JP2005344168A - 薄膜形成方法,膜厚測定方法及び膜厚測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 計測光の強度の変化量を表す光量変化値を算出(ステップSa1)する。そして、光量変化値が増加傾向にあるのか減少傾向にあるのかを判定するとともに、光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたことを判定(ステップSa2〜ステップSa10又はステップSb2〜ステップSb6)し、光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたことを判定したときの計測光の強度の変化量である変曲点変化値を決定する(ステップSa11,ステップSb7)。所望の膜厚の薄膜が形成される際の光量変化値である目標光量変化値を、変曲点変化値に基づいて設定し(ステップS5)、光量変化値が目標光量変化値に達したことを判定することにより所望の膜厚が形成されたことを測定する(ステップS9)。
【選択図】 図3
Description
また、請求項9に記載の膜厚測定装置は、薄膜が形成されている基体に光を照射し、該光の反射光又は透過光である計測光の強度を計測することで薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置において、前記計測光の強度の変化量を表す光量変化値を算出する変化値算出手段と、該変化値算出工程で算出した前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かのうち少なくとも一方を判定する変曲点判定手段と、該変曲点判定工程で前記光量変化値が減少傾向又は増加傾向に転じたと判定した時点の前記光量変化値、又は当該時点近傍の前記光量変化値に基づいて、膜厚を測定する基準となる変曲点変化値を決定する変曲点変化値算出手段と、該変曲点変化値算出工程で決定した前記変曲点変化値及び前記光量変化値に基づいて膜厚を検知する膜厚検知手段と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項5に記載の膜厚測定方法において、前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると判定した回数又は増加傾向にあると判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
また、請求項9に記載の膜厚測定装置において、前記変化値算出手段及び前記変曲点判定手段は、前記光量変化値の算出を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定手段は、前記光量変化値が減少傾向にあると判定した回数又は増加傾向にあると判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
また、請求項5に記載の膜厚測定方法において、前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると複数回連続して判定した回数又は増加傾向にあると複数回連続して判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
また、請求項9に記載の膜厚測定装置において、前記変化値算出手段及び前記変曲点判定手段は、前記光量変化値の算出を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定手段は、前記光量変化値が減少傾向にあると複数回連続して判定した回数又は増加傾向にあると複数回連続して判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
また、請求項5に記載の膜厚測定方法において、前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると所定の頻度で判定したか否か、又は増加傾向にあると所定の頻度で判定したか否かに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
また、請求項9に記載の膜厚測定装置において、前記変化値算出手段及び前記変曲点判定手段は、前記光量変化値の算出を所定の時間間隔で複数回行い、前記変曲点判定手段は、前記光量変化値が減少傾向にあると所定の頻度で判定したか否か、又は増加傾向にあると所定の頻度で判定したか否かに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定すると好適である。
また、本発明の膜厚測定方法及び膜厚測定装置によれば、基体に形成される比較的薄い薄膜の膜厚を測定することが可能となる。
なお、基板Sやモニタ基板S0は、本発明の基体に相当するものである。また、モニタ基板S0として基板Sと同じ物を用いることもできる。
本実施形態では、制御部31は、オペレーターによる制御部31に対する成膜の開始の指示により、図2,図3に示す膜厚制御処理を開始する。
図3は、本実施形態の変曲点判定処理のフローを示している。本実施形態の変曲点判定処理では、以下のステップSa1〜ステップSa11が行われる。
光量変化値ΔRtの値は、成膜時間が経過するにつれて変化する受光量Rtの変化量、すなわち、計測光の強度の変化量を表す値である。本実施形態では、光量変化値ΔRtとして、次のような値を採用している。
すなわち、成膜時間(t−T1)秒からt秒までの各測定ポイントにおける相対光量Rt/R0の平均値をRt/R0Ave(t)と表記し、成膜時間(t−T0−T1)秒から(t−T0)秒までの各測定ポイントにおける相対光量Rt/R0の平均値をRt/R0Ave(t−T0)と表記して、光量変化値ΔRtを、次に示す(式1)で定義している。
すなわち、t秒における光量変化値ΔRtをΔRt(t)と表記し、(t−T0)秒における光量変化値ΔRtをΔRt(t−T0)と表記して、2階光量変化値Δ2Rtを、次に示す(式2)で定義している。
