JPS63207121A - 光ｃｖｄによる薄膜の製造方法及びそれに使用される装置 - Google Patents

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、「光Ｊ　ＣＶＤによる薄膜の製造方法及びそ
れに使用される装置に関する。

（従来の技術〕 「光Ｊ　ＣＶＤとは、反応性ガス例えばジシラン（Ｓｉ
ｚＨａ）ガスやシラン（ＳｉＨａ）ガスを反応室（真空
チャンバー）内に導入し、該反応室内に配置された基板
に「窓」を通して「光」を照射して前記ガスを例えば次
式： ％式％ に従って「光」により化学反応を起こさせ、この反応生
成物を薄膜として基板上に形成するものである。反応生
成物（ＳｉＨｚ）ｎは、更に光又は熱エネルギーを受け
ることによって水素を分解放出し、究極的にはシリコン
（Ｓｉ）になる。

なお、この場合、「光」としては、一般には紫外光が使
用されるが、これに限られるものではなく、赤外線のよ
うに波長の長い電磁波から、極紫外線のように波長の極
めて短い（波長λ＝　ｔｏｏｏÅ以上）電磁波まで使用
可能であり、従って、本明細書では「光」を電磁波の意
味で使用する。

「光Ｊ　ＣＶＤに使用される一般的な従来の装置は、例
えば第３図に示されるように、反応室（１）を周囲゛か
ら隔離するための気密容器（１ａ）から主として成り、
反応室（１）の下部に支持台（２）が固定されており、
支持台（２）の上には基板（Ｓ）を装着するための基板
ホルダ（４）が設けられている。また、反応室（１）の
上部には光源（７）からの「光」を入射させるための「
窓」（６）が設けられ、反応室（１）の底部には反応性
ガスを導入するための導入パイプ（８）及び排出するた
めの排気パイプ（９）が設けられている。

「窓」　（６）はそこを透過した「光」が基板（Ｓ）を
照射できる位置にあり、「光」が紫外線の場合、「窓」
　（６）の材料は、−ａには石英、弗化カルシウム、弗
化マグネシウム等の紫外線を透過するもので作られる。

場合によっては、「光」の光源例えば紫外線ランプは、
反応室（１）内部に内蔵されていてもよく、その場合に
は、「窓」は光源のハウジングを差し、光源のハウジン
グを兼用していると言える。

従って、本明細書においては「窓」は、この意味で用い
る。

そして、反応室（１）には、光化学反応を起こし基板（
Ｓ）上に反応生成物による薄膜が堆積されるような反応
性ガス例えばジシラン（ＳｉｇＨ＊）ガスが導入され、
そして光源（７）から「窓」　（６）を通して基板（Ｓ
）に「光」が照射されるとジシランガスが分解して基板
上に「光」のエネルギーに応じて水素化シリコン又はシ
リコンの薄膜が堆積する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、「窓」　（６）も反応性ガスに曝されているの
で、「光」を照射することによって窓（６）上にも次第
に基板上と同種の物質が堆積し、「窓」（６）が曇ると
いう問題点があった。「窓」が曇ると、基板（Ｓ）に達
する光の強度が低下し、ついには薄膜の製造が不可能に
なる。例えば、水素化シリコンの場合、従来ではせいぜ
い５００〜１０００人が連続成膜のときの最高膜厚であ
った。

この問題点の解決のため、（１）「窓」に油を塗布する
、（２）「窓」に不活性ガスを吹きつけるなどの対策が
とられて来たが、「窓」の曇りを完全に抑えることはで
きず、しかも成膜に無関係な物質を反応容器内に入れる
という新たな問題点を発生させた。

また、基板以外の場所においても、基板上と同様に反応
生成物が発生あるいは堆積するので、これがフレイク（
破片）となって基板上の薄膜を損傷するという問題点が
あった。　更に、従来の光ＣＶＤでは、反応性ガスの濃
度が基板上でも光路中でも同一であったので、基板に達
するまでに既に「光」エネルギーが光反応に消費され、
照射効率が低いという問題点があった。

