JPH05102267A - 結晶薄膜の評価方法および成長制御方法 - Google Patents
結晶薄膜の評価方法および成長制御方法Info
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- JPH05102267A JPH05102267A JP25686791A JP25686791A JPH05102267A JP H05102267 A JPH05102267 A JP H05102267A JP 25686791 A JP25686791 A JP 25686791A JP 25686791 A JP25686791 A JP 25686791A JP H05102267 A JPH05102267 A JP H05102267A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 結晶基板上にエピタキシャル成長させた薄膜
の表面凹凸に関し、非破壊で凹凸の程度を測定すること
を目的とする。 【構成】 エピタキシャル成長させた単層または多層の
薄膜を備えた結晶基板に対し直線偏光を照射し、この基
板より反射してくるラマン散乱光の中から測定せんとす
る結晶の格子振動に基づくラマン散乱光を、この散乱光
が禁制となる配置で散乱光強度を測定することを特徴と
して結晶薄膜の評価方法を構成する。
の表面凹凸に関し、非破壊で凹凸の程度を測定すること
を目的とする。 【構成】 エピタキシャル成長させた単層または多層の
薄膜を備えた結晶基板に対し直線偏光を照射し、この基
板より反射してくるラマン散乱光の中から測定せんとす
る結晶の格子振動に基づくラマン散乱光を、この散乱光
が禁制となる配置で散乱光強度を測定することを特徴と
して結晶薄膜の評価方法を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は結晶基板上にエピタキシ
ャル或いはヘテロエピタキシャル成長した薄膜結晶の表
面凹凸の評価と、表面凹凸の発生を抑制した結晶薄膜の
成長方法に関する。
ャル或いはヘテロエピタキシャル成長した薄膜結晶の表
面凹凸の評価と、表面凹凸の発生を抑制した結晶薄膜の
成長方法に関する。
【０００２】半導体にはシリコン（Si) やゲルマニウム
(Ge)に代表される単体半導体とガリウム・砒素(GaAs)や
インジウム・燐（InＰ）で代表される化合物半導体とが
あり、これら半導体を基板として集積回路など各種のデ
バイスが形成さているが、一方ではレーザなど、この基
板上に更に不純物の含有量を変えてエピタキシャル成長
を行ったり、異種の材料をヘテロエピタキシャル成長さ
せて新しいデバイスを形成することが行われている。
(Ge)に代表される単体半導体とガリウム・砒素(GaAs)や
インジウム・燐（InＰ）で代表される化合物半導体とが
あり、これら半導体を基板として集積回路など各種のデ
バイスが形成さているが、一方ではレーザなど、この基
板上に更に不純物の含有量を変えてエピタキシャル成長
を行ったり、異種の材料をヘテロエピタキシャル成長さ
せて新しいデバイスを形成することが行われている。
【０００３】例えば、ダイヤモンド構造をとるSi基板上
に閃亜鉛鉱構造をとるGaAsをヘテロエピタキシャル成長
させたり、Si基板上にSi-Ge 合金半導体をヘテロエピタ
キシャル成長させたりして新しいデバイスの研究が行わ
れている。
に閃亜鉛鉱構造をとるGaAsをヘテロエピタキシャル成長
させたり、Si基板上にSi-Ge 合金半導体をヘテロエピタ
キシャル成長させたりして新しいデバイスの研究が行わ
れている。
【０００４】然しながら、基板結晶とこの上に形成する
異種結晶とでは格子定数が異なることから、ヘテロエピ
タキシャル成長が進むに従って結晶成長膜に格子歪みが
蓄積し、膜厚が臨界値を超えると、成長薄膜の表面形状
は島状構造に変化している。
異種結晶とでは格子定数が異なることから、ヘテロエピ
タキシャル成長が進むに従って結晶成長膜に格子歪みが
蓄積し、膜厚が臨界値を超えると、成長薄膜の表面形状
は島状構造に変化している。
【０００５】こゝで、格子歪みの大きさや、島状となる
膜厚の臨界値などは基板温度や薄膜の成長速度など成長
条件に依存することから、高品質のデバイスを形成する
