JP2015096641A - 薄膜形成装置および薄膜形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特に、本発明は、回転するドーム状の基板ホルダに保持された成膜対象基板に薄膜を形成する薄膜形成装置、薄膜形成方法およびそれに用いる光学薄膜モニタ装置に関するものである。
そして、反射光が問題となる光学系には、一般的に吸収型NDフィルタが適用される。
薄膜に吸収機能があるNDフィルタは、薄膜表面の反射を防ぐため、薄膜を多層膜で構成し、透過光を減衰させる機能と共に、反射防止の機能を持たせている。
NDフィルタを構成する光学多層膜は、屈折率の異なる誘電体の薄膜を多層積層した構成である。
たとえば、NDフィルタは、石英ガラスなどの光学基板上に、吸収膜としてのTiやTiO2を含む薄膜と、反射防止膜としてのSiO2の薄膜を交互に多数積層した光学多層膜が形成される。
光学膜厚は、薄膜の物理的な膜厚と薄膜の屈折率の積で定義され、光学多層膜に所望される光学特性を満たすための重要な要素である。
薄膜の屈折率は薄膜を構成する元素の種類と組成に依存するため、たとえば薄膜を真空蒸着により形成する場合には、真空蒸着源の組成を適宜選択することで所望の屈折率の薄膜を形成することができる。
また、上記の構成の光学多層膜において所望の光学膜厚を得るために、各薄膜の物理的な膜厚の精度として設計値からの誤差を0.1%以下に抑えることが求められている。たとえば特許文献2〜4に、間接型あるいは直接型の膜厚モニタ法により、薄膜の物理的な膜厚を監視しながら形成する方法が開示されている。
たとえば、真空チャンバー110に、不図示の排気管および真空ポンプが接続されており、内部が所定の圧力に減圧可能となっている。
たとえば、真空チャンバー110の内部に、第1真空蒸着源120が配置されてその内部に第1蒸着材料121が収容されており、また、第2真空蒸着源122が配置されてその内部に第2蒸着材料123が収容されている。
また、成膜対象基板130に対してモニタ光Lを投光する投光部141が真空チャンバー110内に設けられており、また、成膜対象基板130を通過したモニタ光Lを受光する受光部150が真空チャンバー110の外部に設けられている。
ここで、第1真空蒸着源120からの蒸着材料の成膜と第2真空蒸着源122からの蒸着材料の成膜を交互に繰り返すことで、上記の構成の光学多層膜を形成することができる。
投光部141は、たとえば真空チャンバー110の外部に設けられた不図示の光源から導かれた光を成膜対象基板130に向けて投光するように構成されている。
成膜対象基板130を透過したモニタ光Lを受光して膜厚をモニタすることから、図11(a)の構成の膜厚モニタ方法を直接型の膜厚モニタ方法と称する。
たとえば、真空チャンバー110に、不図示の排気管および真空ポンプが接続されており、内部が所定の圧力に減圧可能となっている。
たとえば、真空チャンバー110の内部に、第1真空蒸着源120が配置されてその内部に第1蒸着材料121が収容されており、また、第2真空蒸着源122が配置されてその内部に第2蒸着材料123が収容されている。
基板ホルダ131の中央開口部に、一方の面(表面)が蒸着面となるようにモニタ基板132が保持されている。
また、モニタ基板132の蒸着面の反対側の面(裏面)に対してモニタ光LIを投光し、モニタ基板132からの反射光LRを受光する投受光部151が設けられている。
図11(b)の真空蒸着装置においては、各薄膜の成膜中に、投受光部151からモニタ基板132に対してモニタ光LIを投光し、モニタ基板132からの反射光LRを投受光部151で受光し、光反射率の変化をモニタする。
モニタ基板132からの反射光LRの変化から成膜対象基板上の薄膜の膜厚を推定してモニタするものであり、図11(b)の構成の膜厚モニタ方法を間接型の膜厚モニタ方法と称する。
