JPWO2015119101A1 - 薄膜製造装置、マスクセット、薄膜製造方法 - Google Patents

薄膜製造装置、マスクセット、薄膜製造方法 Download PDF

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Abstract

膜厚の測定結果を成膜工程に直ぐに反映させることができる薄膜製造装置と薄膜製造方法を提供する。一つの成膜ユニット１１の成膜室２２内で成膜対象物にパターニングされた薄膜を形成した後、他の成膜ユニット１１の成膜室２２に移動させてパターニングされた他の薄膜を形成する際に、成膜ユニット１１の間に位置する第一又は第二の移動室２１，２３の中で、形成された薄膜のうち、成膜対象物表面に接触している測定用薄膜の部分に、送光部３２から偏光を照射し、反射光を受光部３３で受光し、エリプソメータによって薄膜の膜厚を求める。測定結果が異常値である場合には、異常値を示す薄膜を形成する成膜室２２の運転を停止させる。複数の成膜室２２で異なる薄膜を形成する際に、各薄膜の測定用部分は離間して位置するようにマスクを形成しておくと、二層以上の薄膜形成後にも膜厚測定を行うことができる。

Description

本発明は、膜厚測定の技術に関し、特に、エリプソメトリによる測定によって、成膜工程の管理をする技術に関する。
真空蒸着装置等の成膜装置では、成膜室の内部に設置された成膜源から、薄膜の構成材料の微粒子を放出し、成膜対象物に付着させ、所望の膜厚の薄膜を形成する。
従って、薄膜の膜厚の管理が重要になるが、膜厚センサを使用し、膜厚を測定しながら薄膜を成長させる技術が一般的である。
例えば、図１０の符号１１０に示す蒸着装置では、真空槽１１１の中に蒸発源１１２が配置され、その上方に、マスク１１３と成膜対象物１１４とが配置されており、真空槽１１１内が真空雰囲気にされた状態で、蒸発源１１２から薄膜材料の微粒子(ここでは蒸気である)が放出されると、マスク１１３に形成された開口を通過した蒸気が成膜対象物１１４に到達し、マスク１１３の開口のパターンに従ったパターンの薄膜が形成される。
蒸発源１１２の蒸気が到達する位置には、水晶振動子１１５が配置されており、蒸発源１１２から放出された微粒子は、成膜対象物１１４の他、水晶振動子１１５にも到達し、水晶振動子１１５の表面に成長する薄膜の膜厚が、水晶振動子１１５の共振周波数の変化を用いて測定され、成膜対象物１１４の表面に形成される薄膜の膜厚値に換算される。
このような膜厚測定では、測定精度が低いことに加え、薄膜が成長してしまう水晶振動子１１５を頻繁に交換する必要が生じ、装置の稼働率を悪化させる。
成膜中に膜厚を測定する管理の他には、時間管理等によって所望膜厚と推定される薄膜を形成した後、成膜対象物を成膜室の外部に搬出し、エリプソメータ等の膜厚計を使って膜厚の測定を行うことで、形成された薄膜の膜厚が、基準範囲内であるかどうかの確認を行う管理方法がある。
振動子を用いた膜厚計は、周波数の低下や温度変化などの要因により測定値が影響を受け易いのに対し、エリプソメトリの膜厚測定は正確であり、信頼性の高い膜厚値を得ることができる。
しかしながら、エリプソメータは大気中に配置されているため、測定対象である成膜対象物を大気中に搬出して測定を行うと、測定作業に長時間が必要となり、測定結果を成膜工程に直ぐに反映させることは困難である。
また、有機EL デバイスのような多層の積層膜を形成する場合、積層膜の膜厚を測定することは技術上困難であり、測定結果を成膜工程に反映させることができない。
下記はエリプソメータを有する従来技術の成膜装置である。
特表２０１２−５０２１７７号
本発明は、上記従来技術の課題を解決するために創作されたものであり、成膜対象物を大気に曝すことなくエリプソメトリによって膜厚を測定し、測定した膜厚値を短時間で生産工程に反映させることができる技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、第一の成膜物質の微粒子である第一の微粒子を放出する第一の成膜源と、第二の成膜物質の微粒子である第二の微粒子を放出する第二の成膜源と、前記第一、第二の成膜源がそれぞれ配置された第一、第二の成膜室と、第一の主開口が形成され、前記第一の成膜室に配置された第一のマスクと、第二の主開口が形成され、前記第二の成膜室に配置された第二のマスクと、偏光を射出する送光部と、入射光を受光する受光部とを有するエリプソメータと、を有し、前記第一の成膜室では、成膜対象物と前記第一のマスクとが対向され、前記第一の主開口を通過した前記第一の微粒子によって、前記成膜対象物上に第一の主薄膜が形成され、前記第二の成膜室では、前記成膜対象物と前記第二のマスクとが対向され、前記第二の主開口を通過した前記第二の微粒子によって、前記成膜対象物上に第二の主薄膜が形成される薄膜製造装置であって、
前記第一のマスクには、前記第一の主開口とは異なる場所に第一の副開口が形成され、前記第二のマスクには、前記第二の主開口とは異なる場所に第二の副開口が形成され、前記第一の成膜室で薄膜を形成するときに、前記第一の副開口を通過した第一の微粒子によって前記成膜対象物の表面と接触した第一の測定用薄膜が形成され、前記第二の成膜室で薄膜を形成するときに、前記第二の副開口を通過した第二の微粒子によって前記成膜対象物の表面と接触した第二の測定用薄膜が形成されるようにされており、前記第一の成膜室から搬出される前記成膜対象物が搬入される移動室が設けられ、前記送光部と前記受光部とは、前記移動室内に配置され、前記移動室内に配置された前記成膜対象物の前記第一の測定用薄膜の表面は露出され、前記第一の測定用薄膜の露出された表面に前記偏光が照射され、反射光が前記受光部に入射して前記第一の測定用薄膜の膜厚値が測定される薄膜製造装置である。
本発明は、前記第一の測定用薄膜の膜厚値を測定した後、前記第二の主薄膜と前記第二の測定用薄膜とが形成される薄膜製造装置である。
本発明は、前記第一、第二の成膜室と前記移動室とは、前記第一の主薄膜と前記第一の測定用薄膜とが形成され前記第一の成膜室から搬出された前記成膜対象物が、前記移動室内で前記第一の測定用薄膜に前記偏光が照射された後、前記第二の成膜室に搬入され、前記第二の主薄膜と前記第二の測定用薄膜とが形成されるように配置された薄膜製造装置である。
本発明は、前記第一、第二の主薄膜と、前記第一、第二の測定用薄膜とが形成された後、前記第一の測定用薄膜の膜厚値が測定される薄膜製造装置である。
本発明は、前記移動室内に配置された前記成膜対象物の前記第二の測定用薄膜に前記偏光が照射され、反射光が前記受光部に入射して前記第二の測定用薄膜の膜厚値が測定される薄膜製造装置である。
本発明は、前記第一、第二の主薄膜は、前記成膜対象物の表面の同じ場所の上に形成される薄膜製造装置である。
本発明は、第三の成膜物質の微粒子である第三の微粒子を放出する第三の成膜源と、前記第三の成膜源が配置された第三の成膜室と、第三の主開口と第三の副開口とが形成され、前記第三の成膜室に配置された第三のマスクと、を有し、前記第三の成膜室では、前記成膜対象物と前記第三のマスクとが対向され、前記第三の主開口を通過した前記第三の微粒子と、前記第三の副開口を通過した前記第三の微粒子とによって、前記第一、第二の主薄膜と前記第一、第二の測定用薄膜とが形成され、前記第一、第二の測定用薄膜の表面が露出された前記成膜対象物上に、第三の主薄膜と第三の測定用薄膜とが形成される薄膜製造装置であって、前記第三の測定用薄膜は前記成膜対象物と接触して形成され、前記第三の主薄膜と前記第三の測定用薄膜とが形成された後にも、前記第一、第二の測定用薄膜の表面は露出されたままにされる薄膜製造装置である。
本発明は、前記第一、第二の測定用薄膜の膜厚値が測定された後、前記第三の主薄膜と前記第三の測定用薄膜とが形成される薄膜製造装置である。
本発明は、前記第一、第二、第三の主薄膜は、前記成膜対象物の表面の同じ場所の上に形成される薄膜製造装置である。
