JPS63207121A - Method and apparatus for manufacturing thin film by photo-cvd - Google Patents

Method and apparatus for manufacturing thin film by photo-cvd

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Publication number
JPS63207121A
JPS63207121A JP62039889A JP3988987A JPS63207121A JP S63207121 A JPS63207121 A JP S63207121A JP 62039889 A JP62039889 A JP 62039889A JP 3988987 A JP3988987 A JP 3988987A JP S63207121 A JPS63207121 A JP S63207121A
Authority
JP
Japan
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substrate
light
reaction chamber
gas
window
Prior art date
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Pending
Application number
JP62039889A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kumiko Katsurai
桂井 久美子
Tatsuo Niwa
達雄 丹羽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP62039889A priority Critical patent/JPS63207121A/en
Publication of JPS63207121A publication Critical patent/JPS63207121A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent a window for introducing 'light' from clouding by holding a substrate at a temperature in which reactive gas is adhered in a liquid or solid state to the substrate under the condition in a reaction chamber, and holding it at a temperature lower than that of the 'window'. CONSTITUTION:The temperature of a substrate is held at relatively low temperature, generally below zero degree, reactive gas is thereby solidified or liquefied on the substrate. Simultaneously, the temperature of the substrate is held at lower temperature than that of a 'window'. Thus, high density reactive gas exists on the substrate, and low density reactive gas exists relatively on the 'window' 6 and in a reaction chamber 1. Accordingly, a 'light' is radiated in this state to conduct a photo-CVD. That is, the substrate is held at the temperature or lower in which the gas is adhered onto the substrate in a solid or liquid state in the chamber 1 and at lower temperature than that of the 'window' 6. It can prevent the inner surface of the 'window' 6 from clouding.

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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing a thin film by optical JCVD and an apparatus used therefor.

(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。
(Prior art) "Optical JCVD is a process using a reactive gas such as disilane (Si
zHa) gas or silane (SiHa) gas is introduced into a reaction chamber (vacuum chamber), and the substrate placed in the reaction chamber is irradiated with "light" through a "window" to convert the gas into, for example, the following formula: % formula %, a chemical reaction is caused by "light" and the reaction product is formed as a thin film on a substrate. The reaction product (SiHz)n decomposes and releases hydrogen by further receiving light or thermal energy, and ultimately becomes silicon (Si).

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。
In this case, the "light" generally used is ultraviolet light, but it is not limited to this. It is possible to use up to electromagnetic waves (λ=too Å or more), and therefore, in this specification, "light" is used to mean electromagnetic waves.

「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。
A typical conventional apparatus used for optical CVD mainly consists of an airtight container (1a) for isolating the reaction chamber (1) from the surroundings, as shown for example in FIG.
A support stand (2) is fixed at the bottom of the reaction chamber (1),
A substrate holder (4) for mounting a substrate (S) is provided on the support stand (2). In addition, at the top of the reaction chamber (1) there is a "
A window (6) is provided, and the bottom of the reaction chamber (1) is provided with an inlet pipe (8) for introducing the reactive gas and an exhaust pipe (9) for discharging it.

「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。
The "window" (6) is located in a position where the "light" that passes through it can irradiate the substrate (S), and if the "light" is ultraviolet rays, the "window"
The material (6) -a is made of a material that transmits ultraviolet rays, such as quartz, calcium fluoride, and magnesium fluoride.

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。
In some cases, the source of "light", e.g. an ultraviolet lamp, is
It may be built inside the reaction chamber (1), and in that case, the "window" can be said to insert the housing of the light source and also serve as the housing of the light source.

従って、本明細書においては「窓」は、この意味で用い
る。
Therefore, in this specification, "window" is used in this sense.

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。
In the reaction chamber (1), a substrate (
S) a reactive gas such as disilane (SigH*) gas is introduced such that a thin film of reaction products is deposited on the
Then, from the light source (7) through the “window” (6), the substrate (S
) is irradiated with "light", disilane gas decomposes, and a thin film of silicon hydride or silicon is deposited on the substrate depending on the energy of the "light".