しかしながら、上述した吸収型NDフィルタは、完全に酸化されていない不酸化金属膜により形成される吸収膜を含むことから、図13に示すように、光透過率の変化において、1層目を積層したときは1回目のピークが現れるが、以降薄膜を積層しても次のピークが現れない(見えない)ことから、光学膜厚の監視(モニタ)ができないという不利益がある。
また、上記間接型の膜厚モニタ方法によれば、モニタ基板からの反射光の変化から成膜対象基板上の薄膜の膜厚を推定してモニタすることから、吸収膜を含むNDフィルタにおいても光学薄膜のモニタをすることが可能である。
すなわち、モニタ基板132の蒸着面の反対側の面(裏面)における反射光の変化から成膜対象基板上の薄膜の膜厚を推定してモニタする方法では、薄膜の膜厚の制御精度に限界があり、所望の透過帯域を有する光学多層膜を高い歩留まりで製造することが困難である。
たとえば、波長350nm〜550nmの範囲では裏面の反射率が10%程度であるのに対して、波長550nm〜800nmの範囲では裏面の反射率が10%程度から20%程度に上昇していき、この波長に依存した反射率の変化(ばらつき)によって、薄膜の膜厚の制御精度に限界をきたし、所望の透過帯域を有する光学多層膜を高い歩留まりで製造することが困難となっているものと考えられる。
したがって、モニタ基板132の蒸着面側の面(表面)における反射光の変化から成膜対象基板上の薄膜の膜厚を推定してモニタする方法を採用することにより、薄膜の膜厚の制御精度に限界がなくなり、所望の透過帯域を有する光学多層膜を高い歩留まりで製造することが可能となる。
しかしながら、この場合、光路長が長く光学的にまた経時的に安定し難く、また光学系が大型化し、ひいては高コストとなるという不利益がある。
図1は、本実施形態に係る真空成膜装置であるイオンビームアシスト真空蒸着装置の構成例を模式的に示す図である。
たとえば、成膜チャンバーである真空チャンバー10に、排気管11および真空ポンプ12が接続されており、内部が所定の圧力に減圧可能となっている。真空蒸着による成膜時における真空チャンバー10内の背圧は、たとえば10−2〜10−5Pa程度である。
第1蒸着材料21はたとえばSiO2であり、第2蒸着材料23はたとえばTi、TiO2等である。
吸収型NDフィルタを作製する場合、第1蒸着材料21は反射防止膜としてたとえばSiO2が選択され、第2蒸着材料23は吸収膜として、たとえばTi、TiO2等が選択される。
たとえば、基板ホルダ31は、ホルダ支持部(32,33)により回転可能に支持されており、真空チャンバー10の外部に設置されたモータ34の駆動により回転駆動される。
イオンソース24からイオンを成膜対象基板30の膜形成面に照射することで、成膜材料供給部200から供給される蒸着物質により成膜されて膜厚が厚くなるプロセスと、既に成膜された膜の表面近傍の一部領域が、イオンソース24から照射されるイオンによりスパッタされて膜厚が薄くなるプロセスとを同時に進行させながら成膜できる。
このとき、成膜対象基板30面内において、成膜材料供給部200から供給される成膜物質の密度分布に依存して膜厚差が生じる場合には、その膜厚差を打ち消すような条件でイオンソース24から照射されるイオンによるスパッタを行うことで、均一な面内膜厚分布をもつ多層膜が得ることができる。
投光部400は、たとえば真空チャンバー10の外部に設置された光源40と、真空チャンバー10内に設けられ、光源40からの光を成膜対象基板30にモニタ光Lとして投光し、成膜対象基板30による反射光をモニタ光Lとは分離して取得するする投光ヘッド41を有する。
