JP2003166055A

JP2003166055A - 薄膜の成膜装置及び成膜方法

Info

Publication number: JP2003166055A
Application number: JP2001368425A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Tani; 典明谷; Toshihiro Suzuki; 寿弘鈴木; Takafumi Matsumoto; 孝文松元; Koichi Hanzawa; 幸一半澤
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-06-13
Anticipated expiration: 2021-12-03
Also published as: JP3994000B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】薄膜の膜厚分布の変化や円周方向の膜厚分布に
対応して膜厚を補正できる、効率的な薄膜の成膜装置及
び成膜方法を提供する。【解決手段】最初に、回転基板４とスパッタカソード６
との間に、第１シャッタ１３ａと第２シャッタ１４ａ、
１４ｂとを挿着し、第２シャッタ１４ａ、１４ｂを開い
た状態で、最大の膜厚部分を所望膜厚の９５％以上の膜
厚に成膜する第１工程と、次に、この第１工程の際に第
１シャッタ１３ａと第２シャッタ１４ａ、１４ｂとを挿
着させたまま、膜厚モニタ１０の計測値に応じて、第２
シャッタ１４ａ、１４ｂを作動させて、第１工程時より
第１シャッタ１３ａの開口部１３ｂの開度を減少させる
第２工程と、その後、第２工程の際に１３ａの開口部１
３ｂの開度を減少させたまま、膜厚モニタ１０の計測値
に応じて、回転基板４とスパッタカソード６との間で、
可動シャッタ１５を作動させ、成膜を遮断する第３工程
とを順次行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転基板上に薄膜
を成膜する装置及びこの装置を用いて薄膜を成膜する方
法に関する。例えば、ガラス基板上にスパッタ装置など
で成膜を行うと、基板上の所望位置にスパッタ粒子が堆
積して薄膜が形成される際に、成膜条件を均一にする目
的で用いる回転基板方式では、その径方向において、タ
ーゲット中心に対応する基板部分をピークにするような
膜厚分布を有する薄膜が形成されることが多い。また、
回転基板の円周方向においても回転する基板のどの部分
から成膜を開始し終了したかによって、これらの部分を
始端または終端とするような膜厚分布が生じることが多
い。このような膜厚の散布度は、所望の膜厚値の数パー
セント程度であることが多いが、光素子や光フィルタ等
に用いられる光学薄膜分野においては、膜厚に起因して
変化する光学膜厚（膜厚と屈折率との積）を制御するた
め、厳密に均等な膜厚の薄膜を成膜することが求められ
ている。

【０００２】

【従来の技術】従来、成膜条件の均一化を図るために基
板を回転させ、この基板上に薄膜の成膜を行うスパッタ
装置は図１に示す構成を有する。このものでは、装置チ
ャンバ１内の上方に、回転軸２で軸支されて回転可能な
基板ホルダ３を設け、該ホルダ３上にガラス基板４を取
り付けている。また、装置チャンバ１の断面下方の一方
の側面領域に、基板４方向に向けたＴｉターゲット５を
載置したスパッタカソード６を成膜源として設置し、Ｔ
ｉターゲット５とスパッタカソード６とで構成されるス
パッタリングターゲットの外側に防着板７を覆設してい
る。さらに、装置チャンバ１内の下方に、円形状の開口
部８ａを有するシャッタ８を、回転軸９で軸支して該回
転軸９まわりに回転可能にして設けている。（図２参
照。）

