(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体デバイスの信頼性を改善するという結果をもたらす望ましい大きさおよび距離を有したウェハー表面上にエピタキシャルの小島の製造を容易化できる選択場所にエピタキシャル膜を成長させるための装置および方法を提供すること。【解決手段】選択場所にエピタキシャル膜を成長させる装置は、イオン銃３、イオンの方向とエネルギを制御する制御手段４ｂ、ウェハーホルダ２、ガス導入口５、および排気ポート６を備えるウェハーパターニングチャンバ１と、別置きのエピタキシャル膜成長チャンバから構成されている。当該装置において、ウェハーパターニングチャンバにおけるイオン銃は予め定められた直径およびイオンエネルギのイオンビームを放射し、その結果、ウェハー表面上の衝突イオンはウェハー表面に原子間のいくつかの結合を破壊しまたは転位することによってダメージを与える。【選択図】図１
2006114613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン銃と、イオンの方向およびエネルギを制御する制御手段と、ガス導入口および排気ポートを備えるウェハーパターニングチャンバと、
ウェハーホルダと、ガス導入口およびガス排出口を備えるエピタキシャル膜成長チャンバを備え、
前記ウェハーパターニングチャンバの前記イオン銃は予め定められた直径とイオンエネルギのイオンビームを放射し、ウェハー表面に衝突するイオンは、当該ウェハー表面を、原子間の結合を破壊するかまたは転位させることによってダメージを与えるようにする、選択場所にエピタキシャル膜を成長させる装置。
【請求項２】
前記ウェハーパターニングチャンバと前記エピタキシャル膜成長チャンバは、前記イオン銃と前記制御手段を前記エピタキシャル膜成長チャンバに取り付けることによって、同じものになる請求項１記載の選択場所にエピタキシャル膜を成長させる装置。
【請求項３】
前記イオン銃から放射されるイオンビームは、イオンビーム案内装置を用いることによって、ウェハー表面の全面を走査するよう移動する請求項１記載の選択場所にエピタキシャル膜を成長させる装置。
【請求項４】
前記イオン銃はパルス化されたイオンビームを放射する請求項１記載の選択場所にエピタキシャル膜を成長させる装置。
【請求項５】
アーティクル（Article）を分離するために用いられるものであり、第１に、イオンビームによってウェハーは、ダメージとダメージの間、予め定められた距離を有するようにダメージを与えられ、第２に、ダメージの場所に適当な物質のエピタキシャル膜の小島を成長させ、最後に、ウェハーの表面上に液体、気体、または固体の状態のアーティクルが流され、その結果、適当な長さと、物理的および化学的な属性とを備えたアーティクルの結合手が前記エピタキシャルの小島との間で結合を作り、他方、異なる長さおよび／または物理的および化学的な属性を有する他のアーティクルは洗い流されるか、吹き飛ばされるか、または排気される請求項１〜４いずれか１項記載の選択場所にエピタキシャル膜を成長させる装置。
【請求項６】
第１の物質のエピタキシャルの小島（islets）を成長させるためウェハー上の選択場所にダメージサイトを作るステップと、
第１の物質のエピタキシャルの小島を成長させるステップと、
第２の物質のエピタキシャルの小島を成長させるため前記ウェハー上の選択場所上にダメージサイトを作るステップと、
第２の物質のエピタキシャルの小島を成長させるステップと、
から成る少なくとも２つの異なる物質のエピタキシャル膜の小島を成長させる方法。
【請求項７】
前記異なる物質の数は２以上であり、各物質について、前記ダメージサイトを作るステップと、前記エピタキシャルの小島を成長させるステップとが繰り返される請求項６記載の異なる物質のエピタキシャル膜の小島を成長させる方法。
【請求項８】
異なる化学的および物理的な属性を有する２つまたはいくつかのレジェンド（Legend）を有するアーティクルを分離するために採用され、異なる物質のエピタキシャルの小島は適当なレジェンドを有した結合を作るように採用される請求項６または７記載の異なる物質のエピタキシャル膜の小島を成長させる方法。
【請求項９】
前記アーティクルは有機分子または無機の分子、生物学的細胞、生物学的細胞および人工的分子の複合構造、または植物、動物もしくは人間の抽出物である請求項６または７記載の異なる物質のエピタキシャル膜の小島を成長させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選択場所にエピタキシャル膜を成長させる装置および方法に関し、特に、ナノテクノロジを用いて特別な表面上に選択的に処理された微細な場所の上に機能的な膜を作るための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの異なる膜のエピタキシャル成長は半導体デバイス製造技術において本質的なステップである。基本的に、ホモエピタキシーとヘテロエピタキシーと呼ばれる２つのタイプのエピタキシャル成長がある。ホモエピタキシーにおいては、エピタキシャル膜は同じ物質で成長するのに対し、ヘテロエピタキシーにおいてはエピタキシャル膜は異なる物質の上で成長する。一般的に、ヘテロエピタキシャル膜がホモエピタキシャル膜よりも半導体デバイス製造ではより通常的なものである。エピタキシャル膜はIII−V族化合物、IV−IV族化合物、およびII−VI族化合物の製造において広く採用されている。例えばＧａＡｓ、ＳｉＧｅ、およびＣａＴｅは、それぞれ、前述したグループに提供されるものである。これらのエピタキシャル膜は広く赤外線検出器、光放射ダイオード、半導体レーザ、ヘテロ結合型バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）などの製造において用いられている。エピタキシャル膜の成長は、固体相、液体相、および気体相において達成することができる。気体相のエピタキシャル成長は、エピタキシャル膜を作ることにおいて、はるかにもっとも受け入られてきた方法である。
【０００３】
同じ物質または異なる物質のいずれかの上でのエピタキシャル膜成長のメカニズムを図１１を参照して説明する。図１１は従来のエピタキシャル膜成長装置の簡素化された構成を示している。この装置は、ウェハーホルダ１０１、ガス導入口１０２、およびガス排気ポート１０３を備えた反応容器１００から構成されている。通常、ウェハーホルダ１０１はヒータ１０４によって加熱されている。このヒータ１０４は電力源１０４から供給される電力によって動作する。処理されるべきウェハー１０５はウェハーホルダの上に配置されている。ウェハーホルダ１０１上のウェハー１０５はエピタキシャル膜を成長させるために処理される。
【０００４】
ウェハーホルダ１０１の温度は１０００℃程度に高くすることができ、実際の温度はエピタキシャル膜のタイプに依存する。例えばエピタキシャルシリコン（Ｓｉ）の成長は５００〜９００℃の範囲で実行される。
【０００５】
エピタキシャル膜はウェハー１０５上で次のステップ（１）〜（５）によって成長させられる。
（１）  ガス導入口１０２を通して反応容器１００の中にプロセスガスを導入すること。
（２）  ウェハー１０５の表面上に気体相で生成されたプロセスガスおよび／または反応性を有する種（Species）を移すこと。
（３）  ウェハー１０５の表面におけるプロセスガスまたは反応性を有する種を吸収すること。
（４）  ウェハー１０５の表面における適当な場所を選択すること、反応および膜の成長を初期化すること。
（５）  残存する副生成物を気体相にして取り除くこと、および排気ポート１０３を通して真空排気すること。
【０００６】
