JP3330727B2 - 光励起ｃｖｄ装置及びｃｖｄ方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光励起 CVD (化学気相
成長)装置及び CVD 方法に係り、特に、従来技術の課題
となっていた窓曇り問題を解決する新たな構成の光励起
CVD 装置及び CVD 方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高品質の金属膜、誘電体膜、半導体薄膜
の形成手段として、産業の広い分野でCVD 法が用いられ
ていることは周知の通りである。この方法では、スパッ
タリングや抵抗線加熱蒸着などの物理的成膜法の場合と
異なり、微細な凹凸構造の基板についても等角写像的な
被覆性を有する膜が得られるので、最近では、DRAM (随
時書き込み読みだしメモリ)に代表される半導体超高集
積回路デバイスの電極膜や層間絶縁膜、キャパシタ絶縁
膜、保護膜の形成方法として、盛んに用いられている。
CVD 法は、成膜機構が元来化学反応に由来しているの
で、物理的成膜法のような高真空状態を必要とせず、大
規模な成膜装置でも、比較的安価に実現することができ
る。このため、液晶フラットパネル表示装置やアモルフ
ァス太陽電池などの大面積デバイスの半導体膜、ゲート
絶縁膜、層間絶縁膜等の成膜手段として広く用いられて
いる。

【０００３】近年、基体に形成したデバイスに与える熱
的損傷を軽減したり、基体をガラスや樹脂などの他の低
価格材料(耐熱的には劣る)に置き換えるために、成膜温
度の低温化を望む声がにわかに高まってきている。

【０００４】これに応える一方法として広く普及してい
るものにプラズマ励起 CVD 法があるが、この方法に
は、プラズマ励起で発生した高エネルギーイオンが衝突
して、基体に物理的損傷(衝突損傷)や電気的損傷(帯電
損傷)を与えたり、イオンによって叩かれた反応器壁面
の不純物が薄膜内に異物として取り込まれるという問題
がある。また、プラズマ励起には、一般に、気相に存在
する気体分子を無差別に励起する(励起の無選択性)とい
う属性があり、このような励起の中には膜質に有害な影
響を与える励起すら含まれることがある。後者の場合に
は、成膜条件をいくら最適化しても、満足な特性を持つ
薄膜が得られないことがある。

【０００５】一方、光励起 CVD 法は、低温化の要請に
応えるもう一つの有効な方法である。この方法の場合、
通常、水銀放電灯やレーザなどで発生させた10eV(電子
ボルト)未満のフォトンを透過窓を通して反応器内の原
料分子に照射して、堆積反応を促進させる。光励起によ
る生成物はフリーラジカルなどの電気的に中性な分子で
あり、反応器には高電界が印加されることもないので、
高エネルギーの衝撃によって基体が損傷を受けたり、不
純物が膜内に取り込まれたりする問題は起こらない。さ
らに、原料分子の光励起はそれぞれに固有の波長で生起
する性質があるので、光源の波長を任意に変えることに
よって、特定の原料分子だけを選択的に励起できる可能
性がある。このように、光励起 CVD 法は上記したプラ
ズマ励起CVDの難点を克服できる能力を潜在的に有して
いる。

【０００６】このような優位性を有しているにも拘ら
ず、光励起 CVD 法がプラズマ励起 CVD 法に普及の点で
大きく遅れをとっている理由は、文献(例えば、Russell
L.Abber :“Photochemical Vapor Deposition,”Chapt
er 8 in “Handbook of Thin‐Film Deposition Proces
ses and Techniques,”Noyles Publications,p.270な
ど)が繰り返し指摘しているように、「窓曇り」問題が
解決していないことが最大の原因である。この「窓曇
り」現象とは、基体上で膜堆積が進行していくと、前記
の光透過用窓ガラス(合成石英ガラスや MgF₂など)にも
同時に成膜が進み、その結果、反応器内へのエネルギー
供給が減少して、時間の経過とともに成膜速度が急速に
低下していく現象である。処理能力が成膜を重ねるごと
に落ちるので、光励起 CVD では窓曇りを回復させるた
めの保全処置(例えば、窓を外して取り替えるなど)が頻
繁に必要となり、装置の取扱いを煩雑なものにさせてい
る。さらに、膜特性を決定する重要なパラメータとなる
光励起強度が時間の経過につれて減少するので、生成膜
の特性が刻々に変化し、結果として、厚さ方向に均質な
膜が得られないという問題もある。

【０００７】この点について本発明者が特願昭59‐1758
67号において開示した「窓なし光励起 CVD」法は、目的
は本願発明と必ずしも一致しないが、上述の従来の光励
起 CVD 法が抱える問題点を解決できる可能性を秘めた
ものである。すなわち、この技術は、放電灯を反応器の
一隅に隔壁を隔てることなく取り込み、放電ガスと高周
波電力とを供給して放電させ、発生した励起光を物理的
光透過手段(窓ガラス)を介することなく直接成長室に導
こうとするものである。この方法では、曇りの対象とな
る窓ガラスが存在しないという意味で、窓曇りの問題を
解決している。この方法によって、すでに、アモルファ
ス Si 、アモルファス SiC 、Si₃N₄、SiO₂などの成膜に
成功している。(なお、上記光励起 CVD の“窓なし”と
は、上記の説明から明らかなように、窓がないわけでは
なく、窓ガラスがないことを意味している。)

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
窓なし光励起 CVD においては、放電室と成長室とを隔
絶する窓ガラスがないことによる限界あるいは制約があ
る。その第１は、窓なし光励起 CVD 装置では、その機
構上、放電室と成長室の圧力が同一にならざるを得ない
ために、放電領域の圧力と反応器の圧力とを独立に制御
することができないという問題である。放電のための最
適圧力と成膜のための最適圧力とは必ずしも一致すると
は限らないので、このような場合、両最適圧力間で妥協
を図ることを余儀なくされる。

【０００９】第２は、この方法では、放電領域と反応器
とを仕切る窓ガラスがないので、両室間のガスの拡散を
食い止めることができないという事情に関連する。反応
器の気体分子が放電領域に侵入した場合には、該侵入気
体分子(原料蒸気など)が放電を阻害したり、無差別的な
プラズマ励起を受ける結果となる。後者は、光励起 CVD
の有する利点「励起の波長選択性」が損なわれること
を意味する。同様に、放電ガスが成長室に侵入すると、
適正な成膜条件を撹乱することがある。

【００１０】本発明の目的は、上記従来技術の有してい
た課題すなわち窓曇り問題を解決するとともに、上記先
願の窓なし光励起 CVD の限界や制約を補足する新規の
方法と手段(装置)を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、励起光を基
板に導光する励起窓、原料蒸気を外部から導入する一つ
あるいは複数の蒸気導入口、上記原料蒸気の導入下で上
記基板を支持加熱する第１のサセプタ、及び、生成ガス
及び原料蒸気を排出するための排気口とを備えた反応器
と、上記蒸気導入口に接続され、原料蒸気を間歇的に反
応器に導入する機能を有する原料導入系と、反応器内の
生成ガス及び原料蒸気を直接あるいは排気量調節器を介
して間歇的に器外に排出させる排気系と、蒸気励起窓に
内設あるいは外設され、上記原料蒸気の光学的活性化の
可能な波長の光を生成できる励起光源とからなる光励起
CVD (化学気相成長)装置において、蒸気反応器内の空
間を、励起窓を含む窓側空間と、励起窓を含まずかつ少
なくとも一つの蒸気導入口を備えた非窓側空間とに分割
し、両空間のガス拡散を遮断すると共に、外部からの指
令によって両空間を随時開通し得る拡散防止シャッタを
備えたことを特徴とする光励起 CVD 装置とすること、
及び、この装置を用いた方法とすることによって達成す
ることができる。

【００１２】すなわち、本発明を極めて簡単に説明すれ
ば、光励起室と成長室との間に気密性の原料拡散防止シ
ャッタを設け、これを断続的に開閉し光励起するととも
に、シャッタの開口時には原料蒸気の少なくとも一つを
供給停止させるものである。

【００１３】

【作用】ここで、まず、上記窓曇りの機構について説明
する。光励起 CVD は、殆どの場合、基板の表面に吸着
した原料分子(あるいは、原料分子から誘導された中間
生成物)を光励起で活性化させることによって反応を促
進し、堆積を進行させる機構に基づいている。いま、原
料をＡとＢ、堆積させる薄膜物質をＳ、老廃物としての
生成ガスをＧとして、この堆積の機構を化学反応式を用
いて表せば、まず、基板表面に原料蒸気Ａ及びＢの吸着 Ａ_v＋Ｂ_v→ Ａ_a＋Ｂ_a(またはＢ_v) (1) が起こり、これが光によって励起されて、 Ａ_a＋Ｂ_a(またはＢ_v)＋ｈν(光励起)→ Ｓ＋Ｇ (2) のようになる。ここで、添え字ｖとａは、それぞれ、外
部から供給された原料蒸気または原料ガスとその吸着種
とを意味し、ｈνは光励起を表す。原料が１種類の場合
は、上記２式からＢを除けばよい。従来の光励起 CVD
では、これと同じ反応が窓ガラス面でも生じていて、付
着した薄膜Ｓが励起光の透過を妨げ、結果として窓曇り
問題を引き起こしていた。

【００１４】本発明はこの窓曇り発生の機構を鋭意精
察、検討することによって得られたものであり、「薄膜
Ｓが窓ガラスに析出するのは、窓ガラスに吸着したＡ
_a(またはＢ_a)が光励起を受けて、Ａ_aとＢ_a(またはＢ_v)
が反応することが原因であるから、成膜中、窓ガラス上
(または、窓ガラス近傍)にＡ_aとＢ_a(または、Ｂ_v)を共
存させずに、かつ、基板上には共存させて光励起をさせ
ることができれば、窓曇りを生じることなく、基板だけ
に薄膜Ｓを堆積することができる」との技術思想に基づ
いて得た結論である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の光励起 CVD 装置及びこれを
用いた CVD 方法について、実施例によって具体的に説
明する。なお、以下に述べる実施例においては、CVD 原
料や生成される薄膜、生成ガス等については、前出の場
合と同様に、Ａ、Ｂ、Ｓ、Ｇなどのように一般化した表
現で説明する。

