JPH0978225A - Formation of thin film - Google Patents

Formation of thin film

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JPH0978225A
JPH0978225A JP23178695A JP23178695A JPH0978225A JP H0978225 A JPH0978225 A JP H0978225A JP 23178695 A JP23178695 A JP 23178695A JP 23178695 A JP23178695 A JP 23178695A JP H0978225 A JPH0978225 A JP H0978225A
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JP
Japan
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substrate
thin film
chamber
forming
exhaust chamber
Prior art date
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Application number
JP23178695A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Suzuki
康之 鈴木
Kenji Ando
謙二 安藤
Riyuuji Hiroo
竜二 枇榔
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH0978225A publication Critical patent/JPH0978225A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form thin films having excellent film quality with a good adhesion property by irradiating a substrate surface with electromagnetic waves while evacuating the inside of a predischarge chamber to a high vacuum, removing the materials adsorbed on the substrate surface, then forming the thin films on the substrate surface. SOLUTION: The substrate 102a is carried into the predischarge chamber 101 and is installed therein. While the inside of the chamber is evacuated to the high vacuum by a pump 105a, the substrate 102a is irradiated with the electromagnetic waves (UV rays, IR rays, microwaves) which are absorbed in the materials adsorbed on the substrate surface but are not absorbed in the substrate itself from an electromagnetic wave irradiation means 103, by which the materials adsorbed on the surface are removed. The substrate 102b is carried via a gate valve 106b into a film forming chamber 107 evacuated to the high vacuum and is installed on a substrate holder 108 when the irradiation with the electromagnetic waves ends. A sputtering gas is then introduced from gas introducing means 111 into the chamber and electric power is supplied to a target 109 from an electric power supplying means 110 to generate plasma 112, by which the target 109 is sputtered and the thin films are formed on the surface of the substrate 102b.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング等
のよる薄膜の形成方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for forming a thin film by sputtering or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、スパッタリング法によって酸化物
薄膜等の各種の光学薄膜を基板表面に形成するプロセス
において、基板表面に吸着あるいは付着した不純物(以
下「吸着物」という。)を除去することは非常に重要で
ある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a process of forming various optical thin films such as oxide thin films on a substrate surface by a sputtering method, it is not possible to remove impurities (hereinafter referred to as "adsorbed substances") adsorbed or attached to the substrate surface. Very important.

【0003】基板表面の吸着物は、薄膜と基板との密着
強度の劣化を招くばかりでなく、膜中に取り込まれて薄
膜の屈折率を変化させたり、吸収を増加させるなどの問
題を引き起こす。また、吸着物の脱離により発生したH
2O等のガスはスパッタリングレートを変化させ、膜厚
を成膜時間で制御するプロセスにおいては膜厚変動の原
因となる。
The adsorbed substance on the surface of the substrate not only deteriorates the adhesion strength between the thin film and the substrate, but is also taken into the film to cause problems such as changing the refractive index of the thin film and increasing absorption. In addition, H generated by desorption of adsorbate
A gas such as 2 O changes the sputtering rate and causes a film thickness variation in the process of controlling the film thickness by the film formation time.

【0004】このため、通常、基板は予備排気室内へ入
れられ、その室内を高真空に保持することによって吸着
物を取り除き、その後、成膜室へ導入される。なお、こ
の予備排気室は、成膜室を大気に開放することなく、常
に真空に保持しながら基板を成膜室へ搬入することがで
きるため、成膜室中の不純物ガスの量を低く抑える機能
も有する。
For this reason, the substrate is usually placed in a preliminary exhaust chamber, and the adsorbate is removed by maintaining the chamber in a high vacuum, and then introduced into the film forming chamber. Note that the preliminary evacuation chamber can carry the substrate into the film formation chamber while always maintaining a vacuum without opening the film formation chamber to the atmosphere, so that the amount of impurity gas in the film formation chamber can be kept low. It also has a function.

【0005】しかし、特にH2Oや、−(CH2n−を
構成とする有機物(nは自然数)などの有機不純物は光
学ガラス等に対して吸着力が大きいため、予備排気室を
高真空に保持しても、これらを容易には除去できない。
However, since organic impurities such as H 2 O and an organic substance (n is a natural number) composed of — (CH 2 ) n — have a large adsorbing power with respect to the optical glass or the like, the preliminary exhaust chamber is made high. These cannot be easily removed even if a vacuum is maintained.

【0006】このように吸着力が大きい吸着物を除去す
るために、従来は、高真空に保持した予備排気室内にお
いて基板をヒータ等により高温に加熱することによっ
て、吸着物の基板からの脱離を促し、これを除去すると
いう方法が採られていた。
In order to remove the adsorbate having a large adsorption force as described above, conventionally, the substrate is heated to a high temperature by a heater or the like in a preliminary exhaust chamber kept in a high vacuum, so that the adsorbate is desorbed from the substrate. Was adopted and the method of removing this was adopted.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラス
チック基板や、非常に面精度が重視される光学ガラス基
板又はカラーフィルターを有する基板などは、基板温度
を高くすると、変形したり、面精度を確保できないなど
の問題が生じる。このため、基板温度を低く押さえて行
う必要があり(通常100℃以下)、この低い温度では
除去に非常に時間がかかるため、吸着物を十分に除去し
ないまま基板を成膜室へ搬入し、スパッタリングを行っ
ていた。スパッタリング中は基板がプラズマにさらされ
たり、イオン・電子等の高エネルギー粒子やスパッタ粒
子の衝撃をうけたり、さらには基板の温度も上昇するた
め、上記の基板からは吸着物が不純物として大量に脱離
する。この不純物の影響で、スパッタリングレートが変
動するために、同一時間成膜しても膜厚が一定となら
ず、膜厚を高精度に制御できなかった。また、基板表面
に不純物が吸着した状態で薄膜が形成されるため、薄膜
と基板との密着性が低くなり、さらに、不純物を大量に
含有した薄膜が形成されるため、屈折率が変化したり、
紫外・可視領域光の吸収が大きくなるなどの問題も生じ
ていた。
However, a plastic substrate, an optical glass substrate or a substrate having a color filter for which surface accuracy is very important is deformed or the surface accuracy cannot be ensured when the substrate temperature is increased. Such problems occur. For this reason, it is necessary to keep the substrate temperature low (usually 100 ° C. or lower), and at this low temperature, it takes a very long time to remove the substrate. I was doing sputtering. During sputtering, the substrate is exposed to plasma, impacted by high-energy particles such as ions and electrons and sputtered particles, and the temperature of the substrate also rises. Desorb. Since the sputtering rate fluctuates due to the influence of the impurities, the film thickness was not constant even when the film was formed for the same time, and the film thickness could not be controlled with high accuracy. Further, since a thin film is formed in a state where impurities are adsorbed on the surface of the substrate, the adhesion between the thin film and the substrate is low, and further, since a thin film containing a large amount of impurities is formed, the refractive index may change. ,
There were also problems such as increased absorption of light in the ultraviolet and visible regions.

【0008】そこで本発明の目的は、基板表面の吸着物
の除去が基板の温度を必要以上に上げることなく短時間
で十分に行え、膜厚を高精度に制御することができ、さ
らに、基板との密着性が高く且つ優れた膜質を有する薄
膜を形成することができる薄膜の形成方法を提供するで
ある。
Therefore, an object of the present invention is to remove adsorbed substances on the surface of a substrate sufficiently in a short time without raising the temperature of the substrate more than necessary, and to control the film thickness with high precision. A thin film forming method capable of forming a thin film having high adhesiveness with and having excellent film quality.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために種々の検討を重ねた結果、本発明を
完成した。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted various studies to achieve the above object, and as a result, completed the present invention.

