JP2003293128A - 堆積膜形成方法 - Google Patents

堆積膜形成方法

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JP2003293128A JP2002103879A JP2002103879A JP2003293128A JP 2003293128 A JP2003293128 A JP 2003293128A JP 2002103879 A JP2002103879 A JP 2002103879A JP 2002103879 A JP2002103879 A JP 2002103879A JP 2003293128 A JP2003293128 A JP 2003293128A
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淳 小池
Hiroto Yamaguchi
裕人 山口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板表面での反応ガス原子および原料粒子の
反応性を高め、形成膜の化学量論組成からのずれを低減
し、高品質化合物膜を高い成膜速度で形成することが可
能な堆積膜形成方法を提供する。 【解決手段】 被成膜基体に、被成膜基体に対向する原
料粒子発生源から被成膜基体方向に放出される原料粒子
と、上記被成膜基体および原料粒子発生源に挟まれる空
間である原料粒子の飛翔空間に供給される反応ガス原子
との化学反応による化合物膜を形成するための堆積膜形
成方法において、化学反応を起こさせる反応ガス原子お
よび原料粒子をイオン化させるために、励起状態の希ガ
ス原子を上記原料粒子の飛翔空間に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種半導体デバイ
ス等の製作に使用され、反応ガスをイオン化することで
原料粒子との反応性を増大させ、被成膜基体上に所望の
組成の膜を堆積させる、反応性イオン化成膜法などの堆
積膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の反応性イオン化成膜法は、反応性
スパッタリング、反応性蒸着に代表されるように、真空
容器内に設置された堆積膜の原料粒子の発生源と被成膜
基体とで挟まれる空間である原料粒子の飛翔空間に反応
ガスを供給することで、原料粒子と反応ガスの間で化学
反応を起こさせ、被成膜基体上に化合物膜を形成するも
のであった。
【０００３】ところが、原料粒子と反応ガスとの間の化
学反応が不十分であると、上記従来の方法による化合物
膜には、必ずしも反応ガスの成分元素が必要量含まれ
ず、所望の膜質が得られないことも少なくなかった。
【０００４】この問題を解決するため、原料粒子と反応
ガスとの化学反応を十分に起こさせるために、原料粒子
の飛翔空間にスパッタガスおよび反応ガスとともにヘリ
ウムまたはネオンの希ガスを供給する方法が特開平５−
１１７８４７号公報、特開平６−１５１４２１号公報に
開示されている。
【０００５】上記公報には、ヘリウムガスを供給するこ
とにより、ターゲット表面のプラズマ中でヘリウム原子
が励起され、このヘリウム原子の励起エネルギーが反応
ガスに移動して反応ガス原子をイオン化し、イオン化さ
れた反応ガス原子がその高い反応性により原料粒子と化
合して、高品質の化合物膜が形成されることが開示され
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した公報
に開示された方法には以下のような問題点があった。
【０００７】ヘリウムもしくはネオンまたはその混合ガ
スを原料粒子の飛翔空間に単に導入するだけであると、
希ガスに占めるスパッタガスであるアルゴンの含有率が
高い場合には、ターゲット表面のプラズマ中の電子温度
はアルゴンのイオン化ポテンシャル（15.8eV）以下とな
り、アルゴンイオンよりも高い活性化エネルギーを有す
る励起ヘリウム（約19.8eV以上）や励起ネオン（約16.6
eV以上）を十分に生成することができず、励起状態の希
ガス原子による反応ガスのイオン化は十分に起こり得な
かった。
【０００８】また、アルゴンの含有率を低下させ、ヘリ
ウムもしくはネオンまたはその混合ガスの含有率を高め
ると、ヘリウムまたはネオンのイオン化ポテンシャル近
くまで電子温度が上昇し、それらの励起種数も増えて反
応ガスのイオン化率は高まるが、この場合にはスパッタ
率がネオンより１〜２倍、ヘリウムより３〜１５倍高い
アルゴンの含有率が低下するため、成膜速度が著しく減
少する。
【０００９】したがって、ヘリウムもしくはネオンまた
はその混合ガスを単に原料粒子の飛翔空間に導入するだ
けでは、反応ガスのイオン化が十分に起こらず、形成膜
の化学量論性の改善と成膜速度との両立という点で限界
があった。
【００１０】本発明は上記したような従来の技術が有す
る問題点を解決するためになされたものであり、反応性
の堆積膜形成方法における反応ガス原子および原料粒子
をイオン化することにより、基板表面での両者の反応性
を高め、形成膜の化学量論組成からのずれを低減し、高
品質化合物膜を高い成膜速度で形成することが可能な堆
積膜形成方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の堆積膜形成方法は、被成膜基体に、該被成膜
基体に対向する原料粒子発生源から前記被成膜基体方向
に放出される原料粒子と、前記被成膜基体および前記原
料粒子発生源に挟まれる空間である原料粒子の飛翔空間
に供給される反応ガス原子との化学反応による化合物膜
を形成するための堆積膜形成方法において、前記化学反
応を起こさせる前記反応ガス原子および前記原料粒子を
イオン化させるために、励起状態の希ガス原子を前記原
料粒子の飛翔空間に供給するものである。
【００１２】この場合、励起状態は、準安定励起状態で
あってもよく、また光学的許容遷移励起状態であっても
よく、さらに準安定励起状態および光学的許容遷移励起
状態であってもよい。
【００１３】また、上記のいずれにおいても、励起状態
の希ガス原子が反応ガス原子をイオン化させ得る内部エ
ネルギーを有することとしてもよい。
【００１４】また、上記のいずれにおいても、原料粒子
発生源から被成膜基体方向の発散磁界を有することとし
てもよい。
