CN1957106A - 成膜装置以及成膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是在层叠薄膜的光学薄膜中形成具有接近设计值的光学特性的光学薄膜。为此，在真空室(2)内，配备保持基板(4)的旋转鼓(3)、用于在基板(4)的被成膜面上形成金属膜的Si靶(22)、Ta靶(23)、通过等离子使金属膜与反应气体反应的ECR反应室(30)。在成膜装置(51)中，设置有对被成膜面照射离子束促进形成于被成膜面的膜的反应的离子枪(11)，反复进行金属膜的形成、气体反应以及基于离子束的反应促进。

Description

成膜装置以及成膜方法

技术领域

本发明涉及在基板的被成膜面(表面)形成金属膜或介电质膜等的成膜装置以及成膜方法，特别涉及形成高平滑性的膜的成膜装置以及成膜方法。此外，还涉及可对表面带有沟槽等凹凸的基板形成均匀且平滑的成膜的成膜装置以及成膜方法。

背景技术

通过溅射法等形成光学薄膜的方法已经被广泛采用，但为了获得所期望的光学特性，存在需要层叠多种薄膜的情况。特别是近年来，高精度的光学特性已成为普遍要求，与之相伴，增加叠层片数，使光学薄膜整体的膜厚变厚也成为一种倾向。进而，伴随着这样的倾向，将需要形成光的吸收低(透射率高)、光学特性优异、表面平滑的薄膜。

此外，在半导体领域，为了提高基板的实际封装密度，存在形成于基板上的接触孔或配线用沟槽的宽高比(深度/孔径或者沟槽宽)越来越大的倾向。进而，例如，在使用了铜的半导体配线中必须对这样的孔或者沟槽的内侧(侧壁或底面)形成绝缘层或电解镀用的籽晶层。

作为在这样的表面带有凹凸的基板上成膜的方法，例如，有众所周知的利用溅射的方法(参照专利文献1、2)。

另一方面，在具有台阶的基板上层叠优异的光学薄膜的光学元件正在受到人们的注意。在这样的光学元件中，必不可缺按照台阶的形状的覆盖性优异、且光的吸收或漫反射极少，即光透射率高、表面平滑性优异的光学薄膜。

专利文献：特开平8-264487号专利公报(第5～10页、图2～3)

专利文献：特开2602276号专利公报(第4～6页、图1及图13)

发明内容

然而，在层叠多层光学薄膜等薄膜时，为了使各薄膜的表面不是平滑(平坦)的，以及为了使光的吸收极少，在经过层叠的薄膜中，有时不能得到如同设计那样的光学特性。为此，本发明将以在层叠薄膜的光学薄膜中，通过边对各薄膜照射离子束边连续地进行成膜，形成具有接近设计值的光学特性的光学薄膜为目的。

另外，如果对薄膜带有凹凸的基板进行溅射，则在凹部的肩部(开口边缘部)形成突出物(堵塞开口部地形成的膜)，由于该突出物的影响溅射粒子将难以到达凹部的侧壁及底面。为此，在凹部的底面将不能均匀地形成所期望膜厚的薄膜，在该凹部埋入配线或者光学薄膜时，将造成埋入特性恶化的结果。此外，也不能良好地进行对带有凹凸的基板表面的敷层(沿着凹凸的均匀的成膜)。进而，在基板上形成的薄膜的表面粗糙度较大时，光的透射率将低下，光学的损失变大。

因此，本发明目的在于：在成膜电介质膜之际，通过对基板的被成膜面照射离子束，促进形成于被成膜面的膜的反应性，提供光的透射率高且表面平滑性高的成膜装置。

此外，本发明的目的还在于：通过最佳化用离子枪照射的气体的种类和离子束的加速电压，可以对表面带有凹凸的基板形成埋入特性以及敷层良好的薄膜，且可以减小膜层的表面粗糙度的成膜装置。

