JPH0499271A - 多層薄膜の作製方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明はＸ線多層膜ミラーなどのように、複数の元素の
薄膜が基板上に交互に積層されて構成される多層薄膜の
作製方法およびその装置に関する。

［従来の技術］ Ｘ線を反射させるＸ線ミラーは、Ｘ線を反射すル重元素
と、スペーサとしての作用を行う軽元素とが交互に薄膜
状に積層されて構成されている。

このＸ線ミラーの反射率は使用される元素の組合せで決
定されるものであり、重元素としては、タングステン、
タンタル、金、ニッケル、モリブデンなどの原子番号の
大きな元素が、一方軽元素としてはヘリウム、炭素、バ
ナジウム、ソリコンなどのＸ線に対する吸収の少ない元
素が用いられている。これらはＸ線の波長に応して比較
的大きな反射率を存する組合せとなるように選択される
ものであり、例えば４０人程度のＸ線を利用するＸ線顕
微鏡のＸ線ミラーの場合には、二、ケルとチタンを交互
に積層したものが好適に使用されている。

このような多層薄膜を作製する従来技術としては、特開
昭６３−１０３０５８号公報に記載されたものが知られ
ている。この装置は、真空槽内で基板ホルダーを一定速
度で回転させながら、スパッタリングや真空蒸着により
基板上に異なる元素を交互に積層させるものであり、元
素供給を行うターゲ７）の周囲を覆うと共に基板方向に
元素飛散用の窓を有した防着壁と、この防着壁を横切る
開閉用シャッタとを設け、さらに開閉用シャッタと元素
飛散用の窓との間に円筒状のチムニを設けたものである
。これにより、ターゲットからの元素の拡散を防止して
、−の薄膜中に他の成膜用元素の混入がないような多層
薄膜を作製するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで皮膜用元素の内、チタンはゲフターボンプ、イ
オンポンプなどで知られているように、不純ガスを取り
込むゲッター作用を有している。

このようなゲッター作用を有した活性なチタン膜を従来
装置で成膜する場合には、真空槽内に残留している酸素
などの不純物が膜中に多く取り込まれて、−層の成膜内
でも不純物ガス濃度が変化し、膜の厚さ方向に不純物濃
度の勾配ができる。このため、Ｘ線反射率の減少やＸ線
吸収率の増大を招き、設計値よりも小さな反射率しか得
られることができないと共に、膜の耐久性も劣化する問
題を有していた。

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされた
ものであり、ゲッター作用を有するチタンなどの活性な
元素膜であっても、その膜中に不純物が混入せず、目的
の設計値と同等な反射率を具備させることができる多層
薄膜の作製方法およびそのために使用される装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明の多層薄膜の作製方法は
、多層薄膜が成膜される基板を遮蔽した状態で、ゲッタ
ー作用を有する元素を真空槽内の全面に成膜し、その後
、基板に多層薄膜を成膜することを特徴とするものであ
る。

、又、本発明の多層薄膜の作製装置は、成膜用元素を供
給するターゲットと、多層薄膜が成膜される基板とを真
空槽内に対向配置し、前記ターゲ・７トを開閉するシャ
ッタをターゲット側に設け、少なくとも前記基板への成
膜以前に基板を遮蔽する手段を基板側に設けたことを特
徴とするものである。

本発明におけるゲッター作用を有する元素としては、チ
タン、タンタル　ジルコニウム　モリブデン、タングス
テンの内の一種、または複数種を選択することができ、
また基板への成膜はスパッタリング、真空蒸着のいずれ
であっても良い。

〔作　用〕

上記構成の本発明の多層薄膜の作製方法によれば、基板
への成膜以前に、ゲッター作用を存する元素膜を真空槽
内に成膜して、真空槽内の不純物をその元素膜内に取り
込むため、真空槽内の不純′＃Ｊ濃度が減少し、その後
にゲッター作用を有する元素を基板に供給しても不純物
混入の少ない成膜を行うことができる。

また、上記構成の作製装置によれは、基板側に設けた遮
蔽手段が多層薄膜の成膜以前に基板を遮蔽するため、上
記方法を好適に実施することができる。

〔実　施　例］ 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

なお、各実施例において、同一の要素は同一の符号で対
応させることにより重複する説明を省略する。

（第１実施例） 第１図乃至第３図は本発明の第１実施例を示す。

第１図は多層薄膜作製装置の全体構成を示し、ステンレ
ススチール等により成形された真空槽】内に基板ホルダ
２が回転自在に挿入されている。

基板ホルダ２は多層薄膜が成膜される基板３を下面に保
持しており、この基板３の下方に位置する真空槽１内に
は、元素供給を行う２基のターゲ。

ト４が対向配置されている。各ターゲット４はマツチン
グボックス８を介して、ターゲット電源９に接続されて
おり、成膜用の元素を基板３方向に飛散させる。５は真
空槽１内を所定の真空度に保つための排気ポンプである
。