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

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。
However, since the "window" (6) is also exposed to the reactive gas, by irradiating the "light", the same kind of substance as on the substrate gradually accumulates on the window (6). ) was cloudy. When the "window" becomes cloudy, the intensity of light reaching the substrate (S) decreases, eventually making thin film production impossible. For example, in the case of silicon hydride, conventionally the maximum film thickness required at most 500 to 1000 people to continuously form the film.

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。
In order to solve this problem, measures have been taken such as (1) applying oil to the "window" and (2) spraying inert gas on the "window", but these methods have prevented the "window" from fogging up. This could not be completely suppressed, and furthermore, a new problem occurred in that substances unrelated to film formation were introduced into the reaction vessel.

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。
In addition, reaction products are generated or deposited in places other than the substrate in the same way as on the substrate, which causes flakes (
There was a problem that the thin film on the substrate could be damaged by the formation of fragments. Furthermore, in conventional photo-CVD, the concentration of the reactive gas is the same both on the substrate and in the optical path, so the "light" energy is already consumed in the photoreaction by the time it reaches the substrate.
There was a problem that the irradiation efficiency was low.

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。
In addition, in conventional photo-CVD, the amount of reactive gas directly used to produce thin films is extremely small, approximately 1/100 to 1/10,000 of the amount of reactive gas introduced into the reaction chamber, resulting in +11 poor yields. (2) There is a problem in that large-capacity abatement treatment equipment is required to treat the unreacted reactive gas that is exhausted.

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。
An object of the present invention is to provide a novel method for producing a thin film by optical J CVD and an optical J CVD apparatus used therein, which fundamentally solves the above-mentioned problems.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

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。
As a result of extensive research, the present inventors have determined that the temperature of the substrate is maintained at a relatively low temperature (generally negative), thereby causing the reactive gas to solidify or liquefy on the substrate while at the same time keeping the temperature of the substrate below the "window" temperature. By lowering the temperature, there is a high density of reactive gas (although not technically a gas) on the substrate, and a relatively low density of reactive gas on the "window" and inside the reaction chamber. Therefore, the inventors have discovered that the above-mentioned problems can be solved by irradiating light in this state and performing optical CVD, and have accomplished the present invention.

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。
Therefore, the present invention first involves introducing a reactive gas into a reaction chamber, irradiating the substrate placed in the reaction chamber with "light" through a "window" to cause the gas to undergo a photochemical reaction, and thereby causing the reaction. In a method for producing a thin film by forming a thin film of a product on a substrate, the substrate is heated at a temperature below such that the gas adheres to the substrate in a solid or liquid phase in a reaction chamber. , and the method is characterized in that the temperature is maintained at a temperature lower than that of the "window".

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。
In addition, the present invention provides, secondly, a temperature below which the reactive gas adheres to the substrate in a solid or liquid phase within the reaction chamber;
The ``Hikari J CVD'' is characterized by being equipped with a temperature control means (generally a cooling means) that maintains the temperature at a lower temperature than the ``window''.
equipment”.

〔作用〕[Effect]

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。
The technical idea of the present invention is to maintain the substrate at a relatively low temperature, which is lower than the temperature of the "window", so that the reactive gas introduced into the reaction chamber is deposited on the substrate in a liquid or solid phase. , photoreact in that state.

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。
The gas molecules of the reactive gas are at a lower temperature than the "window",
When it collides with a substrate kept at a relatively low temperature, energy is taken there and there is almost a 100% probability that it will adhere to the substrate, liquefy or solidify, and remain on the substrate. The number of molecules that fly away from the substrate in the gas phase again is determined by the vapor pressure depending on the temperature of the substrate, but is very small. Therefore, the reactive gas is present at a high concentration on the substrate and at a low concentration on the "window" and in the space of the reaction chamber. Although it is preferable to reduce the gas concentration in the reaction chamber to zero, it is practically impossible to reduce the gas concentration to zero because there is a very small vapor pressure. In any event, in accordance with the present invention, by providing a lower concentration on the substrate than in the "window" and reaction chamber spaces, various of the aforementioned problems are reduced or eliminated.