前述した第４のステップ（４）は膜成長工程において重要である。膜成長工程は「小島生成（核成長）：Nucleation」と「成長（膜成長）：Growth」と呼ばれる２つのステップに従う。この小島生成はウェハー表面上の気体相において開始される。気体相の小島生成は「ホモジーニアスの小島生成（Homogenous Nucleation）」と呼ばれるのに対して、ウェハー表面での小島生成は「ヘテロジーニアスの小島生成（Heterogenous Nucleation）」と呼ばれる。もし小島生成が気体相で始まったとするならば、新しい物質の小さな量が反応ガスの反応によって気相において形成され、それからウェハー表面上の適当な場所で合体が形成される。ヘテロジーニアスの小島生成では、反応性のある種は第１にウェハー１０５の表面上で適当な場所に吸収され、そして膜を形成するように反応する。一般的に、ヘテロジーニアスの小島生成は、ホモジーニアスの小島生成よりも良い濡れ特性を与える。それ故に、エピタキシャル膜成長の大部分においてヘテロジーニアスの小島成長が採用されている。
【０００７】
一般的に、格子表面のアブラプト（Abrupt）終端のためにウェハー表面上には多くのダングリングボンド（Dangling Bond：未結合手）が存在している。さらに、ウェハー表面上における格子の転位、不純物、および格子のダメージが原因で不完全な結合が存在している可能性もある。ウェハー表面上で吸収された反応性を有する種は最初にダングリングボンドまたは不完全結合（Incomplete Bonds）が存在するところの場所に固く結合する。それ故に、小島生成のプロセスはこれらの場所で始まる。それからエピタキシャル膜はこれらの小島生成の場所でそれらを核としながら成長する。最初、これらの小島成長の場所はお互いに離れており、エピタキシャル膜の多くの数の分離した小さな島を形成するように導く。これらの分離したエピタキシャルの小島は、同様にまた、「ナノ結晶」と呼ばれる。これらの小島生成の場所においてエピタキシャル膜が成長するに従ってエピタキシャルの小島の大きさは次第に大きくなり、最後にはウェハー表面上でエピタキシャル膜の単層を作るように互いに結合する。
【０００８】
或る種の半導体デバイスの製造については、これらのエピタキシャルの小島（ナノ結晶）は、それらが単層を形成するように結合する前の段階で利用される。例えば、シリコン（Ｓｉ）のナノ結晶は記憶装置およびスイッチング装置で使用される。
【０００９】
従来のエピタキシャル膜成長の手順において、ウェハーはエピタキシャル膜成長の前の段階で洗浄される。例えば、シリコンウェハーは、シリコンエピタキシャル膜がシリコンウェハー上で成長する前にＨＣＬ気相で洗浄される。この洗浄プロセスはウェハー表面上の自然に存するＳｉＯ2を取り除き、ウェハー表面上にダングリングボンドを作り出す。ウェハー表面上のダングリングボンドの数およびそれらの分布は、多くは、洗浄の手順に依存して決まる。もしデバイスの量産の間に各ウェハーについて同じ洗浄の手順が維持されるのであれば、各ウェハーの表面にはダングリングボンドの同じ数密度を得ることができる。しかしながら、洗浄の手順でわずかな変動があった場合には、ウェハー上のダングリングボンドの数密度を変化させることになる。これはウェハー上でのエピタキシャルの小島の数密度を異ならせることになり、そのことは反対にデバイスの信用性に影響を与えることになる。
【００１０】
さらに従来の手順において、ウェハー表面上でダングリングボンドを選択すること困難である。何故ならばダングリングボンドの場所は洗浄のプロセスの間ウェハー表面上でランダムに形成されるからである。こうして、従来の技術はデバイスの製造またはその他の分野においてその応用が限定されていた。
【００１１】
加えて、本発明に関連する文献としては、次のような特許文献１，２が存在する。
【特許文献１】特開平３−２０８８７号公報
【特許文献２】特開平９−１１０５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、半導体デバイスの信頼性を改善するという結果をもたらす望ましい大きさおよび距離を有したウェハー表面上にエピタキシャルの小島の製造を容易化できる選択場所にエピタキシャル膜を成長させるための装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るエピタキシャル膜を成長させるための装置および方法は、前述の目的を達成するため、次のように構成させる。
【００１４】
本発明に係る装置および方法は、前述の目的を達成するため、以下のように構成される。本発明に係る選択場所にエピタキシャル膜を成長させる装置は、イオン銃、イオンの方向とエネルギを制御する制御手段、ウェハーホルダ、ガス導入口、および排気ポートを備えるウェハーパターニングチャンバと、ウェハーホルダ、ガス導入口、およびガス排出口を有するエピタキシャル膜成長チャンバと、から構成されている。当該装置において、ウェハーパターニングチャンバにおけるイオン銃は予め定められた直径および予め定められたイオンエネルギのイオンビームを放射し、その結果、ウェハー表面上の衝突イオンはウェハー表面に原子間のいくつかの結合を破壊しまたは転位することによってダメージを与える。
【００１５】
上記の選択場所にエピタキシャル膜を成長させる装置において、好ましくは、ウェハーパターニングチャンバとエピタキシャル膜成長チャンバとは、エピタキシャル膜成長チャンバにイオン銃と制御手段を取り付けることによって、同じものとなる。
【００１６】
上記の選択場所にエピタキシャル膜を成長させる装置において、好ましくは、イオン銃から放射されたイオンビームは、イオンビーム案内装置を用いることによってウェハー表面の全面を走査するように移動する。
【００１７】
上記の選択場所にエピタキシャル膜を成長させる装置において、好ましくは、イオン銃はパルス化されたイオンビームを放射する。
【００１８】
選択場所にエピタキシャル膜を成長させる装置において、それはアーティクル（Article：生成対象物）を分離するために用いられるものであり、第１に、ウェハーは、イオンビームによって、ダメージの間で予め定められた距離を有するようにダメージを与えられ、第２に、適当な物質のエピタキシャル膜の小さな島がダメージを受けた場所に成長し、最後に、液体、気体、または固体の状態のアーティクルがウェハーの表面に流され、その結果、適当な長さと、物理的および化学的な属性とを有するアーティクルの終端がエピタキシャルの小島と結合を作り、他方、異なる長さ、および／または、物理的および化学的な属性を有する他のアーティクルは流されるか、吹き飛ばされるか、または真空排気される。
【００１９】
本発明に係る少なくとも２つの異なる物質のエピタキシャル膜の小島を成長する方法は、次のステップからなる。第１の膜のエピタキシャルの小島を成長させるためウェハーの上での選択場所にダメージサイトを作るステップと、第１の物質の当該エピタキシャルの小島を成長させるステップと、第２の物質のエピタキシャルの小島を成長させるためウェハー上の選択場所にダメージサイトを作るステップと、第２の物質のエピタキシャル膜の小島を成長させるステップである。
【００２０】
異なる物質のエピタキシャル膜の小島を成長させる上記方法において、好ましくは、異なる物質の数は２以上であり、各物質について、ダメージサイトを作るステップと、エピタキシャルの小島を成長させるステップとが繰り返される。
【００２１】
異なる物質のエピタキシャル膜の小島を成長させる方法において、好ましくは、異なる化学的および物理的な属性を有した２つまたはいくつかのレジェンド（Legend：記銘要素、関係付け要素）を有するアーティクルを分離するように採用され、そこでは異なる物質のエピタキシャルの小島は、適当なレジェンドで結合を作るように採用される。
【００２２】
