JP2010229495A - Film deposition system and film deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄膜を成膜するための成膜装置及び成膜方法に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method for forming a thin film.
成膜装置を用いて基板等の対象物の表面に成膜を行う場合、成膜により堆積した膜の厚さである成膜厚の再現性を確保することは重要である。再現性の向上のため、成膜速度や実際に形成された薄膜の成膜厚等の値を検知するセンサ等を用いたフィードバック制御等によって、成膜厚の再現性を向上させることが提案されている。 When forming a film on the surface of an object such as a substrate using a film forming apparatus, it is important to ensure the reproducibility of the film thickness, which is the thickness of the film deposited by film formation. In order to improve reproducibility, it has been proposed to improve the reproducibility of film thickness by feedback control using sensors that detect values such as film deposition speed and film thickness of the actually formed thin film. ing.
例えば、特許文献1には、蒸着原料に電子ビームを照射して被処理体に成膜を行う蒸着装置において、被処理体と蒸着材料との間に退避可能に設けられたシャッタと蒸着材料との間に第2膜厚モニタが配置された蒸着装置が提案されている。
For example, in
この蒸着装置では、シャッタが蒸着材料と被処理体との間を遮蔽している閉状態のときは、第2膜厚モニタの信号に基づいて電子ビームを照射する電子銃のパワーが制御される。当該制御は、シャッタが退避した開状態となってしばらくしてから被処理体の近傍に配置された第1膜厚モニタの信号に基づく制御に切り替えられる。
これによって、第1膜厚モニタの検出値が不安定な、シャッタが開状態となって間もない時期においても成膜速度を安定化することができるとしている。
In this vapor deposition apparatus, when the shutter is in a closed state that shields between the vapor deposition material and the object to be processed, the power of the electron gun that irradiates the electron beam is controlled based on the signal of the second film thickness monitor. . The control is switched to the control based on the signal of the first film thickness monitor disposed in the vicinity of the object to be processed after a while after the shutter is in the retracted open state.
Thereby, the film forming speed can be stabilized even when the detection value of the first film thickness monitor is unstable and the shutter is in the open state.
しかしながら、特許文献1の蒸着装置では、成膜速度を安定化することはできるものの、第1膜厚モニタが出力する成膜厚値については不安定状態が解消されるわけではないという問題がある。
However, although the deposition rate of
図4は、特許文献1と同等の構成を有する成膜装置における第1膜厚モニタの成膜速度の出力値の推移を示すグラフである。第2膜厚モニタを用いた成膜速度の制御によって、シャッタが退避された成膜開始時には、成膜速度は既に1ナノメートル毎秒(nm/sec)に安定化しているが、図4に示すように、第1膜厚モニタの出力する成膜速度値が安定化するまでには一定の時間(図4のグラフにおいては約5秒間)を要することがわかる。
これは、シャッタが退避され第1膜厚モニタに成膜され始める成膜開始時には、第1膜厚モニタによって検出される成膜厚値が、不安定だからである。(成膜速度は、成膜厚の時間変化から算出される。)したがって、第1膜厚モニタによって検出された成膜厚値は、実際に基板等の被処理体に形成される成膜厚とは異なる値となる。
図5は、当該第1膜厚モニタの出力する成膜厚値を示すグラフである。上述のように、実際は成膜速度は既に1nm/secに安定化しているので、成膜開始後5秒経過した時点における実際の成膜厚は概ね5nm前後であるが、図5に示すように第1膜厚モニタの出力する成膜厚値はこれを正確には反映できていない。このように、最終的に再現性を高めたい成膜厚値の精度を向上させることは容易ではない。
FIG. 4 is a graph showing the transition of the output value of the film forming speed of the first film thickness monitor in the film forming apparatus having the same configuration as that of
This is because the film thickness value detected by the first film thickness monitor is unstable at the start of film formation when the shutter is retracted and film formation starts on the first film thickness monitor. (The film forming speed is calculated from the time change of the film forming thickness.) Therefore, the film forming thickness value detected by the first film thickness monitor is the film forming thickness actually formed on the target object such as the substrate. Is a different value.
FIG. 5 is a graph showing the film thickness value output by the first film thickness monitor. As described above, since the film formation rate is already stabilized at 1 nm / sec, the actual film thickness at the time when 5 seconds have elapsed since the start of film formation is approximately 5 nm, but as shown in FIG. The film thickness value output from the first film thickness monitor cannot accurately reflect this. As described above, it is not easy to improve the accuracy of the film thickness value for which reproducibility is finally improved.
