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JPH11172421A - Method and apparatus for manufacturing fluoride thin film - Google Patents

Method and apparatus for manufacturing fluoride thin film

Info

Publication number
JPH11172421A
JPH11172421A JP10059495A JP5949598A JPH11172421A JP H11172421 A JPH11172421 A JP H11172421A JP 10059495 A JP10059495 A JP 10059495A JP 5949598 A JP5949598 A JP 5949598A JP H11172421 A JPH11172421 A JP H11172421A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
fluoride
thin film
film
xenon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10059495A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Kitamoto
達也 北本
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP10059495A priority Critical patent/JPH11172421A/en
Publication of JPH11172421A publication Critical patent/JPH11172421A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全性、利便性、環境性があり、λ=400
nm以下の波長領域で膜損失の小さなフッ化物薄膜の製
造方法および製造装置を提供すること。 【解決手段】 真空雰囲気中で蒸発源2からフッ素化合
物3を飛散させて基板5上に成膜するフッ化物薄膜の製
造方法において、成膜中に、ガス化装置4から真空チャ
ンバ1内に、フッ化キセノンガスを飛散させるものであ
る。
(57) [Summary] [Problem] λ = 400 with safety, convenience, and environmental friendliness
Provided are a method and an apparatus for manufacturing a fluoride thin film having small film loss in a wavelength region of nm or less. SOLUTION: In a method of manufacturing a fluoride thin film in which a fluorine compound 3 is scattered from an evaporation source 2 in a vacuum atmosphere to form a film on a substrate 5, during film formation, a gasification device 4 enters a vacuum chamber 1 into a vacuum chamber 1; Xenon fluoride gas is scattered.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線領域で使用
可能なフッ化物薄膜を製造する方法および装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for producing a fluoride thin film usable in an ultraviolet region.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子の集積度を増すため
に、半導体製造用縮小投影露光装置(ステッパー)の高
解像力化の要求が高まっている。このステッパーによる
フォトリソグラフィーの解像度を上げる1つの方法とし
て、光源波長の短波長化が挙げられる。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to increase the degree of integration of semiconductor devices, there is an increasing demand for a high-resolution reduction projection exposure apparatus (stepper) for semiconductor manufacturing. One method of increasing the resolution of photolithography using this stepper is to shorten the wavelength of the light source.

【0003】最近では、水銀ランプより短波長域の光を
発振でき、かつ高出力なエキシマレーザーを光源とした
ステッパーの実用化が始まっている。ここで、光源であ
るエキシマレーザーには、KrFエキシマレーザー(λ
=248nm)やArFエキシマレーザー(λ=193
nm)などがある。エキシマレーザーを光源としたステ
ッパーの光学系において、レンズなどの光学素子の表面
反射による光量損失やフレア・ゴーストなどを低減する
ために、反射防止膜や光路折り曲げのためのミラー(反
射増加膜)を形成する必要がある。
Recently, a stepper using a high-output excimer laser as a light source that can oscillate light in a shorter wavelength range than a mercury lamp has begun to be put into practical use. Here, the excimer laser as a light source is a KrF excimer laser (λ
= 248 nm) or ArF excimer laser (λ = 193
nm). In an optical system of a stepper using an excimer laser as a light source, an anti-reflection film and a mirror (reflection increasing film) for bending the optical path are used to reduce the amount of light loss and flare and ghost due to surface reflection of optical elements such as lenses Need to be formed.

【0004】ここで、エキシマレーザー波長の光に対し
て吸収の大きい膜物質や、耐レーザー性の低い膜物質に
よって光学薄膜(反射防止膜やミラー)を構成した場
合、吸収による光量損失,吸収発熱による基板面変化や
膜破壊などを起こしやすくなる。このため、レンズなど
の光学素子に形成する光学薄膜に使用する膜物質として
は、低吸収・高耐レーザー性を有しているものが望まし
い。
Here, when an optical thin film (anti-reflection film or mirror) is made of a film material having a large absorption for light having an excimer laser wavelength or a film material having a low laser resistance, a loss of light amount due to absorption and absorption heat generation. Changes in the substrate surface and film destruction. For this reason, as a film substance used for an optical thin film formed on an optical element such as a lens, a substance having low absorption and high laser resistance is desirable.

【0005】エキシマレーザー波長にて使用できる膜物
質は、主にフッ化マグネシウム(MgF2)のようなフ
ッ素化合物や、一部の酸化物(酸化アルミニウム(Al
23),二酸化珪素(SiO2))であるが、フッ素化
合物からなる光学薄膜を形成した光学素子の方が光量損
失が少ないものとなる。
[0005] Film materials that can be used at the wavelength of the excimer laser mainly include fluorine compounds such as magnesium fluoride (MgF 2 ) and some oxides (such as aluminum oxide (Al).
2 O 3 ) and silicon dioxide (SiO 2 )), an optical element having an optical thin film made of a fluorine compound has a smaller light quantity loss.

【0006】このフッ化物薄膜を形成する際、簡便な方
法として真空雰囲気中で主に物理的成膜方法である真空
蒸着法やスパッタリング法などが用いられてきた。
When forming this fluoride thin film, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, which is a physical film forming method, has been mainly used in a vacuum atmosphere as a simple method.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、真空蒸着法に
よりフッ化物薄膜の成膜を行う際、蒸発源として抵抗加
熱を用いると、フッ素化合物からなる蒸着材料に、抵抗
加熱ボート上で加熱によりフッ素解離が生じる。また、
電子銃を用いたときには、フッ素化合物からなる蒸着材
料に、電子照射によりフッ素と金属原子との分離が生じ
る。
However, when a resistive heating is used as an evaporation source when forming a fluoride thin film by a vacuum vapor deposition method, a fluorine-containing vapor-deposited material is deposited on a resistive heating boat by heating on a resistive heating boat. Dissociation occurs. Also,
When an electron gun is used, separation of fluorine and metal atoms is caused by electron irradiation in a vapor deposition material made of a fluorine compound.

【0008】このため、フッ素欠損した蒸着材料が蒸着
源から飛散してしまい、真空チャンバー内の残留酸素が
フッ素欠損した蒸着材料の金属原子と結合することによ
り、オキシフロライド化(MFxy、M:金属原子)さ
れたフッ化物薄膜が成膜されたり、フッ素欠損したまま
のフッ化物薄膜が成膜されていた。また、真空雰囲気中
での成膜過程において、形成されつつあるフッ化物薄膜
の表面にイオンビームを照射するイオンアシスト法で成
膜を行った場合には、前述した原因により真空チャンバ
ー内の残留酸素がフッ素欠損した蒸着材料の金属原子と
結合する上に、形成されつつあるフッ化物薄膜から軽元
素であるフッ素が選択的にスパッタリングされることで
さらにフッ素欠損が生じ、その替りに真空チャンバー内
の残留酸素が金属原子と結合することにより、オキシフ
ロライド化(MFxy、M:金属原子)されたフッ化物
薄膜やフッ素欠損が残ったままのフッ化物薄膜が成膜さ
れていた。
[0008] For this reason, the fluorine-deficient deposition material is scattered from the deposition source, and the residual oxygen in the vacuum chamber is combined with the metal atoms of the fluorine-defective deposition material to form oxyfluoride (MF x O y). , M: metal atoms) were formed, or a fluoride thin film with fluorine deficiency was formed. In addition, in the film formation process in a vacuum atmosphere, when the film is formed by the ion assist method of irradiating the surface of the fluoride thin film being formed with an ion beam, the residual oxygen in the vacuum chamber is caused due to the above-described cause. Is bonded to the metal atoms of the fluorine-deficient deposition material, and fluorine, which is a light element, is selectively sputtered from the fluoride thin film being formed, which further generates fluorine deficiency. By bonding the residual oxygen to the metal atoms, an oxyfluoridated (MF x O y , M: metal atom) fluoride thin film or a fluoride thin film with fluorine deficiency remaining was formed.

【0009】また、スパッタリング法を用いてフッ化物
薄膜の成膜を行うに当たって、フッ素化合物からなるタ
ーゲットをイオンビームで衝撃する場合には、照射する
ビームエネルギーが数百eV〜数keVと高いため、フ
ッ素の選択的スパッタリングが避けられない。
[0009] In forming a fluoride thin film by sputtering, when a target made of a fluorine compound is bombarded with an ion beam, the irradiation beam energy is as high as several hundreds eV to several keV. Selective sputtering of fluorine is inevitable.

【0010】この場合にも、フッ素原子と結合していた
金属原子の分離が生じ、フッ素欠損した蒸着材料が蒸着
源から飛散してしまい、真空チャンバー内の残留酸素が
フッ素欠損した蒸着材料の金属原子と結合することによ
り、オキシフロライド化(MFxy、M:金属原子)さ
れたフッ化物薄膜やフッ素欠損が残ったままのフッ化物
薄膜が成膜されていた。
In this case as well, the metal atoms bonded to the fluorine atoms are separated from each other, the fluorine-deficient deposition material is scattered from the deposition source, and the residual oxygen in the vacuum chamber is reduced to the metal of the fluorine-defective deposition material. By bonding with atoms, a fluorinated fluoride thin film (MF x O y , M: metal atom) or a fluoride thin film with a fluorine deficiency remaining was formed.

【0011】また、イオンビームスパッタリングによる
成膜過程において、形成されつつあるフッ化物薄膜の表
面にイオンビームを照射する場合(デュアルイオンビー
ムスパッタリングプロセス)には、さらに、形成されつ
つあるフッ化物薄膜から軽元素であるフッ素が選択的に
スパッタリングされてしまう。そして、そのフッ素の抜
けたところに真空チャンバー内の残留酸素が入り込み、
フッ素の代わりに酸素が金属原子と結合することによ
り、オキシフロライド化(MFxOy、M:金属原子)さ
れたフッ化物薄膜やフッ素欠損が残ったままのフッ化物
薄膜が成膜されていた。
In the film formation process by ion beam sputtering, when the surface of the fluoride thin film being formed is irradiated with an ion beam (dual ion beam sputtering process), the surface of the fluoride thin film being formed is further reduced. Light element fluorine is selectively sputtered. Then, the residual oxygen in the vacuum chamber enters where the fluorine has escaped,
Oxyfluoride-forming (MFxOy, M: metal atom) fluoride thin film or fluoride thin film with fluorine deficiency remaining was formed by bonding oxygen instead of fluorine to a metal atom.

【0012】このように一部オキシフロライド化されて
しまったフッ化物薄膜やフッ素欠損が残ったままのフッ
化物薄膜では、そのフッ素欠損が原因となって、特に可
視域では問題となっていなかった吸収および散乱による
損失(以下、「膜損失」という)が、波長λ=400n
m以下の紫外線領域から真空紫外領域(λ=120nm
付近まで)にかけての短波長領域において大幅に増大
し、光学部品としての透過率が低下するという問題が生
じていた。
In the case of a fluoride thin film partially oxyfluoridated or a fluoride thin film in which a fluorine deficiency remains, there is no problem particularly in the visible region due to the fluorine deficiency. Loss due to absorption and scattering (hereinafter, referred to as “film loss”) has a wavelength λ = 400 n
m to ultraviolet vacuum region (λ = 120 nm)
(Up to the vicinity), there is a problem that the transmittance greatly increases in a short wavelength region, and the transmittance as an optical component decreases.

【0013】これは、レンズ枚数の多い光学系では全く
無視できない現象である。例えば集積回路製造における
紫外領域の光源を利用した縮小投影露光装置は、通常1
5枚〜20枚の多数のレンズから構成される照明系とほ
ぼ同数のレンズからなる投影系をもつ光学系を所有して
いる(面数はレンズ枚数の2倍となる)ため、各面のわ
ずかな膜損失でも大幅な透過率の低下を招くことにな
る。
This is a phenomenon that cannot be ignored in an optical system having a large number of lenses. For example, a reduction projection exposure apparatus using a light source in the ultraviolet region in the manufacture of integrated circuits usually has one
Since it has an optical system having an illumination system composed of a large number of 5 to 20 lenses and a projection system composed of substantially the same number of lenses (the number of surfaces is twice the number of lenses), Even a slight loss of film will cause a significant decrease in transmittance.

【0014】この問題点を解決する1つの方法として、
フッ素ガスを真空チャンバー内に直接導入する方法が考
えられる。しかし、フッ素は化学作用が極めて強く、す
べての元素と直接反応し、猛毒で強い腐食性をもつ刺激
物であるため、フッ素ガスを真空チャンバー内に直接導
入すると、真空チャンバー内が腐食されるという問題が
ある上に、人体にとっても非常に危険である。
One way to solve this problem is as follows:
A method of directly introducing fluorine gas into the vacuum chamber is conceivable. However, fluorine has a very strong chemical action, reacts directly with all elements, and is a highly toxic and highly corrosive stimulant.If fluorine gas is directly introduced into the vacuum chamber, the vacuum chamber will be corroded. Besides being problematic, it is very dangerous for the human body.