このような構成に加えて、各クーケント４側には、回動
することによりターゲット４を開閉するシャ、７タ６が
設けられている。各シャッタ６はそのターゲット４上を
覆うことによりターゲ・ント４を閉してターゲット４か
らの元素の飛散を防止する一方、ターゲット４上から離
脱するように回動することにより、ターゲット４を開放
するように作用する。

また、基板ホルダ２には遮蔽シャッタ７が取り付けられ
ている。遮蔽シャッタ７は基板ホルダ２に面した位置で
回動することにより、基板３を遮蔽および開放する遮蔽
手段となるものであり、この遮蔽シャッタ７の遮蔽およ
び開放はターゲット４例のシャンク６とは別個独立して
行われる。すなわち、遮蔽シャッタ７はゲッター作用を
有する元素を基板３に成膜させる以前に、基板３を遮蔽
するように回動するものである。この基板３の遮蔽によ
り、ゲッター作用を有する元素は基板３に成膜されずに
、真空槽１の内部全面に成膜され、この成膜時に真空槽
１内の不純物が膜内に取り込まれて真空槽１内の不純物
濃度が減少する。

次に、上記装置を使用して多層薄膜を基板３に作製する
方法を具体的数値に基づいて説明する。

成膜用元素としてチタンおよびニッケルを使用し、これ
らの元素をそれぞれのターゲット４がら２００Ｗでスパ
ッタリングする場合、まず、真空度Ｉ　Ｘｌ０−”Ｔｏ
ｒｒの真空［１内にアルゴンガスを導入して、Ｉ　Ｘ　
１０−　’Ｔｏｒｒの真空度となるように真空槽１を保
つ。そして、遮蔽シャンク７により基板３を遮蔽した状
態でチタンターゲット側のシャッタ６を開いて、チタン
をスパッタリングする。スパッタリングされたチタンは
真空槽ｌ内の内部全面にチタン膜として成膜するが、チ
タンがゲッター作用を有しているため、真空槽］内に残
留している不純物はチタン膜内に取り込まれる。このた
め、真空槽１内の不純物濃度が減少する。このとき、基
板３は遮蔽シャンク７により遮蔽されているため、不純
物を取り込んだチタン膜が成膜することがない。

次に、遮蔽シャッタ７を開放すると、基板３にチタン膜
が成膜するが、この基Ｆｉ３への成膜時には真空槽１内
の不純物が減少しているため、不純物混入の少ないチタ
ン膜を成膜することができる。

このチタン膜の成膜の後、ニッケルターゲット側のンヤ
ソタ６を開放して、ニッケル膜をチタン膜上に成膜する
。この後、さらに成膜を繰り返す場合には、チタン膜の
成膜前に遮蔽ンヤンタ７により基板３を遮蔽して、不純
物を取り込んだチタン膜を真空槽１内面に成膜し、真空
槽１内の不純物濃度を減少させて、基板３に成膜を行う
ことにより、不純物混入の少ない多層薄膜を作製するこ
とができる。

第２図および第３図は、上述した方法によって真空槽ｌ
内に生じる分圧変化を各分子の分子量ごとに示したもの
であり、第２回はターボ分子ポンプを用いて排気を行っ
た直後の状態（真空度１　、　ＯＸｌ０−”Ｔｏｒｒ）
　、第３図はその後に真空槽１内の全面にチタン膜を成
膜して真空度１　、　ＯＸ　１０−”Ｔｏｒｒまで排気
した状態を示している。

第３図においては、膜中に混入することにより膜の機能
を損ねる水素、水、窒素、炭素化合物などの不純物が減
少している。

下記表１は、スパッタリングにより真空槽ｌの内部全面
にチタンＭを成膜する前後の真空槽ｌ内のガス成分の分
圧を示している。スパッタリング直後のためアルゴン（
Ａｒ）や水素（Ｈ、）などの分圧が高くなっても、水（
Ｈ，Ｏ）、窒素（Ｎ２）炭素化合物（Ｃｏ、Ｃ０２）な
どの分圧が大きく減少している。そして、このような低
い不純物濃度の環境下で、基板３に多層薄膜を成膜する
と、膜中への不純物混入が少なくなり、その結果として
、柱状構造が減少すると共に、表面拡散もなくなるため
、設計値と同等な反射率を具備した耐久性のある多層薄
膜を作製することができる。