【0010】第1の発明は、予備排気室を備えた薄膜形
成装置による薄膜の形成方法において、予備排気室内を
高真空に排気しながら、基板表面の吸着物質には吸収さ
れるが基板自体には吸収されない電磁波を、予備排気室
内で少なくとも基板表面へ照射することによって前記吸
着物質の除去を行い、その後、前記基板表面に薄膜を形
成することを特徴とする薄膜の形成方法に関する。
A first aspect of the present invention is a thin film forming method using a thin film forming apparatus having a preliminary evacuation chamber, wherein while the preliminary evacuation chamber is evacuated to a high vacuum, it is absorbed by an adsorbed substance on the surface of the substrate but is absorbed by the substrate itself. Relates to a method for forming a thin film, characterized in that the adsorbed substance is removed by irradiating at least the surface of the substrate with an electromagnetic wave that is not absorbed, and then a thin film is formed on the surface of the substrate.

【0011】第2の発明は、予備排気室を備えた薄膜形
成装置による薄膜の形成方法において、基板に対する吸
着エネルギーが小さく且つ膜形成及び膜質に影響を与え
ないガスによって予備排気室内をパージしながら、基板
表面の吸着物質には吸収されるが基板自体には吸収され
ない電磁波を予備排気室内で少なくとも基板表面へ照射
し、次いで予備排気室内を高真空に排気することによっ
て前記吸着物質の除去を行い、その後、前記基板表面に
薄膜を形成することを特徴とする薄膜の形成方法に関す
る。
A second aspect of the present invention is a thin film forming method using a thin film forming apparatus having a preliminary evacuation chamber, while purging the preliminary evacuation chamber with a gas that has a small adsorption energy with respect to a substrate and does not affect film formation and film quality. , The electromagnetic waves that are absorbed by the adsorbed substance on the substrate surface but not absorbed by the substrate itself are irradiated to at least the substrate surface in the preliminary exhaust chamber, and then the adsorbed substance is removed by evacuating the preliminary exhaust chamber to a high vacuum. Then, the present invention relates to a method for forming a thin film, which comprises forming a thin film on the surface of the substrate.

【0012】第3の発明は、基板に対する吸着エネルギ
ーが小さく且つ膜形成及び膜質に影響を与えないガス
が、O2、N2、He、Ne、Arから選ばれる少なくと
も1種からなるガスである第2の発明の薄膜の形成方法
に関する。
According to a third aspect of the invention, the gas having a small adsorption energy to the substrate and having no influence on the film formation and film quality is a gas comprising at least one selected from O 2 , N 2 , He, Ne and Ar. The present invention relates to a thin film forming method.

【0013】第4の発明は、予備排気室内に電磁波拡散
手段を設けることによって、予備排気室の内壁面にも電
磁波を照射する第1、第2又は第3の発明の薄膜の形成
方法に関する。
A fourth aspect of the present invention relates to a method of forming a thin film according to the first, second or third aspect of the present invention, wherein an electromagnetic wave diffusing means is provided in the preliminary exhaust chamber so that the inner wall surface of the preliminary exhaust chamber is also irradiated with the electromagnetic wave.

【0014】第5の発明は、電磁波が紫外線である第1
〜4のいずれかの発明の薄膜の形成方法に関する。
A fifth invention is that the electromagnetic wave is ultraviolet light.
4 to a method for forming a thin film of the invention.

【0015】第6の発明は、電磁波が140〜320nm
の波長領域にある紫外線である第1〜4のいずれかの発
明の薄膜の形成方法に関する。
In a sixth aspect of the invention, the electromagnetic wave is 140 to 320 nm.
The method for forming a thin film according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, which is ultraviolet light in the wavelength region of.

【0016】第7の発明は、電磁波が赤外線である第1
〜第4のいずれかの発明の薄膜の形成方法に関する。
A seventh invention is that the electromagnetic wave is infrared rays.
~ A method for forming a thin film according to any one of the fourth invention.

【0017】第8の発明は、電磁波が2.0〜3.6μ
mの波長領域にある赤外線である第1〜4のいずれかの
発明の薄膜の形成方法に関する。
In the eighth invention, the electromagnetic wave is 2.0 to 3.6 μm.
The present invention relates to a method for forming a thin film according to any one of the first to fourth aspects of the invention, which is infrared light in the wavelength region of m.

【0018】第9の発明は、電磁波がマイクロ波である
第1〜4のいずれかの発明の薄膜の形成方法に関する。
The ninth invention relates to the method for forming a thin film according to any one of the first to fourth inventions, wherein the electromagnetic wave is a microwave.

【0019】第10の発明は、電磁波が1〜30GHz
の周波数領域にあるマイクロ波である第1〜4のいずれ
かの発明の薄膜の形成方法に関する。
In a tenth aspect of the invention, the electromagnetic wave is 1 to 30 GHz.
The method for forming a thin film according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, which is a microwave in the frequency range.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0021】まず、第1の発明に係る方法について説明
する。図1に、第1の発明に係る方法に用いる薄膜形成
装置の概略図を示す。図1において薄膜形成装置は、予
備排気室(101)と成膜室(107)に大別され、ゲ
ートバルブ(106b)で連結されている。
First, the method according to the first invention will be described. FIG. 1 shows a schematic view of a thin film forming apparatus used in the method according to the first invention. In FIG. 1, the thin film forming apparatus is roughly divided into a preliminary exhaust chamber (101) and a film forming chamber (107), which are connected by a gate valve (106b).

【0022】予備排気室(101)には、基板(102
a)へ電磁波を照射する電磁波照射手段(103)が設
けられている。この電磁波照射手段は予備排気室外部に
設けてもよく、その場合、電磁波は予備排気室外部から
透過窓を通じて基板に照射される。
In the preliminary exhaust chamber (101), the substrate (102
An electromagnetic wave irradiating means (103) for irradiating an electromagnetic wave to a) is provided. The electromagnetic wave irradiating means may be provided outside the preliminary exhaust chamber, in which case the electromagnetic wave is applied to the substrate from outside the preliminary exhaust chamber through the transmission window.

【0023】さらに予備排気室(101)には、必要に
より、電磁波拡散手段(104)が設けられ、予備排気
室の内壁面へも電磁波が照射される。この磁波拡散手段
よって予備排気室の内壁面の吸着物も除去することがで
き、基板表面の汚染を防ぐことができる。また電磁波拡
散手段は、予備排気室内壁面の吸着物が多いために排気
に時間がかかる場合、基板表面が汚染されないように状
況に応じて、予備排気室内壁面への照射量を調整できる
ようになっている。
Further, if necessary, the preliminary exhaust chamber (101) is provided with an electromagnetic wave diffusing means (104) so that the inner wall surface of the preliminary exhaust chamber is also irradiated with the electromagnetic wave. By this magnetic wave diffusing means, it is possible to remove adsorbed substances on the inner wall surface of the preliminary exhaust chamber and prevent contamination of the substrate surface. Further, the electromagnetic wave diffusion means can adjust the irradiation amount to the wall surface of the preliminary exhaust chamber according to the situation so that the substrate surface is not contaminated when the exhaust takes a long time due to the large amount of adsorbed substances on the wall surface of the preliminary exhaust chamber. ing.