また、図4に示す第1膜厚モニタの成膜速度値が安定化するまでに要する時間は毎回同様ではなく、成膜条件、真空槽内部の状態等によって毎回異なる。そのため、シャッタが退避された成膜開始時から所定の時間(例えば5秒)が経過したときに、成膜速度の制御に用いる検出値を第2膜厚モニタのものから第1膜厚モニタのものに切り替えるように設定した場合、その時点では第1膜厚モニタの検出値がいまだ安定していない場合もありうる。この場合は不正確な第1膜厚モニタの検出値に基づいて成膜を制御することになるので、成膜厚の制御の精度がさらに低下することになり、問題である。 Further, the time required until the film formation rate value of the first film thickness monitor shown in FIG. 4 is stabilized is not the same every time, but varies depending on the film formation conditions, the state inside the vacuum chamber, and the like. Therefore, when a predetermined time (for example, 5 seconds) elapses from the start of film formation when the shutter is retracted, the detection value used for controlling the film formation speed is changed from that of the second film thickness monitor to that of the first film thickness monitor. When it is set to switch to one, the detection value of the first film thickness monitor may not be stable at that time. In this case, since film formation is controlled based on an inaccurate detection value of the first film thickness monitor, the accuracy of film thickness control is further lowered, which is a problem.
また、成膜の制御に用いる検出値を第2膜厚モニタから第1膜厚モニタに切り替えたとき、第1膜厚モニタの検出値が十分安定してから、しばらく時間が経っている場合もありうる。この場合、第1膜厚モニタが十分安定したら、より正確に被処理体への成膜厚を検出することができる第1膜厚モニタに出来るだけ早く切り替えて成膜の制御をした方が正確に制御を行えるにもかかわらず、長時間第2膜厚モニタを用いて制御を行うことになるので、制御の正確性が低下する。 In addition, when the detection value used for film formation control is switched from the second film thickness monitor to the first film thickness monitor, it may be a while after the detection value of the first film thickness monitor is sufficiently stabilized. It is possible. In this case, if the first film thickness monitor is sufficiently stable, it is more accurate to switch to the first film thickness monitor that can detect the film thickness on the object to be processed more accurately and control the film formation as soon as possible. Although control can be performed for a long time, the control is performed using the second film thickness monitor for a long time, so that the accuracy of control decreases.
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、高精度で成膜速度及び形成される薄膜の成膜厚の再現性を向上することのできる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a film forming apparatus and a film forming method capable of improving the film forming speed and the reproducibility of the film thickness of a formed thin film with high accuracy. With the goal.
本発明の第一の態様は、成膜材料を用いて対象物の表面に成膜を行う成膜装置であって、前記成膜材料が載置される材料設置部と、前記対象物を前記材料設置部に載置された前記成膜材料に対向させて支持する対象物支持部と、前記材料設置部と前記対象物支持部との間に、前記材料設置部と前記対象物支持部との間から退避可能に設けられたシャッタと、前記対象物支持部の近傍に配置され、前記対象物に成膜される薄膜の成膜速度及び成膜厚を測定可能な第1センサと、前記材料設置部と前記シャッタの間に配置された第2センサとを有するセンサ部と、前記センサ部の測定結果に基づいて前記成膜速度及び前記成膜厚を制御可能に構成された制御部とを備え、前記制御部は、前記シャッタを退避させた直後は前記第2センサの出力値に基づいて前記成膜速度を制御し、前記第1センサの出力値が安定してから前記第1センサの出力値に基づいて前記成膜速度を制御するよう構成され、前記シャッタを退避させてから前記第1センサの出力値に基づいた前記成膜速度の制御開始までの初期成膜厚として前記第2センサの出力値を採用し、前記初期成膜厚に前記第1センサの出力値に基づく制御開始後の前記第1センサの成膜厚の出力値を積算した総成膜厚値に基づいて前記成膜厚を制御することを特徴とする。 A first aspect of the present invention is a film forming apparatus that forms a film on a surface of an object using a film forming material, the material setting unit on which the film forming material is placed, and the object An object support unit that supports the film forming material placed on the material installation unit so as to oppose, and the material installation unit and the object support unit between the material installation unit and the object support unit, A first sensor capable of measuring a film forming speed and a film thickness of a thin film formed on the object; A sensor unit having a second sensor disposed between the material setting unit and the shutter; and a control unit configured to be able to control the film formation speed and the film thickness based on the measurement result of the sensor unit; And the control unit sets the output value of the second sensor immediately after retracting the shutter. Then, the film formation speed is controlled, and the film formation speed is controlled based on the output value of the first sensor after the output value of the first sensor is stabilized, and the shutter is retracted. The output value of the second sensor is adopted as the initial film formation thickness until the start of the film formation speed control based on the output value of the first sensor, and the initial film formation thickness is based on the output value of the first sensor. The film thickness is controlled based on a total film thickness value obtained by integrating the output values of the film thickness of the first sensor after the start of control.