【0015】また、これに対処するために、ガス供給管
の内面に特殊な保護膜を設けたり、廃棄ガスの処理にも
非常に気密性の高い設備を整えなければならず、安全
性、利便性、環境性に大きく欠けるという問題点があっ
た。本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであ
り、安全性、利便性、環境性があり、λ=400nm以
下の波長領域で膜損失の小さなフッ化物薄膜の製造方法
および製造装置を提供することを目的とする。
In order to cope with this, a special protective film must be provided on the inner surface of the gas supply pipe, and a very airtight facility must be provided for the treatment of waste gas. There was a problem that the nature and environmental properties were largely lacking. The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method and an apparatus for manufacturing a fluoride thin film having safety, convenience, and environmental friendliness, and having a small film loss in a wavelength region of λ = 400 nm or less. The purpose is to do.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、真空雰囲気中で蒸発源からフッ素化合物を飛散させ
て基板上に成膜するフッ化物薄膜の製造方法において、
成膜中にフッ化キセノンガスを飛散させるものである。
したがって、請求項1に記載の発明によれば、蒸発源で
の加熱により生じたフッ素欠損を補いながら、波長40
0nm以下の短波長領域でも膜損失の小さいフッ化物薄
膜を形成できる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a fluoride thin film, wherein a fluorine compound is scattered from an evaporation source in a vacuum atmosphere to form a film on a substrate.
Xenon fluoride gas is scattered during film formation.
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the wavelength 40
Even in a short wavelength region of 0 nm or less, a fluoride thin film with small film loss can be formed.

【0017】また、請求項2に記載の発明は、スパッタ
リング法を用い、基板上にフッ化物薄膜を成膜するに当
たり、金属またはフッ素化合物からなるターゲットを配
置し、フッ化キセノンガス、またはフッ化キセノンガス
と希ガスとの混合ガスを、スパッタリングガスとして導
入し、このスパッタリングガスによりターゲットを衝撃
して、金属またはフッ素化合物を飛散させることによっ
て成膜するものである。
According to a second aspect of the present invention, in forming a fluoride thin film on a substrate by sputtering, a target made of a metal or a fluorine compound is disposed, and xenon fluoride gas or fluoride is used. A mixed gas of a xenon gas and a rare gas is introduced as a sputtering gas, the target is bombarded by the sputtering gas, and a metal or a fluorine compound is scattered to form a film.

【0018】したがって、請求項2に記載の発明によれ
ば、スパッタリングガスによるターゲットの衝撃や成膜
過程において生じたフッ素欠損を補いながら、波長40
0nm以下の短波長領域でも膜損失の小さいフッ化物薄
膜を形成できる。また、請求項3に記載の発明は、スパ
ッタリング法を用い、基板上にフッ化物薄膜を成膜する
に当たり、金属またはフッ素化合物からなるターゲット
を配置し、希ガスをスパッタリングガスとして導入し、
この希ガスによりターゲットを衝撃して、金属またはフ
ッ素化合物を飛散させることによって成膜し、成膜中
に、フッ化キセノンガス、またはフッ化キセノンガスと
希ガスとの混合ガスを導入するものである。
Therefore, according to the second aspect of the present invention, while compensating for the impact of the sputtering gas on the target and the fluorine deficiency generated during the film forming process, the wavelength 40
Even in a short wavelength region of 0 nm or less, a fluoride thin film with small film loss can be formed. Further, the invention according to claim 3 uses a sputtering method to form a fluoride thin film on a substrate, arrange a metal or fluorine compound target, introduce a rare gas as a sputtering gas,
A film is formed by bombarding a target with this rare gas to scatter a metal or a fluorine compound. During the film formation, xenon fluoride gas or a mixed gas of xenon fluoride gas and a rare gas is introduced. is there.

【0019】したがって、請求項3に記載の発明によれ
ば、希ガスによるターゲットの衝撃や成膜過程において
生じたフッ素欠損を補いながら、波長400nm以下の
短波長領域でも膜損失の小さいフッ化物薄膜を形成でき
る。また、請求項4に記載の発明は、請求項1、請求項
2または請求項3に記載のフッ化物薄膜の製造方法にお
いて、成膜中に、形成されつつあるフッ化物薄膜の表面
にイオンビームを照射するものである。
Therefore, according to the third aspect of the present invention, a fluoride thin film having a small film loss even in a short wavelength region of 400 nm or less while compensating for the impact of the rare gas on the target and fluorine deficiency generated during the film formation process. Can be formed. According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a fluoride thin film according to the first, second, or third aspect, the ion beam is applied to the surface of the fluoride thin film being formed during the film formation. Is irradiated.

【0020】したがって、請求項4に記載の発明によれ
ば、イオンビームの照射により、形成されつつある薄膜
から選択的にフッ素がスパッタリングされて生じたフッ
素欠損を補いながら、波長400nm以下の短波長領域
でも膜損失の小さいフッ化物薄膜を形成できる。また、
請求項5に記載の発明は、イオンプレーティング法を用
い、基板上にフッ化物薄膜を成膜するに当たり、金属ま
たはフッ素化合物を飛散させる蒸発源を配置し、成膜中
に、フッ化キセノンガス、またはフッ化キセノンガスと
希ガスとの混合ガスを導入してプラズマを生成し、この
プラズマ中で、前記蒸発源から飛散された金属またはフ
ッ素化合物をイオン化させるものである。
Therefore, according to the present invention, a short wavelength of 400 nm or less can be obtained while supplementing fluorine deficiency caused by selective sputtering of fluorine from a thin film being formed by ion beam irradiation. Even in the region, a fluoride thin film with small film loss can be formed. Also,
According to a fifth aspect of the present invention, in forming a fluoride thin film on a substrate by using an ion plating method, an evaporation source for scattering a metal or a fluorine compound is arranged, and xenon fluoride gas is formed during the film formation. Alternatively, a mixed gas of xenon fluoride gas and a rare gas is introduced to generate plasma, and the metal or fluorine compound scattered from the evaporation source is ionized in the plasma.

【0021】したがって、請求項5に記載の発明によれ
ば、蒸着源での加熱、プラズマ中でのイオン化、および
成膜過程において生じたフッ素欠損を補いながら、波長
400nm以下の短波長領域でも膜損失の小さいフッ化
物薄膜を形成できる。
According to the fifth aspect of the present invention, the film can be formed even in a short wavelength region of 400 nm or less while supplementing heating in an evaporation source, ionization in plasma, and fluorine deficiency generated in a film forming process. A fluoride thin film with small loss can be formed.

【0022】また、請求項6に記載のフッ化物薄膜の製
造装置は、蒸着物質であるフッ素化合物を飛散させる蒸
発源および基板を保持する基板ホルダが内部に配置され
た成膜室と、成膜室内を排気する排気部と、成膜室内に
フッ化キセノンガスを飛散させるガス飛散部とを備えた
ものである。したがって、請求項6に記載の発明によれ
ば、蒸着源での加熱により生じたフッ素欠損を補いなが
ら、波長400nm以下の短波長領域でも膜損失の小さ
いフッ化物薄膜を形成できる。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a thin film of a fluoride, comprising: a film forming chamber in which an evaporation source for scattering a fluorine compound as a deposition material and a substrate holder for holding a substrate are provided; An exhaust unit for exhausting the inside of the chamber and a gas scattering unit for scattering xenon fluoride gas into the film formation chamber are provided. Therefore, according to the invention of claim 6, it is possible to form a fluoride thin film having small film loss even in a short wavelength region of a wavelength of 400 nm or less, while compensating for fluorine deficiency caused by heating in an evaporation source.

【0023】また、請求項7に記載のフッ化物薄膜の製
造装置は、金属またはフッ素化合物からなるスパッタリ
ング用のターゲットを保持するターゲットホルダ、およ
び基板を保持する基板ホルダが内部に配置された成膜室
と、ターゲットホルダに保持されたターゲットに対して
所定の電力を印加する電力印加部と、成膜室内を排気す
る排気部と、成膜室内に、フッ化キセノンガス、または
フッ化キセノンガスと希ガスとの混合ガスを、スパッタ
リングガスとして導入するガス導入部とを備えたもので
ある。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an apparatus for producing a thin film of a fluoride, wherein a target holder for holding a sputtering target made of a metal or a fluorine compound, and a substrate holder for holding a substrate are arranged inside. A chamber, a power application unit for applying a predetermined power to the target held by the target holder, an exhaust unit for exhausting the inside of the deposition chamber, and a xenon fluoride gas or a xenon fluoride gas inside the deposition chamber. A gas introduction unit for introducing a mixed gas with a rare gas as a sputtering gas.

【0024】したがって、請求項7に記載の発明によれ
ば、スパッタリングガスによるターゲットの衝撃や成膜
過程において生じたフッ素欠損を補いながら、波長40
0nm以下の短波長領域でも膜損失の小さいフッ化物薄
膜を形成できる。また、請求項8に記載のフッ化物薄膜
の製造装置は、蒸着物質である金属またはフッ素化合物
を飛散させる蒸発源、および基板を保持する基板ホルダ
が内部に配置された成膜室と、基板ホルダに保持された
基板に対して所定の電力を印加する電力印加部と、成膜
室内を排気する排気部と、成膜室内に、フッ化キセノン
ガス、またはフッ化キセノンガスと希ガスとの混合ガス
を導入するガス導入部と、蒸発源と基板との間に、ガス
導入部によって導入されたガスのプラズマを生成させる
プラズマ生成部とを備えたものである。
Therefore, according to the present invention, the wavelength of 40 is compensated while compensating for the impact of the sputtering gas on the target and the fluorine deficiency generated during the film formation process.
Even in a short wavelength region of 0 nm or less, a fluoride thin film with small film loss can be formed. An apparatus for manufacturing a thin film of a fluoride according to claim 8, further comprising: a deposition chamber in which an evaporation source for scattering a metal or a fluorine compound as a deposition material and a substrate holder for holding a substrate are disposed; A power application unit that applies a predetermined power to the substrate held in the chamber, an exhaust unit that exhausts the film formation chamber, and a mixture of xenon fluoride gas or a mixture of xenon fluoride gas and a rare gas in the film formation chamber. The apparatus includes a gas introduction unit that introduces a gas, and a plasma generation unit that generates plasma of the gas introduced by the gas introduction unit between the evaporation source and the substrate.

【0025】したがって、請求項8に記載の発明によれ
ば、蒸着源での加熱、プラズマ中でのイオン化、および
成膜過程において生じたフッ素欠損を補いながら、波長
400nm以下の短波長領域でも膜損失の小さいフッ化
物薄膜を形成できる。
Therefore, according to the present invention, the film can be formed even in a short wavelength region of 400 nm or less while compensating for the fluorine deficiency generated during the heating in the evaporation source, the ionization in the plasma, and the film formation process. A fluoride thin film with small loss can be formed.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)まず、本発明の
第1実施形態について図1,図2を用いて説明する。な
お、この第1実施形態は、請求項1,請求項6に対応す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the first embodiment corresponds to claims 1 and 6.

【0027】図1は、第1実施形態のフッ化物薄膜の製
造方法で使用する真空蒸着装置10の模式図である。図
2は、フッ化キセノンのガス化装置4を示す図である。
図1に示される真空蒸着装置10の真空チャンバー1
(成膜室)内には、フッ素化合物からなる蒸着材料3を
入れる蒸着源(抵抗加熱ボート)2と、基板5を保持す
ると共に自転および公転可能な基板ホルダ6と、フッ化
キセノン(XeF 2)のガス化装置4(請求項6のガス
飛散部に対応する)とが配置されている。
FIG. 1 shows the production of the fluoride thin film of the first embodiment.
FIG. 1 is a schematic view of a vacuum evaporation apparatus 10 used in a fabrication method. Figure
2 is a diagram showing a xenon fluoride gasifier 4.
Vacuum chamber 1 of vacuum deposition apparatus 10 shown in FIG.
In the (film formation chamber), a deposition material 3 made of a fluorine compound is placed.
Holds deposition source (resistance heating boat) 2 and substrate 5
And a substrate holder 6 capable of rotating and revolving,
Xenon (XeF Two) Gasifier 4 (gas of claim 6)
(Corresponding to the scattering portion).

【0028】フッ化キセノンのガス化装置4は、蒸着源
2からの輻射熱の影響を受けない位置に設けることが好
ましい。ガス化装置4は、図2に示されるように、フッ
化キセノン11を入れるニッケル容器(ボート)12
と、容器12の温度を調節する温度調節機構13とで構
成されている。
The xenon fluoride gasifier 4 is preferably provided at a position which is not affected by radiant heat from the evaporation source 2. As shown in FIG. 2, the gasifier 4 includes a nickel container (boat) 12 containing a xenon fluoride 11.
And a temperature control mechanism 13 for controlling the temperature of the container 12.

【0029】温度調節機構13は、真空中において液体
窒素を流し冷却するための冷却管と、加熱するための赤
外線ヒータとが併設された機構となっている。ここで、
フッ化キセノン11は、大気圧で融点が約127℃の物
質であり、融点以下の温度では昇華性がある。したがっ
て、容器12に設けられた温度調節機構13により、適
切な温度に設定してフッ化キセノン11をガス化させ、
真空チャンバー1内に飛散させることができる。
The temperature control mechanism 13 is a mechanism in which a cooling pipe for flowing and cooling liquid nitrogen in a vacuum and an infrared heater for heating are provided. here,
Xenon fluoride 11 is a substance having a melting point of about 127 ° C. at atmospheric pressure, and has a sublimation property at a temperature lower than the melting point. Therefore, the xenon fluoride 11 is gasified by setting the temperature to an appropriate temperature by the temperature control mechanism 13 provided in the container 12,
It can be scattered in the vacuum chamber 1.

【0030】また、この温度調節機構13により、真空
チャンバー1内におけるフッ化キセノンガスの分圧を一
定に保つことができる。温度調節機構13の設定温度と
しては約100℃〜130℃が好ましく、この温度調節
機構13により真空チャンバー1内におけるフッ化キセ
ノンガスの分圧を5×10ー5Torr以上とすることが
好ましい。
Further, the partial pressure of the xenon fluoride gas in the vacuum chamber 1 can be kept constant by the temperature control mechanism 13. The set temperature of the temperature control mechanism 13 is preferably about 100 ° C. to 130 ° C., and the partial pressure of the xenon fluoride gas in the vacuum chamber 1 is preferably set to 5 × 10 −5 Torr or more by the temperature control mechanism 13.

