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

高强度真空紫外光源的研制及其在固体表面层原子间键合控制中的应用

• 批准号: 03239205
• 负责人: 橘 邦英
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03239205/
• 关键词: 真空紫外光源; シランガス; 光CVD; aーSi:H; レ-ザ-分光法; ラジカル検出; 膜形成機構

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。

在光激发过程中，光解离过程的波长依赖性为最初生成的自由基提供了选择性，这可能会增加该过程的可控性。但是，今天仍然存在两个主要问题：（1）实际短波，高亮度和大直径光源的发展。 （2）直接验证气相中自由基选择产生的特征是否保留在实际过程条件下，并反映在表面的反应中。这项研究已经采取了以下具体的努力来解决这些问题：首先，我们通过微波放电激发开发了一种表面产生的真空紫外线，直径为100毫米。该光源可以分别使用XE/HE混合气和HG/AR混合气体作为真空紫外线的光源操作，其波长为147 nm和185 nm。为了研究其性质，通过基于硅烷的气体分解（SIH__4，SI_2H_6）将氢化的无定形硅（A-SI：H）沉积在化学蒸气相中，并使用各种激发波长和原材料气体评估了沉积速率和膜性能。结果，147 nm和si_2h_6的组合产生的沉积速率高达5 nm/min，证明了实用性。此外，可以根据组合的不同，尤其是上述病例表明膜中的氢键形态良好，缺陷密度很小。为了阐明这些薄膜特性差异的原因，使用各种激光光谱法来测量通过光解异位产生的自由基，例如SIH_2和SIH_3，并研究与过程的外部条件（例如，设备尺寸，气体压力，气体压力，气体压力等）一起研究与外部条件的关系。此外，将结果与反应系统的计算机模拟进行了比较。

项目成果

Hiroshi Harima: "An IR Study on the Stability of Y(DPM)_3,Ba(DPM)_2 and Cu(DPM)_2 for UV Irradiation" Japanese Journal of Applied Physics. 30. 1946-1955 (1991)

Hiroshi Harima：“Y(DPM)_3、Ba(DPM)_2 和 Cu(DPM)_2 在紫外线照射下的稳定性的红外研究”日本应用物理学杂志。

白藤 立: "直接励起光CVD法によるaーSi:Hの製作ー励起波長と原料ガスの違い効果ー" 電子情報通信学会技術報告. SDMー91ー140. 1-5 (1991)

Tatsu Shirafuji：“通过直接激发光 CVD 方法制造 a-Si:H - 激发波长和原料气体差异的影响”SDM-91-140 (1991)。

Kenji Yoshizawa: "DiskーShaped Vacuum Ultraviolet Light Source Driven by Microwave Discharge for Photoexcited Processes" Applied Physics Letters. 59. 1678-1680 (1991)

Kenji Yoshizawa：“用于光激发过程的微波放电驱动的盘形真空紫外光源”《应用物理快报》59。1678-1680（1991）。