本発明の成膜装置によれば、シャッタが退避してから、第1センサの出力が安定するまでは、信頼性の低い第1センサの成膜厚値ではなく、出力値の安定している第2センサの成膜厚値が初期成膜厚に採用され、これに第1センサ安定後の第1センサの成膜厚値が積算されて総成膜厚値が取得されるため、より正確な成膜厚値が取得される。 According to the film forming apparatus of the present invention, the output value is stable rather than the film thickness value of the first sensor having low reliability until the output of the first sensor is stabilized after the shutter is retracted. The film thickness value of the second sensor is adopted as the initial film thickness, and the film thickness value of the first sensor after the stabilization of the first sensor is added to this to obtain the total film thickness value, so that it is more accurate. A suitable film thickness value is obtained.
前記制御部は、前記第1センサの出力値に基づく制御開始のタイミングを所定の条件に基づいて自動的に判定する判定部を有してもよい。この場合、より早いタイミングでより正確に対象物表面の成膜速度及び成膜厚を反映する第1センサに制御の出力ソースを切り替えることができ、より高精度に成膜を行うことができる。 The control unit may include a determination unit that automatically determines a control start timing based on an output value of the first sensor based on a predetermined condition. In this case, the control output source can be switched to the first sensor that reflects the deposition speed and deposition thickness of the surface of the object more accurately at an earlier timing, and deposition can be performed with higher accuracy.
本発明の第二の態様は、成膜材料を用いて対象物の表面に成膜を行う成膜方法であって、前記成膜材料と前記対象物との間をシャッタで遮蔽した状態で、前記シャッタと前記成膜材料との間に配置したシャッタ側センサを用いたフィードバック制御により成膜速度を安定化する予備工程と、前記シャッタを退避させてから前記フィードバック制御を継続しつつ、前記対象物の表面に前記成膜材料からなる薄膜を形成する成膜工程と、前記成膜工程における前記成膜速度のフィードバック制御の出力ソースを、前記シャッタ側センサから前記対象物の近傍に配置され、前記対象物に成膜される前記薄膜の成膜速度及び成膜厚を測定可能な対象物側センサに切り替える切替工程と、前記対象物の表面における前記薄膜の成膜厚を所定の範囲内に制御する成膜厚制御工程とを備え、前記切替工程において、前記シャッタが退避してから前記出力ソースが前記対象物側センサに切り替えられるまでに成膜された前記薄膜の成膜厚が、初期成膜厚として前記シャッタ側センサの出力値に基づいて取得され、前記出力ソースが前記対象物側センサに切り替えられた後に成膜された前記薄膜の成膜厚が、前記対象物側センサの出力値に基づいて前記初期成膜厚に積算されることによって前記薄膜の総成膜厚値が取得され、前記成膜厚制御工程において、前記総成膜厚値に基づいて前記薄膜の成膜厚が制御されることを特徴とする。 A second aspect of the present invention is a film forming method for forming a film on the surface of an object using a film forming material, wherein the film forming material and the object are shielded by a shutter, A preliminary step of stabilizing a film forming speed by feedback control using a shutter side sensor disposed between the shutter and the film forming material; and the target while continuing the feedback control after retracting the shutter. A film forming step of forming a thin film made of the film forming material on the surface of the object, and an output source for feedback control of the film forming speed in the film forming step are arranged in the vicinity of the object from the shutter side sensor, A switching step of switching to an object-side sensor capable of measuring the film forming speed and film forming thickness of the thin film formed on the object, and the film forming thickness of the thin film on the surface of the object within a predetermined range System The film thickness of the thin film formed from when the shutter is retracted until the output source is switched to the object side sensor in the switching step. The film thickness obtained based on the output value of the shutter side sensor as the film thickness and the film thickness of the thin film formed after the output source is switched to the object side sensor is the output value of the object side sensor. Based on the initial film thickness, the total film thickness value of the thin film is obtained, and in the film thickness control step, the film thickness of the thin film is calculated based on the total film thickness value. It is controlled.