異なる物質のエピタキシャル膜の小島を成長させる上記方法において、好ましくは、アーティクルは有機分子または無機分子、生物学的細胞、生物学的細胞と人工的分子の複合構造、または植物、動物もしくは人間の抽出物である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の装置および方法によれば、発明された技術は、基板の表面上で望ましい大きさと距離を有したエピタキシャルの小島の製造を容易に行うことができ、それは半導体デバイスの信頼性の改善という結果をもたらす。さらに、これらのエピタキシャルの小島の製造の技術は、選択された分子、細胞、またはアーティクルの混合物からの類似したアーティクルを分離したり結合したりするのに用いることができる。このことは、いくつかの分野、特にバイオテクノロジーの分野において驚くべき利点を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、好ましい実施形態が図面に従って説明される。実施形態の説明を通して本発明の詳細が明らかにされる。
［実施形態１］
【００２５】
予め定められた寸法またはサイズを有する予め定められた場所の上にエピタキシャルの小島を成長させるための第１実施形態の装置と方法は、図１，２，３を参照して説明される。この技術は、２つの段階から構成されている。第１の段階ではウェハーまたは基板の上の選択された場所において小島生成場所（Nucleation Sites）が作られ、第２の段階では作られた場所においてエピタキシャル膜が成長させられる。
【００２６】
図１はウェハー上に小島（Islet）生成場所を形成するために用いられる装置の縦断面図を示す。この装置は、ウェハーホルダ２、イオン銃３、ガス導入口５、および真空排気ポート６が備えられた反応容器１から構成されている。イオン銃３はイオン源４ａとイオンビーム案内装置４ｂを備えている。イオン源４ａはウェハー７の方向に向かうようになっており、この方向は、説明の容易可能の観点で、Ｚ軸として仮定される。イオン銃３から放射されたイオンビームはウエハー７の方向に向かって進み、イオンビーム案内装置４ｂを用いて適当にＸおよびＹの方向に移動させられる。イオン源４ａのタイプは重要な事項ではなく、いかなるイオン源であってもよい。例えばイオン源４ａは、プラズマを生成するＤＣ（直流）もしくはｒｆ（高周波）の電力結合、または加熱フィラメントを有する。イオン銃（３）は、同様にまた、望ましいエネルギを有するイオンを得るために必要な電気的または電子的な回路を含む。このことは、原理的に、Ｚ軸方向における電界によってイオンを加速することによって達成することができる。このイオンビームは連続的なものであることもできるし、またはパルス化されたものであることもできる。もしイオンビームがパルス化されたものであるならば、パルス化されたイオンビームを得るためにシャッタまたは電気的機構が採用される。パルス化されたイオンビームおよび連続的なイオンビームの両方共に、本発明の技術において採用することができる。
【００２７】
動作中、ウェハー７はウェハーホルダ２上に配置され、反応容器１は真空排気されている。代表的にウェハー７はウェハーホルダ２に配置する前に不活性の状態にされている。当該不活性にする目的は、ウェハー７の表面上の初期のダングリングボンドを少なくするためである。反応容器１の内部圧力が適当な圧力に低減されているとき、イオン銃３は適当なガス、代表的にはアルゴン（Ａｒ）で活性化されている。十分なエネルギを有したイオンがウェハーの表面に衝突するとき、基板物質のいくつかの結合が破壊されるか、または転位される。これらの場所は、これ以後「ダメージサイト（Damaged-Sites）」と呼ばれる。イオンのエネルギは増加され、ウェハー表面の十分なダメージを有するように制御され、これにより実際のイオンエネルギはウェハーの物質のタイプに依存する。通常、イオンエネルギは１０ｅＶ〜１００ｅＶまでの範囲に存する。
【００２８】
装置作動中、パルス化されたイオンビームが採用される。代表的には、連続イオンビームに適当な機械的技術を適用してパルスビームが作られる。イオンビームの半径、パルスの存続期間、およびイオンエネルギは適当に制御される。パルス化されたイオンビームはウェハー７の表面に向けられる。ウェハー表面上のダメージサイトの位置は、パルス幅およびＸ−Ｙ偏向回路を含むイオンビーム案内装置４ｂによって正確に制御される。
【００２９】
図２は、ウェハー７上のダメージサイト８の概略的な平面図を示す。図３は、ウェハー７上のダメージサイト８の部分的に拡大された図を示す。図３において“Ｉ”と“Ｗ”として符号が付されたウェハー７の表面におけるダメージサイト８の距離は任意に選択することができる。一般的にダメージサイト８の寸法は数ｎｍ（ナノメータ）から数μｍ（マイクロメータ）の範囲で変り得る。ダメージサイト８の間の距離は、同様にまた、ナノメータからマイクロメータの範囲に存在する。従って、ウェハー７の上でより高いダメージサイトの密度を得ることができる。もしダメージサイト８の直径が５ｎｍでありダメージサイト８の間の距離が１０ｎｍであるならば、ウェハー７の表面上で１０12ｃｍ-2個のダメージサイト８が存在することになる。
【００３０】
表面がダメージを受けたウェハー７は、その後、エピタキシャル膜成長反応容器（図示されず）に移送される。エピタキシャル反応容器の構成は、本発明にとっては重要な事項ではない。こうして、いかなる種類の反応容器、例えば背景技術の箇所における図１で示された反応容器が用いられる。エピタキシャル膜成長方法は、同様にまた、従来の方法と同じである。反応性を有するガスが反応容器内に導入され、それから、これらのガスはウェハー７のダメージサイト８の上で吸収される。何故ならば、これらのダメージサイト８では反応性ガスとの結合を容易に作ることのできる多数のダングリングボンドが存在するからである。反応性ガスを吸収した表面はエピタキシャル膜の小さな島を形成しつつ反応する。小島の形成は、いったんそれらが臨界的な寸法に成長するまで、およびそれらが単層の膜を作るように共に結合しつつあるその前まで続き、その後停止する。このことは、初歩的な実験によって膜の成長速度を知った後に行われる。従ってエピタキシャル膜１２の小島は予め定められたパターンおよび距離でウェハー表面上に作られる。
【００３１】
ウェハー７上にダメージサイトを作ることにおいて他の方法がある。この方法は図４を参照して説明される。この方法においては次の手順が実行される。
【００３２】
（１）マスク１１、代表的に有機物質で作られたフォトレジストがウェハー７の表面に作られる（図４における（Ａ））。
（２）マスク１１はそれから半導体製造産業において用いられる従来の技術を用いることにより適当なデザインを有するようパターンが形成される（図４における（Ｂ））。
（３）  マスク１１のパターン化された場所１７が取り除かれる（図４における（Ｃ））。
（４）  ウェハー７はイオンビームに晒される。この場合において連続イオンビームが用いられる（図４における（Ｄ））。
（５）  マスク１１を除去する（図４における（Ｅ））。
【００３３】
前述した方法においては他の重要な特徴がある。この方法において、前述したごとくイオンビームを用いることは必ずしも必要ではない。その代わりに、プラズマ、例えばイオン源として容量結合型または誘導結合型のプラズマを用いることができる。もし当該プラズマが用いられるのであれば、ウェハーホルダには、プラズマにおいてイオンをウェハー表面に加速するために、必要な負のバイアス電圧を生成するためのｒｆ電力が与えられるべきである。
【００３４】
いったんウェハー表面がダメージを受けると、前述したごとくエピタキシャルの小島が成長することになる。
［実施形態２］
【００３５】
第２実施形態は第１実施形態を拡張したものである。ここでは、第１実施形態に説明された操作手順に関連して操作の手順のみが変更される。
【００３６】
第２実施形態において、図５に示されるごとくウェハーの表面上にダメージサイトのライン（並び）を作るため連続的イオンビームおよび／またはパルス化されたイオンビームが使用される。ダメージサイトは必ずしも対称的なパターンである必要はない。ウェハー表面が非対称的なパターンにてダメージを受けたときには、例えば図５の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）に示されるごとく、エピタキシャルの小島１２には、同様にまた、同じパターンを発生させる。長いラインまたは短いラインにおけるエピタキシャル膜の製作は、同様にまた、半導体産業または他の産業において応用することができる。対称な小島生成場所の応用についての例は、次の第３実施形態において説明される。