【００１６】

【実施例１】図１に、本発明光励起 CVD 装置の一実施
例(「成膜装置の第１実施例」と称する。以下同様)の要部
断面図を示す。ここで、10は反応器であり、該反応器10
は、基板 11を支持して所定の温度に保持するサセプタ1
2、器外の励起光源13で発生させた励起光を基板11に照
射するための励起窓14、励起光を透過し、励起窓14を密
閉するように載置した励起窓ガラス15、原料蒸気ＡとＢ
の輸送管16と17を接続している蒸気導入口18及び19、生
成ガスＧなどの排気口20、本発明で重要な役割を演じる
拡散防止シャッタ21を備えている。この拡散防止シャッ
タ21は、閉口時には励起窓14と窓ガラス15とで囲まれた
窓側空間22を反応器内のその他の非窓側空間23から隔絶
し、相互の蒸気侵入を阻止できる開閉自在の気密性シャ
ッタで、オリフィス型、バタフライ型、スライド型等ど
んな開閉方式でも構わない。また、開口時には、基板11
への励起光照射を十分可能にする開口面積を有している
ものとする。

【００１７】原料輸送管16、17の途中、蒸気導入口18、
19の直前の位置に蒸気供給バルブ24及び25が設けてあ
り、蒸気Ａ、Ｂの輸送量は、図には表示していないが、
マスフローコントローラや蒸気発生器等の周知の制御手
段で一定に保つようにしてある。また、反応器の排気口
20には排気管が接続してあり、この排気管は、図に示し
たように、並直列に配置した排気主バルブ26、排気副バ
ルブ27及び排気量調節器28を介して真空排気装置と接続
してある。ここで、排気量調節器28は原料導入の際に反
応器内の圧力を(必要に応じて)所定の値に保持するため
のもので、この目的を満足するものであれば、方式は問
わない。また、29、30、31は第３の原料蒸気Ｃを反応器
10に供給するための輸送管、蒸気導入口、蒸気供給バル
ブである。

【００１８】なお、上記複数の開閉手段のうち、少なく
とも拡散防止シャッタ21、蒸気供給バルブ24、25、31、
排気主バルブ26及び排気副バルブ27の開閉時期は開閉時
期制御装置32によって統合的に制御する。

【００１９】

【実施例２】図２は本発明の成膜方法の一実施例(成膜
法の第１実施例と称する。以下同様)を説明するための
図で、成膜時の、反応器へのＡ蒸気とＢ蒸気の供給、停
止の時期(図１の 24、25の開閉時期に相当)とガス拡散
防止シャッタの閉開口の時期とを時系列図として示した
図である。まず、反応器の内部の状態は大別して I_a、I
I_aの２ゾーンからなり、I_a＋II_aを１周期とするサイク
ルが連なっている。I_aゾーンはＡ蒸気とＢ蒸気とが同時
に供給され、かつ、拡散防止シャッタが閉口している状
態、II_aゾーンはＡ蒸気の供給が停止され、かつ、拡散
防止シャッタが開口している状態である。

【００２０】本実施例の方法は、図１の装置を含む全て
の本発明の成膜装置を使用した場合に共通して適用でき
るが、ここでは、無用の混乱を避けるために、図１の装
置を用いた場合を例として、以下時系列的に説明するこ
ととする。まず、I_aゾーンは、拡散防止シャッタを閉口
させ、Ａ蒸気の供給バルブ24とＢ蒸気の供給バルブ25と
を開、排気主バルブ26を閉、排気副バルブ27を開にする
ことによって達成することができる。Ｂ蒸気の供給バル
ブ25と排気副バルブ27は以下成膜が完了するまで、ゾー
ンの種類に関係なく、開のままである。反応器10の非窓
側空間23は、蒸気導入口18、19を通してＡ蒸気、Ｂ蒸気
が供給される一方、排気口20からは排気副バルブ27と排
気量調節器28を経由して、反応生成ガス等が排出されて
いる。この時、拡散防止シャッタ21が閉口しているの
で、窓側空間22に接している窓ガラス15の表面には両蒸
気とも供給されない。

【００２１】次に、I_aゾーンからII_aゾーンに移行する
ためには、まずＡ蒸気供給バルブ２４を閉じるとともに
排気主バルブ２６を一時開口する。ここで、排気主バル
ブ26を一時開口するのは、非窓空間23に残存しているＡ
蒸気成分を完全に排出するためであり、その開口時間
は、非窓空間23の容積と排気装置の排気速度とで決定さ
れる。続いて、排気主バルブを閉じると同時に拡散防止
シャッタを開口して、完全にII_aゾーンに移行する。こ
の時、蒸気供給バルブ25、蒸気導入口19を通してＢ蒸気
を供給し、排気口20から排気副バルブ27と排気量調節器
28を経由して生成ガス等を排出するとともに、基板11に
励起光源13からの励起光を照射する。基板11表面の励起
を完了(成膜材料の種類と励起光の強さとによって決定
される)した後、再び拡散防止シャッタ21を閉じること
によって、II_aゾーンを終了する。再びI_aゾーンへ戻る
には、単に、Ａ蒸気供給バルブ24を開にするだけでよ
い。以下、I_aゾーン→I_aゾーンからII_aゾーンへの移行
操作→II_aゾーン→II_aゾーンからI_aゾーンへの移行操作
を希望の膜厚さに達するまで繰り返すことによって、光
励起 CVD の堆積を進行させる。

【００２２】次に、上記操作を行った場合に基板11の表
面と窓ガラス15の表面で起こる反応について、以下に説
明する。まず、I_aゾーンにおいては、Ａ蒸気、Ｂ蒸気が
供給されている非窓側空間23に存在する基板11の表面に
は、明らかに、Ａ分子とＢ分子とが化学吸着する。しか
し、窓ガラス15の表面では、窓側空間22が拡散防止シャ
ッタ21によって非窓側空間から遮断されているので、Ａ
蒸気、Ｂ蒸気ともに吸着しない。続いて、I_aゾーンから
II_aゾーンに移行すると、Ａ蒸気の供給が停止され、拡
散防止シャッタ21の開口により、非窓側空間に光照射が
行われる。このとき、基板11の表面に吸着しているＡ分
子あるいはＢ分子は光励起されて反応し、生成ガスを気
相に放出すると同時に１原子層程度の厚さの薄膜Ｓを析
出する。Ｂ蒸気は続けて供給されているので、基板表面
のＳの形成に寄与することができる。しかし、窓ガラス
15の表面には少なくともＡ分子は吸着していないので、
ここで起こり得る反応は、Ｂ蒸気の表面化学吸着と吸着
したＢ分子の光励起のみである。従って、窓ガラス15の
表面には薄膜Ｓは形成されない。

【００２３】以上説明した基板表面と窓ガラス表面で起
こる反応を各ゾーンごとに化学反応式を用いて表したも
のが表１である。

【００２４】

【表１】

【００２５】表から明らかなように、基板表面ではI_aゾ
ーンとII_aゾーンとからなる１周期で従来の光励起 CVD
と同じ反応、前記の(1)式及び(2)式の反応、が１回起こ
り、結果として１原子層程度の薄い膜が形成されること
がわかる。この周期を所定の回数だけ繰り返して行うこ
とによって、希望する膜厚の薄膜Ｓが堆積できる。これ
に対して、窓ガラス表面では、Ｂ蒸気が吸着するか、吸
着したあるいは気相のＢ分子が励起されるかの何れか
(もしくは双方)が起こるのみであり、I_aゾーン＋II_aゾ
ーンを繰り返しても薄膜Ｓは全く形成されない。

【００２６】以上の説明から、本実施例の方法によっ
て、窓ガラスの窓曇りを引き起こすことなく、基板表面
にのみ所望の厚さの薄膜を付着し得ることは明白であ
る。従って、本発明の装置及び成膜の方法が従来技術の
光励起 CVD の有していた窓曇りの問題を解決したもの
ということができる。

【００２７】また、本実施例に述べた成膜方法は、原料
蒸気の気相励起に関して、従来の光励起 CVD にない次
のような特徴を有している。すなわち、上記励起期間の
II_aゾーンでは、Ａ蒸気を気相励起することなく、Ｂ蒸
気のみを気相励起できる可能性(Ａ、Ｂ逆の場合も可)を
有していることがわかる。従来の光励起 CVD では、Ａ
蒸気とＢ蒸気とが同時・連続的に反応器に供給されるた
め、Ａ蒸気もＢ蒸気も共に励起される危険がある。例え
ば、Ａ蒸気で寄生的に起こる気相励起が有害な反応経路
を開通して、これが所望の薄膜の膜質を悪化させるよう
な場合には、大きな困難に直面することになる。この
点、本実施例の方法の場合には、有害なＡ蒸気の気相に
おける励起を完全に阻止することができる。

【００２８】

【実施例３】図３は本発明成膜法の第２の実施例を説明
するための図で、この場合も、I_b、II_bの２ゾーンから
なり、I_b＋II_bを繰り返すことによって成膜が達成され
る。実施例２の場合と類似しているが、Ａ蒸気だけでな
くＢ蒸気も間歇的にしかもＡとＢが交互になるように供
給する点が異なっている。また、本実施例も、実施例１
の成膜装置(図１)を用いた場合を例として説明するが、
本実施例の方法は該装置に限定されるものではなく、後
述のどの成膜装置にも適用することができる。

【００２９】まず、I_bゾーンは、拡散防止シャッタ21を
閉口させ、Ａ蒸気の供給バルブ24を開、Ｂ蒸気の供給バ
ルブ25を閉にするとともに排気主バルブ26を閉、排気副
バルブ27を開にすることによって実現することができ
る。排気副バルブ27は、以降、成膜完了まで開のままで
ある。反応器10の非窓空間23に蒸気導入口16を通してＡ
蒸気を供給する一方、排気口20から排気副バルブ27と排
気量調節器28を経由して、生成ガス及び過剰なＡ蒸気を
排出する。基板11の表面にはＡ蒸気が供給されるが、拡
散防止シャッタ21が閉口されているので、窓側空間22に
接している窓ガラス15の表面にはＡ蒸気の供給はない。

