JP2922058B2 - Thin film making method and thin film making equipment - Google Patents

Description

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

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜作成技術に関し、
特にターゲットに励起光を照射して薄膜を作成する薄膜
作成方法および薄膜作成装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film forming technique,
In particular, the present invention relates to a thin film forming method and a thin film forming apparatus for forming a thin film by irradiating a target with excitation light.

【０００２】[0002]

【従来の技術】光を用いて薄膜を作成する技術がいくつ
か知られている。光ＣＶＤは、薄膜の構成元素を含むソ
ースガスに特定波長の光を照射し、特定成分を活性化し
て基板上に薄膜を成長させる。光源としては一般に各種
のレーザが用いられている。ソースガス、堆積しようと
する元素等に応じて光の波長、したがってレーザの種類
が選択される。2. Description of the Related Art Several techniques for forming a thin film using light are known. In light CVD, a source gas containing a constituent element of a thin film is irradiated with light having a specific wavelength, and a specific component is activated to grow the thin film on a substrate. Generally, various lasers are used as a light source. The wavelength of light, and thus the type of laser, is selected according to the source gas, the element to be deposited, and the like.

【０００３】最近、レーザ分子線エピタキシ（ＭＢＥ）
と呼ばれる技術が盛んに研究されている。レーザＭＢＥ
は、所定のターゲットにレーザ光を集光して照射し、ア
ブレーションを生じさせて基板上にターゲット物質の薄
膜を作成する。Recently, laser molecular beam epitaxy (MBE)
The technology called is actively researched. Laser MBE
In this method, a laser beam is focused and irradiated on a predetermined target to cause ablation to form a thin film of a target material on a substrate.

【０００４】アブレーションとは、局所的に発生する高
温プラズマ状態からターゲット物質が飛散する現象であ
る。アブレーションを生じさせるためのレーザとして
は、エキシマレーザがよく用いられる。[0004] Ablation is a phenomenon in which a target material is scattered from a locally generated high-temperature plasma state. An excimer laser is often used as a laser for causing ablation.

【０００５】光ＣＶＤは、薄膜構成元素のソースとして
ガスを用いる。ガスソースは、一般的に目的とする構成
元素の化合物であり、この化合物を分解すると、目的と
する元素以外の元素も発生する。このようなソースガス
中の他の構成元素、またはソースガス中に含まれる不純
物が作成する薄膜の品質に影響を及ぼすことがある。[0005] In photo-CVD, gas is used as the source of the constituent elements of the thin film. The gas source is generally a compound of a target constituent element, and when this compound is decomposed, an element other than the target element is also generated. Other constituent elements in the source gas or impurities contained in the source gas may affect the quality of a thin film to be formed.

【０００６】また、比較的高い圧力でソースガスを扱う
ため、レーザの照射を止めても、活性化したソースガス
が直ちには消滅しない。このため、薄膜の厚さを精度よ
く制御しようとする時に、膜の成長を直ちには止められ
ないことがある。Further, since the source gas is handled at a relatively high pressure, the activated source gas does not immediately disappear even if the laser irradiation is stopped. For this reason, when trying to accurately control the thickness of the thin film, the growth of the film may not be stopped immediately.

【０００７】レーザＭＢＥにおいては、比較的高真空で
ターゲットのアブレーションを行なう。このため、レー
ザの照射を止めれば、アブレーションはすぐに止まり、
薄膜の成長は停止する。したがって、膜厚の高精度の制
御が比較的容易である。In laser MBE, a target is ablated in a relatively high vacuum. Therefore, if laser irradiation is stopped, ablation stops immediately,
The growth of the thin film stops. Therefore, highly accurate control of the film thickness is relatively easy.

【０００８】また、薄膜を成長させるためのソースとし
ては、主に固体ターゲットが使用される。目的物質、ま
たはその構成元素の固体ターゲットを用いることによ
り、不純物を抑制することが容易である。このように、
レーザＭＢＥは光ＣＶＤに対し、いくつかの優れた点を
有している。A solid target is mainly used as a source for growing a thin film. By using a target substance or a solid target of a constituent element thereof, it is easy to suppress impurities. in this way,
Laser MBE has several advantages over photo-CVD.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】レーザは主に、スポッ
ト形状の断面のレーザ光を発生する。レーザＭＢＥにお
いては、このようなレーザ光を集光してターゲット表面
に照射する。レーザ光を照射されたターゲットからは、
照射点を頂点とする円錐状にターゲット構成物質が放出
される。The laser mainly generates a laser beam having a spot-shaped cross section. In the laser MBE, such a laser beam is condensed and irradiated on a target surface. From the target irradiated with laser light,
The target constituent material is released in a cone shape with the irradiation point at the top.

【００１０】このような点源からの分子線を平面状の基
板で受けると、基板上の薄膜の膜厚は、点源に最も近い
ところで最も厚く、点源からの距離が大きくなるにした
がって薄くなる。When a molecular beam from such a point source is received by a planar substrate, the thickness of the thin film on the substrate is the thickest at the point closest to the point source, and becomes thinner as the distance from the point source increases. Become.

