JPH02213467A - 薄膜形成方法、及びその装置 - 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、薄膜形成方法、及びその装置に係り。

特に、半導体、誘電体、金属、絶縁物、有機物等の薄膜
を形成するのに好適な薄膜形成方法、及びその装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来、金属や誘電体材料の薄膜を作成するのにスパッタ
リング法を用いることが知られている。

その方法は、［薄膜ハンドブック、日本学術振興会第１
３１委員会編、（オーム社、昭和５８年１２月）」中の
１７１頁−１９５頁において論じられているように、直
流２極スパツタリングやバイアススパッタリング、高周
波スパッタリングなど、さらに高速成膜を目的としたマ
グネトロンスパツタリ・ングなと多岐にわたっている。

又、前記文献の１９０−１９１頁に記載されているよう
なイオンビームスパッタ蒸着法も知られている。

これらのすべての方法は、常温で固体状態にある物質を
イオンビーム、あるいはプラズマ中のイオンでスパッタ
する現象を利用している。したがって、その成膜速度は
、固体状態にある物質のスパッタリング率で制約される
。

一方、−酸化炭素やメタンなどのガスを冷却し、フアン
デアワールス力結合アワールス力でそれらの分子どうし
を結合させ、固化物とした状態の物質をイオン照射によ
りスパッタリングすることが、例えば「デイソープショ
ン　インデユースト　バイ　エレクトロニック　トラン
ジション　ＤＩＥＴ　　ＩＴ　（Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ
Ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｒａ
ｎｓｉｔｉｏｎ　ＤＩＥＴ　　ｎ）」（υ、Ｂｒｅｎｉ
ｇ、Ｄ、Ｍｅｎｚｅｌｌｉｌ、シュプリンガー社出版、
１９８５年）中の１７０〜１７６頁において論じられて
いる。

この場合、照射イオン１個当りに、−酸化炭素やメタン
などのガスを固化状態とした物質が、スパッタリングに
より分解する原子や分子の数、いわゆるスパッタ率は、
約１００−１０００個であることが知られている。

また、ガスや固化物に集光したレーザ光を照射し、これ
らの物質に急速にエネルギーを与えてプラズマ状態とし
、そのプラズマ中で発生した粒子を用いて薄膜を形成す
る方法が、特開昭６３−１７７４１４号公報に示されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のうち、イオンやプラズマを用いたスパッ
タリング法は、すべて、常温で固体状態の物質をスパッ
タリングのターゲツト材として用い、前記「薄膜バンド
ブック」１７１頁−１７９頁に示されているスパッタリ
ング機構により、ターゲツト材を分解・飛散させて、そ
の飛散スパッタ粒子により成膜を行う方式である。この
場合、スパッタターゲットに入射するイオン１個あたり
のターゲットのスパッタ率は、１−１０の値を持ち、そ
の結果、成膜速度はＱ、１１−１ｎ／ｓｅｃと遅いとい
う問題があった。又、成膜された薄膜の純度は、原理的
に、スパッタリング用ターゲットの純度より高くなるこ
とはなく、高純度のスパッタリング用ターゲットが入手
できない場合には、不純物の混ざった品質の劣る薄膜し
か得られないと言う問題があった。

また、レーザ生成プラズマを用いた薄膜形成法では、プ
ラズマ粒子を発生させるメカニズムは、ターゲットが光
子のエネルギーを吸収することによるものである。従っ
て、このようにして作られたプラズマ粒子の運動エネル
ギーは、ターゲットが大きな運動量を有するイオン照射
を受けて作り出すスパッタ粒子の運動エネルギーに比べ
れば小さく、その為、形成された膜は、エネルギーの大
きなイオンの照射を受ける従来のスパッタリング法で形
成されたものに比べ、付着強度などの性質で劣る問題が
あった。

本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、高速で高純度、高品質の薄膜を形成するこ
とのできる薄膜形成方法、及びその装置を提供するにあ
る。

更に、本発明の他の目的とするところは、金属。

誘電体、有機物、半導体などのいかなる被加工物でも効
率的に加工できる加工方法、及び装置を提供するにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上記の第１目的は、真空中で、フアンデアワールス力結
合アワールス力、あるいは水素結合力で原子、または分
子が結合してできた物質からなるスパッタリング用ター
ゲットにイオンビームや電子ビーム、プラズマ等の粒子
線を照射して該ターゲットのスパッタリングを起こさせ
、発生したスパッタ粒子を空間中を飛行させ、基板に照
射することによって基板上に所望の薄膜を形成すること
により達成される。

更に、上記した他の目的は、上述の如くの物質から成る
ターゲットをスパッタすることで発生するスパッタ粒子
を基板に照射することによって、金属、誘電体、有機物
、半導体などの所望の基板を加工することにより達成さ
れる。

〔作用〕

本発明においては、スパッタリングターゲットが、通常
７、常温・常圧下では気体であったり液体状態にある物
質を、融点以下に冷却するなどの方法により固化させた
ものをスパッタリング用のターゲットとして使用する。

つまり、従来のスパッタ蒸看法においては、常温・常圧
下において、金属結合やイオン結合、あるいは共有結合
により、原子・分子が互いに強く結合している物質をス
パッタリング用ターゲットに用いていたので、スパッタ
率が小さかったのに対して、本発明においては、フアン
デアワールス力結合アワールス力、あるいは水素結合力
で弱く結合した状態にある物質をスパッタリング用ター
ゲットとして用いることで、ターゲットにイオン照射を
行った時のスパッタリング機構が異なり、１個のイオン
当りのスパッタ粒子の数が約１００から１０００個程度
２大きく、そのため高速の成膜が可能となる。

又、上述した作用を利用して、金属、誘電体。

有機物、半導体などの基板材料を加工すれば、その加工
が効率的となる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明す
る。

（実施例　その１） 第１図は、金属チタン薄膜をガラス基板上に形成するの
に本発明を適用した場合の装置構成図を示す。

該図の如く、真空容器７には、金属チタンの原料となる
四塩化チタンを導入するガス導入管８と、四塩化チタン
を固化させるための冷凍器ヘッド９と、ガラス基板１０
を取り付けた基板ホルダー１１、並びにイオン源１２と
が配置される。まず、真空容器７内を真空ポンプ（図示
せず）によりＩＸ　Ｉ　０−７Ｔｏｒｒまで真空排気し
、その後、冷凍器ヘッド９の温度を室温より四塩化チタ
ンの融点である一２５℃以下の一５０℃まで冷却保持す
る。次に、ガス導入孔８より四塩化チタンの蒸気を毎分
２ｃｃの割合で冷凍器ヘッド９に吹き付け、５分間で四
塩化チタンの固化層１３を形成する。その大きさは、直
径約１００ｎｎ、厚さ４ｍｍである。

一方、基板加熱用ヒータ１４により、直径が１５０　ｒ
ｒｘａ−、厚さ１ｍのガラス基板１０を２００’Ｃまで
加熱し保持し、その後、イオン源用ガス導入孔１５より
アルゴンガスを流量０．５ｃｃ／分で導入し、イオン源
１２を動作させ、加速エネルギー３ｋｅＶでアルゴンイ
オンビーム１６を四塩化チタンの固化層１３に照射する
。このときのアルゴンイオン電流量は１ｍＡである。

上記のアルゴンイオン照射を１０分間行った結果、四塩
化チタンの固化層１３はアルゴンイオンによるスパッタ
作用を受けて、その厚さが１ｍ＋に減少した。これと同
時に、２００℃に加熱されたガラス基板１０上には、金
属光沢をした薄膜１７が形成された。