（以下余白） 表１ なお、上述した成膜方法では、各ターゲットのシャッタ
６を開閉しているが、これらのンヤソク６を開いた状態
で遮蔽シャンク７を開閉することにより、各ターゲット
のスパッタ時間を管理しても良い。この場合にはシャッ
タ６を開いた直後のプラズマ不安定に基づく成膜速度の
変動が小さくなり、高精度の膜厚管理を行うことができ
る。また、上述した方法では基板３へのチタン膜の成膜
の都度、真空槽１内にチタン膜を成膜しているが、装置
全体の気密度が高く、不純物のリークが小さい場合には
、多層膜の成膜前に一度だけチタン膜を真空槽内に成膜
するようにしても良い。

（第２実施例） 第４図および第５図は本発明の第２実施例を示している
。

この第２実施例では、基板ホルダ２の周囲がカバ一体Ｉ
Ｏに覆われることにより、基板ホルダ２下面の基板３の
遮蔽が行われている。カバ一体１０は各ターゲット６に
対向する部分に開口窓１０ａが形成されており、基板ホ
ルダ２の回転で基板３が開口窓１０ａに臨むと、各ター
ゲ・ノド６からの元素による成膜が行われる。一方、基
板３が開口窓１０ａから離脱すると、カバ一体１０によ
る基板３の遮蔽が行われる。従って、この第２実施例に
おいても第１実施例と同様な操作を行うことにより不純
物混入の少ない多層薄膜を成膜することができるが、可
動部分が少なくなっているため、構造が簡素化されると
共にリークの発生率も少なくなり、より良好な成膜を行
うことができる。

（第３実施例） 第６図は本発明の第３実施例であり、電子ビーム蒸着に
より成膜する装置を示してる。電子ビーム蒸着を行うた
めのターゲットとして電子銃ハース１２が真空槽１内に
設けられ、電子銃ハース１２を開閉するシャッタ６が回
動自在に配設されている。また、基板３を保持する基板
ホルダ１１は固定構造となっている。

このような装置により多層薄膜を成膜する場合、真空度
Ｉ　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒで遮蔽シャンク７を閉したま
ま、チタン側の電子銃ハース１２のシャッタ６を開いて
真空槽１内の全面にチタン膜を成膜して、真空槽１内の
不純物濃度を減少させる。そして、真空度Ｉ　Ｘｌ０９
Ｔｏｒｒとなった状態でチタン側のンヤソタ６を閉し、
ニッケル側のシャッタ６と遮蔽シャンク７とを開放して
基板３に成膜する。この−層の成膜の終了の後、再び遮
Ｑノ十ツク７を閉じて真空槽１内にチタン槽を成膜し、
真空度１×１０−’Ｔｏｒｒとなった状態で遮蔽シャッ
タ７を開放して基板３にチタン膜を成膜し、その後、二
、ケル膜を成膜する。

これらの操作を繰り返すことにより、不純物混入の少な
い良好な反射率の多Ｎ薄膜を成膜することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の多層薄膜作製方法によると
、ゲッター作用を有する元素膜の成膜以前に、不純物を
取り込んだ元素膜を真空槽内に成膜して真空槽内の不純
物を減少させるため、不純物混入の少ない多層薄膜を基
板に成膜でき、設計値と同等な反射率の多層薄膜を作製
することができる。

また、本発明の多層薄膜作製装置によると、基板を遮蔽
する手段を備えることにより、上記方法を好適に実施す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における装置の全体構成を
示す断面図、第２図および第３図は真空槽内の分圧変化
を示す特性図、第４図および第５図は本発明の第２実施
例における装置の断面図および要部の斜視図、第６図は
本発明の第３実施例における装置の断面図である。 １・・・真空槽 ２・・・基板ホルダ ３・・・基板 ４・・・ターゲット ５・・・排気ポンプ ６・・・ンヤノク ７・・・遮蔽シャノタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多層薄膜が成膜される基板を遮蔽した状態で、ゲ
   ッター作用を有する元素を真空槽内の全面に成膜し、そ
   の後、基板に多層薄膜を成膜することを特徴とする多層
   薄膜の作製方法。
2. （２）成膜用元素を供給するターゲットと、多層薄膜が
   成膜される基板とを真空槽内に対向配置し、前記ターゲ
   ットを開閉するシャッタをターゲット側に設け、少なく
   とも前記基板への成膜以前に基板を遮蔽する手段を基板
   側に設けたことを特徴とする多層薄膜の作製装置。