そのほか従来の光ＣＶＤでは、薄膜の製造に直接使われ
る反応性ガスは、反応室内に導入された反応性ガスのお
およそ１／１００〜１　／１００００以下と極めて僅か
であり、＋１１収率が悪い、（２）排気される未反応の
反応性ガスを処理するために大容量の除害処理設備を必
要とするという問題点があった。

本発明の目的は、上記問題点を抜本的に解決した新規な
「光Ｊ　ＣＶＤによる薄膜の製造方法及びそれに使用さ
れる「光Ｊ　ＣＶＤ　装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、鋭意研究の結果、基板の温度を比較的低
温（一般にはマイナス）に保持し、それにより反応性ガ
スを基板上で固化又は液化させると同時に「窓」の温度
よりも基板温度を低温にすることにより、基板上には高
密度の反応性ガス（正確にはガスではないが）が存在し
、相対的に「窓」上及び反応室内には低密度の反応性ガ
スが存在することになるので、この状態で「光」を照射
して「光Ｊ　ＣＶＤを行なうと、前記問題点が解決され
ることを見い出し、本発明を成すに至った。

従って、本発明は第一に、反応性ガスを反応室内に導入
し、該反応室内に配置された基板に「窓」を通して「光
」を照射して前記ガスを光化学反応させ、以てその反応
生成物からなる薄膜を基板上に形成させることにより薄
膜を製造する方法に於いて、 前記基板を、前記ガスが反応室内で基板上に固相又は液
相で付着するような温度以下であって、かつ「窓」の温
度よりも低温に保持することを特徴とする方法を提供す
る。

また、本発明は第二に、「反応性ガスが反応室内で基板
上に固相又は液相で付着するような温度以下であって、
かつ「窓」よりも低温に保持する温度調節手段（一般に
は冷却手段）を設けたことを特徴とする「光Ｊ　ＣＶＤ
装置」を提供する。

〔作用〕

本発明の技術思想は、基板を「窓」の温度よりも低温で
あって、かつ比較的低温に保持することにより反応室に
導入した反応性ガスを基板上に液相又は固相で付着させ
、その状態で光反応させる。

反応性ガスの気体分子は、「窓」よりも低温であって、
比較的低温に保持された基板に衝突すると、そこでエネ
ルギーが奪われてほぼ確立１００％で基板に付着し液化
又は固化して基板上にとどまる。基板から再び気相で飛
び立つ分子数は、基板の温度によるところの蒸気圧によ
って決まるが、非常に僅かである。そのため、反応性ガ
スは基板上では高濃度で存在し、「窓」上及び反応室の
空間中では低濃度となる。反応室内のガス濃度をゼロに
することが好ましいが、非常に僅かながら蒸気圧がある
ためゼロにすることは現実にはできない。ともかく、本
発明に従い、基板上の濃度を「窓」及び反応室空間にお
けるそれより低濃度にすることにより、前記の種々の問
題点が軽減又は解消されるのである。

露光が十分であれば、形成される薄膜の膜厚は、基板上
にとどまった分子の総数に依存するので、反応室を高真
空にした後、基板を極低温に冷却し、排気を中止してか
ら、反応性ガスを導入すれば、分子の総数は導入量にほ
ぼ匹敵することになる。

他方、排気をしながら、反応性ガスを導入すると、反応
室内部の形状（例えば、ガス導入口、基板、排気口の位
置関係、基板及び排気口の面積比など）により、一定割
合の分子が基板に付着する。

従って、ガス導入量を制御して所望の膜厚の薄膜を形成
することが可能となる。

なお、反応性ガスは、常温では液相又は固相であっても
、加熱、バブリングなどの強制気相化手段により気相化
し、反応室内に導入できるものであれば使用可能である
。例えば反応性ガスとして常温常圧で液体のトリエチル
アルミニウムを使用することもできる。この場合、基板
は約＋３０℃以下に保持すればよ（、従って、「窓」は
それよりも高温にするために加熱すればよい。