【0031】なお、真空蒸着装置10の真空チャンバー
1には、図示されない真空ポンプが接続され、排気口7
から排気できるようになっている。以下、第1実施形態
のフッ化物薄膜の製造方法を説明する。成膜に先立っ
て、石英ガラス基板5を用意し、超音波洗浄を行ったの
ち、真空チャンバー1内に設けられた基板ホルダ6にセ
ットする。そして、基板5を約200℃〜400℃まで
加熱する。また、真空チャンバー1内は、5×10ー6
orr〜5×10-7Torrまで真空排気しておく。
A vacuum pump (not shown) is connected to the vacuum chamber 1 of the vacuum vapor deposition apparatus 10, and an exhaust port 7 is provided.
It can be exhausted from. Hereinafter, a method of manufacturing the fluoride thin film according to the first embodiment will be described. Prior to film formation, a quartz glass substrate 5 is prepared and subjected to ultrasonic cleaning, and then set on a substrate holder 6 provided in the vacuum chamber 1. Then, the substrate 5 is heated to about 200 ° C to 400 ° C. The inside of the vacuum chamber 1 is 5 × 10-6 T
The chamber is evacuated to orr to 5 × 10 −7 Torr.

【0032】成膜に当たって、蒸着源2に置かれた蒸着
材料3を加熱蒸発させ、基板5に向けて飛散させて基板
5上に薄膜を形成する。ガス化装置4内で昇華して真空
チャンバー1内に飛散したフッ化キセノン(XeF2
ガスの一部分は、真空雰囲気中で解離する。そして、キ
セノンおよびフッ素は、ラジカル,イオン,原子などの
状態となる。
At the time of film formation, the vapor deposition material 3 placed on the vapor deposition source 2 is heated and evaporated, and scattered toward the substrate 5 to form a thin film on the substrate 5. Xenon fluoride (XeF 2 ) sublimated in the gasifier 4 and scattered in the vacuum chamber 1
Some of the gas dissociates in a vacuum atmosphere. Then, xenon and fluorine are in a state of radicals, ions, atoms and the like.

【0033】これらのフッ素は反応性が高いので、蒸着
源(抵抗加熱ボート)2上での加熱によりフッ素欠損し
た蒸着材料3が基板5に向けて飛散する過程および成膜
過程において、フッ素欠損を補うことができる。この成
膜過程における全圧力は、好ましくは1×10ー5Tor
r〜3×10-4Torrである。また、フッ化キセノン
の分圧は、好ましくは1×10ー5Torr〜2×10-4
Torrである。
Since these fluorines have high reactivity, the fluorine-deficient vapor-depositing material 3 is scattered toward the substrate 5 by heating on the vapor-deposition source (resistance heating boat) 2 toward the substrate 5 and in the film-forming process. I can make up for it. The total pressure in this film forming process is preferably 1 × 10 −5 Torr.
r to 3 × 10 −4 Torr. Also, the partial pressure of xenon fluoride is preferably 1 × 10 over 5 Torr~2 × 10 -4
Torr.

【0034】また、フッ化キセノン自身にもフッ素化剤
としての作用があるため、フッ素欠損したものを補う効
果がある。なお、このようなフッ化物薄膜の成膜過程
で、わずかながらのキセノン(Xe)原子がフッ化物薄
膜内にトラッピングされてしまうこともある。しかし、
キセノン原子は希ガスであり、反応性も非常に少ないた
め、膜損失の増大にはほとんど影響しない。
Further, since xenon fluoride itself has an action as a fluorinating agent, it has an effect of compensating for a fluorine-deficient substance. In the process of forming such a fluoride thin film, a small amount of xenon (Xe) atoms may be trapped in the fluoride thin film. But,
Xenon atoms are rare gases and have very low reactivity, so they hardly affect the increase in film loss.

【0035】以上説明したように、第1実施形態の製造
方法によって成膜されたフッ化物薄膜では、フッ化キセ
ノンガスを真空チャンバー1内に飛散させない通常の真
空蒸着法により成膜された膜に比べて、波長λ=400
nm以下の紫外線領域から真空紫外領域にかけての短波
長領域で膜損失を低減することができる。フッ素化合物
からなる蒸着材料3として、例えば、フッ化アルミニウ
ム(AlF3),フッ化バリウム(BaF2),フッ化カル
シウム(CaF2),チオライト(Na5Al314),ク
リオライト(Na3AlF6),フッ化ガドリウム(Gd
3),フッ化鉛(PbF2),フッ化ランタン(La
3),フッ化リチウム(LiF),フッ化マグネシウム
(MgF2),フッ化ネオジウム(NdF3),フッ化ナト
リウム(NaF),フッ化イットリビウム(YbF3),
フッ化イットリウム(YF3)などを用いることができ
る。
As described above, the fabrication of the first embodiment
The fluoride thin film formed by the method
Normal non-gas that does not scatter non-gas into the vacuum chamber 1
Wavelength λ = 400 compared to a film formed by the blank evaporation method.
Short-wave from ultraviolet region below nm to vacuum ultraviolet region
Film loss can be reduced in a long region. Fluorine compound
As the deposition material 3 made of, for example, aluminum fluoride
(AlFThree), Barium fluoride (BaFTwo) 、 Calcium fluoride
Cium (CaFTwo), Thiolite (NaFiveAlThreeF14) 、 ク
Riolite (NaThreeAlF6), Gadolinium fluoride (Gd
F Three), Lead fluoride (PbFTwo), Lanthanum fluoride (La
FThree), Lithium fluoride (LiF), magnesium fluoride
(MgFTwo), Neodymium fluoride (NdFThree) 、 Fluoro nato
Lithium (NaF), Yttrium Fluoride (YbFThree),
Yttrium fluoride (YFThree) Can be used
You.

【0036】上記した第1実施形態では、蒸着源2とし
て抵抗加熱を用いる例を説明したが、電子銃を用いた場
合でも同様に、電子銃の照射により生じたフッ素欠損を
補いつつ、基板5上にフッ化物薄膜を成膜できる。さら
に、上記した第1実施形態では、フッ化キセノンとして
XeF2のみを用いる例を説明したが、XeF2とXeF
4とを混合したフッ化キセノンや、XeF 4のみからなる
フッ化キセノンを用いる場合でも、波長λ=400nm
以下の短波長領域で膜損失が低減されたフッ化物薄膜を
成膜できる。
In the first embodiment, the evaporation source 2
Although the example of using resistance heating was explained above, when using an electron gun,
Similarly, the fluorine deficiency caused by the irradiation of the electron gun
While supplementing, a fluoride thin film can be formed on the substrate 5. Further
In the above-described first embodiment, xenon fluoride is used.
XeFTwoAlthough the example using only XeF has been described,TwoAnd XeF
FourXenon fluoride mixed with FourConsist only of
Even when using xenon fluoride, the wavelength λ = 400 nm
Fluoride thin film with reduced film loss in the following short wavelength region
A film can be formed.

【0037】(第1実施形態の変形例)次に、第1実施
形態の変形例について図3を用いて説明する。なお、こ
の第1実施形態の変形例も、請求項1,請求項6に対応
する。図3は、第1実施形態の変形例のフッ化物薄膜の
製造方法で使用する真空蒸着装置20の模式図である。
(Modification of First Embodiment) Next, a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. Note that a modification of the first embodiment also corresponds to claims 1 and 6. FIG. 3 is a schematic diagram of a vacuum evaporation apparatus 20 used in a method for manufacturing a fluoride thin film according to a modification of the first embodiment.

【0038】図3に示される真空蒸着装置20は、フッ
化キセノン(XeF2)のガス化装置8が真空チャンバ
ー1の外部に取り付けられている以外は、図1に示され
る真空蒸着装置10と同じ構成であり、真空チャンバー
1内には、フッ素化合物からなる蒸着材料3を入れる蒸
着源(抵抗加熱ボート)2と、基板5を保持すると共に
自転および公転可能な基板ホルダ6とが配置されてい
る。
The vacuum deposition apparatus 20 shown in FIG. 3 is similar to the vacuum deposition apparatus 10 shown in FIG. 1 except that a gasifier 8 of xenon fluoride (XeF 2 ) is mounted outside the vacuum chamber 1. In the vacuum chamber 1, an evaporation source (resistance heating boat) 2 for introducing an evaporation material 3 made of a fluorine compound, and a substrate holder 6 that holds a substrate 5 and can rotate and revolve are arranged in a vacuum chamber 1. I have.

【0039】この変形例のガス化装置8は、フッ化キセ
ノン11を入れるニッケル容器(ボート)12と、容器
12の温度を調節する温度調節機構13と、容器12の
温度を検知する温度計14(例えば、熱電対)と、温度
調節機構13と温度計14との間に接続された温度制御
器15とで構成されている。温度調節機構13は、真空
中において冷媒ガスまたは冷却水または液体窒素を流し
てフッ化キセノン11を冷却するための冷媒供給管b
と、フッ化キセノン11を加熱するための赤外線ヒータ
aとが併設された機構となっている。
The gasifier 8 of this modification includes a nickel container (boat) 12 containing xenon fluoride 11, a temperature adjusting mechanism 13 for adjusting the temperature of the container 12, and a thermometer 14 for detecting the temperature of the container 12. (For example, a thermocouple), and a temperature controller 15 connected between the temperature adjustment mechanism 13 and the thermometer 14. The temperature control mechanism 13 is a refrigerant supply pipe b for flowing a refrigerant gas, cooling water, or liquid nitrogen in a vacuum to cool the xenon fluoride 11.
And an infrared heater a for heating the xenon fluoride 11.

【0040】温度制御器15は、温度計14からの温度
信号と制御対象温度との比較に基づいて、赤外線ヒータ
aに印加する電力または冷媒温度,流量を制御する。そ
して、このように構成されたガス化装置8は、ガス供給
管21を介して、真空チャンバー1の側壁(図3中左
側)に接続されている。このガス化装置8およびガス供
給管21が、請求項6のガス飛散部に対応する。
The temperature controller 15 controls the power applied to the infrared heater a, the refrigerant temperature, and the flow rate based on a comparison between the temperature signal from the thermometer 14 and the control target temperature. The gasifier 8 configured as described above is connected to a side wall (left side in FIG. 3) of the vacuum chamber 1 via a gas supply pipe 21. The gasification device 8 and the gas supply pipe 21 correspond to a gas scattering portion according to claim 6.

【0041】また、ガス供給管21の途中には、ガス化
装置8から真空チャンバー1内に導入されるフッ化キセ
ノンガスの流量を調整する流量調整弁22が設けられて
いる。さらに、流量調整弁22には、圧力制御器23が
接続されている。この圧力制御器23は、真空チャンバ
ー1内のガス圧力を検知する圧力計24に接続されてい
る。これにより、真空チャンバー1内へのフッ化キセノ
ンガスの流量を、真空チャンバー1内のガス圧力に基づ
いて調整できる。
A flow regulating valve 22 for regulating the flow of xenon fluoride gas introduced from the gasifier 8 into the vacuum chamber 1 is provided in the gas supply pipe 21. Further, a pressure controller 23 is connected to the flow control valve 22. The pressure controller 23 is connected to a pressure gauge 24 that detects a gas pressure in the vacuum chamber 1. Thereby, the flow rate of the xenon fluoride gas into the vacuum chamber 1 can be adjusted based on the gas pressure in the vacuum chamber 1.

【0042】このように構成された第1実施形態の変形
例の真空蒸着装置20では、蒸着源2に置かれた蒸着材
料3を加熱蒸発させ、基板5(約200℃〜400℃)
に向けて飛散させることで成膜する際、真空チャンバー
1の外部に取り付けられたガス化装置8から、真空チャ
ンバー1(5×10ー6Torr〜5×10-7Torr)
内に、フッ化キセノンガスが導入される。
In the vacuum evaporation apparatus 20 according to the modified example of the first embodiment, the evaporation material 3 placed on the evaporation source 2 is heated and evaporated, and the substrate 5 (about 200 ° C. to 400 ° C.) is heated.
When forming by causing splashing toward the, from the gasifier 8 attached to the outside of the vacuum chamber 1, a vacuum chamber 1 (5 × 10 over 6 Torr~5 × 10 -7 Torr)
Xenon fluoride gas is introduced therein.

【0043】このときのガス化装置8に設けられた温度
調節機構13の設定温度としては、約100℃〜130
℃が好ましく、この温度調節機構13と流量調整弁22
により、真空チャンバー1内におけるフッ化キセノンガ
スの分圧を任意の値に調整することができる。この場
合、フッ化キセノンの分圧は、1×10ー5Torr〜2
×10-4Torrが好ましい。
At this time, the set temperature of the temperature control mechanism 13 provided in the gasifier 8 is approximately 100 ° C. to 130 ° C.
° C is preferable, and the temperature control mechanism 13 and the flow control valve 22
Thereby, the partial pressure of the xenon fluoride gas in the vacuum chamber 1 can be adjusted to an arbitrary value. In this case, the partial pressure of xenon fluoride is, 1 × 10 over 5 Torr~2
× 10 −4 Torr is preferable.

【0044】必要に応じてフッ化キセノンの温度を一定
に保つ定温度制御も行われるが、この場合、フッ化キセ
ノンの好ましい分圧範囲は、やはり1×10ー5Torr
〜2×10-4Torrである。なお、成膜過程における
全圧力は、何れの場合も好ましくは1×10ー5Torr
〜3×10-4Torrの範囲である。
If necessary, constant temperature control for keeping the temperature of xenon fluoride constant is also performed. In this case, the preferable partial pressure range of xenon fluoride is also 1 × 10 −5 Torr.
22 × 10 −4 Torr. The total pressure during the film formation process is preferably 1 × 10 −5 Torr in any case.
-3 × 10 −4 Torr.