【0024】本発明の方法において紫外線を照射する場
合は、電磁波照射手段(103)として以下のものが挙
げられる。Xe共鳴線ランプ・Hgランプ・Xeランプ
・Xe−Hgランプ・D2ランプ・メタルハライドラン
プ・希ガス共鳴線ランプ・エキシマランプ等のランプ
類、エキシマレーザ・YAGレーザ・Arイオンレーザ
・N2レーザ・色素レーザ等のレーザ発生装置などが使
用される。ランプ類を用いる場合は、赤外線フィルタ
ー、赤外線反射ミラー、コールドミラー等を設置して、
基板を加熱する波長をカットすることが望ましい。特に
可視光領域に吸収がある基板を用いる場合や、基板の加
熱を特に抑えたい場合には、赤外線のみでなく、可視光
線も反射・カットできるミラーやフィルターを用いるこ
とが好ましい。また、波長領域を制御するために光学フ
ィルターを併用することもできる。
When ultraviolet rays are irradiated in the method of the present invention, the electromagnetic wave irradiation means (103) includes the following. Lamps such as Xe resonance line lamp, Hg lamp, Xe lamp, Xe-Hg lamp, D 2 lamp, metal halide lamp, rare gas resonance line lamp, excimer lamp, excimer laser, YAG laser, Ar ion laser, N 2 laser, A laser generator such as a dye laser is used. When using lamps, install an infrared filter, infrared reflection mirror, cold mirror, etc.
It is desirable to cut the wavelength that heats the substrate. Particularly when a substrate having absorption in the visible light region is used, or when it is desired to particularly suppress the heating of the substrate, it is preferable to use a mirror or a filter capable of reflecting / cutting not only infrared rays but also visible rays. Also, an optical filter can be used together to control the wavelength region.

【0025】本発明の方法において赤外線を照射する場
合は、電磁波照射手段(103)としてハロゲンランプ
等のランプ類、CO2レーザ等のレーザ発生装置などが
使用される。また、波長領域を制御するために光学フィ
ルターを併用してもよい。
In the case of irradiating infrared rays in the method of the present invention, lamps such as a halogen lamp and a laser generator such as a CO 2 laser are used as the electromagnetic wave irradiation means (103). Also, an optical filter may be used together to control the wavelength region.

【0026】波長領域を制御するための上記の光学フィ
ルターは、電磁波を予備排気室の外部から照射する場
合、予備排気室の透過窓を光学フィルターとすることも
できる。
In the above-mentioned optical filter for controlling the wavelength region, when the electromagnetic wave is emitted from the outside of the preliminary exhaust chamber, the transmission window of the preliminary exhaust chamber can be used as the optical filter.

【0027】本発明の方法においてマイクロ波を照射す
る場合には、少なくとも1〜30GHzの周波数領域の
マイクロ波が発生できる装置を用いる。
When irradiating with microwaves in the method of the present invention, an apparatus capable of generating microwaves in a frequency range of at least 1 to 30 GHz is used.

【0028】予備排気室(101)には、室内を高真空
にするためにポンプ(105a)が接続されている。こ
のポンプ(105a)は、高真空にする際の排気速度が
大きい真空ポンプが適当である。このような真空ポンプ
としては、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、イオン
ポンプ、イオンサブリメーションポンプ等が挙げられ
る。特に、吸着物質がH2Oの場合はクライオポンプが
好ましい。その他、ドライポンプ、ロータリーポンプ等
を併用してもよい。
A pump (105a) is connected to the preliminary evacuation chamber (101) in order to create a high vacuum inside the chamber. This pump (105a) is preferably a vacuum pump that has a high exhaust rate when making a high vacuum. Examples of such a vacuum pump include a turbo molecular pump, a cryopump, an ion pump, an ion sublimation pump, and the like. A cryopump is particularly preferable when the adsorbing substance is H 2 O. In addition, a dry pump, a rotary pump, etc. may be used together.

【0029】また、予備排気室(101)には、装置外
部から基板(102a)を搬入するためのゲートバルブ
(106a)、及び予備排気室から成膜室へ基板を搬入
させるためのゲートバルブ(106b)が設けられてい
る。これらのゲートバルブを介して基板を搬入すること
により、成膜室(107)を大気に開放することなく、
さらには常に真空に保ちながら基板を成膜室へ搬入する
ことができるため、成膜室中の不純物ガスの量を低く抑
えることができる。
Further, a gate valve (106a) for loading the substrate (102a) from the outside of the apparatus into the preliminary exhaust chamber (101), and a gate valve (for loading the substrate from the preliminary exhaust chamber to the film forming chamber ( 106b) is provided. By loading the substrate through these gate valves, the film formation chamber (107) is not opened to the atmosphere,
Further, since the substrate can be carried into the film formation chamber while always maintaining a vacuum, the amount of the impurity gas in the film formation chamber can be suppressed low.

【0030】成膜室(107)には、基板ホルダー(1
08)が設けられており、そこに基板(102b)が設
置される。その上部にはスパッタターゲット(109)
が位置し、このスパッタターゲットは成膜室外部のスパ
ッタ電力供給手段(110)に電気的に接続されてい
る。また、成膜室はポンプ(105b)及びスパッタガ
ス導入手段(111)と接続されている。なお、ポンプ
(105b)は前記のポンプ(105a)と同様なものが
用いられる。
In the film forming chamber (107), a substrate holder (1
08) is provided, and the substrate (102b) is installed there. Sputter target (109) on top
, And this sputter target is electrically connected to the sputter power supply means (110) outside the film formation chamber. The film forming chamber is connected to the pump (105b) and the sputtering gas introducing means (111). The pump (105b) is the same as the pump (105a).

【0031】以上のような装置を用いた本発明の第1の
薄膜の形成方法について、以下に説明する。
A method for forming a first thin film of the present invention using the above apparatus will be described below.

【0032】まず、基板(102a)を、ゲートバルブ
(106a)から予備排気室(101)内へ搬入し設置
する。
First, the substrate (102a) is loaded from the gate valve (106a) into the preliminary exhaust chamber (101) and set.

【0033】次いで、ポンプ(105b)によって、予
備排気室(101)内の排気を開始する。この排気によ
り予備排気室内が所定の真空度になるまでの間、基板
(102a)へ所定の電磁波を照射する。必要によりさ
らに所望の時間照射してもよい。所定の真空度になった
後、電磁波の照射を停止する。
Next, the pump (105b) starts the exhaust of the preliminary exhaust chamber (101). This exhaust irradiates the substrate (102a) with a predetermined electromagnetic wave until the inside of the preliminary exhaust chamber has a predetermined vacuum degree. Irradiation may be carried out for a desired time if necessary. After reaching a predetermined degree of vacuum, the electromagnetic wave irradiation is stopped.

【0034】照射する電磁波としては、紫外線、赤外線
またはマイクロ波が望ましい。
As the electromagnetic wave for irradiation, ultraviolet rays, infrared rays or microwaves are desirable.