には島状構造とならない条件で薄膜の成長を行う必要が
ある。
膜厚の臨界値などは基板温度や薄膜の成長速度など成長
条件に依存することから、高品質のデバイスを形成する
には島状構造とならない条件で薄膜の成長を行う必要が
ある。
【０００６】
【従来の技術】結晶基板上にエピタキシャル成長あるい
はヘテロエピタキシャル成長させた異種の薄膜の表面凹
凸と結晶性の評価は次のような各種の方法を用いて行わ
れている。 透過型電子顕微鏡を用いる方法。 ラマン散乱光を用いて検出する方法。 Ｓ偏光またはＰ偏光を用いて検出する方法。
はヘテロエピタキシャル成長させた異種の薄膜の表面凹
凸と結晶性の評価は次のような各種の方法を用いて行わ
れている。 透過型電子顕微鏡を用いる方法。 ラマン散乱光を用いて検出する方法。 Ｓ偏光またはＰ偏光を用いて検出する方法。
【０００７】こゝで、の方法を適用するには基板結晶
と異種薄膜結晶との積層構造に対して電子線を照射する
際に、電子線が充分に透過することが必要であり、その
ためには試料を薄片化する必要があり、多大の労力を要
している。
と異種薄膜結晶との積層構造に対して電子線を照射する
際に、電子線が充分に透過することが必要であり、その
ためには試料を薄片化する必要があり、多大の労力を要
している。
【０００８】また、の方法はラマン散乱光を検出して
表面粗さを測定するもので、例えばGaAsの(001) 面に垂
直にレーザ光を照射すると、後方散乱の配置で検出する
ラマン散乱光には縦型光学フォノン(LO フォノン) だけ
が検出可能となるが、結晶面上に凹凸があると、その度
合いに応じて横型光学フォノン(TO フォノン) が検出さ
れることを利用するものである。
表面粗さを測定するもので、例えばGaAsの(001) 面に垂
直にレーザ光を照射すると、後方散乱の配置で検出する
ラマン散乱光には縦型光学フォノン(LO フォノン) だけ
が検出可能となるが、結晶面上に凹凸があると、その度
合いに応じて横型光学フォノン(TO フォノン) が検出さ
れることを利用するものである。
【０００９】また、の方法は結晶面にＳ偏光（垂直偏
光）またはＰ偏光（水平偏光）を照射し、これと90°偏
光成分の異なるＰ偏光またはＳ偏光の散乱光を検出する
もので、これにより結晶表面に存在する微小な突起や異
物などを検出することができる。
光）またはＰ偏光（水平偏光）を照射し、これと90°偏
光成分の異なるＰ偏光またはＳ偏光の散乱光を検出する
もので、これにより結晶表面に存在する微小な突起や異
物などを検出することができる。
【００１０】然し、の方法で着目する散乱光はレイリ
ー散乱光であるために散乱光の分光は行っておらず、総
ての散乱光を検出している。また、表面の凹凸に基づく
散乱光ではなく、埃や塵などが対象になっている。
ー散乱光であるために散乱光の分光は行っておらず、総
ての散乱光を検出している。また、表面の凹凸に基づく
散乱光ではなく、埃や塵などが対象になっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】先に記したようにの
方法は結晶表面が平坦で且つ高品質である場合には現れ
てこないフォノンに着目し、表面に凹凸が発生したり，
結晶性が低下してくるに従って現れてくるフォノンを観
測する方法である。
方法は結晶表面が平坦で且つ高品質である場合には現れ
てこないフォノンに着目し、表面に凹凸が発生したり，
結晶性が低下してくるに従って現れてくるフォノンを観
測する方法である。
【００１２】このような方法は閃亜鉛鉱構造をとるGaAs
やInＰなどの(100) 面については適用が可能であるが、
(111) 面についてはレーザ光の照射により生ずるラマン
散乱光には縦型光学フォノン(TO フォノン) のみならず
横型光学フォノン(LO フォノン)も検出されるため評価
ができないと云う問題がある。
やInＰなどの(100) 面については適用が可能であるが、
(111) 面についてはレーザ光の照射により生ずるラマン
散乱光には縦型光学フォノン(TO フォノン) のみならず
横型光学フォノン(LO フォノン)も検出されるため評価
ができないと云う問題がある。
【００１３】また、このような方法はダイヤモンド構造
をとるSiもGeのような単体半導体には適用できないと云