このガラス基板１０上に形成きれた金属光沢をした薄膜
１７をオージェ分析したところ、チタンの存在を示すス
ペク、トルが得られた。この金属膜中の不純物はオージ
ェ分析の検出限界以下で、わずかに炭素が表面、及びチ
タン膜とガラス基板との間の界面に存在するだけで、四
塩化チタンに起因すると思われる塩素は検出されなかっ
た。又、タリステップ法による段差測定では、このチタ
ン膜厚が０．６μｍであることが判った。

本実施例においては、四塩化チタンを用いてチタン薄膜
を形成したが、他の金属、半導体においても、それらの
元素を含み、常温・常圧化で液体、または気体状の物質
を融点以下に冷却し、フアンデアワールス力結合アワー
ルスカで、結合した固化層を作り１本実施例と同様の方
法で、如何なる金属・半導体等の薄膜を作成することが
可能である。

（実施例　その２） 第２図はチタンシリサイド合金膜を作成するのに本発明
を適用した場合の装置構成図を示す。

該図の如く、真空容器２０を真空ポンプ（図示せず）に
より、Ｉ　Ｘ　Ｉ　Ｑ−７Ｔｏｒｒまで真空排気したの
ちに、冷凍器ヘッド２１を一９０℃に保持し、該冷凍器
ヘッド２１に２つのガス導入孔２２゜２３より四塩化チ
タン（融点ニー２５℃）、四塩化シリコン（融点ニー７
０℃）をそれぞれ３ｃｃずつ導入し、冷凍器ヘッド２１
上に四塩化チタンと四塩化シリコンの混合した固化層２
４を形成した。

このとき、の固化層の大きさは、直径が４０ａｎ、厚さ
が約３ａｎである。

次に、イオン源２５にガス導入孔２６よりネオンガスを
導入し、加速電圧１ｋｅＶでネオンイオンビーム２７を
引き出し、上記の固化層２４に照射した。これと同時に
、直径が３インチのシリコンウヱハー基板２８を真空容
器２０内に配置し。

ヒーター２９により３００℃に加熱保持した。

ネオンイオンビーム照射を１０分間行った結果、固化層
２４の厚みは１園に減少すると共に、シリコンウェハー
基板２８上に薄膜１９が堆積した。

この薄膜１９の厚みをタリステップ法で測定したところ
７００ｎｍであった。また、別置のラザフオード後方イ
オン散乱装置により、上記薄膜１９の元素組成分析を行
ったところ、チタン対シリコンが２：１の割合であるこ
とが判明した。又、この薄膜１９の電気抵抗値も同時蒸
着法で作成したチタンシリサイド膜の電気抵抗値とほぼ
同等であった。

本実施例においては、四塩化チタンと四塩化シリコンの
２種のガスの混合固化層をイオンスパッタしてチタンシ
リサイドという２元の合金を作成したが、本実施例は必
ずしも２種のガスに限定したものではなく、複数のガス
導入孔を備え、複数のガス種の混合固化層をイオンスパ
ッタして、多元の構成元素からなる各種の薄膜を作成す
ることにも適用することができる。

（実施例　その３） 融点が大幅に異なる複数の物質を原材料として。

多元物質、あるいは多層薄膜を作成するために本発明を
適用した場合の装置構成図を第３図に示す。

本実施例においては、ＣＦ４（融点ニー１８４℃）とＷ
Ｆｅ（融点：２．３℃）とを用いて、カーボンとタング
ステンの多層膜を作成する。

Ｉ　Ｘ　１０−７Ｔｏｒｒまで真空排気した真空容器３
０内に実施例その１で用いたのと同様の２個の冷却ヘッ
ド３１，３２．２個のガス導入孔３３，３４．２個のイ
オン源３５，３６、及び、直径３インチのシリコンウェ
ハー基板３７を配置した。このシリコンウェハー基板３
７はヒータ３８により４００℃に加熱、・保持される。

冷却ヘッド３、３２の温度をそれぞれ一２００’Ｃ，−
１０℃に固定し、ガス導入孔３３，３４より、それぞれ
ＣＦ４．ＷＦ８ガスを各々４ｃｃずつ導入し、ＣＦ　４
固化層３９とＷＦｅ固化層４０とをそれぞれ形成した。

上記の２つの固化層３９．４０にそれぞれイオン源３５
．３６からネオンイオンビーム４１゜４２を１０秒間隔
で５０回、ＣＦ番固化層３９とＷ　Ｆ　ｅ固化層４０に
照射した。その結果、シリコンウェハー基板３７には、
第４図に示すようにカーボン４４とタングステン４５か
ら成る多層膜４３を形成することができた。カーボン膜
４４とタングステン膜４５の厚みはそれぞれ１止、３止
ｍであった。このようにして作成したカーボンとタング
ステンの多層膜４３は、軟Ｘ線用ミラーとして使用する
ことができる。

本実施例においては、２個の固化層形成、およびスパッ
タ機構を備えて、二元の多層膜を形成したが、本実施例
は二元の多層膜だけに限定したものではなく、２つ以上
の複数個の固化層形成・スパッタ機構を配備して、多元
の複雑な構造の多層膜・合金膜などを形成するのにも適
用することができる。

（実施例　その４） 第５図は実施例その１で示した薄膜形成法において、よ
り高品質の薄膜を形成するために、基板表面にイオンビ
ームや電子ビーム、あるいはラジカルビームなどの励起
ビームを薄膜形成時に同時に照射する装置構成図を示し
たものである。

本実施例の構成は、第１図と同じものに基板照射用のイ
オン源５０を付加したものである。

次に、その作用について説明する。真空容器５１を１×
１０″″７Ｔｏｒｒまで排気したのち、冷却ヘッド５２
を一５０℃まで冷却し、ガス導入孔５３よりＳ　ｉ　Ｃ
Ｑ　４ガスを５ｃｃ流入し、冷却器ヘッド５２上に大き
さが直径４０　ｍｉ　Ｘ厚さ４ｍｍのＳｉＣｎ　ａガス
の固化層５４を形成し、その後、直径が１００鴫、厚さ
ｌ＋＋ａのガラス基板５５をヒータ５６にて２００℃に
加熱した。第１のイオン＠５７にアルゴンガス、を導入
し、加速エネルギー１ｋｅＶでアルゴンイオンビーム５
８をＳ　ｉ　ＣＱ　ａ固化層５４に１０分間照射すると
ともに、同時に、第２のイオン源５０にもアルゴンガス
を導入し、加速エネルギー１００ｅＶでガラス基板５５
表面に照射した。

その結果、第１のアルゴンイオンビーム照射で固化層５
４よりスパッタされてガラス基板５５表面に到達した５
ｉＣｆｆｉａ、５ｉＣＱｚ、５ｉＣＱ等の反応中間生成
物粒子５９は、基板の加熱効果と基板表面へのイオン衝
撃効果で、さらに表面分解反応が促進され、シリコン膜
６ｏの堆積が増速された。

ガラス基板５５上に堆積したシリコン膜６０中の不純物
を、二次イオン質量分析法で測定したところ、塩素量は
検出限界以下で、シリコンの同位体ピークしか観測され
なかった。また。得られた多結晶シリコン膜の膜厚は１
μｍであり、第２のイオンビームを照射しなかった場合
と比べ大きな成膜速度かえられた。

本実施例においては、基板表面での成膜反応を増速さ仕
るためにアルゴンイオン照射を行ったが、それ以外にも
、所望の薄膜の性質によっては、電子ビームを基板表面
に照射したり、水素などのラジカル粒子を照射したり、
エキシマレーザ光などの光を照射して、成膜反応を増速
させることができる。