【０００３】ここで、図１のスパッタ装置において、基
板ホルダ３の回転軸２とシャッタ８の回転軸９とはそれ
ぞれ独立に作動できるようにしている。また、基板ホル
ダ３と基板４とには、基板４上に成膜された薄膜の膜厚
を計測する膜厚モニタ１０が設けられている。膜厚モニ
タ１０は、発光部１０ａ₁〜１０ａ₃と、発光部１０ａ ₁
〜１０ａ₃にそれぞれ対応する受光部１０ｂ₁〜１０ｂ₃
とから成り、発光部１０ａと受光部１０ｂとの組み合わ
せにより、第１モニタ１０ａ₁-１０ｂ₁、第２モニタ１
０ａ₂-１０ｂ₂及び第３モニタ１０ａ₃-１０ｂ₃を構成し
ている。このように、発光部１０ａ₁〜１０ａ₃と受光部
１０ｂ₁〜１０ｂ₃とから成る光センサで複数のモニタ
（第１乃至第３モニタ）を構成することにより、膜厚モ
ニタ１０は、ガラス基板４と薄膜との光透過度を測定し
て、薄膜の膜厚や分布の均等性をモニタできる。また、
装置チャンバ１は、排気ポンプ１１により真空排気でき
るように構成され、さらに、装置チャンバ１断面下方の
スパッタリングターゲット側の領域にガス導入口１２ａ
を設け、該ガス導入口１２ａからスパッタガスを導入
し、装置チャンバ１断面上方の基板ホルダ３の近傍領域
にガス導入口１２ｂを設け、該ガス導入口１２ｂから反
応性ガスを導入するようにしている。

【０００４】ガラス基板４上に成膜を行うに際しては、
まず、前処理として排気ポンプ１１によりチャンバ１内
を真空排気した後、ガス導入口１２ａからスパッタガス
としてＡｒガスを導入し、シャッタ８を回転軸９まわり
に回転させて開口部８ａがターゲット５上に位置しない
ように調整する。この状態で、スパッタカソード６に電
力を印加して行うプレスパッタにより、ターゲット５表
面をクリーニングする。その後、ガス導入口１２ａから
スパッタガスとしてＡｒガスを導入すると共に、ガス導
入口１２ｂから反応性ガスとして酸素ガスを導入し、さ
らに、シャッタ８を回転軸９まわりに回転させて開口部
８ａがターゲット５上に位置するように調整し、スパッ
タカソード６に電力を印加してスパッタカソード６上の
Ｔｉターゲット５をスパッタさせ、これにより、ＴｉＯ
₂から成る酸化膜を基板４上に成膜する。このとき、基
板ホルダ３は回転軸２まわりに回転しており、これに伴
って基板４も回転されている。そして、基板４上に成膜
される薄膜の膜厚を膜厚モニタ１０により計測しなが
ら、基板４上のＴｉＯ₂の成膜を所定時間継続し、薄膜
が所定膜厚に成膜できた時点で、再び、シャッタ８を回
転させて開口部８ａがターゲット５上に位置しないよう
に調整し、この状態で成膜を終了させる。

【０００５】上記の従来の装置において、シャッタ８
は、成膜の開始と終了とを切り替える手段として、ある
いはプレスパッタ時に、ターゲット物質の基板４への飛
来を妨げるものとして用いられているが、シャッタ８の
開口部８ａの形状により基板４上の薄膜の膜厚分布を補
正する機能も備えている。このように膜厚補正を可能に
する形状の開口部を有するシャッタ（膜厚補正板）を備
えるスパッタ装置として、特開平４−１７３９７２号公
報の第５図に示す開口部の形状を有するシャッタ（膜厚
補正板）を備えるものが開示されている。

【０００６】ところが、このように形状が固定された開
口部を有するシャッタ（膜厚補正板）では、スパッタ中
における種々のスパッタ条件（真空度、ガス導入量、チ
ャンバ内からの放出ガス量、スパッタ電圧、スパッタ電
流等）の変化に対応することが困難である。特に、光学
薄膜の分野においては、酸化膜や窒化膜などの薄膜を、
反応性スパッタ装置を用いて成膜することが多いが、こ
の場合の成膜速度や膜質はターゲットの表面状態に依存
することが知られている。そして、ターゲットの表面状
態は反応性ガスの分圧に関係している。通常、この成膜
速度と反応性ガスの分圧とはヒステリシス曲線を描くよ
うな相関を有することが多く、また、投入電力において
もヒステリシス曲線が大きく異なるため不安定な状態で
あり、上記のようなスパッタ条件が変化し易くなってい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、多数の可動な
膜厚補正板により膜厚補正部材を構成し、各膜厚補正板
を駆動させてその開口部の形状を調整し、膜厚分布の変
化に対応できるようにしたものとして、特開昭６１−１
８３４６４号公報の第２図に示すものがある。しかしな
がら、このものでは、各膜厚補正板の駆動機構を作動さ
せる際に、チャンバの真空度を維持できなくなる可能性
があり、取扱い上効率的とは言えない。

