JP4196538B2 - 成膜装置及び膜厚制御方法 - Google Patents
成膜装置及び膜厚制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4196538B2 JP4196538B2 JP2000397637A JP2000397637A JP4196538B2 JP 4196538 B2 JP4196538 B2 JP 4196538B2 JP 2000397637 A JP2000397637 A JP 2000397637A JP 2000397637 A JP2000397637 A JP 2000397637A JP 4196538 B2 JP4196538 B2 JP 4196538B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reflectance
- film
- transmittance
- film thickness
- forming apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の膜厚の薄膜を成膜する成膜装置及び膜厚制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光学薄膜は、ガラス等の基板上に蒸着やスパッタリング等によって成膜され、所望の膜厚が形成されると成膜が停止される。薄膜の膜厚は一般にダミーのワークを成膜装置内に設置し、ワークに成膜される薄膜の反射率または透過率を監視して制御される。
【0003】
図6、図7はそれぞれ光学膜厚(=屈折率×膜厚)が120nm、1200nmの薄膜の反射率を示す図である。縦軸は反射率(単位:%)を示し、横軸は波長(単位:nm)を示している。これらの例に示すように、波長λが480nmにおいて、反射率は極大値または極小値になっている。一般に、波長λにおける反射率または透過率は、光学膜厚がλ/4の整数倍の時に極大値または極小値となることが知られている。
【0004】
従って、波長λの光の反射率を成膜中に監視し、最初に反射率が極大値または極小値になったときに成膜を停止することによってλ/4の光学膜厚を有する薄膜が得られる。また、波長λの光の透過率が最初に極大値または極小値となった時に成膜を停止しても、光学膜厚がλ/4の薄膜が得られる。
【0005】
図8は成膜中における所定の波長を有する光の反射率の履歴の一例を示す図である。縦軸は反射率(単位:%)を示し、横軸は時間を示している。反射率または透過率は、ワークに照射された光の反射光または透過光を光電変換素子で受光し、電気信号に変換して出力される。
【0006】
反射率は成膜の進行に伴って増加し、所定の光学膜厚(λ/4)の時に最大値となってその後減少する。従って、反射率の低下を検出した際に成膜を停止すればよい。しかし、同図に示すように、受光光束を光電変換する際等にノイズが発生して反射率の履歴曲線に重畳されるため、ノイズ成分によって見かけ上反射率の低下が検出される。その結果、所定の光学膜厚に到達する前に反射率の低下を検出して成膜が停止する誤動作が発生する。
【0007】
このため、従来の成膜装置による膜厚制御方法は、計測された反射率の最大値に対して、推測される最大のノイズの大きさよりも大きな値Bだけ反射率が低下した際に成膜を停止する遅延制御を行うようになっている。例えば、計測された最大の反射率の時から、光学膜厚の設計値の3%に相等する反射率が低下した時に成膜を停止する。これにより、成膜装置の誤動作を防止するようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の成膜装置による膜厚制御方法によると、所望の膜厚に略到達した時点から反射率がBだけ低下するまで成膜を継続するので、所望の膜厚に対して厚く成膜され、設計値に対して膜厚の誤差が大きくなる問題がある。
【0009】
また、反射率の最大値付近で大きなノイズが発生すると、設計値の膜厚でないときに見かけ上反射率の最大値が計測される。更に、停止位置付近で大きなノイズが発生すると実際には最大値から反射率が所定量(B)低下していないのに見かけ上低下したと計測される。このため、停止時期にばらつきが生じ、膜厚のばらつきが大きくなる問題もあった。
【0010】
例えば、屈折率1.52のガラスに屈折率1.66の薄膜を成膜し、波長550nmの光の反射率を監視してBの値を光学膜厚の3%に相等する値として停止した。その結果、設計値の膜厚が82.8(=550/4/1.66)nmに対して、成膜された膜厚が100.9nmになった。従って、薄膜の種類によっても異なるが20%以上の膜厚誤差を生じる場合がある。
【0011】
本発明は、高精度に膜厚を制御して薄膜を成膜することのできる成膜装置及び膜厚制御方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1に記載された発明の成膜装置は、ワークに成膜された薄膜の透過率または反射率を監視して膜厚を制御する成膜装置において、
所定の時間間隔で前記薄膜の透過率または反射率をn回計測し、各計測値を順にyi(i=1〜n)とした時に、yi−yi−1(i=2〜n)の正負の回数に基づいて成膜を継続するか停止するかを決定する演算部を有し、