［実施形態３］
【００３７】
この第３実施形態において、分子、バイオ分子、生きている細胞または死んだ細胞等であるアーティクル（Article：生成対象物）を選択する、または整理する前述の技術の応用は、図６と７を参照して説明される。
【００３８】
第１に、ウェハー７の表面は、第１実施形態または第２実施形態で説明されたように、イオンビームを用いてダメージを受ける。ダメージサイトの間の距離は、分離されることが必要なアーティクルの寸法を適当に決めるように選択される。それ故に、ダメージサイトの間の距離は数オングストロームから数百または数千オングストロームまで変わり得る。ウェハー表面上のこれらのダメージサイトの製作の後に、エピタキシャルの小島１２が第１実施形態で説明したごとく成長する。ウェハーの物質とエピタキシャルの物質は、アーティクルの物理的および化学的な属性を考慮することによって、さらに、期待される応用を考慮することによって、選択される。エピタキシャルの小島１２の寸法は、同様にまた、アーティクルの化学的および物理的な属性および期待される応用を考慮することによって選択される。いったんエピタキシャルの小島がウェハー表面に形成されると、ウェハーは、気体、液体または固体の相の状態にある異なるアーティクルの混合物の流れに晒される。それから適当な大きさと化学的および物理的な属性とを有するアーティクル１６は、図６に示されるように、エピタキシャルの小島１２に結合される。
【００３９】
残存する結合されなかったアーティクルは、洗浄すること、吹き飛ばすこと、真空排気すること、または他の技術でウェハー表面から取り除かれる。この段階は、模式的に図６に示されている。従って、適切なる物質を用いて、適切なる寸法および距離でエピタキシャルの小島を作ることによって、要求されるアーティクルは、異なるアーティクルの混合物から取り出され、並べられる。
【００４０】
この技術には他の利点がある。この技術は１つの方向に向けられたアーティクルを得ることに用いることができる。もしエピタキシャルの小島１２が等しい距離で作られているならば、ウェハー表面の上に残されるアーティクルは図６に示すごとく２つの異なる方向を有する。しかしながら、図７に示すごとく、列と行において異なる距離を有する小島１２を製作することによって、アーティクル１６は同じ方向に並べることが可能となる。
【００４１】
さらに、異なる物質において交互にエピタキシャルの小島１２ａ，１２ｂを製作することによって異なる形状を有したアーティクル１６を同じ方向に向けることができる。これは図８に示されている。
【００４２】
上記の説明において２つの終端を示すアーティクル１６が考慮される。しかしながら、この技術は多数の終端を有するアーティクルに関して拡張することができる。唯一の条件は適当な距離を持った適当な材料のエピタキシャルの小島１２を作ることである。エピタキシャルの小島１２の間の距離を制御することによってアーティクル１６は適当に方向付けることができる。例えば、図９は同じ方向付けにおける３つの終端を有するアーティクル１６を示しているのに対し、図１０は鏡面像の方向付けにおける同じアーティクル１６を示している。
【００４３】
ウェハー表面上のエピタキシャルの小島は、同じ物質から製作されなければならないということはない。アーティクル（Article)のレジェンド（Legend：記銘要素または関係付け要素）の化学的および物理的な属性に依存して、異なる物質においてエピタキシャルの小島を形成することができる。この場合において、第１のウェハーは、物質の１つのタイプのため、ダメージサイトを製作する目的でイオン銃に晒される。それからエピタキシャルの小島はこれらのダメージサイトの上で成長する。次に、ウェハーは、再び他のエピタキシャルの小島のため、ダメージサイトを製作する目的でイオン銃に晒される。その後、第２の物質のエピタキシャルの小島はウェハー上で成長する。それから、このウェハーはアーティクルの混合物に晒される。当該混合物では、要求されたアーティクルが含まれ、または異なる方向付けを有した要求されるアーティクルの混合物が含まれる。アーティクルを並べ直した後の図式的な構成図を図９および図１０に示す。
【００４４】
アーティクルの分離技術は分子エレクトロニクスにおいては極めて重要であり、そこでは電子回路の製作において単一の分子が基本要素として用いられる。例えば、単一の分子は、当該分子が２つの電極に接続されるとき、整流器として働くためのアクセプタおよびドナーの属性を有することができる。ここで、２つの電極は２つのエピタキシャルの小島を意味している。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、ウェハー表面の上にエピタキシャルの小島を容易に作るために用いられ、このエピタキシャルの小島は、選択された分子、細胞または類似したアーティクルを分離し並べるのに用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この図は、ウェハー表面ダメージ付与装置の縦断面図である。
【図２】この図は、イオンビームによってダメージが与えられたウェハーの上面図を示す。
【図３】この図は、ダメージサイトを部分的に拡大した図を示す。
【図４】この図は、基板の表面にダメージを与えるためのステップからなる方法として他の技術を示す。
【図５】この図は、ウェハーにダメージを与えるための他の可能なパターンを示す。
【図６】この図は、小島が等しい距離で存在するところのエピタキシャルの小島にアーティクルを取り付けた後のウェハー表面を示す。
【図７】この図は、方向付けアーティクルを得るため小島が均等に分離されているエピタキシャルの小島にアーティクルを取り付けた後のウェハー表面を示す。
【図８】この図は、同じ方向に方向付けられたアーティクルを得るため小島の交互の列の各々が異なる物質で作られるエピタキシャルの小島にアーティクルを取り付けた後のウェハー表面を示す。
【図９】この図は、３つの集団を有するアーティクルがエピタキシャルの小島に取り付けられた後のウェハー表面を示す。
【図１０】この図は、３つの終端を有するアーティクルがエピタキシャルの小島に取り付けられた後の他のウェハーの表面を示す。
【図１１】この図は、ウェハーの上にエピタキシャルの膜を成長させることにおいて従来の反応容器の縦断面図を示す。
【符号の説明】
【００４７】
１      反応容器
２      ウェハーホルダ
３      イオン銃
４      イオンビーム案内装置
７      ウェハー
８      ウェハー上のダメージを受けたサイト
１２    エピタキシャルの小島
１６    アーティクル
１００  反応容器
１０１  ウェハーホルダ
【図１】
2006114613.tif 000003
【図２】
2006114613.tif 000004
【図３】
2006114613.tif 000005
【図４】
2006114613.tif 000006
【図５】
2006114613.tif 000007
【図６】
2006114613.tif 000008
【図７】
2006114613.tif 000009
【図８】
2006114613.tif 000010
【図９】
2006114613.tif 000011
【図１０】
2006114613.tif 000012
【図１１】
2006114613.tif 000013
【外国語明細書】
[Title of the Invention]   System and method for growing epitaxial films on selected sites
[Technical Field]
[0001]