さらに、投光部400は、光源40からの光を投光ヘッド41に伝達する光ファイバなどの投光光学系42と、投光ヘッド41を支持する投光ヘッド支持部43などから構成される。光源40(および投光ヘッド41)は、たとえばハロゲンランプを用いることができる。
光源40からの光が投光光学系42により投光ヘッド41に伝達され、モニタ光Lとして成膜対象基板30に対して投光(照射)される。
成膜対象基板30の表面側で反射された反射モニタ光LRが第1受光ヘッド50で受光され、第1受光光学系53により第1分光部51に伝達されて分光され、分光された反射モニタ光が第1光検出部52で検出される。
本実施形態では、たとえば成膜対象基板30の表面で反射された反射モニタ光LRを第1分光部51で分光し、分光された光を、受光画素がマトリクス状に配置された第1光検出部52で検出して第1受光信号SR1を出力する。第1光検出部52は反射モニタ光LRの連続スペクトルを取得することができ、すなわち、反射モニタ光LRを多波長で検出することができる。
成膜対象基板を裏面側に透過した透過モニタ光LTが第2受光ヘッド60で受光され、第2受光光学系63により第2分光部61に伝達されて分光され、分光された透過モニタ光が第2光検出部62で検出される。
成膜対象基板を裏面側に透過した透過モニタ光LTを第2分光部61で分光し、分光された光を、受光画素がマトリクス状に配置された第2光検出部62で検出して第2受光信号SR2を出力する。第2光検出部62は透過モニタ光の連続スペクトルを取得することができ、すなわち、透過モニタ光LTを多波長で検出することができる。
たとえば、ドーム状の形状を有してドームの頂部を回転中心として回転される基板ホルダ31に、膜形成面が成膜材料供給部側に臨むように複数枚の成膜対象基板30が保持されている。
不図示の投光部から成膜対象基板30に対してモニタ光Lが投光され、成膜対象基板30の表面で反射された反射モニタ光LRが第1受光ヘッド50で受光され、また、成膜対象基板30の裏面側に透過した透過モニタ光LTが第2受光ヘッド60で受光される。
たとえば、モニタ光Lの投光スポットSPLは、基板ホルダ31の外周部に配置された成膜対象基板30上に照射されるように配置される。投光スポットSPLがトレースする領域Rの近傍が良品分布領域となる。
本実施形態においては、たとえば、第1受光部500による第1受光信号SR1、第2受光部600による第2受光信号SR2、およびトリガー信号出力部35のトリガー信号STが供給される信号処理部70が設けられている。
信号処理部70は、たとえばモード信号MDが第1モードMD1での動作を指示している場合、透過モニタ光では膜厚制御の対処が困難な吸収膜を含むたとえば図3に示すような吸収型NDフィルタ90を成膜するものとして、次の処理を行う。
すなわち、信号処理部70は、第1モードMD1の場合、第1受光部500の反射モニタ光LRに応じた第1受光信号SR1とトリガー信号STに基づいた所定の信号処理を行って成膜対象基板30毎の光反射率(反射モニタ光LRの変化情報)を取得する。
また、信号処理部70は、上記のように反射モニタ光の連続スペクトルを取得することで、成膜対象基板毎の光反射スペクトルを取得する。
本実施形態においては、得られた光反射率あるいは光反射スペクトルから、所望の光学特性が得られるように成膜条件を変更するように成膜途中において、図示しない制御系を通してフィードバックすることができる。
信号処理部70は、成膜対象基板30の蒸着面側の面(表面)における反射モニタ光の変化から成膜対象基板上の薄膜の膜厚を推定してモニタするための情報を生成するとともに、取得した光透過率(透過モニタ光LTの変化)の情報に基づいて、各膜の成膜時の反応の進行状態をモニタする情報を生成する。
第1光吸収膜93は、たとえば金属Tiとその飽和酸化物TiO2を主成分とし、その他の残余成分として低級酸化物Ti2O3,TiOなどや、金属化合物TiNなどの副生成物を含有している。第1光吸収膜93の膜厚は30nm程度に制御される。