う問題があった。そこで、結晶基板上にエピタキシャル
またはヘテロエピタキシャル成長した厚さが100 Å程度
の結晶薄膜の表面凹凸（粗さ）を非破壊で評価できる方
法を実用化すると共に、この方法を適用して島状構造の
少ない結晶薄膜を製造する方法を提供することを目的と
する。
をとるSiもGeのような単体半導体には適用できないと云
う問題があった。そこで、結晶基板上にエピタキシャル
またはヘテロエピタキシャル成長した厚さが100 Å程度
の結晶薄膜の表面凹凸（粗さ）を非破壊で評価できる方
法を実用化すると共に、この方法を適用して島状構造の
少ない結晶薄膜を製造する方法を提供することを目的と
する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の課題はエピタキシ
ャル成長させた単層または多層の薄膜を備えた結晶基板
に対し直線偏光を照射し、この基板より反射してくるラ
マン散乱光の中から測定せんとする結晶の格子振動に基
づくラマン散乱光を、この散乱光が禁制となる配置で散
乱光強度を測定することを特徴として結晶薄膜の評価方
法を構成することにより解決することができる。
ャル成長させた単層または多層の薄膜を備えた結晶基板
に対し直線偏光を照射し、この基板より反射してくるラ
マン散乱光の中から測定せんとする結晶の格子振動に基
づくラマン散乱光を、この散乱光が禁制となる配置で散
乱光強度を測定することを特徴として結晶薄膜の評価方
法を構成することにより解決することができる。
【００１５】
【作用】本発明は結晶基板が平坦な場合、結晶基板に直
線偏光を照射すると、基板結晶の結晶方位によりラマン
散乱光が禁制となる（極小となる）方向があるのを利用
する。
線偏光を照射すると、基板結晶の結晶方位によりラマン
散乱光が禁制となる（極小となる）方向があるのを利用
する。
【００１６】そして、禁制となる配置でラマン散乱光を
検出することにより結晶基板の表面凹凸を評価するもの
である。図１（Ａ），（Ｂ）は本発明の原理図である。
検出することにより結晶基板の表面凹凸を評価するもの
である。図１（Ａ），（Ｂ）は本発明の原理図である。
【００１７】すなわち、ダイヤモンド構造や閃亜鉛鉱構
造をとる単体半導体或いは化合物半導体よりなる結晶基
板１の(001) 面に同図Ａに示すように入射光の偏光面が
＜１００＞方向をとるレーザ光を照射すると、ラマン散
乱光が禁制となる方向は同様に＜１００＞方向である。
造をとる単体半導体或いは化合物半導体よりなる結晶基
板１の(001) 面に同図Ａに示すように入射光の偏光面が
＜１００＞方向をとるレーザ光を照射すると、ラマン散
乱光が禁制となる方向は同様に＜１００＞方向である。
【００１８】また、同図Ｂに示すように入射光の偏光面
が＜１１０＞方向をとるレーザ光を照射する場合は、ラ
マン散乱光が禁制となる方向は入射方向と90°異なる＜
１１０＞方向である。
が＜１１０＞方向をとるレーザ光を照射する場合は、ラ
マン散乱光が禁制となる方向は入射方向と90°異なる＜
１１０＞方向である。
【００１９】そこで、本発明は禁制となる方向の散乱光
を検出する偏光配置をとることにより結晶面の凹凸を評
価するものである。すなわち、表面が平坦な場合は散乱
光の強度は非常に低いが、凹凸が存在すると他の結晶面
も現れるためにラマン散乱光の強度は増加する。
を検出する偏光配置をとることにより結晶面の凹凸を評
価するものである。すなわち、表面が平坦な場合は散乱
光の強度は非常に低いが、凹凸が存在すると他の結晶面
も現れるためにラマン散乱光の強度は増加する。
【００２０】そのため、エピタキシャル成長面あるいは
ヘテロエピタキシャル成長面の凹凸を非破壊で迅速に評
価することができる。図２は結晶薄膜評価装置の構成図
である。
ヘテロエピタキシャル成長面の凹凸を非破壊で迅速に評
価することができる。図２は結晶薄膜評価装置の構成図
である。
【００２１】すなわち、ステップモータ３により回転可
能な回転試料台４の上に結晶薄膜を備えた結晶基板１を
載置する。そして、レーザ光源５よりのレーザ光を偏光
子６で所望の直線偏光とし、集光レンズ７で集光した後
にミラー８を用いて結晶基板１に照射する。
能な回転試料台４の上に結晶薄膜を備えた結晶基板１を
載置する。そして、レーザ光源５よりのレーザ光を偏光
