JPH0238569A

JPH0238569A - シリコン基板上にアルミニウムの平滑な薄膜を作製する方法とそれを用いた光学的反射鏡

Info

Publication number: JPH0238569A
Application number: JP18917788A
Authority: JP
Inventors: Naokichi Hosokawa; 細川　直吉; Tsukasa Kobayashi; 司小林; Atsushi Sekiguchi; 敦関口; Shinji Takagi; 信二高城; Tatsuo Asamaki; 麻蒔　立男
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1988-07-28
Filing date: 1988-07-28
Publication date: 1990-02-07
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPH0623429B2

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、ＣＶＤ法により極めて光学的反射率の高いア
ルミニウム薄膜を作製する方法とそれを応用して作られ
た光学的反射鏡に関するものである。

（従来の技術）清浄なアルミニウムは、近紫外から可視および赤外領域
の波長の光に対する反射率が高いので光学的反射鏡とし
て広く利用されている。通常、よく研磨され平滑になっ
たガラスの表面に、真空蒸着あるいはスパッタリング等
の手段により５００人乃至１０００入程度の厚みの薄膜
を形成すると、可視光領域で９０％以上の鏡面反射率が
得られる。

高い鏡面反射率を得るには、光が照射される面が微視的
にみて充分平滑である必要がある。ここで充分平滑とい
う意味は、入射する光の波長にくらべて面の凹凸の寸法
が充分小さいという意味である。従って光の波長が長い
赤外に近い領域では鏡面反射率が充分大きくほぼ１００
％に近くても、波長が短い領域では鏡面反射率が小さく
なることはよく知られている。そして鏡面反射率が小さ
くなるに従い拡散反射率は大きくなる。第７図ａ、ｂは
このことを示す一例でスパッタリングにより極めて平滑
な表面を持つ基板上に作製された厚さ１ミクロンのアル
ミニウム膜の鏡面反射率と拡散反射率の波長依存性を示
す。図においてＡ、　Ｂ、Ｃはそれぞれ基板温度が室温
、２００℃、３００℃で作成されたものであることを示
す。基板温度が高いと膜表面は粗れが大きく鏡面反射率
が小さくなる。

一般に真空蒸着とかスパツタリングにより薄膜を作製す
る場合には、膜の平均厚みがｘｏｏ２乃至５０　ｏＡ以
上の極めて薄い場合には、膜は連続しておらず、微少な
点状あるいは島状になっており、これ以上の厚みになる
に従って島状のものが合体して連続膜を形成する。更に
連続膜が成長して膜の厚みが増加するに従って膜の表面
は凹凸が大きくなっていく。以上のことは、気相による
薄膜作製に関する技術分野では、薄膜形成初期過程にお
ける核形成および島形成としてよく知られており、理論
的説明も与えられている。光学的反射鏡のためのアルミ
ニウム膜は連続膜であり、光の透過が殆んど起こらない
ほどには充分厚くなければならず、また、連続膜であり
、光の波長にくらべて充分平滑である程度ここまで表面
の凹凸が小ざくなるようｌｔｌ、膜の厚みは薄くつくら
れることが望ましい。従って、可視光から近紫外光にか
けての比較的短い波長の光に対して充分大きな反射率を
与えるように、先に述べた如く、平滑に研磨されたガラ
ス面ζこ５００′Ａ乃至１０００λのアルミニウムが真
空蒸着あるいはスパッタリングにより作製されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述のようなアルミニウム反射鏡はそれ
でもなおかっ、短波長において大きな反射率を得ると言
う面では限界があった。それは、真空蒸着とかスパッタ
リングによって作製される膜の表面は、もしその平均的
な膜の厚みが１００ＯＡであっても、その表面に１ｏｏ
Ａ以上の凹凸があるのは避けられず、この凹凸の影響が
全くは無視できないためと考えられる。この影響は特に
近紫外領域で大きい。

また別の問題として、厚み１０００λのアルミニウムの
膜は非常に薄いので、大気に晒されていると特殊な環境
対策を施さない限り水分、酸素と化学反応して酸化し、
光学特性が経時的に劣化してしまう。

