TWI414617B - Film forming apparatus and thin film forming method - Google Patents

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Description

薄膜形成裝置及薄膜形成方法
本發明係關於在基板的薄膜形成面(表面)形成金屬膜或介電質膜等之薄膜形成裝置及薄膜形成方法，特別是，關於形成平滑性高的薄膜之薄膜形成裝置及薄膜形成方法。另外，關於對於表面具有溝等之凹凸的基板，可以進行均勻且平滑之薄膜形成的薄膜形成裝置及薄膜形成方法。
藉由濺鍍法等來形成光學膜之方法雖被廣為採用，但是，為了獲得所期望的光學特性，會有積層多數薄膜之情形。特別是，近年來，精度高的光學特性受到要求，積層片數伴隨此而增加，光學膜全體的膜厚有變厚的傾向。而且，伴隨此種傾向，光的吸收降低(透過率變高)，光學特性優異、表面平滑之薄膜的形成成為必要。
另外，在半導體領域中，為了提升基板的安裝密度，形成於基板上之接觸孔或配線用溝的寬長比(深度/孔徑或溝寬)有日益變大的傾向。而且，例如在使用銅之半導體配線中，對於此種孔或溝的內側(側壁或底面)，必須形成阻障層或電解電鍍用之種層。
如此於表面具有凹凸之基板形成薄膜的方法，例如，以藉由濺鍍之方法為所周知(例如，參考專利文獻1、2)。
另一方面，在具有階差之基板上積層優異之光學膜的光學元件受到矚目。於此種元件中，仿照階差之形狀的覆蓋性優異，且光的吸收或散反射極少，即光透過率高、表面平滑性優異的光學膜係必要不可缺少的。
[專利文獻1]日本專利特開平8-264487號公報(第5-10頁、第2-3圖)
[專利文獻2]專利2602276號公報(第4-6頁、第1圖及第12圖)
可是，在積層多數之光學膜等薄膜時，由於各薄膜的表面不是平滑(平坦)，而且，雖然少但是光被吸收，因此，在積層膜中，會有無法獲得設計之光學特性。因此，本發明之目的為：在積層薄膜之光學膜中，藉由一面對各薄膜照射離子束，一面連續地進行薄膜形成，來形成具有接近設計值之光學特性的光學膜。
另外，如對表面具有凹凸之基板進行濺鍍時，於凹部的肩部(開口緣部)形成有突懸(overhang)(堵住開口部而形成之薄膜)，基於此突懸，濺鍍粒子不易到達凹部的側壁及底面。因此，無法在凹部的底面形成所期望膜厚的膜，於此凹部埋入配線或光學薄膜時，埋入特性變差。另外，無法良好地進行對於具有凹凸之基板表面的覆蓋率(沿著凹凸之均勻的薄膜形成)。進而，形成於基板的膜 的表面粗糙度大時，光的透過率降低，光學損失變大。
因此，本發明目的在於提供：於形成介電質膜時，對基板的薄膜形成面照射離子束，藉由促進形成於薄膜形成面的膜之反應性，光透過率高，且表面平滑性高的薄膜形成裝置。
另外，目的在於提供：對於表面具有凹凸之基板，藉由使以離子槍照射之氣體的種類與離子束的加速電壓最佳化，可以形成埋入特性及覆蓋率良好之薄膜，而且，可使膜的表面粗糙度變小之薄膜形成裝置。
為了達成前述目的，在本發明之薄膜形成裝置中，申請專利範圍第1項所記載之發明係具有如下構造：於可真空排氣之真空室內具備有：保持基板之保持構件、及於基板上形成薄膜之薄膜形成手段、及藉由電漿而使薄膜與反應氣體產生反應之反應手段、及對基板照射離子束之離子槍；藉由離子束之照射，進行薄膜與反應氣體之反應的促進及薄膜的一部份蝕刻的其中一方或兩方，而形成積層之薄膜的。
另外，申請專利範圍第2項所記載之發明，其特徵為：在前述構造之外，保持構件係自轉之筒狀的旋轉筒，在旋轉筒之圓周面保持基板。
進而，申請專利範圍第3項所記載之發明，其特徵為：保持構件係自轉之板狀的旋轉盤，在旋轉盤之板面保 持基板。