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。
If the exposure is sufficient, the thickness of the thin film formed depends on the total number of molecules that remain on the substrate, so after creating a high vacuum in the reaction chamber, the substrate is cooled to a cryogenic temperature and the evacuation is stopped. If a reactive gas is then introduced, the total number of molecules will be approximately equal to the amount introduced.

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。
On the other hand, if a reactive gas is introduced while exhausting, a certain percentage of the molecules will Adheres to the substrate.

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。
Therefore, it is possible to form a thin film with a desired thickness by controlling the amount of gas introduced.

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。
Note that even if the reactive gas is in a liquid or solid phase at room temperature, it can be used as long as it can be converted into a vapor phase by forced vaporization means such as heating or bubbling and introduced into the reaction chamber. For example, triethylaluminum, which is liquid at normal temperature and normal pressure, can also be used as the reactive gas. In this case, the substrate can be kept below about +30° C. (and the "window" can therefore be heated to a higher temperature).

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。
Further, any reactive gas that does not cause a photochemical reaction in the gas phase but causes a photochemical reaction in the liquid or solid phase can be used.

「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。
The "light" does not have to be simply a spot light that uniformly irradiates the entire substrate.In order to directly produce a patterned thin film, the "light" does not have to be simply a spot light that uniformly irradiates the entire substrate.
In this case, an imaging optical system that forms a real image of a predetermined pattern on the substrate is used. Furthermore, even if the "light" is a spot light having an illumination area sufficiently smaller than the substrate and the spot light is moved during thin film manufacturing to draw a trajectory of a predetermined pattern, a patterned thin film can be directly manufactured. .

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。
The optical CVD apparatus of the present invention mainly includes a reaction chamber, an airtight container for isolating the reaction chamber from the surroundings, a "window" for introducing the "light" into the reaction chamber, and a "window" for introducing the "light" into the reaction chamber. It consists of a substrate holder for holding the substrate in a position illuminated by the "light" and a cooling means for the substrate, but the light source may also be placed inside the reaction chamber (or a part of the window or All of them may be lenses.

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。
In addition, by heating the inner walls and substrates of the reaction vessel in advance and evacuation, impurity gases and outgases contained or adsorbed in the inner walls and substrates are actively exhausted, thereby increasing the ultimate vacuum level. This may improve the cleanliness inside the reaction chamber. This heating is called baking, and the CVD apparatus of the present invention may be provided with heating means for baking.

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。
After producing a thin film according to the present invention, the thin film may be heated to effect chemical or physical modification (eg, crystallization, progression of crystallization, modification of crystal structure, removal of internal strain, etc.). This is called annealing, and the CVD apparatus of the present invention may be provided with heating means for annealing.

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。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

〔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。
[Example 1] FIG. 1 is a conceptual diagram showing a vertical cross section of an optical J CVD apparatus according to this example.

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。
This device consists of a reaction chamber (1), an airtight container (1a) for isolating the reaction chamber (1) from the surroundings, a support stand (2) provided at the bottom of the reaction chamber (1), and a support stand. (2) a substrate holder (4) detachably attached to the top; and an electric heater as a heating means (3) disposed inside the substrate holder (4) for heating the substrate (S). , support stand (2)
A cooling means (5) provided near the top of the reaction chamber (1) for cooling the substrate (S);
It mainly consists of a window (6), a reactive gas introduction vibrator (8) and an exhaust pipe (9) provided at the bottom of the reaction chamber (1).

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。
In addition, in some cases, the support stand (2) and the substrate holder (4)
It doesn't have to be there.

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。
A coolant such as liquid nitrogen or liquid helium is circulated in the cooling means (5), and the substrate (S) is cooled through the substrate holder (4).
) to below a predetermined temperature. The cooling means (5) does not cool anything other than the substrate (S) and the substrate holder (4), and the reaction chamber (1) and the "window" (6) are at room temperature. Also, instead of using a cooling means as shown in Figure 1, a cold
Cooling may be provided by a regenerative heat exchanger built into the reciprocating piston of the end-expansion engine.