（発明の目的）本発明の目的はこの問題を解決し、充分厚くかつ極めて
平滑な平面をもつアルミニウムの薄膜の作製方法を提供
し、それにより可視光から近紫外の領域に及ぶ広範囲な
波長領域、就中従来難しかった低波長領域においても高
い反射率を与え、その反射率の経時劣化が非常に少ない
耐環境的に安定な光学的反射鏡を提供することである。

（問題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明ではＣＶＤ装置を用
いてアルミニウムの薄膜を平滑に研磨されたシリコン基
板の表面に形成する。本発明のためのＣＶＤ装置は、基
本的には特願昭６２−１７２３７４号に記載されるよう
な、基板表面にガスを均一に供給する分配板が第１の温
度調整機構を備え、基板を保持する基板ホルダーが第２
の温度調整機構を備えている。また膜を作製するための
出発気体の主成分は有機金属アルミニウムを含むガスで
あり、基板のシリコン表面は結晶面（１１１）をもつ。

（作用）本発明によれはシリコン基板の表面には極めて平滑な膜
が形成される。

本発明によって何故このようなアルミニウム膜が得られ
るかは、現在充分明確に説明出来ているとは言えないが
、発明者の実験結果を総合して考察すると次のように考
えることができる。

薄膜の形成過程については、すてに述べた従来の真空蒸
着とかスパッタリングの場合の、代表的な核形成とそれ
に続く島形成およびその合体を通して連続膜を形成する
過程のばかに、また別の形成過程がある。それは、先ず
基板表面に厚みが原子の１個分の層が広い基板全面にわ
たって連続に−Ｆ’形成され、それが終了してからその
上に更にまた原子１個分に当たる厚みの層が形成され、
これを繰り返しながら膜を形成するもので、この分野で
は単原子層成長の過程として知られている。

単原子層成長薄膜形成過程は、基板の種類と作製しよう
とする薄膜の種類の組合わせおよび作製条件の或限定さ
れた場合に可能となることが知られている。このような
現象は、基板が単結晶であり、その上に成長する薄膜の
結晶格子定数が基板の格子定数と非常ζこ近い場合、に
、下地の結晶の影響をうけて殆んどそれと同じ格子形状
と格子間隔とで構成される結晶を構成する場合に観察さ
れる、いわゆるエピタキシャル成長でみられる。単原子
層以外にも、核形成およびそれらの合体の過程を経てエ
ピタキシセル成長する場合もあるが、一般にエピタキシ
ャル成長した膜の表面は、原子レベルの凹凸でみて極め
て平滑にすることがしやすい。

上述のエピタキシャル成長薄膜は各種の薄膜作製法で作
製されている。真空蒸着、スパッタリング等のいわゆる
物理的気相成長法、ガスの分解による同相析出を主機構
とするいわゆる化学的気相成長法、さらには液体中で同
相析出を行なう液相成長法のいずれにおいても特定な条
件のもとて特定な基板と膜の絹合わせに対してエピタキ
シャル成長が観察されている。しかしアルミニウムのエ
ピタキシャル膜を、簡便にしかも比較的大きな面積にわ
たって均一作製する技術については今迄知られたものが
ない。

本発明によるＣＶＤ装置の構成とその使用方法は、シリ
コン基板の結晶面を選び、更に出発体の有機金属ガスを
第１の温度調整機構を経由して加熱することにより適切
なガス分子の結合状態を形成せしめ、第２の温度調整機
構により適切な基板温度に設定することにより、シリコ
ン基板面上にアルミニウムのエピタキシャル膜成長をひ
きおこし、それによって大面積基板上に高速度で表面が
極めて平滑な膜の作製を可能ならしめている。

（実施例）第１図は、本発明で使用されるアルミニウム薄膜作製の
ためのＣＶＤ装置の主要部分の構成を示す実施例である
。本装置の構成とそれぞれが果たす役割については、特
願昭６２−１７２３７４に記載されているが、ここでは
特に本発明におけるその使用方法について図を用いて説
明する。このＣＶＤ装置は大きく分けて成膜室１０、出
発気体供給系２０、およびロードロック室３０て構成さ
れており、それぞれは独立にそれぞれに付属したバルブ
と真空ポンプ等と組合わせてそれぞれの内部を真空に排
気できかつ気密に封止することができる。成膜室の上側
には、基板ボルダ−組立１１が、そのホルダー面部１１
１に基板１２がその表面を下向きにして取り付けられる
ように、導管１１２を介して上部板１４から組み込まれ
ている。