【００１５】この場合、励起状態の希ガス原子が原料粒
子の飛翔空間に供給された電子流によって生成されるこ
ととしてもよい。
【００１６】さらに、上記のいずれにおいても、希ガス
原子は、ヘリウムであってもよく、ネオンであってもよ
い。
【００１７】（作用）本発明では、原料粒子と反応ガス
原子とに化学反応を起こさせて化合物膜を被成膜基体に
形成する際に、励起状態の希ガス原子を原料粒子の飛翔
空間に供給するため、励起状態の希ガス原子との衝突に
より反応ガス原子および原料粒子がイオン化され、反応
ガス原子および原料粒子のイオン化率が高くなり、化学
反応が促進される。
【００１８】従来、反応ガスの他に希ガスを含有するプ
ロセスガスを用いて、原料粒子発生源より堆積膜形成用
の原料粒子を発生させ、被成膜基体に原料粒子と反応ガ
ス原子との化合物膜を形成することが、例えば、特開平
５−１１７８４７号公報に開示されている。この公報に
は、反応性スパッタリング成膜法による化合物膜の成膜
において、原料粒子の飛翔空間に希ガスとしてヘリウム
を導入することにより形成膜の組成が改善されることが
開示されている。
【００１９】上記希ガスを導入しない場合の化合物膜の
形成方法では、化合物膜の膜組成を化学量論比に近づけ
るために反応ガスの供給量を増大させると、増加量が少
ないうちは非常に緩やかながら組成の改善は認められ
る。ところが、その量がさらに増えるとターゲット表面
でのターゲット材料と反応ガスとの反応速度が増大し、
ついにはターゲット表面における生成物の生成速度がア
ルゴンイオンによるにスパッタエッチング速度を上回っ
てターゲット表面に生成物が析出し始める。一般に、反
応性スパッタリングでは反応後の生成物のスパッタ率は
反応前に比べて小さく、ターゲット表面に生成物の析出
が始まると、化合物膜の成膜速度の低下、膜組成の経時
的な変化が起こる。また一方では、反応ガスの使用量が
極めて膨大なものとなるのみならず、一部の金属原料に
関してはこの方法では十分に反応ガスと化合しないもの
もあり、生産手段となり得るものではなかった。
【００２０】この問題に対して、上記公報に示された、
ヘリウムの導入により、ターゲット表面のプラズマ中で
Ｈｅを励起状態化し、励起状態化したヘリウムの内部エ
ネルギーより励起エネルギーの低い反応ガスをエネルギ
ー移動過程を通してイオン化や分解励起することがで
き、生成する反応ガス原子イオンがその高い反応性によ
り原料粒子と高品質の化合物膜を形成し得る。
【００２１】しかし、ヘリウムをスパッタガスおよび反
応ガス中に混入させるだけの場合、原料粒子の飛翔空間
に存在するヘリウムの割合を十分に高めなければ効果が
現れず、ヘリウムの割合を組成の改善が認められ始める
約７０％以上にまで上げると、上述したように、ヘリウ
ムはアルゴンに比べてスパッタ率が小さいために成膜速
度が著しく低下し、生産手段としての実用性を失うもの
となった。
【００２２】このような問題を解決するため、本発明で
は、上述したように、励起状態の希ガス原子を原料粒子
の飛翔空間に供給するため、励起状態の希ガス原子との
衝突により反応ガス原子および原料粒子がイオン化さ
れ、反応ガス原子および原料粒子のイオン化率が高くな
り、化学反応が促進される。その結果、全プロセスガス
に占める、反応ガス原子をイオン化させ得る励起状態を
もつ希ガスの割合が約４０％以下であっても、原料粒子
の飛翔空間で反応ガス原子および原料粒子のイオン化が
起こり、基板表面での両者の反応が促進されて、高品質
で優れた均一性を有する化合物膜の形成が、高い成膜速
度で実現する。
【００２３】また、本発明では、励起状態の寿命が長い
準安定励起状態の希ガス原子を供給するため、反応ガス
原子および原料粒子のイオン化率がより高くなり、化学
反応がさらに促進される。
【００２４】また、本発明では、光学的許容遷移励起状
態の希ガス原子を原料粒子の飛翔空間に供給することに
より、光学的許容遷移励起状態の希ガス原子との衝突に
より反応ガス原子および原料粒子がイオン化される。
【００２５】上述したような“励起状態にある希ガスに
よるイオン化”は、その励起寿命の長さから、準安定励
起状態の希ガス原子によるものといわれてきた。しか
し、本発明者らは、準安定励起状態の寿命が尽きた以降
にもイオン化が起きていることを見出し、イオン化に寄
与する種が準安定励起状態だけではなく、同等のエネル
ギー、同等以上の生成(遷移)確率を有する光学的許容遷
移励起状態であろうという知見を得た。本発明はこの知
見に基づくものである。
【００２６】また、本発明では、希ガス原子が反応ガス
原子をイオン化させ得る内部エネルギーを有することに
よって、原料粒子の飛翔空間で反応ガス原子および原料
粒子の効率的なイオン化を起こす。
【００２７】また、本発明では、原料粒子の飛翔空間
に、被成膜基体に向かう発散磁界を形成することによ
り、励起状態の希ガス原子と原料粒子または反応ガス原
子との衝突頻度を増加（イオン化率をさらに向上）させ
るべくそれぞれの分圧を高めた高圧雰囲気においても、
発散磁界に基づく両極性拡散によって、イオン化した原
料粒子および反応ガス原子が被成膜基体にスムースに移
動する。その結果、コンベンショナルなスパッタリング
および蒸着に見られるような成膜速度の負の圧力依存性
のない、高品質で、品質の均一性が優れた化合物膜の形
成が可能となる。
【００２８】また、本発明では、被成膜基体に向かう発
散磁界の存在下、原料粒子の飛翔空間に電子流を供給す
ることによって、励起状態の希ガス原子の生成数を著し
く増加させ、反応ガス原子および原料粒子のイオン化率
を高める。また、磁界方向へ生じる供給電子の流れが、
電子流を供給しない場合に比べ両極性拡散速度を一層増
加させることにより、高品質で、品質の均一性が優れた
化合物膜の高い成膜速度による形成が可能となる。
【００２９】さらに、本発明では、希ガスの中でも励起
状態の内部エネルギーが大きいヘリウムまたはネオンを
供給するため、原料粒子の飛翔空間で反応ガス原子およ
び原料粒子をより効率的にイオン化する。この作用によ
り、被成膜基体表面での反応ガス原子および原料粒子の
化学反応が促進されて、高品質で、品質の均一性が優れ
た化合物膜の形成が高い成膜速度で可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上述の手段を適用することにより、極めて化学量論組成