申請專利範圍第4項所記載之發明，其特徵為：設置有多數薄膜形成手段。
申請專利範圍第5項所記載之發明，其特徵為：藉由薄膜形成手段與反應手段，而形成氧化膜與氮化膜之其中任一或兩者。
申請專利範圍第6項所記載之發明，其特徵為：薄膜形成手段係濺鍍手段。
申請專利範圍第7項所記載之發明，其特徵為：設定施加於離子槍之加速電壓為500V至3000V。
申請專利範圍第8項所記載之發明，其特徵為：形成離子束之氣體，係供給氧離子之氧化氣體與供給氮離子之氮化氣體之其中任一。
申請專利範圍第9項所記載之發明，其特徵為：使離子束幾乎垂直地照射至基板。
申請專利範圍第10項所記載之發明，其特徵為：對於具有凹凸之基板，對為了阻礙薄膜之附著於凹部內而被形成之薄膜，照射離子束。
在此種構造之薄膜形成裝置中，例如，藉由重複進行例如金屬膜之形成，氣體反應、離子束之反應促進、蝕刻，使形成膜之粗糙度的凸部被蝕刻，而使表面粗糙度變小，同時，藉由離子束使氣體反應被促進，可以形成良好的薄膜。
在本發明之薄膜形成方法中，申請專利範圍第11項 所記載之發明係具有如下構造：在可真空排氣之真空室內，於保持構件所保持之基板形成薄膜之薄膜形成步驟、及藉由電漿使所形成之薄膜與反應氣體產生反應之反應步驟、及藉由離子槍而對基板照射離子束之照射步驟；照射步驟，係進行薄膜與反應氣體之反應的促進以及薄膜的一部份蝕刻之其中任一或兩方，而形成積層之薄膜。
另外，申請專利範圍第12項所記載之發明，於前述構造之外，係具有如下構造：保持構件係自轉之筒狀的旋轉筒，於旋轉筒的圓周面保持基板，一面使旋轉筒旋轉，一面藉由薄膜形成步驟、反應步驟及照射步驟而積層薄膜。
另外，申請專利範圍第13項所記載之發明，係具有如下構造：保持構件係自轉之板狀的旋轉盤，於旋轉盤的板面保持基板，一面使旋轉盤旋轉，一面藉由薄膜形成步驟、反應步驟及照射步驟而積層薄膜。
申請專利範圍第14項所記載之發明，其特徵為：形成薄膜之薄膜形成步驟，係藉由多數薄膜形成手段而形成多數薄膜之步驟。
申請專利範圍第15項所記載之發明，其特徵為：藉由薄膜形成步驟及反應步驟，而形成氧化膜與氮化膜之其一或兩者。
申請專利範圍第16項所記載之發明，其特徵為：薄膜形成步驟係藉由濺鍍而形成薄膜之步驟。
申請專利範圍第17項所記載之發明，其特徵為：設 定施加於離子槍之加速電壓為500V至3000V。
申請專利範圍第18項所記載之發明，其特徵為：形成離子束之氣體，係供給氧離子之氧化氣體與供給氮離子之氮化氣體之其中任一。
申請專利範圍第19項所記載之發明，其特徵為：將離子束幾乎垂直地照射至基板。
申請專利範圍第20項所記載之發明，其特徵為：對於具有凹凸之基板，對為了阻礙薄膜附著於凹部內而被形成之薄膜照射離子束。
在此種構造之薄膜形成方法中，藉由離子束之照射使薄膜的一部份被蝕刻，例如，形成於凹部的肩部之突懸(overhang)被蝕刻(去除)，凹部的開口變寬。因此，濺鍍粒子可容易到達凹部的側壁及底面，側壁及底面的薄膜形成可良好地進行。結果：對於基板表面的覆蓋率(coverage)變好，同時，可於凹部底面均勻地形成所期望膜厚之膜，埋入特性變良好。另外，形成膜的粗糙度之凸部被蝕刻，因此，表面粗糙度變小。
如依據本發明之薄膜形成裝置及薄膜形成方法，例如，藉由重複進行金屬膜的形成、氣體反應、離子束之反應促進與蝕刻，可使膜的表面粗糙度變小，且可形成良好的薄膜。
進而，對於表面具有凹凸之基板，可形成埋入特性及 覆蓋率良好的薄膜，而且，可使膜的表面粗糙度變小。而且，只設置離子槍，因此，裝置的構造可以簡單。
另外，藉由重複進行薄膜形成與蝕刻，可以連續地形成埋入特性及覆蓋率良好之薄膜。
以下，針對本發明之實施形態做說明。
<實施形態1>
