JPH11172421A

JPH11172421A - フッ化物薄膜の製造方法および製造装置

Info

Publication number: JPH11172421A
Application number: JP10059495A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Kitamoto; 達也北本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 1999-06-29

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
₂Ｏ₃），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。

【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。

【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。

【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（ＭＦ_xＯ_y、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（ＭＦ_xＯ_y、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。

【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。

【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（ＭＦ_xＯ_y、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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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6Ｔ
ｏｒｒ〜５×１０^-7Ｔｏｒｒまで真空排気しておく。

【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。

【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。

【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。

【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（Ｎａ₅Ａｌ₃Ｆ₁₄），ク
リオライト（Ｎａ₃ＡｌＦ₆），フッ化ガドリウム（Ｇｄ
Ｆ ₃)，フッ化鉛（ＰｂＦ₂)，フッ化ランタン（Ｌａ
Ｆ₃)，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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００５４】成膜過程における全圧力は、１×１０^ー5Ｔ
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^-4Ｔ
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。

【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，Ｎａ₅Ａｌ₃Ｆ₁₄，Ｎａ₃Ａ
ｌＦ₆，ＧｄＦ₃，ＰｂＦ₂，ＬａＦ₃，ＬｉＦ，Ｍｇ
Ｆ₂，ＮｄＦ₃，ＮａＦ，ＹｂＦ₃，ＹＦ₃などを用いるこ
とができる。

【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
Ｆ₄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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
ａ₅Ａｌ₃Ｆ₁₄，Ｎａ₃ＡｌＦ₆，ＧｄＦ₃，ＰｂＦ₂，Ｌａ
Ｆ₃，ＬｉＦ，ＭｇＦ₂，ＮｄＦ₃，ＮａＦ，ＹｂＦ₃，Ｙ
Ｆ₃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。

【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
Ｆ₄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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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，Ｎａ₅Ａ
ｌ₃Ｆ₁₄，Ｎａ₃ＡｌＦ₆，ＧｄＦ₃，ＰｂＦ₂，ＬａＦ₃，
ＬｉＦ，ＭｇＦ₂，ＮｄＦ₃，ＮａＦ，ＹｂＦ₃，ＹＦ₃な
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。

【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。

【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
Ｆ₄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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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（ＬａＦ₃）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０２Ｂ 5/28 Ｇ０２Ｂ 1/10 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。