本発明の成膜方法においては、前記対象物側センサの出力値が安定したかどうかを所定の条件に基づいて判定する判定工程をさらに備え、前記判定工程において前記対象物側センサの出力値が安定したと判定されたときに前記切替工程が実行されてもよい。 In the film-forming method of this invention, it further has the determination process which determines whether the output value of the said object side sensor was stabilized based on predetermined conditions, and the output value of the said object side sensor is the said determination process. The switching step may be executed when it is determined to be stable.
本発明の成膜装置及び成膜方法によれば、高精度で成膜速度及び形成される薄膜の成膜厚の再現性を向上することができる。 According to the film forming apparatus and the film forming method of the present invention, the reproducibility of the film forming speed and the film forming thickness of the formed thin film can be improved with high accuracy.
本発明の一実施形態の成膜装置について、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態の成膜装置1を示す概略図である。
成膜装置1は、スパッタリングによる成膜を行う装置であって、真空槽2と、真空槽2の内部上方に設けられて成膜の対象物の一例である基板100を保持する基板ホルダ(対象物支持部)3と、真空槽2内部の下部に設けられた材料設置部4と、基板保持部3と材料設置部4との間に設けられたシャッタ5と、成膜速度及び成膜厚を検出するためのセンサ部6と、センサ部6の検出値にもとづいて、成膜装置1における成膜速度及び成膜厚を所定の範囲内に制御するための制御部7とを備えて構成されている。
A film forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view showing a
The
真空槽2の側面には、放電ガスの導入ポート8が形成されている。放電ガスの流量はマスフローコントローラ19によって制御され、これにより真空槽2内のガス圧力が制御される。
A discharge
基板ホルダ3は回転軸9を中心に回転可能に構成されており、基板ホルダ3の下側(材料設置部4に対向する側)の面に成膜の対象物となる基板100が設置される。回転軸9は図示しないモータ等の駆動源と接続されており、基板ホルダ3を回転軸9回りに回転させることが可能である。
The
材料設置部4は、成膜材料が設置されるバッキングプレート10と、バッキングプレート10の下方に設けられたマグネトロンカソード11とを備えた公知の構成となっている。バッキングプレート10上には、適宜選択された材質のターゲット(成膜材料)101が載置される。本実施形態においては、一例としてフッ化マグネシウム(MgF2)の粒径0.1〜10ミリメートル(mm)の顆粒がターゲット101として用いられており、石英製の皿12に充填された状態でバッキングプレート10上に載置されている。
マグネトロンカソード11には電源13が接続されており、電源13からマグネトロンカソード11に電圧を印加することにより、基板100の表面にターゲット101の材質からなる薄膜を形成することができる。
The
A
シャッタ5は真空槽2の下部にその軸周りに回動自在に設けられた回動軸14に支持固定されている。シャッタ5は、成膜速度等の成膜環境が安定するまでターゲット101と基板100との間を遮蔽し、基板100への成膜が行われないよう制御する。回動軸14はモータ等の公知の構成からなる駆動部15と接続されており、駆動部15が回動軸14を回動させることによってシャッタ5を基板100とターゲット101との間から退避させることが可能である。
The
センサ部6は、第1センサ(対象物側センサ)6Aと、第2センサ(シャッタ側センサ)6Bとの2つの水晶センサを備える。第1センサ6Aは、基板ホルダ3の近傍に設置され、当該成膜厚の時間変化から成膜速度を算出し、出力することが可能である。一方、第2センサ6Bは、シャッタ5とターゲット101との間であってシャッタ5寄りの位置に真空槽2に支持されて配置されている。センサ6A、6Bはそれぞれ位置が異なるため実際にセンサ6A、6Bに堆積される成膜厚はそれぞれ異なるが、センサ6Bはセンサ6A、センサ6Aは基板100の成膜厚とそれぞれ等しく表示されるように表示値に補正をかけている。各センサ6A、6Bは制御部7に接続されている。
The
制御部7は成膜装置1全体の制御を行う制御部本体16と、フィードバック制御の対象となる出力ソースを第1センサ6Aと第2センサ6Bとの間で切り替える切替部17と、切替部17の切り替えタイミングの判定を行う判定部18とを備えている。
The
制御部本体16は、電源13、駆動部15、及びマスフローコントローラ19と接続されており、これらのアウトプットを制御することが可能である。また、制御部本体16は図示しない入力機構を備えており、使用者が目標成膜速度や設定成膜厚等を入力可能に構成されている。