基板ボルダ−組立１１と上部板１４との間の気密は、押
えリング１４１．１４２と、Ｏリング１４３．１４４お
よび図示されていないネジによって保たれる。

ホルダー面部１１１の内部にはヒーターが組み込まれ、
給電部１１３に図示されていない電源から電力を供給し
て基板１２を加熱することができる。ここでは、（後述
する第１の温度調整機構に対して）この基板加熱機構を
第２の温度調整機構と呼ぶ。後にさらに詳しく述べるよ
うに、本発明ではこの第２の温度調整部分の温度を４０
０℃前後の値に設定することにより最も反射率の大きな
アルミニウム鏡面膜が得られる。成膜室１０の下側には
、出発気体を均一ここ加熱しかつ基板ホルダーの全面に
均一に供給するためのガス吹出体組立１３が組み込まれ
ている。ガス吹出体組立１３は、上下に蓋のある銅製の
二重円筒１３１と、その内部に設けられた３枚のガス分
配板１３２１．１３２２．１３２３および底板１３３と
導入管１３４とで構成されている。

二重円筒の内側にはヒーター１３５が組み込まれていて
、カバー管１３６を経由して給電部１３７から図示され
ていない電源より電力を供給してガス吹出体組立を加熱
することができる。いずれのガス分配板にも多数の小孔
１３２４が設けられている。導入管１３３から成膜室に
導かれるガスは、二重円筒１３１と前記３枚のガス分配
板および底板１３３で包囲された空間を通過するときに
加熱されるが、ここにおＧするガスの加熱が、得られる
膜の特性に極めて大きな意味をもつので、このガス吹出
体組立加熱機構を第１の温度調整機構と呼ぶ。ガス吹出
体１３の形状と構成は図示されたような具体例に限定さ
れる訳ではないが、好ましい実施例として、ここでは二
重円筒に充分包囲されてガスは直接ヒーター１３５０表
面には触れないこと、およびガス分配板は１枚ではなく
複数枚にして、導入されるガスが効率よく分配板に触れ
て全体が均一に加熱されることが望ましい。

後述するように本発明では第１の温度調整機構の温度を
２３０℃前後の値に設定することにより最も反射率の大
きなアルミニウム鏡面膜が得られる。

ガス吹出体組立１３は成膜室の下部板１５から紹み込ま
れ、導入管１３４と下部板１５との気密は押えリング１
５１．１５２とＯリング１５３．１５４および図示され
ていないネジによって保たれる。ガス吹出体組立１３の
一端は、成膜室の外部においてバルブ２５を介してガス
導入系２０と結合されている。ガス導入系２０はキャリ
アーガス流量制御器２１、バルブ２２、出発ガスタンク
２３、導管２４、バルブ２５およびガスタンク塩度調整
機構２６からなる。矢印１の先の方向には、図示されて
いないがキャリアガスを貯蔵するタンクが接続されてお
り、導管２１１．２１２．２２２．２２３を経由して出
発体ガスタンク２６に導かれる。キャリアガスは本発明
においては絶対不可欠ではないが、出発体ガスが常温で
は液体でありその蒸気圧が低い場合ここは、出発体ガス
タンクの液体部分２の中からキャリアガスを吹き出し、
液体を攪拌してそのガス発生を促進するために実用的に
大きな意味をもつ。キャリアガスとしては出発体ガスと
化学反応場せず、しかも成膜室内で成膜に悪影響を及ぼ
さない組成が望まれる。ガスタンク温度調整機構２６も
本発明においては絶対不可欠ではないが、出発体ガスが
常温では液体でありなおその蒸気圧が低い場合には、そ
の液体の温度を上昇させ蒸気圧を大きくするために実用
的に大きな意味をもつ。ガスタンク温度調整機構２６は
、その内部に温調液媒２６１およびヒーター２６２を含
み、給電部２６３を経て図示されていない電源から電力
を供給され加熱されている。当然ではあるがタンクの温
度をあまり高くすると、出発体ガスは熱分解により組成
が変化するので注意を要する。本発明の好ましい実施例
においては、出発体として常温では液体である有機金属
のトリイソブチルアルミニウム［（ＣＨ３）２ｃＨｃｌ
（２ｃＨ２］３−ＡＩをガスタンク２３に入れて用い、
温調液媒２６１として水を用い、その温度を約５０℃に
設定し、またキャリアガスとしてアルゴンを用い、その
流量を約１３０ｓｅｃｍ！こ設定することで、鏡面反射
率が大きな平滑なアルミニウム薄膜を得ることができる
。