为达成上述目的，本发明成膜装置中的技术方案1所记载的发明的特征在于：采用以下构成，即在可以进行真空排气的真空室内具有保持基板的保持部件；在基板上形成薄膜的成膜部件；通过等离子使薄膜与反应气体进行反应的反应部件；以及向基板照射离子束的离子枪，其中，通过离子束的照射进行薄膜与反应气体的反应促进以及薄膜的蚀刻部分的其中之一或者两者，形成经过层叠的薄膜。

此外，技术方案2所记载的发明的特征在于：在上述构成的基础上，保持部件为自转的筒状的旋转鼓，在旋转鼓的圆周面上保持基板。

进而，技术方案3所记载的发明的特征在于：保持部件为自转的板状的旋转盘，在旋转盘的板面上保持基板。

技术方案4所记载的发明的特征在于：设置有多个成膜部件。

技术方案5所记载的发明的特征在于：通过成膜部件和反应部件形成氧化膜以及氮化膜的其中之一或者两者。

技术方案6所记载的发明的特征在于：成膜部件为溅射部件。

技术方案7所记载的发明的特征在于：外加到离子枪上的加速电压取500V到3000V。

技术方案8所记载的发明的特征在于：形成离子束的气体为供给氧离子的氧化气体以及供给氮化离子的氮化气体其中之一。

技术方案9所记载的发明的特征在于：将离子束近乎垂直地照射基板。

技术方案10所记载的发明的特征在于：对带有凹凸的基板，向以妨碍在凹部内粘附薄膜的方式而形成的薄膜照射离子束。

在这样构成的成膜装置中，例如，通过反复进行金属膜的形成、基于气体反应以及离子束的反应促进和蚀刻，就可以蚀刻形成薄膜的粗糙的凸部而减小表面粗糙度，同时，还可以通过离子束促进气体反应形成良好的薄膜。

本发明成膜方法中，技术方案11所记载的发明的特征在于：采用以下构成，即具有在可以进行真空排气的真空室内在由保持部件保持的基板上形成薄膜的成膜工序、通过等离子使所形成的薄膜与反应气体进行反应的反应工序、利用离子枪向基板照射离子束的照射工序，其中，照射工序进行薄膜与反应气体的反应促进以及薄膜的蚀刻部分的其中之一或者两者，形成经过层叠的薄膜。

此外，技术方案12所记载的发明的特征在于：采用以下构成，即在上述构成的基础上，保持部件为自转的筒状的旋转鼓，在旋转鼓的圆周面上保持基板，边旋转旋转鼓边通过成膜工序、反应工序以及照射工序层叠薄膜。

进而，技术方案13所记载的发明的特征在于：采用以下构成，即保持部件为自转的板状的旋转盘，在旋转盘的板面上保持基板，具有通过边旋转旋转盘边通过成膜工序、反应工序以及照射工序层叠薄膜的构成。

技术方案14所记载的发明的特征在于：形成薄膜的工序为利用多个成膜部件形成多层薄膜的工序。

技术方案15所记载的发明的特征在于：通过成膜工序和反应工序形成氧化膜以及氮化膜其中之一或者两者。

技术方案16所记载的发明的特征在于：成膜工序为通过溅射技术形成薄膜的工序。

技术方案17所记载的发明的特征在于：外加到离子枪上的加速电压取500V到3000V。

技术方案18所记载的发明的特征在于：形成离子束的气体为供给氧离子的氧化气体以及供给氮化离子的氮化气体其中之一。

技术方案19所记载的发明的特征在于：将离子束近乎垂直地照射基板。

技术方案20所记载的发明的特征在于：对带有凹凸的基板，向以妨碍在凹部内粘附薄膜的方式而形成的薄膜照射离子束。

在这样构成的成膜方法中，由于是通过离子束的照射蚀刻薄膜的一部分，故例如可以蚀刻(除去)形成于凹部的肩部的突出物，展宽凹部的开口。因此，易于使溅射粒子到达凹部的侧壁以及底面，良好地进行对侧壁以及底面的成膜。其结果，就可以良好地形成对基板表面的敷层，同时，还可以在凹部的底面均匀地形成期望膜厚的薄膜，形成良好的埋入特性。此外，由于可以蚀刻形成薄膜的粗糙的凸部，故可以减小薄膜粗糙。