本発明は、成膜物質の微粒子を通過させる主開口と、前記微粒子を遮蔽する遮蔽部とを有し、成膜対象物と対面され、前記主開口を通過した前記微粒子を前記成膜対象物に到達させ、前記成膜対象物の表面に、各前記マスク毎に主薄膜を形成する複数の前記マスクから成るマスクセットであって、複数の前記各マスクは、副開口をそれぞれ有し、いずれか一枚の前記マスクの前記副開口と対面する前記成膜対象物の位置には、他の前記マスクの遮蔽部が対面し、前記副開口を通過した前記微粒子によって、前記成膜対象物上に各前記マスク毎に前記主薄膜と一緒に副薄膜を形成するように構成されたマスクセットである。
本発明は、前記副薄膜の少なくとも一部は、前記成膜対象物に接触する測定用薄膜にされるマスクセットである。
本発明は、成膜対象物上に複数の薄膜を一層ずつ順番に形成する薄膜製造方法であって、最初に形成する薄膜から最後の直前の順番で形成する薄膜までに含まれる一の薄膜であり、前記成膜対象物と接触する測定用薄膜を含む前記一の薄膜を形成した後前記一の薄膜を形成した成膜装置から、次の薄膜を形成する成膜装置に移動室を介して移動させる際に、前記移動室内で前記一の薄膜の前記測定用薄膜に偏光を照射し、反射光を受光して、偏光状態の変化から、前記測定用薄膜の膜厚値を求め、求めた膜厚値を基準範囲と比較し、前記基準範囲外であると警報を出力する薄膜製造方法である。
本発明は、成膜物質の微粒子を通過させる主開口と、前記微粒子を遮蔽する遮蔽部とを有し、成膜対象物と対面され、前記主開口を通過した前記微粒子を前記成膜対象物に到達させ、前記成膜対象物の表面に、各前記マスク毎に主薄膜を形成する複数の前記マスクから成るマスクセットであって、複数の前記各マスクは、副開口をそれぞれ有し、いずれか一枚の前記マスクの前記副開口と対面する前記成膜対象物の位置には、他の前記マスクの遮蔽部が対面し、前記副開口を通過した前記微粒子によって、前記成膜対象物上に各前記マスク毎に、前記主薄膜と一緒に同一の形成条件で、前記成膜対象物に接触した測定用薄膜が形成されるように構成されたマスクセットを用い、各前記マスクに前記成膜対象物を一枚ずつ対面させ、各前記マスクによって前記成膜対象物上に前記主薄膜をそれぞれ形成する薄膜製造方法であって、各前記マスクの前記副開口によって形成される前記測定用薄膜は、前記成膜対象物と接触させて形成し、前記測定用薄膜の膜厚値を測定して前記主薄膜の膜厚値を求める薄膜製造方法である。
本発明は、測定した前記膜厚値を基準範囲と比較し、比較結果が前記膜厚値は前記基準範囲外であることを示す場合には、前記膜厚値が前記基準範囲内に入るように、前記膜厚値が測定された前記測定用薄膜と前記測定用薄膜と一緒に形成する前記主薄膜とを形成する形成条件を変更する薄膜製造方法である。
本発明は、同じ前記マスクに一枚ずつ対面される複数の前記成膜対象物のうち、第一の成膜対象物に一の前記マスクを対面させて前記主薄膜と前記測定用薄膜とを形成し、膜厚を測定して前記比較結果を得た後、第二の成膜対象物に同じ前記マスクを対面させて前記主薄膜と前記測定用薄膜とを形成する薄膜形成方法であって、前記第一の成膜対象物の前記比較結果が、測定した前記膜厚値は前記基準範囲外であることを示す場合には、前記第二の成膜対象物に前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成される前に、前記形成条件を変更する薄膜製造方法である。
本発明は、前記成膜対象物は、最初に対面される前記マスクによって前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成された後、最後に対面される前記マスクによって前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成されるまでの間は、真空雰囲気に置かれた後、大気中に搬出される薄膜形成方法であって、各前記マスクによって形成した前記測定対象薄膜のうち、所望の前記測定対象薄膜の前記膜厚値は、大気中に搬出する前に、前記真空雰囲気中で測定する薄膜製造方法である。
本発明は、大気中に搬出した後も各前記マスクによって形成した前記測定対象薄膜は表面を露出させておき、各前記マスクによって形成し、前記真空雰囲気中で前記膜厚値を測定した前記測定対象薄膜のうち、所望の前記測定対象薄膜の前記膜厚値を、前記成膜対象物を大気中に搬出した後、測定する薄膜製造方法である。
本発明は、前記成膜対象物は、最初に対面される前記マスクによって前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成された後、最後に対面される前記マスクによって前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成されるまでの間は、真空雰囲気に置かれた後、大気中に搬出される薄膜形成方法であって、大気中に搬出した後も各前記マスクによって形成した前記測定対象薄膜は表面を露出させておき、各前記マスクによって形成した前記測定対象薄膜のうち、所望の前記測定対象薄膜の前記膜厚値を前記成膜対象物を大気中に搬出した後、測定する薄膜製造方法である。
本発明は、少なくとも二枚以上前記マスクで形成される前記主薄膜を積層させ、積層膜を製造する薄膜製造方法である。
本発明は、エリプソメータの、偏光された射出光を射出する送光部と、入射光を受光する受光部とを前記真空雰囲気中に置き、各前記マスクで形成された前記測定用薄膜のうち、少なくとも一枚の前記マスクで形成された前記測定用薄膜に向けて前記射出光を射出し、前記射出光が照射された前記測定用薄膜で反射された反射光を前記受光部に入射させ、入射した前記反射光の偏光状態から、前記射出光が照射された前記測定用薄膜の膜厚を測定する薄膜製造方法である。
複数の薄膜を積層させて積層膜を形成する際に、単層膜の測定を行うことができるから、正確な膜厚値を求めることができる。
また、積層膜が形成される前の段階で、膜厚を測定するから、膜厚の測定結果が異常値であった場合には、異常値を示す薄膜を形成した成膜室での成膜工程を中止させ、異常の原因を除去した後、復旧させることができるので、不良品の発生量が少なくなる。
また、一の成膜源による薄膜が形成された後、短時間でその薄膜の膜厚を測定することができるので、測定結果によって、その一の成膜源の成膜条件を短時間で変更することができるので、膜厚値を一定値に維持することができる。
一の成膜対象物をマスクに対面させて薄膜を形成し、膜厚を測定して測定結果を求め、測定結果が、測定した膜厚値は基準範囲外であることを示していた場合には、次の成膜対象物に測定した測定用薄膜を形成したマスクを対面させて主薄膜を形成する前に、膜厚値が基準範囲内に入るように薄膜の形成条件を変更すれば、膜厚値が基準範囲外である成膜対象物の数を減少させることができる。
測定結果が、膜厚値は基準範囲内であることを示していた場合には、形成条件は変更しない。
本発明の第一例の薄膜製造装置 (ａ)〜(ｃ)：成膜室 (ａ)、(ｂ)：移動室 (ａ)：成膜対象物の平面図 (ｂ)：薄膜形成前の成膜対象物のＡ0−Ａ0線截断断面図 (ｃ)：その成膜対象物のＢ0−Ｂ0線截断断面図 (ａ)：最初の薄膜が形成された成膜対象物の平面図 (ｂ)：その成膜対象物のＡ1−Ａ1線截断断面図 (ｃ)：その成膜対象物のＢ1−Ｂ1線截断断面図 (ｄ)：最初の薄膜を形成するマスクの平面図 (ａ)：二層目の薄膜が形成された成膜対象物の平面図 (ｂ)：その成膜対象物のＡ2−Ａ2線截断断面図 (ｃ)：その成膜対象物のＢ2−Ｂ2線截断断面図 (ｄ)：二層目の薄膜を形成するマスクの平面図 (ａ)：三層目の薄膜が形成された成膜対象物の平面図 (ｂ)：その成膜対象物のＡ3−Ａ3線截断断面図 (ｃ)：その成膜対象物のＢ3−Ｂ3線截断断面図 (ｄ)：三層目の薄膜を形成するマスクの平面図 (ａ)：最後の薄膜が形成された成膜対象物の平面図 (ｂ)：その成膜対象物のＡ10−Ａ10線截断断面図 (ｃ)：その成膜対象物のＢ10−Ｂ10線截断断面図 (ｄ)：最後の薄膜を形成するマスクの平面図 本発明の第二例の薄膜製造装置 従来技術の薄膜製造装置 移動室の他の例 (ａ)、(ｂ)：副開口の位置を説明するための図面
＜薄膜製造装置＞
図１は、本発明の第一例の薄膜製造装置１０ａを示している。
図１の符号１１は、成膜ユニットを示しており、この薄膜製造装置１０ａは、複数の成膜ユニット１１が一列に接続されて構成されている。
