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光電子分光と基板曲率測定によるSi(110)初期酸化過程の評価

Initial oxidation of Si(110) surface evaluated by photoemission spectroscopy and substrate-curvature measurements

山本 喜久*; 鈴木 康*; 宮本 優*; Bantaculo, R.*; 末光 眞希*; 遠田 義晴*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 朝岡 秀人; 山崎 竜也

Yamamoto, Yoshihisa*; Suzuki, Yasushi*; Miyamoto, Yu*; Bantaculo, R.*; Suemitsu, Maki*; Enta, Yoshiharu*; Teraoka, Yuden; Yoshigoe, Akitaka; Asaoka, Hidehito; Yamazaki, Tatsuya

本研究では、Si(110)表面が酸素で被覆される際の基板の反りを光学的に測定し、(001)方向と(-110)方向について酸化時の曲率の変化を評価した。また、酸素吸着量及び化学結合状態の時間発展を光電子分光により評価し、基板曲率測定の結果と併せてSi(110)酸化の異方性について検討した。基板曲率はmulti-beam optical sensorシステムを用いた。光電子分光はSPring-8のBL23SUに設置された表面化学実験ステーションで行い、O1sから酸素吸着量を、Si2pから化学結合状態を評価した。酸化は両実験とも5.0ないし6.7$$times$$10$$^{-6}$$ Paの純酸素ガスで行い、基板温度は600$$^{circ}$$Cとした。(-110)方向では酸化膜側が凸になる圧縮性の応力が生じるのに対し、(001)方向には酸化膜側が凹になる伸張性の応力が生じた。光電子分光実験では、Si(110)表面ではlayer-by-layer様式で酸化が進行しない結果を得ている。(001)方向に伸張性の応力が作用するという曲率測定の結果は、(001)方向成分を有するB-bondへの酸素結合を支持する。

The bending of Si substrate has been measured optically in the oxidation of Si(110) surface and variation of curvature for (001) and (-110) directions have been evaluated. Furthermore, time evolutions of oxygen adsorption content and its chemical bonding states have been measured by photoemission spectroscopy to discuss inisotropy of the Si(110) oxidation in comjunction with substrate curvature measurements. Oxygen adsorption content was evaluated from O1s photoemission and chemical bonding states were evaluated from Si2p photoemission. O$$_{2}$$ gas pressure was ranging from 5.0$$times$$10$$^{-6}$$ Pa to 6.7$$times$$10$$^{-6}$$ and substrate temperature was 873 K. Compressive stress was detected in the (-110) direction. In turn, stretching stress was detected. The photoemission spectroscopy indicated that a layer-by-layer oxidation was not took place. The stretching stress in the (001) direction implies that oxidation of B-bonds which have components along the (001) direction takes place.

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