JPH0712015B2 - シリコン固体表面へのパターン形成法 - Google Patents
シリコン固体表面へのパターン形成法Info
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- JPH0712015B2 JPH0712015B2 JP63292069A JP29206988A JPH0712015B2 JP H0712015 B2 JPH0712015 B2 JP H0712015B2 JP 63292069 A JP63292069 A JP 63292069A JP 29206988 A JP29206988 A JP 29206988A JP H0712015 B2 JPH0712015 B2 JP H0712015B2
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- JP
- Japan
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- pattern
- silicon solid
- solid surface
- silicon
- forming
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- Electron Beam Exposure (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、シリコン固体表面へのパターン形成法に関
するものである。さらに詳しくは、この発明は、半導体
素子製造行程における電子回路パターンの形成に好適な
シリコン固体表面へのパターン形成法に関するものであ
る。
するものである。さらに詳しくは、この発明は、半導体
素子製造行程における電子回路パターンの形成に好適な
シリコン固体表面へのパターン形成法に関するものであ
る。
（従来の技術とその課題） 半導体素子製造工程において、シリコン固体表面へのパ
ターン形成は極めて重要な技術となっている。
ターン形成は極めて重要な技術となっている。
シリコン固体表面に酸化膜等のパターンを形成する方法
としては、従来より、その表面に高分子化合物を主体と
するレジストを薄く塗布し、その上にパターン原版であ
るマスクを被せ、紫外線やＸ線等で露光してレジストパ
ターンを形成し、その後このレジストパターンを保護膜
としてエッチング処理を行うという方法がとられてい
る。また、近年ではレジストパターンを形成する際に、
マスクを使用せず、電子線によって直接にレジストにパ
ターンを描く直描技術も開発されている。
としては、従来より、その表面に高分子化合物を主体と
するレジストを薄く塗布し、その上にパターン原版であ
るマスクを被せ、紫外線やＸ線等で露光してレジストパ
ターンを形成し、その後このレジストパターンを保護膜
としてエッチング処理を行うという方法がとられてい
る。また、近年ではレジストパターンを形成する際に、
マスクを使用せず、電子線によって直接にレジストにパ
ターンを描く直描技術も開発されている。
しかしながら、このような方法においては、シリコン
固体表面へのレジストの塗布が必要であり、レジスト
の塗布によりシリコン固体表面が汚染され、しかもパ
ターンの分解能パターンを形成することか困難であり、
また、パターン部分がシリコン固体表面に堆積するの
でそのパターン部分が表面から突出する等、不都合な点
が多く、シリコン固体表面へのパターン形成は、半導体
製造工程上解決すべき問題が多いのが実状である。
固体表面へのレジストの塗布が必要であり、レジスト
の塗布によりシリコン固体表面が汚染され、しかもパ
ターンの分解能パターンを形成することか困難であり、
また、パターン部分がシリコン固体表面に堆積するの
でそのパターン部分が表面から突出する等、不都合な点
が多く、シリコン固体表面へのパターン形成は、半導体
製造工程上解決すべき問題が多いのが実状である。
この発明は、以上の通りの事情を踏まえてなされたもの
であり、シリコン固体表面に、レジストによる汚染や欠
陥のない、高分解能で、かつ実質的に平滑なパターン
を、簡便に形成できるようにすることを目的としてい
る。
であり、シリコン固体表面に、レジストによる汚染や欠
陥のない、高分解能で、かつ実質的に平滑なパターン
を、簡便に形成できるようにすることを目的としてい
る。
（課題を解決するための手段） この発明は、上記の課題を解決するものとして、シリコ
ン固体表面を表面水素化により不活性化し、電子ビーム
または電磁波を照射して化学的に活性化し、得られた活
性化表面に対して所定の化学種を選択的に化学反応させ
てパターン形成することを特徴とするシリコン固体表面
へのパターン形成法を提供する。
ン固体表面を表面水素化により不活性化し、電子ビーム
または電磁波を照射して化学的に活性化し、得られた活
性化表面に対して所定の化学種を選択的に化学反応させ
てパターン形成することを特徴とするシリコン固体表面
へのパターン形成法を提供する。
第１図はこの発明の方法を模式的に示した工程図であ
り、以下この図面に沿ってこの発明を説明する。
り、以下この図面に沿ってこの発明を説明する。
同図に示したように、この発明の方法においては、まず
シリコン固体（シリコンウエハ）（１）の表面を水素化