【０００８】さらに、上記の特開平４−１７３９７２号
公報及び特開昭６１−１８３４６４号公報に開示されて
いる従来技術は、ともに回転する基板上に成膜された薄
膜の径方向の膜厚分布を補正するものであり、上記回転
の開始及び終了時に生じる回転円周方向の膜厚分布を補
正する効果については不明である。

【０００９】上記問題点に鑑み、本発明は、種々のスパ
ッタ条件の変動により生じる、薄膜の径方向の膜厚分布
の変化や、円周方向の膜厚分布に対応して効率的に膜厚
を補正し得る薄膜の成膜装置を提供し、さらに、その成
膜装置を用いて薄膜を成膜する方法を提供することを課
題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の薄膜の成膜装置は、互いに対向する回転基
板と成膜源とを有する薄膜の成膜装置であって、基板上
に成膜される薄膜の成膜速度を規制する成膜速度規制部
材と、基板上に成膜される薄膜の膜厚を補正する膜厚補
正部材とを、基板と成膜源との間にそれぞれ挿脱自在に
設けるものにおいて、回転基板の半径に沿った複数の計
測点で前記薄膜の膜厚を計測する膜厚計測手段を設け、
成膜速度規制部材に、回転基板の半径に沿って傾斜した
成膜速度勾配を生じさせる開口部と、その開口部の開度
を増減可能とする開閉シャッタとを設け、膜厚補正部材
として基板上の薄膜の成膜を遮断する可動シャッタを用
いるように構成した。

【００１１】このものは、膜厚計測手段の計測値に応じ
て、成膜速度規制部材に設けた開閉シャッタを作動させ
て、成膜速度規制部材の開口部の開度を増減することに
より、基板上の薄膜の成膜速度を調整でき、また、膜厚
計測手段の計測値に応じて、膜厚補正部材たる可動シャ
ッタを作動させて、基板上の特定領域の成膜を遮断でき
る。したがって、成膜速度規制部材とその開閉シャッタ
とにより、回転基板の半径に沿って精度良く傾斜させて
形成した径方向の膜厚分布を、可動シャッタにより所望
膜厚に到達した成膜領域から順次成膜を遮断して、最後
は、所望膜厚に揃えて平坦にしたものに補正することが
できる。このとき、開閉シャッタを作動させて成膜速度
規制部材の開口部の開度を減少させることにより、薄膜
の成膜速度が減少するので、基板上の薄膜の周方向の膜
厚分布も平坦なものに補正されている。

【００１２】また、このとき、回転基板の半径に沿った
複数の測定点で前記薄膜の膜厚を計測することにより、
薄膜の径方向及び周方向の膜厚分布を計測する際の感度
が向上するだけでなく、回転基板の径方向に傾斜した膜
厚分布を精度良く観測することができる。

【００１３】これらの場合、成膜源をスパッタリングカ
ソードで構成して、さらに、希ガスから成るスパッタガ
スと反応性ガスとを用いて、反応性スパッタリング法と
して誘電性薄膜を成膜することが可能となる。このよう
な反応性ガスとしては、酸素、窒素、炭素、ケイ素等の
元素を含むガスが考えられるが、目的に応じて、このよ
うな単体ガス（Ｏ₂、Ｏ₃、Ｎ₂等）や化合物ガス（Ｎ
₂Ｏ、Ｈ₂Ｏ、ＮＨ₃等）のみならずこれらを混合して成
る混合ガスを用いても良い。