成膜室容器壁１６には排気管１７が設けられ、矢印１８
の方向に図示されていない真空ポンプにより成膜室の内
部を真空に排気することができる。

他方、成膜室容器壁１６には別に基板出入口１９が設け
られ、ゲートバルブ３２を介してロードロック機構３０
に接続されている。ロードロック機構３０は本発明の必
須要件ではないが、これを用いることにより、成膜室へ
新しい基板を挿入しまた成膜処理が済んだ基板を取り出
す場合に、成膜室を直接大気に晒すことなく操作するこ
とが可能となり、成膜最中の真空のハックグラウンドを
低く保ち効率よく良質な薄膜を作製する上で実用的に重
要な意味をもつ。ロードロック機構には開閉可能な蓋３
１が設けられ、ここから基板の出し入れかできる。ロー
ドロック室３３は、排気管３４を経て矢印３４１の方向
に図示されていない真空ポンプにより真空に排気するこ
とかできる。ロードロック室３３の内部が充分低い圧力
になったときに、ゲートバルブ３２を開いて図示されて
いない基板搬送機構により未処理基板をロードロック室
３３から成膜室１０の内側に移送し、基板ホルダーの面
部１１１に取り付けることができ、また膜か形成されて
処理済みの基板を、基板ボルダ−の面部１１１から取り
外して成膜室１０からロードロック室ここ移送すること
ができる。

次に、今まで述べてきた本発明による第１図の実施例の
装置を用いてアルミニウムの薄膜を作製する過程につい
て経時的に述へる。基板としては硅素（シリコン）の市
販されている研磨された平滑な結晶面（１１１）をもつ
ウェハーを用いた。

洗浄してその表面を清浄にした後に、シリコンウェハー
基板をロードロック室に挿入した。ロードロック室は油
回転ポンプにより排気され１×１０’　Ｔ　ｏｒｒまで
排気された。他方成膜室１０はターボ分子ポンプと油回
転ポンプによりＩ　Ｘ　１０−６Ｔｏｒｒ以下に排気さ
れた。ゲートバルブ３２が開けられて基板搬送系により
シリコンウェハー基板がロードロック室３４から成膜室
１０に移送され、さらに膜を形成すべき表面を下側に向
けて基板ホルダー面１１１に取り付けられた。

ゲートバルブ３２が閉じられ、成膜室内では第１の温度
調整機構の温度を約２３０℃に設定し、第２の温度調整
機構の温度が約４００℃に設定された。約５分間経過し
てガス吹出体組立１３および基板１２が設定温度に達し
た。一方ガス導入系２０のガスタンク２３にはトリイソ
ブチルアルミニウムが収容されており、あらかじめガス
タンク温度調節機構により約５０°Ｃに保温されていた
が、バルブ２２と２５を開いてアルゴンキャリアガス流
量制御器を動作させることにより、出発体ガス（イソブ
チルアルミニウム）とキャリアガス（アルゴンガス）の
混合気体をガス導入管１３４とガス吹出体組立１３を経
由して基板の表面に供給した。

約１分間の後、シリコン基板上に約１μｍの厚みのアル
ミニウムの薄膜、が形成されるのでバルブ２２．２５を
閉して成膜室へのガスの供給は停止した。再びゲートバ
ルブを開いて成膜処理済みのシリコンウェハー基板な成
膜室からロードロック室に移送し、その後ゲートバルブ
を閉じた。ロードロック室でシリコンウェハー基板が冷
却するまで約５分間経過の後、ロードロック室の真空を
破壊し大気を導入しシリコンウェハーを取り出した。