又、本実施例で用いたアルゴンイオンビームの代わりに
、窒素イオンビームを基板表面に照射し、基板表面で化
学反応を起こさせ、窒化シリコン膜を作ることも可能で
あり、また、酸素イオンビームを基板表面に照射して、
酸化シリコン膜を作る表面反応を起こすことも可能であ
る。

（実施例　その５） 第６図は分子線蒸着装置を用いて鉄の窒化物を作成する
のに本発明を実施した場合の装置構成を示したものであ
る。

該図に示す如く、２　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒまで真空排
気された分子線蒸着装置の真空容器６］−において、７
０Ｋまで冷却した冷却ヘッド６２に、ガス導入孔６３よ
り融点が７７にの窒素ガスを１０ｃｃ導入した。そルて
、冷却ヘッド６２上に、直径３０ａ＊。

厚さ５ｍの大きさの窒素の固化層６４を作り、これと同
時に、イオン源６５にヘリウムガス６６を導入し、加速
エネルギー１ｋｅＶで該窒化固化層６４をスパッタし、
スパッタ窒素粒子６７を発生させた。又、純度５Ｎの純
鉄のペレットを入れた電子ビーム蒸発源６８を作動させ
、鉄の蒸気６９を発生させた。

このようにして発生した窒素のスパッタ粒子６７と、鉄
の蒸気６９がヒータ７０で加熱されて、３００℃に保た
れたＧａＡｓ　（００１）結晶基板７１に照射されるよ
うにして、シャッター７２゜７３を各々、１秒ずつ交互
に開閉した。１ｏ分間の照射の後、ＧａＡｓ結晶基板７
１を真空容器６１より取り出して、Ｘ線回折法とオージ
ェ元素分析法とにより堆積した薄膜７４の組成、構造を
分析したと、ころ、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ結晶表面にエピタキ
シャル成長した鉄の窒化膜であることが判明し・た。

そして、その膜厚は２００ｎｍで、その構造はＦｅｔｅ
Ｎｚであった・ このように１分子線蒸着装置を用いて、その中に本実施
例のスパッタ粒子発生部分を組み込むことで、従来の分
子線蒸着法だけではできない蒸着法をも実現することが
できる。

（実施例　その６） 第７図はクラスターイオンビーム蒸着装置を用いて、金
属を分散させた有機薄膜を作成するのに、本発明を用い
た場合の装置構成図を示したものである。

該図に示す如く、２　Ｘ　１０−７Ｔｏｒｒまで真空排
気されたクラスターイオンビーム蒸着装置の真空容器８
ｏにおいて、−１２０℃に冷却された冷却ヘッド８１を
配置し、その上に融点が−９３，４６℃のメチルアミン
（ＣＨａ−ＮＨ２）の固化層８２を形成した。その大き
さは直径５　ｃｓ　、厚さが５ｍであった。

そして、該固化Ｍ８２に、イオン源８３より加速エネル
ギー３ｋｅＶ、電流量１００μＡのヘリウムイオンビー
ム８４を照射し、スパッタ粒子８５を発生させ、基板８
６上に照射した。と同時に、真空、容器８０内に配置し
た金のクラスターイオン発生部８７より金のクラスター
イオン８８を発生させ、加速電圧８ｋｅＶで加速して、
基板８６に照射した。基板８６としては、大きさが１０
０ｍＸ１００閤で厚さが１０μ゛ｍのフレキシブルポリ
イミドフィルムに銅の薄膜を厚さ１１００ｎ蒸着したも
のを使用した。

上記のスパッタ粒子８５の照射と、金のクラスターイオ
ン８８との同時照射を１０分間行ったのち、フレキシブ
ルポリイミドフィルム基板８６を真空容器８０より取り
出してみたところ、−様に金を分散含有し、アミノ基を
有するＣ−Ｎ−Ｈ系の有機薄膜８９が厚さ４００ｎｍで
形成されており。

その抵抗値は、空気中の水分の量に非常に敏感に変化し
、１０″″’ｏｈｍ、　ｃｍ　〜１０″″”ｏｈｍ、　
ａｍと変化した。

このように、クラスターイオンビーム蒸着装置などを用
いて、その中に本実施例のスパッタ粒子発生部分を組み
込むことで新しい物質の薄膜を形成することができる。

（実施例　その７） 第８図は高周波２極スパツタ装置に本発明を適用し、立
方晶系ボロンナイトライド薄膜を作成する場合の装置構
成図を示したものである。

該図に示す如く、２Ｘ１０″″７Ｔｏｒｒまで真空排気
された真空容器９０内におかれた平行平板型高周波スパ
ッタ雪掻において１周波数が１３．５６　ＭＨｚの高周
波電圧が印カロされる上部電極９１に冷凍器９２を接続
し、電極表面の温度を一１５０℃に冷却した。そして、
ガス導入孔９３よりアンモニアガス（融点ニー７７．７
℃）と三フッ化ボロン（融点ニー１２７℃）とアルゴン
ガス（融点：　−１８９，２℃）をそれぞれ毎分５ｃｃ
／分、１０ｃｃ／分、１０ｃｃ／分ずつ導入し、該上部
電極９１の表面に厚さ約５＋ｗｍのこれら混合ガスの固
化層９４を形成した。

下部の接地電極９５には、大きさが直径３インチのシリ
コンウェハー基板９６を配置した。

上記の条件で、真空容器９０内のガス圧力を３ＸＩＯ″
″’Ｔｏｒｒに保ちながら、高周波電圧を２００Ｗ印加
し、アルゴン放電を１０分間行った。その後、シリコン
基板上に堆積した厚さ４００ｎｍの薄膜９７を、Ｘ線回
折法により測定したところ、立方晶構造をもつボロンナ
イトライドであることが判明した。その硬度は、ビッカ
ース硬度で２０００であった。

本実施例では、二極の高周波スパッタ装置の電極部分に
凝縮ガス固化層を形成する方法をとったが、本実施例は
、二極スパッタ装置やマグネトロンスパッタ装置など他
のスパッタ装置に適用することも可能である。

（実施例　その８） 本実施例は、凝縮ガスの固化層を一様に作成するための
装置を示すものである。第９図（ａ）に示すごとく、真
空容器１００内で、直径１０３の銅製の冷却ホルダー１
０１を冷却器ヘッド１０２に接続するとき、冷却ホルダ
ー１０１表面上の温度が中心部で一６０℃、周辺部分で
一４０℃となるように、スペーサー１０３をはさみ、冷
却ホルダー１０１に近傍に、円周上に直径が０．１ｍｍ
の小穴を４００個開けたガス導入孔１０４を配置した。

その結果、冷却時の冷却ホルダー表面の径方向温度分布
は第９図（ｂ）に示すように、中心部分で温度が低く、
ガス導入孔１０４に近い周辺部で高いようになる。流量
が２ｃｃ／分で四塩化チタンガスを導入し、直径が１０
ａｍの銅製の冷却ホルダー１０１表面には、厚さが４ｍ
の四塩化チタンの固化層１０５が、第９図（Ｑ）に示す
ように一様に形成され、その膜厚分布は５％以内であっ
た。

このように、冷却ホルダー表面の温度分布を、ガス導入
孔より遠い部分の方を近い部分の温度よりも、より低い
温度とするような温度制御をすることにより、いかなる
ガスに対しても均一な厚さの固化層を作成することがで
きる。

（実施例　その９） 第１０図は、本発明において用いられる均一に薄膜を形
成するための冷却ターゲットの構成を示したものである
。

該図に示す如く、真空容器１１０内において、固化層１
１８を堆積させる直径８ａｌの冷却ターゲット１１２を
軸受けにより回転できる構造とし、この回転式冷却ター
ゲット１１２と冷凍器へラド１１３と７の間は、熱伝導
率の大きな銅の細線１１４を束ねたものでお互い接触さ
せる構造とした。冷凍器へラド１１２を一８０℃に保ち
、回転式冷却ターゲット１１２を毎分１回転の早さで回
転したところ、冷却ターゲット１１２表面の温度は一５
０℃になった。