第1圖係表示關於本實施形態之薄膜形成裝置1的概念平面圖。
此薄膜形成裝置1係旋轉式之濺鍍薄膜形成裝置，筒狀的旋轉筒3以中心為軸而可旋轉地被設置於真空室2的中央部。於此旋轉筒3的外周面保持有基板4，使得基板4的表面(薄膜形成面)朝向開放側。
於真空室2的二邊分別配置有Si靶22及Ta靶23，各靶22、23係分別與陰極24、25成為一體地構成，各陰極24、25係連接於圖外的外部交流電源。另外，Si靶22及Ta靶23的附近分別設置有防護板26、27，以將與旋轉筒3相向之空間加以隔離。另外，Si靶22、22及Ta靶23、23之間係分別設置有濺鍍氣體導入口28、29。
在與Ta靶23相向之真空室2的一邊設置有ECR反應室30(反應手段)，其係將藉由靶22、23所形成的金屬膜藉由電漿使與反應器體(在本實施形態中為O2)反 應。另外，於此ECR反應室30之附近設置有反應器體導入口31，於與此反應氣體導入口31相連之導入管32安裝有電導閥33。
在與Si靶22相向之真空室2的一邊設置有照射離子束之離子槍11。此離子槍11係被配置成與伴隨旋轉筒3而旋轉之基板4相向，來自離子槍11之離子束幾乎垂直照射基板4的表面。於真空室2的離子槍11附近設置有離子槍用氣體導入口12，於與此離子槍用氣體導入口12相連之導入管13設置有電導閥14。
且說，本實施形態之離子槍11係成為如第2圖所示之構造。即在組裝有永久磁鐵11a之鐵軛11b的開口兩端部產生N-S極之洩漏磁場，藉由加速電壓用電源11d而對配置在其附近之甜甜圈狀的陽極電極11c施加正電壓時，在洩漏磁場域產生電漿。然後，反抗正的陽極電極11c，O+離子或Ar+離子被加速，朝向基板4而照射。另外，在本實施形態中，雖使用此種開口為線狀迴路之線性離子槍11，但是，也可以使用具有平板開有多數孔之柵型引出電極之離子槍。
接著，說明藉由此種構造之薄膜形成裝置1，對基板4的表面進行薄膜形成處理之結果。
首先，將真空室2內真空排氣至10-3 Pa，藉由濺鍍氣體導入口28、29而將Ar氣體分別導入30 sccm，藉由反應器體導入口31而將O2氣體導入100 sccm，而且，藉由離子槍用氣體導入口12而將O2氣體導入30 sccm。藉 此，靶22、23附近的壓力成為0.3 Pa，氧化室(其它的空間部)之壓力成為0.2 Pa。
接著，使旋轉筒3以200 rpm旋轉，對ECR反應室30之微波電源施加1 kW，使產生氧化電漿。另外，對離子槍11施加110W(1400V-0.08A)，使產生離子束。接著，對濺鍍機陰極24施加AC5 kW，直到形成特定膜厚之SiO2膜為止而進行濺鍍。同樣地，對濺鍍機陰極25施加AC5kW，直到形成特定膜厚的Ta2O5膜為止而進行濺鍍。
如此，重複進行藉由濺鍍之SiO2膜與Ta2O5膜之薄膜形成、藉由ECR反應室30之氧化反應、及藉由離子槍11之氧化反應的促進與膜表面之蝕刻，於基板4的表面形成事先經過光學設計的光學多層膜(30積層)。表1、第3圖係表示此結果。另外，為了比較，針對不使離子槍11動作之情形的結果，也表示於表1、第3圖。
表1係表示使離子槍11動作與不動作時之膜的表面粗糙度(中心線平均粗糙度Ra)之圖。另外，於此表1中，在前述之SiO2/Ta2O5膜之外，也表示SiO2/TiO2膜及SiO2/Nb2O5膜(分別為30積層)。由此表1可以明白，知道使離子槍11動作之情形，比起不使離子槍11動作時，表面粗糙度比較小。
第3圖係表示藉由分光光度計所測量之光學多層膜的光學特性，即對於波長400~500 nm之光的透過率。由此第3圖可以明白，知道使離子槍11動作之情形，比起不 使離子槍11動作時，透過率較高，而且，可以獲得接近設計值之值(透過率)。即藉由照射離子束，可以形成透過率高，光學損失小之膜。