に近い高品質な化合物膜を、高い成膜速度で形成するこ
とが可能となるが、それは、本発明者らが種々検討を重
ねた結果、これらの膜質、成膜速度にかかわる問題が、
以下の二点を突き止めたことに基づくものである。
【００３１】原料粒子の飛翔空間において、少なくと
も高濃度の光学的許容遷移励起状態原子か、高濃度の準
安定励起状態原子のどちらか一方を含む希ガスの存在が
化合物膜の組成改善に顕著な効果を示す。
【００３２】イオン化した反応ガス及びイオン化した
原料粒子の存在下、被成膜基体に向かう発散磁界の存在
が、成膜速度の高速化に顕著な効果を示す。
【００３３】まず、本発明の堆積膜形成方法を実施する
際に用いられる堆積膜形成装置の一実施例の構成につい
て説明する。なお、本発明の堆積膜形成方法は、各種の
堆積膜形成装置で実施可能であり、以下に説明する装置
での実施に限定されない。
【００３４】図１は、本発明の堆積膜形成方法を実施し
得る堆積膜形成装置の一実施例の断面模式図を示すもの
である。
【００３５】図に示す堆積膜形成装置は、被成膜基体で
ある基板１０２に成膜処理をするための真空容器１０１
と、真空容器内１０１にスパッタガスや反応ガスなどの
プロセスガスを導入するためのガス導入管１１１ａ〜１
１１ｃと、原料粒子となる金属の材質からなるスパッタ
リングターゲット１０５と、スパッタリングターゲット
１０５を囲む円筒状の防着部材１１８と、防着部材１１
８の上に防着部材１１８に沿って配置された電磁石１１
０と、電磁石１１０の上に配置された熱電子放出ユニッ
ト１０７と、スパッタリングターゲット１０５に対向し
て設けられ、基板１０２を保持するための基体ホルダー
１０３と、基体ホルダー１０３に保持される基板１０２
とスパッタリングターゲット１０５との間に配置された
シャッター１０６と、真空容器１０１内を排気管１２１
を介して減圧するための真空排気手段１１３とを備える
構成である。
【００３６】基体ホルダー１０３は、接地されている真
空容器１０１からは電気的に浮いた状態になっているた
め、基体ホルダー１０３に保持される基板１０２も浮遊
電位に設定される。基板１０２に対向するスパッタリン
グターゲット１０５には、ターゲット用直流電源１１７
が接続されている。
【００３７】電磁石１１０は、原料粒子の飛翔空間を取
り囲むように配置され、磁界方向がスパッタリングター
ゲット１０５から基板１０２方向で、基板１０２に向か
うにつれて磁力線の間隔が広がった磁場分布である発散
磁界を形成する。
【００３８】熱電子放出ユニット１０７は、希ガス原子
を中性励起状態化するためのものであり、熱陰極である
フィラメント１０９および陽極となるグリッド１０８を
備え、熱電子を原料粒子の飛翔空間の中心に向けて放出
する構成である。
【００３９】電磁石１１０および熱電子放出ユニット１
０７は同電位に設定され、その電位はフローティング電
圧設定用直流電源１１４により接地電位を基準にして所
定の電圧に制御される。熱電子放出ユニット１０７に備
えたグリッド１０８、フィラメント１０９のそれぞれの
電位は、グリッド電圧設定用直流電源１１５、フィラメ
ント電圧設定用直流電源１１６のそれぞれにより、熱電
子放出ユニット１０７のフローティング電圧を基準にし
て所定の電圧に制御される。
【００４０】シャッター１０６はスパッタリングターゲ
ット１０５近傍および電子放出ユニット１０７における
放電が安定したところで開かれ、任意の厚さの成膜処理
が基板１０２表面になされる。
【００４１】ガス導入管１１１ａ〜１１１ｃは真空容器
１０１内での先端部が防着部材１１８の円筒形状に沿っ
たサークル状配管になっており、このサークル状配管に
は原料粒子の飛翔空間の中心に向かってガスを放出する
ための多数のガス放出孔が設けられている。
【００４２】符号１１１ａはスパッタガス以外の希ガス
を熱電子放出ユニット１０７に導入するための希ガス導
入管である。希ガス導入管１１１ａから希ガスを熱電子
放出ユニット１０７内に導入することにより、希ガス原
子にフィラメント１０９からの放出電子と衝突させて希
ガス原子を励起状態化する。また、熱電子放出ユニット
１０７内を希ガスで満たし、熱電子放出ユニット１０７
内から原料粒子の飛翔空間に向かって希ガスの流れを形
成することにより、熱電子放出ユニット１０７内への反
応ガスの拡散および進入を防ぎ、フィラメント１０９の
劣化の原因となる反応ガスとの反応を防止する。
【００４３】符号１１１ｂは反応ガスを原料粒子の飛翔
空間に導入するための反応ガス導入管である。反応ガス
導入管１１１ｂの上記サークル状配管に設けられたガス
放出孔の向きは、スパッタリングターゲット表面との反
応を最小にするため、スパッタリングターゲット１０５
近傍への反応ガスの流れ込みを極力減らすように基板１
０２方向に位置決めされている。
【００４４】符号１１１ｃはスパッタガスとなるアルゴ
ンガスを原料粒子の飛翔空間に導入するためのスパッタ
ガス導入管である。スパッタガス導入管１１１ｃの上記
サークル状配管に設けられたガス放出孔の向きは、スパ
ッタリングターゲット表面から基板１０２方向に圧力勾
配を形成することで反応ガスのスパッタリングターゲッ
ト１０５方向への拡散を防ぎ、反応ガスとスパッタリン
グターゲット表面との反応を最小にするために、スパッ
タリングターゲット１０５方向に位置決めされている。
【００４５】上記各ガス導入管から導入されるプロセス
ガスの流路が防着部材１１８、電磁石１１０および熱電
子放出ユニット１０７により形成される。このため、プ
ロセスガスは、スパッタリングターゲット１０５から基
板１０２の方向へ原料粒子の飛翔空間内を流れ、熱電子
放出ユニット１０７と基体ホルダー１０３との間から原
料粒子の飛翔空間外に出て、その後真空容器１０１外に
排気される。
【００４６】排気管１２１には排気バルブ１１２が設け
られ、この排気バルブ１１２の開度を調節することによ
り真空容器１０１内のプロセスガスの圧力が一定に保た
れる。
【００４７】希ガス導入管１１１ａから導入される希ガ
スの役割は、希ガス原子自体が励起状態化して、反応ガ
ス原子または原料粒子と衝突し、それらの原子、粒子を
ペニング電離することである。
【００４８】なお、イオン化ポテンシャルの高い反応ガ
ス原子または原料粒子をイオン化するには、希ガス原子
の励起エネルギーが高いほどよく、そのような励起状態
の希ガス原子を生成するには、より高いエネルギーを有