利用基于本发明的成膜装置以及成膜方法，可以通过反复进行例如金属膜的形成、基于气体反应以及离子束的反应促进和蚀刻，可以减小表面粗糙度并形成良好的薄膜。

进而，可以对表面带有凹凸的基板形成埋入特性以及敷层(coverage)良好的薄膜且可以减小薄膜的表面粗糙度。而且，由于只是设置了离子枪，故装置的构造简单。

另外，通过反复进行成膜和蚀刻，就可以连续地形成埋入特性以及敷层良好的薄膜。

附图说明

图1所示是涉及实施形态1的成膜装置的概念平面图；

图2所示是涉及实施形态1的成膜装置离子枪的构成的概略断面图；

图3所示是涉及实施形态1的薄膜的表面粗糙度之图；

图4所示是涉及实施形态1的薄膜的透射率之图；

图5所示是在实施形态2中，每一层薄膜的光的吸收率和层叠23层后的表面粗糙度之图；

图6所示是涉及实施形态3的成膜装置的概念平面图；

图7所示是在实施形态3中，不使离子枪动作时的对第1基板的成膜状态的断面图；

图8所示是在实施形态3中，不使离子枪动作时的对第2基板的成膜状态的断面图；

图9所示是在实施形态3中，使离子枪动作了时的对第1基板的成膜状态的断面图；

图10所示是在实施形态3中，使离子枪动作了时的对第2基板的成膜状态的断面图；

图11所示是在实施形态4中，对离子枪提供了30sccm Ar气体时的对第3基板的成膜状态的断面图；

图12所示是在实施形态4中，对离子枪提供了10sccm Ar气体和20sccm O₂气体时的对第3基板的成膜状态的断面图；

图13所示是在实施形态4中，对离子枪提供了30sccm O₂气体时的对第3基板的成膜状态的断面图；

图14所示是在实施形态4中，图11所示的成膜状态下的透射率之图；

图15所示是在实施形态4中，图12所示的成膜状态下的透射率之图；

图16所示是在实施形态4中，图13所示的成膜状态下的透射率之图。

附图标记说明

1、51成膜装置

2真空室

3旋转鼓

4基板

5Ni靶

11离子枪

12离子枪用气体导入口

22Si靶

23Ta靶

24、25溅射阴极

28、29溅射气体导入口

30ECR反应室(反应单元)

31反应气体导入口

具体实施方式

下面对本发明的实施形态进行说明。

<实施形态1>

图1所示是涉及本实施形态的成膜装置1的概念平面图。

该成膜装置1是转盘式(carousel)的溅射成膜装置，在真空室2的中央部，可以以中心为轴旋转地设置着筒状的旋转鼓(rotatingdrum)3。在该旋转鼓3的外圆周面使基板4的表面朝向开放侧地保持着基板4。

在真空室2的两边分别配置了Si靶22以及Ta靶23，各靶22、23分别与溅射阴极24、25整体构成，各溅射阴极24、25连接在图外的外部交流电源上。此外，在Si靶22以及Ta靶23的附近，呈隔离与旋转鼓3对向的空间地分别设置着防粘着板26、27。另外，在Si靶22、22以及Ta靶23、23之间还分别设置了溅射气体导入口28、29。

在与Ta靶23对向的真空室2的一边，设置有利用等离子使通过靶22、23形成的金属膜与反应气体(在本实施形态中为O₂)反应的ECR反应室30(反应单元)。此外，在该ECR反应室30的附近设置了反应气体导入口31，在与该反应气体导入口31相连的导入管32上，安装着传导阀门(conductance valve)33。

在与Si靶22对向的真空室2的一边，设置有照射离子束的离子枪11。该离子枪11呈对向伴随旋转鼓3旋转的基板4地配置，来自离子枪11的离子束近似垂直地照射着基板4的表面。在真空室2的离子枪11的附近设置有离子枪用气体导入口12，在与该离子枪气体导入口12相连的导入管13上，设置有传导阀门14。

