高輝度真空紫外光源の開発と固体表面層の原子間結合制御への適用

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光励起プロセスでは、光解離過程の波長依存性によって初期発生ラジカルに選択性が得られ、プロセスの制御性が高められる可能性がある。しかし、現在残されている大きな問題点に次の二つがある。(1)実用的な短波長、高輝度、大口径光源の開発。(2)実際のプロセス条件下で、気相でのラジカル選択生成の特長がそのまま保持されて、表面での反応に反映されているか否かの直接的な検証。本研究では、これらの問題に対して次のような具体的な取り組みを行っている。まず光源として、マイクロ波放電励起による口径100mmの面発型真空紫外光源を開発した。この光源はXe/He混合ガス、Hg/Ar混合ガスを用いることによって、それぞれ波長147nm、185nmの真空紫外光源として動作させることができる。その特性を調べるため、シラン系ガス(SiH_4,Si_2H_6)の光分解によって水素化非晶質シリコン(aーSi:H)を化学気相堆積させ、励起波長と原料ガスの種々の組み合わせで堆積速度や膜物性の評価を行った。その結果、147nmとSi_2H_6の組み合わせでは最高5nm/minの堆積速度が得られ、実用性が証明された。また膜の電気的、光学的特性も組み合わせによって差異が見られ、特に上記の場合が膜中の水素結合形態も良好で、欠陥密度も少ないことがわかった。このような膜物性の違いを生ずる原因を明らかにするため、種々のレ-ザ-分光法を駆使して、光解離で生成されたSiH_2やSiH_3などのラジカルをin situ計測し、プロセスの外的条件(装置寸法、ガス圧、ガス流量など)との関連を調べている。また、その結果を反応系の計算機シミュレ-ションと比較して検討している。