【００１４】そして、上記の成膜装置を用い、最初に、
回転基板と成膜源との間に、成膜速度規制部材と膜厚補
正部材とのうち成膜速度規制部材のみを挿着し、成膜速
度規制部材の開閉シャッタを開いた状態で、薄膜の膜厚
の所定割合を成膜する第１工程と、次に、この第１工程
の際に成膜速度規制部材のみを挿着した状態のまま、第
１工程時の膜厚計測手段の計測値に応じて、成膜速度規
制部材の開閉シャッタを作動させて、第１工程時より開
口部の開度を減少させる第２工程と、その後、この第２
工程の際に成膜速度規制部材の開口部の開度を減少させ
た状態のまま、第２工程時の膜厚計測手段の計測値に応
じて、基板と成膜源との間で、可動シャッタを作動さ
せ、所望膜厚に到達した基板上の成膜領域の成膜を遮断
する第３工程とをこの順で順次行うこととする。このよ
うな方法によれば、第１工程において、所望膜厚の大部
分（最大膜厚部において９５％程度）を成膜した後、第
２工程において、比較的遅い成膜速度で精度良く所望膜
厚の成膜を達成すると共に周方向の膜厚分布を平坦なも
のに補正し、さらに、第３工程において、膜厚補正部材
により、所望膜厚に到達した基板上の成膜領域から成膜
を遮断するので、径方向の膜厚分布は、最後には、所望
膜厚に揃えて平坦にしたものに補正することができる。
したがって、所望の均等な膜厚を得ることが可能であ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】図３は、本発明に用いる反応性ス
パッタリング装置の概略を示す。図１の反応性スパッタ
リング装置と異なるのは、図１のシャッタ８の替りに、
第１シャッタ１３ａと第２シャッタ１４ａ、１４ｂとで
構成される成膜速度規制部材が設けられていること、基
板ホルダ３の近傍に、平板形状の可動シャッタ１５が膜
厚補正部材として追加して設けられていること、酸化反
応を促進するためのプラズマ源１６が追加して設けられ
ていることである。

【００１６】このうち、第１シャッタ１３ａと第２シャ
ッタ１４ａ、１４ｂとを図４に上面図として示す。図４
を参照して、第１シャッタ１３ａは、開口角度θの開口
部１３ｂと、開口部１３ｃと、第２シャッタ１４ａ、１
４ｂとを有し、図外の駆動機構が回転軸９と同軸の駆動
歯車１４ｃを作動させると、第２シャッタ１４ａ、１４
ｂにより第１シャッタ１３ａの開口部１３ｂの開度が増
減できるように構成されている。

【００１７】また、可動シャッタ１５は、基板４と平行
な方向に可動であり、図外の作動機構によりスパッタリ
ング装置１内に挿入されると、基板４とスパッタカソー
ド６との間に介在し、スパッタリングによる基板４上の
成膜を遮断できるように構成されている。

【００１８】図３の成膜装置１により、ガラス基板４上
に成膜を行うに際しては、まず、図１の場合と同様の前
処理とプレスパッタとを行った後、ガス導入口１２ａか
らスパッタガスとしてＡｒガスを導入すると共に、ガス
導入口１２ｂから反応性ガスとして酸素ガスを導入す
る。さらに、可動シャッタ１５を基板４の回転円外の充
分離れた位置に待機させると共に第２シャッタ１４ａ、
１４ｂの開度を充分に保った状態で、第１シャッタ１３
ａを回転軸９まわりに回転させて、第１シャッタ１３ａ
の開口部１３ｂをターゲット５上に位置させる。そし
て、スパッタカソード６に電力を印加してスパッタカソ
ード６上のＴｉターゲット５のスパッタリングを開始
し、これにより、ＴｉＯ₂から成る酸化膜を基板４上に
成膜する。このとき、基板ホルダ３は回転軸２まわりに
回転しており、これに伴って基板４も回転されている。

【００１９】なお、本実施の形態では、誘電性薄膜とし
てＴｉＯ₂から成る酸化膜を成膜するが、ガス導入口１
２ｂから反応性ガスとして窒素ガスを導入すれば、窒化
膜の形成も可能である。