The present invention relates to a system and method for growing epitaxial films on selected sites, and more particularly, a system and method for producing functional films on selectively processed fine sites on the specific surface using the nano-technology.
[Background Arts]
[0002]
Epitaxial growth of many different films is an essential step in semiconductor device fabrication technology. Basically there are two types of epitaxial growths called homo-epitaxy and hetero-epitaxy. In homo-epitaxy, epitaxial films are grown in the same material while in hetero-epitaxy, epitaxial films are grown on a different material. Generally, hetero-epitaxial films are more common in semiconductor device fabrications than homo-epitaxial films. The epitaxial films are widely employed in the fabrication of III-V, IV-IV and II-VI compounds. For example, GaAs, SiGe and CaTe can be given respectively for the above-mentioned groups. These epitaxial films are widely used in the fabrication of infrared detectors, light emitting diodes, semiconductor lasers, hetero-junction bipolar transistors (HBT), etc. The epitaxial film growth can be achieved in the solid phase, liquid phase and gas phase. The gas phase epitaxial deposition is by far the most accepted method in making epitaxial films.
[0003]
The mechanism of the epitaxial film growth on either the same or a different material is explained with reference to Fig. 11. Fig. 11 shows a simplified configuration of a conventional epitaxial film deposition system. This system is comprised of a reactor 100 with a wafer holder 101, gas inlet 102 and a gas vacuuming port 103. Usually, the wafer holder 101 is heated by a heater 104. This heater 104 operates with an electric power supplied by an electric power source 106. A wafer 105 to be processed is placed on the wafer holder. The wafer 105 on the wafer holder 101 is processed for depositing the epitaxial film.
[0004]
The temperature of the wafer holder 101 can be as high as 1000 oC and the actual temperature depends on the type of epitaxial film. For example, epitaxial Si deposition can be carried out in the range of 500-900 oC.
[0005]
The epitaxial films are grown on the wafer 105 with the following steps (1)-(5).
(1)  Introduction of process gas into the reactor 100 through the gas inlet 102.
(2)  Transfer of process gas and/or reactant species generated in the gas phase onto the surface of wafer 105.
(3)  Adsorption of process gas or reactant species on the surface of wafer 105.
(4)  Selection of suitable sites on the surface of wafer 105, initiation of reaction and film deposition.
(5)  Removal of residual byproducts into gas phase and vacuuming through the gas vacuum port 103.
[0006]
The fourth step (4) mentioned above is important in the film growth process. The film deposition process follows two steps called "nucleation" and "growth". This nucleation can be started in the gas phase or the wafer surface. The gas phase nucleation is called "homogenous nucleation" while nucleation on the wafer surface is called "heterogeneous nucleation". If the nucleation began in the gas phase, a small amount of new material is formed in the gas phase by the reaction of reactive gases, and then coalesces at suitable sites on the wafer surface. In the heterogeneous nucleation, reactive species first adsorbed on suitable sites on the surface of the wafer 105 and react to form a film. Generally, the heterogeneous nucleation gives better wetting characteristics than the homogeneous nucleation. Therefore, in most of the epitaxial film depositions the heterogeneous nucleation is employed.