【００１１】基板を衛星軌道（プラネタリモーション）
的に運動させて表面上に比較的均一な膜厚を有する薄膜
を形成することは可能であるが、基板の駆動機構は複雑
化してしまう。また、基板を衛星軌道的に駆動するため
には、膜堆積を行なう反応チェンバの寸法が大きなもの
となってしまう。したがって、大面積の薄膜を作るには
限界がある。[0011] The substrate is placed in a satellite orbit (planetary motion).
Although it is possible to form a thin film having a relatively uniform film thickness on the surface by moving the substrate, the driving mechanism of the substrate becomes complicated. Further, in order to drive the substrate in a satellite orbit, the size of a reaction chamber for depositing a film becomes large. Therefore, there is a limit in producing a large-area thin film.

【００１２】大面積の表面に、膜厚を均一に、かつ精度
よく制御して薄膜を作成することは、薄膜の機能を発揮
する上で重要である。しかしながら、通常のレーザＭＢ
Ｅにおいては、大面積の表面上に均一な膜厚の薄膜を成
長することは容易ではない。It is important to form a thin film on a large-area surface by controlling the film thickness uniformly and with high precision in order to exhibit the function of the thin film. However, the normal laser MB
In E, it is not easy to grow a thin film having a uniform thickness on a large area surface.

【００１３】本発明の目的は、大面積の表面上に均一な
膜厚を有し、かつ膜厚を精度よく制御した薄膜を成長す
ることのできる薄膜作成方法を提供することである。ま
た、本発明の他の目的は、大面積の基板上に均一な膜厚
を有し、かつ膜厚を精度よく制御することのできる薄膜
作成装置を提供することである。An object of the present invention is to provide a thin film forming method capable of growing a thin film having a uniform film thickness on a large-area surface and controlling the film thickness accurately. Another object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus having a uniform film thickness on a large-area substrate and capable of accurately controlling the film thickness.

【００１４】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜作成方法
は、ターゲットに対向して薄膜成長用下地基板を配置す
る工程と、前記ターゲットにシンクロトロン放射光を照
射して、ターゲット物質のアブレーションを生じさせる
工程とを含む。According to the present invention, there is provided a thin film forming method comprising the steps of: arranging a base substrate for thin film growth facing a target; and irradiating the target with synchrotron radiation to ablate the target material. And causing it to occur.

【００１５】また、本発明の薄膜作成装置は、真空排気
可能な反応チェンバと、前記反応チェンバ内に配置さ
れ、ターゲットを保持するためのターゲット保持機構
と、前記ターゲットと対向して下地基板を保持するため
の基板保持機構と、前記反応チェンバ内にシンクロトロ
ン放射光を導入するＳＲ導入手段とを有する。Further, the thin film forming apparatus of the present invention comprises a reaction chamber capable of evacuating, a target holding mechanism arranged in the reaction chamber for holding a target, and a base substrate facing the target. And a SR introducing means for introducing synchrotron radiation into the reaction chamber.

【００１６】[0016]

【作用】レーザ光の代わりに、シンクロトロン放射光
（ＳＲ光）を用いて、アブレーションを起こさせること
ができる。ＳＲ光は、Ｘ線領域から可視光領域に及ぶ広
い波長範囲の光を含む。このため、ＳＲ光を用いてエキ
シマレーザによるレーザＭＢＥ同様の薄膜作成を行なう
ことができる。波長範囲が広いため、より広範囲の材料
から薄膜形成物質を選択することができる。The ablation can be caused by using synchrotron radiation (SR light) instead of laser light. SR light includes light in a wide wavelength range from the X-ray region to the visible light region. For this reason, it is possible to form a thin film similar to the laser MBE using an excimer laser using the SR light. Since the wavelength range is wide, a thin film forming substance can be selected from a wider range of materials.

【００１７】ＳＲ光によるアブレーションには、さらに
次のような特徴がある。ＳＲ光は、レーザＭＢＥで主に
使われるエキシマレーザの波長（２００ｎｍ前後）に比
べ、遙かに短い波長成分（１〜１０ｎｍ程度）を豊富に
含む。このため、ＳＲ光で発生するプラズマは、エキシ
マレーザによって発生するプラズマよりも高いイオン化
状態にあり、密度もより均一にすることができると考え
られる。Ablation by SR light has the following additional features. The SR light includes abundantly a wavelength component (about 1 to 10 nm) which is much shorter than the wavelength (about 200 nm) of an excimer laser mainly used in the laser MBE. For this reason, it is considered that the plasma generated by the SR light is in a higher ionization state than the plasma generated by the excimer laser, and the density can be made more uniform.

【００１８】ＳＲ光は、ＳＲ光源の電子軌道の接線方
向、かつ電子軌道のつくる平面に放出される。ＳＲ光の
指向性は極めて高く、たとえば平面に垂直な広がり角は
１ｍｒａｄ程度であり、その厚さは１ｍｍ以下である。
このため、ＳＲ光を用いると、集光レンズやミラーを用
いなくてもアブレーションを発生させることが可能であ
る。The SR light is emitted in a tangential direction of the electron orbit of the SR light source and on a plane formed by the electron orbit. The directivity of SR light is extremely high, for example, the divergence angle perpendicular to the plane is about 1 mrad, and its thickness is 1 mm or less.
Therefore, when SR light is used, ablation can be generated without using a condenser lens or a mirror.

【００１９】アブレーションによる飛散粒子の密度を均
一にできるため、作成する薄膜の厚さを均一にすること
が容易である。また、線状断面のＳＲ光を容易に得られ
るため、光学系を用いなくとも直線状のアブレーション
を発生させることができる。Since the density of particles scattered by ablation can be made uniform, it is easy to make the thickness of the thin film to be made uniform. Further, since SR light having a linear cross section can be easily obtained, linear ablation can be generated without using an optical system.