【００２０】上記のＴｉＯ₂から成る酸化膜の成膜に際
しては、第１シャッタ１３ａが、回転基板４の半径に沿
って回転円の外側に行くほど成膜速度が大きくなるよう
な形状の開口部１３ｂを有するので、基板４上に成膜さ
れた薄膜の膜厚分布は、回転基板４の半径に沿って回転
円の外側が内側より大きな膜厚を有するように傾斜した
ものとなる。

【００２１】そして、基板４上のＴｉＯ₂の成膜を所定
時間継続し、最も厚い部分の膜厚が所望膜厚のおおむね
９５％程度になるまで成膜できたことを膜厚モニタ１０
で計測した時点で、第１シャッタ１３ａの駆動歯車１４
ｃにより第２シャッタ１４ａ、１４ｂの開度を減じ、第
１シャッタ１３ａの開口部１３ｂを減少させる。このと
きに、第２シャッタ１４ａ、１４ｂの開度を減じ、第１
シャッタ１３ａの開口部１３ｂを減少させたのは、開口
面積を小さくして当初より成膜速度を遅くするためであ
る。薄膜の膜厚に求められる厳密な均等性を実現するた
めには、成膜の開始及び終了の際にシャッタが開閉する
瞬間の成膜の有無が円周方向の膜厚分布の平坦性に大き
く影響するが、上記のように成膜途中に成膜速度を小さ
くするとこの影響が軽減でき、円周方向に平坦な膜厚分
布が得られる。この意味において、開閉シャッタたる第
２シャッタ１４ａ、１４ｂを有する第１シャッタ１３ａ
は、その開口部１３ｂの開口面積を変更できて、成膜速
度規制部材として機能している。また、このような方法
による成膜速度の低下は、スパッタカソード６の印加電
力を軽減することにより成膜速度を低下させる場合と異
なり、ターゲット５の表面状態や反応性ガスの分圧など
を変動させるものではないため、スパッタ条件自体に影
響を与えるものではない。

【００２２】一方、膜厚モニタ１０は、第１モニタ１０
ａ₁-１０ｂ₁、第２モニタ１０ａ₂-１０ｂ₂、第３モニタ
１０ａ₃-１０ｂ₃により、基板４上の薄膜の膜厚を３点
の測定位置１０₁、１０₂、１０₃で計測しているが、こ
の３点データを所定時間ごとに計測することにより、基
板ホルダ３の回転円における径方向の薄膜の膜厚分布を
モニタできる。なお、図３中、１０₁´、１０₂´、１０
₃´は、基板４上の成膜領域において膜厚モニタ１０の
測定位置１０₁、１０₂、１０₃のそれぞれに対応する同
心円位置である。

【００２３】そして、第２シャッタ１４ａ、１４ｂの開
度を減少させた状態で、基板４上のＴｉＯ₂の成膜を所
定時間継続し、膜厚モニタ１０の第１モニタ１０ａ₁-１
０ｂ₁において、薄膜が所望膜厚に成膜したことを計測
した時点で、可動シャッタ１５を移動して、測定位置に
対応する同心円位置１０₁´と１０₂´との間の所定の位
置までがこの可動シャッタ１５の先端部分１５ａに充分
覆われるようにする。かくして、前記測定位置１０₁近
傍における成膜が遮断されて終了する。

【００２４】そして、そのまま、基板４上のＴｉＯ₂の
成膜を所定時間継続し、膜厚モニタ１０の第２モニタ１
０ａ₂-１０ｂ₂において、薄膜が所望膜厚に成膜したこ
とを計測した時点で、可動シャッタ１５を移動して、測
定位置に対応する同心円位置１０₂´と１０₃´との間の
所定の位置までがこの可動シャッタ１５の先端部分１５
ａに充分覆われるようにする。かくして、前記測定位置
１０₂近傍における成膜が遮断されて終了する。