[0007]
Generally, there is a large number of dangling bonds on the wafer surface due to the abrupt termination of lattice surface. Further, there may be incomplete bonds due to lattice dislocations, impurities and lattice damages on the wafer surface. Reactive species adsorbed on the wafer surface first make firm bonds on the sites where there are dangling bonds or incomplete bonds. Therefore, the nucleation process goes on these sites. Then epitaxial films grow on these nucleation sites taking them as seeds. At the beginning these nucleation sites are apart from each other, which leads to form a large number of separate small islets of epitaxial films. These separate epitaxial islets are also called as "nano-crystals". With the growth of epitaxial films on these nucleation sites, the dimensions of epitaxial islets get bigger and finally combine together to make a single layer of epitaxial film on the wafer surface.
[0008]
For some semiconductor device fabrications these epitaxial islets (the nano-crystals) are employed before they are combined to form a single layer. For example, Si nano-crystals are used in memory devices, and switching devices.
[0009]
In the conventional epitaxial film growth procedure, wafers are cleaned before the epitaxial film growth. For example, Si wafers are cleaned with HCl vapor before Si epitaxial films are grown on the Si wafers. This cleaning process removes natural SiO2 on the wafer surface and creates the dangling bonds on the wafer surface. The number of dangling bonds and their distribution on the wafer surface greatly depend on the cleaning procedure. If the same cleaning procedure is maintained for each wafer during mass production of devices, the same number density of dangling bonds can be obtained on the surface of each wafer. However even a slight variation of cleaning procedure may change the number density of dangling bonds on the wafer. This results in different number density of epitaxial islets on the wafer that may adversely affect the device reliability.
[0010]
Further, in the conventional procedure, it is difficult to select dangling bond sites on a wafer surface because the dangling bond sites are randomly formed on the wafer surface during the cleaning process. Thus conventional technique has limited applications in the device fabrications or in other fields.
[0011]
In addition, as literatures related to the present inventions, there are the following patent documents 1 and 2.
[Patent Document 1]   JP-A-3-20887
[Patent Document 2]   JP-A-9-110586
[Disclosure of the Invention]
[Subject to be solved by the Invention]
[0012]
The object of the present invention is to provide a system and method for growing epitaxial films on selected sites capable of facilitating epitaxial islet fabrication on a wafer surface with desired dimensions and separations which results in an improvement of reliability of semiconductor devices.
[Means to solve the Problem]
[0013]
A system and method of the present invention is configured as follows in order to attain the above-mentioned objects.
[0014]
A system for growing epitaxial films on selected sites in accordance with present invention, is comprised of a wafer patterning chamber having an ion gun, a control means for controlling an ion direction and ion energy, a wafer holder, gas inlets and a vacuuming port, and an epitaxial film deposition chamber having a wafer holder, gas inlets and a gas outlet. In the system, the ion gun in the wafer patterning chamber emits an ion beam of pre-determined diameter and pre-determined ion energy so that bombarding ions on a wafer surface damage the wafer surface by breaking or dislocating several bonds between atoms.
[0015]
In the above system for growing epitaxial films on selected sites, preferably, the wafer pattering chamber and the epitaxial film deposition chamber are the same by attaching the ion gun and the control means to the epitaxial film deposition chamber.
[0016]
In the above system for growing epitaxial films on selected sites, preferably, the ion beam emitted from the ion gun is moved to sweep the entire wafer surface by using an ion-beam guiding device.
[0017]
In the above system for growing epitaxial films on selected sites, preferably, the ion gun emits a pulsed ion beam.
[0018]
In the system for growing epitaxial films on selected sites, which is employed to separate articles, first the wafer is damaged by the ion beam to have pre-determined separations between damages, secondly small islets of epitaxial films of a suitable material are grown on damaged-sites, and lastly, a liquid, gas or solid state articles are flown on the wafer surface so that terminals of articles with proper length and physical and chemical properties make bonds with the epitaxial islets while other articles which have different lengths and/or physical and chemical are washed, blown or vacuumed out.
[0019]
A method of growing islets of epitaxial films of at least two different materials in accordance with the present invention, is comprised of: a step of creating damaged-sites on selected places on a wafer to grow epitaxial islets of first material, a step of growing the epitaxial islets of first material, a step of creating damaged-sites on selected places on the wafer to grow epitaxial islets of second material, and a step of growing epitaxial islets of second material.
[0020]
In the above method of growing islets of epitaxial films of different materials, preferably, the number of the different materials is more that two, about every materials, the damaged-sites creating step and the epitaxial islets growing step are repeated.
[0021]
In the method of growing islets of epitaxial films of different materials, preferably, it is employed to separate articles which have two or several legends with different chemical and physical properties wherein epitaxial islets of different materials are employed to make bonds with appropriate legends.
[0022]
In the above method of growing islets of epitaxial films of different materials, preferably, the article is an organic or inorganic molecule, biological cells, composite structures of biological cells and artificial molecules, or extractions of plant, animals or humans.
[Effect of the Invention]
[0023]
In accordance with the system and method of the present invention, the invented technique facilitates epitaxial islet fabrication on a substrate surface with a desired dimensions and separations which results in an improvement of reliability of semiconductor devices. Further, these epitaxial islets fabrication technique can be used to separate and aligned selected molecules, cells or similar article out of mixture of articles. This might have a tremendous advantage is some fields, specially, in the field of bio-technology.
[Best Working Examples for carrying out the Invention]
[0024]
Hereinafter, preferred working examples will be explained according to the attached drawings. Through the explanation of the working examples, the details of the present invention will be clarified.
[Working example 1]
[0025]
The system and method of the first working example, which are for depositing epitaxial islets on pre-determined sites with a pre-determined dimensions, are explained with reference to Figs. 1, 2 and 3. This technique consisted with two steps. In the first step nucleation sites are created on the selected sites on a wafer or substrate, and in the second step epitaxial films are grown on the created sites.
[0026]
Fig. 1 shows a longitudinal cross sectional diagram of the apparatus that used to form nucleation sites on the wafer. This apparatus is comprised of a reactor 1 in which there is a wafer holder 2, an ion gun 3, a gas inlet 5 and a vacuuming port 6. The ion gun 3 is provided with an ion source 4a and an ion-beam guiding system 4b. The ion gun 4a is directed towards a wafer 7 and this direction is assumed as Z-axis for the ease of explanation. The ion beam emitted from the ion gun 3 advances toward the wafer 7 and can be moved in X and Y directions appropriately using the ion-beam guiding system 4b. The type of ion source 4a is not critical and can be any ion source. For example, the ion source 4a has a DC or rf power coupling or a heated filament generating plasma. The ion gun (3) also contains necessary electric or electronic circuits to obtain ions with desired ion energy. In principle, this can be achieved by accelerating ions through an electric filed in the direction of Z-axis. The ion beam can be of continuous or pulsed. If the ion beam is pulsed, a shutter or an electrical mechanism is employed to obtain a pulsed ion beam. Both pulsed and continuous ion beams can be employed in the technique of the present invention.