于是，本实施形态的离子枪11为图2所示那样的构成。即，在组入了永久磁铁11a的铁定子11b的开口两端部产生N-S极的泄漏磁场，如果通过加速电压用电源11d对设置在其附近的环形形状的阳极电极11c外加正的阳极电压，则在泄漏磁场区域将产生等离子。进而，受到正的阳极电极11c排斥，O⁺离子或Ar⁺离子被加速，并朝向基板4进行照射。这里，在本实施形态中，是如上述这样使用开口为线状循环的线列离子枪11，但也可以使用带有在平板上开了多个孔的栅型引出电极的离子枪。

下面，说明通过这样构成的成膜装置1对基板4的表面进行了成膜处理的结果。

首先，真空排气真空室2内到10^-3Pa，通过溅射气体导入口28、29分别导入30sccm Ar气体，从反应气体导入口31导入100sccm O₂气体，且由离子枪用气体导入口12导入30sccm O₂气体。由此，靶22、23的附近的压力达到0.3Pa，氧化室(其他的空间部)的压力达到0.2Pa。

其次，以200rpm旋转旋转鼓3，对ECR反应室30的微波电源外加1kW，使之产生氧化等离子。此外，对离子枪11外加110W(1400V-0.08A)，使之产生离子束。接着，对溅射阴极24外加AC5kW，进行溅射，直到形成规定膜厚的SiO₂膜。同样地，对溅射阴极25外加AC5kW，进行溅射，直到形成规定膜厚的Ta₂O₅膜。

这样，反复进行基于溅射的SiO₂膜和Ta₂O₅膜的成膜、基于ECR反应室30的氧化反应以及基于离子枪11的氧化反应的促进和膜表面的蚀刻，在基板4的表面形成了预先进行了光学设计的光学多层膜(层叠30层)。该结果示于图3、图4。这里，为了进行比较，也在图3、4中给出了不使离子枪11动作时的结果。

图3给出的是使离子枪11动作时和不动作时的、膜的表面粗糙度(中心线平均粗糙度Ra)之图。这里，在该图3中，还在上述的SiO₂/Ta₂O₅膜的基础上示出了SiO₂/Ta₂O₅膜以及SiO₂/Nb₂O₅膜(分别层叠30层)。如由该图3可知的那样，使离子枪11动作时的薄膜较不使离子枪11动作时的薄膜其薄膜的粗糙度要小。

图4所示是利用分光光度计测量的光学多层膜的光学特性，即对波长400～500nm的光的透射率。如由该图4可知的那样，使离子枪11动作时的薄膜较不使离子枪11动作时的薄膜其薄膜的透射率要高，且可以得到更接近设计值的值(透射率)。即，通过照射离子束，可以形成透射率高、光学损失小的薄膜。

这样，通过使离子枪11动作，减小了薄膜的表面粗糙度，而之所以透射率高，是因为通过照射离子束，可以蚀刻形成薄膜的粗糙度的凸部而减小表面粗糙度，通过减小表面粗糙度，减小了光的表面散射，透射率因而变高。

因此，在来自离子枪11的离子束的外周，会发光出等离子，该等离子将与基于ECR反应室30的等离子一起对金属膜的氧化反应做出贡献。

在本实施形态中，是顺序地反复进行成膜、基于离子枪11的反应促进和蚀刻、基于ECR反应室30的氧化反应，但也可以按照成膜、基于ECR反应室30的氧化反应、基于离子枪11的反应促进和蚀刻这样的顺序进行重复。

于是，基于离子枪11的离子束的束能量最好具有以500eV以上、3000eV以下的范围为主的能量分布。这是因为如果不足500eV的能量为主将不能得到蚀刻效果，如果大于3000eV的能量为主则会蚀刻过度而降低成膜速度。

另外，在本实施形态中，作为形成离子束的气体，使用了富于氧化反应促进性的O₂，但也可以使用包含供给O₃、N₂O、CO₂、H₂O等氧离子的氧化气体的反应性气体。此外，在形成氮化膜时，也可以使用包含供给N₂、NH₃等氮离子的氮化气体的反应性气体。