如此，藉由使離子槍11動作，膜的表面粗糙度小，而且，透過率高，係藉由照射離子束，形成膜的粗糙度之凸部被蝕刻，使得表面粗糙度變小，表面粗糙度變小，光的表面散射因而變小，透過率因而變高。
且說，在來自離子槍11之離子束的外周，電漿發光，此電漿與藉由ECR反應室30所致之電漿一同地有助於金屬膜的以氧化反應。
在本實施形態中，雖依續重複進行藉由離子槍11之反應促進與蝕刻、藉由ECR反應室30之氧化反應，但是，也可依據薄膜形成、藉由ECR反應室30之氧化反應、藉由離子槍11之反應促進與蝕刻之順序而重複進行。
且說，藉由離子槍11之離子束的波束能量以具有以500 eV以上、3000 eV以下之範圍為主之能量分布為佳。此係如以低於500 eV之能量為主時，無法獲得蝕刻效果，如以大於3000 eV之能量為主時，蝕刻過度，薄膜形成速度會降低。
另外，在本實施形態中，形成離子束之氣體雖使用富含氧化反應促進性之O2，但是，也可以使用包含孤裡O3、N2O、CO2、H2O等之氧氣離子之氧化氣體的反應性氣體。另外，在形成氮化膜時，也可以使用含供給N2、 NH3等之氮氣離子之氮化氣體的反應性氣體。
進而，在本實施形態中，雖設為將基板4保持於旋轉筒3的外周面之旋轉式，但是，也可將基板4保持於旋轉盤。例如，將以中心為軸而旋轉之平板狀的旋轉圓盤當成保持構件，於此旋轉圓盤的板面保持基板4，使基板4的表面朝向開放側。
另外，在本實施形態中，雖設置2個濺鍍機陰極24、25(濺鍍手段)、及1個離子槍11及ECR反應室30，但是，可因應需要之膜厚、薄膜形成速度、基板的數目或大小，而分別改變設置之數目。
<實施形態2>
在本實施形態中，係於關於實施形態1之薄膜形成裝置1中，改變施加於離子槍11之加速電壓而進行薄膜形成。即對離子槍11施加0V(不使動作)、700V、1400V及2800V之加速電壓，重複進行薄膜形成、藉由ECR反應室30之氧化反應、及藉由離子槍11之反應促進與蝕刻，來形成光學多層膜(23積層)。
第4圖係表示藉由個別之加速電壓所形成的膜之每一層的光吸收率，及23積層後之表面粗糙度。另外，光的吸收率係以波長400 nm所測量。另外，對於施加於離子槍11之加速電壓，實際可以獲得之能量雖係具有以該加速電壓為中心而平穩之能量分布(如正常化分布之分布)，但是，能量最多之部份係幾乎等於加速電壓。
如第4圖所示般，相對於在離子槍11不動作之0V中，光的吸收率為0.3%，在加速電壓為700V、1400V及2800V中，吸收率比0.3%低，知道藉由離子束，膜的氧化反應性提升(反應被促進)。但是，加速電壓一成為1400V以上時，吸收率有增加的傾向。此被認為係入射能量在某種程度之低領域中，O-離子藉由加速電壓而具有能量射入膜，膜表面的反應性提升，相對於此，加速電壓(入射能量)一變高，比起氧氣的結合能量更被高速加速之O-離子由已經形成的介電質膜的最表面被奪去氧氣的關係。
另一方面，知道表面粗糙度隨著使加速電壓增加而變小。此被認為係伴隨離子束能量的增加，基板表面上的原子擺動，濺鍍粒子之遷移(移動性)提升，而且，膜表面的凸部被蝕刻的關係。
由前述，為了形成光透過率高，且表面平滑之膜，可說是以將施加於離子槍11之加速電壓設為500V至3000V之程度為佳。
<實施形態3>
第5圖係顯示關於本實施形態之薄膜形成裝置51之概念平面圖。針對與實施形態1之薄膜形成裝置1相同的構成要素，賦予相同符號。
Ni靶5係被配置於真空室2的一邊而與伴隨旋轉筒3而旋轉之基板4相向。此Ni靶5係寬度135 mm、長度 400 mm、板厚3 mm之板構件，介由磁氣電路6而與濺鍍機陰極7構成為一體。另外，在真空室2的Ni靶5附近設置有濺鍍機氣體導入口8，於與此濺鍍機氣體導入口8相連之導入管9設置有電導閥10。