して不活性化する（工程（ａ））。
シリコン固体（シリコンウエハ）（１）の表面を水素化
して不活性化する（工程（ａ））。
この水素化は、シリコン固体表面を超高真空中で700℃
程度以上に高温加熱するか、または超高真空中でイオン
エッチングすることにより清浄化した後、気相水素化処
理を施すことにより行うことができる。この場合、気相
水素化処理としては、たとえば、第２図に示したよう
な、シリコンウエハ（１）とともに、これを載せる試料
ホルダー（２）、ホルダー受け（３）、外部から導入す
る水素ガス（４）を加熱して原子状水素とするタングス
テン製フィラメント（５）、イオンポンプ（６）、ター
ボモレキュラーポンプ（７）を有する水素化用真空容器
ににおいて、フィラメント（５）を1900K以上に加熱す
ると共に外部から水素ガス（４）を水素圧力５×10-7〜
２×10-6Torrとなるように導入し、原子状水素を発生さ
せることにより行うことができる。
程度以上に高温加熱するか、または超高真空中でイオン
エッチングすることにより清浄化した後、気相水素化処
理を施すことにより行うことができる。この場合、気相
水素化処理としては、たとえば、第２図に示したよう
な、シリコンウエハ（１）とともに、これを載せる試料
ホルダー（２）、ホルダー受け（３）、外部から導入す
る水素ガス（４）を加熱して原子状水素とするタングス
テン製フィラメント（５）、イオンポンプ（６）、ター
ボモレキュラーポンプ（７）を有する水素化用真空容器
ににおいて、フィラメント（５）を1900K以上に加熱す
ると共に外部から水素ガス（４）を水素圧力５×10-7〜
２×10-6Torrとなるように導入し、原子状水素を発生さ
せることにより行うことができる。
また、シリコン固体の表面の水素化は、その表面に弗化
水素酸処理を施すことにより行ってもよい。弗化水素酸
処理としては、シリコン固体の表面を、全有機炭素量が
50ppb以下の極めて清浄な水で希釈した弗化水素酸水溶
液で処理することが好ましい。この場合、弗化水素酸は
0.3〜10％とすることが好ましい。また処理方法として
は浸漬、スプレー洗浄、流下洗浄等を適宜採用すること
ができる。また必要により、このような弗化水素酸処理
に先立って、シリコン固体の表面に酸化性雰囲気内で紫
外線を照射し、その表面の有機汚染物を除去してもよ
い。
水素酸処理を施すことにより行ってもよい。弗化水素酸
処理としては、シリコン固体の表面を、全有機炭素量が
50ppb以下の極めて清浄な水で希釈した弗化水素酸水溶
液で処理することが好ましい。この場合、弗化水素酸は
0.3〜10％とすることが好ましい。また処理方法として
は浸漬、スプレー洗浄、流下洗浄等を適宜採用すること
ができる。また必要により、このような弗化水素酸処理
に先立って、シリコン固体の表面に酸化性雰囲気内で紫
外線を照射し、その表面の有機汚染物を除去してもよ
い。
この発明の方法においては、このようにシリコン固体の
表面を水素化し、その表面のシリコン原子の結合の手を
水素により終端させ、活性なダングリングボンドをなく
すことにより不活性化した後、第１図の工程（ｂ）に示
したように、パターンを形成すべき特定箇所に電子ビー
ムまたは電磁波（Ａ）を照射する。これにより照射した
箇所の水素原子を選択的に脱離させ、同図工程（ｃ）に
示したように、その部分に化学的に活性化した活性化表
面（1a）を形成することができる。この場合、照射する
電子ビームまたは電磁波としては、シリコン固体表面の
水素を脱離させるのに十分なエネルギーを有するものと
し、例えば電磁波としては、Si−Ｈ結合の解離エネルギ
ーの大きさから波長4000Å以下のものとするのが好まし
い。
表面を水素化し、その表面のシリコン原子の結合の手を
水素により終端させ、活性なダングリングボンドをなく
すことにより不活性化した後、第１図の工程（ｂ）に示
したように、パターンを形成すべき特定箇所に電子ビー
ムまたは電磁波（Ａ）を照射する。これにより照射した
箇所の水素原子を選択的に脱離させ、同図工程（ｃ）に
示したように、その部分に化学的に活性化した活性化表
面（1a）を形成することができる。この場合、照射する
電子ビームまたは電磁波としては、シリコン固体表面の
水素を脱離させるのに十分なエネルギーを有するものと
し、例えば電磁波としては、Si−Ｈ結合の解離エネルギ
ーの大きさから波長4000Å以下のものとするのが好まし
い。
このように電子ビームまたは電磁波を照射した後は、同
図行程（ｂ）に示したように、所定の化学種を活性化表
面（1a）に対して選択的に化学反応するように作用させ
てパターン（1b）を形成する。この場合、その化学種と
しては種々のものを使用できるが、例えば酸素を使用す
れば酸化膜のパターンを形成することができ、アンモニ
アを使用すれば窒化膜のパターンを形成することができ
る。
図行程（ｂ）に示したように、所定の化学種を活性化表
面（1a）に対して選択的に化学反応するように作用させ
てパターン（1b）を形成する。この場合、その化学種と
しては種々のものを使用できるが、例えば酸素を使用す
れば酸化膜のパターンを形成することができ、アンモニ
アを使用すれば窒化膜のパターンを形成することができ
る。
このようにして得られるパターンは、従来法と異なりレ
