JPS62116786A

JPS62116786A - 表面選択処理方法

Info

Publication number: JPS62116786A
Application number: JP25458285A
Authority: JP
Inventors: Shunji Kishida; 岸田　俊二
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-11-13
Filing date: 1985-11-13
Publication date: 1987-05-28
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPH0718012B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、表面処理を選択的に行なう方法、特に光を用
いて選択精度を高めた表面処理方法に関する。

（従来の技術）近年、光を用いたＣＶＤやエツチング等の光励起プロセ
ス技術が、プロセスの低温化や簡略化をもたらすものと
して盛んに開発されている。しかしながら従来の光励起
プロセス技術はすべて、光照射部に存在する基板上の反
志種と照射光との光化学反応に基づいているため、基板
上の光照射部には堆積やエツチング、ドーピング等の加
工を施し、非照射部には加工を施さないでいた。この選
択性を利用して、基板への光照射をパターン化すること
により、レジストレスの一回のプロセスでパターン化し
た薄膜の形成を光励起プロセスで実現しうろことが、例
えば特開昭５７−２６４４５に記載された量体になる発
明で提案され、その有用性が大いに期待される。しかし
、このような従来提案されている光励起プロセス技術は
、以下の理由で必ずしも実用中のレジストプロセスをす
べて代替できる訳ではない。

（発明が解決しようとする問題点）まず従来のレジストプロセスにおいては、レジストの有
無による加工の空間的な選択性が非常に高いのに対、シ
、光励起プロセス、特に光Ｃ’／Ｄにおいては、基板表
面の光化学反応に加えて、気相中の光化学反応も堆積に
寄与するから、光照射領域外にも気相中からの降り積も
ｂＫ基づく堆積を生じて選択性が劣化する。例えば５ｉ
ｎ４を用いる絶縁膜のｃｖｐの場合には、以上の要因に
加え、さらに堆積物の構成分子が複数の反応種の化学反
応により生ずるという要因のため、金属や８１等のごと
く単一の反応種の分解反応のみで堆積するのに比べ、関
与する反応種間の気相中での平均衝突距離程度に堆積パ
ターンが照射光パターンから更に拡がる。

また、従来のレジストプロセスにおいては、レジストに
ポジ形とネガ形があるため、レジスト露光の光照射のパ
ターンと後工程のプロセス、例えばエツチングのパター
ンとを、同一か相補的かに自由に選択しうる利点がある
のに対し、既存の光励起プロセス技術では、光照射部に
のみ加工を施すいわばポジ形のプロセス技術のみが存在
し、従ってプロセスの自由度が狭くなるという欠点があ
つた。

そこで、本発明の目的は、以上述べた従来の光励起プロ
セス技術の欠点を除去し、選択性に優れ、光照射部にお
ける光化学反応の誘起を抑止する表面選択処理方法を提
供することに６る。

（問題点を解決するための手段）前述の問題点を解決するために禾発明が提供する表面選
択処理方法は、基板の表面に吸着して表面化学反応によ
り前記表面に処理を施す気体の雰囲気中で、前記表面の
所望部に選択的に光を照射することにより、前記表面化
学反応に関与する少なくとも一種類の吸着反応種を前記
所望部から脱離させて、前記吸着反応種の関与する表面
化学反応を前記所望部において抑止することを特徴とす
る。

（発明の作用・原理）本発明は、以上の方法をとることにより従来技術の問題
点を解決した。従来の光励起プロセス技術では、基板上
の光照射部に存在するＣ’ｌ／Ｄ材料やエッチャント等
の反応種に光を照射して光化学反応を起こさせることに
より、光照射領域を選択的に加工した。これに対し、本
発明においては、基板上に吸着している反応種を光照射
により選択的に脱離させることにより、光照射部分だけ
吸着反応種の関与する化学反応を抑止し、ひいてはその
部分の加工を止めるから、従来の光励起プロセスでは困
・堀であったネガ形の光励起プロセス技術が可１１ヒと
なる。また、従来の光励起プロセスでは多くの場合、気
相中の光化学反応により生成した活性種が光照射領域外
の等板上に吸着するので、光照射領域外にも加工が及び
、選択性が低下するのに対し、本発明では、反応に関与
する吸着種そのものを基板上の光照射部から脱離させる
から、基板上における加工の有無が光照射の有無を忠実
に反映して選択性が飛躍的に高まる。

