JP2542484B2 - 基板上に半導体材料を堆積する方法 - Google Patents
基板上に半導体材料を堆積する方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的には光励起、特に
波長可変レーザにより誘起ないし誘発される光励起の新
規組成物検出への使用と、光伝導膜の如き材料を基板に
デポジットさせるためのより良い方法とに係る。
波長可変レーザにより誘起ないし誘発される光励起の新
規組成物検出への使用と、光伝導膜の如き材料を基板に
デポジットさせるためのより良い方法とに係る。
【０００２】
【従来の技術】光起電力デバイス，ミクロ電子工学，電
気光学および超伝導体等多くの分野で用いられる膜およ
びコーティングの形成にはグロー放電および化学的蒸着
の如き種々のデポジション法が使用されてきた。これら
方法の洗練された技術的手法としての進歩にも拘らず、
そこに介在する基本的な物理的および化学的プロセスは
未だ十分には解明されていない。
気光学および超伝導体等多くの分野で用いられる膜およ
びコーティングの形成にはグロー放電および化学的蒸着
の如き種々のデポジション法が使用されてきた。これら
方法の洗練された技術的手法としての進歩にも拘らず、
そこに介在する基本的な物理的および化学的プロセスは
未だ十分には解明されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】デポジション雰囲気の
分析的研究が難しいことを考えれば詳細な情報がないの
も無理はない。デポジション雰囲気には長年にわたりそ
の場で行われる多数の分析技術が使用されてきた。しか
しながらこれらの技術には多くの制約があり、そのため
デポジション・プロセスの詳細な解明が阻止されてい
る。例えば、質量分光分析（ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏ
ｓｃｏｐｙ）およびベーパ・クロマトグラフィ（ｖａｐ
ｏｒ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）はいずれも物理
的プローブおよび／または遠隔感知装置を必要とし、そ
のためデポジション反応器内での化学種の実際の分布を
記録し得ないことがある。質量分光分析はまたカリブレ
ートされた分子の周知の破砕パターン（ｆｒａｇｍｅｎ
ｔａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ）にも依存する。多く
の場合これらパターンは互いに重なり合い、そのためデ
ポジション反応器内で生じる反応の中間生成物すなわち
過渡生成物のパターンが不明瞭になる。
分析的研究が難しいことを考えれば詳細な情報がないの
も無理はない。デポジション雰囲気には長年にわたりそ
の場で行われる多数の分析技術が使用されてきた。しか
しながらこれらの技術には多くの制約があり、そのため
デポジション・プロセスの詳細な解明が阻止されてい
る。例えば、質量分光分析（ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏ
ｓｃｏｐｙ）およびベーパ・クロマトグラフィ（ｖａｐ
ｏｒ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）はいずれも物理
的プローブおよび／または遠隔感知装置を必要とし、そ
のためデポジション反応器内での化学種の実際の分布を
記録し得ないことがある。質量分光分析はまたカリブレ
ートされた分子の周知の破砕パターン（ｆｒａｇｍｅｎ
ｔａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ）にも依存する。多く
の場合これらパターンは互いに重なり合い、そのためデ
ポジション反応器内で生じる反応の中間生成物すなわち
過渡生成物のパターンが不明瞭になる。
【０００４】前記分析技術には他に光吸収分光分析（ｏ
ｐｔｉｃａｌ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏ
ｓｃｏｐｙ）および発光分光分析（ｅｍｉｓｓｉｏｎ
ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）がある。光吸収分光分析は
３つの次元における空間分解能に欠け、レーザにより誘
発される蛍光より感度がはるかに劣るため低濃度で存在
する種の検出または大きな気体／表面間界面領域の近傍
での使用にはむかない。発光分光分析はその性質上振動
的または電子的に励起した状態にある種のみを検出し得
るにすぎない。基底状態にある種の濃度は励起状態にあ
る種の濃度よりはるかに高く、従ってこの方法はデポジ
ション・プロセスで存在する過渡生成物のほんの一部を
モニタする時にしか有効にならない。さらに、基底状態
から観察される励起状態への励起速度は不明なことが多
く、気体の圧力および流量等外部のパラメータに依存し
得る。これら分析技術の別の限界は急速に変化する化学
的場および温度場の存在下で低濃度すなわちサブトル
（ｓｕｂ−Ｔｏｒｒ）濃度の高反応性化学種を撹乱を伴
わずに正確に測定できる精密プロービングを行えないこ
とにある。
ｐｔｉｃａｌ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏ
ｓｃｏｐｙ）および発光分光分析（ｅｍｉｓｓｉｏｎ
ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）がある。光吸収分光分析は
３つの次元における空間分解能に欠け、レーザにより誘
発される蛍光より感度がはるかに劣るため低濃度で存在
する種の検出または大きな気体／表面間界面領域の近傍
での使用にはむかない。発光分光分析はその性質上振動
的または電子的に励起した状態にある種のみを検出し得
るにすぎない。基底状態にある種の濃度は励起状態にあ
る種の濃度よりはるかに高く、従ってこの方法はデポジ
ション・プロセスで存在する過渡生成物のほんの一部を
モニタする時にしか有効にならない。さらに、基底状態
から観察される励起状態への励起速度は不明なことが多
く、気体の圧力および流量等外部のパラメータに依存し
得る。これら分析技術の別の限界は急速に変化する化学
的場および温度場の存在下で低濃度すなわちサブトル
（ｓｕｂ−Ｔｏｒｒ）濃度の高反応性化学種を撹乱を伴
わずに正確に測定できる精密プロービングを行えないこ
とにある。
【０００５】グロー放電では特に粒子のエネルギ分布の
測定に問題があり、そのため光起電膜の製造で使用され
るプラズマのモニタはこれまで困難であった。反応速
度，有効生成物チャネルおよび輸送現象は全てグロー放
電でのエネルギ分配に依存する。しかしながらグロー放
電は非平衡的であるため、異なる種相互間および異なる
自由度相互間のエネルギ分布を１つの温度だけでは特定
し得ない。各自由度および各化学種毎にどの程度までの
異なる温度が必要なのかは未だ完全には知られていな
い。また、光起電力処理で使用される放電システムの全
てが温度測定を可能にする有利な発光種（ｏｐｔｉｃａ
ｌｌｙ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｓｐｅｃｉｅｓ）を発生さ
せるとは限らない。
測定に問題があり、そのため光起電膜の製造で使用され
るプラズマのモニタはこれまで困難であった。反応速
度，有効生成物チャネルおよび輸送現象は全てグロー放
電でのエネルギ分配に依存する。しかしながらグロー放
電は非平衡的であるため、異なる種相互間および異なる
自由度相互間のエネルギ分布を１つの温度だけでは特定
し得ない。各自由度および各化学種毎にどの程度までの