上記の条件で、冷却ターゲツト１１２外周近傍に配置し
たガス導入孔１１５より、四塩化チタンガスを流量０．
５ｃｃ／分で回転式冷却ターゲット１１２に供給し、か
つ、真空容器１１０に取り付けたイオン源１１６より引
き出したヘリウムイオンビーム１１７を加速電圧１ｋＶ
で回転ターゲット１１２上に形成された四塩化チタン固
化層１１８をスパッタして、真空容器１１０内におかれ
た大きさが直径Ｌｏｏｍのガラス基板１１９上にチタン
金属膜１２０を形成したところ、その膜厚のばらつきは
３％以内であった。

本実施例においては、冷却ターゲット１１２が一定速度
で回転しているため、ヘリウムイオンビーム１１７でス
パッタされても、固化層１１８は常に定常的に形成され
るため、固化層１１８よりのスパッタ粒子の発生条件が
時間的に一定となり。

均一な薄膜を形成することができる。

本実施例においては、冷却ターゲット１１２をガス導入
孔１１５．イオンビーム１１７に対して、回転させる方
法をとったが、同様な効果は、冷却ターゲット１１２を
ガス導入孔１１５やイオンビーム１１７に対し、直線往
復運動をさせるなどの手段により、相対的に移動させる
ことによってもうろことができる。

（実施例　その１０） 第１１図は大面積の基板に均一に薄膜を形成するために
、大面積の凝縮ガス固化層表面をスパッタするイオンビ
ームの照射位置を時間的に操作する方法の原理を示して
構成図である。

−５０℃に保たれた、−辺４ｏａ１角の冷却ターゲット
１２６表面上に四塩化チタンの固化層１２１を厚さ５■
生成し、その表面に、イオン源１２７より引き出したヘ
リウムイオンビーム１２２を走査電極１２３で電気的に
２次元的に操作し、固化層１２、のうち３０（１ｍ角の
領域を照射した。その結果、３０　ａｌＸ　３０　ａｓ
　Ｘ　１　ｍのガラス基板１２４上に、−様に膜厚５０
０ｍのチタン金属膜１２５を形成させることができた。

本実施例においては、電気的方法によりイオンビームを
走査したが、機械的な方法などの手段によりイオンビー
ムの走査を行うことも可能である。

又、薄膜を形成すべき基板を、冷却ターゲットに対し相
対的に運動させて、大面積領域に均一な薄膜を作成する
ことも可能である。

（実施例　その１１） 第１２図は六フッ化硫黄の固化層をイオンビームでスパ
ッタリングしてシリコン半導体を加工するのに、本発明
を適用した場合の装置構成図を示す。

該図に示す如く、真空容器１３０を真空ポンプによりＩ
Ｘ　１０−７Ｔｏｒｒまで真空排気したのちに。

冷凍器ヘッド１３１を一１００℃に保持し、該冷凍器ヘ
ッド１３１にガス導入孔１３２により六フッ化硫黄（融
点ニー５０．８℃）を３ｃｃ導入し、冷凍器ヘッド１３
１上に六フッ化硫黄の固化層１３３を形成した。このと
きの固化層の大きさは、直径が４０ｍ、厚さが約５ａｍ
であった。

次にイオン源１３４にガス導入孔１３５によりアルゴン
ガスを導入し、加速電圧１ｋａＶでアルゴンイオンビー
ム１３６を引き出し、上記の固化層１３３に照射し、ス
パッタ粒子であるＦ、ＳＦ。

ＳＦｚ、ＳＦ８．ＳＦ４．ＳＦ６等のラジカル１３７を
発生させた。

フォトレジストマスク１３８でバターニングされた直径
が３インチのシリコンウェハー基板１３９を真空容器１
３０内に配置し、その表面に上記スパッタラジカル１３
７を１０分間照射した。この結果、固化層１３３の厚み
は１ｍに減少すると共に、シリコンウェハー基板１３５
表面のフォトレジストマスク１３８で覆われていないと
ころは、２μｍの深さまでエツチング加工された。

本実施例においては、六フッ化硫黄ガスの固化層をイオ
ンスパッタしてシリコン半導体を加工したが、本発明に
゛おいてはハロゲン原子などのように被加工葡と化学的
に反応するラジカル種を発生することのできる固化層を
用いれば、いかなる被加工物でも加工することができる
。

（実施例　その１２） 第１３図は、薄膜を形成するための真空容器１５０とは
別の場所で、四塩化チタンの固化物質を形成させ、この
同化状態の四塩化チタン物質を、薄膜を形成するための
真空容器１５０内に導入して、本発明の方法でチタン薄
膜を形成するための装置を示したものである。

該図の如く、真空容器１５０は、ゲートバルブ１５１を
介して、別の真空容器１５２と接続されている。真空容
器１５０には、四塩化チタンの固化物質１５３を貯える
ためのターゲットホルダー１５４と、イオン源１５５．
チタン薄膜１５６を形成すべきガラス基板１５７とが配
置されている。

真空容器１５２には、四塩化チタンの入ったボンベ１５
８と、ガスリークバルブ１５９．ガス導入管１６０．冷
凍器１６、固化物質搬送ヘッド１６２がとりつけられて
いる。

真空容器１５２を、　Ｉ　Ｘ　１０−ＢＴｏｒｒまで真
空排気したのちに、冷凍器１６１を作動させ、冷凍器ヘ
ッドの温度を一５０℃とした。次に、ガスリークバルブ
１５９を開け、真空容器１５２内に、四塩化チタンガス
を導入し、真空容器１５２内の圧力をＩ　Ｘ　１０””
Ｔｏｒｒとした。３０分間ののち、ガスリークバルブ１
５９を閉めると、冷凍器ヘッド１６１上には、厚さが約
５ｍの四塩化チタンの固化物１６３が形成されており、
かつ、真空度は１Ｘ　１０−８Ｔｏｒｒにもどっていた
。

この時、ゲートバルブ１５１は閉じており真空容器１５
０は、別の真空ポンプによりｌＸｌ０−”Ｔｏｒｒ迄排
気しておいた。

次に、固化物質搬送ヘッド１６２を用い、四塩化チタン
の固化物１６３の小片を約３ｍ削りとり、ゲートバルブ
１５１を開いて、上記小片を、ターゲットホルダー１５
４上に搬送した。

固化物質搬送ヘッド１６２を真空容器１５２内に戻し、
ゲートバルブ１５１を閉じ、再び、同じように、冷凍器
ヘッド１６１上に四塩化チタンの固化物質、を形成させ
た。そして、上記の操作を１０回くり返し、この四塩化
チタンの固化物質の小片をターゲットホルダー１５４上
に１０個堆積させた。

実施例その１に示したものと同様な方法により、真空容
器１５０内にアルゴンガスを導入し、イオン源１５５よ
り発生した、加速エネルギー３　ｋｅＶのアルゴンイオ
ンビームで、四塩化チタンの固化物質をスパッタして、
ガラス基板１５７上に、厚さ０．６μｍのチタン薄膜１
５６を得ることができた。

この方法によれば、真空容器１５０内には、固化状態と
なった四塩化チタンが導入されるのみで。

真空容器１５０内の壁面に四塩化チタンガスが吸着する
ことが少なく、真空容器１５０内の真空度は、常に低く
保つことができる。したがって、真空容器１５０を常に
清浄に保つことができ、そのため形成される膜質が向上
するという特徴をもつ。