以上のような本発明の薄膜形成過程を確立するまで、発
明者らは基板の種類と薄膜作製条件の組合わせについて
種々調査した。既に述べてきたように、第１の温度調整
機構によって制御されるガス吹出体組立の温度はアルミ
ニウムの膜の平滑性に大きな影響を及ぼずので、ここで
その効果な説明しておく。第２図は、第２の温度調整機
構によって制御される基板温度を一定の値４００℃に設
定したときの、キャリアガスであるアルゴンの流量と、
ガス吹出体組立の設定温度の、成膜されたアルミニウム
の鏡面反射率への影響を示す。グラフの縦の柱の高さが
その一キャリアガス流量とガス吹出体組立温度の組合わ
−せにおける鏡面反射率を表わす。キャリアガス流量約
１３０ｓｅｃｍ、ガス吹出体組立温度２３０℃のとき鏡
面反射率の高い膜が得られる。第３図は、第１図に示す
ＣＶＤ装置により様々な種類の基板の上に形成した厚み
約１μｍのアルミニウム薄膜の鏡面反射率の波長依存性
を示すものである。図において曲線Ａは本発明により（
１１１）の結晶面シリコンウェハー基板を用いたもので
ある。曲線Ｂは（５１１）の結晶面シリコンウェハーの
場合、曲線Ｃは表面が熱酸化されたシリコンウェハーの
場合、曲線りは（１００）の結晶面シリコンウェハーの
場合である。なお参考のために曲線Ｅには、別の装置に
よって作製されたスパッタアルミニウム膜の特性が＝１
７− 示しである。これらの曲線を比較すれば本発明によるア
ルミニウム薄膜は他の作製方法で得たものに較べてここ
で示される全波長領域に渡って鏡面反射率が１００％に
極めて近い非常に高い値をとること、就中波長が短い２
００〜４００ｎｍにおいても、他の膜が非常に鏡面反射
率が小さくなるにも拘らず本発明の薄膜では鏡面反射率
−が高いのが顕著である。第４図ａ　−ｄには異なる４
種類の基板に形成した厚み約１μｍのアルミニウム薄膜
表面の走査電子顕微鏡写真像を示す。第４図ａは本発明
により（１１１）の結晶面をもつシリコンウェハー基板
を用いた場合であり、第４図す、　　ｃおよびｄはそれ
ぞれ（ｉｏｎ）の結晶面をもつシリコンウェハー基板、
（５１１）の結晶面をもつシリコンウェハー基板、およ
び表面が熱酸化されたシリコンウェハー基板の場合であ
る。写真で見ると表面の粗さは第４図すとｄとの差異は
はっきりしないが、第４図ａが最も平滑であり第４図Ｃ
がそれに次いで平滑であることがわかるであろう。

この外観上の表面の平滑さの順位は第３図の鏡面反射率
の高さの順位にそのまま対応していることが理解される
。

本発明によるアルミニウム膜の表面が極めて平滑である
ことは、市販されているＷＹＫＯ社製の光学式表面粗さ
計によりその粗さを測定したところ平滑性を示す凹凸の
最大高低差（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｖａ　Ｉ　Ｉｅｙ値）は
１３ス乃至１８Ａであり平均高低差（ｒＯｏｔ　ｍｅａ
ｎ　５ｑｕａｒｅ値）は２ス乃至３λであることが確認
された。これは光学的な内部研磨による鏡面とかレンズ
面の平滑な表面仕上げの最上のレベルに相当する。また
本発明によるアルミニウム膜の表面を反射高速電子線回
折（ＲＨＥＥＤ）の手法ζこより調査したところきれい
なストリークパターンが得られ、膜の表面は単結晶であ
りかつ原子レベルの寸法で平滑であるという判断ができ
た。このように、本発明によるアルミニウム薄膜の表面
が極めて平滑でありそれ故に鏡面反射率が大きいことは
、今まで述べてきたように分光反射特性、走査電子顕微
鏡観察、光学式表面粗さ計による測定、および反射高速
電子線回折等の各評価結果のいずれもが矛盾せずに証明
していると考えられる。