異なる温度が必要なのかは未だ完全には知られていな
い。また、光起電力処理で使用される放電システムの全
てが温度測定を可能にする有利な発光種（ｏｐｔｉｃａ
ｌｌｙ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｓｐｅｃｉｅｓ）を発生さ
せるとは限らない。
【０００６】熱分解，化学反応または電子ボンバードに
よる化学的蒸着反応器，拡散フレームないし拡散炎反応
器およびグロー放電反応器では種々の過渡的原子種およ
び分子種が発生する。これら種の一部は膜自体のデポジ
ションで重要な役割を果たし得る。このような種の濃度
を正確にかつ非破壊的分析技術によりモニタできれば、
膜の形成を理解する上で極めて有用であろう。種自体が
発光性ではないかまたはその発光が前述の技術で分解し
得ない場合は、デポジットされる膜またはコーティング
の質に影響し得る過渡種の存在をモニタすることはさら
に難しくなる。
よる化学的蒸着反応器，拡散フレームないし拡散炎反応
器およびグロー放電反応器では種々の過渡的原子種およ
び分子種が発生する。これら種の一部は膜自体のデポジ
ションで重要な役割を果たし得る。このような種の濃度
を正確にかつ非破壊的分析技術によりモニタできれば、
膜の形成を理解する上で極めて有用であろう。種自体が
発光性ではないかまたはその発光が前述の技術で分解し
得ない場合は、デポジットされる膜またはコーティング
の質に影響し得る過渡種の存在をモニタすることはさら
に難しくなる。
【０００７】特に、例えばＳｉＦ4 およびＨ2 のプラズ
マ誘起反応により形成したアモルファスＳｉＨx Ｆy の
光起電力をもつ膜はシリコンとフッ素原子および水素原
子双方との密な結合が介在する希有な結合構造を含んで
いると思われる。
マ誘起反応により形成したアモルファスＳｉＨx Ｆy の
光起電力をもつ膜はシリコンとフッ素原子および水素原
子双方との密な結合が介在する希有な結合構造を含んで
いると思われる。
【０００８】シリコンのラジカル亜フッ化物の形成はこ
のような膜のデポジションのメカニズムとして示唆され
てきた。種々の励起状態中性シリコンラジカル種、すな
わちＳｉＦ，ＳｉＨ，ＳｉＨ3 およびＳｉの存在は拡散
炎での発光技術の使用を通して示されてきた。他のラジ
カル、特に基底状態のラジカルは検出し得なかったた
め、これらのラジカルがデポジットした膜の質に与える
効果も分析されないできた。
のような膜のデポジションのメカニズムとして示唆され
てきた。種々の励起状態中性シリコンラジカル種、すな
わちＳｉＦ，ＳｉＨ，ＳｉＨ3 およびＳｉの存在は拡散
炎での発光技術の使用を通して示されてきた。他のラジ
カル、特に基底状態のラジカルは検出し得なかったた
め、これらのラジカルがデポジットした膜の質に与える
効果も分析されないできた。
【０００９】選択的光励起を使用すると前記の如き制約
を克服することが可能である。まず、例えば、高出力ま
たは低出力レーザによって誘発された光励起蛍光放出を
分析技術として利用し、特定化学種の基底状態濃度を直
接測定し得る。この分析技術によれば、反応を撹乱する
ことなく、しかも精密な空間的精度で反応を分析するこ
とが可能である。次に、例えば比較的高出力のレーザに
よって誘導された選択的光励起を変性技術として利用
し、デポジット薄膜の品質を改良し得る。この変性技術
によれば、比較的高出力のレーザは、デポジション反応
を変性するために被選択化学種を励起する反応撹乱手段
として機能する。従って、所望のデポジット薄膜を形成
するために、デポジットプロセスの正確な測定および調
整の双方を行うことが可能である。
を克服することが可能である。まず、例えば、高出力ま
たは低出力レーザによって誘発された光励起蛍光放出を
分析技術として利用し、特定化学種の基底状態濃度を直
接測定し得る。この分析技術によれば、反応を撹乱する
ことなく、しかも精密な空間的精度で反応を分析するこ
とが可能である。次に、例えば比較的高出力のレーザに
よって誘導された選択的光励起を変性技術として利用
し、デポジット薄膜の品質を改良し得る。この変性技術
によれば、比較的高出力のレーザは、デポジション反応
を変性するために被選択化学種を励起する反応撹乱手段
として機能する。従って、所望のデポジット薄膜を形成
するために、デポジットプロセスの正確な測定および調
整の双方を行うことが可能である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は式ＳｉＨＦで示
される気体組成物を提供する。本発明はさらに、シリコ
ン元素と水素元素とフッ素元素とを含んでおり、図４に
示す如く４３０．０，４４６．５，４６４．５，４８
３．５，５０３．５および５４８．９ｎｍの波長で特性
的蛍光放出を示す組成物を提供する。該組成物はさら
に、図２に示す如く４３０．０，４２０．０，４１０．
５，４０１．５および３９３．０ｎｍの波長で特性的励
起を示す。
される気体組成物を提供する。本発明はさらに、シリコ
ン元素と水素元素とフッ素元素とを含んでおり、図４に
示す如く４３０．０，４４６．５，４６４．５，４８
３．５，５０３．５および５４８．９ｎｍの波長で特性
的蛍光放出を示す組成物を提供する。該組成物はさら
に、図２に示す如く４３０．０，４２０．０，４１０．
５，４０１．５および３９３．０ｎｍの波長で特性的励
起を示す。
【００１１】本発明はまた、プラズマまたは拡散フレー
ム中で生じるフロー反応中の化学種を検出するために前
記種の蛍光をレーザによって誘発するステップを含む方
法を提供する。
ム中で生じるフロー反応中の化学種を検出するために前
記種の蛍光をレーザによって誘発するステップを含む方
法を提供する。
【００１２】本発明はさらに、基板に材料をデポジット
するために、少なくとも１種類の反応体を含むデポジシ
ョン反応を誘発するステップを含む方法を提供する。デ
ポジション反応の生成物が基板に材料ボディとしてデポ
ジットされるようにデポジション反応は基板と作用的に
接触している。方法はさらに、デポジション反応中に化
学種を検出し当該種の相対濃度を測定するステップを含
む。次のステップで材料が基板にデポジットされる。
するために、少なくとも１種類の反応体を含むデポジシ
ョン反応を誘発するステップを含む方法を提供する。デ
ポジション反応の生成物が基板に材料ボディとしてデポ
ジットされるようにデポジション反応は基板と作用的に
接触している。方法はさらに、デポジション反応中に化
学種を検出し当該種の相対濃度を測定するステップを含
む。次のステップで材料が基板にデポジットされる。
【００１３】本発明はさらに、光導電性薄膜をデポジッ
トするために、少なくとも１種類の反応体を含むデポジ
ション反応を誘発する方法を提供する。デポジション反
応の生成物が基板に光導電性薄膜としてデポジットされ
るようにデポジション反応は基板と作用的に接触してい
る。方法はさらに、光励起源で化学種の蛍光を誘発する
ことによって安定励起状態を有する過渡的化学種を検出
し、この化学種の相対濃度を測定するステップを含む。
次のステップで基板に光導電性薄膜がデポジットされ
る。
トするために、少なくとも１種類の反応体を含むデポジ
ション反応を誘発する方法を提供する。デポジション反
応の生成物が基板に光導電性薄膜としてデポジットされ
るようにデポジション反応は基板と作用的に接触してい
る。方法はさらに、光励起源で化学種の蛍光を誘発する
ことによって安定励起状態を有する過渡的化学種を検出
し、この化学種の相対濃度を測定するステップを含む。
次のステップで基板に光導電性薄膜がデポジットされ
る。
【００１４】改良された光導電性薄膜をデポジットする
ための新規な方法は、デポジション反応の生成物が基板