另外，在以旋轉筒3為中心而使Ni靶5旋轉90度之位置，設置有照射離子束之離子槍11。此離子槍11係被配置為與伴隨旋轉筒3而旋轉之基板4相向，來自離子槍11之離子束幾乎垂直地照射基板4的表面。於真空室2的離子槍11附近設置有離子槍用氣體導入口12，於與此離子槍用氣體導入口12相連之導入管13設置有電導閥14。
接著，說明藉由此種構造之薄膜形成裝置51對具有凹凸之基板4的表面進行薄膜形成處理之結果。
首先，將真空室2內真空排氣至10-3 Pa，藉由濺鍍氣體導入口8而將Ar氣體導入100 sccm，將真空室2內的壓力設為0.3 Pa。另外，藉由離子槍用氣體導入口12將Ar氣體導入25 sccm，使旋轉筒3以20 rpm旋轉。在此狀態下，對濺鍍機陰極7施加5 kW之電力而進行濺鍍。
另外，基板4係以如第6圖、第8圖所示般，寬長比比較小，但是，表面具有微細之凹凸4a之基板4-1，及如第7圖、第9圖所示般，寬長比比較大，但是，表面具有凹凸4b之基板4-2為對象。
最初，第6圖、第7圖係表示不使離子槍11動作 (不施加電力)，而進行薄膜形成處理之結果。
對於基板4-1，形成膜厚200 nm之Ni膜15後，如第6圖所示般，於凹凸4a之凸部堆積多數之Ni膜15，於其兩端(凹部的肩部)形成突懸15a。另外，於凹凸4a之凹部底面的中央部形成Ni膜15的***部15b，凹部的膜厚不均勻。此係凹部的開口因為突懸15a而被堵住，所以凹部的中央部附著多數之濺鍍粒子(Ni)。如此，凹部的膜厚不均勻，在此凹部埋入配線時，配線的穩定性成為不好之結果。
另外，對於基板4-2形成膜厚500 nm之Ni膜16後，如第7圖所示般，於凹凸4b之凸部堆積多數之Ni膜16，其頂部形成有球狀之突懸16a，進而，其正下方形成有瘤狀之堆積部16b。另外，形成於凹凸4b之凹部內的Ni膜16之膜厚比較薄，特別是，底面的膜厚很薄。此係藉由突懸16a及堆積部16b，凹部的開口被堵住，同時，侵入凹部的濺鍍粒子之多數還附著於凹部的側壁，而不到達底面的關係。如此，於凹凸4b的凸部形成突懸16a、堆積部16b，而且，凹部的膜厚變薄，成為覆蓋率不好之結果。
接著，對離子槍11施加550W(2800V-0.2A)之電力，由離子槍11一面對基板4照射離子束一面進行薄膜形成處理。即伴隨旋轉筒3之旋轉，交互連續地進行濺鍍與離子束照射。第8圖、第9圖係表示其結果。
對於基板4-1形成膜厚200 nm之Ni膜17後，如第 9圖所示般，凹凸4b的凸部沒有形成突懸或堆積部。另外，凹凸4b的凹部側壁形成有均勻膜厚之Ni膜18，而且，凹部的底面也形成有期望膜厚之Ni膜18。即凸部的頂部與凹部的底面之膜厚幾乎成為相同。如此，沿著凹凸4b之形狀，Ni膜18以均勻且所期望之膜厚被形成，成為覆蓋略良好之結果。
如此，藉由使離子槍11動作，埋入特性及覆蓋率獲得提升，係基於以下理由(作用)。
在不使離子槍11動作時，如前述般，基於突懸15a、16a及堆積部16b，凹部的開口被堵住，因此，濺鍍粒子難於到達凹部的全面(側壁及底面)。相對於此，如使離子槍11動作時，於突懸15a、16a及堆積部16b被照射來自離子槍11之離子束，這些被蝕刻(被彈飛去除)。此時，離子束雖也照射其它部份(凸部的頂部、凹部的側壁等)，但是，突懸15a、16a及堆積部16b係突出於側方，因此，這些部份更被選擇性地照射。即凹部的側壁、底面照射少，突懸15a、16a及堆積部16b照射多。此結果為：突懸15a、16a及堆積部16b更被蝕刻，凹部的側壁、底面比較未被蝕刻而殘留。