进而，在本实施形态中，采用的是在旋转鼓3的外圆周面保持基板4的转盘式，但也可以在旋转盘上保持基板4。例如，也可以将以中心为轴旋转的平板状的旋转圆盘作为保持部件，在该旋转圆盘的板面使基板4的表面朝向开放侧地保持基板4。

还有，在本实施形态中，设置了2个溅射阴极24、25(溅射装置)和1个离子枪11以及ECR反应室30，但也可以对应需要的膜厚、成膜速度、基板的数目或大小等改变各自的设置数。

<实施形态2>

在实施形态2中，在涉及实施形态1的成膜装置1中改变外加到离子枪11的加速电压进行了成膜。即，对离子枪11外加0V(不动作)、700V、1400V以及2800V的加速电压反复进行成膜、基于ECR反应室30的氧化反应以及基于离子枪11的反应促进和蚀刻，形成了光学多层膜(层叠23层)。

图5给出利用各自的加速电压形成的膜的每一层的光的吸收率和层叠23层后的表面粗糙度。这里，光的吸收率是在400nm波长进行的测量。此外，对于外加离子枪11的加速电压，虽然实际得到的能量具有以其加速电压为中心平稳的能量分布(如正态分布的分布)，但能量最多的部分大致相等于加速电压。

如图5所示的那样，可知相对于在离子枪11不动作的0V光的吸收率为0.3，在加速电压700V、1400V以及2800V处吸收率远低于0.3％，通过离子束提高了膜的氧化反应性(促进了反应)。但是，如果加速电压超过1400V，则变成吸收率增加的倾向。这可以考虑是由于在入射能量低于某种程度的区域，因为O^-离子通过加速电压作用带有能量入射膜中，故相对于提高在膜表面的反应性，如果加速电压(入射能量)变高，则被以较氧的结合能更高的加速电压加速了的O^-离子将从已经形成了的介电质膜的最表面夺取氧元素。

另一方面，可知表面粗糙度随着加速电压增加而变小。这可以考虑是由于伴随着离子束能量的增加而摇动基板表面上的原子提高了溅射粒子的迁移性(移动性)，此外，还由于是蚀刻了膜表面的凸部。

基于以上说明，可以说为了形成光透射率高且表面平滑的膜，外加到离子枪11的加速电压最好取在500V到3000V的程度。

<实施形态3>

图6是涉及本实施形态的成膜装置51的概念平面图。对有关与涉及实施形态1的成膜装置1同样的构成要素附加同样的符号。

在真空室2的一边，与伴随旋转鼓3旋转的基板4对向地配置了Ni靶5。该Ni靶5是宽135mm、长400mm、厚3mm的板材，经由磁回路6与溅射阴极7一体构成。而在真空室2的Ni靶5附近设置了溅射气体导入口8，在相连于该溅射气体导入口8的导入管9上，设置了传导阀门10。

另外，在以旋转鼓3为中心旋转了90度Ni靶5的位置上，设置了照射离子束的离子枪11。该离子枪11呈对向伴随旋转鼓3旋转的基板4地配置，可以使来自离子枪11的离子束近乎垂直地照射基板4的表面。在真空室2的离子枪11附近，设置有离子枪用气体导入口12，在相连于该离子枪用气体导入口12的导入管13上，设置有传导阀门14。

接下来，说明通过这样构成的成膜装置51对带有凹凸的基板4的表面进行了成膜处理的结果。

首先，将真空室2内真空排气到10^-3Pa，通过溅射气体导入口8导入100sccm Ar气体，使真空室2内的压力成为0.3Pa。此外，从离子枪用气体导入口12导入25sccm Ar气体，并以20rpm的转速旋转旋转鼓3。在该状态下，对溅射阴极7外加5kW的电力，进行溅射。