【００２５】そして、そのままさらに、基板４上のＴｉ
Ｏ₂の成膜を所定時間継続し、膜厚モニタ１０の第３モ
ニタ１０ａ₃-１０ｂ₃において、薄膜が所望膜厚に成膜
できたことを計測した時点で、可動シャッタ１５を移動
して、その先端部分１５ａを基板中心位置４ａに到達さ
せ、基板４が可動シャッタ１５に完全に覆われるように
する。かくして、基板４上における成膜が遮断され、こ
の時点で全成膜工程を終了する。

【００２６】なお、本実施の形態では、回転基板４の半
径に沿って回転円の外側に行くほど成膜速度が大きくな
るような形状の開口部１３ｂを有する第１シャッタ１３
ａを用い、回転基板４の半径に沿って回転円の外側が内
側より大きな膜厚を有するように傾斜した膜厚分布を形
成した。そして、このような径方向に傾斜した膜厚分布
を、回転円の外側から内側へ可動シャッタ１５を移動さ
せて、回転円の外側から内側へ順次成膜を遮断して、薄
膜を所望膜厚に揃えて平坦な膜厚分布を得た。

【００２７】しかしながら、本発明は、このような実施
形態に限定されず、例えば、これとは逆に、回転基板４
の半径に沿って回転円の内側が外側より大きな膜厚を有
するように傾斜した膜厚分布を形成し、回転円の内側か
ら外側へ順次成膜を遮断して、平坦な膜厚分布を得るよ
うにすることも可能である。

【００２８】また、膜厚モニタ１０の測定位置が多いほ
ど、さらに精密な膜厚分布の制御が可能である。また、
可動シャッタ１５はステップ状に移動するより、連続的
に移動できるようにした方がさらに精密な膜厚分布制御
が可能である。

【００２９】

【実施例】[実施例]図３のスパッタ装置を用い、基板ホ
ルダ３上に光学研磨した直径２００ｍｍのドーナツ状の
ガラス基板４を載置した後、チャンバ１内を１×１０^-5
Ｐａ以下に真空排気した。ガス導入口１１からＡｒガス
を２０ｓｃｃｍ、ガス導入口１２ｂから酸素ガスを５ｓ
ｃｃｍでそれぞれ導入し、チャンバ１内を０．５Ｐａに
保つ。可動シャッタ１５は、基板４上になく退避させた
状態にして、第１シャッタ１３ａの開口部１３ｂ及び１
３ｃがスパッタカソード６上に位置しないことを確認し
て基板ホルダ３を回転軸２まわりに１５００ｒｐｍで回
転させた。スパッタカソード６に異常放電対策を考慮し
たパルスＤＣパワーを２ｋＷで印加して放電を開始し
た。このときのターゲット材質はＴｉである。

【００３０】そして、第１シャッタ１３ａの開口部１３
ｂをスパッタカソード６上に位置させ放電を開始した。
また、Ｔｉの酸化反応を促進させるため、プラズマ源１
６に６００Ｗの電力を導入しプラズマを発生させ、第１
シャッタ１３ａの開口部１３ｃを介してプラズマが基板
４の近傍に達するようにした。このときのＴｉＯ₂の成
膜速度は、１５０Å／ｍｉｎである。そして、既に調整
済みの光学式膜厚モニタ１０により最も外側の測定ポイ
ント１０₁が１９９０Åの膜厚に達した時、図外の駆動
機構により駆動歯車１４ｃを作動させて、成膜速度を規
制する第２シャッタ１４ａ、１４ｂの開度を減少させ、
第１シャッタ１３ａの開口部１３ｂの開口角度θに対し
約１／１０の開口角度になった時点で、第２シャッタ１
４ａ、１４ｂの開度減少作動を停止した。

【００３１】この直前の基板４上の薄膜の膜厚は基板４
の外周部の方が厚い傾向にあり、このときの第１モニタ
１０ａ₁-１０ｂ₁、第２モニタ１０ａ₂-１０ｂ₂、第３モ
ニタ１０ａ₃-１０ｂ₃により計測された膜厚値はそれぞ
れ１９９０Å、１９８０Å、１９６５Åであった。第２
シャッタ１４ａ、１４ｂを作動して第１シャッタ１３ａ
の開口面積を減少させたときの成膜速度は１５Å／ｍｉ
ｎであった。