之後，伴隨旋轉筒3之旋轉，基板4再度與Ni靶5相向時，濺鍍粒子飛入基板4的表面。此時，突懸15a、16a及堆積部16b被蝕刻，因此，凹部的開口寬，濺鍍粒子可以到達凹部的側壁及底面。接著，伴隨旋轉筒3之旋轉，基板4再度與離子槍11相向，以先前之濺鍍，再度 形成之突懸15a、16a及堆積部16b被蝕刻。
如此，藉由交互連續地進行濺鍍與蝕刻，突懸15a、16a及堆積部16b一面被選擇性地蝕刻，凹部的側壁及底面也不易有效地形成Ni膜。藉此，對具有凹凸之基板4，如前述般，得以形成埋入特性及覆蓋率良好之Ni膜。
且說，在本實施形態中，作為形成離子束之氣體，雖使用蝕刻效果高的Ar，但是，也可以使用Ne、Kr、Xe。另外，離子束之波束能量範圍、基板4的保持方法、濺鍍手段與離子槍11的數目等，可與前述之實施形態1同樣地選擇。
在本實施形態中，說明對於具有凹凸之基板4，埋入特性及覆蓋率提升一事，針對膜的表面粗糙度並無表示比較結果。但是，依據離子束，形成膜的粗糙度之凸部被蝕刻，表面粗糙度變小之效果，係與前述實施形態1相同，不進行藉由ECR反應室30之氧化反應，也可以獲得表面粗糙度變小之效果。因此，在本實施形態中，藉由膜的表面粗糙度變小，會有可獲得透過率變高之效果的情形。
<實施形態4>
在本實施形態中，使用關於實施形態1之薄膜形成裝置1，對於表面具有寬長比比較大之凹凸4c的基板4-3，改變藉由離子槍用氣體導入口12所導入之氣體的種類與量而進行薄膜形成。
第10圖係導入Ar氣體30 sccm、第11圖係導入Ar 氣體10 sccm與O2氣體20 sccm、第12圖係導入O2氣體30 sccm而進行薄膜形成之積層膜的剖面圖。另外，第13圖~第15圖係表示對第10圖~第12圖所示之基板4-3的表面垂直掃描直徑1μm之波束光所獲得之透過率圖，第13圖係對應第10圖、第14圖係對應12圖、第15圖係對應第12圖。
在導入Ar氣體30 sccm，如第13圖所示般，對應基板4-3的凹凸4c，透過率幾乎以相同週期而改變，透過率本身係50%至82%之程度。此時，透過率呈現階梯狀改變係對應基板4-3的厚度與堆積期望之膜的波束光的吸收量的關係。在導入Ar氣體10 sccm與O2氣體20 sccm時，如第14圖所示般，對應基板4-3的凹凸4c，透過率幾乎以相同週期而改變，而且，透過率高至65%至95%之程度。此時，透過率呈現階梯狀改變係對應基板4-3的厚度與堆積期望之膜的波束光的吸收量的關係。即仿照基板4-3之形狀，而且，與第10圖及第13圖的情形相比，形成透過率高的膜。另外，在導入O2氣體30 sccm時，如第15圖所示般，對於基板4-3之凹凸4c，凹部極端窄，凸部極端寬，無法形成仿照基板4-3之形狀的膜。
如此，在導入Ar氣體30 sccm時(第10圖、第13圖)，以前述實施形態3說明之蝕刻效果好，對於具有凹凸4c之階差的基板，可進行仿照其形狀之薄膜形成。但是，波束電漿(離子束)中不含有氧氣，因此，沒有促進 金屬膜之氧化反應的作用，因此，膜的氧化不充分，光吸收殘留，膜的透過率降低。
相對於此，在導入Ar氣體10 sccm與O2氣體20 sccm時(第11圖、第14圖)，蝕刻效果好，對於具有凹凸4c等之階差的基板，可進行仿照其形狀之薄膜形成。而且，波束電漿中含有氧氣，所以具有促進金屬膜之氧化反應的作用，因此，膜的氧化可充分(完全)進行，光的吸收減少，可以獲得透過率高的膜。
另外，在導入O2氣體30 sccm時(第12圖、第15圖)，藉由波束電漿中之氧氣，金屬膜的氧化反應受到促進，可以獲得透過率高的膜。但是，只是O2，蝕刻效果不充分，如第12圖所示般，於凹凸4c的凹部之肩部形成有突懸。此結果為：雖對凹部照射波束光，由於此突懸而產生光的散射或反射，無法形成仿照基板4-3之形狀的透過率圖案。