また、真空容器１５０の寿命も長い。

（実施例　その１３） 第１４図は、原料物質を冷凍器により冷却して、フアン
デアワールス力結合アワールス力で結合した状態の物質
を作る時、冷凍器の温度を段階的に下げ、あらかじめ、
真空容器内に残存するガスのうち、膜中にとり込みたく
ない成分を、第１の冷却過程でまず固化させ、そののち
に、原料物質を冷凍器ヘッドに導入して、原料ガスの固
化層を作るための装置構成を、第１５図はその時の冷凍
器ヘッドの温度変化を示したものである。

該図に示す実施例の原料物質としては、実施例１と同じ
く融点が一２５℃の四塩化チタンをえらんだ。

第１４図に示すように、真空容器１７０において、ガス
ヘリウムの断熱膨張現象を利用した冷凍能力５Ｗのガス
ヘリウム冷凍器１７１の冷凍器へラド１７２に、０．２
ｍφ　のエナメル線のヒーター１７３をつないだ。ヒー
ター１７３はヒーターコントロール電源１７４により通
電され、冷凍器へラド１７２を加熱する構造とした。こ
の冷凍器へラド１７２には、クロメル・アルメル線を用
いた熱電対、１７５をとりつけ、その起電力をもとにし
て、ヒーターコントロール電源１７４の出力パワーを制
御し、一定の冷凍器出力との差で、冷凍器へラド１７２
の温度を制御する。

次に、その具体的な方法について説明する。

まず、真空容器１７０内において、冷凍器１７１を働か
せるとともに、ヒーター１７３に０．２Ａの電流を通電
し、冷凍器ヘッド１７２の温度を第１５図に示すように
、常温（２５℃）より１０分間で一１０℃まで変化させ
、−１０℃の状態で１時間保持した。

その間、冷凍器へラド１７２の表面には、真空容器１７
０内に残存する水などの残留ガス成分が吸着、凍りつき
、第１６図に示すように、第１の固化層１７６を作った
。

次に、冷凍器出力を同じ状態で、ヒーター通電電流を０
．１Ａ　に下げ、冷凍器へラド１７２の温度を、第１５
図に示すように、１０分ののちに一１０℃より一５０℃
に低下させた。その後。

−５０℃に保ちながら、ガス導入孔１７７より、四塩化
チタンガスを毎分２ｃｃの割合で３０分間導入し、第１
の固化層１７６の周囲に、平均厚さ８ｍの四塩化チタン
の固化層１７８を形成した。

このように形成した四塩化チタンの固化Ｍ１７８のみを
スパッタリングするように、加速エネルギー　３　ｋ　
ｅ　Ｖのアルゴンイオンビーム１７９を１０分間照射し
て基板１８０上に、実施例１と同じ要領で、厚さ５００
ｎｍの金属チタン膜１８１を形成した。

その結果、形成された金属チタン膜の光反射率は、実施
例１の場合にくらべ、１０％も大きかった。又１本実施
例のごとく、原料物質を導入する前に、冷凍器へラド１
７３の温度、あるいは真空容器１７０内に、冷却パネル
をもうけ、それらの温度を、真空容器１７０内の水など
の残留ガス成分を吸着、トラップすることにより、これ
らの不純物ガスの混入の少ない薄膜を形成することがで
きる。

（実施例　その１４） 第１７図は、固化物質から蒸発したガスを、吸着、トラ
、ツブするための冷却パネルを真空容器内に備え、高品
質の薄膜の形成を容易とする薄膜形成装置の概略を示す
。

該図において、真空容器１９０内には、冷凍器ヘッド１
９、イオン源１９２．加熱機構付基板１９３、及びガス
導入孔１９４を備えている。

そして、これらの周囲には、液体窒素１９５を入れた冷
却トラップ１９６を配置し、その温度を８０にとした。

その結果、第１８図に詳細に示すように、原料ガス（四
塩化チタンなど）の固化凝結層１９７は、イオンビーム
１９８の照射により、四方六方にスパッタ粒子１９９や
、蒸発粒子２００を発生させる。このうち、基板１９３
に到達しない粒子は、冷却トラップ１９６の表面に再び
凝結、固化してとらえられ、再び基板１９３に到達する
ことはない。

この冷却トラップ１９６のトラップ作用のおかげで、基
板１９３の表面には、−度、真空容器１９０内壁などで
反射した粒子が再び到達することは極端に抑制すること
ができ、基板１９３上に形成した膜質の制御が容易とな
った。

（実施例　その１５） 第１９図は、真空容器２１０内に、冷凍器ヘッド２１１
，２１２、ガス導入孔２１３，２１４゜イオン源２１５
，２１６を各々２個ずつ備え、基板２１７上に多層薄膜
を形成する装置の例を示す。

該図において冷凍器ヘッド２１１，２１２の温度を、各
々四塩化シリコン（Ｓ　ｘ　ＣＱａ）を四塩化ゲルマニ
ウム（Ｇ　ｅ　Ｃｎ　４）の融点以下（１’）−１００
’Ｃに冷却し、ガス導入孔２１３，２１４より、上記ガ
スを独立に導入し、それぞれ、四塩化シリコン。

四塩化ゲルマニウムの固化層２１８，２１９を作成した
。

そして、第２０図（ａ）、（ｂ）に示すように、イオン
源２１５，２１６の動作時間を変化させ、交互に１０秒
間ずつ、Ａｒ（アルゴン）イオンビームを、各々、固化
層２１８，２１９に照射して、固化層２１８，２１９の
スパッタリングを、間欠的におこなった。

その結、果、基板２１７上には、シリコンを含んだスパ
ッタ粒子２２０と、ゲルマニウムを含んだスパッタ粒子
２２１とが交互にふりっもることとなり、２００℃に加
熱されたガラス基板２１７の上には、膜厚が５ｎｍのＳ
ｉとＧｅの極薄積層薄膜が形成された。

この場合、２個のイオン源２１５，２１６を交互に点火
させたが、イオン源２１５，２１６の動作は連続的にし
ておいて、イオンビーム引き出し電圧のみをパルス的に
制御する方法でもよい。

また、第２１図に示すように、１台のイオン源２２５よ
り引き出したイオンビーム２２６を、電磁的走査部２２
７の切り換えで、固化層２１８゜２１９へ照射する時間
を時間的に変化させるのも有効である。

又、第２２図（ａ）、（ｂ）に示すように、イオン源２
１５と２１６のタイミングを一部分重複させることによ
り、Ｓｉ　　ＳｉｘＧｅ１−ｘ　　Ｇｅ−ＧｅｘＳｉｚ
−ｘ−８ｉ　（０≦Ｘ≦１）のように、組成を連続的に
制御することも容易である。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、真空中でフアンデアワー
ルス力結合アワールス力、あるいは水素結合力で原子、
または分子が結合してできた物質からなるスパッタリン
グ用ターゲットにイオンビームや電子ビーム。

プラズマ等の粒子線を照射して該ターゲットのスパッタ
リングを起こさせ１発生したスパッタ粒子を空間中を飛
行させ、基板に照射することによって基板上に所望の薄
膜を形成するのであるから、フアンデアワールス力結合
アワールスカや水素結合力という弱い結合エネルギーで
結合した凝縮ガスの物質をイオンやプラズマなどで高速
にスパッタして分解・飛散させることができるので、高
速で高純度、高品質の成膜を行うのに効果がある。