この例では、各成膜ユニット１１は同じ構造であり、第一の移動室２１と、第二の移動室２３と、一台乃至複数台の成膜室２２とをそれぞれ有している。各成膜ユニット１１は、成膜室２２を、複数台(ここでは二台)をそれぞれ有しており、各成膜室２２には、成膜物質の微粒子を放出する成膜源２０がそれぞれ配置されている。成膜物質の微粒子には、成膜物質の蒸気(昇華により発生した気体を含む)や、スパッタリング粒子が含まれる。
各成膜ユニット１１の第一の移動室２１の中には、搬送装置２５がそれぞれ配置されており、搬送装置２５(ここでは搬送ロボット)は、成膜対象物を載せて移動するハンド２６を有している。成膜対象物は、ガラス基板や半導体ウェハー等の板状の基板である。
各成膜ユニット１１の成膜室２２と第二の移動室２３とは、その成膜ユニット１１の第一の移動室２１に接続されている。
各成膜ユニット１１の搬送装置２５は、制御装置３７によって制御されており、制御装置３７がハンド２６の移動を制御し、ハンド２６上に成膜対象物を載せると、第一の移動室２１に接続された成膜室２２内に、成膜対象物を搬出入できるようにされている。
成膜対象物は、複数の成膜ユニット１１内を、順番に移動しており、一列に配置された複数の成膜ユニット１１中の移動の上流側の成膜ユニット１１の第二の移動室２３は、下流側の成膜ユニット１１の第一の移動室２１にも接続されている。最上流の成膜ユニット１１の第一の移動室２１には、この薄膜製造装置１０ａの前工程を行う前処理装置４１が接続され、最下流の成膜ユニット１１の第二の移動室２３は、この薄膜製造装置１０ａの後工程を行う後処理装置４２に接続されている。
各第一の移動室２１内の搬送装置２５は、第一の移動室２１に接続された上流側の成膜ユニット１１の第二の移動室２３又は前処理装置４１の内部に配置された成膜対象物をハンド２６上に載せて成膜室２２に移動させる。
また、成膜室２２の内部に配置された成膜対象物をハンド２６上に載せて下流側の成膜ユニットの第二の移動室２３又は後処理装置４２に移動させることができる。
図２(ａ)には、各成膜室２２の内部が示されている。各成膜室２２は真空槽５０を有しており、真空槽５０の内部にはマスク保持装置５１と基板保持装置５２とが配置されている。マスク保持装置５１には、マスク３が保持されている。
図５(ｄ)、図６(ｄ)、図７(ｄ)、図８(ｄ)の符号３1〜３3、３10は、本発明に用いることができるマスク３の例であり、複数の薄膜を形成する際の、最初の層の薄膜と、二層目の薄膜と、三層目の薄膜と、最後の層の薄膜とを形成するマスクをそれぞれ示しており、同じ成膜対象物に、薄膜を形成する複数のマスク３1〜３3、３10から成るマスクセットである。
図５(ｄ)から図８(ｄ)のマスク３1〜３3、３10は、それぞれ異なる成膜室２２に配置し、一枚の成膜対象物に薄膜を形成してもよいし、複数のマスク３1〜３3、３10のうちの一枚乃至複数枚の所望のマスクを同じ成膜室２２に配置してもよい。
図２(ｂ)の符号４は、各成膜室２２内に搬入された成膜対象物を示しており、その成膜対象物４は、基板保持装置５２によって保持され、図２(ｂ)に示されたように、マスク３は成膜対象物４と成膜源２０との間に位置し、マスク３と成膜対象物４とは平行に離間して対面する。
各マスク３にはマスクアラインメントマークが形成され、成膜対象物４には基板アラインメントマークが形成されている(アライメントマークは不図示)。
真空槽５０の壁面には、透明な窓５７が気密に設けられている。真空槽５０の外部の窓の付近には、撮像装置５５が配置されており、撮像装置５５によって、窓５７を介して真空槽５０の内部が観察されるようになっており、マスク保持装置５１と基板保持装置５２とに、マスク３と成膜対象物４とがそれぞれ配置された状態では、撮像装置５５によって、基板アラインメントマークとマスクアラインメントマークとが観察できるようになっている。
基板保持装置５２とマスク保持装置５１のいずれか一方又は両方は、位置合わせ装置５３に接続されており、位置合わせ装置５３が動作すると、マスク３と成膜対象物４との平行状態を維持しながら、基板保持装置５２とマスク保持装置５１のいずれか一方又は両方を相対的に移動させ、マスク３と成膜対象物４との間の相対位置を変更できるようになっている。
撮像装置５５は、位置合わせ装置５３に接続されており、撮像装置５５が撮像した撮像結果は位置合わせ装置５３に出力される。
撮像装置５５によって、基板アラインメントマークとマスクアラインメントマークとが観察され、位置合わせ装置５３によって、撮像結果から所定の相対的な位置と、撮像された実際の相対的な位置との間の誤差が求められ、その誤差が減少するように、マスク３と成膜対象物４との間が、位置合わせ装置５３によって相対的に移動され、位置合わせが行われる。
誤差が所定値よりも小さくなり、位置合わせが完了した時には、成膜対象物４に設けられ、成膜対象物４上の位置を特定する座標軸と、マスク３上に設けられ、マスク３上の位置を特定する座標軸とが、マスク３と成膜対象物４との間の距離方向の相違を除いて、一致するものとする。
各成膜室２２の内部に配置されたマスク３には、図５(ｄ)から図８(ｄ)のマスク３1〜３3、３10に示されたように、粒子を通過させない板状の遮蔽部１５に、貫通孔である主開口１７1〜１７3、１７10と副開口１６1〜１６3、１６10との二種類の開口が形成されており、各成膜室２２内に配置された成膜源２０は、いずれか一枚のマスク３1〜３3、３10に対面する。
各マスク３1〜３3、３10と、主開口１７1〜１７3、１７10と、副開口１６1〜１６3、１６10とを、符号３、１７、１６で代表させると、マスク３と位置合わせがされた成膜対象物４には、一の成膜源２０から放出され、主開口１７を通過した微粒子によって主開口１７と対向された位置に薄膜が形成され、同じ成膜源２０から放出され、副開口１６を通過した微粒子によって副開口１６と対向された位置に、薄膜が形成される。
各成膜室２２の内部で主開口１７を通過した微粒子によって形成される薄膜を主薄膜と呼び、副開口１６を通過した粒子によって形成される薄膜を副薄膜と呼ぶと、位置合わせが完了された状態では、主開口１７は、成膜対象物４と位置合わせがされたマスク３によって、主薄膜が形成される場所に対面しており、副開口１６は、そのマスク３によって、副薄膜が形成される場所に対面している。
位置合わせが完了された後、図２(ｃ)に示されたように、成膜対象物４とマスク３とは相対的に近接移動し、成膜対象物４とマスク３は接触し、又は、成膜対象物４とマスク３とは離間して近接され、真空槽５０内で保持される。
成膜室２２の内部は、成膜対象物４が搬入されるときには真空雰囲気にされており、成膜対象物４とマスク３との位置合わせが完了すると、成膜源２０から、薄膜を形成する材料の微小粒子が真空槽５０の内部に放出され、主薄膜と副薄膜とは、形成されるべき場所に形成される。
なお、主薄膜は、薄膜製造装置で製造する製品の一部を構成する薄膜であり、副薄膜は、後述するように、膜厚測定に用いられる薄膜である。
一台の成膜室２２の内部で形成される薄膜を一層とすると、一枚の成膜対象物４上には、各成膜室２２によって、薄膜が一層ずつ順番に形成されている。
図５(ａ)、(ｃ)、図６(ａ)、(ｃ)、図７(ａ)、(ｃ)、図８(ａ)、(ｃ)の符号７1〜７3、７10は、最初の成膜室２２〜三番目の成膜室２２と、最後の成膜室２２とで形成された主薄膜であり、図５(ａ)、(ｃ)、図６(ａ)、(ｃ)、図７(ａ)、(ｃ)、図８(ａ)、(ｃ)の符号６1〜６3、６10は、最初の成膜室２２〜三番目の成膜室２２と、最後の成膜室２２とで形成された副薄膜である。
なお、図５(ｄ)から図８(ｄ)のマスク３1〜３3、３10では、副開口１６1〜１６3、１６10はマスクク３1〜３3の周縁部に配置されていたが、副開口１６1〜１６10の形成位置はこれに限定されるものではなく、副開口１６1〜１６10は、隣り合う主開口１７1〜１７10の間の遮蔽部１５に形成されても良い。例えば、図１２(ｂ)に示すマスク３10の副開口１６10は、上下方向に隣り合う主開口１７10の間の遮蔽部１５に配置されており、図１２(ａ)に示すように、そのマスク３10を含む各マスク３1〜３10の副開口１６1〜１６10によって形成される副薄膜６1〜６10は、各マスク３1〜３10の主開口１７1〜１７10によって形成される主薄膜７1〜７10が積層された積層膜の周囲に配置されている。