「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。
Outside the "window" (6) there is a light source (7) consisting of an ultraviolet lamp, which may optionally form part of this device, through which the ultraviolet light illuminates the entire substrate (S). irradiate.

〔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。
[Example 2] Using the apparatus of Example 1, the substrate holder (4) had a surface area of 1
After placing a clean substrate (S) consisting of a silicon wafer of 0.00 Cl11, the inside of the reaction chamber (1) was heated to 10-''tor
It was evacuated to a high vacuum of r or higher.

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。
Thereafter, the substrate (S) was cooled to -140° C. by the cooling means (5) while continuing to exhaust the air.

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。
On the other hand, the ultraviolet rays emitted by the light source (7) continue to irradiate the entire surface of the substrate (S) through the "window" (6), and in this state, high-purity disilane gas is irradiated at a rate of 0.05 cc per minute (0°C 1 atm conversion, below). A total of 6 cc was introduced at the same rate.

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。
As a result, approximately 70% of the gas adhered to the substrate, resulting in a film thickness of approximately 3 μm.
A polysilane (low molecular weight (Silh)n) Fit film was formed. This is surprising considering that conventional photo-CVD can only produce a polysilane thin film with a maximum thickness of 0.1 μm.

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。
Furthermore, when observed with the naked eye, no fogging was observed on the inner surface of the "window" (6).

〔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。
[Example 3] Using the apparatus of Example 1, the substrate holder (4) had a surface area of 1
After placing a clean substrate (S) consisting of a 20-inch silicon wafer, the inside of the reaction chamber (1) was evacuated to a high vacuum of 10-'' torr or higher.

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
After that, the substrate (S) is heated to -130°C by the cooling means (5).
The reactor was cooled to a temperature of 100 cc, and then the exhaust was temporarily stopped, and 0.05 cc of high-purity disilane gas was introduced from the reactive gas inlet pipe (8). (Here, we stopped the exhaust after cooling, but if we did the opposite, the substrate would adsorb a large amount of impurities.) When the substrate was irradiated with ultraviolet rays, a film of amorphous hydrogen with a thickness of 200 nm was formed on the substrate. A silicon oxide film was formed.

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。
However, when observed with the naked eye, no fogging was observed on the inner surface of the "window" (6).

〔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。
[Embodiment 4] FIG. 2 is a conceptual diagram showing a vertical cross section of an optical JCVD apparatus according to this embodiment.

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。
The configuration is almost the same as the device of Example 1, but it is thicker (the difference is that the "window" (6) is in the shape of a lens. Therefore, the ultraviolet rays from the light source (7) (S
) The irradiation area (spot) is sufficiently small compared to the entire surface. The light a (7) can be moved vertically and horizontally by a moving means (not shown), and the spot can draw an arbitrary linear locus on the surface of the substrate (S).

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。
In addition, here, the substrate holder (4) to which the substrate (S) is attached closely is made to match the shape of the substrate (S), and the exposed part of the holder itself is minimized.
Since the entire holder (4) is cooled, the exposed portion is covered with a heat insulating material (10). Also, heating means (3) are not present here.

「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。
The "window" (6) is a lens, so the container (1a)
Ultraviolet light from an excimer laser, which is a light source (7) placed outside the substrate, passes through a "window" (6) and is focused on the substrate (S).

〔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。
[Example 5] Using the apparatus of Example 4, the substrate holder (4) had a surface area of 1
After attaching a clean substrate (S) made of a 00d silicon wafer, the inside of the reaction chamber (1) was evacuated to a high vacuum of 10-1 torr or higher.

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。
After that, the substrate (S) is heated to =150°C by the cooling means (5).
was cooled uniformly. On top of that, install the reactive gas introduction pipe (
High purity disilane gas (SizHJ) from Ice was introduced from 8). Approximately 70% of the introduced disilane molecules were condensed on the cooled substrate, and most of the remaining was exhausted.