【0045】ガス化装置8内で昇華して真空チャンバー
1内に飛散したフッ化キセノン(XeF2)ガスの一部
分は、真空雰囲気中で解離する。そして、キセノンおよ
びフッ素は、ラジカル,イオン,原子などの状態とな
る。これらのフッ素は反応性が高いので、蒸着源(抵抗
加熱ボート)2上での加熱によりフッ素欠損した蒸着材
料3が基板5に向けて飛散する過程および成膜過程にお
いて、フッ素欠損を補うことができる。
Part of the xenon fluoride (XeF 2 ) gas sublimated in the gasifier 8 and scattered in the vacuum chamber 1 is dissociated in a vacuum atmosphere. Then, xenon and fluorine are in a state of radicals, ions, atoms and the like. Since these fluorines are highly reactive, they can compensate for the fluorine deficiency in the process in which the fluorine-deficient deposition material 3 is scattered toward the substrate 5 by the heating on the deposition source (resistance heating boat) 2 and the film formation process. it can.

【0046】したがって、第1実施形態の変形例の製造
方法によって成膜されたフッ化物薄膜でも、フッ化キセ
ノンガスを真空チャンバー1内に飛散させない通常の真
空蒸着法により成膜された膜に比べて、波長λ=400
nm以下の紫外線領域から真空紫外領域にかけての短波
長領域で膜損失を低減することができる。
Therefore, even the fluoride thin film formed by the manufacturing method of the modification of the first embodiment is compared with a film formed by a normal vacuum deposition method in which xenon fluoride gas is not scattered in the vacuum chamber 1. And the wavelength λ = 400
The film loss can be reduced in a short wavelength region from an ultraviolet region of nm or less to a vacuum ultraviolet region.

【0047】また、上記した第1実施形態の変形例で
は、ガス化装置8に、温度計14と温度制御器15とを
設けたが、冷媒供給管bに一定温度の冷却水などを流せ
るのであれば、これら温度計14と温度制御器15とは
設けなくて良い。 (第2実施形態)次に、本発明の第2実施形態について
図4を用いて説明する。なお、この第1実施形態は、請
求項1,請求項4,請求項6に対応する。
In the modification of the first embodiment, the gasifier 8 is provided with the thermometer 14 and the temperature controller 15, but the cooling water or the like at a constant temperature can flow through the refrigerant supply pipe b. If so, the thermometer 14 and the temperature controller 15 need not be provided. (Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The first embodiment corresponds to claims 1, 4 and 6.

【0048】図4は、第2実施形態のフッ化物薄膜の製
造方法で使用する真空蒸着装置30の模式図である。こ
の真空蒸着装置30は、イオンビームアシスト法によっ
て成膜を行うものである。図4に示される真空蒸着装置
30の真空チャンバー1内には、図1に示される真空蒸
着装置10と同様、フッ素化合物からなる蒸着材料3を
入れる蒸着源(抵抗加熱ボート)2と、基板5を保持す
ると共に自転および公転可能な基板ホルダ6と、フッ化
キセノン(XeF2)のガス化装置4(図2参照、請求項
6のガス飛散部に対応する)とが配置されている以外
に、イオン導入管9aに接続されたイオン銃9が配置さ
れている。
FIG. 4 is a schematic view of a vacuum evaporation apparatus 30 used in the method for manufacturing a fluoride thin film according to the second embodiment. The vacuum deposition apparatus 30 forms a film by an ion beam assist method. In the vacuum chamber 1 of the vacuum deposition apparatus 30 shown in FIG. 4, as in the vacuum deposition apparatus 10 shown in FIG. In addition to the arrangement, a substrate holder 6 that can rotate and revolve, and a gasifier 4 of xenon fluoride (XeF 2 ) (see FIG. 2, corresponding to the gas scattering portion of claim 6) are arranged. And an ion gun 9 connected to the ion introduction tube 9a.

【0049】このイオン銃9から照射されるイオンとし
て、Arイオンが用いられる。膜損失を極力小さくする
ために、イオンビームの照射エネルギーとしては、約1
μA/cm2〜7μA/cm2が好ましい。なお、真空蒸
着装置30の真空チャンバー1には、図示されない真空
ポンプが接続され、排気口7から排気できるようになっ
ている。
Ar ions are used as the ions irradiated from the ion gun 9. In order to minimize the film loss, the ion beam irradiation energy should be about 1
μA / cm 2 ~7μA / cm 2 is preferable. In addition, a vacuum pump (not shown) is connected to the vacuum chamber 1 of the vacuum vapor deposition device 30 so that the gas can be exhausted from the exhaust port 7.

【0050】以下、第2実施形態のフッ化物薄膜の製造
方法を説明する。成膜に先立って、石英ガラス基板5を
用意し、超音波洗浄を行ったのち、真空チャンバー1内
に設けられた基板ホルダ6にセットする。そして、基板
5を約200℃〜400℃まで加熱する。また、真空チ
ャンバー1内は、5×10ー6Torr〜5×10-7To
rrまで真空排気しておく。
Hereinafter, a method for manufacturing a fluoride thin film according to the second embodiment will be described. Prior to film formation, a quartz glass substrate 5 is prepared and subjected to ultrasonic cleaning, and then set on a substrate holder 6 provided in the vacuum chamber 1. Then, the substrate 5 is heated to about 200 ° C to 400 ° C. Further, the vacuum chamber 1, 5 × 10 over 6 Torr~5 × 10 -7 To
Evacuate to rr.

【0051】成膜に当たって、蒸着源2に置かれた蒸着
材料3を加熱蒸発させ、基板5に向けて飛散させると共
に、イオン銃9から引き出されたイオンビームを基板5
に向けて照射し、イオンビームアシスト法によって基板
5上に薄膜を形成する。ガス化装置4内で昇華して真空
チャンバー1内に飛散したフッ化キセノン(XeF2
ガスの一部分は、上記した第1実施形態と同様、真空雰
囲気中で解離するが、イオンビーム照射範囲に入ること
により、さらに多くのフッ化キセノンが解離し、キセノ
ンおよびフッ素はラジカル,イオン,原子などの状態と
なる。
At the time of film formation, the evaporation material 3 placed on the evaporation source 2 is heated and evaporated to be scattered toward the substrate 5, and the ion beam extracted from the ion gun 9 is applied to the substrate 5.
And a thin film is formed on the substrate 5 by the ion beam assist method. Xenon fluoride (XeF 2 ) sublimated in the gasifier 4 and scattered in the vacuum chamber 1
Part of the gas is dissociated in a vacuum atmosphere as in the first embodiment, but more xenon fluoride is dissociated by entering the ion beam irradiation range, and xenon and fluorine are converted into radicals, ions, and atoms. And so on.

【0052】これらのフッ素は反応性が高いので、蒸着
源(抵抗加熱ボート)2上での加熱によりフッ素欠損し
た蒸着材料3が基板5に向けて飛散する過程および成膜
過程において生じるフッ素欠損、あるいはイオンビーム
アシスト法で成膜した場合に、形成されつつある薄膜か
ら選択的にフッ素がスパッタリングされて生じるフッ素
欠損を補うことができる。
Since these fluorines have high reactivity, the fluorine-deficient vapor deposition material 3 scattered toward the substrate 5 due to the heating of the vapor on the vapor deposition source (resistance heating boat) 2 toward the substrate 5 and the fluorine deficiency generated in the film forming process, Alternatively, when a film is formed by an ion beam assist method, fluorine deficiency generated by selectively sputtering fluorine from a thin film being formed can be compensated.

【0053】上記のように、フッ化キセノンガスは、真
空雰囲気中よりもイオンビーム照射範囲に入ることによ
ってさらに多く解離し、多くのキセノンおよびフッ素が
ラジカル,イオン,原子などの状態となるので、フッ素
欠損を補う効果が大きい。また、フッ化キセノン自身に
もフッ素化剤としての作用があるため、フッ素欠損した
ものを補う効果がある。
As described above, the xenon fluoride gas is more dissociated by entering the ion beam irradiation range than in a vacuum atmosphere, and more xenon and fluorine are in a state of radicals, ions, atoms, and the like. The effect of supplementing fluorine deficiency is great. In addition, since xenon fluoride itself has a function as a fluorinating agent, it has an effect of supplementing fluorine-deficient ones.

【0054】成膜過程における全圧力は、1×10ー5
orr〜3×10-4Torrの範囲が好ましく、フッ化
キセノンの分圧は、1×10ー5Torr〜2×10-4
orrの範囲が好ましい。なお、このようなフッ化物薄
膜の成膜過程でも、わずかながらのキセノン原子が膜内
にトラッピングされてしまうこともある。しかし、キセ
ノン原子は希ガスであり、反応性も非常に少ないため、
膜損失の増大にはほとんど影響しない。
The total pressure in the film forming process is 1 × 10 −5 T
is preferably in the range of orr~3 × 10 -4 Torr, the partial pressure of xenon fluoride is, 1 × 10 over 5 Torr~2 × 10 -4 T
The orr range is preferred. Note that even in the process of forming such a fluoride thin film, a small amount of xenon atoms may be trapped in the film. However, since xenon atoms are rare gases and have very low reactivity,
Has little effect on increasing film loss.

【0055】以上説明したように、第2実施形態の製造
方法によって成膜されたフッ化物薄膜では、フッ化キセ
ノンガスを真空チャンバー1内に飛散させない通常のイ
オンビームアシスト法により成膜された膜に比べて、波
長λ=400nm以下の紫外線領域から真空紫外領域に
かけての短波長領域で膜損失を低減することができる。
なお、フッ素化合物からなる蒸着材料3として、例えば
AlF3,BaF2,CaF2,Na5Al314,Na3
lF6,GdF3,PbF2,LaF3,LiF,Mg
2,NdF3,NaF,YbF3,YF3などを用いるこ
とができる。
As described above, in the fluoride thin film formed by the manufacturing method of the second embodiment, a film formed by a normal ion beam assist method in which xenon fluoride gas is not scattered in the vacuum chamber 1 The film loss can be reduced in a short wavelength region from an ultraviolet region having a wavelength λ = 400 nm or less to a vacuum ultraviolet region, as compared with the case of (1).
As the vapor deposition material 3 composed of a fluorine compound, for example, AlF 3 , BaF 2 , CaF 2 , Na 5 Al 3 F 14 , Na 3 A
lF 6, GdF 3, PbF 2 , LaF 3, LiF, Mg
F 2 , NdF 3 , NaF, YbF 3 , YF 3 and the like can be used.

【0056】なお、上記した第2実施形態では、フッ化
キセノンとしてXeF2のみを用いる例を説明したが、
XeF2とXeF4とを混合したフッ化キセノンや、Xe
4のみからなるフッ化キセノンを用いる場合でも、波
長λ=400nm以下の短波長領域で膜損失が低減され
たフッ化物薄膜を成膜できる。 (第2実施形態の変形例)次に、第2実施形態の変形例
について図5を用いて説明する。なお、この第1実施形
態の変形例も、請求項1,請求項4,請求項6に対応す
る。
In the above-described second embodiment, an example in which only XeF 2 is used as xenon fluoride has been described.
Xenon fluoride mixed with XeF 2 and XeF 4 , XeF
Even in the case of using xenon fluoride consisting only of F 4, a fluoride thin film with reduced film loss can be formed in a short wavelength region of wavelength λ = 400 nm or less. (Modification of Second Embodiment) Next, a modification of the second embodiment will be described with reference to FIG. It should be noted that modifications of the first embodiment also correspond to claims 1, 4, and 6.

【0057】図5は、第2実施形態の変形例のフッ化物
薄膜の製造方法で使用する真空蒸着装置40の模式図で
ある。この真空蒸着装置40も、イオンビームアシスト
法によって成膜を行うものである。図5に示される真空
蒸着装置40は、フッ化キセノン(XeF2)のガス化
装置8が真空チャンバー1の外部に取り付けられている
以外は、図4に示される真空蒸着装置30と同じ構成で
あり、真空チャンバー1内には、フッ素化合物である蒸
着材料3を入れる蒸着源(抵抗加熱ボート)2と、基板
5を保持すると共に自転および公転可能な基板ホルダ6
と、イオン導入管9aに接続されたイオン銃9とが配置
されている。
FIG. 5 is a schematic view of a vacuum deposition apparatus 40 used in a method for manufacturing a fluoride thin film according to a modification of the second embodiment. This vacuum deposition apparatus 40 also forms a film by an ion beam assist method. The vacuum vapor deposition device 40 shown in FIG. 5 has the same configuration as the vacuum vapor deposition device 30 shown in FIG. 4 except that the gasification device 8 of xenon fluoride (XeF 2 ) is mounted outside the vacuum chamber 1. In the vacuum chamber 1, a vapor deposition source (resistance heating boat) 2 for storing a vapor deposition material 3 which is a fluorine compound, and a substrate holder 6 for holding a substrate 5 and capable of rotating and revolving.
And an ion gun 9 connected to the ion introduction tube 9a.

【0058】この変形例のガス化装置8は、図5に示さ
れるように、ガス供給管41を介して、真空チャンバー
1の側壁(図5中左側)に接続されている。このガス化
装置8およびガス供給管41が、請求項6のガス飛散部
に対応する。また、ガス供給管41の途中には、ガス化
装置8から真空チャンバー1内に導入されるフッ化キセ
ノンガスの流量を調整する流量調整弁42が設けられて
いる。
As shown in FIG. 5, the gasifier 8 of this modification is connected to a side wall (left side in FIG. 5) of the vacuum chamber 1 via a gas supply pipe 41. The gasifier 8 and the gas supply pipe 41 correspond to the gas scattering part of claim 6. In the middle of the gas supply pipe 41, a flow control valve 42 for controlling the flow rate of the xenon fluoride gas introduced from the gasifier 8 into the vacuum chamber 1 is provided.