次に、上述した薄膜製造装置１０ａでは、各成膜室２２の内部で、最初の主薄膜７1は成膜対象物４の表面に接触して形成されており、二番目以降の主薄膜７2〜７10は、直前に形成された主薄膜７1〜７9の表面に接触して形成されており、従って、複数の成膜室２２の内部で一層ずつ形成された主薄膜７1〜７10は積層されて積層膜８(図８(ｃ))を構成するようになっている。
最初の主薄膜７1の他、二番目以降の所定番目の主薄膜が、成膜対象物４と接触して形成されてもよく、更に、そのような主薄膜上にも、他の成膜室２２で形成された主薄膜が形成されて、積層膜を構成しても、本発明に含まれる。
他方、副薄膜６1〜６10は、全部、又は一部が成膜対象物４と接触して形成されており、副薄膜６1〜６10のうち、成膜対象物４と接触して形成された部分を測定用薄膜と呼ぶと、各成膜室２２内で形成される測定用薄膜は、成膜対象物４上で、異なる場所に形成されることになる。
各成膜室２２で使用されるマスク３を、各マスク３に設けられた座標軸が、マスク３間の距離方向の相違以外は、一致するように、マスク３同士を重ね合わせたときに、各マスク３を用いて測定用薄膜が形成されれば、一のマスク３の主開口１７は、その全部又は一部が他のマスク３の主開口１７やそのマスク３よりも前に用いられたマスク３の副開口１６と重なり合ってもよい。この例では、一枚のマスク３の主開口１７は、他の全部のマスク３の主開口１７と全部が重なり合うようになっている。
他方、一枚のマスク３の副開口１６のうち、測定用薄膜を形成する部分は、他のマスク３の主開口１７と副開口１６とには重なり合わず、従って、マスク３間の距離方向の相違以外はマスク３に設けられた座標が一致するように各マスク３を重ね合わせたときに、異なる成膜室２２に配置されるマスク３のうち、一のマスク３の副開口１６の測定用薄膜を形成する部分は、他のマスクの副開口１６や主開口１７に重なり合わないようになっている。
従って、複数の成膜室２２を用いて主薄膜７1〜７10が積層された後でも、副薄膜６1〜６10の測定用薄膜の部分の表面は、露出されたままになっている。
なお、図８の例では、副薄膜６1〜６10の全部が測定用薄膜にされている。
各成膜室２２で形成された主薄膜７1〜７10と副薄膜６1〜６10とを符号７，６で代表させると、各成膜室２２内で、主薄膜７と副薄膜６とが形成された成膜対象物４は、第一の移動室２１を通って他の成膜室２２又は第二の移動室２３に移動される。ここでは第二の移動室２３に移動したものとする。
図３(ａ)を参照し、第二の移動室２３は真空槽４０を有しており、その真空槽４０の外部には、エリプソメータ３０の測定装置本体３４が配置されている。第二の移動室２３の内部には、エリプソメータ３０の送光部３２と受光部３３と、基板配置部４５とが配置されている。
送光部３２は偏光された射出光を、所定方向に向けて射出するようにされており、受光部３３は、入射光を受光し、入射光の偏光状態を測定装置本体３４に出力する。
主薄膜７と副薄膜６とが形成された成膜対象物４は、第二の移動室２３の真空槽４０内に搬入され、同図(ｂ)に示すように、基板配置部４５上に配置される。
基板配置部４５には移動装置４４が設けられており、移動装置４４の動作により、基板配置部４５上に配置された成膜対象物４は、測定対象の副薄膜６に、送光部３２が射出する偏光された射出光が照射されるように移動する。
成膜室２２で形成された薄膜のうち、少なくとも、膜厚測定がされていない薄膜の測定用薄膜の部分は、表面が露出されており、偏光された射出光が測定用薄膜に照射されて、反射されると反射光が生成される。
受光部３３は、測定用薄膜の反射で生成された反射光が入射する位置に配置されており、受光部３３が入射した反射光を受光すると、反射光の偏光状態が、測定装置本体３４に出力される。
測定装置本体３４には、入力された偏光状態を示す信号から、送光部３２が射出した偏光された射出光と受光部３３が受光した反射光との間の偏光状態の変化を求め、記憶された算出手順から、測定用薄膜の膜厚を求める。
成膜対象物４の表面には、異なる成膜室２２で形成された複数の測定用薄膜が形成されており、それら測定用薄膜のうち、未測定の複数の測定用薄膜が成膜対象物４上に形成されていた場合、一層の測定用薄膜の膜厚測定を行った後、移動装置４４によって基板配置装置を移動させ、他の未測定の測定用薄膜に送光部３２が射出する偏向光を入射させ、反射孔を受光部３３で受光して、その測定用薄膜の膜厚を測定する。
このように、各第二の移動室２３では、複数の未測定の測定用薄膜の膜厚測定が可能であり、求められた膜厚の値は、測定装置本体３４の記憶装置に記憶されると共に、制御装置３７に出力される。また、求められた膜厚値は、測定装置本体３４に接続された表示装置に、表示される。
測定装置本体３４には、膜厚の値の基準範囲が、成膜源２０毎に記憶されており、測定した薄膜の膜厚の測定値と、測定した薄膜に対応する基準範囲とが比較され、測定した膜厚が、基準範囲内ではなかったとき(測定値が、基準範囲の最小値より小さいか、又は最大値よりも大きいとき)に、膜厚の異常値を検出したものと判断し、異常事態の発生があったことを警報すると共に、異常値とされた薄膜を形成した成膜室２２での成膜工程を停止させると共に、その異常値の薄膜が形成された成膜対象物４は、再生又は廃棄できるように他の成膜対象物４とは区別する。
異常値の原因と、異常値が生じた成膜対象物４とが除去された後、成膜室２２での成膜工程が再開され、積層膜の製造途中であった成膜対象物４は、積層膜が完成される。
測定値が、基準範囲の中に位置するとき(測定値が基準範囲の最小値以上最大値以下のとき)は警報はされず、次の工程が行われる。
ここで、測定した膜厚値が基準範囲の中に位置する場合には、同じ成膜源２０によって形成された薄膜の一回乃至複数回前に測定された膜厚値と今回測定された膜厚値とを比較し、測定した膜厚値が徐々に大きくなっている場合には、その薄膜の成膜時間を短くし、逆に膜厚値が小さくなっている場合はその薄膜の成膜時間を長くする等の、生産工程の管理を行うことができる。
＜積層膜の製造＞
この薄膜製造装置１０ａによって、積層膜を形成する手順を説明する。
成膜室２２と、第一の移動室２１と、第二の移動室２３とには、それぞれ真空排気装置が設けられている。
各真空排気装置は制御装置３７に接続されており、制御装置３７によって動作が開始され、各室は閉じられて真空排気され、各室内は、予め真空雰囲気にされている。
制御装置３７により、前処理装置４１に配置された成膜対象物４を、一番目の成膜ユニット１１の基板搬送ロボットによって移動させ、一番目の成膜室２２の内部に搬入する。
図４(ａ)は、その成膜対象物４の平面図が示されており、成膜対象物４の表面が露出されている。同図(ｂ)は、Ａ0−Ａ0截断線に沿った截断断面図であり、同図(ｃ)は、Ｂ0−Ｂ0截断線に沿った截断断面図である。
一番目の成膜室２２で成膜対象物４とマスク３との位置合わせを行い、その成膜室２２内に配置された成膜源２０から微粒子を放出させ、成膜対象物４の表面にパターニングされた薄膜を形成した後、同じ第一の移動室２１に接続された他の成膜室２２で、同じ手順で薄膜を形成する。それとは異なり、一つの成膜ユニット１１内には一台の成膜室２２を設け、一番目の薄膜の薄膜が形成されると、その成膜ユニット１１での成膜工程を終了させて膜厚測定を行ってもよいし、また、３室以上の成膜室２２を設け、各成膜室２２で、一枚の成膜対象物４に複数の薄膜をそれぞれ形成し、それらの薄膜を一室の第二の移動室２３で膜厚測定を行ってもよい。
ここでは一番目の成膜ユニット１１では、一番目と二番目の二室の成膜室２２が設けられており、一番目と二番目の成膜室２２で薄膜が形成されると、成膜対象物４は、一番目の成膜ユニット１１の第二の移動室２３の内部に搬入され、一番目と二番目の成膜室２２内で形成された二層の副薄膜６1，６2の測定用薄膜の部分の膜厚が測定される。
図３(ｂ)は、一番目と二番目の副薄膜６1、６2を測定するときの第二の移動室２３内を示している。但し、同図(ｂ)では、一層目と二層目の主薄膜７1，７2は省略されている。