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。
Then, the ultraviolet light emitted by the light source (7) was irradiated onto the substrate (S) through the window J (6), and the light source was slowly moved in the vertical direction while irradiating it.

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。
After that, when the cooling was stopped and the substrate temperature was returned to room temperature, the disilane that did not undergo a photoreaction was vaporized, and a linear silicon thin film was formed on the substrate following the trajectory of the irradiated light.

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。
However, when observed with the naked eye, no fogging occurred on the inner surface of the "window" (6).

〔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。
[Example 6] The apparatus is essentially the same as that of Example 1, except that a second heating means is added that can bake the inside of the reaction chamber (1).

〔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。
[Example 7] Using the apparatus of Example 6, the substrate holder (4) had a surface area of 1
A substrate (S) consisting of a 00- silicon wafer was attached.

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。
Then, thoroughly bake the reaction chamber (1) in advance and
"Evacuated to a high vacuum of -torr or higher.

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。
After uniformly cooling the substrate (S) to -140°C by the cooling means (5), while irradiating the substrate (S) with ultraviolet rays, Ic
High purity disilane gas of e was introduced over time.

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。
As a result, when the gas introduction was completed, an amorphous low-dimensional hydrogenated silicon thin film was formed on the substrate.

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。
After this, cooling is stopped while continuing ultraviolet irradiation and exhaust, and conversely, the substrate temperature is gradually increased to 200% by heating means (3).
℃ and annealed at that temperature.

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。
As a result, an amorphous high-dimensional hydrogenated silicon thin film having a thickness of approximately 1500 nm was obtained.

〔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。
[Example 8] The basic configuration of the "optical JCVD apparatus" according to this example is as follows:
This device is the same as the device of Example 1, except that it includes an infrared lamp in addition to the ultraviolet lamp as the light source (7).

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。
Further, in this device, a control means capable of controlling a minute flow rate is attached to the gas introduction pipe (8).

〔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。
[Example 9] Using the apparatus of Example 8, after placing a substrate (S) made of a 2-inch silicon wafer on the substrate holder (4), the inside of the reaction chamber (1) was heated to a pressure of 10-” torr or more. Evacuated to high vacuum.

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。
After that, the substrate (S) is heated to -140°C by the cooling means (5).
was cooled uniformly. On top of that, install the reactive gas introduction pipe (
8), 0.3 x 10-'cc of high-purity disilane gas was introduced.

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。
As a result, it seems that the reactive gas condensed on the substrate to form a liquid or solid disilane monolayer film.

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。
After irradiating the entire surface of the group+ffE(S) with ultraviolet rays through the "window" (6) to form a silicon thin film,
While cooling continued, annealing was performed by irradiating infrared rays instead of ultraviolet rays. (In this case, infrared rays were irradiated while cooling was continued, but the next process started up faster that way.) After that, the process was cooled again in the same way, and the introduction of disilane, ultraviolet ray irradiation, and infrared ray irradiation were repeated 70 times. So, about 1
A crystalline Si film with a thickness of 0.00 mm was manufactured.

〔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。
[Example 10] Using the apparatus of Example 8, the total surface area of the substrate holder was 1OO
- After placing a substrate made of a flat silicon wafer, the reaction chamber was evacuated to a high vacuum of 10-'' torr or higher.

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。
Next, while cooling the substrate to -150°C, 0.03 cc of high-purity disilane gas is introduced into the reaction chamber, and the substrate is irradiated with ultraviolet rays to cause a photoreaction. The outermost surface was heated to produce an amorphous hydrogenated silicon thin film.

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。
After that, the substrate was cooled again to -150°C, and 0.03cc
By introducing high-purity disilane gas and 0.08 cc of ammonia gas, irradiating them with ultraviolet rays to cause a photoreaction, and irradiating them with infrared rays along the way, an amorphous hydrogenated nitrided silicon thin film with a wide optical band gap is created. was formed.

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。
Thereafter, the formation of a silicon hydride thin film and a silicon hydride nitride film were alternately repeated in the same way, and one period of 40
A film with a thickness of 400 mm formed by laminating a total of 100 cycles of alternating sets of human hydrogenated silicon thin films and hydrogenated silicon nitride thin films.
0 amorphous superlattice films were manufactured.