【0035】照射する紫外線としては、特に石英基板等
の光学ガラス基板を用いた場合は、140〜320nmの
波長領域にある紫外線が好ましい。特に吸着物がH2
である場合は、140〜170nmの波長領域にある紫外
線が好ましい。140nm未満の波長の紫外線は、吸着ガ
スの除去には効果はあるが石英基板を変質させ、紫外線
領域の吸収を増加させるため好ましくない。一方、32
0nmよりも長波長の可視域までの電磁波は、吸着ガスを
電子励起しないため吸着ガスを除去しないばかりか、予
備排気室の内壁面を加熱し、その輻射によって基板を加
熱する恐れがあるため好ましくない。なお、140〜1
70nmの波長領域の紫外線を含むが320nmよりも長波
長領域も含有する電磁波を用いる際は、320nmより長
波長の領域をカットする光学フィルターの透過窓を通じ
て、予備排気室の外部から照射することが望ましい。
The ultraviolet rays to be applied are preferably ultraviolet rays in the wavelength range of 140 to 320 nm, especially when an optical glass substrate such as a quartz substrate is used. Especially the adsorbate is H 2 O
When it is, ultraviolet rays in the wavelength region of 140 to 170 nm are preferable. Ultraviolet rays with a wavelength of less than 140 nm are effective in removing the adsorbed gas, but deteriorate the quartz substrate and increase absorption in the ultraviolet region, which is not preferable. On the other hand, 32
Electromagnetic waves in the visible region with a wavelength longer than 0 nm do not electronically excite the adsorbed gas so that the adsorbed gas is not removed, and the inner wall surface of the preliminary exhaust chamber may be heated, and the radiation may heat the substrate. Absent. In addition, 140-1
When using an electromagnetic wave that includes ultraviolet light in the wavelength range of 70 nm but also in the wavelength range longer than 320 nm, it can be irradiated from outside the preliminary exhaust chamber through the transmission window of the optical filter that cuts the wavelength range longer than 320 nm. desirable.

【0036】照射する赤外線としては、特に石英基板等
の光学ガラス基板を用いた場合は、2.0〜3.6μm
の波長領域にある赤外線が好ましい。特に吸着物がH2
Oである場合は、3μm付近の波長を有する赤外線が好
ましい。
The infrared ray to be irradiated is 2.0 to 3.6 μm, especially when an optical glass substrate such as a quartz substrate is used.
Infrared light in the wavelength region of is preferable. Especially when the adsorbate is H 2
When it is O, infrared rays having a wavelength near 3 μm are preferable.

【0037】照射するマイクロ波としては、特に石英基
板等の光学ガラス基板を用いた場合は、1〜30GHz
の周波数領域にあるマイクロ波が好ましい。特に吸着物
がH 2Oである場合は、20GHz付近の周波数を有す
るマイクロ波が好ましい。
The microwave used for irradiation is, in particular, a quartz substrate.
When an optical glass substrate such as a plate is used, 1 to 30 GHz
Microwaves in the frequency region of are preferred. Especially adsorbed material
Is H 2If it is O, it has a frequency near 20 GHz.
Microwaves are preferred.

【0038】これらの紫外線・赤外線・マイクロ波等の
電磁波は、2種以上を同時に照射してもよい。
Two or more kinds of these electromagnetic waves such as ultraviolet rays, infrared rays and microwaves may be simultaneously irradiated.

【0039】電磁波の照射終了後、基板をゲートバルブ
(106b)を通して成膜室(107)へ搬入し、基板
ホルダー(108)に設置する。成膜室(107)は予
めポンプ(105b)で高真空に排気されており、この
搬入操作において、成膜室が大気に開放されることはな
い。次に、酸素及び希ガス等をスパッタガス導入手段
(111)から成膜室内へ所定の圧力になるように導入
する。以上の準備が整った後、スパッタ電力供給手段
(110)からスパッタターゲット(109)へ電力を
供給してプラズマ(112)を発生させ、スパッタリン
グを行い、基板(102b)表面上に薄膜を形成する。
After the completion of the electromagnetic wave irradiation, the substrate is carried into the film forming chamber (107) through the gate valve (106b) and placed in the substrate holder (108). Since the film forming chamber (107) has been evacuated to a high vacuum by the pump (105b) in advance, the film forming chamber is not opened to the atmosphere during this loading operation. Next, oxygen, a rare gas or the like is introduced into the film forming chamber from the sputtering gas introducing means (111) so as to have a predetermined pressure. After the above preparations are completed, power is supplied from the sputtering power supply means (110) to the sputtering target (109) to generate plasma (112) and sputtering is performed to form a thin film on the surface of the substrate (102b). .

【0040】次に、第2の発明に係る方法について説明
する。図2に、第2の発明に係る方法に用いる薄膜形成
装置の予備排気室の概略図を示す。図2において、予備
排気室(201)の基本的な構造は図1の予備排気室
(101)と同様であり、またこの予備排気室(20
1)は図1と同様に成膜室(107)に接続される。
Next, the method according to the second invention will be described. FIG. 2 shows a schematic diagram of a preliminary exhaust chamber of a thin film forming apparatus used in the method according to the second invention. 2, the basic structure of the preliminary exhaust chamber (201) is the same as that of the preliminary exhaust chamber (101) of FIG.
1) is connected to the film forming chamber (107) as in FIG.

【0041】図2の予備排気室(201)の図1と異な
る特徴的な構成は、真空バルブ(215a、215b)、
及びガス純化手段(214)を備えたガスボンベ(21
3)を設けたことである。その他、ガス流量制御手段や
ガス流量計等を設けてもよい。
The characteristic structure of the preliminary exhaust chamber (201) of FIG. 2 different from that of FIG. 1 is that the vacuum valves (215a, 215b),
And a gas cylinder (21) equipped with a gas purification means (214)
3) is provided. In addition, a gas flow rate control means, a gas flow meter, etc. may be provided.

【0042】ガス純化手段(214)としては、基板や
予備排気室内壁面に対して吸着エネルギーが大きい物質
を除去する能力が優れたものが望ましい。除去方式とし
ては、吸着方式、ゲッター方式、化学反応を利用する方
式等が挙げられる。
As the gas purifying means (214), it is desirable that it has an excellent ability to remove a substance having a large adsorption energy with respect to the substrate or the wall surface of the preliminary exhaust chamber. Examples of the removal method include an adsorption method, a getter method, and a method using a chemical reaction.

【0043】上述の薄膜形成装置を用いた薄膜の形成方
法は次の通りである。
The method of forming a thin film using the above-mentioned thin film forming apparatus is as follows.

【0044】まず、基板(202)を装置外部から予備
排気室内へ搬入し、次いで、この予備排気室を排気する
前に、真空バルブ(215a、215b)を開ける。そし
てパージ用ガス(後述)を、ガスボンベ(213)から
ガス純化手段(214)を通して予備排気室(201)
内へ導入し、パージを行う。このとき、真空バルブ(2
15a)と真空バルブ(215b)を交互に開閉して、予
備排気室内の空気をパージ用ガスで置換した後に上記パ
ージを行ってもよい。
First, the substrate (202) is carried into the preliminary exhaust chamber from the outside of the apparatus, and then the vacuum valves (215a, 215b) are opened before exhausting the preliminary exhaust chamber. Then, a purging gas (described later) is supplied from the gas cylinder (213) through the gas purifying means (214) to the preliminary exhaust chamber (201).
It is introduced into the inside and purged. At this time, the vacuum valve (2
15a) and the vacuum valve (215b) may be alternately opened and closed to replace the air in the preliminary exhaust chamber with the purging gas, and then the above purging may be performed.