【００２０】したがって、この直線の長さに相当する幅
を有する薄膜の製作が可能である。また、ＳＲ光の進入
を停止すれば、薄膜の成長が直ちに停止することが明ら
かである。Therefore, a thin film having a width corresponding to the length of the straight line can be manufactured. It is also clear that the growth of the thin film stops immediately when the entry of the SR light is stopped.

【００２１】[0021]

【実施例】図１は、本発明の実施例による薄膜作成装置
を概略的に示す。薄膜作成装置の主な構成は、反応チェ
ンバ１、スリットチェンバ２、光学系チェンバ３および
ＳＲ光源１４を含む。FIG. 1 schematically shows a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The main configuration of the thin film forming apparatus includes a reaction chamber 1, a slit chamber 2, an optical system chamber 3, and an SR light source 14.

【００２２】薄膜作成装置は、ＳＲ光源１４に接続さ
れ、ＳＲ光源内の電子軌道１５を周回する電子から発す
るＳＲ光５を導入する。反応チェンバ１、スリットチェ
ンバ２、光学系チェンバ３は、ＳＲ光源１４と連続空間
を構成できるように接続されている。The thin film forming apparatus is connected to the SR light source 14 and introduces the SR light 5 emitted from the electrons orbiting the electron orbit 15 in the SR light source. The reaction chamber 1, the slit chamber 2, and the optical system chamber 3 are connected to the SR light source 14 so as to form a continuous space.

【００２３】ＳＲ光源１４は、１０^-9ｔｏｒｒ以下の高
真空に保たれており、光学系チェンバ３にはバルブＶ２
を介して排気装置Ｐ２が接続され、同様の高真空に排気
されている。電子軌道１５を周回する電子から発した赤
外光から軟Ｘ線に至る波長範囲の光は、光学系チェンバ
３、スリットチェンバ２を通って反応チェンバ１に入射
する。The SR light source 14 is maintained in a high vacuum of 10 ^-9 torr or less, and the optical system chamber 3 has a bulb V2.
And an exhaust device P2 is connected through the outlet to exhaust air to a similar high vacuum. Light in a wavelength range from infrared light emitted from electrons orbiting the electron orbit 15 to soft X-rays enters the reaction chamber 1 through the optical system chamber 3 and the slit chamber 2.

【００２４】ＳＲ光源１４には、電子軌道１５を周回す
る電子の蓄積電流値を制御する手段が設けられており、
発生するＳＲ光の光量を制御することができる。さら
に、ＳＲ光源１４には、ＳＲ光５の臨界波長を制御する
手段が設けられており、目的とするターゲットのアブレ
ーションを起こすのに最適な波長を選択することができ
る。たとえば、磁場を変えることにより、電子エネルギ
を変えることができる。The SR light source 14 is provided with a means for controlling the accumulated current value of electrons circling the electron orbit 15.
The amount of generated SR light can be controlled. Further, the SR light source 14 is provided with a means for controlling the critical wavelength of the SR light 5, and can select an optimal wavelength for causing a target to undergo ablation. For example, by changing the magnetic field, the electron energy can be changed.

【００２５】反応チェンバ１には、薄膜形成材料である
固体ターゲット４がＳＲ光を遮るように配置されてい
る。固体ターゲット４が、ＳＲ光によって照射される
と、照射部分からアブレーションが発生する。In the reaction chamber 1, a solid target 4, which is a material for forming a thin film, is disposed so as to block SR light. When the solid target 4 is irradiated with the SR light, ablation occurs from the irradiated portion.

【００２６】このため、反応チェンバ１は真空度が低下
するため、反応チェンバ１にはバルブＶ１を介して排気
装置Ｐ１が接続されている。光学系チェンバ３に接続さ
れた排気装置Ｐ２は、差動排気を行なうことにより、Ｓ
Ｒ光源１４内の高真空を保つ。For this reason, since the degree of vacuum in the reaction chamber 1 is reduced, an exhaust device P1 is connected to the reaction chamber 1 via the valve V1. The evacuation device P2 connected to the optical system chamber 3 performs differential evacuation to generate S
A high vacuum in the R light source 14 is maintained.

【００２７】電子軌道１５は、たとえば円軌道を有し、
発生するＳＲ光は円盤状の形状を有し、その一部、たと
えば幅数ｃｍ分が光学系チェンバ３を介して反応チェン
バ１に導入される。図においては、ＳＲ光は紙面に垂直
な方向に長い線状断面を有する。The electron orbit 15 has a circular orbit, for example.
The generated SR light has a disk-like shape, and a part thereof, for example, a part having a width of several cm is introduced into the reaction chamber 1 via the optical system chamber 3. In the figure, the SR light has a linear cross section that is long in a direction perpendicular to the paper surface.

【００２８】このような線状断面を有するＳＲ光５によ
って固体ターゲット４の線状部分が照射されると、固体
ターゲット４の表面上で線状にアブレーションが発生
し、ターゲット材料は放射状に飛散して基板６表面上に
堆積する。ＳＲ光５が紙面垂直方向に長い線状断面を有
するため、基板６上の堆積も紙面に垂直な方向に長い帯
状領域で生じる。When the linear portion of the solid target 4 is irradiated with the SR light 5 having such a linear cross section, linear ablation occurs on the surface of the solid target 4 and the target material is scattered radially. To deposit on the surface of the substrate 6. Since the SR light 5 has a linear cross section that is long in the direction perpendicular to the plane of the paper, deposition on the substrate 6 also occurs in a band-shaped area that is long in the direction perpendicular to the plane of the paper.