【0059】さらに、流量調整弁42には、圧力制御器
43が接続されている。この圧力制御器43は、真空チ
ャンバー1内のガス圧力を検知する圧力計44に接続さ
れている。これにより、真空チャンバー1内へのフッ化
キセノンガスの流量を、真空チャンバー1内のガス圧力
に基づいて調整できる。このように構成された真空蒸着
装置40では、蒸着源2に置かれた蒸着材料3を加熱蒸
発させ、基板5(約200℃〜400℃)に向けて飛散
させると共に、イオン銃9から引き出されたイオンビー
ムを基板5に向けて照射して成膜する際、真空チャンバ
ー1の外部に取り付けられたガス化装置8から、真空チ
ャンバー1(5×10ー6Torr〜5×10-7Tor
r)内に、フッ化キセノンガスが導入される。
Further, a pressure controller 43 is connected to the flow regulating valve 42. The pressure controller 43 is connected to a pressure gauge 44 for detecting a gas pressure in the vacuum chamber 1. Thereby, the flow rate of the xenon fluoride gas into the vacuum chamber 1 can be adjusted based on the gas pressure in the vacuum chamber 1. In the vacuum vapor deposition apparatus 40 configured as described above, the vapor deposition material 3 placed on the vapor deposition source 2 is heated and evaporated to be scattered toward the substrate 5 (about 200 ° C. to 400 ° C.), and is pulled out from the ion gun 9. and when forming the ion beam is irradiated toward the substrate 5, from the gasifier 8 attached to the outside of the vacuum chamber 1, a vacuum chamber 1 (5 × 10 over 6 Torr~5 × 10 -7 Tor
Xenon fluoride gas is introduced into r).

【0060】このときのガス化装置8に設けられた温度
調節機構13の設定温度としては、約100℃〜130
℃が好ましく、この温度調節機構13と流量調整弁42
により真空チャンバー1におけるフッ化キセノンガスの
分圧を任意の値に調節することができる。この場合、フ
ッ化キセノンの分圧は、1×10ー5Torr〜2×10
-4Torrが好ましい。
At this time, the set temperature of the temperature control mechanism 13 provided in the gasifier 8 is approximately 100 ° C. to 130 ° C.
° C is preferable, and the temperature control mechanism 13 and the flow control valve 42
Thereby, the partial pressure of the xenon fluoride gas in the vacuum chamber 1 can be adjusted to an arbitrary value. In this case, the partial pressure of xenon fluoride is 1 × 10 −5 Torr to 2 × 10 5 Torr.
-4 Torr is preferred.

【0061】必要に応じてフッ化キセノンの温度を一定
に保つ定温度制御も行われるが、この場合、フッ化キセ
ノンの好ましい分圧範囲は、やはり1×10ー5Torr
〜2×10-4Torrである。なお、成膜過程における
全圧力は、何れの場合も好ましくは1×10ー5Torr
〜3×10-4Torrの範囲である。
If necessary, constant temperature control for keeping the temperature of xenon fluoride constant is also performed. In this case, the preferable partial pressure range of xenon fluoride is also 1 × 10 −5 Torr.
22 × 10 −4 Torr. The total pressure during the film formation process is preferably 1 × 10 −5 Torr in any case.
-3 × 10 −4 Torr.

【0062】ガス化装置8内で昇華して真空チャンバー
1内に飛散したフッ化キセノン(XeF2)ガスの一部
分は、真空雰囲気中およびイオンビーム照射範囲内で解
離する。そして、キセノンおよびフッ素は、ラジカル,
イオン,原子などの状態となる。これらのフッ素は反応
性が高いので、蒸着源(抵抗加熱ボート)上での加熱に
よりフッ素欠損した蒸着材料が蒸着源から飛散する過程
および成膜過程において生じるフッ素欠損、あるいはイ
オンアシスト法で成膜した場合に、形成されつつある薄
膜から選択的にフッ素がスパッタリングされて生じるフ
ッ素欠損を補うことができる。
Part of the xenon fluoride (XeF 2 ) gas sublimated in the gasifier 8 and scattered in the vacuum chamber 1 is dissociated in the vacuum atmosphere and in the ion beam irradiation range. And xenon and fluorine are radicals,
It is in the state of ions and atoms. Since these fluorines have high reactivity, the fluorine-deficient vapor deposition material is scattered from the vapor deposition source by heating on the vapor deposition source (resistance heating boat) and the fluorine deficiency generated in the film deposition process, or the film is formed by the ion assist method. In this case, it is possible to compensate for fluorine deficiency caused by selectively sputtering fluorine from the thin film being formed.

【0063】したがって、第2実施形態の変形例の製造
方法によって成膜されたフッ化物薄膜でも、フッ化キセ
ノンガスを真空チャンバー1内に飛散させない通常のイ
オンビームアシスト法により成膜した膜に比べて、波長
λ=400nm以下の紫外線領域から真空紫外領域にか
けての短波長領域で膜損失を低減することができる。 (第3実施形態)次に、本発明の第3実施形態について
図6を用いて説明する。なお、この第3実施形態は、請
求項2〜請求項4,請求項7に対応する。
Therefore, even the fluoride thin film formed by the manufacturing method of the modification of the second embodiment is compared with a film formed by a normal ion beam assist method in which xenon fluoride gas is not scattered in the vacuum chamber 1. Thus, the film loss can be reduced in a short wavelength region from the ultraviolet region having a wavelength λ = 400 nm or less to the vacuum ultraviolet region. Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment corresponds to claims 2 to 4, and claim 7.

【0064】図6は、第3実施形態のフッ化物薄膜の製
造方法で使用するスパッタリング装置50の模式図であ
る。このスパッタリング装置50は、スパッタリング法
の1つであるデュアルイオンビームスパッタリングによ
って成膜を行うものである。図6に示されるスパッタリ
ング装置50の真空チャンバー51(成膜室)内には、
金属またはフッ素化合物からなるターゲット52,5
2,…を保持する回転式のターゲットホルダ53と、基
板54を保持すると共に回転可能な基板ホルダ55とが
配置されている。
FIG. 6 is a schematic view of a sputtering apparatus 50 used in the method of manufacturing a fluoride thin film according to the third embodiment. The sputtering apparatus 50 forms a film by dual ion beam sputtering, which is one of the sputtering methods. In a vacuum chamber 51 (film formation chamber) of the sputtering apparatus 50 shown in FIG.
Targets 52, 5 made of metal or fluorine compound
And a rotatable target holder 53 that holds the substrate 54 and is rotatable while holding the substrate 54.

【0065】さらに、このスパッタリング装置50の真
空チャンバー51の側壁(図6中、左側)には、イオン
ビームスパッタリングを行うためのイオン銃56が、タ
ーゲット52に向けて取り付けられている。このイオン
銃56には、ガス供給管57を介して、フッ化キセノン
(XeF2)のガス化装置8が接続されている。このガ
ス化装置8、ガス供給管57およびイオン銃56が、請
求項7のガス導入部に対応する。
Further, on the side wall (left side in FIG. 6) of the vacuum chamber 51 of the sputtering apparatus 50, an ion gun 56 for performing ion beam sputtering is attached to the target 52. The ion gun 56 is connected to a xenon fluoride (XeF 2 ) gasifier 8 via a gas supply pipe 57. The gasifier 8, the gas supply pipe 57, and the ion gun 56 correspond to a gas introduction unit according to claim 7.

【0066】また、ガス供給管57の途中には、流量調
整弁59が設けられ、ガス化装置8からイオン銃56に
供給されるフッ化キセノンガスの流量が調整される。さ
らに、流量調整弁59には、圧力制御器63が接続され
ている。この圧力制御器63は、真空チャンバー51内
のガス圧力を検知する圧力計64に接続されている。こ
れにより、イオン銃56へのフッ化キセノンガスの流量
を、真空チャンバー51内のガス圧力に基づいて調整で
きる。
A flow control valve 59 is provided in the gas supply pipe 57 to control the flow rate of xenon fluoride gas supplied from the gasifier 8 to the ion gun 56. Further, a pressure controller 63 is connected to the flow control valve 59. The pressure controller 63 is connected to a pressure gauge 64 for detecting a gas pressure in the vacuum chamber 51. Thus, the flow rate of xenon fluoride gas to the ion gun 56 can be adjusted based on the gas pressure in the vacuum chamber 51.

【0067】さらに、このスパッタリング装置50の真
空チャンバー51の側壁(図5中、右側)には、イオン
ビームアシストを行うための別のイオン銃61が、基板
54に向けて取り付けられている。イオン銃61のガス
供給管93の先には、上記したイオン銃56と同様の流
量調整弁,ガス化装置や、希ガスのガスボンベ(何れも
図示しない)が具備され、フッ化キセノンまたは希ガス
またはこれらの混合ガスがイオン銃61に供給され、こ
れらのガスのイオンビームが基板54に向けて照射され
る。
Further, another ion gun 61 for performing ion beam assist is mounted on the side wall (the right side in FIG. 5) of the vacuum chamber 51 of the sputtering apparatus 50 toward the substrate 54. At the end of the gas supply pipe 93 of the ion gun 61, there are provided a flow control valve, a gasifier, and a rare gas gas cylinder (all not shown) similar to those of the ion gun 56 described above. Alternatively, a mixed gas of these gases is supplied to the ion gun 61, and an ion beam of these gases is irradiated toward the substrate 54.

【0068】このイオン銃61から照射されるイオンビ
ームの照射エネルギーとしては、膜損失を極力小さくす
るために、約1μA/cm2〜7μA/cm2が好まし
い。なお、真空チャンバー51内に配置された回転式の
ターゲットホルダ53および基板ホルダ55には冷却水
が循環されており、ターゲット52および基板54の温
度が上昇しないように安定化している。
[0068] The irradiation energy of the ion beam irradiated from the ion gun 61, in order to minimize the film loss, about 1μA / cm 2 ~7μA / cm 2 is preferred. In addition, cooling water is circulated through the rotary target holder 53 and the substrate holder 55 disposed in the vacuum chamber 51, and the temperature of the target 52 and the substrate 54 is stabilized so as not to rise.

【0069】なお、ターゲット52は冷却水により冷却
されているため、真空蒸着法による成膜の場合と異な
り、ターゲット52材料が加熱によって蒸発することは
ない。また、スパッタリング装置50の真空チャンバー
51には、図示されない真空ポンプが接続され、排気口
62から排気できるようになっている。以下、第3実施
形態のフッ化物薄膜の製造方法を説明する。
Since the target 52 is cooled by the cooling water, the material of the target 52 does not evaporate by heating, unlike the case of film formation by the vacuum evaporation method. In addition, a vacuum pump (not shown) is connected to the vacuum chamber 51 of the sputtering device 50 so that the gas can be exhausted from an exhaust port 62. Hereinafter, a method for manufacturing a fluoride thin film according to the third embodiment will be described.

【0070】成膜に先立って、紫外線域で透明でかつ耐
環境性の高い石英ガラス基板54を用意し、超音波洗浄
による基板洗浄を施したのち、真空チャンバー51内に
設けられた基板ホルダ55にセットする。また、真空チ
ャンバー51内は、5×10 -6Torr以下まで真空排
気しておく。
Prior to film formation, the film is transparent and resistant to ultraviolet rays.
Prepare an environmentally friendly quartz glass substrate 54 and perform ultrasonic cleaning
After cleaning the substrate by
It is set on the provided substrate holder 55. Also, vacuum
5 × 10 inside chamber 51 -6Vacuum to below Torr
Be careful.

【0071】成膜中、ガス化装置8からイオン銃56
に、所定の流量でフッ化キセノンガスが供給される。そ
して、イオン源56からフッ化キセノンガスのイオンお
よび原子がスパッタリングガスとして引き出され、加速
されてターゲットホルダ53に保持されたターゲット5
2を衝撃する。その結果、ターゲット52から叩き出さ
れたスパッタリング粒子が、基板54に向けて飛散す
る。
During film formation, the gas gun 8 sends the ion gun 56
, A xenon fluoride gas is supplied at a predetermined flow rate. Then, ions and atoms of the xenon fluoride gas are extracted from the ion source 56 as a sputtering gas, accelerated, and accelerated to form the target 5 held by the target holder 53.
Shock 2 As a result, the sputtered particles hit from the target 52 scatter toward the substrate 54.

【0072】さらに、成膜中、イオン銃61から引き出
されたイオンビームが基板54に向けて照射され、イオ
ンビームアシストが行われる。このようにして、スパッ
タリング装置50では、デュアルイオンビームスパッタ
リングによって基板54上に薄膜が形成される。このと
き、イオン銃56から引き出されたフッ化キセノン(X
eF2)ガスのイオンおよび原子によって、真空チャン
バー51内には、フッ素のラジカル,イオン,原子など
が飛散している。
Further, during the film formation, the ion beam extracted from the ion gun 61 is irradiated toward the substrate 54 to perform the ion beam assist. Thus, in the sputtering device 50, a thin film is formed on the substrate 54 by dual ion beam sputtering. At this time, xenon fluoride (X
Fluorine radicals, ions, atoms and the like are scattered in the vacuum chamber 51 by ions and atoms of the eF 2 ) gas.