第2誘電体膜94は、たとえばSiO2により形成され、膜厚は50nm程度に制御される。
第2光吸収膜95は、たとえば金属Tiとその飽和酸化物TiO2を主成分とし、その他の残余成分として低級酸化物Ti2O3,TiOなどや、金属化合物TiNなどの副生成物を含有している。第2光吸収膜95の膜厚は25nm程度に制御される。
第3誘電体膜96は、たとえばSiO2により形成され、膜厚は80nm程度に制御される。
光学薄膜の場合、通常使用波長において透明なセラミック材料を誘電体膜として表現している。光の干渉効果が現れる厚さ(波長の数倍程度)の誘電体を積層することで、入射する光の、反射量、透過量、偏光などの光学特性を調整することができる。
図3に示す構成を採用することで、NDフィルタに反射防止機能が付与されている。
そして、信号処理部70は、第1モードにおいては、モニタ光Lの成膜対象基板30を裏面側に透過した透過モニタ光LTの変化(光量の変化)から各膜の成膜時の反応の進行状態をモニタする情報を生成するように処理する。
図5は、本実施形態において、透過モニタ光により光学フィルタ(NDフィルタ)の所定の誘電体膜の成膜時の反応の進行状態のモニタ例を示す図である。
ただし、これは一例であって、各膜を成膜しながら、その都度、透過モニタ光LTの光量変化をモニタして、成膜時の反応の進行状態をモニタすることも可能である。
上述した第1モード時においては、吸収型NDフィルタは、完全に酸化されていない不酸化金属膜により形成される吸収膜を含むので、光透過率の変化において、1層目を積層したときは1回目のピークが現れるが、以降薄膜を積層しても次のピークが現れない(見えない)ことから、反射モニタ光LRを主体として、各膜の光学膜厚をモニタする制御が行われる。
本実施形態に係る真空成膜装置は、吸収膜を含まない光学フィルタを作製する場合、モニタ光の光透過率の時間変化において、小さなピークが複数現れるが、その各ピークが対応する薄膜の各層に相当し、透過モニタ光LTを用いて、光透過率の監視(モニタ)することにより各層の膜厚を監視することができる。
本実施形態において、この処理は第2モードMD2において行われる。
すなわち、信号処理部70は、第2モードMD2の場合、第2受光部600の透過モニタ光LTに応じた第2受光信号SR2とトリガー信号STに基づいた所定の信号処理を行って成膜対象基板30毎の光透過率を取得する。
また、信号処理部70は、上記のように透過モニタ光の連続スペクトルを取得することで、成膜対象基板毎の光透過スペクトルを取得する。
本実施形態においては、得られた光透過率あるいは光透過スペクトルから、所望の光学特性が得られるように成膜条件を変更するように成膜途中において、図示しない制御系を通してフィードバックすることができる。
この場合、直接型の膜厚モニタ法により高精度に薄膜の膜厚を制御することができる。
ただし、本実施形態に係る真空成膜装置は、用途に合わせて、反射モニタ光LRのみを用いる、主とする透過モニタ光LTに加えて反射モニタ光LRを用いる等、種々の態様が可能である。
モニタ光Lの投光スポットSPLは、基板ホルダ31が回転することにより、基板ホルダ31の外周部に配置された複数枚の成膜対象基板(301,302,303・・・30n)上を通過する。
移動する成膜対象基板(301,302,303・・・30n)を反射または透過したモニタ光Lを受光することで、各成膜対象基板(301,302,303・・・30n)の光反射率または光透過率が間欠的に反映された受光信号SRが取得される。