子６で所望の直線偏光とし、集光レンズ７で集光した後
にミラー８を用いて結晶基板１に照射する。
【００２２】こゝで、結晶基板１は入射光の偏光面に合
わせて結晶方位を調整しておく。次に、ラマン散乱光は
集光レンズ９で集光した後、ラマン散乱光が禁制となる
配置においた検光子10を通った光をミラー11により分光
器12に導き、測定せんとする結晶の格子振動に基づくラ
マン散乱光だけの強度を検出器13で検出する。
わせて結晶方位を調整しておく。次に、ラマン散乱光は
集光レンズ９で集光した後、ラマン散乱光が禁制となる
配置においた検光子10を通った光をミラー11により分光
器12に導き、測定せんとする結晶の格子振動に基づくラ
マン散乱光だけの強度を検出器13で検出する。
【００２３】また、その上に積層した結晶薄膜について
測定する場合は制御装置14により分光器12の分光波数領
域をその結晶の格子振動に基づくラマン散乱光に合わせ
て測定すればよい。
測定する場合は制御装置14により分光器12の分光波数領
域をその結晶の格子振動に基づくラマン散乱光に合わせ
て測定すればよい。
【００２４】また、ステップモータ３により結晶基板１
を回転させると活性配置のラマン散乱光の強度を測定す
ることができ、この値と比較することにより結晶薄膜の
凹凸を定量的に測定することができる。
を回転させると活性配置のラマン散乱光の強度を測定す
ることができ、この値と比較することにより結晶薄膜の
凹凸を定量的に測定することができる。
【００２５】さて、本発明に係る結晶薄膜の評価は以下
の場合に行うことができる。 測定する薄膜が結晶基板上に成長した同種の結晶薄
膜であり、この薄膜の凹凸を結晶基板の格子振動に基づ
くラマン散乱光を用いて測定する場合。 測定する薄膜が結晶基板上に成長した異種の結晶薄
膜であり、この薄膜の凹凸を異種結晶の格子振動に基づ
くラマン散乱光を用いて測定する場合。 測定する薄膜が結晶基板上に成長した異種の結晶薄
膜であり、この薄膜の凹凸を結晶基板の格子振動に基づ
くラマン散乱光を用いて測定する場合。 結晶基板上に二層のエピタキシャル膜があり、中間
層が結晶基板と異なる異種の結晶薄膜であり、上層が結
晶基板と同種の結晶薄膜である場合、中間層の凹凸を異
種結晶の格子振動に基づくラマン散乱光を用いて測定す
る場合。 結晶基板上に二層のエピタキシャル膜があり、中間
層が結晶基板と異なる異種の結晶薄膜であり、上層が結
晶基板と同種の結晶薄膜である場合、上層の凹凸を結晶
基板の格子振動に基づくラマン散乱光を用いて測定する
場合。 などがある。
の場合に行うことができる。 測定する薄膜が結晶基板上に成長した同種の結晶薄
膜であり、この薄膜の凹凸を結晶基板の格子振動に基づ
くラマン散乱光を用いて測定する場合。 測定する薄膜が結晶基板上に成長した異種の結晶薄
膜であり、この薄膜の凹凸を異種結晶の格子振動に基づ
くラマン散乱光を用いて測定する場合。 測定する薄膜が結晶基板上に成長した異種の結晶薄
膜であり、この薄膜の凹凸を結晶基板の格子振動に基づ
くラマン散乱光を用いて測定する場合。 結晶基板上に二層のエピタキシャル膜があり、中間
層が結晶基板と異なる異種の結晶薄膜であり、上層が結
晶基板と同種の結晶薄膜である場合、中間層の凹凸を異
種結晶の格子振動に基づくラマン散乱光を用いて測定す
る場合。 結晶基板上に二層のエピタキシャル膜があり、中間
層が結晶基板と異なる異種の結晶薄膜であり、上層が結
晶基板と同種の結晶薄膜である場合、上層の凹凸を結晶
基板の格子振動に基づくラマン散乱光を用いて測定する
場合。 などがある。
【００２６】なお、この方法は結晶基板上に形成したエ
ピタキシャル成長膜またはヘテロエピタキシャル成長膜
について測定するだけでなく、膜成長を行っている過程
においても適用することができる。
ピタキシャル成長膜またはヘテロエピタキシャル成長膜
について測定するだけでなく、膜成長を行っている過程
においても適用することができる。
【００２７】すなわち、先に記したように島状構造の発
生は結晶基板の温度や成長速度により大きく変わること
から、本発明を適用して表面凹凸の発生を監視し、これ
が発生しない条件を選びつゝ行えば特性の優れたエピタ
キシャル膜を形成することができる。
生は結晶基板の温度や成長速度により大きく変わること
から、本発明を適用して表面凹凸の発生を監視し、これ