【0073】さらに、フッ化キセノンガスの一部分は、
イオンビーム照射範囲でも解離し、キセノンおよびフッ
素はラジカル,イオン,原子などの状態となる。これら
のフッ素は反応性が高いので、スパッタリングによりフ
ッ素欠損したスパッタリング粒子が基板54に向けて飛
散する過程、および成膜過程において生じるフッ素欠
損、あるいは、イオンビームアシストによって、形成さ
れつつある薄膜から選択的にフッ素がスパッタリングさ
れて生じるフッ素欠損を補うことができる。
Further, part of the xenon fluoride gas is as follows:
It is dissociated even in the ion beam irradiation range, and xenon and fluorine become radicals, ions, atoms, and the like. Since these fluorines have high reactivity, a process is selected from the process in which sputtering particles having fluorine deficiency due to sputtering are scattered toward the substrate 54, the fluorine deficiency generated in the film formation process, or the thin film being formed by ion beam assist. Fluorine deficiency generated by sputtered fluorine can be compensated.

【0074】成膜過程においてフッ化キセノンの分圧は
1×10ー5Torr〜2×10-4Torrの範囲が好ま
しく、全圧は1×10ー5Torr〜6×10-4Torr
の範囲が好ましい。上記のように、フッ化キセノンガス
は、真空雰囲気中よりもイオンビーム照射範囲に入るこ
とによってさらに多く解離し、多くのキセノンおよびフ
ッ素がラジカル,イオン,原子などの状態となるので、
フッ素欠損を補う効果が大きい。
[0074] The partial pressure is preferably in a range of from 1 × 10 over 5 Torr~2 × 10 -4 Torr of xenon fluoride in the film formation process, the total pressure 1 × 10 over 5 Torr~6 × 10 -4 Torr
Is preferable. As described above, xenon fluoride gas is more dissociated by entering the ion beam irradiation range than in a vacuum atmosphere, and more xenon and fluorine are in a state of radicals, ions, atoms, and the like.
The effect of supplementing fluorine deficiency is great.

【0075】なお、第3実施形態におけるフッ化物薄膜
の成膜過程でも、わずかながらのキセノン原子が膜内に
トラッピングされてしまうことがある。しかし、キセノ
ン原子は希ガスであり、反応性も非常に少ないため、膜
損失の増大にはほとんど影響しない。以上説明したよう
に、第3実施形態の製造方法によって成膜されたフッ化
物薄膜では、スパッタリングガスとしてアルゴンやキセ
ノンなどの希ガスのみを導入しフッ化キセノンガスを真
空チャンバー51内に飛散させない通常のスパッタリン
グ法により成膜した膜に比べて、波長λ=400nm以
下の紫外線領域から真空紫外領域にかけての短波長領域
で膜損失を低減することができる。
In the process of forming the fluoride thin film in the third embodiment, a small amount of xenon atoms may be trapped in the film. However, xenon atoms are rare gases and have very low reactivity, so that they hardly affect the increase in film loss. As described above, in a fluoride thin film formed by the manufacturing method of the third embodiment, only a rare gas such as argon or xenon is introduced as a sputtering gas so that xenon fluoride gas is not scattered in the vacuum chamber 51. Film loss can be reduced in a short wavelength region from an ultraviolet region having a wavelength λ = 400 nm or less to a vacuum ultraviolet region, as compared with a film formed by the sputtering method described above.

【0076】通常、スパッタリングプロセスでは、希ガ
スのアルゴン(Ar)やキセノンなどのように重いガス
がスパッタリングガスとして用いられる。スパッタリン
グガスとして使用するガスが重たいほど、スパッタリン
グでの運動エネルギーの遷移プロセスが高効率となるか
らである。上記した第3実施形態では、希ガスと同様、
重たいフッ化キセノンをスパッタリングガスとして用い
たので、効率的なスパッタリングを行うことができると
共に、選択的にスパッタリングされたフッ素を補うこと
もできる。
Normally, in the sputtering process, a heavy gas such as a rare gas such as argon (Ar) or xenon is used as a sputtering gas. This is because the heavier the gas used as the sputtering gas, the higher the efficiency of the kinetic energy transition process in sputtering. In the third embodiment described above, like the rare gas,
Since heavy xenon fluoride is used as the sputtering gas, efficient sputtering can be performed, and the selectively sputtered fluorine can be supplemented.

【0077】なお、上記した第3実施形態では、スパッ
タリングガスとしてフッ化キセノンガス(XeF2)の
みを用いる例を説明したが、スパッタリングガスとし
て、フッ化キセノンガスと希ガス(アルゴンやキセノン
など)との混合ガスを用いることもできる。この場合、
イオン銃56に対し、ガス供給管57を介して、フッ化
キセノンのガス化装置8だけでなく、希ガスのガスボン
ベをも合わせて接続すればよい。なお、希ガスのガスボ
ンベは、イオン銃56に接続することなく、別のガス供
給管を介して真空チャンバー11の側壁に取り付けるこ
ともできる。
In the third embodiment described above, an example was described in which only xenon fluoride gas (XeF 2 ) was used as the sputtering gas. However, xenon fluoride gas and a rare gas (such as argon or xenon) were used as the sputtering gas. And a mixed gas of these. in this case,
What is necessary is just to connect not only the gasifier 8 of xenon fluoride but also the gas cylinder of the rare gas to the ion gun 56 via the gas supply pipe 57. The rare gas gas cylinder can be attached to the side wall of the vacuum chamber 11 via another gas supply pipe without being connected to the ion gun 56.

【0078】また、図7に示されるスパッタリング装置
60のように、イオン銃56に希ガスのガスボンベ65
が接続され、スパッタリングガスとして希ガス(アルゴ
ンやキセノンなど)のみが用いられる装置では、図3に
示される真空蒸着装置20と同様、真空チャンバー51
の側壁に、ガス供給管66,流量調整弁67を介してガ
ス化装置8を取り付け、このガス化装置8からフッ化キ
セノン(XeF2)ガスを真空チャンバー51内に導入
すれば良い(請求項3)。その場合、フッ素欠損を補う
効果を維持するためにはフッ化キセノンガスの分圧を1
×10ー5Torr〜2×10-4Torrの範囲、全圧を
1×10ー5Torr〜6×10-4Torrの範囲とする
ことが好ましい。
Further, as in a sputtering apparatus 60 shown in FIG.
Is connected and only a noble gas (such as argon or xenon) is used as a sputtering gas in a vacuum chamber 51 as in the case of the vacuum evaporation apparatus 20 shown in FIG.
A gasifier 8 is attached to the side wall of the gas supply pipe 66 via a gas supply pipe 66 and a flow control valve 67, and a xenon fluoride (XeF 2 ) gas may be introduced from the gasifier 8 into the vacuum chamber 51. 3). In this case, in order to maintain the effect of compensating for the fluorine deficiency, the partial pressure of xenon fluoride gas is set to 1
× 10 over 5 Torr~2 × 10 -4 Torr range, it is preferable that the total pressure in the range of 1 × 10 over 5 Torr~6 × 10 -4 Torr.

【0079】この場合にも、ガス化装置8内で昇華して
真空チャンバー51内に飛散したフッ化キセノンガスの
一部分は、真空雰囲気中で解離し、キセノンおよびフッ
素はラジカル,イオン,原子などの状態となる。これら
のフッ素は反応性が高いので、スパッタリングによりフ
ッ素欠損したスパッタリング粒子が基板54に向けて飛
散する過程、および成膜過程において生じるフッ素欠
損、あるいは、イオンビームアシスト法で成膜した場合
に、形成されつつある薄膜から選択的にフッ素がスパッ
タリングされて生じるフッ素欠損を補うことができる。
Also in this case, a part of the xenon fluoride gas sublimated in the gasifier 8 and scattered in the vacuum chamber 51 is dissociated in a vacuum atmosphere, and xenon and fluorine are converted into radicals, ions, atoms and the like. State. Since these fluorines have high reactivity, a process in which sputtering particles having fluorine deficiency by sputtering are scattered toward the substrate 54, and a fluorine deficiency generated in a film forming process, or a film formed by an ion beam assist method, The fluorine deficiency generated by the selective sputtering of fluorine from the thin film being formed can be compensated.

【0080】ここで、イオンビームアシストのイオン銃
61のガス供給管93の先には、流量調整弁,ガス化装
置,希ガスのガスボンベ(何れも図示しない)が具備さ
れ、フッ化キセノンまたは希ガスまたはこれらの混合ガ
スがイオン銃61に供給され、これらのガスのイオンビ
ームが基板54に向けて照射される。図7では、ガス化
装置8およびガス供給管66が、請求項7のガス導入部
に対応する。
At the end of the gas supply pipe 93 of the ion beam assisted ion gun 61, a flow control valve, a gasifier, and a rare gas gas cylinder (all not shown) are provided, and xenon fluoride or rare gas is used. Gas or a mixed gas thereof is supplied to the ion gun 61, and an ion beam of these gases is irradiated toward the substrate 54. In FIG. 7, the gasification device 8 and the gas supply pipe 66 correspond to a gas introduction unit according to claim 7.

【0081】ここで、フッ素化合物からなるターゲット
52として、例えば、AlF3,BaF2,CaF2,N
5Al314,Na3AlF6,GdF3,PbF2,La
3,LiF,MgF2,NdF3,NaF,YbF3,Y
3などを用いることができる。また、金属からなるタ
ーゲット52として、例えば、アルミニウム(Al),バ
リウム(Ba),カルシウム(Ca),ナトリウム(Na),
ガドリウム(Gd),鉛(Pb),ランタン(La),リチ
ウム(Li),マグネシウム(Mg),ネオジウム(N
d),イットリビウム(Yb),イットリウム(Y)などを
用いることができる。
As the target 52 made of a fluorine compound, for example, AlF 3 , BaF 2 , CaF 2 , N
a 5 Al 3 F 14, Na 3 AlF 6, GdF 3, PbF 2, La
F 3 , LiF, MgF 2 , NdF 3 , NaF, YbF 3 , Y
Or the like can be used F 3. As the target 52 made of a metal, for example, aluminum (Al), barium (Ba), calcium (Ca), sodium (Na),
Gadolinium (Gd), lead (Pb), lanthanum (La), lithium (Li), magnesium (Mg), neodymium (N
d), yttrium (Yb), yttrium (Y) and the like can be used.

【0082】なお、上記した第3実施形態では、フッ化
キセノンとしてXeF2のみを用いる例を説明したが、
XeF2とXeF4とを混合したフッ化キセノンや、Xe
4のみからなるフッ化キセノンを用いる場合でも、波
長λ=400nm以下の短波長領域で膜損失が低減され
たフッ化物薄膜を成膜できる。また、上記したスパッタ
リング装置50におけるスパッタリングプロセスでは、
真空蒸着装置10における真空蒸着プロセスのように、
ターゲット52の表面温度を高温に上昇させないため、
ターゲット52からの輻射熱の影響なしに、比較的広い
面積のターゲット52を基板54に接して設置すること
ができる。
In the third embodiment described above, an example in which only XeF 2 is used as xenon fluoride has been described.
Xenon fluoride mixed with XeF 2 and XeF 4 , XeF
Even in the case of using xenon fluoride consisting only of F 4, a fluoride thin film with reduced film loss can be formed in a short wavelength region of wavelength λ = 400 nm or less. In the sputtering process in the sputtering device 50 described above,
As in the vacuum deposition process in the vacuum deposition apparatus 10,
In order not to raise the surface temperature of the target 52 to a high temperature,
The target 52 having a relatively large area can be placed in contact with the substrate 54 without the influence of the radiant heat from the target 52.

【0083】したがって、スパッタリングプロセスでの
単位時間当たりのターゲット単位面積当たりの原子およ
び分子数が蒸発源に比べはるかに少ない量でも同じ効果
が得られる。 (第4実施形態)次に、本発明の第4実施形態について
図8を用いて説明する。なお、この第4実施形態は、請
求項5,請求項8に対応する。
Therefore, the same effect can be obtained even if the number of atoms and molecules per unit area of the target per unit time in the sputtering process is much smaller than that of the evaporation source. (Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the fourth embodiment corresponds to claims 5 and 8.

【0084】図8は、第4実施形態のフッ化物薄膜の製
造方法で使用する高周波イオンプレーティング装置70
の模式図である。図8に示される高周波イオンプレーテ
ィング装置70の真空チャンバー71(成膜室)内に
は、金属またはフッ素化合物からなる蒸着材料72を入
れる蒸着源73と、基板74を保持する基板ホルダ75
と、放電を起こさせるための高周波電極である高周波
(RF)コイル76とが配置されている。
FIG. 8 shows a high-frequency ion plating apparatus 70 used in the method of manufacturing a fluoride thin film according to the fourth embodiment.
FIG. In a vacuum chamber 71 (film formation chamber) of the high-frequency ion plating apparatus 70 shown in FIG. 8, a deposition source 73 for placing a deposition material 72 made of a metal or a fluorine compound, and a substrate holder 75 for holding a substrate 74
And a high frequency (RF) coil 76 which is a high frequency electrode for causing discharge.

【0085】さらに、この高周波イオンプレーティング
装置70の真空チャンバー71の側壁には、フッ化キセ
ノン(XeF2)のガス化装置8が、ガス供給管78を
介して接続されている。このガス化装置8およびガス供
給管78が、請求項8のガス導入部に対応する。
Further, a xenon fluoride (XeF 2 ) gasifier 8 is connected to the side wall of the vacuum chamber 71 of the high-frequency ion plating apparatus 70 via a gas supply pipe 78. The gasification device 8 and the gas supply pipe 78 correspond to the gas introduction part of claim 8.