図4は、膜厚制御データを記憶する膜制御データテーブル32aの一例を示している。図4の各値は、上述の蒸着装置100によって薄膜を形成した実験における、膜厚制御データを示している。本実験では、受光器22で波長λ=550nmの光の光量を計測している。形成した薄膜はTa2O5であり、その屈折率は
2.225である。成膜レートは0.25nm/secであった。
ステップSa3では、2階光量変化値Δ2Rtの値が「0」以上であるか否かの判定を行う。ステップSa3で、2階光量変化値Δ2Rtの値が「0」以上であると判定されるとステップSa4へ進み、2階光量変化値Δ2Rtの値が「0」より小さいと判定されるとステップSa5へ進む。
ステップSa5では、増減カウンタLidの値に「+1」する処理を行い、ステップSa6へ進む。
ステップSa6では、増減カウンタLidの値がL0であるか否かの判定を行う。ステップSa6で、増減カウンタLidの値がL0であると判定されるとステップSa11へ進み、増減カウンタLidの値がL0ではないと判定されると変曲点判定処理からステップS4(図2)へ移行する。L0の値は、オペレーターが制御手段30に対して予め設定する値であり、記憶手段32に保存されている。本実施形態では、L0の値を「3」に設定している。
ステップSa9では、減増カウンタLdiの値に「+1」する処理を行い、ステップSa10へ進む。
変曲点変化値ΔRcの決定方法は、種々考えられる。例えば、光量変化値ΔRtが増加傾向から減少傾向に転じたと判断した時点の光量変化値ΔRtの値や、光量変化値ΔRtが減少傾向から増加傾向に転じたと判断した時点の光量変化値ΔRtの値、又は当該時点近傍の光量変化値ΔRtの値に基づいて、変曲点変化値ΔRcを決定することができる。
制御部31に対して、A−D変換器25から入力されるデジタル信号には、受光器22における受光量等のノイズが含まれることがある。短期間内の測定ポイントでみた場合、光量変化値ΔRtが増加傾向にあるか減少傾向にあるかを表す2階光量変化値Δ2Rtの正負がノイズによって入れ替わることも考えられる。そこで、本実施形態では、変曲点変化値ΔRcを決定するために、「0」以上の2階光量変化値Δ2Rtの値が連続して保存されるべき回数、または「0」未満の2階光量変化値Δ2Rtの値が連続して保存されるべき回数をL0で定義付けて、ステップSa6,ステップSa10の判断を行っている。こうすることで、Δ2Rtの正負の別に与えるノイズの影響を少なくして、変曲点変化値ΔRcを適切に決定することが可能になっている。なお、上記の実施形態では、Δ2Rtの正負の別に与えるノイズの影響を少なくするために、L0の値を「3」に設定したが、L0の値は「3」に限定されるものではなく。Δ2Rtの正負の別に与えるノイズの影響を少なくでき、かつ変曲点変化値ΔRcを適切に決定できる範囲で、任意の整数を設定することができる。
ステップS4では、変曲点フラグがセットされているか否かの判定を行う。ステップS4で、変曲点フラグがセットされていると判定するとステップS5へ進む。一方、ステップS4で、変曲点フラグがセットされていないと判定するとステップS2へ進み、次の測定ポイントについて、再度ステップS2,ステップS3の処理を行う。
図6に示したように、f(x)は、x=x0で極大値を示す。
本実施形態では、x=xgを目標とする光学的膜厚として、kの値を、次に示す(式5)で定義している。
(b−2) (t−(L0−1)×T0)秒からt秒までの期間や、t秒近傍のその他の所定期間における各測定ポイントの光量変化値ΔRtから選んだ、最大値や最小値を、変曲点変化値ΔRcとすることができる。
(b−3) (t−(L0−1)×T0)秒からt秒までの期間や、t秒近傍のその他の所定期間における各測定ポイントの光量変化値ΔRtから、最大と最小の光量変化値ΔRtを除いて、その残りの光量変化値ΔRtの平均値を、変曲点変化値ΔRcとすることもできる。
(b−4) (t−(L0−1)×T0)秒からt秒までの期間や、t秒近傍のその他の所定期間における各測定ポイントの光量変化値ΔRtのから選んだ、任意の1つの光量変化値ΔRtを、変曲点変化値ΔRcとすることもできる。
図8は、上述の実施形態とは別の実施形態に係る変曲点判定処理のフローを示している。図8の変曲点判定処理では、以下のステップSb1〜ステップSb7が行われる。なお、図8の変曲点判定処理を行うために、上述の実施形態におけるステップS1(図2参照)の処理内容が次のように改変される。
ステップSb1に続いて、ステップSb2では、負値出現率QtがQ0よりも小さいか、Q0以上かを判定する。負値出現率Qtとは、2階光量変化値Δ2Rtの値として、負の値がどの程度の頻度で出願しているかを表すものである。
本実施形態では、負値出現率Qtの値から光量変化値ΔRtが増加傾向にあるのか、減少傾向にあるのかを判定している。
1a 排気口
1b 開口
1c 蓋体
2 基体ホルダ
3 蒸着源
3a 坩堝
3b 電子銃
4 電子銃電源
5 シャッタ
5a シャッタ板
5b 回転棒
5c シャッタ駆動モーター
6 真空ポンプ
21 投光器
22 受光器
23 投光側ミラー
24 受光側ミラー
25 A−D変換器
30 制御手段
31 制御部
32 記憶手段
32a 膜制御データテーブル
100 蒸着装置
S 基板
S0 モニタ基板
Claims (12)
- 薄膜が形成されている基体に光を照射し、該光の反射光又は透過光である計測光の強度を計測することで薄膜の膜厚を測定しながら、前記基体の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法において、
前記基体へ向けて薄膜の原料を供給して前記基体に薄膜を形成しながら、
前記計測光の強度の変化量を表す光量変化値を算出する変化値算出工程と、
該変化値算出工程で算出した前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かのうち少なくとも一方を判定する変曲点判定工程と、
該変曲点判定工程で前記光量変化値が減少傾向又は増加傾向に転じたと判定した時点の前記光量変化値、又は当該時点近傍の前記光量変化値に基づいて、膜厚を測定する基準となる変曲点変化値を決定する変曲点変化値算出工程と、