また、気相では光化学反応を起こさずとも液相又は固相
で光化学反応を起こす反応性ガスであれば、使用可能で
ある。

「光」は、単に基板全体を一様に照射するスポット光で
なくともよく、パターニングされた薄膜を直接製造する
ために、基板上で所定パターンの照明領域を形成する「
光」でもよく、この場合には、所定パターンの実像を基
板上に結像するような結像光学系を用いる。また、「光
」を基板より十分に小さい照明領域を有するスポット光
とし、このスポット光を薄膜製造中に移動させて所定パ
ターンの軌跡を描くようにしても、パターニングされた
薄膜が直接製造される。

本発明の［光Ｊ　ＣＶＤ装置は、主として反応室と、該
反応室を周囲から隔離するための気密容器と、前記「光
」を前記反応室内に導入するための「窓」と、前記反応
室内であって前記「光」に照明される位置に基板を保持
するための基板ホルダと、基板の冷却手段とからなるが
、光源を反応室内に配置したものでもよ（、また窓の一
部又は全部がレンズであってもよい。

また、反応容器の内壁や基板を予め加熱しながら排気を
行なうことにより、内壁や基板に含まれた又は吸着され
た不純物ガスやアウトガス（ｏｕｔｇａｓ）を積極的に
排出し、それにより到達真空度を向上させてもよい、こ
れにより反応室内はクリーン度が向上する。この加熱を
ベーキングといい、本発明のＣＶＤ装置には、ベーキン
グのための加熱手段を設けてもよい。

本発明に従って薄膜を製造した後、この薄膜を加熱して
化学的又は物理的な改変（例えば、結晶化、結晶化の進
行、結晶構造の改変、内部歪の除去など）を行ってもよ
い。これをアニーリングといい、本発明のＣＶＤ装置に
は、アニーリングのための加熱手段を設けてもよい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。

〔実施例１〕 第１図は、本実施例にかかる「光Ｊ　ＣＶＤ装置の垂直
断面を示す概念図である。

この装置は、反応室（１）と、反応室（１）を周囲から
隔離するための気密容器（１ａ）と、反応室（１）の下
部に設けられた支持台（２）と、支持台（２）上に着脱
可能に取り付けられた基板ホルダ（４）と、基板ホルダ
（４）の内部に配設された：基板（Ｓ）を加熱するため
の加熱手段（３）としての電熱ヒータと、支持台（２）
の上面付近に設けられた：基板（Ｓ）を冷却するための
冷却手段（５）と、反応室（１）の上部に設けられた「
窓」　（６）と、反応室（１）の底部に設けられた：反
応性ガス導入バイブ（８）と排気パイプ（９）とから主
としてなる。

なお、場合によっては支持台（２）と基板ホルダ（４）
はなくてもよい。

冷却手段（５）には、液体窒素、液体ヘリウムなどの冷
媒が循環しており、基板ホルダ（４）を介して基板（Ｓ
）を所定温度以下に冷却する。冷却手段（５）は、基板
（Ｓ）及び基板ホルダ（４）以外を冷却することはなく
、反応室（１）及び「窓」　（６）は常温である。また
、第１図に示したような冷却手段ではなく、コールド・
エンド膨張エンジンの往復動ピストンに内蔵された再生
熱交換器によって冷却してもよい。

「窓」　（６）の外には、場合によりこの装置の一部を
構成してもよい紫外線ランプからなる光源（７）があり
、「窓」　（６）を通して紫外線が基板（Ｓ）全体を照
射する。

〔実施例２〕 実施例１の装置を用い、基板ホルダ（４）に表面積が１
００　Ｃｌ１１のシリコン・ウェハからなる清浄な基板
（Ｓ）を載置した後、反応室（１）内を１０−″ｔｏｒ
ｒ以上の高真空に排気した。