が発生しない条件を選びつゝ行えば特性の優れたエピタ
キシャル膜を形成することができる。
【００２８】図３は分子線エピタキシャル成長装置に適
用した場合の構成図であり、また図４は制御方法を示す
ブロック図である。すなわち、図３において、結晶基板
１を基板ホルダ16に固定し、排気装置17で装置内を高真
空に排気した状態で基板ホルダ16を加熱電源18で加熱す
ると共に、セル19,20 をセル電源21,22 により加熱して
セル19,20に充填してある原料元素を分子状に蒸発し、
結晶基板１の上にエピタキシャル成長させる。
用した場合の構成図であり、また図４は制御方法を示す
ブロック図である。すなわち、図３において、結晶基板
１を基板ホルダ16に固定し、排気装置17で装置内を高真
空に排気した状態で基板ホルダ16を加熱電源18で加熱す
ると共に、セル19,20 をセル電源21,22 により加熱して
セル19,20に充填してある原料元素を分子状に蒸発し、
結晶基板１の上にエピタキシャル成長させる。
【００２９】こゝで、エピタキシャル成長が行われてい
る段階でレーザ光源23よりのレーザ光を先に記したよう
に偏光子24, 集光レンズ25を通して結晶基板１を照射
し、反射してくるラマン散乱光を、これが禁制となる配
置に置かれた検光子26と長焦点レンズ27を通して前置分
光器28に導き、この前置分光器28と光ファイバ29で結ん
だ分光器30とにより測定せんとする結晶の格子振動に基
づくラマン散乱光だけを取り出し、検出器31で強度を検
出する。
る段階でレーザ光源23よりのレーザ光を先に記したよう
に偏光子24, 集光レンズ25を通して結晶基板１を照射
し、反射してくるラマン散乱光を、これが禁制となる配
置に置かれた検光子26と長焦点レンズ27を通して前置分
光器28に導き、この前置分光器28と光ファイバ29で結ん
だ分光器30とにより測定せんとする結晶の格子振動に基
づくラマン散乱光だけを取り出し、検出器31で強度を検
出する。
【００３０】そして、強度が増すと制御装置32により検
出強度が少なくなる方向に加熱電源18とセル電源21,22
を計算器23を用いて調整することによりエピタキシャル
成長膜が島状となるのを防ぐものである。
出強度が少なくなる方向に加熱電源18とセル電源21,22
を計算器23を用いて調整することによりエピタキシャル
成長膜が島状となるのを防ぐものである。
【００３１】なお、図４はかゝる制御方法をブロック図
で示した。次に、以上の結晶薄膜の評価はエピタキシャ
ル成長膜について行ったが同様なことはエピタキシャル
成長膜あるいは結晶基板をエッチングする場合にも適用
することができる。
で示した。次に、以上の結晶薄膜の評価はエピタキシャ
ル成長膜について行ったが同様なことはエピタキシャル
成長膜あるいは結晶基板をエッチングする場合にも適用
することができる。
【００３２】すなわち、結晶の異方性に基づいて均一溶
解が進行していると、散乱光が禁制となる配置で検出す
る散乱光の強度は殆ど変化がないが、結晶面が凹凸状態
となると、散乱光の強度が増加するため、強度を測定し
ながら液温や液濃度を調節することにより平坦面を保持
しつゝエッチングを行うことができる。
解が進行していると、散乱光が禁制となる配置で検出す
る散乱光の強度は殆ど変化がないが、結晶面が凹凸状態
となると、散乱光の強度が増加するため、強度を測定し
ながら液温や液濃度を調節することにより平坦面を保持
しつゝエッチングを行うことができる。
【００３３】
【実施例】以下、Si結晶基板上にGe薄膜を形成し、更に
この上にSi薄膜を形成した場合について、本発明の実施
例を説明する。
この上にSi薄膜を形成した場合について、本発明の実施
例を説明する。
【００３４】実施例１：請求項５関連 二個のSi結晶基板を用意し、その各々を分子線ビームエ
ピタキシャル装置（MBE装置）の中で1200℃まで加熱
し、表面の酸化物を除去して清浄面とした後、基板温度
を570 ℃に下げて約200nm の厚さのSiバッファ層をMBE
成長させた。
ピタキシャル装置（MBE装置）の中で1200℃まで加熱
し、表面の酸化物を除去して清浄面とした後、基板温度
を570 ℃に下げて約200nm の厚さのSiバッファ層をMBE
成長させた。