ジストを使用することなく形成されるので、シリコン固
体表面がレジスト残存物などの有機物で汚染されたもの
とはならない。また、表面水素化したシリコン固体表面
に対し電子ビームまたは電磁波を照射することにより形
成されるので、簡便にかつ高分解能に形成でき、0.01μ
ｍ以下の分解能を達成することも可能となる。さらに、
得られるパターンはシリコン固体表面と直接化学結合し
たものとなるため、パターン面とその基板たるシリコン
固体表面との界面における欠陥が極めて少なく、密着性
も著しく高いものとなる。また、パターンとして酸化膜
や窒化膜を形成する場合には、そのパターンはシリコン
固体表面自体の酸化や窒化により形成されることとなる
ので、パターン部分の表面からの突出がその学反応によ
るシリコン固体の体積膨脹程度で極めて僅かなものとな
り、実質的に平滑なパターンとなる。
ジストを使用することなく形成されるので、シリコン固
体表面がレジスト残存物などの有機物で汚染されたもの
とはならない。また、表面水素化したシリコン固体表面
に対し電子ビームまたは電磁波を照射することにより形
成されるので、簡便にかつ高分解能に形成でき、0.01μ
ｍ以下の分解能を達成することも可能となる。さらに、
得られるパターンはシリコン固体表面と直接化学結合し
たものとなるため、パターン面とその基板たるシリコン
固体表面との界面における欠陥が極めて少なく、密着性
も著しく高いものとなる。また、パターンとして酸化膜
や窒化膜を形成する場合には、そのパターンはシリコン
固体表面自体の酸化や窒化により形成されることとなる
ので、パターン部分の表面からの突出がその学反応によ
るシリコン固体の体積膨脹程度で極めて僅かなものとな
り、実質的に平滑なパターンとなる。
以下、この発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
（実施例） （ｉ） 表面に薄い酸化膜が存在するシリコンウエハに
対し、超高真空で750℃以上に加熱することによって、
オージェ測定において珪素以外には炭素や酸素が検出さ
れない清浄表面を作製した。
対し、超高真空で750℃以上に加熱することによって、
オージェ測定において珪素以外には炭素や酸素が検出さ
れない清浄表面を作製した。
（ii） 次に清浄表面を有するシリコンウエハを第２図
に示した水素化用真空容器に設置して、15分以上の表面
水素化を行った。この場合、タングステン製フィラメン
ト（５）の温度は1900K以上とし、また水素圧力はバリ
アブルリークバルブにより５×10-7〜２×10-6Torrとな
るように調節した。
に示した水素化用真空容器に設置して、15分以上の表面
水素化を行った。この場合、タングステン製フィラメン
ト（５）の温度は1900K以上とし、また水素圧力はバリ
アブルリークバルブにより５×10-7〜２×10-6Torrとな
るように調節した。
（iii） こうして得られた表面水素化したシリコンウ
エハの（100）面に対し、５×10-10Torrの真空容器中で
3KVに加速した電流量１×10-6Ａの電子ビームを100μｍ
×200μｍの矩形状に300秒間照射してその照射部分の水
素を脱離させ、その後２時間空気中において照射部分を
選択的に酸化し、酸化膜のパターンを形成した。
エハの（100）面に対し、５×10-10Torrの真空容器中で
3KVに加速した電流量１×10-6Ａの電子ビームを100μｍ
×200μｍの矩形状に300秒間照射してその照射部分の水
素を脱離させ、その後２時間空気中において照射部分を
選択的に酸化し、酸化膜のパターンを形成した。
得られたパターンのオージェスペクトルを測定したとこ
ろ、その強度イメージにおいて、電子ビーム照射を行っ
た部分は酸素濃度が高く、白く見えた。また、その珪素
と酸素のオージェスペクトル強度比より、酸化膜の厚み
は10Åであることがわかった。
ろ、その強度イメージにおいて、電子ビーム照射を行っ
た部分は酸素濃度が高く、白く見えた。また、その珪素
と酸素のオージェスペクトル強度比より、酸化膜の厚み
は10Åであることがわかった。
（発明の効果） この発明によれば、シリコン固体表面に、レジストによ
る汚染や欠陥のないパターンを簡便に形成でき、しかも
そのパターンを0.01μｍ以下の高分解能を有する高精度
なものに、かつ実質的に平滑に形成することか可能とな
る。
る汚染や欠陥のないパターンを簡便に形成でき、しかも
そのパターンを0.01μｍ以下の高分解能を有する高精度
なものに、かつ実質的に平滑に形成することか可能とな
る。
第１図は、この発明の方法の模式的工程図である。 第２図は、シリコン固体表面を水素化するのに好適な水
素化用真空容器の概略構成図である。 （Ａ）電子ビームまたは電磁波 （１）シリコンウエハ （1a）活性化表面 （1b）パターン （２）試料ホルダー （３）ホルダー受け （４）水素ガス （５）タングステン製フィラメント （６）イオンポンプ （７）ターボモレキュラーポンプ
素化用真空容器の概略構成図である。 （Ａ）電子ビームまたは電磁波 （１）シリコンウエハ （1a）活性化表面 （1b）パターン （２）試料ホルダー （３）ホルダー受け （４）水素ガス （５）タングステン製フィラメント （６）イオンポンプ （７）ターボモレキュラーポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/316 Ｂ 7352−4Ｍ 21/768