その後、排気をつづけながら、冷却手段（５）により基
板（Ｓ）を−１４０℃に冷却した。

他方、光源（７）で発光した紫外線を「窓」（６）を通
して基板（Ｓ）表面全面に照射し続け、その状態で、高
純度ジシランガスを毎分０．０５ｃｃ（０℃１気圧換算
、以下同様）の割合で合計６ｃｃ導入した。

その結果、約７割のガスが基板に付着し、膜厚約３μｍ
のポリシラン（低分子量の（Ｓｉｌｈ）ｎ）　Ｆｉｔ膜
が形成された。これは、従来の光ＣＶＤでは、最大膜厚
０．１μｍのポリシラン薄膜しか得られなかったことを
考えると、驚異的である。

なお、肉眼で観察したところ、「窓」　（６）の内面に
曇りは全く発生しなかった。

〔実施例３〕 実施例１の装置を用い、基板ホルダ（４）に表面積が１
２０−のシリコン・ウェハからなる清浄な基板（Ｓ）を
載置した後、反応室（１）内を１０−　”ｔｏｒｒ以上
の高真空に排気した。

その後、冷却手段（５）により基板（Ｓ）を−１３０℃
に冷却し、その上で一旦排気を止め、反応性ガス導入パ
イプ（８）から０　、０５ｃｃの高純度ジシランガスを
導入した。（尚、ここでは冷却してから排気を止めたが
、逆にすると基板が多量の不純物を吸着してしまう。） そして、紫外線を基板に照射したところ、基板上に膜厚
２００人のアモルファス水素化シリコン膜が形成された
。

しかし、肉眼で観察したところ、「窓」　（６）の内面
に曇りは全（発生しなかった。

〔実施例４〕 第２図は、本実施例にかかる「光Ｊ　ＣＶＤ装置の垂直
断面を示す概念図である。

構成は、実施例１の装置とほぼ同一であるが、太き（異
なる点は、「窓」　（６）がレンズ形状をしていること
である。そのため光源（７）からの紫外線は、基板（Ｓ
）表面全体に比べ十分に小さな照射領域（スポット）と
なっている。そして、光ａ　（７）は図示していない移
動手段により上下及び水平方向に移動可能になっており
、スポットは基板（Ｓ）面で任意の線状軌跡を描くこと
ができる。

そのほか、ここでは、基板（Ｓ）を密着して取りつけで
ある基板ホルダ（４）は基板（Ｓ）に形状を合わせて作
ってあり、ホルダ自身の露出部は最小になっているが、
ホルダ（４）の全体が冷却されるので、露出部分を断熱
材（１０）で覆っである。また、加熱手段（３）もここ
にはない。

「窓」　（６）がレンズになっているので、容器（１ａ
）の外に置いた光源（７）であるエキシマレーザ−から
の紫外光は、「窓」　（６）を通って基板（Ｓ）上で焦
点を結ぶ。

〔実施例５〕 実施例４の装置を用い、基板ホルダ（４）に表面積が１
００ｄのシリコン・ウェハからなる清浄な基板（Ｓ）を
取付けた後、反応室（１）内を１Ｏ−１ｔｏｒｒ以上の
高真空に排気した。

その後、冷却手段（５）により基板（Ｓ）を＝１５０℃
に均一に冷却した。その上で、反応性ガス導入パイプ（
８）からＩｃｅの高純度ジシランガス（ＳｉｚＨＪを導
入した。導入された約７割のジシラン分子は冷却された
基板上に凝縮され、残りの大部分は排気された。

そして、光源（７）で発光した紫外線を「窓Ｊ（６）を
通して基板（Ｓ）に照射し、照射しながらゆっくりと光
源を垂直方向に移動させた。

この後、冷却を止めて基板温度を常温に戻すと、光反応
しなかったジシランは気化し、基板上には照射光の軌跡
に従って線状のシリコン薄膜が形成されていた。

しかし、肉眼で観察したところ、「窓」　（６）の内面
に曇りは全く発生しなかった。

〔実施例６〕 はぼ実施例１の装置と同一であるが、ここの装置は、反
応室（１）内部をベーキングできる第２加熱手段を付加
したものである。

〔実施例７〕 実施例６の装置を用い、基板ホルダ（４）に表面積が１
００−のシリコン・ウェハからなる基板（Ｓ）を取付け
た。

そして、予め反応室（１）を十分にベーキングし、１０
“−ｔｏｒｒ以上の高真空に排気した。

冷却手段（５）により基板（Ｓ）を−１４０℃に均一に
冷却した後、基板（Ｓ）に紫外線を照射しながら、Ｉｃ
ｅの高純度ジシランガスを時間をかけて導入した。

その結果、ガスの導入が終了したときには、基板上にア
モルファスの低次元水素化シリコン薄膜が形成されてい
た。

この後、紫外線の照射と排気を続けながら、冷却を停止
し、逆に加熱手段（３）により徐々に基板温度を２００
℃に上昇させ、その温度でアニーリングした。

これにより、膜厚約１５００人のアモルファスの高次元
水素化シリコン薄膜が得られた。

〔実施例８〕 本実施例にかかる「光Ｊ　ＣＶＤ装置は、基本構成は、
実施例１の装置と同一であるが、光源（７）として紫外
線ランプの他に赤外線ランプを有している点が異なる。

また、この装置は、ガス導入パイプ（８）に微少流量が
制御できる制御手段が取りつけられている。

〔実施例９〕 実施例８の装置を用い、基板ホルダ（４）に２インチの
シリコン・ウェハからなる基板（Ｓ）を載置した後、反
応室（１）内を１０−”ｔｏｒｒ以上の高真空に排気し
た。

その後、冷却手段（５）により基板（Ｓ）を−１４０℃
に均一に冷却した。その上で、反応性ガス導入パイプ（
８）から０．３　Ｘ　１０−’ｃｃの高純度ジシランガ
スを導入した。

この結果、基板上には反応性ガスが凝縮して液体又は固
体状のジシラン単層膜が形成されたと思われる。

そして、「窓」　（６）を通して基＋ｆｆＥ（Ｓ）表面
全面に紫外線を照射してシリコン薄膜を形成させた後、
冷却を続けたまま紫外線の代わりに今度は赤外線を照射
してアニーリングした。（尚、ここでは、冷却を続けた
まま赤外線を照射したが、その方が次のプロセスの立上
りが早い、）その後、再び同様に冷却し、ジシランの導
入、紫外線照射、赤外線照射を７０回繰り返して、約１
００人の膜厚の結晶Ｓｉ膜を製造した。

〔実施例１０〕 実施例８の装置を用い、基板ホルダに総表面積が１ＯＯ
−である平坦なシリコン・ウェハからなる基板を載置し
た後、反応室内を１０−”ｔｏｒｒ以上の高真空に排気
した。

次いで、基板を一１５０℃に冷却しながら、反応室内に
０．０３ｃｃの高純度ジシランガスを導入し、基板に紫
外線を照射して光反応を起こさせ、途中から赤外線も合
わせて照射することにより基板最表面を昇温させ、アモ
ルファスの水素化シリコン薄膜を製造した。

その後、再び基板を一１５０℃に冷却し、０．０３ｃｃ
の高純度ジシランガスと０．０８ｃｃのアンモニアガス
を導入し、紫外線を照射して光反応を起こさせ、途中か
ら赤外線も合わせて照射することにより、光学バンドギ
ャップの広いアモルファス・水素化窒素化シリコン薄膜
を形成した。

その後、同様に水素化シリコン薄膜の形成と水素化窒素
化シリコン薄膜の形成を交互に繰り返して、１周期４０
人の水素化シリコン薄膜と水素化窒素化シリコン薄膜の
交互の組が全体で１００周期積層されてなる膜厚４００
０人のアモルファス超格子膜を製造した。

〔実施例１１） 実施例８の装置を用い、基板ホルダに総表面積が２００
−である平坦な（１００）面ＧａＡｓウェハからなる基
板を載置した後、反応室内を１０−　’　ｔｏｒｒ以上
の高真空に排気した。

そして、第１工程として、基板を一１００℃に冷却した
後、反応室内に強制的にガス化させたトリメチルガリウ
ムを０．０３ｍｇ導入し、紫外線を照射して光反応させ
、その後紫外線に加えて赤外線も照射することにより基
板最表面を加熱した。

次に、第２工程として再び基板を一１００℃に冷却した
後、強制的にガス化させたトリメチルアルシンをｏ、ｏ
ａｍｇ導入し、紫外線を照射して光反応させ、その後紫
外線に加えて赤外線を照射した。

前記第１工程、第２工程を交互に１００回づづ繰り返し
、膜厚２９０人のＧａＡｓエピタキシャル結晶薄膜を得
た。

〔実施例１２） 第４図は、本実施例にかかる「光Ｊ　ＣＶＤ装置の垂直
断面を示す概念図である。

この装置は、反応室（１）と、反応室（１）を周囲から
隔離するための気密容器（１ａ）と、反応室（１）の下
部に設けられた支持台（２）と、支持台（２）上に着脱
可能に取り付けられた基板ホルダ（４）と、支持台（２
）の内部に設けられた基板用冷却手段（５）と、反応室
（１）の上部に設けられた３つの「窓」　（６）と、反
応室（１）の底部に設けられた：反応性ガス導入パイプ
（８）と排気パイプ（９）とから主としてなる。「窓」
（６）は、石英又は弗化マグネシウムで作られている。

３つの「窓」　（６）の外には、場合によりこの装置の
一部を構成してもよい真空紫外線光源（７）例えば重水
素ランプ、低圧水銀灯など、加熱用光源（１１）例えば
赤外線ランプ、及び補助光源（１２）例えば高圧水銀灯
がそれぞれ配設されており、いずれも「窓」　（６）を
通して「光」が基板（Ｓ）全体を照射する。

（実施例１３） 実施例１２の装置を用い、基板ホルダ（４）に表面積が
１００−のシリコン・ウェハからなる清浄な基板（Ｓ）
をｆｉ置した後、反応室（１）内を１Ｏ−９ｔｏｒｒ以
上の高真空に排気し、その間補助光ｆＡ（１２）を点灯
して基板表面を清浄化した。

その後、排気を続けながら、冷却手段（５）により基板
（Ｓ）を−１５０℃辷冷却した。

他方、光源（７）で発光した真空紫外線を「窓」（６）
を通して基板（Ｓ）表面全面に照射し続け、その状態で
、高純度ジシランガスを０．００６　ｃｃ導入した。

その結果、約５割のガスが基板に付着しく残りは排気さ
れた）、膜厚約３人のポリシラン′ｆＮ膜が形成された
。

この後、加熱用光源（１１）の赤外線ランプを照射する
ことにより基板の最表面温度を僅かな時間高温にし、同
時に真空紫外線を照射した。冷却は継続したままであっ
たので、赤外線ランプの照射終了後３０秒以内に基板は
再び一１５０℃に冷却された。

そこで、再び０．００６　ｃｃの高純度ジシランガスを
導入し、真空紫外線の照射、その後真空紫外線と赤外線
の同時照射を行なう工程を３００回繰り返すことにより
、約８００人の結晶シリコン薄膜を形成した。

なお、肉眼で観察したところ、「窓」　（６）の内面に
曇りは全く発生しなかった。

〔実施例１４〕 実施例１２の装置を用い、基板ホルダ（４）に表面積が
２００ｄのシリコン・ウェハからなる清浄な基板（Ｓ）
を載置した後、反応室（１）内を１Ｏ−９ｔｏｒｒ以上
の高真空に排気し、その間補助光源（１２）を点灯して
基板表面を清浄化した。