【００３５】次に、基板温度を325 ℃としてGeを一方の
Si基板上には3.5nm の厚さに、また他方のSi基板上には
９nmの厚さにエピタキシャル成長させた後、それぞれの
Ge薄膜上にSiを60〜80nmの厚さにエピタキシャル成長さ
せて試料とした。
Si基板上には3.5nm の厚さに、また他方のSi基板上には
９nmの厚さにエピタキシャル成長させた後、それぞれの
Ge薄膜上にSiを60〜80nmの厚さにエピタキシャル成長さ
せて試料とした。
【００３６】こゝで、参考のために本試料の断面方向か
ら透過型電子顕微鏡観察を行い、Si結晶基板とGe薄膜と
の界面は原子レベルで平坦であるが、Ge薄膜と表面のSi
薄膜との界面には局部的に島状の凹凸が存在し、一方、
表面のSi薄膜の表面は比較的平坦であることを確認し
た。
ら透過型電子顕微鏡観察を行い、Si結晶基板とGe薄膜と
の界面は原子レベルで平坦であるが、Ge薄膜と表面のSi
薄膜との界面には局部的に島状の凹凸が存在し、一方、
表面のSi薄膜の表面は比較的平坦であることを確認し
た。
【００３７】次に、本発明の実施法としてレーザ光源と
してはArレーザの514.5nm 線を用いた。この場合、Arレ
ーザのSi基板への侵入深さは約0.7 μm であり、またGe
結晶への侵入深さは約20nmであるため、本発明の実施に
は充分である。
してはArレーザの514.5nm 線を用いた。この場合、Arレ
ーザのSi基板への侵入深さは約0.7 μm であり、またGe
結晶への侵入深さは約20nmであるため、本発明の実施に
は充分である。
【００３８】図５はGe結晶の格子振動に基づくラマン散
乱光を測定したもので、同図ＡはGeの厚さが3.5nm の試
料、また同図ＢはGeの厚さが９nmの試料についての測定
したラマンスペクトルであり、VVは散乱光が禁制となる
配置で測定した強度であり、またVHは偏光方向が＜１０
０＞方向レーザ光を照射し、偏光方向が＜０１０＞のラ
マン偏光を測定したもので、散乱光が活性となる配置で
測定した強度である。
乱光を測定したもので、同図ＡはGeの厚さが3.5nm の試
料、また同図ＢはGeの厚さが９nmの試料についての測定
したラマンスペクトルであり、VVは散乱光が禁制となる
配置で測定した強度であり、またVHは偏光方向が＜１０
０＞方向レーザ光を照射し、偏光方向が＜０１０＞のラ
マン偏光を測定したもので、散乱光が活性となる配置で
測定した強度である。
【００３９】図から両者の強度を比較するとGe薄膜の厚
さが3.5nmの試料についてはVV/VHは約0.48であり、厚さ
が９nmの試料については約0.25であり、Ge薄膜とSi薄膜
との界面の平坦性は後者のほうが良好なことが判る。
さが3.5nmの試料についてはVV/VHは約0.48であり、厚さ
が９nmの試料については約0.25であり、Ge薄膜とSi薄膜
との界面の平坦性は後者のほうが良好なことが判る。
【００４０】なお、約310cm -1に現れているブロードな
ピークはGeの光学フォノンピークである。 実施例２：請求項６関連 図６は同一の試料について、Si結晶の格子振動に基づく
ラマン散乱光を測定したもので、Si薄膜の表面およびSi
基板結晶表面が平坦なことから、Ge薄膜とSi薄膜との界
面の平坦性を示している。
ピークはGeの光学フォノンピークである。 実施例２：請求項６関連 図６は同一の試料について、Si結晶の格子振動に基づく
ラマン散乱光を測定したもので、Si薄膜の表面およびSi
基板結晶表面が平坦なことから、Ge薄膜とSi薄膜との界
面の平坦性を示している。
【００４１】同図ＡのGe薄膜の厚さが3.5nm の試料につ
いてはVV/VH は約0.20であり、厚さが９nmの試料につい
ては約0.08の値を得ることができ、Ge薄膜の厚さが９nm
の試料の界面の平坦性が3.5nm の試料の界面より良好な
ことが判る。
いてはVV/VH は約0.20であり、厚さが９nmの試料につい
ては約0.08の値を得ることができ、Ge薄膜の厚さが９nm
の試料の界面の平坦性が3.5nm の試料の界面より良好な
ことが判る。
【００４２】また、実施例１の方法ではGe薄膜の厚さが
薄くなると、Ge薄膜の信号強度が非常に弱くなるが、実
施例２の方法では信号強度の強いSi結晶のフォノン強度
に着目しているためにGe薄膜界面の平坦性を高感度で検