【００３０】I_bゾーンからII_bゾーンへの移行は、ま
ず、Ａ蒸気供給バルブ24を閉じると同時に排気主バルブ
26を一時開口する。ここで、排気主バルブ26を一時開口
するのは、非窓空間23に残存しているＡ蒸気を排出する
ためであり、その開口時間は非窓空間23の容積と排気装
置の排気速度とによって決定する。続いて、排気主バル
ブを閉じると同時に供給バルブ25を開いてＢ蒸気を反応
器に導入し、暫時間を置いて、拡散防止シャッタ21を開
口する。このようにして、完全にII_bゾーンに移行し、
基板11表面にＢ蒸気が供給され、励起窓14を通して励起
光が基板に照射される。

【００３１】基板表面の励起と反応が完了(時間は、成
膜原料の種類と励起光の強さによって決定する)したと
ころで、Ｂ蒸気供給バルブ25を閉じると同時に排気主バ
ルブ26を一時開口して反応器に残存しているＢ蒸気を排
出した後、再び閉じ、拡散防止シャッタを閉口させてII
_bゾーンを終了する。II_bゾーンからI_bゾーンに戻すに
は、単に、Ａ蒸気供給バルブ25を開にするだけでよい。
以下、同様にして、I_bゾーン→I_bゾーンからII_bゾーン
への移行操作→II_bゾーン→II_bからI_bゾーンへの移行操
作、を希望の膜厚さに達するまで繰り返す。以上のよう
な工程を経て、光 CVD が進行する。

【００３２】次に、上記の操作を行った場合の作用につ
いて説明する。まず、I_bゾーンにおいては非窓側空間23
にある基板11の表面にはＡ分子が化学吸着するが、拡散
防止シャッタ21が閉じられているので、窓側空間22の窓
ガラス15にはＡ分子は吸着しない。続くII_bゾーンで
は、Ａ蒸気の供給が停止され、基板表面へのＢ蒸気の供
給・吸着が可能になるとともに光励起もまた可能にな
る。

【００３３】表２は本実施例の方法において、基板表面
と窓ガラス表面で起こる反応を、化学反応式を用いてゾ
ーンごとに示した表である。

【００３４】

【表２】

【００３５】すなわち、基板表面では、I_b＋II_bからな
る１周期で従来の光励起 CVD と同じ反応(反応式(1)及
び(2))が起こり、結果として１原子層程度の薄い膜Ｓが
形成される。この周期を所定の回数だけ繰り返し行うこ
とによって希望する膜厚の薄膜Ｓを堆積することができ
る。これに対して、窓ガラス表面で起こるのは、Ｂ蒸気
が吸着されるか、吸着したＢ分子が励起されるかの何れ
か(もしくは、双方)であり、I_bゾーン＋II_bゾーンを何
回繰り返しても、薄膜Ｓは全く形成されない。

【００３６】以上の説明から、本実施例の方法を適用し
た場合に、窓曇りを引き起こすことなく、基板表面に所
望の薄膜Ｓを任意の厚さだけ形成できることは明らかで
ある。従って、本実施例の方法も、従来の光励起 CVD
の問題点「窓曇り」を解決している。さらに、本実施例の
方法の場合、実施例２の場合と同様に、一方の蒸気のみ
を気相励起できるという固有の特長を有することに加え
て、異種の原料蒸気(光励起種を含む)間の気相反応が生
じないという、従来技術の方法では達成できないもう一
つの優れた特徴を具備している。すなわち、I_bゾーンで
はＡ蒸気のみが、II_bゾーンではＢ蒸気のみが供給され
るから、Ａ蒸気とＢ蒸気(励起後のＢ蒸気も)気相で衝突
(反応)することは全くない。従来の光励起 CVD ではＡ
蒸気とＢ蒸気とが同時・連続的に反応器に供給されるた
め、どうしても気相反応を起こす危険がある。有害な気
相反応の最も典型的な例は、気相で固体Ｓの塊が生じる
「気相核生成」現象で、これが発生すると、平滑な膜が得
られない。以上述べたように、本実施例の方法は、気相
反応を排除して光励起 CVD を行いたい場合に特に有効
である。

【００３７】

【実施例４】図４は本発明成膜法の第３の実施例を説明
するための図で、この場合もI_c、II_cの２ゾーンからな
り、I_c＋II_cを繰り返すことによって所望の薄膜を任意
の膜厚だけ形成することができる。実施例２、３の方法
と類似しているが、Ａ蒸気とＢ蒸気とを同時にかつ間歇
的に供給するとともに、両蒸気を供給しない期間(II_cゾ
ーン)に拡散防止シャッタを開口するという点で異なっ
ている。なお、本実施例も、実施例１の成膜装置を用い
た場合について説明する。まず、I_cゾーンは、拡散防止
シャッタ21を閉口させ、Ａ蒸気供給バルブ24及びＢ蒸気
供給バルブ25を開にするとともに、排気主バルブ26を
閉、排気副バルブ27を開にすることによって実現でき
る。以降、排気副バルブ27は成膜が完了するまで開のま
まとする。この条件で、反応器10の非窓側空間23には蒸
気導入口18、19を通してＡ蒸気とＢ蒸気とが供給され、
同時に、排気口20から排気副バルブ27と排気量調節器28
を経由して生成ガスや過剰なＡ蒸気、Ｂ蒸気が排出され
る。このとき、拡散防止シャッタ21が閉口しているの
で、窓側空間23に接している窓ガラス15の表面には蒸気
の供給はなされない。

【００３８】次に、II_cゾーンに移行するには、まず、
蒸気供給バルブ24、25を閉じると同時に排気主バルブ26
を開口して、非窓側空間23に残存しているＡ蒸気及びＢ
蒸気を排気する。排気が終ったところで拡散防止シャッ
タ21を開口して、II_cゾーンへの移行が完了する。II_cゾ
ーンでは、ほぼ真空に近い環境にある窓側空間、非窓側
空間を通して励起光が基板に照射される。基板表面の励
起及び反応が完了(時間は成膜原料の種類と励起光の強
さによって決定する)したところで、拡散防止シャッタ2
1を閉口させてII_cゾーンを終了する。次に、I_cへ戻すに
は、単にＡ蒸気供給バルブ24及びＢ蒸気供給バルブ25を
開にするだけでよく、以下、I_cゾーン→I_cゾーンからII
_cゾーンへの移行操作→II_cゾーン→II_cゾーンからI_cゾ
ーンへの移行操作を希望の薄膜の膜厚さに達するまで繰
り返せばよい。以上の工程を経て、本実施例の光励起 C
VD 成膜が進行する。

【００３９】次に、本実施例の成膜法について説明す
る。表３は、本実施例において基板表面と窓ガラス表面
で起こる反応を、化学反応式を用いてゾーンごとに示し
た表である。

【００４０】

【表３】

【００４１】I_cゾーンにおいては、非窓側空間23にＡ蒸
気とＢ蒸気が供給されるので、基板の表面にはＡ分子と
Ｂ分子が化学吸着するが、窓側空間の窓ガラス表面に
は、拡散防止シャッタが閉口しているので、何も吸着し
ない。続くII_cゾーンでは、蒸気の供給が停止され、ほ
ぼ真空に近い状態で、基板表面に吸着したＡ分子または
Ｂ分子が光励起される。このとき、拡散防止シャッタは
開かれているが、蒸気が供給されていないので、窓ガラ
ス表面には何も吸着しない。基板表面では、I_c＋II_cの
１周期で、従来の光励起 CVD と同じ反応、(1)式及び
(2)式、が起こり、１原子層程度の薄い膜Ｓが形成され
る。この周期を所定の回数だけ繰り返して行えば、希望
する膜厚の薄膜Ｓを堆積することができる。これに対し
て、窓ガラス表面では、I_cゾーン、II_cゾーンを通じ
て、上記のように、Ａ分子もＢ分子も吸着していないの
で、サイクルを何回繰り返しても、薄膜Ｓは全く形成さ
れない。

【００４２】以上説明したように、本実施例の場合も、
窓曇りを引き起こすことなく、基板表面に所望の薄膜Ｓ
を任意の厚さだけ付けることができ、従来技術の光励起
CVDの有していた問題点「窓曇り」を解決することができ
る。さらに、本実施例の方法の場合、Ａ蒸気とＢ蒸気の
供給期間としてのI_cゾーンと、光励起期間としてのII_c
ゾーンとが明確に分離されているので、Ａ蒸気、Ｂ蒸気
ともに気相励起を起こさない環境、換言すると表面励起
だけが起こる環境で堆積を進めることができる。これ
も、従来の光励起 CVD では実現することのできない成
膜プロセスである。

【００４３】

【実施例５】図５は、本発明方法の第４の実施例を説明
するための図で、この場合は、上記実施例２〜４とは異
なり、I_d、II_d、III_dの三つのゾーンからなっており、I
_d＋II_d＋III_dを繰り返すことによって、所望の薄膜を任
意の厚さだけ形成することができるものである。この場
合の特徴とするところは、Ａ蒸気とＢ蒸気とを混合する
ことなく、交互に供給するとともに、蒸気供給後に拡散
防止シャッタを開口することにある。拡散防止シャッタ
を開口する時期としては、(1)Ａ蒸気供給後、(2)Ｂ蒸気
供給後、(3)Ａ蒸気供給後及びＢ蒸気供給後の３通りが
可能であるが、ここでは(2)のＢ蒸気供給後に拡散防止
シャッタを開口する場合を例として説明する。