第１図に具体的実施例を示したＣＶＤ装置の構造と、今
まで述べてきたその膜作製過程において、表面を平滑に
研磨された（１１１）の結晶面をもつシリコンウェハー
を基板として用いることは本発明の方法の要件の１つで
ある。（１１１）の結晶面がよい結果が得られる理由に
ついて、本発明者等は次のように考えている。シリコン
は単位格子の長さが５．４３λのダイヤモンド構造の結
晶形をもちその（１１１）面の原子配列は第５図ａに示
すように一辺３　、ｓ　４Ａの正三角形を単位とする繰
り返しパターンからなることはこの分野の技術者にはす
ぐに理解できる。同様にアルミニウムは単位格子の長さ
がｔｒ−ｏ４Ａの面心立方格子の結晶形をもちその（ｌ
ｌ’ｌ）面の原子配列は第５図すに示すように一辺２．
８６４の正三角形を単位とする繰り返しパターンからな
る。シリコンとアルミニウムの単位正三角形の辺長３．
８４スと２．８６Ａの比は整数４と３の比に極めて近い
。従って第５図ａとｂを重ねあわせるとＣに示す如くシ
リコンの単位正三角形の辺の３倍とアルミニウムの単位
正三角形の辺の４倍とが殆んど同じ長さで重なり合う。

破線αで囲まれた正三角形が最小公倍単位となるような
繰り′返しのパターンを考えることができる。このよう
な最小公倍単位ができる結果（１１１）結晶面をもつシ
リコン基板上には、既に本発明の問題解決の手段の説明
で述べたエピタキシャル成長が起こっているものと思わ
れる。第５図Ｃの破線αで囲まれる最小公倍単位正三角
形の中に含まれる原子の数を求めるときに、各辺上の原
子は隣接する正三角形と半分づつ共有されているので１
／２の係数を乗じる必要があり、また各頂点上の原子は
隣接する六個の正三角形と共有されているので１／６Ｑ
係数を乗じる必要がある。従ってエピタキシャル成長し
たとき最小公倍正三角形αの中に含まれる（１１１）面
上のシリコン原子数は４．５個であり、アルミニウムの
原子数は８となりそのうちそれぞれ０．５個のシリコン
原子とアルミニウム原子がちょうど重なり合っているこ
とになる・勿論シリコンとアルミニウムの単位正三角形
の各辺の比は完全に４対３の整数比ではないので、重ね
合わせの繰り返しが続けば、僅かのずれが積算されて大
きな差異を生じるという心配があろうが、整数比からの
差異は約１％でありこの程度の差はエピタキシャル成長
の大きな妨げにはならない。実際に本発明による（１１
１）結晶面をもつシリコンウェハー上のアルミニウム膜
をＸ線回折により調査した結果、膜は（１１１）の結晶
面だけがウェハー基板面に平行であり、他のアルミニウ
ムの結晶面が基板面に平行であることを示す回折パター
ン！、１′得られなかフた。さらに先ここ述べた反射高
速電子線回折像を得るために、アルミニウム膜の形成さ
れた基板の面を固定して、面に垂直な軸の回りに６０°
づつ回転することによりストリークの全く同じ回折パタ
ーン像が得られた。このように面ここ垂直な軸の回りに
６０°の回転対称形をとる結晶構造は、専門用語で六回
対称と呼ばれ、結晶面が第５ＦＩａ、　　ｂ、　　ｃに
示すように正三角形の単位格子の繰り返しにより構成さ
れていることを暗示している。