出することができる。
薄くなると、Ge薄膜の信号強度が非常に弱くなるが、実
施例２の方法では信号強度の強いSi結晶のフォノン強度
に着目しているためにGe薄膜界面の平坦性を高感度で検
出することができる。
【００４３】なお、520cm -1に現れているブロードなピ
ークは表面のSi膜とSi基板との光学フォノンピークが重
畳して現れているが、VVの配置で得られているピークは
主としてSi基板の光学フォノンピークによるものであ
る。
ークは表面のSi膜とSi基板との光学フォノンピークが重
畳して現れているが、VVの配置で得られているピークは
主としてSi基板の光学フォノンピークによるものであ
る。
【００４４】
【発明の効果】本発明の実施により結晶基板上にエピタ
キシャル或いはヘテロエピタキシャル成長させた結晶薄
膜の表面凹凸の状態を迅速にまた簡単に評価することが
でき、また、この方法を使用して薄膜の成長またはエッ
チングを行うことにより、平坦性の優れた膜形成を行う
ことができる。
キシャル或いはヘテロエピタキシャル成長させた結晶薄
膜の表面凹凸の状態を迅速にまた簡単に評価することが
でき、また、この方法を使用して薄膜の成長またはエッ
チングを行うことにより、平坦性の優れた膜形成を行う
ことができる。
【図１】測定の原理図である。
【図２】結晶薄膜評価装置の構成図である。
【図３】本発明を適用した分子線エピタキシャル成長装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図４】本発明に係る制御方法を示すブロック図であ
る。
る。
【図５】実施例のラマンスペクトルである。
【図６】別の実施例のラマンスペクトルである。
【符号の説明】 １ 結晶基板 ５ レーザ光源 ６ 偏光子 10 検光子 12 分光器 13 検出器 14 制御装置
Claims (7)
- 【請求項１】 エピタキシャル成長させた単層または多
層の薄膜を備えた結晶基板に対して直線偏光を照射し、
該基板より反射してくるラマン散乱光の中から測定せん
とする結晶の格子振動に基づくラマン散乱光を、該散乱
光が禁制となる配置で該散乱光強度を測定することを特
徴とする結晶薄膜の評価方法。 - 【請求項２】 測定する薄膜が結晶基板上に形成された
同種の薄膜であり、基板結晶の格子振動に基づくラマン
散乱光が禁制となる配置で測定することを特徴とする請
求項１記載の結晶薄膜の評価方法。 - 【請求項３】 測定する薄膜が結晶基板上に形成された
異種の薄膜であり、該異種の結晶の格子振動に基づくラ
マン散乱光が禁制となる配置で測定することを特徴とす
る請求項１記載の結晶薄膜の評価方法。 - 【請求項４】 測定する薄膜が結晶基板上に形成された
異種の薄膜であり、基板結晶の格子振動に基づくラマン
散乱光が禁制となる配置で測定することを特徴とする請
求項１記載の結晶薄膜の評価方法。 - 【請求項５】 測定する薄膜が結晶基板上に第１の異種
薄膜，前記基板と同種または第２の異種薄膜と順次に積
層したものであり、第１の異種薄膜を構成する結晶の格
子振動に基づくラマン散乱光が禁制となる配置で測定す
ることを特徴とする請求項１記載の結晶薄膜の評価方
法。 - 【請求項６】 測定する薄膜が結晶基板上に第１の異種
薄膜，前記基板と同種または第２の異種薄膜と順次に積
層したものであり、基板結晶の格子振動に基づくラマン
散乱光が禁制となる配置で測定することを特徴とする請
求項１記載の結晶薄膜の評価方法。 - 【請求項７】 単層または多層の薄膜をエピタキシャル
成長させる際に、成長中の基板に直線偏光を照射し、該
基板より反射してくるラマン散乱光を該薄膜を構成する
結晶の格子振動に基づくラマン散乱光が禁制となる配置
で、該散乱光の強度を最小に保ちつゝ結晶成長を行うこ