に光導電性薄膜としてデポジットされるように基板と作
用的に接触してデポジション反応を誘発するステップを
含む。デポジットされる光導電性薄膜を変性するために
有効濃度の化学種を励起することによってデポジション
反応を変性し得る。この化学種はデポジット薄膜に対す
る前駆物質である。次のステップで基板に光導電性薄膜
がデポジットされる。
ための新規な方法は、デポジション反応の生成物が基板
に光導電性薄膜としてデポジットされるように基板と作
用的に接触してデポジション反応を誘発するステップを
含む。デポジットされる光導電性薄膜を変性するために
有効濃度の化学種を励起することによってデポジション
反応を変性し得る。この化学種はデポジット薄膜に対す
る前駆物質である。次のステップで基板に光導電性薄膜
がデポジットされる。
【００１５】本発明はさらに、材料をデポジットするた
めの装置を含む。本発明装置は、少なくとも１種類の反
応体を含むデポジション反応を誘発する反応器を含む。
光励起源は反応器を探査するように位置決めされ、基板
は反応器内のデポジション反応と作用的に接触して配置
されている。装置は、デポジション反応中の化学種を検
出し、光励起源で化学種の蛍光を誘発し、化学種の相対
濃度を測定する手段を含む。
めの装置を含む。本発明装置は、少なくとも１種類の反
応体を含むデポジション反応を誘発する反応器を含む。
光励起源は反応器を探査するように位置決めされ、基板
は反応器内のデポジション反応と作用的に接触して配置
されている。装置は、デポジション反応中の化学種を検
出し、光励起源で化学種の蛍光を誘発し、化学種の相対
濃度を測定する手段を含む。
【００１６】別の実施態様によれば、本発明装置は、デ
ポジション反応を誘発するための反応器を含む。デポジ
ション反応は、デポジション反応の生成物としてデポジ
ットされる材料の前駆物質たる化学種を含む。基板は反
応器内でデポジション反応と作用的に接触して配置され
ている。装置は、デポジション反応と作用的に接触して
該反応を撹乱しデポジット材料を変性するために、有効
濃度の化学種を安定励起状態に励起する手段を含む。
ポジション反応を誘発するための反応器を含む。デポジ
ション反応は、デポジション反応の生成物としてデポジ
ットされる材料の前駆物質たる化学種を含む。基板は反
応器内でデポジション反応と作用的に接触して配置され
ている。装置は、デポジション反応と作用的に接触して
該反応を撹乱しデポジット材料を変性するために、有効
濃度の化学種を安定励起状態に励起する手段を含む。
【００１７】本発明はさらに、改良された光導電性材料
とこのような材料から製造された改良光起電力デバイス
とを提供する。光導電性材料は、該材料を変性するため
に有効濃度の化学種との作用的接触を維持しつつデポジ
ットされる。この化学種は、デポジション反応の生成物
としてデポジットされる材料の前駆物質であり、材料の
デポジション中に安定励起状態に誘導される。
とこのような材料から製造された改良光起電力デバイス
とを提供する。光導電性材料は、該材料を変性するため
に有効濃度の化学種との作用的接触を維持しつつデポジ
ットされる。この化学種は、デポジション反応の生成物
としてデポジットされる材料の前駆物質であり、材料の
デポジション中に安定励起状態に誘導される。
【００１８】
【作用】本発明は一般的には選択的光励起によって得ら
れる蛍光信号を種々の反応体のフロー反応または分解の
間に存在する種の検出およびモニタに使用することに係
る。選択的励起源として波長可変レーザを用い、これに
拡散炎もしくはプラズマで前記反応を誘起する反応器を
組合わせてこれら反応をその場で分析した。その結果得
られたスペクトルおよび分析結果は気体相にＳｉＨＦの
如き種が検出されたことを示した。これらの結果につい
ては後で詳述する。本発明では反応器の空間精密プロー
ビングを反応を撹乱することなく実施し得るため、選択
された種をモニタして該種の単なる検出または相対濃度
に応じデポジション反応パラメータを調整することによ
りデポジション・プロセスを制御することができる。本
発明はまた、デポジットした材料の質が向上するよう該
材料を改質すべく、デポジション反応に存在する種を選
択的に励起させることにより該デポジション反応を撹乱
することをも意図する。
れる蛍光信号を種々の反応体のフロー反応または分解の
間に存在する種の検出およびモニタに使用することに係
る。選択的励起源として波長可変レーザを用い、これに
拡散炎もしくはプラズマで前記反応を誘起する反応器を
組合わせてこれら反応をその場で分析した。その結果得
られたスペクトルおよび分析結果は気体相にＳｉＨＦの
如き種が検出されたことを示した。これらの結果につい
ては後で詳述する。本発明では反応器の空間精密プロー
ビングを反応を撹乱することなく実施し得るため、選択
された種をモニタして該種の単なる検出または相対濃度
に応じデポジション反応パラメータを調整することによ
りデポジション・プロセスを制御することができる。本
発明はまた、デポジットした材料の質が向上するよう該
材料を改質すべく、デポジション反応に存在する種を選
択的に励起させることにより該デポジション反応を撹乱
することをも意図する。
【００１９】蛍光種は電磁放射線によって励起し得、そ
の結果前記放射線と同一のまたは異なる波長をもつ放射
線を発光する。種の励起状態の少なくとも１つは誘引的
であるかまたは安定していなければならない。さもない
とこの種は励起した時に解離することになる。励起した
種は数個の機械的パスのうち任意のものを介して基底状
態に戻り得る。このような経路としては励起状態の持続
時間を最小限にするものが好ましい。すなわち蛍光によ
る失活が他のプロセスに比べて速ければこのような発光
が観察され、一方、放射線不在パスの方がより好ましい
速度定数を有していれば蛍光は存在しないかまたは弱く
なる。蛍光分光分析は放射線の介在しない緩和反応また
は失活反応の速度を発光反応が速度的に対抗し得るよう
な程度まで低下させる構造的および環境的特徴を包含す
るシステムの分析に極めて有用である。
の結果前記放射線と同一のまたは異なる波長をもつ放射
線を発光する。種の励起状態の少なくとも１つは誘引的
であるかまたは安定していなければならない。さもない
とこの種は励起した時に解離することになる。励起した
種は数個の機械的パスのうち任意のものを介して基底状
態に戻り得る。このような経路としては励起状態の持続
時間を最小限にするものが好ましい。すなわち蛍光によ
る失活が他のプロセスに比べて速ければこのような発光
が観察され、一方、放射線不在パスの方がより好ましい
速度定数を有していれば蛍光は存在しないかまたは弱く
なる。蛍光分光分析は放射線の介在しない緩和反応また
は失活反応の速度を発光反応が速度的に対抗し得るよう
な程度まで低下させる構造的および環境的特徴を包含す
るシステムの分析に極めて有用である。
【００２０】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明
する。
する。
【００２１】本発明のレーザ誘発蛍光装置の一例を符号
１０で図１に簡略に示した。反応ガスは直径３ｍｍの先
細端３０，３５をもつ２つの同軸的ガラス管２０，２５
を介して反応器１５内に導入される。この反応で生じる
基底状態ラジカルは３９０ないし４７０ｎｍの領域内で
５ｎｓのパルス幅と０．０４ｎｍの帯域幅とを使用する
波長可変ＰＡＲ Ｄｙｅｓｃａｎ ２１００パルス色素
レーザ４０により励起させる。レーザビーム４５はレー
ザ光の散乱を低減させるよう構成された一連のブラック
バッフル５０を介して反応器１０内に導入される。発生
した蛍光を（ｆ／４）レンズシステム５５によりＥＭＩ