【００３２】そのまま、さらに薄膜の成膜を続行し、第
１モニタ１０ａ₁-１０ｂ₁が２０００Åの膜厚を計測し
た瞬間に、可動シャッタ１５を移動させ、その先端部分
１５ａが、第１モニタ１０ａ₁-１０ｂ₁の測定位置１０₁
に対応する、基板４の成膜位置１０₁´を充分覆うよう
にして、回転基板４の外周部とこの成膜位置１０₁´近
傍との領域において薄膜の成膜を遮断する。この結果、
この成膜領域では、膜厚が２０００Åとなって成膜が終
了する。このとき、第２モニタ１０ａ₂-１０ｂ₂及び第
３モニタ１０ａ₃-１０ｂ₃が計測する膜厚値はそれぞれ
１９８８Å及び１９７１Åであった。

【００３３】そのまま、さらに薄膜の成膜を続行し、第
２モニタ１０ａ₂-１０ｂ₂が２０００Åの膜厚を計測し
た瞬間に、可動シャッタ１５を移動させ、その先端部分
１５ａが、第２モニタ１０ａ₂-１０ｂ₂の測定位置１０₂
に対応する、基板４の成膜位置１０₂´を充分覆うよう
にして、回転基板４の外周部とこの成膜位置１０₂´近
傍との領域において薄膜の成膜を遮断する。この結果、
この成膜領域では、膜厚が２０００Åとなって成膜が終
了する。このとき、第３モニタ１０ａ₃-１０ｂ₃が計測
する膜厚値は１９８０Åであった。

【００３４】そのまま、さらに、薄膜の成膜を続行し、
第３モニタ１０ａ₃-１０ｂ₃が２０００Åの膜厚を計測
した瞬間に、可動シャッタ１５を移動させ、その先端部
分１５ａを基板中心位置４ａに到達させて、基板４を可
動シャッタ１５で完全に覆い、基板４上の成膜を遮断す
る。この結果、基板４上では、膜厚が２０００Åに揃っ
て成膜が終了する。

【００３５】成膜終了後、基板４を取り出し、薄膜の膜
厚と基板４上の膜厚分布とをエリプソメータで測定した
ところ、平均膜厚は２０００．０Åで、膜厚分布はこの
膜厚に対して±０．０１％の優れた散布度を有するもの
であった。

【００３６】［比較例］成膜速度を規制する第１シャッ
タ１３ａ及び第２シャッタ１４ａ、１４ｂ機構の替りに
シャッタ板１７ａを用いた。図５を参照して、シャッタ
板１７ａは、従来の装置において一般的に用いられてい
る開口部１７ｂと、図４における開口部１３ｃと同形状
の開口部１７ｃとを有している。この開口部１７ｃによ
り、［実施例］と同様の条件で、基板４の近傍にプラズ
マを到達させることができる。このシャッタ板１７ａを
用いた以外は、［実施例］と同じく図３に示すスパッタ
装置１を用いて同様の方法で薄膜の成膜を行った。得ら
れた基板４を測定したところ、基板中心位置４ａからの
距離が４０ｍｍの成膜位置では、その円周上での平均膜
厚とその散布度とが２００７．２Å±１．３％として示
される膜厚分布であった。また、基板中心位置４ａから
の距離が８０ｍｍの成膜位置では、その円周上での平均
膜厚とその散布度とが２００６．９Å±１．０％として
示される膜厚分布であった。そして、基板全面では、平
均膜厚とその散布度とが、２００７．１Å±１．８％と
して示される膜厚分布を有することが分かった。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、通常の成膜法により薄膜の所望膜厚の大部分を成膜
した後、基板上に成膜される薄膜の膜厚と膜厚分布との
計測結果に基づき、開閉シャッタを作動させ、成膜速度
規制部材の開口部の開度を調整して成膜速度を低下させ
た状態で、残りの膜厚部分を成膜し、さらに、基板上に
成膜される薄膜の膜厚と膜厚分布との計測結果に基づ
き、可動シャッタを作動させ、所望の膜厚に到達した基
板上の成膜領域の成膜を遮断できる。即ち、基板上で
は、所望の膜厚に到達した領域が出現した時点で、その
成膜領域における成膜を終了させるので、基板上の全成
膜領域で成膜が終了したとき、回転基板の径方向及び円
周方向に良好な精度で均等な膜厚分布を有する薄膜を成
膜できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の反応性スパッタリング装置の概要断面図