する電子の供給が必要となる。
【００４９】また、原子量が小さい原子ほどイオン化断
面積が小さくて他の原子との衝突率も小さくなることか
ら、原子量が大きくて励起エネルギーが小さい希ガスを
励起状態原子として一定量生成するのに比べて、原子量
が小さくて励起エネルギーが大きい希ガスを励起状態原
子として同数生成するためには、供給電子量がより多く
必要となる。
【００５０】反応ガスとしては、代表的なものとしてＮ
2、Ｏ2、Ｆ2、Ｃｌ2、Ｂｒ2、Ｉ2が用いられるが、これ
ら分子の構成元素どうしが結合した化合物でもよい。常
温で気体でないものについては適当な方法でガス化して
用いられる。
【００５１】スパッタリングターゲット１０５の原料と
しては、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｐｂ、
Ｅｒ、Ｓｂ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｗ、Ｂｉ、Ｃ
ａ、Ｌｉ、Ｎａ等が一般的であるが、これらの合金、あ
るいはこれらの金属を一種類以上含む化合物であっても
構わない。
【００５２】形成できる薄膜としては、フッ化アルミニ
ウム、フッ化マグネシウム、フッ化ジルコニウム、フッ
化ランタン、フッ化ネオジウム、フッ化セリウム、フッ
化鉛、フッ化エルビウム、フッ化カルシウム、フッ化リ
チウム、フッ化ナトリウム、硫化アンチモン、硫化カド
ミウム、硫化亜鉛、酸化鉄、酸化チタン、酸化セリウ
ム、酸化カドミウム、酸化アンチモン、酸化タングステ
ン、酸化ケイ素、酸化ビスマス、酸化アルミニウム、酸
化カルシウム、塩化鉛、等や、これらを二種類以上含む
化合物薄膜が挙げられる。
【００５３】被成膜基体１０２としては透光性のもので
も非透光性のものでもよく、その材料としてはシリコ
ン、ＧａＡｓ等の半導体材料、ガラス、石英、蛍石等の
絶縁性材料や光学材料、ステンレス、アルミ等の金属材
料が挙げられる。
【００５４】次に、上記構成の装置において、反応ガス
原子および原料粒子のイオン化について上記希ガスによ
る作用について説明する。
【００５５】反応ガス原子および原料粒子は、励起状態
の希ガス原子との衝突により直接ペニング電離するが、
分子形態の反応ガスは衝突解離を介して反応ガス原子を
生成して、その後にペニング電離によってイオン化する
こともある。イオン化した反応ガス原子および原料粒子
は電離前に比べて電荷によって反応に寄与する作用半径
が増大するため、被成膜基体上での反応性を著しく増加
させる。
【００５６】ここで、反応ガス原子および原料粒子のイ
オン化のために、励起状態の希ガス原子と、反応ガス原
子および原料粒子との衝突頻度をいかに高めるかについ
て検討してみる。
【００５７】中性励起状態の希ガス原子と反応ガス原子
との衝突頻度、および励起状態の希ガス原子と原料粒子
との衝突頻度を高めるためには、その達成手法として、
「希ガス中に占める中性励起状態種の割合を高める」こ
とに加え、「希ガス分圧を高める」ことが、以下の理由
から、必要であると考えられる。
【００５８】従来技術における希ガスの採用は、「希ガ
ス中に占める中性励起状態種の割合を高める」ために、
中性励起種の寿命の長さで増加させようとするものであ
る。従来、原子のイオン化プロセスの好例となるコンベ
ンショナルなスパッタリングは、ターゲット表面の強い
磁場と高いエネルギーを有する電子の存在下、アルゴン
の中性励起状態種を大量に生成させ、スパッタ粒子の低
いイオン化ポテンシャルのために、アルゴンの中性励起
状態種との衝突でスパッタ粒子をイオン化させるもので
ある。しかし、このコンベンショナルなスパッタリング
においては、ターゲット近傍に生ずるプラズマ中で、励
起状態のアルゴン原子とスパッタ粒子との衝突が十分な
頻度で実現されているとは言えない。このことは、多く
の研究者の測定結果により、スパッタ粒子中のイオン化
率が高々１〜５％以下であることからわかる。
【００５９】したがって、反応ガス原子や原料粒子のイ
オン化による反応性の増大のためには、希ガス中に占め
る中性励起状態種の割合を高めるだけではなく、その量
を大幅に増加させるために、「希ガス分圧を高める」必
要があることがわかる。そのため、上述したコンベンシ
ョナルなスパッタリングにおいて、原料粒子の飛翔空間
にヘリウムまたはネオンのような希ガスを添加するだけ
の従来技術は、それらの中性励起状態種の生成エネル
ギーがアルゴンより大きい、電子衝撃による生成の反
応断面積もアルゴンより小さい、という二点から、中性
励起状態種を生成し難い状況を作り出すこととなり、中
性励起状態原子の生成についての有効性もごく限定的な
ものとなる。
【００６０】上述した検討結果より、本発明において
は、原料粒子の飛翔空間における希ガス分圧を高めるこ
と、また、熱電子放出ユニットを用いてエネルギー制御
した電子流を供給することにより、中性励起状態の希ガ
ス原子の高濃度化を実現し、ペニング電離および衝突解
離の確率を大幅に改善し、反応ガス原子および原料粒子
のほとんどをイオン化できる。
【００６１】次に、上記構成の装置において、原料粒子
の飛翔空間への電磁石１１０による発散磁界の作用につ
いて説明する。
【００６２】一般的には原料粒子の飛翔空間の高圧化
は、原料粒子の平均自由行程を減少させることから原料
粒子の散乱を誘発し、堆積速度の著しい低下をもたらす
ことになる。しかし、本発明においては、上述した原
料粒子及び反応ガスのイオン化、原料粒子に衝突する
ことにより、原料粒子を散乱させる効果の顕著な、ネオ
ンよりも原子量の大きな希ガスのイオン化（これらのイ
オン化ポテンシャルは15.8eV以下であり、中性励起状態
のヘリウムやネオンによって容易にイオン化される）お
よび被成膜基体に向かう発散磁界の形成により、基板
１０２方向への３種のイオンのスムースな両極性拡散を
誘起し、堆積速度の低下という問題を解決した。最適化
された両極性拡散の実施により、上述のコンベンショナ
ルなスパッタリングの数百倍の圧力領域においても、同
等以上の堆積速度を得ることができる。
【００６３】上述した発散磁界による作用を、以下に詳
しく説明する。
【００６４】発散磁界は、原料粒子の飛翔空間における
イオン化部から基体１０２に向かって磁場強度の減衰が
起こるような磁場分布で形成されている。この発散磁界
を有する飛翔空間に供給される電子がローレンツ力によ