【００２９】堆積の生じる帯状領域の幅を広げ、かつ一
様な堆積を行なうため、基板６を保持する保持機構に
は、紙面左右方向に移動可能なリニア駆動機構１０が設
けられている。リニア駆動機構１０を左右に往復運動さ
せることにより、基板６上の所望領域に均一な膜厚の薄
膜を堆積することができる。In order to increase the width of the belt-like region where the deposition occurs and perform uniform deposition, a linear drive mechanism 10 that can move in the left-right direction on the paper is provided in the holding mechanism that holds the substrate 6. By reciprocating the linear drive mechanism 10 right and left, a thin film having a uniform thickness can be deposited on a desired region on the substrate 6.

【００３０】なお、直線運動を行なうリニア駆動機構１
０を例示したが、長尺物の下地上に堆積を行なうために
は、往復運動の代わりに長尺物の長さ方向に下地を駆動
する機構を用いてもよい。また、リニア駆動機構を制御
することにより、基板６上に次第に厚さの変化する薄膜
を堆積することもできる。このような厚さが徐々に変化
する薄膜はバリアブルフィルタ等に利用できる。The linear drive mechanism 1 for performing a linear motion
Although 0 is exemplified, a mechanism for driving the base in the length direction of the long object may be used instead of the reciprocating motion in order to perform deposition on the underground of the long object. Further, by controlling the linear drive mechanism, a thin film having a gradually changing thickness can be deposited on the substrate 6. Such a thin film whose thickness changes gradually can be used for a variable filter or the like.

【００３１】なお、基板６上に堆積した堆積物質を一様
に拡散させるため、あるいは堆積した物質の結晶化を促
進するために、基板保持機構にはヒータ８を装着するこ
とが好ましい。In order to uniformly diffuse the deposited material deposited on the substrate 6 or to promote crystallization of the deposited material, it is preferable to mount a heater 8 on the substrate holding mechanism.

【００３２】ＳＲ光５の照射により、ターゲット４表面
は次第に消費される。ターゲット４は回転機構７に取り
付けられており、回転機構７を回転させることにより、
ターゲット４の新鮮面をＳＲ光照射領域に供給すること
ができる。The irradiation of the SR light 5 gradually consumes the surface of the target 4. The target 4 is attached to a rotation mechanism 7, and by rotating the rotation mechanism 7,
A fresh surface of the target 4 can be supplied to the SR light irradiation area.

【００３３】また、異なる物質を堆積させるためには、
回転機構７を軸方向にも駆動できるものとし、軸上に複
数のターゲット４を設け、所望のターゲットをＳＲ光照
射領域に供給するようにすればよい。また、回転機構７
とターゲット４の組合せを複数組備えてもよい。In order to deposit different substances,
It is sufficient that the rotation mechanism 7 can be driven in the axial direction, a plurality of targets 4 are provided on the axis, and a desired target is supplied to the SR light irradiation area. The rotation mechanism 7
A plurality of combinations of the target and the target 4 may be provided.

【００３４】スリットチェンバ２は、アブレーションを
起こさせるＳＲ光強度を調整するためのものである。た
とえば、所定可変形状の開口部を有するスリット回転板
９を回転させ、周期的にＳＲ光５を遮光する。The slit chamber 2 is for adjusting the SR light intensity that causes ablation. For example, the slit rotating plate 9 having an opening of a predetermined variable shape is rotated to periodically block the SR light 5.

【００３５】ＳＲ光５を照射する時間を調整することに
より、またはスリットの幅を変えることにより、ＳＲ光
５の照射量を調整することができる。なお、ＳＲ光５は
電子軌道１５を周回する電子パケットから照射される連
続光であり、その定位置での発光周期は数ｎｓから数１
００ｎｓのオーダである。ＳＲ光５の発光周期は十分短
いので、ＳＲ光の照射時間は、スリット回転板９の制御
によって行なう。The irradiation amount of the SR light 5 can be adjusted by adjusting the irradiation time of the SR light 5 or by changing the width of the slit. Note that the SR light 5 is continuous light emitted from an electron packet orbiting the electron orbit 15, and the light emission cycle at the fixed position is several ns to several 1s.
00 ns. Since the emission cycle of the SR light 5 is sufficiently short, the irradiation time of the SR light is controlled by controlling the slit rotating plate 9.

【００３６】光学系チェンバ３には、レンズやミラー等
の光学機器１１が挿入されている。ＳＲ光は指向性が高
いが、その波長に依存した発散角を有している。発散角
は波長が長いほど大きくなる。ターゲットをアブレーシ
ョンさせるのに重要な成分は極短紫外（ＶＵＶ）光や軟
Ｘ線であるが、長波長のＵＶ光や可視光も有効である。An optical apparatus 11 such as a lens or a mirror is inserted into the optical system chamber 3. SR light has high directivity, but has a divergence angle depending on its wavelength. The divergence angle increases as the wavelength increases. Important components for ablating the target are very short ultraviolet (VUV) light and soft X-rays, but long-wavelength UV light and visible light are also effective.

【００３７】ＳＲ光の特徴的成分である軟Ｘ線について
は、その幅が縦方向（円盤の厚み方向）に約１ｍｍ程度
であるが、より長い波長成分ではもっと広がる。光学機
器１１は、ＳＲ光の長波長成分を収束させるために用い
られている。The soft X-ray which is a characteristic component of the SR light has a width of about 1 mm in the vertical direction (the thickness direction of the disk), but spreads more with longer wavelength components. The optical device 11 is used to converge the long wavelength component of the SR light.