９８８５Ａ ビアルカリカソード（図示せず）付ホト
マルチプライヤ６０上に集束させると励起スペクトルが
得られ、その結果生じる信号がＰＡＲ １６５ボックス
カー６５により平均化される。レーザ４０およびボック
スカー６５はトリガ機構７０により互いに接続されてい
る。時間分解された蛍光の崩壊はボックスカー６５によ
り２ｎｓの分解能をもってレコーダ７５上に表示され
る。デポジション反応中の種の検出、該種の蛍光誘発お
よび該種の相対濃度の測定を行う手段は前述の手段に限
定されず別のものであってもよい。また、選択的光励起
源も別のものを使用し得る。
１０で図１に簡略に示した。反応ガスは直径３ｍｍの先
細端３０，３５をもつ２つの同軸的ガラス管２０，２５
を介して反応器１５内に導入される。この反応で生じる
基底状態ラジカルは３９０ないし４７０ｎｍの領域内で
５ｎｓのパルス幅と０．０４ｎｍの帯域幅とを使用する
波長可変ＰＡＲ Ｄｙｅｓｃａｎ ２１００パルス色素
レーザ４０により励起させる。レーザビーム４５はレー
ザ光の散乱を低減させるよう構成された一連のブラック
バッフル５０を介して反応器１０内に導入される。発生
した蛍光を（ｆ／４）レンズシステム５５によりＥＭＩ
９８８５Ａ ビアルカリカソード（図示せず）付ホト
マルチプライヤ６０上に集束させると励起スペクトルが
得られ、その結果生じる信号がＰＡＲ １６５ボックス
カー６５により平均化される。レーザ４０およびボック
スカー６５はトリガ機構７０により互いに接続されてい
る。時間分解された蛍光の崩壊はボックスカー６５によ
り２ｎｓの分解能をもってレコーダ７５上に表示され
る。デポジション反応中の種の検出、該種の蛍光誘発お
よび該種の相対濃度の測定を行う手段は前述の手段に限
定されず別のものであってもよい。また、選択的光励起
源も別のものを使用し得る。
【００２２】拡散炎を用い全圧０．０５〜０．１５ト
ル、流量２〜５ｓｃｃｍで通常４：１のモル比をもって
シランおよびフッ素間のフロー反応を生起させると種Ｓ
ｉＨＦ
ル、流量２〜５ｓｃｃｍで通常４：１のモル比をもって
シランおよびフッ素間のフロー反応を生起させると種Ｓ
ｉＨＦ
【００２３】
【数１】 （１Ａ’）が発生した。励起領域の大部分ではスペク
トルの分解を可能にする
トルの分解を可能にする
【００２４】十分な強さの蛍光が得られた。これらの測
定を行うにはまずレーザ４０をバンドヘッドに対応する
所定周波数にセットし、次いで得られた蛍光を通常１０
〜２０ｎｍ／分で走査される分解能３．５ｎｍのＰｌａ
ｓｍａｓｃａｎ ＰＳＳ−２Ｍモノクロメータ（図示せ
ず）の入口スリット上に集束させた。出口スリットに取
付けられたホトマルチプライヤ６０は信号を感知し、こ
の信号は１００μｓの時間定数をもってボックスカー６
５により平均化される。
定を行うにはまずレーザ４０をバンドヘッドに対応する
所定周波数にセットし、次いで得られた蛍光を通常１０
〜２０ｎｍ／分で走査される分解能３．５ｎｍのＰｌａ
ｓｍａｓｃａｎ ＰＳＳ−２Ｍモノクロメータ（図示せ
ず）の入口スリット上に集束させた。出口スリットに取
付けられたホトマルチプライヤ６０は信号を感知し、こ
の信号は１００μｓの時間定数をもってボックスカー６
５により平均化される。
【００２５】図２には前記反応中に生じたレーザ出力レ
ベル１０〜２０μＪ／パルスにおける３９０ないし４７
０ｎｍの間での蛍光励起のスペクトルを示した。このス
ペクトルはレーザの強さとデテクタのスペクトル応答と
に対して標準化したものである。４３６．８および４４
０．０ｎｍに位置する２つのＳｉＦ（Ａ2 Σ＋−Ｘ
2Π）バンドはいずれも赤外線領域寄りであって幅が狭
いのに対し、他のバンドはいずれもはるかに広い幅をも
ち紫外線領域寄りである。このスペクトルはバンドが約
２５５０ｃｍ-1だけ青の方に変移している以外は、Ｃｏ
ｎｎｅｒ他著Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．９９
（１９７７年）２５４１に記載のＳｉＨＣｌの化学ルミ
ネセンススペクトルと著しく類似した形状を有してい
る。このＳｉＨＦバンドシステムの分析検査をＨｅｒｚ
ｂｅｒｇ他によりＣａｎ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．４２（１９６
４年）３９５で報告されたＳｉＨＣｌおよびＳｉＨＢｒ
のスペクトル；Ｂｉｌｌｉｎｇｓｌｅｙ他によりＣａ
ｎ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．５０（１９７２年）５３１で報告さ
れたＳｉＨＩスペクトル；Ｐａｔｅｌ他によりＣａｎ．
Ｊ．Ｐｈｙｓ．５５（１９７７年）１５１８で報告され
たＧｅＨＣｌスペクトルと比較して行った。そのため図
２の４３０．０，４２０．０，４１０．５，４０１．５
および３９３．０ｎｍに位置する５つの主要ピークをそ
れぞれν′＝０，１，２，３および４としてこの遷移
（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）のバンドヘッドに割り当て
た。このように割り当てると高い方の 1Ａ″状態でのベ
ンディング周波数ν2′が約５６０ｃｍ-1になる。
ベル１０〜２０μＪ／パルスにおける３９０ないし４７
０ｎｍの間での蛍光励起のスペクトルを示した。このス
ペクトルはレーザの強さとデテクタのスペクトル応答と
に対して標準化したものである。４３６．８および４４
０．０ｎｍに位置する２つのＳｉＦ（Ａ2 Σ＋−Ｘ
2Π）バンドはいずれも赤外線領域寄りであって幅が狭
いのに対し、他のバンドはいずれもはるかに広い幅をも
ち紫外線領域寄りである。このスペクトルはバンドが約
２５５０ｃｍ-1だけ青の方に変移している以外は、Ｃｏ
ｎｎｅｒ他著Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．９９
（１９７７年）２５４１に記載のＳｉＨＣｌの化学ルミ
ネセンススペクトルと著しく類似した形状を有してい
る。このＳｉＨＦバンドシステムの分析検査をＨｅｒｚ
ｂｅｒｇ他によりＣａｎ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．４２（１９６
４年）３９５で報告されたＳｉＨＣｌおよびＳｉＨＢｒ
のスペクトル；Ｂｉｌｌｉｎｇｓｌｅｙ他によりＣａ
ｎ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．５０（１９７２年）５３１で報告さ
れたＳｉＨＩスペクトル；Ｐａｔｅｌ他によりＣａｎ．
Ｊ．Ｐｈｙｓ．５５（１９７７年）１５１８で報告され
たＧｅＨＣｌスペクトルと比較して行った。そのため図
２の４３０．０，４２０．０，４１０．５，４０１．５
および３９３．０ｎｍに位置する５つの主要ピークをそ
れぞれν′＝０，１，２，３および４としてこの遷移
（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）のバンドヘッドに割り当て
た。このように割り当てると高い方の 1Ａ″状態でのベ
ンディング周波数ν2′が約５６０ｃｍ-1になる。
【００２６】前述の条件下で今度はシランおよびＸｅＦ
2 間にフロー反応を生起させた。この場合のスペクトル
は図２のものと基本的に同一であり、やはりＳｉＨＦの
検出を示していた。このことはまた、別のフッ素含有混
合物を反応体として使用し得ることをも意味する。
2 間にフロー反応を生起させた。この場合のスペクトル
は図２のものと基本的に同一であり、やはりＳｉＨＦの
検出を示していた。このことはまた、別のフッ素含有混
合物を反応体として使用し得ることをも意味する。
【００２７】ＳｉＤＦのレーザ誘発励起スペクトルを得