The control unit
上記のように構成された成膜装置1の使用時の動作について説明する。
図2は成膜装置1を用いた本実施形態の成膜方法の流れを示すフローチャートである。本実施形態の成膜方法は、成膜開始前に成膜速度を安定化するための予備工程S10と、対象物の表面に薄膜を形成する成膜工程S20と、成膜工程S20中に第1センサ6Aの出力が安定したかどうかを判定する判定工程S30と、判定工程S30において第1センサ6Aの出力が安定したと判断されたときに、フィードバック制御の出力ソースを切り替える切替工程S40と、対象物表面の成膜厚を所定の範囲に制御するための成膜厚制御工程S50とを備えている。
An operation at the time of use of the
FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the film forming method of the present embodiment using the
まずユーザは、成膜前の準備として、基板ホルダ3に基板100を設置し、ターゲット101をバッキングプレート10上に載置する。このとき、シャッタ5は基板100とターゲット101との間を遮蔽するように位置させる(以下、このシャッタ5の位置を「閉じ位置」と称する。)。そして、図示しない排気手段によって真空槽2の排気を行い、真空槽2内を真空にする。
First, as a preparation before film formation, the user places the
続いて反応ガスを導入ポート8から導入してから、電源13から電力をマグネトロンカソード11に印加してプラズマ20を発生させる。発生したプラズマ20によってターゲット101は加熱され、同時にプラズマ20中の反応ガスイオンによりスパッタリングされて真空槽2内に飛散を開始する。ここまでで、成膜の準備が終了し、処理はステップS10の予備工程に移行する。
Subsequently, after the reaction gas is introduced from the
ステップS10において、制御部本体16は、シャッタ5を閉じ位置にした状態で成膜速度が所望の速度、例えば1.0nm/secとなるように電源13の電力供給量のフィードバック制御を行う。このとき制御部本体16は第2センサ6Bの出力値をフィードバックのための出力ソースとして採用するように設定される。
なお、所望の成膜速度は、ユーザが入力機構を介して予め制御部本体16に入力しておく。また、必要に応じてステップS10において所定時間プレスパッタリングが行われてもよい。
In step S10, the control unit
The desired film formation speed is previously input to the control unit
第2センサ6Bで測定した成膜速度値が所望の範囲に安定化したところで処理はステップS20の成膜工程に進み、制御部本体16が駆動部15を介して回動軸14を回動させてシャッタ5を基板100とターゲット101との間から退避させるとともに、図示しない駆動源を介して回転軸9が回転され、基板ホルダ3が回転軸9回りに回転される。これによりターゲット101が基板100の表面に付着し始め、基板100に対する成膜が開始される。このシャッタ5が退避した時点から第2センサ6Bに付着していく成膜厚を第2センサ6Bでカウントしていく。したがって、第1センサ6Aにも成膜され始め、第1センサ6Aでの測定が開始されるが、ステップS20の初期においては、制御部本体16はステップS10と同様に、第2センサ6Bの出力値に基づいて電源13のフィードバック制御を継続する。
When the film formation speed value measured by the
成膜工程S20を継続しつつ、ステップS30の判定工程において、フィードバック制御に用いる出力値のソースをより基板100に近い第1センサ6Aに切り替えてよいかの判定が行われる。具体的には、第1センサ6Aの出力値が所望の成膜速度を含む所定の範囲内に安定したかどうかが第1センサ6Aの出力値に基づいて判定部18によって判定される。
安定したか否かの判定基準は、要求される成膜厚の精度や成膜対象物の種別等によって適宜ユーザが設定してよい。本実施形態では、一例として、250ミリ秒(msec)ごとに行われる第1センサ6Aのサンプリングの連続4回分において、いずれもその出力値が1.0nm/secプラスマイナス5%となった場合に判定部18が第1センサ6Aの出力が安定した(「Yes」)と判定するように設定されている。
判定部18は上記判定が「Yes」となるまで上記判定工程S30を繰り返し、判定が「Yes」となったところで処理はステップS40に進む。
While continuing the film forming step S20, in the determination step of step S30, it is determined whether the source of the output value used for feedback control can be switched to the
The determination criterion as to whether or not it is stable may be set by the user as appropriate depending on the required accuracy of the film thickness and the type of film formation target. In this embodiment, as an example, when the output value is 1.0 nm / sec plus or minus 5% in four consecutive samplings of the