【0045】パージを開始したら同時に、電磁波を照射
する。電磁波の照射によって脱離した吸着物質は、パー
ジ用ガスとともに、真空バルブ(215b)から予備排
気室外へ排出される。
Simultaneously with the start of purging, electromagnetic waves are radiated. The adsorbed substance desorbed by the irradiation of the electromagnetic wave is discharged from the vacuum valve (215b) to the outside of the preliminary exhaust chamber together with the purging gas.

【0046】電磁波の照射を十分に行った後、パージ用
ガスの導入を止め、真空バルブ(215a、215b)を
閉じる。次いで所定の圧力になるまでポンプ(205)
によって排気を行う。以降の操作については、第1の発
明に係る方法と同様に行う。
After sufficiently irradiating the electromagnetic wave, the introduction of the purging gas is stopped and the vacuum valves (215a, 215b) are closed. Then, pump (205) until a predetermined pressure is reached.
Exhaust by. Subsequent operations are performed in the same manner as in the method according to the first aspect of the invention.

【0047】上記のパージ用ガスは、基板に対する吸着
エネルギーが小さいことが必要である。加えて、予備排
気室の内壁面に対しても吸着エネルギーが小さいことが
望ましい。さらには、成膜室に混入しても膜形成や膜質
に対して影響が小さい、あるいは全く影響を与えないガ
スであることが望ましい。
The above-mentioned purging gas needs to have a small adsorption energy with respect to the substrate. In addition, it is desirable that the adsorption energy is small with respect to the inner wall surface of the preliminary exhaust chamber. Further, it is desirable that the gas has little or no effect on the film formation and film quality even if mixed into the film forming chamber.

【0048】このようなパージ用ガスとしては、O2
2、He、Ne、Ar等が挙げられる。これらは、1
種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いても
よい。
As such a purging gas, O 2 ,
N 2 , He, Ne, Ar and the like can be mentioned. These are 1
One kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.

【0049】また、これらのパージ用ガスには、膜形成
及び膜質に影響を与えるガスをできるだけ含まないこと
が必要である。特に、吸着エネルギーが大きいガス、例
えばH2Oはできるだけ除去することが望ましく、10
ppb以下とすることが好ましい。したがって、パージ
ガスを予備排気室へ導入する前には、ガス純化手段によ
って、膜形成及び膜質に影響を与える不純物を除去する
ことが望ましい。
Further, it is necessary that these purging gases contain as little gas as possible that affects film formation and film quality. Particularly, it is desirable to remove a gas having a large adsorption energy, such as H 2 O, as much as possible.
It is preferably ppb or less. Therefore, before introducing the purge gas into the preliminary exhaust chamber, it is desirable to remove impurities that affect the film formation and film quality by the gas purification means.

【0050】以上の本発明の方法において、特定の電磁
波の照射によって、基板自体は加熱されないで、その基
板表面の吸着物のみが選択的に励起されて脱離が促進さ
れる。脱離した吸着物のガス成分は、第1の発明に係る
方法においてはポンプにより排気され、第2の発明に係
る方法においてはパージ用ガスにより排出される。これ
らの結果、基板は温度が上昇することなく、吸着物が除
去される。
In the above method of the present invention, the substrate itself is not heated by the irradiation of the specific electromagnetic wave, but only the adsorbed substance on the substrate surface is selectively excited to promote desorption. The gas component of the desorbed adsorbate is exhausted by a pump in the method according to the first aspect of the invention and is discharged by a purging gas in the method of the second aspect. As a result, the adsorbate is removed without increasing the temperature of the substrate.

【0051】[0051]

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明する
が、本発明はこれらに限定するものではない。
EXAMPLES The present invention will be further described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0052】実施例1 図1に示す薄膜形成装置を用い、第1の発明に係る方法
によって薄膜を作製した。
Example 1 Using the thin film forming apparatus shown in FIG. 1, a thin film was produced by the method according to the first invention.

【0053】図1において、基板(102a、102b)
は石英基板、電磁波照射手段(103)は紫外線照射装
置、104は紫外線拡散板、ポンプ(105a)は10
00(l/s)の排気能力を持つクライオポンプ及び50
(l/s)の排気能力を持つドライポンプ、ポンプ(10
5b)は1000(l/s)の排気能力を持つターボ分子ポ
ンプ及び100(l/s)の排気能力を持つロータリーポ
ンプである。
In FIG. 1, substrates (102a, 102b)
Is a quartz substrate, the electromagnetic wave irradiation means (103) is an ultraviolet irradiation device, 104 is an ultraviolet diffusion plate, and the pump (105a) is 10
Cryo pump with exhaust capacity of 00 (l / s) and 50
(L / s) exhaust capacity dry pump, pump (10
5b) is a turbo molecular pump having an exhaust capacity of 1000 (l / s) and a rotary pump having an exhaust capacity of 100 (l / s).

【0054】紫外線照射装置(103)には、Xe共鳴
線ランプ(147nm輝線発光)を用い、ランプ裏面に
はコールドミラーを、ランプと基板との間には基板の加
熱をさけるための赤外線反射ミラー、及び光学フィルタ
ーを設置した。これらにより、石英基板へ照射する紫外
線の波長を140〜320nmへ制御した。また、この紫
外線が予備排気室内壁面に照射されるように紫外線拡散
板(204)を設定した。
An Xe resonance line lamp (luminous line emission of 147 nm) is used as the ultraviolet irradiation device (103), a cold mirror is provided on the back surface of the lamp, and an infrared reflection mirror for avoiding heating of the substrate between the lamp and the substrate. , And an optical filter were installed. With these, the wavelength of the ultraviolet light applied to the quartz substrate was controlled to 140 to 320 nm. Further, the ultraviolet diffusion plate (204) was set so that the ultraviolet rays were irradiated to the wall surface of the preliminary exhaust chamber.

【0055】以上のセッティング終了後、まず、石英基
板(102a)を、ゲートバルブ(106a)から予備排
気室(101)内へ搬入し設置した。
After the above setting was completed, first, the quartz substrate (102a) was loaded into the preliminary exhaust chamber (101) from the gate valve (106a) and set.

【0056】次いで、ポンプ(105b)によって、予
備排気室(101)内の排気を開始した。この排気によ
り予備排気室内が所定の真空度になるまでの間、基板
(102a)へ上記の紫外線をを照射した。所定の真空
度になった後、上記の紫外線の照射を停止した。
Next, the pump (105b) was started to evacuate the preliminary exhaust chamber (101). The substrate (102a) was irradiated with the above-mentioned ultraviolet rays until the inside of the preliminary exhaust chamber became a predetermined vacuum degree by this exhaust. After reaching a predetermined degree of vacuum, the irradiation with the ultraviolet rays was stopped.

【0057】紫外線の照射終了後、石英基板をゲートバ
ルブ(106b)を通して成膜室(107)へ搬入し、
基板ホルダー(108)に設置した。成膜室(107)
は予めポンプ(105b)で高真空に排気しているた
め、この搬入操作において、成膜室が大気に開放される
ことはない。次に、酸素及びArガス等をスパッタガス
導入手段(111)から成膜室(107)内へ所定の圧
力になるように導入した。以上の準備が整った後、スパ
ッタ電力供給手段(110)からスパッタターゲット
(109)へ電力を供給してプラズマを発生させ、スパ
ッタリングを行い、基板(102b)の表面上に薄膜を
形成した。
After the irradiation of ultraviolet rays, the quartz substrate is carried into the film forming chamber (107) through the gate valve (106b),
It was installed in the substrate holder (108). Film forming chamber (107)
Is evacuated to a high vacuum by the pump (105b) in advance, the film forming chamber is not opened to the atmosphere during this loading operation. Next, oxygen and Ar gas were introduced into the film forming chamber (107) from the sputtering gas introducing means (111) so as to have a predetermined pressure. After the above preparations were completed, electric power was supplied from the sputtering power supply means (110) to the sputtering target (109) to generate plasma and perform sputtering, thereby forming a thin film on the surface of the substrate (102b).