ここで、基板ホルダ31の回転に同期したトリガー信号STから、回転する基板ホルダ31の位置を特定することで、各成膜対象基板30の光反射率または光透過率が間欠的に反映された受光信号SR(1,2)のどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光反射率または光透過率であるか特定することができる。トリガー信号STは、基板ホルダ31の回転1周期に1回の出力、あるいは多数回の出力とする。
上記の受光信号SRのどの部分がいずれの成膜対象基板に対する光反射率または光透過率であるか特定することで、受光信号SRから、成膜対象基板301に対する受光信号S1、成膜対象基板302に対する受光信号S2、成膜対象基板303に対する受光信号S3、・・・成膜対象基板30nに対する受光信号Snを取得することができる。
たとえば、上述したように、基板ホルダ31の外周部に保持された成膜対象基板30に投光部を構成する投光ヘッド41からモニタ光Lが投光される。
成膜対象基板30の表面で反射された反射モニタ光LRが受光光学系を構成する第1受光ヘッド50で受光され、成膜対象基板30を裏面側に透過した透過モニタ光LTが受光光学系を構成する第2受光ヘッド60で受光される。
図7(a)に示す基板ホルダ31と図7(b)に示す基板ホルダ31とでは、径が異なり、保持できる成膜対象基板の数や大きさが異なっている。
上記の構成においては、たとえば、受光光学系の第2受光ヘッド60の位置が可変に設けられている。
たとえば、図7(a)に示す相対的に大きな基板ホルダ31を用いる場合、第2受光ヘッド60が基板ホルダ31の外周部に保持された成膜対象基板30を透過した透過モニタ光LTを受光する位置に届くように受光ヘッド支持部64が伸ばされている。
一方、たとえば、図7(b)に示す相対的に小さな基板ホルダ31を用いる場合、受光ヘッド60が基板ホルダ31の外周部に保持された成膜対象基板30を透過したモニタ光Lを受光する位置に届くように受光ヘッド支持部64が縮められて、あるいは屈曲されている。
ヒータ80は、たとえばハロゲンランプ、あるいはニッケルクロムなどからなる抵抗加熱部材を用いることができる。
この場合、たとえば受光光学系としてヒータによる加熱に対する耐熱性を有するものを用いることで、受光光学系のヒータによるダメージを抑制することができる。
次に、本実施形態に係る真空成膜方法としてイオンビームアシスト真空蒸着方法について説明する。本実施形態に係る真空成膜方法は、上記の本実施形態の真空成膜装置を用いて行う。
図8は、本実施形態の真空成膜装置において吸収型NDフィルタ等の光学薄膜を作製する方法を説明するめのフローチャートである。
ここで、成膜対象基板30の膜形成面(表面側)が成膜材料供給部200側に臨むように保持する。
たとえば、成膜対象基板30を保持した基板ホルダ31をドームの頂部を回転中心として回転させる(ステップST2)。
次に、たとえば、基板ホルダ31の外周部に保持された成膜対象基板30にモニタ光Lを投光する(ステップST4)。
次に、信号処理部70が、動作モードが第1モードMD1である否かを判別する(ステップST5)。
第1モードMD1の場合、信号処理部70は、成膜対象基板30の表面で反射モニタ光LRを受光して得られた第1受光信号SR1、および成膜対象基板30を裏面側に透過した透過モニタ光LTを受光して得られた第2受光信号SR2を取得する(ステップST6)。
また、信号処理部70は、基板ホルダ31の回転に同期したトリガー信号STを取得する(ステップST7)。
また、信号処理部70は、上記のように反射モニタ光の連続スペクトルを取得することで、成膜対象基板毎の光反射スペクトルを取得する。
これに基づき、得られた光反射率(反射モニタ光LRの変化情報)あるいは光反射スペクトルから、所望の光学特性が得られるように成膜条件を変更するように成膜途中において、たとえば制御系を通してフィードバックされる。