【0086】また、ガス供給管78の途中には、ガス化
装置8から真空チャンバー71に供給されるフッ化キセ
ノンガスの流量を調整する流量調整弁79が設けられて
いる。さらに、流量調整弁79には、圧力制御器85が
接続されている。この圧力制御器85は、真空チャンバ
ー71内のガス圧力を検知する圧力計86に接続されて
いる。これにより、真空チャンバー71内へのフッ化キ
セノンガスの流量を、真空チャンバー71内のガス圧力
に基づいて調整できる。
A flow regulating valve 79 for regulating the flow of xenon fluoride gas supplied from the gasifier 8 to the vacuum chamber 71 is provided in the gas supply pipe 78. Further, a pressure controller 85 is connected to the flow control valve 79. The pressure controller 85 is connected to a pressure gauge 86 that detects a gas pressure in the vacuum chamber 71. Thus, the flow rate of the xenon fluoride gas into the vacuum chamber 71 can be adjusted based on the gas pressure in the vacuum chamber 71.

【0087】なお、基板ホルダ75には直流電源81が
接続され、基板74に対して所定の直流電圧を印加でき
るようになっている。これにより基板74は、負電位に
保たれる。また、高周波(RF)コイル76の一端に
は、インピーダンス整合を行うマッチングボックス82
を介して高周波電源83が接続され、他端はオープンと
されている。これによって、高周波(RF)コイル76
には、13.56MHzの高周波電力がインピーダンス
をマッチングさせ効率よく印加される。
Note that a DC power supply 81 is connected to the substrate holder 75 so that a predetermined DC voltage can be applied to the substrate 74. As a result, the substrate 74 is maintained at a negative potential. A matching box 82 for impedance matching is provided at one end of the high frequency (RF) coil 76.
, And the other end is open. This allows the radio frequency (RF) coil 76
, High-frequency power of 13.56 MHz is applied efficiently with matching impedance.

【0088】この高周波(RF)コイル76、マッチン
グボックス82および高周波電源83が、請求項8のプ
ラズマ生成部に対応する。また、高周波イオンプレーテ
ィング装置70の真空チャンバー71には、図示されな
い真空ポンプが接続され、排気口84から排気できるよ
うになっている。以下、第4実施形態のフッ化物薄膜の
製造方法を説明する。
The high-frequency (RF) coil 76, the matching box 82 and the high-frequency power supply 83 correspond to a plasma generating unit according to the present invention. Further, a vacuum pump (not shown) is connected to the vacuum chamber 71 of the high-frequency ion plating apparatus 70 so that the vacuum chamber 71 can be evacuated from the exhaust port 84. Hereinafter, a method for manufacturing a fluoride thin film according to the fourth embodiment will be described.

【0089】成膜に先立って、紫外線域で透明でかつ耐
環境性の高い石英ガラス基板74を用意し、超音波洗浄
による基板洗浄を施したのち、真空チャンバー71内に
設けられた基板ホルダ75にセットする。また、真空チ
ャンバー71内は、5×10 -6Torr以下まで真空排
気しておく。次に、真空チャンバー71内には、外部に
取り付けられたガス化装置8から、フッ化キセノンガス
が導入される。
Prior to film formation, the film is transparent and resistant to ultraviolet rays.
Prepare an environmentally friendly quartz glass substrate 74 and perform ultrasonic cleaning
After cleaning the substrate by
It is set on the substrate holder 75 provided. Also, vacuum
5 × 10 inside chamber 71 -6Vacuum to below Torr
Be careful. Next, inside the vacuum chamber 71,
From the attached gasifier 8, xenon fluoride gas
Is introduced.

【0090】このフッ化キセノンガスは、真空チャンバ
ー71内の高周波(RF)コイル76によりプラズマ化
される。また、蒸着源73に置かれた蒸着材料72は、
加熱蒸発されて、基板74に向けて飛散される。この蒸
発した蒸着材料72は、高周波(RF)コイル76内に
生成されたフッ化キセノンガスのプラズマ中で、イオン
化される。このイオン化は高周波励起によって行われる
ため、効率が良く基板温度の上昇が殆どない。
The xenon fluoride gas is turned into plasma by a high frequency (RF) coil 76 in the vacuum chamber 71. The deposition material 72 placed on the deposition source 73 is:
It is heated and evaporated and scattered toward the substrate 74. The evaporated material 72 is ionized in the plasma of the xenon fluoride gas generated in the radio frequency (RF) coil 76. Since this ionization is performed by high-frequency excitation, the efficiency is high and there is almost no increase in the substrate temperature.

【0091】そして、このイオン化された蒸着材料72
は、負電位に保たれた基板74に引き寄せられ、基板7
4上に薄膜が形成される。成膜中の圧力は、ガス化装置
と流量調整弁の調整により制御され、フッ化キセノンガ
スの分圧は5×10ー5Torr〜1×10-4Torrの
範囲が好ましく、全圧は8×10ー5Torr〜1×10
-4Torrの範囲とすることが好ましい。
Then, the ionized vapor deposition material 72
Is attracted to the substrate 74 maintained at the negative potential, and the substrate 7
A thin film is formed on 4. The pressure during film deposition is controlled by adjusting the gasifier and the flow control valve, the partial pressure of xenon difluoride gas is preferably in the range of 5 × 10 over 5 Torr~1 × 10 -4 Torr, total pressure 8 × 10 over 5 Torr~1 × 10
-4 Torr is preferable.

【0092】このとき、高周波(RF)コイル76によ
りプラズマ化されたフッ化キセノン(XeF2)ガスの
イオンおよび原子によって、真空チャンバー71内に
は、フッ素のラジカル,イオン,原子などが飛散してい
る。これらのフッ素は反応性が高いので、蒸着源73で
の加熱によってフッ素欠損した蒸着材料72が飛散する
過程および成膜過程において生じるフッ素欠損を補うこ
とができる。
At this time, fluorine radicals, ions, atoms and the like are scattered in the vacuum chamber 71 by the ions and atoms of the xenon fluoride (XeF 2 ) gas which has been turned into plasma by the high frequency (RF) coil 76. I have. Since these fluorines have high reactivity, they can compensate for the fluorine deficiency generated in the process in which the vapor-deposited material 72 deficient in fluorine is scattered by the heating in the vapor deposition source 73 and in the film formation process.

【0093】なお、第4実施形態におけるフッ化物薄膜
の成膜過程でも、わずかながらのキセノン原子が膜内に
トラッピングされてしまうこともある。しかし、キセノ
ン原子は希ガスであり、反応性も非常に少ないため、膜
損失の増大にはほとんど影響しない。以上説明したよう
に、第4実施形態の製造方法によって成膜されたフッ化
物薄膜では、プラズマ生成用の導入ガスとしてアルゴン
やキセノンなどの希ガスのみを真空チャンバー71内に
導入してフッ化キセノンガスを飛散させない通常の高周
波イオンプレーティング法により成膜した膜に比べて、
波長λ=400nm以下の紫外線領域から真空紫外領域
にかけての短波長領域で膜損失を低減することができ
る。
In the process of forming the fluoride thin film in the fourth embodiment, a small amount of xenon atoms may be trapped in the film. However, xenon atoms are rare gases and have very low reactivity, so that they hardly affect the increase in film loss. As described above, in the fluoride thin film formed by the manufacturing method of the fourth embodiment, only a rare gas such as argon or xenon is introduced into the vacuum chamber 71 as an introduction gas for plasma generation, and xenon fluoride Compared to a film formed by a normal high-frequency ion plating method that does not scatter gas,
The film loss can be reduced in a short wavelength region from an ultraviolet region having a wavelength λ = 400 nm or less to a vacuum ultraviolet region.

【0094】なお、フッ素化合物からなる蒸着材料72
として、例えば、AlF3,BaF2,CaF2,Na5
314,Na3AlF6,GdF3,PbF2,LaF3
LiF,MgF2,NdF3,NaF,YbF3,YF3
どを用いることができる。また、金属からなる蒸着材料
72として、例えば、Al,Ba,Ca,Na,Gd,
Pb,La,Li,Mg,Nd,Yb,Yなどを用いる
ことができる。
The vapor deposition material 72 made of a fluorine compound
For example, AlF 3 , BaF 2 , CaF 2 , Na 5 A
l 3 F 14 , Na 3 AlF 6 , GdF 3 , PbF 2 , LaF 3 ,
LiF, MgF 2 , NdF 3 , NaF, YbF 3 , YF 3 and the like can be used. As the vapor deposition material 72 made of metal, for example, Al, Ba, Ca, Na, Gd,
Pb, La, Li, Mg, Nd, Yb, Y and the like can be used.

【0095】なお、上記した第4実施形態では、プラズ
マ生成のための導入ガスとしてフッ化キセノン(XeF
2)ガスのみを用いたが、このフッ化キセノンガスと希
ガス(アルゴンやキセノンなど)との混合ガスを用いる
こともできる。この場合、ガス供給管78に対して、フ
ッ化キセノンのガス化装置8だけでなく、希ガスのガス
導入系(図示しない)をも合わせて接続すればよい。な
お、希ガスのガス導入系は、フッ化キセノンのガス供給
管78に共通に接続することなく、別のガス供給管を介
して真空チャンバー11の側壁に取り付けることもでき
る。
In the fourth embodiment, xenon fluoride (XeF) is used as an introduction gas for plasma generation.
2 ) Although only the gas was used, a mixed gas of this xenon fluoride gas and a rare gas (eg, argon or xenon) can also be used. In this case, the gas supply pipe 78 may be connected not only with the xenon fluoride gasifier 8 but also with a rare gas introduction system (not shown). The rare gas supply system may be attached to the side wall of the vacuum chamber 11 via another gas supply pipe without being commonly connected to the xenon fluoride gas supply pipe 78.

【0096】また、上記した第4実施形態では、フッ化
キセノンとしてXeF2のみを用いる例を説明したが、
XeF2とXeF4とを混合したフッ化キセノンや、Xe
4のみからなるフッ化キセノンを用いる場合でも、波
長λ=400nm以下の短波長領域で膜損失が低減され
たフッ化物薄膜を成膜できる。
In the above-described fourth embodiment, an example in which only XeF 2 is used as xenon fluoride has been described.
Xenon fluoride mixed with XeF 2 and XeF 4 , XeF
Even in the case of using xenon fluoride consisting only of F 4, a fluoride thin film with reduced film loss can be formed in a short wavelength region of wavelength λ = 400 nm or less.

【0097】[0097]

【実施例】次に、本発明の実施例について図9〜図11
を用いて説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0098】図9は、本発明にかかるフッ化物薄膜の製
造方法により製作された45°用レーザミラー90であ
る。このレーザーミラー90は、中心波長をλ=193
nmとしたものであり、石英ガラス基板5上に光学的膜
厚λ/4のフッ化マグネシウム(MgF2)からなる低
屈折率層91、および光学的膜厚λ/4のフッ化ランタ
ン(LaF3)からなる高屈折率層92の交互層を積層
した41層構成である。
FIG. 9 shows a 45 ° laser mirror 90 manufactured by the method of manufacturing a fluoride thin film according to the present invention. The laser mirror 90 has a center wavelength of λ = 193.
and a low refractive index layer 91 made of magnesium fluoride (MgF 2 ) having an optical thickness of λ / 4 on the quartz glass substrate 5 and lanthanum fluoride (LaF) having an optical thickness of λ / 4. This is a 41-layer structure in which alternating layers of the high refractive index layers 92 made of 3 ) are laminated.

【0099】以下、第2実施形態のフッ化物薄膜の製造
方法で使用する真空蒸着装置30(図4)を用いて、実
施例の45°用レーザミラー90を製造する具体的な方
法について説明する。まず、石英ガラス基板5を用意
し、超音波洗浄を行ったのち、真空チャンバー1内に設
けられた基板ホルダ6にセットする。そして、基板5を
約300℃まで加熱する。また、真空チャンバー1内
は、1×10ー6Torrまで真空排気する。
Hereinafter, a specific method of manufacturing the 45 ° laser mirror 90 of the example using the vacuum deposition apparatus 30 (FIG. 4) used in the method of manufacturing a fluoride thin film of the second embodiment will be described. . First, a quartz glass substrate 5 is prepared, subjected to ultrasonic cleaning, and then set on a substrate holder 6 provided in the vacuum chamber 1. Then, the substrate 5 is heated to about 300 ° C. The inside of the vacuum chamber 1 is evacuated to 1 × 10 −6 Torr.

【0100】蒸着源(抵抗加熱ボート)2に載せたフッ
化マグネシウム(MgF2)からなる蒸着材料3を蒸発
させ、基板5に向けて飛散させると共に、イオン銃9か
ら引き出されたエネルギー4μA/cm2のイオンビー
ムを基板5に向けて照射する。このようにして、イオン
ビームアシスト法を用い、基板5上にフッ化マグネシウ
ム(MgF2)膜からなる低屈折率層91を形成した。
The evaporation material 3 made of magnesium fluoride (MgF 2 ) placed on the evaporation source (resistance heating boat) 2 is evaporated and scattered toward the substrate 5, and the energy extracted from the ion gun 9 is 4 μA / cm. The second ion beam is irradiated toward the substrate 5. Thus, the low refractive index layer 91 made of the magnesium fluoride (MgF 2 ) film was formed on the substrate 5 by using the ion beam assist method.

【0101】このとき同時に、フッ化キセノンのガス化
装置4の容器12に設けられた温度調節機構13により
130℃に設定して、フッ化キセノン(XeF2)をガ
ス化して基板5に向けて飛散させた。また、同様にし
て、フッ化キセノン(XeF2)ガスを飛散させなが
ら、フッ化ランタン(LaF3)膜からなる高屈折率層
92を、イオンビームアシスト法により形成した。
At the same time, the temperature is set to 130 ° C. by the temperature control mechanism 13 provided in the container 12 of the xenon fluoride gasifier 4, and xenon fluoride (XeF 2 ) is gasified and directed to the substrate 5. Splashed. Similarly, a high-refractive-index layer 92 made of a lanthanum fluoride (LaF 3 ) film was formed by an ion beam assist method while scattering xenon fluoride (XeF 2 ) gas.