り被成膜基体方向に広がる磁力線に沿って（巻きつい
て）らせん運動することで、無磁場のときに比べて飛翔
空間における滞留時間を延ばし、電子密度が増大する。
電子密度の増大は中性励起状態の希ガスの生成量を増加
させ、これらが衝突することにより生成する原料粒子、
反応ガス、その他の希ガスのイオン数を増加させる。原
料粒子、反応ガス及び、原料粒子を散乱させる効果の顕
著な、ネオンよりも原子量の大きな希ガスのイオン化率
が増加するにつれて、これら散乱誘発性のガスイオン
は、両極性拡散によって原料粒子イオンと等速度で基板
に移動するようになり、散乱効果は急速に減少する。こ
のような作用によって、高圧化においても堆積速度の低
下が起こらない。
【００６５】次に、上記構成の装置において、熱電子放
出ユニット１０７から供給される電子流による作用につ
いて説明する。
【００６６】熱電子放出ユニット１０７は、上述したよ
うに、希ガス原子に熱電子を衝突させることにより、希
ガス原子を中性励起状態化する。また、希ガス原子の他
の活性化方法として、高周波による励起エネルギーを原
料粒子の飛翔空間に放出してプラズマを生成する方法で
もよいが、熱電子放出ユニット１０７であれば、原料粒
子の飛翔空間の圧力に依存することなく、原料粒子の飛
翔空間に供給する電子のエネルギーを自由に制御するこ
とができ、高圧下でも高い活性化エネルギーを必要とす
る中性励起状態種の生成が可能である。
【００６７】さらに、熱電子放出ユニット１０７のよう
に、フィラメント１０９から放出された熱電子をフィラ
メント１０９近傍に配置したグリッド１０８で任意のエ
ネルギーに加速する熱陰極法によれば、極めて高精度の
エネルギー制御が可能となり、必要に応じ選択的に中性
励起状態種を生成することができる。
【００６８】
【実施例】次に、本発明の堆積膜形成方法の実施例につ
いて説明する。なお、本発明はこれらの実施例によって
何ら限定されるものではない。
【００６９】（実施例１）実施例１では、図１に示した
構成の堆積膜形成装置を用い、ヘリウム、アルゴン、酸
素ガスを供給しながらの反応性スパッタリング成膜法を
行なった。原料粒子の発生源には直径４インチのシリコ
ンのスパッタリングターゲット１０５を用いた。スパッ
タリングターゲット１０５から基板１０２に向かうシリ
コン原子は、電子放出ユニット１０７で生成されたヘリ
ウムの励起原子と衝突し、ペニング電離によりイオン化
した。また、アルゴン、酸素も同様にヘリウムの励起原
子との衝突によりイオン化し、シリコン、アルゴン、酸
素の各イオンは電磁石１１０によって形成された基板１
０２方向へ向かう発散磁界によって両極性拡散し、基板
１０２に到達して、その表面に酸化シリコン膜を形成し
た。
【００７０】以下では、本発明の堆積膜形成方法を工程
手順（１）〜（６）に従って詳細に説明する。 （１）図１に示した装置において、ステンレス製の基体
ホルダー１０３（浮遊電位）に、直径４インチのシリコ
ンウエハの基板１０２をセットし、真空容器１０１内を
真空排気手段１１３により１０‐4Ｐａ以下に真空排気
した。 （２）引き続き排気しながら、希ガス導入管１１１ａか
らはヘリウムを４５０ｓｃｃｍ、反応ガス導入管１１１
ｂからは酸素を１５ｓｃｃｍ、スパッタガス導入管１１
１ｃからはアルゴンを１０３５ｓｃｃｍ導入し、排気バ
ルブ１１２の開度を調整することで真空容器１０１の内
圧を４.０Ｐａに維持した。 （３）電磁石１１０の銅線に電流を流して、電磁石１１
０の中央における磁場が１５０Ｇになるように電磁石１
１０の電流値を設定した。 （４）そして、熱電子放出ユニット１０７の電位が接地
電位に対して−４０Ｖになるようにフローティング電圧
設定用直流電源１１４を設定し、グリッド電圧設定用直
流電源１１５を２０Ｖに設定し、その状態でフィラメン
ト電圧設定用直流電源１１６の設定電圧を変化させてグ
リッド電流が１５Ａになるよう調整することによりフィ
ラメント１０９から熱電子の放出を開始させた。 （５）上記工程手順（４）の状態で、基板１０２の直下
１５０ｍｍに設置されたシリコンのスパッタリングター
ゲット１０５にターゲット用直流電源１１７より５００
Ｗの電力を印加し、スパッタを開始した。スパッタ速度
が安定するのを待って、シャッター１０６を開き、基板
１０２上に成膜を開始した。成膜処理中に、電子放出ユ
ニット１０７と基体ホルダー１０３の間の発光を真空容
器１０１に設けたビューポート（不図示）から光ファイ
バーでプラズマ分光装置に取り込み、ヘリウムの波長７
２８ｎｍのスペクトル線の発光強度を測定した。 （６）基板１０２への堆積膜厚が２００ｎｍになったと
ころでシャッター１０６を閉じ、基板１０２を装置から
取り出して、２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）に設
置し、形成膜のO/Si比の測定を行なった。測定の結果、
形成膜がほぼ化学量論組成の膜であることを確認した。
また、全プロセスガスに占める希ガスの割合が約４０％
以下であっても、高品質の化合物膜を形成できた。
【００７１】次に、グリッド電圧を変化させた場合の形
成膜の測定結果について説明する。
【００７２】グリッド電圧以外の条件を変えずに、グリ
ッド電圧設定用直流電源１１５の設定電圧を1０Ｖ、１
５Ｖ、２０Ｖ、２５Ｖと変化させて成膜を行ない、その
都度サンプルの発光強度測定およびO/Si比測定を実施し
た。
【００７３】図２は、発光強度およびO/Si比のグリッド
電圧依存性を示すグラフである。なお、発光強度の測定
値は、電子放出なしの場合を１としたときの比（発光強
度比：I/Io）で表し、また、O/Si比の測定値は、ヘリウ
ムの供給をゼロとし、その分アルゴンを１４８５ｓｃｃ
ｍに増量したガス供給時の堆積膜のO/Si比を１とした時
の比（相対組成比：N/No）で表す。
【００７４】図２から、電磁波の吸収により許容遷移し
た光学的許容遷移励起状態のヘリウム原子の生成量の増
加に伴って、形成膜中の酸素量が増加していることが認
められる。このことは、次に示す、O/Si比のプロセスガ
ス総供給量依存性のところで、詳細に説明する。
【００７５】次に、プロセスガスの総供給量を変化させ
た場合の形成膜の測定結果について説明する。
【００７６】酸素の供給量を１５ｓｃｃｍから変えず
に、ヘリウム、アルゴンの供給量の比を一定（450：103
5）に保ったまま、３種のガスの総供給量を様々に変化