測定後、異常値が検出されない場合には、その成膜ユニット１１に隣接して下流側に位置する二番目の成膜ユニット１１の搬送装置２５が、上流側の一番目の第二の移動室２３内に配置された成膜対象物４を、その第二の移動室２３から搬出させ、二番目の成膜ユニット１１の第一の移動室２１に接続された三番目の成膜室２２内に搬入し、薄膜を形成する。
図６(ｂ)、図７(ｂ)、図８(ｂ)は、図６(ａ)のＡ2−Ａ2截断線と、図７(ａ)のＡ3−Ａ3截断線と図８(ａ)のＡ10−Ａ10截断線とにそれぞれ沿った截断断面図であり、図６(ｃ)、図７(ｃ)、図８(ｃ)とは、Ｂ2−Ｂ2截断線、Ｂ3−Ｂ3截断線、Ｂ10−Ｂ10截断線とにそれぞれ沿った截断断面図である。
図５(ｄ)は、一番目の成膜室２２に配置されたマスク３1であり、同図(ａ)は、そのマスク３1により、一番目の成膜室２２で、一層目の主薄膜７1と副薄膜６1とが形成された成膜対象物４の表面が示されている。
第一番目の成膜室２２で形成された薄膜は、成膜対象物４に接触して形成されている。
また、図６(ｄ)、図７(ｄ)は、二番目の成膜室２２と三番目の成膜室２２に配置されたマスク３2，３3であり、図６(ａ)、図７(ａ)は、二番目と三番目の成膜室２２のマスク３2，３3により、二層目と三層目の主薄膜７2，７3と副薄膜６2，６3とが形成された成膜対象物４の表面である。
図５(ｄ)、図６(ｄ)、図７(ｄ)から分かるように、第一番目〜第三番目の成膜室２２に配置されたマスク３1〜３3は、各マスク３1〜３3を、マスク３1〜３3上の座標軸がマスク３1〜３3間の距離方向の相違を除いて一致するように重ね合わせると、各マスク３1〜３3の主開口１７1〜１７3同士は同じ場所に配置されており、副開口１６1〜１６3同士は同じ大きさで一定間隔離間して配置されている。
従って、第一番目〜第三番目の成膜室２２で形成された主薄膜７1〜７3と副薄膜６1〜６3のうち、主薄膜７1〜７3は三層が積層されており、副薄膜６1〜６3は一定間隔で離間して配置されることになる。
次に、四番目の成膜室２２で薄膜が形成されると、成膜対象物４は、二番目の成膜ユニット１１の第二の移動室２３に搬入され、第三番目と第四番目の副薄膜６3、６4の測定用薄膜の部分の膜厚が測定される。
このように、複数の薄膜が、それぞれ成膜室２２で形成され、最後の薄膜が形成されると、複数の薄膜を積層した積層膜８(図８(ｃ))が完成する。
図８(ｄ)に記載されたマスク３は、最後(ここでは十番目)の薄膜を形成するマスク３10であり、図８(ａ)〜(ｃ)に示されているように、主薄膜７1〜７10の全部の層が積層されているが、全部の成膜室２２で順番に形成された薄膜には、測定用薄膜がそれぞれ設けられており、最後の薄膜が形成された後でも、各測定用薄膜は、それぞれ表面が露出されている。
最後の成膜ユニット１１では、最後の直前の層の薄膜と、最後の層の薄膜とが形成されており、最後の薄膜が形成された成膜対象物４は第二の移動室２３に移動され、最後の薄膜の測定用薄膜と、その直前の層の薄膜の測定用薄膜とのいずれか一方に偏光された射出光が照射され、膜厚が測定された後、他方に偏光された射出光が照射され、膜厚が測定される。
このように、上記薄膜製造装置１０ａでは、測定用薄膜上に、他の層の薄膜が形成されないようになっているから、一枚の成膜対象物４の上に複数の薄膜を形成するときには、全部の薄膜を形成する前に、既に形成された複数の薄膜の膜厚を測定することが可能である。特に、所望の薄膜については、薄膜の形成後、他の薄膜を形成する前に、エリプソメータ３０によって、薄膜の膜厚を測定することができる。
なお、全部の薄膜の膜厚が測定された後、成膜対象物４は、最後の成膜ユニット１１の第二の移動室２３から、後工程を行う後処理装置４２の内部に移動される。
以上に説明した例では、薄膜製造装置１０ａ内での複数の薄膜形成が終了したときに、各成膜源２０によって形成された測定用薄膜の表面は露出しており、他の薄膜は形成されていない。従って、薄膜製造装置１０ａ内から搬出した後でも、各薄膜の膜厚を再測定することが可能である。
なお、異常値を検出したときの警報は、測定装置本体３４や他の装置に接続された表示装置に表示することで行うことができる。また、測定装置本体３４や他の装置に設けられたスピーカーから音で警報を出力することができるし、また、測定装置本体３４や他の装置に設けられたランプを点滅させてもよい。
また、成膜源２０は、蒸発源、スパッタリングターゲット等を用いることができ、成膜源２０が蒸発源であるときは、成膜源２０内に配置された成膜物質が加熱され、蒸発又は昇華して、蒸気や昇華物から成る微粒子が成膜室２２内に放出される。
成膜源２０がスパッタリングターゲットのときは、成膜室２２内にスパッタリングガスが導入され、成膜源２０上にスパッタリングガスのプラズマが生成され、成膜源２０がスパッタリングされてスパッタリング粒子から成る微粒子が成膜源２０から成膜室２２内に放出される。
また、本発明に用いることができる成膜源２０は、蒸発源やスパッタリングターゲットに限定されるものではなく、他にも成膜物質の微粒子を放出する成膜源２０であれば、成膜室２２内に配置することができ、その成膜源２０の場合も、マスク３は、成膜源２０と対面する位置に配置される。
上記薄膜製造装置１０ａでは、送光部３２と受光部３３は第二の移動室２３に配置されていたが、図９に示した本発明の第二例の薄膜製造装置１０ｂでは、送光部３２と受光部３３は、第二の移動室２３には配置されておらず、第一の移動室２１の内部に配置されている。第二の薄膜製造装置１０ｂの他の構成は、第一の薄膜製造装置１０ａと同じである。
第一の薄膜製造装置１０ａでは、第一の移動室２１から第二の移動室２３に移動した後、膜厚測定が行われていたが、第二の薄膜製造装置１０ｂでは、第一の移動室２１から第二の移動室２３に移動する直前で膜厚測定を行うと、第一の薄膜製造装置１０ａによって薄膜形成と膜厚測定とを行った場合と同じ手順で、第二の薄膜製造装置１０ｂによって薄膜形成と膜厚測定とを行うことができる。
要するに、送光部３２と受光部３３は、成膜室２２の内部ではなく、少なくとも二台の成膜室２２の間に配置された移動室であればよく、第一の移動室２１に、送光部３２と受光部３３が設けられる場合と、第二の移動室２３に、送光部３２と受光部３３が設けられる場合との、いずれの場合であっても本発明に含まれる。
なお、図３(ａ)の第二の移動室２３では、送光部３２と受光部３３とが真空雰囲気中に配置され、エリプソメータ３０の測定装置本体３４は真空槽４０の外部に配置されていたが、本発明は、図１１に示すように、送光部３２と受光部３３と測定装置本体３４とを真空槽４０の内部に配置して、それぞれ真空雰囲気中に置かれた第二の移動室２４も本発明に用いることができる。
更にまた、それとは逆に、送光部３２と受光部３３と測定装置本体３４とを真空槽４０の外部に配置して、エリプソメータ３０を大気中に置く場合の移動室も、本発明に用いることができる。
また、成膜対象物に接触して形成された測定用薄膜の表面上には、他の薄膜が形成されないパターンにされた各マスク３を用いて、各マスク３によって、一枚の成膜対象物上に、それぞれ表面が露出された測定用薄膜を形成しておけば、各マスク３によって主薄膜と副薄膜とを形成した後、各副薄膜の測定薄膜部分の膜厚値を測定することができる。更に、成膜対象物を大気中に搬出した後であっても各測定用薄膜の膜厚値を測定することができる。
また、異なる物質や異なる形成条件で形成される主薄膜毎に、対応する測定用薄膜が一枚の成膜対象物上に表面を露出させて形成されるので、主薄膜毎に膜厚測定用の基板を用いる必要は無く、各主薄膜を積層させた積層膜を形成する際に、各主薄膜の適切な形成条件を求めるための時間は短時間で済む。
また、主薄膜を形成した後、直ぐに膜厚値が求められるので、膜厚値の測定後に製造が開始される主薄膜の形成条件を変更することができ、また、各測定用薄膜の表面には他の薄膜が形成されないようにすれば、主薄膜の形成が終了し、大気に搬出した後であっても、各測定用薄膜の膜厚値を測定することができるから、真空中での測定を補完するために、大気に搬出した後に膜厚値を測定してもよい。
真空中では膜厚値を測定しなかった測定用薄膜を、大気に搬出した後に膜厚値の測定を行ってもよいし、真空中で膜厚値を測定した測定用薄膜を、大気に搬出した後に膜厚値の測定を再度行ってもよい。