【図２】図１のシャッタ（成膜速度規制部材）の上面図

【図３】本発明の［実施例］において用いる反応性スパ
ッタリング装置の概要断面図

【図４】図３の第１及び第２の両シャッタ（成膜速度規
制部材）の上面図

【図５】［比較例］において用いるシャッタ板（成膜速
度規制部材）の上面図

【符号の説明】

４回転基板６スパッタカソード８シャッタ（膜厚補正部材）８ａ開口部１０膜厚モニタ１０₁第１モニタの計測点１０₂第２モニタの計測点１０₃第３モニタの計測点１３ａ第１シャッタ１３ｂ、１３ｃ開口部
θ 開口角度（開度）１４ａ、１４ｂ第２シャッタ(開閉シャッタ）１５可動シャッタ１７ａシャッタ板１７ｂ、１７ｃ開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松元孝文神奈川県茅ヶ崎市萩園2500 株式会社アルバック内 (72)発明者半澤幸一神奈川県茅ヶ崎市萩園2500 株式会社アルバック内Ｆターム(参考） 2H048 GA04 GA60 2K009 CC02 CC03 DD04 DD09 4K029 AA09 AA24 BA48 BC07 CA06 DA12 EA02 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに対向する回転基板と成膜源とを有す
る薄膜の成膜装置であって、前記基板上に成膜される薄
膜の成膜速度を規制する成膜速度規制部材と、前記基板
上に成膜される薄膜の膜厚を補正する膜厚補正部材と
を、前記基板と前記成膜源との間にそれぞれ挿脱自在に
設けるものにおいて、前記回転基板の半径に沿った複数
の計測点で前記薄膜の膜厚を計測する膜厚計測手段を設
け、前記成膜速度規制部材に、前記回転基板の半径に沿
って傾斜した成膜速度勾配を生じさせる開口部と該開口
部の開度を増減可能とする開閉シャッタとを設け、前記
膜厚補正部材として前記基板上の薄膜の成膜を遮断する
可動シャッタを用いることを特徴とする薄膜の成膜装
置。
【請求項２】前記成膜源がスパッタリングカソードから
成り、希ガスから成るスパッタガスと反応性ガスとを用
いる反応性スパッタリング法により、誘電性薄膜を成膜
することを特徴とする請求項１に記載の薄膜の成膜装
置。
【請求項３】最初に、前記基板と前記成膜源との間に、
前記成膜速度規制部材と前記膜厚補正部材とのうち成膜
速度規制部材のみを挿着し、前記成膜速度規制部材の開
閉シャッタを開いた状態で、前記薄膜の膜厚の所定割合
を成膜する第１工程と、次に、該第１工程の際に前記成
膜速度規制部材のみを挿着した状態のまま、前記第１工
程時の前記膜厚計測手段の計測値に応じて、前記成膜速
度規制部材の開閉シャッタを作動させて、前記第１工程
時より前記開口部の開度を減少させる第２工程と、その
後、該第２工程の際に前記成膜速度規制部材の開口部の
開度を減少させた状態のまま、前記第２工程時の前記膜
厚計測手段の計測値に応じて、前記基板と前記成膜源と
の間で、前記可動シャッタを作動させ、所望膜厚に到達
した前記基板上の成膜領域の成膜を遮断する第３工程と
から成ることを特徴とする薄膜の成膜方法。