【００３８】図示の構成においては、中央に帯状スリッ
トを有するシリンドリカルレンズ１１が用いられてい
る。このレンズ部分に広がった長波長成分は、レンズの
屈折作用により光軸方向に折り曲げられる。軸上に進行
する短波長成分は、レンズ１１の中央部スリットを通過
して進行する。In the configuration shown in the figure, a cylindrical lens 11 having a band-shaped slit in the center is used. The long wavelength component spread to the lens portion is bent in the optical axis direction by the refraction of the lens. The short-wavelength component traveling on the axis passes through the central slit of the lens 11 and travels.

【００３９】ＳＲ光５をターゲット４に照射している間
は、ターゲット４からターゲット構成物質が飛散するた
め、反応チェンバ１の真空度は低下する。反応チェンバ
１に排気装置Ｐ１を設け、さらに光学系チェンバ３に排
気装置Ｐ２を接続することにより、差動排気を行なって
ＳＲ光源１４内の真空度を高真空に保つ。While the target 4 is irradiated with the SR light 5, the target constituent material is scattered from the target 4, so that the degree of vacuum of the reaction chamber 1 is reduced. By providing an exhaust device P1 in the reaction chamber 1 and connecting an exhaust device P2 to the optical system chamber 3, differential evacuation is performed to maintain the degree of vacuum in the SR light source 14 at a high vacuum.

【００４０】なお、反応チェンバ１をＳＲ光源１４側の
真空と切り離すため、反応チェンバ１とスリットチェン
バ２の間にゲートバルブ１２が設けられている。ゲート
バルブ１２を閉じれば、反応チェンバ１は切り離され、
薄膜を形成した基板６を取り出したり、ターゲット４を
交換したりすることができる。A gate valve 12 is provided between the reaction chamber 1 and the slit chamber 2 to separate the reaction chamber 1 from the vacuum on the SR light source 14 side. When the gate valve 12 is closed, the reaction chamber 1 is disconnected,
The substrate 6 on which the thin film has been formed can be taken out or the target 4 can be replaced.

【００４１】勿論、これらの交換時には反応チェンバ１
に接続された予備室に一旦出し入れする交換部品を収容
し、反応チェンバ１内を大気圧にはさらさないようにす
ることができる。Of course, at the time of these exchanges, the reaction chamber 1
A spare part to be temporarily taken in and out of the spare chamber connected to the reaction chamber 1 is accommodated so that the inside of the reaction chamber 1 is not exposed to the atmospheric pressure.

【００４２】なお、図示しないが、反応チェンバ１内に
はレーザＭＢＥ装置等に用いられるものと同様の膜厚制
御のための水晶発振器や電子線回折を測定するためのＲ
ＨＥＥＤ等が設けられる。さらに、反応チェンバ１にガ
ス供給ダクトを設け、酸化物薄膜を堆積する時には酸素
ガス、窒化物を堆積する時には、窒素ガス等を供給する
こと等もできる。Although not shown, the reaction chamber 1 has a quartz oscillator for controlling the film thickness and an R for measuring the electron beam diffraction similar to those used in a laser MBE apparatus or the like.
HEED and the like are provided. Further, a gas supply duct may be provided in the reaction chamber 1 to supply an oxygen gas when depositing an oxide thin film and a nitrogen gas or the like when depositing a nitride.

【００４３】以下、ターゲット回転機構７、スリット回
転板９、光学機器１１について図２、３、４を参照して
より詳細に説明する。図２に示すように、ターゲット回
転機構７は、モータ２１、ベローズ２２、真空フランジ
２４、組合せターゲット２３を有する。組合せターゲッ
ト２３は、４種類の異なる物質のターゲットから構成さ
れている。各ターゲットは、ＳＲ光の幅よりも広い幅を
有し、そのいずれか１つのみに選択的にＳＲ光を照射す
ることができる。このような組合せターゲットにより、
たとえばＢｉ₂ Ｏ₂ 、Ｓｒ、ＣｕＯ₃ 、Ｃａを選択的に
堆積できる。Hereinafter, the target rotating mechanism 7, the slit rotating plate 9, and the optical device 11 will be described in more detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the target rotation mechanism 7 includes a motor 21, a bellows 22, a vacuum flange 24, and a combination target 23. The combination target 23 is composed of targets of four different substances. Each target has a width wider than the width of the SR light, and only one of the targets can be selectively irradiated with the SR light. With such a combination target,
For example, Bi ₂ O ₂ , Sr, CuO ₃ , and Ca can be selectively deposited.

【００４４】組合せターゲット２３は、軸２５上に取り
付けられており、ベローズ２２を伸縮することにより、
任意のターゲットを選択することができる。また、モー
タ２１は軸２５を回転させ、ターゲット２３の照射位置
を変化させる。The combination target 23 is mounted on a shaft 25, and by expanding and contracting the bellows 22,
Any target can be selected. The motor 21 rotates the shaft 25 to change the irradiation position of the target 23.

【００４５】このようなターゲット回転機構により、Ｓ
Ｒ光に対してターゲットの新鮮面を露出させ、かつ複数
のターゲットから所望のターゲットを選択することを可
能にする。With such a target rotating mechanism, S
It exposes a fresh surface of the target to the R light, and allows a desired target to be selected from a plurality of targets.