y i −y i−1 (i=2〜n)の値の正の回数が負の回数よりも多い場合に前記透過率または反射率が増加と判断するとともに、y i −y i−1 (i=2〜n)の値の負の回数が正の回数よりも多い場合に前記透過率または反射率が減少と判断し、前記透過率または反射率の増加と減少とが転じた際に成膜を停止することを特徴としている。
【0013】
この構成によると、ワークに成膜された薄膜の反射率または透過率が所定の時間間隔で計測され、順にy1、y2、・・・、ynの計測値が得られる。そして、y2−y1、y3−y2、・・・、yn−yn-1の値がそれぞれ正か負かを計算し、例えば反射率または透過率が極大値をとる場合には、これらの値の負の回数が正の回数よりも多いときに成膜を停止する。
【0014】
また請求項2に記載された発明は、請求項1に記載された成膜装置において、前記透過率または前記反射率に替えて、前記薄膜に一定光量で入射した光の透過光または反射光の光量を計測したことを特徴としている。この構成によると、反射光または透過光の光量を計測し、順にy1、y2、・・・、ynの計測値が得られる。
【0015】
また請求項3に記載された発明は、請求項1または請求項2に記載された成膜装置において、n回の計測時間を1msec以上にしたことを特徴としている。この構成によると、計算に必要な計測値y1を計測してからynを計測するまでの時間が1msec以上かかる。
【0016】
また請求項4に記載された発明の膜厚制御方法は、ワークに成膜された薄膜の透過率または反射率を監視して膜厚を制御する膜厚制御方法において、
所定の時間間隔で前記薄膜の透過率または反射率をn回計測し、各計測値を順にyi(i=1〜n)とした時に、yi−yi−1(i=2〜n)の正負の回数に基づいて成膜を継続するか停止するかを決定する工程を有し、
y i −y i−1 (i=2〜n)の値の正の回数が負の回数よりも多い場合に前記透過率または反射率が増加と判断するとともに、y i −y i−1 (i=2〜n)の値の負の回数が正の回数よりも多い場合に前記透過率または反射率が減少と判断し、前記透過率または反射率の増加と減少とが転じた際に成膜を停止することを特徴としている。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は一実施形態の成膜装置を示す構成図である。成膜装置1は、真空ポンプ(不図示)により真空状態に保持される円筒状の真空チャンバー2を有している。真空チャンバー2内の下部には薄膜材料Dが配置されており、加熱や電子銃によりベーパ状態となった薄膜材料Dが真空チャンバー2内に放出されるようになっている。
【0018】
真空チャンバー2内の上部にはワークWを保持する基板ドーム3が回転可能に配されている。ワークWには真空チャンバー2内に放出された薄膜材料Dが成膜されるようになっている。また、シャッター制御部11の制御により薄膜材料Dの上方をシャッター8で覆うことにより、成膜が停止されるようになっている。尚、15は真空チャンバー2内の真空度を測定する真空計、16は真空チャンバー2をリークするリーク弁、17は基板ドーム3上のワークWの薄膜分布を均一にする補正板である。
【0019】
真空チャンバー2には膜厚制御装置12が取り付けられている。膜厚制御装置12は光源9、光電変換素子4、AD変換部13及び演算部14から成っている。光源9から出射された光束が基板ドーム3の中央に取り付けられた監視用のワークW1に導かれてこれを照射すると、ワークW1上に成膜された薄膜で反射してフォトダイオード等から成る光電変換素子4に受光される。
【0020】
光電変換素子4は受光量に応じた電気信号をAD変換部13を介して演算部14に出力する。光電変換素子4の出力によって演算部14では薄膜の反射率が演算され、成膜中の薄膜の反射率が監視されるようになっている。光源9の光量が一定に制御されている場合は、光電変換素子4の受光量により監視してもよい。
【0021】
成膜の進行とともに演算部14では前述の図8に示すような反射率の履歴が検出される。そして、所定の測定時間T毎に区分けした区間内でノイズ成分を除去した反射率が増加しているか減少しているかを判断し、反射率が減少に転じた際にシャッター8を閉じて成膜を停止する。この動作を図2のフローチャートを参照して説明する。
【0022】
まず、ステップ#10では使用者により測定時間T内でのデータの計測回数nと計測間隔tとが入力される。ここで、T=t・(n−1)である。入力が終了すると成膜が開始され、ステップ#11でカウンタi及び反射率の計測値の増減の回数を記憶する増減数Cが初期化される。次に、ステップ#12で反射率の計測データが変数Yaに取り込まれる。
【0023】
例えば、図8の区間A1を拡大すると図3に示すようになる。縦軸は反射率を示し横軸は時間を示している。そして、1番目の反射率のデータy1が変数Yaに取り込まれる。尚、図3ではn=11になっている。ステップ#13ではカウンタiが1か否かが判断される。ここではi=1のため、ステップ#17に移行してカウンタiが計測回数nに等しいか否かが判断される。ここでは等しくないのでステップ#18に移行する。
【0024】