信号処理部70は、成膜対象基板30の蒸着面側の面(表面)における反射モニタ光LRの変化から成膜対象基板上の薄膜の膜厚を推定してモニタするための情報を生成するとともに、取得した光透過率(透過モニタ光LTの変化)の情報に基づいて、各膜の成膜時の反応の進行状態をモニタする情報を生成するように処理する(ステップST10)。
次に、信号処理部70は、基板ホルダ31の回転に同期したトリガー信号STを取得する(ステップST12)。
次に、たとえば、第2受光信号SR2とトリガー信号STを信号処理して成膜対象基板毎の光透過率を取得する。
信号処理部70は、第2モードMD2において、第2受光部600の透過モニタ光LTに応じた第2受光信号SR2とトリガー信号STに基づいて、所定の信号処理を行って成膜対象基板30毎の光透過率を取得する(ステップST13)。
信号処理部70は、成膜対象基板30の裏面側に透過した透過モニタ光LTの光透過率の変化から成膜対象基板上の薄膜の膜厚を推定してモニタするための情報を生成するように処理する(ST14)。
また、信号処理部70は、透過モニタ光の連続スペクトルを取得することで、成膜対象基板毎の光透過スペクトルを取得する。
これに基づき、得られた光透過率あるいは光透過スペクトルから、所望の光学特性が得られるように成膜条件を変更するように成膜途中において、たとえば制御系を通してフィードバックされる。
たとえば、光検出感度を高めることで信号の精度を高め、S/N比を向上でき、さらに、CCDセンサなどにより多波長での光透過率の情報を得ることで得られる情報量を増加させることができ、光透過率の精度を高め、S/N比を向上できる。
伸縮可能、屈曲可能、あるいは伸縮および屈曲可能に設けられている受光ヘッド支持部64を用いることで、受光光学系の受光ヘッドの位置を変更でき、曲面形状の異なる基板ホルダを用いた場合でも、基板ホルダの外周部に保持された成膜対象基板の光透過率あるいはスペクトルの精度を高めることができる。
たとえば、平面円板形状の基板ホルダ36の外周部に保持された成膜対象基板30に投光部を構成する投光ヘッド41からモニタ光Lが投光される。
成膜対象基板30の表面で反射された反射モニタ光LRが受光光学系を構成する第1受光ヘッド50で受光され、成膜対象基板30を裏面側に透過した透過モニタ光LTが受光光学系を構成する第2受光ヘッド60で受光される。
図9(a)に示す基板ホルダ36と図9(b)に示す基板ホルダ36はいずれも平面円板形状であるが、径が異なり、保持できる成膜対象基板の数や大きさが異なっている。
上記の構成において、たとえば、受光光学系の第2受光ヘッド60の位置が可変に設けられている。
たとえば、図9(a)に示す相対的に大きな基板ホルダ36を用いる場合、第2受光ヘッド60が基板ホルダ36の外周部に保持された成膜対象基板30を裏面側に透過した透過モニタ光LTを受光する位置に届くように受光ヘッド支持部64が伸ばされている。
一方、たとえば、図9(b)に示す相対的に小さな基板ホルダ36を用いる場合、第2受光ヘッド60が基板ホルダ36の外周部に保持された成膜対象基板30を裏面側に透過した透過モニタ光LTを受光する位置に届くように受光ヘッド支持部64が縮められて、あるいは屈曲されている。
伸縮可能、屈曲可能、あるいは伸縮および屈曲可能に設けられている受光ヘッド支持部64を用いることで、受光光学系の受光ヘッドの位置を変更でき、平面形状で径が異なる基板ホルダを用いた場合でも、基板ホルダの外周部に保持された成膜対象基板の光透過率あるいはスペクトルの精度を高めることができる。
これにより、成膜対象基板の光透過率あるいはスペクトルの精度を高めることができる。
この場合、たとえば受光光学系としてヒータによる加熱に対する耐熱性を有するものを用いることで、受光光学系のヒータによるダメージを抑制することができる。