【００４６】図３は、スリット回転板９の構成例を示
す。スリットチェンバ２内でＳＲ光はビームダクト３３
を通って紙面垂直方向に進行する。スリット回転板９
は、スリット３１を形成した円盤３４を含み、モータ３
２によって回転される。FIG. 3 shows a configuration example of the slit rotating plate 9. In the slit chamber 2, the SR light is
Through the paper in the direction perpendicular to the paper. Slit rotating plate 9
Includes a disk 34 in which a slit 31 is formed, and a motor 3
Rotated by 2.

【００４７】モータ３２の回転に伴い、ＳＲ光は周期的
にスリット回転板９を通過する。ＳＲ光の通過時間を調
整することにより、ＳＲ光照射強度が調整される。ＳＲ
光の強度調整のためには、スリット３１の開口角度を可
変調整できることが好ましい。As the motor 32 rotates, the SR light periodically passes through the slit rotating plate 9. By adjusting the passage time of the SR light, the SR light irradiation intensity is adjusted. SR
In order to adjust the light intensity, it is preferable that the opening angle of the slit 31 can be variably adjusted.

【００４８】たとえば、円盤３４を２枚の板で構成し、
その一方に開口を設け、両者間の相対的角度を調整でき
るようにすることにより、スリット３１の開口角を調整
することができる。また、円盤３４を複数種類備え、所
望の円盤を選択することも可能である。For example, the disk 34 is composed of two plates,
The opening angle of the slit 31 can be adjusted by providing an opening on one of them and adjusting the relative angle between the two. It is also possible to provide a plurality of types of disks 34 and select a desired disk.

【００４９】図４は、光学機器の一例であるシリンドリ
カルレンズの構成例を示す。シリンドリカルレンズ１１
は、図中Ｙ方向に焦点距離を有し、Ｘ方向には収束作用
を有さない。このため、シリンドリカルレンズ１１に入
射したＳＲ光５は、図面縦方向に関してのみ収束作用を
受ける。FIG. 4 shows an example of the configuration of a cylindrical lens which is an example of optical equipment. Cylindrical lens 11
Has a focal length in the Y direction in the figure and has no convergence effect in the X direction. Therefore, the SR light 5 incident on the cylindrical lens 11 is converged only in the vertical direction in the drawing.

【００５０】また、シリンドリカルレンズ１１の中央部
には開口スリット３７が形成されており、スリット３７
に入射したＳＲ光５は、そのままスリット３７を通過す
る。波長の短い軟Ｘ線やＶＵＶ光は、発散角が小さいた
め、ほとんど中心部の開口スリット３７に入射し、シリ
ンドリカルレンズ１１によって屈折作用を受けず、また
シリンドリカルレンズ１１により吸収されることがな
い。シリンドリカルレンズ１１が収束作用を行なうの
は、ほぼ波長２００ｎｍよりも長波長のＵＶ光に設定す
る。An opening slit 37 is formed at the center of the cylindrical lens 11.
SR light 5 incident on the slit passes through the slit 37 as it is. Since soft X-rays and VUV light having a short wavelength have a small divergence angle, they are almost incident on the central opening slit 37, are not refracted by the cylindrical lens 11, and are not absorbed by the cylindrical lens 11. The converging action of the cylindrical lens 11 is set to UV light having a wavelength longer than approximately 200 nm.

【００５１】このような構成により、発散角の大きな長
波長のＳＲ光も効率的にターゲット上に照射することが
できる。なお、より短波長のＳＲ光も収束しようとする
場合は、吸収の強いレンズの代わりにミラーを使うこと
が好ましい。たとえば、長手シリンドリカルミラーが適
している。According to such a configuration, the SR light of a long wavelength having a large divergence angle can be efficiently irradiated on the target. When a shorter wavelength SR light is to be converged, it is preferable to use a mirror instead of a lens having strong absorption. For example, a longitudinal cylindrical mirror is suitable.

【００５２】図１に示す薄膜作成装置を用い、基板６上
の薄膜を形成するプロセスを、以下簡略に説明する。基
板６を基板保持機構に装架し、ヒータ８で所望温度に加
熱する。反応チェンバ１内を所定真空度に排気した後、
ゲートバルブ１２を開き、反応チェンバ１をＳＲ光源１
４側と接続する。スリット回転板９を回転させ、ＳＲ光
５を光学系チェンバ３、スリットチェンバ２を介して反
応チェンバ１内に導入する。A process for forming a thin film on the substrate 6 using the thin film forming apparatus shown in FIG. 1 will be briefly described below. The substrate 6 is mounted on a substrate holding mechanism and heated to a desired temperature by the heater 8. After evacuating the reaction chamber 1 to a predetermined vacuum degree,
Open the gate valve 12 and move the reaction chamber 1 to the SR light source 1
Connect to 4 side. The slit rotating plate 9 is rotated to introduce the SR light 5 into the reaction chamber 1 via the optical system chamber 3 and the slit chamber 2.

【００５３】ＳＲ光５がターゲット４表面を照射する
と、照射位置でアブレーションが生じ、ターゲット４の
構成物質が放射状に飛散する。飛散したターゲット構成
物質は、基板６表面上に堆積し、薄膜を形成する。堆積
中リニア駆動機構１０を駆動することによって基板６の
位置を左右に変化させることにより、基板６上に均一な
膜厚の薄膜が形成される。When the SR light 5 irradiates the surface of the target 4, ablation occurs at the irradiation position, and the constituent material of the target 4 scatters radially. The scattered target constituent material is deposited on the surface of the substrate 6 to form a thin film. By driving the linear drive mechanism 10 during the deposition to change the position of the substrate 6 left and right, a thin film having a uniform thickness is formed on the substrate 6.