[0027]
During the operation, the wafer 7 is placed on the wafer holder 2 and the reactor 1 is vacuumed. Typically, the wafer 7 is passivated before placing on the wafer holder 2. The purpose of the passivation is to minimize the initial dangling bonds on the surface of  the wafer 7. When the inner pressure of the reactor 1 is lowered to an appropriate pressure, the ion gun 3 is activated with a suitable gas, typically Ar. When ions with sufficient energy bombard on the wafer surface, several bonds of the substrate material are broken or dislocate. These sites are called "damaged-sites" hereafter. The ion energy is increased and controlled to have a sufficient damage to the wafer surface so that actual ion energy depends on the type of wafer material. Usually, the ion energy may lie in the range from 10 eV to 100 eV.
[0028]
During the operation, a pulsed ion beam is employed. Typically, a continuous ion beam is made as a pulse beam using an appropriate-mechanical technique. The radius of ion beam, duration of pulse, and ion energy are appropriately controlled. The pulsed ion beam is then directed onto the surface of the wafer 7. The locations of the damaged-sites on the wafer surface are precisely controlled by the ion-beam guiding system 4b including the pulse width and X-Y modulating circuits.
[0029]
Fig. 2 shows a schematic plan view of the damaged-sites 8 on the wafer 7. Fig. 3 shows an partially enlarged view of the damaged-sites 8 on the wafer 7. Accordingly the separations between the damaged-sites 8 on the surface of the wafer 7 labeled as "l" and "w" in Fig. 3 can be arbitrarily selected. Generally, the dimensions of the damaged-site 8 may vary in the range of few nanometers to several micrometers. The separations between the damaged-sites 8 also may lie in the nanometers to micrometers range. Accordingly, a higher damaged-site density can be obtained on the wafer 7. For example, if the diameter of the damaged-site 8 is 5 nm and separation between damaged-sites 8 is 10 nm, there are 1012 cm-2 damaged-sites 8 on the surface of the wafer 7.
[0030]
The surface-damaged wafer 7 is then transferred to an epitaxial film deposition reactor (not shown). The configuration of the epitaxial reactor is not important for this invention. Thus it can be any kind of reactor, for example, the reactor shown in Fig. 11 in the Background art section. An epitaxial film deposition method is also the same as the conventional methods. Reactive gases are introduced into the reactor and these gases then adsorbed on the damaged-sites 8 of the wafer 7. Because, at these damaged-sites 8 there are lots of dangling bonds that can easily make bonds with reactive gases. The surface adsorbed reactive gases reacts forming small islets of epitaxial films. The islet formation is stopped once they are grown to a critical dimensions and before they are combining together to make a single film. This can be done after knowing the film growth rate by a preliminarily experiment. Accordingly, the islets of epitaxial film 12 can be fabricated on the wafer surface with predetermined pattern and separations.
[0031]
There is another method in creating the damaged-sites on the wafer 7. This method is explained with reference to Fig. 4. In this method the following procedure is executed.
[0032]
(1)  A mask 11, typically a photo-resist made of an organic material, is fabricated on the surface of the wafer 7 ((A) in Fig. 4).
(2)  The mask 11 is then patterned to have appropriate design by using a conventional technique used in the semiconductor fabrication industry ((B) in Fig. 4).
(3)  The patterned sites 17 of the mask 11 are removed ((C) in Fig. 4).
(4)  The wafer 7 is exposed to the ion beam. In this case a continuous ion beam can be used ((D) in Fig.4).
(5)  Remove the mask 11 ((E) in Fig. 4).
[0033]
There is another important feature in the above-explained method. In this method it is not necessary to use an ion beam as explained-above. Instead one can use plasma, for example, capacitively or inductively coupled plasma, as an ion source. If the plasma is used, the wafer holder should be given a rf power to generate a negative bias voltage that needed to accelerate ions in the plasma to the wafer surface.
[0034]
Once the wafer surface is damaged epitaxial islets are grown as explained before.
[Working Example 2]
[0035]
A second working example is an extension of the first working example. Here only the scanning procedure is changed with respect to that of explained in the first working example.
[0036]
In the second working example, the continuous and/or pulsed ion beam is used to make lines of the damaged-sites on the wafer surface as shown in Fig. 5. The damaged-sites are not necessarily in a symmetric pattern. When the wafer surface is damaged in asymmetric pattern, for example, as shown in (A), (B) and (C) of Fig. 5, the epitaxial islets 12 also generate the same pattern. The fabrication of epitaxial films in long or short-lines may also have applications in the semiconductor industry or in other industries. An example for the application of asymmetric nucleation sites will be explained in the following third working example.
[Working Example 3]
[0037]
In this third working example, application of the above-mentioned technique in selecting or sort outing articles, which may be molecule, bio-molecule, living or dead cells etc., is explained with reference to Figs. 6 and 7.
[0038]
First, the surface of the wafer 7 is damaged using the ion beam as explained in the first or second working example. The separation between the damaged-sites is selected to suit the dimensions of article that needed to be separated. Therefore, the separation between the damaged-sites may vary from several angstroms to several hundred or thousand angstroms. After creation of these damaged-sites on the wafer surface, the epitaxial islets 12 are grown as explained in the first working example. The wafer material and the epitaxial materials are selected by considering the physical and chemical properties of article and expected application. The dimensions of an epitaxial islet 12 are also selected by considering the chemical and physical properties of article and expected application. Once the epitaxial islets are formed on the wafer surface, the wafer is exposed to a flow of mixture of different articles, which may in gas, liquid or solid phase. Then the articles 16 with suitable dimensions and chemical and physical properties are bonded to the epitaxial islets 12 as shown in Fig. 6.
[0039]
The remaining non-bonded articles are removed from the wafer surface by washing, blowing, vacuuming or any other technique. This stage is schematically shown in Fig. 6. Accordingly, by forming the epitaxial islets with suitable materials, dimensions and separations, required articles can be sorted out from a mixture of different articles.
[0040]
There is another advantage of this technique. This technique can be used in obtaining articles oriented in one direction. If the epitaxial islets 12 are formed with equal distance, the articles remain on the wafer surface have two different orientations as shown in Fig. 6. However, by fabricating islets 12 with different separations in rows and columns as shown in Fig. 7, the articles 16 can be aligned in the same direction.
[0041]
Moreover, by fabricating epitaxial islets 12a and 12b in different materials alternately, articles 16 with different shapes can be oriented in the same direction. This is shown in Fig. 8.