〔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。
[Example 11] Using the apparatus of Example 8, the total surface area of the substrate holder was 200
- After placing a substrate made of a flat (100)-plane GaAs wafer, the inside of the reaction chamber was evacuated to a high vacuum of 10-' torr or higher.

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。
In the first step, after cooling the substrate to -100°C, 0.03 mg of forcibly gasified trimethyl gallium was introduced into the reaction chamber, irradiated with ultraviolet rays to cause a photoreaction, and then added to the ultraviolet rays. The outermost surface of the substrate was heated by also irradiating it with infrared rays.

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。
Next, in the second step, after cooling the substrate to -100°C, the forcibly gasified trimethylarsine was
amg was introduced, irradiated with ultraviolet rays to cause a photoreaction, and then irradiated with infrared rays in addition to ultraviolet rays.

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。
The first and second steps were alternately repeated 100 times to obtain a GaAs epitaxial crystal thin film with a thickness of 290 mm.

〔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。
[Embodiment 12] FIG. 4 is a conceptual diagram showing a vertical cross section of an optical JCVD apparatus according to this embodiment.

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。
This device consists of a reaction chamber (1), an airtight container (1a) for isolating the reaction chamber (1) from the surroundings, a support stand (2) provided at the bottom of the reaction chamber (1), and a support stand. (2) A substrate holder (4) removably attached to the top and a support stand (2)
), three "windows" (6) provided at the top of the reaction chamber (1), and three "windows" (6) provided at the bottom of the reaction chamber (1): It mainly consists of a gas introduction pipe (8) and an exhaust pipe (9). "window"
(6) is made of quartz or magnesium fluoride.

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。
Outside the three "windows" (6) there is a vacuum ultraviolet light source (7), for example a deuterium lamp, a low-pressure mercury lamp, etc., which may optionally form part of the device, a heating light source (11), for example an infrared lamp. , and an auxiliary light source (12), such as a high-pressure mercury lamp, are provided, and "light" illuminates the entire substrate (S) through a "window" (6).

(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。
(Example 13) Using the apparatus of Example 12, a clean substrate (S) made of a silicon wafer with a surface area of 100 - is placed in the substrate holder (4).
After the reaction chamber (1) was placed in a high vacuum of 10-9 torr or more, the auxiliary light fA (12) was turned on during this period to clean the substrate surface.

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。
Thereafter, the substrate (S) was cooled to −150° C. by the cooling means (5) while continuing to exhaust the air.

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。
On the other hand, the vacuum ultraviolet light emitted by the light source (7) is transmitted through the "window" (6).
The entire surface of the substrate (S) was continuously irradiated through the irradiation chamber, and in this state, 0.006 cc of high-purity disilane gas was introduced.

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
As a result, a polysilane'fN film with a thickness of about 30% was formed, with about 50% of the gas adhering to the substrate and the rest being exhausted.

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。
Thereafter, the temperature of the outermost surface of the substrate was raised for a short time by irradiation with an infrared lamp of a heating light source (11), and at the same time vacuum ultraviolet rays were irradiated. Cooling continued so that the substrate was cooled again to -150° C. within 30 seconds after the end of the infrared lamp irradiation.

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。
Therefore, 0.006 cc of high-purity disilane gas was introduced again, and the process of irradiating with vacuum ultraviolet rays and then simultaneously irradiating with vacuum ultraviolet rays and infrared rays was repeated 300 times to form about 800 crystalline silicon thin films.

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。
Furthermore, when observed with the naked eye, no fogging was observed on the inner surface of the "window" (6).

〔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。
[Example 14] Using the apparatus of Example 12, a clean substrate (S) made of a silicon wafer with a surface area of 200 d was placed in the substrate holder (4).
After placing the reaction chamber (1), the interior of the reaction chamber (1) was evacuated to a high vacuum of 10-9 torr or more, and during this time the auxiliary light source (12) was turned on to clean the substrate surface.