【００４４】図１の成膜装置を用いた場合について説明
すると、まず、I_dゾーンは拡散防止シャッタ21を閉口
し、Ａ蒸気の供給バルブ24を開、Ｂ蒸気の供給バルブ25
を閉にするとともに、排気主バルブ26を閉、排気副バル
ブ27を開にすることによって実現することができる。以
降、成膜が完了するまで、排気副バルブ27は開のままと
する。このとき、反応器10の非窓側空間23には、蒸気導
入口18を通してＡ蒸気が供給され、同時に、排気口20か
らは排気副バルブ27と排気量調節器28を経由して生成ガ
スや過剰なＡ蒸気が排出されている。なお、窓側空間22
に接している窓ガラス15の表面には、拡散防止シャッタ
21が閉口しているので、蒸気の供給はなされない。

【００４５】II_dゾーンに移行するには、まずＡ蒸気供
給バルブ24を閉じると同時に排気主バルブ26を開口して
非窓側空間23に残存しているＡ蒸気を排気する。排気が
終ったところで、再び排気主バルブ26を閉口し、Ｂ蒸気
供給バルブ25を開けて、II_dゾーンへの移行を終了す
る。反応器10の非窓側空間23には蒸気導入口19を通して
Ｂ蒸気が供給されているが、拡散防止シャッタ21が閉口
しているので、窓側空間22の窓ガラス15の表面にはＢ蒸
気の供給はなされない。

【００４６】続いて、III_dゾーンに移行するには、まず
Ｂ蒸気供給バルブ25を閉じると同時に排気主バルブ26を
開口して、非窓側空間23に残存しているＢ蒸気を排気す
る。排気が終った段階で、拡散防止シャッタ21を開口し
てIII_dゾーンへの移行が完了する。III_dゾーンでは、窓
側空間、非窓側空間ともほぼ真空に近い環境で励起光が
基板に照射される。基板表面の励起及び反応が完了(時
間は成膜原料の種類と励起光の強さによって決定)した
ところで拡散防止シャッタと排気主バルブ28を閉じてII
I_dを終了する。次に、I_dゾーンへ戻すには、単にＡ蒸気
供給バルブ25を開にするだけでよく、以下、I_dゾーン→
I_dゾーンからII_dゾーンへの移行操作→II_dゾーン→II_d
ゾーンからIII_dゾーンへの移行操作→III_dゾーン→III_d
ゾーンからI_dゾーンへの移行操作を希望の薄膜の厚さに
達するまで繰り返せばよい。以上の工程を経て本実施例
の光 CVD 成膜が進行する。

【００４７】次に、表４の反応式を用いて本実施例の方
法の作用について説明する。

【００４８】

【表４】

【００４９】基板表面では、I_dゾーンでＡ分子が吸着
し、II_dゾーンではＢ分子がさらに吸着し、III_dゾーン
においてＡ分子またはＢ分子(あるいは両分子)が励起を
受けて、１周期で１原子層程度の薄い膜Ｓが生成する。
これを繰り返すことによって任意の厚さの膜を形成する
ことができる。一方、窓ガラス表面では、I_dゾーン、II
_dゾーン、III_dゾーンを通じて、上記のようにＡ蒸気も
Ｂ蒸気も吸着がないので、サイクルを何回繰り返して
も、薄膜Ｓは全く形成されない。

【００５０】以上説明したように、本実施例の方法によ
る場合も、窓曇りを起こすことなく、基板表面に所望の
薄膜Ｓを任意の厚さだけ付着させることができる。すな
わち、従来技術の光励起 CVD の有していた問題点「窓曇
り」を解決している。さらに、本実施例の場合、Ａ蒸気
の供給期間としてのI_dゾーンとＢ蒸気の供給期間として
のII_dゾーンと光励起期間としてのIII_dゾーンとが時間
を隔てて明確に分離されているので、Ａ蒸気とＢ蒸気と
が気相反応を起こさず、かつ気相励起もしない環境で成
膜を進行させることができる。これも、従来の光励起 C
VD では実現できない成膜プロセスである。

【００５１】

【実施例６】図６は本発明方法の第５の実施例を説明す
るための図で、この実施例は成膜をＡ蒸気のみで進行さ
せる場合の例である。I_e、II_eの２ゾーンからなってお
り、I_e＋II_eを繰り返すことにより所望の薄膜を任意の
膜厚だけ形成させるものである。本実施例の方法は、実
施例４の方法からＢ蒸気の系列を除いただけの簡単な構
成からなるものであり、操作手順は実施例４から容易に
類推できると思われるので、ここでは本方法の作用につ
いてのみ説明する。

【００５２】表５は、本実施例の方法を適用したときに
基板表面と窓ガラス表面で起こる反応を、化学反応式を
用いてゾーンごとに示したものである。

【００５３】

【表５】

【００５４】まず、I_eゾーンでは、非窓側空間23にＡ蒸
気が供給され、基板の表面にＡ分子が化学吸着するが、
窓側空間の窓ガラス表面には、拡散防止シャッタが閉口
しているため、何も吸着しない。続いて、II_eゾーンで
は、Ａ蒸気の供給が停止され、ほぼ真空に近い状態で、
基板表面に吸着したＡ分子が光励起される。この時、拡
散防止シャッタは開かれているが、Ａ蒸気の供給が絶た
れているので、窓ガラス表面には何も吸着せず、従って
膜は形成されない。基板表面では、I_e＋II_eの１周期を
経過する間に従来の光励起 CVD と同じ反応が起こり、
１原子層程度の薄い膜Ｓが形成される。この周期を所定
の回数だけ繰り返し行うことによって、希望する膜厚の
薄膜Ｓを堆積することができる。

【００５５】本発明方法に基づく成膜は、３原料以上か
らなる光励起 CVD の場合にも可能で、３原料以上の場
合には、基本的には、上記した成膜法の実施例の１〜５
(実施例２〜６)を適宜組み合わせることによって実現す
ることができる。その組合せは全部で５⁵通りあるが、
ここでは本発明方法が３原料以上に適用可能であること
の説明に主眼を置き、その特徴をよく表している１例を
実施例７として挙げるに止める。

【００５６】

【実施例７】図７は本実施例の方法を説明するための図
であり、CVD 原料としてＡ、Ｂ、Ｃの３原料を用い、方
法として実施例６と実施例３の方法をこの順で接続した
場合の例である。１周期は全部で４ゾーンからなり、途
中で２回、拡散防止シャッタを開口して光励起を行う。
装置としては図１の装置を用いた場合について説明す
る。

【００５７】まず、I_fゾーンは、拡散防止シャッタを閉
口させ、Ａ蒸気の供給バルブ24を開、Ｂ蒸気供給バルブ
25、Ｃ蒸気供給バルブ31を閉にするとともに、排気主バ
ルブ26を閉、排気副バルブ27を開とすることによって実
現することができる。排気副バルブ27は、以降、成膜が
完了するまで開のままである。この条件では、反応器10
の非窓側空間23には蒸気導入口18を通してＡ蒸気が供給
され、同時に、排気口20から排気副バルブ27と排気量調
節器28を経由して生成ガスや過剰なＡ蒸気が排出され
る。このとき、窓側空間22に接している窓ガラス15の表
面には、拡散防止シャッタ21が閉口しているので、Ａ蒸
気は供給されない。

【００５８】II_fゾーンへの移行は、Ａ蒸気供給バルブ2
4を閉じると同時に排気主バルブ26を開口して非窓側空
間23に残存しているＡ蒸気を排気する。排気が終了した
ところで拡散防止シャッタを開口してII_fゾーンへの移
行を完了する。II_fゾーンでは、ほぼ真空状態で、励起
光が基板表面に照射される。基板表面の励起及び反応が
完了(時間は、成膜原料の種類と励起光の強さによって
決定)したところで、拡散防止シャッタと排気主バルブ2
6を閉じてII_fゾーンを終了する。

【００５９】II_fゾーンからIII_fゾーンへの移行は、Ｂ
蒸気供給バルブ25を開けるだけでよい。このとき、反応
器10の非窓側空間23には蒸気導入口19を通してＢ蒸気が
供給されているが、拡散防止シャッタ21が閉口している
ので、窓側空間22に接している窓ガラス15の表面にはＢ
蒸気は供給されない。

【００６０】続いて、III_fゾーンからIV_fゾーンへの移
行は、まず、Ｂ蒸気供給バルブ25を閉じると同時に排気
主バルブ26を開口して、非窓側空間23に残存しているＢ
蒸気を排気し、排気が終了したところで排気主バルブ26
を閉口し、蒸気供給バルブ31を開にしてＣ原料蒸気を反
応器内に導入する。暫時間を置いて、拡散防止シャッタ
21を開口し、III_fゾーンで基板表面に吸着したＢ分子を
励起する。このようにして、IV_fゾーンへの移行が完了
する。IV_fゾーンでは窓側空間22及び非窓側空間23とも
にＣ蒸気で満たされていることになる。基板表面の励起
及び反応が完了(時間は成膜原料の種類と励起光の強さ
によって決定)した時点でＣ蒸気バルブ31を閉じ、排気
主バルブ26を一旦開いて反応器内のＣ蒸気を完全に排気
した後、拡散防止シャッタを閉じ、排気主バルブ26を再
び閉じてIV_fゾーンを終了する。

【００６１】次に、I_fゾーンに戻すには単にＡ蒸気供給
バルブ25を開にするだけでよく、以下、I_fゾーン→I_fゾ
ーンからII_fゾーンへの移行操作→II_fゾーン→II_fゾー
ンからIII_fゾーンへの移行操作→III_fゾーン→III_fゾー
ンからIV_fゾーンへの移行操作→IV_fゾーン→IV_fゾーン
からI_fゾーンへの移行操作、を所望の膜厚に達するまで
繰り返せばよい。以上のような工程を経て、本実施例方
法の光励起 CVD が進行する。

【００６２】次に、本実施例方法の作用について説明す
る。表６は基板表面と窓ガラス表面で起こる反応をゾー
ンごとに示した表である。

【００６３】

【表６】

【００６４】まず、I_fゾーンでは、非窓側空間23にＡ蒸
気が供給され、基板の表面にＡ分子が化学吸着する。し
かし、窓側空間の窓ガラス表面には、拡散防止シャッタ
が閉口しているため、Ａ蒸気は吸着しない。