このように大気中で膜厚値の測定を行う場合であっても、測定後、成膜対象物を真空雰囲気中に戻して成膜を行う必要は無いので、薄膜形成作業に長時間を要することは無い。また、成膜対象物を大気中に搬出した後、必要が生じたときに測定用薄膜の膜厚を測定をすればよいので、必要が無い測定はしなくても済む。
また、各マスクによって形成する測定用薄膜の表面を露出させた場合は、成膜対象物を大気中に搬出する前に、測定用薄膜の膜厚を真空雰囲気中で測定することができるので、真空雰囲気中で小数の測定点を測定し、大気中に搬出した後に多数の測定点を測定する等、成膜工程中の測定時間を長くせずに、測定精度を高めることができる。
３，３1〜３10……マスク
４……成膜対象物
６，６1〜６10……副薄膜
７，７1〜７10……主薄膜
１０ａ、１０ｂ……薄膜形成装置
１６，１６1〜１６10……副開口
１７，１７1〜１７10……主開口
２０……成膜源
２２……成膜室
２１，２３，２４……移動室
３０……エリプソメータ
３２……送光部
３３……受光部
上記課題を解決するために、本発明は、第一の成膜物質の微粒子である第一の微粒子を放出する第一の成膜源と、第二の成膜物質の微粒子である第二の微粒子を放出する第二の成膜源と、前記第一、第二の成膜源がそれぞれ配置された第一、第二の成膜室と、第一の主開口が形成され、前記第一の成膜室に配置された第一のマスクと、第二の主開口が形成され、前記第二の成膜室に配置された第二のマスクと、偏光された射出光を射出する送光部と、入射光を受光する受光部とを有するエリプソメータと、を有し、前記第一の成膜室では、成膜対象物と前記第一のマスクとが対向され、前記第一の主開口を通過した前記第一の微粒子によって、前記成膜対象物上に第一の主薄膜が形成され、前記第二の成膜室では、前記成膜対象物と前記第二のマスクとが対向され、前記第二の主開口を通過した前記第二の微粒子によって、前記成膜対象物上に第二の主薄膜が形成される薄膜製造装置であって、前記第一のマスクには、前記第一の主開口とは異なる場所に第一の副開口が形成され、前記第二のマスクには、前記第二の主開口とは異なる場所に第二の副開口が形成され、前記第一の成膜室で薄膜を形成するときに、前記第一の副開口を通過した第一の微粒子によって前記成膜対象物の表面と接触した第一の測定用薄膜が形成され、前記第二の成膜室で薄膜を形成するときに、前記第二の副開口を通過した第二の微粒子によって前記成膜対象物の表面と接触した第二の測定用薄膜が形成されるようにされており、前記第一の成膜室から搬出される前記成膜対象物が搬入される移動室が設けられ、前記送光部と前記受光部とは、前記移動室内に配置され、前記移動室内に配置された前記成膜対象物の前記第一の測定用薄膜の表面は露出され、前記第一の測定用薄膜の露出された表面に前記射出光が照射され、反射光が前記受光部に入射して前記第一の測定用薄膜の膜厚値が測定される薄膜製造装置である。
本発明は、前記第一の測定用薄膜の膜厚値を測定した後、前記第二の主薄膜と前記第二の測定用薄膜とが形成される薄膜製造装置である。
本発明は、前記第一、第二の成膜室と前記移動室とは、前記第一の主薄膜と前記第一の測定用薄膜とが形成され前記第一の成膜室から搬出された前記成膜対象物が、前記移動室内で前記第一の測定用薄膜に前記射出光が照射された後、前記第二の成膜室に搬入され、前記第二の主薄膜と前記第二の測定用薄膜とが形成されるように配置された薄膜製造装置である。
本発明は、前記第一、第二の主薄膜と、前記第一、第二の測定用薄膜とが形成された後、前記第一の測定用薄膜の膜厚値が測定される薄膜製造装置である。
本発明は、前記移動室内に配置された前記成膜対象物の前記第二の測定用薄膜に前記射出光が照射され、反射光が前記受光部に入射して前記第二の測定用薄膜の膜厚値が測定される薄膜製造装置である。
本発明は、前記第一、第二の主薄膜は、前記成膜対象物の表面の同じ場所の上に形成される薄膜製造装置である。
本発明は、第三の成膜物質の微粒子である第三の微粒子を放出する第三の成膜源と、前記第三の成膜源が配置された第三の成膜室と、第三の主開口と第三の副開口とが形成され、前記第三の成膜室に配置された第三のマスクと、を有し、前記第三の成膜室では、前記成膜対象物と前記第三のマスクとが対向され、前記第三の主開口を通過した前記第三の微粒子と、前記第三の副開口を通過した前記第三の微粒子とによって、前記第一、第二の主薄膜と前記第一、第二の測定用薄膜とが形成され、前記第一、第二の測定用薄膜の表面が露出された前記成膜対象物上に、第三の主薄膜と第三の測定用薄膜とが形成される薄膜製造装置であって、前記第三の測定用薄膜は前記成膜対象物と接触して形成され、前記第三の主薄膜と前記第三の測定用薄膜とが形成された後にも、前記第一、第二の測定用薄膜の表面は露出されたままにされる薄膜製造装置である。
本発明は、前記第一、第二の測定用薄膜の膜厚値が測定された後、前記第三の主薄膜と前記第三の測定用薄膜とが形成される薄膜製造装置である。
本発明は、前記第一、第二、第三の主薄膜は、前記成膜対象物の表面の同じ場所の上に形成される薄膜製造装置である。
本発明は、成膜物質の微粒子を通過させる主開口と、前記微粒子を遮蔽する遮蔽部とを有し、成膜対象物と対面され、前記主開口を通過した前記微粒子を前記成膜対象物に到達させ、前記成膜対象物の表面に、それぞれ主薄膜を形成する複数のマスクから成るマスクセットであって、複数の前記各マスクは、副開口をそれぞれ有し、いずれか一枚の前記マスクの前記副開口と対面する前記成膜対象物の位置には、他の前記マスクの遮蔽部が対面し、前記副開口を通過した前記微粒子によって、前記成膜対象物上に各前記マスク毎に前記主薄膜と一緒に副薄膜を形成するように構成されたマスクセットである。
本発明は、前記副薄膜の少なくとも一部は、前記成膜対象物に接触する測定用薄膜にされるマスクセットである。
本発明は、成膜対象物上に複数の薄膜を一層ずつ順番に形成する薄膜製造方法であって、最初に形成する薄膜から最後の直前の順番で形成する薄膜までに含まれる一の薄膜であり、前記成膜対象物と接触する測定用薄膜を含む前記一の薄膜を形成した後前記一の薄膜を形成した成膜装置から、次の薄膜を形成する成膜装置に移動室を介して移動させる際に、前記移動室内で前記一の薄膜の前記測定用薄膜に偏光された射出光を照射し、反射光を受光して、偏光状態の変化から、前記測定用薄膜の膜厚値を求め、求めた膜厚値を基準範囲と比較し、前記基準範囲外であると警報を出力する薄膜製造方法である。
本発明は、成膜物質の微粒子を通過させる主開口と、前記微粒子を遮蔽する遮蔽部とを有し、成膜対象物と対面され、前記主開口を通過した前記微粒子を前記成膜対象物に到達させ、前記成膜対象物の表面に、それぞれ主薄膜を形成する複数のマスクから成るマスクセットであって、複数の前記各マスクは、副開口をそれぞれ有し、いずれか一枚の前記マスクの前記副開口と対面する前記成膜対象物の位置には、他の前記マスクの遮蔽部が対面し、前記副開口を通過した前記微粒子によって、前記成膜対象物上に各前記マスク毎に、前記主薄膜と一緒に同一の形成条件で、前記成膜対象物に接触した測定用薄膜が形成されるように構成されたマスクセットを用い、各前記マスクに前記成膜対象物を一枚ずつ対面させ、各前記マスクによって前記成膜対象物上に前記主薄膜をそれぞれ形成する薄膜製造方法であって、各前記マスクの前記副開口によって形成される前記測定用薄膜は、前記成膜対象物と接触させて形成し、前記測定用薄膜の膜厚値を測定して前記主薄膜の膜厚値を求める薄膜製造方法である。
本発明は、測定した前記膜厚値を基準範囲と比較し、比較結果が前記膜厚値は前記基準範囲外であることを示す場合には、前記膜厚値が前記基準範囲内に入るように、前記膜厚値が測定された前記測定用薄膜と前記測定用薄膜と一緒に形成する前記主薄膜とを形成する形成条件を変更する薄膜製造方法である。
本発明は、同じ前記マスクに一枚ずつ対面される複数の前記成膜対象物のうち、第一の成膜対象物に一の前記マスクを対面させて前記主薄膜と前記測定用薄膜とを形成し、膜厚を測定して前記比較結果を得た後、第二の成膜対象物に同じ前記マスクを対面させて前記主薄膜と前記測定用薄膜とを形成する薄膜形成方法であって、前記第一の成膜対象物の前記比較結果が、測定した前記膜厚値は前記基準範囲外であることを示す場合には、前記第二の成膜対象物に前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成される前に、前記形成条件を変更する薄膜製造方法である。