とを特徴とする結晶薄膜の成長制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25686791A JPH05102267A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 結晶薄膜の評価方法および成長制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25686791A JPH05102267A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 結晶薄膜の評価方法および成長制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05102267A true JPH05102267A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17298522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25686791A Withdrawn JPH05102267A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 結晶薄膜の評価方法および成長制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05102267A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999058740A1 (fr) * | 1998-05-14 | 1999-11-18 | Sony Corporation | Procede et appareil de formation de films minces |
| US6038525A (en) * | 1997-04-30 | 2000-03-14 | Southwest Research Institute | Process control for pulsed laser deposition using raman spectroscopy |
| US6453264B1 (en) | 1997-04-30 | 2002-09-17 | Southwest Research Institute | Surface flaw detection using spatial raman-based imaging |
| JP2008070360A (ja) * | 2006-08-17 | 2008-03-27 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 高空間分解能分光計測方法及び装置 |
| JP2009145148A (ja) * | 2007-12-13 | 2009-07-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ラマン散乱による内部応力測定方法及びラマン分光測定装置 |
-
1991
- 1991-10-04 JP JP25686791A patent/JPH05102267A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6038525A (en) * | 1997-04-30 | 2000-03-14 | Southwest Research Institute | Process control for pulsed laser deposition using raman spectroscopy |
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| US6447652B1 (en) | 1998-05-14 | 2002-09-10 | Sony Corporation | Thin-film forming method and thin-film forming apparatus |
| JP2008070360A (ja) * | 2006-08-17 | 2008-03-27 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 高空間分解能分光計測方法及び装置 |
| JP2009145148A (ja) * | 2007-12-13 | 2009-07-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ラマン散乱による内部応力測定方法及びラマン分光測定装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990107 |