The
ステップS40においては、判定部18のYes判定を受け、フィードバック制御の出力ソースを第2センサ6Bから第1センサ6Aに切り替える。これ以後、電源13のフィードバックは第1センサ6Aの出力する成膜速度値に基づいて行われる。
In step S40, upon receiving a Yes determination from the
また、ステップS40においては、上述の出力ソースの切り替えと並行して、成膜厚値の調整が行われる。まず、制御部本体16は、第2センサ6Bの出力値に基づいて、シャッタ5が退避してから出力ソースの切り替えまでの時間における成膜厚値を初期成膜厚として取り出す。そして、当該初期成膜厚に出力ソース切り替え後の成膜厚を第1センサ6Aの出力値に基づいて積算していくことで成膜開始後の総成膜厚値を取得し、当該総成膜厚値に基づいて基板100上の成膜厚をモニタリングする。
In step S40, the film thickness value is adjusted in parallel with the switching of the output source. First, based on the output value of the
ステップS50においては、基板100上の成膜厚が所望の値に達したかどうかが上述の総成膜厚値に基づいて制御部本体16で判定される。この判定が「No」であれば成膜は継続され、「Yes」となったところで制御部本体16は電源13によるマグネトロンカソード11への電力供給を遮断し、回動軸14を回動させてシャッタ5を閉じ位置に戻して成膜を終了する。
以上説明した成膜装置1について、実施例と比較例とを用いてさらに説明する。
In step S50, it is determined by the control unit
The
(実施例)
基板100として光学ガラス(商品名S−BSL7:株式会社オハラ製)からなるものを使用し、基板ホルダ3に取り付けた。ターゲット101としては、粒径0.1〜10mmのMgF2顆粒を使用した。その後、不図示の真空ポンプにより真空槽2内の雰囲気を1×10−4パスカル(Pa)まで真空引きした。このとき基板100の加熱は行わなかった。
(Example)
A
その後、放電ガスであるO2ガスをマスフローコントローラ19により流量を制御しながら、導入ポート8から真空槽2内に導入し、ガス圧力を4×10−1Paに調整した。そして、電源13から高周波電力をマグネトロンカソード11に供給し、プラズマ20を発生させた。
Thereafter, O 2 gas as a discharge gas was introduced into the
設定成膜速度は1.0nm/secとし、形成する薄膜の成膜厚は100nmに設定した。第1センサ6Aの出力値安定化の判断基準は、上述の説明と同様、連続4回のサンプリングにおいて、いずれもその出力値が1.0nm/secプラスマイナス5%となった場合とした。
The set film formation rate was 1.0 nm / sec, and the film thickness of the thin film to be formed was set to 100 nm. The determination standard for the output value stabilization of the
(比較例)
基板100及びターゲット101は、実施例と同一のものを使用した。出力ソースの切り替えは、常にシャッタ5の退避後10秒間経過後とし、判定部18による第1センサ6Aの出力値が安定化したかどうかの判定は行わなかった。成膜厚値としては、第1センサ6Aの積算値をそのまま採用した。設定成膜速度及び形成する薄膜の成膜厚は実施例と同一とした。
(Comparative example)
The
実施例及び比較例において、それぞれ10回の成膜を行った結果を図3に示す。実施例においては、10回の成膜において成膜厚が設定成膜厚のプラスマイナス0.1%の範囲に保たれており、きわめて高精度に成膜厚を制御することができた。一方、比較例においては、10回の成膜における成膜厚の範囲は、設定成膜厚のプラスマイナス2.5%の範囲に広がっており、実施例に比べて精度は低かった。 FIG. 3 shows the results of film formation performed 10 times in each of the example and the comparative example. In the example, the film thickness was kept in the range of plus or minus 0.1% of the set film thickness after 10 film formations, and the film thickness could be controlled with extremely high accuracy. On the other hand, in the comparative example, the range of the film thickness in the 10 film formations was in the range of plus or minus 2.5% of the set film thickness, and the accuracy was lower than in the example.