【００５４】複数種類の薄膜を積層する場合は、ターゲ
ット４として組合せターゲットを用い、所望厚さの薄膜
を堆積した後、ターゲットを交換し、他の種類の薄膜を
堆積する。堆積される薄膜の膜厚は、図示しないＲＨＥ
ＥＤ装置によって測定する。When laminating a plurality of types of thin films, a combination target is used as the target 4, a thin film having a desired thickness is deposited, the target is replaced, and another type of thin film is deposited. The thickness of the deposited thin film is RHE (not shown).
Measure by ED device.

【００５５】また、比較的膜厚の厚い薄膜を形成する時
は、基板６側部に設置された水晶発振器上に堆積する薄
膜の膜厚によって堆積膜厚をモニタする。所望の薄膜を
堆積した後、ゲートバルブ１２を閉じ、基板６を予備室
を介して取り出す。When a relatively thick thin film is formed, the deposited film thickness is monitored based on the thickness of the thin film deposited on the crystal oscillator provided on the substrate 6 side. After depositing a desired thin film, the gate valve 12 is closed, and the substrate 6 is taken out through the preliminary chamber.

【００５６】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
光学系チェンバ３は必ずしも必要なものではなく、光学
機器１１は省略することもできる。The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example,
The optical system chamber 3 is not always necessary, and the optical device 11 can be omitted.

【００５７】ＳＲ光のアブレーションによって堆積する
物質は絶縁物、半導体、金属から広く選択することがで
きる。また、スリットチェンバ２内に配置するスリット
は、回転板構成のものでなくてもよい。たとえば、平板
上に複数のスリットを備え、リニア駆動機構等により駆
動されるものであってもよい。The substance deposited by the ablation of SR light can be widely selected from insulators, semiconductors, and metals. Further, the slit arranged in the slit chamber 2 does not need to have a rotating plate configuration. For example, the slit may be provided on a flat plate and driven by a linear drive mechanism or the like.

【００５８】また、基板保持機構も図示のものに限らな
い。重要なことは、ＳＲ光源１４から発生する円盤状の
ＳＲ光を所定幅取り出し、ターゲット上の線状領域に照
射することにより、所定幅の線状領域でアブレーション
を発生させ、基板上にターゲット構成物質を堆積させる
ことである。所定幅のアブレーション源が得られるた
め、大面積の基板上にも均一な膜厚の薄膜を作成するこ
とが容易になる。The substrate holding mechanism is not limited to the illustrated one. What is important is that a disk-shaped SR light generated from the SR light source 14 is extracted to a predetermined width, and is irradiated on a linear region on the target to generate ablation in the linear region of the predetermined width, thereby forming a target structure on the substrate. Is to deposit material. Since an ablation source having a predetermined width can be obtained, it is easy to form a thin film having a uniform thickness even on a large-area substrate.

【００５９】その他、種々の変更、改良、組み合わせ等
が可能なことは当業者に自明であろう。It will be apparent to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations, and the like can be made.

【００６０】[0060]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＳＲ光を励起光として用いることにより、新規な構成の
薄膜作成方法および薄膜作成装置が提供される。As described above, according to the present invention,
By using the SR light as the excitation light, a thin film forming method and a thin film forming apparatus having a novel configuration are provided.

【００６１】幅の広いＳＲ光を用いることにより、大面
積の基板上に均質な薄膜を作成することが可能となる。By using a wide SR light, a uniform thin film can be formed on a large-area substrate.

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

【図１】本発明の実施例による薄膜作成装置の構成を示
す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図２】図１の薄膜作成装置に用いるターゲット回転機
構の構成例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a configuration example of a target rotating mechanism used in the thin film forming apparatus of FIG.

【図３】図１の薄膜作成装置に用いるスリット回転板の
構成例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a configuration example of a slit rotating plate used in the thin film forming apparatus of FIG.

【図４】図１の薄膜作成装置に用いる光学機器の構成例
を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a configuration example of an optical apparatus used in the thin film forming apparatus of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 反応チェンバ ２ スリットチェンバ ３ 光学系チェンバ ４ ターゲット ５ ＳＲ光 ６ 基板 ７ 回転機構 ８ ヒータ ９ スリット回転板 １０ リニア駆動機構 １１ 光学機器（シリンドリカルレンズ、シリンドリカ
ルミラー） １２ ゲートバルブ １４ ＳＲ光源 １５ 電子軌道 Ｖ バルブ Ｐ 排気装置 ２１ モータ ２２ ベローズ ２３ 組合せターゲット ２４ 真空フランジ ２５ 軸 ３１ スリット ３２ モータ ３３ ビームダクト ３４ 円盤DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction chamber 2 Slit chamber 3 Optical system chamber 4 Target 5 SR light 6 Substrate 7 Rotating mechanism 8 Heater 9 Slit rotating plate 10 Linear drive mechanism 11 Optical equipment (cylindrical lens, cylindrical mirror) 12 Gate valve 14 SR light source 15 Electronic trajectory V Valve P Exhaust device 21 Motor 22 Bellows 23 Combined target 24 Vacuum flange 25 Axis 31 Slit 32 Motor 33 Beam duct 34 Disk