【0102】これらを繰り返して、41層の交互層を形
成した。実施例で製作したレーザーミラー90の入射角
θ=45°における分光特性図を図10に示す。
By repeating these steps, 41 alternating layers were formed. FIG. 10 shows a spectral characteristic diagram of the laser mirror 90 manufactured in the example at an incident angle θ = 45 °.

【0103】比較のために、従来のイオンビームアシス
ト法(フッ化キセノンガスを飛散させることなく成膜す
る)を用いて、中心波長をλ=193nmとした場合
に、石英ガラス基板上に光学的膜厚λ/4のフッ化マグ
ネシウム(MgF2)からなる低屈折率層、光学的膜厚
λ/4のフッ化ランタン(LaF3)からなる高屈折率
層の交互層を41層形成した。
For comparison, when the center wavelength was set to λ = 193 nm using a conventional ion beam assist method (forming a film without scattering xenon fluoride gas), an optical beam was formed on a quartz glass substrate. Forty-one alternating layers of a low refractive index layer made of magnesium fluoride (MgF 2 ) having a film thickness of λ / 4 and a high refractive index layer made of lanthanum fluoride (LaF 3 ) having an optical film thickness of λ / 4 were formed.

【0104】この比較例で製作したレーザーミラーの入
射角θ=45°における分光特性図を図11に示す。実
施例で製作されたレーザーミラー90は、λ=193n
mにおける反射率が約98%である(図10)が、比較
例で製作されたレーザーミラーは、λ=193nmにお
ける反射率が約93%である(図11)ことがわかる。
FIG. 11 shows a spectral characteristic diagram of the laser mirror manufactured in this comparative example at an incident angle θ = 45 °. The laser mirror 90 manufactured in the embodiment has λ = 193n
The reflectivity at m is about 98% (FIG. 10), but the laser mirror manufactured in the comparative example has a reflectivity at λ = 193 nm of about 93% (FIG. 11).

【0105】実施例で製作したレーザーミラー90の方
が明らかに膜損失が小さく、反射率特性が良好である。
The laser mirror 90 manufactured in the embodiment clearly has smaller film loss and better reflectivity characteristics.

【0106】[0106]

【発明の効果】上記したように、請求項1から請求項8
に記載した発明によれば、フッ化キセノンガスを飛散さ
せているので、抵抗加熱や電子銃による加熱蒸発または
スパッタリングによりフッ素欠損が生じた場合でも、そ
のフッ素欠損を効率よく補うことができる。
As described above, claims 1 to 8 are described.
According to the invention described in (1), since the xenon fluoride gas is scattered, even when fluorine deficiency occurs due to resistance heating, heating evaporation with an electron gun or sputtering, the fluorine deficiency can be efficiently compensated.

【0107】したがって、波長400nm以下の短波長
領域でも光損失の小さい高品質なフッ化物薄膜を製造す
ることができ、数十枚のレンズから構成される光学系を
用いても、十分な透過率を得ることができる。また、フ
ッ化キセノンガスは、比較的安定、無害で取扱いも容易
なので、これを用いた本発明にかかるフッ化物薄膜の製
造方法は安全性、利便性、環境性を有する。
Therefore, it is possible to manufacture a high-quality fluoride thin film with small light loss even in a short wavelength region of a wavelength of 400 nm or less, and a sufficient transmittance even when an optical system composed of several tens of lenses is used. Can be obtained. In addition, since xenon fluoride gas is relatively stable, harmless, and easy to handle, the method for producing a fluoride thin film according to the present invention using the gas has safety, convenience, and environmental friendliness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施形態の真空蒸着装置10の概略断面図
である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a vacuum evaporation apparatus 10 according to a first embodiment.

【図2】真空蒸着装置10で使用されるフッ化キセノン
のガス化装置の概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a xenon fluoride gasifier used in the vacuum evaporation apparatus 10.

【図3】第1実施形態の変形例の真空蒸着装置20の概
略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a vacuum evaporation apparatus 20 according to a modification of the first embodiment.

【図4】第2実施形態のイオンビームアシスト法を用い
た真空蒸着装置30の概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a vacuum evaporation apparatus 30 using an ion beam assist method according to a second embodiment.

【図5】第2実施形態の変形例の真空蒸着装置40の概
略断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a vacuum evaporation apparatus 40 according to a modification of the second embodiment.

【図6】第3実施形態のデュアルイオンビームスパツタ
リング法を用いたスパッタリング装置50の概略断面図
である。
FIG. 6 is a schematic sectional view of a sputtering apparatus 50 using a dual ion beam sputtering method according to a third embodiment.

【図7】スパッタリング装置60の構成を示す概略断面
図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a configuration of a sputtering apparatus 60.

【図8】第4実施形態の高周波イオンプレーティング装
置70の概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view of a high-frequency ion plating apparatus 70 according to a fourth embodiment.

【図9】実施例で製作されたレーザーミラー90の概略
断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view of a laser mirror 90 manufactured in the embodiment.

【図10】実施例で製作されたレーザーミラー90の入
射角θ=45°における分光特性図である。
FIG. 10 is a spectral characteristic diagram at an incident angle θ = 45 ° of the laser mirror 90 manufactured in the example.

【図11】比較例で製作されたレーザーミラーの入射角
θ=45°における分光特性図である。
FIG. 11 is a spectral characteristic diagram at an incident angle θ = 45 ° of a laser mirror manufactured in a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,51,71 真空チャンバー 2,73 蒸着源 3,72 蒸着材料 4,8 ガス化装置 5,54,74 基板 6,55,75 基板ホルダ 7,62,84 排気口 9,56,61 イオン銃 9a イオン導入管 10,20,30,40 真空蒸着装置 11 フッ化キセノン 12 容器 13 温度調節機構 21,41,57,66,78,93 ガス供給管 22,42,59,67,79 流量調整弁 50,60 スパッタリング装置 52 ターゲット 53 ターゲットホルダ 70 イオンプレーティング装置 76 高周波(RF)コイル 81 直流電源 82 マッチングボックス 83 高周波電源 90 レーザーミラー 91 低屈折率層(MgF2) 92 高屈折率層(LaF31,51,71 Vacuum chamber 2,73 Evaporation source 3,72 Evaporation material 4,8 Gasifier 5,54,74 Substrate 6,55,75 Substrate holder 7,62,84 Exhaust port 9,56,61 Ion gun 9a Ion introduction tube 10, 20, 30, 40 Vacuum vapor deposition device 11 Xenon fluoride 12 Container 13 Temperature control mechanism 21, 41, 57, 66, 78, 93 Gas supply tube 22, 42, 59, 67, 79 Flow control valve 50, 60 Sputtering apparatus 52 Target 53 Target holder 70 Ion plating apparatus 76 High frequency (RF) coil 81 DC power supply 82 Matching box 83 High frequency power supply 90 Laser mirror 91 Low refractive index layer (MgF 2 ) 92 High refractive index layer (LaF 3) )

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G02B 5/28 G02B 1/10 Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G02B 5/28 G02B 1/10 Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空雰囲気中で蒸発源からフッ素化合物
を飛散させて基板上に成膜するフッ化物薄膜の製造方法
において、 前記成膜中に、フッ化キセノンガスを飛散させることを
特徴とするフッ化物薄膜の製造方法。
1. A method of manufacturing a fluoride thin film, wherein a fluorine compound is scattered from an evaporation source in a vacuum atmosphere to form a film on a substrate, wherein xenon fluoride gas is scattered during the film formation. A method for producing a fluoride thin film.
【請求項2】 スパッタリング法を用い、基板上にフッ
化物薄膜を成膜するに当たり、 金属またはフッ素化合物からなるターゲットを配置し、 フッ化キセノンガス、またはフッ化キセノンガスと希ガ
スとの混合ガスを、スパッタリングガスとして導入し、 前記スパッタリングガスにより前記ターゲットを衝撃し
て、前記金属またはフッ素化合物を飛散させることによ
って成膜することを特徴とするフッ化物薄膜の製造方
法。
2. A method for forming a thin film of a fluoride on a substrate by sputtering, wherein a target made of a metal or a fluorine compound is disposed, and xenon fluoride gas or a mixed gas of xenon fluoride gas and a rare gas is used. As a sputtering gas, and bombarding the target with the sputtering gas to scatter the metal or fluorine compound to form a film.
【請求項3】 スパッタリング法を用い、基板上にフッ
化物薄膜を成膜するに当たり、 金属またはフッ素化合物からなるターゲットを配置し、 希ガスをスパッタリングガスとして導入し、 前記希ガスにより前記ターゲットを衝撃して、前記金属
またはフッ素化合物を飛散させることによって成膜し、 前記成膜中に、フッ化キセノンガス、またはフッ化キセ
ノンガスと希ガスとの混合ガスを導入することを特徴と
するフッ化物薄膜の製造方法。
3. When forming a fluoride thin film on a substrate using a sputtering method, a target made of a metal or a fluorine compound is arranged, a rare gas is introduced as a sputtering gas, and the target is bombarded with the rare gas. Forming a film by scattering the metal or the fluorine compound; and introducing xenon fluoride gas or a mixed gas of xenon fluoride gas and a rare gas during the film formation. Manufacturing method of thin film.
【請求項4】 請求項1、請求項2または請求項3に記
載のフッ化物薄膜の製造方法において、 前記成膜中に、形成されつつあるフッ化物薄膜の表面に
イオンビームを照射することを特徴とするフッ化物薄膜
の製造方法。
4. The method of manufacturing a fluoride thin film according to claim 1, wherein the surface of the fluoride thin film being formed is irradiated with an ion beam during the film formation. A method for producing a fluoride thin film.
【請求項5】 イオンプレーティング法を用い、基板上
にフッ化物薄膜を成膜するに当たり、 金属またはフッ素化合物を飛散させる蒸発源を配置し、 前記成膜中に、フッ化キセノンガス、またはフッ化キセ
ノンガスと希ガスとの混合ガスを導入してプラズマを生
成し、 前記プラズマ中で、前記蒸発源から飛散された金属また
はフッ素化合物をイオン化させることを特徴とするフッ
化物薄膜の製造方法。
5. When depositing a fluoride thin film on a substrate using an ion plating method, an evaporation source for scattering a metal or a fluorine compound is arranged, and during the deposition, xenon fluoride gas or fluorine gas is used. A method for producing a fluoride thin film, comprising: introducing a mixed gas of a xenon fluoride gas and a rare gas to generate plasma; and ionizing a metal or a fluorine compound scattered from the evaporation source in the plasma.
【請求項6】 蒸着物質であるフッ素化合物を飛散させ
る蒸発源、および基板を保持する基板ホルダが内部に配
置された成膜室と、 前記成膜室内を排気する排気部と、 前記成膜室内に、フッ化キセノンガスを飛散させるガス
飛散部とを備えたことを特徴とするフッ化物薄膜の製造
装置。
6. A film formation chamber in which an evaporation source for scattering a fluorine compound as a deposition material and a substrate holder for holding a substrate are disposed, an exhaust unit for exhausting the film formation chamber, and the film formation chamber. And a gas scattering portion for scattering xenon fluoride gas.
【請求項7】 金属またはフッ素化合物からなるスパッ
タリング用のターゲットを保持するターゲットホルダ、
および基板を保持する基板ホルダが内部に配置された成
膜室と、 前記ターゲットホルダに保持されたターゲットに対して
所定の電力を印加する電力印加部と、 前記成膜室内を排気する排気部と、 前記成膜室内に、フッ化キセノンガス、またはフッ化キ
セノンガスと希ガスとの混合ガスを、スパッタリングガ
スとして導入するガス導入部とを備えたことを特徴とす
るフッ化物薄膜の製造装置。
7. A target holder for holding a sputtering target made of a metal or a fluorine compound,
A film formation chamber in which a substrate holder for holding the substrate is disposed, a power application unit that applies a predetermined power to a target held by the target holder, and an exhaust unit that exhausts the film formation chamber. A gas introduction unit for introducing, as a sputtering gas, a xenon fluoride gas or a mixed gas of a xenon fluoride gas and a rare gas into the film formation chamber, wherein a fluoride thin film manufacturing apparatus is provided.
【請求項8】 蒸着物質である金属またはフッ素化合物
を飛散させる蒸発源、および基板を保持する基板ホルダ
が内部に配置された成膜室と、 前記基板ホルダに保持された基板に対して所定の電力を
印加する電力印加部と、 前記成膜室内を排気する排気部と、 前記成膜室内に、フッ化キセノンガス、またはフッ化キ
セノンガスと希ガスとの混合ガスを導入するガス導入部
と、 前記蒸発源と前記基板との間に、前記ガス導入部によっ
て導入されたガスのプラズマを生成させるプラズマ生成
部とを備えたことを特徴とするフッ化物薄膜の製造装
置。
8. A film forming chamber in which an evaporation source for scattering a metal or a fluorine compound as an evaporation material and a substrate holder for holding a substrate are provided. A power application unit that applies power, an exhaust unit that exhausts the inside of the film formation chamber, and a gas introduction unit that introduces xenon fluoride gas or a mixed gas of xenon fluoride gas and a rare gas into the film formation chamber. An apparatus for producing a fluoride thin film, comprising: a plasma generation unit that generates plasma of a gas introduced by the gas introduction unit between the evaporation source and the substrate.
JP10059495A 1997-10-09 1998-03-11 Method and apparatus for manufacturing fluoride thin film Pending JPH11172421A (en)

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