させ、ガス総供給量の条件毎に、上記工程手順（５）、
（６）を実施した（発光強度測定は未実施）。
【００７７】図３は、O/Si比のプロセスガス総供給量依
存性を示すグラフであり、ガスの総供給量を形成膜のO/
Si比に有意と思われる変化の認められた総供給量を１と
したときの比（ガス総流量比L/Lo）で表し、その前後各
２点と共に相対組成比(N/No)のガス総供給量比（L/Lo）
に対する依存性を示す。
【００７８】図３から、ガスの総供給量のあるポイント
で、ヘリウム添加効果で増加した酸素の一部が減少する
ことがわかる。総供給量が減少するということは、任意
のヘリウム原子に注目したときに、この原子のターゲッ
ト〜基板間空間（原料粒子の飛翔空間）の滞留時間が増
大するということであり、滞留時間の長期化によって、
酸素をイオン化させる能力が減少又は消失したことを示
しているものと考えられる。このことがヘリウムの準安
定励起状態の寿命が尽きたことを意味し、この時間以降
も酸素をイオン化しつづけているのが、ヘリウム原子の
上記光学的許容遷移励起状態によるものであると解釈で
きる。
【００７９】次に、電磁石１１０による磁場の強度を変
化させた場合の形成膜の測定結果について説明する。
【００８０】電磁石１１０の中央における磁場強度を０
Ｇ、３０Ｇ、６０Ｇ、９０Ｇ、１２０Ｇと変化させ、磁
場強度の条件毎に、上記工程手順（５）、（６）を実施
した（発光強度測定は未実施）。
【００８１】図４は、O/Si比および堆積速度の磁場強度
依存性を示すグラフであり、磁場を印加しない時の堆積
速度を１としたときの比（堆積速度比：R/Ro）と相対組
成比(N/No)の磁場強度に対する依存性を示す。
【００８２】図４から、組成比の変化は非常に緩慢なの
に対し、堆積速度の変化が極めて大きく、堆積速度は磁
場強度依存性の高いことが分かる。
【００８３】（実施例２）実施例２では、図１に示した
構成の堆積膜形成装置を用いたが、基体ホルダー１０３
の替わりに四重極子質量分析器を配置した点が実施例１
と異なる。その他の点は全て実施例１と同様にした。質
量分析器ではイオン化部を動作させずにO+量を測定し、
ヘリウムの供給をゼロとし、その分アルゴンを１４８５
ｓｃｃｍに増量したガス供給時のO+量を１としたときの
比（イオン生成比：C/Co）で表した。 図５は、イオン
生成比（C/Co）と、実施例１で測定した相対組成比（N/
No）のグリッド電圧に対する依存性を示すグラフであ
る。
【００８４】次に、上記ヘリウムの替わりにネオンを用
いて、グリッド電圧を変化させた場合のイオン生成比測
定結果について説明する。
【００８５】グリッド電圧設定用直流電源１１５の設定
電圧を７Ｖ、１２Ｖ、１７Ｖ、２２Ｖと変化させて成膜
および質量分析器によるO+測定を行ない、イオン生成比
（C/Co）をもとめ、成膜サンプルにはその都度組成（O/
Si）比測定を実施した。
【００８６】図６は、イオン生成比および（O/Si）比の
グリッド電圧依存性を示すグラフであり、ネオンの供給
をゼロとし、その分アルゴンを１４８５ｓｃｃｍに増量
したガス供給時の堆積膜のそれを１としたときの比（相
対組成比：N/No）で表し、それぞれの比のグリッド電圧
に対する依存性を示す。
【００８７】図６から、グリッド電圧が１７Ｖ以上のと
きには、ほぼ化学量論組成の膜であることを確認した。
【００８８】ここで、実施例２の効果を確認するため
に、実施例２のヘリウムの替わりにアルゴンを用いた場
合の比較例について説明する。
【００８９】本比較例では、ヘリウムの替わりにアルゴ
ンを用いた点が実施例２と異なる。希ガスの変更にとも
ない、グリッド電圧設定用直流電源１１５の設定電圧を
２Ｖ、７Ｖ、１２Ｖ、１７Ｖと変化させて成膜および質
量分析器によるO+測定を行ない、イオン生成比（C/Co）
をもとめた。成膜サンプルはその都度組成（O/Si）比測
定を実施した。
【００９０】図７は、イオン生成比および（O/Si）比の
グリッド電圧依存性を示すグラフであり、ヘリウムの供
給をゼロとし、その分アルゴンを１４８５ｓｃｃｍに増
量したガス供給時の堆積膜のそれを１とした時の比（相
対組成比：N/No）で表し、それぞれの比のグリッド電圧
に対する依存性を示す。
【００９１】図５、図６および図７から、本発明の堆積
膜形成方法における励起状態の希ガスが上記反応ガスを
イオン化させ得る内部エネルギーを有することによっ
て、化学量論組成に近い高品質な膜を、高い成膜速度で
形成することが可能となることが分かる。
【００９２】また、ヘリウムおよびネオンは希ガスの中
でも励起状態の内部エネルギーが大きいため、原料粒子
の飛翔空間で反応ガス原子および原料粒子の効率的なイ
オン化を起こす。
【００９３】(実施例３)実施例３では、ヘリウムの替わ
りにネオンを用いた点が実施例１と異なる。希ガスの変
更にともない、グリッド電圧設定用直流電源１１５の設
定電圧を７Ｖ、１２Ｖ、１７Ｖ、２２Ｖと変化させて成
膜を行ない、O/Si比測定を実施し、相対組成比（N/No）
を求めた。また、プラズマの発光分光測定は、ネオンの
スペクトル線の波長５８５ｎｍで行ない、発光強度比
（I/Io）を求めた。
【００９４】図８は、上記相対組成比（N/No）および発
光強度比（I/Io）のグリッド電圧に対する依存性を示す
グラフである。
【００９５】図８から、グリッド電圧が１７Ｖ以上で、
ほぼ化学量論組成を有する膜が形成されることを確認し
た。
【００９６】また、図９は相対組成比(N/No)のガス総供
給量比（L/Lo）に対する依存性を示すグラフであり、図
１０は堆積速度比（R/Ro）と相対組成比(N/No)の磁場強
度に対する依存性を示すグラフである。
【００９７】図８、図９および図１０から、本発明の堆
積膜形成方法における希ガスに、少なくとも光学的許容
遷移励起状態原子または準安定励起状態原子のどちらか
一方を含み、かつ上記原料粒子の飛翔空間に、被成膜基
体に向かう発散磁界が存在することによって、化学量論
組成に近い高品質な膜を、高い成膜速度で形成すること
が可能となることが分かる。
【００９８】（実施例４）実施例４では、反応ガスとし
て酸素の替わりに窒素を用いた点が実施例１と異なる。
他の点は全て実施例１と同様にした。
【００９９】図１１は、相対組成比（N/No）、発光強度
比（I/Io）のグリッド電圧に対する依存性を示すグラフ
である。図１１から、グリッド電圧が２０Ｖ以上で、ほ
ぼ化学量論組成を有するＳｉ3Ｎ4膜が形成されることを
確認した。
【０１００】また、図１２は相対組成比(N/No)のガス総
供給量比（L/Lo）に対する依存性を示すグラフであり、
図１３は堆積速度比（R/Ro）と相対組成比(N/No)の磁場
強度に対する依存性を示すグラフである。
【０１０１】図１１、図１２および図１３から、本発明
の堆積膜形成方法における希ガスに、少なくとも光学的
許容遷移励起状態原子または準安定励起状態原子のどち
らか一方を含み、かつ上記原料粒子の飛翔空間に、被成
膜基体に向かう発散磁界が存在することによって、化学
量論組成に近い高品質な膜を、高い成膜速度で形成する
ことが可能となることが分かる。
【０１０２】（実施例５）実施例５では、反応ガスとし
て酸素の替わりにフッ素を用いた点、およびスパッタリ
ングターゲット１０５をシリコンの替わりにアルミニウ
ムを用いた点が実施例１と異なる。他の点は全て実施例
１と同様にした。 図１４は、相対組成比（N/No）、発
光強度比（I/Io）のグリッド電圧に対する依存性を示す
グラフである。図１４から、グリッド電圧が２０Ｖ以上
で、ほぼ化学量論組成を有するＡｌＦ3膜が形成される
ことを確認した。
【０１０３】また、図１５は相対組成比(N/No)のガス総
供給量比（L/Lo）に対する依存性を示すグラフであり、
図１６は堆積速度比（R/Ro）と相対組成比(N/No)の磁場
強度に対する依存性を示すグラフである。
【０１０４】図１４、図１５および図１６から、本発明
の堆積膜形成方法における希ガスに、少なくとも光学的
許容遷移励起状態原子または準安定励起状態原子のどち
らか一方を含み、かつ上記原料粒子の飛翔空間に、被成
膜基体に向かう発散磁界が存在することによって、化学
量論組成に近い高品質な膜を、高い成膜速度で形成する
ことが可能となることが分かる。
【０１０５】（実施例６）実施例６では、図１７に示し
た構成の堆積膜形成装置を用いた。本実施例では、原料
粒子の発生源を図１に示したスパッタリングターゲット
１０５から蒸発源となる抵抗加熱型のルツボ２０４（内
径、開口径共に８ｍｍ）に変更し、原料をシリコンから
アルミニウムに変更している点が実施例１と異なる。図
１７に示すように、ルツボ２０４の周囲には、ルツボ２
０４を加熱して原料粒子を放出するためのルツボ過熱ヒ
ータ２０５が設けられている。
【０１０６】工程手順は全て実施例１と同様である。
【０１０７】図１８は、相対組成比（N/No）および発光
強度比（I/Io）のグリッド電圧に対する依存性を示すグ
ラフである。図１８から、グリッド電圧が２０Ｖ以上
で、ほぼ化学量論組成を有するＡｌ2Ｏ3膜が形成される
ことを確認した。
【０１０８】また、図１９は相対組成比(N/No)のガス総
供給量比（L/Lo）に対する依存性を示すグラフであり、
図２０は堆積速度比（R/Ro）と相対組成比(N/No)の磁場
強度に対する依存性を示すグラフである。
【０１０９】図１８、図１９および図２０から、本発明
の堆積膜形成方法における希ガスに、少なくとも光学的
許容遷移励起状態原子または準安定励起状態原子のどち
らか一方を含み、かつ上記原料粒子の飛翔空間に、被成
膜基体に向かう発散磁界が存在することによって、原料
の蒸発源をルツボに替えることによっても、化学量論組
成に近い高品質な膜を、高い成膜速度で形成することが
可能となることが分かる。
【０１１０】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載する効果を奏する。
【０１１１】本発明の堆積膜形成方法によれば、従来の
反応性イオン化成膜法などの真空薄膜形成法における化
合物膜の化学量論組成からのズレという問題を克服し
て、少ない反応ガス量で、良好な化学量論組成の高品質
化合物膜を、高い成膜速度で形成することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る堆積膜形成方法を実施し得る堆積
膜形成装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例１に係る、光学的許容励起状態
の生成の程度を表す、発光強度比（I/Io）と、堆積膜中
への反応ガスの導入の程度を表す、相対組成比（N/No）
のグリッド電圧に対する依存性を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例１に係る、堆積膜中への反応ガ
スの導入の程度を表す、相対組成比（N/No）のガス総流
量比に対する依存性を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１に係る、堆積速度比（R/Ro）
と、堆積膜中への反応ガスの導入の程度を表す、相対組
成比（N/No）の磁場強度に対する依存性を示すグラフで
ある。
【図５】本発明の実施例２に係る、反応ガスのイオン化
の程度を表す、イオン生成比（C/Co）と、堆積膜中への
反応ガスの導入の程度を表す、相対組成比（N/No）のグ
リッド電圧に対する依存性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例２に係る、他の希ガスを用いた
際の、反応ガスのイオン化の程度を表す、イオン生成比
（C/Co）と、堆積膜中への反応ガスの導入の程度を表
す、相対組成比（N/No）のグリッド電圧に対する依存性
を示すグラフである。
【図７】本発明の比較例に係る、反応ガスのイオン化の
程度を表す、イオン生成比（C/Co）と、堆積膜中への反
応ガスの導入の程度を表す、相対組成比（N/No）のグリ
ッド電圧に対する依存性を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例３に係る、光学的許容励起状態
の生成の程度を表す、発光強度比（I/Io）と、堆積膜中
への反応ガスの導入の程度を表す、相対組成比（N/No）
のグリッド電圧に対する依存性を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例３に係る、堆積膜中への反応ガ
スの導入の程度を表す、相対組成比（N/No）のガス総流
量比に対する依存性を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例３に係る、堆積速度比（R/R
o）と、堆積膜中への反応ガスの導入の程度を表す、相
対組成比（N/No）の磁場強度に対する依存性を示すグラ
フである。
【図１１】本発明の実施例４に係る、光学的許容励起状
態の生成の程度を表す、発光強度比（I/Io）と、堆積膜
中への反応ガスの導入の程度を表す、相対組成比（N/N
o）のグリッド電圧に対する依存性を示すグラフであ
る。
【図１２】本発明の実施例４に係る、堆積膜中への反応
ガスの導入の程度を表す、相対組成比（N/No）のガス総
流量比に対する依存性を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例４に係る、堆積速度比（R/R
o）と、堆積膜中への反応ガスの導入の程度を表す、相
対組成比（N/No）の磁場強度に対する依存性を示すグラ
フである。
【図１４】本発明の実施例５に係る、光学的許容励起状
態の生成の程度を表す、発光強度比（I/Io）と、堆積膜
中への反応ガスの導入の程度を表す、相対組成比（N/N
o）のグリッド電圧に対する依存性を示すグラフであ
る。
【図１５】本発明の実施例５に係る、堆積膜中への反応
ガスの導入の程度を表す、相対組成比（N/No）のガス総
流量比に対する依存性を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施例５に係る、堆積速度比（R/R
o）と、堆積膜中への反応ガスの導入の程度を表す、相
対組成比（N/No）の磁場強度に対する依存性を示すグラ
フである。
【図１７】本発明に係る堆積膜形成方法を実施し得る堆
積膜形成装置の構成の他の一例を示す模式図である。
【図１８】本発明の実施例６に係る、光学的許容励起状
態の生成の程度を表す、発光強度比（I/Io）と、堆積膜
中への反応ガスの導入の程度を表す、相対組成比（N/N
o）のグリッド電圧に対する依存性を示すグラフであ
る。
【図１９】本発明の実施例６に係る、堆積膜中への反応
ガスの導入の程度を表す、相対組成比（N/No）のガス総
流量比に対する依存性を示すグラフである。
【図２０】本発明の実施例６に係る、堆積速度比（R/R
o）と、堆積膜中への反応ガスの導入の程度を表す、相
対組成比（N/No）の磁場強度に対する依存性を示すグラ
フである。
【符号の説明】
１０１ 真空容器 １０２、２０２ 基板 １０３、２０３ 基板ホルダー １０５ スパッタリングターゲット １０６、２０６ シャッター １０７、２０７ 熱電子放出ユニット １０８、２０８ グリッド １０９、２０９ フィラメント １１０、２１０ 電磁石 １１１ａ 希ガス導入管 １１１ｂ 反応ガス導入管 １１１ｃ スパッタガス導入管 １１２、２１２ 排気バルブ １１３、２１３ 真空排気手段 １１４、２１４ フローティング電圧設定用直流電源 １１５、２１５ グリッド電圧設定用直流電源 １１６、２１６ フィラメント電圧設定用直流電源 １１７ ターゲット用直流電源 １１８、２１８ 防着部材 １２１、２２１ 排気管 ２０４ ルツボ ２０５ ルツボ加熱用ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金井 正博 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 AA24 BD01 CA02 CA06 DA04 DA06 EA05

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被成膜基体に、該被成膜基体に対向する
    原料粒子発生源から前記被成膜基体方向に放出される原
    料粒子と、前記被成膜基体および前記原料粒子発生源に
    挟まれる空間である原料粒子の飛翔空間に供給される反
    応ガス原子との化学反応による化合物膜を形成するため
    の堆積膜形成方法において、 前記化学反応を起こさせる前記反応ガス原子および前記
    原料粒子をイオン化させるために、励起状態の希ガス原
    子を前記原料粒子の飛翔空間に供給することを特徴とす
    る堆積膜形成方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の堆積膜形成方法におい
    て、 励起状態が準安定励起状態であることを特徴とする堆積
    膜形成方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の堆積膜形成方法におい
    て、 励起状態が光学的許容遷移励起状態であることを特徴と
    する堆積膜形成方法。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の堆積膜形成方法におい
    て、 励起状態が準安定励起状態および光学的許容遷移励起状
    態であることを特徴とする堆積膜形成方法。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
    記載の堆積膜形成方法において、 励起状態の希ガス原子が反応ガス原子をイオン化させ得
    る内部エネルギーを有することを特徴とする堆積膜形成
    方法。
  6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
    記載の堆積膜形成方法において、 原料粒子発生源から被成膜基体方向の発散磁界を有する
    ことを特徴とする堆積膜形成方法。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の堆積膜形成方法におい
    て、 励起状態の希ガス原子が原料粒子の飛翔空間に供給され
    た電子流によって生成されることを特徴とする堆積膜形
    成方法。
  8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のいずれか１項
    記載の堆積膜形成方法において、 希ガス原子がヘリウムであることを特徴とする堆積膜形
    成方法。
  9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項７のいずれか１項
    記載の堆積膜形成方法において、 希ガス原子がネオンであることを特徴とする堆積膜形成
    方法。
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