JPS60182128A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
- Publication number
- JPS60182128A JPS60182128A JP59036045A JP3604584A JPS60182128A JP S60182128 A JPS60182128 A JP S60182128A JP 59036045 A JP59036045 A JP 59036045A JP 3604584 A JP3604584 A JP 3604584A JP S60182128 A JPS60182128 A JP S60182128A
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- JP
- Japan
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- gas
- reaction vessel
- window
- reaction
- entrance window
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
- H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3438—Doping during depositing
- H10P14/3441—Conductivity type
- H10P14/3442—N-type
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は光励起気相化学反応による薄膜形−成装置に係
り、特に量産性、作業性の優れた薄膜形成装置に関する
。
り、特に量産性、作業性の優れた薄膜形成装置に関する
。
気相反応による薄膜形成法の1つとして光エネルギーに
より反応を活性化させる方法(以下光CVD法と記す)
が知られている。熱エネルギーやプラズマ等による反応
の活性化に比べて、光エネルギーによる活性化は反応の
低温化が可能であり、また電気磁気や加速荷電粒子によ
るダメージがなく安定した薄膜形成が可能であるため広
い範囲の応用が考えられている。光エネルギーとしては
レーザ光、水銀ランプ、ハロゲンセンプ、重水素ランプ
等が知られている。これらのうちで反応の活性化に適し
た波長、強度、照射面積、取扱い易さ等の観点で水銀ラ
ンプが用いられることが多い。特に励起光として低圧水
銀ランプの共鳴線を用い、原料に水銀蒸気を添加し増感
作用を利用した反応は効4(が良いため広く用いられて
いる。
より反応を活性化させる方法(以下光CVD法と記す)
が知られている。熱エネルギーやプラズマ等による反応
の活性化に比べて、光エネルギーによる活性化は反応の
低温化が可能であり、また電気磁気や加速荷電粒子によ
るダメージがなく安定した薄膜形成が可能であるため広
い範囲の応用が考えられている。光エネルギーとしては
レーザ光、水銀ランプ、ハロゲンセンプ、重水素ランプ
等が知られている。これらのうちで反応の活性化に適し
た波長、強度、照射面積、取扱い易さ等の観点で水銀ラ
ンプが用いられることが多い。特に励起光として低圧水
銀ランプの共鳴線を用い、原料に水銀蒸気を添加し増感
作用を利用した反応は効4(が良いため広く用いられて
いる。
従来の光CV ])法による薄膜形成装置を第1図に示
す。装置は大別して、反応系10、反応ガス供給系20
、排気系30の三部分から成り立っている。
す。装置は大別して、反応系10、反応ガス供給系20
、排気系30の三部分から成り立っている。
反応系10は、反応容器11、励起光源13、基板支持
台14及びその加熱源15がら成る。反応容器11には
透明石英等の励起光を透過する光入射窓12が具備され
ている。反応容器11内の基板支持台14上に被膜形成
基板、例えばシリコンウェハ1Gを並べ、シリコンウェ
ハ16表面にほぼ垂直に励起光を照射している。加熱源
15は抵抗加熱ヒーターや赤外線ランプ等が用いられて
いる。
台14及びその加熱源15がら成る。反応容器11には
透明石英等の励起光を透過する光入射窓12が具備され
ている。反応容器11内の基板支持台14上に被膜形成
基板、例えばシリコンウェハ1Gを並べ、シリコンウェ
ハ16表面にほぼ垂直に励起光を照射している。加熱源
15は抵抗加熱ヒーターや赤外線ランプ等が用いられて
いる。
反応ガス供給系20は、モノシラン(SiH4)、酸素
(02)、アンモニア(NH3)、亜酸化窒素(N2
o)、ホスフィン(PH3)等の原料ガスが流量計21
を通して、ヒドラジン(N2H4)等の液体原料はキャ
リアガスを用いて反応容器11に供給される。また、増
感剤としての水銀蒸気は恒温槽内の水銀蒸発器22に反
応ガス又はその他のキャリアガスを流すことにより反応
容器11に供給される。
(02)、アンモニア(NH3)、亜酸化窒素(N2
o)、ホスフィン(PH3)等の原料ガスが流量計21
を通して、ヒドラジン(N2H4)等の液体原料はキャ
リアガスを用いて反応容器11に供給される。また、増
感剤としての水銀蒸気は恒温槽内の水銀蒸発器22に反
応ガス又はその他のキャリアガスを流すことにより反応
容器11に供給される。
排気系30は、反応容器ll内のガスの置換及び反応時
の雰囲気の圧力調整のためロータリーポンプ、ブースタ
ーポンプ等の排気装置31が用いられている。また、未
反応ガスや反応生成物のトラップや除去装置32が付加
されている。
の雰囲気の圧力調整のためロータリーポンプ、ブースタ
ーポンプ等の排気装置31が用いられている。また、未
反応ガスや反応生成物のトラップや除去装置32が付加
されている。
ここで問題となるのは、反応系10の部分で次の点であ
る。
る。
反応容器IJの励起光入射窓12の内面にも膜が堆積し
、励起光の透過率が悪くなる。光化学反応の速度即ち膜
堆積速度は励起光の強度に比例するので、励起光の透過
率が低下すると膜堆積速度は減少し、更には反応が停止
し所望の膜厚が得られなくなってしまう。
、励起光の透過率が悪くなる。光化学反応の速度即ち膜
堆積速度は励起光の強度に比例するので、励起光の透過
率が低下すると膜堆積速度は減少し、更には反応が停止
し所望の膜厚が得られなくなってしまう。
本発明の目的は、反応容器の光入射窓内面に不所望な被
膜が形成さ肛ることを防止し、これによって作業性量産
性のよい薄膜形成装置を提供するにある。
膜が形成さ肛ることを防止し、これによって作業性量産
性のよい薄膜形成装置を提供するにある。
本発明の特徴は、反応容器の光入射窓の内面に不活性な
ガスを吹きかけ、光入射窓内面に膜堆積に寄与する原料
ガスが接触することを防止した薄膜形成装置にある。
ガスを吹きかけ、光入射窓内面に膜堆積に寄与する原料
ガスが接触することを防止した薄膜形成装置にある。
以下本発明を実施例により詳細に説明する。
第2図は、本発明装置の一実施例で、反応容器内に堆
物を生じない不活性なガスの供給ノズルを設は光入射窓
の内面に不活性なガスを吹きつけるように 成されてい
る。第1図と同一箇所は同−m号で示しである。反応容
器11はステンレス製で大きさ直径200m、高さ80
mmの円形箱型で、透明石英製、特に真空紫外光の短波
長光の透過率のよい合成石英製の光入射窓12が設けら
れている。基板支持台14はアルミニウム製で堆積膜厚
を均一にするため外部より回転させることができる。加
熱源15は温度調整器付きの抵抗加熱ヒーターで基板1
6を所望の温度に保持できる。
物を生じない不活性なガスの供給ノズルを設は光入射窓
の内面に不活性なガスを吹きつけるように 成されてい
る。第1図と同一箇所は同−m号で示しである。反応容
器11はステンレス製で大きさ直径200m、高さ80
mmの円形箱型で、透明石英製、特に真空紫外光の短波
長光の透過率のよい合成石英製の光入射窓12が設けら
れている。基板支持台14はアルミニウム製で堆積膜厚
を均一にするため外部より回転させることができる。加
熱源15は温度調整器付きの抵抗加熱ヒーターで基板1
6を所望の温度に保持できる。
励起光源13は低圧水銀ランプで波長185’nrn及
び254 n mの共鳴線を放射する。図面には省略し
たがランプハウスと反応容器11の光入射窓12の間は
窒素ガスで置換し、光の吸収特にオゾンの発生を防止し
ている。
び254 n mの共鳴線を放射する。図面には省略し
たがランプハウスと反応容器11の光入射窓12の間は
窒素ガスで置換し、光の吸収特にオゾンの発生を防止し
ている。
ガス供給系は第1図に示したものに更にもう一つのガス
供給ノズル17を設け、水素、ハロゲン及びその水素化
物、窒素、アルゴンやヘリウム等の不活性種ガスの1つ
又は混合ガスを供給できるようにした。この追加された
ガス供給ノズルは直径1/4インチのステンレス製パイ
プを光入射窓の内面近傍にリング状に配置し、光入射窓
に向って直径0.25mmのガス噴出孔が複数個設けら
れている。
供給ノズル17を設け、水素、ハロゲン及びその水素化
物、窒素、アルゴンやヘリウム等の不活性種ガスの1つ
又は混合ガスを供給できるようにした。この追加された
ガス供給ノズルは直径1/4インチのステンレス製パイ
プを光入射窓の内面近傍にリング状に配置し、光入射窓
に向って直径0.25mmのガス噴出孔が複数個設けら
れている。
排気系は排気速度950 Q /minのロータリ′−
ポンプと排気速度100rri’/hのメカニカルブー
スターポンプを併用した。
ポンプと排気速度100rri’/hのメカニカルブー
スターポンプを併用した。
実験例1 (シリコン膜の形成例)
原料ガスとしてモノシラン8 rn 4 / minを
38℃に保った水銀蒸発器22(水銀の蒸気圧5×10
”” Torr )を通して反応容器11に供給する
。
38℃に保った水銀蒸発器22(水銀の蒸気圧5×10
”” Torr )を通して反応容器11に供給する
。
被膜形成基板16は直径3インチのシリコンウェハであ
り、基板温度は200’Cに設定した。光入射窓への膜
堆積防止用の不活性ガスノズル17には水素400mΩ
/minを供給した。反応容器11内の圧力は1 、5
Torrである。20分間の反応で2700〜320
〇への膜が堆積し、平均膜堆積速度は約】5〇八へmi
nである。光入射窓内面へ不活性なガス(本実験例では
水素)を吹きつけない場合には、光入射窓内面にもアモ
ルファスシリコン膜が堆積し、数分以内で光入射窓が褐
色にくもり励起光の透過が阻止され反応が進行しなくな
り、数100八以上の膜厚を得ることはできない。
り、基板温度は200’Cに設定した。光入射窓への膜
堆積防止用の不活性ガスノズル17には水素400mΩ
/minを供給した。反応容器11内の圧力は1 、5
Torrである。20分間の反応で2700〜320
〇への膜が堆積し、平均膜堆積速度は約】5〇八へmi
nである。光入射窓内面へ不活性なガス(本実験例では
水素)を吹きつけない場合には、光入射窓内面にもアモ
ルファスシリコン膜が堆積し、数分以内で光入射窓が褐
色にくもり励起光の透過が阻止され反応が進行しなくな
り、数100八以上の膜厚を得ることはできない。
実験例2(シリコン膜の形成例(2))反応ガスとして
5%モノシランと95%窒素の混合ガス500mQ/m
inを水銀蒸発器22を通して反応容器11に供給する
。光入射窓12への膜堆積防止用のガスノズル17には
塩化水素100rr+Q/minと窒素200 m Q
/ minの混合ガスを供給する。基板上への膜堆積
用の原流ガスと光入射窓内面への膜堆積防止用のガスの
混合を防ぎ両者の効率を良くするため、両者の間に石英
製のルーパー18(うろこ板)を設置した。ルーパー1
8の板は厚さ100μm、長さ8面、間隔4m、設定角
度は励起光の照射を妨げず、かつ両者のガスのコンダク
タンスが小さくなる様に基板面に垂直、即ち励起光速に
平行とした。排ガスは大気圧下に放出した。他の反応条
件は実験例1の場合と同じである。1時間の反応で約4
000へのアモルファスシリコン膜が堆積できた。平均
膜堆積速度は67八/mi、nど実験例1や従来例に比
べて劣るが、大気圧下で操作でき、光入射窓12のくも
りが全くなく厚い膜を形成できる利点がある。ここで、
塩化水素ガスは、モノシランと光入射窓の直接接触を防
ぐのみでなく、光入射窓内面に不所望に堆積したアモル
ファスシリコンのエツチング作用も有しており、光入射
窓のくもり防止には極めて効果的である。
5%モノシランと95%窒素の混合ガス500mQ/m
inを水銀蒸発器22を通して反応容器11に供給する
。光入射窓12への膜堆積防止用のガスノズル17には
塩化水素100rr+Q/minと窒素200 m Q
/ minの混合ガスを供給する。基板上への膜堆積
用の原流ガスと光入射窓内面への膜堆積防止用のガスの
混合を防ぎ両者の効率を良くするため、両者の間に石英
製のルーパー18(うろこ板)を設置した。ルーパー1
8の板は厚さ100μm、長さ8面、間隔4m、設定角
度は励起光の照射を妨げず、かつ両者のガスのコンダク
タンスが小さくなる様に基板面に垂直、即ち励起光速に
平行とした。排ガスは大気圧下に放出した。他の反応条
件は実験例1の場合と同じである。1時間の反応で約4
000へのアモルファスシリコン膜が堆積できた。平均
膜堆積速度は67八/mi、nど実験例1や従来例に比
べて劣るが、大気圧下で操作でき、光入射窓12のくも
りが全くなく厚い膜を形成できる利点がある。ここで、
塩化水素ガスは、モノシランと光入射窓の直接接触を防
ぐのみでなく、光入射窓内面に不所望に堆積したアモル
ファスシリコンのエツチング作用も有しており、光入射
窓のくもり防止には極めて効果的である。
実験例3(シリコン酸化膜の形成)
原料ガスとして5%モノシランと95%窒素の混合ガス
500 rn D、 / ri−inを水銀蒸発器22
を通して、及び亜酸化室23250 m D、/ mi
nを反応容器11に供給する。基板16は加熱していな
いが、水銀ランプ13照射により60〜70℃に昇温す
る。光入射窓12内面への膜堆積防止用の不活性なガス
として窒素2000 rn Q /minを供給する。
500 rn D、 / ri−inを水銀蒸発器22
を通して、及び亜酸化室23250 m D、/ mi
nを反応容器11に供給する。基板16は加熱していな
いが、水銀ランプ13照射により60〜70℃に昇温す
る。光入射窓12内面への膜堆積防止用の不活性なガス
として窒素2000 rn Q /minを供給する。
反応容器内の注力は大気圧である。シリコン酸化膜の形
成において、純粋にシリコン酸化物が膜状に形成されれ
ば光入射窓のくもりは発生しないが、シリコン走化物の
做粒子が付着した場合には入射光を散乱させ励起光強度
を低下させる。特に大気圧下で膜堆積速度が大きい反応
の場合にはこの傾向が大きい。このため光入射窓内面に
堆積物を生じない不活性なガスの吹きが番プが効果的と
なる。
成において、純粋にシリコン酸化物が膜状に形成されれ
ば光入射窓のくもりは発生しないが、シリコン走化物の
做粒子が付着した場合には入射光を散乱させ励起光強度
を低下させる。特に大気圧下で膜堆積速度が大きい反応
の場合にはこの傾向が大きい。このため光入射窓内面に
堆積物を生じない不活性なガスの吹きが番プが効果的と
なる。
約15分の反応で1μmのシリコン酸化膜が形成できた
。
。
実験例4(シリコン窒化膜の形成)
原f手ガスとしてシ盲ノコンモノシラン8 m D、
/ min及びアンモニア72mΩ/min を水銀蒸
発器22を通して反応容器11に供給する。基板16は
200℃に加熱した。光入射窓12内面への堆積防止用
の不活性なガスとしてヘリウム300 rn 07m−
1nを供給する。反応容器内の圧力は3〜4Torrで
ある。30分間の反応で2200〜270OAの膜が堆
積し、平均膜堆積速度は約70〜9Q八/’minであ
る。光入射窓内面に不活性なガスを吹きかけない場合に
は約15分で反応は停止し最大1000〜150〇八以
上の膜厚を得ることは困難である。
/ min及びアンモニア72mΩ/min を水銀蒸
発器22を通して反応容器11に供給する。基板16は
200℃に加熱した。光入射窓12内面への堆積防止用
の不活性なガスとしてヘリウム300 rn 07m−
1nを供給する。反応容器内の圧力は3〜4Torrで
ある。30分間の反応で2200〜270OAの膜が堆
積し、平均膜堆積速度は約70〜9Q八/’minであ
る。光入射窓内面に不活性なガスを吹きかけない場合に
は約15分で反応は停止し最大1000〜150〇八以
上の膜厚を得ることは困難である。
以上、シリコン及びその化合物の薄膜形成について詳述
したが、更にこれらに燐やボロン等のドーパントを添加
した場合、又は他の材料、例えば化合物半導体、金属及
びその酸化物・炭化物・窒化物等の薄膜形成についても
同様に本発明を用いることかできる。
したが、更にこれらに燐やボロン等のドーパントを添加
した場合、又は他の材料、例えば化合物半導体、金属及
びその酸化物・炭化物・窒化物等の薄膜形成についても
同様に本発明を用いることかできる。
光入射窓内面に堆積物を生じない不活性なガスとしては
、窒素やアルゴン等の光吸収断面積又は消光断面積が小
さくほとんど反応しないガスのみならず、ハロゲンやそ
の水素化物のように堆積物と反応してエツチングする性
質をイイするガスを用いることができる。特に後者の場
合には、原料ガスとの混合を少なくするためにルーバー
等のコンダクタンスの制御板や差動排気システト、が右
動である。
、窒素やアルゴン等の光吸収断面積又は消光断面積が小
さくほとんど反応しないガスのみならず、ハロゲンやそ
の水素化物のように堆積物と反応してエツチングする性
質をイイするガスを用いることができる。特に後者の場
合には、原料ガスとの混合を少なくするためにルーバー
等のコンダクタンスの制御板や差動排気システト、が右
動である。
本発明によれば、光CVD法におい′C反応容器の光入
射窓内面に生ずる不所望の被膜形成や微粒子の付着が防
止でき、膜堆積速度が大きくかつ厚い膜を形成できる。
射窓内面に生ずる不所望の被膜形成や微粒子の付着が防
止でき、膜堆積速度が大きくかつ厚い膜を形成できる。
このため作業性、量産性のよい光CVD装置が開発でき
た。
た。
第1図は従来の光CVD装置の概略図、第2図は本発明
による光CVD装置の概略図である。
による光CVD装置の概略図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、光励起気相化学反応を用いた薄膜形成装置において
、 (a)選択さ九た波長の光を入射する窓を有する反応容
器、 (b)反応容器に置かれた薄膜を形成する基板を保持す
る支持台、 (c)反応容器外に置かれて、基板を加熱する手段、 (d)反応容器の光入射窓を介して、選定された波長の
光を導入する手段、′ (e)反応の原料ガスを反応容器に導入する手段及び排
ガスを排気し反応容器内の圧力を調整する手段、 (f)反応容器の光入射窓の内面に向って、堆積物を生
じない不活性なガスを吹きかける手段、 から成ることを特徴とする薄膜形成装置。 2、特許請求の範囲第1項において1反応容器内の光入
射窓と基板との間にルーバーを設け、反応の原料ガスと
光入射窓に吹きかける不活性なガスの混合を少なくする
ことを特徴とする光励起気相反応による薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59036045A JPS60182128A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59036045A JPS60182128A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60182128A true JPS60182128A (ja) | 1985-09-17 |
| JPH0544818B2 JPH0544818B2 (ja) | 1993-07-07 |
Family
ID=12458736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59036045A Granted JPS60182128A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60182128A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3025837U (ja) * | 1995-06-09 | 1996-06-25 | 佐々木通商株式会社 | トレイを兼ねるコーヒーパック等の函 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5239073U (ja) * | 1975-09-11 | 1977-03-19 | ||
| JPS52127065A (en) * | 1976-04-16 | 1977-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gas phase growing method of semiconductor and its device |
| JPS58119336A (ja) * | 1982-01-08 | 1983-07-15 | Ushio Inc | 光反応蒸着装置 |
-
1984
- 1984-02-29 JP JP59036045A patent/JPS60182128A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5239073U (ja) * | 1975-09-11 | 1977-03-19 | ||
| JPS52127065A (en) * | 1976-04-16 | 1977-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gas phase growing method of semiconductor and its device |
| JPS58119336A (ja) * | 1982-01-08 | 1983-07-15 | Ushio Inc | 光反応蒸着装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0544818B2 (ja) | 1993-07-07 |
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