-06-04 | Mitsubishi Electric Corp | Formation of micro-pattern |
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| JPH0443631A (ja) * | 1990-06-11 | 1992-02-13 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体結晶の成長方法およびその実施のための装置 |
| JPH04326518A (ja) * | 1991-04-26 | 1992-11-16 | Nec Corp | 半導体装置の洗浄方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003054945A1 (fr) * | 2001-12-11 | 2003-07-03 | The New Industry Research Organization | Procede de formation de motifs fins au moyen d'un faisceau ionique sur un resist multicouche inorganique, dispositif a semi-conducteur, dispositif quantique, composant de micromachine et structure fine produite au moyen de ce procede |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |