[发明专利]利用气体团簇离子束的固体表面加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用气体团簇离子束照射的固体表面加工方法。

背景技术

半导体器件、电子器件和光子晶体以及其它的光学器件通过在半导体晶片等的表面上形成亚微米(约0.1μm到1μm)精确图案结构来制造。在半导体量子器件中，测量为纳米级的超微粒子或线(它们也被称为量子点或量子线)的阵列形成在衬底的表面上。形成在这些器件上的凹凸结构(reliefstructure)(图案结构，由超精细粒子等的阵列形成的结构)的尺寸和表面粗糙度是影响器件性能的重要因素。因此，高精度对凹凸结构的形成是必须的。

凹凸结构的精度决定于膜形成工艺、蚀刻工艺和其它制造工艺的精度。形成具有达到几纳米的精度的凹凸结构是不容易的。通常，在通过膜形成工艺、蚀刻工艺等制造的这些器件中，大量芯片形成在半导体晶片的表面上。然而，难以在半导体晶片的整个表面上形成均一的凹凸结构。为解决这些问题，在形成凹凸结构之后进行提高该结构的精度的工艺(例如平坦化)。

在国际公开第WO2005/031838号(专利文献1)中公开的一种平坦化技术通过用气体团簇离子束照射图案结构等来使其侧壁平坦化。

发明内容

基于这样的知识即以相对于表面法线成60到90度(符号°将用于表示角度)的角度倾斜地发射到固体表面的气体团簇离子束比大致垂直的发射束更好地平坦化表面，专利文献1中公开的技术使用倾斜照射来平坦化凹凸结构的侧壁。以相对于固体表面法线约0°的照射角度进行基本垂直的照射。

尽管用气体团簇离子束照射的凹凸结构的侧壁被平坦化，但发现凹凸结构的角落部分受气体团簇离子束照射的影响而变形。

此发现表明发射到凹凸结构侧壁上的气体团簇离子束不能进行足够的表面加工以使暴露的表面平坦化，而保持其轮廓类似于凹凸结构的轮廓。

考虑到这些问题，本发明的目的是提供一种加工固体表面的方法，同时防止凹凸结构的角落部分变形。

为解决上述问题，根据本发明的用气体团簇离子束加工固体表面的方法包括：团簇保护层形成步骤，在固体表面上形成具有凸部和凹部的凹凸结构，凸部形成有团簇保护层以覆盖其上部，而凹部没有团簇保护层；照射步骤，将气体团簇离子束发射到固体表面，凹凸结构已在团簇保护层形成步骤中形成在固体表面上；以及去除团簇保护层的去除步骤。

简而言之，气体团簇离子束照射到具有凹凸结构的固体表面上，该凹凸结构具有形成在凸部的上部上的团簇保护层。

在此加工方法中，团簇保护层形成步骤可以包括：掩模工艺，形成团簇保护层以覆盖固体表面；和蚀刻工艺，蚀刻具有在掩模工艺中形成的团簇保护层的固体表面，从而形成具有到达固体的凹部和上部保留团簇保护层的凸部的凹凸结构。

优选地，团簇保护层的厚度T[cm]满足公式(r1)：

T>nY+(b2Y2n-nY2(b4-16a2)122)12---(r1)]]>