【0058】表1に、紫外線照射時間に対する基板の温
度変化、及び質量数17、72、85のガス成分量(吸
着物質の脱離量)を示した。質量数17のガス成分はH
2Oに対応し、質量数72及び85の成分はそれぞれ−
(CH2n−(nは自然数)を構成とする有機物に対応
する。ここで、基板の温度は、紫外線が直接照射されな
いように基板に設置した熱電対により測定した。吸着物
質の脱離量は、ガス成分をイオン化して定量測定できる
四重極分圧ガスモニターを用い、予備排気室内のガス成
分を測定して求めた。この脱離量はイオン電流値(A)
で示した。なお、この脱離量を示すイオン電流値は、予
備排気室の内壁面から脱離したガス成分の値を差し引い
たものである。
Table 1 shows the temperature change of the substrate with respect to the ultraviolet irradiation time, and the gas component amounts (desorption amount of the adsorbed substance) of the mass numbers 17, 72 and 85. Gas component with mass number 17 is H
Corresponding to 2 O, the components with mass numbers 72 and 85 are-
It corresponds to an organic substance having (CH 2 ) n − (n is a natural number). Here, the temperature of the substrate was measured by a thermocouple installed on the substrate so as not to be directly irradiated with ultraviolet rays. The desorption amount of the adsorbed substance was determined by measuring the gas component in the preliminary exhaust chamber using a quadrupole partial pressure gas monitor capable of quantitatively measuring the gas component by ionizing it. This desorption amount is the ion current value (A)
Indicated by The ion current value indicating the desorption amount is obtained by subtracting the value of the desorbed gas component from the inner wall surface of the preliminary exhaust chamber.

【0059】この表から、照射時間20分以下という短
時間で、さらに基板温度が40℃以下という比較的低温
において、基板の表面に吸着していたH2O及び有機物
が十分に脱離していることがわかる。
From this table, H 2 O and organic substances adsorbed on the surface of the substrate are sufficiently desorbed in a short irradiation time of 20 minutes or less and at a relatively low substrate temperature of 40 ° C. or less. I understand.

【0060】実施例2 図2に示す予備排気室を備えた薄膜形成装置を用い、第
2の発明に係る方法によって薄膜を作製した。
Example 2 A thin film was produced by the method according to the second invention, using the thin film forming apparatus having the preliminary exhaust chamber shown in FIG.

【0061】図2において、基板(202)は石英基
板、電磁波照射手段(203)は紫外線照射装置、20
4は紫外線拡散板、ポンプ(205)は1000(l/
s)の排気能力を持つクライオポンプ及び50(l/s)の
排気能力を持つドライポンプである。
In FIG. 2, the substrate (202) is a quartz substrate, the electromagnetic wave irradiation means (203) is an ultraviolet irradiation device, and 20
4 is an ultraviolet diffusion plate, and the pump (205) is 1000 (l /
It is a cryopump with an exhaust capacity of s) and a dry pump with an exhaust capacity of 50 (l / s).

【0062】紫外線照射装置(203)には、Xe共鳴
線ランプ(147nm輝線発光)を用い、ランプ裏面に
はコールドミラーを、ランプと基板との間には基板の加
熱をさけるための赤外線反射ミラー、及び光学フィルタ
ーを設置した。これらにより、石英基板へ照射する紫外
線の波長を140〜320nmへ制御した。また、この紫
外線が予備排気室内壁面に照射されるように紫外線拡散
板(204)を設定した。
An Xe resonance line lamp (luminous line emission of 147 nm) is used for the ultraviolet irradiation device (203), a cold mirror is provided on the back surface of the lamp, and an infrared reflection mirror for avoiding heating of the substrate between the lamp and the substrate. , And an optical filter were installed. With these, the wavelength of the ultraviolet light applied to the quartz substrate was controlled to 140 to 320 nm. Further, the ultraviolet diffusion plate (204) was set so that the ultraviolet rays were irradiated to the wall surface of the preliminary exhaust chamber.

【0063】以上のセッティング終了後、まず、石英基
板(202)を予備排気室へ搬入し、この予備排気室を
排気する前に、真空バルブ(215a、215b)を開け
た。そして窒素ガス(パージ用ガス)を、ガスボンベ
(213)からガス純化手段(214)を通して予備排
気室(201)内へ導入し、パージを行った。なお、ガ
ス純化手段を通過した窒素ガスの窒素成分以外の組成
は、CO、CO2、O2、H 2Oのそれぞれが10ppb
以下であり、その他の成分は検出限界以下であった。
After completing the above setting, first, the quartz substrate
The plate (202) is carried into the preliminary exhaust chamber, and this preliminary exhaust chamber is
Open the vacuum valves (215a, 215b) before exhausting.
Was. Then, use nitrogen gas (purging gas) in the gas cylinder.
Preliminary discharge from (213) through gas purification means (214)
It was introduced into the air chamber (201) and purged. In addition,
Composition other than nitrogen component of nitrogen gas that has passed through the purification means
Is CO, CO2, O2, H 2Each O is 10 ppb
Below, the other components were below the detection limit.

【0064】パージを開始したと同時に、上記の紫外線
を照射した。この紫外線の照射によって脱離した吸着物
質は、窒素ガスとともに、真空バルブ(215b)から
予備排気室外へ排出される。
At the same time when the purging was started, the above ultraviolet rays were irradiated. The adsorbed substance desorbed by the irradiation of the ultraviolet rays is discharged to the outside of the preliminary exhaust chamber through the vacuum valve (215b) together with the nitrogen gas.

【0065】紫外線照射を十分に行った後、窒素ガスの
導入を止め、真空バルブ(215a、215b)を閉じ
た。次いで所定の圧力になるまでポンプ(205)によ
って排気を行った。以降の操作については、実施例1の
操作と同様にして薄膜を形成した。
After sufficiently irradiating the ultraviolet rays, the introduction of nitrogen gas was stopped and the vacuum valves (215a, 215b) were closed. Then, evacuation was performed by the pump (205) until a predetermined pressure was reached. With respect to the subsequent operations, a thin film was formed in the same manner as the operation of Example 1.

【0066】なお、基板表面にはわずかに窒素ガスが吸
着したが、これはプラズマによる加熱ですぐに除去さ
れ、また、このわずかな窒素ガスは膜質や密着性には影
響しなかった。
Although a slight amount of nitrogen gas was adsorbed on the surface of the substrate, it was immediately removed by heating with plasma, and this slight amount of nitrogen gas did not affect the film quality or adhesion.

【0067】実施例3 図1に示す薄膜形成装置を用い、第1の発明に係る方法
によって薄膜を作製した。電磁波照射手段(103)は
赤外線照射装置であり、2kWのハロゲンランプと光学
フィルターを用いて2.0〜3.6μmの波長領域にあ
る赤外線を照射した以外は、実施例1と同様に行った。
Example 3 Using the thin film forming apparatus shown in FIG. 1, a thin film was produced by the method according to the first invention. The electromagnetic wave irradiating means (103) is an infrared irradiating device, and was carried out in the same manner as in Example 1 except that a 2 kW halogen lamp and an optical filter were used to irradiate infrared rays in the wavelength region of 2.0 to 3.6 μm. .