該変曲点変化値算出工程で決定した前記変曲点変化値に基づいて、所望の膜厚の薄膜が形成される際の光量変化値である目標光量変化値を設定する目標光量変化値設定工程と、
前記光量変化値が前記目標光量変化値設定工程で設定した前記目標光量変化値に達したことを判定することにより所望の膜厚が形成されたことを検出する目標膜厚検知工程と、を行い、
前記目標膜厚検知工程で前記光量変化値が前記目標光量変化値設定工程で設定した前記目標光量変化値に達したことを判定したことにより、前記基体へ向けた膜原料の供給を停止する停止工程を含むことを特徴とする薄膜形成方法。 - 前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると判定した回数又は増加傾向にあると判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の薄膜形成方法。 - 前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると複数回連続して判定した回数又は増加傾向にあると複数回連続して判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の薄膜形成方法。 - 前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると所定の頻度で判定したか否か、又は増加傾向にあると所定の頻度で判定したか否かに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の薄膜形成方法。 - 薄膜が形成されている基体に光を照射し、該光の反射光又は透過光である計測光の強度を計測することで薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法において、
前記計測光の強度の変化量を表す光量変化値を算出する変化値算出工程と、
該変化値算出工程で算出した前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かのうち少なくとも一方を判定する変曲点判定工程と、
該変曲点判定工程で前記光量変化値が減少傾向又は増加傾向に転じたと判定した時点の前記光量変化値、又は当該時点近傍の前記光量変化値に基づいて、膜厚を測定する基準となる変曲点変化値を決定する変曲点変化値算出工程と、
該変曲点変化値算出工程で決定した前記変曲点変化値及び前記光量変化値に基づいて膜厚を検知する膜厚検知工程と、を行うことを特徴とする膜厚測定方法。 - 前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると判定した回数又は増加傾向にあると判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項5に記載の膜厚測定方法。 - 前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると複数回連続して判定した回数又は増加傾向にあると複数回連続して判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項5に記載の膜厚測定方法。 - 前記変化値算出工程及び前記変曲点判定工程を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定工程では、前記光量変化値が減少傾向にあると所定の頻度で判定したか否か、又は増加傾向にあると所定の頻度で判定したか否かに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項5に記載の膜厚測定方法。 - 薄膜が形成されている基体に光を照射し、該光の反射光又は透過光である計測光の強度を計測することで薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置において、
前記計測光の強度の変化量を表す光量変化値を算出する変化値算出手段と、
該変化値算出工程で算出した前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かのうち少なくとも一方を判定する変曲点判定手段と、
該変曲点判定工程で前記光量変化値が減少傾向又は増加傾向に転じたと判定した時点の前記光量変化値、又は当該時点近傍の前記光量変化値に基づいて、膜厚を測定する基準となる変曲点変化値を決定する変曲点変化値算出手段と、
該変曲点変化値算出工程で決定した前記変曲点変化値及び前記光量変化値に基づいて膜厚を検知する膜厚検知手段と、を備えたことを特徴とする膜厚測定装置。 - 前記変化値算出手段及び前記変曲点判定手段は、前記光量変化値の算出を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定手段は、前記光量変化値が減少傾向にあると判定した回数又は増加傾向にあると判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項9に記載の膜厚測定装置。 - 前記変化値算出手段及び前記変曲点判定手段は、前記光量変化値の算出を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定手段は、前記光量変化値が減少傾向にあると複数回連続して判定した回数又は増加傾向にあると複数回連続して判定した回数を計数して、該計数した回数が所定数に達したか否かを判定することに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項9に記載の膜厚測定装置。 - 前記変化値算出手段及び前記変曲点判定手段は、前記光量変化値の算出を所定の時間間隔で複数回行い、
前記変曲点判定手段は、前記光量変化値が減少傾向にあると所定の頻度で判定したか否か、又は増加傾向にあると所定の頻度で判定したか否かに基づいて、前記光量変化値が増加傾向から減少傾向に転じたか否か、又は前記光量変化値が減少傾向から増加傾向に転じたか否かを判定することを特徴とする請求項9に記載の膜厚測定装置。
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