由前述，藉由將供應至離子槍11之Ar等之稀有氣體量，及O2等之反應性氣體量設定在適當範圍內，可說能夠兼顧到蝕刻效果與反應促進效果。
[產業上之利用可行性]
本發明可以活用於對在光通訊等之領域等所被使用之偏光分離元件的基板之薄膜形成。
表1係表示實施形態1之薄膜之表面粗糙度。
1、51‧‧‧薄膜形成裝置
2‧‧‧真空室
3‧‧‧旋轉筒(保持構件)
4‧‧‧基板
4-1、4-2、4-3‧‧‧基板
4a、4b、4c‧‧‧凹凸
5‧‧‧Ni靶
6‧‧‧磁性電路
7‧‧‧濺鍍陰極
8‧‧‧濺鍍氣體導入口
9‧‧‧導入管
10‧‧‧電導閥
11‧‧‧離子槍
11a‧‧‧永久磁鐵
11b‧‧‧鐵軛
11c‧‧‧陽極電極
11d‧‧‧加速電壓用電源
12‧‧‧離子槍用氣體導入口
13‧‧‧導入管
14‧‧‧電導閥
15‧‧‧Ni膜
15a‧‧‧突懸
15b‧‧‧***部
16‧‧‧Ni膜
16a‧‧‧突懸
16b‧‧‧堆積部
17‧‧‧Ni膜
18‧‧‧Ni膜
22‧‧‧Si靶
23‧‧‧Ta靶
24、25‧‧‧濺鍍機陰極
26‧‧‧防護板
27‧‧‧防護板
28、29‧‧‧濺鍍氣體導入口
30‧‧‧ECR反應室(反應手段)
31‧‧‧反應氣體導入口
32‧‧‧導入管
33‧‧‧電導閥
第1圖係表示關於實施形態1之薄膜形成裝置之概念平面圖。
第2圖係表示關於實施形態1之薄膜形成裝置的離子槍之構造概略剖面圖。
第3圖係表示實施形態1之薄膜的透過率圖。
第4圖係表示在實施形態2中，膜之每一層的光吸收率與23積層後之表面粗糙度圖。
第5圖係表示關於實施形態3之薄膜形成裝置之概念平面圖。
第6圖係表示在實施形態3中，不使離子槍動作時之對第1基板的薄膜形成狀態圖。
第7圖係表示在實施形態3中，不使離子槍動作時之對第2基板的薄膜形成狀態圖。
第8圖係表示在實施形態3中，使離子槍動作時之對第1基板的薄膜形成狀態圖。
第9圖係表示在實施形態3中，使離子槍動作時之對 第2基板的薄膜形成狀態圖。
第10圖係表示在實施形態4中，對離子槍供給Ar氣體30 sccm時之對第3基板的薄膜形成狀態圖。
第11圖係表示在實施形態4中，對離子槍供給Ar氣體10 sccm與O2氣體20 sccm時之對第3基板的薄膜形成狀態圖。
第12圖係表示在實施形態4中，對離子槍供給O2氣體30 sccm時之對第3基板的薄膜形成狀態圖。
第13圖係表示在實施形態4中，於第10圖所示之薄膜形成狀態的透過率圖。
第14圖係表示在實施形態4中，於第11圖所示之薄膜形成狀態的透過率圖。
第15圖係表示在實施形態4中，於第12圖所示之薄膜形成狀態的透過率圖。
1‧‧‧薄膜形成裝置
2‧‧‧真空室
3‧‧‧旋轉筒(保持構件)
4‧‧‧基板
11‧‧‧離子槍
12‧‧‧離子槍用氣體導入口
13‧‧‧導入管
14‧‧‧電導閥
22‧‧‧Si靶
23‧‧‧Ta靶
24、25‧‧‧濺鍍機陰極
26‧‧‧防護板
27‧‧‧防護板
28、29‧‧‧濺鍍氣體導入口
30‧‧‧ECR反應室(反應手段)
31‧‧‧反應氣體導入口
32‧‧‧導入管
33‧‧‧電導閥

Claims (18)