更に、上述の如くの物質から成るターゲットをスパッタ
することで発生するスパッタ粒子を基板に照射すること
によって、金属、！１！電体、有機物。

半導体などを所望の基板を効率的に加工することができ
る効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図、は金属チタン薄膜を形成するのに本発明を適用
した場合の装置構成を示す図、第２図はチタンシリサイ
ドを作成するのに本発明を適用した場合の装置構成を示
す図、第３図はタングステンとカーボンの極薄多層薄膜
を作成するのに、本発明を適用した場合の装置構成を示
す図、第４図は形成されたタングステンとカーボンの極
薄多１簿膜の断面図、第Ｓ図は成膜反応増速用の基板へ
のイオン照射装置をとりつけた装置構成を示す図、第６
図は本発明を分子線蒸着法と組み合わせたときの装置構
成を示す図、第７図は本発明をクラスターイオンビーム
蒸着法と組み合わせたときの装置構成を示す図、第８図
は本発明を高周波２極スパツタ蒸着法と組み合わせたと
きの装置構成を示す図、第９図（ａ）は均一な成膜を行
うための、冷却ターゲット部分の装置構成を示す図、第
９図（ｂ）はその冷却ターゲットの径方向温度分布を示
す特性図、第９図（Ｑ）は冷却ターゲット近傍の詳細を
示す断面図、第１０図は均一な成膜を行うための冷却タ
ーゲット部分の装置構成を示す図、第１１図は大面積の
基板に均一な成膜を行うための、冷却ターゲットスパッ
タ法の原理図、第１２図はシリコン半導体をエツチング
加工するために本発明を適用したときの装置構成を示す
図、第１３図は薄膜を形成する容器とは別の場所で固化
物質を形成し、これを容器内に導入して薄膜を形成する
場合に適用した場合の装置構成を示す図。 第１４図はフアンデアワールス力結合アワールス力で結
合した状態の物質を作る時、容器内に残存するガスのう
ち、膜中にとり込みたくない成分をまず固化させ、その
後に、原料ガスの固化層を作る場合の装置構成を示す図
、第１５図はその時の冷凍器ヘッドの温度変化を示した
特性図、第１６図は第１４図の冷凍器ヘッド上の固化層
の詳細を示す図、第１７図は固化物質から蒸発したガス
を吸着・トラップするための冷却パネルを真空容器内に
設けた装置構成を示す図、第１８図は第１７図の冷凍器
ヘッド部分の詳細を示す図、第１９図は多層薄膜を形成
する装置構成を示す図、第２０図（ａ）、（ｂ）は。 それぞれ異なるイオン源の動作タイミングを示す図、第
２１図はイオンビームを電磁的走査部の切り換えで固化
層へ照射する時間を変化させた例を示す装置構成図、第
２２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なるイオン源の動作
タイミングの他の例を示す図である。 ７．２０，３０，５１，６１，８０，９０，１００゜１
１０．１３０・・・真空容器、８，１０，１１９゜１２
４・・・ガラス基板、９，２１，１０２，１１３゜１３
１・・・冷凍器ヘッド、１１・・・基板ホルダー１２．
２５，３５．　３６．　５０，５７，６５゜８３，１１
６，１２７，１３４・・・イオン源、１３・・・四塩化
チタンの固化層、１４，２９，３８゜５６．７０・・・
基板加熱ヒータ、１５・・・イオン源用ガス導入孔、１
６，５８，１３６・・・アルゴンイオンビーム、１７，
１９，７４．９７・・・薄膜、２２゜２３．２６，３３
，３４，５３，６３，９３゜１０４．１１５，１３２，
１３５・・・ガス導入孔、２４．５４，８２，９４，１
１１，１２１，１３３・・・固化層、２７，４１，４２
・・・ネオンイオンビーム、２８，３７・・・シリコン
ウェハー　３、３２゜５２．６２．８１・・・冷却ヘッ
ド、３９・・・ＣＦ番番孔化層４０・・・ＷＦｅ固化層
、４３・・・多層膜、４４・・・カーボン膜、４５・・
・タングステン膜、５５゜８６・・・基板、５９・・・
反応中間生成物、６０・・・シリコン膜、６４・・・窒
素の固化層、６６・・・ヘリウムガス、６７・・・スパ
ッタ窒素粒子、６８・・・電子ビーム蒸発源、６９・・
・鉄蒸気、７１・・・Ｇ　ａ　Ａ　ｓ結晶基板、７２．
７３・・・シャッタ、８４，１１７，１２２・・・ヘリ
ウムイオンビーム、８５・・・スパッタ粒子、８７・・
・クラスターイオン発生部、８８・・・金のクラスター
イオン、８９・・・有機薄膜、９１・・・上部電極、９
２・・・冷凍器、９５・・・接地電極、９６，１３９・
・・シリコンウェハー基板、１０１・・・冷却ホルダー
１０３・・・スペーサー　１１２，１２６・・・冷却タ
ーゲット、１１４・・・銅の細線、１１８・・・四塩化
チタン固化層、１２０，１２５・・・チタン金属膜、１
２３・・・走査電極、１３７・・・ラジカル、１３８・
・・フォトレジストマスク。 第１図 第３図 第２図 第４図 第 図 第 図 【２） 第 図 第 図 第 図 第 １２図 第 図 第 図 第 図 第１５ 図 第 図 第２０ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フアンデアワールス力、あるいは水素結合力で結合
   した原子、あるいは分子からなる原料物質にイオンビー
   ムや電子ビーム、あるいはプラズマなどの粒子線を照射
   して、前記原料物質からスパッタ作用により発生した粒
   子を基板に照射し、該基板に前記原料物質の少なくとも
   一部を構成要素とする薄膜を形成することを特徴とする
   薄膜形成方法。 ２、常温常圧下で液体、あるいは気体状の薄膜原料物質
   の融点以下の温度に保持されたターゲット上に前記原料
   物質を吸着、あるいは吸蔵させることにより、該フアン
   デアワールス力、あるいは水素結合力で結合した状態を
   作りだし、このターゲットのフアンデアワールス力結合
   、あるいは水素結合力状態物質にイオンビームや電子ビ
   ーム、あるいはプラズマなどの粒子線を照射してスパッ
   タし、このスパッタすることで発生するスパッタ粒子を
   基板上に照射し、該基板に薄膜を形成することを特徴と
   する薄膜形成方法。 ３、前記スパッタ作用により発生した粒子の少なくとも
   一部を空間中で電子衝撃、又はレーザ光照射手段により
   イオン化し、このイオンを少なくとも一部含めるか、又
   は前記スパッタ粒子との両者を基板に照射して薄膜を形
   成することを特徴とする請求項１、又は２記載の薄膜形
   成方法。 ４、薄膜原料物質となるガス、あるいは液体状物質を融
   点以下の温度に保持されたターゲットに接触させ、該タ
   ーゲット上に原料物質のフアンデアワールス力結合層を
   形成し、該フアンデアワールス力結合層からなる原料物
   質をイオンビームでスパッタし、このスパッタすること
   で発生するスパッタ粒子を表面状態が制御可能な基板に
   照射して前記原料物質の少なくとも一部を構成要素とす
   る薄膜を基板上に形成することを特徴とする薄膜形成方
   法。 ５、薄膜原料物質となる常温、常圧下で気体、あるいは
   液体状物質を真空中に導入し、該真空中で原料物質の融
   点以下に冷却されたターゲット表面に接触、吸着させて
   前記原料物質を固化させ、この固化された原料物質をイ
   オンビームでスパッタし、スパッタすることで発生する
   スパッタ粒子を基板に照射して前記原料物質の少なくと
   も一部を構成要素とする薄膜を基板上に形成することを
   特徴とする薄膜形成方法。 ６、薄膜原料物質となる常温、常圧下で気体、あるいは
   液体状物質を、薄膜を形成するための真空容器とは別の
   場所で予め該物質の融点以下に冷却して固化させ、該固
   化物質を真空中に導入し、この真空中に導入された固化
   物質をイオンビームでスパッタし、このスパッタするこ