その後、排気を続けながら、冷却手段（５）により基板
（Ｓ）を−１４０℃に冷却した。

他方、光源（７）で発光した真空紫外線を「窓」（６）
を通して基板（Ｓ）表面全面に照射し続け、その状態で
０．１ｃｃの高純度ジシランガスを２分かけて導入した
。

その結果、約５割のガスが基板に付着しく残りは排気さ
れた）、アモルファスの水素化シリコン薄膜が形成され
た。

次に、冷却を止めて加熱用光源（１１）の赤外線ランプ
を照射して加熱することにより、水素化シリコン薄膜中
の水素を分解除去して膜質を向上させた。

その後、赤外線の照射を止めて再び一８０℃に基板を冷
却し、今度は０．０７ｃｃの六弗化タングステンを２分
かけて導入した。その結果、約５割のガスが基板に付着
しく残りは排気された）、タングステン薄膜が形成され
た。

次に、冷却を止めて加熱用光源（１１）の赤外線ランプ
を照射して加熱することにより、タングステン薄膜の膜
質を向上させた。

以上の水素化シリコン薄膜の形成、膜質の向上と、タン
グステン薄膜の形成、膜質の向上を交互に１００回繰り
返すことにより、Ｓｉ／Ｗ４Ｑ人１００周期のＸ！！ｉ
！反射用多層膜を形成した。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、基板を反応性ガスが反
応室内における条件下で基板上に液相又は固相で付着す
る温度以下に保持し、かつ「窓」の温度よりも低温に保
持するので、基板表面に比べて、相対的に「窓」及び反
応室内のガス濃度が低くなり、気相状態の反応性分子が
非常に少ない状況で露光反応させることから、「光」を
導入する窓に曇が発生しにくくなる。

また、フレイクによる薄膜の損傷という問題点や、基板
に達するまでに既に「光」エネルギーが光反応に消費さ
れ、照射効率が低いという問題点が解決される。その他
、反応室内に導入した反応性ガスのほとんどを薄膜製造
に使用できるので、（１１収率が悪い、（２）排気され
る未反応の反応性ガスを処理するため大容量の除害処理
設備を必要とするという問題点が解消される。

従来の光ＣＶＯの限界と考えられてきた成膜の制限から
解放され、膜厚の厚い薄膜を形成できる効果がある。

更に、本発明によれば、冷却することによって反応性ガ
スを１分子単位の厚さで基板上に液化又は固化（凝縮）
させることが可能であるため、１原子単位の厚みの薄膜
を製造できるという効果があり、成膜条件を工夫するこ
とにより、アモルファス超格子、結晶超格子、エピタキ
シャル成長にも応用できる。

また、−担固相又は液相で基板上に付着（凝集）させて
も、光照射による局所的温度上昇で基板表面に極めて近
い空間では局所的に気相反応が行なわれる効果がある。

更に、付着（凝集）後も高真空に排気できるため、従来
の「光Ｊ　ＣＶＤ装置に比べ清浄な環境で成膜させられ
る効果がある。

更に、「窓」が曇りから解放されたため、これまで「窓
」の曇り対策としてとられていた不活性ガス吹きつけ、
油塗布といった反応に無関係な物質を容器内に持ち込む
必要がなく、また「窓」を清拭したりエツチングしたり
する必要もなくなり、「窓」の形状を複雑・改良できる
という効果がある。

尚、実施例５．６によれば、露光しなかった部分に凝集
された反応性ガス（正確にはガスではないが）は成膜終
了後、昇温によって気化、排気されるため、エツチング
等でわざわざ除去する必要がないという効果がある。

また、実施例７．９．１０．１３．１４によれば、アニ
ーリングを成膜に取り入れることができるため、膜質の
温度条件を制御することができ、また実施例１３．１４
によれば、補助光を照射することにより、基板表面の清
浄化、膜質の改善を図ることができる。