这里，基板4以图7、9所示的那样表面带有纵横比比较小的微细的凹凸4a的基板4-1和图8、10所示的那样表面带有纵横比比较大的凹凸4b的基板4-2为对象。

图7、8给出了最初不使离子枪11动作地(不外加电压地)进行了成膜处理的结果。

在对基板4-1形成了200nm膜厚的Ni膜15时，如图7所示的那样，在凹凸4a的凸部堆积了很多Ni膜15，在其两端(凹部的肩部)形成了突出物(overhang)15a。此外，在凹凸4a的凹部底面的中央部，形成了Ni膜15的凸起(bump)15b，凹部中的膜厚不是均匀的。这是因为由于突出物15a闭塞了凹部的开口而在凹部的中央部更多地粘附了溅射粒子(Ni)所致。这样，由于凹部的膜厚不是均匀的，故在该凹部埋入了配线时，将出现配线的稳定性不好的结果。

在对基板4-2形成了500nm膜厚的Ni膜16时，如图8所示的那样，在凹凸4b的凸部堆积了很多Ni膜16，在其顶部形成了球状的突出物16a，进而，在其正下方，形成了圪塔状的堆积部16b。此外，在凹凸4b的凹部内形成的Ni膜16的膜厚比较薄，特别是底面的膜厚更薄。这是因为在突出物16a以及堆积部16b闭塞了凹部的开口的同时，突入到凹部的溅射粒子的大部分附着在凹部的侧壁而不能到达底面所致。这样，由于在凹凸4b的凸部形成了突出物16a、堆积部16b，且凹部的膜厚变薄，故形成了敷层不良好的结果。

其次，对离子枪11外加550W(2800V-0.2A)的电力，边由离子枪11对基板照射离子束边进行了成膜。即，伴随着旋转鼓3的旋转，交互并连续地进行了溅射和离子束照射。其结果示于图9、图10。

在对基板4-1形成了200nm膜厚的Ni膜17时，如图9所示的那样，没有在凹凸4a的凸部形成突出物，且在凹部形成了均匀膜厚的Ni膜17。因此，在该凹部埋入配线时，将得到配线稳定性良好的结果。

另外，在对基板4-2形成了500nm膜厚的Ni膜18时，如图10所示的那样，没有在凹凸4b的凸部形成突出物1或堆积部。此外，在凹凸4b的凹部侧壁形成了均匀膜厚的Ni膜18，且在凹部的底面也形成了期望膜厚的Ni膜18。即，凸部的顶部和凹部的底面的膜厚达到了近似均匀同一。这样，沿着凹凸4b的形状形成了均匀且期望膜厚的Ni膜18，达到了敷层良好的结果。

之所以能够这样通过使离子枪11动作提高埋入特性以及敷层状况，主要基于下述理由(作用)。

在不使离子枪11动作时，如上述那样，由于产生突出物15a、16a以及堆积部16b闭塞了凹部的开口，故溅射粒子难以遍及凹部的全面(侧壁以及底面)到达凹部里面。与之相反，如果使离子枪动作，则由于来自离子枪11的离子束照射突出物15a、16a以及堆积部16b，它们被蚀刻(弹掉除出)。此时，虽然离子束也照射其他的部分(凸部的顶部、凹部的侧壁等)，但由于突出物15a、16a以及堆积部16b突出到侧方，故更容易选择地照射它们的部分。即，对凹部的侧壁、底面照射减少，对突出物15a、16a以及堆积部16b的照射变多。其结果，突出物15a、16a以及堆积部16b更易被蚀刻，凹部的侧壁、底面相对没有受到蚀刻而得到残留。

此后，如果伴随旋转鼓3的旋转再次使基板4对向Ni靶5，则溅射粒子将飞入基板4的表面。此时，由于突出物15a、16a以及堆积部16b已经被蚀刻，故凹部的开口变宽，溅射粒子可以一直达到凹部的侧壁以及底面。如果接着再次伴随旋转鼓3的旋转使基板4对向离子枪11，则可以再次蚀刻因前面的溅射而重新形成的突出物15a、16a以及堆积部16b。

这样，通过交互地连续进行溅射和蚀刻，可以边选择地蚀刻突出物15a、16a以及堆积部16b，边有效地在凹部的侧壁以及底面形成Ni膜。由此，可以如上述这样，对带有凹凸的基板4形成埋入特性以及敷层良好的Ni膜。

于是，在本实施形态中，作为形成离子束的气体使用了蚀刻效果高的Ar，但也可以使用Ne、Kr、Xe。此外，离子束的束能范围、基板4的保持方法、溅射装置和离子枪11的个数等也可以与上述的实施形态1同样地进行选择。

在本实施形态中，说明了对带有凹凸的基板4提高埋入特性以及敷层的效果，但对膜的表面粗糙度则没有给出比较结果。但因离子束蚀刻形成膜的粗糙度的凸部而获得减小表面粗糙度之类的效果则与上述的实施形态1是同样的，即使是不进行基于ECR反应室30的氧化反应也可以得到减小表面粗糙度之类的效果。因而，在本实施形态中，也具有因膜的表面粗糙度变小而获得透射率升高这样的效果的情况。

<实施形态4>

在本实施形态中，使用涉及实施形态1的成膜装置1，改变通过离子枪用气体导入口12导入的气体的种类和量对表面带有纵横比比较大的凹凸4c的基板4-3进行了成膜。

图11所示是导入30sccmAr气体进行了成膜的叠层膜的断面图，图12所示是导入10sccmAr气体和20sccmO₂气进行了成膜的叠层膜的断面图，图13所示是导入30sccmO₂气进行了成膜的叠层膜的断面图。此外，图14～图16给出的是对图11～图13所示的基板4-3的表面垂直扫描直径1μm的光束所得到的透射率，图14对应图11，图15对应图12，图16对应图13。

在导入了30sccmAr气体时，如图14所示的那样，虽然透射率对应基板4-3的凹凸4c以近似同样的周期变化，但透射率本身在50％～80％的程度。此时，透射率之所以呈台阶状地变化是因为其对应于基板4-3的厚度和堆积于其上的膜的光束的吸收量。在导入了10sccmAr气体和20sccmO₂气体时，如图15所示的那样，透射率对应基板4-3的凹凸4c以近似同样的周期变化，且透射率高达65％～95％的程度。此时，透射率之所以呈台阶状地变化是因为其对应于基板4-3的厚度和堆积于其上的膜的光束的吸收量。即形成了模拟基板4-3的形状且较图11以及图14的情况透射率高的膜。此外，在导入了30sccmO₂气体时，如图16所示的那样，凹部极端狭窄、凸部极端宽阔，没有对应基板4-3的凹凸4c形成模拟了基板4-3的形状的膜。

这样，在导入了30sccmAr气体时(图11、14)，可以进行如在上述实施形态3说明过的蚀刻效果良好、且对带有凹凸4c等台阶的基板模拟了其形状的成膜。但是，由于束等离子(离子束)中不包含氧元素，故没有促进金属膜的氧化反应的作用，因此，膜的氧化不充分，残留光的吸收并导致膜的透射率降低。

与之相反，在导入了10sccmAr气体和20sccmO₂气体时(图12、15)，可以进行蚀刻效果良好且对带有凹凸4c等台阶的基板模拟了其形状的成膜。而且，由于束等离子中包含氧元素，故具有促进金属膜的氧化反应的作用，因此，可以进行充分的膜的氧化，减少光的吸收并得到高透射率的膜层。

另外，在导入了30sccmO₂气体时(图13、16)，因束等离子中的氧元素可以促进金属膜的氧化反应，故可以得到高透射率的膜。但是，由于在只有O₂的环境中蚀刻效果不充分，故如图13所示的那样，在凹凸4c的凹部的肩部形成了突出物。其结果，即便是光束射入凹部，由于该突出物导致产生光的散射或反射，故不能形成模拟了基板4-3的形状的透射率图案。

由以上说明可知，通过在适量范围内设定供给离子枪11的Ar等稀有气体的量和O₂等反应性气体的量，可以同时实现蚀刻效果和反应促进效果。

本发明可以灵活应用于针对光通信等领域中使用的偏振光分离元件的基板的成膜。

Claims (20)