すなわち、本実施形態の真空成膜装置によれば、信号処理部70は、吸収膜を含むNDフィルタ等を作製する場合、第1モードMD1において、第1受光部500の反射モニタ光LRに応じた第1受光信号SR1とトリガー信号STに基づいた所定の信号処理を行って成膜対象基板30毎の光反射率(反射モニタ光LRの変化情報)を取得する。
また、信号処理部70は、上記のように反射モニタ光の連続スペクトルを取得することで、成膜対象基板毎の光反射スペクトルを取得する。
本実施形態においては、得られた光反射率あるいは光反射スペクトルから、所望の光学特性が得られるように成膜条件を変更するように成膜途中において、図示しない制御系を通してフィードバックすることができる。
信号処理部70は、成膜対象基板30の蒸着面側の面(表面)における反射モニタ光の変化から成膜対象基板上の薄膜の膜厚を推定してモニタするための情報を生成するとともに、取得した光透過率(透過モニタ光LTの変化)の情報に基づいて、各膜の成膜時の反応の進行状態をモニタする情報を生成するように処理する。
また、信号処理部70は、上記のように透過モニタ光の連続スペクトルを取得することで、成膜対象基板毎の光透過スペクトルを取得する。
本実施形態においては、得られた光透過率あるいは光透過スペクトルから、所望の光学特性が得られるように成膜条件を変更するように成膜途中において、図示しない制御系を通してフィードバックすることができる。
このように、第2モードMD2においては、成膜対象基板を裏面側に透過した透過モニタ光を受光して成膜対象基板毎の光透過率を取得するものであり、光学フィルタを製造する真空成膜プロセスにおいて、量産化に対応しながら歩留まりを向上させることができる。
たとえば、イオンビームアシスト真空蒸着装置および方法に限らず、その他の真空成膜装置および方法に適用可能である。さらに、真空成膜以外にスパッタリングによる成膜あるいはCVD(化学気相成長)による成膜など、その他の薄膜形成装置および方法にも適用可能である。
トリガー信号の出力は、基板ホルダの回転の1周期に1回の出力でも多数回の出力でもよい。
また、エンコーダを用いて基板ホルダの回転軸の回転位置を検出し、得られた基板ホルダの位置情報を信号処理部に入力して成膜対象基板毎の光反射率あるいは光透過率を取得する構成とすることも可能である。
また、上記の実施形態における、投光部、受光部、トリガー信号出力部、および信号処理部は、成膜対象基板毎の光反射率あるいは光透過率を取得して成膜対象基板に形成された薄膜の光学膜厚をモニタする装置を構成する。光学薄膜モニタ装置として、上記の真空成膜装置から取り外し、他の薄膜形成装置に取り付けて成膜対象基板に形成された薄膜の光学膜厚をモニタすることもできる。
たとえば、成膜処理を停止した状態である成膜停止中に(ステップST21)、酸素(O2)などの反応ガスを流して(ステップST22)、基板の光透過率(透過モニタ光LTの変化情報)を取得する(ステップST23)。
具体的には、図1の装置において、第2受光部600の透過モニタ光LTに応じた第2受光信号SR2とトリガー信号STに基づいた所定の信号処理を行って成膜対象基板30毎の光透過率を取得する。
信号処理部が、取得した光透過率(透過モニタ光LTの変化)の情報に基づいて、膜の化学反応処理時の反応の進行状態をモニタする情報を生成する。
そして、たとえば酸化により基板の光透過率が変化、あるいは一定の光透過率に達した場合には(ステップST24)、酸化処理を終了して(ステップST25)、次の処理(工程)に進む。
本発明は、このような、反応ガスによる化学反応のモニタ制御機能も有するように構成することも可能であえる
Claims (6)
- 成膜チャンバーと、
前記成膜チャンバー内に配置された成膜材料供給部と、