ステップ#18では変数Yaが前回値を示す変数Ybに代入され、ステップ#19でカウンタiがインクリメントされる。ステップ#20では計測間隔tの時間経過を待機し、経過するとステップ#12に移行する。ステップ#12では2番目の反射率のデータy2が変数Yaに取り込まれ、i=2であるためステップ#13の判断によりステップ#14に移行する。
【0025】
ステップ#14では反射率のデータ(Ya)が前回のデータ(Yb)と比較される。反射率が前回よりも増加または前回と等しい場合はステップ#15で増減数Cを1だけ加算する。前回よりも減少した場合は、ステップ#16で増減数Cを1だけ減算する。ステップ#17ではカウンタiが計測回数nに等しいか否かが判断され、ここでは等しくないのでステップ#18に移行する。
【0026】
そして、カウンタiが所定の計測回数nになるまでステップ#12〜#20の動作が繰り返し行われて、データy3、y4、y5、・・・、ynを順に変数Yaに取り込んで演算を行い、i=nになるとステップ#21に移行する。ステップ#21では増減数Cが負か否かが判断される。ステップ#15、#16で増減数Cを加算した回数よりも減算した回数が多い場合はC<0となる。即ち、前回の計測データに対して、計測間隔t経過後の計測データが増加または等しい回数よりも減少した回数が多い場合にC<0となる。
【0027】
そして、増減数Cが負の場合には反射率が減少に転じたと判断してシャッター制御部11に制御信号が送信され、シャッター8が閉じて成膜を終了する。増減数が0または正の場合にはステップ#11に移行し、成膜が継続して次の区間の計測が行われる。
【0028】
図3の場合では、反射率のデータが増加した回数が6回、減少した回数が4回であるためC=2となり、成膜が継続される。また、前述の図8の区間A2、A3を拡大すると、それぞれ図4、図5に示すようになる。図4の場合は、反射率のデータが増加した回数が5回、減少した回数が5回であるためC=0となり、成膜が継続される。図5の場合は反射率のデータが増加した回数が4回、減少した回数が6回であるためC=−2となり、成膜が停止される。
【0029】
本実施形態によると、ノイズ成分を除去した反射率の増減を、抜き取りデータの増減の回数によって判断している。このため、抜き取ったデータに重畳されたノイズ成分の大小に関わらす増減数Cが同じ値(=1)だけ加減されるので、偶然大きなノイズを含むデータを取得しても影響が小さい。従って、ノイズ成分を除去した反射率の増減を正確に判断し、精度良く膜厚を制御することができる。
【0030】
ここで、各区間の測定時間Tがノイズの周期の1/2程度になると、一区間の殆どがノイズ波形の減少部分を捉えて、反射率が増加していても増減数Cが負となる場合が生じやすくなる。このため、ノイズは数kHz〜数MHzの周波数で発生するので、各区間の測定時間Tを1msec以上にすると誤動作の発生を防止することができる。また、50Hzまたは60Hzの電源ノイズの影響も考慮して測定時間Tを50msec以上にするとより望ましい。
【0031】
ここで、反射率の履歴を各区間で最小自乗法等により直線近似し、近似直線の傾斜によりノイズ成分を除去した反射率の増減を判断すると、大きなノイズによって近似直線の傾斜が影響を受けるため抜き取り数を多くする必要が生じる。このため、演算時間がかかり成膜速度に対する遅れが発生して精度良く成膜を停止することができない。
【0032】
尚、本実施形態では反射率を監視して膜厚制御を行っているが、反射光の光量を監視しても同様に膜厚制御を行うことができる。また、透過率を監視する場合であっても同様に行うことができ、反射率や透過率が極小値を採る場合も同様に抜き取りデータの増減回数によって膜厚を高精度に制御することができる。また、蒸着を行う成膜装置について説明したがスパッタリング等の他の成膜方法による成膜装置であってもよい。
【0033】
【実施例】
表1は、本実施形態の成膜装置によって薄膜を成膜した結果を示している。実験No.1は反射率が極大値を採った場合の例を示している。屈折率1.52のガラス基板上に屈折率2.05の薄膜材料を蒸着しており、膜厚の設計値は85nmである。
【0034】
実験No.2は反射防止膜のように、反射率が極小値を採った場合の例を示している。屈折率1.52のガラス基板上に屈折率1.46の薄膜材料を蒸着しており、膜厚の設計値は119nmである。尚、成膜条件によって屈折率が変化し、最適な膜厚が変動するため、それぞれの成膜時の最適な膜厚と、実際に成膜された膜厚との差の3σで評価している(表中、3σの欄)。
【0035】
【表1】
【0036】
上記の結果、最適な光学膜厚に対する成膜膜厚の差は平均値でそれぞれ−0.05%、+0.1%の誤差になり、最適な光学膜厚と成膜膜厚との差の3σが光学膜厚の±0.06%以内の高精度の成膜を実施することができる。
【0037】
【発明の効果】
本発明によると、ノイズ成分を除去した反射率または透過率の増減を抜き取りデータの増減の回数によって判断しているため、偶然大きなノイズを含むデータを取得しても影響が小さい。従って、ノイズ成分を除去した反射率または透過率の増減を正確に判断し、精度良く膜厚を制御することができる。
【0038】
また本発明によると、測定時間をノイズの周期よりも長い1msec以上にすることによって、誤動作の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態の成膜装置を示す構成図である。