  1. 一種薄膜形成裝置，其特徵為：可真空排氣之真空室內具備有：保持基板之保持構件、及於基板上形成薄膜之薄膜形成手段、及藉由電漿而使前述薄膜與反應氣體產生反應之反應手段、及對前述基板照射離子束之離子槍；上述基板係具備凹部，重複進行上述薄膜形成手段之薄膜形成，上述反應手段之反應，以及前述保持構件為自轉之筒狀的旋轉筒，在此旋轉筒之圓周面保持前述基板並進行上述離子槍之離子束照射，而形成積層之薄膜。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之薄膜形成裝置，其中，前述保持構件係自轉之板狀的旋轉盤，在此旋轉盤之板面保持前述基板。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之薄膜形成裝置，其中，設置有多數之前述薄膜形成手段。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所記載之薄膜形成裝置，其中，藉由前述薄膜形成手段與前述反應手段，而形成氧化膜與氮化膜之其中任一或兩者。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所記載之薄膜形成裝置，其中，前述薄膜形成手段係濺鍍手段。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所記載之薄膜形成裝置，其中，設定施加於前述離子槍之加速電壓為500V至3000V。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所記載之薄膜形成裝置，其中，形成前述離子束之氣體，係供給氧離子之氧化氣體與供給氮離子之氮氣氣體之其中任一。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所記載之薄膜形成裝置，其中，使前述離子束大略垂直地照射至前述基板。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所記載之薄膜形成裝置，其中，對於具有凹凸之前述基板，對為了阻礙薄膜之附著於凹部內而被形成之前述薄膜，照射前述離子束。
  10. 一種薄膜形成方法，其特徵為：具備：在可真空排氣之真空室內，於保持構件所保持之基板形成薄膜之薄膜形成步驟、及藉由電漿使所形成薄膜與反應氣體產生反應之反應步驟、及藉由離子槍而對前述基板照射離子束之照射步驟；前述保持構件係自轉之筒狀的旋轉筒，於此旋轉筒的圓周面保持前述基板，上述基板係具備凹部，使此旋轉筒旋轉之同時，重複進行上述薄膜形成步驟之薄膜形成，上述反應步驟之反應以及上述照射步驟之離子束照射，而形成積層之薄膜。
  11. 如申請專利範圍第10項所記載之薄膜形成方法，其中，前述保持構件係自轉之板狀的旋轉盤，於此旋轉盤的板面保持前述基板，一面使此旋轉盤旋轉，一面藉由前述薄膜形成步驟、反應步驟及照射步驟而積層薄膜。
  12. 如申請專利範圍第10或11項所記載之薄膜形成 方法，其中，形成前述薄膜之薄膜形成步驟，係藉由多數薄膜形成手段而形成多數薄膜之步驟。
  13. 如申請專利範圍第10或11項所記載之薄膜形成方法，其中，藉由前述薄膜形成步驟及前述反應步驟，而形成氧化膜與氮化膜之其中任一或兩者。
  14. 如申請專利範圍第10或11項所記載之薄膜形成方法，其中，前述薄膜形成步驟，係藉由濺鍍而形成薄膜之步驟。
  15. 如申請專利範圍第10或11項所記載之薄膜形成方法，其中，設定施加於前述離子槍之加速電壓為500V至3000V。
  16. 如申請專利範圍第10或11項所記載之薄膜形成方法，其中，形成前述離子束之氣體，係供給氧離子之氧化氣體與供給氮離子之氮化氣體之其中任一。
  17. 如申請專利範圍第10或11項所記載之薄膜形成方法，其中，使前述離子束大略垂直地照射至前述基板。
  18. 如申請專利範圍第10或11項所記載之薄膜形成方法，其中，對於具有凹凸之前述基板，對為了阻礙薄膜之附著於凹部內而被形成之前述薄膜，照射前述離子束。
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