Claims (4)
- 【請求項１】シリコン固体表面を表面水素化により不活
性化し、電子ビームまたは電磁波を照射して化学的に活
性化し、得られた活性化表面に対して所定の化学種を選
択的に化学反応させてパターンを形成することを特徴と
するシリコン固体表面へのパターン形成法。 - 【請求項２】シリコン固体表面を、超高真空中での高温
加熱または超高真空中でのイオンエッチングにより清浄
化した後、気相水素化処理により表面水素化する請求項
（１）記載のシリコン固体表面へのパターン形成法。 - 【請求項３】シリコン固体表面を、弗化水素酸処理によ
り表面水素化する請求項（１）記載のシリコン固体表面
へのパターン形成法。 - 【請求項４】波長4000A以下の電磁波を照射する請求項
（１）記載のシリコン固体表面へのパターン形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292069A JPH0712015B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | シリコン固体表面へのパターン形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292069A JPH0712015B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | シリコン固体表面へのパターン形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02137313A JPH02137313A (ja) | 1990-05-25 |
| JPH0712015B2 true JPH0712015B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=17777133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63292069A Expired - Lifetime JPH0712015B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | シリコン固体表面へのパターン形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712015B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3048749B2 (ja) * | 1992-04-28 | 2000-06-05 | キヤノン株式会社 | 薄膜形成方法 |
| US5352330A (en) * | 1992-09-30 | 1994-10-04 | Texas Instruments Incorporated | Process for producing nanometer-size structures on surfaces using electron beam induced chemistry through electron stimulated desorption |
| US5543356A (en) * | 1993-11-10 | 1996-08-06 | Hitachi, Ltd. | Method of impurity doping into semiconductor |
| US5460693A (en) * | 1994-05-31 | 1995-10-24 | Texas Instruments Incorporated | Dry microlithography process |
| US5756154A (en) * | 1996-01-05 | 1998-05-26 | Motorola, Inc. | Masking methods during semiconductor device fabrication |
| FR2757881B1 (fr) * | 1996-12-31 | 1999-04-09 | Univ Paris Curie | Procede de traitement d'une surface d'un semi-conducteur, dispositif correspondant et semi-conducteur associe |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63198327A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-17 | Nec Corp | 電子ビ−ム脱離による吸着層の超微細パタ−ン形成方法 |
-
1988
- 1988-11-18 JP JP63292069A patent/JPH0712015B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02137313A (ja) | 1990-05-25 |
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