本実施形態の成膜装置1によれば、切替工程S40においてフィードバック制御の出力ソースが第2センサ6Bから第1センサ6Aに切り替わる際に、それまで成膜された成膜厚値として、成膜開始時に既に出力値が安定している第2センサ6Bの出力値が初期成膜厚として取り出される。そして、これに出力ソース切り替え以降の第1センサ6Aの成膜厚値が積算されて総成膜厚値が取得される。したがって、成膜開始直後の不安定な出力に基づく第1センサ6Aの初期成膜厚値を排除して総成膜厚値を取得することができるので、より高精度の成膜厚制御を行うことができる。
According to the
また、判定工程S30において、判定部18が第1センサ6Aの出力値に基づいて、切替工程S40を行うタイミングを自動的に判定するので、成膜条件や真空槽2内部の状態によって微妙に変化する第1センサ6Aの出力安定化のタイミングを的確に検出することができる。その結果、第1センサ6Aの出力が安定しないうちに出力ソースが切り替えられることを防止しつつ、より早いタイミングで基板100の成膜状況をより正確に反映する第1センサ6Aに出力ソースを切り替えて、成膜厚値の取得と成膜速度のフィードバック制御を行うことができるので、さらに高精度の成膜厚制御をすることができる。。
Further, in the determination step S30, the
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した各実施形態においては、スパッタリングによって成膜を行う成膜装置の例を挙げたが、本発明は蒸着法等の他の方法によって成膜を行う成膜装置にも適用可能である。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in each of the above-described embodiments, an example of a film forming apparatus that forms a film by sputtering has been described. However, the present invention can also be applied to a film forming apparatus that forms a film by another method such as an evaporation method. .
また、成膜材料も上述のMgF2には限定されず、金属、金属化合物、セラミックス等各種の材料を適宜選択することができる。また、その形状についても顆粒には限定されず、板状、粉末状等各種形状のものが適宜選択されてよい。 Further, the film forming material is not limited to the above-mentioned MgF 2, and various materials such as metals, metal compounds, and ceramics can be appropriately selected. Further, the shape is not limited to the granule, and various shapes such as a plate shape and a powder shape may be appropriately selected.
また、上述した実施形態においては、センサ部6が水晶センサで構成される例を説明したが、水晶センサに代えて光学式の膜厚センサが用いられてもよい。さらに、水晶センサで成膜速度をモニタし、光学式センサで成膜厚をモニタするといったように、これらのセンサが適宜組み合わされてセンサ部が構成されてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
また、上述した実施形態においては、制御部本体16の外に切換部17と判定部18がそれぞれ別個に配置されているが、切換部17、判定部18は制御部本体16に組み込まれ、一体となっていてもよい。
In the above-described embodiment, the switching
1 成膜装置
3 対象物支持部
4 材料設置部
5 シャッタ
6 センサ部
6A 第1センサ(対象物側センサ)
6B 第2センサ(シャッタ側センサ)
7 制御部
18 判定部
S10 予備工程
S20 成膜工程
S30 判定工程
S40 切替工程
S50 成膜厚制御工程
DESCRIPTION OF
6B Second sensor (shutter side sensor)
7
Claims (4)
前記成膜材料が載置される材料設置部と、
前記対象物を前記材料設置部に載置された前記成膜材料に対向させて支持する対象物支持部と、
前記材料設置部と前記対象物支持部との間に、前記材料設置部と前記対象物支持部との間から退避可能に設けられたシャッタと、
前記対象物支持部の近傍に配置され、前記対象物に成膜される薄膜の成膜速度及び成膜厚を測定可能な第1センサと、前記材料設置部と前記シャッタとの間に配置された第2センサとを有するセンサ部と、
前記センサ部の測定結果に基づいて前記成膜速度及び前記成膜厚を制御可能に構成された制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記シャッタを退避させた直後は前記第2センサの出力値に基づいて前記成膜速度を制御し、前記第1センサの出力値が安定してから前記第1センサの出力値に基づいて前記成膜速度を制御するよう構成され、
前記シャッタを退避させてから前記第1センサの出力値に基づいた前記成膜速度の制御開始までの初期成膜厚として前記第2センサの出力値を採用し、前記初期成膜厚に前記第1センサの出力値に基づく制御開始後の前記第1センサの成膜厚の出力値を積算した総成膜厚値に基づいて前記成膜厚を制御することを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus for forming a film on the surface of an object using a film forming material,
A material installation part on which the film forming material is placed;
An object support unit for supporting the object so as to face the film forming material placed on the material installation unit;
A shutter provided between the material installation unit and the object support unit so as to be retractable from between the material installation unit and the object support unit;
A first sensor that is disposed in the vicinity of the object support unit and that can measure a film formation speed and a film thickness of a thin film formed on the object, and is disposed between the material installation unit and the shutter. A sensor unit having a second sensor;
A control unit configured to be able to control the deposition rate and the deposition thickness based on the measurement result of the sensor unit;
With
The controller is
Immediately after the shutter is retracted, the film forming speed is controlled based on the output value of the second sensor, and after the output value of the first sensor is stabilized, the film forming speed is controlled based on the output value of the first sensor. Configured to control the membrane velocity,
The output value of the second sensor is adopted as the initial film thickness from when the shutter is retracted until the start of film deposition speed control based on the output value of the first sensor, and the first film thickness is set to the first film thickness. A film forming apparatus for controlling the film thickness based on a total film thickness value obtained by integrating output values of film thicknesses of the first sensor after the start of control based on an output value of one sensor.