るべく、前述の条件下でＳｉＤ4 とフッ素とを反応させ
た。ＳｉＤ4 はＣａｍｂｒｉｄｇｅ Ｉｓｏｔｏｐｅ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓから９８．５％の純度のもの
を得た。図３はＳｉＤＦのバンドを表わすスペクトルで
あり、このスペクトルからも前記のＳｉＨＦのバンド割
り当てが確認された。
るべく、前述の条件下でＳｉＤ4 とフッ素とを反応させ
た。ＳｉＤ4 はＣａｍｂｒｉｄｇｅ Ｉｓｏｔｏｐｅ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓから９８．５％の純度のもの
を得た。図３はＳｉＤＦのバンドを表わすスペクトルで
あり、このスペクトルからも前記のＳｉＨＦのバンド割
り当てが確認された。
【００２８】図４は、Ａ）４３０．０およびＢ）４４
６．５ｎｍでのレーザ励起を伴う蛍光放出分解スペクト
ルである。これらのスペクトルで観察されたバンド間隔
によれば基底状態でのＳｉＨＦの転向周波数（ｂｅｎｄ
ｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ν″はほぼ８６０ｃｍ-1
と考えられ、この値は、最近Ｉｓｍａｉｌ等、Ｊ．Ｃｈ
ｅｍ．Ｐｈｙｓ．７７（１９８２）１６２６によってマ
トリクス単離ＳｉＨＦの赤外分析を用いて得られた値８
５９ｃｍ-1とほぼ一致している。
６．５ｎｍでのレーザ励起を伴う蛍光放出分解スペクト
ルである。これらのスペクトルで観察されたバンド間隔
によれば基底状態でのＳｉＨＦの転向周波数（ｂｅｎｄ
ｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ν″はほぼ８６０ｃｍ-1
と考えられ、この値は、最近Ｉｓｍａｉｌ等、Ｊ．Ｃｈ
ｅｍ．Ｐｈｙｓ．７７（１９８２）１６２６によってマ
トリクス単離ＳｉＨＦの赤外分析を用いて得られた値８
５９ｃｍ-1とほぼ一致している。
【００２９】
【数２】 最低振動レベルのＳｉＦ（Ａ２Σ＋）とＳｉＨＦ（１
Ａ”）との崩壊レート
Ａ”）との崩壊レート
【００３０】を、反応チャンバに導入されたＮ2 圧力の
関数として測定した。ＳｉＦではレーザ励起は４３６．
８と４４０．０ｎｍとに集中しＳｉＨＦでは４３０．０
ｎｍに集中した。
関数として測定した。ＳｉＦではレーザ励起は４３６．
８と４４０．０ｎｍとに集中しＳｉＨＦでは４３０．０
ｎｍに集中した。
【００３１】図５に示す如く、これらのレートは、少な
くとも１０−１００ｍＴｏｒｒの圧力範囲ではＮ2 圧力
に比較的影響されないと思われる。さらにこのレート
は、所与の電子振動バンド内の励起波長に関して一定で
あることが知見された。これらのレートをＮ2 圧力ゼロ
に外挿すると、放射寿命τR の妥当な値を推定し得る。
これらの測定によればＳｉＦのτR は２５５±１０ナノ
秒でありＳｉＨＦのτRは１８５±１０ナノ秒である。
このＳｉＦのτ値は、Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ等、Ｊ．Ｃｈ
ｅｍ．Ｐｈｙ．７１（１９７９）２４３３によって報告
された値よりも１０−１５％大きい。その理由は、Ａｒ
ｍｓｔｒｏｎｇ等が測定中に用いた圧力状態（１０Ｔｏ
ｒｒまで）がかなり高かったためである。
くとも１０−１００ｍＴｏｒｒの圧力範囲ではＮ2 圧力
に比較的影響されないと思われる。さらにこのレート
は、所与の電子振動バンド内の励起波長に関して一定で
あることが知見された。これらのレートをＮ2 圧力ゼロ
に外挿すると、放射寿命τR の妥当な値を推定し得る。
これらの測定によればＳｉＦのτR は２５５±１０ナノ
秒でありＳｉＨＦのτRは１８５±１０ナノ秒である。
このＳｉＦのτ値は、Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ等、Ｊ．Ｃｈ
ｅｍ．Ｐｈｙ．７１（１９７９）２４３３によって報告
された値よりも１０−１５％大きい。その理由は、Ａｒ
ｍｓｔｒｏｎｇ等が測定中に用いた圧力状態（１０Ｔｏ
ｒｒまで）がかなり高かったためである。
【００３２】図６は、前記と同じ条件下で行ったＧｅＨ
4 とフッ素とのフロー反応で得られるレーザ誘発蛍光放
出スペクトルを示す。３９６．５と４０２．８と４０
９．４と４１６．３と４２３．６と４３１．１と４３
３．２と４４３．７と４４９．２ｎｍとに見られる８つ
の突出ピークはＧｅＦの存在に帰因する。このスペクト
ルは過渡的化学種ＧｅＦの検出を示すものであり、この
ことから、シリコン原子を含む種以外の種の検出にも本
発明を使用し得ることが理解されよう。
4 とフッ素とのフロー反応で得られるレーザ誘発蛍光放
出スペクトルを示す。３９６．５と４０２．８と４０
９．４と４１６．３と４２３．６と４３１．１と４３
３．２と４４３．７と４４９．２ｎｍとに見られる８つ
の突出ピークはＧｅＦの存在に帰因する。このスペクト
ルは過渡的化学種ＧｅＦの検出を示すものであり、この
ことから、シリコン原子を含む種以外の種の検出にも本
発明を使用し得ることが理解されよう。
【００３３】図１の装置は、高周波グロー放電によるラ
ジカル種のレーザ誘発蛍光検出用として簡単に改良され
た。図７に示すように（図１の装置と同一の部品には同
一符号を付した）、反応器１５内に配置された電極８
０，８５は２個の平行な４×２４センチメートルのステ
ンレススチールの板で構成され、うち１枚は可変周波数
高周波電源９０および整合回路９２に接続されている。
放電は典型的に１０Ｗ，１００ＫＨｚの範囲内で実施さ
れる。レーザ光４０は電極８０，８５と平行に照射さ
れ、蛍光は上側電極８５に設けられた直径およそ１セン
チメートルの孔９５を通過する。適当な帯域フィルタ１
００が、４００〜４５０ｎｍにあらかじめ定められた有
効範囲の外で放電発光が生じるのを抑制する。
ジカル種のレーザ誘発蛍光検出用として簡単に改良され
た。図７に示すように（図１の装置と同一の部品には同
一符号を付した）、反応器１５内に配置された電極８
０，８５は２個の平行な４×２４センチメートルのステ
ンレススチールの板で構成され、うち１枚は可変周波数
高周波電源９０および整合回路９２に接続されている。
放電は典型的に１０Ｗ，１００ＫＨｚの範囲内で実施さ
れる。レーザ光４０は電極８０，８５と平行に照射さ
れ、蛍光は上側電極８５に設けられた直径およそ１セン
チメートルの孔９５を通過する。適当な帯域フィルタ１
００が、４００〜４５０ｎｍにあらかじめ定められた有
効範囲の外で放電発光が生じるのを抑制する。
【００３４】図８は圧力０．５ＴｏｒｒでＳｉＦ4 の放
電分解によりＳｉＦを検出するレーザ誘発蛍光の励起ス
ペクトル図である。このスペクトル図は、グロー放電分
解反応器内に存在する中間体または過渡化学種の検出に
レーザ誘発蛍光を使用したことが成功であったことを示
している。このスペクトル図にみられるレーザ誘発蛍光
信号は拡散炎反応の場合よりはるかに微弱ではあるが、
ＳｉＦ種は指定の励起スペクトル内にはっきりと現れて
いる。これらのレーザ誘発蛍光スペクトルを分析する
と、ＳｉＦ物質の振動温度はおよそ７００〜９００Ｋで
あることがわかる。
電分解によりＳｉＦを検出するレーザ誘発蛍光の励起ス
ペクトル図である。このスペクトル図は、グロー放電分
解反応器内に存在する中間体または過渡化学種の検出に
レーザ誘発蛍光を使用したことが成功であったことを示
している。このスペクトル図にみられるレーザ誘発蛍光
信号は拡散炎反応の場合よりはるかに微弱ではあるが、
ＳｉＦ種は指定の励起スペクトル内にはっきりと現れて
いる。これらのレーザ誘発蛍光スペクトルを分析する
と、ＳｉＦ物質の振動温度はおよそ７００〜９００Ｋで