本発明は、前記成膜対象物は、最初に対面される前記マスクによって前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成された後、最後に対面される前記マスクによって前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成されるまでの間は、真空雰囲気に置かれた後、大気中に搬出される薄膜形成方法であって、各前記マスクによって形成した前記測定用薄膜のうち、所望の前記測定用薄膜の前記膜厚値は、大気中に搬出する前に、前記真空雰囲気中で測定する薄膜製造方法である。
本発明は、大気中に搬出した後も各前記マスクによって形成した前記測定用薄膜は表面を露出させておき、各前記マスクによって形成し、前記真空雰囲気中で前記膜厚値を測定した前記測定用薄膜のうち、所望の前記測定用薄膜の前記膜厚値を、前記成膜対象物を大気中に搬出した後、測定する薄膜製造方法である。
本発明は、前記成膜対象物は、最初に対面される前記マスクによって前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成された後、最後に対面される前記マスクによって前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成されるまでの間は、真空雰囲気に置かれた後、大気中に搬出される薄膜形成方法であって、大気中に搬出した後も各前記マスクによって形成した前記測定用薄膜は表面を露出させておき、各前記マスクによって形成した前記測定用薄膜のうち、所望の前記測定用薄膜の前記膜厚値を前記成膜対象物を大気中に搬出した後、測定する薄膜製造方法である。
本発明は、少なくとも二枚以上前記マスクで形成される前記主薄膜を積層させ、積層膜を製造する薄膜製造方法である。
本発明は、エリプソメータの、偏光された射出光を射出する送光部と、入射光を受光する受光部とを前記真空雰囲気中に置き、各前記マスクで形成された前記測定用薄膜のうち、少なくとも一枚の前記マスクで形成された前記測定用薄膜に向けて前記射出光を射出し、前記射出光が照射された前記測定用薄膜で反射された反射光を前記受光部に入射させ、入射した前記反射光の偏光状態から、前記射出光が照射された前記測定用薄膜の膜厚を測定する薄膜製造方法である。
図５(ａ)、(ｃ)、図６(ａ)、(ｃ)、図７(ａ)、(ｃ)、図８(ａ)、(ｃ)の符号７１〜７３、７１０は、最初の成膜室２２〜三番目の成膜室２２と、最後の成膜室２２とで形成された主薄膜であり、図５(ａ)、(ｂ)、図６(ａ)、(ｂ)、図７(ａ)、(ｂ)、図８(ａ)、(ｂ)の符号６１〜６３、６１０は、最初の成膜室２２〜三番目の成膜室２２と、最後の成膜室２２とで形成された副薄膜である。
なお、図５(ｄ)から図８(ｄ)のマスク３１〜３３、３１０では、副開口１６１〜１６３、１６１０はマスクク３１〜３３の周縁部に配置されていたが、副開口１６１〜１６１０の形成位置はこれに限定されるものではなく、副開口１６１〜１６１０は、隣り合う主開口１７１〜１７１０の間の遮蔽部１５に形成されても良い。例えば、図１２(ｂ)に示すマスク３１０の副開口１６１０は、上下方向に隣り合う主開口１７１０の間の遮蔽部１５に配置されており、図１２(ａ)に示すように、そのマスク３１０を含む各マスク３１〜３１０の副開口１６１〜１６１０によって形成される副薄膜６１〜６１０は、各マスク３１〜３１０の主開口１７１〜１７１０によって形成される主薄膜７１〜７１０が積層された積層膜の周囲に配置されている。
成膜対象物４の表面には、異なる成膜室２２で形成された複数の測定用薄膜が形成されており、それら測定用薄膜のうち、未測定の複数の測定用薄膜が成膜対象物４上に形成されていた場合、一層の測定用薄膜の膜厚測定を行った後、移動装置４４によって基板配置装置を移動させ、他の未測定の測定用薄膜に送光部３２が射出する偏光された射出光を入射させ、反射孔を受光部３３で受光して、その測定用薄膜の膜厚を測定する。
各真空排気装置は制御装置３７に接続されており、制御装置３７によって動作が開始され、各室は閉じられて真空排気され、各室内は、予め真空雰囲気にされている。
制御装置３７により、前処理装置４１に配置された成膜対象物４を、一番目の成膜ユニット１１内の搬送装置２５によって移動させ、一番目の成膜室２２の内部に搬入する。
図４(ａ)は、その成膜対象物４の平面図が示されており、成膜対象物４の表面が露出されている。同図(ｂ)は、Ａ０−Ａ０截断線に沿った截断断面図であり、同図(ｃ)は、Ｂ０−Ｂ０截断線に沿った截断断面図である。
一番目の成膜室２２で成膜対象物４とマスク３との位置合わせを行い、その成膜室２２内に配置された成膜源２０から微粒子を放出させ、成膜対象物４の表面にパターニングされた薄膜を形成した後、同じ第一の移動室２１に接続された他の成膜室２２で、同じ手順で薄膜を形成する。それとは異なり、一つの成膜ユニット１１内には一台の成膜室２２を設け、一番目の薄膜が形成されると、その成膜ユニット１１での成膜工程を終了させて膜厚測定を行ってもよいし、また、３室以上の成膜室２２を設け、各成膜室２２で、一枚の成膜対象物４に複数の薄膜をそれぞれ形成し、それらの薄膜を一室の第二の移動室２３で膜厚測定を行ってもよい。

Claims (20)

  1. 第一の成膜物質の微粒子である第一の微粒子を放出する第一の成膜源と、
    第二の成膜物質の微粒子である第二の微粒子を放出する第二の成膜源と、
    前記第一、第二の成膜源がそれぞれ配置された第一、第二の成膜室と、
    第一の主開口が形成され、前記第一の成膜室に配置された第一のマスクと、
    第二の主開口が形成され、前記第二の成膜室に配置された第二のマスクと、
    偏光を射出する送光部と、入射光を受光する受光部とを有するエリプソメータと、
    を有し、
    前記第一の成膜室では、成膜対象物と前記第一のマスクとが対向され、前記第一の主開口を通過した前記第一の微粒子によって、前記成膜対象物上に第一の主薄膜が形成され、前記第二の成膜室では、前記成膜対象物と前記第二のマスクとが対向され、前記第二の主開口を通過した前記第二の微粒子によって、前記成膜対象物上に第二の主薄膜が形成される薄膜製造装置であって、
    前記第一のマスクには、前記第一の主開口とは異なる場所に第一の副開口が形成され、
    前記第二のマスクには、前記第二の主開口とは異なる場所に第二の副開口が形成され、
    前記第一の成膜室で薄膜を形成するときに、前記第一の副開口を通過した第一の微粒子によって前記成膜対象物の表面と接触した第一の測定用薄膜が形成され、前記第二の成膜室で薄膜を形成するときに、前記第二の副開口を通過した第二の微粒子によって前記成膜対象物の表面と接触した第二の測定用薄膜が形成されるようにされており、
    前記第一の成膜室から搬出される前記成膜対象物が搬入される移動室が設けられ、
    前記送光部と前記受光部とは、前記移動室内に配置され、
    前記移動室内に配置された前記成膜対象物の前記第一の測定用薄膜の表面は露出され、前記第一の測定用薄膜の露出された表面に前記偏光が照射され、反射光が前記受光部に入射して前記第一の測定用薄膜の膜厚値が測定される薄膜製造装置。
  2. 前記第一の測定用薄膜の膜厚値を測定した後、前記第二の主薄膜と前記第二の測定用薄膜とが形成される請求項１記載の薄膜製造装置。
  3. 前記第一、第二の成膜室と前記移動室とは、前記第一の主薄膜と前記第一の測定用薄膜とが形成され前記第一の成膜室から搬出された前記成膜対象物が、前記移動室内で前記第一の測定用薄膜に前記偏光が照射された後、前記第二の成膜室に搬入され、前記第二の主薄膜と前記第二の測定用薄膜とが形成されるように配置された請求項２記載の薄膜製造装置。
  4. 前記第一、第二の主薄膜と、前記第一、第二の測定用薄膜とが形成された後、前記第一の測定用薄膜の膜厚値が測定される請求項１記載の薄膜製造装置。
  5. 前記移動室内に配置された前記成膜対象物の前記第二の測定用薄膜に前記偏光が照射され、反射光が前記受光部に入射して前記第二の測定用薄膜の膜厚値が測定される請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の薄膜製造装置。