【0068】表1に、赤外線照射時間に対する基板の温
度変化、及び質量数17のガス成分量(吸着物質の脱離
量)を示した。この質量数17のガス成分はH2Oに対
応する。ここで、基板の温度は、紫外線が直接照射され
ないように基板に設置した熱電対により測定した。吸着
物質の脱離量は、ガス成分をイオン化して定量測定でき
る四重極分圧ガスモニターを用い、予備排気室内のガス
成分を測定して求めた。この脱離量はイオン電流値
(A)で示した。なお、この脱離量を示すイオン電流値
は、予備排気室の内壁面から脱離したガス成分の値を差
し引いたものである。
Table 1 shows the temperature change of the substrate with respect to the irradiation time of infrared rays and the amount of gas component having a mass number of 17 (desorption amount of adsorbed substance). This gas component having a mass number of 17 corresponds to H 2 O. Here, the temperature of the substrate was measured by a thermocouple installed on the substrate so as not to be directly irradiated with ultraviolet rays. The desorption amount of the adsorbed substance was determined by measuring the gas component in the preliminary exhaust chamber using a quadrupole partial pressure gas monitor capable of quantitatively measuring the gas component by ionizing it. This desorption amount is shown by the ion current value (A). The ion current value indicating the desorption amount is obtained by subtracting the value of the desorbed gas component from the inner wall surface of the preliminary exhaust chamber.

【0069】この表から、照射時間20分以下という短
時間で、さらに基板温度が45℃以下という比較的低温
において、基板の表面に吸着していたH2Oが十分に脱
離していることがわかる。
From this table, it can be seen that H 2 O adsorbed on the surface of the substrate is sufficiently desorbed in a short irradiation time of 20 minutes or less and at a relatively low substrate temperature of 45 ° C. or less. Recognize.

【0070】実施例4 図1に示す薄膜形成装置を用い、第1の発明に係る方法
によって薄膜を作製した。その際、電磁波照射手段(1
03)は、予備排気室の外部に設け、内部の基板へ1〜
30GHzのマイクロ波を照射した以外は、実施例1と
同様に行った。
Example 4 Using the thin film forming apparatus shown in FIG. 1, a thin film was produced by the method according to the first invention. At that time, the electromagnetic wave irradiation means (1
03) is provided outside the preliminary exhaust chamber, and
The same procedure as in Example 1 was performed except that the microwave of 30 GHz was irradiated.

【0071】表1に、マイクロ波照射時間に対する基板
の温度変化、及び質量数17のガス成分量(吸着物質の
脱離量)を示した。この質量数17のガス成分はH2
に対応する。ここで、基板の温度は、放射温度計によっ
て測定した。吸着物質の脱離量は、ガス成分をイオン化
して定量測定できる四重極分圧ガスモニターを用い、予
備排気室内のガス成分を測定して求めた。この脱離量は
イオン電流値(A)で示した。なお、この脱離量を示す
イオン電流値は、予備排気室の内壁面から脱離したガス
成分の値を差し引いたものである。
Table 1 shows the temperature change of the substrate with respect to the microwave irradiation time and the amount of the gas component having a mass number of 17 (desorption amount of the adsorbed substance). The gas component having a mass number of 17 is H 2 O.
Corresponding to. Here, the temperature of the substrate was measured by a radiation thermometer. The desorption amount of the adsorbed substance was determined by measuring the gas component in the preliminary exhaust chamber using a quadrupole partial pressure gas monitor capable of quantitatively measuring the gas component by ionizing it. This desorption amount is shown by the ion current value (A). The ion current value indicating the desorption amount is obtained by subtracting the value of the desorbed gas component from the inner wall surface of the preliminary exhaust chamber.

【0072】この表から、照射時間20分以下という短
時間で、さらに基板温度が46℃以下という比較的低温
において、基板の表面に吸着していたH2Oが十分に脱
離していることがわかる。
From this table, it can be seen that H 2 O adsorbed on the surface of the substrate is sufficiently desorbed in a short irradiation time of 20 minutes or less and at a relatively low substrate temperature of 46 ° C. or less. Recognize.

【0073】[0073]

【表1】 [Table 1]

【0074】実施例5 図2に示す予備排気室を備えた薄膜形成装置を用い、第
2の発明に係る方法によって薄膜を作製した。
Example 5 A thin film was formed by the method according to the second invention by using the thin film forming apparatus having the preliminary exhaust chamber shown in FIG.

【0075】予備排気室に高純度の窒素ガスでパージを
しながら、石英基板に2kWのハロゲンランプと光学フ
ィルターを用いて2.0〜3.6μmの波長領域にある
赤外線を照射した以外は実施例2と同様に行った。な
お、赤外線の照射は10分間行った。この間、基板温度
を放射温度計で測定したところ、約50℃であった。
While purging the preliminary exhaust chamber with high-purity nitrogen gas, the quartz substrate was irradiated with infrared rays in the wavelength range of 2.0 to 3.6 μm using a halogen lamp of 2 kW and an optical filter. The procedure was as in Example 2. The infrared irradiation was performed for 10 minutes. During this time, when the substrate temperature was measured by a radiation thermometer, it was about 50 ° C.

【0076】赤外線の照射後、石英基板を成膜室へ搬入
し、スパッタリング中に脱離してくるガスをガス分析計
でモニターした。図3に、スパッタリング中の成膜室内
のH 2O分圧(H2Oのイオン電流値)の経時変化を示
す。図3中、H2O分圧が上昇しているところは、スパ
ッタ電力を印加して放電を行った時に基板から脱離した
2Oに起因する。赤外線を石英基板に照射していない
場合に比べ、H2Oに対応する質量数17のイオン電流
値が一桁以上減少していることがわかる。同様に、有機
分子に対応する質量数72、85等のイオン電流値も一
桁以上減少していた。すなわち、赤外線を基板に照射す
ることで、基板温度を50℃程度しか上昇させずに、基
板の表面に吸着したH2O及び有機物を除去できた。
After the irradiation of infrared rays, the quartz substrate is carried into the film forming chamber.
The gas released during the sputtering is analyzed by a gas analyzer.
I monitored it at. Figure 3 shows the deposition chamber during sputtering.
H 2O partial pressure (H2Shows the change over time of the O ion current value)
You. In FIG. 3, H2Where the O partial pressure is rising,
Detached from the substrate when the discharge power was applied.
H2Due to O. Do not irradiate the quartz substrate with infrared rays
H compared to the case2Ion current with mass number 17 corresponding to O
It can be seen that the value has decreased by one digit or more. Similarly, organic
Ion current values of mass numbers 72, 85, etc. corresponding to the molecule are also
It was decreasing by more than one digit. That is, the substrate is irradiated with infrared rays.
As a result, the substrate temperature is raised only by about 50 ° C.
H adsorbed on the surface of the plate2O and organics could be removed.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上の説明から明らかなよう本発明の方
法によれば、基板の温度を必要以上に上げることなく短
時間で十分に基板表面の吸着物を除去できる。
As is apparent from the above description, according to the method of the present invention, the adsorbed substances on the substrate surface can be sufficiently removed in a short time without raising the temperature of the substrate more than necessary.