【図2】 本発明の実施形態の成膜装置の動作を示すフローチャートである。
【図3】 本発明の実施形態の成膜装置により成膜された薄膜の反射率の一区間を示す図である。
【図4】 本発明の実施形態の成膜装置により成膜された薄膜の反射率の他の一区間を示す図である。
【図5】 本発明の実施形態の成膜装置により成膜された薄膜の反射率の更に他の一区間を示す図である。
【図6】 膜厚がλ/4の薄膜の反射率と波長との関係を示す図である。
【図7】 膜厚が10λ/4の薄膜の反射率と波長との関係を示す図である。
【図8】 成膜された薄膜の反射率を示す図である。
【符号の説明】
1 成膜装置
2 真空チャンバー
3 基板ドーム
4 光電変換素子
8 シャッター
9 光源
11 シャッター制御部
12 膜厚制御装置
13 AD変換部
14 演算部
17 補正板
W、W1 ワーク
D 薄膜材料
Claims (4)
- ワーク上に成膜された薄膜の透過率または反射率を監視して膜厚を制御する成膜装置において、
所定の時間間隔で前記薄膜の透過率または反射率をn回計測し、各計測値を順にyi(i=1〜n)とした時に、yi−yi−1(i=2〜n)の正負の回数に基づいて成膜を継続するか停止するかを決定する演算部を有し、
y i −y i−1 (i=2〜n)の値の正の回数が負の回数よりも多い場合に前記透過率または反射率が増加と判断するとともに、y i −y i−1 (i=2〜n)の値の負の回数が正の回数よりも多い場合に前記透過率または反射率が減少と判断し、前記透過率または反射率の増加と減少とが転じた際に成膜を停止することを特徴とする成膜装置。 - 前記透過率または前記反射率に替えて、前記薄膜に一定光量で入射した光の透過光または反射光の光量を計測したことを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
- n回の計測時間を1msec以上にしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の成膜装置。
- ワークに成膜された薄膜の透過率または反射率を監視して膜厚を制御する膜厚制御方法において、
所定の時間間隔で前記薄膜の透過率または反射率をn回計測し、各計測値を順にyi(i=1〜n)とした時に、yi−yi−1(i=2〜n)の正負の回数に基づいて成膜を継続するか停止するかを決定する工程を有し、
y i −y i−1 (i=2〜n)の値の正の回数が負の回数よりも多い場合に前記透過率または反射率が増加と判断するとともに、y i −y i−1 (i=2〜n)の値の負の回数が正の回数よりも多い場合に前記透過率または反射率が減少と判断し、前記透過率または反射率の増加と減少とが転じた際に成膜を停止することを特徴とする膜厚制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000397637A JP4196538B2 (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 成膜装置及び膜厚制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000397637A JP4196538B2 (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 成膜装置及び膜厚制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002194543A JP2002194543A (ja) | 2002-07-10 |
JP4196538B2 true JP4196538B2 (ja) | 2008-12-17 |
Family
ID=18862741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000397637A Expired - Fee Related JP4196538B2 (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 成膜装置及び膜厚制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4196538B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4698166B2 (ja) * | 2004-06-03 | 2011-06-08 | 株式会社シンクロン | 薄膜形成方法,膜厚測定方法及び膜厚測定装置 |
JP7533382B2 (ja) | 2021-06-30 | 2024-08-14 | 横河電機株式会社 | スペクトル解析装置、スペクトル解析方法、及びスペクトル解析プログラム |
CN116005124B (zh) * | 2022-12-30 | 2023-08-15 | 佛山市博顿光电科技有限公司 | 镀膜换层判停方法、装置及镀膜控制设备 |
-
2000
- 2000-12-27 JP JP2000397637A patent/JP4196538B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002194543A (ja) | 2002-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI690969B (zh) | 電漿處理裝置及電漿處理方法 | |