  6. 前記第一、第二の主薄膜は、前記成膜対象物の表面の同じ場所の上に形成される請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の薄膜製造装置。
  7. 第三の成膜物質の微粒子である第三の微粒子を放出する第三の成膜源と、
    前記第三の成膜源が配置された第三の成膜室と、
    第三の主開口と第三の副開口とが形成され、前記第三の成膜室に配置された第三のマスクと、
    を有し、
    前記第三の成膜室では、前記成膜対象物と前記第三のマスクとが対向され、前記第三の主開口を通過した前記第三の微粒子と、前記第三の副開口を通過した前記第三の微粒子とによって、前記第一、第二の主薄膜と前記第一、第二の測定用薄膜とが形成され、前記第一、第二の測定用薄膜の表面が露出された前記成膜対象物上に、第三の主薄膜と第三の測定用薄膜とが形成される薄膜製造装置であって、
    前記第三の測定用薄膜は前記成膜対象物と接触して形成され、
    前記第三の主薄膜と前記第三の測定用薄膜とが形成された後にも、前記第一、第二の測定用薄膜の表面は露出されたままにされる請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の薄膜製造装置。
  8. 前記第一、第二の測定用薄膜の膜厚値が測定された後、前記第三の主薄膜と前記第三の測定用薄膜とが形成される請求項７記載の薄膜製造装置。
  9. 前記第一、第二、第三の主薄膜は、前記成膜対象物の表面の同じ場所の上に形成される請求項７記載の薄膜製造装置。
  10. 成膜物質の微粒子を通過させる主開口と、前記微粒子を遮蔽する遮蔽部とを有し、成膜対象物と対面され、前記主開口を通過した前記微粒子を前記成膜対象物に到達させ、前記成膜対象物の表面に、各前記マスク毎に主薄膜を形成する複数の前記マスクから成るマスクセットであって、
    複数の前記各マスクは、副開口をそれぞれ有し、
    いずれか一枚の前記マスクの前記副開口と対面する前記成膜対象物の位置には、他の前記マスクの遮蔽部が対面し、前記副開口を通過した前記微粒子によって、前記成膜対象物上に各前記マスク毎に前記主薄膜と一緒に副薄膜を形成するように構成されたマスクセット。
  11. 前記副薄膜の少なくとも一部は、前記成膜対象物に接触する測定用薄膜にされる請求項１０記載のマスクセット。
  12. 成膜対象物上に複数の薄膜を一層ずつ順番に形成する薄膜製造方法であって、
    最初に形成する薄膜から最後の直前の順番で形成する薄膜までに含まれる一の薄膜であり、前記成膜対象物と接触する測定用薄膜を含む前記一の薄膜を形成した後前記一の薄膜を形成した成膜装置から、次の薄膜を形成する成膜装置に移動室を介して移動させる際に、
    前記移動室内で前記一の薄膜の前記測定用薄膜に偏光を照射し、反射光を受光して、偏光状態の変化から、前記測定用薄膜の膜厚値を求め、求めた膜厚値を基準範囲と比較し、前記基準範囲外であると警報を出力する薄膜製造方法。
  13. 成膜物質の微粒子を通過させる主開口と、前記微粒子を遮蔽する遮蔽部とを有し、成膜対象物と対面され、前記主開口を通過した前記微粒子を前記成膜対象物に到達させ、前記成膜対象物の表面に、各前記マスク毎に主薄膜を形成する複数の前記マスクから成るマスクセットであって、
    複数の前記各マスクは、副開口をそれぞれ有し、
    いずれか一枚の前記マスクの前記副開口と対面する前記成膜対象物の位置には、他の前記マスクの遮蔽部が対面し、前記副開口を通過した前記微粒子によって、前記成膜対象物上に各前記マスク毎に、前記主薄膜と一緒に同一の形成条件で、前記成膜対象物に接触した測定用薄膜が形成されるように構成されたマスクセットを用い、
    各前記マスクに前記成膜対象物を一枚ずつ対面させ、各前記マスクによって前記成膜対象物上に前記主薄膜をそれぞれ形成する薄膜製造方法であって、
    各前記マスクの前記副開口によって形成される前記測定用薄膜は、前記成膜対象物と接触させて形成し、
    前記測定用薄膜の膜厚値を測定して前記主薄膜の膜厚値を求める薄膜製造方法。
  14. 測定した前記膜厚値を基準範囲と比較し、比較結果が前記膜厚値は前記基準範囲外であることを示す場合には、前記膜厚値が前記基準範囲内に入るように、前記膜厚値が測定された前記測定用薄膜と前記測定用薄膜と一緒に形成する前記主薄膜とを形成する形成条件を変更する請求項１３記載の薄膜製造方法。
  15. 同じ前記マスクに一枚ずつ対面される複数の前記成膜対象物のうち、第一の成膜対象物に一の前記マスクを対面させて前記主薄膜と前記測定用薄膜とを形成し、膜厚を測定して前記比較結果を得た後、第二の成膜対象物に同じ前記マスクを対面させて前記主薄膜と前記測定用薄膜とを形成する薄膜形成方法であって、
    前記第一の成膜対象物の前記比較結果が、測定した前記膜厚値は前記基準範囲外であることを示す場合には、前記第二の成膜対象物に前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成される前に、前記形成条件を変更する請求項１４記載の薄膜製造方法。
  16. 前記成膜対象物は、最初に対面される前記マスクによって前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成された後、最後に対面される前記マスクによって前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成されるまでの間は、真空雰囲気に置かれた後、大気中に搬出される薄膜形成方法であって、
    各前記マスクによって形成した前記測定対象薄膜のうち、所望の前記測定対象薄膜の前記膜厚値は、大気中に搬出する前に、前記真空雰囲気中で測定する請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項記載の薄膜製造方法。
  17. 大気中に搬出した後も各前記マスクによって形成した前記測定対象薄膜は表面を露出させておき、
    各前記マスクによって形成し、前記真空雰囲気中で前記膜厚値を測定した前記測定対象薄膜のうち、所望の前記測定対象薄膜の前記膜厚値を、前記成膜対象物を大気中に搬出した後、測定する請求項１６記載の薄膜製造方法。
  18. 前記成膜対象物は、最初に対面される前記マスクによって前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成された後、最後に対面される前記マスクによって前記主薄膜と前記測定用薄膜とが形成されるまでの間は、真空雰囲気に置かれた後、大気中に搬出される薄膜形成方法であって、
    大気中に搬出した後も各前記マスクによって形成した前記測定対象薄膜は表面を露出させておき、
    各前記マスクによって形成した前記測定対象薄膜のうち、所望の前記測定対象薄膜の前記膜厚値を前記成膜対象物を大気中に搬出した後、測定する請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項記載の薄膜製造方法。
  19. 少なくとも二枚以上前記マスクで形成される前記主薄膜を積層させ、積層膜を製造する請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項記載の薄膜製造方法。
  20. エリプソメータの、偏光された射出光を射出する送光部と、入射光を受光する受光部とを前記真空雰囲気中に置き、各前記マスクで形成された前記測定用薄膜のうち、少なくとも一枚の前記マスクで形成された前記測定用薄膜に向けて前記射出光を射出し、前記射出光が照射された前記測定用薄膜で反射された反射光を前記受光部に入射させ、入射した前記反射光の偏光状態から、前記射出光が照射された前記測定用薄膜の膜厚を測定する請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項記載の薄膜製造方法。
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