【0078】これにより、これまで熱に弱いために吸着
物の除去処理ができなかったプラスチック基板や高精度
の面形状を有するレンズ等の光学ガラス基板において
も、基板表面の吸着物を除去した後にスパッタリング等
の成膜を行うことができる。
As a result, even after removing the adsorbate on the surface of the plastic substrate or the optical glass substrate such as a lens having a highly precise surface shape, which could not be subjected to the treatment for removing the adsorbate due to its weakness against heat. Film formation such as sputtering can be performed.

【0079】その結果、形成された膜中の不純物が低減
するため、膜質が向上(屈折率が安定、紫外・可視領域
光の吸収が小さい等)し、また基板と膜との密着性も高
くなる。さらに膜形成において、スパッタリング中に放
出される脱離ガスが減少するため、スパッタリングレー
トが安定し、膜厚の制御を高精度に行うことができ、ま
た成膜の再現性も向上する。
As a result, the impurities in the formed film are reduced, so that the film quality is improved (refractive index is stable, absorption of light in the ultraviolet / visible region is small, etc.) and the adhesion between the substrate and the film is high. Become. Further, in the film formation, the desorbed gas released during sputtering is reduced, so that the sputtering rate is stable, the film thickness can be controlled with high accuracy, and the reproducibility of the film formation is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の方法に用いる薄膜形成装置の概略図で
ある。
FIG. 1 is a schematic view of a thin film forming apparatus used in the method of the present invention.

【図2】本発明の方法に用いる薄膜形成装置の予備排気
室の概略図である。
FIG. 2 is a schematic view of a preliminary exhaust chamber of a thin film forming apparatus used in the method of the present invention.

【図3】本発明の方法において、スパッタリング中の成
膜室内のH2O分圧(H2Oのイオン電流値)の経時変化
を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing changes over time in the H 2 O partial pressure (ion current value of H 2 O) in the film forming chamber during sputtering in the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201 予備排気室 102a、102b、202 基板 103、203 電磁波照射手段 104、204 電磁波拡散手段 105a、105b、205 ポンプ 106a、106b、206a、206b ゲートバルブ 107 成膜室 108 基板ホルダー 109 スパッタターゲット 110 スパッタ電力供給手段 111 スパッタガス導入手段 112 プラズマ 213 ガスボンベ 214 ガス純化手段 215a、215b 真空バルブ 101, 201 preliminary evacuation chambers 102a, 102b, 202 substrates 103, 203 electromagnetic wave irradiation means 104, 204 electromagnetic wave diffusion means 105a, 105b, 205 pumps 106a, 106b, 206a, 206b gate valves 107 film formation chambers 108 substrate holders 109 sputter targets 110 Sputtering power supply means 111 Sputtering gas introduction means 112 Plasma 213 Gas cylinder 214 Gas purification means 215a, 215b Vacuum valve

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 予備排気室を備えた薄膜形成装置による
薄膜の形成方法において、予備排気室内を高真空に排気
しながら、基板表面の吸着物質には吸収されるが基板自
体には吸収されない電磁波を、予備排気室内で少なくと
も基板表面へ照射することによって前記吸着物質の除去
を行い、その後、前記基板表面に薄膜を形成することを
特徴とする薄膜の形成方法。
1. A method for forming a thin film by a thin film forming apparatus having a preliminary exhaust chamber, wherein while the preliminary exhaust chamber is being evacuated to a high vacuum, an electromagnetic wave that is absorbed by an adsorbed substance on the substrate surface but not absorbed by the substrate itself. Is applied to at least the surface of the substrate in the preliminary exhaust chamber to remove the adsorbed substance, and then a thin film is formed on the surface of the substrate.
【請求項2】 予備排気室を備えた薄膜形成装置による
薄膜の形成方法において、基板に対する吸着エネルギー
が小さく且つ膜形成及び膜質に影響を与えないガスによ
って予備排気室内をパージしながら、基板表面の吸着物
質には吸収されるが基板自体には吸収されない電磁波を
予備排気室内で少なくとも基板表面へ照射し、次いで予
備排気室内を高真空に排気することによって前記吸着物
質の除去を行い、その後、前記基板表面に薄膜を形成す
ることを特徴とする薄膜の形成方法。
2. A method for forming a thin film by a thin film forming apparatus having a preliminary exhaust chamber, wherein while the preliminary exhaust chamber is being purged by a gas that has a small adsorption energy to a substrate and does not affect film formation and film quality, At least the surface of the substrate is irradiated with an electromagnetic wave that is absorbed by the adsorbed substance but is not absorbed by the substrate itself, and then the adsorbed substance is removed by evacuating the pre-evacuated chamber to a high vacuum. A method for forming a thin film, which comprises forming a thin film on the surface of a substrate.
【請求項3】 基板に対する吸着エネルギーが小さく且
つ膜形成及び膜質に影響を与えないガスが、O2、N2
He、Ne、Arから選ばれる少なくとも1種からなる
ガスである請求項2記載の薄膜の形成方法。
3. Gases which have a small adsorption energy to the substrate and which do not affect the film formation and film quality are O 2 , N 2 ,
The method for forming a thin film according to claim 2, wherein the gas is at least one selected from He, Ne, and Ar.
【請求項4】 予備排気室内に電磁波拡散手段を設ける
ことによって、予備排気室の内壁面にも電磁波を照射す
る請求項1、2又は3記載の薄膜の形成方法。
4. The method for forming a thin film according to claim 1, 2 or 3, wherein the electromagnetic wave is irradiated onto the inner wall surface of the preliminary exhaust chamber by providing an electromagnetic wave diffusion means in the preliminary exhaust chamber.
【請求項5】 電磁波が紫外線である請求項1〜4のい
ずれか1項に記載の薄膜の形成方法。
5. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein the electromagnetic wave is ultraviolet light.
【請求項6】 電磁波が140〜320nmの波長領域に
ある紫外線である請求項1〜4のいずれか1項に記載の
薄膜の形成方法。
6. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein the electromagnetic waves are ultraviolet rays in a wavelength range of 140 to 320 nm.
【請求項7】 電磁波が赤外線である請求項1〜4のい
ずれか1項に記載の薄膜の形成方法。
7. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein the electromagnetic waves are infrared rays.
【請求項8】 電磁波が2.0〜3.6μmの波長領域
にある赤外線である請求項1〜4のいずれか1項に記載
の薄膜の形成方法。
8. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein the electromagnetic waves are infrared rays in a wavelength range of 2.0 to 3.6 μm.
【請求項9】 電磁波がマイクロ波である請求項1〜4
のいずれか1項に記載の薄膜の形成方法。
9. The electromagnetic wave is a microwave.
The method for forming a thin film according to any one of 1.
【請求項10】 電磁波が1〜30GHzの周波数領域
にあるマイクロ波である請求項1〜4のいずれか1項に
記載の薄膜の形成方法。
10. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein the electromagnetic wave is a microwave in the frequency range of 1 to 30 GHz.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013520569A (en) * 2010-02-24 2013-06-06 ジングルス・テヒノロギース・アクチェンゲゼルシャフト Method and apparatus for rapidly heating and cooling a substrate under vacuum and then immediately coating the substrate
JPWO2020050112A1 (en) * 2018-09-05 2021-08-26 富士フイルム株式会社 Film formation method

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