   とで発生するスパッタ粒子を基板に照射して前記原料物
   質の少なくとも一部を構成要素とする薄膜を基板上に形
   成することを特徴とする薄膜形成方法。 ７、薄膜原料物質となる常温、常圧下で気体、あるいは
   液体物質を少なくとも２種類真空中に導入し、該真空中
   に導入された原料物質のいずれの融点よりも低い温度に
   保たれた冷却ターゲットの表面に前記原料物質を接触さ
   せて少なくとも２種類の原料物質の混合した固化層を形
   成し、該固定層にイオンビームや電子ビーム、あるいは
   プラズマなどの粒子線を照射してスパッタし、このスパ
   ッタ粒子を基板に照射して薄膜を形成することを特徴と
   する薄膜形成方法。 ８、フアンデアワールス力、あるいは水素結合力で結合
   した原子、あるいは分子からなる原料物質にイオンビー
   ムや電子ビーム、あるいはプラズマなどの粒子線を照射
   して、前記原料物質からスパッタ作用により発生するス
   パッタ粒子発生部分を少なくとも２個所有し、これら少
   なくとも２個所にスパッタ粒子を発生させるスパッタリ
   ングを行う時間を同時、あるいは間欠的に制御して、基
   板上に多元の物質からなる薄膜、あるいは多層の薄膜を
   形成することを特徴とする薄膜形成方法。 ９、薄膜原料物質となるガス、あるいは液体状物質を融
   点以下の温度に保持されたターゲットに接触させ、該タ
   ーゲット上に原料物質のフアンデアワールス力結合層を
   形成し、該フアンデアワールス力結合層からなる原料物
   質をイオンビームでスパッタし、このスパッタすること
   で発生するスパッタ粒子発生部分を少なくとも２個所有
   し、これら少なくとも２個所にスパッタ粒子を発生させ
   るスパッタリングを行う時間を同時、あるいは間欠的に
   制御して、基板上に多元の物質からなる薄膜、あるいは
   多層の薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。 １０、薄膜原料物質となる常温、常圧下で気体、あるい
   は液体状物質を真空中に導入し、該真空中で原料物質の
   融点以下に冷却されたターゲット表面に接触・吸着させ
   て前記原料物質を固化させ、この固化された原料物質を
   イオンビームでスパッタし、スパッタすることで発生す
   るスパッタ粒子発生部分を少なくとも２個所有し、これ
   ら少なくとも２個所にスパッタ粒子を発生させるスパッ
   タリングを行う時間を同時、あるいは間欠的に制御して
   、基板上に多元の物質からなる薄膜、あるいは多層の薄
   膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。 １１、前記ターゲット表面における真空中に導入する導
   入孔より距離が離れている部分の温度を、距離が近い部
   分の温度よりも、より低くするような温度制御を行い、
   該ターゲット表面に均一な厚さで原料物質のフアンデア
   ワールス力結合層、あるいは固化層を形成することを特
   徴とする請求項２、４、又は５記載の薄膜形成方法。 １２、前記基板を加熱、あるいは該基板表面に他のイオ
   ンビーム、電子ビーム、ラジカル、光などの励起ビーム
   を照射し、これにより前記基板表面での薄膜形成過程を
   増速することを特徴とする請求項１、２、４、５、６、
   又は７記載の薄膜形成方法。 １３、原料物質のフアンデアワールス力結合層、あるい
   は固化層にレーザ光を照射し、このレーザ光が照射され
   た部分の前記結合層、あるいは固化層を部分的に蒸発さ
   せて外形形状を整形制御することを特徴とする請求項１
   、２、４、５、６、７、８、９、又は１０記載の薄膜形
   成方法。 １４、フアンデアワールス力で結合した原子、あるいは
   分子からなる物質にイオンビームや電子ビーム、あるい
   はプラズマなどの粒子線を照射して、前記物質からスパ
   ッタ作用により発生したスパッタ粒子を金属、誘電体、
   有機物、半導体などの基板材料に照射して該基板の加工
   を行うことを特徴とする加工方法。 １５、ガス、あるいは液体状物質を融点以下の温度に保
   持されたターゲットに接触させ、該ターゲット上にガス
   、あるいは液体状物質のフアンデアワールス力結合層を
   形成し、該フアンデアワールス力結合層からなる物質に
   イオンビームや電子ビーム、あるいはプラズマなどの粒
   子線を照射して、前記フアンデアワールス力結合層から
   スパッタ作用により発生したスパッタ粒子を金属、誘電
   体、有機物、半導体などの基板材料に照射して該基板の
   加工を行うことを特徴とする加工方法。 １６、常温、常圧下で気体、あるいは液体状物質を真空
   中に導入し、該真空中で前記物質の融点以下に冷却され
   たターゲット表面に接触、吸着させて前記物質を固化さ
   せ、この固化された物質をイオンビームや電子ビーム、
   あるいはプラズマなどの粒子線を照射して、前記固化層
   からスパッタ作用により発生したスパッタ粒子を金属、
   誘電体、有機物、半導体などの基板材料に照射して該基
   板の加工を行うことを特徴とする加工方法。 １７、真空容器と、該真空容器内に薄膜原料物質となる
   ガス、あるいは液体状物質を導入する原料物質導入手段
   と、該原料物質導入手段により導入されたガス、あるい
   は液体状物質の融点以下に温度が保持され、表面上に前
   記導入物質のフアンデアワールス力結合層を形成するタ
   ーゲットと、該ターゲットのフアンデアワールス力結合
   層にイオンビームや電子ビーム、あるいはプラズマなど
   の粒子線を照射してスパッタする粒子線源と、該粒子線
   源からの粒子線が照射されてスパッタされることで発性
   するスパッタ粒子が照射され、表面上に前記原料物質の
   少なくとも一部を構成要素とする薄膜が形成される基板
   とを備えていることを特徴とする薄膜形成装置。 １８、真空容器と、該真空容器内に薄膜原料物質となる
   常温、常圧下でガス、あるいは液体状の物質を導入する
   原料物質導入手段と、常温以下に冷却され、前記原料物
   質導入手段により導入されたガス、あるいは液体状物質
   を表面に吸着、あるいは吸蔵するターゲットと、該ター
   ゲット部分に荷電粒子を照射してスパッタする荷電粒子
   源と、該荷電粒子源からの荷電粒子が照射されてスパッ
   タされることで発生する蒸着粒子が照射され、表面上に
   薄膜が形成される基板とを備えていることを特徴とする
   薄膜形成装置。 １９、真空容器と、該真空容器内に薄膜原料物質となる
   ガス、あるいは液体状物質を導入する原料物質導入手段
   と、該原料物質導入手段により導入されたガス、あるい
   は液体状物質の融点以下に温度が保持され、表面上に前
   記導入物質を接触させてフアンデアワールス力結合層を
   形成するターゲットと、該ターゲットのフアンデアワー
   ルス力結合層にイオンビームを照射してスパッタするイ
   オン源と、該イオン源からのイオンビームが照射されて
   スパッタされることで発生するスパッタ粒子が照射され
   、表面上に前記原料物質の少なくとも一部を構成要素と
   する薄膜が形成される基板とを備えていることを特徴と
   する薄膜形成装置。 ２０、真空容器と、該真空容器内に薄膜原料物質となる
   常温、常圧下で気体、あるいは液体状物質を導入する原
   料物質導入手段と、該原料物質導入手段により導入され
   た原料物質の融点以下に冷却され、表面上に前記導入物