【００６５】続くII_fゾーンでは、Ａ蒸気の供給が停止
され、ほぼ真空に近い状態で、基板表面に吸着したＡ分
子が光励起される。この結果、基板表面では前記実施例
６の場合と同様な光励起反応が起こって、１原子層程度
の薄い膜Ｓ₁が形成される。Ｓ₁はＡ分子の成分からな
り、Ａ分子が光分解されることによって生じる固体であ
る。一方、窓ガラスには何も吸着していないので、膜Ｓ
₁は堆積しない。

【００６６】次に、III_fゾーンでは、Ｂ蒸気が反応器
(非窓側空間23)に導入され、基板表面にはＢ分子が吸着
する。しかし、拡散防止シャッタが閉口しているので、
窓ガラス表面にはＢ分子は吸着しない。

【００６７】次のIV_fゾーンでは、Ｃ蒸気が供給されて
いる状態で基板表面で光励起が行われる。基板表面には
すでにIII_fゾーンでＢ分子が吸着しているので、これと
Ｃ分子とが光励起によって反応し、１原子層程度の薄い
膜Ｓ₂が形成される。Ｓ₂の下には、すでにI_fゾーンとII
_fゾーンで薄い膜Ｓ₁が形成されている。従って、I_fゾー
ン〜IV_fゾーンからなる１周期を１回繰り返すと、Ｓ₁原
子層＋Ｓ₂原子層からなり、Ａ蒸気、Ｂ蒸気、Ｃ蒸気の
主要原子を含む極めて薄い分子層固体Ｓ(Ｓ₁＋Ｓ₂)が生
成される。分子層Ｓを何層積み重ねても、得られる膜の
Ｓ₁原子は常にＳ₂原子層によって挟まれており、Ｓ₁原
子層とは接せず、また、Ｓ₂原子層は常にＳ₁原子層によ
って挟まれ、Ｓ₂原子層とは接していない構造(換言すれ
ば、Ｓ₁原子層とＳ₂原子層とが交互に規則正しく積層さ
れている構造)であることが、本実施例方法の場合の重
要な特徴である。このような膜の構造は、Ａ蒸気、Ｂ蒸
気、Ｃ蒸気を同時に供給して光照射を行いながら堆積す
る従来の光励起 CVD 法で生成される膜の構造と原子レ
ベルで同じである。表６の周期を繰り返すことによって
基板表面に所望の固体Ｓを形成することができる。一
方、窓ガラス表面では、I_fゾーンとIII_fゾーンにおいて
Ａ蒸気とＢ蒸気が供給されないので、サイクルを何回繰
り返しても、薄膜Ｓは形成されない。このように、本実
施例方法を適用した場合に、窓曇りを引き起こすことな
く、基板表面にのみ所望の薄膜Ｓを任意の厚さだけ付着
させることができ、従来の光励起 CVDの問題点「窓曇り」
を解決していることは明らかである。

【００６８】以上、実施例２〜７において、本発明の光
励起 CVD 方法の実施例について説明したが、以下、本
発明光励起 CVD 装置のその他の実施例について説明す
る。なお、上記実施例２〜７で述べた方法は、以下に説
明する装置についても適用可能である。また、装置の実
施例を説明するための以下の図において、図１の場合と
同一機能を果たす各部については、図１と同一の番号を
用いた。

【００６９】

【実施例８】図８に、本発明光励起 CVD 装置の第２の
実施例を説明するための装置の要部断面図を示す。図８
の装置が図１の装置と構造を大きく異にしているところ
は、窓側空間22を拡張して、この空間内に第２のサセプ
タ40を設置した点と、拡散防止シャッタ21部を通して第
１のサセプタ12と第２のサセプタ40との間で基板を搬送
させる基板搬送手段41を設置した点である。ここで、第
２のサセプタ40の温度は第１のサセプタ12の温度とは独
立に制御可能なものとしてある。また、基板搬送手段41
は周知のアームドライブ型、ベルトドライブ型等如何な
る方式のものでもよいが、何れも、開閉時期制御装置32
の指令によって基板11を(望ましくは真空を破ることな
く)速やかに移動させることのできる機能を有したもの
とする。

【００７０】上記Ａ、Ｂ、Ｃの輸送量は、図示してない
が、マスフローコントローラや蒸気発生器その他の周知
の輸送量制御手段によって一定に保つようにする。ま
た、原料蒸気Ａ、ＢまたはＣが光励起を受けて光吸収性
の固体を単独で生成しない場合には、該当するＡ、Ｂま
たはＣを窓側空間22の側の蒸気導入口Ｘから供給する。
なお、上記複数の開閉手段の中、少なくとも拡散防止シ
ャッタ21、蒸気供給バルブ24及び25、排気主バルブ26及
び排気副バルブ27の開閉時期並びに基板搬送手段41の搬
送時期は、開閉時期制御装置32によって統合的に制御す
る。

【００７１】次に、本実施例装置の動作について説明す
る。なお、本装置を用いて上記実施例２〜７の方法を全
て実現することができるが、全ての場合についての説明
は冗長となるので、ここでは、実施例２(図２)の方法を
実現する場合を例として説明する。本実施例装置(図８)
を用いて図２の方法を実現するには、まず、拡散防止シ
ャッタ21を閉口させ、Ａ蒸気供給バルブ24とＢ蒸気供給
バルブ25を開、排気主バルブ26を閉、排気副バルブ27を
開にする。この操作によって、Ａ蒸気及びＢ蒸気が基板
表面に化学吸着し、I_aゾーンを達成することができる。
Ｂ蒸気の供給バルブ24と排気副バルブ27は、以下成膜が
完了するまで開のままとする。この条件で、反応器10の
非窓側空間23に蒸気導入口18、19を通して原料Ａ、Ｂが
供給される一方、排気口20から排気副バルブ27、排気量
調節器28を経由して生成ガス等が排出されている。この
とき、窓側空間22に配置されている窓ガラス15の表面に
は、拡散防止シャッタ21が閉口しているので、両蒸気と
も供給されない。

【００７２】次に、II_aゾーンに移行するためには、ま
ずＡ蒸気供給バルブ24を閉じるとともに、排気主バルブ
26を一時開口する。Ａ蒸気成分を完全に排出した後、直
ちに排気主バルブ26を閉じる。このとき、蒸気供給バル
ブ25、蒸気導入口19を通してＢ蒸気のみが供給され、か
つ、排気口20からは排気副バルブ27と排気量調節器28を
経由して生成ガス等が排出されている。続いて、拡散防
止シャッタ21を開口すると同時に基板搬送装置41を作動
させて、基板11を第１のサセプタ12から第２のサセプタ
40に速やかに移動させて、完全にII_aゾーンに移行す
る。このとき、Ａ分子、Ｂ分子が吸着している基板表面
では分子が励起され、１原子層程度の極めて薄い固体Ｓ
が形成される。しかし、I_aゾーンでＡ分子が吸着しなか
った窓ガラス15の表面には固体Ｓは生じない。以上、I_a
ゾーン及びII_aゾーンで起こる反応は、前出の表１の場
合と同じである。基板表面の励起が完了する時間(成膜
原料の種類と励起光の強さによって決定)を経過した
後、再び基板搬送装置41を作動させ、基板11を第２のサ
セプタ40から第１のサセプタ12に速やかに戻し、拡散防
止シャッタ21を閉じる。

【００７３】II_aゾーンから再びI_aゾーンに戻すには、
以降、単にＡ蒸気供給バルブ25を開にするだけでよい。
以下、I_aゾーン→I_aゾーンからII_aゾーンへの移行操作
→II_aゾーン→II_aゾーンからI_aゾーンへの移行操作を繰
り返すことによって、希望の厚さの薄膜を得ることがで
きる。以上の説明から、本実施例装置が図１の装置と同
様の働きをし、実施例２の場合と同じプロセスを実現で
きることがわかる。従って、従来の光励起 CVD の欠点
である窓曇りを起こすことなく、所望の薄膜Ｓを堆積で
きるという効果が得られる。

【００７４】本実施例の装置は、さらに、原料蒸気を供
給して基板に化学吸着させるときに主として用いる第１
のサセプタと、基板上の吸着種を光励起するときに用い
る第２のサセプタとを専用に有しているので、それぞれ
の化学プロセスに最も適した温度設定を独立に行うこと
ができるという特徴を有している。この特徴は、従来の
光励起 CVD では見られなかったことであり、CVD 過程
を構成する複雑な反応素過程を精細に制御することがで
きるという点から極めて有効である。

【００７５】

【実施例９】図９は、本発明の光励起 CVD 装置の第３
の実施例を説明するための装置要部断面図で、本実施例
装置は窓なし光励起 CVD に適合させたものである。装
置構成としては図１装置と類似しているが、本発明者等
の先願特開昭59‐175867号の場合と同じく、励起光源が
反応器内上部に組み込まれている点が異なる。本装置の
特徴となる点について説明すれば、窓側空間22にプラズ
マ放電灯(＝励起光源)42が隔壁で仕切られることなく設
置されていることである。このプラズマ放電灯42は高周
波容量結合型、誘導結合型、マイクロ波等電極型などの
形式を問わず適用が可能であるが、ここでは、便宜上、
高周波容量結合型として説明する。43は放電領域であ
り、これを挟んで一対の放電電極44、45を配置してあ
り、希ガスもしくは水素、酸素等(あるいは、これらの
混合気体)の紫外線放射用放電ガスＰを放電ガス導入口4
6から供給するようにしてある。47は放電ガスの供給を
開閉するためのバルブ、48は放電ガスを放電ガス導入口
46に導く輸送管である。また、上記プラズマ放電灯42
は、基板11が放電領域43に発生したプラズマ陽光柱を見
渡せ、かつ、プラズマ陽光柱で発生したイオンに干渉さ
れない距離を隔てた位置に配置する。このようなプラズ
マ放電灯を励起光源として用いる利点は、一般の外付き
光源では不可能な、160nm以下の波長の短い紫外線を実
用的な光強度で基板に直射できることである。例えば、
放電ガスとしてアルゴン Ar を使用すると106.7nm、10
4.8nm等の波長の紫外線が照射され、同様に、クリプト
ン Krの場合123.6nm、116.5nm、キセノン Xe の場合147
nm、129.6nm、水素 H の場合121.6nm、102.6nmの紫外線
が放出される。これらのプラズマ励起光(陽光)は、途中
で励起窓ガラスのような物体にエネルギーを吸収される
ことなく基板に到達する。一例を挙げれば、Ar を50cc/
minないしは200cc/min流し、放電電力2.5kWでプラズマ
を発生させると、プラズマ陽光柱から５cm離れた基板
に、８mW/cm²の強度の紫外線を照射させることができ
る。

【００７６】次に、本実施例装置の動作について、実施
例４(図４)のプロセスを実現する場合を例として説明す
る。まず、拡散防止シャッタ21を閉口させ、Ａ蒸気、Ｂ
蒸気の供給バルブ24、25を開にするとともに排気主バル
ブ26を閉、排気副バルブ27を開にする。これによって、
I_cゾーンが実現される。以降、排気副バルブ27は成膜が
完了するまで開のままとする。I_cゾーンでは、反応器10
の非窓側空間23には蒸気導入口18、19を通してＡ蒸気と
Ｂ蒸気が供給され、同時に、排気口20から排気副バルブ
27と排気量調節器28を経由して生成ガスや過剰なＡ蒸
気、Ｂ蒸気が排出される。このとき、基板にはＡ分子と
Ｂ分子とが化学吸着するが、拡散防止シャッタ21が閉口
しているので、窓側空間には吸着しない。

【００７７】次に、II_cゾーンに移行するには、まず蒸
気供給バルブ24、25を閉じると同時に排気主バルブ26を
開口して、非窓側空間23に残存しているＡ蒸気及びＢ蒸
気を排気する。排気が終了したところで拡散防止シャッ
タ21を開口するとともに、放電ガス供給バルブ47を開に
して放電ガスＰを放電ガス導入口46から反応器内に供給
すると同時にプラズマ放電灯の出力を入れ、プラズマ放
電を開始させる。この時、反応器内は放電ガスの輸送量
(供給量)を制御するなどして、最も放電に適した圧力に
設定する。このようにして、II_cゾーンへの移行が完了
する。プラズマ放電光による基板表面の励起及び反応が
完了(励起時間は成膜原料の種類と励起光の強さによっ
て決定する)したところで、直ちに放電灯の出力を切
り、放電ガス供給バルブ47を閉にし、拡散防止シャッタ
21と排気主バルブ26を閉じて、II_cゾーンを終了する。

【００７８】次に、I_cゾーンへ戻すには、単に、Ａ蒸
気、Ｂ蒸気の供給バルブ24、25を開にするだけでよく、
以下、I_cゾーン→I_cゾーンからII_cゾーンへの移行操作
→II_cゾーン→II_cゾーンからI_cゾーンへの移行操作を希
望の薄膜の厚さに達するまで繰り返せばよい。以上のよ
うな工程を経て、光励起 CVD が進行する。

【００７９】次に、本実施例装置の作用と効果とについ
て説明する。本装置が実施例４のプロセスを実現してい
ること、I_c＋II_cを繰り返すことによって所望の膜Ｓが
得られることは以上の説明から明らかであるので説明を
省略する。また、本装置の場合、窓がないので窓曇り問
題は元来生じない。ここでは、本装置が従来の窓なし光
励起 CVD 法の問題(前述)を如何に解決しているかの点
に集中して説明する。

【００８０】従来の窓なし光励起 CVD の第１の問題点
は、放電室の圧力と反応器(成長室)の圧力を独立に制御
できないことにある。この点、本装置は、実施例４、
５、６等のプロセスの実施に用いた場合、蒸気供給期間
としてのI_cゾーンと、基板表面励起期間としてのII_cゾ
ーンとを時差をもって明確に区分し、蒸気供給の最適圧
力はI_cゾーンで、プラズマ放電の最適圧力はII_cゾーン
で独立に制御することができる。従来の光励起 CVD の
もう一つの問題点は、放電ガスと原料蒸気とが混じり合
うことによって生じる放電妨害や寄生プラズマ CVD の
発生である。本実施例の装置を用いた場合、上記したよ
うに、実施例４、５、６の方法を適用したときに、原料
蒸気の供給期間(I_cゾーン)と放電ガスの供給期間(II_cゾ
ーン)とが完全に独立しているので、堆積の過程で原料
蒸気と放電ガスとが混じり合うことが全くなく、従って
この問題点も解決していることがわかる。

【００８１】ところで、放電時に原料蒸気が導入される
プロセスを含んでいる実施例２、３、７の方法を本実施
例の装置に適用することは、従来の窓なし光励起 CVD
の有している問題を解決する目的には全く適していな
い。しかし、原料ガスのプラズマ励起を故意に利用した
い場合には、この組合せは極めて大きな意味を持ってく
るので、以下に説明を加える。例えば、実施例２の方法
を採用した場合には、II_aゾーンにおいて(図２)、表面
に吸着したＡ分子を光励起すると同時に、気相に存在す
るＢ蒸気‘だけ’をプラズマ励起して表面に供給する２
相励起状態を実現することができる。従来の光励起 CVD
方法では、同様な光励起を行うと、Ａ蒸気とＢ蒸気と
が‘同時に’気相励起されることになり、Ｂ蒸気だけを
気相励起することは困難である。また、例えば、本実施
例の装置に実施例７の方法(図７)を適用した場合、II_f
ゾーンでは表面のＡ分子に正規の光励起を行い、IV_fゾ
ーンでは表面のＢ分子とＣ分子を光励起すると同時に、
気相のＣ蒸気‘だけ’をプラズマ励起する２相励起状態
にすることができる。このような「光励起下で特定の原
料のみをプラズマ励起」するハイブリッド励起は、従来
の窓なし光励起 CVD では実現できない新規な励起であ
る。

【００８２】

【実施例１０】図10は、本発明光励起 CVD 装置の第４
実施例の要部断面図を示した図である。本実施例の装置
も、上記実施例９の装置の場合と同様に、窓なし光励起
CVDに適合させた場合の例である。装置の構成や機能は
上記実施例８(図８)と類似しているが、励起光源(放電
灯)が反応器窓側空間空間内上部に取り込まれている点
が異なる。しかし、この励起光源の構造、機能は実施例
９の場合と相違するところはない。以上の理由から、構
造、動作の詳細な説明は省略する。本実施例装置の動作
について、実施例４の方法を実現する場合を例として、
以下に説明する。すなわち、まず、拡散防止シャッタ21
を閉口させ、Ａ蒸気、Ｂ蒸気の供給バルブ24、25を開に
するとともに排気主バルブ26を閉、排気副バルブ27を開
にする。これによって、I_cゾーンが達成される。排気副
バルブ27は、以降、成膜が完了するまで開のままとす
る。I_cゾーンでは、反応器10の非窓側空間23には、蒸気
導入口18、19を通してＡ蒸気とＢ蒸気が供給され、同時
に、排気口20から排気副バルブ27と排気量調節器28を経
由して生成ガスや過剰なＡ蒸気、Ｂ蒸気が排出されてい
る。このとき、基板にはＡ分子、Ｂ分子が化学吸着する
が、窓側空間22には蒸気の侵入はない。

【００８３】続いて、II_cゾーンに移行するには、蒸気
供給バルブ24、25を閉じると同時に排気主バルブ26を開
口して、非窓側空間23に残存しているＡ蒸気及びＢ蒸気
を排気する。排気が終了したところで拡散防止シャッタ
21を開口させ、基板搬送手段41を作動させて基板11を第
１のサセプタ12から第２のサセプタ40に速やかに移動さ
せる。次に、放電ガス供給バルブ47を開にして、放電ガ
スＰを放電ガス導入口46から反応器内に供給すると同時
にプラズマ放電灯の出力を入れてプラズマ放電を開始す
る。反応器内は、放電ガスの輸送量(供給量)を制御する
などして、放電に最も適した圧力に設定する。このと
き、Ａ分子、Ｂ分子が吸着している基板表面では、分子
が励起され、１原子層程度の極めて薄い固体Ｓが生成さ
れる。このようにして、II_cゾーンへの移行を終了す
る。基板表面の光励起及び反応が完了したところで、直
ちにプラズマ放電灯の出力を切り、放電ガス供給バルブ
47を閉にし、基板搬送手段41を作動させて、基板11を第
２のサセプタ40から第１のサセプタ12に移す。基板を移
し終えたところで、拡散防止シャッタ21と排気主バルブ
26を閉じてII_cゾーンを終了する。次に、I_cゾーンに戻
すには、単に、Ａ蒸気供給バルブ24とＢ蒸気供給バルブ
25とを開にするだけでよく、以下、Iｃゾーン→Iｃゾー
ンからIIｃゾーンへの移行操作→IIｃゾーン→IIｃゾー
ンからIｃゾーンへの移行操作を、薄膜が希望の厚さに
達するまで繰り返せばよい。以上のような工程を経て実
施例５の方法による光励起 CVD 成膜が進行する。

【００８４】以下に、本実施例装置の作用と効果につい
て、特に従来の窓なし光励起 CVD法の有していた問題点
を如何に解決しているかについて説明する。従来の窓な
し光励起 CVD の第１の問題点は放電室の圧力と反応器
(成長室)の圧力とを独立に制御できないことにあった。
この点、本実施例装置においては、成膜方法として実施
例４、５あるいは６の方法を適用した場合、蒸気供給期
間(I_cゾーン)と基板表面励起期間(II_cゾーン)の圧力が
時間を隔てて独立に制御されるので、明らかにこの問題
を解決している。従来技術の光励起 CVD のもう一つの
問題点は、放電ガスと原料蒸気とが混じり合うことによ
って生じる放電阻害あるいは寄生プラズマ CVD の発生
であった。本実施例装置の場合、実施例４、５あるいは
６の方法を適用した場合に、原料蒸気の供給期間(I_cゾ
ーン)と放電ガスの供給期間(II_cゾーン)とが完全に独立
しているので、この問題も解決されていることがわか
る。

【００８５】放電時に原料蒸気が導入されるプロセスを
含んでいる実施例２、３あるいは７の方法を本実施例の
装置に適用することは、従来の窓なし光励起 CVD の有
していた問題を解決する目的には全く適していないが、
原料のプラズマ励起を意図的に利用する場合には、新し
い積極的な意味が生じる。すなわち、基板表面の光励起
のほかに、ある特定の蒸気を選択的にプラズマ励起する
ハイブリッド励起を実現することができる。この点につ
いては、前記実施例９で述べたので、ここでの説明は省
略する。

【００８６】本実施例装置においては、さらに、原料蒸
気を供給して基板に化学吸着させるときに主として用い
る第１のサセプタと、基板上の吸着種を光励起するとき
に用いる第２のサセプタとを専用的に有しているので、
それぞれの化学過程に最も適した温度設定を自由に行う
ことができるという、実施例８の装置と同様の特徴も合
わせて持っている。

【００８７】以上、本発明の成膜方法及び成膜装置の実
施例について説明してきたが、本発明の有用性を具体的
に示すために、実際の成膜例について以下に説明する。
なお、何れの場合にも窓曇りは生じなかった。

【００８８】1) 成膜の具体例１ この例は、実施例１の装置(図１)と実施例２の方法(図
２)とを用いて TiO₂膜を成膜する場合の例である。原料
は TiCl₄(Ａ蒸気)と O₂(Ｂ蒸気)である。反応器の非窓
側空間、窓側空間の容積は、それぞれ、V_ph＝４リット
ル、V_va＝１リットルである。温度 T_so＝‐10℃に保持
したステンレス製ソースボトルに納めた液体 TiCl₄の上
空を Ar キャリアガスを通過させ、TiCl₄蒸気を反応器
まで輸送した。反応器へのＡ蒸気、Ｂ蒸気の輸送量は、
S_A＝200cc/min(Ar キャリア)、S_B＝200cc/minとした。
使用した励起光源 UV は254nmと185nmとに強いピークを
有する低圧水銀灯である。また、励起窓ガラスには180n
m以上の波長の光を透過する合成石英ガラス(Suprasil)
を用いた。拡散防止シャッタを開口し、励起窓ガラスご
しに測定した光励起強度はサセプタ表面で、I_UV＝ 30mw
/cm²であった。基板温度(ここではサセプタの温度と定
義)は、T_subl＝ 350℃である。I_aゾーンの時間と反応器
内圧力は、それぞれ、t_1a＝ 15秒、P_1a＝２Torr、II_aゾ
ーンは、t_2a＝15秒、P_2a＝１Torrとした。以上の成膜条
件をまとめると、表７の通りである。この条件で成膜を
行い、I_a＋II_aゾーンの１周期で約2.5Åの厚さの TiO₂
を析出することができた(サイクル堆積速度 GR ＝2.5Å
/cyc)。

【００８９】2) 成膜の具体例２ 本例は実施例１の成膜装置(図１)と実施例３の成膜方法
(図３)を用いた場合の例で、導電性と Si に対するバリ
ア機能性とを合わせ持つ膜として最近 LSI 分野で関心
を集めている TiN 膜を低温で合成する場合の例であ
る。原料はＡ蒸気が TiCl₄(Ar キャリア)、Ｂ蒸気が NH
₃ガスである。成膜条件は表７に示す通りである。な
お、成膜条件の各パラメータの定義は上記具体例１で説
明した通りであり、本例を含み以下の説明でも省略す
る。

【００９０】本例では、およそ GR ＝ 4.4Å/cycの堆積
速度が得られた。TiCl₄＋NH₃原料系を用いて従来技術の
光励起 CVD (熱 CVD の場合も同様)や窓なし CVD で成
膜を行うと、両原料が気相において強く反応し、微粉末
状の中間生成物が発生するため、平滑な膜を得ることが
困難であったが、本具体例の場合には、TiCl₄と NH₃と
が気相で混じり合うことがないので、このような問題は
なく、しかも低温で良質の膜が得られる。

【００９１】3) 成膜の具体例３ 本例は実施例１の装置と実施例４(図４)の方法との組合
せで PbO 膜を形成する場合の例で、Ａ蒸気は四エチル
鉛 Pb(C₂H₅)₄、Ｂ蒸気は O₂＋ O₃(５mol％)である。成
膜条件は表７に示す通りである。この条件で、GR ＝約
3.3Å/cycの成長速度が得られた。

【００９２】4) 成膜の具体例４ 本例は、実施例１の装置と実施例５の方法(図５)とを用
いた場合の例で、Ａ蒸気として TaCl₅、Ｂ蒸気として O
₂を用いて、近年 LSI のキャパシタ材料として注目を集
めている Ta₂O₅膜を形成する場合の例である。成膜条件
は表７に示す通り。なお、昇華性固体である TaCl₅は、
上記例の場合と同様、ソースボトルに収納し Ar キャリ
アで輸送した。本例の場合、およそ GR ＝５Å/cycの堆
積速度が得られた。

【００９３】5) 成膜の具体例５ 本例は、実施例１の装置と実施例６の方法(図６)とを用
いた場合の例で、Ａ蒸気として Ar ガス輸送のジルコン
・ターシャル・ブトキシド Zr(t‐OC₄H₉)₄を用いて、ZrO₂
膜を形成する場合の例である。成膜条件は表８に示す通
り。この条件で GR ＝約4.2Å/cycの成長速度が得られ
た。なお、同様な方法で、チタンイソプロポキシド Ti
(i‐OC₃H₇)₄を用いてTiO₂を形成することができる。

【００９４】6) 成膜の具体例６ 本例は、実施例１の装置と実施例７(図７)の方法とを用
いた場合の例で、Ａ蒸気として Ti(i‐OC₃H₇)₄(Ar キャ
リア輸送)、Ｂ蒸気として Pb(C₂H₅)₄(Ar キャリア輸
送)、Ｃ蒸気として O₂ ＋ O₃(５mol％)を用いて、チタ
ン酸鉛 PbTiO₃膜を形成する場合の例である。成膜条件
は表８に示す通り。この条件で GR ＝4.2Å/cycの堆積
速度が得られた。なお、原料蒸気の数が３つになっても
励起窓ガラスに膜が析出しないことは言うまでもない。

【００９５】7) 成膜の具体例７ 本例は、実施例８の装置(図８)と実施例５の方法とを用
いた場合の例で、Ａ蒸気として二メチル亜鉛 Zn(C
H₃)₂、Ｂ蒸気として二エチルセレン Se(C₂ H₅)₂を用い
て、セレン化亜鉛 ZnSe 半導体膜を形成する場合の例で
ある。両原料とも、キャリアガスを用いることなく、気
化された蒸気を直接反応器に導入した。実施例５の方法
には前述したように３通りの光励起パターンがあるが、
ここで用いたパターンはＡ蒸気供給後、Ｂ蒸気供給後と
も光励起するパターンである(従って、１周期に２回励
起するので、図５の時系列図とは若干異なる)。

【００９６】成膜装置の非窓側空間の容積は４リット
ル、窓側空間の容積は２リットルで、励起光源は低圧水
銀灯である。低圧水銀灯の紫外線強度は第２のサセプタ
表面で40mW/cm²(185nmと254nmとを合わせて)である。な
お、第１のサセプタと第２のサセプタの温度とは異なら
せてあり、前者は150℃、後者は250℃に設定した。その
他の成膜条件は表８に示した通りである。この条件で G
R ＝3.5Å/cycの成長速度が得られた。なお、SiO₂熱酸
化膜のような無定形基板に堆積した膜は(111)方向に配
向した多結晶閃亜鉛構造の ZnSeであった。

【００９７】8) 成膜の具体例８ 最後の具体例は、実施例９の装置(窓なし光励起 CVD
型)と実施例３の方法とを用いた場合の例で、Ａ蒸気と
して二メチル亜鉛 Zn(CH₃)₂、Ｂ蒸気として O₂、プラズ
マ放電ガスとして He を用いて酸化亜鉛 ZnO 膜を形成
する場合の例である。ここで、Zn(CH₃)₂原料の導入はキ
ャリアガスを用いず、気化させた蒸気を直接反応器に導
いた。図３及び実施例３の説明から判るように、本例の
場合、II_bゾーンにおいて、He と O₂とが共存する中で
プラズマ放電が発生する。このようなプラズマから放射
される励起光は真空紫外や紫外域(例えば、130nmや318n
m)に幾つかの強い輝線を持ち、基板に化学吸着した Zn
(CH₃)₂の分解や励起に極めて有効である。本例の励起に
おけるもう一つの特徴は、プラズマ放電域に存在するO₂
自体が気相励起されて、O(¹D)、O(³P)、O(¹△)、O₃など
の活性な励起酸素が豊富に生成され、これが Zn(CH₃)₂
の分解や酸化に有効に用いられる点である。なお、He
の代りに He と O₂の混合気体を放電ガスとして用い、
実施例６の方法(Ａ蒸気は Zn(CH₃)₂)を適用すると、実
質的にこれと同じ成膜法になる。

【００９８】なお、本例の成膜装置の非窓側空間の容積
は４リットル、窓側空間の容積(放電域を含む)は２リッ
トルである。成膜条件は表８に示す通りである。このよ
うにして得られた膜の組成はほぼ化学量論的組成であ
り、未反応炭素 Cの膜内への取り込みは0.5％以下であ
った。また、成長速度は GR ＝3.8Å/minであった。

【００９９】

【表７】

【０１００】

【表８】

【０１０１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、光励起 CVD 装置の構成を光励起窓と成長室との間
に断続的に開閉する蒸気拡散防止シャッタを設ける構成
にする、とともに、該シャッタの開口時には原料蒸気の
少なくとも一つを供給停止して基板表面を光励起する成
膜方法を採ることによって、従来型光励起 CVD 法の欠
点であった窓曇りを起こすことなしに、基板に所望の薄
膜を低温堆積できるという優れた効果が得られる。さら
に、本発明の光励起 CVD においては、原料蒸気の導入
時期と励起の時期とを任意に設定できる柔軟性を備えて
いることから、(1)特定の気相反応を排除した成膜、(2)
特定の気相反応を許容した成膜、(3)表面反応のみによ
る成膜、(4)特定の気相励起を排除した成膜、(5)特定の
気相励起を許容した成膜、(6)表面励起のみによる成膜
など、気相反応と気相励起に関するきめ細かな制御がで
きるという効果も得ることができる。

【０１０２】さらに、上記の本発明に共通する効果に加
えて、実施例８及び10の装置においては、原料蒸気を基
板に化学吸着させるときに使用する第１のサセプタと光
励起用の第２のサセプタを専用に有しているので、それ
ぞれの化学過程に最も適した温度設定を自由に行うこと
ができるという効果が得られる。また、実施例９及び10
の装置においては、窓なし光励起 CVD に蒸気拡散防止
シャッタを設けるとともに、光励起期間と原料供給期間
とを分離できる構成としたため、従来の窓なし光励起 C
VD の有していた、(1)放電圧力と成膜圧力を独立に設定
できない、(2)放電ガスと原料蒸気の相互拡散を抑止す
ることができない、という難点を克服できるという効果
も得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明成膜装置の第１の実施例の構成を示す装
置概要図。

【図２】本発明成膜方法の第１の実施例の構成を示す時
系列図。

【図３】本発明成膜方法の第２の実施例の構成を示す時
系列図。

【図４】本発明成膜方法の第３の実施例の構成を示す時
系列図。

【図５】本発明成膜方法の第４の実施例の構成を示す時
系列図。

【図６】本発明成膜方法の第５の実施例の構成を示す時
系列図。

【図７】本発明成膜方法の第６の実施例の構成を示す時
系列図。

【図８】本発明成膜装置の第２の実施例の構成を示す装
置概要図。

【図９】本発明成膜装置の第３の実施例の構成を示す装
置概要図。

【図１０】本発明成膜装置の第４の実施例の構成を示す
装置概要図。

【符号の説明】 10…反応器 11…基板 12…サセプタ 13…励起光源 14…励起窓 15…励起窓ガラス 21…拡散防止シャッタ 22…窓側空間 23…非窓側空間 24、25、32…蒸気供給バル
ブ 26…排気主バルブ 27…排気副バルブ 28…排気量調節器 29…開閉時期制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−221374（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−162577（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/31

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】励起光を基板に導光する励起窓、原料蒸気
   を外部から導入する一つあるいは複数の蒸気導入口、上
   記原料蒸気の導入下で上記基板を支持加熱する第１のサ
   セプタ、及び、生成ガス及び原料蒸気を排出するための
   排気口とを備えた反応器と、 上記蒸気導入口に接続され、原料蒸気を間歇的に反応器
   に導入する機能を有する原料導入系と、 反応器内の生成ガス及び原料蒸気を直接あるいは排気量
   調節器を介して間歇的に器外に排出させる排気系と、 上記励起窓に外設され、上記原料蒸気の光学的活性化の
   可能な波長の光を生成できる励起光源と、からなる光励
   起ＣＶＤ(化学気相成長)装置であって、上記励起窓は窓ガラスで密閉され、上記励起光源は上記
   窓ガラスを透過する励起光を出射するものであり、 上記反応器内の空間を、励起窓を含む窓側空間と、励起
   窓を含まずかつ少なくとも一つの蒸気導入口を備えた非
   窓側空間とに分割し、両空間のガス拡散を遮断すると共
   に、外部からの指令によって両空間を随時開通し得る拡
   散防止シャッタを備えたことを特徴とする光励起ＣＶＤ
   装置。
2. 【請求項２】上記拡散防止シャッタが開口したときに、
   励起光源から出射された励起光が基板を直射するよう
   に、上記励起光源、励起窓及び第１のサセプタを配設し
   たことを特徴とする請求項１に記載の光励起ＣＶＤ装
   置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の光励起Ｃ
   ＶＤ装置であって、複数の原料蒸気を供給する光励起Ｃ
   ＶＤ装置を用い、 １種の原料蒸気は供給され、他の原料蒸気は供給を停止
   している時間内に上記拡散防止シャッタを開口させ、励
   起光源から励起光を照射するサイクルを、繰り返すよう
   に制御することを特徴とする光励起ＣＶＤ方法。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２に記載の光励起Ｃ
   ＶＤ装置であって、複数の原料蒸気 を供給する光励起Ｃ
   ＶＤ装置を用い、 １種の原料蒸気を供給して停止する工程を、上記複数の
   原料蒸気について１種ずつ順次行う一連の工程内に、原
   料蒸気の供給を停止している時間内に上記拡散防止シャ
   ッタを開口させ励起光源から励起光を照射する工程を付
   加したサイクルを、繰り返すように制御することを特徴
   とする光励起ＣＶＤ方法。
5. 【請求項５】請求項１または請求項２に記載の光励起Ｃ
   ＶＤ装置を用いて、 上記拡散防止シャッタを閉口し、非窓側空間に複数種の
   原料蒸気の全部あるいは一部を同時または順次導入して
   基板表面に原料分子を化学吸着させた後、原料蒸気の全
   てあるいは一部の導入を停止して、非窓側空間内に残留
   する原料蒸気を排出する一連の工程からなる原料供給プ
   ロセスと、 原料蒸気の全部あるいは一部を導入停止した状態で上記
   拡散防止シャッタを開口して励起光源から射出された光
   を上記基板に化学吸着した原料分子に照射し、これを活
   性化させる一連の工程からなる光励起プロセスと、を繰
   り返すことによって、薄膜を析出させることを特徴とす
   る光励起ＣＶＤ方法。
6. 【請求項６】励起光を基板に導光する励起窓、原料蒸気
   を外部から導入する一つあるいは複数の蒸気導入口、上
   記原料蒸気の導入下で上記基板を支持加熱する第１のサ
   セプタ、及び、生成ガス及び原料蒸気を排出するための
   排気口とを備えた反応器と、 上記蒸気導入口に接続され、原料蒸気を間歇的に反応器
   に導入する機能を有する原料導入系と 、反応器内の生成ガス及び原料蒸気を直接あるいは排気量
   調節器を介して間歇的に器外に排出させる排気系と 、上記励起窓に外設され、上記原料蒸気の光学的活性化の
   可能な波長の光を生成できる励起光源とからなる光励起
   ＣＶＤ(化学気相成長)装置であって、 上記励起窓は窓ガラスで密閉され、上記励起光源は上記
   窓ガラスを透過する励起光を出射するものであり、 上記反応器内の空間を、励起窓を含む窓側空間と、励起
   窓を含まずかつ少なくとも一つの蒸気導入口を備えた非
   窓側空間とに分割し、両空間のガス拡散を遮断 すると共
   に、外部からの指令によって両空間を随時開通し得る拡
   散防止シャッタを備え、 上記の窓側空間に、その主面が励起窓に対向し、かつ該
   主面に基板を載置して加熱する第２のサセプタと、 上記拡散防止シャッタが開口したときに、開閉時期制御
   装置からの指令によって、上記第１のサセプタと上記第
   ２のサセプタとの間で基板を搬送する基板搬送手段と、
   を備えたことを特徴とする光励起ＣＶＤ装置。
7. 【請求項７】上記窓側空間内に少なくとも一つの蒸気導
   入口を備えたことを特徴とする請求項６に記載の光励起
   ＣＶＤ装置。
8. 【請求項８】請求項６または請求項７に記載の光励起Ｃ
   ＶＤ装置を用い、 上記拡散防止シャッタを閉口し、非窓側空間に複数種の
   原料蒸気の全部あるいは一部を同時または順次導入して
   基板表面に原料分子を化学吸着させた後、原料蒸気の全
   てあるいは一部の導入を停止して、非窓側空間内に残留
   する原料蒸気を排出する一連の工程からなる原料供給プ
   ロセスと 、原料蒸気の全部あるいは一部を導入停止した状態で上記
   拡散防止シャッタを開口して励起光源から射出された光
   を上記基板に化学吸着した原料分子に照射し、これを活
   性化させる一連の工程からなる光励起プロセスと、を繰
   り返すことによって、薄膜を析出させ、 かつ、上記原料供給プロセスと光励起プロセスの間の期
   間に、上記開閉時期制御装置の指令に基づいて、基板を
   第１のサセプタから第２のサセプタヘ、あるいは、第２
   のサセプタから第１のサセプタへ速やかに搬送する基板
   搬送プロセスを介在させたことを特徴とする光励起ＣＶ
   Ｄ方法 。
9. 【請求項９】原料蒸気を外部から導入する一つあるいは
   複数の蒸気導入口、上記原料蒸気の導入下で上記基板を
   支持加熱する第１のサセプタおよび生成ガス及び原料蒸
   気を排出するための排気口を備え、かつ、上記原料蒸気
   の光学的活性化の可能な波長の光を生成できる励起光源
   を内設した反応器と、上記蒸気導入口に接続され、原料蒸気を間歇的に反応器
   に導入する機能を有する原料導入系と 、反応器内の生成ガス及び原料蒸気を直接あるいは排気量
   調節器を介して間歇的に器外に排出させる排気系と、か
   らなる光励起ＣＶＤ(化学気相成長)装置であって、 上記反応器内の空間を、上記励起光源を含む窓側空間
   と、上記励起光源を含まず、かつ少なくとも一つの蒸気
   導入口を備えた非窓側空間とに分割し、両空間のガス拡
   散を遮断すると共に、外部からの指令によって両空間を
   随時開通し得る拡散防止シャッタを備え、 上記の窓側空間に、その主面が励起窓に対向し、かつ該
   主面に基板を載置して加熱する第２のサセプタと、 上記拡散防止シャッタが開口したときに、開閉時期制御
   装置からの指令によって、上記第１のサセプタと上記第
   ２のサセプタとの間で基板を搬送する基板搬送手段と、
   を備えたことを特徴とする光励起ＣＶＤ装置。