あることがわかる。
【００３５】ＳｉＨ4 とＳｉＦ4 との混合物が、この混
合物の高周波グロ〜ー放電から得られるレーザ誘発蛍光
励起のために分析された。図９は、プラズマ反応により
生じる過渡化学種ＳｉＨＦおよびＳｉＦの検出を示す励
起スペクトルである。プラズマが生じない限り、レーザ
誘発蛍光信号は観測されない。
合物の高周波グロ〜ー放電から得られるレーザ誘発蛍光
励起のために分析された。図９は、プラズマ反応により
生じる過渡化学種ＳｉＨＦおよびＳｉＦの検出を示す励
起スペクトルである。プラズマが生じない限り、レーザ
誘発蛍光信号は観測されない。
【００３６】ＳｉＦ4 と水素との混合物が、この混合物
の高周波グロー放電から得られるレーザ誘発蛍光励起の
ため分析された。図９と基本的に同一のスペクトル図が
ＳｉＨＦとＳｉＦの検出を示す。
の高周波グロー放電から得られるレーザ誘発蛍光励起の
ため分析された。図９と基本的に同一のスペクトル図が
ＳｉＨＦとＳｉＦの検出を示す。
【００３７】本発明はさらに、基板上に物質をデポジッ
トするための方法をも含む。これらの方法は少なくとも
１個の反応体をもつデポジション反応を誘発する。デポ
ジション反応は、拡散炎または好ましくはグロー放電に
より生じる種類のプラズマを用いることができる。デポ
ジション反応は、デポジション反応の生成物が基板上に
デポジットした物質の本体となるよう基板を作用接触状
態で位置決めされる。
トするための方法をも含む。これらの方法は少なくとも
１個の反応体をもつデポジション反応を誘発する。デポ
ジション反応は、拡散炎または好ましくはグロー放電に
より生じる種類のプラズマを用いることができる。デポ
ジション反応は、デポジション反応の生成物が基板上に
デポジットした物質の本体となるよう基板を作用接触状
態で位置決めされる。
【００３８】拡散炎デポジジョン反応に使用される好ま
しい反応体は、下記の反応体：ＳｉＨ4 ，ＳｉＨ3 Ｆ，
ＳｉＨ2 Ｆ2 ，ＧｅＨ4 ，ＧｅＨ3 Ｆ，およびＧｅＧ2
Ｆ2のうち少なくとも１つとフッ素またはフッ素を含む
化合物との混合物よりなる。これらの反応体の１つ以上
が混合物内で化合され得る。シリコンまたはゲルマニウ
ム原子を含む他の反応体が適している。
しい反応体は、下記の反応体：ＳｉＨ4 ，ＳｉＨ3 Ｆ，
ＳｉＨ2 Ｆ2 ，ＧｅＨ4 ，ＧｅＨ3 Ｆ，およびＧｅＧ2
Ｆ2のうち少なくとも１つとフッ素またはフッ素を含む
化合物との混合物よりなる。これらの反応体の１つ以上
が混合物内で化合され得る。シリコンまたはゲルマニウ
ム原子を含む他の反応体が適している。
【００３９】プラズマデポジション反応に使用される好
ましい反応体は、下記の反応体：ＳｉＨ4 ，ＳｉＨ3
Ｆ，ＳｉＨ2 Ｆ2 ，ＳｉＨＦ3 ，ＳｉＦ4 ，ＧｅＨ4 ，
ＧｅＨ3 Ｆ，ＧｅＨ2 Ｆ2 ，ＧｅＨＦ3 およびＧｅＦ4
のうち少なくとも１つを含む。これらの反応体の１つ以
上が混合物内で化合され得る。これらの反応体は単一で
または水素と化合した状態で使用してもよい。シリコン
またはゲルマニウム原子を含む他の反応体が適してい
る。
ましい反応体は、下記の反応体：ＳｉＨ4 ，ＳｉＨ3
Ｆ，ＳｉＨ2 Ｆ2 ，ＳｉＨＦ3 ，ＳｉＦ4 ，ＧｅＨ4 ，
ＧｅＨ3 Ｆ，ＧｅＨ2 Ｆ2 ，ＧｅＨＦ3 およびＧｅＦ4
のうち少なくとも１つを含む。これらの反応体の１つ以
上が混合物内で化合され得る。これらの反応体は単一で
または水素と化合した状態で使用してもよい。シリコン
またはゲルマニウム原子を含む他の反応体が適してい
る。
【００４０】本方法はさらにデポジション反応での化学
種の検出を実施し得る。好ましくは、この種は少なくと
も１つの吸引または安定励起状態をもつ。この種の化合
物は、好ましくはＳｉＨ2 ，ＳｉＨ，ＳｉＨＦ，Ｓｉ
Ｆ，ＳｉＦ2 ，ＧｅＨ2 ，ＧｅＨ，ＧｅＨＦ，ＧｅＦ，
およびＧｅＦ2 である。他の適性種はシリコン原子かゲ
ルマニウム原子を含む。特定種の単なる検出を行うばか
りでなく、他種との相対的濃度も測定し得る。好ましく
は、検出ステップではさらにレーザのような光励起源に
よる化学種の蛍光誘発および種の相対濃度の測定が行わ
れる。
種の検出を実施し得る。好ましくは、この種は少なくと
も１つの吸引または安定励起状態をもつ。この種の化合
物は、好ましくはＳｉＨ2 ，ＳｉＨ，ＳｉＨＦ，Ｓｉ
Ｆ，ＳｉＦ2 ，ＧｅＨ2 ，ＧｅＨ，ＧｅＨＦ，ＧｅＦ，
およびＧｅＦ2 である。他の適性種はシリコン原子かゲ
ルマニウム原子を含む。特定種の単なる検出を行うばか
りでなく、他種との相対的濃度も測定し得る。好ましく
は、検出ステップではさらにレーザのような光励起源に
よる化学種の蛍光誘発および種の相対濃度の測定が行わ
れる。
【００４１】本発明の主たる特徴は、デポジション工程
に存在する選択された化学種の濃度に応じてデポジショ
ン反応を調整することにより調整を得ることである。デ
ポジション反応に生じるこのような種をモニタすること
によって、種を所定の濃度範囲に調整するためデポジシ
ョン反応条件を調整することができる。これらの条件と
は、たとえば反応撹乱性のレーザ励起の強度，反応器温
度，反応器圧力，投入反応体および反応体流量である。
これらの条件をモニタされた種の相対濃度に応じて調節
することによって、デポジットされるべき材料の量およ
び質の極限調整が可能である。
に存在する選択された化学種の濃度に応じてデポジショ
ン反応を調整することにより調整を得ることである。デ
ポジション反応に生じるこのような種をモニタすること
によって、種を所定の濃度範囲に調整するためデポジシ
ョン反応条件を調整することができる。これらの条件と
は、たとえば反応撹乱性のレーザ励起の強度，反応器温
度，反応器圧力，投入反応体および反応体流量である。
これらの条件をモニタされた種の相対濃度に応じて調節
することによって、デポジットされるべき材料の量およ
び質の極限調整が可能である。
【００４２】本発明の他の重要な特徴は、デポジットさ
れた材料が改良されるようにデポジション反応を撹乱す
ることによって、デポジション工程の調整を得ることで
ある。この調整方法は、デポジション反応自体が撹乱
し、デポジットされた材料と改良するべき種の有効濃度
を選択的に励起する。励起されるべき特定種が選択でき
るばかりでなく、特定の安定励起状態も選択できる。種
は最終的にデポジットされた材料の前駆物質たりうる。
さらに、本発明はデポジットされた材料の組成，構造，
品質すなわち均等性，均質性等々の極限調整を提供す
る。好ましくは種をその安定励起状態の１つに励起する
ための光励起源としてレーザが使用される。種の濃度
は、デポジットされた材料を改良する所望の効果を充分
もち得る程度でなければならない。
れた材料が改良されるようにデポジション反応を撹乱す
ることによって、デポジション工程の調整を得ることで
ある。この調整方法は、デポジション反応自体が撹乱
し、デポジットされた材料と改良するべき種の有効濃度
を選択的に励起する。励起されるべき特定種が選択でき
るばかりでなく、特定の安定励起状態も選択できる。種
は最終的にデポジットされた材料の前駆物質たりうる。
さらに、本発明はデポジットされた材料の組成，構造，
品質すなわち均等性，均質性等々の極限調整を提供す
る。好ましくは種をその安定励起状態の１つに励起する
ための光励起源としてレーザが使用される。種の濃度
は、デポジットされた材料を改良する所望の効果を充分
もち得る程度でなければならない。
【００４３】安定励起状態の種をつくることによってデ
ポジション反応を充分に撹乱するため、光学吸収が最も
高くなる周波数に光励起源を同調することが望ましい。
このような周波数は、レーザ誘発蛍光信号の最大強度に