一方シリコンの（１００）結晶面は一辺５．４３スの正
方形の各頂点とその中央部に原子を配置した単位格子の
配列をしており、アルミニウムの（１００）結晶面は一
辺４．０５Ａの正方形の各頂点とその中央部に原子を配
置した単位格子の配列をしている。シリコンとアルミニ
ウムの単位格子の辺の長さ５．４３２とｔｈ、ｏ５：Ａ
の比は前述と同じく整数比４対３に極めて近いので、第
６図ａとｂを重ね合わせると第６図Ｃに示すように破線
βて囲まれたシリコンの単位格子の３倍でかつアルミニ
ウムの単位格子の４倍の長さを一辺とする正方形の最小
公倍単位を考えることができる。この場合にも、最小公
債単位内に含まれる原子は正方形の各頂点の位置のもの
は１／４の係数を乗じ、各辺上の原子は係数１／２を乗
じる必要がある。そのようにして計算すると、最小公倍
正方形βの中に含まれる（１００）面上のシリコン原子
の数は１８個、アルミニウム原子の数は３２個となり、
それぞれのうち２個のシリコン原子とアルミニウム原子
が重なり合いエピタキシャル成長をする可能性がある。

しかし実際に発明者の実験では、シリコン（１１１）基
板面上にはアルミニウムのエピタキシャル成長が行なわ
れて、先述のように表面が平滑で鏡面反射率の高い膜が
得られたのに対して、シリコン（１００）基板面上には
そのようなアルミニウム膜を形成することはできなかっ
た。　　シリコン（１１１）の上のアルミニウム（１１
１）は、最小公債単位正三角形中に重なり合う整合原子
対がＯ−５個と重なりあわない不整合のシリコン原子４
個とアルミニウム７．５個があるのに対し、シリコン（
１００）上のアルミニウム（１００）は最小公債単位正
方形中に整合原子対２個と不整合のシリコン原子１６個
とアルミニウム原子３０個があることになり、整合原子
対と不整合原子数の比はいずれも等しいが、後者の方が
最小公債単位面積が大きく、その中に含まれる原子の数
が多いのでエピタキシャル成長はしにくいものと考えら
れる。

これまでの具体的実施例におけるアルミニウム薄膜を作
製するための出発ガスとしては、トリイソブチルアルミ
ニウムについて述べてきた。しかし本発明において、出
発体としてジイソブチルアルミニウムハイドライド［（
ＣＨ３）ａｃｌ（Ｃ）１２］２Ａｌｌ＋を用いることも
、あるいはジメチルアルミニウムハイドライド（ＣＨ３
）２Ａ１）１を用いることもできる。その場合、最適な
キャリアガス流量、第１および第２の温度調整機構の温
度設定は先に述へた値と多少異なってくるが、それぞれ
の効果は殆んど同じ傾向を示す。またキャリアガスとし
てアルゴンを用いる場合について述べたが、アルゴン以
外の不活性ガス、水素、イソブチレンＣ１ｈＣ（Ｃｌｂ
）２およびそれらの混合ガスを用いることもできる。

本発明によって作製されたアルミニウムの反射鏡に対し
、真空中５００℃約１時間加熱処理を行なって表面を観
察したが殆んど変形していなかった。真空蒸着およびス
パッタリングによって作製されたアルミニウム膜は、た
とえ表面がかなり平滑な膜であっても、熱処理によりヒ
ロックが発生し表面の凹凸が激しくなることはよく知ら
れている。これはアルミニュウムが昇温により再結晶が
進み、グレインバウンダリーで吸収しきれない歪のため
変形が起こるためとこの分野では理解されてきた。これ
に対して本発明では、すでに単結晶のエピタキシャル膜
が形成されているので、５００℃という極めて高い温度
にまで加熱されてもこの結晶構造を変えるような再結晶
が起こらないと考えられ、従ってヒロックも発生しない
と考えられる。また本発明によって作製されたアルミニ
ウム膜は、長期間高温高湿な環境下に晒されても殆んど
その鏡面反射率が低下しないことがわかった。

これはやはり本発明のアルミニウム膜の表面が極めて欠
陥の少ない単結晶であるため、極く薄い表面に酸化アル
ミニウムの被覆層が形成され、それ以上は内部が保護さ
れ変質しないためと考えられる。以上述べた如く本発明
のアルミニウム薄膜は、環境に対して極めて安定な経時
変化の少ない鏡面反射率の高い面を維持する・ことがわ
かった。