吸着種を一括して脱離させる方法としては、基板温度を
高める方法が最も広く知られているが、光照射による脱
離についても最近基礎検討が進みつつあす、例えばサー
フェス・サイエンス・レポート（５ｕｒｆａｃｅ　５ｃ
ｉｅｎｃｅ　Ｒｅｐｏｒｔｓ　）誌、３巻（ｐ、１〜ｐ
、１０５）に記載のチャン（Ｔ、Ｊ。

ＣＨＵＡＮＧ）氏の論文にその現状の詳しい説明がある
。本発明では、光脱離を生ぜしめる光照射を空間的に選
択的に行ない、さらに吸着種による表面化学反応を光照
射領域外では並行して進行させる。このことにより従来
の光励起プロセスによる薄膜パターンの形成に比べ、は
るかに空間的選択性が向上するうえ、従来の光励起プロ
セスでは困難であったネガ形のプロセスが可能となりプ
ロセスの自由度が大幅に向上する。

（実施例）以下図面を参照して、本発明による方法の実施例を説明
する。第り図は本発明の実施列を適用した表面処理装置
の構成図である。

光入射用の窓５を有する反応セル６の内部に設置された
基板７を、弁１０を通してガス供給系９から導入した反
応ガスの雰囲気にさらす。基板７は、基板７０表面にお
いて、反応ガスの吸着（僅が所望の表面反応を生じうる
よう適当な温度に保たれている。このとき、この吸着ｆ
、ｌ光脱離させるのに適した波長で発振するレーザ１の
出射光を、反射鏡２とレンズ４を介して基板７に照射す
る。

選択的な照射を行なうために所望の照射／くターンを有
するマスク３の像をレンズ４により基板７の表面に結像
させる。

第２図は、第１図の装置を用いてその実施例の方法によ
り選択的な成膜を行なう場合の基板部分の概略図でちる
。マスクパターンを基板７に転与したパターン化照射光
２０を照射した部分では反応ガスの基板への吸着が抑え
られ、未照射部分に堆積膜２１を堆積させることができ
る。堆積膜２１のエツジ部分の分解能は、従来方法によ
るものよりはるかに高い。

具体的な例として、８１０．膜の形成の場合を、より詳
しく述べる。反応ガスとしてはテトラ・エトキシ・シラ
ン（ＴＥ０１−８１（ＯＣｇＨｓ）ａ）を用いる。７５
０℃程度の熱ＣＶＤで８ｉ０を膜が一括成膜されること
は良く知られている。この反応は気相及び表面での分解
反応で、８１０．が析出する。本実施例では、この際、
８ｉと００振動状態を共鳴的に励起する約１０７０ｃｒ
ｒｒ’や約８００ｃＩＩＬ−”の波数の光をパターン化
して照射して、一旦吸着したＳ１０．を光照射部から脱
離せしめて、光照射パターンを忠実に反映したパターン
化したＳ１０゜膜を形成する。

欠に％　ＳｉＨ４を反応ガスとした場合の８１膜の形成
の例では、通常の場合に、４００℃程度の熱ＣｖＤやプ
ラス−ｒ　ＣＶ　Ｄで、ＳＩＨＪｐ　８１）（、ｔＤラ
ジカルが生成して基板７に吸着し、水素引き抜き反応を
介してＳ１膜が形成される。本実施列ではさらに、例え
ば８ｉＨの振動吸収波数に当る約１９７０ｉ’の共鳴赤
外光をパターン化して照射することによりＳＩＨを照射
領域から脱離し、また同様に８１Ｈ，も脱離させて、照
射領域の成膜を抑止する。

一方、ＣＶＤではなく、エツチングに本発明を適用した
実施例を次に述べる。８１基板を反応ガスＳＦ、　　を
用いてエツチングで睡ることは良く知られているが、Ｓ
Ｆ、　はその振動モードである約９５０ニー１０波該の
光を照射することにより基板７から脱離させられるので
、ＣｖＤの場合と同様、照射した部分を除いてエツチン
グが進行する。このときの基板７の状態を第３図に示す
。