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。
Thereafter, the substrate (S) was cooled to -140° C. by the cooling means (5) while continuing to exhaust the air.

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
On the other hand, the vacuum ultraviolet light emitted by the light source (7) is transmitted through the "window" (6).
The entire surface of the substrate (S) was continuously irradiated through the irradiation chamber, and in this state, 0.1 cc of high-purity disilane gas was introduced over 2 minutes.

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。
As a result, about 50% of the gas adhered to the substrate and the rest was evacuated), forming an amorphous hydrogenated silicon thin film.

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。
Next, the cooling was stopped and the infrared lamp of the heating light source (11) was irradiated to heat the silicon hydride thin film, thereby decomposing and removing hydrogen in the silicon hydride thin film and improving the film quality.

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。
Thereafter, the infrared ray irradiation was stopped, the substrate was again cooled to -80°C, and this time 0.07 cc of tungsten hexafluoride was introduced over 2 minutes. As a result, about 50% of the gas adhered to the substrate and the rest was exhausted), forming a tungsten thin film.

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。
Next, the quality of the tungsten thin film was improved by stopping the cooling and heating it by irradiating it with an infrared lamp of the heating light source (11).

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。
By repeating the above steps of forming a hydrogenated silicon thin film, improving the film quality, and forming a tungsten thin film, and improving the film quality 100 times, the X! ! i
! A reflective multilayer film was formed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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。
As described above, according to the present invention, the substrate is maintained at a temperature below the temperature at which the reactive gas adheres to the substrate in a liquid or solid phase under the conditions in the reaction chamber, and at a temperature lower than the temperature of the "window". Because the substrate is held, the gas concentration inside the window and reaction chamber is relatively low compared to the substrate surface, and the exposure reaction is performed in a situation where there are very few reactive molecules in the gas phase, so "light" is introduced. fog is less likely to form on the windows.

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。
In addition, the problem of damage to the thin film due to flakes and the problem of low irradiation efficiency because the "light" energy is already consumed in the photoreaction before reaching the substrate can be solved. In addition, most of the reactive gas introduced into the reaction chamber can be used for thin film production. This solves the problem of requiring .

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。
This method is free from the limitations of film formation that were considered to be the limitations of conventional optical CVO, and has the effect of allowing the formation of thick thin films.

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。
Furthermore, according to the present invention, the reactive gas is liquefied or solidified (condensed) on the substrate in a thickness of one molecule by cooling.
This has the effect of producing thin films with a thickness of one atomic unit, and by devising film formation conditions, it can also be applied to amorphous superlattices, crystalline superlattices, and epitaxial growth.

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。
Moreover, even if it is deposited (agglomerated) on a substrate in a supported phase or a liquid phase, there is an effect that a local temperature increase due to light irradiation causes a local gas phase reaction to occur in a space extremely close to the substrate surface.

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。
Furthermore, since it can be evacuated to a high vacuum even after adhesion (coagulation), it has the effect of forming a film in a cleaner environment compared to conventional optical CVD equipment.

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。
Furthermore, since the "windows" were freed from fogging, inert gas spraying, which had previously been taken as a countermeasure against "windows" fogging,
There is no need to bring in substances unrelated to the reaction, such as applying oil, into the container, and there is no need to wipe or etch the ``window,'' which has the effect of allowing the shape of the ``window'' to be complicated and improved.

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。
According to Example 5.6, the reactive gas (not exactly a gas) that aggregated in the unexposed areas is vaporized and exhausted by increasing the temperature after film formation, so etching, etc. This has the effect that there is no need to take the trouble to remove it.

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。
Further, according to Example 7.9.10.13.14, annealing can be incorporated into film formation, so the temperature conditions of film quality can be controlled, and Example 13.14
According to , by irradiating with auxiliary light, it is possible to clean the substrate surface and improve the film quality.