1.一种成膜装置，其特征在于，

在可以进行真空排气的真空室内具有：保持基板的保持部件；在基板上形成薄膜的成膜部件；通过等离子使上述薄膜与反应气体进行反应的反应部件；以及向上述基板照射离子束的离子枪，

通过上述离子束的照射，进行上述薄膜与上述反应气体的反应促进以及上述薄膜的部分蚀刻其中一方或者两方，形成经过层叠的薄膜。

2.根据权利要求1所记载的成膜装置，其特征在于：

上述保持部件为自转的筒状的旋转鼓，在该旋转鼓的圆周面上保持上述基板。

3.根据权利要求1所记载的成膜装置，其特征在于：

上述保持部件为自转的板状的旋转盘，在该旋转盘的板面上保持上述基板。

4.根据权利要求1～3之任意一项所记载的成膜装置，其特征在于：

设置有多个上述成膜部件。

5.根据权利要求1～4之任意一项所记载的成膜装置，其特征在于：

通过上述成膜部件和上述反应部件形成氧化膜以及氮化膜其中一方或者两方。

6.根据权利要求1～5之任意一项所记载的成膜装置，其特征在于：

上述成膜部件为溅射部件。

7.根据权利要求1～6之任意一项所记载的成膜装置，其特征在于：

外加到上述离子枪上的加速电压取500V到3000V。

8.根据权利要求1～7之任意一项所记载的成膜装置，其特征在于：

形成上述离子束的气体为供给氧离子的氧化气体以及供给氮离子的氮化气体其中一种。

9.根据权利要求1～8之任意一项所记载的成膜装置，其特征在于：

使上述离子束近乎垂直地照射上述基板。

10.根据权利要求1～9之任意一项所记载的成膜装置，其特征在于：

对带有凹凸的上述基板，向以妨碍在凹部内粘附薄膜的方式而形成的上述薄膜照射上述离子束。

11.一种成膜方法，其特征在于，具有：

对在可以进行真空排气的真空室内由保持部件保持的基板上形成薄膜的成膜工序；通过等离子使所形成的薄膜与反应气体进行反应的反应工序；以及利用离子枪对上述基板照射离子束的照射工序，

上述照射工序进行上述薄膜与上述反应气体的反应促进以及上述薄膜的部分蚀刻其一方或者两方，形成经过层叠的薄膜。

12.根据权利要求11所记载的成膜方法，其特征在于：

上述保持部件为自转的筒状的旋转鼓，在该旋转鼓的圆周面上保持上述基板，边旋转上述旋转鼓边通过上述成膜工序、反应工序以及照射工序来层叠薄膜。

13.根据权利要求11所记载的成膜方法，其特征在于：

上述保持部件为自转的板状的旋转盘，在该旋转盘的板面上保持上述基板，通过边旋转上述旋转盘边通过上述成膜工序、反应工序以及照射工序来层叠薄膜。

14.根据权利要求11～13之任意一项所记载的成膜方法，其特征在于：

形成上述薄膜的成膜工序为利用多个成膜部件形成多层薄膜的工序。

15.根据权利要求11～14之任意一项所记载的成膜方法，其特征在于：

通过上述成膜工序和上述反应工序形成氧化膜以及氮化膜其中一方或者两方。

16.根据权利要求11～15之任意一项所记载的成膜方法，其特征在于：

上述成膜工序为通过溅射技术形成薄膜的工序。

17.根据权利要求11～16之任意一项所记载的成膜方法，其特征在于：

外加到上述离子枪上的加速电压取500V到3000V。

18.根据权利要求11～17之任意一项所记载的成膜方法，其特征在于：

形成上述离子束的气体为供给氧离子的氧化气体以及供给氮离子的氮化气体其中一种。

19.根据权利要求11～18之任意一项所记载的成膜方法，其特征在于：

使上述离子束近乎垂直地照射上述基板。

20.根据权利要求11～19之任意一项所记载的成膜方法，其特征在于：

对带有凹凸的上述基板，向以妨碍在凹部内粘附薄膜的方式而形成的上述薄膜照射上述离子束。

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