前記成膜材料と前記対象物との間をシャッタで遮蔽した状態で、前記シャッタと前記成膜材料との間に配置したシャッタ側センサを用いたフィードバック制御により成膜速度を安定化する予備工程と、
前記シャッタを退避させてから前記フィードバック制御を継続しつつ、前記対象物の表面に前記成膜材料からなる薄膜を形成する成膜工程と、
前記成膜工程における前記成膜速度のフィードバック制御の出力ソースを、前記シャッタ側センサから、前記対象物の近傍に配置され、前記対象物に成膜される前記薄膜の成膜速度及び成膜厚を測定可能な対象物側センサに切り替える切替工程と、
前記対象物の表面における前記薄膜の成膜厚を所定の範囲内に制御する成膜厚制御工程と、
を備え、
前記切替工程において、
前記シャッタが退避してから前記出力ソースが前記対象物側センサに切り替えられるまでに成膜された前記薄膜の成膜厚が、初期成膜厚として前記シャッタ側センサの出力値に基づいて取得され、
前記出力ソースが前記対象物側センサに切り替えられた後に成膜された前記薄膜の成膜厚が、前記対象物側センサの出力値に基づいて前記初期成膜厚に積算されることによって前記薄膜の総成膜厚値が取得され、
前記成膜厚制御工程において、前記総成膜厚値に基づいて前記薄膜の成膜厚が制御されることを特徴とする成膜方法。 A film forming method for forming a film on the surface of an object using a film forming material,
Preliminary step of stabilizing the film forming speed by feedback control using a shutter side sensor arranged between the shutter and the film forming material in a state where the film forming material and the object are shielded by a shutter. When,
A film forming step of forming a thin film made of the film forming material on the surface of the object while continuing the feedback control after retracting the shutter;
An output source for feedback control of the film formation speed in the film formation process is arranged in the vicinity of the object from the shutter side sensor, and the film formation speed and film thickness of the thin film formed on the object Switching step to the object side sensor capable of measuring,
A film thickness control step for controlling the film thickness of the thin film on the surface of the object within a predetermined range;
With
In the switching step,
The film thickness of the thin film formed from when the shutter is retracted until the output source is switched to the object side sensor is acquired as the initial film thickness based on the output value of the shutter side sensor. ,
The film thickness of the thin film formed after the output source is switched to the object-side sensor is integrated with the initial film thickness based on the output value of the object-side sensor. The total film thickness value of
In the film formation thickness control step, the film formation thickness of the thin film is controlled based on the total film formation thickness value.
前記判定工程において前記対象物側センサの出力値が安定したと判定されたときに前記切替工程が実行されることを特徴とする請求項3に記載の成膜方法。 A determination step of determining whether the output value of the object side sensor is stable based on a predetermined condition;
The film forming method according to claim 3, wherein the switching step is executed when it is determined in the determination step that an output value of the object side sensor is stable.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009078489A JP2010229495A (en) | 2009-03-27 | 2009-03-27 | Film deposition system and film deposition method |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020196907A (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-10 | キヤノン株式会社 | Sputtering device and sputtering film deposition method |
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2009
- 2009-03-27 JP JP2009078489A patent/JP2010229495A/en not_active Withdrawn
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