（発明の効果）以上本発明の方法によって得られたアルミニウム薄膜は
、極めて平滑で安定な鏡面反射率の高い面を持つ。これ
は赤外から近紫外の非常に広い波長領域で大きな反射率
をもつ光学反射鏡として応用することができる。大きな
面積に短時間で再現性よく・アルミニウムのミラーを作
製する技術を提供する本発明の経済的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるＣＶＤ装置の構成を示す実施例
、第２図は本発明におけるキャリアガス流量、ガス吹出
体組立の温度、アルミニウム膜の鏡面反射率の相関性を
示す図、第３図は本発明におけるアルミニウム膜を他の
方法で作製したアルミニウム膜と比較した鏡面反射率の
分光特性を示す図、第４図は本発明にょるアル短ニウム
膜表面の走査電子顕微鏡写真像を別の基板面で作製した
アルミニウム膜と比較して示す図、第５図はシリコン（
１１１）、アルミニウム（１１１）の各結晶面とエピタ
キシャル成長における格子の整合性を説明する図、第６
図はシリコン（１００）、アルミニウム（１００）の各
結晶面とエピタキシャル成長における格子の整合性を説
明する図、第７図は相異なる基板温度に作製されたスパ
ッタリングによるアルミニウム薄膜の鏡面反射率と拡散
反射率の分光特性を示す図である。図において、１０・・・成膜室、２０・・・ガス導入系、３０・・・
ロードロック室、１１・・・基板ホルダー組立、１２・
・・基板、１３・・・ガス吹出体組立、２３・・・ガス
タンク。特許出願人　日電アネルバ株式会社代理人　弁理士　　　村上　健次（幻−１’ｉｌ？’！’ｉ票８　ミ　ａ　　３　　　Ｑ　　” ｏ（）　　　（）　　　（）　　　（）　　　Ｃ）つ　
め　１　寸　Ｎ（幻ヤＸ口＝ｔＪＩ４ｇ ■ ■ 、」呼 °ゴも ■　　■　　０　　■　　■ ■　　■　　■　　■ ■　　■　　［株］　　■ ■　　■　　■　　■ ■　　［株］　　［株］　　■ ■　　■　　■　　■ ■　　［株］　　■　　■ ■　　■　　［株］　　■ ■　　■　　■　　■ ■　　０　　［株］　　０ ■　　■　　［株］　　■ ［株］　　■　　■　　■ ■　　■ ■　　■ ■　　■　　■ ０　　［株］ ■　　■　　■ ■　　■ ■　　■　　■ ■　　［株］ ■　　［株］　　■ ■　　■ ［有］　　■　　［株］ ■　　■ Ｓ［’　（ｔｏのａ。 ■　　■　　［株］　　０　　■　　■　　■、■　、
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Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板表面にガスを均一に供給する分配板が第１の
温度調整機構を備え、基板を保持する基板ホルダーが第
２の温度調整機構を備えたようなＣＶＤ装置を用いて薄
膜を作製するに際して、ガス分配板に供給する出発気体
の分子はアルミニウム原子を含む有機金属を含むガスで
あり、基板ホルダーに保持すべき基板はシリコン基板で
あり、かつその表面が結晶面（１１１）であることを特
徴とすることにより基板表面にアルミニウムの平滑な薄
膜を作製する方法。
（２）前記有機金属の主体がトリイソブチルアルミニウ
ムである特許請求の範囲第１項記載の薄膜作製方法。
（３）前記有機金属の主体がジイソブチルアルミニウム
ハイドライドである特許請求の範囲第１項記載の薄膜作
製方法。
（４）前記有機金属の主体がジメチルアルミニウムハイ
ドライドである特許請求の範囲第１項記載の薄膜作製方
法。
（５）特許請求の範囲第１項記載の薄膜作製方法により
作製されたシリコンの結晶面（１１１）の上に平滑なア
ルミニウム膜を有する光学的反射鏡。
（６）特許請求の範囲第２項記載の薄膜作製方法により
作製されたシリコンの結晶面（１１１）の上に平滑なア
ルミニウム膜を有する光学的反射鏡。
（７）特許請求の範囲第３項記載の薄膜作製方法により
作製されたシリコンの結晶面（１１１）の上に平滑なア
ルミニウム膜を有する光学的反射鏡。