JPH02137313A - 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
- Publication number
- JPH02137313A JPH02137313A JP63292069A JP29206988A JPH02137313A JP H02137313 A JPH02137313 A JP H02137313A JP 63292069 A JP63292069 A JP 63292069A JP 29206988 A JP29206988 A JP 29206988A JP H02137313 A JPH02137313 A JP H02137313A
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- JP
- Japan
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- pattern
- silicon solid
- solid surface
- silicon
- forming
- 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.)
- Granted
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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)
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）
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
としてエツ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
ーンを描く画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
としてエツ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
ーンを描く画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
ターンの分解能がレジストの分解能に依存するので高分
解能パターンを形成することが困難であり、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
ターンの分解能がレジストの分解能に依存するので高分
解能パターンを形成することが困難であり、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１ｌｉＪ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。
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。
（課題を解決するための手段）
こめ発明は、上記の課題を解決するために、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、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。
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、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。
、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（シリコンウェハ）（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（シリコンウェハ）（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
ンエツ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、シリコンウェハ（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１９００に以上に加
熱すると共に外部から水素ガス（４）を水素圧力５ ｘ
ｌｏ−’ 〜２ｘｌＯ−’Ｔｏｒｒ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
ンエツ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、シリコンウェハ（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１９００に以上に加
熱すると共に外部から水素ガス（４）を水素圧力５ ｘ
ｌｏ−’ 〜２ｘｌＯ−’Ｔｏｒｒ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、シリコンウェハの表面を、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、シリコンウェハの表面を、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Ｔｂ）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、５ｉ−Ｈ結合の解離エネ
ルギーの大きさから波長４０００Ａ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Ｔｂ）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、５ｉ−Ｈ結合の解離エネ
ルギーの大きさから波長４０００Ａ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、血便にかつ高分解能に形成でき、ｏ、ｏ
ｉμｍ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半反応
によるシリコン固体の体積膨張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、血便にかつ高分解能に形成でき、ｏ、ｏ
ｉμｍ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半反応
によるシリコン固体の体積膨張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ェハ
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。
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。
（ｉｉ） 次に清浄表面を有するシリコンウェハを第
２図に示した水素化用真空容器に股！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１９００に以上とし、また水素
圧力はバリアプルリークパルプにより５ ｘｌｏ−’
〜２ｘ１０−’Ｔｏｒｒとなるように調節しな。
２図に示した水素化用真空容器に股！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１９００に以上とし、また水素
圧力はバリアプルリークパルプにより５ ｘｌｏ−’
〜２ｘ１０−’Ｔｏｒｒとなるように調節しな。
（ｉ＋ｉ） こうして得られた表面水素化したシリコ
ンウェハの（１００）面に対し、５ｘ１０−ＩＯＴｏｒ
ｒの真空容器中で３ＫＶに加速した電流量１ｘ１０−’
Ａの電子ビームを１００μｍＸ２００μｍの矩形状に３
００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。
ンウェハの（１００）面に対し、５ｘ１０−ＩＯＴｏｒ
ｒの真空容器中で３ＫＶに加速した電流量１ｘ１０−’
Ａの電子ビームを１００μｍＸ２００μｍの矩形状に３
００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ＩＯＡ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ＩＯＡ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０．０１ノａｍ以下の高分解能を有する
高精度なものに、がっ実質的に平滑に形成することが可
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０．０１ノａｍ以下の高分解能を有する
高精度なものに、がっ実質的に平滑に形成することが可
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。 ＾）電子ビームまたは電磁波 １）シリコンウェハ １ａ）活性化表面 １ｂ）パターン ２）試料ホルダー ホルダー受は 水素ガス タングステン製フィラメント イオンポンプ ターボモレキュラーポンプ 弁理士 代理人 西 澤 利 夫
素化用真空容器の概略構成図である。 ＾）電子ビームまたは電磁波 １）シリコンウェハ １ａ）活性化表面 １ｂ）パターン ２）試料ホルダー ホルダー受は 水素ガス タングステン製フィラメント イオンポンプ ターボモレキュラーポンプ 弁理士 代理人 西 澤 利 夫
Claims (4)
- （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
、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。 - （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。 - （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。 - （４）波長４０００Å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 true JPH02137313A (ja) | 1990-05-25 |
| JPH0712015B2 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) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0567985A3 (en) * | 1992-04-28 | 1994-05-18 | Tsubochi Kazuo | Process for thin film formation |
| 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 |
| EP0783176A3 (ja) * | 1996-01-05 | 1997-08-20 | Motorola Inc | |
| US5700628A (en) * | 1994-05-31 | 1997-12-23 | Texas Instruments Incorporated | Dry microlithography process |
| FR2757881A1 (fr) * | 1996-12-31 | 1998-07-03 | Univ Paris Curie | Procede de traitement d'une surface d'un semi-conducteur, dispositif correspondant et semi-conducteur associe |
Citations (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
Patent Citations (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 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0567985A3 (en) * | 1992-04-28 | 1994-05-18 | Tsubochi Kazuo | Process for thin film formation |
| US5604153A (en) * | 1992-04-28 | 1997-02-18 | Tsubouchi; Kazuo | Process for thin film formation |
| 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 |
| US5700628A (en) * | 1994-05-31 | 1997-12-23 | Texas Instruments Incorporated | Dry microlithography process |
| EP0783176A3 (ja) * | 1996-01-05 | 1997-08-20 | Motorola Inc | |
| FR2757881A1 (fr) * | 1996-12-31 | 1998-07-03 | Univ Paris Curie | Procede de traitement d'une surface d'un semi-conducteur, dispositif correspondant et semi-conducteur associe |
| WO1998029901A1 (fr) * | 1996-12-31 | 1998-07-09 | Universite Pierre Et Marie Curie | Procede et dispositif de traitement d'une surface d'un semi-conducteur |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0712015B2 (ja) | 1995-02-08 |
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