そのほか実施例１２のように熱をランプ照射によって与
えることができる装置では、冷却を停止しなくても最表
層近傍を加熱することができるので、単層ごと、あるい
は数層ごと、きめの細かい温度制御による膜質向上が迅
速に計られるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１にかかる「光」ＣＶＤ装置
の垂直断面を示す概念図である。 第２図は、本発明の実施例４にかかる「光」ＣＶＤ装置
の垂直断面を示す概念図である。 第３図は、従来の「光Ｊ　ＣＶ［ｌ装置の垂直断面を示
す概念図である。 第４図は、本発明の実施例１２にかかる「光」ＣＶＤ装
置の垂直断面を示す概念図である。 〔主要部分の符号の説明〕 Ｓ・・・基板 １・・・反応室 １ａ・・・気密容器 ２・・・支持台 ３・・・加熱手段 ４・・・基板ホルダ ５・・・温度調節手段の一例としての冷却手段 ６・・・「窓」 ７・・・光源 ８・・・ガス導入パイプ ８・・・排気パイプ １０・・・断熱材 １１・・・アニーリング用加熱手段 １２・・・補助光源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　反応性ガスを反応室内に導入し、該反応室内に配置
   された基板に「窓」を通して「光」を照射して前記ガス
   を光化学反応させ、以てその反応生成物からなる薄膜を
   基板上に形成させることにより薄膜を製造する方法に於
   いて、 前記基板を、前記ガスが前記反応室内で基板上に固相又
   は液相で付着するような温度以下であって、かつ前記「
   窓」の温度より低温に保持することを特徴とする方法。 ２　前記「光」が紫外線又は可視光又は赤外線であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３　前記「光」が基板上で所定パターンの照明領域を形
   成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ４　前記「光」が基板上で基板より小さい照明領域を有
   し、製造中に前記「光」が基板上で移動して所定パター
   ンの軌跡を描くことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ５　前記ガスの反応室内の濃度が、基板以外の部分では
   前記ガスが「光」に曝されても薄膜が実質的に形成され
   ないような濃度であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ６　前記ガスが、常温では液相又は固相であっても、加
   熱、バブリングなどの強制気相化手段により気相化し、
   前記反応室内に導入できるものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７　前記ガスが、気相では光化学反応を起こさずとも液
   相又は固相で光化学反応を起こすものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８　「光」ＣＶＤ装置に於いて、 反応性ガスが基板上で固化又は液化するような温度以下
   であって、かつ「窓」の温度よりも低温に保持する温度
   調節手段を設けたことを特徴とする装置。 ９　前記装置が、少なくとも反応室と、該反応室を周囲
   から隔離するための気密容器と、反応室内を真空に排気
   するための排気パイプと、反応室に反応性ガスを導入す
   るためのガス導入パイプと、「光」を前記反応室内に導
   入するための「窓」と、前記反応室内であって前記「光
   」に照明される位置に基板を保持するための基板ホルダ
   と、前記温度調節手段とからなることを特徴とする特許
   請求の範囲第８項記載の「光」ＣＶＤ装置。 １０　前記「光」の光源を内蔵しており、かつ前記「窓
   」が該光源のハウジングを兼用していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第８項記載の装置。 １１　前記「窓」の一部又は全部がレンズであることを
   特徴とする特許請求の範囲第９項記載の装置。 １２　前記「光」が紫外線又は可視光又は赤外線である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の装置。 １３　前記「光」が基板上で所定パターンの照明領域を
   形成することを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
   装置。 １４　前記「光」が基板上で基板より小さい照明領域を
   有し、製造中に前記「光」が基板上で移動して所定パタ
   ーンの軌跡を描くことを特徴とする特許請求の範囲第８
   項記載の装置。 １５　前記ガスの反応室内の濃度が、基板以外の部分で
   は前記ガスが「光」に曝されても薄膜が実質的に形成さ
   れないような濃度であることを特徴とする特許請求の範
   囲第８項記載の装置。 １６　前記基板を加熱する加熱手段を設けたことを特徴
   とする特許請求の範囲第８項記載の装置。 １７　前記加熱手段が、製造された薄膜をアニーリング
   するための加熱手段であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１６項記載の装置。 １８　前記加熱手段が、電熱ヒータ又は赤外線ランプ又
   はマイクロ波加熱装置であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１７項記載の装置。 １９　前記反応室内をベーキングする加熱手段を設けた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の装置。