   質を接触・吸着させて該導入物質の固化層を形成するタ
   ーゲットと、該ターゲットの固化層にイオンビームを照
   射してスパッタするイオン源と、該イオン源からのイオ
   ンビームが照射されてスパッタされることで発生するス
   パッタ粒子が照射され、表面上に前記原料物質の少なく
   とも一部を構成要素とする薄膜が形成される基板とを備
   えていることを特徴とする薄膜形成装置。 ２１、真空容器と、該真空容器内に薄膜原料物質となる
   常温、常圧下で気体、あるいは液体状物質を少なくとも
   ２種類導入する少なくとも２個の原料物質導入手段と、
   該原料物質導入手段により導入されたガス、あるいは液
   体状物質の融点以下に温度が保持され、表面上に前記導
   入物質を接触させて少なくとも２種類の原料物質の混合
   した固化層を形成するターゲットと、該ターゲットの少
   なくとも２種類の原料物質が混合した固化層にイオンビ
   ームや電子ビーム、あるいはプラズマなどの粒子線を照
   射してスパッタする粒子線源と、該粒子線源からの粒子
   線が照射されてスパッタされることで発生するスパッタ
   粒子が照射されて薄膜が形成される基板とを備えている
   ことを特徴とする薄膜形成装置。 ２２、真空容器と、該真空容器内に薄膜原料物質を導入
   する少なくとも２個の原料物質導入手段と、該少なくと
   も２個の原料物質導入手段のそれぞれより導入された原
   料物質の融点以下に温度が保持され、各々の表面上に前
   記導入物質のフアンデアワールス力結合層を形成される
   少なくとも２個のターゲットと、該少なくとも２個のタ
   ーゲットの各々のフアンデアワールス力結合層に、イオ
   ンビームや電子ビーム、あるいはプラズマなどの粒子線
   を同時に、又は間欠的に照射してスパッタする少なくと
   も２個の粒子線源と、該少なくとも２個の粒子線源から
   の粒子線が同時に、又は間欠的に照射されてスパッタさ
   れることで発生する少なくとも２個所からのスパッタ粒
   子が照射され、多元の物質からなる薄膜、あるいは多層
   の薄膜が形成される基板とを備えていることを特徴とす
   る薄膜形成装置。 ２３、前記基板表面での薄膜形成過程を増速するために
   該基板を加熱する加熱装置を備えていることを特徴とす
   る請求項１７、１８、１９、２０、２１、又は２２記載
   の薄膜形成装置。 ２４、前記基板表面での薄膜形成過程を増速するために
   、該基板表面にイオンビーム、電子ビーム、ラジカル、
   光などの励起ビームを照射する励起ビーム照射手段を備
   えていることを特徴とする請求項１７、１８、１９、２
   ０、２１、又は２２記載の薄膜形成装置。 ２５、前記ターゲットのフアンデアワールス力結合層、
   あるいは固化層にレーザ光を照射し、このレーザ光が照
   射された部分の前記結合層、あるいは固化層を部分的に
   蒸発させて外形形状を整形制御するレーザ光照射手段を
   備えていることを特徴とする請求項１７、１８、１９、
   ２０、２１、又は２２記載の薄膜形成装置。 ２６、前記ターゲットのフアンデアワールス力結合層、
   あるいは固化層を作成する冷却体の温度よりも更に低く
   、かつ、前記結合層、あるいは固化層から不必要に蒸発
   したガスを吸着・トラップする冷却パネル板を前記真空
   容器内に設けたことを特徴とする請求項１７、１８、１
   ９、２０、２１、又は２２記載の薄膜形成装置。 ２７、前記ターゲットのフアンデアワールス力結合層、
   あるいは固化層を一様に作成し、かつ、スパッタするた
   めに、前記結合層、あるいは固化層を作成する冷却器ヘ
   ッドを回転、あるいは直線往復運動させる手段を備えて
   いることを特徴とする請求項１７、１８、１９、２０、
   ２１、又は２２記載の薄膜形成装置。 ２８、常温、常圧下で液体、あるいは気体状の薄膜原料
   物質の融点以下の温度に保持されたターゲット上に、前
   記原料物質を吸着、あるいは吸蔵させることにより該原
   料物質がフアンデアワールス力で結合した状態を作り出
   し、該フアンデアワールス力結合状態物質にプラズマ中
   のイオンを照射してスパッタし、このスパッタすること
   で発生するスパッタ粒子を表面状態が制御された基板上
   に照射し、該基板に前記原料物質の少なくとも一部を構
   成要素とする薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成
   方法。 ２９、所望の薄膜を構成する元素を構成要素として含む
   薄膜原料物質をフアンデアワールス力で結合した状態と
   し、該フアンデアワールス力で結合した薄膜原料物質に
   イオンビームや電子ビーム、あるいはプラズマなどの粒
   子線を照射してスパッタし、このスパッタすることで発
   生するスパツタ粒子を表面状態が制御された基板上に照
   射し、該基板に前記原料物質の少なくとも一部を構成要
   素とする所望の薄膜を形成することを特徴とする薄膜形
   成方法。 ３０、前記基板に照射されるスパッタ粒子のうち、所望
   の薄膜を構成するのに不必要な元素と反応して、その不
   必要な元素を除去する粒子を薄膜形成中に前記基板に照
   射することを特徴とする請求項２９記載の薄膜形成方法
   。 ３１、フアンデアワールス力で結合した原子、あるいは
   分子からなる原料物質にイオンビームや電子ビーム、あ
   るいはプラズマなどの粒子線を照射して、前記原料物質
   からスパッタ作用によりスパッタ粒子を発生させ、これ
   と同時に前記原料物質を連続的に外部から供給し、前記
   フアンデアワールス力で結合した原子、あるいは分子か
   らなる原料物質の量を常に一定に保ちつつ、前記スパッ
   タ粒子を基板に照射し、該基板に前記原料物質の少なく
   とも一部を構成要素とする薄膜を形成することを特徴と
   する薄膜形成方法。 ３２、前記真空容器内に、前記基板に所望の物質を蒸着
   させるための分子線蒸着装置、真空蒸着装置、又はクラ
   スタイオンビーム蒸着装置を備えていることを特徴とす
   る請求項１７、１８、１９、２０、２１、又は２２記載
   の薄膜形成装置。 ３３、真空容器と、該真空容器内にガス、あるいは液体
   状、物質を導入する導入手段と、該導入手段により導入
   されたガス、あるいは液体状物質の融点以下の温度が保
   持され、表面上に前記導入物質のフアンデアワールス力
   結合層が形成されるターゲットと、該ターゲットのフア
   ンデアワールス力結合層にイオンビームや電子ビーム、
   あるいはプラズマなどの粒子線を照射してスパッタする
   粒子線源と、該粒子線源からの粒子線が照射されてスパ
   ッタされることで発生するスパッタ粒子が照射されて加
   工される金属、誘電体、有機物、半導体などの基板材料
   とを備えていることを特徴とする加工装置。 ３４、真空容器と、該真空容器内に常温・常圧下で気体
   、あるいは液体状物質を導入する導入手段と、該導入手
   段により導入された気体、あるいは液体状物質の融点以
   下に温度が保持され、表面上に前記導入物質を接触・吸
   着させて該導入物質の固化層が形成されるターゲットと
   、該ターゲット固化層にイオンビームや電子ビーム、あ
   るいはプラズマなどの粒子線を照射してスパッタする粒
   子線源と、該粒子線源からの粒子線が照射されてスパッ
   タされることで発生するスパッタ粒子が照射されて加工
   される金属、誘電体、有機物、半導体などの基板材料と
   を備えていることを特徴とする加工装置。