ついての励起周波数と合致する。特定種の有効励起に対
応する特定波長（ナノメータ単位）の数例を挙げると：
ＳｉＨ2 ，５７９．７；ＳｉＨ4 ，４１４．２；ＳｉＨ
Ｆ，４３０．０；ＳｉＦ，４３６．８；ＳｉＦ2 ，３８
０．０；ＧｅＨ，３８９．８；ＧｅＦ，４３１．１；お
よびＧｅＦ2 ，３２５．６である。
ポジション反応を充分に撹乱するため、光学吸収が最も
高くなる周波数に光励起源を同調することが望ましい。
このような周波数は、レーザ誘発蛍光信号の最大強度に
ついての励起周波数と合致する。特定種の有効励起に対
応する特定波長（ナノメータ単位）の数例を挙げると：
ＳｉＨ2 ，５７９．７；ＳｉＨ4 ，４１４．２；ＳｉＨ
Ｆ，４３０．０；ＳｉＦ，４３６．８；ＳｉＦ2 ，３８
０．０；ＧｅＨ，３８９．８；ＧｅＦ，４３１．１；お
よびＧｅＦ2 ，３２５．６である。
【００４４】上に述べた方法は基板上に光導電性薄膜を
デポジットするため特に有効である。基板は反応器内で
デポジション反応と作用接触状態に位置決めされる。こ
のような反応を誘発するためには、拡散炎かまたはプラ
ズマが適している。デポジション法により、光励起源、
好ましくはレーザによる種の蛍光誘発および種の相対濃
度測定により、安定励起状態をもつ過渡化学種を検出す
る。好ましくは、デポジットされる膜はＳｉＨX ＦY ア
モルファスで、ＸまたはＹ≧０、≦０．２であるのがよ
い。
デポジットするため特に有効である。基板は反応器内で
デポジション反応と作用接触状態に位置決めされる。こ
のような反応を誘発するためには、拡散炎かまたはプラ
ズマが適している。デポジション法により、光励起源、
好ましくはレーザによる種の蛍光誘発および種の相対濃
度測定により、安定励起状態をもつ過渡化学種を検出す
る。好ましくは、デポジットされる膜はＳｉＨX ＦY ア
モルファスで、ＸまたはＹ≧０、≦０．２であるのがよ
い。
【００４５】上に述べた方法の実施に有効な装置は、好
ましくは拡散炎かまたはプラズマによって基板と作用接
触状態でデポジション反応を誘発するための反応器を備
えている。この反応器はフロー反応を誘発するため反応
器内に反応体を投入する手段をもつことができる。レー
ザのような光励起源が反応器を探触するため位置決めさ
れる。装置には、デポジション反応で化学種を検出し、
種の蛍光を光励起源で誘発し、種の相対濃度を測定する
手段が含まれる。適正な光励起源の一例はレーザであ
る。
ましくは拡散炎かまたはプラズマによって基板と作用接
触状態でデポジション反応を誘発するための反応器を備
えている。この反応器はフロー反応を誘発するため反応
器内に反応体を投入する手段をもつことができる。レー
ザのような光励起源が反応器を探触するため位置決めさ
れる。装置には、デポジション反応で化学種を検出し、
種の蛍光を光励起源で誘発し、種の相対濃度を測定する
手段が含まれる。適正な光励起源の一例はレーザであ
る。
【００４６】他の具体例装置は特に改良された材料をデ
ポジットするために有効である。先に説明したように、
デポジション反応は反応器内で誘発される。デポジショ
ン反応において、この反応生成物としてデポジットされ
る材料の前駆物質である種が存在する。装置は、デポジ
ション反応を撹乱するため安定励起状態に種の有効濃度
を励起する手段を含んでいる。撹乱されたデポジション
反応の生成物は改良され品質の向上した、デポジットさ
れた材料である。種を励起するための適正手段はレーザ
のような光学的励起による。
ポジットするために有効である。先に説明したように、
デポジション反応は反応器内で誘発される。デポジショ
ン反応において、この反応生成物としてデポジットされ
る材料の前駆物質である種が存在する。装置は、デポジ
ション反応を撹乱するため安定励起状態に種の有効濃度
を励起する手段を含んでいる。撹乱されたデポジション
反応の生成物は改良され品質の向上した、デポジットさ
れた材料である。種を励起するための適正手段はレーザ
のような光学的励起による。
【００４７】本発明は上に説明した具体例装置および方
法により作られた改良された光導電性物質を含む改良形
光導電性装置に係る。この種の光導電性材料は、たとえ
ば基板上に適正な方法で、デポジットされた材料を変性
するため種の有効濃度と作用接触状態でデポジットされ
る。種はデポジットされた材料の前駆物質であり、材料
のデポジション工程で安定励起状態に誘発される。光励
起源、たとえばレーザは、種を安定励起状態の１つに誘
発するため適正な手段である。光導電性物質を作るため
に用いられるデポジション反応は好ましくはプラズマの
拡散炎を使用する。
法により作られた改良された光導電性物質を含む改良形
光導電性装置に係る。この種の光導電性材料は、たとえ
ば基板上に適正な方法で、デポジットされた材料を変性
するため種の有効濃度と作用接触状態でデポジットされ
る。種はデポジットされた材料の前駆物質であり、材料
のデポジション工程で安定励起状態に誘発される。光励
起源、たとえばレーザは、種を安定励起状態の１つに誘
発するため適正な手段である。光導電性物質を作るため
に用いられるデポジション反応は好ましくはプラズマの
拡散炎を使用する。
【００４８】
【発明の効果】本発明は、過渡化学種のフロー反応にお
ける濃度を、反応自体を撹乱することなく高感度で検出
するためレーザ誘発蛍光を用いることが有利であること
を証明する。ここに開示した方法はデポジション反応の
高精度の分析が可能である。本方法によれば、デポジシ
ョン反応自体の分析によってデポジション工程のモニタ
および調整、および化学種の単なる存在またはその相対
濃度の検出が可能である。
ける濃度を、反応自体を撹乱することなく高感度で検出
するためレーザ誘発蛍光を用いることが有利であること
を証明する。ここに開示した方法はデポジション反応の
高精度の分析が可能である。本方法によれば、デポジシ
ョン反応自体の分析によってデポジション工程のモニタ
および調整、および化学種の単なる存在またはその相対
濃度の検出が可能である。
【００４９】選択された化学種の濃度を増すことおよび
同調可能のレーザまたは他の光励起源により特定励起状
態を作ることは、デポジットされた材料の品質を改良す
るための有利な改良技術であり得る。デポジション反応
に存在する種を選択的に励起するための撹乱手段として
は比較的強力なレーザを使用することができる。従って
デポジット工程は所望の材料をデポジットするため、正
確にモニタされ調整され得る。
同調可能のレーザまたは他の光励起源により特定励起状
態を作ることは、デポジットされた材料の品質を改良す
るための有利な改良技術であり得る。デポジション反応
に存在する種を選択的に励起するための撹乱手段として
は比較的強力なレーザを使用することができる。従って
デポジット工程は所望の材料をデポジットするため、正
確にモニタされ調整され得る。
【００５０】本発明は以上の説明に基づいて修正および
変性が可能である。
変性が可能である。
【００５１】本発明を以上の説明以外の種々の変形とし
てその範囲内で実施することも可能である。
てその範囲内で実施することも可能である。
【図１】レーザ誘発蛍光による拡散炎反応器を探触する
ため本発明方法を使用した装置の概略説明図である。
ため本発明方法を使用した装置の概略説明図である。
【図２】各バンドヘッドの最高強度ピークに帰属するＨ
ＳｉＦおよびＳｉＦの検出を表わす拡散炎反応器内のＳ
ｉＨ4 およびＦ2 のフロー反応から得られたレーザ誘発
蛍光励起のスペクトル図である。
ＳｉＦおよびＳｉＦの検出を表わす拡散炎反応器内のＳ
ｉＨ4 およびＦ2 のフロー反応から得られたレーザ誘発
蛍光励起のスペクトル図である。
【図３】ＤＳｉＦの検出を表わす拡散炎反応器内のＳｉ