さらに第１図の実施例は酸化等の表面改質にも適用でき
る。Ｓｌを酸素雰囲気中で加熱することにより良質の熱
酸化膜が形成できることは良く知られている。一方、こ
の場合の反応ガスである０゜は、Ｌ８５ｎｍの水銀ラン
プからの光で脱離することも知られているので、上記の
熱酸化中に［８５膜ｍの光を基板にパターン化して照射
することにより、光照射部の酸化を抑止したパターンが
形成できる。このプロセスはポリシリコンの配線を形成
するプロセスを大幅に短縮することができる。

以上のエツチング工程と、ＣｖＤ工程とを組み合わせれ
ば、エツチング除去した部分を、別のＣＶＤ材料で埋め
込めるのは当然である。

本発明と従来の光励起プロセスとを併用して、ネガ形プ
ロセスと、ポジ形プロセスとの両方を活用する実施例を
第４′図を参照して説明する。まず従来の光励起プロセ
スでマスクパターン転写による直接ＣＶＤで基板７上に
例えば金属からなる堆積膜２１を形成する。この場合の
ＣＶＤ材料としてはＭＯ（ｃｏ）ｓ　を用いパターン化
照射光２０としてはマスクパターンを転写したＫｒＦエ
キシマレーザ光を用いうる。次いで本発明を適用して堆
積膜２【のない部分に別の堆積膜を堆積させる。このと
き、ＬＳＩ等のプレーナプロセスでは成膜等を平担化す
る必要が高く、上記の金属の堆積膜２１に対応する平担
化堆積膜２２としては絶縁膜を用いる必要がある。その
場合には反応ガスとして先に例を示したＴ１３：Ｏ８を
用い、レーザ１を例えばＮｄ：ＹＡＧ　レーザ光と色素
レーザ光との差周波の発生を可能にするレーザシステム
に切り換えて８１０１の振動準位に共鳴する約１０７０
ＣｒｒＬや約８００ｃｍ　　の光を、上記の金属堆積用
と同一のマスクを通して基板７に照射する。金属堆積と
絶縁堆積での照射光の波長の違いによるレンズ４０色収
差により若干の焦点調整は必要となるものの、はとんど
同一の光学系で２つのプロセスを反応ガスと光源の切換
えだけで可能となる利点が生まれる。もちろん２つの引
き続くプロセスで使用するパターン化照射光を同一の波
長で用いうる場合には、単に反応ガスの切換えだけで一
切の機械的調整なしにプロセスを進め得ることはもちろ
んである。

以上、本発明の実施例をいくつかの場合について詳しく
述べ、本発明による利点を明確化した六本発明が以上の
実施例にとどまらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
変形が可能なことは言うまでもない。

例えば、以上の実施例ではパターン化した照射光を一種
類だけ用いた場合を示したが、他の光を必要に応じて一
括照射しうろことや、同時に複数の光を同一のマスクを
通して転写して用いうをことは言うまでもない。また実
施例では、光脱離用の光としては、吸着種を振動的に励
起する赤外光を用いる場合を述べたが、本発明の光励起
脱離は、電子的励起によっても可能なことは言うまでも
なく、そのことに対応して、紫外光や真空紫外光を用い
得ることも自明である。

（発明の効果）以上に詳しく説明したように、本発明によれば、選択性
に優れ、光照射部における光化学反応の誘起を抑止する
表面選択処理方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の実施例を適用する表面処理装置の構成
図、第２図は本発明を成膜に適用する実施例によシ表面
処理が施される基板の断面図、第３図は本発明をエツチ
ングに適用する実施例により表面処理が施される基板の
断面図、第４図は本発明の方法と従来の光励起プロセス
技術の表面処理方法とを併用して２種類の膜をパターン
化して平坦に成膜した基板の断面図である。１・・・レーザ、２・・・反射鏡、３・・・マスク、４
・・・レンズ、５・・・窓、６・・・反応セル、７・・
・基板、９・・・ガス供給系、１０・・・弁、２０・・
・パターン化照射光、２１・・・堆積膜、２２・・・平
担化堆積膜。代理人　弁理士　本　庄　伸　介第１図第２図肪第３図第４図耘

Claims

【特許請求の範囲】

基板の表面に吸着して表面化学反応により前記表面に処
理を施す気体の雰囲気中で、前記表面の所望部に選択的
に光を照射することにより、前記表面化学反応に関与す
る少なくとも一種類の吸着反応種を前記所望部から脱離
させて、前記吸着反応種の関与する表面化学反応を前記
所望部において抑止することを特徴とする表面選択処理
方法。