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−56670（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−288422（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/203,21/285 Continuation of the front page (56) References JP-A-3-56670 (JP, A) JP-A-3-288422 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁶ , DB name) C23C 14 / 00-14/58 H01L 21 / 203,21 / 285

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 ターゲットに対向して薄膜成長用下地基
板を配置する工程と、 前記ターゲットにシンクロトロン放射光を照射して、タ
ーゲット物質のアブレーションを生じさせる工程とを含
む薄膜作成方法。1. A method for forming a thin film, comprising: arranging a base substrate for thin film growth facing a target; and irradiating the target with synchrotron radiation to cause ablation of the target material. 【請求項２】 前記ターゲットが円筒状表面を有するも
のであり、前記シンクロトロン放射光が円筒の軸に平行
な線状断面を有するビームとして前記ターゲットに照射
される請求項１記載の薄膜作成方法。2. The method according to claim 1, wherein the target has a cylindrical surface, and the synchrotron radiation is applied to the target as a beam having a linear cross section parallel to the axis of the cylinder. . 【請求項３】 前記ターゲットが複数種類準備されてお
り、前記アブレーションを生じさせる工程がターゲット
を交換して複数種類の膜を積層する工程を含む請求項１
ないし２記載の薄膜作成方法。3. The method according to claim 1, wherein a plurality of types of the targets are prepared, and the step of causing the ablation includes a step of exchanging the targets and stacking a plurality of types of films.
3. The method for forming a thin film according to any one of items 2 to 3. 【請求項４】 真空排気可能な反応チェンバ（１）と、 前記反応チェンバ内に配置され、ターゲットを保持する
ためのターゲット保持機構と、 前記ターゲットと対向して下地基板を保持するための基
板保持機構と、 前記反応チェンバ内にシンクロトロン放射光（５）を導
入するＳＲ導入手段とを有する薄膜作成装置。4. A reaction chamber (1) capable of evacuating, a target holding mechanism arranged in the reaction chamber for holding a target, and a substrate holding for holding a base substrate facing the target. A thin film forming apparatus comprising: a mechanism; and SR introducing means for introducing synchrotron radiation (5) into the reaction chamber. 【請求項５】 前記ＳＲ導入手段が基板表面とほぼ平行
な方向に細長い線状断面のシンクロトロン放射光を導入
する請求項４記載の薄膜作成装置。5. The thin film forming apparatus according to claim 4, wherein said SR introducing means introduces synchrotron radiation having an elongated linear cross section in a direction substantially parallel to the substrate surface. 【請求項６】 前記ＳＲ導入手段がスリットを有する回
転板を含む請求項４ないし５記載の薄膜作成装置。6. The thin film forming apparatus according to claim 4, wherein said SR introducing means includes a rotary plate having a slit. 【請求項７】 前記基板保持機構がシンクロトロン放射
光の進行方向に基板を移動することのできる機構を有し
ている請求項４〜６のいずれかに記載の薄膜作成装置。7. The thin film forming apparatus according to claim 4, wherein said substrate holding mechanism has a mechanism capable of moving a substrate in a direction in which synchrotron radiation light travels. 【請求項８】 前記ターゲット保持機構が基板表面にほ
ぼ平行でシンクロトロン放射光の進行方向にほぼ垂直な
軸方向を有し、軸方向の周囲に回転可能であり、かつ軸
方向に沿って移動可能なターゲット保持部を有する請求
項４〜７のいずれかに記載の薄膜作成装置。8. The target holding mechanism has an axial direction substantially parallel to the substrate surface and substantially perpendicular to the traveling direction of the synchrotron radiation, is rotatable around the axial direction, and moves along the axial direction. The thin film forming apparatus according to any one of claims 4 to 7, further comprising a possible target holder. 【請求項９】 前記ＳＲ導入手段が電子軌道と電子軌道
内に蓄積される電流値を制御する手段を含む請求項４〜
８のいずれかに記載の薄膜作成装置。9. The method according to claim 4, wherein said SR introducing means includes means for controlling an electron orbit and a current value stored in the electron orbit.
9. The thin-film forming apparatus according to any one of 8. 【請求項１０】 前記ＳＲ導入手段が電子軌道に蓄積さ
れる電子の電子エネルギを制御する手段を含む請求項４
〜９のいずれかに記載の薄膜作成装置。10. The apparatus according to claim 4, wherein said SR introducing means includes means for controlling electron energy of electrons stored in an electron orbit.
10. The thin film forming apparatus according to any one of claims 9 to 9. 【請求項１１】 前記ＳＲ導入手段が、シンクロトロン
放射光の進行方向に対してほぼ垂直な一方向に比較的長
波長のシンクロトロン放射光を収束させる光学部材を含
む請求項４〜１０のいずれかに記載の薄膜作成装置。11. The apparatus according to claim 4, wherein said SR introducing means includes an optical member for converging the synchrotron radiation having a relatively long wavelength in one direction substantially perpendicular to the traveling direction of the synchrotron radiation. A thin film forming apparatus according to any one of the above. 【請求項１２】 前記光学部材が中央部にスリットを設
けたシリンドリカルレンズを有する請求項１１記載の薄
膜作成装置。12. The thin-film forming apparatus according to claim 11, wherein the optical member has a cylindrical lens provided with a slit in the center. 【請求項１３】 前記光学部材が長手シリンドリカルミ
ラーを含む請求項１１記載の薄膜作成装置。13. An apparatus according to claim 11, wherein said optical member includes a longitudinal cylindrical mirror.