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。
In addition, with a device that can provide heat by lamp irradiation as in Example 12, it is possible to heat the vicinity of the outermost layer without stopping cooling, so fine-grained temperature control can be achieved for each single layer or several layers. This has the effect of quickly improving film quality through control.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a vertical cross section of an "optical" CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram showing a vertical cross section of an "optical" CVD apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 3 is a conceptual diagram showing a vertical cross section of a conventional "optical" CVD apparatus. FIG. 4 is a conceptual diagram showing a vertical cross section of an "optical" CVD apparatus according to Embodiment 12 of the present invention. be. [Explanation of symbols of main parts] S...Substrate 1...Reaction chamber 1a...Airtight container 2...Support stand 3...Heating means 4...Substrate holder 5...Temperature adjustment means Cooling means 6 as an example... "window" 7... Light source 8... Gas introduction pipe 8... Exhaust pipe 10... Heat insulating material 11... Heating means for annealing 12... Auxiliary light source

Claims (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。
[Claims] 1. A reactive gas is introduced into a reaction chamber, and a substrate placed in the reaction chamber is irradiated with "light" through a "window" to cause the gas to undergo a photochemical reaction, thereby producing the reaction product. In a method for manufacturing a thin film by forming a thin film on a substrate, the substrate is heated to a temperature below such that the gas adheres to the substrate in a solid or liquid phase in the reaction chamber, and and the above “
A method characterized by maintaining the temperature at a temperature lower than that of the window. 2. The method according to claim 1, wherein the "light" is ultraviolet light, visible light, or infrared light. 3. The method of claim 1, wherein the "light" forms a predetermined pattern of illuminated areas on the substrate. 4. Claim 1, wherein the "light" has an illumination area on the substrate that is smaller than the substrate, and the "light" moves on the substrate to draw a trajectory in a predetermined pattern during manufacturing. Method described. 5. Claim 1, wherein the concentration of the gas in the reaction chamber is such that a thin film is not substantially formed in parts other than the substrate even when the gas is exposed to "light". Method described. 6. Even if the gas is in a liquid or solid phase at room temperature, it is converted into a vapor phase by forced vaporization means such as heating or bubbling,
The method according to claim 1, characterized in that the method can be introduced into the reaction chamber. 7. The method according to claim 1, wherein the gas causes a photochemical reaction in a liquid phase or a solid phase even though it does not cause a photochemical reaction in a gas phase. 8. The "optical" CVD apparatus is characterized by being equipped with a temperature control means that maintains the reactive gas at a temperature below the temperature at which it solidifies or liquefies on the substrate and lower than the temperature of the "window". A device that does this. 9. The apparatus includes at least a reaction chamber, an airtight container for isolating the reaction chamber from the surroundings, an exhaust pipe for evacuating the inside of the reaction chamber, and a gas introduction pipe for introducing a reactive gas into the reaction chamber. a pipe, a "window" for introducing "light" into the reaction chamber, a substrate holder for holding a substrate at a position in the reaction chamber illuminated by the "light", and the temperature adjustment means. An "optical" CVD apparatus according to claim 8, characterized in that it comprises: 10. The device according to claim 8, characterized in that a light source for the "light" is built-in, and the "window" also serves as a housing for the light source. 11. The device according to claim 9, wherein part or all of the "window" is a lens. 12. The device according to claim 8, wherein the "light" is ultraviolet light, visible light, or infrared light. 13. The apparatus of claim 8, wherein the "light" forms a predetermined pattern of illuminated areas on the substrate. 14. Claim 8, wherein the "light" has an illumination area on the substrate that is smaller than the substrate, and during manufacturing, the "light" moves on the substrate to draw a trajectory in a predetermined pattern.
Apparatus described in section. 15. Claim 8, wherein the concentration of the gas in the reaction chamber is such that a thin film is not substantially formed in parts other than the substrate even when the gas is exposed to "light". The device described. 16. The apparatus according to claim 8, further comprising heating means for heating the substrate. 17. The apparatus according to claim 16, wherein the heating means is a heating means for annealing the produced thin film. 18. The apparatus according to claim 17, wherein the heating means is an electric heater, an infrared lamp, or a microwave heating device. 19. The apparatus according to claim 8, further comprising heating means for baking the inside of the reaction chamber.
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