Ｄ4 およびＦ2 のフロー反応から得られたレーザ誘発蛍
光励起のスペクトル図である。
Ｄ4 およびＦ2 のフロー反応から得られたレーザ誘発蛍
光励起のスペクトル図である。
【図４】ＳｉＨＦの検出を表わす分解レーザ誘発蛍光放
出のスペクトル図である。
出のスペクトル図である。
【図５】Ｎ2 圧力の関数としてＳｉＨＦおよびＳｉＦの
最低振動レベルでの崩壊レートを表わすグラフである。
最低振動レベルでの崩壊レートを表わすグラフである。
【図６】ＧｅＦの検出を表わす拡散炎反応器内のＧｅＨ
4 およびＦ2 のフロー反応から得られたレーザ誘発蛍光
励起のスペクトル図である。
4 およびＦ2 のフロー反応から得られたレーザ誘発蛍光
励起のスペクトル図である。
【図７】レーザ誘発蛍光によるグロー放電反応器を探触
するため本発明方法を使用した装置の概略説明図であ
る。
するため本発明方法を使用した装置の概略説明図であ
る。
【図８】ＳｉＦの検出を表わすグロー放電反応器内のＳ
ｉＦ4 の分解から得られるレーザ誘発蛍光励起のスペク
トル図である。
ｉＦ4 の分解から得られるレーザ誘発蛍光励起のスペク
トル図である。
【図９】ＳｉＨＦおよびＳｉＦの検出を表わすＳｉＨ4
およびＳｉＦ4 の混合物の高周波放出から得られるレー
ザ誘発蛍光励起のスペクトル図である。
およびＳｉＦ4 の混合物の高周波放出から得られるレー
ザ誘発蛍光励起のスペクトル図である。
１０ レーザ誘発蛍光装置 １５ 反応器 ２０，２５ ガラス管 ４０ レーザ ４５ レーザ光 ５０ ブラックバッフル ５５ レンズシステム ６０ 光電子増倍管 ６５ ボックスカー
フロントページの続き (72)発明者 ジヨン・ピー・デヌーフビイル アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・ 07945、メンハム、アール・デイー・１、 インデイアン・ホロー・ロード（番地な し) (72)発明者 スタンフオード・アール・オヴシンスキ ー アメリカ合衆国、ミシガン・48013、ブ ルームフイールド・ヒルズ、スキレル・ ロード・2700 (56)参考文献 特開 昭57−152462（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−152463（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−152464（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−174450（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−117449（ＪＰ，Ａ)
Claims (10)
- 【請求項１】 基板上に半導体材料を堆積する方法にお
いて、 基板上に少なくとも２種の反応物のガスを流して化学反
応を起こさせ、堆積すべき半導体材料の前駆体である少
なくとも１種の化学種を生成し、 反応中の前記ガスにレーザ光を照射して前記化学種を励
起して蛍光を誘起し、 該蛍光を検知して前記化学種の相対濃度を測定しなが
ら、半導体材料を基板上に堆積することを特徴とする堆
積方法。 - 【請求項２】 前記半導体材料が光導電性薄膜であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の堆積方
法。 - 【請求項３】 前記化学反応が拡散フレームまたはプラ
ズマ中で生起することを特徴とする特許請求の範囲第１
項または第２項に記載の堆積方法。 - 【請求項４】 前記化学種の相対濃度に応じて前記化学
反応を制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項
から第３項のいずれかの項に記載の堆積方法。 - 【請求項５】 前記レーザ光の照射が前記化学反応を撹
乱しないことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
４項のいずれかの項に記載の堆積方法。 - 【請求項６】 前記レーザ光の照射が前記化学反応に影
響を与え、前記半導体材料が改質されることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項から第４項のいずれかの項に記
載の堆積方法。 - 【請求項７】 前記化学種がＳｉＨ2 ，ＳｉＨ，ＳｉＨ
Ｆ，ＳｉＦ，ＳｉＦ2 ，ＧｅＨ2 ，ＧｅＨ，ＧｅＨＦ，
ＧｅＦおよびＧｅＦ2 からなる群から選ばれることを特
徴とする特許請求の範囲第１項から第６項のいずれかの
項に記載の堆積方法。 - 【請求項８】 前記反応物がＳｉＨ4 ，ＳｉＨ3 Ｆ，Ｓ
ｉＨ2 Ｆ2 ，ＳｉＨＦ3 ，ＳｉＦ4 ，ＧｅＨ4 ，ＧｅＨ
3 Ｆ，ＧｅＨ2 Ｆ2 ，ＧｅＨＦ3 およびＧｅＦ4 からな
る群から選ばれた少なくとも１種を含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項から第７項のいずれかの項に記
載の堆積方法。 - 【請求項９】 前記反応物がフッ素またはフッ素含有化
合物とＳｉＨ2 ，ＳｉＨ3 Ｆ，ＳｉＨ2 Ｆ2 ，ＧｅＨ
4 ，ＧｅＨ3 ＦおよびＧｅＨ2 Ｆ2 からなる群から選ば
れた少なくとも１種との混合物であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項から第７項のいずれかの項に記載
の堆積方法。 - 【請求項１０】 前記レーザ光は波長可変であり、複数
の化学種のうち特定の化学種が該レーザ光の波長に応じ
て選択的に励起されることを特徴とする特許請求の範囲
第１項から第９項のいずれかの項に記載の堆積方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/524,923 US4637938A (en) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | Methods of using selective optical excitation in deposition processes and the detection of new compositions |
| US524923 | 1983-08-19 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59171402A Division JP2509168B2 (ja) | 1983-08-19 | 1984-08-17 | 化学種の検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06339627A JPH06339627A (ja) | 1994-12-13 |
| JP2542484B2 true JP2542484B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=24091201
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59171402A Expired - Lifetime JP2509168B2 (ja) | 1983-08-19 | 1984-08-17 | 化学種の検出方法 |
| JP5302005A Expired - Lifetime JP2542484B2 (ja) | 1983-08-19 | 1993-12-01 | 基板上に半導体材料を堆積する方法 |
Family Applications Before (1)
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