[0042]
In the above explanation the articles 16 with two terminals have been considered. However, this technique can be extended for multi-terminal articles. The only requirement is to form epitaxial islets 12 of suitable material with a suitable separation. By controlling the separations between the epitaxial islets 12, the articles 16 can be appropriately oriented. For example, Fig. 9 shows three terminal articles 16 in the same orientation while Fig. 10 shows the same articles 16 in mirror image orientations.
[0043]
The epitaxial islets on the wafer surface do not have to be fabricated from the same material. Depending on the chemical and physical properties of legends of articles, one can form epitaxial islets in different materials. In this case first a wafer is exposed to the ion gun to fabricate the damaged-sites for one type of material. Then the epitaxial islets are grown on those damaged-sites. Next the wafer is again exposed to the ion gun to fabricate the damaged-sites for the other epitaxial islets. Thereafter the epitaxial islets of second materials are grown on the wafer. Then this wafer is exposed to a mixture of articles in which required article contains, or mixture of required article with different orientations. A schematic diagram after sorting out the article is shown in Figs. 9 and 10.
[0044]
The article separation technology is of great importance for molecular electronics, where a single molecule is used as a basic element in the fabrication of electronic circuits. For example a single molecule can have an accepter and donor properties to work as a rectifier when the molecule is connected to two electrodes. Here, the two electrodes means two epitaxial islets.
[Usability in Industry]
[0045]
The present invention is used for easily fabricating the epitaxial islets on the wafer surface, which are used to separate and align selected molecules, cells or similar articles.
[Explanation of Drawings]
[0046]
[Fig. 1]
This figure shows a longitudinal cross sectional view of wafer surface damaging system.
[Fig. 2]
This figure shows the upper view of a wafer after its surface is damaged by ion beam.
[Fig. 3]
This figure shows an partially enlarged view of the damaged-sites.
[Fig. 4]
This figure shows another technique as a method comprising of steps for damaging substrate surface.
[Fig. 5 ]
This figure shows other possible patterns for wafer damaging.
[Fig. 6]
This figure shows a wafer surface after articles are attached to epitaxial islets where islets are in equal distance.
[Fig. 7]
This figure shows a wafer surface after articles are attached to epitaxial islets where islets are unequally separated to get an oriented articles.
[Fig. 8]
This figure shows a wafer surface after articles are attached to epitaxial islets where each alternate row of islets are made of a different material to get articles oriented in the same direction.
[Fig. 9]
This figure shows a wafer surface after articles are attached to epitaxial islets where articles have three terminals.
[Fig. 10]
This figure shows another wafer surface after articles are attached to epitaxial islets where articles have three terminals.
[Fig. 11]
This figure shows a longitudinal cross sectional view of a conventional reactor in depositing epitaxial films on a wafer.
[Explanation of Reference Signs]
[0047]
1    Reactor
2    Wafer holder
3    Ion gun
4    Ion beam guiding system
7    Wafer
8    Damaged-sites on a wafer
12   Epitaxial islets
16   Articles
100  Reactor
101  Wafer holder
[Claim 1]
A system for growing epitaxial films on selected sites, comprised of:
a wafer patterning chamber having an ion gun, a control means for controlling an ion direction and ion energy, a wafer holder, gas inlets and a vacuuming port; and 
an epitaxial film deposition chamber having a wafer holder, gas inlets and a gas outlet;
wherein said ion gun in said wafer patterning chamber emits an ion beam of pre-determined diameter and pre-determined ion energy so that bombarding ions on a wafer surface damage the wafer surface by breaking or dislocating several bonds between atoms.
[Claim 2]
A system for growing epitaxial films on selected sites as claimed in claim 1, wherein said wafer pattering chamber and said epitaxial film deposition chamber are the same by attaching said ion gun and said control means to said epitaxial film deposition chamber.
[Claim 3]
A system for growing epitaxial films on selected sites as claimed in claim 1, wherein the ion beam emitted from said ion gun is moved to sweep the entire wafer surface by using an ion-beam guiding device.
[Claim 4]
A system for growing epitaxial films on selected sites as claimed in claim 1, wherein said ion gun emits a pulsed ion beam.
[Claim 5]
A system for growing epitaxial films on selected sites as claimed in any one of claims 1-4, being employed to separate articles, wherein first the wafer is damaged by the ion beam to have pre-determined separations between damages, secondly small islets of epitaxial films of a suitable material are grown on damaged-sites, and lastly, a liquid, gas or solid state articles are flown on the wafer surface so that terminals of articles with proper length and physical and chemical properties make bonds with the epitaxial islets while other articles which have different lengths and/or physical and chemical are washed, blown or vacuumed out.
[Claim 6]
A method of growing islets of epitaxial films of at least two different materials, comprised of:
a step of creating damaged-sites on selected places on a wafer to grow epitaxial islets of first material,
a step of growing the epitaxial islets of first material,
a step of creating damaged-sites on selected places on said wafer to grow epitaxial islets of second material, and 
a step of growing epitaxial islets of second material.
[Claim 7]
A method of growing islets of epitaxial films of different materials as claimed in claim 6, wherein the number of said different materials is more that two, about every materials, said damaged-sites creating step and said epitaxial islets growing step are repeated.
[Claim 8]
A method of growing islets of epitaxial films of different materials as claimed in claim 6 or 7, being employed to separate articles which have two or several legends with different chemical and physical properties wherein epitaxial islets of different materials are employed to make bonds with appropriate legends.
[Claim 9]
A method of growing islets of epitaxial films of different materials as claimed in claim 6 or 7, wherein said article is an organic or inorganic molecule, biological cells, composite structures of biological cells and artificial molecules, or extractions of plant, animals or humans.
[Abstract]
[Subject]     To provide a system and method for growing epitaxial films on selected sites capable of facilitating epitaxial islet fabrication on a wafer surface with desired dimensions and separations which results in an improvement of reliability of semiconductor devices.
[Means to solve the Problem]     A system for growing epitaxial films on selected sites, is comprised of a wafer patterning chamber 1 having an ion gun 3, a control means 4b for controlling an ion direction and ion energy, a wafer holder 2, gas inlets 5 and a vacuuming port 6, and an epitaxial film deposition chamber 100 having a wafer holder 101, gas inlets 102 and a gas outlet 103. In the system, the ion gun in the wafer patterning chamber emits an ion beam of pre-determined diameter and pre-determined ion energy so that bombarding ions on a wafer surface damage the wafer surface by breaking or dislocating several bonds between atoms.
[Representative Figure]   Fig. 1
【Fig. 1】
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【Fig. 2】
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【Fig. 3】
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【Fig. 4】
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【Fig. 5】
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【Fig. 6】
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【Fig. 7】
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【Fig. 8】
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【Fig. 9】
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【Fig. 10】
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【Fig. 11】
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