前記成膜チャンバー内に配置され、複数枚の成膜対象基板を膜形成面が前記成膜材料供給部側に臨むように保持し、ドーム状の形状または平面円板形状を有してドームの頂部または平面円板の中心を回転中心として回転される基板ホルダと、
前記基板ホルダの外周部に保持された前記成膜対象基板にモニタ光を投光する投光部と、
前記モニタ光のうち、前記成膜対象基板の膜形成面である表面側で反射された反射モニタ光を受光して第1受光信号を出力する第1受光部と、
前記基板ホルダの回転に同期したトリガー信号を出力するトリガー信号出力部と、
前記第1受光信号と前記トリガー信号に基づいた所定の信号処理を行って前記成膜対象基板毎の前記反射モニタ光の変化情報を取得する信号処理部と
を有する薄膜形成装置。 - 前記モニタ光のうち、前記成膜対象基板の裏面側に透過した透過モニタ光を受光して第2受光信号を出力する第2受光部を、さらに有し、
前記信号処理部は、
前記第2受光信号と前記トリガー信号に基づいた所定の信号処理を行って前記成膜対象基板毎の前記透過モニタ光の変化情報を取得する機能を有し、
前記成膜対象基板の表面側における前記反射モニタ光の変化情報に基づき前記成膜対象基板上の薄膜の膜厚を推定してモニタするための情報を生成するように処理し、
前記成膜対象基板の裏面側に透過した前記透過射モニタ光の変化情報に基づいて各膜の成膜時の反応の進行状態をモニタする情報を生成するように処理する
請求項1記載の薄膜形成装置。 - 成膜処理が停止され、当該成膜処理停止中に、反応ガスが流された状態において、
前記信号処理部は、
前記成膜対象基板の裏面側に透過した前記透過射モニタ光の変化情報に基づいて膜の化学反応の進行状態をモニタする情報を生成するように処理する
請求項1または2記載の薄膜形成装置。 - 内部に成膜材料供給部とドーム状の形状または平面円板形状を有してドームの頂部または平面円板の中心を回転中心として回転される基板ホルダが配置された成膜チャンバーの前記基板ホルダに複数枚の成膜対象基板を膜形成面が前記成膜材料供給部側に臨むように保持し、ドームの頂部または平面円板の中心を回転中心として回転させる工程と、
前記成膜材料供給部から成膜材料を供給して前記成膜対象基板上に前記成膜材料の膜を形成する工程と、
前記基板ホルダの外周部に保持された前記成膜対象基板にモニタ光を投光する工程と、
前記モニタ光のうち、前記成膜対象基板の膜形成面である表面側で反射された反射モニタ光を受光して第1受光信号を取得する工程と、
前記基板ホルダの回転に同期したトリガー信号を取得する工程と、
前記第1受光信号と前記トリガー信号に基づいた所定の信号処理を行って前記成膜対象基板毎の前記反射モニタ光の変化情報を取得する工程と
を有する薄膜形成方法。 - 前記モニタ光のうち、前記成膜対象基板の裏面側に透過した透過モニタ光を受光して第2受光信号を取得する工程と、
前記第2受光信号と前記トリガー信号に基づいた所定の信号処理を行って前記成膜対象基板毎の前記透過モニタ光の変化情報を取得する工程と、をさらに有し、
前記成膜対象基板の表面側における前記反射モニタ光の変化情報に基づき前記成膜対象基板上の薄膜の膜厚を推定してモニタするための情報を生成するように処理し、
前記成膜対象基板の裏面側に透過した前記透過射モニタ光の変化情報に基づいて各膜の成膜時の反応の進行状態をモニタする情報を生成するように処理する
請求項4記載の薄膜形成方法。 - 成膜処理を停止し、当該成膜処理停止中に、反応ガスを流した状態において、
前記成膜対象基板の裏面側に透過した前記透過射モニタ光の変化情報に基づいて膜の化学反応の進行状態をモニタする情報を生成するように処理する
請求項4または5記載の薄膜形成方法。
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