US7126697B2 (en) | Method and apparatus for determining endpoint of semiconductor element fabricating process | |
US7411684B2 (en) | Film thickness measuring method of member to be processed using emission spectroscopy and processing method of the member using the measuring method | |
US20080216956A1 (en) | Plasma processing apparatus | |
JP4560151B2 (ja) | 反応性スパッタリング装置のカスケード制御 | |
KR20140118666A (ko) | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 | |
JP4943716B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
US20120150330A1 (en) | Method of controlling semiconductor process distribution | |
US6798499B2 (en) | Method of forming optical thin films on substrate at high accuracy and apparatus therefor | |
JP4196538B2 (ja) | 成膜装置及び膜厚制御方法 | |
US20240096715A1 (en) | In-situ etch material selectivity detection system | |
TWI775761B (zh) | 在原位監視及控制基板上薄膜沉積程序以及控制在基板上產生多層薄膜之方法 | |
US20090216474A1 (en) | Optical monitor for rugate filter deposition | |
CN106876236A (zh) | 监测等离子体工艺制程的装置和方法 | |
JP2612089B2 (ja) | 被エッチング膜の膜厚検出方法、膜厚検出装置及びエッチング装置 | |
TWI749652B (zh) | 判定清潔程序終點之系統及儲存媒體 | |
JP2003029026A (ja) | 光学薄膜の成膜装置及び成膜方法並びに光学フィルタ | |
JPS6328862A (ja) | 膜厚制御方法 | |
TWI633575B (zh) | Plasma processing device for monitoring technology process and monitoring plasma treatment Technical process approach | |
US20220051953A1 (en) | In-situ etch rate and etch rate uniformity detection system | |
JP3734773B2 (ja) | ドライエッチングの終点検出方法および装置 | |
EP1124255A2 (en) | Etching process in the fabrication of electronic devices | |
JP2004062066A (ja) | 光学薄膜の成膜方法及び光学薄膜の成膜装置 | |
CN117941025A (zh) | 蚀刻或沉积薄膜的方法 | |
JPH07109038B2 (ja) | エツチング処理装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050615 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050622 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050921 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20080221 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080613 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080624 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080804 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080909 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080922 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |